KR20210135348A - 시간 다중화 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

시간 다중화 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

시간 다중화 백라이트 및 디스플레이는, 디스플레이되는 이미지의 2D 부분에 대응되는 광각 방출광을 제공하기 위한 광각 백라이트, 디스플레이되는 이미지의 멀티뷰 부분에 대응되는 지향성 방출광을 제공하기 위한 멀티뷰 백라이트, 및 광각 백라이트와 멀티뷰 백라이트를 순차적인 방식으로 활성화시킴으로써 2D 부분과 멀티뷰 부분을 복합 이미지로서 시간 다중화하도록 구성된 모드 제어기를 이용한다.

Description

시간 다중화 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 전체가 본 명세서에 참조로서 병합되는, 2019년 04월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/837,174의 우선권 이익을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이들은 매우 다양한 기기들 및 제품들의 사용자들에게 정보를 전달하기 위한 아주 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 찾아볼 수 있는 전자 디스플레이들은 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광(electroluminescent; EL) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동(electrophoretic; EP) 디스플레이 및 전자 기계(electromechanical) 또는 전자 유체(electrofluidic) 광 변조를 이용하는 다양한 디스플레이들(예를 들어, 디지털 미세거울(micromirror) 기기, 전기 습윤(electrowetting) 디스플레이 등)이다. 일반적으로, 전자 디스플레이들은 능동형 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동형 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동형 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들이다. 수동형 디스플레이들은 본질적으로 낮은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 시간 다중화 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 10은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 11은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 시간 다중화(time-multiplexed) 멀티뷰 디스플레이(multiview display) 및 이의 동작 방법에 적용되는 시간 다중화 백라이팅 또는 시간 다중화 모드 전환(mode-switching) 백라이팅 제공한다. 특히, 본 명세서에 설명된 원리들에 따르면, 시간 다중화 백라이트는 2차원(2D) 모드 동안 광각(broad-angle) 방출광(emitted light)을 제공하고 멀티뷰 모드 동안 지향성 광빔들(directional light beams)을 포함하는 지향성 방출광을 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 광각 방출광은 2D 정보(예를 들어, 2D 이미지 또는 텍스트)의 디스플레이를 지원할 수 있고, 지향성 방출광의 지향성 광빔들은 멀티뷰 또는 3차원(3D) 정보(예를 들어, 멀티뷰 이미지)의 디스플레이를 지원할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 시간 다중화 백라이트의 2D 모드 및 멀티뷰 모드는, 제 1 시간 구간(time interval)에서 광각 방출광을 그리고 제 2 시간 구간에서 지향성 방출광을 각각 제공하기 위해 시간 다중화되거나 시간 인터레이싱된다(time-interlaced). 시간 다중화 또는 시간 인터레이싱에 따르면, 시간 다중화 백라이트를 포함하는 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이는 2D 컨텐츠와 멀티뷰 또는 3D 컨텐츠 둘 다를 포함하는 복합(composite) 이미지를 제공할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 모드는 소위 '안경 불필요(glasses-free)' 또는 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 이미지들을 제공할 수 있고, 2D 모드는 멀티뷰 모드에서 이용 가능한 것보다 상대적으로 더 높은 기본 해상도(native resolution)로 2D 정보 또는 컨텐츠(특히 3차원을 포함하지 않거나 3차원의 이점이 없는 2D 정보 또는 컨텐츠)의 표시를 용이하게 할 수 있다. 따라서, 2D 및 멀티뷰 모드들을 시간 다중화함으로써 제공되는 복합 이미지는, 동일한 이미지에서 또는 동일한 디스플레이 상에서 고해상도의 2D 및 다소 낮은 해상도의 멀티뷰 또는 3D 컨텐츠 둘 다를 동시에 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명된 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이의 시간 다중화 백라이팅의 용도는, 이동식 전화기(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 차량 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 다양한 기타의 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용들 및 기기들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, '2차원 디스플레이' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향에 관계 없이 (즉, 2D 디스플레이의 정해진 시야각 또는 시야 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰들 및 컴퓨터 모니터들에서 찾아볼 수 있는 액정 디스플레이(LCD)는 2D 디스플레이들의 예들이다. 대조적으로, 본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 또는 상이한 뷰 방향들로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰들은 멀티뷰 이미지의 객체 또는 장면의 상이한 시점 뷰들(perspective views)을 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는, 예를 들어 멀티뷰 이미지의 2개의 상이한 뷰들을 동시에 볼 때3차원 이미지를 보는 것과 같은 인식을 제공하는 경우, 3차원(3D) 디스플레이로도 언급될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 뷰 방향들(16)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들(principal angular directions)로 연장되는 화살표들로서 도시되었고, 상이한 뷰들(14)은 화살표들(즉, 뷰 방향들(16)을 묘사함)의 말단에 음영 표시된 다각형 박스들로서 도시되었으며, 제한이 아닌 예로서 단지 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)이 도시되었다. 도 1a에는 상이한 뷰들(14)이 스크린 위에 있는 것으로 도시되었으나, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되는 경우 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 스크린(12)의 부근에 나타날 수 있다는 것에 유의한다. 뷰들(14)을 스크린(12) 위에 묘사한 것은 단지 도시의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 각각의 뷰 방향들(16)로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내기 위함이다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔(light beam)은 일반적으로 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 각도 성분(θ)은 광빔의 '고도 성분(elevation component)' 또는 '고도각(elevation angle)'으로 언급된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '방위 성분(azimuth component)' 또는 '방위각(azimuth angle)'으로 언급된다. 정의에 의하면, 고도각(θ)은 수직 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 평행인)에서의 각도이다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a의 뷰 방향(16))에 대응되는 특정 주 각도 방향 또는 간략히 '방향'을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들 {θ, φ}의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 의하면, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점(point of origin)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1b는 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)' 및 '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'라는 용어들에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰(multiview)'라는 용어는 복수의 뷰들의 뷰들 간의 각도 시차(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시점들(perspectives)을 나타내는 복수의 뷰들로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 본 명세서에서 '멀티뷰'라는 용어는 3개 이상의 상이한 뷰들(즉, 최소 3개의 뷰들로서 일반적으로 4개 이상의 뷰들)을 명백히 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구분된다. 그러나, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 이미지들 및 멀티뷰 디스플레이들은 3개 이상의 뷰들을 포함할 수 있지만, 멀티뷰의 뷰들 중 단지 2개만을 동시에 보게끔(예를 들어, 하나의 눈 당 하나의 뷰) 선택함으로써 멀티뷰 이미지들이 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 스테레오스코픽 쌍의 이미지들(stereoscopic pair of images)로서 보일 수 있다는 것에 유의한다.
본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각의 서브 픽셀들 또는 '뷰(view)' 픽셀들의 세트로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 뷰 픽셀에 대응되거나 그 뷰 픽셀을 나타내는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들은 뷰 픽셀들 각각이 상이한 뷰들 중 대응되는 하나의 뷰의 정해진 뷰 방향과 관련된다는 점에서 소위 '지향성 픽셀들(directional pixels)'이다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치들 또는 좌표들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 {x1, y1}에 위치하는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x2, y2}에 위치하는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 개수와 동일할 수 있다.
본 명세서에서, '도광체(light guide)'는 내부 전반사(total internal reflection; TIR)를 이용하여 그 내에서 광을 안내하는 구조물로서 정의된다. 특히, 도광체는 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, '도광체(light guide)'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 경계에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로 지칭되는, 한 장씩의(piecewise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상단 표면 및 하단 표면(즉, 대향면들)에 의해 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 섹션 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위해 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, 안내된 광의 '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체의 안내 표면에 대한 각도이다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 0이 아닌 전파 각도는 0보다 크고 도광체 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 또한, 도광체 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도가 특정한 구현을 위해 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광은 안내된 광의 0이 아닌 전파 각도로 도광체(122)에 유입되거나 커플링(coupling)될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광을 도광체 내부로 커플링함으로써 생성된 안내된 '광빔(light beam)' 또는 대등하게는 안내된 광은 시준된 광빔일 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔의 광선들이 광빔 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 일반적으로 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들(diffractive features))로서 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(one-dimensional; 1D) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예를 들어, 재료 표면 내의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는 특징부들의 2차원(two-dimensional; 2D) 어레이일 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 재료 표면 내의 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사하면, 제공된 회절 또는 회절적 산란(diffractive scattering)은 회절 격자가 회절에 의해 도광체로부터 광을 산란시킬 수 있다는 점에서 '회절적 산란(diffractive scattering)'을 야기할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 특징부들은 '회절 특징부들(diffractive features)'로 언급되고, 재료 표면(즉, 2개의 재료들 간의 경계)에, 표면 내에 및 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 표면은 도광체의 표면일 수 있다. 회절 특징부들은 표면의, 표면 내의 또는 표면 상의 홈들, 융기들, 구멍들 및 돌출들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 내에 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 회절 특징부들(예를 들어, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 예들에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술될 바와 같은 멀티빔 소자의 회절 격자)는 도광체(예를 들어, 판 도광체)로부터의 광을 광빔으로서 회절적으로 산란 또는 커플 아웃(couple out)시키기 위해 이용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의해 제공되는 회절각(diffraction angle; θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다.
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(1)
여기서, λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 간의 거리 또는 간격, θ i 는 회절 격자 상의 광의 입사각이다. 단순화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률은 1인 것(즉, n out = 1)으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수(m)는 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있고, 여기서 회절 차수는 양수(예를 들어, m > 0)이다. 예를 들어, 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1) 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치할 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θ i )으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 도광체(40) 내의 안내된 광의 빔(즉, 안내된 광빔)일 수 있다. 또한, 도 2에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성되고 커플 아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m )(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 회절각(θ m )은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응될 수 있으며, 예를 들어 회절 차수(m)는 1(즉, 1차 회절 차수)일 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '멀티빔 소자(multibeam element)'는 복수의 광빔들을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 일부 실시 예에서, 멀티빔 소자는 백라이트의 도광체에 광학적으로 결합되어 도광체 내에서 안내된 광의 일부를 커플 아웃(couple out) 또는 산란시킴으로써 복수의 광빔들을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 광빔들 중 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 복수의 광빔들 중 소정의 광빔은 복수의 광빔들 중 다른 광빔과는 상이한 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 따라서, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔은 '지향성 광빔(directional light beam)'으로 언급되고, 복수의 광빔들은 '복수의 지향성 광빔들'을 의미할 수 있다.
또한, 복수의 지향성 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 지향성 광빔들은 실질적으로 원추형 공간 영역에 국한되거나 복수의 광빔들 내의 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 포함하는 정해진 각도 확산(angular spread)을 가질 수 있다. 따라서, 광빔들의 정해진 각도 확산은 그 조합으로써(즉, 복수의 광빔들) 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들 중 여러 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티빔 소자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특성에 의해 결정된다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 멀티빔 소자의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성되는 지향성 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 시준기는 시준 거울 또는 반사체, 시준 렌즈, 회절 격자, 테이퍼형(tapered) 도광체 및 이의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시준기에 의해 제공되는 시준의 양은 실시 예마다 정해진 정도 또는 양이 다를 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 모두로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 모두에 광의 시준을 제공하는 형상 또는 유사한 시준 특성을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '시준 계수(collimation factor)'는 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준 계수는 시준된 광의 빔 내의 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예를 들어, 시준 계수(σ)는 시준된 광의 빔 내의 대부분의 광선들이 특정한 각도 확산 내에(예를 들어, 시준된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ 도) 있음을 명시할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선들은 각도 측면에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은 시준된 광빔의 피크(peak) 세기의 절반만큼으로 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마-기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러를, 또는 대등하게는 파장을, 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 '편광(polarized)' 광원은 정해진 편광(polarization)을 갖는 광을 생성하거나 제공하는 실질적으로 임의의 광원으로서 정의된다. 예를 들어, 편광 광원은 광원의 광학 방출기의 출력에 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)'는 복수의 이미지들(즉, 3개 초과의 이미지들)로서 정의되고, 복수의 이미지들 중 각각의 이미지는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향에 대응되는 상이한 뷰를 나타낸다. 따라서, 멀티뷰 디스플레이 상에 디스플레이되는 경우, 멀티뷰 이미지는 예를 들어 깊이(depth)의 인식을 용이하게 하여 시청자에게 3D 장면의 이미지처럼 보일 수 있는 이미지들(예를 들어, 2차원 이미지들)의 집합이다.
정의에 의하면, '광각(broad-angle)' 방출광(emitted light)은 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 원추각(cone angle)보다 큰 원추각을 갖는 광으로서 정의된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광은 약 20도보다 큰 원추각(예를 들어, > ± 20°)을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 약 30도 초과(예를 들어, > ± 30°), 또는 약 40도 초과(예를 들어, > ± 40°), 또는 50도 초과(예를 들어, > ± 50°)일 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 원추각은 약 60도(예를 들어, > ± 60°)일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전 또는 광각 시청(broad-angle viewing)(예를 들어, 약 ± 40-65°)을 위한 유사한 디지털 디스플레이 기기의 시야각(viewing angle)과 거의 동일한 것으로 정의될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광은 또한 확산광(diffuse light), 실질적으로 확산광, 비-지향성 광(즉, 특정한 또는 정의된 방향성이 결여된), 또는 단일한 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 광으로서 특징지어 지거나 설명될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 실시 예들은 집적 회로(integrated circuit; IC), 대규모 집적(very large scale integrated; VLSI) 회로, 특정 용도용 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 그래픽 프로세서 유닛(graphical processor unit; GPU) 등, 펌웨어, 소프트웨어(예를 들어, 프로그램 모듈 또는 명령어들의 세트), 및 이들 중 둘 이상의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 기기들 및 회로들을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 이의 실시 예들 또는 소자들은 ASIC 또는 VLSI 회로 내의 회로 소자들로서 구현될 수 있다. ASIC 또는 VLSI 회로를 이용하는 구현들은 하드웨어 기반의 회로 구현들의 예들이다.
다른 예에서, 일 실시 예는 컴퓨터에 의해 실행되는(예를 들어, 메모리에 저장되고 범용 컴퓨터의 프로세서 또는 그래픽 프로세서에 의해 실행되는) 운영 환경 또는 소프트웨어 기반의 모델링 환경(예를 들어, 메사추세츠주 내틱의 MathWorks사의 MATLAB®)에서 추가적으로 실행되는 컴퓨터 프로그래밍 언어(예를 들어, C/C++)를 이용하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어가 컴퓨터-프로그램 메커니즘을 구성할 수 있고, 프로그래밍 언어는 컴퓨터의 프로세서 또는 그래픽 프로세서에 의해 실행되도록 컴파일되거나 해석될 수 있다는 점에, 예를 들어 구성 가능하거나 구성될 수 있다는 점에(본 논의에서 상호 교환적으로 사용될 수 있음), 유의한다.
또 다른 예에서, 본 명세서에 설명된 장치, 기기 또는 시스템(예를 들어, 이미지 프로세서, 카메라 등)의 블록, 모듈 또는 소자는 실제적인 또는 물리적인 회로(예를 들어, IC 또는 ASIC)를 이용하여 구현될 수 있고, 다른 블록, 모듈 또는 소자는 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 특히, 본 명세서의 정의에 따르면, 예를 들어, 일부 실시 예들은 실질적으로 하드웨어 기반의 회로 접근 또는 기기(예를 들어, IC, VLSI, ASIC, FPGA, DSP, 펌웨어 등)를 이용하여 구현될 수 있고, 다른 실시 예들은 또한 소프트웨어를 실행시키기 위해 컴퓨터 프로세서 또는 그래픽 프로세서를 이용하는 소프트웨어 또는 펌웨어로서, 또는 소프트웨어 또는 펌웨어와 하드웨어 기반의 회로의 조합으로서 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '멀티빔 소자(multibeam element)'는 하나 이상의 멀티빔 소자를 의미하며, 따라서 '상기 멀티빔 소자'는 '상기 멀티빔 소자(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위해 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 시간 다중화 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 3a는 제 1 모드 또는 2차원(2D) 모드 동안의 또는 그에 따른 시간 다중화 백라이트(100)를 도시한다. 도 3b는 제 2 모드 또는 멀티뷰 모드 동안의 또는 그에 따른 시간 다중화 백라이트(100)를 도시한다. 도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 제한이 아닌 예로서, 도 3c에는 멀티뷰 모드 동안의 시간 다중화 백라이트(100)가 도시되었다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 2D 및 멀티뷰 모드들은 교번하는(alternating) 제 1 및 제 2 시간 구간들(예를 들어, 도 3a 및 도 3b 간의 교번)에서 2D 및 멀티뷰 모드들을 제공하기 위해 시간 순차(time-sequential) 또는 시간 인터레이싱(time-interlaced) 방식으로 시간 다중화될 수 있다. 따라서, 시간 다중화 백라이트(100)는 '시간 다중화 모드 전환(time-multiplexed, mode-switching)' 백라이트로도 지칭될 수 있다.
도시된 바와 같이, 시간 다중화 백라이트(100)는 광을 방출광(102)으로서 제공하거나 방출하도록 구성된다. 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 방출광(102)은 시간 다중화 백라이트(100)를 이용하는 전자 디스플레이를 조명하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 방출광(102)은 전자 디스플레이의 광 밸브들(예를 들어, 후술될 광 밸브들(106))의 어레이를 조명하는 데 이용될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 시간 다중화 백라이트(100)를 이용하는 전자 디스플레이는 순차적인 시간 구간들에서 또는 이들 시간 구간들 동안 방출광(102)을 이용하여 2차원(2D) 이미지와 멀티뷰 이미지의 디스플레이 사이에서 교번하도록 구성될 수 있다. 또한, 보다 상세히 후술될 바와 같이, 순차적인 시간 구간들에서의 시간 다중화 또는 시간 인터레이싱에 따르면, 2D 이미지들 및 멀티뷰 이미지들은 2D 및 멀티뷰 컨텐츠 또는 정보를 둘 다 포함하는 복합 이미지를 제공할 수 있다.
특히, 시간 다중화 백라이트(100)의 2개의 동작 모드들에 따르면, 방출광(102)은 시간 다중화에 따라 상이한 특성들을 갖거나 나타낼 수 있다. 즉, 시간 다중화 백라이트(100)에 의해 방출광(102)으로서 방출되는 광은, 2개의 상이한 모드들에 따라 지향성이거나 또는 실질적으로 비-지향성인 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보다 상세히 후술될 바와 같이, 2D 모드에서, 시간 다중화 백라이트(100)는 방출광(102)을 광각 방출광(102')으로서 제공하도록 구성된다. 대안적으로, 멀티뷰 모드에서, 시간 다중화 백라이트(100)는 방출광(102)을 지향성 방출광(102")으로서 제공하도록 구성된다.
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 모드 동안 제공되는 지향성 방출광(102")은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함한다. 또한, 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는다. 반대로, 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 방출광(102')은 대체로 비-지향성이며 또한 보다 일반적으로 시간 다중화 백라이트(100)와 관련된 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 원추각보다 큰 원추각을 갖는다. 시간 다중화 백라이트(100)의 동작 동안, 제 1 시간 구간에서 2D 모드가 활성화될 수 있고 제 2 시간 구간에서 멀티뷰 모드가 활성화될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 시간 구간들은 시간 다중화에 따라 순차적인 방식으로 서로 인터레이싱된다.
도 3a에는 제 1 시간 구간 동안의 광각 방출광(102')이 설명의 편의를 위해 점선 화살표들로서 도시되었다. 그러나, 광각 방출광(102')을 나타내는 점선 화살표들은 방출광(102)의 어떠한 특정 지향성을 암시하기 위한 것이 아니라, 단지 예를 들어 시간 다중화 백라이트(100)로부터의 광의 방출 및 투과를 나타낸다. 유사하게, 도 3b 및 도 3c는 제 2 시간 구간 동안의 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들을 복수의 발산하는 화살표들로서 도시한다. 전술한 바와 같이, 멀티뷰 모드 동안 방출되는 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 이미지의 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들 각각에 대응된다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 지향성 광빔들은 광 필드(light field)이거나 광 필드를 나타낼 수 있다. 일부 실시 예들에서, 방출광(102)의 광각 방출광(102') 및 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들은, 2D 컨텐츠와 멀티뷰 또는 3D 이미지 컨텐츠 중 하나 또는 둘 다를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하도록 (예를 들어, 후술될 바와 같은 광 밸브들(106)을 이용하여) 변조될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 시간 다중화 백라이트(100)는 광각 백라이트(110)를 포함한다. 도시된 광각 백라이트(110)는 2D 모드 동안(예를 들어, 도 3a 참조) 광각 방출광(102')을 제공하도록 구성된 평면형 또는 실질적으로 평면형 발광 표면(110')을 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(110)는 디스플레이의 광 밸브들의 어레이를 조명하기 위해 광을 제공하도록 구성된 발광 표면(110')을 갖는 실질적으로 임의의 백라이트일 수 있다. 예를 들어, 광각 백라이트(110)는 직접 방출(direct-emitting) 또는 직접 조명(directly illuminated) 평면형 백라이트일 수 있다. 직접 방출 또는 직접 조명 평면형 백라이트는 평면형 발광 표면(110')을 직접 조명하고 광각 방출광(102')을 제공하도록 구성된 냉음극 형광 램프(cathode fluorescent lamp; CCFL), 네온 램프 또는 발광 다이오드(LED)의 평면형 어레이를 이용하는 백라이트 패널을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 전계 발광 패널(electroluminescent panel; ELP)은 직접 방출 평면형 백라이트의 또 다른 비제한적인 예이다. 다른 예들에서, 광각 백라이트(110)는 간접 광원을 이용하는 백라이트를 포함할 수 있다. 이러한 간접 조명(indirectly illuminated) 백라이트는 다양한 형태의 에지-결합(edge-coupled) 또는 소위 '에지-릿(edge-lit)' 백라이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 백라이트(110)의 단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(110)는 에지-릿 백라이트이며, 광각 백라이트(110)의 에지에 결합된 광원(112)을 포함한다. 에지-결합 광원(112)은 광각 백라이트(110) 내에서 광을 생성하도록 구성된다. 또한, 제한이 아닌 예로서 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(110)는 복수의 추출 특징부들(114a)과 함께 평행한 대향 표면들이 있는 실질적으로 직사각형 단면을 갖는 안내 구조물(114)(또는 도광체)(즉, 직사각형 안내 구조물)을 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 도 4에 도시된 광각 백라이트(110)는 광각 백라이트(110)의 안내 구조물(114)의 표면(즉, 상단 표면)에 추출 특징부들(114a)을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 직사각형 안내 구조물(114) 내에서 안내되는 에지-결합 광원(112)으로부터의 광은 추출 특징부들(114a)에 의해 안내 구조물(114) 외부로 재지향되거나 산란되거나 다른 방식으로 추출되어 광각 방출광(102')을 제공할 수 있다. 광각 백라이트(110)는, 예를 들어 크로스 해칭(cross-hatching)을 이용하여 도 3a에 도시된 에지-결합 광원(112)을 활성화시키거나 켬으로써 활성화된다.
일부 실시 예들에서, 직접 방출이든 에지-릿(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은)이든, 광각 백라이트(110)는 확산체(diffuser) 또는 확산 층, 휘도 향상 필름(brightness enhancement film; BEF), 및 편광 재순환(polarization recycling) 필름 또는 층을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 추가적인 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 확산체는 추출 특징부들(114a)에 의해서만 제공되는 것에 비해 광각 방출광(102')의 방출 각도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 휘도 향상 필름은 광각 방출광(102')의 전체적인 휘도를 증가시키는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 휘도 향상 필름(BEF)은 미네소타주 세인트 폴에 위치한 회사(3M Optical Systems Division)로부터 VikuitiTM BEF II로서 입수할 수 있으며, 이는 프리즘 구조물을 이용하여 최대 60%의 휘도 이득을 제공하는 미세-복제(micro-replicated) 향상 필름이다. 편광 재순환 층은 제 2 편광을 직사각형 안내 구조물(114)을 향해 다시 반사시키면서 제 1 편광을 선택적으로 통과시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 편광 재순환 층은 반사성 편광자 필름 또는 이중 휘도 향상 필름(dual brightness enhancement film; DBEF)을 포함할 수 있다. DBEF 필름의 예는 미네소타주 세인트 폴에 위치한 회사(3M Optical Systems Division)로부터 입수 가능한 3M VikuitiTM 이중 휘도 향상 필름을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 예에서, 고급형 편광 변환 필름(advanced polarization conversion film; APCF), 또는 휘도 향상 필름과 APCF 필름의 조합이 편광 재순환 층으로서 이용될 수 있다.
도 4는 광각 백라이트(110)의 평면형 발광 표면(110')과 안내 구조물(114)에 인접한 확산체(116)를 더 포함하는 광각 백라이트(110)를 도시한다. 또한, 도 4에는 휘도 향상 필름(117) 및 편광 재순환 층(118)이 도시되어 있으며, 이들 둘 다는 또한 평면형 발광 표면(110')에 인접한다. 일부 실시 예들에서, 광각 백라이트(110)는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 평면형 발광 표면(110')에 대향되는 안내 구조물(114)의 표면에(즉, 후면 상에) 인접한 반사 층(119)을 더 포함한다. 반사 층(119)은 반사성 금속 또는 향상된 정반사 반사체(enhanced specular reflector; ESR) 필름의 층을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 반사 필름들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. ESR 필름의 예는 미네소타주 세인트 폴에 위치한 회사(3M Optical Systems Division)로부터 입수 가능한 VikuitiTM 향상된 정반사 반사체 필름을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
다시 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 시간 다중화 백라이트(110)는 멀티뷰 백라이트(120)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(120)는 멀티빔 소자들(124)의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(124)은 멀티뷰 백라이트(120)에 걸쳐 서로 이격되어 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(124)은 1차원(1D) 어레이로 배열될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(124)은 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 또한, 도 5a 내지 도 10과 관련하여 후술될 바와 같은 능동 방출기들(active emitters) 및 다양한 산란 소자들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 멀티빔 소자들(124)이 멀티뷰 백라이트(120)에 이용될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자(124)는 멀티뷰 모드 동안 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들은 멀티뷰 모드 동안 제공되는 지향성 방출광(102")을 포함한다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도시된 바와 같은), 멀티뷰 백라이트(120)는 광을 안내된 광(104)으로서 안내하도록 구성된 도광체(122)를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 도광체(122)는 판(plate) 도광체일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(122)는 내부 전반사에 따라 도광체(122)의 길이를 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 도광체(122) 내의 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향(103)이 도 3b에 굵은 화살표로 도시되었다. 일부 실시 예들에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 안내된 광(104)은 0이 아닌 전파 각도로 전파 방향(103)으로 안내될 수 있으며, 정해진 시준 계수(s)에 따라 시준되는 시준된 광을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 도광체(122)는 광학 도파로(optical waveguide)로서 구성된 유전체 재료(dielectric material)를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 더 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(122)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 도광체(122)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된, 실질적으로 평면형 시트를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로일 수 있다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(122)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등), 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료들 중 임의의 것으로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 도광체(122)는 도광체(122)의 표면(예를 들어, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다.
도광체(122)를 포함하는 실시 예들에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(124)는 도광체(122) 내부로부터의 안내된 광(104)의 일부를 산란시키고, 산란된 일부를 도광체(122)의 제 1 표면(122')으로부터 또는 대등하게는 멀티뷰 백라이트(120)의 제 1 표면으로부터 멀어지도록 재지향시켜 지향성 방출광(102")을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안내된 광의 일부는 멀티빔 소자(124)에 의해 제 1 표면(122')을 통해 산란될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 1 표면에 대향되는 멀티뷰 백라이트(120)의 제 2 표면(124")은 광각 백라이트(110)의 평면형 발광 표면(110')에 인접할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 지향성 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔들은 전술한 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들이거나 이들을 나타낸다는 것에 유의한다. 즉, 다양한 실시 예들에 따르면, 소정의 지향성 광빔은 지향성 방출광(102")의 다른 지향성 광빔들과는 상이한 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 광각 백라이트(110)에서 시작하여 멀티뷰 백라이트(120)를 통과하는 점선 화살표들로 도 3a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(120)는 광각 백라이트(110)로부터의 광각 방출광(102')이 멀티뷰 백라이트(120)의 두께를 통과하거나 투과될 수 있게끔 실질적으로 투명할 수 있다(예를 들어, 적어도 2D 모드에서). 즉, 광각 백라이트(110)에 의해 제공되는 광각 방출광(102')은, 예를 들어 멀티뷰 백라이트의 투명성에 의해, 2D 모드 동안 멀티뷰 백라이트(120)를 투과하도록 구성된다.
예를 들어, 도광체(122) 및 이격된 복수의 멀티빔 소자들(124)은 광이 제 1 표면(122') 및 제 2 표면(122") 둘 다를 통해 도광체(122)를 통과할 수 있게끔 할 수 있다. 투명성은, 적어도 부분적으로, 멀티빔 소자들(124)의 비교적 작은 크기 및 멀티빔 소자(124)의 비교적 큰 소자 간 간격 둘 다로 인해 용이해질 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 특히 멀티빔 소자들(124)이 후술될 회절 격자들을 포함하는 경우, 멀티빔 소자들(124)은 또한 도광체의 표면들(122', 122")에 직교하게 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따르면, 예를 들어 광각 백라이트(110)로부터의 광은 멀티뷰 백라이트(120)의 멀티빔 소자 어레이가 있는 도광체(122) 전체를 직교 방향으로 통과할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은), 멀티뷰 백라이트(120)는 광원(126)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 멀티뷰 백라이트(120)는, 예를 들어 에지-릿 백라이트일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광원(126)은 도광체(122) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(126)은 도광체(122)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원(126)은, 하나 이상의 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기(optical emitter))을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(126)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색(monochromatic) 광을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 컬러는 특정한 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(red-green-blue; RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예들에서, 광원(126)은 실질적으로 광대역 또는 다색(polychromatic) 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(126)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(126)은 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 컬러들 각각에 대응되는 안내된 광의 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(120)의 활성화는 크로스 해칭을 이용하여 도 3b에 도시된 바와 같은 광원(126)의 활성화를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광원(126)은 시준기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(126)은 시준기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 시준기는 실질적으로 비-시준된 광을 시준된 광으로 변환하도록 추가적으로 구성된다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는, 0이 아닌 전파 각도를 가지며 정해진 시준 계수에 따라 시준되는 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 컬러들의 광학 방출기들이 이용되는 경우, 시준기는 상이한 컬러별 0이 아닌 전파 각도들 및 상이한 컬러별 시준 계수들 중 하나 또는 둘 다를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 시준기는 전술한 안내된 광(104)으로서 전파되도록 시준된 광을 도광체(122)에 전달하도록 추가적으로 구성된다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 시간 다중화 백라이트(100)는 모드 제어기(130)를 더 포함한다. 모드 제어기(130)는 순차적으로 제 1 시간 구간 동안 광각 백라이트(110)를 활성화시키고 제 2 시간 구간 동안 멀티뷰 백라이트(120)를 활성화시킴으로써 2D 모드와 멀티뷰 모드를 시간 다중화하도록 구성된다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 모드 제어기(130)는, 2D 모드 동안 광각 방출광(102')을 제공하기 위해 광각 백라이트(110)의 광원(112)을 그리고 멀티뷰 모드 동안 지향성 방출광(102")을 제공하기 위해 멀티뷰 백라이트(120)의 광원(126)을 순차적으로 활성화시킴으로써, 2D 모드와 멀티뷰 모드 사이를 전환하도록 구성될 수 있다. 제 1 시간 구간 동안의 광원(112)의 활성화가 도 3a에서 광원(112)의 크로스 해칭으로 도시되었고, 제 2 시간 구간 동안의 광원(126)의 활성화가 도 3b에서 광원(126)의 크로스 해칭으로 도시되었다.
일부 실시 예들에서, 모드 제어기(130)는 예를 들어 시청자에게 디스플레이하기 위해 광 밸브들(106)의 어레이를 통해 두 모드들의 이미지들을 동시에 효과적으로 디스플레이하도록 선택된 주파수와 같은 하나 이상의 정해진 주파수로 2D 모드와 멀티뷰 모드 사이를 전환하거나 시간 다중화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(106)의 어레이는 120Hz로 동작하는 LCD 패널일 수 있고, 모드 제어기(130)는 시간 다중화를 제공하기 위해 60Hz로 2D 모드와 멀티뷰 모드 사이를 전환할 수 있다(즉, 광각 백라이트(110)의 광원(112)과 멀티뷰 백라이트(120)의 광원(126) 각각을 약 60Hz로 순차적으로 활성화시킴으로써). 다른 예에서, LCD 패널 또는 광 밸브 어레이는 240Hz로 동작할 수 있고, 2D 및 멀티뷰 모드들은 모드 제어기(130)에 의해 120Hz로 시간 다중화될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 2D 모드 및 멀티뷰 모드는 광 밸브들의 어레이가 시청자에게 이미지들을 제공할 수 있으면서 동작할 수 있는 최고의 전환 속도 또는 주파수에 대응되는 최대 속도로 모드 제어기(130)에 의해 시간 다중화될 수 있다(즉, 디스플레이의 유형 및 기술에 따름). 특정 실시 예들에서, 2D 및 멀티뷰 모드들의 시간 다중화는 복합 이미지를 제공하기 위해 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이 상에 서로 중첩되는(superimposed) 2D 이미지 및 멀티뷰 이미지를 제공한다. 2D 및 멀티뷰 모드들의 전환 속도 또는 활성화 속도가 디스플레이를 이용하는 시청자의 시각적 지속성(visual persistence)을 각각의 모드에 대해 적어도 초과한다면, 2D 이미지 및 멀티뷰 이미지 각각은 복합 이미지에서 인식할 수 있는 깜빡임(flicker) 없이 지속적으로 존재하는 것으로 사용자에게 나타날 수 있다. 2D 모드 및 멀티뷰 모드 각각에 대해 적어도 약 60Hz의 전환율은 이러한 시각적 지속성 목표(즉, 각각의 모드에서 약 1 밀리초(millisecond) 이하)를 제공할 것이다.
또한, 전술한 바와 같이 그리고 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트(120)는 멀티빔 소자들(124)의 어레이를 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은), 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(124)은 도광체(122)의 제 1 표면(122')에(예를 들어, 멀티뷰 백라이트(120)의 제 1 표면에 인접하여) 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 소자들(124)은 도광체(122) 내부에 위치할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 소자들(124)은 도광체(122)의 제 2 표면(122")에 또는 제 2 표면(122") 상에(예를 들어, 멀티뷰 백라이트(120)의 제 2 표면에 인접하여) 위치할 수 있다. 또한, 멀티빔 소자(124)의 크기는 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기와 유사하다. 즉, 멀티빔 소자의 크기는, 예를 들어 시간 다중화 백라이트(100) 및 이의 멀티뷰 백라이트(120)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사하다.
도 3a 내지 도 3c는 또한, 제한이 아닌 예로서, (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의) 광 밸브들(106)의 어레이를 도시한다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 또는 전기 습윤을 이용하는 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 상이한 유형들의 광 밸브들 중 임의의 것이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(106)로서 이용될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자들의 어레이의 각각의 멀티빔 소자(124)마다 고유한 한 세트의 광 밸브들(106)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 고유한 한 세트의 광 밸브들(106)은 멀티뷰 디스플레이의 하나의 멀티뷰 픽셀(106')에 대응될 수 있다.
본 명세서에서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 소자(124)의 유사한 크기는 또한 멀티빔 소자(124)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 멀티빔 소자(124)의 면적은 광 밸브의 면적과 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 크기는 광 밸브의 크기와 유사하고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 25% 내지 약 200% 사이이다. 예를 들어, 멀티빔 소자의 크기를 's'로 나타내고 광 밸브의 크기를 'S'로 나타내면(예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이), 멀티빔 소자의 크기(s)는 식(1)으로 주어질 수 있다.
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(2)
다른 예들에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 60% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 70% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 80% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 90% 초과이며, 멀티빔 소자는 광 밸브의 크기의 약 180% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 160% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 140% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 120% 미만이다. 예를 들어, '유사한 크기'에 의하면, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(124)는 크기 측면에서 광 밸브와 유사할 수 있고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이이다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자(124)와 광 밸브의 유사한 크기들은, 멀티뷰 디스플레이의 또는 대등하게는 멀티뷰 이미지의 뷰들 간의 중첩을 감소시키면서(또는 일부 예들에서는 최소화시키면서), 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 암 영역들(dark zones)을 감소시키도록(또는 일부 예들에서는 최소화시키도록) 선택될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자(124)의 크기(예를 들어, 폭)는 광 밸브 어레이의 광 밸브(106)의 크기(예를 들어, 폭)에 대응될 수 있다는 것에 유의한다. 다른 예들에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(106) 간의 거리(예를 들어, 중심 간 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(106)은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(106) 간의 중심 간 거리보다 작을 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자 어레이의 인접한 멀티빔 소자들 간의 간격은 멀티뷰 디스플레이의 인접한 멀티뷰 픽셀들 간의 간격에 상응(commensurate)할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 인접한 멀티빔 소자들(124) 간의 방출기 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)는, 예를 들어 광 밸브들(106)의 어레이의 광 밸브들의 세트들로 표현되는 대응하는 인접한 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들 간의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)와 동등할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브(106) 자체의 크기로 정의되거나 또는 광 밸브들(106) 간의 중심 간 거리에 대응되는 크기로 정의될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들(124) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106')(예를 들어, 광 밸브들(106)의 세트들) 간의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 멀티뷰 픽셀들(106')의 개수와 멀티빔 소자들(124)의 개수는 동일할 수 있다. 도 3c는 상이한 세트의 광 밸브들(106)을 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106')이 점선으로 둘러싸인 것으로 도시된 일대일 관계를 예로서 명시적으로 도시한다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 픽셀들(106') 및 멀티빔 소자들(124)의 개수는 서로 상이할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 소자들 중 한 쌍의 인접한 멀티빔 소자들(124) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)는, 예를 들어 광 밸브 세트들로 표현되는, 대응하는 인접한 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들(106') 간의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)와 동일할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 대응하는 광 밸브 세트들 및 멀티빔 소자들(124)의 쌍들의 상대적인 중심 간 거리들은 다를 수 있는데, 예를 들어, 멀티빔 소자들(124)은 멀티뷰 픽셀들(106')을 나타내는 광 밸브 세트들 간의 간격(즉, 중심 간 거리)보다 크거나 작은 소자간 간격(즉, 중심 간 거리)을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 형상은 멀티뷰 픽셀(106')의 형상과, 또는 대등하게는 멀티뷰 픽셀(106')에 대응되는 광 밸브들(106)의 세트(또는 '서브 어레이')의 형상과, 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자(124)는 정사각 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(106')(또는 대응되는 한 세트의 광 밸브들(106)의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(124)는 직사각 형상을, 즉 폭 또는 가로 방향 치수보다 큰 길이 또는 세로 방향 치수를, 가질 수 있다. 이 예에서, 멀티빔 소자(124)에 대응되는 멀티뷰 픽셀(106')(또는 대등하게는 한 세트의 광 밸브들(106)의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 3c는 정사각 형상의 멀티빔 소자들(124) 및 광 밸브들(106)의 정사각형 세트들을 포함하는 대응하는 정사각 형상의 멀티뷰 픽셀들(106')의 사시도를 도시한다. 또 다른 예들에서(미도시), 멀티빔 소자들(124) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106')은, 삼각형, 육각형 및 원형을 포함하는 또는 적어도 이러한 형상들에 근사하는, 다양한 형상들을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한(예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이), 일부 실시 예들에 따르면, 각각의 멀티빔 소자(124)는 하나의 멀티뷰 픽셀(106')에만 지향성 방출광(102")을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 멀티빔 소자들(124) 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 방출광(102")은 하나의 대응하는 멀티뷰 픽셀(106') 및 이의 광 밸브들(106)(즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 멀티빔 소자(124)에 대응되는 한 세트의 광 밸브들(106))에 실질적으로 국한된다. 따라서, 광각 백라이트(110)의 각각의 멀티빔 소자(124)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들에 대응되는 한 세트의 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 방출광(102")의 대응하는 복수의 지향성 광빔들을 제공한다(즉, 한 세트의 지향성 광빔들은 상이한 뷰 방향들 각각에 대응되는 방향을 갖는 광빔을 포함함).
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트(120)의 멀티빔 소자들(124)은 안내된 광(104)의 일부를 산란시키도록 구성된 다수의 상이한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물들은, 회절 격자들, 미세 반사(micro-reflective) 소자들, 미세 굴절(micro-refractive) 소자들, 또는 이의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시 예들에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 소자(124)는 안내된 광의 일부를 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 지향성 방출광(102")으로서 회절적으로 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자의 회절 격자는 복수의 개별 서브 격자들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(124)는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성되고, 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자(124)는 안내된 광의 일부를 굴절에 의해 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 커플 아웃 또는 산란(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로 산란)시키도록 구성된다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 5a 및 도 5b는 회절 격자(124a)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 멀티빔 소자(124)를 도시한다. 회절 격자(124a)는 안내된 광(104)의 일부를 지향성 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성된다. 회절 격자(124a)는 안내된 광의 일부의 회절적 산란을 제공하도록 구성된 회절 특징부 간격(또는 회절 특징부 피치 또는 격자 피치)만큼 서로 이격된 복수의 회절 특징부들을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자(124a)의 회절 특징부들의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(sub-wavelength)(즉, 안내된 광(104)의 파장 미만)일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 회절 격자(124a)는 도광체(122)의 표면에, 또는 도광체(122)의 표면에 인접하여, 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 회절 격자(124a)는 도광체(122)의 제 1 표면(122')에 위치하거나 제 1 표면(122')에 인접하여 위치할 수 있다. 도광체(122)의 제 1 표면(122')의 회절 격자(124a)는 안내된 광의 일부를 제 1 표면(122')을 통해 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 투과 모드 회절 격자일 수 있다. 다른 예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 회절 격자(124a)는 도광체(122)의 제 2 표면(122')에 위치하거나 제 2 표면(122')에 인접하여 위치할 수 있다. 제 2 표면(122")에 위치하는 경우, 회절 격자(124a)는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 회절 격자(124a)는 안내된 광의 일부를 회절시키고, 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들로서 제 1 표면(122')을 통해 빠져나갈 수 있도록 회절된 안내된 광의 일부를 제 1 표면(122')을 향해 반사시키도록 구성된다. 다른 실시 예들에서(미도시), 회절 격자는, 예를 들어 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다로서, 도광체(122)의 표면들 사이에 위치할 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시 예들에서, 지향성 방출광(102")의 지향성 광빔들의 주 각도 방향들은, 도광체의 표면에서 도광체(122)를 빠져나가는 지향성 광빔들에 기인한 굴절의 영향을 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 도 5b는 지향성 방출광(102")이 제 1 표면(122')을 지남에 따라 굴절률의 변화로 인한 지향성 광빔들의 굴절(즉, 휨(bending))을 도시한다. 또한, 후술되는 도 6 및 도 7을 참조하라.
일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자(124a)의 회절 특징부들은 서로 이격된 홈들 및 융기들 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 홈들 또는 융기들은 도광체(122)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 도광체(122)의 표면 내에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 홈들 또는 융기들은 도광체의 재료 이외의 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 도광체(122)의 표면 상에 다른 재료의 필름 또는 층으로 형성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 회절 격자(124a)는 회절 특징부 간격이 회절 격자(124a) 전체에서 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 회절 격자(124a)는 처프된 회절 격자일 수 있다. 정의에 의하면, '처프된(chirped)' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위(extent) 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 특징부들의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 특징부 간격의 '처프(chirp)' 또는 변화를 갖거나 나타낼 수 있다. 따라서, 정의에 의하면, 처프된 회절 격자는 '선형적으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 처프된 회절 격자는 회절 특징부 간격의 비-선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프 또는 실질적으로 비-균일 또는 랜덤하지만 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 비-선형 처프들이 이용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-단조(non-monotonic) 처프들도 이용될 수 있다. 이러한 유형의 처프들 중 임의의 조합도 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 회절 격자(124a)는 복수의 회절 격자들 또는 회절 격자들의 어레이, 또는 대등하게는 복수의 서브 격자들 또는 서브 격자들의 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 소자들 중 상이한 멀티빔 소자들(124) 간의 회절 격자(124a) 내의 서브 격자들의 차등적인 밀도는, 각각의 상이한 멀티빔 소자들(124)에 의해 회절적으로 산란되는 지향성 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔들의 상대적 세기를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 멀티빔 소자들(124)은 회절 격자들(124a) 내에 상이한 서브 격자들의 밀도들을 각각 가질 수 있고, 상이한 서브 격자 밀도들은 복수의 지향성 광빔들의 상대적 세기를 제어하도록 구성될 수 있다. 특히, 회절 격자(124a) 내에 더 적은 서브 격자들을 갖는 멀티빔 소자(124)는 상대적으로 더 많은 서브 격자들을 갖는 다른 멀티빔 소자(124)보다 더 낮은 세기(또는 빔 밀도)를 갖는 지향성 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔들을 생성할 수 있다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자(124)는 복수의 서브 격자들을 갖는 회절 격자(124a)를 포함한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 회절 격자(124a)는 서브 격자들의 밀도의 제어를 용이하게 하고 회절 격자(124a)에 의한 산란의 상대적 세기를 제어하기 위해 서브 격자가 없는 위치들(123)을 갖는다. 도 6은 또한 멀티빔 소자(124)의 크기(s)를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 7 및 도 8은 미세 반사 소자(124b)를 포함하는 멀티빔 소자(124)의 다양한 실시 예들을 도시한다. 멀티빔 소자(124)로서 이용되는 또는 멀티빔 소자(124) 내의 미세 반사 소자들은, 반사 재료(예를 들어, 반사성 금속) 또는 이의 층을 이용하는 반사체, 또는 내부 전반사(TIR)를 기반으로 하는 반사체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에 따르면(예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은), 미세 반사 소자(124b)를 포함하는 멀티빔 소자(124)는 도광체(122)의 표면(예를 들어, 제 2 표면(122"))에 또는 이에 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 미세 반사 소자(124b)는 제 1 및 제 2 표면들(122', 122") 사이의 도광체(122) 내에 위치할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(124)의 미세 반사 소자(124b)는, 안내된 광(104)의 제 1 전파 방향(103) 및 제 2 전파 방향(103')을 나타내는 한 쌍의 화살표들로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 상이한 방향들로부터 입사되는 안내된 광(104)을 산란시키도록 구성될 수 있다.
도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(124)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 9는 미세 굴절 소자(124c)를 포함하는 멀티빔 소자(124)를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세 굴절 소자(124c)는 도광체(122)로부터 안내된 광(104)의 일부를 굴절적으로 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성된다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 미세 굴절 소자(124c)는 지향성 광빔들을 포함하는 지향성 방출광(102")으로서 도광체(122)로부터 안내된 광의 일부를 커플 아웃 또는 산란시키기 위해 (예를 들어, 회절 또는 반사와는 대조적으로) 굴절을 이용하도록 구성된다. 미세 굴절 소자(124c)는 반구 형상, 직사각 형상 또는 프리즘 또는 역 프리즘 형상(즉, 경사진 작은 면들(facets)을 갖는 형상)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 형상들을 가질 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세 굴절 소자(124c)는 도시된 바와 같이 도광체(122)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(122')) 외부로 연장되거나 돌출될 수 있으며, 또는 표면 내의 공동(cavity)(미도시)일 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 미세 굴절 소자(124c)는 도광체(122)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 미세 굴절 소자(124c)는 도광체의 표면에 인접하는(그리고 일부 예들에서는 도광체의 표면과 접촉하는) 다른 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이는, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이의 2차원(2D) 모드에서 2D 정보(예를 들어, 2D 이미지들, 텍스트 등)를 포함하는 2차원(2D) 이미지의 픽셀들에 대응되거나 이 픽셀들을 나타내는 변조된 광을 방출하도록 구성된다. 멀티뷰 모드에서, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 픽셀들(뷰 픽셀들)에 대응되거나 이 픽셀들을 나타내는 변조된 지향성 방출광을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 모드에서 오토스테레오스코픽 또는 안경 불필요 3D 전자 디스플레이를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 다양한 예들에 따르면, 지향성 방출광의 변조되고 상이하게 지향된 광빔들 중 상이한 것들은, 멀티뷰 정보 또는 멀티뷰 이미지와 관련된 상이한 '뷰들'에 대응될 수 있다. 예를 들어, 상이한 뷰들은 멀티뷰 모드에서 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 정보의 '안경 불필요'(예를 들어, 오토스테레오스코픽, 홀로그래픽(holographic) 등) 표현을 제공할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 및 멀티뷰 모드들은 복합 이미지들로서 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이 상에 중첩되는 2D 및 멀티뷰 정보의 시간 인터레이싱된 표현을 허용하도록 시간 다중화(예를 들어, 인터레이싱)된다.
도 10은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는, 예를 들어 2D 이미지들, 텍스트 및 멀티뷰 이미지들과 같은 그러나 이에 제한되지 않는, 2D 정보 및 멀티뷰 정보 둘 다를 복합 이미지로서 표시하는 데 이용될 수 있다. 특히, 도 10에 도시된 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는, 예를 들어 2D 모드('2D') 동안 변조된 광각 방출광(202')을 포함하는 변조된 광(202)을 방출하도록 구성되고, 변조된 광각 방출광(202')은 2D 이미지의 2D 픽셀들을 나타낸다. 또한, 멀티뷰 모드('멀티뷰') 동안 도 10에 도시된 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 이미지의 지향성 픽셀들을 나타내는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 변조된 지향성 방출광(202")을 포함하는 변조된 광(202)을 방출하도록 구성된다. 특히, 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 모드에서 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도 10에 원형 화살표들로 도시된 바와 같이, 복합 이미지는 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200) 상에서 2D 이미지의 2D 픽셀과 멀티뷰 이미지의 지향성 픽셀들을 조합하도록 2D 모드와 멀티뷰 모드를 시간 다중화 또는 시간 인터레이싱함으로써 제공된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는 광각 백라이트(210)를 포함한다. 광각 백라이트(210)는 2D 모드 동안 광각 방출광(204)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광각 백라이트(210)는 전술한 시간 다중화 백라이트(100)의 광각 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광각 백라이트는 직사각형 도광체로부터 광을 추출하고 추출된 광을 확산체를 통해 광각 방출광(204)으로서 재지향시키도록 구성된 광 추출 층을 갖는 도광체를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 백라이트(220)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(220)는 도광체(222) 및 서로 이격된 멀티빔 소자들(224)의 어레이를 포함한다. 멀티빔 소자들(224)의 어레이는 멀티뷰 모드('멀티뷰') 동안 지향성 방출광(206)으로서 도광체(222)로부터 안내된 광을 산란시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자들(224)의 어레이의 개별 멀티빔 소자(224)에 의해 제공되는 지향성 방출광(206)은, 멀티뷰 모드에서 또는 멀티뷰 모드 동안 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 뷰 방향들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함한다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트(220)는 전술한 시간 다중화 백라이트(100)의 멀티뷰 백라이트(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 도광체(222) 및 멀티빔 소자들(224)은 각각 전술한 도광체(122) 및 멀티빔 소자들(124)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 도광체(222)는 판 도광체일 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자들(224)의 어레이의 멀티빔 소자(224)는 안내된 광을 지향성 방출광(206)으로서 산란시키기 위해 도광체(222)에 광학적으로 연결된 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이(230)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(230)는 2D 모드 동안 2차원(2D) 이미지를 제공하기 위해 광각 방출광(204)을 변조하고 멀티뷰 모드 동안 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 지향성 방출광(206)을 변조하도록 구성된다. 특히, 광 밸브 어레이(230)는 2D 모드 동안 광각 방출광(204)을 수신하고 변조하여 변조된 광각 방출광(202')을 제공하도록 구성된다. 유사하게, 광 밸브 어레이(230)는 멀티뷰 모드 동안 지향성 방출광(206)을 수신하고 변조하여 변조된 지향성 방출광(202")을 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브 어레이(230)는 시간 다중화 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(106)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 밸브 어레이의 광 밸브는 액정 광 밸브를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(224)의 어레이의 멀티빔 소자(224)의 크기는 광 밸브 어레이(230)의 광 밸브의 크기와 유사(예를 들어, 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이)할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트(220)는 광각 백라이트(210)의 평면형 발광 표면과 광 밸브 어레이(230) 사이에 위치할 수 있다. 멀티뷰 백라이트(220)는 광각 백라이트(210)에 인접하게(adjacent) 배치되거나 또는 좁은 간극에 의해 분리되어(separated) 있을 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트(220) 및 광각 백라이트(210)는 광각 백라이트(210)의 상단 표면이 멀티뷰 백라이트(220)의 하단 표면과 실질적으로 평행하도록 중첩되거나 적층된다. 따라서, 광각 백라이트(210)로부터의 광각 방출광(204)은 광각 백라이트(210)의 상단 표면으로부터 멀티뷰 백라이트(220) 내부로 그리고 이를 통해 방출된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트(220)는 2D 모드 동안 방출되는 광각 방출광(204)에 대해 투명하다.
도 10에 도시된 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200)는 모드 제어기(240)를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 모드 제어기(240)는 전술한 시간 다중화 백라이트(100)의 모드 제어기(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 모드 제어기(240)는 광각 백라이트(210)와 멀티뷰 백라이트(220)를 순차적으로 활성화시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 2D 이미지 및 멀티뷰 이미지는 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이(200) 상에서 복합 이미지로서 중첩된다. 전술한 모드 제어기(130)와 마찬가지로, 도 10의 모드 제어기(240)는, 2D 모드 동안 광각 방출광(204)을 제공하기 위해 광각 백라이트(210)의 광원을 그리고 멀티뷰 모드 동안 지향성 방출광(206)을 제공하기 위해 멀티뷰 백라이트(220)의 광원을 순차적으로 활성화시킴으로써, 2D 모드와 멀티뷰 모드 사이를 전환하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 방출광(206) 및 광각 방출광(204) 둘 다는, 시간 다중화 방식으로 복합 이미지의 멀티뷰 부분과 2D 부분을 포함하는 이미지들을 제공하도록 광 밸브 어레이에 변조될 수 있다.
특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 모드 제어기(240)는 복합 이미지를 생성하기 위해, 광각 백라이트(210)와 멀티뷰 백라이트(220)의 2D 및 멀티뷰 모드들을 시간 다중화하고 이와 동시에 광 밸브 어레이에 의한 방출광의 변조를 제어할 수 있다. 즉, 2D 모드와 멀티뷰 모드 간의 모드 전환은, 2D 및 멀티뷰 컨텐츠를 복합 이미지로서 제공하기 위해, 2D 이미지들과 멀티뷰 이미지들을 광 밸브 어레이(230)의 동작과 동기화되거나 또는 이에 따라 조정되는 방식으로 시간 다중화함으로써 구현될 수 있다.
예를 들어, 두 세트의 이미지들은 광 밸브 어레이(230)의 광 밸브들을 동작시키는 것과 관련하여 시간 인터레이싱되어 각각의 2D 또는 멀티뷰 이미지들이 디스플레이될 수 있고, 따라서 두 이미지들이 동시에 디스플레이되는 것처럼 나타날 수 있다. 일부 실시 예들에서, 모드 제어기(240)는, 2개의 이미지들의 시간 인터레이싱된 디스플레이를 달성하기 위해, 광각 백라이트(210)와 멀티뷰 백라이트(220)의 광원들의 제어를 광 밸브 어레이(230)의 광 밸브들의 제어와 동기화할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브 어레이(230)의 선택된 광 밸브들은 제 1 시간 구간 동안 2D 영상을 디스플레이하기 위해 동작(꺼지거나 켜짐)될 수 있고, 그 다음 제 2 시간 구간 동안 멀티뷰 영상을 디스플레이 하기 위해 선택된 광 밸브들이 동작될 수 있다. 실제로, 모드 제어기(240)가 2D 및 멀티뷰 백라이트들을 동작시키는 속도는, 광 밸브 어레이(230)의 광 밸브들이 전환과 관련된 전기장(들)과 같은 광 밸브들 또는 픽셀들의 물리적 현상에 의해 좌우되는 대로 완전히 열리거나 또는 완전히 닫히도록 전환할 수 있게끔 하는 수준에서 유지된다. 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 전술한 모드 제어기(130)는 마찬가지로 전술한 기법들 및 원리들 중 하나 이상과 일치되게 동작할 수 있다. 특히, 모드 제어기(240)는 모드 제어기(240)의 다양한 동작 특성들에 대해 프로세서 또는 이와 유사한 회로에 의해 실행되는 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함하는 모듈들 및 회로(예를 들어, ASIC)를 포함하는 하드웨어 중 하나 또는 둘 다로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 백라이트의 동작 방법이 제공된다. 특히, 시간 다중화 백라이트의 동작 방법은 시간 다중화 또는 시간 인터레이싱되는 적어도 2개의 모드들, 즉 2D 모드 및 멀티뷰 모드를 가질 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 2D 모드는 2차원(2D) 이미지를 디스플레이할 수 있는 반면, 멀티뷰 모드는 3차원(3D) 또는 멀티뷰 이미지를 디스플레이할 수 있다. 시간 다중화는 2D 이미지와 3D 또는 멀티뷰 이미지를, 2D 및 멀티뷰 컨텐츠 또는 정보 둘 다를 갖는 복합 이미지로서, 조합한다.
도 11은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시간 다중화 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 시간 다중화 백라이트의 동작 방법은 광각 백라이트를 이용하여 2D 모드 동안 광각 방출광을 제공(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 광각 백라이트는 전술한 시간 다중화 멀티뷰 백라이트(100)의 광각 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 2D 모드 및 방출되는 광각 광은 시간 다중화 백라이트들 및 디스플레이들과 관련하여 전술한 2D 모드(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c 및 도 10의 2D 모드) 및 광각 방출광(204, 102')과 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
시간 다중화 백라이트의 동작 방법(300)은 서로 이격된 멀티빔 소자들의 어레이를 갖는 멀티뷰 백라이트를 이용하여 멀티뷰 모드 동안 복수의 지향성 방출광을 제공(320)하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 방출광은 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자에 의해 제공되는 복수의 지향성 광빔들을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들의 방향들은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응된다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트는 예를 들어 도 3a 내지 도 3c 및 도 11과 관련하여 전술한 멀티뷰 백라이트들과 실질적으로 유사할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 모드는 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 전술한 시간 다중화 백라이트(100)의 멀티뷰 모드 및 도 10의 멀티뷰 모드와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트는 광각 백라이트의 방출 표면에 인접하게 배치될 수 있고 2D 모드 동안 광각 방출광에 대해 투명할 수 있다.
시간 다중화 백라이트의 동작 방법(300)은, 2D 모드에 대응되는 제 1 순차적인 시간 구간 동안 광각 백라이트를 그리고 멀티뷰 모드에 대응되는 제 2 순차적인 시간 구간 동안 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시키기 위해, 모드 제어기를 이용하여 2D 모드와 멀티뷰 모드를 시간 다중화(330)하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 모드 제어기는 전술한 모드 제어기(130, 240)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 모드 제어기는 모드 제어기의 동작들을 수행하기 위해 프로세서 또는 이와 유사한 회로에 의해 실행되는 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함하는 모듈들 및 회로(예를 들어, ASIC)를 포함하는 하드웨어 중 하나 또는 둘 다로서 구현될 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 복수의 지향성 광빔들을 제공(320)하는 단계는, 도광체 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계 및 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들을 이용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 포함한다. 또한, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 회절 격자, 미세 굴절 소자 및 미세 반사 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티뷰 소자들은 전술한 멀티뷰 백라이트(120)의 멀티빔 소자들(124)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 시간 다중화 백라이트의 동작 방법(300)은 도광체에 광을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 도광체 내의 안내된 광은 전술한 바와 같이 정해진 시준 계수에 따라 시준된다.
일부 실시 예들에 따르면, 시간 다중화 백라이트의 동작 방법(300)은 2D 모드 동안 2D 이미지를 제공하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 광각 방출광을 변조하는 단계 및 멀티뷰 모드 동안 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 광 밸브 어레이를 이용하여 복수의 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함한다. 이러한 실시 예들 중 일부에서, 2D 모드 및 멀티뷰 모드를 시간 다중화하는 단계는 2D 컨텐츠 및 멀티뷰 컨텐츠 둘 다를 포함하는 복합 이미지를 제공하기 위해 2D 이미지와 멀티뷰 이미지를 중첩시킬 수 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이로서 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 시간 다중화 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(106)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다.
이상에서는, 시간 다중화 또는 시간 인터레이싱된 방식으로 동작하도록 구성된 한 쌍의 모드들을 제공하는 시간 다중화 백라이트, 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이 및 시간 다중화 백라이트의 동작 방법의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 및 실시 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (20)

  1. 시간 다중화 백라이트로서,
    2차원(2D) 모드 동안 방출 표면으로부터 광각 방출광을 제공하도록 구성된 광각 백라이트;
    멀티빔 소자들의 어레이를 포함하는 멀티뷰 백라이트 - 상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 멀티뷰 모드 동안 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성됨 -; 및
    제 1 시간 구간 동안 상기 광각 백라이트를 그리고 제 2 시간 구간 동안 상기 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시킴으로써 상기 2D 및 멀티뷰 모드들을 시간 다중화하도록 구성된 모드 제어기를 포함하되,
    상기 멀티뷰 백라이트는 상기 광각 백라이트의 방출 표면에 인접하게 배치되고 상기 2D 모드 동안 상기 광각 방출광에 대해 투명한,
    시간 다중화 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 백라이트는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체를 더 포함하고,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이는 상기 도광체에 걸쳐 서로 이격되어 있으며,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 상기 도광체로부터 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성되는,
    시간 다중화 백라이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도광체는 상기 안내된 광을 정해진 시준 계수에 따라 시준된 안내된 광으로서 안내하도록 구성되는,
    시간 다중화 백라이트.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들은 상기 안내된 광을 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광을 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 소자, 및 상기 안내된 광을 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함하는,
    시간 다중화 백라이트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    멀티빔 소자의 회절 격자는 복수의 개별 서브 격자들을 포함하는,
    시간 다중화 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 제어기는, 상기 2D 모드 동안 상기 광각 방출광을 제공하기 위해 상기 광각 백라이트의 광원을 그리고 상기 멀티뷰 모드 동안 지향성 광빔들을 제공하기 위해 상기 멀티뷰 백라이트의 광원을 순차적으로 활성화시킴으로써, 상기 2D 모드와 상기 멀티뷰 모드 사이를 전환하도록 구성되는,
    시간 다중화 백라이트.
  7. 제 1 항의 시간 다중화 백라이트를 포함하는 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이로서,
    2D 이미지를 제공하기 위해 상기 2D 모드 동안 상기 광각 방출광을 변조하고 상기 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 멀티뷰 모드 동안 상기 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하는,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모드 제어기는, 상기 2D 이미지를 제공하기 위해 상기 제 1 시간 구간 동안 상기 광각 백라이트를 그리고 상기 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 제 2 시간 구간 동안 상기 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시키도록 구성되고,
    상기 2D 이미지 및 상기 멀티뷰 이미지는 상기 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이 상에서 서로 중첩되어 복합 이미지를 제공하는,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이인,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  10. 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이로서,
    광각 방출광을 제공하도록 구성된 광각 백라이트;
    멀티빔 소자들의 어레이를 포함하는 멀티뷰 백라이트 - 각각의 멀티빔 소자는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 제공하도록 구성됨 -;
    2D 이미지를 제공하기 위해 상기 광각 방출광을 변조하고 상기 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이; 및
    상기 광각 백라이트와 상기 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시키도록 구성된 모드 제어기 - 상기 2D 이미지와 멀티뷰 이미지는 상기 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이 상에서 복합 이미지로서 중첩됨 -;
    를 포함하는 시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 백라이트는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체를 더 포함하고,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이는 상기 도광체에 걸쳐 서로 이격되어 있으며,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 상기 도광체로부터 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성되는,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도광체는 상기 안내된 광을 시준 계수에 따라 시준된 안내된 광으로서 안내하도록 구성되고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이인,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 상기 안내된 광을 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광을 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 소자, 및 상기 안내된 광을 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함하는,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 모드 제어기는, 상기 광각 백라이트와 상기 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시키기 위해, 상기 광각 방출광을 제공하기 위해 상기 광각 백라이트의 광원을 활성화시키고 지향성 광빔들을 제공하기 위해 상기 멀티뷰 백라이트의 광원을 활성화시키도록 구성되는,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 백라이트는 상기 광각 백라이트와 상기 광 밸브 어레이 사이에 배치되고,
    상기 멀티뷰 백라이트는 상기 광각 방출광에 대해 투명한,
    시간 다중화 멀티뷰 디스플레이.
  16. 시간 다중화 백라이트의 동작 방법으로서,
    광각 백라이트를 이용하여 2D 모드 동안 광각 방출광을 제공하는 단계;
    멀티빔 소자들의 어레이를 갖는 멀티뷰 백라이트를 이용하여 멀티뷰 모드 동안 지향성 방출광을 제공하는 단계 - 상기 지향성 방출광은 상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자에 의해 제공되는 복수의 지향성 광빔들을 포함함 -; 및
    상기 2D 모드에 대응되는 제 1 순차적인 시간 구간 동안 상기 광각 백라이트를 그리고 상기 멀티뷰 모드에 대응되는 제 2 순차적인 시간 구간 동안 상기 멀티뷰 백라이트를 순차적으로 활성화시키기 위해, 모드 제어기를 이용하여 상기 2D 및 멀티뷰 모드들을 시간 다중화하는 단계를 포함하되,
    상기 지향성 광빔의 지향성 광빔들의 방향들은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는,
    시간 다중화 백라이트의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 지향성 방출광을 제공하는 단계는,
    도광체 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계; 및
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들을 이용하여 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 방출광으로서 산란시키는 단계를 포함하고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 회절 격자, 미세 굴절 소자 및 미세 반사 소자 중 하나 이상을 포함하는,
    시간 다중화 백라이트의 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광체에 광을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 도광체 내의 상기 안내된 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준되는,
    시간 다중화 백라이트의 동작 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 2D 모드 동안 2D 이미지를 제공하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 광각 방출광을 변조하는 단계; 및
    상기 멀티뷰 모드 동안 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 광 밸브 어레이를 이용하여 상기 지향성 방출광의 복수의 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하고,
    상기 2D 모드 및 상기 멀티뷰 모드를 시간 다중화하는 단계는, 2D 컨텐츠 및 멀티뷰 컨텐츠 둘 다를 포함하는 복합 이미지를 제공하기 위해 상기 2D 이미지와 상기 멀티뷰 이미지를 중첩시키는,
    시간 다중화 백라이트의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이인,
    시간 다중화 백라이트의 동작 방법.
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