KR20220031027A - 지향성 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
전환식 프라이버시 디스플레이는 발광 SLM, 시차 장벽, 전환식 LC 지연기 및 병렬 출력 편광자 사이에 마련된 수동 지연기를 포함한다. 프라이버시 모드에서, SLM로부터의 축상광은 손실 없이 지향되는 반면, 시차 장벽과 지연기 층은 협력하여 축외 스누퍼에 대한 VSL을 증가시킨다. 랜드스케이프 및 포트레이트 배향에서 프라이버시 작동을 달성하기 위해 디스플레이는 회전될 수 있다. 퍼블릭 모드에서, LC 지연이 조정되어 축외 휘도는 다수의 사용자에 대해 이미지 가시성을 증가시키도록 높아질 수 있다. 디스플레이는 또한 예를 들어 자동차 환경에서 사용하기 위해 주간 및 야간 작동 사이를 전환할 수 있다. 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 발광 디스플레이는 발광 픽셀을 갖는 SLM, 흡수 시차 장벽 및 고스펙트럼 누출 광학 아이솔레이터를 포함한다. 픽셀로부터의 정면광은 주변광이 강력하게 흡수되는 동안 투과 효율이 증가되면서 지향된다.
Description
본 개시내용은 일반적으로 광 변조 장치로부터의 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로 프라이버시 디스플레이 및 야간 디스플레이를 포함하는 디스플레이에서 사용하기 위해 조명의 제어를 제공하기 위한 광학 스택에 관한 것이다.
프라이버시 디스플레이는 통상적으로 축상 위치에 있는 기본 사용자에게 이미지 가시성을 제공하고 통상적으로 축외 위치에 있는 스누퍼에게 이미지 콘텐츠의 감소된 가시성을 제공한다. 디스플레이로부터의 일부 광을 축외 위치에서 휘도가 낮은 축상 방향으로 투과시키는 마이크로 루브르 광학 필름에 의해 프라이버시 기능이 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 필름은 정면 조명에 대한 손실이 높으며 마이크로 루브르는 공간 광 변조기의 픽셀과 부딪혀 모아레 아티팩트를 유발할 수 있다. 마이크로 루브르의 피치는 패널 해상도를 위해 선택해야 하므로 재고 및 비용을 증가시킬 수 있다.
전환식 프라이버시 디스플레이는 축외 광학 출력의 제어에 의해 제공될 수 있다.
제어는 예를 들어 액정 디스플레이(LCD) 공간 광 변조기용 전환식 백라이트를 이용하여 휘도 감소에 의해 제공될 수 있다. 디스플레이 백라이트는 일반적으로 도파관 및 에지 발광 소스를 이용한다. 특정 이미징 지향성 백라이트는 디스플레이 패널을 통해 시야 윈도우로 조명을 유도하는 추가적인 능력을 갖는다. 이미징 시스템은 복수의 소스와 각각의 윈도우 이미지 사이에 형성될 수 있다. 이미징 지향성 백라이트의 일 예는 접힌 광학 시스템을 이용할 수 있는 광학 밸브이며, 이에 따라 접힌 이미징 지향성 백라이트의 예일 수도 있다. 본원에 그 전체가 참조로서 원용되는 미국 특허 제9,519,153호에 기재된 바와 같이, 광은 광학 밸브를 통해 일방향으로 실질적으로 손실 없이 전파될 수 있는 반면 역전파 광은 기울어진 패싯에서 반사에 의해 추출될 수 있다.
본 개시내용의 제1 양태에 따르면, 디스플레이 장치가 제공되고, 본 디스플레이 장치는 픽셀 층에 배열된 픽셀 어레이를 포함하는 발광 공간 광 변조기; 개구 어레이를 형성하는 시차 장벽을 포함하고, 시차 장벽은 픽셀 층의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따른 시차 거리만큼 픽셀 층과 분리되고, 각 픽셀은 개구와 정렬된다. 시차 장벽은 각 픽셀로부터의 광을 공통 시야 윈도우로 지향시킬 수 있다. 유리하게는, 반사율이 낮고 축외 휘도가 감소된 전체 해상도 이미지가 달성될 수 있다.
개구가 가장 가까운 방향을 따라, 개구는 폭 a를 갖고 픽셀은 a ≥ w의 요건을 충족할 수 있는 폭 w를 갖는다. 유리하게는, 전체 휘도는 적어도 하나의 시야 방향에서 달성될 수 있다.
개구가 가장 가까운 방향을 따라, 개구는 폭 a를 갖고, 픽셀은 피치 p를 갖고, 픽셀은 a ≤ (p-w/2)의 요건을 충족할 수 있는 폭 w를 갖는다. 유리하게는, 축외 휘도는 적어도 하나의 시야 방향에 대해 최대 50%까지 감소될 수 있다.
시차 장벽은 픽셀과의 분리 d를 갖고, 픽셀은 개구가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 시차 장벽과 픽셀 사이의 재료는 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족할 수 있는 굴절률 n을 갖는다. 최소 휘도의 방향은 프라이버시 디스플레이를 위한 바람직한 축외 휘도를 유리하게 달성하기 위해 적어도 45도일 수 있다.
시차 장벽은 픽셀과의 분리 d를 갖고, 개구는 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 시차 장벽과 픽셀 사이의 재료는 d ≥ a√(n2-1) / 2의 요건을 충족할 수 있는 굴절률 n을 갖는다. 최대 50% 휘도가 90도의 극각에서 제공되어 프라이버시 디스플레이를 위한 바람직한 축외 휘도를 유리하게 달성한다.
시차 장벽은 픽셀과의 분리 d를 갖고, 개구는 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 시차 장벽과 픽셀 사이의 재료는 d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3의 요건을 충족할 수 있는 굴절률 n을 갖는다. 최대 50% 휘도가 60도의 극각에서 제공되어 프라이버시 디스플레이를 위한 바람직한 축외 휘도를 유리하게 달성한다.
개구가 가장 가까운 방향을 따른 피치 p'는 픽셀이 가장 가까운 방향을 따른 각각의 정렬된 픽셀의 피치 p보다 작을 수 있고; 시야 윈도우는 공간 광 변조기의 출력측에 있는 시야 윈도우 평면에 형성될 수 있다. 유리하게는, 정면 디스플레이 사용자에 대해 휘도 균일성이 증가된다.
시차 장벽은 2차원 개구 어레이를 형성할 수 있고, 각 픽셀은 각각의 개구와 정렬된다. 측방각 및 고도각에 대해 휘도 감소가 달성될 수 있다. 유리하게는, 프라이버시 디스플레이에 랜드스케이프 및 포트레이트 프라이버시 작동이 제공될 수 있다. 디스플레이 반사율이 감소되고 정면 방향의 디스플레이 효율이 증가될 수 있다.
픽셀은 열과 행으로 배열될 수 있고, 개구가 가장 가까운 방향은 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도일 수 있고; 각 픽셀은 출력 선형 편광자의 전기적 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상인 발광 영역을 가질 수 있다. 개구는 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상을 가질 수 있거나; 또는 개구는 원형 형상을 가질 수 있다. 유리하게는, 높은 극각에서 균일한 휘도 롤오프 및 감소된 휘도는 측방향 및 고도 방위각 방향을 따라 달성될 수 있다.
픽셀 중 적어도 일부에 대해, 발광 영역은 발광 서브 영역 및 비발광 서브 영역을 포함할 수 있다. 비발광 영역에 대한 발광 서브 영역의 영역 비율은 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대해 상이할 수 있다. 컬러 픽셀은 시차 장벽이 제공되지 않는 디스플레이에 제공되는 것과 부합되는 출력 휘도를 달성하기 위해 유사한 구동 전압으로 구동될 수 있다. 유리하게는, 제어 및 구동 전자 장치는 복잡성을 줄이고 효율을 높였다.
시차 장벽은 1차원 개구 어레이를 형성할 수 있고, 픽셀은 열로 배열되고, 픽셀의 각 열은 각각의 개구와 정렬된다. 픽셀 배열에 대한 수정이 감소되어 비용이 절감될 수 있다. 픽셀은 개구가 연장되는 방향으로 연장되는 발광 영역을 가질 수 있고; 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 폭은 픽셀의 각각에 대해 동일할 수 있고; 발광 영역의 높이는 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀에 대해 상이할 수 있다. 디스플레이는 정면 관찰자에게 편안한 시야 높이를 유리하게 제공하기 위해 축을 중심으로 일방향으로 편리하게 회전될 수 있다. 시차 장벽의 정렬의 수율 및 비용은 감소될 수 있다.
시차 장벽은 입사광을 흡수하도록 마련될 수 있다. 디스플레이 반사는 감소되어, 밝은 조명 환경에서 디스플레이 대비를 유리하게 증가시킬 수 있다.
개구 사이의 시차 장벽의 영역의 흡수는 100% 미만일 수 있고, 80% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 보다 바람직하게는 95% 초과일 수 있다. 디스플레이의 축외 이미지 가시성은 흡수 영역에서 100% 흡수가 제공되는 시차 장벽에 비해 증가될 수 있다.
디스플레이 장치는 주변 조명에서 사용하기 위한 것일 수 있고 시차 장벽은 픽셀 층으로부터 반사되는 개구를 통해 투과된 주변 조명의 적어도 일부를 흡수할 수 있다. 반사가 감소되어 관찰된 이미지 대비가 유리하게 증가된다.
디스플레이 장치는 픽셀 층과 시차 장벽 사이에 하나 이상의 추가 층을 가질 수 있고, 픽셀, 하나 이상의 추가 층 및 시차 장벽은 모놀리식 스택으로 형성될 수 있다. 유리하게는, 픽셀 층과 시차 장벽 층의 분리는 인가된 기계적 힘 동안 높은 안정성으로 제공될 수 있다.
하나 이상의 추가 층은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 배열된 적어도 하나의 광 투과성 무기 층을 포함할 수 있다. 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련된 적어도 하나의 광 투과성 무기 재료를 포함할 수 있다. 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련될 수 있는 적어도 하나의 광 투과성 무기 층과 픽셀 층 사이에 마련될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이의 수명이 증가될 수 있다.
공간 광 변조기의 출력에 출력 편광자가 마련될 수 있고, 출력 편광자는 선형 편광자이고; 출력 편광자와 공간 광 변조기 사이에 반사 제어 1/4 파장 지연기가 마련될 수 있다. 유리하게는, 픽셀 층으로부터의 반사가 감소될 수 있다.
시차 장벽은 픽셀 층과 반사 제어 1/4 파장 지연기 사이에 마련될 수 있다. 유리하게는, 픽셀 층과 시차 장벽 사이의 작은 분리가 편리하게 달성될 수 있다.
디스플레이 장치는 출력 편광자의 출력측에 마련된 추가 편광자로서, 추가 편광자는 선형 편광자인, 추가 편광자; 및 출력 편광자와 추가 편광자 사이에 마련된 적어도 하나의 극성 제어 지연기를 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 높은 시각적 보안 수준을 갖는 프라이버시 디스플레이가 제공될 수 있다.
출력 편광자와 추가 편광자 중 적어도 하나는, 동일한 재료의 편광자와 교차될 때, 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과보다 작은 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과를 가질 수 있다. 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과는 1% 초과, 바람직하게는 2% 초과, 가장 바람직하게는 3% 초과일 수 있고; 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과는 3% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만일 수 있다. 광대역 흡수 편광자에 비해 디스플레이의 투과가 증가될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이 효율이 증가된다. 투과는 청색 파장에 대해 상대적으로 클 수 있다. 유리하게는, 디스플레이의 수명이 증가될 수 있다.
적어도 하나의 극성 제어 지연기는 적어도 하나의 수동 지연기를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 극성 제어 지연기는 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 출력 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입할 수 없고 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 상대 위상 변이를 도입할 수 있다. 적어도 하나의 수동 지연기는 지연기의 평면에 수직한 광학축을 갖는 지연기를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수동 지연기는 -150 nm 내지 - 900 nm 범위에서, 바람직하게는 -200 nm 내지 -500 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 -250 nm 내지 -400 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는다. 감소된 휘도를 갖는 큰 축외 극성 영역이 달성될 수 있다. 유리하게는, 여러 스누퍼 위치에 대해 시각적 보안 수준이 높다.
적어도 하나의 지연기는 추가 편광자와 출력 편광자 사이에 배열된 제1 및 제2 1/4 파장판으로서, 제1 1/4 파장판은 제2 1/4 파장판의 입력측에 마련되며 그 입력측 상의 출력 편광자를 통과한 선형 편광된 편광 상태를 원형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련되고, 그 출력측 상의 제2 1/4 파장판은 입사되는 원형 편광된 편광 상태를 그 출력측 상의 추가 편광자를 통과한 선형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련되는, 제1 및 제2 1/4 파장판; 및 1/4 파장판 쌍 사이에 마련된 적어도 하나의 지연기를 포함할 수 있다. 1/4 파장판 쌍 사이에 마련된 지연기는 지연기의 평면에 수직한 광학축을 갖는 지연기를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수동 지연기는 -150 nm 내지 -500 nm 범위에서, 바람직하게는 -200 nm 내지 -400 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 -250 nm 내지 -350 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는다. 회전 대칭 극성 휘도 감소 프로파일이 제공될 수 있다. 유리하게는, 프라이버시 디스플레이는 랜드스케이프 및 포트레이트 모드에서 작동될 수 있다. 사용자의 머리 위에서 아래를 내려다보는 스누퍼의 경우 높은 시각적 보안이 달성될 수 있다.
적어도 하나의 극성 제어 지연기는 액정 재료(LC)의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기 및 액정 재료의 층을 전환하기 위해 전압을 인가하도록 배열된 전극을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 극성 제어 지연기는, 전환식 액정 지연기의 제1 전환 가능한 상태에서, 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않고 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하도록 마련될 수 있고; 전환식 액정 지연기의 제2 전환 가능한 상태에서, 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하고 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않도록 마련될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이는 프라이버시 및 퍼블릭 작동 모드 사이에서 전환될 수 있다. 프라이버시 모드에서 축외 스누퍼에게 높은 시각적 보안이 제공되고 퍼블릭 모드에서 축외 사용자에게 높은 이미지 가시성이 제공되는 영역이 연장된다. 정면 사용자는 양자의 모드에서 고효율 및 높은 이미지 가시성으로 이미지를 확인한다.
디스플레이 장치는 출력 편광자와 적어도 하나의 극성 제어 지연기 사이에 마련된 반사 편광자를 더 포함할 수 있고, 반사 편광자는 출력 편광자와 동일한 선형 편광된 편광 성분을 통과하도록 마련된 선형 편광자이다. 프라이버시 디스플레이에는 프라이버시 작동 모드에서 높은 반사율이 제공될 수 있다. 프라이버시 모드에서, 광범위한 주변 조명 조건에 대해 시각적 보안 수준을 유지할 수 있다. 퍼블릭 모드에서, 디스플레이 반사율이 감소되어 광범위한 시야 위치에 대해 높은 이미지 가시성을 달성할 수 있다.
출력 편광자는 반사 편광자일 수 있다. 유리하게는, 디스플레이 효율이 증가될 수 있다. 시차 장벽이 없는 디스플레이에 비해 디스플레이 반사율이 감소될 수 있다.
픽셀은 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 유리하게는, 높은 발광 효율, 높은 대비 및 높은 휘도는 넓은 색 재현율로 달성될 수 있다.
발광 다이오드는 유기 발광 재료를 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 유리하게는, 얇고 강건한 디스플레이가 제공될 수 있다. 발광 재료의 두께는 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 각각에 대해 상이할 수 있다. 픽셀 크기는 명목상 모든 색상에 대해 동일할 수 있으므로 색상 롤오프가 모든 극각에 대해 실질적으로 동일하다. 드라이브 전자 장치의 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.
발광 다이오드의 적어도 일부는 무기 마이크로 발광 다이오드일 수 있다. 유리하게는, 매우 높은 휘도가 달성될 수 있다. 물과 산소에 대한 장벽 층을 생략하여, 비용을 유리하게 절감할 수 있다. 마이크로 LED 사이에 넓은 영역이 제공될 수 있다. 유리하게는, 픽셀 층의 반사율이 감소될 수 있다. 증가된 출력 효율을 달성하기 위해 전환식 프라이버시 디스플레이에 누출 편광자가 제공될 수 있다.
개구는 1미크론 초과, 바람직하게는 2미크론 초과, 더 바람직하게는 3미크론 초과의 투과 구배 폭을 갖는 개구의 에지에서 투과 구배를 가질 수 있는 흡수를 갖는다. 증가된 균일성을 유리하게 달성하기 위해 회절 효과가 감소될 수 있다. 축외 사용에 대한 균일성을 개선하기 위해 증가된 극성 폭이 휘도 롤오프 프로파일에 제공될 수 있다.
개구 어레이는 터치 센서 전극 어레이에 형성될 수 있다. 시차 장벽의 적어도 하나의 흡수 영역은 터치 센서 전극 어레이를 포함할 수 있다. 유리하게는, 저반사율 터치 전극이 편리하게 제공될 수 있다.
시차 장벽의 개구 중 적어도 일부는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 시차 장벽의 개구는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터 어레이를 포함할 수 있다. 유리하게는, 인접한 픽셀 사이의 혼선이 감소될 수 있다. 색 재현율이 증가될 수 있다.
본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법이 제공되고, 본 방법은 적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀의 어레이를 형성하는 단계; 미세 금속 마스크를 통해 광 흡수 재료를 지향시켜 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함한다. 유리하게는, 시차 장벽이 OLED 디스플레이를 형성하는 데 사용되는 동일한 장비를 사용하여 형성되어, 비용을 절감할 수 있다.
본 개시내용의 제3 양태에 따르면, 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법이 제공되고, 본 방법은 적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀의 어레이를 형성하는 단계; 리소그래피 패터닝에 의해 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함한다. 유리하게는, 정밀한 시차 장벽이 픽셀 층과 편리하게 정렬될 수 있다.
본 개시내용의 제4 양태에 따르면, 제1 양태의 디스플레이 장치를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 반사율 제어 디스플레이 장치가 제공되고, 시차 장벽은 주변 조명의 적어도 일부를 흡수한다. 유리하게는, 디스플레이 반사율이 유지되거나 감소되는 동안 출력 효율이 증가될 수 있다.
본 개시내용의 임의의 양태는 임의의 조합으로 적용될 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 다양한 광학 시스템에서 사용될 수 있다. 실시예는 다양한 프로젝터, 프로젝션 시스템, 광학 구성요소, 디스플레이, 마이크로디스플레이, 컴퓨터 시스템, 프로세서, 자족식 프로젝터 시스템, 시각 및/또는 시청각 시스템 및 전기 및/또는 광학 장치를 포함하거나 이와 함께 작동할 수 있다. 본 개시내용의 양태는 광학 및 전기 장치, 광학 시스템, 프리젠테이션 시스템, 또는 임의의 유형의 광학 시스템을 포함할 수 있는 임의의 장치와 관련된 실질적으로 임의의 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 실시예는 광학 시스템, 시각 및/또는 광학 프리젠테이션에서 사용되는 장치, 시각 주변기기 등에서 그리고 다수의 컴퓨팅 환경에서 이용될 수 있다.
개시된 실시예를 상세히 진행하기 전에, 본 개시내용은 다른 실시예가 가능하기 때문에, 본 개시내용은 이의 적용 또는 생성에서 도시된 특정 배열의 세부 사항으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 더욱이, 본 개시내용의 양태는 그 자체로 고유한 실시예를 규정하기 위해 상이한 조합 및 배열로 제시될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 제한이 아닌 설명을 위한 것이다.
본 개시내용의 이러한 및 다른 이점 및 특징은 본 개시내용 전체를 파악으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
실시예는 첨부 도면에 예로서 도시되어 있으며, 유사한 참조 부호는 유사한 부분을 나타낸다:
도 1a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 1b는 도 1a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 프라이버시 디스플레이를 위한 시차 장벽을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 3a는 비동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀과 시차 장벽의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 3b는 동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀과 시차 장벽의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4는 다양한 극성 시야각에 대한 균일한 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 5는 다양한 극성 시야각에 대한 구조형 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 6은 상부 침투 감소 층을 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 7은 유리 커버 층을 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 8a, 8b 및 8c는 다양한 시차 장벽 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 9는 전환식 지연기가 균질한 정렬 및 교차형 A-플레이트 극성 제어 지연기를 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 퍼블릭 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 10a는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10b는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10c는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10d는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 11a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0의 lux/nit 비율에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 11b는 0도(동쪽 방향), 90도(북쪽 방향), 45도(북동쪽 방향) 및 225도(남서쪽 방향)의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 11a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 11c는 0.25의 lux/nit 비율을 갖는 도 11a 및 11b의 예시적인 실시예에 대한 극성 프로파일 플롯 및 선형 극성 프로파일 플롯이고;
도 12a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 12b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 12a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 13a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 전환식 지연기가 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 13b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 13a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 14는 도 1a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 15는 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 16a는 도 14의 투과 광선에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀의 스펙트럼 출력에 대해 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 편광자 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 16b는 도 14의 반사 광선에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀의 스펙트럼 출력에 대해 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 반사율의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 17a는 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 수동 극성 제어 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 17b는 도 17a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 17c는 다양한 극성 시야각에 대한 마이크로 LED 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 17d는 출력 편광자와 반사 편광자 사이에 마련된 수동 극성 제어 지연기를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 18a는 비네트형 시차 장벽 개구를 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 18b, 18c 및 18d는 다양한 시차 장벽 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 19a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 수동 극성 제어 지연기, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 19b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 19a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 19c는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 수동 극성 제어 지연기, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 19d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 19c의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 20a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 20b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 20a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 21a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기 및 수동 편광 제어 지연기가 제거되고 시차 장벽이 광 흡수 영역에서 투과를 제공하는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 21b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 21c는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기 및 수동 편광 제어 지연기가 제거되고 시차 장벽이 광 흡수 영역에서 투과를 제공하지 않는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 21d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 22a는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 프라이버시 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 22b는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 퍼블릭 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 23a는 평행 편광자 사이에 배열되고 1/4 파장판 사이에 마련된 270도 고차비틀린 전환식 액정 지연기를 포함하는 지연기 층의 배열을 사시 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 23b는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 23a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 23c는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 23b의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 24a는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 퍼블릭 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24b는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24c는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 반사율의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 25a는 야간 작동 모드에서 차실 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이를 갖는 자동차를 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 25b는 야간 작동 모드에서 차실 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이를 갖는 자동차를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 26은 OLED 발광 공간 광 변조기, 1차원 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 27은 도 26의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 28은 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 및 반사 편광자인 출력 편광자, 반사 제어 1/4 파장 지연기, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 29는 도 28의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 30은 OLED 발광 공간 광 변조기, 2차원 시차 장벽, 누출 출력 편광자 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 31은 도 30의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 32는 OLED 발광 공간 광 변조기, 터치 센서 전극 층을 포함하는 2차원 시차 장벽, 누출 출력 편광자 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 터치 스크린 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 33은 도 32의 디스플레이에서 주변광의 반사를 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 34는 도 32의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 35a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 2차원 시차 장벽을 포함하고, 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 35b는 도 35a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 36a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 2개의 1차원 시차 장벽을 포함하고, 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 36b는 도 36a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 37a는 공간 광 변조기의 픽셀과 시차 장벽 사이에 마련된 반사굴절 광학 소자 어레이를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 37b는 도 37a의 배열에 대한 극각에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 38a, 38b, 38c 및 38d는 미세 금속 마스크를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 39a, 39b, 39c, 39d, 39e, 및 39f는 리소그래피를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 40a, 40b, 40c, 및 40d는 리소그래피를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 41은 프로파일형 OLED 픽셀을 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 42는 OLED 픽셀이 프로파일형 웰 및 고지수 충전재를 포함하는 프로파일형 OLED 픽셀인 OLED 발광 공간 광 변조기의 픽셀을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 43은 OLED 픽셀이 프로파일형 웰 및 고지수 충전재를 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기의 하나의 픽셀을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 44는 프로파일형 및 비프로파일형 OLED 픽셀에 대한 광도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 45a는 공간 광 변조기 휘도, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 41의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 45b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 45a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 46은 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 발광 공간 광 변조기의 디스플레이 편광자와 제1 추가 편광자 사이에 마련된 제1 극성 제어 지연기; 및 제1 추가 편광자와 제2 추가 편광자 사이에 마련된 반사 편광자 및 제2 극성 제어 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 47a는 제1 및 제2 극성 제어 지연기가 교차되는 도 46의 실시예에 대한 편광자 및 극성 제어 지연기의 배열을 정면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 47b는 장벽 구조가 없는 발광 공간 광 변조기의 휘도 출력의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47c는 발광 공간 광 변조기의 픽셀로부터 광의 장벽 구조의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47d는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 제1 및 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제2 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47e는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 반사 편광자와 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제2 극성 제어 지연기의 반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47f는 도 47e의 반사율 및 디스플레이 장치의 전면으로부터 프레넬 반사율을 포함하는 전반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47g는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 디스플레이 편광자와 제1 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제1 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47h는 도 47a의 공간 광 변조기 및 제1 및 제2 극성 제어 지연기의 총 출력 휘도의 대수의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47i는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 프라이버시 모드에서 도 47a의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47j는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 퍼블릭 모드에서 도 47a의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 1a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 1b는 도 1a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 프라이버시 디스플레이를 위한 시차 장벽을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 3a는 비동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀과 시차 장벽의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 3b는 동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀과 시차 장벽의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4는 다양한 극성 시야각에 대한 균일한 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 5는 다양한 극성 시야각에 대한 구조형 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 6은 상부 침투 감소 층을 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 7은 유리 커버 층을 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 8a, 8b 및 8c는 다양한 시차 장벽 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 9는 전환식 지연기가 균질한 정렬 및 교차형 A-플레이트 극성 제어 지연기를 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 퍼블릭 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 10a는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10b는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10c는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10d는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 11a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0의 lux/nit 비율에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 11b는 0도(동쪽 방향), 90도(북쪽 방향), 45도(북동쪽 방향) 및 225도(남서쪽 방향)의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 11a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 11c는 0.25의 lux/nit 비율을 갖는 도 11a 및 11b의 예시적인 실시예에 대한 극성 프로파일 플롯 및 선형 극성 프로파일 플롯이고;
도 12a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 12b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 12a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 13a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 전환식 지연기가 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 13b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 13a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 14는 도 1a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 15는 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 16a는 도 14의 투과 광선에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀의 스펙트럼 출력에 대해 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 편광자 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 16b는 도 14의 반사 광선에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀의 스펙트럼 출력에 대해 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 반사율의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 17a는 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 수동 극성 제어 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 17b는 도 17a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 17c는 다양한 극성 시야각에 대한 마이크로 LED 발광 픽셀 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 17d는 출력 편광자와 반사 편광자 사이에 마련된 수동 극성 제어 지연기를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 18a는 비네트형 시차 장벽 개구를 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 18b, 18c 및 18d는 다양한 시차 장벽 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 19a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 수동 극성 제어 지연기, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 19b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 19a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 19c는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 수동 극성 제어 지연기, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 19d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 19c의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 20a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 20b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 20a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 21a는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기 및 수동 편광 제어 지연기가 제거되고 시차 장벽이 광 흡수 영역에서 투과를 제공하는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 21b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 21c는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기 및 수동 편광 제어 지연기가 제거되고 시차 장벽이 광 흡수 영역에서 투과를 제공하지 않는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 21d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 22a는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 프라이버시 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 22b는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 퍼블릭 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고;
도 23a는 평행 편광자 사이에 배열되고 1/4 파장판 사이에 마련된 270도 고차비틀린 전환식 액정 지연기를 포함하는 지연기 층의 배열을 사시 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 23b는 공간 광 변조기 휘도, 시차 장벽 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 23a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 23c는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 23b의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 24a는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 퍼블릭 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24b는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24c는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23a의 극성 제어 지연기가 있는 도 1a의 디스플레이를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 반사율의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 25a는 야간 작동 모드에서 차실 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이를 갖는 자동차를 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 25b는 야간 작동 모드에서 차실 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이를 갖는 자동차를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 26은 OLED 발광 공간 광 변조기, 1차원 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 27은 도 26의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 28은 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 및 반사 편광자인 출력 편광자, 반사 제어 1/4 파장 지연기, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 29는 도 28의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 30은 OLED 발광 공간 광 변조기, 2차원 시차 장벽, 누출 출력 편광자 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 31은 도 30의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 32는 OLED 발광 공간 광 변조기, 터치 센서 전극 층을 포함하는 2차원 시차 장벽, 누출 출력 편광자 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 터치 스크린 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 33은 도 32의 디스플레이에서 주변광의 반사를 정면도로 나타낸 개략도이고;
도 34는 도 32의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 35a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 2차원 시차 장벽을 포함하고, 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 35b는 도 35a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 36a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 2개의 1차원 시차 장벽을 포함하고, 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 36b는 도 36a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 37a는 공간 광 변조기의 픽셀과 시차 장벽 사이에 마련된 반사굴절 광학 소자 어레이를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 37b는 도 37a의 배열에 대한 극각에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 38a, 38b, 38c 및 38d는 미세 금속 마스크를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 39a, 39b, 39c, 39d, 39e, 및 39f는 리소그래피를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 40a, 40b, 40c, 및 40d는 리소그래피를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 41은 프로파일형 OLED 픽셀을 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 출력 편광자 및 반사 제어 1/4 파장 지연기, 반사 편광자, 전환식 극성 제어 지연기 및 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 추가 편광자를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 42는 OLED 픽셀이 프로파일형 웰 및 고지수 충전재를 포함하는 프로파일형 OLED 픽셀인 OLED 발광 공간 광 변조기의 픽셀을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 43은 OLED 픽셀이 프로파일형 웰 및 고지수 충전재를 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기의 하나의 픽셀을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 44는 프로파일형 및 비프로파일형 OLED 픽셀에 대한 광도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이고;
도 45a는 공간 광 변조기 휘도, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 41의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고;
도 45b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 45a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이고;
도 46은 발광 공간 광 변조기, 시차 장벽, 발광 공간 광 변조기의 디스플레이 편광자와 제1 추가 편광자 사이에 마련된 제1 극성 제어 지연기; 및 제1 추가 편광자와 제2 추가 편광자 사이에 마련된 반사 편광자 및 제2 극성 제어 지연기를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 47a는 제1 및 제2 극성 제어 지연기가 교차되는 도 46의 실시예에 대한 편광자 및 극성 제어 지연기의 배열을 정면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 47b는 장벽 구조가 없는 발광 공간 광 변조기의 휘도 출력의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47c는 발광 공간 광 변조기의 픽셀로부터 광의 장벽 구조의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47d는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 제1 및 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제2 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47e는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 반사 편광자와 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제2 극성 제어 지연기의 반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47f는 도 47e의 반사율 및 디스플레이 장치의 전면으로부터 프레넬 반사율을 포함하는 전반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47g는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 디스플레이 편광자와 제1 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a의 제1 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47h는 도 47a의 공간 광 변조기 및 제1 및 제2 극성 제어 지연기의 총 출력 휘도의 대수의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47i는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 프라이버시 모드에서 도 47a의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고;
도 47j는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 퍼블릭 모드에서 도 47a의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다.
이제 본 개시내용의 목적을 위한 광학 지연기와 관련된 용어를 설명할 것이다.
단축 복굴절 재료를 포함하는 층에서, 광학 이방성을 지배하는 방향이 있는 반면 이에 수직인(또는 이 대해 주어진 각도에서) 모든 방향은 동등한 복굴절을 갖는다.
광학 지연기의 광학축은 복굴절을 겪지 않는 단축 복굴절 재료에서 광선의 전파 방향을 지칭한다. 이는 예를 들어 대칭선에 평행하거나 주광선이 전파되는 디스플레이 표면에 수직일 수 있는 광학 시스템의 광학축과 다르다.
광학축에 직교한 방향으로 전파되는 광의 경우, 광학축은 지상축과 평행한 전기 벡터 방향을 갖는 선형 편광된 광이 가장 느린 속도로 이동할 때의 지상축이다. 지상축 방향은 설계 파장에서 굴절률이 가장 높은 방향이다. 유사하게, 진상축 방향은 설계 파장에서 굴절률이 가장 낮은 방향이다.
양성 유전체 이방성 단축 복굴절 재료의 경우, 지상축 방향은 복굴절 재료의 이상 축이다. 음성 유전체 이방성 단축 복굴절 재료의 경우, 진상축 방향은 복굴절 재료의 이상 축이다.
반파장 및 1/4 파장이란 용어는 통상적으로 500 nm와 570 nm 사이일 수 있는 설계 파장 λ0에 대한 지연기의 작동을 지칭한다. 본 예시적인 실시예에서, 달리 명시되지 않는 한 예시적인 지연 값은 550 nm의 파장에 제공된다.
지연기는 입사하는 광파의 두 수직 편광 성분 사이에 위상 변이를 제공하고, 다음 식에 의한 복굴절 Δn 및 지연기의 두께 d와 관련된 두 편광 성분에 부여하는 상대 위상 Γ의 양을 특징으로 한다
Γ = 2 . π . Δn . d / λ0
식 1
식 1에서, Δn은 이상 굴절률과 정상 굴절률 간의 차이로 정의된다, 즉
Δn = ne - no
식 2
반파장 지연기의 경우, d, Δn 및 λ0 간의 관계는 편광 성분 간의 위상 변이가 Γ = π이 되도록 선택된다. 1/4 파장 지연기의 경우, d, Δn 및 λ0 간의 관계는 편광 성분 간의 위상 변이가 Γ = π/2이 되도록 선택된다.
본원에서 반파장 지연기란 용어는 통상적으로 지연기에 수직으로 그리고 공간 광 변조기에 수직으로 전파되는 광을 지칭한다.
이제 한 쌍의 편광자 사이의 투명 지연기를 통한 광선 전파의 일부 양태를 설명할 것이다.
광선의 편광 상태(SOP)는 두 직교 편광 성분 사이의 상대 진폭 및 위상 변이로 설명된다. 투명 지연기는 이러한 직교 편광 성분의 상대 진폭을 변경하지 않고 상대 위상에만 작용한다. 직교 편광 성분 사이에 순 위상 변이를 제공하면 SOP가 변경되는 반면 순 상대 위상을 유지하면 SOP가 보존된다. 현재 설명에서, SOP를 편광 상태라고 칭할 수 있다.
선형 SOP는 진폭이 0이 아닌 편광 성분 및 진폭이 0인 직교 편광 성분을 갖는다.
선형 편광자는 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향과 평행한 선형 편광 성분을 갖는 고유한 선형 SOP를 투과하고 다른 SOP로 광을 감쇠한다.
흡수 편광자는 입사광의 한 편광 성분을 흡수하고 제2 직교 편광 성분을 투과시키는 편광자이다. 흡수 선형 편광자의 예는 이색성 편광자이다.
반사 편광자는 입사광의 한 편광 성분을 반사하고 제2 직교 편광 성분을 투과시키는 편광자이다. 선형 편광자인 반사 편광자의 예는 3M 회사의 DBEFTM 또는 APFTM와 같은 다층 중합체 필름 스택 또는 Moxtek의 ProFluxTM와 같은 와이어 그리드 편광자이다. 반사 선형 편광자는 직렬로 마련된 1/4 파장판 및 콜레스테릭 반사 재료를 더 포함할 수 있다.
선형 편광자와 병렬 선형 분석 편광자 사이에 마련되어 상대적인 순 위상 변이를 진행하지 않는 지연기는 선형 편광자 내에서 잔류 흡수 외에 광의 완전한 투과를 제공한다.
직교 편광 성분 간의 상대적 순 위상 변이를 제공하는 지연기는 SOP를 변경하고 분석 편광자에서 감쇠를 제공한다.
본 개시내용에서, 'A-플레이트'는 광학축이 층의 평면에 평행한 복굴절 재료의 층을 이용하는 광학 지연기를 지칭한다.
'양성 A-플레이트'는 양성 복굴절 A-플레이트, 즉 양성 Δn을 갖는 A-플레이트를 지칭한다.
본 개시내용에서, 'C-플레이트'는 광학축이 층의 평면에 수직한 복굴절 재료의 층을 이용하는 광학 지연기를 지칭한다. '양성 C-플레이트'는 양성 복굴절 C-플레이트, 즉 양성 Δn을 갖는 C-플레이트를 지칭한다. '음성 C-플레이트'는 음성 복굴절 C-플레이트, 즉 음성 Δn을 갖는 C-플레이트를 지칭한다.
'O-플레이트'는 광학축이 층의 평면에 평행한 성분 및 층의 평면에 수직인 성분을 갖는 복굴절 재료의 층을 이용하는 광학 지연기를 지칭한다. '양성 O-플레이트'는 양성 복굴절 O-플레이트, 즉 양성 Δn을 갖는 O-플레이트를 지칭한다.
무색성 지연기가 제공될 수 있으며, 지연기의 재료에는 다음과 같이 파장 λ에 따라 변하는 지연 Δn . d가 제공된다
Δn . d / λ = κ
식 3
κ는 실질적으로 상수이다.
적합한 재료의 예는 Teijin Films의 개질된 폴리카보네이트를 포함한다. 본 실시예에서는 후술될 바와 같이 휘도 감소가 낮은 극각 시야 방향과 휘도 감소가 증가한 극각 시야 방향 사이의 색상 변화를 유리하게 최소화하기 위해 무색성 지연기가 제공될 수 있다.
이제 지연기 및 액정과 관련하여 본 개시내용에서 사용되는 다양한 다른 용어를 설명할 것이다.
액정 셀은 Δn . d로 주어진 지연을 갖고, Δn은 액정 셀 내 액정 재료의 복굴절률이고 d는 액정 셀 내 액정 재료의 정렬과 무관하게 액정 셀의 두께이다.
균질 정렬은 분자가 기판에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되는 전환식 액정 디스플레이에서 액정의 정렬을 지칭한다. 균질 정렬은 평면 정렬로도 지칭된다. 균질 정렬에는 통상적으로 2도와 같은 작은 프리틸트가 제공될 수 있어, 액정 셀의 정렬 층의 표면에 있는 분자는 후술될 바와 같이 약간 기울어진다. 프리틸트는 셀의 전환 시 축퇴를 최소화하도록 마련된다.
본 개시내용에서, 수직향 정렬은 로드형 액정 분자가 기판에 대해 실질적으로 수직으로 정렬된 상태이다. 원반형 액정에서, 수직향 정렬은 원반형 액정 분자에 의해 형성된 칼럼 구조의 축이 표면에 수직으로 정렬된 상태로 정의된다. 수직향 정렬에서, 프리틸트는 정렬 층에 가까운 분자의 경사각이며 통상적으로 90도에 가깝고 예를 들어 88도일 수 있다.
비틀린 액정 층에서, 네마틱 액정 분자의 비틀린 구성(나선 구조 또는 나선으로도 알려짐)이 제공된다. 비틀림은 정렬 층의 비평행 정렬에 의해 달성될 수 있다. 더 나아가, 콜레스테릭 도펀트가 액정 재료에 첨가되어 비틀림 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)의 축퇴를 깨고 이완된(통상적으로 비구동된) 상태에서 비틀림의 피치를 추가로 제어할 수 있다. 고차비틀린 액정 층은 180도 초과의 비틀림을 갖는다. 공간 광 변조기에 사용되는 비틀린 네마틱 층은 통상적으로 90도의 비틀림을 갖는다.
양성 유전체 이방성을 갖는 액정 분자는 인가된 전기장에 의해 균질 정렬(예를 들어, A-플레이트 지연기 배향)로부터 수직향 정렬(예를 들어, C-플레이트 또는 O-플레이트 지연기 배향)로 전환된다.
음성 유전체 이방성을 갖는 액정 분자는 인가된 전기장에 의해 수직향 정렬(예를 들어, C-플레이트 또는 O-플레이트 지연기 배향)로부터 균질 정렬(예를 들어, A-플레이트 지연기 배향)로 전환된다.
로드형 분자는 양성 복굴절을 가지므로 식 2에 설명된 바와 같이 ne > no이다. 원반형 분자는 음성 복굴절을 가지므로 ne < no이다.
A-플레이트, 양성 O-플레이트 및 양성 C-플레이트와 같은 양성 지연기는 통상적으로 신장 필름 또는 로드형 액정 분자에 의해 제공될 수 있다. 음성 C-플레이트와 같은 음성 지연기는 통상적으로 신장 필름 또는 원반형 액정 분자에 의해 제공될 수 있다.
평행 액정 셀 정렬은 균질 정렬 층의 정렬 방향이 평행하거나 보다 통상적으로 역평행인 것을 지칭한다. 사전 기울어진 수직향 정렬의 경우, 정렬 층은 실질적으로 평행하거나 역평행인 성분을 가질 수 있다. 하이브리드 정렬된 액정 셀은 하나의 균질 정렬 층 및 하나의 수직향 정렬 층을 가질 수 있다. 비틀린 액정 셀은 평행 정렬을 갖지 않는, 예를 들어 서로 90도로 배향된, 정렬 층에 의해 제공될 수 있다.
투과형 공간 광 변조기는 예를 들어 그 전체가 본원에 참조로서 원용되는 미국 특허 제8,237,876호에 개시된 바와 같이 입력 디스플레이 편광자와 출력 디스플레이 편광자 사이에 지연기를 더 포함할 수 있다. 이러한 지연기(미도시)는 본 실시예의 수동 지연기와 다른 위치에 있다. 이러한 지연기는 축외 시야 위치에 대한 대비 열화를 보상하는 데, 이는 본 실시예의 축외 시야 위치에 대한 휘도 감소와는 다른 효과이다.
이제 프라이버시 디스플레이 모습과 관련된 용어를 설명할 것이다.
디스플레이의 프라이빗 작동 모드는 관찰자가 이미지를 명확하게 보지 못할 정도로 낮은 대비 감도를 확인하는 모드이다. 대비 감도는 정적 이미지에서 서로 다른 수준의 휘도를 판별할 수 있는 척도이다. 역 대비 감도는 높은 시각적 보안 수준(VSL)이 낮은 이미지 가시성에 대응한다는 점에서 시각적 보안의 척도로 사용될 수 있다.
관찰자에게 이미지를 제공하는 프라이버시 디스플레이의 경우, 시각적 보안은 다음과 같이 주어질 수 있다:
VSL = (Y + R) / (Y ― K)
식 4
VSL은 시각적 보안 수준, Y는 스누퍼 시야각에서 디스플레이의 백색 상태의 휘도, K는 스누퍼 시야각에서 디스플레이의 흑색 상태의 휘도, R은 디스플레이로부터 반사광의 휘도이다.
패널 대비율은 다음과 같이 주어진다:
C = Y / K
식 5
고대비 광학 LCD 모드의 경우, 백색 상태 투과는 시야각으로 실질적으로 일정하게 유지된다. 본 실시예의 대비 감소 액정 모드에서, 백색 상태 투과는 통상적으로 다음과 같이 흑색 상태 투과가 증가함에 따라 감소한다
Y + K ~ P.L
식 6
그러면, 시각적 보안 수준은 다음과 같이 추가로 주어질 수 있다:
축외 상대 휘도 P는 통상적으로 스누퍼 각도에서 정면 휘도 L의 백분율로 정의되고, 디스플레이는 이미지 대비율 C를 가질 수 있고 표면 반사율은 ρ이다.
축외 상대 휘도 P는 프라이버시 수준으로도 지칭된다. 그러나, 이러한 프라이버시 수준 P는 정면 휘도와 비교하여 주어진 극각에서 디스플레이의 상대적 휘도를 설명하며 프라이버시 모습의 척도가 아니다.
디스플레이는 램버시안 주변 조도 I에 의해 조명될 수 있다. 따라서, 완전히 어두운 환경에서, 고대비 디스플레이는 약 1.0의 VSL을 갖는다. 주변 조도가 증가함에 따라, 인지된 이미지 대비가 저하되고, VSL이 증가하며 프라이빗 이미지가 인지된다.
통상적인 액정 디스플레이의 경우, 패널 대비 C는 거의 모든 시야각에서 100:1보다 높으므로, 시각적 보안 수준은 다음과 같이 근사될 수 있다:
VSL = 1 + I.ρ/(π.P.L)
식 8
지각 이미지 보안은 다음과 같이 눈의 대수 응답으로부터 결정될 수 있다
S = log10(V)
식 9
S에 대한 바람직한 한계는 다음과 같은 방식으로 결정되었다. 제1 단계에서, 프라이버시 디스플레이 장치가 제공되었다. 극성 시야각에 따른 디스플레이 장치의 프라이버시 수준 변화 P(θ) 및 극성 시야각에 따른 디스플레이 장치의 반사율 변화 ρ(θ)의 측정은 명순응 측정 장비를 이용하여 이루어졌다. 실질적으로 균일한 휘도 라이트박스와 같은 광원은 디스플레이 장치의 법선에 대해 0°보다 큰 극각에서 뷰어 위치에 반사를 위해 입사 방향을 따라 프라이버시 디스플레이 장치를 조명하도록 마련된 조명 영역으로부터 조명을 제공하도록 마련되었다. 반사율 변화 ρ(θ)를 고려하여 극성 시야각에 따른 기록된 반사 휘도의 변화를 측정함으로써 극성 시야각에 따른 실질적으로 램버시안 발광 라이트박스의 조도 변화 I(θ)를 결정하였다. P(θ), r(θ) 및 I(θ)의 측정치를 사용하여 제로 고도축을 따라 극성 시야각에 따른 보안 계수 변화 S(θ)를 결정했다.
제2 단계에서, (i) 최대 폰트 높이가 3mm인 작은 텍스트 이미지, (ii) 최대 폰트 높이가 30mm인 큰 텍스트 이미지 및 (iii) 이동 이미지를 포함하는 일련의 고대비 이미지가 프라이버시 디스플레이에 제공되었다.
제3 단계에서, 각 관찰자(적절한 경우 1000mm에서 시야를 위한 시력 교정 포함)는 1000m 거리로부터 각 이미지를 보고, 디스플레이의 중심선에서 또는 그 부근에서 디스플레이에 가까운 위치로부터 한쪽 눈에 대해 이미지 비가시성이 달성될 때까지 제로 고도에서 극성 시야각을 조정했다. 관찰자 눈의 극성 위치가 기록되었다. 관계 S(θ)로부터, 전술한 극성 위치에서의 보안 계수가 결정되었다. 상이한 이미지, 다양한 디스플레이 휘도 Y최대, 다른 라이트박스 조도 I(q=0), 상이한 배경 조명 조건 및 서로 다른 관찰자에 대해 측정을 반복했다.
위의 측정치로부터, S<1.0은 시각적 보안이 낮거나 전혀 없음을 제공하고, 1.0 ≤ S< 1.5는 대비, 공간 주파수 및 이미지 대비의 시간 주파수에 따라 좌우되는 시각적 보안을 제공하고, 1.5 ≤ S< 1.8은 대부분의 이미지 및 대부분의 관찰자에 대해 허용 가능한 이미지 비가시성을 제공하고(즉, 이미지 대비가 관찰되지 않음), S ≥ 1.8은 모든 관찰자에 대한 이미지 내용과 무관하게 전체 이미지 비가시성을 제공한다.
프라이버시 디스플레이에 비해, 바람직하게는 광각 디스플레이는 표준 주변 조도 조건에서 쉽게 관찰된다. 이미지 가시성의 한 척도는 다음과 같이 주어진 마이켈슨 대비와 같은 대비 감도에 의해 주어진다:
M = (I최대 ― I최소) / (I최대 + I최소)
식 10
등등:
M = ((Y+R) ― (K+R)) / ((Y+R) + (K+R)) = (Y-K) / (Y+K+2.R)
식 11
따라서, 시각적 보안 수준(VSL)은 1/M과 동등하지만, 이와 동일하지는 않다. 본 논의에서, 주어진 축외 상대 휘도 P의 경우, 광각 이미지 가시성 W는 다음과 같이 근사된다
W = 1/VSL = 1/(1 + I.ρ/(π.P.L))
식 12
본 논의에서, 바람직한 백색점(uw', vw')으로부터 출력 색상(uw' + Δu', vw' + Δv')의 색상 변화 Δε는, 통상적인 디스플레이 스펙트럼 광원을 가정하면, CIELUV 색상 차이 메트릭에 의해 결정될 수 있고 다음과 같이 주어진다:
Δε = (Δu'2 + Δv'2)1/2
식 13
반사굴절 소자는 굴절과 반사 둘 모두를 이용하며, 이는 금속화 표면으로부터의 내부 전반사 또는 반사일 수 있다.
이제 다양한 지향성 디스플레이 장치의 구조 및 작동을 설명할 것이다. 본 설명에서, 공통 요소는 공통 참조 부호를 갖는다. 임의의 요소에 관한 개시내용은 동일하거나 대응하는 요소가 제공되는 각 장치에 적용됨을 유념한다. 따라서, 간결함을 위해 이러한 개시내용을 반복하지 않는다.
발광 공간 광 변조기를 사용하여 전환식 프라이버시 디스플레이를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 1a는 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 시차 장벽(700), 출력 편광자(218) 및 반사 제어 1/4 파장 지연기(228), 반사 편광자(302), 전환식 극성 제어 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 추가 편광자(318)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 1b는 도 1a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이다.
발광 공간 광 변조기(48)는 백플레인 기판(212) 상의 픽셀 층(214)에 배열된 적색, 녹색 및 청색 픽셀(220, 222, 224) 어레이를 포함한다. 픽셀은 출력 방향을 따라 광(400)을 출력하도록 배열된다. 픽셀(220, 222, 224)은 유기 발광 재료(232)를 포함하는 유기 발광 다이오드인 발광 다이오드를 포함한다.
픽셀(220, 222, 224) 사이의 영역(226)은 제어 전자 장치를 포함하고 통상적으로 OLED 픽셀 층(214)에 대해 반사적이다.
시차 장벽(700)은 개구 사이에 광 흡수 영역(704)을 갖는 개구(702) 어레이를 포함한다. 시차 장벽(700)은 2차원 개구(702) 어레이가 마련되고, 각 픽셀(220, 222, 224)은 각각의 개구와 정렬된다.
시차 장벽(700)은 픽셀 층(214)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 시차 거리 d로 픽셀 층(214)과의 분리를 제공하는 스페이서 층(216)에 마련된다.
출력 편광자(218)는 공간 광 변조기(48)의 출력에 마련되고, 출력 편광자(218)는 전기 벡터 투과 방향(219)을 갖는 선형 편광자이다. 광학축 방향(229)을 갖는 반사 제어 1/4 파장 지연기(228)는 출력 편광자(218)와 공간 광 변조기(48) 사이에 마련된다. 지연기(228)는 폴리카보네이트와 같은 신장된 복굴절 필름에 의해 제공될 수 있다. 유리하게는, 저비용 지연기(228)가 제공될 수 있다.
도 1a 및 1b의 실시예에서, 시차 장벽(700)은 픽셀 층(214)과 반사 제어 1/4 파장 지연기(228) 사이에 마련된다. 다른 실시예(미도시)에서, 1/4 파장 지연기(228)는 픽셀 층(214)과 시차 장벽(700) 사이에 형성된 층에 의해 제공될 수 있다. 이러한 지연기(228)는 예를 들어 경화된 반응성 메조겐 액정 층을 포함할 수 있다. 유리하게는, 지연기에는 추가로 후술될 바와 같이 바람직한 두께 d 이하인 두께가 제공될 수 있다.
추가 편광자(318)는 출력 편광자(218)의 출력측에 마련되고, 추가 편광자(318)는 선형 편광자이다. 극성 제어 지연기(300)는 출력 편광자(218)와 추가 편광자(318) 사이에 마련된다. 출력 편광자(218) 및 추가 편광자(318)는 각각의 선형 편광된 편광 상태를 통과하도록 배열된다.
극성 제어 지연기(300)는 수동 지연기(330A, 330B), 및 투명 기판(312, 316) 및 전환식 액정 층(314)을 포함하는 전환식 액정 지연기(301)를 포함한다. 전압 구동기(350)는 작동 모드를 선택하는 데 사용될 수 있고, 제어기(352)에 의해 제어될 수 있다.
예시적인 실시예를 더 상세히 후술될 바와 같이 도 9, 도 17d, 도 22a 및 22b, 및 도 23a와 관련하여 설명한다.
도 1a의 실시예는 출력 편광자(218)와 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300) 사이에 마련된 반사 편광자(302)를 더 포함하고, 반사 편광자(302)는 출력 편광자(218)와 동일한 선형 편광된 편광 상태를 통과하도록 마련된 전기 벡터 투과 방향(303)을 갖는 선형 편광자이다.
극성 제어 지연기(300) 및 반사 편광자(302)의 구조 및 작동은 미국 특허 공개 제2019-0086706호, 미국 특허 공개 제2019-0250458호, 미국 특허 공개 제2018-0321553호, 미국 특허 공개 제2020-0159055호, 및 WIPO 공개 제WO 2018/208618호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다. 본 설명에서 극성 제어 지연기는 본원에 설명된 임의의 것으로 대체될 수 있다.
전환식 액정 지연기의 작동은 아래의 도 10a 내지 10d를 참조하여 더 설명될 것이다. 프라이버시 작동 모드에서, 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)는 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 출력 편광자(218)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입할 수 없으면서 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선에 경사진 축(197)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 상대 위상 변이를 도입할 수 있다. 퍼블릭 작동 모드에서, 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)는 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 출력 편광자(218)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입할 수 없으면서 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선에 경사진 축(197)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 실질적으로 상대 위상 변이를 도입할 수 없다.
반사 편광자(302)와 조합될 때 이러한 출력 광의 위상 제어는 유리하게는 프라이버시 모드에서 도 1a의 디스플레이의 축외 휘도의 감소 및 축외 반사율의 증가를 달성한다. 퍼블릭 모드에서, 광범위한 극각에 걸쳐 높은 투과 및 낮은 디스플레이 반사율이 달성된다. 더 나아가, 양자의 작동 모드에서, 축상 디스플레이 사용자에 대해 높은 투과 및 낮은 반사율이 달성된다. 유리하게는, 디스플레이 사용자는 양자의 모드에서 고휘도 및 고대비 이미지를 확인하는 반면, 축외 스누퍼는 프라이버시 모드에서 높은 시각적 보안 수준을 보고 축외 사용자는 퍼블릭 모드에서 높은 이미지 가시성을 확인한다.
이제 시차 장벽(700)의 구조 및 작동을 설명할 것이다.
발광 디스플레이에서, 통상적으로 높은 극각에서 고휘도가 제공된다. OLED 디스플레이와 같은 통상적인 발광 디스플레이는 예를 들어 60도의 극각에서 정면 휘도의 25%보다 큰 휘도를 제공할 수 있다. 무기 LED를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이는 실질적으로 램버시안 휘도 출력을 가질 수 있어 60도에서의 휘도는 정면 휘도의 100%에 접근할 수 있다.
도 11a 및 11b에서 설명될 바와 같이, 극성 제어 지연기(300)는 통상적으로 설계 극성 위치에서 최적의 시각적 보안 수준을 제공하도록 배열된다. 이러한 극성 위치는 예를 들어 +/-45도 측방각(lateral angle) 및 0도 고도일 수 있다. 설계 극성 위치와 5도 다른 측방각에서, 휘도 감소 및 반사율 증가가 감소된다.
45도보다 큰 극각에서 프라이버시 모드에서 높은 시각적 보안 및 45도보다 큰 극각에서 퍼블릭 모드에서 높은 이미지 가시성을 전환식 프라이버시 디스플레이에 제공하는 것이 바람직할 것이다. 바람직하게는, 축외 휘도는 통상적인 주변 조명 조건에서 높은 이미지 가시성을 위해 정면 휘도의 적어도 2.5%, 바람직하게는 적어도 5%일 수 있다. 바람직하게는, 축외 휘도는 통상적인 주변 조명 조건에서 높은 이미지 보안을 위해 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만일 수 있다. 극성 시야각으로 낮은 색도 변화를 제공하는 것이 더 바람직할 것이다.
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 프라이버시 디스플레이(100)를 위한 시차 장벽(700)을 측면도로 나타낸 개략도이다. 도 2a 및 2b는 개구(702)가 가장 가까운 방향 θ의 단면을 도시하고 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 2a 및 2b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
시차 장벽의 출력에 배열된 편광자 및 지연기와 같은 다양한 출력 층은 설명을 위해 모놀리식 층(110)으로 나타낸다.
시차 장벽의 구조에 대한 바람직한 범위는 디스플레이 광학 스택으로 지연기 스택, 시차 장벽, 픽셀 배열 및 실험의 시뮬레이션을 통해 설정되었다.
공간 광 변조기(48)에 대해 수직인 축(199)을 따라 지향되는 광선(710)은 폭 a의 각각의 정렬된 개구(702)를 통해 지향된다. 개구 크기 a는 정면 방향에 대해 100% 휘도를 달성하기 위해 픽셀 폭 w보다 크다. 따라서, 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따라, 개구(702)는 폭 a를 갖고 픽셀(220, 222, 224)은 다음 요건을 충족하는 폭 w를 갖는다:
a ≥ w
식 14
일부 광선(726)은 축외 방향으로 지향되어 광선(710)에 대한 정면 휘도에 비해 축외 방향의 휘도가 감소된다. 시차 장벽에 의해 제공되는 최소 흡수는 바람직하게는 50%이므로, 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따라, 개구(702)는 폭 a를 갖고 픽셀(220, 222, 224)은 피치 p를 가지며 픽셀(220, 222, 224)은 다음 요건을 충족하는 폭 w를 갖는다:
a ≤ (p-w/2)
식 15
픽셀(220, 222, 224)로부터의 일부 광선(712)은 시차 장벽 흡수 영역(704)의 하측에 입사되어 흡수될 수 있다. 픽셀의 중심으로부터의 광선(712)이 흡수 영역(704)의 중심에 입사될 때 최소 투과 각도가 제공된다. 공기 중 극각 Φ최소는 적어도 45도일 수 있어, 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따라, 시차 장벽(700)과 픽셀(220, 222, 224) 사이의 재료는 다음 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는다:
d ≤ p√(2n2-1) / 2
식 16
시차 장벽(700) 흡수 영역의 에지에 입사되는 픽셀(220, 222, 224)의 중심으로부터의 광선(716)은 휘도가 정면 휘도의 최대 50%인 공기 중 극각 Φ최대에 있다. 바람직하게는, (공기 중) Φ최대는 최대 90도이고 이에 따라 시차 장벽은 다음 요건을 충족하는 픽셀(220, 222, 224)과의 분리 d를 갖는다:
d ≥ a√(n2-1) / 2
식 17
다른 실시예에서, Φ최대에 대한 바람직한 각도는 바람직하게는 최대 60도이고 이에 따라 시차 장벽은 다음 요건을 충족하는 픽셀(220, 222, 224)과의 분리 d를 갖는다:
d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3
식 18
픽셀이 가장 가까운 방향으로 50마이크로미터의 픽셀 피치에 대한 마이크로미터의 예시적인 치수 및 1.5의 시차 장벽(700)과 픽셀 층(214) 사이의 매질의 굴절률은 표 1에 주어진다.
따라서, 시차 장벽 스페이서 층(216)의 두께 d는 30 μm 정도이다. 이러한 두께는 추가로 후술될 바와 같이 OLED 패널을 위한 통상적인 캡슐화 층의 전형이다. 시차 장벽(700)은 전환식 프라이버시 디스플레이에 대한 바람직한 성능을 유리하게 달성하기 위해 픽셀 층(214)에 바람직하게 근접하게 형성될 수 있다.
본 실시예와 비교하면, 표 2는 동일한 픽셀 피치 및 픽셀 폭에 대한 2시점 시차 장벽 오토스테레오스코픽 디스플레이의 구조를 나타내고 있고, 픽셀 열은 시야 윈도우로 지향되고, 각 윈도우는 좌측 또는 우측 아이 이미지를 제공한다. 60mm의 최소 윈도우 크기, 67mm의 최대 윈도우 크기, 250mm의 최소 시야 거리 및 700mm의 최대 윈도우 거리에 대해 바람직한 두께의 범위가 제공된다.
유리하게는, 본 실시예는 오토스테레오스코픽 디스플레이에 사용되는 것보다 증가된 휘도 및 낮은 두께를 달성한다. 오토스테레오스코픽 디스플레이 시차 장벽은 바람직한 프라이버시 디스플레이 휘도 제어 특성을 달성하지 못한다.
일부 광선(714)은 임계각보다 큰 각도에서 개구(702)를 통과할 수 있어 내부적으로 전반사된다. 이러한 광선은 시차 장벽 흡수 영역(704)의 상단에 의해 흡수될 수 있다. 다른 흡수 메커니즘은 아래에서 더 논의될 것이다.
흡수 영역(704)은 부분적으로 흡수할 수 있다. 일부 광선(712)은 흡수 재료의 감소된 흡수로 인해 흡수 영역(704)을 통과할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 흡수 영역(704)에는 광선(712)의 전파가 가능하도록 배열된 서브 개구(722)가 마련될 수 있다. 서브 개구(722)는 퍼블릭 작동 모드에서 바람직한 조명 프로파일을 제공하도록 마련된 크기 및 밀도를 가질 수 있다.
예시적인 예에서, 장벽 영역(704)은 서브 개구(722)에 의해 입사 광선의 5%를 투과할 수 있다. 램버시안 발광 픽셀(220, 222, 224)의 경우, 60도 각도에서의 휘도는 주어진 픽셀 피치 p 및 픽셀 크기 a에 대한 서브 개구(722)의 밀도와 크기 및 개구의 폭의 제어에 의해 5%가 되도록 마련될 수 있다. 프라이버시 모드에서, 휘도는 1% 미만일 수 있다. 유리하게는, 퍼블릭 작동 모드에서 이미지 가시성이 증가될 수 있는 반면 극성 제어 지연기(300)에 의해 프라이버시 모드에서 높은 시각적 보안 수준이 달성될 수 있다.
이제 픽셀 피치 p 대비 시차 장벽 피치 p'의 배열을 설명할 것이다.
도 3a는 비동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀(220, 222, 224)과 시차 장벽(700)의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
시차 장벽(700)은 각 픽셀(220, 222, 224)로부터의 광을 공통 시야 윈도우(26)로 지향시킨다. 도 3a에서, 공통 시야 윈도우는 각도 정렬되며, 다시 말해서 각 픽셀 및 정렬된 장벽 개구(702)로부터의 공통 서브 윈도우(26)는 무한대에서 중첩되고 시준된다. 윈도우는 각 슬릿으로부터의 광의 각도 분포를 나타낸다. 유리하게는, 이러한 배열은 극성 제어 지연기(300) 및 편광자(218, 318)와 같이 디스플레이(100)의 영역에 걸쳐 유사한 공간적 롤오프를 제공한다. 디스플레이 영역에 걸쳐 이미지 균일성의 자연스러운 변화는 이동 관찰자에 대해 달성되고, 즉 사용자에게 가장 가까운 디스플레이 부분이 가장 밝게 나타난다.
도 3b는 동공 출력을 위한 도 1a의 픽셀(220, 222, 224)과 시차 장벽(700)의 정렬을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다. 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따른 피치 p'는 픽셀(220, 222, 224)이 가장 가까운 방향을 따른 각각의 정렬된 픽셀(220, 222, 224)의 피치 p보다 작다. 임의의 주어진 방향에서, 개구(702)가 가장 가까운 피치 s'는 각각의 정렬된 픽셀(220, 222, 224)의 피치 s보다 작다.
시야 윈도우(26)는 공간 광 변조기(48)의 출력측에 있는 거리 v에서 시야 윈도우 평면에 형성되어 시야 윈도우가 중첩되는 공통 시야 윈도우는 유한한 거리에 있다. 유리하게는, 윈도우 평면에 위치된 정면 관찰자의 경우, 디스플레이 영역에 걸친 휘도 균일성이 증가된다.
시차 장벽의 개구 중 적어도 일부는 컬러 필터(703R, 703G, 703B)를 포함할 수 있어 시차 장벽의 개구는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터 어레이를 포함한다. 컬러 필터는 각각의 정렬된 픽셀(220, 222, 224)의 색상에 대응할 수 있다. 필터는 예를 들어 적색 픽셀 개구로 누출되는 청색광으로부터 색상 혼선을 감소시켜 유리하게는 증가된 색 재현율을 달성한다.
대안적으로, 개구(702)의 일부만이 컬러 필터를 포함할 수 있으며, 예를 들어 적색 및 녹색 발광 픽셀(220, 222)에 대응하는 개구(702)는 황색 투과 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 착색 방출은 예를 들어 청색 발광 픽셀 및 픽셀(220, 222)에 정렬된 색 변환 재료에 의해 달성되어 착색 출력을 달성할 수 있다. 개구(702)의 황색 컬러 필터는 잔류 청색광의 흡수를 제공하여, 유리하게는 증가된 색 재현율을 달성할 수 있다.
개구(702)의 컬러 필터의 재료는 개구(702) 및 흡수 영역(704)의 각도 제어 기능이 유지되도록 비산란 또는 낮은 산란 재료를 포함할 수 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 3a 및 3b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 4는 다양한 극성 시야각에 대한 균일한 발광 픽셀(220, 222, 224) 및 아이 스팟 위치(260, 262, 264)의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이다.
픽셀(220, 222, 224)은 열과 행으로 배열되고, 개구(702)가 가장 가까운 방향은 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향(219)에 대해 45도이고; 각 픽셀(220, 222, 224)은 출력 선형 편광자의 전기적 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상인 발광 영역을 갖는다.
개구(702)는 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상을 갖는다.
아이 스팟 위치(260, 262, 264)는 개구(702)에 의해 제공된 픽셀 층(214)에서 관찰자의 동공의 이미지를 나타낸다. 아이 스팟 위치(260)는 정면 관찰자의 동공의 위치를 나타낸다. 스팟 위치(260)는 픽셀보다 큰 크기를 갖고, 관찰자는 픽셀 밝기와 동일한 밝기를 확인하며 100% 휘도가 달성된다.
위치(262)의 경우, 관찰자의 눈은 디스플레이 사분면(측방각 및 고도가 0이 아님)에 투과 최소치로 위치된다. 위치(262)의 경우, 관찰자의 눈은 측방향 오프셋으로 투과 최소치로 제로 고도로 위치된다.
아이 스팟 위치(264)는 위치(262)보다 축상 위치로부터 더 큰 분리를 가져 투과 최소치는 측방향보다 오히려 사분면에 가장 가깝다. 유리하게는, 시야 사분면에서 억제는 최적화될 수 있다.
더 나아가, 도 4의 픽셀 배열은 녹색 픽셀의 수에 비해 적색 및 청색 픽셀의 수를 감소시키면서 수평 및 수직 라인의 바람직한 렌더링을 달성한다.
OLED 디스플레이는 통상적으로 각각의 재료 시스템에 대한 상이한 발광 이미턴스(lumen / mm2)로 인해 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대해 서로 다른 발광 영역을 제공한다. 도 4의 실시예에서 비교하면, 2차원 개구(702) 어레이와 함께 사용될 때 본 개시내용의 픽셀(220, 222, 224)은 모든 픽셀에 대해 실질적으로 동일한 영역을 갖는 발광 영역을 포함한다. 유리하게는, 시야각에 따른 백색점의 변화는 최소화될 수 있다.
바람직한 백색점을 달성하기 위해 OLED 디스플레이에서 적색, 녹색 및 청색 이미터의 상이한 발광 이미턴스를 보상하는 것이 바람직할 것이다.
각 픽셀(220, 222, 224)의 발광 이미턴스는 백색점이 유지되도록 상이한 착색 픽셀 사이의 구동 전류를 조정함으로써 변경될 수 있다. 따라서, 녹색 픽셀(222)은 예를 들어 종래에 사용되는 것보다 2배의 발광 영역을 가질 수 있다. 녹색 픽셀(222) 및 적색 픽셀(220)에 대한 구동 전류는 바람직한 백색점을 달성하기 위해 감소될 수 있다.
통상적인 OLED 디스플레이에 사용되는 것과 동일한 구동 전류를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 5는 다양한 극성 시야각에 대한 구조형 발광 픽셀(220, 222, 224) 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이다.
픽셀(220, 222, 224) 중 적어도 일부의 경우, 픽셀 중 적어도 일부의 발광 영역은 발광 서브 영역(232R, 232G, 232B) 및 비발광 서브 영역(234)을 포함한다. 비발광 영역에 대한 발광 서브 영역의 영역 비율은 적색, 녹색 및 청색 픽셀(220, 222, 224)에 대해 상이하다. 서브 영역(232R, 232G, 232B)은 각 픽셀에 대해 동일한 영역 내에 제공될 수 있다. 서브 영역(232) 및 아이 스팟(260) 크기의 분포는 시야각에 따른 백색점의 최소화된 변화를 유리하게 달성하기 위해 극각으로 휘도의 실질적으로 균일한 롤오프를 제공하도록 마련될 수 있고; 컬러 픽셀(220, 222, 224)의 각각에 대해 바람직한 구동 전류가 제공될 수 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 4 및 5의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이제 시차 장벽(700)을 포함하는 OLED 디스플레이의 구조를 설명할 것이다.
도 6은 상부 침투 감소 층(750, 752)을 포함하는 정렬된 시차 장벽(700) 및 공간 광 변조기(48)의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이다.
픽셀 층(214)은 기판(212)에 형성되고 박막 트랜지스터, 커패시터, 전극 및 다른 전자 제어 구성요소를 포함하는 박막 제어 회로(240)를 포함한다. 전기 비아(242)는 통상적으로 반사성인 전극(230)에 대한 연결을 제공한다. 발광 층(232R, 232G, 232B)은 전자 수송 층(236R, 232G, 232B)과 정공 수송 층(238R, 238G, 238B) 사이에 배열된다. 투명 전극(244)은 출력측 전기 연결을 제공하도록 마련된다.
발광 층 두께(233R, 233G, 233B) 및 전자 전달 층 두께(237R, 237G, 237B)는 적합한 광 출력 특성을 제공하도록 조정될 수 있다. 발광 재료의 두께(233R, 233G, 233B)는 픽셀(220, 222, 224)의 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 각각에 대해 상이하다.
다른 배열(미도시)에서, 정공 및 전자 수송 층(236, 238)은 대안적으로 발광 영역(232) 아래와 위에 배열될 수 있다. 픽셀 층(214)의 총 두께는 통상적으로 1마이크론 이하일 수 있고, 따라서 발광 층(232)의 위치의 차이는 스페이서 층(216)의 거리에 비해 작다.
디스플레이(100) 장치는 픽셀 층(214)과 시차 장벽(700) 사이의 스페이서 층(216)에 배열된 하나 이상의 추가 층(750, 752)을 가지며, 픽셀(220, 222, 224), 하나 이상의 추가 층 및 시차 장벽(700)은 모놀리식 스택으로 형성된다. 하나 이상의 추가 층은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 배열된 적어도 하나의 광 투과성 무기 층(752)을 포함한다. 재료(752)는 예를 들어 SiOx와 같은 산화물 재료일 수 있다.
층(750)에는 유기 재료가 제공될 수 있다. 기판(212)에는 층(750, 752)(미도시)이 더 제공될 수 있다. 바람직한 기계적 특성을 갖는 가요성 디스플레이 구조를 유지하면서 물과 산소로의 침투를 억제할 수 있다. 유리하게는, 디스플레이 수명이 증가될 수 있다.
총 두께 d는 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 바람직한 휘도 롤오프를 유리하게 달성하도록 조정될 수 있다.
시차 장벽(700)은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련된 적어도 하나의 광 투과성 무기 재료를 더 포함한다. 유리하게는, 증가된 수명이 제공될 수 있다. 더 나아가, 비투과성 장벽 층이 흡수 영역(704)에 제공되어 장벽의 적어도 일부에 대한 증가된 침투 억제를 달성할 수 있다.
더 나아가, 침투 감소는 바람직할 수 있다. 시차 장벽(700)은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련된 적어도 하나의 광 투과성 무기 층(752)과 픽셀 층(214) 사이에 마련된다. 무기 층(752)은 유기 층(750)에 의해 분리된다. 유리하게는, 물 및 산소 침투에 대한 높은 저항성이 가요성 기판에 제공될 수 있다.
도 7은 유리 재료(110)를 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기(48)의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이다. 도 6의 배열에 비해, 유리 재료(110)는 도 6의 층(752, 750)에 비해 산소 및 물 침투에 대한 높은 장벽 층 저항을 제공하는 커버 층(217)에 제공될 수 있다. 스페이서 층(216)은 접착 재료 또는 중합체 재료에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 스페이서 층(216)은 바람직한 두께 d를 달성하기 위해 백플레인(212) 및 픽셀 층(214)의 제조 후에 화학 기계적 연마에 의해 얇아지는 유리 재료에 의해 제공될 수 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 6a 및 6b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이제 시차 장벽(700)의 투과 프로파일의 배열을 더 상세히 설명할 것이다.
도 8a 내지 8c는 다양한 시차 장벽(700) 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽(700) 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다.
도 8a는 개구가 가장 가까운 방향 θ에서의 위치에 대한 상대 투과의 제1 투과 프로파일(701)을 도시한 것으로; 흡수 영역(704)은 100% 흡수를 갖는다. 유리하게는, 45도보다 큰 극각에서 프라이버시 모드에서 매우 낮은 휘도가 달성될 수 있다.
도 8b는 예를 들어 흡수 영역(704)을 형성하는 데 사용되는 재료의 두께를 제어함으로써 흡수 영역(704)에 대한 증가된 투과(705)를 도시하고 있다. 개구(702) 사이의 시차 장벽(700)의 영역의 흡수는 100% 미만이고, 80% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 보다 바람직하게는 95% 초과이다. 투과(705)는 예를 들어 5% 미만 또는 2.5% 미만일 수 있다. 유리하게는, 증가된 휘도가 퍼블릭 작동 모드에서 더 높은 극성 시야각에서 제공될 수 있다.
도 8c는 예를 들어 도 2a에 도시된 바와 같이 서브 개구 영역(722)에 의한 흡수 영역(704)에 대한 증가된 투과 도시하고 있다. 광 흡수 영역(704)에 걸친 평균 투과(705)는 예를 들어 5% 미만 또는 2.5% 미만일 수 있다. 유리하게는, 증가된 휘도가 퍼블릭 작동 모드에서 더 높은 극성 시야각에서 제공될 수 있다.
이제 도 1a의 극성 지연기의 예시적인 실시예의 구조를 설명할 것이다.
더 상세히 논의되지 않은 도 8a 내지 8c의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 1a 및 1b의 실시예에서, 극성 제어 지연기(300)는 수동 극성 제어 지연기(330) 및 전환식 액정 지연기(301)를 포함하지만, 일반적으로 적어도 하나의 지연기의 다른 구성으로 대체될 수 있으며, 이의 일부 예는 후술될 장치에 존재한다.
도 9는 균질 정렬 및 교차형 A-플레이트 극성 제어 지연기(330A, 330B)를 갖는 전환식 액정 층(314)을 포함하는 액정 지연기(301)를 포함하는 전환식 극성 제어 지연기(300)의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 9의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
예시적인 실시예가 표 3 및 프라이버시 및 퍼블릭 모드의 극성 프로파일에 주어진다.
전환식 액정 지연기(301)는 액정 재료(421)의 층에 인접하게 그 대향 측면에 배치되고 그 각각은 인접한 액정 재료(421)에서 균질 정렬을 제공하도록 배열된 2개의 표면 정렬 층(419a, 419b)을 포함한다. 전환식 액정 지연기(301)의 액정 재료(421)의 층(314)은 양성 유전체 이방성을 갖는 액정 재료(421)를 포함한다.
수동 극성 제어 지연기(330)는 교차축을 갖는 한 쌍의 A-플레이트(330A, 330B)에 의해 제공된다. 본 실시예에서, '교차'는 지연기의 평면에서 두 지연기의 광학축 사이의 실질적으로 90°의 각도를 지칭한다. 지연기 재료의 비용을 줄이기 위해, 예를 들어 필름 제조 중 신장 에러로 인해 지연기 배향이 약간 변하는 재료를 제공하는 것이 바람직하다. 지연기 배향이 바람직한 방향에서 멀어지는 변화는 정면 휘도를 감소시키고 최소 투과를 증가시킬 수 있다. 바람직하게는, 각도(310A)는 적어도 35° 및 최대 55°, 보다 바람직하게는 적어도 40° 및 최대 50°, 가장 바람직하게는 적어도 42.5° 및 최대 47.5°이다. 바람직하게는, 각도(310B)는 적어도 125° 및 최대 145°, 보다 바람직하게는 적어도 130° 및 최대 135°, 가장 바람직하게는 적어도 132.5° 및 최대 137.5°이다.
균질 정렬은 유리하게는 디스플레이를 터치할 때와 같이 기계적 왜곡 동안 감소된 복구 시간을 제공한다. 수동 지연기(330A, 330B)는 저비용 및 높은 균일성을 유리하게 달성하기 위해 신장 필름을 사용하여 제공될 수 있다. 더 나아가, 인가 압력 동안 액정 재료의 흐름 가시성에 탄력성을 제공하면서 균질 정렬을 갖는 액정 지연기의 시야가 증가된다.
적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)는, 전환식 액정 지연기(301)의 제1 전환 가능한 상태에서, 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않고 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선에 경사진 축(197)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하도록 마련되고; 전환식 액정 지연기(301)의 제2 전환 가능한 상태에서, 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하고 적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)의 평면에 대한 법선에 경사진 축(197)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않도록 마련된다.
이러한 위상 변이는 (i) 축상에서 높은 투과 및 낮은 반사율; (ii) 프라이버시 모드에서 축외에서 감소된 투과 및 증가된 반사율; 및 (ii) 퍼블릭 모드에서 축외에서 높은 투과 및 낮은 반사율을 달성하는 극성 투과 및 반사율 프로파일을 제공한다. 유리하게는, 전환식 프라이버시 디스플레이는 이제 설명될 바와 같이 정면 사용자에게 높은 이미지 품질을, 축외 스누퍼에게 높은 시각적 보안 수준을, 축외 디스플레이 사용자에게 높은 이미지 가시성을 제공한다.
도 10a는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기(48)로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이다.
퍼블릭 작동 모드에서, 픽셀(220, 222, 224)에 의해 방출되고 축상 방향으로 장벽(700) 개구(702)를 통해 투과된 광선(710)은 출력 편광자(218)의 전기 벡터 투과 방향(219)에 평행한 편광 상태(360)를 갖는다. 그러면, 축상 광선(710)은 전환식 액정 지연기(301) 및 수동 지연기(330)를 포함하는 다수의 지연기 층(300)을 횡단한다. 퍼블릭 모드에서, 전환식 액정 지연기(301)는 액정 층(314)에 걸쳐 다른 제어 전압을 갖는 오프 상태에 있다.
그러므로, 축상 광선(710)의 편광 상태는 전환식 액정 지연기(301)를 통과할 때 지연을 겪는다. 수동 지연기(330)가 C-플레이트 지연기인 경우, 축상 광선(710)은 수동 지연기(330)의 광학축과 실질적으로 평행한 방향으로 전파된다. 그러므로, 축상 광선(710)은 수동 지연기(330)를 통과할 때 최소 지연을 겪는다. 복수의 지연기(300)로부터의 조합 효과는 축상 광선(710)이 동일하거나 유사한 선형 편광 상태(362)를 갖는 복수의 지연기(300)에서 축상 광선(710)이 복수의 지연기(300)에 입사하는 선형 편광 상태(360)로 방출되는 결과를 초래한다. 이러한 선형 편광 상태(362)는 추가 편광자(318)의 전기 벡터 투과 방향(319)에 평행하고, 이에 따라 축상 광선(710)은 상대적으로 수정되지 않은 휘도를 갖는 디스플레이 장치(100)에서 방출된다.
퍼블릭 모드에서, 장벽(700) 개구(702)에 의해 투과된 축외 광선(726)은 축상 광선(710)과 유사한 방식으로 복수의 지연기(300)를 횡단한다. 따라서, 전환식 액정 지연기(301)가 전술한 두 상태 중 제1 상태에 있을 때, 복수의 지연기(300)는 전환식 지연기의 평면에 수직하게 통과하는 광선(710)의 또는 전환식 지연기(301)의 평면에 수직하게 예각으로 통과하는 광선(726)의 편광 상태(360, 361)의 전체 변형을 제공하지 않는다.
편광 상태(362)는 편광 상태(360)와 실질적으로 동일하고 편광 상태(364)는 편광 상태(361)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 각도 투과 프로파일은 넓은 극성 영역에 걸쳐 실질적으로 균일하게 투과된다.
다시 말해서, 액정 재료(414)의 층(314)이 전술한 두 상태 중 제1 상태에 있을 때, 복수의 지연기(300)는 지연기의 평면에 수직하게 또는 복수의 지연기(300)의 평면에 수직하게 예각으로 통과하는 광에 대해 전체 지연을 제공하지 않는다.
유리하게는, 제1 상태에서 시야각에 따른 디스플레이 휘도의 변화는 실질적으로 수정되지 않는다. 다수의 사용자는 광범위한 시야각에서 편리하게 디스플레이를 볼 수 있다.
도 10b는 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원(604)으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이다.
주변광(604)의 축상 광선(410)은 전술한 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 축상 광선(710)과 유사한 방식으로 복수의 지연기(300)를 횡단한다. 축상 광선(410)은 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 축상 광선(710)과 역방향으로 복수의 지연기(300)를 횡단하지만, 복수의 지연기(300)의 역방향 횡단은 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 광에 대해 전술한 바와 같이 광선에 대한 복수의 지연기(300)의 효과를 변경시키지 않을 수 있다. 그러므로, 축상 광선(410)은 시차 장벽(700) 흡수 영역(704)에 도달하여 그 상에서 흡수되고; 또는 추가로 후술될 바와 같이 픽셀 층(214)에 도달하여 그 상에서 흡수되거나 반사될 수 있다.
유사한 방식으로, 축외 광선(412)은 복수의 지연기(300)를 통과할 때 편광 상태의 전체적인 변형을 겪지 않는다. 주변광(604)은 편광되지 않고 축외 광선은 초기에 편광(370)이 없다. 추가 편광자(318)는 추가 편광자의 전기 벡터 투과 방향(319)에 평행한 편광 성분(372)을 통과한다. 추가 편광자(318)는 추가 편광자(318)의 전기 벡터 투과 방향(319)에 수직한 편광 상태(372)의 대부분을 흡수한다. 일부 광은 외부 공기 인터페이스에서 프레넬 반사에 의해 편광자(318)의 전면으로부터 반사된다. 복수의 지연기(300)를 횡단한 후, 이에 따라 축외 광선(412)의 선형 편광 상태(374)는 반사 편광자(302)의 전기 벡터 투과 방향(303)에 평행하고, 축외 광선은 반사되지 않고 대신 반사 편광자(302)를 통과하여 시차 장벽 흡수 영역에 의해 흡수되거나 픽셀 층(214)으로 투과될 수 있는 시차 장벽(700)에 도달한다. 반사된 광선(412)의 일부는 추가로 후술될 바와 같이 시차 장벽(700)의 흡수 영역(704)에 의해 더 흡수될 것이다.
유리하게는, 퍼블릭 모드에서 디스플레이 반사율은 광범위한 시야각에 걸쳐 감소된다. 다수의 사용자는 높은 이미지 대비로 광범위한 시야각에서 편리하게 디스플레이를 볼 수 있다.
도 10c는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 공간 광 변조기(48)로부터 출력 광의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이다.
프라이버시 모드에서, 전환식 액정 지연기(301)는 액정 층(314)에 전압이 인가되는 온 상태에 있다. 그러므로, 전환식 액정 지연기(301)는 전술한 두 상태 중 제2 상태에 있을 수 있다. 전환식 액정 지연기(301)가 양성 유전체 이방성을 갖는 경우, 이에 따라 전환식 액정 지연기(301)는 출력되는 입사 편광 상태의 위상을 조정하기 위해 유사한 방식으로 제2 상태에서 작용한다. 축상 광선(710)은 제2 상태에서 전환식 액정 지연기(301)를 통과할 때 지연을 겪지 않기 때문에, 복수의 지연기(300)를 횡단하기 전 축상 광선(710)의 선형 편광 상태(360)는 복수의 지연기(300)를 횡단한 후 선형 편광 상태(362)와 동일하다. 그러므로, 축상 광선(710)은 프라이버시 작동 모드에서 크게 변하지 않는 휘도로 추가 편광자(318)를 통해 디스플레이에서 방출된다.
발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출되고 장벽(700)의 개구(702)를 통해 투과된 축외 광선(726)은 전환식 액정 지연기(301)의 재료를 통과할 때 편광의 변형을 겪는다. 이는 축외 광선(726)의 진입 예각 때문이다. 그러므로, 축외 광선(726)은 선형 편광 상태(361)와 비교할 때 적어도 부분적으로 회전된 선형 편광 상태(364)를 갖는 추가 편광자(318)에 도달한다. 선형 편광 상태(364)는 추가 편광자(318)의 전기 벡터 투과 방향(319)에 대해 적어도 일부 수직 성분을 갖고, 이에 따라 축외 광선(726)의 휘도는 축상 광선(710)에 비해 감소된다.
유리하게는, 넓은 시야각에서 디스플레이 휘도는 제2 상태에서 감소될 수 있다. 그러므로, 스누퍼가 디스플레이 장치(100)에 의해 방출되는 이미지를 넓은 시야각에서 보는 것을 방지할 수 있다. 정면 사용자가 이미지를 확인할 수 있는 동안 야간 작동 시 미광이 감소될 수 있다.
도 10d는 프라이버시 작동 모드에서 도 1a의 광학 스택을 통해 주변 광원(604)으로부터 광선의 전파를 측면도로 나타낸 개략도이다.
프라이버시 작동 모드에서, 주변 광원(604)으로부터 입사한 축상 광선(410)은 도 10c와 관련하여 설명된 바와 같이 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 축상 광선(710)과 유사한 방식으로 복수의 지연기(300)를 횡단한다. 축상 광선(410)은 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 축상 광선(710)과 역방향으로 복수의 지연기(300)를 횡단하지만, 디스플레이 내로 또는 그 외부로 복수의 지연기(300)의 횡단 방향은 발광 픽셀(220, 222, 224)로부터 방출된 광에 대해 논의된 바와 같이 광선에 대한 복수의 지연기(300)의 효과를 변경시키지 않을 수 있다. 그러므로, 축상 광선(410)은 시차 장벽(700)에 도달하여 시차 장벽 흡수 영역에 의해 흡수되거나 픽셀 층(214)으로 투과될 수 있다. 반사된 광선(412)의 일부는 추가로 후술될 바와 같이 시차 장벽(700)의 흡수 영역(704)에 의해 더 흡수될 것이다.
이와 대조적으로, 축외 광선(412)은 전환식 액정 지연기(301)의 재료(414)를 통과할 때 편광의 변형을 겪는다. 이는 더 상세히 후술될 바와 같이 축외 광선(412)의 진입 예각 때문이다. 그러므로, 축외 광선(412)은 선형 편광 상태(372)와 비교할 때 적어도 부분적으로 회전된 선형 편광 상태(374)를 갖는 반사 편광자(302)에 도달한다. 선형 편광 상태(374)는 반사 편광자(302)의 전기 벡터 투과 방향(303)에 대해 적어도 일부 수직 상태를 가지며, 이에 따라 반사 편광자(302)에 의해 적어도 부분적으로 반사된다. 그 후, 광선(412)은 역방향으로 복수의 지연기(300)를 횡단하여, 복수의 지연기(300)의 제1 통과로부터 편광 변환을 반전시키고 추가 편광자(318)의 전기 벡터 투과 방향과 평행한 편광 상태(376)를 초래한다. 그러므로, 축외 광선(412)은 편광 상태(378)를 갖는 디스플레이 장치(100)를 떠나, 광각에서 볼 때 스택이 거울처럼 보이게 된다. 추가 편광자(318)는 추가 편광자의 전기 벡터 투과 방향(319)에 수직한 편광 상태(372)의 대부분을 흡수하지만, 수직 상태(404)의 작은 부분을 반사시킬 수 있다.
유리하게는, 넓은 시야각에서 반사율은 제2 상태에서 증가될 수 있다. 그러므로, 스누퍼가 디스플레이 장치에 의해 방출되는 이미지의 대비를 감소시키는 반사광으로 인해 디스플레이 장치(100)에 의해 방출된 이미지를 넓은 시야각에서 보는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 위의 식 7에 설명된 바와 같이 반사율 R의 증가로 인해 시각적 보안 수준 VSL이 증가된다.
더 상세히 논의되지 않은 도 10a 내지 10d의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이제 예시적인 실시예의 시뮬레이션된 출력을 설명할 것이다.
도 11a는 공간 광 변조기 휘도(48), 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 정규화된 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0의 lux/nit 비율에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 11b는 0도(동쪽 방향), 90도(북쪽 방향), 45도(북동쪽 방향) 및 225도(남서쪽 방향)의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 11a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 현재 설명의 목적을 위해, 도 11b의 프로파일의 방위각 배향은 도 11a의 SLM 휘도 플롯에 예시된다.
도 11a 및 11b에 대한 예시적인 시차 장벽(700) 및 OLED 픽셀 파라미터는 픽셀이 가장 가까운 방향으로 50 μm의 피치 p를 참조하여 표 4의 1번째 행에 제공된다. 픽셀(220, 222, 224)은 도 4의 다이아몬드 배열로 제공된다. 픽셀이 가장 가까운 방향은 45의 방위각이다.
편광된 광에 대한 편광자(318) 투과 및 반사 편광자(302) 반사율을 고려한 후 정규화된 전환식 지연기 반사 플롯의 100% 윤곽에 대응하는 36%의 피크 eQM 반사율이 사용된다.
SLM(48) 휘도 플롯은 OLED 디스플레이가 통상적으로 50도의 극각에서 제공된 정면 휘도의 20%보다 큰 비램버시안 휘도 롤오프를 제공하는 것을 나타낸다.
시차 장벽(700) 투과 플롯은 이 배향에서 픽셀의 상이한 분리로 인한 0도 및 45도 방위각에 대한 프로파일의 차이를 나타낸다.
전환식 지연기(300) 투과 및 반사율 플롯은 도 9의 구조를 사용하여 측방향을 따른 위상 제어를 나타낸다.
퍼블릭 모드 조도는 공간 광 변조기(48)로부터 광의 시차 장벽(700)에 의한 투과에 의해 결정된다. 전환식 극성 제어 지연기(300)는 이러한 휘도 프로파일의 작은 변조만을 제공한다.
프라이버시 모드 휘도는 1% 미만의 휘도가 측방향으로 상부 시야 사분면에서 제공되는 것을 나타낸다. 디스플레이는 0도 측방각 및 수평축을 중심으로 한 회전에 대해 높은 가시성을 제공한다. 유리하게는, 사용자에 의해 축상 위치로부터 디스플레이를 보기 위해 편안한 시야각이 설정될 수 있다.
이제 시각적 보안 수준에 대한 주변광 수준의 영향을 설명할 것이다.
도 11c는 0.25의 lux/nit 비율을 갖는 도 11a 및 11b의 예시적인 실시예에 대한 극성 프로파일 플롯 및 선형 극성 프로파일 플롯이다. 디스플레이(100) 속성은 표 4의 2번째 행에 설명되어 있다.
시각적 보안 수준(VSL) 플롯은 주변 조도 조건에 따라 좌우된다. 주변 조도는 정면 휘도의 비율로 제공된다. 따라서, 통상적인 사무실 환경에서, 300 nit 정면 휘도 및 300 lux의 디스플레이에 떨어지는 주변 조도를 갖는 디스플레이는 1.0의 lux/nit 비율을 갖는다. 어두워진 항공기 객실에서, 100 nit의 정면 휘도가 25 nit의 주변 조도에 대해 제공되어 0.25의 lux/nit 비율을 제공할 수 있다.
본 실시예의 전환 가능한 반사율은 낮은 lux/nit 비율에서 증가된 시각적 보안 수준을 달성한다. 더 나아가, 시차 장벽(700)은 축외 휘도를 더욱 감소시켜 유리하게는 낮은 조도 조건에서 더욱 증가된 시각적 보안을 달성할 수 있다.
3.0보다 크고 바람직하게는 4.0보다 큰 프라이버시 모드에서 시각적 보안 수준이 축외 스누퍼에게 표시된 이미지의 높은 격리를 위해 바람직하다는 것이 실험 및 시뮬레이션을 통해 결정되었다. 또한, 50% 초과 및 바람직하게는 83.3% 초과(2.0 미만 및 바람직하게는 1.2 미만의 퍼블릭 모드에서 시각적 보안 수준 V)의 이미지 가시성 W가 축외 사용자에게 표시된 이미지의 바람직한 이미지 가시성을 달성한다는 것이 실험 및 시뮬레이션을 통해 결정되었다.
도 11b 및 11c의 시각적 보안 수준 라인 프로파일은 4.0보다 큰 시각적 보안 수준이 측방각에 대해 적어도 45도의 측방각에서 시야 사분면에서 그리고 측방향으로 방위각에 대해 0.25 lux/nit 미만의 조명 조건에서 시야 사분면에서 달성될 수 있음을 나타낸다. 유리하게는, 광범위한 극성 위치에 걸쳐 축외 사용자에 대해 높은 시각적 보안 수준이 달성될 수 있다. 시각적 보안 수준은 측방향으로 더 높은 극각에서 저하되지 않는다.
본 실시예와 비교해서, 이제 시차 장벽(700)을 생략한 도 1a의 배열의 시뮬레이션된 모습을 설명할 것이다.
도 12a는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0 lux/nit에서 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽(700)이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 12b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 12a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 디스플레이(100) 속성은 표 4의 3번째 행에 설명되어 있다.
도 12a 및 12b에 설명될 바와 같이 본 실시예와 비교하면, 극성 제어 지연기(300)는 시차 장벽(700)이 존재하지 않는 공간 광 변조기(48)에 의해 통상적으로 제공되는 높은 축외 휘도 수준을 갖는 디스플레이에서 바람직한 시각적 보안 수준을 달성할 수 없다.
60도보다 큰 각도에서 측방향(0도)으로 시각적 보안 수준의 선형 극성 프로필 플롯을 고려할 때, VSL은 1.0 lux/nit에 대해 4.0 아래로 떨어진다. 이러한 배열은 약 45도 각도에서 높은 VSL을 가짐에도 불구하고 축외 스누퍼에게 바람직하지 않은 시각적 보안을 제공한다.
본 실시예와 비교해서, 이제 극성 제어 지연기(300)를 생략한 도 1a의 배열의 시뮬레이션된 모습을 설명할 것이다.
도 13a는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0 lux/nit에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 전환식 지연기가 제거된 예시적인 배열에 대한 도 1a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 13b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 13a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다.
디스플레이(100) 속성은 표 4의 4번째 행에 설명되어 있다. 시차 장벽 두께(700)는 측방향으로 45도의 극각에 대해 적어도 하나의 방위각에서 4.0보다 큰 VSL을 제공하기 위해 최소 두께가 되도록 설계된다.
이러한 디스플레이는 개구 크기의 실질적인 감소 및 후속하는 투과 효율의 바람직하지 않은 손실 없이 광범위한 극성 시야각에 걸쳐 특히 시야 사분면에서 바람직하지 않은 프라이버시 성능을 갖는다.
이제 퍼블릭 작동 모드에서 도 1a의 디스플레이(100)의 표면으로부터 주변광의 스펙트럼 투과 및 스펙트럼 반사를 더 고려할 것이다.
도 14는 도 1a의 디스플레이(100)에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 14의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
광선(710)은 편광자(218, 318)의 스펙트럼 투과에 의해 제공되는 픽셀(220, 222, 224)로부터 광의 스펙트럼 수정과 함께 선형 편광자(218, 318)를 통과한다.
광선(714, 715)은 디스플레이(100)의 외면으로부터 내부적으로 반사된다. 입사 시 흡수된 광선(714)은 시차 장벽(700) 흡수 영역(704)으로 지향된다. 광선(715)은 반사 픽셀 층(214)으로부터 반사된다. 반사 감소 1/4 파장 지연기(228)는 반사 시 위상 변화를 겪는 원형 편광 상태(442)를 제공하여 반사 후 방향(219)에 직교하고 흡수되는 편광 상태로 변환되는 원형 편광 상태(444)를 제공한다.
따라서, 광선(714, 715)은 편광자(218, 318)에 의해 2회 또는 3회 통과하고 스펙트럼 흡수는 이에 따라 수정된다.
시차 장벽(700)은 입사광을 흡수하도록 마련된다. 주변 소스(604)로부터의 광선(410)은 편광자(218, 318)를 통과하고 장벽 영역(704)에 의해 흡수된다. 장벽을 통과하여 반사된 광선(412)은 반사 후에 장벽에 의해 흡수될 수 있다. 디스플레이(100) 장치는 주변 조명(604)에서 사용하기 위한 것이고 시차 장벽(700)은 픽셀 층(214)으로부터 반사되는 개구(702)를 통해 투과된 주변 조명(604) 광선(412)의 적어도 일부를 흡수한다.
도 1a의 디스플레이(100)의 스펙트럼 투과를 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 더 나아가, 디스플레이 반사의 모습을 저하시키지 않으면서 청색 투과를 증가시키는 것이 바람직할 것이다.
도 15는 추가 편광자(318)가 광대역 흡수 편광자인 경우 및 추가 편광자(318)가 누출 흡수 편광자인 경우에 대한 파장에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다. 프로파일(870)은 병렬 광대역 편광자에 의한 투과 휘도의 변화를 나타내고; 프로파일(872)은 병렬 누출 편광자에 의한 투과 휘도의 변화를 나타내고; 프로파일(874)은 교차형 광대역 편광자에 의한 투과 휘도의 변화를 나타내고; 프로파일(876)은 교차형 누출 편광자에 의한 투과 휘도의 변화를 나타낸다. 누출 편광자(318)는 청색 스펙트럼 대역에서 누출을 증가시키고 투과를 증가시켰다.
출력 편광자(218) 및 추가 편광자(318)는 동일한 재료의 제2 개념적 편광자와 교차될 때 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과보다 작은 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과를 갖는다. 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과는 1% 초과, 바람직하게는 2% 초과, 가장 바람직하게는 3% 초과이고; 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과는 3% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만이다.
이제 누출 편광자를 사용할 때 도 1a의 디스플레이(100)의 작동을 설명할 것이다.
도 16a는 도 14의 투과 광선(710)에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀(220, 222, 224)의 스펙트럼 출력(890R, 890G, 890B)에 대해 광대역 흡수 편광자 및 누출 흡수 편광자에 대한 파장에 따른 편광자(218, 318) 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다.
프로파일(882)은 누출 편광자(218, 318)를 포함하는 도 1a의 실시예의 스펙트럼 투과를 나타낸다.
본 실시예와 비교하면, 프로파일(880)은 광대역 흡수 편광자(218, 318)를 포함하는 도 1a의 실시예의 스펙트럼 투과를 나타낸다. 유리하게는, 프로파일(882)에 의해 예시된 본 실시예는 광대역 편광자(218, 318)를 포함하는 배열에 비해 적색, 녹색 및 청색 채널에서 실질적으로 더 높은 투과를 달성한다.
본 실시예와 추가 비교하면, 프로파일(870)은 광대역 흡수 편광자 및 광대역 반사율 제어 1/4 파장 지연기를 포함하고 장벽(700), 극성 제어 지연기(300) 또는 추가 편광자(318)를 포함하지 않는 디스플레이의 스펙트럼 출력을 나타낸다. 유리하게는, 프로파일(882)에 의해 예시된 본 실시예는 추가 편광자(318)를 포함하지 않는 디스플레이와 실질적으로 동일한 청색광 투과를 갖는다. 효율적인 청색광 발광은 OLED 디스플레이의 수명을 증가시킨다. 유리하게는, 본 실시예는 추가 편광자(318)가 없는 종래의 디스플레이와 동일한 디스플레이 수명을 달성한다.
도 16b는 도 14의 반사 광선에 대한 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀(220, 222, 224)의 스펙트럼 출력(890R, 890G, 890B)에 대해 광대역 흡수 편광자(218, 318) 및 누출 흡수 편광자(218, 318)에 대한 파장에 따른 반사율의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다.
반사율은 반사 감소 1/4 파장 지연기(228) 후 편광자(218, 318)를 통한 도 14에서 광선(440)의 투과 및 시차 장벽(700)의 흡수에 의해 적어도 부분적으로 결정된다.
표 4의 1번째 행의 예시적인 실시예를 계속하기 위해, 시차 장벽의 개구율은 25%이므로 장벽 흡수는 도 14의 광선(410, 412)에 대해 75%가 된다. 누출 편광자(218, 318)를 포함하는 도 14의 실시예로 돌아가면, 프로파일(888)은 시야각에 걸쳐 통합된 디스플레이의 평균 스펙트럼 투과를 나타낸다. 유리하게는, 매우 낮은 평균 반사율이 디스플레이에 의해 제공될 수 있다. 더 나아가, 도 16a에 도시된 바와 같이 디스플레이 효율이 증가된다.
프로파일(884)은 시차 장벽(700)의 개구(702)에 의해 투과 및 반사되는 광선(440)에 대한 도 14의 디스플레이의 스펙트럼 투과를 나타낸다. 프로파일(884)에서는 1% 미만의 피크 청색 스펙트럼 파장에서 누출이 있는 프로파일(876)에 비해 소광이 크게 개선되었다. 유리하게는, 낮은 반사율이 달성된다.
본 실시예와 추가 비교하면, 프로파일(886)은 광대역 흡수 편광자 및 광대역 반사율 제어 1/4 파장 지연기를 포함하고 장벽(700), 극성 제어 지연기(300) 또는 추가 편광자(318)를 포함하지 않는 디스플레이의 스펙트럼 출력을 나타낸다. 이러한 디스플레이는 넓은 스펙트럼 범위에서 낮은 반사율을 달성하지만 스펙트럼 투과를 감소시켰다.
본 실시예와 추가 비교하면, 프로파일(876)은 누출 흡수 편광자 및 광대역 반사율 제어 1/4 파장 지연기를 포함하고 장벽(700), 극성 제어 지연기(300) 또는 추가 편광자(318)를 포함하지 않는 디스플레이의 스펙트럼 출력을 나타낸다. 이러한 디스플레이는 넓은 스펙트럼 범위에서 낮은 반사율을 달성한다. 이러한 디스플레이는, 특히 스펙트럼의 청색 및 녹색 부분에서, 바람직하지 않은 광의 반사율을 제공한다. 따라서, 스펙트럼 투과 프로파일(872, 876)을 갖는 누출 편광자는 발광 디스플레이에서 반사율 제어에 적합하지 않다.
이제 무기 마이크로 LED를 포함하는 실시예의 작동을 설명할 것이다.
도 17a는 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기(48), 시차 장벽(700), 출력 편광자(218) 및 반사 제어 1/4 파장 지연기(228), 수동 극성 제어 지연기(380), 반사 편광자(302), 전환식 극성 제어 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 추가 편광자(318)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 17b는 도 17a의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 18a 및 18b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
OLED 재료에 비해, 무기 마이크로 LED를 포함하는 픽셀(220, 222, 224)은 103보다 큰 발광 이미턴스(lm/mm2)를 가질 수 있다. 동일한 휘도를 달성하기 위해, 마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224)의 영역은 OLED 픽셀(220, 222, 224)에 사용되는 것보다 상당히 작을 수 있다. 더 나아가, 더 작은 마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224)은 감소된 모놀리식 반도체 영역 사용으로 인해 더 낮은 비용이다. 예를 들어, 마이크로 LED는 픽셀이 가장 가까운 방향으로 50마이크로미터의 픽셀 피치에 대해 5마이크로미터 미만의 폭 또는 직경을 가질 수 있다.
넓은 극성 범위에 걸쳐 높은 이미지 가시성을 가진 퍼블릭 작동 모드 및 축외 스누퍼에 대한 높은 시각적 보안 수준을 가진 프라이빗 모드를 달성하는 것이 바람직할 것이다.
픽셀 층(214)은 도 1a의 OLED 픽셀 층(214)의 통상적인 반사 픽셀 층에 비해 감소된 반사율을 유리하게 달성하기 위해 광 흡수 재료(227)를 포함할 수 있다.
도 17a는 원형 형상의 개구(702)를 포함한다는 점에서 도 1a와 추가로 상이하다. 유리하게는, 투과 프로파일 대칭이 증가될 수 있다.
픽셀(220, 222, 224)은 다이아몬드 그리드가 아닌 정사각형 그리드에 배열된다. 이러한 배열은 사분면에서 증가된 휘도와 함께 측방향으로 감소된 휘도를 제공한다. 유리하게는, 프라이버시 모드에서 시각적 보안 수준은 후술될 바와 같이 작은 고도에 대해 증가될 수 있다.
실시예(미도시)에서, OLED와 마이크로 LED 픽셀의 혼합체를 포함하는 디스플레이가 제공될 수 있다(미도시). 예를 들어, 청색 마이크로 LED 및 녹색과 청색 OLED 픽셀이 제공될 수 있다. 유리하게는, 청색 수명이 증가될 수 있고 마이크로 LED에 대한 색 변환은 사용되지 않는다.
도 17c는 다양한 극성 시야각에 대한 마이크로 LED 발광 픽셀(220, 222, 224) 및 아이 스팟 위치의 배열을 평면도로 나타낸 개략도이다.
도 17d는 출력 편광자(218)와 반사 편광자(302) 사이에 마련된 수동 극성 제어 지연기(380)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
수동 극성 제어 지연기(380)는 출력 편광자(218)와 반사 편광자(302) 사이에 마련된다. 수동 극성 제어 지연기(380)는 동시에 적어도 하나의 극성 제어 지연기(380)의 평면에 대한 법선을 따른 축(199)을 따라 출력 편광자(218)를 통과한 광선의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입할 수 없으면서 적어도 하나의 극성 제어 지연기(380)의 평면에 대한 법선에 경사진 축(197)을 따라 반사 편광자(302)를 통과한 광의 직교 편광 성분에 상대 위상 변이를 도입할 수 있다.
적어도 하나의 수동 지연기(380)는 지연기의 평면에 수직한 광학축(431)을 갖는 지연기 재료(430)를 포함하고, 적어도 하나의 수동 지연기(330)는 -150 nm 내지 - 900 nm 범위에서, 바람직하게는 -200 nm 내지 -500 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 -250 nm 내지 -400 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는다.
수동 극성 제어 지연기(380)의 작동은 도 19a 및 19b와 관련하여 아래에서 더 설명될 것이다.
마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224)을 포함하는 디스플레이(100)의 공간 휘도 균일성을 최적화하는 것이 바람직할 것이다.
도 18a는 비네트형 시차 장벽 개구를 포함하는 정렬된 시차 장벽 및 공간 광 변조기의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이다.
개구(702)는 1미크론 초과, 바람직하게는 2미크론 초과, 더 바람직하게는 3미크론 초과의 투과 구배 폭 ε을 갖는 개구(702)의 에지에서 투과 구배를 갖는 흡수를 갖는다.
작동 시, 픽셀(222) 내의 포인트 이미터(720)는 개구(702)를 향해 구형 파면(711)을 방출한다. 파면(711)을 이용하여 개구(702)에서 입사 시, 잔류 파면 곡률은 광선(714)이 원거리 필드에서 의도하지 않은 각도로 제공되도록 근거리 필드 프레넬 회절을 초래한다.
투과 구배 폭 ε이 1미크론보다 작도록 하드 에지를 갖는 시차 장벽에서, 이러한 광선은 포인트 소스로부터 바람직하지 않은 극성 휘도 변화를 제공할 수 있고 관찰자가 디스플레이(100)의 영역에 걸쳐 확인할 수 있는 가시적인 균일성 변화를 제공할 수 있다.
예시적인 마이크로 LED 실시예에서, 픽셀의 분리 p는 50마이크로미터일 수 있고 픽셀 폭은 3마이크로미터일 수 있다. 예시적인 OLED 실시예에서, 픽셀의 분리 p는 50마이크로미터일 수 있고 픽셀 폭은 25마이크로미터일 수 있다. 양자의 배열에서, 개구(702) 폭 a은 16마이크로미터일 수 있다. 도 1a에 도시된 것과 같은 유기 이미터를 갖는 디스플레이에서, 회절된 광선은 큰 픽셀 영역과의 컨벌루션으로 인해 흐려진다. 유리하게는, 높은 디스플레이 균일성이 달성될 수 있다. OLED 배열에서 컨벌루션 블러링은 마이크로 LED 이미터(220, 222, 224)의 작은 크기로 인해 마이크로 LED 디스플레이에 대한 것보다 실질적으로 클 수 있다.
본 실시예에서, 투과 구배 폭 ε은 특히 실질적인 컨벌루션 블러링이 제공되지 않는 마이크로 LED와 같은 작은 발광 영역에 대해 회절 광선(714)의 회절 아포다이제이션을 제공한다. 회절 광선(714)으로부터의 휘도 변화는 투과 구배 폭 ε에 의해 감소된다. 유리하게는, 마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224)을 사용하는 디스플레이에 걸친 공간 휘도 변화의 가시성이 감소된다.
이제 다양한 시차 장벽(700)의 투과 프로파일을 더 설명할 것이다.
도 18b 내지 18d는 다양한 시차 장벽(700) 구조에 대한 위치에 따른 시차 장벽 투과의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다.
도 18b는 개구가 가장 가까운 방향 θ의 위치에 대한 상대 투과의 제1 아포다이즈드 투과 프로파일(701)을 도시하고 있고; 흡수 영역(704)은 100% 흡수를 갖는다. 기울기는 흡수 재료의 두께 변화 및/또는 폭 ε에 걸친 하프톤 패터닝에 의해 형성될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이에 걸친 휘도 변화가 최소화될 수 있다. 프로파일(701)의 기울기의 폭 ε의 영역 내에서, 투과는 도 18a를 참조하여 설명된 바와 같이 출력을 아포다이즈하기 위해 변한다.
도 18c는 예를 들어 흡수 영역(704)을 형성하는 데 사용되는 재료의 두께를 제어함으로써 흡수 영역(704)에 대한 증가된 투과(705)를 도시하고 있다. 개구(702) 사이의 시차 장벽(700)의 영역의 흡수는 100% 미만이고, 80% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 보다 바람직하게는 95% 초과이다. 투과(705)는 예를 들어 5% 미만 또는 2.5% 미만일 수 있다. 유리하게는, 증가된 휘도가 퍼블릭 작동 모드에서 더 높은 극성 시야각에서 제공될 수 있다.
도 18d는 예를 들어 도 2a에 도시된 바와 같이 서브 개구 영역(722)에 의한 흡수 영역(704)에 대한 증가된 투과 도시하고 있다. 광 흡수 영역(704)에 걸친 평균 투과(705)는 예를 들어 5% 미만 또는 2.5% 미만일 수 있다. 유리하게는, 증가된 휘도가 퍼블릭 작동 모드에서 더 높은 극성 시야각에서 제공될 수 있다.
이제 도 17a의 예시적인 실시예의 시뮬레이션된 출력을 설명할 것이다.
도 19a는 공간 광 변조기 휘도(48), 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 정규화된 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0의 lux/nit 비율에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 수동 극성 제어 지연기(380)를 생략한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 19b는 도 19a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다.
도 19a 및 19b에 대한 예시적인 시차 장벽(700) 및 마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224) 파라미터는 픽셀이 가장 가까운 방향으로 50 μm의 피치 p를 참조하여 표 5의 1번째 행에 제공된다. 픽셀(220, 222, 224)은 도 17c의 정사각형 패킹 배열로 제공되고 정사각형 시차 배리어(700) 개구(702)가 (도시된 원형 개구와 비교하여) 제공된다. 픽셀이 가장 가까운 방향은 0도의 방위각이다.
도 11a의 출력에 비해, 마이크로 LED 픽셀(220, 222, 224)로부터의 휘도 프로파일은 램버시안으로 도시되고 이에 따라 더 높은 수준의 휘도가 더 높은 극각에서 제공된다.
시차 장벽(700)으로부터의 극성 출력 프로파일은 높은 중심 출력 영역을 갖고 그 후 예를 들어 도 2a의 배열을 사용하여 높은 극각에서 5% 휘도로 기울어진다. 유리하게는, 퍼블릭 작동 모드는 높은 시야각에서 바람직한 이미지 가시성을 유지한다.
퍼블릭 모드에서 휘도 롤오프의 기울기는 본 예시적인 실시예에서 하드 에지형인 장벽 에지의 프로파일에 의해 결정된다. 도 18a 내지 18d의 소프트 에지형 시차 장벽은 퍼블릭 작동 모드에서 휘도 프로파일의 더 부드러운 롤오프를 추가로 달성할 수 있다. 유리하게는, 정면 사용을 위한 휘도 균일성 및 축외 극성 시야 영역에 대한 균일성이 개선된다.
프라이버시 작동 모드에서, 유리하게는, 45도보다 큰 극각에 대해 특히 시야 사분면에서 4.0보다 큰 시각적 보안 수준이 달성된다. 미도시된 다른 실시예에서, 시각적 보안 수준은 시차 장벽(700) 흡수 영역(704)의 투과 수준을 감소시킴으로써 더 증가될 수 있다.
시야 사분면에서 휘도 감소를 추가로 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 19c는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 광 흡수 영역(704) 투과, 수동 극성 제어 지연기(380) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 19d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 19c의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 디스플레이(100) 속성은 표 5의 2번째 행에 설명되어 있다. 수동 극성 제어 지연기(380)는 시야 사분면에서 휘도를 감소시킨다. 유리하게는, 시야 사분면에서 시각적 보안 수준이 개선될 수 있다.
본 실시예와 비교해서, 이제 시차 장벽(700) 및 극성 제어 지연기(380)를 생략한 도 17a의 배열의 시뮬레이션된 모습을 설명할 것이다.
도 20a는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 광 흡수 영역(704) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 시차 장벽(700)이 제거된 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 20b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 20a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 디스플레이(100) 속성은 표 5의 3번째 행에 설명되어 있다.
본 실시예와 비교하면, 극성 제어 지연기(300)는 시차 장벽(700)이 존재하지 않는 마이크로 LED를 포함하는 공간 광 변조기(48)에 의해 통상적으로 제공되는 높은 축외 휘도 수준을 갖는 디스플레이에서 바람직한 시각적 보안 수준을 달성할 수 없다.
60도보다 큰 각도에서 측방향(0도)으로 시각적 보안 수준의 선형 극성 프로필 플롯을 고려할 때, VSL은 거의 모든 극성 시야각에 대한 1.0 lux/nit에 대해 4.0 미만으로 유지된다. 이러한 배열은 축외 스누퍼에게 바람직하지 않은 시각적 보안을 제공한다.
본 실시예와 비교해서, 이제 극성 제어 지연기(300, 380)를 생략한 도 1a의 배열의 시뮬레이션된 모습을 설명할 것이다.
도 21a는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기(300) 및 수동 편광 제어 지연기(380)가 제거되고 시차 장벽(700)이 광 흡수 영역(704)에서 투과를 제공하는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 21b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 디스플레이(100) 속성은 표 5의 4번째 행에 설명되어 있다. 퍼블릭 모드에서 바람직한 이미지 가시성을 달성하기 위해, 높은 극성 시야각에서 휘도는 5%이다. 그러나, 시각적 보안 수준은 모든 극성 시야각에 대해 4.0 미만이고 대부분의 극성 시야각에 대해 2.0 미만이다. 이러한 디스플레이는 만족스러운 프라이버시 작동 모드를 제공하지 않는다.
도 21c는 공간 광 변조기(48) 휘도, 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하고; 전환식 지연기(300) 및 수동 편광 제어 지연기(380)가 생략되고 시차 장벽(700)이 광 흡수 영역(704)에서 투과를 제공하지 않는 예시적인 배열에 대한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 21d는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 21c의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다. 디스플레이(100) 속성은 표 5의 5번째 행에 설명되어 있다. 프라이버시 모드에서 바람직한 시각적 보안 수준을 달성하기 위해, 높은 극성 시야각에서 휘도는 0%이며, 즉 흡수 영역(704)은 높게 흡수한다. 그러나, 약 45도보다 큰 극성 시야각에 대해 이미지 가시성은 없다. 이러한 디스플레이는 만족스러운 퍼블릭 작동 모드를 제공하지 않는다. 0%와 5% 사이의 투과 수준은 프라이버시 및 퍼블릭 작동 모드 간에 만족스러운 균형을 제공하지 못한다.
유리하게는, 본 실시예는 프라이버시 모드에서 넓은 극성 범위에 걸쳐 높은 시각적 보안 수준을 달성하고 퍼블릭 모드에서 넓은 극성 범위의 높은 이미지 가시성을 달성한다. 더 나아가, 프라이버시 및 퍼블릭 작동 모드 둘 모두에서 높은 정면 이미지 가시성을 달성한다.
이제 극성 제어 지연기의 추가 배열을 설명할 것이다.
도 22a는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기(330A, 330B) 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 프라이버시 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이고; 도 22b는 전환식 지연기가 C-플레이트 수동 극성 제어 지연기(330A, 330B) 사이에 마련된 균질한 정렬을 갖는 전환식 LC 층을 포함하는 퍼블릭 모드에서 전환식 지연기의 배열을 사시 측면도로 나타낸 도면이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 22a 및 22b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
지연기(330A, 330B)는 전환식 액정 층(314)을 위한 기판을 포함할 수 있다. 유리하게는, 두께가 감소될 수 있다. 더 나아가, 가요성 기판이 제공될 수 있다. 디스플레이(100)는 자유형 디스플레이 프로파일을 달성하기 위해 능동 가요성 실시예(사용자에 의해 여러 번 굽힘 가능) 또는 수동 가요성 실시예(제조 동안 굽힘 가능)에 제공될 수 있다.
프라이버시 및 퍼블릭 작동 모드 둘 모두를 위해 랜드스케이프 및 포트레이트 배향으로 작동하는 디스플레이를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 23a는 평행 편광자 사이에 배열되고 1/4 파장판 사이에 마련된 270도 고차비틀린 전환식 액정 지연기(301)를 포함하는 지연기 층의 배열을 사시 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 23a 내지 23c의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다. 대칭 극성 프로파일을 달성하는 극성 제어 지연기의 추가 실시예는 미국 특허 공개 제2020-0159055호에 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.
제1 및 제2 1/4 파장판(296A, 296B)은 추가 편광자(318)와 출력 편광자(218) 사이에 배열된다. 제1 1/4 파장판(296A)은 제2 1/4 파장판(296B)의 입력측에 배치되고, 입력측 상의 출력 편광자(218)를 통과한 선형 편광된 편광 상태를 원형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련된다. 출력측 상의 제2 1/4 파장판(296B)은 입사되는 원형 편광된 편광 상태를 출력측 상의 추가 편광자(318)를 통과한 선형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련된다. 적어도 하나의 지연기(301)는 한 쌍의 1/4 파장판(296A, 296B) 사이에 마련된다.
적어도 하나의 극성 제어 지연기(300)는 액정 재료의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기(301) 및 액정 재료의 층을 전환하기 위해 전압을 인가하도록 배열된 전극을 포함한다. 액정 재료의 층은 360도의 비틀림, 및 1100 nm 내지 1400 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 1150 nm 내지 1300 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는다.
이제 도 23a의 전환식 극성 제어 지연기를 포함하는 도 17a의 예시적인 실시예의 시뮬레이션된 출력을 설명할 것이다.
도 23b는 공간 광 변조기 휘도(48), 시차 장벽(700) 투과, 전환식 지연기(300) 투과, 정규화된 전환식 지연기(300) 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 1.0의 lux/nit 비율에 대한 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 수동 극성 제어 지연기(380)를 생략한 도 17a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 23c는 도 23a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다.
예시적인 액정 지연기(300)가 표 6에 기재되어 있다. 도 23b 및 23c에 대한 예시적인 시차 장벽(700) 및 OLED 픽셀(220, 222, 224)은 픽셀이 가장 가까운 방향으로 50 μm의 피치 p를 참조하여 표 7에 기재되어 있다. 픽셀(220, 222, 224)은 도 4의 정사각형 패킹 배열로 제공되고 정사각형 시차 배리어(700) 개구(702)가 제공된다. 픽셀이 가장 가까운 방향은 0도의 방위각이다.
유리하게는, 예를 들어 도 9의 것과 같은 극성 제어 지연기(300)를 사용하는 실시예에 의해 달성된 측방향 대칭 프로파일과 비교하여 회전 대칭 프라이버시 모드가 달성될 수 있다.
도 24a는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23의 전환식 극성 제어 지연기(300)가 있는 도 1a의 디스플레이 장치(100)를 포함하는 퍼블릭 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이다.
디스플레이 장치(100)의 축(199)을 따른 시야 방향은 디스플레이 장치(100)의 시야면에 수직이다. 도시된 모든 배향에서, 퍼블릭 모드에서 디스플레이 장치(100)에 의해 방출되는 이미지는 디스플레이 장치(100)에 의해 방출되는 이미지를 나타내는 백색 색상으로 표현되는 바와 같이 관찰자에게 가시적이다. 이미지는 축상 랜드스케이프 및 포트레이트 배향(520), 내려다 본 포트레이트 배향(522) 및 우측에서 본 랜드스케이프 배향(528) 모두에서 가시적이다.
도 24b는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23의 전환식 극성 제어 지연기(300)가 있는 도 1a의 디스플레이 장치(100)를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 휘도의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이다.
프라이버시 모드에서, 관찰자에 대한 시야는 축상 랜드스케이프 및 포트레이트 배향(520)에서 변경되지 않게 유지되고 디스플레이 장치(100)에 의해 방출된 이미지는 관찰자에게 가시적이다. 그러나, 내려다 본 포트레이트 배향(522) 및 우측에서 본 랜드스케이프 배향(528)에서, 디스플레이 장치에 의해 방출된 이미지는 더 이상 가시적이지 않다. 대신 광각으로부터 관찰하는 스누퍼는 전술한 바와 같이 반사 편광자(302)에 의해 제공되는 거울형 표면을 관찰한다.
도 24c는 좌측 상부로부터 시계 방향으로 순서대로 도시된 모습인, 정면 랜드스케이프, 정면 포트레이트, 내려다 본 포트레이트 및 우측에서 본 랜드스케이프와 함께 도 23의 전환식 극성 제어 지연기(300)가 있는 도 1a의 디스플레이 장치(100)를 포함하는 프라이버시 모드에서 모바일 장치의 반사율의 모습을 사시도로 나타낸 개략도이다.
프라이버시 모드에서, 추가 편광자(318)로부터의 반사율이 최소이므로 관찰자에 대한 시야는 축상 랜드스케이프 및 포트레이트 배향(520)에서 변경되지 않게 유지된다. 그러나, 내려다 본 포트레이트 배향(522) 및 우측에서 본 랜드스케이프 배향(528)에서, 추가 편광자(318)의 표면으로부터의 반사는 전술한 바와 같은 정면 반사를 초래하여, 바람직하게는 시각적 보안 수준 VSL을 증가시킬 수 있다.
도 25a는 야간 작동 모드에서 차실(602) 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이(100)를 갖는 자동차(600)를 평면도로 나타낸 개략도이다.
전환식 지향성 디스플레이(100)의 야간 모드는 전술한 프라이버시 모드에 대응할 수 있다. 라이트 콘(620)(예를 들어, 휘도가 전환식 지향성 디스플레이(100)에 의해 방출된 피크 휘도의 50%보다 큰 광의 원뿔을 나타냄)은 전환식 지향성 디스플레이(100)에 의해 방출된 이미지가 식별 가능한 각도 범위를 나타낼 수 있다. 도 25a에 도시된 바와 같이, 전환식 지향성 디스플레이(100)가 야간 모드에 있을 때, 운전자(604)는 수평 방향으로 라이트 콘(620)에 의해 형성된 영역 내에 속하고 이에 따라 전환식 지향성 디스플레이(100)에 의해 방출된 이미지는 운전자(604)에게 식별 가능하다. 이와 대조적으로, 수평 방향으로 라이트 콘(620) 외부로 떨어지는 고각 광선(622)은 감소된 휘도를 가지며, 이에 따라 전환식 지향성 디스플레이(100)에 의해 방출된 이미지는 차량(600)의 승객(608)에게 식별 가능하지 않을 수 있다. 이는 승객이 야간에 잠을 자거나 휴식을 취하려고 할 때 유리할 수 있다.
이러한 배열에서, 반사 편광자(302)는 다른 사용자에 대한 일부 이미지 가시성이 허용된다면 생략될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이 효율이 증가되고 미광의 가시성이 감소될 수 있다.
도 25b는 야간 작동 모드에서 차실(602) 내에 마련된 전환식 지향성 디스플레이(100)를 갖는 자동차(600)를 측면도로 나타낸 개략도이다.
야간 모드에서, 운전자의 얼굴이 차지하는 체적(606)은 수직 방향으로 라이트 콘(620)에 의해 형성된 영역 내에 속하며, 이에 따라 전환식 지향성 디스플레이(100)에 의해 방출된 이미지는 체적(606)에서 운전자에게 식별 가능하다. 그러나, 수직 방향으로 라이트 콘(620) 외부로 떨어지는 고각 광선(622)은 야간 모드 동작에서 감소된 휘도를 가질 수 있다. 자동차(600)의 윈드스크린(618)에서 반사될 수 있는 고각 광선(622)의 휘도는 감소될 수 있다. 이는 유리하게는 체적(606)에서 운전자에 의해 윈드스크린(618) 상에서 인지되는 디스플레이(100)의 반사를 감소시킬 수 있다.
수평축을 중심으로 디스플레이(100)의 회전에 대한 증가된 균일성을 제공하고 시차 장벽(700)과 픽셀 층(214) 사이의 정렬 허용오차를 완화하는 것이 바람직할 것이다.
도 26은 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 1차원 시차 장벽(700), 출력 편광자(218) 및 반사 제어 1/4 파장 지연기(228), 반사 편광자(302), 전환식 극성 제어 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 추가 편광자(318)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 27은 도 26의 광학 스택에서 광학 층의 정렬을 정면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 26 및 27의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
극성 제어 지연기(300)는 도 22a 및 22b에 도시된 바와 같다.
시차 장벽(700)은 개구(702)의 1차원 어레이를 형성하고, 픽셀(220, 222, 224)은 열로 배열되고, 픽셀(220, 222, 224)의 각 열은 각각의 개구와 정렬된다.
픽셀(220, 222, 224)은 개구(702)가 연장되는 방향으로 연장되는 발광 영역을 가지며; 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 폭은 픽셀(220, 222, 224)의 각각에 대해 동일하고; 발광 영역의 높이는 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀(220, 222, 224)에 대해 상이하다.
유리하게는, 전환식 프라이버시 디스플레이에는 퍼블릭 및 프라이버시 모드에서 축외 사용자에 대해 측방향으로 높은 이미지 가시성 및 축외 스누퍼에 대해 측방향으로 높은 시각적 보안이 각각 제공될 수 있다. 수평축을 중심으로 회전에 대한 시야 자유도가 증가될 수 있다. 유리하게는, 정면 사용자 위치는 높은 휘도 균일성으로 고도 방향으로 편리하게 조정될 수 있다.
더 나아가, 픽셀 층에 대한 시차 장벽(700)의 정렬은 도 1a의 배열에 비해 측방향 및 배향 축에서만 제어될 수 있고, 정렬은 측방향, 수직 및 배향 축에서 제어된다. 유리하게는, 수율이 증가되고 비용이 절감될 수 있다.
반사 픽셀 층(214)으로부터의 광의 낮은 반사율을 제공하면서 디스플레이(100)의 효율을 증가시키는 것이 바람직할 것이다.
도 28은 마이크로 LED 발광 공간 광 변조기(48), 시차 장벽(700), 및 반사 편광자(302)인 출력 편광자(218), 반사 제어 1/4 파장 지연기(228), 전환식 극성 제어 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 추가 편광자(318)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 29는 도 28의 디스플레이(100)에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 28 및 29의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 1a 및 17a의 배열과 비교하여, 반사 출력 편광자(218302)가 제공된다. 흡수 편광자(218)는 생략되어 디스플레이의 투과는 유리하게 증가되고, 이에 따라 바람직한 이미지 휘도에 대해 증가된 휘도 및 감소된 전력 소비를 달성한다.
도 14의 실시예와 비교해서, 주변 광원(604)으로부터의 광선(760)은 시차 장벽(700)의 흡수 영역(704)에 의해 흡수되는 광선(762)을 제공하기 위해 반사 출력 편광자(218302)로부터 실질적으로 반사되는 편광 상태를 갖는다. 반사 편광자(218302)에 의해 투과된 광선(764)은 편광자(318)에 의해 흡수된다. 유리하게는, 주변 광선(760)의 반사가 감소된다.
고효율을 갖는 저반사율 디스플레이를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 30은 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 2차원 시차 장벽(700), 누출 출력 편광자(218) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기(228)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이(200)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 31은 도 30의 디스플레이(200)에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 30 및 31의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
주변 조명에 사용하기 위한 반사율 제어 디스플레이(200) 장치는 디스플레이(200)를 포함하며, 시차 장벽(700)은 주변 조명(604)의 적어도 일부를 흡수한다.
도 1a의 배열과 비교하여, 디스플레이(200)는 프라이버시 디스플레이(100)로서 제공되지 않는다. 출력은 예를 들어 도 21a 및 21b에 도시된 바와 같이 그리고 표 5의 4번째 행의 예시적인 실시예에서 제공될 수 있어, 개구(702)의 개구 비율이 25%이고 시차 장벽(700)의 흡수 영역(704)의 투과는 5%이다. 편광자(218)는 도 15에 도시된 바와 같은 누출 편광자를 포함한다. 유리하게는, 정면 방향으로의 출력 효율은 높은 소광형 편광자를 갖는 배열에 비해 증가된다.
저반사율 디스플레이(200)에 터치 센서를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 32는 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 터치 센서 전극 층을 포함하는 2차원 시차 장벽(700), 누출 출력 편광자(218) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 반사 제어 1/4 파장 지연기(228)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 터치 스크린 저반사율 디스플레이(200)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 33은 도 32의 디스플레이(200)에서 주변광의 반사를 정면도로 나타낸 개략도이고; 도 34는 도 32의 구조를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 32 내지 34의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
개구(702)의 어레이는 터치 센서 전극 어레이(500)에 형성된다. 보호 커버 층(320)에 또는 그 근처에 있는 핑거(25) 위치는 터치 전극 어레이(500, 502), 터치 드라이버(452, 454) 및 터치 제어 시스템(450)에 의해 검출된다. 터치 전극 어레이(500)는 시차 장벽(700)의 표면 또는 1/4 파장 지연기의 표면에 형성될 수 있다.
터치 전극 어레이(500, 502) 쌍은 유전체 층(504)에 의해 분리된 층으로 배열된다. 유전체 층(504)은 전환식 액정 층(314)과 추가 편광자(318) 사이에 마련된다. 제1 및 제2 터치 전극 어레이(500, 502)는 유전체 층(504) 및 유전체 층(504)의 대향 측면에 배열된다.
터치 전극 어레이(500, 502)는 픽셀 층(214)과 시차 장벽(700) 사이에 또는 도 32에 도시된 바와 같이 시차 장벽(700)과 1/4 파 반사 제어 지연기(228) 사이에 배열된다.
터치 입력 디스플레이 장치(100)는 제어 시스템(450)을 더 포함하고, 제어 시스템(450)은 정전식 터치 감지를 위해 터치 전극 어레이(500, 502)를 어드레싱하도록 마련된다.
추가적으로, 제어 시스템(450)은 SLM(48)을 어드레싱하도록 마련된다. 제어 시스템은 터치 드라이버(452, 454)에 의해 터치 전극 어레이(500, 502)에 인가되고 이로부터 측정된 신호를 제어하도록 마련된 시스템 제어기를 포함한다.
전극(500, 502)은 시차 장벽의 개구(702) 사이에 배열된다. 유리하게는, 고효율이 달성될 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 시차 장벽(700)의 적어도 하나의 흡수 영역(704)은 터치 센서 전극 어레이(502)를 포함한다. 유리하게는, 터치 센서 전극 어레이(500, 502)는 감소된 반사율을 가질 수 있다. 더 나아가, 터치 전극(504)이 픽셀 층(214)에 제공될 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서, 터치 감지 전극 층은 픽셀 층(214)에 마련될 수 있다. 유리하게는, 감지 전극의 제어에는 픽셀 데이터의 제어가 제공되어 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.
증가된 투과 효율을 달성하는 것이 더욱 바람직할 것이다.
도 35a는 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 2차원 시차 장벽(700)을 포함하고, 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이(200)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 35b는 도 35a의 디스플레이(200)에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 35a 및 35b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 30의 실시예와 비교해서, 출력 편광자(218)는 생략된다. 유리하게는, 효율이 증가된다.
주변 광선(410, 412)은 흡수 영역(704)에 의해 흡수되는 반면 법선에서의 출력 광선(710)은 손실 없이 투과된다. 픽셀(220)로부터의 고각 광선(712)은 더 흡수된다. 따라서, 일부 주변 광선이 흡수되어 유리하게는 이미지 대비를 증가시킨다.
주변 광선의 반사율을 더 감소시키는 것이 바람직할 것이다.
도 36a는 OLED 발광 공간 광 변조기, 2개의 1차원 시차 장벽(700A, 700B)을 포함하고, 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 출력 편광자를 포함하지 않는 주변 조명에 사용하기 위한 저반사율 디스플레이를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 36b는 도 36a의 디스플레이에서 주변광의 반사를 측면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 36a 및 36b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
장벽(700A, 700B)은 장벽의 분리를 제공하는 별도의 기판(216A, 216B)에 배열될 수 있다. 광은 기판(216B) 내에 트랩되어 흡수될 수 있다.
도 35a 및 35b의 실시예와 비교하여, 각 장벽(700A, 700B)에 대한 정렬 허용오차는 완화되어 수율을 증가시키고 비용을 감소시킬 수 있다. 더 나아가, 추가적인 고광선(713)은 흡수되어 픽셀 사이의 누출을 감소시킬 수 있다. 유리하게는, 이미지 대비가 증가될 수 있다.
발광 픽셀로부터 축외광을 감소시키고 순방향으로 향하는 효율을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
도 37a는 공간 광 변조기(48)의 픽셀(220, 222, 224)과 시차 장벽(700) 사이에 마련된 반사굴절 광학 소자 어레이를 측면도로 나타낸 개략도이고; 도 37b는 도 37a의 배열에 대한 극각에 따른 출력 휘도의 변화를 나타낸 개략적인 그래프이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 37a의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
발광 디스플레이용 반사굴절 광학 소자는 WIPO 공개 WO 2019/138243(대리인 Ref. No. 442002)에 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.
반사굴절 광학 구조(800)는 도 11a 또는 도 19a에 도시된 것과 유사한 공간 광 변조기(48)로부터 지향성 광 출력 분포를 제공하기 위해 발광 픽셀(220, 222, 224)과 정렬된다. 반사굴절 광학 구조(800)는 반사굴절 광학 소자 어레이에 배열된 복수의 반사굴절 광학 소자(838)를 포함하고, 복수의 반사굴절 광학 소자(800) 중 반사굴절 광학 소자(838)의 각각은 복수의 픽셀(220, 222, 224) 중 픽셀의 각각의 하나 이상과 대응하여 정렬되고, 복수의 LED의 픽셀의 각각은 반사굴절 광학 구조(800)의 반사굴절 광학 소자(838) 중 각각의 하나와만 정렬된다.
복수의 반사굴절 광학 소자(838)의 각각은 광축(199)을 통한 적어도 하나의 반사굴절 단면 평면에서 제1 단면 외부 인터페이스(804A) 및 제1 단면 외부 인터페이스(804A)와 대향하는 제2 단면 외부 인터페이스(804B)를 포함한다.
제1 및 제2 단면 외부 인터페이스(804A, 804B) 각각은 제1 및 제2 외부 인터페이스 영역(840, 842)을 포함하는 만곡형 인터페이스를 포함한다.
제1 및 제2 단면 외부 인터페이스(804A, 804B)는 반사굴절 광학 소자(838)의 제1 단부로부터 반사굴절 광학 소자(838)의 제2 단부로 연장되고, 반사굴절 광학 소자(838)의 제2 단부는 반사굴절 소자의 제1 단부와 대향한다.
픽셀 층에 있는 반사굴절 광학 소자의 제1 단부에서 제1 및 제2 단면 외부 인터페이스 사이의 거리는 반사굴절 광학 소자(838)의 출력측에 있는 반사굴절 광학 소자(838)의 제2 단부에서 제1 및 제2 단면 외부 인터페이스(804A, 804B) 사이의 거리보다 작다.
적어도 하나의 투명한 내부 인터페이스(810)는 제1 및 제2 단부 사이 및 제1 및 제2 외부 인터페이스(804A, 804B) 사이에 마련된다.
반사굴절 광학 구조(838)는 (i) 제1 및 제2 단면 외부 인터페이스와 적어도 하나의 투명한 내부 인터페이스 사이 및 반사굴절 광학 소자의 각각의 제1 및 제2 단부 사이에 마련된 제1 굴절률을 갖는 제1 투명 비가스 재료; (ii) 각각의 정렬된 픽셀(220, 222, 224)과 반사굴절 광학 소자의 각각의 투명한 내부 인터페이스 사이에 마련된 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 투명 비가스 재료; (iii) 제1 반사굴절 광학 소자의 제1 단면 외부 인터페이스와 복수의 반사굴절 광학 소자 중 인접한 반사굴절 광학 소자의 제2 단면 외부 인터페이스 사이 및 반사굴절 광학 소자의 각각의 제1 단부와 제2 단부 사이에 마련된 제1 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 투명 비가스 재료를 포함한다.
제1 및 제2 단면 외부 인터페이스(804A, 804B)의 각각의 인터페이스 법선의 광학축(199)에 대한 경사각은 제1 단부로부터 제2 단부를 향한 거리 c에 따라 연속적으로 변한다. 광학축(199)으로부터의 거리 ξ에 대한 경사각의 미분은 제1 및 제2 단면 외부 인터페이스(804A, 804B)의 각각의 제1 및 제2 외부 인터페이스 영역(840, 842) 사이의 경계(844)에서 불연속성을 갖는다.
재료(802, 814)는 투명하고 편리하게 층(800)에 제공되어 제조 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.
본 실시예는 스누퍼에 대한 낮은 수준의 혼선으로 지향성 조명을 유리하게 달성하도록 배열된 인터페이스(804A, 804B)를 갖는 고체 반사굴절 광학 소자(838)에 의해 OLED 픽셀의 캡슐화를 달성한다. 도 37b의 프로파일(850)은 표 8의 예시적인 실시예에 의해 제공될 수 있다.
제2 외부 인터페이스 영역(842)에서 주광선(820)의 대부분은 내부 전반사에 의해 광학축(199)에 대해 평행에 가까운 방향으로 지향되어, 외면(804A, 804B)으로부터 반사된 광선에 대해 높은 수준의 시준을 제공한다. 영역(840)에 입사하는 광선(822)은 고체 반사굴절 광학 소자(38)에서 공지된 저가 재료에 대한 시준 방향에 가깝지만 동일하지 않은 방향으로 지향된다.
유리하게는, 축상 광선에 대한 손실이 감소되고 효율이 증가된다.
다른 실시예에서, 인터페이스(804)는 출력광의 일부 시준을 제공하기 위해 금속 표면에 의해 제공될 수 있다.
더 높은 극각에서 광선의 수를 줄이는 것이 바람직할 것이다. 시차 장벽(700) 흡수 영역(704)은 더 높은 극각에서 휘도를 감소시키도록 배열될 수 있다.
추가 실시예에서, 표면(804A, 804B)의 형상은 더 높은 극각에서, 예를 들어 정면 휘도의 2.5%와 15% 사이에서, 증가된 휘도를 달성하기 위해 높은 극각에서 제어된 광선을 제공하도록 마련될 수 있다. 퍼블릭 모드 휘도에는 높은 이미지 가시성이 제공될 수 있다. 편광자(218, 318) 및 극성 제어 지연기(300)는 퍼블릭 모드와 프라이버시 모드 사이의 전환을 달성하도록 배열될 수 있다. 더 나아가, 본원에 그 전체가 참조로서 원용된 WIPO 공개 WO 2018/185475(대리인 Ref. No. 439002)에 기재된 바와 같이 높은 극각에서 증가된 광을 달성하기 위해 반사굴절 광학 소자(838) 사이의 픽셀 층에 픽셀이 배열될 수 있다.
이하, 본 실시예의 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명할 것이다.
도 38a 내지 38d는 미세 금속 마스크(900)를 사용하여 발광 디스플레이(100, 200)용 시차 장벽(700)을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이다.
도 38a는 제1 단계에서 미세 금속 마스크를 통해 발광 재료(802)를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀(220, 222, 224) 어레이의 형성을 도시하고 있다. 픽셀(220, 222, 224)의 구조는 예를 들어 도 6에서 추가로 설명된다.
도 38b는 제2 단계에서 픽셀 층(214)을 위한 캡슐화 층으로서 기판(216)을 제공하기 위해 무기 층(752) 및 유기 층(750)의 추가를 도시하고 있다. 따라서, 발광 픽셀(220, 222, 224) 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 단계는 적어도 하나의 투명 무기 층(752)을 형성하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 투명 무기 층은 유리 층일 수 있다. 유리 층에는 더 두꺼운 유리 층의 화학 기계적 연마에 의해 적절한 두께 d가 제공될 수 있다. 유기 층(750)은 생략될 수 있다. 픽셀 층(214)과 기판(216) 사이에 접착 층(244)이 제공될 수 있다.
도 38c는 미세 금속 마스크(904)를 통해 광 흡수 재료(903)를 지향시킴으로써 캡슐화 층 기판(216)의 표면에 개구(702) 어레이를 포함하는 시차 장벽(700)을 형성하는 단계를 도시하고 있다. 마스크(904)는 마스크(900)와 동일할 수 있다. 마스크(904)의 정렬은 픽셀(220, 222, 224)의 중심과 개구(702)의 정렬을 달성하기 위해 마스크(900)의 정렬에 대해 측방향 위치에서 변위된다.
도 38d는 시차 장벽에 추가 캡슐화 층, 반사 감소 지연기(228), 편광자(218, 318) 및 극성 제어 지연기(300)와 같은 층을 배열하기 전에 층(216)에 형성된 장벽을 도시하고 있다.
유리하게는, 시차 장벽(700)은 픽셀(220, 222, 224)을 형성하는 데 사용되는 유사한 장비 및 마스킹 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 시차 장벽(700)을 적용하는 비용은 유리하게 감소될 수 있다.
픽셀(220, 222, 224)은 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 시차 장벽(700)과 픽셀(220, 222, 224) 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 캡슐화 층은 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족하는 두께 d를 갖는다. 개구(702)는 개구(702)가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 시차 장벽(700)과 픽셀(220, 222, 224) 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 캡슐화 층은 d ≥ a√(n2-1) / 2의 요건을 충족하는, 바람직하게는 d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3의 요건을 충족하는, 두께 d를 갖는다.
고정밀 리소그래피를 통해 시차 장벽을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 39a 내지 39f는 리소그래피를 사용하여 발광 디스플레이용 시차 장벽(700)을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이다.
디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법은 적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 발광 픽셀(220, 222, 224) 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀(220, 222, 224)의 어레이를 형성하는 단계; 리소그래피 패터닝에 의해 캡슐화 층의 표면에 개구(702) 어레이를 포함하는 시차 장벽(700)을 형성하는 단계를 포함한다.
제1 및 제2 단계에서, 발광 디스플레이는 도 38a 및 38b에 도시된 바와 같이 제공된다.
도 39a는 제3 단계에서 장벽 재료(904)가 층(216)의 상면에 형성되는 것을 도시하고 있다.
도 39b는 제4 단계에서 포토리소그래피 마스킹 재료(906)가 재료(904)의 상면에 마련되는 것을 도시하고 있다.
도 39c는 제5 단계에서 포토마스크(908)가 픽셀(220, 222, 224)과 정렬되어 마련되고 UV 방사선(910)에 노출되는 것을 도시하고 있다.
도 39d는 제6 에칭 단계에서 재료(904)가 제거되는 것을 도시하고 있다.
도 39e는 제7 단계에서 포토리소그래피 재료가 제거되는 것을 도시하고 있다.
도 39f는 추가 캡슐화 층의 추가 후 최종 장치를 도시하고 있다.
유리하게는, 고해상도 및 정확하게 정렬된 시차 장벽이 제공되어 비용과 복잡성을 줄이고 축(199)과 정렬된 법선 방향으로 가장 높은 휘도를 제공할 수 있다.
별도의 층에 시차 장벽을 제공하고 공간 광 변조기(48)와 정렬하는 것이 바람직할 수 있다.
도 40a 내지 40d는 프린팅을 사용하여 발광 디스플레이(100, 200)용 시차 장벽(700)을 제조하는 방법을 측면도로 나타낸 개략도이다.
도 40a는 시차 장벽(700)이 영역(704)에 흡수 재료를 적용하기 위해 잉크젯 프린팅, 리소그래피, 플렉소그래피 또는 다른 공지된 프린팅 기술과 같은 프린팅 방법을 사용하여 제공될 수 있음을 도시하고 있다. 시차 장벽(700)은 기판(110)에 제공될 수 있다.
도 40b는 시차 장벽이 픽셀 층(214)에 정렬될 수 있음을 도시하고 있다. 재료(246)는 기판(216)과 시차 장벽(700) 사이의 갭에 입력된다.
도 40c는 접착 재료(246)의 경화 후 장치 구조를 도시하고 있다.
도 40d는 예를 들어 기판(110)의 화학 기계적 연마에 의한 기판(110)의 박형화를 도시하고 있다.
유리하게는, 시차 장벽은 발광 디스플레이의 제조 후에 형성될 수 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 38a 내지 38d, 도 39a 내지 39f, 및 도 40a 내지 40d의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
증가된 정면 효율 및 감소된 축외 휘도를 갖는 발광 프라이버시 디스플레이를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 41은 프로파일형 OLED 픽셀(220, 222, 224)을 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기(48), 출력 편광자(218) 및 반사 제어 1/4 파장 지연기(228), 반사 편광자(302), 전환식 극성 제어 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)의 출력측에 마련된 추가 편광자(318)를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 42는 OLED 픽셀(220, 222, 224)이 프로파일형 웰(272) 및 고지수 충전재(270)를 포함하는 프로파일형 OLED 픽셀인 OLED 발광 공간 광 변조기(48)의 픽셀을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 41 및 42의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이제 픽셀(220) 중 하나의 구조 및 작동을 설명할 것이다.
도 43은 OLED 픽셀이 프로파일형 웰(272) 및 고지수 충전재(270)를 포함하는 OLED 발광 공간 광 변조기의 하나의 픽셀을 측면도로 나타낸 개략도이다. 픽셀(220)은 트랜지스터, 커패시터 및 다른 구동 회로 소자를 제공하기 위해 반도체 및 유전체 층을 포함하는 층(241, 251, 253) 및 전극(243, 245)을 포함하는 픽셀 회로(249)에 의해 구동된다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 비아(242)는 예를 들어 은 전극일 수 있는 후방 리플렉터(240)에 결과적으로 접촉되는 전극(234)에 연결되도록 마련된다. 전자 수송 층(236), 발광 층(232), 정공 투명 전극 층(238) 및 투명 전극(244)은 발광 픽셀(220)을 달성하기 위해 전극(234)에 제공된다.
픽셀(220)에는 실질적으로 평면일 수 있는 중앙 영역(273) 및 기울어지고 평면 또는 곡면이 추가로 제공될 수 있는 경사 영역(271)을 갖는 웰 프로파일(272)이 제공된다.
충전재(270)는 경사 영역(271) 사이에 제공된다. 충전재는 예를 들어 약 1.8의 굴절률을 가질 수 있다. 충전재의 굴절률은 발광 층(232) 재료의 굴절률과 유사할 수 있다.
작동 시, 광선은 파장, 반사 층으로부터의 반사, 일관된 파면 사이의 간섭, 층 내 안내 및 금속 층에서의 표면 플라즈몬 흡수에 의해 결정되는 광도의 각도 분포를 갖는 소스(269)에 의해 제공된다. 이러한 전파 특성을 일반적으로 미세공동 발광 효과라고 지칭한다.
본 실시예에서, 법선 방향을 향해 방출된 광선(276)은 픽셀(220)의 외부 영역(271)에서 입사되지 않고 직접 출력된다. 광선(274)은 경사 영역(271)의 반사 층에서 입사 후 출력된다. 광선(276)은 충전재(270) 내에서 안내되고 경사 영역(271)의 입사 후 출력된다.
유리하게는, 커버 층(246) 내에서 안내에 의해 손실될 광선(274, 276)은 순방향으로 지향된다. 다른 곳에서 설명된 배열과 비교하여, 시차 장벽(700)이 생략될 수 있고 비용이 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 41 내지 43의 프로파일형 픽셀은 도시되지 않았지만 시차 장벽(700)과 함께 제공될 수 있다. 유리하게는, 프라이버시 작동 모드에 대해 효율이 증가되고 축외 시각적 보안 수준이 증가된다.
도 42로 돌아가면, 경사 영역(271)의 프로파일은 적색, 녹색 및 청색 픽셀(220, 222, 224)에 대해 상이할 수 있다. 이러한 차이는 미세공동 간섭 영향에 대한 상이한 색상 롤오프를 보상할 수 있다. 유리하게는, 색상 균일성이 개선될 수 있다.
도 44는 프로파일형 및 비프로파일형 OLED 픽셀에 대한 광도의 변화를 나타낸 개략적 그래프이다. 극각에 대한 휘도 프로파일과 비교하여, 측방각에 대한 광도의 프로파일이 제공된다. 따라서, 램버시안 출력 프로파일(280)은 cos θ 프로파일을 갖는다. 종래의 OLED 픽셀에 대한 프로파일(282)은 경사 영역(271)을 갖는 프로파일형 픽셀(220)에 의해 제공될 수 있는 바람직한 프로파일(284, 286)과 함께 제공된다. 바람직하게는, 적어도 45도의 극각에서 광도는 최대 광도의 15% 미만, 바람직하게는 최대 광도의 10% 미만이다. 더 나아가, 적어도 60도의 극각에서 최대 광도는 최대 광도의 7.5% 미만, 바람직하게는 최대 광도의 5% 미만이다.
도 45a는 도 44에서 광도 프로파일(286)의 공간 광 변조기 휘도, 전환식 지연기 투과, 전환식 지연기 반사, 퍼블릭 모드 휘도, 프라이버시 모드 휘도 및 시각적 보안 수준에 대한 극성 플롯을 포함하는 도 41의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 극성 플롯 어레이이고; 도 45b는 0, 90, 45 및 225도의 방위각에서 선형 프로파일을 포함하는 도 45a의 배열의 구성요소 기여도 및 출력에 대한 선형 프로파일 플롯 어레이이다.
프로파일형 OLED 픽셀(220, 222, 224)은 증가된 정면 휘도 및 감소된 축외 휘도를 제공하도록 배열된다. 유리하게는, 프라이버시 작동 모드에서 축외 스누퍼에 대해 시각적 보안 수준이 증가된다. 더 나아가, 정면 사용자에 대해 출력 효율이 증가된다.
랜드스케이프 및 포트레이트 작동 모드에서 프라이버시 기능을 제공하는 디스플레이를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 46은 발광 공간 광 변조기(48), 시차 장벽(700), 발광 공간 광 변조기(48)의 디스플레이 편광자(218)와 제1 추가 편광자(318A) 사이에 마련된 제1 극성 제어 지연기(300A); 및 제1 추가 편광자(318A)와 제2 추가 편광자(318B) 사이에 마련된 반사 편광자(302) 및 제2 극성 제어 지연기(300B)를 포함하는 주변 조명(604)에 사용하기 위한 전환식 프라이버시 디스플레이 장치(100)를 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
도 47a는 제1 및 제2 극성 제어 지연기가 교차되고 공간 광 변조기기 시차 장벽(700)을 포함하는 도 46의 실시예에 대한 편광자 및 극성 제어 지연기의 배열을 정면 사시도로 나타낸 개략도이다. 본 실시예에서, 전환식 극성 제어 지연기(301A)에서 액정 정렬은 프리틸트 방향(419AAy)을 갖는 정렬 방향(419AAz)을 가진 수직향 정렬 층 및 프리틸트 방향(419AB)을 갖는 균질 정렬 층에 의해 제공되며, 방향(419AAy, 419AB)은 역평행이고; 전환식 극성 제어 지연기(301B)에서 액정 정렬은 프리틸트 방향(419BAy)을 갖는 정렬 방향(419BAz)을 가진 수직향 정렬 층 및 프리틸트 방향(419BB)을 갖는 균질 정렬 층에 의해 제공되며, 방향(419BAy, 419BB)은 역평행이고 방향(419AAy, 419AB)은 방향(419BAy, 419BB)과 직교한다.
더 상세히 논의되지 않은 도 47a의 실시예의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 47b는 도 46의 장벽 구조(700)가 없는 발광 공간 광 변조기의 휘도 출력의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 47c는 발광 공간 광 변조기의 픽셀로부터 광의 도 2의 장벽 구조의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다. 발광 공간 광 변조기(48) 및 정렬된 시차 장벽(700)이 최대 40도인 전체 폭 하프 최대치를 갖는 출력 휘도 프로파일을 갖는 표 9에 예시적인 예가 제공된다.
도 47d는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 제1 및 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a 및 표 10의 제2 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고; 도 47e는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 반사 편광자와 제2 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a 및 표 10의 제2 극성 제어 지연기의 반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고; 도 47f는 도 47e 및 표 10의 반사율 및 디스플레이 장치의 전면으로부터 프레넬 반사율을 포함하는 전반사율의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고; 도 47g는 편광자의 전기 벡터 투과 방향이 평행한 디스플레이 편광자와 제1 추가 편광자 사이에 마련된 도 47a 및 표 10의 제1 극성 제어 지연기의 투과의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이고; 도 47h는 도 47a의 공간 광 변조기 및 제1 및 제2 극성 제어 지연기의 총 출력 휘도의 대수의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 47i는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 프라이버시 모드에서 도 47a, 표 9 및 표 10의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다. 유리하게는, 발광 디스플레이에는 랜드스케이프 및 포트레이트 작동 둘 모두에 바람직한 보안 수준의 극성 프로파일이 제공될 수 있다.
도 47j는 니트로 측정된 정면 디스플레이 휘도의 2배인 럭스로 측정된 주변 조도에 대한 프라이버시 모드에서 도 47a, 표 9 및 표 10의 배열의 보안 수준 S의 시뮬레이션된 극성 프로파일을 나타낸 그래프이다. 퍼블릭 모드에서, 출력은 프로필(47B)에 프로필(47C)을 곱하여 결정된다. 보안 계수는 도 47j에 예시되어 있다. 유리하게는, 보안 계수 S는 넓은 극각 범위에 걸쳐 0.1 미만이어서 이미지는 디스플레이에서 명확하게 확인될 수 있다.
표 10의 실시예에 대한 대안으로서, 제1 및/또는 제2 극성 제어 지연기(301A, 301B)의 지연 및 정렬 층은 2개의 균질 정렬 층 또는 2개의 수직향 정렬 층에 의해 제공될 수 있다. 표 10의 배열과 비교하여, 높은 보안 계수에 대한 극성 범위 및 인가된 압력에 대한 탄력성은 바람직한 대체 특성을 달성하기 위해 수정될 수 있다.
본원에서 사용될 수 있는 바와 같이, "실질적으로" 및 "대략"이란 용어는 대응 용어 및/또는 항목 간의 상대성에 대해 산업적으로 허용되는 공차를 제공한다. 이러한 산업적으로 허용되는 공차는 0% 내지 10%의 범위이고, 성분 값, 각도 등에 대응하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 항목 간의 상대성은 대략 0% 내지 10%이다.
본원에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예를 위에서 설명하였지만, 이는 제한적이지 않은 단지 예로서 제시된 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시내용의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예 중 임의의 실시예에 의해 제한되지 않고, 본 개시내용으로부터 공표되는 임의의 청구범위 및 이의 등가물에 따라서만 규정되어야 한다. 더 나아가, 전술한 장점 및 특징은 설명된 실시예에서 제공되지만, 이러한 공표된 청구범위의 적용을 전술한 장점의 일부 또는 전부를 달성하는 프로세스 및 구조로 제한해서는 안 된다.
또한, 본원에서의 섹션 표제는 37 CFR 1.77에 따른 제안사항과의 일관성을 위해 제공되거나, 또는 그렇지 않으면 구조적 단서를 제공하기 위해 제공된 것이다. 이러한 표제는 본 개시내용으로부터 공표될 수 있는 임의의 청구범위에 제시된 실시예(들)를 제한하거나 특징화하지 않아야 한다. 구체적으로 그리고 예를 들어, 표제가 "기술 분야"를 지칭하더라도, 청구범위는 소위 분야를 설명하기 위해 이러한 표제 하에서 선택된 언어에 의해 제한되어서는 안 된다. 또한, "배경기술"의 기술에 대한 설명은 본 개시내용에서 특정 기술이 임의의 실시예(들)에 대한 종래 기술이라는 것을 용인하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "요약서"도 공표된 청구범위에 제시된 실시예(들)의 특징으로 간주되지 않는다. 더 나아가, 본 개시내용에서 "발명"이라고 하는 언급은 그 어떠한 것도 본 개시내용에 오직 신규성이라는 한 가지 점만 있다는 주장에 사용되어서는 안 된다. 다수의 실시예는 본 개시내용으로부터 공표되는 다수의 청구범위의 제한에 따라 제시될 수 있으며, 따라서 이러한 청구범위는 그에 의해 보호되는 실시예(들) 및 이의 등가물을 정의한다. 모든 경우에, 이러한 청구항의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 장점에 대해 고려되어야 하지만 본원에 기재된 표제에 의해 제약되어서는 안 된다.
Claims (83)
- 디스플레이 장치로서,
픽셀 층에 배열된 픽셀 어레이를 포함하는 발광 공간 광 변조기;
개구 어레이를 형성하는 시차 장벽을 포함하고, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀 층의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따른 시차 거리만큼 상기 픽셀 층과 분리되고,
각 픽셀은 개구와 정렬되는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서, 상기 시차 장벽은 각 픽셀로부터의 광을 공통 시야 윈도우로 지향시키는, 디스플레이 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라, 상기 개구는 폭 a를 갖고 상기 픽셀은 a ≥ w의 요건을 충족하는 폭 w를 갖는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라, 상기 개구는 폭 a를 갖고, 상기 픽셀은 피치 p를 갖고, 상기 픽셀은 a ≤ (p-w/2)의 요건을 충족하는 폭 w를 갖는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀과의 분리 d를 갖고, 상기 픽셀은 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀과의 분리 d를 갖고, 상기 개구는 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 d ≥ a√(n2-1) / 2의 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는, 디스플레이 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀과의 분리 d를 갖고, 상기 개구는 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3의 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따른 피치 p'는 상기 픽셀이 가장 가까운 방향을 따른 상기 각각의 정렬된 픽셀의 피치 p보다 작고;
상기 시야 윈도우는 상기 공간 광 변조기의 출력측에 있는 시야 윈도우 평면에 형성되는, 디스플레이 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 2차원 개구 어레이를 형성하고, 각 픽셀은 각각의 개구와 정렬되는, 디스플레이 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 픽셀은 열 및 행으로 배열되고,
상기 개구가 가장 가까운 방향은 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도이고;
각 픽셀은 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상인 발광 영역을 갖는, 디스플레이 장치. - 제10항에 있어서, 상기 개구는 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상을 갖거나; 또는 상기 개구는 원형 형상을 갖는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀 중 적어도 일부에 대해, 상기 발광 영역은 발광 서브 영역 및 비발광 서브 영역을 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 비발광 영역에 대한 발광 서브 영역의 영역 비율은 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대해 상이한, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 1차원 개구 어레이를 형성하고, 상기 픽셀은 열로 배열되고, 픽셀의 각 열은 각각의 개구와 정렬되는, 디스플레이 장치.
- 제14항에 있어서, 각 픽셀은 상기 개구가 연장된 방향으로 연장되는 발광 영역을 갖고;
상기 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 폭은 상기 픽셀의 각각에 대해 동일하고;
상기 발광 영역의 높이는 적색, 녹색 및 청색 발광 픽셀에 대해 상이한, 디스플레이 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 입사하는 광을 흡수하도록 마련되는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 사이의 시차 장벽의 영역의 흡수는 100% 미만이고,
80% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 더 바람직하게는 95% 초과인, 디스플레이 장치. - 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 주변 조명에서 사용하기 위한 것이고 상기 시차 장벽은 상기 픽셀 층으로부터 반사되는 상기 개구를 통해 투과된 상기 주변 조명의 적어도 일부를 흡수하는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 픽셀 층과 상기 시차 장벽 사이에 하나 이상의 추가 층을 갖고, 상기 픽셀, 상기 하나 이상의 추가 층 및 상기 시차 장벽은 모놀리식 스택으로 형성되는, 디스플레이 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 층은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 배열된 적어도 하나의 광 투과성 무기 층을 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련되는 적어도 하나의 광 투과성 무기 재료를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련되는 적어도 하나의 광 투과성 무기 층과 상기 픽셀 층 사이에 마련되는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광 변조기의 출력에 출력 편광자가 마련되고, 상기 출력 편광자는 선형 편광자이고;
상기 출력 편광자와 상기 공간 광 변조기 사이에 반사 제어 1/4 파장 지연기가 마련되는, 디스플레이 장치. - 제23항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀 층과 상기 반사 제어 1/4 파장 지연기 사이에 마련되는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 편광자의 출력측에 마련된 추가 편광자로서, 상기 추가 편광자는 선형 편광자인, 추가 편광자; 및
상기 출력 편광자와 상기 추가 편광자 사이에 마련된 적어도 하나의 극성 제어 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 장치. - 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 편광자와 추가 편광자 중 적어도 하나는, 동일한 재료의 편광자와 교차될 때, 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과보다 작은 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과를 갖는, 디스플레이 장치.
- 제26항에 있어서,
상기 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과는 1% 초과, 바람직하게는 2% 초과, 가장 바람직하게는 3% 초과이고;
상기 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과는 3% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만인, 디스플레이 장치. - 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기는 적어도 하나의 수동 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기는 동시에 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 상기 출력 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입할 수 없고 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 상기 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 상대 위상 변이를 도입할 수 있는, 디스플레이 장치.
- 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 지연기는 상기 지연기의 평면에 수직한 광학축을 갖는 지연기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 수동 지연기는 -150 nm 내지 - 900 nm 범위에서, 바람직하게는 -200 nm 내지 -500 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 -250 nm 내지 -400 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는, 디스플레이 장치.
- 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지연기는 상기 추가 편광자와 상기 출력 편광자 사이에 배열된 제1 및 제2 1/4 파장판으로서, 상기 제1 1/4 파장판은 상기 제2 1/4 파장판의 입력측에 마련되며 그 입력측 상의 출력 편광자를 통과한 선형 편광된 편광 상태를 원형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련되고, 그 출력측 상의 제2 1/4 파장판은 입사되는 원형 편광된 편광 상태를 그 출력측 상의 추가 편광자를 통과한 선형 편광된 편광 상태로 변환하도록 마련되는, 제1 및 제2 1/4 파장판; 및 상기 1/4 파장판 쌍 사이에 마련된 적어도 하나의 지연기를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제31항에 있어서, 상기 1/4 파장판 쌍 사이에 마련된 상기 지연기는 상기 지연기의 평면에 수직한 광학축을 갖는 지연기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 수동 지연기는 -150 nm 내지 -500 nm 범위에서, 바람직하게는 -200 nm 내지 -400 nm 범위에서, 가장 바람직하게는 -250 nm 내지 -350 nm 범위에서 550 nm의 파장의 광에 대한 지연을 갖는, 디스플레이 장치.
- 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기는 액정 재료의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기 및 상기 액정 재료의 층을 전환하기 위해 전압을 인가하도록 배열된 전극을 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제33항에 있어서, 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기는,
상기 전환식 액정 지연기의 제1 전환 가능한 상태에서, 동시에 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 상기 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않고 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 상기 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하도록 마련되고;
상기 전환식 액정 지연기의 제2 전환 가능한 상태에서, 동시에 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선을 따른 축을 따라 상기 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않고 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기의 평면에 대한 법선에 경사진 축을 따라 상기 반사 편광자를 통과한 광의 직교 편광 성분에 순 상대 위상 변이를 도입하지 않도록 마련되는, 디스플레이 장치. - 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 편광자와 상기 적어도 하나의 극성 제어 지연기 사이에 마련된 반사 편광자를 더 포함하고, 상기 반사 편광자는 상기 출력 편광자와 동일한 선형 편광된 편광 성분을 통과하도록 마련된 선형 편광자인, 디스플레이 장치.
- 제23항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 편광자는 반사 편광자인, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀은 발광 다이오드를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제37항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 유기 발광 재료를 포함하는 유기 발광 다이오드인, 디스플레이 장치.
- 제38항에 있어서, 상기 발광 재료의 두께는 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 각각에 대해 상이한, 디스플레이 장치.
- 제37항에 있어서, 상기 발광 다이오드의 적어도 일부는 무기 마이크로 발광 다이오드인, 디스플레이 장치.
- 제40항에 있어서, 상기 개구는 1미크론 초과, 바람직하게는 2미크론 초과, 더 바람직하게는 3미크론 초과의 투과 구배 폭을 갖는 상기 개구의 에지에서 투과 구배를 갖는 흡수를 갖는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 어레이는 터치 센서 전극 어레이에 형성되는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽의 적어도 하나의 흡수 영역은 터치 센서 전극 어레이를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽의 개구 중 적어도 일부는 컬러 필터를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 제44항에 있어서, 상기 시차 장벽의 개구는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터 어레이를 포함하는, 디스플레이 장치.
- 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법으로서,
미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀 어레이를 형성하는 단계;
적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 상기 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
미세 금속 마스크를 통해 광 흡수 재료를 지향시켜 상기 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법. - 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법으로서,
미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀 어레이를 형성하는 단계;
적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 상기 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
리소그래피 패터닝에 의해 상기 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법. - 제46항 또는 제47항에 있어서, 상기 픽셀은 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 상기 캡슐화 층은 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족하는 두께 d를 갖는, 방법.
- 제46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구는 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 상기 캡슐화 층은 d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3의 요건을 충족하는 두께 d를 갖는, 방법.
- 제1항의 디스플레이 장치를 포함하는 주변 조명에 사용하기 위한 반사율 제어 디스플레이 장치로서, 상기 시차 장벽은 상기 주변 조명의 적어도 일부를 흡수하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항에 있어서, 상기 시차 장벽은 각 픽셀로부터의 광을 공통 시야 윈도우로 지향시키는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 또는 제51항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀 층으로부터 반사되는 상기 주변 조명의 적어도 일부를 흡수하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제51항 또는 제52항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라, 상기 개구는 폭 a를 갖고 상기 픽셀은 a ≥ w의 요건을 충족하는 폭 w를 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라, 상기 개구는 폭 a를 갖고, 상기 픽셀은 피치 p를 갖고, 상기 픽셀은 a ≤ (p-w/2)의 요건을 충족하는 폭 w를 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀과의 분리 d를 갖고, 상기 픽셀은 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제55항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀과의 분리 d를 갖고, 상기 개구는 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 d ≥ an√(1-3/(4n2)) / √3의 요건을 충족하는 굴절률 n을 갖는, 반사율 제어 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따른 피치 P는 상기 픽셀이 가장 가까운 방향을 따른 상기 각각의 정렬된 픽셀의 피치 p보다 작고;
상기 시야 윈도우는 상기 공간 광 변조기의 출력측에 있는 시야 윈도우 평면에 형성되는, 반사율 제어 디스플레이 장치. - 제50항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 2차원 개구 어레이를 형성하고, 각 픽셀은 각각의 개구와 정렬되는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제58항에 있어서, 상기 픽셀은 열 및 행으로 배열되고,
상기 개구가 가장 가까운 방향은 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도이고;
각 픽셀은 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상인 발광 영역을 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치. - 제59항에 있어서, 상기 개구는 상기 출력 선형 편광자의 전기 벡터 투과 방향에 대해 45도 회전된 에지를 갖는 정사각형 형상을 갖거나; 또는 상기 개구는 원형 형상을 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 사이의 시차 장벽의 영역의 흡수는 100% 미만이고,
80% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 더 바람직하게는 95% 초과인, 반사율 제어 디스플레이 장치. - 제50항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 픽셀 층과 상기 시차 장벽 사이에 하나 이상의 추가 층을 갖고, 상기 픽셀, 상기 하나 이상의 추가 층 및 상기 시차 장벽은 모놀리식 스택으로 형성되는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제62항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 층은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 배열된 적어도 하나의 광 투과성 무기 층을 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련되는 적어도 하나의 광 투과성 무기 재료를 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽은 물 및 산소에 장벽을 제공하도록 마련되는 적어도 하나의 광 투과성 무기 층과 상기 픽셀 층 사이에 마련되는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광 변조기의 출력에 출력 편광자가 마련되고, 상기 출력 편광자는 선형 편광자이고;
상기 출력 편광자와 상기 공간 광 변조기 사이에 반사 제어 1/4 파장 지연기가 마련되는, 반사율 제어 디스플레이 장치. - 제66항에 있어서, 상기 시차 장벽은 상기 픽셀 층과 상기 반사 제어 1/4 파장 지연기 사이에 마련되는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제66항 또는 제67항에 있어서, 상기 출력 편광자와 추가 편광자 중 적어도 하나는, 동일한 재료의 편광자와 교차될 때, 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과보다 작은 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과를 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제68항에 있어서,
상기 450 nm 내지 490 nm의 파장에 대한 투과는 1% 초과, 바람직하게는 2% 초과, 가장 바람직하게는 3% 초과이고;
상기 520 nm 내지 560 nm의 파장에 대한 투과는 3% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만인, 반사율 제어 디스플레이 장치. - 제50항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀은 발광 다이오드를 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제70항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 유기 발광 재료를 포함하는 유기 발광 다이오드인, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제71항에 있어서, 상기 발광 재료의 두께는 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 영역의 각각에 대해 상이한, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제72항에 있어서, 상기 픽셀 중 적어도 일부에 대해, 상기 발광 영역은 발광 서브 영역 및 비발광 서브 영역을 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제73항에 있어서, 상기 비발광 영역에 대한 발광 서브 영역의 영역 비율은 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대해 상이한, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드의 적어도 일부는 무기 마이크로 발광 다이오드인, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제75항에 있어서, 상기 개구는 1미크론 초과, 바람직하게는 2미크론 초과, 더 바람직하게는 3미크론 초과의 투과 구배 폭을 갖는 상기 개구의 에지에서 투과 구배를 갖는 흡수를 갖는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 어레이는 터치 센서 전극 어레이에 형성되는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 장벽의 적어도 하나의 흡수 영역은 터치 센서 전극 어레이를 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치.
- 제50항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 공간 광 변조기의 출력측에 마련된 편광자를 갖지 않는, 디스플레이 장치.
- 반사율 제어 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법으로서,
미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀 어레이를 형성하는 단계;
적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 상기 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
미세 금속 마스크를 통해 광 흡수 재료를 지향시켜 상기 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법. - 반사율 제어 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법으로서,
미세 금속 마스크를 통해 발광 재료를 지향시켜 백플레인에 발광 픽셀 어레이를 형성하는 단계;
적어도 하나의 투명 무기 층을 포함하는 상기 발광 픽셀 어레이에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
리소그래피 패터닝에 의해 상기 캡슐화 층의 표면에 개구 어레이를 포함하는 시차 장벽을 형성하는 단계를 포함하는, 반사율 제어 디스플레이 장치를 형성하기 위한 방법. - 제80항 또는 제81항에 있어서, 상기 픽셀은 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 피치 p를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 상기 캡슐화 층은 2d/p ≤ √(2n2-1)의 요건을 충족하는 두께 d를 갖는, 방법.
- 제80항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구는 상기 개구가 가장 가까운 방향을 따라 폭 a를 갖고, 상기 시차 장벽과 상기 픽셀 사이의 재료는 벌크 굴절률 n을 가지며 상기 캡슐화 층은 d ≥ a√(n2-1) / 2의 요건을 충족하는 두께 d를 갖는, 방법.
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