KR20220054662A - 사생활 보호 모드 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법 - Google Patents

사생활 보호 모드 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법 Download PDF

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KR20220054662A
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Abstract

사생활 보호 모드 백라이트는 도광체의 길이에 직교하는 정해진 시준 계수를 갖는 광을 안내하도록 구성된 도광체 및 도광체의 길이를 따라 배열된 복수의 산란 라인 소자들을 포함한다. 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은 시준 계수에 의해 결정되는 직교 방향으로의 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 안내된 광의 일부를 도광체의 방출 표면을 통해 산란시키도록 구성된다. 사생활 보호 모드 백라이트는 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광의 지향성 확산을 제공하도록 구성된 지향성 광학 확산체를 더 포함한다. 지향성 확산은 도광체의 길이 방향으로 균일한 조명을 제공할 수 있다. 사생활 보호 디스플레이는 사적 이미지를 제공하기 위해 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함한다.

Description

사생활 보호 모드 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
N/A
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이들은 매우 다양한 기기들 및 제품들의 사용자들에게 정보를 전달하기 위한 아주 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 이용되는 전자 디스플레이들은 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광(electroluminescent; EL) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동(electrophoretic; EP) 디스플레이 및 전자 기계(electromechanical) 또는 전자 유체(electrofluidic) 광 변조를 이용하는 다양한 디스플레이들(예를 들어, 디지털 미세거울(micromirror) 기기, 전기 습윤(electrowetting) 디스플레이 등)을 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이들은 능동형 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동형 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동형 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들이다. 수동형 디스플레이들은 본질적으로 적은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 특정 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트의 다른 단면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 지향성 광학 확산체가 산란 라인 소자의 이미지에 미치는 영향의 측면도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 평면도를 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트를 포함하는 모드 전환 가능한 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 사생활 보호 모드 백라이트를 포함하는 모드 전환 가능한 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 사생활 보호 모드(privacy-mode) 백라이트를 제공한다. 사생활 보호 모드 백라이트는 도광체(light guide)의 길이를 따라 안내된 광(guided light)으로서 광을 안내하는 도광체를 포함하며, 안내된 광은 정해진 시준 계수(collimation factor)를 갖는다. 또한, 사생활 보호 모드 백라이트는 도광체의 길이를 따라 서로 평행하게 이격되어 배열된 복수의 산란 라인 소자들(scattering line elements)을 포함한다. 산란 라인 소자들 각각은 안내된 광의 일부를 방출광(emitted light)으로서 도광체의 방출 표면을 통해 산란시키도록 구성되며, 방출광은 도광체의 길이에 직교하는 방향으로 시준 계수에 의해 결정되는 조명 빔폭(illumination beamwidth)을 갖는다. 또한, 사생활 보호 모드 백라이트는 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광의 지향성 확산(directional diffusion)을 제공하도록 구성된 지향성 광학 확산체(directional optical diffuser)를 포함한다. 지향성 광학 확산체는 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광의 균일한(uniform) 조명 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지향성 광학 확산체의 확산 각도(diffusion angle)는, 사생활 보호 모드 백라이트의 출력 평면(output plane)에서 복수의 광 산란 소자들 중 인접한 산란 라인 소자들 간의 거리(예를 들어, 중심 간 간격)와 대등한 조명 범위를 갖도록, 산란 라인 소자들 각각으로부터의 방출광을 확산시키도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 이미지화된 산란 라인 소자들은, 도광체의 길이를 이미지화된 산란 라인 소자들 간의 공간들로 완전히 채우는 것처럼 집합적으로 나타날 수 있다.
일부 실시 예들에서, 사생활 보호 모드 백라이트는 사용자에게 사적 이미지(private image)를 제공하도록 구성된 사생활 보호 디스플레이와 같은 디스플레이에 포함되며, 사적 이미지는 (도광체의 길이를 따르는) 사생활 보호 모드 백라이트의 사생활 보호 축(privacy axis)을 따라 조명 빔폭 내에서만 보일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 사생활 보호 모드 백라이트는, 모드 전환 가능한(mode-switchable) 디스플레이의 사생활 보호 모드(privacy mode) 동안 사적 이미지를 제공하고 모드 전환 가능한 디스플레이의 공개 모드(public mode) 동안 공유 이미지(shared image)를 제공하도록 구성된 모드 전환 가능한 디스플레이의 일부일 수 있다. 특히, 모드 전환 가능한 디스플레이는 공유 모드(shared mode) 동안 광각(broad-angle) 광을 제공하도록 구성된 광각 백라이트를 포함할 수 있으며, 광각 광은 사용자로 하여금 사적 이미지의 각도 범위(angular range)보다 훨씬 더 넓은 각도 범위에서 공유 이미지를 볼 수 있게끔 하는 광각 조명 빔폭을 갖는다. 따라서, 모드 전환 가능한 디스플레이는 사적 모드 동안에는 사적 이미지를, 공유 모드 동안에는 공유 이미지를, 선택적으로 디스플레이하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서, 방향을 갖는 광빔(light beam)은 '지향성 광빔(directional light beam)'으로 언급되며, 본 명세서의 정의에 의하면 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향(principal angular direction)을 가질 수 있다. 본 명세서에서, 각도 성분(θ)은 지향성 광빔의 '고도 성분(elevation component)' 또는 '고도각(elevation angle)'으로 언급된다. 각도 성분(φ)은 지향성 광빔의 '방위 성분(azimuth component)' 또는 '방위각(azimuth angle)'으로 언급된다. 정의에 의하면, 고도각(θ)은 수직 평면(예를 들어, 디스플레이 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 디스플레이 스크린의 평면에 평행인)에서의 각도이다. 도 1은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 특정 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔(20)의 각도 성분들 {θ, φ}의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 의하면, 지향성 광빔(20)은 도시된 바와 같이 특정 원점(point of origin; O)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다.
본 명세서에서, '도광체(light guide)'는 내부 전반사(total internal reflection)를 이용하여 그 내에서 광을 안내하는 구조물로서 정의된다. 특히, 도광체는 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, '도광체'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 간의 경계에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로 지칭되는, 한 장씩의(piece-wise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상단 표면 및 하단 표면(즉, 대향 표면들)에 의해 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 섹션 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡(curved)될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위해 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절성 특징부들(diffractive features))로서 광범위하게 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 주기적 방식 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는, 각각의 회절 격자가 특징부들의 상이한 주기적 배열을 갖는 복수의 회절 격자들을 포함하는 혼합-주기 회절 격자일 수 있다. 일부 예들에서, 회절 격자는 제 1 방향 또는 차원에서 실질적으로 주기적일 수 있고, 회절 격자를 가로지르거나 따르는 다른 방향에서 실질적으로 비주기적(예를 들어, 일정, 무작위 등)일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사하면, 제공된 회절 또는 회절성 산란(diffractive scattering)은 회절 격자가 회절에 의해 도광체로부터 광을 커플 아웃(couple out)시킬 수 있다는 점에서 '회절성 커플링(diffractive coupling)'을 야기할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절에 의해 (즉, 회절각(diffractive angle)으로) 광의 각도를 재지향시키거나 변경시킨다. 특히, 회절의 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자 상에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 상이한 전파 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 회절에 의한 광의 전파 방향의 변경은 '회절성 재지향(diffractive redirection)'으로 언급된다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자 상에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절성 특징부들을 포함하는 구조물인 것으로 이해될 수 있으며, 도광체로부터 광이 입사되면 회절 격자는 또한 도광체로부터의 광을 회절적으로 커플 아웃시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 특징부들은 '회절성 특징부들(diffractive features)'로 언급되고, 재료 표면(즉, 2개의 재료들 간의 경계)에, 표면 내에 및 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 이 표면은 도광체의 상단 표면 아래에 있을 수 있다. 회절성 특징부들은 표면의, 표면 내의 또는 표면 상의 홈들(grooves), 융기들(ridges), 구멍들(holes) 및 돌출들(bumps) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 내에 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 회절성 특징부들(예를 들어, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 예들에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술될 바와 같은 복수의 회절 격자들의 회절 격자)는 도광체(예를 들어, 판 도광체)로부터의 광을 광빔으로서 회절적으로 산란 또는 커플 아웃시키기 위해 이용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의해 제공되는 회절각(diffraction angle; θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다.
Figure pct00001
(1)
여기서, λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 간의 거리 또는 간격, θ i 는 회절 격자 상의 광의 입사각이다. 단순화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률은 1인 것(즉, n out = 1)으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수(m)는 정수(즉, m = ± 1, ± 2, ...)로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다. 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1), 1차 회절 또는 보다 구체적으로 1차 회절각(θ m )이 제공된다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θ i)으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(50)을 도시한다. 광빔(50)은 도광체(40) 내의 안내된 광빔이다. 또한, 도 2에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성되고 커플 아웃된 또는 산란된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m)(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 예를 들어, 지향성 광빔(60)은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 회절성 특징부들은 만곡될 수 있고 또한 광의 전파 방향에 대해 정해진 배향(예를 들어, 경사 또는 회전)을 가질 수 있다. 예를 들어, 회절성 특징부들의 곡선(curve) 및 회절성 특징부들의 배향 중 하나 또는 모두는 회절 격자에 의해 커플 아웃되는 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지향성 광의 주 각도 방향은 입사광의 전파 방향에 대해 광이 회절 격자 상에 입사하는 지점에서의 회절성 특징부의 각도의 함수일 수 있다.
복수의 회절 격자들이 이후의 논의들에서 예시적인 예로서 이용되지만, 일부 실시 예들에서 미세 반사(micro-reflective) 소자 및 미세 굴절(micro-reflective) 소자 중 적어도 하나와 같은 다른 구성 요소들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 미세 반사 소자는 삼각 형상 거울, 사다리 형상 거울, 피라미드 형상 거울, 직사각 형상 거울, 반구 형상 거울, 오목 거울 및/또는 볼록 거울을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미세 굴절 소자는 삼각 형상 굴절 소자, 사다리 형상 굴절 소자, 피라미드 형상 굴절 소자, 직사각 형상 굴절 소자, 반구 형상 굴절 소자, 오목 굴절 소자 및/또는 볼록 굴절 소자를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자(30)를 빠져나가는 지향성 광빔(60)의 주 각도 방향 및 각도 확산(angular spread) 중 하나 또는 둘 다는, 회절 격자의 배향 및 '격자 피치' 또는 회절성 특징부 간격 및 회절 격자(30)의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등 중 하나 이상)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 회절 격자(30)의 특성에 의해 결정될 수 있다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 회절 격자(30) 또는 보다 일반적으로 산란 소자는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 회절 격자(30) 또는 산란 소자의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 그리고 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 회절 격자 또는 산란 소자에 의해 생성되는 지향성 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 시준기는 시준 거울 또는 반사체, 시준 회절 격자, 시준 렌즈 또는 이의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시준기에 의해 제공되는 시준의 양은 실시 예마다 정해진 정도 또는 양이 다를 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 다에 광의 시준을 제공하는 형상 또는 관련 특성을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, σ 로 표시되는 '시준 계수(collimation factor)'는 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준 계수는 시준된 광의 빔 내의 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예를 들어, 시준 계수(σ)는 시준된 광의 빔 내의 대부분의 광선들이 특정한 각도 확산 내에(예를 들어, 시준된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ 도) 있음을 명시할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선들은 각도 측면에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은 시준된 광빔의 피크(peak) 세기의 절반만큼으로 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마-기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러(또는 대등하게는 파장) 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '각도 보존 산란 특징부(angle-preserving scattering feature)' 또는 대등하게는 '각도 보존 산란 소자(angle-preserving scattering element)'는 특징부, 소자 또는 산란체 상에 입사하는 광의 각도 확산(angular spread)을 산란된 광 내에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 특징부, 소자 또는 산란체이다. 특히, 정의에 의하면, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)의 함수이다(즉, σs = f(σ)). 일부 실시 예들에서, 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(collimation factor; σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σs = a·σ, 여기서 a 는 양의 스케일 계수(scale factor)). 즉, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σs
Figure pct00002
σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일한 또는 일정한 회절성 특징부 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도 보존 산란 특징부의 일 예이다.
정의에 의하면, '광각(broad-angle)' 방출광(emitted light)은, 사적 이미지를 제공하는 데 이용되거나 또는 사생활 보호 디스플레이에서 이용되는 방출광의 원추각(cone angle)보다 더 큰 원추각을 갖는 광으로서 정의된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광은 약 20도보다 더 큰 원추각(예를 들어, > ± 20°)을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 약 30도 초과(예를 들어, > ± 30°), 또는 약 40도 초과(예를 들어, > ± 40°), 또는 50도 초과(예를 들어, > ± 50°)일 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 원추각은 약 60도(예를 들어, > ± 60°)일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 광각 시야(예를 들어, 약 ± 40-65°)를 위한 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전 또는 유사한 디지털 디스플레이 기기의 시야각(viewing angle)과 거의 동일한 것으로 정의될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광은 또한 확산광(diffuse light), 실질적으로 확산광, 비-지향성 광(즉, 특정한 또는 정의된 방향성이 결여된), 또는 단일한 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 광으로서 특징지어 지거나 설명될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '소자(element)'는 하나 이상의 소자를 의미하며, 따라서 '상기 소자'는 '상기 소자(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위해 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 모드 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 다른 단면도를 도시한다. 도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 다양한 실시 예들에서, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 정해진 조명 빔폭을 갖는 방출광(102)으로서 광을 방출하도록 구성된다.
도시된 바와 같이, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함한다. 도광체(110)는 도광체(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)(즉, 안내된 광빔(104))으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(110)는 광학 도파로(optical waveguide)로서 기능하도록 구성된 재료(예를 들어, 유전체 재료)를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 더 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
특히, 도광체(110)는 연장된, 실질적으로 평면형 시트의 광학적으로 투명한, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로(즉, 판 도광체)일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료들 중 임의의 것으로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 도광체(110)는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 둘 다)의 적어도 일부 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(110)는 도광체(110)의 제 1 표면(110')(예를 들어, '전방' 또는 '상단' 표면 또는 앞쪽 또는 위쪽)과 제 2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 뒤쪽) 사이에서, 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)은 도광체(110)의 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110") 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사되거나 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파된다. 일부 실시 예들에서, 광의 상이한 컬러들을 포함하는 복수의 안내된 광빔들은 도광체(110)에 의해 상이한 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 중 개별적인 하나로 안내된 광(104)으로서 안내될 수 있다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 제 2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 0이 아닌 전파 각도는 0보다 크고 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 0이 아닌 전파 각도는 약 10도(10°) 내지 약 50도(50°) 사이, 일부 예들에서는 약 20도(20°) 내지 약 40도(40°) 사이, 또는 약 25도(25°) 내지 약 35도(35°) 사이일 수 있다. 예를 들어, 0이 아닌 전파 각도는 약 30도(30°)일 수 있다. 다른 예들에서, 0이 아닌 전파 각도는 약 20°, 또는 약 25°, 또는 약 35°일 수 있다. 또한, 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도가 특정한 구현을 위해 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 광을 도광체(110) 내부로 커플링함으로써 제공되는 안내된 광(104), 또는 대등하게는 안내된 광빔(104)은 시준된 광빔일 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔(예를 들어, 안내된 광빔(104))의 광선들이 광빔 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시 예들에서(미도시), 예를 들어 광원으로부터의, 광을 시준하기 위해, 전술한 바와 같은 렌즈, 회절 격자, 반사체 또는 거울과 같은 시준기가 포함될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광원 자체가 시준기를 포함할 수 있다. 도광체(110)에 제공되고 안내된 광(104)으로서 도광체(110)에 의해 안내되는 시준된 광은 시준된 안내된 광빔일 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광(110)은 도광체의 길이에 직교하는 폭 방향으로 정해진 시준 계수를 갖는다. 도시된 바와 같이, 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 폭 방향은 y-방향에 대응되고, 도광체의 길이 또는 길이 방향은 x-방향에 대응된다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 복수의 산란 라인 소자들(120)을 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 산란 라인 소자들 중 개별 산란 라인 소자들(120)은 도광체(110)의 길이 방향(즉, x-방향)을 따라 서로 평행하게 그리고 서로 이격되어 배열된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(120)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자간 거리 또는 공간만큼 서로로부터 분리되어 있으며, 도광체의 길이(즉, 도시된 바와 같이, x-방향)를 따라 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낸다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(120)은 일반적으로 서로 교차되거나, 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다. 이와 같이, 복수의 산란 라인 소자들 중 각각의 산란 라인 소자(120)는, 적어도 길이 또는 x-방향으로, 산란 라인 소자들(120) 중 다른 것들로부터 일반적으로 구분되고 떨어져 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(120) 각각은 도광체(110)의 방출 표면(예를 들어, 제 1 표면(110'))을 통해 방출광(102)으로서 안내된 광(104)의 일부를 산란시키도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 산란 라인 소자들(120)은 길이 방향에 직교하는 방향으로 안내 광(104)의 시준 계수(σ)에 의해 결정되는 조명 빔폭(γ)을 갖는 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 도 3b에서, 직교 방향(또는 폭 방향)으로의 조명 빔폭(γ)이 y-방향에 평행한 평면에서의 각도인 것으로 묘사되었다. 일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자들(120)은 안내된 광(104)을 도광체(110)의 방출 표면의 방향으로 또는 방출 표면을 향해 우선적으로 산란시키도록 구성된 실질적으로 단일 지향성(unidirectional) 산란 소자들일 수 있다. 예를 들어, 방출 표면을 향한 우선적인 산란이, 제한이 아닌 예로서, 도광체(110)의 제 1 표면(110')을 향하는 화살표들로서 도 3a에 도시되었다. 또한, 산란 라인 소자들(120)은 각도 보존 산란체들일 수 있으며, 직교 또는 폭 방향에서 방출광(102)의 조명 빔폭(γ)은 안내 광(104)의 시준 계수(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, γ = k·σ, 여기서k 는 상수 스케일 계수).
다양한 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 지향성 광학 확산체(130)를 더 포함한다. 지향성 광학 확산체는 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광의 지향성 확산을 제공하도록 구성된다. 특히, 지향성 광학 확산체는 도광체(110)의 길이 방향, 즉 도시된 바와 같이 x-방향을 따르는 확산체 축(diffuser axis)을 가질 수 있다. 길이 방향을 따라 배향된 확산체 축을 갖는 지향성 광학 확산체(130)는 도광체의 길이에 대응되는 방향, 즉 도시된 바와 같이 x-방향으로 방출광(102)의 지향성 확산을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체(130)에 의해 제공되는 방출광(102)의 지향성 확산은 산란 라인 소자들(120)의 겉보기 크기(apparent size)를 효과적으로 확장시켜 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광(102)의 균일하거나 또는 실질적으로 균일한 조명 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체(130)는 폭 방향 또는 y-방향으로 확산을 실질적으로 거의 또는 전혀 제공하지 않을 수 있다. 예를 들어, 지향성 광학 확산체(130)는 1차원(1D) 광학 확산체일 수 있다. 따라서, 지향성 광학 확산체(130)는 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 시야의 사생활 보호(viewing privacy)를 보장하기 위해 직교 방향(즉, 폭 또는 y-방향)으로 방출광(102)의 조명 빔폭을 실질적으로 보존하는 동시에 길이 방향으로 또는 길이 방향을 따라 균일한 조명을 제공하도록 구성된다.
예를 들어, 방출광(102)은 직교 또는 y-방향으로 조명 빔폭(γ)을 가질 수 있는 반면, x-방향으로의 방출광(102)에 의한 조명은 실질적으로 균일한 조명 패턴을 포함한다. 균일한 조명 패턴은 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 이용하는 디스플레이의 고-해상도를 용이하게 할 수 있는데, 이는 디스플레이의 각각의 픽셀 또는 광 밸브가 실질적으로 균일한 방식으로 조명될 수 있기 때문이다.
일부 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도는, 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 출력 평면에서 복수의 산란 라인 소자들 중 인접한 산란 라인 소자들(120) 간의 거리와 대등한 조명 범위를 갖도록, 복수의 산란 라인 소자들(120) 각각으로부터의 방출광(102)을 효과적으로 확산시키도록 구성된다. 예를 들어, 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도에 의해 제공되는 산란 라인 소자들(120)의 이미지의 범위는, 인접한 산란 라인 소자들(120)의 피치(pitch)와 동등하거나 그 보다 더 클 수 있다. 달리 말하면, 지향성 광학 확산체의 확산 각도는, 산란 라인 소자(120)의 이미지가 출력 평면에서 복수의 산란 라인 소자들(120)이 x-방향으로 균일하고 연속적인 산란 소자들로 보이게끔 하는 범위를 갖도록, 선택될 수 있다. 따라서, x-방향을 따라 사생활 보호 모드 백라이트(100)에 의해 제공되는 유효 광원은 도광체(110)의 길이에 걸쳐(즉, x-방향을 따라) 균일한 것으로 보일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 유효 광원은, 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도와 도광체(110)의 두께(t)를 곱한 값을 도광체(110)의 굴절률로 나눈 값과 동일할 수 있다.
예를 들어, 산란 라인 소자(120)의 이미지에서의 유효 광원(LS)의 크기는 두께(t) 측면에서 식(2)으로 주어질 수 있다.
Figure pct00003
(2)
여기서,
Figure pct00004
는 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도이고, n은 도광체(110)의 굴절률이다. 일부 실시 예들에서, 유효 광원의 크기는, 길이 방향으로의 균일한 조명이 보장되도록, 산란 라인 소자들(120) 간의 피치 또는 간격과 동일하거나 이보다 더 클 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 지향성 광학 확산체(130)가 산란 라인 소자(120)의 이미지에 미치는 영향의 측면도를 도시한다. 특히, 도 4는 각각이 크기(Δ) 및 간격 또는 피치(p)를 갖는 다수의 산란 라인 소자들(120)을 도시한다. 산란 라인 소자들(120)에 의해 도광체(110) 외부로 산란되는 광(106)은 방출광(102)으로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 지향성 광학 확산체(130)를 통과한다. 도시된 바와 같이, 지향성 광학 확산체(130)를 통과하는 방출광(102)은 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 출력 평면(100')에서 산란 라인 소자들(120)의 산란 라인 소자 이미지(120')를 생성한다. 또한, 도시된 바와 같이, 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도는 산란 라인 소자 이미지(120')의 범위를 효과적으로 확장시킨다. 일부 실시 예들에서, 확산 각도는, 예를 들어 도시된 바와 같이, 산란 라인 소자들(120)이 출력 평면(100')에서 x-방향으로 실질적으로 연속적인 것처럼 보이게끔 하기에 충분하게 산란 라인 소자 이미지들(120')의 범위를 확장시키도록, 선택되거나 정해질 수 있다.
지향성 광학 확산체(130)를 이용하여 복수의 산란 라인 소자들(120) 각각으로부터의 방출광(102)을 확산시키는 것 또는 대등하게는 산란 라인 소자들(120)의 이미지들의 범위를 확장시키는 것은, 균일한 조명을 제공하면서도 산란 라인 소자들(120)의 밀도가 감소되게끔 할 수 있다. 예를 들어, 산란 라인 소자들(120)의 밀도는 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 이용하는 디스플레이의 픽셀당 산란 라인 소자(120)가 한 개 미만이게끔(예를 들어, 픽셀당 정수 분율), 일부 예들에서는 훨씬 더 적게끔, 감소될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 이는 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 복잡도를 감소시킬 수 있어, 제조 수율을 증가시킬 수 있고, 따라서 사생활 보호 모드 백라이트(100) 또는 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 포함하는 디스플레이의 비용을 절감시킬 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 광학 확산체(130)는 비등방성(anisotropic) 광 확산을 제공하도록 구성된 홀로그래픽(holographic) 확산체와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비등방성 광 확산 층 또는 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자(120)는 산란 라인 소자(120)의 길이를 따라 연속적인 또는 실질적으로 연속적인 산란 구조물일 수 있다(즉, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 폭 또는 y-방향으로 연속적임). 다른 실시 예들에서, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자(120)는 산란 라인 소자(120)의 길이를 따라 일렬로 배열된 개별 산란 소자들의 어레이(즉, 도시된 바와 같이, 폭 또는 y-방향으로 연장되는 선형 어레이)를 포함할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 개별 산란 소자 어레이의 인접한 개별 산란 소자들은 갭(gap)만큼 서로 분리되어 있을 수 있다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 실질적으로 유사하다. 특히, 도 5a 및 도 5b는 도광체(110), 산란 라인 소자들(120) 및 지향성 광학 확산체(130)를 포함하는 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 도시한다. 그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시 예에서, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(120) 각각은 개별 산란 소자들(122)의 어레이를 포함한다. 또한, 개별 산란 소자들(122)의 어레이는 도광체(110) 내에서 산란 라인 소자(120)의 길이를 따라 선형 어레이로서 배열되고, 각각의 개별 산란 소자(122)는 인접한 개별 산란 소자들로부터 갭만큼 분리되어 있다. 개별 산란 소자들(122)이 갭만큼 서로 분리되어 있는 이러한 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체(130)는 도광체(110)의 폭 방향에 대응되는 직교 방향으로 방출광(202)의 지향성 확산을 제공하도록 추가적으로 구성될 수 있다.
따라서, 다양한 실시 예들에서, 폭 방향으로 제공되는 지향성 확산은 길이 방향에 부가하여 폭 방향으로 방출광(202)의 균일한 조명 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 폭 방향으로의 지향성 광학 확산체(130)의 확산 각도는 길이 방향으로의 확산 각도와 상이할 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 다양한 실시 예들에 따르면, 폭 방향으로의 확산 각도는 여전히 시야의 사생활 보호를 보장하기 위해 산란 라인 소자(120)의 길이 및 개별 산란 소자들(122) 간의 갭과 함께 선택될 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(120)은 안내된 광(104)을 도광체(110)의 방출 표면의 방향으로 우선적으로 산란시키도록 구성된 단일 지향성 산란 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자(120)는 회절 격자를 포함할 수 있다. 회절 격자들은 도광체(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 방출광(102)으로서 회절성 산란에 의해 회절적으로 산란시키도록 구성될 수 있다. 특히, 회절 격자들(120)은 제 2 표면(110") 내의 홈들 및 제 2 표면(110") 상의 융기들 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 회절성 특징부들을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 홈들 또는 융기들은 단일 지향성 산란을 제공하기 위해 경사져 있을 수 있다.
다른 실시 예들에서, 산란 라인 소자들(120)은 방출 표면(즉, 제 1 표면(110'))에 대향되는 산란 라인 소자들(120)에 인접한 회절 격자들(120)과 정렬된 반사성 아일랜드들(reflective islands)(국부 반사체들(localized reflectors))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사성 아일랜드는 산란 라인 소자(120)의 회절 격자와 정렬되고 회절 격자의 범위 또는 크기에 대응되는 범위 또는 크기를 가질 수 있다. 보다 일반적으로, 반사성 아일랜드는 산란 라인 소자(120)에 대응되는 방식으로 패턴화(patterned)될 수 있다. 반사성 아일랜드들은 부정확한 방향(즉, 방출 표면으로부터 멀어짐)으로 산란 라인 소자(120)에 의해 산란되는 광을 방출광(102)의 방향에 대응되는 방향으로 반사적으로 재지향시키도록 구성된 반사성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 반사성 아일랜드 및 회절 격자를 포함하는 산란 라인 소자(120)는 반사 모드(reflection mode) 회절 격자를 나타낼 수 있다. 다른 실시 예들에서, 예를 들어 반사성 아일랜드가 이용되지 않는 경우, 산란 라인 소자들(120)은 도광체(110)의 표면 상에 또는 도광체(110) 내에 정의되거나 구현되는 투과 모드(transmission mode) 회절 격자를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자들(120)의 반사성 아일랜드는 금속(예를 들어, 금, 알루미늄, 은 등) 또는 중합체-금속 조합(예를 들어, 알루미늄 중합체 필름) 또는 심지어 반사체로서 구성된 유전체 층(예를 들어, 실리콘 질화물 또는 티타늄 산화물)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 반사성 아일랜드는, 에어 갭(air gap)만큼 또는 유전체 재료로 채워진 갭만큼, 산란 라인 소자(120)로부터 분리되어 있을 수 있다.
산란 라인 소자들(120)이 회절 격자를 포함하는 일부 실시 예들에서, 회절 격자는 안내된 광의 일부의 회절성 커플링 아웃(diffractive coupling out)을 제공하도록 구성된 회절성 특징부 간격(종종 '격자 간격'이라고 함) 또는 회절성 특징부 또는 격자 피치만큼 서로 이격된 복수의 회절성 특징부들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자의 회절성 특징부들의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(sub-wavelength)(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다. 회절 격자는 안내된 광의 일부를 회절적으로 산란시키기 위해 복수의 상이한 격자 간격들(예를 들어, 2 이상의 격자 간격들) 또는 가변(variable) 격자 간격 또는 피치를 포함할 수 있다는 것에 유의한다.
일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자의 회절성 특징부들은 서로 이격된 홈들 및 융기들 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 홈들 또는 융기들은 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 도광체(110)의 표면 내에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 홈들 또는 융기들은 도광체의 재료와는 상이한 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 도광체(110)의 표면 상의 다른 재료의 층 또는 필름일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, x-방향을 따르는 회절 격자들의 밀도 및/또는 격자 특성들(예를 들어, 격자 피치, 홈 깊이, 융기 높이 등)은 전파 거리(propagation distance)의 함수로서 도광체(110) 내의 안내된 광(104)의 광학적 세기의 변화를 보상하는 데 이용될 수 있다는 것에 유의한다.
일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자(120)의 회절 격자는 회절성 특징부 간격이 회절 격자 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 회절 격자는 가변 또는 처프된 회절 격자를 포함할 수 있다. 정의에 의하면, '처프된(chirped)' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위(extent) 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절성 특징부들의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절성 특징부 간격의 처프를 갖거나 이를 나타낼 수 있다. 이와 같이, 정의에 의하면, 처프된 회절 격자는 '선형적으로 처프된(linearly chirped)' 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 회절성 특징부 간격의 비-선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프 또는 기타의 실질적으로 비-균일하거나 무작위적이지만 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 비-선형 처프들이 이용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-단조(non-monotonic) 처프들도 이용될 수 있다. 이러한 유형의 처프들 중 임의의 조합도 이용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시 예들에서, 방출광(102)은 안내된 광(104)의 일부가 제 1 표면(110')에서 도광체(110)를 빠져나가는 것에 기인한 굴절의 영향을 포함할 수 있다는 것에 유의한다.
전술한 논의들은 복수의 산란 라인 소자들(120)을 회절 격자들(120)로서 또는 회절 격자들(120)을 포함하는 것으로서 설명하지만, 다른 실시 예들에서 매우 다양한 광학적 구성 요소들이 방출광(102)을 산란시키기 위해 산란 라인 소자들(120)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 산란 라인 소자들(120)은 안내된 광(104)의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 소자들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 산란 라인 소자들(120)은 안내된 광(104)의 일부를 방출광(102)으로서 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 반사 소자들은 삼각형 거울, 사다리꼴 거울, 피라미드형 거울, 직사각형 거울, 반구형 거울, 오목 거울 및/또는 볼록 거울을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 이러한 미세 반사 소자들 및 미세 굴절 소자들은 도광체(110)의 제 2 표면(110'') 상에, 제 1 표면(110') 상에, 또는 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110'') 사이에 위치할 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 산란 라인 소자(120)의 광학적 특징부는 표면으로부터 돌출된 '양의 특징부(positive feature)'일 수 있거나, 표면 내부로 함몰된 '음의 특징부(negative feature)'일 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 백라이트로서 이용될 수 있다. 도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 포함하는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 단면도를 도시한다. 도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 포함하는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6a는 사생활 보호 모드에서의 또는 사생활 보호 모드 동안의 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)를 도시하는 반면, 도 6b는 광각 또는 공유 모드에서의 또는 광각 또는 공유 모드 동안의 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)는 사생활 보호 모드 동안에는 사적 이미지를, 공유 모드 동안에는 공유 이미지를 선택적으로 디스플레이하도록 구성된다.
도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)는 방출광(102)을 제공하도록 구성된 사생활 보호 모드 백라이트(100)를 포함하며, 방출광(102)은 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 사생활 보호 모드에서 또는 사생활 보호 모드 동안 좁은(narrow) 조명 빔폭 또는 대등하게는 좁은 시야각을 갖는 이미지들을 제공하도록 변조될 수 있다. 특히, 사생활 보호 모드에서, 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 도광체(110) 내에 제공된 안내된 광은 산란 라인 소자들(120)에 의해 산란되어 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)로부터 멀어지게 지향될 수 있다. 이후, 산란 라인 소자들(120)로부터의 방출광(102)은, 좁은 조명 빔폭 또는 좁은 시야각(예를 들어, γ)을 갖는 사적 이미지의 디스플레이를 용이하게 하기 위해, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 광 밸브들(140)의 어레이(후술됨)를 이용하여 변조될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 사적 이미지는 좁은 조명 빔폭 또는 좁은 시야각 내에서만 보이기 때문에, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 사용자로 하여금 사적 이미지를 보다 안전하게 볼 수 있게끔 할 수 있다.
대안적으로, 공유 모드에서, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)는 넓은 또는 광각 조명 빔폭 또는 대등하게는 광각 시야각(예를 들어, φ)을 갖는 공유 이미지를 제공하도록 동적으로 전환(예를 들어, 요구에 따라(on demand) 전환될 수 있음)할 수 있다. 특히, 공유 모드 동안의 광각 조명 빔폭은 사생활 보호 모드의 좁은 조명 빔폭보다 더 크며, 일부 실시 예들에서는 사생활 보호 모드의 좁은 조명 빔폭보다 실질적으로 더 크다. 예를 들어 공유 모드의 광각 조명 빔폭은 약 20도 초과(예를 들어, > ±20°)일 수 있는 반면, 예를 들어 사생활 보호 모드의 좁은 조명 빔폭은 약 20도 미만(예를 들어, > ±20°)일 수 있다. 다른 예에서, 공유 모드의 광각 조명 빔폭은 약 60도 초과(예를 들어, > ±60°) 또는 약 40도 초과(예를 들어, > ±40°) 또는 약 30도 초과(예를 들어, > ±30°) 일 수 있는 반면, 사생활 보호 모드의 좁은 조명 빔폭은 각각 약 30도 미만(예를 들어, < ±30°) 또는 약 20도 미만(예를 들어, < ±20°) 또는 약 10도 미만(예를 들어, < ±10°)일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 좁은 조명 빔폭 또는 시야각은 광각 조명 빔폭의 1/2 미만 또는 1/4 미만이거나 심지어 더 작을 수 있다.
광각 조명 빔폭 또는 시야각을 제공하기 위해, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)는 광각 백라이트(150)를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(150)는 공유 모드 동안 광각 광(152), 즉 공유 모드 동안 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 광각 조명 빔폭 또는 시야각에 대응되는 조명 빔폭을 갖는 방출광을 제공하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(150)는 광 밸브 어레이에 인접한 측면에 대향되는 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 측면(즉, 제 2 표면(110''))에 인접할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(110) 및 산란 라인 소자들(120)은 공유 모드 동안 광각 백라이트(150)에 의해 제공되는 광각 광(152)에 대해 투명하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(150)는, 도광체 및 광각 산란 소자를 포함하는 백라이트를 포함하는, 광각 조명을 제공하도록 구성된 실질적으로 임의의 평면형 광원을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 공유 이미지는 사적 이미지와 실질적으로 동일한 밝기 및 해상도를 가질 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)는 광 밸브들(140)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(140)의 어레이는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)에 의해 디스플레이되는 이미지를 제공하기 위해 광을 변조하도록 구성된다. 특히, 도시된 바와 같이, 광 밸브 어레이는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 공유 모드 동안 공유 이미지를 제공하기 위해 광각 광(152)을 변조하도록 구성된다. 또한, 전술한 바와 같이, 광 밸브들(140)의 어레이는 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 사적 모드 동안 사생활 보호 모드 백라이트(100)에 의해 제공되는 방출광(102)을 사적 이미지로서 변조하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 상이한 유형의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(140)로서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 도광체(110)의 길이 또는 x-방향으로의 산란 라인 소자(120)의 크기는 광 밸브(140)의 크기와 유사하다. 본 명세서에서, '크기'는 길이, 폭, 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(140)의 크기는 그 길이일 수 있고, 산란 라인 소자(120)의 유사한 크기는 또한 산란 라인 소자(120)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 산란 라인 소자(120)의 면적은 광 밸브(140)의 면적과 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자(120)의 크기는, 회절 격자의 크기가 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이가 되도록, 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다. 다른 예들에서, 산란 라인 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 60% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 70% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 80% 초과, 또는 광 밸브의 크기의 약 90% 초과인 범위 내에 있을 수 있고, 그리고, 광 밸브의 크기의 약 180% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 160% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 140% 미만, 또는 광 밸브의 크기의 약 120% 미만인 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, '유사한 크기(comparable size)'에 의하면, 산란 라인 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 다른 예에서, 산란 라인 소자는 크기 면에서 광 밸브의 크기와 유사할 수 있고, 산란 라인 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 산란 라인 소자(120)와 광 밸브(140)의 유사한 크기들은 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)의 산란 라인 소자들(120) 간의 암 영역들(dark zones)을 감소시키도록, 또는 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다. 또한, 산란 라인 소자(120)와 광 밸브(140)의 유사한 크기들은 모드 전환 가능한 디스플레이(100a)와 관련된 무아레(Moire)를 감소시키도록, 그리고 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있는데, 예를 들어 산란 라인 소자의 크기는 광 밸브의 크기와 거의 동일할 수 있다.
다시 도 3a 및 도 3c를 참조하면, 사생활 보호 모드 백라이트(100)는 광원(160)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광원(160)은 도광체(110) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(160)은 도광체(110)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원(160)은, LED, 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드) 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(160)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색(monochromatic) 광을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색 광의 컬러는 특정한 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(red-green-blue; RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예들에서, 광원(160)은 실질적으로 광대역 광 또는 다색(polychromatic) 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(160)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(160)은 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 컬러들 각각에 대응되는 안내된 광의 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광원(160)은 시준기를 더 포함할 수 있다. 시준기는 광원(160)의 광학 방출기들 중 하나 이상으로부터 실질적으로 비-시준된(uncollimated) 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 실질적으로 비-시준된 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는, 정해진 시준 계수에 따라 시준되는, 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 컬러들의 광학 방출기들이 이용되는 경우, 시준기는 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 및 상이한 컬러별 시준 계수들 중 하나 또는 둘 다를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 전술한 안내된 광(104)으로서 전파될 수 있도록 시준된 광빔을 도광체(110)에게 전달하도록 구성된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 디스플레이가 제공된다. 도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 디스플레이(200)는 좁은 시야각을 갖는 사적 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 사생활 보호 디스플레이(200)로부터의 변조된 방출광(202)은 제한된 각도 범위(즉, 좁은 시야각)에 사적 이미지를 제공하는데, 이는 사용자(200a)가 볼 수 있지만, 예를 들어 제한된 각도 범위 또는 사적 시야 영역 외부에 있는 다른 사용자들은 볼 수 없다. 도 7에는, 제한이 아닌 예로서, 변조된 방출광(202)이 사생활 보호 디스플레이(200)로부터 방출되는 점선 화살표들로서 도시되어 그 변조가 강조된다.
도시된 바와 같이, 사생활 보호 디스플레이(210)는 도광체(210)의 길이를 따라 분포된 복수의 산란 라인 소자들(220)을 포함한다. 복수의 산란 라인 소자들은 도광체(210)로부터 안내된 광을 도광체의 길이에 직교하는 방향으로 정해진 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 산란시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 도광체(210)는 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에서, 도광체는, 내부 전반사에 따라, 광을 안내된 광빔으로서 안내하도록 구성될 수 있다. 또한, 도광체(210)는 도광체의 광-입력 에지(light-input edge)로부터의 광을 안내하도록 구성된 판 도광체일 수 있다. 또한, 복수의 산란 라인 소자들(220)은 전술한 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 산란 라인 소자들(120)과 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 안내된 광은 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 정해진 조명 빔폭은 안내된 광의 시준 계수에 의해 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 안내된 광의 시준 계수는 정해진 조명 빔폭을 달성하도록 구체적으로 선택될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들(220)은 안내된 광을 도광체(210)의 방출 표면의 방향으로 우선적으로 산란시키도록 구성된 산란 소자들을 포함할 수 있다. 따라서, 산란 라인 소자들은 단일 지향성 산란 라인 소자들일 수 있다. 예를 들어, 산란 라인 소자들은 전술한 바와 같이 반사체 또는 반사성 아일랜드를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 산란 라인 소자들(220)은 방출광(202)을 제공하도록 구성된 하나의 회절 격자 또는 복수의 회절 격자들을 포함할 수 있다. 특히, 회절 격자는 도광체(210)로부터 안내된 광의 일부를 방출광(202)으로서 회절적으로 산란시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 회절 격자는 전술한 산란 라인 소자(120)의 회절 격자와 실질적으로 유사할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 산란 라인 소자들(220)은, 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 산란 라인 소자(120)와 관련하여 전술한 바와 같은 미세 반사 소자들 및 미세 굴절 소자들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 산란 소자들을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 사생활 보호 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(230)의 어레이는 사적 이미지를 제공하기 위해 방출광(202)을 변조하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는, 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(140)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 도광체(210)를 따르는 길이 방향으로의 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자(220)의 크기는 광 밸브(230)의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 산란 라인 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 1/2보다 클 수 있고 광 밸브의 크기의 2배보다 작을 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 사생활 보호 디스플레이(200)는 지향성 광학 확산체(240)를 더 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 지향성 광학 확산체는 도광체(210)와 광 밸브들(230)의 어레이 사이에 위치한다. 다양한 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체는 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광(202)의 지향성 확산을 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체(240)는 전술한 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 지향성 광학 확산체(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광학 확산체(240)의 지향성 확산은 도광체의 길이 방향에서 광 밸브 어레이의 균일한 조명을 제공할 수 있다.
이러한 실시 예들 중 일부에서(도 7에는 미도시), 사생활 보호 디스플레이(200)는 광원을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 도광체(210) 내에서 안내된 광의 정해진 각도 확산을 제공하기 위해 시준 계수에 따라 시준된 광을 도광체(210)에 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광원은 전술한 광원(160)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은), 사생활 보호 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이에 인접한 측면에 대향되는 도광체(210)의 측면에 인접하게 위치된 광각 백라이트(250)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광각 백라이트(250)는 전술한 모드 선택 가능한 디스플레이(100a)의 광각 백라이트(150)와 실질적으로 유사할 수 있으며, 사생활 보호 디스플레이(200)는 모드 선택 가능한 디스플레이이거나 모드 선택 가능한 디스플레이로서 동작할 수 있다. 특히, 광각 백라이트(250)는 사생활 보호 디스플레이(200)의 공유 모드 동안 광각 광(252)을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 광 밸브 어레이는 공유 모드 동안 공유 이미지를 제공하기 위해 광각 광(252)을 변조하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제한이 아닌 예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 공유 이미지는 광각 또는 상대적으로 비제한적인 각도 범위를 갖는 공유 시야 영역 내의 여러 상이한 위치들에 있는 복수의 사용자들(200b)에게 보일 수 있다. 모드 선택 가능한 디스플레이로서 동작하는 경우, 사생활 보호 디스플레이(200)의 도광체(210) 및 산란 라인 소자들(220)은 광각 광(252)에 대해 투명하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 디스플레이(200)는 공유 이미지를 제공하기 위한 공유 모드와 사적 이미지를 제공하기 위한 사생활 보호 모드 사이에서 모드 전환 가능할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법이 제공된다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)은 정해진 시준 계수를 갖는 시준된 안내된 광으로서 도광체 내에서 광을 안내(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 도광체는 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체는 도광체 내에서 내부 전반사에 따라 안내될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)은 도광체로부터의 시준된 안내된 광의 일부를 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 산란(320)시키는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 시준된 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계는 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 산란 라인 소자들을 이용한다. 일부 실시 예들에서, 도광체 및 산란 라인 소자들은, 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110) 및 산란 라인 소자들(120)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은 시준된 안내된 광을 도광체로부터 방출광의 방향으로 우선적으로 산란시키는 단일 지향성 산란 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 산란 라인 소자들에 의해 산란되는 방출광의 조명 빔폭은 시준 계수에 의해 결정되며, 이러한 조명 빔폭은 도광체의 길이에 직교하는 방향에 있다.
도 8에 도시된 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)은 지향성 광학 확산체를 이용하여 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 방출광을 확산(330)시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체는 전술한 사생활 보호 모드 백라이트(100)의 지향성 광학 확산체(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광학 확산체의 확산 각도는, 복수의 광 산란 소자들 중 인접한 산란 라인 소자들 간의 거리와 대등한 조명 범위를 제공하기 위해, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들로부터의 방출광을 확산시킨다. 일부 실시 예들에서, 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자의 크기는, 방출광을 사생활 보호 디스플레이에 의해 디스플레이되는 사적 이미지로서 변조하는 데 이용되는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)은 사적 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 방출광을 변조하는 단계를 더 포함한다. 복수의 광 밸브들은 사생활 보호 모드 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(140)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법(300)은 광원을 이용하여 도광체에 광을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제공되는 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광원은 전술한 광원(160)과 실질적으로 유사할 수 있다.
이상에서는, 라인 산란 소자들 및 지향성 확산체를 이용하는 사생활 보호 모드 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (21)

  1. 사생활 보호 모드(privacy-mode) 백라이트로서,
    도광체의 길이에 직교하는 방향으로의 정해진 시준 계수를 갖는 안내된 광으로서, 상기 도광체의 길이를 따라 광을 안내하도록 구성된 상기 도광체;
    상기 도광체의 길이를 따라 서로 평행하게 이격되어 배열된 복수의 산란 라인 소자들(scattering line elements) - 상기 복수의 산란 라인 소자들 중 각각의 산란 라인 소자는, 상기 시준 계수에 의해 결정되는 상기 직교 방향으로의 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 상기 안내된 광의 일부를 상기 도광체의 방출 표면을 통해 산란시키도록 구성됨 -; 및
    상기 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 상기 방출광의 지향성 확산(directional diffusion)을 제공하도록 구성된 지향성 광학 확산체
    를 포함하는, 사생활 보호 모드 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지향성 광학 확산체에 의해 제공되는 상기 방출광의 지향성 확산은, 상기 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 상기 방출광의 균일한 조명 패턴을 제공하도록 구성되는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지향성 광학 확산체의 확산 각도(diffusion angle)는, 상기 사생활 보호 모드 백라이트의 출력 평면에서 상기 복수의 광 산란 소자들 중 인접한 산란 라인 소자들 간의 거리와 대등한 조명 범위를 갖도록, 상기 산란 라인 소자들 각각으로부터의 방출광을 확산시키도록 구성되는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은 상기 방출 표면에 대향되는 상기 도광체의 표면에 위치하고,
    상기 도광체의 길이에 대응되는 방향으로의 상기 상기 지향성 광학 확산체의 확산 각도는, 인접한 산란 라인 소자들 간의 거리에 상기 도광체의 굴절률을 곱한 값을 상기 도광체의 두께로 나눈 값에 비례하는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은, 상기 안내된 광을 상기 방출 표면의 방향으로 우선적으로 산란시키도록 구성된 단일 지향성(unidirectional) 산란 소자들을 포함하는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자는 상기 도광체의 표면에 위치한 회절 격자를 포함하고,
    상기 회절 격자는 상기 도광체의 표면 내의 홈들 및 상기 도광체의 표면 상의 융기들 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 회절성 특징부들을 갖는,
    사생활 보호 백라이트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회절 격자는, 상기 회절성 특징부들에 인접하고 상기 방출 표면에 대향되게 상기 회절 격자와 정렬된 반사성 아일랜드(reflective island)를 더 포함하고,
    상기 회절 격자와 반사성 아일랜드의 조합은 반사 모드 회절 격자를 나타내는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자는, 상기 산란 라인 소자의 길이를 따라 일렬로 배열 개별 산란 소자들의 어레이를 포함하는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개별 산란 소자 어레이의 인접한 개별 산란 소자들은 갭(gap)만큼 서로 분리되어 있고,
    상기 지향성 광학 확산체는 상기 도광체의 폭 방향에 대응되는 상기 직교 방향으로 상기 방출광의 지향성 확산을 제공하도록 추가적으로 구성되며,
    상기 폭 방향으로 제공되는 지향성 확산은 상기 폭 방향으로 상기 방출광의 균일한 조명 패턴을 제공하도록 구성되는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체에 광학적으로 결합되며, 상기 정해진 시준 계수를 갖는 안내된 광으로서 안내될 광을 상기 도광체에 제공하도록 구성된 광원을 더 포함하는,
    사생활 보호 모드 백라이트.
  11. 제 1 항의 사생활 보호 모드 백라이트를 포함하는 모드 전환 가능한 디스플레이로서,
    상기 모드 전환 가능한 디스플레이는, 상기 모드 전환 가능한 디스플레이의 사생활 보호 모드 동안 상기 사생활 보호 모드 백라이트에 의해 제공되는 방출광을 사적 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하고,
    상기 사적 이미지는, 상기 사생활 보호 모드 동안 상기 사생활 보호 모드 백라이트의 조명 빔폭 내에서 선택적으로 보여지는,
    모드 전환 가능한 디스플레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자의 크기는, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한,
    모드 전환 가능한 디스플레이.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 밸브 어레이에 인접한 측면에 대향되는 상기 도광체의 측면에 인접한 광각 백라이트를 더 포함하고,
    상기 광각 백라이트는 상기 모드 전환 가능한 디스플레이의 공유 모드 동안 광각 광을 제공하도록 구성되며,
    상기 광 밸브 어레이는 상기 공유 모드 동안 상기 광각 광을 공유 이미지로서 변조하도록 구성되고,
    상기 도광체 및 상기 복수의 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은 상기 광각 광에 대해 투명하도록 구성되며,
    상기 모드 전환 가능한 디스플레이는, 상기 사생활 보호 모드 동안에는 상기 사적 이미지를, 상기 공유 모드 동안에는 상기 공유 이미지를, 선택적으로 디스플레이하도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 디스플레이.
  14. 사생활 보호 디스플레이로서,
    도광체의 길이를 따라 분포된 복수의 산란 라인 소자들 - 상기 복수의 산란 라인 소자들은, 상기 도광체의 길이에 직교하는 방향으로 정해진 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 상기 도광체로부터 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성됨 -;
    사적 이미지를 제공하기 위해 상기 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이; 및
    상기 도광체와 상기 광 밸브 어레이 사이에 위치된 지향성 광학 확산체 - 상기 지향성 광학 확산체는 상기 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 상기 방출광의 지향성 확산을 제공하도록 구성되고, 상기 지향성 확산은 상기 도광체의 길이 방향으로 상기 광 밸브 어레이의 균일한 조명을 제공함 -;
    를 포함하는, 사생활 보호 디스플레이.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 안내된 광은 시준 계수에 따라 시준되고,
    상기 정해진 조명 빔폭은 상기 안내된 광의 시준 계수에 의해 결정되는,
    사생활 보호 디스플레이.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은, 상기 안내된 광을 상기 지향성 광학 확산체에 인접한 상기 도광체의 방출 표면의 방향으로 우선적으로 산란시키도록 구성된 산란 소자들을 포함하는,
    사생활 보호 디스플레이.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자의 크기는, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한,
    사생활 보호 디스플레이.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 밸브 어레이에 인접한 측면에 대향되는 상기 도광체의 측면에 인접하고, 공유 모드 동안 광각 광을 제공하도록 구성된 광각 백라이트를 더 포함하고,
    상기 광 밸브 어레이는 상기 공유 모드 동안 상기 광각 광을 공유 이미지로서 변조하도록 구성되며,
    상기 도광체 및 상기 복수의 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은 상기 광각 광에 대해 투명하도록 구성되고,
    상기 사생활 보호 디스플레이는, 상기 공유 이미지를 제공하기 위한 공유 모드와 상기 사적 이미지를 제공하기 위한 사생활 보호 모드 사이를 전환 가능한,
    사생활 보호 디스플레이.
  19. 사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법으로서,
    정해진 시준 계수를 갖는 시준된 안내된 광으로서 도광체 내에서 광을 안내하는 단계;
    상기 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 산란 라인 소자들을 이용하여, 조명 빔폭을 갖는 방출광으로서 상기 도광체로부터 상기 시준된 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계; 및
    지향성 광학 확산체를 이용하여 상기 도광체의 길이에 대응되는 방향으로 상기 방출광을 확산시키는 단계를 포함하되,
    상기 복수의 산란 라인 소자들에 의해 산란되는 상기 방출광의 조명 빔폭은 상기 시준 계수에 의해 결정되고,
    상기 조명 빔폭은 상기 도광체의 길이에 직교하는 폭 방향에 있는,
    사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들은, 상기 시준된 안내된 광을 상기 지향성 광학 확산체를 향하는 방향으로 우선적으로 산란시키는 단일 지향성 산란 소자들을 포함하는,
    사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 지향성 광학 확산체의 확산 각도가, 상기 복수의 광 산란 소자들 중 인접한 산란 라인 소자들 간의 거리에 대응되는 조명 범위를 제공하도록, 상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자들로부터의 방출광을 확산시키거나;
    상기 복수의 산란 라인 소자들 중 산란 라인 소자의 크기가, 상기 방출광을 사생활 보호 디스플레이에 의해 디스플레이되는 사적 이미지로서 변조하는 데 이용되는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사하거나;
    또는 이들 둘 다에 해당하는,
    사생활 보호 모드 백라이트의 동작 방법.
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