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KR102322331B1 - 테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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KR102322331B1
KR102322331B1 KR1020197025569A KR20197025569A KR102322331B1 KR 102322331 B1 KR102322331 B1 KR 102322331B1 KR 1020197025569 A KR1020197025569 A KR 1020197025569A KR 20197025569 A KR20197025569 A KR 20197025569A KR 102322331 B1 KR102322331 B1 KR 102322331B1
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KR
South Korea
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light
light guide
view
tapered
guided
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데이비드 에이. 파탈
밍 마
쉬에지안 리
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레이아 인코포레이티드
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Abstract

백라이트 및 멀티뷰 디스플레이는 각도-보존 산란 피처 및 테이퍼된 콜리메이터를 갖는 광 가이드를 채용한다. 각도-보존 산란 피처는 상기 광 가이드로부터 안내된 광의 일부를 방출광으로서 산란시키도록 구성된다. 테이퍼된 콜리메이터는 광원에 의해 제공된 광을 콜리메이트된 광으로서 콜리메이트하고, 콜리메이트된 광을 안내된 광으로서 안내되도록 광 가이드에 전달하도록 구성된다. 콜리메이트된 광은 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된 콜리메이트 팩터를 가지며, 콜리메이트 팩터는 테이퍼된 콜리메이터의 테이퍼의 함수이다. 멀티뷰 디스플레이는 뷰 픽셀, 뿐만 아니라 뷰 픽셀의 크기에 필적하는 크기를 갖는 멀티빔 요소를 포함하는 각도-보존 산란 피처를 포함하는, 멀티뷰 픽셀을 포함한다.

Description

테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련출원에 대한 상호참조
N/A
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이, 등)를 채용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게 할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본 발명은 테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 백라이트는 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성되고, 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광의 일부를 방출광으로서 산란시키도록 구성된 각도-보존 산란 피처를 갖는, 광 가이드; 및
광원과 상기 광 가이드 사이의 테이퍼된 콜리메이로서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 상기 광원에 의해 제공된 광을 콜리메이트된 광으로서 콜리메이트하고 상기 콜리메이트된 광을 상기 안내된 광으로서 안내되게 상기 광 가이드에 전달하게 구성된, 테이퍼된 콜리메이터를 포함하고,
상기 콜리메이트된 광은 상기 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된 콜리메이트 팩터를 가지며, 상기 콜리메이트 팩터는 상기 테이퍼된 콜리메이터의 테이퍼의 함수이다.
본 발명은 테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법을 제공하는 효과가 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터의 평면도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터의 일부의 평면도를 도시한다.
도 4c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 또 다른 예에서 테이퍼된 콜리메이터의 일부의 평면도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터의 단면도를 도시한다.
도 6a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 6c는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 7a는 본원에 기술된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 7b는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 8a는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 8b는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 9는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 10은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 11은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에 기술된 원리에 따른 예 및 실시예는 각도 보존 산란을 가지며 전자 디스플레이, 및 특히 멀티뷰 디스플레이에 적용되는 테이퍼된 콜리메이터를 채용하는 백라이트를 제공한다. 본원에 설명된 원리와 일관되는 다양한 실시예에서, 각도-보존 산란 피처를 채용하는 백라이트가 제공된다. 각도-보존 산란 피처는 일부 실시예에서, 복수의 상이한 주 각도 방향으로 광빔을 가질 수 있는 방출광을 제공하도록 구성된다. 방출광의 광빔의 상이한 주 각도 방향은, 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 다양한 상이한 시점의 방향에 대응할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 콜리메이트된 광을 백라이트에 제공하기 위해 테이퍼된 콜리메이터가 채용된다. 테이퍼된 콜리메이터는 다양한 실시예에 따라, 백라이트의 실질적으로 균일한 공간-각도 조명을 용이하게 하거나 제공할 수 있다.
본원에서, '멀티뷰 디스플레이'는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰를 상이한 뷰 방향으로 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12)으로부터 연장하는 화살표로서 도시되었는데; 상이한 뷰(14)는 화살표의 말미에 음영 다각형 박스로서 도시되었고(즉, 뷰 방향(16)을 묘사하는); 모두가 제한이 아닌 예로서, 4개의 뷰(14)와 4개의 뷰 방향(16)만이 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 위에 뷰(14)를 도시한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려 한 것이다.
뷰 방향 또는 등가적으로 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 본원의 정의에 의해 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의 '고도 성분' 또는 '앙각'이라고 지칭된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '어지무스 성분' 또는 '어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 앙각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린 평면에 수직한)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행한). 도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a에서 뷰 방향(16))에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분(θ, φ)의 그래픽 표현이다. 또한, 광빔(20)은 본원에서 정의에 의해, 특정 점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중심 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰'라는 용어는 상이한 퍼스펙티브를 나타내는 또는 복수의 뷰의 뷰들 사이의 각도 디스패리티를 포함하는, 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 본원에 정의에 의해, 본원에서 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(즉, 눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍으로서 보여질 수 있는 것에(즉, 멀티뷰 디스플레이 상에) 유의한다.
'멀티뷰 픽셀'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각에 '뷰' 픽셀을 나타내는 뷰'픽셀 세트로서 본원에서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 뷰 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀은 본원에 정의에 의해, 각 뷰 픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 것의 소정의 뷰 방향과 관련된 점에서 소위 '지향성 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀로 나타내는 상이한 뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각에서 등가의 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 {x2, y2}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있고, 등등이다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 연관하여 64개의 뷰 픽셀을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 뷰 어레이(즉, 32 뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32 뷰 픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 상이한 뷰 픽셀은, 예를 들어, 64개의 상이한 뷰에 대응하는, 또는 위에 예에서, 32개의 상이한 뷰에 대응하는, 뷰 방향 중 다른 것에 대응하는 연관된 방향(즉, 광빔 주 각도 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이 뷰에서 픽셀(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀) 수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 뷰가 640 x 480 뷰 픽셀(즉, 640 x 480 뷰 해상도)를 포함한다면, 멀티뷰 디스플레이는 307,200 멀티뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 뷰가 100 x 100 뷰 픽셀을 포함할 때, 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000개(즉, 100 x 100 = 10,000)의 멀티뷰 픽셀을 포함할 수 있다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 용어 '광 가이드'는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 웨이브가이드를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 서로 대향하는 표면들)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서, '각도-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '각도-보존 스캐터러'는 산란된 광에 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 각도 스프레드를 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란하도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 특히, 정의에 의해, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드(σ)의 함수이다(즉, σS = f(σ)). 일부 실시예에서, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σS= ασ이고 α는 정수). 즉, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광 각도 스프레드(σ)와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σS
Figure 112019089519309-pct00001
σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일하거나 일정한 회절 피처 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도-보존 산란 피처의 예이다.
본원에서, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 일반적으로 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면 내 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 표면 내에 홀의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 일반적으로 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재료 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은, 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 멀티빔 요소의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
Figure 112019089519309-pct00002
(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피처들 사이의 거리 또는 간격, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 회절 차수가 양(예를 들어, m>0)인 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θi)으로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 광빔(50)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광빔일 수 있다. 도 2에는 또한 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향상 광빔(60)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응할 수 있다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 요소'는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 요소이다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 결합되어 광 가이드 내에서 안내되는 광의 일부를 커플링 아웃함으로써 복수의 광빔을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 멀티빔 요소는 광빔으로서 방출되는 광을 발생할 수 있다(예를 들면, 광원을 포함할 수 있다). 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 복수의 광빔의 광빔은 본원에 정의에 의해 서로로부터 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광빔은 복수 광빔의 또 다른 광빔과는 상이한 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 복수 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수 광빔은 공간의 실질적으로 원뿔형 영역으로 국한될 수 있거나 복수 광빔의 광빔들의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 소정의 각도 스프레드를 가질 수 있다. 따라서, 조합하여 광빔(즉, 복수 광빔)의 소정의 각도 스프레드는 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수의 다양한 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티빔 요소의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적, 등)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 특징에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 '확장된 점 광원', 즉 본원의 정의에 의해, 멀티빔 요소의 정도에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원인 것으로서 간주될 수 있다. 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 광빔은 본원에 정의에 의해, 또한 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다.
본원에서, '콜리메이터'는 광을 콜리메이트하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이트 량은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교 방향(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 콜리메이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라, 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 광 콜리메이트를 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
본원에서, '콜리메이트 팩터'는 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이트 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내에서 광선의 각도 스프레드를 정의한다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대부분의 광선이 특정한 각도 스프레드(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 스프레드는 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광빔의 피크 세기의 1/2로 결정되는 각도일 수 있다.
본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 일반적으로 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화 또는 턴 온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라즈마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과는 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 색은 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 'a'는 특허 분야에서 보통의 의미, 즉 '하나 이상'을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '각도-보존 산란 피처'는 하나 이상의 각도-보존 산란 피처를 의미하며, 따라서 '각도-보존 산란 피처'는 본원에서 '각도-보존 산란 피처(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3c는 본원에 설명된 원리와 일관된 실시예에 따라, 예에서 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도시된 백라이트(100)는 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이를 포함하는, 그러나 이로 제한되지 않는 전자 디스플레이에서 백라이팅을 위해 사용될 수 있다.
도 3a-도 3c에 도시된 백라이트(100)는 커플링-아웃된 또는 방출된 광(102)을 제공하도록 구성된다. 방출광(102)은 도 3a에 도시된 바와 같이 백라이트(100)의 표면으로부터 멀어지도록 지향된다. 방출광(102)은 전자 디스플레이를 위한 조명 원으로서 조명 또는 역할을 하도록 채용될 수 있다. 특히, 방출광(102)은, 예를 들어, 전자 디스플레이에 의한 정보(예를 들어, 이미지)의 디스플레이를 용이하게 하도록 변조될 수 있다. 일부 실시예에서, 방출광(102)은 3D 컨텐츠를 갖는 또는 멀티뷰 이미지로서 표현되는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해 변조될 수 있다(예를 들어, 후술되는 바와 같이 광 밸브를 사용하여)
일부 실시예에서(예를 들어, 멀티뷰 백라이트와 관련하여 후술되는 바와 같이), 방출광(102)은 지향성 광빔의 서로 상이한 것들이 서로 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 또한, 지향성 광빔은 소정의 각도 스프레드를 갖는다. 즉, 방출광(102)의 광빔의 주 각도 방향은 실질적으로 소정의 원호각(γ) 내에 있도록 제약될 수 있다. 예를 들어, 소정의 원호각(γ)(또는 등가적으로 각도 스프레드(γ))은 복수의 지향성 광빔의 중심 광빔에 대해 정의될 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 방출광(102)의 제공된 복수의 지향성 광빔은 멀티뷰 디스플레이, 예를 들면, 3D 또는 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위해 사용될 수 있는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향으로 백라이트(100)로부터 멀어지도록 지향될 수 있다. 이와 같이, 백라이트(100)는 후술하는 바와 같이 멀티뷰 백라이트일 수 있다.
도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 광 가이드는 일부 실시예에 따라, 플레이트 광 가이드일 수 있다. 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광학 웨이브가이드로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 광학 웨이브가이드의 유전체 재료는 유전체 광학 웨이브가이드를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률에 차이는 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라, 안내된 광(104)의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다. 도 3a에서, 안내된 광(104)의 전파 방향(103)은 굵은 화살표로 표시되었다.
일부 실시예에서, 광 가이드(110)의 유전체 광학 웨이브가이드는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평면의 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 웨이브가이드일 수 있다. 다양한 예에 따라, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 유전체 재료는 하나 이상의 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등), 하나 이상의 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등), 또는 이들의 조합을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료 중 임의의 것을 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면의 적어도 일부(예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면 중 하나 또는 둘 모두) 상에 클래딩층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래딩층은, 일부 예에 따라, 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면 또는 측)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 측) 사이에서 비제로 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내되는 광빔(104)은 비제로 전파 각도로(비록 굵은 화살표로 표시된 전파 방향(103)으로 이지만) 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(1 10") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 색의 광을 포함하는 복수의 안내된 광빔은 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도의 각각으로 광 가이드(110)에 의해 안내될 수 있다. 비-제로 전파 각도는 설명의 간략화를 위해 도 3a-도 3c에는 명확히 도시되지 않았다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들면, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는, 다양한 실시예에 따라, 0보다 크고 광 가이드(110) 내의 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 비제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 또는 일부 예에선 약 20도 내지 약 40도, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비제로 전파 각도는 약 20도 또는 약 25도 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 비제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내에 전반사의 임계각보다 작도록 선택되는 한, 특정 비제로 전파 각도는 특정 구현을 위해(예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다. 또한, 안내된 광(104) 또는 동등하게 안내된 광 '빔'(104)은, 다양한 실시예에 따라, 콜리메이트된 광빔일 수 있다(예를 들어, 후술되는 테이퍼된 콜리메이터에 의해 제공되는). 여기서, '콜리메이트된 광' 또는 콜리메이트된 광빔'은 광빔의 광선이 광빔(예를 들어, 안내된 광(104)) 내에서 소정의 또는 정의된 각도 스프레드로 실질적으로 한정되는 광빔으로서 일반적으로 정의된다. 또한, 콜리메이트된 광선으로부터 발산되거나 산란된 광선은 본원에서 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 또한, 다양한 실시예에서, 안내된 광(104)은 콜리메이트 팩터에 따라 또는 이를 갖고 콜리메이트될 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 안내된 광(104)을 '리사이클'하도록 구성될 수 있다. 특히, 광 가이드 길이를 따라 안내되어진 안내된 광(104)은 전파 방향(103)과는 상이한(예를 들면, 이에 대향되는) 또 다른 전파 방향(103')으로 그 길이를 따라 역으로(back) 재지향될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광원에 인접한 입력 단부 또는 입구 에지에 대향하는 광 가이드(110)의 단부에 반사기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 반사기는 안내된 광(104)을 리사이클된 안내된 광으로서 입력 에지를 향해 역으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 도 3a에서, 리사이클된 안내된 광의 전파 방향(103')(예를 들어, 음의 x-방향으로 지향된)을 나타내는 굵은 화살표는 광 가이드(110) 내의 리사이클된 안내된 광의 일반적인 전파 방향을 도시한다. 대안적으로(예를 들어, 리사이클된 안내된 광과는 대조적으로), 다른 전파 방향(103')으로 전파하는 안내된 광(104)은 다른 전파 방향(103')으로 광을 광 가이드(110)에 도입함으로써(예를 들어, 전파 방향(103)을 갖는 안내된 광(104)에 더하여) 제공될 수 있다. 안내된 광(104)을 리사이클하는 것 또는 대안적으로 안내된 광(104)을 다른 전파 방향(103')으로 제공하는 것은, 예를 들어, 후술하는 각도-보존 스캐터러에 의해, 안내 광을 한번 이상 백라이트(100)로부터 산란시키는데 이용될 수 있게 함으로써 백라이트(100)의 밝기(예를 들어, 방출광(102)의 지향성 광빔의 세기)를 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 각도-보존 산란 피처(112)를 갖는다. 각도-보존 산란 피처(112)는 방출광(102)으로서 광 가이드(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 산란시키도록 구성된다. 일부 실시예(예를 들어, 도시된 바와 같이)에서, 각도-보존 산란 피처(112)는 복수의 각도-보존 스캐터러를 포함한다. 특히, 각도-보존 피처(112)의 개별 각도-보존 스캐터러는 서로 이격된 이산 구조 또는 피처일 수 있고, 각각의 이산 구조는 각도-보존 방식으로 안내 광(104)의 상이한 부분을 산란시키거나 커플링-아웃하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 각도-보존 산란 피처(112)는 회절 격자, 반사 구조 및 굴절 구조, 뿐만 아니라 이들의 다양한 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 각도-보존 산란을 제공하거나 생성하도록 구성된 다양한 상이한 구조 또는 피처 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따라, 방출광(102)의 또는 방출광(102)의 지향성 광빔의 각도 스프레드는 각도-보존 산란 피처(112)의 특징에 의해 결정된다. 특히, 각도-보존 산란 피처(112)는 소정의 원호각(γ)에 의해 특징지워지는 각도 스프레드를 갖는 방출광(102)으로서 광 가이드(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 산란시키도록 구성된다. 결과로서, 방출광(102)은 각도-보존 산란 피처(112)에 의한 산란의 결과로서 소정의 원호각(γ) 내로(또는 등가적으로 각도 스프레드 내에) 실질적으로 구속될 수 있다. 또한, 방출광(102)의 각도 스프레드는 안내된 광(104)의 콜리메이트 팩터의 함수이고, 일부 실시예에선, 이에 비례한다. 예를 들어, 각도 스프레드의 소정의 원호각(또는 등가적으로 '각도 스프레드')은 식(2)에 의해 주어질 수 있다:
Figure 112019089519309-pct00003
(2)
σ는 안내된 광(104)의 콜리메이트 팩터이고, f(·)는 콜리메이트 팩터(σ)의 선형 함수와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 함수를 나타낸다. 예를 들어, 함수 f(·)는 γ = α·σ로 주어질 수 있고, α는 정수이다.
도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 백라이트(100)는 테이퍼된 콜리메이터(120)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라(예를 들어, 도시된 바와 같이), 테이퍼된 콜리메이터(120)는 광 가이드(110)(예를 들어, 광 가이드(110)의 입구 표면)와 광원 사이에 위치될 수 있다. 테이퍼된 콜리메이터(120)는 광원에 의해 제공된 광을 콜리메이트된 광으로서 콜리메이트하도록 구성된다. 즉, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 광원으로부터 광을 수신하고 이어 수신된 광을 콜리메이트하여 콜리메이트된 광을 생성하도록 구성된다. 또한, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 콜리메이트된 광을 안내된 광(104)으로서 안내되도록 광 가이드(110)에 전달하거나 전송하게 구성된다.
다양한 실시예에서, 콜리메이트된 광은 콜리메이트 팩터(σ)에 따라 또는 콜리메이트를 갖거나 된다. 콜리메이트 팩터(σ)는 안내된 광(104)의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된다. 또한, 콜리메이트 팩터(σ)는 다양한 실시예에 따라, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 테이퍼(예를 들어, 후술되는 측벽 테이퍼)의 함수이다. 특히, 테이퍼의 각도 및 형상 중 하나 또는 둘 모두는 콜리메이트 팩터(σ)를 결정한다. 일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터(120)에 의해 제공되는 콜리메이트된 광은 광 가이드(110)의 실질적으로 균일한 공간-각도 조명을(예를 들어, 입구 표면에서) 용이하게 하거나 제공할 수 있다.
도 3a-도 3c에 도시된 테이퍼된 콜리메이터(120)는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122)가 테이퍼된 콜리메이터(120)의 출력 단부(124)보다 일반적으로 좁도록 측벽 테이퍼를 갖는 광 가이드를 포함한다. 특히, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 폭 차원은 측벽 테이퍼의 결과로서 입력 단부(122)로부터 출력 단부(124)로 증가 또는 '테이퍼'된다. 여기서, '폭 차원' 또는 간단히 '폭'은 광 가이드(110)의 폭에 대응하는 방향으로의 차원으로서 정의된다. 광 가이드 '폭'은, 이에 따라, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 안내 광(104)의 일반적인 전파 방향에 실질적으로 직교하는 평면에 있는 y-축을 따라 또는 이에 대응하는 차원으로서 정의된다. 광 가이드(110)의 폭은 또한 광 가이드(110)의 높이 또는 두께, 예를 들어, 도 3a-도 3c에 도시된 z-축을 따른 또는 이에 대응하는 차원에 실질적으로 수직이다.
다양한 실시예에 따라, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122)는 도시된 바와 같이, 광원, 예를 들어 광원(130)에 인접하여 이로부터 광을 수신하도록 구성된다. 광원은, 예를 들어, 실질적으로 비콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 테이퍼된 콜리메이터(120)의 출력 단부(124)는 백라이트(100)의 광 가이드(110)에 인접하여 이에 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 테이퍼된 콜리메이터(120)로부터의 콜리메이트된 광은 광 가이드(110)의 입력 또는 입구 에지(110a)에 제공된다.
또한, 일부 실시예에 따라, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 광 가이드(110)의 측벽 테이퍼는, 위에 언급된 바와 같이, 광을 콜리메이트할 뿐만 아니라 콜리메이트된 광에 의해 광 가이드(110)의 균일한 공간-각도 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 균일한 공간-각도 조명은 입구 에지(110a)에 인접한 테이퍼된 콜리메이터(120)의 출력 단부(124)의 폭 또는 정도에 대응하는 광 가이드(110)의 일부에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이), 백라이트(100)의 테이퍼된 콜리메이터(120)는 복수의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120'), 예를 들어, 복수의 개별 테이퍼된 콜리메이터(120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 복수의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')는 도시된 바와 같이 광 가이드(110) 입구 에지(110a)의 폭을 따라 배열될 수 있다. 또한, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')는 광 가이드 폭에 대응하는 광 가이드의 평면에서 폭 또는 측벽 테이퍼를 가질 수 있는데, 측벽 테이퍼는 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')의 광원 인접 단부(입력 단부(122))부터 광 가이드(110)(출력 단부(124))에 인접하는 대향 단부까지의 거리의 함수로서, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')의 폭의 증가를 제공한다. 테이퍼된 콜리메이터(120)의 각각의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')는 개별 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')에 각각 대응하는 광 가이드(110)의 입구 에지(110a)의 부분에 실질적으로 균일한 공간-각도 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')는 일부 실시예에서, 입구 에지(110a)에 또는 이를 따라 실질적으로 균일한 공간-각도 조명을 광 가이드(110)의 전체 폭에 제공하기 위해 서로 바로 인접하여 위치되거나 배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 입력 단부(122)에서 또는 이에 인접한 표면 구조화 또는 표면 마이크로-구조화를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면 구조화는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122) 내로의 광의 결합을 용이하게 하는 것 및 광 가이드(110)의 실질적으로 균일한 공간-각도 조명을 제공하거나 적어도 이에 기여하도록(예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 테이퍼와 함께) 구성되는 것 중 하나 또는 둘 모두일 수 있다. 예를 들어, 표면 구조화는 입력 단부(122)에 들어가는(예를 들어, 광원으로부터) 광의 발산을 증가하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 광의 증가된 발산은 광과 측벽 테이퍼 사이의 상호작용을 증가시킬 수 있다. 특히, 증가된 발산은 실질적으로 폭 차원에 대응하는 평면에서 있을 수 있다. 일부 예에서, 결과적인 측벽과의 증가된 광 상호작용은 테이퍼된 콜리메이터(120)의 길이를 표면 구조화가 없는 것보다 짧아질 수 있게 한다. 다양한 실시예에서, 표면 구조화는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 재료를 포함하거나(예를 들어, 입력 단부(122)에 형성될 수 있다) 또는 표면 구조화를 제공하도록 구성된 입력 단부(122)에 필름 또는 층을 포함할 수 있다. 프리즘 표면 구조화(즉, 프리즘 구조 어레이), 렌즈릿 어레이(예를 들어, 포지티브 또는 볼록 렌즈릿, 네거티브 또는 오목 렌즈릿, 등) 및 회절 격자를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 표면 구조화가 채용될 수 있다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터(120)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 광학 이미터(132)(예를 들어, 발광 다이오드)를 갖는 광원(130)에 인접한 입력 단부(122)를 포함한다. 도 4a의 테이퍼된 콜리메이터(120)는 또한 광 가이드(110)의 입구 에지(110a)에 인접한 출력 단부(124)를 갖는다. 테이퍼된 콜리메이터(120)는 입력 단부(122)로부터 출력 단부(124)로 테이퍼된 콜리메이터 폭(즉, y-방향)을 증가시키는 측벽 테이퍼를 포함한다. 입력 단부(122)에 그리고 광원(130)에 인접한 표면 구조화(126)가 또한 도시되었다.
도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터(120)의 일부의 평면도를 도시한다. 특히, 도 4b는 프리즘 어레이(즉, 프리즘 표면 구조화)를 포함하는 표면 구조(126)의 예를 도시한다. 표면 구조화(126)의 프리즘 어레이는 테이퍼된 콜리메이터(120)에 들어가는 광의 발산을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 프리즘 표면 구조화(126)의 프리즘 또는 패싯 각도는 광 발산을 제공하기 위해 약 10도 내지 약 30도 사이일 수 있다.
도 4c는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 또 다른 예에서 테이퍼된 콜리메이터의 일부의 평면도를 도시한다. 특히, 도 4c는 렌즈릿 어레이(예를 들어, 포지티브 렌즈릿)를 포함하는 표면 구조화(126)를 도시한다. 도 4b 및 도 4c 모두에서, 표면 구조화(126)는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 재료를 포함할 수 있거나 또는 콜리메이터(120)에 입력 단부에 또는 이에 인접하여(예를 들어, 도포되는) 층 또는 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따라, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 측벽 테이퍼에 대응하는 폭 차원에 실질적으로 수직인 두께 또는 높이 차원에서 더 테이퍼될 수 있다. 이와 같이, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 두께 테이퍼를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터(120) 또는 동등하게 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')는 측벽 테이퍼와 직교하는 방향으로 두께 테이퍼를 포함할 수 있으며, 두께 테이퍼는 광원 인접 단부(입력 단부(122))로부터 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')의 광 가이드 인접 단부(출력 단부(124))까지의 거리의 함수로서 테이퍼된 콜리메이터(120) 또는 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트(120')의 두께 변화를 제공한다.
일부 실시예에 따라(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이), 두께 테이퍼는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122)로부터 출력 단부(124)까지의 거리의 함수로서 일반적으로 감소하는 테이퍼된 콜리메이터 광 가이드의 높이 또는 두께에 의해 특징지워진다. 다른 실시예(미도시)에서, 두께 테이퍼는 입력 단부(122)로부터 출력 단부(124)까지의 거리의 함수로서 일반적으로 증가하는 높이 또는 두께에 의해 특징지워진다. 다양한 실시예에 따라, 존재한다면 표면 구조화(126) 뿐만 아니라, 두께 테이퍼는 광원(130)의 광학 이미터의 정렬 허용오차를 개선하고 종방향 또는 x-방향으로 광 모멘텀을 수정하는 것 중 하나 또는 둘 다가 되게 구성될 수 있다.
예를 들어, 거리의 함수로서 감소하는 두께 테이퍼는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 출력 단부(124)에 걸쳐 더 균등하게 광원(130)으로부터의 광을 스프레드시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 특히, 감소하는 두께 테이퍼는 이를 통과하는 광의 높이 또는 수직 방향(예를 들어, z-방향으로)으로 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터를 증가시킬 수 있다. 한편, 거리의 함수로서 증가하는 두께 테이퍼는 수직 방향으로 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터를 감소시키기 위해, 즉 더 나은 수직 콜리메이트를 제공하기 위해 채용될 수 있다. 유사하게, 표면 구조화(126)의 특징은 콜리메이트 팩터를 조정하고, 정렬 허용오차를 개선하고, 테이퍼된 콜리메이터(120)의 경사면과의 상호작용을 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 테이퍼된 콜리메이터(120)의 단면도를 도시한다. 마찬가지로, 도 5에 도시된 테이퍼 콜리메이터(120)는 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트, 예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')의 단면도를 나타낼 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 테이퍼된 콜리메이터(120)는 광원 인접 단부(입력 단부(122))로부터 광 가이드 인접 단부(출력 단부(124))까지의 거리의 함수로서 감소하는, 수직 또는 z-축에 해당하는 차원에서 감소하는 두께 테이퍼를 갖는다. 도 5에 도시된 테이퍼된 콜리메이터(120)는 또한 제한이 아닌 예로서 표면 구조화(126)를 포함한다. 특히, 도 5의 도시된 표면 구조화(126)는 y-축에 평행하게 정렬된 프리즘 어레이를 포함한다.
표면 구조화(126)는 도 5에 도시된 두께 테이퍼의 유무에 관계없이 채용될 수 있음에 유의한다. 도 5는 광원 인접 단부 또는 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122)에 그리고 광 가이드 인접 단부 또는 출력 단부(124)에 대향하여 위치된 광학 이미터(132)(예를 들어, 발광 다이오드)를 갖는 광원(130)을 더 도시한다. 입구 에지(110a)를 포함하는 광 가이드(110)의 일부는 또한 도 5에 도시되어있다.
일부 실시예에서, 측벽 테이퍼 및 두께 테이퍼 중 하나 또는 둘 다의 테이퍼는 실질적으로 직선형 또는 선형 테이퍼일 수 있는데, 즉 테이퍼는 거리의 선형 함수로서 다를 수 있거나 또는 선형 함수일 수 있다. 다른 예에서, 측벽 테이퍼 및 두께 테이퍼 중 하나 또는 둘 모두는 만곡되거나 만곡된 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 측벽 테이퍼는 포물선 곡선 또는 형상화된 포물선 곡선을 특징으로 하지만 이에 한정되지 않는 만곡된 형상을 가질 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 4a-도 4c 및 도 5는 제한이 아닌 예로서 선형 테이퍼를 도시한다.
도 3a-도 3c를 다시 참조하면, 일부 실시예에 따라, 백라이트(100)에서의 광 가이드(110)의 각도-보존 산란 피처(112)는 멀티빔 요소를 포함할 수 있다. 특히, 도 3a-도 3c에 도시된 각도-보존 산란 피처(112)는 복수의 멀티빔 요소를 포함할 수 있다. 멀티빔 요소를 포함하는 각도-보존 산란 피처(112)를 갖는 광 가이드(110)를 갖는 백라이트(100)는 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이 '멀티빔' 백라이트로 지칭될 수 있다.
도 6a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트(100')의 단면도를 도시한다. 도 6b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트(100')의 평면도를 도시한다. 도 6c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 백라이트(100')의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티빔 백라이트(100')는 각도-보존 산란 피처(112) 및 테이퍼된 콜리메이터(120)(도 6b에 도시되지 않음)를 갖는 광 가이드(110)를 포함한다. 또한, 도 6a-도 6c에 도시된 각도-보존 산란 피처(112)는 복수의 멀티빔 요소(112')를 포함한다.
다양한 실시예에 따라, 복수 멀티빔 요소의 멀티빔 요소(112')는 광 가이드(110)의 길이를 따라 서로 이격될 수 있다. 특히, 멀티빔 요소(112')는 유한 공간만큼 서로 분리되고 광 가이드 길이를 따라 개개의 개별 요소를 나타낼 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소(112')는 일반적으로 서로 교차하거나 겹치거나 아니면 접촉하지 않는다. 즉, 복수 멀티빔 요소의 각각의 멀티빔 요소(112')는 일반적으로 멀티빔 요소들(112')의 다른 것들과 구별되고 분리된다.
일부 실시예에 따라, 각도-보존 산란 피처(112)의 복수의 멀티빔 요소(112')는 1차원(1D) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 요소(112')는 선형 1D 어레이로서 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 복수의 멀티빔 요소(112')는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 멀티빔 요소(112') 사이의 요소간 거리(예를 들어, 중심간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 요소(112') 사이의 요소간 거리는 어레이에 걸친 그리고 광 가이드(110)의 길이를 따른 것 중 하나 또는 둘 다로 달라질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수개 중 한 멀티빔 요소(112')는 안내된 광(104)의 일부를 방출광(102)으로서 커플링-아웃하도록 구성된다. 또한, 방출광(102)은 복수의 지향성 광빔(102')을 포함한다. 도 6a 및 도 6c에서, 지향성 광빔(102')은 광 가이드(110)의 제1(또는 전방) 표면(110')으로부터 지향되는 것으로서 도시된 복수의 발산 화살표로서 도시되었다. 다양한 실시예에 따라, 지향성 광빔(102')은 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 지향성 광빔(102')의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 픽셀을 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향에 대응한다.
또한, 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소(112')의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에서의 뷰 픽셀(106')의 크기에 필적될 수 있다. 여기서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 뷰 픽셀(106')의 크기는 이의 길이일 수 있고, 멀티빔 요소(112')의 필적되는 크기는 또한 멀티빔 요소(112')의 길이일 수 있다. 또 다른 예에서, 크기는 멀티빔 요소(112')의 면적이 뷰 픽셀(106')의 면적과 필적될 수 있게 하는 면적을 지칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(112')의 크기는 멀티빔 요소 크기가 뷰 픽셀 크기의 약 50% 내지 약 200%가 되도록 뷰 픽셀 크기에 필적된다. 다른 예에서, 멀티빔 요소 크기는 뷰 픽셀 크기의 약 60% 이상이거나, 또는 뷰 픽셀 크기의 약 70% 이상이거나, 또는 뷰 픽셀 크기의 약 80% 이상이거나, 또는 뷰 픽셀 크기의 약 90% 이상이고, 멀티빔 요소(112')는 뷰 픽셀 크기의 약 180%와 이하이거나, 뷰 픽셀 크기의 약 160% 이하이거나, 뷰 픽셀 크기의 약 140% 이하이거나, 뷰 픽셀 크기의 약 120% 이하이다. 예를 들어, '필적할 크기'에 의해, 멀티빔 요소 크기는 뷰 픽셀 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 요소(112')는 멀티빔 요소 크기가 뷰 픽셀 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이인 뷰 픽셀(106')과 크기에서 필적될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소(112')와 뷰 픽셀(106')의 필적되는 크기는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 사이의 어두운 존을 감소시키거나, 일부 실시예에선 최소화하게 선택될 수 있고, 그와 동시에 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키거나, 또는 일부 실시예에서 최소화한다. 도 6a-도 6c는 또한 논의를 용이하게 하기 위해 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 멀티뷰 픽셀(106)을 도시한다. 도 6a-도 6b에서, 멀티빔 요소 크기는 's'로 표기되고 뷰 픽셀 크기는 'S'로 표기된다.
도 6a-도 6c는 방출광(102) 내에서 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔(102')을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이(108)를 더 도시한다. 광 밸브 어레이는 멀티뷰 백라이트를 채용하는 멀티뷰 디스플레이의 일부일 수 있으며, 예를 들어, 여기서 논의를 용이하게 하기 위해 멀티뷰 백라이트(100')와 함께 도 6a-도 6c에 도시되었다. 도 6c에서, 광 밸브 어레이(108)는 광 가이드(110) 및 광 밸브 어레이 밑에있는 멀티빔 요소(112')의 가시화가 가능하게 부분적으로 절결되었다. 다양한 실시예에서, 상이한 유형의 광 밸브는 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브, 및 일렉트로웨팅에 기초한 광 밸브 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)로서 채용될 수 있다.
도 6a-도 6c에 도시된 바와 같이, 지향성 광빔(102')의 상이한 광빔이 통과하고 광 밸브 어레이 내 광 밸브(108)의 상이한 광 밸브에 의해 변조될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 어레이의 광 밸브(108)는 뷰 픽셀(106')에 대응하고, 광 밸브(108) 세트는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다. 특히, 광 밸브 어레이의 상이한 광 밸브 세트(108)는 멀티빔 요소(112')의 상이한 것들로부터 지향성 광빔(102')을 수신하여 변조하도록 구성되는데, 즉, 도시된 바와 같이, 각각의 멀티빔 요소(112')에 대해 한 고유한 세트의 광 밸브(108)가 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(108a)는 제1 멀티빔 요소(112'a)로부터 지향성 광빔(102')을 수신하여 변조하도록 구성되고, 제2 광 밸브 세트(108b)는 제2 멀티빔 요소(112'b)로부터 지향성 광빔(102')을 수신하여 변조하도록 구성된다. 따라서, 광 밸브 어레이 내 각각의 광 밸브 세트(예를 들어, 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b))는, 각각, 멀티뷰 픽셀(106)에 대응하고, 광 밸브 세트의 개개의 광 밸브(108)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 각각의 멀티뷰 픽셀(106)의 뷰 픽셀(106')에 대응한다.
도시된 바와 같이, 뷰 픽셀(106')의 크기는 광 밸브 어레이 내 광 밸브(108)의 크기에 대응할 수 있음에 유의한다. 다른 예에서, 뷰 픽셀 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(108) 사이의 거리(예를 들어, 중심간 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(108)는 광 밸브 어레이 내 광 밸브(108) 사이의 중심간 거리보다 작을 수 있다. 뷰 픽셀 크기는, 예를 들어, 광 밸브(108)의 크기로서 또는 광 밸브(108) 사이의 중심간 거리에 대응하는 크기로서 정의될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 멀티빔 요소(112')와 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)(예를 들어, 광 밸브 세트(108)) 사이의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 동일한 수의 멀티뷰 픽셀(106) 및 멀티빔 요소(112')가 있을 수 있다. 도 6b는 상이한 세트의 광 밸브(108)를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106)이 점선으로 둘러싸인 것으로 도시되어 있는 일대일 관계를 명백하게 예로서 도시한다. 다른 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 픽셀(106) 및 멀티빔 요소(112')의 수는 서로 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 한쌍의 인접한 멀티빔 요소(112') 사이의 요소간 거리(예를 들어, 중심간 거리)는 예를 들어, 광 밸브 세트로 나타낸 대응하는 인접한 한쌍의 멀티뷰 픽셀(106) 사이에 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 멀티빔 요소(112'a)와 제2 멀티빔 요소(112'b) 사이의 중심간 거리(d)는 제1 광 밸브 세트(108a)와 제2 광 밸브 세트(108b) 사이의 중심간 거리(D)와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예(미도시)에서, 멀티빔 요소(112') 쌍과 대응하는 광 밸브 세트의 상대적 중심간 거리는 상이할 수 있는데, 예를 들어, 멀티빔 요소(112')는 멀티뷰 픽셀(106)을 나타내는 광 밸브 세트 사이의 간격(즉, 중심간 거리(D))보다 크거나 작은 요소간 간격(즉, 중심간 거리(d))를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(112')의 형상은 멀티뷰 픽셀(106)의 형상과 유사하거나, 멀티뷰 픽셀(106)에 대응하는 광 밸브 세트(108)(또는'서브-어레이')의 형상과 유사하다. 예를 들어, 멀티빔 요소(112')는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(106)(또는 대응하는 광 밸브 세트(108)의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 요소(112')는 직사각형 형상을 가질 수 있는데, 즉 폭 또는 횡 치수보다 큰 길이 또는 종방향 치수를 가질 수 있다. 이 예에서, 멀티빔 요소(112')에 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)(또는 동등하게 한 세트의 광 밸브(108)의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 6b는 정사각 형상 멀티빔 요소(112') 및 광 밸브(108)의 정사각 세트를 포함하는 대응하는 정사각 형상 멀티뷰 픽셀(106)의 평면도를 도시한다. 또 다른 예(도시되지 않음)에서, 멀티빔 요소(112') 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106)은 삼각형, 육각형 및 원형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형상을 갖는다.
또한(예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이), 각각의 멀티빔 요소(112')는 일부 실시예에 따라, 하나 및 단지 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 지향성 광선(102')을 제공하도록 구성된다. 특히, 멀티빔 요소(112') 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔(102')은 실질적으로 단일 대응하는 멀티뷰 픽셀(106) 및 이의 뷰 픽셀(106')에, 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 멀티빔 요소(112')에 대응하는 단일 세트의 광 밸브(108)에 국한된다. 이에 따라, 멀티뷰 백라이트(100)의 각각의 멀티빔 요소(112')는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰에 대응하는 한 세트의 상이한 주 각도 방향을 갖는 대응하는 한 세트의 지향성 광빔(102')을 제공한다(즉, 지향성 광빔(102') 세트는 상이한 뷰 방향 각각에 대응하는 방향을 갖는 광빔을 내포한다).
다양한 실시예에 따라, 멀티빔 요소(112')는 안내된 광(104)의 일부를 커플링 아웃하도록 구성된 다수의 상이한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조는 회절 격자, 마이크로-반사 요소, 마이크로-굴절 요소 또는 이들의 다양한 조합을를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 요소(112')는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔(102')으로서 안내된 광 부분을 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(112')는 복수의 지향성 광빔(102')으로서 안내된 광 부분을 반사적으로 커플링 아웃하도록 구성되거나, 또는 마이크로-굴절 요소를 포함하는 멀티빔 요소(112')는 굴절에 의해 또는 굴절을 사용하여(즉, 안내된 광 부분을 굴절적으로 커플링 아웃한다) 복수의 지향성 광빔(102')으로서 안내된 광 부분을 커플링 아웃하도록 구성된다.
도 7a는 본원에 기술된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(112')를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 일부의 단면도를 도시한다. 도 7b는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(112')를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 7a-도 7b는 회절 격자(114)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 멀티빔 요소(112')를 도시한다. 회절 격자(114)는 안내된 광(104)의 일부를 방출광(102)의 복수의 지향성 광빔(102')으로서 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 회절 격자(114)는 안내된 광 부분의 회절적 커플링 아웃을 제공하도록 구성된 회절 피처 간격 또는 회절 피처 또는 격자 피치에 의해 서로 이격된 복수의 회절 피처를 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 회절 격자(114)에 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(112')의 회절 격자(114)는 광 가이드(110)의 표면에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자(114)는 도 7a에 도시된 바와 같이, 광 가이드(110)의 제1 표면(110')에 또는 이에 인접할 수 있다. 광 가이드 제1 표면(110')에 회절 격자(114)는 지향성 광빔(102')으로서 제1 표면(110')을 통해 안내된 광 부분을 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된 투과 모드 회절 격자일 수 있다. 또 다른 예에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 회절 격자(114)는 광 가이드(110)의 제2 표면(110")에 이에 인접하여 위치될 할 수 있다. 제2 표면(110")에 위치될 때, 회절 격자(114)는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 회절 격자(114)는 안내된 광 부분을 회절시키고 회절된 안내된 광 부분을 제1 표면(110')을 향해 반사하여 회절적으로 지향성 광빔(102')으로서 제1 표면(110')을 통해 나가도록 구성된다. 다른 실시예(미도시)에서, 회절 격자는, 예를 들어, 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두로서 광 가이드(110)의 표면 사이에 위치될 수 있다. 본원에 기술된 일부 실시예에서, 지향성 광빔(102')의 주 각도 방향은 광 가이드 표면에서 광 가이드(110)에서 나가는 지향성 광빔(102')으로 인한 굴절의 영향을 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 도 7b는, 제한이 아닌 예로서, 지향성 광빔(102')이 제1 표면(110')을 가로지를 때 굴절률 변화로 인한 지향성 광빔(102')의 굴절(즉, 벤딩)을 도시한다. 또한, 아래에 설명된 도 8a 및 도 8b를 참조한다.
일부 실시예에 따라, 회절 격자(114)의 회절 피처는 서로 이격된 홈 및 리지 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 홈 또는 리지는 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어 광 가이드(110)의 표면에 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 홈 또는 리지는 광 가이드 재료 이외의 재료, 예를 들어, 광 가이드(110)의 표면 상의 또 다른 재료의 필름 또는 층으로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(112')의 회절 격자(114)는 회절 피처 간격이 회절 격자(114) 전체에서 실질적으로 일정하거나 다르지 않은 균일한 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 회절 격자(114)는 처프된 회절 격자이다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 정도 또는 길이에 걸쳐 다른 회절 피처(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 회절 특징 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는 정의에 의해, '선형 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 멀티빔 요소(112')의 처프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그 처프, 또는 또 다른, 실질적으로 불균일하거나 임의이지만 여전히 단조로운 방식으로 변하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은 비단조 처프도 채용될 수 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 것의 조합이 또한 채용될 수 있다.
도 8a는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(112')를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 일부의 단면도를 도시한다. 도 8b는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(112')를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 8a 및 도 8b는 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(112')의 다양한 실시예를 도시한다. 멀티빔 요소(112')로서 또는 멀티빔 요소(112')에 사용된 마이크로-반사 요소는 반사성 재료 또는 이의 층을 채용하는 반사기(예를 들어, 반사성 금속) 또는 전반사(TIR)에 기초한 반사기를 포함할 수 있는데, 그러나 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에 따라(예를 들어, 도 8a-도 8b에 도시된 바와 같이), 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(112')는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제2 표면(110"))에 또는 이에 인접할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 마이크로-반사 요소는 제1 및 제2 표면(110', 110") 사이의 광 가이드(110) 내에 위치될 수 있다.
예를 들어, 도 8a는 광 가이드(110)의 제2 표면(110")에 인접하여 위치된 반사성 패싯(예를 들어, '프리즘' 마이크로-반사 요소)을 갖는 마이크로-반사 요소(116)를 포함하는 멀티빔 요소(112')를 도시한다. 도시된 프리즘 마이크로-반사 요소(116)는 광 가이드(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 반사(즉, 반사적으로 결합)하도록 구성된다. 패싯은, 예를 들어, 안내된 광 부분을 광 가이드(110)로부터 반사시키기 위해 안내된 광(104)의 전파 방향에 대해 경사지거나 틸트될 수 있다(즉, 틸트각을 가질 수 있다). 패싯은 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(110) 내의 반사성 물질을 사용하여 형성될 수 있거나(예를 들어, 도 8a에 도시 된 바와 같이) 제2 표면(110") 내 프리즘 공동의 표면일 수 있다. 프리즘 공동이 채용될 때, 일부 실시예에서, 공동 표면에서의 굴절률 변화는 반사(예를 들어, TIR 반사)를 제공할 수 있거나, 패싯을 형성하는 공동 표면은 반사를 제공하기 위해 반사성 재료에 의해 코팅될 수 있다.
또 다른 예에서, 도 8b는 반구형 마이크로-반사 요소(116)와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 실질적으로 매끄러운 만곡 표면을 갖는 마이크로-반사 요소(116)를 포함하는 멀티빔 요소(112')를 도시한다. 마이크로-반사 요소(116)의 특정 표면 곡선은, 예를 들어, 안내된 광(104)이 접촉하는 만곡 표면 상의 입사 지점에 따라 상이한 방향으로, 안내된 광 부분을 반사시키도록 구성될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 광 가이드(110)로부터 반사적으로 커플링 아웃된 안내된 광 부분은 제한이 아닌 예로서 제1 표면(110')에서 나가거나 방출된다. 도 8a의 프리즘 마이크로-반사 요소(116)에서와 같이, 도 8b의 마이크로-반사 요소(116)는 광 가이드(110) 내의 반사 물질이거나 또는 제한이 아닌 예로서 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 표면(110") 내 형성된 공동(예컨대, 반원형 공동)일 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 또한 제한이 아닌 예로서 2개의 전파 방향(103, 103')(즉, 굵은 화살표로 도시된)을 갖는 안내된 광(104)을 도시한다. 2개의 전파 방향(103, 103')을 사용하는 것은, 예를 들어, 대칭적인 주 각도 방향을 갖는 방출광(102)의 복수의 지향성 광빔(102')을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 9는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(112')를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100')의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 9는 마이크로-굴절 요소(118)를 포함하는 멀티빔 요소(112')를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소(118)는 광 가이드(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 굴절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 즉, 마이크로-굴절 요소(118)는 도 9에 도시된 바와 같이, 방출광(102)의 지향성 광빔(102')으로서 광 가이드(110)로부터의 안내된 광 부분을 커플링 아웃시키기 위해 굴절(예를 들어, 회절 또는 반사와는 반대로)을 채용하도록 구성된다. 마이크로-굴절 요소(118)는 반구형, 직사각형 또는 프리즘 형상(즉, 경사진 패싯을 갖는 형상)을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 다양한 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소(118)는 도시된 바와 같이 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110'))으로부터 연장되거나 돌출할 수 있거나, 표면 내 공동일 수 있다(도시되지 않음). 또한, 마이크로-굴절 요소(118)는 일부 실시예에서 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로-굴절 요소(118)는 광 가이드 표면에 인접하고, 일부 실시예에선 이와 접촉하는 또 다른 재료를 포함할 수 있다.
도 6a-도 6c 뿐만 아니라 도 3a-도 3c를 다시 참조하면, 백라이트(100) 및 멀티뷰 백라이트(100')는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 광원(130)은 광을 테이퍼된 콜리메이터(120)에 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(130)은 테이퍼된 콜리메이터(120)의 입력 단부(122)에 인접하여 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 복수의 광학 이미터(132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터(120)가 복수의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')를 포함할 때, 복수의 광학 이미터의 광학 이미터(132)는 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120') 각각의 입력 단부(122)에 대응하거나 이에 위치될 수 있다. 이와 같이, 각각의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트(120')는, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 광원(130)의 상이한 광학 이미터(132)로부터 광을 수신할 수 있다.
다양한 실시예에서, 광원(130)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 한정되지는 않는 실질적으로 임의의 광원(예를 들면, 광학 이미터)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 특정 색으로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델의 기본 색(예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 색 모델)일 수 있다. 다른 예에서, 광원(130)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(130)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터를 포함할 수 있다. 상이한 광학 이미터는 광의 상이한 색들 각각에 대응하는 안내된 광의 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 백라이트(100)는 안내된 광(104)의 전파 방향(103, 103')에 직교하는 광 가이드(110)를 통한 방향으로 광에 실질적으로 투명하도록 구성된다. 예를 들어, 광은 투명성으로 인해 제2 표면(110")으로부터 제1 표면(110')으로 또는 그 반대로 광 가이드(110)의 두께 또는 높이를 통과할 수 있다. 각도-보존 산란 피처(112)(예를 들어, 멀티빔 요소(112'))를 구성하는 요소의 비교적 작은 크기 및 이들 요소의 상대적으로 큰 요소간 간격(예를 들어, 멀티뷰 픽셀(106)과 일대일 대응)으로 인해, 투명성은, 적어도 부분적으로, 용이해질 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이의 픽셀로서 변조된 광빔을 방출하도록 구성된다. 또한, 방출된 변조된 광은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 뷰 방향을 향하여 우선적으로 지향될 수 있다. 일부 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 제공하거나 '디스플레이'하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 변조되고 다르게 지향된 광빔의 서로 상이한 광빔들은 멀티뷰 이미지와 관련된 상이한 '뷰'의 개별 픽셀에 대응할 수 있다. 상이한 뷰는, 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지에서의 정보의 '무안경'(예를 들어 스테레오스코픽) 표현을 제공할 수 있다. 멀티뷰 디스플레이의 용도는 모바일 전화(예를 들면, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들면, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 뿐만 아니라 다양한 다른 모바일 디스플레이 애플리케이션 및 디바이스를 포함하는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다.
도 10은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이(200)는 서로 다른 뷰에 따라 멀티뷰 이미지를 서로 다른 뷰 방향으로 디스플레이하게 구성될 수 있다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출된 변조된 광빔(202)은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위해 사용되며, 상이한 뷰의 픽셀(즉, 뷰 픽셀)에 대응할 수 있다. 변조된 광빔(202)은 도 10에서 멀티뷰 픽셀(210)로부터 나오는 화살표로서 도시되었다. 점선은 제한이 아닌 예로서 방출된 변조된 광빔(202)의 화살표가 변조를 강조하기 위해 사용된다.
도 10에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 픽셀 어레이(210)를 포함한다. 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 복수의 지향성 광빔(204)을 변조하고 방출된 변조된 광빔(202)을 생성하도록 구성된 복수의 뷰 픽셀을 포함한다. 일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀(210)은 광 밸브 어레이(108)의 광 밸브 세트(108), 또는 동등하게 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 위에서 설명된 멀티뷰 픽셀(106)과 실질적으로 유사하다. 특히, 멀티뷰 픽셀(210)의 뷰 픽셀은 전술된 광 밸브(108), 또는 동등하게 전술한 뷰 픽셀(106')과 실질적으로 유사할 수 있다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀(210)은 한 세트의 광 밸브(예를 들어, 한 세트의 광 밸브(108))를 포함할 수 있고, 멀티뷰 픽셀(210)의 한 뷰 픽셀은 세트의 한 광 밸브(예를 들어, 단일 광 밸브 108))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 10에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 각도-보존 산란 피처(222)를 갖는 광 가이드(220)를 더 포함한다. 일부 실시예에 따라, 전술 백라이트(100)에 관련하여 전술한 한 바와 같이 광 가이드(220)는 광 가이드(110)와 실질적으로 유사하다. 또한, 각도-보존 산란 피처(222)는 전술한 각도-보존 산란 피처(112)와 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 각도-보존 산란 피처(222)는 일부 실시예에 따라, 광 가이드(220)에 광학적으로 결합된 멀티빔 요소 어레이를 포함할 수 있다. 각도-보존 산란 피처(222)의 각각의 멀티빔 요소는 광 가이드(220)로부터 안내된 광의 일부를 커플링 아웃시킴으로써 복수의 지향성 광빔(204)을 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)에 제공하도록 구성된다. 또한, 복수의 지향성 광빔(204)의 지향성 광빔(204)은 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 지향성 광빔(204)의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이(200)의 상이한 뷰의 상이한 뷰 방향에 대응한다.
다양한 실시예에 따라, 각도-보존 산란 피처(222)의 멀티빔 요소의 크기는 복수의 뷰 픽셀의 뷰 픽셀의 크기에 필적될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 멀티빔 요소의 크기는 뷰 픽셀 크기의 절반보다 크고 뷰 픽셀 크기의 2배보다 작을 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 각도-보존 산란 피처(222)의 멀티빔 요소들 간의 요소간 거리는 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 픽셀간 거리에 대응할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 요소 사이의 요소간 거리는 멀티뷰 픽셀(210) 사이의 픽셀간 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 예에서, 멀티빔 요소 사이의 요소간 거리와 멀티뷰 픽셀(210) 사이의 대응하는 픽셀간 거리는 중심간 거리 또는 간격 또는 거리의 동등한 측정으로서 정의될수 있다.
또한, 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)과 각도-보존 산란 피처(222)의 멀티빔 요소 간에 일대일 대응이 있을 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 멀티빔 요소 사이의 요소간 거리(예를 들어, 중심간)은 멀티뷰 픽셀(210) 사이의 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 멀티뷰 픽셀(210)의 각각의 뷰 픽셀은 대응하는 멀티빔 요소에 의해 제공된 복수의 지향성 광빔(204) 중 다른 광빔을 변조하도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 멀티뷰 픽셀(210)은 다양한 실시예에 따라, 하나 및 단지 하나의 멀티빔 요소로부터 지향성 광빔(204)을 수신하여 변조하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 각도-보존 산란 피처(222)의 멀티빔 요소는 전술한 각도-보존 산란 피처(112)의 멀티빔 요소(112')와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 요소는, 전술한, 예를 들어, 도 7a-도 7b에 도시된 회절 격자(114)와 실질적으로 유사한 회절 격자를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 요소는 전술한, 예를 들어, 도 8a-도 8b에 도시된 마이크로-반사 요소(116)와 실질적으로 유사한 마이크로-반사 요소를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 요소는 마이크로-굴절 요소를 포함할 수 있다. 마이크로-굴절 요소는 전술한, 예를 들어, 도 9에 도시된 마이크로-굴절 요소(118)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 테이퍼된 콜리메이터(230)를 더 포함한다. 테이퍼된 콜리메이터(230)는 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 광을 콜리메이트하도록 구성된다. 또한, 테이퍼된 콜리메이터(230)는 콜리메이트된 광을 안내된 광으로서 안내되도록 광 가이드에 제공하게 구성된다. 일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터(230)는 백라이트(100)와 관련하여 전술한 테이퍼된 콜리메이터(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 테이퍼된 콜리메이터(230)는 광을 콜리메이트하도록 구성되는 측벽 테이퍼 및 두께 테이퍼 중 하나 또는 둘 모두를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터(230)는 광 가이드(220)의 폭을 따라, 예를 들어 입구 에지에 배열된 복수의 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트를 포함할 수 있다. 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 광 가이드 폭에 대응하는 광 가이드(220)의 평면에 폭 또는 측벽 테이퍼를 가질 수 있는데, 측벽 테이퍼는 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 광원 인접 단부에서 광 가이드(220)에 인접하는 대향하는 단부까지의 거리의 함수로서, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 폭의 증가를 제공한다.
또한, 일부 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원(240)을 더 포함할 수 있다. 광원(240)은 테이퍼된 콜리메이터(230)에 광을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광은 테이퍼된 콜리메이터(230)에 또는 비제로 전파 각도를 갖고 제공될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 광원(240)은 전술한 백라이트(100) 및 멀티뷰 백라이트(100')의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광원(240)은 복수의 발광 다이오드(LED) 또는 보다 일반적으로 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 테이퍼된 콜리메이터(230)가 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트를 포함할 때, 광원(240)의 LED 또는 유사한 광학 이미터는 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 각각의 단부에 인접한 광원에 광학적으로 결합되고 그러므로 이에 광을 제공할 수 있다.
본원에 기술된 원리의 다른 실시예에 따라, 멀티뷰 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 11은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 백라이트 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 백라이트 동작(또는 멀티뷰 백라이트 동작) 방법(300)은 테이퍼된 콜리메이터를 사용하여 광을 콜리메이트하는 단계(310)를 포함한다. 테이퍼된 콜리메이터에 의해 콜리메이트 팩터에 따라 광이 콜리메이트된다(310). 일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터는 백라이트(100)와 관련하여 전술한 테이퍼된 콜리메이터(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터는 콜리 메이트된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된 전술한 콜리메이트 팩터(σ)일 수 있다.
일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터는 복수의 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트를 포함할 수 있다. 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 광원 인접 입력 단부(또는 입력 단부)부터 광 가이드에 인접한 대향하는 단부까지의 거리의 함수로서 증가하는 광 가이드의 폭에 대응하는 광 가이드의 평면에서의 폭을 가질 수 있다. 또한, 테이퍼된 콜리메이터 또는 동등하게 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 일부 실시예에서, 테이퍼된 콜리메이터(120)에 대해 전술한 두께 테이퍼와 유사한 두께 테이퍼를 가질 수 있다.
도 11에 도시된 백라이트 동작 방법(300)은 콜리메이트 팩터를 갖는 안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따른 전파 방향으로, 콜리메이트된 광을 안내하는 단계(320)를 더 포함한다. 콜리메이트 팩터는 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 안내된 광은 비제로 전파 각도로 안내될 수 있다(320). 일부 실시예에 따라, 광 가이드는 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트 동작의 방법(300)은 광 가이드의 각도-보존 산란 피처를 사용하여 광 가이드로부터 안내된 광의 일부를 산란하는 단계(330)를 더 포함한다. 안내된 광의 산란된 부분은 백라이트에 의해 방출광으로서 방출된다. 일부 실시예에서, 각도-보존 산란 피처는 전술한 광 가이드(110)의 각도-보존 산란 피처(112)과 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 일부 실시예에서, 각도-보존 산란 피처는 멀티빔 요소를 포함한다. 이들 실시예에서, 방출광은 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 다양한 실시예에서, 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향에 대응한다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에서의 뷰 픽셀의 크기에 필적될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 요소는 뷰 픽셀 크기의 절반보다 크고 뷰 픽셀 크기의 2 배보다 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 각도-보존 산란 피처의 멀티빔 요소는 전술된 멀티뷰 백라이트(100')의 멀티빔 요소(112')와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 요소는 복수의 또는 멀티빔 요소 어레이 멤버일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
특히, 일부 실시예에 따라, 안내된 광 부분을 산란(330)하는데 사용되는 멀티빔 요소는 안내된 광 부분을 회절적으로 산란하거나(330) 커플링 아웃하도록 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자를 포함할 수 있다. 회절 격자는 예를 들어 멀티빔 요소(112')의 회절 격자(114)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멀티빔 요소는 안내된 광 부분을 반사적으로 산란시키기 위해 광 가이드에 광학적으로 결합된 마이크로-반사 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로-반사 요소는 멀티빔 요소(112')와 관련하여 위에서 설명된 마이크로-반사 요소(116)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멀티빔 요소는 안내된 광 부분을 굴절적으로 산란시키기 위해(330) 광 가이드에 광학적으로 결합된 마이크로-굴절 요소를 포함할 수 있다. 마이크로-굴절 요소는 전술한 멀티빔 요소(112')의 마이크로-굴절 요소(118)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 광원을 사용하여, 테이퍼된 콜리메이터에 광을 제공하는 단계를 더 포함한다. 제공된 광은 비제로 전파 각도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광원은 복수의 발광 다이오드와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 복수의 광학 이미터를 사용하여 광을 제공할 수 있다. 테이퍼된 콜리메이터가 복수의 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트를 포함할 때, 광을 제공하는 것은, 예를 들어, 테이퍼된 콜리메이터 세그먼트 각각의 입력 단부에 광을 개별적으로 제공하는 단계(예를 들어, 별개의 광학 이미터로)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 복수의 광 밸브를 사용하여 방출광을 변조하는 단계(340)를 더 포함한다. 방출광은 지향성 광빔을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서, 광 밸브는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀로서 구성될 수 있다. 또한, 복수의 광 밸브 또는 광 밸브 어레이는 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 복수의 광 밸브는 도 6a-도 6c와 관련하여 위에서 설명된 광 밸브 어레이 및 멀티뷰 백라이트(100')와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 상이한 세트의 광 밸브는 전술한 바와 같이 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b)의 대응과 유사한 방식으로 상이한 멀티뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 또한, 광 밸브 어레이(108)의 개별 광 밸브는 도 6a-도 6c의 상술한 설명에서 광 밸브(108)가 뷰 픽셀(106')에 대응하므로, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀에 대응할 수 있다.
이와 같이, 백라이트, 멀티뷰 백라이트, 백라이트 동작 방법, 및 멀티뷰 픽셀을 포함하는 멀티뷰 픽셀을 갖는 멀티뷰 디스플레이의 예 및 실시예가 설명되었다. 백라이트, 방법 및 멀티뷰 디스플레이는 테이퍼된 콜리메이터 및, 일부 실시예에서, 멀티뷰 이미지의 복수의 상이한 뷰의 각각의 방향에 대응하는 방향을 갖는 지향성 광빔을 포함하는 방출광을 제공하기 위해 각도-보존 산란 피처를 갖는 광 가이드를 채용한다. 위에 설명된 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 특정한 예 중 일부를 단지 예시하는 것임을 이해해야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 수많은 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (26)

  1. 백라이트에 있어서,
    광 가이드의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 상기 광 가이드 - 상기 광 가이드는 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광의 일부를 방출광으로서 산란시키도록 구성된 각도-보존 산란 피처를 가지며, 상기 방출광은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함함 -; 및
    광원과 상기 광 가이드 사이의 테이퍼된 콜리메이터 - 상기 테이퍼된 콜리메이터는 상기 광원에 의해 제공된 광을 콜리메이트된 광으로서 콜리메이트하고 상기 콜리메이트된 광을 상기 안내된 광으로서 안내되게 상기 광 가이드에 전달하게 구성됨 -;를 포함하되,
    상기 콜리메이트된 광은 상기 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성된 콜리메이트 팩터를 가지며, 상기 콜리메이트 팩터는 상기 테이퍼된 콜리메이터의 테이퍼의 함수인,
    백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터에 의해 제공된 상기 콜리메이트된 광은 상기 콜리메이트된 광에 의한 광 가이드의 균일한 공간-각도 조명을 용이하게 하는, 백라이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각도-보존 산란 피처는 상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 요소들을 포함하고, 상기 복수의 멀티빔 요소들 중 멀티빔 요소는 상기 복수의 지향성 광빔들로서 상기 안내된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 커플링 아웃하도록 구성되며, 상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀의 크기의 50% 내지 200% 사이인, 백라이트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 멀티빔 요소들의 멀티빔 요소들과 상기 멀티뷰 디스플레이의 대응하는 멀티뷰 픽셀들 사이의 관계는 일대일 관계이며, 상기 복수의 멀티빔 요소들 중 한 쌍의 멀티빔 요소들 사이의 요소간 거리는 대응하는 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들 사이의 픽셀간 거리와 동일한, 백라이트.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서, 상기 멀티빔 요소는 상기 안내된 광의 상기 일부를 커플링 아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소, 및 마이크로-굴절 요소 중 하나를 포함하는, 백라이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 입구 에지에서 상기 광 가이드의 폭을 따라 배열된 복수의 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트들을 포함하고, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 상기 광 가이드의 폭에 대응하는 상기 광 가이드의 평면에 측벽 테이퍼를 가지며, 상기 측벽 테이퍼는 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 광원 인접 단부부터 상기 광 가이드에 인접한 대향 단부까지의 거리의 함수로서 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 폭의 증가를 제공하는, 백라이트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측벽 테이퍼는 거리의 선형 함수인, 백라이트.
  9. 제7항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 상기 측벽 테이퍼에 직교하는 방향으로 두께 테이퍼를 더 포함하는, 백라이트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 두께 테이퍼는 상기 광원 인접 단부부터 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 상기 광 가이드에 인접한 단부까지의 거리의 함수로서 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 두께의 감소를 포함하는, 백라이트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 상기 광 가이드의 재료를 포함하는, 백라이트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 상기 테이퍼된 콜리메이터의 입력 단부에 표면 구조화를 더 포함하고, 상기 표면 구조화는 광원으로부터 상기 테이퍼된 콜리메이터로 들어오는 광의 발산을 제공하도록 구성된, 백라이트.
  13. 제1항의 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 상기 방출광의 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하고, 상기 어레이의 광 밸브는 뷰 픽셀에 대응하며, 상기 어레이의 한 세트의 광 밸브들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에 대응하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  14. 멀티뷰 디스플레이에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 멀티뷰 픽셀들의 어레이 - 멀티뷰 픽셀은 상기 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 광빔들을 변조하도록 구성된 복수의 뷰 픽셀들을 포함함 -;
    멀티빔 요소들의 어레이를 포함하는 각도-보존 산란 피처를 갖는 광 가이드 - 각각의 멀티빔 요소는 상기 광 가이드로부터 안내된 광의 일부를 커플링 아웃함으로써 상기 복수의 광빔들을 대응하는 멀티뷰 픽셀에 제공하도록 구성됨 -; 및
    소정의 콜리메이트 팩터에 따라 광을 콜리메이트하고, 상기 콜리메이트된 광을 상기 안내된 광으로서 안내되도록 상기 광 가이드에 제공하도록 구성된 테이퍼된 콜리메이터
    를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서, 상기 멀티빔 요소들의 어레이의 멀티빔 요소의 크기는 상기 복수의 뷰 픽셀들의 뷰 픽셀의 크기의 50% 내지 200% 사이이고, 상기 멀티빔 요소들 사이의 요소간 거리는 실질적으로 상기 멀티뷰 픽셀들 사이의 픽셀간 거리와 동일한, 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 뷰 픽셀 크기의 절반보다 크고 상기 뷰 픽셀 크기의 2배보다 작은, 멀티뷰 디스플레이.
  17. 제14항에 있어서, 상기 멀티빔 요소들은 상기 안내된 광의 상기 일부를 커플링 아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  18. 제14항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터에 광을 제공하도록 구성된 광원을 더 포함하고, 상기 광원은 복수의 발광 다이오드들을 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  19. 제14항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 상기 광 가이드의 폭을 따라 배열된 복수의 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트들을 포함하고, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 상기 광 가이드의 폭에 대응하는 상기 광 가이드의 평면에 측벽 테이퍼를 가지며, 상기 측벽 테이퍼는 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 광원 인접 단부부터 상기 광 가이드에 인접한 대향 단부까지의 거리의 함수로서 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 폭의 증가를 제공하는, 멀티뷰 디스플레이.
  20. 제14항에 있어서, 상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 상기 멀티뷰 픽셀은 한 세트의 광 밸브들을 포함하고, 상기 멀티뷰 픽셀의 하나의 뷰 픽셀은 상기 한 세트의 광 밸브들 중 하나의 광 밸브를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  21. 백라이트 동작 방법에 있어서,
    콜리메이트 팩터에 따른 테이퍼된 콜리메이터를 사용하여 광을 콜리메이트하는 단계;
    상기 콜리메이트 팩터를 갖는 안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 상기 콜리메이트된 광을 안내하는 단계 - 상기 콜리메이트 팩터는 상기 안내된 광의 소정의 각도 스프레드를 제공하도록 구성됨 -; 및
    상기 광 가이드의 각도-보존 산란 피처를 사용하여 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 포함하고,
    상기 안내된 광의 상기 산란된 일부는 백라이트에 의해 방출광으로서 방출되고,
    상기 방출광은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는,
    방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 테이퍼된 콜리메이터는 복수의 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트들을 포함하고, 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트는 상기 테이퍼된 콜리메이트 세그먼트의 광원 인접 단부부터 상기 광 가이드에 인접하는 대향 단부까지의 거리의 함수로서 증가하는 상기 광 가이드의 폭에 대응하는 상기 광 가이드의 평면에서의 폭을 갖는, 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 각도-보존 산란 피처는 멀티빔 요소를 포함하고, 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀의 크기의 50% 내지 200% 사이인, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 멀티빔 요소는, 상기 복수의 지향성 광빔들로서 상기 안내된 광의 일부를 회절적으로 커플링 아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자, 상기 안내된 광의 일부를 굴절적으로 커플링 아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 결합된 굴절 요소, 및 상기 안내된 광의 일부를 반사적으로 커플링 아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 결합된 반사 요소 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  26. 제21항에 있어서, 복수의 광 밸브들을 사용하여 상기 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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