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KR102329108B1 - 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트 및 이를 사용한 전자 디스플레이 - Google Patents

이중 광 가이드 격자-기반 백라이트 및 이를 사용한 전자 디스플레이 Download PDF

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KR102329108B1
KR102329108B1 KR1020177017220A KR20177017220A KR102329108B1 KR 102329108 B1 KR102329108 B1 KR 102329108B1 KR 1020177017220 A KR1020177017220 A KR 1020177017220A KR 20177017220 A KR20177017220 A KR 20177017220A KR 102329108 B1 KR102329108 B1 KR 102329108B1
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KR
South Korea
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light guide
light
grating
guided
light beam
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데이비드 에이. 파탈
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레이아 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

이중 광 가이드 격자-기반 백라이트는 제1 방향으로 제1 광 가이드에 안내된 광을 격자-기반 백라이트의 제2 방향으로 제2 광 가이드에 재지향시킨다. 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트는 제1 광 가이드, 제2 광 가이드, 및 제1 광 가이드로부터의 안내된 광빔을 제2 방향으로 제2 광 가이드로 재지향하도록 구성된 재지향 커플러를 포함한다. 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트는 제2 광 가이드로부터의 재지향된 광빔의 일부분을 제2 광 가이드의 표면으로부터 멀어지도록 지향된 아웃커플링된 광빔으로서 소정의 주각 방향으로 회절적으로 아웃커플링하도록 구성된 회절 격자를 더 포함한다.

Description

이중 광 가이드 격자-기반 백라이트 및 이를 사용한 전자 디스플레이{DUAL LIGHT GUIDE GRATING-BASED BACKLIGHT AND ELECTRONIC DISPLAY USING SAME}
관련 출원에 대한 상호참조
N/A
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 편재하는 매체이다. 가장 일반적으로 발견되는 전자 디스플레이 중에는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로거울 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이 등)를 채용하는 다양한 디스플레이가 있다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이)로 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 분명한 예 중에는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 일반적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소비를 포함한 -그러나 이것으로 제한되지 않는다- 유익한 성능 특성을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없어 많은 실제 응용에서 용도가 다소 제한됨을 발견할 수 있다.
방출된 광에 연관된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이가 광을 방출하고 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하도록 할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 이 다른 수동 디스플레이 뒤에 배치되는 광원(종종 패널 광원)이다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 흔히 백라이트는 백색광을 방출하게 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에 사용되는 다양한 컬러로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적이다), 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 배치될 수 있다.
본원에 기술된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징은 첨부 도면에 연관하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 쉽게 이해될 수 있으며, 동일한 도면 부호는 동일한 구조적 요소를 나타낸다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 재지향 커플러의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 재지향 커플러의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자를 포함하는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자를 포함하는 도 3a의 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트 부분의 사시도를 도시한다.
도 4는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 3차원(3D) 전자 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 격자-기반 백라이트 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 예시된 특징에 부가되거나 대신되는 특징들 중 하나인 다른 특징들을 갖는다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
본원에 설명된 원리에 따른 실시예는 이중 광 가이드를 채용하는 격자-기반 백라이팅을 제공한다. 특히, 본원에 기술된 백라이팅은 제1 방향으로 광빔을 전파시키기 위해 제1 광 가이드와 재지향된 광빔을 제2 방향으로 전파시키기 위해 제2 광 가이드를 사용한다. 재지향 커플러는 제1 광 가이드의 광빔을 재지향하여 제2 광 가이드에서 재지향된 광빔을 생성하도록 구성된다. 또한, 복수의 회절 격자는 제2 광 가이드로부터 광을 회절적으로 산란 또는 아웃커플링하고 아웃커플링된 광을 회절 격자로부터 멀어지는 방향으로(예를 들어, 전자 디스플레이의 시야 방향으로) 지향하기 위해 채용된다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제1 광 가이드에서 전파하는 광빔은 소정의 방식으로 인접 광빔 내로 퍼질 수 있다. 퍼짐은, 예를 들어, 퍼짐없이 발생할 수 있는(예를 들어, 광빔의 시준에 있어 균일성 부족으로 인해) '스트라이핑'을 감소시키거나 실질적으로 제거할 수 있다. 감소된 스트라이핑은 회절 격자의 보다 균일한 또는 일관된 조명을 제공할 수 있고, 이에 따라, 다양한 실시예에 따라, 회절 산란에 의해 생성된 아웃커플링된 광의 균일성을 개선할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 회절 격자에 의해 생성된 아웃커플링된 광은 전자 디스플레이 시야 방향과 같은 기정의된 방향으로 지향되는 복수의 광빔을 형성한다. 복수의 광빔은 본원에 설명된 원리의 다양한 실시예에 따라, 서로 다른 주각 방향을 가질 수 있다. 특히, 복수의 광빔은 시야 방향에서 광 필드를 형성하거나 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 광빔은 복수의 원색을 나타낼 수 있다. 서로 다른 주각 방향("상이하게 지향된 광빔"이라고도 함)을 가지며, 일부 실시예에선, 상이한 컬러를 나타내는 광빔은 3차원(3D) 정보를 포함하는 정보를 표시하기 위해 채용될 수 있다. 예를 들어, 상이하게 지향된 상이한 컬러의 광빔은 변조되어 '무안경식' 3D 컬러 전자 디스플레이의 컬러 화소로서 작용할 수 있다.
본원에서, '광 가이드'는 내부 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 용어 '광 가이드'는 일반적으로 광 가이드의 유전체 물질과 이 광 가이드를 둘러싸는 물질 또는 매체 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사를 채용하는 유전체 광학 도파로를 지칭한다. 정의에 의해, 내부 전반사를 위한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 물질의 표면에 인접한 주변 매체의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 내부 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가하여 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 다를 포함한 -그러나 이에 한정되는 것은 아니다- 몇몇 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 구분적으로 또는 차등적으로 평면인 층 또는 시트로서 정의되며, 이는 종종 '슬랩' 가이드라고 한다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 저면(즉, 대향면)에 의해 경계를 이룬 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 일부 실시예에 따라, 상면 및 저면은 서로 분리되고 아울러 적어도 차등적으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 영역 내에서, 상면 및 저면은 실질적으로 평행하거나 동일 평면이다.
다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 상면과 하면 사이의 공간이 플레이트 광 가이드에 걸쳐 거리의 함수로서 변화하는 쐐기 형상을 가질 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 쐐기 형상은 입력 단부(예를 들어, 광원에 인접한)로부터 쐐기 형상 플레이트 광 가이드의 출력 또는 말단 단부까지의 거리에 따라 증가하는 상면과 하면간 간격을 포함할 수 있다. 이러한 쐐기 형상 광 가이드는, 예를 들어, 입력단에 도입되는 광의 시준(예를 들어, 수직 시준)을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 평탄할 수 있고(예를 들어, 평면으로 국한되고), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 일차원 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 광을 안내하기 위해 내부 전반사가 플레이트 광 가이드 내에서 확실히 유지되도록 하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에 설명된 다양한 실시예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 멀티빔 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 산란시키거나 아웃커플링하기 위해 채용될 수 있다. 여기에서, '회절 격자'는 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 정의된다. 일부 실시예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준 주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(1-D) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 물질 표면 내 복수의 홈)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2-D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는, 예를 들어, 물질 표면 상의 범프 혹은 표면 내 홀들의 2-D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본원의 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 아웃커플링할 수 있어 '회절 결합'을 초래할 수 있고 따라서 이로서 언급될 수 있다. 회절 격자는 또한 회절에 의해 광의 각도(즉, 회절 각)를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절의 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광(즉, 회절된 광)은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서는 '회절 재지향'이라고 칭한다. 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 아웃커플링시킬 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'로 지칭되며, 표면에, 표면 내에, 및 표면 상에(예를 들어, 두 물질 사이의 경계) 중 하나 이상에 있을 수 있다. 표면은, 예를 들어, 플레이트 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 홈, 리지, 홀, 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이것으로 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 이들 구조는 표면에, 혹은 표면 내에, 혹은 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 물질 표면 내 복수의 평행한 홈을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 물질 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들어, 홈, 리지, 홀, 범프, 등의 어느 것이든)는 사인파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면, 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면, 블레이즈 격자)를 포함하는, -그러나 이들로 제한되지 않는다-, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 회절 격자'는 복수의 광빔을 포함하는 아웃커플링된 광을 생성하는 회절 격자이다. 또한, 멀티빔 회절 격자에 의해 생성된 복수의 광빔은, 본원에 정의에 의해, 서로로부터 상이한 주각 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광빔 중 한 광빔은 멀티빔 회절 격자에 의한 입사광의 회절성 결합 및 회절성 재지향의 결과로서 복수의 광빔의 또 다른 광빔과는 상이한 소정의 주각 방향을 갖는다. 복수의 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 광빔은 8개의 상이한 주각 방향을 갖는 8개의 광빔을 포함할 수 있다. 조합된 8개의 광빔(즉, 복수의 광빔)은, 예를 들어, 광 필드를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 여러 광빔들의 서로 상이한 주각 방향들은 격자 피치 또는 간격과 멀티빔 회절 격자에 입사하는 광의 전파 방향에 대한 각각의 광빔들의 원점들에 멀티빔 회절 격자의 회절 피처들의 방위 또는 회전과의 조합에 의해 결정된다.
본원에 설명된 다양한 실시예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 멀티빔 회절 격자)에 의해 광 가이드로부터 아웃커플링된 광은 전자 디스플레이의 픽셀을 나타낸다. 특히, 서로 다른 주각 방향을 갖는 복수의 광빔을 생성하기 위해 멀티빔 회절 격자를 갖는 광 가이드는, '무안경식' 3차원(3-D) 전자 디스플레이(예를 들면, 멀티뷰 또는 '홀로그래픽' 전자 디스플레이 또는 오토스테레오스코픽 디스플레이라고도 함)와 같은 -그러나 이들로 제한되지 않는다- 전자 디스플레이의 백라이트의 일부이거나 이와 함께 사용될 수 있다. 이와 같이, 멀티빔 회절 격자를 사용하여 광 가이드로부터 안내된 광을 아웃커플링시킴으로써 생성된 서로 상이하게 지향되는 광빔들은 3-D 전자 디스플레이의 '픽셀'일 수 있거나 또는 이를 나타낼 수 있다. 또한, 상이하게 지향되는 광빔들은 광 필드를 형성할 수 있다.
여기에서, '시준' 거울은 시준 거울에 의해 반사된 광을 시준하도록 구성된 만곡된 형상을 갖는 거울로서 정의된다. 예를 들어, 시준 거울은 포물형 곡선 또는 형상을 특징으로하는 반사 표면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 시준 거울은 정형화된 포물형 거울을 포함할 수 있다. '정형화된 포물형'라는 것은 정형화된 포물형 거울의 만곡된 반사면이 소정의 반사 특성(예를 들어, 시준 정도)을 달성하도록 결정되는 방식으로 '진정한' 포물형 곡선으로부터 벗어남을 의미한다. 일부 실시예에서, 시준 거울은 연속한 거울(즉, 실질적으로 매끄럽고 연속한 반사 표면을 갖는)일 수 있는 반면, 다른 실시예에서, 거울은 광 시준을 제공하는 프레넬 리플렉터 또는 프레넬 거울을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 시준 거울에 의해 제공되는 시준 량은 소정의 시준 정도 또는 시준 량에 있어 실시예마다 다를 수 있다. 또한, 시준 거울은 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 시준 거울은, 다양한 예에 따라, 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에 포물형 또는 정형화된 포물형 형상을 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 단수 표현은 특허 기술에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어 '격자'는 하나 이상의 격자를 의미하며, 따라서 '격자'는 본원에서 '격자(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상', '저', '상측', '하측', '위', '아래', '전방', '후방', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'은 본원에서 제한으로 의도되지 않는다. 본원에서, 값에 적용하였을 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 값을 보여주기 위해 사용되는 장비의 허용오차 범위 이내를 의미하며, 또는 일부 예에서는 달리 명시적으로 특정하지 않는한, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미한다. 또한, 본원에서 사용되는 '실질적으로'라는 용어는, 예를 들어, 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 대부분 또는 거의 전부 또는 전부 또는 이 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의의 목적을 위해 제시된 것이며 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트가 제공된다. 도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는 복수의 광빔(102)을 생성하도록 구성된다. 복수의 광빔(102)은, 다양한 예 및 실시예에 따라, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)를 채용하는 전자 디스플레이의 픽셀에 내포된 정보에 대응할 수 있다.
특히, 일부 실시예에 따라, 복수의 광빔(102)은 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)를 사용하는 전자 디스플레이의 시야 방향으로 광 필드를 형성할 수 있다. 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)에 의해 제공되는 복수의 광빔(102)의 한 광빔(102)(및 광 필드 내)은 복수의 광빔의 다른 광빔(102)과는 상이한 주각 방향을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 광빔(102)은 소정의 방향(주각 방향) 및 광 필드 내에서 비교적 좁은 각 퍼짐을 모두 가질 수 있다. 3차원(3D) 전자 디스플레이에서의 사용과 관련하여, 광빔(102)의 주각 방향은 3D 전자 디스플레이의 특정 뷰의 각도 방향에 대응할 수 있다. 이와 같이, 광빔(102)은, 일부 예에 따라, 3D 전자 디스플레이의 픽셀을 나타내거나 대응할 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 광빔(102)은 실질적으로 유사한 소정의 주각 방향(도 1a-도 1b에 도시되지 않음)을 가질 수 있다. 유사하게 지향된 광빔(102)은 일반적으로 광 필드를 형성하지 않지만, 그러나 실질적으로 단일 방향인(예를 들어, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 표면에 수직인) 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)에 의해 방출되는 광을 나타낸다. 유사하게 지향된 광빔(102)은, 예를 들어, 2차원(2D) 전자 디스플레이를 위한 백라이트로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)에 의해 생성된 복수의 광빔(102)은 변조될 수 있다(예를 들어, 후술하는 바와 같은 광 밸브에 의해). 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)로부터 다른 각도 방향으로 지향된 광빔(102)의 변조는, 예를 들어, 동적 3D 컬러 전자 디스플레이 응용에 특히 유용할 수 있다. 즉, 상이한 컬러의, 특정 뷰 방향으로 지향되는 개별적으로 변조된 광빔(102)은 특정 뷰 방향에 대응하는 3D 전자 디스플레이의 동적 컬러 픽셀을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 광빔(102)이 실질적으로 단일 방향일 때, 동적 2D 전자 디스플레이 응용이 지원될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는 제1 플레이트 광 가이드(110)를 포함한다. 제1 플레이트 광 가이드(110)는 광을(예를 들어, 이하 설명되는 광원으로부터의) 안내된 광빔(104)으로서 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광빔(104)은 제1 방향(예컨대, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 우측으로)으로 안내된다. 또한, 제1 플레이트 광 가이드(110)는, 다양한 실시예에 따라, 안내된 광빔(104)을 비-제로 전파 각도로 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 플레이트 광 가이드(110)는 광학 도파로로서 구성된 유전체 물질을 포함할 수 있다. 유전체 물질은 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매체의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률에 차이는, 예를 들어, 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라, 안내된 광빔(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
본원에 정의된 바와 같이, 비-제로 전파 각도는 플레이트 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 상면 또는 저면)에 대한 각도이다. 일부 예에서, 안내된 광빔(104)의 비-제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50 사이이거나, 일부 예에서는, 약 20도 내지 약 40도 사이, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비-제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비-제로 전파 각도는 약 20도 또는 약 25도 또는 약 35도일 수 있다.
일부 예에서, 안내된 광빔(104)으로서 안내될 광은 비-제로 전파 각도(예를 들어, 약 30-35도)로 제1 플레이트 광 가이드(110)에 도입되거나 결합될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(도시되지 않음), 거울 또는 유사한 리플렉터(예를 들어, 기울어진 시준 리플렉터), 및 프리즘(도시되지 않음) 중 하나 이상은, 비-제로 전파 각도로 광빔으로서 제1 플레이트 광 가이드(110)의 입력 단부 내로 광을 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일단 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합되면, 안내된 광빔(104)은 입력 단부로부터 멀어지는 제1 방향으로(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에서 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표로 도시됨) 제1 플레이트 광 가이드(110)를 따라 전파한다. 또한, 안내된 광빔(104)은 비-제로 전파 각도로 플레이트 광 가이드(110)의 상면과 저면 간에 반사하거나 '바운스'함으로써 전파한다(예를 들어, 안내된 광(104)의 광선을 나타내는 확장된, 각이 진 화살표로 도시됨).
일부 예에 따라, 플레이트 광 가이드(110)에 광을 결합으로써 생성된 안내된 광빔(104)은 시준될 수 있다(예를 들면, 시준된 광빔일 수 있다). 또한, 일부 실시예에 따라, 안내된 광빔(104)은 제1 플레이트 광 가이드(110)의 표면의 평면에 수직인 평면에서 시준될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트 광 가이드(110)는 x-y 평면에 평행한(예컨대, 도시된 바와 같이) 상면 및 하면을 갖는 수평면에 방위로 놓일 수 있다. 안내된 광빔(104)은, 예를 들어, 수직 평면(예를 들어, x-z 평면)에서 시준되거나 실질적으로 시준될 수 있다. 다른 예에서, 제1 플레이트 광 가이드(110)는 쐐기-형상 플레이트 광 가이드(110)일 수 있다. 상면 또는 하면 중 하나는 예를 들어, 제1 플레이트 광 가이드(110)가 쐐기-형상일 때 x-y 평면에 평행할 수 있다. 일부 실시예에서, 안내된 광빔(104)은 또한 수평 방향으로(예를 들어, x-y 평면에서) 시준되거나 또는 실질적으로 시준될 수 있다.
본원에서, '시준된' 광빔은 광빔의 광선이 광빔(예를 들면, 안내된 광빔(104)) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광빔으로서 정의된다. 또한, 시준된 광빔으로부터 발산하는 또는 산란되는 광선은, 본원에 정의에 의해, 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 시준 안내된 광빔(104)을 생성하기 위한 광의 시준은, 여러 실시예에 따라, 광을 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합시키기 위해 사용되는 렌즈 또는 거울(예를 들어, 경사진 시준 리플렉터, 등)에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 플레이트 광 가이드(110)는 광학적으로 투명한 유전체 물질의 연장된 실질적으로 평면의 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 도파로이다. 유전체 물질의 실질적으로 평면의 시트는 안내된 광빔(104)을 내부 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 제1 플레이트 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 물질은 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들면, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등) 중 하나 이상을 포함한 -그러나 이들로 제한되지 않는다- 다양한 유전체 물질 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제1 플레이트 광 가이드(110)는 제1 플레이트 광 가이드(110)(도시되지 않음)의 표면(예를 들어, 상면 및 저면 중 하나 또는 둘 모두)의 적어도 일부분 상에 클래딩 층을 더 포함할 수 있다. 일부 예에 따라, 클래딩 층은 내부 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 1a-도 1b에 도시된 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는 제2 플레이트 광 가이드(120)를 더 포함한다. 제2 광 가이드(120)는 제2 방향(예컨대, 도시된 바와 같이 좌측으로)으로 재지향된 광빔(106)을 수용하고 안내하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제2 방향은 제1 방향에 실질적으로 반대일 수 있다.
예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트 광 가이드(110) 및 제2 플레이트 광 가이드(120)는 서로 실질적으로 평행하거나 서로 동일 평면(예를 들어, 도시된 바와 같이 하나가 다른 것 위에 스택됨)일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 도 1a-도 1b에 예시된 바와 같이, 제1 방향은 양의 x-방향일 수 있고, 제2 방향은 음의 x-방향일 수 있다. 다른 예(도시되지 않음)에서, 제2 방향은 제1 방향에 대해 실질적으로 수직이거나 다른 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 플레이트 광 가이드(110, 120)가 실질적으로 동일 평면일 때, 제1 방향은 x-방향일 수 있고 제2 방향은 y-방향(도시 생략)일 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 방향은 z-방향일 수 있고 제2 방향은 x-y 평면 내 일 수 있다. 즉, 제2 방향은, 다양한 실시예에 따라, 실질적으로 제1 방향 이외의 임의의 방향일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 플레이트 광 가이드(120)는 제1 플레이트 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 제2 플레이트 광 가이드(120)는, 제1 플레이트 광 가이드(110)에 관해 전술한 바와 같이, 내부 전반사를 이용하여 재지향된 광빔(106)을 안내하도록 구성된 광학적으로 투명한, 확장된 실질적으로 평면인 유전체 물질의 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 도파로일 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제2 플레이트 광 가이드(120)는, 또한 전술한 바와 같이, 내부 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 제2 플레이트 광 가이드(120)(도시되지 않은)의 표면(예를 들어, 상면 및 하면 중 하나 또는 둘 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩 층을 더 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는, 다양한 실시예에 따라, 재지향 커플러(130)를 더 포함한다. 재지향 커플러(130)는 재지향된 광빔(106)으로서 제2 방향으로 제1 플레이트 광 가이드(110)의 안내된 광빔(104)을 재지향하도록 구성된다. 재지향된 광빔(106)은, 다양한 실시예에 따라, 제2 플레이트 광 가이드(120)에 의해 수용되고 안내된다. 즉, 재지향 커플러(130)는 안내된 광빔(104)을 재지향된 광빔(106)의 새로운 혹은 다른 방향으로 실질적으로 '전환'한다. 전술한 바와 같이, 재지향된 광빔(106)의 제2 방향은 제1 방향과 다르며, 예로서 도 1a-도 1b에 도시된 바와 같이, 안내된 광빔(104)의 제1 방향과 실질적으로 반대일 수 있다. 일부 실시예에 따라, 재지향 커플러(130)는 재지향된 광빔(106) 내에서 안내된 광빔(104)의 시준을 보존하거나 실질적으로 보존할 수 있다.
도 2a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 재지향 커플러(130)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 2a에 도시된 재지향 커플러(130)는 제1 플레이트 광 가이드(110)의 출력 단부 및 제2 플레이트 광 가이드(120)의 입력 단부에 위치하는 코너 리플렉터이다. 재지향 커플러(130)의 코너 리플렉터는 서로에 대해 각도로 배열된 한쌍의 거울(132) 또는 등등한 리플렉터(예를 들어, 내부 전반사 또는 'TIR' 거울, 브래그 거울, 등)를 포함할 수 있다. 코너 리플렉터 거울 쌍(132)의 제1 거울(132')은 안내된 광빔(104)을 제1 플레이트 광 가이드(110)로부터 코너 리플렉터 거울 쌍(132)의 제2 거울(132")로 반사시키도록 위치된다. 제2 거울(132")은 재지향된 광빔을 제2 플레이트 광 가이드(120) 내로 더욱 재지향시키게 위치된다. 특히, 제1 거울(132')에 대한 제2 거울(132")의 위치는 제1 거울(132')에 의한 반사각과는 상이하는 각도로 광을 반사하도록 구성된다. 따라서, 제2 거울(132")에서의 반사는 입사하여 제2 플레이트 광 가이드(120)에 의해 제2 방향으로 안내되는 재지향된 광빔(106)을 제공한다(즉, 반사된 광빔을 재지향한다). 또한, 제1 및 제2 거울(132', 132")에서의 조합된 반사는 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에서 소정의 비-제로 전파 각을 갖는 재지향된 광빔(106)을 제공하도록 구성된다. 제1 플레이트 광 가이드(110)에서의 안내된 광빔(104)의 비-제로 전파 각도와 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에서 안내되는 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도 간에 관계는, 여러 실시예에 따라, 제1 및 제2 거울(132', 132")의 서로에 대한 상대적인 방위 및 제1 및 제2 플레이트 광 가이드(110, 120)에 대한 코너 리플렉터의 방위 둘 다에 의해 결정된다.
예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 코너 리플렉터의 한쌍의 거울(132)은 서로에 대해 90도 각도의 방위로 놓일 수 있다. 이와 같이, 코너 리플렉터는 리트로리플렉터(즉, 90도 코너 리플렉터)이다. 또한, 재지향 커플러(130)의 코너 리플렉터는 제1 플레이트 광 가이드(110) 및 제2 플레이트 광 가이드(120) 중 하나 또는 둘 모두의 평면에 대해 기울어 질 수 있다. 코너 리플렉터(또는 재지향 커플러(130))의 경사는 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 리트로리플렉터 또는 90도 코너 리플렉터를 포함하는 재지향 커플러(130)에 있어, 0도의 경사는, 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 안내된 광빔(104)의 비-제로 전파 각도와 동일한 소정의 비-제로 전파 각도를 갖는 재지향된 광빔(106)을 생성한다.
채용될 수 있는 90도 이외에 재지향 커플러(130)의 코너 리플렉터의 한쌍의 거울들(132) 사이에 다른 각도 관계가 있다. 이들 다른 각도 관계에서, 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도는, 예를 들면, 여전히 코너 리플렉터 거울 쌍(132)과 제1 및 제2 플레이트 광 가이드(110, 120) 사이의 각도 관계의 적절한 조정에 의해 제공될 수 있다. 특히, 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도는 기하학적 광학을 사용하여 주어진 안내된 광빔(104)의 비-제로 전파 각에 대해서, 거울(132', 132") 자신들 간에 그리고 거울 쌍(132)과 플레이트 광 가이드(110, 120) 간에 다양한 각도 관계에 대해 쉽게 결정될 수 있다.
도 2b는 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 재지향 커플러(130)의 단면도를 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 재지향 커플러(130)는 경사진 거울(134) 및 격자 커플러(136)를 포함한다. '경사진'은, 다양한 실시예에 따라, 거울(134)이 제1 플레이트 광 가이드(110)의 평면 또는 표면에 대한 경사각을 갖는 것을 의미한다. 경사진 거울(134)은 제1 플레이트 광 가이드(110)로부터 안내된 광빔(104)을 반사된 광빔(104')으로서 격자 커플러(136)를 향해 반사하도록 구성된다. 경사진 거울(134)의 경사각은 격자 커플러(136)에서 반사된 광빔(104')을 안내할 뿐만 아니라 격자 커플러(136)에서 반사된 광빔(104')의 입사각을 결정한다.
격자 커플러(136)는 경사진 거울(134)로부터 수신된 반사된 광빔(104')을 회절시키도록 구성된 회절 격자를 포함한다. 특히, 격자 커플러(136)는, 다양한 실시예에 따라, 반사된 광빔(104')을 제2 플레이트 광 가이드(120)에서 안내될 재지향된 광빔(106)으로서 제2 방향으로 회절시킨다. 또한, 경사진 거울(134)에 의한 반사와 격자 커플러(136)의 회절과의 조합은 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에서 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도를 제공할 수 있다.
예를 들어, 경사진 거울(134)의 경사각에 의해 제공되는 바와 같이 격자 커플러(136) 상의 반사된 광빔(104')의 입사각이 약 90도(또는 수직 입사각)일 때, 격자 커플러(136)에 의한 회절(136)은 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 격자 커플러(136)에 반사된 광빔(104')의 수직 입사를 제공하도록 구성된 경사진 거울(134)의 경사각(α)은 식1에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112017059978101-pct00001
(1)
γ는 안내된 광빔(104)의 비-제로 전파 각도이며, 비-제로 전파 각도(γ및 경사각(α) 둘 다는 제1 플레이트 광 가이드(110)의 평면으로부터의 각도들이다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이), 재지향 커플러(130)는 제2 거울(138)를 더 포함한다. 제2 거울(138)은 격자 커플러(136)의 2차 회절 산물의 광을 반사 및 재지향하도록 구성된다. 특히, 제2 거울(138)은 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에서 재지향된 광빔(106)을 증강하기 위해 제2 방향으로 제2 회절 산물의 광을 반사시키고 재지향하게 하는 방위로 놓인다. 예를 들어, 재지향된 광빔(106)은 주 회절 산물(예를 들어, 양의 1차 회절 산물)의 광에 상응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 실선은 주 회절 산물(즉, 광빔(106))의 광을 나타내기 위해 사용되며, 격자 커플러(136)와 제2 거울(138) 사이의 점선은 2차 회절 산물의 광을 나타낸다.
제2 거울(138)은 제2 방향으로 그리고 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에서 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도와 거의 동일한 비-제로 전파 각도로 제2 회절 산물(예를 들어, 음의 1차 회절 산물)을 반사시키고 재지향하게 하는 방위로 놓인다. 이와 같이, 반사되고 재지향된 2차 회절 산물에 대응하는 광빔(106')(도 2b의 점선(106'))은 재지향된 광빔(106)을 효과적으로 더하거나 또는 증가시켜, 일부 실시예에 따라, 제2 거울(138)가 없는 실시예에 비해 재지향 커플러(160)의 효율이 개선되게 된다.
특히, 전술한 바와 같이, 일부 실시예(예를 들어, 도시된 바와 같이)에서, 경사진 거울(134)은 격자 커플러(136)에서 반사된 광빔(104')의 실질적으로 직각의 입사각을 제공하기 위해 제1 플레이트 광 가이드(110)의 안내된 광빔(104)을 격자 커플러(136)를 향하여 반사시키도록 구성된다. 격자 커플러(136)의 회절 격자의 주 회절 산물은 양의 1차 회절 산물일 수 있고, 이의 회절 각은 재지향된 광빔(106)의 소정의 비-제로 전파 각도에 대응한다. 또한, 제2 거울(138)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 격자 커플러(136)에 대하여 90도 각도의 방위로 놓일 수 있다. 2차 회절 산물은 주 회절 산물(즉, 양의 1차 회절 산물)에 대해 90도 관계를 갖는 음의 1차 회절 산물일 수 있다. 90도 방위로 놓인 제2 거울(138)는 재지향된 광빔(106)과 실질적으로 동일한 비-제로 전파 각도로 제2 플레이트 광 가이드(120)에서 광빔(106')으로서 2차 회절 산물을 반사하여 재지향하도록 구성된다. 이와 같이, 재지향된 광빔(106)은 제2 플레이트 광 가이드(120)에서 광빔(106')으로 실질적으로 증강된다.
다양한 실시예에 따라, 경사진 거울(134)은, 안내된 광빔(104)을 반사시키거나 실질적으로 반사하는, 그리고 안내된 광빔(104)의 방향을 변화시키도록 구성된 각도로 경사진, 사실상 임의의 거울 또는 동등한 리플렉터일 수 있다. 예를 들어, 경사진 거울(134)은 금속 또는 금속화된 표면(예를 들면, 은도금 거울)을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 경사진 거울(134)은 브래그 거울일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 경사진 거울(134)은 내부 전반사(TIR)에 의해 구현되고 TIR 거울일 수 있다. 예를 들어, 경사진 거울(134)은 제1 플레이트 광 가이드(110)의 베벨 표면에 의해 제공될 수 있고, 베벨 표면 근방의 제1 플레이트 광 가이드(110) 내의 TIR은 경사진 거울(134)로서 작용할 수 있다. 또한, 제2 거울(138)은 금속 또는 금속화된 표면, 브래그 거울 및 TIR 거울을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 거울 또는 동등한 리플렉터일 수 있다. 예를 들어, 제2 거울(138)은 제2 플레이트 광 가이드(120)의 단부를 금속화함으로써 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 제2 플레이트 광 가이드(120)의 단부는 제2 플레이트 광 가이드에 입사하는 2차 회절 산물의 TIR을 제2 거울(138)로서 제공하도록 구성된다.
일부 실시예에 따라, 전술한 하나 이상의 거울은 시준 거울일 수 있다. 예를 들어, 코너 리플렉터 거울들(132', 132") 중 하나 또는 둘 다는 재지향된 광빔(106)의 시준을 제공하는 포물형 만곡면을 가질 수 있다(예를 들어, 수평 방향, 수직 방향 또는 둘 다의 방향으로). 유사하게, 경사진 거울(134) 및 제2 거울(138) 중 하나 또는 둘 다는, 반사된 광빔(104')을 시준하여 반사된 광빔(106)(예를 들어, 격자 커플러(136)에 의한 회절 후에)이 시준되게 하는(예를 들면, 수직 및 수평 시준 중 하나 둘 다) 포물형 만곡면을 갖는 시준 거울일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 격자 커플러(136)는 회절 격자를 형성하도록 서로 이격된 회절 피처(예를 들어, 홈 또는 리지)를 포함한다. 일부 실시예에서, 회절 피처는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면에, 또는 표면 내에, 혹은 표면에 인접할 수 있다. 예를 들어, 격자 커플러(136)는 재지향 커플러(130) 내의 제2 플레이트 광 가이드(120)의 상면에 형성된 복수의 홈을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 회절 격자는 회절 피처들 사이에 균일하거나 실질적으로 균일한 간격을 포함한다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 회절 격자의 0차 회절 산물은 억제될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 0차 회절 산물을 억제하도록 선택적으로 선택되는 회절 피처 높이 또는 깊이(예를 들어, 리지 높이 또는 홈 깊이) 및 듀티 사이클을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 듀티 사이클은 약 30% 내지 약 70%일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 높이 또는 깊이는 0보다 크고 약 500 나노미터까지의 범위일 수 있다. 예를 들어, 듀티 사이클은 약 50 퍼센트일 수 있고 회절 피처 높이 또는 깊이는 약 140 나노미터일 수 있다.
일부 실시예에서, 격자 커플러(136)는 반사성 금속 또는 금속화된 회절 격자와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 반사 회절 격자를 포함한다. 도 2b는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 상면 상에(또는 이로부터 돌출하는) 리지로서 회절 피처(136a)를 포함하는 회절 커플러(136)를 도시한다. 또한, 회절 피처들(136a) 사이 및 이들 위에 공간들은 반사성 금속과 같은 반사 물질의 층(136b)에 의해 채워진다. 반사성 금속은 알루미늄, 니켈, 은 또는 금을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 반사 회절 격자를 사용하는 것은 유전체 회절 격자(즉, 예를 들면, 제2 플레이트 광 가이드(120)의 유전체 물질에 홈 또는 리지)에 비해 높은 회절 효율을 제공할 수 있다.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는 회절 격자(140)를 더 포함한다. 특히, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는, 일부 실시예에 따라, 복수의 회절 격자(140)를 포함할 수 있다. 복수의 회절 격자(140)는, 예를 들어, 회절 격자(140)의 어레이로서 배열되거나 나타낼 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면(예를 들어, 상면 또는 전방전면)에 위치한다. 다른 예(도시되지 않음)에서, 하나 이상의 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(120) 내에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 하나 이상의 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 저면 혹은 후방면 상에 혹은 이에 위치될 수 있다.
회절 격자(140)는, 다양한 실시예에 따라, 회절 결합(예를 들어, '회절 산란'이라고도 함)에 의해 혹은 이를 사용함으로써 제2 플레이트 광 가이드(120)로부터 재지향된 광빔(106)의 일부를 산란시키거나 아웃커플링하도록 구성된다. 재지향된 광빔(106)의 일부는 회절 격자(140)에 의해 광 가이드 표면을 통해(예를 들어, 제2 플레이트 광 가이드(120)의 상면 또는 전방면을 통해) 회절적으로 아웃커플링될 수 있다. 또한, 회절 격자(140)는 재지향된 광빔(106)의 일부를 아웃커플링된 광빔(예를 들어, 광빔(102))으로서) 회절적으로 아웃커플링하도록 구성된다.
아웃커플링된 광빔(102)은, 다양한 예에 따라, 소정의 주각 방향으로 광 가이드 표면으로부터 멀어지게 지향된다. 특히, 재지향된 광빔(106)의 아웃커플링된 부분은 복수의 광빔(102)으로서 복수의 회절 격자(140)에 의해 광 가이드 표면으로부터 멀어지게 회절적으로 재지향된다. 전술한 바와 같이, 일부 예에 따라, 복수의 광빔(102) 각각은 상이한 주각 방향을 가질 수 있고, 복수의 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 다른 예에 따라, 복수의 광빔의 광빔(102) 각각은 실질적으로 동일한 주각 방향을 가질 수 있고, 복수의 광빔은 다른 주각 방향을 갖는 광빔을 갖는 복수의 광빔이 나타내는 광 필드와 반대로 실질적으로 단일 방향 광을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 회절 격자(140)는 광을 회절하는(즉, 회절을 제공하는) 복수의 회절 피처(142)를 포함한다. 회절은 재지향된 광빔(106)의 일부를 제2 광 가이드(110)로부터 회절적 아웃커플링을 하기 위한 것이다. 예를 들어, 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(110)의 표면에 홈 및 회절 피처(142)로서 작용하는 제2 광 가이드 표면으로부터 돌출된 리지 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 홈 및 리지는 서로 평행하게, 혹은 서로 실질적으로 평행하게, 그리고, 적어도 어느 지점에, 회절 격자(140)에 의해 아웃커플링될 재지향된 광빔(106)의 전파 방향에 수직하게, 배열될 수 있다.
일부 예에서, 회절 피처는 표면에 에칭되거나, 밀링되거나 또는 몰딩되거나, 표면 상에 적용될 수 있다. 이와 같이, 회절 격자(140)의 물질은 제2 플레이트 광 가이드(120)의 물질을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면 내에 형성된 실질적으로 평행한 홈을 포함한다. 도 1b에서, 회절 격자(140)는, 예를 들어, 제2 광 가이드 표면으로부터 돌출하는 실질적으로 평행한 리지를 포함한다. 다른 예(도시되지 않음)에서, 회절 격자(140)는 제2 광 가이드(120)의 표면에 도포 또는 부착된 필름 또는 층일 수 있다.
복수의 회절 격자(140)는 제2 플레이트 광 가이드(120)에 대해 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 회절 격자(140)는 광 가이드 표면에 걸쳐 열과 행으로 배열될 수 있다(예를 들면, 어레이로서). 또 다른 예에서, 복수의 회절 격자(120)는 그룹으로 배열될 수 있고, 그룹은 행 및 열로 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 복수의 멀티빔 회절 격자(120)는 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면에 거쳐 실질적으로 랜덤하게 분포될 수 있다.
일부 실시예에 따라, 복수의 회절 격자(140)는 멀티빔 회절 격자(140)를 포함한다. 예를 들어, 복수의 회절 격자(140) 모두 또는 실질적으로 모두는 멀티빔 회절 격자(140)(즉, 복수의 멀티빔 회절 격자들(140))일 수 있다. 멀티빔 회절 격자(140)는, 다양한 실시예에 따라, 복수의 광빔(102)으로서(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이), 광 필드를 형성하는 상이한 주각 방향을 갖는, 재지향된 광빔(106)의 일부를 아웃커플링하게 구성된 회절 격자(140)이다.
여러 예에 따라, 멀티빔 회절 격자(140)는 처프된 회절 격자(140)(즉, 처프된 멀티빔 회절 격자)를 포함할 수 있다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자(140)는 처프된 회절 격자(140)의 범위 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 피처의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 또한 여기서, 변하는 회절 간격은 '처프'로서 정의된다. 결과적으로, 제2 플레이트 광 가이드(110)로부터 회절적으로 아웃커플링된 재지향된 광빔(106)은 처프된 회절 격자(140)에 걸쳐 서로 상이한 원점들에 대응하는 상이한 회절 각도들로 광빔(102)으로서 처프된 회절 격자(140)로부터 주 광빔(120)으로서 나가거나 또는 방출된다. 기정의된 처프에 의해, 처프된 회절 격자(140)는 복수의 광빔의 아웃커플링된 광빔(102)의 각각의 소정의 그리고 서로 상이한 주각 방향이 되게 한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자(140)를 포함하는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자(140)를 포함하는 도 3a의 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트 부분의 사시도를 도시한다. 도 3a에 도시된 멀티빔 회절 격자(140)는 제한이 아닌 예로서 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면에 홈을 포함한다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 멀티빔 회절 격자(140)는 도 1a에 도시된 홈-기반 회절 격자(140) 중 하나를 나타낼 수 있다.
도 3a 내지 도 3b( 및 제한없이 예로서 도 1a-도 1b)에 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(140)는 처프된 회절 격자이다. 특히, 도시된 바와 같이, 회절 피처(142)는 제2 단부(140")에서보다 멀티빔 회절 격자(140)의 제1 단부(140')에서 서로 더 가깝다. 또한, 도시된 회절 피처(142)의 회절 간격(d)은 제1 단부(140')로부터 제2 단부(140")로 선형적으로 변한다. 일부 예에서, 처프된 회절 격자(140)는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 간격(d)의 처프를 가질 수 있거나 또는 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자(140)는 '선형으로 처프된' 회절 격자라 지칭될 수 있다.
일부 예에서, 광을 멀티빔 회절 격자(120)를 사용하여 제2 플레이트 광 가이드(110)로부터 아웃커플링함으로써 생성된 광빔(102)은, 재지향된 광빔(106)이 멀티빔 회절 격자(140)의 제1 단부(140')에서 멀티빔 회절 격자(140)의 제2 단부(140")로의 방향으로(예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이) 제2 플레이트 광 가이드(110) 내에서 전파할 때 발산할 수 있다(즉, 발산하는 광빔(102)일 수 있다). 대안적으로, 수렴하는 광빔(102)은, 다른 예에 따라(도시되지 않음), 재지향된 광빔(106)이 제2 플레이트 광 가이드(110) 내에서 역의 방향으로, 즉, 제2 단부(140")에서 멀티빔 회절 격자(140)의 제1 단부(140')로 전파할 때 생성될 수 있다.
또 다른 예(도시되지 않음)에서, 처프된 회절 격자(140)는 회절 간격(d)의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 처프된 회절 격자(140)를 실현하기 위해 사용될 수 있는 다양한 비선형 처프는 지수 처프, 대수 처프, 또는 또 다른, 실질적으로 불균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조로운 방식으로 변하는 처프를 포함하는데, 그러나 이에 한정되지는 않는다. 사인파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은 -그러나 이들로 제한되지 않는다- 비단조적 처프가 채용될 수 있다. 이들 유형의 처프의 임의의 조합이 또한 사용될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(140)는 처프되고 만곡된 제2 플레이트 광 가이드(110)의 표면 내에, 또는 표면에, 또는 표면 상에 회절 피처(142)(예를 들면, 홈 또는 리지)를 포함한다(즉, 멀티빔 회절 격자(140)는 만곡된 처프된 회절 격자이다). 재지향된 광빔(106)은, 도 3a-도 3b에 '106'으로 표기된 볼드 화살표로 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(140) 및 제2 플레이트 광 가이드(120)에 대한 입사 방향을 갖는다. 또한, 제2 플레이트 광 가이드(120)의 표면에서 멀티빔 회절 격자(140)로부터 멀리 가리키는 복수의 아웃커플링된 혹은 방출된 광빔(102)이 도시되었다. 도시된 광빔(102)은 복수의 소정의 상이한 주각 방향으로 방출된다. 특히, 방출된 광빔(102)의 소정의 상이한 주각 방향은, 도시된 바와 같이, 어지무스 및 고도 둘 다에서 상이하다(예를 들면, 광 필드를 형성하기 위해). 여러 예에 따라, 회절 피처(142)의 기정의된 처프 및 회절 피처(142)의 곡선 둘 다는 방출된 광빔(102)의 소정의 상이한 주각 방향이 되게 할 수 있다.
예를 들어, 곡선에 기인하여, 멀티빔 회절 격자(140) 내에 회절 피처(122)는 제2 플레이트 광 가이드(120)에서 안내된 재지향된 광빔(106)의 입사 방향에 대한 변화하는 방위를 가질 수 있다. 특히, 멀티빔 회절 격자(140) 내의 제1 지점 또는 위치에 회절 피처(142)의 방위는 안내된 광빔 입사 방향에 대한 다른 지점 또는 위치에서의 회절 피처(142)의 방위와는 다를 수 있다. 아웃커플링된 또는 방출된 광빔(102)에 관하여, 광빔(102)의 주각 방향(θ, φ)의 어지무스 성분(φ)은, 일부 예에 따라, 광빔(102)의 원점에서(즉, 입사하는 재지향된 광빔(106)이 아웃커플링되는 지점에서) 회절 피처(142)의 어지무스 방위각(φf)에 의해 결정되거나 또는 그에 대응할 수 있다. 이와 같이, 멀티빔 회절 격자(140) 내의 회절 피처(142)의 변화하는 방위는 적어도 이들의 각각의 어지무스 성분(φ)에 관하여 상이한 주각 방향(θ, φ)을 갖는 상이한 광빔(102)을 생성한다.
특히, 회절 피처(142)의 곡선을 따르는 상이한 지점에서, 만곡된 회절 피처(142)에 연관된 멀티빔 회절 격자(140)의 '하부의 회절 격자'는 상이한 어지무스 방위각(φf) 갖는다. '하부의 회절 격자'는, 중첩시 멀티빔 회절 격자(140)의 만곡된 회절 피처를 나타내는 복수의 비-만곡 회절 격자의 회절 격자를 의미한다. 따라서, 만곡된 회절 피처(142)를 따른 주어진 지점에서, 곡선은 일반적으로 만곡된 회절 피처(142)를 따라 다른 지점에서 어지무스 방위각(φf)과는 상이한 특정한 어지무스 방위각(φf)을 갖는다. 또한, 특정 어지무스 방위각(φf)은 주어진 지점으로부터 방출된 광빔(102)의 주각 방향{θ,φ}의 대응하는 어지무스 성분(φ)이 된다. 일부 예에서, 회절 피처(142)(예를 들어, 홈, 리지, 등)의 곡선은 원의 섹션을 나타낼 수 있다. 원은 광 가이드 표면과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 다른 예에서, 곡선은, 예를 들어, 광 가이드 표면과 동일 평면인 타원 또는 또 다른 만곡된 형상의 섹션을 나타낼 수 있다.
다른 예에서, 멀티빔 회절 격자(140)는 '구분적으로 만곡된' 회절 피처(142)를 포함할 수 있다. 특히, 회절 피처(142)가 멀티빔 회절 격자(140) 내의 회절 피처(142)를 따라 상이한 지점에서, 그 자체로 실질적으로 평활하거나 연속적인 곡선을 기술하지 않지만, 회절 피처(142)는 여전히 재지향된 광빔(106)의 입사 방향에 관하여 상이한 각도의 방위에 있을 수 있다. 예를 들어, 회절 피처(142)는 복수의 실질적으로 직선인 세그먼트를 포함하는 홈일 수 있으며, 각각의 세그먼트는 인접 세그먼트와는 상이한 방위를 갖는다. 함께, 세그먼트의 상이한 각도는, 다양한 실시예에 따라, 곡선(예를 들어, 원의 세그먼트)에 근사화할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 피처(142)는 특정 곡선(예를 들어, 원 또는 타원)을 근사하지 않고 멀티빔 회절 격자(140) 내의 상이한 위치에서 안내된 광의 입사 방향에 대해 단지 상이한 방위를 가질 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 다시 참조하면, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)는, 일부 실시예에 따라, 광원(150)을 더 포함한다. 광원(150)은, 예를 들어, 재지향 커플러(130)에 인접한 출력 단부에 대향하는 제1 플레이트 광 가이드(110)의 입력 단부에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(150)은 복수의 광학 이미터(152)를 포함한다. 광학 이미터(152)는 광을 안내된 광(104), 즉 안내된 광빔(104)으로서 제1 플레이트 광 가이드(110)에 제공하도록 구성된다(또는 보다 일반적으로 광원(150)이다). 일부 실시예에 따라, 제공된 광은 플레이트 광 가이드(110)에 결합될 때, 다양한 실시예에 따라, 복수의 상이한 컬러 광빔(104)으로서 안내되도록 구성된 복수의 상이한 상이한 컬러 광을 포함한다. 예를 들어, 복수의 광학 이미터(152)는 복수의 상이한 컬러의 광을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에 따라, 상이한 컬러의 안내된 광빔(104)은 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도들로 제1 플레이트 광 가이드(110) 내에서 안내되도록 구성된다. 예를 들어, 적색의 안내된 광빔(104)은 제1 비-제로 전파 각도로 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합되고 이 내에서 전파할 수 있고; 녹색의 안내된 광빔(104)은 제2 비-제로 전파 각도로 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합되고 그 내에서 전파될 수 있고; 청색의 안내된 광빔(104)은 제3 비-제로 전파 각도로 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합되고 그 내에서 전파할 수 있다. 또한, 각각의 제1, 제2 및 제3 비-제로 전파 각도는 서로 상이하다.
제한이 아닌 예로서 도 1a에 도시된 바와 같이, 광원(150)은 경사진, 정형화된 포물형 리플렉터(154)를 더 포함할 수 있다. 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도들은, 예를 들어, 제1 플레이트 광 가이드(110)의 입력 단부에서 경사진, 정형화된 포물형 리플렉터(154)에 공급하는 또는 방출하는, 서로로부터 측방으로 오프셋된(도 1a에 별도로 도시되지 않음) 복수의 광학 이미터의 각각의 적색, 녹색 및 청색 광학 이미터(152)에 의해 제공될 수 있다. 특히, 경사진, 정형화된 포물형 리플렉터(154)와 관련하여 상이한 컬러의 이미터(152)의 측방 오프셋은, 다양한 실시예들에 따라, 컬러에 특정한, 대응하는 상이한 비-제로 전파 각도로 광의 상이한 컬러들(예를 들어, 적색광, 녹색광 및 청색광)을 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합하게 구성된다.
이들 실시예의 일부에서, 재지향 커플러(130)는 상이한 컬러의 안내된 광빔(104)을 상이한 컬러에 대응하는 재지향된 광빔(106)으로서 제2 플레이트 광 가이드(120)에 재지향할 때 컬러에 특정한 비-제로 전파 각도를 보존하거나 실질적으로 보존할 수 있다. 특히, 상이한 컬러의 안내된 광빔(104) 간에 컬러에 특정한 각도 차이는 재지향시 실질적으로 보존될 수 있다. 예를 들어, 리트로리플렉터로서 구현된 재지향 커플러(130)는 대응하는 상이한 컬러의 재지향된 광빔(106)에서 상이한 컬러의 안내된 광빔(104)의 컬러에 특정한 비-제로 전파 각도를 보존할 수 있다. 대안적으로, 재지향 커플러(130)는, 다른 실시예에 따라, 컬러에 특정한, 전파 각도 중 하나 이상을 조정, 증가 또는 변경하고, 이들 간에 차이를 제2 플레이트 광 가이드(120)에 재지향시 여전히 유지할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상이한 컬러의 안내된 광빔(104)은 유사하거나 심지어 거의 동일한 비-제로 전파 각도로 제1 플레이트 광 가이드(110) 내에서 전파하도록 구성된다. 이들 실시예에 따라, 재지향 커플러(130)는 상이한 컬러의 재지향된 광빔(106)에 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원(150)은 실질적으로 동일한 비-제로 전파 각도로(예를 들어, 컬러에 특정한 상이한, 비-제로 전파 각도와는 반대로) 적색광, 녹색광 및 청색광 각각을 생성하여 제1 플레이트 광 가이드(110)에 도입하도록 구성될 수 있다. 이 예에서, 재지향 커플러(130)는 각각의 상이한, 컬러에 특정한, 비-제로 전파 각도로 제2 플레이트 광 가이드(120)에서 제2 방향으로 적색, 녹색 및 청색의 안내된 광빔을 재지향하도록 구성된 격자 커플러를 포함할 수 있다. 격자 커플러는, 예를 들어, 전술한 격자 커플러(136)와 실질적으로 유사할 수 있다. 재지향 커플러(130)는, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 경사진 거울에 적색, 녹색 및 청색의 안내된 광빔을 반사시키기 위해 경사진 거울을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 광원(150)은 발광 다이오드(LED) 및 레이저를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 광원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(150)은 특정 컬러로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성할 수 있다. 특히, 컬러는 원색(예를 들어, 전자 디스플레이의) 일 수 있거나, 이를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 광원(150)은 복수의 상이한 원색을 나타내는 복수의 상이한 컬러의 광을 생성할 수 있다. 원색은, 예를 들어, 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함할 수 있다. 또한, 원색은 컬러 전자 디스플레이의 원색일 수 있으며, 원색은 컬러 전자 디스플레이의 컬러 개멋을 지원하도록 구성된 적색-녹색-청색(RGB) 컬러 모델과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 컬러 모델에 따라 선택된다.
일부 실시예에 따라, 광원(150)은 복수의 LED를 포함하는 멀티컬러 광원일 수 있다. 복수의 LED는, 예를 들어, 컬러 전자 디스플레이의 원색의 상이한 컬러를 나타낼 수 있다. 특히, LED는 RGB 컬러 모델의 적색광을 생성하는 적색 LED, 녹색광을 생성하는 녹색 LED, 및 청색광을 생성하는 청색 LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(150)은 제1 플레이트 광 가이드(110)의 입력 단부를 따라 배열된 광학 이미터(152)의 선형 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 광학 이미터는, 예를 들어, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함할 수 있다. 광원(150)은 시준 광을 생성하도록(예를 들어, 시준 리플렉터 또는 렌즈를 사용하여) 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 경사진, 정형화된 포물형 리플렉터(154)는 광학 이미터(152)로부터 광을 제1 플레이트 광 가이드(110)에 결합할 때 시준된 광빔(104)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 시준된 광빔(104)을 제공하기 위해 실질적으로 임의의 시준기(예를 들어, 시준 렌즈, 시준 리플렉터, 등)가 도 1a에 광원(150)과 제1 플레이트 광 가이드(110) 사이에 삽입될 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 3차원(3D) 전자 디스플레이가 제공된다. 3D 전자 디스플레이는 3D 전자 디스플레이의 픽셀과는 다른 방향을 갖는 변조된 광빔을 방출하도록 구성된다. 3D 전자 디스플레이는 3D 정보(예를 들어, 3D 이미지)를 디스플레이하도록 구성된다. 일부 예에서, 3D 전자 디스플레이는 오토스테레오스코픽 또는 무안경식 3D 전자 디스플레이이다. 특히, 상이하게 지향된, 변조된 광빔의 서로 상이한 것들은, 다양한 예에 따라, 3D 전자 디스플레이와 연관된 상이한 '뷰'에 대응할 수 있다. 상이한 뷰는, 예를 들어, 3D 전자 디스플레이에 의해 디스플레이되는 정보의 '무안경식'(예를 들면, 오토스테레오스코픽, 홀로그램, 등) 표현을 제공할 수 있다.
도 4는 본원에 설명된 원리들에 따라, 예에서 3D 전자 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 3D 전자 디스플레이(200)는 3D 이미지와 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는 3D 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 도 4에 도시된 3D 전자 디스플레이(200)는 변조된 광빔(202)을 3D 전자 디스플레이(200)의 상이한 뷰에 대응하는 픽셀을 나타내는 상이한 주각 방향으로 방출하도록 구성된다. 변조된 광빔(202)은, 제한이 아닌 예로서, 도 4에서 발산(수렴에 대조적으로)하는 것으로서 도시되었다. 일부 실시예에서, 광빔(202)은 상이한 컬러를 더욱 나타낼 수 있고, 3D 전자 디스플레이(200)는 3D 컬러 전자 디스플레이일 수 있다.
도 4에 도시된 3D 전자 디스플레이(200)는 제1 광 가이드(210) 및 광을 안내하도록 구성된 제2 광 가이드(220)를 포함한다. 제2 광 가이드(220)에서 안내된 광은 3D 전자 디스플레이(200)에 의해 방출된 변조된 광빔(202)이 되는 광원이다. 일부 실시예에 따라, 제1 광 가이드(210)는 플레이트 광 가이드일 수 있으며, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제1 플레이트 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제2 광 가이드(220)는 플레이트 광 가이드일 수 있으며, 또한 위에서 설명한 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 제2 플레이트 광 가이드(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광 가이드(210, 220)는 내부 전반사에 의해 광을 안내하도록 구성된 유전체 물질의 평면 시트를 포함하는 슬랩 광학 도파로일 수 있다. 일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드로서의 제1 광 가이드(210) 및 제2 광 가이드(220)는 서로 실질적으로 동일 평면 상에 배열될 수 있다(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이).
다른 실시예에서, 제1 광 가이드(210) 및 제2 광 가이드(220) 중 하나 또는 모두는 스트립 광 가이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 가이드(210) 및 제2 광 가이드(220) 중 하나 또는 둘 모두는, 플레이트 광 가이드에 근사하기 위해 서로 인접하여 배열된 복수의 실질적으로 평행한 스트립 광 가이드를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 본원에 정의에 의해, '플레이트' 광 가이드 형태로 간주될 수 있다. 그러나, 이러한 형태의 플레이트 광 가이드의 인접한 스트립 광 가이드는, 예를 들어, 각각의 스트립 광 가이드 내에 광을 국한시킬 수 있고, 인접한 스트립 광 가이드로 누설을 실질적으로 방지할 수 있다(즉, '진정한' 플레이트 광 가이드의 물질의 실질적으로 연속한 슬랩과는 달리).
다양한 실시예에 따라, 각각의 제1 및 제2 광 가이드(210, 220) 내에 안내된 광은 광빔으로서 비-제로 전파 각도로 전파하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 안내된 광은 복수의 상이한 컬러의 안내된 광빔을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제1 광 가이드(210) 및 제2 광 가이드(220) 중 하나 또는 둘 모두의 안내된 광빔은 시준될 수 있다(즉, 광은 시준광 또는 실질적으로 시준광으로서 안내될 수 있다). 예를 들어, 제1 및 제2 광 가이드(210, 220)는 각각의 광 가이드(210, 220) 내에서 비-제로 전파 각도로 시준된 광빔으로서 광을 안내하도록 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3D 전자 디스플레이(200)는 재지향 커플러(230)를 더 포함한다. 재지향 커플러(230)는 제1 광 가이드(210)로부터 제2 광 가이드(220)로 안내된 광빔을 결합하고 재지향하도록 구성된다. 일부 실시예에 따라, 재지향 커플러(230)는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)에 관해 전술한 재지향 커플러(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 재지향 커플러(230)는 코너 리플렉터(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같은)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 재지향 커플러(230)는 경사진 거울 및 반사 격자 커플러(예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같은)를 포함할 수 있다. 경사진 거울 및 반사 격자 커플러는 전술한 재지향 커플러(130)의 경사진 거울(134) 및 격자 커플러(136)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 경사진 거울은 제1 광 가이드(210)로부터 안내된 광빔을 반사 격자 커플러 쪽으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 이어, 경사진 거울로부터 수신된 반사된 안내된 광빔을 회절하여 반사 격자 커플러는 제2 광 가이드(220) 내에서 안내될 재 지정 광빔으로서 제2 광 가이드(220)로 재지향하도록 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 3D 전자 디스플레이(200)는 멀티빔 회절 격자들(240)의 어레이를 더 포함한다. 멀티빔 회절 격자(240)의 어레이는, 예를 들어, 제2 광 가이드(220)의 표면 내에, 또는 표면 상에, 혹은 표면에 위치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 어레이의 멀티빔 회절 격자(240)는 제2 광 가이드(210) 내에 안내된 재지향된 광빔의 일부를 3D 전자 디스플레이(200)의 상이한 뷰를 나타내거나 이에 대응하는 다른 주각 방향을 갖는 복수의 아웃커플링된 광빔(204)으로서 회절적으로 아웃커플링하게 구성된다. 일부 실시예에서, 멀티빔 회절 격자(240)는 전술한 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 멀티빔 회절 격자(140)와 실질적으로 유사할 수 있다.
예를 들어, 멀티빔 회절 격자 어레이(240)는 처프된 회절 격자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티빔 회절 격자(240)의 회절 피처(예를 들어, 홈, 리지 등)는 만곡된 회절 피처이다. 예를 들어, 만곡된 회절 피처는 만곡된(즉, 연속적으로 만곡된 또는 구분적으로 만곡된) 리지 또는 홈 및 어레이의 멀티빔 회절 격자(240)에 걸쳐 거리의 함수로서 변하는 만곡된 회절 피처들 사이에 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티빔 회절 격자(240)는 만곡된 회절 피처를 갖는 처프된 회절 격자일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3-D 전자 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이(250)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(250)는 복수의 광빔의 아웃커플링된 광빔(204)을 변조하게 구성된 복수의 광 밸브를 포함한다. 특히, 광 밸브 어레이(230)의 광 밸브는 3차원 전자 디스플레이(200)의 픽셀이거나 이를 나타내는 변조된 광빔(202)을 제공하기 위해 아웃커플링된 광빔(204)을 변조한다. 또한, 변조된 광빔(202)의 서로 상이한 것들은 3-D 전자 디스플레이(200)의 상이한 뷰에 상응할 수 있다. 여러 예에서, 액정(LC) 광 밸브, 일렉트로웨팅 광 밸브 및 전기영동 광 밸브 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광 밸브 어레이(250) 내 상이한 유형의 광 밸브가 채용될 수 있다. 점선은 예로서, 광빔(202)의 변조를 강조하기 위해 도 4에서 사용된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 3D 전자 디스플레이(200)는, 일부 실시예에 따라, 광원(260)을 더 포함할 수 있다. 광원(260)은 재지향 커플러(230)에 인접한 출력 단부에 대향하는 제1 광 가이드(210)의 입력 단부에 광학적으로 결합된다. 일부 실시예에서, 광원(260)은 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광원(150)과 실질적으로 유사하다. 특히, 광원(260)은 복수의 광학 이미터(예를 들어, LED)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 광원(260)은 제1 광 가이드(210) 내의 대응하는 복수의 안내된 광빔을 제공하기 위해 제1 광 가이드(210)의 입력 단부를 따라 배열된 복수의 광학 이미터(예를 들어, LED)를 포함할 수 있다. 복수의 안내된 광빔은 제1 광 가이드(210)에 걸쳐 입력 단부로부터 출력 단부까지 실질적으로 평행한 대역으로 안내될 수 있다. 광원(260)의 광학 이미터는 선형 어레이로서 배열될 수 있고, 각각의 광학 이미터는, 예를 들어, 제1 광 가이드(210) 내에서 상이한 시준된 안내된 광빔을 생성한다. 일부 실시예에서, 안내된 광빔의 전파 방향으로 제1 광 가이드(210)의 광학 길이는 제1 광 가이드(210)를 따른 거리보다 크며, 이에 복수의 상이한 안내된 광빔은 실질적으로 평행한 대역들의 개개의 것들 사이의 간격의 약 절반만큼 퍼진다. 즉, 제1 광학 가이드의 광학 길이는 인접한 시준된 안내된 안내된 광빔들이 서로에 퍼지도록 충분히 길다.
일부 실시예에 따라, 광원(260)은 상이한 컬러의 광(즉, 컬러 광원이다)을 생성하게 구성될 수 있다. 이와 같이, 3D 전자 디스플레이(200)는, 일부 실시예에서, 3D 컬러 전자 디스플레이(200)일 수 있다. 예를 들어, 복수의 광학 이미터는 제1 컬러의 광(예를 들어, 적색광)을 방출하도록 구성된 제1 광학 이미터, 제2 컬러의 광(예를 들어, 녹색광)을 방출하도록 구성된 제2 광학 이미터, 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색광)을 방출하도록 구성된 제3 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 이미터는 적색 발광 다이오드(LED)일 수 있고, 제2 광학 이미터는 녹색 LED일 수 있으며, 제3 광학 이미터는 청색 LED일 수 있다. 다른 예에서, 광학 이미터는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED 각각을 포함할 수 있으며, 예를 들어 멀티컬러 광학 이미터일 수 있다.
광원(260)이 컬러 광원 인 일부 실시예에서, 재지향 커플러(230)는 상이한 컬러 특정 비-제로 전파 각도로 상이한 컬러 광빔을 반사시키고 제2 광 가이드(220)로 재지향하도록 구성된 격자 커플러를 포함할 수 있다. 또한, 컬러-특정 전파 각도는 3D 전자 디스플레이(200)의 상이한 뷰에 대응하는 컬러 픽셀을 제공하도록 구성된 컬러-특정 광 필드를 형성하는 멀티빔 회절 격자(240)로부터 결합된 컬러 광빔(204)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 색-특정 광 필드는 서로 실질적으로 유사한 원추 각을 가질 수 있고, 따라서 상이한 컬러 임에도 불구하고 서로에 대해 실질적으로 유사한 3D 전자 디스플레이 뷰를 나타내는 색-특정 픽셀을 생성한다.
본원에 설명된 원리의 일부 예에 따라, 격자-기반 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 5는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 격자-기반 백라이트 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 격자-기반 백라이트 동작 방법(300)은 비-제로 전파 각도로 제1 플레이트 광 가이드에서 광을 안내된 광빔으로서 안내하는 단계(310)를 포함한다. 일부 실시예에 따라, 안내된 광빔은 시준된다. 일부 실시예에 따라, 제1 플레이트 광 가이드는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제1 플레이트 광 가이드(110)와 실질적으로 유사하다.
격자-기반 백라이트 동작 방법(300)은 재지향 커플러를 사용하여 안내된 광빔을 재지향된 안내된 광빔으로서 제2 플레이트 광 가이드에 재지향하는 단계(320)를 더 포함한다. 일부 실시예에 따라, 제2 플레이트 광 가이드는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제2 플레이트 광 가이드(120)와 실질적으로 유사하다. 또한, 일부 실시예에 따라, 안내된 광빔을 재지향하는 것(320)은 전술한 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)의 재지향 커플러(130)와 실질적으로 유사한 재지향 커플러를 채용한다. 예를 들어, 재지향 커플러는 코너 리플렉터 또는 안내된 광빔을 제1 플레이트 광 가이드 내의 제1 전파 방향에서 제2 플레이트 광 가이드의 제2 전파 방향으로 재지향하는 다른 수단(320)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 안내된 광빔을 재지향하는 단계(320)는 안내된 광빔을 제1 플레이트 광 가이드로부터 격자 커플러 쪽으로 반사시키는 것을 포함한다. 안내된 광빔을 반사시키는 것은 상술한 재지향 커플러(130)의 경사진 거울(134)과 실질적으로 유사한 경사진 거울을 채용할 수 있다. 안내된 광빔(320)을 재지향시키는 것(320)은 반사된 광빔을 격자 커플러를 사용하여 재지향된 안내된 광빔으로서 제2 플레이트 광 가이드에 회절적으로 재지향시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에 따라, 격자 커플러는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 격자 커플러(136)와 실질적으로 유사할 수 있다. 격자 커플러를 채용하는 일부 실시예에서, 안내된 광빔을 재지향하는 단계(320)는 제2 거울 또는 유사한 리플렉터(예를 들어, 위에 기술된 제2 거울(138)과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 제2 거울)를 사용하여 격자 커플러에 의해 생성된 2차 회절 산물을 재지향시키는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따라, 안내된 광빔은 제1 플레이트 광 가이드에서 안내되는 복수의 상이한 컬러 광빔의 광빔 일 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 컬러 광빔의 광을 안내하는 단계(310)는 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도로 각각의 상이한 컬러 광빔을 안내하는 것을 포함한다. 또한, 광빔이 복수의 상이한 컬러 광빔인 안내된 광빔을 재지향하는 단계(320)는 격자 커플러를 채용하는 컬러에 특정한 상이한 비-제로 전파 각도로 제2 플레이트 광 가이드로 각각의 상이한 컬러 광빔을 회절적으로 재지향시키는 것을 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 격자-기반 백라이트 동작 방법(300)은 제2 플레이트 광 가이드의 표면에서 회절 격자를 사용하여 재지향된 안내된 광의 일부를 회절적으로 아웃커플링하는 단계(330)를 더 포함한다. 재지향된 안내된 광 부분을 회절적으로 아웃커플링하는 것(330)은 소정의 주각 방향으로 제2 플레이트 광 가이드로부터 멀어지는 방향으로 지향된 아웃커플링된 광빔을 생성하도록 구성된다.
다양한 예에 따라, 회절 격자는 제2 플레이트 광 가이드의 표면에, 또는 표면 내에, 또는 표면 상에 위치된다. 회절 격자는 이의 표면에 홈, 리지, 등으로 형성될 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 제2 플레이트 광 가이드 표면 상에 필름을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 회절 격자는 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트(100)와 관련하여 전술한 회절 격자(140)와 실질적으로 유사하다. 특히, 회절 격자는 재지향된 안내된 광빔의 회절적으로 아웃커플링된(330) 부분들로부터 복수의 광빔을 생성하게 구성된 멀티빔 회절 격자일 수 있다. 멀티빔 회절 격자는 서로 이격된 만곡된 홈 및 만곡된 리지 중 하나를 포함하는 처프된 회절 격자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 전술한 멀티빔 회절 격자(140)와 실질적으로 유사할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 제2 플레이트 광 가이드 내를 포함하는, 그러나 이에 한정되지 않는 다른 어떤 곳에 위치한다.
다양한 실시예에 따라, 격자-기반 백라이트 동작 방법(300)의 재지향된 안내된 광의 회절적으로 아웃커플링된(330) 부분은 제2 광 가이드의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 지향된 복수의 방출된(또는 아웃커플링된) 광빔을 생성할 수 있다. 복수의 광빔의 방출돤 각의 광빔은 소정의 주각 방향으로 표면으로부터 멀리 지향된다. 특히, 회절 격자가 멀티빔 회절 격자일 때, 복수의 광빔의 방출된 광빔은 복수의 광빔의 다른 방출된 광빔으로부터 상이한 주각 방향을 가질 수 있다.
일부 실시예에 따라, 복수의 광빔의 방출된 광빔은 격자-기반 백라이트를 채용하는 전자 디스플레이의 픽셀에 대응할 수 있다. 특히, 멀티빔 회절 격자가 재지향된 안내된 광의 일부를 회절적으로 아웃커플링하는데 채용될 때, 복수의 아웃커플링된(또는 방출된) 광빔은 3차원(3D) 전자 디스플레이의 상이한 뷰에 대응하는 복수의 상이한 주각 방향으로 제2 플레이트 광 가이드로부터 멀어지게 지향될 수 있다. 이와 같이, 전자 디스플레이는 3D 전자 디스플레이일 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 디스플레이는 2D 전자 디스플레이일 수 있다.
일부 실시예에서, 격자-기반 백라이트 동작 방법(300)은 복수의 광 밸브를 사용하여 복수의 광빔의 방출된 광빔을 변조하는 단계(340)를 더 포함한다. 특히, 회절적으로 아웃커플링된(330) 복수의 방출된 광빔은 대응하는 복수의 광 밸브를 통과하거나 아니면 상호작용함으로써 변조된다(340). 복수의 광 밸브들로부터 방출된 변조된 광빔은, 일부 실시예에 따라, 격자-기반 백라이트(3D 전자 디스플레이를 포함하는)를 채용하는 전자 디스플레이의 픽셀을 형성할 수 있다. 예를 들어, 변조된(340) 광빔은 3D 전자 디스플레이의 복수의 뷰(예를 들어, 무안경식 3D 전자 디스플레이)를 제공할 수 있다.
일부 예에서, 복수의 방출된 광빔을 변조하는데(340) 사용되는 복수의 광 밸브는 3D 전자 디스플레이(200)에 관해 전술한 광 밸브 어레이(250)와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 광 밸브는 액정 광 밸브를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 광 밸브는 일렉트로웨팅 광 밸브 및 전기영동 광 밸브를 포함하는, 그러나 이에 한정되지 않는 다른 유형의 광 밸브일 수 있다. 변조하는 단계(340)는 일부 실시예(예를 들어, 컬러 광학 이미터가 채용될 때)에 따라, 컬러에 특정함을 토대로 하여 적용될 수 있다.
따라서, 이중 광 가이드를 채용하는 격자-기반 백라이트, 3D 전자 디스플레이 및 격자-기반 백라이트 동작의 예가 설명되었다. 전술한 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 구체적 예들 중 일부를 단지 설명하기 위한 것임을 이해해야 한다. 명백하게, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 배열들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (31)

  1. 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트에 있어서,
    제1 방향 및 비-제로 전파 각도로 광빔을 안내하도록 구성된 제1 플레이트 광 가이드로서, 상기 안내된 광빔은 상기 제1 플레이트 광 가이드의 평면에 수직인 평면에서 시준되는, 상기 제1 플레이트 광 가이드;
    재지향된 광빔을 수신하여 제2 방향으로 안내하도록 구성된 제2 플레이트 광 가이드;
    상기 제1 플레이트 광 가이드의 상기 안내된 광빔을 상기 제2 방향으로 상기 재지향된 광빔으로서 상기 제2 플레이트 광 가이드에 재지향하도록 구성된 재지향 커플러; 및
    상기 제2 플레이트 광 가이드로부터 상기 재지향된 광빔의 일부를 소정의 주각 방향으로 상기 제2 플레이트 광 가이드의 표면으로부터 멀어지게 지향된 아웃커플링된 광빔으로서 회절적으로 아웃커플링하도록 구성된 회절 격자를 포함하고,
    상기 제1 플레이트 광 가이드에 의해 안내된 상기 광빔은 상기 제1 플레이트 광 가이드에 의해 각각 비-제로 전파 각도를 갖는 평행한 대역들로 안내된 복수의 광빔들을 포함하고, 상기 안내된 복수의 광빔들의 전파 방향으로 상기 제1 플레이트 광 가이드의 광학 길이는 상기 평행한 대역들이 상기 제1 플레이트 광 가이드의 단부에서 서로 퍼지도록 하는 길이를 갖는,
    이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 플레이트 광 가이드 및 상기 제2 플레이트 광 가이드는 서로 평행하고, 상기 안내된 광빔의 상기 제1 방향은 상기 재지향된 광빔의 상기 제2 방향에 반대인, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 상기 제1 플레이트 광 가이드의 출력 단부에 그리고 상기 제2 플레이트 광 가이드의 입력 단부에 코너 리플렉터를 포함하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 경사진 거울 및 격자 커플러를 포함하고, 상기 경사진 거울은 상기 제1 플레이트 광 가이드로부터 수신된 상기 안내된 광빔을 상기 격자 커플러를 향해 반사시키도록 구성되고, 상기 격자 커플러는 상기 경사진 거울로부터의 상기 반사된 광빔을 상기 제2 플레이트 광 가이드에서 안내될 상기 재지향된 광빔으로서 상기 제2 방향으로 회절시키도록 구성된, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 재지향 커플러는, 상기 재지향된 광빔을 제2 플레이트 광 가이드 내에서 증가시키도록 상기 격자 커플러로부터의 2차 회절 산물의 광을 상기 제2 방향으로 반사시키고 재지향하도록 구성된 제2 거울을 더 포함하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 경사진 거울은 상기 격자 커플러에서 상기 반사된 광빔의 직각의 입사각을 제공하기 위해 상기 제1 플레이트 광 가이드로부터 상기 안내된 광빔을 상기 격자 커플러를 향해 반사시키도록 구성되는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  8. 제5항에 있어서, 상기 격자 커플러는 반사 회절 격자를 포함하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 시준 거울을 포함하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회절 격자는 상기 재지향된 광빔의 일부를 복수의 아웃커플링된 광빔들로서 아웃커플링하도록 구성된 멀티빔 회절 격자를 포함하고, 상기 복수의 아웃커플링된 광빔들의 한 광빔은 상기 복수의 아웃커플링된 광빔들의 다른 광빔들과는 상이한 주각 방향을 갖는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자는 선형으로 처프된 회절 격자인, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  12. 제10항에 있어서, 상이한 주각 방향들을 갖는 상기 복수의 아웃커플링된 광빔들은 3차원(3D) 전자 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응하는 픽셀들을 제공하도록 구성된 광 필드를 형성하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 재지향 커플러에 인접한 출력 단부에 대향하는 상기 제1 플레이트 광 가이드의 입력 단부에 결합된 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 복수의 상이한 컬러 광빔들로서 안내될 복수의 상이한 컬러들의 광을 제공하는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상이한 컬러 광빔들은 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도들로 상기 제1 플레이트 광 가이드 내에서 안내되는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  15. 제13항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 상기 제2 방향으로 상기 상이한 컬러 광빔들을 재지향하도록 구성된 격자 커플러를 포함하고, 상기 상이한 컬러 광빔들 각각은 상기 격자 커플러에 의해 컬러에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도로 상기 제2 플레이트 광 가이드에 재지향되는, 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트.
  16. 제1항의 상기 이중 광 가이드 격자-기반 백라이트를 포함하는 전자 디스플레이로서, 상기 전자 디스플레이는 상기 아웃커플링된 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브를 더 포함하고, 상기 회절 격자는 상기 광 밸브에 인접한 상기 제2 플레이트 광 가이드의 표면에 있으며, 변조된 상기 아웃커플링된 광빔은 상기 전자 디스플레이의 픽셀에 대응하는, 전자 디스플레이.
  17. 3차원(3D) 전자 디스플레이에 있어서,
    제1 광 가이드 및 제2 광 가이드;
    안내된 광빔을 상기 제1 광 가이드로부터 상기 제2 광 가이드에 결합 및 재지향하도록 구성된 재지향 커플러로서, 상기 안내된 광빔은 상기 제1 광 가이드의 평면에 수직인 평면에서 시준되는, 상기 재지향 커플러;
    상기 제2 광 가이드의 표면의 멀티빔 회절 격자들의 어레이로서, 상기 어레이의 멀티빔 회절 격자는 상기 제2 광 가이드 내에서 안내된 상기 재지향된 광빔의 일부를 상기 3D 전자 디스플레이의 상이한 뷰들을 나타내는 상이한 주각 방향들을 갖는 복수의 아웃커플링된 광빔들로서 회절적으로 아웃커플링하게 구성되는, 상기 멀티빔 회절 격자들의 어레이; 및
    상기 아웃커플링된 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이로서, 상기 변조된 아웃커플링된 광빔들은 상기 상이한 뷰들에 대응하는 픽셀들을 나타내는 것인, 상기 광 밸브 어레이를 포함하고,
    상기 안내된 광빔은 상기 제1 광 가이드에 의해 각각 비-제로 전파 각도를 갖는 평행한 대역들로 안내된 복수의 광빔들을 포함하고, 상기 안내된 복수의 광빔들의 전파 방향으로 상기 제1 광 가이드의 광학 길이는 상기 평행한 대역들이 상기 제1 광 가이드의 단부에서 서로 퍼지도록 하는 길이를 갖는,
    3D 전자 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 광 가이드 및 상기 제2 광 가이드 중 하나 또는 모두는 플레이트 광 가이드를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광 가이드는 서로 동일 평면 상에 배열되고, 상기 제1 및 제2 광 가이드는 비-제로 전파 각도로 시준된 광빔으로서 광을 안내하도록 구성된, 3D 전자 디스플레이.
  19. 제17항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 경사진 거울 및 반사 격자 커플러를 포함하고, 상기 경사진 거울은 상기 안내된 광빔을 상기 제1 광 가이드로부터 상기 반사 격자 커플러 쪽으로 반사시키도록 구성되고, 상기 반사 격자 커플러는 상기 경사진 거울로부터의 상기 반사된 안내된 광빔을 상기 제2 광 가이드 내에 재지향된 안내된 광빔으로서 상기 제2 광 가이드 내부로 회절시키도록 구성되는, 3D 전자 디스플레이.
  20. 제17항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자는 서로로부터 이격된 만곡된 홈들 및 만곡된 리지들 중 하나를 포함하는 처프된 회절 격자인, 3D 전자 디스플레이.
  21. 제17항에 있어서, 상기 재지향 커플러에 인접한 상기 제1 광 가이드의 출력 단부에 대향하는 상기 제1 광 가이드의 입력 단부에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 상기 제1 광 가이드에 의해 평행한 대역들로 안내될 복수의 광빔들을 제공하기 위해 상기 제1 광 가이드의 상기 입력 단부를 따라 배열되는 복수의 광학 이미터들을 포함하는, 3D 전자 디스플레이.
  22. 삭제
  23. 제21항에 있어서, 상기 평행한 대역들 각각에 대응하는 상기 복수의 광학 이미터들은 적색광을 방출하도록 구성된 제1 광학 이미터, 녹색광을 방출하도록 구성된 제2 광학 이미터, 및 청색광을 방출하도록 구성된 제3 광학 이미터를 포함하며, 상기 3D 전자 디스플레이는 3D 컬러 전자 디스플레이인, 3D 전자 디스플레이.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 광학 이미터는 적색 발광 다이오드(LED)이고, 상기 제2 광학 이미터는 녹색 LED이고, 상기 제3 광학 이미터는 청색 LED인, 3D 전자 디스플레이.
  25. 제23항에 있어서, 상기 재지향 커플러는 상이한 컬러의 안내된 광빔들을 컬러에 특정한 대응하는 상이한 비-제로 전파 각도들로 상기 제2 광 가이드에 결합하고 재지향하도록 구성된 격자 커플러를 포함하고, 컬러에 특정한 상이한 상기 멀티빔 회절 격자는 재지향된 상이한 컬러의 상기 안내된 광빔들의 일부들을 컬러에 특정한 대응하는 상기 전파 각도들로 컬러에 특정한 대응하는 상이한 광 필드들로서 회절적으로 아웃커플링하도록 구성되며, 컬러에 특정한 상이한 상기 광 필드들은 상기 3D 전자 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응하는 컬러 픽셀들을 제공하게 구성되며, 컬러에 특정한 상기 광 필드들은, 서로에 대해 유사한 콘 각들을 가지며 서로 다른 컬러들로 서로 유사한 3D 전자 디스플레이 뷰들을 나타내는, 컬러에 특정한 픽셀들을 생성하는, 3D 전자 디스플레이.
  26. 이중 광 가이드를 채용하는 격자-기반 백라이트 동작 방법에 있어서,
    제1 플레이트 광 가이드에서 광을 안내된 광빔으로서 비-제로 전파 각도로 안내하는 단계로서, 상기 안내된 광빔은 상기 제1 플레이트 광 가이드의 평면에 수직인 평면에서 시준되는, 단계;
    상기 안내된 광빔을 재지향 커플러를 사용하여 재지향된 안내된 광빔으로서 제2 플레이트 광 가이드에 재지향시키는 단계; 및
    소정의 주각 방향으로 상기 제2 플레이트 광 가이드로부터 멀어지도록 지향되는 아웃커플링된 광빔을 생성하기 위해, 상기 제2 플레이트 광 가이드의 표면의 회절 격자를 사용하여 상기 재지향된 안내된 광빔의 일부를 회절적으로 아웃커플링하는 단계를 포함하고,
    상기 안내된 상기 광빔은 상기 제1 플레이트 광 가이드에 의해 각각 비-제로 전파 각도를 갖는 평행한 대역들로 안내된 복수의 광빔들을 포함하고, 상기 안내된 복수의 광빔들의 전파 방향으로 상기 제1 플레이트 광 가이드의 광학 길이는 상기 평행한 대역들이 상기 제1 플레이트 광 가이드의 단부에서 서로 퍼지도록 하는 길이를 갖는,
    방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 안내된 광빔을 재지향시키는 단계는,
    상기 제1 플레이트 광 가이드로부터의 상기 안내된 광빔을 격자 커플러 쪽으로 반사시키는 단계; 및
    상기 반사된 광빔을 상기 격자 커플러를 사용하여 상기 재지향된 안내된 광빔으로서 상기 제2 플레이트 광 가이드에 회절적으로 재지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 안내된 광빔은 복수의 상이한 컬러 광빔들이며, 상기 상이한 컬러 광빔들은 컬러에 특정한 대응하는 상이한 비-제로 전파 각도들로 상기 제1 플레이트 광 가이드에서 안내되고, 상기 안내된 광빔을 재지향시키는 단계는 상기 상이한 컬러 광빔들을 컬러에 특정한 상기 대응하는 상이한 비-제로 전파 각도들로 상기 제2 플레이트 광 가이드에 회절적으로 재지향시키기 위해 격자 커플러를 채용하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 재지향된 안내된 광빔의 일부를 회절적으로 아웃커플링하는 단계는 3D 전자 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응하는 복수의 상이한 주각 방향들로 상기 제2 플레이트로부터 멀어지도록 지향되는 복수의 아웃커플링된 광빔들을 생성하기 위해 멀티빔 회절 격자를 채용하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자는 서로로부터 이격된 만곡된 홈들 및 만곡된 리지들 중 하나를 포함하는 선형으로 처프된 회절 격자인, 방법.
  31. 제29항에 있어서, 복수의 광 밸브들을 사용하여 상기 복수의 아웃커플링된 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 아웃커플링된 광빔들의 변조된 광빔들은 상기 상이한 뷰들에 대응하는 상기 3D 전자 디스플레이의 픽셀들을 형성하는 것인, 방법.
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