KR102642694B1 - 지향성 광원 및 수평 확산체를 이용하는 정적 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

지향성 광원 및 수평 확산체를 이용하는 정적 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

정적 멀티뷰 디스플레이 및 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법은 수평 확산체에 의하여 제공되는 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들로부터의 광을 회절적으로 산란시키기 위한 회절 격자들을 이용하여 정적 멀티뷰 이미지를 제공한다. 정적 멀티뷰 디스플레이는 광빔들을 안내하도록 구성된 도광체; 지향성 광원으로부터의 광을 이용하여 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 수평 확산체; 및 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 정적 멀티뷰 이미지를 나타내는 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된 복수의 회절 격자들을 포함한다. 정적 디스플레이의 동작 방법은 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들을 제공하기 위하여 지향성 광을 제공하고 확산시키는 단계 및 안내된 광빔으로부터의 광을 정적 멀티뷰 이미지를 나타내는 지향성 광빔들로서 추가적으로 산란시키는 단계를 포함한다.

Description

지향성 광원 및 수평 확산체를 이용하는 정적 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
N/A
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
디스플레이 및 특히 '전자' 디스플레이는 매우 다양한 기기 및 제품의 사용자에게 정보를 전달하기 위한 매우 보편적인 매체이다. 예를 들어, 전자 디스플레이는 모바일 폰(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 기타 다양한 모바일 뿐만 아니라 실질적으로 비-모바일 디스플레이 응용 및 기기를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 기기 및 응용에서 발견될 수 있다. 전자 디스플레이는 전달되고 있는 이미지 또는 유사한 정보를 나타내거나 디스플레이하기 위하여 일반적으로 픽셀 세기(intensity)의 차동 패턴을 채용한다. 차동 픽셀 세기 패턴은 수동 전자 디스플레이의 경우에서와 같이 디스플레이에 입사되는 광을 반사함으로써 제공될 수 있다. 대안적으로, 전자 디스플레이는 차동 픽셀 세기 패턴을 제공하기 위해 광을 제공하거나 방출할 수 있다. 광을 방출하는 전자 디스플레이를 종종 능동 디스플레이라고 한다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 일부의 단면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 일부의 단면도를 도시한다.
도 3d는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 스퓨리어스 반사 완화를 포함하는 정적 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 스퓨리어스 반사 완화를 포함하는 정적 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 7a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 회절 격자의 평면도를 도시한다.
도 7b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 픽셀로서 편성된 회절 격자들의 세트의 평면도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 정적(static) 또는 준-정적(quasi-static) 3차원(three-dimensional; 3D) 또는 멀티뷰 이미지(multiview image)의 디스플레이를 제공한다. 특히, 설명된 원리들에 일치되는 실시 예들은 복수의 지향성 광빔들을 이용하여 정적 또는 준-정적 멀티뷰 이미지를 디스플레이한다. 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들의 개개의 세기들 및 방향들은, 디스플레이되고 있는 멀티뷰 이미지의 뷰들 내의 여러 뷰 픽셀들에 대응된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광빔들의 개개의 세기들은, 그리고 일부 실시 예들에선 지향성 광빔들의 개개의 방향들은, 미리 결정되거나 '고정(fixed)'된다. 따라서, 디스플레이되는 멀티뷰 이미지는 정적 또는 준-정적 멀티뷰 이미지로 언급될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 정적 또는 준-정적 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된 정적 멀티뷰 디스플레이는, 지향성 광원(예를 들어, 레이저 등)에 의하여 제공되는 지향성 광(directional light)과는 상이한 방사상 방향들(radial directions)을 갖는 복수의 안내된 광빔들(guided light beams)을 도광체(light guide)에 제공하도록 구성된 수평 확산체(horizontal diffuser)를 포함한다. 지향성 광원에 의하여 제공되는 지향성 광은 적어도 수직 방향으로 시준되고, 수직 방향에 대하여 기울기 각도(tilt angle)로 제공될 수 있다. 또한, 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들은 도광체 내에서 서로 상이한 방사상 방향들로 안내된다. 또한, 정적 멀티뷰 디스플레이는, 개개의 지향성 광빔의 세기들 및 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 제공하기 위해 도광체에 광학적으로 연결된 회절 격자들을 포함한다. 회절 격자들은 도광체 내부로부터의 안내된 광의 회절적 커플링 아웃(coupling out) 또는 산란에 의하여 또는 이에 따라 지향성 광빔들을 방출하거나 제공하도록 구성된다. 따라서, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자는 회절 격자에 입사되는 안내된 광빔의 특정 방사상 방향의 함수이거나 또는 이를 설명하는 격자 특성을 포함한다. 특히, 격자 특성은 안내된 광빔을 제공하도록 구성된 지향성 광원과 회절 격자의 상대적인 위치의 함수일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 격자 특성은, 회절 격자들에 의해 제공되는 방출된 지향성 광빔들과 디스플레이되는 정적 또는 준-정적 멀티뷰 이미지의 여러 뷰들 내의 연관된 뷰 픽셀들 간의 대응을 보장하기 위해, 안내된 광빔의 방사상 방향을 감안하도록 구성된다.
본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. '정적 멀티뷰 디스플레이(static multiview display)'는 복수의 상이한 뷰들이기는 하지만, 정해진 또는 고정된(즉, 정적인) 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된 멀티뷰 디스플레이로서 정의된다. 본 명세서에서, '준-정적 멀티뷰 디스플레이(quasi-static multiview display)'는 상이한 고정된 멀티뷰 이미지들 간에 또는 복수의 멀티뷰 이미지 상태들(states) 간에, 전형적으로 시간의 함수로서, 전환(switch)될 수 있는 정적 멀티뷰 디스플레이로서 정의된다. 예를 들어, 상이한 고정된 멀티뷰 이미지들 간의 또는 멀티뷰 이미지 상태들 간의 전환은, 기초적인 형태(rudimentary form)의 애니메이션을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에 정의된 바와 같이, 준-정적 멀티뷰 디스플레이는 정적 멀티뷰 디스플레이의 한 유형이다. 따라서, 그러한 구별이 적절한 이해를 위해 필요하지 않는 한, 순전한 정적 멀티뷰 디스플레이 또는 이미지와 준-정적 멀티뷰 디스플레이 또는 이미지 간의 구별은 이루어지지 않는다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지(16)의 또는 그 내의 뷰(14)(또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이(10)의 뷰(14))의 뷰 픽셀을 디스플레이하도록 구성된 스크린(12) 상의 회절 격자를 포함한다. 예를 들어, 스크린(12)은 자동차, 전화기(예를 들어, 이동식 전화기, 스마트 폰 등), 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 기타 다른 기기의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(18)로(즉, 상이한 주 각도 방향들로) 멀티뷰 이미지(16)의 상이한 뷰들(14)을 제공한다. 뷰 방향들(18)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들로 연장되는 화살표들로서 도시되었다. 상이한 뷰들(14)은 화살표의 말미(즉, 뷰 방향들(18)을 묘사함)에 다각형 박스들로서 도시되었다. 따라서, 멀티뷰 디스플레이(10)(예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같은)가 y-축을 중심으로 회전하는 경우, 시청자는 상이한 뷰들(14)을 시청한다. 한편(도시된 바와 같이) 도 1a의 멀티뷰 디스플레이(10)가 x-축을 중심으로 회전하는 경우, (도시된 바와 같이)시청된 이미지는 시청자의 눈에 어떠한 광도 도달되지 않을 때까지 변하지 않는다.
상이한 뷰들(14)이 스크린(12) 위에 있는 것으로서 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지(16)가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되어 시청자에게 보여질 때 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타난다는 점에 유의한다. 도 1a에서와 같이 스크린(12) 위에 멀티뷰 이미지(16)의 뷰들(14)을 묘사한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 뷰 방향들(18) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 시청하는 것을 나타내려 한 것이다. 또한, 제한이 아닌 예로서, 도 1a에는 단지 3개의 뷰들(14)과 3개의 뷰 방향들(18)만이 도시되었다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔(light beam)은 일반적으로 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 각도 성분(θ)은 광빔의 '고도 성분(elevation component)' 또는 '고도각(elevation angle)'으로 언급된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '방위 성분(azimuth component)' 또는 '방위각(azimuth angle)'으로 언급된다. 정의에 의하면, 고도각(θ)은 수직 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 평행인)에서의 각도이다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a의 뷰 방향(18))에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들 {θ, φ}의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 의하면, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점(point of origin)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1b는 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)' 및 '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'라는 용어들에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰(multiview)'라는 용어는 복수의 뷰들 중 뷰들 간의 각도 시차(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시점들(perspectives)을 나타내는 복수의 뷰들로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 본 명세서에서 '멀티뷰'라는 용어는 3개 이상의 상이한 뷰들(즉, 최소 3개의 뷰들로서 일반적으로 4개 이상의 뷰들)을 명백히 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위하여 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구분된다. 그러나, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 이미지들 및 멀티뷰 디스플레이들은 3개 이상의 뷰들을 포함할 수 있지만, 멀티뷰의 뷰들 중 단지 2개만을 동시에 보게끔(예를 들어, 하나의 눈 당 하나의 뷰) 선택함으로써 멀티뷰 이미지들이 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 스테레오스코픽 쌍의 이미지들(stereoscopic pair of images)로서 보일 수 있다는 것에 유의한다.
멀티뷰 디스플레이에서, 본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은, 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각의 픽셀들을 나타내는 한 세트의 또는 복수의 뷰 픽셀들로서 정의된다. 대등하게는, 멀티뷰 픽셀은, 멀티뷰 디스플레이에 의하여 디스플레이될 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 픽셀에 대응되거나 그 픽셀을 나타내는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들은, 뷰 픽셀들 각각이 상이한 뷰들 중 대응되는 하나의 뷰의 정해진 뷰 방향과 관련된다는 점에서 소위 '지향성 픽셀들(directional pixels)'이다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들로 나타나는 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치들 또는 좌표들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 {x1, y1}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x2, y2}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀 내의 뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 8개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련된 8개의 뷰 픽셀들을 제공할 수 있다. 대안적으로, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련된 64개의 뷰 픽셀들을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 어레이의 뷰들(즉, 32개의 뷰들)을 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32개의 뷰 픽셀들(즉, 각각의 뷰마다 1개)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 선택된 뷰를 구성하는 픽셀들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.
본 명세서에서, '도광체(light guide)'는 내부 전반사(total internal reflection)를 이용하여 그 내에서 광을 안내하는 구조물로서 정의된다. 특히, 도광체는 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수 있다. '도광체(light guide)'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 경계에서 광을 안내하기 위하여 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위하여 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로서 지칭되는, 한 장씩의(piece-wise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상단 표면 및 하단 표면(즉, 대향 표면들)에 의하여 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 구간 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위하여 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 일반적으로 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하기 위하여 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들(diffractive features))로서 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 특징부들의 쌍들 사이에 하나 이상의 격자 간격을 갖는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예를 들어, 재료 표면 내의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는 특징부들의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 재료 표면 내 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다. 다양한 실시 예들 및 예들에 따르면, 회절 격자는 회절 격자에 의해 회절될 광의 파장보다 작은 인접한 회절 특징부들 간의 격자 간격 또는 거리를 갖는 서브-파장 격자(sub-wavelength grating)일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사되면, 제공된 회절 또는 회절적 산란(diffractive scattering)은, 회절 격자가 회절에 의하여 도광체로부터 광을 커플 아웃(couple out) 또는 산란시킬 수 있다는 점에서 '회절적 커플링(diffractive coupling)' 또는 '회절적 산란(diffractive scattering)'을 야기할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절에 의하여 광의 각도를 재지향시키거나 변경시킨다(즉, 회절각(diffractive angle)으로). 특히, 회절의 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자 상에 입사되는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 상이한 전파 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 회절에 의한 광의 전파 방향의 변경은 '회절적 재지향(diffractive redirection)'으로 언급된다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자 상에 입사되는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 특징부들을 포함하는 구조물인 것으로 이해될 수 있으며, 도광체로부터 광이 입사되면 회절 격자는 또한 도광체로부터의 광을 회절적으로 커플 아웃시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 특징부들은 '회절 특징부들(diffractive features)'로 언급되고, 재료 표면(즉, 2개의 재료들 간의 경계)에, 재료 표면 내에 및 재료 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 표면은 도광체의 표면일 수 있다. 회절 특징부들은 표면의, 표면 내의 또는 표면 상의 홈들, 융기들, 구멍들 및 돌출들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 내에 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 회절 특징부들(예를 들어, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
후술될 바와 같이, 본 명세서에서의 회절 격자는 특징부 간격 또는 피치(pitch), 배향(orientation) 및 크기(예를 들어, 회절 격자의 폭 또는 길이) 중 하나 이상을 포함하는 격자 특성을 가질 수 있다. 또한, 격자 특성은 회절 격자 상의 광빔들의 입사각, 지향성 광원으로부터의 회절 격자의 거리, 또는 이들 둘 다의 함수로서 선택될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자의 격자 특성은 회절 격자의 위치와 지향성 광원의 상대적인 위치를 기반으로 선택될 수 있다. 회절 격자의 격자 특성을 적절히 변화시킴으로써, 회절 격자에 의하여 회절된(예를 들어, 도광체로부터 회절적으로 산란된) 광빔(즉, '지향성 광빔')의 세기 및 주 각도 방향 모두가 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀의 세기 및 뷰 방향에 대응된다.
본 명세서에 설명된 다양한 예들에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술될 바와 같은 멀티뷰 픽셀의 회절 격자)는 도광체(예를 들어, 판 도광체)로부터의 광을 광빔으로서 회절적으로 산란 또는 커플 아웃(couple out)시키기 위하여 이용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의하여 제공되는 회절각(diffraction angle; θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다.
(1)
여기서, λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 간의 거리 또는 간격, θ i 는 회절 격자 상의 광의 입사각이다. 단순화를 위하여, 식(1)은 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률은 1인 것(즉, n out = 1)으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수(m)는 정수로 주어진다. 회절 격자에 의하여 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있고, 여기서 회절 차수는 양수(예를 들어, m > 0)이다. 예를 들어, 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1) 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치할 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θ i )으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(또는 광빔들의 집합)(50)을 도시한다. 광빔(50)은 도광체(40) 내의 안내된 광빔이다. 또한, 도 2에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의하여 회절적으로 생성되고 산란된, 커플 아웃된 또는 산란된 광빔(또는 광빔들의 집합)(60)이 도시되었다. 산란된 광빔(60)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m )(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 예를 들어, 산란된 광빔(60)은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 여러 광빔들의 주 각도 방향은 회절 격자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등), 배향 및 특징부 간격 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 격자 특성에 의해 결정된다. 또한, 본 명세서에 정의에 의하면, 그리고 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 회절 격자에 의해 생성된 광빔은 각도 성분들{θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔의 광선들이, 적어도 평면에서, 광빔(예를 들어, 도광체 내의 안내된 광빔) 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다.
본 명세서에서, '시준 계수(collimation factor)'는 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준 계수는 시준된 광의 빔 내의 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예를 들어, 시준 계수(σ)는 시준된 광의 빔 내의 대부분의 광선들이 특정한 각도 확산 내에(예를 들어, 시준된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대하여 +/- σ도) 있음을 명시할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선들은 각도 측면에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은 시준된 광빔의 피크(peak) 세기의 절반만큼에 의하여 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마 기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의하여 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들 또는 레이저 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의하여 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러를, 또는 대등하게는 파장을, 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '회절 격자'는 하나 이상의 회절 격자를 의미하며, 따라서 '상기 회절 격자'는 '상기 회절 격자(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위하여 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 이미지들을 보다 구체적으로는 정적 멀티뷰 이미지들을 제공하도록 구성된 멀티뷰 디스플레이(즉, 정적 멀티뷰 디스플레이)가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 3b는 도 3a의 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부를 통한 단면을 도시할 수 있고, 이 단면은 z-y 평면에 있으며, 도 3c는 도 3a의 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부를 통한 단면을 도시하며, 이 단면은 x-z 평면에 있다. 도 3d는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 사시도를 도시한다.
일부 실시 예들에 따르면, 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 순전히 정적 멀티뷰 이미지를 제공하도록 구성되는 반면, 다른 한편으로는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 복수의 멀티뷰 이미지들을 제공하도록 구성될 수 있고 따라서 준-정적 멀티뷰 디스플레이(100)로서 기능(또는 존재)한다. 예를 들어, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는, 후술될 바와 같이, 상이한 고정된 멀티뷰 이미지들 사이에서 또는 대등하게는 복수의 멀티뷰 이미지 상태들 사이에서 전환 가능할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 복수의 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성되고, 복수의 지향성 광빔들 중 각각의 지향성 광빔(102)은 소정의 세기 및 주 각도 방향을 갖는다. 복수의 지향성 광빔들(102)은 정적 멀티뷰 디스플레이(100)가 제공 또는 디스플레이하도록 구성된 멀티뷰 이미지의 뷰들의 세트의 여러 뷰 픽셀들을 나타낸다. 일부 실시 예들에서, 뷰 픽셀들은 멀티뷰 이미지들의 여러 상이한 뷰들을 나타내기 위하여 멀티뷰 픽셀들로 편성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 도광체(110)를 포함한다. 예를 들어, 도광체는 (도시된 바와 같이) 판 도광체일 수 있다. 도광체(110)는 도광체(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(112)으로서 또는 보다 구체적으로 안내된 광빔들(112)로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(110)는 광학 도파로(waveguide)로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광빔들(112)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 도광체(110)는 연장된, 광학적으로 투명한 실질적으로 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 광을 안내된 광빔(112)으로서 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등), 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료들 중 임의의 것으로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 도광체(110)는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위하여 이용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(110)는 도광체(110)의 제 1 표면(110')(예를 들어, '전'면)과 제 2 표면(110")(예를 들어, '후'면 또는 '하단'면) 사이에서 0이 아닌 전파 각도(θ)로 내부 전반사에 따라 안내된 광빔들(112)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광빔들(112)은 0이 아닌 전파 각도(θ)로 도광체(110)의 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110") 사이에서 반사되거나 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파한다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 제 2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 0이 아닌 전파 각도(θ)는 0보다 크고 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광빔들(112)의 0이 아닌 전파 각도(θ)는 약 10도(10°) 내지 약 50도(50°) 사이, 또는 일부 예들에선 약 20도(20°) 내지 약 40도(40°) 사이, 또는 약 25도(25°) 내지 약 35도(35°) 사이일 수 있다. 예를 들어, 0이 아닌 전파 각도(θ)는 약 30도(30°)일 수 있다. 다른 예들에서, 0이 아닌 전파 각도(θ)는 약 20도(20°), 또는 약 25도(25°), 또는 약 35도(35°)일 수 있다. 또한, 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도(θ)가 특정한 구현을 위하여 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 안내된 광빔들(112)이 그 사이에서 안내되는 도광체(110)의 제 1 및 제 2 표면들(110', 110")은, 도광체(110)의 에지들(edges)과 같은 다른 표면들(즉, 안내 표면들이 아닌)과의 구분을 위하여, 도광체(110)의 '안내 표면들(guiding surfaces)'로 언급될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 안내 표면들은 수평 방향 또는 수평 평면(즉, 도시된 바와 같은 x-y 평면)으로 배향된다. 따라서, 안내된 광빔들(112)은 굵은 화살표로 묘사된 수평 방향으로의 일반적인 전파 방향(103)을 갖는다.
도 3a, 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 지향성 광원(directional light source; 120)을 더 포함한다. 지향성 광원(120)은 도광체(110)에 지향성 광을 제공하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광원(120)은 수직 방향으로 시준된 지향성 광을 제공하도록 구성된다. 즉, 지향성 광원(120)에 의하여 제공되는 지향성 광은, 안내된 광빔(112)의 전파 방향 및 도광체(110)의 안내 표면 둘 다에 직교하는 수직 방향으로 시준된다. 도 3a 내지 도 3c에서, 수직 방향은 z-방향의 수평 방향에 직교하는 z-방향으로 도시되었다.
다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광원(120)은 도광체(110)의 에지(edge) 또는 측면(side; 114)을 따라 위치될 수 있다. 또한, 지향성 광원(120)은, 예를 들어 도시된 바와 같이, 입력 위치(116)의 측면(114)을 따라 위치될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광원(120)의 입력 위치(116)는 측면(114)의 중심 또는 중앙에 있거나 그 부근에 있다. 특히, 도 3a 및 도 3d에서, 지향성 광원(120)의 입력 위치(116)는 도광체(110)의 측면(114)(즉, '입력 측면(input side)')의 대략 중앙에(예를 들어, 가운데에) 있다. 대안적으로(미도시), 입력 위치(116)는 도광체(110)의 측면(114)의 중앙으로부터 떨어져서, 예를 들어 코너에 있을 수 있다. 예를 들어, 도광체(110)는 직사각형 형상(예를 들어, 도시된 바와 같이)을 가질 수 있고, 지향성 광원(120)의 입력 위치(116)는 직사각형 형상의 도광체(110)의 코너(예를 들어, 입력 측면(114)의 코너)에 있을 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 지향성 광원(120)은, 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 지향성 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기(optical emitter))을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광원(120)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색광(monochromatic light)을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 컬러는 특정한 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, RGB 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예들에서, 지향성 광원(120)은 실질적으로 광대역 또는 다색광(polychromatic light)을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역의 또는 다색의 지향성 광의 원천일 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원(120)은 백색광을 지향성 광으로서 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광원(120)은, 상이한 컬러들을 갖는 레이저들의 어레이 또는 LED들의 어레이와 같은, 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 컬러들 각각에 대응되는 안내된 광의 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 지향성 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 지향성 광원(120)에 의하여 제공되는 지향성 광은, 전술한 바와 같이 수직 방향을 따라 또는 수직 방향으로 적어도 시준된다(즉, 지향성 광은 시준된 광빔들일 수 있음). 일부 실시 예들에서, 지향성 광은 수평 방향으로 더 시준될 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원(120)이 레이저를 포함하는 경우, 지향성 광원(120)에 의하여 제공되는 지향성 광은 수직 방향 및 수평 방향 둘 다로 시준될 수 있다. 또한, 지향성 광원(120)으로부터의 지향성 광을 도광체(110) 내부로 커플링시킴으로써 생성된 안내된 광빔들(112)은, 예를 들어 수직 방향을 따라, 적어도 부분적으로 시준될 수 있다(즉, 안내된 광빔들(112)은 시준된 광빔들일 수 있음). 즉, 안내된 광빔들(112)은, 예를 들어, 도광체(110)의 안내 표면(예를 들어, 제 1 또는 제 2 표면(110', 110"))에 수직인 평면에서 비교적 좁은 각도 확산(angular spread)을 갖는 시준된 안내된 광빔들(112)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(110)는 수평 확산체(130)를 더 포함한다. 수평 확산체는 지향성 광으로부터 도광체(110) 내의 복수의 안내된 광빔들(112)을 제공하도록 구성된다. 또한, 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(112)은 수직 방향에 직교하는 수평 방향에서 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는다. 즉, 도 3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 수평 확산체(130)는 지향성 광원(120)으로부터 지향성 광을 수신하고, 수신된 지향성 광을 수평 방향으로 확산(spread 또는 diffuse)시켜 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들(112)을 제공하도록 구성된다. 이와 같이, 수평 확산체(130)는 지향성 광을 수평 방향을 따라 산란시키거나 확산시켜 수평 방향을 따르는 지향성 광의 시준 계수를 변경시킬 수 있다. 따라서, 지향성 광원(120)과 도광체(110) 사이에 위치된 수평 확산체(130)는, 지향성 광을 상이한 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들(112)로서 도광체(110) 내에 제공하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 수평 확산체(130)는 수직 방향으로 시준된 지향성 광의 시준 계수를 실질적으로 유지하거나 적어도 이에 최소한으로 영향을 미치도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 수평 확산체(130)는 복수의 안내된 광빔들을 수직 방향을 따라 추가적으로 시준하도록 구성될 수 있다. 홀로그래픽(holographic) 확산체, 프리즘 또는 렌티큘러(lenticular) 시트를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 확산체들 중 임의의 것이 수평 확산체(130)로서 이용될 수 있다.
도 3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 지향성 광원(120)에 의하여 방출되는 지향성 광은 지향성 광을 확산시키거나 산란시키는 수평 확산체(130)로 진입하여 수직 방향에(즉, z-축에) 직교하는 수평 방향을 따라(즉, x-축을 따라) 확산된다. 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(112)은, 전파 방향(103)으로 도광체(110)의 길이에 걸쳐 또는 그 길이를 따라 입력 위치(116)로부터 멀어지는 방사상 패턴으로 전파한다. 복수의 안내된 광빔들 중 개개의 안내된 광빔들(112)은 입력 위치(116)로부터 멀어지는 전파의 방사상 패턴으로 인하여 서로 상이한 방사상 방향들(118)을 갖는다. 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 광원(120)과 수평 확산체(130)의 조합은 입력 위치(116)에서의 광의 '점(point)' 원천에 가까울(approximate) 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 지향성 광원(120)에 의하여 제공되는 지향성 광은 수직 방향으로 기울기(tilt)를 갖는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수평 확산체(130)는 수직 방향으로 지향성 광을 기울일 수 있다 다양한 실시 예들에 따르면, 기울기는 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도(θ)를 갖는 안내된 광빔들(112)을 초래할 수 있다. 따라서, 지향성 광원(120) 및 수평 확산체(130) 각각은 또는 이들의 조합은, 안내된 광빔(112)의 0이 아닌 전파 각도(θ)를 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 상이한 컬러들의 광학 방출기들이 이용되는 경우, 지향성 광원(120), 또는 지향성 광원(120)과 수평 확산체(130)의 조합은 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 지향성 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 수직 방향으로 적어도 부분적으로 시준된 지향성 광빔들의 이용은 정적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의하여 제공되는 멀티뷰 이미지에 영향을 줄 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 안내된 광빔들(112)이 도광체(110) 내에서 수직 방향으로 조밀하게 시준되면, 방출되는 지향성 광빔들(102)은 적어도 1개의 방향으로 가능하게는 2개의 직교하는 방향들로 비교적 좁거나 국한된 각도 확산을 가질 수 있다.
도 3a, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 도광체(110)에 걸쳐 분포된 복수의 회절 격자들(140)을 더 포함한다. 복수의 회절 격자들(140)은 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들(102)로서 산란시키도록 구성된다. 전술한 바와 같이 그리고 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들(140)에 의하여 산란되는 지향성 광빔들(102)은 정적 멀티뷰 이미지를 나타낼 수 있다. 특히, 복수의 회절 격자들(140)에 의하여 방출되는 지향성 광빔들(102)은 정보를, 예를 들어 3D 컨텐츠를 갖는 정보를, 디스플레이하기 위하여 정적 멀티뷰 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 후술될 바와 같이, 도광체(110)가 지향성 광원(120)에 의하여 그리고 수평 확산체(130)를 이용하여 측면(114)으로부터 조명되는 경우, 회절 격자들(140)은 지향성 광빔들(102)을 회절적으로 산란시킬 수 있다.
특히, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자(140)는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔(112)의 일부로부터 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔(102)을 제공하도록 구성된다. 또한, 회절 격자(140)는 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀의 세기 및 뷰 방향에 대응되는 세기 및 주 각도 방향 둘 다를 갖는 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자들(140)은 일반적으로 교차되거나, 중첩되거나 또는 다른 방식으로 서로 접촉되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들 중 각각의 회절 격자(140)는 일반적으로 회절 격자들(140) 중의 다른 것들로부터 구별되고 분리되어 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 지향성 광빔들(102)은, 적어도 부분적으로, 도광체(110) 내의 안내된 광빔들(112)의 평균적인 또는 일반적인 전파 방향(103)과는 상이한 방향으로, 일부 실시 예들에서는 이에 직교하는 방향으로, 전파한다. 예를 들어, 일부 실시 예들에 따르면, 도 3c에 도시된 바와 같이, 회절 격자(140)로부터의 지향성 광빔(102)은 실질적으로 x-z 평면에 국한될 수 있다. 그러나, 지향성 광원(120)의 입력 위치(예를 들어, 입력 위치(116))를 변경시키는 것은 일반적으로 지향성 광빔(102)의 주 각도 방향을 변경시킬 것이라는 점에 유의한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자들(140) 각각은 연관된 격자 특성(associated grating characteristic)을 갖는다. 각각의 회절 격자의 연관된 격자 특성은 지향성 광원(120)으로부터 회절 격자에 입사되는 안내된 광빔(112)의 방사상 방향(118)에 의존하거나, 이에 의해 정의되거나, 또는 이의 함수이다. 일부 실시 예들에서, 연관된 격자 특성은 회절 격자(140)와 지향성 광원(120)의 입력 위치(116) 사이의 거리에 의해 추가적으로 결정되거나 정의된다. 예를 들어, 연관된 특성은, 회절 격자(140)에 입사되는 안내된 광빔(112)의 방사상 방향(118)뿐만 회절 격자(140)와 입력 위치(116) 사이의 거리(D)의 함수일 수 있다. 다르게 말하면, 복수의 회절 격자들(140) 내의 회절 격자(140)의 연관된 격자 특성은 지향성 광원의 입력 위치(116) 및 입력 위치(116)에 대한 도광체(110)의 표면 상의 회절 격자(140)의 특정한 위치에 의존한다.
도 3a는 상이한 공간 좌표들 (x1, y1) 및 (x2, y2)를 갖는 2개의 상이한 회절 격자들(140a, 140b)을 도시하는데, 이들은 회절 격자들(140)에 입사되는 복수의 안내된 광빔들(112)의 상이한 방사상 방향들(118a, 118b)을 보상하거나 감안하기 위해 상이한 격자 특성들을 추가적으로 갖는다. 유사하게, 2개의 상이한 회절 격자들(140a, 140b)의 상이한 격자 특성들은, 상이한 공간 좌표들 (x1, y1) 및 (x2, y2)에 의해 결정된 광원의 입력 위치(116)로부터의 각각의 회절 격자들(140a, 140b)의 상이한 거리들을 감안한다.
도 3d는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의하여 제공될 수 있는 복수의 지향성 광빔들(102)의 예를 도시한다. 특히, 도시된 바와 같이, 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들(102)을 방출하는 복수의 회절 격자들 중 회절 격자들(140)의 상이한 세트들이 도시되었다. 다양한 실시 예들에 따르면, 상이한 주 각도 방향들은 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 상이한 뷰 방향들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제 1 세트의 회절 격자들(140)은 입사된 안내된 광빔들(112)(점선으로 도시됨)의 일부를 회절적으로 산란시켜 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 제 1 뷰 방향(또는 제 1 뷰)에 대응되는 제 1 주 각도 방향을 갖는 제 1 세트의 지향성 광빔들(102')을 제공할 수 있다. 유사하게, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 제 2 뷰 방향(또는 제 2 뷰) 및 제 3 뷰 방향(또는 제3 뷰)에 각각 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 제 2 세트의 지향성 광빔들(102") 및 제 3 세트의 지향성 광빔들(102"')은, 도시된 바와 같이, 각각의 제 2 및 제 3 세트의 회절 격자들(140)에 의한 입사된 안내된 광빔들(112)의 다른 일부의 회절적 산란에 의하여 제공될 수 있다. 또한, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 제공될 수 있는 멀티뷰 이미지(16)의 제 1 뷰(14'), 제 2 뷰(14"), 및 제 3 뷰(14"')가 도 3d에 도시되었다. 도시된 제 1, 제 2 및 제 3 뷰(14', 14", 14"')는 객체의 상이한 시점 뷰들(perspective views)을 나타내고, 전체적으로는 디스플레이된 멀티뷰 이미지(16)(예를 들어, 도 1a에 도시된 멀티뷰 이미지(16)와 대등함)이다.
일반적으로, 회절 격자(140)의 격자 특성은 회절 격자의 회절 특징부들의 간격 또는 피치, 격자 배향 및 격자 크기(또는 범위(extent)) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 회절-격자 커플링 효율(diffraction-grating coupling efficiency)(예를 들어, 회절-격자 영역, 홈 깊이 또는 융기 높이 등)은 입력 위치(116)로부터 회절 격자까지의 거리의 함수일 수 있다. 예를 들어, 회절 격자 커플링 효율은, 부분적으로, 방사상 확산 및 다른 손실 계수들과 연관된 안내된 광빔들(112)의 세기의 일반적인 감소를 정정 또는 보상하도록, 거리의 함수로서 증가되도록 구성될 수 있다. 따라서, 일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자(140)에 의해 제공되고 대응되는 뷰 픽셀의 세기에 대응되는 지향성 광빔(102)의 세기는, 부분적으로, 회절 격자(140)의 회절적 커플링 효율(diffractive coupling efficiency)에 의해 결정될 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도 4에는, 도광체(110)의 측면(114)에 있는 지향성 광원(120)의 입력 위치(116)로부터 거리(D)인 각도 공간(angular space) 내의 조명 체적(illumination volumes)(142)이 도시되었다. 복수의 안내된 광빔들(112)의 전파의 방사상 방향이 y-축으로부터 멀어지고 x-축을 향하여 각도가 변화함에 따라 조명 체적은 더 넓어지는 각도 크기를 갖는다는 것에 유의한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 조명 체적(142b)은 조명 체적(142a)보다 크다.
다시 도 3c를 참조하면, 도시된 바와 같이, 복수의 회절 격자들(140)은 도광체(110)의 광빔 방출 표면인 도광체(110)의 제 1 표면(110')에 또는 이에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자들(140)은 안내된 광의 일부를 제 1 표면(110')을 통해 지향성 광빔들(102)로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 투과 모드(transmission mode) 회절 격자들일 수 있다. 대안적으로, 복수의 회절 격자들(140)은 도광체(110)의 광빔 방출 표면(즉, 제 1 표면(110'))에 대향되는 제 2 표면(110")에 또는 이에 인접하여 위치될 수 있다. 특히, 회절 격자들(140)은 반사 모드(reflection mode) 회절 격자들일 수 있다. 반사 모드 회절 격자들로서, 회절 격자들(140)은 안내된 광의 일부를 회절시키고 회절된 안내된 광의 일부를 제 1 표면(110')을 향해 반사시켜, 제 1 표면(110')을 통해 회절적으로 산란된 지향성 광빔들(102)로서 내보내도록 구성된다. 다른 실시 예들에서(미도시), 회절 격자들(140)은, 도광체(110)의 표면들 사이에, 예를 들어 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다로서, 위치될 수 있다.
본 명세서에 설명된 일부 실시 예들에서, 지향성 광빔들(102)의 주 각도 방향들은 도광체의 표면에서 도광체(110)를 빠져나가는 지향성 광빔들(102)에 기인한 굴절 효과를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제한이 아닌 예로서, 회절 격자들(140)이 제 2 표면(110")에 또는 이에 인접하여 위치하는 경우, 지향성 광빔들(102)은 지향성 광빔들(102)이 제 1 표면(110')을 가로지를 때의 굴절률의 변화 때문에 굴절(즉, 구부러짐)될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 여러 상이한 기법들 중 하나 이상이 도광체(110) 내의 안내된 광빔들(112)의 0이 아닌 전파 각도(θ)를 제공할 수 있다. 도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부의 단면도를 도시한다.
제한이 아닌 예로서 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 예들에서 0이 아닌 전파 각도(θ)는 기울어진 지향성 광원(120), 지향성 광을 수직 방향으로 기울이도록 구성된 수평 확산체(130) 및 도광체(110)의 측면(114)의 입력 표면 또는 입구면(entrance facet)의 형상/경사에 의하여 제공되는 기울기 중 하나 이상의 결과일 수 있다. 즉, 지향성 광원(120)은, 도광체 내의 안내된 광빔들(112)의 0이 아닌 전파 각도(θ)를 제공하기 위하여 지향성 광원에 의하여 방출되는 지향성 광이 수직 방향으로 기울기를 갖도록, 기울어질 수 있다. 도 5a는, 제한이 아닌 예로서, 기울어진 지향성 광원(120)을 도시한다. 다른 실시 예들에서, 지향성 광원(120)으로부터의 기울어진 지향성 광은, 예를 들어 지향성 광원(120) 내의 기울어진 반사체 또는 기울어진 렌즈를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 메커니즘에 의하여 제공될 수 있다. 도 5b는 도광체(110) 내에서 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도(θ)를 갖는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(112)을 제공하기 위하여 지향성 광을 기울이도록 구성된 수평 확산체(130)를 도시한다. 도 5b는 예시의 목적으로 수평 확산체(130)의 중앙에서 발생하는 기울기를 도시하지만, 지향성 광의 기울어짐은 예를 들어 수평 확산체(130)의 두께에 걸쳐 연속적으로 발생할 수 있다. 도 5c는 도광체(110) 내에서 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도(θ)를 갖는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(112)을 제공하도록 구성된 형상을 갖는 입력 표면(114')을 포함하는 도광체(110)를 도시한다. 특히, 도 5c는 입력 표면(114')을 실질적으로 편평한 경사진 표면(surface) 또는 면(facet)으로서 도시한다. 다른 실시 예들에서(미도시), 입력 표면(114')은 만곡되거나 형상화된(예를 들어, 기울어진 포물선 표면) 기울어지거나 경사진 표면을 가질 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시되지는 않았지만, 일부 실시 예들에서, 다른 굴절, 반사 또는 회절 구조물(예를 들어, 렌즈 또는 회절 격자)이 수직 방향으로의 안내된 광빔들(112)의 0이 아닌 전파 각도(θ)를 초래하는 지향성 광의 기울기를 제공하는 데 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 지향성 광빔들은 수직 방향에 대해 하나 이상의 방향으로 기울어질 수 있고, 따라서 복수의 안내된 광빔들은 하나 이상의 0이 아닌 전파 각도(θ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성 중 임의의 것들의 양방향(bilateral) 구성이 이용될 수 있다. 양방향 구성은 수직 방향으로 동일하지만 반대되는 2개의 방향들로 기울기를 제공하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 동일한 크기(magnitude)를 갖지만 반대되는 부호(sign)를 갖는 0이 아닌 전파 각도들(θ)을 갖는 안내된 광빔들(112)이 도광체(110) 내에 제공될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 특히 스퓨리어스 반사(spurious reflection) 원인들이 의도되지 않은 지향성 광빔들의 방출을 초래하고 그에 따라 정적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의한 의도되지 않은 이미지들의 생성을 초래할 수 있는 경우, 정적 멀티뷰 디스플레이(100) 내의 안내된 광(112)의 다양한 스퓨리어스 반사 원인들을 완화시키기 위한, 일부 실시 예들에서는 심지어 이들을 제거하기 위한, 준비가 이루어질 수 있다. 다양한 잠재적인 스퓨리어스 반사 원인들의 예들은, 안내된 광(112)의 2차 반사를 생성할 수 있는 도광체(110)의 측벽들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 정적 멀티뷰 디스플레이(100) 내의 다양한 스퓨리어스 반사 원인들로부터의 반사는, 스퓨리어스 반사의 제어된 재지향 및 흡수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 여러 방법들 중 임의의 것에 의하여 완화될 수 있다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 스퓨리어스 반사 완화를 포함하는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 스퓨리어스 반사 완화를 포함하는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 특히, 도 6a 및 도 6b는 도광체(110), 지향성 광원(120) 및 복수의 회절 격자들(140)을 포함하는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)를 도시한다. 또한, 복수의 안내된 광빔들 중 적어도 하나의 안내된 광빔(112)이 도광체(110)의 측벽(114a, 114b)에 입사되는, 복수의 안내된 광빔들(112)이 도시되었다. 측벽들(114a, 114b)에 의한 안내된 광빔(112)의 잠재적인 스퓨리어스 반사가, 반사된 안내된 광빔(112')을 나타내는 점선 화살표로 도시되었다.
도 6a에서, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 도광체(110)의 측벽들(114a, 114b)에 흡수층(absorbing layer; 119)을 더 포함한다. 흡수층(119)은 안내된 광빔들(112)로부터 입사광을 흡수하도록 구성된다. 예를 들어, 흡수층은 측벽들(114a, 114b)에 도포된 흑색 페인트를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 흡수체(optical absorber)를 포함할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 흡수층(119)은 측벽(114b)에 적용되고, 측벽(114a)에는 흡수층(119)이 없다. 흡수층(119)은 입사되는 안내된 광빔(112)을 차단(intercept)하고 흡수하여 측벽(114b)으로부터의 잠재적인 스퓨리어스 반사의 생성을 방지하거나 완화시킨다. 반면, 제한이 아닌 예로서 도시된 바와 같이, 측벽(114a)에 입사되는 안내된 광빔(112)은 반사되어 반사된 안내된 광빔(112')의 생성이 초래된다.
도 6b는 제어된 반사각(reflection angle)을 이용한 스퓨리어스 반사 완화를 도시한다. 특히, 도 6b에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 도광체(110)는 경사진 측벽들(114a, 114b)을 포함한다. 경사진 측벽들은 반사되는 안내된 광빔(112')을 회절 격자들(140)로부터 실질적으로 멀어지도록 우선적으로 지향시키도록 구성된 경사각(slant angle)을 갖는다. 따라서, 반사되는 안내된 광빔(112')은 의도되지 않은 지향성 광빔으로서 도광체(110)로부터 회절적으로 산란되지 않는다. 도시된 바와 같이, 측벽들(114a, 114b)의 경사각은 x-y 평면에 있을 수 있다. 다른 예들에서(미도시), 측벽들(114a, 114b)의 경사각은 다른 평면에, 예를 들어 반사되는 안내된 광빔(112')을 도광체(110)의 상단 또는 하단 표면 외부로 지향시키기 위하여 x-z 평면에, 있을 수 있다. 도 6b는 측벽들(114a, 114b)이 단지 이들의 일부를 따른 경사를 포함하는 것을 제한이 아닌 예로서 도시한다는 점에 유의한다.
일부 실시 예들에 따르면(미도시), 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 서로 횡방향으로(laterally) 오프셋된 복수의 지향성 광원들(120)을 포함할 수 있다. 복수의 지향성 광원들 중 지향성 광원들(120)의 횡방향 오프셋은, 개별 회절 격자들(130)에서 또는 이들의 사이에서 여러 안내된 광빔들(112)의 방사상 방향들의 차이를 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 이러한 차이는 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 애니메이션을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 준-정적 멀티뷰 디스플레이(100)일 수 있다.
예를 들어, 상이하게 횡방향으로 오프셋된 지향성 광원들(120) 간의 전환에 의하여, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 시간-순서로된(time-sequenced) 애니메이션과 같은 멀티뷰 이미지들의 '애니메이션'을 제공할 수 있다. 즉, 상이한 순차적인 시간 간격들 또는 기간들 동안 지향성 광원들을 순차적으로 조명함으로써, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 상이한 시간 기간들 동안 멀티뷰 이미지의 겉보기 위치(apparent location)를 시프트(shift)하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 애니메이션에 의하여 제공되는 겉보기 위치에서의 이러한 시프트는, 복수의 멀티뷰 이미지 상태들을 제공하기 위하여 정적 멀티뷰 디스플레이(100)를 준-정적 멀티뷰 디스플레이(100)로서 동작시키는 예를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 3a 내지 도 3d와 관련하여 전술한 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 지향성 광빔들(102)은 회절을 이용하여(예를 들어, 회절적 산란 또는 회절적 커플링에 의하여) 방출된다. 일부 실시 예들에서, 복수의 회절 격자들(140)은 멀티뷰 픽셀들로서 편성될 수 있고, 각각의 멀티뷰 픽셀은 복수의 회절 격자들로부터의 하나 이상의 회절 격자(140)를 포함하는 한 세트의 회절 격자들(140)을 포함한다. 또한, 전술한 바와 같이, 회절 격자(들)(140)는 회절 격자(들)(140)에 의하여 방출되는 지향성 광빔들(102)의 세기 및 방향의 함수일 뿐만 아니라 도광체(110) 상의 방사상 위치의 함수인 회절 특성들을 갖는다.
도 7a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 회절 격자(140)의 평면도를 도시한다. 도 7b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 픽셀(150)로서 편성된 회절 격자들(140)의 세트의 평면도를 도시한다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 회절 격자들(140) 각각은 회절 특징부 간격(때로는 '격자 간격(grating spacing)'으로 언급됨) 또는 격자 피치에 따라 서로 이격된 복수의 회절 특징부들을 포함한다. 회절 특징부 간격 또는 격자 피치는 도광체 내부로부터의 안내된 광의 일부의 회절적 커플링 아웃 또는 산란을 제공하도록 구성된다.). 도 7a 및 도 7b에서, 회절 격자들(140)은 멀티뷰 디스플레이(예를 들어, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(100))의 도광체(110)의 표면 상에 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자(140)의 회절 특징부들의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(be sub-wavelength)(즉, 안내된 광빔들(112)의 파장 미만)일 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 도시의 단순화를 위하여 단일한 또는 균일한 격자 간격(즉, 일정한 격자 피치)을 갖는 회절 격자들(140)을 도시한다는 점에 유의한다. 다양한 실시 예들에서, 후술될 바와 같이, 회절 격자(140)는 지향성 광빔들(102)을 제공하기 위하여 복수의 상이한 격자 간격들(예를 들어, 2개 이상의 격자 간격들) 또는 가변 회절 특징부 간격 또는 격자 피치를 포함할 수 있다. 결과적으로, 도 7a 및 도 7는 단일한 격자 피치가 회절 격자(140)의 배타적인 실시 예인 것을 암시하도록 의도되지 않는다.
일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자(140)의 회절 특징부들은 서로 이격된 홈들 및 융기들 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 홈들 또는 융기들은 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 홈들 또는 융기들은 도광체(110)의 표면 내에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 홈들 또는 융기들은 도광체의 재료 이외의 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 도광체(110)의 표면 상에 다른 재료의 필름 또는 층으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 그리고 도 7a에 도시된 바와 같이, 회절 특징부들의 구성은 회절 격자(140)의 격자 특성을 포함한다. 예를 들어, 회절 격자의 격자 깊이는 회절 격자(140)에 의하여 제공되는 지향성 광빔들(102)의 세기를 결정하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전술되고 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 격자 특성은 회절 격자(140)의 격자 피치 및 격자 배향(예를 들어, 도 7a에 도시된 격자 배향(γ)) 중 하나 또는 둘 다를 포함한다. 안내된 광빔들의 입사각과 함께, 이러한 격자 특성들은 회절 격자(140)에 의하여 제공되는 지향성 광빔들(102)의 주 각도 방향을 결정한다.
일부 실시 예들에서(미도시), 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 회절 격자(140)는 격자 특성으로서 가변의 또는 처프된 회절 격자를 포함한다. 정의에 의하면, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위(extent) 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 특징부들의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 특징부 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 따라서, 정의에 의하면, 처프된 회절 격자는 '선형적으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀의 처프된 회절 격자는 회절 특징부 간격의 비-선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프 또는 실질적으로 비-균일 또는 랜덤하지만 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 비-선형 처프들이 이용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-단조(non-monotonic) 처프들도 이용될 수 있다. 이러한 유형의 처프들 중 임의의 조합도 이용될 수 있다.
다른 실시 예들에서, 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성된 회절 격자(140)는 복수의 회절 격자들(예를 들어, 서브 격자들)이거나 이들을 포함한다. 예를 들어, 회절 격자(140) 중 복수의 회절 격자들은 지향성 광빔들(102)의 적색 부분을 제공하도록 구성된 제 1 회절 격자를 포함할 수 있다. 또한, 회절 격자(140) 중 복수의 회절 격자들은 지향성 광빔들(102)의 녹색 부분을 제공하도록 구성된 제 2 회절 격자들 포함할 수 있다. 또한, 회절 격자(140) 중 복수의 회절 격자들은 지향성 광빔들(102)의 청색 부분을 제공하도록 구성된 제 3 회절 격자를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 회절 격자들 중 개개의 회절 격자들은 서로 포개질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 회절 격자들은 서로 인접하여, 예를 들어 어레이로서, 배열된 별개의 회절 격자들일 수 있다.
보다 일반적으로, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 각각이 복수의 회절 격자들(140)로부터의 회절 격자들(140)의 세트들을 포함하는 멀티뷰 픽셀들(150)의 하나 이상의 예(instance)를 포함할 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀(150)을 구성하는 세트의 회절 격자들(140)은 상이한 격자 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀의 회절 격자들(140)은 상이한 격자 배향들을 가질 수 있다. 특히, 멀티뷰 픽셀(150)의 회절 격자들(140)은 멀티뷰 이미지의 대응되는 뷰들의 세트에 의하여 결정되거나 좌우되는 상이한 격자 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀(150)은 도 7b에 도시된 바와 같이 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 6개의 상이한 뷰들에 대응되는 6개의 회절 격들(140)의 세트를 포함할 수 있다. 또한, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 복수의 멀티뷰 픽셀들(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자들(140)의 세트들을 갖는 복수의 멀티뷰 픽셀들(150)이 있을 수 있고, 각각의 멀티뷰 픽셀들(150)은 6개의 상이한 뷰들 각각의 2048 x 1024 픽셀들 중 상이한 하나에 대응된다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 픽셀은, 예를 들어 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 2개, 4개, 8개 또는 그 이상의 상이한 뷰들에 대응되는 2개, 4개, 8개 또는 그 이상의 회절 격자들(140)을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 도광체(110) 및 이격된 복수의 회절 격자들(140)은 제 1 표면(110') 및 제 2 표면(110") 둘 다에 직교하는 방향으로 광이 도광체(110)를 통과하도록 할 수 있다. 따라서, 도광체(110) 및 보다 일반적으로 정적 멀티뷰 디스플레이(100)는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(112)의 일반적인 전파 방향(103)에 직교하는 방향으로 전파하는 광에 대하여 투명할 수 있다. 또한, 투명성은, 적어도 부분적으로, 회절 격자들(140)의 실질적인 투명성에 의하여 용이해질 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 정적 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 정적 멀티뷰 디스플레이는 정적 멀티뷰 디스플레이에 의하여 제공되는 복수의 지향성 광빔들을 방출하도록 구성된다. 또한, 방출되는 지향성 광빔들은, 정적 멀티뷰 디스플레이의 하나 이상의 멀티뷰 픽셀들에 포함된 복수의 회절 격자들의 격자 특성들을 기반으로 정적 멀티뷰 디스플레이의 복수의 뷰 영역들을 향하여 우선적으로 지향될 수 있다. 또한, 회절 격자들은, 정적 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 이미지의 뷰들의 세트 내의 상이한 뷰들에 대한 상이한 뷰 방향들에 대응되는, 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 정적 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 제공하거나 '디스플레이'하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 지향성 광빔들 중 상이한 각각은 멀티뷰 이미지와 관련된 상이한 '뷰들'의 개별 뷰 픽셀들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 상이한 뷰들은 정적 멀티뷰 디스플레이에 의하여 디스플레이되는 멀티뷰 이미지에 정보의 '안경 불필요(glasses free)'(예를 들어, 오토스테레오스코픽(autostereoscopic)) 표현을 제공할 수 있다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 정적 멀티뷰 디스플레이(200)는 상이한 뷰 방향들에 상이한 뷰들에 따라 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 정적 멀티뷰 디스플레이(200)에 의하여 방출되는 복수의 지향성 광빔들(202)은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 데 이용되며 상이한 뷰들의 픽셀들(즉, 뷰 픽셀들)에 대응될 수 있다. 도 8에는 지향성 광빔들(202)이 하나 이상의 멀티뷰 픽셀들(240)로부터 발산하는 화살표들로서 도시되었다. 또한, 도 8에는 정적 멀티뷰 디스플레이(200)에 의하여 제공될 수 있는 멀티뷰 이미지(16)의 제 1 뷰(14'), 제 2 뷰(14") 및 제 3 뷰(14"')가 도시되었다.
멀티뷰 픽셀들(240) 중 하나와 관련된 지향성 광빔들(202)은 정적이거나 준-정적(즉, 능동적으로 변조되지 않음)이라는 점에 유의한다. 대신, 멀티뷰 픽셀들(240)은 그들이 조명되는 경우 지향성 광빔들(202)을 제공하고 또는 그들이 조명되지 않는 경우 지향성 광빔들(202)을 제공하지 않는다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 제공된 지향성 광빔들(202)의 세기 및 이들 지향성 광빔들(202)의 방향은, 정적 멀티뷰 디스플레이(200)에 의하여 디스플레이되는 멀티뷰 이미지(16)의 픽셀들을 정의한다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 이미지(16) 내의 디스플레이된 뷰들(14', 14", 14"')은 정적이거나 준-정적이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 판(plate) 도광체(210)를 포함한다. 판 도광체(210)는 광을 안내된 광빔들(204)로서 안내하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 판 도광체(210)는 정적 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 판 도광체(210)는 안내된 광빔들(204)을 내부 전반사에 따라 안내하도록 구성된 광학적으로 투명한 재료의 판(plate)을 포함할 수 있다. 또한, 판 도광체(210)는 수평 방향으로 또는 수평 평면으로 배향된 한 쌍의 대향되고 이격된 안내 표면들을 갖는다.
도 8에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(200)는 지향성 광원(220)을 더 포함한다. 지향성 광원(220)은 판 도광체(210)의 안내 표면에 직교하는 수직 방향으로 시준되는 지향성 광(206)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 광원(220)은 전술한 바와 같은 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 지향성 광원(120) 중 하나와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원(220)은 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원(220)이 레이저를 포함하는 경우, 지향성 광(206)은 레이저의 출력에서 수직 방향 및 수평 방향 모두로 시준될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 지향성 광원(220)은, 지향성 광(206)을 제공하기 위하여 수직 방향으로 광을 시준하도록 구성된 시준기와 함께 발광 다이오드(LED)와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 광학 방출기를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이(200)는 수평 확산체(230)를 더 포함한다. 수평 확산체(230)는 지향성 광(206)으로부터 복수의 안내된 광빔들(204)을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(204)은, 수직 방향으로의 0이 아닌 전파 각도 및 수직 방향에 직교하는 수평 방향으로의 서로 상이한 방사상 방향들 둘 다를 갖는다.
일부 실시 예들에서, 수평 확산체(230)는 전술한 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 수평 확산체(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 수평 확산체(230)는 지향성 광원(220)으로부터 수신되는 지향성 광(206)을 실질적으로 수평 방향으로 산란시키거나 확산시켜, 수평 방향으로 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들(204)을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 수평 확산체(230)에 의하여 제공되는 판 도광체(210) 내의 안내된 광빔들(204)은 상이한 방사상 방향들을 갖는 복수의 안내된 광빔들(204)을 제공하기 위하여 이들이 팬(fan) 형상 또는 방사상 패턴으로 전파함에 따라 방사될 수 있다. 수평 확산체(230)는 입력 에지에서 판 도광체(210)에 광학적으로 결합되거나 연결될 수 있다. 도 8에서, 지향성 광(206)(예를 들어, 지향성 광원(220)으로부터 발산하는 화살표로서 도시된)은 수평 확산체(230)에 의하여 수평 방향을 따라 확산된 후 판 도광체(210)에 의하여 복수의 안내된 광빔들(204)로서 안내된다.
도 8에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 픽셀들(240)의 어레이를 더 포함한다. 어레이의 멀티뷰 픽셀들(240)은 멀티뷰 이미지를 제공하도록, 보다 구체적으로는 정적 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 어레이의 멀티뷰 픽셀(240)은 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들(202)로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 복수의 회절 격자들(242)을 포함한다. 복수의 지향성 광빔들(202)은, 정적 멀티뷰 디스플레이(200)의 뷰들의 세트의 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 가질 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자(242)에 의하여 제공되는 지향성 광빔(202)의 주 각도 방향은 격자 특성의 함수이며, 격자 특성은 회절 격자와 지향성 광원의 상대적인 위치의 함수이다. 즉, 회절 격자들(242)의 격자 특성들은, 회절 격자들(242)에 입사되는 안내된 광빔들(204)의 방사상 방향 또는 대등하게는 안내된 광빔들(204)을 제공하는 지향성 광원(220) 및 수평 확산체(230)까지의 거리와 함께 판 도광체(210) 상의 회절 격자들(242)의 위치를 기반으로, 변하거나 선택될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 회절 격자들(242) 및 멀티뷰 픽셀들(240) 각각은 전술한 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 회절 격자들(140) 및 멀티뷰 픽셀(150)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 멀티뷰 픽셀들(240)은 안내된 광빔들(204)의 일부를 회절적 산란 또는 회절적 커플링에 의하여 산란시키거나 커플 아웃시키기 위하여 판 도광체(210)에 광학적으로 연결된다.
일부 실시 예들에서, 회절 격자들(242)의 격자 특성들은 판 도광체의 표면에 걸쳐 변화한다. 특히, 격자 특성은 회절 격자의 격자 피치 및 격자 배향 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 회절 격자(242)에 의하여 제공되고 대응되는 뷰 픽셀의 세기에 대응되는 지향성 광빔(202)의 세기는 회절 격자(242)의 회절적 커플링 효율에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 멀티뷰 픽셀(240) 내의 상이한 회절 격자들(242)로부터의 지향성 광빔들(202)은 정적 멀티뷰 디스플레이(200)에 의하여 제공되는 멀티뷰 이미지의 뷰들의 픽셀들에 대응될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 안내된 광빔들(204)은, 지향성 광원(220), 수평 확산체(230) 및 판 도광체(210)의 입력 표면 중 하나 이상에 의하여, 판 도광체(210) 내에 0이 아닌 전파 각도로 제공된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 지향성 광원(220)은 수직 방향으로 기울기 각도를 갖는다. 예를 들어, 기울기 각도는 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 지향성 광(205)을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 수평 확산체(230)는, 판 도광체(210) 내에서 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(204)을 제공하기 위하여 지향성 광(206)을 기울이도록 구성된다. 또 다른 실시 예들에서, 판 도광체(210)는, 판 도광체(210) 내에서 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들(204)을 제공하도록 구성된 형상을 갖는 입력 단부의 입력 표면을 포함한다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법이 제공된다. 도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 정적 멀티뷰 이미지의 디스플레이 및 준-정적 멀티뷰 이미지의 디스플레이 중 하나 또는 둘 다를 제공하는 데 이용될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 지향성 광원을 이용하여 복수의 안내된 광빔들로서 안내될 지향성 광을 제공(310)하는 단계를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광은 수직 방향으로 시준된다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광원은 전술한 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 지향성 광원(120)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원은 레이저를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 지향성 광원은 공통 원점을 나타내는 점 광원에 가까울(approximate) 수 있다.
도 9에 도시된 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 도광체 내에 복수의 안내된 광빔들을 제공하기 위하여 수평 확산체를 이용하여 지향성 광을 확산(320)시키는 단계를 더 포함한다. 지향성 광을 확산(320)시키는 단계에 의하여 제공되는 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들은 수직 방향에 직교하는 도광체의 수평 방향에서 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 수평 확산체는 전술한 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 수평 확산체(130)와 실질적으로 유사할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 도광체에 걸쳐 분포된 복수의 회절 격자들을 이용하여 지향성 광빔들로서 산란(330)시키는 단계를 더 포함하고, 지향성 광빔들은 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들을 나타낸다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들 중 회절 격자는 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔으로서 회절적으로 커플 아웃시키거나 산란시킨다. 또한, 커플 아웃된 또는 산란된 지향성 광빔은, 멀티뷰 이미지의 대응되는 뷰 픽셀의 세기 및 주 각도 방향 둘 다를 갖는다. 특히, 산란(330)시키는 단계에 의하여 생성되는 복수의 지향성 광빔들은 멀티뷰 이미지의 뷰들의 세트 내의 상이한 뷰 픽셀들에 대응되는 주 각도 방향을 가질 수 있다. 또한, 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들의 세기들은 멀티뷰 이미지의 여러 뷰 픽셀들의 세기들에 대응될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 회절 격자들 각각은, 하나의 주 각도 방향으로 그리고 멀티뷰 이미지의 하나의 뷰의 특정 뷰 픽셀에 대응되는 단일 세기를 갖는 하나의 지향성 광빔을 생성한다. 일부 실시 예들에서, 회절 격자는 복수의 회절 격자들(예를 들어, 서브 격자들)을 포함한다. 또한, 일부 실시 예들에서, 한 세트의 회절 격자들은 정적 멀티뷰 디스플레이의 하나의 멀티뷰 픽셀로서 배열될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 산란(330)된 지향성 광빔들의 세기 및 주 각도 방향은, 공통 원점에 대한 회절 격자의 위치를 기반으로 하는(즉, 이의 함수인) 회절 격자의 격자 특성에 의하여 제어된다. 특히, 복수의 회절 격자들의 격자 특성들은, 회절 격자들에 입사되는 안내된 광빔들의 방사상 방향들, 또는 회절 격자들로부터 안내된 광빔들을 제공하는 지향성 광원까지의 거리, 또는 이들 둘 다를 기반으로 변경될 수 있거나, 이들의 함수일 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 복수의 회절 격자들은 전술한 정적 멀티뷰 디스플레이(100)의 복수의 회절 격자들(140)과 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 산란(330)된 복수의 지향성 광빔들 또한 전술한 복수의 지향성 광빔들(102)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 주 각도 방향을 제어하는 격자 특성은 회절 격자의 격자 피치 및 격자 배향 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 또한, 회절 격자에 의하여 제공되고 대응되는 뷰 픽셀의 세기에 대응되는 지향성 광빔의 세기는 회절 격자의 회절적 커플링 효율에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 일부 예들에서, 세기를 제어하는 격자 특성은 회절 격자의 격자 깊이, 격자들의 크기 등을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면(미도시), 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 도광체 내에 0이 아닌 전파 각도로 복수의 안내된 광빔들을 제공하는 단계를 더 포함하고, 0이 아닌 전파 각도는 수직 방향으로의 각도이다. 일부 실시 예들에 따르면, 광이 안내되는 도광체 및 그 내에서 안내되는 안내된 광빔들은 각각, 정적 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 바와 같은 도광체(110) 및 안내된 광빔들(112)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 0이 아닌 전파 각도는, 수직 방향으로 지향성 광원을 기울이는 단계, 수평 확산체를 이용하여 지향성 광을 기울이는 단계, 및 도광체의 입력 표면의 형상을 이용하여 도광체의 입력에서 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들을 기울이는 단계 중 하나 이상에 의하여 제공된다.
일부 실시 예들에서(미도시), 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법은, 제 1 시간 기간 동안 제 1 복수의 안내된 광빔들을 안내하고 제 2 시간 기간 동안 제 2 복수의 안내된 광빔들을 안내함으로써, 멀티뷰 이미지를 애니메이션화하는 단계를 더 포함한다. 제 1 복수의 안내된 광빔들은 제 2 복수의 안내된 광빔들의 공통 원점과는 상이한 공통 원점을 가질 수 있다. 예를 들어, 지향성 광원은, 예를 들어 전술한 바와 같이 애니메이션을 제공하도록 구성된, 복수의 횡방향으로 오프셋된 지향성 광원들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 애니메이션은 제 1 및 제 2 시간 기간들 동안 멀티뷰 이미지의 겉보기 위치의 시프트를 포함할 수 있다.
이상에서는, 수평 확산체 및 지향성 광원에 의하여 제공되는 서로 상이한 방사상 방향들을 갖는 안내된 광빔들로부터 정적 또는 준-정적 멀티뷰 이미지를 나타내는 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 회절 격자들을 갖는 정적 멀티뷰 디스플레이 및 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의하여 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (20)

  1. 정적 멀티뷰 디스플레이로서,
    광빔들을 안내하도록 구성된 도광체;
    수직 방향으로 시준된 지향성 광을 제공하도록 구성된 지향성 광원;
    상기 지향성 광원과 상기 도광체의 사이에 있는 수평 확산체 - 상기 수평 확산체는 상기 지향성 광으로부터 상기 도광체 내에 복수의 안내된 광빔들을 제공하도록 구성되고, 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들은 상기 수직 방향에 직교하는 수평 방향에서 서로 상이한 방사상 방향들을 가짐 -; 및
    상기 도광체에 걸쳐 분포된 복수의 회절 격자들 - 상기 복수의 회절 격자들은 상기 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 정적 멀티뷰 이미지를 나타내는 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성됨 -; 을 포함하되,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 조합 자체가 상기 정적 멀티뷰 이미지이고,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 개개의 세기들은 상기 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들의 개개의 세기에 대응되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지향성 광원은 레이저를 포함하고,
    상기 지향성 광은 상기 수직 방향 및 수평 방향 둘 다로 시준되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지향성 광원은 상기 수직 방향으로 기울기 각도를 갖고,
    상기 기울기 각도는 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 상기 지향성 광을 제공하도록 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평 확산체는 상기 도광체 내에서 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들을 제공하기 위하여 상기 지향성 광을 기울이도록 추가적으로 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체는 상기 도광체 내에서 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 형상을 갖는 입력 표면을 포함하는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 회절 격자들 중 각각의 회절 격자는, 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔의 일부로부터 상기 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀의 세기 및 뷰 방향에 대응되는 세기 및 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔을 산란시키도록 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 회절 격자들 중 회절 격자의 격자 특성은 상기 지향성 광빔의 세기 및 주 각도 방향을 결정하도록 구성되고,
    상기 격자 특성은 상기 도광체의 표면 상의 상기 회절 격자의 위치 및 상기 도광체의 측면 상의 상기 지향성 광원의 입력 위치 둘 다의 함수인,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 격자 특성은 상기 회절 격자의 격자 피치 및 상기 회절 격자의 격자 배향 중 하나 또는 둘 다를 포함하고,
    상기 격자 특성은 상기 회절 격자에 의하여 제공되는 상기 지향성 광빔의 주 각도 방향을 결정하도록 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 격자 특성은 상기 회절 격자에 의하여 제공되는 상기 지향성 광빔의 세기를 결정하도록 구성된 격자 깊이를 포함하는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  10. 정적 멀티뷰 디스플레이로서,
    판 도광체;
    수직 방향으로 시준된 지향성 광을 제공하도록 구성된 지향성 광원;
    상기 지향성 광으로부터 복수의 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 수평 확산체 - 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들은 상기 수직 방향으로의 0이 아닌 전파 각도 및 상기 수직 방향에 직교하는 수평 방향으로의 서로 상이한 방사상 방향들 둘 다를 가짐 -; 및
    정적 멀티뷰 이미지를 제공하도록 구성된 멀티뷰 픽셀들의 어레이 - 멀티뷰 픽셀은 상기 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 상기 정적 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 뷰 픽셀들을 나타내는 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성됨-; 를 포함하되,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 조합 자체가 상기 정적 멀티뷰 이미지이고,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 개개의 세기들은 상기 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들의 개개의 세기에 대응되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 회절 격자들 중 회절 격자에 의하여 제공되는 지향성 광빔의 주 각도 방향은 격자 특성의 함수이고,
    상기 격자 특성은 상기 회절 격자와 상기 지향성 광원의 상대적인 위치의 함수인,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 격자 특성은 상기 회절 격자의 격자 피치 및 격자 배향 중 하나 또는 둘 다를 포함하고,
    상기 회절 격자에 의하여 제공되며 대응되는 뷰 픽셀의 세기에 대응되는 상기 지향성 광빔의 세기는 상기 회절 격자의 회절적 커플링 효율에 의하여 결정되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 지향성 광원은 레이저를 포함하고,
    상기 지향성 광은 상기 레이저의 출력에서 상기 수직 방향 및 수평 방향 둘 다로 시준되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 지향성 광원은 상기 수직 방향으로 기울기 각도를 갖고,
    상기 기울기 각도는 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 상기 지향성 광을 제공하도록 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 수평 확산체는 상기 판 도광체 내에서 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 복수의 안내된 광빔들 중 상기 안내된 광빔들을 제공하기 위하여 상기 지향성 광을 기울이도록 추가적으로 구성되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 판 도광체는 상기 판 도광체 내에서 상기 수직 방향으로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 상기 복수의 안내된 광빔들 중 상기 안내된 광빔들을 제공하도록 구성된 형상을 갖는 입력 단부의 입력 표면을 포함하는,
    정적 멀티뷰 디스플레이.
  17. 정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법으로서,
    지향성 광원을 이용하여 지향성 광을 제공하는 단계 - 상기 지향성 광은 수직 방향으로 시준됨 -;
    도광체 내에 복수의 안내된 광빔들을 제공하기 위하여 수평 확산체를 이용하여 상기 지향성 광을 확산시키는 단계 - 상기 복수의 안내된 광빔들 중 안내된 광빔들은 상기 수직 방향에 직교하는 수평 방향에서 서로 상이한 방사상 방향들을 가짐 -; 및
    상기 도광체에 걸쳐 분포된 복수의 회절 격자들을 이용하여 상기 복수의 안내된 광빔들로부터의 광을 지향성 광빔들로서 산란시키는 단계 - 상기 지향성 광빔들은 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들을 나타냄 -; 를 포함하되,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 조합 자체가 상기 정적 멀티뷰 이미지이고,
    상기 산란된 지향성 광빔들의 개개의 세기들은 상기 정적 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들의 개개의 세기에 대응되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 지향성 광빔들 중 지향성 광빔의 세기 및 주 각도 방향은, 상기 도광체의 입력에 있는 상기 지향성 광원의 위치에 대한 상기 회절 격자의 위치를 기반으로 하는 상기 회절 격자의 격자 특성에 의하여 제어되고,
    상기 주 각도 방향을 제어하는 격자 특성은 상기 회절 격자의 격자 피치 및 격자 배향 중 하나 또는 둘 다를 포함하는,
    정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광체 내에 0이 아닌 전파 각도로 상기 복수의 안내된 광빔들을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 0이 아닌 전파 각도는 상기 수직 방향에서의 각도인,
    정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 0이 아닌 전파 각도는,
    상기 지향성 광원을 상기 수직 방향으로 기울이는 단계, 상기 수평 확산체를 이용하여 상기 지향성 광을 기울이는 단계, 및 상기 복수의 안내된 광빔들을 수신하는 상기 도광체의 입력 표면의 형상을 이용하여 상기 수평 확산체의 출력에서 상기 복수의 안내된 광빔들 중 상기 안내된 광빔들을 기울이는 단계 중 하나 이상에 의하여 제공되는,
    정적 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
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