KR20180050642A - 시간-다중화된 백라이트 및 이를 사용한 멀티뷰 디스플레이 - Google Patents

시간-다중화된 백라이트 및 이를 사용한 멀티뷰 디스플레이 Download PDF

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Abstract

시간-다중화된 백라이팅은 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도 및 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도를 갖는 광빔을 제공하는 시간-다중화된 광원을 포함한다. 시간-다중화된 백라이트는 광빔을 안내하도록 구성된 광 가이드, 및 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격 각각에서 안내된 광빔의 일부를 다른 주 각도 방향으로 커플링-아웃하도록 구성된 회절 격자를 포함한다. 멀티뷰 디스플레이는 제1 및 제2 시간 간격들 각각 동안 커플링-아웃된 광빔을 제공하기 위해 시간-다중화된 광원 및 멀티빔 백라이트를 포함하며, 커플링-아웃된 광빔의 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응한다.

Description

시간-다중화된 백라이트 및 이를 사용한 멀티뷰 디스플레이
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은 전체 내용이 본원에 참고로 인용되는 2015년 9월 5일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 62/214,977의 우선권을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 장치 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 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, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 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 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출된 광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하고 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게 할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용을할 수 있다. 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 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다
도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트의 부분의 단면도를 도시한다.
도 3c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트의 다른 부분의 단면도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 광원의 개략도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 광원의 개략도를 도시한다.
도 5a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자의 사시도를 도시한다.
도 6은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 7은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에 설명된 원리에 따른 실시예는 시간-다중화 디스플레이 백라이팅을 제공한다. 특히, 디스플레이(예를 들어, 전자 디스플레이)의 백라이팅은 서로 다른 시간 간격 동안 상이한 전파 각도를 갖는 광빔을 제공하기 위해 시간 다중화된 광원을 채용한다. 광빔의 광은 디스플레이의 뷰 방향으로 지향되는 방출 또는 커플링-아웃된 광빔으로서 백라이트로부터 커플링-아웃될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 커플링-아웃된 광빔은 광빔 전파 각에 대응하는 또는 이에 의해 결정되는 주 각도 방향을 가질 수 있다. 이와 같이, 커플링-아웃된 광빔은, 다양한 실시예에 따라, 상이한 시간 간격에서 상이한, 비록 미리 결정되었을지라도, 주 각도 방향을 가질 수 있다. 시간 다중화는, 예를 들어, 시간의 함수로서 상이한 주 각도 방향 사이에서 스위칭을 가능하게할 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 복수의 커플링-아웃된 광빔은 시간-다중화된 광원의 광빔으로부터 백라이트에 의해 제공될 수 있다. 복수의 커플링-아웃된 광빔은 서로 상이한 주 각도 방향을 가질 수 있다. 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된 광빔('상이하게 지향된 광빔'이라고도 함)은 3차원(3D) 또는 멀티뷰 정보를 포함하는 정보를 표시하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 커플링-아웃된 광빔의 상이한 주된 각도 방향은 3D 또는 멀티뷰 디스플레이(예를 들어, 무안경 오토스테레오스코픽 전자 디스플레이)의 상이한 뷰의 다양한 뷰 방향에 대응할 수 있다. 또한, 상이하게 지향되는 커플링-아웃된 광빔은 변조되어 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰의 픽셀로서 작용할 수 있다.
또한, 시간-다중화된 광원의 광빔으로부터 제공된 복수의 커플링-아웃된 광빔 및 이에 대응하는 상이한 뷰는 상이한 시간 간격으로 상이한 방향을 가질 수 있다. 특히, 광원의 시간 다중화에 따라 상이한 시간 간격 동안 제공되는 복수의 대응하는 상이한 뷰 세트의 커플링-아웃된 광빔 세트는 일부 실시예에서 서로 각도로 인터리빙될 수 있다. 커플링-아웃된 광빔의 각도 인터리빙 및 세트의 상이한 뷰는 다양한 실시예에 따라 디스플레이의 픽셀 해상도 및 뷰 해상도 중 하나 또는 둘 모두를 효과적으로 증가시킬 수 있다.
본원에서, 3D 또는 멀티뷰 디스플레이는 상이한 뷰 방향으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 예에 따라, 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 보기 위해 보여지는 스크린(12)을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12) 으로부터 확장하는 화살표로서 도시되었다; 상이한 뷰(14)는 화살표(16)의 말미에서 음영 다각형 박스로서 도시되었다; 단지 4개의 뷰(14) 및 4개의 뷰 방향(16)만이 모두다 제한이 아닌 예로서 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 위에 뷰(14)를 도시한 것은 단지 예시의 단순화를 위해 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 중 각각의 뷰로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려는 것이다.
뷰 방향 또는 이와 동등하게 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 본원에서 정의에 의해 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의'고도 성분'또는'앙각'으로서 지칭된다. 각도 성분(φ)는 광빔의'어지무스 성분'또는'어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 고도 각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린 평면에 수직인)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행한). 도 1b는 본원에서 설명된 원리의 예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분(θ, φ)의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 광빔(20)은 본원에 정의에 의해 특정 지점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 원점의 특정 지점과 연관된 중앙 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
다시 도 1a를 참조하면, 상응하는 뷰 방향(16')을 갖는 다른 뷰(14')(예를 들어, 제2 뷰 세트)가 또한 도시되었다. 다른 뷰(14')는 제1 언급된 뷰(14)와 더욱 구별하기 위해 점선 대응 뷰 방향(16') 화살표 끝에 점선 음영을 갖게 음영된 다각형 박스이다. 다른 뷰(14')는 제2 시간 간격 동안 제공되는 멀티뷰 디스플레이의 뷰일 수 있고, 뷰(14)(예를 들어, 제1 뷰 세트)는 예를 들어, 제1 시간 간격 동안 제공되는 멀티뷰 디스플레이의 뷰일 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 다른 뷰(14') 및 다른 뷰 방향(16')은 뷰(14) 및 대응하는 뷰 방향(16)과 각도로 인터리빙된다. 도 1a에서, 뷰(14) 및 뷰 방향(16)을 도시하는 실선은 제1 시간 간격 동안 이들 요소를 나타내고, 다른 뷰(14') 및 다른 뷰 방향(16')의 점선은 제2 시간 간격 동안 이들 요소를 나타냄에 유의한다. 본원에서'제1' 시간 간격 및 '제2' 시간 간격을 언급하지만, 일반적으로 임의의 수의 시간 간격이 사용될 수 있음을 유의한다. 따라서, 제3 시간 간격, 제4 시간 간격 등이 있을 수도 있다. 본원에서, 제한으로서가 아니라 용이한 논의를 위해 '제1' 및 '제2'으로 언급이 국한된다.
본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는' 멀티뷰'는 서로 다른 관점을 표현하거나 복수 뷰의 뷰들 간에 각도 디스패리티를 포함하는 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 정의에 의한 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 사용되는 '멀티뷰'는 장면을 나타내는 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 뷰와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍(예를 들면, 멀티뷰 디스플레이)으로서 볼 수 있는 것에 유의한다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 용어"광 가이드"는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매체 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 도파로를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한, 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩 '가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시이트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 대향면)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서,"회절 격자"는 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(1D) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면의 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피쳐의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 홀의 2D 어레이이다.
이와 같이, 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 회절 재지향이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재료 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들어 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 또는 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행 한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들어, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 회절 격자'는 복수의 광빔을 포함하는 회절적으로 재지향된 광(예컨대, 회절적으로 커플링-아웃된 광)을 생성하는 회절 격자이다. 멀티빔 회절 격자에 의해 생성된 복수의 광빔은 본원에 정의에 의해 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광빔은 멀티빔 회절 격자에 의한 회절성 결합 및 입사광의 회절 재지향의 결과로서 복수의 광빔의 또 다른 광빔과는 상이한 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 복수의 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 광빔은 8개의 상이한 주 각도 방향을 갖는 8개의 광빔을 포함할 수 있다. 조합된 8개의 광빔(즉, 복수의 광빔)은 예를 들어 광 필드를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 다양한 광빔의 상이한 주 각도 방향은 격자 피치 또는 간격과 멀티빔 회절 격자에 입사하는 광의 전파 방향 또는 각도에 대한 각각의 광빔의 원점에서의 멀티빔 회절 격자의 회절 피처의 방위 또는 회전과의 조합에 의해 결정된다.
본원에 기술된 다양한 실시예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 멀티빔 회절 격자)는 전자 디스플레이 또는 단순히 '디스플레이'의 픽셀을 나타내는 커플링-아웃된 광을 생성하기 위해 채용된다. 특히, 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 광빔을 생성하기 위한 멀티빔 회절 격자를 갖는 광 가이드는, '무안경' 멀티뷰 디스플레이(때로는 '홀로그래픽' 디스플레이 또는 오토스테레오스코픽 디스플레이라고도 함)와 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는, 디스플레이의 백라이트의 일부이거나 이 디스플레이와 함께 사용될 수 있다. 이와 같이, 멀티빔 회절 격자를 사용하여 광 가이드로부터 안내된 광을 커플링-아웃시킴으로써 생성된 상이하게 지향된 광빔은 멀티뷰 디스플레이의 '픽셀'일 수 있거나 또는 이를 나타낼 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 상이하게 지향된 광빔은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 포함하는 광 필드를 형성할 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 멀티빔 회절 격자)는 광 가이드로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
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(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피치들 사이의 거리, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 다양한 예에 따라, 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 회절 차수가 양(예를 들어, m>0)인 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(20)을 도시한다. 광빔(20)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 시간-다중화된 광빔이다. 도 2에는 또한 입사 광빔(20)의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된, 커플링-아웃된 광빔(50)이 도시되었다. 커플링-아웃된 광빔(50)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 주 각도 방향)을 갖는다. 커플링-아웃된 광빔(50)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응할 수 있다.
본원에서, '콜리메이터'는 실질적으로 광을 콜리메이트하도록 구성된 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 콜리메이터는 콜리메이트 미러 또는 반사기, 콜리메이트 렌즈 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 콜리메이트 반사기를 포함하는 콜리메이터는 포물선 곡선 또는 형상에 의해 특징지워지는 반사면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 콜리메이트 반사기는 형상 포물선 반사기를 포함할 수 있다. '형상 포물선'은 소정의 반사 특징(예를 들어, 콜리메이트 정도)을 달성하기 위해 결정된 방식으로 형상 포물선 반사기의 곡면 반사면이 '실제' 포물선 곡선으로부터 벗어난 것을 의미한다. 유사하게, 콜리메이트 렌즈는 구면 형상 표면(예를 들어, 양면볼록 구면 렌즈)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 콜리메이터는 연속 반사기 또는 연속 렌즈(즉, 실질적으로 매끄러운 연속 표면을 갖는 반사기 또는 렌즈)일 수 있다. 다른 실시예에서, 콜리메이트 반사기 또는 콜리메이트 렌즈는, 광 콜리메이트를 제공하는 프레넬 반사기 또는 프레넬 렌즈와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 불연속인 표면을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이트 량은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘다에서 콜리메이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시예에 따라, 콜리메이터는 광 콜리메이트를 제공하는 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 형상 또는 형상화된 표면을 포함할 수 있다.
본원에서, '광원'은 광원(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라스마 기반의 이미터, 형광등, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다), 또는 파장의 범위(예를 들어, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 컬러는 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사"a"는 특허 분야에서 보통의 의미, 즉"하나 이상"을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '격자'는 하나 이상의 격자를 의미하며, 따라서 '격자'는 본원에서 '격자(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10 %, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 시간-다중화된 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 3c는 본원에서 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트(100)의 다른 부분의 단면도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라, 시간-다중화된 백라이트(100)로부터 커플링-아웃된 광은 시간-다중화된 백라이트(100)의 표면으로부터 멀리 지향되는 방출된 또는'커플링-아웃된' 광빔(102)을 형성하거나 제공할 수 있다. 또한, 커플링-아웃된 광빔(102)은 상이한 시간 간격들 동안 상이한 주 각도 방향으로 표면으로부터 멀어 지도록 지향될 수 있다. 예를 들어, 커플링-아웃된 광빔(102)은 제1 시간 간격 내 또는 동안 제1 주 각도 방향 또는 제2 시간 간격 내 또는 동안 제2 주 각도 방향을 갖도록 시간-다중화될 수 있다. 특히, 커플링-아웃된 광빔(102)의 주 각도 방향은 다양한 실시예에 따라 시간 다중화된다.
도 3a 및 도 3b는 실선 화살표를 사용하여 제1 시간 간격 동안 커플링-아웃된 광빔(102)을 도시하고, 점선 화살표는 제2 시간 간격 동안 커플링-아웃된된 광빔(102)을 도시한다. 특히, 도 3a는 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)을 도시하며, 제1 시간 간격에서 커플링-아웃된 광빔(102)은 제2 시간 간격에서 커플링-아웃된 광빔(102)과 각도로 인터리빙된다. 도 3b는 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격의 각각에서 상이한 주 각도 방향을 갖는 단일의 커플링-아웃된 광빔(102)을 도시한다.
위에서 '제1' 시간 간격 및 '제2' 시간 간격으로 특정하게 언급되었지만, 일반적으로 복수의 서로 다른 시간 간격에서 복수의 시간 간격 및 대응하는 상이한 커플링-아웃된 광빔(102)이 있을 수 있음에 유의한다. 이와 같이, 예를 들어, 대응하는 커플링-아웃된 광빔(102)을 갖는 제3 시간 간격, 제4 시간 간격, 등이 있을 수 있다. 본원에서, 제한없이 설명의 용이함을 위해 '제1' 및 '제2'으로 언급이 국한된다.
일부 실시예(후술 함)에서, 시간-다중화된 백라이트(100)는 격자 기반의 백라이트일 수 있다. 예를 들어, 회절은 시간-다중화된 백라이트(100)로부터 광의 회절적 커플링-아웃을 제공할 수 있다. 즉, 회절 격자는 커플링-아웃된 광빔(102)으로서 광을 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 다른 실시예에서, 광은 반사 산란을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 방식으로 커플링-아웃된 광빔(102)으로서 커플링-아웃되거나 산란될 수 있다.
또한, 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)의 주 각도 방향은 시간-다중화될 수 있다(즉, 상이한 시간 간격으로 다를 수 있다). 특히, 멀티빔 백라이트(100)에 관하여, 보다 구체적으로는 멀티빔 회절 격자와 관하여 이하에서 보다 상세하게 설명되는 일부 실시예에서, 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)은 광 필드를 형성하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 광 필드는 시간 다중화의 함수 또는 시간 다중화에 의해 제공되는 바와 같이 상이한 시간 간격 동안 상이한 특징 또는 상이한 각도 성분을 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 주 각도 방향의 대응하는 상이한 세트를 갖는 커플링-아웃된 광빔(102)의 상이한 세트는 시간 다중화의 결과로서, 멀티빔 백라이트(100)에 의해 상이한 시간 간격으로 제공될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 커플링-아웃된 광빔(102)의 커플링-아웃된 광은 시간-다중화된 백라이트(100) 내의 광(104)의 일부를 포함한다. 특히, 광(104)은 시간-다중화된 백라이트(100)(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 광 가이드 에서) 내에서 안내된 광(104)일 수 있다. 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향은 제한이 아닌 도시의 단순화를 위해 수평의 굵은 화살표(103)로서 도시되었다. 또한, 커플링-아웃된 광빔(102)의 주 각도 방향의 시간 다중화는 이하에서보다 상세히 설명되는 바와 같이, 안내된 광(104)의 비제로 전파 각도의 시간 다중화를 통해 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 시간-다중화된 백라이트(100)는 디스플레이(예를 들어, 전자 디스플레이)의 광원 또는'백라이트'일 수 있다. 특히, 광 필드가 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)에 의해 생성되는 일부 실시예에 따라, 전자 디스플레이는 다양한 커플링-아웃된 광빔(102)이 멀티뷰 디스플레이의 상이한 '뷰'와 연관된 픽셀에 대응하거나 또는 나타내는 소위 '무안경' 멀티뷰 전자 디스플레이(예를 들어, 3D 디스플레이 또는 오토스테레오스코픽 디스플레이)일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 커플링-아웃된 광빔(102)은 변조될 수 있다(예를 들어, 후술되는 바와 같이 광 밸브에 의해). 예를 들어, 광 밸브는 커플링-아웃된 광빔(102)을 변조하기 위해 채용될 수 있다. 시간-다중화된 백라이트(100)로부터 다른 각도 방향으로 지향된 커플링-아웃된 광빔(102)의 상이한 세트의 변조는 동적 멀티뷰 전자 디스플레이 응용에 특히 유용할 수 있다. 즉, 특정 뷰 방향으로 지향된 상이한 세트의 변조된 커플링-아웃된 광빔(102)은 특정 뷰 방향에 대응하는 멀티뷰 전자 디스플레이의 동적 픽셀을 나타낼 수 있다.
도 3a-도 3c에 도시된 시간-다중화된 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 플레이트 광 가이드(110)일 수 있다. 광 가이드(110)는 광을 안내된 광빔(즉, 안내된 광빔(104))으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광학 도파로로 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매체의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 예를 들어 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 안내된 광빔(104)은 콜리메이트될 수 있다(즉, 콜리메이트된 안내된 광빔(104)).
다양한 실시예에 따라, 광(104)은 광 가이드(110)의 길이에 의해 및 따라(예를 들어, 도 3a의 굵은 화살표(103)에 의해 도시된 바와 같은 일반적인 방향) 안내된다. 또한, 광 가이드(110)는 전반사를 사용하여 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전면' 또는 사이드)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후면' 또는 사이드) 사이에서 비제로 전파 각도로 안내 광빔(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내 광빔(104)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파한다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 광 가이드(110)에 의해 안내되는 광(예를 들어, 안내된 광빔(104))을 언급 때, 비제로 전파 각도는, 본원에 정의에 의해, 0보다 크고 광 가이드(110) 내에서 전반사의 임계각보다 작다. 또한, 특정 비제로 전파 각도는 특정한 비제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내의 전반사의 임계각보다 작도록 선택되는한, 특정 구현을 위해(예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다.
일부 예에서, 광 가이드(110)(예를 들어, 플레이트 광 가이드(110)와 같은)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 확장된 실질적으로 평탄한 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광 가이드일 수 있다. 실질적으로 평면인 유전체 재료의 시트는 안내된 광빔(104)을 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양항 유형의 유리(실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 중합체(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리 카보네이트, 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 임의의 다양한 유전체 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 상면과 하면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래드 층은 일부 실시예에 따라, 전반사를 더 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 광 가이드(110) 내 안내된 광빔(104)의 광은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)에로 도입되거나 결합될 수 있다. 렌즈, 미러 또는 유사한 반사기(예를 들어, 경사진 콜리메이트 반사기) 및 프리즘(도시되지 않음) 중 하나 이상은 예를 들면, 비제로 전파 각도로 광빔(104)으로서 광 가이드(110)의 입력 단부에 광의 결합을 용이하게 할 수 있다. 일단 광 가이드(110)에 결합되면, 안내된 광빔(104)은 일반적으로 입력 단부로부터 멀어지는 방향으로 광 가이드(110)를 따라 전파한다(예를 들어, 도 3a-도 3c에서 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표(103)로 도시된).
또한, 다양한 실시예에 따라, 광을 광 가이드(110)에 결합시킴으로써 생성된 안내된 광빔(104)은 콜리메이트된 광빔일 수 있다. 본원에서,"콜리메이트 광" 또는"콜리메이트 광빔"은 광빔의 광선이 광빔(예를 들어, 안내된 광빔(104)) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광빔으로서 정의된다. 또한, 콜리메이트 광빔으로부터 발산 또는 산란된 광선은 본원에 정의에 의해 콜리메이트 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 콜리메이트된 안내된 광빔(104)을 생성하기 위한 광의 콜리메이트는 렌즈 또는 미러(예를 들어, 경사진 콜리메이트 반사기, 등)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 콜리메이터에 의해 제공될 수 있다.
도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 시간-다중화된 백라이트(100)는 시간-다중화된 광원(120)을 더 포함한다. 시간-다중화된 광원(120)은 광을 광빔으로서 광 가이드(110)에 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 시간-다중화된 광원(120)은 제공된 광이 입력 단부를 통해 광 가이드(110)에 전달될 수 있게 광 가이드(110)의 입력 단부에 광학적으로 결합될 수 있다. 또한, 시간-다중화된 광원(120)은 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도로 그리고 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도로 안내 광빔(104)(각각의 광빔(104', 104"))으로서 광 가이드(110)에 광을 제공하게 구성되고, 제1 비제로 전파 각도 및 제2 비제로 전파 각도는 서로 다르다.
본원에서 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격에 각각 대응하는 '제1' 비제로 전파 각도 및 '제2' 비제로 전파 각도가 구체적으로 언급되었지만, 일반적으로 복수의 상이한 비제로 전파 각이 있을 수 있음에 유의한다. 특히, 시간-다중화된 광원(120)은 복수의 시간 간격의 각각의 상이한 시간 간격에 대응하는 복수의 상이한 비제로 전파 각도로 안내 광빔(104)을 제공하도록 구성될 수 있다.
특히, 도 3c에서, 제1 시간 간격 동안 시간-다중화된 광원(120)에 의해 제공된 안내된 광빔(104')은 실선의 연장된 화살표를 사용하여 도시되었다. 유사하게, 제2 시간 간격 동안 시간-다중화된 광원(120)에 의해 제공된 안내 광빔(104")은 점선의 연장된 화살표로 도시된다. 또한, 도 3b-도 3c는 시간-다중화된 광원(120)에 의해 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격 각각에서 제공된 안내 광빔(104', 104")의 제1 비제로 전파 각도(γ') 및 제2 비제로 전파 각도(γ")를 도시한다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 시간 간격은 비-중처프 시간 간격일 수 있다. 즉, 각각의 안내 광빔(104)은 제1 비제로 전파 각도 또는 제2 비제로 전파 각도 중 어느 하나의 시간에, 그러나 둘 다다는 아닌, 임의의 시점에 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 시간 간격의 중처프에 대응하는 시간 기간 동안 광 가이드(110) 내에서 동시에 두 전파 각도가 존재하도록 중처프할 수 있다. 도 3b는 제한이 아닌 설명의 단순화를 위해 회절 격자(130)에 동시에 입사하는 제1 비제로 전파 각도(γ') 및 제2 비제로 전파 각도(γ")를 모두 갖는 안내 광빔(104', 104")을 도시함에 유의한다.
시간-다중화된 광원(120)은 다양한 실시예에 따라 임의의 다양한 상이한 구성을 사용하여 실현될 수 있다. 예를 들어, 시간-다중화된 광원(120)은 광 가이드(110)에 대해 상이한 각도로 광을 제공하도록 구성된 장소 또는 위치를 갖는 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 복수의 광학 이미터를 선택적으로 스위칭하는 것은 일부 실시예에 따라, 안내된 광빔의 비제로 전파 각도의 시간 다중화를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 경사진 반사기 또는 콜리메이터(예를 들어, 콜리메이트 반사기 또는 콜리메이트 렌즈)와 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 시간-다중화된 광원(120)의 광학 요소는, 비제로 전파 각도의 시간 다중화를 달성하기 위해 시간의 함수로서 광학 이미터를로부터 광의 각을 선택적으로 변경하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 시간-다중화된 광원(120)은 광 가이드(110)의 입력에서 상이한 각도의 광을 제공하도록 선택적으로 이동가능하거나 선택적으로 경사질 수 있는 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 이미터의 장착 구조는 광 가이드(110)의 입력 단부에 대해 기계적으로 시프팅되거나 이동될 수 있다. 다른 예에서, 광학 이미터는 안내 광빔(104)의 비제로 전파 각도의 시간 다중화를 제공하기 위해 광학 이미터의 선택적인 기울임을 허용하게 짐벌-장착될 수 있다.
도 4a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 광원(120)을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 시간-다중화된 광원(120)은 한쌍의 시간-다중화된 광학 이미터(122', 122")를 포함한다. 쌍의 제1 광학 이미터(122')는 제1 비제로 전파 각도에서 안내 광빔(104')을 제공하게 구성되고쌍의 제2 광학 이미터(122")는 제2 비제로 전파 각도에서 안내 광빔(104")을 제공하도록 구성된다. 안내된 광빔(104', 104")의 상이한 전파 각도는 예를 들어 도시된 바와 같이, 경사진 반사기(124)에 대한 제1 및 제2 광학 이미터(122', 122")의 상대적 위치의 차이로부터 기인할 수 있다. 경사진 반사기(124)는 예를 들어 경사진 콜리메이트 반사기일 수 있다. 시간의 함수로서 제1 광학 이미터(122 ')와 제2 광학 이미터(122") 간에 스위칭(즉, 선택적 턴온 및 오프)은 다양한 실시예에 따라 각각의 제1 및 제2 시간 간격 동안 안내 광빔(104', 104")을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 예로서, 실선은 제1 광학 이미터(122')로부터 제1 시간 간격 동안의 안내 광빔(104')을 나타내고, 점선은 제2 광학 이미터(122')로부터 제2 시간 간격 동안의 안내 광빔(122")를 나타낸다.
일부 실시예에서, 시간-다중화된 광원(120)의 광학 이미터(122)는 발광 다이오드(LED) 및 레이저를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 이미터(122', 122")는 단색광을 제공하기 위해 특정 색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)의 LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 쌍의 광학 이미터(122)는 복수의 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 광학 이미터를 포함 할 수 있다. 예를 들어, 광학 이미터(122)는 적색 광을 제공하도록 구성된 제1 LED, 녹색 광을 제공하도록 구성된 제2 LED, 및 청색 광을 제공하도록 구성된 제3 LED를 포함할 수 있다. 상이한 색의 광이 시간-다중화된 광원(120)의 광학 이미터(122)에 의해 제공되는 일부 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 상이한 색에 특정한 비제로 전파 각도로(예를 들어, 시간 다중화와 연관된 제1 및 제2 비제로 전파 각도에 추가하여) 상이한 색의 광을 나타내는 광빔을 안내하도록 더욱 구성될 수 있다. 예를 들어, 시간-다중화된 광원(120)이 적색광, 녹색광 및 청색광을 제공하도록 구성될 때, 적색광, 녹색광 및 청색광 각각은 다른 색의 콜리메이트된 광빔으로서 제공될 수 있다. 또한, 광 가이드(110)는 각각의 상이한 색에 특정한 비제로 전파 각도로 상이한 색의 콜리메이트된 광빔 각각을 안내하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 시간-다중화된 광원(120)은 형광 및 백색 LED 또는 보다 일반적으로 광대역 광(예를 들어, 백색 또는 다색 광)을 제공하도록 제공된 다색 LED와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 광대역 광원일 수 있다.
도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 광원(120)을 도시한다. 특히, 도 4b에 도시된 바와 같이, 시간-다중화된 광원(120)은 광을 방출하도록 구성된 광학 이미터(122)를 포함한다. 도 4b의 시간-다중화된 광원(120)은 시간-다중화된 콜리메이터(126)를 더 포함한다. 시간-다중화된 콜리메이터(126)는, 방출된 광을 콜리메이트하고 콜리메이트된 방출된 광을 안내된 광빔(104)으로서 제공하도록 구성된다. 여러 실시예에 따라, 시간-다중화된 콜리메이터(126)는 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도에서 콜리메이트된 방출 광을 제공하도록 구성된 제1 콜리메이트 상태를 갖는다. 또한, 시간-다중화된 콜리메이터(126)는 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도에서 콜리메이트된 방출 광을 제공하도록 구성된 제2 콜리메이트 상태를 갖는다. 제1 및 제2 콜리메이트 상태는 일부 실시예에 따라, 시간-다중화된 콜리메이터(126)의 기계적 운동에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 시간-다중화된 콜리메이터(126)는 제1 및 제2 콜리메이트 상태를 제공하도록 가변되는 경사각을 갖는 경사진 콜리메이트 반사기(예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이)를 포함할 수 있다.
다시 도 3a 및 도 3b를 다시 참조하면, 시간-다중화된 백라이트(100)는 회절 격자(130)를 더 포함한다. 회절 격자(130)는 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광빔(104)의 전파 방향(굵은 화살표(103))으로 서로 이격된 복수의 회절 격자(130) 어레이의 멤버일 수 있다. 회절 격자(130)는 커플링-아웃된 광빔(102)으로서 안내된 광빔(104)의 일부를 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 커플링-아웃된 광빔(102)은 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격 각각에서 상이한 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격에서의 커플링-아웃된 광빔(102)의 시간 간격 기반의 상이한 주 각도 방향은 예를 들어 위에 식(1)에 따라, 안내된 광빔(104)의 제1 비제로 전파 각도 및 제2 비제로 전파 각도의 각각에 대응한다.
또한, 회절 격자(130)(또는 복수의 회절 격자들(130))는 광 가이드(110)에 광학적으로 결합된다. 특히, 정의에 의해, 회절 격자(130)는 안내 광빔 부분의 회절적 커플링-아웃을 가능하게 하기 위해 광 가이드(110) 내의 안내 광빔(104)의 광학 필드 내에 위치된다. 일부 실시예에 따라, 회절 격자(130)는 광 가이드(110)의 표면에(예를 들어, 표면 상에, 내에 또는 아니면 이와 인접하여) 배치될 수 있다. 표면에서, 회절 격자(130)는(104)는 안내 광빔(104)의 광학 필드의 소멸 부분 내에 있어 회절적 커플링-아웃을 가능하게 한다. 예를 들어, 회절 격자(130)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 광 가이드(110)의 제1 표면(110') 상에 위치될 수 있다. 다른 실시예(또한 도시되지 않음)에서, 회절 격자(130)는 광 가이드(110)의 제2 표면(110")에 인접할 수 있다. 다른 실시예(또한 도시되지 않음)에서, 회절 격자(130)는 광 가이드(110) 내에 위치될 수 있는데; 즉, 회절 격자(130)는 안내된 시간-다중화된 광빔 부분으로부터 회절적 커플링-아웃을 제공하기 위해 광 가이드의 제1 및 제2 표면(110', 110") 사이에 위치될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 연장된 화살표(실선)는 제1 시간 간격 동안 광 가이드(110)에서 전파하는 안내된 광빔(104')을 도시하거나 나타낸다. 도 3b에서 다른 연장된 화살표(점선)는 제2 시간 간격 동안 광 가이드(110)에서 전파하는 안내된 광빔(104")을 도시한다. 제1 시간 간격 동안, 안내 광빔(104')은 제1 비제로 전파 각도(γ')를 갖는 것으로서 도시되었고, 제2 시간 간격 동안, 안내 광빔(104")은 제2 비제로 전파 각도(γ")를 갖는 것으로서 도시되었다. 또한, 제1 및 제2 시간 간격에 안내 광빔(104', 104")은 모두 이들의 각각의 상이한 전파 각(γ', γ")으로부터 회절 격자(130)에 입사되는 것으로 도시되었다. 또한, 도 3b에는 제1 시간 동안 안내 광빔(104')에 대응하는 제1 커플링-아웃된 광빔(102')(실선)과 제2 시간 간격에 안내 광빔(104")에 대응하는 제2 커플링-아웃된 광빔(102")(점선)이 도시되었다. 제1 커플링-아웃된 광빔(102')은 도시된 바와 같이 제2 커플링-아웃된 광빔(102 ")의 주 각도 방향과는 상이한 주 각도 방향을 갖는다.
일부 실시예에 따라, 회절 격자(130)는 멀티빔 회절 격자(130)를 포함할 수 있다. 멀티빔 회절 격자(130)는 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)으로서(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이) 안내 광빔(104)의 부분을 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성될 수 있다. 또한, 멀티빔 회절 격자(130)에 의해 회절적으로 커플링-아웃된, 커플링-아웃된 광빔(102)은 다양한 실시예(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이)에 따라, 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 멀티빔 회절 격자(130)는 제1 시간 간격 동안 상이한 주 각도 방향의 제1 세트를 갖는 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 멀티빔 회절 격자(130)는 제2 시간 간격 동안 다른 주 각도 방향의 제2 세트를 갖는 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)을 제공하도록 구성된다.
도 3a는 제1 시간 간격 동안 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(102')(실선) 및 멀티빔 회절 격자(130)에 의해 제공된 제2 시간 간격 동안 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(102")(점선)을 도시한다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(102', 102")은, 제한없이 예로서, 서로 각도로 인터리빙된다. 상이한 주 각도 방향의 제1 및 제2 세트는, 다양한 실시예에 따라, 각각 대응하는 안내 광빔(104', 104")의 제1 및 제2 비제로 전파 각도의 함수이다.
도 5a는 본원에 설명된 원리에 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자(200)의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본원에 설명된 원리에 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 회절 격자(200)의 사시도를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 멀티빔 회절 격자(200)는 예를 들어 도 3a 및 도 3b의 회절 격자(130)를 나타낼 수 있다. 특히, 예시된 멀티빔 회절 격자(200)는, 도시된 바와 같이, 입사하는 안내된 시간-다중화된 광빔(204)과 광 가이드(210)에 광학적으로 결합될 수 있다. 광 가이드(210) 및 입사 안내된 시간 다중화된 광빔(204)은 예를 들어 광 가이드(110) 및 안내 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(200)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(200)로부터 멀어지도록 지향된 복수의 커플링-아웃된 광빔(202)으로서 시간-다중화된 광원(예를 들어, 시간-다중화된 광원(120))에 의해 제공된 안내된 광빔(204)의 부분을 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성될 수 있다. 복수의 커플링-아웃된 광빔(202)은 예를 들어 상술한 복수의 커플링-아웃된 광빔(102)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다수의 커플링-아웃된 광빔(202)은 복수의 다른 커플링-아웃된 광빔(202)의 주 각도 방향과 다른 주 각도 방향을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 5a 및 도 5b에 도시된 멀티빔 회절 격자(200)는 예를 들어 서로 이격된 홈 및 리지 중 하나 또는 둘 다를 나타낼 수 있는 복수의 회절 피처(220)를 포함한다. 또한, 복수의 커플링-아웃된 광빔(202) 각각은 다양한 실시예에 따라, 멀티빔 회절 격자(200)의 회절 피처(220)의 특징에 의해 결정된 상이한 주 각도 방향을 가질 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 커플링-아웃된 광빔(202)의 상이한 주 각도 방향은 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향에 대응할 수 있다.
특히, 멀티빔 회절 격자(200)의 회절 피처(220)는 회절을 제공하도록 구성된다. 제공되는 회절은 광 가이드(210)로부터 안내된 시간-다중화된 광빔(204)의 부분을 회절적으로 커플링-아웃하기 위한 것이다. 일부 실시예에 따라, 멀티빔 회절 격자(200)는 처프된 회절 격자일 수 있거나 포함할 수 있다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자는, 예를 들어, 도 5a-도 5b(및 예를 들어 도 3a)에 도시된 바와 같이, 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 피처들(즉, 회절 피치)의 또는 이들 사이의 회절 간격을 나타내는 또는 갖는 회절 격자이다. 여기에서, 가변 회절 간격(d)이 정의되고 "처프"라고 불린다. 처프의 결과로서, 회절적으로 커플링-아웃된 안내된 시간-다중화된 광빔의 부분은 멀티빔 회절 격자(200)의 처프된 회절 격자를 가로지르는 상이한 원점에 대응하는 상이한 회절 각도로 처프된 회절 격자로부터 멀리 전파한다. 사전 정의된 처프에 의해, 처프된 회절 격자는 복수의 광빔의 커플링-아웃된 광빔(202)의 소정의 상이한 각도 방향을 갖게 한다.
일부 예에서, 멀티빔 회절 격자(200)의 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 회절 간격(d)의 처프를 가질 수 있거나 또는 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는 정의에 의해 '선형으로 처프된' 회절 격자이다. 도 5a 및 도 5b는 제한이 아닌 예로서, 선형적으로 처프된 회절 격자로서의 멀티빔 회절 격자(200)를 도시한다. 특히, 여기에 도시된 바와 같이, 회절 피처(220)는 제2 단부에서보다 멀티빔 회절 격자(200)의 제1 단부에서 함께 더 가깝다. 또한, 도시된 회절 피처(220)의 회절 간격(d)은 본원에 도시된 바와 같이 제1 단부에서 제2 단부까지 선형적으로 변한다.
또 다른 예(도시되지 않음)에서, 멀티빔 회절 격자(200)의 처프된 회절 격자는 회절 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 멀티빔 회절 격자(200)을 실현하기 위해 사용될 수 있는 다양한 비선형 처프는, 다음으로 제한된 것은 아니지만, 지수 처프, 대수 처프, 또는 또 다른 실질적으로 비균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함한다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 비-단조 처프가 채용될 수도 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 조합이 또한 채용될 수 있다.
일부 실시예에 따라, 멀티빔 회절 격자(200)는 곡선 및 처프 중 하나 또는 둘 모두인 회절 피처(220)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 회절 격자(200)는 곡선 및 처프(즉, 도 5b에서 멀티빔 회절 격자(200)는 곡선의 처프된 회절 격자이다) 둘 다인 회절 피처(220)를 포함한다. 도 5b에 더 도시된 바와 같이, 안내된 시간-다중화된 광빔(204)은 멀티빔 회절 격자(200)의 제1 단부에서 멀티빔 회절 격자(200)에 대한 입사 방향을 가리키는 굵은 화살표로 나타내었다. 또한, 멀티빔 회절 격자(200)의 광-입사측으로부터 가리키는 화살표로 복수의 커플링-아웃된 광빔(202)을 나타내었다. 커플링-아웃된 광빔(202)은 복수의 상이한 소정의 주 각도 방향으로 멀티빔 회절 격자(200)로부터 멀어지도록 전파한다. 특히, 커플링-아웃된 광빔(202)의 소정의 상이한 주 각도 방향은 도시된 바와 같이, 어지무스 및 고도 모두에서 서로 다르다. 다양한 예에 따라, 회절 피처(220)의 기정의된 처프와 회절 피처(220)의 곡선 모두는 커플링-아웃된 광빔(202)의 상이한 소정의 주 각도 방향이 되게 할 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 디스플레이(예를 들어, 전자 디스플레이)가 제공된다. 다양한 실시예에서, 디스플레이는 변조된 광빔을 디스플레이의 픽셀로서 방출하도록 구성된다. 그러면, 복수의 픽셀은 디스플레이의 뷰를 나타내거나 제공할 수 있다. 또한, 다양한 예에서, 방출된 변조된 광빔은 디스플레이의 뷰 방향으로 우선적으로 지향될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이는 멀티뷰 전자 디스플레이이다. 변조된, 상이하게 지향된 광빔의 서로 상이한 것들은 다양한 예에 따라, 멀티뷰 전자 디스플레이와 관련된 상이한 '뷰'에 대응할 수 있다. 상이한 뷰는, 예를 들어, 멀티뷰 전자 디스플레이에 의해 디스플레이되는 정보의 '무안경'(예를 들어, 오토스테레오스코픽) 표현을 제공할 수 있다.
도 6은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(300)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이(300)는 멀티뷰 전자 디스플레이라 지칭될 수 있다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(300)는 멀티뷰 디스플레이(300)의 상이한 뷰 방향과 관련된 상이한 뷰에 대응하는 픽셀을 나타내는 광빔(302)을 방출하도록 구성된다. 또한, 복수의 방출된 광빔(302)은 대응하는 복수의 상이한 시간 간격 동안 방출될 수 있다. 특히, 여러 실시예에 따라, 제1 시간 간격 동안 제1 방출 광빔(302')이 방출될 수 있고, 제2 시간 간격 동안 제2 방출 광빔(302")이 방출될 수 있다. 일부 실시예에서, 방출된 광빔(302)은 예를 들어, 이하에 설명되는 바와 같이, 변조된 방출된 광빔(302)일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(300)는 시간-다중화된 광원(310)을 포함한다. 시간 다중화된 광원(310)은 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도 및 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도를 갖는 광빔을 제공하도록 구성된다. 제1 비제로 전파 각도는 다양한 실시예에 따라 제2 비제로 전파 각도와는상이하다. 시간-다중화된 광원(310)은 일부 실시예에서, 시간-다중화된 백라이트(100)와 관련하여 전술한 시간-다중화된 광원(120)과 실질적으로 유사할 수 있다.
예를 들어, 시간-다중화된 광원(310)은 한 쌍의 시간-다중화된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 쌍의 제1 광학 이미터는 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도에서 광빔(304)을(실선 화살표(304)로 도시됨) 제공하도록 구성될 수 있고, 쌍의 제2 광학 이미터는 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도에서 광빔(304)을(점선 화살표(304)로 도시됨) 제공하도록 구성될 수 있다. 시간-다중화된 광원(310)은 예를 들어 상술한 도 4a에 도시된 시간-다중화된 광원(120)과 실질적으로 유사할 수 있다.
또 다른 예에서, 시간-다중화된 광원(310)은 콜리메이트 광빔으로서 광빔을 제공하도록 구성된 시간-다중화된 콜리메이터를 포함할 수 있다. 시간-다중화된 콜리메이터는 제1 비제로 전파 각도에서 콜리메이트 광빔을 제공하도록 구성된 제1 콜리메이트 상태 및 제2 비제로 전파 각도에서 콜리메이터 광빔을 제공하도록 구성된 제2 콜리메이트 상태를 갖는다. 예를 들어, 시간-다중화된 광원(310)은 전술한 도 4b에 도시된 시간-다중화된 광원(120)과 실질적으로 유사할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 6에 도시된 멀티뷰 디스플레이(300)는 멀티빔 백라이트(320)를 더 포함한다. 멀티빔 백라이트(320)는 각각 제1 시간 간격 동안 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)(예를 들어, 실선 화살표(302))으로서, 그리고 제2 시간 간격 동안 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)(예를 들어, 점선 화살표(302))으로서, 시간-다중화된 광원(310)으로부터의 광빔(304)의 일부를 방출하게 구성된다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 제1 및 제2 커플링-아웃된 복수의 광빔은 시간-다중화된 광원(310)으로부터 광빔의 제1 및 제2 비제로 전파 각도에 의해 각각 결정되는 대응하는 제1 및 제2 세트의 주 각도 방향을 갖는다. 주 각도 방향은 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰의 뷰 방향이거나 이에 대응한다. 일부 실시예들(예컨대,도 6에 도시된 바와 같이)에서, 커플링-아웃된 광빔의 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)은 서로 각도로 인터리빙된다. 유사하게, 제1 및 제2 시간 간격들 각각에서의 멀티뷰 디스플레이(300)의 상이한 뷰들은 몇몇 실시예들에서 각으로 인터리빙될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 백라이트(320)는 시간-다중화된 광원(310)으로부터 광빔(304)을 안내하도록 구성된 플레이트 광 가이드를 포함할 수 있다. 특히, 광빔(304)은 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도로 그리고 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도로 안내될 수 있다. 또한, 시간-다중화된 광원(310)은 다양한 실시예에 따라, 플레이트 광 가이드의 입력에 광학적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 플레이트 광 가이드는 전술한 시간-다중화된 백라이트(100)의 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
예를 들어, 플레이트 광 가이드는 전반사에 의해 광을 안내하도록 구성된 유전체 재료의 평면 시트인 슬랩 광학 도파로일 수 있다. 안내된 광빔(304)은 제1 또는 제2 비제로 전파 각도에서 광빔으로서 안내될 수 있다. 따라서, 플레이트 광 가이드에 의해 안내되는 안내 광빔(304)은 시간-다중화된 백라이트(100)의 안내 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에 따라, 안내 광빔(304)은 콜리메이트 광빔일 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 백라이트(320)는 플레이트 광 가이드에 광학적으로 결합된 멀티빔 회절 격자들의 어레이를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 어레이의 멀티빔 회절 격자는 제1 시간 간격(예를 들어, 실선 화살표(302)) 동안 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)으로서, 제2 시간 간격(예를 들어, 점선 화살표(302)) 동안 제2 복수의 결합-아웃 광빔(302)으로서, 안내 광빔(304)의 일부를 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 어레이의 멀티빔 회절 격자는 전술한 멀티빔 회절 격자(200)(도 5a-도 5b)뿐만 아니라 시간-다중화된 백라이트(100)의 멀티빔 회절 격자(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 회절 격자들의 어레이의 멀티빔 회절 격자는 처프된 회절 격자 또는 만곡된 회절 피처를 갖는 처프된 회절 격자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따라(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이), 멀티뷰 디스플레이(300)는 광 밸브 어레이(330)를 더 포함할 수 있다. 광 밸브 어레이(330)는 각각의 변조된 커플링-아웃된 광빔(302', 302")을 생성하기 위해 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)을 변조하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 변조된 커플링-아웃된 광빔(302)은 멀티뷰 디스플레이(300)의 상이한 뷰의 픽셀을 나타낸다. 일부 실시예에서, 상이한 뷰는 제1 시간 간격에 대응하는 제1 세트의 뷰 및 제2 시간 간격에 대응하는 뷰의 제2 세트로 분할될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 세트의 뷰의 뷰 방향은 몇몇 실시예에 따라 서로 각도로 인터리빙될 수 있다. 다양한 예들에서, 액정(LC) 광 밸브, 일렉트로웨팅 광 밸브, 전기영동 광 밸브 중 하나 이상을 포함한, 그러나 이들로 제한되지 않는, 광 밸브 어레이(330) 내의 상이한 유형의 광 밸브들이 채용될 수 있다. 도 6에서, 변조된 광빔(302)과 관련된 점선 화살표는 제2 복수의 변조된 커플링-아웃된 광빔(302")을 나타내고, 변조된 광빔(302)과 관련된 실선 화살표는 제1 복수의 변조된 커플링-아웃된 광빔(302')을 나타낸다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302) 중 일부는 광 밸브 어레이(330)의 동일한 광 밸브(도시되지 않음)를 통과하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(302) 및 제2 복수의 또 다른 커플링-아웃된 광빔(302)은 커플링-아웃된 광빔(302)이 상이한 주 각도 방향을 갖더라도 동일한 광 밸브를 통과하거나 '공유'하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 광 밸브는 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)과는 달리 제1 시간 간격 동안 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔(302)을 변조할 수 있다. 이러한 시간 간격 의존성 변조는 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(300)의 상이한 뷰의 시간-다중화된 표현을 용이하게 할 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔(302) 간에 광 밸브 공유는 소정의 광 밸브 해상도에 대한 멀티뷰 디스플레이(300)의 해상도를 증가시킬 수 있다(예를 들어, 실질적으로 2배).
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 시간-다중화된 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 7은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 시간-다중화된 백라이트 동작 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시간-다중화된 백라이트 동작 방법(400)은 광빔이 안내되는 백라이트의 광 가이드 내에 시간-다중화된 광빔을 제공하는 단계(410)를 포함한다. 시간-다중화된 광빔을 제공하는 단계(410)는 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도로 전파하기 위해 시간-다중화된 광원을 사용하여 제1 광빔을 상기 광 가이드 안으로 도입하는 단계; 및 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도로 전파하기 위해 시간-다중화된 광원을 사용하여 광 가이드 안으로 제2 광빔을 도입하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 시간 간격은 서로 상이하다. 또한, 제1 및 제2 비제로 전파 각도는 서로 상이하다.
일부 실시예에서, 시간-다중화된 광빔은 일부 실시예에 따라, 시간-다중화된 백라이트(100)와 관련하여 전술한 시간-다중화된 광원(120)과 실질적으로 유사한 시간-다중화된 광원을 사용하여 제공될 수 있다 410. 예를 들어, 시간-다중화된 광원은 도 4a에 도시된 바와 같은 시간-다중화된 광학 이미터 또는 도 4b에 도시된 바와 같은 시간-다중화된 콜리메이터를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 광 가이드 및 안내된 시간-다중화된 광빔은 시간-다중화된 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 가이드(110) 및 안내 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 광 가이드는 안내된 광을 전반사(예를 들면 콜리메이트된 광빔으로서)에 따라 안내할 수 있다. 또한, 제공된 410 광빔은 광 가이드의 제1 표면과 제2 표면 사이의 제1 및 제2 비제로 전파 각도로 안내될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 실질적으로 평탄한 유전체 광학 도파로(예를 들어, 플레이트 광 가이드)일 수 있다.
시간-다중화된 백라이트 동작 방법(400)은 안내된 시간-다중화된 광빔의 일부를 회절 격자를 사용하여 커플링-아웃된 광빔으로서 회절적으로 커플링-아웃시키는 단계(420)를 더 포함한다. 특히, 부분은 회절 격자를 사용하여 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격 동안 회절적으로 커플링-아웃된다(420). 다양한 실시예에 따라, 커플링-아웃된 광빔은 시간 간격에 기초한 서로 다른 소정의 주 각도 방향으로 광 가이드의 표면으로부터 멀리 지향된다. 또한, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격 각각에서의 소정의 주 각도 방향은 다양한 실시예에 따라, 안내된 시간 다중화된 광빔의 제1 비제로 전파 각도 및 제2 비제로 전파 각도의 각각에 대응한다.
일부 실시예에서, 안내된 시간-다중화된 광빔의 일부를 회절적으로 커플링-아웃시키는 단계(420)는 회절 격자, 예를 들어 시간-다중화된 백라이트(100)와 관련하여 전술한 회절 격자(130)와 실질적으로 유사한 회절 격자를 사용하는 단계를 포함한다. 또한, 커플링-아웃된 광빔은 또한 위에 기술된 커플링-아웃된 광빔(102)(즉, 광빔(102', 102"))과 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 회절 격자는 멀티빔 회절 격자를 포함할 수 있다. 멀티빔 회절 격자는 전술한 멀티빔 회절 격자(200)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 멀티빔 회절 격자는 안내된 시간-다중화된 광빔의 부분을 복수의 커플링-아웃된 광빔으로서 회절적으로 커플링-아웃(420)하게 구성될 수 있다. 복수의 커플링-아웃된 광빔의 커플링-아웃된 광빔은 다양한 실시예에 따라 서로 다른 주 각도 방향을 가질 수 있다. 또한, 제1 시간 간격에서 커플링-아웃된 광빔은 일반적으로 제2 시간 간격 동안 커플링-아웃된 광빔으로부터 상이한 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 커플링-아웃된 광빔의 상이한 주 각도 방향은 일부 실시예에서, 멀티뷰 전자 디스플레이의 상이한 뷰의 각각의 뷰 방향에 대응할 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이), 시간-다중화된 백라이트 동작 방법(400)은 커플링-아웃된 광빔을 광 밸브를 사용하여 변조하는 단계(430)를 더 포함한다. 변조된(430) 커플링-아웃된 광빔은, 다양한 실시예에 따라, 전자 디스플레이의 픽셀을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서(예를 들어, 멀티빔 회절 격자가 사용되는), 커플링-아웃된 광빔을 변조하는 단계(430)는 복수의 광 밸브를 사용하여 복수의 상이하게 지향된 커플링-아웃된 광빔의 변조를 제공할 수 있다. 더욱이, 변조된(430) 상이하게 지향된 커플링-아웃된 광빔은 예를 들어, 멀티뷰 전자 디스플레이의 다양한 뷰 방향의 서로 다른 방향으로 지향될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따라, 상이한 뷰는 제1 시간 간격 동안 제1 세트의 뷰 및 제2 시간 간격에서 제2 세트의 뷰를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 세트의 뷰는 제2 세트의 뷰와 각도로 인터리빙될 수 있다.
커플링-아웃된 광빔을 변조하는데(430) 사용되는 광 밸브는 일부 실시예에 따라, 광 밸브 어레이(330)의 광 밸브와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 밸브는 액정 광 밸브를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 광 밸브는 일렉트로웨팅 광 밸브 및 전기영동 광 밸브 중 하나 또는 둘 모두, 또는 이들과 액정 광 밸브 또는 다른 광 밸브 유형과의 조합을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 또 다른 형태의 광 밸브일 수 있다.
이와 같이, 시간-다중화된 광원으로부터 상이한 비제로 전파 각도들로 시간-기반의 광을 채용하는, 시간-다중화된 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 시간-다중화된 백라이트 동작의 방법이 설명되었다. 상술한 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 특정 예 및 실시예 중 일부를 단지 설명하기 위한 것임을 이해해야 한다. 명백하게, 당업자는 다음의 청구범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (22)

  1. 시간-다중화된 백라이트에 있어서,
    광빔을 안내하도록 구성된 광 가이드;
    제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도 및 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도로 상기 광빔을 상기 광 가이드에 제공하도록 구성된 시간-다중화된 광원; 및
    상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 각각에서 상기 안내된 광빔의 일부를 시간-간격-기반의 상이한 주 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된 광빔으로서 상기 광 가이드로부터 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된 회절 격자로서, 시간-간격-기반의 상이한 주 각도 방향들은 상기 안내된 광빔의 상기 제1 비제로 전파 각도 및 상기 제2 비제로 전파 각도의 각각에 대응하는 것인, 상기 회절 격자를 포함하는, 시간-다중화된 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격들은 중첩하지 않는 시간 간격들인, 시간-다중화된 백라이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시간-다중화된 광원은 한쌍의 시간-다중화된 광학 이미터들을 포함하고, 상기 쌍의 제1 광학 이미터는 상기 안내된 광빔을 상기 제1 비제로 전파 각도로 제공하도록 구성되고, 상기 쌍의 제2 광학 이미터는 상기 안내된 광빔을 상기 제2 비제로 전파 각도로 제공하도록 구성되며, 시간의 함수로서 상기 제1 광학 이미터와 상기 제2 광학 이미터 간에 스위칭은 각각의 제1 및 제2 시간 간격들 동안 상기 안내된 광빔을 제공하도록 구성되는, 시간-다중화된 백라이트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시간-다중화된 광원은 광을 방출하도록 구성된 광학 이미터 및 상기 방출된 광을 콜리메이트하고 상기 콜리메이트된 방출된 광을 상기 안내된 광빔으로서 제공하도록 구성된 시간-다중화된 콜리메이터를 포함하며, 상기 시간-다중화된 콜리메이터는 상기 제1 시간 간격 동안 상기 제1 비제로 전파 각도에서 상기 콜리메이트된 방출된 광을 제공하도록 구성된 제1 콜리메이트 상태, 및 제2 시간 간격 동안 상기 제2 비제로 전파 각도에서 상기 콜리메이트된 방출된 광을 제공하도록 구성된 제2 콜리메이트 상태를 갖는, 시간-다중화된 백라이트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회절 격자는 상기 안내된 광빔의 상기 일부를 복수의 커플링-아웃된 광빔으로서 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된 멀티빔 회절 격자를 포함하고, 복수의 상기 커플링-아웃된 광빔의 상기 커플링-아웃된 광빔들은 서로 다른 주 각도 방향들을 가지며, 상기 멀티빔 회절 격자는 상기 제1 시간 간격에서 상이한 주 각도 방향의 제1 세트를 갖는 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔들, 및 상기 제2 시간 간격에서 상이한 주 각도 방향의 제2 세트를 갖는 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔들을 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성되고, 상기 제1 세트 및 상기 제2 세트는 서로 상이한, 시간-다중화된 백라이트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 안내된 광빔의 상기 제1 및 제2 비제로 전파 각도들은 제2 복수의 광빔들의 상기 커플링-아웃된 광빔들과 각도로 인터리빙된 상기 제1 복수의 광빔들의 상기 커플링-아웃된 광빔들을 제공하도록 구성된, 시간-다중화된 백라이트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자는 처프된 회절 격자를 포함하는, 시간 다중화 백라이트.
  8. 제5항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자는 상기 광 가이드의 표면에 인접한 곡선 회절 피처들을 포함하고, 상기 곡선 회절 피처들은 상기 광 가이드 표면에서 서로 이격된 홈들 및 리지들 중 하나를 포함하는, 시간 다중화 백라이트.
  9. 제5항에 있어서, 상기 각각의 복수의 광빔들의 상기 커플링-아웃된 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 전자 디스플레이의 상이한 뷰들의 각각의 뷰 방향들에 대응하는, 시간-다중화된 백라이트.
  10. 제5항의 상기 시간-다중화된 백라이트를 포함하는 멀티뷰 전자 디스플레이에 있어서, 상기 멀티뷰 전자 디스플레이는 복수의 상기 광빔의 커플링-아웃된 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브를 더 포함하며, 상기 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔들의 상기 주 각도 방향들은 상기 멀티뷰 전자 디스플레이의 제1 세트의 뷰 방향들에 대응하며, 상기 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔들의 상기 주 각도 방향들은 상기 멀티뷰 전자 디스플레이의 제2 세트의 뷰 방향들에 대응하며, 상기 변조된 광빔은 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 동안 각각 상기 제1 세트의 뷰 방향들 및 상기 제2 세트의 뷰 방향들 중 하나의 상기 뷰 방향으로 상기 멀티뷰 전자 디스플레이의 픽셀을 나타내는, 멀티뷰 전자 디스플레이.
  11. 멀티뷰 디스플레이에 있어서,
    제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도 및 상기 제1 비제로 전파 각도와 상이한 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도를 갖는 광빔을 제공하도록 구성된 시간-다중화된 광원; 및
    상기 제1 시간 간격 동안 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔들로서 및 상기 제2 시간 간격 동안 제2 복수의 커플링-아웃 광빔들로서 상기 광빔의 일부를 방출하도록 구성된 멀티빔 백라이트로서, 상기 복수의 제1 커플링-아웃된 광빔은 서로 다른 주 각도 방향들의 제1 세트를 가지며, 상기 복수의 제2 커플링-아웃된 광빔은 서로 다른 주 각도 방향들의 제2 세트를 가지며, 상기 제1 및 제2 세트들은 서로 상이하고 상기 광빔의 서로 다른 상기 제1 및 제2 비제로 전파 각도들에 의해 각각 결정되는, 상기 멀티빔 백라이트를 포함하고,
    상기 주 각도 방향들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 뷰 방향들인, 멀티뷰 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔들은 서로 각도로 인터리빙된, 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제11항에 있어서, 상기 시간 다중화 광원은 한쌍의 시간-다중화된 광학 이미터를 포함하고, 상기 쌍의 제1 광학 이미터는 상기 제1 시간 간격 동안 상기 제1 비제로 전파 각도로 상기 광빔을 제공하도록 구성되며, 상기 쌍의 제2 광학 이미터는 상기 제2 시간 간격 동안 상기 제2 비제로 전파 각도로 상기 광빔을 제공하도록 구성된, 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제11항에 있어서, 상기 시간-다중화된 광원은 상기 광빔을 콜리메이트 광빔으로서 제공하도록 구성된 시간-다중화된 콜리메이터를 포함하고, 상기 시간-다중화된 콜리메이터는 상기 제1 비제로 전파 각도로 상기 콜리메이트 광을 제공하도록 구성된 제1 콜리메이트 상태 및 상기 제2 비제로 전파 각도로 상기 콜리메이트 광을 제공하도록 구성된 제2 콜리메이트 상태를 갖는, 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제11항에 있어서, 상기 멀티빔 백라이트는, 상기 제1 시간 간격 동안 상기 제1 비제로 전파 각도로 그리고 제2 시간 간격 동안 상기 제2 비제로 전파 각도로 상기 광빔을 안내하도록 구성된 플레이트 광 가이드; 및
    상기 플레이트 광 가이드에 광학적으로 결합된 멀티빔 회절 격자들의 어레이로서, 상기 어레이의 멀티빔 회절 격자는 상기 제1 시간 간격 동안 상기 제1 복수의 커플링-아웃된 광빔들로서 그리고 상기 제2 시간 간격 동안 상기 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔들로서 상기 광빔의 상기 부분을 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된, 상기 멀티빔 회절 격자 어레이를 포함하고,
    상기 시간-다중화된 광원은 상기 플레이트 광 가이드의 입력에 광학적으로 결합되는, 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 멀티빔 회절 격자들의 어레이의 멀티빔 회절 격자는 곡선 회절 피처들을 갖는 처프된 회절 격자를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수의 커플링-아웃된 광빔들의 상기 커플링-아웃된 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함하고, 상기 변조된 커플링-아웃된 광빔들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 픽셀들을 나타내며, 상기 상이한 뷰들은 상기 제1 시간 간격에 대응하는 제1 세트의 뷰들 및 상기 제2 시간 간격에 대응하는 제2 세트의 뷰들로 분할되고, 상기 제1 및 제2 세트의 뷰들의 뷰 방향들은 서로 각도로 인터리빙되는, 멀티뷰 디스플레이.
  18. 시간-다중화된 백라이트 동작 방법으로서, 시간-다중화된 광원을 사용하여 제1 시간 간격 동안 제1 비제로 전파 각도로 및 제2 시간 간격 동안 제2 비제로 전파 각도로 광 가이드에서 안내될 시간-다중화된 광빔을 제공하는 단계; 및
    상기 안내된 시간-다중화된 광빔의 일부를 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 동안 회절 격자를 사용하여 상기 커플링-아웃된 광빔으로서 회절적으로 커플링-아웃하는 단계로서, 상기 커플링-아웃된 광빔은 시간 간격 기반의 상이한 소정의 주 각도 방향들로 상기 광 가이드의 표면으로부터 멀어지게 지향되고, 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 각각에서 상기 소정의 주 각도 방향은 상기 안내된 시간-다중화된 광빔의 상기 제1 비제로 전파 각도 및 제2 비제로 전파 각도의 각각의 각도에 대응하는, 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 시간 간격들은 중첩하지 않는 개별적 시간 간격들인, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 회절 격자는 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 각각 동안 상기 안내된 시간-다중화된 광빔의 상기 일부를 복수의 커플링-아웃된 광빔들로서 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된 멀티빔 회절 격자를 포함하고, 복수의 상기 커플링-아웃된 광빔의 상기 커플링-아웃된 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향을 가지며, 상기 제1 시간 간격에서 복수의 상기 커플링-아웃된 광빔은 제2 시간 간격에서 복수의 상기 커플링-아웃된 광빔의 상이한 주 각도 방향들의 세트로부터 상이한 주 각도 방향들의 상이한 세트를 갖는, 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 각각의 커플링-아웃된 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 전자 디스플레이의 상이한 뷰들의 각각의 뷰 방향들에 대응하고, 상기 상이한 뷰들은 상기 제1 시간 간격 동안 제1 세트의 뷰들 및 상기 제2 시간 간격에서 제2 세트의 뷰들을 포함하는, 방법.
  22. 제18항에 있어서, 광 밸브를 사용하여 상기 커플링-아웃된 광빔을 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격 동안 변조하는 단계를 더 포함하고, 상기 변조된 커플링-아웃된 광빔은 전자 디스플레이의 픽셀을 형성하는 것인, 방법.
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