KR20220062626A - 미세-슬릿 멀티빔 소자들을 갖는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

미세-슬릿 멀티빔 소자들을 갖는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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데이비드 에이. 파탈
토마스 호크만
콜턴 부코스키
밍 마
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Abstract

멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 멀티뷰 백라이트 동작 방법은, 멀티뷰 이미지의 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 갖는 방출광을 제공하도록 구성된 미세-슬릿 멀티빔 소자들을 포함한다. 멀티뷰 백라이트는 광을 안내하도록 구성된 도광체 및 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 어레이를 포함하고, 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하며 안내된 광의 일부를 방출광으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된다. 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 백라이트 및 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 지향성 광빔들을 변조하는 광 밸브들의 어레이를 포함한다.

Description

미세-슬릿 멀티빔 소자들을 갖는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 병합되는, 2019년 10월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/924,650호의 우선권 이익을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이들은 매우 다양한 기기들 및 제품들의 사용자들에게 정보를 전달하기 위한 아주 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 이용되는 전자 디스플레이들은 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광(electroluminescent; EL) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동(electrophoretic; EP) 디스플레이 및 전자 기계(electromechanical) 또는 전자 유체(electrofluidic) 광 변조를 이용하는 다양한 디스플레이들(예를 들어, 디지털 미세 거울(micromirror) 기기, 전기 습윤(electrowetting) 디스플레이 등)을 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이들은 능동형 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동형 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동형 디스플레이들의 예들에는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 수동형 디스플레이들의 예들에는 LCD 및 EP 디스플레이들이 있다. 수동형 디스플레이들은 본질적으로 낮은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 2는 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 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 미세-슬릿 서브 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 만곡된 미세-슬릿 서브 소자의 사시도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 갖는다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 멀티뷰(multiview) 디스플레이에 적용되는 멀티뷰 백라이팅을 제공한다. 특히, 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 실시 예들은 방출광(emitted light)을 제공하도록 구성된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(micro-slit multibeam elements)의 어레이를 이용하는 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 방출광은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰(view) 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들(directional light beams)을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들은 도광체(light guide)로부터 광을 방출광으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 복수의 미세-슬릿 서브 소자들(micro-slit sub-elements)을 포함한다. 미세-슬릿 멀티빔 소자들 내의 복수의 미세-슬릿 서브 소자들의 존재는 방출광의 반사성 산란 특성의 세분화된(granular) 제어를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 미세-슬릿 서브 소자들은 다양한 미세-슬릿 멀티빔 소자들과 관련된 산란 방향, 규모(magnitude) 및 무아레(Moir
Figure pct00001
) 완화의 세분화된 제어를 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명된 멀티뷰 백라이트를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 용도에는 이동식 전화기(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 차량용 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 기타 다양한 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용들 및 기기들이 포함될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, '2차원 디스플레이(two-dimensional display)' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향과 무관하게 (즉, 2D 디스플레이의 미리 정의된 시야각 또는 시야 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 많은 스마트 폰들 및 컴퓨터 모니터들에서 찾아볼 수 있는 통상적인 액정 디스플레이(LCD)가 2D 디스플레이의 예이다. 대조적으로, 본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 또는 상이한 뷰 방향들로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 상이한 뷰들은 멀티뷰 이미지의 장면 또는 객체의 상이한 시점 뷰들(perspective views)을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 예를 들어, 스크린(12)은 전화기(예를 들어, 이동식 전화기, 스마트 폰 등), 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 임의의 기타 기기의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 뷰 방향들(16)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들로 연장되는 화살표들로서 도시되었고, 상이한 뷰들(14)은 화살표들(즉, 뷰 방향들(16)을 묘사함)의 말단에 음영 표시된 다각형 박스들로서 도시되었으며, 제한이 아닌 예로서 단지 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)이 도시되었다. 도 1에는 상이한 뷰들(14)이 스크린 위에 있는 것으로 도시되었으나, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되는 경우 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 스크린(12)의 부근에 나타날 수 있다는 것에 유의한다. 뷰들(14)을 스크린(12) 위에 묘사한 것은 단지 도시의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 각각의 뷰 방향들(16)로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내기 위함이다. 2D 디스플레이는, 2D 디스플레이가 일반적으로 멀티뷰 디스플레이(10)에 의해 제공되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)과 대조적으로 디스플레이되는 이미지의 단일 뷰(예를 들어, 뷰(14)와 유사한 하나의 뷰)를 제공하도록 구성된다는 점을 제외하고는, 멀티뷰 디스플레이(10)와 실질적으로 유사할 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향 또는 간략히 '방향'을 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 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 수직인) 수직 평면에서의 각도이고, 방위각(φ)은 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 평행인) 수평 평면에서의 각도이다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1의 뷰 방향(16))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 2는 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)' 및 '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'라는 용어들에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰(multiview)'라는 용어는 복수의 뷰들의 뷰들 간의 각도 시차(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시점들(perspectives)을 나타내는 복수의 뷰들로서 정의된다. 또한, 본 명세서에서 '멀티뷰'라는 용어는 3개 이상의 상이한 뷰들(즉, 최소 3개의 뷰들로서 일반적으로 4개 이상의 뷰들)을 명백히 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구분될 수 있다. 그러나, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 이미지들 및 멀티뷰 디스플레이들은 3개 이상의 뷰들을 포함하지만, 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.
본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각의 '뷰' 픽셀들을 나타내는 한 세트의 픽셀들로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 뷰 픽셀에 대응되거나 그 뷰 픽셀을 나타내는 개별 픽셀 또는 픽셀들의 세트를 가질 수 있다. 따라서, 본 명세서의 정의에 의하면, '뷰 픽셀(view pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 뷰에 대응되는 픽셀 또는 픽셀들의 세트이다. 일부 실시 예들에서, 뷰 픽셀은 하나 이상의 컬러 서브 픽셀을 포함할 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 픽셀 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 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x2, y2}에 위치하는 개별 뷰 픽셀들을 가질 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 계면(interface)에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사성 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로 지칭되는, 한 장씩의(piece-wise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상단 표면 및 하단 표면(즉, 대향면들)에 의해 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 섹션 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다. 일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡(curved)될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위해 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서의 정의에 의하면, '멀티빔 소자(multibeam element)'는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 방출광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 도광체 내에서 안내된 광의 일부를 커플링 아웃(coupling out) 또는 산란시킴으로써 복수의 광빔들을 제공하기 위해 백라이트의 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 지향성 광빔들로서 방출되는 광을 생성할 수 있다(예를 들어, 광원을 포함할 수 있음). 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성되는 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 복수의 지향성 광빔들 중 소정의 지향성 광빔은 복수의 지향성 광빔들 중 다른 하나의 지향성 광빔과는 상이한 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 복수의 지향성 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 지향성 광빔들은 실질적으로 원추형 공간 영역에 국한되거나 복수의 광빔들 내의 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 포함하는 정해진 각도 확산(angular spread)을 가질 수 있다. 따라서, 지향성 광빔들의 정해진 각도 확산은 그 조합으로써(즉, 복수의 광빔들) 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들 중 여러 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티빔 소자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등) 및 배향(orientation) 또는 회전(rotation)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특성에 의해 결정된다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 멀티빔 소자의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 그리고 도 2와 관련하여 전술한 바와 같이, 멀티빔 소자에 의해 생성되는 지향성 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '각도 보존 산란 특징부(angle-preserving scattering feature)' 또는 대등하게는 '각도 보존 산란체(angle-preserving scatterer)'는 특징부 또는 산란체 상에 입사하는 광의 각도 확산(angular spread)을 산란된 광 내에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 특징부 또는 산란체로서 정의된다. 특히, 정의에 의하면, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란되는 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)의 함수이다(즉, σs = f(σ)). 일부 실시 예들에서, 산란되는 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(collimation factor; σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σs = a·σ, 여기서 a 는 정수). 즉, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란되는 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란되는 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σs
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σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일한 또는 일정한 회절성 특징부 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도 보존 산란 특징부의 일 예이다. 대조적으로, 본 명세서의 정의에 의하면, 램버시안(Lambertian) 산란체 또는 반사체뿐만 아니라 (예를 들어, 램버시안 산란을 갖거나 이에 근사하는) 일반적인 확산체(diffuser)는 각도 보존 산란체가 아니다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시준기에 의해 제공되는 시준의 양은 실시 예마다 정해진 정도 또는 양이 다를 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 다에 광의 시준을 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
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 대해 +/- 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 의해 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마 기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러를, 또는 대등하게는 파장을, 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '미세-슬릿 멀티빔 소자(micro-slit multibeam element)'는 하나 이상의 미세-슬릿 멀티빔 소자를 의미하며, 따라서 '상기 미세-슬릿 멀티빔 소자'는 '상기 미세-슬릿 멀티빔 소자(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위해 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도 3c의 사시도는 단지 본 명세서에서의 논의를 용이하게 하기 위해 부분적으로 절개되어 묘사되었다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 멀티뷰 백라이트(100)는 (예를 들어, 광 필드로서 또는 이를 나타내는) 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 특히, 방출광(102)의 지향성 광빔들은 멀티뷰 백라이트(100) 외부로 반사적으로 산란되어, 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응되는 상이한 방향들로 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 방향들로 멀티뷰 백라이트(100)로부터 멀어지게 지향된다. 일부 실시 예들에서, 방출광(102)의 지향성 광빔들은 멀티뷰 컨텐츠, 예를 들어 멀티뷰 이미지를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해 (예를 들어, 후술되는 광 밸브들을 이용하여) 변조될 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 이미지는 3차원(3D) 컨텐츠를 나타내거나 포함할 수 있다. 또한, 도 3a 내지 도 3c는 광 밸브들(108)의 어레이를 포함하는 멀티뷰 픽셀(106)을 도시한다. 방출광(102)의 지향성 광빔들이 광 밸브들(108)을 향해 반사적으로 산란되는 멀티뷰 백라이트(100)의 표면은 멀티뷰 백라이트(100)의 '방출 표면(emission surface)'으로 지칭될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함한다. 도광체(110)는 안내된 광(104)으로서 전파 방향(103)으로 광을 안내하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 정해진 시준 계수(σ)를 가질 수 있거나, 정해진 시준 계수(σ)에 따라 안내될 수 있다. 예를 들어, 도광체(110)는 광학 도파로로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 더 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률들의 차이는 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 도광체(110)는 연장된, 실질적으로 광학적으로 투명한 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로(즉, 판 도광체)일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등), 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 실시 예들에서, 도광체(110)는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 특히, 클래딩은 도광체의 재료의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 도광체(110)는 도광체(110)의 제 1 표면(110')(예를 들어, '전방' 또는 '상단' 표면 또는 앞쪽 또는 위쪽)과 제 2 표면(110")(예를 들어, '후방' 또는 '하단' 표면 또는 뒤쪽 또는 아래쪽) 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)은 도광체(110)의 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110") 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사 또는 '바운싱(bouncing)'됨으로써 안내된 광빔으로서 전파한다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 광의 상이한 컬러들을 나타내는 복수의 안내된 광빔들을 포함할 수 있다. 상이한 컬러들의 광은 상이한 컬러별 0이 아닌 전파 각도들 각각으로 도광체(110)에 의해 안내될 수 있다. 도시의 단순화를 위해 도 3a 내지 도 3c에는 0이 아닌 전파 각도가 도시되지 않았음에 유의한다. 그러나, 도 3a에서 전파 방향(103)을 나타내는 굵은 화살표는 도광체의 길이를 따르는 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 묘사한다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 제 2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 0이 아닌 전파 각도는 0보다 크고 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 0이 아닌 전파 각도는 약 10도(10°) 내지 약 50도(50°) 사이, 또는 약 20도(20°) 내지 약 40도(40°) 사이, 또는 약 25도(25°) 내지 약 35도(35°) 사이일 수 있다. 예를 들어, 0이 아닌 전파 각도는 약 30도(30°)일 수 있다. 다른 예들에서, 0이 아닌 전파 각도는 약 20°, 또는 약 25°, 또는 약 35°일 수 있다. 또한, 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도가 특정한 구현을 위해 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다.
도광체(110) 내의 안내된 광(104)은 0이 아닌 전파 각도(예를 들어, 약 30도 내지 35도)로 도광체(110) 내부로 도입되거나 지향될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 렌즈, 거울 또는 유사한 반사체(예를 들어, 기울어진 시준 반사체), 회절 격자 및 프리즘(미도시) 뿐만 아니라 이들의 다양한 조합과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 구조물이 안내된 광(104)으로서 도광체(110) 내에 광을 도입하기 위해 이용될 수 있다. 다른 예들에서, 광은 구조물의 이용 없이 또는 구조물의 실질적인 이용 없이 도광체(110)의 입력 단부로 직접적으로 도입될 수 있다(즉, 직접 또는 '버트(butt)' 결합이 이용될 수 있음). 도광체(110) 내부로 지향되면, 안내된 광(104)은 일반적으로 입력 단부로부터 멀어지는 전파 방향(103)으로 도광체(110)를 따라 전파되도록 구성된다.
또한, 정해진 시준 계수(σ)를 갖는 안내된 광(104)은 '시준된 광빔(collimated light beam)' 또는 '시준된 안내된 광(collimated guided light)'으로 언급될 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광' 또는 '시준된 광빔'은, 시준 계수(σ)에 의해 허용되는 경우를 제외하고, 일반적으로 광빔의 광선들(rays)이 광빔(예를 들어, 안내된 광빔) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 발산하거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)에 걸쳐 서로 이격된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 어레이를 더 포함한다. 특히, 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 유한한 공간만큼 서로로부터 분리되어 있으며, 도광체(110)에 걸쳐 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낸다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자 간 거리(예를 들어, 유한한 중심 간 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 서로 교차되거나 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다. 이와 같이, 어레이의 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 일반적으로 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 중 다른 것들로부터 구분되고 분리되어 있다. 일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 중 개별적인 소자들의 크기보다 더 큰 거리만큼 이격되어 있을 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 1차원(1D) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 선형 1D 어레이(예를 들어, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 엇갈린 라인들(staggered lines)을 포함하는 복수의 라인들)로서 배열될 수 있다. 다른 예에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐(across) 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리는 어레이에 걸쳐 변할 수 있거나, 도광체(110)의 길이를 따라 변할 수 있거나, 또는 도광체(110)에 걸쳐 변할 수 있거나, 또는 이들 경우들 모두에 대해 변할 수 있다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 특히, 도 4a는 도광체(110)에 걸쳐 2D 어레이로 배열된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)이 있는 멀티뷰 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 도 4a에는 안내된 광의 전파 방향(103)이 도시되었다. 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 2D 어레이는 직사각형 어레이를 나타낸다. 예를 들어, 2D 어레이로 배열된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은, 직사각형 뷰 배열(예를 들어, 2 × 4 뷰들, 2 × 8 뷰들, 4 × 8 뷰들 등) 또는 정사각형 뷰 배열(2 × 2 뷰들, 또는 4 × 4 뷰들 등)과 같은 뷰들의 2D 배열을 갖는 완전 시차(full-parallax) 멀티뷰 디스플레이와 함께 이용될 수 있다.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)에 걸쳐 1D 어레이로 배열된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)을 포함한다. 특히, 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 경사진 선형 또는 경사진 라인 산란 소자들(slanted line scattering elements)로서 1D 어레이로 배열된다. 1D 어레이로(예를 들어, 경사진 라인 산란 소자들로서) 배열된 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 뷰들의 1D 배열(예를 들어, 1 × 4 뷰들, 1 × 8 뷰들 등)을 갖는 수평 시차 전용(horizontal-parallax-only; HPO) 멀티뷰 디스플레이와 함께 이용될 수 있다. 도 4b는 또한 1D 어레이를 가로지르게 향하는 안내된 광의 전파 방향(103)을 도시한다. 일부 실시 예들에 따르면, 안내된 광의 전파 방향(103)은 또한 뷰들의 1D 배열에 대응될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들(122)을 포함한다. 또한, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 안내된 광(104)의 일부를 지향성 광빔들을 포함하는 방출광(102)으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 안내된 광의 일부는 반사 또는 반사성 산란을 이용하여 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 미세-슬릿 서브 소자들에 의해 집합적으로(collectively) 반사적으로 산란된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자(122)는, 본 명세서의 정의에 따라, 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽(sloped reflective sidewall)을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 반사성 산란은, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽에서 발생되거나 이 측벽에 의해 제공되도록 구성된다. 도 3a 및 도 3c는 방출광(102)의 지향성 광빔들을 도광체(110)의 제 1 표면(110')(즉, 방출 표면)으로부터 멀어지게 지향되는 복수의 발산하는 화살표들로서 도시한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 그 크기(예를 들어, 도 3a에서 소문자 's'로 도시됨) 내에 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하는 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 각각의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브(108)의 크기(예를 들어, 도 3a에서 대문자 'S'로 도시됨)와 유사하다. 본 명세서에서, '크기(size)'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(108)의 크기는 그 길이 일 수 있고, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 유사한 크기 또한 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 면적은 광 밸브(108)의 면적과 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브 어레이 내의 광 밸브(108)의 크기의 약 25% 내지 약 200% 사이이다. 다른 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 60%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 70%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 75%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 80%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 85%보다 크거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 90%보다 크다. 다른 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 180% 보다 작거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 160%보다 작거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 140%보다 작거나, 또는 광 밸브의 크기의 약 120%보다 작다.
일부 실시 예들에 따르면, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)와 광 밸브(108)의 유사한 크기들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 암 영역들(dark zones)을 감소시키도록, 또는 일부 실시 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다. 또한, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)와 광 밸브(108)의 유사한 크기들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들(또는 뷰 픽셀들) 간의 중첩을 감소시키도록, 그리고 일부 실시 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 방출광(102)의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들(108)의 어레이를 도시한다. 예를 들어, 광 밸브 어레이는 멀티뷰 백라이트(100)를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 일부일 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에는 논의를 용이하게 하기 위해 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 광 밸브들(108)의 어레이가 도시되었다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상이한 주 각도 방향들을 갖는 방출광(102)의 지향성 광빔들 중 상이한 각각은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108) 중 상이한 각각을 통과하고 그에 의해 변조될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 어레이의 광 밸브(108)는 멀티뷰 픽셀(106)의 소정의 서브 픽셀에 대응되고, 한 세트의 광 밸브들(108)은 멀티뷰 디스플레이의 소정의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108)의 상이한 세트는 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 중 대응하는 미세-슬릿 멀티빔 소자에 의해 제공되거나 이로부터 제공되는 방출광(102)의 지향성 광빔들을 수신하고 변조하도록 구성되며, 즉 도시된 바와 같이 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)마다 하나의 고유한 세트의 광 밸브들(108)이 존재한다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108)로서 이용될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀(106)의 서브 픽셀의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)의 크기에 대응될 수 있다는 점에 유의한다. 다른 예들에서, 광 밸브의 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(108) 간의 거리(예를 들어, 중심 간 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(108)은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108) 간의 중심 간 거리보다 작을 수 있다. 예를 들어, 광 밸브의 크기는 광 밸브(108)의 크기 또는 광 밸브들(108) 간의 중심 간 거리에 대응되는 크기로서 정의될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106)(즉, 서브 픽셀들의 세트들 및 대응하는 광 밸브들(108)의 세트들) 간의 관계는 일대일 대응 관계일 수 있다. 즉, 멀티뷰 픽셀들(106)의 개수와 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 개수는 동일할 수 있다. 도 3b는 광 밸브들(108)의 상이한 세트를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106)이 점선으로 둘러싸인 것으로 예시된 일대일 대응 관계를 예로서 명시적으로 도시한다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 픽셀들(106)의 개수와 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 개수는 서로 상이할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 멀티빔 소자들 중 한 쌍의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)는, 예를 들어 광 밸브 세트들로 표현되는, 대응하는 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들(106) 간의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 미세-슬릿 멀티빔 소자(120a)와 제 2 미세-슬릿 멀티빔 소자(120b) 간의 중심 간 거리는 제 1 광 밸브 세트(108a)와 제 2 광 밸브 세트(108b) 간의 중심 간 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 대응하는 광 밸브 세트들과 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)의 쌍들의 상대적인 중심 간 거리들은 상이할 수 있는데, 예를 들어, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120)은 멀티뷰 픽셀들(106)을 나타내는 광 밸브 세트들 간의 간격보다 크거나 작은 소자 간 간격을 가질 수 있다.
또한(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이), 일부 실시 예들에 따르면, 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 단지 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 방출광(102)의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들은, 하나의 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)과 이의 서브 픽셀들, 즉 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)에 대응되는 한 세트의 광 밸브들(108)에, 실질적으로 국한될 수 있다. 이와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 한 세트의 상이한 주 각도 방향들을 갖는 방출광(102)의 한 세트의 대응하는 지향성 광빔들을 제공한다(즉, 한 세트의 지향성 광빔들은 상이한 뷰 방향들 각각에 대응되는 방향을 갖는 광빔을 포함함).
도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 광 밸브 세트(108a)는 제 1 미세-슬릿 멀티빔 소자(120a)로부터의 방출광(102)의 지향성 광빔들을 수신 및 변조하도록 구성된다. 또한, 제 2 광 밸브 세트(108b)는 제 2 미세-슬릿 멀티빔 소자(120b)로부터의 방출광(102)의 지향성 광빔들을 수신 및 변조하도록 구성된다. 결과적으로, 광 밸브 어레이의 광 밸브 세트들(예를 들어, 제 1 및 제 2 광 밸브 세트들(108a, 108b)) 각각은, 상이한 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)(예를 들어, 소자들(120a, 120b)) 및 상이한 멀티뷰 픽셀(106) 둘 다에 각각 대응되며, 광 밸브 세트들의 개별 광 밸브들(1080은 각각의 멀티뷰 픽셀들(106)의 서브 픽셀들에 대응된다.
일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면 상에 또는 표면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 방출 표면(예를 들어, 제 1 표면(110'))에 대향되는 제 2 표면(110") 상에 배치될 수 있다. 이러한 예에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자(122)는 도광체(110)의 내부로 그리고 방출 표면을 향해 연장된다. 다른 예에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 방출 표면(예를 들어, 제 1 표면(110')) 상에 또는 방출 표면에 배치될 수 있으며, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자(122)는 방출 표면으로부터 멀어지게 도광체(110)의 내부로 연장될 수 있다.
다른 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110) 내부에 위치할 수 있다. 특히, 이러한 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 복수의 미세-슬릿 서브 소자들은, 도광체(110)의 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110") 사이에 그리고 이들 표면들 둘 다로부터 이격되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면 상에 제공된 이후, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)가 도광체(110)의 내부에 효과적으로 매립되도록 도광체 재료의 층으로 덮일 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면 상에 위치하는 광학 재료 층 내에 배치될 수 있다. 이러한 일부 실시 예들에서, 광학 재료 층의 표면이 방출 표면일 수 있으며, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자(122)는 방출 표면으로부터 멀어지게 그리고 도광체의 표면을 향해 연장될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도광체(110)의 표면 상에 위치하는 광학 재료 층은, 도광체(110)와 이러한 재료 층 간의 계면에서 광의 반사를 감소시키거나 실질적으로 최소화하도록, 도광체(110)의 재료의 굴절률과 굴절률-매칭(index-matched)될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 이러한 재료는 도광체의 재료의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 고-굴절률 재료 층은 방출광(102)의 밝기를 개선하는 데 이용될 수 있다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함하며, 도광체(110)의 제 1 표면(110') 상에는 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)가 배치된다. 도 5a에 도시된 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 내부로 연장되는 미세-슬릿 서브 소자들(122)을 갖는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 안내된 광(104)은 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)에 의해 반사되어 방출광(102)으로서 도광체(110)의 방출 표면(제 1 표면(110'))을 빠져 나간다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)은 안내된 광(104)의 전파 방향(103)으로부터 멀어지게 기울어진 경사각(α)을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 서브 소자(들)(122)의 깊이(d)는 미세-슬릿 멀티빔 소자(120) 내의 인접한 미세-슬릿 서브 소자들(122) 간의 피치(p)(또는 간격)와 대략 동일할 수 있다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110) 및 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)를 포함한다. 그러나, 도 5b에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 제 1 및 제 2 표면들(110', 110") 사이의 도광체(110) 내부에 위치한다. 도 5a에서와 마찬가지로, 도 5b에 도시된 안내된 광(104)은 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)에 의해 반사되어 방출광(102)으로서 도광체(110)의 방출 표면(제 1 표면(110'))을 빠져 나가는 것으로 도시되었다.
도 5c는 본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 또한 도광체(110)의 제 1 표면(110') 상에 배치된 광학 재료 층(112)을 갖는 도광체(110)를 포함한다. 도 5c에 도시된 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)는 광학 재료 층(112) 내에 위치하며, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자들(122)은, 광학 재료 층(112)의 표면을 포함하는 방출 표면으로부터 멀어지게 그리고 도광체(110)의 제 1 표면(110')을 향해 연장된다. 또한, 미세-슬릿 서브 소자들(122)의 깊이는, 예를 들어 도시된 바와 같이, 광학 재료 층(112)의 두께 또는 높이(h)와 유사할 수 있다. 도 5c에서, 안내된 광(104)은 도광체(110)로부터 광학 재료 층(112) 내부를 경유한 이후 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)에 의해 반사되어 방출광(102)을 제공하는 것으로 도시되었다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)의 미세-슬릿 서브 소자들(122) 각각이 크기 및 형상에 있어서 유사한 것으로 도시되었지만, 일부 실시 예들에서(미도시) 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자들(122)은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 미세-슬릿 서브 소자들(122)은 미세-슬릿 멀티빔 소자(120) 내에서 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)에 걸쳐 상이한 크기들, 상이한 단면 프로파일들(profiles), 및 심지어 상이한 배향들(예를 들어, 안내된 광의 전파 방향들에 대한 회전) 중 하나 이상을 가질 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 적어도 2개의 미세-슬릿 서브 소자들(122)은 방출광(102) 내에서 서로 상이한 반사성 산란 프로파일들(reflective scattering profiles)을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)은 안내된 광(104)의 일부를 내부 전반사에 따라(즉, 경사진 반사성 측벽(122a)의 양 측 상의 재료들의 굴절률들 간의 차이로 인한) 반사적으로 산란시키도록 구성된다. 즉, 경사진 반사성 측벽(122a)에서의 임계각보다 작은 입사각을 갖는 안내된 광(104)은 경사진 반사성 측벽(122a)에 의해 반사되어 방출광(102)이 된다.
일부 실시 예들에서, 경사진 반사성 측벽(122a)의 경사각(α)은 도광체(110)의(또는 대등하게는 멀티뷰 백라이트(100)의) 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도(0°) 내지 약 45도(45°) 사이이다. 일부 실시 예들에서, 경사진 반사성 측벽(122a)의 경사각(α)은 10도(10°) 내지 약 40도(40°) 사이이다. 예를 들어, 경사진 반사성 측벽(122a)의 경사각(α)은 도광체(110)의 방출 표면의 표면 법선에 대해 약 20도(20°), 또는 약 30도(30°), 또는 약 35도(35°)일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광빔들을 포함하는 방출광(102)의 목표 각도를 제공하기 위해, 경사각(α)은 안내된 광(104)의 0이 아닌 전파 각도와 함께 선택된다. 또한, 선택된 경사각(α)은 도광체(110)의 방출 표면(예를 들어, 제 1 표면(110'))의 방향으로 그리고 방출 표면에 대향되는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 2 표면(110"))으로부터 멀어지게 광을 우선적으로 산란시키도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에서, 경사진 반사성 측벽(122a)은 방출 표면으로부터 멀어지는 방향으로 안내된 광(104)의 산란을 거의 제공하지 않거나 실질적으로 전혀 제공하지 않을 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자(122)의 경사진 반사성 측벽(122a)은 안내된 광(104)의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성된 반사성 재료를 포함한다. 예를 들어, 반사성 재료는 경사진 반사성 측벽(122a) 상에 코팅된 반사성 금속-중합체(예를 들어, 중합체-알루미늄) 또는 반사성 금속(예를 들어, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 크롬, 구리 등)의 층일 수 있다. 다른 예에서, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 내부는 반사성 금속으로 충진(fill)되거나 실질적으로 충진될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 서브 소자(122)를 충진하는 반사성 재료는 경사진 반사성 측벽(122a)에서 안내된 광의 일부의 반사성 산란을 제공할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같은), 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 제 1 측벽은, 미세-슬릿 서브 소자의 제 2 측벽의 경사각과 실질적으로 유사한 경사각을 갖는다. 즉, 미세-슬릿 서브 소자의 대향 측벽들은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 제 1 측벽은 미세-슬릿 서브 소자의 제 2 측벽의 경사각과는 상이한 경사각을 가질 수 있으며, 제 1 측벽은 경사진 반사성 측벽(122a)이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 미세-슬릿 서브 소자(122)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 서브 소자(122)는 도광체(110)의 제 1 표면(110')에 묘사되었으며, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 제 1 측벽(122-1)은 경사각(α)을 갖는 경사진 반사성 측벽(122a)을 나타낸다. 또한, 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 제 2 측벽(122-2)은 제 1 측벽(122-1)의 경사각(a)과는 상이한 경사각을 갖는다. 특히, 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 제 2 측벽(122-2)은 약 0도(0°)의 경사각을 갖는데, 즉 제 2 측벽(122-2)의 경사각은 도광체(110)의 제 1 표면(110')의 표면 법선에 실질적으로 평행하다.
일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 안내된 광의 전파 방향(103)에 직교하는 방향으로 만곡된 형상을 가질 수 있다. 특히, 만곡된 형상은 전파 방향(103)에 직교하는 방향에 그리고 도광체(110)의 표면에 평행한 평면에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 만곡된 형상은 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 평면에서 산란되는 광의 방출 패턴을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 만곡된 미세-슬릿 서브 소자(122)의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 만곡된 미세-슬릿 서브 소자(122)는 도광체(110) 내에 위치하며, 안내된 광의 전파 방향(103)에 대해 볼록한 만곡된 형상을 갖는다. 도시된 바와 같이, 미세-슬릿 서브 소자(122)의 볼록한 만곡된 형상은 x-y 방향으로 반사적으로 산란되는 광의 확산을 증가시키는 데 이용될 수 있다. 다른 예에서(미도시), 미세-슬릿 서브 소자(122)의 만곡된 형상은, 예를 들어 반사적으로 산란되는 광의 확산을 감소시키도록, 전파 방향(103)에 대해 오목할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 반사적으로 산란되는 광의 확산량을 제어하기 위해 만곡된 형상의 곡률 반경이 우선적으로 선택될 수 있다. 도 4a 및 도 4b 또한 만곡된 미세-슬릿 서브 소자들(122)을 도시한다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 멀티뷰 디스플레이의 뷰 픽셀들로서 변조된 광빔들을 방출하도록 구성된다. 방출되는 변조된 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 또한, 방출되는 변조된 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 또는 대등하게는 멀티뷰 이미지의 복수의 시청 방향들 또는 뷰들을 향해 우선적으로 지향될 수 있다. 비-제한적인 예들에서, 멀티뷰 이미지는 대응하는 개수의 뷰 방향들이 있는 1Х4, 1Х8, 2Х2, 4Х8 또는 8Х8 개의 뷰들을 포함할 수 있다. 하나의 방향으로만 복수의 뷰들(예를 들어, 1Х4, 1Х8 뷰들)을 포함하는 멀티뷰 디스플레이는, 이러한 구성들이 상이한 뷰 또는 장면 시차를 나타내는 뷰들을 하나의 방향(예를 들어, 수평 시차로서 수평 방향)으로 제공할 수 있지만 직교 방향(예를 들어, 시차가 없는 수직 방향)으로는 제공하지 않는다는 점에서, '수평 시차 전용(horizontal parallax only)' 멀티뷰 디스플레이로 지칭될 수 있다. 2개의 직교하는 방향들에서 2개 이상의 장면을 포함하는 멀티뷰 디스플레이는, 뷰 또는 장면 시차가 직교 방향들 모두(예를 들어, 수평 시차 및 수직 시자 모두)에서 변할 수 있다는 점에서 완전 시차(full-parallax) 멀티뷰 디스플레이로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는 3차원(3D) 컨텐츠 또는 정보를 갖는 멀티뷰 디스플레이를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들은 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 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 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(200)는 상이한 뷰 방향들로 상이한 뷰들에 따른 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출되는 방출광(202)의 변조된 지향성 광빔들은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 데 이용될 수 있으며 상이한 뷰들의 픽셀들(즉, 뷰 픽셀들)에 대응될 수 있다. 도 8에는, 제한이 아닌 예로서, 방출광(202)의 변조된 지향성 광빔들을 나타내는 데 점선들을 갖는 화살표들이 이용되어 이의 변조를 강조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 도광체(210)를 포함한다. 도광체(210)는 안내된 광으로서 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 광은 내부 전반사에 따라, 예를 들어 안내된 광빔으로서, 안내될 수 있다. 예를 들어, 도광체(210)는 광-입력 에지(light-input edge)로부터의 광을 안내된 광빔으로서 안내하도록 구성된 판 도광체일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(200)의 도광체(210)는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)의 어레이를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)은 도광체(110)에 걸쳐 서로 이격되어 있다. 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)은 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함한다. 또한, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)은 안내된 광을 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 각각의 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광(202)으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된다. 방출광(202)의 지향성 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 중 각각의 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응된다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(200)의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하는 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 및 미세-슬릿 서브 소자들(122)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(230)의 어레이는 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 방출광(202)의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(108)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(230)의 크기의 약 25% 내지 약 200% 사이이다. 다른 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(120) 및 광 밸브들(108)과 관련하여 전술한 바와 같이, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)과 광 밸브들(230)의 기타의 상대적인 크기들이 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 안내된 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 방출광의 방출 패턴은 안내된 광의 정해진 시준 계수의 함수이다. 예를 들어, 정해진 시준 계수는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 정해진 시준 계수(σ)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)의 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 도광체(210)의 표면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 바와 같이, 이 표면은 도광체(210)의 방출 표면일 수 있거나 도광체(210)의 방출 표면에 대향되는 도광체의 표면일 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 미세-슬릿 서브 소자는 도광체의 내부로 연장될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 미세-슬릿 서브 소자는 도광체의 표면들 사이에 그리고 이들 표면들로부터 이격되어 도광체(210) 내부에 배치될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 안내된 광의 일부를 내부 전반사에 따라 반사적으로 산란시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는, 전술한 바와 같이, 미세-슬릿 서브 소자의 경사진 반사성 측벽에 인접하여 이를 코팅하는 반사성 재료(예를 들어, 비-제한적으로, 반사성 금속 또는 금속-중합체)를 더 포함한다.
일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 경사진 반사성 측벽의 경사각은, 도광체(210)의 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도(0°) 내지 약 45도(45°) 사이이다. 일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는, 안내된 광의 전파 방향에 직교하고 도광체의 표면에 평행한 방향으로, 만곡된 형상을 갖는다. 예를 들어, 만곡된 형상은 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 평면에서 산란되는 광의 방출 패턴을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(230)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀들을 나타내는 세트들로 배열된다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들은 멀티뷰 픽셀들의 서브 픽셀들을 나타낸다. 일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들(220)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀들과 일대일 대응 관계를 갖는다.
이러한 실시 예들 중 일부에서(도 8에는 미도시), 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함할 수 있다. 광원은 0이 아닌 전파 각도로 도광체(210)에 광을 제공하도록 구성될 수 있으며, 일부 실시 예들에서 도광체(210) 내에서 안내된 광의 정해진 각도 확산을 제공하기 위해 정해진 시준 계수에 따라 시준된다. 일부 실시 예들에 따르면, 광원은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법이 제공된다. 도 9는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)은 도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내된 광으로서 안내(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 광은 0이 아닌 전파 각도로 안내(310)될 수 있다. 또한, 안내된 광은 시준될 수 있다. 특히, 안내된 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 도광체는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 광은 도광체 내에서 내부 전반사에 따라 안내될 수 있다. 마찬가지로, 정해진 시준 계수 및 0이 아닌 전파 각도는, 멀티뷰 백라이트(100)의 도광체(110)와 관련하여 전술한 정해진 시준 계수(σ) 및 0이 아닌 전파 각도와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광을 제공하기 위해, 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 어레이를 이용하여 도광체 외부로 안내된 광의 일부를 반사(320)하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 지향성 광빔들의 상이한 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응된다. 다양한 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들의 어레이 내의 광 밸브의 크기의 25% 내지 200% 사이이다.
일부 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 미세-슬릿 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사하다. 특히, 미세-슬릿 멀티빔 소자의 복수의 미세-슬릿 서브 소자들은 전술한 복수의 미세-슬릿 서브 소자들(122)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 도광체의 표면 상에 배치되며, 예를 들어 도광체의 방출 표면 상에 또는 방출 표면에 대향되는 표면 상에 배치될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 도광체의 대향 표면들 사이에 이들로부터 이격되어 위치한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 방출광의 방출 패턴은, 적어도 부분적으로, 안내된 광의 정해진 시준 계수의 함수일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 경사진 반사성 측벽은 내부 전반사에 따라 도광체 외부로 광을 반사적으로 산란시켜 방출광을 제공한다. 다른 실시 예들에서, 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자는, 복수의 미세-슬릿 서브 소자들의 경사진 반사성 측벽에 인접하여 이를 코팅하는 반사성 재료를 더 포함한다.
일부 실시 예들에서, 경사진 반사성 측벽의 경사각은 도광체의 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도(0°) 내지 약 45도(45°) 사이이다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체의 방출 표면의 방향으로 그리고 방출 표면에 대향되는 도광체의 표면으로부터 멀어지게 광을 우선적으로 산란시키기 위해, 경사각은 안내된 광의 0이 아닌 전파 각도와 함께 선택된다.
일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 백라이트의 동작 방법은 광원을 이용하여 도광체에 광을 제공하는 단계를 더 포함한다. 제공되는 광은, 도광체 내의 안내된 광의 정해진 각도 확산을 제공하기 위해 시준 계수에 따라 도광체 내에서 시준될 수 있거나, 도광체 내에서 0이 아닌 전파 각도를 가질 수 있거나, 이 들 두 경우 모두에 해당할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같은), 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)은 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 광 밸브들을 이용하여 미세-슬릿 멀티빔 소자들에 의해 반사적으로 산란된 방출광의 지향성 광빔들을 변조(330)하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 광 밸브들의 어레이 또는 복수의 광 밸브들 중 소정의 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 소정의 서브 픽셀에 대응되고, 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 세트들은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들에 대응되거나 멀티뷰 픽셀들로서 배열된다. 즉, 예를 들어, 광 밸브는 서브 픽셀의 크기와 유사한 크기를 가질 수 있거나, 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀들 간의 중심 간 간격과 유사한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 광 밸브들은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광 밸브들(108)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 광 밸브들의 상이한 세트들은, 상이한 멀티뷰 픽셀들(106)에 대한 제 1 및 제 2 광 밸브 세트들(108a, 108b)의 대응 관계와 유사한 방식으로, 상이한 멀티뷰 픽셀들에 대응될 수 있다. 또한, 전술한 논의에서 전술한 광 밸브(108)가 서브 픽셀에 대응되기 때문에, 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브들은 멀티뷰 픽셀들의 서브 픽셀들에 대응될 수 있다.
이상에서는, 멀티뷰 이미지의 상이한 지향성 뷰들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광을 제공하기 위해 경사진 반사성 측벽을 갖는 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하는 미세-슬릿 멀티빔 소자들을 이용하는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법 및 멀티뷰 디스플레이의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (22)

  1. 멀티뷰 백라이트로서,
    0이 아닌 전파 및 정해진 시준 계수를 갖는 안내된 광으로서 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 도광체; 및
    상기 도광체에 걸쳐 서로 이격된 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 어레이 - 상기 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하며, 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광으로서 상기 안내된 광의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성됨 -; 를 포함하되,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는, 상기 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함하는,
    멀티뷰 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 미세-슬릿 멀티빔 소자의 크기는, 상기 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기의 25% 내지 200% 사이인,
    멀티뷰 백라이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세-슬릿 멀티빔 소자는 상기 도광체의 방출 표면 상에 배치되고,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는, 상기 방출 표면으로부터 멀어지게 상기 도광체의 내부로 연장되는,
    멀티뷰 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세-슬릿 멀티빔 소자는 상기 도광체의 표면 상에 위치하는 도광체 재료 층 내에 배치되고,
    상기 층의 표면은 방출 표면이며,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 멀티빔 소자는, 상기 방출 표면으로부터 멀어지게 그리고 상기 도광체의 표면을 향해 연장되는,
    멀티뷰 백라이트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도광체의 표면 상에 위치하는 상기 도광체 재료 층의 굴절률은, 상기 도광체의 재료의 굴절률보다 더 큰,
    멀티뷰 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 경사진 반사성 측벽은, 상기 안내된 광의 일부를 내부 전반사에 따라 반사적으로 산란시키도록 구성되는,
    멀티뷰 백라이트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 경사진 반사성 측벽은, 상기 안내된 광의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성된 반사성 재료를 포함하는,
    멀티뷰 백라이트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사진 반사성 측벽의 경사각은, 상기 도광체의 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도 내지 약 45도 사이이고,
    상기 경사각은, 상기 도광체의 방출 표면의 방향으로 그리고 상기 방출 표면에 대향되는 상기 도광체의 표면으로부터 멀어지게 광을 우선적으로 산란시키도록 구성되는,
    멀티뷰 백라이트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는, 상기 안내된 광의 전파 방향에 직교하고 상기 도광체의 표면의 평면에 평행한 방향으로, 만곡된 형상을 가지며,
    상기 만곡된 형상은, 상기 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 평면에서 산란되는 광의 방출 패턴을 제어하도록 구성되는,
    멀티뷰 백라이트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자들의 깊이가, 상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 내의 인접한 미세-슬릿 서브 소자들 간의 간격과 대략 동일한 것; 및
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 제 1 측벽이, 상기 미세-슬릿 서브 소자의 제 2 측벽의 경사각과는 상이한 경사각을 갖는 것 - 상기 제 1 측벽은 상기 경사진 반사성 측벽임 -;
    중 하나 또는 둘 다에 해당되는,
    멀티뷰 백라이트.
  11. 제 1 항의 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 멀티뷰 디스플레이는, 상기 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들에 대응되는 지향성 뷰들을 갖는 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  12. 멀티뷰 디스플레이로서,
    안내된 광으로서 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 도광체;
    상기 도광체에 걸쳐 서로 이격된 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 어레이 - 상기 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들 각각은 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함하며, 멀티뷰 이미지의 각각의 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광으로서 상기 안내된 광을 반사적으로 산란시키도록 구성됨 -; 및
    상기 멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 상기 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 포함하되,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는, 상기 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 크기는, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 25% 내지 200% 사이인,
    멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 안내된 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준되고,
    상기 방출광의 방출 패턴은 상기 안내된 광의 정해진 시준 계수의 함수인,
    멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자는 상기 도광체의 방출 표면 상에 배치되고,
    상기 미세-슬릿 서브 소자는 상기 도광체의 내부로 연장되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자의 경사진 반사성 측벽은, 상기 안내된 광의 일부를 내부 전반사에 따라 반사적으로 산란시키도록 구성되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  17. 제 12 항에 있어서,
    경사진 반사성 측벽의 경사각이, 상기 도광체의 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도 내지 약 45도 사이인 것; 및
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 미세-슬릿 서브 소자가, 상기 안내된 광의 전파 방향에 직교하고 상기 도광체의 표면에 평행한 방향으로, 만곡된 형상을 갖는 것 - 상기 만곡된 형상은, 상기 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 평면에서 산란되는 광의 방출 패턴을 제어하도록 구성됨 -;
    중 하나 또는 둘 다에 해당되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 밸브 어레이의 광 밸브들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들을 나타내는 세트들로 배열되고,
    상기 광 밸브들은 상기 멀티뷰 픽셀들의 서브 픽셀들을 나타내며,
    상기 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자들은, 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들과 일대일 대응 관계를 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  19. 멀티뷰 백라이트의 동작 방법으로서,
    0 아닌 전파 각도 및 정해진 시준 계수를 갖는 안내된 광으로서 도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내하는 단계; 및
    멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 포함하는 방출광을 제공하기 위해, 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 어레이를 이용하여 상기 안내된 광의 일부를 상기 도광체 외부로 반사하는 단계 - 상기 미세-슬릿 멀티빔 소자 어레이의 미세-슬릿 멀티빔 소자는 복수의 미세-슬릿 서브 소자들을 포함함 -; 를 포함하되,
    상기 복수의 미세-슬릿 서브 소자들 중 각각의 미세-슬릿 서브 소자는, 상기 안내된 광의 전파 방향으로부터 멀어지게 기울어진 경사각을 갖는 경사진 반사성 측벽을 포함하는,
    멀티뷰 백라이트의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 경사진 반사성 측벽은 내부 전반사에 따라 광을 반사적으로 산란시켜, 상기 안내된 일부를 상기 도광체 외부로 반사시켜 상기 방출광을 제공하는,
    멀티뷰 백라이트의 동작 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 경사진 반사성 측벽 경사각은, 상기 도광체의 방출 표면의 표면 법선에 대해 0도 내지 약 45도 사이이고,
    상기 경사각은, 상기 도광체의 방출 표면의 방향으로 그리고 상기 방출 표면에 대향되는 상기 도광체의 표면으로부터 멀어지게 광을 우선적으로 산란시키기 위해, 상기 안내된 광의 0이 아닌 전파 각도와 함께 선택되는,
    멀티뷰 백라이트의 동작 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하고,
    상기 미세-슬릿 멀티빔 소자들의 크기는, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 25% 내지 200% 사이인,
    멀티뷰 백라이트의 동작 방법.
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