KR102329112B1 - 마이크로프리즘 멀티빔 소자 백라이트 및 이를 사용한 멀티뷰 디스플레이 - Google Patents
마이크로프리즘 멀티빔 소자 백라이트 및 이를 사용한 멀티뷰 디스플레이 Download PDFInfo
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Abstract
멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 주요각 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 방출하는 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 이용하는 멀티뷰 백라이트 및 멀티뷰 디스플레이. 상기 멀티뷰 백라이트는 도광체 및 상기 도광체의 표면으로부터 연장되는 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 포함한다. 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 가이드된 광의 일부를 수신하도록 구성된 입력 개구 및 상기 복수의 지향성 광빔을 방출하도록 구성된 출력 개구를 구비한다. 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 수신된 가이드된 광 부분을 반사하고 상기 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성된 경사진 측벽을 갖는 마이크로프리즘을 포함한다. 상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 백라이트, 및 복수의 지향성 광빔으로부터 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된 멀티뷰 픽셀의 어레이를 포함한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
해당 없음
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
해당 없음
전자 디스플레이는 다양한 장치 및 제품의 사용자에게 정보를 전달하기 위한 매우 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 사용되는 전자 디스플레이에는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광 디스플레이(electroluminescent display; EL), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(active matrix OLED; AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display; EP), 및 전기기계(electromechanical) 또는 전기유체(electrofluidic) 광 변조(디지털 미소반사 장치(digital micromirror device) 및 전기 습윤 디스플레이(electrowetting display) 등)를 사용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이)로 분류될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 확실한 예로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출된 빛을 고려하면 LCD 및 EP 디스플레이는 통상적으로 수동 디스플레이로 분류된다. 수동 디스플레이는 종종 내재적으로 낮은 소비전력을 포함하면서도 이에 제한되지 않는 매력적인 성능 특성을 나타내는 반면, 발광 능력이 없어 많은 실제 응용에서 용도가 다소 제한적임을 알 수 있다.
발광과 연관된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원과 결합(couple)된다. 상기 결합된 광원은 이러한 다른 수동 디스플레이가 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로 기능하도록 할 수 있다. 상기 결합된 광원의 예에는 백라이트가 있다. 백라이트는 다른 수동 디스플레이 뒤에 배치되어 광원(종종 패널 백라이트)으로 작용하여 상기 수동 디스플레이를 조명할 수 있다. 예컨대, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 상기 백라이트는 상기 LCD 또는 EP 디스플레이를 관통하는 광을 방출한다. 상기 방출된 광은 상기 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어 상기 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 차례로 방출된다. 백라이트는 백색광을 방출하도록 구성되기도 한다. 이후 상기 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색상으로 변환하기 위해 색상 필터가 사용된다. 예컨대, 상기 색상 필터는 상기 LCD 또는 EP 디스플레이의 출력부에 배치되거나(덜 일반적임) 상기 백라이트와 상기 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 배치될 수 있다. 또는, 원색 등 상이한 색상을 사용하는 디스플레이의 필드 순차(field-sequential) 조명에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다.
본 명세서에 기술된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 용이하게 이해될 수 있다. 이때, 동일한 도면 부호는 동일한 구조적 소자를 나타낸다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 나타내는 사시도.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주요각 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들을 도시하는 그래프.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 단면도.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 평면도.
도 2c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 사시도.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부를 도시하는 단면도.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 도시하는 사시도.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 도시하는 사시도.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 측면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 타원형 방출 패턴을 도시하는 도해적 표현.
도 5c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 분기된 방출 패턴을 도시하는 도해적 표현.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 여러 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 도시하는 평면도.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 도시하는 블록도.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이 동작 방법을 도시하는 흐름도.
일부 예 및 실시예는 전술한 도면에 예시된 특징들에 부가 또는 대신하는 특징들 중 하나인 기타 특징들을 갖는다. 이하 상기 도면들을 참조하여 이러한 특징 및 기타 특징들을 상세히 설명한다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 나타내는 사시도.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주요각 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들을 도시하는 그래프.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 단면도.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 평면도.
도 2c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 사시도.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부를 도시하는 단면도.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 도시하는 사시도.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 도시하는 사시도.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 측면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 타원형 방출 패턴을 도시하는 도해적 표현.
도 5c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 분기된 방출 패턴을 도시하는 도해적 표현.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 여러 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 도시하는 평면도.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 도시하는 블록도.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이 동작 방법을 도시하는 흐름도.
일부 예 및 실시예는 전술한 도면에 예시된 특징들에 부가 또는 대신하는 특징들 중 하나인 기타 특징들을 갖는다. 이하 상기 도면들을 참조하여 이러한 특징 및 기타 특징들을 상세히 설명한다.
본 명세서에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(microprism multibeam element) 및 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 사용하는 멀티뷰 백라이트(multiview backlight)를 제공하며, 상기 멀티뷰 백라이트는 멀티뷰 또는 3차원(three-dimensional; 3D) 디스플레이에 적용된다. 특히, 본 명세서에 설명된 원리와 일치하는 실시예들은 서로 상이한 주요각 방향들(principal angular directions)을 갖는 복수의 지향성 광빔들(directional light beams)을 제공하도록 구성된 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 이용하는 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 예를 들어, 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들에 대응하는 방향들을 가질 수 있다. 또한, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들 각각은 경사각을 갖는 경사진 측벽(들)을 갖는 하나 이상의 마이크로프리즘을 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들은 멀티뷰 백라이트의 도광체로부터 커플 아웃된(coupled out) 광을 수신하고 수신된 커플 아웃된 광을 상기 경사진 측벽의 내부 표면에서 반사시킴으로써 상기 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성된다. 본 명세서에 설명된 멀티뷰 백라이트를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 용도에는, 이동 전화(예를 들어, 스마트폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터), 개인용 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 차량 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 기타 다양한 이동식 및 실질적으로 비이동식 디스플레이 응용 기기 및 장치가 포함되지만 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 사용하면, 특히 백색 광원이 멀티뷰 백라이트의 조명으로 사용되는 경우에, 탁월한 각도 색상 균일도(angular color uniformity)를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 마이크로 프리즘 멀티빔 소자들은 상기 멀티뷰 백라이트의 도광체의 상부 또는 '발광' 표면으로부터 돌출되거나 연장된다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 상기 도광체의 재료는 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들 및 상기 도광체 사이의 접촉점들에서의 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들의 재료에 근접(contiguous)할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들은 광빔들의 부분적 시준(collimation)을 제공할 수 있거나, 적어도, 지향성 광빔들의 주요각 방향을 포함하여 광빔들의 방출 패턴을 변형시킬 수 있다. 또한, 길이의 함수로서 광빔의 밝기 변화를 조절하기 위해, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들 내의 마이크로프리즘들의 개수는 도광체의 길이를 따라 또는 동등하게는 상기 멀티뷰 백라이트를 따라 변할 수 있다.
본 명세서에서, "멀티뷰 디스플레이(multiview display)"는 멀티뷰 영상(multiview image)의 상이한 뷰들을 상이한 뷰 방향들로 제공하도록 구성된 전자적인 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로 정의된다. 도 1a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 영상을 표시하기 위한 화면(12)을 포함한다. 상기 화면(12)은 예컨대, 전화기(예컨대, 이동 전화 및 스마트폰 등), 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 기타 장치의 전자 디스플레이일 수 있다. 상기 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들(14)을 상기 화면(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 상기 뷰 방향들(16)은 상기 화면(12)으로부터 다양한 상이한 주요각 방향으로 연장되는 화살표로 도시되어 있으며, 상기 상이한 뷰들(14)은 상기 화살표들의 말단에서 다각형 상자로 도시되어 있다(즉, 상기 뷰 방향들(16)을 묘사). 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)만 예시적으로 도시되어 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1a에는 상기 상이한 뷰들(14)이 화면 위쪽으로 위치하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 멀티뷰 영상이 상기 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 표시될 때에는 상기 뷰들(14)은 실제로 상기 화면(12) 상에 또는 그 근처에 나타난다는 것을 유의해야 한다. 화면(12) 위쪽의 뷰들(14)은 단지 예시를 위하여 도시한 것일 뿐이며 특정 뷰(14)에 대응하는 각 뷰 방향(16)에서 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내는 것을 의미한다.
멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 뷰 방향 또는 이와 동등한 광빔은 일반적으로 본 명세서에 정의된 바와 같이 각도 성분들(θ 및 φ)에 의해 주어진 주요각 방향을 갖는다. 상기 각도 성분(θ)은 본 명세서에서 상기 광빔의 "고도 성분(elevation component)" 또는 "앙각(elevation angle)"이라고 한다. 상기 각도 성분(φ)은 상기 광빔의 "방위 성분(azimuth component)" 또는 "방위각(azimuth angle)"이라고 한다. 정의에 따르면, 상기 앙각(θ)은 수직 평면(예컨대, 멀티뷰 디스플레이 화면의 평면과 수직)에서의 각도인 반면, 상기 방위각(φ)은 수평 평면(예컨대, 멀티뷰 디스플레이 화면의 평면과 평행)에서의 각도이다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예컨대, 도 1a의 뷰 방향(16))에 대응하는 특정 주요각 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들(θ 및 φ)을 그래프로 나타내고 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 따르면, 상기 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 시작점과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1b는 상기 광빔(또는 뷰 방향)의 시작점(O)를 도시한다.
본 명세서에서, "멀티뷰 영상" 및 "멀티뷰 디스플레이"라는 용어에서 사용되는 "멀티뷰"라는 용어는 복수의 뷰들의 뷰들 간의 각도 차이(angular disparit)를 포함하거나 상이한 시각(perspective)을 나타내는 복수의 뷰들로 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 따르면, "멀티뷰"라는 용어는 2개 초과의 상이한 뷰들(즉, 최소한 3개의 뷰들로서 일반적으로는 3개 초과)를 명백히 포함한다. 본 명세서에 사용된 "멀티뷰 디스플레이"는 장면 또는 영상을 나타내기 위하여 상이한 2개의 뷰들만을 포함하는 입체(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구별된다. 본 명세서의 정의에 따르면, 멀티뷰 영상들 및 멀티뷰 디스플레이들은 2개 초과의 뷰들을 포함하면서도, 멀티뷰의 뷰들 중 2개만이 동시에 보이도록 선택하여(예컨대, 한쪽 눈 당 하나의 뷰) 멀티뷰 영상들이(예컨대, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 영상들의 입체적인 쌍(stereoscopic pair of images)으로 보일 수 있음을 유의해야 한다.
본 명세서에서 "멀티뷰 픽셀(Multiview pixel)"은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들의 각각에서 "뷰" 픽셀들을 나타내는 서브 픽셀들의 세트로 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들의 각각에서의 뷰 픽셀에 대응하거나 뷰 픽셀을 나타내는 개별 서브 픽셀을 가질 수 있다. 더욱이, 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀들은 소위 "지향성 픽셀들"로서, 상기 서브 픽셀들 각각은 상이한 뷰들 중 어느 하나에 대응하는 소정의 뷰 방향과 관련된다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀들로 표시되는 상이한 뷰 픽셀들은 상기 상이한 뷰들 각각에 있어서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치나 좌표를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들 각각에서 {x1, y1}에 위치한 뷰 픽셀들에 대응하는 개별 서브 픽셀들을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상기 상이한 뷰들 각각에서 {x2, y2}에 위치한 뷰 픽셀들에 대응하는 개별 서브 픽셀들을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀 내의 서브 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 개수와 같을 수 있다. 예컨대, 상기 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련된 64개의 서브 픽셀들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 어레이의 뷰들(즉, 32개의 뷰들)을 제공할 수 있고, 상기 멀티뷰 픽셀은 32개의 서브 픽셀들(즉, 각각의 뷰마다 1개)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 각각의 상이한 서브 픽셀은, 예컨대, 64개의 상이한 뷰들에 대응하는 뷰 방향들 중 상이한 하나에 대응하는 관련 방향(예를 들어, 광빔 주요각 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이 뷰들 내에서의 "뷰" 픽셀들(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀들)의 개수와 실질적으로 같을 수 있다. 예컨대, 뷰가 640 x 480개의 뷰 픽셀들을 포함하는 경우(즉, 640 x 480의 뷰 해상도), 상기 멀티뷰 디스플레이는 307,200개의 멀티뷰 픽셀들을 가질 수 있다. 다른 예에서, 뷰들이 100 x 100개의 픽셀들을 포함하면, 상기 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000(즉, 100 x 100 = 10,000)개의 멀티뷰 픽셀들을 포함할 수 있다.
"도광체(light guide)"는 내부 전반사를 이용하여 구조물 내에서 광을 안내하는 구조물로 정의된다. 특히, 도광체는 상기 도광체의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, 일반적으로 "도광체"라는 용어는 도광체의 유전체 재료와 상기 도광체를 둘러싼 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 가이드하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파관(dielectric optical waveguide)을 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사의 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다. 일부 실시예에서, 내부 전반사를 더 촉진하기 위해 상기 도광체는 상술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 대신하여 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 상기 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 안내부 및 스트립(strip) 안내부 중 하나 또는 모두를 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 도파관들 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "판 도광체"에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 "판(plate)"이라는 용어는 한장씩 또는 구분되어 평탄한 층(layer) 또는 시트(sheet)로 정의되며, "슬래브(slab)" 가이드라고 하기도 한다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상부면 및 하부면(즉, 대향면)에 의해 경계를 이루는 실질적으로 직교하는 2개의 방향들로 광을 가이드 하도록 구성된 도광체로 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 상부면 및 하부면은 서로 분리되어 있으며, 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 상기 판 도광체의 구별적으로 작은 구간 내에서, 상기 상부면 및 하부면은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시예들에서, 상기 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 한정됨), 따라서 상기 판 도광체는 평면 도광체이다. 다른 실시예에서, 상기 판 도광체는 하나 또는 두 개의 직교하는 차원들로 만곡될 수 있다. 예컨대, 상기 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 내부 전반사가 상기 판 도광체 내에서 유지되어 광을 가이드 하도록 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서의 정의에 의하면, "멀티빔 소자(multibeam element)"는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 소자이다. "마이크로프리즘 멀티빔 소자"는 본 명세서에서 하나 이상의 마이크로프리즘을 포함하는 멀티빔 소자로 정의되며, 상기 하나 이상의 마이크로프리즘은 내부면이 광을 반사하도록 경사진 측벽을 갖는다. 본 명세서의 정의에 의하면, 특히, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 입력 개구(aperture)에서 또는 입력 개구를 통해 광을 수신하고, 출력 개구에서 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 마이크로프리즘(들)의 상기 경사진 측벽(들)에 의해 반사된 광을 포함하는 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하거나 '방출'하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 상기 경사진 측벽(들)의 내부면에서의 내부 전반사에 의해 출력 개구에서 광의 반사가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 경사진 측벽은 반사 층 또는 반사 재료(예를 들어, 측벽의 외부면 상의 반사 재료 층)를 포함할 수 있다. 상기 반사층은 마이크로프리즘의 내부면에서 반사를 제공하거나 향상시키도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 백라이트의 도광체에 광학적으로 결합되거나 광학적으로 연결된다. 또한, 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 도광체에 의해 가이드되는 광의 일부를 커플 아웃(couple out)함으로써 광을 수신하도록 구성된다. 광빔들은 도광체에서 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하거나 "수신"함으로써 지향성 광빔들을 제공한다. 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 마이크로프리즘 내에서 수신된 가이드된 광 부분을 반사함으로써 마이크로프리즘 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 광빔들의 광빔들은 서로 다른 주요각 방향을 갖는다. 따라서, 상기 광빔들은 본 명세서에서 "지향성" 광빔들로 지칭된다. 특히, 정의에 의하면, 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔은 상기 복수의 지향성 광빔들의 여타 지향성 광빔들의 방향과 상이한 소정의 주요각 방향을 갖는다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 복수의 지향성 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 지향성 광빔은 실질적으로 원뿔형인 공간 영역에 한정되거나, 또는 복수의 광빔들 내에서 광빔들의 주요각 방향을 포함하는 소정의 각도 확산(angular spread)을 가질 수 있다. 이와 같이, 조합된 지향성 광빔들의 소정의 각도 확산(즉, 상기 복수의 지향성 광빔들)은 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 다양한 지향성 광빔들의 주요각 방향은 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기(예컨대, 길이, 폭, 면적 등)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 특성(예컨대, 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 출력 개구의 크기 또는 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 구성하는 복수의 마이크로프리즘들의 집합 크기)에 의해 결정된다. 본 명세서의 정의에 따르면, 일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 본 명세서에서 정의된 바와 같이 "확장된 점 광원"(즉, 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 범위에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원)으로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의 및 도 1b와 관련하여 전술한 바에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자에 의해 생성된 지향성 광빔은 각도 성분(θ 및 φ)에 의해 주어진 주요각 방향을 갖는다.
본 명세서에서 "시준기(collimator)"는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로 정의된다. 예컨대, 시준기는 시준용 거울 또는 반사기, 시준용 렌즈, 시준용 회절 격자, 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 시준용 반사기를 포함하는 상기 시준기는 포물선 곡선 또는 형상을 특징으로 하는 반사면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 상기 시준용 반사기는 성형된 포물면 반사기를 포함할 수 있다. "성형된 포물선(shaped parabolic)"이란, 상기 성형 포물선 반사기의 굴곡된 반사면이 소정의 반사 특성(예컨대, 시준도)을 구현하도록 결정되는 방식에 따라 "진정한(true)" 포물선 곡선으로부터 벗어난 것을 의미한다. 유사하게, 시준용 렌즈는 구형으로 성형된 표면(예컨대, 양면 볼록 구형 렌즈)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 시준기는 연속적인(continuous) 반사기 또는 연속적인 렌즈(즉, 실질적으로 매끄럽고 연속적인 표면을 갖는 반사기 또는 렌즈)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 시준용 반사기 또는 시준용 렌즈는 광 시준을 제공하는 프레넬(Fresnel) 반사기 또는 프레넬 렌즈와 같이 실질적으로 불연속적인 표면을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 시준기에 의해 제공되는 시준량은 실시예마다 그 정도나 분량이 다소 다를 수 있다. 또한, 상기 시준기는 두 직교 방향(예컨대, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 모두에서 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시예에 따르면, 상기 시준기는 광 시준을 제공하는 두 직교 방향 중 하나 또는 모두에서의 형상을 포함할 수있다.
본 명세서에서, "시준 계수(collimation factor)"는 광이 시준되는 정도로 정의된다. 특히, 본 명세서에 정의에 따르면, 시준 계수는 시준된 광빔 내에서 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예컨대, 시준 계수σ는 시준된 광의 빔에서 대다수의 광선이 특정 확산각도(예컨대, 시준된 광빔의 중심 또는 주요각 방향에 중심으로 +/-σ°) 내에 있음을 특정할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선은 각도 측면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 확산각도는 시준된 광빔의 피크 강도의 절반만큼 결정된 각도일 수 있다.
"광원(light source)"이란 광의 원천(예컨대, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기)으로 정의된다. 예컨대, 상기 광원은 활성화되거나 켜질 때 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 상기 광원은 실질적으로 광의 원천일 수 있고, 또는 하나 이상의 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED), 고분자(polymer) 발광 다이오드, 플라즈마 기반 광학 방출기(plasma-based optical emitter), 형광등, 백열등, 및 사실상의 기타 모든 광원을 포함하지만 이에 한정되지 않는 실질적인 광학 방출기를 포함할 수도 있다. 상기 광원에 의해 생성된 광은 색상을 가질 수 있거나(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있음), 또는 일정 범위의 파장일 수 있다(예컨대, 상기 광원은 백색광을 생성하도록 구성될 수 있다). 일부 실시예에서, 상기 광원은 복수의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 광원은 광학 방출기 세트 또는 그룹을 포함할 수 있으며, 상기 광학 방출기의 적어도 하나는 상기 세트 또는 그룹에서 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성된 광의 색상 또는 파장과 다른 색 또는 그와 동등한 파장을 갖는 광을 생성한다. 상기 상이한 색상은 예컨대 기본색(적색, 녹색, 청색 등)을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 표현은 특허 분야에서 통상적인 의미, 즉 "하나 이상"의 의미를 갖는 것을 의미한다. 예컨대, "마이크로프리즘 멀티빔 소자"는 하나 이상의 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 의미하며, 따라서 "상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자"는 본 명세서에서 "상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(들)"를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 "상단", "하단", "상부", "하부", "상", "하", "전", "후", "제1", "제2", "좌", 또는 "우"는 본 명세서를 제한하려는 의미가 아니다. 본 명세서에서, 수치값에 적용되는 경우의 "약"이라는 용어는 일반적으로, 달리 명시되지 않는 한, 상기 수치값을 생성하는 데 사용되는 장비의 허용 범위 이내를 의미하거나, ±10 %, 또는 ±5 %, 또는 ±1 %를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로"라는 용어는 대다수, 거의 전부, 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 원리에 의한 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 백라이트가 제공된다. 도 2a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 2b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 2c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도 2c의 사시도는 본 명세서에서의 논의가 용이하도록 부분 절개되어 도시되어 있다.
도 2a 내지 2c에 도시된 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 서로 다른 주요각 방향들을 갖는(즉, 광 필드로서) 복수의 커플 아웃된 또는 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성된다. 특히, 다양한 실시예에 따르면, 상기 제공된 복수의 지향성 광빔들(102)은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들 각각에 대응하는 상이한 주요각 방향들로 멀티뷰 백라이트(100)로부터 멀어지도록 지향된다. 일부 실시예에서, 상기 지향성 광빔들(102)은 (예를 들어, 후술되는 바와 같이 광 밸브들(light valves)을 사용하여) 변조되어, 3D 컨텐츠를 갖는 정보의 표시를 용이하게 할 수 있다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 도광체(110)는 판 도광체(110)일 수 있다. 상기 도광체(110)는 광을 상기 도광체(110)의 길이를 따라 가이드된 광(104)으로 가이드하도록 구성된다. 예컨대, 상기 도광체(110)는 광 도파로로 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 상기 유전체 재료는 상기 유전체 광 도파로를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 예컨대 상기 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 상기 가이드된 광(104)의 내부 전반사가 용이하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도광체(110)는, 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평면인 시트(sheet)를 포함하는 슬래브 또는 판인 광 도파로(optical waveguide)일 수 있다. 상기 실질적으로 평면인 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 사용하여 상기 가이드된 광(104)을 가이드하도록 구성된다. 다양한 예에 따르면, 상기 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예컨대, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노 실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 붕규산 유리(borosilicate glass) 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 중합체(예컨대, 폴리(메틸메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 "아크릴 유리(acrylic glass)", 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유전체 재료들을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 상기 도광체(110)는 상기 도광체(110)의 표면의 적어도 일부(예컨대, 상부면 및 하부면 중 하나 또는 모두) 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예에 따르면, 상기 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하도록 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따르면, 상기 도광체(110)는 상기 도광체(110)의 제1 표면(110')(예컨대, "상"면, "정"면 또는 측면) 및 제2 표면(예컨대, "저"면, "후"면 또는 측면) 사이의 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 상기 가이드된 광(104; 예컨대, 가이드된 광빔으로서)을 가이드 하도록 구성된다. 특히, 상기 가이드된 광(104)은 0이 아닌 전파 각도로 상기 도광체(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이에서 반사되거나 "튕기면서(bouncing)" 전파될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도광체(110)는 상기 가이드된 광(104)을 "재순환(recycle)"시키도록 구성될 수 있다. 특히, 도광 길이를 따라 가이드되었던 상기 가이드된 광(104)은 상기 전파 방향(103)과 다른 다른 전파 방향(103')으로 그 길이를 따라 다시 방향 전환될 수 있다. 예컨대, 상기 도광체(110)는 상기 광원에 인접한 입력단에 대향하는 상기 도광체(110)의 단부에서의 반사기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 반사기는 상기 가이드된 광(104)을 재순환된 가이드된 광으로서 상기 입력단을 향해 다시 반사하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 가이드된 광(104)을 재순환하는 것은, 예컨대, 가이드된 광을 후술하는 멀티빔 소자에 대해 한번 이상 이용 가능하게 함으로써 상기 멀티뷰 백라이트(100)의 밝기(예컨대, 상기 지향성 광빔(102)의 강도)를 증가시킬 수 있다.
또는(예컨대, 재순환 가이드된 광과 반대로), 상기 다른 전파 방향(103')으로 전파되는 가이드 광(104)은 상기 다른 전파 방향(103')으로 (예컨대, 상기 전파 방향(103)을 갖는 가이드된 광(104)에 추가하여) 상기 도광체(110) 내부로 광을 유입함으로써 제공될 수 있다. 도 2a에서, 재순환된 가이드된 광의 전파 방향(103')을 나타내는 굵은 화살표(예컨대, 음의 x방향으로 지향)는 상기 도광체(110) 내에서 재순환된 상기 가이드된 광의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)의 표면에 인접하고 그로부터 연장되는 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)을 더 포함한다. 특히, 도 2a 내지 2c는 도광체 길이를 따라 서로 이격된 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)을 도시한다. 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)은 유한한 공간만큼 서로 분리되어, 도광체 길이를 따라 개별적이고 별개의 소자를 나타낸다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자간 거리(예컨대, 유한한 중심간 거리)에 따라 상호 이격된다. 또한, 본 명세서의 일부 실시예에 의하면, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)은 일반적으로 서로 교차하거나 중첩하거나 또는 다른 방식으로 접촉하지 않는다. 따라서, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 각각은 일반적으로 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 중 다른 마이크로프리즘 멀티빔 소자들과 구별되고 분리된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 일차원(one-dimensional; 1D) 어레이 또는 이차원(two-dimensional; 2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 선형 1D 어레이로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로 배열될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 상기 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 사이의 소자간 거리(예를 들어, 중심간 거리 또는 간격)는 상기 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예들에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 사이의 상기 소자간 거리는 어레이를 가로지르거나 도광체(110)의 길이를 따라서 또는 이들 모두에 의해 변할 수 있다.
다양한 실시예들 및 정의에 의하면, 상기 복수 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 경사진 측벽을 갖는 마이크로프리즘을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 단일한 마이크로프리즘을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예에서 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 복수의 마이크로프리즘을 포함할 수 있다. 하나 이상의 마이크로프리즘을 갖는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 상기 가이드된 광(104)의 일부를 커플 아웃(couple out)하거나 더 일반적으로는 수신하도록 구성된다. 특히, 상기 가이드된 광(104)의 일부는 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 및 상기 도광체(110) 사이의 광학적 연결에서 추출되거나 커플 아웃될 수 있다. 상기 광학적 연결에서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 일부는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 입력 또는 입력 개구로 지칭될 수 있다. 따라서, 상기 가이드된 광(104)의 추출되거나 커플 아웃된 부분은 상기 입력 또는 입력 개구에서 또는 이를 통해 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 의해 수신된다. 이어서, 복수의 지향성 광빔들(102)은 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 출력 또는 출력 개구에 제공된다.
또한, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 내부면에서 또는 그로부터, 보다 정확하게는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 마이크로프리즘의 상기 경사진 측벽의 내부면에서 또는 그로부터 상기 수신된 가이드된 광(104)의 일부를 반사함으로써 상기 수신된 가이드된 광 부분으로부터 상기 복수의 지향성 광빔이 제공된다. 도 2a 및 2c는 상기 지향성 광빔들(102)을 상기 도광체(110)의 제1(상부 또는 전방) 표면(110')으로부터 지향하도록 표시된 복수의 분기된 화살표들로 도시한다. 또한, 상기 지향성 광빔들(102)은 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 출력 개구에서부터 방출되는 것으로 도시되어 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에서의 서브 픽셀(106'; 또는 동등하게는 광 밸브)의 크기와 유사할 수 있다. 이러한 구성을 통해 멀티뷰 디스플레이에서 사용되는 다양한 지향성 광빔들(102)의 최적 또는 거의 최적의 빔 폭 또는 빔 중첩을 제공할 수 있다. 상기 멀티뷰 픽셀(106)은 용의한 논의를 위해 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 도 2a 내지도 2c에 도시되어 있다.
이때, "크기"란 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식으로 정의할 수 있다. 예컨대, 서브 픽셀(106')의 크기는 그 길이일 수 있고, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 유사한 크기도 해당 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 길이일 수 있다(예컨대, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 출력 개구의 길이 또는 복수의 마이크로프리즘의 집합 길이). 다른 예에서, 크기란 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 면적(예컨대, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 면적 또는 복수의 마이크로프리즘의 집합 면적)이 서브 픽셀(106')의 면적과 유사할 수 있는 면적을 지칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 크기는 서브 픽셀 크기와 유사하여, 마이크로프리즘 멀티빔 소자 크기가 서브 픽셀 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이에 해당한다. 예컨대, 마이크로 프리즘 멀티빔 소자 크기를 's'로 표시하고 서브 픽셀 크기를 'S'로 표시하는 경우(예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이), 마이크로 프리즘 멀티빔 소자 크기(s)는 다음과 같이 식 (1)로 주어질 수 있다.
다른 예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 크기는 서브 픽셀 크기의 약 60% 초과, 또는 서브 픽셀 크기의 약 70% 초과, 또는 서브 픽셀 크기의 약 80% 초과, 또는 서브 픽셀 크기의 약 90% 초과이며, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 서브 픽셀 크기의 약 180% 미만, 또는 서브 픽셀 크기의 약 160% 미만, 또는 서브 픽셀 크기의 약 140% 미만, 또는 서브 픽셀 크기의 약 120% 미만이다. 예컨대, "유사한 크기"에 의하면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 크기는 상기 서브 픽셀 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 다른 예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 서브픽셀(106')과 크기가 유사할 수 있으며, 이 경우 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 크기는 서브 픽셀 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이이다. 일부 실시예에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)와 상기 서브 픽셀(106')의 상기 유사한 크기는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 사이의 어두운 영역을 감소시키거나, 일부 실시예에서는, 최소화하면서도 동시에 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키거나, 일부 실시예에서는, 최소화하도록 선택될 수 있다.
도 2a 내지 2c는 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들(102)을 변조하도록 구성되는 광 밸브(108)의 어레이를 더 도시한다. 예컨대, 상기 광 밸브 어레이는 상기 멀티뷰 백라이트(100)를 사용하는 멀티뷰 디스플레이의 일부일 수 있으며, 본 명세서에서의 논의가 용이하도록 상기 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 도 2a 내지 2c에 도시되어 있다. 도 2c에서, 상기 광 밸브(108)의 어레이는 광 밸브 어레이의 하부에 있는 도광체(110) 및 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 시각화할 수 있도록 부분적으로 절개된다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 상이한 주요각 방향들을 갖는 지향성 광빔들의 상이한 각각은 광 밸브 어레이 내의 광 밸브(108) 중 상이한 광 밸브들을 통과하고 상이한 광 밸브들에 의해 변조되도록 구성될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 어레이의 광 밸브(108)는 서브 픽셀(106')에 대응하며, 광 밸브(108)들의 세트는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다. 특히, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)들의 상이한 세트는 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 중 상이한 것으로부터 상기 지향성 광빔들(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 대해 하나의 고유한 광 밸브(108)들의 세트가 존재한다. 다양한 실시예에서, 액정 광 밸브들(liquid crystal light valves), 전기 영동 광 밸브들(electrophoretic light valves), 및 전기 습윤 기반 광 밸브들(light valves based on electrowetting) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)로서 상이한 유형의 광 밸브가 사용될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(108a)는 제1 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120a)로부터 상기 지향성 광빔들(102)을 수신 및 변조하도록 구성되는 반면, 제2 광 밸브 세트(108b)는 제2 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120b)로부터 상기 지향성 광빔들(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 따라서, 상기 광 밸브 어레이 내의 각각의 광 밸브 세트(예컨대, 상기 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b)) 각각은 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다. 또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 광 밸브 세트의 개별 광 밸브(108)는 상기 각 멀티뷰 픽셀(106)의 서브 픽셀(106')에 대응한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀(106')의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)의 크기(예컨대, 폭)에 대응할 수 있음에 유의한다. 다른 예들에서, 상기 서브 픽셀 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(108) 사이의 거리(예컨대, 중심간 거리)로서 정의될 수 있다. 예컨대, 상기 광 밸브들(108)은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108) 사이의 중심간 거리보다 작을 수 있다. 예컨대, 서브 픽셀 크기는 광 밸브(108)의 크기 또는 광 밸브들(108) 사이의 중심간 거리에 해당하는 크기로 정의될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106) (예를 들어, 광 밸브(108) 세트) 사이의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 멀티뷰 픽셀들(106) 및 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)이 동일한 개수로 존재할 수 있다. 도 2b는 상기 일대일 관계를 분명히 예시하고 있으며, 상이한 광 밸브(108) 세트를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106)이 점선으로 둘러싸인 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 픽셀들(106)의 개수와 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)의 개수는 상이할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)의 인접한 한 쌍 사이의 소자간 거리(예컨대, 중심간 거리)는, 예컨대 광 밸브 세트로 나타나는 멀티뷰 픽셀들(106)의 대응하는 인접한 한 쌍 사이의 픽셀간 거리(예컨대, 중심간 거리)와 동일할 수 있다. 예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120a)와 제2 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120b) 사이의 중심간 거리(d)는 제1 광 밸브 세트(108a)와 제2 광 밸브 세트(108b) 사이의 중심간 거리(D)와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예(미도시)에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 및 대응하는 광 밸브 세트들의 쌍의 상대적 중심간 거리는 상이할 수 있다. 예컨대, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120은는 멀티뷰 픽셀들(106)을 나타내는 광 밸브 세트들 사이의 간격(즉, 중심간 거리(D))보다 크거나 작은 소자간 간격(즉, 중심간 거리(d))를 가질 수 있다.
또한, 일부 실시예에 의하면, (예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이), 각각의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 상기 지향성 광빔(102)을 오직 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 제공하도록 구성된다. 특히, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 뷰에서 주요각 방향을 갖는 상기 지향성 광빔(102)은 실질적으로 단일의 해당 멀티뷰 픽셀(106) 및 그 서브 픽셀(106'), 즉 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 대응하는 광 밸브(108)의 단일 세트에 한정된다. 따라서, 멀티뷰 백라이트(100)의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 각각은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들 중 하나에서 주요각 방향을 갖는 지향성 광빔(102)의 해당 세트를 제공할 수 있다(즉, 지향성 광빔들(102)의 상기 세트는 상이한 뷰 방향들 중 하나에서 공통 방향을 갖는 광빔들을 포함한다).
다양한 실시예에 따르면, 상기 멀티뷰 백라이트(100)의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 제1 또는 상부 표면(110')에 또는 그에 인접하여 위치한다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 제1 표면(110')은 도광체(110)의 표면이며, 전술 및 도시한 바와 같이, 복수의 지향성 광빔을 방출 또는 제공하도록 구성된 멀티뷰 백라이트(100)의 표면이다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 상부면(110')과 접촉한다. 또한, 일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 재료는, 또는 특히 마이크로프리즘의 재료는 도광체(110)의 재료와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 상기 마이크로프리즘은 도광체(110)와 일체화되면서 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로프리즘은 도광체(110)의 재료(예를 들어, 표면 재료)로 형성되거나 도광체(110) 내에 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 마이크로프리즘은 도광체(110)와 별개로 제공될 수 있고, 그 후에는 도광체(110)의 상부면(110')과의 접촉을 제공하기 위해 도광체(110)와 인접하거나 부착되도록 위치한다. 이들 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 마이크로프리즘은 예를 들어 도광 재료 또는 다른 광학 재료를 포함할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 3은 멀티빔 백라이트(100)의 도광 체(110)의 일부분에 부착된 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)(또는 그 마이크로프리즘)를 도시한다. 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들(102)은 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 출력 개구(122)로부터 방출되는 것으로 도시되어 있다. 상기 지향성 광빔들(102)은 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 경사진 측벽의 내부면으로부터의 반사에 의해 제공되는 것으로 도시되어 있다. 상기 경사진 측벽 내부면으로부터 반사된 광은 입력 개구(124)에서 상기 도광체(110)로부터 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 입사하도록 구성된다. 또한, 제한이 아닌 예시로서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 멀티뷰 백라이트(100)의 도광체(110)에 일체로 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 도광체(110)의 재료는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 입력 개구(124)에 걸쳐 연속적으로 형성된다. 또한, 일 실시예에 따르면, 도 3은 경사진 측벽의 외부면 상의 반사 재료, 반사 코팅 또는 반사 층(126)을 도시한다. 또는, 다른 실시예에서, 경사진 측벽의 내부면에서의 반사는 내부 전반사에 의해 제공될 수 있으므로, 반사 층(126)에 대한 필요성이 해소된다. 도 3의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 마이크로프리즘이 실질적으로 직선인 경사진 측벽을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 측벽 형상이 사용될 수 있음을 유의한다. 예를 들어, 상기 경사진 측벽은 만곡된 형상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력 개구(122)는 정사각형, 원형 및 삼각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 상이한 형상 중 임의의 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 다양한 실시예에 따르면, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 마이크로프리즘은 절두 원뿔(truncated conical), 절두 각뿔(truncated pyramidal) 및 다양한 다면 구조체와 닮거나 실질적으로 유사한 형상을 가질 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 출력 개구(122)의 종횡비(예를 들어, 길이 대 폭)는 일반적으로 약 3 대 1 미만(즉, 길이가 폭의 3배 미만)이다. 특히, 상기 마이크로프리즘의 폭 및 길이 각각은 일반적으로 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기보다 작거나 같다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 사시도를 도시한다. 특히, 도시된 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 절두 원뿔 형상을 갖는 마이크로프리즘을 포함한다. 도시된 바와 같이, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면 상에 위치하거나 그에 인접하여 연장된다. 도 4b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 사시도를 도시한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 절두 각뿔 형상을 갖는 마이크로프리즘을 포함한다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 마이크로프리즘은 정사각형의 절두 각뿔 형상을 갖는다. 또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 절두 각뿔형 마이크로프리즘은 도광체(110)의 표면 상에 또는 인접하여 위치한다.
일부 실시예에서, 도광체(110)로부터 상기 가이드된 광(104)의 일부를 추출하고 도광체(110)로부터 지향성 광빔들(102)을 제공하는 것 외에도, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 복수의 지향성 광빔들(102)의 방출 패턴을 변경 또는 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)은 지향성 광빔들(102)을 적어도 부분적으로 시준하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 경사진 측벽의 소정의 경사각뿐만 아니라 마이크로프리즘의 특정 형상이 상기 방출 패턴의 형상 또는 정도를 제어하도록 구성될 수 있다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 측면도를 도시한다. 특히, 도 5a는 경사각(γ)을 갖는 경사진 측벽들을 갖는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 또는 이와 동등한 마이크로프리즘을 도시한다. 상기 경사각은 예를 들어 도광체(110)의 표면 평면에 대해 특정될 수 있다. 경사각(γ)을 변화시키면 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 방출 패턴을 제어하는 것이 용이해진다. 특히, 다양한 실시예에 따르면, 상기 방출 패턴은 경사진 측벽의 경사각의 함수일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 경사각은 약 30도 내지 약 80도의 범위일 수 있다. 예를 들어, 약 50도 및 약 65도 사이의 경사각(γ)이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 경사각은 도광체(110)의 표면 평면에 대해 포함된 측벽의 각도로 정의될 수 있다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 타원형 방출 패턴(140)의 도해적 표현을 도시한다. 예를 들어, 상기 타원형 방출 패턴(140)은 약 60도의 경사각(γ)으로부터 야기될 수 있다. 도 5c는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 다른 실시예에 따른 일 예로서의 분기되거나 2갈래된 방출 패턴(140)의 도해적 표현을 도시한다. 도 5c에 도시된 상기 분기된 방출 패턴(140)은 도시된 바와 같이 제1 갈래(142) 및 제2 갈래(144)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5c의 분기된 방출 패턴(140)은 약 50°의 경사각(γ)으로부터 야기될 수 있다. 도 5b 내지 도 5c에 도시된 두 경우 모두, 예시된 방출 패턴(140)을 달성하기 위해 대칭적인 조명이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전파 방향(103) 및 다른 전파 방향(103') 모두에 전파되는 도광체(110)의 가이드된 광(104)은 대칭적인 조명을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예(미도시)에서, 마이크로프리즘의 측벽의 경사각은 마이크로프리즘 주위의 상이한 위치에 대해 다를 수 있다. 예를 들어, 마이크로프리즘의 제1 측면 상의 측벽의 경사각은 마이크로프리즘의 제2(예를 들어, 반대편) 측면 상의 측벽의 경사각과 상이할 수 있다. 다른 예에서, 마이크로프리즘 측벽의 경사각은 마이크로프리즘 주위의 복수의 상이한 위치들에서 변하거나 상이할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 마이크로프리즘의 경사진 측벽들의 상이한 부분들에서의 상이한 경사각들은 다양한 비대칭 또는 적용별 방출 패턴을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전술한 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 복수의 마이크로프리즘을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 복수의 마이크로프리즘 내의 마이크로프리즘의 밀도는 그 출력 개구에서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 의해 방출되거나 제공된 복수의 지향성 광빔들(102)의 상대 밝기 또는 방출 강도를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 상대 밝기는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 커플링 효율(coupling efficiency)을 반영할 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로프리즘의 밀도는 도광체(110) 상의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 위치의, 예를 들어, 멀티뷰 백라이트(100)의 가장자리로부터 또는 멀티뷰 백라이트(100)의 광원으로부터의 거리의, 함수이다. 예를 들어, 마이크로프리즘의 밀도는 광원으로부터의 거리의 함수로서 도광체(110)의 길이를 따라 밝기 균일도를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 예를 들어, 마이크로프리즘의 밀도의 증가(즉, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 내에 마이크로프리즘이 많아지는 것)는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)에 의해 방출된 복수의 지향성 광빔(102)의 상대적 밝기의 수반되는 증가를 제공할 수 있다. 한편, 예를 들어, 마이크로프리즘의 밀도의 감소(즉, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 내에 마이크로프리즘이 적어지는 것)는 상대 밝기의 감소를 야기할 수 있다. 마이크로프리즘 밀도를 사용한 상대 밝기의 제어는 도광체(110)를 따라 광원으로부터 멀어지는 방향으로의 거리의 함수로 이용 가능한 가이드된 광(104)의 감소를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 한편, 예컨대, 상기 상대 밝기의 제어는 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)의 대응하는 그룹으로부터 복수의 지향성 광빔의 균일한 밝기를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 여러 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)의 평면도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)(점선으로 도시)는 도광체(110) 상에 위치한 복수의 마이크로프리즘들(150)을 포함한다. 또한, 도시된 바와 같이, 마이크로프리즘(150)의 밀도는 도광체(110)를 따라 거리(L)의 함수로서 가변한다(즉, 증가함). 예를 들어, 상기 거리(L)는 광원으로부터의 거리일 수 있다. 예를 들어, 마이크로프리즘 밀도의 증가는 광원으로부터의 거리(L)의 함수로서 도광체(110) 내에서 이용 가능한 가이드된 광의 통상적인 감소를 보상할 수 있다. 또한, 일부 실시예 따르면, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120) 내에서 및 그 사이의 다양한 마이크로프리즘들(150)의 형상들도 변경될 수 있다(미도시).
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다. 상기 SEM 이미지에서 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 직사각형 어레이(예를 들어, 5 x 5 어레이)의 복수의 마이크로프리즘들을 포함한다. 예를 들어, 도 6b의 마이크로프리즘 멀티빔 소자 및 마이크로프리즘들은 도 6a에 도시된 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120) 및 관련 마이크로프리즘들(150), 예를 들어, 최우측의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)를 나타낼 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2c 중 도 2a를 참조하면, 멀티뷰 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 광원(130)은 도광체(110) 내에서 가이드될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 상기 광원(130)은 도광체(110)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 광원(130)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예컨대, 레이저 다이오드)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 어떠한 광의 원천(예컨대, 광학 방출기)이든지 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원(130)은 특정한 색상으로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색광을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 상기 단색광의 색상은 특정한 색 공간 또는 색 모델(예컨대, RGB 색 모델)의 기본 색일 수 있다. 다른 예들에서, 상기 광원(130)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(130)은 백색광을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원(130)은 상이한 색상의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 상기 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 색들 각각에 대응하는 가이드된 광의 상이한, 색상별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광원(130)은 시준기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시준기는 도광체(110) 내부로의 광의 효율적인 커플(couple)을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 상기 시준기는 상기 광원(130)의 하나 이상의 광학 방출기로부터 실질적으로 시준되지 않은 광을 수신하도록 구성된다. 또한, 상기 시준기는 상기 실질적으로 시준되지 않은 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성된다. 특히, 일부 실시예에 따르면, 상기 시준기는 0이 아닌 전파각을 가지고 소정의 시준 계수(σ)에 따라 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 시준기는 시준된 광빔을 도광체(110)에 연통(communicate)하여 상기 가이드된 광(104)으로서 전파하도록 구성된다. 그러나, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)는 시준된 광을 사용하는 것을 요구하지 않는다. 따라서, 일부 실시예에서, 실질적으로 시준되지 않은 광이 광원(130)에 의해 제공된다.
본 명세서에 설명된 원리에 의한 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이의 픽셀로서 변조된 광빔을 방출하도록 구성된다. 또한, 방출된 변조된 광빔은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 뷰 방향으로 우선적으로 지향될 수 있다. 일부 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 영상을 제공하거나 '표시'하도록 구성된다. 다양한 예에 따르면, 변조되고 상이하게 지향된 광빔들 중 서로 다른 것들은 멀티뷰 영상과 관련된 상이한 '뷰'들의 개별 픽셀들에 대응할 수 있다. 예컨대, 상기 상이한 뷰들은 멀티뷰 디스플레이에 의해 표시되는 멀티뷰 영상 내의 정보에 "안경 불필요"(예컨대, 무안경 입체)라는 표현을 제공할 수 있다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 상이한 뷰들에 따라 멀티뷰 영상을 상이한 뷰 방향들에 표시하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출된 변조된 지향성 광빔들(202)은 멀티뷰 영상을 표시하도록 사용되며, 상이한 뷰들의 픽셀들(즉, 뷰 픽셀들)에 대응할 수 있다. 상기 변조된 지향성 광빔들(202)은 도 7에서 멀티뷰 픽셀들(210)로부터 시작하는 화살표로 도시되어 있다. 점선은 상기 방출된 변조된 지향성 광빔들(202)의 화살표로 사용되어, 제한이 아닌 일예로서 변조를 강조한다.
도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 픽셀들(210)의 어레이를 포함한다. 상기 어레이의 멀티뷰 픽셀들(210)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 복수의 지향성 광빔들(204)을 변조하도록 구성되고 상기 방출된 변조된 지향성 광빔들(202)을 생성하도록 구성된 복수의 서브 픽셀들을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 상술된 광 밸브들(108)의 어레이의 광 밸브들(108) 세트와 실질적으로 유사하다. 특히, 멀티뷰 픽셀(210)의 서브 픽셀은 전술한 광 밸브(108)와 실질적으로 유사할 수 있다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀(210)은 광 밸브들의 세트(예컨대, 광 밸브들(108)의 세트)를 포함할 수 있고, 멀티뷰 픽셀(210)의 서브 픽셀은 상기 세트의 광 밸브(예컨대, 단일 광 밸브(108))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티빔 소자들(220)의 어레이를 더 포함한다. 상기 어레이의 멀티빔 소자(220) 각각은 복수의 지향성 광빔(204)을 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)에 제공하도록 구성된다. 상기 복수의 지향성 광빔들(204)의 지향성 광빔들(204)은 서로 다른 주요각 방향을 갖는다. 특히, 상기 지향성 광빔들(204)의 상이한 주요각 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응한다.
다양한 실시예들에 따르면, 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)의 크기는 복수의 서브 픽셀의 서브 픽셀의 크기와 유사하다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)의 크기는 서브 픽셀 크기의 절반보다 크고 서브 픽셀 크기의 2배보다 작을 수 있다. 또한, 일부 실시예 따르면, 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(220) 사이의 소자간 거리는 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 픽셀간 거리에 대응할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(220) 사이의 상기 소자간 거리는 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 상기 픽셀간 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 예들에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(220) 사이의 소자간 거리와 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 대응하는 픽셀간 거리는 중심간 거리 또는 등가의 간격 또는 거리의 측정치로 정의될 수 있다.
또한, 상기 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀들(210) 및 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(220) 사이에는 일대일 대응 관계가 있을 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(220) 사이의 소자간 거리(예를 들어, 중심간 거리)는 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간 거리)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 같이, 멀티뷰 픽셀(210) 내의 서브 픽셀 각각은 대응하는 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)에 의해 제공된 복수의 지향성 광빔들(204) 중 상이한 하나를 변조하도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 멀티뷰 픽셀(210) 각각은 오직 하나의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)로부터 상기 지향성 광빔들(204)을 수신하고 변조하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)는 하나 이상의 마이크로프리즘을 포함할 수 있다.
상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 광을 가이드하도록 구성된 도광체(230)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)는 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)에 제공된 복수의 지향성 광빔들(204)로서 상기 도광체(230)로부터의 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하도록 구성된다. 특히, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(220)는 도광체(230)에 광학적으로 연결되어 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃한다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)의 도광체(230)는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
이들 실시예 중 일부(도 7에 미도시)에서, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함할 수 있다. 상기 광원은 광을 도광체에 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리의 다른 실시예에 따르면, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법이 제공된다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 도광체의 길이를 따라 광을 가이드하는 단계(310)를 포함한다. 또한, 상기 가이드된 광은 소정의 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 도광체는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
상기 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 상기 도광체의 표면에 인접하여 도광체의 표면으로부터 연장되는 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 사용하여 도광체로부터 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하는 단계(320)를 더 포함한다. 특히, 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들의 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 도광체의 상면 또는 방출면으로부터 연장될 수 있다. 다양한 실시예에서, 커플 아웃된(320) 가이드된 광 부분이, 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들 중 마이크로프리즘 멀티빔 소자에 의해, 서로 상이한 주요각 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로 방출된다. 또한, 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들의 상이한 주요각 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응한다.
특히, 커플 아웃(320)의 일부로서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 입력 개구에서 상기 가이드된 광 부분을 수신한다. 또한, 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 수신된 가이드된 광 부분을 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 마이크로프리즘의 경사진 측벽으로부터 반사함으로써, 출력 개구에서 복수의 지향성 광빔들을 방출하거나 제공한다. 경사진 측벽으로부터 반사된 광은 이후 복수의 지향성 광빔으로서 상기 출력 개구를 통해 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 벗어난다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자(및 그의 마이크로프리즘)는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들(120)과 실질적으로 유사하다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 커플 아웃 단계(320)의 생성물은 마이크로프리즘 멀티빔 소자들에 의해 방출된 복수의 지향성 광빔들이다.
예를 들어, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들은 경사진 측벽을 갖는 하나 이상의 마이크로프리즘을 포함한다. 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자들은 경사진 측벽으로부터의 반사에 의해 복수의 광빔들을 커플 아웃(320)할 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 경사진 측벽은 반사가 용이하도록 마이크로프리즘의 외부면 상에 배치된 반사층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들의 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀의 크기와 유사할 수 있다. 따라서, 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기는 서브 픽셀 크기의 절반보다 크고 서브 픽셀 크기의 2배보다 작을 수 있다.
일부 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 광원을 사용하여 광을 도광체에 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 제공된 광은 시준 계수에 따라 도광체 내에서 시준되어, 도광체 내에서 상기 가이드된 광의 소정의 각도 확산을 제공하기 위한 가이드된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀로 구성된 광 밸브들을 사용하여 상기 지향성 광빔들을 선택적으로 변조하는 단계(330)를 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 복수의 광 밸브들 또는 광 밸브들의 어레이의 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀에 대응한다. 즉, 예컨대, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 하나 이상의 서브-픽셀들의 그룹에 대한 복수의 광 밸브들 사이의 중심간 간격 또는 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 가질 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 상기 복수의 광 밸브들은 도 2a 내지 2c 및 상기 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브들(108)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 광 밸브의 상이한 세트들은 전술한 바와 같이 제1 및 제2 광 밸브 세트들(108a, 108b)의 상이한 멀티뷰 픽셀들(106)에 대한 대응 관계와 유사한 방식으로 상이한 멀티뷰 픽셀들에 대응할 수 있다. 또한, 도 2a 내지 2c의 상기 참조 논의에서의 서브 픽셀(106')에 광 밸브(108)가 대응한 것과 같이, 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브들은 멀티뷰 픽셀의 하나 이상의 컬러(color) 서브-픽셀들의 그룹 또는 컬러 서브-픽셀들의 그룹을 포함하는 서브-픽셀들에 대응할 수 있다.
따라서, 경사진 측벽을 갖는 하나 이상의 마이크로프리즘을 포함하는 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 이용하는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 멀티뷰 디스플레이 동작 방법의 예들 및 실시예들이 설명되었다. 상기 설명된 예들은 본 명세서에서 설명된 원리를 나타내는 다수의 특정 예들 중 일부만을 예시할 뿐임을 유의하여야 한다. 명백히, 당업자는 아래의 청구 범위에 따른 정의를 벗어나지 않는 범위 내에서 수많은 다른 배치들도 용이하게 적용할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
Claims (21)
- 가이드된 광으로서 광을 가이드하도록 구성된 도광체; 및
상기 도광체의 표면에 인접하고 그로부터 연장되며, 상기 가이드된 광의 일부를 수신하도록 구성된 입력 개구 및 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들에 대응하는 주요각 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 방출하도록 구성된 출력 개구를 구비한, 마이크로프리즘 멀티빔 소자를 포함하며,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 수신된 가이드된 광의 일부를 반사하고 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 경사진 측벽을 갖는 마이크로프리즘을 포함하며, 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기는 멀티뷰 디스플레이 내의 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀의 크기의 절반 내지 2배 사이이고, 크기는 길이, 폭 또는 면적 중 하나인,
멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서, 상기 경사진 측벽의 경사각은 상기 복수의 지향성 광빔들의 방출 패턴을 제어하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
- 제 2 항에 있어서,
상기 경사각은 50도 내지 65도인, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 마이크로프리즘은 폭 및 길이를 가지며, 상기 폭 및 길이 각각은 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기보다 작거나 같은, 멀티뷰 백라이트. - 제 4 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 마이크로프리즘은 절두 원뿔 형상을 갖는, 멀티뷰 백라이트. - 제 4 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 마이크로프리즘은 절두 각뿔 형상을 갖는, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 복수의 마이크로프리즘들을 포함하며, 상기 복수의 마이크로프리즘들의 마이크로프리즘들의 밀도는 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 출력 개구에서 상기 복수의 지향성 광빔들의 상대적인 방출 강도를 결정하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트. - 제 7 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘들의 밀도는 상기 도광체 상의 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 위치의 함수인, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 도광체의 재료를 포함하는, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 마이크로프리즘의 상기 경사진 측벽은 반사성 재료 층을 포함하는, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 상기 가이드된 광으로서 가이드되는 광을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트. - 제 11 항에 있어서,
상기 광원에 의해 제공된 광은 0이 아닌 전파각을 가지거나 소정의 시준 계수에 따라 시준되거나 또는 둘 다에 해당하는, 멀티뷰 백라이트. - 제 1 항의 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서, 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하며, 상기 어레이의 상기 광 밸브는 멀티뷰 픽셀 내의 서브 픽셀에 대응하고, 상기 어레이의 광 밸브들의 세트는 상기 멀티뷰 디스플레이의 상기 멀티뷰 픽셀에 대응하는, 멀티뷰 디스플레이.
- 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성되며, 멀티뷰 픽셀은 상기 복수의 상이한 뷰들의 상이한 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 복수의 광 밸브들을 포함하는 멀티뷰 픽셀들의 어레이;
가이드된 광으로서 광을 가이드하도록 구성된 도광체; 및
상기 도광체의 표면으로부터 연장되는 마이크로프리즘 멀티빔 소자들의 어레이를 포함하며,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 상기 가이드된 광의 일부를 수신하도록 구성된 마이크로프리즘을 포함하며 상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 출력 개구에서 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해 상기 수신된 일부를 반사하도록 구성된 경사진 측벽을 갖고,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기는 상기 복수의 광 밸브들의 광 밸브의 크기의 절반 내지 2배 사이이고, 크기는 길이, 폭 또는 면적 중 하나인,
멀티뷰 디스플레이. - 삭제
- 제 14 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자 어레이의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들은 복수의 마이크로프리즘들을 포함하며, 각각의 마이크로프리즘 멀티빔 소자 내의 마이크로프리즘들의 개수는 상기 도광체 길이에 따른 상기 지향성 광빔들의 밝기 변화를 감소시키기 위해 상기 도광체를 따른 길이의 함수인, 멀티뷰 디스플레이. - 제 14 항에 있어서,
상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원 또는 상기 도광체의 입력들에 광학적으로 결합된 광원들을 더 포함하며, 상기 광원 또는 상기 광원들은 상기 가이드된 광으로서 가이드되는 광을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 디스플레이. - 가이드된 광으로서 도광체의 길이를 따라 광을 가이드하는 단계; 및
상기 도광체의 표면으로부터 연장된 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들을 사용하여 상기 도광체로부터 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하는 단계로서, 상기 커플 아웃된 가이드된 광의 일부가, 상기 복수의 마이크로프리즘 멀티빔 소자들 중 마이크로프리즘 멀티빔 소자에 의해, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는 서로 상이한 주요각 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 방출되는 단계를 포함하며,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자는 경사진 측벽을 갖는 마이크로프리즘을 포함하고,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기의 절반 내지 2배 사이이고, 크기는 길이, 폭 또는 면적 중 하나인,
멀티뷰 디스플레이 동작 방법. - 삭제
- 제 18 항에 있어서,
상기 마이크로프리즘 멀티빔 소자의 상기 마이크로프리즘은 절두 원뿔 또는 절두 각뿔 중 하나의 형태를 갖는, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀로서 구성된 복수의 광 밸브들을 사용하여 상기 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하는, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법.
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