JP7446404B2 - 導光体内にマルチビーム要素を有するマルチビューバックライト、ディスプレイ、及び方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
該当なし

連邦政府資金による研究開発の記載
該当なし

電子ディスプレイは、多種多様なデバイス及び製品のユーザに情報を伝達するためのほぼ普遍的な媒体である。最も一般的に採用されている電子ディスプレイとして、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、アクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）及び電気機械又は電気流体光変調を採用する種々のディスプレイ（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）が挙げられる。電子ディスプレイは、概して、アクティブディスプレイ（すなわち、光を放出するディスプレイ）又はパッシブディスプレイ（すなわち、別の光源によって提供される光を変調するディスプレイ）のいずれかに分類することができる。アクティブディスプレイの最も顕著な例としては、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤが挙げられる。放出光を考慮した場合、一般的にパッシブに分類されるディスプレイは、ＬＣＤ及びＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、本質的に低い電力消費を含むがこれに限定されない魅力的な性能特性を示すことが多いものの、光を放出する能力がないことを考慮すると、多くの実用的な用途での使用が幾分制限される場合がある。

本明細書で説明する原理による例及び実施形態の種々の特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照するとより容易に理解することができ、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する特定の主角度方向を有する光ビームの角度成分のグラフィック表現を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における回折格子の断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの平面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの斜視図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素の断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素の断面図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのブロック図を示す。

本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト動作の方法のフローチャートを示す。

本開示は、以下の［１］から［２０］を含む。
［１］マルチビューバックライトであって、
上面を有する導光体であって、上記導光体の長さに沿って伝搬方向に光を導波光として導くように構成された導光体と、
上記上面から所定の距離下方に、上記導光体内に配置されたマルチビーム要素であって、上記マルチビーム要素が、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして、上記導波光の一部分を上記上面を通して散乱させるように構成されている、マルチビーム要素と、を含み、
上記所定の距離が、上記マルチビューバックライトを採用するマルチビューディスプレイのライトバルブのサイズの１／４倍より大きく、上記マルチビーム要素のサイズが、上記ライトバルブサイズの１／４倍～２倍である、マルチビューバックライト。
［２］上記所定の距離が、上記マルチビーム要素の上記サイズと同等である、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［３］上記導光体が、第１の材料層と、上記第１の材料層の表面上に配設された第２の材料層と、を含み、上記第２の材料層が、上記第１の材料層の屈折率に整合した屈折率を有し、上記マルチビーム要素が、上記第１の材料層の表面上に配設され、上記所定の距離が、上記第２の材料層の厚さによって決定される、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［４］上記第１の材料層が、ガラスプレートを含み、上記マルチビーム要素が、上記ガラスプレートの表面上に配設され、
上記第２の材料層が、上記上面を有し、上記導波光に対して透明な接着剤を含み、上記第２の材料層が、上記ガラスプレート及び上記マルチビーム要素に機械的に結合され、上記所定の距離に等しい厚さを有する、上記［３］に記載のマルチビューバックライト。
［５］上記マルチビーム要素が、上記導波光の上記一部分を上記複数の指向性光ビームとして回折散乱させるように構成された回折格子を含む、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［６］上記回折格子が、上記導波光の一部分を上記導光体の上記上面に向かって回折散乱及び反射するように構成された反射モード回折格子を含む、上記［５］に記載のマルチビューバックライト。
［７］上記反射モード回折格子が、格子層と、上記上面とは反対側の上記格子層の側面に隣接する反射層と、を含む、上記［６］に記載のマルチビューバックライト。
［８］上記マルチビーム要素が、微小反射要素及び微小屈折要素の一方又は両方を含み、上記微小反射要素が、上記導波光の上記一部分を反射散乱させるように構成され、上記微小屈折要素が、上記導波光の上記一部分を上記複数の指向性光ビームとして屈折散乱させるように構成されている、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［９］上記導光体の入力部に光学的に結合された光源を更に含み、上記光源が、上記導波光を提供するように構成され、上記導波光が、非ゼロ伝搬角度を有すること、及び所定のコリメーション係数に従ってコリメートされることの一方又は両方である、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［１０］上記［１］に記載のマルチビューバックライトを含むマルチビューディスプレイであって、上記マルチビューディスプレイが、上記導光体の上記上面に隣接して配設されたライトバルブのアレイを更に含み、上記ライトバルブのアレイが、上記複数の指向性光ビームのうちの指向性光ビームを変調するように構成され、上記アレイのライトバルブのセットが、上記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルに対応する、マルチビューディスプレイ。
［１１］マルチビューディスプレイであって、
第１の層と、上記第１の層の表面上に配設され、上記第１の層に屈折率整合された第２の層と、を有する導光体であって、上記導光体が、光を導波光として導くように構成されている、導光体と、
上記導光体の上記第１の層の上記表面上に配設されたマルチビーム要素のアレイであって、上記マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素が、上記マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを散乱させるように構成されている、マルチビーム要素のアレイと、
上記マルチビューディスプレイの上記異なるビュー方向に対応するマルチビュー画像の異なるビューの上記複数の指向性光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイと、を含む、マルチビューディスプレイ。
［１２］上記第２の層の厚さが、上記導光体の上面と上記マルチビーム要素のアレイとの間の所定の距離に対応し、上記所定の距離が、上記ライトバルブのアレイのライトバルブのサイズの１／４倍より大きい、上記［１１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１３］上記マルチビーム要素が、上記導波光の一部分を上記複数の指向性光ビームとして回折散乱させるように構成された回折格子、上記導波光の一部分を上記複数の指向性光ビームとして反射散乱させるように構成された微小反射要素、および上記導波光の一部分を上記複数の指向性光ビームとして屈折散乱させるように構成された微小屈折要素のうちの１又はそれ以上を含む、上記［１１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１４］上記回折格子が、上記導波光の一部分を上記導光体の上面に向かって回折散乱及び反射するように構成された反射モード回折格子を含む、上記［１３］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１５］上記マルチビーム要素のアレイが、上記第２の層の上面から所定の距離下方にあり、上記所定の距離が、上記ライトバルブのアレイ内のライトバルブのサイズの１／４倍より大きい、上記［１３］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１６］上記第１の層が、ガラスプレートを含み、上記第２の層が、上記導波光に対して透明であり、上記ガラスプレートに機械的に結合された接着剤層を含み、
上記マルチビーム要素のアレイが、上記第２の層に隣接する上記ガラスプレートの表面上に配設され、上記第２の層が上記所定の距離に等しい厚さを有する、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１７］上記ライトバルブのアレイと上記導光体との間に配設され、それらを接続する低屈折率層を更に含み、上記低屈折率層が、上記導光体の材料の屈折率よりも小さく、上記導光体内の上記導波光の全内部反射を保証するように構成された屈折率を有する材料を含む、上記［１１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１８］上記マルチビューディスプレイの視距離が、上記第２の層の上面の下方の上記マルチビーム要素のアレイの所定の距離及び眼間距離に対応する、上記［１１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１９］マルチビューバックライト動作の方法であって、上記方法が、
導光体の長さに沿って伝搬方向に光を導波光として導く工程と、
マルチビーム要素を使用して、上記導波光の一部分を上記導光体から散乱させて、マルチビューディスプレイに表示されるマルチビュー画像の異なるビューの異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを提供する工程であって、上記マルチビーム要素が、上記導光体の上面から所定の距離下方に、上記導光体内に配置されている、工程と、を含み、
上記所定の距離が、上記マルチビューバックライトを採用する上記マルチビューディスプレイのライトバルブのサイズの１／４倍より大きい、方法。
［２０］上記導光体が、第１の材料層と、上記第１の材料層の表面上に配設された第２の材料層と、を含み、上記第２の材料層が、上記第１の材料層の屈折率に整合した屈折率を有し、上記所定の距離が、上記第２の材料層の厚さによって決定される、上記［１９］に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
特定の例及び実施形態は、上記で参照した図に示した特徴に加えて、又はその特徴に代
えて、他の特徴を有する。これらの特徴及び他の特徴を、上記で参照した図を参照して以
下に詳述する。

本明細書で説明する原理による例及び実施形態は、マルチビュー又は３次元（３Ｄ）ディスプレイにおける用途を有するマルチビューバックライトを提供する。特に、マルチビューバックライトは、マルチビューバックライトの導光体の第１の表面又は上面から所定の距離下方に配置された複数のマルチビーム要素を採用している。マルチビーム要素は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして、導光体からの導波光の一部分を上面を通して散乱させるように構成され得る。種々の実施形態では、マルチビーム要素はそれぞれ、回折格子、微小反射要素、及び微小屈折要素のうちの１又はそれ以上を含む。更に、種々の実施形態では、マルチビューディスプレイは、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像として指向性光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイを含み、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルは、複数のマルチビーム要素のうちのマルチビーム要素に対応し、マルチビーム要素からの指向性光ビームを変調するように構成されたライトバルブアレイのライトバルブのセットを含む。一部の実施形態では、導光体の上面の下方にマルチビーム要素を配置することにより、導光体の背面にマルチビーム要素を配置した場合と比較して短縮されたマルチビューディスプレイの視距離が提供され得る。更に、一部の実施形態では、所定の距離は、ライトバルブのアレイのライトバルブのサイズの１／４倍（２５％）より大きくてもよい。

本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、異なるビュー方向内で異なるマルチビュー画像のビューを提供するように構成された電子ディスプレイ又はディスプレイシステムとして定義される。図１Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０には、ビューの対象となるマルチビュー画像を表示するスクリーン１２が含まれる。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して異なるビュー方向１６で異なるマルチビュー画像のビュー１４を提供する。ビュー方向１６は、スクリーン１２から種々の異なる主角度方向に延在する矢印として示されている。異なるビュー１４は、矢印の終端で多角形のボックスとして示されている（すなわち、ビュー方向１６を描写している）。４つのビュー１４及び４つのビュー方向１６のみが示されているが、これらは全てが例示であり、限定ではない。異なるビュー１４が図１Ａではスクリーンの上方にあるように示されているが、ビュー１４は、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示されているときに、実際にはスクリーン１２上又はその近傍に表示されることに留意されたい。スクリーン１２の上方にビュー１４を描写することは、説明を簡略化するためだけのものであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれの１つからマルチビューディスプレイ１０を見ることを表すことを意図している。

ビュー方向又は等価的にマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光ビーム（すなわち、指向性光ビーム）は、本明細書の定義では、概して、角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。角度成分θは、本明細書では、光ビームの「仰角成分」又は「仰角」を指す。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」又は「方位角」を指す。定義では、仰角θは、垂直面（例えば、マルチビューディスプレイスクリーン平面に垂直）における角度であり、方位角φは、水平面（例えば、マルチビューディスプレイスクリーン平面に平行）における角度である。図１Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（例えば、図１Ａのビュー方向１６）に対応する特定の主角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝のグラフィック表現を示す。更に、光ビーム２０は、本明細書での定義では、特定の点から放出されるか、又は放射される。すなわち、定義では、光ビーム２０は、マルチビューディスプレイ内の特定の原点に関連する中心光線を有する。図１Ｂはまた、光ビーム（又はビュー方向）の原点Ｏを示す。

更に、本明細書では、「マルチビュー画像」及び「マルチビューディスプレイ」という用語で使用される「マルチビュー」は、異なる視点を表す複数のビュー、又は複数ビューのうちのビュー間の角度視差を含む複数のビューとして定義される。更に、本明細書では、「マルチビュー」という用語は、本明細書での定義では、２つを超える異なるビュー（すなわち、最小で３つのビュー、概して３つを超えるビュー）を明示的に含む。したがって、本明細書で採用される「マルチビューディスプレイ」は、シーン又は画像を表すために２つの異なるビューのみを含む立体視ディスプレイとは明確に区別される。しかしながら、マルチビュー画像及びマルチビューディスプレイは、２つを超えるビューを含むものの、本明細書の定義では、マルチビュー画像は、マルチビューのビューのうちの２つのみを選択して一度に見ることによって（例えば、１眼につき１つのビューを選択することによって）、画像の立体視ペアとして（例えば、マルチビューディスプレイ上で）見ることができることに留意されたい。

「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの複数の異なるビューの各ビューのビューピクセルを表す、ライトバルブアレイのライトバルブのセット又はグループとして定義される。特に、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューの各々のビューピクセルに対応するか、又はビューピクセルを表すライトバルブアレイの個々のライトバルブを有し得る。更に、マルチビューピクセルのライトバルブによって提供されるビューピクセルは、本明細書での定義では、ビューピクセルの各々が異なるビューのうちの対応する１つの所定のビュー方向に関連付けられるという点で、いわゆる「指向性ピクセル」である。更に、種々の例及び実施形態では、マルチビューピクセルのライトバルブによって表される異なるビューピクセルは、異なるビューの各々において、同等又は少なくとも実質的に同様の位置又は座標を有してもよい。例えば、第１のマルチビューピクセルは、異なるマルチビュー画像のビューの各々において｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置するビューピクセルに対応する個々のライトバルブを有してもよく、一方、第２のマルチビューピクセルは、異なるビューの各々において｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置するビューピクセルに対応する個々のライトバルブを有してもよい。

一部の実施形態では、マルチビューピクセル内のライトバルブの数は、マルチビューディスプレイの異なるビューの数に等しくてもよい。例えば、マルチビューピクセルは、６４個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイに関連して６４個のライトバルブを提供してもよい。別の例では、マルチビューディスプレイは、８×４のビューのアレイ（すなわち、３２のビュー）を提供してもよく、マルチビューピクセルは、３２個のライトバルブ（すなわち、各ビューに１個）を含んでもよい。更に、それぞれの異なるライトバルブは、例えば、異なるビューのビュー方向の異なる１つに対応する関連する方向（例えば、光ビームの主角度方向）を有するビューピクセルを提供してもよい。更に、一部の実施形態では、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビュー画像内のビューピクセルの数（すなわち、選択されたビューを構成するピクセル）に実質的に等しくてもよい。

本明細書では、「導光体」は、全内部反射を使用して構造内に光を導く構造として定義される。特に、導光体は、導光体の動作波長において実質的に透明であるコアを含み得る。種々の例では、「導光体」という用語は、概して、導光体の誘電体材料とその導光体を取り囲む材料又は媒体との間の界面で光を導くために全内部反射を採用する誘電体光導波路を指す。定義では、全内部反射の条件は、導光体の屈折率が、導光体材料の表面に隣接する周囲の媒体の屈折率よりも大きいことである。一部の実施形態では、導光体は、全内部反射を更に促進するために、前述の屈折率差に加えて、又はその代わりにコーティングを含んでもよい。コーティングは、例えば、反射コーティングであってもよい。導光体は、プレート又はスラブガイド及びストリップガイドの一方又は両方を含むが、これらに限定されない、複数の導光体のいずれであってもよい。

更に本明細書では、「プレート導光体」のように導光体に適用される場合の用語「プレート」は、区分的又は示差的に平面の層又はシートとして定義され、「スラブ」ガイドと称されることもある。特に、プレート導光体は、導光体の第１の表面又は上面及び第２の表面又は下面（すなわち、反対側の表面）によって境界が定められた２つの実質的に直交する方向に光を導くように構成された導光体として定義される。更に、本明細書の定義では、上面及び下面は両方とも互いに分離されており、少なくとも異なる意味で互いに実質的に平行であり得る。すなわち、プレート導光体の任意の差動的に小さいセクション内で、上面及び下面は、実質的に平行な平面上又は同一の平面上にある。

一部の実施形態では、プレート導光体は、実質的に平坦（すなわち、平面に限定される）であり得るため、プレート導光体は、平面導光体である。他の実施形態では、プレート導光体は、１つ又は２つの直交する寸法で湾曲させることができる。例えば、プレート導光体は、円筒形のプレート導光体を形成するために一次元で湾曲されてもよい。ただし、曲率半径は、プレート導光体内で全内部反射が維持されて光を導くのに十分な大きさの曲率半径を有している。

本明細書では、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供するように配置された複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）として広く定義される。一部の例では、複数の特徴部は、周期的な方法又は準周期的な方法で配置することができる。他の例では、回折格子は、複数の回折格子を含む混合周期回折格子であり得、複数の回折格子のそれぞれは、異なる周期的配列の特徴部を有する。更に、回折格子は、一次元（１Ｄ）アレイで配置された複数の特徴部（例えば、材料表面の複数の溝又は***）を含み得る。あるいは、回折格子は、特徴部の二次元（２Ｄ）アレイ又は二次元で定義された特徴部のアレイを含み得る。回折格子は、例えば、材料表面の２Ｄアレイのバンプ又は穴であってもよい。一部の例では、回折格子は、第１の方向又は次元において実質的に周期的であってもよく、回折格子全体にわたるか、又は回折格子に沿った別の方向において実質的に非周期的（例えば、一定、ランダムなど）であってもよい。

したがって、本明細書での定義では、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供する構造である。光が導光体から回折格子に入射する場合、提供される回折又は回折散乱は、結果として、回折格子が回折によって導光体から出てくる光をカップリングすることができるという意味で、「回折カップリング」を指す。回折格子はまた、回折によって（すなわち、回折角で）光の角度を方向転換又は変更する。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、概して、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝搬方向とは異なる伝搬方向を有する。回折による光の伝搬方向の変化は、本明細書では「回折リダイレクション」を指す。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折的に方向転換する回折特徴部を含む構造であると理解することができ、光が導光体から入射する場合、回折格子は導光体からの光を回折的に取り出すことができる。

更に、本明細書での定義では、回折格子の特徴部は「回折特徴部」を指し、材料表面で、材料表面内で、及び材料表面上（すなわち、２つの材料間の境界）で、１又はそれ以上の回折特徴部であり得る。表面は、例えば、導光体の第１の表面又は上面の下方にあってもよい。回折特徴部は、表面で、表面内で、又は表面上で、溝、***、穴、及びバンプのうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されない、光を回折する種々の構造の任意のものを含み得る。例えば、回折格子は、材料表面に複数の実質的に平行な溝を含み得る。別の例では、回折格子は、材料表面から***する複数の平行な***を含み得る。回折特徴部（例えば、溝、***、穴、バンプなど）は、正弦波プロファイル、矩形プロファイル（例えば、二元回折格子）、三角形プロファイル及び鋸歯プロファイル（例えば、ブレーズド格子）のうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されない、回折を提供する種々な断面形状又はプロファイルのうちの任意のものを有していてもよい。

本明細書で説明する種々の例では、回折格子（例えば、以下に記載されるような回折マルチビーム要素の回折格子）を採用して、導光体（例えば、プレート導光体）から出た光を光ビームとして回折的に散乱させるか、又はカップリングすることができる。特に、局所的に周期的な回折格子の、又はそれによって提供される回折角θ_ｍは、式（１）で与えられ得る。

式中、λは光の波長、ｍは回折次数、ｎは導光体の屈折率、ｄは回折格子の特徴部間の距離又は間隔、θ_ｉは回折格子上の光の入射角である。簡略化のために、式（１）では、回折格子が導光体の表面に隣接し、導光体の外側の材料の屈折率が１に等しい（すなわち、ｎ_ｏｕｔ＝１）と仮定する。回折次数ｍは、概して、整数で与えられる（つまり、ｍ＝±１，±２，…）。回折格子によって生成された光ビームの回折角θ_ｍは、式（１）で与えられ得る。一次回折、より具体的には一次回折角θ_ｍは、回折次数ｍが１に等しい場合（すなわち、ｍ＝１）に提供される。

図２は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における回折格子３０の断面図を示す。例えば、回折格子３０は、導光体４０の表面上に位置してもよい。更に、図２は、入射角θ_ｉで回折格子３０に入射する光ビーム２０を示している。光ビーム２０は、導光体４０内の導波光ビームである。また、図２には、入射光ビーム２０の回折の結果として、回折格子３０によって回折的に生成され、結合又は散乱された指向性光ビーム５０が示されている。指向性光ビーム５０は、式（１）によって与えられるように、回折角θ_ｍ（又は本明細書では「主角度方向」）を有する。指向性光ビーム５０は、例えば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応し得る。

更に、一部の実施形態では、回折特徴部は湾曲していてもよく、光の伝搬方向に対して所定の配向（例えば、傾き又は回転）を有していてもよい。回折特徴部の曲線及び回折特徴部の配向のうちの一方又は両方は、例えば、回折格子によって結合された光の方向を制御するように構成されてもよい。例えば、指向性光の主角度方向は、入射光の伝搬方向に対する光が回折格子に入射する点での回折特徴部の角度の関数であってもよい。

本明細書の定義では、「マルチビーム要素」は、複数の光ビームを含む光を生成するバックライト又はディスプレイの構造又は要素である。「回折」マルチビーム要素は、定義上、回折カップリングによって、又は回折カップリングを用いて複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。特に、一部の実施形態では、回折マルチビーム要素は、バックライトの導光体に光学的に結合されて、導光体に導かれる光の一部分を回折的に結合することによって、複数の光ビームを提供することができる。更に、本明細書での定義では、回折マルチビーム要素は、マルチビーム要素の境界又は範囲内に複数の回折格子を含む。本明細書の定義では、マルチビーム要素によって生成される複数の光ビーム（the plurality of light beams）（又は「light beam plurality」）のうちの光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義では、複数の光ビームのうちの光ビームは、複数の光ビームのうちの別の光ビームとは異なる所定の主角度方向を有する。種々の実施形態では、回折マルチビーム要素の回折格子における回折特徴部の間隔又は格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）であり得る。

以下の説明では、複数の回折格子を有するマルチビーム要素を例示的な例として使用するが、一部の実施形態では、他の構成要素を、マルチビーム要素、例えば、微小反射要素及び微小屈折要素のうちの少なくとも１つで使用することができる。例えば、微小反射要素には、三角形状ミラー、台形状ミラー、ピラミッド状ミラー、長方形状ミラー、半球状ミラー、凹面ミラー及び／又は凸面ミラーが含まれてもよい。一部の実施形態では、微小屈折要素は、三角形状屈折要素、台形状屈折要素、ピラミッド状屈折要素、長方形状屈折要素、半球状屈折要素、凹面状屈折要素及び／又は凸面状屈折要素を含み得る。

種々の実施形態によれば、複数の光ビームは、ライトフィールドを表すことができる。例えば、複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に閉じ込められてもよく、又は複数の光ビームにおける光ビームの異なる主角度方向を含む所定の角度広がりを有していてもよい。このように、組み合わされた光ビームの所定の角度広がり（すなわち、複数の光ビーム）がライトフィールドを表していてもよい。

種々の実施形態では、複数の光ビームにおける種々の光ビームの異なる主角度方向は、他の特性と共に、回折マルチビーム要素のサイズ（例えば、長さ、幅、面積などの１又はそれ以上）、「格子ピッチ」又は回折特徴部の間隔、及び回折マルチビーム要素内の回折格子の方向を含むがこれに限定されない特性によって決定される。一部の実施形態では、回折マルチビーム要素は、本明細書での定義では、「拡張点光源」、すなわち、回折マルチビーム要素の範囲にわたって分散された複数の点光源と見なすことができる。更に、回折マルチビーム要素によって生成される光ビームは、本明細書での定義では、及び図１Ｂに関して上述したように、角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。

本明細書では、「コリメータ」は、光をコリメートするように構成された実質的に任意の光学デバイス又は装置として定義される。例えば、コリメータは、コリメートミラー又は反射器、コリメートレンズ、又はそれらの種々の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。一部の実施形態では、コリメート反射器を含むコリメータは、放物線状の曲線又は形状によって特徴付けられる反射面を有し得る。別の例では、コリメート反射器は、成形放物面反射器を含んでもよい。「成形放物面」とは、成形放物面反射器の湾曲した反射面が、所定の反射特性（例えば、コリメーションの程度）を達成するように決定された方法で「真の」放物曲線から逸脱していることを意味する。同様に、コリメートレンズは、球形の表面（例えば、両凸球面レンズ）を含み得る。

一部の実施形態では、コリメータは、連続反射器又は連続レンズ（すなわち、実質的に滑らかな連続表面を有する反射器又はレンズ）であり得る。他の実施形態では、コリメート反射器又はコリメートレンズは、光コリメーションを提供するフレネル反射器又はフレネルレンズなどであるがこれらに限定されない、実質的に不連続な表面を含み得る。種々の実施形態では、コリメータによって提供されるコリメーションの量は、実施形態ごとに、所定の程度又は量で変化し得る。更に、コリメータは、２つの直交する方向（例えば、垂直方向及び水平方向）のうちの一方又は両方でコリメーションを提供するように構成され得る。すなわち、コリメータは、一部の実施形態では、光コリメーションを提供する２つの直交する方向のうちの一方又は両方の形状を含み得る。

本明細書では、σで表される「コリメーション係数」は、光がコリメートされる程度として定義される。特に、コリメーション係数は、本明細書の定義では、コリメート光のビーム内の光線の角度広がりを定義する。例えば、コリメーション係数σは、コリメート光のビーム内の光線の大部分が特定の角度広がり（例えば、コリメートされた光ビームの中心又は主角度方向について＋／－σ度）内にあることを指定してもよい。一部の例では、コリメートされた光ビームの光線は、角度に関してガウス分布を有してもよく、角度広がりは、コリメートされた光ビームのピーク強度の１／２によって決定される角度であってもよい。

本明細書では、「光源」は、光源（例えば、光を生成及び放出するように構成された光エミッタ）として定義される。例えば、光源は、アクティブ化又はオンされたときに光を放出する光エミッタ、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。特に、本明細書では、光源は、実質的に任意の光源であるか、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光ランプ、白熱灯、及び事実上他の任意の光源のうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されない、実質的に任意の光エミッタを含み得る。光源によって生成される光は、色を有することができ（すなわち、特定の波長の光を含み得る）、又はある範囲の波長（例えば、白色光）であり得る。一部の実施形態では、光源は、複数の光エミッタを含み得る。例えば、光源は、光エミッタのうちの少なくとも１つが色又は同等の波長を有する光を生成する光エミッタのセット又はグループを含んでもよく、この色又は波長は、当該セット又はグループのうちの他の少なくとも１つの光エミッタによって生成される光の色又は波長とは異なる。異なる色として、例えば、原色（例えば、赤色、緑色、青色）が挙げられる。

更に、本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１又はそれ以上」を有することが意図されている。例えば、「要素（an element）」は、１又はそれ以上の要素を意味し、そのため、「要素（the element）」は、本明細書では「要素（複数可）（the element(s)）」を意味する。また、本明細書における「頂」、「底」、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」又は「右」のいずれの言及も、本明細書の制限を意図するものではない。本明細書において、「約」という用語は、値に適用される場合、値を生成するために使用される機器の許容範囲内を意味し、また、特に明示的に指定されない限り、プラス又はマイナス１０％、プラス又はマイナス５％、プラス又はマイナス１％を意味する場合がある。更に、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、過半数、又はほぼ全て、又は全て、又は約５１％～約１００％の範囲内の量を意味する。更に、本明細書の例は、例示のみを目的とするものであり、説明の目的で提示されており、限定するためではない。

本明細書で説明する原理の一部の実施形態では、マルチビューバックライトが提供される。図３Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を示す。図３Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の平面図を示す。図３Ｃは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の斜視図を示す。図３Ｃの斜視図は、本明細書での説明のみを容易にするために、一部を切り取って図示したものである。

図３Ａ～３Ｃに示されるマルチビューバックライト１００は、互いに（例えば、ライトフィールドとして）異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビーム１０２を提供するように構成される。特に、提供される複数の指向性光ビーム１０２は、種々の実施形態による、マルチビューバックライト１００を含むマルチビューディスプレイのそれぞれのビュー方向に対応する異なる主角度方向に散乱され、マルチビューバックライト１００から離れるように方向付けられる。一部の実施形態では、指向性光ビーム１０２は、マルチビューコンテンツ、例えば、マルチビュー画像を有する情報の表示を容易にするために（例えば、マルチビューディスプレイのライトバルブを使用して）変調され得る。図３Ａ～３Ｃはまた、以下で更に詳細に説明される、マルチビューディスプレイのライトバルブ１３０のアレイを含むマルチビューピクセル１０６を示している。

図３Ａ～３Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０を含む。導光体１１０は、光を導光体１１０の長さに沿って導波光１０４（すなわち、導波光ビーム１０４）として導くように構成される。例えば、導光体１１０は、光導波路として構成された誘電体材料を含んでもよい。誘電体材料は、誘電体光導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有していてもよい。屈折率の差は、例えば、導光体１１０の１又はそれ以上の導波モードに従って、導波光１０４の全内部反射を促進するように構成される。一部の実施形態では、導光体１１０は、第１の材料層１４２と、第１の材料層１４２の表面上に配設され、第１の材料層１４２の屈折率に整合した屈折率を有する第２の材料層１４４ａと、を含む。

更に、一部の実施形態では、導光体１１０は、光学的に透明な誘電体材料の拡張された実質的に平面のシートを含むスラブ又はプレート光導波路（すなわち、プレート導光体）であってもよい。実質的に平面の誘電体シートは、全内部反射を使用して、導波光１０４を導くように構成される。種々の例によれば、導光体１１０の光学的に透明な材料は、種々のタイプのガラス（例えば、シリカガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、及び実質的に光学的に透明なプラスチック又はポリマー（例えば、ポリ（メチルメタクリレート）又は「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されない、種々の誘電体材料のうちの任意のものを含むか、又は種々の誘電体材料のうちの任意のもので構成されていてもよい。一部の例では、導光体１１０は、導光体１１０の表面（例えば、上面及び下面のうちの一方又は両方）の少なくとも一部分にクラッド層（図示せず）を更に含んでもよい。一部の例によれば、クラッド層を使用して、全内部反射を更に促進してもよい。

更に、一部の実施形態では、導光体１１０は、導光体１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前面」又は「上面」あるいは前側又は上側）と、第２の表面１１０’’（例えば、「後面」又は後側）との間の非ゼロ伝搬角度での全内部反射に従って導波光１０４を導くように構成されている。特に、導波光１０４は、非ゼロ伝搬角度で導光体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間で反射又は「跳ね返す」ことによって伝搬する。一部の実施形態では、異なる色の光を含む複数の導波光ビームは、異なる色固有の非ゼロ伝搬角度のそれぞれの角度で導波光１０４として導光体１１０によって導かれてもよい。なお、図３Ａ～３Ｃでは、説明を簡略化するために、非ゼロ伝搬角度は示されていない。しかしながら、伝搬方向１０３を描写する太字の矢印は、図３Ａの導光体長さに沿った導波光１０４の一般的な伝搬方向を示している。

本明細書で定義するように、「非ゼロ伝搬角度」は、導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’又は第２の表面１１０’’）に対する角度である。更に、種々の実施形態では、非ゼロ伝搬角度は、ゼロより大きく、かつ導光体１１０内の全内部反射の臨界角未満である。例えば、導波光１０４の非ゼロ伝搬角度は、約１０度～約５０度であってもよく、あるいは一部の例では、約２０度～約４０度、又は約２５度～約３５度であってもよい。例えば、非ゼロ伝搬角度は、約３０度であってもよい。他の例では、非ゼロ伝搬角度は、約２０度、又は約２５度、又は約３５度であってもよい。更に、特定の非ゼロ伝搬角度が、導光体１１０内の全内部反射の臨界角よりも小さくなるように選択される限り、特定の非ゼロ伝搬角度は、特定の実装形態のために（例えば、任意に）選択されてもよい。

導光体１１０内の導波光１０４は、非ゼロ伝搬角度（例えば、約３０～３５度）で導光体１１０に導入又は結合され得る。一部の例では、カップリング構造、例えば、これらに限定されないが、レンズ、ミラー又は同様の反射器（例えば、傾斜コリメート反射器）、回折格子及び角柱（図示せず）並びにそれらの種々の組み合わせにより、非ゼロ伝搬角度での導波光１０４として導光体１１０の入力端への光の結合が容易になり得る。他の例では、光は、カップリング構造を使用せずに、又は実質的に使用せずに、導光体１１０の入力端に直接導入することができる（すなわち、直接カップリング又は「突合せ」カップリングを採用することができる）。導光体１１０に結合されると、導波光１０４は、導光体１１０に沿って、概して入力端から離間し得る伝搬方向１０３に伝搬するように構成される（例えば、図３Ａのｘ軸に沿って指す太字の矢印で示されている）。

更に、種々の実施形態では、光を導光体１１０に結合することによって生成される導波光１０４、又は同等の導波光ビーム１０４は、コリメートされた光ビームであり得る。本明細書において、「コリメート光」又は「コリメートされた光ビーム」は、概して、光ビームの光線が光ビーム（例えば、導波光ビーム１０４）内で互いに実質的に平行である光のビームとして定義される。また、本明細書の定義では、コリメートされた光ビームから発散又は散乱された光線は、コリメートされた光ビームの一部であるとは見なされない。一部の実施形態（図示せず）では、マルチビューバックライト１００は、例えば光源からの光をコリメートするために、上記のように、コリメータ、例えばレンズ、反射器又はミラー（例えば、傾斜コリメート反射器）を含み得る。一部の実施形態では、光源自体がコリメータを含む。導波光１０４として導光体１１０に提供され、導光体１１０によって導かれるコリメート光は、コリメートされた導波光ビームであり得る。特に、導波光１０４は、種々の実施形態において、コリメーション係数σに従って、又はコリメーション係数σを有するようにコリメートされ得る。あるいは、他の実施形態では、導波光１０４は、コリメートされていなくてもよい。

図３Ａ～３Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０の第１の表面（前面又は上面）１１０’から所定の距離１４０下方に複数のマルチビーム要素１２０を更に含む。例えば、マルチビーム要素１２０は、第１の材料層１４２の表面上に配設されてもよい。更に、マルチビーム要素１２０は、導光体長に沿って互いに離間して配置され得る。特に、複数のマルチビーム要素１２０は、有限空間によって互いに分離されており、導光体長に沿った個々の別個の要素を表す。すなわち、本明細書での定義では、複数のマルチビーム要素１２０は、有限の（すなわち、非ゼロの）要素間距離（例えば、有限の中心間距離）に従って、互いに離間して配置される。更に、一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素１２０は、一般に、互いに交差、重複、又は別様で接触することはない。すなわち、複数のマルチビーム要素１２０は、概して別個であり、マルチビーム要素１２０の他の要素から分離されている。

一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素１２０は、一次元（１Ｄ）アレイ又は二次元（２Ｄ）アレイのいずれかに配置することができる。例えば、マルチビーム要素１２０は、線形１Ｄアレイとして配置されてもよい。別の例では、マルチビーム要素１２０は、長方形の２Ｄアレイ又は円形の２Ｄアレイとして配置されてもよい。更に、一部の例では、アレイ（すなわち、１Ｄ又は２Ｄアレイ）は、規則的なアレイ又は均一なアレイであり得る。特に、マルチビーム要素１２０間の要素間距離（例えば、中心間距離又は中心間の間隔）は、アレイ全体で実質的に均一又は一定であり得る。他の例では、マルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイ全体にわたって変更するか、導光体１１０の長さに沿って変更するかの一方又は両方で変更してもよい。

種々の実施形態では、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部分を複数の指向性光ビーム１０２として提供、結合、又は散乱させるように構成される。例えば、導波光部分は、種々の実施形態では、回折散乱、反射散乱、及び屈折散乱又はカップリングのうちの１又はそれ以上を用いて結合又は散乱され得る。図３Ａ及び３Ｃは、導光体１１０の第１の表面（又は前面）１１０’から方向付けられているように描写された複数の発散矢印としての指向性光ビーム１０２を示している。更に、種々の実施形態では、マルチビーム要素１２０のサイズは、上記で定義され、以下で更に説明され、図３Ａ～３Ｃに示すように、マルチビューピクセル１０６のライトバルブ１３０のサイズと同等である。本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、又は面積を含むがこれらに限定されない、種々の方法のいずれかで定義することができる。例えば、ライトバルブ１３０のサイズは、その長さであってもよく、マルチビーム要素１２０の同等サイズもまた、マルチビーム要素１２０の長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビーム要素１２０の面積がライトバルブ１３０の面積と同等であり得る面積を指してもよい。

一部の実施形態では、ライトバルブ１３０は、ライトバルブアレイ内の単一の開口（例えば、カラーサブピクセル）として定義され得、ライトバルブサイズは、単一の開口のサイズ、又は同等の開口間の間隔（例えば、中心間の間隔）を指し得る。他の実施形態では、ライトバルブ１３０は、グループ内に配置され、ライトバルブ（例えば、ＲＧＢライトバルブの赤色（Ｒ）カラーサブピクセル、緑色（Ｇ）カラーサブピクセル、及び青色（Ｂ）カラーサブピクセルの各々を含むライトバルブ）の異なる色のサブピクセルを表す開口のセットを含み得る。これらの実施形態では、ライトバルブサイズは、ライトバルブの異なる色のサブピクセルの各々を含む開口のセット（例えば、ＲＧＢライトバルブとして一緒に配置されたＲ、Ｇ、及びＢカラーサブピクセルの各々を含むセット）のサイズ（例えば、中心間の間隔）として定義され得る。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０のサイズは、ライトバルブサイズと同等であり、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブサイズの約２５パーセント（２５％）又は１／４倍～約２００パーセント（２００％）又は２倍である。例えば、（例えば、図３Ａに示すように）マルチビーム要素のサイズが「ｓ」で示され、ライトバルブサイズが「Ｓ」で示される場合、マルチビーム要素のサイズｓは次の式で与えられる。

他の例では、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブサイズの約５０パーセント（５０％）超、又はライトバルブサイズの約７０パーセント（７０％）超、又はライトバルブサイズの約８０パーセント（８０％）超、又はライトバルブサイズの約９０パーセント（９０％）超、及びライトバルブサイズの約１８０パーセント（１８０％）未満、又はライトバルブサイズの約１６０パーセント（１６０％）未満、又はライトバルブサイズの約１４０パーセント（１４０％）未満、又はライトバルブサイズの約１２０パーセント（１２０％）未満の範囲にある。例えば、「同等サイズ」では、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブサイズの約７５パーセント（７５％）～約１５０パーセント（１５０％）であってもよい。別の例では、マルチビーム要素１２０は、サイズがライトバルブサイズと同等であってもよく、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブサイズの約１２５パーセント（１２５％）～約８５パーセント（８５％）である。一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０及びライトバルブ１３０の同等サイズを選択して、マルチビューディスプレイのビュー間のダークゾーンを低減するか、又は一部の例では最小化することができる。更に、マルチビーム要素１２０及びライトバルブ１３０の同等サイズを選択して、マルチビューディスプレイ又はマルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像のビュー（又はビューピクセル）間のオーバーラップを低減するか、又は一部の例では最小化することができる。

図３Ａ～３Ｃに示されるマルチビューバックライト１００は、マルチビューディスプレイに採用され得、複数の指向性光ビームのうちの指向性光ビーム１０２を変調するように構成されたライトバルブ１３０のアレイを更に含む。図３Ａ～３Ｃに示すように、異なる主角度方向を有する指向性光ビーム１０２のうちの異なる指向性光ビームが通過して、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１３０のうちの異なる指向性光ビームによって変調されてもよい。更に、図示のように、ライトバルブ１３０のセットは、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル１０６に対応し、当該セットの選択されたライトバルブ１３０は、ビューピクセルに対応する。特に、ライトバルブアレイのライトバルブ１３０の異なるセットは、マルチビーム要素１２０の対応する１つからの指向性光ビーム１０２を受け取り、変調するように構成される。すなわち、図示のように、各マルチビーム要素１２０に対して１つの固有のライトバルブ１３０のセットが存在する。種々の実施形態において、異なるタイプのライトバルブが、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、及びエレクトロウェットに基づくライトバルブのうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されないライトバルブアレイのライトバルブ１３０として採用されてもよい。

図３Ａに示すように、第１のライトバルブセット１３０ａは、第１のマルチビーム要素１２０ａからの指向性光ビーム１０２を受け取り、変調するように構成される。更に、第２のライトバルブセット１３０ｂは、第２のマルチビーム要素１２０ｂからの指向性光ビーム１０２を受け取り、変調するように構成される。したがって、ライトバルブアレイ内のライトバルブセット（例えば、第１及び第２のライトバルブセット１３０ａ、１３０ｂ）の各々は、それぞれ、図３Ａに示すように、異なるマルチビーム要素１２０（例えば、要素１２０ａ、１２０ｂ）及び異なるマルチビューピクセル１０６の両方に対応する。

図３Ａに示すように、ライトバルブ１３０のサイズは、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１３０の物理的サイズに対応し得ることに留意されたい。他の例では、ライトバルブサイズは、ライトバルブアレイの隣接するライトバルブ１３０間の距離（例えば、中心間距離）として定義することができる。例えば、ライトバルブ１３０の開口は、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１３０間の中心間距離よりも小さくてもよい。したがって、ライトバルブサイズは、種々の実施形態では、ライトバルブ１３０のサイズ、又はライトバルブ１３０間の中心間距離に対応するサイズのいずれかとして定義することができる。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０と対応するマルチビューピクセル１０６（すなわち、ライトバルブ１３０のセット）との間の関係は、１対１の関係であり得る。すなわち、同数のマルチビューピクセル１０６及びマルチビーム要素１２０が存在し得る。図３Ｂは、例として、この１対１の関係を明示的に示しており、ライトバルブ１３０の異なるセットを含む各マルチビューピクセル１０６は、破線で囲まれて示されている。他の実施形態（図示せず）では、マルチビューピクセル１０６の数及びマルチビーム要素１２０の数は、互いに異なっていてもよい。

一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素１２０の対の間の要素間距離（例えば、中心間距離）は、例えば、ライトバルブセットによって表される、対応する一対のマルチビューピクセル１０６間のピクセル間距離（例えば、中心間距離）に等しくてもよい。例えば、図３Ａに示すように、第１のマルチビーム要素１２０ａと第２のマルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離ｄは、第１のライトバルブセット１３０ａと第２のライトバルブセット１３０ｂとの間の中心間距離Ｄに実質的に等しい。他の実施形態（図示せず）では、マルチビーム要素１２０の対及び対応するライトバルブセットの相対的な中心間距離は異なり得る。例えば、マルチビーム要素１２０は、マルチビューピクセル１０６を表すライトバルブセット間の間隔（すなわち、中心間距離Ｄ）よりも大きいか、又は小さい要素間間隔（すなわち、中心間距離ｄ）を有してもよい。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０の形状は、マルチビューピクセル１０６の形状に類似しているか、又は同等に、マルチビューピクセル１０６に対応するライトバルブ１３０のセット（又は「サブアレイ」）の形状に類似している。例えば、マルチビーム要素１２０は正方形の形状を有してもよく、マルチビューピクセル１０６（又は対応するライトバルブ１３０のセットの配列）は実質的に正方形であってもよい。別の例では、マルチビーム要素１２０は、長方形の形状を有してもよく、すなわち、幅又は横方向の寸法よりも大きい長さ又は縦方向の寸法を有してもよい。この例では、マルチビーム要素１２０に対応するマルチビューピクセル１０６（又は同等にライトバルブ１３０のセットの配列）は、類似の長方形の形状を有してもよい。図３Ｂは、正方形のライトバルブ１３０のセットを含む、正方形のマルチビーム要素１２０及び対応する正方形のマルチビューピクセル１０６の平面図を示している。更に他の例（図示せず）では、マルチビーム要素１２０及び対応するマルチビューピクセル１０６は、三角形、六角形、及び円形を含むか又は少なくとも近似した種々の形状を有するが、これらに限定されない。

更に（例えば、図３Ａに示すように）、一部の実施形態では、各マルチビーム要素１２０は、特定のマルチビューピクセル１０６に割り当てられたライトバルブ１３０のセットに基づいて、唯一のマルチビューピクセル１０６に指向性光ビーム１０２を提供するように構成される。特に、マルチビーム要素１２０の所与の１つと、特定のマルチビューピクセル１０６へのライトバルブ１３０のセットの割り当てについて、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビーム１０２は、図３Ａに示すように、単一の対応するマルチビューピクセル１０６及びマルチビーム要素１２０に対応する単一のセットのライトバルブ１３０に実質的に限定される。したがって、マルチビューバックライト１００の各マルチビーム要素１２０は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向のセットを有する、対応する指向性光ビーム１０２のセットを提供する（すなわち、指向性光ビーム１０２のセットは、異なるビュー方向の各々に対応する方向を有する光ビームを含む）。

種々の実施形態では、マルチビューバックライト１００を含むマルチビューディスプレイの視距離１３６は、マルチビューディスプレイの異なるビューの分離が人間の眼間（ＩＯ）距離１３４にほぼ等しい場合、マルチビューディスプレイのライトバルブ１３０のアレイからの距離ＶＤとして定義することができる。視距離１３６は、ライトバルブ１３０のアレイとマルチビューディスプレイ（すなわち、マルチビーム要素１２０）内の有効な光源との間の距離１３２に対応し得るか、又はその関数であり得る。特に、視距離１３６は、人間の眼間（ＩＯ）距離１３４と距離１３２との積を、マルチビューピクセル１０６内のライトバルブ１３０のサイズと距離１３２にわたる平均屈折率との積で除算したものであり得る。したがって、視距離１３６は、距離１３２が増加するにつれて、又はライトバルブ１３０のサイズが減少するにつれて増加し得る。しかしながら、結果として、高解像度を有するマルチビューディスプレイの場合、視距離１３６は増加され得る。

マルチビューディスプレイのライトバルブサイズが縮小された場合など、視距離１３６を縮小又は維持するために、マルチビーム要素１２０は、第２の表面（又は背面）１１０’’とは対照的に、導光体１１０の第１の表面（又は前面）１１０’の近位に配設され得る。

この構成の変形例を図４に示しており、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を示す。特に、マルチビーム要素１２０は、第１の表面１１０’から所定の距離１４０下方に、導光体１１０内に配置することができる。マルチビーム要素１２０は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビーム１０２として、導波光１０４の一部分を第１の表面１１０’を通して散乱させるように構成され得る。図４に示されるように、所定の距離１４０は、マルチビューバックライト１００を採用するマルチビューディスプレイのライトバルブ１３０のアレイにおけるライトバルブのサイズの１／４倍（２５％）より大きくてもよい。例えば、所定の距離１４０は、約５０ミクロン（５０μｍ）であり得る。更に、所定の距離１４０は、マルチビーム要素１２０のうちの１つのサイズと同等であり得る。更に、マルチビーム要素１２０内のマルチビーム要素（第１のマルチビーム要素１２０ａなど）は、ライトバルブ１３０のアレイ内のライトバルブサイズの１／４倍～２倍であり得る。他の実施形態では、マルチビーム要素１２０は、ライトバルブサイズの１／２倍～２倍であり得る。

図４の構成を実施するための１つのアプローチが図５に示され、これは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの断面図を示す。特に、導光体１１０は、第１の材料層１４２と、第１の材料層１４２の表面１４６上に配設された第２の材料層１４４ａと、を含み得る。第２の材料層１４４ａは、第１の材料層１４２の屈折率に整合した屈折率を有し得る。更に、マルチビーム要素１２０は、第１の材料層１４２の表面１４６上に配設され得、所定の距離１４０は、第２の材料層１４４ａの厚さによって決定され得る。

例えば、第１の材料層１４２はガラスプレートを含んでもよく、マルチビーム要素１２０はガラスプレートの表面１４６上に配設されてもよい。更に、第２の材料層１４４ａは、上面、すなわち、第１の表面１１０’を有し得る。第２の材料層１４４ａは、導波光１０４に対して透明である接着剤、例えば光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）を含み得、当該接着剤は、ガラスプレート及びマルチビーム要素１２０に機械的に結合され、所定の距離１４０に等しい厚さを有し得る。あるいは、一部の実施形態では、ＯＣＡの代わりに、又はＯＣＡに加えて、光学的に透明な樹脂を使用することができる。種々の実施形態において、ＯＣＡ及び他の光学的に透明な樹脂は、例えば、液晶ディスプレイ及びタッチパネルの製造に関連して使用される種々のアクリルベース及びシリコーンベースの光学材料を含み得るが、これらに限定されない。第２の材料層１４４ａは、その後硬化される液体として、又は予め形成された実質的に固体の材料フィルム又はテープとして、第１の材料層１４２上に堆積されるＯＣＡ又は同様の光学的に透明な樹脂を含み得る。

更に、一部の実施形態では、マルチビューディスプレイは、ライトバルブ１３０のアレイと導光体１１０との間に配設され、それらを接続する所望による低屈折率層１５０を含み得る。特に、低屈折率層１５０は、第１の表面１１０’上に配設され得る。低屈折率層１５０は、導光体１１０の材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料を含み得る。例えば、低屈折率層１５０は、約１．２未満の（より一般的には、導光体１１０の屈折率よりも０．１～０．２以上小さい）屈折率を有してもよく、かつ／又は約１ミクロン（１μｍ）の厚さを有してもよい。一部の実施形態では、低屈折率層１５０は、ＩＯＣ－５６０反射防止コーティング（インクロン（Ｉｎｋｒｏｎ）社製、フィンランド、エスポー市）又はＣＥＦ２８０１からＣＥＦ２８１０へのコントラスト増強フィルム（スリーエム社製、ミネソタ州ミネアポリス）を含む。低屈折率層１５０内の材料は、導光体１１０内の導波光１０４の全内部反射を保証するように構成され得ることに留意されたい。

低屈折率層１５０を用いた一部の実施形態では、マルチビューディスプレイは、低屈折率層１５０の上に配設され、低屈折率層１５０とライトバルブ１３０のアレイとの間に配設された所望による第３の材料層１４４ｂを含み得る。この第３の材料層１４４ｂは、第２の材料層１４４ａの別の例であり得る。その結果、第３の材料層１４４ｂは、導波光１０４に対して透明である接着剤（光学的に透明な接着剤又はＯＣＡなど）を含み得、低屈折率層１５０及びライトバルブ１３０のアレイに機械的に結合され得る。一部の実施形態では、ライトバルブ１３０のアレイは、第３の材料層１４４ｂ上に積層され得る。

図４に戻ると、マルチビーム要素１２０は、複数の指向性光ビーム１０２として、導波光１０４（白色光又はＲＧＢであり得る）の一部分を回折散乱させるように構成された回折格子１２２を含み得る。例えば、回折格子１２２内の回折格子は、格子層１５２及び反射層１５４を含んでもよい。更に、反射層１５４は、表面１４６の反対側にある格子層１５２の側面１５８から分離（又は離間）され得、かつ隣接し得る。したがって、回折格子は、導波光部分を導光体１１０の第１の表面１１０’に向かって回折散乱及び反射するように構成された反射モード回折格子であり得る。

一部の実施形態では、格子層１５２は、金属（又は金属アイランド）又は誘電体、例えば窒化ケイ素又は酸化チタンを含み得る。更に、格子層１５２は、１．８より大きい屈折率を有し得る。更に、反射層１５４は、金属又は分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含み得る。格子層１５２が入力光にアクセス可能であるために、格子層１５２と反射層１５４との間に任意の分離部１５６が存在し得る。この分離部は、おおよそ回折格子１２２のサイズ（したがって、ライトバルブ１３０のアレイ内のライトバルブサイズ）であり得る。

格子層１５２は、回折特徴部間隔（「格子間隔」と称されることもある）によって互いに離間して配置された複数の回折特徴部、又は導波光部分から回折カップリングを提供するように構成された回折特徴部又は格子ピッチを含み得ることに留意されたい。種々の実施形態では、回折格子１２２内の回折特徴部の間隔又は格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）であり得る。図４は、例示を容易にするために、単一の格子間隔（すなわち、一定の格子ピッチ）を有する回折格子１２２を示していることに留意されたい。種々の実施形態において、回折格子１２２は、指向性光ビームを提供するために、複数の異なる格子間隔（例えば、２つ以上の格子間隔）又は可変の格子間隔又はピッチを含み得る。したがって、図４は、単一の格子ピッチが回折格子１２２の実施形態であることを意味するものではない。

図４は、回折格子１２２を反射モード回折格子として示しているが、他の実施形態では、回折格子１２２は、透過モード回折格子、又は反射モード回折格子と透過モード回折格子との両方であり得る。本明細書に記載の一部の実施形態では、複数の指向性光ビーム１０２の主角度方向は、例えば、第１の材料層１４２と第２の材料層１４４ａの屈折率が完全に整合していない場合などに、表面１４６で導光体１１０を出る複数の指向性光ビーム１０２による屈折の効果を含み得ることに留意されたい。

一部の実施形態では、回折格子１２２の回折特徴部は、互いに離間して配置された溝及び***の一方又は両方を含み得る。溝又は***は、導光体１１０の材料を含み得、例えば、導光体１１０の表面又は表面１４６に形成されてもよい。別の例では、溝又は***は、導光体材料以外の材料、例えば、導光体１１０の表面上のフィルム又は別の材料の層から形成されてもよい。格子特性（格子ピッチ、溝の深さ、***の高さなど）及び／又は軸（例えば、ｘ軸）に沿った回折格子の密度は、一部の実施形態では、伝搬距離の関数として、導光体１１０内の導波光１０４の光強度の変化を補償するために使用され得ることに留意されたい。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０の回折格子１２２は、回折特徴部間隔が実質的に一定であるか、又は回折格子１２２全体にわたって不変である、均一な回折格子である。一部の実施形態（図示せず）では、指向性光ビーム１０２を提供するように構成された回折格子１２２は、可変回折格子又はチャープ回折格子であるか、又はそれらを含む。定義上、「チャープ」回折格子は、チャープ回折格子の範囲又は長さ全体にわたって変化する回折特徴部の回折間隔（すなわち、格子ピッチ）を示すか、又は有する回折格子である。一部の実施形態では、チャープ回折格子は、距離と共に線形に変化する回折特徴部間隔のチャープを有するか、又は示し得る。このように、チャープ回折格子は、定義上、「直線的にチャープされた」回折格子である。他の実施形態では、マルチビーム要素１２０のチャープ回折格子は、回折特徴部間隔の非線形チャープを示し得る。指数チャープ、対数チャープ、又は別の実質的に不均一又はランダムであるが単調に変化するチャープを含むがこれらに限定されない、種々の非線形チャープが使用され得る。正弦波チャープ又は三角形若しくは鋸歯状チャープなどであるがこれらに限定されない、非単調チャープも採用され得る。これらのタイプのチャープのいずれの組み合わせも採用することができる。

再び図３Ａを参照すると、マルチビューバックライト１００は、光源１６０を更に含み得る。種々の実施形態では、光源１６０は、導光体１１０内に導かれる光を提供するように構成される。特に、光源１６０は、導光体１１０の入口面又は端部（入力端部）に隣接して配置することができる。種々の実施形態では、光源１６０は、ＬＥＤ、レーザ（例えば、レーザダイオード）又はそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、実質的に任意の光源（例えば、光エミッタ）を含み得る。一部の実施形態では、光源１６０は、特定の色で示される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成された光エミッタを含み得る。特に、単色光の色は、特定の色空間又はカラーモデル（例えば、赤－緑－青（ＲＧＢ）カラーモデル）の原色であり得る。他の例では、光源１６０は、実質的に広帯域又は多色の光を提供するように構成された実質的に広帯域の光源であり得る。例えば、光源１６０は白色光を提供してもよい。一部の実施形態では、光源１６０は、異なる色の光を提供するように構成された複数の異なる光エミッタを含み得る。異なる光エミッタは、異なる色の光の各々に対応する導波光の異なる、色固有の、非ゼロ伝搬角度を有する光を提供するように構成され得る。

一部の実施形態では、光源１６０は、コリメータを更に含み得る。コリメータは、光源１６０の１又はそれ以上の光エミッタから実質的にコリメートされていない光を受け取るように構成され得る。コリメータは更に、実質的にコリメートされていない光をコリメート光に変換するように構成される。特に、コリメータは、一部の実施形態では、非ゼロ伝搬角度を有し、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされているコリメート光を提供することができる。更に、異なる色の光エミッタが採用される場合、コリメータは、異なる色固有の非ゼロ伝搬角度を有すること、異なる色固有のコリメーション係数を有するコリメート光を提供することの一方又は両方であるように構成され得る。コリメータは更に、コリメートされた光ビームを導光体１１０に伝達して、上記の導波光１０４として伝搬するように構成される。

一部の実施形態では、マルチビューバックライト１００は、導波光１０４の伝搬方向１０３に直交する（又は実質的に直交する）導光体１１０を通る方向の光に対して実質的に透明であるように構成される。特に、導光体１１０及び離間して配置されたマルチビーム要素１２０は、一部の実施形態では、光が第１の表面１１０’及び第２の表面１１０’’の両方を通って導光体１１０を通過することを可能にする。マルチビーム要素１２０の比較的小さいサイズ及びマルチビーム要素１２０の比較的大きい要素間間隔（例えば、マルチビューピクセル１０６との１対１の対応）の両方のために、少なくとも部分的に、透明性が促進され得る。更に、一部の実施形態では、マルチビーム要素１２０の回折格子１２２はまた、導光体表面１１０’、１１０’’に直交して伝搬する光に対して実質的に透明であり得る。

前述の説明は、回折格子としてマルチビーム要素１２０を示したが、他の実施形態では、指向性光ビーム１０２を生成するために、多種多様な光学構成要素が使用され、これには、複数の指向性光ビーム１０２として、導波光１０４の一部分を反射的に散乱するように構成された微小反射構成要素、及び／又は導波光１０４の一部分を屈折散乱するように構成された微小屈折構成要素が含まれる。例えば、微小反射構成要素には、三角形状ミラー、台形状ミラー、ピラミッド状ミラー、長方形状ミラー、半球状ミラー、凹面ミラー及び／又は凸面ミラーが含まれてもよい。これらの光学構成要素は、導光体１１０の第１の表面１１０’から所定の距離１４０に配置され得ることに留意されたい。より一般的には、光学構成要素は、第１の表面１１０’上、又は第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間に配設することができる。更に、光学構成要素は、第１の表面１１０’又は表面１４６から突出する「正の特徴部」であり得るか、又は第１の表面１１０’又は表面１４６に埋め込まれる「負の特徴部」であり得る。

図６Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例では、マルチビューバックライトに含まれ得るマルチビーム要素１２０の断面図を示す。特に、図６Ａは、微小反射要素１６２を含むマルチビーム要素１２０の種々の実施形態を示している。マルチビーム要素１２０として又はその中で使用される微小反射要素には、反射材料又はその層を採用する反射器（例えば、反射金属）又は全内部反射（ＴＩＲ）に基づく反射器が含まれ得るが、これらに限定されない。一部の実施形態では（例えば、図６Ａに示すように）、微小反射要素１６２を含むマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’）に、又はそれに隣接して配置することができる。他の実施形態（図示せず）では、微小反射要素１６２は、導光体１１０内で、第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間（表面１４６上など）に配置することができる。

例えば、図６Ａは、導光体１１０の表面１４６上に配置された反射ファセット（例えば、「角柱状」微小反射要素）を有する微小反射要素１６２を含むマルチビーム要素１２０を示している。図示の角柱状微小反射要素１６２のファセットは、導光体１１０から導波光１０４の部分を反射する（すなわち、反射的に結合する）ように構成される。ファセットは、例えば、導波光部分を導光体１１０から反射するために、導波光１０４の伝搬方向に対して傾き得るか、又は傾斜（すなわち、傾斜角を有する）され得る。ファセットは、種々の実施形態では、導光体１１０内の反射材料を使用して（例えば、図６Ａに示すように）形成され得るか、又は第１の表面１１０’内の角柱状空洞の表面であり得る。角柱状空洞が採用される場合、一部の実施形態では、空洞表面での屈折率変化が反射（例えば、ＴＩＲ反射）を提供し得るか、又はファセットを形成する空洞表面が反射材料によってコーティングされて反射を提供し得る。図６Ａはまた、限定ではなく例として、伝搬方向１０３（すなわち、太字の矢印として示されている）を有する導波光１０４を示している。別の例（図示せず）では、微小反射要素は、半球形の微小反射要素などであるがこれに限定されない、実質的に滑らかな湾曲面を有してもよい。一部の実施形態では、微小反射要素１６２は表面粗さを有しており、その結果、指向性光ビーム１０２の散乱は鏡面反射以外の散乱となる。しかしながら、一部の実施形態では、微小反射要素１６２による指向性光ビーム１０２の散乱は鏡面反射である。

図６Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する別の実施形態による、一例では、マルチビューバックライトに含まれ得るマルチビーム要素１２０の断面図を示す。特に、図６Ｂは、微小屈折要素１６４を含むマルチビーム要素１２０を示している。種々の実施形態では、微小屈折要素１６４は、導光体１１０から導波光１０４の一部分を屈折的に結合するように構成される。すなわち、微小屈折要素１６４は、図６Ｂに示されるように、（例えば、回折又は反射とは対照的に）屈折を採用して、導光体１１０からの導波光部分を指向性光ビーム１０２として結合するように構成される。微小屈折要素１６４は、半球形、長方形形、又は角柱形（すなわち、傾斜したファセットを有する形）を含むがこれらに限定されない種々の形状を有することができる。種々の実施形態では、微小屈折要素１６４は、図示のように、導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’又は表面１４６）から延在又は突出し得るか、又は表面の空洞（図示されていない）であり得る。更に、一部の実施形態では、微小屈折要素１６４は、導光体１１０の材料を含み得る。他の実施形態では、微小屈折要素１６４は、導光体表面に隣接しており、一部の例では、導光体表面と接触している別の材料を含み得る。

本明細書で説明する原理の一部の実施形態では、マルチビューディスプレイが提供される。マルチビューディスプレイは、変調された光ビームをマルチビューディスプレイのピクセルとして放出するように構成されている。放出され、変調された光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する（本明細書では「異なる方向に方向付けられた光ビーム」とも称される）。更に、放出され、変調された光ビームは、マルチビューディスプレイの複数のビュー方向に優先的に方向付けられ得る。非限定的な例では、マルチビューディスプレイは、対応する数のビュー方向を備えたフォーバイフォー（４×４）、フォーバイエイト（４×８）又はエイトバイエイト（８×８）のビューを含み得る。一部の例では、マルチビューディスプレイは、３Ｄ又はマルチビュー画像を提供又は「表示」するように構成される。種々の例によれば、変調され、異なる方向に方向付けられた光ビームのうちの異なる光ビームは、マルチビュー画像に関連する異なる「ビュー」の個々のピクセルに対応し得る。異なるビューは、例えば、マルチビューディスプレイによって表示されているマルチビュー画像内の情報の「眼鏡なし」（例えば、自動立体視）表現を提供し得る。

更に、種々の実施形態では、マルチビューディスプレイは、短縮された視距離を有する。特に、マルチビューディスプレイは、複数のマルチビーム要素を含む導光体を有するマルチビューバックライトを含む。マルチビーム要素は、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビームを提供するように構成される。更に、マルチビューディスプレイは、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像として指向性光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイを含む。更に、マルチビーム要素は、マルチビューバックライトの導光体の第１の表面又は上面から所定の距離下方に配置されており、所定の距離は、ライトバルブのセットのライトバルブのサイズの１／４倍より大きくてもよい。

図７は、本明細書に記載された原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ２００のブロック図を示す。種々の実施形態では、マルチビューディスプレイ２００は、異なるビュー方向に異なるビューを有するマルチビュー画像を表示するように構成される。特に、マルチビューディスプレイ２００によって放出される変調された光ビーム２０２は、マルチビュー画像を表示するために使用され、異なるビューのピクセルに対応し得る。変調された光ビーム２０２は、図７のマルチビューディスプレイ２００から発する矢印として示されている。破線は、限定ではなく例としてその変調を強調するために、放出され変調された光ビーム２０２の矢印に使用される。

図７に示されるマルチビューディスプレイ２００は、導光体２１０を含む。導光体２１０は、光を導くように構成される。種々の実施形態において、光は、例えば、全内部反射に従って、導波光ビームとして導かれてもよい。例えば、導光体２１０は、その光入力縁部からの光を導波光ビームとして導くように構成されたプレート導光体であってもよい。一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の導光体２１０は、マルチビューバックライト１００に関して上述した導光体１１０と実質的に同様であり得る。

また、一部の実施形態では、導光体２１０は、第１の材料層と、第１の材料層の表面上に配設され、第１の材料層の屈折率に整合した屈折率を有する第２の材料層と、を含み得る。一部の実施形態では、所定の距離は、マルチビューディスプレイに関して上述した所定の距離１４０と実質的に同様であり得る。更に、一部の実施形態では、第１の材料層及び第２の材料層は、それぞれ、マルチビューディスプレイに関して上述した第１の材料層１４２及び第２の材料層１４４ａと実質的に同様であり得る。

種々の実施形態では、図７に示されるマルチビューディスプレイ２００は、マルチビーム要素２２０のアレイを更に含む。マルチビーム要素２２０は、第１の材料層の表面上に配設することができる。アレイの各マルチビーム要素２２０は、複数の光ビーム２０４を対応するライトバルブ２３０に提供するように構成された複数の回折格子を含み得る。特に、複数の回折格子は、複数の光ビーム２０４として、導光体からの導波光の一部分を回折的に結合又は散乱させるように構成される。複数の光ビームの光ビーム２０４は、互いに異なる主角度方向を有する。特に、光ビーム２０４の異なる主角度方向は、種々の実施形態による、マルチビューディスプレイ２００の異なるビューのそれぞれの異なるビュー方向に対応する。

一部の実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０は、上記のマルチビューバックライト１００のマルチビーム要素１２０と実質的に同様であり得る。例えば、マルチビーム要素２２０は、上記の回折格子１２２と実質的に同様の複数の回折格子を含んでもよい。特に、マルチビーム要素２２０は、種々の実施形態では、導光体２１０に光学的に結合され得、マルチビューピクセルアレイの対応するライトバルブ２３０に提供される複数の光ビーム２０４として、導光体からの導波光の一部分を結合又は散乱させるように構成され得る。

図７に示すように、マルチビューディスプレイ２００は、ライトバルブ２３０のアレイを更に含む。アレイのライトバルブ２３０は、マルチビューディスプレイ２００の複数の異なるビューを提供するように構成される。種々の実施形態では、アレイのライトバルブ２３０は、複数の光ビーム２０４を変調し、放出され変調された光ビーム２０２を生成するように構成された複数のライトバルブを含む。一部の実施形態では、アレイのライトバルブ２３０は、マルチビューバックライト１００を含むマルチビューディスプレイに関して上述したライトバルブ１３０のセットを含むマルチビューピクセル１０６と実質的に同様である。すなわち、マルチビューディスプレイ２００のライトバルブ２３０は、ライトバルブのセット（例えば、ライトバルブ１３０のセット）を含み得、ビューピクセルは、当該セットのライトバルブ（例えば、単一のライトバルブ１３０）によって表され得る。

更に、種々の実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０のサイズは、ライトバルブ２３０のライトバルブのサイズと同等である。例えば、一部の実施形態では、マルチビーム要素２２０のサイズは、ライトバルブサイズの１／４倍より大きく、ライトバルブサイズの２倍未満であってもよい。更に、一部の実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０間の要素間距離は、マルチビューピクセルアレイのライトバルブ２３０間のピクセル間距離に対応し得る。例えば、マルチビーム要素２２０間の要素間距離は、ライトバルブ２３０間のピクセル間距離に実質的に等しくてもよい。一部の例では、マルチビーム要素２２０間の要素間距離、及びライトバルブ２３０間の対応するピクセル間距離は、中心間距離、又は間隔若しくは距離の同等の測定値として定義され得る。

更に、マルチビューピクセルアレイのライトバルブ２３０とマルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０との間に１対１の対応があり得る。特に、一部の実施形態では、マルチビーム要素２２０間の要素間距離（例えば、中心間距離）は、ライトバルブ２３０間のピクセル間距離（例えば、中心間距離）に実質的に等しくてもよい。したがって、ライトバルブ２３０内の各ライトバルブは、対応するマルチビーム要素２２０によって提供される複数の光ビーム２０４のうちの光ビーム２０４の異なる１つを変調するように構成され得る。更に、種々の実施形態では、ライトバルブ２３０の各々は、唯一のマルチビーム要素２２０からの光ビーム２０４を受け取り、変調するように構成され得る。

更に、マルチビューディスプレイ２００の視距離を短縮又は維持するために（例えば、ライトバルブ２３０が高密度のライトバルブ、すなわち、小さいサイズ又はピッチを有するライトバルブを含む場合）、マルチビーム要素２２０は、導光体２１０の上面又は第１の表面に近接し得る。例えば、一部の実施形態では、マルチビーム要素２２０は、導光体２１０の上面又は第１の表面のから所定の距離下方に配設される。

これらの実施形態の一部（図７には示されていない）では、マルチビューディスプレイ２００は、光源を更に含み得る。光源は、非ゼロ伝搬角度で導光体２１０に光を提供するように構成され得、一部の実施形態では、例えば、導光体２１０内の導波光の所定の角度広がりを提供するために、コリメーション係数に従ってコリメートされる。一部の実施形態では、光源は、マルチビューバックライト１００に関して上述した光源１６０と実質的に同様であり得る。一部の実施形態では、複数の光源を採用することができる。例えば、一対の光源を、導光体２１０の２つの異なる縁部又は端部（例えば、両端）で使用して、導光体２１０に光を提供してもよい。一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ２００は、マルチビューバックライト１００と関連して上述した、マルチビューディスプレイを構成し、マルチビューバックライト１００を含む。

本明細書で説明する原理の他の実施形態では、マルチビューバックライト動作の方法が提供される。図８は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト動作の方法３００のフローチャートを示している。図８に示すように、マルチビューバックライト動作の方法３００は、導光体の長さに沿って伝搬方向に光を導く工程（３１０）を含む。一部の実施形態では、光は、非ゼロ伝搬角度で導かれ得る。更に、導波光は、例えば、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされてもよい。一部の実施形態では、導光体は、マルチビューバックライト１００に関して上記の導光体１１０と実質的に同様であり得る。特に、種々の実施形態では、光は、導光体内の全内部反射に従って導かれ得る。更に、一部の実施形態では、導光体は、第１の層と、第１の層と一致する屈折率を有し、第１の層の表面に光学的に接続されている第２の層と、を含み得る。これらの実施形態では、マルチビーム要素は、第１の層の表面上に配置され得、第２の層の厚さは、所定の厚さを提供するように構成される。一部の実施形態では、第１の層は、第１の材料層１４２と実質的に同様であり得、第２の層は、導光体１１０に関して上述した第２の材料層１４４ａと実質的に同様であり得る。

種々の実施形態では、マルチビューバックライト動作の方法３００は、マルチビーム要素を使用して、導波光の一部分を導光体から散乱させて、マルチビューディスプレイ又は同等のマルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像において、異なるビューの異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを提供する工程（３２０）を更に含み、マルチビーム要素は、導光体の第１の表面又は上面から所定の距離下方に、導光体内に配置されている。一部の実施形態では、マルチビーム要素は、上記のマルチビューバックライト１００のマルチビーム要素１２０と実質的に同様である。例えば、マルチビーム要素１２０は、マルチビューバックライト１００の上記の回折格子１２２、微小反射要素１６２、及び微小屈折要素１６４と実質的に同様である回折格子、微小反射要素、又は微小屈折要素のうちの１又はそれ以上を含んでもよい。

一部の実施形態（図示せず）では、マルチビューバックライト動作の方法は、ライトバルブのアレイを使用してマルチビュー画像を表示するように指向性光ビームを変調する工程を更に含む。特に、ライトバルブアレイのライトバルブのセットは、マルチビューピクセルとして複数配置されたマルチビーム要素のうちのマルチビーム要素に対応し得、マルチビーム要素からの指向性光ビームを変調するように構成され得る。一部の実施形態では、複数の又はライトバルブのアレイのうちのライトバルブは、ビューピクセルに対応し得る。一部の実施形態では、複数のライトバルブは、マルチビューバックライト１００を含むマルチビューディスプレイについて、図３Ａ～３Ｃに関して上述したライトバルブ１３０のアレイと実質的に同様であり得る。特に、異なるライトバルブのセットは、上記のように、第１及び第２のライトバルブセット１３０ａ、１３０ｂの異なるマルチビューピクセル１０６への対応と同様の方法で、異なるマルチビューピクセルに対応し得る。更に、ライトバルブアレイのうちの個々のライトバルブは、上記でも説明したように、個々のビューピクセルに対応し得る。

一部の実施形態（図示せず）では、マルチビューバックライト動作の方法は、光源を使用して導光体に光を提供する工程を更に含む。提供される光の一方又は両方は、導光体内で非ゼロ伝搬角度を有し得る。更に、導波光は、例えば、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされてもよい。一部の実施形態では、光源は、マルチビューバックライト１００に関して上述した光源１６０と実質的に同様であり得る。

このように、マルチビューバックライト、マルチビューバックライト動作の方法、マルチビーム要素を採用してマルチビュー画像の複数の異なるビューに対応する光ビームを提供するマルチビューバックライト、及びマルチビューバックライトを含むマルチビューディスプレイの例及び実施形態を説明した。更に、マルチビューディスプレイが高解像度である場合など、マルチビューディスプレイの視距離を短縮又は維持するために、マルチビューバックライトは、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビームを提供するように構成されたマルチビーム要素のアレイを採用することができる。マルチビーム要素は、マルチビューディスプレイのマルチビューバックライトの導光体の表面から所定の距離下方に配置することができる。上述の例は、本明細書で説明する原理を表す多くの特定の例の一部を単に例示するものであることを理解されたい。当業者は明らかに、以下の特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができる。

１０ マルチビューディスプレイ
１２ スクリーン
１４ ビュー
１６ ビュー方向
２０ 光ビーム
３０ 回折格子
４０ 導光体
５０ 指向性光ビーム
１００ マルチビューバックライト
１０２ 複数の指向性光ビーム
１０３ 伝搬方向
１０４ 導波光
１０６ マルチビューピクセル
１１０ 導光体
１１０’ 第１の表面
１１０’’ 第２の表面
１２０ マルチビーム要素
１２０ａ 第１のマルチビーム要素
１２０ｂ 第２のマルチビーム要素
１２２ 回折格子
１３０ ライトバルブ
１３０ａ 第１のライトバルブセット
１３０ｂ 第２のライトバルブセット
１３２ 距離
１３４ 人間の眼間（ＩＯ）距離
１３６ 視距離
１４０ 所定の距離
１４２ 第１の材料層
１４４ａ 第２の材料層
１４４ｂ 第３の材料層
１４６ 表面
１５０ 低屈折率層
１５２ 格子層
１５４ 反射層
１５６ 分離部
１５８ 側面
１６０ 光源
１６２ 微小反射要素
１６４ 微小屈折要素
２００ マルチビューディスプレイ
２０２ 変調された光ビーム
２０４ 複数の光ビーム
２１０ 導光体
２２０ マルチビーム要素
２３０ ライトバルブ

Claims (19)

1. マルチビューバックライトであって、
   上面を有する導光体であって、前記導光体の長さに沿って伝搬方向に光を導波光として導くように構成された導光体と、
   前記上面から所定の距離下方に、前記導光体内に配置されたマルチビーム要素であって、前記マルチビーム要素が、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして、前記導波光の一部分を前記上面を通して散乱させるように構成されている、マルチビーム要素と、を含み、
   前記所定の距離が、前記マルチビューバックライトを採用するマルチビューディスプレイのライトバルブのサイズの１／４倍より大きく、前記マルチビーム要素のサイズが、前記ライトバルブサイズの１／４倍～２倍であり、前記サイズは、長さ、幅、および面積のうちの１つ又はそれ以上である、マルチビューバックライト。
2. 前記所定の距離が、前記マルチビーム要素の前記サイズと同等である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記導光体が、第１の材料層と、前記第１の材料層の表面上に配設された第２の材料層と、を含み、前記第２の材料層が、前記第１の材料層の屈折率に整合した屈折率を有し、前記マルチビーム要素が、前記第１の材料層の表面上に配設され、前記所定の距離が、前記第２の材料層の厚さによって決定される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記第１の材料層が、ガラスプレートを含み、前記マルチビーム要素が、前記ガラスプレートの表面上に配設され、
   前記第２の材料層が、前記上面を有し、前記導波光に対して透明な接着剤を含み、前記第２の材料層が、前記ガラスプレート及び前記マルチビーム要素に機械的に結合され、前記所定の距離に等しい厚さを有する、請求項３に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記マルチビーム要素が、前記導波光の前記一部分を前記複数の指向性光ビームとして回折散乱させるように構成された回折格子を含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
6. 前記回折格子が、前記導波光の一部分を前記導光体の前記上面に向かって回折散乱及び反射するように構成された反射モード回折格子を含む、請求項５に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記反射モード回折格子が、格子層と、前記上面とは反対側の前記格子層の側面に隣接する反射層と、を含む、請求項６に記載のマルチビューバックライト。
8. 前記マルチビーム要素が、微小反射要素及び微小屈折要素の一方又は両方を含み、前記微小反射要素が、前記導波光の前記一部分を反射散乱させるように構成され、前記微小屈折要素が、前記導波光の前記一部分を前記複数の指向性光ビームとして屈折散乱させるように構成されている、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
9. 前記導光体の入力部に光学的に結合された光源を更に含み、前記光源が、前記導波光を提供するように構成され、前記導波光が、非ゼロ伝搬角度を有すること、及び所定のコリメーション係数に従ってコリメートされることの一方又は両方である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
10. 請求項１に記載のマルチビューバックライトを含むマルチビューディスプレイであって、前記マルチビューディスプレイが、前記導光体の前記上面に隣接して配設されたライトバルブのアレイを更に含み、前記ライトバルブのアレイが、前記複数の指向性光ビームのうちの指向性光ビームを変調するように構成され、前記アレイのライトバルブのセットが、前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルに対応する、マルチビューディスプレイ。
11. マルチビューディスプレイであって、
    第１の層と、前記第１の層の表面上に配設され、前記第１の層に屈折率整合された第２の層と、を有する導光体であって、前記導光体が、光を導波光として導くように構成されている、導光体と、
    前記導光体の前記第１の層の前記表面上に配設されたマルチビーム要素のアレイであって、前記マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素が、前記マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを散乱させるように構成されている、マルチビーム要素のアレイと、
    前記マルチビューディスプレイの前記異なるビュー方向に対応するマルチビュー画像の異なるビューの前記複数の指向性光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイと、を含み、
    前記第２の層の厚さが、前記導光体の上面と前記マルチビーム要素のアレイとの間の所定の距離に対応し、前記所定の距離が、前記ライトバルブのアレイの各ライトバルブのサイズの１／４倍より大きく、前記サイズは、長さ、幅、および面積のうちの１つ又はそれ以上である、マルチビューディスプレイ。
12. 前記マルチビーム要素が、前記導波光の一部分を前記複数の指向性光ビームとして回折散乱させるように構成された回折格子、前記導波光の一部分を前記複数の指向性光ビームとして反射散乱させるように構成された微小反射要素、および前記導波光の一部分を前記複数の指向性光ビームとして屈折散乱させるように構成された微小屈折要素のうちの１又はそれ以上を含む、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
13. 前記回折格子が、前記導波光の一部分を前記導光体の上面に向かって回折散乱及び反射するように構成された反射モード回折格子を含む、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
14. 前記マルチビーム要素のアレイが、前記第２の層の上面から所定の距離下方にあり、前記所定の距離が、前記ライトバルブのアレイ内のライトバルブのサイズの１／４倍より大きい、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
15. 前記第１の層が、ガラスプレートを含み、前記第２の層が、前記導波光に対して透明であり、前記ガラスプレートに機械的に結合された接着剤層を含み、
    前記マルチビーム要素のアレイが、前記第２の層に隣接する前記ガラスプレートの表面上に配設され、前記第２の層が前記所定の距離に等しい厚さを有する、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。
16. 前記ライトバルブのアレイと前記導光体との間に配設され、それらを接続する低屈折率層を更に含み、前記低屈折率層が、前記導光体の材料の屈折率よりも小さく、前記導光体内の前記導波光の全内部反射を保証するように構成された屈折率を有する材料を含む、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記マルチビューディスプレイの視距離が、前記第２の層の上面の下方の前記マルチビーム要素のアレイの所定の距離及び眼間距離に対応する、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
18. マルチビューバックライト動作の方法であって、前記方法が、
    導光体の長さに沿って伝搬方向に光を導波光として導く工程と、
    マルチビーム要素を使用して、前記導波光の一部分を前記導光体から散乱させて、マルチビューディスプレイに表示されるマルチビュー画像の異なるビューの異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを提供する工程であって、前記マルチビーム要素が、前記導光体の上面から所定の距離下方に、前記導光体内に配置されている、工程と、を含み、
    前記所定の距離が、前記マルチビューバックライトを採用する前記マルチビューディスプレイのライトバルブのサイズの１／４倍より大きく、前記サイズは、長さ、幅、および面積のうちの１つ又はそれ以上である、方法。
19. 前記導光体が、第１の材料層と、前記第１の材料層の表面上に配設された第２の材料層と、を含み、前記第２の材料層が、前記第１の材料層の屈折率に整合した屈折率を有し、前記所定の距離が、前記第２の材料層の厚さによって決定される、請求項１８に記載のマルチビューバックライト動作の方法。