JP7482224B2 - エッジが成形されたマルチビーム要素を有するマルチビームバックライト、マルチビューディスプレイ、および方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
該当なし

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当なし

電子ディスプレイは、広範囲のデバイスおよび製品のユーザに情報を伝えるための、ほぼ至る所に存在する媒体である。もっとも一般的に採用されている電子ディスプレイには、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）、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）のディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、ならびに、電気機械式または電気流体式の光変調（たとえば、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）を採用する様々なディスプレイが含まれる。概して、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（すなわち、光を発するディスプレイ）、または、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させるディスプレイ）に分類される場合がある。アクティブディスプレイのもっとも明確な例の内には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤが存在する。発せられた光を検討する場合、通常はパッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、限定ではないが、本質的に低い電力消費を含む、魅力的な性能の特性をしばしば呈する一方で、光を発する能力が欠如していることを考えると、多くの実際の用途において、用途がいくらか限定される場合がある。

本開示は、以下の［１］から［２０］を提供する。
［１］光ガイドであって、ガイドされている光として、上記光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするように構成された光ガイドと、
上記光ガイドにわたって互いに離間しているとともに、上記ガイドされている光を放射光として散乱させるように構成された複数のマルチビーム要素であって、上記複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素が、上記伝播方向に対して垂直に向けられた成形されたエッジを有する、複数のマルチビーム要素と、を備え、
上記マルチビーム要素の上記成形されたエッジの形状が、上記ガイドされている光と上記マルチビーム要素との間の相互作用に関連する上記放射光内の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている、マルチビームバックライト。
［２］上記成形されたエッジが、上記光ガイド内の上記ガイドされている光の上記伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［３］上記成形されたエッジの上記形状が正弦波形状である、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［４］上記成形されたエッジの上記形状が三角形形状である、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［５］上記マルチビーム要素が散乱構造を備えており、上記散乱構造が、回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素の１つまたはそれ以上を備えている、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［６］上記マルチビーム要素が、上記散乱構造と整列されるとともに上記散乱構造のサイズと同等のサイズを有する反射アイランドをさらに備えている、上記［５］に記載のマルチビームバックライト。
［７］上記成形されたエッジが、上記散乱構造のエッジと、上記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、上記［６］に記載のマルチビームバックライト。
［８］上記マルチビーム要素が、互いに独立しているとともに互いに隣接し、かつ、上記マルチビーム要素内でアレイに配置されている複数の散乱構造を備え、各散乱構造が成形されたエッジを有している、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［９］上記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、上記光源が、ゼロではない伝播角度を有することと、所定のコリメーション因子に従ってコリメートされることとの、一方または両方のガイドされている光として、上記光ガイド内をガイドされることになる光を提供するように構成されている、上記［１］に記載のマルチビームバックライト。
［１０］上記［１］に記載のマルチビームバックライトを備えた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、マルチビュー画像を提供するように、上記放射光を変調させるように構成された光弁のアレイをさらに備えている、マルチビューディスプレイ。
［１１］上記放射光が、上記マルチビュー画像の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含み、上記マルチビーム要素のサイズが、上記指向性光ビームを変調させて上記マルチビュー画像を提供するために使用される上記光弁のアレイの光弁のサイズと同等である、上記［１０］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１２］マルチビューディスプレイであって、
光ガイドであって、ガイドされている光として、上記光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするように構成された光ガイドと、
上記光ガイドにわたって互いから離間しているとともに、上記ガイドされている光を、上記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複数の指向性光ビームとして散乱させるように構成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、上記ガイドされている光の上記伝播方向に対して垂直に向けられたエッジを有するとともに、上記伝播方向に対して斜めの第１の接線を有する第１のセクション、および、上記第１の接線に対して斜めの第２の接線を有する第２のセクションを備えている、マルチビーム要素のアレイと、
マルチビュー画像を提供するように上記指向性光ビームを変調させるように構成された光弁のアレイと、を備え、
上記エッジの上記第１のセクションと上記第２のセクションとが、上記マルチビーム要素の上記エッジによって散乱させられた擬似的な回折成分を分散させるように構成されている、マルチビューディスプレイ。
［１３］上記マルチビーム要素の上記エッジの上記第１のセクションと上記第２のセクションとの一方または両方が、上記光ガイドの表面に、正弦波形状と三角形形状との一方または両方を有している、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１４］上記マルチビーム要素が、散乱構造と、上記散乱構造と整列されるとともに上記散乱構造と同等のサイズを有する反射アイランドと、を備えている、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１５］上記エッジが、上記散乱構造のエッジと、上記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、上記［１４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１６］上記マルチビーム要素が、第１の散乱構造および第２の散乱構造をさらに備え、上記第１の散乱構造が、上記第２の散乱構造とは独立しているとともに隣接しており、各散乱構造が、上記第１のセクションおよび上記第２のセクションを備えた上記エッジを有している、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１７］上記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、上記光源が、ゼロではない伝播角度を有することと、所定のコリメーション因子に従ってコリメートされることとの、一方または両方のガイドされている光として、上記光ガイド内をガイドされることになる光を提供するように構成されており、
上記光源が複数の光学エミッタを備え、上記第１のセクションおよび上記第２のセクションを備えた上記エッジが、上記光源に関連するストライピングを緩和するように構成されている、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１８］ガイドされている光として、光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするステップと、
上記光ガイドにわたって互いに離間している複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素を使用して、放射光として上記ガイドされている光の一部を散乱させるステップであって、上記マルチビーム要素が、上記伝播方向に対して垂直な成形されたエッジを備えている、散乱させるステップと、
上記マルチビーム要素の上記成形されたエッジを使用して、上記放射光の擬似的な回折成分を分散させるステップであって、上記擬似的な回折成分が、上記ガイドされている光と上記マルチビーム要素との間の相互作用によって生成される、分散させるステップと、を含む、マルチビューディスプレイの動作の方法。
［１９］上記成形されたエッジが、上記ガイドされている光の上記伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている、上記［１８］に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
［２０］上記マルチビーム要素が、散乱構造と、上記散乱構造と整列されるとともに上記散乱構造と同等のサイズを有する反射アイランドと、を備え、上記成形されたエッジが、上記散乱構造のエッジと、上記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、上記［１８］に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
本明細書に記載の原理に係る、例および実施形態の様々な特徴は、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照して、より容易に理解され得る。添付図面では、同様の参照が、同様の構造的要素を示している。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイの斜視図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する、特定の主要な角度方向を有する、光ビームの角を成す構成要素の図での表示を示す図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での回折格子の断面図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビームバックライトの断面図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビームバックライトの斜視図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合する別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合する別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合するさらに別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の断面図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合する別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合するさらに別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジを有するマルチビーム要素の平面図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での複数の散乱構造を備えたマルチビーム要素の図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での複数の散乱構造を備えた別のマルチビーム要素の図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイのブロック図である。

本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイの方法３００のフローチャートである。

特定の例および実施形態は、上に参照された図に示された特徴に加えてか、その代わりに、他の特徴を有する。これらおよび他の特徴は、上に参照された図を参照して以下に詳述される。

本明細書の記載の原理に係る実施例および実施形態は、電子ディスプレイへの適用を伴って、放射光の擬似的な回折成分を分散させるように構成されたマルチビームバックライトを提供する。本明細書の原理に適合する様々な実施形態では、放射光を提供するように構成された複数のマルチビーム要素を含むマルチビームバックライトが提供される。マルチビーム要素は、伝播方向に対して垂直に向いた、成形されたエッジを備えている。成形されたエッジの形状は、ガイドされている光とマルチビーム要素との間の相互作用に関連する放射光内の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。擬似的な回折成分を分散させることにより、いくつかの実施形態によれば、マルチビームバックライトの光源に関連するストライピングを緩和するか、除去さえする場合がある。

本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、異なるビュー方向における、マルチビュー画像の異なるビューを提供するように構成された、電子ディスプレイまたはディスプレイシステムとして規定される。図１Ａは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイ１０の斜視図である。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０は、視認されるマルチビュー画像を表示するように構成されたスクリーン１２を備えている。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対する異なるビュー方向１６におけるマルチビュー画像の異なるビュー１４を提供する。ビュー方向１６は、スクリーン１２から、様々な異なる主要な角度方向に延びる矢印として示されている。異なるビュー１４が、矢印（すなわち、ビュー方向１６を示している）の終端部において、陰が付された多角形のボックスとして示されている。４つのビュー１４および４つのビュー方向１６のみが、すべて例として、限定ではなく、図示されている。異なるビュー１４が図１Ａに、スクリーンの上方にあるものとして示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０上に表示される際に、ビュー１４が、実際には、スクリーン１２上、またはスクリーン１２の近位に現れることに留意されたい。ビュー１４をスクリーン１２の上方に示すことは、図示の簡略化のみのためであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれ１つから、マルチビューディスプレイ１０を見ることを示すように意図されている。

ビュー方向、または同等には、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指向性光ビームは、概して、本明細書での定義により、角を成す構成要素｛θ，φ｝によって与えられる主要な角度方向を有している。角度成分θは、本明細書では、光ビームの「高さ成分」または「仰角」と称される。角度成分φは、光ビームの「方位成分」または「方位角」と称される。規定により、仰角θは、垂直平面（たとえば、マルチビューディスプレイのスクリーンの平面に垂直）における角度であり、一方、方位角φは、水平面（たとえば、マルチビューディスプレイのスクリーンの平面に平行）における角度である。

図１Ｂは、本明細書に記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイのビュー方向（たとえば、図１Ａにおけるビュー方向１６）に対応する、特定の主要な角度方向を有する、光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝の図形表現である。さらに、光ビーム２０は、本明細書の規定により、特定のポイントから発せられるか生じる。すなわち、規定により、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放射線を有している。図１Ｂは、光ビーム（またはビュー方向）の原点Ｏをも示している。

さらに、本明細書では、「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」の用語で使用されるような、「マルチビュー」との用語は、異なる斜視を示すか、複数のビューにおけるビュー間の角度の差異を含んでいる、複数のビューとして規定される。さらに、本明細書では、「マルチビュー」との用語は、本明細書の規定により、３つ以上の異なるビュー（すなわち、最小で３つのビューであり、概して、３つより多くのビューである）を明示的に含んでいる。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、シーンまたは画像を示す２つの異なるビューのみを含む、立体ディスプレイとは明確に区別される場合がある。しかし、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイが、本明細書の規定により、３つ以上のビューを含む一方で、マルチビュー画像は、マルチビューのビューのうちの２つのみを一度に見るように（たとえば、目毎に１つのビュー）選択することにより、画像の立体的なペアとして（たとえば、マルチビューディスプレイ上で）見られる場合があることに留意されたい。

本明細書での規定により、「マルチビーム要素」は、複数の指向性光ビームを含む光を生成する、バックライトまたはディスプレイの構造または要素である。マルチビーム要素によって生成される、複数の指向性光ビーム（すなわち、「指向性光ビーム複数」）の指向性光ビームは、本明細書の規定により、互いに異なる主要な角度方向を有する。具体的には、規定により、指向性光ビーム複数の指向性光ビームは、指向性光ビーム複数の別の指向性光ビームとは異なる、所定の主要な角度方向を有している。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素のサイズは、マルチビーム要素と関連付けられたディスプレイ（たとえば、マルチビューディスプレイ）において使用される光弁のサイズと類似である場合がある。具体的には、マルチビーム要素のサイズは、いくつかの実施形態では、光弁のサイズの約２分の１から約２倍の間である場合がある。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、偏光選択散乱を提供する場合がある。

様々な実施形態によれば、指向性光ビーム複数は、光照射野を示す場合がある。たとえば、指向性光ビーム複数は、実質的に円錐状の空間の領域に限られる場合があるか、光ビーム複数の光ビームの異なる主要な角度方向を含む、所定の角度の広がりを有する場合がある。したがって、組み合わせた指向性光ビーム（すなわち、指向性光ビーム複数）の所定の角度の広がりは、光照射野を示す場合がある。

様々な実施形態によれば、指向性光ビーム複数における様々な指向性光ビームの異なる主要な角度方向は、限定ではないが、他の特性に加え、マルチビーム要素のサイズ（たとえば、長さ、幅、面積などの１つまたはそれ以上）を含む特性によって判定される。たとえば、回折性のマルチビーム要素では、「グレーチングピッチ」または回折性の特徴の間隔、および、回折性のマルチビーム要素内の回折格子の向きが、様々な指向性光ビームの異なる主要な角度方向を、少なくとも部分的に判定する特性である場合がある。同様に、反射マルチビーム要素内の反射表面の傾斜および向きは、様々な指向性光ビームの様々な主要な角度方向を、少なくとも部分的に判定する特性の中にある場合がある。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、本明細書の規定により、「ポイントが拡大された光源」、すなわち、マルチビーム要素の範囲にわたって分布する複数の点光源と見なされる場合がある。さらに、マルチビーム要素によって生成される指向性光ビームは、図１Ｂに関して以下に記載するように、角を成す構成要素｛θ，φ｝によって与えられる主要な角度方向を有する場合がある。

本明細書では、「回折格子」は、回折格子上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（すなわち、回折性の特徴）として、概して規定される。いくつかの例では、複数の特徴が、規則的な方式、または、おおよそ規則的な方式で、配置される場合がある。たとえば、回折格子は、一次元（１Ｄ）のアレイに配置された、複数の特徴（たとえば、材料表面の複数の溝または***）を含む場合がある。他の例では、回折格子は、特徴の二次元（２Ｄ）のアレイである場合がある。回折格子は、たとえば、材料表面のバンプまたは穴部の２Ｄのアレイである場合がある。

したがって、本明細書の規定により、「回折格子」は、回折格子上に入射する光の回折を提供する構造である。光が光ガイドから回折格子上に入射する場合、提供される回折または回折性散乱は、「回折性カップリング」となり、このため、「回折性カップリング」と呼ばれる。この回折性カップリングでは、回折格子が、回折により、光ガイドから光を取り出してカップリングする場合がある。回折格子は、回折により（すなわち、回折角度で）、光をふたたび方向付けるか、光の角度を変更もする。具体的には、回折の結果として、回折格子を出る光は、概して、回折格子上に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有している。回折による光の伝播方向の変化は、本明細書では「回折による方向変更」と呼ばれる。このため、回折格子は、回折格子上に入射する光を回折によって方向を変更する、回折性の特徴を含む構造として理解される場合があり、また、光が、光ガイドから入射する場合、回折格子は、光ガイドからの光を取り出して、回折によってカップリングする場合もある。

さらに、本明細書での規定により、回折格子の特徴は、「回折性の特徴」と呼ばれ、また、材料層、材料層内、および材料層上（すなわち、２つの材料間の境界）の１つまたはそれ以上でのものである場合がある。表面は、たとえば、光ガイドの表面である場合がある。回折性の特徴は、限定ではないが、表面、表面内、または表面上での、溝、***、穴部、およびバンプの１つまたはそれ以上を含む、光を回折する任意の様々な構造を含む場合がある。たとえば、回折格子は、材料表面の実質的に平行な複数の溝を含む場合がある。別の例では、回折格子は、材料表面の外に突出する平行な複数の***を含む場合がある。回折性の特徴（たとえば、溝、***、穴部、バンプなど）は、限定ではないが、正弦波状のプロファイル、矩形のプロファイル（たとえば、バイナリ回折格子）、三角形のプロファイル、および鋸歯状のプロファイル（たとえば、ブレーズド回折格子）の１つまたはそれ以上を含む、回折を提供する任意の様々な断面形状またはプロファイルを有する場合がある。

本明細書に記載の様々な実施例によれば、回折格子（たとえば、以下に記載のような、マルチビーム要素の回折格子）が、光ガイド（たとえば、プレート状の光ガイド）を出る光を、光ビームとして、回折によって散乱または結合するために採用される場合がある。具体的には、局所的に周期的な回折格子の、またはこの回折格子によって提供される回折角度θ_ｍは、以下の方程式（１）によって与えられる場合がある。

式中、λは光の波長であり、ｍは回折次数であり、ｎは光ガイドの屈折率であり、ｄは回折格子の特徴間の距離または間隔であり、θ_ｉは回折格子上の光の入射角である。簡略化のために、方程式（１）は、回折格子が、光ガイドの表面に隣接しており、光ガイド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。概して、回折次数ｍは、整数によって与えられる。回折格子によって生成される光ビームの回折角度θ_ｍは、回折次数が正（たとえば、ｍ＞０）の場合に、方程式（１）によって与えられる場合がある。たとえば、第１次の回折は、回折次数ｍが１に等しい（すなわち、ｍ＝１）である場合に提供される。

図２は、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での回折格子３０の断面図である。たとえば、回折格子３０は、光ガイド４０の表面上に位置している場合がある。さらに、図２は、入射角θ_ｉで回折格子３０上に入射する光ビーム５０を示している。光ビーム５０は、光ガイド４０内でガイドされている光ビームである。入射光ビーム５０の回折の結果として、回折によって生成され、回折格子３０によって結合が外れている、指向性光ビーム６０も、図２に示されている。指向性光ビーム６０は、方程式（１）によって与えられているように、回折角度θ_ｍ（または、本明細書では「主要な角度方向」）を有している。回折角度θ_ｍは、たとえば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応している場合がある。いくつかの実施形態では、回折格子の特徴の間隔またはピッチは、回折格子上の入射光のおおよその波長より小である場合がある。したがって、回折格子は、サブ波長の回折格子である場合がある。

本明細書では、「光ガイド」は、全内部反射を使用して、構造内で光をガイドする構造として規定される。具体的には、光ガイドは、光ガイドの動作波長において実質的に透過性であるコアを含む場合がある。「光ガイド」との用語は、概して、光ガイドの誘電材料と、光ガイドを囲む材料または媒体との間の界面において、光をガイドするために全内部反射を採用する、誘電光導波路を指す。規定により、全内部反射のための条件は、光ガイドの屈折率が、光ガイドの材料の表面に隣接する周囲の媒体の屈折率より大であることである。いくつかの実施形態では、光ガイドは、全内部反射をさらに促進するために、前述の屈折率の差異に加えて、またはその代わりに、コーティングを含む場合がある。コーティングは、たとえば、反射コーティングである場合がある。光ガイドは、限定ではないが、プレートまたはスラブのガイドと、ストリップガイドとの、一方または両方を含む、いくつかの光ガイドの任意のものである場合がある。

本明細書では、「コリメーション因子」は、光がコリメートされる程度として規定される。具体的には、コリメーション因子は、本明細書の規定により、コリメートされた光のビームにおける光線の角度の広がりを規定する。たとえば、コリメーション因子σは、コリメートされた光のビーム内の光線の大部分が、特定の角度の広がり内にある（たとえば、コリメートされた光ビームの、中心または主要な角度方向周りの、＋／－σ度）ことを特定する場合がある。コリメートされた光ビームの光線は、角度に関し、ガウス分布を有する場合があり、また、角度の広がりは、いくつかの例によれば、コリメートされた光ビームのピーク強度の２分の１において判定される角度である場合がある。

本明細書では、「光源」は、光源として規定されている（たとえば、光を生成し、発するように構成されている光学エミッタ）。たとえば、光源は、作動されるかオンにされた際に光を発する光学エミッタ、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含む場合がある。具体的には、本明細書では、光源は、実質的に任意の光源である場合があるか、実質的に任意の光学エミッタを含む場合がある。この任意の光学エミッタには、限定ではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマ発光ダイオード、プラズマベースの光学エミッタ、蛍光灯、白熱電球、および、実質的に任意の他の光源の１つまたはそれ以上が含まれる。光源によって生成される光は、色を有する場合がある（すなわち、特定の光の波長を含む場合がある）か、波長のレンジである場合がある（たとえば、白色光）。いくつかの実施形態では、光源は、複数の光学エミッタを含む場合がある。たとえば、光源は、光学エミッタのセットまたはグループを含む場合があり、ここで、光学エミッタの少なくとも１つが、セットまたはグループの少なくとも１つの他の光学エミッタによって生成される光の色または波長とは異なる、色、または同等には波長を有する光を生成する。この異なる色には、たとえば、原色（たとえば、赤、緑、青）が含まれる場合がある。

さらに、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つまたはそれ以上の」を有することが意図されている。たとえば、「a diffraction grating」は、１つまたはそれ以上の回折格子を意味し、したがって、「the diffraction grating」は、本明細書では、「diffraction grating(s)」を意味する。同様に、「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「前方」、「後方」、「第１」、「第２」、「左」、または「右」に対する、本明細書でのあらゆる参照は、本明細書では限定であることは意図していない。本明細書では、値に付される場合、「約」との用語は、別様に明確に特定されていない限り、概して、値を提供するために使用される設備の公差のレンジ内にあることを意味するか、プラスまたはマイナス１０％か、プラスまたはマイナス５％か、プラスまたはマイナス１％を意味する場合がある。さらに、本明細書で使用される「実質的」との用語は、大部分、または、ほぼすべて、または、すべて、または、約５１％から約１００％のレンジ内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、もっぱら説明的であることが意図されており、議論の目的のために提供されるものであり、限定するものではない。

本明細書の記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビームバックライトが提供される。図３Ａは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビームバックライト１００の断面図である。図３Ｂは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビームバックライト１００の斜視図である。図３Ｂの斜視図は、本明細書での議論を促進するためにのみ、部分的に破断して図示されている。

図３Ａおよび図３Ｂに図示されるように、マルチビームバックライト１００は、放射光１０２として光を放射するように構成されている。具体的には、放射光１０２は、互いに異なる主要な角度方向を有する複数の指向性光ビームを含んでいる。いくつかの実施形態では、指向性光ビーム複数の中の指向性光ビームの様々な主要な角度方向は、マルチビームバックライト１００を採用するか含むマルチビューディスプレイの様々なビューの様々なビュー方向に対応する。

図３Ａおよび図３Ｂに示すマルチビームバックライト１００は、光ガイド１１０を備えている。光ガイド１１０は、光を、光ガイドの長さに沿って、ガイドされている光１０４（すなわち、ガイドされている光ビーム）としてガイドするように構成されている。たとえば、光ガイド１１０は、光導波路として構成された誘電材料を含む場合がある。誘電材料は、誘電光導波路を囲む媒体の第２の屈折率より大である、第１の屈折率を有する場合がある。屈折率の差異は、たとえば、光ガイド１１０の１つまたはそれ以上のガイドモードに応じて、ガイドされている光１０４の全内部反射を促進するように構成されている。

いくつかの実施形態では、光ガイド１１０は、光学的に透過性である、誘電材料の、延長された、実質的に平らなシートを備えた、光導波路のスラブまたはプレート（すなわち、プレート光ガイド）である場合がある。誘電材料の実質的に平らなシートは、全内部反射を使用して、ガイドされている光１０４をガイドするように構成されている。様々な例によれば、光ガイド１１０の、光学的に透過性である材料は、限定ではないが、様々なタイプのガラス（たとえば、シリカガラス、アルカリアルミノ珪酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、および、実質的に光学的に透過性であるプラスチックまたはポリマ（たとえば、ポリ（メタクリル酸メチル）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）の１つまたはそれ以上を含む、任意の様々な誘電材料を含むか、この誘電材料で形成される場合がある。いくつかの例では、光ガイド１１０は、光ガイド１１０の表面の少なくとも一部（たとえば、第１の表面および第２の表面の一方または両方）上にクラッド層（図示せず）をさらに含む場合がある。クラッド層は、いくつかの例によれば、全内部反射をさらに促進するために使用される場合がある。

さらに、いくつかの実施形態によれば、光ガイド１１０は、光ガイド１１０の第１の表面１１０’（たとえば、前方または頂部の表面または側部）と第２の表面１１０’’（たとえば、後方または底部の表面または側部）との間の、ゼロではない伝播角度において、全内部反射に従って、ガイドされている光１０４をガイドするように構成されている。具体的には、ガイドされている光１０４は、ゼロではない伝播角度で、光ガイド１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間の反射または「バウンシング」によって伝播する。いくつかの実施形態では、ガイドされている光１０４は、様々な特定の色の、ゼロではない伝播角度のそれぞれの角度で、光ガイド１１０によってガイドされる場合がある、異なる色の光を含む、複数のガイドされている光ビームを含む場合がある。いくつかの実施形態では、ガイドされている光は、コリメートされる場合があるか、コリメートされた光ビームである場合がある。具体的には、ガイドされている光は、様々な実施形態では、コリメーション因子σに応じてコリメートされる場合があるか、有してコリメートされる。ゼロではない伝播角度は、図示の簡略化のために、図３Ａでは示されていないことに留意されたい。しかし、伝播方向１０３を示す太線の矢印は、図３Ａでは、光ガイドの長さに沿って、ガイドされている光１０４の概略的な伝播方向を示している。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、マルチビームバックライト１００は、光ガイドの長さに沿って互いから離間した複数のマルチビーム要素１２０をさらに備えている。具体的には、複数のマルチビーム要素１２０は、限定された間隔だけ、互いから離間している場合があり、また、光ガイドの長さに沿って、個別の、別個の要素を示している。すなわち、本明細書の規定により、複数のマルチビーム要素１２０は、限定された（すなわち、ゼロではない）要素間の距離（たとえば、限定された中心から中心までの距離）に従って、互いから離間している。さらに、複数のマルチビーム要素１２０は、概して、いくつかの実施形態によれば、互いに交差せず、重ならず、または別様に接触しない。したがって、マルチビーム要素複数の各マルチビーム要素１２０は、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素１２０の他のものとは概して別個であるとともに離間している。

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素１２０は、一次元（１Ｄ）アレイまたは二次元（２Ｄ）アレイのいずれかで配置されている場合がある。たとえば、マルチビーム要素１２０は、線形の１Ｄアレイとして配置されている場合がある。別の実施例では、マルチビーム要素１２０は、矩形の２Ｄアレイまたは円形の２Ｄアレイとして配置されている場合がある。さらに、アレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄのアレイ）は、いくつかの実施例では、規則的であるか一様なアレイである場合がある。具体的には、マルチビーム要素１２０間の要素間距離（たとえば、中心から中心までの距離または間隔）は、アレイにわたって実質的に一様であるか一定である場合がある。他の実施例では、マルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイにわたってと、光ガイド１１０の長さに沿ってとの、一方または両方で変化する場合がある。

複数のマルチビーム要素１２０は、たとえば、例として、限定ではなく、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、光ガイド１１０の第１の表面１１０’、第１の表面１１０’上、または第１の表面１１０’に隣接して配置されている場合がある。他の実施形態（図示せず）では、複数のマルチビーム要素１２０は、光ガイド１１０の第２の表面１１０’’、または第２の表面１１０’’に隣接して配置されている場合がある。いくつかの実施形態（図示せず）では、複数のマルチビーム要素１２０は、第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間の光ガイド１１０の内側に配置されている場合がある。

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素１２０は、ガイドされている光（またはその一部）を放射光１０２として散乱させるように構成されている。具体的には、ガイドされている光１０４は、マルチビーム要素１２０により、異なる主要な角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む放射光１０２として散乱される場合がある。複数の光ビームの様々な主要な角度方向は、たとえば、マルチビューディスプレイの様々なビュー方向のそれぞれに対応する場合がある。具体的には、図３Ａおよび図３Ｂは、光ガイド１１０の第１の（または頂部）表面１１０’から離れるものとして描かれた、複数の分岐した矢印として、放射光１０２の指向性光ビームを図示している。

さらに、本明細書の記載の原理に一致する様々な実施形態によれば、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素１２０は、成形されたエッジ１２５を有している。本明細書では、「成形されたエッジ」は、単一の直線状のラインで形成されていないエッジ、すなわち、連続した直線状のラインの形状以外の形状を概して有するエッジとして規定される。さらに、本明細書の規定によれば、成形されたエッジ１２５は、ガイドされている光１０４の伝播方向１０３に対して垂直、または少なくとも実質的に垂直に向けられたマルチビーム要素１２０のエッジである。いくつかの実施形態では、成形されたエッジ１２５は、光ガイド１１０内のガイドされている光１０４の伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている場合がある。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジは、限定ではないが、シンプルな湾曲形状（たとえば、凸状もしくは凹状の弧もしくはカーブ）、複雑に湾曲した形状（たとえば、正弦波形状、スプライン形状、別の区分的多項形状）、複数の公差した直線状のライン（たとえば、三角形もしくは鋸歯形状）、または任意であるかランダムに湾曲した形状さえも含む、様々な形状のいずれかを有する場合がある。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５の形状は、様々な実施形態によれば、ガイドされている光１０４とマルチビーム要素１２０との間の相互作用に関連する放射光１０２内の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。

図４Ａは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。図示のように、マルチビーム要素１２０は、実施例として、限定ではなく、光ガイド１１０の表面上に位置しており、また、４つのエッジを備えている。図４Ａに図示するマルチビーム要素１２０の４つのエッジの２つの両側のエッジは、互いに平行であるとともに、ガイドされている光の伝播方向１０３に対して実質的に平行でもある。ガイドされている光の伝播方向１０３に対して実質的に垂直に向いた第３のエッジは、図示のように、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５である。図４Ａでは、成形されたエッジ１２５は、凸状の湾曲形状（すなわち、シンプルな湾曲形状）を有している。図示のように、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５の凸状の湾曲形状は、ｙ方向に沿って概して向けられており、一方、伝播方向１０３はｘ方向である。

図４Ｂは、本明細書の記載の原理に適合する別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。具体的には、図４Ｂは、正弦波形状（すなわち、複雑な湾曲形状）を有するものとして、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５を図示している。

図４Ｃは、本明細書の記載の原理に適合するさらに別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。図４Ｃでは、成形されたエッジ１２５は、伝播方向１０３に対して斜めの複数の直線セクションを備えている。具体的には、図４Ｃに示す成形されたエッジ１２５は、三角形または鋸歯形状を示している。

図４Ｄは、本明細書の記載の原理に適合するさらに別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。図４Ｄでは、成形されたエッジ１２５は、伝播方向に対して斜めの複数のセクションを含むランダム形状を有する成形されたエッジ１２５を備えている。具体的には、図４Ｄに示す成形されたエッジ１２５は、滑らかなランダム形状を示している。

いくつかの実施形態（たとえば、図４Ａから図４Ｄに示す実施形態）では、マルチビーム要素１２０は、成形されたエッジ１２５とは反対側のマルチビーム要素のエッジに別の成形されたエッジ１２７をさらに備えている場合がある。成形されたエッジ１２７は、成形されたエッジ１２５と同じ形状を有する場合があり、それにより、いくつかの実施形態では、成形されたエッジ１２５と成形されたエッジ１２７とが、互いに対して区分的に平行であるようになっている。このため、図４Ａに示すように、成形されたエッジ１２７は、成形されたエッジ１２５の凸状のカーブに対して平行な、凹状の湾曲形状を有している。同様に、図４Ｂから図４Ｄは、成形されたエッジ１２５とは反対側の別の成形されたエッジ１２７をも図示している。例として、限定ではなく、図４Ｂでは、他方の成形されたエッジ１２７は正弦波形状を有しており、一方、図４Ｃでは、他方の成形されたエッジ１２７は三角形または鋸歯形状を有している。図４Ｄでは、他方の成形されたエッジ１２７は、複数の斜めの直線セグメントを含む、ぎざぎざのランダム形状を有している。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０の両側の成形されたエッジ１２５、１２７は、たとえば図４Ａから図４Ｃに示すように、同じであるか同様の形状を有する場合がある。他の実施形態では、成形されたエッジ１２５と、他方の成形されたエッジ１２７とは、互いに異なる形状を有している。たとえば、図４Ｄは、滑らかなランダム形状を有する成形されたエッジ１２５を図示しており、一方、他方の成形されたエッジ１２７は、ぎざぎざのランダム形状を有している。別の非限定的な実施例では、成形されたエッジ１２５は正弦波形状を有する場合があり、一方、他方の成形されたエッジ１２７は、シンプルな湾曲した形状または三角形の形状を有する場合がある。

上述のように、特定の形状に関係なく、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５、１２７の形状は、ガイドされている光１０４とマルチビーム要素１２０との間の相互作用に関連する放射光１０２内の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。具体的には、ガイドされている光１０４がマルチビーム要素１２０と相互作用する場合、マルチビーム要素１２０は、前述したように、ガイドされている光１０４の一部を放射光１０２として散乱させるように構成されている。さらに、ガイドされている光１０４の別の部分は、特に、ガイドされている光１０４の伝播方向１０３に対して垂直なマルチビーム要素１２０のエッジにより、擬似的な回折成分として回折される場合がある。ガイドされている光１０４と、ガイドされている光１０４の伝播方向１０３に対して垂直なマルチビーム要素１２０のエッジとの相互作用によって生成される擬似的な回折成分は、光ガイド１１０から離れるように放射される場合がある。さらに、伝播方向１０３に対して垂直なエッジから放射される擬似的な回折成分は、光ガイド１１０の表面に対して垂直であり、かつ伝播方向１０３に対して平行である垂直平面内を光ガイドから離れるように伝播する傾向にある。様々な実施形態によれば、成形されたエッジ１２５、１２７は、ガイドされている光１０４の伝播方向１０３に対して垂直なマルチビーム要素のエッジの長さを最小にする役割を果たす場合があり、したがって、伝播方向１０３に対して平行な垂直平面、すなわち、図示のようなｘ－ｚ平面を越えて、そのような擬似的な回折成分を分散させる。

様々な実施形態では、マルチビームバックライト１００のマルチビーム要素１２０は、ガイドされている光１０４の一部を、指向性光ビーム２０２を含む放射光として、外に散乱させるように構成された、複数の様々な散乱構造のいずれかを備えている場合がある。たとえば、様々な散乱構造には、限定ではないが、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはそれらの様々な組合せが含まれる場合がある。いくつかの実施形態では、回折格子を備えたマルチビーム要素１２０は、ガイドされている光の一部を、複数の指向性光ビームとして、外に回折で散乱させるように構成されている。他の実施形態では、マイクロ反射要素を備えたマルチビーム要素１２０は、ガイドされている光の一部を、複数の指向性光ビームとして、外に反射で散乱させるように構成されており、または、マイクロ屈折要素を備えたマルチビーム要素１２０は、ガイドされている光の一部を、複数の指向性光ビームとして、屈折によって、または屈折を使用して、外に散乱させるように構成されている（すなわち、ガイドされている光の一部を屈折によって散乱させる）。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０は、散乱構造と、この散乱構造と整列されるとともに類似のサイズを有する反射アイランドと、を備えている。すなわち、反射アイランドは、様々な実施形態によれば、散乱構造と同一の広がりを持つ場合がある。図５Ａは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の断面図である。図５Ｂは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。図５Ｃは、本明細書の記載の原理に適合する別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。図５Ｄは、本明細書の記載の原理に適合するさらに別の実施形態に係る、一例での成形されたエッジ１２５を有するマルチビーム要素１２０の平面図である。

具体的には、図５Ａから図５Ｄに示すマルチビーム要素１２０は、散乱構造１２２と、この散乱構造１２２に整列されるとともに同一の広がりを持つか、類似のサイズを有する反射アイランド１２８と、を備えている。たとえば、散乱構造１２２は、例として、限定ではなく、図５Ａから図５Ｄに示すように、光ガイド１１０の表面、たとえば第２の表面１１０’’に位置する回折格子を備えている場合がある。様々な実施形態によれば、反射アイランド１２８は、限定ではないが、反射金属材料（たとえば、金属層もしくはフィルム）、様々なポリマ－金属複合材料（たとえば、アルミニウム－ポリマの層もしくはフィルム）、ブラッグ反射器、強化された鏡面反射器のフィルム（ＥＳＲ）、または、光学的な反射を提供する様々な他の反射性材料および材料の層もしくはフィルムのいずれかの１つまたはそれ以上を備えている場合がある。図５Ａから図５Ｄに示す散乱構造１２２が回折格子を備えているが、マイクロ反射構造またはマイクロ屈折構造などの他の散乱構造は、様々な実施形態に従って、散乱構造１２２として採用される場合があることに留意されたい。

図５Ｂに示すように、マルチビーム要素１２０は、ガイドされている光とマルチビーム要素１２０との間の相互作用に関連する放射光１０２内の擬似的な回折成分を分散させるように構成された形状を有する成形されたエッジ１２５をさらに備えている。具体的には、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５は、図５Ｂに示すように、散乱構造１２２のエッジ１２３を備えている。さらに、散乱構造１２２のエッジ１２３は、光ガイド１１０内のガイドされている光１０４の伝播方向１０３に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている。図５Ｂに示すように、散乱構造１２２のエッジ１２３は、例として、限定ではなく、正弦波形状を有している。さらに、図５Ｂに図示されたマルチビーム要素１２０の成形されたエッジは、反射アイランド１２８のエッジを含んでいない。すなわち、反射アイランド１２８は、図５Ｂの実施例に示すように、直線状のエッジを有している。

図５Ｃでは、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５は、散乱構造１２２のエッジの代わりに、反射アイランド１２８のエッジ１２９を備えている。すなわち、図５Ｃに図示された散乱構造１２２のエッジは、例として、限定ではなく、実質的に直線状である。このため、反射アイランド１２８のエッジ１２９は、光ガイド内のガイドされている光の伝播方向１０３に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている。図５Ｃに示すように、散乱構造１２２のエッジ１２３は実質的に直線状であるが、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５としての役割を果たす反射アイランド１２８のエッジ１２９は、例として、限定ではなく、正弦波形状を有している。

図５Ｄに示すマルチビーム要素１２０は、散乱構造１２２（回折格子１２２として図示されている）と、この散乱構造１２２に整列された反射アイランド１２８と、を備えている。具体的には、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５は、散乱構造１２２のエッジ１２３と、反射アイランド１２８のエッジ１２９と、の両方を備えている。したがって、散乱構造１２２のエッジ１２３と、反射アイランド１２８のエッジ１２９との両方は、放射光１０２の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。図示のように、エッジ１２３および１２９の各々は、光ガイド１１０内のガイドされている光の伝播方向１０３に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている。図５Ｄに図示されるものなどのいくつかの実施形態では、散乱構造１２２のエッジ１２３および反射アイランド１２８のエッジ１２９は、同じ形状を有する場合がある。他の実施形態（図示せず）では、エッジ１２３の形状とエッジ１２９の形状とは、互いに異なっている場合がある。図５Ｄでは、散乱構造１２２と反射アイランド１２８とのそれぞれのエッジ１２３とエッジ１２９とは、例として、限定ではなく、正弦波形状を有している。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０は、複数の散乱構造１２２をさらに備えている。さらに、散乱構造複数の散乱構造１２２は、たとえば、互いに独立しているとともに互いに隣接し、かつ、マルチビーム要素１２０内で散乱構造１２２のアレイに配置されている場合がある。さらに、散乱構造１２２の各々は、いくつかの実施形態では、成形されたエッジ１２３を備えるか有する場合がある。

図６Ａは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での複数の散乱構造１２２を備えたマルチビーム要素１２０の図である。図６Ｂは、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例での複数の散乱構造１２２を備えた別のマルチビーム要素１２０の図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、複数の散乱構造１２２は、光ガイド１１０の表面上または光ガイド１１０内（すなわち、光ガイド１１０の表面間）で、マルチビーム要素１２０内に第１の散乱構造１２２ａおよび第２の散乱構造１２２ｂを備えている。各散乱構造１２２は、様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０の成形されたエッジ１２５としての役割を果たすように、ともに合わせられる形状を有するエッジ１２３を有している場合がある。具体的には、散乱構造複数の散乱構造１２２の各々のエッジ１２３は、ガイドされている光１０４とマルチビーム要素１２０との間の相互作用に関連する放射光１０２内の擬似的な回折成分を分散させるように構成された形状を有している。したがって、エッジ１２３の形状は、集合的に、成形されたエッジ１２５として機能する。

さらに、図示のように、第１の散乱構造１２２ａは、マルチビーム要素１２０内で、第２の散乱構造１２２ｂとは独立するとともに、隣接している。このため、散乱構造１２２は、マルチビーム要素１２０内で、散乱構造１２２のアレイに配置されている。いくつかの実施形態（たとえば、図示のような実施形態）では、第２の散乱構造１２２ｂの成形されたエッジ１２３ｂに隣接する第１の散乱構造１２２ａの成形されたエッジ１２３ａは、相補的な形状を有する場合がある。すなわち、成形されたエッジ１２３ａ、１２３ｂの形状は、たとえば図示のように、互いに相補的である場合がある。相補的なエッジ形状を有するこの構成は、（たとえば図示のような）いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素１２０の散乱構造１２２（たとえば、回折格子）を、マルチビーム要素１２０内のアレイとしてタイル状に配置することを可能にする場合がある。

図３Ａおよび図３Ｂをふたたび参照すると、マルチビームバックライト１００は、光源１３０をさらに備えている場合がある。様々な実施形態によれば、光源１３０は、光ガイド１１０内でガイドされる光を提供するように構成されている。具体的には、光源１３０は、光ガイド１１０の入口表面または端部（入力端部）に隣接して配置されている場合がある。様々な実施形態では、光源１３０は、限定ではないが、１つまたはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザ（たとえばレーザダイオード）を含む、実質的に任意の光源（たとえば、光学エミッタ）を備えている場合がある。いくつかの実施形態では、光源１３０は、特定の色によって示されるナローバンド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学エミッタを備えている場合がある。具体的には、単色の光の色は、特定の色空間または色モデル（たとえば、赤－緑－青（ＲＧＢ）の色モデル）の原色である場合がある。他の実施例では、光源１３０は、実質的に広帯域また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る場合がある。たとえば、光源１３０は白色光を生成する場合がある。いくつかの実施形態では、光源１３０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学エミッタを含む場合がある。異なる光学エミッタは、異なる色の光の各々に対応する、異なる、特定の色の、ゼロではない伝播角度のガイドされている光を有する光を提供するように構成されている場合がある。

いくつかの実施形態では、光源１３０は、複数の光学エミッタを備えており、成形されたエッジ１２５は、光源１３０に関連するストライピングを緩和するように構成されている。そのような光源に伴うストライピングは、たとえば、光学エミッタの各々を始点とする光に関連して、ガイドされている光とマルチビーム要素１２０との間の相互作用に関連する放射光１０２内の擬似的な回折成分によって生じる場合がある。具体的には、ガイドされている光１０４の伝播の方向に対して垂直な直線状のエッジによって生じる擬似的な回折成分は、複数のマルチビーム要素１２０の直線状のエッジのパターンに一致するパターンで伝播する。

上述のように、放射光１０２は、様々な実施形態によれば、複数の指向性光ビームを含む場合がある。さらに、指向性光ビームは、いくつかの実施形態では、マルチビュー画像のビュー方向に対応する方向を有する場合がある。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０のサイズは、マルチビュー画像を提供するように、指向性光ビームを変調させるために使用される光弁のアレイの光弁１４０のサイズに類似している。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０のサイズは光弁のサイズに類似しており、それにより、マルチビーム要素のサイズが、光弁のサイズの約５０パーセント（５０％）から約２００パーセント（２００％）の間であるようになっている。図３Ａおよび図３Ｂは、たとえばマルチビームバックライト１００を採用するマルチビューディスプレイの一部である場合がある光弁１４０のアレイを図示している。

本明細書の記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイが提供される。図７は、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイ２００のブロック図である。図示のように、マルチビューディスプレイ２００は、光ガイド２１０を備えている。この光ガイド２１０は、ガイドされている光として、光ガイド２１０の長さに沿って伝播方向に光をガイドするように構成されている。いくつかの実施形態によれば、光ガイド２１０は、上述のマルチビームバックライト１００の光ガイド１１０に実質的に類似である場合がある。したがって、光ガイド２１０は、全内部反射を使用して、ガイドされている光をガイドするように構成されている。さらに、ガイドされている光は、光ガイド２１０によって、または光ガイド２１０内で、ゼロではない伝播角度でガイドされる場合がある。いくつかの実施形態では、ガイドされている光は、コリメートされる場合があるか、コリメートされた光ビームである場合がある。具体的には、ガイドされている光は、様々な実施形態では、所定のコリメーション因子σに応じてコリメートされる場合があるか、有してコリメートされる場合がある。

マルチビューディスプレイ２００は、光ガイド２１０にわたって互いから離間したマルチビーム要素２２０のアレイをさらに備えている。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０は、上述のマルチビームバックライト１００のマルチビーム要素１２０に実質的に類似している場合がある。具体的には、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０は、マルチビューディスプレイ２００のビュー方向に対応する方向を有する指向性光ビーム２０２（すなわち、放射光）として、光ガイド２１０からのガイドされている光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のマルチビーム要素２２０は、様々な実施形態によれば、光ガイド２１０の表面上、または光ガイド２１０内に位置している場合がある。

さらに、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０は、様々な実施形態によれば、ガイドされている光の伝播方向に対して実質的に垂直に向けられたエッジを有している。マルチビーム要素２２０のエッジは、伝播方向に対して斜めの第１の接線を有する第１のセクションと、第１の接線に対して斜めの第２の接線を有する第２のセクションと、を備えている。この配置の結果として、どのセクションもガイドされている光に対して垂直または直角ではないが、代わりに、両方のセクションが、ガイドされている光に対して斜めになっている。このため、マルチビーム要素２２０のエッジは、様々な実施形態によれば、成形されたエッジと称される場合がある。

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０の成形されたエッジの第１のセクションおよび第２のセクションは、マルチビーム要素２２０の成形されたエッジによって散乱された擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。具体的には、エッジの第１のセクションおよび第２のセクションの、互いに対してと、ガイドされている光の伝播方向に対してとの両方での向きは、擬似的な回折成分を分散させるように構成されている。第１のセクションと第２のセクションとが互いに対して斜めになっていることから、第１のセクションによって放射された擬似的な回折成分は、第１のセクションに対して斜めである第２のセクションによって擬似的な回折成分が放射される、異なる方向に伝播する。結果として、指向性光ビーム２０２を含む放射光の擬似的な回折成分は分散される場合があり、それにより、その擬似的な回折成分が、伝播方向に対して垂直なマルチビーム要素２２０のエッジによって生じる擬似的な回折成分のような特定の平面または方向に制限される代わりに、角を成す空間内に広がるようになっている。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素２２０のエッジの第１のセクションと第２のセクションとの一方または両方は、光ガイド２１０のある平面内に、正弦波形状と三角形形状との一方または両方を有している。マルチビーム要素２２０を説明するものとして、図４Ｂに図示されるマルチビーム要素１２０を参照すると、マルチビーム要素１２０のエッジの両方のセクションが、たとえば、正弦波形状を有している。同様に、図４Ｃに示すように、マルチビーム要素２２０の成形されたエッジの両方のセクションは、三角形形状を有する場合があり、このことは、たとえば、エッジの第１のセクションおよび第２のセクションが三角形形状を有するマルチビーム要素２２０を示す場合がある。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０は、散乱構造と、この散乱構造と整列された反射アイランドとを備えている。さらに、反射アイランドは、散乱構造のサイズに類似であるサイズ（すなわち、ほぼ同じサイズ）を有する場合がある。散乱構造は、ガイドされている光の一部を、複数の指向性光ビーム２０２として、または同等に放射光として、光ガイド２１０から散乱させるように構成されている。様々な実施形態では、反射アイランドは、限定ではないが、金属、様々なポリマ－金属複合材料（たとえば、アルミニウム－ポリマ）、ブラッグ反射器、および強化された鏡面反射器（ＥＳＲ）フィルムを含む、様々な反射性材料、層、またはフィルムのいずれかを含む場合がある。いくつかの実施形態では、散乱構造と反射アイランドとの一方または両方は、それぞれ、上述した散乱構造１２２と反射アイランド１２８とに実質的に類似である場合がある。

具体的には、いくつかの実施形態では、擬似的な回折成分を分散させるように構成された形状を有するマルチビーム要素２２０の成形されたエッジは、たとえば図５Ｂに図示されるとともに図５Ｂを参照して上述したように、散乱構造のエッジを含んでいる。他の実施形態では、擬似的な回折成分を分散させるように構成されたマルチビーム要素２２０の成形されたエッジは、たとえば図５Ｃに図示されるとともに図５Ｃを参照して上述したように、反射アイランドのエッジを含んでいる。さらに他の実施形態では、擬似的な回折成分を分散させるように構成されたマルチビーム要素２２０の成形されたエッジは、たとえば図５Ｄに図示されるとともに図５Ｄを参照して上述したように、散乱構造と反射アイランドとの両方のエッジを含んでいる。

さらに、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素２２０は、第１の散乱構造と第２の散乱構造とを備えており、第１の散乱構造は、第２の散乱構造とは独立するとともに隣接している。たとえば、マルチビーム要素２２０は、図６Ａおよび図６Ｂに図示されるとともに図６Ａおよび図６Ｂを参照して上述したマルチビーム要素１２０に実質的に類似である場合がある。

図７に図示するように、マルチビューディスプレイ２００は、光弁２３０のアレイをさらに備えている。いくつかの実施形態では、光弁２３０のアレイは、マルチビームバックライト１００に関して上述した光弁１４０のアレイに実質的に類似である場合がある。具体的には、様々な実施形態によれば、限定ではないが、液晶光弁、電気泳動光弁、および、エレクトロウェッティングに基づく光弁の１つまたはそれ以上を含む、様々な異なるタイプの光弁のいずれかが、光弁のアレイの光弁２３０として採用される場合がある。光弁２３０のアレイは、様々な実施形態によれば、マルチビュー画像を提供するように、指向性光ビーム２０２を変調させるように構成されている。

いくつかの実施形態（たとえば、図７に示すような実施形態）では、マルチビューディスプレイ２００は、光ガイド２１０の入力に光学的に結合された光源２４０をさらに備えている場合があり、この光源２４０は、ゼロではない伝播角度を有することと、所定のコリメーション因子に従ってコリメートされることとの、一方または両方のガイドされている光として、光ガイド２１０内をガイドされることになる光を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、光源２４０は、上述の、マルチビームバックライト１００の光源１３０に実質的に類似である場合がある。

本明細書の記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイの動作の方法が提供される。図８は、本明細書の記載の原理に適合する実施形態に係る、一例でのマルチビューディスプレイの方法３００のフローチャートである。マルチビューディスプレイの動作の方法３００は、ガイドされている光として、光ガイドの長さに沿う伝播方向に光をガイドすること３１０を含んでいる。いくつかの実施形態では、光ガイドは、上述のマルチビームバックライト１００の光ガイド１１０に実質的に類似である場合がある。具体的には、光ガイドは、全内部反射を使用して、または全内部反射に従ってガイドされている光をガイドするように構成されている。さらに、ガイドされている光は、光ガイドによって、または光ガイド内で、ゼロではない伝播角度においてと、所定のコリメーション因子に従ってとの、一方または両方でガイドされる場合がある。

図８に図示されるマルチビューディスプレイの動作の方法３００は、光ガイドにわたって互いから離間した複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素を使用して、ガイドされている光の一部を放射光として散乱させること３２０をさらに含んでいる。いくつかの実施形態では、散乱させること３２０で使用されるマルチビーム要素は、マルチビームバックライト１００を参照して上述したマルチビーム要素１２０に実質的に類似である場合がある。具体的には、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素は、限定された間隔だけ、互いから離間している場合があり、また、光ガイドの長さに沿って、または長さにわたって、個別の、別個の要素を示している。さらに、マルチビーム要素複数のマルチビーム要素は、主要な角度方向を有する複数の指向性光ビームとして光を放出するように構成されている場合がある。複数の光ビームの様々な主要な角度方向は、いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイの様々なビュー方向のそれぞれに対応する場合がある。

さらに、様々な実施形態では、マルチビーム要素は、伝播方向に対して垂直である、成形されたエッジを備えている。成形されたエッジは、たとえば、凹状に湾曲したライン、別の形状の湾曲ライン、複数の交差した直線、正弦波形状、または三角形形状として特徴付けられる形状を含む場合がある。したがって、ガイドされている光の一部を放射光として散乱させること３２０は、様々な実施形態では、成形されたエッジを有するマルチビーム要素を使用する。

方法３００は、マルチビーム要素の成形されたエッジを使用して、放射光の擬似的な回折成分を分散させること３３０をさらに含み、この擬似的な回折成分は、ガイドされている光とマルチビーム要素との間の相互作用によって生成される。具体的には、マルチビーム要素の成形されたエッジは、様々な実施形態によれば、ガイドされている光の伝播方向に対して垂直なマルチビーム要素のエッジの長さを最小にする役割を果たし、したがって、たとえば、マルチビームバックライト１００およびマルチビューディスプレイ２００を参照して上に前述したように、擬似的な回折成分を様々な方向に分散させるように機能する。

いくつかの実施形態では、擬似的な回折成分を分散させること３３０において使用されるマルチビーム要素の成形されたエッジは、ガイドされている光の伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている。ガイドされている光に対する各セクションのこの配置の結果として、各セクションはガイドされている光に対して斜めになっており、このため、ガイドされている光に対しては概して垂直ではない。さらに、各セクションが少なくとも１つの他のセクションに対して斜めであることから、第１のセクションによって放射された擬似的な回折成分は、様々な実施形態では、第１のセクションに対して斜めである第２のセクションによって擬似的な回折成分が放射される、異なる方向に伝播する。結果として、放射光の擬似的な回折成分は分散３３０される場合があり、それにより、その擬似的な回折成分が、伝播方向に対して垂直なマルチビーム要素のエッジによって生じる擬似的な回折成分のような特定の平面または方向に制限される代わりに、角を成す空間内に広がるようになっている。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、散乱構造と、回折格子と整列されるとともに同一の広がりを持つ反射アイランドと、を備えている。すなわち、反射アイランドは、散乱構造のサイズに類似であるサイズを有している。散乱構造は、ガイドされている光の一部を、複数の指向性光ビームとして、光ガイドから散乱させるように構成されている。様々な実施形態では、反射アイランドは、限定ではないが、反射金属、様々なポリマ－金属複合材料、ブラッグ反射器、強化された鏡面反射器（ＥＳＲ）フィルム、または他の適切な材料、層、もしくはフィルムを含む場合がある。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素の成形されたエッジは、散乱構造のエッジを備えている。他の実施形態では、マルチビーム要素の成形されたエッジは、反射アイランドのエッジを備えている。さらに他の実施形態では、マルチビーム要素の成形されたエッジは、散乱構造と反射アイランドとの両方のエッジを備えている場合がある。様々な実施形態では、散乱構造は、限定ではないが、ガイドされている光の一部を回折させて散乱３２０させる回折格子、ガイドされている光の一部を屈折させて散乱３２０させるマイクロ屈折要素、およびガイドされている光の一部を反射させて散乱３２０させるマイクロ反射要素の１つまたはそれ以上を備えている場合がある。

こうして、ガイドされている光とマルチビーム要素との間の相互作用に関連する放射光内の擬似的な回折成分を分散させるように構成された形状を備えた成形されたエッジを有するマルチビーム要素を採用する、マルチビームバックライト、マルチビューディスプレイ、およびマルチビューディスプレイの動作の方法の実施例および実施形態が記載されてきた。上述の例は、本明細書に記載の原理を示す多くの特定の例のいくつかを単に説明するものであることを理解されたい。明確には、当分野の技術者は、添付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、多く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 光ガイド
５０ 光ビーム
６０ 指向性光ビーム
１００ マルチビームバックライト
１０２ 放射光
１０３ 伝播方向
１０４ 光
１１０ 光ガイド
１１０’ 第１の表面
１１０’’ 第２の表面
１２０ マルチビーム要素
１２２ 散乱構造、回折格子
１２２ａ 第１の散乱構造
１２２ｂ 第２の散乱構造
１２３ エッジ
１２３ａ エッジ
１２３ｂ エッジ
１２５ エッジ
１２７ エッジ
１２８ 反射アイランド
１２９ エッジ
１３０ 光源
１４０ 光弁
２００ マルチビューディスプレイ
２０２ 指向性光ビーム
２１０ 光ガイド
２２０ マルチビーム要素
２３０ 光弁
２４０ 光源

Claims (20)

1. 光ガイドであって、ガイドされている光として、前記光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするように構成された光ガイドと、
   前記光ガイドにわたって互いに離間しているとともに、前記ガイドされている光を放射光として散乱させるように構成された複数のマルチビーム要素であって、前記複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素が、前記伝播方向に対して垂直に向けられた成形されたエッジを有する、複数のマルチビーム要素と、を備え、
   前記マルチビーム要素の前記成形されたエッジの形状が、前記ガイドされている光と前記マルチビーム要素との間の相互作用に関連する前記放射光内の擬似的な回折成分を分散させるように構成されている、マルチビームバックライト。
2. 前記成形されたエッジが、前記光ガイド内の前記ガイドされている光の前記伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
3. 前記成形されたエッジの前記形状が正弦波形状である、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
4. 前記成形されたエッジの前記形状が三角形形状である、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
5. 前記マルチビーム要素が散乱構造を備えており、前記散乱構造が、回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素の１つまたはそれ以上を備えている、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
6. 前記マルチビーム要素が、前記散乱構造と整列されるとともに同一の広がりを有する反射アイランドをさらに備えている、請求項５に記載のマルチビームバックライト。
7. 前記成形されたエッジが、前記散乱構造のエッジと、前記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、請求項６に記載のマルチビームバックライト。
8. 前記マルチビーム要素が、互いに独立しているとともに互いに隣接し、かつ、前記マルチビーム要素内でアレイに配置されている複数の散乱構造を備え、各散乱構造が成形されたエッジを有している、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
9. 前記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源が、ゼロではない伝播角度を有することと、所定のコリメーション因子に従ってコリメートされることとの、一方または両方のガイドされている光として、前記光ガイド内をガイドされることになる光を提供するように構成されている、請求項１に記載のマルチビームバックライト。
10. 請求項１に記載のマルチビームバックライトを備えた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、マルチビュー画像を提供するように、前記放射光を変調させるように構成された光弁のアレイをさらに備えている、マルチビューディスプレイ。
11. 前記放射光が、前記マルチビュー画像の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含み、前記マルチビーム要素のサイズが、前記指向性光ビームを変調させて前記マルチビュー画像を提供するために使用される前記光弁のアレイの光弁のサイズの２分の１から２倍の間である、請求項１０に記載のマルチビューディスプレイ。
12. マルチビューディスプレイであって、
    光ガイドであって、ガイドされている光として、前記光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするように構成された光ガイドと、
    前記光ガイドにわたって互いから離間しているとともに、前記ガイドされている光を、前記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複数の指向性光ビームとして散乱させるように構成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、前記ガイドされている光の前記伝播方向に対して垂直に向けられたエッジを有するとともに、前記伝播方向に対して斜めの第１の接線を有する第１のセクション、および、前記第１の接線に対して斜めの第２の接線を有する第２のセクションを備えている、マルチビーム要素のアレイと、
    マルチビュー画像を提供するように前記指向性光ビームを変調させるように構成された光弁のアレイと、を備え、
    前記エッジの前記第１のセクションと前記第２のセクションとが、前記マルチビーム要素の前記エッジによって散乱させられた擬似的な回折成分を分散させるように構成されている、マルチビューディスプレイ。
13. 前記マルチビーム要素の前記エッジの前記第１のセクションと前記第２のセクションとの一方または両方が、前記光ガイドの表面に、正弦波形状と三角形形状との一方または両方を有している、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が、散乱構造と、前記散乱構造と整列されるとともに同一の広がりを有する反射アイランドと、を備えている、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
15. 前記エッジが、前記散乱構造のエッジと、前記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。
16. 前記マルチビーム要素が、第１の散乱構造および第２の散乱構造をさらに備え、前記第１の散乱構造が、前記第２の散乱構造とは独立しているとともに隣接しており、各散乱構造が、前記第１のセクションおよび前記第２のセクションを備えた前記エッジを有している、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源が、ゼロではない伝播角度を有することと、所定のコリメーション因子に従ってコリメートされることとの、一方または両方のガイドされている光として、前記光ガイド内をガイドされることになる光を提供するように構成されており、
    前記光源が複数の光学エミッタを備え、前記第１のセクションおよび前記第２のセクションを備えた前記エッジが、前記光源に関連するストライピングを緩和するように構成されている、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
18. ガイドされている光として、光ガイドの長さに沿って伝播方向に光をガイドするステップと、
    前記光ガイドにわたって互いに離間している複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素を使用して、放射光として前記ガイドされている光の一部を散乱させるステップであって、前記マルチビーム要素が、前記伝播方向に対して垂直な成形されたエッジを備えている、散乱させるステップと、
    前記マルチビーム要素の前記成形されたエッジを使用して、前記放射光の擬似的な回折成分を分散させるステップであって、前記擬似的な回折成分が、前記ガイドされている光と前記マルチビーム要素との間の相互作用によって生成される、分散させるステップと、を含む、マルチビューディスプレイの動作の方法。
19. 前記成形されたエッジが、前記ガイドされている光の前記伝播方向に対して斜めの交差する接線を有する複数のセクションを備えている、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
20. 前記マルチビーム要素が、散乱構造と、前記散乱構造と整列されるとともに同一の広がりを有する反射アイランドと、を備え、前記成形されたエッジが、前記散乱構造のエッジと、前記反射アイランドのエッジとの一方または両方を備えている、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。

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