特許 6888897 指向性光導波路、指向性バックライトモジュール及び表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6888897

(24)【登録日】2021年5月24日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】指向性光導波路、指向性バックライトモジュール及び表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/33 20200101AFI20210607BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210607BHJP

   G02B 6/00 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   G02B30/33

   F21S2/00 433

   F21S2/00 444

   F21S2/00 434

   F21S2/00 435

   F21S2/00 443

   G02B6/00 331

【請求項の数】17

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-556674(P2019-556674)

(86)(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公表番号】特表2020-517989(P2020-517989A)

(43)【公表日】2020年6月18日

(86)【国際出願番号】CN2017082612

(87)【国際公開番号】WO2018196002

(87)【国際公開日】20181101

【審査請求日】2019年11月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】518409575

【氏名又は名称】深▲セン▼前▲海▼▲達▼▲闥▼▲雲▼端智能科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＬＯＵＤＭＩＮＤＳ （ＳＨＥＮＺＨＥＮ） ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】陳方

(72)【発明者】

【氏名】黄暁慶

(72)【発明者】

【氏名】張濤

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０６４４３８６７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１０９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０５８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２００７０５４２９４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３００９６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１０６９８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１１８１０７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ３０／３３，６／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｆ２１Ｓ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

時分割多重ユニットと、積層配置されたＮ層の光導波路とを含み、且つ、Ｎ層の光導波路の光出射方向が同じであり、各層の前記光導波路の光出射面にはピクセル型格子が設けられ、Ｎは２以上の整数であり、
前記時分割多重ユニットは、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するようにＮ層の前記光導波路を制御することに用いられ、各フレームビデオストリームサイクルには、Ｎ層の光導波路に逐一対応するＮフレームビデオ時間帯が含まれ、
前記ピクセル型格子内に導入された光源光線は、当該ピクセル型格子において回折されて、表示ピクセルに逐一対応する複数の一次回折光線を形成し、複数の前記一次回折光線は、当該ピクセル型格子が設置される光導波路の光出射面に対向する光導波路に入射し、
そのうち、各本の前記一次回折光線は、異なる回折角および回折方位角を有する
ことを特徴とする指向性光導波路。

【請求項2】

前記時分割多重ユニットは、Ｎ層の前記光導波路に逐一対応するＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールを含み、各個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの電圧駆動サイクルの時間長さΛと各フレームビデオストリームサイクルの時間長さＴとが同じであり、
前記電圧駆動サイクルの電圧駆動時間帯ごとの時間長さをΛ／Ｎとされ、前記フレームビデオ時間帯ごとの時間長さをＴ／Ｎとされ、
各電圧駆動サイクルにおいて、Ｎ個の前記三次元表示電圧駆動モジュールは、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するように対応する前記光導波路を制御することに用いられ、
そのうち、電圧駆動時間帯ごとに、Ｎ個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの中の一つの前記三次元表示電圧駆動モジュールは、光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するように対応する前記光導波路を制御することに用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の指向性光導波路。

【請求項3】

Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の底部と第Ｎ層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、前記第Ｎ層光導波路に対応するピクセル型格子の外側に導光板が覆われており、または、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の光出射面と第Ｎ層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、前記第１層光導波路に対応するピクセル型格子の外側に導光板が覆われており、
前記時分割多重ユニットは、制御モジュールおよび二次元表示電圧駆動モジュールをさらに含み、前記制御モジュールの出力端子は、それぞれ前記二次元表示電圧駆動モジュールおよびＮ個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの入力端子に接続され、
前記制御モジュールは、三次元表示の場合にＮ個の前記三次元表示電圧駆動モジュールを起動するための三次元表示動作コマンドをＮ個の前記三次元表示電圧駆動モジュールに送信し、二次元表示の場合に二次元表示電圧駆動モジュールを起動するための二次元表示動作コマンドを二次元表示電圧駆動モジュールに送信することに用いられる
ことを特徴とする請求項２に記載の指向性光導波路。

【請求項4】

各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、チャープ格子である
ことを特徴とする請求項１に記載の指向性光導波路。

【請求項5】

各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、ｋ個の表示ピクセルに逐一対応するｋ個の格子を含み、
隣接する二層の前記光導波路における、同一の表示ピクセルに対応する格子は、格子周期が同じであり、格子位相が異なる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の指向性光導波路。

【請求項6】

各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、ｋ個の表示ピクセルに逐一対応するｋ個の格子を含み、
前記表示ピクセルは、異なる色の複数のサブピクセルを含み、
各前記格子は、複数のサブピクセルに逐一対応する複数のサブ格子を含み、前記サブ格子に対応するサブピクセルの色の波長が長いほど、前記サブ格子の格子周期が大きくなる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の指向性光導波路。

【請求項7】

各層の前記光導波路の光出射面には、前記ピクセル型格子を構成する複数の凹溝が設けられており、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の底部と第Ｎ層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わない場合、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、Ｎ層の前記光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に小さくなり、または、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の光出射面と第Ｎ層光導波路の底面の両方が露出して覆わない場合、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、Ｎ層の前記光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に大きくなる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の指向性光導波路。

【請求項8】

隣接する二層の前記光導波路の間には、隙間が設置される
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の指向性光導波路。

【請求項9】

各前記光導波路は、表示対応エリアと、前記表示対応エリアの周辺に形成された周辺対応エリアとを含み、前記ピクセル型格子は、対応する前記光導波路の表示対応エリアに形成され、
前記隙間における前記周辺対応エリアに対応する部分には、隣接する二層の前記光導波路の間に位置される支持体が設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の指向性光導波路。

【請求項10】

隣接する二層の前記光導波路の間には、前記隙間に位置される光透過性媒体層が設けられ、
前記光透過性媒体層の屈折率は、前記光透過性媒体層に隣接する二層の前記光導波路の屈折率よりも小さい
ことを特徴とする請求項８または９に記載の指向性光導波路。

【請求項11】

Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の底部と第Ｎ層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、

であり、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の光出射面と第Ｎ層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、

であり、
そのうち、ｋ_ｉｘは、第ｉ層光導波路の波数ベクトルがＸ軸方向における成分であり、ｋ_０＝２π／λ、λは光の波長であり、ｎ_ｉは、第ｉ層光導波路の屈折率であり、ｎ_ｉ０は、第ｉ層光導波路と第ｉ-１層光導波路との間の領域の屈折率であり、ｎ_{（ｉ＋１）０}は、第ｉ層光導波路と第ｉ＋１層光導波路との間の領域の屈折率であり、ｄ_ｉは、第ｉ層光導波路の厚さであり、ｍ_ｉは、第ｉ層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、ｉは、１以上Ｎ以下の整数である
ことを特徴とする請求項８に記載の指向性光導波路。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか１項に記載の指向性光導波路およびＮ個の三次元表示用光源を含み、Ｎ個の前記三次元表示用光源は、Ｎ層の前記光導波路に逐一対応し、
各前記三次元表示用光源は、対応する前記光導波路の側面に設置され、Ｎ個の前記三次元表示用光源は、それぞれ時分割多重ユニットに信号接続される
ことを特徴とする指向性バックライトモジュール。

【請求項13】

Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の底部と第Ｎ層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、第１層光導波路の底部には反射板が設けられており、または、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路の光出射面と第Ｎ層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、第Ｎ層光導波路の底部には反射板が設けられている
ことを特徴とする請求項１２に記載の指向性バックライトモジュール。

【請求項14】

前記指向性光導波路が導光板を含む場合、前記指向性バックライトモジュールは、二次元表示用光源をさらに備え、前記二次元表示用光源は、前記導光板の側面に設置され、前記二次元表示用光源は、前記時分割多重ユニットに信号接続される
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の指向性バックライトモジュール。

【請求項15】

前記二次元表示用光源および各前記三次元表示用光源は、いずれも光源と、光源の光出射面に設けられる光視準モジュールとを含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の指向性バックライトモジュール。

【請求項16】

請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の指向性バックライトモジュールおよび指向性バックライトモジュールの光出射面に位置される光スイッチ部品を備える
ことを特徴とする表示装置。

【請求項17】

前記光スイッチ部品は、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立体表示の分野に関し、特に、一種の指向性光導波路、指向性バックライトモジュール及び表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

指向性バックライト裸眼表示技術は、一種の裸眼立体視ディスプレイを実現できる表示方法であり、その原理は、指向性バックライト裸眼表示技術によりバックライトの出射方向を制御することによって、表示パネルに表示される視差のある二つの画像がユーザーの左目及び右目に投影され、ユーザーの脳内で立体画像が統合されることである。

【0003】

既存の指向性バックライト裸眼表示技術は、主に、幾何光学型指向性バックライト立体表示技術と波動光学型指向性バックライト立体表示技術に分けられている。そのうち、波動光学型指向性バックライト立体表示技術は、多方向の導光を実現することができ、大きな方向変調範囲と高い変調精度を持ち、対応する立体表示装置が全方向視を実現できるだけでなく、回転視も実現でき、得られる視覚効果が良く、クロストークが小さいため、波動光学型指向性バックライト立体表示技術は、指向性バックライト裸眼表示技術の研究焦点となっている。

【0004】

現在、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する立体表示装置において、表示モジュールの導光板の表面には、表示ピクセルに逐一対応するナノ格子が形成され、ナノ格子がサイズの異なる複数の配向角を有するため、立体表示装置が画像表示を行う場合、ナノ格子における各配向角で一方向に沿って伝搬する光線を制御することによって、一方向に沿って伝搬する光線が伝搬方向の異なる複数の光線に回折され、これにより、立体表示装置の表示パネルによって表示される立体画像には、マルチビューで回転可能に観察できるという利点があることを確保する。しかしながら、立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄは視野角数Ｎ_{Ｎｕｌｔｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ}に反比例し、視野角数Ｎ_{Ｎｕｌｔｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ}は、ピクセル型ナノ格子の配向角タイプの数量に正比例するので、二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄに対して言えば、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置は、マルチビューで回転可能に観察できるという利点があるが、それは立体表示ピクセルの解像度を下げることを犠牲にし、即ち、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する立体表示装置は、立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄが二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄに対して下げるという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の実施例の目的は、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置における、立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄが二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄに対して下げるという問題を解決するように、一種の指向性光導波路、指向性バックライトモジュール及び表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の実施例では以下のような技術方案を採用している。

【0007】

第１側面として、本発明の実施例は、一種の指向性光導波路が提供される。当該指向性光導波路は、時分割多重ユニットと、積層配置されたＮ層の光導波路とを含み、且つ、Ｎ層の光導波路の光出射方向が同じであり、各層の前記光導波路の光出射面にはピクセル型格子が設けられ、Ｎは２以上の整数であり、前記時分割多重ユニットは、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するようにＮ層の前記光導波路を制御することに用いられ、各フレームビデオストリームサイクルには、Ｎ層の光導波路に逐一対応するＮフレームビデオ時間帯が含まれ、前記ピクセル型格子内に導入された光源光線は、当該ピクセル型格子において回折されて、表示ピクセルに逐一対応する複数の一次回折光線を形成し、複数の前記一次回折光線は、当該ピクセル型格子が設置される光導波路の光出射面に対向する光導波路に入射し、そのうち、各本の前記一次回折光線は、異なる回折角および回折方位角を有する。

【0008】

従来技術に比べて、本発明の実施例の第１側面に提供される指向性光導波路では、Ｎ層の光導波路が互いに積層して配置され、各層の光導波路１０の光出射面にはピクセル型格子が設けられ、且つＮ層の光導波路の光出射方向が同じであり、これにより、各層の光導波路に光源光線が導入された後、各層の光導波路に導入された光源光線は、指向性光導波路において発生する回折の回数が異なり、回折するごとに、前回の回折によって形成された複数の一次回折光線の回折角と回折方位角は、いずれも一定のオフセットが発生するので、各層の光導波路に導入された光源光線の回折する回数が異なる場合に、各層の光導波路に導入された光源光線を対応する回数で回折した後に形成された複数の一次回折光線は、異なる回折角および回折方位角を有する。よって、巨視的観点から言えば、本発明の実施例に提供される指向性光導波路を表示装置に適用する場合、表示装置の各表示ピクセルによって表示される画像は、異なる回折角および回折方位角を有する複数の一次回折光線を重ね合わせることで形成され、これにより、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄは、二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄよりも向上し、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄが二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄ対して下げるという問題を解決した。

【0009】

本発明の実施例の第２側面は、一種の指向性バックライトモジュールが提供される。当該指向性バックライトモジュールは、本発明の実施例の第１側面に提供される前記指向性光導波路とＮ個の三次元表示用光源を含み、Ｎ個の前記三次元表示用光源は、Ｎ層の前記光導波路に逐一対応し、各前記三次元表示用光源は、対応する前記光導波路の側面に設置され、Ｎ個の前記三次元表示用光源は、それぞれ時分割多重ユニットに信号接続される。

【0010】

従来技術に比べて、本発明の実施例の第２側面によって提供される指向性バックライトモジュールの有益な効果は、本発明の実施例の第１側面によって提供される指向性光導波路の有益な効果と同じであるので、ここでは贅言しない。

【0011】

本発明の実施例の第３側面は、一種の表示装置が提供され、本発明の実施例の第２側面によって提供される前記指向性バックライトモジュールおよび指向性バックライトモジュールの光出射面に位置される光スイッチ部品を備える。

【0012】

従来技術に比べて、本発明の実施例の第３側面によって提供される表示装置の有益な効果は、本発明の実施例の第１側面によって提供される指向性光導波路の有益な効果と同じであるので、ここでは贅言しない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

本発明の実施例に係るまたは従来技術における技術方案をより明確に説明するために、以下では実施例または従来技術の説明において使用する図面を簡単に説明する。明らかに分かるように、以下に説明する図面は、本発明の一部の実施例に過ぎなく、当業者にとっては、進歩性のある労働をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。

【図1】本発明の実施例によって提供される指向性光導波路が表示装置に適用される構成を示す図である。

【図2】本発明の実施例における各層の光導波路の構成を示す図である。

【図3】本発明の実施例におけるピクセル型格子と表示ピクセルの対応関係を示す図である。

【図4】本発明の実施例における時分割多重ユニットと光源との接続ブロック図である。

【図5】本発明の実施例における時分割多重ユニットのタイミング図である。

【図6】本発明の実施例によって提供される指向性光導波路の動作原理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下では、本発明の実施例における図面を結合して、本発明の実施例における技術方案を明確かつ完全に説明する。明らかに分かるように、説明する実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎなく、全ての実施例ではない。当業者が進歩性のある労働をせずに、本発明における実施例に基づいて得られたその他の全ての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

【0015】

＜第１実施例＞
本発明の実施例は、一種の指向性光導波路が提供される。図１〜図４に示すように、当該指向性光導波路１は、図４に示す時分割多重ユニット３と、Ｎ層の図２に示す光導波路１０とを含み、光導波路１０は、一般的な導光板または導光フィルムであってもよく、他の導光媒体であってもよい。各層の光導波路１０の光出射面には、ピクセル型格子１０Ａが設けられ、Ｎ層の光導波路１０は積層して配置され、且つＮ層の光導波路１０の光出射方向が同じであり、Ｎは２以上の整数である。
例示的に、図１に示すように、当該指向性光導波路１は、積層配置されたＮ層の光導波路１０を含み、Ｎ層の光導波路１０は、第１層光導波路１１１、第２層光導波路１２１、・・・・・・、第Ｎ層光導波路１Ｎ１であり、第１層光導波路１１１の光出射面には第１ピクセル型格子１１２が形成され、第２層光導波路１２１の光出射面には第２ピクセル型格子１２２が形成され、・・・・・・、第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面には第Ｎピクセル型格子１Ｎ２が形成される。本実施例によって提供される指向性光導波路が表示装置に適用される場合、第１層光導波路１１１の側面に第１三次元表示用光源１１０が配置され、第２層光導波路１２１の側面に第２三次元表示用光源１２０が配置され、・・・・・・、第Ｎ層光導波路１Ｎ１の側面に第Ｎ三次元表示用光源１Ｎ０が配置され、このように、各層の光導波路は対応するピクセル型格子に光源光線を導入する必要がある時に、各層の光導波路に対応する三次元表示用光源により該層の光導波路に光源光線を提供できることを確保できる。

【0016】

図２及び図５に示すように、Ｎ層の光導波路１０が対応するピクセル型格子１０Ａに光源光線を導入する時に、時分割多重ユニット３によって導入順序を制御する。例示的に、各フレームビデオストリームサイクルには、Ｎ個のフレームビデオ時間帯が含まれ、Ｎ個のフレームビデオ時間帯がＮ層の光導波路に逐一対応し、時分割多重ユニット３は、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、Ｎ層の光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応するピクセル型格子１０Ａに導入するようにＮ層の光導波路１０を制御することに用いられ、前記ピクセル型格子内に導入された光源光線は、当該ピクセル型格子において回折されて、異なる回折角および回折方位角を有する複数の一次回折光線を形成し、複数の一次回折光線は、複数の表示ピクセルに逐一対応する。理解できるように、格子の配向角が、回折された一次回折光線の回折角と回折方位角に一定の影響を与えるため、ピクセル型格子１０Ａが複数の一次回折光線を回折すると、ピクセル型格子１０Ａは、一次回折光線の数量と同じ数量の配向角を有するべきであり、各配向角の大きさは異なっている。

【0017】

そして、本実施例におけるＮ層の光導波路の積層順は、上から下までの順で積層してもよく、下から上までの順で積層してもよい。時分割多重ユニット３がどのようにしてＮ層の光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応するピクセル型格子１０Ａに導入するようにＮ層の光導波路１０を制御することをより明確に解釈するために、以下では図１、図５および図６を結合して、光導波路の層数が二層である場合、時分割多重ユニット３は、第ｎフレームビデオストリームサイクルにおいて、二層の光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応するピクセル型格子１０Ａに導入するように二層の光導波路１０を制御する過程を例として説明する。

【0018】

ステップ１：第ｎフレームビデオストリームサイクルＴ_ｎの第1フレームビデオ時間帯ｔ_１において、時分割多重ユニット３は、第１三次元表示用光源１１０をオンにするように制御することで、第１層光導波路１１１は、第１三次元表示用光源１１０によって提供された光源光線を第１ピクセル型格子１１２に導入し、第１三次元表示用光源１１０によって提供された光源光線は、第１ピクセル型格子１１２内に導入された後に、第１ピクセル型格子１１２において異なる回折角および回折方位角を有する複数の第１一次回折光線１００を形成し、複数の第１一次回折光線１００が表示パネルを通過した場合、立体画像の表示を実現できる。
ステップ２：第ｎフレームビデオストリームサイクルＴ_ｎの第２フレームビデオ時間帯ｔ_２において、時分割多重ユニット３は、第１三次元表示用光源１１０をオフにし、第２三次元表示用光源１２０をオンにするように制御することで、第２層光導波路１２１は、第２三次元表示用光源１２０によって提供された光源光線を第２ピクセル型格子１２２に導入し、第２三次元表示用光源１２０によって提供された光源光線は、第２ピクセル型格子１２２内に導入された後に、第２ピクセル型格子１２２において一回目の回折を行い、異なる回折角および回折方位角を有する複数の第２一次回折光線２００を形成し、複数の第２一次回折光線２００は第１層光導波路１１１の底部から第１層光導波路１１１に入射し、第１層光導波路１１１を介して第１ピクセル型格子１１２内に導入され、且つ第１ピクセル型格子１１２において二回目の回折を行い、このとき、二回目の回折を行った複数の第２一次回折光線２００の回折角および回折方位角は、複数の第１一次回折光線１００の回折角および回折方位角と異なり、二回目の回折を行った複数の第２一次回折光線２００が表示パネルを通過した場合、立体画像の表示を実現できる。

【0019】

本実施例に提供される指向性光導波路の構造および上記の詳細な説明から分かるように、Ｎ層の光導波路１０は積層して配置され、各層の光導波路１０の光出射面にはピクセル型格子が設けられ、且つＮ層の光導波路１０の光出射方向は同じであるので、第１層光導波路１１１によって導入された光源光線は、第１ピクセル型格子１１２により一回回折されて複数の第１一次回折光線１００を形成し、第２層光導波路１２１によって導入された光源光線は、第２ピクセル型格子１２２により一次回折されて複数の第２一次回折光線２００を形成した後に、複数の第２一次回折光線２００はまた第１層光導波路１１１に進入し、第１ピクセル型格子１１２により再度回折され、順次に類推すると、第Ｎ層光導波路１Ｎ１によって導入された光源光線は、第Ｎピクセル型格子１Ｎ２において一回回折されて複数の第Ｎ一次回折光線Ｎ００を形成した後に、複数の第Ｎ一次回折光線Ｎ００は、また順次に第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面の方向における第Ｎ-１ピクセル型格子１Ｎ-１２、第Ｎ-２ピクセル型格子１Ｎ-２２、・・・・・・、第１ピクセル型格子１１２によりＮ-１回の回折を行った。よって、本実施例に提供される指向性光導波路において、各層の光導波路に光源光線が導入された後、各層の光導波路に導入された光源光線は、指向性光導波路において発生する回折の回数が異なり、回折するごとに、前回の回折によって形成された複数の一次回折光線の回折角と回折方位角は、いずれも一定のオフセットが発生するので、各層の光導波路に導入された光源光線の回折する回数が異なる場合に、各層の光導波路に導入された光源光線を対応する回数で回折した後に形成された複数の一次回折光線は異なる回折角および回折方位角を有するので、本発明の実施例に提供される指向性光導波路を表示装置に適用する場合、表示装置の各表示ピクセルによって表示される画像は、異なる回折角および回折方位角を有する複数の一次回折光線の光線を重ね合わせることで形成され、これにより、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄは、二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄよりも向上し、波動光学型指向性バックライト立体表示技術を適用する表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄが二次元平面表示物理的ピクセル解像度Ｒ_２Ｄに対して下げるという問題を解決した。

【0020】

理解できるように、Ｎ層の光導波路１０は積層して配置され、且つＮ層の光導波路１０の光出射方向は同じであるので、時分割多重ユニットは、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、Ｎ層の光導波路１０の積層順に従ってＮ層の光導波路１０を制御して、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応するピクセル型格子１０Ａに導入して回折させ、回折によって形成された複数の一次回折光線は、当該ピクセル型格子１０Ａが設置される光導波路の光出射面に対向する光導波路に入射することができ、これにより、別の光導波路に対応するピクセル型格子で複数の一次回折光線Ｎ００の光線を再度回折する。これから分かるように、微視的観点から言えば、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、時分割多重ユニットは各光導波路を順次に制御して、光源光線を対応するピクセル型格子に導入して回折させた後に、各光導波路によって導入された光源光線が最終的に人間の目に到達する時間は異なるが、巨視的観点から考えると、これらが各フレームビデオストリームサイクルにおいての各フレームビデオ時間帯の長さは非常に短いため、ユーザーは肉眼で見える場合には、各フレームビデオストリームサイクルにおける、各光導波路によって導入された光源光線が最終的に人間の目に到達する時間の差を無視できる。つまり、人間の目で見られた各フレームビデオストリームは、各光導波路によって導入された光源光線がピクセル型格子により回折されて重ね合わせることにより形成されたものであるので、本実施例に提供される指向性光導波路が表示装置に適用される場合、当該表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄを向上できる。

【0021】

例示的に、図４に示すように、本実施例における時分割多重ユニット３は、Ｎ層の光導波路に逐一対応するＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールを含み、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールは、第１三次元表示電圧駆動モジュール３０１、第２三次元表示電圧駆動モジュール３０２、・・・・・・、第Ｎ三次元表示電圧駆動モジュール３０Ｎに対応する。各電圧駆動サイクルにおいて、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールは、Ｎ層の光導波路の積層順に従って、光源光線を対応するピクセル型格子に導入するように対応する光導波路を制御することに用いられ、そのうち、各電圧駆動時間帯において、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールの中の一つの三次元表示電圧駆動モジュールは、光源光線を対応するピクセル型格子に導入するように対応する光導波路を制御することに用いられる。本実施例に提供される指向性光導波路は、積層配置されたＮ層の光導波路を含み、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールは、異なる電圧で駆動する場合に光源光線を対応するピクセル型格子に導入するように対応するＮ層の光導波路を制御しますが、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールが対応するＮ層の光導波路を制御する順序は、Ｎ層の光導波路の積層順に基づくものであるので、各三次元表示電圧駆動モジュールの電圧駆動サイクルの時間長さΛと各フレームビデオストリームサイクルの時間長さＴを同じくするように限定することにより、各フレームビデオストリームサイクルを各電圧駆動サイクルに逐一対応させ、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、Ｎ層の前記光導波路の積層順に従って、Ｎ層の前記光導波路により対応するフレームビデオ時間帯において光源光線を対応するピクセル型格子に導入して回折させる過程を完了できることを確保する。そして、電圧駆動時間帯ごとに、Ｎ個の三次元表示電圧駆動モジュールの中の一つの三次元表示電圧駆動モジュールのみが、光源光線を対応するピクセル型格子に導入して回折させるように対応する光導波路を制御することに用いられるので、電圧駆動時間帯ごとの時間長さをΛ／Ｎとされ、フレームビデオ時間帯ごとの時間長さをＴ／Ｎとされると、１フレームビデオストリームサイクルにおいて、各三次元表示電圧駆動モジュールが光導波路を制御して光源光線を対応するピクセル型格子に導入する時間長さは同じであることを確保できる。このようにして、本発明に提供される指向性光導波路が表示装置に適用される場合、微視的観点から言えば、指向性光導波路における各層の光導波路に提供された光線からなる画像が人間の目に入る時間間隔は一致であり、これは、人間の目で見られた画像の品質を向上することにも寄与する。

【0022】

さらに、図１および図３に示すように、本実施例に提供される指向性光導波路におけるＮ層の光導波路において、第１層光導波路１１１の底部と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面の両方が露出して覆わない場合、第Ｎ層光導波路１Ｎ１に対応する第Ｎピクセル型格子１Ｎ２の外側に導光板１０２が覆われていてもよい。二次元画像を表示する必要がある場合、時分割多重ユニット３は、各層の光導波路それぞれに対応する三次元表示用光源をオフにして、各層の光導波路による光源光線の導入を停止させるが、光源光線を導出するように導光板１０２を制御することによって、二次元画像の表示を実現する。

【0023】

同様に、本実施例に提供される指向性光導波路におけるＮ層の光導波路において、第１層光導波路１１１の光出射面と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の底面の両方が露出して覆わない場合、第１層光導波路に対応するピクセル型格子の外側に導光板１０２が覆われている。二次元画像を表示する必要がある場合、時分割多重ユニット３は、各層の光導波路それぞれに対応する三次元表示用光源をオフにして、各層の光導波路による光源光線の導入を停止させるが、光源光線を導出するように導光板１０２を制御することによって、二次元画像の表示を実現する。

【0024】

上記に基づいて、図４に示すように、本実施例における時分割多重ユニット３は、制御モジュール３０および二次元表示電圧駆動モジュール３００を含んでもよく、且つ、制御モジュール３０の出力端子は、それぞれ二次元表示電圧駆動モジュール３００およびＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールの入力端子に接続されているので、制御モジュール３０は、三次元表示の場合にＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールを起動するための三次元表示動作コマンドをＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールに送信し、二次元表示の場合に二次元表示電圧駆動モジュールを起動するための二次元表示動作コマンドを二次元表示電圧駆動モジュール３００に送信することに用いられる。

【0025】

例示的に、図３〜図５に示すように、本実施例に提供される指向性光導波路は、第１層光導波路１１１、第２層光導波路１２１および導光板１０２を備える。三次元表示を行う必要がある場合、制御モジュール３０は、三次元表示動作コマンドを第1三次元表示電圧駆動モジュール３０１および第２三次元表示電圧駆動モジュール３０２に送信することで、第ｎフレームビデオストリームサイクルＴ_ｎに対応する電圧駆動サイクルにおいて、第1三次元表示電圧駆動モジュール３０１は、第1電圧駆動時間帯ｔ_１において、光源光線を第１ピクセル型格子１１２に導入するように対応する第１層光導波路１１１を制御し、第２三次元表示電圧駆動モジュール３０２は、第２電圧駆動時間帯ｔ_２において、光源光線を第２ピクセル型格子１２２に導入するように対応する第２層光導波路１２１を制御する。二次元表示を行う必要がある場合、制御モジュール３０は、二次元表示動作コマンドを二次元表示電圧駆動モジュール３００に送信することで、二次元表示電圧駆動モジュール３００は、光源光線を導出するように導光板１０２を直接制御し、当然ながら、二次元表示を行う場合、第1三次元表示電圧駆動モジュール３０１および第２三次元表示電圧駆動モジュール３０２は、閉じた状態にある。

【0026】

当業者が理解できるように、本発明の実施例における時分割多重ユニットによって各光導波路および導光板を制御して光源光線を導入する具体的な過程は、コンピュータープログラムによって実行可能であり、各光導波路および導光板を制御して光源光線を導入するという過程を実施するように、これらのコンピュータープログラムをコンピューターで使用可能な記憶媒体（ディスクストレージ、ＣＤ−ＲＯＮ、光学ストレージなどを含むが、これらに限定されない）に格納することができる。

【0027】

また、本実施例におけるピクセル型格子は、実質的に光線のマルチビュー（多姿勢）回折を実現することができ、例示として、ピクセル型格子は、一般的なチャープ格子（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ）であり、当然ながら、マルチビュー回折を実現できるその他のピクセル型格子であってもよい。例えば、図２、図３及び図６に示すように、各層の光導波路１０に対応するピクセル型格子１０Ａは、ｋ個の表示ピクセルに逐一対応するｋ個の格子を含み、隣接する二層の光導波路１０における、同一の表示ピクセルに対応する格子は、格子周期（ｇｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ）が同じであり、格子位相が異なる。

【0028】

例示的に、図３及び図６に示すように、本実施例に提供される指向性光導波路は、第１層光導波路１１１と第２層光導波路１２１を備え、第１ピクセル型格子１１２に含まれる第１格子１１２Ａの数は１６個であり、図６では、１ａ、２ｃ、３ｅ、４ｇ、５ａ、６ｃ、７ｅ、８ｇ、９ａ、１０ｃ、１１ｅ、１２ｇ、１３ａ、１４ｃ、１５ｅ、１６ｇとして示され、１６個の第１格子１１２Ａは、１６個の表示ピクセルに逐一対応し、第２ピクセル型格子１２２に含まれる第２格子１２２Ａの数は１６個であり、図６では、１ｂ、２ｄ、３ｆ、４ｈ、５ｂ、６ｄ、７ｆ、８ｈ、９ｂ、１０ｄ、１１ｆ、１２ｈ、１３ｂ、１４ｄ、１５ｆ、１６ｈとして示され、且つ、１６個の第２格子１２２Ａは、１６個の表示ピクセルに逐一対応する。図３に示すように、第１ピクセル型格子１１２および第２ピクセル型格子１２２において、同一の表示ピクセルに対応する第１格子１１２Ａおよび第２格子１２２Ａは、格子周期が同じであり、格子位相が異なる。

【0029】

第ｎフレームビデオストリームサイクルの第1フレームビデオ時間帯ｔ_１において、第１層光導波路１１１は光源光線を第１ピクセル型格子１１２に導入し、第１ピクセル型格子１１２における第１格子１１２Ａによって一回目の回折を行って、複数の第１一次回折光線１００を形成し、複数の第１一次回折光線１００は異なる回折角および回折方位角を有するので、これらの光線が画像表示のために用いられるときに、図６Ａに示すａ、ｃ、ｅ、ｇの四つの表示点を形成し、表示点の符号がａである光線は、符号が１ａ、５ａ、９ａ、１３ａである第１格子１１２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｃである光線は、符号が２ｃ、６ｃ、１０ｃ、１４ｃである第１格子１１２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｅである光線は、符号が３ｅ、７ｅ、１１ｅ、１５ｅである第１格子１１２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｇである光線は、符号が４ｇ、８ｇ、１２ｇ、１６ｇである第１格子１１２Ａによって回折された光線からのものである。

【0030】

図１、図３、図５及び図６に示すように、第ｎフレームビデオストリームサイクルの第２フレームビデオ時間帯ｔ_２において、第２層光導波路１２１は光源光線を第２ピクセル型格子１２２に導入し、第２ピクセル型格子１２２における各第２格子１２２Ａによって一回目の回折を行って、複数の第２一次回折光線２００を形成し、複数の第２一次回折光線２００は、異なる回折角および回折方位角を有し、そして、複数の第２一次回折光線２００は第１層光導波路１１１の底部から第１層光導波路１１１に入射し、且つ、第１層光導波路１１１によって第１ピクセル型格子１１２に導入されて二回目の回折を行われる。そして、光源光線が第２ピクセル型格子１２２によって一回目の回折を行われる場合、仮に、一部の光線が第ｒ表示ピクセルに対応する第２格子１２２Ａによって、第２一次回折光線２００になるように回折されると、この部分の第２一次回折光線２００が第１ピクセル型格子１１２によって二回目の回折を行われるときに、具体的には、第ｒ表示ピクセルに対応する第１格子１１２Ａによって回折される。第１格子と第２格子における同一の表示ピクセルに対応する部分は、格子周期が同じであり、格子位相が異なるので、二回目の回折を行った後に、回折光線の角度は、一回目の回折光線の角度から一定のオフセットが発生した。これらの光線が画像表示のために用いられるときに、ｂ、ｄ、ｆ、ｈの四つの表示点を形成し、表示点の符号がｂである光線は、符号が１ｂ、５ｂ、９ｂ、１３ｂである第２格子１２２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｄである光線は、符号が２ｄ、６ｄ、１０ｄ、１４ｄである第２格子１２２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｆである光線は、符号が３ｆ、７ｆ、１１ｆ、１５ｆである第２格子１２２Ａによって回折された光線からのものであり、表示点の符号がｈである光線は、符号が４ｈ、８ｈ、１２ｈ、１６ｈである第２格子１２２Ａによって回折された光線からのものである。

【0031】

第１層光導波路１１１により導入された光源光線は一回のみの回折を行い、第２層光導波路１２１により導入された光源光線は二回の回折を行ったため、四つの表示点ｂ、ｄ、ｆ、ｈと四つの表示点ａ、ｃ、ｅ、ｇは、位置が重ならない。そして、第１層光導波路１１１により光源光線を導入する時間と、第２層光導波路１２１により光源光線を導入する時間が順次に行われるので、微視的観点から言えば、四つの表示点ａ、ｃ、ｅ、ｇと四つの表示点ｂ、ｄ、ｆ、ｈの形成にはシーケンスがある。しかしながら、このような時間差は、人間の目で区別できないものであるので、巨視的観点から言えば、１フレームビデオストリームサイクルにおいて、人間の目で見た画像は、四つの表示点ｂ、ｄ、ｆ、ｈと四つの表示点ａ、ｃ、ｅ、ｇが重畳されてなる画像である。このようにして、表示装置の立体表示ピクセル解像度Ｒ_３Ｄを向上することができる。

【0032】

格子周期と表示ピクセルにおける異なるサブピクセルの色が、サブピクセルの色の波長が長いほど、格子周期が大きくなるという本分野での周知の原則を考慮すると、図２および図３に示すように、各層の光導波路１０に対応するピクセル型格子１０Ａが、表示ピクセルに逐一対応するｋ個の格子を含み、表示ピクセルが、異なる色の複数のサブピクセルを含み、各格子が、サブピクセルに逐一対応する複数のサブ格子を含み、サブ格子に対応するサブピクセルの色の波長が長いほど、サブ格子の格子周期が大きくなることをさらに限定できる。

【0033】

例えば、図３では、一つの表示ピクセルは、赤サブピクセルＲ、青サブピクセルＧ、及び緑サブピクセルＢを含み、赤サブピクセルＲ、青サブピクセルＧ、及び緑サブピクセルＢに対応する色の波長は順次に小さくなるので、図３から分かるように、第１格子１１２Ａと第２格子１２２Ａにおける赤サブピクセルＲに対応する部分の格子周期は比較的大きく、第１格子１１２Ａと第２格子１２２Ａにおける緑青サブピクセルＢに対応する部分の格子周期は最小であり、第１格子１１２Ａと第２格子１２２Ａにおける緑サブピクセルＧに対応する部分の格子周期は中間のものであり、つまり、各ピクセル型格子における一つの格子が有する格子周期は、当該格子に対応する表示ピクセルのサブピクセルの数と同じだけでなく、対応する位置もサブピクセルの色の波長が長いほど、格子周期が大きくなるというマッチング原則に従うべきである。

【0034】

上記の分析から分かるように、ピクセル型格子で実質的に光線のマルチビュー回折をより良く実現するために、ピクセル型格子のうちの各格子における異なるサブピクセルに対応する部分の格子周期を適切に制御して、光線のマルチビュー回折が制御されることができる。ピクセル型格子のうちの各格子における異なるサブピクセルに対応する部分の格子周期を如何に適切に制御するかについては、実際のニーズに従って制御すればよく、ここでは詳細に説明しない。

【0035】

なお、図２に示すように、上記の実施例における各層の光導波路１０の光出射面には、ピクセル型格子１０Ａを構成する複数の凹溝が設けられており、ピクセル型格子１０Ａを構成する複数の凹溝の深さは、ピクセル型格子１０Ａの光回折能力に重要な影響を及ぼし、且つ、ピクセル型格子１０Ａを構成する凹溝の深さが深いほど、構成されたピクセル型格子１０Ａの回折強度が強くなるが、凹溝が一定の深さに達すると、ピクセル型格子１０Ａの回折強度はこれ以上増加しなく、かえって、ピクセル型格子１０Ａの回折強度は深さの増加につれて弱くなる。よって、この深さを深さ境界値として、深さ境界値よりも小さい深さを有する凹溝によりピクセル型格子１０Ａを構成する場合、ピクセル型格子１０Ａを構成する凹溝の深さが深いほど、構成されたピクセル型格子１０Ａの回折強度が強くなるという原則に従い、深さ境界値よりも大きい深さを有する凹溝によりピクセル型格子１０Ａを構成する場合、ピクセル型格子１０Ａを構成する凹溝の深さが深いほど、構成されたピクセル型格子１０Ａの回折強度が弱くなるという原則に従う。

【0036】

光導波路の光出射面に凹溝を形成するときの形成難しさも形成コストも向上することを考慮すると、図１に示すように、Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路１１１の底部と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面の両方が露出して覆わない場合、Ｎ層の光導波路の積層順に従って、Ｎ層の光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に小さくなり、且つＮ層の光導波路に対応する凹溝の深さが深さ境界値よりも小さく、これは、層数が小さい光導波路であればあるほど、それに導入された光源光線の回折回数が多くなり、光源光線の回折強度が最初から高くないと、光源光線の透過力に多大な影響を与え、結果として画像を効果的に表示できなくなるためである。よって、Ｎ層の光導波路の積層順に従って、Ｎ層の光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に小さくなることを限定することによって、層数が小さい光導波路であればあるほど、回折強度が強くなり、これにより、層数が比較的小さい光導波路によって導入された光源光線が良好な透過力を有することを確保し、層数が比較的小さい光導波路によって導入された光源光線が複数回の回折をした後に画像表示に使用されることができることを確保する。

【0037】

同様に、Ｎ層の光導波路において、第１層光導波路１１１の光出射面と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の底面の両方が露出して覆わない場合、Ｎ層の光導波路の積層順に従って、Ｎ層の前記光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に大きくなり、且つＮ層の光導波路に対応する凹溝の深さが深さ境界値よりも小さい。Ｎ層の光導波路の積層順に従って、Ｎ層の光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に大きくなることを限定することによって、層数が大きい光導波路であればあるほど、回折強度が強くなり、これにより、層数が比較的大きい光導波路によって導入された光源光線が良好な透過力を有することを確保し、層数が比較的大きい光導波路によって導入された光源光線が複数回の回折をした後に画像表示に使用されることを確保する。

【0038】

例示的に、本実施例に提供される指向性光導波路は、第１層光導波路１１１と第２層光導波路１２１を備える場合、第１層光導波路１１１の光出射面が露出し、第２層光導波路１２１の底面が露出しており、このとき、第１層光導波路１１１の光出射面に形成された、第１ピクセル型格子１１２を構成する凹溝の深さは、第２層光導波路１２１の光出射面に形成された、第２ピクセル型格子１２２を構成する凹溝の深さよりも小さいので、第１ピクセル型格子１１２を構成する凹溝の深さと第２ピクセル型格子１２２を構成する凹溝の深さは、深さ境界値よりも小さいものであるべきである。

【0039】

そのうちの一層の光導波路のピクセル型格子によって回折された複数の一次回折光線が、次の層の光導波路に入る前に不要な屈折を発生することをできるだけ減らすために、図３および図６に示すように、隣接する二層の光導波路の間には隙間１０Ｂが設置されることによって、そのうちの一層の光導波路のピクセル型格子によって回折された複数の一次回折光線は次の層の光導波路に入る前に、元の回折角および回折方位角をできるだけ維持し、これにより、そのうちの一層の光導波路のピクセル型格子によって回折された一次回折光線が次の層の光導波路に入ることを確保する。

【0040】

表示装置が表示エリアと周辺エリアに分けられ、表示エリアが画像表示に用いられ、周辺エリアが枠エリアであって表示に用いられないことを考慮した。本実施例に提供される指向性光導波路が表示装置に適用される場合、各光導波路は、表示対応エリアと表示対応エリアの周辺に形成された周辺対応エリアを含むべきであり、表示対応エリアが表示装置の表示エリアに対応し、周辺対応エリアが表示装置の周辺エリアに対応し、ピクセル型格子が対応する光導波路の表示対応エリアに形成されて、表示エリアにて画像表示をすることを確保する。また、表示装置での画像表示に影響しないように、図３に示すように、本実施例では、隙間１０Ｂにおける周辺対応エリアに対応する部分には、隣接する二層の光導波路の間に位置される支持体１００Ｂが設けられており、このようにして、画像表示が実行されるとき、支持体１００Ｂは表示装置での画像表示に影響を与えない。

【0041】

当然ながら、隙間１０Ｂにおける周辺対応エリアに対応する部分には、隣接する二層の光導波路の間に位置される支持体１００Ｂが設けられなくてもよいが、隣接する二層の光導波路１０の間には、隙間に位置される光透過性媒体層が設けられてもよく、且つ、光透過性媒体層の屈折率が、当該光透過性媒体層に隣接する二層の光導波路の屈折率よりも小さいことを確保することによって、そのうちの一層の光導波路のピクセル型格子によって回折された複数の一次回折光線は、次の層の光導波路に入る前に一定の屈折が発生したが、複数の一次回折光線の回折角および回折方位角はそれに大きく影響されない。

【0042】

また、本実施例における各層の光導波路の厚さは、その光導波路の特性方程式を満たすべきである。そのうち、Ｎ層の光導波路において、第１層光導波路１１１の底部と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面の両方が露出して覆わない場合、各層の光導波路の光導波路特性方程式は、

であり、
Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路１１１の光出射面と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の底面の両方が露出して覆わない場合、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、

であり、
そのうち、ｋ_ixは、第ｉ層光導波路の波数ベクトルがＸ軸方向における成分であり、ｋ₀＝２π／λ、λは光の波長であり、ｎ_ｉは、第ｉ層光導波路の屈折率であり、ｎ_ｉ0は、第ｉ層光導波路と第ｉ-１層光導波路との間の領域の屈折率であり、ｎ_{（ｉ＋１）0}は、第ｉ層光導波路と第ｉ＋１層光導波路との間の領域の屈折率であり、ｄ_ｉは、第ｉ層光導波路の厚さであり、ｍ_ｉは、第ｉ層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、ｉは、１以上Ｎ以下の整数である。各層の光導波路の光導波路特性方程式から分かるように、各層の光導波路の厚さ、各層の光導波路の屈折率、及び各層の光導波路とその上の一層の光導波路との間の領域の屈折率、各層の光導波路とその下の一層の光導波路との間の領域の屈折率を調整することで、各層の光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数を調整して、光線の回折姿勢を調整することができる。

【0043】

さらに、図６に示すように、本実施例に提供される指向性光導波路は、第１層光導波路１１１と第２層光導波路１２１を備え、第１層光導波路１１１の光出射面と第２層光導波路１２１の底部が露出して覆わない。
第１層光導波路１１１の光導波路特性方程式は、

であり、
第２層光導波路１２１の光導波路特性方程式は、

であり、
ｋ_１ｘは、第１層光導波路の波数ベクトルがＸ軸方向における成分であり、ｎ_１０は、第１層光導波路１１１の光出射面が接触している部分であり、ｎ_２０は、第１層光導波路１１１と第２層光導波路１２１との間の部分であり、ｎ_３０は、第２層光導波路１２１の底部が接触している部分であり、ｍ_１は、第１層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、ｍ_２は、第２層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された二次回折光線の本数である。

【0044】

＜実施例２＞
図１に示すように、本発明の実施例は一種の指向性バックライトモジュール１が提供され、当該指向性バックライトモジュール１は、上記各実施形態に言及された指向性光導波路とＮ個の三次元表示用光源を含み、Ｎ個の三次元表示用光源は、Ｎ層の光導波路に逐一対応し、各三次元表示用光源は、対応する光導波路の側面に設置され、Ｎ個の三次元表示用光源は、それぞれ時分割多重ユニットに信号接続される。

【0045】

例示的に、図１および図４に示すように、Ｎ個の三次元表示用光源は、それぞれ、第１三次元表示用光源１１０、第２三次元表示用光源１２０、・・・・・・、第Ｎ三次元表示用光源１Ｎ０であり、且つ、図４に示すように、第１三次元表示用光源１１０が第１層光導波路１１１の側面に設置され、第２三次元表示用光源１２０が第２層光導波路１２１の側面に設置され、・・・・・・、第Ｎ三次元表示用光源１Ｎ０が第Ｎ層光導波路１Ｎ１の側面に設置される。

【0046】

時分割多重ユニット３はＮ個の三次元表示電圧駆動モジュールを含む場合、第１三次元表示用光源１１０が第１三次元表示電圧駆動モジュール３０１に信号接続され、第２三次元表示用光源１２０が第２三次元表示電圧駆動モジュール３０２に信号接続され、・・・・・・、第Ｎ三次元表示用光源１Ｎ０が第Ｎ三次元表示電圧駆動モジュール３０Ｎに信号接続されることによって、対応する光導波路が光源光線を導入する必要がある場合、対応する三次元表示用光源は、光源光線を導入する必要がある光導波路の側面における三次元表示用光源をオンにするように制御する。

【0047】

従来技術に比べて、本発明の実施例に提供される指向性バックライトモジュール１の有益な効果は、実施例１に提供される指向性光導波路の有益な効果と同じであるので、ここでは贅言しない。

【0048】

理解できるように、図１および図３に示すように、本実施例に提供される指向性バックライトモジュール１は、反射板１０１をさらに備えるべきである。Ｎ層の前記光導波路において、第１層光導波路１１１の底部と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の光出射面の両方が露出して覆わない場合、光線漏れを防ぐように、第１層光導波路の底部には反射板１０１が設けられる。または、Ｎ層の光導波路において、第１層光導波路１１１の光出射面と第Ｎ層光導波路１Ｎ１の底面の両方が露出して覆わない場合、光線漏れを防ぐように、第Ｎ層光導波路の底部には反射板が設けられる。

【0049】

本実施形態に提供される指向性バックライトモジュールを三次元画像表示だけでなく、二次元画像表示にも使用できるようにするために、指向性光導波路には導光板１０２が備えられることを確保すべきである。図１および図４に示すように、この場合、指向性バックライトモジュールは、二次元表示用光源１０２０をさらに備え、二次元表示用光源１０２０は導光板１０２の側面に設置され、二次元表示用光源が時分割多重ユニットに信号接続されることによって、二次元画像表示を行う必要がある場合、時分割多重ユニットにより二次元表示用光源１０２０をオンにすることができることを確保する。この場合、時分割多重ユニットは、制御モジュール３０と二次元表示電圧駆動モジュール３００とをさらに備えるべきであり、二次元表示電圧駆動モジュール３００は、二次元表示用光源１０２０に信号接続される。制御モジュール３０、二次元表示電圧駆動モジュール３００、及び各三次元表示電圧駆動モジュールの接続関係については、実施例１における相応の箇所の記載を参照すればよい。

【0050】

なお、本実施例では、三次元表示用光源であろうと、二次元表示用光源１０２０であろうと、その具体的な構造は様々である。例えば、三次元表示用光源および二次元表示用光源１０２０は図３および図６に示す構造を採用する場合、三次元表示用光源および二次元表示用光源１０２０は、いずれも光源１０Ｃと、光源１０Ｃの光出射面に設けられる光視準モジュール１０Ｄとを含む。

【0051】

＜実施例３＞
本発明の実施例は、一種の表示装置が提供される。図１に示すように、当該表示装置は、実施例２に提供される指向性バックライトモジュール１および指向性バックライトモジュールの出射面に位置される光スイッチ部品２を備え、光スイッチ部品２は、表示パネルであってもよく、画像表示が可能なその他の光スイッチ部品であってもよい。画像を表示する時に、光スイッチ部品２により指向性バックライトモジュール１が発したバックライトを調整することによって、画像表示が実現される。

【0052】

従来技術に比べて、本発明の実施例に提供される表示装置の有益な効果は、実施例１に提供される指向性光導波路の有益な効果と同じであるので、ここでは贅言しない。

【0053】

そのうち、本実施例に提供される表示装置は、一般的な携帯電話、タブレットコンピュータ、テレビ、ディスプレイ、ノートブックコンピュータ、デジタルフォトフレーム、またはナビゲータなど、表示機能を有する如何なる製品または部品であっても良い。

【0054】

上記は、本発明の具体的な実施形態に過ぎなく、本発明の保護範囲はこれに限定されず、当業者が本発明の開示範囲に基づいて容易に想到できる変更または差替えは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。よって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に準じるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】