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特許7177920マルチビームエミッタ及びマルチビューピクセルのオフセット行を備えたマルチビューディスプレイ並びに方法
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(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】
(24)【登録日】2022-11-15
(45)【発行日】2022-11-24
(54)【発明の名称】マルチビームエミッタ及びマルチビューピクセルのオフセット行を備えたマルチビューディスプレイ並びに方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 30/56 20200101AFI20221116BHJP
   F21S 2/00 20160101ALI20221116BHJP
   H04N 13/349 20180101ALI20221116BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20221116BHJP
   F21Y 115/15 20160101ALN20221116BHJP
   F21Y 115/30 20160101ALN20221116BHJP
【FI】
G02B30/56
F21S2/00 433
F21S2/00 444
H04N13/349
F21Y115:10
F21Y115:15
F21Y115:30
【請求項の数】 21
(21)【出願番号】P 2021516725
(86)(22)【出願日】2018-10-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-06
(86)【国際出願番号】 US2018053817
(87)【国際公開番号】W WO2020072035
(87)【国際公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-04-09
(73)【特許権者】
【識別番号】514274546
【氏名又は名称】レイア、インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】LEIA INC.
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(74)【代理人】
【識別番号】100093676
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 純子
(74)【代理人】
【識別番号】100126354
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100104282
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 康仁
(72)【発明者】
【氏名】ファタル,デイヴィッド エー.
【審査官】井亀 諭
(56)【参考文献】
【文献】特表2018-503877(JP,A)
【文献】特開2007-279526(JP,A)
【文献】国際公開第2017/131807(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2018/0156963(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 30/56
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
極性反転方式に従って駆動されるように構成されたライトバルブを含むマルチビューピクセルのアレイと、
行状に配置された複数のマルチビームエミッタを有するマルチビームバックライトであって、前記複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ(a multibeam emitter of the multibeam emitter plurality)が、前記マルチビューピクセルアレイ中のマルチビューピクセル(a multivew pixel of the multiview pixel array)に対し、前記マルチビューディスプレイの異なる視線方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを提供するように構成されている、マルチビームバックライトと、を備え、
第2の行に沿った前記マルチビームエミッタの位置が、第1の行に沿った前記マルチビームエミッタの位置に対して、オフセット距離だけ行方向にオフセットされており、前記オフセット距離が、前記行方向に沿った前記極性反転方式の繰り返し極性間の距離を整数倍したものである、
マルチビューディスプレイ。
【請求項2】
前記第1の行と前記第2の行との間に生じる前記オフセット距離が、前記極性反転方式に従って、異なるライトバルブ極性を有する第1のマルチビューピクセル及び第2のマルチビューピクセルのそれぞれの選択された指向性光ビームを提供するように構成されている、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項3】
前記極性反転方式が、前記マルチビューピクセルアレイ内のライトバルブの隣接列における列極性反転を含む、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項4】
前記マルチビームエミッタのサイズが、前記マルチビューピクセル中のライトバルブのサイズの2分の1~前記ライトバルブのサイズの2倍である、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項5】
前記マルチビームエミッタの形状が前記マルチビューピクセルの形状と同等であるか、あるいは前記複数のマルチビームエミッタにおいて隣り合う前記マルチビームエミッタ間の距離が、前記マルチビューピクセルアレイにおいて隣り合うマルチビューピクセル間の距離に等しいかの一方又は両方である、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項6】
前記マルチビームバックライトが、前記ライトガイドの長さに沿って、導波光として光を導波するように構成されたライトガイドをさらに含み、
前記マルチビームエミッタが、前記導波光の一部を複数の指向性光ビームとして外部に散乱させるように構成されたマルチビーム要素を含む、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項7】
前記マルチビーム要素が、前記導波光の一部を前記複数の指向性光ビームとして外部に回折散乱させるように構成された回折格子、前記導波光の一部を前記複数の指向性光ビームとして外部に反射散乱させるように構成された微小反射構造体、又は前記導波光の一部を前記複数の指向性光ビームとして外部に屈折散乱させるように構成された微小屈折構造体のうちの、1つ又はそれ以上を含む、請求項6に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項8】
前記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、前記光源が前記光を前記ライトガイドに提供するように構成されている、光源をさらに備え、前記導波光が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である、請求項6に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項9】
前記マルチビューピクセルアレイ中の前記ライトバルブが液晶ライトバルブを含み、前記極性反転方式が、前記液晶ライトバルブの液晶媒体の分極を緩和す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ディスプレイ。
【請求項10】
光を導波するように構成されたライトガイドと、
行状に配置され、前記マルチビューディスプレイ中の前記マルチビューピクセルと関連付けられた指向性放射光として、前記導波光の一部を外部に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と、
前記指向性放射光を変調して、マルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブのアレイであって、前記ライトバルブアレイ中の異なる前記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中の異なる前記マルチビューピクセルのセットに対応している、ライトバルブのアレイと、を備え、
前記マルチビーム要素の第1の行が、前記マルチビーム要素の第2の行に対して、前記ライトバルブアレイの極性反転方式における繰り返し極性間の距離の整数倍だけオフセットされている、
マルチビューディスプレイ。
【請求項11】
前記極性反転方式が、前記ライトバルブアレイの列極性反転又はドット極性反転のうちの一方を含む、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項12】
前記マルチビーム要素のサイズが前記ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等であるか、前記マルチビーム要素の形状が前記マルチビューピクセルの形状と同等であるか、あるいは前記マルチビーム要素アレイにおいて隣り合う前記マルチビーム要素間の距離が、前記マルチビューディスプレイにおいて隣り合う前記マルチビューピクセル間の距離に等しいかのうちの1つ又はそれ以上である、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項13】
前記マルチビーム要素が、前記導波光の一部を外部に回折散乱させるように構成された回折格子、前記導波光の一部を外部に反射散乱させるように構成された微小反射構造体、又は前記導波光の一部を外部に屈折散乱させるように構成された微小屈折構造体のうちの、1つ又はそれ以上を含む、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項14】
前記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、前記光源が、前記光を前記ライトガイドに提供するように構成されている、光源をさらに備え、前記光が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項15】
前記ライトバルブアレイ中の前記ライトバルブが液晶ライトバルブを含み、前記極性反転方式が、前記液晶ライトバルブの液晶媒体の分極を緩和するように構成されている、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項16】
前記マルチビーム要素の第1の行と第2の行との間に生じる前記オフセットが、前記極性反転方式と関連している前記マルチビュー画像内のピクセルの輝度のちらつきを軽減するように構成されている、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項17】
前記ライトガイドにおいて、前記ライトバルブアレイに隣接するライトガイド側面に対向する側面に配置されている広角バックライトであって、前記広角バックライトが、前記マルチビューディスプレイの二次元(2D)モード中に広角放射光を提供するように構成されている、広角バックライトをさらに備え、
前記ライトガイド及び前記マルチビーム要素アレイが、前記広角放射光に対して透過性となるように構成されており、前記指向性放射光が、前記マルチビューディスプレイのマルチビューモード中に選択的に外部に散乱されるように構成されており、前記マルチビューディスプレイが、前記マルチビューモード中に前記マルチビュー画像を表示し、なおかつ前記2Dモード中に2D画像を表示するように構成されている、請求項10に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項18】
マルチビームバックライト中のマルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを出射するステップであって、前記マルチビームエミッタアレイ中の複数のマルチビームエミッタが、複数のオフセット行に配置され、前記複数のオフセット行では、1つの行は隣接する行からオフセット距離だけ行方向にオフセットされている、ステップと、
マルチビュー画像を表示するように、ライトバルブのアレイを使用して前記指向性光ビームを変調するステップであって、前記マルチビューディスプレイ及び前記ライトバルブアレイ中のマルチビューピクセルに対応する前記ライトバルブアレイ中のライトバルブのセットが、極性反転方式に従って駆動されている、ステップと、を含み、
前記オフセット行間の前記オフセット距離が、前記オフセット行に沿った前記極性反転方式における繰り返し極性間の距離を整数倍したものである、
マルチビューディスプレイの動作方法。
【請求項19】
前記オフセット行間に前記オフセット距離が生じることにより、前記極性反転方式に従って、前記ライトバルブ極性が異なっている第1のマルチビューピクセル及び第2のマルチビューピクセルのそれぞれにおいて、選択された指向性光ビームがもたらされる、請求項18に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
【請求項20】
前記マルチビームバックライトがライトガイドをさらに含む場合において、前記指向性光ビームを出射するステップが、
前記ライトガイド内に導波光として光を導波することと、
マルチビーム要素を含むマルチビームエミッタを使用して、複数の指向性光ビームとして、前記ライトガイドから前記導波光の一部を散乱させることとを含み、
前記マルチビーム要素が、回折格子、微小反射構造体、又は微小屈折構造体のうちの1つ又はそれ以上を含み、前記マルチビーム要素のサイズが、前記ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等である、
請求項18に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
【請求項21】
前記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源を使用して、前記ライトガイドによって導波される光を提供するステップをさらに含み、前記光源が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である前記光を提供している、請求項18に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
適用なし
【0002】
連邦政府による資金提供を受けた研究または開発に関する記載
適用なし
【背景技術】
【0003】
電子ディスプレイは、多種多様な装置及び製品のユーザに情報を伝達するための、ほぼ至る所にある媒体である。最も一般的に使用される電子ディスプレイとしては、陰極線管(cathode ray tube:CRT)、プラズマ・ディスプレイ・パネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、電子発光ディスプレイ(electroluminescent displays:EL)、有機発光ダイオード(OLED)及び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)、並びに電気機械又は電気流体光変調を使用したさまざまなディスプレイ(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)を使用したさまざまなディスプレイが挙げられる。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ(すなわち、光を出射するディスプレイ)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)のいずれかに分類され得る。アクティブディスプレイの最も端的な例としては、CRT、PDP、及びOLED/AMOLEDがある。出射光を考慮したときにパッシブとして通常分類されるディスプレイには、LCDディスプレイ及びEPディスプレイが含まれる。
【0004】
本明細書に記載の原理による実施例及び実施形態のさまざまな特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解することができ、またこれらの図面においては、同様の参照番号が同様の構造要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【0005】
図1A】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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。
【0006】
図1B】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの視線方向に対応している特定の主要角度方向を有する、光ビームの角度成分を表すグラフ表示を示す。
【0007】
図2A】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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。
【0008】
図2B】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの平面図を示す。
【0009】
図3】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの一部の平面図を示す。
【0010】
図4A】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのオフセットパターンを表す平面図を示す。
【0011】
図4B】本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのオフセットパターンを表す平面図を示す。
【0012】
図5】本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、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。
【0013】
図6】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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。
【0014】
図7】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの動作方法を表すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
特定の実施例及び実施形態は、上記の図に示した特徴に加えて、またその代わりとなる1つである他の特徴を有する。これら及び他の特徴については、上記の図を参照して以下で詳述する。
本開示は以下の[1]から[21]を含む。
[1]極性反転方式に従って駆動されるように構成されたライトバルブを含むマルチビューピクセルのアレイと、
行状に配置された複数のマルチビームエミッタを有するマルチビームバックライトであって、上記複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ(a multibeam emitter of the multibeam emitter plurality)が、上記マルチビューピクセルアレイ中のマルチビューピクセル(a multivew pixel of the multiview pixel array)に対し、上記マルチビューディスプレイの異なる視線方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを提供するように構成されている、マルチビームバックライトと、を備え、
第2の行に沿った上記マルチビームエミッタの位置が、第1の行に沿った上記マルチビームエミッタの位置に対して、オフセット距離だけ行方向にオフセットされており、上記オフセット距離が、上記行方向に沿った上記極性反転方式の繰り返し極性間の距離を整数倍したものである、
マルチビューディスプレイ。
[2]上記第1の行と上記第2の行との間に生じる上記オフセット距離が、上記極性反転方式に従って、異なるライトバルブ極性を有する第1のマルチビューピクセル及び第2のマルチビューピクセルのそれぞれの選択された指向性光ビームを提供するように構成されている、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[3]上記極性反転方式が、上記マルチビューピクセルアレイ内のライトバルブの隣接列における列極性反転を含む、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[4]上記マルチビームエミッタのサイズが、上記マルチビューピクセル中のライトバルブのサイズの2分の1~上記ライトバルブのサイズの2倍である、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[5]上記マルチビームエミッタの形状が上記マルチビューピクセルの形状と同等であるか、あるいは上記複数のマルチビームエミッタにおいて隣り合う上記マルチビームエミッタ間の距離が、上記マルチビューピクセルアレイにおいて隣り合うマルチビューピクセル間の距離に等しいかの一方又は両方である、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[6]上記マルチビームバックライトが、上記ライトガイドの長さに沿って、導波光として光を導波するように構成されたライトガイドをさらに含み、
上記マルチビームエミッタが、上記導波光の一部を複数の指向性光ビームとして外部に散乱させるように構成されたマルチビーム要素を含む、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[7]上記マルチビーム要素が、上記導波光の一部を上記複数の指向性光ビームとして外部に回折散乱させるように構成された回折格子、上記導波光の一部を上記複数の指向性光ビームとして外部に反射散乱させるように構成された微小反射構造体、又は上記導波光の一部を上記複数の指向性光ビームとして外部に屈折散乱させるように構成された微小屈折構造体のうちの、1つ又はそれ以上を含む、上記[6]に記載のマルチビューディスプレイ。
[8]上記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、上記光源が上記光を上記ライトガイドに提供するように構成されている、光源をさらに備え、上記導波光が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である、上記[6]に記載のマルチビューディスプレイ。
[9]上記マルチビューピクセルアレイ中の上記ライトバルブが液晶ライトバルブを含み、上記極性反転方式が、上記液晶ライトバルブの液晶媒体の分極を緩和するように構成されている、上記[1]に記載のマルチビューディスプレイ。
[10]光を導波するように構成されたライトガイドと、
行状に配置され、上記マルチビューディスプレイ中の上記マルチビューピクセルと関連付けられた指向性放射光として、上記導波光の一部を外部に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と、
上記指向性放射光を変調して、マルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブのアレイであって、上記ライトバルブアレイ中の異なる上記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中の異なる上記マルチビューピクセルのセットに対応している、ライトバルブのアレイと、を備え、
上記マルチビーム要素の第1の行が、上記マルチビーム要素の第2の行に対して、上記ライトバルブアレイの極性反転方式における繰り返し極性間の距離の整数倍だけオフセットされている、
マルチビューディスプレイ。
[11]上記極性反転方式が、上記ライトバルブアレイの列極性反転又はドット極性反転のうちの一方を含む、上記[10]に記載のマルチビューディスプレイ。
[12]上記マルチビーム要素のサイズが上記ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等であるか、上記マルチビーム要素の形状が上記マルチビューピクセルの形状と同等であるか、あるいは上記マルチビーム要素アレイにおいて隣り合う上記マルチビーム要素間の距離が、上記マルチビューディスプレイにおいて隣り合う上記マルチビューピクセル間の距離に等しいかのうちの1つ又はそれ以上である、上記[10]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、上記導波光の一部を外部に回折散乱させるように構成された回折格子、上記導波光の一部を外部に反射散乱させるように構成された微小反射構造体、又は上記導波光の一部を外部に屈折散乱させるように構成された微小屈折構造体のうちの、1つ又はそれ以上を含む、上記[10]に記載のマルチビューディスプレイ。
[14]上記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、上記光源が、上記光を上記ライトガイドに提供するように構成されている、光源をさらに備え、上記光が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である、上記[10]に記載のマルチビューディスプレイ。
[15]上記ライトバルブアレイ中の上記ライトバルブが液晶ライトバルブを含み、上記極性反転方式が、上記液晶ライトバルブの液晶媒体の分極を緩和するように構成されている、上記[10]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の第1の行と第2の行との間に生じる上記オフセットが、上記極性反転方式と関連している上記マルチビュー画像内のピクセルの輝度のちらつきを軽減するように構成されている、上記[10]に記載のマルチビューディスプレイ。
[17]上記ライトガイドにおいて、上記ライトバルブアレイに隣接するライトガイド側面に対向する側面に配置されている広角バックライトであって、上記広角バックライトが、上記マルチビューディスプレイの二次元(2D)モード中に広角放射光を提供するように構成されている、広角バックライトをさらに備え、
上記ライトガイド及び上記マルチビーム要素アレイが、上記広角放射光に対して透過性となるように構成されており、上記指向性放射光が、上記マルチビューディスプレイのマルチビューモード中に選択的に外部に散乱されるように構成されており、上記マルチビューディスプレイが、上記マルチビューモード中に上記マルチビュー画像を表示し、なおかつ上記2Dモード中に2D画像を表示するように構成されている、上記[10]に記載のマルチビューディスプレイ。
[18]マルチビームバックライト中のマルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを出射するステップであって、上記マルチビームエミッタアレイ中の複数のマルチビームエミッタが、複数のオフセット行に配置され、上記複数のオフセット行では、1つの行は隣接する行からオフセット距離だけ行方向にオフセットされている、ステップと、
マルチビュー画像を表示するように、ライトバルブのアレイを使用して上記指向性光ビームを変調するステップであって、上記マルチビューディスプレイ及び上記ライトバルブアレイ中のマルチビューピクセルに対応する上記ライトバルブアレイ中のライトバルブのセットが、極性反転方式に従って駆動されている、ステップと、を含み、
上記オフセット行間の上記オフセット距離が、上記オフセット行に沿った上記極性反転方式における繰り返し極性間の距離を整数倍したものである、
マルチビューディスプレイの動作方法。
[19]上記オフセット行間に上記オフセット距離が生じることにより、上記極性反転方式に従って、上記ライトバルブ極性が異なっている第1のマルチビューピクセル及び第2のマルチビューピクセルのそれぞれにおいて、選択された指向性光ビームがもたらされる、上記[18]に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
[20]上記マルチビームバックライトがライトガイドをさらに含む場合において、上記指向性光ビームを出射するステップが、
上記ライトガイド内に導波光として光を導波することと、
マルチビーム要素を含むマルチビームエミッタを使用して、複数の指向性光ビームとして、上記ライトガイドから上記導波光の一部を散乱させることとを含み、
上記マルチビーム要素が、回折格子、微小反射構造体、又は微小屈折構造体のうちの1つ又はそれ以上を含み、上記マルチビーム要素のサイズが、上記ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等である、
上記[18]に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
[21]上記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源を使用して、上記ライトガイドによって導波される光を提供するステップをさらに含み、上記光源が、非ゼロの伝搬角度を有するか、あるいは所定のコリメーション係数に従って平行化されているかの一方又は両方である上記光を提供している、上記[18]に記載のマルチビューディスプレイの動作方法。
【0016】
本明細書に記載の原理による実施例及び実施形態は、オフセット行に配置されたマルチビームエミッタ(multibeam emitters)及びマルチビューピクセル(multibeam pixels)を使用するバックライトを提供し、これをマルチビューディスプレイに適用する。本明細書の原理と一致するさまざまな実施形態では、極性反転方式(polarity inversion protocol)に従って駆動されるライトバルブを含むマルチビューピクセルのアレイを有する、マルチビューディスプレイが提供される。本マルチビューディスプレイは、行状に配置され、かつマルチビューピクセルに対応している複数のマルチビームエミッタを有する、マルチビームバックライトをさらに備える。マルチビームエミッタの行は、極性反転方式の繰り返し極性間の距離だけ、互いからオフセットされている。さまざまな実施形態によれば、このオフセットは、極性反転方式と関連している可能性のある、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内の輝度のちらつきを軽減し、場合によっては解消さえするように構成されている。とりわけマルチビューディスプレイの実施形態では、輝度のちらつきを低減又は解消するために、このオフセットを使用して、極性反転方式に従って異なる(例えば、反対の)極性で駆動される本マルチビューディスプレイ中のライトバルブによって、マルチビュー画像のビュー内で隣り合う画像ピクセルが確実に提供されるようにすることができる。
【0017】
本明細書では、「二次元ディスプレイ」又は「2Dディスプレイ」は、その画像が視認される方向に関係なく、実質的に同じ画像のビューを提供する(すなわち、2Dディスプレイにおける所定の視野角内又は視野範囲内で)ように構成されたディスプレイとして定義されている。多くのスマートフォンやコンピュータモニタに見られる液晶ディスプレイ(LCD)は、2Dディスプレイの例である。これに対して本明細書では、「マルチビューディスプレイ」を、異なる視線方向で、又は異なる視線方向から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、電子ディスプレイ又は電子ディスプレイシステムと定義している。具体的には、これらの異なるビューは、マルチビュー画像のシーン又はオブジェクトの異なる透視ビューを表すことができる。場合によっては、マルチビューディスプレイは三次元(3D)ディスプレイと呼ばれることもあり、例えば、マルチビュー画像の異なるビューを2つ同時に視認すると、三次元画像(3D画像)を視認しているかのような知覚がもたらされる。
【0018】
図1Aは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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は、視認されるマルチビュー画像を表示するための画面12を備える。画面12は、例えば電話(例えば、携帯電話、スマートフォンなど)、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータのディスプレイ画面、デスクトップコンピュータのコンピュータモニタ、カメラ用ディスプレイ、又は実質的に他のあらゆる装置の電子ディスプレイであってもよい。マルチビューディスプレイ10は、画面12に対して、異なる視線方向16でマルチビュー画像の異なるビュー14を提供している。視線方向16を、画面12からさまざまな異なる主要角度方向に延在する矢印として示し、異なるビュー14を、矢印(すなわち、視線方向16を示している)の終端にある多角形の斜線付きボックスとして示し、また、4つのビュー14及び4つの視線方向16のみを示しているが、これらを全て例示として示すのであって、限定するものではない。なお、図1Aではこれら異なるビュー14を画面12の上方にあるように示しているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ10上に表示されるとき、これらのビュー14は、実際には画面12上又はその近傍に出現する。画面12の上方にビュー14を図示しているのは、図示を簡単にするためのみであり、また、特定のビュー14に対応している視線方向16のそれぞれの方向から、マルチビューディスプレイ10を視認していることを表す意図がある。
【0019】
視線方向、すなわちマルチビューディスプレイの視線方向に対応している方向を有する光ビームは通常、本明細書における定義により、角度成分{θ、φ}が示す主要角度方向を有する。本明細書では、角度成分θを、光ビームの「仰角成分」又は「仰角」と呼んでいる。角度成分φを、光ビームの「方位角成分」又は「方位角」と呼んでいる。定義により、仰角θを垂直面内(例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に垂直な角度とする一方、方位角φを水平面内(例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に平行)の角度としている。
【0020】
図1Bは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの視線方向(例えば、図1Aの視線方向16)に対応している特定の主要角度方向を有する、光ビーム20の角度成分{θ、φ}を表すグラフ表示を示す。加えて、本明細書における定義により、光ビーム20を特定の地点から出射させるか、又は放射させている。すなわち、定義上光ビーム20は、本マルチビューディスプレイ内の特定の原点と関連付けられた中心光線を有する。図1Bはまた、光ビーム(又は視線方向)の原点Oを示している。
【0021】
また、本明細書では、「マルチビュー画像」や「マルチビューディスプレイ」という用語で使用している「マルチビュー」という用語を、さまざまな視野を表示するか、又は複数のビューのビュー間における角度視差を含む複数のビューと定義している。さらに、本明細書では「マルチビュー」という用語は、本明細書における定義により、3つ以上の異なるビュー(すなわち、最低3つのビュー、ひいては概ね4つ以上のビュー)を明示的に含む。したがって、本明細書で使用している「マルチビューディスプレイ」を、シーン又は画像を表示するために異なるビューを2つのみ含む立体ディスプレイと明確に区別している。ただし、マルチビュー画像及びマルチビューディスプレイは3つ以上のビューを含んでいる場合があるが、本明細書における定義により、一度に表示するマルチビュー表示を2つのみ選択して(例えば、片眼ごとに1つのビュー)、立体画像のペアとしてマルチビュー画像を表示してもよい(例えば、マルチビューディスプレイ上で)。
【0022】
本明細書では「マルチビューピクセル」を、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューそれぞれにおける「ビュー」ピクセルを表す、ピクセルのセットとして定義している。具体的には、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それぞれにおけるビューピクセルに対応するか、又はそれを表す個々のピクセル又はピクセルのセットを有していてもよい。したがって、本明細書における定義により、「ビューピクセル」を、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル内のビューに対応するピクセル又はピクセルのセットとしている。いくつかの実施形態では、1つのビューピクセルは、1つ又はそれ以上のカラーサブピクセルを含んでいてもよい。加えて、マルチビューピクセル中のビューピクセルを、本明細書における定義により、ビューピクセルのそれぞれが、別々のビューの1つに対応する1つの所定の視線方向と関連付けられているということから、いわゆる「指向性ピクセル」としている。さらに、さまざまな実施例及び実施形態によれば、マルチビューピクセル中のビューピクセルは、異なるビューそれぞれにおいて同等、又は少なくとも実質的に同様の位置若しくは座標を有していてもよい。例えば、第1の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それぞれにおいて{x、y}に位置する個々のビューピクセルを有する一方、第2のマルチビューピクセルは、異なるビューそれぞれにおいて{x、y}に位置する個々のビューピクセルを有する、などとしてもよい。
【0023】
いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル内のビューピクセルの数は、本マルチビューディスプレイのビューの数に等しくてもよい。例えば、この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と関連付けられた、64個のビューピクセルを提供することができる。別の実施例では、本マルチビューディスプレイは8×4アレイのビュー(すなわち、32ビュー)を提供してもよく、その際、このマルチビューピクセルは32個のビューピクセル(すなわち、各ビューに1つ)を含んでいてもよい。さらに、異なるビューピクセルはそれぞれ、例えば64個の異なるビューに対応する視線方向の異なる1つに対応する、関連付けられた方向(例えば、光ビームの主要角度方向)を有していてもよい。さらに、いくつかの実施形態によれば、本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、本マルチビューディスプレイの各ビューのマルチビューディスプレイ表示におけるビューピクセル(すなわち、選択されたビューを構成しているピクセル)の数と実質的に等しくてもよい。例えば、あるビューが640×480個のビューピクセル(すなわち、640×480のビュー解像度)を含む場合、本マルチビューディスプレイは307,200個のマルチビューピクセルを有していてもよい。別の実施例では、当該ビューが100×100個のピクセルを含む場合、本マルチビューディスプレイは、全部で1万(すなわち、100×100=10,000)のマルチビューピクセルを含んでいてもよい。
【0024】
本明細書における定義により、「マルチビームエミッタ」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若しくは要素である。いくつかの実施形態では、このマルチビームエミッタは、ライトガイド内に導波される光の一部を外部に結合することによって光ビームを提供するように、バックライトのライトガイドに光学的に結合されてもよい。そのような実施形態では、マルチビームエミッタは「マルチビーム要素」を含んでいてもよい。他の実施形態では、マルチビームエミッタは、光ビームとして出射される光を生成してもよい(すなわち、光源を含んでいてもよい)。また、マルチビームエミッタによって生成される複数の光ビーム中の光ビームは、本明細書における定義により、互いに異なる主要角度方向を有する。具体的には、定義上、複数の光ビーム中の1つの光ビームは、複数の光ビーム中の別の光ビームとは異なる所定の主要角度方向を有する。さらに、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、これら複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に限定されるか、又は複数の光ビーム内の光ビームの別々の主要角度方向を含む、所定の角度広がりを有していてもよい。したがって、これらの光ビームを組み合わせて(すなわち、複数の光ビーム)生じる所定の角度広がりは、ライトフィールドを表すことができる。さまざまな実施形態によれば、さまざまな光ビームの異なる主要角度方向はある特性、例えばマルチビームエミッタのサイズ(例えば、長さ、幅、面積など)を含むが、これに限定されない特性によって決定される。いくつかの実施形態では、このマルチビームエミッタを、本明細書における定義により、「拡張点光源」、すなわち、マルチビームエミッタの領域にわたって分布している複数の点光源と見なしてもよい。また、このマルチビームエミッタによって生成される光ビームは、本明細書における定義により、また図1Bに関して上述したように、角度成分{θ、φ}によって示される主要角度方向を有する。
【0025】
本明細書では、「ライトガイド」を、内部全反射を使用して構造体内の光を導波している、1つの構造体と定義している。具体的には、このライトガイドは、ライト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んでいてもよい。「ライトガイド」という用語は通常、ライトガイドの誘電体材料と、そのライトガイドを包囲している材料又は媒体との間の境界面において光を導波するために、内部全反射を使用する誘電体光導波路を指す。定義により、内部全反射の条件を、ライトガイドの屈折率が、ライトガイド材料の表面に隣接する包囲媒体の屈折率よりも大きいこととしている。いくつかの実施形態では、このライトガイドは、内部全反射をさらに促進するために、上記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いてもよい。このコーティングは、例えば反射コーティングであってもよい。このライトガイドはいくつかのライトガイド、例えば平板ガイド若しくはスラブガイド、又はストリップガイドのうちの一方若しくは両方を含むが、これらに限定されないライトガイドの任意のものであってもよい。
【0026】
本明細書では「コリメーション係数」を、光の平行化の程度と定義している。具体的には、コリメーション係数は、本明細書における定義により、平行化された光ビーム内の光線の角度広がりを定義している。例えば、コリメーション係数σは、平行光のビーム内にある光線の大部分が、特定の角度広がり内にあること(例えば、平行光ビームの中心又は主要角度方向を中心に+/-σ度)を示すことができる。いくつかの実施例によれば、平行光ビームの光線は、角度に関してガウス分布を有してもよく、また角度広がりは、平行光ビームのピーク強度の2分の1によって求められる角度であってもよい。
【0027】
本明細書では、「光源」を、光提供源(例えば、光を発生させて出射するように構成された発光体)と定義している。例えば、この光源は、駆動するか又はオンにすると光を出射する、発光ダイオード(LED)などの発光体を含んでいてもよい。具体的には、本明細書では、この光源は実質的に任意の光提供源であるか、又は実質的に任意の発光体、例えば発光ダイオード(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、プラズマ式発光体、蛍光灯、白熱灯、又は実質的に任意の他の光提供源のうちの1つ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発光体を含んでいてもよい。この光源によって生成される光はある色を有していてもよく(すなわち、特定の波長の光を含んでいてもよい)、又はある範囲内の波長(例えば、白色光)であってもよい。いくつかの実施形態では、この光源は複数の発光体を含んでいてもよい。例えば、この光源は、ある色、すなわち波長を有する光を発光体の少なくとも1つが発生させる形態の、発光体のセット又はグループを含んでいてもよく、その色、すなわち波長は、このセット又はグループにおける少なくとも1つの他の発光体が発生させる光の色若しくは波長とは異なっている。これらの異なる色は、例えば原色(例えば、赤色、緑色、青色)を含んでいてもよい。
【0028】
定義上、「広角」放射光を、マルチビュー画像又はマルチビューディスプレイのビューの円錐角よりも大きい円錐角を有する光として定義している。具体的には、いくつかの実施形態では、広角放射光は、約20度よりも大きい円錐角(例えば、>±20°)を有していてもよい。他の実施形態では、この広角放射光の円錐角は、約30度よりも大きくてもよく(例えば、>±30°)、約40度よりも大きくてもよく(例えば、>±40°)、又は50度よりも大きくてもよい(例えば、>±50°)。例えば、広角放射光の円錐角は、約60度よりも大きくてもよい(例えば、>±60°)。
【0029】
いくつかの実施形態では、この広角放射光の円錐角を、LCDコンピュータモニタ、LCDタブレット、LCDテレビ、又は広角視認に対応した同様のデジタルディスプレイ装置の視野角とほぼ同じとなるように定義してもよい(例えば、約±40~65°)。他の実施形態では、広角放射光はまた、散乱光、略散乱光、無指向性光(すなわち、特定の又は定義されたいずれの指向性も欠く)、又は単一若しくは略均一な方向を有する光として特徴付けられるか、あるいは記載されてもよい。
【0030】
本明細書において「極性反転」、より詳細には「極性反転方式」は、ライトバルブのアレイを駆動するために使用される、駆動信号の極性スイッチングの構成を指す。例えば、本明細書で定義している極性反転方式に従って、第1のライトバルブは、第1の時間間隔中に正の駆動信号又は励振(例えば、正の駆動電圧V+)を使用して駆動されてもよく、その一方で第2のライトバルブは、第1の時間間隔中に負の駆動信号又は励振(例えば、負の駆動電圧V-)を使用して駆動されてもよい。続いて、本極性反転方式に従って、第2の時間間隔の間に、第1のライトバルブは負の駆動信号又は励振(例えば、V-)によって駆動されてもよく、また、第2のライトバルブは正の駆動信号又は励振(例えば、V+)によって駆動されてもよい。また、これら第1及び第2の時間間隔は、時間の関数としてそれぞれの第1及び第2のライトバルブに等しく正及び負の駆動信号を提供するように、時間的に交互になってもよい。さらに、本極性反転方式では、本明細書における定義により、ライトバルブのアレイ全体にわたる極性反転のパターンを表すことができる。これら極性反転パターンの例には、例えばライン反転パターン(例えば、行反転、列反転など)又はドット反転パターンが含まれるが、これらに限定されない。極性反転又は極性スイッチングを使用して、さまざまなライトバルブのタイプを切り替えることによる有害影響を緩和できる一方、本極性反転方式を使用して、例えばこれらのライトバルブに基づいて発生するディスプレイのちらつきを軽減、又は解消さえすることができる。具体的には、極性反転は、例えば本極性反転の異なる極性状態それぞれにおいて、特定のライトバルブが有する見かけ上の輝度レベルを平均化するように構成されていてもよい。
【0031】
また、本明細書で使用する場合、冠詞「a(1つの)」は、当特許分野においてその通常の意味、すなわち「1つ又はそれ以上」という意味を有することが意図される。例えば、「(a、1つの)マルチビューピクセル」は1つ又はそれ以上のマルチビューピクセルを意味し、したがって、本明細書では、「(a、1つの)マルチビューピクセル」は「1つ又はそれ以上のマルチビューピクセル」を意味する。また、本明細書における「上部の(top)」、「下部の(bottom)」、「上側の(upper)」、「下側の(lower)」、「上に(up)」、「下に(down)」、「前(front)」、「後(back)」、「第1の(first)」、「第2の(second)」、「左(left)」又は「右(right)」へのいずれの言及も、本明細書における限定を意図するものではない。本明細書では、「約(about)」という用語は、値に適用される場合、通常その値を生成するために使用される機器の許容範囲内にあることを意味するか、あるいは別段の明示的な指定がない限り、プラスマイナス10%、又はプラスマイナス5%、若しくはプラスマイナス1%を意味してもよい。また、本明細書で使用する「実質的に/略(substantially)」という用語は、過半数、あるいはほぼ全て、又は全て、若しくは約51%~約100%の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書における実施例は例示を意図するものに過ぎず、説明を目的として示してあり、限定するものではない。
【0032】
本明細書に記載の原理による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2Aは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100の断面図を示す。図2Bは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100の平面図を示す。図3は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100の一部の平面図を示す。
【0033】
図2A図2Bに示すマルチビューディスプレイ100は、マルチビューピクセル110のアレイを備える。マルチビューピクセルアレイ中のマルチビューピクセル110は、マルチビューディスプレイ100の複数の異なるビューを提供するように構成されている。さまざまな実施形態によれば、マルチビューピクセル110のアレイはライトバルブ112を含む。具体的には、例えば図示のように、マルチビューピクセルアレイ中のマルチビューピクセル110はライトバルブ112のセットを含み、マルチビューピクセル110中のビューピクセル110’は、マルチビューピクセル110を構成しているライトバルブ112のセットにおけるライトバルブ112に対応している。さまざまな実施形態では、マルチビューピクセルアレイ中のライトバルブ112として、例えば液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、又はエレクトロウェッティングに基づくライトバルブを含むが、これらに限定されないさまざまなタイプのライトバルブが使用されてもよい。以下でさらに説明しているように、当該アレイ中のライトバルブ112は、マルチビューディスプレイ100の視線方向に対応する指向性光ビームを変調するように構成されている。マルチビューピクセル110は、図2B及び図3では破線を使用して描写されている。
【0034】
さまざまな実施形態では、マルチビューピクセルアレイ中のライトバルブ112は、極性反転方式に従って駆動されるように構成されている。具体的には、図3は、マルチビューピクセルアレイ中のいくつかのマルチビューピクセル110を備えるマルチビューディスプレイ100の一部を、これらに対応しており、極性反転方式に従って駆動されるライトバルブ112と共に示している。図3に示すように、正極性を(+)記号で示し、負極性を(-)記号で示している。マルチビューピクセルアレイ中のライトバルブ112は、いくつかの極性反転方式のいずれかに従って駆動されてもよい。例えば、これらのライトバルブ112は、ライトバルブ112において隣り合うラインが互いに反対の極性を使用して駆動される、いわゆるライン反転方式によって駆動されてもよい。いくつかの実施形態では、本ライン反転方式をライトバルブ112の行に沿って、又はこれらの行に対して実装してもよく、このために、例えば「行」反転方式と呼ぶことができる。他の実施形態では、本ライン反転方式をライトバルブ112の列に沿って、又はこれらの列に対して実装してもよく、このために、例えば「列」反転方式と呼ぶことができる。さらに他の実施形態では、ライトバルブ112の本反転方式は、別の反転方式、例えばいわゆる「ドット」反転方式や2ライン反転方式(同じ極性を有する隣接ラインのペア)又は異なる反転方式のさまざまな組み合わせを含むが、これらに限定されない反転方式に従って、ライトバルブ112が駆動される形態を含んでいてもよい。図3に示すように、例示として、かつ限定することなく、これらのライトバルブ112がライン反転方式に従って、具体的には列反転方式に従って駆動されるように図示している。
【0035】
さまざまな実施形態によれば、本極性反転方式は、ライトバルブ112のスイッチングに関連して発生する分極又は他の極性誘起の効果を緩和するように構成されていてもよい。例えば、ライトバルブ112がスイッチング媒体として液晶材料を含む場合、本極性反転方式により、ライトバルブ112の液晶材料の分極を緩和したり、又は防止したりさえすることができる。具体的には、動作中に単一の極性(例えば、正極性又は負極性のいずれか一方を含む駆動信号)を有する駆動信号(例えば、電界)にさらされる液晶材料(すなわち、液晶ライトバルブ)を含むライトバルブ112は、イオンドリフト又は同様の課題を経時的に発生させる恐れがある。液晶材料を含むライトバルブ112の極性が周期的に反転することにより、そのようなイオンドリフトの発生率や深刻度を低減したり、ひいては液晶に基づくライトバルブ112の使用可能寿命を延長したりすることができる。同様に、極性反転は他の技術、例えば電気泳動ライトバルブ又はエレクトロウェッティングライトバルブを含むが、これらに限定されない技術に基づく、ライトバルブ112における極性誘起の影響を緩和するのにも有用である可能性がある。
【0036】
図2Aに戻って参照すると、マルチビューディスプレイ100は、マルチビームバックライト120をさらに備える。このマルチビームバックライト120は、ライトバルブ112を含むマルチビューピクセル110のアレイに指向性光(例えば、指向性光ビームとして)を提供するように構成されている。マルチビームバックライト120は、2つの実質的に平行で対向している平面(すなわち、上面及び底面)を含む基板の「スラブ」又は実質的に平坦なブロック様の形状であってもよい。さまざまな実施形態によれば、マルチビームバックライト120は、行状に配置された複数のマルチビームエミッタ122を含む。いくつかの実施形態では、これら複数のマルチビームエミッタ122は、例えば図2Aに示すように、マルチビューピクセル110のアレイに隣接するマルチビームバックライト120の第1の(又は上)面120’に、又はこれに隣接して配置されてもよい。他の実施形態(図示せず)では、複数のマルチビームエミッタ122は、マルチビームバックライト120の第2の又は背面120’’(すなわち、第1の面120’に対向している面)に配置されてもよい。さらに他の実施形態では、複数のマルチビーム要素中のマルチビームエミッタ122は、第1の面120’と第2の面120’’との間でマルチビームバックライト120の内側に配置されてもよい。
【0037】
さまざまな実施形態によれば、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は、マルチビューピクセルアレイ中の対応するマルチビューピクセル110に対し、主要角度方向を有する複数の指向性光ビーム102(すなわち、指向性光)を提供するように構成されている。さまざまな実施形態によれば、複数の指向性光ビーム102の異なる主要角度方向は、マルチビューディスプレイ100のそれぞれ異なる視線方向に対応している。具体的には、図2Aは、例示として、かつ限定することなく、マルチビームバックライト120の第1の(又は上)面120’から離隔する方向に向かうように図示されている複数の発散する矢印として、指向性光ビーム102を示している。
【0038】
さまざまな実施形態によれば、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は、互いから離隔していてもよい。具体的には、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は、互いに平行な複数の行状に、マルチビームバックライト120の表面にわたり散在していてもよい。さらに、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は、有限の空間だけ互いから離隔していてもよく、当該行のそれぞれに沿った個々の異なる要素を表すことができる。すなわち、本明細書における定義により、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は、行内で有限の(すなわち、非ゼロの)エミッタ間距離(例えば、有限の中心間距離)によって互いから離隔しており、また定義上これらの行も、同様に互いから離隔している。また、いくつかの実施形態によれば、複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122は通常、当該行内又は隣接する行間のいずれにおいても、互いに交差したり、重なり合ったり、あるいは接触したりしない。
【0039】
図3に示すマルチビューディスプレイ100は例示として、かつ限定することなく、4×4のビュー構成内に配置された16個の異なるビューを提供している。すなわち、マルチビューディスプレイ100中のマルチビューピクセル110は、4×4アレイのビュー(すなわち、16個のビュー)を提供しており、したがって16個のビューピクセル110’を含み、これらビューピクセル110’はそれぞれ、マルチビューピクセルアレイにおいて、複数のライトバルブ112のうちの別々のライトバルブ112に対応している。したがって、ビューピクセル110’のそれぞれは、マルチビューディスプレイ100における異なるビュー、すなわちマルチビューディスプレイ100に表示されるマルチビュー画像の異なるビューに対応している。さらに、マルチビューピクセル110のアレイ及び同じくそのライトバルブ112は、図3に示すように、ライトバルブ112の列に沿ったライン反転方式に従って駆動される。
【0040】
また、図3に示すように、マルチビームエミッタ122のアレイ中のマルチビームエミッタ122は、マルチビューピクセル110のアレイを通して視認することができる。複数のマルチビームエミッタ中のマルチビームエミッタ122と対応するマルチビューピクセル110(例えば、ライトバルブ112のセット)との関係は、1対1の関係であってもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、同数のマルチビューピクセル110とマルチビームエミッタ122とが存在してもよい。図2B及び図3は、例示としてこの1対1の関係を明示的に示しており、ここでは、ライトバルブ112の異なるセットを含むマルチビューピクセル110の各々を、太い線で画定して図示しており、また、マルチビューピクセル110はそれぞれ、図示しているマルチビームエミッタ122の1つ1つに対応している。なお、図3は、マルチビュー画像又はマルチビューディスプレイ100の番号付きビューに対応する符号(例えば、「1’」、「2’」、「3’」、…)をさらに含む。
【0041】
図3を参照すると、第2の行IIに沿ったマルチビームエミッタ122の位置は、第1の行Iに沿ったマルチビームエミッタ122の位置に対して行方向にオフセットされている。すなわち、図3に示すように、第2の行IIにあるマルチビームエミッタ122の位置は、第1の行Iにあるマルチビームエミッタ122中の対応する位置から、オフセット距離Δだけオフセットされており、このオフセット距離Δは行方向に存在している。さらに、マルチビームエミッタ122とマルチビューピクセル110とが1対1の関係にあるために、第1の行I及び第2の行IIにあるマルチビューピクセル110もまた、互いからオフセットされている。なお、図2Bでも、マルチビームエミッタ122とマルチビューピクセル110とが対応していることから、第1及び第2の行I、IIにあるマルチビューピクセル110が、やはりオフセット距離Δだけオフセットされている。その結果、同じビュー番号に対応するビューピクセル110’は、第1の行Iと第2の行IIとの間で同じ列を共有していない。例えば、第1のマルチビューピクセル110-1のビュー「1」に対応するビューピクセル110’は、第2のマルチビューピクセル110-2のビュー「1’」に対応する別のビューピクセル110’と同じ列のライトバルブ112内にはない。同様に、第1のマルチビューピクセル110-1のビュー「5」に対応するビューピクセル110’は、第2のマルチビューピクセル110-2のビュー「5’」に対応する別のビューピクセル110’とライトバルブ112の同じ列内にはない。
【0042】
いくつかの実施形態によれば、第2の行IIに沿ったマルチビームエミッタ122の位置の、第1の行Iにあるマルチビームエミッタに対するオフセット距離Δは、行方向に沿った極性反転方式の繰り返し極性間の距離を整数倍したものである。例えば、図3に示すように、ライン反転方式(列反転)では、行に沿って、又は行方向に、1ビューピクセル110’おきに、又は1ライトバルブ112おきに繰り返し極性を生成している。すなわち、極性(+/-)は、図示のように行に沿って、若しくは行方向に、1つのビューピクセル110’又はライトバルブ112から次のビューピクセル110’又はライトバルブ112へと交互に並んでいる。したがって、本極性反転方式の繰り返し極性間の距離は、図示のように、ビューピクセル110’又はライトバルブ112のサイズを指す。また、第2の行IIに沿ったマルチビームエミッタ122の位置の、第1の行Iにあるマルチビームエミッタ122に対するオフセット距離Δは、ビューピクセル110’又はライトバルブ112のサイズを整数倍したものであってもよい。したがって、図3に示すように、第2の行Iにあるマルチビームエミッタ122は、第1の行Iにあるマルチビームエミッタ122から、オフセット距離Δだけ行方向に、ビューピクセル110’によってオフセットされている。
【0043】
さまざまな実施形態によれば、第1の行Iと第2の行IIとの間に生じるオフセット距離Δは、本極性反転方式に従って、対応するライトバルブ112においてそのライトバルブ極性が異なっている第1のマルチビューピクセル110-1及び第2のマルチビューピクセル110-2のそれぞれの選択された指向性光ビームを提供するように構成されていてもよい。すなわち、特定のビュー(例えば、ビュー1又はビュー5)に対応する所与のビューピクセル110’では、第1のマルチビューピクセル110-1のライトバルブ極性が、第2のマルチビューピクセル110-2のライトバルブ極性とは異なっている。例えば、第1の行Iにあるマルチビューピクセル110-1中のビューピクセル110’(例えば、ビュー1又はビュー5に対応する)が有するライトバルブ極性は、第2の行IIにある第2のマルチビューピクセル110-2中の対応するビューピクセル110’(ビュー1又はビュー5に対応する)が有するライトバルブ極性とは異なっている。具体的には、図3に示すように、第1のマルチビューピクセル110-1のビュー1に対応するライトバルブ112は正極性(+)を有する一方、隣接する第2のマルチビューピクセル110-2のビュー1に対応するライトバルブ112は、負極性(-)を有する。さまざまな実施形態によれば、マルチビューディスプレイ100中のマルチビームエミッタ122又はマルチビューピクセル110(マルチビームエミッタ122とそれらに対応するマルチビューピクセル110との1対1の関係による)における第1の行Iと第2の行IIとの間に生じるオフセット距離Δは、さまざまな異なるパターンでマルチビューディスプレイ100全体において繰り返されてもよい。
【0044】
図4Aは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100のオフセットパターンを表す平面図を示す。図4Bは、本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100のオフセットパターンを表す平面図を示す。図4A及び図4Bに示すように、正方形はそれぞれ、特定のマルチビューピクセル110に対応する特定のマルチビームエミッタ122を表している。図示のように、マルチビームエミッタ122の第1の行と第2の行(そしてその延長で破線によって示しているマルチビューピクセル110)とは隣接しており、オフセット距離Δ、例えばライトバルブ112の幅だけ行方向にオフセットされている。また、図4Aでは、マルチビームエミッタ122の第3の行は第2の行に隣接しており、マルチビームエミッタ122の第2の行と同じ方向に、オフセット距離Δだけ第2の行からオフセットされている。さらに、図示のように、第3の行に隣接している第4の行は、第3の行と同じ方向に、第3の行からオフセットされており、以下同様に続く。図4Bでは、オフセットパターンの繰り返しが異なっている。そこでは、連続番号が付されているマルチビームエミッタ122の行、すなわちマルチビューピクセル110の行のシーケンスにおいて、第1、第3、及び第5の行などが互いに整列されている(すなわち、オフセットされていない)のに対し、第2、第4、及び第6の行は、それぞれ行方向に第1の行、第3の行、及び第5の行からオフセット距離Δだけオフセットされている。その結果、図4Bに示すように、偶数行と奇数行とが行方向に互いからオフセットされている。
【0045】
再度図2Aを参照すると、いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタ122のサイズは、マルチビューディスプレイ100中のライトバルブ112(すなわち、マルチビューピクセル110中のビューピクセル110’)のサイズと同等であってもよい。本明細書では、この「サイズ」を、さまざまな方法、例えば長さ、幅、又は面積を含むが、これらに限定されないさまざまな方法のいずれかで定義していてもよい。例えば、ライトバルブ112のサイズはライトバルブの長さであってもよく、これと同等であるマルチビームエミッタ122のサイズも同様に、マルチビームエミッタ122の長さであってもよい。別の実施例では、サイズは、マルチビームエミッタ122の面積をライトバルブ112の面積と同等にすることができるような面積を指していてもよい。
【0046】
いくつかの実施形態では、このマルチビームエミッタ122のサイズを、このマルチビームエミッタのサイズがライトバルブのサイズの約50パーセント(50%)~約200パーセント(200%)となるように、ライトバルブのサイズと同等にしている。例えば、このマルチビームエミッタのサイズを「s」で示し、ライトバルブのサイズを「S」で示す場合(例えば、図2Aに示すように)、マルチビームエミッタのサイズsを式(1)で次のように示すことができる。
【数1】
【0047】
他の実施例では、マルチビームエミッタのサイズはライトバルブのサイズの約60パーセント(60%)よりも大きく、あるいはライトバルブのサイズの約70パーセント(70%)よりも大きく、又はライトバルブのサイズの約80パーセント(80%)よりも大きく、若しくはライトバルブのサイズの約90パーセント(90%)よりも大きく、また、マルチビームエミッタ122はライトバルブのサイズの約180パーセント(180%)よりも小さく、あるいはライトバルブのサイズの約160パーセント(160%)よりも小さく、又はライトバルブのサイズの約140パーセント(140%)よりも小さく、若しくはライトバルブのサイズの約120パーセント(120%)よりも小さい。例えば、「同等のサイズ」であることから、マルチビームエミッタのサイズは、ライトバルブのサイズの約75パーセント(75%)~約150パーセント(150%)であってもよい。別の実施例では、マルチビームエミッタのサイズがライトバルブのサイズの約125パーセント(125%)~約85パーセント(85%)である場合、マルチビームエミッタ122をライトバルブ112と同等のサイズとすることができる。いくつかの実施形態によれば、マルチビームエミッタ122とライトバルブ112とが該当する同等のサイズは、本マルチビューディスプレイのビュー間の暗い領域を低減するように、又はいくつかの実施例では最小化するように選択されてもよく、その一方で同時に、本マルチビューディスプレイのビュー間の重なりを低減するように、又はいくつかの実施例では最小化するように選択されてもよい。
【0048】
いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタ122の形状は、マルチビューピクセル110の形状、すなわちマルチビューピクセル110に対応するライトバルブ112のセット(又はサブアレイ)の形状と同等である。例えば、マルチビームエミッタ122の形状は正方形であってもよく、また、マルチビューピクセル110の形状(又は対応するライトバルブ112のセットの構成)は、図2Bに示すように、実質的に正方形であってもよい。別の実施例では、マルチビームエミッタ122の形状は長方形であってもよく、これはすなわち、幅又は横方向寸法よりも長さ又は縦方向寸法が大きくてもよいことを意味する。本実施例では、マルチビームエミッタ122に対応するマルチビューピクセル110の形状(すなわちライトバルブ112のセットの構成)は、類似の長方形形状であってもよい。さらに他の実施例(図示せず)では、マルチビームエミッタ122及びこれらに対応するマルチビューピクセル110の形状は、さまざまな形状、例えば三角形形状、六角形形状、又は円形形状を含むか、若しくはこれらを少なくとも近似するが、これらに限定されないさまざまな形状である。
【0049】
さらに、複数のマルチビームエミッタにおいて隣り合うマルチビームエミッタ122間の距離は、隣り合うマルチビューピクセル110間の距離に等しくてもよい。いくつかの実施形態では、複数のマルチビームエミッタにおいて隣り合うマルチビームエミッタ122のペア間のエミッタ間距離(例えば、中心間距離)は、これに対応しており、例えばライトバルブのセットによって表される、対応する隣り合うマルチビューピクセル110のペア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2Bに示すように、第1のマルチビームエミッタ122aと第2のマルチビームエミッタ122bとの間の中心間距離dは、第1のライトバルブのセット112aと隣接するマルチビューピクセル110における第2のライトバルブのセット112b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、マルチビームエミッタ122のペア及びこれらに対応するライトバルブのセットが有する相対的な中心間距離は異なっていてもよく、例えば、マルチビームエミッタ122のエミッタ間間隔(すなわち、中心間距離d)は、マルチビューピクセル110を表すライトバルブのセット間の間隔(すなわち、中心間距離D)よりも大きいか、又は小さいかのいずれか一方であってもよい。
【0050】
さらに図2Aを参照すると、いくつかの実施形態では、マルチビームバックライト120はライトガイド124をさらに含んでいてもよい。ライトガイド124は、本ライトガイドの長さに沿って、導波光104(すなわち、導波光ビーム)として光を導波するように構成されている。例えば、ライトガイド124は、光導波路として構成された誘電体材料を含んでいてもよい。この誘電体材料は、誘電体光導波路を包囲している媒体の第2の屈折率よりも高い、第1の屈折率を有していてもよい。例えば、屈折率差は、ライトガイド124の1つ又はそれ以上の導波モードに従って、導波光104の内部全反射を促進するように構成されている。
【0051】
いくつかの実施形態では、このライトガイド124は、光学的に透過性な誘電体材料の実質的に平板のシートの、延展された実質的に平面状のシートを含むスラブ光導波路又は板状光導波路(つまり、板状ライトガイド)であってもよい。この誘電体材料で構成された実質的に平面状のシートは、内部全反射を使用して導波光104を導波するように構成されている。さまざまな実施例によれば、このライトガイド124の光学的に透過性の材料は、さまざまな誘電体材料、例えばさまざまなタイプのガラス(例えば、石英ガラス、アルミノケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなど)又は実質的にかつ光学的に透過なプラスチック若しくはポリマー(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つ又はそれ以上を含むが、これらに限定されないさまざまな誘電体材料のいずれかを含むか、又はそのいずれかで構成されていてもよい。いくつかの実施例では、ライトガイド124は、ライトガイド124の表面の少なくとも一部(例えば、第1の面又は第2の面のうちの一方若しくは両方)に、クラッド層(図示せず)をさらに含んでいてもよい。いくつかの実施例によれば、このクラッド層を使用して、内部全反射をさらに促進することができる。
【0052】
さらに、いくつかの実施形態によれば、ライトガイド124は、ライトガイド124の対向面間の非ゼロの伝搬角度での内部全反射に従って、導波光104を導波するように構成されている。具体的には、導波光104は、非ゼロの伝搬角度でライトガイド124の表面間で反射又は「跳ね返る」ことによって伝搬している。いくつかの実施形態では、異なる色の光を含む導波光104中の複数の導波光ビームは、異なる色固有の非ゼロの伝搬角度のそれぞれで、ライトガイド124によって導波されてもよい。なお、図示を簡単にするために、図2Aには非ゼロの伝搬角度を示していない。ただし、伝搬方向103を示す太字矢印は、図2Aのライトガイド長に沿った導波光104の一般的な伝搬方向を示している。
【0053】
いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ100中のマルチビームエミッタ122は、マルチビーム要素を含む。マルチビームエミッタ122中のマルチビーム要素は、マルチビュー画像又はマルチビューディスプレイ100の視線方向に対応する主要角度方向を有する複数の指向性光ビーム102として、ライトガイド124からの光を外部に散乱させるように構成されている。さまざまな実施形態によれば、このマルチビーム要素は、導波光104の一部を外部に散乱させるように構成された、いくつかの異なる構造体のいずれかを含んでいてもよい。例えば、これらの異なる構造体には、回折格子、微小反射素子、微小屈折素子、又はそれらのさまざまな組み合わせが含まれてもよいが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、回折格子を含むマルチビーム要素は、主要角度方向が異なる複数の指向性光ビームとして、導波光部分を外部に回折散乱させるように構成されている。他の実施形態では、微小反射素子を含むマルチビーム要素は、導波光部分を複数の指向性光ビームとして外部に反射散乱させるように構成されているか、あるいは、微小屈折素子を含むマルチビーム要素は、屈折によって、又は屈折を用いて、導波光部分を複数の指向性光ビームとして外部に散乱させる(すなわち、導波光部分を外部に屈折散乱させる)ように構成されている。
【0054】
いくつかの実施形態では(例えば、図2Aに示すように)、マルチビューディスプレイ100は光源126をさらに備えていてもよい。さまざまな実施形態によれば、光源126は、ライトガイド124内で導波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126は、ライトガイド124の入射面又は入射端(入力端)に隣接配置されていてもよい。さまざまな実施形態では、光源126は、実質的に任意の光提供源(例えば、発光体)、例えば、1つ又はそれ以上の発光ダイオード(LED)若しくはレーザ(例えば、レーザダイオード)を含むが、これらに限定されない実質的に任意の光提供源を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、光源126は、特定の色が示す狭帯域スペクトルを有する、実質的に単色の光を発生させるように構成された、発光体を含んでいてもよい。具体的には、この単色の光が有する色は、特定の色空間又はカラーモデル(例えば、赤、緑、青(red-green-blue:RGB)に基づくカラーモデル)の原色であってもよい。他の実施例では、光源126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ってもよい。例えば、光源126は白色光を提供することができる。したがって、光源126は、異なる色の光を提供するように構成された、複数の異なる発光体を含んでいてもよい。異なる色の光のそれぞれに対応する導波光において、それぞれ異なる、色固有の非ゼロの伝搬角度を有する光を提供するように、これら異なる発光体が構成されていてもよい。
【0055】
いくつかの実施形態では、導波光104は平行化されてもよいし、又は平行光ビーム(例えば、以下に述べるように、コリメータによって提供される)であってもよい。本明細書では、「平行光」又は「平行光ビーム」を通常、光ビームの光線の角度広がりが、光ビーム内で所定の又は定義された範囲に実質的に限定されている光ビーム(例えば、導波光104)と定義している。また、この平行光ビームから発散するか、又は散乱する光線を、本明細書における定義により、平行光ビームの一部と見なしてはいない。さらに、さまざまな実施形態では、この導波光104は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がσとなるように平行化されてもよい。
【0056】
他の実施形態(図示せず)では、マルチビームエミッタ122はアクティブな発光体を含んでいてもよい。本明細書において、「アクティブな」発光体とは、駆動されると(例えば、電圧又は電流がアクティブな発光体に印加されると)光を生成するように構成された発光体を指す。マルチビームエミッタ122として使用できる発光体には、例えば微小発光ダイオード(μLED)、有機発光ダイオード(OLED)、又は同様の発光構造体が含まれてもよいが、これらに限定されない。マルチビームエミッタ122が発光体を含む場合、マルチビームバックライト120は、例えばライトガイド124又は光源126を含まなくてもよい。代わりに、マルチビームバックライト120は、アクティブな発光体を含むマルチビームエミッタ122を支持するように構成された、基板を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、基板は透明又は実質的に透明であってもよい。
【0057】
本明細書に記載の原理と一致する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100は、マルチビームバックライト120に隣接する広角バックライトをさらに備えていてもよい。この広角バックライトを使用して、二次元(2D)モードでの2D画像の表示を容易にすることができる一方、マルチビームバックライト120を使用して、例えばマルチビューモードでマルチビュー画像を表示することができる。図5は、本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ100の断面図を示す。いくつかの実施形態では、図5に示すマルチビューディスプレイ100は、これに広角バックライトを追加したことを除いて、上記のマルチビューディスプレイ100と実質的に同様であってもよい。
【0058】
具体的には、図5は上記のように、マルチビームエミッタ122を有するマルチビームバックライト120と共に、マルチビューピクセル110のアレイ中のライトバルブ112を、マルチビューディスプレイ100が備える様子を示している。図示のように、マルチビームバックライト120は、ライトバルブ112に隣接するライトガイド124の表面、すなわちマルチビームバックライト120の第1の面120’上に複数のマルチビームエミッタ122が配置されている状態の、ライトガイド124をさらに含む。図5において示すマルチビューディスプレイ100は、広角バックライト130をさらに備える。この広角バックライト130は、マルチビームバックライト120において、ライトバルブアレイに隣接する側面に対向する側面に配置されている。具体的には、広角バックライト130は、図示のように、マルチビームバックライト120において、第1の面120’に対向する第2の面120’’に隣接している。さまざまな実施形態によれば、広角バックライト130は、広角放射光106を提供するように構成されている。
【0059】
マルチビューディスプレイ100において、マルチビームバックライト120(例えば、ライトガイド124を含む)は、広角バックライト130から出射される広角放射光106に対して、光学的に透過性となるように構成されている。具体的には、ライトガイド124は、マルチビームバックライト120中の複数のマルチビームエミッタ122と共に、通常はマルチビームバックライト120の第2の面120’’から第1の面120’へと至る方向に伝搬する広角放射光106に対して、光学的に透過性となるように構成されている。したがって、広角放射光106は広角バックライト130から出射され、次いで、マルチビームバックライト120の厚さを透過する(すなわちライトガイド124の厚さと等価な厚みを透過する)ことができる。したがって、広角バックライト130からの広角放射光106は、マルチビームバックライト120の第2の面120’’(すなわちライトガイド124の第2の面)の厚さを透過して受光され、次いでマルチビームバックライト120の厚さを透過し(すなわちライトガイド124の厚さを透過する)、その後マルチビームバックライト120の第1の面120’(又はライトガイド124の第1の面)から出射されてもよい。マルチビームバックライト120は、広角放射光106に対して光学的に透過性となるように構成されているので、いくつかの実施形態によれば、広角放射光106は、マルチビームバックライト120による影響を実質的に受けない。
【0060】
さまざまな実施形態によれば、図5のマルチビューディスプレイ100を、2Dモード(2D)又はマルチビューモード(マルチビュー)で選択的に動作させることができる。2Dモードでは、マルチビューディスプレイ100は、広角バックライト130によって提供される広角放射光106を出射するように構成されている。次に、広角放射光106は、この2Dモード中に2D画像を提供するように、ライトバルブ112によって変調されてもよい。あるいは、マルチビューモードでは、マルチビューディスプレイ100は前述したように、マルチビームバックライト120によって提供される指向性光ビーム102を出射するように構成されている。また上記のように、出射された指向性光ビーム102は、マルチビュー画像を提供又は表示するように、マルチビューピクセル110中のライトバルブ112によって変調されてもよい。結果として、マルチビームバックライト120と広角バックライト130とを組み合わせて、デュアルモード(2D/3D)ディスプレイで使用することができ、例えば、このデュアルモードディスプレイでは、例えば2D画像とマルチビュー画像とを切り替えて表示することができる。
【0061】
本明細書に記載の原理による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200が開示される。図6は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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。図示のように、マルチビューディスプレイ200は、光を導波光として導波するように構成された、ライトガイド210を備える。さまざまな実施形態によれば、このライトガイド210は、内部全反射を使用して導波光を導波するように構成されていてもよい。さらに、この導波光はライトガイド210によって、又はライトガイド210内で、非ゼロの伝搬角度で導波されてもよい。いくつかの実施形態では、ライトガイド210は、前述したマルチビューディスプレイ100中のライトガイド124と実質的に同様であってもよい。いくつかの実施形態では、この導波光は平行化されてもよいし、又は平行光ビームであってもよい。具体的には、いくつかの実施形態では、この導波光は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がσとなるように平行化されてもよい。
【0062】
図6に示すマルチビューディスプレイ200は、行状に配置されたマルチビーム要素220のアレイをさらに備える。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素220は、上述したマルチビューディスプレイ100の複数のマルチビームエミッタ122と実質的に同様であってもよい。具体的には、マルチビーム要素220のアレイは、マルチビューディスプレイ200中のマルチビューピクセルと関連付けられた指向性放射光202として、導波光の一部を外部に散乱させるように構成されている。さまざまな実施形態によれば、この指向性放射光202は、マルチビューディスプレイ200のそれぞれ異なる視線方向に対応する主要角度方向を有する、複数の指向性光ビームを含む。さらに、さまざまな実施形態によれば、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素は、ライトガイド210の表面又は内部のいずれかに配置されていてもよい。
【0063】
マルチビューディスプレイ200は、ライトバルブ230のアレイをさらに備える。このライトバルブ230のアレイは、指向性放射光202を変調して、マルチビュー画像を提供するように構成されている。ライトバルブアレイ中の異なるライトバルブ230のセットは、マルチビューディスプレイ200中のマルチビューピクセルの異なるセットに対応している。いくつかの実施形態によれば、ライトバルブ230のアレイ中のライトバルブ230は、マルチビューディスプレイ100に関して上述した複数のライトバルブ中のライトバルブ112と実質的に同様であってもよい。例えば、ライトバルブ230は、いくつかの異なるタイプのライトバルブ、例えば液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、又はエレクトロウェッティングに基づくライトバルブを含むが、これらに限定されないいくつかの異なるタイプのライトバルブのいずれかを含んでいてもよい。さらに、さまざまな実施形態では、ライトバルブアレイ中のライトバルブ230は、極性反転方式に従って駆動されるように構成されている。この極性反転方式は、ライトバルブアレイ中の液晶ライトバルブにおける液晶媒体の分極、及び他のタイプのライトバルブにおける同様の影響を緩和するように構成されていてもよい。
【0064】
さまざまな実施形態によれば、ライトバルブ230のアレイは、任意の数の極性反転方式に従って駆動されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ライトバルブ230のアレイは、ライン反転方式に従って駆動されてもよい。このライン反転方式は、例えば、ライトバルブ230のアレイの行(行反転)又は列(列反転)に沿って行われてもよい。他の実施形態では、ライトバルブ230のアレイは、ドット反転方式に従って駆動されてもよい。さらに他の実施形態では、ライトバルブ230のアレイは、2ライン反転方式に従って駆動されてもよい。なおも他の実施形態では、ライトバルブ230のアレイは、これらの反転方式のさまざまな組み合わせに従って駆動されてもよい。
【0065】
さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素220の第1の行は、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素220の第2の行に対してオフセットされていてもよい。いくつかの実施形態では、このオフセットは、マルチビーム要素220のアレイの行方向で生じてもよい。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイ内のマルチビーム要素220の第1の行と第2の行との間に生じるオフセット又はオフセット距離のサイズは、ライトバルブアレイの極性反転方式における繰り返し極性間の距離を整数倍したものであってもよい。例えば、ライトバルブアレイがドット反転方式に従って駆動される場合、繰り返し極性間の距離は、およそライトバルブの幅又はビューピクセルの幅である。したがって、マルチビーム要素の第1の行と第2の行とは、例えば、ライトバルブ幅の距離だけオフセットされてもよい。
【0066】
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素の第1の行と第2の行との間に生じるオフセットは、ライトバルブアレイの極性反転方式と関連している可能性のある、マルチビュー画像内のピクセルのちらつきを軽減するように構成されている。例えば、このオフセットにより、第1の行のマルチビーム要素220からの指向性光ビームが、ライトバルブ230によって確実に変調されるようにすることができ、このライトバルブ230は、第2の行の別のマルチビーム要素220からの別の指向性光ビームを変調する別のライトバルブ230の極性と比較した場合に、本極性反転方式に従って反対又は異なる極性を有するものである。
さらに、本極性反転方式に従って反対又は異なる極性を有するライトバルブ230を使用して、指向性光ビームが変調される場合、本極性反転方式の極性スイッチングと関連するちらつきを軽減、又は解消さえすることができ、これはとりわけ、この指向性光ビームが、マルチビュー画像のビューにおいて隣り合うピクセルに対応しているときに顕著になる。
【0067】
さまざまな実施形態では、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素220のサイズは、ライトバルブアレイ中のライトバルブ230のサイズと同等であってもよい。いくつかの実施形態では、このマルチビーム要素220のサイズを、このマルチビーム要素のサイズがライトバルブのサイズの約50パーセント(50%)~約200パーセント(200%)となるように、ライトバルブのサイズと同等にしている。さらに、マルチビーム要素220の形状は、マルチビューピクセルの形状と同等であってもよい。例えば、マルチビーム要素220の形状は正方形であってもよく、また、マルチビューピクセルは、実質的に正方形状であってもよい。別の実施例では、マルチビーム要素220の形状は長方形であってもよく、これはすなわち、幅又は横方向寸法よりも長さ又は縦方向寸法が大きくてもよいことを意味し、また、マルチビーム要素220は、実質的に長方形状であってもよい。またさらに、マルチビーム要素アレイにおいて隣り合うマルチビーム要素220間の距離は、マルチビューディスプレイ200において隣り合うマルチビューピクセル間の距離に等しくてもよい。例えば、マルチビーム要素アレイにおいて隣り合うマルチビーム要素220のペア間の要素間距離(例えば、中心間距離)は、これに対応しており、例えばライトバルブアレイ中のライトバルブ230のセットによって表される、隣り合うマルチビューピクセルの対応するペア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。
【0068】
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイ中のマルチビーム要素220は、導波光の一部を外部に散乱させるように構成された、いくつかの異なる構造体のいずれかを含んでいてもよい。例えば、これらの異なる構造体には、回折格子、微小反射素子、微小屈折素子、又はそれらのさまざまな組み合わせが含まれてもよいが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、回折格子を含むマルチビーム要素220は、主要角度方向が異なる複数の指向性光ビームとして、導波光部分を外部に回折散乱させるように構成されている。他の実施形態では、微小反射素子を含むマルチビーム要素220は、導波光部分を複数の指向性光ビームとして外部に反射散乱させるように構成されているか、あるいは、微小屈折素子を含むマルチビーム要素220は、屈折によって、又は屈折を用いて、導波光部分を複数の指向性光ビームとして外部に散乱させる(すなわち、導波光部分を外部に屈折散乱させる)ように構成されている。
【0069】
図6に示すように、いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ200は、ライトガイド210の入力部に光学的に結合された、光源240をさらに備えていてもよい。光源240は、前述したマルチビューディスプレイ100中の光源126と実質的に同様であってもよい。光源240は、導波光として導波される光をライトガイド210に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、ライトガイド210の入射面に隣接配置されていてもよく、また、実質的に任意の光提供源、例えば、LED又はレーザを含むが、これらに限定されない実質的に任意の光提供源を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、光源240は、異なる色の光を提供するように構成された、複数の異なる発光体を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、この光源によって提供される光は平行化されてもよいし、又は平行光ビームであってもよい。さらに、さまざまな実施形態では、この光はコリメーション係数σに従って平行化されてもよい。
【0070】
本明細書に記載の原理による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方法300が提供される。図7は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの動作方法300を表すフローチャートを示す。マルチビューディスプレイの動作方法300は、マルチビームバックライト中のマルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを出射すること310であって、これらマルチビームエミッタアレイ中のマルチビームエミッタは、オフセット行に配置される、こと310を含む。例えば、これらのマルチビームエミッタの行は、マルチビームエミッタアレイの列方向又は行方向のいずれかにオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、これらのマルチビームエミッタは、マルチビューディスプレイ100に関して上述した複数のマルチビーム要素中のマルチビームエミッタ122と実質的に同様であってもよい。さらに、さまざまな実施形態によれば、これらの指向性光ビームは、マルチビューディスプレイの異なる視線方向に対応する方向を有する。
【0071】
方法300は、マルチビュー画像を表示するように、ライトバルブのアレイを使用して指向性光ビームを変調すること320をさらに含む。これらのライトバルブアレイ中のライトバルブは、上記のマルチビューディスプレイ100中のライトバルブ112と実質的に同様であってもよい。例えば、とりわけ液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、又はエレクトロウェッティングライトバルブなどのうちの1つ又はそれ以上を、指向性光ビームを変調すること320を目的としたライトバルブアレイ中のライトバルブとして使用してもよい。さまざまな実施形態によれば、ライトバルブアレイ中のライトバルブのセットは、本マルチビューディスプレイ中のマルチビューピクセルに対応していてもよい。例えば、ライトバルブアレイ中の4×4のライトバルブのセットは、本マルチビューディスプレイ中のマルチビューピクセルに対応していてもよい。同様に、ライトバルブアレイ中のライトバルブは、例えばマルチビューピクセル中のビューピクセルに対応していてもよい。
【0072】
さまざまな実施形態では、ライトバルブアレイは極性反転方式に従って駆動されている。上記のように、本極性反転方式は、さまざまな影響、例えば、液晶ライトバルブとして具現化されたライトバルブの液晶媒体の分極を含むが、これに限定されないさまざまな影響を緩和するように構成されていてもよい。さまざまな実施形態では、このライトバルブのアレイは、任意の数の極性反転方式に従って駆動されてもよい。例えば、このライトバルブのアレイは、ライン反転方式に従って駆動されてもよい。このライン反転方式は、例えば、ライトバルブのアレイの行(行反転)又は列(列反転)に沿って行われてもよい。他の実施例では、ライトバルブのアレイは、ドット反転方式又は2ライン反転方式に従って駆動されてもよい。さらに他の実施例では、ライトバルブのアレイは、これらの反転方式、及び場合によっては他の反転方式の組み合わせを用いて駆動されてもよい。
【0073】
いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタの行間に生じるオフセットは、オフセット行に沿った本極性反転方式における繰り返し極性間の距離を整数倍したものである。例えば、ドット反転方式に従って駆動されるライトバルブアレイでは、繰り返し極性間の距離は、ライトバルブの幅又はビューピクセルの幅である。したがって、マルチビーム要素の第1の行と第2の行とは、ライトバルブ幅の距離だけオフセットされていてもよい。
【0074】
さまざまな実施形態では、オフセット行間にオフセットが生じることにより、本極性反転方式に従って、そのライトバルブ極性が異なっている第1のマルチビューピクセル及び第2のマルチビューピクセルのそれぞれにおいて、選択された指向性光ビームがもたらされる。例えば、マルチビューピクセルの特定のビュー(例えば、ビュー1)に対応するライトバルブは正極性を有していてもよい一方、オフセット行内であるが同じ列内の別のマルチビューピクセルの同じビューに対応するライトバルブは、負極性を有していてもよい。
【0075】
いくつかの実施形態(図示せず)では、方法300で使用されるマルチビームバックライトは、ライトガイドをさらに含む。このライトガイドは、例えば、マルチビューディスプレイ100中のライトガイド124と実質的に同様であってもよい。これらの実施形態では、指向性光ビームを出射すること310は、ライトガイド内に導波光として光を導波することをさらに含んでいてもよい。いくつかの実施形態によれば、この光は、ライトガイドの対向内面間で、非ゼロの伝搬角度で導波されてもよい。さらに、指向性光ビームを出射すること310は、マルチビーム要素を含むマルチビームエミッタを使用して、複数の指向性光ビームとして、ライトガイドから導波光の一部を散乱させることを含んでいてもよい。このマルチビームエミッタは、上記のマルチビューディスプレイ100中のマルチビームエミッタ122と実質的に同様であってもよい。したがって、マルチビームエミッタ中のマルチビーム要素は、導波光の一部を外部に回折散乱させるように構成された回折格子、導波光の一部を外部に反射散乱させるように構成された微小反射構造体、又は導波光の一部を外部に屈折散乱させるように構成された微小屈折構造体のうちの、1つ又はそれ以上を含んでいてもよい。他の実施形態では、マルチビームエミッタ中のマルチビーム要素は、アクティブな発光体、例えば発光ダイオード(LED)又は有機発光ダイオード(OLED)などを含むが、これらに限定されないアクティブな発光体を含んでいてもよい。
【0076】
さらに、マルチビームエミッタのサイズは、ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等であってもよい。いくつかの実施形態では、このマルチビームエミッタのサイズを、このマルチビーム要素のサイズがライトバルブのサイズの約50パーセント(50%)~約200パーセント(200%)となるように、ライトバルブアレイ中のライトバルブのサイズと同等にしていてもよい。
【0077】
いくつかの実施形態(図示せず)では、マルチビューディスプレイの動作方法300は、ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源を使用して、ライトガイドによって導波される光を提供することをさらに含んでいてもよい。この光源は、上記のマルチビューディスプレイ100中の光源126と実質的に同様であってもよい。いくつかの実施形態では、この光源は、非ゼロの伝搬角度を有する光を提供することができる。さらに、さまざまな実施形態では、この光源は、平行光、すなわちコリメーション係数σを有する光を提供することができる。
【0078】
このように、オフセット行に配置されたマルチビューピクセル及びマルチビームエミッタのアレイを備えた、マルチビューディスプレイ並びにマルチビューディスプレイの動作方法の実施例及び実施形態について記載してきた。上述した実施例は、本明細書に記載の原理を示す多くの特定の実施例のうちのいくつかを単に例示するものに過ぎないことを理解すべきである。当業者であれば、以下の特許請求の範囲によって定義されている範囲から逸脱することなく、他の数多くの構成を容易に考案できることは明らかである。
図1A
図1B
図2A
図2B
図3
図4A
図4B
図5
図6
図7