特表2022-530167シフトされたカラーサブピクセルを有するマルチビューディスプレイおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-27
(54)【発明の名称】シフトされたカラーサブピクセルを有するマルチビューディスプレイおよび方法
(51)【国際特許分類】
G02B 30/33 20200101AFI20220620BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20220620BHJP
G09F 9/302 20060101ALI20220620BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20220620BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20220620BHJP
G09G 3/34 20060101ALI20220620BHJP
G09G 3/36 20060101ALI20220620BHJP
H04N 13/302 20180101ALI20220620BHJP
H04N 13/324 20180101ALI20220620BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20220620BHJP
【ＦＩ】
G02B30/33
F21S2/00 439
F21S2/00 482
G09F9/302 C
G09F9/00 361
G09F9/00 336G
G09G3/20 660K
G09G3/20 622Q
G09G3/20 642A
G09G3/34 J
G09G3/20 680G
G09G3/20 621K
G09G3/20 622R
G09G3/34 C
G09G3/36
G09G3/20 680E
G09G3/20 642K
G09G3/20 650B
H04N13/302
H04N13/324
F21Y115:10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021564401
(86)(22)【出願日】2019-04-29
(85)【翻訳文提出日】2021-12-22
(86)【国際出願番号】 US2019029730
(87)【国際公開番号】W WO2020222770
(87)【国際公開日】2020-11-05
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
(72)【発明者】
【氏名】ファタル，デイヴィッド エー．
【テーマコード（参考）】
2H199
3K244
5C006
5C061
5C080
5C094
5G435
【Ｆターム（参考）】
2H199BA12
2H199BA42
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2H199BB59
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5G435AA04
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5G435EE26
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5G435GG26
(57)【要約】
マルチビューディスプレイは、マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された複数のマルチビューピクセルとして配置された、複数の繰り返しカラーサブピクセルの行を有するライトバルブのアレイを含む。複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行は、複数の繰り返しカラーサブピクセルの第２の行から、カラーサブピクセルの幅の整数倍だけ行方向にオフセットされる。第１の行および第２の行のオフセットは、マルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するために、異なる色を有する、隣接するマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルを提供するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチビューディスプレイであって、マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された複数のマルチビューピクセルとして配置された、複数の繰り返しカラーサブピクセルの行を有するライトバルブのアレイであって、前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行が、前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの第２の行から、カラーサブピクセルの幅の整数倍だけ行方向にオフセットされている、ライトバルブのアレイ
を備え、前記第１の行および前記第２の行の前記オフセットが、前記マルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するために、異なる色を有する、隣接するマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルを提供するように構成されている、マルチビューディスプレイ。
【請求項2】
前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルが異なる色を有し、前記変調された光ビームが、前記マルチビュー画像の前記カラーピクセル内のそれぞれの前記異なる色を示す、請求項１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項3】
前記複数の繰り返しカラーサブピクセルが、赤色カラーサブピクセル、緑色カラーサブピクセル、および青色カラーサブピクセルを備える、請求項２に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項4】
前記指向性光ビームを提供するように構成された、互いに離間したマルチビームエミッタのアレイをさらに備え、前記マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタが、前記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズの半分～２倍のサイズを有する、請求項１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項5】
前記ライトバルブの前記アレイの前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの、カラーサブピクセルの異なるサブセットが、前記マルチビームエミッタアレイの各マルチビームエミッタに対応し、前記異なるサブセットが、前記マルチビューディスプレイの前記複数のマルチビューピクセルのマルチビューピクセルを表す、請求項４に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項6】
前記マルチビューディスプレイの長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム列であって、前記複数のマルチビーム列のマルチビーム列が、水平方向のみの指向性パターンで前記指向性光ビームを提供するように構成されている、複数のマルチビーム列をさらに備え、前記複数のマルチビーム列が、前記マルチビームエミッタの前記アレイであり、前記マルチビューディスプレイが、水平視差のみのディスプレイである、請求項４に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項7】
前記マルチビーム列が連続マルチビーム要素を備える、請求項６に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項8】
ライトガイドの長さに沿って光を導波するように構成されたライトガイドと、前記ライトガイドの前記長さに沿って互いに離間し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アレイのマルチビーム要素が、前記ライトガイドから前記導波光の一部を前記指向性光ビームとして散乱させるように構成されている、マルチビーム要素のアレイと
をさらに備え、前記マルチビーム要素アレイが前記マルチビームエミッタアレイであり、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素が、前記マルチビームエミッタアレイの異なるマルチビームエミッタに対応する、請求項４に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項9】
前記マルチビーム要素が、前記指向性光ビームとして前記導波光の前記一部を回折的に散乱させるように構成された回折格子、前記指向性光ビームとして前記導波光の前記一部を反射的に散乱させるように構成されたマイクロ反射構造、および前記指向性光ビームとして前記導波光の前記一部を屈折的に散乱させるように構成されたマイクロ屈折構造のうちの１つ以上を備える、請求項８に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項10】
前記ライトバルブアレイに隣接する側とは反対の前記ライトガイドの側に隣接す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２次元（２Ｄ）モード時に広角放射光を提供するように構成されており、前記ライトバルブアレイが、前記広角放射光を２Ｄ画像として変調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、前記ライトガイドおよ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であ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、マルチビューモード時に前記マルチビュー画像を表示し、前記２Ｄモード時に前記２Ｄ画像を表示するように構成されている、請求項８に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項11】
マルチビューディスプレイであって、オフセットされた行に配置された複数の繰り返しカラーサブピクセルを有する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のライトバルブが、マルチビュー画像のカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成されたマルチビューピクセルとして配置されている、アレイライトバルブと、
前記指向性光ビームの異なるセットで異なるマルチビューピクセルを照明するように構成されたマルチビームエミッタのアレイと
を備え、隣接する前記オフセットされた行が、カラーサブピクセルの幅の整数倍だけ互いにオフセットされており、前記隣接する行間のオフセットが、第２のマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルとは異なる色を有する、第１のマルチビューピクセルのカラーサブピクセルを提供するように構成されている、マルチビューディスプレイ。
【請求項12】
前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルが異なる色を有し、前記変調された光ビームが、前記マルチビュー画像の前記カラーピクセル内のそれぞれの前記異なる色を示す、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項13】
前記マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタが、前記指向性光ビームとして光を放射するように構成されたアクティブ光エミッタを備え、前記アクティブ光エミッタが、前記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズと比較可能なサイズを有する、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項14】
ライトガイドの長さに沿った伝搬方向に光を導波するように構成されたライトガイドと、前記ライトガイドの前記長さに沿って互いに離間し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アレイのマルチビーム要素が、前記マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタに対応し、前記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズと比較可能なサイズを有し、前記ライトガイドから前記導波光の一部を前記指向性光ビームとして散乱させるように構成されている、マルチビーム要素のアレイと
をさらに備える、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項15】
前記マルチビーム要素が、前記導波光の前記一部を散乱させるために前記ライトガイドに光学的に接続された回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの１つ以上を備える、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項16】
前記ライトガイドの入力に光学的に結合された光源であって、非ゼロ伝搬角度を有する、および／または所定のコリメーション係数に従ってコリメートされた導波光として前記ライトガイド内で導波される光を提供するように構成された光源をさらに備える、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項17】
マルチビューディスプレイの動作の方法であって、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放射するステップと、
複数のマルチビューピクセルとして配置された、複数の繰り返しカラーサブピクセルの行を有する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と
を含み、前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行が、前記マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するために、異なる色を有する、隣接するマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルを提供するように、前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの第２の行からオフセットされている、マルチビューディスプレイの動作の方法。
【請求項18】
前記複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルが異なる色を有し、前記変調された光ビームが、前記マルチビュー画像の前記カラーピクセル内のそれぞれの前記異なる色を示し、前記第２の行が、前記第１の行から、前記複数のカラーサブピクセルの、カラーサブピクセルの幅の整数倍だけ行方向にオフセットされている、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
【請求項19】
前記指向性光ビームを放射する前記ステップが、前記指向性光ビームを放射するために、前記マルチビューディスプレイの長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム列を使用するステップであって、前記複数のマルチビーム列の各マルチビーム列が、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を放射するように構成されている、ステップを含み、前記複数のマルチビーム列が、前記マルチビームエミッタの前記アレイであり、前記マルチビューディスプレイが、水平視差のみのディスプレイであり、前記ビュー方向が、水平視差配置で配置されている、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
【請求項20】
前記マルチビームエミッタの前記アレイを使用して前記指向性光ビームを放射する前記ステップが、導波光としてライトガイド内で光を導波するステップと、
前記指向性光ビームを提供するために、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素を使用して前記導波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のサイズが、前記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズと比較可能である、ステップと
を含み、前記マルチビーム要素アレイが前記マルチビームエミッタアレイであり、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素が、前記マルチビームエミッタアレイの異なるマルチビームエミッタに対応する、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
なし
なし
【0002】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する記載
なし
なし
【背景技術】
【0003】
電子ディスプレイは、多種多様なデバイスおよび製品のユーザに情報を伝達するためのほぼユビキタスな媒体である。最も一般的に用いられている電子ディスプレイは、陰極線管（ＣＲＴ：cathode ray tube）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：plasma display panel）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：liquid crystal display）、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬ：electroluminescent display）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）およびアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ：active matrix OLED）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ：electrophoretic display）、ならびに電気機械的または電気流体的光変調を用いた様々なディスプレイ（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）を含む。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、光を放射するディスプレイ）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明白な例の中には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射光を考えたときに典型的にパッシブ型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、本質的に低い消費電力を含むが、これに限定されない魅力的な性能特性を示すことが多いが、光を放射する能力がないことを考慮すると、多くの実用的な用途において使用法が幾分制限され得る。
【0004】
放射光に関連するパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイが外部光源に結合されている。結合された光源は、これらの異なるパッシブディスプレイが光を放射し、実質的にアクティブディスプレイとして機能することを可能にし得る。このような結合光源の例はバックライトである。バックライトは、パッシブディスプレイを照らすために異なるパッシブディスプレイの背後に配置される光の源（多くの場合、パネルバックライト）として機能し得る。例えば、バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合され得る。バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する光を放射する。放射された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、次に、変調された光は、続いてＬＣＤまたはＥＰディスプレイから放射される。多くの場合、バックライトは白色光を放射するように構成される。次に、カラーフィルタが、白色光をディスプレイで使用される様々な色に変換するために使用される。カラーフィルタは、例えば、ＬＣＤもしくはＥＰディスプレイの出力に（あまり一般的ではない）、またはバックライトとＬＣＤもしくはＥＰディスプレイとの間に配置され得る。あるいは、様々な色は、異なる色、例えば原色を使用するディスプレイのフィールドシーケンシャル照明によって実施されてもよい。
【発明の概要】
【0005】
本明細書に記載の原理による例および実施形態の様々な特徴は、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ってより容易に理解され得、同じ参照番号は同じ構造要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1A】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。
【0007】
【図1B】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する特定の主角度方向を有する光ビームの角度成分の図表現を示す。
【0008】
【図2】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの断面図を示す。
【0009】
【図3】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのライトバルブのアレイの一部の詳細図を示す。
【0010】
【図4】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのライトバルブのアレイの一部の詳細図を示す。
【0011】
【図5】本明細書に記載の原理の実施形態による、一例における広角バックライトを備えるマルチビューディスプレイの断面図を示す。
【0012】
【図6】本明細書の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイシステムのブロック図を示す。
【0013】
【図7】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイシステムの動作の方法のフローチャートを示す。
【0014】
特定の例および実施形態は、上記参照図に示されている特徴に加えて、または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、上記参照図を参照して以下に詳述される。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書に記載の原理による例および実施形態は、オフセットされた行に配置された複数の繰り返しカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイを用いたバックライティングを提供する。本明細書の原理と一致する様々な実施形態において、マルチビューディスプレイが提供される。マルチビューディスプレイは、マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された複数のマルチビューピクセルとして配置された、複数の繰り返しカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイを備える。複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行は、複数の繰り返しカラーサブピクセルの第２の行に対して行方向にオフセットまたはシフトされる。オフセットまたはシフトは、マルチビュー画像に関連するカラーフリンジを軽減するように構成される。
【0016】
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定義される。図１Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。図１Ａに示されているように、マルチビューディスプレイ１０は、見られるマルチビュー画像を表示するためのスクリーン１２を備える。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して異なるビュー方向１６に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は、矢印（すなわち、ビュー方向１６を示す）の終端に影付きの多角形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のみが示されているが、これらはすべて、限定ではなく例として挙げられている。異なるビュー１４は図１Ａではスクリーンの上方にあるように示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示されているとき、ビュー１４は、実際にはスクリーン１２上またはその近くに見えることに留意されたい。スクリーン１２の上方にビュー１４を示しているのは、図示を簡単にするためだけであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれからマルチビューディスプレイ１０を見ることを表すことを意図している。
【0017】
ビュー方向、すなわち、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光ビームは、一般に、本明細書の定義により、角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。角度成分θは、本明細書では光ビームの「仰角成分」または「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と呼ばれる。定義により、仰角θは、垂直平面（例えば、マルチビューディスプレイのスクリーンの平面に垂直な）における角度であり、方位角φは、水平平面（例えば、マルチビューディスプレイのスクリーンの平面に平行な）における角度である。
【0018】
図１Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（例えば、図１Ａのビュー方向１６）に対応する特定の主角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝の図表現を示す。さらに、光ビーム２０は、本明細書の定義により、特定の点から放射されるまたは発散する。すなわち、定義により、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光線を有する。図１Ｂは、光ビーム（またはビュー方向）の原点Ｏも示す。
【0019】
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」という用語で使用される「マルチビュー」という用語は、異なる視点を表すか、または複数のビューのビュー間に角度視差を含む複数のビューとして定義される。さらに、本明細書では、「マルチビュー」という用語は、本明細書の定義により、２つより多くの異なるビュー（すなわち、最低３つのビュー、一般に３つより多くのビュー）を明示的に含む。したがって、本明細書で用いられる「マルチビューディスプレイ」は、シーンまたは画像を表すために２つの異なるビューのみを含む立体ディスプレイとは明示的に区別される。しかしながら、本明細書の定義により、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイは、２つより多くのビューを含むが、マルチビュー画像は、マルチビューのビューのうちの２つのみを選択して一度に見る（例えば、１つの眼につき１つのビュー）ことによって立体画像ペアとして見られ得る（例えば、マルチビューディスプレイ上で）ことに留意されたい。
【0020】
「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューの各ビュー内の「ビュー」ピクセルを表すピクセルのセットとして定義される。特に、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューの各ビュー内のビューピクセルに対応する、またはこれを表す個別のピクセルまたはピクセルのセットを有し得る。したがって、本明細書の定義により、「ビューピクセル」は、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルのビューに対応するピクセルまたはピクセルのセットである。一部の実施形態では、ビューピクセルは、１つ以上のカラーサブピクセルを含んでもよい。さらに、マルチビューピクセルのビューピクセルは、本明細書の定義により、ビューピクセルのそれぞれが異なるビューの対応するビューの所定のビュー方向に関連する点で、いわゆる「指向性ピクセル」である。さらに、様々な例および実施形態によれば、マルチビューピクセルの異なるビューピクセルは、異なるビューのそれぞれにおいて同等または少なくとも実質的に同様の位置または座標を有し得る。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のそれぞれにおいて｛ｘ１，ｙ１｝に位置する個々のビューピクセルを有し得、第２のマルチビューピクセルは、異なるビューのそれぞれにおいて｛ｘ２，ｙ２｝に位置する個々のビューピクセルを有し得、以下同様である。
【0021】
一部の実施形態では、マルチビューピクセルのビューピクセルの数は、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、マルチビューピクセルは、６４の異なるビューを有するマルチビューディスプレイに関連する６４（六十四）のビューピクセルを提供し得る。別の例では、マルチビューディスプレイは、８×４のビューのアレイ（すなわち、３２のビュー）を提供し得、マルチビューピクセルは、３２（三十二）のビューピクセル（すなわち、各ビューに１つ）を含み得る。さらに、異なるビューピクセルのそれぞれは、例えば６４の異なるビューに対応するビュー方向のうちの異なるビュー方向に対応する関連方向（例えば、光ビーム主角度方向）を有し得る。さらに、一部の実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビューディスプレイの各ビューである、マルチビューディスプレイのビュー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するピクセル）の数に実質的に等しくてもよい。例えば、ビューが６４０×４８０のビューピクセル（すなわち、六百四十掛ける四百八十のビュー解像度）を含む場合、マルチビューディスプレイは、３０７，２００（三十万七千二百）のマルチビューピクセルを有し得る。別の例では、ビューが１００×１００のピクセルを含む場合、マルチビューディスプレイは、合計１０，０００（すなわち、百掛ける百で一万）のマルチビューピクセルを含み得る。
【0022】
本明細書の定義により、「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またはディスプレイの構造または要素である。一部の実施形態では、マルチビームエミッタは、ライトガイド内で導波された光の一部を結合することによって光ビームを提供するために、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。こ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」を備えてもよい。他の実施形態では、マルチビームエミッタは、光ビームとして放射される光を発生させてもよい（すなわち、光源を備えてもよい）。さらに、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の光ビームは、本明細書の定義により、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義により、複数の光ビームは、複数の光ビームの別の光ビームとは異なる所定の主角度方向を有する。さらに、複数の光ビームは光照射野を表し得る。例えば、複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に限定されてもよいし、または複数の光ビームの光ビームの異なる主角度方向を含む所定の角度広がりを有してもよい。したがって、組み合わせた光ビーム（すなわち、複数の光ビーム）の所定の角度広がりは、光照射野を表し得る。様々な実施形態によれば、様々な光ビームの異なる主角度方向は、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。一部の実施形態では、マルチビームエミッタは、本明細書の定義により、「拡張点光源」、すなわち、マルチビームエミッタの範囲にわたって分散された複数の点光源と考えられてもよい。さらに、マルチビームエミッタによって生成される光ビームは、本明細書の定義により、図１Ｂに関して上記したように、角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。
【0023】
本明細書では、「マルチビーム列」は、一直線または一列に配置された複数のマルチビーム要素を備える細長い構造として定義される。特に、マルチビーム列は、一直線または一列に配置された複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素で構成される。さらに、マルチビーム列は、定義により、複数の指向性光ビームを含む光を提供または放射するように構成される。したがって、マルチビーム列は、その光散乱特性に関してマルチビーム要素と機能的に同様であり得る。すなわち、マルチビーム列の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の指向性光ビームは、本明細書の定義により、互いに異なる主角度方向を有する。一部の実施形態では、マルチビーム列は、マルチビューディスプレイのバックライトまたは同様の構成要素の幅にわたって実質的に延在する細くて長い構造であってもよい。特に、マルチビーム列は、例えば、バックライトの幅にわたって延びる直線に配置された複数のディスクリートのマルチビーム要素で構成されてもよい。上記の定義の例外は、一部の実施形態において、マルチビーム列が個々のディスクリートのマルチビーム要素の代わりに単一の連続回折格子構造を備えることである。この例外において、連続回折格子の部分は、上記したマルチビーム列のディスクリートのマルチビーム要素と実質的に同様の方法で有効に機能する。
【0024】
様々な実施形態によれば、マルチビーム列の幅は、マルチビーム列の複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素のサイズによって定義されてもよい。したがって、マルチビーム列の幅は、マルチビーム列に関連するマルチビューディスプレイで使用されるライトバルブの幅と比較可能であってもよい。さらに、一部の実施形態では、マルチビーム列の幅は、ライトバルブのサイズの約半分～約２倍であってもよい。
【0025】
本明細書では、「アクティブエミッタ」、すなわち、「アクティブ光エミッタ」は、点灯またはオンされると光を生成または放射するように構成された光エミッタとして定義される。アクティブエミッタは、別の光の源からの光を受け取らない。代わりに、アクティブエミッタは、点灯されるとそれ自体の光を発生させる。アクティブエミッタは、一部の例では、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）、マイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ：micro light emitting diode）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えてもよい。アクティブエミッタによって生成される光は、色を有してもよい（すなわち、特定の波長の光を含んでもよい）し、または波長の範囲（例えば、白色光）であってもよい。本明細書の定義により、「カラーエミッタ」は、色を有する光を提供するアクティブエミッタである。一部の実施形態では、アクティブエミッタは、複数の光エミッタを備えてもよい。一部の実施形態では、アクティブ光エミッタのうちの少なくとも１つの光エミッタは、複数の光エミッタのうちの少なくとも１つの他の光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、すなわち波長を有する光を発生させてもよい。
【0026】
本明細書では、「ライトガイド」は、内部全反射を使用して構造内で光を導波する構造として定義される。特に、ライトガイドは、ライトガイドの動作波長で実質的に透過性のコアを含み得る。「ライトガイド」という用語は、一般に、ライトガイドの誘電材料とそのライトガイドを取り囲む材料または媒体との間の界面で光を導波するために内部全反射を用いる誘電体光導波路を指す。定義により、内部全反射の条件は、ライトガイドの屈折率がライトガイドの材料の表面に隣接する周囲媒体の屈折率よりも大きいことである。一部の実施形態では、ライトガイドは、内部全反射をさらに容易にするために、前述の屈折率差に加えて、またはその代わりにコーティングを含んでもよい。コーティングは、例えば、反射コーティングであってもよい。ライトガイドは、プレートまたはスラブガイドおよびストリップガイドの一方または両方を含むが、これらに限定されないいくつかのライトガイドのいずれかであってもよい。
【0027】
定義により、「広角」放射光は、マルチビュー画像また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される。特に、一部の実施形態では、広角放射光は、約２０度よりも大きい（例えば、＞±２０°の）円錐角を有してもよい。他の実施形態では、広角放射光の円錐角は、約３０度より大きくてもよいし（例えば、＞±３０°）、または約４０度より大きくてもよいし（例えば、＞±４０°）、または５０度より大きくてもよい（例えば、＞±５０°）。例えば、広角放射光の円錐角は、約６０度（例えば、＞±６０°）であってもよい。
【0028】
一部の実施形態では、広角放射光の円錐角は、ＬＣＤコンピュータモニタ、ＬＣＤタブレット、ＬＣＤテレビ、または広角視野を意図した同様のデジタルディスプレイデバイスの視野角（例えば、約±４０～６５°）とほぼ同じになるように定義されてもよい。他の実施形態では、広角放射光はまた、拡散光、実質的に拡散光、無指向性光（すなわち、特定のもしくは所定の指向性を欠いている）として、または単一のもしくは実質的に均一な方向を有する光として特徴付けまたは説明されてもよい。
【0029】
本明細書では、「光源」は、光の源（例えば、光を生成および放射するように構成された光エミッタ）として定義される。例えば、光源は、光エミッタ、例えば、点灯またはオンされると光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えてもよい。特に、本明細書では、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および事実上任意の他の光の源のうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない、実質的に任意の光の源であってもよいし、または実質的に任意の光エミッタを備えてもよい。光源によって生成される光は、色を有してもよい（すなわち、特定の波長の光を含んでもよい）し、または波長の範囲（例えば、白色光）であってもよい。一部の実施形態では、光源は、複数の光エミッタを備えてもよい。例えば、光源は、光エミッタのセットまたはグループであって、光エミッタのうちの少なくとも１つが、セットまたはグループのうちの少なくとも１つの他の光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、すなわち波長を有する光を生成する、光エミッタのセットまたはグループを含んでもよい。異なる色は、例えば原色（例えば、赤色、緑色、青色）を含んでもよい。
【0030】
さらに、本明細書で使用される場合、冠詞「ある（ａ）」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つ以上」を有することを意図している。例えば、「カラーサブピクセル（a color sub-pixel）」は、１つ以上のカラーサブピクセルを意味し、したがって、「カラーサブピクセル」は、本明細書では「１つ以上のカラーサブピクセル（color sub-pixel(s)）」を意味する。また、本明細書における「上部（top）」、「下部（bottom）」、「上方（upper）」、「下方（lower）」、「上（up）」、「下（down）」、「前（front）」、「後（back）」、「第１（first）」、「第２（second）」、「左（left）」、または「右（ｒｉｇｈｔ）」への言及は、本明細書では限定を意図するものではない。本明細書では、「約」という用語は、値に適用される場合、一般に、値を生成するために使用される機器の許容範囲内を意味するか、または特に明記しない限り、プラスもしくはマイナス１０％、またはプラスもしくはマイナス５％、またはプラスもしくはマイナス１％を意味し得る。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大部分、またはほとんどすべて、またはすべて、または約５１％～約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示のみを意図しており、限定としてではなく解説の目的で提示されている。
【0031】
本明細書に記載の原理の一部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２は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ１００の断面図を示す。
【0032】
マルチビューディスプレイ１００は、ライトバルブ１１０のアレイを備える。様々な実施形態において、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブのうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない異なるタイプのライトバルブが、ライトバルブアレイのライトバルブ１１０として用いられてもよい。ライトバルブ１１０のアレイは、マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２を備える。
【0033】
図３は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ１００のライトバルブ１１０のアレイの一部の詳細図を示す。ライトバルブ１１０のアレイは、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２を備える。一部の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセル１１２は、異なる色を有する。図示の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２は、ライトバルブ１１０のアレイの行に沿って以下の順序の赤色、青色、および緑色のカラーサブピクセル（ＲＧＢ）の繰り返しセットからなる（複数の繰り返しカラーサブピクセルの、カラーサブピクセルの各色は、図では対応する頭文字で示されている）。他の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２は、赤色、青色、緑色、および黄色のカラーサブピクセル（ＲＧＢＹ）の繰り返しセットを備えてもよい。さらに別の実施形態では、繰り返しセットは、赤色、青色、緑色、および白色のピクセル（ＲＧＢＷ）を含んでもよい。
【0034】
図３に示されているように、複数の繰り返しカラーサブピクセルは、マルチビューディスプレイ１００の複数のマルチビューピクセル１２０として配置される。複数のマルチビューピクセルの各マルチビューピクセル１２０は、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の異なるサブセットを備える。各マルチビューピクセル１２０は、マルチビューディスプレイ１００のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成される。変調された光ビームは、マルチビューディスプレイ１００のカラーピクセル内の複数のカラーサブピクセル１１２のそれぞれの異なる色を示す。図示の実施形態では、マルチビューディスプレイ１００は４×４のディスプレイである（すなわち、全視差モードで１６のビューを提供する）。したがって、複数のマルチビューピクセル１２０のそれぞれは、マルチビュー画像の１６の異なるビューの１６のカラーピクセルに対応する１６のカラービューピクセルを提供する。各カラービューピクセルは、赤色カラーサブピクセル１１２、緑色カラーサブピクセル１１２、および青色カラーサブピクセル１１２を含む３つの連続するカラーサブピクセル１１２のセットを備える。複数のマルチビューピクセル１２０は、マルチビューピクセル１２０の行および列に配置されてもよい。
【0035】
複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行は、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第２の行に対してオフセットまたはシフトされる。図３は、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行Ｉが複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第２の行ＩＩからオフセットされていることを示す。第１の行Ｉおよび第２の行ＩＩは、カラーサブピクセル１１２の列内で第１の行Ｉのカラーサブピクセル１１２が第２の行ＩＩのカラーサブピクセル１１２とは異なる色を有するように、行方向にオフセットされている。図示の実施形態では、第１の行Ｉおよび第２の行ＩＩは隣接している。さらに、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行Ｉと第２の行ＩＩとの間のオフセット（すなわち、オフセット距離）は、カラーサブピクセル１１２の幅の整数倍に等しい。図３に示されている実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行Ｉは、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第２の行ＩＩから、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の方向にカラーサブピクセル１１２の１つの幅の距離だけオフセットまたはシフトされている。他の実施形態では、第１の行Ｉと第２の行ＩＩとの間のオフセット距離またはシフト距離は、例えば、カラーサブピクセル１１２の２つの幅に相当してもよい。
【0036】
第１の行Ｉと第２の行ＩＩとの間のオフセットまたはシフトは、異なる色を持つまたは有する、隣接するマルチビューピクセル１２０の対応するカラーサブピクセル１１２を提供するように構成される。図３は、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行Ｉと第２の行ＩＩとの間のオフセットの結果として異なる色を有する、隣接するマルチビューピクセル１２０ａ、１２０ｂのセットの対応するカラーサブピクセル１１２を示す。例えば、図示のマルチビューピクセル１２０ａの第１のカラーサブピクセル１１２ａは、オフセットに起因して隣接するマルチビューピクセル１２０ｂの対応するカラーサブピクセル１１２ｂの青色とは異なる緑色を有してもよい。同様に、オフセットは、異なる色、すなわち、それぞれ青色および赤色を有する対応するカラーサブピクセル１１２ｂ、１１２ｃをもたらす。一部の実施形態によれば、隣接するマルチビューピクセル内の行のオフセットによって提供される対応するカラーサブピクセル１１２の異なる色は、マルチビューディスプレイ１００のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するのに役立ち得る。
【0037】
一部の実施形態（例えば、図２および図３に示されているような）では、マルチビューディスプレイ１００は、マルチビームエミッタ１３０のアレイをさらに備えてもよい。マルチビームエミッタ１３０は、複数のカラーサブピクセル１１２によって変調される指向性光ビームを提供するように構成される。指向性光ビームは、マルチビューディスプレイ１００のそれぞれの異なるビュー方向に対応する主角度方向を有し得る。特に、図２は、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタ１３０から離れる方向に向けて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】
一部の実施形態では、アレイのマルチビームエミッタ１３０は、図２に示されているように、マルチビームエミッタ１３０を支持する基板、すなわち「マルチビームバックライト」の第１の表面（上面）にまた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１３０は、マルチビームバックライトの、第１の表面とは反対側の第２の表面（または底面）に配置されてもよい。さらに他の実施形態（図示せず）では、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタ１３０は、第１の表面と第２の表面との間のマルチビームバックライトの内部に配置されてもよい。
【0039】
一部の実施形態では、マルチビームエミッタ１３０のサイズは、マルチビューディスプレイ１００のライトバルブ１１０のサイズと比較可能である。本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、または面積を含むが、これらに限定されない種々の方法のいずれかで定義されてもよい。例えば、ライトバルブ１１０のサイズはその長さであってもよく、マルチビームエミッタ１３０の比較可能なサイズもマルチビームエミッタ１３０の長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビームエミッタ１３０の面積がライトバルブ１１０の面積と比較可能であり得るような面積を指してもよい。一部の実施形態では、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と比較可能であり、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５０％（五十パーセント）～約２００％（二百パーセント）である。
【0040】
図２および図３に示されているように、ライトバルブ１１０のアレイの複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２のカラーサブピクセル１１２の異なるサブセットは、マルチビームエミッタアレイの異なるマルチビームエミッタ１３０に対応する。さらに、カラーサブピクセル１１２の異なるサブセットのそれぞれは、図示のように、マルチビューディスプレイ１００のマルチビューピクセル１２０を表し得る。したがって、一部の実施形態では、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタ１３０と、対応するマルチビューピクセル１２０（例えば、ライトバルブ１１０のセット）との間の関係は、１対１の関係であってもよい。すなわち、等しい数のマルチビューピクセル１２０およびマルチビームエミッタ１３０があってもよい。図２および図３は、限定ではなく例として、ライトバルブ１１０の異なるセットを備える各マルチビューピクセル１２０がより太い線で囲まれて示されている１対１の関係を示している。
【0041】
図４は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における別のマルチビューディスプレイ１００の平面図を示す。図示のマルチビューディスプレイ１００は、水平視差マルチビューディスプレイを表し得る。例えば、図示のように、マルチビューディスプレイ１００は、８×１の水平視差マルチビューディスプレイであってもよい。図示の実施形態では、水平視差マルチビューディスプレイとしてのマルチビューディスプレイ１００は、マルチビューディスプレイ１００の長さに沿って離間した複数のマルチビーム列１３５を備える。複数のマルチビーム列のマルチビーム列１３５は、指向性光ビームを水平方向のみの指向性パターンで提供するように構成される。複数のマルチビーム列１３５によって提供される指向性光ビームは、例えば上記したように、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２のオフセットされた行を有するライトバルブ１１０のアレイによって変調される。指向性光ビームは、マルチビューディスプレイ１００のそれぞれの異なるビュー方向に対応する主角度方向を有し得、異なるビュー方向に対応するビューは、水平方向のみの指向性パターンに対応する水平方向のみの配置で配置される。
【0042】
図３のマルチビューディスプレイ１００と同様に、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第１の行Ｉは、図４に示されているマルチビューディスプレイ１００の複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２の第２の行ＩＩからオフセットまたはシフトされている。さらに、第１の行Ｉおよび第２の行ＩＩは、カラーサブピクセル１１２の列内で第１の行Ｉのカラーサブピクセル１１２が第２の行ＩＩのカラーサブピクセル１１２とは異なる色を有するように、行方向にオフセットされている。様々な実施形態によれば、行間のオフセット距離またはシフト距離は、カラーサブピクセル１１２の幅、例えば、単一のカラーサブピクセル１１２の幅の整数倍に等しくてもよい。オフセット距離により、複数の繰り返しカラーサブピクセル１１２のカラーサブピクセル１１２は、複数の繰り返しカラーサブピクセルの色ごとに平行な斜めストライプ状に配置され得る。図２および図３の実施形態と同様に、斜めストライプとしてのカラーサブピクセル１１２のこの配置は、一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ１００のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するのに役立ち得る。さらに、カラーサブピクセル１１２の斜めストライプの配置は、観察者の頭が垂直方向にまたはマルチビーム列に沿って動くときに水平方向のビューシフトを防止し得る。
【0043】
一部の実施形態では、複数のマルチビーム列１３５は、マルチビームエミッタ１３０のアレイである。すなわち、複数のマルチビーム列のマルチビーム列１３５は、一列に配置されたマルチビームエミッタのアレイの複数のマルチビームエミッタ１３０を備えてもよい。さらに、一部の実施形態では、各マルチビーム列のマルチビームエミッタ１３０は、マルチビームエミッタ１３０のサイズの幅よりも小さい距離だけ分離されてもよい。一部の実施形態では、マルチビーム列１３５のマルチビームエミッタ１３０は、ライトバルブのアレイの隣接するライトバルブ１１０を分離している距離と比較可能な距離だけ分離されてもよい。一部の実施形態では、マルチビーム列１３５は、連続マルチビームエミッタ１３０または単一の細長いマルチビームエミッタ１３０を備えてもよい。
【0044】
再び図２を参照すると、一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ１００は、ライトガイド１４０をさらに備える。ライトガイド１４０は、導波光１０４（すなわち、導波光ビーム１０４）としてライトガイドの長さに沿って光を導波するように構成される。例えば、ライトガイド１４０は、光導波路として構成された誘電材料を含んでもよい。誘電材料は、誘電体光導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有してもよい。屈折率の差は、例えば、ライトガイド１４０の１つ以上の導波モードに従って導波光１０４の内部全反射を容易にするように構成される。
【0045】
ライトガイド１４０は、光学的に透過性の誘電材料の実質的に平面状の延在シートを備える光導波路のスラブまたはプレート（すなわち、プレートライトガイド）であってもよい。誘電材料の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る。様々な例によれば、ライトガイド１４０の光学的に透過性の材料は、様々なタイプのガラス（例えば、シリカガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど）および実質的に光学的に透過性のプラスチックまたはポリマー（例えば、ポリ（メチルメタクリレート）もしくは「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない種々の誘電材料のいずれかを含んでもよいし、またはこれで構成されてもよい。一部の例では、ライトガイド１４０は、ライトガイド１４０の表面（例えば、第１の表面および第２の表面の一方または両方）の少なくとも一部にクラッド層（図示せず）をさらに含んでもよい。一部の例によれば、クラッド層は、内部全反射をさらに容易にするために使用されてもよい。
【0046】
様々な実施形態によれば、ライトガイド１４０は、ライトガイド１４０の第１の表面１４０’（例えば、前面もしくは上面または前側もしくは上側）と第２の表面１４０’’（例えば、後面もしくは底面または後側もしくは底側）との間で非ゼロ伝搬角度で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る。特に、導波光１０４は、非ゼロ伝搬角度でライトガイド１４０の第１の表面１４０’と第２の表面１４０’’との間で反射するまたは「跳ね返る」ことによって伝搬する。一部の実施形態では、異なる色の光を含む複数の導波光ビーム１０４が、色固有の異なる非ゼロ伝搬角度のそれぞれでライトガイド１４０によって導波されてもよい。図示を簡単にするために、非ゼロ伝搬角度は図２には示されていないことに留意されたい。しかしながら、伝搬方向１０３を示す太い矢印は、図２のライトガイドの長さに沿った導波光１０４の一般的な伝搬方向を示している。
【0047】
一部の実施形態によれば、マルチビームエミッタ１３０は、マルチビーム要素１３０’を備えてもよい。特に、ライトガイド１４０を含むマルチビューディスプレイ１００は、マルチビームエミッタ１３０のアレイに対応するマルチビーム要素１３０’のアレイをさらに備えてもよい。したがって、一部の実施形態では、マルチビーム要素アレイはマルチビームエミッタアレイであり、マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素１３０’は、マルチビームエミッタアレイの異なるマルチビームエミッタ１３０に対応してもよい。様々な実施形態によれば、アレイのマルチビーム要素１３０’は、ライトガイド１４０の長さに沿って互いに離間される。アレイのマルチビーム要素１３０’は、例えば図２に示されているように、ライトガイド１４０の第１の表面（または「上面」）１４０’にまたはこれに隣接して配置されてもよい。他の実施形態では、アレイのマルチビーム要素１３０’は、ライトガイド１４０の第２の表面（または「底面」）１４０’’上に、または第１の表面１４０’と第２の表面１４０’’との間のライトガイド１４０の内部に配置されてもよい。
【0048】
様々な実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素１３０’は、マルチビュー画像、すなわち、マルチビューディスプレイ１００の異なるビューのビュー方向に対応する主角度方向を有する複数の指向性光ビームとしてライトガイド１４０から光を散乱させるように構成される。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１３０’は、導波光１０４の一部を指向性光ビームとして散乱させるように構成されたいくつかの異なる構造のいずれかを備えてもよい。例えば、異なる構造は、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはこれらの様々な組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。一部の実施形態では、回折格子を備えるマルチビーム要素１３０’は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして導波光の一部を回折的に散乱させるように構成される。他の実施形態では、マイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素１３０’は、複数の指向性光ビームとして導波光の一部を反射的に散乱させるように構成されるか、またはマイクロ屈折要素を備えるマルチビーム要素１３０’は、屈折によってまたは屈折を使用して複数の指向性光ビームとして導波光の一部を散乱させる（すなわち、導波光の一部を屈折的に散乱させる）ように構成される。
【0049】
他の実施形態（図示せず）では、マルチビームエミッタ１３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、マイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）、およびマイクロ有機発光ダイオード（μＯＬＥＤ：micro organic light emitting diode）などであるが、これらに限定されないアクティブ光エミッタを備えてもよい。これらの実施形態では、ライトガイド１４０、およびライトガイド１４０内で導波光として導波される光を提供するように構成された光源は省略されてもよい。代わりに、ライトガイド１４０は、上述したように、マルチビームエミッタ１３０を支持し、これに電力を提供するための基板に置き換えられてもよい。
【0050】
一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ１００は、ライトガイド１４０に隣接する広角バックライト１５０をさらに備える。図５は、本明細書に記載の原理の実施形態による、一例における広角バックライト１５０を備えるマルチビューディスプレイ１００の断面図を示す。様々な実施形態によれば、広角バックライト１５０は、ライトバルブアレイに隣接するライトガイド１４０の側とは反対側にある。特に、図示のように、広角バックライト１５０は、ライトガイド１４０の底面（すなわち、第２の表面１４０’’）に隣接する。広角バックライト１５０は、広角放射光として広角光１５２を提供するように構成される。
【0051】
一部の実施形態によれば、ライトガイド１４０およびマルチビーム要素１３０’のアレイは、ライトガイド１４０の厚さを通る光の通過を容易にするために、ライトガイド１４０の表面（例えば、第１の表面１４０’および第２の表面１４０’’）に対して実質的に垂直に伝搬する光に対して光学的に透過性であるように構成されてもよい。特に、図５に示されているように、ライトガイド１４０およびマルチビーム要素１３０’のアレイは、隣接する広角バックライト１５０から放射された広角光１５２に対して光学的に透過性あるように構成されてもよい。したがって、広角光１５２は、広角バックライト１５０から放射され、ライトガイド１４０の厚さを通過してもよい。したがって、広角バックライト１５０からの広角光１５２は、ライトガイド１４０の底面または第２の表面１４０’’によって受光され、ライトガイド１４０の厚さを透過し、ライトガイド１４０の上面（すなわち、第１の表面１４０’）からライトバルブ１１０のアレイに向けて放射されてもよい。ライトガイド１４０は、広角光１５２に対して光学的に透過性であるため、広角光１５２は、ライトガイド１４０の影響を実質的に受けない。
【0052】
様々な実施形態によれば、図５に示されているマルチビューディスプレイ１００は、２次元（２Ｄ）モードまたはマルチビューモードで選択的に動作し得る。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１５０によって提供される広角光１５２を放射するように構成される。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、ライトガイド１４０によって提供される指向性光ビーム１０２を放射するように構成される。ライトガイド１４０と広角バックライト１５０の組み合わせは、例えば、デュアル（２Ｄ／３Ｄ）ディスプレイで使用されてもよい。
【0053】
本明細書に記載の原理の一部の実施形態によれば、マルチビューディスプレイ２００が提供される。図６は、本明細書の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイ２００のブロック図を示す。マルチビューディスプレイ２００は、オフセットされた行に配置された複数の繰り返しカラーサブピクセルを有するライトバルブ２１０のアレイを備える。様々な実施形態によれば、ライトバルブアレイのライトバルブ２１０は、マルチビュー画像のカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成されたマルチビューピクセルとして配置される。一部の実施形態では、アレイのライトバルブ２１０は、前述したマルチビューディスプレイ１００のライトバルブ１１０と実質的に同様であってもよい。したがって、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブのうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない異なるタイプのライトバルブが、ライトバルブアレイのライトバルブ１１０として用いられてもよい。一部の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルは、異なる色を有する。例えば、複数の繰り返しカラーサブピクセルは、ライトバルブ２１０のアレイの行に沿って以下の順序の赤色、青色、および緑色のカラーサブピクセル（ＲＧＢ）の繰り返しセットからなっていてもよい。他の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセルは、赤色、青色、緑色、および黄色のカラーサブピクセル（ＲＧＢＹ）の繰り返しセットを備えてもよい。さらに別の実施形態では、繰り返しセットは、赤色、青色、緑色、および白色のピクセル（ＲＧＢＷ）を含んでもよい。
【0054】
マルチビューディスプレイ２００は、指向性光ビームの異なるセットで異なるマルチビューピクセルを照明するように構成されたマルチビームエミッタ２２０のアレイをさらに備える。一部の実施形態では、マルチビームエミッタ２２０のアレイのマルチビームエミッタ２２０とライトバルブアレイのマルチビューピクセルとの間に１対１の関係があってもよい。一部の実施形態によれば、アレイのマルチビームエミッタ２２０は、上記したマルチビューディスプレイ１００のマルチビームエミッタ１３０と実質的に同様であってもよい。例えば、複数のマルチビームエミッタ２２０は、ライトバルブ２１０のアレイによって変調される指向性光ビームを提供するように構成される。様々な実施形態によれば、指向性光ビームは、マルチビューディスプレイ２００のそれぞれの異なるビュー方向に対応する主角度方向を有する。さらに、複数のマルチビームエミッタ２２０は、マルチビームエミッタ２２０を支持するために使用される基板（例えば、以下に記載されるライトガイド）の表面上または基板内に配置されてもよい。
【0055】
様々な実施形態によれば、複数のカラーサブピクセルの隣接する行は、行方向にまたはこれに沿ってカラーサブピクセルの幅の整数倍だけ互いにオフセットされる。隣接する行間のオフセットまたはシフトは、様々な実施形態によれば、第２のマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルとは異なる色を有する第１のマルチビューピクセルのカラーサブピクセルを提供するように構成される。一部の実施形態では、オフセットされた行は、マルチビューディスプレイ１００に関して上記した、カラーサブピクセルのアレイの第１の行とカラーサブピクセルのアレイの第２の行との間のオフセットを有する行と実質的に同様であってもよい。さらに、複数のカラーサブピクセルの隣接するオフセットされた行のオフセットがカラーサブピクセルの幅の整数倍であることに従って、隣接する行は、カラーサブピクセルの幅（例えば、マルチビューディスプレイ１００を参照して図３および図４に示されているように）、またはカラーサブピクセルの２つの幅、またはカラーサブピクセルの３つの幅などの距離だけオフセットまたはシフトされてもよい。
【0056】
一部の実施形態では、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタ２２０は、アクティブ光エミッタを備える。アクティブ光エミッタは、指向性光ビームとして光を放射するように構成される。アクティブ光エミッタによって放射される指向性光ビームは、マルチビューディスプレイ２００のそれぞれの異なるビュー方向に対応する主角度方向を有する。アクティブ光エミッタは、複数の指向性光ビームとして光を放射するように構成された任意の数の異なる構造を備えてもよい。一部の実施形態では、アクティブ光エミッタは、マイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えるが、これらに限定されない。一部の実施形態では、アクティブ光エミッタは、白色光を放射するように構成され、他の実施形態では、アクティブ光エミッタは、特定の色を含む光を放射してもよい（例えば、単色アクティブ光エミッタであってもよい）。
【0057】
さらに、アクティブ光エミッタのサイズは、ライトバルブアレイのライトバルブ２１０のサイズと比較可能である。本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、または面積を含むが、これらに限定されない種々の方法のいずれかで定義されてもよい。例えば、ライトバルブアレイのライトバルブ２１０のサイズはその長さであってもよく、アクティブ光エミッタの比較可能なサイズもアクティブ光エミッタの長さであってもよい。別の例では、サイズは、アクティブ光エミッタの面積がライトバルブアレイのライトバルブ２１０の面積と比較可能であり得るような面積を指してもよい。
【0058】
他の実施形態では、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタ２２０は、実質的にパッシブ型であってもよい。特に、一部の実施形態（例えば、図６に示されているような）では、マルチビューディスプレイ２００は、ライトガイド２３０をさらに備える。ライトガイド２３０は、導波光としてライトガイドの長さに沿った伝搬方向に光を導波するように構成される。一部の実施形態では、ライトガイド２３０は、前述したマルチビューディスプレイ１００のライトガイド１４０と実質的に同様であってもよい。様々な実施形態によれば、ライトガイド２３０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る。さらに、導波光は、ライトガイド２３０によって、またはライトガイド２３０内で非ゼロ伝搬角度で導波されてもよい。一部の実施形態では、導波光はコリメートされてもよいし、またはコリメート光ビームであってもよい。特に、様々な実施形態において、導波光は、コリメーション係数σに従って、またはコリメーション係数σを有するようにコリメートされてもよい。
【0059】
一部の実施形態では（例えば、マルチビームエミッタ２２０がパッシブ型である場合）、マルチビューディスプレイ２００は、ライトガイドの長さに沿って互いに離間したマルチビーム要素のアレイをさらに備えてもよい。マルチビーム要素は、ライトガイド２３０内の導波光の一部を指向性光ビームとして散乱させるように構成される。さらに、これらの実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素は、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタに対応してもよい。一部の実施形態では、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素は、上記した、マルチビューディスプレイ１００のマルチビーム要素１３０’と実質的に同様であってもよい。したがって、マルチビーム要素は、指向性光ビームの異なるセットで異なるマルチビューピクセルを照明するように構成される。特に、マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素とマルチビューピクセルのアレイのマルチビューピクセルとの間には１対１の関係があってもよい。マルチビーム要素は、ライトガイド２３０の表面上またはこれの内部に配置されてもよい。
【0060】
一部の実施形態では、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブアレイのライトバルブ２１０のサイズと比較可能である。一部の実施形態では、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズと比較可能であり、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズの約５０％（五十パーセント）～約２００％（二百パーセント）である。
【0061】
一部の実施形態によれば、マルチビーム要素は、導波光の一部を散乱させるように構成されたいくつかの異なる構造のいずれかを備えてもよい。例えば、異なる構造は、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはこれらの様々な組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。一部の実施形態では、回折格子を備えるマルチビーム要素は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして導波光の一部を回折的に散乱させるように構成される。他の実施形態では、マイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素は、複数の指向性光ビームとして導波光の一部を反射的に散乱させるように構成されるか、またはマイクロ屈折要素を備えるマルチビーム要素は、屈折によってまたは屈折を使用して複数の指向性光ビームとして導波光の一部を散乱させる（すなわち、導波光の一部を屈折的に散乱させる）ように構成される。
【0062】
一部の実施形態では、マルチビューディスプレイ２００は、光源２４０をさらに備えてもよい。様々な実施形態によれば、光源２４０は、ライトガイド２３０内で導波される光を提供するように構成される。特に、光源２４０は、ライトガイド２３０の入射面または端部（入力端）に隣接して配置されてもよい。様々な実施形態において、光源２４０は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザ（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の源（例えば、光エミッタ）を備えてもよい。一部の実施形態では、光源２４０は、特定の色によって示される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成された光エミッタを備えてもよい。特に、単色光の色は、特定の色空間または色モデル（例えば、赤色－緑色－青色（ＲＧＢ）の色モデル）の原色であってもよい。他の例では、光源２４０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ってもよい。例えば、光源２４０は、白色光を提供してもよい。一部の実施形態では、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光エミッタを備えてもよい。異なる光エミッタは、異なる色の光のそれぞれに対応する導波光の異なる色固有の非ゼロ伝搬角度を有する光を提供するように構成されてもよい。
【0063】
一部の実施形態では、導波光はコリメートされてもよい、すなわち、コリメート光ビーム（例えば、以下に記載するように、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、「コリメート光」または「コリメート光ビーム」は、一般に、光ビームの光線が光ビーム（例えば、導波光）内の所定のまたは規定の角度広がりに実質的に限定される光のビームとして定義される。さらに、コリメート光ビームから発散または散乱した光線は、本明細書の定義により、コリメート光ビームの一部とは考えられない。さらに、様々な実施形態において、導波光は、コリメーション係数σに従って、またはコリメーション係数σを有するようにコリメートされてもよい。
【0064】
本明細書に記載の原理の一部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７は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、マルチビューディスプレイの動作の方法３００のフローチャートを示す。図示のように、マルチビューディスプレイの動作の方法３００は、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放射するステップ３１０を含む。一部の実施形態では、アレイのマルチビームエミッタは、前述した、マルチビューディスプレイ１００のマルチビームエミッタ１３０と実質的に同様であってもよい。特に、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタは、マルチビームエミッタの行および列に配置されてもよい。指向性光ビームは、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する。
【0065】
マルチビューディスプレイの動作の方法３００は、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ステップ３２０をさらに含む。ライトバルブのアレイは、複数のマルチビューピクセルとして配置された複数の繰り返しカラーサブピクセルを備え、変調された指向性光ビームは、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像の異なるビューのカラーピクセルを提供する。一部の実施形態によれば、ライトバルブのアレイは、上記したマルチビューディスプレイ１００のライトバルブ１１０のアレイと実質的に同様であってもよい。したがって、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブのうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない異なるタイプのライトバルブが、ライトバルブアレイのライトバルブとして用いられてもよい。
【0066】
一部の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルは、異なる色を有する。例えば、マルチビューディスプレイ１００に関して図３および図４に示したように、複数の繰り返しカラーサブピクセルは、ライトバルブのアレイの行に沿って以下の順序の赤色、青色、および緑色のカラーサブピクセル（ＲＧＢ）の繰り返しセットからなっていてもよい。他の実施形態では、複数の繰り返しカラーサブピクセルは、赤色、青色、緑色、および黄色のカラーサブピクセル（ＲＧＢＹ）の繰り返しセットを備えてもよい。さらに別の実施形態では、繰り返しセットは、赤色、青色、緑色、および白色のピクセル（ＲＧＢＷ）を含んでもよい。複数の繰り返しカラーサブピクセルのカラーサブピクセルは、ライトバルブアレイの行に沿って配置される。さらに、マルチビームエミッタアレイのマルチビームエミッタは、ライトバルブアレイの行の行方向に対応する行方向を有する行に配置される。
【0067】
様々な実施形態によれば、ライトバルブアレイの複数の繰り返しカラーサブピクセルの行は、互いにオフセットまたはシフトされる。特に、複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行は、異なる色を有する隣接するマルチビューピクセルの対応するカラーサブピクセルを提供するように、複数の繰り返しカラーサブピクセルの第２の行からオフセットされる。行のオフセットは、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するように構成される。一部の実施形態では、第１の行と第２の行との間のオフセットは、マルチビューディスプレイ１００に関して記載した第１の行と第２の行との間のオフセットと実質的に同様であってもよい。例えば、複数の繰り返しカラーサブピクセルの第１の行と第２の行との間のオフセットまたはシフトは、複数の繰り返しカラーサブピクセルの方向においてカラーサブピクセルの幅の整数倍に等しくてもよい。一部の実施形態では、指向性光ビームを放射するステップ３１０は、指向性光ビームを放射するために、マルチビューディスプレイの長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム列を使用するステップを含む。特に、複数のマルチビーム列のマルチビーム列は、複数の指向性光ビームを放射するように構成される。指向性光ビームは、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する主方向を有する。一部の実施形態では、複数のマルチビーム列はマルチビームエミッタのアレイである。すなわち、複数のマルチビーム列のマルチビーム列は、マルチビームエミッタのアレイのマルチビームエミッタの列を備え、マルチビームエミッタは、マルチビームエミッタの斜めの列を形成するために行方向に互いにオフセットされる。一部の実施形態では、マルチビーム列は、連続マルチビーム要素または単一の細長いマルチビーム要素を備えてもよい。マルチビーム列は、水平視差のみのディスプレイで用いられてもよく、その場合、ビューは、マルチビューディスプレイ１００の水平視差のみの配置に関して図４に示したように、水平視差配置に配置される。
【0068】
一部の実施形態では、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放射するステップ３１０は、導波光としてライトガイド内で光を導波するステップを含む。一部の実施形態では、ライトガイドは、マルチビューディスプレイ１００のライトガイド１４０と実質的に同様であってもよく、光は、ライトガイドの対向する内面間で非ゼロ伝搬角度で導波されてもよい。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放射するステップ３１０は、指向性光ビームを提供するためにマルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素を使用して導波光の一部を散乱させるステップをさらに含んでもよい。マルチビーム要素は、マルチビューディスプレイ１００のマルチビーム要素１３０’と実質的に同様であってもよい。さらに、マルチビーム要素は、ライトバルブアレイのライトバルブのサイズと比較可能なサイズを有してもよい。例えば、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズと比較可能であり、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズの約５０％（五十パーセント）～約２００％（二百パーセント）である。さらに、マルチビーム要素はマルチビームエミッタアレイであってもよく、マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素は、マルチビームエミッタアレイの異なるマルチビームエミッタに対応する。
【0069】
以上、行に配置された複数の繰り返しカラーサブピクセルであって、マルチビュー画像に関連するカラーフリンジを軽減するように構成されたオフセットまたはシフトを有する複数の繰り返しカラーサブピクセルを含むマルチビューディスプレイおよび方法の例および実施形態を説明した。上記した例は、本明細書に記載の原理を表す多くの特定の例のうちの一部の例示にすぎないことを理解されたい。明らかに、当業者は、以下の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案し得る。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】