JP7042258B2 - 指向性散乱機構を使用するモード選択可能なバックライト、方法、及びディスプレイ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１０月５日に出願された米国仮特許出願第６２／４０４７５１号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
なし

電子ディスプレイは、多種多様なデバイス及び製品のユーザに情報を伝達するためのほぼどこにでもある媒体である。最も一般的に利用される電子ディスプレイとしては、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）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）、並びに電気機械的又は電気流体的光変調を利用する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）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、光を放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、別の光源によって供給される光を変調するディスプレイ）のいずれかに分類することができる。アクティブディスプレイの最も分かりやすい例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、及びＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射光を考慮したときに通常パッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤ及びＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、限定するものではないが本質的に低消費電力であることを含み、魅力的な性能特性を示すことが多いが、発光する能力がないために、多くの実用的なアプリケーションにおいていくらか使用が限られるように感じられることがある。

放射光に関連するパッシブディスプレイの限界を克服するために、多くのパッシブディスプレイは、外部光源に結合されている。結合された光源によって、本来パッシブであるこれらのディスプレイが、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し得る。このような結合される光源の例は、バックライトである。バックライトは、本来パッシブであるディスプレイの背後に配置されて、そのパッシブディスプレイを照明する光源（パネルバックライトであることが多い）として機能し得る。例えば、バックライトは、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイに結合され得る。バックライトは、ＬＣＤ又は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又はＥＰディスプレイによって変調され、次いで、この変調された光が、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイから放射される。バックライトは、白色光を放射するように構成されることが多い。その場合、ディスプレイで使用される様々な色に白色光を変換するために、カラーフィルタが使用される。カラーフィルタは、例えば、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイの出力に配置される場合もあるし（それほど一般的ではない）、バックライトとＬＣＤ又はＥＰディスプレイとの間に配置される場合もある。

［発明の概要］
本開示は以下の［１］から［２４］を含む。
［１］導波光として光を導くように構成される導光体と、
第１の動作モードの間に、上記導光体内において第１の伝播方向を有する上記導波光から第１の放射光を提供するように構成される第１の指向性散乱機構と、
第２の動作モードの間に、上記導光体内において第２の伝播方向を有する上記導波光から第２の放射光を提供するように構成される第２の指向性散乱機構であって、上記第２の放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む、第２の指向性散乱機構と、
を備え、
上記第１の伝播方向が上記第２の伝播方向とは異なる、モード選択可能なバックライト。
［２］上記第２の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を備え、上記複数のマルチビーム要素の各マルチビーム要素が、上記異なる主角度方向を有する上記複数の指向性光線を提供するように構成される、上記［１］に記載のモード選択可能なバックライト。
［３］上記複数のマルチビーム要素のうちの上記マルチビーム要素のサイズ（a size of the multibeam element of the multibeam element plurality）が、上記モード選択可能なバックライトを使用するマルチビューディスプレイのライトバルブのサイズ（a size of a light valve of a multiview display）の５０パーセントから２００パーセントの間にあり、上記複数の指向性光線の上記異なる主角度方向が、上記マルチビューディスプレイの異なるビューのビュー方向に対応する、上記［２］に記載のモード選択可能なバックライト。
［４］上記複数のマルチビーム要素の上記マルチビーム要素が、
上記複数の指向性光線として、上記第２の伝播方向を有する上記導波光の一部を上記導光体から回折散乱させるように構成される、回折格子と、
上記複数の指向性光線として、上記第２の伝播方向を有する上記導波光の一部を上記導光体から反射散乱させるように構成される、マイクロ反射要素と、
上記複数の指向性光線として、上記第２の伝播方向を有する上記導波光の一部を上記導光体から屈折散乱させるように構成される、マイクロ屈折要素と、
のうちの１つ又はそれ以上を備える、上記［２］に記載のモード選択可能なバックライト。
［５］上記マルチビーム要素の上記回折格子が複数の回折格子を含む、上記［４］に記載のモード選択可能なバックライト。
［６］上記第１の指向性散乱機構が、上記導光体の第１の表面に配置され、上記第２の指向性散乱機構が、上記第１の表面とは反対側にある、上記導光体の第２の表面に配置され、上記第２の指向性散乱機構が、上記第２の放射光を提供するために、上記第２の伝播方向を有する上記導波光の一部を上記第１の表面を通り抜けて散乱させるように構成される、上記［１］に記載のモード選択可能なバックライト。
［７］上記第２の表面に隣接する反射体層であって、上記反射体層が、第２の指向性散乱機構によって上記導光体の上記第２の表面を通り抜けて放射された光を反射するように構成される、反射体層をさらに備える、上記［６］に記載のモード選択可能なバックライト。
［８］上記第１の指向性散乱機構が、拡散散乱パターンに従って、第１の伝播方向を有する上記導波光から第１の放射光を提供するように構成される、上記［１］に記載のモード選択可能なバックライト。
［９］上記導光体内において上記第１の伝播方向を有する上記導波光を提供するように構成される第１の光源と、
上記導光体内において上記第２の伝播方向を有する上記導波光を提供するように構成される第２の光源と、
をさらに備え、
上記第１の光源が、上記導光体の第１の側面に配置され、上記第２の光源が、上記第１の側面と直交する、上記導光体の第２の側面に配置される、上記［１］に記載のモード選択可能なバックライト。
［１０］上記第１の光源及び上記第２の光源の一方又は両方が、上記導光体内において上記導波光として偏光された光を提供するように構成され、上記第１の指向性散乱機構が偏光された第１の放射光を提供するように構成され、上記第２の指向性散乱機構が偏光された第２の放射光を提供するように構成され、上記偏光された第１及び第２の放射光のそれぞれが、上記第１及び第２の光源によってそれぞれ提供された上記偏光された光からの偏光された放射光である、上記［９］に記載のモード選択可能なバックライト。
［１１］モード選択可能なマルチビューディスプレイが、上記モード選択可能なバックライトによって放射された光を変調するように構成されたライトバルブのアレイをさらに備え、上記第１の動作モードの間に、上記ライトバルブのアレイが上記第１の放射光を変調するように構成され、上記第２の動作モードの間に、上記ライトバルブのアレイが上記複数の指向性光線の指向性光線を含む上記第２の放射光を変調するように構成され、上記アレイのライトバルブのセットが、上記第２の動作モードの間において上記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルに対応する、上記［１］に記載のモード選択可能なバックライトを備えるモード選択可能なマルチビューディスプレイ。
［１２］光を導くように構成される導光体と、
異なる動作モードの間に上記導光体内において異なる伝播方向を有する導波光を提供するように構成される、複数の光源と、
放射光として、上記導波光を上記導光体から散乱させるように構成される複数の指向性散乱機構であって、上記複数の指向性散乱機構の各指向性散乱機構が、上記伝播方向のうちの異なる１つを有する導波光を選択的に散乱させるように構成される、複数の指向性散乱機構と、
表示画像として、上記放射光を変調するように構成されるライトバルブのアレイと、
を備え、
上記動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間における上記放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む、モード選択可能なディスプレイ。
［１３］上記動作モードのうちの上記選択された１つの動作モードの間に上記導波光を散乱させるように構成された上記複数の指向性散乱機構の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を含み、上記複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素（a multibeam element of the multibeam element plurality）が、上記異なる主角度方向を有し、かつ上記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズ（a size of a light valve of the light valve array）の２分の１よりも大きく、上記ライトバルブのサイズの２倍よりも小さいサイズを有する上記複数の指向性光線を提供するように構成される、上記［１２］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１４］上記マルチビーム要素が、上記導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上を含む、上記［１３］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１５］上記複数の光源の第１の光源が上記導光体の第１の側面に配置され、上記複数の光源の第２の光源が上記第１の側面に直交する、上記導光体の第２の側面に配置され、上記第１の光源が、上記第２の光源によって提供される導波光の伝播方向と直交する伝播方向を有する導波光を提供するように構成される、上記［１２］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１６］上記複数の光源の光源が、上記導光体内において、偏光された導波光として導波光を提供するように構成され、上記複数の指向性散乱機構が、上記ライトバルブアレイのライトバルブの入力偏光に対応する偏光を有する放射光として、上記偏光された導波光を上記導光体から散乱させるように構成される、上記［１２］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１７］上記動作モードのうちの上記選択された１つの動作モード以外の別の動作モードの間に、上記放射光が拡散パターンを有し、上記表示画像が２次元（２Ｄ）画像に対応する、上記［１２］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１８］上記動作モードのうちの上記選択された１つの動作モードの間における上記放射光の上記複数の指向性光線の上記異なる主角度方向が、マルチビューディスプレイのビューのビュー方向に対応し、上記表示画像がマルチビュー画像であり、上記モード選択可能なディスプレイが、上記２Ｄ画像を表示することと上記マルチビュー画像を表示することとの間でモード選択可能である、上記［１７］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［１９］上記動作モードのうちの上記選択された１つの動作モードの間における上記放射光の上記複数の指向性光線の上記異なる主角度方向が、上記モード選択可能なディスプレイのビューボックスに向かって方向付けられ、上記モード選択可能なディスプレイが、ビューボックス内でのみ上記表示画像を見ることができるプライバシーモードで上記表示画像を提供するようにモード選択可能である、上記［１２］に記載のモード選択可能なディスプレイ。
［２０］モード選択可能なバックライトを動作させる方法であって、上記方法は、
導光体内において、導波光として光を導くステップと、
第１の指向性散乱機構を使用して、第１の動作モードの間に第１の放射光として上記導光体内から導波光を散乱させるステップであって、上記導波光が、上記第１の動作モードの間に第１の伝播方向を有する、ステップと、
第２の指向性散乱機構を使用して、第２の動作モードの間に第２の放射光として上記導光体内から導波光を散乱させるステップであって、上記導波光が、上記第２の動作モードの間に第２の伝播方向を有し、
上記第２の放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含み、上記第１の伝播方向と上記第２の伝播方向とが異なる、ステップと、
を含む、方法。
［２１］上記第２の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を備え、上記複数のマルチビーム要素の各マルチビーム要素が、上記異なる主角度方向を有する上記複数の指向性光線を提供するように上記導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上である、上記［２０］に記載のモード選択可能なバックライトを動作させるための方法。
［２２］複数の光源を用いて上記導波光として導かれるべき上記光を上記導光体に提供するステップであって、上記複数の光源が、
上記導光体内において上記第１の伝播方向を有する上記導波光を提供するように構成される第１の光源と、
上記導光体内において上記第２の伝播方向を有する上記導波光を提供するように構成される第２の光源と、
をさらに備え、
上記第１の光源が、上記導光体の第１の側面に配置され、上記第２の光源が、上記第１の側面と直交する、上記導光体の第２の側面に配置される、ステップをさらに含む、上記［２０］に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
［２３］画像を表示するためにライトバルブのアレイを使用して放射光を変調するステップであって、上記第１の動作モードの間に、上記ライトバルブのアレイが上記第１の放射光を変調し、上記第２の動作モードの間に、上記ライトバルブのアレイが上記複数の指向性光線の指向性光線を含む上記第２の放射光を変調する、ステップをさらに含む、上記［２０］に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
［２４］上記複数の指向性光線の上記異なる主角度方向が、マルチビューディスプレイのビューのビュー方向に対応し、上記表示された画像が、上記第２の動作モードの間におけるマルチビュー画像である、上記［２３］に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
本明細書で説明される原理による実施例及び実施形態の様々な特徴は、以下の「発明を実施するための形態」を添付の図面と併せて読めば、より容易に理解することができ、添付の図面では、同じ参照番号は同じ構造要素を示している。

本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイの斜視図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施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線の角度成分を表す図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における回折格子の断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトの断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトの平面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトの斜視図である。 本明細書で説明される原理による別の実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトの断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における図４Ａに示すモード選択可能なバックライトの断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトの一部分の断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素の複数の回折格子を含むモード選択可能なバックライトの一部分の断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における図６Ａに示す複数の回折格子の平面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素の平面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における別のマルチビーム要素の平面図である。 本明細書で説明される原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むモード選択可能なバックライトの一部分を示す断面図である。 本明細書で説明される原理によるさらに別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むモード選択可能なバックライトの一部分を示す断面図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なディスプレイのブロック図である。 本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライトを動作させる方法の流れ図である。

特定の実施例及び実施形態は、上記の図面に示す特徴に加えて、又はそれらの代わりに、他の特徴を有する。以下、これら及び他の特徴について、上記の図面を参照して詳述する。

本明細書で説明される原理による実施例及び実施形態は、モード選択可能なディスプレイへの適用を伴うモード選択可能なバックライティングを提供する。本明細書で説明される原理による実施形態は、導光体内を伝播する導かれた光（以下「導波光」という。）の一部を導光体から散乱させることによって、放射光を提供するように構成された複数の指向性散乱機構を用いる、モード選択可能なバックライトを提供する。様々な実施形態によれば、放射光の特性は、異なる動作モードの間に導波光の伝播方向を制御することによってモード選択可能である。

例えば、第１の動作モードの間に、複数の指向性散乱機構のうちの第１の指向性散乱機構が、導光体内において第１の伝播方向を有する導波光から第１の放射光を提供するように構成され得る。あるいは、複数の指向性散乱機構のうちの第２の指向性散乱機構が、第２の動作モードにおいて、導光体内において第２の伝播方向を有する導波光から第２の放射光を提供するように構成され得る。一部の実施形態では、第１の放射光は、拡散光又は一方向の光であり得るが、これらに限定されない。他方、様々な実施形態によれば、第２の指向性散乱機構によって提供される第２の放射光は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む、指向性の光である。

一部の実施形態では、拡散性又は一方向の第１の放射光は、第１の動作モードの間に２次元（２Ｄ）画像の表示をサポート又は促進するバックライティングを提供し得る。第２の動作モードでは、第２の放射光の指向性光線は、（例えば、マルチビューディスプレイによる）マルチビュー画像の表示をサポートするように構成されたバックライティングを提供でき、異なる主角度方向は、マルチビュー画像の（又は同等にマルチビューディスプレイの）様々なビューの異なるビュー方向に対応している。本明細書で説明されるモード選択可能なバックライティング及びモード選択可能なディスプレイの用途は、携帯電話（例えば、スマートフォン）、腕時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータ及びコンピュータモニタ、自動車のディスプレイコンソール、カメラのディスプレイ、並びに他の様々なモバイル及び実質的に非モバイルの表示アプリケーション及びデバイスを含むが、これらに限定されない。

本明細書では、「２次元ディスプレイ」又は「２Ｄディスプレイ」は、画像が見られる方向に関係なく（すなわち、２Ｄディスプレイの所定の視野角又は範囲内で）実質的に同じ画像のビューを提供するように構成されるディスプレイとして定義される。多くのスマートフォン及びコンピュータモニタに見られる従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が、２Ｄディスプレイの例である。ここで対照的に「マルチビューディスプレイ」は、様々なビュー方向で、又は様々なビュー方向からマルチビュー画像の様々な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して定義される。特に、様々なビューは、マルチビュー画像のシーン又はオブジェクトの様々な斜視図を表し得る。

図１Ａは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイ１０の斜視図を示している。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０は、見られることにな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。スクリーン１２は、例えば、電話（例えば、携帯電話、スマートフォンなど）のディスプレイ画面、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータのコンピュータモニタ、カメラディスプレイ、又は実質的には任意の他のデバイスの電子ディスプレイとすることができる。

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（又は単に異なる方向）に延びる矢印として示されており、様々なビュー１４は、それらの矢印（すなわち、ビュー方向１６を示す矢印）の終端において、網掛けした多角形のボックスとして示されており、４つのビュー１４及び４つのビュー方向１６のみが示されており、すべて例示を目的としてものであり、限定を目的としたものではない。図１Ａでは様々なビュー１４がスクリーンの上方にあるものとして示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示される場合、これらのビュー１４は、実際にはスクリーン１２上、又はスクリーン１２の近傍に現れることに留意されたい。ビュー１４をスクリーン１２の上方に示しているのは、単に説明を簡略にするためであり、ビュー方向１６のうち、特定のビュー１４に対応するそれぞれのビュー方向からマルチビューディスプレイ１０を見ていることを表すためである。

ビュー方向又は同等にマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光線は、一般に、本明細書の定義によれば角度成分｛θ，φ｝で与えられる主角度方向を有する。本明細書では、角度成分θは、光線の「仰角成分」又は「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光線の「方位角成分」又は「方位角」と呼ばれる。定義によれば、仰角θは、垂直面（例えば、マルチビューディスプレイスクリーンの平面に対して直交する面）内の角度であり、方位角φは、水平面（例えば、マルチビューディスプレイスクリーンの平面に対して平行な面）内の角度である。

図１Ｂは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施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又は「方向」を有する光線２０の角度成分｛θ，φ｝を表す図を示している。加えて、光線２０は、本明細書の定義によれば、特定の点から放射される、又は放出される。つまり、定義によれば、光線２０は、マルチビューディスプレイ内の特定の原点に関連付けられた中心光線を有する。図１Ｂはまた、光線（又はビュー方向）の原点Ｏも示している。

さらに本明細書では、「マルチビュー画像」及び「マルチビューディスプレイ」という用語で使用される「マルチビュー」という用語は、様々な視点を表す、又は複数のビューのうちのビュー間における角度のばらつきを含む、複数のビューとして定義される。加えて、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れば、２つを超える異なるビュー（すなわち、少なくとも３つのビューであり、一般的には３つを超えるビュー）を明示的に含む。そのため、本明細書で用いる「マルチビューディスプレイ」は、シーン又は画像を表すために２つの異なるビューしか含まない立体視ディスプレイとは明示的に区別される。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、本明細書の定義によれば、２つを超えるビューを含み得るが、マルチビュー画像は、マルチビュービューのうちの２つのみ（例えば、各眼あたり１つのビュー）を一度に見るように選択することにより、画像の立体視対として見る（例えば、マルチビューディスプレイ上で）ことができることに留意されたい。

「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューのそれぞれにおけるサブピクセル又は「ビュー」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様々なビューのそれぞれにおけるピクセルに対応する、又はマルチビュー画像の様々なビューのそれぞれにおけるピクセルを表す、個々のビューピクセルを有し得る。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れば、ビューピクセルのそれぞれが様々なビューのうちの対応するビューの所定のビュー方向と関連付けられる点で、いわゆる「方向ピクセル」である。さらに、様々な実施例及び実施形態によれば、マルチビューピクセルの様々なビューピクセルは、様々なビューのそれぞれにおいて、等価な、又は少なくとも実質的には同様の位置又は座標を有し得る。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様々なビューのそれぞれにおいて｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置する個々のビューピクセルを有することができ、第２のマルチビューピクセルは、様々なビューのそれぞれにおいて｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置する個々のビューピクセルを有することができる、などである。

一部の実施形態では、マルチビューピクセル中のビューピクセルの数が、マルチビューディスプレイのビューの数と等しい場合がある。例えば、マルチビューピクセルは、６４個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイと関連付けられた６４個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がビューの８×４アレイ（すなわち、３２個のビュー）を提供し、マルチビューピクセルが、３２個のビューピクセル（すなわち、各ビュー当たり１つ）を含み得る。加えて、それぞれの異なるビューピクセルは、例えば６４個の異なるビューに対応するビュー方向のうちの異なる１つのビューに対応する関連する方向（例えば、光線方向）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い場合がある。例えば、ビューが６４０×４８０個のビューピクセル（すなわち、６４０×４８０ビュー解像度）を含む場合には、マルチビューディスプレイは、３０７２００個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個のピクセルを含む場合には、マルチビューディスプレイは、総数で１００００（すなわち、１００×１００＝１００００）個のマルチビューピクセルを含み得る。

本明細書では、「導光体」は、内部全反射すなわち「ＴＩＲ」を用いてその構造内において光を導く構造として定義される。特に、導光体は、導光体の動作波長で実質的に透明なコアを含むことができる。様々な実施例では、「導光体」という用語は、一般に、内部全反射を利用して導光体の誘電体材料とその導光体を取り囲む材料又は媒質との間の界面で光を導く、誘電体光学導波路を指す。定義によれば、内部全反射のための条件は、導光体の屈折率が導光体材料の表面に隣接する周囲の媒質の屈折率より大きいことである。一部の実施形態では、内部全反射をさらに促進するために、導光体は、上述の屈折率の差に加えて、又はその代わりに、コーティングを含み得る。コーティングは、例えば反射性コーティングとすることができる。導光体は、平板導光体又はスラブ導光体、及びストリップ導光体のうちの一方又は両方を含むが、これらに限定されない、いくつかの導光体のうちの任意のものとすることができる。

さらに、本明細書では、「導光板」など導光体に用いられるときの「板」という用語は、「スラブ」導光体と呼ばれることもある、区分的又は微分的に平面状の層又はシートとして定義される。特に、導光板は、その導光体の頂面及び底面（すなわち、互いに反対側を向いた表面）によって画定される２つの実質的に直交する方向に光を導くように構成された導光体として定義される。さらに、本明細書の定義によれば、頂面及び底面は互いに分離されており、少なくとも微分的な意味では実質的に互いに平行であることがある。すなわち、導光板の任意の微分小区画内では、頂面と底面とは実質的に平行である、又は同一平面状にある。

一部の実施形態では、導光板は、実質的に平坦であり（すなわち、平面に制限され）、従って、導光板は、平面導光体である。他の実施形態では、導光板は、１つの次元、又は２つの直交する次元において湾曲していてもよい。例えば、導光板を１つの次元で湾曲させて、円筒形の導光板を形成することもできる。ただし、いかなる湾曲も、導光板内で内部全反射が維持されて光を導くことを保証するのに十分に大きな曲率半径を有する。

本明細書では、「角度保存散乱機構」又は同等に「角度保存散乱体」は、散乱光において、本機構又は散乱体に入射する光の角度拡がりを実質的に保存するように光を散乱させるように構成される任意の機構又は散乱体である。特に、定義によれば、角度保存散乱機構によって散乱された光の角度拡がりσ_ｓは、入射光の角度拡がりσの関数である（すなわち、σ_ｓ＝ｆ（σ））。一部の実施形態では、散乱光の角度拡がりσ_ｓは、入射光の角度拡がり又はコリメーションファクタ（collimation factor）σの一次関数である（例えば、σ_ｓ＝α・σ、ここで、αは整数である）。つまり、角度保存散乱機構によって散乱された光の角度拡がりσ_ｓは、入射光の角度拡がり又はコリメーションファクタσに実質的に比例し得る。例えば、散乱光の角度拡がりσ_ｓは、入射光の角度拡がりσと実質的に等しい場合もある（例えば、σ_ｓ≒σ）。均一な回折格子（すなわち、実質的に均一又は一定の回折機構間隔又は格子ピッチを有する回折格子）は、角度保存散乱機構の一例である。対照的に、ランバート散乱体又はランバート反射体、並びに一般的な拡散体（例えば、ランバート散乱を有する又は近似する拡散体）は、本明細書の定義によれば、角度保存散乱体ではない。

本明細書では、「回折格子」は、一般に、その回折格子に入射する光の回折をもたらすように構成された複数の機構（すなわち、回折機構）として定義される。一部の実施例では、複数の機構は、周期的又は準周期的に構成され得る。例えば、回折格子は、１次元（１Ｄ）アレイに構成された複数の機構（例えば、材料表面の複数の溝又はリッジ）を含み得る。他の例では、回折格子は、機構の２次元（２Ｄ）アレイとすることもできる。回折格子は、例えば材料表面のバンプ又は穴の２Ｄアレイとすることもできる。

従って、また本明細書の定義によれば、「回折格子」は、その回折格子に入射する光の回折をもたらす構造である。光が導光体から回折格子に入射すると、それによりもたらされる回折又は回折的散乱は、回折格子が導光体から光を回折によって取り出す（couple out）ことができるという点で「回折結合」を生じ、従って、この回折又は回折的散乱は、「回折結合」と呼ばれることもある。回折格子はまた、回折によって（すなわち、回折角で）、光を方向転換する、又は光の角度を変化させる。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、一般に、回折格子に入射した光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向の変化を、本明細書では、「回折的方向転換」と呼ぶ。
従って、回折格子は、回折格子に入射した光を回折的に方向転換する回折機構を含む構造であると理解することができ、光が導光体から入射した場合に、回折格子は、導光体からの光を回折的に取り出すこともできる。

さらに、本明細書の定義によれば、回折格子の機構は、「回折機構」と呼ばれ、材料表面（すなわち、２つの材料の間の境界）にある、材料表面内にある、材料表面上にある、のうちの１つ又はそれ以上である可能性がある。この表面は、例えば導光体の表面である場合もある。回折機構は、表面にある、表面内にある、又は表面上にある、溝、リッジ、穴、及びバンプのうちの１つ又はそれ以上を含むが、これらに限定されない、光を回折させる様々な構造のうちのいずれかを含むこともできる。例えば、回折格子は、材料表面内に複数の実質的に平行な溝を含むこともある。別の例では、回折格子は材料表面から立ち上がる複数の平行なリッジを含み得る。回折機構（例えば、溝、リッジ、穴、バンプなど）は、正弦波形プロファイル、方形プロファイル（例えば、バイナリ型回折格子）、３角形プロファイル、及び鋸歯形プロファイル（例えば、ブレーズド回折格子）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、回折をもたらす様々な断面形状又はプロファイルのうちのいずれかを有することもできる。

本明細書で説明される様々な実施例によれば、回折格子（例えば、以下で述べるような、マルチビーム要素の回折格子）を利用して、光を光線として導光体（例えば、導光板）から回折的に散乱させる、又は取り出すことができる。特に、局所的に周期的な回折格子の、又は局所的に周期的な回折格子によって提供される、回折角θ_ｍは、式（１）で与えることができる。

ここで、λは、光の波長であり、ｍは、回折次数であり、ｎは、導光体の屈折率であり、ｄは、回折格子の機構間の距離又は間隔であり、θ_ｉは、回折格子への光の入射角である。簡潔にするために、式（１）では、回折格子が導光体の表面に隣接しており、導光体の外部の材料の屈折率が１に等しい（すなわち、ｎ_ｏｕｔ＝１である）ものと仮定している。一般に、回折次数ｍは、整数で与えられる。回折格子によって生成される光線の回折角θ_ｍは、回折次数が正である（例えば、ｍ＞０である）場合には、式（１）で与えることができる。例えば、回折次数ｍが１に等しい（すなわち、ｍ＝１である）ときには、１次の回折がもたらされる。

図２は、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における回折格子３０の断面図を示している。例えば、回折格子３０は、導光体４０の表面上に配置され得る。加えて、図２は、入射角θ_ｉで回折格子３０に入射する光線５０を示している。入射光線５０は、導光体４０内で導かれた光線であり得る。また、図２には、入射光線５０の回折の結果として回折格子３０によって回折的に生成されて取り出された指向性光線６０も示されている。指向性光線６０は、式（１）で与えられる回折角θ_ｍ（又は本明細書では「主角度方向」）を有する。回折角θ_ｍは、例えば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応し得る。

本明細書では、「指向性散乱機構」は、特定の又は所定の伝播方向を有する光を選択的又は優先的に散乱させながら、別の又は異なる伝播方向を有する光を散乱させない又は実質的に散乱させない散乱構造と定義される。例えば、指向性散乱機構は、第１の伝播方向を有する光を選択的に散乱させるように構成され得る。さらに、指向性散乱機構は、第１の伝播方向とは異なる第２の伝播方向を有する光を散乱させない場合がある。このように、指向性散乱機構は、定義によれば、指向性散乱機構に入射する光の方向に関して方向選択的である。対照的に、ランバート散乱構造（及び同様の散乱構造）は通常、この種の散乱構造は入射光の方向に対して本質的に影響されないため、指向性散乱機構ではない。

本明細書の定義によれば、「マルチビーム要素」は、複数の光線を含む光を生成するバックライト又はディスプレイの構造又は要素である。一部の実施形態では、マルチビーム要素は、バックライトの導光体に光学的に結合されて、導光体内を導かれた光の一部分を取り出すことによって複数の光線を提供することができる。さらに、マルチビーム要素によって生成される複数の光線の光線は、本明細書の定義によれば、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義によれば、複数の光線のうちのある光線は、複数の光線のうちの別の光線とは異なる所定の主角度方向を有する。このため、本明細書の定義によれば、光線が「指向性光線」と呼ばれ、複数の光線が「複数の指向性光線」と呼ばれ得る。

さらに、複数の指向性光線は、ライトフィールドを表すことができる。例えば、複数の指向性光線は、実質的に円錐形の空間領域に制限され得る、又は複数の光線における、光線の様々な主角度方向を含む所定の角度拡がりを有し得る。従って、合計の指向性光線（すなわち、複数の光線）の所定の角度拡がりが、ライトフィールドを表すことができる。

様々な実施形態によれば、複数の様々な指向性光線の様々な主角度方向は、マルチビーム要素のサイズ（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判定される。一部の実施形態では、マルチビーム要素は、本明細書の定義によれば、「拡張された点光源」、すなわちマルチビーム要素の範囲にわたって分布した複数の点光源と考えることができる。さらに、マルチビーム要素によって生成される光線は、本明細書の定義によれば、また図１Ｂを参照して上述したように、角度成分｛θ，φ｝で与えられる主角度方向を有する。

本明細書では、「コリメータ」は、光をコリメートするように構成された実質的に任意の光学デバイス又は装置として定義される。様々な実施形態によれば、コリメータによって提供されるコリメーションの量は、所定の程度又は量において実施形態により変わり得る。さらに、コリメータは、２つの直交する方向（例えば、垂直方向及び水平方向）の一方又は両方にコリメーションを提供するように構成され得る。つまり、コリメータは、一部の実施形態によれば、光のコリメーションを提供する２つの直交する方向のうちの一方又は両方の形状を含み得る。

本明細書では、「コリメーションファクタ」は、光がコリメーションされる程度として定義される。特に、コリメーションファクタは、本明細書の定義によれば、コリメートされた光線内に光線の角度拡がりを区切る。例えば、コリメーションファクタσは、コリメートされた光線内の光線の大部分が特定の角度拡がり（例えば、コリメートされた光線の中心又は主角度方向の周りの±σ度）内にあることを指定することができる。コリメートされた光線内の光線は、一部の実施例によれば、角度においてガウス分布を有することができ、角度拡がりは、コリメートされた光線のピーク強度の２分の１によって決まる角度であり得る。

本明細書では、「光源」は、一般に、光の源（例えば、光を生成して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、起動時又はオン時に光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。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、プラズマ型光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、及び実質的に任意のその他の光源のうちの１つ又はそれ以上を含むが、これらに限定されない、実質的に任意の光エミッタである、又はそうした実質的に任意の光エミッタを含むことができる。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、ある範囲の波長（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含み得る。例えば、光源は、複数の光エミッタのセット又はグループを含むことができ、そのうちの少なくとも１つの光エミッタが、そのうちの少なくとも１つの他の光エミッタが生成する光の色又は波長とは異なる色又は同等に波長を有する光を生成する。これらの異なる色は、例えば原色（例えば、赤、緑、青）を含み得る。

本明細書では、「ビューボックス」は、ディスプレイ又は他の光学系（例えば、レンズ系）によって形成されるが画像を視認可能であり、従って見ることができる空間の領域又は体積として定義される。換言すれば、ビューボックスは、ディスプレイ又はディスプレイシステムによって生成された画像を見るためにユーザの眼がその中に配置され得る空間内の位置又は領域を定義する。さらに、ビューボックスは一般に、ユーザの両目を収容するのに十分な大きさである。一部の実施形態では、ビューボックスは、空間の２次元領域（例えば、長さ及び幅を有するが実質的な奥行きを有さない領域）を表すことができるのに対し、他の実施形態では、ビューボックスは、空間の３次元領域（例えば、長さ、幅及び奥行きを有する領域）を含むことができる。さらに、「ボックス」と呼ばれるが、ビューボックスは、多角形又は矩形の形状のボックスに限定されなくてもよい。例えば、一部の実施形態では、ビューボックスは、円筒形状の空間の領域を含むことができる。他の実施例では、空間の領域は、楕円形の円筒形、双曲線形の円筒形、及び一般的な楕円形を含むがこれらに限定されない様々な他の形状を有することができる。

さらに、本明細書において使用される場合、冠詞「a（１つ）」は、特許技術（patent art）における通常の意味、すなわち、「１つ又はそれ以上（one or more）」の意味を有することが意図されている。例えば、「指向性散乱機構」は、１つ又はそれ以上の指向性散乱機構を意味し、従って、「指向性散乱機構」は、本明細書では「指向性散乱機構（複数可）」を意味する。また、本明細書における「上部（top）」、「下部（bottom）」、「上側（upper）」、「下側（lower）」、「上向き（up）」、「下向き（down）」、「正面（front）」、「背面（back）」、「第１の」、「第２の」、「左」、又は「右」に対するいかなる言及も、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、値に適用されたときは一般にその値を生成するために用いられる機器の許容範囲内を意味する、又は別段明示的に指定されない限り、±１０％、若しくは±５％、若しくは±１％を意味し得る。さらに、本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、大多数、又はほとんどすべて、又はすべて、又は約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、例示に過ぎず、検討の目的で提示されたものであり、限定のためのものではないことが意図される。

本明細書で説明される原理の一部の実施形態によれば、モード選択可能なバックライトが提供される。図３Ａは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト１００の断面図を示している。図３Ｂは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト１００の平面図を示している。図３Ｃは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト１００の斜視図を示している。図３Ａ及び３Ｂでは、モード選択可能なバックライト１００の第１の動作モード（モード１）が図の左半分に示され、第２の動作モード（モード２）が右半分に示され、すなわち、図３Ａ及び図３Ｂにおける破線の左側及び右側にそれぞれ示されている。

図３Ａから図３Ｃに示すモード選択可能なバックライト１００は、放射光１０２を提供するように構成されている。放射光１０２は、モード選択可能なバックライト１００の表面（例えば、放射面）から概して離れる方向を有するように構成される。一部の実施形態では、放射光１０２は、様々な用途で、例えば、しかしこれらに限定されるものではないが、ディスプレイ用途においてライトバルブのアレイ（例えば、ライトバルブ１０６）を照らすために使用され得る。

モード選択可能なバックライト１００の様々な動作モードでは、放射光１０２は、異なる特性を有するか又は呈することができる。例えば、以下により詳細に説明されるように、第１の動作モードにおいて、モード選択可能なバックライト１００は、単一の又は実質的に均一な方向を有する放射光１０２を提供し得る。他の実施形態では、第１の動作モードにおいて提供される放射光１０２’は、拡散性であっても、実質的に拡散性であっても、少なくとも特定の又は定義された方向性を欠いていてもよい。本明細書では、第１の動作モード（モード１）の間の放射光１０２は、他の動作モードの間に放射される光と区別するために「第１の」放射光１０２’と呼ばれ得る。

モード選択可能なバックライト１００の第２の動作モード（図示のモード２）では、放射光１０２は、互いに異なる主角度方向（又は単に「異なる方向」）を有する複数の指向性光線を含むことができる。例えば、複数の指向性光線は、ライトフィールドであってもライトフィールドを表してもよい。一部の実施形態によれば、放射光１０２の指向性光線の異なる主角度方向は、第２の動作モードにおいて又はその間に、マルチビュー画像又はマルチビューディスプレイのそれぞれのビュー方向に対応し得る。

これらの実施形態の一部では、例えばマルチビュー又は３Ｄ画像コンテンツを有する情報の表示を容易にするために、放射光１０２の指向性光線が（例えば、後述するようにライトバルブ１０６を使用して）変調され得る。他の実施形態では、第２の動作モードにおける指向性光線の異なる主角度方向は、モード選択可能なバックライト１００、例えばビューボックスに隣接する又はその前の比較的限られた空間領域に向かう方向に対応し得る。これらの実施形態では、放射光１０２の指向性光線は、例えばビューボックス内に画像コンテンツを提供するために（例えば、ライトバルブによって）変調され得る。本明細書では、第２の動作モード（モード２）の間の放射光１０２は、他の動作モード、例えば限定するものではないが第１の動作モードの間に放射される光と区別するために「第２の」放射光１０２”と呼ばれ得る。

図３Ａから図３Ｃに示すように、モード選択可能なバックライト１００は、導光体１１０を備える。導光体１１０は、一部の実施形態によれば、導光板とすることができる。導光体１１０は、その導光体１１０の長さに沿って、導波光１０４として光を導くように構成される。例えば、導光体１１０は、光学導波路として構成される誘電体材料を含み得る。誘電体材料は、誘電体光学導波路を取り囲む媒質の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有し得る。この屈折率の差は、例えば、導光体１１０の１つ又はそれ以上の導波モードに応じて導波光１０４の内部全反射を促進するように構成される。

一部の実施形態では、導光体１１０は、光学的に透明な誘電体材料の延展された実質的に平面状のシートを含むスラブ又は平板光学導波路とすることができる。誘電体材料の実質的に平面状のシートは、内部全反射を用いて導波光１０４を導くように構成される。様々な実施例によれば、導光体１１０の光学的に透明な材料は、様々な種類のガラス（例えば、シリカガラス、アルミノケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなど）のうちの１つ又はそれ以上、及び実質的に光学的に透明なプラスチック又はポリマー（例えば、ポリメタクリル酸メチル又は「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）を含むが、これらに限定されない、様々な誘電体材料のうちのいずれかを含む、又はいずれかで構成することができる。一部の実施例では、導光体１１０は、導光体１１０の表面（例えば、頂面及び底面の一方又は両方）の少なくとも一部分の上にクラッディング層（図示せず）をさらに含み得る。一部の実施例によれば、クラッディング層を使用して、内部全反射をさらに促進することができる。

さらに、一部の実施形態によれば、導光体１１０は、導光体１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前」面又は側面）と第２の表面１１０”（例えば、「背」面又は側面）の間で非ゼロ伝播角度で内部全反射によって導波光１０４を導くように構成される。特に、導波光１０４は、導光体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０”の間で非ゼロ伝播角度で反射又は「バウンド」することによって伝播する。一部の実施形態では、導波光１０４は、様々な色に固有の非ゼロ伝播角度のうちのそれぞれ１つで、導光体１１０によって導かれた、様々な光の色を含む複数の導かれた光線を含み得る。図示を簡潔にするために、非ゼロ伝播角度は、図３Ａから図３Ｃには示していないことに留意されたい。ただし、様々な図における、伝播方向を示す太矢印は、導光体の長さに沿って導波光１０４の概略的な伝播方向を示している。

本明細書で定義されるように、「非ゼロ伝播角度」は、導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’又は第２の表面１１０”）に対する角度である。さらに、様々な実施形態によれば、非ゼロ伝播角度は、ゼロよりも大きく、かつ導光体１１０内の内部全反射の臨界角よりも小さい。さらに、特定の非ゼロ伝播角度が導光体１１０内の内部全反射の臨界角未満である限り、特定の非ゼロ伝播角度は、特定の実装のために（例えば、任意に）選択することができる。様々な実施形態において、導波光１０４は、非ゼロ伝播角度で導光体１１０内に導入又は取り込まれ得る。

様々な実施形態によれば、光を導光体１１０に取り込むことによって生成された、導波光１０４又は同等に導かれた「光線」は、コリメートされた光線であり得る。本明細書では、「コリメート光」又は「コリメート光線」は、一般に、光線の光が光線（例えば、導波光１０４）内で互いに実質的に平行である光のビームとして定義される。さらに、本明細書での定義によれば、コリメートされた光線から発散又は散乱される光線は、コリメートされた光線の一部とは見なされない。一部の実施形態では、モード選択可能なバックライト１００は、コリメータ、例えば、限定されるものではないが、導光体１１０に導入される光をコリメートするように構成された、レンズ、反射体若しくはミラー、又は回折格子を含み得る。一部の実施形態では、光の源（例えば、光源）はコリメータを備えることができる。様々な実施形態において、導波光１０４は、上で定義されたように、コリメーションファクタσに従って、又はコリメーションファクタσを有するようにコリメートされてもよい。

様々な実施形態によれば、モード選択可能なバックライト１００は、第１の指向性散乱機構１２０をさらに備える。第１の指向性散乱機構１２０は、導光体１１０内で第１の伝播方向を有する導波光１０４から第１の放射光１０２’を提供するように構成され得る。特に、第１の指向性散乱機構１２０は、他の伝播方向を有する導波光１０４とは対照的に、第１の伝播方向を有する導波光１０４を優先的又は選択的に散乱させるように構成される。例えば、第１の伝播方向は、限定ではなく例として、図３Ａから図３Ｃに示すｘ方向であってもよい（すなわち、ｘ軸に並んでいても沿っていてもよい）。図３Ａ及び図３Ｂの左半分にある太い矢印１０３’は、例えば第１の動作モード（モード１）の間又は第１の動作モード（モード１）における導波光１０４の第１の伝播方向を表してもよい。よって、図３Ａから図３Ｃに示されるように、第１の指向性散乱機構１２０は、導光体１１０内で他の方向（例えば、ｙ方向）ではなく（太い矢印１０３’によって示されるように）ｘ方向に伝播する導波光１０４を選択的に散乱させるように構成される。

様々な実施形態によれば、第１の伝播方向を有する導波光１０４は、モード選択可能なバックライト１００の第１の動作モード（モード１）の間に存在し得る。特に、一部の実施形態では、第１の伝播方向を有する導波光１０４は、第１の動作モードの間にのみ存在し得る。そのため、第１の動作モードの選択は、第１の伝播方向を有する導波光１０４の存在によって提供され得る。例えば、第１の伝播方向を有する導波光１０４を提供する光源をオンにすることは、第１の動作モードを選択し得る。

一部の実施形態では、第１の放射光１０２’は、拡散散乱パターンに従ってモード選択可能なバックライト１００の第１の指向性散乱機構１２０によって放射される、拡散性、又は少なくとも実質的に拡散性であり得る。他の実施形態では、第１の放射光１０２’は実質的に一方向の光であり得る。図３Ａは、例えば、図示のように、第２の動作モードの指向性光線と区別するために、第１の放射光１０２’の拡散散乱パターン又は実質的に一方向の光のいずれかを描くために太い矢印を使用する。さらに他の実施形態（図示せず）では、第１の放射光１０２’は指向性光線を含み得る。

様々な実施形態によれば、第１の指向性散乱機構１２０は、回折格子、屈折散乱構造（例えば、様々なプリズム構造）、反射散乱構造（例えば、ファセット反射体）、プラズモニック又は蛍光散乱構造（例えば、異方性プラズモン又は蛍光共振器）、及びそれらの様々な組み合わせを含むがこれらに限定されない、指向性散乱を提供するように構成される様々な異なる散乱構造又は散乱体のいずれかを含み得る。回折格子の向き又は回転、並びに他の散乱構造を構成する様々な要素の向きが、例えば指向性散乱を提供するために採用されてもよい。このような散乱構造を採用する第１の指向性散乱機構１２０によって提供される第１の放射光が拡散性であるか、一方向性であるか、指向性光線を含むかは、一部の実施形態によれば、第１の指向性散乱機構１２０の特定の特性、並びに第１の伝播方向を有する導波光１０４の角度拡がり又はコリメーションファクタσに依存する。

例えば、第１の指向性散乱機構１２０は、導光体１１０の表面上に回折格子を含むことができ、回折格子は、実質的に平行な溝又はリッジを備える。実質的に平行な溝又はリッジは、導波光１０４の第１の伝播方向に対して垂直又は実質的に垂直（例えば、曲率を含む）に向けられてもよい。導波光１０４が第１の指向性散乱機構１２０の回折格子に行き当たると、その一部が第１の放射光１０２’として選択的に散乱され得る。選択的な散乱は、回折格子の向きに対して導波光１０４の実質的に垂直な向き、又は同等に実質的に垂直な入射角の結果である。

さらに、（例えば、第１の指向性散乱機構１２０の）回折格子は、角度保存散乱構造として機能し得るため、第１の伝播方向を有する導波光１０４が比較的大きなコリメーションファクタσ（すなわち、広い角度拡がり）を有する場合、対応する広いビーム拡がりを有する第１の放射光１０２’が提供され得る。よって、第１の指向性散乱機構１２０によって提供される第１の放射光１０２’は、拡散性又は実質的に拡散性であり得る。逆に、比較的限定された角度拡がりを有する又は実質的に一方向性である第１の放射光１０２’を提供するために、比較的小さいコリメーションファクタσを使用することができる。例えば、第１の放射光１０２’は、導光体の表面に対して垂直な方向に放射された実質的に平行な光線を含み得る。別の例では、広い角度範囲にわたって拡散する又は拡がる第１の放射光１０２’は、導光体１１０にわたる距離の関数としてランダム又は実質的にランダムな格子間隔を有する回折格子を含む第１の指向性散乱機構１２０によって提供され得る。ランダムな格子間隔は、例えば、大きなコリメーションファクタσを有する導波光１０４の有無にかかわらず使用することができる。

他の例では、第１の伝播方向を有する導波光１０４を選択的に散乱させるように構成された、指向性散乱を提供するように位置合わせされたファセットを有する屈折又は反射散乱構造が、第１の指向性散乱機構１２０として使用され得る。上記の回折格子の例と同様に、第１の伝播方向を有する導波光１０４の比較的大きなコリメーションファクタσが、拡散性である第１の放射光１０２’を生成するために採用され得、他方、比較的小さいコリメーションファクタσが、例えば、実質的に一方向である又は所定の方向を有する第１の放射光１０２’を生成する。拡散性の第１の放射光はまた、例えば、第１の指向性散乱機構１２０としてランダム化された傾斜を有するファセットを有する屈折又は反射散乱構造を使用して提供されてもよい。

図３Ａから図３Ｃに示すように、モード選択可能なバックライト１００は、第２の指向性散乱機構１３０をさらに備える。第２の指向性散乱機構１３０は、導光体１１０内で第２の伝播方向を有する導波光１０４から第２の放射光１０２”を提供するように構成され得る。特に、第２の放射光１０２”は、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を導光体１１０から散乱又は取り出すことによって提供される。図３Ａから図３Ｃに示されるように、第２の伝播方向は、限定ではなく例として、ｙ方向であってもよい（すなわち、ｙ軸に並んでいても沿っていてもよい）。図３Ａの平面を指す矢印１０３”及び図３Ｂの太い矢印１０３”は、両方ともそれぞれの図の右半分にあり、導波光１０４の第２の伝播方向を示している。よって、図３Ａから図３Ｃに示されるように、第２の指向性散乱機構１３０は、他の方向（例えば、太い→１０３’で示されているようにｘ方向）ではなく太い矢印１０３”によって示されるようにｙ方向に伝播する導波光１０４を選択的に散乱させるように構成される。さらに、第２の指向性散乱機構１３０は、第１の伝播方向を有する導波光１０４を散乱させない、又は少なくとも実質的に散乱させないように構成される。そのため、図３Ａの右半分に示すように、第２の指向性散乱機構１３０は、第１の動作モードの間に散乱光（すなわち、第２の放射光１０２”）を生成しない。

上述のように、第２の放射光１０２”は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む。そのため、そして定義によれば、第２の指向性散乱機構１３０は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を提供するように構成される。図３Ａの右側（モード２）では、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線は、指向性光線の異なる主角度方向を明示的に表すために異なる方向を指す別々の矢印として描かれている。

様々な実施形態によれば、第２の指向性散乱機構１３０は、指向性散乱を提供し、複数の指向性光線を含む第２の放射光１０２”を提供するように構成され得る任意の様々な異なる散乱構造を含み得る。特に、第２の指向性散乱機構１３０の散乱構造は、互いに異なる主角度方向を有する指向性光線を提供するように構成された、回折格子、屈折散乱構造（例えば、様々なプリズム構造）、反射散乱構造（例えば、ファセット反射体）、プラズモニック又は蛍光散乱構造（例えば、異方性プラズモン又は蛍光共振器）、及びそれらの様々な組み合わせを含むがこれらに限定されない。

例えば、第２の指向性散乱機構１３０は、Ｆａｔｔａｌらの米国特許第９１２８２２６号によって定義されているように、マルチビーム回折格子又は複数のマルチビーム回折格子を含むことができる。別の例では、第２の指向性散乱機構１３０は、マルチビーム要素又は複数のマルチビーム要素を含み得る。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素は、以下により詳細に記載されるように、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上を含み得る。第１の指向性散乱機構１２０と同様に、第２の指向性散乱機構１３０による指向性散乱を提供するために、様々な散乱構造の向き又は回転を採用することができる。同様に、第２の伝播方向を有する導波光１０４のコリメーションファクタσは、第２の指向性散乱機構１３０によって生成される指向性光線の異なる主角度方向の角度拡がりを制御するために使用され得る。

様々な実施形態によれば、第２の伝播方向を有する導波光１０４は、モード選択可能なバックライト１００の第２の動作モード（モード２）の間に存在し得る。一部の実施形態では、第２の伝播方向を有する導波光１０４は、第２の動作モードの間にのみ存在し得る。よって、第２の指向性散乱機構１３０は、一部の実施形態では（例えば、図示のモード２）、第２の動作モードの間にのみ導波光１０４から第２の放射光１０２”を提供することができる。他の実施形態では、第２の伝播方向を有する導波光１０４は、第１及び第２の動作モードの両方の間に存在し得る。これらの実施形態では、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０の両方が、第１の動作モードの間に第１及び第２の放射光１０２’、１０２”の組み合わせを含む放射光１０２を提供し得るが、第２の指向性散乱機構１３０のみが、第２の動作モードの間に放射光１０２、１０２”を提供する。第１の動作モードと同様に、第２の動作モードのモード選択は、第１及び第２の伝播方向の一方又は両方を有する導波光１０４の有無を制御することによって提供され得る。

さらに、図３Ａは、限定ではなく例として、導光体１１０の第１の表面１１０’上の第１の指向性散乱機構１２０及び第２の表面１１０”上の第２の指向性散乱機構１３０を示している。図示のように、第２の指向性散乱機構１３０は、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を散乱させるように構成され、その部分は、第２の放射光１０２”を提供するために第１の表面１１０’を通って散乱する。ここで、導光体１１０の第１の表面１１０’は「放射」面と呼ばれ得る。さらに、様々な実施形態によれば、第１の指向性散乱機構１２０は、第２の放射光１０２”として第２の指向性散乱機構１３０によって散乱される指向性光線に対して透明又は少なくとも実質的に透明であるように構成され得る。他の実施形態（図示せず）では、第１の指向性散乱機構１２０は、導光体１１０の第２の表面１１０”上にあり得、第２の指向性散乱機構１３０は、第１の表面１１０’上にあり得る。

図４Ａは、本明細書で説明される原理による別の実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト１００の断面図を示している。図４Ｂは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における図４Ａに示すモード選択可能なバックライト１００の断面図を示している。特に、図４Ａは、第１の動作モード（モード１）のモード選択可能なバックライト１００を示し、図４Ｂは、第２の動作モード（モード２）のモード選択可能なバックライト１００を示している。さらに、図４Ａは、ｘ－ｚ平面における断面図を示し、図４Ｂの断面図は、ｙ－ｚ平面における断面図を示している。

図４Ａ及び図４Ｂは、光（すなわち、導波光１０４）を導くように構成された導光体１１０と、第１の指向性散乱機構１２０と、第２の指向性散乱機構１３０と、を備える、モード選択可能なバックライト１００を示している。ただし、第１の指向性散乱機構１２０及び第２の指向性散乱機構１３０は、図３Ａにおいて以前に示したように反対側にある表面上にあるのとは対照的に、図４Ａから図４Ｂに示されるように、導光体１１０の共通の表面上にある。特に、図４Ａから図４Ｂでは、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０の両方が導光体１１０の第２の表面１１０”上にある。例えば、第１の指向性散乱機構１２０は、第２の表面１１０”上において、第２の指向性散乱機構１３０の部分間の（例えば、周囲の）空間を占有し得る。他の実施形態（図示せず）では、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０は、導光体１１０の第１の表面１１０’上に一緒に存在し得る。

図４Ａに示すように、第１の指向性散乱機構１２０は、第１の伝播方向を有する導波光１０４を選択的に散乱させる。導波光１０４は、第１の放射光１０２’として導光体１１０から散乱される。図４Ａでは、第１の伝播方向は、ｘ軸と平行な太い矢印１０３’によって示されており、第１の放射光１０２’は、第１の指向性散乱機構１２０によって導波光１０４から、比較的広い角度範囲（例えば、６０度超）を有する拡散光として提供され得る。さらに、図４Ａは、例えば第１の動作モードを表すことができる。

図４Ｂを参照すると、第２の指向性散乱機構１３０は、図示のように、第２の伝播方向を有する導波光１０４を選択的に散乱させて、導波光１０４から第２の放射光１０２”を提供する。特に、図４Ｂでは、第２の伝播方向は、ｙ軸と平行な太い矢印１０３”によって描かれている。さらに、個々の矢印によって示されるように、第２の放射光１０２”は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む。図４Ｂの第１の指向性散乱機構１２０は、第２の伝播方向を有する導波光１０４のいずれも散乱しないことに留意されたい。図示のように、第２の指向性散乱機構１３０のみが、導波光１０４のいずれかを散乱又は取り出す。図４Ｂは、例えば第１の動作モードを表すことができる。

上述のように、第１の伝播方向及び第２の伝播方向を有する導波光１０４は、第１の動作モードの間に存在し得る。そのため、一部の実施形態では、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０の両方が、第１の動作モードの間に導波光１０４から光の一部を散乱させることができる。例えば、第１の指向性散乱機構１２０が第２の指向性散乱機構１３０と同じ導光体１１０の表面上に（例えば、図４Ａから図４Ｂにおけるように）ある場合、第２の指向性散乱機構１３０は、第１の放射光１０２’を含む放射光１０２の領域間を効果的に「埋める」ように第２の放射光１０２”を提供するために使用され得る。このように埋めることによって放射光１０２を提供することにより、例えば、第１の動作モードの間にモード選択可能なバックライト１００から、より均一な放射光１０２が得られ得る。ただし、これらの実施形態によれば、第２の動作モードでは、第２の指向性散乱機構１３０は、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線を提供するために単独で又は排他的に使用され得る。

一部の実施形態によれば、モード選択可能なバックライト１００は、導光体１１０内で異なる伝播方向を有する導波光１０４を提供するように構成された複数の光源をさらに備えることができる。図３Ａから図３Ｃに示すように、モード選択可能なバックライト１００は、第１の光源１４０と第２の光源１５０とをさらに備えることができる。第１の光源１４０は、導光体１１０内において第１の伝播方向を有する導波光１０４を提供するように構成され得る。同様に、第２の光源１５０は、導光体１１０内において第２の伝播方向を有する導波光１０４を提供するように構成され得る。

図３Ａ～図３Ｃにおいて、第１の光源１４０は、導光体１１０の第１の側面に配置され、第２の光源１５０は、第１の側と直交する、導光体１１０の第２の側面に配置される。図示のように、第１の光源１４０は、第２の光源１５０が提供するように構成されている導波光１０４の伝播方向（例えば、第２の伝播方向）と直交する伝播方向（例えば、第１の伝播方向）を有する導波光１０４を提供するように構成される。図４Ａはまた、モード選択可能なバックライト１００の第１の光源１４０を示している一方、図４Ｂは、第２の光源１５０を示している。

様々な実施形態において、第１及び第２の光源１４０、１５０は、１つ又はそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ（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、実質的に任意の光源（例えば、光エミッタ）を含み得る。例えば、第１及び第２の光源１４０、１５０は、導光体１１０の対応する辺の長さに沿って分布する複数のＬＥＤ又はＬＥＤのアレイをそれぞれ備えることができる。一部の実施形態では、第１及び第２の光源１４０、１５０の一方又は両方は、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得る。特に、単色光の色は、特定の色空間又は色モデル（例えば、赤－緑－青（ＲＧＢ）色モデル）の原色であり得る。他の例では、第１及び第２の光源１４０、１５０の一方又は両方は、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を含み得る。例えば、広帯域光又は多色光は白色光であり、第１及び第２の光源１４０、１５０は白色光源であり得る。一部の実施形態では、第１及び第２の光源１４０、１５０の一方又は両方は、異なる色の光を提供するように、又は組み合わせて白色光を提供するように構成された複数の異なる光エミッタを含み得る。

一部の実施形態では、第１及び第２の光源１４０、１５０の一方又は両方は、コリメータ（図示せず）をさらに備え得る。コリメータは、それぞれの第１及び第２の光源１４０、１５０の光エミッタのうちの１つ又はそれ以上から実質的にコリメートされていない光を受け取り、実質的にコリメートされていない光をコリメートされた光に変換するように構成され得る。特に、コリメータは、一部の実施形態によれば、非ゼロ伝播角度を有すること、及び所定のコリメーションファクタσに従ってコリメートされることの一方又は両方のコリメート光を提供することができる。さらに、異なる色の光エミッタが使用される場合、コリメータは、異なる色固有の非ゼロ伝播角度の一方又は両方を有し、異なる色固有のコリメーションファクタを有するコリメートされた光を提供するように構成され得る。コリメータは、上述のように、導波光１０４として伝播させるために、コリメート光を導光体１１０に伝達するようにさらに構成される。

様々な例では、コリメータは、レンズ、反射体、及び回折格子を含むがこれらに限定されない、光をコリメートするように構成された様々な光学素子のうちのいずれかを備えることができる。使用され得る別の種類のコリメータは、テーパ付き導光体の部分を含むいわゆるテーパ付きコリメータである。コリメートする構造の様々な組み合わせを含むコリメータ、例えば、コリメートレンズ又は反射体と組み合わせてテーパ付き導光体の部分を含むコリメータもまた使用され得る。

一部の実施形態では、第１の光源１４０及び第２の光源１５０の一方又は両方は、導光体内において導波光として偏光を提供するように構成される。例えば、第１及び第２の光源１４０、１５０は、偏光光エミッタを含むことができる。別の例では、第１及び第２の光源１４０、１５０は、光源１４０、１５０の出力に、又は光源１４０、１５０と導光体１１０との間に偏光子を含み得る。様々な実施形態によれば、第１の指向性散乱機構１２０が偏光した第１の放射光１０２’を提供するように構成される、及び／又は第２の指向性散乱機構１３０が偏光した第２の放射光１０２”を提供するように構成される。次に、これらの実施形態によれば、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０のそれぞれは、第１及び第２の光源１４０、１５０によってそれぞれ提供された偏光から偏光した第１及び第２の放射光１０２’、１０２”を提供するように構成される。例えば、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０の一方又は両方は、偏光保存散乱機構であり得る。

一部の実施形態では、モード選択可能なバックライト１００は反射体層１６０をさらに備える。反射体層１６０は、図３Ａに示すように、導光体１１０の第１の表面１１０’（すなわち、放射面）とは反対側を向いた第２の表面１１０”に隣接して配置されている。反射体層１６０は、導光体１１０の第１の表面１１０’に向かって戻る方向に光を反射するように構成される。例えば、反射体層１６０は、第１の指向性散乱機構１２０及び第２の指向性散乱機構１３０の一方又は両方による２次散乱から生じる光を反射するように構成され得る。ここで、２次散乱は、導光体１１０の第１の表面１１０’から離れる２次方向の散乱として定義される。
一部の実施形態では、反射体層１６０を使用して２次散乱を反射することは、放射光１０２の輝度を増加させることによってモード選択可能なバックライト１００の放射効率を高めることができる。

反射体層１６０は、任意の様々な反射材料及び層を含み得る。例えば、反射体層１６０は反射金属を含むことができる。反射性金属は、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅及び金、並びに様々な合金、並びにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。別の例では、反射体層１６０は、高反射性鏡面反射材（ＥＳＲ）、例えば、限定するものではないが、ミネソタ州セントポールの３Ｍオプティカルシステムズから入手可能なビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｆｉｌｍを含むことができる。一部の実施形態では（例えば、図３Ａに示されるように）、反射体層１６０は、導光体１１０の第２の表面１１０”からの間隙によって隔てられて、導光体１１０内の導波光１０４の内部全反射と干渉しないようにし得る。間隙は、例えば、空気又は他の低屈折率光学材料（例えば、光学接着剤）で充填されてもよい。

上述のように、一部の実施形態では、第２の指向性散乱機構１３０は、マルチビーム要素１３２を備え得る。特に、第２の指向性散乱機構１３０は、複数のマルチビーム要素１３２を備え得る。複数のマルチビーム要素の各マルチビーム要素１３２は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を提供するように構成される。一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素のうちのマルチビーム要素１３２のサイズは、モード選択可能なバックライト１００を採用するディスプレイのライトバルブのサイズに匹敵する。特に、マルチビーム要素１３２のサイズは、ライトバルブのサイズの約５０パーセントから約２００パーセントの間であり得る。モード選択可能なバックライト１００の放射光１０２を変調するために使用され得るライトバルブ１０６のアレイが、限定ではなく例として、図３Ａに示されている。

モード選択可能なバックライト１００を使用するディスプレイは、例えば、モード選択可能マルチビューディスプレイとすることができる。ライトバルブ１０６のアレイは、モード選択可能マルチビューディスプレイの一部であり得る。モード選択可能なマルチビューディスプレイは、モード選択可能なバックライト１００の第１の動作モードにおいて１次元又は２次元（２Ｄ）画像を提供し、第２の動作モードにおいてマルチビュー画像を提供することができる。さらに、一部の実施形態では、複数の指向性光線の指向性光線の主角度方向は、マルチビュー画像の異なるビューのビュー方向に対応する。

本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、又は面積を含むがこれらに限定されないように、様々な方法のいずれかで定義することができる。例えば、ライトバルブ１０６のサイズはその長さとすることができ、相当するマルチビーム要素１３２のサイズも長さ、すなわちマルチビーム要素１３２の長さとすることができる。別の例では、サイズは、マルチビーム要素１３２の面積がライトバルブの面積に匹敵するような面積を指すことがある。さらに別の例では、マルチビーム要素１３２のサイズは、隣接するライトバルブ間の間隔（例えば、中心間距離又はライトバルブ間間隔）に匹敵し得る。一部の実施形態によれば、マルチビーム要素１３２及びライトバルブ１０６の匹敵するサイズは、例えば、モード選択可能なマルチビューディスプレイによって提供されるマルチビュー画像のビュー間の暗いゾーンを減らす、又は一部の例では最小にするように、同時に、ビュー間の重複を減らす、又は一部の例では最小にするように、選択され得る。

一部の実施形態では（例えば、図３Ａから図３Ｃに示されるように）、モード選択可能なバックライト１００は、導光体の長さに沿って互いに離間している複数のマルチビーム要素１３２を備え得る。特に、複数のマルチビーム要素１３２は、導光体の長さに沿って、有限空間によって互いに分離されており、個々の異なる要素を表している。つまり、本明細書での定義によれば、複数のマルチビーム要素１３２は、有限（すなわち、非ゼロ）要素間距離（例えば、有限の中心間距離）により互いに離間している。さらに、一部の実施形態によれば、一般に、複数のマルチビーム要素１３２は互いに、交差したり、重なり合ったり、他の方法で接触したりしない。換言すれば、複数のマルチビーム要素１３２のそれぞれは、一般的に区別され、他のマルチビーム要素１３２とは分離されている。

一部の実施形態によれば、第２の指向性散乱機構１３０の複数のマルチビーム要素１３２又は第２の指向性散乱機構１３０の内部にある複数のマルチビーム要素１３２は、１次元（１Ｄ）アレイ又は２次元（２Ｄ）アレイのいずれかとして構成され得る。例えば、複数のマルチビーム要素１３２は、線形１Ｄアレイとして配置され得る。別の例では、複数のマルチビーム要素１３２は、長方形の２Ｄアレイ又は円形の２Ｄアレイとして構成され得る。さらに、一部の例では、アレイ（すなわち、１Ｄ又は２Ｄアレイ）は、規則的又は一様なアレイであり得る。特に、マルチビーム要素１３２間の要素間距離（例えば、中心間距離又は間隔）は、アレイにわたって実質的に均一又は一定であり得る。他の例では、マルチビーム要素１３２間の要素間距離は、アレイ全体にわたって、及び導光体１１０の長さに沿っての一方又は両方で変化し得る。

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１３２は、導光体１１０の内部から導波光１０４の一部を散乱又は取り出すように構成された、任意の数の異なる種類の散乱構造又は「散乱体」を含み得る。さらに、これらの異なる種類の散乱構造は、第２の伝播方向を有する導波光１０４を選択的に散乱させるために指向性散乱を提供するように（例えば、向きを使用して）提供する、又は提供するように構成され得る。例えば、異なる散乱構造は、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、又はそれらの様々な組み合わせを含むことができるが、それらに限定されず、それぞれ指向性散乱を提供するように構成され得る。

特に、一部の実施形態では、マルチビーム要素１３２は、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線として、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を、導光体１１０から回折散乱するように構成される回折格子を含み得る。マルチビーム要素１３２の回折格子は、複数の回折格子又は「サブ格子」を含み得る。他の実施形態では、複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素１３２は、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線として、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を、導光体１１０から反射散乱するように構成されるマイクロ反射要素を含み得る。またさらに、さらに他の実施形態では、複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素１３２は、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線として、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を、導光体１１０から屈折散乱するように構成されるマイクロ屈折要素を含み得る。

図５は、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト１００の一部分の断面図を示している。図５に示すように、モード選択可能なバックライト１００の一部は、導光体１１０の一部と、導光体１１０の第１の表面１１０’上の第１の指向性散乱機構１２０の一部と、第２の表面１１０”上の第２の指向性散乱機構１３０の一部と、を備える。さらに、第２の指向性散乱機構１３０は、図５に示すように、回折格子を使用して実施されたマルチビーム要素１３２を備える。

マルチビーム要素１３２の回折格子は、第２の放射光１０２”の複数の指向性光線として、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を回折させて取り出すように構成される。様々な実施形態によれば、回折格子内の回折機構の間隔又は格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光１０４の波長未満）であり得る。さらに、マルチビーム要素１３２、又は同等に回折格子は、図５に示すようにサイズｓ、並びに第２の伝播方向を有する導波光１０４の選択的散乱をもたらす回折機構の向き（すなわち、第１の伝播方向を有する導波光１０４とは反対の向き）を有する。図５はまた、マルチビーム要素１３２に隣接しているが離間している反射体層１６０の一部も示している。太い矢印１０３”は、図５において第２の伝播方向を示す。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１３２の回折格子は、回折格子全体にわたって実質的に一定又は不変である回折機構間隔を有する一様な回折格子であり得る。他の実施形態では、回折格子は、チャープ状回折格子である。定義によれば、「チャープ状」回折格子は、チャープ状回折格子の範囲又は長さにわたって変化する回折機構の回折間隔（すなわち、格子ピッチ）を呈する又は有する回折格子である。一部の実施形態では、チャープ状回折格子は、距離と共に直線的に変化する回折機構間隔のチャープを有する又は呈することができる。そのために、チャープ状回折格子は、定義によれば、「線形チャープ状」回折格子である。他の実施形態では、チャープ状回折格子は、非線形チャープの回折機構間隔を示し得る。指数チャープ、対数チャープ、又は実質的に不均一又はランダムではあるが単調な別の方法で変化するチャープを含むがこれらに限定されない、様々な非線形チャープを使用することができる。非単調チャープ、例えば、限定するものではないが、正弦波チャープ又は三角波若しくはのこぎり波チャープもまた使用され得る。これらの種類のチャープのいずれかの組み合わせもまた採用され得る。

一部の実施形態では、マルチビーム要素１３２又は同等にマルチビーム要素１３２の回折格子は、複数の回折格子を含むことができる。複数の回折格子は、回折格子の複数の「サブ格子」とも呼ばれる。マルチビーム要素１３２の回折格子（又はサブ格子）は、複数の指向性光線として、導波光１０４の一部を選択的に散乱又は回折させて取り出すように、いくつかの異なる構成で構成され得る。特に、マルチビーム要素１３２の複数の回折格子１２２は、第１の回折格子と第２の回折格子と（又は同等に第１のサブ格子と第２のサブ格子と）を含み得る。第１の回折格子は、複数の指向性光線のうちの第１の光線を提供するように構成され得る一方、第２の回折格子は、複数の指向性光線のうちの第２の光線を提供するように構成され得る。様々な実施形態によれば、第１及び第２の光線は、互いに異なる主角度方向を有し得る。さらに、一部の実施形態によれば、複数の回折格子は、第３の回折格子、第４の回折格子などを含むことができ、各回折格子は、他の指向性光線を提供するように構成される。

一部の実施形態では、複数の回折格子の回折格子のうちの１つ又はそれ以上が、指向性光線のうちの２つ以上を提供してもよい。さらに、回折格子によって提供される異なる指向性光線は、水平軸（例えば、ｘ方向又はθ角度成分）及び垂直軸（例えば、ｙ方向又はφ角度成分）に沿って互いに異なる主角度方向を有し得る。回折格子によって提供される個々の指向性光線の異なる主角度方向の制御は、水平のみの視差、全方向２次元視差、及び水平のみと全方向視差との間の変形形態の一方又は両方を有するマルチビューディスプレイを容易にし得る。

図６Ａは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素１３２の複数の回折格子を含むモード選択可能なバックライト１００の一部分の断面図を示している。図６Ｂは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における図６Ａに示す複数の回折格子の平面図を示している。図６Ａの断面図は、例えば、図６Ｂに示す最下行の回折格子を通って左から右へと取った断面を表し得る。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回折格子のうちの異なる回折格子は、複数の回折格子の他の回折格子とは異なる回折格子ピッチ又は回折機構間隔を有する。さらに、回折格子のうちのいくつかは、図示のように、異なる格子の向き（すなわち、異なる回転）を有する。複数の回折格子を含むマルチビーム要素１３２のサイズｓが図６Ａ及び図６Ｂの両方に示されている一方で、マルチビーム要素１３２の境界が破線を用いて図６Ｂに示されている。図６Ａから図６Ｂにおいて、例示されたマルチビーム要素１３２は、モード選択可能なバックライト１００の第２の指向性散乱機構１３０の一部を表し得る。図６Ａは、限定ではなく例として、第１の指向性散乱機構１２０と共に導光体１１０の一部をさらに示している。

一部の実施形態によれば、モード選択可能なバックライト１００の異なるマルチビーム要素１３２間の回折格子内の回折格子（又はサブ格子）の密度差は、それぞれ異なるマルチビーム要素１３２によって回折散乱された又は取り出された、複数の指向性光線の相対強度を制御するように構成され得る。換言すれば、マルチビーム要素１３２は、内部に異なる密度の回折格子（又はサブ格子）を有することができ、異なる密度（すなわち、回折格子の密度差）は、複数の指向性光線の相対強度を制御するように構成され得る。例えば、複数の回折格子内の回折格子（又はサブ格子）がより少ないマルチビーム要素１３２は、比較的より多くの回折格子（又はサブ格子）を有する別のマルチビーム要素１３２よりも低い強度（又はビーム密度）を有する複数の指向性光線を生成し得る。回折格子（又はサブ格子）の密度差は、例えば、回折格子（又はサブ格子）を欠いているか又は有していないマルチビーム要素１３２内の位置を使用して提供されてもよい。

図７Ａは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素１３２ａの平面図を示している。図７Ｂは、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例における別のマルチビーム要素１３２ｂの平面図を示している。併せて、図７Ａ及び図７Ｂに示すマルチビーム要素１３２ａ、１３２ｂは、１対のマルチビーム要素１３２を表す。マルチビーム要素対の各マルチビーム要素１３２ａ、１３２ｂには、異なる複数の回折格子（又はサブ格子）が示されている。特に、図７Ａにおける、この対の第１のマルチビーム要素１３２ａは、この対の第２のマルチビーム要素１３２ｂに存在するよりも高密度の回折格子（又はサブ格子）を用いて示されている。例えば、図示のように、第２のマルチビーム要素１３２ｂは、第１のマルチビーム要素１３２ａよりも少ない回折格子（又はサブ格子）を有し、かつより多くの回折格子なしの位置を有する。限定ではなく例として、図７Ａから図７Ｂはまた、マルチビーム要素１３２ａ、１３２ｂ内に湾曲した回折機構を有する回折格子を示している。

図８は、本明細書で説明される原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素１３２を含むモード選択可能なバックライト１００の一部分を示す断面図である。特に、図８は、マイクロ反射要素を含むマルチビーム要素１３２の実施形態を示している。マルチビーム要素１３２として又はマルチビーム要素１３２において使用されるマイクロ反射要素は、反射材料又はその層（例えば、反射金属）を使用する反射体、又は内部全反射（ＴＩＲ）に基づく反射体を含み得るが、それらに限定されない。一部の実施形態によれば、マイクロ反射要素を含むマルチビーム要素１３２は、導光体１１０の表面（例えば、図示のように第２の表面１１０”）に配置され得る、又は隣接して配置され得る。他の実施形態（図示せず）では、マイクロ反射要素は、第１の表面１１０’と第２の表面１１０”との間の導光体１１０内に配置され得る。

例えば、図８は、導光体１１０の第２の表面１１０”に隣接して配置された反射ファセット（例えば、「プリズム」マイクロ反射要素）を有するマイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素１３２を示している。図示のプリズムマイクロ反射要素のファセットは、導光体１１０の外に、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を選択的に反射する（すなわち、反射して取り出す）ように構成されている。ファセットは、例えば導波光の一部を導光体１１０の外に選択的に反射するように、導波光１０４の第２の伝播方向に対して傾斜される（slanted）又は傾斜される（tilted）（すなわち、傾斜角を有する）及び位置合わせされる（すなわち、回転方向に配向される）てもよい。ファセットは、様々な実施形態によれば、導光体１１０内の反射材料を使用して形成されてもよいし、第２の表面１１０”内のプリズムキャビティの表面であってもよい。プリズムキャビティが採用されるとき、一部の実施形態では、キャビティ表面での屈折率変化が反射（例えば、ＴＩＲ反射）を提供する、又はファセットを形成するキャビティ表面が反射材料で被覆されて反射を提供し得る。図８はまた、第２の放射光１０２”の指向性光線を示しており、太い矢印１０３”が、導波光１０４の第２の伝播方向を示している。

図９は、本明細書で説明される原理によるさらに別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素１３２を含むモード選択可能なバックライト１００の一部分を示す断面図である。特に、図９は、マイクロ屈折要素を含むマルチビーム要素１３２を示している。様々な実施形態によれば、マイクロ屈折要素は、導光体１１０から、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を屈折散乱させる、又は取り出す（couple out）ように構成される。つまり、マイクロ屈折要素は、図９に示すように、導波光の一部を第２の放射光１０２”の指向性光線として導光体１１０から取り出すために、（例えば、回折又は反射に対して）屈折を利用するように構成される。マイクロ屈折要素は、限定されるものではないが、導波光１０４の第２の伝播方向と回転の向きを合わせた、半球形、長方形、又は角柱形（すなわち、傾斜面を有する形状）を含む、様々な形状を有することができる。様々な実施形態によれば、マイクロ屈折要素は、図示のように導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’）から延びる、又は突出するのであってもよいし、表面にある空洞（図示せず）であってもよい。さらに、マイクロ屈折要素は、一部の実施形態では、導光体１１０の材料を含んでもよい。他の実施形態では、マイクロ屈折要素は、導光体の表面に隣接する、そして一部の例では導光体の表面と接触する、別の材料を含んでもよい。

一部の実施形態では、モード選択可能なバックライト１００は、導光体１１０を通る導波光１０４の伝播方向と直交する方向の光に対して実質的に透明であるように構成される。特に、一部の実施形態では、導光体１１０、第１の指向性散乱機構１２０、及び第２の指向性散乱機構１３０の間隔をあけて配置された複数のマルチビーム要素１３２は、光が導光体１１０を通過する（すなわち、第１の表面１１０’及び第２の表面１１０”の両方を通る）ことを許容するように構成され得る。例えば、回折格子は、導光体の表面１１０’、１１０”に対して直交する方向に伝播する光に対して実質的に透明であり得るため、透明性は、少なくとも部分的に、第１及び第２の指向性散乱機構１２０、１３０における回折格子の使用によって促進され得る。

本明細書で説明される原理の一部の実施形態によれば、モード選択可能なディスプレイが提供される。モード選択可能なディスプレイは、モード選択可能なディスプレイのピクセルとして変調光を放射するように構成される。第１の動作モードでは、放射された変調光は、２次元（２Ｄ）画像を表示するために拡散性又は一方向性であり得る。第２の動作モードでは、放射変調光は、互いに異なる方向を有する複数の放射変調指向性光線を含む。一部の実施形態では、放射された変調指向性光線は、マルチビュー画像の表示のために、異なるビューの複数の異なるビュー方向に優先的に向けられてもよい。特に、様々な例によれば、異なる向きの変調指向性光線のうちの異なる光線は、マルチビュー画像に関連付けられた異なるビューの個々のピクセル（すなわち、ビューピクセル）に対応し得る。異なるビューは、例えば、第２の動作モードにおいてモード選択可能なディスプレイによって表示されているマルチビュー画像内において情報の「裸眼」（例えば、裸眼立体視）表示を提供することができる。モード選択可能なディスプレイは、本明細書ではモード選択可能なマルチビューディスプレイとも呼ばれる。

図１０は、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なディスプレイ２００のブロック図を示している。様々な実施形態によれば、モード選択可能なディスプレイ２００は、第１の動作モード（モード１）において２Ｄ画像を表示し、第２の動作モード（モード２）において異なるビュー方向で異なるビューに応じてマルチビュー画像を表示するように構成される。特に、第１の動作モードでは、モード選択可能なディスプレイ２００によって第１の変調放射光２０２’として放射された変調光２０２は、拡散性又は一方向性であり得る。第１の変調放射光２０２’は、２Ｄ画像を表してもよいし、２Ｄ画像を表示するために使用されてもよい。第２の動作モードでは、モード選択可能なディスプレイ２００によって第２の変調放射光２０２”として放射された変調光２０２は、変調指向性光線を含む。第２の変調放射光２０２”の変調光指向性光線は、マルチビュー画像を表してもよいし、マルチビュー画像を表示するために使用されてもよい。特に、変調指向性光線は、マルチビュー画像の異なるビューのビューピクセルに対応し得る。変調放射光２０２”の光線は、図１０において異なる方向を有する矢印を用いて示されている。

図１０に示すモード選択可能なディスプレイ２００は、導光体２１０を備える。導光体２１０は、導波光として光を導くように構成される。一部の実施形態では、導光体２１０は、上述のモード選択可能なバックライト１００の導光体１１０と実質的に同様であり得る。例えば、導光体２１０は、導光板とすることができる。

モード選択可能なディスプレイ２００は、複数の光源２２０をさらに備える。複数の光源２２０は、導光体内において異なる伝播方向を有する導波光を提供するように構成される。特に、導波光は、モード選択可能なディスプレイ２００の異なる動作モードにおいて又は異なる動作モードの間に、異なる伝播方向に提供される。一部の実施形態では、複数の光源２２０は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述した第１及び第２の光源１４０、１５０と実質的に同様であり得る。

特に、複数の光源２２０のうちの第１の光源は第１の光源１４０と実質的に同様であり、複数の光源２２０のうちの第２の光源は第２の光源１５０と実質的に同様である。一部の実施形態において、複数の光源のうちの第１の光源２２０は、導光体２１０の第１の側面に配置され、複数の光源のうちの第２の光源２２０は、第１の側と直交する、導光体２１０の第２の側面に配置される。さらに、第１の光源２２０は、第２の光源２２０によって提供された導波光の伝播方向に直交する、又は少なくとも実質的に直交する伝播方向を有する導波光を提供するように構成され得る。一部の実施形態では、複数の光源のうちの光源２２０は、導光体２１０内において偏光された光として導波光を提供するように構成される。例えば、複数の光源２２０は、偏光光エミッタを含んでもよいし、光源２２０の光エミッタによって放射された光を偏光するための偏光子を含んでもよい。

図１０に示されるように、モード選択可能なディスプレイ２００は、導波光を放射光２０４として導光体から散乱させるように構成された複数の指向性散乱機構２３０をさらに備える。様々な実施形態によれば、複数の指向性散乱機構の各指向性散乱機構２３０は、伝播方向のうちの異なる１つを有する導波光を選択的に散乱させるように構成される。一部の実施形態では、複数の指向性散乱機構のうちの第１の指向性散乱機構２３０は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述した第１の指向性散乱機構１２０と実質的に同様であり得る。一部の実施形態では、複数の指向性散乱機構のうちの第２の指向性散乱機構２３０は、上述のモード選択可能なバックライト１００の第２の指向性散乱機構１３０と実質的に同様であり得る。特に、動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間の放射光２０４は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む。例えば、複数の指向性散乱機構のうちの第２の指向性散乱機構２３０は、例えば第２の指向性散乱機構１３０によって提供される指向性光線と同様に、複数の指向性光線を提供するように構成され得る。

図１０に示すモード選択可能なディスプレイは、ライトバルブ２４０のアレイをさらに備える。ライトバルブ２４０のアレイは、放射光を表示画像として変調するように構成されている。特に、ライトバルブ２４０のアレイは、複数の指向性散乱機構２３０からの放射光２０４を受けて、変調光２０２を生成するように構成されている。さらに、図示のように、第１の動作モード（モード１）では、ライトバルブ２４０のアレイは第１の変調放射光２０２’を提供し、第２の動作モード（モード２）では、ライトバルブ２４０のアレイは第２の変調放射光２０２”を提供する。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、及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つ又はそれ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をライトバルブアレイのライトバルブ２４０として使用することができる。一部の実施形態では、ライトバルブ２４０は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述したライトバルブ１０６と実質的に同様であり得る。

一部の実施形態では、動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間に導波光を散乱させるように構成された複数の指向性散乱機構の指向性散乱機構２３０は、複数のマルチビーム要素を含む。一部の実施形態では、マルチビーム要素は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述した第２の指向性散乱機構１３０のマルチビーム要素１３２と実質的に同様であり得る。例えば、複数のマルチビーム要素の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線を提供するように構成される。さらに、マルチビーム要素は、例えば、ライトバルブアレイのライトバルブ２４０のサイズの半分よりも大きく、ライトバルブサイズの２倍よりも小さいサイズを有することができる。様々な実施形態において、マルチビーム要素は、導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上を含み得る。

一部の実施形態では、複数の指向性散乱機構は、ライトバルブアレイのライトバルブの入力偏光に対応する偏光を有する放射光２０４として偏光された導波光を導光体から散乱させるように構成される。入力偏光は、例えば、ライトバルブアレイのライトバルブ２４０として使用される液晶セルの入力偏光であり得る。一部の実施形態では、偏光された導波光は、複数の光源の偏光された光源２２０によって提供されてもよく、複数の指向性散乱機構のうちの指向性散乱機構は、偏光保存散乱機構として構成されてもよい。

一部の実施形態では、動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間の放射光２０４の複数の指向性光線の異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイのビューのビュー方向に対応し得、表示画像はマルチビュー画像であり得る。さらに、動作モードのうちの選択された１つの動作モード以外の別の動作モードの間に、放射光は拡散パターンを有してもよく、表示画像は２次元（２Ｄ）画像に対応し得る。よって、モード選択可能なディスプレイ２００は、２Ｄ画像を表示することとマルチビュー画像を表示することとの間でモード選択可能であり得る。他の実施形態では、動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間の放射光の複数の指向性光線の異なる主角度方向は、モード選択可能なディスプレイ２００のビューボックスに向けられる。これらの実施形態では、モード選択可能なディスプレイ２００は、ビューボックス内でのみ表示画像を見ることができるプライバシーモードで表示画像を提供するようにモード選択可能であるように構成され得る。

本明細書で説明される原理の他の実施形態によれば、モード選択可能なバックライトを動作させる方法が提供される。図１１は、本明細書で説明される原理による実施形態による、実施例におけるモード選択可能なバックライト３００を動作させる方法の流れ図を示している。図１１に示すように、モード選択可能なバックライトを動作させる方法３００は、導波光として導光体内において光を導くステップ３１０を含む。一部の実施形態では、光は、非ゼロ伝播角度で導かれ得る３１０。さらに、導波光は、所定のコリメーションファクタに従ってコリメートされてもよい。またさらに、一部の実施形態では、導波光は偏光されてもよい。一部の実施形態によれば、導光体は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述した導光体１１０と実質的に同様であり得る。同様に、導波光は、やはり上述した導波光１０４と実質的に同様であり得る。

図１１に示すように、マルチビューバックライトを動作させる方法３００は、第１の指向性散乱機構を使用して、第１の動作モードの間に第１の放射光として導波光を導光体から散乱させるステップ３２０をさらに含む。様々な実施形態によれば、導波光は、第１の動作モードの間に第１の伝播方向を有する。さらに、第１の指向性散乱機構は、例えば別の伝播方向とは反対の、第１の伝播方向を有する導波光を選択的に散乱させるように構成される３２０。一部の実施形態では、第１の指向性散乱機構は、上述のモード選択可能なバックライト１００の第１の指向性散乱機構１２０と実質的に同様であり得る。

図１１に示すマルチビューバックライトを動作させる方法３００は、第２の指向性散乱機構を使用して、第２の動作モードの間に第２の放射光として導波光を導光体から散乱させるステップ３３０をさらに含む。第２の動作モードの間に、導波光は第２の伝播方向を有する。様々な実施形態によれば、第１及び第２の伝播方向は異なる。さらに、第２の放射光は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む。さらに、第２の指向性散乱機構は、例えば第１の伝播方向などの別の伝播方向とは反対の、第２の伝播方向を有する導波光を選択的に散乱させるように構成される３３０。一部の実施形態では、導波光の第２の伝播方向は、導波光の第１の伝播方向に直交する、又は少なくとも実質的に直交し得る。さらに、一部の実施形態では、第２の指向性散乱機構は、モード選択可能なバックライト１００に関して上述した第２の指向性散乱機構１３０と実質的に同様であり得る。

特に、一部の実施形態では、第２の指向性散乱機構は、複数のマルチビーム要素を備え得る。複数のマルチビーム要素の各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線を提供するために導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ以上であり得る、又はその１つ以上を備え得る。一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素は、上述した第２の指向性散乱機構１３０のマルチビーム要素１３２と実質的に同様であり得るマルチビーム要素を備え得る。

一部の実施形態において（例えば、図示のように）、モード選択可能なバックライトを動作させる方法３００は、複数の光源を使用して導光体に光を提供するステップ３４０であって、提供された光が、導波光として導かれる、ステップ３１０をさらに含む。様々な実施形態において、複数の光源は、導光体内において第１の伝播方向を有する導波光を提供するように構成された第１の光源を含み得る。第１の光源は、第１の動作モードの間に導波光を提供するように構成され得る。複数の光源は、導光体内において第２の伝播方向を有する導波光を提供するように構成された第２の光源をさらに含み得る。第２の光源は、第１の動作モードの間に導波光を提供するように構成され得る。一部の実施形態では、第１の光源は、導光体の第１の側面に配置され得、第２の光源は、第１の側と直交する、導光体の第２の側面に配置され得る。互いに直交する第１及び第２の光源の側の配置は、第１の伝播方向が第２の伝播方向に対して直交するように導波光を提供することを容易にし得る。一部の実施形態によれば、複数の光源は、モード選択可能なディスプレイ２００の複数の光源２２０と実質的に同様であり、第１及び第２の光源は、上述のモード選択可能なバックライト１００の第１及び第２の光源１４０、１５０とそれぞれ実質的に同様である。

図１１に示すように、モード選択可能なバックライトを動作させる方法３００は、ライトバルブのアレイのうちのライトバルブを使用して放射光を変調するステップ３５０をさらに含むことができる。放射光は、例えば画像を表示するために変調され得る３５０。特に、第１の動作モードの間に、ライトバルブのアレイは第１の放射光を変調する３５０ことができ、第２の動作モードの間に、ライトバルブアレイは第２の放射光を変調する３５０ことができる。さらに、第２の放射光は、第２の動作モードの間に、複数の指向性光線のうちの指向性光線を含む。一部の実施形態では、複数の指向性光線の異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイ又は同等にマルチビュー画像のビューのビュー方向に対応する。よって、表示画像は、第２の動作モードの間に、マルチビュー画像であり得る。他の実施形態では、第２の動作モードの間の第２の放射光の複数の指向性光線の異なる主角度方向は、画像が表示されるビューボックスに向けられる。これらの実施形態では、表示画像は、ビューボックス内でのみ表示画像を見ることができるプライバシーモードで表示される。

一部の実施形態では、ライトバルブアレイのライトバルブは、モード選択可能なディスプレイ２００に関して上述したライトバルブアレイのライトバルブ２４０と実質的に同様であり得る。一部の実施形態によれば、マルチビーム要素のサイズは、放射光を変調するステップ３５０において使用されるライトバルブアレイのライトバルブのサイズに匹敵する。例えば、マルチビーム要素は、ビューピクセルのサイズの２分の１より大きく、ビューピクセルのサイズの２倍より小さくてもよい。

以上、第１の指向性散乱機構及び第２の指向性散乱機構を備えた、モード選択可能なバックライト、モード選択可能なディスプレイ、及びモード選択可能なバックライトを動作させる方法の例及び実施形態について説明した。上記の実施例は、本明細書で説明される原理を表現する多くの具体的な実施例のうちの一部を単に例示しているに過ぎないことを理解されたい。当然のことながら、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る範囲を逸脱することなく、無数の他の構成を容易に考案することができる。

Claims (24)

1. 導波光として光を導くように構成された導光体と、
   第１の動作モードの間に、前記導光体内において第１の伝播方向を有する前記導波光から第１の放射光を前記導光体の放射面から離れる方向に提供するように構成された、前記導光体の第１の表面にある第１の指向性散乱機構と、
   第２の動作モードの間に、前記導光体内において第２の伝播方向を有する前記導波光から第２の放射光を前記導光体の前記放射面から離れる方向に提供するように構成された、前記導光体の第２の表面にある第２の指向性散乱機構であって、前記第２の放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む、第２の指向性散乱機構と、
   を備え、
   前記第１の伝播方向が前記第２の伝播方向とは異なる、モード選択可能なバックライト。
2. 前記第２の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を備え、前記複数のマルチビーム要素の各マルチビーム要素が、前記異なる主角度方向を有する前記複数の指向性光線を提供するように構成された、請求項１に記載のモード選択可能なバックライト。
3. 前記複数のマルチビーム要素のうちの前記マルチビーム要素のサイズ（a size of the multibeam element of the multibeam element plurality）が、前記モード選択可能なバックライトを使用するマルチビューディスプレイのライトバルブのサイズ（a size of a light valve of a multiview display）の５０パーセントから２００パーセントの間にあり、前記複数の指向性光線の前記異なる主角度方向が、前記マルチビューディスプレイの異なるビューのビュー方向に対応する、請求項２に記載のモード選択可能なバックライト。
4. 前記複数のマルチビーム要素の前記マルチビーム要素が、
   前記複数の指向性光線として、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を前記導光体から回折散乱させるように構成された、回折格子と、
   前記複数の指向性光線として、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を前記導光体から反射散乱させるように構成された、マイクロ反射要素と、
   前記複数の指向性光線として、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を前記導光体から屈折散乱させるように構成された、マイクロ屈折要素と、
   のうちの１つ又はそれ以上を備える、請求項２または３に記載のモード選択可能なバックライト。
5. 前記マルチビーム要素の前記回折格子が複数の回折格子を含む、請求項４に記載のモード選択可能なバックライト。
6. 前記導光体の前記第２の表面が前記第１の表面とは反対側にあり、前記第１の表面が前記導光体の前記放射面であり、前記第２の指向性散乱機構が、前記第２の放射光を提供するために、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を前記第１の表面を通り抜けて散乱させるように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のモード選択可能なバックライト。
7. 前記第２の表面に隣接する反射体層をさらに備え、前記反射体層が、第２の指向性散乱機構によって前記導光体の前記第２の表面を通り抜けて放射された光を反射するように構成されている、請求項６に記載のモード選択可能なバックライト。
8. 前記第１の指向性散乱機構が、拡散散乱パターンに従って、第１の伝播方向を有する前記導波光から第１の放射光を提供するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のモード選択可能なバックライト。
9. 前記導光体内において前記第１の伝播方向を有する前記導波光を提供するように構成された第１の光源と、
   前記導光体内において前記第２の伝播方向を有する前記導波光を提供するように構成された第２の光源と、
   をさらに備え、
   前記第１の光源が、前記導光体の第１の側面に配置され、前記第２の光源が、前記第１の側面と直交する、前記導光体の第２の側面に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のモード選択可能なバックライト。
10. 前記第１の光源及び前記第２の光源の一方又は両方が、前記導光体内において前記導波光として偏光された光を提供するように構成され、
    前記第１の指向性散乱機構が、偏光された第１の放射光を提供するように構成されるか、前記第２の指向性散乱機構が、偏光された第２の放射光を提供するように構成されるか、またはその両方であり、
    前記偏光された第１の放射光及び前記偏光された第２の放射光の各々が、前記第１の光源及び前記第２の光源によってそれぞれ提供された前記偏光された光由来のものである、請求項９に記載のモード選択可能なバックライト。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のモード選択可能なバックライトを備えるモード選択可能なマルチビューディスプレイであって、
    前記モード選択可能なマルチビューディスプレイが、前記モード選択可能なバックライトによって放射された光を変調するように構成されたライトバルブのアレイをさらに備え、前記第１の動作モードの間に、前記ライトバルブの前記アレイが前記第１の放射光を変調するように構成され、前記第２の動作モードの間に、前記ライトバルブの前記アレイが前記複数の指向性光線の指向性光線（directional light beams of the directional light beam plurality）を含む前記第２の放射光を変調するように構成され、前記アレイのライトバルブのセットが、前記第２の動作モードの間において前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルに対応する、モード選択可能なマルチビューディスプレイ。
12. 光を導くように構成された導光体（a light guide）と、
    異なる動作モード（different operational modes）の間に前記導光体内において異なる伝播方向（different propagation directions）を有する導波光を提供するように構成された、複数の光源と、
    放射光として、前記導波光を前記導光体から散乱させるように構成された、前記導光体に光学的に結合された複数の指向性散乱機構であって、前記複数の指向性散乱機構の各指向性散乱機構が、前記伝播方向のうちの異なる１つを有する導波光を選択的に散乱させるように構成されている、複数の指向性散乱機構と、
    表示画像として、前記放射光を変調するように構成されたライトバルブのアレイと、
    を備え、
    前記動作モードのうちの選択された１つの動作モードの間における前記放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含む、モード選択可能なディスプレイ。
13. 前記動作モードのうちの前記選択された１つの動作モードの間に前記導波光を散乱させるように構成された前記複数の指向性散乱機構の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を含み、前記複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素（a multibeam element of the multibeam element plurality）が、前記異なる主角度方向を有し、かつ前記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズ（a size of a light valve of the light valve array）の２分の１よりも大きく、前記ライトバルブのサイズの２倍よりも小さいサイズを有する前記複数の指向性光線を提供するように構成されている、請求項１２に記載のモード選択可能なディスプレイ。
14. 前記マルチビーム要素が、前記導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上を含む、請求項１３に記載のモード選択可能なディスプレイ。
15. 前記複数の光源の第１の光源が前記導光体の第１の側面に配置され、前記複数の光源の第２の光源が前記第１の側面に直交する、前記導光体の第２の側面に配置され、前記第１の光源が、前記第２の光源によって提供される導波光の伝播方向と直交する伝播方向を有する導波光を提供するように構成されている、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のモード選択可能なディスプレイ。
16. 前記複数の光源が、前記導光体内において、偏光された導波光として導波光を提供するように構成され、前記複数の指向性散乱機構が、前記ライトバルブアレイのライトバルブの入力偏光に対応する偏光を有する放射光として、前記偏光された導波光を前記導光体から散乱させるように構成されている、請求項１２から１５のいずれか一項に記載のモード選択可能なディスプレイ。
17. 前記動作モードのうちの前記選択された１つの動作モード以外の別の動作モードの間に、前記放射光が拡散パターンを有し、前記表示画像が２次元（２Ｄ）画像に対応する、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のモード選択可能なディスプレイ。
18. 前記動作モードのうちの前記選択された１つの動作モードの間における前記放射光の前記複数の指向性光線の前記異なる主角度方向が、マルチビューディスプレイのビューのビュー方向（view directions）に対応し、前記表示画像がマルチビュー画像であり、前記モード選択可能なディスプレイが、前記２Ｄ画像を表示することと前記マルチビュー画像を表示することとの間でモード選択可能である、請求項１７に記載のモード選択可能なディスプレイ。
19. 前記動作モードのうちの前記選択された１つの動作モードの間における前記放射光の前記複数の指向性光線の前記異なる主角度方向（the different principal angular directions）が、前記モード選択可能なディスプレイのビューボックス（a viewbox）に向かって方向付けられ、前記モード選択可能なディスプレイが、ビューボックス内でのみ前記表示画像を見ることができるプライバシーモードで前記表示画像を提供するようにモード選択可能である、請求項１２から１８のいずれか一項に記載のモード選択可能なディスプレイ。
20. モード選択可能なバックライトを動作させる方法であって、前記方法は、
    導光体内において、導波光として光を導くステップと、
    前記導光体の第１の表面にある第１の指向性散乱機構を使用して、第１の動作モードの間に前記導光体の放射面から離れる方向に向けられた第１の放射光として前記導光体内から導波光を散乱させるステップであって、前記導波光が、前記第１の動作モードの間に第１の伝播方向を有する、ステップと、
    前記導光体の第２の表面にある第２の指向性散乱機構を使用して、第２の動作モードの間に前記導光体の前記放射面から離れる方向に向けられた第２の放射光として前記導光体内から導波光を散乱させるステップであって、前記導波光が、前記第２の動作モードの間に第２の伝播方向を有し、
    前記第２の放射光が、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光線を含み、前記第１の伝播方向と前記第２の伝播方向とが異なる、ステップと、
    を含む、方法。
21. 前記第２の指向性散乱機構が、複数のマルチビーム要素を備え、前記複数のマルチビーム要素の各マルチビーム要素が、前記異なる主角度方向を有する前記複数の指向性光線を提供するように前記導光体に光学的に結合された、回折格子、マイクロ反射要素、及びマイクロ屈折要素のうちの１つ又はそれ以上である、請求項２０に記載のモード選択可能なバックライトを動作させるための方法。
22. 複数の光源を用いて前記導波光として導かれるべき前記光を前記導光体に提供するステップであって、前記複数の光源が、
    前記導光体内において前記第１の伝播方向を有する前記導波光を提供するように構成された第１の光源と、
    前記導光体内において前記第２の伝播方向を有する前記導波光を提供するように構成された第２の光源と、
    をさらに備え、
    前記第１の光源が、前記導光体の第１の側面に配置され、前記第２の光源が、前記第１の側面と直交する、前記導光体の第２の側面に配置される、ステップをさらに含む、請求項２０または２１に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
23. 画像を表示するためにライトバルブのアレイを使用して放射光を変調するステップであって、前記第１の動作モードの間に、前記ライトバルブの前記アレイが前記第１の放射光を変調し、前記第２の動作モードの間に、前記ライトバルブの前記アレイが前記複数の指向性光線の指向性光線を含む前記第２の放射光を変調する、ステップをさらに含む、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
24. 前記複数の指向性光線の前記異なる主角度方向（the different principal angular directions）が、マルチビューディスプレイのビューのビュー方向（view directions）に対応し、前記表示された画像が、前記第２の動作モードの間におけるマルチビュー画像である、請求項２３に記載のモード選択可能なバックライトを動作させる方法。
    
    

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