JP2019510998A - プライバシーディスプレイおよびデュアルモードプライバシーディスプレイシステム - Google Patents

プライバシーディスプレイおよびデュアルモードプライバシーディスプレイシステム Download PDF

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Abstract

プライバシーディスプレイは、ビューボックスの視認コーン内でのみ（排他的に）可視であるプライベート画像を提供する。本プライバシーディスプレイは、光を誘導するための光ガイドと、誘導光の一部分を回折カップリングアウト光として回折カップリングアウトし、回折カップリングアウト光をビューボックス内へ向けるように構成されている回折格子と、回折カップリングアウト光を変調してプライベート画像を提供するように構成されている光バルブアレイとを含む。ビューボックスの範囲は、誘導光のコリメーション因子によって決定される。デュアルモードプライバシーディスプレイシステムは、視認コーンの内側および外側の両方において可視である公開画像を分離して提供するために、広角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含む。プライベート画像は、プライバシーモードで提供され得、公開画像は、デュアルモードプライバシーディスプレイシステムの公開モードで提供され得る。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２８９，２３８号明細書、２０１６年６月３０日出願の国際（ＰＣＴ）出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／４０５８２号明細書、および２０１６年７月２日出願の国際（ＰＣＴ）出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／４０９０４号明細書の優先権を主張するものであり、それらの内容全体を参照により組み込む。
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、幅広い種類の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どこにでもある媒体である。最もよく用いられる電子ディスプレイとしては、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、ならびに電気機械または電気流体光変調を用い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、能動ディスプレイ（すなわち、発光するディスプレイ）または受動ディスプレイ（すなわち、他の供給源によって提供された光を変調するディスプレイ）のいずれかとして分類され得る。その中でもアクティブディスプレイの最も分かりやすい例が、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤである。放射光を考慮する場合に、典型的には受動と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。受動ディスプレイは、多くの場合、限定されるものではないが本質的に低電力消費などの魅力的な性能特性を呈する一方で、発光する能力に欠けることを考えると、多くの実地応用において使用がいくらか制限される場合がある。
本明細書に記載される原理に従う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発明を実施するための形態を参照してより容易に理解され得、図面において同様の参照番号は同様の構造的要素を示す。
［図１Ａ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの側面図である。［図１Ｂ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図１Ａのプライバシーディスプレイの一部分の断面図である。 本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図１Ａのプライバシーディスプレイの別の部分の断面図である。 本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの斜視図である。 本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図２Ａのプライバシーディスプレイの一部分の平面図である。 本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における距離の関数としての回折特徴部間隔のプロットである。 ［図４Ａ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの一部分の断面図である。［図４Ｂ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの一部分の断面図である。 ［図５Ａ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの一部分の断面図である。［図５Ｂ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイの一部分の断面図である。 ［図６Ａ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における複数の副格子を有するプライバシーディスプレイの側面図である。［図６Ｂ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子を有するプライバシーディスプレイの一部分の平面図である。 ［図６Ｃ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子を有するプライバシーディスプレイの一部分の平面図である。［図６Ｄ］本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子を有するプライバシーディスプレイの一部分の平面図である。 ［図７Ａ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるデュアルモードプライバシーディスプレイシステムの側面図である。［図７Ｂ］本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、別の例におけるデュアルモードプライバシーディスプレイシステムの側面図である。 本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における広角バックライトの断面図である。 本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ動作の方法のフローチャートである。
特定の例および実施形態は、上に参照された図面に例証される特徴に加えたものである、および上に参照された図面に例証される特徴の代わりのものである他の特徴を有してもよい。これらの特徴および他の特徴は、上に参照された図面を参照して以下に詳細に説明される。
本明細書に記載される原理に従う実施形態は、電子ディスプレイシステムへの応用を伴うプライバシーディスプレイを提供する。様々な実施形態によると、プライバシーディスプレイは、光ガイドから外へ光を回折カップリングするように構成されている回折格子を用いる。さらに、回折格子は、回折カップリングアウトされた光を視認コーン内に、およびビューボックス内へ向けるように構成されている。様々な実施形態によると、プライバシーディスプレイは、プライバシービューを提供するために（例えば、プライバシーモードで）電子ディスプレイシステムにおいて使用され得る。加えて、デュアルモードプライバシーディスプレイシステムは、いくつかの実施形態によると、一般の視認のための公開モードおよびユーザによるプライベートの視認を提供するプライバシーモードの両方を提供し得る。
本明細書内では、「回折格子」は、回折格子上に入射光の回折を提供するように配置された複数の特徴部として概して定義される。いくつかの実施形態において、複数の特徴部が、周期的または準周期的な様式で配置され得る。例えば、回折格子は、一次元（１Ｄ）アレイ内に配置された複数の特徴部（例えば、材料表面内に複数の溝または隆起部）を含み得る。他の例において、回折格子は、特徴部の二次元（２Ｄ）アレイであり得る。回折格子は、例えば、材料表面上のこぶまたは材料表面内の穴の２Ｄアレイであり得る。
そのようなものとして、および本明細書内における定義上、「回折格子」は、回折格子上に入射光の回折を提供する構造体である。光が光ガイドから回折格子に入射する場合、提供される回折または回折散乱が結果として生じ、故に回折格子が回折によってまたは回折に従って光ガイドから外へ光をカップリングし得るという点で「回折カップリング」と称され得る。回折格子はまた、回折によって光の角度を方向変換するまたは変化させる（すなわち、回折角度で）。特に、回折の結果として、回折カップリングによって回折格子から出る光は、概して、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向の変化は、本明細書では「回折方向変換」と称される。故に、回折格子は、回折格子上の入射光を回折方向変換する回折特徴部を含む構造体であると理解されてもよく、光が光ガイドからの入射である場合、回折格子はまた、光ガイドから光を回折カップリングアウトし得る。
さらに、本明細書における定義上、回折格子の特徴部は、「回折特徴部」と称され、材料表面において、材料表面内、および材料表面上（すなわち、２つの材料間の境界）のうちの１つまたは複数であり得る。表面は、例えば光ガイドの表面であり得る。回折特徴部は、表面において、表面内または表面上の溝、隆起部、穴、およびこぶのうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない光を回折する様々な構造体のいずれかを含み得る。例えば、回折格子は、材料表面内に複数の略平行の溝を含み得る。別の例において、回折格子は、材料表面から隆起する複数の平行の隆起部を含み得る。回折特徴部（例えば、溝、隆起部、穴、こぶなど）は、正弦プロファイル、矩形プロファイル（例えば、バイナリ型回折格子）、三角形プロファイル、および鋸歯プロファイル（例えば、ブレーズド回折格子）の１つまたは複数を含むがこれらに限定されない回折を提供する様々な断面形状またはプロファイルのいずれかを有し得る。
「反射モード」または「反射」回折格子は、本明細書では、入射光の回折および反射の両方を行う回折格子として定義される。同様に、「反射モード回折」は、（例えば、反射モード回折格子の）光入射側に対応する方向における回折として定義される。そのようなものとして、反射モード回折格子によって回析散乱された光は、概して、光が反射モード回折格子に入射する側（すなわち、「光入射側」）と同じである反射モード回折格子の側から離れる方へ出射または伝播する。対照的に、「伝送モード」または「伝送」回折格子は、本明細書では、回折された光が、概して、入射光側と反対側の伝送モード回折格子の側から出射するように、回折格子を通過する光を回折する回折格子として定義される。いくつかの例において、反射モード回折格子は、入射光を反射するまたは少なくとも部分的に反射する反射材料または材料層（例えば、反射金属）を含み得る。反射モード回折格子の回折特徴部（例えば、隆起部または溝）は、様々な実施形態によると、反射材料の表面内に形成される、および反射材料表面上または反射材料表面に隣接して形成される、のうちの１つまたは複数であり得る。
本明細書では、「ビューボックス」は、ディスプレイまたは他の光学システム（例えば、レンズシステム）によって形成された画像がその中では可視であり、故に視認され得る、空間の領域または容積として定義される。言い換えると、ビューボックスは、空間内の場所または領域を画定し、その空間内に、ディスプレイまたはディスプレイシステムによって生成された画像を視認するためにユーザの目が置かれ得る。さらには、ビューボックスは、概して、ユーザの両目を収容するのに十分な大きさである。いくつかの実施形態において、ビューボックスは、空間の二次元領域（例えば、長さおよび幅を有するが十分な奥行きのない領域）を表し得るが、他の実施形態において、ビューボックスは、空間の３次元領域を含み得る（例えば、長さ、幅、および奥行きを有する領域）。さらに、「ボックス」と称されるが、ビューボックスは、形状が多角形または矩形であるボックスに制限されなくてもよい。例えば、ビューボックスは、いくつかの実施形態において、空間の円筒領域を含み得る。他の例において、空間の領域は、楕円円筒、双曲柱、および略楕円体を含むがこれらに限定されない様々な他の形状を有し得る。
本明細書では、σで示される「コリメーション因子」は、光がコリメートされる程度として定義される。特に、コリメーション因子は、本明細書における定義上、光のコリメートビーム内の光線の角発散を規定する。例えば、コリメーション因子σは、コリメート光のビーム内の光線の大部分が、特定の角発散内であることを指定する（例えば、コリメート光ビームの中心または主極大角度方向のまわりで＋／−σ度）。コリメート光ビームの光線は、角度に関してはガウス分布を有し得、角発散は、いくつかの例によると、コリメート光ビームのピーク強度の２分の１で決定された角度であり得る。
本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」は、特許技術におけるその一般的意味を有する、すなわち「１つまたは複数」であることが意図される。例えば、「ａ ｇｒａｔｉｎｇ（格子）」は、１つまたは複数の格子を意味し、そのようなものとして、本明細書では「ｔｈｅ ｇｒａｔｉｎｇ（格子）」は、「１つまたは複数の格子」を意味する。また、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」、または「右」に対する本明細書内でのいかなる言及も、本明細書における制限であることは意図されない。本明細書において、「約」という用語は、値に対して適用される場合、概して、その値を生成するために使用される設備の公差範囲内を意味するか、あるいはいくつかの実施形態においては、別途明示的に指定されない限り、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、「実質的に」という用語は、本明細書で使用される場合、大部分、またはほとんどすべて、またはすべて、または約５１％から約１００％の範囲内の量を意味する。さらには、本明細書内の例は、単に例示的であることが意図され、説明の目的のために提示されるものであり、制限を目的とするものではない。
本明細書に記載される原理のいくつかの実施形態に従って、プライバシーディスプレイが提供される。図１Ａは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の側面図を例証する。図１Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図１Ａのプライバシーディスプレイの１００一部分の断面図を例証する。図１Ｃは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図１Ａのプライバシーディスプレイ１００の別の部分の断面図を例証する。プライバシーディスプレイ１００は、図１Ａおよび図１Ｃに例証されるように、本明細書では「回折カップリングアウト」光１０２と称される光を提供するまたは放射するように構成されている。さらに、プライバシーディスプレイ１００は、回折カップリングアウト光１０２をプライバシーディスプレイ１００に隣接した（例えば、例証されるように、上の）空間の所定の領域内へ向けるように構成されている。特に、回折カップリングアウト光１０２は、以下により詳細に説明されるように、プライバシーディスプレイ１００によって、プライバシーディスプレイ１００に隣接するビューボックス１０８内へ向けられ得る。いくつかの実施形態において、回折カップリングアウト光１０２の一次線は、ビューボックス１０８の中心もしくは真ん中に向けられ得るまたはそれに「狙いを定め」られ得る。プライバシーディスプレイ１００はまた、回折カップリングアウト光１０２を変調して画像を「形成」または提供するように構成されている。いくつかの実施形態において、画像はビューボックス１０８内に排他的に、またはビューボックス１０８のみへ、すなわち、「プライベート画像」として提供される。プライベート画像は、様々な実施形態によると、プライバシービューを提供するために、ビューボックス１０８内、ならびにビューボックス１０８の視認コーン１０６内で優先的にまたは排他的に可視であるように構成されている。
様々な実施形態によると、プライバシーディスプレイ１００は、光ガイド１１０を備える。光ガイド１１０は、いくつかの実施形態において（例えば、本明細書に例証されるように）、プレート光ガイド１１０であり得る。光ガイド１１０は、光を誘導光１０４として誘導するように構成されている。特に、誘導光１０４は、光ガイド１１０の長さに沿って縦方向（例えば、例証されるようにｘ方向）に伝播し得る。さらに、誘導光１０４は、例えば図１Ａおよび図１Ｃに例証されるように、概して、光ガイド１１０の入光エッジ１１２から離れる方に伝播するように構成されている。図１Ａでは、入光エッジ１１２から離れる方を指す光ガイド１１０内の太矢印は、縦方向にある、例えば、光ガイド長さに沿った、誘導光１０４の最初の伝播方向を例証する。
様々な実施形態によると、光ガイド１１０は、全反射を使用して、または全反射に従って、誘導光１０４を誘導するように構成されている。特に、光ガイド１１０は、光透過性の誘電材料の、広範囲の略平面のシートまたはスラブを含む光導波路であり得る。プレート光導波路として、光ガイド１１０は、シリカガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの様々なタイプのガラス、ならびに限定するものではないがポリ（メチルメタクリレート）またはアクリルガラス、およびポリカーボネートなどの実質的に光透過性のプラスチックまたはポリマーを含むがこれらに限定されないいくつかの異なる光透過性材料のうちの任意の１つを含み得る。いくつかの実施形態において、光ガイド１１０は、全反射をさらに促進するために、光ガイド１１０の表面の少なくとも一部分の上にクラッド層（例証されない）を含み得る。
様々な実施形態において、光は、光ガイド１１０内へそれらの入光エッジ１１２に沿って結合され得る。特に、光は、所定の非ゼロ角度で光ガイド１１０内へ結合されて、非ゼロ伝播角度にある誘導光１０４として光ガイド１１０内を伝播し得る。さらに、光は、所定のコリメーション因子σに従って光ガイド１１０内へ結合され得る。すなわち、誘導光１０４は、実質的にコリメート光であり、コリメーション因子σの角度またはコリメーション因子σによって定義される角度の範囲は、誘導光１０４として光ガイド１１０内を最終的に伝播するカップルインされた光内の光線の角度分布を表し得る。様々な実施形態によると、回折カップリングアウト光１０２は、コリメーション因子σに実質的に類似した角度もしくはコリメーション因子σによって少なくとも決定される角度の範囲、またはそこで規定される角度の範囲を含み得る。例えば、図１Ａ内の回折カップリングアウト光１０２を表す実線矢印に隣接する破線矢印は、回折カップリングアウト光１０２内の様々な光ビームまたは光線の角度の範囲を例証する。
一例において、コリメーション因子σは、約プラスもしくはマイナス４０度に等しいかまたはそれ未満（すなわち、σ≦±４０°）の角発散を表し得る。他の例において、コリメーション因子σは、約３０度に等しいもしくはそれ未満（すなわち、σ≦±３０°）、約２０度に等しいもしくはそれ未満（すなわち、σ≦±２０°）、または約１０度に等しいもしくはそれ未満（すなわち、σ≦±１０°）の角発散を表してもよい。さらに他の例において、コリメーション因子σは、約５度未満（すなわち、σ≦±５°）である角発散を表し得る。式（１）に関して以下に記載されるように、ビューボックス１０８のサイズは、コリメーション因子σの関数であり得る。さらに、所定のコリメーション因子σを有することに加えて、誘導光１０４の非ゼロ伝播角度は、概して、全反射に対する光ガイド１１０の臨界角未満である。
例証されるように、プライバシーディスプレイ１００は、回折格子１２０をさらに備える。様々な実施形態において、回折格子１２０は、光ガイド１１０に光結合される。例えば、回折格子１２０は、光ガイド１１０の表面上、表面において、または表面に隣接して位置し得る。この表面は、例えば、光ガイド１１０の「上」表面（例えば、発光表面）および「下」表面（例えば、発光表面の反対側）のうちの一方または両方であり得る。図１Ａ〜図１Ｃでは、回折格子１２０は、制限ではなく例の目的で、光ガイド１１０の上表面または発光表面において例証される。
様々な実施形態によると、回折格子１２０は、誘導光１０４の一部分を光ガイド１１０の中から回折カップリングアウトするように構成されている。特に、誘導光１０４の一部分は、回折カップリングアウト光１０２として回折カップリングアウトされ得る。さらに、回折格子１２０は、回折カップリングアウト光１０２を、光ガイド表面に隣接して位置しかつ光ガイド表面から離間した（例えば、例証されるように上表面の上の）ビューボックス１０８内へ向けるように構成されている。例えば、図１Ａは、回折カップリングアウト光１０２を、光ガイド表面からビューボックス１０８まで延びる光の線またはビーム（例えば、「一次線」または「主要な光ビーム」）を表す矢印として例証する。さらには、回折カップリングアウト光１０２は、回折格子１２０の指向効果によって、光ガイド１１０とビューボックス１０８との間の空間の領域内の視認コーン１０６（例えば、概して錐体もしくはピラミッド形の領域または「光伝送」コーン）に実質的に限定され得る。回折カップリングアウト光１０２の主要な光ビームを表す実線矢印は、図１Ａ内ではビューボックス１０８の中心、真ん中、もしくは中央に向けられるか、またはそれに狙いを定められるように描写される。他の実施形態において（例証されない）、回折格子１２０は、回折カップリングアウト光の光ビームをビューボックス１０８の他の部分に向けるように構成され得、例えば、光ビームまたは一次線は、実質的にビューボックス１０８全体に分布され得る。
図１Ｂの断面図に例証されるプライバシーディスプレイ１００の一部分は、回折格子１２０の回折特徴部を光ガイド表面からｚ方向に突出する隆起部１２４として描写する。さらに、隆起部１２４は、例証されるように、溝１２２によって相互に分離される。溝１２２と隣接する隆起部１２４との組み合わせは、図１Ｂに例証されるように「回折特徴部」を表す。他の場合では、隆起部１２４および溝１２２は、別個に回折特徴部と称され得る。
図１Ｂに例証されるように、溝１２２の幅はｗｇで示され、隆起部１２４の幅はｗｒで示される。溝幅ｗｇおよび隆起部幅ｗｒの合計は、本明細書では「特徴部間隔」として定義され、Λ（すなわち、Λ＝ｗｇ＋ｗｒ）で示される。特徴部間隔の代替の定義（例えば、隆起部１２４または溝１２２が別個に回折特徴部と称される場合）は、例えば、隣接する一対の隆起部１２４（溝１２２によって分離される）同士、または隣接する一対の溝１２２（隆起部１２４によって分離される）同士の中心から中心までの距離であり得る。いくつかの実施形態によると（例えば、以下に説明される、図２Ａ〜図２Ｂに例証されるように）、溝１２２および隆起部１２４の幅は、回折特徴部の長さ（例えば、溝１２２および隆起部１２４の長さ）に沿って実質的に一定であり得る。さらに、いくつかの実施形態において、回折特徴部の長さに沿った特徴部間隔Λは、例えば、図２Ａ〜図２Ｂにも例証されるように、実質的に一定であり得る。さらには、特徴部間隔Λは、図１Ｂ〜図１Ｃでは左から右へ減少し、特に、特徴部間隔Λは、図１Ｃに例証されるように、光ガイド１１０の入光エッジ１１２から入光エッジ１１２における端と反対側の光ガイド１１０の端へ減少する。
図１Ｃは、プライバシーディスプレイ１００の一部分、特に、入光エッジ１１２近くの光ガイド１１０の一部分の断面図を例証する。そこに例証されるように、入光エッジ１１２に沿って光ガイド１１０内へ結合される光は、様々な延びた矢印によって示される方向に誘導光１０４として光ガイド１１０内を伝播する。例証されるように、誘導光１０４、１０４ａのうちの一部は、全反射に起因して光ガイド１１０内にとどまるように構成されている。誘導光１０４、１０４ｂの他の部分は、図１Ｃにさらに例証されるように、回折格子１２０によってカップリングアウトされて、回折カップリングアウト光１０２になる。加えて、誘導光方向は、以下にさらに説明されるように、回折格子１２０の減少する特徴部間隔Λの概ねの方向にある。
特に、図１Ｃ内の延びた矢印は、全反射によって誘導される光ガイド１１０内の誘導光１０４ａの線の経路を表す。例えば、線は、光ガイド１１０の上表面と下表面との間で「跳ね返る」または行き来する場合がある。すなわち、光ガイド１１０の対向する上表面および下表面に沿った様々な点で、誘導光１０４ａは、光ガイド１１０の臨界角未満の角度で対向する表面に当たる場合がある。そのようなものとして、誘導光１０４ａは、全反射によって光ガイド１１０内に実質的に閉じ込められる。
図１Ｃでは、別の延びた矢印は、回折カップリングアウト光１０２として、例えば、回折カップリングアウト光１０２の線として、回折格子１２０によって光ガイド１１０からカップリングアウトされる誘導光１０４、１０４ｂの別の線の経路を表す。様々な実施形態によると、回折格子１２０と相互作用する誘導光１０４ｂは、例えば一次回折ビームとして、光ガイド１１０から回折カップリングアウトされる。例証されるように、回折カップリングアウト光１０２は、光ガイド１１０の面法線に対して回折角度θで光ガイド１１０から回折カップリングアウトされる一次回折光を表し得る。様々な実施形態において、光のゼロ次回折ビームならびに回折格子１２０と関連付けられた光の高次回折ビームは、実質的に抑制され得る。
いくつかの実施形態において、回折格子１２０は、実質的に真っすぐ（例えば、溝１２２または隆起部１２４の長さに沿って真っすぐ）である回折特徴部を備え得る。実質的に真っすぐの回折特徴部（例えば、真っすぐの溝１２２および隆起部１２４の両方）は、実質的に一次元であるビューボックス１０８を提供し得る。すなわち、ビューボックス１０８は、幅を有し得（例えば、光ガイド１１０の縦方向に）、幅の方向に直交する方向にある別の次元（例えば、長さ）をさらに有し得る。他の次元または長さは、例えば、同程度の光ガイド１１０によって実質的に制約されないか、または制約されるかのいずれかであり得る。他の実施形態において、回折格子１２０は、曲面回折特徴部、または回折特徴部の長さに沿って曲線に近似するように配置された回折特徴部のいずれかを備え得る。曲面回折特徴部は、二次元ビューボックス１０８を提供し得る。
図２Ａは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の斜視図を例証する。図２Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における図２Ａのプライバシーディスプレイ１００の一部分の平面図を例証する。特に、図２Ａ〜図２Ｂに例証されるように、回折格子１２０は、プライバシーディスプレイ１００の光ガイド１１０の表面に位置し、曲面回折特徴部を備える。例証されるように、回折格子１２０の回折パターンは、回折格子１２０の曲面回折特徴部、例えば、光ガイド１１０の表面内または表面における溝１２２および隆起部１２４の一方または両方を表す交互の白黒の縞として描写される。さらに、図２Ｂに例証されるように、同心の白黒の曲線は、制限ではなく例の目的で、光ガイド表面上の同心の曲面回折特徴部（例えば、同心の曲面隆起部および同心の曲面溝の両方）を表す。同心の曲面回折特徴部は、光ガイド１１０のエッジの上に位置する湾曲Ｃの中心を有する。いくつかの実施形態において、回折格子１２０の曲面回折特徴部は、半円形によって表され得る（すなわち、半円形の曲面回折特徴部であり得る）。他の実施形態において、曲面回折特徴部を実現するために実質的に非円形の曲線が用いられ得る。例えば、曲面回折特徴部は、双曲線形状の曲線を有し得る。そのようなものとして、同心の曲面回折特徴部は、いくつかの実施形態においては、同心の双曲線形状の曲面回折特徴部であり得る。様々な実施形態によると、回折特徴部の曲線は、回折カップリングアウト光１０２を、ビューボックス１０８の平面内に２つの直交する方向に向ける、およびいくつかの実施形態においては、集めるように構成されていてもよい。そのようなものとして、曲面回折特徴部は、例えば、所定の長さおよび所定の幅を有する二次元ビューボックス１０８を提供するように構成されていてもよい。様々な実施形態において、二次元ビューボックス１０８は、光ガイド表面に平行の平面に位置し得る（例えば、図２Ａを参照のこと）。
様々な実施形態によると、回折格子１２０内の回折特徴部の特徴部間隔は、光ガイド長さに沿った距離、または光ガイド１１０内の光の伝播方向にある距離の関数として変動し得る。例えば、図１Ｃの断面図ならびに図２Ｂの平面図に例証されるように、回折格子１２０の特徴部間隔Λは、入光エッジ１１２からの（または等価に、図２Ｂでは湾曲Ｃの中心からの）距離の増加に伴って減少する。特徴部間隔Λはまた、図２Ａでは、光ガイド１１０の入光エッジ１１２からの距離の関数として減少するように例証される。曲面回折特徴部の場合、湾曲の中心からのまたは入光エッジ１１２からの距離は、例えば、半径Ｒに沿って測定され得る。距離の関数としての特徴部間隔Λの減少は、「チャープ」と称され得、例えば、回折格子１２０は、「チャープされた」回折格子と称され得る。さらには、特徴部間隔Λの減少は、いくつかの実施形態においては、距離の線形関数を表し得る。他の実施形態において、特徴部間隔は、距離の指数関数および距離の双曲線関数を含むがこれらに限定されない距離の別の（すなわち、非線形）関数に従って減少し得る。
図３は、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における距離の関数としての回折特徴部間隔のプロット２００を例証する。例証されるように、横軸は、距離（例えば、入光エッジ１１２からの距離または半径Ｒに沿った湾曲Ｃの中心からの半径距離）を表す。例えば、横軸上の「０」と印された点は、半径Ｒと図２Ｂの光ガイド１１０の入光エッジ１１２との交差点を表し得る。プロット２００内の縦軸は、回折格子１２０の回折特徴部の特徴部間隔Λを表す。曲線２１０、２２０、および２３０は、回折特徴部の特徴部間隔が距離の増加に伴ってまたは距離の増加の関数として減少し得る異なる方式の例を表す。特に、曲線２１０は、例えば湾曲Ｃの中心からの距離の増加に伴う特徴部間隔の指数関数的減少を表す。曲線２２０は、距離の増加の関数としての特徴部間隔の線形減少、例えば、線形チャープまたは線形にチャープされた回折格子を表す。曲線２３０は、距離の増加に伴う特徴部間隔の双曲線減少を表す。
再び図１Ａを参照すると、上記のように、および例証されるように、回折格子１２０の特徴部間隔は、光を回折カップリングアウトし、プライバシーディスプレイ１００から距離ｆに位置するビューボックス１０８内へ向けるように構成されている。例えば、距離ｆは、光ガイド１１０の上表面から測定され得、図１Ａに例証されるように、意図した視認距離を表し得る。様々な実施形態によると、ビューボックス１０８のおおよその幅ｗｖｉｅｗｂｏｘは、距離ｆと、光ガイド１１０内で伝播する光のコリメーション因子σ、または等価に、光が入光エッジ１１２に沿って光ガイド１１０に入射するコリメーション因子σとの積によって得られ得る。特に、ビューボックス幅ｗｖｉｅｗｂｏｘは、以下の式（１）によって得られ得る。
Ｗｖｉｅｗｂｏｘ＝ｆ・σ （１）
いくつかの実施形態において、縦方向（例えば、光伝播方向）にあるビューボックス幅ｗｖｉｅｗｂｏｘは、約７０ミリメートル（７０ｍｍ）よりも大きい場合がある。約７０ｍｍより大きいビューボックス幅ｗｖｉｅｗｂｏｘは、例えば、プライバシーディスプレイ１００を見ているユーザの目のおよその平均瞳孔間距離に対応し得る。特に、ビューボックス幅ｗｖｉｅｗｂｏｘは、プライバシーディスプレイ１００によって提供される画像の視認を促進するためにユーザの両目を収容するのに十分な大きさであり得る。しかしながら、ビューボックス幅ｗｖｉｅｗｂｏｘはまた、ビューボックス１０８の外側の他の人による視認を実質的に制限する、および効果的に、例えば、視認コーン１０６の外側に位置する他の人による視認を実質的に制限するのに十分な小ささであり得る。
特に、上に説明されるように、プライバシーディスプレイ１００によって提供される回折カップリングアウト光１０２は、ビューボックス１０８内へ実質的に向けられ得るか、または等価に、図１Ａの破線によって描出される視認コーン１０６内に実質的に限定され得る。そのようなものとして、プライバシーディスプレイ１００からの光、ならびにプライバシーディスプレイ１００によって提供される画像は、ユーザの目がビューボックス１０８内に位置するとき、優先的にまたは排他的にユーザの目に入り得る。しかしながら、別の人の目がビューボックス１０８の外側または視認コーン１０６の外側（例えば、領域１０６’内）のいずれかに位置するとき、プライバシーディスプレイ１００からの光、ならびにプライバシーディスプレイ１００によって提供される画像は、他の人の目には実質的に入らず、したがって不可視である。そのようなものとして、プライバシーディスプレイ１００および特に回折格子１２０は、ビューボックス１０８の外側から、または視認コーン１０６の外側から見た場合には、実質的に黒色に（すなわち、照明されていない）見え得る。
いくつかの実施形態において、視認コーン１０６のコーン角は、負のコーン角であり得る。本明細書では、「負のコーン角」は、空間内の点または空間の比較的限定された領域のいずれかに向かって光を集めるまたは向ける、放射光のコーン角として定義される。言い換えると、負のコーン角は、集束光を含む視認コーン１０６を生成する。そのようなものとして、視認コーン１０６は、少なくとも、光が向けられる空間内の点に達するまでは、プライバシーディスプレイ１００からの距離の関数として負のコーン角によりサイズが概して減少する。制限ではなく例の目的で、図１Ａおよび図２Ａの視認コーン１０６はそれぞれ、例証されるように、負のコーン角を有する。対照的に、正のコーン角は、本明細書では定義上、概して、放射光の分岐を結果としてもたらす。
いくつかの実施形態において、プライバシーディスプレイ１００は、光バルブアレイ１３０をさらに備える。図１Ａおよび図２Ａに例証されるように、光バルブアレイ１３０は、光ガイド１１０とビューボックス１０８との間に位置する。光バルブアレイ１３０は、回折カップリングアウト光１０２を変調して、ビューボックス１０８において、またはビューボックス１０８内に画像を形成または提供するように構成されている。特に、光バルブアレイ１３０の別個の光バルブが独立して、ビューボックス１０８において画像を一緒に形成するピクセルを提供するように構成されていてもよい。様々な実施形態によると、提供された画像は、ビューボックス１０８内（およびいくつかの例において、視認コーン１０６内）でユーザによって視認可能である。そのようなものとして、ユーザは、ユーザの目がビューボックス１０８内にあるとき、画像を視認し得る。様々な実施形態によると、形成された画像は、ビューボックス１０８または視認コーン１０６の外側、例えば、領域１０６’内では視認可能でない場合がある。いくつかの例において、領域１０６’から「視認可能でない」とは、形成された画像が実質的に黒色に見え得ることを意味する。
様々な実施形態によると、光バルブアレイ１３０は、液晶光バルブ、エレクトロウェッティング光バルブ、電気泳動光バルブ、またはこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない様々な光バルブのいずれかを実質的に含み得る。さらに、図１Ａおよび図２Ａに示されるように、光バルブアレイ１３０は、回折カップリングアウト光１０２が限定される視認コーン１０６を横切るように光ガイド１１０に略平行に配向され得る。例えば、光バルブアレイ１３０は、液晶光バルブのアレイを含み得、その各々が、光バルブを通過する光の量を変調することによってピクセルとして別個に動作され得る。いくつかの実施形態において、光バルブは、色付き光バルブであり得る（すなわち、光バルブは、カラーフィルタを含み得る）。例えば、光バルブアレイ１３０は、複数の赤色光バルブ、複数の緑色光バルブ、および複数の青色光バルブを含み得る。光バルブアレイ１３０の赤色、緑色、および青色光バルブが一緒になって、例えば、回折カップリングアウト光１０２を変調することによって、赤−緑−青（ＲＧＢ）ベースの「フルカラー」で形成された画像を提供し得る。特に、光バルブアレイ１３０の光バルブの別個の光バルブを通過する回折カップリングアウト光１０２は、ビューボックス１０８および視認コーン１０６内にフルカラー画像または白黒画像を作成するために選択的に変調され得る。
いくつかの実施形態において（例えば、図２Ａに例証されるように）、プライバシーディスプレイ１００は、光源１４０をさらに備える。光源１４０は、光ガイド１１０に光結合される。例えば、光源１４０は、図２Ａに例証されるように、入光エッジ１１２に沿って光ガイド１１０に光結合される。光源１４０は、様々な実施形態によると、光１４２を生成して、コリメーション因子σを有する誘導光１０４として光ガイド１１０内へ注入するように構成されている。光源１４０は、限定されるものではないが発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ポリマーＬＥＤ、プラズマベース光エミッタ、蛍光灯、白熱灯などの光エミッタを含む。様々な実施形態によると、光源１４０によって出力された光は、単色光または多色光を含み得る。例えば、光は、単一の色の光（例えば、赤色光、緑色光、または青色光）、複数の色の光、または実質的に白色光である光を含み得る。
様々な実施形態によると、プライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０は、ウェットエッチング、イオンミリング、フォトリソグラフィ、インプリントリソグラフィ、異方性エッチング、プラズマエッチング、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない様々な異なる微細加工またはナノスケール加工技術のいずれかに従って提供され得る。例えば、図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、プライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０は、イオンミリングまたはプラズマエッチングを使用して、光ガイド１１０の光透過性の誘電材料のスラブの表面内に提供され得る。別の実施形態において、プライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０は、誘電材料、金属もしくは別の反射材料、または両方の組み合わせの層を光ガイド１１０の表面上に堆積させることによって提供され得る。層を堆積させた後に、例えば、回折格子１２０を形成するために堆積層をエッチングすることが続く場合がある。さらに別の例において、回折格子１２０は、材料層内に形成され得、続いてこの材料層が、光ガイド１１０の表面に添着される。
いくつかの実施形態において、回折格子１２０は、伝送モード回折格子を含み得る。他の実施形態において、回折格子１２０は、反射モード回折格子を含み得る。さらに他の実施形態において、回折格子１２０は、伝送モード回折格子および反射モード回折格子の両方を含む。
特に、回折格子１２０は、例えば、図１Ａに例証されるように、光ガイド１１０の発光表面において伝送モード回折格子を含み得る。代替的に、回折格子１２０は、発光表面と反対側の光ガイド１１０のもう一方の表面において反射モード回折格子を含み得る。様々な例によると、回折格子１２０は、溝、隆起部、または、光ガイド１１０の表面上または表面内に形成されるかまたは別のやり方で提供される同様の回折特徴部を含み得る。例えば、溝または隆起部は、伝送モード回折格子として機能するために、光ガイド１１０の発光表面内または発光表面上に形成され得る（例えば、図１Ｂ〜図１Ｃに例証されるように）。代替的に、溝または隆起部は、例えば、反射モード回折格子として機能するために、反対表面内または反対表面上に形成されるかまたは別のやり方で提供され得る。
いくつかの実施形態によると、回折格子１２０は、それぞれの光ガイド表面上または表面内に格子材料（例えば、格子材料の層）を含み得る。そのようなものとして、格子材料は、光ガイド１１０の材料と実質的に同様であり得る。他の例において、格子材料は、光ガイド材料とは異なり得る（例えば、異なる屈折率を有する）。例えば、光ガイド表面内の回折格子溝は、格子材料で充填され得る。特に、透過性または反射性のいずれかである回折格子１２０の溝は、光ガイド１１０の材料とは異なる誘電材料（すなわち、格子材料）で充填され得る。回折格子１２０の格子材料は、窒化ケイ素を含み得るが、例えば、光ガイド１１０は、いくつかの例によるとガラスであり得る。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含むがこれに限定されない他の格子材料も使用され得る。
他の実施形態において、回折格子１２０は、透過性であるにしろ反射性であるにしろ、隆起部、こぶ、または光ガイド１１０のそれぞれの表面上に堆積されるか、形成されるか、または別のやり方で提供される同様の回折特徴部を含み得る。隆起部または同様の回折特徴部は、例えば、光ガイド１１０のそれぞれの表面上に堆積される誘電材料層（すなわち、格子材料）内に形成され得る（例えば、エッチング、鋳造などによって）。いくつかの例において、回折格子１２０の格子材料は、反射金属を含み得る。例えば、反射モード回折格子は、回折に加えて反射を促進するために、限定されるものではないが金、銀、アルミニウム、銅、またはスズなどの反射金属の層を含み得る。
図４Ａは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の一部分の断面図を例証する。図４Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の一部分の断面図を例証する。特に、図４Ａおよび４Ｂの両方は、光ガイド１１０の一部分および回折格子１２０の一部分を含むプライバシーディスプレイ１００部分を例証し得る。さらに、図４Ａ〜図４Ｂに例証される回折格子１２０は、伝送モード回折格子である。
図４Ａに例証されるように、回折格子１２０は、伝送モード回折格子を形成するために光ガイド１１０の発光表面１１４内に形成された溝１２２（すなわち、回折特徴部）を備える。図４Ｂは、伝送モード回折格子を形成するために光ガイド１１０の発光表面１１４上に格子材料１２６の隆起部１２４を備える回折格子１２０を例証する。格子材料１２６の堆積層をエッチングまたは鋳造することにより、例えば、隆起部１２４を生成し得る。いくつかの実施形態において、隆起部１２４を作成する格子材料１２６は、光ガイド１１０の材料と実質的に同様である材料を含み得る。他の実施形態において、格子材料１２６は、例えば、図４Ｂに例証されるように、光ガイド１１０の材料とは異なり得る。例えば、光ガイド１１０は、ガラスまたはプラスチック／ポリマーシートもしくはスラブを含み得、格子材料１２６は、光ガイド１１０上に堆積される、限定されるものではないが窒化ケイ素などの異なる材料であり得る。
図５Ａは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の一部分の断面図を例証する。図５Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ１００の一部分の断面図を例証する。特に、図５Ａおよび図５Ｂの両方は、光ガイド１１０の部分および回折格子１２０の部分を例証する。さらに、図５Ａ〜図５Ｂに例証される回折格子１２０は、反射モード回折格子である。例証されるように、回折格子１２０は反射モード回折格子として、発光表面１１４と反対側の光ガイド１１０の表面１１６に、または表面１１６上にある。
図５Ａでは、回折格子１２０は、反射モード回折格子として、光ガイド１１０の表面１１６内に提供される溝１２２と溝１２２内の格子材料１２６’を含む。この例において、溝１２２は、格子材料１２６’で充填され、さらに格子材料１２６’によって支えられる。さらに、図５Ａに例証される格子材料１２６’は、さらなる反射を提供し、回折格子１２０の回折効率を向上させるために、金属または同様の反射材料を含み得る。他の例において（例証されない）、溝は、格子材料（例えば、窒化ケイ素）で充填され、次いで、例えば、金属層によって支えられるか、または実質的に覆われる。
図５Ｂは、回折格子１２０を、光ガイド１１０の表面１１６上に格子材料１２６の隆起部１２４を含む反射モード回折格子として例証する。隆起部１２４は、例えば、光ガイド１１０に適用される格子材料１２６（例えば、窒化ケイ素）の層内でエッチングされ得る。いくつかの例において、金属層１２８は、例えば改善された反射を提供し回折効率を向上させるために、反射モード回折格子の隆起部１２４を実質的に覆うように提供される。
いくつかの実施形態において（例えば、図１Ａおよび図２Ａ〜図２Ｂに例証されるように）、プライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０は、光ガイド１１０の発光部分を実質的に覆うように構成されている単一の回折格子であり得る。他の実施形態において、プライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０は、複数の副格子を含み得、複数の副格子の各回折格子副格子は、光ガイド１１０の異なる領域に位置する。いくつかの実施形態において、回折格子副格子は、相互に分離され得る（すなわち、回折特徴部のない光ガイド１１０上の空間またはエリアによって）。様々な実施形態において、複数の回折格子副格子は、回折カップリングアウト光１０２をビューボックス１０８内へ協調して集めるように構成されている。
図６Ａは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における複数の副格子１２０’を有するプライバシーディスプレイ１００の側面図を例証する。特に、図６Ａは、上記のように、光ガイド１１０、回折格子１２０、および光バルブアレイ１３０を備えるプライバシーディスプレイ１００を例証する。さらに、例証されるように、回折格子１２０は、複数の副格子１２０’（以下の説明の目的のために別個に印された副格子１２０’ａ、１２０’ｂ、１２０’ｃ）を含み得る。副格子１２０’は、光ガイド１１０の表面において互いから離間される。図６Ａのプライバシーディスプレイ１００において、光は、コリメーション因子σ付きのまたはそれを有する入光エッジ１１２に沿った光ガイド１１０内へ結合され得る。回折格子１２０の複数の副格子１２０’は、光ガイド１１０内の誘導光の一部分を回折カップリングアウト光１０２として回折カップリングアウトするように構成されている。さらに、複数の副格子１２０’は、回折カップリングアウト光１０２を光ガイド１１０から距離ｆのところにあるビューボックス１０８内へ協調して向けるように構成されている。
図６Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子１２０’を有するプライバシーディスプレイ１００の一部分の平面図を例証する。図６Ｂのプライバシーディスプレイ１００は、例えば、図６Ａに例証されるプライバシーディスプレイ１００と実質的に同様であり得る。特に、図６Ｂに例証されるように、例えば別個に印された副格子１２０’ａ、１２０’ｂ、１２０’ｃを含む、回折格子１２０の副格子１２０’は、光ガイド表面にわたってｙ方向に条片を形成する。各副格子１２０’内の回折特徴部の幅および特徴部間隔（例えば、溝または隆起部）は、ｘ方向（光ガイド１１０の縦方向）に左から右へ減少する。さらに、例証されるように、副格子１２０’を形成する条片の隣接するもの同士の間に空間が提供される。この空間は、例えば、光ガイド表面のパターン化されていない、またはエッチングされていない領域を表し得る。複数の副格子１２０’が一緒になって、単一または連続した回折格子１２０に近似し得、例えば、図２Ｂに例証される回折格子１２０の副格子実施形態を表す。
図６Ｃは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子１２０’を有するプライバシーディスプレイ１００の一部分の平面図を例証する。特に、図６Ｃに例証されるように、回折格子１２０の副格子１２０’は、ｘ方向およびｙ方向の両方に延びる空間によって分離される領域（例えば、曲面溝および曲面隆起部のうちの一方または両方の矩形領域）を含む。各副格子１２０’内の回折特徴部の幅および特徴部間隔（例えば、溝または隆起部）は、ｘ方向（光ガイド１１０の縦方向）に左から右へ減少する。図６Ｃのプライバシーディスプレイ１００は、例えば、図６Ａに例証されるプライバシーディスプレイ１００と実質的に同様であり得る。図６Ｃに例証されるように、例えば別個に印された副格子１２０’ａ、１２０’ｂ、１２０’ｃを含む複数の副格子１２０’は、光ガイド表面にわたってｘ方向およびｙ方向の両方に二次元アレイを形成する。図６Ｂにも例証されるように、図６Ｃに例証される副格子１２０’は、単一の回折格子１２０に近似し得、例えば、図２Ｂに例証される回折格子１２０の別の副格子実施形態を表す。
いくつかの実施形態において、副格子１２０’は、曲面回折特徴部に近似するように光ガイド１１０上に配置された実質的に真っすぐの回折特徴部を備え得る。図６Ｄは、本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態に従う、一例における複数の副格子１２０’を有するプライバシーディスプレイ１００の一部分の平面図を例証する。図６Ｄに例証されるように、副格子１２０’の異なる副格子は、回折格子１２０の曲面（たとえ区分的局面でも）回折特徴部に集合的に近似する、異なる特徴部間隔および異なる回折格子配向を有する。さらには、各副格子１２０’内の回折特徴部の幅および特徴部間隔（例えば、溝または隆起部）は、ｘ方向（光ガイド１１０の縦方向）に左から右へ減少する。例えば、近似された曲面回折特徴部は、共同して、図２Ｂに例証される回折格子１２０の曲面回折特徴部に実質的に近似し得る。さらには、図６Ｄのプライバシーディスプレイ１００は、例えば、図６Ａに例証されるプライバシーディスプレイ１００と実質的に同様であり得る。特に、図６Ｄに例証されるように、例えば別個に印された副格子１２０’ａ、１２０’ｂ、１２０’ｃを含む副格子１２０’は、光ガイド表面にわたってｘ方向およびｙ方向の両方に別の二次元アレイを形成し、例えば、回折格子１２０の別の副格子実施形態を表す。
本明細書内の様々な例証において、制限の目的のためではなく例証を容易にするため、回折特徴部の断面図は、矩形形状の溝および隆起部によって表されるということに留意されたい。特に、様々な実施形態によると、回折格子の回折特徴部は、鋸歯形状、台形形状、または半球形状を含むがこれらに限定されない様々な他の断面形状のいずれかを有し得る。例えば、回折格子の回折特徴部は、台形断面を有する隆起部を有し得る。
本明細書に記載される原理と一致する他の実施形態に従って、デュアルモードプライバシーディスプレイシステムが提供される。図７Ａは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるデュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００の側面図を例証する。図７Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、別の例におけるデュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００の側面図を例証する。デュアルモードプライバシーディスプレイシステムは、プライバシー動作モードおよび公開動作モードを含む。特に、図７Ａは、動作のプライバシーモードにある、または動作のプライバシーモード中のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００を例証し、図７Ｂは、動作の公開モードにある、または動作の公開モード中のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００を例証する。
デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、プライベートモードおよび公開モードの各々において、またはプライベートモードおよび公開モードの各々の間に、放射光３０２の変調によってまたは放射光３０２の変調を使用して形成された画像を提供するように構成されている。プライベートモードでは、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、プライベート画像を提供するように構成されている。様々な実施形態によると、プライベート画像は、ビューボックス３０８の視認コーン３０６内でのみ（排他的に）可視であるように構成されていてもよい。さらには、プライベート画像は、視認コーン３０６の外側の領域３０６’では実質的に不可視である。いくつかの実施形態において、視認コーン３０６およびビューボックス３０８は、プライバシーディスプレイ１００に関して上に記載される視認コーン１０６およびビューボックス１０８とそれぞれ実質的に同様であり得る。公開モードでは、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、公開画像を提供するように構成されている。公開画像は、様々な実施形態によると、ビューボックス３０８および視認コーン３０６の内側および外側の両方で可視であるように構成されている。デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、プライバシーモードと公開モードとで切り替え可能であるように構成されている。デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、例えば、ユーザがプライバシーを求める場合にはプライベート画像を提供し、そうでない場合には公開画像を提供するように、プライバシーモードと公開モードとで切り替え可能であり得る。
図７Ａおよび７Ｂに例証されるように、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、広角バックライト３１０を備える。広角バックライト３１０は、（動作の）公開モードにおいて広角放射光３０２、３０２’を提供するように構成されている。定義上、「広角」放射光３０２’は、ビューボックス３０８の視認コーン３０６のコーン角より大きいコーン角を有する光として定義される。例えば、視認コーン３０６が負のコーン角を有する場合、広角光は、正のコーン角を有し得る。いくつかの例において、広角光は、約１０度より大きい（例えば、＞±１０°）コーン角を有し得る。他の例において、広角光コーン角は、約２０度より大きい（例えば、＞±２０°）、または約３０度より大きい（例えば、＞±３０°）、または４０度より大きい（例えば、＞±４０°）場合がある。例えば、広角光のコーン角は、約６０度（例えば、＞±６０°）であってもよい。いくつかの例において、広角光コーン角は、広角視認（例えば、約±４０〜６５°）用の、ＬＣＤコンピュータモニタ、ＬＣＤタブレット、ＬＣＤテレビ、または同様のデジタルディスプレイデバイスの視認角度とほぼ同じであり得る。広角バックライト３１０によって提供される広角放射光３０２はまた、いくつかの例において、拡散性の光と特徴付けられ得る。広角放射光３０２、３０２’は、図７Ａでは例証を容易にするために破線矢印として例証される。しかしながら、図７Ａにおいて広角放射光３０２、３０２’を表す破線矢印は、放射光３０２の任意の特定の方向性を示唆することを意図するものではなく、むしろ、以下に説明される、例えば、広角バックライト３１０から回折格子ベースのバックライト３２０および光バルブアレイ３３０を通る光の放射および透過を単に表すだけである。
いくつかの実施形態によると、広角バックライト３１０は、広角放射光３０２、３０２’を提供するように構成されている発光表面３１０’を有する（例えば、図７Ａに例証されるように）。さらには、発光表面３１０’は、いくつかの実施形態においては、略平面であり得る。例えば、広角バックライト３１０は、平面発光表面３１０’を有する直接放射するまたは直接照射される平面バックライトであり得る。直接放射するまたは直接照射される平面バックライトは、平面発光表面３１０’を直接照射し、広角放射光３０２、３０２’を提供するように構成されている、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、ネオンランプ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）の平面アレイを用いたバックライトパネルを含むが、これに限定されない。エレクトロルミネセンスパネル（ＥＬＰ）は、直接放射する平面バックライトの別の非限定的な例である。
他の例において、広角バックライト３１０は、間接光源を用いるバックライトを含み得る。そのような間接照射されるバックライトは、限定されるものではないが、エッジ結合またはいわゆる「エッジ照明」バックライトの様々な形態のうちのいずれか１つまたは複数を含み得る。エッジ照明バックライトは、典型的には、光ガイドまたは同様の誘導構造体（例えば、中空の誘導空洞）のエッジまたはサイドに結合される光源（図７Ａ〜図７Ｂには例証されない）を含む。エッジ結合光源は、誘導構造体を照射してエッジ照明バックライト内に光を提供するように構成されている。エッジ結合光源は、限定されるものではないが、例えば、ＣＣＦＬまたはＬＥＤを含み得る。誘導構造体は、様々な実施形態によると、全反射（ＴＩＲ）、鏡面仕上げの表面（例えば、鏡面仕上げの後面）、またはそれらの組み合わせを使用して、光をエッジ結合光源から誘導するように構成されていてもよい。さらに、いくつかの例において、広角バックライト３１０に用いられるエッジ照明バックライトの誘導構造体は、平行な対向する表面（例えば、上面および下面）を有する略矩形の断面を有し得る。他の例において、誘導構造体は、第１の表面が第２の対向する表面に対して実質的に非平行であるテーパ状またはくさび形状の断面を有し得る（すなわち、誘導構造体は「くさび形状」であり得る）。
広角バックライト３１０として用いられるエッジ照明バックライトは、抽出特徴部をさらに含み得る（図７Ａ〜図７Ｂには例証されない）。抽出特徴部は、誘導構造体から光を抽出して、抽出された光を誘導構造体から離れる方向へ方向変換するように構成されている。例えば、抽出特徴部は、光を抽出し、抽出された光を広角放射光３０２、３０２’としてエッジ照明バックライトの平面発光表面３１０’から離れる方へ向け得る。抽出特徴部は、限定されるものではないが、誘導構造体の表面（例えば、上面）に隣接する様々なマイクロプリズムのフィルムまたは層、あるいは、誘導構造体自体の内側に位置するか、または誘導構造体の一対の対向する表面のうちの一方もしくは両方に隣接して位置するかのいずれかである様々な散乱体または反射体を含み得る。
図８は、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例における広角バックライト３１０の断面図を例証する。特に、図８に例証される広角バックライト３１０は、間接またはエッジ照明バックライトの例を表す。図８に例証されるように、広角バックライト３１０は、広角バックライト３１０のエッジに結合された光源３１２を備える。エッジ結合光源３１２は、広角バックライト３１０内に光を生成するように構成されている。さらに、制限の目的ではなく例の目的のために例証されるように、図８に例証される広角バックライト３１０は、抽出特徴部３１６を有するくさび形状の誘導構造体３１４を備える。例証された抽出特徴部３１６は、平面発光表面３１０’（すなわち、上表面）に隣接するマイクロプリズム層３１６’、および平面発光表面３１０’の反対側の誘導構造体３１４の表面（すなわち、後面）上の反射層３１６”を含む。誘導構造体３１４内を誘導されるエッジ結合光源３１２からの光は、様々な実施形態によると、抽出特徴部３１６によって誘導構造体３１４から方向変換されるか、散乱されるか、または別のやり方で抽出されて、広角放射光３０２、３０２’を提供する。
いくつかの実施形態において、広角バックライト３１０は、直接放射するにしろ、エッジ照明されるにしろ（例えば、図８に例証されるように）、輝度増強フィルム（ＢＥＦ）、拡散体または拡散層、および転向フィルムまたは層を含むがこれらに限定されない１つまたは複数の追加の層またはフィルムをさらに含み得る。例えば、拡散体は、広角放射光３０２、３０２’を実質的に拡散性の光として提供するように構成されていてもよい。図８は、平面発光表面３１０’に隣接し、拡散性の広角放射光３０２、３０２’を提供するように構成されている拡散体３１８をさらに備える広角バックライト３１０を例証する。様々な実施形態によると（図８には例証されない）、広角バックライト３１０の他の層またはフィルム（例えば、ＢＥＦ、転向層など）も平面発光表面３１０’に隣接し得る。
再び図７Ａ〜図７Ｂを参照すると、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、回折格子ベースのバックライト３２０をさらに備える。回折格子ベースのバックライト３２０は、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００の動作のプライバシーモードにおいて、またはプライバシーモード中に、回折カップリングアウト光を提供し、ビューボックス３０８内へ向けるように構成されている。特に、回折格子ベースのバックライト３２０は、プライバシーモード中に回折カップリングアウト光を指向性放射光３０２、３０２”として提供するように構成されている（例えば、プライベート画像の提供において使用するため）。さらには、プライバシーモードで提供される場合、指向性放射光３０２、３０２”は、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００から離間されているビューボックス３０８の方へ向けられる。さらには、指向性放射光３０２、３０２”は、例えば図７Ｂに例証されるように、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００とビューボックス３０８との間の視認コーン３０６に実質的に限定される。
様々な実施形態によると、回折格子ベースのバックライト３２０は、広角放射光３０２、３０２’に対して実質的に透過的である。特に、広角放射光３０２、３０２’は、様々な実施形態によると、例えば図７Ａに例証されるように、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００の動作の公開モードにおいて、または公開モード中に、回折格子ベースのバックライト３２０を容易に通過し得る。
いくつかの実施形態において、回折格子ベースのバックライト３２０は、上記のプライバシーディスプレイ１００の光ガイドおよび回折格子の組み合わせと実質的に同様であり得る。特に、図７Ａ〜図７Ｂに例証されるように、回折格子ベースのバックライト３２０は、光を誘導するように構成されている光ガイド３２２を備え得る。光ガイド３２２は、プライバシーディスプレイ１００の光ガイド１１０と実質的に同様であり得る。例えば、光ガイド３２２は、全反射によって光を誘導するように構成されている光透過性の材料のスラブを備え得る。さらに、光は、非ゼロ伝播角度で、およびコリメーション因子σに従って、光ガイド３２２内に導入され、光ガイド３２２内を誘導され得る。様々な実施形態において、光ガイド３２２内を誘導される光は、光源（例証されない）によって提供され得、光ガイド３２２の入光エッジにおいて光ガイド３２２内へ導入または結合され得る。
図７Ａ〜図７Ｂに例証されるように、回折格子ベースのバックライト３２０は、回折格子３２４をさらに備え得る。回折格子３２４は、図７Ａ〜図７Ｂに例証されるように、光ガイド３２２の表面に位置し得る。回折格子３２４は、誘導光の一部分を回折カップリングアウト光として光ガイド３２２から回折カップリングアウトするように構成されている。さらに、回折格子３２４は、回折カップリングアウト光をビューボックス３０８へ向けるように構成されており、すなわち、向けられた回折カップリングアウト光は、回折格子ベースのバックライト３２０の指向性放射光３０２、３０２”である。いくつかの実施形態において、回折格子３２４は、プライバシーディスプレイ１００に関して上に説明された回折格子１２０と実質的に同様であり得る。
例えば、回折格子３２４は、いくつかの実施形態によると、入光エッジからの距離の増加に伴って減少する、隣接する回折特徴部同士の特徴部間隔を有する回折特徴部を備え得る。加えて、ビューボックス３０８の範囲は、例えば、光ガイド３２２内の誘導光のコリメーション因子σによって決定され得る。さらには、ビューボックス範囲は、いくつかの実施形態によると、コリメーション因子σを選択することまたは調整することによって選択可能または調整可能であり得る。いくつかの実施形態において、回折格子３２４は、回折カップリングアウト光を２つの直交する方向に向けて、ビューボックス３０８を、二次元視認コーン３０６を有する二次元ビューボックス３０８として提供するように構成されている複数の曲面回折特徴部（例えば、双曲または半円形の曲面回折特徴部）を備え得る。いくつかの実施形態において、回折格子３２４は、空間によって相互に分離された複数の副格子（例証されない）を備え得る。複数の副格子は、例えば、回折カップリングアウト光をビューボックス３０８内へ協調して向けるように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、ビューボックスコーン角は、負のコーン角であり得る。
様々な実施形態によると（例えば、図７Ａ〜図７Ｂに例証されるように）、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、光バルブアレイ３３０をさらに備える。光バルブアレイ３３０は、公開モードでは広角放射光３０２、３０２’を変調して公開画像を提供するように構成されている。さらに、光バルブアレイ３３０は、プライバシーモードでは回折カップリングアウト光（すなわち、指向性放射光３０２、３０２”）を変調してプライベート画像を提供するように構成されている。上記のように、提供されたプライベート画像は、ビューボックス３０８の視認コーン３０６内でのみ（排他的に）可視であるように構成されている。また、上記のように、公開画像は、ビューボックス３０８の視認コーン３０６の内側および外側の両方で可視であるように構成されている。いくつかの実施形態によると、光バルブアレイ３３０は、プライバシーディスプレイ１００に関して上に説明された光バルブアレイ１３０と実質的に同様であり得る。例えば、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、いくつかの実施形態においては、プライバシーディスプレイ１００および広角バックライト３１０の組み合わせを表し得る、またはそれと実質的に同様であり得る。
いくつかの実施形態によると、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００は、広角バックライト３１０と回折格子ベースのバックライト３２０との間に遮光層３４０をさらに備え得る。遮光層３４０は、いくつかの実施形態によると、回折格子ベースのバックライト３２０から放出される光が広角バックライト３１０に入ることを選択的に防ぐように構成されている。特に、遮光層３４０は、概して広角バックライト３１０に向かう回折格子ベースのバックライト３２０から放射される光を防ぐように構成されている。一方で、遮光層３４０は、概して回折格子ベースのバックライト３２０に向かう広角バックライト３１０から放射される光を透過するように構成されている。そのようなものとして、遮光層３４０は、いくつかの実施形態によると、一方向性の遮光層３４０を表し得る。他の実施形態において、遮光層３４０は、光が遮光層３４０を通過して、例えば広角バックライト３１０からの回折格子ベースのバックライト３２０に達することを選択的に防ぐように構成されている。これらの実施形態において、遮光層３４０は、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００の特定のモード中にのみ光を防ぎ得る。光を防ぐように構成されている遮光層３４０は、図７Ｂではクロスハッチングを使用して例証されるが、図７Ａにおけるクロスハッチングの欠如は、遮光層３４０が光（例えば、広角バックライト３１０からの広角放射光３０２、３０２’）を透過するように構成されていることを例証する。
いくつかの実施形態によると、遮光層３４０は、受動型遮光または能動型（例えば、切り替え）遮光のいずれかを提供するように構成されていてもよい。例えば、遮光層３４０は、方向選択性遮光を提供する実質的に受動型の層であり得る。遮光層３４０として用いられ得る受動型の層の例としては、いわゆる一方向性の完全吸収体、偏光子もしくは偏光層、または角度フィルタが挙げられるがこれらに限定されない。受動型の層の他の例としては、例えば、広角バックライト３１０によって生成される光の異なる波長が通ることを可能にしつつ、回折格子ベースのバックライト３２０によって生成される光の特定の波長を選択的に防ぐ（例えば、反射する、吸収するなど）ように構成されているマルチバンドフィルタ（例えば、マルチバンドカラーフィルタ）が挙げられ得る。
別の例において、遮光層３４０は、遮光モードまたは状態では光透過を防ぎ、光透過モードまたは状態では光を透過するように構成されている能動型の層であり得る。能動型の遮光層３４０は、回折格子ベースのバックライト３２０が稼働中であるとき、光が広角バックライト３１０へ向かっておよび広角バックライト３１０内へ透過されないようにする遮光状態へと選択的に切り替えられ得る。回折格子ベースのバックライト３２０は、例えば図７Ｂに例証されるように、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００のプライバシーモードで稼働して、指向性放射光３０２、３０２”を提供する。さらには、能動型の遮光層３４０は、広角バックライト３１０が稼働中であるとき、光透過状態へと選択的に切り替えられて、例えば図７Ａに例証されるように、光が広角放射光３０２、３０２’として稼働中の広角バックライト３１０から外へ回折格子ベースのバックライト３２０を通って伝播することを可能にし得る。広角バックライト３１０は、例えば、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００が公開モードにあるとき、稼働する。能動型の遮光層３４０の例としては、光バルブ（例えば、液晶光バルブ）または同様の切り替え可能な吸収層が挙げられるが、これらに限定されない。他の例としては、電気機械的な構造体（例えば、微小電気機械的またはＭＥＭミラーなど）、エレクトロアブソープション（例えば、半導体ベース）、または様々な非線形結晶もしくは有機ポリマーに基づく様々な他のいわゆる「能動型」シャッター構成が挙げられる。
本明細書に記載される原理の他の実施形態に従って、プライバシーディスプレイ動作の方法が提供される。図９は、本明細書に記載される原理と一致する実施形態に従う、一例におけるプライバシーディスプレイ動作の方法４００のフローチャートを例証する。図９に例証されるように、プライバシーディスプレイ動作の方法４００は、光を誘導光として光ガイド内に誘導すること４１０を含む。いくつかの実施形態において、誘導光は、光ガイドの長さに沿って誘導され得る４１０。例えば、光は、縦方向に誘導され得る。さらに、光は、コリメーション因子に従って誘導される４１０。いくつかの実施形態によると、光ガイドは、プライバシーディスプレイ１００に関して上に説明された光ガイド１１０と実質的に同様であり得る。例えば、光ガイドは、全反射を使用して光を誘導する４１０ように構成されている光透過性の材料のスラブを備えるプレート光ガイドであり得る。さらに、誘導光は、光ガイド１０に関して上に説明されたコリメーション因子σと実質的に同様である所定のコリメーション因子を有し得る。また、誘導光は、非ゼロ伝播角度で誘導され得る。
図９に例証されるように、プライバシーディスプレイ動作の方法４００は、誘導光の一部分を回折カップリングアウト４２０して、回折カップリングアウト光をビューボックス内へ向けることをさらに含む。様々な実施形態によると、誘導光部分を回折カップリングアウトすること４２０は、光ガイドに光結合される回折格子を使用する。誘導光部分を回折カップリングアウトすること４２０に使用される回折格子は、いくつかの実施形態においては、光ガイドの表面に位置し得る。さらに、回折カップリングアウトすること４２０によって光が中へ向けられるビューボックスは、光ガイド表面から離間されかつ光ガイド表面に隣接して位置し得る。誘導光部分を回折カップリングアウトすること４２０に使用される回折格子は、上記のプライバシーディスプレイ１００の回折格子１２０と実質的に同様であり得る。特に、回折格子は、光ガイドの入光エッジからの距離の増加に伴って減少する特徴部間隔を有する回折特徴部を備えるチャープされた回折格子であり得る。さらに、回折格子は、曲面回折特徴部を備え得る。曲面回折特徴部は、回折カップリングアウト光を２つの直交する方向に向けて、例えば誘導光のコリメーション因子によって決定される範囲を有する二次元（２Ｄ）ビューボックスを提供するように構成されていてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、ビューボックスは、上記の視認コーン１０６を有するビューボックス１０８と実質的に同様であり得る。
図９に例証されるプライバシーディスプレイ動作の方法４００は、回折カップリングアウト光を変調してビューボックス内にプライベート画像を形成すること４３０をさらに含む。加えて、プライベート画像は、様々な実施形態によると、プライバシービューを提供するために、ビューボックスの視認コーン内でのみ（排他的に）可視であり得る。様々な実施形態によると、回折カップリングアウト光を変調すること４３０は、光ガイドとビューボックスとの間に位置する光バルブアレイを使用する。いくつかの実施形態によると、光バルブアレイは、プライバシーディスプレイ１００に関して上に説明された光バルブアレイ１３０と実質的に同様であり得る。例えば、光バルブアレイは、複数の液晶光バルブを含み得る。
いくつかの実施形態において（図９には例証されない）、プライバシーディスプレイ動作の方法は、例えば光源を使用して、光を誘導光として入光エッジにおいて光ガイド内へ光結合することをさらに含み得る。いくつかの実施形態において、光源は、上記のプライバシーディスプレイ１００の光源１４０と実質的に同様であり得る。特に、いくつかの実施形態によると、光を光ガイド内へ光結合することは、上記のように、所定のコリメーション因子を有する誘導光を提供することを含み得る。
いくつかの実施形態において（例証されない）、プライバシーディスプレイ動作の方法は、広角バックライトを使用して広角光を提供し、提供された広角光を変調して公開画像を形成することをさらに含み得る。公開画像は、様々な実施形態によると、ビューボックスの視認コーンの内側および外側の両方で可視であり得る。さらに、公開画像は、公開モード中に形成され得、プライベート画像は、プライバシーモード中に形成され得る。そのようなものとして、公開画像およびプライベート画像の両方を形成することを含むプライバシーディスプレイ動作の方法は、いくつかの実施形態においては、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム動作の方法であり得る。特に、広角光を提供するために使用される広角バックライトは、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム３００に関して上に説明された広角バックライト３１０と実質的に同様であり得、いくつかの実施形態においては、同様に上に説明された広角バックライト３１０と回折格子ベースのバックライト３２０との間の遮光層３４０と実質的に同様である遮光層をさらに含み得る。
このように、ビューボックス内、および視認コーン内にプライベート画像を提供する、プライバシーディスプレイ、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム、およびプライバシーディスプレイ動作の方法の例および実施形態が説明されている。上記の例は、本明細書に記載される原理を表す多くの特定の例の一部を単に例証するだけであるという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規定される範囲から逸脱することなく多数の他の配置を容易に考案することができる。
１００ プライバシーディスプレイ
１０２ 回折カップリングアウト光
１０４ 誘導光
１０４ａ 誘導光
１０４ｂ 誘導光
１０６ 視認コーン
１０６’ 領域
１０８ ビューボックス
１１０ 光ガイド
１１２ 入光エッジ
１１４ 発光表面
１１６ 表面
１２０ 回折格子
１２０’ 副格子
１２０’ａ 副格子
１２０’ｂ 副格子
１２０’ｃ 副格子
１２２ 溝
１２４ 隆起部
１２６ 格子材料
１２６’ 格子材料
１３０ 光バルブアレイ
１４０ 光源
１４２ 光
２００ プロット
２１０ 曲線
２２０ 曲線
２３０ 曲線
３００ デュアルモードプライバシーディスプレイシステム
３０２ 放射光、広角放射光、指向性放射光
３０２’ 広角放射光
３０２” 指向性放射光
３０６ 視認コーン
３０８ ビューボックス
３１０ 広角バックライト
３１０’ 発光表面、平面発光表面
３１２ 光源
３２０ 回折格子ベースのバックライト
３２２ 光ガイド
３２４ 回折格子
３３０ 光バルブアレイ
３４０ 遮光層
４００ プライバシーディスプレイ動作の方法

Claims (21)

  1. コリメーション因子に従って光を誘導するように構成されている光ガイドと、
    前記光ガイドの表面にある回折格子であって、前記光ガイドからの誘導光の一部分を回折カップリングアウト光として回折カップリングアウトし、前記回折カップリングアウト光をビューボックス内へ向けるように構成されている、回折格子と、
    前記回折カップリングアウト光を変調してプライベート画像を提供するように構成されている光バルブアレイと、を備え、
    前記ビューボックスの範囲が、前記コリメーション因子によって決定され、前記プライベート画像が、プライバシービューを提供するように前記ビューボックスの視認コーン内でのみ（排他的に）可視であるように構成されている、プライバシーディスプレイ。
  2. 前記回折カップリングアウト光の主要な光ビームが前記ビューボックスの中央の方へ向けられる、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  3. 前記ビューボックスが、前記光ガイド表面に平行の面に位置する二次元ビューボックスであり、前記回折格子が、前記回折カップリングアウト光を前記ビューボックスの前記平行の面内へ２つの直交する方向に向けるように構成されている複数の曲面回折特徴部を備える、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  4. 前記複数の曲面回折特徴部が、湾曲の中心を有する、同心の曲面隆起部および同心の曲面溝のうちの一方または両方を備える、請求項３に記載のプライバシーディスプレイ。
  5. 前記複数の曲面回折特徴部が双曲線形状の曲線を有する、請求項３に記載のプライバシーディスプレイ。
  6. 前記回折格子が、前記光ガイドの入光エッジからの距離の関数として減少する隣接する回折特徴部同士の特徴間隔を有する回折特徴部を備える、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  7. 前記視認コーンが負のコーン角を有する、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  8. 前記回折格子が、複数の副格子を備え、前記複数の副格子のうちの副格子（複数）が、前記光ガイド表面の上に離間され、前記回折カップリングアウト光を前記ビューボックス内へ協調して集めるように構成されている、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  9. 前記プライバシーディスプレイが、前記光ガイド表面に直交する方向に光透過性である、請求項１に記載のプライバシーディスプレイ。
  10. 請求項１のプライバシーディスプレイを備えるデュアルモードプライバシーディスプレイシステムであって、前記デュアルモードプライバシーディスプレイシステムは、広角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、前記光ガイドが、前記広角バックライトと前記光バルブアレイとの間にあり、前記光バルブアレイが、前記広角光を変調するようにさらに構成されており、前記デュアルモードプライバシーディスプレイシステムが、前記光バルブアレイによって変調される前記回折カップリングアウト光を使用してプライベート画像を提供するように構成されているプライバシーモードを有し、前記光バルブアレイによって変調される前記広角光を使用して公開画像を提供するように構成されている公開モードをさらに有し、前記公開画像が、前記視認コーンの内側および外側の両方において可視であるように構成されている、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  11. デュアルモードプライバシーディスプレイシステムであって、
    前記デュアルモードプライバシーディスプレイシステムの公開モードにおいて、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と、
    前記デュアルモードプライバシーディスプレイシステムのプライバシーモードにおいて、回折カップリングアウト光を指向性放射光としてビューボックス内へ提供するように構成されている回折格子ベースのバックライトと、
    前記公開モードでは前記広角光を変調して公開画像を提供し、前記プライバシーモードでは前記指向性放射光を変調してプライベート画像を提供するように構成されている光バルブアレイと、を備え、
    前記プライベート画像が、前記ビューボックスの視認コーン内でのみ（排他的に）可視であるように構成されており、前記公開画像が、前記視認コーンの内側および外側の両方において可視であるように構成されている、デュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  12. 前記回折格子ベースのバックライトが、
    コリメーション因子に従って光を誘導するように構成されている光ガイドと、
    前記光ガイドの表面にある回折格子であって、前記光ガイドからの誘導光の一部分を前記回折カップリングアウト光として回折カップリングアウトし、前記回折カップリングアウト光を前記指向性放射光として前記ビューボックス内へ向けるように構成されている、回折格子と、を備え、
    前記ビューボックスの範囲が前記コリメーション因子によって決定される、請求項１１に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  13. 前記回折格子が、前記光ガイドの入光エッジからの距離の増加に伴って減少する隣接する回折特徴部同士の特徴間隔を有する回折特徴部を備える、請求項１２に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  14. 前記回折格子が、前記回折カップリングアウト光を前記指向性放射光として２つの直交する方向に向けて、前記ビューボックスを、二次元視認コーンを有する二次元ビューボックスとして提供するように構成されている複数の曲面回折特徴部を備える、請求項１２に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  15. 前記光ガイドの入光エッジに光結合される光源をさらに備え、前記光源が、光を前記誘導光として前記コリメーション因子を有する前記光ガイド内へ注入するように構成されている、請求項１２に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  16. 前記回折格子が、前記光ガイド表面の上で互いから離間された複数の副格子を備え、前記複数の副格子が、前記回折カップリングアウト光を前記ビューボックス内へ協調して向けるように構成されている、請求項１２に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  17. 前記視認コーンのコーン角が負のコーン角である、請求項１１に記載のデュアルモードプライバシーディスプレイシステム。
  18. コリメーション因子に従って光ガイド内の光を誘導光として誘導することと、
    前記誘導光の一部分を回折カップリングアウト光として回折カップリングアウトして、前記光ガイドに光結合された回折格子を使用して、前記回折カップリングアウト光をビューボックス内へ向けることと、
    光バルブアレイを使用して前記回折カップリングアウト光を変調して、前記ビューボックス内にプライベート画像を形成することと、を含み、
    前記ビューボックスの範囲が、前記コリメーション因子によって決定され、前記プライベート画像が、プライバシービューを提供するために前記ビューボックスの視認コーン内でのみ（排他的に）可視である、プライバシーディスプレイ動作の方法。
  19. 前記回折格子が、前記光ガイドの入光エッジからの距離の増加に伴って減少する特徴間隔を有する複数の回折特徴部を備える、請求項１８に記載のプライバシーディスプレイ動作の方法。
  20. 光源によって提供される光を前記誘導光として入光エッジにおいて前記光ガイド内へ光結合することをさらに含み、光を光結合することが、前記コリメーション因子を有する前記誘導光を提供する、請求項１８に記載のプライバシーディスプレイ動作の方法。
  21. 広角バックライトを使用して広角光を提供すること、および提供された前記広角光を変調して公開画像を形成することをさらに含み、前記公開画像が、前記ビューボックスの前記視認コーンの内側および外側の両方において可視であり、前記公開画像が公開モード中に形成され、前記プライベート画像がプライバシーモード中に形成される、請求項１８に記載のプライバシーディスプレイ動作の方法。
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