JP2020517989A - 指向性光導波路、指向性バックライトモジュール及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施例は、一種の指向性光導波路が提供される。図1〜図4に示すように、当該指向性光導波路1は、図4に示す時分割多重ユニット3と、N層の図2に示す光導波路10とを含み、光導波路10は、一般的な導光板または導光フィルムであってもよく、他の導光媒体であってもよい。各層の光導波路10の光出射面には、ピクセル型格子10Aが設けられ、N層の光導波路10は積層して配置され、且つN層の光導波路10の光出射方向が同じであり、Nは2以上の整数である。
例示的に、図1に示すように、当該指向性光導波路1は、積層配置されたN層の光導波路10を含み、N層の光導波路10は、第1層光導波路111、第2層光導波路121、・・・・・・、第N層光導波路1N1であり、第1層光導波路111の光出射面には第1ピクセル型格子112が形成され、第2層光導波路121の光出射面には第2ピクセル型格子122が形成され、・・・・・・、第N層光導波路1N1の光出射面には第Nピクセル型格子1N2が形成される。本実施例によって提供される指向性光導波路が表示装置に適用される場合、第1層光導波路111の側面に第1三次元表示用光源110が配置され、第2層光導波路121の側面に第2三次元表示用光源120が配置され、・・・・・・、第N層光導波路1N1の側面に第N三次元表示用光源1N0が配置され、このように、各層の光導波路は対応するピクセル型格子に光源光線を導入する必要がある時に、各層の光導波路に対応する三次元表示用光源により該層の光導波路に光源光線を提供できることを確保できる。
ステップ2:第nフレームビデオストリームサイクルTnの第2フレームビデオ時間帯t2において、時分割多重ユニット3は、第1三次元表示用光源110をオフにし、第2三次元表示用光源120をオンにするように制御することで、第2層光導波路121は、第2三次元表示用光源120によって提供された光源光線を第2ピクセル型格子122に導入し、第2三次元表示用光源120によって提供された光源光線は、第2ピクセル型格子122内に導入された後に、第2ピクセル型格子122において一回目の回折を行い、異なる回折角および回折方位角を有する複数の第2一次回折光線200を形成し、複数の第2一次回折光線200は第1層光導波路111の底部から第1層光導波路111に入射し、第1層光導波路111を介して第1ピクセル型格子112内に導入され、且つ第1ピクセル型格子112において二回目の回折を行い、このとき、二回目の回折を行った複数の第2一次回折光線200の回折角および回折方位角は、複数の第1一次回折光線100の回折角および回折方位角と異なり、二回目の回折を行った複数の第2一次回折光線200が表示パネルを通過した場合、立体画像の表示を実現できる。
であり、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路111の光出射面と第N層光導波路1N1の底面の両方が露出して覆わない場合、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、
であり、
そのうち、kixは、第i層光導波路の波数ベクトルがX軸方向における成分であり、k0=2π/λ、λは光の波長であり、niは、第i層光導波路の屈折率であり、ni0は、第i層光導波路と第i-1層光導波路との間の領域の屈折率であり、n(i+1)0は、第i層光導波路と第i+1層光導波路との間の領域の屈折率であり、diは、第i層光導波路の厚さであり、miは、第i層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、iは、1以上N以下の整数である。各層の光導波路の光導波路特性方程式から分かるように、各層の光導波路の厚さ、各層の光導波路の屈折率、及び各層の光導波路とその上の一層の光導波路との間の領域の屈折率、各層の光導波路とその下の一層の光導波路との間の領域の屈折率を調整することで、各層の光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数を調整して、光線の回折姿勢を調整することができる。
第1層光導波路111の光導波路特性方程式は、
であり、
第2層光導波路121の光導波路特性方程式は、
であり、
k1xは、第1層光導波路の波数ベクトルがX軸方向における成分であり、n10は、第1層光導波路111の光出射面が接触している部分であり、n20は、第1層光導波路111と第2層光導波路121との間の部分であり、n30は、第2層光導波路121の底部が接触している部分であり、m1は、第1層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、m2は、第2層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された二次回折光線の本数である。
図1に示すように、本発明の実施例は一種の指向性バックライトモジュール1が提供され、当該指向性バックライトモジュール1は、上記各実施形態に言及された指向性光導波路とN個の三次元表示用光源を含み、N個の三次元表示用光源は、N層の光導波路に逐一対応し、各三次元表示用光源は、対応する光導波路の側面に設置され、N個の三次元表示用光源は、それぞれ時分割多重ユニットに信号接続される。
本発明の実施例は、一種の表示装置が提供される。図1に示すように、当該表示装置は、実施例2に提供される指向性バックライトモジュール1および指向性バックライトモジュールの出射面に位置される光スイッチ部品2を備え、光スイッチ部品2は、表示パネルであってもよく、画像表示が可能なその他の光スイッチ部品であってもよい。画像を表示する時に、光スイッチ部品2により指向性バックライトモジュール1が発したバックライトを調整することによって、画像表示が実現される。
Claims (17)
- 時分割多重ユニットと、積層配置されたN層の光導波路とを含み、且つ、N層の光導波路の光出射方向が同じであり、各層の前記光導波路の光出射面にはピクセル型格子が設けられ、Nは2以上の整数であり、
前記時分割多重ユニットは、各フレームビデオストリームサイクルにおいて、N層の前記光導波路の積層順に従って、対応するフレームビデオ時間帯に光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するようにN層の前記光導波路を制御することに用いられ、各フレームビデオストリームサイクルには、N層の光導波路に逐一対応するNフレームビデオ時間帯が含まれ、
前記ピクセル型格子内に導入された光源光線は、当該ピクセル型格子において回折されて、表示ピクセルに逐一対応する複数の一次回折光線を形成し、複数の前記一次回折光線は、当該ピクセル型格子が設置される光導波路の光出射面に対向する光導波路に入射し、
そのうち、各本の前記一次回折光線は、異なる回折角および回折方位角を有する
ことを特徴とする指向性光導波路。 - 前記時分割多重ユニットは、N層の前記光導波路に逐一対応するN個の三次元表示電圧駆動モジュールを含み、各個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの電圧駆動サイクルの時間長さΛと各フレームビデオストリームサイクルの時間長さTとが同じであり、
前記電圧駆動サイクルの電圧駆動時間帯ごとの時間長さをΛ/Nとされ、前記フレームビデオ時間帯ごとの時間長さをT/Nとされ、
各電圧駆動サイクルにおいて、N個の前記三次元表示電圧駆動モジュールは、N層の前記光導波路の積層順に従って、光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するように対応する前記光導波路を制御することに用いられ、
そのうち、電圧駆動時間帯ごとに、N個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの中の一つの前記三次元表示電圧駆動モジュールは、光源光線を対応する前記ピクセル型格子に導入するように対応する前記光導波路を制御することに用いられる
ことを特徴とする請求項1に記載の指向性光導波路。 - N層の前記光導波路において、第1層光導波路の底部と第N層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、前記第N層光導波路に対応するピクセル型格子の外側に導光板が覆われており、または、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路の光出射面と第N層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、前記第1層光導波路に対応するピクセル型格子の外側に導光板が覆われており、
前記時分割多重ユニットは、制御モジュールおよび二次元表示電圧駆動モジュールをさらに含み、前記制御モジュールの出力端子は、それぞれ前記二次元表示電圧駆動モジュールおよびN個の前記三次元表示電圧駆動モジュールの入力端子に接続され、
前記制御モジュールは、三次元表示の場合にN個の前記三次元表示電圧駆動モジュールを起動するための三次元表示動作コマンドをN個の前記三次元表示電圧駆動モジュールに送信し、二次元表示の場合に二次元表示電圧駆動モジュールを起動するための二次元表示動作コマンドを二次元表示電圧駆動モジュールに送信することに用いられる
ことを特徴とする請求項2に記載の指向性光導波路。 - 各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、チャープ格子である
ことを特徴とする請求項1に記載の指向性光導波路。 - 各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、k個の表示ピクセルに逐一対応するk個の格子を含み、
隣接する二層の前記光導波路における、同一の表示ピクセルに対応する格子は、格子周期が同じであり、格子位相が異なる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の指向性光導波路。 - 各層の前記光導波路に対応するピクセル型格子は、k個の表示ピクセルに逐一対応するk個の格子を含み、
前記表示ピクセルは、異なる色の複数のサブピクセルを含み、
各前記格子は、複数のサブピクセルに逐一対応する複数のサブ格子を含み、前記サブ格子に対応するサブピクセルの色の波長が長いほど、前記サブ格子の格子周期が大きくなる
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の指向性光導波路。 - 各層の前記光導波路の光出射面には、前記ピクセル型格子を構成する複数の凹溝が設けられており、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路の底部と第N層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わない場合、N層の前記光導波路の積層順に従って、N層の前記光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に小さくなり、または、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路の光出射面と第N層光導波路の底面の両方が露出して覆わない場合、N層の前記光導波路の積層順に従って、N層の前記光導波路に対応する凹溝の深さが徐々に大きくなる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の指向性光導波路。 - 隣接する二層の前記光導波路の間には、隙間が設置される
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の指向性光導波路。 - 各前記光導波路は、表示対応エリアと、前記表示対応エリアの周辺に形成された周辺対応エリアとを含み、前記ピクセル型格子は、対応する前記光導波路の表示対応エリアに形成され、
前記隙間における前記周辺対応エリアに対応する部分には、隣接する二層の前記光導波路の間に位置される支持体が設けられている
ことを特徴とする請求項8に記載の指向性光導波路。 - 隣接する二層の前記光導波路の間には、前記隙間に位置される光透過性媒体層が設けられ、
前記光透過性媒体層の屈折率は、前記光透過性媒体層に隣接する二層の前記光導波路の屈折率よりも小さい
ことを特徴とする請求項8または9に記載の指向性光導波路。 - N層の前記光導波路において、第1層光導波路の底部と第N層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、
であり、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路の光出射面と第N層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、各層の前記光導波路の光導波路特性方程式は、
であり、
そのうち、kixは、第i層光導波路の波数ベクトルがX軸方向における成分であり、k0=2π/λ、λは光の波長であり、niは、第i層光導波路の屈折率であり、ni0は、第i層光導波路と第i-1層光導波路との間の領域の屈折率であり、n(i+1)0は、第i層光導波路と第i+1層光導波路との間の領域の屈折率であり、diは、第i層光導波路の厚さであり、miは、第i層光導波路に対応するピクセル型格子によって回折された一次回折光線の本数であり、iは、1以上N以下の整数である
ことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の指向性光導波路。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の指向性光導波路およびN個の三次元表示用光源を含み、N個の前記三次元表示用光源は、N層の前記光導波路に逐一対応し、
各前記三次元表示用光源は、対応する前記光導波路の側面に設置され、N個の前記三次元表示用光源は、それぞれ時分割多重ユニットに信号接続される
ことを特徴とする指向性バックライトモジュール。 - N層の前記光導波路において、第1層光導波路の底部と第N層光導波路の光出射面の両方が露出して覆わなく、第1層光導波路の底部には反射板が設けられており、または、
N層の前記光導波路において、第1層光導波路の光出射面と第N層光導波路の底面の両方が露出して覆わなく、第N層光導波路の底部には反射板が設けられている
ことを特徴とする請求項12に記載の指向性バックライトモジュール。 - 前記指向性光導波路が導光板を含む場合、前記指向性バックライトモジュールは、二次元表示用光源をさらに備え、前記二次元表示用光源は、前記導光板の側面に設置され、前記二次元表示用光源は、前記時分割多重ユニットに信号接続される
ことを特徴とする請求項12または13に記載の指向性バックライトモジュール。 - 前記二次元表示用光源および各前記三次元表示用光源は、いずれも光源と、光源の光出射面に設けられる光視準モジュールとを含む
ことを特徴とする請求項14に記載の指向性バックライトモジュール。 - 請求項12〜15のいずれか1項に記載の指向性バックライトモジュールおよび指向性バックライトモジュールの光出射面に位置される光スイッチ部品を備える
ことを特徴とする表示装置。 - 前記光スイッチ部品は、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。
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