JP6820940B2 - 反射格子島状構造を使用する格子ベースのバックライト - Google Patents
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Description
該当無し
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[1]格子ベースのバックライトであって、
ライトガイドであって、光ビームを非ゼロ伝播角度で上記ライトガイドの第1の表面と第2の表面との間で導波するように構成される、ライトガイドと、
互いから離間され、上記ライトガイドに光学的に結合された複数の反射格子島状構造であって、上記導波された光ビームの一部分を、結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成された反射モード回折格子を含む、複数の反射格子島状構造とを備え、
上記結合出力された光ビームは、上記ライトガイドの上記第1の表面から離れるように所定の主要角度方向に向けられる、格子ベースのバックライト。
[2]上記反射モード回折格子が、反射材料層に隣接する誘電回折格子を含む、上記[1]に記載の格子ベースのバックライト。
[3]上記反射モード回折格子が、反射金属回折格子を含む、上記[1]に記載の格子ベースのバックライト。
[4]上記反射格子島状構造が、上記ライトガイドの上記第1の表面と上記第2の表面との間にある、上記[1]に記載の格子ベースのバックライト。
[5]上記反射格子島状構造が、上記ライトガイドの上記第2の表面にある、上記[1]に記載の格子ベースのバックライト。
[6]上記反射格子島状構造の上記反射モード回折格子が、上記ライトガイドの第2の表面にある回折特徴部と、反射材料層とを含み、上記回折特徴部は、上記第2の表面内の溝、および上記ライトガイドの上記第2の表面上の隆起部の1つまたは両方を含み、上記反射材料層は、上記第2表面上にあって上記回折特徴部を覆う、上記[5]に記載の格子ベースのバックライト。
[7]上記反射格子島状構造の上記反射モード回折格子が、上記導波された光ビームの上記一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、上記複数の結合出力された光ビームの結合出力された光ビームは、互いに異なる主要角度方向を有する、上記[1]に記載の格子ベースのバックライト。
[8]上記マルチビーム回折格子が、チャープ型回折格子を含む、上記[7]に記載の格子ベースのバックライト。
[9]上記マルチビーム回折格子が、互いから離間された湾曲した回折特徴部を含む、上記[7]に記載の回折ベースのバックライト。
[10]上記結合出力された光ビームの上記異なる主要角度方向が、三次元(3D)電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応する、上記[7]に記載の格子ベースのバックライト。
[11]上記[7]の格子ベースのバックライトを備える三次元(3D)電子ディスプレイであって、さらに、
上記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、上記光ビームとして導波される、平行化された光をもたらすように構成される、光源と、
上記複数の結合出力された光ビームの結合出力された光ビームを変調するように構成された光弁であって、上記ライトガイドの上記第1の表面に隣接する、光弁とを備え、
上記結合出力された光ビームの上記主要角度方向は、上記3D電子ディスプレイの視野方向に対応し、上記変調された光ビームは、上記視野方向の上記3D電子ディスプレイの画素を表す、三次元(3D)電子ディスプレイ。
[12]三次元(3D)電子ディスプレイであって、
平板ライトガイドであって、光ビームを非ゼロ伝播角度で上記平板ライトガイド内で導波するように構成される、平板ライトガイドと、
上記平板ライトガイドに光学的に結合された反射格子島状構造の配列であって、上記配列の反射格子島状構造は、上記導波された光ビームの一部分を、上記3D電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応する、互いに異なる主要角度方向を有する、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成された反射モードマルチビーム回折格子を含む、反射格子島状構造の配列と、
上記複数の結合出力された光ビームの上記結合出力された光ビームを変調するように構成された光弁配列であって、上記変調された、結合出力された光ビームは、上記3D電子ディスプレイの上記異なる視野の画素を表す、光弁配列とを備える、三次元(3D)電子ディスプレイ。
[13]さらに、上記平板ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、平行化された光を上記平板ライトガイド入力部にもたらすように構成され、上記平板ライトガイドは、上記平行化された光を平行化された光ビームとして上記非ゼロ伝播角度で導波するように構成される光源を備える、上記[12]に記載の3D電子ディスプレイ。
[14]上記光源が、赤色光をもたらすように構成された第1の発光ダイオード(LED)と、緑色光をもたらすように構成された第2のLEDと、青色光をもたらすように構成された第3のLEDとを備え、上記赤色光、上記緑色光、および上記青色光の各々は、上記光源によって異なる色の平行化された光ビームとしてもたらされ、上記平板ライトガイドは、上記異なる色の、平行化された光ビームの各々をそれぞれの異なる色特有の、非ゼロ伝播角度で導波するように構成される、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[15]上記反射格子島状構造の上記反射モードマルチビーム回折格子が、湾曲した回折特徴部を有するチャープ型回折格子を含む、上記[12]に記載の3D電子ディスプレイ。
[16]上記反射格子島状構造が、上記平板ライトガイドの第1の表面と、上記平板ライトガイドの第2の表面との間にあり、上記光弁配列は、上記第1の表面に隣接する、上記[12]に記載の3D電子ディスプレイ。
[17]上記反射格子島状構造が、上記光弁配列に隣接する第1の表面とは反対側の、上記平板ライトガイドの第2の表面にあり、上記反射格子島状構造は、さらに、上記反射モードマルチビーム回折格子の回折特徴部を覆うように構成された反射材料層を含み、上記回折特徴部は、上記第2の表面内の溝および上記第2の表面上の隆起部の1つまたは両方を含む、上記[12]に記載の3D電子ディスプレイ。
[18]上記光弁配列が、複数の液晶光弁を含む、上記[12]に記載の3D電子ディスプレイ。
[19]格子ベースのバックライト作動の方法であって、
光ビームをライトガイド内で非ゼロ伝播角度で上記ライトガイドの第1の表面と第2の表面との間で導波するステップと、
複数の反射格子島状構造を使用して、上記導波された光ビームの一部分を結合出力された光ビームとして回折により結合出力するステップであって、上記結合出力された光ビームは、上記ライトガイドの上記第1の表面から出て離れるように所定の主要角度方向に向けられ
る、結合出力するステップとを含み、
上記複数の上記反射格子島状構造は、互いから離間され、上記ライトガイドに光学的に結合され、上記複数の反射格子島状構造は、反射モード回折格子を含む、格子ベースのバックライト作動の方法。
[20]上記反射格子島状構造の上記反射モード回折格子が、反射材料層に隣接する誘電回折格子および反射金属回折格子の1つを含む、上記[19]に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
[21]上記反射格子島状構造の上記反射モード回折格子が、上記導波された光ビームの上記一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、上記複数の結合出力された光ビームの結合出力された光ビームは、互いに異なる主要角度方向を有する、上記[19]に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
[22]上記結合出力された光ビームの上記異なる主要角度方向が、三次元(3D)電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応する、上記[21]に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
[23]さらに、光弁を使用して上記結合出力された光ビームを変調するステップを含み、上記変調された、結合出力された光ビームは、電子ディスプレイの画素を形成する、上記[19]に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
本明細書において説明する原理による例および実施形態のさまざまな特徴を、添付の図を併用して以下の詳細な説明を参照してより容易に理解することができ、図において同じ参照番号は、同じ構造要素を示す。
20 入射する光ビーム
30 反射モード回折格子によって回折により生み出される光ビーム
40 光入射側
100 格子ベースのバックライト
102 結合出力された光ビーム
103 水平の太線矢印
104 導波光、導波光ビーム
110 ライトガイド
110’ 第1の表面
110” 第2の表面
120 反射格子島状構造
122 誘電回折格子
122a 誘電回折特徴部
124 反射材料層
124a 反射回折特徴部
126 反射回折特徴部
200 マルチビーム回折格子
202 結合出力された光ビーム
204 入射した導波光ビーム
210 ライトガイド
220 回折特徴部
300 電子ディスプレイ
302 光ビーム
304 結合出力された光ビーム
306 導波光ビーム
310 平板ライトガイド
320 反射島状構造
330 光弁配列
340 光源
400 方法
410、420、430 ステップ
O 原点
d 反射モード回折格子の特徴部間の距離、回折間隔
m 回折次数
n 反射モード回折格子の光入射側の材料の屈折率
θm 回折角度
θi 入射角度
λ 光の波長
Claims (23)
- 格子ベースのバックライトであって、
ライトガイドであって、光ビームを非ゼロ伝播角度で前記ライトガイドの第1の表面と第2の表面との間で導波するように構成される、ライトガイドと、
互いから離間され、前記ライトガイドに光学的に結合された複数の反射格子島状構造であって、前記複数の反射格子島状構造の1つの反射格子島状構造(a reflective grating island of the plurality)は、前記導波された光ビームの一部分を、結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成された反射モード回折格子を含み、前記反射モード回折格子は、(a)回折特徴部および反射材料層、ならびに(b)回折特徴部内に反射材料を含む反射回折特徴部、の一方または両方を含む、複数の反射格子島状構造とを備え、
前記結合出力された光ビームは、前記ライトガイドの前記第1の表面から離れるように所定の主要角度方向に向けられる、格子ベースのバックライト。 - 前記反射モード回折格子が、前記反射材料層に隣接する誘電回折格子を含む、請求項1に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記反射モード回折格子が、反射金属回折格子を含む、請求項1または2に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記反射格子島状構造が、前記ライトガイドの前記第1の表面と前記第2の表面との間にある、請求項1から3のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記反射格子島状構造が、前記ライトガイドの前記第2の表面にある、請求項1から3のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記反射格子島状構造の前記反射モード回折格子が、前記ライトガイドの第2の表面にある前記回折特徴部と、前記反射材料層とを含み、前記回折特徴部は、前記第2の表面内の溝、および前記ライトガイドの前記第2の表面上の隆起部の1つまたは両方を含み、前記反射材料層は、前記第2表面上にあって前記回折特徴部を覆う、請求項5に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記反射格子島状構造の前記反射モード回折格子が、前記導波された光ビームの前記一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、前記複数の結合出力された光ビームのうちの複数の結合出力された光ビーム(the coupled-out light beams of the light beam plurality)は、互いに異なる主要角度方向を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記マルチビーム回折格子が、チャープ型回折格子を含む、請求項7に記載の格子ベースのバックライト。
- 前記マルチビーム回折格子が、互いから離間された湾曲した回折特徴部を含む、請求項7または8に記載の回折ベースのバックライト。
- 前記結合出力された光ビームの前記異なる主要角度方向(the different principal angular directions of the coupled-out light beams)が、三次元(3D)電子ディスプレイの異なる視野(different views)のそれぞれの視野方向(respective view directions)に対応する、請求項7から9のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライト。
- 請求項7から10のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライトを備える三次元(3D)電子ディスプレイであって、さらに、
前記ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源であって、前記光ビームとして導波される、平行化された光を提供するように構成される、光源と、
前記複数の結合出力された光ビームの1つの結合出力された光ビーム(a coupled-out light beam of the coupled-out light beam plurality)を変調するように構成された光弁であって、前記ライトガイドの前記第1の表面に隣接する、光弁とを備え、
前記結合出力された光ビームの前記主要角度方向は、前記3D電子ディスプレイの視野方向に対応し、前記変調された光ビームは、前記視野方向の前記3D電子ディスプレイの画素を表す、三次元(3D)電子ディスプレイ。 - 三次元(3D)電子ディスプレイであって、
平板ライトガイドであって、光ビームを非ゼロ伝播角度で前記平板ライトガイド内で導波するように構成される、平板ライトガイドと、
前記平板ライトガイドに光学的に結合された反射格子島状構造の配列であって、前記配列の1つの反射格子島状構造(a reflective grating island of the array)は、前記導波された光ビームの一部分を前記3D電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応する互いに異なる主要角度方向を有する複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成された、反射モードマルチビーム回折格子を含み、前記反射モードマルチビーム回折格子は、(a)回折特徴部および反射材料層、ならびに(b)回折特徴部内に反射材料を含む反射回折特徴部、の一方または両方を含む、反射格子島状構造の配列と、
前記複数の結合出力された光ビームのうちの複数の前記結合出力された光ビーム(the coupled-out light beams of the plurality of coupled-out light beams)を変調するように構成された光弁配列であって、前記変調され結合出力された光ビームは、前記3D電子ディスプレイの前記異なる視野(the different views)の画素(pixels)を表す、光弁配列とを備える、三次元(3D)電子ディスプレイ。 - 請求項12に記載の3D電子ディスプレイであって、前記平板ライトガイドの入力部に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源は、平行化された光を前記平板ライトガイド入力部に提供するように構成され、前記平板ライトガイドは、前記平行化された光を平行化された光ビームとして前記非ゼロ伝播角度で導波するように構成されている、3D電子ディスプレイ。
- 前記光源が、赤色光を提供するように構成された第1の発光ダイオード(LED)と、緑色光を提供するように構成された第2のLEDと、青色光を提供するように構成された第3のLEDとを備え、前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光の各々は、前記光源によって異なる色の平行化された光ビームとして提供され、前記平板ライトガイドは、前記異なる色の、平行化された光ビームの各々をそれぞれの異なる色特有の、非ゼロ伝播角度で導波するように構成される、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記反射格子島状構造の前記反射モードマルチビーム回折格子が、湾曲した回折特徴部を有するチャープ型回折格子を含む、請求項12から14のいずれか一項に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記反射格子島状構造が、前記平板ライトガイドの第1の表面と、前記平板ライトガイドの第2の表面との間にあり、前記光弁配列は、前記第1の表面に隣接する、請求項12から15のいずれか一項に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記反射格子島状構造が、前記光弁配列に隣接する第1の表面とは反対側の、前記平板ライトガイドの第2の表面にあり、前記反射格子島状構造は、前記反射モードマルチビーム回折格子の前記回折特徴部を覆うように構成された前記反射材料層を含み、前記回折特徴部は、前記第2の表面内の溝および前記第2の表面上の隆起部の1つまたは両方を含む、請求項12から16のいずれか一項に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記光弁配列が、複数の液晶光弁を含む、請求項12から17のいずれか一項に記載の3D電子ディスプレイ。
- 格子ベースのバックライト作動の方法であって、
光ビームをライトガイド内で非ゼロ伝播角度で前記ライトガイドの第1の表面と第2の表面との間で導波するステップと、
複数の反射格子島状構造を使用して、前記導波された光ビームの一部分を結合出力された光ビームとして回折により結合出力するステップであって、前記結合出力された光ビームは、前記ライトガイドの前記第1の表面から出て離れるように所定の主要角度方向に向けられる、結合出力するステップとを含み、
前記複数の前記反射格子島状構造は、互いから離間され、前記ライトガイドに光学的に結合されており、前記複数の反射格子島状構造の1つの反射格子島状構造(a reflective grating island of the plurality)は、反射モード回折格子を含み、前記反射モード回折格子は、(a)回折特徴部および反射材料層、ならびに(b)回折特徴部内に反射材料を含む反射回折特徴部、の一方または両方を含む、格子ベースのバックライト作動の方法。 - 前記反射格子島状構造の前記反射モード回折格子が、前記反射材料層に隣接する誘電回折格子および反射金属回折格子のうちの1つを含む、請求項19に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
- 前記反射格子島状構造の前記反射モード回折格子が、前記導波された光ビームの前記一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、前記複数の結合出力された光ビームのうちの複数の結合出力された光ビーム(the coupled-out light beams of the coupled-out light beam plurality)は、互いに異なる主要角度方向を有する、請求項19または20に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
- 前記結合出力された光ビームの前記異なる主要角度方向(the different principal angular directions of the coupled-out light beams)が、三次元(3D)電子ディスプレイの異なる視野(different views)のそれぞれの視野方向(respective view directions)に対応する、請求項21に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
- さらに、光弁を使用して前記結合出力された光ビームを変調するステップを含み、前記変調された、結合出力された光ビームは、電子ディスプレイの画素を形成する、請求項19から22のいずれか一項に記載の格子ベースのバックライト作動の方法。
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