JP7480038B2 - バーコリメータ、バックライトシステム、および方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
非該当

連邦政府資金による研究開発の記載
非該当

電子ディスプレイは、様々なデバイスおよび製品のユーザに情報を通信するための、ほぼユビキタスな媒体である。最も一般的に採用される電子ディスプレイは、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ックスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、並びに電気機械または電気流体光変調（たとえば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）を採用する様々なディスプレイを含む。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（すなわち、光を放出するディスプレイ）またはパッシブディスプレイ（すなわち、光源によって提供された光を変調するディスプレイ）のいずれかに分類され得る。アクティブディスプレイの最も明白な例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。出射光を考慮したときに通常パッシブに分類されるディスプレイは、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、本質的に低い消費電力を含むがこれに限定されない魅力的な性能特性を呈することが多いが、発光する能力がなければ多くの実践的な用途での使用はある程度限定される場合がある。

出射光に関連するパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイは外部光源に結合されている。結合された光源は、これらの普通ならパッシブであるディスプレイが発光して実質的にアクティブディスプレイとして機能することを可能にし得る。このような結合された光源の例は、バックライトである。バックライトは、パッシブディスプレイを照らすために普通ならパッシブであるディスプレイの後ろに配置された光源（多くの場合、パネルバックライト）として機能し得る。たとえば、バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合されてもよい。バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する光を出射する。出射した光はＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、変調された光はその後、同様にＬＣＤまたはＥＰディスプレイから出射される。多くの場合、バックライトは白色光を出射するように構成されている。次いで、白色光をディスプレイで使用される様々な色に変換するために、カラーフィルタが使用される。カラーフィルタは、たとえばＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力に（あまり一般的ではない）、またはバックライトとＬＣＤまたはＥＰディスプレイとの間に配置され得る。

本開示は、以下の［１］から［２５］を含む。
［１］光導波路であって、導波光として光を上記光導波路の長さに沿って導波するように構成された、光導波路と、
上記光導波路の長さに沿って上記光導波路の側に配置された光抽出機能部であって、上記光導波路からの導波光の一部を抽出光として散乱させ、上記抽出光をバックライトの入力部に向けて配向するように構成されている、光抽出機能部と、
上記光導波路と上記バックライト入力部との間のコリメートフィルムであって、上記抽出光をコリメート光としてコリメートするように構成されている、コリメートフィルムと
を備え、
上記コリメート光は、上記バックライト入力部の長さに対応する範囲を有し、上記バックライトの照明光源として機能するように構成されている、バーコリメータ。
［２］上記光抽出機能部が配置されている上記光導波路の側は、上記バックライトに隣接する側である、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［３］上記光抽出機能部は、上記光導波路のバックライト隣接側と反対の上記光導波路の側に配置されている、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［４］上記光抽出機能部は、上記光導波路の側の表面の材料を備える、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［５］上記光抽出機能部は、上記光導波路の側の表面に取り付けられたディフューザ層を備える、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［６］上記コリメートフィルムは、輝度向上フィルムとして構成されたプリズムフィルムを備える、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［７］上記光導波路のバックライト隣接側と反対の上記光導波路の側に反射層をさらに備え、上記反射層は上記バックライト入力部に向けて光を反射するように構成されている、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［８］上記光導波路と上記バックライト入力部との間に偏光リサイクルフィルムをさらに備え、上記偏光リサイクルフィルムは、上記バックライト入力部から受け取った光をリサイクルし、上記リサイクルされた光を上記バックライト入力部に向けて戻すように構成されている、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［９］上記光導波路の一端に配置された光源をさらに備え、上記光源は、上記光導波路によって上記導波光として導波される光を提供するように構成されている、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［１０］上記光源は、白色光を提供するように構成された多色発光ダイオードを備える、上記［９］に記載のバーコリメータ。
［１１］上記光源は第１光源であり、上記第１光源が配置されている端部は上記光導波路の第１端部であり、上記バーコリメータは上記光導波路の第２端部に配置された第２光源をさらに備え、上記第２端部は上記第１端部の反対側である、上記［９］に記載のバーコリメータ。
［１２］上記バーコリメータの上記光導波路の導波面に隣接する光結合反射層をさらに備える、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［１３］上記コリメート光は、上記バックライトの上記入力部の長さに沿って均一になるように構成されている、上記［１］に記載のバーコリメータ。
［１４］上記［１］に記載のバーコリメータを備えるマルチビューバックライトであって、
上記バックライトの上記入力部で上記バーコリメータから上記コリメート光を受け取り、上記受け取ったコリメート光を導波コリメート光として導波するように構成されたバックライト光導波路と、
上記バックライト光導波路の長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム要素であって、上記複数のマルチビーム要素におけるマルチビーム要素は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備える出射光として上記導波コリメート光の一部を上記バックライト光導波路から散乱させるように構成されている、複数のマルチビーム要素と
をさらに備え、
上記出射光の上記複数の指向性光ビームの上記異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する、マルチビューバックライト。
［１５］光を提供するように構成された光源と、
導波光として上記光源から受け取った光を導波するように構成された光導波路であって、上記光源は上記光導波路の一端にある、光導波路と、
上記光導波路から上記導波光の一部を抽出光として散乱させるように構成された複数の光抽出機能部であって、上記複数の光抽出機能部は上記光導波路の側に沿って配置されている、複数の光抽出機能部と
を備えるバーコリメータと、
コリメーション係数を有するコリメート光として上記抽出光を受け取るように構成されたバックライトであって、上記バーコリメータは上記バックライトの入力端に隣接している、バックライトと
を備え、上記受け取ったコリメート光は、上記バックライトを照らすように構成されている、バックライトシステム。
［１６］上記バーコリメータの上記複数の光抽出機能部は、上記バーコリメータの上記光導波路のバックライト隣接側に配置されている、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［１７］上記バーコリメータは、上記バーコリメータの上記光導波路の別の端部に別の光源をさらに備え、上記別の光源は、上記バーコリメータの上記光導波路内の上記導波光の強度および照明均一性を高めるために、追加の光を提供するように構成されている、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［１８］上記バーコリメータは、上記バックライトに隣接する上記バーコリメータの光導波路の側の反対側の上記バーコリメータの上記光導波路の側に反射層をさらに備え、上記反射層は、上記バックライト入力端に向けて光を反射させるように構成されている、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［１９］上記バックライト入力端の反対の上記バックライトの遠位入力端に隣接する別のバーコリメータをさらに備え、上記遠位入力端の上記別のバーコリメータは、上記バックライトをコリメート光でさらに照らすように構成されている、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［２０］上記バーコリメータの上記光導波路と上記バックライトの上記入力端との間にコリメートフィルムおよび偏光リサイクル層の一方または両方をさらに備え、上記コリメートフィルムは上記抽出光をコリメートするように構成されている、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［２１］上記バックライトは、
上記バーコリメータから受け取った上記コリメート光を導波コリメート光として導波するように構成されたバックライト光導波路と、
上記バックライト光導波路の長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム要素であって、上記複数のマルチビーム要素におけるマルチビーム要素は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備える出射光として上記導波コリメート光の一部を上記バックライト光導波路から散乱させるように構成されている、複数のマルチビーム要素と
を備えるマルチビューバックライトである、上記［１５］に記載のバックライトシステム。
［２２］光をコリメートする方法であって、
光導波路内の光を導波光として導波することであって、上記光は上記光導波路の一端の光源から受け取られる、導波するステップと、
抽出光を提供するために上記光導波路の側の光抽出機能部を使用して上記光導波路から上記導波光の一部を散乱させるステップであって、上記抽出光はバックライトの入力部に向けて配向されている、散乱させるステップと、
コリメート光を提供するためにコリメートフィルムを使用して上記抽出光をコリメートするステップであって、上記コリメートフィルムは上記光導波路と上記バックライトとの間に配置されている、コリメートするステップと
を含み、
上記コリメート光は、上記バックライトによって受け取られ、上記バックライトを照らし、上記コリメート光は、上記バックライトの入力部の長さに対応する範囲を有する、方法。
［２３］上記光抽出機能部が配置されている上記光導波路の側は、上記バックライトに隣接する側である、上記［２２］に記載の光をコリメートする方法。
［２４］上記光導波路のバックライト隣接側と反対の上記光導波路の側の反射層を使用してバックライトから離れる方向に散乱された光を反射するステップであって、上記反射層は上記バックライト入力部に向けて上記光を反射する、反射するステップをさらに含む、上記［２２］に記載の光をコリメートする方法。
［２５］上記バックライトのバックライト光導波路内で上記コリメート光を導波するステップであって、上記コリメート光は、上記バックライト入力部で上記バックライト光導波路によって受け取られる、導波するステップと、
上記バックライトのマルチビーム要素を使用して上記導波コリメート光の一部を散乱させることによって、複数の指向性光ビームを備える出射光を提供するステップであって、上記複数の指向性光ビームは、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する、提供するステップと
をさらに含み、
上記バックライトはマルチビューバックライトである、
上記［２２］に記載の光をコリメートする方法。
本明細書に記載される原理による例および実施形態の様々な特徴は、類似の参照番号が類似の構造要素を指定する以下の添付図面と併せて、以下の詳細な説明を参照することで、より容易に理解され得る。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータ（bar collimator）の側面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータの平面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータの分解斜視図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータの表面の一部の拡大図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態による、一例におけるバーコリメータ１００の側面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する別の実施形態による、一例における図２Ａのバーコリメータの平面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光結合反射層を含むバーコリメータの側面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光結合反射層を含むバーコリメータの平面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバックライトシステムの側面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバックライトシステムの平面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトを備えるバックライトシステムの側面図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における図５Ａのバックライトシステムの斜視図を示す。

本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光をコリメートする方法のフローチャートを示す。

特定の例および実施形態は、上記で参照された図に示される特徴に追加されるかまたはこれに代わる、別の特徴を有する。これらおよびその他の特徴は、上記で参照された図を参照して、以下で詳述される。

本明細書に記載される原理による実施形態は、コリメートされた照明光源をバックライトに提供するように構成された、バーコリメータおよびバックライトシステムを提供する。具体的には、光導波路の一端で光を受け取り、受け取った光を導波光として光導波路の長さに沿って導波するように構成された、光導波路を含むバーコリメータが提供される。バーコリメータは、光導波路の長さに沿って光導波路の側に配置された光抽出機能部（light extraction feature）を、さらに含む。様々な実施形態によれば、光抽出機能部は、光導波路からの導波光の一部を抽出光として散乱させ、抽出光をバックライトの入力部（input）に向けて配向するように構成されている。バーコリメータは、光導波路とバックライト入力部との間にコリメートフィルム（collimation film）をさらに含む。様々な実施形態によれば、コリメートフィルムは、抽出光をコリメート光（collimated light）としてさらにコリメートするように構成されている。コリメート光は、バックライト入力部の長さに対応する範囲を有する。いくつかの実施形態によれば、コリメート光は、バックライトの照明光源を提供し得る。

様々な実施形態によれば、光源（たとえば、複数のＬＥＤ）からの光は、コリメーションのためにバーコリメータに結合されてもよい。いくつかの実施形態によれば、バーコリメータからのコリメート光は、電子ディスプレイで使用されるバックライトの光導波路に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、電子ディスプレイは、三次元（３Ｄ）情報を、たとえば３Ｄまたはマルチビュー画像として表示するために使用される、３Ｄまたはマルチビュー電子ディスプレイであってもよい。たとえば、電子ディスプレイは、自動立体的または「眼鏡不要」のマルチビューまたは３Ｄ電子ディスプレイであってもよい。

特に、マルチビューディスプレイは、マルチビュー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の照明を提供するために、バックライトを採用し得る。たとえば、バックライトは、マルチビューディスプレイの（または同等にマルチビュー画像の）ピクセルに対応する指向性光ビームを提供するように構成された、複数のマルチビーム要素（multibeam elements）を備えてもよい。様々な実施形態では、指向性光ビームは、互いに異なる主角度方向（different principal angular directions）を有し得る（「異なる配向の光ビーム（differently directed light beams）」とも呼ばれる）。いくつかの実施形態によれば、バックライトによって生成されたこれらの異なる配向の光ビームは、変調され、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応するマルチビューピクセルとして機能し得る。これらの実施形態では、バックライト内で実質的に均一な（すなわち、縞模様のない）コリメート光を生成するために、バーコリメータによって提供される光コリメーションが使用され得る。

本明細書では、「二次元ディスプレイ」または「２Ｄディスプレイ」は、画像が見られる（すなわち、２Ｄディスプレイの所定の視野角または範囲内の）方向にかかわらず実質的に同じである画像のビューを提供するように構成されたディスプレイとして定義される。多くのスマートフォンおよ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）は、２Ｄディスプレイの例である。本明細書では対照的に、「マルチビューディスプレイ」は、異なるビュー方向の、または異なるビュー方向からのマルチビュー画像の異なるビューを提供するように構成された電子ディスプレイまたはディスプレイシステムとして定義される。特に、異なるビューは、マルチビュー画像の場面または物体の異なる斜視図を表し得る。

本明細書では、「光導波路」は、全内反射を使用して構造内の光を導波する構造として定義される。具体的には、光導波路は、光導波路の動作波長で実質的に透明なコアを含み得る。様々な例では、用語「光導波路」は一般に、光導波路の誘電体材料とこの光導波路を包囲する材料または媒体との間の界面で光を導波するために全内反射を利用する、誘電体光導波管を指す。定義では、全内反射の条件は、光導波路の屈折率が、光導波路材料の表面に隣接する周囲の媒体の屈折率よりも高いことである。いくつかの実施形態では、光導波路は、全内反射をさらに促進するために、上述の屈折率の差に加えて、またはその代わりに、コーティングを含んでもよい。コーティングは、たとえば反射コーティングであってもよい。

さらに、本明細書では、「バー形状光導波路」のように光導波路に適用されるときの、および「バーコリメータ」にあるような拡張による、用語「バー」は、三次元の直線的な柱として定義され、これは「バー」ガイドと呼ばれることもある。したがって、「バー形状」光導波路および「バーコリメータ」も、定義によれば、全体的に三次元柱状形状を有する。特に、バー形状光導波路は、２つの実質的に直交する方向に整列した２対の対向する面（たとえば、光導波路の上面と底面、および２つの側面）によって区切られた長さに沿って光を導波するように構成された光導波路として定義される。さらに、２対の対向する側面のいずれかの長さに直交する寸法（たとえば、幅または高さ）は、定義により、光導波路の長さよりも短い。様々な実施形態によれば、バー形状光導波路の第１の対の対向する面（たとえば、上面および底面）は、少なくとも微分的な意味で互いに実質的に平行である。同様に、様々な実施形態によれば、他の２つの全体的に対向する側面（たとえば、対向側面）もまた、少なくとも微分的な意味で互いに実質的に平行である。つまり、バー形状光導波路のあらゆる微分的に小さい領域または長さの範囲内で、対抗する面（たとえば、上面および底面、１対の側面など）は、互いに実質的に平行である。したがって、バーコリメータは、その長さに沿って上面と底面とが互いに実質的に平行であり、２つの側面もまた互いに実質的に平行となる長さを有する実質的に長方形の柱として特徴付けられてもよく、この長さは、上記で論じられたように、上面と底面の幅または２つの側面の高さよりも長い。

本明細書に記載される様々な実施形態によれば、光導波路の長さに沿って光導波路の側に配置された光抽出機能部は、抽出光または抽出光ビームとして光導波路（たとえば、バーコリメータ）から出てくる光を散乱または結合するために採用され得る。本明細書では、光抽出機能部は、一般に、光導波路から光を抽出するように構成された複数の機能部として定義される。たとえば、光導波路の裏側面に印刷された拡散白点が使用されてもよい。光抽出機能部の追加の例は、均一であってもチャープであってもよい、前側面または裏側面の回折格子を含む。間隔または格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）であり得る。格子は、光導波路の側面（前または後）の溝、または側面（前または後）の隆起を備えてもよい。光抽出機能部のさらなる例は、（１つまたは複数の）側面の中または上の、プリズム型空洞、プリズム型散乱体、および半球状要素などのマイクロ反射要素を含むが、これらに限定されない。

本明細書では、「光源」は、作動されると発光する光源（たとえば、装置またはデバイス）として定義される。本明細書での光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および事実上その他いずれかの光源のうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない、実質的に任意の光源または光エミッタであり得る。光源によって生成された光は、色を有してもよく、または光の特定の波長を含んでもよい。したがって、「異なる色の複数の光源」は、本明細書では、光源のうちの少なくとも１つが、複数の光源の少なくとも１つの別の光源によって生成される光の色または波長とは異なる色または同等に波長を有する光を生成する光源のセットまたはグループとして明確に定義される。また、「異なる色の複数の光源」は、複数の光源のうちの少なくとも２つの光源が異なる色の光源である限り（すなわち、少なくとも２つの光源の間で異なる色の光を生成する限り）、同じかまたは実質的に類似の色の２つ以上の光源を含んでもよい。したがって、本明細書の定義では、異なる色の複数の光源は、第１の色の光を生成する第１光源と、第２の色の光を生成する第２光源とを含むことができ、第２の色は第１の色とは異なっている。いくつかの実施形態では、光源は、白色光を提供するように構成された多色発光ダイオードを備える。

本明細書の定義では、「マルチビーム要素」は、複数の指向性光ビームを含む光を生成するバックライトまたはディスプレイの構造または要素である。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、光導波路内で導波された光の一部を結合することによって光ビームを提供するために、バックライトの光導波路に光学的に結合されてもよい。さらに、マルチビーム要素によって生成された複数の光ビームのうちの光ビームは、本明細書の定義では、互いに異なる主角度方向を有する。具体的には、定義では、複数のうちの光ビームは、複数の光ビームの別の光ビームとは異なる所定の主角度方向を有する。さらに、複数の光ビームは、明視野を表してもよい。たとえば、複数の光ビームは、空間の実質的に円錐形の領域に閉じ込められるか、または複数の光ビームにおいて異なる主角度方向の光ビームを含む所定の角度広がりを有してもよい。したがって、所定の角度広がりの光ビームの組み合わせ（すなわち、複数の光ビーム）は、明視野を表すことができる。様々な実施形態によれば、様々な光ビームの異なる主角度方向は、マルチビーム要素のサイズ（たとえば、長さ、幅、面積など）を含むがこれらに限定されない特性によって決定される。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、本明細書の定義では、「拡張点源」、すなわち、マルチビーム要素の範囲全体に分布する複数の点光源と見なされてもよい。

本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、または面積を含むがこれらに限定されないような様々な方法のいずれかで定義され得る。たとえば、マルチビーム要素のサイズは、マルチビーム要素の長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビーム要素の面積を指してもよい。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のサイズは、複数の指向性光ビームの指向性光ビームを変調するために使用されるライトバルブのサイズに相当する。したがって、マルチビーム要素サイズがライトバルブサイズの約５０パーセント（５０％）から約２００パーセント（２００％）であるとき、マルチビーム要素サイズはライトバルブサイズに相当し得る。たとえば、マルチビーム要素サイズが「ｓ」で示され、ライトバルブサイズが「Ｓ」で示される場合には、マルチビーム要素サイズは式（１）によって与えられる。

別の例では、マルチビーム要素サイズは、ライトバルブサイズの約６０パーセント（６０％）超、またはライトバルブサイズの約７０パーセント（７０％）超、またはライトバルブサイズの約８０パーセント（８０％）超、またはライトバルブサイズの約９０パーセント（９０％）超であり、マルチビーム要素は、ライトバルブサイズの約１８０パーセント（１８０％）未満、またはライトバルブサイズの約１６０パーセント（１６０％）未満、またはライトバルブサイズの約１４０パーセント（１４０％）未満、またはライトバルブサイズの約１２０パーセント（１２０％）未満である。たとえば、マルチビーム要素は、マルチビーム要素サイズがライトバルブサイズの約７５パーセント（７５％）から約１５０（１５０％）であるときにライトバルブサイズに相当するサイズであり得る。別の例では、マルチビーム要素およびライトバルブは、マルチビーム要素サイズがライトバルブサイズの約１２５パーセント（１２５％）から約８５パーセント（８５％）であるときに相当するサイズであり得る。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素４２０およびライトバルブ４０６’の相当するサイズは、同時にマルチビューディスプレイのビュー間の重複を低減、またはいくつかの例では最小限に抑えながら、マルチビューディスプレイのビュー間の暗いゾーンを低減、またはいくつかの例では最小限に抑えるように、選択され得る。

さらに、本明細書で使用される際に、冠詞「１つの（ａ）」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つまたはそれ以上」を有するように意図される。たとえば、「１つの光抽出機能部」は１つ以上の光抽出機能部を意味し、したがって「その（ｔｈｅ）光抽出機能部」は、本明細書では「（１つまたはそれ以上の）光抽出機能部」を意味する。また、本明細書における「上」、「底」、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」、または「右」のあらゆる言及は、本明細書における限定を意図するものではない。本明細書では、ある値に適用されるときの用語「約」は一般に、その値を生成するために使用された機器の公差範囲内を意味し、または別途明確に指定されない限り、プラスマイナス１０％、またはプラスマイナス５％、またはプラスマイナス１％を意味し得る。さらに、本明細書で使用される用語「実質的に」および「約」は、大部分、またはほぼ全て、または全て、または約５１％から約１００％までの範囲内の量を意味する。また、本明細書の例は、説明のみを意図しており、限定ではなく議論の目的で提示されている。

本明細書に開示される原理によれば、バーコリメータが提供される。図１Ａは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータ１００の側面図を示す。図１Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータ１００の平面図を示す。図１Ｃは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータ１００の分解斜視図を示す。図１Ｄは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバーコリメータ１００の表面の一部の拡大図を示す。特に、図１Ｃは図１Ａおよび図１Ｂに示されるバーコリメータ１００の分解斜視図を表し、図１Ｄは図１Ａおよび図１Ｂに示されるバーコリメータ１００の右側の表面の一部の拡大図を表す。

様々な実施形態によれば、図１Ａから図１Ｄに示されるバーコリメータ１００は、バックライト１０２の照明光源として機能するように構成されている。特に、バーコリメータ１００は、バックライト１０２の入力部１０２ａにコリメート光１０４を提供するように構成されている。さらに、提供されたコリメート光１０４は、様々な実施形態によれば、バックライト入力部１０２ａの長さに対応する範囲を有する。たとえば、バーコリメータ１００の長さＬ（コリメート光１０４を出射する少なくとも一部）は、バックライト入力部１０２ａの長さと実質的に類似であり得る。いくつかの実施形態では、提供されたコリメート光１０４は、バックライト入力部１０２ａの長さに沿って強度が均一または少なくとも実質的に均一となるように構成されている。別の実施形態では、提供されたコリメート光１０４は、バックライト入力部１０２ａの長さに沿って変化する強度プロファイル（すなわち、不均一な強度プロファイル）を有し得る。たとえば、強度プロファイルは、バックライト１０２の非理想的な伝搬または発光特性を補償するように構成され得る。

図１Ａから図１Ｄに示されるように、バーコリメータ１００は、光導波路１１０を備える。光導波路１１０は、導波光１１２として光導波路１１０の長さに沿って光を導波するように構成されている。様々な実施形態によれば、光導波路１１０は、全内反射を使用して導波光１１２を導波するように構成されている。たとえば、光導波路１１０は、光導波管として構成された光学的に透明な誘電体材料を含んでもよく、誘電体材料は、光導波管の周りの媒体の屈折率よりも高い屈折率を有する。誘電体材料と周囲の媒体との屈折率の差は、その１つまたはそれ以上の導波モードに応じて、バーコリメータ１００内の導波光１１２の全内反射を容易にするように構成されている。さらに、光導波路１１０内の導波光１１２の非ゼロ伝播角度は、様々な例によれば、全内反射の臨界角よりも小さい角度に対応し得る。図１Ｂでは、導波光１１２の伝播は、ｙ方向に沿って指し、光導波路１１０内の伝搬光ビームを表す矢印として示されている。

様々な実施形態では、光導波路１１０は、たとえば図１Ａから図１Ｃに示されるように、バー形状の柱状光導波路であるか、またはこれを備える。特に、図１Ａから図１Ｃに示されるように、光導波路１１０は、ｘ方向の幅Ｗおよびｚ方向の高さＨの両方よりも大きいｙ方向の長さＬを有するバー形状を有する（すなわち、Ｌ＞ＷおよびＬ＞Ｈ）。様々な実施形態によれば、光導波路１１０は、様々なタイプのガラス（たとえば、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１つまたはそれ以上、および実質的に光学的に透明なプラスチックまたはポリマー（たとえば、ポリ（メタクリル酸メチル）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のいずれかを含むかまたはこれらにより構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光導波路１１０は、光導波路１１０の表面（たとえば、上面および／または底面）の少なくとも一部にクラッド層（図示せず）をさらに含んでもよい。クラッド層は、たとえば、全内反射をさらに促進するために使用され得る。

図１Ａから図１Ｄに示されるバーコリメータ１００は、光抽出機能部１２０をさらに備える。光抽出機能部１２０は、図示されるように、光導波路の長さＬに沿って光導波路１１０の側に設けられている。光抽出機能部１２０は、導波光１１２の一部を抽出光１０６として光導波路１１０から散乱させるように構成されている。図１Ｄは、抽出光１０６を提供するために、光抽出機能部１２０と相互作用し、これによって散乱される、導波光１１２を示している。光抽出機能部１２０は、抽出光１０６をバックライト１０２の入力部１０２ａに向けて配向するように、さらに構成されている。図１Ｄでは、抽出光１０６は光抽出機能部１２０を出る矢印として示されており、導波光１１２は光抽出機能部１２０に入射する矢印として示されている。いくつかの実施形態では、コリメート光１０４は抽出光１０６を備えてもよく、たとえば抽出光１０６はコリメートされてもよく、または部分的にコリメートされてもよい。

様々な実施形態によれば、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０の側の表面で光導波路１１０に光学的に結合された様々な異なる散乱構造のいずれかを含み得る。特に、光抽出機能部１２０は、回折格子、マイクロプリズム、マイクロレンズ、およびディフューザ拡散構造のうちの１つまたはそれ以上を含み得るが、これらに限定されない。たとえば、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０の側面にディフューザを備え得る。別の例では、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０の側の表面に回折格子を備え得る。別の例では、光抽出機能部１２０は、限定ではなく例として図１Ａから図１Ｂおよび図１Ｄに示されるように、光導波路の側面に配置された複数のマイクロプリズムを備え得る。

いくつかの実施形態では、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０の側の表面の材料を備え得る。たとえば、図１Ｄに示される複数のマイクロプリズムは、光導波路の側面の材料を備える。別の例では、光抽出機能部１２０として機能する回折格子が、光導波路の側面に形成された複数の溝によって提供され得る。したがって、回折格子は、この例において光導波路の側面の材料を備える。別の実施形態では、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０の側に取り付けられるかまたはその他の方法で適用される層またはフィルムを備え得る。たとえば、光抽出機能部１２０は、光導波路の側面に（たとえば光学接着剤を使用して）取り付けられた、ディフューザ層またはフィルムを備え得る。プリズム層または複数のマイクロプリズムを備える光抽出機能部１２０、並びに拡散格子を備える光抽出機能部１２０はまた、光導波路１１０の側に取り付けられた層またはフィルムとして提供されてもよい。

いくつかの実施形態では、光抽出機能部１２０は、バックライト１０２に隣接する光導波路１１０の側に配置されてもよい。たとえば、光抽出機能部１２０は、限定ではなく例として、図１Ａから図１Ｄにおいて光導波路１１０のバックライト隣接側に配置されるように示されている。バックライト隣接側にあるとき、光導波路１１０内の導波光１１２は光抽出機能部１２０と相互作用し得、光抽出機能部１２０を通じて光導波路１１０から導波光部分を散乱させ得る。図１Ｄでは、矢印は、抽出光１０６を提供するための光抽出機能部１２０による光抽出を示す。なお、光抽出機能部１２０は、図示されるように、バックライト隣接側に配置されているとき、透過性散乱機能部と呼ばれてもよいことに留意されたい。

別の実施形態では、光抽出機能部１２０は、光導波路１１０のバックライト隣接側と反対の光導波路１１０の側に配置され得る。図２Ａ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よる、一例におけるバーコリメータ１００の側面図を示す。図２Ｂ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よる、一例における図２Ａのバーコリメータ１００の平面図を示す。図２Ａから図２Ｂに示されるように、バーコリメータは、光導波路１１０および光抽出機能部１２０を備える。しかしながら、光抽出機能部１２０は、図２Ａから図２Ｂにおいて、光導波路１１０のバックライト隣接側と反対の光導波路１１０の側に位置しているように示されている。光導波路１１０のバックライト隣接側の反対側にあるとき、光導波路１１０内の導波光１１２は光抽出機能部１２０と相互作用し得、抽出光１０６を提供するために光抽出機能部１２０から離れてバックライト隣接側に向かって光導波路１１０から導波光部分を散乱させ得る。図２Ｂの矢印は、バックライト１０２に向けて配向された抽出光１０６を提供するための、光抽出機能部１２０による光抽出を示す。なお、図２Ａから図２Ｂに示されるようにバックライト隣接側と反対の側に配置された光抽出機能部１２０は、反射散乱機能部と呼ばれてもよいことに留意されたい。

様々な実施形態によれば、バーコリメータ１００は、図１Ａから図１Ｃおよび図２Ａから図２Ｂに示されるように、光導波路１１０とバックライト入力部１０２ａとの間に配置されたコリメートフィルム１３０をさらに備える。コリメートフィルム１３０は、抽出光１０６をコリメート光１０４としてコリメートする（またはさらにコリメートする）ように構成されている。抽出光１０６からコリメートフィルム１３０によって提供されたコリメート光１０４は、その後、図示されるように、バーコリメータ１００によってバックライト１０２に提供され得る。いくつかの実施形態では、コリメートフィルム１３０は、輝度向上フィルムとして構成されたプリズムフィルムを備え得る。輝度向上フィルム（ＢＥＦ）は、たとえば、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＤｉｖｉｓｉｏｎからＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＢＥＦ ＩＩとして入手可能であり、最大６０％の輝度利得を提供するためにプリズム構造を利用するマイクロ複製向上フィルムである。

いくつかの実施形態では、バーコリメータ１００は、バックライト隣接側の反対の光導波路１１０の側面１１０ｂに、またはこれに隣接して、反射層１４０をさらに備え得る。反射層１４０は、様々な実施形態によれば、バックライト１０２およびバックライト入力部１０２ａに向けて光を反射するように構成されている。反射層１４０の例は、図１Ｂおよび図２Ａから図２Ｂに示されている。図示されるように、反射層１４０は、光導波路１１０のいずれかの側に配置された光抽出機能部１２０とともに使用され得る。しかしながら、反射層１４０は反射散乱を直接増強するように機能し得るので、反射層１４０は、光抽出機能部１２０が反射散乱機能部として構成されているときに特に有用であり得る。反射層１４０は、たとえば、バックライト隣接側の反対の光導波路１１０の側に設けられた金属フィルムまたは類似の反射材料層を備え得る。別の例では、反射層１４０は、光導波路側に適用される強化鏡面反射（ＥＳＲ）フィルムなどの、ただしこれに限定されない反射フィルムを備え得る。ＥＳＲフィルムの例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）強化鏡面反射フィルムを含むが、これに限定されない。

いくつかの実施形態では、バーコリメータ１００は、偏光リサイクル層１５０をさらに備え得る。偏光リサイクル層１５０は、たとえば、光導波路１１０とバックライト１０２との間に配置され得る。図１Ａから図１Ｂでは、偏光リサイクル層１５０は、限定ではなく例として、バックライト入力部１０２ａとコリメートフィルム１３０との間に示されている。偏光リサイクル層１５０は、バックライト入力部１０２ａから受け取った光をリサイクルし、リサイクルされた光をバックライト１０２に向けて戻すように構成されている。リサイクルされた光は、様々な実施形態によれば、追加の照明を提供するために、またはバックライト１０２内の有効照明輝度を向上させるために、使用され得る。偏光リサイクル層１５０は、たとえば、反射偏光フィルム、またはデュアル輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）を備え得る。ＤＢＥＦフィルムの例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能な３Ｍ Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）デュアル輝度向上フィルムを含むが、これに限定されない。別の例では、高度な偏光変換フィルム（ＡＰＣＦ）または輝度向上フィルムとＡＰＣＦフィルムとの組み合わせが、偏光リサイクル層１５０として採用され得る。

いくつかの実施形態によれば、バーコリメータ１００は、光源１６０をさらに備え得る。光源１６０は、光導波路１１０によって導波光１１２として導波される光を提供するように構成されている。図１Ｂは、バーコリメータ１００の光導波路１１０の一端の光源１６０を示す。様々な実施形態によれば、光源１６０は光エミッタを備える。光エミッタは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むが、これに限定されない。たとえば、ＬＥＤは、白色光を提供するように構成された多色ＬＥＤであってもよい。別の実施形態では、光源１６０は、１つの単色ＬＥＤまたは複数の単色ＬＥＤを含み得る。いくつかの実施形態では、白色光を提供するために、異なる色の単色ＬＥＤ（たとえば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、および緑色ＬＥＤ）の組み合わせが組み合わせられてもよい。

いくつかの実施形態では、バーコリメータ１００は、たとえば図１Ｂに示されるように、単一の光源１６０を含み得る。別の実施形態では、バーコリメータ１００は、バーコリメータ１００の光導波路１１０の両端に配置された１対の光源１６０を備え得る。特に、バーコリメータ１００は第１光源１６０を備えてもよく、第１光源１６０が配置される端部は光導波路１１０の第１端部であり得る。バーコリメータ１００は、光導波路１１０の第２端部に配置された第２光源１６０’をさらに備えてもよく、第２端部は第１端部の反対側にある。図２Ｂは、第１光源１６０および第２光源１６０’の両方を備えるバーコリメータ１００を示す。第２光源１６０’は、いくつかの実施形態では、光導波路１１０内の導波光１１２の均一性を高め、バーコリメータ１００の出力において抽出光１０６のより均一な分布を提供し得る。さらに、第２光源１６０’を含むことで、たとえば第１光源１６０のみを含む実施形態と比較したときに、抽出光１０６の強度の全体的な向上を提供し得る。

いくつかの実施形態では、バーコリメータ１００は、バーコリメータ１００からバックライト１０２への光との結合を促進するように構成された光結合反射層をさらに備え得る。光結合反射層は、様々な実施形態によれば、バーコリメータ１００および関連するバックライト１０２の１つまたはそれ以上の表面からの光の漏れを防止するかまたは少なくとも実質的に減少させるために使用され得る。具体的には、光結合反射層は、バーコリメータ１００およびバックライト１０２の１つまたは複数のガイド面で使用され得る。したがって、いくつかの実施形態によれば、光結合反射層は、導波光１１２、コリメート光１０４、および抽出光１０６のうちの１つまたはそれ以上の一般的な伝播方向に平行な導波面に隣接し得る。

図３Ａは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光結合反射層１７０を含むバーコリメータ１００の側面図を示す。図３Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光結合反射層１７０を含むバーコリメータ１００の平面図を示す。図示されるように、バーコリメータ１００は、バーコリメータ１００の光導波路１１０の１対の対向する導波面（たとえば、上面と底面）の各々に隣接する光結合反射層１７０を含む。さらに、光結合反射層１７０は、図示されるように、バーコリメータ１００からバックライト１０２の導波面の上に延在する。

様々な実施形態によれば、光結合反射層１７０は、（１つまたは複数の）導波面に適用された反射金属のフィルムまたは強化鏡面反射（ＥＳＲ）フィルムを含むがこれらに限定されない、様々な反射フィルムのいずれかを備え得る。ＥＳＲフィルムの例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）強化鏡面反射フィルムを含むが、これに限定されない。図３Ａから図３Ｂは、限定ではなく例として、バーコリメータ１００の光抽出機能部１２０、コリメートフィルム１３０、反射層１４０、および偏光リサイクル層１５０、並びに１対の光源１６０、１６０’も示している。

本明細書に記載される原理の他の実施形態によれば、バックライトシステム２００が提供される。図４Ａは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバックライトシステム２００の側面図を示す。図４Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるバックライトシステム２００の平面図を示す。バックライトシステム２００は、様々なディスプレイ用途で有用な出射光２０２の形態の照明を提供するように構成され得る。たとえば、バックライトシステム２００は、広視野角を有する画像（たとえば、２Ｄ画像）の表示と一致し得る出射光２０２として、拡散照明を提供し得る。特に、表示された画像は、実質的に広視野角内のどこでも視聴者に対して表示された画像の同じビューを提供するように構成され得る。別の例では、バックライトシステム２００は、出射光２０２として指向性照明（たとえば、明視野）を提供するように構成され得る。指向性照明を表す出射光２０２は、たとえば、マルチビュー画像の表示と一致し得る。これらの例では、出射光２０２は、表示されたマルチビュー画像に関連する異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備え得る。

図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、バックライトシステム２００はバーコリメータ２１０を備える。バーコリメータ２１０は、光を提供するように構成された光源２１２を備える。バーコリメータ２１０は、導波光として光源２１２から受け取った光を導波するように構成された光導波路２１４をさらに備える。様々な実施形態によれば、光導波路２１４は、たとえば、図示されるように、バー形状光導波路である。バーコリメータ２１０は、複数の光抽出機能部２１６をさらに備える。複数の光抽出機能部２１６は、光導波路２１４から導波光の一部を抽出光として散乱させるように構成されている。矢印は、図４Ａから図４Ｂにおいて抽出光を示している。様々な実施形態によれば、抽出光は、バーコリメータ２１０から抽出されることにより、コリメートされるか、または少なくとも部分的にコリメートされ、たとえば抽出光はコリメート光であり得る。

図４Ａから図４Ｂに示されるバックライトシステム２００は、バックライト２２０をさらに備える。バックライト２２０は、バーコリメータ２１０からの抽出光を受け取るように構成されている。具体的には、抽出光はコリメート光２０６として受け取られる。様々な実施形態によれば、受け取ったコリメート光２０６は、バーコリメータ２１０によって予め定められたコリメーション係数σを有する。さらに、バーコリメータ２１０からバックライト２２０によって受け取られたコリメート光２０６は、バックライト２２０を照らすように構成されている。そして、照らされたバックライト２２０は、受け取ったコリメート光２０６を使用して出射光２０２を提供するように構成されている。様々な実施形態によれば、バーコリメータ２１０は、バックライト２２０の入力端２２０ａに隣接している。

いくつかの実施形態では、バーコリメータ２１０は、上記のバーコリメータ１００と実質的に類似であり得る。特に、バーコリメータ２１０の光源２１２は、上記のバーコリメータ１００の光源１６０と実質的に類似であり得る。いくつかの実施形態では、光導波路２１４は、光導波路１１０と実質的に類似であり得る。同様に、いくつかの実施形態では、複数の光抽出機能部のうちの光抽出機能部２１６は、上記のように、バーコリメータ１００の光抽出機能部１２０と実質的に類似であり得る。

たとえば、光源２１２は、図示されるように、バー形状光導波路２１４の一端（たとえば、第１端部）に配置され得る。いくつかの実施形態では、バーコリメータ２１０は、別の光源２１２’をさらに備え得る。別の光源２１２’は、たとえば、光源２１２が配置されている端部と反対の光導波路２１４の別の端部（たとえば、第２端部）に配置され得る。別の光源２１２’は、いくつかの実施形態によれば、バーコリメータ２１０の光導波路２１４内の導波光の強度および照明均一性を高めるために、追加の光を提供するように構成され得る。図４Ｂは、光導波路２１４の両端に配置された１対の光源２１２、２１２’を備えるバーコリメータ２１０を示す。

さらに、たとえば、複数の光抽出機能部２１６は、（たとえば、図示されるように）回折格子およびマイクロプリズムまたはプリズム層を含むがこれらに限定されない、光抽出機能部１２０に関して上記の様々な光抽出機能部の１つまたはそれ以上を備え得る。いくつかの実施形態では、複数の光抽出機能部２１６は、バーコリメータ２１０の光導波路２１４のバックライト隣接側に配置され得る。たとえば、図４Ａから図４Ｂのバックライト２２０の左側に示されているバーコリメータ２１０は、限定ではなく例として、バックライト隣接側に複数の光抽出機能部２１６を有する。別の実施形態では、複数の光抽出機能部２１６は、やはり限定ではなく例として、たとえば図４Ａから図４Ｂのバックライト２２０の右側に示されるように、バックライト隣接側と反対の光導波路２１４の側に配置され得る。特に、様々な実施形態によれば、複数の光抽出機能部２１６は、バックライト隣接側またはバックライト隣接側の反対側、または両側にさえあり得る。

いくつかの実施形態では、バックライトシステム２００は、１対のバーコリメータ２１０を備え得る。特に、バックライトシステム２００は、バックライト２２０の入力端２２０ａの反対または遠位にあるバックライト２２０の入力端２２０ｂに隣接する別のバーコリメータ２１０を備え得る。遠位入力端２２０ｂの別のバーコリメータ２１０は、バックライト２２０を抽出光でさらに照らすように構成されている。図４Ａから図４Ｂは、限定ではなく例として、バーコリメータ対の別のバーコリメータ２１０を示している。

いくつかの実施形態では、バックライトシステム２００のバーコリメータ２１０は、バックライト２２０に隣接するバーコリメータ２１０の側と反対の光導波路２１４の側に、反射層２１８をさらに備える。様々な実施形態によれば、反射層２１８は、バックライト２２０の入力端２２０ａ、２２０ｂに向けて光を反射するように構成されている。反射された光は、たとえば抽出光の強度を高めることができる。いくつかの実施形態では、反射層２１８は、上記のバーコリメータ１００の反射層１４０と実質的に類似であり得る。たとえば、反射層１４０は、光導波路側に適用された反射金属の層またはＥＳＲフィルムを備えてもよい。

いくつかの実施形態では、バックライトシステム２００、または代わりにバーコリメータ２１０自体は、バーコリメータ２１０の光導波路２１４とバックライト２２０の入力端２２０ａ、２２０ｂとの間に配置されたコリメートフィルム２３０および偏光リサイクル層２４０の一方または両方をさらに備える。いくつかの実施形態では、コリメートフィルム２３０は、バーコリメータ１００に関して上記のコリメートフィルム１３０と実質的に類似であり得る。具体的には、コリメートフィルム２３０は、抽出光（または下記のようにコリメート光２０６）がバックライト２２０によって受け取られる前に、抽出光をコリメート、またはさらにコリメートするように構成されている。同様に、いくつかの実施形態では、偏光リサイクル層２４０は、実装および動作の両方において、上記のバーコリメータ１００の偏光リサイクル層１５０と実質的に類似であり得る。

いくつかの実施形態（図示せず）では、バックライト２２０は、拡散または実質的に非指向性の出射光２０２を提供するように構成された散乱機能部（図示せず）を備える。特に、散乱機能部は、バックライト２２０の表面にわたって互いに離間した複数の散乱要素（scattering elements）を備え得る。散乱要素は、たとえば、拡散または実質的に非指向性の出射光２０２として光導波路から光を散乱させるために、バックライト２２０の光導波路に光学的に結合され得る。いくつかの実施形態では、複数の散乱要素における散乱要素のサイズは、照明の光源としてバックライト２２０を採用するディスプレイのライトバルブアレイのライトバルブのサイズ以下であり得る。拡散または実質的に非指向性の出射光２０２は、たとえば、広視野角（たとえば、２Ｄ画像）を有する画像の表示と一致する角度広がりまたはビーム幅を有し得る。

別の実施形態では、バックライトシステム２００のバックライト２２０は、マルチビューバックライト２２０’であり得るかまたはこれを備え得る。マルチビューバックライト２２０’は、指向性出射光２０２を提供するように構成されている。具体的には、指向性出射光２０２は、互いに異なる主角度方向を有する指向性光ビームを備える。さらに、指向性光ビームの異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイの、または同等にマルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像の、それぞれの異なるビュー方向に対応する。図５Ａは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト２２０’を備えるバックライトシステム２００の側面図を示す。図５Ｂは、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における図５Ａのバックライトシステム２００の斜視図を示す。

図５Ａから図５Ｂに示されるように、バックライトシステム２００は、バーコリメータ２１０、コリメートフィルム２３０、およびマルチビューバックライト２２０’を備える。バーコリメータ２１０およびコリメートフィルム２３０は、上記で説明されている。バーコリメータ２１０はコリメートフィルム２３０とともに、マルチビューバックライト２２０’の入力端２２０ａにコリメート光２０６を提供するように構成されている。なお、単一のバーコリメータ２１０のみが示されているが、たとえば上記のように、いくつかの実施形態ではマルチビューバックライト２２０’の両端の１対のバーコリメータ２１０が採用され得ることに留意されたい。

図５Ａから図５Ｂに示されたマルチビューバックライト２２０’は、バックライト光導波路２２２を備える。バックライト光導波路２２２は、コリメート光２０６として抽出光を受け取り、受け取ったコリメート光２０６を導波コリメート光２０８として導波するように構成されている。図５Ａは、太い矢印を使用して導波コリメート光２０８の一般的な伝播方向２０９を示している。加えて、導波コリメート光２０８は、図示されるように、コリメーション係数σを有する。

図５Ａから図５Ｂに示されるように、マルチビューバックライト２２０’は、バックライト光導波路２２２の長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム要素２２４をさらに備える。複数のマルチビーム要素２２４におけるマルチビーム要素２２４は、バックライト光導波路２２２から、複数の指向性光ビームを備える出射光２０２として導波コリメート光２０８の一部を散乱させるように構成されている。図５Ａから図５Ｂの発散する矢印で表される出射光２０２の指向性光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。また、様々な実施形態によれば、複数の指向性光ビームの異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素２２４のサイズは、照明の光源としてマルチビューバックライト２２０’を採用するマルチビューディスプレイのライトバルブ２２６のサイズＳの約５０パーセントから約２００パーセントの間である。図５Ａから図５Ｂは、ライトバルブ２２６の例示的なアレイを示す。図示されるように、各マルチビーム要素２２４は、ライトバルブ２２６の唯一のセット２２６’に出射光２０２の指向性光ビームを提供するように構成されており、各セット２２６’はマルチビューピクセルに対応している。具体的には、マルチビーム要素２２４の所与のものについて、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビームは、たとえば図４に示されるように、単一の対応するマルチビューピクセルに、または同等にマルチビーム要素２２４に対応するライトバルブ２２６の単一のセットに、実質的に閉じ込められる。したがって、マルチビューバックライト２２０’の各マルチビーム要素２２４は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向のセットを有する出射光２０２の指向性光ビームの対応するセットを提供する（すなわち、指向性光ビームのセットは、異なるビュー方向の各々に対応する方向を有する光ビームを含む）。

様々な実施形態によれば、複数のマルチビーム要素におけるマルチビーム要素２２４は、導波コリメート光２０８の一部を結合するように構成されたいくつかの異なる構造のいずれかを備え得る。異なる構造は、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはこれらの様々な組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、回折格子を備えるマルチビーム要素２２４は、異なる主角度方向を有する出射光２０２の複数の指向性光ビームとして導波光部分を回折により結合するように構成されている。別の実施形態では、マイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素２２４は、複数の指向性光ビームとして導波光部分を反射により結合するように構成され、またはマイクロ屈折要素を備えるマルチビーム要素２２４は、屈折によって、または屈折を使用して、出射光２０２の複数の指向性光ビームとして導波光部分を結合するように構成されている（すなわち、屈折により導波光部分を結合する）。

本明細書に記載される原理の他の実施形態によれば、光をコリメートする方法が提供される。図６は、本明細書に記載される原理と一致する一実施形態による、一例における光をコリメートする方法３００のフローチャートを示す。図示されるように、光をコリメートする方法３００は、光導波路内の光を導波光として導波するステップ３１０を備える。様々な実施形態によれば、導波される（３１０）光は、光導波路の一端の光源から受け取られる。いくつかの実施形態によれば、導波ステップ３１０に使用される光導波路は、上記のバーコリメータ１００の光導波路１１０と実質的に類似であり得る。たとえば、光導波路はバー形状光導波路であってもよい。同様に、受け取った光を提供する光源は、上記の光源１６０と実質的に類似であり得る。たとえば、光源は、単色光および多色光、たとえば白色光の、一方または両方を提供し得る。さらに、様々な実施形態によれば、光は、光導波路の端部の単一の光源から、または両端の光源から、受け取られてもよい。

様々な実施形態によれば、光をコリメートする方法３００は、抽出光を提供するために光導波路の側の光抽出機能部を使用して光導波路から導波光の一部を散乱させるステップ３２０をさらに備える。さらに、抽出光は、導波光部分の散乱ステップ３２０によってバックライトの入力部に向けて配向される。いくつかの実施形態では、散乱ステップ３２０で使用される光抽出機能部は、上記のバーコリメータ１００の光抽出機能部１２０と実質的に類似であり得る。たとえば、光抽出機能部は、バックライトに隣接している側、および光導波路のバックライト隣接側と反対の側の一方または両方に配置され得る。さらに、いくつかの実施形態では、抽出光はコリメート光であるか、または少なくとも部分的にコリメートされた光であり得る。

図６に示される光をコリメートする方法３００は、コリメート光を提供するためのコリメートフィルムを使用してコリメート光を提供するために抽出光をコリメートするステップ３３０をさらに含む。コリメートステップ３３０で使用されるコリメートフィルムは、光導波路とバックライトとの間に配置される。コリメート光は、バックライトによって受け取られ、バックライトを照らす。さらに、コリメート光は、バックライトの入力部の長さに対応する範囲を有する。いくつかの実施形態では、コリメートフィルムは、バーコリメータ１００に関して上記のコリメートフィルム１３０と実質的に類似であり得る。たとえば、コリメートフィルムは、輝度向上フィルムとして構成されたプリズムフィルムを備え得る。いくつかの実施形態では、抽出光をコリメートするステップ３３０は、抽出光をさらにコリメートする。

いくつかの実施形態（図示せず）では、光をコリメートする方法３００は、光導波路のバックライト隣接側と反対の光導波路の側の反射層を使用してバックライトから離れる方向に散乱された光を反射するステップをさらに含み、反射層はバックライト入力部に向けて光を反射する。いくつかの実施形態では、反射層は、上記のバーコリメータ１００の反射層１４０と実質的に類似であり得る。

いくつかの実施形態では、バックライトはマルチビューバックライトである。これらの実施形態（図示せず）では、光をコリメートする方法３００は、バックライトの光導波路内でコリメート光を導波するステップをさらに含み、コリメート光は、バックライト入力部でバックライト光導波路によって受け取られる。さらに、これらの実施形態（図示せず）では、光をコリメートする方法３００は、マルチビューバックライトのマルチビーム要素を使用して導波コリメート光の一部を散乱させることによって、複数の指向性光ビームを備える出射光を提供することをさらに含む。様々な実施形態によれば、複数の指向性光ビームは、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する。

このように、バックライトの入力部にコリメート光を提供するために光導波路の側に光抽出機能部を備える、バーコリメータ、バーコリメータを含むバックライトシステム、および光をコリメートする方法の例および実施形態が記載されてきた。上記の例が、単に本明細書に記載される原理を表す多くの具体例のいくつかを例証するに過ぎないことは、理解されるべきである。明らかに、当業者は、以下の請求項で定義される範囲を逸脱することなく、他多くの構成を容易に考案することができる。

Claims (21)

1. 光導波路であって、導波光として光を前記光導波路の長さに沿って導波するように構成された、光導波路と、
   前記光導波路の長さに沿って前記光導波路の側に配置された光抽出機能部であって、前記光導波路からの導波光の一部を抽出光として散乱させ、前記抽出光をバックライトの入力部に向けて配向するように構成されている、光抽出機能部と、
   前記光導波路と前記バックライト入力部との間に配置されたコリメートフィルムであって、前記抽出光をコリメート光としてコリメートするように構成されている、コリメートフィルムと、
   前記光導波路と前記バックライト入力部との間に配置された偏光リサイクルフィルムであって、前記偏光リサイクルフィルムは、前記バックライト入力部から受け取った光をリサイクルし、前記リサイクルされた光を前記バックライト入力部に向けて戻すように構成されている、偏光リサイクルフィルムと
   を備えるバーコリメータであって、前記コリメート光は、前記バックライト入力部の長さに対応する範囲を有し、前記バックライトの照明光源として機能するように構成されている、バーコリメータと、
   前記バックライトの前記入力部で前記バーコリメータから前記コリメート光を受け取り、前記受け取ったコリメート光を導波コリメート光として導波するように構成されたバックライト光導波路と、
   前記バックライト光導波路の長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム要素であって、前記複数のマルチビーム要素におけるマルチビーム要素は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備える出射光として前記導波コリメート光の一部を前記バックライト光導波路から散乱させるように構成されている、複数のマルチビーム要素と
   を備え、
   前記出射光の前記複数の指向性光ビームの前記異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する、マルチビューバックライト。
2. 前記光抽出機能部が配置されている前記光導波路の側は、前記バックライトに隣接する側である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記光抽出機能部は、前記光導波路のバックライト隣接側と反対の前記光導波路の側に配置されている、請求項１または２に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記光抽出機能部は、前記光導波路の側の表面の材料を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記光抽出機能部は、前記光導波路の側の表面に取り付けられたディフューザ層を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
6. 前記コリメートフィルムは、輝度向上フィルムとして構成されたプリズムフィルムを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記光導波路のバックライト隣接側と反対の前記光導波路の側に反射層をさらに備え、前記反射層は前記バックライト入力部に向けて光を反射するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
8. 前記光導波路の一端に配置された光源をさらに備え、前記光源は、前記光導波路によって前記導波光として導波される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マルチビューバックライト。
9. 前記光源は、白色光を提供するように構成された多色発光ダイオードを備える、請求項８に記載のマルチビューバックライト。
10. 前記光源は第１光源であり、前記第１光源が配置されている端部は前記光導波路の第１端部であり、前記バーコリメータは前記光導波路の第２端部に配置された第２光源をさらに備え、前記第２端部は前記第１端部の反対側である、請求項８または９に記載のマルチビューバックライト。
11. 前記バーコリメータの前記光導波路の導波面に隣接する光結合反射層をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
12. 前記コリメート光は、前記バックライトの前記入力部の長さに沿って均一になるように構成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
13. 光を提供するように構成された光源と、
    導波光として前記光源から受け取った光を導波するように構成された光導波路であって、前記光源は前記光導波路の一端にある、光導波路と、
    前記光導波路から前記導波光の一部を抽出光として散乱させるように構成された複数の光抽出機能部であって、前記複数の光抽出機能部は前記光導波路の側に沿って配置されている、複数の光抽出機能部と、
    前記光導波路と前記バックライト入力部との間に配置された偏光リサイクルフィルムであって、前記偏光リサイクルフィルムは、前記バックライト入力部から受け取った光をリサイクルし、前記リサイクルされた光を前記バックライト入力部に向けて戻すように構成されている、偏光リサイクルフィルムと
    を備えるバーコリメータと、
    コリメーション係数を有するコリメート光として前記抽出光を受け取るように構成されたバックライトであって、前記バーコリメータは前記バックライトの入力端に隣接している、バックライトと
    を備え、前記受け取ったコリメート光は、前記バックライトを照らすように構成されている、バックライトシステムであって、
    前記バックライトは、
    前記バーコリメータから受け取った前記コリメート光を導波コリメート光として導波するように構成されたバックライト光導波路と、
    前記バックライト光導波路の長さに沿って互いに離間した複数のマルチビーム要素であって、前記複数のマルチビーム要素におけるマルチビーム要素は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備える出射光として前記導波コリメート光の一部を前記バックライト光導波路から散乱させるように構成されている、複数のマルチビーム要素と
    を備えるマルチビューバックライトである、バックライトシステム。
14. 前記バーコリメータの前記複数の光抽出機能部は、前記バーコリメータの前記光導波路のバックライト隣接側に配置されている、請求項１３に記載のバックライトシステム。
15. 前記バーコリメータは、前記バーコリメータの前記光導波路の別の端部に別の光源をさらに備え、前記別の光源は、前記バーコリメータの前記光導波路内の前記導波光の強度および照明均一性を高めるために、追加の光を提供するように構成されている、請求項１３または１４に記載のバックライトシステム。
16. 前記バーコリメータは、前記バックライトに隣接する前記バーコリメータの光導波路の側の反対側の前記バーコリメータの前記光導波路の側に反射層をさらに備え、前記反射層は、前記バックライト入力端に向けて光を反射させるように構成されている、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
17. 前記バックライト入力端の反対の前記バックライトの遠位入力端に隣接する別のバーコリメータをさらに備え、前記遠位入力端の前記別のバーコリメータは、前記バックライトをコリメート光でさらに照らすように構成されている、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
18. 前記バーコリメータの前記光導波路と前記バックライトの前記入力端との間にコリメートフィルムおよび偏光リサイクル層の一方または両方をさらに備え、前記コリメートフィルムは前記抽出光をコリメートするように構成されている、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
19. 光導波路内の光を導波光として導波するステップであって、前記光は前記光導波路の一端の光源から受け取られる、導波するステップと、
    抽出光を提供するために前記光導波路の側の光抽出機能部を使用して前記光導波路から前記導波光の一部を散乱させるステップであって、前記抽出光はバックライトの入力部に向けて配向されている、散乱させるステップと、
    コリメート光を提供するためにコリメートフィルムを使用して前記抽出光をコリメートするステップであって、前記コリメートフィルムは前記光導波路と前記バックライトとの間に配置されている、コリメートするステップと、
    前記光導波路と前記バックライト入力部との間に配置された偏光リサイクルフィルムを使用して、前記バックライト入力部から受け取った光をリサイクルし、前記リサイクルされた光を前記バックライト入力部に向けて戻すステップとを含み、
    前記コリメート光は、前記バックライトによって受け取られ、前記バックライトを照らし、前記コリメート光は、前記バックライトの入力部の長さに対応する範囲を有する、光をコリメートする方法であって、
    前記バックライトのバックライト光導波路内で前記コリメート光を導波するステップであって、前記コリメート光は、前記バックライト入力部で前記バックライト光導波路によって受け取られる、導波するステップと、
    前記バックライトのマルチビーム要素を使用して前記導波コリメート光の一部を散乱させることによって、複数の指向性光ビームを備える出射光を提供するステップであって、前記複数の指向性光ビームは、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する、提供するステップとをさらに含み、
    前記バックライトはマルチビューバックライトである、方法。
20. 前記光抽出機能部が配置されている前記光導波路の側は、前記バックライトに隣接する側である、請求項１９に記載の光をコリメートする方法。
21. 前記光導波路のバックライト隣接側と反対の前記光導波路の側の反射層を使用してバックライトから離れる方向に散乱された光を反射するステップであって、前記反射層は前記バックライト入力部に向けて前記光を反射する、反射するステップをさらに含む、請求項１９または２０に記載の光をコリメートする方法。