(57)【要約】マルチビューのディスプレイデバイスは、方向性ディスプレイパネルを備え、該パネルは、第１のイメージまたはイメージのシーケンスを、該パネルに対する第１の方向範囲から主に見えるように表示し、第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、第１の範囲とは異なる、該パネルに対する第２の方向範囲から主に見えるように表示する。ディスプレイデバイスは、ディスプレイパネルを通る光を少なくとも主に第１および第２の範囲に向ける方向性バックライトをさらに備える。その結果、ディスプレイデバイスは、第１および第２の範囲に位置するユーザに、従来のディスプレイよりも大きな輝度のイメージを提供する。バックライトは、第１の方向範囲と第２の方向範囲との間にある第３の方向範囲の少なくとも一部に実質的に光をまったく向けないように配置され得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性バックライト（２０）であって、
光源（２１）と、
該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置と
を備え、該光学装置は、複数のプリズム（２２、２２’、２８、６６）を備える、バックライト。
【請求項２】
前記プリズムは、１１０°未満のプリズム角度を有する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記プリズムは、７０°を超えるプリズム角度を有する、請求項１または２に記載のバックライト。
【請求項４】
前記プリズムは、約８３°のプリズム角度を有する、請求項１、２または３に記載のバックライト。
【請求項５】
前記プリズムは、可変ピッチのアレイとして配置される、請求項１に記載のバックライト。
【請求項６】
方向性バックライト（２０）であって、
光源（３５）と、
該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置（３６）と
を備え、
該光学装置は、実質的に光を透過させない遮断素子（３８ａ）のアレイ（３８）と、イメージング素子（３７）のアレイとを備え、
各イメージング素子（３７）は、該遮断素子（３８ａ）の各々に実質的に位置合わせされることによって、該第１の範囲および該第２の範囲の間に光が向けられることを低減させるかまたは実質的に防止する、バックライト。
【請求項７】
前記遮断素子は、光をリサイクルするために反射的である、請求項６に記載のバックライト。
【請求項８】
前記光源は、少なくとも部分的に平行にされた光を供給するように配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバックライト。
【請求項９】
前記光源は、前記イメージング素子に位置合わせされた複数の開口部を備える、請求項８に記載のバックライト。
【請求項１０】
前記開口部は、光を反射するリフレクタによって分離される、請求項９に記載のバックライト。
【請求項１１】
方向性バックライト（２０）であって、
光源と、
該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置と
を備え、該光学装置は、導波体（６８）を備え、該導波体は、該導波体（６８）からの光の光路に配置される複数の拡散領域とイメージング素子のアレイ（７１）とを有する、バックライト。
【請求項１２】
前記光源は、前記導波体の一つの側面に実質的に沿って広がる、請求項１１に記載のバックライト。
【請求項１３】
前記方向性バックライトは、第２の光源を備え、該第２の光源は、前記導波体のもう一つの側面に実質的に沿って広がる、請求項１２に記載のバックライト。
【請求項１４】
前記光学装置は、前記光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第２の方向範囲と、第３の方向範囲と、第４の方向範囲とに向けるように配置され、該第３の方向範囲は、該第１の方向範囲および該第２の方向範囲とは異なり、該第４の方向範囲は、該第１の方向範囲、該第２の方向範囲、および該第３の方向範囲とは異なる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のバックライト。
【請求項１５】
ディスプレイであって、
少なくとも第１のイメージまたは第１のイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイス（１８）と、
該デバイスを通る光を、少なくとも主に、該デバイスに対する第１の方向範囲と、該第１の方向範囲とは異なる、該デバイスに対する第２の方向範囲とに向ける、請求項１〜１５のいずれか一項によって定義される、方向性バックライト（２０）と
を備える、ディスプレイ。
【請求項１６】
前記ディスプレイデバイスは、方向性ディスプレイデバイスであり、該方向性ディスプレイデバイスは、前記第１のイメージまたはイメージのシーケンスを該デバイスに対して前記第１の方向範囲から主に見えるように表示し、同時に、前記第２のイメージまたはイメージのシーケンスを該デバイスに対して前記第２の方向範囲から主に見えるように表示する、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１および第２の範囲は、前記デバイスの表示面の法線に関して対向し合う側にある、請求項１５または１６に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記第１および第２の範囲は、前記法線に関して実質的に対称的である、請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記第１のイメージは、前記第２の範囲から実質的に見えない、請求項１６、１７または１８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記第２のイメージは、前記第１の範囲から実質的に見えない、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記第１および第２の範囲は、第３の方向範囲によって分離される、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記バックライトは、前記第３の範囲の少なくとも一部に実質的に光を向けないように配置される、請求項２１に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記第２のイメージまたはイメージのシーケンスは、前記第１のイメージまたはイメージのシーケンスと空間的に多重化される、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
複数方向性の２次元ディスプレイであって、
一度に単一のイメージを表示するディスプレイデバイスであって、該イメージは、第１および第２の観察者にとっての第１および第２の範囲を含む方向の範囲全体を通して見え、該第１および第２の範囲は、該デバイスの表示面に対する法線に関して対向し合う側に該法線から離れて配置される、ディスプレイデバイスと、
該法線を含む第３の範囲よりも前記第１および第２の範囲において高い輝度を有する光を該デバイスを通して向ける方向性バックライト（２０）と
を備える、ディスプレイ。
【請求項２５】
前記第１および第２の範囲は、前記法線に関して実質的に対称的である、請求項２４に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記第３の範囲における輝度は、非ゼロである、請求項２４または２５に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記バックライトは、光が主に前記第１の範囲に向けられる第１のモードと、光が主に前記第２の範囲に向けられる第２のモードとの間で切り替え可能である、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記第１および第２のモードの間でバックライトを繰り返し切り替え、該バックライトが該第１のモードにあるときには第１のイメージまたはイメージのシーケンスを表示し、該バックライトが該第２のモードにあるときには第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するように、前記デバイスを制御する、コントローラを備える、請求項２７に記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記バックライトは、実質的に長方形で概ね平面状の光ガイドの反対側の縁に配置される第１および第２の光源を備える、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項３０】
マルチビューのディスプレイであって、
第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイス（４３）と、
該デバイスを通る光を方向づけるバックライト（４２）と、
該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止する、観察装置とを備え、
該第１および第２の範囲は、該第３の範囲と重複せず、該観察装置は、複数の透過領域（４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ；５４ａ）を備え、該透過領域の各々は、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光に対して実質的に非透過性であり、かつ少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光に対して実質的に透過性であるように配置される、ディスプレイ。
【請求項３１】
前記ピクセルは、異なる色のグループとして配置され、前記観察装置は、複数のカラーフィルタスリット（４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ）を備え、該カラーフィルタスリットの各々は、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の色を遮断し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の色を透過させる、請求項３０に記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記ピクセルは、異なる出力偏光のグループとして配置され、前記観察装置は、複数の偏光スリット（５４ａ）を備え、該偏光スリットの各々は、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の偏光を遮断し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の偏光を透過させる、請求項３０に記載のディスプレイ。
【請求項３３】
マルチビューのディスプレイであって、
第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、
該デバイスを通る光を方向づけるバックライトと、
該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止し、該第１および第２の範囲は、該第３の範囲とは重複しない、観察装置とを備え、
該観察装置は、複数のスリット（４９ａ）を有する第１の視差バリヤ（４９）と、複数のスリット（５０ａ）を有する第２の視差バリヤ（５０）とを備え、該第２の視差バリヤの各スリット（５０ａ）は、該第１の視差バリヤ（４９）の隣接するスリット（４９ａ）の間の領域（４９ｄ）の上に配置される、ディスプレイ。
【請求項３４】
前記第１の視差バリヤの各スリットは、ピクセルの隣接する組の間のギャップの上に配置される、請求項３３に記載のディスプレイ。
【請求項３５】
マルチビューのディスプレイであって、
第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、
該デバイスを通る光を方向づけるバックライトと、
該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止し、該第１および第２の範囲は、該第３の範囲とは重複しない、観察装置とを備え、
該観察装置は、複数の色選択的リフレクタ（５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ）を備え、該リフレクタの各々は、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の色を反射し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の色を透過させるように配置される、ディスプレイ。
【請求項３６】
前記第１および第２の範囲は、前記法線に関して対向し合う側にある、請求項３０〜３５のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項３７】
前記第１および第２の範囲は、前記法線に関して実質的に対称的である、請求項３６に記載のディスプレイ。
【請求項３８】
前記バックライトは、ランベルトバックライトである、請求項３０〜３７のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項３９】
前記デバイスは、複数のピクセルを備える、請求項３０〜３８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項４０】
前記観察装置は、前記第３の範囲における光を実質的に遮断する、請求項３０〜３９のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項４１】
前記観察装置は、前記第３の範囲における光を散乱させる方向性散乱体を備える、請求項３０〜４０のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項４２】
前記第１のイメージまたはイメージのシーケンスは、前記第２のイメージまたはイメージのシーケンスと空間的に多重化される、請求項２１〜４１のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項４３】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて２０°〜１４０°の角度を張る、請求項１５〜４２のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項４４】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて１３０°未満の角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項４５】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて１２０°未満の角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項４６】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて１１０°未満の角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項４７】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて１００°未満の角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項４８】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて９０°未満の角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項４９】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて３０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５０】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて４０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５１】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて５０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５２】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて６０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５３】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて７０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５４】
前記第１および第２の範囲の中心は、前記デバイスにおいて８０°を超える角度を張る、請求項４３に記載のディスプレイ。
【請求項５５】
液晶ディスプレイデバイスを備える、請求項１５〜５４のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項５６】
前記第３の範囲は、前記デバイスの表示面に対する法線の一方の側における約５°の角度から、該デバイスの表示面に対する法線の他方の側における約５°の角度まで広がる、請求項２１、２２、あるいは請求項２１または請求項２２に従属するときの請求項２３、ならびに請求項２４〜５５に記載のディスプレイ。
【請求項５７】
前記第３の範囲は、前記デバイスの表示面に対する法線の一方における約１０°の角度から、該デバイスの表示面に対する法線の他方における約１０°の角度まで広がる、請求項２１、２２、あるいは請求項２１または請求項２２に従属するときの請求項２３、ならびに請求項２４〜５５に記載のディスプレイ。
【請求項５８】
前記第３の範囲は、前記デバイスの表示面に対する法線の一方における約１５°の角度から、該デバイスの表示面に対する法線の他方における約１５°の角度まで広がる、請求項２１、２２、あるいは請求項２１または請求項２２に従属するときの請求項２３、ならびに請求項２４〜５５に記載のディスプレイ。
【請求項５９】
前記第３の範囲は、前記デバイスの表示面に対する法線の一方における約２０°の角度から、該デバイスの表示面に対する法線の他方における約２０°の角度まで広がる、請求項２１、２２、あるいは請求項２１または請求項２２に従属するときの請求項２３、ならびに請求項２４〜５５に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（本発明の分野）
本発明は、各イメージが異なる方向から見えるように２つ以上のイメージを表示するマルチビュー方向性ディスプレイに関する。したがって、異なる方向からディスプレイを見る２人の観察者は、互いに異なるイメージを見る。そのようなディスプレイは、たとえばオートステレオスコピック３Ｄディスプレイ（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ３Ｄ  ｄｉｓｐｌａｙ）デバイスまたはデュアルビューディスプレイデバイスにおいて用いられ得る。本発明はまた、第１および第２の観察者にとっての第１および第２の範囲を含む範囲全体にわたって見えるように一度に単一のイメージを表示する複数方向性ディスプレイに関する。本発明はまた、方向性バックライトにも関する。
【背景技術】
【０００２】
（本発明の背景）
マルチビュー方向性ディスプレイの一つのアプリケーションは、「デュアルビューディスプレイ」としてのものであり、それは、２つ以上の異なるイメージを同時に表示し得、各イメージは特定の方向のみにおいて見えるので、一つの方向からディスプレイデバイスを見る観察者は一つのイメージを見る一方で、別の異なる方向からディスプレイデバイスを見る観察者は異なるイメージを見る。２人以上のユーザに対して異なるイメージを示し得るディスプレイは、２つ以上の別々のディスプレイを使用することと比較して、スペースとコストにおけるかなりの節約を提供する。
【０００３】
マルチビュー方向性ディスプレイのさらなるアプリケーションは、３次元イメージの生成にある。通常の視覚において、人間の２つの眼は、頭における異なる位置のために、異なる視点からの世界のビューを知覚する。次に、これらの二つの視点は、シーンにおける種々の対象への距離を評価するために、脳によって使用される。３次元イメージを効果的に表示するディスプレイを構築するためには、この状況を再現し、一つずつのイメージが観察者の各眼に対する、いわゆる「立体写真（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ｐａｉｒ）」のイメージを提供する必要がある。
【０００４】
３次元ディスプレイは、眼に異なるイメージ提供するために使用される方法に依存して、２つの種類に分類される。
【０００５】
＃立体視ディスプレイは、一般的に、広い観察エリアにわたるイメージの両方を表示する。しかし、ビューの各々は、たとえばディスプレイの色、偏光状態、または表示時間によってエンコードされるので、観察者によって身につけられるメガネのフィルタシステムが、ビューを分離し得、各眼のみに意図されたビューを見させる。
【０００６】
＃オートステレオスコピックディスプレイは、観察者によって身につけられる観察補助を必要としない。その代わり、２つのビューは、スペースの画定された領域からのみ見える。ディスプレイのアクティブ領域の全体にわたってイメージが見えるスペースの領域は、「観察領域」と呼ばれる。左眼が左のイメージ観察領域にあり、かつ右眼が右のイメージ観察領域にあるように、観察者が位置する場合には、正しいセットのビューが見られ、３次元イメージが知覚される。
【０００７】
フラットパネルオートステレオスコピックディスプレイについて、観察領域の形成は、ディスプレイユニットのピクセル構造と、一般的に視差光学素子と呼ばれる光学素子との組み合わせによる。そのような光学素子の例は、視差バリヤであり、不透明領域によって分離される垂直の透過性スリットを用いたスクリーンである。このスクリーンは、図１に示されるように、ピクセル開口部の２次元アレイを用いて、空間光変調器（ＳＬＭ）の正面にセットされ得る。視差バリヤにおけるスリットのピッチは、ＳＬＭのピクセルピッチの整数倍に近いように選択されるので、ピクセルの列のグループは、視差バリヤの特定のスリットと関連づけられる。図１は、２つのピクセル列が視差バリヤの各スリットと関連づけられるＳＬＭを示す。
【０００８】
図１に示されるディスプレイは、アクティブマトリックス薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板１および対向基板２を有する液晶デバイス（ＬＣＤ）の形のＳＬＭを備え、両基板の間には、関連する電極および配向層（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｌａｙｅｒ；図示せず）とともに画素（ピクセル）平面３を形成する液晶層が適切に配置される。視角強化フィルム４および偏光器５は、基板１および２の外側表面の上に提供され、照明６はバックライト（図示せず）から供給される。視差バリヤは、ＬＣＤに隣接する表面に形成されたバリヤ開口部アレイ８を有する基板７と、他方の表面に形成された反射防止（ＡＲ）コーティング９とを備える。
【０００９】
ＬＣＤのピクセルは、行および列として配置され、行または水平方向におけるピクセルのピッチはｐである。開口部アレイ８は、２ｗのスリット幅と水平ピッチｂとを有する垂直透過性スリットを備える。バリヤ開口部アレイ８の面は、ピクセル面３と距離ｓだけ離されている。
【００１０】
使用の際には、２つの交錯したイメージ（オートステレオスコピック３Ｄディスプレイの場合には左眼イメージと右眼イメージ）が、ＳＬＭのピクセル面３に表示される。ディスプレイは、ディスプレイの所望の観察距離におけるウィンドウ面において、左眼イメージが見える左観察ウィンドウ１０と、右眼イメージが見える右観察領域１１とを形成する。ウィンドウ面は、開口部アレイ８の面から、距離ｒｏだけ離される。ウィンドウ１０および１１は、ウィンドウ面において連続的であり、平均的な人間の眼の離間に対応する幅およびピッチｅを有する。ディスプレイ法線から各ウィンドウ１０、１１の中心への半角は、アルファで図示される。
【００１１】
添付の図面の図２は、ＳＬＭ１２から生成される光の角度ゾーンと、視差バリヤがピクセル列のピッチの正確な整数倍のピッチを有する視差バリヤ１３とを示す。この場合、ディスプレイパネル表面にわたる異なる位置から来る角度ゾーンは混合し、イメージ１またはイメージ２のためのビューの純粋なゾーンは存在しない。これに対処するために、たとえば正面の視差光学素子について、ディスプレイの正面の所定の平面（「ウィンドウ面」と呼ばれる）において角度ゾーンが収束するように、視差光学素子のピッチがわずかに低減される。視差光学素子のピッチにおけるこの変化は「視点補正」と呼ばれ、その効果は添付の図面の図３に図示される。観察領域は、このように作成されるときに、平面図においておおよそ凧の形状である。
【００１２】
添付の図面の図４は、後方型の視差バリヤディスプレイの形態の別の種類の公知の方向性ディスプレイを図示する。図１に示される前方型の視差バリヤディスプレイにおいて、視差バリヤがＳＬＭと観察ウィンドウ１０および１１との間に配置される点を除いて、これは図１のディスプレイと同様であるが、図４に示される後方型の視差バリヤディスプレイにおいて、ＳＬＭは視差バリヤと観察ウィンドウ１０および１１との間に配置される。
【００１３】
図１および４は、オートステレオスコピックディスプレイを説明する。デュアルビューディスプレイは、同一の態様で機能するが、異なるイメージの間の分離の角度がより大きい。２つのイメージが左眼と右眼と（約６．２ｃｍ離れている）に送られる代わりに、イメージは左の人と右の人（たとえば１メートル離れている）に送られる。ＳＬＭのピクセル面に表示される２つのイメージは、立体画像の左眼イメージおよび右眼イメージではなく、２つの独立したイメージである。たとえば、デュアルビューディスプレイが自動車に設置される場合には、一つのイメージは運転者に送られ得、もう一つのイメージは前部座席の乗客に送られ得る。運転者が道路地図を見る一方で、前部座席の乗客は映画を見得る。
【００１４】
マルチビュー方向性ディスプレイは、３つ以上のイメージを表示し得る。自動車に設置されるディスプレイの上記の例を使用するために、ディスプレイは後部座席の乗客に対してさらなるビューを送るように配置され得る。本明細書において使用される「デュアルビューディスプレイ」という用語は、２つの異なる方向に２つの独立したビューを表示するディスプレイに限定されず、３つ（またはそれ以上）の異なる方向に３つ（またはそれ以上）の独立したイメージを表示する方向性ディスプレイをも含む。
【００１５】
図５ａは、自動車に設置されるデュアルビューディスプレイを示す概略平面図である。ディスプレイは、自動車の運転者１５に対して一つのイメージを表示し、前部座席の乗客１６に対して第２のイメージを表示する。破線で輪郭を描かれた領域１５ａ、１６ａは、それぞれ運転者のイメージおよび乗客のイメージのための観察領域を示す。自動車におけるデュアルビューディスプレイは、一般的に自動車のダッシュボードに設置されるので、運転者１５および前部座席の乗客１６は、両者とも、ディスプレイの法線に対して約４０°の方向でディスプレイを見る。参照番号１７は、運転者のイメージおよび乗客のイメージの両方が見える「イメージ混合領域」を示す。イメージ混合領域は、ディスプレイ１４に対する法線のあたりに集中し、イメージ混合領域１７に位置する観察者は、クロストークを知覚する。
【００１６】
図５ｂにおけるトレース（ａ）は、代表的な液晶ディスプレイパネルの輝度が、ディスプレイに対する観察者の側方位置の関数として、どのように変化するかを示す。ＬＣＤパネルは、パネルの表示面に対する法線方向（「軸上」と呼ばれる）において見ることについて最適化されていることが理解され得る。ディスプレイの法線に対して約±２０°を超える視角において、輝度は顕著に低減する。ＬＣＤパネルが±４０°の角度から見られるときに、輝度は、軸上の輝度と比較してほぼ５０％低減される。したがって、従来のＬＣＤパネルが図５ａのデュアルビューディスプレイ１４に使用されるときに、運転者１５および乗客１６は、低い輝度を有するイメージを見る。
【００１７】
さらに、±４０°の視角において、従来のＬＣＤパネルの輝度は、視角の変化とともに急に変化する。したがって、図５ａにおける運転者１５および乗客１６が頭を横に動かす場合には、彼らの見るイメージの輝度は変化し、これは苛立たしいことであり、おそらく不快感を生じ得る。
【００１８】
図５ｂにおけるトレース（ｂ）は、図５ａのデュアルビューディスプレイ１４についての理想的な輝度プロフィールを示す。理想的には、輝度は、表示面に対する法線に対して±４０°の視角において最大値を有し得、さらに、視角による輝度の変化は、理想的には、±４０°の視角において小さくあり得る。理想的には、ディスプレイの輝度は、０°に近い視角について（すなわち表示面に対する法線に近い角度について）低くあり得、なぜなら０°に近い角度において放出する光が消費されるからである。さらに、表示面に対する法線に沿うかまたは近い観察方向は、イメージ混合領域１７にあり、０°に近い視角についてディスプレイの輝度を低くすることは、イメージ混合領域１７に位置する観察者がクロストークを経験しないことを意味する。
【００１９】
（従来技術の確認）
非特許文献１は、時分割多重の立体画像を生成するために、従来のＬＣＤパネルとともに使用され得る２つの光源を有する方向性バックライトを記載している。一つの源からの光をユーザの左眼に向け、他の源からの光をユーザの右眼に向けるために、プリズムおよびレンズ構造が使用される。第１の時間フレームにおいて、左眼イメージが表示され、第１の光源のみが照明されるので、左眼イメージがユーザの左眼に送られる。第２の時間フレームにおいて、右眼イメージが表示され、第２の光源のみが照明されるので、右眼イメージがユーザの右眼に送られる。このバックライトは、光が左のユーザおよび右のユーザに同時に届き得ないので、ディスプレイの平均輝度が低くあり得るという不都合を有する。動くイメージを表示するためには、ＬＣＤパネルは約１２０Ｈｚ（通常のリフレッシュ速度の２倍）で作動することが要求され、これを達成することは困難である。
【００２０】
特許文献１は、方向性ディスプレイパネル（ＳＬＭおよび視差バリヤによって構成される）がバックライトによって照明される、オートステレオスコピック３Ｄディスプレイを記載している。バックライトからの光は、左眼イメージおよび右眼イメージがＳＬＭによって表示される方向範囲の中に主に向けられる。バックライトは、右眼イメージと左眼イメージとの間にブラックウィンドウを提供し、クロストークを防止するために、バックライトが方向性照明器として働く。
【００２１】
特許文献２は、液晶パネルがバックライトによって照明されるオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを記載している。バックライトからの光は平行にされ、次に２つのホログラムを通過する。第２のホログラムは、光を第１および第２の観察ゾーンの中に向けるので、バックライトおよびホログラムが方向性バックライトを形成する。液晶パネルは従来のＬＣＤディスプレイパネルであり、方向性ディスプレイパネルではない。
【００２２】
特許文献３は、コリメーティングレンズを使用してバックライトからの光を平行にすることによって得られる平行にされた光によって透過性ディスプレイパネルが照明される３Ｄディスプレイデバイスを記載している。方向性ディスプレイ効果は、ディスプレイパネルの正面に配置されるプリズムマスクによって提供される。
【００２３】
特許文献４は、単一のディスプレイ上にいくぶん交錯した別々のディスプレイ上にイメージが表示される３Ｄディスプレイを記載している。プリズム配置の使用によって、異なるビューが適切な方向に向けられる。
【００２４】
特許文献５は、時分割多重のオートステレオスコピックディスプレイを記載している。バックライトは、２つの光源を備え、立体視効果は、これらの光源の間で切り替えて、ディスプレイパネル上に表示されるイメージを同時に変えることによって得られる。ディスプレイパネルは方向性ディスプレイパネルではなく、方向性効果は、バックライトの実際の位置を変化させるために、左の光源と右の光源との間で切り替えることによってのみ達成される。観察ウィンドウにわたる照明の均一なレベルを提供するために、拡散ボードがバックライトにわたって提供される。
【００２５】
特許文献６は、バックライトを有する３Ｄディスプレイを記載している。バックライトからの光は、２つのプリズムアレイによって２つの観察ゾーンに向けられる。ディスプレイは方向性ディスプレイパネルを有さず、ディスプレイは従来のＬＣＤパネルを有し、３Ｄ効果は方向性光源によってのみ提供される。
【００２６】
特許文献７は、２つの液晶層を有するディスプレイを記載している。一つの液晶層がイメージディスプレイレイヤとして働き、「動的視差バリヤ」が他のイメージディスプレイレイヤにおいて画定される。ディスプレイは、従来のバックライトによって照明される。
【００２７】
特許文献８は、バックライトと、後方型の視差バリヤと、空間光変調器とを有する方向性ディスプレイを記載している。バックライトと視差バリヤとの間にマスクが提供される。たとえばピクセルにおける回折によってもたらされる観察ウィンドウにおける輝度変化を補償するために、マスクにおける開口部の透過率が変化させられる。バックライトは、拡散光を放出し、方向性バックライトではない。
【００２８】
特許文献９は、ディスプレイレイヤと、ディスプレイレイヤ上の表示されるイメージの視角を操作する「アンブレーディング（ｕｎｂｒａｉｄｉｎｇ）視角操作手段」とを有する方向性ディスプレイを開示している。２つの交錯させられるイメージがディスプレイレイヤ上に表示される場合に、それぞれの個々のイメージは、アンブレーディング視角操作手段によって決定される視角において提示される。これは、２つのイメージが、異なる観察位置にいる観察者に提示されることを可能にする。
【００２９】
特許文献１０は、２つのイメージを表示し得るイメージディスプレイレイヤを有するディスプレイを開示している。プリズムアレイがイメージディスプレイレイヤの正面に配置され、２つのイメージを各観察ウィンドウに向ける。
【特許文献１】英国特許第２  ３３７  ３８８号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／１２９３０号パンフレット
【特許文献３】国際公開第９４／２３３４０号パンフレット
【特許文献４】国際公開第０３／００３１００号パンフレット
【特許文献５】米国特許第６  １７２  ８０７号明細書
【特許文献６】国際公開第０２／０５０１４号パンフレット
【特許文献７】英国特許第２  ３１７  ７１０号明細書
【特許文献８】英国特許第２  ３２０  １５６号明細書
【特許文献９】国際公開第２００４／０３６２８６号パンフレット
【特許文献１０】独国特許出願公開第１０１  ４０  ６８８号明細書
【非特許文献１】「Ｄｕａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｆｏｒ  Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ＬＣＤ」、三菱電機株式会社、ＳＩＤ  ０３ダイジェスト、３９９頁
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００３０】
（本発明の概要）
本発明の第１の局面は、方向性バックライトを提供し、該バックライトは、光源と、該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置とを備え、該光学装置が複数のプリズムを備える。
【００３１】
本発明の方向性バックライトがディスプレイパネルを照明するために使用される場合には、該方向性バックライトが、ディスプレイパネルを通る光を少なくとも第１および第２の範囲に向けるので、該第１および第２の範囲に位置するユーザは、図５ａの従来のディスプレイにおけるよりも大きな輝度のイメージを提供される。本発明のこの局面のバックライトがデュアルビューディスプレイに適用される場合には、たとえば、該第１および第２の範囲が、該ディスプレイを見る２人のユーザの角度位置に対応し得る。
【００３２】
上記プリズムは、１１０°未満のプリズム角度を有し得る。それらは、７０°を超えるプリズム角度を有し得る。それらは、約８３°のプリズム角度を有し得る。
【００３３】
上記プリズムは、可変ピッチのアレイとして配置され得る。
【００３４】
本発明の第２の局面は、方向性バックライトを提供し、該バックライトは、光源と、該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置とを備え、該光学装置が、実質的に光を透過させない遮断素子のアレイと、イメージング素子のアレイとを備え、各イメージング素子が、該遮断素子の各々に実質的に位置合わせされることによって、該第１および該第２の範囲の間に光が向けられることを低減させるかまたは実質的に防止する。
【００３５】
上記遮断素子は、光をリサイクルするために反射的であり得る。
【００３６】
上記光源は、少なくとも部分的に平行にされた光を供給するように配置され得る。
【００３７】
上記光源は、上記イメージング素子に位置合わせされた複数の開口部を備え得る。
【００３８】
上記開口部は、光を反射するリフレクタによって分離され得る。
【００３９】
本発明の第３の局面は、方向性バックライトを提供し、該バックライトは、光源と、該光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲とに向ける、光学装置とを備え、該光学装置が、導波体を備え、該導波体が、該導波体からの光の光路に配置される複数の拡散領域とイメージング素子のアレイとを有する。
【００４０】
上記光源は、上記導波体の一つの側面に実質的に沿って広がり得る。
【００４１】
上記方向性バックライトは、第２の光源を備え得、該第２の光源は、上記導波体のもう一つの側面に実質的に沿って広がる。
【００４２】
上記光学装置は、上記光源からの光を、少なくとも主に、第１の方向範囲と、第２の方向範囲と、第３の方向範囲と、第４の方向範囲とに向けるように配置され得、該第３の方向範囲は、該第１の方向範囲および該第２の方向範囲とは異なり、該第４の方向範囲は、該第１の方向範囲、該第２の方向範囲、および該第３の方向範囲とは異なる。たとえば、そのようなバックライトがデュアルビューディスプレイに使用される場合には、該ディスプレイは４つの異なるビューを提供し得る。該ビューは、たとえば２つの側方に分離したビューの上にある２つの側方に分離したビューとして配置され得る。
【００４３】
本発明の第４の局面は、ディスプレイを提供し、該ディスプレイは、少なくとも第１のイメージまたは第１のイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、該デバイスを通る光を、少なくとも主に、該デバイスに対する第１の方向範囲と、該第１の方向範囲とは異なる、該デバイスに対する第２の方向範囲とに向ける、本発明の第１、第２、または第３の、方向性バックライトとを備える。
【００４４】
本発明のディスプレイは、従来のディスプレイパネルを有し得る。たとえば、ディスプレイが自動車の中に提供される場合には、本明細書中に記載される方向性バックライトは、運転者および前部座席の乗客によって見られる輝度を増加させ得る。このことは、たとえ該ディスプレイが同じイメージを運転者および乗客の両方に向ける従来のディスプレイである場合でも、有利であり得る。しかし、好ましい実施形態において、上記ディスプレイデバイスは、上記第１のイメージまたはイメージのシーケンスを該デバイスに対する上記第１の方向範囲から主に見えるように表示し、同時に、上記第２のイメージまたはイメージのシーケンスを該デバイスに対する上記第２の方向範囲から主に見えるように表示する、方向性ディスプレイデバイスである。
【００４５】
上記第１および第２の範囲は、上記デバイスの表示面の法線に関して対向し合う側にあり得る。
【００４６】
上記第１および第２の範囲は、上記法線に関して実質的に対称的であり得る。
【００４７】
上記第１のイメージは、上記第２の範囲から実質的に見えなくあり得る。
【００４８】
上記第２のイメージは、上記第１の範囲から実質的に見えなくあり得る。
【００４９】
上記第１および第２の範囲は、第３の方向範囲によって分離され得る。
【００５０】
上記バックライトは、上記第３の範囲の少なくとも一部に実質的に光を向けないように配置され得る。このことは、第１および第２の範囲の間に「ブラックウィンドウ」を提供する。ブラックウィンドウにおける表示の輝度は、他の領域における輝度よりも低く、おそらくゼロであるかまたはゼロに近いので、ブラックウィンドウに位置する観察者は、イメージを知覚しない。
【００５１】
上記第２のイメージまたはイメージのシーケンスは、上記第１のイメージまたはイメージのシーケンスと空間的に多重化され得る。
【００５２】
本発明の第５の局面は、複数方向性の２次元ディスプレイを提供し、該ディスプレイは、一度に単一のイメージを表示するディスプレイデバイスであって、該イメージが第１および第２の観察者にとっての第１および第２の範囲を含む方向の範囲全体を通して見え、該第１および第２の範囲が、該デバイスの表示面に対する法線に関して対向し合う側に該法線から離れて配置される、ディスプレイデバイスと、該法線を含む第３の範囲よりも上記第１および第２の範囲において高い輝度を有する光を該デバイスを通して向ける方向性バックライトとを備える。本発明のこの局面によるディスプレイは、主に第１の方向範囲に光を向けるモードと、主に第２の方向範囲に光を向けるモードとの間で、バックライトが切り替えられ得るという条件で、時分割多重の方向性ディスプレイを提供するために使用され得る。時分割多重の方向性ディスプレイにおいて、各時間フレームにおいて表示されるイメージは、ディスプレイデバイスの表示エリア全体にわたって表示され得、その結果、イメージは該ディスプレイデバイスのフル解像度で表示される。該方向性バックライトは、該デバイスを通る光を、少なくとも主に第１および第２の範囲に向けるので、該ディスプレイは、該第１および第２の範囲に位置するユーザに、図５ａの従来のディスプレイよりも大きな輝度のイメージを提供する。第１および第２の範囲は、この場合もやはり、たとえば、ディスプレイを見る２人のユーザの角度位置に対応する。
【００５３】
上記第１および第２の範囲は、上記法線に関して実質的に対称的であり得る。
【００５４】
上記第３の範囲における輝度は、非ゼロであり得る。
【００５５】
上記バックライトは、光が主に上記第１の範囲に向けられる第１のモードと、光が主に上記第２の範囲に向けられる第２のモードとの間で切り替え可能であり得る。
【００５６】
上記ディスプレイは、コントローラを備え得、該コントローラは、上記第１および第２のモードの間でバックライトを繰り返し切り替え、該バックライトが該第１のモードにあるときには第１のイメージまたはイメージのシーケンスを表示し、該バックライトが該第２のモードにあるときには第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するように、上記デバイスを制御する。
【００５７】
上記バックライトは、実質的に長方形で概ね平面状の光ガイドの反対側の縁に配置される第１および第２の光源を備え得る。
【００５８】
本発明の第６の局面は、マルチビューのディスプレイを提供し、該ディスプレイは、第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、該デバイスを通る光を方向づけるバックライトと、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止する、観察装置とを備え、該第１および第２の範囲が該第３の範囲と重複せず、該観察装置が複数の透過領域を備え、該透過領域の各々が、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光に対して実質的に非透過性であり、かつ少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光に対して実質的に透過性であるように配置される。
【００５９】
本発明が、自動車において使用されることを意図されたデュアルビューディスプレイに適用される場合には、たとえば、イメージが見られ得ない第３の方向範囲が、中央後部座席の乗客の位置をカバーし得る。従来のデュアルビューディスプレイを用いると、中央後部座席の乗客はイメージ混合領域に位置し得、両方のイメージを見得るので、これは苛立たしくあり得、不快感を生じ得る。本発明のディスプレイの第３の方向範囲が、中央後部座席の乗客の頭を受け入れるのに十分なほど大きくされる場合には、該乗客はいずれのイメージも見ない。（自動車の後部座席における第３の方向範囲における側方の広がりは、人間の頭の幅に匹敵する広がりであることが望ましく、その結果、左または右の後部座席の乗客は、第３の方向範囲に位置し得ない）。
【００６０】
上記ピクセルは、異なる色のグループとして配置され得、上記観察装置が、複数のカラーフィルタスリットを備え、該カラーフィルタスリットの各々が、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の色を遮断し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の色を透過させる。
【００６１】
代替的に、上記ピクセルは、異なる出力偏光のグループとして配置され得、上記観察装置が、複数の偏光スリットを備え、該偏光スリットの各々が、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の偏光を遮断し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の偏光を透過させる。
【００６２】
本発明の第７の局面は、マルチビューのディスプレイを提供し、該ディスプレイは、第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、該デバイスを通る光を方向づけるバックライトと、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止し、該第１および第２の範囲は、該第３の範囲とは重複しない、観察装置とを備え、該観察装置が、複数のスリットを有する第１の視差バリヤと、複数のスリットを有する第２の視差バリヤとを備え、該第２の視差バリヤの各スリットが、該第１の視差バリヤの隣接するスリットの間の領域の上に配置される。
【００６３】
上記第１の視差バリヤの各スリットは、ピクセルの隣接する組の間のギャップの上に配置され得る。
【００６４】
本発明の第８の局面は、マルチビューのディスプレイを提供し、該ディスプレイは、第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを表示するディスプレイデバイスと、該デバイスを通る光を方向づけるバックライトと、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、それぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、該第１および第２のイメージまたはイメージのシーケンスを、該デバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止し、該第１および第２の範囲は、該第３の範囲とは重複しない、観察装置とを備え、該観察装置が、複数の色選択的リフレクタを備え、該リフレクタの各々が、少なくとも一つの隣接するピクセルからの光の色を反射し、少なくとも一つの隣接しないピクセルからの光の色を透過させる、ように配置される。
【００６５】
上記第１および第２の範囲は、上記法線に関して対向し合う側にあり得る。
【００６６】
上記第１および第２の範囲は、上記法線に関して実質的に対称的であり得る。
【００６７】
上記バックライトは、ランベルトバックライトであり得る。
【００６８】
上記デバイスは、複数のピクセルを備え得る。
【００６９】
上記観察装置は、上記第３の範囲における光を実質的に遮断し得る。
【００７０】
上記観察装置は、上記第３の範囲における光を散乱させる方向性散乱体を備え得る。
【００７１】
上記第１のイメージまたはイメージのシーケンスは、上記第２のイメージまたはイメージのシーケンスと空間的に多重化され得る。
【００７２】
いずれかの局面によるデバイスにおいて、第１および第２の範囲の中心は、該デバイスにおいて２０°〜１４０°の角度を張り得る。第１および第２の範囲の中心は、該デバイスにおいて、１３０°未満、１２０°未満、１１０°未満、１００°未満、または９０°未満の角度を張り得る。第１および第２の範囲の中心は、該デバイスにおいて、３０°を超える、４０°を超える、５０°を超える、６０°を超える、または７０°を超える角度を張り得る。第１および第２の範囲の中心は、該デバイスにおいて約８０°の角度を張り得る。
【００７３】
本発明のいずれかの局面のディスプレイは、液晶ディスプレイを備え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
デュアルビューディスプレイの２つの観察ディスプレイの間の角度分離が比較的大きいので（一般的に約８０°）、本発明の利点は、デュアルビューディスプレイにおいて主に得られる。オートステレオスコピックディスプレイにおいて、ディスプレイの意図される観察距離における２つの観察ウィンドウの各中央の間の横方向分離は、人間の２つの眼の間の分離と等しく、したがって、２つの観察ウィンドウの間の角度分離は、デュアルビューディスプレイの場合よりも一般的にはるかに小さい。したがって、本発明は、主にデュアルビューディスプレイを参照して説明されるが、本発明は、たとえばオートステレオスコピックディスプレイなどの他の方向性ディスプレイに、原理上は適用され得る。
【００７５】
図５ａに示されるように、自動車における設置を意図されるデュアルビューディスプレイの場合において、たとえば、従来のディスプレイが使用される場合には、中央後部座席の乗客は、イメージ混合領域１７に位置し得るので、運転者のイメージと前部乗客のイメージとの混合を知覚することになる。これは苛立たしいことであり、不快感を生じ得る。しかし、本発明のディスプレイが使用される場合には、中央後部座席の乗客は、運転者のイメージの観察ウィンドウと、前部乗客のイメージの観察ウィンドウとの間の「ブラックウィンドウ」（ディスプレイが低い輝度またはゼロ輝度を提供する領域）に位置するので、クロストークを知覚しない。
【００７６】
本発明の実施形態は、複数方向性のディスプレイにも適用され得る。複数方向性のディスプレイは、第１の観察者にとっての第１の方向範囲と、第２の観察者にとっての第２の方向範囲との全体にわたってイメージを見ることができるように、一度に単一のイメージを表示する。第１および第２の方向範囲は、デバイスのディスプレイ表面に対する法線に関して対向し合う側の上に一般的に配置される。第１および第２の方向範囲は、互いに重複せず、第３の方向範囲（法線方向を含む）によって一般的に分離され、第３の方向範囲においてはイメージが見えないことが意図されている。そのようなディスプレイは、時分割多重方式において操作されることによって、方向性ディスプレイを提供し得る。ディスプレイは第３の方向範囲においてイメージを表示しないように意図されているので、第３の方向範囲において放出されるいかなる出力光も浪費されず、ディスプレイからの出力光は、可能な限り第１および第２の範囲に集中されることが好ましい。
【００７７】
図６ａは、本発明の第１の実施形態による、マルチビューのディスプレイ１８の概略平面図である。ディスプレイ１８は、方向性ディスプレイ１９を備える。方向性ディスプレイ１９は、デバイスに対する第１の方向範囲をカバーする第１の観察ウィンドウにおいて第１のイメージが主に見え、第１の範囲とは異なる、デバイスに対する第２の方向範囲によって画定される観察ウィンドウにおいて見える第２のイメージを表示するように、第１および第２のイメージを表示することが可能である。方向性ディスプレイデバイス１９の上に表示される第１および第２のイメージは、静止イメージであり得、または動くイメージであり得る（すなわち、第１および第２のイメージはそれぞれ、イメージの系列からなる）。第１および第２のイメージは、同時に表示され得、互いに空間的に多重化され得る。方向性ディスプレイデバイス１９は、第１および第２のイメージを表示する空間光変調器と、第１および第２のイメージをそれぞれ第１および第２の方向範囲に向ける視差光学素子とを備える、従来のマルチビュー方向性ディスプレイであり得る。したがって、第１のイメージは第２の方向範囲からは見えず、第２のイメージは第１の方向範囲からは見えない。空間光変調器は、液晶ディスプレイレイヤを備え得る。方向性ディスプレイデバイス１９は、たとえば、本出願の図１または図４に示されるマルチビュー方向性ディスプレイの一般的な形を有し得る。
【００７８】
上記に説明されたように、方向性ディスプレイデバイス１９が、デュアルビューディスプレイであることと、第１および第２の表示されるイメージが、第１および第２の観察者によって見られるように意図されることとが、想定される。
【００７９】
図６ａのマルチビューのディスプレイ１８は、方向性バックライト２０をさらに備える。方向性バックライトは、方向性ディスプレイデバイス１９を通る光を、少なくとも主に第１および第２の方向範囲に向ける。ディスプレイ１８が観察者によって第１の方向範囲または第２の方向範囲から見られるときに、観察者は明るいイメージを見る。これは、バックライト２０からの光が、ディスプレイ１８が見られる方向に主に沿って向けられるからである。方向性バックライト２０は、ディスプレイの表示面に対する法線方向に沿って光をほとんどあるいはまったく放出しないように、好ましくは配置される。このことは、方向性バックライト２０によって生成される光のうち可能な限り多くが第１および第２の範囲に放出され、その結果、第１および第２のイメージが可能な限り大きな輝度で表示されることを確実にする。これはまた、第１および第２の方向範囲の間に「ブラックウィンドウ」を提供する。
【００８０】
図６ａの実施形態において、第１の方向範囲は、ディスプレイ１８において２アルファ（２α）の角度を張り、第２の方向範囲は、ディスプレイにおいて２ベータ（２β）の角度を張る。第１および第２の範囲は、デバイスの表示面１９ａに対する法線に関して対向し合う側にあり、この実施形態においては、ディスプレイの表示面に対する法線に関して実質的に対称的であり得る。第１の範囲と第２の範囲とは、第３の範囲によって分離され、第３の範囲はディスプレイに対する法線を含む。
【００８１】
方向性バックライト２０は、光源２１と、第１および第２の範囲に光を向ける光学装置２２とを備える。この実施形態において、光源２１は、部分的に平行にされた光源であり、ディスプレイ１８の表示面に対する法線に沿うかまたは近い方向において最大の輝度を有する出力光線を生成する。
【００８２】
図６ｂは、光源２１の概略斜視図であり、明瞭さのためにその構成要素を分離して示す。理解され得るように、光源２１は、導波体２３を備え、導波体の対向する側端部に沿って配置された第１および第２の光源２４、２５を有する。光源２４、２５によって放出される光は、導波体２３の中を通過し、導波体２３がその周囲よりも大きな屈折率を有するために、導波体２３の中で内部反射を受け、最後に導波体の前面２３ａから外に通過する。リフレクタ２６は、導波体２３の背後に好ましくは位置し、その結果、導波体２３の後面から放出されるいかなる光も、反射して導波体２３に戻り、失われない。
【００８３】
導波体２３の前面２３ａから放出される光は、２つのコリメーティング構造２７、２８によって平行にされる。各構造は平板を備え、その前面にプリズムのアレイが提供される。一つの構造２７のプリズムは、第２の構造２８のプリズムに対して概ね直交するように広がる。
【００８４】
図６ｂに示される部分的に平行にされた光源２１は、たとえば「Ｈｉｇｈｌｙ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｆｏｒ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｈａｖｉｎｇ  ｎｏ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｌｍｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、８３巻、１３号、２１５頁、２００３年）に記載されており、それに注目が向けられる。図７ａは、図６ｂの光源２１によって提供される輝度の角度分布を示す。輝度は、光線の方向に沿って最大であり、光線の方向から約±４０°〜±６０°の範囲において最小に下がる。輝度は、次に、光線の方向から約±７５°の角度において副次的なピークに上昇する。
【００８５】
図６ａのディスプレイ１８の光学装置２２は、光が主に第１および第２の方向範囲に向けられるように、光源２１からの光を方向づける。光学装置にとって適切な一つの構造は、プリズム構造２２であり、これは図７ｂにおいてより詳細に示される。プリズム構造２２は、底板２３と、底板２３の表面の上に提供されるプリズムのアレイ２４とを備える。使用に際して、光源２１からの光がプリズムアレイ２４に入射するように、プリズム構造２２の方向が定められる。プリズムアレイ２４に入射する、ディスプレイ１８の軸に沿って伝播する光は、プリズムアレイによって分割され、第１および第２の方向範囲に主に沿って向けられる。これは、図７ｂにおける光経路２９ａおよび２９ｂによって示される。
【００８６】
プリズムアレイ２４および底板２３は、周囲の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から作られる。プリズムのプリズム角度ガンマは、プリズム構造２２から出る光の所望の角度方向に依存して選択される。本発明がデュアルビューディスプレイに適用される場合には、第１および第２の範囲は、おそらくディスプレイの軸から３０°〜４０°および−３０°〜−４０°の近似的範囲の角度に集中させられる。プリズム角度は、好ましくは７０°〜１１０°の範囲内であり、特に好ましくは約９０°である。プリズムアレイ２４および底板２３の屈折率は、好ましくは１．３〜１．８の範囲内であり、特に好ましくは約１．５である。一つの特に好ましい実施形態において、プリズムアレイが約１．５の屈折率を有し、８３°のプリズム角度がブラックウィンドウの最大の角度範囲を生ずることが見出された。ブラックウィンドウの最大の角度範囲を生ずるプリズム角度は、バックライトからの輝度の角度分布に依存するが、ほとんどのバックライトについて、約９０°のプリズム角度が、良好に画定されたブラックウィンドウを生ずる。
【００８７】
図７ｂにおいて、プリズムアレイ２４および底板２３は別々の構成要素として示されるが、これらは実際には好ましくは互いに一体である。プリズム構造２２は、たとえば成形プロセスによって形成され得る。
【００８８】
図６ａの実施形態において、光源２１は、図７ａに示される輝度プロフィールを有する部分的に平行にされた光を提供する。この実施形態は特に有利である。なぜなら、ディスプレイの法線に対して約±７５°〜±８０°の角度で伝播し、かつ図７ａの副次的なピークに対応する光は、プリズムアレイによって第１および第２の範囲にも向けられるからである。このことは、図７ｂにおける光経路３０ａおよび３０ｂによって示される。これらの経路を進む光は、アレイのプリズムの一つの角度をつけられた面に入射し、屈折によってプリズムの中を透過し、プリズムの隣接する角度をつけられた面において内部反射を受け、最後に、底板２３の後面を介してプリズム構造２２から出て、そこでさらなる屈折を受ける。屈折、反射、および屈折ステップの結果として、軸に対して約±８０°の角度でプリズム構造２２に入射する光は、第１および第２の範囲の中に向けられる。したがって、０°の角度に集中する図７ａのスペクトルにおける主な輝度ピークからの光と、約±７５°における副次的輝度ピークからの光との両方が、すべて、第１および第２の範囲の中に、すなわちディスプレイの意図される観察位置に向けられる。従って、部分的に平行にされた光を使用することが好ましい。なぜなら、これは明るいイメージを提供するからである。しかし、原理上は、本発明のこの実施形態は、部分的に平行にされた光源に限定されない。
【００８９】
図６ａのバックライト２０は、図５ｂに示される理想的なプロフィールと同様の出力輝度プロフィールを有し、光は第１および第２の方向範囲に主に向けられ、第１および第２の方向範囲は、第３の方向範囲によって分離され、第３の方向範囲には光がほとんどまたはまったく向けられない。第１および第２の範囲の中心は、好ましくは、デバイスにおいて２０°〜１４０°の角度を張る。これらは、デバイスにおいて、１３０°未満、１２０°未満、１１０°未満、１００°未満、または９０°未満の角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて、３０°を超える、４０°を超える、５０°を超える、６０°を超える、または７０°を超える角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて、約８０°の角度を張り得る。
【００９０】
図７ｂにおいて、プリズムは、プリズム構造２２にわたって一定のピッチを有するように示される。しかし、プリズム構造にわたってプリズムのピッチをランダムに変化させることが可能であり、これはモアレ効果の発生を低減する利点を有し得る。モアレ効果は、一定のピッチを有するプリズムおよびディスプレイの他の構成要素の間のアラインメントの結果として、プリズムがプリズム構造２２にわたって均一なピッチを有する場合に生じ得る。
【００９１】
追加的にまたは代替的に、プリズム角度は、図７ｃに概略的に示されるように、ディスプレイにわたって変化し得る。図７ｃは、６ａの方向性バックライトにおける使用に適切な代替プリズム２２’を示す。構造の中心におけるプリズム２４ａは対称セクションを有する（該セクションは一般的に二等辺三角形である）。しかし、プリズムのセクションおよびプリズム角度は、プリズム２４ｂ、２４ｃによって示されるように、プリズム構造の中心から離れて変化する。プリズム２４ａ、２４ｂ、２４ｃの基底の幅は互いに実質的に等しいので、プリズムセクションにおける変化は、プリズムの高さの低減につながる。ディスプレイにわたるプリズム角度の変化は、「視点補正」を提供する。
【００９２】
プリズム構造２２はまた、ディスプレイ面に対する法線に近い方向から離れた光の部分的なリダイレクション（ｒｅ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）のみを提供するように配置され得る。この実施形態は、図７ｄに示されるように、意図される観察方向においては増加された輝度を提供するものの、ディスプレイ面に対する法線においては非ゼロ輝度を有する、出力輝度プロフィールを提供する。この実施形態は、たとえば、マルチビュー方向性ディスプレイモードと、標準的２方向性ディスプレイモードとの間で切り替え可能なディスプレイなどの、通常の方向に沿って見られることを意図されるディスプレイにおいて使用され得、従来の２方向性ディスプレイにおいても使用され得る。
【００９３】
図６ｃは、本発明の別の方向性バックライト２０を示し、明瞭さのために構成要素は分離されて示される。方向性バックライト２０は、導波体２３を備え、導波体の各側端部に沿って一つ以上の光源が配置される（図６ｃにおいては一つの光源が示されるが、バックライトは厳密に一つの光源に限定されるわけではない）。光源によって放出される光は、導波体２３の中を通過し、導波体２３がその周囲よりも大きな屈折率を有するために、導波体２３の中で内部反射を受け、最後に導波体の前面２３ａから外に通過する。リフレクタ２６は、導波体２３の背後に好ましくは位置し、その結果、導波体２３の後面から放出されるいかなる光も、反射して導波体２３に戻り、失われない。リフレクタ２６は、たとえば、白いプラスチック材料などの、可視光に対して高い反射性を有する材料のシートであり得る。
【００９４】
２つのプリズム構造２７、２８は、導波体２３の正面に提供される。各構造は平板を備え、一つの表面の上にプリズムのアレイが提供される。一つの構造２７のプリズムは、第２の構造２８のプリズムに対して概ね直交するように広がる。第１のプリズム２７は、その前面に提供されるプリズムアレイを有し、一方、第２のプリズム構造２８は、その後面に提供されるプリズムアレイを有し、その結果、２つのプリズムアレイは互いに向き合う。
【００９５】
さらなるプリズムアレイが、導波体２３の後面に提供される。導波体２３の後面に提供されるプリズムは、第１のプリズム構造２７のプリズムに対して概ね直交するように広がる。
【００９６】
操作において、リフレクタ２３の後面に提供されたプリズムは、導波体２３の後面から放出される光にある程度のコリメーションを与える。第１のプリズム構造２７のプリズムは、導波体２３から放出される光をさらに平行にする役割を果たす。したがって、リフレクタ２６、導波体２３、光源２４、および第１のプリズム構造２７は、部分的に平行にされた光源を構成し、図６ａの部分的に平行にされた光源２１に対応する。
【００９７】
第２のプリズム構造２８は、光を第１および第２の角度範囲に向ける光学装置を形成し、図６ａの光学装置２２に対応する。したがって、リフレクタ２６、導波体２３、光源２４、および第１および第２のプリズム構造２７、２８は、方向性バックライトを構成する。バックライトは、図６ａに示される態様において、従来のディスプレイパネルまたは方向性ディスプレイパネルであり得るディスプレイパネルを照らすように使用され得る。
【００９８】
図６ｂの部分的に平行にされた光源と比較して、図６ｃの部分的に平行にされた光源は、より少ない構成要素を有する。なぜなら、図６ｂのコリメーティングプリズム構造の一つが、図６ｃにおける導波体２３の中に組み込まれているからである。
【００９９】
図６ｃにおいて、リフレクタ２３の後面に提供されるプリズムは、傾斜しているように示される。すなわち、プリズムの頂点リッジ（ａｐｅｘ  ｒｉｄｇｅ）は、導波体の前面に対して平行ではないが、導波体の前面に対して角度プサイ（ψ）にある。このことは、モアレ効果の発生を防止する。頂点リッジの傾斜の角度は、たとえば、プサイ（ψ）＝１０°であり得る。
【０１００】
図６ｃにおける２つのプリズム構造２７、２８のプリズム、および図６ａおよび６ｂにおけるプリズムアレイのプリズムもまた、リフレクタ２３の前面に提供されるプリズムについて示されるように傾斜され得る。
【０１０１】
図６ｄは、図６ｃの方向性バックライトによって生成される輝度プロフィールを、トレース（１）として示す。比較のために、従来のプリズムバックライトによって生成される輝度プロフィールが、トレース（２）として示される。トレース（１）は、バックライトの法線軸から約±３０°の角度において最大輝度を有することが理解される。ピーク輝度は、法線軸に沿った輝度よりも約１２倍大きい。図６ｄの結果は、導波体２３に隣接する一つのみの光源２４を有するバックライトについて得られた。
【０１０２】
図６ｅは、本発明の別の方向性バックライト２０の概略図であり、明瞭さのために構成要素が分離されて示される。図６ｅの方向性バックライト２０は、導波体２３と、導波体の側端部にそって配置された一つ以上の光源（図６ｅにおいては一つの光源２４が示されるが、バックライトはこれに限定されない）と、導波体２３の背後に配置されるリフレクタ２６と、導波体２３の正面に配置される２つのプリズム構造２７、２８とを備える。導波体２３、リフレクタ２６、およびプリズム構造２７、２８は、図６ｃの方向性バックライト２０のそれらに対応するので、それらの説明は繰り返されない。図６ｅのバックライト２０は、図６ａに示される態様において、従来のディスプレイパネルまたは方向性ディスプレイパネルであり得るディスプレイパネルを照らすように使用され得る。
【０１０３】
図６ｅのバックライトは、第３のプリズム構造６６をさらに備える。第３のプリズム構造６６は、その後面に提供されるプリズムアレイを有する。プリズムは、第２の構造２８のプリズムに対して概ね直交するように広がる。
【０１０４】
第２および第３のプリズム構造２８、６６は、光を角度範囲の中に向ける光学装置を形成する。第２のプリズム構造２８は、第１のプリズム構造によって出力される光（部分的に平行にされる）を、法線軸に関して対向し合う側に配置される２つの角度範囲の中に向け、第３のプリズム構造６６は、法線軸の上および下に配置される角度範囲の中に光を向ける。したがって、図６ｅの方向性バックライト２０は、光を４つの角度範囲の中に向ける。該角度範囲はそれぞれ、法線軸の上および左、法線軸の上および右、法線軸の下および左、および法線軸の下および右に位置する。図６ｅのバックライトは、マルチビューのディスプレイにおいて特に有用であり、該ディスプレイデバイスは、４つの異なる観察者への表示を意図される４つの別々のビューを表示し得る。
【０１０５】
図６ｆは、本発明の別の方向性バックライト２０を示し、明瞭さのために構成要素が分離されて示される。６ｂのバックライトにおけるように、バックライト２０は、部分的に平行にされた光を生成する光源２１と、光を２つの角度範囲の中に向ける光学装置２２とを有する。光源２１は、導波体２３を備え、導波体の側端部に沿って一つ以上の光源が配置される（図６ｆにおいて、２つの光源２４、２５が導波体の対向する側端部に沿って配置されるが、バックライトはこれに限定されない）。光源によって放出される光は、導波体２３の中を通過し、導波体２３がその周囲よりも大きな屈折率を有するために、導波体２３の中で内部反射を受け、最後に導波体の前面２３ａから外に通過する。リフレクタ２６は、導波体２３の背後に好ましくは位置し、その結果、導波体２３の後面から放出されるいかなる光も、反射して導波体２３に戻り、失われない。導波体２３の前面２３ａから放出される光は、２つのプリズム構造２７、２８によって平行にされる。図６ｆの、導波体２３、光源２４、２５、リフレクタ２６、およびプリズム構造２７、２８は、図６ｂのそれらに対応するので、それらの説明は繰り返されない。さらに、図６ｆの光学装置２２は、図６ａの光学装置２２に対応するので、その説明は繰り返されない。図６ｆのバックライト２０は、図６ａに示される態様において、従来のディスプレイパネルまたは方向性ディスプレイパネルであり得るディスプレイパネルを照らすように使用され得る。
【０１０６】
図６ｆのバックライト２０は、導波体２３と第１のプリズムアレイ２７との間に配置されるディフューザ６７をさらに備える。ディフューザは、導波体の前面から放出される光を拡散する。ディフューザ６７は、その面にわたって、均一に拡散するか、または実質的に均一に拡散する。
【０１０７】
導波体２３は、その前面および後面のうちの一つまたは両方の上に拡散構造（図示せず）が提供されることによって、導波体の中で伝播する光が導波体から逃げることを可能にする。バックライトがディスプレイパネルを照らすように使用されるときに、ディスプレイパネルを見る観察者によって導波体の拡散構造が見えるということが、ときどき起こり得、これはイメージの質を劣化させる。ディフューザ６７を提供することは、導波体の拡散構造が観察者に見えることを防止する。
【０１０８】
図６ｇは、図６ｆの方向性バックライトによって生成される輝度プロフィールを、トレース（１）として示す。比較のために、従来のプリズムバックライトによって生成される輝度プロフィールが、トレース（２）として示される。トレース（１）は、バックライトの法線軸から約±４５°の角度において最大輝度を有することが理解される。ピーク輝度は、法線軸に沿った輝度よりも約９倍大きい。図６ｆの結果は、導波体２３に隣接する２つの光源２４、２５を有するバックライトについて得られた。
【０１０９】
図６ｈは、ディスプレイ１８に組み込まれる本発明のさらなる方向性バックライト２０を示す。方向性バックライトは、部分的に平行にされた光源２１と、部分的に平行にされた光源からの光を第１および第２の方向範囲の中に向ける光学装置２２’とを備える。任意の部分的に平行にされた光源が、図６ｈの方向性バックライト２０において使用され得、たとえば、上述の部分的に平行にされた光源の一つ、または以下に説明される部分的に平行にされた光源の一つなどである。
【０１１０】
ディスプレイ１８は、方向性バックライトからの光の経路に配置されるディスプレイデバイス１９をさらに備える。ディスプレイデバイス１９は、たとえば、デュアルビューディスプレイデバイスなどの方向性ディスプレイデバイスであり得、または従来のディスプレイデバイスであり得る。
【０１１１】
光学装置２２’は、プリズムアレイ２２’を含む。図６ａの実施形態とは対照的に、図６ｈのプリズムアレイ２２’は、先端を切ったプリズムである。したがって、アレイのプリズムは、ディスプレイの軸に対して傾斜した２つの表面８０、８１（以下「傾斜面」）と、ディスプレイの軸に対して実質的に直交する第３の表面８２とを備える。プリズムの傾斜面の一つに入射する光は、そらされて、第１の方向範囲または第２の方向範囲の中に向けられる。しかし、直交する表面８２に入射する光は、顕著にそらされない。
【０１１２】
したがって、図６ｈのプリズムアレイ２２’は、ディスプレイ面に対する法線に近い方向から離れた光の部分的なリダイレクションのみを提供する。この実施形態の方向性バックライトは、意図される視角において増加された輝度を提供するものの、ディスプレイ面に対する法線においては非ゼロ輝度を有する、出力輝度プロフィールを提供し、図７ｄに示されるプロフィールと同様の出力輝度プロフィールを有する。この実施形態の方向性バックライトは、たとえば、マルチビュー方向性ディスプレイモードと、標準的２方向性ディスプレイモードとの間で切り替え可能なディスプレイなどの、通常の方向に沿って見られることを意図されるディスプレイにおいて使用され得、従来の２方向性ディスプレイにおいても使用され得る。
【０１１３】
図６ｈのバックライトの軸上輝度は、一方ではプリズムアレイのプリズムの直交する表面８２の、軸と直交する幅と、他方ではプリズムアレイ２２’のプリズムの傾斜面８０、８１の、軸と直交する幅との間の、比率によって決定される。
【０１１４】
プリズムアレイ２２’のプリズムは、たとえば図７ｂを参照して上述されたように、適切な底板（図示せず）の上に取り付けられ得る。代替的に、プリズムアレイは成形プロセスによって製造され得る。プリズム角度（ここでは傾斜面が延ばされて交わるときに傾斜面が互いになす角度によって定義される）およびプリズムの屈折率は、好ましくは図７ｂを参照して上述された通りである。
【０１１５】
図８は、図６ａのディスプレイまたは図６ｅの方向性バックライトにおける使用に適切な、別の部分的に平行にされた光源２１の概略平面図である。この実施形態において、光源２１は、その面にわたって実質的に均一に光を放出するバックライト３１を備える。バックライト３１は、たとえば、図６ｂに示されるように、導波体と、導波体の対向する側端部に沿って配置される光源とを備え得る。
【０１１６】
光源は、複数のイメージング素子３３を備える。図８の実施形態において、イメージング素子３３はレンズ状シート３３ａを構成するが、イメージング素子はレンズ状シートに限定されない。光源２１は、イメージング素子に位置合わせされる複数の透過領域または開口部３２を有するバリヤ３４をさらに備える。開口部３２は、光を透過しない領域３４ａによって分離される。一般的に、レンズは、概ね半円筒の形を有し、紙の平面の中に広がり、透過領域３２および不透明領域３４は、紙の平面の中に広がるストリップの形である。開口部３２を通過する光は、イメージング素子３３によって少なくとも部分的に平行にされ、その結果、光源は、少なくとも部分的に平行にされた光線を出力する。出力光のコリメーションの程度は、イメージング素子のイメージングパワーと、イメージング素子とバリヤ３４との間の距離と、透過領域３２の幅と、透過領域３２のピッチと、イメージング素子のピッチとに依存する。
【０１１７】
バリヤの不透明領域３４ａは、好ましくは、不透明領域３４ａに入射する光が反射されてバックライト３１の中に戻るように、反射的である。次に、光はバックライト３１から外に再反射され得、透過する開口部３２を通過し得る。
【０１１８】
バリヤのピッチは、上述の「視点補正」効果を提供するために、好ましくは、イメージング素子のピッチの正確な整数倍ではない。
【０１１９】
バリヤの不透明領域３４ａは、バックライト３１の中に組み込まれ得る。バックライトが、図６ｂに示されるように導波体を有するバックライトである場合には、たとえば、バリヤの不透明領域３４ａは、任意の適切な堆積、印刷、またはスタンピング技術によって、導波体の表面の上に提供され得る。
【０１２０】
バリヤは、代替的に、バリヤの不透明領域３４ａを画定するように適切にアドレス指定される液晶層を構成し得る。このことは、液晶層がその面にわたって均一に透明であるように液晶層をアドレス指定することによって、オフに切り替えられ得るバリヤを提供し得る。このことは、方向性バックライトモード（バリヤが液晶層において画定されるとき）と、従来のバックライトモード（バリヤがオフであるとき）との間で切り替えられ得るバックライトを提供する。
【０１２１】
バリヤが液晶層において画定される場合には、液晶層を再びアドレス指定することによって、イメージング素子に対してバリヤの不透明領域３４ａを横に「移動させる」ことがさらに可能である。このことは、バックライトが最大輝度を提供する角度位置を変化させる。さらにこのことは、公知のいわゆる「観察者追跡（ｏｂｓｅｒｖｅｒ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）」技術のいずれかを使用して、観察者の動きを追跡するように、観察ウィンドウの角度位置が変化させられ得るディスプレイにおいて有利であり得る。
【０１２２】
図８は、光源２１の主な構成要素のみを示す。実際の実施形態においては、たとえば、バックライト３１の正面に位置するディフューザなどの特別の構成要素が存在し得る。
【０１２３】
図９は、本発明の第２の実施形態による、マルチビューのディスプレイ１８の概略平面図である。ディスプレイ１８はまた、方向性ディスプレイデバイス１９（この実施形態においてはデュアルビューディスプレイ）を備える。方向性ディスプレイデバイス１９は、デバイスに対する第１の方向範囲から主に見える第１のイメージを表示し得、デバイスに対する第２の方向範囲（第１の範囲とは異なる）から主に見える第２のイメージを表示し得る。方向性ディスプレイデバイス１９は、方向性ディスプレイデバイス１９を通る光を少なくとも主に第１および第２の方向範囲に向ける方向性バックライト２０によって照らされる。
【０１２４】
図６ａの実施形態のように、方向性ディスプレイデバイス１９は、任意の従来の方向性ディスプレイであり得、さらには説明されない。
【０１２５】
この実施形態の方向性バックライト２０は、その全面にわたって概ね均一に光を放出する光源３５を備える。光源３５からの光を主に第１および第２の方向に向ける光学装置は、光源３５の正面に提供される。配置３６は、イメージング素子３７のアレイを備える。この実施形態において、イメージング素子３７はレンズ状のレンズアレイを構成するが、本発明はイメージング素子３７についてこの特定の形に限定されない。
【０１２６】
バリヤ３８は、光源３５とイメージング素子３７との間に配置される。バリヤ３８は、光に対して不透明な領域３８ａと、光源からの光を透過させる領域３８ｂとを含む。イメージング素子３７は、図９の平面の中に広がり、バリヤ３８の透過領域３８ｂおよび不透明領域３８ａは、透過ストリップまたは不透明ストリップの形で、紙の平面の中に広がる。
【０１２７】
イメージング素子のアレイは、ディスプレイの表示面に対する法線方向に沿って、または近くに、光が向けられることを防止するかまたは実質的に防止するために、バリヤの不透明領域３８ａと実質的に位置合わせされる。バリヤの一つの不透明領域３８ａは、各イメージング素子３７の軸と位置合わせされる。したがって、イメージング素子３７に入射するすべての光は、イメージング素子の軸外の部分に入射するので、イメージング素子３７によって軸外の方向に向けられる。したがって、バックライト２０からの出力は、ディスプレイの軸に沿って向けられる光をほとんどまたはまったく含まず、バックライト２０によって放出される実質的にすべての光は、軸外の方向に向けられる。イメージング素子３７のイメージングパワーと、イメージング素子３７とバリヤ３８との分離と、バリヤの開口部３８ｂの幅およびピッチとは、バックライトが光を放出する方向が第１および第２の範囲と一致するように選択され、第１および第２の範囲において、方向性ディスプレイデバイス１９が第１および第２のイメージを表示する。図６ａの実施形態におけるように、ディスプレイ１８が第１および第２のイメージを表示する第１および第２の範囲は、法線方向を含む第３の方向範囲によって分離される。バックライトは、第３の方向範囲の少なくとも一部の中に光を実質的にまったく向けないように配置される。
【０１２８】
バリヤ３８の不透明領域３８ａは反射的であり、その結果、不透明領域３８ａに入射する光は、反射されて光源３５の中に戻る。次に、光は再び放出され得、バリヤの透過領域３８ｂを通過し得る。
【０１２９】
マルチビューのディスプレイの一部のアプリケーションにおいて、一部の光が法線方向に放出されることが望ましくあり得る。たとえば、デュアルビューディスプレイが自動車の中で使用されることが意図される場合には、後部座席の乗客のために第３のディスプレイを提供することが望ましくあり得、このビューは実質的に法線方向に向けられ得る。一部の光が法線方向に向けられることが望ましい場合には、図９の方向性バックライト２０は、バリヤの不透明領域３８ａを半透明領域によって置き換えることによって変更され得る。一部の光は半透明領域を通過し、バックライト２０はディスプレイ１８の軸に沿って一部の光を放出する。代替的には、不透明のバリヤストリップ３８ａは、半反射的かつ半透過的な領域によって置き換えられ得る。
【０１３０】
図１０は、本発明のマルチビューのディスプレイにおける使用に適切な別の方向性バックライト２０を示す。バックライトは、導波体３９と、第１および第２の光源４０、４１とを備える。各光源は、導波体の一つの側端部に沿って配置される。光源４０、４１によって放出される光は、導波体の各側端部を通して透過し、導波路を通して伝播する。導波体３９は、その周囲よりも大きな屈折率を有し、光は、最初は導波体の前面および後面において内部反射を受け、最終的には臨界角よりも小さな角度で導波体の前面に入射し、導波体の前面から放出される。
【０１３１】
光源４０、４１は、導波体３９の左および右の側端部にそって配置され、「左」および「右」という用語は、ディスプレイを見る観察者によって見られるときに構成要素がどのように知覚されるかを指している。図１１は、図１０のバックライト２１の輝度を、法線からの側方の角度分布として示す。輝度は、２つの最大値を含み、ディスプレイの法線のおのおのの側にひとつずつあることが理解される。輝度の最大値が生ずる角度は、導波体の幅および厚さと、導波体の屈折率と周囲の材料の屈折率との差とによって決定される。したがって、図１０の方向性バックライト２１は、本発明のマルチビューのディスプレイにおける使用に適切である。バックライトの出力輝度におけるひとつの最大値の角度位置が第１の方向範囲の中にあるように（その中で方向性ディスプレイデバイスが第１のイメージを表示する）、かつバックライトの出力輝度における第２の最大値の角度位置が第２の方向範囲の中にあるように（その中で方向性ディスプレイデバイスが第２のイメージを表示する）、バックライトが方向性ディスプレイを照らすように配置することによって、表示される第１および第２のイメージの輝度を増加させることが可能である。
【０１３２】
しかし、図１０のバックライト２１の出力輝度は、法線方向に近い方向についてゼロに近くなく、最大輝度の約７０％であることが留意される。このことは、図１０のバックライト２１が、法線方向において暗い表示を提供することが望ましいマルチビューのディスプレイにおける使用には適切ではないことを意味する。しかし、図１０のバックライト２１は、３つ以上のイメージを提供するマルチビューのディスプレイ、または従来の２方向性ディスプレイモードを与えるように切り替えられ得るマルチビューのディスプレイにおける使用には適切である。
【０１３３】
図１０のバックライト２１は、時分割多重のマルチビュー方向性ディスプレイにおいても使用され得る。このことは、一度に単一のイメージを表示するディスプレイデバイスをも備えるディスプレイに、図１０のバックライトを組み込むことによってなされ得る。そのイメージは、第１および第２の観察者に対する第１および第２の範囲を含む方向範囲の全体にわたって見え、第１および第２の範囲は、デバイスの表示面の法線に関して対向し合う側に、法線から離して配置される。ディスプレイデバイスは、任意の適切なディスプレイデバイスであり得、液晶ディスプレイデバイスであり得る。この場合もやはり、バックライトの出力輝度におけるひとつの最大値が第１の方向範囲の中にあるように、かつバックライトの出力輝度における第２の最大値の角度位置が第２の方向範囲の中にあるように、バックライトの出力輝度の角度位置が配置される。バックライトの出力輝度における輝度最大値は、好ましくは、デバイスにおいて２０°〜１４０°の角度を張る。これらは、デバイスにおいて、１３０°未満、１２０°未満、１１０°未満、１００°未満、または９０°未満の角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて、３０°を超える、４０°を超える、５０°を超える、６０°を超える、または７０°を超える角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて、約８０°の角度を張り得る。バックライトの出力輝度における最小値の位置は、ディスプレイの表示面の法線と実質的に一致するように配置される。
【０１３４】
このディスプレイを時分割多重の方向性ディスプレイとして操作するために、バックライトは、光が主に第１の方向範囲に向けられる一つのモードと、光が主に第２の方向範囲に向けられる別のモードとの間で切り替えられる。このことは、光源４０、４１を切り替えることによってなされ、その結果、これらは順々に照らされる。
【０１３５】
ディスプレイデバイスは、第１の時間フレームにおいて第１のイメージを表示するように、適切なコントローラによって制御され得る。第１のイメージが、たとえば第１の観察者に対する第１の方向範囲において表示されることが意図される場合には、バックライトは、この時間フレームにおいて主に第１の方向範囲において光を放出するように、しかるべく制御される。たとえば、コントローラは、この時間フレームにおいて、第１の光源４０がオンであり、かつ第２の光源４１がオフであるように、バックライトを制御し得る。したがって、第１の時間フレームにおいて、第１の観察者は、表示されたイメージを見得るが、第２の方向範囲に位置する第２の観察者は、イメージを見得ない（なぜならバックライトが第２の方向範囲において光を放出していないからである）。
【０１３６】
第２の時間フレームにおいて、ディスプレイデバイスは、たとえば第２の観察者に対して、第２の方向範囲において表示されることが意図される第２のイメージを表示するように、コントローラによって制御され得る。バックライトは、この時間フレームにおいて主に第２の方向範囲において光を放出するように制御される。たとえば、コントローラは、この時間フレームにおいて、第２の光源４１がオンであり、かつ第１の光源４０がオフであるように、バックライトを制御し得る。したがって、第２の時間フレームにおいて、第２の観察者は、表示されたイメージを見得るが、第１の方向範囲に位置する第１の観察者は、イメージを見得ない（なぜならバックライトが第１の方向範囲において光を放出していないからである）。
【０１３７】
第３の時間フレームにおいて、コントローラは、第１の光源４０が再びオンであり、かつ第２の光源４１が再びオフであるように、バックライトを制御し得る。ディスプレイデバイスは、第１の観察者のために意図される次のイメージを表示し得る（このことは、静止イメージの場合においては第１の時間フレームにおいて表示されるイメージと同じであり得、または動くイメージの場合においてはイメージのシーケンスの次のものであり得る）。したがって、第３の時間フレームにおいて、第１の観察者は表示されたイメージを見得るが、第２の観察者はイメージを見得ない。
【０１３８】
同様に、第４の時間フレームにおいて、コントローラは、第２の光源４１が再びオンであり、かつ第１の光源４０が再びオフであるように、バックライトを制御し得る。ディスプレイデバイスは、第２の観察者のために意図される次のイメージを表示し得る（このことは、静止イメージの場合においては第２の時間フレームにおいて表示されるイメージと同じであり得、または動くイメージの場合においてはイメージのシーケンスの次のものであり得る）。したがって、第４の時間フレームにおいて、第２の観察者は表示されたイメージを見得るが、第１の観察者はイメージを見得ない。
【０１３９】
光源が導波体の端部に横付けに配置される従来のバックライトにおいて、光源をディスプレイの上と下の側端部に沿って配置することは通常である。ディスプレイの幅は一般的にその高さよりも大きいので、導波体の上と下の側端部に沿って光源を配置することは、より長く、したがってより明るい光源が使用されることを可能にする。導波体の側端部に沿って光源４０、４１を提供する必要性によってもたらされ得る、バックライトの輝度におけるなんらかの低減を相殺するために、導波体３９の各側端部に沿って２つの光源を提供することが可能であり得る。光源４０、４１は、たとえば蛍光管または発光ダイオードのアレイであり得る。
【０１４０】
図１０の導波体３９は、代替的に、図６ｃの導波体２３の上のように、その後面の上にプリズムのアレイが提供され得る。導波体の後面の上にプリズムのアレイを提供することは、導波体から放出される光のコリメーションを改善し得る。提供される場合には、光チューブ４０、４１に直行する平面における出力光の広がりの角度シータ（θ）を低減するために、プリズムは、図１０の光チューブ４０、４１に対して平行に広がり得る。図６ｃを参照して説明されたように、プリズムは傾斜し得る。
【０１４１】
図１２ａは、本発明のさらなる実施形態によるマルチビューのディスプレイの概略平面図である。ディスプレイ４７は、第１および第２のイメージを表示するイメージディスプレイデバイスを備える。イメージディスプレイデバイスは、複数のピクセルを含むイメージディスプレイレイヤ４３を有する。明瞭さのために、イメージディスプレイデバイスの他の構成要素は図１２ａから省略されている。イメージディスプレイデバイスは、任意の適切なイメージディスプレイデバイスであり得、たとえば液晶ディスプレイデバイスであり得る。ディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイスの背後に配置されたバックライト４２によって照らされる。イメージは、空間的に多重化された態様で表示され得、図１２ａは、ピクセルの列が、左の観察者にとってのイメージ（Ｌによって示される）と、右の観察者にとってのイメージ（Ｒによって示される）とを、交互に表示していることを示す。ピクセルの列は、図１２ａの紙の平面の中に広がる。
【０１４２】
ディスプレイ４７のバックライト４２は、方向性バックライトではなく、光を一つの方向範囲において放出する。ディスプレイ４７には、第１および第２のイメージがそれぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にし、第１および第２のイメージがデバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止する、観察装置が提供される。第１および第２の範囲は、第３の範囲と重複しておらず、好ましくは、ディスプレイの表示面に対する法線に関して互いに対向し合う側にある。第１および第２の範囲は、上述の実施形態におけるように、表示面に対する法線に関して実質的に対称的であり得る。第１および第２の範囲の中心は、好ましくは、デバイスにおいて２０°〜１４０°の角度を張る。これらは、デバイスにおいて、１３０°未満、１２０°未満、１１０°未満、１００°未満、または９０°未満の角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて、３０°を超える、４０°を超える、５０°を超える、６０°を超える、または７０°を超える角度を張り得る。これらは、デバイスにおいて約８０°の角度を張り得る。観察装置は、第１のイメージが第２の方向範囲から見えることを、好ましくは防止し、第２のイメージが第１の方向範囲から見えることも、好ましくは防止する。
【０１４３】
図１２ａにおいて、観察装置は、カラーフィルタバリヤ４４を備える。カラーフィルタバリヤ４４は、不透明部分４６によって分離される複数の透過領域を備える。透過領域はそれぞれ、選択された波長範囲に対して透過性である。領域４５Ｇは、スペクトルの緑の波長の光を透過し、赤または青の光を透過しない。領域４５Ｒは、スペクトルの赤の部分の光を透過し、緑または青の光を透過しない。領域４５Ｂは、スペクトルの青の部分を透過し、赤または緑の光を透過しない。したがって、透過領域はそれぞれ、「緑領域」、「赤領域」、または「青領域」と呼ばれる。
【０１４４】
イメージディスプレイレイヤ４３は、カラーピクセルを備える。ピクセル４３Ｒは、バックライト４２からの、スペクトルの赤の部分の光を透過させるが、青および緑の光を遮断する。ピクセル４３Ｒは、スペクトルの赤の部分におけるイメージを生成し、したがって「赤ピクセル」と呼ばれる。同様に、ピクセル４３Ｇは、スペクトルの緑の部分における光のみを透過させるので、緑のイメージを生成し、「緑ピクセル」として知られる。ピクセル４３Ｂは、スペクトルの青の部分における光のみを透過させるので、「青ピクセル」として知られる。
【０１４５】
カラーフィルタバリヤにおける緑、赤、および青の領域は、特定の色の光を透過させる領域が、その色のピクセルの真正面に置かれないように、ピクセルに対して配置される。たとえば、カラーフィルタバリヤの緑領域４５Ｇは、緑ピクセル４３Ｇの正面には置かれない。カラーフィルタバリヤ４４の緑の開口部４５Ｇは、緑ピクセル４５Ｇに対して側方に位置を変えられる。したがって、緑ピクセル４３Ｇからの光は、ディスプレイ４７の表示面に対する法線に対して角度をなして、第１および第２の方向範囲において透過する。同様に、カラーフィルタバリヤの赤領域は、赤ピクセルの正面には置かれず、カラーフィルタバリヤの青領域４５Ｂは、赤ピクセル４３Ｒの正面には置かれない。したがって、赤ピクセルおよび青ピクセルからの光は、ディスプレイの表示面に対する法線方向に平行または近い方向において、カラーフィルタバリヤを透過しない。赤および青の光は、やはり、法線方向から離れた第１および第２の方向範囲において放出される。
【０１４６】
例として、図１２ａの実線矢印によって示されるように、カラーフィルタバリヤ４４における「青」領域４５Ｂは、実質的にその背後に直接的に置かれた赤ピクセル４３Ｒおよび緑ピクセル４３Ｇからの光を遮断する。
【０１４７】
この実施形態は、法線方向からの光を観察方向にリダイレクトしないことが留意される。実線矢印によって示されるように、バックライトによって法線方向に放出される光は、カラーフィルタバリヤによって遮断される。したがって、この実施形態は、観察ウィンドウの間に「ブラックウィンドウ」を生成するが、意図される観察方向に沿って放出される光の輝度を増加させない。
【０１４８】
「ブラックウィンドウ」の角度の範囲は、透過領域４５Ｂ、４５Ｇ、４５Ｒの幅によって決定される。透過領域４５Ｂ、４５Ｇ、４５Ｒの幅が小さくなるほど、黒い中央ウィンドウの角度の範囲は大きくなる。したがって、特定のディスプレイにおける透過領域４５Ｂ、４５Ｇ、４５Ｒの幅は、そのディスプレイに望ましい角度の範囲を有するブラックウィンドウを与えるように選択され得る。
【０１４９】
この実施形態におけるカラーピクセルは、周知のように、従来のイメージディスプレイレイヤの一面にカラーフィルタを提供することによって得られ得る。
【０１５０】
図１２ｂは、本発明のさらなるマルチビューのディスプレイ４８を示す。これもやはり、第１および第２のイメージを表示する方向性ディスプレイを備える。ディスプレイデバイスのイメージディスプレイレイヤ４３のみが示され、ディスプレイデバイスの他の構成要素は、明瞭さのために省略される。イメージディスプレイレイヤは、この場合もやはり、赤ピクセル４３Ｒ、緑ピクセル４３Ｇ、および青ピクセル４３Ｂを含む複数のカラーピクセルを備える、ピクセル化された（ｐｉｘｅｌｌａｔｅｄ）ディスプレイレイヤである。図１２ｂは、２つの交錯したイメージを表示するイメージディスプレイデバイスを示し、左および右の観察者にとってのイメージは、Ｌ（左のイメージを表示するピクセル列について）およびＲ（左のイメージを表示するピクセル列について）によって示される、代わるがわるのピクセル列の上に表示される。
【０１５１】
図１２ｂのマルチビューのディスプレイ４８は、第１および第２のイメージがそれぞれ第１および第２の角度範囲から見えることを可能にする観察装置をさらに備える一方で、第１および第２のイメージがデバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止する。この実施形態において、観察装置は２つの視差バリヤ４９、５０を備える。第１の視差バリヤ４９は、イメージディスプレイレイヤ４３の正面に配置され、第２の視差バリヤ５０は、第１の視差バリヤの正面に配置される。各視差バリヤは、不透明領域４９ｂ、５０ｂによって分離される透過領域４９ａ、５０ａを備える。透過領域４９ａ、５０ａおよび不透明領域４９ｂ、５０ｂは、紙の平面の中に広がるので、それぞれ透過性のストリップまたは不透明のストリップの形を有する。２つの視差バリヤ４９、５０は、第２の視差バリヤ５０の透過領域５０ａが第１の視差バリヤ４９の透過領域４９ａの正面に配置されないように、配置される。２つの視差バリヤは、第２の視差バリヤ５０における透過領域５０ａが第１の視差バリヤの不透明領域４９ｂの正面に配置され、かつ第２の視差バリヤ５０の不透明領域５０ｂが第１の視差バリヤの透過領域４９ａの正面に配置されるように、配置される。ディスプレイの表示面の法線に平行または近い方向においてバックライト４２から放出される光は、視差バリヤ４９、５０の一方または他方によって遮断される。このことは、図１２ｂにおける黒い実線矢印５１によって示される。２つの視差バリヤは、第１の視差バリヤ５０における透過領域５０ａが第１の視差バリヤにおける透過領域４９ａに対して側方にオフセットされるように、配置されるので、第２の視差バリヤ５０から出る光は、図１２ｂに示されるように、第１および第２の方向範囲に進む。この実施形態もやはり、第１および第２のイメージがデバイスの表示面に対する法線を含む方向範囲から見えない、マルチビューのディスプレイを提供する。
【０１５２】
２つのバリヤ４９、５０のうちの一方または両方は、バックライト４２とピクセル化されたディスプレイデバイスとの間に配置され得る。２つのバリヤ４９、５０のうちの一方または両方が、バックライト４２とピクセル化されたディスプレイデバイスとの間に配置される場合には、不透明部分によって遮断されるいかなる光もバックライトに戻されて、次に再放出され得るように、バックライト４２に最も近いバリヤの不透明領域が反射的であることが好ましい。
【０１５３】
第１および第２の範囲の間の「ブラックウィンドウ」の角度の範囲は、２つの視差バリヤ４９、５０の透過領域４９ａ、５０ａの幅によって決定され、視差バリヤの透過領域の幅が小さいほど、黒い中央ウィンドウの角度の範囲が大きくなる。したがって、特定のディスプレイにおける透過領域４９ａ、５０ａの幅は、そのディスプレイに望ましい角度の範囲を有する黒い中央のウィンドウを与えるように選択され得る。
【０１５４】
図１２ｃは、本発明のさらなる実施形態によるマルチビューのディスプレイ５２を示す。このマルチビューのディスプレイ５２もやはり、第１および第２のイメージを表示するディスプレイデバイスを備える。ディスプレイデバイスのイメージディスプレイレイヤ４３のみが示され、ディスプレイデバイスの他の構成要素は、明瞭さのために省略される。イメージディスプレイレイヤ４３もやはり、カラーピクセルを備えるピクセル化されたディスプレイレイヤである。ピクセル４３Ｒは赤ピクセルであり、ピクセル４３Ｇは緑ピクセルであり、ピクセル４３Ｂは青ピクセルである。イメージディスプレイレイヤ４３は、２つの交錯されたイメージを表示するように示され、左および右の観察者にとっての左のイメージおよび右のイメージは、図１２ｃにおけるＬおよびＲによって示される代わるがわるのピクセル列の上に表示される。
【０１５５】
この実施形態におけるイメージディスプレイレイヤ４３には、ピクセルの間のブラックマスクが提供される。すなわち、隣接するピクセルの間のイメージディスプレイレイヤの領域５３は、バックライト４２からの光に対して非透過性にされる。
【０１５６】
ディスプレイ５２は、イメージディスプレイレイヤ４３の正面に配置される視差光学素子４９をさらに備える。図１２ｃの実施形態において、視差光学素子は、不透明部分４９ｂによって分離される透過部分４９ｂを有する従来の視差バリヤである。不透明部分４９ｂおよび透過部分４９ａは、紙の平面の中に広がる。
【０１５７】
視差光学素子４９は、イメージディスプレイレイヤの上に表示される２つのイメージを空間的に分離する役割を果たすので、一つのイメージは第１の方向範囲に沿って表示され、第２のイメージは第１の方向範囲とは異なる第２の方向範囲に沿って表示される。視差光学素子がこれを行う態様は、従来のものであり、さらに説明されない。しかし、この実施形態において、イメージディスプレイレイヤ４３の隣接するピクセルの間のブラックマスクの不透明部分５３の存在は、ディスプレイ５２の表示面の法線に沿うかまたは近い方向に透過される光の輝度を低減する。視差光学素子およびイメージディスプレイレイヤは、可能な限り、イメージディスプレイレイヤのブラックマスクの不透明部分５３が視差バリヤ４９における開口部４９ａの背後に配置されるように、配置される。したがって、ブラックマスクの不透明部分５３は、ディスプレイの表示面の法線に平行かまたは近い方向において、光が視差バリヤの開口部４９ａを透過することを防止する。したがって、図１２ｃのディスプレイ５２は、デバイスの表示面の法線方向に平行かまたは近い方向において、はるかに低い輝度の光を放出する。したがって、たとえば、図５ａに示されるイメージ混合領域において放出される光の輝度は、従来のディスプレイにおけるよりも、ディスプレイ５２においてはるかに低い。
【０１５８】
黒い中央のウィンドウの角度の範囲は、非透過性のブラックマスク領域５３の幅によって決定され、非透過性のブラックマスク領域の幅が大きいほど、黒い中央のウィンドウの角度の範囲は大きくなる。したがって、特定のディスプレイにおける非透過性のブラックマスク領域の幅は、そのディスプレイに望ましい角度の範囲を有する黒い中央ウィンドウを与えるように選択され得る。
【０１５９】
図１３は、本発明のさらなる実施形態によるマルチビューのディスプレイ７０を示す。ディスプレイ７０もやはり、均一に放出するバックライト４２の正面に配置されるイメージディスプレイデバイスを備える。イメージディスプレイデバイスは、ピクセル４３を有するイメージディスプレイレイヤを有する。イメージディスプレイレイヤは、上述の実施形態において説明されたように、２つのイメージを表示することが可能であり、上述の実施形態におけるように、イメージディスプレイデバイスの他の構成要素は、明瞭さのために省略される。
【０１６０】
マルチビューのディスプレイ７０は、イメージディスプレイデバイスの上に表示される第１および第２のイメージがそれぞれ第１および第２の方向範囲において見られることを可能にする観察装置をさらに備える一方で、第１および第２のイメージがデバイスの表示面に対する法線を含む第３の方向範囲から見えることを防止する。この実施形態において、観察装置は、透過部分５４ａと不透明部分５４ｂとを有する視差バリヤ５４を備える。この実施形態において、視差バリヤ５４の透過部分５４ａは、偏光する開口部であり、一つの偏光の光を透過させる一方で、直交する偏光の光を実質的に遮断する。ピクセル４３は、第１の偏光状態または第２の偏光状態のいずれかの光を放出する。図１３において、２つの偏光状態は、Ｐ直線偏光状態およびＳ直線偏光状態になるように取られる。ピクセル４３は、「Ｓ」または「Ｐ」でラベリングされることによって、それぞれＳ偏光を有する光またはＰ偏光を有する光のどちらを示すかを示す。視差バリヤ５４の透過部分５４ａもまた、ＰまたはＳでラベリングされることによって、それぞれＳ偏光を有する光またはＰ偏光を有する光のどちらを透過させるかを示す。
【０１６１】
視差バリヤ５４は、特定の偏光の光を透過させる開口部５４ａが、その偏光の光を放出するピクセルの正面にないように配置される。したがって、Ｐ偏光状態を透過させる開口部５４ａは、Ｐ偏光状態を放出するピクセル４３の正面には配置されず、Ｓ偏光状態を透過させる開口部５４ａは、Ｓ偏光状態を透過させるピクセル４３の正面には配置されない。結果として、一つの偏光状態のピクセルによって放出される光は、ディスプレイの表示面の法線とは異なり、かつ法線に関して対向し合う側にある、第１および第２の方向範囲においてのみ、視差バリヤ５４を通過し得る。たとえば、法線方向に平行かまたは近い方向においてＳピクセルによって放出される光は、Ｐ偏光のみを透過させる開口部５４ａ、または偏差バリヤの不透明部分５４ｂに入射するので、遮断される。したがって、この実施形態のディスプレイによって法線方向または法線方向に近い方向に放出される光の輝度は低い。したがって、デバイスは２つのイメージの観察ウィンドウの間にブラックウィンドウを提供する。
【０１６２】
ブラックマスク（図示せず）は、隣接するピクセル４３の間に提供される。黒い中央ウィンドウの角度の範囲は、ブラックマスク：ピクセル比を変更することによって変化させられ得る（ピクセルピッチを一定に保ちながら）。隣接するピクセルの間のブラックマスクの幅が大きいほど、黒い中央ウィンドウの角度の範囲が大きくなる。
【０１６３】
黒い中央ウィンドウの角度の範囲もまた、視差バリヤ５４の偏光する開口部５４ａの幅によって決定される。黒い中央ウィンドウの角度の範囲は、偏光する開口部の幅を変えることによっても変化させられ得る（開口部のピッチを一定に保ちながら）。視差バリヤの偏光する開口部の幅が小さいほど、黒い中央ウィンドウの角度の範囲が大きくなる。
【０１６４】
図１４ａは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ５４を示す。ディスプレイもやはり、バックライト４２の正面に配置されるディスプレイデバイスを備える。ディスプレイデバイスは、上記の実施形態について上述された態様で第１および第２のイメージを表示し得るピクセル化されたディスプレイレイヤを有する。この実施形態において、ディスプレイデバイスは、フルカラーディスプレイデバイスであり、赤ピクセル４３Ｒ、緑ピクセル４３Ｇ、および青ピクセル４３Ｂを有する。各表示されるイメージが視角の特定の各範囲のみから見えることを確実にするための視差光学素子などの、ディスプレイデバイスの他の構成要素は、明瞭さのために図１４ａから省略される。
【０１６５】
ディスプレイ５５は、イメージディスプレイレイヤ４３の上に表示される第１および第２のイメージがそれぞれ第１および第２の方向範囲から見えることを可能にする観察装置がさらに提供される一方で、第１および第２のイメージがディスプレイの表示面の法線２ａを含む第３の方向範囲から見えることを防止する。この実施形態において、観察装置は、複数のブラッグスタック（Ｂｒａｇｇ  ｓｔａｃｋ）５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂを備え、イメージディスプレイレイヤ４３の各ピクセルの正面に一つのブラッグスタックが配置される。周知のように、ブラッグスタックは、部分的に反射的で部分的に透過的である複数のレイヤを備える。光がブラッグスタックに垂直に通過するときに、ブラッグスタックの種々のレイヤから反射される光の間に干渉が生じるように、レイヤは配置される。このようにして、法線方向においてブラッグスタックを通過する光を遮断するブラッグスタックを提供することが可能である。
【０１６６】
レイヤの屈折率、レイヤの厚さ、およびレイヤの数などの、各ブラッグスタックのパラメータは、各カラーピクセルについて最適化される。したがって、赤ピクセル４３Ｒの正面のブラッグスタック５６Ｒは、ブラッグスタックを通して法線方向に伝播する赤の光の透過を遮断するように、最適化される。同様に、緑ピクセルの正面のブラッグスタック５６Ｇは、法線方向における緑の光の透過を遮断するように最適化され、青ピクセルの正面に配置されるブラッグスタック５６Ｂは、法線方向における青の光の透過を遮断するように最適化される。したがって、図１４ａのディスプレイ５５は、デバイスの表示面に対する法線方向における光をほとんどまたはまったく放出しない。なぜならこの光はブラッグスタック５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂによって遮断されるからである。
【０１６７】
しかし、ブラッグスタックは、法線方向とは著しく異なる方向の角度でスタックを通過する光を遮断しない。したがって、図１４ａの矢印５７、５７’によって示されるように、ディスプレイ５５は、法線方向から著しく異なる方向に光を放出する。したがって、ディスプレイ５５は、第１および第２の方向に沿ってそれぞれ第１および第２のイメージを表示する一方で、第１および第２のイメージの間に実質的に黒いウィンドウを提供する。
【０１６８】
この実施形態は、ブラッグスタックに限定されない。たとえば、コレステリック液晶、または薄い金属フィルムによって形成されたリフレクタなどの、特定の波長の軸上の光を反射する一方でその波長の軸外の光を透過させる、任意の適切なカラー感受性リフレクタ（ｃｏｌｏｕｒ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が使用され得る。
【０１６９】
図１４ｂは、本発明のディスプレイにおける使用に適切な、さらなる方向性バックライト２０を示す。バックライト２０は、光源２１と、バックライトからの光を第１および第２の方向範囲に向ける光学装置２２とを備える。光源２１は、面にわたって光を放出する任意の光源であり得、たとえば、図１０に示されるような、導波体と、導波体の各側端部に沿って配置される一つ以上の光源とによって形成され得る。
【０１７０】
光学装置は、たとえば、ブラッグスタック、コレステリック液晶、または薄い金属フィルムのスタックによって形成されたリフレクタなどの、カラー感受性リフレクタ５６を備える。カラー感受性リフレクタ５６は、バックライトの軸に沿って伝播する光を反射するように配置される。しかし、バックライトの軸に対してある角度で伝播する光は透過させられる。したがって、方向性バックライト２０は、その軸に沿って実質的に光を放出しない。放出される光の輝度は、バックライトの軸からの角度が増加するにつれて増加し、第１の角度において最大値に達する。その第１の角度について、その角度で伝播する光に対する実際のフィルム分離が、建設的干渉に関するブラッグ条件を満たす。軸からの角度がさらに増加するにつれて、放出される光の輝度が減少する。（原理上は、さらなる輝度の最大値が、軸からのより高い角度において得られ得るが、輝度における第１の最大値が±３０〜４０°の角度で生ずるように配置される場合には、０°〜±９０°の角度範囲における第２の輝度最大値はありそうにない。）
図１５は、本発明のさらなる実施形態によるマルチビューのディスプレイ５８を示す。ディスプレイ５８は、バックライト４３と、たとえばデュアルビューディスプレイなどの方向性ディスプレイデバイス５９と、マルチビューのディスプレイ５９の正面に配置される方向性散乱体６０とを備える。方向性ディスプレイデバイス５９は、当該技術分野において公知であるように、第１のイメージが第１の方向範囲から見えて、第２のイメージが第１の範囲とは異なる第２の方向範囲から見えるように、２つのイメージを表示する。
【０１７１】
方向性散乱体６０は、ディスプレイの法線軸に沿って伝播する光を散乱することに効果があるので、ディスプレイが法線方向において眺められるときに見られるイメージを散乱させる。したがって、表示面の法線方向に平行または近い方向に沿ってディスプレイを見る観察者は、イメージを見ない。なぜなら、イメージは方向性散乱体によって不鮮明にさせられるからである。しかし、方向性散乱体は、傾斜した角度で方向性散乱体を通過する光を散乱させない。したがって、方向性ディスプレイデバイス５９の上に表示される２つのイメージは、通常の視角において見える。上述のように、デュアルビューディスプレイについての一般的な視角は、法線方向から±４０°であり、法線方向に対して±４０°の角度で方向性散乱体に入射する光は散乱されない。したがって、意図される観察方向における２つのイメージの表示は、方向性散乱体６０によって影響されない。
【０１７２】
したがって、ディスプレイ５８が左または右から見られるときには、通常のマルチビューの方向性ディスプレイのように見える。なぜなら、方向性散乱体６０は、これらの方向を通過する光に影響を有さないからである。しかし、ディスプレイが法線方向に沿って見られるときには、デュアルビューディスプレイ５９によって法線方向に放出される光は方向性散乱体６０によって散乱させられるので、観察される輝度は低い。ディスプレイ５８が法線方向において見られるときには、方向性散乱体によって引き起こされる散乱によって不鮮明に見えることが留意されるべきである。このことは、従来のデュアルビューディスプレイに起こり得るような２つのイメージの混合を見ることよりも好ましい。
【０１７３】
この実施形態に適切な方向性散乱体は、住友化学株式会社の「Ｌｕｍｉｓｔｙ」（登録商標）方向性散乱フィルムである。
【０１７４】
不鮮明にされたイメージが見られる領域の角度の範囲は、方向性散乱フィルムによって散乱させられる入射角の範囲に依存する。したがって、異なる方向性散乱フィルムを使用することによって、不鮮明にされたイメージが見られる領域が、異なる角度の範囲を有する、ディスプレイを提供することが可能である。
【０１７５】
図１２ａ〜１５の実施形態において、バックライト４２は、平行にされたバックライトではないが、たとえばランベルト（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）バックライトなどの任意の従来のバックライトであり得る。
【０１７６】
図１６ａは、本発明によるさらなるマルチビューのディスプレイ６１の概略平面図である。ディスプレイは、第１および第２のイメージを表示するディスプレイデバイスと、バックライト４２と、視差バリヤ４９とを備える。ディスプレイデバイスのピクセル化されたディスプレイレイヤ４３のみが図１６ａに示される。イメージディスプレイレイヤ４３および視差バリヤ４９は、図１２ｃのディスプレイ５２の視差バリヤおよびイメージディスプレイレイヤと概ね対応し、これらの構成要素の説明は繰り返されない。
【０１７７】
図１６ｂは、視差バリヤ４９における透過性開口部４９ａの幅がイメージディスプレイレイヤ４３のピクセルの幅と同様である場合についての、図１６ａのディスプレイ６１のイメージディスプレイレイヤ４３および視差バリヤ４９を通る光の透過を示す。図１６ｂにおいて理解され得るように、イメージディスプレイレイヤおよび視差バリヤの透過率は、ディスプレイの表示面に対する法線から約±４０°の角度において最大値を有する。法線方向においては実質的にまったく光が透過せず、出力光は、±４０°に集中する第１および第２の方向範囲の中に主に向けられる。したがって、ディスプレイは第１および第２のイメージの間に中央の黒いウィンドウを提供する。
【０１７８】
しかし、図１６ｂに示される透過率は、透過率が最大になる視角のあたりの視角の変化によって急に変化する。このことは、観察者が頭を左右に動かす場合に、観察者によって見られるイメージの輝度が著しく変化することを意味し、観察者にとって、気が散り得、不愉快であり得る。
【０１７９】
したがって、本発明の実施形態によると、バックライト４２は、すべての方向に実質的に均一な輝度で放出する従来のバックライトではない。この実施形態において、バックライトによって放出される光の輝度は、放出の角度に依存し、角度による輝度の変化は、イメージディスプレイレイヤおよび視差バリヤ４９の透過率における角度変化を少なくとも部分的に補償するように選択される。
【０１８０】
図１７ａは、バックライト４２によって放出される光の輝度の理想的な角度分布を示す。この理想的な分布において、バックライトはディスプレイの表示面に対する法線と平行かまたは近い方向に光をまったく放出し得ない。バックライトからの出力光は、意図される観察方向、この場合は±４０°のあたりに集中し得る。しかし、輝度は意図される視角において最大値ではなく、実際には、意図される各視角において局所的な最小値を表示する。
【０１８１】
ディスプレイ６１によって放出される光の全般的な角度分布は、図１７ｂに示される。全般的な輝度は、図１６ｂに示されるイメージディスプレイレイヤおよびバリヤの透過率によって図１７ａに示されるバックライトの輝度分布を乗算することによって得られる。図１７ｂにおける全般的な輝度分布において、輝度は意図される視角において最大値を示さないが、むしろ輝度のプラトー６２ａ、６２ｂを示し、各プラトーは、意図される視角のうちの一つのあたりに集中する。全般的な輝度は、プラトー領域６２ａ、６２ｂにおける視角の変化によって著しく変化しない（理想的な場合においてプラトー６２ａ、６２ｂにおける変化をまったく示し得ない）。プラトー領域６２ａ、６２ｂは、シータ４°〜シータ３°およびシータ１°〜シータ２°の角度範囲にわたって広がっており、ディスプレイの全般的な輝度は、視角がプラトー領域の外側になるまでは顕著に変化しない。この実施形態のディスプレイ６１を見る観察者は、シータ１〜２またはシータ３〜４の視角範囲の中に留まるという条件で、輝度における顕著な変化をまったく経験しない。
【０１８２】
好ましい実施形態において、ディスプレイ６１は、表示面に対する法線に関して対称的な観察特性を有する。この場合は、シータ３＝シータ１、かつシータ２＝シータ４である。
【０１８３】
図１８ａは、図１７ａに示されるものと同様の出力輝度の角度分布を有するバックライト４２の概略平面図である。バックライト４２は、実質的に等方性の輝度分布でその面にわたって光を放出する広がった光源６３を備える。
【０１８４】
複数のイメージング素子６５は、光源６３の正面に配置される。イメージング素子は、たとえばレンズ状のレンズアレイを構成し得る。視差バリヤ６４は、イメージング素子６５と光源６３との間に配置される。視差バリヤは、非透過領域６４ｂによって分離される複数の透過領域６４ａを備える。視差バリヤの光透過領域６４ａおよび非透過領域６４ｂは、図１８の紙の平面の中に概ね広がる。
【０１８５】
視差バリヤの透過領域６４ａは、その幅にわたって均一な透過性を有しない。各透過領域６４ａの透過率は、その幅にわたるほぼ中間に局所的な最小値を有する。視差バリヤ６４の透過率の一つのあり得るプロフィールが、図１８ｂに示される。
【０１８６】
視差バリヤおよびイメージング素子は、視差バリヤの透過領域６４ａがイメージング素子のいずれかの軸上に配置されないように、配置される。イメージング素子６５は、視差バリヤの透過開口部のイメージを形成し、透過開口部はイメージング素子の軸上に配置されないので、開口部のイメージは軸外の方向に向けられる。すなわち、それらは、ディスプレイの表示面に対する法線に沿わない方向に向けられる。透過開口部６４ａのイメージが形成される方向は、たとえば、イメージング素子のイメージングパワー、またはイメージング素子とバリヤとの距離を変化させることによって、変化させられ得る。
【０１８７】
さらに、透過開口部６４ａの透過率がその幅に沿ったほぼ中間に局所的な最小値を有するので、透過開口部６４ａのうちの一つのイメージの輝度もまた、イメージの幅に沿ったほぼ中間に局所的な最小値を表示する。したがって、図１７ｂに示されるものと同様の角度に対する輝度のプロフィールが得られる。
【０１８８】
透過開口部６４ａは、基板にわたって、不透明な材料を、堆積される材料の厚さが一定でないように堆積させることによって、得られ得る。開口部の透過率は、堆積される材料の厚さの逆数に応じて変化し、局所的な最小値を有する透過率プロフィールは、材料を適切に堆積することによって得られ得る。代替的に、局所的な最小値を有する透過率プロフィールを得るために、変化する厚さで反射性材料が堆積され得、このことは、バリヤによって遮断される光が光源６３の中に反射され得、次に再放出され得るという利点を有し得る。
【０１８９】
図１９は、本発明のさらなる方向性バックライトを示す。図１９のバックライトは、第１の導波体６８と、第１の導波体の側端に沿って配置される一つ以上の第１の光源６９とを備える。図１９においては２つの第１の光源６９が示され、第１の導波体７４の対向する側端部６８ａ、６８ｂに沿って配置されるが、本発明はこの特定の構成に限定されず、一つのみの光源または２つ以上の光源が提供され得る。光源６８は、第１の導波体の各側端部のすべてまたは実質的にすべてに沿って、好ましくは広がり、たとえば蛍光管であり得る。
【０１９０】
拡散ドットが、第１の導波体６８の後面６８ｃの選択された領域７０に提供される。ドットが存在する領域７０は、たとえばストライプ状の形であり得、図１９の紙の平面の中に広がり得る。第１の導波体の中に伝播する光が、拡散ドットが提供される導波体の後面６８ｃの領域７０に入射する場合には、光は、鏡によるようには反射されず、むしろ第１の導波体の外に拡散される（図１９において、観察者は頁の一番上におり、光は、第１の導波体６８から外に、概ね上方への方向に拡散されると想定される）。
【０１９１】
光は、拡散ドットが存在する領域７０のみにおいて、第１の導波体６８から外に拡散され、拡散ドットのないところの導波体６７からは光が放出されない。したがって、第１の導波体６８は、光を放出する領域（拡散ドットが存在する領域７０に対応する）を有し、顕著に光を放出しない領域を有する。拡散ドットが提供される領域７０が、図１９にける紙の平面の中に広がるストライプ状の形を有する場合には、光を放出する第１の導波体６８の領域は、サイズ、形および位置において視差バリヤの透過領域に対応し、光を放出しない第１の導波体６８の領域は、サイズ、形および位置において視差バリヤの不透明領域に対応する。したがって、視差バリヤは第１の導波体６８の前面６８ｄにおいて事実上画定される。
【０１９２】
拡散ドットのない第１の導波体６８の面は、これらの面から光が散乱されないことを確実にするために、吸収性の材料で被覆され得る。このことは、視差バリヤの不透明領域に対応するように意図される導波体の面によって放出される光の輝度を低減させる。
【０１９３】
拡散ドットは、拡散構造、回折構造、または微細屈折構造からなり得る。光が、拡散ドットが提供されるところの領域７０から拡散され、かつ拡散ドットが提供されないところの領域においては顕著に拡散されないことを条件に、これらの正確な構造は重要ではない。
【０１９４】
レンズアレイ７１（たとえばレンズ状のレインズアレイ）などのイメージング手段が、第１の導波体６８の正面に配置される。レンズアレイは、第１の導波体６８から放出される光を、主に第１の方向（または第１の方向範囲）７２および第２の方向（または第２の方向範囲）７３の中に向ける。第１の方向（または第１の方向範囲）７２と第２の方向（または第２の方向範囲）７３とは、法線方向を含む第３の方向範囲によって好ましくは分離される。光は主に、第１および第２の方向（または第１および第２の方向範囲）７２、７３に向けられるので、第１および第２の方向（または第１および第２の方向範囲）７２、７３における光の輝度は、第３の方向半における輝度よりも大きい。主に第１の方向（または第１の方向範囲）７２および第２の方向（または第２の方向範囲）７３は、法線方向に関して対向し合う側にあり、好ましくは法線に関して対称的である。
【０１９５】
図１９のバックライトは、方向性ディスプレイとともに使用されることに特に適切である。代表的なデュアルビューディスプレイは、たとえば２つのイメージを表示し、イメージは法線方向に関して対向し合う側に位置する方向に沿って表示される。図１９のバックライトは、主にデュアルビューディスプレイによって２つのイメージが表示される方向の中に光を向けるので、明るいイメージを生成する。対照的に、従来のバックライトは、法線方向に沿って最大の輝度を有し、軸外の方向から見られたときに低い輝度を有する。
【０１９６】
４ビュー照明システムは、マイクロレンズの２Ｄアレイと、拡散ドットの２Ｄアレイとを使用することによって、作成され得る。これは、２つのビューの上に２つのビューが配置された４つのビューを提供するので、ビューの水平分割と垂直分割との両方を提供する。
【０１９７】
図２０は、本発明のさらなる方向性バックライトを示す。このバックライトは、拡散ドットが提供される領域７０を有する第１の導波体６８と、放出される光を２つの好ましい方向（または方向範囲）７２、７３に向けるレンズアレイまたは他のイメージング手段とを提供されるという点において、図１９のバックライトと同様である。図２０のバックライトは、第２の導波体７４と、第２の導波体７５の各側端にそって配置される第２の光源７５とをさらに備える。図２０においては２つの光源７５が示され、第２の導波体７４の対向する側端部に沿って配置されるが、一つのみの光源または２つ以上の光源が使用され得る。光源７５は、第２の導波体の各側端部のすべてまたは実質的にすべてに沿って好ましくは広がり、たとえば蛍光管であり得る。
【０１９８】
拡散ドット７６が、第２の導波体７５の実質的に前面全体にわたって提供される。したがって、第２の光源７５が照明されるときに、光は、第２の導波体の前面から、その面のほとんどにわたって、外に拡散する。したがって、図２０のバックライトは、「パターン化されたモード」と「均一モード」との間で切り替え可能である。「パターン化されたモード」においては、第１の光源６９が照明され、第２の光源７５は照明されない。光は第１の導波体６８のみにおいて伝播し、バックライトは光を放出する領域を有し（これらの領域は第１の導波体の上に拡散ドットが存在するところの領域７０に対応する）、光を放出しない領域を有する（これらの領域は拡散ドットが存在しないところの領域に対応する）。「均一モード」において、第２の光源７５が照明され、光は第２の導波体７４において伝播する。拡散ドット７６が第２の導波体７４の実質的に前面全体にわたって提供されるので、バックライトは「均一モード」においてその全面にわたって実質的に均一な照明を提供する。図２０のバックライトを提供されるディスプレイは、バックライトを「パターン化されたモード」から「均一モード」に切り替えることによって、方向性ディスプレイモードから従来の２Ｄディスプレイモードに切り替えられ得る。
【０１９９】
「均一モード」において、第１の光源６９は、照明され得るかまたは照明され得ない。望まれる場合には、第１の光源は連続的にオンに保たれ得、第２の光源７５をオンまたはオフに切り替えることによって、バックライトはそれぞれ「均一モード」または「パターン化されたモード」のいずれかにされる。（均一モードにおいて、パターン化された導波体を照明し続けることは、バックライトの面にわたる輝度に何らかの変化をもたらし得るが、このあり得る不利は、第２の光源７５のみを切り替える必要性によって、一部のアプリケーションにおいて補われ得る）。
【０２００】
第１の導波体の後面６８ｃにおいて内部反射が生じることを確実にするために、第１の導波体６８と第２の導波体７４との間のスペースが、第１の導波体６８よりも低い屈折率を有することが必要である。このことは、第１の導波体６８と第２の導波体７４との間に空気ギャップを提供することによって都合良く達成され得るか、あるいは代替的に、第１の導波体６８と第２の導波体７４との間のスペースが、低い屈折率を有する光透過性材料によって充填され得る。
【０２０１】
図１９および２０の実施形態において、光源６９、７５からの距離が増加するにつれて減少する、導波体の中を伝播する光の輝度を補償するために、拡散ドットの密度は、空間的な照明均一性を変化させるように調整され得る。このことは、図２０の実施形態における両方の導波体に適用され得る。
【０２０２】
拡散ドットが第１の導波体６８の上に提供されるところの領域７０の後面は、たとえば金属被覆を適用することによって、反射的にされ得る。これがなされる場合には、下方に拡散されるいずれの光も観察者に対して反射し返される。（図２０のバックライトにおいて、拡散ドットが第１の導波体６８の上に提供されるところの領域７０の後面が反射的にされる場合には、均一な照明モードを得るために、第１の光源および第２の光源が照明される必要がある。なぜなら、レフレクタは、第２の導波体７４から拡散された光を遮断し得るからである。
【０２０３】
各導波体には、反射防止コーティング（図示せず）が提供され得る。
【０２０４】
図２１は、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。バックライト２０は、光源２１と、バックライトからの光を第１および第２の角度範囲の中に向ける光学装置とを備える。
【０２０５】
光源２１は、面にわたって光を放出する任意の光源であり得、たとえば、図１０に示されるように、導波体と、導波体の各側端部にそって配置された一つ以上の光源とによって形成され得る。
【０２０６】
光学装置２２は、少なくとも一つの直線偏光器と、少なくとも一つの波長板とを備える。偏光器およびリターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）は、第１および第２の角度範囲において伝播する光が、バックライトの軸に沿って伝播する光の透過率よりも実質的に大きい透過率を有するように、配置され、好ましくは、バックライトに沿って伝播する光は、遮断されるか、あるいは低い透過率によって透過させられる。
【０２０７】
図２１に示される特定の光学装置２２は、第１および第２の直線偏光器７９、７７と、第１の偏光器７９と第２の偏光器７７との間に置かれる波長板とを備える。直線偏光器は、その透過軸を互いに平行にして配置される。波長板の厚さは、バックライトの軸に沿って伝播する光について、波長板がラムダ／２であるように選択される。
【０２０８】
バックライトの軸に沿って伝播する光は、第１の偏光器７９によって平面偏光に変換され、その偏光面が波長板７８によって９０°回転させられる（なぜなら、波長面は、バックライトの軸に沿って伝播する光について、ラムダ／２を構成するからである）。波長面７８から出る光の偏光面は、ここで、第２の偏光器７７の透過軸に対して９０°であり、したがって、光は第２の偏光器７７によって吸収される。したがって、光学装置は、バックライトの軸に沿って実質的に光をまったく透過させない。
【０２０９】
バックライトの軸に対してある角度で伝播する光は、第１の偏光器７９によって平面偏光に変換される。しかし、波長板７８は、バックライトの軸に対してある角度で伝播する光については、ラムダ／２波長面として働かない（なぜなら、バックライトの軸に対してある角度で伝播する光によって経験される波長面７８の実質的な厚さは、波長面の実際の厚さよりも大きいからである）。したがって、バックライトの軸に対してある角度で伝播する光は、その偏光面が波長面７８によって９０°回転させられるので、第２の偏光器に入射する軸外の光の偏光方向は、第２の偏光器７７の透過軸に対して９０°ではない。したがって、バックライトの軸に対してある角度で伝播する光は、第２の偏光器によって透過させられ、伝播方向とバックライトの軸との間の角度が増加するにつれて、透過率が増加する。輝度は、波長板が偏光面を１８０°回転させる、軸に対してその角度で伝播する光について最大値に達し、伝播方向と軸との間の角度がさらに増加するにつれて、減少する。（原理上は、より高い角度においてさらなる輝度最大値が得られ得るが、輝度の第１の最大値が±３０〜４０°の角度で生じるように配置される場合には、０°〜９０°の角度範囲において第２の輝度最大値はありそうにない。）
図１９、２０、および２１のバックライトは、ディスプレイパネルを照明するために使用され得、そのディスプレイパネルは、たとえば図６ａに示される態様において、従来のディスプレイパネルまたは方向性ディスプレイパネル（デュアルビューディスプレイパネルなど）であり得る。
【０２１０】
図８、９、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４、および１５に示されるバックライトと、図１８ａおよび２１に示される光源とは、それぞれ導波体の側端部に沿って配置される一つ以上の光源によって照明される導波体の一般的な形を有し得る。バックライトが、図１０に示されるような、導波体の一つの側端部に沿って配置される一つ（またはそれ以上）の光源と、導波体の対向する側端部に沿って配置される一つ（またはそれ以上）の光源とを備える場合には、これらの実施形態は、図１０を参照して説明されたように、バックライトの光源が順々に照明されるように制御することによって、時分割多重ディスプレイを提供するように使用され得る。
【０２１１】
上述の実施形態において、２つの観察ウィンドウの間のウィンドウ（図１５の実施形態においてイメージが不鮮明にされるウィンドウ、または他の実施形態における「ブラックウィンドウ」）の角度の範囲は、ディスプレイの意図されるアプリケーションに合わせるように選択され得る。たとえば、角度の範囲は、ディスプレイの意図される観察距離において、ウィンドウの幅が人間の頭の幅に概ね対応するように配置され得る。このことは、観察者が自分自身のウィンドウに位置づけることを可能にする。代替的に、ウィンドウは、デバイスの表示面に対する法線の一方の側における約５°の角度から、デバイスの表示面の法線に対するもう一方の側における約５°の角度まで、または、デバイスの表示面に対する法線の一方の側における約１０°の角度から、デバイスの表示面の法線に対するもう一方の側における約１０°の角度まで、または、デバイスの表示面に対する法線の一方の側における約１５°の角度から、デバイスの表示面の法線に対するもう一方の側における約１５°の角度まで、または、デバイスの表示面に対する法線の一方の側における約２０°の角度から、デバイスの表示面の法線に対するもう一方の側における約２０°の角度まで、広がり得る。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照して、説明に役立つ実例によってここに説明される。
【図１】図１は、従来の前方型のバリヤマルチビュー方向性ディスプレイの概略平面図である。
【図２】図２は、従来のマルチビュー方向性ディスプレイによって形成される観察ウィンドウの概略平面図である。
【図３】図３は、視点補正を組み込むマルチビュー方向性ディスプレイによって形成される観察ウィンドウを示す概略平面図である。
【図４】図４は、後方型のバリヤマルチビュー方向性ディスプレイの概略平面図である。
【図５ａ】図５ａは、自動車に設置されるデュアルビューディスプレイを示す概略平面図である。
【図５ｂ】図５ｂは、従来の液晶ディスプレイパネルの輝度の角度変化を示す。
【図６ａ】図６ａは、本発明の第１の実施形態によるマルチビューのディスプレイの概略平面図である。
【図６ｂ】図６ｂは、部分的に平行にされた光源の概略図である。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明の方向性バックライトの概略図である。
【図６ｄ】図６ｄは、図６ｃのバックライトによって生成される輝度の角度分布を示す。
【図６ｅ】図６ｅは、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。
【図６ｆ】図６ｆは、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。
【図６ｇ】図６ｇは、図６ｆのバックライトによって生成される輝度の角度分布を示す。
【図６ｈ】図６ｈは、ディスプレイに組み込まれた本発明の別の方向性バックライトの概略平面図である。
【図７ａ】図７ａは、図６ｂのバックライトによって生成される輝度の角度分布を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、図６ａのディスプレイのプリズムアレイを示す。
【図７ｃ】図７ｃは、代替的なプリズム構造を示す。
【図７ｄ】図７ｄは、本発明の別のバックライトによる輝度の角度分布を示す。
【図８】図８は、別の部分的に平行にされた光源の概略平面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態によるマルチビューのディスプレイを示す。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態による複数方向性ディスプレイにおいて使用されるバックライトの概略斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のバックライトによって提供される輝度の角度分布を図示する。
【図１２ａ】図１２ａは、本発明の第４の実施形態によるマルチビューのディスプレイを図示する。
【図１２ｂ】図１２ｂは、本発明の第４の実施形態の改変を図示する。
【図１２ｃ】図１２ｃは、本発明の第４の実施形態の改変を図示する。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態によるマルチビューのディスプレイの概略平面図である。
【図１４ａ】図１４ａは、本発明の第６の実施形態によるディスプレイの概略平面図である。
【図１４ｂ】図１４ｂは、本発明の第６の実施形態による別のディスプレイの概略平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施形態によるマルチビューのディスプレイの概略図である。
【図１６ａ】図１６ａは、本発明の第８の実施形態によるマルチビューのディスプレイの概略平面図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、均一なバックライトについて図１６ａのディスプレイによって提供される輝度の角度変化を示す。
【図１７ａ】図１７ａは、図１６ａのディスプレイとともに使用するのに適切なバックライトの輝度の角度分布を示す。
【図１７ｂ】図１７ｂは、図１６ａのディスプレイに図１７ａのバックライトを提供することによって得られる輝度の全体的な角度分布を示す。
【図１８ａ】図１８ａは、図１７ａの輝度分布を有するバックライトの概略平面図である。
【図１８ｂ】図１８ｂは、図１８ａのバックライトの視差バリヤの透過率を示す。
【図１９】図１９は、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。
【図２１】図２１は、本発明の別の方向性バックライトの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
2008538154.tif 000009
【図６ｂ】
2008538154.tif 000010
【図６ｃ】
2008538154.tif 000011
【図６ｄ】
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【図６ｅ】
2008538154.tif 000013
【図６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図６ｈ】
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【図７ａ】
2008538154.tif 000017
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
2008538154.tif 000019
【図７ｄ】
2008538154.tif 000020
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008538154.tif 000023
【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
2008538154.tif 000029
【図１４ｂ】
2008538154.tif 000030
【図１５】
2008538154.tif 000031
【図１６ａ】
2008538154.tif 000032
【図１６ｂ】
2008538154.tif 000033
【図１７ａ】
2008538154.tif 000034
【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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