(57)【要約】  マルチビーム回折格子ベースの背面照明は、光導波路と、前記光導波路の表面のマルチビーム回折格子とを有する。前記光導波路は。光源から光を導波するためのものである。前記マルチビーム回折格子は、回折結合を用いて前記導波光の一部分を分離し、前記分離された部分を、異なる主角度方向を有する複数の光ビームとして前記光導波路から離れるように方向付けるためのものである。
2016505898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム回折格子ベースのバックライトであって、
光源から光を導波する光導波路と、
前記光導波路の表面のマルチビーム回折格子であって、前記マルチビーム回折格子は、回折結合を用いて前記導波光の一部分を分離し、前記導波光の前記分離された部分は、複数の光ビームとして前記光導波路表面から離れるように方向付けられ、前記複数のうちの１つの光ビームは、前記複数のうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する、マルチビーム回折格子と、
を備えるバックライト。
【請求項２】
前記マルチビーム回折格子は、チャープ回折格子を備える、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項３】
前記チャープ回折格子は、線形チャープ回折格子である、請求項２に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項４】
前記マルチビーム回折格子は、互いに離隔された曲線状の複数の溝及び曲線状の複数の隆線のうちの１つを備える、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項５】
更に、前記光導波路の縁部に前記光源を備え、前記導波光は、前記光導波路の前記縁部内へ結合される前記光源からの光である、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項６】
前記光導波路及び前記マルチビーム回折格子は、前記光が前記光導波路内で導波される方向と直交する方向に実質的に透明である、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項７】
請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライトを備える電子ディスプレイであって、前記マルチビーム回折格子により分離される前記導波光の前記部分は、前記電子ディスプレイの画素に対応する光である、電子ディスプレイ。
【請求項８】
更に、前記複数の光ビームのうちの前記１つの光ビームを変調するライトバルブを備え、前記マルチビーム回折格子は、前記ライトバルブと前記光導波路表面との間にある、請求項７に記載の電子ディスプレイ。
【請求項９】
３次元（３Ｄ）電子ディスプレイであって、
光源から光を導波する平板光導波路と、
前記導波光の一部分を複数の光ビームとして分離し、前記複数の光ビームを、対応する複数の異なる主角度方向に方向付けるマルチビーム回折格子と、
前記複数の異なるように方向付けられた光ビームを変調するライトバルブアレイと、
を備え、
前記複数の変調され異なるように方向付けられた光ビームは、前記電子ディスプレイの画素であり、前記複数の変調され異なるように方向付けられた光ビームのうちの異なる複数の光ビームは、前記３Ｄ電子ディスプレイの異なる複数の視界に対応する、３次元電子ディスプレイ。
【請求項１０】
前記マルチビーム回折格子は、曲線状の複数の回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１１】
前記ライトバルブアレイは、複数の液晶ライトバルブを備える、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１２】
前記ライトバルブアレイは、約１００マイクロメートルより大きい厚さを有する、請求項１１に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１３】
前記光源を更に備え、前記導波光は、前記平板光導波路の縁部内へ結合される前記光源からの光である、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１４】
電子ディスプレイの動作の方法であって、前記方法は、
光導波路内で光を導波し、
前記光導波路の表面のマルチビーム回折格子を用いて前記導波光の一部分を回折的に分離して、複数の光ビームを生成し、
前記複数の光ビームを前記光導波路表面から離れるように方向付ける、
ことを含み、
前記複数のうちの１つの光ビームは、前記複数のうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する、方法。
【請求項１５】
更に、前記複数の光ビームを、対応する複数のライトバルブを用いて変調することを含み、前記変調された複数の光ビームは、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイの複数の画素を形成する、請求項１４に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電子ディスプレイは、多種多様なデバイス及び製品のユーザに情報を伝達するためのほぼ至る所にある媒体である。最も一般的に見られる電子ディスプレイには、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）、電子発光ディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、及び電気機械又は電気流体光変調（modulation）（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）を使用した様々なディスプレイがある。一般に電子ディスプレイは、能動ディスプレイ（即ち、光を放射するディスプレイ）又は受動ディスプレイ（即ち、別の発生源により生成された光を変調するディスプレイ）に分類することができる。能動ディスプレイの最も明らかな例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、及びＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射される光を考慮したときに受動として通常分類されるディスプレイは、ＬＣＤ及びＥＰディスプレイである。受動ディスプレイは、本来的に消費電力が低いことを含めて（これだけに限らず）魅力的な性能特性を呈するが、光を放射する能力がないことを考えれば、多くの実用的な用途において幾らか使用が制限される。
【０００２】
放射される光に関連する受動ディスプレイの応用可能性の制限を克服するために、多くの受動ディスプレイは外部光源に結合（couple）される。結合された光源は、これらの他の点では、受動型のディスプレイが光を放射し、実質的に能動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、他の点では受動型のディスプレイの裏側に受動ディスプレイを照射するように配置された光源（しばしばパネル光源）である。例えばバックライトは、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイに結合されていてもよい。バックライトは、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイを通過する光を放射する。放射された光は、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイにより変調され、変調された光はその後、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイから放射される。しばしばバックライトは、白色光を放射するように構成される。その後、カラーフィルタが、白色光をディスプレイで用いられる様々な色に変換するために用いられる。例えばカラーフィルタは、ＬＣＤ又はＥＰディスプレイの出力に（一般性は低い）、又はバックライトとＬＣＤ又はＥＰディスプレイとの間に配置されてもよい。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書で説明する原理による例の様々な特徴は、同様の参照番号は同様の構造要素を表す添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本明細書で説明する原理の一例による、特定の主角度方向（principal angle direction）を有する光ビームの角度成分｛θ，φ｝のグラフ図を示す。
【図２Ａ】本明細書で説明する原理と一致した一例によるマルチビーム回折格子ベース（multibeam diffraction grating-based）のバックライトの斜視図を示す。
【図２Ｂ】本明細書で説明する原理と一致した一例による、図２Ａに示すマルチビーム回折格子ベースのバックライトの断面図を示す。
【図２Ｃ】本明細書で説明する原理と一致した別の例によるマルチビーム回折格子ベースのバックライトの断面図である。
【図３】本明細書で説明する原理と一致した別の例によるマルチビーム回折格子の平面図を示す。
【図４】本明細書で説明する原理と一致した一例による電子ディスプレイのブロック図を示す。
【図５】本明細書で説明する原理と一致した一例による電子ディスプレイの動作の方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
幾つかの例は、上記で参照された図に示す特徴の追加又は代替である他の特徴を有している。これら及びその他の特徴は、上記で参照される図を参照して以下で詳述される。
【０００６】
本明細書で説明する原理による例は、マルチビーム回折結合（diffractive coupling）を用いた電子ディスプレイ背面照明（backlighting）を提供する。具体的には、本明細書で説明する電子ディスプレイの背面照明は、マルチビーム回折格子を使用する。マルチビーム回折格子は、光導波路（light guide）から光を分離（couple out）し、分離された光を電子ディスプレイの視認方向（viewing direction）に方向付ける（direct）ために用いられる。本明細書で説明する原理の様々な例によれば、マルチビーム回折格子により視認方向に方向付けられた分離された光は、互いに異なる主角度方向を有する複数の光ビームを含んでいる。幾つかの例では、異なる主角度方向を有する複数の光ビーム（“異なるように方向付けられた複数の光ビーム”とも呼ばれる）は、３次元（３Ｄ）情報を表示するために使用することができる。例えば、マルチビーム回折格子により生成された異なるように方向付けられた複数の光ビームは、変調され、例えば“裸眼”３Ｄ電子ディスプレイの複数の画素として作用することができる。
【０００７】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子は、複数の光ビームを生成し、これらの光ビームは、対応する複数の異なる空間的に分離された角度（即ち異なる主角度方向）を有する。具体的には、マルチビーム回折格子により生成された各光ビームは、角度成分｛θ，φ｝で与えられる１つの主角度方向を有する。角度成分θは、本明細書では光ビームの“仰角成分”又は“仰角”と呼ばれる。角度成分φは、本明細書では光ビームの“方位角成分”又は“方位角度”と呼ばれる。定義により、仰角θは、垂直面（vertical plane）（例えば、マルチビーム回折格子の平面に垂直）内の角度であり、方位角度φは、水平面（horizontal plane）（例えば、マルチビーム回折格子平面に平行）内の角度である。図１は、本明細書で説明する原理の一例による、特定の主角度方向を有する光ビーム１０の角度成分｛θ，φ｝を示す。更に、本明細書では定義により、各光ビームは、特定の点から放射又は発散（emanate）される。即ち、定義により、各光ビームは、マルチビーム回折格子内の特定の原点に関連付けられた中心放射線（central ray）を有する。また、図１は、光ビーム原点Ｐを示す。
【０００８】
様々な例によれば、光ビームの仰角成分θは、マルチビーム回折格子の回折角θｍに関係し、幾つかの例では回折角θｍにより決定される。具体的には、幾つかの例によれば、仰角成分θは、光ビームの原点Ｐの近く又は原点Ｐにおける回折角θｍにより決定され得る。様々な例によれば、光ビームの方位角成分φは、マルチビーム回折格子の複数の特徴部（feature）の向き又は回転により決定され得る。具体的には、幾つかの例によれば、原点の近傍における、マルチビーム回折格子に入射する光の伝播方向に対するこれらの特徴部の方位角度φｆは、光ビームの方位角成分φを決定し得る（例えばφ＝φｆ）。例示の入射光の伝播方向は、図１に太線の矢印を用いて示される。
【０００９】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子及びその特徴部（即ち“回折特徴部（diffractive feature）”）の特性は、複数の光ビームの角度指向性（angular directionality）と、これらの光ビームのうちの１つ以上に対するマルチビーム回折格子の波長又は色選択性（selectivity）の一方又は両方を制御するために用いることができる。角度指向性及び波長選択性を制御するために用いることができる特性は、格子長さ、格子ピッチ（特徴部間隔）、特徴部の形状、特徴部のサイズ（例えば、溝又は隆線（ridge）の幅）、及び格子の向き（これらだけに限らないが）を含む。幾つかの例では、制御のために用いられる様々な特性は、光ビームの原点の近傍の近くの特性としてもよい。
【００１０】
本明細書において、“回折格子”は、回折格子に入射する光の回折をもたらすように配置された複数の特徴部（即ち、回折特徴部）として一般に定義される。幾つかの例では、複数の特徴部は、周期的又は準周期的なやり方で配置してもよい。例えば、回折格子は、１次元（１Ｄ）アレイに配置された複数の特徴部（例えば、材料表面における複数の溝）を含んでいてもよい。他の例では、回折格子は、複数の特徴部の２次元（２Ｄ）アレイとしてもよい。例えば、回折格子は、材料表面の複数の突起（bump）の２Ｄアレイとしてもよい。
【００１１】
このように且つ本明細書での定義により、回折格子は、回折格子に入射する光の回折をもたらす構造体である。光が光導波路から回折格子に入射する場合には、もたらされる回折は、回折格子が回折により光導波路の光を分離できるという点で、“回折結合”を結果として生じ得る（よってこのように呼ばれる）。回折格子はまた、回折により光の角度を方向変更（redirect）する又は変化させる（即ち、回折角度）。具体的には、回折の結果として、回折格子を出る光（即ち、回折された光）は一般に、入射光の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。本明細書では、回折による光の伝播方向の変化は、“回折的方向変更（diffractive redirection）”と呼ばれる。従って、回折格子は、回折格子に入射する光を回折的に方向変更する複数の回折特徴部を含む構造体であると理解することができ、光が光導波路から入射する場合には、回折格子はさらに光導波路から光を回折的に分離することができる。
【００１２】
本明細書では特に、“回折結合”は、回折（例えば回折格子による）の結果としての、２つの材料の間の境界を超えた電磁波（例えば光）の結合（coupling）として定義される。例えば、回折格子は、光導波路の境界を超えた回折結合により、光導波路内を伝播する光を分離するために用いることができる。例えば、回折結合は、光を分離するために、光導波路内で光を導波（guide）する内部全反射に実質的に打ち勝つ。同様に、“回折的方向変更”は、定義により、回折の結果としての光の方向変更又は光の伝播方向の変更である。回折的方向変更は、２つの材料の間の境界において、その境界において回折が起きる場合（例えば、回折格子が境界にある場合）に起き得る。
【００１３】
本明細書では更に、定義により、回折格子の複数の特徴部は、“回折特徴部”と呼ばれ、表面（例えば２つの材料間の境界）、表面内、及び表面上（at, in and on）のうちの１つ以上にあるものとすることができる。この表面は、例えば光導波路の表面とすることができる。回折特徴部は、表面、表面内、又は表面上の溝、隆線、穴、及び突起（これらだけに限らないが）を含む、光を回折する様々な構造体のいずれかを含むことができる。例えばマルチビーム回折格子は、材料表面内の複数の平行な溝を含むことができる。他の例では、回折格子は、材料表面から立ち上がった複数の平行な隆線を含むことができる。回折特徴部（例えば溝、隆線、穴、突起など）は、長方形輪郭、三角形輪郭、及び鋸歯状輪郭のうちの１つ以上（これらだけには限らないが）を含む、回折をもたらす様々な断面形状又は輪郭のいずれかを有することができる。
【００１４】
本明細書では、定義により、“マルチビーム回折格子”は、複数の光ビームを生成する回折格子である。幾つかの例では、マルチビーム回折格子は、“チャープ（chirped）”回折格子とする又は含むことができる。マルチビーム回折格子により生成される複数の光ビームは、上述のように角度成分｛θ，φ｝により表される異なる主角度方向を有することができる。具体的には、様々な例によれば、光ビームの各々は、マルチビーム回折格子による入射光の回折結合及び回折的方向変更の結果として、所定の主角度方向を有することができる。例えば、マルチビーム回折格子は、８つの異なる主方向に８つの光ビームを生成することができる。様々な例によれば、光ビームの仰角θは、マルチビーム回折格子の回折角θｍにより決定することができ、上述のように方位角度φは、マルチビーム回折格子に入射する光の伝播方向に対する、光ビームの原点におけるマルチビーム回折格子の複数の特徴部の向き又は回転に関連付けることができる。
【００１５】
様々な例によれば、局所的に周期的な透過性回折格子によりもたらされる回折角θｍは、式（１）で与えられる、
【数１】
2016505898.tif 000003
ただし、λは光の波長、ｍは回折次数、ｄは回折格子の複数の特徴部間の距離、θｉは回折格子上の光の入射角、ｎは回折格子における回折格子に光が入射する側（即ち“光入射”側）の材料（例えば液晶）の屈折率である。式（１）は、光入射側の反対の回折格子の側の屈折率は、１の屈折率を有すると仮定している。光入射側の反対の側の屈折率が１でない場合は、式（１）はそれに従って修正することができる。本明細書では、様々な例によれば、マルチビーム回折格子により生成される複数の光ビームは、すべてが同じ回折次数ｍを有していてもよい。
【００１６】
本明細書では更に、“光導波路”は、内部全反射を用いて構造体内で光を導波する構造体として定義される。具体的には、光導波路は、光導波路の動作波長において実質的に透明なコアを含んでいてもよい。幾つかの例では、光導波路という用語は一般に、光導波路の誘電体材料と、光導波路を取り囲む材料又は媒体との間の境界面において内部全反射をもたらす誘電体光学導波路を指す。定義により、内部全反射のための条件は、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大きいことである。幾つかの例では、光導波路は、内部全反射を更に容易にするために、上述の屈折率差に加えて又はその代わりにコーティングを含んでいてもよい。コーティングは、例えば反射コーティングとしてもよい。様々な例によれば、光導波路は、平板（plate）又はスラブ（slab）の導波路及び細片（strip）の導波路の一方又は両方（これらだけに限らないが）を含む、幾つかの光導波路のいずれかとしてもよい。
【００１７】
本明細書では更に、“平板”という用語は、“平板光導波路”のように光導波路に適用された場合は、部片ごと（piecewise）又は個別的（differentially）に平面状の層又はシートとして定義される。具体的には、平板光導波路は、光導波路の上面と下面とにより境界を画された２つの実質的に直交する方向に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。本明細書では更に、定義により、上面及び下面は共に互いに隔てられ、個別的な意味で互いに実質的に平行である。即ち、平板光導波路のいずれの個別的に小さな領域内でも、上面及び下面は実質的に平行又はコプラナー（co-planar）である。幾つかの例では、平板光導波路は、実質的に平坦（例えば平面に制限される）であり、従って平板光導波路は平面状光導波路となる。他の例では、平板光導波路は、１つ又は２つの直交する寸法（dimension）において曲線状としてもよい。例えば、平板光導波路は、円筒形状の平板光導波路を形成するように、単一の寸法において曲線状としてもよい。しかしながら、様々な例では、いずれの曲率も、光を導波するために平板光導波路内での内部全反射が維持されることを確実にするように、十分大きな曲率半径を有する。
【００１８】
更に、本明細書で用いられる冠詞“ａ（１つ）”は、特許技術（patent art）における通常の意味、即ち、“one or more（１つ以上）”を意図するものである。本明細書では例えば、“１つの格子（a grating）”は１つ以上の格子を意味し、従って“その１つの格子（the grating）”は“その１つまたは複数の格子（the grating(s)）”を意味する。また、本明細書における“上部（top）”、“下部（bottom）”、“上側（upper）”、“下側（lower）”、“上向き（up）”、“下向き（down）”、“正面（front）”、“背面（back）”、“左”、又は“右”に対するいずれの参照も、本明細書では限定を意図するものではない。本明細書では、“約”という用語は、値に適用されたときは一般にその値を生成するために用いられる機器の許容差範囲（tolerance range）内を意味し、又は幾つかの例では他に明示的に指定されない限り、±１０％、又は±５％、又は±１％を意味する。更に本明細書における例は、例示的のみであり考察の目的にために示され、限定のためのものではない。
【００１９】
図２Ａは、本明細書で説明する原理と一致した一例によるマルチビーム回折格子ベースのバックライト１００の斜視図を示す。図２Ｂは、本明細書で説明する原理と一致した一例による、図２Ａに示すマルチビーム回折格子ベースのバックライト１００の断面図を示す。図２Ｃは、本明細書で説明する原理と一致した別の例によるマルチビーム回折格子ベースのバックライト１００の断面図を示す。様々な例によれば、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００から離れるように方向付けられた複数の光ビーム１０２をもたらすように構成される。幾つかの例では、複数の光ビーム１０２は、電子ディスプレイの複数の画素を形成する。幾つかの例では、電子ディスプレイは、いわゆる“裸眼”３次元（３Ｄ）ディスプレイ（例えば、多視点（multiview）ディスプレイ）である。
【００２０】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００によりもたらされた複数の光ビームのうちの１つの光ビーム１０２は、複数の光ビームのうちの他の光ビーム１０２とは異なる主角度方向を有するように構成される（例えば、図２Ｂ及び２Ｃを参照）。更に、その１つの光ビーム１０２は、所定の方向（主角度方向）と、比較的狭い角度拡がり（angular spread）の両方を有することができる。幾つかの例では、これらの光ビーム１０２は、個々に変調されてもよい（例えば、以下で説明するように１つのライトバルブ（light valve）により）。マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００から離れるように異なる方向に方向付けられたこれらの光ビーム１０２の個々の変調は、例えば比較的厚い複数のライトバルブを使用した３Ｄ電子ディスプレイ用途に対して特に有用となり得る。
【００２１】
図２Ａ〜２Ｃに示すように、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００は、光導波路１１０を備えている。光導波路１１０は、光１０４を（例えば光源１３０から）導波するように構成されている。幾つかの例では、光導波路１１０は、内部全反射を用いて導波光１０４を導波する。例えば、光導波路１１０は、光学導波路として構成された誘電体材料を含んでいてもよい。誘電体材料は、誘電体光学導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率より大きい、第１の屈折率を有していてもよい。例えば、屈折率の差は、光導波路１１０の１つ以上の導波モードによる導波光１０４の内部全反射を容易にするように構成されている。
【００２２】
例えば、光導波路１１０は、光学的に透明な材料の伸ばされて実質的に平面状のシートであるスラブ又は平板の光学導波路としてもよい（例えば、図２Ｂ及び図２Ｃの断面に示すように、且つ図２Ａの上部から示すように）。誘電体材料の実質的に平面状のシートは、内部全反射により光１０４を導波するように構成されている。幾つかの例では、光導波路１１０は、光導波路１１０の表面の少なくとも一部分上にクラッド層を備えていてもよい（図示せず）。例えば、クラッド層は、内部全反射を更に容易にするために用いてもよい。
【００２３】
幾つかの例では、光１０４は、光導波路１１０の長さに沿って伝播し導波されるように、光導波路１１０の端部（end）内へ結合することができる。例えば、レンズ、ミラー、及びプリズム（図示せず）のうちの１つ以上は、光導波路１１０の端部又は縁部（edge）内への光の結合を容易にすることができる。様々な例によれば、光導波路１１０の光学的に透明な材料は、様々なタイプのガラス（例えば石英ガラス、アルカリ・アルミノシリケート・ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、及び実質的に光学的に透明なプラスチック又はポリマー（例えばポリ（メチルメタクリレート）又は“アクリルガラス”、ポリカーボネートなど）（これらだけに限らないが）を含む、様々な誘電体材料のいずれかを含んでいてもよいし、又はこれらのいずれかで形成されていてもよい。
【００２４】
図２Ｂ及び図２Ｃに更に示すように、導波光１０４は、全体的に水平方向に光導波路１１０に沿って伝播することができる。導波光１０４の伝播は、光導波路１１０内の様々な伝播光学ビームを表す幾つかの太線の水平の矢印として、図２Ｂにおいて左から右に示されている。図２Ｃは、やはり幾つかの水平の矢印として、右から左への導波光１０４の伝播を示している。例えば、これらの伝播光学ビームは、光導波路１１０の光学モードの１つ以上に関連する伝播光の複数の平面波を表すことができる。例えば、導波光１０４の複数の伝播光学ビームは、内部全反射による光導波路１１０の材料（例えば誘電体）と周囲の媒体との間の境界面における光導波路１１０の壁面からの“跳ね返り（bouncing）”又は反射により伝播することができる。
【００２５】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００は、更にマルチビーム回折格子１２０を備えている。マルチビーム回折格子１２０は、光導波路１１０の表面に配置され、回折結合により又は回折結合を用いて、光導波路１１０から導波光１０４の一部分又は複数部分を分離するように構成されている。具体的には、導波光１０４の分離された部分は、複数の光ビーム１０２として光導波路表面から離れるように回折的に方向変更される。上述のように、様々な例によれば、複数の光ビーム１０２の各々は、異なる主角度方向を有する。
【００２６】
具体的には、図２Ｂは、複数の光ビーム１０２を発散（diverge）するように示し、図２Ｃは、複数の光ビーム１０２を収束（converge）するように示している。例えば、光ビーム１０２が発散する（図２Ｂ）か収束する（図２Ｃ）かは、導波光１０４の方向により決定できる。光ビーム１０２が発散する幾つかの例では、発散する光ビーム１０２は、マルチビーム回折格子１２０のある距離だけ下又は裏側に位置した“仮想”点（図示せず）から発散するように見ることができる。同様に、幾つかの例によれば、収束する光ビーム１０２は、マルチビーム回折格子１２０の上又は正面のある点（図示せず）に収束することができる。
【００２７】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子１２０は、回折をもたらす複数の回折特徴部１２２を備えている。もたらされる回折は、光導波路１１０からの導波光１０４の回折結合の原因となる。例えば、マルチビーム回折格子１２０は、複数の回折特徴部１２２として作用する、光導波路１１０の表面内の複数の溝及び光導波路表面１１０から突出した複数の隆線の一方又は両方を含んでいてもよい。これらの溝及び隆線は、互いに平行に配置してもよく、且つ少なくともある点では、マルチビーム回折格子１２０により分離される導波光１０４の伝播方向と垂直に配置してもよい。
【００２８】
幾つかの例では、これらの溝及び隆線は、表面内へエッチング、ミリング、又はモールドしてもよく、又は表面上に貼り付けてもよい。従って、マルチビーム回折格子１２０の材料は、光導波路１１０の材料を含んでいてもよい。図２Ａに示すように、マルチビーム回折格子１２０は、光導波路１１０の表面を貫通する実質的に平行な複数の溝を含む。他の例では（図示せず）、マルチビーム回折格子１２０は、光導波路表面に貼り付けられた又は固定された膜又は層でもよい。例えば、回折格子１２０は、光導波路表面上に堆積されていてもよい。
【００２９】
様々な例によれば、マルチビーム回折格子１２０は、光導波路１１０の表面、表面上、又は表面内に様々な構成で配置できる。例えば、マルチビーム回折格子１２０は、光導波路表面にわたって複数列及び複数行に配置された複数の格子（例えば、マルチビーム回折格子）の１つの要素（member）とすることができる。他の例では、複数のマルチビーム回折格子１２０は、複数のグループ（例えば３格子の１グループであり、このグループ内の各格子は異なる光の色に関連する）に配置でき、これらのグループは複数行及び複数列に配置できる。他の例では、複数のマルチビーム回折格子１２０は、光導波路１１０の表面にわたって実質的にランダムに分散することができる。
【００３０】
幾つかの例によれば、マルチビーム回折格子１２０は、チャープ回折格子１２０を含んでいてもよい。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、定義により、チャープ回折格子１２０は、チャープ回折格子１２０の範囲又は長さにわたって変化する複数の回折特徴部の回折間隔ｄを呈する（exhibit）又は有する回折格子である。本明細書では、変化する回折間隔ｄは、“チャープ”と呼ばれる。その結果、光導波路１１０から回折的に分離された導波光１０４は、チャープ回折格子１２０にわたる異なる原点に対応する異なる回折角θｍにおいて、光ビーム１０２としてチャープ回折格子１２０から出射又は放射される（例えば、上記の式（１）を参照されたい）。チャープのおかげで、チャープ回折格子１２０は、光ビーム１０２の仰角成分θの観点から、異なる主角度方向を有する複数の光ビーム１０２を生成することができる。
【００３１】
幾つかの例では、チャープ回折格子１２０は、距離と共に線形に変化する回折間隔ｄのチャープを有する又は呈する。従って、チャープ回折格子１２０は、“線形チャープ”回折格子と呼ぶことができる。例えば、図２Ｂ及び図２Ｃは、マルチビーム回折格子１２０を線形チャープ回折格子として示している。図示のように、複数の回折特徴部１２２は、マルチビーム回折格子１２０の第２の端部１２０”では、第１の端部１２０’でよりも互いに近くにある。更に、図示の回折特徴部１２２の回折間隔ｄは、第１の端部１２０’から第２の端部１２０”まで線形に変化する。
【００３２】
幾つかの例では、チャープ回折格子を含むマルチビーム回折格子１２０を用いて光導波路１１０から光を分離することにより生成された複数の光ビーム１０２は、導波光１０４が第１の端部１２０’から第２の端部１２０”の方向に（例えば図２Ｂに示すように）伝播するときには、発散する（即ち複数の発散光ビーム１０２となる）ことができる。あるいは、他の例によれば、導波光１０４が第２の端部１２０”から第１の端部１２０’に（例えば図２Ｃに示すように）伝播するときには、複数の収束光ビーム１０２が生成され得る。
【００３３】
他の例では（図示せず）、チャープ回折格子１２０は、回折間隔ｄの非線形なチャープを呈していてもよい。チャープ回折格子１２０を実現するために用いることができる様々な非線形なチャープは、指数関数チャープ、対数チャープ、及びその他の実質的に不均一又はランダムであるが依然として単調に変化するチャープ（これらだけに限らないが）を含む。正弦波チャープ、三角形又は鋸歯状チャープ（これらだけに限らないが）などの非単調なチャープも使用可能である。
【００３４】
幾つかの例によれば、マルチビーム回折格子１２０内の複数の回折特徴部１２２は、導波光１０４の入射方向に対して様々な向きを有していてもよい。具体的には、マルチビーム回折格子１３０内の第１の点におけるこれらの回折特徴部１２２の向きは、別の点におけるこれらの回折特徴部１２２の向きとは異なっていてもよい。上述のように、幾つかの例によれば、光ビーム１０２の主角度方向｛θ，φ｝の方位角成分φは、光ビーム１０２の原点におけるこれらの回折特徴部１２２の方位角度φｆにより決定されてもよいし、この方位角度φｆに対応していてもよい。従って、マルチビーム回折格子１２０内の複数の回折特徴部１２２の変化する向きは、少なくともそれらのそれぞれ方位角成分φの観点から、異なる主角度方向｛θ，φ｝を有する異なる光ビーム１０２を生成する。
【００３５】
幾つかの例では、マルチビーム回折格子１２０は、曲線状の又は全体的に曲線状に配置された複数の回折特徴部１２２を含んでいてもよい。例えば、これらの回折特徴部１２２は、曲線の半径に沿って互いに離隔された曲線状の複数の溝及び曲線状の複数の隆線のうちの１つを含んでいてもよい。例えば図２Ａは、曲線状の離隔された複数の溝として、曲線状の複数の回折特徴部１２２を示している。１つの回折特徴部１２２の曲線に沿った異なる点において、曲線状の複数の回折特徴部１２２に関連するマルチビーム回折格子１２０の“下にある回折格子”は、別の方位角度φｆを有している。具体的には、曲線状の回折特徴部１２２に沿った所定の点において、曲線は、曲線状の回折特徴部１２２に沿った別の点とは一般に異なる特定の方位角度φｆを有している。更に、特定の方位角度φｆは、所定の点から放射された１つの光ビーム１０２の主角度方向｛θ，φ｝の対応する方位角成分φをもたらす。幾つかの例では、１つ又は複数の回折特徴部（例えば溝、隆線など）の曲線は、１つの円の一区間を表していてもよい。この円は、光導波路表面と同一平面（coplanar）としてもよい。他の例では、曲線は、楕円又は他の曲線状形状の一区間（例えば光導波路表面と同一平面である）を表していてもよい。
【００３６】
他の例では、マルチビーム回折格子１２０は、“部片ごとに”曲線状である複数の回折特徴部１２２を含んでいてもよい。具体的には、１つの回折特徴部は、それ自体で実質的に滑らかな又は連続した曲線を表さなくてもよいが、マルチビーム回折格子１２０内のその回折特徴部に沿った異なる点において、その回折特徴部は、依然として導波光１０４の入射方向に対して異なる角度に配向されていてもよい。例えばこの回折特徴部１２２は、複数の実質的に一直線の区分（segment）を含む１つの溝とすることができ、各区分は隣接する区分とは異なる向きを有している。様々な例によれば、これらの区分の異なる角度は、全体として１つの曲線（例えば１つの円の一区分）を近似していてもよい。以下で説明する図３を参照されたい。他の例では、これらの特徴部は、特定の曲線（例えば円又は楕円）を近似せずに、単にマルチビーム回折格子１２０内の異なる場所において、導波光の入射方向に対して異なる向きを有していてもよい。
【００３７】
幾つかの例では、マルチビーム回折格子１２０は、向きの異なる複数の回折特徴部１２２と、回折間隔ｄのチャープの両方を含んでいてもよい。具体的には、向きとこれらの回折特徴部１２２間の間隔ｄの両方が、マルチビーム回折格子１２０内の異なる点において変化していてもよい。例えば、マルチビーム回折格子１２０は、曲線状でかつ曲線の半径の関数として間隔ｄが変化する複数の溝又は複数の隆線を有する曲線状のチャープ回折格子１２０を含んでいてもよい。
【００３８】
図２Ａは、曲線状でかつチャープされた複数の回折特徴部１２２（例えば複数の溝又は複数の隆線）を含むマルチビーム回折格子１２０（即ち、曲線状のチャープ回折格子である）を示す。導波光１０４の例示の入射方向が、図２Ａでは１本の太線の矢印により示されている。図２Ａはまた、光導波路１１０の表面から離れるように向いた複数の矢印として、回折結合によりもたらされた複数の放射された光ビーム１０２を示している。図示のように、これらの光ビーム１０２は、複数の異なる主角度方向に放射される。具体的には、これらの放射された光ビーム１０２の異なる主角度方向は、図示のように、方位角及び仰角の両方において異なる。図２Ａには、例として且つこれだけに限らないが、９つの別々の光ビーム１０２が示されている。上述のように、幾つかの例によれば、複数の回折特徴部１２２のチャープは、異なる主角度方向の仰角成分に対して実質的に原因となり得、これらの回折特徴部１２２の曲線は、方位角成分に対して実質的に原因となり得る。
【００３９】
図３は、本明細書で説明する原理と一致した別の例によるマルチビーム回折格子１２０の平面図を示す。図示のように、マルチビーム回折格子１２０は、光導波路１１０の表面上にあり、部片ごとに曲線状でありかつチャープされた複数の回折特徴部１２２を含んでいる。図３では、導波光１０４の例示の入射方向は、太線の矢印により示されている。
【００４０】
図２Ｂ及び図２Ｃを再び参照すると、幾つかの例によれば、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００は、更に光源１３０を含んでいてもよい。光源１３０は、光導波路１１０内へ結合されたときに導波光１０４となる光を供給するように構成してもよい。様々な例では、光源１３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、及びレーザのうちの１つ以上（これらだけに限らないが）を含む実質的に任意の光源としてもよい。幾つかの例では、光源１３０は、特定の色により表される狭帯域（narrowband）のスペクトルを有する実質的に単色の光を生成してもよい。具体的には、この単色光の色は、特定の色域又はカラーモデル（例えば、赤−緑−青（ＲＧＢ）カラーモデル）の原色としてもよい。光源１３０は赤色ＬＥＤとしてもよく、単色光１０２は実質的に赤色となる。光源１３０は緑色ＬＥＤとしてもよく、単色光１３０は実質的に緑色となる。光源１３０は青色ＬＥＤとしてもよく、単色光１３０は実質的に青色となる。他の例では、光源１３０により供給される光は、実質的に広帯域（wideband）のスペクトルを有する。例えば、光源１３０により生成される光は、白色光としてもよい。光源１３０は、白色光を生成する蛍光灯としてもよい。幾つかの例では、導波光１０４は、光導波路１１０の端部又は縁部内へ結合される光源１３０からの光としてもよい。例えばレンズ（図示せず）は、光導波路１１０の端部又は縁部の光の光導波路１１０内への結合を容易にすることができる。
【００４１】
幾つかの例では、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００は、実質的に透明である。幾つかの例によれば、具体的には、光導波路１１０及びマルチビーム回折格子１２０の両方は、光導波路１１０内の導波光伝播の方向と直交する方向に光学的に透明としてもよい。例えば、光学的透明性は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００の一方の側の物体を反対側から見ることを可能にし得る。
【００４２】
本明細書で説明する原理の幾つかの例によれば、電子ディスプレイが提供される。様々な例によれば、電子ディスプレイは、変調された複数の光ビームを電子ディスプレイの複数の画素として放射するように構成される。更に、様々な例では、これらの放射され変調された光ビームは、複数の異なるように方向付けられた光ビームとして、電子ディスプレイの視認方向に向かって優先的に方向付けられてもよい。幾つかの例では、電子ディスプレイは、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ（例えば裸眼３Ｄ電子ディスプレイ）である。様々な例によれば、これらの変調され異なるように方向付けられた光ビームのうちの異なる光ビームが、３Ｄ電子ディスプレイに関連する異なる“視界（view）”に対応することができる。例えば、異なる“視界”は、３Ｄ電子ディスプレイにより表示される情報の“裸眼”（例えばオートステレオスコピック）表示をもたらすことができる。
【００４３】
図４は、本明細書で説明する原理と一致した一例による電子ディスプレイ２００のブロック図を示す。具体的には、図４に示す電子ディスプレイ２００は、変調された複数の光ビーム２０２を放射するように構成された３Ｄ電子ディスプレイ２００（例えば“裸眼”３Ｄ電子ディスプレイ）である。これらの放射され変調された光ビーム２０２は、図４では例として且つ限定ではなく、発散するものとして（例えば収束するのと対照的に）示されている。
【００４４】
図４に示す３Ｄ電子ディスプレイ２００は、光を導波する平板光導波路２１０を備えている。平板光導波路２１０内の導波光は、３Ｄ電子ディスプレイ２００により放射される変調された複数の光ビーム２０２となる光の発生源である。幾つかの例によれば、平板光導波路２１０は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００に関して上述した光導波路１１０と実質的に同様とすることができる。例えば平板光導波路２１０は、内部全反射により光を導波するように構成された誘電体材料の平面状のシートであるスラブ光学導波路としてもよい。
【００４５】
図４に示す３Ｄ電子ディスプレイ２００は、マルチビーム回折格子２２０を更に備えている。幾つかの例では、マルチビーム回折格子２２０は、上述のマルチビーム回折格子ベースのバックライト１００のマルチビーム回折格子１２０と実質的に同様としてもよい。具体的には、マルチビーム回折格子２２０は、導波光の一部分を複数の光ビーム２０４として分離するように構成されている。更に、マルチビーム回折格子２２０は、これらの光ビーム２０４を対応する複数の異なる主角度方向に方向付けるように構成されている。幾つかの例では、マルチビーム回折格子２２０は、チャープ回折格子を含んでいる。幾つかの例では、マルチビーム回折格子２２０の複数の回折特徴部（例えば、複数の溝、複数の隆線など）は、曲線状の複数の回折特徴部である。他の例では、マルチビーム回折格子２２０は、曲線状の（即ち、連続的に曲線状又は部片ごとに曲線状の）複数の回折特徴部を有するチャープ回折格子を含んでいる。例えば、曲線状の複数の回折特徴部は、曲線状の隆線又は溝と、マルチビーム回折格子２２０にわたって距離の関数として変化し得る曲線状の複数の回折特徴部間の間隔とを含んでいてもよい。
【００４６】
図４に示すように、３Ｄ電子ディスプレイ２００は更に、ライトバルブアレイ２３０を備えている。様々な例によれば、ライトバルブアレイ２３０は、複数の異なるように方向付けられた光ビーム２０４を変調するように構成された複数のライトバルブを含んでいる。具体的には、ライトバルブアレイ２３０の複数のライトバルブは、異なるように方向付けられた複数の光ビーム２０４を変調して、３Ｄ電子ディスプレイ２００の複数の画素となる変調された複数の光ビーム２０２を供給する。更に、これらの変調され異なるように方向付けられた光ビーム２０２のうちの異なる光ビームが、３Ｄ電子ディスプレイの異なる視界に対応することができる。様々な例では、複数の液晶ライトバルブ及び複数の電気泳動ライトバルブ（これらだけに限らないが）を含む異なるタイプの複数のライトバルブを、ライトバルブアレイ２３０内で使用してもよい。図４では、複数の光ビーム２０２の変調を強調するために複数の破線が用いられている。
【００４７】
様々な例によれば、３Ｄディスプレイ内で使用されるライトバルブアレイ２３０は、比較的厚くしてもよいし、又は等価的にマルチビーム回折格子２２０から比較的大きな距離だけ間隔を置いてもよい。幾つかの例では、ライトバルブアレイ２３０（例えば複数の液晶ライトバルブを用いたもの）は、マルチビーム回折格子２２０から間隔を置いてもよいし、又は等価的に約５０マイクロメートルより大きい厚さを有していてもよい。幾つかの例では、ライトバルブアレイ２３０は、マルチビーム回折格子２２０から間隔を置いてもよいし、又は約１００マイクロメートルより大きい厚さを有していてもよい。他の例では、その厚さ又は間隔は、約２００マイクロメートルより大きくしてもよい。本明細書で説明する原理の様々な例によれば、マルチビーム回折格子２２０は複数の異なる主角度方向に方向付けられた複数の光ビーム２０４を供給するので、比較的厚いライトバルブアレイ２３０又はマルチビーム回折格子２２０から離隔されたライトバルブアレイ２３０を使用してもよい。幾つかの例では、比較的厚いライトバルブアレイ２３０は、市販されているものとしてもよい（例えば市販の液晶ライトバルブアレイ）。
【００４８】
幾つかの例（例えば図４に示されるような）では、３Ｄ電子ディスプレイ２００は、光源２４０を更に備えている。光源２４０は、平板光導波路２１０内を伝播する光を導波光として供給するように構成される。幾つかの例によれば、具体的には、導波光は、平板光導波路２１０の縁部内へ結合される光源２４０からの光である。幾つかの例では、光源２４０は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００に関して上述した光源１３０と実質的に同様である。例えば、光源２４０は、単色光を供給する特定の色（例えば赤、緑、青）のＬＥＤ、又は、広帯域光（例えば白色光）を供給する蛍光灯（これだけに限らないが）などの広帯域光源を含んでいてもよい。
【００４９】
本明細書で説明する原理の幾つかの例によれば、電子ディスプレイの動作の方法が提供される。図５は、本明細書で説明する原理と一致した一例による電子ディスプレイの動作の方法３００のフローチャートを示す。図示のように、電子ディスプレイの動作の方法３００は、光導波路内で光を導波すること３１０を含む。幾つかの例では、光導波路及び導波光は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００に関して上述した光導波路１１０及び導波光１０４と実質的に同様としてもよい。具体的には、幾つかの例では、光導波路は、内部全反射により導波光を導波３１０してもよい。更に、幾つかの例では、光導波路は、実質的に平面状の誘電体光学導波路（例えば平板光導波路）としてもよい。
【００５０】
電子ディスプレイの動作の方法３００は更に、マルチビーム回折格子を用いて導波光の一部分を回折的に分離すること３２０を含む。様々な例によれば、マルチビーム回折格子は、光導波路の表面に配置される。例えば、マルチビーム回折格子は、光導波路の表面内に複数の溝、複数の隆線などとして形成してもよい。他の例では、マルチビーム回折格子は、光導波路表面上の膜を含んでいてもよい。幾つかの例では、マルチビーム回折格子は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００に関して上述したマルチビーム回折格子１２０と実質的に同様である。具体的には、マルチビーム回折格子は、導波光の回折的に分離された３２０部分から、複数の光ビームを生成する。
【００５１】
電子ディスプレイの動作の方法３００は更に、光導波路表面から離れるように複数の光ビームを回折的に方向変更すること３３０を含む。具体的には、表面から離れるように回折的に方向変更３３０された複数のうちの１つの光ビームは、複数のうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する。幾つかの例では、複数のうちの各々の回折的に方向変更された光ビームは、複数のうちの他の光ビームに対して異なる主角度方向を有する。表面から離れるように複数の光ビームを回折的に方向変更すること３３０は、更にマルチビーム回折格子を使用する。様々な例によれば、マルチビーム回折格子を用いて異なる主角度方向において表面から離れるように複数の光ビームを回折的に方向変更すること３３０は、マルチビーム回折格子ベースのバックライト１００に関して上述したマルチビーム回折格子１２０の動作と実質的に同様としてもよい。具体的には、この方法３００によれば、マルチビーム回折格子は、同時に又は実質的に同時に、導波光を複数の光ビームとして回折的に分離３２０し回折的に方向変更３３０してもよい。
【００５２】
幾つかの例では、電子ディスプレイの動作の方法３００は更に、複数の光ビームのうちの複数の光ビームを、対応する複数のライトバルブを用いて変調すること３４０を含む。具体的には、回折的に方向変更３３０された複数の光ビームは、対応する複数のライトバルブを通過することにより、又は対応する複数のライトバルブと相互作用することにより変調３４０される。幾つかの例によれば、変調された複数の光ビームは、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイの複数の画素を形成することができる。例えば、変調された複数の光ビームは、３Ｄ電子ディスプレイ（例えば裸眼３Ｄ電子ディスプレイ）の複数の視界をもたらすことができる。
【００５３】
幾つかの例では、複数の光ビームを変調３４０するのに用いられる複数のライトバルブは、３Ｄ電子ディスプレイ２００に関して上述したライトバルブアレイ２３０と実質的に同様である。例えば、これらのライトバルブは、複数の液晶ライトバルブを含んでいてもよい。他の例では、これらのライトバルブは、エレクトロウェッティングライトバルブ及び電気泳動ライトバルブ（これらだけに限らないが）を含む他のタイプのライトバルブとしてもよい。
【００５４】
このように、マルチビーム回折格子を使用して複数の異なるように方向付けられた光ビームを供給するマルチビーム回折格子ベースのバックライト、３Ｄ電子ディスプレイ、及び電子ディスプレイの動作の方法の複数の例について説明した。上述の例は、本明細書で説明する原理を表す多数の特定の例の幾つかを単に例示するものであることが理解されるべきである。明らかに当業者は、添付の特許請求の範囲により定義される範囲から逸脱せずに数多くの他の構成を容易に考案することができる。
【図１】
2016505898.tif 000004
【図２Ａ】
2016505898.tif 000005
【図２Ｂ】
2016505898.tif 000006
【図２Ｃ】
2016505898.tif 000007
【図３】
2016505898.tif 000008
【図４】
2016505898.tif 000009
【図５】
2016505898.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月14日(2015.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム回折格子ベースのバックライトであって、
光源から光を導波する光導波路と、
前記光導波路の表面のマルチビーム回折格子であって、前記マルチビーム回折格子は、回折結合を用いて前記導波光の一部分を分離し、前記導波光の前記分離された部分は、複数の光ビームとして前記光導波路表面から離れるように方向付けられ、前記複数のうちの１つの光ビームは、前記複数のうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する、マルチビーム回折格子と、
を備えるバックライト。
【請求項２】
前記マルチビーム回折格子は、チャープ回折格子を備える、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項３】
前記チャープ回折格子は、線形チャープ回折格子である、請求項２に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項４】
前記マルチビーム回折格子は、互いに離隔された曲線状の複数の溝及び曲線状の複数の隆線のうちの１つを備える、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項５】
更に、前記光導波路の縁部に前記光源を備え、前記導波光は、前記光導波路の前記縁部内へ結合される前記光源からの光である、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項６】
前記光導波路及び前記マルチビーム回折格子は、前記光が前記光導波路内で導波される方向と直交する方向に実質的に透明である、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項７】
請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライトを備える電子ディスプレイであって、前記マルチビーム回折格子により分離される前記導波光の前記部分は、前記電子ディスプレイの画素に対応する光である、電子ディスプレイ。
【請求項８】
更に、前記複数の光ビームのうちの前記１つの光ビームを変調するライトバルブを備え、前記マルチビーム回折格子は、前記ライトバルブと前記光導波路表面との間にある、請求項７に記載の電子ディスプレイ。
【請求項９】
３次元（３Ｄ）電子ディスプレイであって、
光源から光を導波する平板光導波路と、
前記導波光の一部分を複数の光ビームとして分離し、前記複数の光ビームを、対応する複数の異なる主角度方向に方向付けるマルチビーム回折格子と、
前記複数の異なるように方向付けられた光ビームを変調するライトバルブアレイと、
を備え、
前記複数の変調され異なるように方向付けられた光ビームは、前記３Ｄ電子ディスプレイの複数の画素を表し、前記複数の変調され異なるように方向付けられた光ビームのうちの異なる複数の光ビームは、前記３Ｄ電子ディスプレイの異なる複数の視界に対応する、３次元電子ディスプレイ。
【請求項１０】
前記マルチビーム回折格子は、曲線状の複数の回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１１】
前記ライトバルブアレイは、複数の液晶ライトバルブを備える、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１２】
前記ライトバルブアレイは、約１００マイクロメートルより大きい厚さを有する、請求項１１に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１３】
前記光源を更に備え、前記導波光は、前記平板光導波路の縁部内へ結合される前記光源からの光である、請求項９に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
【請求項１４】
電子ディスプレイの動作の方法であって、前記方法は、
光導波路内で光を導波し、
前記光導波路の表面のマルチビーム回折格子を用いて前記導波光の一部分を回折的に分離して、複数の光ビームを生成し、
前記複数の光ビームを前記光導波路表面から離れるように方向付ける、
ことを含み、
前記複数のうちの１つの光ビームは、前記複数のうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する、方法。
【請求項１５】
更に、前記複数の光ビームを、対応する複数のライトバルブを用いて変調することを含み、前記変調された複数の光ビームは、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイの複数の画素を形成する、請求項１４に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
【請求項１６】
前記マルチビーム回折格子は、曲線状の複数の回折特徴部を有するチャープ回折格子を備え、前記曲線状の複数の回折特徴部の曲線は、前記複数のうちの前記１つの光ビームの前記異なる主角度方向を定める、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【請求項１７】
前記複数のうちの複数の光ビームは、異なる主角度方向を有し、前記異なる主角度方向は、３Ｄ電子ディスプレイの異なる複数の視界に対応する複数の画素を形成するように設定される、請求項１に記載のマルチビーム回折格子ベースのバックライト。
【国際調査報告】
2016505898.tif 000011
2016505898.tif 000012