(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モード切替可能なバックライトであって、
第１のモード中および第２のモード中の両方で、狭角放射光を提供するよう構成される、第１の指向性バックライトと、
前記第２のモード中のみに、前記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である、分岐した角度領域を有する二方向放射光を提供するよう構成される、第２の指向性バックライトと、を備え、
前記第２のモード中に、前記狭角放射光と前記二方向放射光との組み合わせは、前記狭角放射光の角度範囲と前記二方向放射光の分岐した角度領域との合計である角度範囲を有する広角放射光を提供するよう構成され、
前記第１の指向性バックライトは、第１の面から狭角放射光を提供するよう構成され、前記第２の指向性バックライトは、前記第１の指向性バックライトの前記第１の面の反対側である第２の面に隣接し、前記第１の指向性バックライトは前記二方向放射光に対して透過的である、モード切替可能なバックライト。
【請求項２】
前記狭角放射光は、前記第１のモード中に、第１の視認ゾーンのみに照射を提供するよう構成され、前記広角放射光は、前記第２のモード中に、前記第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンに照射を提供するよう構成される、請求項１に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項３】
前記第１の指向性バックライトは、
誘導光として、長さに沿って光を誘導するよう構成される、導光路と、
単方向の狭角放射光として前記誘導光の一部を散乱させるよう構成され、前記導光路の長さに沿って互いに離された単方向散乱要素のアレイと、を備える、請求項１または２に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項４】
前記単方向散乱要素のアレイのうちの単方向散乱要素は、前記導光路から前記誘導光の一部を、前記狭角放射光として散乱させるよう構成された、傾斜した回折格子を備える、請求項３に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項５】
前記単方向散乱要素のアレイのうちの単方向散乱要素は、前記導光路から前記誘導光の一部を、単方向の狭角放射光として散乱させるよう構成された、反射モードの回折格子を備える、請求項３に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項６】
前記導光路の入力部に光結合され、光を前記導光路に提供するよう構成された光源をさらに備え、前記誘導光は所定の平行化因子に従って平行化される、請求項３から５のいずれか一項に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項７】
前記第２の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として、前記導光路の長さに沿って光を誘導するよう構成された、導光路と、
前記分岐した角度領域の第１の方向を有する前記二方向放射光の第１のセグメントとして、前記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された、複数の第１の指向性散乱要素と、
前記分岐した角度領域の第２の方向を有する前記二方向放射光の第２のセグメントとして、前記誘導光の別の一部を散乱させて出すよう構成された、複数の第２の指向性散乱要素と、を備え、
前記第１および第２のセグメントの角度範囲を組み合わせた、前記第１および第２の方向は、前記二方向放射光の前記分岐した角度領域を決定する、請求項１から６のいずれか一項に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項８】
前記複数の第１の指向性散乱要素および前記複数の第２の指向性散乱要素のうちの一方、または両方の指向性散乱要素は、回折格子を備える、請求項７に記載のモード切替可能なバックライト。
【請求項９】
モード切替可能なプライバシーディスプレイであって、
請求項１から８のいずれか一項に記載のモード切替可能なバックライトを備え、前記ディスプレイは、第１のモード中に狭角放射光をプライベート表示画像として変調し、第２のモード中に広角放射光をパブリック表示画像として変調するよう構成された光バルブのアレイをさらに備え、プライベート表示画像の視認範囲は狭角放射光の角度範囲によって限定され、
前記第１のモードは前記モード切替可能なプライバシーディスプレイのプライバシーモードであり、前記第２のモードは前記モード切替可能なプライバシーディスプレイのパブリックモードである、モード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１０】
モード切替可能なプライバシーディスプレイであって、
プライバシーモード中およびパブリックモード中の両方で、狭角放射光を提供するよう構成された、第１の指向性バックライトと、
前記パブリックモード中のみに、前記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である、分岐した角度領域を有する二方向放射光を提供するよう構成された、第２の指向性バックライトと、
前記プライバシーモード中に、前記狭角放射光をプライベート表示画像として変調するよう、および前記パブリックモード中に、広角放射光をパブリック表示画像として変調するように構成された、光バルブのアレイと、を備え、
前記広角放射光は、前記パブリックモード中に、前記狭角放射光と前記二方向放射光との組み合わせから成り、
前記第１の指向性バックライトは、前記第２の指向性バックライトと前記光バルブのアレイとの間にあり、前記第１の指向性バックライトは、前記二方向放射光に対して透過的である、モード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１１】
前記プライベート表示画像は、プライベート視認ゾーンにおいて可視であるよう構成され、前記パブリック表示画像は、前記プライベート視認ゾーンを含むパブリック視認ゾーンにおいて可視であるよう構成された、請求項１０に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として前記導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された、導光路と、
単方向の狭角放射光として、前記誘導光の一部を散乱させるよう構成され、前記単方向は、前記光バルブのアレイに向かい、第２の指向性バックライトから離れる、単方向の散乱要素のアレイと、を備える、請求項１０または１１に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１３】
単方向の散乱要素のアレイのうちの単方向の散乱要素は、傾斜した回折格子および反射モードの回折格子のうちの一方、または両方を備える、請求項１２に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１４】
前記第２の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として、前記導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された、導光路と、
前記分岐した角度領域の第１の方向を有する前記二方向放射光の第１のセグメントとして、前記誘導光の一部を散乱させるよう構成された、複数の第１の指向性散乱要素と、
前記分岐した角度領域の第２の方向を有する前記二方向放射光の第２のセグメントとして、前記誘導光の別の一部を散乱させるよう構成された、複数の第２の指向性散乱要素とを備え、
前記第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、前記第１および第２の方向は、前記二方向放射光の前記分岐した角度領域を決定する、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
【請求項１５】
モード切替可能なバックライトの作動の方法であって、
第１のモード中および第２のモード中の両方で、第１の視認ゾーンを照射するための第１の指向性バックライトを使用して、狭角放射光を放出するステップと、
前記第２のモード中のみに、第２の指向性バックライトを使用して二方向放射光を放出するステップであって、前記二方向放射光は、前記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である分岐した角度領域を有する、放出するステップと、
前記第２のモード中に、広角放射光を提供するため、前記狭角放射光と前記二方向放射光とを組み合わせるステップと、を含み、
前記広角放射光は、前記第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンを照射し、
前記第１の指向性バックライトは、第１の面から狭角放射光を提供するよう構成され、前記第２の指向性バックライトは、前記第１の指向性バックライトの前記第１の面の反対側である第２の面に隣接し、前記第１の指向性バックライトは前記二方向放射光に対して透過的である、モード切替可能なバックライトの作動の方法。
【請求項１６】
狭角放射光を放出するステップが、
誘導光として、導光路に沿って光を誘導するステップと、
前記導光路の長さに沿って互いに離された単方向散乱要素のアレイを使用して、前記誘導光の一部を散乱させるステップであって、前記単方向散乱要素のアレイは、単方向の前記狭角放射光として前記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された、散乱させるステップとを含む、請求項１５に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
【請求項１７】
二方向放射光を放出するステップは、
誘導光として、導光路に沿って光を誘導するステップと、
前記分岐した角度領域の第１の方向を有する前記二方向放射光の第１のセグメントとして、前記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された複数の第１の指向性散乱要素を使用して、前記誘導光の一部を散乱させて出すステップと、
前記分岐した角度領域のうちの第２の方向を有する前記二方向放射光の第２のセグメントとして、前記誘導光の別の一部を散乱させて出すよう構成された複数の第２の指向性散乱要素を使用して、前記誘導光の一部を散乱させて出すステップとを含み、
前記第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、前記第１および第２の方向は、前記二方向放射光の前記分岐した角度領域を決定する、請求項１５または１６に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
【請求項１８】
画像を表示させるために、光バルブのアレイを使用して、前記狭角放射光および前記広角放射光を変調するステップをさらに含み、前記表示された画像は、前記第１のモード中はプライベート表示画像であり、前記第２のモード中はパブリック表示画像であり、前記プライベート表示画像は前記狭角放射光の角度範囲によって限定される視認範囲を有し、
前記プライベート表示画像は前記第１の視認ゾーンにおいて可視であり、前記パブリック表示画像は、前記第１の視認ゾーンを含む前記第２の視認ゾーンにおいて可視である、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容の全体が参照として本明細書に組み込まれる、２０１７年３月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／４７６，７８３号の優先権を主張する。
【０００２】
連邦によって支持されたリサーチまたは開発に関する記載
なし
【背景技術】
【０００３】
電子ディスプレイは、広く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、ほぼ普遍的に存在する媒体である。最も一般的に利用される電子ディスプレイとして、ブラウン管（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クスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、ならびに電気機械的または電気流体光変調を利用した様々なディスプレイ（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）が挙げられる。一般的に、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（すなわち他のソースから提供された光を変調するディスプレイ）のいずれかに類別され得る。アクティブディスプレイの最も判りやすい例は、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤである。放出する光がＬＣＤおよびＥＰディスプレイであるとすると、ディスプレイは一般にパッシブであると分類される。パッシブディスプレイは、限定ではないが、本質的に低電力消費であることを含む魅力的な性能特性を呈することが多いが、光を放出する能力の欠如を考えれば、多くの実際の適用において、いくらか使用が限定されることが理解し得る。
【発明の概要】
【０００４】
放射光に関連付けられた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が外部光源と連結される。連結された光源によって、これらのパッシブディスプレイが光を放出して実質的にアクティブディスプレイのように機能するのを可能にし得る。このような連結された光源の例は、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射するために、パッシブディスプレイの背後に位置付けられた光源（パネルバックライトであることが多い）として働き得る。例えば、バックライトはＬＣＤまたはＥＰディスプレイと連結され得る。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放出する。放出された光はＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、変調された光は次にＬＣＤまたはＥＰディスプレイから放出される。バックライトは、白光を放出するよう構成されることが多い。その際カラーフィルタが、白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使用される。カラーフィルタは、例えばＬＣＤもしくはＥＰディスプレイの出力部に位置付けられるか（一般的ではない）、またはバックライトとＬＣＤもしくはＥＰディスプレイとの間に位置付けられてよい。
【０００５】
本開示は以下の［１］から［２０］を含む。
［１］モード切替可能なバックライトであって、
第１のモード中および第２のモード中の両方で、狭角放射光を提供するよう構成される、第１の指向性バックライトと、
上記第２のモード中のみに、上記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である、分岐した角度領域を有する二方向放射光を提供するよう構成される、第２の指向性バックライトと、を備え、
上記第２のモード中に、上記狭角放射光と上記二方向放射光との組み合わせは、上記狭角放射光の角度範囲と上記二方向放射光の分岐した角度領域との合計である角度範囲を有する広角放射光を提供するよう構成される、モード切替可能なバックライト。
［２］上記狭角放射光は、上記第１のモード中に、第１の視認ゾーンのみに照射を提供するよう構成され、上記広角放射光は、上記第２のモード中に、上記第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンに照射を提供するよう構成される、上記［１］に記載のモード切替可能なバックライト。
［３］上記第１の指向性バックライトは、
誘導光として、長さに沿って光を誘導するよう構成される、導光路と、
単方向の狭角放射光として上記誘導光の一部を散乱させるよう構成され、上記導光路の長さに沿って互いに離された単方向散乱要素のアレイと、を備える、上記［１］に記載のモード切替可能なバックライト。
［４］上記単方向散乱要素のアレイのうちの単方向散乱要素は、上記導光路から上記誘導光の一部を、上記狭角放射光として散乱させるよう構成された、傾斜した回折格子を備える、上記［３］に記載のモード切替可能なバックライト。
［５］上記単方向散乱要素のアレイのうちの単方向散乱要素は、上記導光路から上記誘導光の一部を、単方向の狭角放射光として散乱させるよう構成された、反射モードの回折格子を備える、上記［３］に記載のモード切替可能なバックライト。
［６］上記導光路の入力部に光結合され、光を上記導光路に提供するよう構成された光源をさらに備え、上記誘導光は所定の平行化因子に従って平行化される、上記［３］に記載のモード切替可能なバックライト。
［７］上記第２の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として、上記導光路の長さに沿って光を誘導するよう構成された、導光路と、
上記分岐した角度領域の第１の方向を有する上記二方向放射光の第１のセグメントとして、上記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された、複数の第１の指向性散乱要素と、
上記分岐した角度領域の第２の方向を有する上記二方向放射光の第２のセグメントとして、上記誘導光の別の一部を散乱させて出すよう構成された、複数の第２の指向性散乱要素と、を備え、
上記第１および第２のセグメントの角度範囲を組み合わせた、上記第１および第２の方向は、上記二方向放射光の上記分岐した角度領域を決定する、上記［１］に記載のモード切替可能なバックライト。
［８］上記複数の第１の指向性散乱要素および上記複数の第２の指向性散乱要素のうちの一方、または両方の指向性散乱要素は、回折格子を備える、上記［７］に記載のモード切替可能なバックライト。
［９］上記第１の指向性バックライトは、第１の面から狭角放射光を提供するよう構成され、上記第２の指向性バックライトは、上記第１の指向性バックライトの上記第１の面の反対側である第２の面に隣接し、上記第１の指向性バックライトは上記二方向放射光に対して透過的である、上記［１］に記載のモード切替可能なバックライト。
［１０］モード切替可能なプライバシーディスプレイであって、
上記［１］に記載のモード切替可能なバックライトを備え、上記ディスプレイは、第１のモード中に狭角放射光をプライベート表示画像として変調し、第２のモード中に広角放射光をパブリック表示画像として変調するよう構成された光バルブのアレイをさらに備え、プライベート表示画像の視認範囲は狭角放射光の角度範囲によって限定され、
上記第１のモードは上記モード切替可能なプライバシーディスプレイのプライバシーモードであり、上記第２のモードは上記モード切替可能なプライバシーディスプレイのパブリックモードである、モード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１１］モード切替可能なプライバシーディスプレイであって、
プライバシーモード中およびパブリックモード中の両方で、狭角放射光を提供するよう構成された、第１の指向性バックライトと、
上記パブリックモード中のみに、上記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である、分岐した角度領域を有する二方向放射光を提供するよう構成された、第２の指向性バックライトと、
上記プライバシーモード中に、上記狭角放射光をプライベート表示画像として変調するよう、および上記パブリックモード中に、広角放射光をパブリック表示画像として変調するように構成された、光バルブのアレイと、を備え、
上記広角放射光は、上記パブリックモード中に、上記狭角放射光と上記二方向放射光との組み合わせから成る、モード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１２］上記プライベート表示画像は、プライベート視認ゾーンにおいて可視であるよう構成され、上記パブリック表示画像は、上記プライベート視認ゾーンを含むパブリック視認ゾーンにおいて可視であるよう構成された、上記［１１］に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１３］上記第１の指向性バックライトは、上記第２の指向性バックライトと上記光バルブのアレイとの間にあり、上記第１の指向性バックライトは、上記二方向放射光に対して透過的である、上記［１１］に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１４］上記第１の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として上記導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された、導光路と、
単方向の狭角放射光として、上記誘導光の一部を散乱させるよう構成され、上記単方向は、上記光バルブのアレイに向かい、第２の指向性バックライトから離れる、単方向の散乱要素のアレイと、を備える、上記［１１］に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１５］単方向の散乱要素のアレイのうちの単方向の散乱要素は、傾斜した回折格子および反射モードの回折格子のうちの一方、または両方を備える、上記［１４］に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１６］上記第２の指向性バックライトは、
導光路であって、誘導光として、上記導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された、導光路と、
上記分岐した角度領域の第１の方向を有する上記二方向放射光の第１のセグメントとして、上記誘導光の一部を散乱させるよう構成された、複数の第１の指向性散乱要素と、
上記分岐した角度領域の第２の方向を有する上記二方向放射光の第２のセグメントとして、上記誘導光の別の一部を散乱させるよう構成された、複数の第２の指向性散乱要素とを備え、
上記第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、上記第１および第２の方向は、上記二方向放射光の上記分岐した角度領域を決定する、上記［１１］に記載のモード切替可能なプライバシーディスプレイ。
［１７］モード切替可能なバックライトの作動の方法であって、
第１のモード中および第２のモード中の両方で、第１の視認ゾーンを照射するための第１の指向性バックライトを使用して、狭角放射光を放出するステップと、
上記第２のモード中のみに、第２の指向性バックライトを使用して二方向放射光を放出するステップであって、上記二方向放射光は、上記狭角放射光の角度範囲に対して補完的である分岐した角度領域を有する、放出するステップと、
上記第２のモード中に、広角放射光を提供するため、上記狭角放射光と上記二方向放射光とを組み合わせるステップと、を含み、
上記広角放射光は、上記第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンを照射する、モード切替可能なバックライトの作動の方法。
［１８］狭角放射光を放出するステップが、
誘導光として、導光路に沿って光を誘導するステップと、
上記導光路の長さに沿って互いに離された単方向散乱要素のアレイを使用して、上記誘導光の一部を散乱させるステップであって、上記単方向散乱要素のアレイは、単方向の上記狭角放射光として上記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された、散乱させるステップとを含む、上記［１７］に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
［１９］二方向放射光を放出するステップは、
誘導光として、導光路に沿って光を誘導するステップと、
上記分岐した角度領域の第１の方向を有する上記二方向放射光の第１のセグメントとして、上記誘導光の一部を散乱させて出すよう構成された複数の第１の指向性散乱要素を使用して、上記誘導光の一部を散乱させて出すステップと、
上記分岐した角度領域のうちの第２の方向を有する上記二方向放射光の第２のセグメントとして、上記誘導光の別の一部を散乱させて出すよう構成された複数の第２の指向性散乱要素を使用して、上記誘導光の一部を散乱させて出すステップとを含み、
上記第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、上記第１および第２の方向は、上記二方向放射光の上記分岐した角度領域を決定する、上記［１７］に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
［２０］画像を表示させるために、光バルブのアレイを使用して、上記狭角放射光および上記広角放射光を変調するステップをさらに含み、上記表示された画像は、上記第１のモード中はプライベート表示画像であり、上記第２のモード中はパブリック表示画像であり、上記プライベート表示画像は上記狭角放射光の角度範囲によって限定される視認範囲を有し、
上記プライベート表示画像は上記第１の視認ゾーンにおいて可視であり、上記パブリック表示画像は、上記第１の視認ゾーンを含む上記第２の視認ゾーンにおいて可視である、上記［１７］に記載のモード切替可能なバックライトの作動の方法。
本明細書で説明する原理に従った、例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と共に、以下の詳細な説明を参照して、より容易に理解され得る。図面では、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ−Ｂ】［図１Ａ］本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における回折格子の断面図である。［図１Ｂ］本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における傾斜した回折格子の断面図である。
【図２Ａ−Ｂ】［図２Ａ］本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライトの断面図である。［図２Ｂ］本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、別の例におけるモード変換可能な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する実施形態による、一例において広角放射光を提供するための、狭角放射光と二方向放射光とを組み合わせたグラフィカル表示の図である。
【図４Ａ−Ｂ】［図４Ａ］本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライトの、第１の指向性バックライトの部分的な断面図である。［図４Ｂ］本明細書で説明する原理と一致する別の実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライトの第１の指向性バックライトの部分的な断面図である。
【図５】本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における第２の指向性バックライトの部分的な断面図である。
【図６】本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なプライバシーディスプレイのブロック図である。
【図７】本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライトの作動の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
特定の例および実施形態は、上記で参照した図面に示された特徴に加えた特徴、および代わりの特徴のうちの１つである他の特徴を有する。これらおよび他の特徴は、上記で参照した図面を参照して以下で詳述する。
【０００８】
本明細書で説明する原理による例および実施形態は、モード切替可能なプライバシーディスプレイに適用する、モード切替可能なバックライトを提供する。詳細には、本明細書で説明する原理と一致する実施形態は、第１のモードにおいて狭角放射光を、および第２のモード中に広角放射光を放出するよう構成された、モード切替可能なバックライトを提供する。いくつかの実施形態において、狭角放射光は、第１のモード中に、第１の視認ゾーンのみに照射を提供するよう構成され、その一方で広角放射光は、第２のモード中に、第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンに照射を提供するよう構成され得る。さらに様々な実施形態によると、第２のモードにおいて提供された広角放射光は、狭角放射光と、狭角放射光の角度範囲を補完する、分岐した角度領域を有する二方向放射光との組み合わせを表わす。
【０００９】
モード切替可能なバックライトを利用する、モード切替可能なプライバシーディスプレイは、第１すなわち「プライバシー」モード中に、第１の「プライベート」視認ゾーンにおいて可視であるプライベート表示画像を提供するよう構成され得る。さらに、モード切替可能なプライバシーディスプレイは、広角放射光を用いた、第２すなわち「パブリック」モード中にパブリック表示画像を提供するよう構成され得る。様々な実施形態によると、パブリック表示画像は、プライベート視認ゾーンおよびパブリック視認ゾーンの両方を含む、第２すなわち「パブリック」視認ゾーンにおいて可視であってよい。本明細書で説明する、モード切替可能なバックライトおよびモード切替可能なプライバシーディスプレイの使用として、限定ではないが、携帯電話（例えばスマートフォン）、腕時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ（例えばラップトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータおよびコンピュータのモニタ、自動車のディスプレイコンソール、カメラのディスプレイ、ならびに、様々な移動用および実質的に非移動用ディスプレイ用途およびデバイスが挙げられる。
【００１０】
本明細書において、「導光路」は、全反射を用いて構造内で光を誘導する構造である、と定義される。詳細には、導光路は、導光路の動作波長において実質的に透過的であるコアを含み得る。様々な例において、用語「導光路」は一般に、導光路の誘電材料と導光路を囲む材料または媒体との間の境界において、光を誘導するために全反射を利用する誘電光学導波路を指す。定義によると、全反射の条件は、導光路の屈折率が、導光路の材料の表面と隣接する周囲の媒体の屈折率よりも大きいことである。いくつかの実施形態において、全反射をさらに促進させるために、導光路は、前述の屈折率の違いに加え、または代わりに、コーティングを含み得る。このコーティングは、例えば反射性コーティングであってもよい。導光路は、限定ではないが、平板状ガイドまたはスラブガイド、およびストリップガイドのうちの一方または両方を含む、いくつかの導光路のうちの任意のものであってもよい。
【００１１】
さらに本明細書において、「平板状導光路」のように、導光路に適用するときの用語「平板状」は、「スラブ」ガイドとも称されることがある、区分的に（piece-wise）もしくは微分的に（differentially）平坦な層またはシートとして定義される。詳細には、平板状導光路は、導光路の上面および底面（すなわち反対面）によって境界を定められた、２つの実質的に直交する方向に光を誘導するよう構成された、導光路として定義される。さらに本明細書での定義によると、上面および底面は互いから分離され、少なくとも微分的な意味において（in at least a differential sense）、互いに対して実質的に平行であってよい。すなわち、平板状導光路の任意の微分的に小さなセクション内で、上面および底面は、実質的に平行または同一平面にある。
【００１２】
いくつかの実施形態において、平板状導光路は実質的に面状であり（すなわち面に限定され）、そのため平板状導光路は面状導光路である。他の実施形態において、平板状導光路は、１つまたは２つの直交する次元において湾曲されてもよい。例えば、平板状導光路は、円筒形状の平板状導光路を形成するよう、単一の次元において湾曲されてもよい。しかし、任意の曲率は、光を誘導するために、全反射が平板状導光路内で維持されるのを保証するよう十分大きい曲率の半径を有する。
【００１３】
本明細書において、「角度保持の散乱特徴部」、換言すると「角度保持の散乱体」は、特徴部または散乱体に入射する光の角度広がりを、散乱光において実質的に保持するように、光を散乱させるよう構成された任意の特徴部または散乱体である。詳細には、定義によると、角度保持の散乱特徴部によって散乱した光の角度広がりσSは、入射光の角度広がりσの関数（すなわちσS＝ｆ（σ））である。いくつかの実施形態において、散乱光の角度広がりσSは、入射光の角度広がりまたは平行化因子σの一次関数（すなわちσS＝ａ・σ、ここでａは整数）である。すなわち、角度保持の散乱特徴部によって散乱した光の角度広がりσSは、入射光の角度広がりまたは平行化因子σに対して、実質的に比例し得る。例えば、散乱光の角度広がりσSは、入射光の角度広がりσと実質的に等しい（例えばσS≒σ）。均一の回折格子（すなわち、実質的に均一または一定の回折特徴部の間隔または格子ピッチを有する回折格子）は、角度保持の散乱特徴部の例である。対照的に、ランベルト散乱体またはランベルト反射体、ならびに（例えばランベルト散乱を有するか、またはランベルト散乱に近似した）一般的な拡散体は、本明細書の定義によると、角度保持の散乱体ではない。
【００１４】
本明細書において、「偏光保持の散乱特徴部」、換言すると「偏光保持の散乱体」は、特徴部または散乱体に入射する光の偏光、または少なくともある程度の偏光を、散乱光において実質的に保持するように、光を散乱させるよう構成された任意の特徴部または散乱体である。したがって、「偏光保持の散乱特徴部」は、特徴部または散乱体に入射する光の偏光の度合いが、散乱光の偏光の度合いと実質的に等しい、任意の特徴部または散乱体である。さらに定義によると、「偏光保持の散乱」は、散乱した光の所定の偏光を保持、または実質的に保持する散乱（例えば誘導光の散乱）である。散乱した光は、例えば偏光した光源によって提供される、偏光した光であってよい。
【００１５】
本明細書において、「単方向の散乱要素」での用語「単方向」は、第２の側に相当する別の方向に対して反対の、第１の側に相当する、「一方だけ」または「優先的に一方向」を意味するものと定義される。詳細には、光を「単方向」に提供または放出するよう構成されたバックライトは、第１の側の反対の第２の側からではなく、第１の側から光を放出するバックライトである、と定義される。例えば、バックライトの光から提供または散乱された放射光の単方向は、対応する第２の（例えば負の）半空間の中ではなく、第１の（例えば正の）半空間の中に優先的に導かれた光に対応し得る。第１の半空間は、バックライトの上方にあってよく、第２の半空間は、バックライトの下方にあってよい。したがってバックライトは、例えばバックライトの上方の区域の中に、またはバックライトの上方に向けて光を放出してもよく、バックライトの下方の別の区域の中に、またはバックライトの下方の別の方向に向けて光を放出するか、もしくは放出しなくてもよい。類似して、限定ではないが、単方向の散乱要素などの「単方向」の指向性の散乱体は、本明細書の定義によると、第１の表面の反対の第２の表面ではなく、第１の表面に向けて光を散乱させるよう、および第１の表面から出るように光を散乱させるように構成される。
【００１６】
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提供するよう配置された複数の特徴部（すなわち回折特徴部）として、広義に定義される。いくつかの例において、複数の特徴部は、周期的または準周期的に配置され得る。他の例において、回折格子は、複数の回折格子を含む混在した周期の回折格子であってよく、複数の回折格子の各々の回折格子は、異なる周期的配置の特徴部を有する。さらに回折格子は、一次元（１Ｄ）アレイに配置された複数の特徴部（例えば、材料の表面における複数の溝、または隆起）を含み得る。代替として、回折格子は、特徴部の二次元（２Ｄ）アレイ、または二次元に画定された特徴部のアレイを備えてもよい。回折格子は、例えば材料の表面におけるこぶ、または穴の２Ｄアレイであってもよい。いくつかの例において、回折格子は、第１の方向もしくは次元において実質的に周期的であってよく、回折格子を横断するか、または回折格子に沿った別の方向において実質的に周期的（例えば一定、ランダムなど）であってもよい。
【００１７】
したがって、本明細書の定義によると、「回折格子」は、回折格子に入射する光に回折を提供する構造のことである。光が、導光路から回折格子に入射する場合、提供された回折または回折散乱は、回折格子が、導光路からの光を回折によって結合または散乱させ得るという点で、「回折結合」または「回折散乱」を生じさせる場合があるため、「回折結合」または「回折散乱」と称されてよい。回折格子は、回折によって光の方向を転換するか、または光の角度（すなわち回折角度において）を変化させる。詳細には、回折の結果、一般的に回折格子を離れる光は、回折格子に入射する光（すなわち入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による、光の伝播方向の変化は、本明細書では「回折方向転換」と称する。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折方向転換させる回折特徴部を含む構造であると、理解され得る。光が導光路から入射する場合は、回折格子は、導光路から出た光とも回折結合をし得る。
【００１８】
さらに、本明細書の定義によると、回折格子の特徴部は、「回折特徴部」と称され、材料の表面（すなわち２つの材料の境界）におけるもの、その中のもの、およびその上のものうちの１つまたは複数であってよい。表面は、例えば導光路の表面であってよい。回折特徴部は、限定ではないが、表面における、表面中の、または表面上の、溝、隆起部、穴、およびこぶのうちの１つまたは複数を含む、光を回折する様々な構造のいずれかを含み得る。例えば、回折格子は、材料の表面において複数の実質的に平行な溝を含み得る。別の例において、回折格子は、材料の表面から隆起する、複数の実質的に平行な隆起部を含み得る。回折特徴部（例えば溝、隆起部、穴、こぶなど）は、限定ではないが、正弦波外形、矩形外形（例えばバイナリ回折格子）、三角形外形、および鋸歯状外形（例えばブレーズ格子）のうちの１つまたは複数を含む、回折を提供する様々な断面形状または外形のいずれかを有し得る。
【００１９】
本明細書で説明する様々な例によると、回折格子（例えば以下で説明するような散乱要素の回折格子）を利用し、光ビームとして導光路（例えば平板状導光路）から出た光を回折散乱または回折結合し得る。詳細には、局所的な周期的回折格子の回折角度θm、または局所的な周期的回折格子によって提供された回折角度θmは、式（１）によって与えられ得る。
【００２０】
【数１】
0006902619.tif 000002
ここで、λは光の波長、ｍは回折次数、ｎは導光路の屈折率、ｄは回折格子の特徴部間の距離または間隔、θiは、回折格子への光の入射角度である。簡略化のため、式（１）は、回折格子が導光路の表面に隣接し、かつ導光路の外側の材料の屈折率が１と等しい（すなわちｎout＝１）であると仮定する。一般的に、回折次数ｍには整数が与えられる（すなわちｍ＝±１、±２、．．．）。回折格子によって生成された光ビームの回折角度θmは、式（１）によって与えられ得る。一次回折またはより具体的には一次回折角度θmは、回折次数ｍが１と等しい（すなわちｍ＝１）ときに提供される。
【００２１】
図１Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における回折格子３０の断面図である。例えば、回折格子３０は導光路４０の表面に位置され得る。加えて、図１Ａは入射角度θiで回折格子に入射する光ビーム５０を示す。入射光ビーム５０は、導光路４０内に誘導光のビーム（すなわち誘導光ビーム）であってよい。さらに図１Ａには、回折的に生成され、入射光ビーム５０の回折の結果として回折格子３０によって結合して出された、指向性光ビーム６０も示す。指向性光ビーム６０は、式（１）によって与えられた回折角度θm（または本明細書では「主要角度方向」）を有する。回折角度θmは、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応してよく、例えば回折次数は、ｍ＝１（すなわち一次回折次数）である。
【００２２】
本明細書の定義によると、「傾斜した」回折格子は、回折格子の表面からの直角面に対して傾斜した角度を有する回折特徴部を伴う、回折格子である。様々な実施形態によると、傾斜した回折格子は、入射光の回折によって単方向の散乱を提供し得る。
【００２３】
図１Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における傾斜した回折格子８０の断面図である。示すように、傾斜した回折格子８０は、図１Ａに示した回折格子３０と類似した、導光路４０の表面に位置されたバイナリ回折格子である。しかし、図１Ｂに示す傾斜した回折格子８０は、示すように格子の高さ、深さ、または厚さｔに沿った直角面（点線で示す）に対して傾斜角度γを有する回折特徴部８２を備える。入射光ビーム５０、および傾斜した回折格子８０によって入射光ビーム５０が単方向に回折散乱するのを表わす、指向性光ビーム６０も示される。様々な実施形態によると、傾斜した回折格子８０による、二次的な方向における光の回折散乱は、単方向の回折散乱によって抑制されることに留意されたい。図１Ｂにおいて、「バツ印」が付いた点線矢印９０は、傾斜した回折格子８０によって抑制された、二次的な方向における回折散乱を表わす。
【００２４】
様々な実施形態によると、回折特徴部８２の傾斜角度γは、二次的な方向における回折散乱が抑制される度合いを含む、傾斜した回折格子８０の単方向回折の特性を制御するために、選択され得る。例えば、傾斜角度γは、約２０°と約６０°との間、または約３０°と約５０°との間、または約４０°と約５５°との間となるように選択され得る。約３０°〜６０°の範囲の傾斜角度γは、例えば傾斜した回折格子８０によって提供される単方向と比較すると、二次的な方向における回折散乱の約４０倍よりも良好な抑制を提供し得る。いくつかの実施形態において、回折特徴部８２の厚さｔは、約１００ｎｍと約４００ｎｍとの間であってよい。例えば、厚さｔは、約３００ｎｍから約５００ｎｍの範囲にある格子の周期性Ｐに対して、約１５０ｎｍと約３００ｎｍとの間であってよい。
【００２５】
さらにいくつかの実施形態において、回折特徴部は湾曲されてもよく、光の伝播方向に対して所定の向き（例えば回転）も有し得る。回折特徴部の湾曲、および回折特徴部の向きのうちの一方または両方は、例えば回折格子によって結合して出される光の方向を制御するよう構成され得る。例えば、結合して出された光の主要角度方向は、入射光の伝播方向に対する、光が回折格子に入射する点における回折特徴部の角度の関数であってもよい。
【００２６】
本明細書において、「マイクロプリズム構造」は、傾いた側壁を有し、かつマイクロプリズム構造に入射する光を屈折散乱させるよう構成される、１つのマイクロプリズムまたは複数のマイクロプリズムを備える構造として、概ね定義される。光が導光路からマイクロプリズム構造に入射する場合、マイクロプリズム構造は、導光路から光を屈折結合して出すよう、または屈折散乱させて出すよう構成される、１つのマイクロプリズムもしくは複数のマイクロプリズムを備える構造であると、理解され得る。いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造は、逆さにしたマイクロプリズム要素を備えてもよい。本明細書の定義によると、「逆さにしたマイクロプリズム要素」は、入力アパーチャを伴う、先端を切った円錐形状と、傾いた側壁と、入力アパーチャよりも大きい出力アパーチャとを有するマイクロプリズムである。詳細には、入力アパーチャは、光を受け取るよう構成され、傾いた側壁は、入力アパーチャを通して受け取った光を反射するよう構成される。その一方で、出力アパーチャは、反射光を放出するよう構成される。したがって、入力アパーチャは、逆さにしたマイクロプリズム要素と導光路との間の光学接続を備える、逆さにしたマイクロプリズム要素の一部であり、導光路から抽出または結合して出された光を受け取るよう構成される。傾いた側壁は、光を反射するよう構成された、逆さにしたマイクロプリズム要素の内面を備える。いくつかの実施形態において、傾いた側壁は、反射層または反射材料（例えば側壁の外面上の反射材料）を備えてもよい。反射層は、逆さにしたマイクロプリズム要素の内面における反射を提供するか、または促進させるよう構成されてよい。反射光は、逆さにしたマイクロプリズム要素の出力アパーチャから放出される。
【００２７】
本明細書において、「コリメータ」は、光を平行化するよう構成された、実質的に任意の光学デバイスまたは光学装置と定義される。例えばコリメータは、限定ではないが、平行化ミラー、平行化レンズ、回折格子、テーパー付き導光路、およびそれらの様々な組み合わせを含み得る。様々な実施形態によると、コリメータによって提供される平行化の量は、１つの実施形態から別の実施形態への所定の角度または量で変化し得る。さらに、コリメータは、２つの直交する方向（例えば垂直方向および水平方向）のうちの一方または両方に平行化を提供するよう構成され得る。すなわち、いくつかの実施形態によると、コリメータは、光の平行化を提供する、形状、または２つの直交する方向のうちの一方もしくは両方における類似の平行化特性を含み得る。
【００２８】
本明細書において、σで表示する「平行化因子」は、光が平行化される度合いとして定義される。詳細には、本明細書の定義によると、平行化因子は、平行化された光ビーム内における光線の角度広がりを定める。例えば、平行化因子σは、平行化された光のビームにおける光線の大部分が特定の角度広がり内にあることを規定する（例えば平行化された光ビームの中心または主要角度方向の周りの±σ°）。いくつかの例によると、平行化された光ビームの光線は、角度の点でガウス分布を有し、角度広がりは、平行化された光ビームのピーク強度の１／２で定義される角度であってよい。
【００２９】
本明細書において、「光源」は、光の源（例えば光を生成し光を放出するよう構成された光エミッタ）と定義される。例えば、光源は、活性化またはオンにするとき光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタを備えてよい。詳細には、本明細書において、光源は実質的に任意の光源であってよく、または、限定ではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、高分子発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱電球、および実際上任意の他の光源のうちの１つまたは複数を含む、実質的に任意の光エミッタを備えてよい。光源によって生成された光は、色を有してよく（すなわち特定の波長の光を含み得る）、またはある範囲の波長（例えば白色光）であってもよい。いくつかの実施形態において、光源は複数の光エミッタを備えてもよい。例えば、光源は、光エミッタのうちの少なくとも１つが色、換言すると波長を有する光を生成する光エミッタのセットもしくはグループを含み得る。この光および波長は、セットまたはグループの少なくとも１つの他の光エミッタによって生成された、光の色または波長とは異なる。異なる色は、例えば主要色（赤、緑、青など）を含み得る。
【００３０】
本明細書において、「視認ゾーン」は、表示画像が視認され得る区域または角度範囲と定義される。本明細書の定義によると、詳細には、表示画像は視認ゾーン内で可視であってよいが、視認ゾーン外では不可視であってよい。本明細書において、「プライベート表示画像」すなわち「プライバシーディスプレイ」によって提供される表示画像は、制限または限定された視認ゾーン（すなわちプライベート視認ゾーン）を有する画像と定義される。一般的に、プライベート表示画像は、ディスプレイの前において、限定すなわちプライベート視認ゾーンにおいて視認可能であってよく、限定すなわちプライベート視認ゾーン内に位置された人のみによって視認されるよう意図される。いくつかの実施形態において、プライベート表示画像の限定すなわちプライベート視認ゾーン、換言するとプライバシーディスプレイの限定すなわちプライベート視認ゾーンは、ディスプレイに対する直角方向（またはディスプレイの垂直方向）の両側で約４５°未満（すなわち視認ゾーン＜±４５°）であってよい。他の実施形態において、プライベート表示画像の限定すなわちプライベート視認ゾーン、またはプライバシーディスプレイの限定すなわちプライベート視認ゾーンは、プラスマイナス３０°未満（すなわち視認ゾーン＜±３０°）、またはプラスマイナス２０°未満（すなわち視認ゾーン＜±２０°）であってもよい。
【００３１】
対照的に、パブリック表示画像、すなわちパブリックディスプレイによって提供された表示画像は、広角の視認ゾーンを有し、基本的に非限定の視認が意図される。本明細書の定義によると、「パブリック表示画像」すなわち「パブリックディスプレイ」によって提供された表示画像は、プライベート表示画像の限定またはプライベート視認ゾーンよりも大きい視認ゾーンを有する画像である。詳細には、パブリック表示画像は、ディスプレイに対する直角方向の両側で約４５°よりも大きい（すなわち視認ゾーン＞±４５°）視認ゾーン（すなわちパブリック視認ゾーン）を有し得る。例えば、パブリック表示画像のパブリック視認ゾーン、換言するとパブリックディスプレイのパブリック視認ゾーンは、プラスマイナス６０°よりも大きい（すなわち視認ゾーン＞±６０°）。いくつかの実施形態において、パブリック視認ゾーンを、ＬＣＤコンピュータモニタ、ＬＣＤタブレット、ＬＣＤテレビ、または広角視野の類似のデジタルディスプレイデバイス（例えば約±４５〜６５°以上）の視認角度によって定義し得る。
【００３２】
本明細書の定義によると、「狭角放射光」で使用される用語「狭角」は、プライベート視認ゾーン、またはプライベート視認ゾーン内で表示されるかもしくは利用可能なプライベート画像の提供する照射と一致する角度範囲もしくは領域（例えば円錐角）を有する光である。したがって、本明細書の定義によると、狭角放射光は、約±４５°未満の範囲、または約±３０°未満の範囲、または約±２０°の範囲であってよい。さらに、定義によると、「広角放射光」または一般的な「広角」は、狭角放射光の角度範囲もしくは領域よりも一般的に大きい角度範囲もしくは領域を有する光を指すために使用される。代替として、「広角」は、パブリック表示画像の視認ゾーン、またはパブリック画像を表示するよう構成されたディスプレイの視認ゾーンと一致する角度範囲もしくは領域を指す。したがって、いくつかの実施形態において、広角放射光は、ディスプレイの直角方向に対してプラスマイナス４５°より大きい角度範囲を有し得る（例えば＞±４５°）。他の実施形態において、広角放射光の角度範囲は、プラスマイナス５０°より大きいか（例えば＞±５０°）、またはプラスマイナス６０°より大きいか（例えば＞±６０°）、またはプラスマイナス６５°より大きくてよい（例えば＞±６５°）。例えば、広角放射光の角度範囲は、ディスプレイに対する直角方向の両側で、約７０°よりも大きくてもよい（例えば＞±７０°）。
【００３３】
さらに、本明細書で使用するとき、冠詞「ａ」は、特許分野での一般の意味、すなわち「１つまたは複数」を有するものと意図される。例えば、「ａｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ」は、１つまたは複数の要素を意味し、したがって「ｔｈｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ」は本明細書では「ｔｈｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ（ｓ）」を意味する。さらに、本明細書における任意の指示内容「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」または「右」は、限定を意味するものではない。本明細書において、値に適用するときの用語「約」は、別途明示しない限り、値を生成するために使用される機器の許容範囲内を一般に意味し、または、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」は、大部分、もしくはほとんど全て、もしくは全て、または約５１％〜約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示のみを意図しており、限定のためではなく、説明目的のために提示される。
【００３４】
本明細書で説明する原理のいくつかの実施形態によると、モード切替可能なバックライトが提供される。図２Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライト１００の断面図である。図２Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、別の例におけるモード変換可能なバックライト１００の断面図である。示すように、モード切替可能なバックライト１００は、第１のモード（例えばプライバシーモード）において、または第１のモード中に狭角放射光１０２として、および、第２のモード（例えばパブリックモード）において広角放射光１０４として、光を提供または放出するよう構成される。詳細には、図２Ａは、狭角放射光１０２を伴う第１のモードにおけるモード切替可能なバックライト１００を示し、一方で図２Ｂは、広角放射光１０４を提供する第２のモードにおけるモード切替可能なバックライト１００を示す。さらに、狭角および広角放射光１０２、１０４の方向は、図２Ａおよび図２Ｂにおいてモード切替可能なバックライト１００の表面の上方の半空間に相当する。
【００３５】
図２Ａおよび図２Ｂに示す切替可能なバックライト１００は、第１の指向性バックライト１１０を備える。第１の指向性バックライト１１０は、モード切替可能なバックライト１００の第１のモード中および第２のモード中の両方で、狭角放射光１０２を放出または提供するよう構成される。様々な実施形態によると、狭角放射光１０２は角度範囲γを有し、第１および第２のモード中の両方で、第１の指向性バックライト１１０によって第１の視認ゾーンＩの中に導かれてよい。さらに、狭角放射光１０２の角度範囲γは、両モード中に、狭角放射光１０２を第１の視認ゾーンＩに限定、または実質的に限定するよう構成される。したがって、様々な実施形態によると、狭角放射光１０２は第１の視認ゾーンＩ内でのみ可視であってよい。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、狭角放射光１０２は、第１の視認ゾーンＩに相当する点線によって描かれる角度範囲γ内の複数の矢印として示される。
【００３６】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、モード切替可能なバックライト１００は、第２の指向性バックライト１２０をさらに備える。第２の指向性バックライト１２０は、例えば図２Ｂに示すように、第２のモード中のみ、二方向放射光１０６を放出または提供するよう構成される。様々な実施形態によると、二方向放射光１０６は、分岐した角度領域を有する。さらに、分岐した角度領域は、狭角放射光１０２の角度範囲に対して補完的である。様々な実施形態において、第２のモード中、狭角放射光１０２および二方向放射光１０６の組み合わせは、角度範囲
0006902619.tif 000003
【００３７】
を有する広角放射光１０４を提供するよう構成される。この角度範囲は、狭角放射光１０２の角度範囲と、二方向放射光１０６の分岐した角度領域との合計である。
【００３８】
詳細には、図２Ｂに示すように二方向放射光１０６は、第１の方向に向けられた第１のセグメント１０６ａ、および第２の方向に向けられた第２のセグメント１０６ｂを有する。二方向放射光１０６の分岐した角度領域は、第１の方向の周りまたは第１の方向を中心とした第１のセグメント１０６ａの角度範囲φaと、第２の方向の周りまたは第２の方向を中心とした第２のセグメント１０６ｂの角度範囲φbとの組み合わせである。さらに、様々な実施形態によると、第２の指向性バックライト１２０によって提供される二方向放射光１０６は、狭角放射光１０２の角度範囲γから実質的に除外されている。第２のモードにおいて、狭角放射光１０２は第１の指向性バックライト１１０によって、かつ二方向放射光１０６は第２の指向性バックライト１２０ｂによって、共に提供される。したがって、図２Ｂに示すように、広角放射光１０４は、狭角放射光１０２と二方向放射光１０６との組み合わせによって提供される。
【００３９】
本明細書の定義によると、二方向放射光１０６は、狭角放射光１０２の角度範囲γに対して「補完的」である、分岐した角度領域（すなわちφa+φb）を有する。すなわち、二方向放射光１０６および狭角放射光１０２は、第２のモード中に組み合わされ、生じた広角放射光１０４は角度範囲
0006902619.tif 000004
【００４０】
を有する。これは、狭角放射光１０２の角度範囲γと、二方向放射光１０６の角度領域との合計、すなわち、
【００４１】
0006902619.tif 000005
である。換言すると、二方向放射光１０６は、狭角放射光１０２によって提供されない広角放射光１０４の部分を提供、すなわち基本的に「充填」する。したがって、図２Ｂに示すように、二方向放射光１０６の角度領域（φa+φb）は、狭角放射光１０２の角度範囲γに対して補完的である。
【００４２】
図３は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例において広角放射光１０４を提供するための、狭角放射光１０２と二方向放射光１０６とを組み合わせたグラフィカル表示の図である。示すように、狭角放射光１０２は、二方向放射光１０６に加えられ、広角放射光１０４を作り出す。狭角放射光１０２と二方向放射光１０６との合計は、プラス記号「+」およびイコール記号「＝」によって図３にグラフィカルに示される。二方向放射光１０６の第１のセグメント１０６ａおよび第２のセグメント１０６ｂは、二方向放射光１０６が存在する区域を表わすが、示すように、合計する前では、第１のセグメント１０６ａと第２のセグメント１０６ｂとの間に光は存在しないことに留意されたい。さらに、二方向放射光１０６の分岐した角度領域は、狭角放射光１０２の角度範囲に対して補完的である。なぜなら、示すように、第１のセグメント１０６ａと第２のセグメント１０６ｂとの間の角度範囲は、狭角放射光１０２の角度範囲と等しいからである。
【００４３】
いくつかの実施形態において、狭角放射光１０２は、第１のモード中に第１の視認ゾーンＩのみに照射を提供するよう構成される。さらに、いくつかの実施形態において、広角放射光１０４は、第２のモード中に、第１の視認ゾーンＩを含む第２の視認ゾーンＩＩに照射を提供するよう構成され得る。再び図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、モード切替可能なバックライト１００は、第１および第２のモード中の両方で、第１の視認ゾーンＩにいる視認者に照射されるよう現われてよい。類似して、第１の視認ゾーンＩの外側の第２の視認ゾーンＩＩにいる別の視認者は、モード切替可能なバックライト１００が第２のモード中に照射されるものと感知し得る。しかし、様々な実施形態によると、モード切替可能なバックライト１００は、第１のモード中に第２の視認ゾーンＩＩにいる他の視認者には、暗いかまたは照射されていないよう現われてよい。そのため、第１のモードはプライバシーモードと称されてよく、第１の視認ゾーンＩはプライバシー視認ゾーンであってよい。なぜなら照射は、例えば第１の（プライバシー）モード中に第１の（プライバシー）視認ゾーンＩにいる視認者のみに提供されるからである。他方で、第２のモード中は、両方の視認者が照射を感知し得る。例えば、第２のモードはパブリックモードと称されてよく、第２の視認ゾーンＩＩ（第１の視認ゾーンＩを含む）はパブリック視認ゾーンであってよい。
【００４４】
いくつかの実施形態において（例えば図２Ａおよび図２Ｂに示すように）、モード切替バックライト１００の第１の指向性バックライト１１０は、導光路１１２を備える。類似して、いくつかの実施形態において（示すように）、モード切替可能なバックライト１００の第２の指向性バックライト１２０ｂは、導光路１２２を備えてよい。いくつかの実施形態によると、導光路１１２、１２２は平板状導光路であってよい。導光路１１２、１２２は、誘導光として導光路１１２、１２２の長さに沿って光を誘導するよう構成される。例えば、導光路１１２、１２２は、光学導波路として構成される誘電材料を含み得る。誘電材料は、誘電光学導波路を囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有し得る。屈折率の差は、例えば導光路１１２、１２２の１つまたは複数の誘導されたモードに従って、誘導光の全反射を促進させるよう構成される。
【００４５】
詳細には、導光路１１２、１２２は、光学的に透過的な誘電材料の、延ばされた実質的に面状のシートを備える、スラブまたは平板状光学導波路であってよい。誘電材料の実質的に面状のシートは、全反射を使用して誘導光を誘導するよう構成される。様々な例によると、導光路１１２、１２２の光学的に透過的な材料は、限定ではないが、様々なタイプのガラスのうちの１つまたは複数（例えばシリカガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど）および実質的に光学的に透過的なプラスチックまたはポリマー（例えばポリ（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）を含む任意の様々な誘電材料を含むか、または構成され得る。いくつかの例において、導光路１１２、１２２は、導光路１１２、１２２の表面（例えば上面および底面のうちの一方または両方）の少なくとも一部にクラッド層（図示せず）をさらに含み得る。いくつかの例によると、クラッド層は、全反射をさらに促進させるために使用され得る。
【００４６】
さらに、いくつかの実施形態によると、導光路１１２、１２２は、導光路１１２、１２２の第１の面（例えば「前」面または側）と第２の面（例えば「後」面または側）との間の、ゼロではない伝播角度における全反射によって誘導光を誘導するよう構成される。詳細には、導光路１１２、１２２の第１の面と第２の面との間で、ゼロではない伝播角度で反射または「バウンド」によって、誘導光は伝播する。いくつかの実施形態において、誘導光は、異なる色の光の、複数の誘導光ビームを備える。複数の誘導光ビームの光ビームは、導光路１１２、１１３によって、色特有のゼロではない異なるそれぞれの伝播角度で誘導されてよい。ゼロではない伝播角度は、簡略化のため図には示さなれないことに留意されたい。
【００４７】
本明細書の定義によると「ゼロではない伝播角度」は、導光路１１２、１２２の面（例えば第１の面または第２の面）に対する角度である。さらに、様々な実施形態によると、ゼロではない伝播角度は、ゼロよりも大きく、かつ導光路１１２、１２２内の全反射の臨界角度未満である。例えば、誘導光のゼロではない伝播角度は、約１０°と約５０°との間、またはいくつかの例において約２０°と約４０°との間、または約２５°と約３５°との間であってよい。例えば、ゼロではない伝播角度は、約３０°であってもよい。他の例において、ゼロではない伝播角度は、約２０°、約２５°、または約３５°であってもよい。さらに、特定のゼロではない伝播角度は、導光路１１２、１２２内の全反射の臨界角度未満で選択される限り、個別な実施のために（例えば任意で）選択され得る。
【００４８】
導光路１１２、１２２における誘導光は、ゼロではない伝播角度（例えば約３０°〜３５°）で導光路１１２、１２２の中に導入または結合され得る。例えば、誘導光は、モード切替可能なバックライト１００の光源から提供され得る。レンズ、ミラーまたは類似の反射体（例えば傾いた平行化反射体）、回折格子、およびプリズム（図示せず）のうちの１つまたは複数は、例えばゼロではない伝播角度で誘導光として、導光路１１２、１２２の入力端部の中に光を結合させるのを促進し得る。一旦導光路１１２、１２２の中に結合されると、誘導光は、一般には入力端部から離れ得る方向（例えば図２Ａおよび図２Ｂにおいてｘ軸に沿って指す太い矢印によって示す）に、導光路１１２、１２２に沿って伝播する。
【００４９】
さらに、様々な実施形態によると、誘導光は平行化され得る。本明細書において、「平行化された光」または「平行化された光ビーム」は、光ビームの線が光ビーム（例えば誘導光）内で互いに実質的に平行である光ビームとして概ね定義される。さらに、本明細書の定義によると、平行化された光ビームから分岐、または散乱した光の線は、平行化された光ビームの一部であるとは考慮されない。いくつかの実施形態において、モード切替可能なバックライト１００は、限定ではないが、レンズ、反射体またはミラー、回折格子、またはテーパー付きの導光路などのコリメータを含んでよく、例えば光源からの光を平行化するよう構成される。いくつかの実施形態において、光源はコリメータを備える。導光路１１２、１２２に提供される、平行化された光は、平行化された誘導光である。様々な実施形態において、誘導光は、平行化因子σに従い、または平行化因子σを有して平行化され得る。
【００５０】
いくつかの実施形態において、モード切替可能なバックライト１００の第１の指向性バックライト１１０は、導光路の長さに沿って互いに離されている単方向の散乱要素１１４のアレイを、さらに備える。様々な実施形態によると、単方向の散乱要素１１４のアレイは、単方向の狭角放射光１０２のように、誘導光の一部を散乱させて出すよう構成される。詳細には、アレイの単方向の散乱要素１１４は、限定された空間だけ互いから離されてよく、導光路の長さに沿って個々の異なる要素を表わす。すなわち、本明細書の定義によると、単方向の散乱要素１１４は、限定された（すなわちゼロではない）要素間距離（例えば限定した中心間距離）に従って、互いから離される。さらに、いくつかの実施形態によると、複数の単方向の散乱要素１１４は、一般に交差、重複、または接触しない。したがって、単方向の散乱要素のアレイのうちの、各単方向の散乱要素１１４は、一般に別個で、他の単方向の散乱要素１１４から離される。さらに、様々な実施形態によると、単方向は、第２の指向性バックライト１２０から離れている。
【００５１】
いくつかの実施形態によると、単方向の散乱要素のアレイのうちの、単方向の散乱要素１１４は、一次元（１Ｄ）アレイまたは二次元（２Ｄ）アレイのいずれかに配置され得る。例えば、単方向の散乱要素１１４は、直線で１Ｄアレイに配置され得る。別の例において、単方向の散乱要素１１４は、矩形の２Ｄアレイ、または円形の２Ｄアレイに配置され得る。さらに、いくつかの例において、アレイ（すなわち１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、規則的または均一のアレイであってもよい。詳細には、単方向の散乱要素１１４間の要素間距離（例えば中心間距離または空間）は、アレイにわたって実質的に均一または一定であってよい。他の例において、単方向の散乱要素１１４間の要素間距離は、アレイにわたるか、第１の指向性バックライト１１０の導光路１１２の長さに沿うか、の一方または両方で変化し得る。
【００５２】
いくつかの実施形態によると、単方向の散乱要素１１４のアレイのうちの、単方向の散乱要素１１４は、傾斜した回折格子を備える。いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素１１４の全ては、傾斜した回折格子であってよく、または傾斜した回折格子を備えてもよい。様々な実施形態によると、単方向の散乱要素１１４の傾斜した回折格子は、回折散乱を単方向に提供するよう、および、さらに二次的な回折散乱を抑制するよう構成される。
【００５３】
図４Ａは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライト１００の、第１の指向性バックライト１１０の部分的な断面図である。詳細には、図４Ａは、単方向の散乱要素１１４と共に導光路１１２を備える、第１の指向性バックライト１１０を示す。さらに図４Ａに示すように、単方向の散乱要素１１４は、傾斜した回折格子１１４’を備える。複数の矢印として示され、傾斜した回折格子１１４’に入射する平行化因子σを有する誘導光１１６は、示すように、狭角放射光１０２として単方向で導光路１１２から回折散乱して出されてよい。
【００５４】
いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素１１４の傾斜した回折格子１１４’は、図１Ｂに示す傾斜した回折格子８０と実質的に類似し得る。例えば、いくつかの実施形態において、図１Ｂに示す傾斜角度γに相当する、傾斜した回折格子１１４’の傾斜角度は、導光路１１２の直角面に対して、約３０°と約５０°との間であってよい。さらに、いくつかの実施形態において（図示せず）、傾斜した回折格子１１４’は、複数のサブ格子を備えてもよく、各サブ格子は傾斜した回折格子である。図１Ｂのように、図４Ａに示す単方向の散乱要素１１４の傾斜した回折格子１１４’は、例えば図４Ａのバツが付いた矢印１０３で示すように、単方向と反対方向の二次的な散乱を抑制し得る。
【００５５】
いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素１１４のアレイのうちの、単方向の散乱要素１１４は、反射モードの回折格子を備えてよい。様々な実施形態によると、反射モードの回折格子は、回折散乱および反射の組み合わせを用いて、誘導光部分を単方向に選択的に散乱させて出すよう構成される。いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素１１４の全ては、反射モードの回折格子であってよく、または反射モードの回折格子を備えてもよい。いくつかの実施形態において、反射モードの回折格子は、回折格子および反射材料の層（例えば金属層）を備え、この回折格子は、回折散乱を提供するよう構成され、反射材料の層は、回折散乱が単方向に散乱させて出す光を生成するのを保証するための、回折散乱光の反射を提供するよう構成される。
【００５６】
図４Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する別の実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライト１００の、第１の指向性バックライト１１０の部分的な断面図である。詳細には、図４Ｂは、単方向の散乱要素１１４と共に導光路１１２を備える第１の指向性バックライト１１０を示す。さらに、図４Ｂに示すように、単方向の散乱要素１１４は、回折格子１１４’’および反射材料の層１１４’’’を有する、反射モードの回折格子を備える。複数の矢印として示され、回折格子１１４’’に入射する平行化因子σを有する誘導光１１６は、狭角放射光１０２として単方向で導光路１１２から回折散乱して出されてよい。さらに、様々な実施形態によると、回折格子１１４’’によって第２の方向に回折散乱した光は、反射材料の層１１４’’’によって単方向の中に反射して方向転換され得る。
【００５７】
他の実施形態（図示せず）において、単方向の散乱要素１１４は、限定ではないが、マイクロ屈折要素およびマイクロ反射要素を含む、別のタイプの単方向の散乱構造を備えてもよい。マイクロ屈折要素は、導光路１１２の表面にマイクロプリズムを備えてよく、例えば狭角放射光１０２として、誘導光部分を導光路１１２から屈折結合して出すよう構成される。マイクロ反射要素の例として、限定ではないが、狭角放射光１０２として、誘導光部分から反射散乱させて出すように構成された、表面角度を伴う切子面を有する、切り出された反射体が挙げられる。いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素１１４は、導光路１１２内の誘導光の平行化因子σと比例する角度範囲を有する誘導光部分を散乱させて出すよう構成された、角度保持散乱体を備える。したがって、いくつかの実施形態において、誘導光の平行化因子σは、狭角放射光１０２の角度範囲γを決定してよい。
【００５８】
再び図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、第２の指向性バックライト１２０は、二方向放射光１０６として、導光路１２２内で誘導光の一部を散乱させて出すよう構成される、指向性散乱特徴部１２４をさらに備える。詳細には、第２の指向性バックライト１２０の指向性散乱特徴部１２４は、複数の第１の指向性散乱要素１２４ａおよび複数の第２の指向性散乱要素１２４ｂを備えてよい。複数の第１の指向性散乱１２４ａは、分岐した角度領域の第１の方向を有する二方向放射光１０６の第１のセグメント１０６ａとして、誘導光の一部を散乱させて出すよう構成され得る。さらに、複数の第２の指向性散乱１２４ｂは、分岐した角度領域の第２の方向を有する二方向放射光１０６の第２のセグメント１０６ｂとして、誘導光の別の一部を散乱させて出すよう構成され得る。様々な実施形態によると、第１および第２のセグメント１０６ａ、１０６ｂの角度範囲と組み合わせた、第１および第２の方向は、上述のように、二方向放射光１０６の分岐した角度領域を決定する。
【００５９】
様々な実施形態によると、任意の様々な指向性散乱体が、指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂとして利用され得る。詳細には、いくつかの実施形態において、複数の第１の指向性散乱要素１２４ａおよび複数の第２の指向性散乱要素１２４ｂのうちの一方、または両方の、指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂは、回折格子を備えてよい。回折格子の格子ピッチを使用して、例えば回折格子によって回折散乱させて出される光の方向を決定してもよい。いくつかの実施形態によると、回折格子は、反射モードの回折格子であってもよい。他の実施形態において、回折格子は、透過モードの回折格子であってもよく、第２の指向性バックライト１２０は、二方向放射光１０６が提供または放出される放出面の、反対側の導光路の表面において、反射層をさらに備えてもよい。
【００６０】
他の実施形態（図示せず）において、指向性散乱要素１２４、換言すると指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂは、限定ではないが、マイクロ屈折要素およびマイクロ反射要素を含む、別のタイプの散乱構造を備えてもよい。マイクロ屈折要素は、導光路１２２の表面にマイクロプリズムを備えてよく、例えば二方向放射光１０６として、換言するとその第１および第２のセグメント１０６ａ、１０６ｂとして、誘導光部分を導光路１２２から屈折結合して出すよう構成される。マイクロ反射要素の例として、限定ではないが、二方向放射光１０６として、誘導光部分を反射散乱させて出すように構成された表面角度を伴う切子面を有する、切り出された反射器が挙げられる。いくつかの実施形態において、指向性散乱要素１２４は、導光路１２２内の誘導光の平行化因子σと比例する角度範囲を有する誘導光部分を散乱させて出すよう構成された、角度保持散乱体を備える。したがって、いくつかの実施形態において、誘導光の平行化因子σは、二方向放射光１０６の角度領域（すなわち第１および第２のセグメント１０６ａ、１０６ｂの角度範囲φa、φb）を決定してよい。
【００６１】
図５は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例における第２の指向性バックライト１２０の部分的な断面図である。示すように、第２の指向性バックライト１２０は、導光路１２２、および指向性散乱特徴部１２４の一対の指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂを備える。さらに、一対の指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂは、示すように回折格子を備える。回折格子の格子ピッチは、分岐した角度領域の第１および第２の方向を有する二方向放射光１０６を提供するために、互いに異なっている。詳細には、複数の矢印で示され、回折格子に入射する、平行化因子σを有する誘導光１２６は、回折格子の異なる格子ピッチの結果、二方向放射光１０６の第１のセグメント１０６ａおよび第２のセグメント１０６ｂに相当する第１および第２の方向の各々において、導光路１２２から回折散乱して出されてよい。例えば、図５に示すように、相対的に小さい格子ピッチまたは回折特徴部の空間は、第１の方向に散乱させて出す光を提供し、一方で、相対的に大きい格子ピッチまたは回折特徴部の空間は、第２の方向に散乱させて出す光を提供してよい。
【００６２】
再び図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、モード切替可能なバックライト１００は、光源１３０をさらに備えてよい。詳細には、光源１３０は、第１の指向性バックライト１１０の導光路１１２の入力部に光結合される第１の光源１３２を備えてよく、第１の光源１３２は、光を導光路１１２に提供するよう構成される。光源１３０は、第２の指向性バックライト１２０の導光路１２２の入力部に光結合される第２の光源１３４をさらに備えてよく、第２の光源１３４は、光を導光路１２２に提供するよう構成される。様々な実施形態によると、第１および第２の光源１３２、１３４によってそれぞれ提供される、導光路１１２、１２２における誘導光は、所定の平行化因子に従って平行化され得る。様々な実施形態において、光源１３０は、第１のモード中に第１の光源１３２を用いて、第１の指向性バックライト１１０の導光路１１２に光を提供するよう構成され得る。さらに、様々な実施形態によると、第２のモード中に、光源１３０は、第１指向性バックライト１１０の導光路１１２、および第２の指向性バックライト１２０の導光路１２２の両方に光を提供するよう構成され得る。図２Ａおよび図２Ｂで、例えば第１のモード（図２Ａ）および第２のモード（図２Ｂ）それぞれにおいて、第１および第２の光源１３２、１３４がアクティブであって光を提供しているか否かを表わすために、ハッチングが使用される。
【００６３】
第１および第２の光源１３２、１３４を含む光源１３０は、限定ではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ（例えばレーザダイオード）、またはそれらの組み合わせを含む、実質的に任意の光源（例えば光エミッタ）を備えてよい。いくつかの実施形態において、光源１３０は、特定の色によって表わされる狭帯域のスペクトルの、実質的に単色光を生成するよう構成された光エミッタを備えてよい。詳細には、単色光の色は、特定の色空間または色モデルの主要色（例えば赤緑青（ＲＧＢ）色モデル）であってよい。他の例において、光源１３０は、実質的に広帯域または多色光を提供するよう構成された、実質的な広帯域光であってよい。例えば、光源１３０は白光を提供し得る。いくつかの実施形態において、光源１３０は、異なる色の光を提供するよう構成された、複数の異なる光エミッタを備えてもよい。異なる光エミッタは、異なる色の光の各々に対応する、誘導光の、異なる、色固有の、ゼロではない伝播角度を有する光を提供するよう構成され得る。
【００６４】
いくつかの実施形態において、光源１３０の、第１の光源１３２および第２の光源１３４の一方または両方は、コリメータをさらに備えてよい。コリメータは、実質的に平行化されていない光を、光源１３０の光エミッタのうちの１つまたは複数から受け取るよう構成されてよい。コリメータは、実質的に平行化されていない光を平行化された光に転換するよう、さらに構成される。詳細には、いくつかの実施形態によると、コリメータは、ゼロではない伝播角度を有すること、および所定の平行化因子に従って平行化されること、のうちの一方または両方である、平行化された光を提供し得る。さらに、異なる色の光エミッタが利用される場合、コリメータは、色固有の異なるゼロではない伝播角度、および色固有の異なる平行化因子、のうちの一方または両方を有する平行化された光を提供するよう構成され得る。コリメータは、誘導光として伝播させるために、平行化された光ビームを導光路１１２、１２２に伝えるよう、さらに構成される。
【００６５】
いくつかの実施形態において、モード切替可能なバックライト１００の第１の指向性バックライト１１０は、導光路１１２内の誘導光の伝播方向に対して直角（または実質的に直角）である、導光路１１２を貫通する方向に、光に対して実質的に透過的であるよう構成され得る。詳細には、いくつかの実施形態において、導光路１１２、および離された単方向の散乱要素１１４は、光が、第１（例えば底部）の面から第２（例えば上部）の面へ導光路１１２を通過するのを可能にし得る。いくつかの実施形態において、比較的小さいサイズの単方向の散乱要素１１４と、比較的大きい単方向の散乱要素１１４の要素間の空間との両方によって、透過性は少なくとも部分的に促進され得る。さらに、いくつかの実施形態において、傾斜した回折格子１１４’が単方向の散乱要素１１４として使用される場合、傾斜した回折格子１１４’は、導光路１１２の表面に直角に伝播する光に対して、実質的に透過的であってもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態において（例えば図２Ａおよび図２Ｂに示すように）、第１の指向性バックライト１１０は、第１（例えば上部）の面から狭角放射光１０２を提供するよう構成される。さらに、第２の指向性バックライト１２０は、第１の面の反対側の、第１の指向性バックライト１１０の第２の面に隣接してもよい。第２の指向性バックライト１２０は、二方向放射光１０６を、第１の指向性バックライト１１０の第２の面に提供するよう構成され得る。これらの実施形態によると、第１の指向性バックライト１１０は、二方向放射光１０６に対して透過的であってもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態において、本明細書で説明した回折格子（例えば傾斜した回折格子または別の回折格子）は、回折特徴部の間隔が実質的に一定、すなわち回折格子の全体で変化しない、均一の回折格子であってよい。他の実施形態において、回折格子はチャープ回折格子である。定義によると、「チャープ」回折格子は、チャープ回折格子の領域もしくは長さにわたって変化する回折特徴部の回折間隔（すなわち格子ピッチ）を呈するか、または有する回折格子である。いくつかの実施形態において、チャープ回折格子は、距離に伴って直線的に変化する、回折特徴部の間隔のチャープを有するか、または呈する。したがって定義によると、チャープ回折格子は、「直線的にチャープした」回折格子である。他の実施形態において、チャープ回折格子は、回折特徴部の間隔の非直線的なチャープを呈し得る。限定ではないが、指数チャープ、対数チャープ、または別の実質的に非均一もしくはランダムであるが単調に変化するチャープを含む、様々な非直線チャープが使用され得る。限定ではないが、正弦波チャープまたは三角形もしくは鋸歯状チャープなど、非単調なチャープも利用され得る。任意のこれらのチャープタイプの組み合わせも、利用され得る。さらに、単方向の散乱要素１１４の傾斜した回折格子１１４’における傾斜角度は、傾斜した回折格子１１４’の長さ、幅、または領域にわたって変化し得る。さらに、いくつかの実施形態において、本明細書の回折格子の回折特徴部は、例えば、導光路の表面において湾曲した溝または隆起部などのように、湾曲してもよい。
【００６８】
本明細書で説明する原理のいくつかの実施形態によると、モード切替可能なプライバシーディスプレイが提供される。様々な実施形態によると、モード切替可能なプライバシーディスプレイは、第１のモードすなわちプライバシーモード中に、プライベート表示画像を提供するよう、および第２のモードすなわちパブリックモード中に、パブリック表示画像を提供するよう構成される。図６は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なプライバシーディスプレイ２００のブロック図である。プライバシーモード（モード１）における切替可能なプライバシーディスプレイ２００の作動は、図６の左半分に示し、一方で右半分はパブリックモード（モード２）における作動を示す。
【００６９】
いくつかの実施形態によると、プライベート表示画像は、プライベート視認ゾーンＩにおいて可視であるよう構成され、パブリック表示画像は、プライベート視認ゾーンＩを含むパブリック視認ゾーンＩＩにおいて可視であるよう構成される。詳細には、プライベート視認ゾーンＩに位置された視認者２００ａは、プライバシーモードにおけるプライベート表示画像およびパブリックモードにおけるパブリック表示画像の両方を見ることができてよい。類似して、パブリック視認ゾーンＩＩであるが、プライベート視認ゾーンＩの外側に位置された別の視認者２００ｂは、示すように、パブリックモード中にパブリック表示画像を見ることができてよい。しかし、様々な実施形態によると、プライバシーモード中に、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００は暗く見えてよく、プライベート表示画像は、他の視認者２００ｂには不可視であってよい。したがって、表示画像がプライベート視認ゾーンＩにおける視認者２００ａによってプライベートに視認されることを意図されるか、または、例えばプライベート視認ゾーンＩを含むパブリック視認ゾーンＩＩの実質的に全ての箇所に位置された視認者２００ａ、２００ｂの両者によって、パブリックに視認されること意味されるかによって、プライバシーモードとパブリックモードとの間で、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００が、選択的に切り替えられてよい。
【００７０】
示すように、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００は、第１の指向性バックライト２１０を備える。第１の指向性バックライト２１０は、プライバシーモード（モード１）中およびパブリックモード（モード２）中の両方で、狭角放射光２０２を提供するよう構成される。モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００は、第２の指向性バックライト２２０をさらに備える。第２の指向性バックライト２２０は、パブリックモード（モード２）中のみ、二方向放射光２０４を提供するよう構成される。様々な実施形態において、二方向放射光２０４は、狭角放射光２０２対して補完的である、分岐した角度領域を有する。様々な実施形態によると、モード選択可能なプライバシーディスプレイは、パブリックモード中に、第１の指向性バックライト２１０によって提供される狭角放射光２０２と、第２の指向性バックライト２２０によって提供される二方向放射光２０４との組み合わせから成る、広角放射光を提供するよう構成される。
【００７１】
図６に示す、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００は、光バルブのアレイ２３０をさらに備える。光バルブのアレイ２３０は、プライバシーモード中に、狭角放射光２０２をプライベート表示画像として変調するよう構成される。さらに、光バルブのアレイ２３０は、パブリックモード中に、広角放射光２０６をパブリック表示画像として変調するよう構成される。いくつかの実施形態において（示すように）、第１の指向性バックライト２１０は、第２の指向性バックライト２２０と光バルブのアレイ２３０との間にあり、第１の指向性バックライト２１０は、二方向放射光２０４に対して透過的である。様々な実施形態において、限定ではないが、液晶光バルブ、電気泳動光バルブ、およびエレクトロウェッティングに基づく光バルブのうちの１つまたは複数を含む、異なるタイプの光バルブが、光バルブのアレイの光バルブ２３０として利用され得る。変調された狭角放射光２０２および広角放射光２０６が、変調を強調するために点線矢印を用いて示される。
【００７２】
いくつかの実施形態によると、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００の第１の指向性バックライト２１０は、上述のモード切替可能なバックライト１００の第１の指向性バックライト１００と、実質的に類似してよい。詳細には、いくつかの実施形態において、第１の指向性バックライト２１０は、誘導光として、導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された導光路を備えてよい。さらに、第１の指向性バックライト２１０は、単方向の狭角放射光２０２として誘導光の一部を散乱させるよう構成された、単方向の散乱要素のアレイを含んでよい。様々な実施形態によると、単方向は、光バルブのアレイ２３０に向かい、第２の指向性バックライト２２０から離れてよい。いくつかの実施形態において、単方向の散乱要素のアレイのうちの単方向の散乱要素は、単方向の散乱を提供するために、傾斜した回折格子および反射モードの回折格子のうちの一方、または両方を含んでよい。他の実施形態において、他の単方向の散乱要素が利用され得る。いくつかの実施形態によると、第１の指向性バックライト２１０は、光源、より具体的には、導光路内の誘導光として誘導されることになる光を提供するよう構成された、平行化された光源を、さらに備えてもよい。いくつかの実施形態によると、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００の第２の指向性バックライト２２０は、上述のモード切替可能なバックライト１００の第２の指向性バックライト１２０と、実質的に類似してよい。詳細には、第２の指向性バックライト２２０は、誘導光として、導光路の長さに沿って光源から光を誘導するよう構成された導光路を備えてよい。さらに、第２の指向性バックライト２２０は、分岐した角度領域の第１の方向を有する二方向放射光２０４の第１のセグメントとして誘導光の一部を散乱させるよう構成された、複数の第１の指向性散乱要素を備えてよい。さらに、第２の指向性散乱２２０は、分岐した角度領域の第２の方向を有する二方向放射光の第２のセグメントとして誘導光の別の一部を散乱させるよう構成された、複数の第２の指向性散乱要素を含んでよい。様々な実施形態によると、第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、第１および第２の方向は、二方向放射光２０４の分岐した角度領域を決定する。
【００７３】
本明細書で説明する原理の他の実施形態によると、モード切替可能なバックライトの作動の方法が提供される。図７は、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、一例におけるモード変換可能なバックライトの作動の方法３００の流れ図である。図７に示すように、モード切替可能なバックライトの作動の方法３００は、第１および第２のモード中の両方で、第１の視認ゾーンを照射するために第１の指向性バックライトを使用して、狭角放射光を放出すること３１０を含む。いくつかの実施形態によると、第１の指向性バックライトは、モード切替可能なバックライト１００に関して上述した第１の指向性バックライト１１０と、実質的に類似してよい。さらに、狭角放射光は、第１の指向性バックライト１１０によって提供される狭角放射光１０２と、実質的に類似してよい。
【００７４】
いくつかの実施形態において、狭角放射光を放出すること３１０は、誘導光として、導光路の長さに沿って光を誘導することを含む。狭角放射光を放出すること３１０は、導光路の長さに沿って互いに離された単方向の散乱要素のアレイを使用して、誘導光の一部を散乱させて出すことを、さらに含む。いくつかの実施形態によると、単方向の散乱要素のアレイが、誘導光の一部を単方向の狭角放射光として、散乱させて出すよう構成されてよい。いくつかの実施形態において、導光路および単方向の散乱要素のアレイは、上述の導光路１１２および単方向の散乱要素１１４のアレイと、実質的に類似してよい。
【００７５】
図７に示すように、モード切替可能なバックライトの作動の方法３００は、二方向放射光を、第２の指向性バックライトを用いて第２のモード中のみに放出すること３２０をさらに含む。様々な実施形態によると、二方向放射光は、狭角放射光に対して補完的である、分岐した角度領域を有する。いくつかの実施形態において、第２の指向性バックライトおよび二方向放射光は、モード切替可能なバックライト１００に関して上述した第２の指向性バックライト１２０および二方向放射光１０６それぞれと、実質的に類似してよい。
【００７６】
いくつかの実施形態において、二方向放射光を放出すること３２０は、誘導光として導光路の長さに沿って光を誘導することを含む。いくつかの実施形態において、導光路は、第２の指向性バックライト１２０の導光路１２２と、実質的に類似してよい。いくつかの実施形態において、二方向放射光を放出すること３２０は、分岐した角度領域の第１の方向を有する二方向放射光の第１のセグメントとして、誘導光の一部を散乱させるよう構成された複数の第１の指向性放出要素を使用して、誘導光の一部を散乱させることをさらに含む。二方向放射光を放出すること３２０は、分岐した角度領域のうちの第２の方向を有する二方向放射光の第２のセグメントとして、誘導光の一部を散乱させるよう構成された複数の第２の指向性散乱要素を使用して、誘導光の別の一部を散乱させることを、さらに含む。いくつかの実施形態において、複数の、第１および第２の指向性散乱要素は、上述の第２の指向性バックライト１２０の複数の第１および第２の指向性散乱要素１２４ａ、１２４ｂと、実質的に類似してよい。同様に、二方向放射光の第１および第２のセグメントは、上述の二方向放射光１０６の第１および第２のセグメント１０６ａ、１０６ｂと、実質的に類似してよい。詳細には、第１および第２のセグメントの角度範囲と組み合わせた、第１および第２の方向は、二方向放射光の分岐した角度領域を決定する。
【００７７】
図７に示す、モード切替可能なバックライトの作動の方法３００は、第２のモード中に広角放射光を提供するために、狭角放射光と、二方向放射光とを組み合わせること３３０をさらに含む。様々な実施形態において、広角放射光は、第１の視認ゾーンを含む第２の視認ゾーンを照射する。さらに、狭角放射光は、第１の視認ゾーンのみを照射する。したがって、様々な実施形態によると、第１のモードにおいて、第１の視認ゾーンのみが照射される。
【００７８】
いくつかの実施形態（例えば図７に示すような）において、モード切替可能なバックライトの作動の方法３００は、画像を表示するために、光バルブのアレイを使用して、狭角放射光および広角放射光を変調すること３４０をさらに含む。表示画像は、第１のモードすなわちプライバシーモード中はプライベート表示画像であり、第２のモードすなわちパブリックモード中はパブリック表示画像である。さらに、プライベート画像は狭角放射光の角度範囲によって限定される視認範囲を有する。すなわち、プライベート表示画像は、第１の視認ゾーン内のみで可視であってよい。他方で、様々な実施形態によると、パブリック表示画像は、第１の視認ゾーンを含む広い角度範囲を有する第２の視認ゾーンにおいて可視である。いくつかの実施形態によると、光バルブのアレイは、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００に関して上述した光バルブ２３０のアレイと、実質的に類似してよい。さらに、プライベート表示画像およびパブリック表示画像は、モード切替可能なプライバシーディスプレイ２００に関して、やはり上述したプライベートおよびパブリック表示画像と、実質的に類似してよい。
【００７９】
このように、モード切替可能なバックライト、モード切替可能なプライバシーディスプレイ、および、第１のモードにおける狭角放射光と、第２モードにおける狭角放射光および二方向放射光を備える広角放射光との切替可能な組み合わせを利用する、モード切替バックライトの作動の方法との、例および実施形態を説明した。上述の例は、本明細書で説明した原理を表わす多くの特定の例のいくつかの、例示にすぎないことを理解されたい。明らかに当業者は、以下の特許請求の範囲で定義される範囲から逸脱することなく、多くの他の構成を、容易に考え出すことができる。
【符号の説明】
【００８０】
３０  回折格子
４０  導光路
５０  入射光ビーム
６０  指向性光ビーム
８０  傾斜した回折格子
８２  回折特徴部
９０  バツ印が付いた点線矢印
１００  バックライト
１０２  狭角放射光
１０３  バツ印が付いた矢印
１０４  広角放射光
１０６  二方向放射光
１０６ａ  第１のセグメント
１０６ｂ  第２のセグメント
１１０  第１の指向性バックライト
１１２  導光路
１１４  単方向の散乱要素
１１４’  傾斜した回折格子
１１４’’  回折格子
１１４’’’  反射材料の層
１１６  誘導光
１２０  第２の指向性バックライト
１２２  導光路
１２４  指向性散乱特徴部
１２４ａ  第１の指向性散乱要素
１２４ｂ  第２の指向性散乱要素
１２６  誘導光
１３０  光源
１３２  第１の光源
１３４  第２の光源
２００  モード切替可能なプライバシーディスプレイ
２００ａ  視認者
２００ｂ  視認者
２０２  狭角放射光
２０４  二方向放射光
２０６  広角放射光
３００  モード切替可能なバックライトの作動の方法
θm  回折角度
θi  入射角度
Ｉ  第１の視認ゾーン
ＩＩ  第２の視認ゾーン
ｔ  厚さ
γ  角度範囲
σ  平行化因子
φa  第１のセグメントの角度範囲
φb  第２のセグメントの角度範囲
【図１Ａ−Ｂ】
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【図２Ａ−Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ−Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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