双视区背光、双模式显示器以及采用定向发射器的方法与流程

双视区背光、双模式显示器以及采用定向发射器的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年3月17日提交的美国临时申请序列号62/819,635的优先权，其内容通过引用并入本文。
3.关于联邦赞助研究或开发的声明
4.不适用


背景技术：

5.电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传送信息的几乎无处不在的介质。最常用的电子显示器包括阴极射线管(crt)、等离子体显示面板(pdp)、液晶显示器(lcd)、电致发光显示器(el)、有机发光二极管(oled)和有源矩阵oled(amoled)显示器、电泳显示器(ep)和采用机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜器件、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可分为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最明显的例子是crt、pdp和oled/amoled。当考虑发射光时通常被分类为无源的显示器是lcd和电泳显示器。无源显示器虽然通常表现出吸引人的性能特征，包括但不限于固有的低功耗，但是由于缺乏发光能力，在许多实际应用中可能发现有些受限的用途。
6.为了克服与发射光相关联的无源显示器的限制，许多无源显示器耦合到外部光源。耦合的光源可以允许这些无源显示器发光，并且基本上用作有源显示器。这种耦合光源的示例是背光。背光可以用作光源(通常为面板背光)，其被放置在无源显示器后面以照亮无源显示器。例如，背光可以耦合到lcd或电泳显示器。背光发射穿过lcd或电泳显示器的光。所发射的光由lcd或电泳显示器调制，然后调制的光又从lcd或电泳显示器发射。通常，背光源被配置成发射白光。然后使用滤色器将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，滤色器可以放置在lcd或ep显示器的输出处(较不常见)，或者放置在背光与lcd或ep显示器之间。或者，各种颜色可以通过使用不同颜色(例如原色)的显示器的场序照明来实现。
附图说明
7.参考结合附图进行的以下详细描述，可以更容易地理解根据本文描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
8.图1a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
9.图1b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、具有与示例中的多视图显示器的视图方向相对应的特定主角方向的光束的角度分量的图形表示。
10.图2a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的截面图。
11.图2b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的倾斜衍射光栅的截面图。
12.图3a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光源的截面
图。
13.图3b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光源的平面图。
14.图3c示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光的透视图。
15.图4示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中由双视区背光源提供的照明的图形表示。
16.图5a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光源的一部分的截面图。
17.图5b示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光源的一部分的截面图。
18.图6示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中包括准直光源的双视区背光源的一部分的透视图。
19.图7a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光源的截面图。
20.图7b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的另一示例中的双视区背光的截面图。
21.图7c示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光的透视图。
22.图8a示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双模显示器的截面图。
23.图8b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的另一示例中的双模显示器的截面图。
24.图9示出了根据符合这里的原理的实施例的示例中的双视区背光操作的方法的流程图。
25.某些示例和实施例具有作为上述附图中所示的特征的补充或替代之一的其它特征。这些和其它特征将在下面参考上述附图进行详细描述。
具体实施方式
26.根据本文所述原理的示例和实施例提供了应用于电子显示器的背光照明，其在同一背光照明上采用广角发射器和定向发射器。在与本文的原理一致的各种实施例中，提供了一种双视区背光。双视区背光被配置为使用定向发射器朝向第一视区发射定向发射光，并且使用广角发射器朝向第一视区和第二视区发射广角发射光。此外，在各种实施例中，第一视区的观看范围或锥体具有与第二视区的观看范围或锥体的方向不同的方向。
27.根据各种实施例，还提供了一种双模式显示器。特别地，该双模式显示器将双视区背光与广角背光组合在双背光显示器中，以提供包括同一屏幕上的两个分离图像的第一模式和包括占据整个屏幕的单个图像的第二模式。在一些实施例中，双模式显示器可以是多视图显示器。本文描述的双视区背光和双模式显示器的使用包括但不限于移动电话(例如，智能电话)、手表、平板计算机、移动计算机(例如，膝上型计算机)、个人计算机和计算机监
视器、汽车显示控制台、相机显示器和各种其他移动以及基本上非移动显示应用和设备。
28.在此，“二维显示器”或“2d显示器”被定义为被配置为提供基本相同的图像视图的显示器，而不管从哪个方向观看图像(即，在2d显示器的预定视角或范围内)。在许多智能电话和计算机监视器中发现的常规液晶显示器(lcd)是2d显示器的示例。相比之下，在本文中，“多视图显示器”被定义为被配置为在不同视图方向上或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。特别地，不同视图可以表示多视图图像的场景或对象的不同透视图。
29.在本文中，“多视图显示器”被定义为被配置为在不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。图1a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的多视图显示器10的透视图。如图1a所示，多视图显示器10包括屏幕12，以显示要观看的多视图图像。屏幕12可以是例如电话(例如，移动电话、智能电话等)、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机的计算机监视器、相机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏。
30.多视图显示器10在相对于屏幕12的不同观看方向16上提供多视图图像的不同视图14，观看方向16被图示为在各种不同的主角方向上从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14被图示为在箭头的末端处的阴影多边形盒(即，描绘视图方向16)；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，所有这些都是示例性的而非限制性的。注意，虽然在图1a中将不同的视图14图示为在屏幕上方，但是当在多视图显示器10上显示多视图图像时，视图14实际上出现在屏幕12上或其附近，在屏幕12上方描绘视图14仅仅是为了图示的简单，并且意在表示从与特定视图14对应的视图方向16中的相应一个观看多视图显示器10。
31.根据本文的定义，观看方向或具有与多视图显示器的观看方向相对应的方向的等同光束通常具有由角分量给出的主角方向。角度分量θ在此被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量被称为光束的“方位角分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)中的角度，而方位角是水平平面(例如，平行于多视图显示屏幕平面)中的角度。
32.图1b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向(例如，图1a中的视图方向16)相对应的特定主角方向的光束20的角度分量的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或发出。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示器内的特定原点相关联的中心射线。图1b还示出了光束(或观察方向)的原点o。
33.此外，在本文中，如在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为表示不同视角或包括多个视图的视图之间的角度视差的多个视图。另外，根据本文的定义，本文中的术语“多视图”明确地包括多于两个不同的视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，如本文所采用的“多视图显示器”明确地区别于仅包含两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而，注意，虽然多视图图像和多视图显示器包括多于两个视图，但是根据本文的定义，通过一次仅选择多视图中的两个视图来观看(例如，在多视图显示器上)多视图图像可以作为立体图像对来观看(例如，每只眼睛一个视图)。
[0034]“多视图像素”在这里被定义为表示多视图显示器的多个不同视图的每个视图中
的“视图”像素的一组像素(例如，一组光阀)。具体地，多视图像素可以具有对应于或表示多视图图像的不同视图中的每一个中的视图像素的单独像素(或光阀)。此外，根据这里的定义，多视图像素的像素是所谓的“定向像素”，因为每个像素与不同视图中的对应一个的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的像素表示的不同视图像素可以在不同视图中的每一个中具有等同的或至少基本上类似的位置或坐标。举例来说，第一多视图像素可具有对应于位于多视图图像的不同视图中的每一者中的{x1,y1}处的视图像素的个别像素，而第二多视图像素可具有对应于位于不同视图中的每一者中的{x2,y2}处的视图像素的个别像素，等等。
[0035]
在此，“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的工作波长下基本上透明的芯。术语“光导”通常是指采用全内反射以在光导的介电材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的介电光波导。根据定义，全内反射的条件是光导的折射率大于与光导材料的表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或代替上述折射率差，光导可以包括涂层以进一步促进全内反射。例如，该涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一种，包括但不限于板或平板光导和条带光导中的一者或两者。
[0036]
根据本文的定义，“多束元件”是产生包括多个定向光束的光的背光或显示器的结构或元件。根据本文的定义，由多束元件产生的多个定向光束中的定向光束(或“多个定向光束”)具有彼此不同的主角方向。具体地，根据定义，多个定向光束的定向光束具有与多个定向光束的另一定向光束不同的预定主角方向。根据一些实施例，多束元件的尺寸可以与在与多束元件相关联的显示器(例如，多视图显示器)中使用的光阀的尺寸相当。特别地，在一些实施例中，多束元件尺寸可以在光阀尺寸的约一半与约两倍之间。在一些实施例中，多束元件可以提供偏振选择性散射。
[0037]
根据一些实施例，多个定向光束可表示光场。例如，多个定向光束可以被限制在空间的基本上圆锥形的区域，或者具有预定的角展度，其包括多个光束中的光束的不同主角方向。这样，组合的定向光束(即，多个定向光束)的预定角展度可以表示光场。
[0038]
根据各种实施例，多个定向光束中的各种定向光束的不同主角方向由包括但不限于多束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等中的一个或多个)以及其他特性的特性确定。例如，在衍射多束元件中，“光栅间距”或衍射特征间距以及衍射多束元件内的衍射光栅的取向可以是至少部分地确定各种定向光束的不同主角方向的特性。在一些实施例中，根据本文的定义，多束元件可以被认为是“扩展的点光源”，即，分布在多束元件的范围上的多个点光源。此外，由多束元件产生的定向光束可以具有由角分量给出的主角方向，如上面关于图1b所描述的。
[0039]
在一些实施例中，多束元件可以具有与相关联的多视图像素的形状类似的形状。例如，多束元件和多视图像素都可以具有正方形形状。在另一示例中，多束元件的形状可以是矩形的，并且因此类似于相关联的矩形形状的多视图像素。在又一些示例中，多束元件和对应的多视图像素可以具有各种其他类似形状，包括但不限于三角形、六边形和圆形，或至少由其近似。
[0040]
在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置成提供入射在衍射光栅上的光的衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，多个特征可以以周期性或准周期性的方式布
置。例如，衍射光栅可以包括以一维(1d)阵列布置的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。在其他示例中，衍射光栅可以是特征的二维(2d)阵列。衍射光栅可以是例如材料表面上的凸起或孔的2d阵列。
[0041]
这样，根据这里的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射到衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射耦合”，因为衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅还通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。特别地，作为衍射的结果，离开衍射光栅的光通常具有与入射在衍射光栅上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。通过衍射改变光的传播方向在这里被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以被理解为包括衍射特征的结构，该衍射特征以衍射方式重定向入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，则衍射光栅还可以以衍射方式从光导耦合出光。
[0042]
此外，通过本文的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是材料表面(即，两种材料之间的边界)处、材料表面中和材料表面上的一个或多个。例如，该表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的多种结构中的任何一种，包括但不限于在表面上、表面中或表面上的凹槽、脊、孔和凸块中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个基本上平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面突出的多个平行脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸块等)可以具有提供衍射的多种横截面形状或轮廓中的任何一种，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿轮廓(例如，闪耀光栅)中的一个或多个。
[0043]
根据本文描述的各种示例，衍射光栅(例如，如下所述的定向散射元件或多束元件的衍射光栅)可以被用于将光作为光束衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)。特别地，局部周期衍射光栅的衍射角m或由其提供的衍射角可由等式(1)给出为：
[0044][0045]
其中λ是光的波长，m是衍射级，n是光导的折射率，d是衍射光栅的特征之间的距离或间隔，θ
i
是光在衍射光栅上的入射角。为了简单起见，等式(1)假设衍射光栅与光导的表面相邻，并且光导外部的材料的折射率等于一(即，n
out
＝1)。通常，衍射级m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θ
m
可以由公式(1)给出，其中衍射级是正的(例如，m＞0)。例如，当衍射级m等于一时(即，m＝1)，提供一级衍射。
[0046]
图2a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上，另外，图2a示出了以入射角θ
i
.入射到衍射光栅30上的光束50。光束50是光导40内的引导光束，图2a中还示出了作为入射光束50衍射的结果由衍射光栅30衍射产生并耦合输出的定向光束60，定向光束60具有如等式(1)给出的衍射角θ
m
(或这里的“主角方向”)。衍射角θ
m
例如可以对应于衍射光栅30的衍射级“m”。
[0047]
在本文中，通过定义，“倾斜的”衍射光栅是具有衍射特征的衍射光栅，所述衍射特征具有相对于衍射光栅的表面法线的倾斜角。根据各种实施例，倾斜的衍射光栅可以通过入射光的衍射提供单侧散射。
[0048]
图2b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的倾斜衍射光栅80的截面图。如图所示，倾斜的衍射光栅80是位于光导40的表面处的二元衍射光栅，类似于图2a中
所示的衍射光栅30。然而，图2b中所示的倾斜的衍射光栅80包括衍射特征82，其具有相对于表面法线(由虚线示出)的倾斜角g以及光栅高度、深度或厚度t，如图所示。还示出了入射光束50和表示由倾斜的衍射光栅80对入射光束50的单向衍射散射的定向光束60。注意，根据各种实施例，倾斜的衍射光栅80在次要方向上的光的衍射散射被单侧衍射散射抑制。在图2b中，“交叉”虚线箭头90表示倾斜的衍射光栅80在次要方向上抑制的衍射散射。
[0049]
根据各种实施例，衍射特征82的倾斜角γ可以被选择以控制倾斜的衍射光栅80的单侧衍射特性，包括在次要方向上的衍射散射被抑制的程度。例如，倾斜角度可以选择为在约二十度(20
°
)和约六十度(60
°
)之间，或在约三十度(30
°
)和约五十度(50
°
)之间，或在约四十度(40
°
)和约五十五度(55
°
)之间。例如，当与由倾斜的衍射光栅80提供的单侧方向相比时，在大约30
°‑
60
°
的范围内的倾斜角γ可以提供在辅助方向上的衍射散射的优于大约四十倍(40
×
)的抑制。根据一些实施例，衍射特征82的厚度t可在约一百纳米(100nm)与约四百纳米(400nm)之间。例如，对于在约300nm和约五百纳米(500nm)范围内的光栅周期p，厚度t可以在约一百五十纳米(150nm)和约三百纳米(300nm)之间。
[0050]
此外，根据一些实施例，衍射特征可以是弯曲的，并且还可以具有相对于光的传播方向的预定取向(例如，旋转)。衍射特征的曲线和衍射特征的取向中的一者或两者可被配置成控制例如由衍射光栅耦合出的光的方向。例如，耦合输出光的主角方向可以是衍射特征在光入射在衍射光栅上的点处相对于入射光的传播方向的角度的函数。
[0051]
通过定义，如在“广角发射光”或“广角观看”中的术语“广角”被定义为具有大于多视图图像或多视图显示器的视图的锥角的光。特别地，在一些实施例中，广角发射光可以具有大于大约六十度(60
°
)的锥角。在其它实施例中，广角发射光锥角可大于约五十度(50
°
)，或大于约四十度(40
°
)。例如，广角发射光的锥角可以是大约一百二十度(120
°
)。
[0052]
在一些实施例中，广角发射光锥角可定义为与lcd计算机监视器、lcd平板、lcd电视或旨在用于广角观看的类似数字显示装置的观看角度大致相同(例如，相对于法线方向约
±
40
‑
60
°
)。在其他实施例中，广角发射光还可以被表征或描述为漫射光、基本上漫射光、无方向性光(即，缺乏任何特定或限定的方向性)、或具有单个或基本上均匀方向的光。
[0053]
在此，“准直器”被定义为基本上任何被配置成对光进行准直的光学设备或装置。根据各种实施例，由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一个实施例以预定程度或量变化。此外，准直器可以被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)中的一个或两个上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括在两个正交方向中的一个或两个上的提供光准直的形状。
[0054]
在此，“准直因子”被定义为光被准直的程度。特别地，根据本文的定义，准直因子定义了光线在准直光束中的角展度。例如，准直因子σ可指定准直光束中的大多数光线在特定角展度内(例如，围绕准直光束的中心或主角方向的 /
‑
σ度)。根据一些示例，准直光束的光线可以具有就角度而言的高斯分布，并且角展度可以是由准直光束的峰值强度的一半确定的角度。
[0055]
在此，“角度保持散射特征”或等效的“角度保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射到特征或散射体上的光的角展度的方式散射光的任何特征或散射体。特别地，根据定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σ
s
是入射光的角展度σ的函数(即，σ
s
＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σ
s
是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数
(例如σ
s
＝a
·
σ，其中a是整数)。也就是说，由角度保持散射特征散射的光的角展度σ
s
可与入射光的角展度或准直因子σ基本上成比例。例如，散射光的角展度σ
s
可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σ
s
≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本上均匀或恒定的衍射特征间隔或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的示例。
[0056]
在此，如在“单侧衍射散射元件”中的术语“单侧”被定义为意味着“单侧”或“优选地在一个方向上”对应于第一侧，与另一方向对应于第二侧相反。特别地，“单侧背光”被定义为从第一侧而不是从与第一侧相对的第二侧发射光的背光。例如，单侧背光可以将光发射到第一(例如，正)半空间中，但不发射到对应的第二(例如，负)半空间中。第一半空间可以在单侧背光上方，第二半空间可以在单侧背光下方。这样，例如，单向背光可以将光发射到单向背光上方的区域中或朝向单向背光上方的方向，并且将很少或不发射光到单向背光下方的另一区域中或朝向单向背光下方的另一方向。类似地，根据本文的定义，诸如但不限于单侧衍射散射元件或单侧多束元件的“单侧散射体”被配置为朝向第一表面而不是与第一表面相对的第二表面散射光并将光散射到第一表面之外。
[0057]
在本文中，“光源”被定义为光源(例如，被配置为产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括光发射器，例如当被激活或开启时发光的发光二极管(led)。特别地，这里的光源可以是基本上任何光源或包括基本上任何光发射器，包括但不限于发光二极管(led)、激光器、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯和实际上任何其它光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一定范围的波长(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光发射器。例如，光源可以包括一组或一组光发射器，其中至少一个光发射器产生具有与由该组或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或波长的光。例如，不同颜色可以包括原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
[0058]
在本文中，“有源光发射器”被定义为有源光源(例如，被配置为在被激活时产生并发射光的光发射器)。这样，根据定义，有源光发射器不接收来自另一光源的光。相反，有源光发射器在被激活时直接产生光。根据本文的定义，有源光发射器可以通过施加诸如电压或电流的电源来激活。例如，有源光发射器可以包括诸如发光二极管(led)的光发射器，其在被激活或开启时发光。例如，向led的端子施加电压可以激活led。特别地，这里的光源可以是基本上任何有源光源或包括基本上任何有源光发射器，包括但不限于发光二极管(led)、激光器、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光发射器和微led(μled)中的一个或多个。由有源光发射器产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是多个波长或波长范围(例如，多色光或白光)。由有源光发射器提供或产生的不同颜色的光可以包括但不限于例如原色(例如，红色、绿色、蓝色)。根据本文的定义，“彩色发射器”是提供具有颜色的光的有源光发射器。在一些实施例中，有源光发射器可以包括多个有源光发射器。例如，有源光发射器可以包括一组或一组有源光发射器。在一些实施例中，该组或群组的有源光发射器中的至少一个有源光发射器可以生成具有与由该多个光发射器中的至少一个其他光发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或等效波长的光。
[0059]
在此，“视区”被定义为可以观看显示图像的区域或角度范围。特别地，根据本文的定义，所显示的图像在视区内可以是可见的，但在视区外是不可见的。
[0060]
此外，如本文所用，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“定向散射元件”表示一个或多个定向散射元件，并且因此，“定向散射元件”在这里表示“定向散射元件”。而且，本文中对“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何参考不意图在本文中是限制。在本文中，术语“约”当应用于某一值时，通常是指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以是指加或减10％、或加或减5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“基本上”是指大部分、或几乎全部、或在约51％至约100％范围内的量。此外，本文的示例旨在仅是说明性的，并且出于讨论的目的而呈现，而不是作为限制。
[0061]
根据本文所述原理的一些实施例，提供了一种双视区背光源。图3a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光100的截面图。图3b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光100的平面图。图3c示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光100的透视图。所示的双视区背光100可用于电子显示器中的背光照明，该电子显示器包括但不限于例如下面描述的双模式显示器。
[0062]
图3a
‑
3c中所示的双视区背光100包括第一背光区域100a和第二背光区域100b，第二背光区域100b与第一背光区域100a相邻。第一背光区域100a包括被配置为发射定向发射光102的定向发射器120。具体地，根据各种实施例，由定向发射器120发射的定向发射光102由第一背光区域100a导向双视区背光100的第一视区i。第二背光区域100b包括广角发射器130，其被配置为朝向第一视区i和第二视区ii发射广角发射光104。根据各种实施例，第一视区i的观看范围或锥体具有与第二视区ii的观看范围的方向不同的方向。在一些实施例中，第一视区i的观看范围和第二视区ii的观看范围在角空间上是互斥的。
[0063]
在图3a中，第一视区i的观看范围或圆锥由描述角度范围和观看范围的方向(例如观看角度范围或圆锥角)的虚线表示。由第一背光区域100a的定向发射器120发射的定向发射光102可基本上被限制在第一视区i的观看范围或锥角内(即，被限制在虚线之间)，例如如图所示。类似地，在图3a中，第二视区i具有这样的观看范围，该观看范围具有如图3a中的虚线所示的角度范围和方向。如图所示，第一视区i的观看范围具有与第二视区ii的观看范围不同的方向。此外，第一视区i和第二视区ii的观看范围在角空间上是相互排斥的，如图3a所示。也就是说，视图范围或锥体不彼此重叠。在其它实施例(未示出)中，第一视区i和第二视区ii的视区可以至少在某种程度上彼此交叠。
[0064]
在图3a
‑
3c中，相邻的第一和第二背光区域100a、100b被图示为由边界100'分开。例如，被图示为虚线的边界100'可以表示y
‑
z平面与双视区背光100之间的交点。在图3a
‑
3c中，边界100'仅仅是描绘第一和第二背光区域100a、100b中的每一个的虚拟分离。如图所示，第一背光区域100a占据双视区背光100的位于边界100'一侧的第一部分，而第二背光区域100b占据边界100'的相对侧的第二部分。
[0065]
根据各种实施例，第一和第二背光区域100a、100b之间的边界100'可以基本上位于沿着双视区背光100的长度(即，x方向)的任何位置。例如，如图所示，边界100'位于双视区背光100的长度的约三分之二处。因此，如图所示，第一背光区域100a包括双视区背光100的大约三分之二，第二背光区域100b包括双视区背光100的大约三分之一。在其他实施例(未示出)中，第一背光区域100a可以包括双视区背光100的大约一半或者双视区背光100的三分之一，而第二背光区域100b包括其剩余部分。在其他实施例(未示出)中，边界100'可以
沿着双视区背光100的长度定位，例如沿着x
‑
z平面与双视区背光100之间的交叉部分定位。这样，边界100'可以将双视区背光100划分为“上”区域和“下”区域，其中，上区域和下区域中的一个对应于第一背光区域100a，而另一个对应于第二背光区域100b。在一些实施例(未示出)中，边界100'可以是弯曲的或分段线性的(例如，除了直的，如所示)。例如，第二背光区域100b可以占据双视区背光100的矩形部分，其中第一背光区域100a在第二背光区域100b的多于一个的边上相邻。
[0066]
如上所述，由第一背光区域100a的定向发射器120发射的定向发射光102可以被限制到表示第一视区i的观看范围的角空间的区域。特别地，定向发射光102可以具有小于大约六十度(60
°
)的锥角。在其他实施例中，定向发射光102可以具有小于大约四十度(40
°
)、或小于大约三十度(30
°
)、或小于大约二十度(20
°
)的锥角。在其他实施例中，第一视区i的视区的锥角可以大于60
°
，但是小于约九十度(90
°
)，使得观看范围的方向被限制或至少基本上被限制到双视区背光100的与第一背光区域100a相对应的一侧上的半空间，例如，在双视区背光100上方并且在边界100'右侧的半空间，如图3a所示。
[0067]
相比之下，由广角发射器130发射的广角发射光104可以提供在相对宽的角空间区域中。广角发射光104的相对广角允许广角发射光104照射或到达第一视区i和第二视区ii两者。由第二背光区域100b的广角发射器130提供的广角发射光104可以适合用作旨在用于广角观看的显示应用中的照明源。例如，广角发射光104可以具有大约
±
40
‑
60
°
或更大的锥角。在一些实施例中，广角发射光锥角可提供与lcd监视器、lcd平板或lcd电视大约相同的视角。
[0068]
图4示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中由双视区背光100提供的照明的图形表示。如图所示，第一背光区域100a使用定向发射器120提供定向发射光102，并且第二背光区域100b使用广角发射器130提供广角发射光104。此外，由第一背光区域100a使用定向发射器120提供的定向发射光102被配置为专门照射第一视区i，而由第二背光区域100b使用广角发射器130提供的广角发射光104被配置为照射第一视区i和第二视区ii两者，如图4所示。
[0069]
此外，如上所述，双视区背光100在第一视区i中提供了观看范围或锥形，其方向与第二视区ii的观看范围或锥形的方向不同。即，第一视区i的观看范围的中心线和第二视区ii的观看范围的中心线不平行，而是彼此偏离。在发射光方面，由第一背光区域100a的定向发射器120发射的定向发射光102和由第二背光区域100b的广角发射器130发射的广角发射光104朝向不同的方向发射。特别地，在一些实施例中，定向发射光102的方向以及第一视区i的观看范围的方向偏离或倾斜于第二视区ii的视锥的方向。例如，第一视区i的观看范围的倾斜可以用于使定向发射光102进入第二视区ii的程度最小化。因此，在一些实施例中，来自定向发射器120的定向发射光102具有相对于与第一背光区域100a对应的表面的法线的倾斜角，并且定向发射器120从该表面发射定向发射光102。举例来说，由第一背光区域100a的定向发射器120发射的定向发射光102可具有相对于表面法线在约二十度(20
°
)与约四十五度(45
°
)之间的倾斜角。在其它非限制性实例中，倾斜角度可大于约十度(10
°
)、或十五度(15
°
)、或三十度(30
°
)、或五十度(50
°
)。根据各种实施例，定向发射光102被限制在其中的观看范围或锥角(例如锥角)的角度可以以倾斜角为中心。
[0070]
在一些实施例中(例如，如图3a
‑
3c所示)，定向发射器120和广角发射器130中的一
个或两个包括无源光发射器。特别地，作为无源发射器，定向发射器120和广角发射器130本身不产生光，而是改为将来自另一个源的光重定向以提供分别表示定向发射光102和广角发射光104的发射光。在其他实施例中(例如，如图7a
‑
7c所示，如下所述)，第一背光区域100a的定向发射器120和第二背光区域100b的广角发射器130中的一者或两者包括有源光发射器。定向发射器120和广角发射器130的有源光发射器直接生成分别表示定向发射光102和广角发射光106的发射光。
[0071]
根据其中定向发射器120和广角发射器130中的一者或两者包括无源光发射器(例如，如图3a
‑
3c所示)的一些实施例，双视区背光100还可以包括光导110。光导110被配置为沿着光导110的长度引导光作为被引导光112(即，被引导光束112)。例如，光导110可以包括被配置为光波导的介电材料。所述介电材料可具有大于围绕所述介电光波导的介质的第二折射率的第一折射率。例如，折射率的差异被配置为根据光导110的一个或多个引导模式促进被引导光112的全内反射。
[0072]
在一些实施例中，光导110可以是包括光学透明的电介质材料的延伸的基本上平面的片的板或板光波导(即，板光导)。基本上平面的电介质材料片被配置为使用全内反射来引导被引导光112。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括各种介电材料中的任何一种或由其制成，所述介电材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，二氧化硅玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和基本光学透明的塑料或聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)或“丙烯酸玻璃”、聚碳酸酯等)中的一种或多种。在一些示例中，光导110还可以包括在光导110的表面的至少一部分(例如，第一表面和第二表面中的一个或两个)上的包覆层(未示出)。根据一些示例，包覆层可以用于进一步促进全内反射。
[0073]
此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射以光导110的第一表面110'(例如，前表面或顶表面或侧面)和第二表面110”(例如，后表面或底表面或侧面)之间的非零传播角引导被引导光112，具体地，被引导光112通过以非零传播角在光导110的第一表面110'和第二表面110”之间反射或“反弹”来传播。在一些实施例中，包括不同颜色的光的多个被引导光束112可以由光导110以不同的颜色特定的非零传播角度中的相应传播角度引导。注意，为了简化说明，图3a中未示出非零传播角。然而，描绘传播方向114的粗箭头示出了被引导光112沿着图3a中的光导长度的一般传播方向。
[0074]
在一些实施例中，被引导光112可以是准直的或者等效地可以是准直光束(例如，由准直器提供，如下所述)。在此，“准直光”或“准直光束”通常被定义为光束，其中光束的光线基本上被限制为光束(例如，被引导光束112)内的预定或限定的角展度。此外，根据本文的定义，从准直光束发散或散射的光线不被认为是准直光束的一部分。此外，在各种实施例中，被引导光112可以根据准直因子σ被准直或具有该准直因子。
[0075]
根据一些实施例，图3a
‑
3c中所示的双视区背光源100的定向发射器120可以包括定向散射特征。定向发射器120的定向散射特征被配置为将被引导光112的一部分作为定向发射光102从光导110的与第一背光区域100a对应的部分散射出光导。具体地，根据一些实施例，定向发射器120的定向散射特征可以位于光导110的与第一背光区域100a对应的部分中。在一些实施例中，定向发射器120的定向散射特征可以被排他地限制到第一背光区域100a。换句话说，第一背光区域100a可包括定向发射器120的定向散射特征以及光导110的包括定向散射特征的部分。
[0076]
在一些实施例中(例如，如图3c所示)，定向发射器120的定向散射特征包括多个定向散射元件122(或等效地，定向散射体)。多个定向散射元件122可沿着与第一背光区域100a对应的光导部分的长度彼此间隔开。根据各种实施例，多个定向散射元件中的定向散射元件122被配置为将被引导光112的一部分散射出光导110之外作为定向发射光102。另外，多个定向散射元件122可彼此分开有限空间，并且表示沿光导长度的单独的、不同的元件。具体地，根据本文的定义，多个定向散射元件122根据有限(即，非零)元件间距离(例如，有限的中心到中心距离)彼此间隔开。此外，根据一些实施例，多个定向散射元件122通常不彼此相交、重叠或以其它方式接触。即，多个定向散射元件122中的每个定向散射元件122通常与多个定向散射元件122中的其他定向散射元件不同且分离。
[0077]
在各种实施例中，多个定向散射元件122可以以各种配置来布置，这些配置为在光导110的表面(例如，第一表面110'或第二表面110”)处、上和表面中的一个或多个，例如，定向散射元件122可以在光导表面上布置成列和行(例如，作为阵列)，在另一示例中，多个定向散射元件122可以布置成组，并且这些组可以布置成行和列。
[0078]
在各种实施例中，定向散射元件122可包括提供或被配置成产生定向散射的各种不同结构或特征中的任一种，包括但不限于衍射光栅、微反射散射元件和微折射散射元件，以及其具有定向散射特性的各种组合。在一些实施例中，定向发射器120(或其定向散射元件122)的方向散射特征可以被配置为角度保持散射特征(或元件)。在一些实施例中，定向发射器120(或其定向散射元件122)的方向散射特征可以被配置为单侧散射特征(或单侧散射元件)。
[0079]
根据一些实施例，图3a
‑
3c中所示的双视区背光源100的广角发射器130可以包括广角散射特征。广角发射器130的广角散射特征被配置为将被引导光112的一部分作为广角发射光104从光导110的与第二背光区域100b对应的部分散射出光导110。具体地，根据一些实施例，广角发射器130的广角散射特征可以位于光导110的与第二背光区域100b对应的部分中。在一些实施例中，广角散射特征可仅局限于第二背光区域100b。换句话说，第二背光区域100b可以包括广角散射特征以及光导110的包括广角发射器130的广角散射特征的部分。
[0080]
根据各种实施例，广角发射器130的广角散射特征可以包括被配置为提供广角发射光104的基本上任何散射特征。在一些实施例中，广角散射特征包括多个定向散射元件132，例如，如图3c所示。具体而言，广角发射器130的广角散射特征可以包括第一多个定向散射元件132'，其被配置为在第一视区i的方向上散射出被引导光部分，广角发射器130的广角散射特征还可以包括第二多个定向散射元件132”，其被配置为在第二视区ii的方向上散射出被引导光部分。
[0081]
在一些实施例中，第一和第二定向散射元件多个中的一个或两者的定向散射元件132可与第一背光区100a的定向散射元件122相同或基本上类似。因此，第一或第二多个定向散射元件中的定向散射元件132可包括提供或被配置成提供散射的各种不同结构或特征中的任一种，包括但不限于衍射光栅、微反射散射元件和微折射散射元件及其各种组合。此外，广角发射器130(或其第一和第二多个定向散射元件132)的广角散射特征可以被配置为角度保持散射特征(或多个角度保持散射特征)。在一些实施例中，广角发射器130(或其第一和第二多个定向散射元件132)的广角散射特征可以配置为单侧散射特征(或单侧散射元
件)。
[0082]
在一些实施例中，第二背光区域100b的多个第一定向散射元件和多个第二定向散射元件的定向散射元件132跨光导110的对应于第二背光区域100b的部分的长度和宽度随机分布。根据各种实施例，第一多个定向散射元件132'和第二多个定向散射元件132"组合以广角散射方式将部分引导光散射出或耦合出，以提供朝向第一视区i和第二视区ii两者的广角发射光104。
[0083]
在一些实施例中，双视区背光100可以对于在与光导110的表面基本上正交的方向上入射在双视区背光100上的光是光学透明的。特别地，定向发射器120的定向散射特征和广角发射器130的广角散射特征对这样的光的任何影响可以是最小的。相反，根据各种实施例，定向散射特征和广角散射特征被配置成与以非零传播角传播并且从光导110内以一定角度入射到特征上的被引导光相互作用。
[0084]
在一些实施例中，定向发射器120的定向散射特征和广角发射器130的广角散射特征中的一个或两个可以包括多个多束元件。例如，多个定向散射元件中的定向散射元件122、132可以是或包括多束元件。多个多束元件中的多束元件被配置为将来自光导110的光散射为具有与多视图图像的视图方向相对应的主角方向的多个定向光束。根据各种实施例，多束元件可以包括被配置为散射出被引导光112的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同的结构可以包括但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件或其各种组合。包括衍射光栅的所述多束元件被配置为将所述被引导光部分衍射地散射出作为具有所述不同的主角方向的所述多个定向光束；包括微反射元件的所述多束元件被配置为将所述被引导光部分反射性地散射出作为所述多个定向光束；并且根据各种实施例，包括微折射元件的多束元件被配置为通过或使用折射将被引导光部分散射出作为多个定向光束(即，折射地耦合出被引导光部分)。
[0085]
图5a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光源100的一部分的截面图。图5b示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光100的一部分的截面图。特别地，图5a
‑
5b示出了包括光导110和一对定向散射元件122的双视区背光100的一部分。每个定向散射元件122包括配置成提供单侧散射的衍射光栅。特别地，图5a中的定向散射元件122每个都包括倾斜的衍射光栅，而在图5b中，定向散射元件122包括反射衍射光栅，如图所示。反射衍射光栅可以包括例如衍射光栅和反射材料层。
[0086]
如所图示的，定向散射元件122的衍射光栅提供被引导光112的单侧散射，以提供定向发射光102。这样，图5a
‑
5b所示的双视区背光100的部分可以表示第一背光区域100a的一部分。虽然未示出，但是该对定向散射元件122可替换地可以被配置为提供宽角度发射光104，并且因此双视区背光100的所示部分可以等同地表示第二背光区域100b的一部分。例如(未示出)，该对定向散射元件中的第一定向散射元件122可被配置为在视区i的方向上散射出一部分被引导光112，并且该对定向散射元件中的第二散射定向元件122可被配置为朝向第二视区ii散射另一部分被引导光112。
[0087]
根据一些实施例，双视区背光100还可以包括在光导110的输入处的准直光源140。准直光源140被配置为向光导110提供准直光以作为被引导光112被引导。在一些实施例中，准直光源140可以单独地包括光源和准直器，准直器被设置在光源和光导110之间。准直器可以被配置为准直由光源生成的基本上未准直的光以提供准直光。准直器可以进一步被配
置成将准直光传送到光导110。根据一些实施例，准直光可具有非零传播角，并且当被递送到光导110以作为被引导光112被引导时，可根据预定准直因子σ被准直。
[0088]
在一些实施例中，准直光源140可以包括锥形准直器。图6示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的包括准直光源140的双视区背光源100的一部分的透视图。如图所示，双视区背光100包括光导110、第一背光区域100a和第二背光区域100b。所示出的双视区背光100还包括位于光导110的边缘处的准直光源140。准直光源140包括锥形准直器142和光发射器144。锥形准直器142又包括锥形光导，如图所示。根据各种实施例，由光发射器144发射的光由锥形准直器142准直以在光导110内提供准直的引导光。
[0089]
如上所述，在一些实施例中，第一背光区域100a的定向发射器120和第二背光区域100b的广角发射器130中的一个或两个包括有源光发射器。图7a示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的双视区背光100的截面图。图7b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的另一示例中的双视区背光100的截面图。图7c示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双视区背光100的透视图。特别地，图7a、7b和7c示出了具有包括有源光发射器的定向发射器120和广角发射器130的双视区背光100。此外，图7a
‑
7c示出了具有与以上参照图3a
‑
3b和4描述的特性基本上类似的特性的定向发射光102和广角发射光104。此外，如图7a、7b和7c所示，双视区背光100包括具有定向发射器120的第一背光区域100a和具有广角发射器130的第二背光区域100b以及边界100'。图7a
‑
7c还示出了在一些实施例中可以支撑并且还可以互连定向发射器120和广角发射器130的有源光发射器的衬底111。
[0090]
如图7a
‑
7c所示，第一背光区域100a内的定向发射器120包括多个有源光发射器，其被配置为提供定向发射光102。如所示出的，定向发射器120的有源光发射器跨第一背光区域100a彼此间隔开。定向发射器120内的多个有源光学装置中的有源光学装置被配置为向第一视区i提供定向发射光102，如图所示。
[0091]
此外，如图7a
‑
7c所示，第二背光区域100b内的广角发射器130包括多个有源光发射器，其被配置为提供广角发射光104。如图所示，多个有源光发射器中的有源光发射器在第二背光区域100b上彼此隔开。在广角发射器130内的多个有源光发射器中的有源光发射器被配置为向第一视区i和第二视区ii两者提供广角发射光104。
[0092]
根据一些实施例，定向发射器120和广角发射器130中的一个或两个的有源光发射器可以包括微发光二极管(微led或μled)。在此，μled定义为微观发光二极管(led)，即具有微观尺寸的led。在一些实施例中，led可以包括多个μled。根据一些实施例，有源发射器可以包括有机发光二极管(oled)。如本文所定义的，oled是具有发射性电致发光膜或层的发射器，该发射性电致发光膜或层包括被配置为响应于电流或类似的电刺激而发光的有机化合物。在其它实施例中，可以使用另一类型的光发射器作为有源光发射器，例如但不限于led、高强度led和量子点led。在一些实施例中，有源光发射器(例如，led、μled、oled等)可以是多束元件。特别地，有源光发射器的尺寸可以在用于调制由有源光发射器发射的光阀的尺寸的一半和两倍之间。
[0093]
在一些实施例中，定向发射器120和广角发射器130中的一者或两者的有源光发射器可以被配置为提供具有特定颜色的基本上单色的光(即，光可以包括特定波长的光)。在其他实施例中，有源光发射器可以被配置为提供多色光，例如但不限于包括多个波长或波
长范围的白光。例如，有源光发射器可以被配置为提供红光、绿光、蓝光或其组合中的一种或多种。在另一个示例中，有源光发射器可以被配置为提供基本上是白光的光(即，有源光发射器可以是白色μled或白色oled)。在一些实施例中，有源光发射器可以包括微透镜、衍射光栅或被配置为提供准直(例如，根据准直因子)、偏振控制和由有源光发射器发射的光的方向中的一个或多个的另一光学膜或部件。例如，微透镜、衍射光栅或另一光学膜可以用于控制由有源光发射器发射的光的方向(例如，以提供定向发射光102)。根据一些实施例，定向发射器120和广角发射器130中的一个或两个的有源光发射器可以被独立地控制、激活或供电，以提供局部调光和模式之间的切换中的一个或两个。
[0094]
在一些实施例中，有源光发射器可以由基底150支撑，例如，如图所示。此外，与上述无源光发射器一样，第一背光区域100a和第二背光区域100b中的一个或两个的有源光发射器可以被布置为1d或2d阵列。
[0095]
在一些实施例中(未示出)，广角发射器130可以包括第一多个定向有源光发射器，其被配置为在第一视区i的方向上提供发射光，在这些实施例中的一些实施例中，广角发射器130还可以包括第二多个定向有源光发射器，其被配置为在第二视区ii的方向上提供发射光。多个第一定向有源光发射器和多个第二有源光发射器二者的定向有源光发射器可以跨第二背光区域100b彼此间隔开。例如，第一和第二多个有源光发射器的定向有源光发射器可被布置在第二背光区域100b内，基本上类似于以上关于图3c描述的第一多个定向散射元件和第二多个定向散射元件的定向散射元件132'、132＂。同样，在一些实施例中，第一和第二多个定向有源光发射器中的一个或两者的定向光发射器可与第一背光区域100a的定向有源光发射器相同或基本上类似。此外，根据各种实施例，从多个第一定向有源光发射器发射的的光和从多个第二有源光发射器发射的光的组合可以代表广角发射器130的广角发射光140。
[0096]
根据本文描述的原理的其他实施例，提供了一种双模式显示器。根据各种实施例，双模式显示器采用双背光配置来提供双模式操作。特别地，双模式显示器在双背光显示配置中组合双视区背光与广角背光，以提供包括同一屏幕上的两个分离图像的第一模式和包括占据整个屏幕的单个图像的第二模式。此外，根据一些实施例，两个单独图像中的第一图像可以表现为占据整个屏幕，而两个单独图像中的第二图像可以仅出现在屏幕的一部分中。例如，双模式显示器可以用作机动车辆(例如，汽车)中的仪表板显示器。在第一模式期间，例如，乘客娱乐模式，可以使用用于驾驶员和乘客中的每一个的双视区背光来投影不同的图像。例如，乘客可以看到投影图像占据整个屏幕，而同时驾驶员可以看到占据屏幕的一部分的不同图像。在第二模式期间，例如全显示模式，相同的图像可以被投影到驾驶员和乘客。
[0097]
图8a示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的示例中的双模显示器200的截面图。图8b示出了根据与本文所述原理一致的实施例的另一示例中的双模显示器200的截面图。特别地，例如，图8a可以表示在第一模式(模式1)期间的双模式显示器200，而图8b可以表示在第二模式(模式2)期间的双模式显示器200。
[0098]
如图8a和8b所示，双模式显示器200包括双视区背光210。双视区背光210被配置为在第一模式(模式1)期间发光。具体而言，双视区背光210被配置为在第一模式(模式1)期间，将来自双视区背光210的第一背光区域210a的光朝向第一视区i发射，作为定向发射光
202。此外，在第一模式(模式1)期间，双视区背光210被构造为将来自第二背光区域210b的光朝向第一视区i和第二视区ii这两者发射作为广角发射光204。在一些实施例中，双视区背光210可以基本上类似于先前讨论的双视区背光100。因此，双视区背光210包括在第一背光区域210a中的定向发射器214和在第二背光区域210b中的广角发射器216。同样地，定向发射器214、广角发射器216、第一背光区域210a和第二背光区域210b可分别与上述定向发射器120、广角发射器130、第一背光区域100a和第二背光区域100b基本上类似。图8a示出了在第一模式(模式1)期间提供定向发射光202和广角发射光204两者的双视区背光210，定向发射光202和广角发射光204中的每一个由虚线描绘。
[0099]
双模式显示器200还包括与双视区背光210相邻的广角背光220。如图8a和8b所示，广角背光220位于双视区背光210下方，并且通过窄间隙与其分开。此外，如图所示，广角背光220的顶表面(即，光发射表面)基本上平行于双视区背光210的底表面(即，光接收表面)。根据各种实施例，广角背光220被配置为在双模式显示器200的第二模式(模式2)期间发射光。此外，由广角背光220发射的光通过双视区背光210朝向第一视区i和第二视区ii这两者发射，作为广角发射光204。具体地，来自广角背光220的广角发射光204从宽角背光220的顶表面发射，并且朝向双视区背光210的底表面发射。如图所示，广角发射光204传播通过双视区背光210的厚度，以从双视区背光210的顶表面出射并朝向第一视区i和第二视区ii。
[0100]
双模式显示器200还包括光阀阵列230。光阀阵列230被配置为调制由双视区背光210和广角背光220发射的光以提供显示的图像。特别地，光阀阵列230被配置为在第一模式期间调制来自双视区背光210的定向发射光202和广角发射光204，并且在第二模式期间调制来自广角背光220的广角发射光204。在各种实施例中，不同类型的光阀可以用作阀阵列的光阀230，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一个或多个。
[0101]
在各种实施例中，在第一模式期间，双模式显示器200被配置为提供包括在第一视区i独占可见的第一图像和在第二视区ii独占可见的第二图像的显示图像。在一些实施例中，在第一视区i可见的第一图像可以呈现为占据或延伸跨越双模式显示器200的整个表面。此外，根据一些实施例，在第二视区ii中可见的第二图像可以表现为仅占据或延伸跨越双模式显示器200的与第二背光区域210b对应的表面的一部分。当在第一模式期间在第二视区ii中观看或从第二视区ii观看时，双模显示表面的剩余部分可以是暗的。
[0102]
在各种实施例中，在第二模式期间，双模式显示器200被配置为提供在第一视区i和第二视区ii中都可见的显示图像。此外，在第二模式期间，相同的显示图像被提供给第一视区i和第二视区ii。此外，在第二模式期间，双视区背光210是不活动的，并且不提供发射光。相反，被调制为显示图像的发射光由广角背光220提供作为广角发射光204。
[0103]
如上所述，在一些实施例中，双视区背光210可以基本上类似于上述双视区背光100。具体地，当定向发射器214和广角发射器216中的一者或两者包括无源光发射器时，双视区背光210可以包括被配置为将光引导为引导光的光导212。根据各种实施例，光导212可以被配置为使用全内反射来引导被引导光。此外，可以由光导212或在光导内以非零传播角中的一个或两个来引导被引导光。在一些实施例中，光导212可以基本上类似于上述双视区背光100的光导110。在一些实施例中，被引导光可以是准直的或者可以是具有准直因子的准直光束。替代地，当定向发射器214和广角发射器216中的一个或两个包括有源光发射器时，双视区背光210可以包括透明基底212'，其被配置为对于在第二模式(模式2)期间由广
角背光220发射的广角发射光204是透明的。
[0104]
在采用无源光发射器的一些实施例中，双视区背光210的定向发射器214还可以包括沿着光导212的与第一背光区域210a相对应的部分的长度彼此间隔开的多个定向散射元件。定向发射器214的定向散射元件中的多个定向散射元件可以被配置为将被引导光的一部分散射出光导212之外作为定向发射光202。此外，多个定向散射元件中的每个定向散射元件可与多个定向散射元件中的其它定向散射元件大致不同且分离。在各种实施例中，多个定向散射元件可以以各种配置来布置，所述配置是在光导212的表面(例如，第一表面或第二表面)处、上和表面中的一个或多个。根据一些实施例，定向发射器214的定向散射元件可以基本上类似于以上关于双视区背光100描述的定向发射器120的定向散射特征的定向散射元件122。
[0105]
此外，在采用无源光发射器的一些实施例中，双视区背光210的广角发射器216可以包括沿着光导212的与第二背光区域210b相对应的部分的长度分布的广角散射特征。广角发射器216的广角散射特征被配置成将被引导光的一部分散射出光导212之外作为广角发射光204。在一些实施例中，广角发射器216的广角散射特征可以包括多个不同的定向散射体，其被配置为协作地将光散射出作为广角发射光204。具体地，广角发射器216的广角散射特征可以包括第一多个定向散射元件和第二多个定向散射元件，第一多个定向散射元件被配置为在第一视区i的方向上散射出被引导光部分，第二多个定向散射元件被配置为在第二视区ii的方向上散射出被引导光部分。第一或第二多个定向散射元件中的定向散射元件可与例如定向发射器214的定向散射元件相同或基本相似。
[0106]
在一些实施例中，定向散射元件可包括衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个。在一些实施例中，定向散射元件可被配置为角度保持散射元件和单向散射元件中的一个或两者。例如，角度保持散射可以被配置为保持定向发射光202中的被引导光部分的准直因子。也就是说，角度保持散射被配置为保持定向发射光202中入射到定向散射元件上的光的角展度。
[0107]
在一些实施例中，多个定向散射元件包括多个多束元件，其被配置为提供定向发射光202作为具有与多视图图像的视图方向对应的主角方向的定向光束。在这些实施例中，在第一模式期间在第一视区中可见的所显示图像可以包括多视图图像。在一些实施例中，多个多束元件基本上类似于如上所述的双视区背光100的多束元件。
[0108]
替代地，当定向发射器214和广角发射器216中的一个或两者包括有源光发射器时，双视区背光210可以包括透明基底212'，其被配置为对于由广角背光220在第二模式(模式2)期间发射的广角发射光204是透明的，如上所述。
[0109]
在采用有源光发射器的一些实施例中，双视区背光210的定向发射器214还包括沿着透明基底212'的与第一背光区域210a相对应的部分的长度彼此间隔开的多个定向有源光发射器。根据各种实施例，多个定向有源光发射器中的定向有源光发射器被配置成在第一模式(模式1)期间发射光作为定向发射光202。在一些实施例中，定向发射器214的定向有源光发射器可以基本上类似于以上参照图7a
‑
7b描述的双视区背光100的定向发射器120的有源光发射器。
[0110]
此外，在采用有源光发射器的一些实施例中，双视区背光210的广角发射器216还包括沿着透明基底212'的与第二背光区域210b相对应的部分的长度彼此间隔开的多个广
角有源光发射器。根据各种实施例，广角有源光发射器组中的广角有源光发射器被配置为在第一模式(模式1)期间发射光作为广角发射光204。在一些实施例中，广角发射器216的广角有源光发射器可以基本上类似于上面参照图7a
‑
7b描述的双视区背光100的广角发射器130的有源光发射器。
[0111]
根据本文所述原理的其他实施例，描述了双视区背光操作的方法300。图9示出了根据符合这里的原理的实施例的示例中的双视区背光操作的方法300的流程图。如图9所示，双视区背光操作的方法300包括使用包括定向发射器的第一背光区域朝向第一视区发射310定向发射光。在一些实施例中，朝向第一视区发射310的定向发射光可以基本上类似于以上关于双视区背光100描述的定向发射光102。此外，在一些实施例中，第一背光区域和定向发射器可以分别与上述双视区背光100的第一背光区域100a和定向发射器120基本类似。
[0112]
图9中所示的双视区背光操作的方法300还包括向第一视区和第二视区发射320广角发射光。根据各种实施例，发射320广角发射光使用包括广角发射器的第二背光区域，第二背光区域与第一背光区域相邻。此外，第一视区的观看范围在视角和方向上都与第二视区的观看范围的视角和方向不同。在一些实施例中，朝向第一视区和第二视区发射320的广角发射光可以基本上类似于以上关于双视区背光100描述的广角发射光104。此外，在一些实施例中，第二背光区域和广角发射器可以分别与也是上述双视区背光100的第二背光区域100b和广角发射器130基本类似。
[0113]
在一些实施例(未示出)中，双视区背光操作的方法300还包括在光导中引导光作为被引导光，第一背光区域和第二背光区域包括光导的相邻部分。根据各种实施例，光导可以被配置为使用全内反射来引导被引导光。在一些实施例中，被引导光可以是准直的或者可以是准直光束。根据一些实施例，光导可以基本上类似于上述双视区背光100的光导110。
[0114]
在一些实施例(未示出)中，双视区背光操作的方法300还可以包括使用沿着光导的与第一背光区域相对应的部分定位的定向发射器的定向散射特征将引导光的一部分作为定向发射光散射出。在一些实施例中，定向散射特征可以与以上关于双视区背光100描述的定向发射器120的定向散射特征基本上类似。例如，定向散射特征可以包括多个定向散射元件(或等效地，定向散射体)。多个定向散射元件中的定向散射元件可沿着与第一背光区域对应的光导部分的长度彼此间隔开。多个定向散射元件中的定向散射元件被配置为将被引导光的部分散射出光导作为定向发射光。
[0115]
在一些实施例(未示出)中，双视区背光操作的方法300还可以包括使用沿着光导的与第二背光区域相对应的部分定位的广角发射器的广角散射特征将被引导光的一部分作为广角发射光散射出去。在一些实施例中，广角散射特征可以基本上类似于关于双视区背光100描述的广角发射器130的广角散射特征。例如，广角散射特征可以包括多个定向散射体。具体地，广角散射特征可以包括第一多个定向散射元件，其被配置为在第一视区的方向上散射出被引导光部分。此外，广角散射特征可以包括第二多个定向散射元件，其被配置为在第二视区的方向上散射出被引导光部分。
[0116]
在一些实施例中，定向散射特征和广角散射特征中的一者或两者的定向散射元件可包括衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一者或多者。在一些实施例中，彼此间隔开的定向散射元件可被配置为角度保持散射元件和单向散射元件中的一者或两者。
[0117]
在一些实施例中，定向发射器和广角发射器中的一个或两个包括多个有源光发射器。具体地，定向发射器的多个有源光发射器可以包括跨第一背光区域210a彼此间隔开的定向有源光发射器。此外，广角发射器的多个有源光发射器可以包括跨第二背光区域210b彼此间隔开的广角有源光发射器。
[0118]
在一些实施例(未示出)中，双视区背光操作的方法300还包括使用与双视区背光的表面相邻的第二背光来提供光。在一些实施例中，第二背光可以是基本上类似于先前关于双模式显示器200描述的广角背光220的广角背光。因此，第二背光源可被配置为发射宽角度光。在这些实施例中，双视区背光操作的方法300还可以包括使来自第二背光的光透射通过一定厚度的双视区背光。在各种实施例中，双视区背光源对于从第二背光源发射的光是光学透明的。该双视区背光操作的方法还包括将来自第二背光的光作为发射光朝向第一视区和第二视区发射。从第二背光发射的光的宽锥角可以允许从第一视区和第二视区这两者观看所发射的光。如先前关于双模式显示器所讨论的，定向发射光和广角发射光两者可以在第一模式期间发射，而第二背光在第二模式期间提供光。
[0119]
在一些实施例中，双视区背光操作的方法300还包括使用光阀阵列调制330定向发射光和广角发射光以提供显示图像。具体地，通过调制330，在第一视区中提供第一显示图像，在第二视区中提供第二显示图像。在一些实施例中，光阀阵列可以基本上类似于上述双模式显示器200的光阀阵列230。例如，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀，包括但不限于一个或多个液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀。
[0120]
因此，已经描述了双视区背光、双模式显示器和双视区背光操作的方法的示例和实施例，其中，第一背光区域包括定向发射器，第二背光区域包括广角发射器，以向一对视区提供发射光。应当理解，上述示例仅仅是表示本文所述原理的许多具体示例中的一些示例的说明。显然，本领域技术人员可以容易地设计出许多其它布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。