具有微缝多束元件的多视图背光、多视图显示器和方法与流程

具有微缝多束元件的多视图背光、多视图显示器和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年10月22日提交的美国临时专利申请第62/924,650号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
3.关于联邦政府资助的研究或开发的声明
4.无


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达信息的几乎无处不在的媒介。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，数字微镜设备、电润湿显示器等)。一般而言，电子显示器可以被分类为或者有源显示器(即，发射光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一个源提供的光的显示器)。有源显示器最明显的示例当中是crt、pdp和oled/amoled。在考虑发射光时通常归类为无源的显示器是lcd和ep显示器。无源显示器虽然常常表现出吸引人的性能特点，包括但不限于固有的低功耗，但由于缺乏发射光的能力，在许多实际应用中可能会发现其用途有限。
附图说明
6.参考以下结合附图的详细描述，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，其中相似的附图标记表示相似的结构元件。
7.图1图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
8.图2图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的具有对应于多视图显示器的视图方向的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。
9.图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光的横截面图。
10.图3b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光的平面图。
11.图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光的透视图。
12.图4a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光的平面图。
13.图4b示出了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的示例中的多视图背光的平面图。
14.图5a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的多视图背光的一部分的横截面图。
15.图5b示出了根据本文描述的原理的另一实施例的示例中的多视图背光的一部分的横截面图。
16.图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的包括微缝子元件的多视图背光的一部分的横截面图。
17.图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的弯曲的微缝子元件的透视图。
18.图8示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的框图。
19.图9图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光操作的方法的流程图。
20.某些示例和实施例具有作为上面参考的附图中所示特征的补充和替代之一的其它特征。下面参考上面参考的附图详细描述这些和其它特征。
具体实施方式
21.根据本文描述的原理的示例和实施例提供了具有应用于多视图显示器的多视图背光。特别地，与本文描述的原理一致的实施例提供了一种多视图背光，该多视图背光采用被配置为提供发射光的微缝多束元件的阵列。发射光包括具有与多视图显示器的各个视图方向相对应的方向的定向光束。根据各种实施例，微缝多束元件阵列的微缝多束元件包括多个微缝子元件，该多个微缝子元件被配置为将光从光导反射地散射出作为发射光。微缝多束元件内的多个微缝子元件的存在可以促进对发射光的反射散射特性的粒度控制。例如，微缝子元件可以提供对与各种微缝多束元件相关联的散射方向、幅度和莫尔抑制的粒度控制。采用本文所述的多视图背光的多视图显示器的用途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、汽车显示器控制台、相机显示器和各种其他移动以及非移动显示器应用和设备。
22.在本文中，“二维显示器”或“2d显示器”定义为被配置为提供图像的视图的显示器，不管从哪个方向(即，在2d显示器的预定义视角或范围内)观看图像，该图像的视图都基本相同。许多智能电话和计算机显示器中的液晶显示器(lcd)就是2d显示器的示例。与此相反，“多视图显示器”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器系统。具体地，根据一些实施例，不同视图可以代表多视图图像的场景或对象的不同透视视图。
23.图1示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中多视图显示器10的透视图。如图1所示，多视图显示器10包括用于显示要被观看的多视图图像的屏幕12。例如，屏幕12可以是电话(例如，移动电话、智能电话等)，平板计算机、笔记本计算机、台式计算机的计算机显示器，相机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示器屏幕。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16被示为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被示出为阴影多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，全部都是以示例的方式而非限制。应当注意的是，尽管在图1中将不同视图14示出为位于屏幕上方，但当多视图图像显示在多视图显示器10上时，视图14实际上出现在屏幕12上或屏幕12附
近。描绘屏幕12上方的视图14仅用于简单说明并且意在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的对应的一个视图方向16观看多视图显示器10。2d显示器可以基本上类似于多视图显示器10，除了2d显示器通常被配置为提供被显示图像的单一视图(例如，类似于视图14的一个视图)，而不是由多视图显示器10提供的多视图图像的不同视图14。
24.根据本文中的定义，具有对应于多视图显示器的视图方向的方向的视图方向或等效光束通常具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向或简单的“方向”。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量φ被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面中的角度(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)，而方位角φ是水平平面中的角度(例如，平行于多视图显示屏幕的平面)。
25.图2示出了根据与本文描述的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1中的视图方向16)相对应的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或放射。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2还示出了光束(或视图方向)的原点o。
26.在本文中，如在术语“多视图图像”和“多视图显示”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差异的多个视图。此外，本文中的术语“多视图”可以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，本文采用的“多视图显示”可以明确区别于仅包括两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而请注意，虽然多视图图像和多视图显示器包括多于两个视图，但根据本文的定义，可以通过仅选择多视图视图中的两个以在一个时间(例如，每只眼睛一次视图)将多视图图像被视图(例如在多视图显示器上)为图像的立体对。
[0027]“多视图像素”在本文中被定义为表示多视图显示器的相似的多个不同视图中的每一个中的“视图”像素的一组像素。特别地，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个像素或像素组。因此，根据本文的定义，“视图像素”是与多视图显示器的多视图像素中的视图相对应的一个像素或一组像素。在一些实施例中，视图像素可以包括一个或多个颜色子像素。此外，根据本文的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“方向像素”，其中每个视图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，多视图像素的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等效或至少基本相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可以具有位于多视图图像的每个不同视图中的{x1，y1}的单独视图像素，而第二多视图像素可以具有位于每个不同视图中的{x2，y2}的单独视图像素等等。
[0028]
在本文中，“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透明的芯。在各种示例中，术语“光导”一般是指介电光波导，其采用全内反射在光导的介电材料和围绕光导的材料或介质之间的界面处引导光。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，除了上面提到的折射率差之外或代替上面提到的折射率差，光导还可以包括涂层，以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几个光导中的任何一种，包括但不限于板(plate)或板状(slab)光导和条带(strip)光导中的一个或两者。
[0029]
另外，在本文中，当在“板光导”中应用于光导时，术语“板”被定义为分段或差异平面的层或片，其有时被称为“板状”光导。特别地，板光导被定义为这样一种光导，其被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光。另外，根据本文的定义，顶表面和底表面都彼此分开并且可以至少在差别意义上彼此基本平行。即，在板光导的任何差别小的区段内，顶表面和底表面基本上平行或共面。在一些实施例中，板光导可以是基本上平坦的(即，限制在平面内)，并且因此，板光导是平面光导。在其它实施例中，板光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如，板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形板光导。但是，任何曲率都具有足够大的曲率半径，以确保在板光导内维持全内反射以引导光。
[0030]
根据本文的定义，“多束元件”是产生包括多个定向光束的发射光的背光或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多束元件可以光学地耦合到背光的光导，以通过耦合或散射出光导中所引导的光的一部分来提供多个光束。在其他实施例中，多束元件可生成作为定向光束而发射的光(例如，可包括光源)。此外，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具有彼此不同的主角方向。具体地，根据定义，多个定向光束中的定向光束具有不同于多个定向光束中的另一个定向光束的预定主角方向。此外，多个定向光束可以表示光场。例如，多个定向光束可以被限制在空间的基本上锥形区域内，或者具有包括多个定向光束中的定向光束的不同主角方向的预定的角展度。因此，定向光束的预定角展度组合起来(即，多个光束)可以代表光场。
[0031]
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)和朝向或旋转的特性来确定。在一些实施例中，根据本文中的定义，多束元件可被视为“扩展点光源”，即分布在多束元件的范围内的多个点光源。此外，根据本文中的定义，如上文关于图2所述，由多束元件产生的定向光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向。
[0032]
在本文中，“角度保持散射特征”或等同地“角度保持散射元件”是被配置为以在散射的光中基本保持入射在特征、元件或散射体上的光的角展度的方式散射光的任何特征、元件或散射体。特别地，根据定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs是入射光的角展度σ的函数(即，σs＝f(σ))。在一些实施例中，散射的光的角展度σs是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σs＝a
·
σ，其中a是正比例因子)。即，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs可以与入射光的角展度或准直因子σ基本成比例。例如，散射的光的角展度σs可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本均匀或恒定的衍射特征间距或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的示例。相反，根据本文的定义，朗伯散射器或反射器以及一般漫射器(例如，具有或近似朗伯散射)不是保角散射器。
[0033]
在本文中，“准直器”被定义为基本上被配置为经准直光的任何光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直衍射光栅、准直透镜，或它们的各种组合。根据各种实施例，由准直器提供的经准直的量可以从一个实施例到另一个实施例以预定的程度或量变化。另外，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)中的一者或两者上提供准直。即，根据一些实施例，准直器可以包括在提供光经准直的两个正交方向中的一个或两者上的形状或相关特点。
[0034]
在本文中，“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
因子定义经准直光束内的光射线的角展度。例如，准直因子σ可以指定经准直光束中的大部分光射线在特定角展度内(例如，关于准直光束的中心或主角度方向的 /-σ度)。根据一些示例，经准直光束的光射线可以在角度方面具有高斯分布，并且角展度可以是以经准直光束的峰值强度的一半确定的角度。
[0035]
在本文中，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，诸如发光二极管(led)，其在被激活或开启时发射光。特别地，在本文中，光源可以是基本上任何光的来源或基本上包括任何光学发射器，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、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯中的一个或多个，以及几乎任何其它光的来源。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一系列波长(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包括光学发射器的组和集合，其中至少一个光学发射器产生具有不同于由该组或集合的至少另一个光学发射器产生的光的颜色或波长的颜色或等效地波长的光。不同颜色可以包括例如原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
[0036]
如本文所使用的，冠词“一个”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即，“一个或多个”。例如，“一个元件”意味着一个或多个元件，并且，照此，“该元件”在本文意味着“该(一个或多个)元件”。而且，本文对“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的引用在本文中并不旨在作为限制。在本文中，当应用于值时，术语“大约”一般意味着在用于产生该值的装备的公差范围内，或者可以意味着加或减10％、或加或减5％、或加或减1％，除非另有明确规定。另外，如本文所使用的，术语“基本上”意味着大多数，或几乎全部，或全部，或者在大约51％至大约100％的范围内的量。而且，本文的示例仅旨在是说明性的，并且出于讨论目的而不是以限制的方式呈现。
[0037]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光。图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光100的横截面图。图3b图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光100的平面图。图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光100的透视图。图3c中的透视图以部分剖视图的形式描绘，仅便于本文讨论。
[0038]
图3a至3c中所示的多视图背光100被配置为提供发射光102，发射光102包括具有彼此不同的主角方向的定向光束(例如，作为或表示光场)。具体地，发射光102的定向光束被反射地散射出多视图背光100，并在与多视图显示器的各个视图方向或由多视图显示器显示的多视图图像的等效不同视图方向相对应的不同方向上被引导离开多视图背光100。在一些实施例中，发射光102的定向光束可以被调制(例如，使用光阀，如下所述)，以便于促进具有多视图内容的信息的显示，该多视图内容例如，多视图图像。例如，多视图图像可以表示或包括三维(3d)内容。图3a至3c还示出了包括光阀108的阵列的多视图像素106。多视图背光100的表面可被称为多视图背光100的“发射表面”，发射光102的定向光束通过该表面被反射地散射出并朝向光阀108。
[0039]
如图3a至3c所示，多视图背光100包括光导110。光导110被配置为在传播方向103上将光引导为被引导光104。另外，在各种实施例中，被引导光104可以具有预定准直因子σ或根据其被引导。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可以
具有大于围绕电介质光波导的介质的第二折射率的第一折射率。折射率的差被配置为根据光导110的一个或多个被引导模式来促进被引导光104的全内反射。
[0040]
在一些实施例中，光导110可以是包括延伸的、基本上平面的光学透明电介质材料薄片的片或板光波导(即，板光导)。基本上平面的电介质材料薄片被配置为使用全内反射来引导被引导光104。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括各种电介质材料中的任何一种，或者由各种电介质材料中的任何一种构成，电介质材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)、以及基本上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还可以在光导110的表面的至少一部分处(例如，顶面和底面中的一个或两个)包括涂覆层(未示出)。根据一些实施例，涂覆层可用于进一步促进全内反射。具体地，涂覆层可以包括折射率大于光导材料的折射率的材料。
[0041]
此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射在光导110的第一表面110'(例如，“前”表面或前侧，或“顶”表面或顶侧)和第二表面110”(例如，“后”表面或后侧，或“底”表面或底侧)之间以非零传播角引导被引导光104。具体地，被引导光104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，被引导光104可以包括表示不同色彩的光的多个被引导光束。不同色彩的光可以由光导110分别以不同的色彩特定的非零传播角引导。应当注意的是，为了简化说明，图3a至3c中未示出非零传播角。然而，在图3a中，粗体箭头表示描绘了沿着光导长度的被引导光104一般传播方向的传播方向103。
[0042]
如本文中所定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110'或第二表面110”)的角。此外，根据各种实施例，非零传播角大于零且小于光导110内的全内反射的临界角。例如，被引导光104的非零传播角可以在大约十(10
°
)度到大约五十(50
°
)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20
°
)度到大约四十(40
°
)度之间，或者在大约二十五(25
°
)度到大约三十五(35
°
)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30
°
)度。在其他示例中，非零传播角可以是大约20
°
，或大约25
°
，或大约35
°
。此外，只要选择特定的非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定的实现方式选择(例如，任意地)特定的非零传播角。
[0043]
光导110中的被引导光104可以以非零传播角(例如，约30-35度)引入或定向到光导110中。在一些实施例中，可以采诸如但不限于透镜、反射镜或类似的反射器(例如，倾斜的准直反射器)、衍射光栅、以及棱镜(未示出)等结构及其各种组合，将光引入光导110作为被引导光104。在其他示例中，光可直接地被引入光导110的输入端，而无需或基本上无需使用结构(即，可以采用直接耦合或“对接”耦合)。一旦被引入到光导110中，被引导光104被配置成在通常远离输入端的传播方向103上沿着光导110传播。
[0044]
此外，具有预定准直因子σ的被引导光104可称为“经准直光束”或“经准直引导光”。在本文中，除非准直因子σ允许，“经准直光”或“经准直光束”通常被定义为在其中光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束(例如，被引导光束)。此外，根据本文中的定义，从经准直光束发散或散射的光线不被视为经准直光束的一部分。
[0045]
如图3a至3c所示，多视图背光100还包括在光导110上彼此隔开的微缝多束元件120的阵列。具体地说，阵列中的微缝多束元件120以有限的间隔彼此分离，并代表横跨光导
110的单独的、区别的元件。也就是说，根据本文中的定义，阵列中的微缝多束元件120根据有限(即，非零)的元件间距离(例如，有限的中心到中心距离)彼此隔开。此外，根据一些实施例，阵列中的微缝多束元件120通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，阵列中的每个微缝多束元件120通常是区别的，并且与其他微缝多束元件120中的那些分离。在一些实施例中，微缝多束元件120可以以大于微缝多束元件120的单独一个元件的尺寸的距离间隔开。
[0046]
根据一些实施例，阵列中的微缝多束元件120可以布置成一维(1d)阵列或二维(2d)阵列。例如，微缝多束元件120可以被布置为线性1d阵列(例如，包括微缝多束元件120的交错的线的多条线)。在另一示例中，微缝多束元件120可以被布置为矩形2d阵列或圆形2d阵列。此外，在一些实施例中，阵列(即，1d或2d阵列)可以是规则的或均匀的阵列。具体地，微缝多束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离或间距)可以在整个阵列上基本上均匀或恒定。在其他示例中，微缝多束元件120之间的元件间距离可以沿阵列、沿光导110的长度或横跨光导110中的一个或两个变化。
[0047]
图4a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光100的平面图。特别地，图4a示出了具有微缝多束元件120的多视图背光100，其以2d阵列布置在光导110上。被引导光传播方向103也在图4a中示出。如图所示，微缝多束元件120的2d阵列表示矩形阵列。排列成2d阵列的微缝多束元件120以与具有视图的2d排列的全视差多视图显示器结合使用，该视图的2d排列诸如矩形视图排列(例如，2x4视图、2x8视图、4x8视图等)或方形视图排列(例如，2x2视图或4x4视图等)。
[0048]
图4b示出了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的示例中的多视图背光100的平面图。如图4b所示，多视图背光100包括在光导110上布置成1d阵列的微缝多束元件120。特别地，微缝多束元件120在1d阵列中布置为倾斜的直线或斜线散射元件，如图所示。排列成1d阵列的微缝多束元件120(例如，作为斜线散射元件)可以与具有1d视图排列(例如，1
×
4视图、1x8视图等)的仅水平视差(hpo)多视图显示器结合使用。图4b还示出了定向穿过1d阵列的被引导光传播方向103。根据一些实施例，被引导光传播方向103也可以对应于视图的1d排列。
[0049]
根据各种实施例，微缝多束元件阵列的每个微缝多束元件120包括多个微缝子元件122。此外，微缝多束元件阵列的每个微缝多束元件120被配置为将被引导光104的一部分作为包括定向光束的发射光102反射地散射出。具体地，根据各种实施例，被引导光部分通过使用反射或反射散射的微缝多束元件120的微缝子元件共同反射地散射出。根据各种实施例，根据本文的定义，多个微缝子元件中的每个微缝子元件122包括具有倾斜角的倾斜的反射侧壁，该倾斜角偏向远离被引导光的传播方向。根据各种实施例，反射散射被配置为在微缝子元件122的倾斜的反射侧壁处发生或由其提供。图3a和3c将发射光102的定向光束示出了作为从光导110的第一表面110'(即，发射表面)定向的多个发散箭头。
[0050]
根据各种实施例，每个微缝多束元件120的尺寸包括在是与多视图显示器中的光阀108的尺寸(例如，如图3a中的大写“s”所示)相当的多个微缝子元件尺寸(例如，如图3a中的小写“s”所示)内。这里，“尺寸”可以以多种方式中的任一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀108的尺寸可以是其长度，微缝多束元件120的相当尺寸也可以是微缝多束元件120的长度。在另一个示例中，尺寸可以指面积使得微缝多束元件120的面
积可以与光阀108的面积相当。
[0051]
在一些实施例中，每个微缝多束元件120的尺寸介于多视图显示器的光阀阵列中的光阀108的尺寸的大约百分之二十五(25％)到大约百分之二百(200％)之间。在其他示例中，微缝多束元件尺寸大于光阀尺寸的大约百分之五十(50％)、或大于光阀尺寸的大约百分之六十(60％)、或大于光阀尺寸的大约百分之七十(70％)、或大于光阀尺寸的大约百分之七十五(75％)、或大于光阀尺寸的大约百分之八十(80％)、或大于光阀尺寸的大约百分之八十五(85％)、或大于光阀尺寸的大约百分之九十(90％)。在其他示例中，微缝多束元件的尺寸小于光阀尺寸的大约180％、或小于光阀尺寸的大约160％、或小于光阀尺寸的大约140％、或小于光阀尺寸的大约120％。
[0052]
根据一些实施例，可选择微缝多束元件120和光阀108的相当尺寸，以减少或在一些实施例中最小化多视图显示器视图之间的暗区。此外，可选择微缝多束元件120和光阀108的相当尺寸，以减少并在一些实施例中最小化多视图显示器的视图(或视图像素)之间的重叠。图3a至3c示出了被配置为调制发射光102的定向光束的光阀108的阵列。光阀阵列可以是例如采用多视图背光100的多视图显示器的一部分。为了便于讨论，图3a至3c中和多视图背光100一起示出了光阀108的阵列。
[0053]
如图3a至3c所示，具有不同主角方向的发射光102的不同定向光束穿过光阀阵列中的不同光阀108并可由光阀阵列中的不同光阀108进行调制。此外，如图所示，阵列中的光阀108对应于多视图像素106的子像素，并且光阀108的集合可对应于多视图显示器的多视图像素106。具体地，在一些实施例中，光阀阵列中的的光阀108的不同集合被配置为接收和调制由相应的一个微缝多束元件120提供的或来自相应的一个微缝多束元件120的发射光102的定向光束，即，如图所示，每个微缝多束元件120都对应有光阀108的独特集合。在各种实施例中，不同类型的光阀可以被用作光阀阵列中的光阀108，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。
[0054]
注意，如图3a所示，多视图像素106的子像素的尺寸可以对应于光阀阵列中的光阀108的尺寸。在其他示例中，光阀尺寸可定义为光阀阵列中相邻的光阀108之间的距离(例如，中心到中心的距离)。例如，光阀108可以小于光阀阵列中光阀108之间的中心到中心的距离。例如，光阀尺寸可被定义为光阀108的尺寸或与光阀108之间的中心到中心的距离相对应的尺寸。
[0055]
在一些实施例中，微缝多束元件120和相应的多视图像素106(即，子像素106'的集合和相应的光阀108的集合)之间的关系可以是一对一的关系。也就是说，可以有相同数量的多视图像素106和微缝多束元件120。图3b通过示例明确地示出了这种一对一关系，其中包括光阀108的不同集合的每个多视图像素106被示出为被虚线包围。在其他实施例(未示出)中，多视图像素106的数量和微缝多束元件120的数量可以彼此不同。
[0056]
在一些实施例中，多个微缝多束元件中的一对微缝多束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离)可以等于一对对应的例如由光阀集合表示的多视图像素106之间的像素间距离(例如，中心到中心的距离)。例如，如图3a所示，第一微缝多束元件120a和第二微缝多束元件120b之间的中心距基本等于第一光阀组108a和第二光阀组108b之间的中心到中心距离。在其他实施例(未示出)中，一对微缝多束元件120和相应光阀集合的相对中心到中心距离可能不同，例如，微缝多束元件120的元件间间距可以大于或小于表示多
视图像素106的光阀集合之间的间距。
[0057]
此外(例如，如图3a所示)，根据一些实施例，每个微缝多束元件120被配置为向一个且仅一个多视图像素106提供发射光102的定向光束。具体地，对于给定的一个微缝多束元件120，具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主角方向的定向光束基本上局限于单个对应的多视图像素106及其子像素，即如图3a所示，光阀108的单个组对应于此微缝多束元件120。因此，多视图背光100的每个微缝多束元件120提供发射光102的相应的定向光束集合，其具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主角方向的组(即，此定向光束集合包含具有与每个不同视图方向相对应的方向的光束)。
[0058]
如图3a所示，第一光阀集合108a被配置为接收和调制来自第一微缝多束元件120a的发射光102的定向光束。此外，第二光阀集合108b被配置为接收和调制来自第二微缝多束元件120b的发射光102的定向光束。因此，光阀阵列中的每个光阀集合(例如，第一和第二光阀集合108a、108b)分别对应于不同的微缝多束元件120(例如，元件120a、120b)和不同的多视图像素106，光阀集合的各个光阀108对应于各个多视图像素106的子像素。
[0059]
在一些实施例中，微缝多束元件阵列的微缝多束元件120可以设置在光导110的表面上或表面处。例如，微缝多束元件120可以设置在光导110的表面上。与光导110的发射表面(例如，第一表面110')相对的第二表面110”，例如，如图3a所示。在该示例中，微缝子多个元件的微缝子元件122延伸到光导110的内部并朝向发射表面。在另一个示例中，微缝多束元件120可以设置在光的发射表面(例如，第一表面110')上或处导光板110和多个微缝子元件中的一个微缝子元件122可以远离发射表面延伸到光导110的内部。
[0060]
在其他实施例中，微缝多束元件120可以位于光导110内。具体地，微缝多束元件120的多个微缝子元件可以位于它们之间并且与其隔开。在这些实施例中，光导110的第一表面110'和第二表面110”两者。例如，微缝多束元件120可以设置在光导110的表面上，然后由一层光导材料以有效地将微缝多束元件120埋入光导110的内部。
[0061]
在又一个实施例中，微缝多束元件120可以设置在位于光导110表面上的光学材料层中。在这些实施例中，光学材料层的表面可以是发射表面多个微缝子元件中的微缝子元件122可以远离发射表面且朝向光导表面延伸。在一些实施例中，位于光导110的表面上的光学材料层可以与光导110的材料的折射率匹配以减少或基本上最小化光在光导110和材料层之间的界面处的反射。在其他实施例中，该材料可以具有高于光导材料的折射率的折射率。例如，这种较高折射率材料层可用于提高发射光102的亮度。
[0062]
图5a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的多视图背光100的一部分的横截面图。如图5a所示，多视图背光100包括光导110，微缝多束元件120设置在光导110的第一表面110'上。图5a中所示的微缝多束元件120包括具有延伸到光导110内部的微缝子元件122的多个微缝子元件。如图所示，被引导光104被微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a反射并射出光导110的发射表面(例如，第一表面110')作为发射光102。此外，如图5a所示，微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a具有倾斜角α。在一些实施例中，(多个)微缝子元件122的深度d可以大约等于微缝多束元件120内的相邻微缝子元件122之间的间距p(或间距)。
[0063]
图5b示出了根据本文描述的原理的另一实施例的示例中的多视图背光100的一部分的横截面图。如图5b所示，多视图背光100包括光导110和微缝多束元件120。然而，在图5b中，微缝多束元件120位于第一和第二表面110'、110”之间的光导110内。如图5a所示，被引
导光104在图5b中被示为被微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a反射并从光导110的发射表面(第一表面110')射出作为发射光102。
[0064]
图5c示出了根据本文所述原理的另一个实施例的示例中的多视图背光100的一部分的横截面图。如图所示，多视图背光100还包括光导110，该光导110具有设置在光导110的第一表面110'上的光学材料层112。图5c中所示的微缝多束元件120位于光学材料层112中，并且多个微缝子元件的微缝子元件122远离包括光学材料层112的表面的发射表面且朝向光导110的第一表面110'延伸。另外，例如如图所示，微缝子元件122的深度可以与光学材料层112的厚度或高度h相当。在图5c中，被引导光104被示出从光导110进入光学材料层112，并且然后被微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a反射以提供发射光102。
[0065]
注意，虽然图5a-5c中所示的微缝多束元件120的每个微缝子元件122在尺寸和形状上相似，但在一些实施例(未示出)中，多个微缝子元件的微缝子元件122可以彼此不同。例如，微缝子元件122可以在微缝多束元件120内和横跨微缝多束元件120具有不同尺寸、不同横截面轮廓、甚至不同朝向(例如，相对于被引导光传播方向的旋转)中的一种或多种。具体而言，根据一些实施例，多个微缝子元件中的至少两个微缝子元件122在发射光102内可以具有彼此不同的反射散射轮廓。
[0066]
根据一些实施例，多个微缝子元件的微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a被配置为根据全内反射(即，由于倾斜的反射侧壁122a的任一侧上的材料的折射率之间的差异)来反射地散射出被引导光104的一部分。也就是说，在倾斜的反射侧壁122a处具有小于临界角的入射角的被引导光104被倾斜的反射侧壁122a反射而成为出射光102。
[0067]
在一些实施例中，相对于光导110(或等效地多视图背光100)的发射表面的表面法线，倾斜的反射侧壁122a的倾斜角α在零度(0
°
)和大约四十五度(45
°
)之间。在一些实施例中，倾斜的反射侧壁122a的倾斜角α在10度(10
°
)和大约四十度(40
°
)之间。例如，倾斜的反射侧壁122a的倾斜角α相对于光导110的发射表面的表面法线可以是大约二十度(20
°
)、或大约三十度(30
°
)、或大约三十五度(35
°
)。
[0068]
根据各种实施例，结合被引导光104的非零传播角来选择倾斜角α，以提供包括定向光束的发射光102的目标角。此外，所选择的倾斜角α可以被配置为优先在光导110的发射表面(例如，第一表面110')的方向上散射光并且远离光导110的与发射表面相对的表面(例如，第二表面110”)。也就是说，在一些实施例中，倾斜的反射侧壁122a可以在远离发射表面的方向上提供很少或基本上不提供被引导光104的散射。
[0069]
在一些实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件122的倾斜的反射侧壁122a包括被配置为反射地散射出被引导光104的一部分的反射材料。例如，反射材料可以是涂覆在倾斜的反射侧壁122a上的反射金属层(例如铝、镍、金、银、铬、铜等)或反射金属聚合物(例如聚合物-铝)。在另一示例中，微缝子元件122的内部可以填充或基本上填充有反射材料。在一些实施例中，填充微缝子元件122的反射材料可以在倾斜的反射侧壁122a处提供被引导光部分的反射散射。
[0070]
在一些实施例中(例如，如图5a-5c所示)，多个微缝子元件的微缝子元件的第一侧壁具有与微缝子元件的第二侧壁的倾斜角基本相似的倾斜角。也就是说，微缝子元件的相对侧壁可以基本上彼此平行。在其他实施例中，多个微缝子元件的微缝子元件的第一侧壁可以具有不同于微缝子元件的第二侧壁的倾斜角的倾斜角，第一侧壁是倾斜的反射侧壁
122a。
[0071]
图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的包括微缝子元件122的多视图背光100的一部分的横截面图。如图所示，微缝子元件122被描绘在光导110的第一表面110'处，微缝子元件122的第一侧壁122-1代表具有倾斜角α的倾斜的反射侧壁122a。此外，如图所示，微缝子元件122的第二侧壁122-2具有与第一侧壁122-1的倾斜角a不同的倾斜角。特别地，图6所示的第二侧壁122-2具有大约零度(0
°
)的倾斜角，即，如图所示，第二侧壁122-2的倾斜角基本上平行于光导110的第一表面110'的表面法线。
[0072]
在一些实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件可以在与被引导光传播方向103正交的方向上具有弯曲形状。特别地，弯曲形状可以是在与传播方向103正交的方向上并且还在与光导110的表面平行的平面中。根据一些实施例，弯曲形状可以被配置为控制在与被引导光传播方向正交的平面中的散射光的发射图案。
[0073]
图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的弯曲的微缝子元件122的透视图。如图所示，弯曲的微缝子元件122位于光导110中并且具有相对于被引导光的传播方向103凸出的弯曲形状。如图所示，微缝子元件122的凸出弯曲形状可用于增加反射地散射光在x-y方向上的扩散。在另一示例(未示出)中，例如，微缝子元件122的弯曲形状可以相对于传播方向103为凹形以减小反射地散射光的扩散。此外，在一些实施例中，可以优先选择弯曲形状的曲率半径以控制反射地散射光的扩散量。图4a-4b还示出了弯曲的微缝子元件122。
[0074]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图显示器。多视图显示器被配置为发射调制光束作为多视图显示器的视图像素，以提供多视图图像。发射的调制光束彼此具有不同的主要角方向。此外，发射的调制光束可优先指向多视图显示器或等效的多视图图像的多个观看方向或视图。在非限制性示例中，多视图图像可以包括具有相应数量的视图方向的一乘四视图(1
×
4)、一乘八视图(1
×
8)、二乘二视图(2
×
2)、四乘八视图(4
×
8)或八乘八视图(8
×
8)。包括在一个方向上但不在另一个方向上的多个视图(例如，1
×
4和1
×
8视图)的多视图显示器可被称为“仅水平视差”多视图显示器，因为这些配置可以在一个方向上提供表示不同视图或场景视差的视图(例如，水平方向为水平视差)，但在正交方向上则不然(例如，没有视差的垂直方向)。在两个正交方向上包括多个场景的多视图显示器可被称为全视差多视图显示器，因为视图或者场景视差可以在两个正交方向(例如，水平视差和垂直视差两者)上变化。在一些实施例中，多视图显示器被配置为提供具有三维(3d)内容或信息的多视图显示器。例如，多视图显示器或多视图图像的不同视图可以提供多视图显示器显示的多视图图像中的信息的“免戴眼镜(glasses free)”(例如，自动立体)表示。
[0075]
图8图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器200的框图。根据各种实施例，多视图显示器200被配置为根据不同视图方向上的不同视图显示多视图图像。特别地，由多视图显示器200发射的发射光202的调制定向光束可以用于显示多视图图像并且可以对应于不同视图的像素(即，视图像素)。在图8中，作为示例而非限制，具有虚线的箭头用于表示发射光202的调制定向光束以强调其调制。
[0076]
如图8所示，多视图显示器200包括光导210。光导210被配置为在传播方向上将光引导为被引导光。在各种实施例中，可以根据全内反射来引导光，例如作为被引导光束。例如，光导210可以是被配置为将来自其光输入边缘的光引导为被引导光束的板光导。在一些
实施例中，多视图显示器200的光导210可以基本上类似于以上关于多视图背光100描述的光导110。
[0077]
图8中所示的多视图显示器200还包括微缝多束元件220的阵列。根据各种实施例，微缝多束元件阵列的微缝多束元件220横跨光导110彼此间隔开。微缝多束元件阵列的微缝多束元件220包括多个微缝子元件。此外，微缝多束元件220被配置为反射地散射出被引导光作为发射光202，发射光202包括具有与多视图显示器200显示的多视图图像的各个视图方向对应的方向的定向光束。发射光202具有彼此不同的主角方向。根据各种实施例，定向光束的不同主角方向对应于多视图图像的不同视图中的各个视图的不同视图方向。在一些实施例中，包括多视图显示器200的微缝子元件的微缝多束元件220可以分别与上述多视图背光100的微缝多束元件120和微缝子元件122基本相似。特别地，多个微缝子元件中的每个微缝子元件包括倾斜的反射侧壁，该倾斜的反射侧壁具有偏向远离被引导光的传播方向的倾斜角。
[0078]
如图8所示，多视图显示器200还包括光阀230的阵列。光阀230的阵列被配置为调制发射光202的定向光束以提供多视图图像。在一些实施例中，光阀230的阵列可以与上文关于多视图背光100描述的光阀108的阵列基本相似。在一些实施例中，微缝多束元件的尺寸在光阀阵列的光阀230的尺寸的百分之五(25％)和大约百分之二百(200％)之间。在其他实施例中，如上文关于微缝多束元件120和光阀108所述，可以采用微缝多束元件220和光阀230的其他相对尺寸。
[0079]
在一些实施例中，可以根据预定的准直因子来准直被引导光。在一些实施例中，发射光的发射图案是被引导光的预定准直因子的函数。例如，预定准直因子可以基本上类似于上文关于多视图背光100描述的预定准直因子σ。
[0080]
在一些实施例中，多个微缝多束元件220的微缝子元件中的微缝子元件可以设置在光导210的表面上。例如，如上文关于多视图背光100所述，该表面可以是光导210的发射表面或与光导210的发射表面相对的光导表面，例如，如上文关于多视图背光100所描述的。在这些实施例中，微缝子元件可以延伸到光导的内部。在其他实施例中，微缝子元件可以设置在光导210内、在光导表面之间并且与光导表面间隔开。
[0081]
在一些实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件被配置为根据全内反射来反射地散射出被引导光的一部分。在一些实施例中，如上所述，多个微缝子元件中的微缝子元件还包括与微缝子元件的倾斜的反射侧壁相邻并涂敷反射侧壁的反射材料(诸如但不限于，反射金属或金属聚合物)。
[0082]
在一些实施例中，微缝子元件的微缝子元件的倾斜的反射侧壁的倾斜角相对于光导210的发射表面的表面法线在零度(0
°
)和大约四十五度(45
°
)之间。在一些实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件在与被引导光传播方向正交并且平行于光导的表面的方向上具有弯曲形状。例如，弯曲形状可以被配置为控制与被引导光传播方向正交的平面中的散射光的发射图案。
[0083]
在一些实施例中，光阀阵列的光阀230被布置成表示多视图显示器200的多视图像素的组。在一些实施例中，光阀代表多视图像素的子像素。在一些实施例中，微缝多束元件阵列的微缝多束元件220与多视图显示器200的多视图像素一一对应。
[0084]
在这些实施例中的一些实施例中(图8中未示出)，多视图显示器200还可以包括光
源。光源可以被配置为以非零传播角向光导210提供光，并且在一些实施例中，根据预定的准直因子被准直，以在光导210内提供被引导光的预定角展度。根据一些实施例，该光源可以基本上类似于以上关于多视图背光100描述的光源130。
[0085]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图背光操作的方法。图9图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光操作的方法300的流程图。如图9所示，多视图背光操作的方法300包括在沿光导的长度的传播方向上将光引导310为被引导光。在一些实施例中，可以以非零传播角引导310光。此外，可以对被引导光进行准直。特别地，可以根据预定的准直因子对被引导光进行准直。根据一些实施例，光导可以基本上类似于以上关于多视图背光100描述的光导110。具体地，根据各种实施例，可以根据光导内的全内反射来引导光。类似地，预定准直因子和非零传播角可以基本上类似于上文关于多视图背光100的光导110描述的预定准直因子σ和非零传播角。
[0086]
如图9所示，多视图背光操作的方法300还包括使用微缝多束元件的阵列将被引导光的一部分反射320出光导，以提供包括具有多视图显示器的各个不同视图方向的方向对应的不同定向光束的发射光。在各种实施例中，定向光束的不同方向对应于多视图显示器的各个视图方向。在各种实施例中，微缝多束元件阵列的微缝多束元件包括多个微缝子元件。此外，根据本文的定义，多个微缝子元件中的每个微缝子元件包括倾斜的反射侧壁，该倾斜的反射侧壁具有偏向远离被引导光的传播方向的倾斜角。在一些实施例中，每个微缝多束元件的尺寸在多视图显示器的光阀阵列中的光阀尺寸的百分之二十五和百分之二百之间。
[0087]
在一些实施例中，微缝多束元件基本上类似于上述多视图背光100的微缝多束元件120。特别地，微缝多束元件的多个微缝子元件可以基本上类似于上述的多个微缝子元件122。
[0088]
在一些实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件设置在光导的表面上，例如，光导的发射表面或与光导的发射表面相对的表面上。在其他实施例中，多个微缝子元件中的微缝子元件位于相对的光导表面之间并与其间隔开。根据各种实施例，发射光的发射图案可以至少部分地是被引导光的预定准直因子的函数。
[0089]
在一些实施例中，倾斜的反射侧壁根据全内反射将光反射地散射出光导以提供发射光。在其他实施例中，微缝多束元件阵列的微缝多束元件还包括与多个微缝子元件的倾斜的反射侧壁相邻并涂敷倾斜的反射侧壁的反射材料。
[0090]
在一些实施例中，倾斜的反射侧壁的倾斜角相对于光导的发射表面的表面法线在零度(0
°
)和大约四十五度(45
°
)之间。根据各种实施例，结合被引导光的非零传播角选择倾斜角，以优先在光导的发射表面的方向上散射光并且远离与光导的与发射表面相对的表面。
[0091]
在一些实施例(未示出)中，多视图背光操作的方法还包括使用光源向光导提供光。所提供的光的一者或两者在光导内可以具有非零传播角并且可以根据准直因子在光导内被准直以在光导内提供被引导光的预定角展度。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上文描述的多视图背光100的光源130。
[0092]
在一些实施例中(例如，如图9所示)，多视图背光操作的方法300还包括使用光阀调制330由微缝多束元件反射地散射出的发射光的定向光束以提供多视图图像。根据一些
实施例，多个光阀或光阀阵列对应于多视图像素的子像素，并且光阀阵列的光阀组对应于或布置为多视图显示器的多视图像素。也就是说，例如，光阀可以具有与子像素的尺寸相当的尺寸或与多视图像素的子像素之间的中心到中心间距相当的尺寸。根据一些实施例，多个光阀可以基本上类似于上述多视图背光100的光阀108的阵列，如上所述。特别地，不同的光阀组可以以类似于第一和第二光阀组108a、108b对应于不同的多视点像素106的方式对应于不同的多视图像素。此外，光阀阵列的各个光阀可以如上述光阀108对应于上述参考讨论中的子像素而对应于多视图像素的子像素。
[0093]
因此，已经描述了多视图背光、多视图背光操作方法和多视图显示器的示例和实施例，其采用包括具有倾斜的反射侧壁的微缝子元件的微缝多束元件以提供发射光，发射光包括具有与多视图图像的不同方向视图相对应的方向的定向光束。应当理解，上述示例仅是对代表本文所述原理的许多具体示例中的一些示例的说明。显然，本领域的技术人员可以容易地设计出许多其他布置而不脱离由所附权利要求限定的范围。