CN103261942B - 双取向自动立体背光源和显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了立体显示器和背光源，包括：光导，其具有设置在所述光导的相对边缘处的可单独寻址的光源；以及光重定向膜，其设置在所述光导的前方。来自一个光源的光作为右眼伸长光束从所述背光源发射，而来自相对光源的光作为左眼伸长光束发射。所述光导和/或所述光重定向膜上的例如线性棱镜特征或线性透镜特征的结构化表面特征经定向以使所述伸长光束从所述背光源的光轴错开。此外，所述伸长光束中的每一者定向为与第一观察平面以及垂直于所述第一观察平面的第二观察平面相交，所述第一观察平面由所述光轴以及所述光源设置时所沿的面内轴限定。

Description

双取向自动立体背光源和显示器

技术领域

本发明整体涉及背光型显示器，具体应用于提供不同的左眼和右眼图像以允许立体观看的此类显示器和背光源，以及用于与此类显示器或背光源一起使用的光学膜和其他部件。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

立体显示器通常从单独的右眼视点和左眼视点为观察者呈现具有视差的图像。有若干种技术来为观察者的双眼提供视差图像，以便产生立体观看的体验。在第一种技术中，观察者使用一副快门式或三维(“3D”)眼镜，所述眼镜在透射或阻挡观察者看到的光的同时交替左/右图像显示。在第二种技术中，右眼和左眼图像交替显示而且指向观察者相应的眼睛，但并未使用3D眼镜。此第二种技术被称为自动立体技术，有利于3D观看，因为观察者无需佩戴任何类型的专用眼镜。

自动立体显示器通常包括显示面板、特别设计的背光源和设置在背光源和显示面板之间的特别设计的光重定向膜。该背光源提供光导，此光导的光输出区与显示面板具有标称的相同尺寸。交替地对沿光导的相对边缘设置的光源供电，使得光导的输出区以两个不同的高倾斜角度交替地发射光。光导发射的光被光重定向膜拦截（本文中有时候也称为三维膜），该光重定向膜把发射的这两种不同光转换成交替光束，其中一束导向观察者的右眼，另一束导向观察者的左眼。在光重定向膜和观察者之间放置电子可寻址显示面板（例如，液晶显示屏面板），并控制液晶显示屏面板以与交替的光束同步呈现交替的左眼和右眼图像，使得观察者感知到三维图像。

发明内容

如果使用者相对于显示器以特定方式定向（例如，显示器具有“横向(landscape)”或“纵向(portrait)”取向），那么传统自动立体显示器能够让使用者感知到立体(3D)图像，但是如果让使用者和/或显示器旋转，从而使得使用者处于正交取向（例如，显示器相应地处于纵向或横向取向），那么使用者就不能感知到立体图像。

我们已经开发出新型光学膜、背光源、显示系统及其部件，它们能够让使用者在以下两种情况下感知到立体图像：使用者相对于显示器以一定方式定向；以及使用者处于正交取向。例如，新型膜、背光源等等可以让使用者在以下两种情况下感知到立体图像：显示器相对于使用者处于“纵向”取向；以及显示器相对于使用者处于“横向”取向。

因此，本专利申请尤其公开了立体显示器和背光源，所述立体显示器和背光源包括：光导，其具有设置在所述光导的相对边缘处的可单独寻址的光源；以及光重定向膜，其设置在所述光导的前方。来自一个光源的光作为右眼伸长光束从所述背光源发射，而来自相对光源的光作为左眼伸长光束发射。根据所述光束随传播方向变化的强度分布，例如通过描绘由极角和方位角所限定的球坐标系中的强度分布来伸长所述光束。光导和/或光重定向膜上的线性棱镜特征或线性透镜特征等结构化表面特征可以按照非传统方式来定向，以使伸长光束从背光源的光轴错开。此外，所述伸长光束中的每一者都可以定向为与第一观察平面以及垂直于第一观察平面的第二观察平面相交，所述第一观察平面由所述光轴以及所述光源设置时所沿的面内轴来限定。

本专利申请还公开了适用于自动立体显示器中的背光源，其中所述背光源可以包括光导以及设置为从所述光导接收光的光重定向膜。所述光导还具有适于从相应的第一光源和第二光源接收光的第一侧表面和第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面设置在光导的第一面内轴的相对两端上。所述光导还可以具有相对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征。所述面内透镜轴可以不平行于所述第一面内轴，或所述面内棱镜轴可以不垂直于所述第一面内轴，或者以上两种情况均存在。

在一些情况下，所述面内透镜轴可以设置成相对于第一面内轴成角度θ，并且θ的大小可以在23度到67度的范围内。在一些情况下，θ的大小可以为约45度。在一些情况下，所述面内棱镜轴可以设置成相对于第一面内轴成角度θ，并且θ的大小可以在0度到45度的范围内，或者θ的大小可以为约0度或约45度。在一些情况下，面内透镜轴可以不垂直于面内棱镜轴，或者面内透镜轴可以设置成相对于面内棱镜轴成角度θ，其中θ的大小可以在45度到81度的范围内，或在65度到70度的范围内，或者可以为约45度。

在一些情况下，所述光重定向膜可以具有相对的第三结构化表面和第四结构化表面，所述第三结构化表面包括各自平行于第二面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第四结构化表面包括各自平行于第二面内棱镜轴延伸的棱镜特征。在一些情况下，所述第二面内透镜轴可以平行于所述第二面内棱镜轴，并且所述第二面内透镜轴可以不垂直于所述第一面内轴。在一些情况下，第二面内透镜轴可以设置成相对于第一面内轴成角度θ，并且θ的大小可以在9度到81度的范围内，或在65度到70度的范围内，或者可以为约45度。在一些情况下，所述面内透镜轴可以设置成相对于第一面内轴成23度到67度的范围内的角度，并且所述面内棱镜轴可以设置成相对于第一面内轴成23度到67度的范围内的角度。在一些情况下，面内透镜轴可以垂直于面内棱镜轴。

本专利申请还公开了自动立体显示器，所述自动立体显示器包括：本文所述的背光源；显示器，其设置在所述背光源的前方；以及控制器，其连接到所述背光源和所述显示器，所述控制器适于使背光源的第一光源和第二光源的操作与显示器的操作协调。

本专利申请还公开了具有输出区域的背光源，所述输出区域通过光轴以及正交的第一面内轴和第二面内轴来表征，所述光轴和所述第一面内轴限定了第一观察平面，而所述光轴和所述第二面内轴限定了与所述第一观察平面正交的第二观察平面。所述背光源可以包括第一光源组件和第二光源组件，所述第一光源组件和第二光源组件沿第一面内轴设置在所述背光源的相对两端，所述背光源适于透射从第一光源组件接收的光，使之成为从所述输出区域发射的第一伸长光束，所述第一伸长光束与所述光轴偏离且定向为与第一观察平面和第二观察平面均相交。

在一些情况下，所述背光源还适于透射从第二光源组件接收的光，使之成为从所述输出区域发射的第二伸长光束，所述第二伸长光束同样与所述光轴偏离且定向为与第一观察平面和第二观察平面均相交。在一些情况下，所述光轴可以位于第一伸长光束与第二伸长光束之间。在一些情况下，所述第一光束和所述第二光束可以经定向，以允许观察者在以下两种情况下都能从设置在背光源前方的显示面板中观察到立体图像：当观察者的眼睛设置在第一观察平面内时，以及当观察者的眼睛设置在第二观察平面内时。在一些情况下，所述背光源可以包括光导，所述光导具有适于分别从第一光源组件和第二光源组件接收光的第一侧表面和第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面沿第一面内轴设置在所述光导的相对两端上。所述光导还可以具有相对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征。光重定向膜可以设置为从所述光导接收光。所述面内透镜轴可以不平行于所述第一面内轴，或所述面内棱镜轴可以不垂直于所述第一面内轴，或者以上两种情况均存在。

本专利申请还公开了适用于自动立体背光源的光重定向膜。所述膜可以具有互相正交的面内主轴(major axis)和面内次轴(minor axis)。所述膜还可以具有相对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征。所述面内透镜轴和所述面内棱镜轴中的至少一者可以既不垂直于所述主轴也不垂直于所述次轴。

在一些情况下，面内透镜轴可以平行于面内棱镜轴。在一些情况下，面内透镜轴可以设置成相对于主轴成角度θ，并且θ的大小可以在9度到81度的范围内，或者可以为约45度。本专利申请还公开了包括所公开光重定向膜中的任一者的自动立体背光源和显示器。

本发明还讨论了相关方法、系统和制品。

本专利申请的这些和其他方面从以下具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1a和图1b为包括背光源的三维自动立体显示装置的示意性侧视图，该显示装置能为左眼和右眼呈现不同的图像；

图2为示例性自动立体显示设备的示意性侧视图；

图3为光导的示意性透视图，其中以放大的方式示出了光导两个主表面上的示例性表面结构；

图3a和图3b示出了图3中光导的示意性侧视图；

图4a为光重定向膜的示意性剖视图；

图4b为另一个光重定向膜的示意性剖视图；

图5a为自动立体显示器的示意性分解图；

图5b和图5c为相对于显示器采用两种正交取向的观察者的示意性透视图；

图5d为自动立体背光源或显示器的光导或其他部件的示意性俯视图或前视图，图中绘有多条轴以说明结构化表面特征相对于光导中给定面内轴的不同潜在取向；

图6a为图5a中所示自动立体背光源所产生的典型光束的示意性锥光图；

图6b为可以由改进过的自动立体背光源产生的光束的示意性锥光图，其中一个或多个结构化表面特征已相对于图5a进行了重新定向；

图7a和图7b为采用卷筒形式的光学膜的透视图，所述光学膜按照不同的方式来转变（例如，切割），使从而得到的光学膜部件相对于光学膜部件的面内主轴和面内次轴具有不同的结构化表面取向；

图8a-1为锥光图，而图8a-2为当光导一侧上的光源组件通电时光导所产生的光束沿图8a-1中水平轴的对应强度图，并且图8b-1为锥光图，而图8b-2为图8a-1中的光束连同光导所产生的第二光束沿图8b-1中水平轴的对应强度图，所述第二光束是在光导相对侧上的第二光源组件也通电时产生的；

图9a-1和图9b-1、图10a-1和图10b-1、图11a-1和图11b-1、图12a-1和图12b-1、图13a-1和图13b-1、图14a-1和图14b-1、图15a-1和图15b-1以及图16a-1和图16b-1为多对锥光图，这些锥光图分别类似于图8a-1和图8b-1中的那些锥光图，但针对不同的自动立体光导配置或背光源配置；以及

图9a-2为沿图9a-1中的水平轴的强度图，图9b-2为沿图9b-1中的水平轴的强度图，图10a-2、图10b-2、图11a-2、图11b-2、图12a-2、图12b-2、图13a-2、图13b-2、图14a-2、图14b-2、图15a-2、图15b-2、图16a-2以及图16b-2依此类推。

在这些附图中，类似参考标号指代类似元件。

具体实施方式

首先描述自动立体系统和制品（例如，参看图1a到图4b），且暂不论述可以用于实现双取向立体观看（例如，在纵向和横向取向上的自动立体观看）的设计修改形式。此类修改形式稍后在此具体实施方式部分中公开，以图5a到图5d的描述开始。读者应理解，结合图1a到图4b论述的任何或所有设计特征都可以与本文其他地方论述的一个或多个修改形式结合使用，所述修改形式用于提供正交取向上的自动立体观看。此外，读者还应理解，本专利申请预期，本文所述的任何指定实施例的任何设计特征都可以与本文所述的任何其他实施例的任何设计特征相结合。

然后转到图1a和图1b，图中示出了背光型自动立体3D显示器110的一些典型部件和基本操作。简而言之，具有左眼LE和右眼RE的观察者观看显示器110，并借助该显示器的构造和操作来感知三维图像。为了便于说明，以笛卡尔x-y-z坐标系为背景示出了该显示器，但是读者应该理解这并未将本发明限制为（例如）标称的平面显示器、背光源或光导等。

显示器110包括液晶面板112，该液晶面板具有布置成矩阵的各个像素，该矩阵限定了面板的有源区或工作区，这些像素可由控制器（未示出）单独寻址。控制器向面板112发送控制信号，以在面板112的有源区中优选以彩色或RGB（红-绿-蓝）子像素格式形成任何所需图像。显示器110设有背光源（通常示为114），以使观察者可以看到图像。背光源114可以视为包括偏振器116、3D光重定向膜118、光导120、第一光源组件122、第二光源组件124以及后反射器126。根据系统要求和设计细节，可以省去这些部件中的一些部件，例如，后反射器126和/或偏振器116；而且按照系统设计者认为合适的想法，可以在系统中添加其他光管理膜或部件，例如，偏振膜（包括反射偏振膜）、镜膜、散射膜、多层光学膜、窗口膜、延迟膜、棱镜增亮膜以及其他微结构化或非微结构化的膜。另外，一些部件（例如，偏振器116和/或偏转膜118）可以视为面板112的一部分而不是背光源114的一部分，或者可以视为既不是背光源114的一部分，也不是面板112的一部分。

光导120是背光源114的关键部分。如图所示，光导具有第一主表面120a和第二主表面120b，以及第一侧表面120c和第二侧表面120d。光导通过侧表面120c、120d优选按顺序或以交替方式接收来自光源组件122、124的光，并使来自那些组件中每个组件的光都经过多次反射而在至少对应于面板112的工作区的光导扩展区上扩散开。当来自给定光源组件的光横穿光导长度时，所述光中的一些光从光导的前表面或顶部表面（主表面120a）中提取出来。这种提取的光通常高度倾斜，例如，在空气中测得亮度峰值在离法线方向（z轴）约70度处，或者亮度峰值通常处于50度到大于80度，或60度到大于80度的范围内。此高度倾斜的光被偏转膜118拦截，此偏转膜被微结构化，以对离开光导120的高度倾斜的光进行重新导向，从而将该光导向成更靠近系统光轴，即，更靠近z轴。

由于光导120的设计，源于组件124的光从图1a和图1b的角度在偏左方向（更靠近+y方向）以高度倾斜的角度离开光导的表面120a，而源于组件122的光从相同角度在偏右方向（更靠近-y方向）以高度倾斜的角度离开表面120a。偏转膜118经设计以将源于组件124的倾斜光重新导向到大体上对应于光线130a的方向，即，朝向观察者的右眼RE。同样，偏转膜118将源于组件122的倾斜光重新导向到大体上对应于光线132a的方向，即，朝向观察者的左眼LE。

图1a和图1b示出了处于两个不同时间点的显示器110。在图1a中，光源组件124通电（“开启”）而光源组件122未通电（即“关闭”），而在图1b中，光源组件122通电而光源组件124未通电。优选控制该显示器，使其在这两种照明状态之间交替。与此交替照明同步的是，控制器使面板112在组件124通电时显示右眼图像，而在组件122通电时显示左眼图像。右眼图像（以及组件124）与左眼图像（以及组件122）之间的快速同步切换（例如，切换频率为至少90Hz或100Hz或110Hz或120Hz或更高）使得观察者无需佩戴任何专用眼镜就能感知稳定的3D视频图像。

在显示器110的操作过程中，如果来自背光源的光在显示右眼图像时到达左眼LE，以及/或者如果来自背光源的光在显示左眼图像时到达右眼RE，会发生串扰。图1a中的光线130b和图1b中的光线132b示出了这种串扰，该串扰会降低3D观看体验。

示例性光导由聚合物或玻璃等合适的光透射材料构成。光导可以是相对刚性或柔性的，并且可以相对较薄（例如，采用膜的形式）或较厚。光导在平面图中（参看例如图5a、图5b和图5c）可以具有大体呈矩形的形状，但也可以使用非矩形形状。光导的后部或尾部主表面（参看图1a和图1b中的表面120b）优选成形为包括多个提取元件；诸如线性透镜特征或线性棱镜特征等特征是有用的。在将线性棱镜用于尾部主表面的情况下，这些线性棱镜中的每一者都可以在平行于侧表面120c、120d的方向上延伸，即，在平行于图中所示x轴的方向上延伸，但是也可以想到其他取向，如下文将进一步论述。线性棱镜特征使得后部主表面（参看表面120b）基本上对光进行重新导向（例如，反射、提取等），而前部主表面（参看表面120a）基本上透射光。在一些情况下，在后部主表面上或与之相邻的高度反射表面有助于通过前部主表面将光重新导向到背光源之外。前部主表面可以大体平坦，但优选通过光扩散元件进行结构化，所述光扩散元件例如透镜特征、棱镜特征或使光在垂直方向（即，在图2的x-z面内）扩散的类似特征。有关适用于自动立体背光源的光导的更多设计细节可见于美国专利7,210,836（Sasagawa等人）和美国专利申请公开案US2009/0316058（Huizinga等人）。还参考了美国专利申请公开案US2008/0084519（Brigham等人）。

示例性偏转膜具有结构化或有小平面的特征，这些特征位于该膜的两个主表面上。面向观察者的前部主表面可以包括线性透镜特征。面向光导的后部主表面可以包括线性棱镜特征。线性棱镜特征优选彼此平行，并且它们可以平行于该膜前部表面上的线性透镜特征，但其他取向也是可行的。在一些情况下，偏转膜可以进行定向，从而使得偏转膜的线性透镜特征和线性棱镜特征平行于光导后部主表面上的棱镜特征，但是替代取向被认为是有益的，并且在本文其他地方论述。偏转膜的透镜特征和棱镜特征被设计为使得光导前部主表面发射的高度倾斜的光转变成以适当角度发射的更偏轴向的光，使得观察者可以感知到显示图像的深度。示例性偏转膜的更多设计细节可见于以下文档中的一个或多个文档：美国专利7,210,836（Sasagawa等人）以及美国专利申请公开案US2005/0052750（King等人）、US2008/0084519（Brigham等人）和US2009/0316058（Huizinga等人）。

图2中示出了另一个自动立体显示器200。显示器200包括显示面板220（例如，液晶显示(LCD)面板）和经布置以向液晶显示面板220提供光的背光源230。显示面板220示为包括夹在两个面板或板220a、220c之间的液晶材料内部像素化层220b。背光源230包括一个或多个光导250、一个或多个右眼图像光源232（例如，固态光源）以及一个或多个左眼图像光源234（例如，固态光源）。第一光源232和第二光源234中的每一者都能在关闭状态与开启状态之间重复转变，在关闭状态期间，光源232、234不产生光输出或产生非常小的光输出，而在开启状态期间，光源232、234以人眼无法察觉的速率（例如，以每只眼睛至少30Hz的速率或优选地每只眼睛至少60Hz的速率）产生大量的光输出。

光源232、234可以是无机固态光源，例如，发光二极管(LED)或激光二极管，和/或可以是有机发光二极管(OLED)。光提取特征299（例如，棱镜、透镜特征、白点、雾度涂层和/或其他特征）可以设置在光导250的表面251、252中的一者或两者上。液晶显示面板220与光导250之间设置了如本文更详细描述的双面光偏转光学膜240。该双面光学膜240包括背离光导250定向的光学膜240表面上的透镜242（线性透镜结构）。透镜242中的每一者都与朝向光导250定向的光学膜240表面上的对应棱镜241（线性棱镜结构）对准。通常，可以（例如）通过选择会导致显示器200中的莫尔图案消失或减少的间距来确定透镜和棱镜的间距尺寸。也可以根据可制造性来确定透镜和棱镜的间距。因为LCD面板被制造为具有不同的像素间距，所以可为可取的是改变光学膜的间距来适应LCD面板的不同像素间距。自动立体光偏转光学膜240的有效间距范围为（例如）约10微米到约140微米。

显示器200可以具有任何可用的形状或配置。在许多实施例中，液晶显示面板220和/或光导250具有正方形或矩形形状。然而，在一些实施例中，液晶显示面板220和/或光导250可以具有四个以上侧面并且/或者具有弯曲形状。光导250的表面251、252可以大体平行，或者光导250可以为楔形。在一些情况下，可以使用具有对应光源的两个楔形光导。

同步驱动元件260电连接到右眼图像光源232、左眼图像光源234以及液晶显示面板220。当图像帧提供给液晶显示面板220以生成图像时，同步驱动元件260使右眼图像光源232与左眼图像光源234的启用和停用同步。图像可以是（例如）静止图像序列、视频流和/或经渲染的计算机图形。图像源270连接到同步驱动元件260并向液晶显示面板220提供图像帧（例如，右眼图像和左眼图像）。

液晶显示面板220可以是任何可用的透射型液晶显示面板。在许多实施例中，液晶显示面板220的帧响应时间小于16毫秒，或小于10毫秒，或小于5毫秒，或小于3毫秒。市售的具有适当的帧响应时间的透射型液晶显示面板包括（例如）东芝松下显示器(Toshiba Matsushita Display)(TMD)的光学补偿弯曲(OCB)型面板LTA090A220F（日本的东芝松下显示技术有限公司(Toshiba Matsushita Display Technology Co.,Ltd.,Japan)）。

光导250包括与右眼图像光源232相邻的第一光输入侧面231，以及与左眼图像光源234相邻的相对第二光输入侧面233。第一光导表面251在第一侧面231与第二侧面233之间延伸。与第一表面251相对的第二光导表面252在第一侧面231与第二侧面233之间延伸。光可以从光导250的表面251、252中的任一者反射或发射，但光通常从表面252发射并且从表面251反射。在许多实施例中，高反射表面在第一表面251上或与之相邻，这有助于将光重新导向为透过第二表面252出射。

在一些实施例中，第一光导表面251包括多个提取元件299，例如，棱镜、透镜特征、白点、雾度涂层和/或其他特征。提取特征的纵轴可以在与第一侧面231和第二侧面233大体平行或与双面光学膜240的棱镜和透镜大体平行的方向上延伸，或者提取特征可以按照其他角度来布置。

光源232、234可以是任何可用的光源，其中每个光源232、234的光输出可以按照（例如）每只眼至少30Hz或优选地每只眼60Hz或更高的速率从开启（光输出相对较高）调制到关闭（没有光输出或光输出可以忽略不计）。在许多实施例中，光源232、234为多个LED，例如NichiaNSSW020B（日本日亚化学工业有限公司(Nichia Chemical Industries,Ltd.,Japan)）。在一些实施例中，光源232、234包括多个激光二极管或OLED。光源232、234可以发射任何数量的可见光波长（例如，红光、蓝光和/或绿光），或者一定的波长范围或多种波长的组合，以产生（例如）白光。

光导250可以是单层光学透明材料，其光源与光导250的两个侧面均相邻，或者此光导可以是两层（或更多层）光学透明材料，其优先提取所需方向上的光，并且每一层都具有光源。

图像源270可以是能够提供图像帧（例如，右眼图像和左眼图像）的任何可用图像源，例如，视频源或计算机渲染图形源。在许多实施例中，视频源可以提供从50Hz至60Hz或从100Hz至120Hz或更高频率的图像帧。

计算机渲染图形源可以提供游戏内容、医学成像内容、计算机辅助设计内容等等。计算机渲染图形源可以包括图形处理单元，例如，NvidiaFX5200图形卡、Nvidia GeForce9750GTX图形卡或者用于移动解决方案，例如，膝上型计算机的Nvidia GeForce GO7900GS图形卡。计算机渲染图形源还可以包含适当的立体驱动软件，例如，OpenGL、DirectX或Nvidia专有的三维立体驱动程序。

图像源270可以提供视频内容。图像源可以包括图形处理单元，例如，Nvidia Quadro FX1400图形卡。视频源还可以包含适当的立体驱动软件，例如OpenGL、DirectX或Nvidia专有的三维立体驱动程序。

同步驱动元件260可以包括任何可用的驱动元件，该驱动元件可以使右眼图像光源232和左眼图像光源234的启用和停用（即，光输出调制）与以（例如）30Hz或优选地60赫兹或更高的频率提供给液晶显示面板220的图像帧同步，从而产生视频或经渲染的计算机图形。同步驱动元件260可以包括连接到定制光源驱动电子器件的视频接口，例如，Westar VP-7视频适配器（密苏里州圣查尔斯的威斯达显示技术公司(Westar DisplayTechnologies,Inc.,St.Charles,Missouri)。

图3示出可以适用于所公开背光源中的一些背光源的示例性光导312的示意性透视图。图中以放大的方式示出了光导312的两个主表面上的示例性表面结构，但结构化表面相对于光导边缘或边界的其他取向可以是有益的并且在本文其他地方论述。图3a和图3b示出了此光导的示意性侧视图。光导312包括：第一主表面312a，其中朝向显示面板和/或观察者从所述第一主表面提取光；第二主表面312b，其与第一主表面相对；以及侧表面312c、312d，所述侧表面可以用作左光束发射与右光束发射部分准直光源的光注入表面，如本文其他地方所论述。例如，一个光源组件可以沿侧表面312c设置，从而提供从光导312发射的左眼光束，并且类似组件可以沿侧表面312d设置，从而提供从光导312发射的右眼光束。

光导的尾部主表面312b优选采用加工、模制或其他方式来形成，以得到图3a最佳示出的棱镜结构310的线性阵列。这些棱镜结构经设计以反射沿着光导长度传播的光的适当部分，以使反射光可以通过一个或多个干涉光管理膜（例如，棱镜光重定向膜）从前部主表面312a折射到空气中并向前到达显示面板和/或观察者，而且使此类反射光沿着光导长度相对均匀地从前部主表面提取出来。表面312b可以涂有反射膜，例如铝，或者可以没有此类反射涂层。在不存在任何此类反射涂层的情况下，单独的后反射器可以设置成靠近表面312b，以反射穿过光导向下传播的所有光，以使此类光反射回光导中并穿过光导。优选地，棱镜结构具有相对于光导的总厚度而言较浅的深度311，以及相对于光导的长度而言较小的宽度313。光导可以由任何透明的光学材料制成，优选为散射较低的光学材料，例如，丙烯酸类聚合物，如Spartech Polycast材料。在一个示例性实施例中，光导可以由单元浇铸(cell-cast)型丙烯酸等丙烯酸材料制成，而且总厚度可以为1.4mm且沿着y轴的长度可以为140mm；而且棱镜的深度311可以为2.9微米且宽度313可以为81.6微米，对应于约172度的棱镜顶角。读者应理解，这些值仅仅是示例性的，并且不应理解为限制性的。

光导的前部主表面312a优选采用加工、模制或其他方式来形成，以得到透镜结构320的线性阵列，所述透镜结构彼此平行并且平行于面内透镜轴，例如y轴。另一方面，棱镜结构310可以彼此平行并且平行于面内棱镜轴，例如x轴，棱镜结构310沿所述x轴延伸。这些透镜结构可以经成形和定向以增强穿过前部主表面从光导射出的光沿x轴的角扩散，并且如果需要，可以限制从前部主表面反射而保留在光导中的光沿x轴的空间扩散。在一些情况下，透镜结构320可以具有相对于光导的总厚度而言较浅的深度321，以及相对于光导的宽度而言较小的宽度323。在一些情况下，如图3b所示，透镜结构可以相对较强地弯曲，而在其他情况下可以较轻地弯曲。在一个实施例中，光导可以由单元浇铸型丙烯酸制成，总厚度可以为0.76mm，沿y轴的长度可以为141mm并且沿x轴的宽度可以为66mm；例如，透镜结构320的半径可以为35.6微米，深度321可以为32.8微米并且宽度323可以为72.6mm。在此实施例中，棱镜结构310的深度311可以为2.9微米，宽度313可以为81.6微米，并且棱镜顶角可以为约172度。同样，读者应理解，这些值仅仅是示例性的，并且不应理解为限制性的。

在图4a中，示出了用于自动立体显示系统的示例性3D光重定向膜400。膜400包括幅材410基底，所述基底具有相对的第一表面420和第二表面430。第一表面420和第二表面430分别包括第一微复制结构425和第二微复制结构435。第一微复制结构425包括多个弧形特征426，这些弧形特征在所示实施例中是有效直径为约142微米的圆柱形透镜，但也可以使用其他直径。第二微复制结构435包括多个锯齿形或锥形棱镜特征436。

在所示的实例中，第一特征426和第二特征436具有相同的间距或重复周期P，例如，第一特征的周期可以为约150微米，而第二特征的重复周期可以与之相同。通常，第一特征和第二特征的周期之比为整数比（或反比），但其他组合也是可以的。所示的特征在幅材纵向方向的长度不定。

在所示的实例中，相对的微复制特征426、436相配合，以形成多个透镜特征440。在所示的实例实施例中，透镜特征440为双凸透镜。因为每个透镜特征440的性能都取决于形成每个透镜的相对特征429、439的对齐度，所以将透镜特征精确对齐或对准可以是优选的。

任选地，膜400还可以包括第一基体区域427和第二基体区域437。基体区域定义为基底表面420、430与每个相应特征的底部（即，谷部428、438）之间的材料。在透镜侧上，第一基体区域428可以为至少约10微米，而在棱镜侧上，第二基体区域438可以为至少约25微米。基体区域能帮助特征与幅材进行良好的粘结，并且还可以提高复制的保真性。

可以使用在幅材的相对表面上制备精确对齐的微复制结构的设备和方法来制备膜400，所述设备和方法在美国专利7,224,529（King等人）中有详细描述。膜400的一个实施例是使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的幅材来制备的，此膜的厚度为0.0049英寸。也可以使用其他幅材材料，例如，聚碳酸酯。

在图4b中，示出了适用于自动立体显示系统的另一个3D光重定向膜450。一组圆柱形透镜454形成于膜450的一侧，并且一组三角状棱镜452形成于另一侧。在此实施例中，刻意将棱镜452的中心至中心间隔或间距制成大于圆柱形透镜的间距，使得从每个棱镜顶点拉至每个对应圆柱形透镜的中心的中心线456都在膜450上方的指定空间区域聚集或相交。例如，所述指定区域可以是膜450中心部分或相关显示器的上方或前方20cm至100cm的区域。如图4a所示的光重定向膜的更多细节可以见于日本专利公开案JP2005-266293（Akimasa等人）。

其他3D光重定向膜设计在2009年12月21日提交的共同转让的第12/643,503号美国专利申请“Optical Films Enabling Autostereoscopy”（实现自动立体显示的光学膜）中有所描述。除了其他方面之外，本专利申请还公开了双面光学膜，所述双面光学膜包括设置在光学膜的第一表面上的所谓“圆柱形”透镜，以及设置在光学膜的第二表面上的棱镜，其中第一表面上的每个透镜都与第二表面上的一个棱镜对准。本专利申请还公开了双面光学膜，所述双面光学膜包括设置在光学膜的第一表面上的透镜，以及设置在光学膜的第二表面上的棱镜，其中第一表面上的透镜的旋转随其在第一表面的位置而变化，并且第一表面上的每个透镜都与第二表面上的一个棱镜对准。

在一些情况下，本文所公开的3D光重定向膜和/或显示器或背光源或者它们的部件可以包含至少一个纳米空隙层。纳米空隙层可以包括分散在粘合剂中的多个互连空隙或空隙网络。多个空隙或空隙网中的至少一些空隙可以通过中空隧道或中空隧道状通道彼此连接。这些空隙可以占据层体积中相当大的一部分，但单独地具有足够小的大小，以使纳米空隙层的光学表现类似于具有极低折射率（例如，小于1.35或小于1.3）的材料。在一些情况下，纳米空隙层可以表现出（例如）1.15到1.35或1.15到1.3的范围内的折射率。纳米空隙层可以具有至少一个微结构化主表面，即，经刻意定制以得到具有突起特征的不光滑或不平整表面，所述突起特征的至少一个维度小于1毫米，并且在一些情况下，所述至少一个维度可以在50纳米到500微米的范围内。本文参考2010年10月20日提交的待审美国专利申请12/908,801“Microreplicated Film for Attachment to AutostereoscopicDisplay Components”（用于连接到自动立体显示部件的微复制膜）。

在图5a中，示出了自动立体显示器510的三个主部件的分解透视图：光导512、3D光重定向膜520以及显示面板530。光导512具有经成形以提供多个线性透镜结构514的前部结构化表面512a，所述线性透镜结构彼此平行并且平行于第一面内透镜轴，在这种情况下，所述第一面内透镜轴对应于坐标系中的y轴。光导512具有经成形以提供多个线性棱镜结构516的尾部结构化表面512b，所述线性棱镜结构彼此平行并且平行于第一面内棱镜轴，在这种情况下，所述第一面内棱镜轴对应于坐标系中的x轴。光导512还具有四个侧表面，包括相对的侧表面512c、512d。光源组件通常放置在这些侧表面处，一个与侧表面512c相邻，而另一个与侧表面512d相邻。因此，光源组件沿一条面内轴放置在光导（或背光源，光导为该背光源的一部分）的相对两端处，在这种情况下，所述面内轴对应于坐标系中的y轴或光导512的主轴。

3D光重定向膜520具有经成形以提供多个线性透镜结构524的前部结构化表面520a，所述线性透镜结构彼此平行并且平行于第二面内透镜轴，在这种情况下，所述第二面内透镜轴对应于坐标系中的x轴。膜520还具有经成形以提供多个线性棱镜结构526的尾部结构化表面520b，所述线性VLAN对话控制部、及停止处理部。起动命令控制部发送应答信号，该应答信号包含VLAN器件的地址信息，该VLAN器件是指，作为在接收到VLAN小组的起动指示的情况下能够起动的VLAN客户终端的VLAN器件。VLAN对话控制部，基于对话信息在第1中继服务器与第2中继服务器之间建立作为VLAN对话的集线器对话，在第1中继服务器或第2中继服务器与连接于第1中继服务器或第2中继服务器的VLAN器件之间建立作为VLAN对话的器件对话。停止处理部通知VLAN器件的停止。

与第1中继服务器连接的一个以上的客户终端及与第2中继服务器连接的一个以上的客户终端还具有：虚拟地址控制部，基于应答信号制作与VLAN器件有关的虚拟地址信息，并将虚拟地址信息发送至VLAN器件。

在此当在二个以上的VLAN器件问利用虚拟地址信息及VLAN对话正在通信期间，如果停止处理部通知VLAN器件的停止，则虚拟地址控制部，从虚拟地址信息中删除被通知了停止的VLAN器件，VLAN对话建立部将与被通知了停止的VLAN器件有关的VLAN对话关闭。

在此，能够使在处于起动状态的VLAN小组内发生的VLAN器件的动作停止快速地反映到VLAN对话中。

可以是，当第1中继服务器或第2中继服务器的动作在二个以上的VLAN器件利用虚拟地址信息及VLAN对话正在通信期间停止了的情况下，停止处理部通知停止了的连接于第1中继服务器的一个以上的VLAN器件或连接于第2中继服务器的一个以上的VLAN器件的停止。

可以是，停止处理部，判断除了被通知了停止的VLAN器件以外并起动状态的VLAN器件的数目，处于起动状态的VLAN器件的数目为一个以下的情况下，VLAN对话建立部进行在VLAN小组内建立的全部的VLAN对话。

虚拟地址信息可以包含对VLAN器件赋予的虚拟IP地址及虚拟MAC地址。

者546的略高于或略低于视线高度的位置，或者在任何情况下，右眼光束不再主要被使用者的右眼所感知，并且左眼光束不再主要被使用者的左眼所感知。

已发现，有可能构造出可以在显示器横向和纵向取向上实现良好立体观看的自动立体显示器以及用于该显示器的背光源。更一般地说，已发现，有可能构造出可以在两个正交的显示器取向上实现良好立体观看的自动立体显示器和背光源。已发现，此类双取向自动立体背光源和显示器的制造方法可以是，与图5a所示的一个或多个结构化表面的取向相比，改变所述一个或多个结构化表面的取向。结构化表面取向上的此类改变将结合图5d来描述，所述改变还可以表征为给定结构化表面围绕显示器的光轴进行旋转。

图5d是自动立体背光源或显示器的光导512或其他部件的示意性俯视图或前视图，图中绘有多条轴以说明结构化表面特征相对于光导的给定面内轴的不同潜在取向。结合图5a可以了解到，右眼和左眼光源组件（例如，组件508c、508d）分别设置在光导的侧表面512c、512d处，位于光导面内轴（例如，图5d中所示的轴550）的相对两端。通过以此方式设置光源，3D膜520的透镜结构524和棱镜结构526以及光导的棱镜结构516均定向为彼此平行且垂直于面内轴550（且平行于光导的次轴，例如，图5d中的轴552）。另一方面，光导的透镜结构514均定向为彼此平行且平行于面内轴550。

通过改变显示器的一个或多个结构化表面的取向，可以产生在两个正交取向上支持立体观看的右眼光束和左眼光束。给定结构化表面的方向或取向可以由面内轴来指定，所述面内轴对应于结构化表面的特征对齐时所沿的方向。例如，包括平行线性棱镜结构的结构化表面的取向可以通过与所述线性棱镜结构平行的面内棱镜轴来表征。类似地，包括平行线性透镜结构的结构化表面的取向可以通过与所述线性透镜结构平行的面内透镜轴来表征。通常，图5d所示的面内轴550、552、554、556中的每一者或任何其他面内轴都可以表示给定结构化表面的取向。

可以选择采用至少两种替代方式来描述给定结构化表面的取向。在第一种方法中，结构化表面的取向可以通过该结构化表面相对于图5a所示的标准或基准配置的对应结构化表面进行的旋转来描述。逆时针旋转（从使用者的角度来观看）可以指定为正，而顺时针旋转（从同一角度来观看）可以指定为负。在替代方法中，结构化表面的取向可以通过该结构化表面相对于指定的固定面内轴所成的角度来描述，所述指定的固定面内轴可以被选作相对的光源对齐时所沿的轴。例如，如果光源组件设置在图5d所示的位置508c、508d，那么结构化表面特征（例如，面内透镜轴或面内棱镜轴）与面内轴550之间的角度θ可以用于表征各个结构化表面的取向。例如，面内轴554与轴550成角度θ1，而面内轴556与轴550成角度θ2。注意，形成角度测量基线的固定面内轴可以是光导或3D膜的主轴或次轴。例如，如果光源组件设置在图5d所示的位置508e、508f而非位置508c、508d，那么形成角度测量基线的固定面内轴可以是次轴552。在一些情况下，显示器或背光源可以包括位于所有四个位置508c、508d、508e、508f的光源组件，在这种情况下，可以选择轴550或轴552中的任一者作为角度测量基线。此外，显示器或背光源的可用区可以具有正方形形状，所述正方形形状没有主面内维度或次面内维度。在这种情况下，正方形的两条主要的正交面内轴中的任一者都可以随意被指定为主轴，而另一条轴被指定为次轴。

已发现，通过相对于图5a中所示的一个或多个结构化表面的取向来合理地旋转这些结构化表面，背光源和/或显示器可以产生允许使用者在两个正交取向上观察到立体图像的右眼输出光束和左眼输出光束。根据所述光束随传播方向变化的强度分布，例如通过描绘由极角和方位角所限定的球坐标系中的强度分布来伸长所述光束。所述伸长光束还从背光源的光轴错开，并且每束伸长光束都倾斜或以其他方式定向为与第一观察平面以及垂直于第一观察平面的第二观察平面相交，所述第一观察平面由光轴以及光源设置时所沿的面内轴来限定。就这一点而言，参考图6a和图6b。

图6a是图5a所示的自动立体显示器510和相关背光源所产生的典型右眼光束610和左眼光束612的示意性锥光图。锥光图上的给定点对应于所发射的光的给定方向，或对应于用于观察或测量此类光的给定观察方向。（除非另有说明，否则在背光源或显示器的输出区域的中心进行此类观察或测量。）锥光图的中心对应于与背光源的输出表面垂直的方向，即，背光源的光轴（参考图5a，光轴是平行于z轴但从部件512、520和530的矩形工作区的中心穿过的轴）。从中心向外扩展的同心圆表示相对于光轴成20度、40度、60度和80度的极角。锥光图的水平轴对应于图5a中的y-z平面，或者更准确地说，该水平轴是包含背光源的光轴并且穿过背光源的两个相对光源组件的平面。锥光图的垂直轴对应于图5a中的x-z平面，或者更准确地说，该水平轴是包含背光源的光轴的平面，并且该平面垂直于与所述水平轴相关的平面。

因此，在图6a中可以看到，当其中一个光源通电时，图5a中的显示器和背光源产生细长的右眼光束610。当相对的光源通电时，产生细长的左眼光束612。这两个光束与光轴偏离，设置在光轴的相对侧上，并且基本上不重叠。当观察者位于在显示器的前方以使得观察者的右眼和左眼（分别用点615a、615b来表示）设置在y-z面内时，观察者的眼睛与相应光源所产生的光束恰好对齐，因而观察者能够从显示器中观看到立体图像。然而，如果观察者、显示器或这两者相对于彼此旋转以使得观察者的眼睛设置在y-z面内，那么显示器所发射的右眼光束和左眼光束将到达观察者的略高于或略低于视线高度的位置，或者在任何情况下，右眼光束不再主要被使用者的右眼所感知，并且左眼光束不再主要被使用者的左眼所感知，因此观察者不能够再从显示器中观看立体图像。

图6b以示意性或代表性的方式示出了光输出的改变，这种改变能够通过以下方式来实现：相对于一个或多个结构化表面在图5a中的取向，修改所述一个或多个结构化表面的取向。下文将结合多个实例来进一步论述此类修改或改变过的取向。出于图6b的目的，仅需注意，背光源所发射的右眼光束和左眼光束已修改为右眼光束620和左眼光束622。这些光束并不仅仅与光轴偏离而且随传播方向的变化而伸长，它们还相对于图6a中的光束进行旋转，以使光束620、622中的每一者都与x-z观察平面和y-z观察平面相交。这种独特的布置使得观察者能够在两个正交取向上观看立体图像。在一种取向中，观察者的眼睛（用点615a、615b来表示）设置在y-z面内。在此取向中，观察者的右眼615a与右眼光束620恰好对齐，而观察者的左眼615b与左眼光束622恰好对齐。在正交取向中，观察者的眼睛（现在用点615c、615d来表示）设置在x-z面内。注意，在此取向中，观察者的右眼615c同样与右眼光束620恰好对齐，而观察者的左眼615d同样与左眼光束622恰好对齐。因此，图6b所表示的系统允许观察者在显示器的两个正交取向（例如，横向和纵向）中的每个取向上观看立体图像。

在一些情况下，立体背光源的给定3D光重定向膜和/或给定光导可以使用生产卷筒形式制品的连续工艺来制成，如图7a中的制品710所示。制品710具有长轴712，该长轴对应于幅材纵向方向或用于制成该制品的生产线的加工轴。制品710上可以形成有结构化表面，例如，线性透镜结构化表面和线性棱镜结构化表面。出于图7a和图7b的目的，假设此类表面定向为平行于或垂直于制品710的长轴712。换句话说，线性透镜结构化表面的透镜特征各自平行于面内透镜轴延伸，而线性棱镜结构化表面的棱镜特征各自平行于面内棱镜轴延伸，并且透镜轴平行于或垂直于长轴712，而棱镜轴也可以平行于或垂直于长轴712。如果此类制品710用于生产图5a中的光重定向膜520或图5a中的光导512，那么卷筒将转变或切割成矩形片段(piece)714a，所述矩形片段的主轴和次轴平行于或垂直于长轴712。此类片段714a的多个结构化表面定向为平行于或垂直于该片段的主轴（或次轴）。为了改变结构化表面相对于所述片段的主轴（或次轴）的取向，制品710可以按照一个偏角进行转变或切割，以生产出片段714b。不同于片段714a，片段714b的主轴和次轴并不平行于或垂直于长轴712，而是设置成与该长轴成一定倾斜角。因此，片段714b的结构化表面将定向成相对于该片段的主轴（或次轴）成一定倾斜角。

在制品710为光重定向膜卷筒的情况下，所述膜的相对侧上可以具有第一结构化表面和第二结构化表面，第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，而第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征。此膜的矩形片段可以按照一定偏角进行切割，如图7b所示，从而使面内透镜轴和面内棱镜轴中的至少一者既不垂直于该矩形的主轴也不垂直于该矩形的次轴。在一些情况下，面内透镜轴可以平行于面内棱镜轴。在一些情况下，面内透镜轴可以设置成相对于该矩形的主轴（或次轴）成角度θ，并且θ的大小可以在9度到81度的范围内，或者可以为约45度。

实例

构造出多种示例性背光源，并且测量这些背光源的输出。背光源将不同的取向用于多种结构化表面，例如，光重定向膜上的透镜和棱镜结构化表面，以及边缘照明式光导上的透镜和棱镜结构化表面。在一些情况下，省去了光重定向膜，因此可以估计出光导自身的输出。

在每种情况下，光导的制造方式为：采用0.95mm厚的丙烯酸片段（折射率为1.49），将棱镜结构化表面膜（由折射率为1.57的PET构成，并且总厚度为0.020mm）层合在光导的一侧上，并且将透镜结构化表面膜（由折射率为1.57的PET构成，并且总厚度为0.020mm）层合在另一侧上，层合过程是用光学透明粘结剂进行的。光导大体呈矩形，面内主轴和面内次轴的长度分别为约79mm和43mm。光重定向膜采用双面连续浇铸和固化工艺来制造，并由PET构成且总厚度为约0.011mm。光重定向膜的矩形片段是从较大的样品中切割而来的，并且切割偏角经选择以获得结构化表面特征相对于光重定向膜片段的主轴或次轴的给定取向。光重定向膜的矩形形状和面内维度名义上与光导相同。光重定向膜与光导之间存在较小的空气间隙。

光源组件被放置成与光导的较短侧表面相邻，并且这些侧表面大体上平坦且光滑以实现有效的光注入。由八个Nichia206LED组成的每个光源组件被焊接到薄型柔性电路。这些光源组件可以独立通电。对输出的测量是用锥光相机系统(conoscopic camera system)来进行的。相机沿背光源的中心轴设置，与背光源相距约1mm。

针对以下两种操作条件来测量每个实施例的输出：（a）只有位于光导一个末端上的光源组件通电，以及（b）位于光导两个末端上的光源组件均通电。这些条件能够允许估计出从背光源中心发射的右眼光束和左眼光束。针对每个背光源和每种操作条件，将测得的输出描绘成强度的锥光图，其中该图的中心对应于背光源的光轴（垂直于背光源的输出表面并且穿过矩形输出区域的中心），水平轴对应于图5a中的y-z平面（或者更准确地说，对应于含有光轴且平行于y-z平面的平面），并且垂直轴对应于图5a中的x-z轴（或者更准确地说，对应于含有光轴且平行于x-z平面的平面）。锥光图的中心表示0度的极角，并且从中心向外扩展的同心圆表示20度、40度、60度和80度的极角。每幅图中的锥光图附有与锥光图的水平轴相关的面内的强度-极角图。

下文中的表1列出了用于结构化实例中的各种结构化表面的取向，此处参考图5a和图5b。出于该表的目的，光导的下部（棱镜）结构化表面（对应于图5a中的表面512b）称为表面D，光导的上部（透镜）结构化表面（对应于图5a中的表面512a）称为表面C，光重定向膜的下部（棱镜）结构化表面（对应于图5a中的表面520b）称为表面B，且光重定向膜的上部（透镜）结构化表面（对应于图5a中的表面520a）称为表面A。出于该表的目的，相对于图5a所示的对应结构化表面，给定结构化表面（及其特征）绕z轴进行的逆时针旋转被视作正，而顺时针旋转被视作负，这也参考图5d所示的旋转角度规定。为了消除与给定结构化表面的取向相关的任何不定性，该表还在括号中列出了每个结构化表面的特征相对于给定的固定轴所成的角度，其中所述固定轴是将两个相对的光源连接起来的轴（在这些实例中，这些光源设置在光导的短末端处，参看图5d中的元件508c和508d，因此测量括号中的角度所根据的固定轴是对应于图5d中主轴550的轴）。

例如，参看下文中的表1，图10a-1（沿水平轴的对应强度图在图10a-2中示出）和图10b-1（沿水平轴的对应强度图在图10b-2中示出）对应于一个实例，在该实例中：光重定向膜的上部透镜结构化表面（表面A）相对于图5a中的表面520a的取向顺时针旋转45度（-45度），使得该表面上的每个扩展透镜特征定向为相对于固定轴（参看图5d中的轴550）逆时针成45度角；光重定向膜的下部棱镜结构化表面（表面B）相对于图5a中的表面520b的取向顺时针旋转45度（-45度），使得该表面上的每个扩展棱镜特征定向为相对于固定轴（参看图5d中的轴550）逆时针成45度角；光导的上部透镜结构化表面（表面C）相对于图5a中的表面512a的取向旋转0度，使得该表面上的每个扩展透镜特征定向为相对于固定轴（参看图5d中的轴550）成0度角（即，平行）；以及光导的下部棱镜结构化表面（表面D）相对于图5a中的表面512b的取向旋转0度，使得该表面上的每个扩展棱镜特征定向为相对于固定轴（参看图5d中的轴550）成90度角（即，垂直）。图10a-1示出了此装置在只有一个光源组件通电时的输出，而图10b-1示出了两个光源组件均通电时的输出。

除非另有说明，否则这些表面和部件具有以下特性：

·表面A的间距为46微米，曲率半径为31.7微米；

·表面B的间距为46微米，棱镜顶角为30度；

·表面C的间距为72.6微米，曲率半径为35.6微米；以及

·表面D的间距为81.6微米，棱镜顶角为172度。

表1

图8a-1和图8b-1（及其对应强度图8a-2、图8b-2）示出了当使用图5a中的结构化表面取向时仅由光导（没有光重定向膜）发射的高度倾斜的输出光，而图9a-1和图9b-1（及其对应强度图9a-2、图9b-2）示出了当添加光重定向膜且同样使用图5a中所示结构化表面取向时该装置所发射的右眼光束和左眼光束。其余图示出了当这些结构化表面中的不同表面相对于图5a中所示的相应取向旋转时测得的输出光。从表1中可以看到，与图8a-1和图8b-1、图11a-1和图11b-1或图16a-1和图16b-1相关的实施例中没有使用光重定向膜。

对于图12a-1和图12b-1以及图13a-1和图13b-1的实施例而言，位于光导顶部的结构化表面上的线性透镜特征相对于其他实施例进行略微修改，使得这些线性透镜特征是非球面的，即，具有可变的曲率半径而非35.6微米的恒定曲率半径。对于图16a-1和图16b-1（及其对应强度图16a-2、图16b-2）的实施例而言，位于光导底部的结构化表面上的线性棱镜相对于其他实施例进行略微修改，使得这些线性棱镜的棱镜顶角为176度而非172度。

通过检查各图，可以看到，至少图12a-1和图12b-1、图13a-1和图13b-1、图14a-1和图14b-1以及图15a-1和图15b-1的实施例成功地产生了右眼光束和左眼光束，这些光束细长并与背光源的光轴偏离，并且每个光束都定向成与x-z和y-z观察平面相交，使得可以在横向取向和纵向取向上实现立体观看，而不必改变光源组件的放置，即，针对两种取向使用同一光源组件便可实现立体观看。图10a-1和图10b-1的实施例也可以用于提供双取向立体观看，但是该实施例中靠近光轴的光束亮度极低。

我们发现，有益（但并非必需）的是，使位于光重定向膜相对侧上的结构化表面的相对取向保持相同，使得这些结构化表面定向为彼此平行，但相对于其在图5a中的取向（且相对于光导）而言，使这些结构化表面旋转约45度。这些实例的一个惊人结果是，在将光导后侧上的棱镜结构化表面相对于其在图5a中的取向旋转90度（并且维持同一棱镜顶角）的过程中，观察到有益效果，与棱镜结构化表面的0度或45度旋转相比，该有益结果产生所需的立体凸起位置并提高亮度。

将光导的棱镜和透镜结构化表面在同一方向上一起旋转45度也产生了非常理想的结果。我们发现，如果棱镜的顶角增大，例如，从172度增大到176度，那么这种配置的作用最佳。这样，减小光导棱镜结构化表面上的棱镜顶角就会降低每单位光路长度的提取光量，从而能在给定显示器中观察到最佳的亮度均匀度。注意，当光导另一结构化表面上的透镜特征的取向从水平取向旋转时，即，当光导的透镜结构化表面相对于其在图5a中的取向旋转时，这些透镜特征的光提取特性不可以忽略。来自透镜结构化表面的光提取可以通过改变光导的棱镜结构化表面的设计特征来补偿或弥补，以便使光导提供所需的提取特性。获得光导的峰值亮度和效率的方式为，使3D光重定向膜（相对于其在图5a中的取向）旋转，旋转量等于光导所输出的光束的峰值亮度的旋转（通过将（例如）图16b-1与图8b-1进行比较，可以看到此类旋转）。光束的这种旋转通常小于光导的棱镜和透镜特征的物理旋转，并且在棱镜和透镜特征旋转45度时，光束的这种旋转大约为27度。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值都应当理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则本说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而改变。每个数值参数并不旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应该根据所记录的有效数位的数目和通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然本发明的大致范围中列出的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述具体实例中列出来说，其记录尽可能地精确并合理。然而，任何数值可以包含与测试或测量限制相关的误差。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域内的技术人员将显而易见，而且应当理解，本发明不限于本文所列出的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当假设，所公开的一个实施例的特征也可应用于所公开的所有其他实施例。还应当理解，本文引用的所有美国专利、专利申请公开案和其他专利和非专利文档均在不与上述公开内容相抵触的情况下以引用方式并入。

Claims (10)

1.一种适用于自动立体显示器的背光源，所述背光源包括光导和设置为从所述光导接收光的光重定向膜，其特征在于

所述光导具有适于从相应的第一光源和第二光源接收光的第一侧表面和第二侧表面，所述第一侧表面和所述第二侧表面设置在所述光导的第一面内轴的相对两端上，所述光导还具有相对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面包括各自平行于面内透镜轴延伸的透镜特征，并且所述第二结构化表面包括各自平行于面内棱镜轴延伸的棱镜特征；以及

所述面内透镜轴不平行于所述第一面内轴，或所述面内棱镜轴不垂直于所述第一面内轴，或者以上两种情况均存在。

2.根据权利要求1所述的背光源，其中所述面内透镜轴设置成相对于所述第一面内轴成角度θ，并且θ的大小在23度到67度的范围内。

3.根据权利要求2所述的背光源，其中θ的大小为45度。

4.根据权利要求1所述的背光源，其中所述面内棱镜轴设置成相对于所述第一面内轴成角度θ，并且θ的大小在0度到45度的范围内。

5.根据权利要求4所述的背光源，其中θ的大小为0度。

6.根据权利要求4所述的背光源，其中θ的大小为45度。

7.根据权利要求1所述的背光源，其中所述面内透镜轴不垂直于所述面内棱镜轴。

8.根据权利要求7所述的背光源，其中所述面内透镜轴设置成相对于所述面内棱镜轴成角度θ，并且θ的大小在45度到81度的范围内。

9.根据权利要求8所述的背光源，其中θ的大小为45度。

10.根据权利要求8所述的背光源，其中θ的大小在65度到70度的范围内。