CN108604019A - 基于多波束元件的背光和使用该背光的显示器 - Google Patents

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Abstract

多视图背光和多视图显示器采用多波束元件，该多波束元件被配置为提供具有与多视图显示器的不同视图方向对应的不同主角方向的多个光束。该显示器包括包含子像素的多视图像素。多波束元件的尺寸与多视图显示器的多视图像素中的子像素的尺寸是可比的。

Description

基于多波束元件的背光和使用该背光的显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年1月30日提交的序列号为62/289,237的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全文并入于此。
关于联邦政府资助研究或开发的声明
N/A
背景技术
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介质。最常采用的电子显示器包括阴极射线管(CRT)、等离子显示面板(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)。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制另一源提供的光的显示器)。有源显示器最明显的示例是CRT、PDP和OLED/AMOLED。在考虑所发射的光时通常被分类为无源显示器是LCD和EP显示器。无源显示器虽然经常显示出有吸引力的性能特征，包括但不限于固有的低功耗，考虑到缺乏发光能力，在许多实际应用中可能会发现其使用有限。
为了克服无源显示器与发射的光相关联的限制，许多无源显示器被耦合到外部光源。耦合光源可以允许这些原本的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(通常是面板背光)，其放置在原本的无源显示器的后面以照亮无源显示器。例如，背光可以耦合到LCD或EP显示器。背光发射通过LCD或EP显示器的光。发射的光由LCD或EP显示器调制，并且调制的光然后依次从LCD或EP显示器发射。通常背光被配置为发射白光。然后使用彩色滤光片将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，彩色滤光片可以放置在LCD或EP显示器的输出端(较不常用)或背光与LCD或EP显示器之间。
附图说明
根据在本文中描述的原理的示例和实施例的各种特征可以通过参考以下结合附图的详细描述而更容易理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与在本文中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。
图1B示出了根据与在本文中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。
图2示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面图。
图3A示出了根据与在本文中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。
图3B示出了根据与在本文中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。
图3C示出了根据与在本文中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。
图4A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的包括多波束元件的多视图背光的一部分的横截面图。
图4B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件的多视图背光的一部分的横截面图。
图5A示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件的多视图背光的一部分的横截面图。
图5B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件的多视图背光的一部分的横截面图。
图6示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件的多视图背光的一部分的横截面图。
图7示出了根据与在本文中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。
图8示出了根据与在本文中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。
某些示例和实施例具有除了以上参考的附图中所示的特征之外并且代替以上参考的附图中所示的特征中的一个的其它特征。下面参照上面参考的附图详细描述这些和其它特征。
具体实施方式
根据在本文中描述的原理的示例和实施例提供了应用于多视图显示器的多视图或三维(3D)显示器和多视图背光。具体地，与在本文中描述的原理一致的实施例提供了采用多波束元件的多视图背光，该多波束元件被配置为提供具有多个不同主角方向的光束。而且，根据各种实施例，多波束元件相对于多视图显示器中的多视图像素的子像素被调整尺寸，并且还可以以对应于多视图显示器中的多视图像素的间隔的方式彼此间隔开。根据各种实施例，由多视图背光的多波束元件提供的光束的不同主角方向对应于多视图显示器的各种不同视图的不同方向，根据各种实施例。
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示出了根据与在本文中描述的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以显示要被观看的多视图图像。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被示出为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同的视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被示出为阴影的多边形框；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。注意，尽管在图1A中将不同视图14示出为位于屏幕上方，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中的相应的一个观看多视图显示器10。
根据在本文中的定义，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。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“方位角分量”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)。图1B示出了根据与在本文中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(例如，图1A中的视图方向16)的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据在本文中的定义，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光线。图1B还示出了原点O的光束(或视图方向)点。
此外，在本文中，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差异的多个视图。另外，在本文中术语“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)，根据在本文中的定义。这样，在本文中采用的“多视图显示器”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，但是根据在本文中的定义，可以通过仅选择多视图视图中的两个来同时观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以被作为立体图像对观看(例如，在多视图显示器上)。
“多视图像素”在本文中被定义为表示多视图显示器的类似的多个不同视图中的每一个中的“视图”像素的一组子像素。具体地，多视图像素可以具有与多视图图像的每个不同视图中的视图像素对应的或表示多视图图像的每个不同视图中的视图像素的各个子像素。此外，根据在本文中的定义，多视图像素的子像素是所谓的“定向像素”，其中每个子像素与不同视图中的对应的一个的预定视图方向相关联。进一步，根据各种示例和实施例，由多视图像素的子像素表示的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等效的或至少基本类似的位置或坐标。例如，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个中的{x1，y1}处的视图像素的各个子像素，而第二多视图像素可具有对应于位于不同视图中的每一个中的{x2，y2}处的视图像素的各个子像素等。
在一些实施例中，多视图像素中的子像素的数量可以等于多视图显示器的视图的数量。例如，多视图像素可以提供与具有64个不同视图的多视图显示器相关联的六十四(64)个子像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供八乘四视图阵列(即，32个视图)，并且多视图像素可以包括三十二32个子像素(即，对于每个视图一个)。另外，例如，每个不同的子像素可具有对应于与64个不同视图对应的视图方向中的不同的一个的关联方向(例如，光束主角方向)。进一步，根据一些实施例，多视图显示器中的多视图像素的数量可以基本上等于多视图显示器视图中的“视图”像素(即，组成所选视图的像素)的数量。例如，如果视图包括六百四十乘四百八十个视图像素(即，640×480视图分辨率)，则多视图显示器可以具有三十万零七千二百(307,200)个多视图像素。在另一示例中，当视图包括一百乘一百个像素时，多视图显示器可以包括总共一万(即，100×100＝10,000)个多视图像素。
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。具体地，光导可以包括在光导的工作波长上基本上透明的芯。在各种示例中，术语“光导”通常指采用全内反射来在光导的电介质材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的电介质光波导。根据定义，全内反射的条件是光导的折射率大于邻近光导材料的表面的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了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，涂层可以是反射涂层。光导可以是几个光导中的任何一个，包括但不限于板或平板光导和条状光导中的一个或两个。
进一步，在本文中，当术语“板”应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段或不同平面的层或片，其有时被称为“平板”光导。具体地，板光导被定义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。进一步，根据在本文中的定义，顶表面和底表面都彼此分离并且可以至少在差异意义上基本彼此平行。也就是说，在板光导的任何不同的小部分内，顶表面和底表面基本平行或共平面。
在一些实施例中，板光导可以是基本平坦的(即，局限于平面)，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弯曲以形成圆柱形板光导。然而，任何弯曲都具有足够大的弯曲半径以确保在板光导内保持全内反射以引导光。
在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置为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，可以以周期性或准周期性的方式来布置多个特征。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，材料表面上的多个槽或脊)。在其它示例中，衍射光栅可以是特征的二维(2D)阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸块或材料表面中的孔的2D阵列。
这样，并且根据在本文中的定义，“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，则可以导致所提供的衍射或衍射散射，并因此被称为“衍射耦合”，其中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。具体地，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。通过衍射在光的传播方向上的改变在本文中被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可被理解为包括衍射特征的结构，该衍射特征衍射地重定向入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，则衍射光栅还可将光从光导衍射地耦合出来。
进一步，根据在本文中的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在材料表面处、材料表面中和材料表面上(即，两种材料之间的边界)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各种结构中的任何一种，包括但不限于表面处、表面中或表面上的槽、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多个基本平行的槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升起的多个平行脊。衍射特征(例如，槽、脊、孔、凸块等)可以具有提供衍射的各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。
根据在本文中所述的各种示例，可以采用衍射光栅(例如，如下所述的多波束元件的衍射光栅)来将光衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)作为光束。具体地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或者由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可以由等式(1)给出：
其中λ是光的波长，m是衍射级数，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，θi是衍射光栅上的光的入射角。为简单起见，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面邻近，并且光导外部的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常，衍射级数m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由衍射级数为正(例如，m＞0)的等式(1)给出。例如，当衍射级数m等于1(即，m＝1)时提供一级衍射。
图2示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。另外，图2示出以入射角θi入射在衍射光栅30上的光束20。光束20是光导40内的被引导光束。图2中还示出了由衍射光栅30衍射地产生并耦合出作为入射光束20的衍射结果的耦合出光束50。耦合出光束50具有由等式(1)给出的衍射角θm(或者本文中的“主角方向”)。例如，耦合出光束50可以对应于衍射光栅30的衍射级数“m”。
根据在本文中的定义，“多波束元件”是产生包括多个光束的光的背光或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多波束元件可以光学地耦合到背光的光导，以通过耦合出在光导中引导的光的一部分来提供光束。在其它实施例中，多波束元件可以产生作为光束发射的光(例如，可以包括光源)。进一步，根据在本文中的定义，由多波束元件产生的多个光束的光束彼此具有不同的主角方向。具体地，根据定义，多个光束中的光束具有与多个光束中的另一光束不同的预定主角方向。此外，多个光束可以表示光场。例如，多个光束可以被限制在基本上圆锥形的空间区域中或者具有包括多个光束中的光束的不同主角方向的预定角展度。这样，组合光束的预定角展度(即，多个光束)可以表示光场。根据各种实施例，各种光束的不同主角方向由包括但不限于多波束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定。在一些实施例中，根据在本文中的定义，多波束元件可以被认为是“扩展的点光源”，即，跨越多波束元件的范围分布的多个点光源。进一步，根据在本文中的定义，并且如上所述相对于图1B，由多波束元件产生的光束具有由角分量{θ，φ}给定的主角方向。
在本文中，“准直器”被定义为基本上任何被配置为准直光的光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜及其各种组合。在一些实施例中，包括准直反射器的准直器可具有由抛物线曲线或形状表征的反射表面。在另一示例中，准直反射器可以包括成形的抛物线反射器。“成形的抛物线”意味着以决定实现预定反射特性(例如，准直度)的方式偏离“真实”抛物线曲线的成形的抛物线反射器的弯曲反射表面。类似地，准直透镜可以包括球形表面(例如，双凸球面透镜)。
在一些实施例中，准直器可以是连续反射器或连续透镜(即，具有基本光滑的、连续表面的反射器或透镜)。在其它实施例中，准直反射器或准直透镜可包括基本上不连续的表面，例如但不限于提供光准直的菲涅耳反射器或菲涅耳透镜。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实施例以预定度或量变化。进一步，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，准直器可以包括在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个上的形状。
在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的度。具体地，根据在本文中的定义，准直因子定义了准直光束内的光线的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光束中的大部分光线在特定角展度内(例如，关于准直光束的中心或特定主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线根据角度可以具有高斯分布，并且角展度是由准直光束的峰值强度的一半确定的角度。
在本文中，“光源”被定义为光的源(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，诸如当激活或开启时发光的发光二极管(LED)。具体地，在本文中光源可以基本上是任何光源，或者基本上包括任何光发射器，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、白炽灯以及几乎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)，或者可以是一定波长范围(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，光源可以包括一套或一组光发射器，其中至少一个光发射器产生具有颜色或等效波长的光，该颜色或波长不同于由一套或一组中的至少一个其它光发射器产生的光的颜色或波长。例如，不同的颜色可以包括原色(例如红、绿、蓝)。
此外，如在本文中所使用的，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，“多波束元件”指一个或多个多波束元件，并且这样“多波束元件”在本文中是指”(一个或多个)多波束元件”。此外，在本文中对“顶”、“底”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及并非旨在成为在本文中的限制。在本文中，术语“约”在应用于值时通常指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以指正或负10％、或正或负5％、或正或负1％，除非另有明确规定。进一步，在本文中所用的术语“基本上”指大部分、或几乎全部、或全部、或约51％至约100％范围内的量。此外，在本文中的示例仅旨在说明并且出于讨论的目的而不是作为限制。
根据在本文中描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光。图3A示出了根据与在本文中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示出了根据与在本文中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示出了根据与在本文中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中的透视图用部分切开来示出，仅以便在本文中讨论。
图3A-3C中所示的多视图背光100被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个耦合出光束102(例如，作为光场)。具体地，根据各种实施例，所提供的多个耦合出光束102在与多视图显示器的相应视图方向对应的不同主角方向上被引导远离多视图背光100。在一些实施例中，耦合出光束102可被调制(例如，使用光阀，如下所述)以促进具有3D内容的信息的显示。
如图3A-3C所示，多视图背光100包括光导110。根据一些实施例，光导110可以是板光导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104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可具有大于电介质光波导周围介质的第二折射率的第一折射率。例如，根据光导110的一个或多个被引导模式，折射率的差异被配置为促进被引导光104的全内反射。
在一些实施例中，光导110可以是平板或板光波导，其包括扩展的、基本平面的光学透明片的电介质材料。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束104。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括任何各种电介质材料或由任何各种电介质材料构成，该电介质材料包括但不限于一种或多种各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和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)。在一些示例中，光导110可以进一步包括在光导110的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两个)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些示例，覆层可以用于进一步促进全内反射。
进一步，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”表面或侧面)和第二表面110″(例如，“后”表面或侧面)之间以非零传播角引导被引导光束104。具体地，被引导光束104过以非零传播角度在光导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104可以由光导110以不同颜色特定的、非零传播角中的相应的一个来引导。注意，为了简化说明，图3A-3C未示出非零传播角。然而，描绘传播方向103的粗体箭头示出了沿着图3A中的光导长度的被引导光104的一般传播方向。
如在本文中所定义的，“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。进一步，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，被引导光束104的非零传播角可以在大约十(10)度和大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度和大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度和大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其它示例中，非零传播角可以是大约20度，或者大约25度，或者大约35度。此外，只要特定的非零传播角被选择为小于光导110内的全内反射的临界角，那么特定的非零传播角可以被选择(例如，任意地)用于特定实现。
光导110中的被引导光束104可以以非零传播角(例如，大约30-35度)被引入或耦合到光导110中。例如，一个或多个透镜、反射镜或类似的反射器(例如，倾斜的准直反射器)和棱镜(未示出)可以促进将光以非零传播角耦合到光导110的输入端中作为被引导光束104。一旦耦合到光导110中，被引导光束104以可以通常在远离输入端的方向上沿着光导110传播(例如，在图3A由指向沿着x轴的粗体箭头示出)。
进一步，根据各种实施例，通过将光耦合到光导110中而产生的被引导光104或等效地被引导光束104可以是准直光束。在本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束的光线在光束(例如，被引导光束104)内基本上彼此平行的光束。进一步，根据在本文中的定义，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。在一些实施例中，多视图背光100可包括如上所述的诸如透镜、反射器或反射镜的准直器，(例如，倾斜的准直反射器)以准直例如来自光源的光。在一些实施例中，光源包括准直器。提供给光导110的准直光是准直的被引导光束104。如上所述，在各种实施例中，被引导光束104可根据准直因子或具有准直因子被准直。
在一些实施例中，光导110可以被配置为“再循环”被引导光104。具体地，沿着光导长度被引导的被引导光104可以在不同于传播方向103的另一传播方向103＇上沿该长度被重新引导回。例如，光导110可包括位于与邻近光源的输入端相对的光导110的端处的反射器(未示出)。反射器可以被配置为将被引导光104朝输入端反射回作为循环被引导光。以这种方式再循环被引导光104可以通过使被引导光对于例如如下所述的多波束元件不止一次可用来增加多视图背光100的亮度(例如，耦合出光束102的强度)。
在图3A中，指示再循环被引导光的传播方向103′的粗体箭头(例如，指向负x方向)示出了再循环被引导光在光导110内的通常传播方向。可替代地(例如，与再循环被引导光相反)，可以通过将光以另一传播方向103′(例如，除了具有传播方向103的被引导光104)引入到光导110中来提供在另一传播方向103′上传播的被引导光104。
如图3A-3C所示，多视图背光100还包括沿着光导长度彼此间隔开的多个多波束元件120。具体地，多个多波束元件120通过有限空间彼此分开并且表示沿着光导长度的各个的、不同的元件。也就是说，根据在本文中的定义，多个多波束元件120根据有限(即，非零)元件间距离(例如，有限的中心到中心的距离)彼此间隔开。进一步，根据一些实施例，多个多波束元件120通常不相交、重叠或以其它方式彼此接触。也就是说，多个多波束元件120中的每个通常是不同的并且与其它多波束元件120分开。
根据一些实施例，多个多波束元件120可以以一维(1D)阵列或二维(2D)阵列布置。例如，多个多波束元件120可以被布置为线性1D阵列。在另一示例中，多个多波束元件120可以被布置为矩形2D阵列或圆形2D阵列。进一步，在一些示例中，阵列(即，1D或2D阵列)可以是规则的或均匀的阵列。具体地，多波束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离或间隔)可以在跨越阵列上基本均匀或恒定。在其它示例中，多波束元件120之间的元件间距离可以在跨越阵列并且沿着光导110的长度中的一个或两个变化。
根据各种实施例，多个多波束元件中的多波束元件120被配置为耦合出被引导光104的一部分作为多个耦合出光束102。具体地，图3A和3C将耦合出光束102示出为被描绘为被引导远离光导110的第一(或前)表面110′的多个发散箭头。此外，根据各种实施例，多波束元件120的尺寸对于如上所定义的多视图显示器的多视图像素106中的子像素106′的尺寸是可比的。出于便于讨论的目的，在图3A-3C中与多视图背光100示出了多视图像素106。在本文中，“尺寸”可以以多种方式中的任何一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，子像素106＇的尺寸可以是其长度，并且多波束元件120的可比尺寸也可以是多波束元件120的长度。在另一示例中，尺寸可以指面积，使得多波束元件120的面积对于子像素106＇的面积可以是可比的。
在一些实施例中，多波束元件120的尺寸对于子像素尺寸是可比的，使得多波束元件尺寸在子像素尺寸的大约百分之五十(50％)和大约百分之二百(200％)之间。例如，如果多波束元件尺寸被表示为“s”并且子像素尺寸被表示为“S”(例如，如图3A所示)，则多波束元件尺寸s可以由等式(1)给出为
在其它示例中，多波束元件尺寸大于子像素尺寸的大约百分之六十(60％)，或子像素尺寸的大约百分之七十(70％)，或大于子像素尺寸的大约百分之八十(80％)，或大于子像素尺寸的大约百分之九十(90％)，并且多波束元件小于子像素尺寸的大约百分之一百八十(180％)或小于子像素尺寸的大约百分之一百六十(160％)，或小于子像素尺寸的大约百分之一百四十(140％)，或小于子像素尺寸的大约百分之一百二十(120％)。例如，通过“可比的尺寸”，多波束元件尺寸可以在子像素尺寸的大约百分之七十五(75％)和大约百分之一百五十(150％)之间。在另一示例中，多波束元件120在尺寸上与子像素106＇可以是可比的，其中多波束元件尺寸在子像素尺寸的大约百分之一百二十五(125％)和大约百分之八十五(85％)之间。根据一些实施例，可以选择多波束元件120和子像素106＇的可比尺寸以减少或者在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区，同时减少或者在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的重叠。
图3A-3C还示出了被配置为调制多个耦合出光束的耦合出光束102的光阀阵列108。光阀阵列可以是例如采用多视图背光的多视图显示器的一部分，并且为了便于在本文中讨论的目的在图3A-3C中与多视图背光100一起示出。在图3C中，光阀阵列108被部分切掉以允许光导110和光阀阵列下面的多波束元件120的可视化。
如图3A-3C所示，具有不同主角方向的耦合出光束102中的不同耦合出光束102通过并且可以由光阀阵列中的不同光阀108调制。进一步，如图所示，阵列的光阀108对应于子像素106＇，并且一组光阀108对应于多视图显示器的多视图像素106。具体地，光阀阵列的不同组光阀108被配置为接收并调制来自多波束元件120中的不同的多波束元件的耦合出光束102，即，对于每个多波束元件120存在一组独特的光阀108，如图所示。在各种实施例中，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀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。
如图3A所示，第一光阀组108a被配置为接收和调制来自第一多波束元件120a的耦合出光束102，而第二光阀组108b被配置为接收和调制来自第二多波束元件120b的耦合出光束102。因此，如图3A所示，光阀阵列中的每个光阀组(例如，第一和第二光阀组108a、108b)分别地对应于不同的多视图像素106，其中光阀组的各个光阀108对应于相应多视图像素106的子像素106＇。
注意，如图3A所示，子像素106＇的尺寸可对应于光阀阵列中的光阀108的尺寸。在其它示例中，子像素尺寸可以被定义为光阀阵列的相邻光阀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的光阀108之间的中心到中心的距离。例如，子像素尺寸可以被定义为光阀108的尺寸或者与光阀108之间的中心到中心距离相对应的尺寸。
在一些实施例中，多个多波束元件120和对应的多视图像素106(例如，光阀108的组)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和多波束元件120。图3B通过示例明确地示出了包括不同组光阀108的每个多视图像素106被示为用虚线包围的一对一关系。在其它实施例中(未示出)，多视图像素106和多波束元件120的数量可以彼此不同。
在一些实施例中，多个中的一对邻近多波束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离)可以等于例如由光阀组表示的对应的邻近的一对多视图像素106之间的像素间距离(例如，中心到中心距离)。例如，如图3A所示，第一多波束元件120a和第二多波束元件120b之间的中心到中心的距离d基本上等于第一光阀组108a和第二光阀组108b之间的中心到中心的距D。在其它实施例中(未示出)，多波束元件120对和对应光阀组的相对中心到中心的距离可以不同，例如，多波束元件120可以具有大于或小于表示多视图像素106的光阀组之间的间隔(即，中心到中心的距D)之一的元件间间隔(即，中心到中心的距离d)。
在一些实施例中，多波束元件120的形状类似于多视图像素106的形状或者等效于对应于多视图像素106的光阀108的组(或“子阵列”)的形状。例如，多波束元件120可以具有正方形形状并且多视图像素106(或者对应的一组光阀108的布置)可以基本上是正方形的。在另一示例中，多波束元件120可以具有矩形形状，即，可以具有大于宽度或横向维度的长度或纵向维度。在该示例中，与多波束元件120相对应的多视图像素106(或者等效地，光阀组108的布置)可以具有类似矩形的形状。图3B示出了正方形形状的多波束元件120和包括正方形光阀108的组的对应方形形状的多视图像素106的俯视图或平面图。在又一其它示例中(未示出)，多波束元件120和对应的多视图像素106具有包括或者至少近似于但不限于三角形、六边形和圆形的各种形状。
进一步(例如，如图3A所示)，根据一些实施例，每个多波束元件120被配置为提供耦合出光束102给一个且仅一个多视图像素106。具体地，对于多波束元件120中给定的一个，具有与多视图显示器的不同视图对应的不同主角方向的耦合出光束102基本上被限制为单个对应多视图像素106，以及其子像素106′，即对应于多波束元件120的单组光阀108，如图3A所示。这样，多视图背光100的每个多波束元件120提供对应的一组耦合出光束102，该组耦合出光束102具有对应于多视图显示器的不同视图的一组不同主角方向(即，一组耦合出光束102包含具有对应于不同视图方向中的每一个的方向的光束)。
根据各种实施例，多波束元件120可以包括被配置为耦合出被引导光104的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同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。在一些实施例中，包括衍射光栅的多波束元件120被配置为衍射地耦合出被引导光部分作为具有不同主角方向的多个耦合出光束102。在其它实施例中，包括微反射元件的多波束元件120被配置为反射地耦合出被引导光部分作为多个耦合出光束102，或者包括微折射元件的多波束元件120被配置为通过或使用折射耦合出被引导光部分作为多个耦合出光束102(即，折射地耦合出被引导光部分)。
图4A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的包括多波束元件120的多视图背光100的一部分的横截面图。图4B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的多视图背光100的一部分的横截面图。具体地，图4A-4B示出了包括衍射光栅122的多视图背光100的多波束元件120。衍射光栅122被配置为衍射地耦合出被引导光104的一部分作为多个耦合出光束102。衍射光栅122包括通过被配置为提供衍射耦合出被引导光部分的衍射特征间隔或衍射特征或光栅间距彼此间隔开的多个衍射特征。根据各种实施例，衍射光栅122中的衍射特征的间隔或光栅间距可以是亚波长(即，小于被引导光的波长)。
在一些实施例中，多波束元件120的衍射光栅122可以位于或邻近光导110的表面。例如，衍射光栅122可以位于或邻近光导110的第一表面110′，如图4A所示。在光导第一表面110′处的衍射光栅122可以是透射式衍射光栅，其被配置为通过第一表面110′衍射地耦合出的被引导光部分作为耦合出光束102。在另一示例中，如图4B所示，衍射光栅122可以位于或邻近光导110的第二表面110″。当位于第二表面110″时，衍射光栅122可以是反射式衍射光栅。作为反射式衍射光栅，衍射光栅122被配置为衍射被引导光部分并且将衍射的被引导光部分朝向第一表面110′反射，以通过第一表面110′作为衍射地耦合出光束102离开。在其它实施例中(未示出)，衍射光栅可以位于光导110的表面之间，例如作为透射式衍射光栅和反射式衍射光栅中的一个或两个。注意，在本文中描述的一些实施例中，耦合出光束102的主角方向可以包括由于耦合出光束102在光导表面处离开光导110而产生的折射效应。例如，作为示例而非限制，图4B示出了由于耦合出光束102穿过第一表面110′时折射率的变化引起的耦合出光束102的折射(即，弯曲)。也参见下面描述的图5A和5B。
根据一些实施例，衍射光栅122的衍射特征可以包括彼此间隔开的槽和脊中的一个或两个。槽或脊可以包括光导110的材料，例如，可以形成在光导110的表面中。在另一示例中，槽或脊可以由除了光导材料之外的材料形成，例如在光导110的表面上另一种材料的膜或层。
在一些实施例中，多波束元件120的衍射光栅122是均匀衍射光栅，其中衍射特征间隔在整个衍射光栅122中基本恒定或不变。在其它实施例中，衍射光栅122是啁啾衍射光栅。根据定义，“啁啾”衍射光栅是显示或具有在啁啾衍射光栅的范围或长度上变化的衍射特征(即，光栅间距)的衍射间隔的衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅可以具有或显示随距离线性变化的衍射特征间隔的啁啾。这样，根据定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。在其它实施例中，多波束元件120的啁啾衍射光栅可以显示衍射特征间隔的非线性啁啾。可以使用各种非线性啁啾，包括但不限于指数啁啾、对数啁啾或以另一种、基本上不均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以采用非单调啁啾，例如但不限于正弦啁啾或三角形或锯齿啁啾。也可以采用任何这些类型的啁啾的组合。
图5A示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的多视图背光100的一部分的横截面图。图5B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的多视图背光100的一部分的横截面图。具体地，图5A和5B示出了包括微反射元件的多波束元件120的各种实施例。用作多波束元件120或在多波束元件120中的微反射元件可以包括但不限于采用反射材料或其层(例如，反射金属)的反射器或基于全内反射(TIR)的反射器。根据一些实施例(例如，如图5A-5B所示)，包括微反射元件的多波束元件120可位于或邻近光导110的表面(例如，第二表面110″)。在其它实施例中(未示出)，微反射元件可以位于第一和第二表面110′、110″之间的光导110内。
例如，图5A示出了包括具有位于邻近光导110的第二表面110″的反射面(例如，“棱镜”微反射元件)的微反射元件124的多波束元件120。所示出的棱镜微反射元件124的面被配置为将被引导光104的部分反射(即，反射地耦合)出光导110。例如，该面可以相对于被引导光104的传播方向歪斜或倾斜(即，具有倾斜角)，以将被引导光部分反射出光导110。根据各种实施例，该面可以通过使用光导110内的反射材料形成(例如，如图5A所示)，或者可以是第二表面110″中的棱镜腔体的表面。当采用棱镜腔体时，在一些实施例中，腔体表面处的折射率变化可以提供反射(例如，TIR反射)，或者形成该面的腔体表面可以被反射材料涂覆以提供反射。
在另一示例中，图5B示出了包括具有诸如但不限于半球形微反射元件124的基本光滑的、弯曲表面的微反射元件124的多波束元件120。例如，微反射元件124的特定表面曲线可以被配置为根据被引导光104与其接触的弯曲表面上的入射点在不同方向上反射被引导光部分。如图5A和图5B所示，作为示例而非限制，从光导110反射地耦合出的引导光部分离开第一表面110′或从第一表面110′发射。与图5A中的棱镜微反射元件124一样，图5B中的微反射元件124可以是光导110内的反射材料或形成在第二表面110″中的腔体(例如，半圆形腔体)，如图5B中作为示例而非限制所示的那样。作为示例而非限制，图5A和5B还示出了具有两个传播方向103、103′(即，以粗箭头所示)的被引导光104。例如，使用两个传播方向103、103′可以促进提供具有对称主角方向的多个耦合出光束102。
图6示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的多视图背光100的一部分的横截面图。具体地，图6示出了包括微折射元件126的多波束元件120。根据各种实施例，微折射元件126被配置为从光导110中折射地耦合出被引导光104的一部分。也就是说，如图6所示，微折射元件126被配置为采用折射(例如，与衍射或反射相反)以从光导110中耦合出被引导光部分作为耦合出光束102。微折射元件126可以具有各种形状，包括但不限于半球形、矩形或棱形(即，具有倾斜面的形状)。根据各种实施例，如图所示，微折射元件126可以延伸或突出光导110的表面(例如，第一表面110′)外，或者可以是表面中的腔体(未示出)。进一步，在一些实施例中，微折射元件126可以包括光导110的材料。在其它实施例中，微折射元件126可以包括邻近光导表面并且在一些示例中与光导表面接触的另一种材料。
再次参照图3A，多视图背光100还可以包括光源130。根据各种实施例，光源130被配置为提供要在光导110内被引导的光。具体地，光源130可以位于邻近光导110的入口表面或端部(输入端)。在各种实施例中，光源130可以包括基本上任何光的源(例如，光发射器)，包括但不限于一个或更多的发光二极管(LED)或激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源130可以包括被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本单色光的光发射器。具体地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。在其它示例中，光源130可以是被配置为提供基本上宽带或多色光的基本上宽带的光源。例如，光源130可以提供白光。在一些实施例中，光源130可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光发射器。不同的光发射器可以被配置为提供具有与不同颜色的光中的每一个对应的被引导光的不同的、颜色特定的、非零传播角度的光。
在一些实施例中，光源130还可以包括准直器。准直器可以被配置为从光源130的一个或多个光发射器接收基本未准直的光。准直器进一步被配置为将基本未准直的光转换为准直的光。具体地，根据一些实施例，准直器可以提供具有非零传播角度并且根据预定准直因子被准直的准直光。此外，当采用不同颜色的光发射器时，准直器可以被配置为提供具有不同的、颜色特定的、非零传播角度中的一个或两个并且具有不同的颜色特定的准直因子的准直光。如上所述，准直器进一步被配置为将准直光束传输到光导110以作为被引导光104传播。
在一些实施例中，多视图背光100被配置为在通过光导110与被引导光104的传播方向103、103′正交的方向上对光基本上透明。具体地，在一些实施例中，光导110和间隔开的多个多波束元件120允许光通过第一表面110′和第二表面110″穿过光导110。由于多波束元件120的相对小的尺寸和多波束元件120的相对大的元件间间距(例如，与多视图像素106的一一对应)可以至少部分地促进透明度。进一步，特别是当多波束元件120包括衍射光栅时，根据一些实施例，多波束元件120对于与光导表面110′、110"正交传播的光也可以基本上是透明的。
根据在本文中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像素。进一步，发射的调制光束可优先地朝向多视图显示器的多个观看方向。在一些示例中，多视图显示器被配置为提供或“显示”3D或多视图图像。根据各种示例，不同的调制的、不同方向的光束可以对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的各个像素。例如，不同视图可以在由多视图显示器显示的多视图图像中提供信息的“无眼镜”(例如，自动立体)表示。
图7示出了根据与在本文中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在不同视图方向上显示多视图图像。具体地，由多视图显示器200发射的调制光束202被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7中调制光束202被示出为从多视图像素210发出的箭头。虚线被用于发射的调制光束202的箭头以通过示例而非限制的方式强调其调制。
图7中所示的多视图显示器200包括多视图像素210的阵列。阵列的多视图像素210被配置为提供多视图显示器200的多个不同视图。根据各种实施例，阵列的多视图像素210包括配置为调制多个光束204并产生发射的调制光束202的多个子像素。在一些实施例中，多视图像素210基本上类似于如上所述相对于多视图背光100的光阀108的阵列的一组光阀108。具体地，多视图像素210的子像素可以基本上类似于上述光阀108。也就是说，多视图显示器200的多视图像素210可以包括一组光阀(例如，一组光阀108)，并且多视图像素210的子像素可以包括该组的光阀(例如，单个光阀108)。
根据各种实施例，图7中所示的多视图显示器200还包括多波束元件220的阵列。阵列的每个多波束元件220被配置为将多个光束204提供给对应的多视图像素210。多个光束204的光束204具有彼此不同的主角方向。具体地，光束204的不同主角方向对应于多视图显示器200的不同视图的不同视图方向。
根据各种实施例，多波束元件阵列的多波束元件220的尺寸对于多个子像素的子像素的尺寸是可比的。例如，在一些实施例中，多波束元件220的尺寸可以大于子像素尺寸的一半并且小于子像素尺寸的两倍。此外，根据一些实施例，多波束元件阵列的多波束元件220之间的元件间距离可对应于多视图像素阵列的多视图像素210之间的像素间距离。例如，多波束元件220之间的元件间距离可以基本上等于多视图像素210之间的像素间距离。在一些示例中，多波束元件220之间的元件间距离和多视图像素210之间的对应像素间距离可以被定义为中心到中心的距离或间距或距离的等效度量。
此外，多视图像素阵列的多视图像素210与多波束元件阵列的多波束元件220之间可能存在一一对应。具体地，在一些实施例中，多波束元件220之间的元件间距离(例如，中心到中心)可以基本上等于多视图像素210之间的像素间距离(例如，中心到中心)。这样，多视图像素210中的每个子像素可以被配置为调制由对应的多波束元件220提供的多个光束204中的不同的一个。此外，根据各种实施例，每个多视图像素210可以被配置为接收并调制来自一个且仅一个多波束元件220的光束204。
在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件220可以基本上类似于如上所述多视图背光100的多波束元件120。例如，相对于多波束元件120，多波束元件220可以包括基本上类似于如上所述、例如并且在图4A-4B中示出的衍射光栅122的衍射光栅。在另一示例中，相对于多波束元件120，多波束元件220可以包括基本上类似于如上所述、例如并且在图5A-5B中示出的微反射元件124的微反射元件。在又一示例中，多波束元件220可以包括一个微折射元件。相对于多波束元件120，微折射元件可以基本上类似于如上所述、例如并且在图6中示出的微折射元件126。
在具有包括衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个的多波束元件220的实施例中，多视图显示器200可以进一步包括被配置为引导光的光导。根据这些实施例，元件阵列的多波束元件220可以被配置为从光导中耦合出被引导光的一部分作为提供给像素阵列的对应多视图像素210的多个光束204。具体地，多波束元件220可以光学地连接到光导以耦合出被引导光的一部分。在一些实施例中，多视图显示器200的光导可以基本上类似于如上所述相对于多视图背光100的光导110。注意，光导未在图7中明确示出。
此外，在这些实施例中的一些(图7中未示出)中，多视图显示器200还可以包括光源。例如，光源可以被配置为以非零传播角度向光导提供光，并且在一些实施例中，根据准直因子被准直以提供光导内的被引导光的预定角展度。根据一些实施例，如上所述，光源可以基本上类似于多视图背光100的光源130。
在其它实施例中，阵列的多波束元件220可以是发光元件。也就是说，例如，多波束元件220可以产生并发射它们自己的光，与从光导耦合出被引导光的一部分不同。具体地，多波束元件220可以包括光源，诸如但不限于发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。根据一些实施例，充当多波束元件220的LED、OLED等可以被配置为将光束204直接提供给多视图像素210以用于作为光束202进行调制。此外，LED、OLED等可以具有如上所述用于多波束元件220的尺寸和元件间间距。
根据在本文中描述的原理的其它实施例，提供了多视图背光操作的方法。图8示出了根据与在本文中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8所示，多视图背光操作的方法300包括沿着光导的长度引导310光。在一些实施例中，可以以非零传播角度引导310光。进一步，可以根据预定的准直因子来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上如上所述相对于多视图背光100的光导110。
如图8所示，多视图背光操作的方法300进一步包括使用多波束元件将被引导光的一部分耦合320出光导，以提供具有彼此不同的主角方向的多个耦合出光束。在各种实施例中，耦合出光束的主角方向对应于多视图显示器的各个视图方向。根据各种实施例，多波束元件的尺对于多视图显示器的多视图像素中的子像素的尺寸是可比的。例如，多波束元件可以大于子像素尺寸的一半并且小于子像素尺寸的两倍。
在一些实施例中，多波束元件基本上类似于如上所述多视图背光100的多波束元件120。例如，多波束元件可以是多个多波束元件或多波束元件阵列的成员。进一步，在一些实施例中，多波束元件可以包括衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个。具体地，根据一些实施例，用于耦合出320被引导光的多波束元件可以包括光学地耦合到光导的衍射光栅，以衍射地耦合出320被引导光部分。例如，衍射光栅可以基本上类似于多波束元件120的衍射光栅122。在另一实施例中，多波束元件可以包括光学地耦合到光导的微反射元件，以反射地耦合出320被引导光部分。例如，微反射元件可以基本上类似于如上所述相对于多波束元件120的微反射元件124。在又一个实施例中，多波束元件可以包括光学地耦合到光导的微折射元件，以折射地耦合出320被引导光部分。微折射元件可以基本上类似于如上所述多波束元件120的微折射元件126。
在一些实施例中(未示出)，多视图背光操作的方法300进一步包括使用光源将光提供给光导。所提供的光可以是一个或两个在光导内具有非零传播角度的被引导光，并且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如上所述多视图背光100的光源130。
在一些实施例中，多视图背光操作的方法300进一步包括使用被配置为多视图显示器的多视图像素的光阀来调制330耦合出的光束。根据一些实施例，多个光阀或光阀阵列的光阀对应于多视图像素的子像素。也就是说，例如，多波束元件可以具有对于光阀的尺寸可比的尺寸或者多个光阀之间的中心到中心的间隔。根据一些实施例，多个光阀可以基本上类似于如上所述相对于图3A-3C和多视图背光100的光阀108的阵列。具体地，不同组光阀可以以如上所述类似于第一和第二光阀组108a、108b与不同多视图像素106的对应的方式对应于不同的多视图像素。此外，如同光阀108对应于图3A-3C的以上参考讨论中的子像素106′，光阀阵列的各个光阀可以对应于多视图像素的子像素。
因此，已经描述了多视图背光的示例和实施例、多视图背光操作的方法以及具有包括子像素的多视图像素的多视图显示器。多视图背光、方法和多视图显示器采用多波束元件来提供对应于多视图图像的多个不同视图的光束。多波束元件在尺寸上对于显示器的多视图像素的子像素是可比的。应该理解的是，上述示例仅仅是说明表示在本文中描述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域的技术人员可以容易地设计出许多其它布置而不偏离由以下权利要求限定的范围。

Claims (22)

1.一种多视图背光，包括：
光导，其被配置为在沿着所述光导的长度的传播方向上引导光；以及
多个多波束元件，沿着所述光导长度彼此间隔开，所述多个多波束元件中的多波束元件被配置为从所述光导中耦合出被引导光的一部分作为具有不同主角方向的多个耦合出光束，所述不同主角方向对应于包括多视图像素的多视图显示器的各个不同视图方向，
其中，所述多波束元件的尺寸与所述多视图显示器的多视图像素中的子像素的尺寸是可比的。
2.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多个多波束元件中的多波束元件与所述多视图显示器的对应多视图像素之间的关系是一对一关系。
3.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多个多波束元件中的一对多波束元件之间的元件间距离等于对应的一对多视图像素之间的像素间距离。
4.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多波束元件的尺寸在所述子像素尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
5.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多波束元件的形状类似于所述多视图像素的形状。
6.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多波束元件包括衍射光栅，所述衍射光栅被配置为衍射地耦合出所述被引导光的一部分作为所述多个耦合出光束。
7.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多波束元件包括微反射元件和微折射元件中的一个或两个，所述微反射元件被配置为反射地耦合出所述被引导光的一部分，所述微折射元件被配置为折射地耦合出所述被引导光的一部分。
8.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述多波束元件位于所述光导的第一表面处和第二表面处中的一个，所述多波束元件被配置为耦合出被引导光部分通过所述第一表面。
9.根据权利要求1所述的多视图背光，还包括光学地耦合到所述光导的输入的光源，所述光源被配置为提供具有非零传播角度和根据预定准直因子被准直的一个或两个的所述被引导光。
10.根据权利要求1所述的多视图背光，其中，所述光导和所述多个多波束元件的组合被配置为在与所述被引导光的传播方向正交的方向上通过所述光导基本光学透明。
11.一种包括权利要求1所述的多视图背光的多视图显示器，所述多视图显示器还包括被配置为调制多个耦合出光束的光束的光阀阵列，所述阵列的光阀对应于所述子像素，所述阵列的一组光阀对应于所述多视图显示器的所述多视图像素。
12.一种多视图显示器，包括：
多视图像素阵列，其被配置为提供所述多视图显示器的多个不同视图，多视图像素包括配置为调制多个光束的多个子像素；以及
多波束元件阵列，每个多波束元件被配置为将所述多个光束提供给对应的多视图像素，所述多个光束的光束具有对应于所述不同视图的不同视图方向的彼此不同的主角方向，
其中，所述多波束元件阵列的多波束元件的尺寸与所述多个子像素的子像素的尺寸是可比的，所述多波束元件阵列的相邻多波束元件之间的元件间距离对应于所述多视图像素阵列的相邻多视图像素之间的像素间距离。
13.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中，所述多波束元件之间的所述元件间距离基本上等于所述多视图像素之间的所述像素间距离。
14.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中，所述多波束元件的尺寸大于所述子像素尺寸的一半并且小于所述子像素尺寸的两倍。
15.根据权利要求12所述的多视图显示器，还包括被配置为引导光的光导，其中，所述多波束元件阵列的所述多波束元件被配置为从所述光导中耦合出被引导光的一部分，作为被提供给对应多视图像素的所述多个光束。
16.根据权利要求15所述的多视图显示器，其中，所述多波束元件包括光学地连接到所述光导以耦合出所述被引导光的一部分的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个。
17.根据权利要求15所述的多视图显示器，还包括被配置为向所述光导提供光的光源，所述被引导光具有非零传播角度并且根据准直因子被准直以在所述光导内提供被引导光的预定角展度。
18.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中，所述多视图像素阵列的多视图像素包括一组光阀，所述多视图像素的子像素包括该组的光阀。
19.一种多视图背光操作的方法，所述方法包括：
在沿着光导的长度的传播方向上引导光；以及
使用多波束元件将被引导光的一部分耦合出所述光导，以提供具有不同主角方向的多个耦合出光束，所述不同主角方向对应于多视图显示器的各个不同视图方向，
其中，所述多波束元件的尺寸与所述多视图显示器的多视图像素中的子像素的尺寸是可比的。
20.根据权利要求19所述的多视图背光操作的方法，其中，所述多波束元件包括光学地耦合到所述光导以衍射地耦合出所述被引导光部分的衍射光栅。
21.根据权利要求19所述的多视图背光操作的方法，进一步包括使用光源将光提供给所述光导，所提供的光是具有所述光导内的非零传播角和根据准直因子被准直以提供所述被引导光的预定角展度的一个或两个的被引导光。
22.根据权利要求19所述的多视图背光操作的方法，还包括使用被配置为所述多视图像素的多个光阀来调制所述耦合出光束，所述多个光阀中的光阀对应于所述多视图像素的子像素。
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