CN110709758A - 微结构化多光束元件背光 - Google Patents

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Abstract

多视图背光体和多视图显示器采用微结构化多光束元件来发射多个定向光束，这些定向光束具有与多视图显示器的视图方向相对应的主角方向。多视图背光体包括光导和与光导表面相邻并在光导表面外部的微结构化多光束元件。微结构化多光束元件具有配置为接收来自光导的引导光的一部分的输入孔径和配置为发射多个定向光束的输出孔径。微结构化多光束元件包括具有内表面的微结构，该内表面被配置为反射接收到的引导光部分，以在输出孔径处提供多个定向光束。多视图显示器包括多视图背光体和被配置为提供多视图显示器的不同视图的多视图像素阵列。

Description

微结构化多光束元件背光
相关申请的交叉引用
不适用关于联邦资助研究或开发的声明
不适用
背景技术
电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户传达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(cathode ray tube，CRT)、等离子显示面板(plasma display panel，PDP)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、电致发光显示器(electroluminescent display，EL)、有机发光二极管(organic light emittingdiode，OLED)和有源矩阵OLED(active matrix OLED，AMOLED)显示器、电泳显示器(electrophoretic display，EP)以及采用机电的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，电子显示器可被分为有源显示器(即，发射光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器中最明显的示例是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射光时，被典型地归类为无源的显示器的是LCD和EP显示器。无源显示器虽然常常展现出包括但不限于固有低功耗的引人注目的性能特性，但因为缺少发射光的能力而在许多实际的应用中使用受到一些限制。
为克服与发射光相关联的无源显示器的限制，许多无源显示器与外部光源耦合。耦合的光源可以允许这些否则会是无源的显示器发射光并且实质上充当有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光体(backlight)。背光体可以充当置于否则会是无源的显示器的后面以照明该无源显示器的光源(通常是平板背光体)。例如，背光体可以耦合到LCD或EP显示器。背光体发射穿过LCD或者EP显示器的光。发射的光由LCD或者EP显示器调制，然后继而从LCD或EP显示器发出经过调制的光。背光体常常被配置为发射白光。然后，利用滤色器将白光转换为显示器中所用的各种颜色。例如，滤色器可以置于LCD或EP显示器的输出处(较少)或置于背光体和LCD或EP显示器之间。替代地，可以通过使用不同颜色(诸如原色)的显示器的场序照明，来实现各种颜色。
附图说明
参照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素，并且其中：
图1A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透视图。
图1B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的光束的角分量的图形表示，该光束具有对应于多视图显示器的视图方向的特定主角方向。
图2A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体的截面图。
图2B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体的平面图。
图2C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体的透视图。
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体的截面图。
图3B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图3A中示出的多视图背光体的微结构化多光束元件的截面图。
图4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体的截面图。
图5A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的微结构化多光束元件的微结构的平面图。
图5B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图5A的微结构的侧视图。
图5C示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图5A的微结构的端视图。
图6A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微结构化多光束元件的微结构的平面图。
图6B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图6A的微结构的透视图。
图7A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的椭圆形发射图案的图形表示。
图7B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中由微结构化多光束元件进行的分束的图形表示。
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几个微结构化多光束元件的平面图。
图9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。
图10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操作的方法的流程图。
某些示例和实施例具有其它特征，这些特征是对上述附图所示特征的补充或替代。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
根据本文描述的原理的示例和实施例提供了微结构化多光束元件和使用微结构化多光束元件的多视图背光体，该多视图背光体可应用于多视图或三维(3D)显示器。具体地，与本文描述的原理一致的实施例提供了一种多视图背光体，该多视图背光体采用微结构化多光束元件，该微结构化多光束元件被配置为提供彼此不同的主角方向(principalangular direction)的多个定向光束。例如，多个定向光束可以具有对应于多视图显示器的视图方向的方向。此外，根据各种实施例，微结构化多光束元件各自包括一个或多个微结构，并且通过接收从多视图背光体的光导耦合出的光以及在微结构化多光束元件的微结构的内表面或壁处反射接收到的耦合出的光来提供多个定向光束。采用本文描述的多视图背光体的多视图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、相机显示器以及各种其它移动以及基本上非移动的显示应用和设备。此外，采用微结构化多光束元件可以提供超常的角颜色均匀性，尤其是当使用白光源来照明多视图背光体时。
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示出了根据与本文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以显示要观看的多视图图像。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、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它设备的电子显示器的显示屏。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)的末端被示出为多边形框。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。应当注意，虽然不同的视图14在图1A中被示出为处于屏幕的上方，但是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。将视图14描绘在屏幕12的上方仅仅是为了简化说明，并且意在表示从各视图方向16之中对应于特定视图14的相应一个方向来观看多视图显示器10。
根据本文的定义，视图方向或者等同地，具有对应于多视图显示器的视图方向的方向的光束，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(例如，垂直于多视图显示屏的平面)中的角度，而方位角φ是水平平面(例如，平行于多视图显示屏的平面)中的角度。
图1B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的光束20的角分量{θ,φ}的图形表示，光束20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。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光线。图1B还示出了光束(或视图方向)原点O。
此外，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图(multiview)”被定义为多个视图，所述多个视图表示不同视角(perspective)或包括多个视图中的视图之间的角差异(angular disparity)。此外，根据本文的定义，术语“多视图”在本文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“多视图显示器”与仅包括两个不同视图来表示场景或图像的立体显示器有明显的区别。然而，应当注意，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的视图中的两个视图来观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以作为立体图像对而被观看(例如，在多视图显示器上)。
“多视图像素”在本文被定义为一组子像素，该组子像素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。具体地，多视图像素可以具有单独子像素，该单独子像素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。此外，根据本文的定义，多视图像素的子像素是所谓的“定向像素”，因为每个子像素与不同视图之中对应一个视图的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的子像素表示的不同视图像素在每个不同视图中可以具有等同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对应于在多视图图像的每个不同视图中位于{x1,y1}处的视图像素的单独子像素，而第二多视图像素可以具有对应于在每个不同视图中位于{x2,y2}处的视图像素的单独子像素，以此类推。
在一些实施例中，多视图像素中的子像素数量可以等于多视图显示器的视图数量。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的视图阵列(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，每个视图一个)。此外，每个不同的子像素可以具有与例如对应于64个不同视图的视图方向之中不同的一个视图方向相对应的相关联方向(例如，光束主角方向)。此外，根据一些实施例，多视图显示器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，构成选定视图的像素)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的视图分辨率)，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(total internal reflection)来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下基本透明的芯。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和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与光导材料表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了或代替前述的折射率差，光导可以包括涂层，以进一步便于全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几种光导中的任何一种，包括但不限于板(plate)或片(slab)光导以及条带(strip)光导中的一个或两者。
此外，在本文中，术语“板”在应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段或不同平面的层或薄片，其有时被称为“片”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。此外，根据本文的定义，顶表面和底表面二者彼此分离并且可以至少在微分意义上基本上相互平行。也就是说，在板光导的任何不同的小区域内，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者正交维度中弯曲。例如，板光导可以在单个维度中弯曲，以形成圆柱形的板光导。然而，任何曲率都具有足够大的曲率半径，以确保在板光导内保持全内反射以引导光。
根据本文的定义，“多光束元件”是背光体或显示器的结构或元件，其被配置为包括多个定向光束的光。“微结构化多光束元件”在本文中被定义为包括一个或多个微结构的多光束元件，该一个或多个微结构具有被配置为反射光的内表面。具体地，根据本文的定义，微结构化多光束元件被配置为在输入孔径处或通过输入孔径接收光，并且提供包括由微结构化多光束元件的(多个)微结构反射的光的多个定向光束。在各种实施例中，可以通过在微结构的内表面处的全内反射来提供光的反射。在一些实施例中，微结构的外表面上的反射层或材料可以被配置为提供或增强其内表面处的反射。
在各种实施例中，微结构化多光束元件直接或间接地光学耦合或光学连接(例如，通过倏逝耦合)到背光体的光导。此外，微结构化多光束元件被配置为通过耦合出由光导引导的光的一部分来接收光。根据本文的定义，由微结构化多光束元件通过在微结构内反射接收到的引导光部分而产生的多个光束中的光束具有彼此不同的主角方向。因此，光束在本文被称为“定向”光束。具体地，根据定义，多个定向光束中的定向光束具有预定的主角方向，该主角方向不同于多个定向光束中的其它定向光束的方向。
根据一些实施例，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基本上圆锥形的空间区域，或者具有预定的角展度，该角展度包括多个光束中的光束的主角方向。这样，定向光束相结合(即，多个定向光束)的预定角展度可以表示光场。
根据各种实施例，各种定向光束的主角方向由包括但不限于微结构化多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)(诸如微结构化多光束元件的输出孔径的尺寸、或组成微结构化多光束元件的多个微结构的总尺寸)的特性来确定。在一些实施例中，根据本文的定义，微结构化多光束元件可以被认为是“扩展点光源”，即跨微结构化多光束元件的范围而分布的多个点光源。此外，根据本文的定义，微结构化多光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，如以上参考图1B所述。
在本文中，“准直器”被定义为被配置为准直光的基本上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、准直透镜、准直衍射光栅及其各种组合。在一些实施例中，包括准直反射器的准直器可以具有以抛物线或形状为特征的反射表面。在另一示例中，准直反射器可以包括成形抛物面反射器(shaped parabolic reflector)。“成形抛物面”是指成形抛物面反射器的弯曲反射表面以被确定为实现预定的反射特性(例如，准直度)的方式而偏离“真实”抛物线。类似地，准直透镜可以包括球形表面(例如，双凸球形透镜)。在一些实施例中，准直器可以是连续反射器或连续透镜(即，具有基本平滑、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以包括基本上不连续的表面，诸如但不限于提供光准直的菲涅耳(Fresnel)反射器或菲涅耳透镜。
根据各种实施例，准直器提供的准直可以从一个实施例到另一个实施例以预定的程度或量发生变化。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)中的一个或两个方向上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以在两个正交方向中的一个或两个方向上包括提供光准直的形状。
在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的程度。具体地，根据本文的定义，准直因子定义了准直光束内光线的角展度。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的角展度内(例如，准直光束的中心或主角方向周围的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线可以在角度方面具有高斯分布，并且角展度是由准直光束峰值强度的一半所确定的角度。
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，光源可以包括诸如当被激活或打开时发射光的发光二极管(LED)的光发射器。具体地，在本文中光源可以基本上是任何光源，或者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、白炽灯以及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)，或者可以是一定的波长范围(例如，光源可以被配置为产生白光)。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与由该套或该组中的至少一个其它光发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或者(等同地)波长的光。例如，不同的颜色可以包括原色(例如，红、绿、蓝)。
此外，如本文中所用的，冠词“一”意图具有其在专利文献中的普通的含义，即“一个或多个”。例如，“一个微结构化多光束元件”指一个或多个微结构化多光束元件，同样，“所述微结构化多光束元件”在本文中表示“所述微结构化多光束元件(或多个微结构化多光束元件)”。此外，本文中对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及在本文中无意成为限制。在本文中，术语“大约”在被应用于一个值时，通常表示在用于产生该值的装备的容差范围之内，或者可以表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所用的，术语“基本”意味着大部分或几乎全部或全部或在约51％至约100％的范围内的量。此外，本文的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现的，而不是作为限制。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光体。图2A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体100的截面图。图2B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体100的平面图。图2C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体100的透视图。图2C中的透视图以部分切除示出，仅仅以便于本文的讨论。
图2A-2C所示的多视图背光体100被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个定向光束102(例如，作为光场)。具体地，根据各种实施例，所提供的多个定向光束102在对应于多视图显示器的各个视图方向的不同主角方向上被引导远离多视图背光体100。在一些实施例中，定向光束102可以被调制(例如，使用光阀，如下所述)，以便于显示具有多视图或3D内容的信息(例如，作为多视图或3D图像)。
如图2A-2C所示，多视图背光体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的长度来引导光，作为引导光104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可以具有第一折射率，第一折射率大于电介质光波导周围的介质的第二折射率。例如，折射率的差被配置为根据光导110的一个或多个引导模式，来便于引导光104的全内反射。
在一些实施例中，光导110可以是片或板光波导，其包括光学透明的电介质材料的延伸的基本平坦的薄片。电介质材料的基本平坦的薄片被配置为使用全内反射来引导该引导光104(例如，作为引导光束)。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括或由各种电介质材料中的任何一种制成，各种电介质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可以进一步包括光导110的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两者)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些示例，覆层可用于进一步便于全内反射。
此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射，以非零传播角在光导110的第一表面110’(例如，“顶”或“前”表面或侧面)和第二表面110”(例如，“底”或“后”表面或侧面)之间引导该引导光104。具体地，引导光104可以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，光导110可以被配置为“再循环”引导光104。具体地，已经沿着光导长度被引导的引导光104可以在不同于传播方向103的另一传播方向103’上沿着该长度被重定向回来。例如，光导110可以在光导110的、与和光源相邻的输入端相对的一端处包括反射器(未示出)。反射器可以被配置为将引导光104朝向输入端反射回来，作为再循环的引导光。以这种方式再循环引导光104，可以通过使引导光104不止一次可用于向外耦合(例如通过微结构化多光束元件)来增加多视图背光体100的亮度(例如，定向光束102的强度)，如下所述。替代地(例如，与再循环引导光相反)，(例如，除了具有传播方向103的引导光104之外)还可以通过以另一传播方向103’将光引入光导110，来提供沿另一传播方向103’传播的引导光104。在图2A中，指示再循环的引导光的传播方向103’的粗箭头(例如，指向负x方向)示出了再循环的引导光在光导110内的一般传播方向。
如图2A-2C所示，多视图背光体100进一步包括沿着光导长度彼此隔开的多个微结构化多光束元件120。具体地，多个微结构化多光束元件120彼此分开有限的间隔，并且表示沿着光导长度的单独的不同元件。也就是说，根据本文的定义，多个微结构化多光束元件120根据有限的(即，非零)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，多个微结构化多光束元件120通常不相交、重叠或以其它方式彼此接触。这样，多个微结构化多光束元件中的每个微结构化多光束元件120通常是不同的，并且与多个微结构化多光束元件中的其它微结构化多光束元件120分开。
根据一些实施例，多个微结构化多光束元件120可以一维(1D)阵列或二维(2D)阵列排列。例如，多个微结构化多光束元件120可以排列成线性1D阵列。在另一示例中，多个微结构化多光束元件120可以排列成矩形2D阵列或圆形2D阵列。此外，在一些示例中，阵列(即，1D或2D阵列)可以是规则或均匀的阵列。具体地，微结构化多光束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间距)在整个阵列上可以是基本上均匀或恒定的。在其它示例中，微结构化多光束元件120之间的元件间距离可以在整个阵列上和沿着光导110的长度上中的一个或两者上变化。
根据各种实施例，并且根据定义，多个微结构化多光束元件中的微结构化多光束元件120包括微结构。在一些实施例中，微结构化多光束元件120可以包括单个微结构，而在其它实施例中，微结构化多光束元件120可以包括多个微结构。具有一个或多个微结构的微结构化多光束元件120被配置为接收引导光104的一部分。具体地，引导光104的一部分可以在微结构化多光束元件120之间的光学连接处被提取或耦合出。微结构化多光束元件120在光学连接处的一部分可以被称为微结构化多光束元件120的输入或输入孔径(aperture)。因此，微结构化多光束元件120在输入或输入孔径处或者通过输入或输入孔径接收引导光104的提取出或耦合出的部分。继而，多个定向光束102被提供在微结构化多光束元件120的输出或输出孔径处。
根据各种实施例，通过在微结构化多光束元件120的内表面处或从微结构化多光束元件120的内表面(或者更准确地说是微结构化多光束元件120的微结构的内表面)反射引导光104的接收到的部分，从接收到的引导光部分提供定向光束。图2A和2C将定向光束102示出为多个描绘为指离光导110的第一(或前)表面110’的发散箭头。此外，定向光束102被示出为从微结构化多光束元件120在其输出孔径处发射。
根据各种实施例，微结构化多光束元件120的尺寸可以与根据各种实施例的多视图显示器的多视图像素106中的子像素106’的尺寸相当。这种配置可以提供多视图显示器中使用的或由多视图显示器使用的各种定向光束102的最佳或接近最佳的光束宽度或光束重叠。为了便于讨论，在图2A-2C中连同多视图背光体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，微结构化多光束元件120的相当的尺寸也可以是微结构化多光束元件120的长度(诸如微结构化多光束元件120的输出孔径的长度，或对应于微结构化多光束元件120的输出孔径的、微结构化多光束元件120中的多个微结构的总长度)。在另一示例中，尺寸可以指这样的面积，使得微结构化多光束元件120的面积(诸如微结构化多光束元件120的输出孔径的面积或微结构化多光束元件120中多个微结构的总面积)可以与子像素106’的面积相当。
在一些实施例中，微结构化多光束元件120的尺寸与子像素尺寸相当，使得微结构化多光束元件尺寸在子像素尺寸的大约百分之五十(50％)至大约百分之二百(200％)之间。例如，如果微结构化多光束元件尺寸(或等同地，输出孔径尺寸)表示为“s”，并且子像素尺寸表示为“S”(例如，如图2A所示)，则微结构化多光束元件尺寸s可以由等式(1)给出，如下所示：
在其它示例中，微结构化多光束元件尺寸大于子像素尺寸的大约百分之六十(60％)，或者子像素尺寸的大约百分之七十(70％)，或者大于子像素尺寸的大约百分之八十(80％)，或者大于子像素尺寸的大约百分之九十(90％)，并且微结构化多光束元件120小于子像素尺寸的大约百分之一百八十(180％)，或者小于子像素尺寸的大约百分之一百六十(160％)，或者小于子像素尺寸的大约一百四十(140％)，或者小于子像素尺寸的大约百分之一百二十(120％)。例如，根据“相当尺寸”，微结构化多光束元件尺寸可以在子像素尺寸的大约百分之七十五(75％)至大约一百五十(150％)之间。在另一示例中，微结构化多光束元件120的尺寸可以与子像素106’相当，其中微结构化多光束元件尺寸在子像素尺寸的大约百分之一百二十五(125％)至大约百分之八十五(85％)之间。根据一些实施例，微结构化多光束元件120和子像素106’的相当的尺寸可以被选择为：减少或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区，且同时减少或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的重叠。
图2A-2C进一步示出了被配置为调制多个定向光束中的定向光束102的光阀108的阵列。光阀阵列可以是例如采用多视图背光体100的多视图显示器的一部分，并且在图2A-2C中与多视图背光体100一起示出，以便于本文的讨论。在图2C中，光阀108的阵列被部分切除，以允许光阀阵列下面的光导110和微结构化多光束元件120可视化。
如图2A-2C所示，具有不同主角方向的不同定向光束102穿过光阀阵列中的不同光阀108，并可被其调制。此外，如图所示，阵列中的光阀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，光阀阵列中的不同组的光阀108被配置为接收和调制来自不同微结构化多光束元件120的定向光束102，即，如图所示，每个微结构化多光束元件120有一组独特的光阀108。在各种实施例中，不同类型的光阀可以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。
如图2A所示，第一光阀组108a被配置为接收和调制来自第一微结构化多光束元件120a的定向光束102，而第二光阀组108b被配置为接收和调制来自第二微结构化多光束元件120b的定向光束102。因此，光阀阵列中的每个光阀组(例如，第一和第二光阀组108a、108b)分别对应于不同的多视图像素106。此外，光阀组的各个光阀108对应于各个多视图像素106的子像素106’，如图2A所示。
注意，如图2A所示，子像素106’的尺寸对应于光阀阵列中的光阀108的尺寸(例如，宽度)。在其它示例中，子像素尺寸可以被定义为光阀阵列中的相邻光阀108之间的距离(例如，中心到中心距离)。例如，光阀108可以小于光阀阵列中的光阀108之间的中心到中心距离。例如，子像素尺寸可以被定义为光阀108的尺寸、或者对应于光阀108之间的中心到中心距离的尺寸。
在一些实施例中，多个微结构化多光束元件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，可以有相等数量的多视图像素106和微结构化多光束元件120。图2B通过示例明确示出了一对一的关系，其中包括不同一组光阀108的每个多视图像素106被示出为由虚线包围。在其它实施例中(未示出)，多视图像素106和微结构化多光束元件120的数量可以彼此不同。
在一些实施例中，多个微结构化多光束元件中的一对相邻微结构化多光束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离)可以等于对应的一对相邻多视图像素106(例如，由光阀组表示的)之间的像素间距离(例如，中心到中心距离)。例如，如图2A所示，第一微结构化多光束元件120a和第二微结构化多光束元件120b之间的中心到中心距离d基本上等于第一光阀组108a和第二光阀组108b之间的中心到中心距离D。在其它实施例中(未示出)，微结构化多光束元件120和对应光阀组的对的相对中心到中心距离可以不同，例如微结构化多光束元件120可以具有元件间间距(即，中心到中心距离d)，其是大于或小于表示多视图像素106的光阀组之间的间距(即，中心到中心距离D)中的一种。
此外(例如，如图2A所示)，根据一些实施例，每个微结构化多光束元件120被配置为向一个且仅一个多视图像素106提供定向光束102。具体地，对于微结构化多光束元件120中的给定一个，在多视图显示器的视图中具有主角方向的定向光束102基本上被限制在单个对应的多视图像素106及其子像素106’中，即，如图2A所示，对应于微结构化多光束元件120的单个组的光阀108。这样，多视图背光体100的每个微结构化多光束元件120可以提供对应的一组定向光束102，该组定向光束102在多视图显示器的不同视图之一中具有主角方向(即，该组定向光束102包含在不同视图方向之一中具有共同方向的光束)。
根据各种实施例，并且根据本文的定义，微结构化多光束元件120位于光导110的外部。然而，尽管微结构化多光束元件120在光导110的外部，但是如已经提及的，微结构化多光束元件120与在光导110内传播的引导光104光学耦合或以其它方式光学通信。例如，微结构化多光束元件120可以在微结构化多光束元件120的输入孔径处与光导110的表面相邻并接触。例如，与表面的接触可以便于通过微结构化多光束元件120的输入孔径将引导光104的一部分光学耦合或光学通信到微结构化多光束元件120。
在一些实施例中(例如，如图2A-2C所示)，微结构化多光束元件120与光导110的第一、前或顶表面110’相邻。微结构化多光束元件120可以包括例如在光导110的第一表面110’处具有点接触的半球形、金字塔形或类似形状的微结构。这样，输入孔径可以包括点接触。注意，除了点接触之外，其它输入孔径配置也是可能的，包括图4所示并且在下文中描述的实施例，其中输入孔径和输出孔径基本重合。
此外，根据各种实施例，微结构化多光束元件120的微结构可以包括光学透明或基本透明的电介质材料，该电介质材料具有被配置为能够将来自光导110的引导光部分耦合到微结构化多光束元件120中作为接收到的引导光部分的折射率。这样，微结构化多光束元件120可以包括多种电介质材料中的任何一种，包括但不限于光导110本身的材料。例如，光导110的材料可以在光导表面处或跨光导表面(例如，在第一表面110’处)与微结构化多光束元件120的微结构的材料邻接或连续。
替代地，微结构化多光束元件120可以在沿着光导110长度的位置处以其它方式光学耦合到光导表面。例如，通过光学薄层的倏逝耦合(Evanescent coupling)可以在微结构化多光束元件120的微结构和光导110之间提供光学耦合。例如，薄层可以包括光学粘合剂或胶。注意，根据各种实施例，在点接触处(例如，如图2A所示)或者更一般地在输入孔径处(例如，如果输入孔径不是点接触)，引导光104在光导110内的全内反射可以被消除，从而允许引导光部分“泄漏”或者光学耦合到微结构化多光束元件120的微结构中。
在多视图背光体100的一些实施例中，多个微结构化多光束元件中的微结构化多光束元件120可以作为基本上独立的微结构而位于光导110的第一表面110’处或与光导110的第一表面110’相邻。例如，如图2A所示，微结构化多光束元件120可以是附着(例如，使用粘合剂或通过材料黏合或焊接)到光导110的第一表面110’的独立微结构。在其它实施例中，与第一表面110’相邻的微结构化多光束元件120可以由载体(carrier)或载体层支撑。在这些实施例中，多视图背光体100可以进一步包括该载体。在又一其它实施例中，可以仅在制造多视图背光体100期间采用载体并且因此存在载体，之后将其移除。因此，例如，微结构化多光束元件120可以在制造过程期间从载体释放。
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体100的截面图。具体地，图3A所示的多视图背光体100包括光导110，光导110被配置为在传播方向103上引导引导光104。在图3A中进一步示出了多个微结构化多光束元件120，其位于光导110的外部，但在与光导110的第二表面110”相对的第一表面110’处与光导110接触。作为示例而非限制，微结构化多光束元件120具有半球形形状，微结构化多光束元件120的输入孔径包括半球形形状的底部和第一表面110’处的光导110之间的接触点。为了完整起见，图3A中还示出了包括多视图像素106的光阀阵列中的光阀108，该多视图像素106包括子像素106’，所述光阀108被配置为调制多个定向光束中的定向光束102。
图3A所示的多视图背光体100还包括载体138。载体138被配置为承载和支撑微结构化多光束元件120。例如，微结构化多光束元件120可以设置在载体138的、与光导110的第一表面110’相邻的表面上。在一些实施例中，载体138可以包括光导(例如，板光导)或类似的透明衬底或材料片。例如，载体138可以包括与光导110基本相似的光导。在一些实施例中(例如，如图所示)，微结构化多光束元件120可以包括载体138的材料。例如，微结构化多光束元件120可以形成在载体138的表面材料中或由载体138的表面材料形成，例如如图3A所示。在其它实施例中，微结构化多光束元件120可以附着(例如，使用粘合剂)到载体表面，而不是形成在表面材料中或由表面材料形成。
图3B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图3A中示出的多视图背光体100的微结构化多光束元件120的截面图。例如，图3B示出的微结构化多光束元件120可以是图3A所示的微结构化多光束元件120中的一个。如图所示，微结构化多光束元件120包括被配置为反射光的内表面122、输入孔径124和输出孔径126。图3B示出的微结构化多光束元件120的内表面122等同于微结构化多光束元件120的微结构的内表面，如图所示。
在图3B中，输入孔径124是微结构化多光束元件120和光导110之间的直接接触，例如，也如图3A所示。此外，如上所述，输入孔径124被配置为接收引导光部分，而输出孔径126被配置为通过从内表面122反射接收到的光来发射光，作为多个定向光束102。例如，可以通过微结构化多光束元件120的微结构内的全内反射，来提供内表面122对接收到的引导光部分的反射。在一些实施例中，微结构化多光束元件120的外表面的一部分(即，不包括输入孔径124的部分)可以涂覆有反射材料(例如，反射金属)或者设置有与外表面相邻的反射层，该反射材料或反射层被配置为进一步便于内表面122对接收到的引导光部分的反射。
图4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体100的截面图。如图4所示，光导110被配置为沿着光导110的长度在传播方向103上引导引导光104，例如，如上所述，并且也在图2A和3A中示出。还示出了光导110外部的多个微结构化多光束元件120。具体地，在图4中，微结构化多光束元件120被示出为从光导110的第二表面110”突出。在该实施例中，微结构化多光束元件120被配置为在微结构化多光束元件120和光导110之间的界面处耦合出引导光104的一部分。该界面可以被认为是图4所示的微结构化多光束元件120的输入孔径。因此，引导光104可以保持在光导110内部，直到它遇到并进入多个微结构化多光束元件120中的一个作为接收到的引导光部分。
此外，在图4中，微结构化多光束元件120被配置为在输出孔径处提供具有不同主角方向的多个定向光束102。在该实施例中，微结构化多光束元件120的输入孔径和输出孔径可以基本重合。图4进一步示出了与微结构化多光束元件120外部相邻的反射层128，其被配置为反射接收到的引导光部分。
如图4所示，光导110的材料可以在第二表面110”上的界面处与微结构化多光束元件120的微结构的材料邻接或连续。在其它实施例中，微结构化多光束元件120的微结构可以包括另一种材料，或者可以与光导110的第二表面110”物理分离但光学耦合到光导110的第二表面110”。例如，可以使用光学透明粘合剂或类似层，将各种微结构化多光束元件120的微结构附着到第二表面110”。
再次参考图2A，多视图背光体100可以进一步包括光源130。根据各种实施例，光源130被配置为提供将在光导110内引导的光。具体地，光源130可以位于与光导110的入口表面或端(输入端)相邻。在各种实施例中，光源130可以包括基本上任何光源(例如，光发射器)，包括但不限于一个或多个发光二极管(LED)或激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源130可以包括光发射器，该光发射器被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本上单色的光。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，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可以被配置为提供白光。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配置为提供具有与光的每种不同颜色相对应的、引导光的不同的颜色特定的非零传播角的光。
在一些实施例中，光源130可以进一步包括准直器。例如，准直器可以被配置为便于光有效耦合到光导110中。准直器被配置为从光源130的一个或多个光发射器接收基本上未准直的光。准直器进一步被配置为将基本上未准直的光转换成准直的光。具体地，根据一些实施例，准直器可以提供具有非零传播角并且根据预定准直因子σ准直的准直光。如上所述，准直器进一步被配置为将准直光束传送到光导110，以作为引导光104传播。然而，微结构化多光束元件120不要求使用准直光。因此，在一些实施例中，由光源130提供基本上未准直的光。
根据各种实施例，微结构化多光束元件120的微结构可以具有多种形状中的任何一种。具体地，虽然微结构化多光束元件120(或等同地，其微结构)在图3A、3B和4中示出为具有半球或半球形状，但是也可以使用各种其它形状或配置。例如，微结构化多光束元件120的微结构形状可以包括但不限于金字塔形状、具有不同长度的主轴的拉长的或“拉伸的”金字塔形状、以及具有相似或不同长度的主轴的“叶”、“瓣”或船形。在一些实施例中，微结构可以是不对称的，其形状被配置为以下情况中的一种或两者：将多个定向光束102分离成两个或更多个被不同地定向的组，以及向多个定向光束102提供基本不对称的发射图案。
图5A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的微结构化多光束元件120的微结构140的平面图。图5B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图5A的微结构140的侧视图。图5C示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图5A的微结构140的端视图。具体地，图5A-5C所示的微结构140具有叶形状。此外，如图5A所示，叶形微结构140的主轴142具有不同的长度。还示出了叶形微结构140的内表面144，其等同于如上所述的微结构化多光束元件120的内表面122。
图6A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微结构化多光束元件120的微结构140的平面图。图6B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的图6A的微结构140的透视图。如图6A-6B所示，微结构140具有金字塔形状。此外，如图6A-6B所示，微结构140的主轴142的长度不同，产生拉长的金字塔形状。金字塔形微结构140的内表面144也在图6B中示出。
根据一些实施例，除了从接收自光导110的引导光部分提供多个定向光束102之外，微结构化多光束元件120还可以修改多个定向光束的发射图案或角分布。例如，在一些实施例中，微结构化多光束元件120可以至少部分地准直多个定向光束中的定向光束102。此外，部分准直可以在至少两个正交方向上不对称。例如，当用作微结构化多光束元件120或在微结构化多光束元件120中使用时，图5A-5C的叶形微结构140可以提供具有椭圆形或由椭圆形表示的多个定向光束102的发射图案。
图7A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的椭圆形发射图案150的图形表示。例如，示出的椭圆形发射图案150可以由图5A-5C的叶形微结构140提供。具体地，由包括叶形微结构(例如，图5A-5C所示的微结构140)的微结构化多光束元件120提供的大部分定向光束102可以在由椭圆限定的特定角展度内，如图7A的椭圆形发射图案150所示。
在另一示例中，微结构化多光束元件120可以执行分束(beam spliting)。具体地，微结构化多光束元件120的微结构可被配置为提供分离发射图案，其中不同的定向光束子集(例如，上述定向光束102)具有彼此不同的中心角方向。
图7B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中由微结构化多光束元件120进行的分束的图形表示。具体地，如图所示，定向光束102的第一子集可以被定向到分离发射图案150的第一部分152中，且定向光束102的第二子集可以被定向到分离发射图案的第二部分154中。例如，定向光束的每个子集的中心轴的角方向可以定义该子集的中心角方向。在一些实施例中，图7B的分离发射图案可以由具有金字塔形状的微结构提供，例如，如图6A-6B所示。
如上所述，根据定义，微结构化多光束元件120包括一个或多个微结构。因此，在一些实施例中，微结构化多光束元件120可以是或包括单个微结构。作为示例而非限制，上文所述并在图2A至图4中示出的各种实施例和示例描绘了具有单个微结构的微结构化多光束元件120。在其它实施例中，微结构化多光束元件120可以包括多个微结构或等同的微结构阵列。这样，当被视为集合体时，多个微结构限定了微结构化多光束元件120，包括其尺寸和输出孔径。此外，根据各种实施例，除了微结构的尺寸小于微结构化多光束元件的尺寸之外，上述任何微结构和微结构形状都可以用于多个微结构中。
在这些实施例中的一些实施例中，微结构化多光束元件120的多个微结构可用于保持沿距光源的距离的亮度均匀性。例如，可以使用粒度(granularity)设计，或者等同地通过改变沿着光导长度的微结构的密度来调制微结构化多光束元件120的散射强度(例如，作为长度函数)，来提供或保持亮度均匀性。
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几个微结构化多光束元件120的平面图。如图8所示，每个微结构化多光束元件120(由虚线描绘)包括位于光导110上的多个微结构140。此外，如图所示，微结构140的密度作为沿着光导110的距离L的函数变化(即增加)。例如，距离L可以是距光源的距离。例如，增加的密度可以补偿光导110内的可用引导光作为距光源的距离L的函数的总体减少。此外，根据一些实施例，微结构化多光束元件120内和之间的各种微结构140的形状及微结构化多光束元件120的形状(未示出)可以变化。
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经调制定向光束作为多视图显示器的像素。此外，所发射的经调制定向光束可以优先被定向朝向多视图显示器的多个视图方向(即，作为视图像素)。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，经调制的、被不同地定向的光束中的不同光束可以对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的视图方向上的各个视图像素。例如，不同的视图可以提供由多视图显示器显示的多视图图像中的信息的“免眼镜(glasses free)”(例如自动立体)表示。
图9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。具体地，由多视图显示器200发射的经调制定向光束202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)。经调制定向光束202在图9中被示为从多视图像素210发出的箭头。虚线用于所发射的经调制定向光束202的箭头，以举例而非限制的方式强调其调制。
图9所示的多视图显示器200包括多视图像素210的阵列。阵列中的多视图像素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，阵列中的多视图像素210包括被配置为调制多个定向光束204并产生发射的经调制定向光束202的多个子像素。在一些实施例中，多视图像素210基本上类似于光阀108的阵列中的一组光阀108，如以上关于多视图背光体100所述。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中的光阀(例如，单个光阀108)。
根据各种实施例，图9所示的多视图显示器200进一步包括微结构化多光束元件220的阵列。阵列中的每个微结构化多光束元件220被配置为向对应的多视图像素210提供多个定向光束204。多个定向光束204中的定向光束204具有彼此不同的主角方向。具体地，定向光束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，微结构化多光束元件阵列中的微结构化多光束元件220的尺寸与多个子像素中的子像素的尺寸相当。例如，在一些实施例中，微结构化多光束元件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，微结构化多光束元件阵列中的微结构化多光束元件220之间的元件间距离可以对应于多视图像素阵列中的多视图像素210之间的像素间距离。例如，微结构化多光束元件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，微结构化多光束元件220之间的元件间距离和对应的多视图像素210之间的像素间距离可以被定义为中心到中心距离或间距或距离的等效度量。
此外，多视图像素阵列中的多视图像素210和微结构化多光束元件阵列中的微结构化多光束元件220之间可以有一对一的对应关系。具体地，在一些实施例中，微结构化多光束元件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微结构化多光束元件220提供的多个定向光束204中的不同的一个光束。此外，根据各种实施例，每个多视图像素210可以被配置为接收和调制来自一个且仅一个微结构化多光束元件220的定向光束204。
在一些实施例中，微结构化多光束元件阵列中的微结构化多光束元件220可以基本上类似于上述多视图背光体100的微结构化多光束元件120。例如，微结构化多光束元件220可以包括一个或多个微结构。
多视图显示器200进一步包括被配置为引导光的光导230。根据这些实施例，元件阵列中的微结构化多光束元件220被配置为将来自光导230的引导光的一部分耦合出，作为提供给对应的多视图像素210的多个定向光束204。具体地，微结构化多光束元件220可以光学连接到光导230，以耦合出引导光的该部分。在一些实施例中，多视图显示器200的光导230可以基本上类似于以上关于多视图背光体100描述的光导110。
此外，在这些实施例中的一些实施例中(图9中未示出)，多视图显示器200可以进一步包括光源。光源可以被配置为向光导230提供光。根据一些实施例，光源可以基本上类似于上述多视图背光体100的光源130。
根据本文描述的原理的其它实施例，提供了一种多视图显示操作的方法。图10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操作的方法300的流程图。如图10所示，多视图显示操作的方法300包括沿着光导的长度引导310光。此外，引导光可以根据预定的准直因子被准直。根据一些实施例，光导和引导光可以分别基本上类似于上文关于多视图背光体100描述的光导110和引导光104。
如图10所示，多视图显示操作的方法300还包括使用位于光导外部的多个微结构化多光束元件，将引导光的一部分耦合320出光导。在各种实施例中，引导光部分由多个微结构化多光束元件中的微结构化多光束元件发射，作为具有彼此不同的主角方向的多个定向光束。此外，多个定向光束中的定向光束的不同主角方向对应于多视图显示器的不同视图的视图方向。
具体地，微结构化多光束元件在微结构化多光束元件的输入孔径处接收引导光部分。此外，微结构化多光束元件通过从微结构化多光束元件的微结构的内表面反射接收到的引导光部分，之后光作为多个定向光束通过其输出孔径而离开微结构化多光束元件，以在输出孔径处发射或提供多个定向光束。在一些实施例中，微结构化多光束元件(及其微结构)基本上类似于上述多视图背光体100的微结构化多光束元件120。
在一些实施例中(未示出)，多视图显示操作的方法300还包括使用光源向光导提供光。所提供的光可以是根据准直因子在光导内被准直的引导光，以在光导内提供预定角展度的引导光。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上述多视图背光体100的光源130。
如图10所示，多视图显示操作的方法300还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多个定向光束中的定向光束。根据一些实施例，多个光阀或光阀阵列中的光阀对应于多视图像素的子像素。也就是说，例如，对于一个或多个子像素的组，微结构化多光束元件可以具有与光阀的尺寸或多个光阀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面参考图2A-2C和多视图背光体100描述的光阀108的阵列。具体地，不同组的光阀可以以类似于上述第一和第二光阀组108a、108b对应于不同多视图像素106的方式，对应于不同多视图像素。此外，光阀阵列中的各个光阀可以对应于多视图像素的一个或多个子像素的组，正如在图2A-2C的上述参考讨论中光阀108对应于子像素106’。
因此，已经描述了采用包括一个或多个微结构的微结构化多光束元件的多视图背光体、多视图显示操作方法和多视图显示器的示例和实施例。应当理解，上述示例仅仅是表示本文描述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，本领域的技术人员可以容易地设计出许多其它布置。

Claims (20)

1.一种多视图背光体，包括：
光导，被配置为引导光；以及
微结构化多光束元件，与所述光导的表面相邻并位于所述光导的表面的外部，所述微结构化多光束元件具有被配置为接收引导光的一部分的输入孔径和被配置为发射多个定向光束的输出孔径，所述多个定向光束具有与多视图显示器的视图方向相对应的主角方向，
其中所述微结构化多光束元件包括微结构，所述微结构具有被配置为反射接收到的引导光部分以在输出孔径处提供多个定向光束的内表面，所述微结构化多光束元件具有与多视图显示器中的多视图像素的子像素的尺寸相当的尺寸。
2.根据权利要求1所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件的尺寸在所述子像素的尺寸的一半到两倍之间。
3.根据权利要求1所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件与所述光导的第一表面相邻，所述第一表面与所述多视图像素相邻，并且其中所述微结构化多光束元件的输入孔径包括所述微结构和所述第一表面之间的接触点。
4.根据权利要求3所述的多视图背光体，还包括载体，所述载体被配置为支撑与所述光导的第一表面相邻的所述微结构化多光束元件，其中所述载体包括光导，并且所述微结构化多光束元件被提供在所述载体的、与所述光导的第一表面相邻的表面上。
5.根据权利要求4所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件包括所述载体的材料。
6.根据权利要求1所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件与所述光导的第二表面相邻并位于所述光导的第二表面的外部，所述第二表面与所述光导的、和所述多视图像素相邻的第一表面相对。
7.根据权利要求6所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件包括所述光导的材料，所述微结构化多光束元件从所述光导的第二表面突出。
8.根据权利要求1所述的多视图背光体，还包括光学耦合到所述光导的一个输入的一个光源或光学耦合到所述光导的多个输入的多个光源，所述一个或多个光源被配置为提供所述引导光。
9.根据权利要求1所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件的微结构的形状是半球形、金字塔形和叶形中的一种。
10.根据权利要求1所述的多视图背光体，其中所述微结构化多光束元件包括多个微结构，所述微结构的密度被配置为作为沿光导的长度的函数来调制所述微结构化多光束元件的散射强度，以控制亮度均匀性。
11.一种多视图显示器，包括根据权利要求1所述的多视图背光体，所述多视图显示器还包括被配置为调制所述多个光束中的光束的光阀阵列，所述阵列中的光阀对应于所述多视图像素中的子像素，所述阵列中的一组光阀对应于所述多视图显示器的多视图像素。
12.一种多视图显示器，包括：
多视图像素阵列，被配置为提供所述多视图显示器的多个不同视图，多视图像素包括多个光阀，所述多个光阀被配置为调制具有对应于不同视图的视图方向的不同主角方向的多个定向光束；
光导，被配置为引导光；以及
所述光导的表面外部的微结构化多光束元件阵列，所述阵列中的微结构化多光束元件包括微结构，所述微结构被配置为接收引导光的一部分并且具有被配置为将所述接收到的部分反射为多个定向光束的内表面。
其中微结构化多光束元件的尺寸与光阀的尺寸相当。
13.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中微结构化多光束元件被配置为向所述多个定向光束提供所述微结构化多光束元件的输出孔径，所述输出孔径具有所述多个光阀中的光阀尺寸的一半到两倍之间的尺寸。
14.根据权利要求12所述的多视图显示器，还包括载体，所述载体被配置为支撑与所述光导的第一表面相邻的微结构化多光束元件阵列，所述第一表面与多视图像素阵列相邻，其中所述阵列中的微结构化多光束元件位于所述载体的、与所述光导的第一表面相邻的表面上。
15.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中所述微结构化多光束元件阵列与所述光导的第二表面相邻并位于所述光导的第二表面的外部，所述第二表面与所述光导的、和所述多视图像素阵列相邻的第一表面相对。
16.根据权利要求15所述的多视图显示器，其中所述微结构化多光束元件还包括在所述微结构的外表面上的反射层，所述反射层被配置为增强所述微结构的内表面处的反射。
17.根据权利要求12所述的多视图显示器，还包括光学耦合到所述光导的输入的光源，所述光源被配置为向所述光导提供光作为引导光。
18.一种多视图显示操作的方法，所述方法包括：
沿着光导的长度引导光；
使用位于所述光导外部并光学连接到所述光导的多个微结构化多光束元件从所述光导耦合出引导光的一部分，引导光部分由所述多个微结构化多光束元件中的微结构化多光束元件发射，作为具有对应于多视图显示器的不同视图的视图方向的不同主角方向的多个定向光束；以及
使用被配置为多视图显示器的多视图像素的多个光阀来调制所述多个定向光束中的定向光束，
其中所述微结构化多光束元件包括微结构，所述微结构接收所述引导光部分并具有将接收到的引导光部分反射为多个定向光束的内表面。
19.根据权利要求18所述的多视图显示操作方法，其中所述微结构化多光束元件具有与所述多个光阀中的光阀的尺寸相当的尺寸。
20.根据权利要求18所述的多视图显示操作方法，其中所述多个微结构化多光束元件在所述光导的与所述多个光阀相邻的表面处光学连接到所述光导，光学连接包括所述微结构化多光束元件的微结构和所述光导表面之间的点接触。
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