CN113795780A - 具有移位的色彩子像素的多视图显示器和方法 - Google Patents

Abstract

一种多视图显示器包括光阀阵列，具有重复的多个色彩子像素的行并且被排列为多个多视图像素，被配置为将定向光束调制为多视图图像的视图的色彩像素。重复的多个色彩子像素的第一行在行方向上从重复的多个色彩子像素的第二行偏移色彩子像素的宽度的整数倍。第一行和第二行的偏移被配置为提供在具有不同色彩的相邻多视图像素中的相应的色彩子像素，以减轻与多视图图像的色彩像素相关联的色彩边纹。

Description

具有移位的色彩子像素的多视图显示器和方法

相关申请的交叉引用

N/A

关于联邦资助研究或开发的声明

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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(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)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。当考虑发射的光时，被典型地归类为无源显示器的是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。

为克服与发射的光相关联的无源显示器的限制，许多无源显示器被耦合到外部的光源。耦合的光源可以允许这些原本的无源显示器发射光并且实质上充当有源显示器。这样的耦合的光源的示例是背光体(backlight)。背光体可以用作光源(通常是面板背光体)，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，背光体可以耦合到LCD或EP显示器。背光体发出穿过LCD或者EP显示器的光。发射的光通过LCD或者EP显示器调制，然后调制的光继而从LCD或EP显示器发射。背光体通常被配置为发射白光。滤色器然后被用于将白光转换为显示器中所用的各种色彩。滤色器例如可以放置在LCD或EP显示器的输出处(较少常见)或放置在背光体和LCD或EP显示器之间。可选地，可以通过使用不同色彩(诸如原色)的显示器的场顺序照明来实现各种色彩。

附图说明

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具有与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分量的图形表示。

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多视图显示器的横截面图。

图3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光阀阵列的一部分的详细视图。

图4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光阀阵列的一部分的详细视图。

图5示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的包括广角背光体的多视图显示器的横截面图。

图6示出了根据与本文原理一致的实施例的示例中的多视图显示系统的框图。

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多视图显示器系统操作方法的流程图。

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

根据本文描述的原理的示例和实施例提供了采用光阀阵列的背光体，该光阀阵列具有以偏移行排列的重复的多个色彩子像素。在与本文原理一致的各种实施例中提供了多视图显示器。多视图显示器包括光阀阵列，具有重复的多个色彩子像素并被排列为多个多视图像素，其被配置将定向光束调制为多视图图像的视图的色彩像素。重复的多个色彩子像素的第一行在行方向上从重复的多个色彩子像素的第二行偏移或移位。该偏移或移位被配置为减轻与多视图图像相关的色彩边纹。

在本文中，“多视图显示器”被定义为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包括用于显示要观看的多视图图像的屏幕12。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1A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中的对应的一个观看多视图显示器10。

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。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)。

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光线(ray)。图1B还示出了光束(或视图方向)的原点O。

此外，在本文中，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”明确地包括两个以上的不同视图(即，至少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，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。然而应当注意的是，虽然多视图图像和多视图显示器包括两个以上的视图，但是根据本文的定义，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相对应或表示该多视图图像的每个不同视图中的视图像素的各个像素或像素组。此外，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像素或像素组。在一些实施例中，视图像素可以包括一个或多个色彩子像素。此外，根据本文的定义，多视图像素中的视图像素是所谓的“定向像素”，其中每个视图像素与不同视图中的对应的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的或至少基本上相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可具有位于多视图图像的不同视图的每一个中的{x₁,y₁}处的各个视图像素，而第二多视图像素可具有位于不同视图的每一个中的{x₂,y₂}处的各个视图像素，等等。

在一些实施例中，多视图像素中的视图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)个视图像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供8×4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)个视图像素(即，每个视图一个)。此外，每个不同的视图像素可以具有对应于不同的视图方向之一的关联方向(例如，光束主角方向)，例如，对应于上述示例中的64个不同视图。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的视图分辨率)，则多视图显示器可以具有三十万七千二百(307200)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，多视图显示器可包括总计一万(即100×100＝10000)个多视图像素。

根据本文的定义，“多光束发射器”是产生包括多个光束的光的背光体或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多光束发射器可以被光学耦合到背光体的光导，以通过耦合出在光导中被引导光的一部分来提供光束。在这一类实施例中，多光束发射器可包括“多光束元件”。在其他实施例中，多光束发射器可产生作为光束发射的光(即，可包括光源)。此外，根据本文的定义，由多光束发射器产生的多个光束中的光束彼此具有不同的主角方向。具体地，根据定义，所述多个光束中的一个光束具有与所述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空间的基本锥形区域内，或者具有包括多个光束中的光束的不同主角方向的预定的角展度。因此，光束的预定角展度组合起来(即，多个光束)可以表示光场。根据各种实施例，各种光束的主角方向由包括但不限于多光束发射器的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性来确定。在一些实施例中，根据本文中的定义，多光束发射器可被视为“扩展点光源”，即分布在多光束发射器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1B所述，由多光束发射器产生的光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向。

在本文中，“多光束列”被定义为一种细长结构，其包括多个排列在一条线或一列中的多光束元件。具体地，多光束列由被排列成一条线或一列的多个多光束元件中的多光束元件组成。此外，根据定义，多光束列被配置为提供或发射包括多个定向光束的光。因此，就光散射特性而言，多光束列可能在功能上类似于多光束元件。即，根据本文中的定义，由多光束列的多光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。在一些实施例中，多光束列可以是基本上横跨背光体或多视图显示器的类似组件的宽度的狭长的结构。具体地，例如，多光束列可以由排列成一条横跨背光体宽度的线的多个分立的多光束元件组成。上述定义的例外情况是，在一些实施例中，多光束列包括单个的连续的衍射光栅结构，而不是多个分立的多光束元件。在这种例外情况下，连续衍射光栅的一部分实际上以基本上类似于上述多光束列的分立多光束元件的方式工作。

根据各种实施例，多光束列的宽度可由多光束列的多个多光束元件中的多光束元件的尺寸定义。因此，多光束列的宽度可以与多视图显示器中使用的与多光束列相关联的光阀的宽度相当。此外，在一些实施例中，多光束列的宽度可以在光阀尺寸的大约一半到大约两倍之间。

在本文中，“有源发射器”或等效的“有源光学发射器”被定义为配置为在被激活或被开启时产生或发射光的光学发射器。有源发射器不接收来自另一光源的光。相反，有源发射器在被激活时会生成它自己的光。在一些示例中，有源发射器可包括发光二极管(LED)、微型发光二极管(μLED)，或有机发光二极管(OLED)。由有源发射器产生的光可以具有色彩(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是波长的范围(例如，白光)。根据本文的定义，“色彩发射器”是提供具有色彩的光的有源发射器。在一些实施例中，有源发射器可包括多个光学发射器。在一些实施例中，有源光学发射器中的至少一个光学发射器可生成具有色彩，或等效地波长的光，其区别于由多个光学发射器中的至少一个其他光学发射器产生的光的色彩或波长。

在本文中，“光导”被定义为使用全内反射来在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包含在光导的工作波长处基本上透明的芯。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，除了或代替上述折射率差，光导可以包括涂层，以进一步促成全内反射。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)光导中的一个或两个。

根据定义，“广角”发射光定义为锥角大于多视图图像或多视图显示器的视图的锥角的光。具体地，在一些实施例中，广角发射的光可以具有大于约二十度(例如>±20°)的锥角。在其他实施例中，广角发射的光的锥角可以大于约三十度(例如>±30°)，或大于约四十度(例如>±40°)，或大于五十度(例如>±50°)。例如，广角发射的光的锥角可以约为六十度(例如>±60°)。

在一些实施例中，广角发射的光的锥角可定义为与用于广角观看的LCD计算机显示器、LCD平板电脑、LCD电视或类似数字显示器设备的观看视角大致相同(例如，约±40-65°)。在其它实施例中，广角发射的光也可被表征或描述为漫射光、基本漫射光、非定向光(即，没有任何特定的或被定义的方向性)，或如具有单个方向或基本均匀方向的光。

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发射器)。例如，光源可以包括诸如当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的来源或基本上包括任何光发射器，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他光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有色彩(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与由该套或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的色彩或波长不同的色彩或等效波长的光。例如，不同的色彩可以包括原色(例如，红、绿、蓝)。

此外，如本文中所用的，冠词“一”意欲具有其在专利文献中的普通的含义，即“一个或多个”。例如，“一个色彩子像素”表示一个或多个色彩子像素，同样，“所述色彩子像素”在本文中表示“(一个或多个)色彩子像素”。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”在被应用于值时，通常表示在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者表示正负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，在本文中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，而不是当作限制。

根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图显示器。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多视图显示器100的横截面图。

所述多视图显示器100包括光阀110的阵列。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110，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。光阀110的阵列包括重复的多个色彩子像素112，其被配置为调制定向光束以作为多视图图像的视图的色彩像素。

图3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100的光阀110的阵列的一部分的详细视图。光阀110的阵列包括重复的多个色彩子像素112。在一些实施例中，重复的多个色彩子像素中的每个色彩子像素112具有不同的色彩。在所示的实施例中，重复的多个色彩子像素112包括沿着光阀110阵列的行按红色、蓝色和绿色的顺序排列的重复的红、绿和蓝(RGB)的色彩子像素集合(重复的多个色彩子像素中的色彩子像素的每种色彩在图中用对应的初始值表示)。在其他实施例中，重复的多个色彩子像素112可以包括重复的红、蓝、绿和黄(RGBY)的色彩子像素集合。在又一实施例中，重复的集合可以包括红、蓝、绿和白(RGBW)像素。

如图3所示，重复的多个色彩子像素被排列为多视图显示器100的多个多视图像素120。多个多视图像素中的每个多视图像素120包括重复的多个色彩子像素112的不同子集合。每个多视图像素120被配置为将定向光束调制为多视图显示器100的视图的色彩像素。调制光束表示多视图显示器100的色彩像素内的多个色彩子像素中的色彩子像素112的各自不同的色彩。在所示的实施例中，多视图显示器100是4x4显示器(即，在全视差模式下提供16个视图)。因此，多个多视图像素中的每个多视图像素120提供与多视图图像的十六个不同视图的十六个色彩像素对应的十六个色彩视图像素。每个色彩视图像素包括三个连续的色彩子像素112的集合，其包括红色子像素112、绿色子像素112和蓝色子像素112。多个多视图像素120可以按多视图像素120的行和列排列。

重复的多个色彩子像素112的第一行从重复的多个色彩子像素112的第二行偏移或移位。图3示出了从重复的多个色彩子像素112的第二行II偏移的重复的多个色彩子像素112的第一行I。第一行I和第二行II在行方向上偏移，使得在色彩子像素112的列内，第一行I的色彩子像素112具有与第二行II的色彩子像素112不同的色彩。在所示的实施例中，第一行I和第二行II相邻。此外，重复的多个色彩子像素112的第一行I和第二行II之间的偏移(或等效地，偏移距离)等于色彩子像素112的宽度的整数倍。在图3所示的实施例中，重复的多个色彩子像素112的第一行I与重复的多个色彩子像素112的第二行II在重复的多个色彩子像素112的方向上偏移或移位色彩子像素112的一个宽度的距离。在其他实施例中，例如，第一行I和第二行II之间的偏移距离或移位距离可以达到色彩子像素112的两个宽度。

第一行I和第二行II之间的偏移或移位被配置为提供具有不同色彩的在相邻多视图像素120中的相应的色彩子像素112。图3示出了由于重复的多个色彩子像素112的第一行I和第二行II之间的偏移而具有不同色彩的相邻多视图像素120a、120b集合中的对应的色彩子像素112。例如，所示多视图像素120a中的第一色彩子像素112a可以具有绿色色彩，其不同于相邻的多视图像素120b中对应的色彩子像素112b由于偏移而导致的蓝色。类似地，偏移导致相应的色彩子像素112b、112c分别具有不同的色彩，即蓝色和红色。根据一些实施例，由相邻多视图像素中的行的偏移提供的相应色彩子像素112的不同色彩可用于减轻与多视图显示器100的色彩像素相关联的色彩边纹。

在一些实施例中(例如，如图2和图3所示)，多视图显示器100还可包括多光束发射器130的阵列。多光束发射器130被配置为提供由多个色彩子像素112调制的定向光束。定向光束可以具有与多视图显示器100的各个不同视图方向相对应的主角方向。具体地，图2将定向光束102示出为多个发散的箭头，这些发散的箭头被描绘成从多光束发射器阵列的多光束发射器130处被引导开。

在一些实施例中，如图2所示，阵列的多光束发射器130可位于或邻近支撑多光束发射器130或等效为“多光束背光体”的基板的第一(顶部)表面。在其他实施例(未示出)中，多个多光束发射器130可位于多光束背光体的第二(或底部)表面上，与第一表面相对。在其它实施例(未示出)中，多光束发射器阵列的多光束发射器130可位于第一表面和第二表面之间的多光束背光体内部。

在一些实施例中，多光束发射器130的尺寸与多视图显示器100的光阀110的尺寸相当。在本文中，“尺寸”可以以包括但不限于长度、宽度或面积等多种方式中的任何一种来定义。例如，光阀110的尺寸可以是其长度，多光束发射器130的相当的尺寸也可以是多光束发射器130的长度。在另一个示例中，尺寸可以是指面积，即多光束发射器130的面积可与光阀110的面积相当。在一些实施例中，多光束发射器的尺寸与光阀尺寸相当，使得多光束发射器尺寸在光阀尺寸的大约百分之五十(50％)到大约百分之二百(200％)之间。

如图2和图3所示，光阀110阵列的重复的多个色彩子像素112的色彩子像素112的不同子集合对应于多光束发射器阵列的不同多光束发射器130。此外，如图所示，色彩子像素112的不同子集合中的每一个可以表示多视图显示器100的多视图像素120。因此，在一些实施例中，多光束发射器阵列的多光束发射器130与相应的多视图像素120(例如，光阀110集合)之间的关系可以是一对一的关系。也就是说，多视图像素120和多光束发射器130可以具有相等的数目。图2和图3通过示例而非限制地示出了一对一的关系，其中包括不同光阀110集合的每个多视图像素120被用较粗的线包围来示出。

图4示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的另一个多视图显示器100的平面图。所示的多视图显示器100可以表示水平视差多视图显示器。例如，所示多视图显示器100可以是8x1水平视差多视图显示器。在所示实施例中，作为水平视差多视图显示器的多视图显示器100包括沿多视图显示器100的长度间隔开的多个多光束列135。多个多光束列中的多光束列135被配置为以仅水平方向模式提供定向光束。例如，如上，由多个多光束列135提供的定向光束由光阀110的阵列调制，光阀110的阵列具有重复的多个色彩子像素112的偏移的行。定向光束可以具有对应于多视图显示器100的各个不同视图方向的主角方向，对应于不同视图方向的视图被排列为对应于仅水平方向模式的仅水平排列。

与图3的多视图显示器100一样，图4所示的多视图显示器100的重复的多个色彩子像素112的第一行I从重复的多个色彩子像素112的第二行II偏移或移位。此外，第一行I和第二行II在行方向上偏移，使得在色彩子像素112的列内，第一行I的色彩子像素112具有与第二行II的色彩子像素112不同的色彩。根据各种实施例，行之间的偏移距离或移位距离可以等于色彩子像素112的宽度的整数倍，例如，单个色彩子像素112的宽度。偏移距离可导致针对多个色彩的每一种，重复的多个色彩子像素112中的色彩子像素112以平行的倾斜纵向条纹排列。与图2和图3的实施例一样，在一些实施例中，色彩子像素112排列成倾斜纵向条纹可用于减轻与多视图显示器100的色彩像素相关联的色彩边纹。此外，当观看者的头部在垂直方向或沿多光束列移动时，色彩子像素112的倾斜条纹排列可以防止视图在水平方向上移动。

在一些实施例中，多个多光束列135是多光束发射器130的阵列。也就是说，多个多光束列的多光束列135可以包括排列成列的多光束发射器阵列中的多个多光束发射器130。此外，在一些实施例中，每个多光束列的多光束发射器130可以以小于多光束发射器130的尺寸的宽度的距离分隔开。在一些实施例中，多光束列135的多光束发射器130可以以与分隔光阀阵列的相邻光阀110的距离相当的距离分隔开。在一些实施例中，多光束列135可包括连续的多光束发射器135或单个细长的多光束发射器135。

返回参考图2，在一些实施例中，多视图显示器100还包括光导140。光导140被配置为沿光导的长度引导光作为被引导光104(即，被引导光束104)。例如，光导140可以包括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。例如，折射率的差被配置为根据光导140的一个或多个被引导模式促进被引导光104的全内反射。

在一些实施例中，光导140可以是包括延伸的、基本上是平坦的光学透明电介质材料片的板或片(plate)光波导(即，片光导)。基本平坦的电介质材料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140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140还可以在光导140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。

根据各种实施例，光导140被配置为根据全内反射在光导140的第一表面140'(例如，前表面或顶面或侧面)和第二表面140”(例如，后表面或底面或侧面)之间以非零传播角引导引导光104。具体地，引导光104通过以非零传播角在光导140的第一表面140'和第二表面140”之间反射或“反弹”来传播。在一些实施例中，包括不同色彩的光的多个引导光束104可由光导140以各自的不同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2中未示出非零传播角。然而，在图2中，描绘传播方向103的粗体箭头示出了引导光104沿着光导长度的一般传播方向。

根据一些实施例，多光束发射器130可包括多光束元件130'。具体地说，包括光导140的多视图显示器100还可以包括与多光束发射器130的阵列相对应的多光束元件130'的阵列。因此，在一些实施例中，多光束元件阵列就是多光束发射器阵列，多光束元件阵列的每个多光束元件130'可以对应于多光束发射器阵列的不同多光束发射器130。根据各种实施例，阵列的多光束元件130'沿光导140的长度彼此间隔开。例如，如图2所示，阵列的多光束元件130'可位于或邻近光导140的第一(或“顶”)表面140'。在其他实施例中，阵列的多光束元件130'可位于光导140的第二(或“底部”)表面140”上，或位于第一和第二表面140'和140”之间的光导140内部。

根据各种实施例，多光束元件阵列的多光束元件130'被配置为散射来自光导140的光，作为具有与多视图图像或等效地多视图显示器100的不同视图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，多光束元件130'可以包括被配置为将部分被引导光104散射为定向光束的多个不同结构中的任意一个。例如，不同结构可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，包括衍射光栅的多光束元件130'被配置为衍射地散射出被引导光的一部分作为具有不同主角方向的多个定向光束。在其他实施例中，包括微反射元件的多光束元件130'被配置为反射地散射出被引导光的一部分作为多个定向光束，或者，包括微折射元件的多光束元件130'被配置为通过折射或使用折射(即，折射地散射出部分引导光)散射出被引导光的一部分作为多个定向光束。

在其他实施例(未示出)中，多光束发射器130可以包括有源光学发射器，例如但不限于发光二极管(LED)、微型发光二极管(μLED)和微型有机发光二极管(μOLED)。在这些实施例中，可以省略光导140和被配置为提供在光导140内作为引导光被引导光的光源。作为替代，如上文，可以用衬底代替光导140以支撑多光束发射器130并向其供电。

在一些实施例中，多视图显示器100还包括与光导140相邻的广角背光体150。图5示出了根据本文原理的实施例的示例中的包括广角背光体150的多视图显示器100的横截面图。根据各种实施例，广角背光体150与光导140靠近光阀阵列的一侧相对。具体地，如图所示，广角背光体150与光导140的底面(即，第二表面140”)相邻。广角背光体150被配置为提供广角光152作为广角发射的光。

根据一些实施例，光导140和多光束元件130'的阵列可配置为对基本上垂直于光导140的表面(例如，第一和第二表面140'，140”)传播的光具有光学透明性以促进光在光导140的厚度上的通过。具体地，如图5所示，光导140和多光束元件130'的阵列可配置为对从相邻广角背光体150发射的广角光152光学透明。因此，广角光152可以由广角背光体150发射出来并穿过光导140的厚度。因此，来自广角背光体150的广角光152可以通过光导140的底部或第二表面140”接收，穿过光导140的厚度，并从光导140的顶部表面(即，第一表面140')向光阀110阵列发射。由于光导140对广角光152是光学透明的，因此广角光152基本上不受光导140的影响。

根据各种实施例，图5所示的多视图显示器100可选择地在二维(2D)模式或多视图模式下工作。在2D模式中，多视图显示器100被配置为发射广角背光体150提供的广角光152。在多视图模式中，如前所述，多视图显示器100被配置为发射光导140提供的定向光束102。例如，在双模式(2D/3D)显示器中，可以使用光导140和广角背光体150的组合。

根据本文所述原理的一些实施例，提供了多视图显示器200。图6示出了根据与本文原理一致的实施例的示例中的多视图显示器200的框图。多视图显示器200包括具有以偏移行排列的重复的多个色彩子像素的光阀210阵列。根据各种实施例，光阀阵列的光阀210被排列为多视图像素，多视图像素被配置为将定向光束调制为多视图图像的色彩像素。在一些实施例中，阵列的光阀210基本上类似于前面描述的多视图显示器100的光阀110。因此，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀110，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。在一些实施例中，重复的多个色彩子像素中的每个色彩子像素具有不同的色彩。例如，重复的多个色彩子像素可以包括沿着光阀210阵列的一行按红色、蓝色和绿色的顺序排列的重复的红、绿和蓝(RGB)的色彩子像素集合。在其他实施例中，重复的多个色彩子像素可以包括重复的红、蓝、绿和黄(RGBY)的色彩子像素集合。在又一实施例中，重复的色彩子像素结合可以包括红、蓝、绿和白(RGBW)像素。

多视图显示器200还包括配置为使用不同的定向光束组照亮不同的多视图像素的多光束发射器220阵列。在一些实施例中，多光束发射器220阵列的多光束发射器220和光阀阵列的多视图像素之间可能存在一对一的关系。根据一些实施例，阵列的多光束发射器220可以基本上类似于上述多视图显示器100的多光束发射器130。例如，多个多光束发射器中的多光束发射器220被配置为提供由光阀210阵列调制的定向光束。根据各种实施例，定向光束具有与多视图显示器200的各个不同视图方向相对应的主角方向。此外，多个多光束发射器220可以位于用于支撑多光束发射器220的基板(例如，下文的光导)的表面上或内部。

根据各种实施例，多个色彩子像素的相邻行在行方向上或沿行方向彼此偏移色彩子像素宽度的整数倍。根据各种实施例，相邻行之间的偏移或移位被配置为提供与第二多视图像素的对应色彩子像素不同的色彩的第一多视图像素的色彩子像素。在一些实施例中，偏移行可以基本上类似于如上文关于多视图显示器100的色彩子像素阵列的第一行和色彩子像素阵列的第二行之间具有偏移的行。此外，根据多个色彩子像素的相邻偏移行的偏移是色彩子像素宽度的整数倍，相邻行可以偏移或移动色彩子像素的一倍宽度的距离(例如，如图3和图4中参考多视图显示器100所示)或者色彩子像素的两倍宽度的距离，或者色彩子像素的三倍宽度的距离，等等。

在一些实施例中，多光束发射器阵列中的多光束发射器220包括有源光学发射器。有源光学发射器被配置为发射作为定向光束的光。由有源光学发射器发射的定向光束具有与多视图显示器200的各个不同视图方向相对应的主角方向。有源光学发射器可以包括任意数量的被配置为以多个定向光束的形式发射光的不同结构。在一些实施例中，有源光学发射器包括但不限于微型发光二极管(μLED)或有机发光二极管(OLED)。在一些实施例中，有源光学发射器被配置为发射白光，而在其他实施例中，有源光学发射器可以发射包含特定色彩的光(例如，可以是单色有源光学发射器)。

此外，有源光学发射器的尺寸与光阀阵列的光阀210的尺寸相当。在本文中，“尺寸”可以以包括但不限于长度、宽度或面积等多种方式中的任何一种来定义。例如，光阀阵列的光阀210的尺寸可以是其长度，有源光学发射器的可比尺寸也可以是有源光学发射器的长度。在另一个示例中，尺寸可以是指面积，即有源光学发射器的面积可与光阀阵列中的光阀210的面积相当。

在其他实施例中，多光束发射器阵列的多光束发射器220可以是基本上无源的。具体地，在一些实施例中(例如，如图6所示)，多视图显示器200还包括光导230。光导230被配置为在沿着光导的长度的传播方向上引导光作为被引导光。在一些实施例中，光导230可以基本上类似于前面描述的多视图显示器100的光导140。根据各种实施例，光导230被配置为使用全内反射来引导被引导光。此外，光导230可以以非零传播角引导被引导光。在一些实施例中，被引导光可以是准直的或者准直光束。具体地,，在各种实施例中，可以根据准直因子σ对被引导光进行准直，或者被引导光可以具有准直因子。

在一些实施例中(例如，当多光束发射器220为无源时)，多视图显示器200还可包括沿光导长度彼此间隔开的多光束元件阵列。多光束元件被配置为散射光导230内的一部分引导光作为定向光束。此外，根据这些实施例，多光束元件阵列的多光束元件可对应于多光束发射器阵列的多光束发射器。

在一些实施例中，多光束元件阵列的多光束元件可基本上类似于上文的多视图显示器100的多光束元件130'。这样，多光束元件被配置为用不同的定向光束集合照亮不同的多视图像素。具体地，多光束元件阵列的多光束元件和多视图像素阵列的多视图像素之间可能存在一对一的关系。多光束元件可以位于光导230的表面上或其内部。

在一些实施例中，多光束元件的尺寸与光阀阵列的光阀210的尺寸相当。在一些实施例中，多光束元件的尺寸与光阀尺寸相当，多光束元件的尺寸在光阀的尺寸的大约百分之五十(50％)到大约百分之二百(200％)之间。

在一些实施例中，多光束元件可以包括被配置为散射一部分引导光的多种不同结构中的任意一种。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，包括衍射光栅的多光束元件被配置为衍射地散射出被引导光的一部分作为具有不同主角方向的多个定向光束。在其他实施例中，包括微反射元件的多光束元件被配置为反射地散射出被引导光的一部分作为多个定向光束，或者，包括微折射元件的多光束元件被配置为通过或使用折射来散射出被引导光的一部分(即，折射地散射出被引导光的一部分)作为多个定向光束。

在一些实施例中，多视图显示器200还可以包括光源240。根据各种实施例，光源240被配置为提供在光导230内被引导的光。具体地，光源240可位于光导230的入口表面或端部(输入端)附近。在各种实施例中，光源240可包括基本上任何光源(例如，光学发射器)，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240可包括被配置为产生具有由特定色彩表示的窄带光谱的基本单色的光的光学发射器。具体地，单色光的色彩可以是特定色彩空间或色彩模型(例如，红-绿-蓝(RGB)色彩模型)的原色。在其他示例中，光源240可以是配置为提供基本宽带或多色的光的基本宽带光源。例如，光源240可以提供白光。在一些实施例中，光源240可以包括多个配置为提供不同色彩的光的不同的光学发射器。不同的光发射器可以配置为提供具有不同的、色彩特定的、与不同色彩的光的每一个相对应的引导光的非零传播角的光

在一些实施例中，被引导光可以是准直的，或者等效地可以是准直光束(例如，如下文的由准直器提供)。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，引导光)内基本上被限制在预定或定义的角展度内的光束。此外，根据本文的定义，从准直光束发散或散射的光线不被视为准直光束的一部分。此外，在各种实施例中，可以根据准直因子σ对引导光进行准直，或者引导光可以具有准直因子。

根据本文原理的一些实施例，提供了一种多视图显示器的操作方法。图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的多视图显示器的操作方法300的流程图。如图所示，多视图显示器的操作方法300包括使用多光束发射器阵列发射310定向光束。在一些实施例中，多光束发射器阵列种的多光束发射器可以基本上类似于前面描述的多视图显示器100的多光束发射器130。特别地，多光束发射器阵列的多光束发射器可以排列成多光束发射器的行和列。定向光束具有与多视图显示器的不同视图方向相对应的方向。

多视图显示器的操作方法300还包括使用光阀阵列调制320定向光束。光阀阵列包括排列为多个多视图像素的重复的多个色彩子像素，并且调制的定向光束提供由多视图显示器显示的多视图图像的不同视图的色彩像素。根据一些实施例，光阀阵列可以基本上类似于前面的多视图显示器100的光阀阵列110。因此，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀，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。

在一些实施例中，重复的多个色彩子像素的每个色彩子像素具有不同的色彩。例如，如图3和图4所示出的多视图显示器100中，重复的多个色彩子像素可以包括沿着光阀阵列的一行按照红色、蓝色和绿色的顺序排列的重复的红绿和蓝(RGB)的色彩子像素集合。在其他实施例中，重复的多个色彩子像素可以包括重复的红、蓝、绿和黄(RGBY)的色彩子像素集合。在又一实施例中，重复的色彩子像素组可以包括红、蓝、绿和白(RGBW)的像素。重复的多个色彩子像素的色彩子像素沿着光阀阵列的行进行排列。此外，多光束发射器阵列中的多光束发射器排列成具有对应于光阀阵列的行方向的行方向的行。

根据各种实施例，光阀阵列的重复的多个色彩子像素的行彼此偏移或移位。具体地，重复的多个色彩子像素的第一行相对于重复的多个色彩子像素的第二行偏移，从而提供具有不同色彩的在相邻多视图像素中的相应的色彩子像素。行的偏移被配置于减轻与多视图显示器显示的多视图图像的色彩像素相关联的色彩边纹。在一些实施例中，第一行和第二行之间的偏移基本上类似于关于多视图显示器100的描述中的第一行和第二行之间的偏移。例如，重复的多个色彩子像素的第一行和第二行之间的偏移或移位可以等于重复的多个色彩子像素的方向上的色彩子像素的宽度的整数倍。在一些实施例中，发射310定向光束包括使用沿多视图显示器的长度彼此间隔开的多个多光束列来发射定向光束。具体地，多个多光束列中的多光束列被配置为发射多个定向光束。定向光束具有与多视图显示器的视图方向相对应的主方向。在一些实施例中，多个多光束列是多光束发射器的阵列。也就是说，多个多光束列中的多光束列包括多光束发射器阵列中的一列多光束发射器，其中多光束发射器在行方向上彼此偏移以形成多光束发射器的倾斜列。在一些实施例中，多光束列可包括连续的多光束元件或单个细长的多光束元件。多光束列可用于视图以水平视差方式排列的仅水平视差显示器中，如图4示出了多视图显示器100的仅水平视差的排列。

在一些实施例中，使用多光束发射器阵列发射310定向光束，包括在光导中引导光作为被引导光。在一些实施例中，光导可以基本上类似于多视图显示器100的光导140，并且可以在光导相对的内表面之间以非零传播角引导光。使用多光束发射器阵列发射310定向光束还可以包括使用多光束元件阵列的多光束元件散射出被引导光的一部分以提供定向光束。多光束元件可以基本上类似于多视图显示器100的多光束元件130'。此外，多光束元件的尺寸可与光阀阵列的光阀的尺寸相当。例如，多光束元件的尺寸可以与光阀的尺寸相当，使得多光束元件的尺寸在光阀的尺寸的大约百分之五十(50％)到大约百分之二百(200％)之间。此外，多光束元件可以是多光束发射器阵列，使得多光束元件阵列的每个多光束元件对应于多光束发射器阵列的不同的多光束发射器。

因此，已经描述了多视图显示器和方法的示例和实施例，其包括排列成行的重复的多个色彩子像素，并且其具有配置为减轻与多视图图像相关联的色彩边纹的偏移或移位。应当理解的是，上述示例仅仅说明了本文所述原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求所限定的范围的情况下容易地设计许多其他布置。

Claims (20)

1.一种多视图显示器，包括：

光阀阵列，具有重复的多个色彩子像素的行并且被排列为多个多视图像素，被配置为将定向光束调制为多视图图像的视图的色彩像素，所述重复的多个色彩子像素的第一行在行方向上从所述重复的多个色彩子像素的第二行偏移色彩子像素的宽度的整数倍。

其中，所述第一行和所述第二行的偏移被配置为提供在具有不同色彩的相邻多视图像素中的相应的色彩子像素，以减轻与所述多视图图像的色彩像素相关联的色彩边纹。

2.根据权利要求1所述的多视图显示器，其中所述重复的多个色彩子像素的每个色彩子像素具有不同的色彩，所调制的光束表示所述多视图图像的色彩像素内的各个不同的色彩。

3.根据权利要求2所述的多视图显示器，其中所述重复的多个色彩子像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。

4.根据权利要求1所述的多视图显示器，还包括相互间隔开并配置为提供所述定向光束的多光束发射器阵列，所述多光束发射器阵列中的多光束发射器的尺寸介于所述光阀阵列中的光阀的尺寸的一半到两倍之间。

5.根据权利要求4所述的多视图显示器，其中所述光阀阵列的所述重复的多个色彩子像素的色彩子像素的不同子集对应于所述多光束发射器阵列的每个多光束发射器，所述不同子集表示所述多视图显示器的所述多个多视图像素中的多视图像素。

6.根据权利要求4所述的多视图显示器，还包括多个沿着所述多视图显示器的长度彼此间隔开的多个多光束列，所述多个多光束列的多光束列被配置为以仅水平方向模式提供定向光束，

其中，所述多个多光束列是所述多光束发射器阵列，并且所述多视图显示器是仅水平视差显示器。

7.根据权利要求6所述的多视图显示器，其中所述多光束列包括连续的多光束元件。

8.根据权利要求4所述的多视图显示器，还包括：

光导，被配置为沿所述光导的长度引导光；以及

多光束元件阵列，沿所述光导长度彼此间隔开，所述多光束元件阵列的多光束元件被配置为从所述光导中散射出被引导光的一部分作为所述定向光束，

其中，所述多光束元件阵列是所述多光束发射器阵列，所述多光束元件阵列的每个多光束元件对应于所述多光束发射器阵列的不同多光束发射器。

9.根据权利要求8所述的多视图显示器，其中所述多光束元件包括被配置为衍射地散射出所述被引导光的一部分作为所述定向光束的衍射光栅、被配置为反射地散射出所述被引导光的一部分作为所述定向光束的微反射结构、以及被配置为折射地散射出所述被引导光的一部分的所述定向光束的微折射结构中的一个或多个。

10.根据权利要求8所述的多视图显示器，还包括广角背光体，所述广角背光体与所述光导的侧面相邻，所述光导的侧面在所述光导与所述光阀阵列相邻的侧面的对面，所述广角背光体被配置为在所述多视图显示器的二维(2D)模式期间提供广角发射的光，所述光阀阵列被配置为将所述广角发射的光调制为2D图像，

其中，所述光导和所述多光束元件阵列被配置为对所述广角发射的光透明，所述多视图显示器被配置为在多视图模式下显示所述多视图图像并且在所述2D模式下显示所述2D图像。

11.一种多视图显示器，包括：

光阀阵列，具有以偏移行排列的重复的多个色彩子像素，所述光阀阵列的光阀被排列为多视图像素，并被配置为将定向光束调制为多视图图像的色彩像素；以及

多光束发射器阵列，被配置为用所述定向光束的不同集合照亮不同的多视图像素，

其中，相邻的偏移行彼此偏移色彩子像素的宽度的整数倍，相邻的行之间的偏移被配置为提供具有与第二多视图像素的相应色彩子像素不同的色彩的第一多视图像素的色彩子像素。

12.根据权利要求11所述的多视图显示器，其中所述重复的多个色彩子像素的每个色彩子像素具有不同色彩，所调制的光束表示所述多视图图像的色彩像素内的各个不同色彩。

13.根据权利要求11所述的多视图显示器，其中所述多光束发射器阵列的多光束发射器包括有源光学发射器，所述有源光学发射器被配置为发射作为所述定向光束的光，所述有源光学发射器具有与所述光阀阵列的光阀的尺寸相当的尺寸。

14.根据权利要求11所述的多视图显示器，还包括：

光导，被配置为在沿所述光导的长度的传播方向上引导光；以及

沿所述光导长度彼此间隔开的多光束元件阵列，所述多光束元件阵列的多光束元件对应于所述多光束发射器阵列的多光束发射器，并且具有与所述多视图像素阵列的光阀的尺寸相当的尺寸，并被配置为从所述光导散射出被引导光的一部分作为所述定向光束。

15.根据权利要求14所述的多视图显示器，其中所述多光束元件包括光学地连接到所述光导以散射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或多个。

16.根据权利要求14所述的多视图显示器，还包括光学地耦合到所述光导输入端的光源，所述光源被配置为提供要在所述光导中被引导作为具有非零传播角的和根据预定准直因子被准直的中的一者或两者的被引导光。

17.一种多视图显示器的操作方法，包括：

使用多光束发射器阵列发射定向光束；以及

使用光阀阵列调制所述定向光束，所述光阀阵列具有重复的多个色彩子像素的行并被排列为多个多视图像素，

其中，所述重复的多个色彩子像素的第一行从所述重复的多个色彩子像素的第二行偏移，以提供具有不同色彩的在相邻多视图像素中的相应的色彩子像素，以减轻与由所述多视图显示器显示的所述多视图图像的色彩像素相关联的色彩边纹。

18.根据权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中，所述重复的多个色彩子像素的每个色彩子像素具有不同色彩，所调制的光束表示所述多视图图像的色彩像素内的各个不同色彩，并且其中所述第二行在行方向上从所述第一行偏移所述多个色彩子像素中的色彩子像素的宽度的整数倍。

19.根据权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中，发射所述定向光束包括使用沿所述多视图显示器的长度彼此间隔开的多个多光束列来发射所述定向光束，并且所述多个多光束列中的每个多光束列被配置为发射具有与所述多视图显示器的视图方向相对应的方向的多个定向光束，

其中，所述多个多光束列是所述多光束发射器阵列，所述多视图显示器是仅水平视差显示器，所述视图方向被以水平视差排列的方式排列。

20.根据权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中使用所述多光束发射器阵列发射所述定向光束包括：

在光导中引导光作为被引导光；以及

使用多光束元件阵列中的多光束元件散射出所述被引导光的一部分以提供所述定向光束，所述多光束元件的尺寸与所述光阀阵列中的光阀的尺寸相当，

其中，所述多光束元件阵列是所述多光束发射器阵列，所述多光束元件阵列的每个多光束元件对应于所述多光束发射器阵列的不同多光束发射器。

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