ES2856011T3 - Retroiluminación de colores basada en redes de difracción multihaz - Google Patents

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Abstract

Una retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz que comprende: una pluralidad de fuentes de luz (110) de diferentes colores; una guía de luz de placa (120) para guiar la luz de los diferentes colores producida por las fuentes de luz, estando las fuentes de luz desplazadas lateralmente entre sí en una dirección correspondiente a un eje de propagación de la luz guiada dentro de la guía de luz de placa; un colimador inclinado (140) entre la pluralidad de fuentes de luz y la guía de luz de placa, el colimador inclinado configurado para colimar e inclinar la luz de las fuentes de luz y dirigir la luz inclinada y colimada hacia la guía de luz de placa como luz guiada; y una red de difracción multihaz (130) en una superficie de la guía de luz de placa para acoplar difractivamente una parte de la luz guiada de la guía de luz de placa como una pluralidad de haces de luz que tienen los diferentes colores, un haz de luz de la pluralidad de haces de luz que tiene una dirección angular principal diferente de las direcciones angulares principales de otros haces de luz de la pluralidad de haces de luz, donde la dirección angular principal es una función del color y el ángulo de incidencia de la luz guiada, y en donde el desplazamiento lateral de cada fuente de luz determina un ángulo relativo de propagación del color correspondiente dentro de la guía de luz de la placa de modo que una dirección angular principal de un haz de luz acoplado de un color correspondiente a una fuente de luz respectiva es función del desplazamiento lateral de la fuente de luz respectiva.

Description

DESCRIPCIÓN
Retroiluminación de colores basada en redes de difracción multihaz
REFERENCIA CRUZADA A APLICACIONES RELACIONADAS
[0001] N/A
DECLARACIÓN CON RESPECTO A INVESTIGACIÓN O DESARROLLO PATROCINADOS FEDERALMENTE
[0002] N/A
ANTECEDENTES
[0003] US2004240232A1 describe una luz de fondo para un dispositivo de visualización de cristal líquido que tiene una guía de luz de placa adaptada para transmitir luz a su través; una hoja de dispersión de color ubicada en una superficie opuesta a la superficie frontal de la guía de luz de placa y adaptada para refractar la luz transmitida a través de la guía de luz de placa en diferentes ángulos según la longitud de onda y para reflejar la luz refractada de regreso a la guía de luz de placa; y un patrón de difracción formado en al menos una superficie de la guía de luz de placa adaptada para permitir que la luz que procede en los diferentes ángulos según la longitud de onda a través de la hoja de dispersión de color salga en el mismo ángulo.
[0004] Las pantallas electrónicas son un medio casi ubicuo para la comunicación de información a los usuarios de una amplia variedad de dispositivos y productos. Entre las pantallas electrónicas más comunes se encuentran el tubo de rayos catódicos (CRT), los paneles de pantalla de plasma (PDP), las pantallas de cristal líquido (LCD), las pantallas electroluminiscentes (EL), los diodos emisores de luz orgánica (OLED) y las pantallas OLED de matriz activa (AMOLED), pantallas electroforéticas (EP) y varias pantallas que emplean modulación de luz electromecánica o electrofluídica (por ejemplo, dispositivos de microespejos digitales, pantallas de electrohumectación, etc.). En general, las pantallas electrónicas se pueden clasificar como pantallas activas (es decir, pantallas que emiten luz) o pantallas pasivas (es decir, pantallas que modulan la luz proporcionada por otra fuente). Entre los ejemplos más obvios de pantallas activas se encuentran los CRT, PDP y OLED/AMOLED. Las pantallas que normalmente se clasifican como pasivas cuando se considera la luz emitida son las pantallas LCD y EP. Las pantallas pasivas, aunque a menudo exhiben características de rendimiento atractivas que incluyen, pero no se limitan a un consumo de energía inherentemente bajo, pueden encontrar un uso algo limitado en muchas aplicaciones prácticas dada la falta de capacidad para emitir luz.
[0005] Para superar las limitaciones de aplicabilidad de pantallas pasivas asociadas con la emisión de luz, muchas pantallas pasivas están acopladas a una fuente de luz externa. La fuente de luz acoplada puede permitir que estas pantallas pasivas emitan luz y funcionen sustancialmente como una pantalla activa. Ejemplos de tales fuentes de luz acopladas son las luces de fondo. Las luces de fondo son fuentes de luz (a menudo las llamadas fuentes de luz de "panel") que se colocan detrás de una pantalla pasiva para iluminar la pantalla pasiva. Por ejemplo, se puede acoplar una luz de fondo a una pantalla LCD o EP. La luz de fondo emite luz que pasa a través de la pantalla LCD o EP. La luz emitida por la luz de fondo es modulada por la pantalla LCD o la pantalla EP y la luz modulada se emite, a su vez, desde la pantalla LCD o la pantalla EP. A menudo, las luces de fondo están configuradas para emitir luz blanca. A continuación, se utilizan filtros de color para transformar la luz blanca en varios colores utilizados en la pantalla. Los filtros de color pueden colocarse en una salida de la pantalla LCD o EP (menos común) o entre la luz de fondo y la pantalla LCD o EP, por ejemplo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0006] Varias características de los ejemplos de acuerdo con los principios descritos en el presente documento pueden ser más fácilmente entendidas con referencia a la siguiente descripción detallada tomada en conjunción con las que acompañan a los dibujos, donde números de referencia similares designan elementos estructurales, y en que:
La Figura 1 ilustra una vista gráfica de componentes angulares {9,y} de un haz de luz que tiene una dirección angular principal particular, de acuerdo con un ejemplo de los principios descritos aquí.
La Figura 2A ilustra una vista en sección transversal de una luz de fondo de color basada en una red de difracción multihaz, según un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento.
La Figura 2B ilustra una vista en perspectiva de una superficie de la luz de fondo de color basada en red de difracción multihaz ilustrada en la Figura 2A, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento.
La Figura 2C ilustra una vista en sección transversal de una luz de fondo de color basada en una red de difracción multihaz, de acuerdo con otro ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento. La Figura 3 ilustra una vista en planta de una red de difracción multihaz, de acuerdo con otro ejemplo consistente con los principios aquí descritos.
La Figura 4A ilustra una vista en sección transversal de una luz de fondo de color basada en una red de difracción multihaz que incluye un colimador inclinado, de acuerdo con otro ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento.
La Figura 4B ilustra una representación esquemática de un reflector colimador, según un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento.
La Figura 5 ilustra una vista en perspectiva de la luz de fondo de color basada en la red de difracción multihaz, según un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento.
La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques de una pantalla electrónica, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento.
La Figura 7 ilustra una vista en sección transversal de una pluralidad de haces de luz dirigidos de manera diferente que convergen en un punto de convergencia P, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios aquí descritos.
La Figura 8 ilustra un diagrama de flujo de un método de operación de pantalla electrónica en color, según un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento.
[0007] Ciertos ejemplos tienen otras características que son uno de, además de y en lugar de las características ilustradas en las figuras anteriores con referencia. Estas y otras características se detallan a continuación con referencia a las figuras mencionadas anteriormente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0008] Los ejemplos de acuerdo con los principios descritos en este documento proporcionan retroiluminación de pantalla electrónica usando acoplamiento de difracción de multihaz de diferentes colores de luz. En particular, la retroiluminación de una pantalla electrónica descrita en este documento emplea una red de difracción multihaz y una pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores que están desplazadas lateralmente entre sí. La red de difracción multihaz se utiliza para acoplar luz de diferentes colores producida por las fuentes de luz fuera de una guía de luz y para dirigir la luz acoplada de diferentes colores en una dirección de visualización de la pantalla electrónica. La luz acoplada dirigida en la dirección de visión por la red de difracción multihaz incluye una pluralidad de haces de luz que tienen diferentes direcciones angulares principales y diferentes colores entre sí, de acuerdo con varios ejemplos de los principios descritos aquí. En algunos ejemplos, los rayos de luz que tienen las diferentes direcciones angulares principales (también denominadas "los rayos de luz dirigidos de manera diferente") y los diferentes colores pueden emplearse para mostrar información tridimensional (3-D). Por ejemplo, los haces de luz de diferentes colores y dirigidos de manera diferente producidos por la red de difracción multihaz pueden modularse y servir como píxeles de una pantalla electrónica 3-D "sin gafas".
[0009] De acuerdo con varios ejemplos, la red de difracción multihaz produce la pluralidad de haces de luz que tienen una pluralidad correspondiente de ángulos diferentes, espacialmente separados (es decir, diferentes direcciones principales angulares). En particular, un haz de luz producido por la red de difracción multihaz tiene una dirección angular principal dada por componentes angulares {9,q>}, por definición aquí. El componente angular 6 se denomina en el presente documento "componente de elevación" o "ángulo de elevación" del haz de luz. El componente angular y se denomina en la presente memoria "componente azimutal" o "ángulo azimutal" del haz de luz. Por definición, el ángulo de elevación 6 es un ángulo en un plano vertical (por ejemplo, perpendicular a un plano de la red de difracción multihaz) mientras que el ángulo azimutal y es un ángulo en un plano horizontal (por ejemplo, paralelo al plano de red de difracción multihaz). La Figura 1 ilustra los componentes angulares {9,y} de un haz de luz 10 que tiene una dirección angular principal particular, según un ejemplo de los principios descritos en este documento. Además, el haz de luz se emite o emana de un punto particular, por definición aquí. Es decir, por definición, el haz de luz tiene un rayo central asociado con un punto de origen particular dentro de la red de difracción multihaz. La Figura 1 también ilustra el punto de origen O del haz de luz. Una dirección de propagación ejemplar de la luz incidente se ilustra en la Figura 1 usando una flecha en negrita 12.
[0010] De acuerdo con diversos ejemplos, las características de la red de difracción de multihaz y las características de la misma (es decir, “características de difracción”) se pueden usar para controlar una o ambas de la direccionalidad angular de los haces de luz y la selectividad de la longitud de onda o del color de la red de difracción multihaz con respecto a uno o más de los haces de luz. Las características que pueden usarse para controlar la direccionalidad angular y la selectividad de la longitud de onda incluyen, pero no se limitan a uno o más de una longitud de red, un paso de red (espaciado de características), una forma de las características, un tamaño de las características (p. ej., ancho de ranura o cresta) y una orientación de la red. En algunos ejemplos, las diversas características utilizadas para el control pueden ser características que son locales en las proximidades del punto de origen de un haz de luz.
[0011] En este documento, una “red de difracción” se define generalmente como una pluralidad de características (es decir, características de difracción) dispuestas para proporcionar difracción de la luz incidente sobre la red de difracción. En algunos ejemplos, la pluralidad de características puede disponerse de manera periódica o cuasiperiódica. Por ejemplo, la red de difracción puede incluir una pluralidad de características (por ejemplo, una pluralidad de ranuras en la superficie de un material) dispuestas en una matriz unidimensional (1-D). En otros ejemplos, la red de difracción puede ser una matriz bidimensional (2-D) de características. Por ejemplo, la red de difracción puede ser una matriz bidimensional de protuberancias en la superficie de un material.
[0012] Como tal, y por definición en el presente documento, la difracción de red es una estructura que proporciona la difracción de la luz incidente sobre la red de difracción. Si la luz incide sobre la red de difracción procedente de una guía de luz, la difracción proporcionada puede dar como resultado, y por lo tanto, denominarse “acoplamiento difractivo”, ya que la red de difracción puede acoplar la luz fuera de la guía de luz por difracción. La red de difracción también redirige o cambia un ángulo de la luz por difracción (es decir, un ángulo de difracción). En particular, como resultado de la difracción, la luz que sale de la red de difracción (es decir, luz difractada) generalmente tiene una dirección de propagación diferente a la dirección de propagación de la luz incidente. El cambio en la dirección de propagación de la luz por difracción se denomina aquí "redireccionamiento difractivo". Por tanto, puede entenderse que la red de difracción es una estructura que incluye características de difracción que redirigen difractivamente la luz incidente en la red de difracción y, si la luz incide desde una guía de luz, la red de difracción también puede acoplar difractivamente la luz de la guía de luz.
[0013] Específicamente en este documento, “de acoplamiento de difracción” se define como el acoplamiento de una onda electromagnética (por ejemplo, luz) a través de un límite entre dos materiales como resultado de la difracción (por ejemplo, por una red de difracción). Por ejemplo, se puede usar una red de difracción para acoplar la luz que se propaga en una guía de luz mediante acoplamiento difractivo a través de un límite de la guía de luz. Del mismo modo, “redireccionamiento difractivo” es la redirección o cambio en la dirección de propagación de la luz como resultado de la difracción, por definición. La redirección difractiva puede ocurrir en el límite entre dos materiales si la difracción ocurre en ese límite (por ejemplo, la red de difracción está ubicada en el límite).
[0014] Además, por definición, en este documento, las características de una red de difracción son referidas como “características de difracción” y puede ser uno o más de a, en y sobre una superficie (por ejemplo, un límite entre dos materiales). La superficie puede ser la superficie de una guía de luz, por ejemplo. Las características de difracción pueden incluir cualquiera de una variedad de estructuras que difractan la luz que incluyen, pero no se limitan a una o más ranuras, crestas, agujeros y protuberancias en, dentro o sobre la superficie. Por ejemplo, la red de difracción multihaz puede incluir una pluralidad de ranuras paralelas en la superficie del material. En otro ejemplo, la red de difracción puede incluir una pluralidad de crestas paralelas que se elevan desde la superficie del material. Las características de difracción (p. ej., ranuras, crestas, orificios, protuberancias, etc.) pueden tener cualquiera de una variedad de formas o perfiles de sección transversal que proporcionan difracción, incluidos, entre otros, uno o más de un perfil rectangular, un perfil triangular y un perfil de diente de sierra.
[0015] Por definición en la presente memoria, un “red de difracción multi-haz” es una red de difracción que produce una pluralidad de haces de luz. En algunos ejemplos, la red de difracción multihaz puede ser o incluir una red de difracción "chirrida". Los haces de luz de la pluralidad producidos por la red de difracción multihaz pueden tener diferentes direcciones angulares principales indicadas por los componentes angulares {9,y}, como se describió anteriormente. En particular, según varios ejemplos, cada uno de los haces de luz puede tener una dirección angular principal predeterminada como resultado del acoplamiento difractivo y la redirección difractiva de la luz incidente por la red de difracción multihaz. Por ejemplo, la red de difracción multihaz puede producir ocho haces de luz en ocho direcciones principales diferentes. Según varios ejemplos, las diferentes direcciones angulares principales de los diversos haces de luz se determinan mediante una combinación de un paso o espaciado de red y una orientación o rotación de las características de la red de difracción multihaz en los puntos de origen de los haces de luz con respecto a una dirección de propagación de la luz incidente en la red de difracción multihaz.
[0016] Además el presente documento, una “guía de luz” se define como una estructura que guía la luz dentro de la estructura usando reflexión interna total. En particular, la guía de luz puede incluir un núcleo que es sustancialmente transparente a una longitud de onda operativa de la guía de luz. En algunos ejemplos, el término "guía de luz" generalmente se refiere a una guía de ondas ópticas dieléctricas que proporciona una reflexión interna total para guiar la luz en una interfaz entre un material dieléctrico de la guía de luz y un material o medio que rodea esa guía de luz. Por definición, una condición para la reflexión interna total es que el índice de refracción de la guía de luz sea mayor que el índice de refracción de un medio circundante adyacente a una superficie del material de guía de luz. En algunos ejemplos, la guía de luz puede incluir un revestimiento además o en lugar de la diferencia de índice de refracción antes mencionada para facilitar aún más la reflexión interna total. El revestimiento puede ser un revestimiento reflectante, por ejemplo. Según varios ejemplos, la guía de luz puede ser cualquiera de varias guías de luz que incluyen, pero no se limitan a una o ambas de una guía de placa o placa y una guía de tira.
[0017] Además, en el presente documento, el término “placa” cuando se aplica a una guía de luz como en una “guía de luz de placa” se define como una capa o lámina pieza por pieza o diferencialmente plana. En particular, una guía de luz de placa se define como una guía de luz configurada para guiar la luz en dos direcciones sustancialmente ortogonales delimitadas por una superficie superior y una superficie inferior (es decir, superficies opuestas) de la guía de luz. Además, por definición en el presente documento, las superficies superior e inferior están separadas entre sí y sustancialmente paralelas entre sí en un sentido diferencial. Es decir, dentro de cualquier región diferencialmente pequeña de la guía de luz de la placa, las superficies superior e inferior son sustancialmente paralelas o coplanarias. En algunos ejemplos, una guía de luz de placa puede ser sustancialmente plana (por ejemplo, confinada a un plano) y, por tanto, la guía de luz de placa es una guía de luz plana. En otros ejemplos, la guía de luz de la placa puede estar curvada en una o dos dimensiones ortogonales. Por ejemplo, la guía de luz de placa puede curvarse en una única dimensión para formar una guía de luz de placa de forma cilíndrica. Sin embargo, en varios ejemplos, cualquier curvatura tiene un radio de curvatura suficientemente grande para asegurar que la reflexión interna total se mantenga dentro de la guía de luz de la placa para guiar la luz.
[0018] En este documento, una “fuente de luz” se define como una fuente de luz (por ejemplo, un aparato o dispositivo que emite luz). Por ejemplo, la fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz (LED) que emite luz cuando se activa. En la presente, una fuente de luz puede ser sustancialmente cualquier fuente de luz o emisor óptico que incluye, entre otros, uno o más de un diodo emisor de luz (LED), un láser, un diodo emisor de luz orgánico (OLED), un diodo de polímero emisor de luz, un emisor óptico basado en plasma, una lámpara fluorescente, una lámpara incandescente y prácticamente cualquier otra fuente de luz. La luz producida por una fuente de luz puede tener un color o puede incluir una longitud de onda de luz particular. Como tal, una “pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores” se define explícitamente en el presente documento como un conjunto o grupo de fuentes de luz en donde al menos una de las fuentes de luz produce luz que tiene un color o, equivalentemente, una longitud de onda que difiere de un color o longitud de onda de luz producida por al menos otra fuente de luz de la pluralidad de fuentes de luz. Además, la “pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores” puede incluir más de una fuente de luz del mismo color o sustancialmente similar siempre que al menos dos fuentes de luz de la pluralidad de fuentes de luz sean fuentes de luz de diferentes colores (es decir, produzcan un color de la luz que es diferente entre las al menos dos fuentes de luz). Por lo tanto, por definición aquí, una pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores puede incluir una primera fuente de luz que produce un primer color de luz y una segunda fuente de luz que produce un segundo color de luz, donde el segundo color difiere del primer color.
[0019] Además, como se utiliza aquí, se pretende que el artículo “un” tenga su significado normal en las técnicas de patentes, a saber, “uno o más”. Por ejemplo, "una red" significa una o más redes y, como tal, "la red" significa "la(s) red(es)" en el presente documento. Además, cualquier referencia en este documento a “arriba”, “abajo”, “superior”, “ inferior”, “arriba”, “abajo”, “frente”, atrás”, “primero”, “segundo”, “ izquierda” o “derecho” no pretende ser una limitación en este documento. Aquí, el término “aproximadamente” cuando se aplica a un valor generalmente significa dentro del rango de tolerancia del equipo utilizado para producir el valor, o en algunos ejemplos, significa más o menos 10%, o más o menos 5%, o más o menos 1%, salvo que se especifique expresamente lo contrario. Además, el término "sustancialmente" como se usa en este documento significa una mayoría, o casi todo, o todo, o una cantidad dentro de un rango de aproximadamente 51% a aproximadamente 100%, por ejemplo. Además, los ejemplos de la presente están destinados a ser ilustrativos únicamente y se presentan con fines de discusión y no a modo de limitación.
[0020] La Figura 2A ilustra una vista en sección transversal de una luz de fondo 100 de color basada en una red de difracción multihaz, según un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento. La Figura 2B ilustra una vista en perspectiva de una superficie de la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 ilustrada en la Figura 2A, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento. La Figura 2C ilustra una vista en sección transversal de una luz de fondo 100 de color basada en una red de difracción multihaz, de acuerdo con otro ejemplo consistente con los principios descritos en este documento.
[0021] De acuerdo con diversos ejemplos, la retroiluminación de color basado en red de difracción multihaz 100 está configurada para proporcionar una pluralidad de haces de luz 102 dirigida hacia fuera y lejos de la retroiluminación de color basado en red de difracción multihaz 100 en diferentes direcciones predeterminadas. Además, varios haces de luz 102 de la pluralidad de haces de luz representan o incluyen diferentes colores de luz. En algunos ejemplos, la pluralidad de haces de luz 102 de diferentes colores y diferentes direcciones forma una pluralidad de píxeles de una pantalla electrónica. En algunos ejemplos, la pantalla electrónica es la denominada pantalla tridimensional (3-D) "sin gafas" (por ejemplo, una pantalla multivista).
[0022] En particular, un haz de luz 102 de la pluralidad de haces de luz proporcionada por la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 está configurado para tener una diferente dirección principal angular de otros haces de luz 102 de la pluralidad haz de luz (por ejemplo, véanse las Figuras 2A-2C), según varios ejemplos. Además, el haz de luz 102 puede tener una extensión angular relativamente estrecha. Como tal, el haz de luz 102 puede ser dirigido lejos de la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 en una dirección establecida por la dirección angular principal del haz de luz 102.
[0023] Además, los haces de luz 102 de la pluralidad de haces de luz proporcionada por la retroiluminación de color basado en red de difracción multihaz 100 tiene o representa diferentes colores de luz. En algunos ejemplos, los diferentes colores de los haces de luz 102 pueden representar colores en un conjunto de colores (por ejemplo, una paleta de colores). Además, según algunos ejemplos, los haces de luz 102 que representan cada uno de los colores en el conjunto de colores pueden tener direcciones angulares principales sustancialmente iguales. En particular, para una dirección angular principal particular, puede haber un conjunto de haces de luz 102 que representan cada uno de los colores en el conjunto de colores. En algunos ejemplos, cada dirección angular principal de la pluralidad de haces de luz 102 puede incluir un conjunto de haces de luz 102 que representan cada uno los colores del conjunto de colores. En algunos ejemplos, los haces de luz 102 de diferentes colores (por ejemplo, del conjunto de colores) y diferentes direcciones angulares principales pueden modularse (por ejemplo, mediante una válvula de luz como se describe a continuación). La modulación de los diferentes haces de luz de color 102 dirigidos en diferentes direcciones lejos de la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 puede ser particularmente útil como píxeles en aplicaciones de pantalla electrónica en color 3-D.
[0024] La retroiluminación de color basado en red de difracción multihaz 100 incluye una pluralidad de fuentes de luz 110 de diferentes colores. En particular, una fuente de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz está configurada para producir luz de un color (es decir, una longitud de onda óptica) que difiere de un color de luz producido por otras fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz, por definición aquí. Por ejemplo, una primera fuente de luz 110' de la pluralidad de fuentes de luz puede producir luz de un primer color (por ejemplo, rojo), una segunda fuente de luz 110” de la pluralidad de fuentes de luz puede producir luz de un segundo color (por ejemplo, verde), una tercera fuente de luz 110'” de la pluralidad de fuentes de luz puede producir luz de un tercer color (por ejemplo, azul), y así sucesivamente.
[0025] En diversos ejemplos, la pluralidad de fuentes de luz 110 de diferentes colores puede incluir fuentes de luz 110 que representan sustancialmente cualquier fuente de luz, incluyendo, pero no limitado a uno o más de un diodo emisor de luz (LED), una luz fluorescente y un láser. Por ejemplo, la pluralidad de fuentes de luz 110 puede incluir cada una una pluralidad de LED. En algunos ejemplos, una o más de las fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz pueden producir una luz sustancialmente monocromática que tiene un espectro de banda estrecha indicado por un color específico. En particular, el color de la luz monocromática puede ser un color primario de una gama de colores o modelo de color predeterminado (por ejemplo, un modelo de color rojo-verde-azul (RGB)), según algunos ejemplos. Por ejemplo, la primera fuente de luz 110' de la pluralidad de fuentes de luz puede ser un LED rojo y la luz monocromática producida por la primera fuente de luz 110' puede ser sustancialmente de color rojo. En este ejemplo, la segunda fuente de luz 110” puede ser un LED verde y la luz monocromática producida por la segunda fuente de luz 110" puede ser sustancialmente de color verde. Además, la tercera fuente de luz 110'” puede ser un LED azul y la luz monocromática producida por la tercera fuente de luz 110"' puede ser sustancialmente de color azul, en este ejemplo.
[0026] En otros ejemplos, la luz proporcionada por una o más de las fuentes de luz 110 de la pluralidad puede tener un espectro relativamente de banda ancha (es decir, no puede ser luz monocromática). Por ejemplo, se puede emplear una fuente de luz fluorescente o una fuente de luz de banda ancha similar que produzca luz sustancialmente blanca como parte de la pluralidad de fuentes de luz. En algunos ejemplos, cuando se utiliza una fuente de luz de banda ancha, la luz blanca producida por la fuente de luz de banda ancha puede “convertirse” en un color respectivo (por ejemplo, rojo, verde, azul, etc.) de los diferentes colores de la pluralidad de fuentes de luz usando un filtro de color o un mecanismo similar (por ejemplo, un prisma). La fuente de luz de banda ancha combinada con el filtro de color produce efectivamente luz de un color respectivo del filtro de color, por ejemplo. En particular, el color respectivo puede ser un color de los diferentes colores de la pluralidad de fuentes de luz 110 y la fuente de luz de banda ancha "convertida" que incluye el filtro de color puede ser una fuente de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz 110 de diferentes colores, según varios ejemplos. Tenga en cuenta que los colores rojo, verde y azul se emplean aquí a modo de discusión y no de limitación. Se pueden usar otros colores en lugar de o además de cualquiera o todos de rojo, verde y azul como los diferentes colores de las fuentes de luz 110, por ejemplo.
[0027] De acuerdo con diversos ejemplos, las fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuente de luz son desplazadas lateralmente una de la otra, como se ilustra en las Figuras 2A y 2C. Por ejemplo, las fuentes de luz 110 pueden desplazarse lateralmente entre sí a lo largo de un eje o dirección particular. En particular, como se ilustra en las Figuras 2A y 2C, la primera fuente de luz 110' se desplaza lateralmente hacia la izquierda a lo largo de un eje x con respecto a la segunda fuente de luz 110”. Además, la tercera fuente de luz 110'" se desplaza lateralmente a la derecha a lo largo del eje X con relación a la segunda fuente de luz 110", como se ilustra.
[0028] De acuerdo con la invención, la retroiluminación de color basado en red la difracción de multihaz 100 incluye además una guía de luz de placa 120 configurada para guiar la luz 104 que entra en la guía de luz de placa 120. La guía de luz de placa 120 está configurada para guiar la luz 104 de los diferentes colores producidos por las fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz, según varios ejemplos. En algunos ejemplos, la guía de luz 120 guía la luz 104 usando la reflexión interna total. Por ejemplo, la guía de luz de placa 120 puede incluir un material dieléctrico configurado como una guía de ondas ópticas. El material dieléctrico puede tener un primer índice de refracción mayor que un segundo índice de refracción de un medio que rodea la guía de ondas ópticas dieléctricas. La diferencia en los índices de refracción está configurada para facilitar la reflexión interna total de la luz guiada 104 según uno o más modos guiados de la guía de luz de placa 120, por ejemplo.
[0029] En algunos ejemplos, la guía de luz de placa 120 puede ser una guía de ondas ópticas de losa o placa que es una hoja extendida, sustancialmente plana de material ópticamente transparente (por ejemplo, como se ilustra en sección transversal en las Figuras 2A y 2C). La hoja sustancialmente plana de material dieléctrico está configurada para guiar la luz 104 a través de la reflexión interna total. En algunos ejemplos, la guía de luz de placa 120 puede incluir una capa de revestimiento en al menos una parte de una superficie de la guía de luz de placa 120 (no ilustrada). La capa de revestimiento se puede utilizar para facilitar aún más la reflexión interna total, por ejemplo. Según varios ejemplos, el material ópticamente transparente de la guía de luz de placa 120 puede incluir o estar compuesto de una variedad de materiales dieléctricos que incluyen, entre otros, uno o más de varios tipos de vidrio (por ejemplo, vidrio de sílice, vidrio alcalino-aluminosilicato, vidrio borosilicato, etc.) y plásticos o polímeros sustancialmente ópticamente transparentes (por ejemplo, metacrilato de poli(metilo) o “vidrio acrílico”, policarbonato, etc.).
[0030] De acuerdo con diversos ejemplos, la luz producida por las fuentes de luz 110 está acoplada en un extremo de la guía de luz de la placa 120 para propagar y ser guiada a lo largo de una longitud o eje de propagación de la guía de luz de placa 120. Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 2A y 2C, la luz guiada 104 puede propagarse a lo largo del eje de propagación de la guía de luz de placa 120 en una dirección generalmente horizontal (es decir, a lo largo del eje x). La propagación de la luz guiada 104 en una dirección de propagación general a lo largo del eje de propagación se ilustra de izquierda a derecha en la Figura 2A como varias flechas horizontales en negrita (es decir, apuntando de izquierda a derecha). La Figura 2C ilustra la propagación de la luz guiada 104 de derecha a izquierda, también como varias flechas horizontales en negrita. La propagación de la luz guiada 104 ilustrada por las flechas horizontales en negrita a lo largo del eje x en las Figuras 2A y 2C representa varios rayos ópticos de propagación dentro de la guía de luz de placa 120. En particular, los rayos ópticos de propagación pueden representar ondas planas de propagación de luz asociadas con uno o más de los modos ópticos de la guía de luz de placa 120, por ejemplo. Los haces ópticos que se propagan de la luz guiada 104 pueden propagarse a lo largo del eje de propagación “rebotando” o reflejándose en las paredes de la guía de luz de placa 120 en una interfaz entre el material (por ejemplo, dieléctrico) de la guía de luz de placa 120 y el medio circundante debido a la reflexión interna total, según varios ejemplos.
[0031] Según la invención, el desplazamiento lateral de las fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuente de luz determina un ángulo con respecto de la propagación de los diversos haces ópticos de propagación de la luz guiada 104 dentro de la guía de luz de placa 120 (es decir, además de propagación a lo largo del eje de propagación). En particular, el desplazamiento lateral de la primera fuente de luz 110' con respecto a la segunda fuente de luz 110” (por ejemplo, a la izquierda en la Figura 2A y a la derecha en la Figura 2C), puede resultar en un haz óptico de propagación asociado con la primera fuente de luz 110' que tiene un ángulo de propagación dentro de la guía de luz de placa 120 que es más pequeña o “menos profunda” que el ángulo de propagación de un haz óptico de propagación asociado con la segunda fuente de luz 110”. Asimismo, el desplazamiento lateral de la tercera fuente de luz 110'” con respecto a la segunda fuente de luz 110" (por ejemplo, a la derecha en la Figura 2A y a la izquierda en la Figura 2C) puede resultar en un ángulo de propagación más grande o más pronunciado del haz óptico de propagación asociado con la tercera fuente de luz 110'” con relación al ángulo de propagación del haz óptico de propagación de la segunda fuente de luz 110". Por lo tanto un desplazamiento lateral relativo de las fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuente de luz se utiliza para controlar o determinar el ángulo de propagación del haz óptico que se propaga asociado con cada una de las fuentes de luz 110.
[0032] En las Figuras 2A y 2C, la luz de un color asociado con la segunda fuente de luz 110” se ilustra con una línea continua, mientras que la luz de colores asociados con la primera y la tercera fuente de luz 110”, 110”' se ilustran respectivamente con diferentes líneas discontinuas. Como se ilustra mediante el sólido respectivo y las diferentes líneas de trazos en las Figuras 2A y 2C, las fuentes de luz primera, segunda y tercera 110”, 110”, 110"' emiten luz de diferentes colores. La luz de los diferentes colores se acopla en la guía de luz de la placa 120 y se propaga a lo largo del eje de propagación de la guía de luz de la placa como la luz guiada 104 (por ejemplo, como se ilustra mediante las flechas horizontales en negrita). Además, cada uno de los diferentes colores de la luz guiada 104 acoplada en la guía de luz de placa 120 se propaga a lo largo del eje de propagación con un ángulo de propagación diferente determinado por el desplazamiento lateral de las respectivas fuentes de luz primera, segunda y tercera 110”, 110”, 110”'. La propagación de la luz guiada 104 con los diferentes ángulos de propagación se ilustra como una región sombreada en zigzag en la Figura 2A. Además, en las Figuras 2A y 2C, los haces de luz 102 de los diferentes colores de luz asociados con las fuentes de luz primera, segunda y tercera 110”, 110”, 110"' se representan utilizando las correspondientes líneas continuas y discontinuas.
[0033] De acuerdo con la invención, la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 incluye además una difracción de red de difracción multihaz 130. La red de multihaz 130 está situada en una superficie de la guía de luz de placa 120 y está configurada para acoplar una porción difractiva o porciones de la luz guiada 104 desde la guía de luz de placa 120 mediante o usando acoplamiento difractivo. En particular, la parte acoplada de la luz guiada 104 se redirige difractivamente lejos de la superficie de la guía de luz como la pluralidad de haces de luz 102 de diferentes colores (es decir, que representan los diferentes colores de las fuentes de luz 110). Además, los haces de luz 102 de diferentes colores son redirigidos lejos de la superficie de la guía de luz en diferentes direcciones angulares principales por la red de difracción multihaz 130. Como tal, los haces de luz 102 que representan la luz guiada 104 de la segunda fuente de luz 110” (flecha de línea continua) tienen diferentes direcciones angulares principales cuando se acoplan difractivamente, como se ilustra. De manera similar, los haces de luz 102 que representan la luz guiada 104 de cada una de las fuentes de luz 110' y la fuente de luz 110'” (varias flechas de línea discontinua) respectivamente también tienen diferentes direcciones angulares. Sin embargo, algunos de los haces de luz 102 de cada una de las fuentes de luz desplazadas lateralmente 110”, 110”, 110'" pueden tener direcciones angulares principales sustancialmente similares, según varios ejemplos.
[0034] En general, los haces de luz 102 producidos por la red de difracción de multihaz 130 pueden ser o bien divergentes o convergentes, de acuerdo con diversos ejemplos. En particular, la Figura 2A ilustra la pluralidad de haces de luz 102 que convergen, mientras que la Figura 2C ilustra los haces de luz 102 de la pluralidad que convergen. Si los haces de luz 102 divergen (FIG. 2A) o divergen (FIG. 2C) se determina mediante una dirección de propagación de la luz guiada 104 en relación con una característica de la red de difracción multihaz 130 (por ejemplo, una dirección de chirp), de acuerdo con varios ejemplos. En algunos ejemplos donde los haces de luz 102 divergen, los haces de luz 102 divergentes pueden parecer divergentes de un punto “virtual” (no ilustrado) ubicado a cierta distancia por debajo o detrás de la red de difracción multihaz 130. De manera similar, los haces de luz convergentes 102 puede converger o cruzarse en un punto virtual (no ilustrado) encima o delante de la red de difracción multihaz 130, según algunos ejemplos.
[0035] De acuerdo con varios ejemplos, la red de difracción multihaz 130 incluye una pluralidad de características difractivas 132 que proporcionan difracción. La difracción proporcionada es responsable del acoplamiento difractivo de la luz guiada 104 fuera de la guía de luz de placa 120. Por ejemplo, la red de difracción multihaz 130 puede incluir una o ambas ranuras en una superficie de la guía de luz de placa 120 y crestas que sobresalen de la superficie 120 de guía de luz que sirve como características difractivas 132. Las ranuras y crestas pueden estar dispuestas paralelas entre sí y, al menos en algún punto, perpendiculares a una dirección de propagación de la luz guiada 104 que va a ser acoplada por la red de difracción de multihaz 130.
[0036] En algunos ejemplos, las ranuras y las crestas pueden ser grabadas, fresadas o moldeadas en la superficie o aplicadas en la superficie. Como tal, un material de la red de difracción multihaz 130 puede incluir un material de la guía de luz de placa 120. Como se ilustra en la Figura 2A, por ejemplo, la red de difracción de multihaz 130 incluye aristas sustancialmente paralelas que sobresalen de la superficie de la guía de luz de placa. 120. En la Figura 2C, la red de difracción multihaz 130 incluye ranuras sustancialmente paralelas que penetran la superficie de la guía de luz de placa 120. En otros ejemplos (no ilustrados), la red de difracción multihaz 130 puede ser una película o capa aplicada o fijada a la superficie de guía de luz. La red de difracción 130 puede depositarse sobre la superficie de la guía de luz, por ejemplo.
[0037] La red de difracción de multihaz 130 puede estar dispuesta en una variedad de configuraciones en, sobre o en la superficie de la guía de luz de placa 120, de acuerdo con diversos ejemplos. Por ejemplo, la red de difracción multihaz 130 puede ser un miembro de una pluralidad de redes (por ejemplo, redes de difracción multihaz) dispuestas en columnas y filas a lo largo de la superficie de la guía de luz. Las filas y columnas de redes 130 de difracción multihaz pueden representar una matriz rectangular de redes 130 de difracción multihaz, por ejemplo. En otro ejemplo, la pluralidad de redes 130 de difracción multihaz puede disponerse como otra matriz que incluye, pero no se limita a una matriz circular. En otro ejemplo, la pluralidad de redes de difracción de multihaz 130 puede ser distribuida sustancialmente al azar a través de la superficie de la guía de luz de placa 120.
[0038] De acuerdo con algunos ejemplos, la red de difracción multihaz 130 puede incluir una red de difracción con chirp 130. Por definición, la red de difracción con chirp 130 es una red de difracción que presenta o tiene un paso de difracción o espaciado de las características de difracción que varía a lo largo de una extensión o longitud de la red de difracción con chirp 130, como se ilustra en las Figuras 2A-2C. En este documento, el espaciado de difracción variable se denomina "con chirp". Como resultado, la luz guiada 104 que está acoplada difractivamente fuera de la guía de luz de placa 120 sale o es emitida por la red de difracción con chirp 130 como el haz de luz 102 en diferentes ángulos de difracción correspondientes a diferentes puntos de origen a través de la red de difracción con chirp 130. En virtud del con chirp, la red de difracción con chirp 130 puede producir la pluralidad de haces de luz 102 que tienen diferentes direcciones angulares principales.
[0039] Además, el ángulo de difracción que establece la dirección angular principal de los haces de luz 102 es también una función de una longitud de onda o color y un ángulo de incidencia de la luz guiada 104. Como tal, una dirección angular de un haz de luz 102 de un color correspondiente a una respectiva fuente de luz 110 es una función del desplazamiento lateral de la respectiva fuente de luz 110, según varios ejemplos. En particular, como se discutió anteriormente, las diversas fuentes de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz están configuradas para producir luz de diferentes colores. Además, las fuentes de luz 110 se desplazan lateralmente entre sí para producir diferentes ángulos de propagación de la luz guiada 104 dentro de la guía de luz de placa 120. Una combinación de los diferentes ángulos de propagación (es decir, ángulos de incidencia) de la luz guiada 104 debido a los respectivos desplazamientos laterales de las fuentes de luz 110 y los diferentes colores de la luz guiada 104 producida por las fuentes de luz 110 dan como resultado una pluralidad de haces de luz de diferentes colores 102 que tienen direcciones angulares principales sustancialmente iguales, según varios ejemplos. Por ejemplo, los haces de luz 102 de diferentes colores (es decir, conjuntos de haces de luz de diferentes colores) que tienen direcciones angulares principales sustancialmente iguales se ilustran en las Figuras 2A-2C usando una combinación de líneas continuas y discontinuas.
[0040] En algunos ejemplos, la red de difracción con chirp 130 puede tener o exhibir un chirp de la separación de difracción d que varía linealmente con la distancia. Como tal, la red de difracción con chirp 130 puede denominarse red de difracción con chirp lineal. Las Figuras 2A y 2C ilustran la red de difracción multihaz 130 como una red de difracción con chirp lineal, por ejemplo. Como se ilustra, las características de difracción 132 están más juntas en un segundo extremo 130" de la red de difracción multihaz 130 que en un primer extremo 130'. Además, el espaciado de difracción d de las características de difracción 132 ilustradas varía linealmente desde el primer extremo 130' hasta el segundo extremo 130".
[0041] En algunos ejemplos, los haces de luz 102 de diferentes colores producidos por acoplamiento de guiado de luz 104 hacia fuera de la guía de luz de placa 120 usando la red de difracción de multihaz 130, incluyendo la red de difracción modulada pulsada pueden converger (es decir, ser haces de luz 102 divergentes) cuando la luz guiada 104 se propaga en una dirección desde el primer extremo 130' hasta el segundo extremo 130” (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2A). Alternativamente, se pueden producir haces de luz divergentes 102 de diferentes colores cuando la luz guiada 104 se propaga desde el segundo extremo 130” al primer extremo 130' (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2C), de acuerdo con otros ejemplos.
[0042] En otro ejemplo (no ilustrado), la red de difracción con chirp 130 puede exhibir un chirp no lineal de la separación de difracción d. Varios chirp no lineales que pueden usarse para realizar la red de difracción con chirp 130 incluyen, pero no se limitan a un chirp exponencial, un chirp logarítmico o un chirp que varía de otra manera sustancialmente no uniforme o aleatoria pero aún monótona. También se pueden emplear con chirp no monótonos tales como, pero sin limitarse a un chirp sinusoidal o un chirp de triángulo (o diente de sierra).
[0043] De acuerdo con algunos ejemplos, las características difractivas 132 dentro de la red de difracción de multihaz 130 pueden tener diferentes orientaciones relativas a una dirección de incidencia de la luz guiada 104. En particular, una orientación de las características de difracción 132 en un primer punto dentro de la red de difracción multihaz 130 puede diferir de la orientación de las características difractivas 132 en otro punto. Como se describió anteriormente, los componentes angulares de la dirección angular principal {9,y} del haz de luz 102 se determinan o corresponden a una combinación de un paso local (es decir, espaciado difractivo d) y un ángulo de orientación azimutal de las características difractivas 132 en un punto de origen del haz de luz 102, según algunos ejemplos. Además, el componente azimutal y de la dirección angular principal {9,y} del haz de luz 102 puede ser sustancialmente independiente del color del haz de luz 102 (es decir, sustancialmente igual para todos los colores), según algunos ejemplos. En particular, una relación entre el componente azimutal y y el ángulo de orientación azimutal de las características difractivas 132 puede ser sustancialmente la misma para todos los colores de los haces de luz 120, según algunos ejemplos. Como tal, la variación de la orientación de las características de difracción 132 dentro de la red de difracción multihaz 130 puede producir diferentes haces de luz 102 que tienen diferentes direcciones angulares principales {9,y} independientemente del color del haz de luz 102, al menos en términos de sus respectivos componentes azimutales y.
[0044] En algunos ejemplos, la red de difracción de multihaz 130 puede incluir características de difracción 132 que están curvadas o dispuestas ya sea en una configuración generalmente curvada. Por ejemplo, las características de difracción 132 pueden incluir una de las ranuras curvadas y las crestas curvas que están espaciadas entre sí a lo largo del radio de la curva. La Figura 2B ilustra características difractivas curvas 132 como crestas curvas, espaciadas, por ejemplo. En diferentes puntos a lo largo de la curva de las características difractivas 132, una "red de difracción subyacente" de la red de difracción multihaz 130 asociada con las características difractivas 132 curvadas tiene un ángulo de orientación azimutal diferente. En particular, en un punto dado a lo largo de las características difractivas curvas 132, la curva tiene un ángulo de orientación azimutal particular que generalmente difiere de otro punto a lo largo de la característica difractiva curva 132. Además, el ángulo de orientación azimutal particular da como resultado una dirección angular principal correspondiente {9,y} de un haz de luz 102 emitido desde el punto dado. En algunos ejemplos, la curva de la(s) característica(s) de difracción (por ejemplo, surco, cresta, etc.) puede representar una sección de un círculo. El círculo puede ser coplanario con la superficie de la guía de luz. En otros ejemplos, la curva puede representar una sección de una elipse u otra forma curvada, por ejemplo, que es coplanar con la guía de luz de superficie.
[0045] En otros ejemplos, la red de difracción de multihaz 130 puede incluir características de difracción 132 que son “a nivel de pieza” curvada. En particular, mientras que la característica difractiva puede no describir una curva sustancialmente suave o continua per se, en diferentes puntos a lo largo de la característica difractiva dentro de la red de difracción multihaz 130, la característica difractiva 132 aún puede estar orientada en diferentes ángulos con respecto a la dirección de incidencia de la luz guiada 104 para aproximarse a una curva. Por ejemplo, la característica de difracción 132 puede ser una ranura que incluye una pluralidad de segmentos sustancialmente rectos, teniendo cada segmento de la ranura una orientación diferente a la de un segmento adyacente. Juntos, los diferentes ángulos de los segmentos pueden aproximarse a una curva (por ejemplo, un segmento de un círculo). Por ejemplo, la Figura 3, que se describe a continuación, ilustra un ejemplo de características 132 difractivas curvadas por partes. En otros ejemplos más, las características 132 pueden tener simplemente orientaciones diferentes con respecto a la dirección de incidencia de la luz guiada en diferentes ubicaciones dentro del red de difracción multihaz 130 sin aproximar una curva particular (por ejemplo, un círculo o una elipse).
[0046] En algunos ejemplos, la red de difracción de multihaz 130 puede incluir tanto características de difracción con orientación diferente 132 como un chirp de la separación de difracción d. En particular, tanto la orientación como el espaciado d entre las características de difracción 132 pueden variar en diferentes puntos dentro de la red de difracción multihaz 130. Por ejemplo, la red de difracción multihaz 130 puede incluir una red de difracción curvada y con chirp 130 que tiene ranuras o crestas que son ambas curvadas y varían en el espaciado d en función del radio de la curva.
[0047] La Figura 2B ilustra la red de difracción multihaz 130 que incluye características difractivas 132 (por ejemplo, ranuras o crestas) que son tanto curvas como con chirp (es decir, es una red de difracción curvada con chirp) en o sobre una superficie de la guía de luz de placa 120. La luz guiada 104 tiene una dirección de incidencia con respecto a la red de difracción multihaz 130 y la guía de luz de placa 120 como se ilustra en la Figura 2B, a modo de ejemplo. La Figura 2B también ilustra la pluralidad de haces 102 de luz emitidos que apuntan en dirección opuesta a la red de difracción multihaz 130 en la superficie de la guía de luz de placa 120. Como se ilustra, los haces 102 de luz se emiten en una pluralidad de direcciones angulares principales diferentes. En particular, las diferentes direcciones angulares principales de los haces de luz 102 emitidos son diferentes tanto en azimut como en elevación, como se ilustra. Como se discutió anteriormente, tanto el chirp de las características difractivas 132 como la curva de las características difractivas 132 pueden ser sustancialmente responsables de las diferentes direcciones angulares principales de los haces de luz 102 emitidos.
[0048] La Figura 3 ilustra una vista en planta de una red de difracción multihaz 130, de acuerdo con otro ejemplo consistente con los principios descritos en este documento. Como se ilustra, la red de difracción multihaz 130 está sobre una superficie de una guía de luz de placa 120 de una retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 que también incluye una pluralidad de fuentes de luz 110. La red de difracción multihaz 130 incluye características difractivas 132 que son pieza curvada y con chirp. Una flecha en negrita en la Figura 3 ilustra una dirección de incidente ejemplar de la luz guiada 104.
[0049] De acuerdo con la invención, la retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 incluye además un colimador inclinado. El colimador inclinado está ubicado entre la pluralidad de fuentes de luz 110 y la guía de luz de placa 120. El colimador inclinado está configurado para inclinar la luz de las fuentes de luz 110 y para dirigir la luz inclinada y colimada hacia la guía de luz de placa 120 como luz guiada 104. Según varios ejemplos, el colimador inclinado puede incluir, pero no se limita a una lente de colimación en combinación con un espejo, una lente de colimación inclinada o un reflector de colimación. Por ejemplo, la Figura 2A ilustra un colimador inclinado 140 que incluye un reflector de colimación configurado para colimar e inclinar la luz de las fuentes de luz 110. La Figura 2C ilustra un colimador inclinado 140 que incluye una lente de colimación 142 y un espejo 144, a modo de ejemplo y no limitación.
[0050] La Figura 4A ilustra una vista en sección transversal de una retroiluminación de color basado en red de difracción de multihaz 100 que incluye un colimador inclinado 140, según otro ejemplo coherente con los principios descritos en el presente documento. En particular, el colimador inclinado 140 se ilustra como un reflector de colimación 140 ubicado entre la pluralidad de fuentes de luz 110 de diferentes colores y la guía de luz de placa 120. En la Figura 4A, las fuentes de luz 110 están desplazadas lateralmente entre sí en una dirección correspondiente a un eje de propagación de la luz guiada 104 dentro de la guía de luz de placa 120 (por ejemplo, el eje x), como se ilustra. Además, como se ilustra, la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100 incluye una pluralidad de redes 130 de difracción multihaz (es decir, una matriz de red de difracción multihaz) en una superficie de la guía de luz de placa 120. Cada red de difracción multihaz 130 está configurada para producir una pluralidad de haces de luz 102 de diferentes colores y diferentes direcciones angulares principales.
[0051] De acuerdo con diversos ejemplos, el reflector de colimación 140 ilustrado en la Figura 4A está configurado para colimar luz de diferentes colores producida por las fuentes de luz 110. El reflector de colimación 140 está configurado además para dirigir la luz colimada en un ángulo de inclinación con respecto a una superficie superior y una superficie inferior de la guía de luz de placa 120. Según algunos ejemplos, el ángulo de inclinación es mayor que cero y menor que un ángulo crítico de reflexión interna total dentro de la guía de luz de placa 120. Según varios ejemplos, la luz de una respectiva fuente de luz 110 de la pluralidad de fuentes de luz puede tener un correspondiente ángulo de inclinación determinado tanto por una inclinación del reflector colimador como por un desplazamiento lateral de la respectiva fuente de luz 110 con respecto a un foco o punto focal F del reflector colimador 140.
[0052] La Figura 4B ilustra una representación esquemática de un reflector colimador 140, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento. En partiular, la Figura 4B ilustra una primera fuente de luz 110' (por ejemplo, una fuente de luz verde) situada en el punto focal F del reflector de colimación 140. También se ilustra una segunda fuente de luz 110” (por ejemplo, una fuente de luz roja) desplazada lateralmente desde la primera fuente de luz 110' a lo largo del eje x, es decir, en una dirección correspondiente al eje de propagación. Luz (por ejemplo, luz verde) producida por la primera fuente de luz 110' diverge como un cono de luz indicado por los rayos 112' en la Figura 4B. De manera similar, la luz (por ejemplo, luz roja) producida por la segunda fuente de luz 110' diverge como un cono de luz indicado por rayos 112” en la Figura 4B.
[0053] La luz colimada de la primera fuente de luz 110' que sale del reflector de colimación 140 se indica mediante rayos paralelos 114”, mientras que la luz colimada de la segunda fuente de luz 110" que sale del reflector de colimación 140 se indica por rayos paralelos 114”, como se ilustra. Tenga en cuenta que el reflector colimado 140 no sólo colima la luz sino que también dirige o inclina la luz colimada hacia abajo en un ángulo distinto de cero. En particular, la luz colimada de la primera fuente de luz 110' se inclina hacia abajo en un ángulo de inclinación & y la luz colimada de la segunda fuente de luz 110” se inclina hacia abajo en un ángulo de inclinación diferente &', como se ilustra. La diferencia entre el ángulo de inclinación de la primera fuente de luz 9’ y el ángulo de inclinación de la segunda fuente de luz & es proporcionada o determinada por el desplazamiento lateral de la segunda fuente de luz 110" con respecto a la primera fuente de luz 110”, según varios ejemplos. Tenga en cuenta que los diferentes ángulos de inclinación &‘, &' corresponden a diferentes ángulos de propagación de la luz guiada 104 dentro de la guía de luz 120 para la luz (por ejemplo, verde frente a roja) de las respectivas fuentes de luz primera y segunda 110”, 110”, como se ilustra en la Figura 4A.
[0054] En algunos ejemplos, el colimador inclinado (por ejemplo, el reflector de colimación 140) es integral a la guía de luz de placa 120. En particular, el colimador inclinado integral 140 puede no ser sustancialmente separable de la guía de luz de la placa 120, por ejemplo. Por ejemplo, el colimador inclinado 140 puede formarse a partir de un material de la guía de luz de placa 120, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 4A con el reflector de colimación 140. Tanto el reflector de colimación integral 140 como la guía de luz de placa 120 de la Figura 4A pueden formarse moldeando por inyección un material que es continuo entre el reflector de colimación 140 y la guía de luz de placa 120. El material tanto del reflector de colimación 140 como de la guía de luz de placa 120 puede ser acrílico moldeado por inyección, por ejemplo. En otros ejemplos, el colimador inclinado 140 puede ser un elemento sustancialmente separado que está alineado con, y en algunos casos, unido a la guía de luz de la placa 120 para facilitar el acoplamiento de la luz en la guía de luz de placa 120.
[0055] De acuerdo con algunos ejemplos, el colimador inclinado 140 cuando se implementa como el reflector de colimación 140 puede incluir además un revestimiento reflectante en una superficie curva (por ejemplo, una superficie de forma parabólica) de un material utilizado para formar el reflector de colimación 140. Un revestimiento metálico (por ejemplo, una película de aluminio) o se puede aplicar un material "reflectante" similar a una superficie exterior de una parte curva del material que forma el reflector de colimación 140 para mejorar la reflectividad de la superficie, por ejemplo. En ejemplos de retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100 que incluyen el colimador inclinado 140 integral a la guía de luz de placa 120, la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100 puede denominarse en el presente documento "monolítica".
[0056] En algunos ejemplos, el reflector de colimación 140 del colimador inclinado 140 incluye una parte de un doble reflector paraboloide curvado. El reflector paraboloide doblemente curvado puede tener una primera forma parabólica para colimar la luz en una primera dirección paralela a una superficie de la guía de luz de placa 120. Además, el reflector paraboloide doblemente curvado puede tener una segunda forma parabólica para colimar la luz en una segunda dirección. sustancialmente ortogonal a la primera dirección.
[0057] En algunos ejemplos, el colimador inclinado 140 incluye un reflector de colimación 140 que es un reflector “en forma de”. El reflector conformado junto con las fuentes de luz 110 desplazadas lateralmente está configurado para producir un primer haz de luz 102 correspondiente a un primer color de los diferentes colores de luz y para producir un segundo haz de luz 102 correspondiente a un segundo color de los diferentes colores, según se emite desde la red de difracción multihaz 130. Según varios ejemplos, una dirección angular principal del primer haz de luz 102 es aproximadamente igual a una dirección angular principal del segundo haz de luz. En particular, para lograr una dirección angular principal aproximadamente igual para los haces de luz primero y segundo 102, se puede emplear un método tal como, pero sin limitarse a la optimización del trazado de rayos. La optimización del trazado de rayos puede usarse para ajustar la forma de un reflector inicialmente parabólico para producir el reflector conformado, por ejemplo. La optimización del trazado de rayos puede proporcionar un ajuste de la forma del reflector que satisfaga la restricción de que tanto el primer haz de luz 102 de un primer color como un segundo haz de luz 102 de un segundo color tienen direcciones angulares principales iguales, por ejemplo, cuando los haces de luz primero y segundo 102 salen de la red de difracción multihaz 130.
[0058] La Figura 5 ilustra una vista en perspectiva de la retroiluminación de color basado en red de difracción multihaz 100, según un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento. En particular, como se ilustra en la Figura 5, la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100 es monolítica, y tiene una pluralidad de reflectores de colimación 140 integrales en un borde de la guía de luz de placa 120. Además, como se ilustra, cada uno de los reflectores de colimación 140 tiene una forma parabólica doblemente curvada para colimar la luz tanto en una dirección horizontal (es decir, un eje y) como en una dirección vertical (es decir, un eje z). Además, las redes 130 de difracción multihaz se ilustran como características circulares en la superficie de la guía de luz de la placa en la Figura 5, a modo de ejemplo. Una pluralidad de fuentes de luz 110 desplazadas lateralmente de diferentes colores se representan debajo de un primero de los reflectores de colimación 140, como se ilustra con más detalle en la Figura 5. Aunque no se ilustra explícitamente, una pluralidad separada de fuentes de luz desplazadas lateralmente de diferentes colores están debajo de cada uno de los otros reflectores de colimación 140 de manera que cada reflector de colimación 140 tiene su propio conjunto de fuentes de luz 110, según varios ejemplos.
[0059] En algunos ejemplos, la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100 es sustancialmente ópticamente transparente. En particular, tanto la guía de luz de placa 120 como la red de difracción multihaz 130 pueden ser ópticamente transparentes en una dirección ortogonal a una dirección de propagación de luz guiada en la guía de luz de placa 120, según algunos ejemplos. La transparencia óptica puede permitir que los objetos de un lado de la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100 se vean desde un lado opuesto, por ejemplo (es decir, vistos a través de un grosor de la guía de luz de placa 120). En otros ejemplos, la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100 es sustancialmente opaca cuando se ve desde una dirección de visión (por ejemplo, por encima de una superficie superior).
[0060] De acuerdo con algunos ejemplos de los principios aquí descritos, se proporciona una pantalla electrónica en color. La pantalla electrónica en color está configurada para emitir haces de luz modulados de diferentes colores como píxeles de la pantalla electrónica. Además, en varios ejemplos, los haces de luz modulados de diferentes colores pueden dirigirse preferentemente hacia una dirección de visualización de la pantalla electrónica en color como una pluralidad de haces de luz modulados, dirigidos de manera diferente, que tienen colores diferentes. En algunos ejemplos, la pantalla electrónica en color es una pantalla electrónica en color tridimensional (3-D) (por ejemplo, una pantalla electrónica en color 3-D sin gafas). Diferentes de los haces de luz modulados y dirigidos de manera diferente pueden corresponder a diferentes "vistas" asociadas con la pantalla electrónica en color 3-D, de acuerdo con varios ejemplos. Las diferentes "vistas" pueden proporcionar una representación "sin gafas" (por ejemplo, autoestereoscópica) de la información que se muestra en la pantalla electrónica en color 3-D, por ejemplo.
[0061] La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques de una pantalla electrónica en color 200, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento. En particular, la pantalla electrónica 200 ilustrada en la Figura 6 es una pantalla electrónica 200 en color 3-D (por ejemplo, una pantalla electrónica en color 3-D 'sin gafas') configurada para emitir haces de luz 202 modulados. Los haces de luz 202 incluyen haces de luz 202 que tienen una pluralidad de colores diferentes.
[0062] Como se ilustra en la Figura 6, la pantalla electrónica 3-D de color 200 incluye una fuente de luz 210. La fuente de luz 210 incluye una pluralidad de emisores ópticos de diferentes colores desplazados lateralmente uno del otro. En algunos ejemplos, la fuente de luz 210 es sustancialmente similar a la pluralidad de fuentes de luz 110 descritas anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100. En particular, un emisor óptico de la fuente de luz 210 está configurado para emitir o producir luz que tiene un color o equivalentemente una longitud de onda que difiere de un color o longitud de onda de otro emisor óptico de la fuente de luz 210. Además, el emisor óptico de la fuente de luz 210 está desplazado lateralmente de los otros emisores ópticos de la fuente de luz 210. Por ejemplo, la fuente de luz 210 puede incluir un primer emisor óptico para emitir luz roja (es decir, un emisor óptico rojo), un segundo emisor óptico para emitir luz verde (es decir, un emisor óptico verde) y un tercer emisor óptico para emitir luz azul (es decir, un emisor óptico azul). El primer emisor óptico puede desplazarse lateralmente desde el segundo emisor óptico y, a su vez, el segundo emisor óptico puede desplazarse lateralmente desde el tercer emisor óptico, por ejemplo.
[0063] La pantalla electrónica 3-D 200 incluye, además, un colimador inclinado 220. El colimador inclinado 220 está configurado para luz colimar producida por la fuente de luz 210. El colimador inclinado 220 está configurado además para dirigir la luz colimada en una guía de luz de la placa 230 en un ángulo de inclinación distinto de cero como luz guiada. En algunos ejemplos, el colimador inclinado 220 es sustancialmente similar al colimador inclinado 140 de la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100, descrita anteriormente. En particular, en algunos ejemplos, el colimador inclinado 220 puede incluir un reflector de colimación que es sustancialmente similar al reflector de colimación 140 de la retroiluminación de color basada en la red de difracción multihaz 100. En algunos ejemplos, el reflector de colimación puede tener un reflector parabólico en forma de superficie (por ejemplo, el reflector de colimación puede ser un reflector con forma).
[0064] Como se ilustra en la Figura 6, la pantalla electrónica de color 3-D 200 incluye, además, la guía de luz de la placa 230 para guiar a la luz colimada inclinada producida en una salida del colimador inclinado 220. La luz guiada en la guía de luz de placa 230 es una fuente de luz que finalmente se convierte en los haces de luz 202 modulados emitidos por la pantalla electrónica 200 de color 3D. Según algunos ejemplos, la guía de luz de placa 230 puede ser sustancialmente similar a la guía de luz de placa 120 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100. Por ejemplo, la guía de luz de placa 230 puede ser una guía de ondas óptica de placa que es una hoja plana de material dieléctrico configurada para guiar la luz por reflexión interna total. Según varios ejemplos, los emisores ópticos de la fuente de luz 210 están desplazados lateralmente entre sí en una dirección correspondiente a un eje de propagación de la luz guiada dentro de la guía de luz de placa 230. Por ejemplo, los emisores ópticos pueden estar desplazados lateralmente en la dirección del eje de propagación (por ejemplo, eje x) en la proximidad de un foco o punto focal del reflector colimador.
[0065] La pantalla electrónica 200 en color 3-D ilustrada en la Figura 6 incluye además una matriz de redes 240 de difracción multihaz en una superficie de la guía de luz de placa. En algunos ejemplos, las redes de difracción multihaz 240 de la matriz pueden ser sustancialmente similares a la red de difracción multihaz 130 de la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz 100, descrita anteriormente. En particular, las redes de difracción multihaz 240 están configuradas para acoplar una parte de la luz guiada de la guía de luz de placa 230 como una pluralidad de haces de luz 204 que representan diferentes colores (por ejemplo, diferentes colores de un conjunto de colores o paleta de colores). Además, la red de difracción multihaz 240 está configurada para dirigir los haces de luz 204 de diferentes colores en una pluralidad de diferentes direcciones angulares principales. En algunos ejemplos, la pluralidad de haces de luz 204 de diferentes colores que tienen una pluralidad de direcciones angulares principales diferentes es una pluralidad de conjuntos de haces de luz 204, donde un conjunto incluye haces de luz de múltiples colores que tienen la misma dirección angular principal. Además, la dirección angular principal de los haces de luz 204 en un conjunto es diferente de las direcciones angulares principales de los haces de luz 204 en otros conjuntos de la pluralidad, según algunos ejemplos.
[0066] De acuerdo con diversos ejemplos, una dirección angular principal de un haz de luz modulado 202 correspondiente a luz produjo un emisor óptico de la fuente de luz 210 puede ser sustancialmente similar a una dirección angular principal de otro haz de luz modulada 202 correspondiente a la luz producida por otro emisor óptico de la fuente de luz 210. Por ejemplo, una dirección angular principal de un haz de luz roja 202 corresponde a un primer emisor óptico o rojo puede ser sustancialmente similar a una dirección angular principal de uno o ambos de un haz de luz verde 202 y un haz de luz azul 202 de un segundo emisor óptico o verde y un tercer emisor óptico azul, respectivamente. La similitud sustancial de las direcciones angulares principales puede ser proporcionada por los desplazamientos laterales del primer emisor óptico (rojo), el segundo emisor óptico (verde) y el tercer emisor óptico (azul) entre sí en la fuente de luz 210, por ejemplo. Además, la similitud sustancial puede proporcionar un píxel de la pantalla electrónica 200 en color 3D o, de manera equivalente, un conjunto de haces de luz 202 con una dirección angular de principio común que tiene cada uno de los colores de la fuente de luz, según varios ejemplos.
[0067] En algunos ejemplos, la red de difracción de multihaz 240 incluye una red de difracción modulada pulsada. En algunos ejemplos, las características difractivas (por ejemplo, ranuras, crestas, etc.) de la red de difracción multihaz 240 son características difractivas curvas. En otros ejemplos más, la red de difracción multihaz 240 incluye una red de difracción con chirp que tiene características de difracción curvadas. Por ejemplo, las características difractivas curvadas pueden incluir una cresta o una ranura que es curva (es decir, curvada continuamente o curvada por partes) y un espacio entre las características difractivas curvas que puede variar en función de la distancia a través de la red de difracción multihaz 240.
[0068] Como se ilustra en la Figura 6, la pantalla electrónica 200 en color 3-D incluye además una matriz 250 de válvulas de luz. La matriz 250 de válvulas de luz incluye una pluralidad de válvulas de luz configuradas para modular los haces 204 de luz dirigidos de manera diferente de la pluralidad, según varios ejemplos. En particular, las válvulas de luz de la matriz 250 de válvulas de luz están configuradas para modular los haces 204 de luz dirigidos de manera diferente para proporcionar los haces de luz 202 modulados que son los píxeles de la pantalla electrónica 200 en color 3-D, los haces de luz 202 dirigidos de manera diferente pueden corresponder a diferentes vistas de la pantalla electrónica 3-D. En varios ejemplos, se pueden emplear diferentes tipos de válvulas de luz en la matriz 250 de válvulas de luz que incluyen, pero no se limitan a válvulas de luz de cristal líquido o válvulas de luz electroforética. Las líneas discontinuas se utilizan en la Figura 6 para enfatizar la modulación de los haces de luz 202. Según varios ejemplos, el color de un haz de luz 202 modulado se debe en parte o en su totalidad al color de los haces de luz 204 dirigidos de manera diferente producidos por la red de difracción multihaz 240. Por ejemplo, una válvula de luz de la matriz 250 de válvulas de luz puede no incluir un filtro de color para producir haces de luz 202 modulados que tienen colores diferentes.
[0069] De acuerdo con diversos ejemplos, la matriz de válvula de luz 250 empleada en el color 3-D de pantalla electrónica 200 puede ser relativamente gruesa o de manera equivalente puede estar separada aparte de la red de difracción de multihaz 240 por una distancia relativamente grande. Puede emplearse una matriz 250 de válvulas de luz relativamente gruesa o una matriz 250 de válvulas de luz que está separada de la red de difracción multihaz 240, ya que la red de difracción multihaz 240 proporciona haces de luz 204 dirigidos en una pluralidad de direcciones angulares principales diferentes, de acuerdo con varios ejemplos de los principios descritos en este documento. En algunos ejemplos, la matriz de válvulas de luz 250 (por ejemplo, usando las válvulas de luz de cristal líquido) puede estar separada de la red de difracción multihaz 240 o, de manera equivalente, puede tener un grosor mayor de aproximadamente 50 micrómetros. En algunos ejemplos, la matriz 250 de válvulas de luz puede estar separada de la red de difracción multihaz 240 o incluir un espesor que sea mayor de aproximadamente 100 micrómetros. En otros ejemplos más, el grosor o la separación pueden ser superiores a aproximadamente 200 micrómetros. En algunos ejemplos, la matriz 250 de válvulas de luz relativamente gruesa puede estar disponible comercialmente (por ejemplo, una matriz de válvulas de luz de cristal líquido disponible comercialmente).
[0070] En algunos ejemplos, la pluralidad de haces luz dirigidos de manera diferente 204 producidos por la red de difracción de multihaz 240 está configurada para converger o sustancialmente converger (por ejemplo, cruzarse entre sí) en o en la proximidad de un punto por encima de la guía de luz de la placa 230. Por "converger sustancialmente" se entiende que los haces de luz 204 dirigidos de manera diferente convergen por debajo o antes de alcanzar el "punto" o proximidad del mismo y divergen por encima o más allá del punto o proximidad del punto. La convergencia de los haces de luz 204 dirigidos de manera diferente puede facilitar el uso de la matriz 250 de válvulas de luz relativamente gruesas, por ejemplo.
[0071] La Figura 7 ilustra una vista en sección transversal de una pluralidad de haces de luz 204 dirigidos de manera diferente que convergen en un punto de convergencia P, de acuerdo con un ejemplo consistente con los principios descritos en el presente documento. Como se ilustra en la Figura 7, el punto de convergencia P está ubicado entre la red de difracción multihaz 240 en la superficie de la guía de luz de placa 230 y la matriz de válvulas de luz 250. En particular, la matriz de válvulas de luz 250 está ubicada a una distancia de la superficie de guía de luz de placa que está más allá del punto de convergencia P de los haces de luz 204 dirigidos de manera diferente. Además, como se ilustra, cada uno de los haces de luz dirigidos de forma diferente 204 pasa a través de una célula diferente o válvula de luz 252 de la matriz de válvula de luz 250. Los haces de luz 204 dirigidos de manera diferente pueden ser modulados por las válvulas de luz 252 del conjunto de válvulas de luz 250 para producir los haces de luz modulados 202, de acuerdo con varios ejemplos. Las líneas discontinuas se utilizan en la Figura 7 para enfatizar la modulación de los haces de luz modulados 202. Una flecha horizontal pesada en la guía de luz de placa 230 en la Figura 7 representa luz guiada de diferentes colores dentro de la guía de luz de placa 230 que está acoplada por la red de difracción multihaz 240 como los rayos de luz dirigidos de manera diferente 204 que tienen diferentes colores correspondientes a la luz guiada de los emisores ópticos de diferentes colores en la fuente de luz 210.
[0072] Con referencia de nuevo a la Figura 6, la pantalla electrónica de color 3-D 200 puede incluir además un multiplexor de tiempo emisor 260 para multiplexación de tiempo de los emisores ópticos de la fuente de luz 210, de acuerdo con algunos ejemplos. En particular, el multiplexor de tiempo de emisor 260 está configurado para activar secuencialmente cada uno de los emisores ópticos de la fuente de luz 210 durante un intervalo de tiempo. La activación secuencial de los emisores ópticos consiste en producir secuencialmente luz de un color correspondiente a un respectivo emisor óptico activado durante un intervalo de tiempo correspondiente de una pluralidad de intervalos de tiempo diferentes. Por ejemplo, el multiplexor de tiempo de emisor 260 puede configurarse para activar un primer emisor óptico (por ejemplo, un emisor rojo) para producir luz desde el primer emisor óptico (por ejemplo, luz roja) durante un primer intervalo de tiempo. El multiplexor de tiempo de emisor 250 puede configurarse para activar un segundo emisor óptico (por ejemplo, un emisor verde) para producir luz desde el segundo emisor óptico (por ejemplo, luz verde) durante un segundo intervalo de tiempo después del primer intervalo de tiempo, y así sucesivamente. La multiplexación en el tiempo de los emisores ópticos de diferentes colores puede permitir que una persona que está viendo la pantalla electrónica 200 en color tridimensional perciba una combinación de los diferentes colores, según varios ejemplos. En particular, cuando el tiempo es multiplexado por el multiplexor de tiempo del emisor 260, los emisores ópticos pueden producir una combinación de diferentes colores de luz que finalmente dan como resultado un haz de luz 202 que tiene una dirección angular principal y un color (por ejemplo, un color percibido) que representa una combinación de los diferentes colores multiplexados en el tiempo, por ejemplo. El multiplexor de tiempo de emisor 260 puede implementarse como una máquina de estado (por ejemplo, usando un programa de computadora, almacenado en la memoria y ejecutado por una computadora), de acuerdo con varios ejemplos.
[0073] De acuerdo con algunos ejemplos de los principios aquí descritos, se proporciona un método de operación de pantalla electrónica de color. La Figura 8 ilustra un diagrama de flujo de un método 300 de operación de pantalla electrónica en color, según un ejemplo consistente con los principios descritos en este documento. Como se ilustra en la Figura 8, el método 300 de operación de pantalla electrónica en color incluye producir luz 310 usando una pluralidad de fuentes de luz desplazadas lateralmente entre sí. En algunos ejemplos, la pluralidad de fuentes de luz utilizadas en la producción de luz 310 es sustancialmente similar a la pluralidad de fuentes de luz 110 descritas anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en redes de difracción multihaz 100 que están desplazadas lateralmente. En particular, una fuente de luz de la pluralidad de fuentes de luz produce 310 luz de un color diferente de los colores producidos por otras fuentes de luz de la pluralidad de fuentes de luz.
[0074] El método 300 de operación de pantalla electrónica de color ilustrado en la Figura 8 incluye además luz de guía 320 en una guía de luz de placa. En algunos ejemplos, la guía de luz de placa y la luz guiada pueden ser sustancialmente similares a la guía de luz de placa 120 y la luz guiada 104, descritas anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100. En particular, en algunos ejemplos, la guía de luz de placa puede guiar 320 la luz guiada de acuerdo con la reflexión interna total. Además, la guía de luz de placa puede ser una guía de ondas ópticas dieléctricas sustancialmente plana (por ejemplo, una hoja dieléctrica plana), en algunos ejemplos. Además, el desplazamiento lateral de las fuentes de luz es en una dirección correspondiente a un eje de propagación en la guía de luz de la placa (por ejemplo, el eje x como se ilustra en las Figuras 2A y 2C).
[0075] Como se ilustra en la Figura 8, el método 300 de operación de pantalla electrónica de color incluye además desacoplamiento difractivo 330 de una porción de la luz guiada utilizando una red de difracción de multihaz. Según la invención, la red de difracción multihaz está ubicada en una superficie de la guía de luz de placa. Por ejemplo, la red de difracción multihaz puede formarse en la superficie de la guía de luz de la placa como ranuras, crestas, etc. En otros ejemplos, la red de difracción multihaz puede incluir una película sobre la superficie de la guía de luz de la placa. En algunos ejemplos, la red de difracción multihaz es sustancialmente similar a la red de difracción multihaz 130 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en la red de difracción multihaz 100. En particular, la porción de luz guiada que se acopla difractivamente hacia fuera 330 de la guía de luz de placa por la red de difracción multihaz produce una pluralidad de haces de luz. Los haces de luz de la pluralidad de haces de luz se desvían de la superficie de la guía de luz de la placa. En particular, un haz de luz de la pluralidad de haces de luz que se desvía lejos de la superficie tiene una dirección angular principal diferente de otros haces de luz de la pluralidad. En algunos ejemplos, cada haz de luz redirigido de la pluralidad tiene una dirección angular principal diferente con respecto a los otros haces de luz de la pluralidad. Además, la pluralidad de haces de luz producidos a través del acoplamiento por difracción 330 por la red de difracción multihaz tiene haces de luz de diferentes colores entre sí, según varios ejemplos.
[0076] De acuerdo con la invención (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 8), el método 300 de operación de pantalla electrónica de color incluye además colimar 340 la luz producida 310 desde la pluralidad de fuentes de luz y dirigir la luz colimada en la guía de luz de la placa usando un colimador inclinado. En algunos ejemplos, el colimador inclinado es sustancialmente similar al colimador inclinado 140 descrito anteriormente con respecto a la retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz 100. En particular, en algunos ejemplos, colimar 340 la luz producida puede incluir la utilización de un reflector colimador para dirigir la luz colimada en un ángulo de inclinación 6 con respecto a la superficie de la guía de luz de la placa así como el eje de propagación de la guía de luz de la placa. En algunos ejemplos, la luz de una fuente de luz respectiva de la pluralidad de fuentes de luz tiene un ángulo de inclinación correspondiente 6 determinado tanto por una inclinación del reflector de colimación como por un desplazamiento lateral de la fuente de luz respectiva con respecto a un foco o punto focal del reflector de colimación.
[0077] De acuerdo con algunos ejemplos, el método 300 de operación de pantalla electrónica de color incluye además modular 350 la pluralidad de haces de luz mediante una pluralidad correspondiente de las válvulas de luz, como se ilustra en la Figura 8. Los haces de luz de la pluralidad de haces de luz pueden modularse 350 pasando a través o interactuando de otro modo con la pluralidad correspondiente de válvulas de luz, por ejemplo. Los haces de luz 350 modulados pueden formar píxeles de una pantalla electrónica de color tridimensional (3-D). Por ejemplo, los haces de luz 350 modulados pueden proporcionar una pluralidad de vistas de la pantalla electrónica de color 3-D (por ejemplo, una pantalla electrónica de color 3-D sin gafas). En algunos ejemplos, la pantalla electrónica en color 3-D puede ser sustancialmente similar a la pantalla electrónica 200 en color 3-D, descrita anteriormente.
[0078] De acuerdo con diversos ejemplos, las válvulas de luz empleadas en la modulación 350 pueden ser sustancialmente similares a las válvulas de luz de la matriz de válvula de luz 250 de la pantalla electrónica 3-D de color 200, descrita anteriormente. Por ejemplo, las válvulas de luz pueden incluir válvulas de luz de cristal líquido. En otro ejemplo, las válvulas de luz pueden ser otro tipo de válvula de luz que incluye, pero no se limita a una válvula de luz de electrohumectación o una válvula de luz electroforética.
[0079] De acuerdo con algunos ejemplos (no ilustrados en la Figura 8), el método 300 de operación de pantalla electrónica de color incluye además multiplexación en el tiempo de las fuentes de luz de la pluralidad de fuentes de luz. En particular, la multiplexación de tiempo incluye activar secuencialmente las fuentes de luz para producir luz correspondiente al color de la fuente de luz activada respectiva durante un intervalo de tiempo correspondiente de una pluralidad de intervalos de tiempo diferentes. La multiplexación de tiempo puede ser proporcionada por un multiplexor de tiempo de fuente de luz sustancialmente similar al multiplexor de tiempo de emisor 260 descrito anteriormente con respecto a la pantalla electrónica 200 en color 3-D, por ejemplo.
[0080] Además, se han descrito ejemplos de una retroiluminación de color basada en red de difracción de multihaz, una pantalla electrónica 3-D de color y un método de operación de pantalla electrónica de color que emplean una red de difracción de multihaz y una pluralidad de fuentes de luz lateralmente desplazadas para proporcionar una pluralidad de haces de luz de diferentes colores y dirigidos de manera diferente. Debe entenderse que los ejemplos descritos anteriormente son simplemente ilustrativos de algunos de los muchos ejemplos específicos que representan los principios descritos en el presente documento. Claramente, los expertos en la técnica pueden idear fácilmente otras numerosas disposiciones sin apartarse del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz que comprende:
una pluralidad de fuentes de luz (110) de diferentes colores;
una guía de luz de placa (120) para guiar la luz de los diferentes colores producida por las fuentes de luz, estando las fuentes de luz desplazadas lateralmente entre sí en una dirección correspondiente a un eje de propagación de la luz guiada dentro de la guía de luz de placa;
un colimador inclinado (140) entre la pluralidad de fuentes de luz y la guía de luz de placa, el colimador inclinado configurado para colimar e inclinar la luz de las fuentes de luz y dirigir la luz inclinada y colimada hacia la guía de luz de placa como luz guiada; y
una red de difracción multihaz (130) en una superficie de la guía de luz de placa para acoplar difractivamente una parte de la luz guiada de la guía de luz de placa como una pluralidad de haces de luz que tienen los diferentes colores, un haz de luz de la pluralidad de haces de luz que tiene una dirección angular principal diferente de las direcciones angulares principales de otros haces de luz de la pluralidad de haces de luz, donde la dirección angular principal es una función del color y el ángulo de incidencia de la luz guiada, y
en donde el desplazamiento lateral de cada fuente de luz determina un ángulo relativo de propagación del color correspondiente dentro de la guía de luz de la placa de modo que una dirección angular principal de un haz de luz acoplado de un color correspondiente a una fuente de luz respectiva es función del desplazamiento lateral de la fuente de luz respectiva.
2. La retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 1, en la que la red de difracción multihaz comprende una red de difracción con chirp.
3. La retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 1, en la que la red de difracción multihaz comprende una de ranuras curvas y crestas curvas que están espaciadas entre sí.
4. La retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 1, en la que el colimador inclinado comprende un reflector de colimación para reflejar la luz colimada en un ángulo de inclinación con respecto a una superficie superior y una superficie inferior de la guía de luz de placa, siendo el ángulo de inclinación tanto mayor que cero como menor que un ángulo crítico de reflexión interna total dentro de la guía de luz de la placa, y donde la luz de una fuente de luz respectiva de la pluralidad de fuentes de luz tiene un ángulo de inclinación correspondiente determinado por una inclinación del reflector colimador y un lateral desplazamiento de la fuente de luz respectiva con respecto a un foco del reflector colimador.
5. La retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 4, en la que el reflector de colimación es integral y está formado a partir de un material de la guía de luz de placa, el reflector de colimación comprende un porción de un reflector paraboloide doblemente curvado que tiene una primera forma parabólica para colimar la luz en una primera dirección paralela a una superficie de la guía de luz de placa y una segunda forma parabólica para colimar la luz en una segunda dirección ortogonal a la primera dirección.
6. La retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 4, en la que el reflector colimador es un reflector conformado, el reflector conformado junto con las fuentes de luz desplazadas lateralmente configuradas para producir un primer haz de luz acoplado correspondiente a un primer color de los diferentes colores de luz y para producir un segundo haz de luz acoplado correspondiente a un segundo color de los diferentes colores, siendo una dirección angular principal del primer haz de luz acoplado aproximadamente igual a una dirección angular principal del segundo haz de luz acoplado.
7. Una pantalla electrónica de color tridimensional, 3-D, que comprende la retroiluminación de color basada en red de difracción multihaz de la reivindicación 1, la pantalla electrónica de color 3-D que comprende además una válvula de luz (252) configurada para modular un haz de luz de la pluralidad de haces de luz, estando la válvula de luz adyacente a la red de difracción multihaz, en la que el haz de luz que va a ser modulado por la válvula de luz corresponde a un píxel de la pantalla electrónica en color 3-D.
8. La pantalla electrónica en color 3-D de la reivindicación 7, en la que: la red de difracción multihaz es una de una matriz de redes de difracción multihaz (240) en una superficie de la guía de luz de placa, y la válvula de luz es una matriz de las válvulas de luz (250).
9. La pantalla electrónica en color 3-D de la reivindicación 8, en la que la pluralidad de fuentes de luz comprende una primera fuente de luz (110') configurada para emitir luz roja, una segunda fuente de luz (110”) configurada para emitir luz verde y una tercera fuente de luz (110”') configurada para emitir luz azul, y en la que una dirección angular principal de un haz de luz roja de la pluralidad de haces de luz es sustancialmente similar a una dirección angular principal de uno o ambos de un haz de luz verde y un haz de luz azul de la pluralidad de haces de luz determinada por los desplazamientos laterales de la primera fuente de luz, la segunda fuente de luz y la tercera fuente de luz entre sí.
10. La pantalla electrónica en color 3-D de la reivindicación 8, en la que la red de difracción multihaz comprende una red de difracción con chirp que tiene características de difracción curvadas.
11. La pantalla electrónica en color 3-D de la reivindicación 8, en la que la pluralidad de haces de luz producidos por la red de difracción multihaz converge sustancialmente en un punto (P) por encima de la superficie de la guía de luz de la placa, y en la que la matriz de válvulas de luz está ubicada en un distancia desde la superficie de la guía de luz de la placa que está más allá del punto de convergencia de los haces de luz.
12. La pantalla electrónica en color 3-D de la reivindicación 8, que comprende además un multiplexor de tiempo de emisor (260) para multiplexar el tiempo de los emisores ópticos de las fuentes de luz, en donde el multiplexor de tiempo está configurado para activar secuencialmente cada uno de los emisores ópticos de las fuentes de luz. para producir luz de un color diferente correspondiente al respectivo emisor óptico activado durante un intervalo de tiempo correspondiente de una pluralidad de intervalos de tiempo diferentes.
13. Un método de operación de pantalla electrónica en color, comprendiendo el método:
producir luz usando una pluralidad de fuentes de luz desplazadas lateralmente entre sí, una fuente de luz de la pluralidad de fuentes de luz que produce luz de un color diferente de los colores producidos por otras fuentes de luz de la pluralidad de fuentes de luz (310);
utilizar un colimador inclinado entre la pluralidad de fuentes de luz y una guía de luz de placa para colimar e inclinar la luz de las fuentes de luz y para dirigir la luz inclinada y colimada hacia la guía de luz de placa como luz guiada (340), en donde el desplazamiento lateral de cada fuente de luz determina un ángulo relativo de propagación del color correspondiente dentro de la guía de luz de la placa;
guiar la luz producida en la guía de luz de la placa (320); y
acoplar difractivamente una parte de la luz guiada usando una red de difracción multihaz en una superficie de la guía de luz de placa para producir una pluralidad de haces de luz que tienen diferentes colores dirigidos lejos de la guía de luz de placa en una pluralidad de direcciones angulares principales diferentes (330), donde una dirección angular principal es función del color y ángulo de incidencia de la luz guiada, de modo que la dirección angular principal es función del desplazamiento lateral de la fuente de luz respectiva,
en donde las fuentes de luz están desplazadas lateralmente en un dirección correspondiente a un eje de propagación de la guía de luz de placa.
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