ES2956682T3 - Retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual y pantalla electrónica que usa la misma - Google Patents

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Abstract

La retroiluminación basada en rejillas y guía de luz dual redirige la luz guiada en una primera guía de luz en una primera dirección hacia una segunda guía de luz en una segunda dirección de una retroiluminación basada en rejillas. Una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual incluye la primera guía de luz, la segunda guía de luz y un acoplador de redirección configurado para redirigir el haz de luz guiado desde la primera guía de luz hacia la segunda guía de luz en la segunda dirección. La retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual incluye además una rejilla de difracción configurada para acoplar difractivamente una porción del haz de luz redirigido desde la segunda guía de luz como un haz de luz acoplado dirigido lejos de una superficie de la segunda guía de luz en una dirección angular principal predeterminada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual y pantalla electrónica que usa la misma
ANTECEDENTES
[0001] La US2011013417A1 describe una guía de onda que tiene un primer y un segundo lados opuestos y un cuerpo reflectivo acoplado a un extremo de la guía de ondas y configurado para reflejar la luz que se propaga hacia el extremo de la guía de ondas. La WO2015028992A1 describe un sistema óptico que comprende una óptica transparente que comprende una primera cara principal adaptada para emitir luz y una primera óptica de giro para girar la luz dentro del volumen óptico. La WO2014142851A1 describe una retroiluminación que incluye una guía de luz de placa para guiar la luz, una fuente de luz para producir luz, y un reflector colimador para colimar sustancialmente la luz producida.
[0002] Las pantallas electrónicas son un medio casi omnipresente para comunicar información a los usuarios de una amplia variedad de dispositivos y productos. Entre las pantallas electrónicas más comúnmente empleadas se encuentran el tubo de rayos catódicos (CRT), los paneles de visualización de plasma (PDP), las pantallas de cristal líquido (LCD), las pantallas electroluminiscentes (EL), los diodos orgánicos emisores de luz (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 pueden clasificarse o como pantallas activas (es decir, pantallas que emiten luz) o como pantallas pasivas (es decir, pantallas que modulan la luz proporcionada por otra fuente). Entre los ejemplos más obvios de pantallas activas están las CRT, PDP y OLED/AMOLED. Las pantallas que típicamente se clasifican como pasivas cuando se considera la luz emitida son las pantallas LCD y EP. Las pantallas pasivas, aunque a menudo presentan 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.
[0003] Para superar las limitaciones de las pantallas pasivas asociadas con la luz emitida, muchas pantallas pasivas se acoplan a una fuente de luz externa. La fuente de luz acoplada puede permitir que estas pantallas, que de otro modo serían pasivas, emitan luz y funcionen sustancialmente como una pantalla activa. Ejemplos de tales fuentes de luz acopladas son las retroiluminaciones. Las retroiluminaciones son fuentes de luz (a menudo fuentes de luz de panel) que se colocan detrás de una pantalla pasiva para iluminar la pantalla pasiva. Por ejemplo, puede acoplarse a una retroiluminación a una pantalla LCD o EP. La retroiluminación emite luz que pasa a través de la pantalla LCD o del EP. La luz emitida es modulada por la pantalla LCD o EP y la luz modulada se emite, a su vez, desde la pantalla LCD o EP. A menudo, las retroiluminaciones están configuradas para emitir luz blanca. Luego se usan filtros de color para transformar la luz blanca en varios colores usados en la pantalla. Los filtros de color pueden colocarse en una salida de la pantalla LCD o EP (menos común) o entre la retroiluminación y la pantalla LCD o EP, por ejemplo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0004] Varias características de ejemplos y realizaciones de acuerdo con los principios descritos en la presente pueden entenderse más fácilmente con referencia a la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos acompañantes, donde los números de referencia similares designan elementos estructurales similares, y en los que:
La Figura 1A ilustra una vista en sección transversal de una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 1B ilustra una vista en sección transversal de una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual en un ejemplo, de acuerdo con otra realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 2A ilustra una vista en sección transversal de un acoplador de redirección en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 2B ilustra una vista en sección transversal de un acoplador de redirección en un ejemplo, de acuerdo con otra realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 3A ilustra una vista en sección transversal de una parte de una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 que incluye una rejilla de difracción de múltiples haces en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 3B ilustra una vista en perspectiva de la parte de retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual de la Figura 3A que incluye la rejilla de difracción de múltiples haces en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 4 ilustra un diagrama de bloques de una pantalla electrónica tridimensional (3D) en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un método de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente.
[0005] Ciertos ejemplos y realizaciones pueden tener otras características que son además de y en lugar de las características ilustradas en las figuras mencionadas anteriormente. Estas y otras características se detallan a continuación con referencia a las figuras mencionadas anteriormente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0006] Las realizaciones de acuerdo con los principios descritos en la presente proporcionan una retroiluminación basada en rejillas que emplea guías de luz duales. En particular, la retroiluminación descrita en la presente emplea una primera guía de luz para propagar un haz de luz en una primera dirección y una segunda guía de luz para propagar un haz de luz redirigido en una segunda dirección. Un acoplador de redirección está configurado para redirigir el haz de luz de la primera guía de luz para producir el haz de luz redirigido en la segunda guía de luz. Además, se emplean una pluralidad de rejillas de difracción para dispersar o acoplar difractivamente la luz fuera de la segunda guía de luz y para dirigir la luz acoplada en una dirección que se aleja de la rejilla de difracción (por ejemplo, en la dirección de visualización de una pantalla electrónica). Además, de acuerdo con algunas realizaciones, un haz de luz que se propaga en la primera guía de luz puede propagarse hacia haces de luz adyacentes de una manera predeterminada. La dispersión puede reducir o eliminar sustancialmente las 'rayas' que pueden producirse (por ejemplo, debido a la falta de uniformidad en la colimación de los haces de luz) sin la dispersión, por ejemplo. La formación de rayas reducida puede proporcionar una iluminación más uniforme o consistente de las rejillas de difracción y, a su vez, una uniformidad mejorada en la luz acoplada producida por la dispersión difractiva, de acuerdo con varias realizaciones.
[0007] De acuerdo con varias realizaciones, la luz acoplada producida por las rejillas de difracción forma una pluralidad de haces de luz que se dirigen en una dirección predefinida, como una dirección de visualización de pantalla electrónica. Los haces de luz de la pluralidad pueden tener diferentes direcciones angulares principales entre sí, de acuerdo con varias realizaciones de los principios descritos en la presente. En particular, la pluralidad de haces de luz puede formar o proporcionar un campo de luz en la dirección de visualización. Además, los haces de luz pueden representar una pluralidad de colores primarios, en algunas realizaciones. Los haces de luz que tienen las diferentes direcciones angulares principales (también denominados 'los haces de luz dirigidos de manera diferente') y, en algunas realizaciones, que representan diferentes colores pueden emplearse para presentar información que incluye información tridimensional (3D). Por ejemplo, los haces de luz de diferentes colores, dirigidos de manera diferente, pueden modularse y servir como píxeles de color de una pantalla electrónica en color 3D 'sin gafas'.
[0008] En la presente, 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 varias realizaciones, el término 'guía de luz' se refiere de manera general a una guía de ondas óptica dieléctrica que emplea 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 la guía de luz. En algunas realizaciones, la guía de luz puede incluir un recubrimiento además de o en lugar de la diferencia de índice de refracción mencionada anteriormente para facilitar aún más la reflexión interna total. El recubrimiento puede ser un recubrimiento reflectante, por ejemplo. La guía de luz puede ser cualquiera de varias guías de luz que incluyen, pero no se limitan a, una o ambas guías de placas o bloques y una guía de tiras.
[0009] Además, en la presente, 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 por partes o diferencialmente plana, que a veces se denomina guía de 'bloque'. 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 la presente, las superficies superior e inferior están ambas separadas entre sí y pueden ser sustancialmente paralelas entre sí en por lo menos un sentido diferencial, de acuerdo con algunas realizaciones. Es decir, dentro de cualquier sección diferencialmente pequeña de la guía de luz de la placa, las superficies superior e inferior son sustancialmente paralelas o coplanarias.
[0010] En otras realizaciones, la guía de luz de la placa puede tener forma de cuña en la que el espacio entre las superficies superior e inferior cambia en función de la distancia a través de la guía de luz de la placa. En particular, en algunas realizaciones, la forma de cuña puede comprender un espaciado entre la superficie superior y la superficie inferior que aumenta con la distancia desde un extremo de entrada (por ejemplo, adyacente a una fuente de luz) hasta un extremo de salida o terminal de la guía de luz de placa en forma de cuña. Tal guía de luz en forma de cuña puede proporcionar colimación (por ejemplo, colimación vertical) de la luz introducida en el extremo de entrada, por ejemplo.
[0011] En algunas realizaciones, una guía de luz de placa puede ser sustancialmente plana (es decir, confinada a un plano) y, por lo tanto, la guía de luz de placa es una guía de luz planar. En otras realizaciones, 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 sola dimensión para formar una guía de luz de placa con forma cilíndrica. Sin embargo, cualquier curvatura tiene un radio de curvatura los suficientemente grande para asegurar que la reflexión interna total se mantenga dentro de la guía de luz de la placa para guiar la luz.
[0012] De acuerdo con la invención se emplea una rejilla de difracción (por ejemplo, una rejilla de difracción de múltiples haces) para dispersar o acoplar luz desde una guía de luz (por ejemplo, una guía de luz de placa) como un haz de luz. En la presente, una 'rejilla de difracción' se define generalmente como una pluralidad de características (es decir, características difractivas) dispuestas para proporcionar la difracción de la luz que incide sobre la rejilla de difracción. En algunas realizaciones, la pluralidad de características puede disponerse de manera periódica o cuasi periódica. Por ejemplo, la rejilla 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 rejilla de difracción puede ser una matriz bidimensional (2-D) de características. La rejilla de difracción puede ser una matriz 2D de protuberancias u orificios en la superficie de un material, por ejemplo.
[0013] Como tal, y por definición en la presente, la 'rejilla de difracción' es una estructura que proporciona la difracción de la luz que incide sobre la rejilla de difracción. Si la luz incide sobre la rejilla de difracción desde una guía de luz, la difracción o la dispersión difractiva proporcionadas pueden dar como resultado un 'acoplamiento difractivo' y, por lo tanto, denominarse 'acoplamiento difractivo', ya que la rejilla de difracción puede acoplar la luz fuera de la guía de luz por difracción. La rejilla de difracción también redirige o cambia un ángulo de la luz por difracción (es decir, en un ángulo difractivo). En particular, como resultado de la difracción, la luz que sale de la rejilla de difracción (es decir, la luz difractada) generalmente tiene una dirección de propagación diferente a la dirección de propagación de la luz que incide sobre la rejilla de difracción (es decir, la luz incidente). El cambio en la dirección de propagación de la luz por difracción se denomina en la presente 'redirección difractiva'. Por lo tanto, la rejilla de difracción puede entenderse como una estructura que incluye características difractivas que redirige difractivamente la luz que incide sobre la rejilla de difracción y, si la luz incide desde una guía de luz, la rejilla de difracción también puede acoplar difractivamente la luz de la guía de luz.
[0014] Además, por definición en la presente, las características de una rejilla de difracción se denominan 'características difractivas' y pueden ser una o más de, en y sobre una superficie (es decir, en donde una 'superficie' se refiere a un límite entre dos materiales). La superficie puede ser una superficie de una guía de luz de placa. Las características difractivas pueden incluir cualquiera de una variedad de estructuras que difractan la luz que incluyen, pero no se limitan a, una o más ranuras, rugosidades, orificios y protuberancias, y estas estructuras pueden estar en una o más en, dentro y sobre la superficie. Por ejemplo, la rejilla de difracción puede incluir una pluralidad de ranuras paralelas en la superficie de un material. En otro ejemplo, la rejilla de difracción puede incluir una pluralidad de rugosidades paralelas que sobresalen de la superficie del material. Las características difractivas (ya sean ranuras, rugosidades, orificios, protuberancias, etc.) pueden tener cualquiera de una variedad de formas o perfiles en sección transversal que proporcionen difracción incluyendo, pero no limitados a, uno o más de un perfil sinusoidal, un perfil rectangular (por ejemplo, una rejilla de difracción binaria), un perfil triangular y un perfil de dientes de sierra (por ejemplo, una rejilla con forma de llama.
[0015] Por definición en la presente, una 'rejilla de difracción de múltiples haces' es una rejilla de difracción que produce luz acoplada que incluye una pluralidad de haces de luz. Además, por definición en la presente, los haces de luz de la pluralidad producidos por una rejilla de difracción de múltiples haces tienen direcciones angulares principales diferentes entre sí. En particular, por definición, un haz de luz de la pluralidad tiene una dirección angular principal predeterminada que es diferente de otro haz de luz de la pluralidad de haces de luz como resultado del acoplamiento difractivo y la redirección difractiva de la luz incidente por la rejilla de difracción de múltiples haces. La pluralidad de haces de luz puede representar un campo de luz. Por ejemplo, la pluralidad de haces de luz puede incluir ocho haces de luz que tienen ocho direcciones angulares principales diferentes. Los ocho haces de luz en combinación (es decir, la pluralidad de haz de luz) puede representar, por ejemplo, el campo de luz. De acuerdo con varias realizaciones, las diferentes direcciones angulares principales de los varios haces de luz están determinadas por una combinación de un paso o espaciado de rejilla y una orientación o rotación de las características difractivas de la rejilla de difracción de múltiples haces en los puntos de origen de los haces de luz respectivos con respecto a una dirección de propagación de la luz que incide sobre la rejilla de difracción de múltiples haces.
[0016] De acuerdo con varias realizaciones descritas en la presente, la luz acoplada de la guía de luz por la rejilla de difracción (por ejemplo, una rejilla de difracción de múltiples haces) representa un píxel de una pantalla electrónica. En particular, la guía de luz que tiene una rejilla de difracción de múltiples haces para producir los haces de luz de la pluralidad que tienen diferentes direcciones angulares principales puede ser parte de una retroiluminación o usarse junto con una pantalla electrónica como, pero no limitado a, una pantalla electrónica tridimensional (3D) 'sin gafas' (también denominada pantalla electrónica multivista u 'holográfica' o pantalla autoestereoscópica). Como tal, los haces de luz dirigidos de manera diferente producidos al acoplar la luz guiada de la guía de luz usando la rejilla de difracción de múltiples haces pueden ser o representar 'píxeles'. de la pantalla electrónica 3D. Además, como se ha descrito anteriormente, los haces de luz dirigidos de manera diferente pueden formar un campo de luz.
[0017] En la presente, un espejo 'colimador' se define como un espejo que tiene una forma curvada que está configurado para colimar la luz reflejada por el espejo colimador. Por ejemplo, el espejo colimador puede tener una superficie reflectante caracterizada por una curva o forma parabólica. En otro ejemplo, el espejo colimador puede comprender un espejo parabólico conformado. Por 'parabólico conformado' se entiende que una superficie reflectante curvada del espejo parabólico conformado se desvía de una curva parabólica 'verdadera' de una manera determinada para lograr unas características de reflexión predeterminadas (por ejemplo, grado de colimación). En algunas realizaciones, el espejo colimador puede ser un espejo continuo (es decir, que tiene una superficie reflectante continua sustancialmente lisa), mientras que en otras realizaciones el espejo puede comprender un reflector Fresnel o un espejo Fresnel que proporciona colimación de luz. De acuerdo con varias realizaciones, la cantidad de colimación proporcionada por el espejo colimador puede variar en un grado o cantidad de colimación predeterminados de una realización a otra. Además, el espejo de colimación puede configurarse para proporcionar colimación en una o ambas de las dos direcciones ortogonales (por ejemplo, una dirección vertical y una dirección horizontal). Es decir, el espejo colimador puede incluir una forma parabólica o parabólica conformada en una o ambas de las dos direcciones ortogonales, de acuerdo con varios ejemplos.
[0018] Además, como se usa en la presente, se pretende que el artículo 'un' tenga su significado ordinario en las técnicas de patentes, concretamente 'uno o más'. Por ejemplo, 'una rejilla' significa una o más rejillas y, como tal, 'la rejilla' en la presente significa 'la o las rejillas'. Además, cualquier referencia en la presente a 'parte superior', 'parte inferior, 'superior', 'inferior', 'arriba', 'abajo', 'delantero', 'posterior', 'primero', 'segundo', 'izquierda' o ' derecha' no se pretende que sea una limitación en la presente. En la presente, el término 'aproximadamente' cuando se aplica a un valor generalmente significa dentro del intervalo de tolerancia del equipo usado para producir el valor, o puede significar más o menos el 10%, más o menos el 5%, o más o menos el 1%m a menos que se especifique lo contrario. Además, el término 'sustancialmente' como se usa en la presente significa una mayoría, o casi todo, o todo, o una cantidad dentro de un intervalo de aproximadamente el 51% a aproximadamente el 100%. Además, se pretende que los ejemplos de la presente sean únicamente ilustrativos y se presentan con propósitos de análisis y no a modo de limitación.
[0019] De acuerdo con algunas realizaciones de los principios descritos en la presente, se proporciona una retroiluminación basada en una rejilla de guía de luz dual. La Figura 1A ilustra una vista en sección transversal de una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 en un ejemplo de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. La Figura 1B ilustra una vista en sección transversal de una retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 en un ejemplo de acuerdo con otra realización consistente con los principios descritos en la presente. Como se ilustra, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 está configurada para producir una pluralidad de haces de luz 102. La pluralidad de haces de luz 102 puede corresponder a información contenida en píxeles de una pantalla electrónica que emplea la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100, de acuerdo con varios ejemplos y realizaciones.
[0020] En particular, de acuerdo con algunas realizaciones, la pluralidad de haces de luz 102 puede formar un campo de luz en una dirección de visualización de una pantalla electrónica que emplea la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. Un haz de luz 102 de la pluralidad de haces de luz 102 (y dentro del campo de luz) proporcionado por la retroiluminación basada en rejilla de guía luz dual 100 puede estar configurada para tener una dirección angular principal diferente de otros haces de luz 102 de la pluralidad. Además, el haz de luz 102 puede tener tanto una dirección predeterminada (dirección angular principal) como una dispersión angular relativamente estrecha dentro del campo de luz. Con respecto al uso en una pantalla electrónica tridimensional (3D), la dirección angular principal del haz de luz 102 puede corresponder a una dirección angular de una vista particular de la pantalla electrónica 3D. Como tal, de acuerdo con algunos ejemplos el haz de luz 102 puede representar o corresponder a un pixel de la pantalla electrónica 3D.
[0021] En otras realizaciones, los haces de luz 102 de la pluralidad pueden tener direcciones angulares principales predeterminadas sustancialmente similares (no ilustradas en las Figuras 1A-1B). Los haces de luz 102 dirigidos de manera similar generalmente no forman un campo de luz, sino que representan la luz emitida por la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 que es sustancialmente unidireccional (por ejemplo, perpendicular a una superficie de la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100). Por ejemplo los haces de luz 102 dirigidos de manera similar pueden usarse como retroiluminación para una pantalla electrónica bidimensional (2D).
[0022] En algunas realizaciones, los haces de luz 102 de la pluralidad producida por la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 pueden modularse (por ejemplo, mediante una válvula de luz como se describe a continuación). La modulación de los haces de luz 102 dirigidos en diferentes direcciones angulares alejándose de la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 puede ser particularmente útil, por ejemplo, para aplicaciones dinámicas de visualización electrónica en color 3D. Es decir, los haces de luz 102 modulados individualmente de diferentes colores y dirigidos en una dirección de vista particular pueden representar píxeles de color dinámicos de la pantalla electrónica 3D correspondientes a la dirección de vista particular. De igual manera, las aplicaciones de visualización electrónica 2D dinámica pueden ser compatibles cuando los haces de luz 102 son sustancialmente unidireccionales.
[0023] Como se ilustra en las Figuras 1A-1B, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 comprende una primera guía de luz de placa 110. La primera guía de luz de placa 110 está configurada para guiar la luz (por ejemplo, desde una fuente de luz descrita a continuación) como un haz de luz guiado 104. En particular, el haz de luz guiado 104 se guía en una primera dirección (por ejemplo, hacia la derecha como se ilustra en las Figuras 1A y 1B). Además, de acuerdo con la invención, la primera guía de luz de placa 110 está configurada para guiar el haz de luz guiado 104 en un ángulo de propagación distinto de cero. Por ejemplo, la primera guía de luz de placa 110 puede incluir un material dieléctrico configurado como guía de ondas ópticas. El material dieléctrico puede tener un primer índice de refracción que es mayor que un segundo índice de refracción de un medio que rodea la guía de ondas óptica dieléctrica. La diferencia en los índices refractarios está configurada para facilitar la reflexión interna del haz de luz guiado 104 de acuerdo con uno o más modos de guía de la guía de luz 110, por ejemplo.
[0024] Como se define en la presente, el ángulo de propagación distinto de cero es un ángulo relativo a una superficie (por ejemplo, una superficie superior o una superficie inferior) de la guía de luz de la placa 110. En algunos ejemplos, el ángulo de propagación distinto de cero del haz de luz guiado 104 puede estar entre aproximadamente diez (10) grados y aproximadamente cincuenta (50) grados o, en algunos ejemplos, entre aproximadamente veinte (20) grados y aproximadamente cuarenta (40) grados, o entre aproximadamente veinticinco (25) grados y aproximadamente treinta y cinco (35) grados. Por ejemplo, el ángulo de propagación distinto de cero puede ser de aproximadamente treinta (30) grados. En otros ejemplos, el ángulo de propagación distinto de cero puede ser de aproximadamente 20 grados, o de aproximadamente 25 grados, o de aproximadamente 35 grados.
[0025] En algunos ejemplos, la luz a guiar como el haz de luz guiado 104 se introduce o acopla en la primera guía de luz de placa 110 en un ángulo de propagación distinto de cero (por ejemplo, aproximadamente 30-35 grados). Por ejemplo, una o más lentes (no ilustradas), un espejo o un reflector similar (por ejemplo, un reflector colimador inclinado) y un prisma (no ilustrado) pueden facilitar el acoplamiento de la luz en un extremo de entrada de la primera guía de luz de placa 110 como el haz de luz en el ángulo de propagación distinto de cero. Una vez acoplado en la primera guía de luz de placa 110, el haz de luz guiado 104 se propaga a lo largo de la primera guía de luz de placa 110 en la primera dirección que generalmente se aleja del extremo de entrada (por ejemplo, ilustrada por flechas en negrita que apuntan a lo largo de un eje x en las Figuras 1A -1B). Además, el haz de luz guiado 104 se propaga reflejando o 'rebotando' entre la superficie superior y la superficie inferior de la guía de luz de placa 110 en el ángulo de propagación distinto de cero (por ejemplo, ilustrado por una flecha en ángulo ampliada que representa un rayo de luz del haz de luz guiado 104).
[0026] El haz de luz guiado 104 producido al acoplar luz en la guía de luz de placa 110 puede ser colimado (por ejemplo, puede ser un haz de luz colimado), de acuerdo con algunos ejemplos. Además, de acuerdo con algunos ejemplos, el haz de luz guiado 104 puede colimarse en un plano que es perpendicular al plano de una superficie de la primera guía de luz de placa 110. Por ejemplo, la primera guía de luz de placa 110 puede orientarse en un plano horizontal que tiene una superficie superior e inferior paralelas a un plano x-y (por ejemplo, como se ilustra). El haz de luz guiado 104 puede estar colimado o sustancialmente colimado en un plano vertical (por ejemplo, un plano x-z), por ejemplo. En otro ejemplo, la primera guía de luz de placa 110 puede ser una guía de luz de placa 110 en forma de cuña. Una de las superficies superior o inferior puede ser paralela al plano x-y cuando la primera guía de luz de placa 110 tiene forma de cuña, por ejemplo. En algunas realizaciones, el haz de luz guiado 104 también puede colimarse o colimarse sustancialmente en una dirección horizontal (por ejemplo, en el plano x-y).
[0027] En la presente, un haz de luz 'colimado' se define como un haz de luz en el que los rayos del haz de luz son sustancialmente paralelos entre sí dentro del haz de luz (por ejemplo, el haz de luz guiado 104). Además, los rayos de luz que divergen o se dispersan del haz de luz colimado no se consideran parte del haz de luz colimado, por definición en la presente. La colimación de la luz para producir el haz de luz guiado colimado 104 puede ser proporcionada por la lente o el espejo (por ejemplo, un reflector colimador inclinado, etc.) usado para acoplar la luz en la primera guía de luz de placa 110, de acuerdo con varias realizaciones.
[0028] En algunas realizaciones, la primera guía de luz de placa 110 es una guía de ondas ópticas de bloque o placa que comprende una lámina extendida sustancialmente plana de material dieléctrico ópticamente transparente. La lámina sustancialmente plana de material dieléctrico está configurada para guiar el haz de luz guiado 104 usando la reflexión interna total. De acuerdo con varios ejemplos, el material ópticamente transparente de la primera guía de luz de placa 110 puede comprender cualquiera de una variedad de materiales dieléctricos que incluyen, pero no se limitan a, uno o más de varios tipos de vidrio (por ejemplo, vidrio de sílice, vidrio de álcali-aluminosilicato, vidrio de borosilicato, etc.) y plásticos o polímeros sustancialmente transparentes ópticamente (por ejemplo, poli(metacrilato de metilo) o 'vidrio acrílico', policarbonato, etc.). En algunos ejemplos, la primera guía de luz de placa 110 puede incluir además una capa de revestimiento sobre por lo menos una parte de una superficie (por ejemplo, una o ambas de las superficies superior e inferior) de la primera guía de luz de placa 110 (no ilustrado). La capa de revestimiento puede usarse para facilitar aún más la reflexión interna total, de acuerdo con algunos ejemplos.
[0029] De acuerdo con la invención, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 ilustrada en las Figuras 1A-1B comprende además una segunda guía de luz de placa 120. La segunda guía de luz 120 está configurada para recibir y guiar un haz de luz redirigido 106 en una segunda dirección (por ejemplo, a la izquierda como se ilustra). En algunas realizaciones, la segunda dirección puede ser sustancialmente opuesta a la primera dirección.
[0030] Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 1A-1B, la primera guía de luz de placa 110 y la segunda guía de luz de placa 120 pueden ser sustancialmente paralelas o coplanarias entre sí (por ejemplo, apiladas una encima de la otra, como se ilustra). La primera dirección puede estar en una dirección x positiva, mientras que la segunda dirección puede estar en una dirección x negativa, como se ilustra en las Figuras 1A-1B, a modo de ejemplo y no de limitación. En otros ejemplos (no ilustrados), la segunda dirección puede ser sustancialmente perpendicular o en otro ángulo con respecto a la primera dirección. Por ejemplo, cuando la primera y la segunda guías de luz de placa 110, 120 son sustancialmente coplanarias, la primera dirección puede ser en la dirección x y la segunda dirección puede ser en la dirección y (no ilustrado). En otros ejemplos más, la primera dirección puede ser una dirección z y la segunda dirección puede estar en un plano x-y. En otras palabras, la segunda dirección puede ser sustancialmente cualquier dirección distinta de la primera dirección, de acuerdo con varias realizaciones.
[0031] De acuerdo con varias realizaciones, la segunda guía de luz de placa 120 puede ser sustancialmente similar a la primera guía de luz de placa 110. En particular, la segunda guía de luz de placa 120 puede ser una guía de ondas ópticas de bloque o placa que comprende una lámina sustancialmente planar extendida de material dieléctrico ópticamente transparente configurado para guiar el haz de luz redirigido 106 usando la reflexión interna total, como se ha descrito anteriormente con respecto a la primera guía de luz de placa 110. Además, de acuerdo con algunos ejemplos, la segunda guía de luz de placa 120 puede incluir además una capa de revestimiento sobre por lo menos una parte de una superficie (por ejemplo, una o ambas de la superficie superior y la superficie inferior) de la segunda guía de luz de placa 120 (no ilustrado) para facilitar aún más la reflexión interna total, también como se ha descrito anteriormente.
[0032] Como se ilustra en las Figuras 1A e IB, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 comprende además un acoplador de redirección 130. El acoplador de redirección 130 está configurado para redirigir el haz de luz guiado 104 de la primera guía de luz de placa 110 en una segunda dirección como el haz de luz redirigido 106. El haz de luz redirigido 106 luego es recibido y guiado por la segunda guía de luz de placa 120. En otras palabras, el acoplador de redirección 130 sustancialmente 'gira' el haz de luz guiado 104 en una dirección nueva o diferente al haz de luz redirigido 106. Como se ha descrito anteriormente, la segunda dirección del haz de luz redirigido 106 es diferente de la primera dirección y puede ser sustancialmente opuesta a la primera dirección del haz de luz guiado 104, como se ilustra en la Figura 1A-1B a modo de ejemplo. De acuerdo con algunas realizaciones, el acoplador de redirección 130 puede conservar o conservar sustancialmente la colimación del haz de luz guiado 104 dentro del haz de luz redirigido 106.
[0033] La Figura 2A ilustra una vista en sección transversal de un acoplador de redirección 130 en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. En particular, el acoplador de redirección 130 ilustrado en la Figura 2A es un reflector de esquina localizado en un extremo de salida de la primera guía de luz de placa 110 y en un extremo de entrada de la segunda guía de luz de placa 120. El reflector de esquina del acoplador de redirección 130 puede incluir un par de espejos 132 o reflectores equivalentes (por ejemplo, espejo de reflexión interna total o 'TIR', un espejo Bragg, etc.) dispuestos en ángulo entre sí. Un primer espejo 132' del par de espejos reflectores de esquina 132 se coloca para reflejar el haz de luz guiado 104 desde la primera guía de luz de placa 110 a un segundo espejo 132' del par de espejos reflectores de esquina 132. El segundo espejo 132' se coloca para refleja adicionalmente el haz de luz reflejado en la segunda guía de luz de placa 120. En particular, la posición del segundo espejo 132'' con respecto al primer espejo 132' está configurada para reflejar la luz en un ángulo diferente del ángulo de reflexión del primer espejo 132'. Como tal, la reflexión en el segundo espejo 132'' proporciona luego el haz de luz redirigido 106 (es decir, redirige el haz de luz reflejado), que entra y es guiado por la segunda guía de luz de placa 120 en la segunda dirección. Además, los reflejos combinados en el primer y segundo espejo 132', 132'' están configurados para proporcionar el haz de luz redirigido 106 con un ángulo de propagación distinto de cero predeterminado dentro de la segunda guía de luz de placa 120. Una relación entre el ángulo de propagación distinto de cero del haz de luz guiada 104 en la primera guía de luz de placa 110 y el ángulo de propagación distinto de cero predeterminado dentro de la segunda guía de luz de placa 120 está determinada tanto por una orientación relativa del primer y el segundo espejos 132', 132'' entre sí y una orientación del reflector de esquina con respecto a la primera y la segunda guías de luz de placa 110, 120, de acuerdo con varias realizaciones.
[0034] Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2A, el par de espejos 132 del reflector de esquina puede orientarse en un ángulo de noventa (90) grados entre sí. Como tal, el reflector de esquina es un retrorreflector (es decir, un reflector de esquina de 90 grados). Además, el reflector de esquina del acoplador de redirección 130 puede inclinarse con respecto a un plano de uno o ambos de la primera guía de luz de placa 110 y la segunda guía de luz de placa 120. La inclinación del reflector de esquina (o del acoplador de redirección 130) está configurada para proporcionar el ángulo de propagación predeterminado distinto de cero del haz de luz redirigido 106. Por ejemplo, para el acoplador de redirección 130 que comprende el retrorreflector o el reflector de esquina de 90 grados, una inclinación de cero grados produce un haz de luz redirigido 106 que tiene un ángulo de propagación distinto de cero predeterminado que es igual al ángulo de propagación distinto de cero del haz de luz guiado 104, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2A.
[0035] Hay otras relaciones angulares que pueden emplearse entre el par de espejos 132 del reflector de esquina del acoplador de redirección 130 distintas de 90 grados. En estas otras relaciones angulares, el ángulo de propagación distinto de cero predeterminado del haz de luz redirigido 106 aún puede proporcionarse mediante un ajuste apropiado de una relación angular entre el par de espejos reflectores de esquina 132 y la primera y la segunda guías de luz de placa 110, 120, por ejemplo. En particular, el ángulo de propagación distinto de cero predeterminado del haz de luz redirigido 106 puede determinarse fácilmente para las varias relaciones angulares entre los espejos 132', 132'' mismos y entre el par de espejos 132 y las guías de luz de placa 110, 120 para un ángulo de propagación distinto de cero dado del haz de luz guiado 104 usando óptica geométrica.
[0036] La Figura 2B ilustra una vista en sección transversal de un acoplador de redirección 130 en un ejemplo, de acuerdo con otra realización consistente con los principios descritos en la presente. Como se ilustra en la Figura 2B, el acoplador de redirección 130 comprende un espejo inclinado 134 y un acoplador de rejilla 136. Por 'inclinado' se entiende que el espejo 134 tiene un ángulo de inclinación con respecto a un plano o superficie de la primera placa guía de luz 110. El espejo inclinado 134 está configurado para reflejar el haz de luz guiado 104 desde la primera placa de guía de luz 110 hacia el acoplador de rejilla 136 como un haz de luz reflejado 104'. Tener en cuenta que el ángulo de inclinación del espejo inclinado 134 no solo dirige el haz de luz reflejado 104' en el acoplador de rejilla 136, sino que también determina un ángulo de incidencia del haz de luz reflejado 104' en el acoplador de rejilla 136.
[0037] El acoplador de rejilla 136 comprende una rejilla de difracción configurada para difractar el haz de luz reflejado 104' recibido del espejo inclinado 134. En particular, el acoplador de rejilla 136 difracta el haz de luz reflejado 104' hacia la segunda dirección como el haz de luz redirigido 106 para ser guiado en la segunda guía de luz de placa 120. Además, una combinación de la reflexión por el espejo inclinado 134 y la difracción del acoplador de rejilla 136 puede proporcionar el ángulo de propagación distinto de cero predeterminado del haz de luz redirigido 106 dentro de la segunda guía de luz de placa 120.
[0038] Por ejemplo, cuando el ángulo de incidencia del haz de luz reflejado 104' en el acoplador de rejilla 136 es de aproximadamente noventa (90) grados (o es un ángulo de incidencia normal) proporcionado por el ángulo de inclinación del espejo inclinado 134, la difracción por el acoplador de rejilla 136 está configurada para determinar el ángulo de propagación distinto de cero predeterminado del haz de luz redirigido 106. En algunas realizaciones, un ángulo de inclinación a del espejo inclinado 134 configurado para proporcionar una incidencia normal del haz de luz reflejado 104' en el acoplador de rejilla 136 puede determinarse de acuerdo con la ecuación (1) como
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donde y es el ángulo de propagación distinto de cero del haz de luz guiado 104, tanto el ángulo de propagación distinto de cero y como el ángulo de inclinación a siendo ángulos desde un plano de la primera placa guía de luz 110.
[0039] En algunas realizaciones (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2B), el acoplador de redirección 130 comprende además un segundo espejo 138. El segundo espejo 138 está configurado para reflejar y redirigir la luz de un producto de difracción secundario del acoplador de rejilla 136. En particular, el segundo espejo 138 está orientado para reflejar y redirigir la luz secundaria del producto de difracción hacia la segunda dirección para aumentar el haz de luz redirigido 106 dentro de la segunda guía de luz de placa 120. Por ejemplo, el haz de luz redirigido 106 puede corresponder a la luz de un producto de difracción principal (por ejemplo, un producto de difracción de primer orden positivo). Como se ilustra, se usa una línea sólida para indicar la luz del producto de difracción principal (es decir, el haz de luz 106) y una línea discontinua entre el acoplador de rejilla 136 y el segundo espejo 138 indica la luz del producto de difracción secundario.
[0040] El segundo espejo 138 puede orientarse para reflejar y redirigir el producto de difracción secundario (por ejemplo, un producto de difracción de primer orden negativo) en la segunda dirección y en un ángulo de propagación distinto de cero que es aproximadamente igual al ángulo de propagación distinto de cero predeterminado del haz de luz redirigido 106 dentro de la segunda guía de luz de placa 120. Como tal, un haz de luz 106' (línea discontinua 106' en la Figura 2B) correspondiente al producto de difracción secundario reflejado y redirigido se sumará efectivamente a o aumentará el haz de luz redirigido 106 dando como resultado una eficacia mejorada del acoplador de redirección 130 en comparación con las realizaciones sin el segundo espejo 138, de acuerdo con algunas realizaciones.
[0041] En particular y como se ha mencionado anteriormente, en algunas realizaciones (por ejemplo, como se ilustra), el espejo inclinado 134 está configurado para reflejar el haz de luz guiado 104 de la primera guía de luz de placa 110 hacia el acoplador de rejilla 136 para proporcionar un ángulo de incidencia sustancialmente normal del haz de luz reflejado 104' en el acoplador de rejilla 136. El producto de difracción principal de la rejilla de difracción del acoplador de rejilla 136 puede ser el producto de difracción de primer orden positivo, cuyo ángulo de difracción corresponde al ángulo de propagación predeterminado distinto de cero del haz de luz redirigido 106. Además, el segundo espejo 138 puede estar orientado en un ángulo de noventa (90) grados con respecto al acoplador de rejilla 136, como se ilustra en la Figura 2B. El producto de difracción secundario puede ser el producto de difracción de primer orden negativo que tiene una relación de 90 grados con el producto de difracción principal (es decir, el producto de difracción de primer orden positivo). El segundo espejo 138 orientado a 90 grados está configurado para reflejar y redirigir el producto de difracción secundario como el haz de luz 106' en la segunda guía de luz de placa 120 sustancialmente en el mismo ángulo de propagación distinto de cero que el del haz de luz redirigido 106. Como tal, el haz de luz redirigido 106 se aumenta sustancialmente con el haz de luz 106' en la segunda guía de luz de placa 120.
[0042] De acuerdo con varias realizaciones, el espejo inclinado 134 puede ser virtualmente cualquier espejo o reflector equivalente que refleje o refleje sustancialmente el haz de luz guiado 104 y además que esté inclinado en un ángulo configurado para cambiar la dirección del haz de luz guiado 104. Por ejemplo, el espejo inclinado 134 puede comprender una superficie metálica o metalizada (por ejemplo, un espejo plateado). En otro ejemplo, el espejo inclinado 134 puede ser un espejo Bragg. En otras realizaciones más, el espejo inclinado 134 se realiza por reflexión interna total (TIR) y es un espejo TIR. Por ejemplo, el espejo inclinado 134 puede ser proporcionado por una superficie biselada de la primera guía de luz de placa 110 y TIR dentro de la primera guía de luz de placa 110 en las cercanías de la superficie biselada puede servir como el espejo inclinado 134. Además, el segundo espejo 138 puede ser sustancialmente cualquier espejo o reflector equivalente que incluye, pero no se limita a, una superficie metálica o metalizada, un espejo Bragg y un espejo TIR. Por ejemplo, el segundo espejo 138 puede proporcionarse metalizando un extremo de la segunda guía de luz de placa 120. En otro ejemplo, el extremo de la segunda guía de luz de placa 120 está configurado para proporcionar TIR del producto de difracción secundario que incide sobre el extremo de la segunda guía de luz de placa como el segundo espejo 138.
[0043] De acuerdo con algunas realizaciones, uno o más de los espejos descritos anteriormente pueden ser un espejo colimador. Por ejemplo, uno o ambos espejos reflectores de esquina 132', 132'' pueden tener una superficie curvada parabólica que proporciona la colimación del haz de luz redirigido 106 (por ejemplo, en una dirección horizontal, una dirección vertical o ambas). De manera similar, uno o ambos del espejo inclinado 134 y el segundo espejo 138 pueden ser un espejo colimador que tiene una superficie curvada parabólica para colimar el haz de luz reflejado 104' dando como resultado la colimación (por ejemplo, una o ambas de colimación vertical y horizontal) del haz de luz redirigido 106 (por ejemplo, después de la difracción por el acoplador de rejilla 136).
[0044] De acuerdo con varias realizaciones, el acoplador de rejilla 136 comprende elementos de difracción (por ejemplo, ranuras o rugosidades) separados entre sí para formar una rejilla de difracción. En algunas realizaciones, las características difractivas pueden estar en, dentro o adyacentes a una superficie de la segunda guía de luz de placa 120. Por ejemplo, el acoplador de rejilla 136 puede comprender una pluralidad de ranuras formadas en una superficie superior de la segunda guía de luz de placa 120 dentro del acoplador de redirección 130. De acuerdo con varias realizaciones, la rejilla de difracción comprende una separación uniforme o sustancialmente uniforme entre las características difractivas. Además, puede suprimirse un producto de difracción de orden cero de la rejilla de difracción, de acuerdo con varias realizaciones. Por ejemplo, la rejilla de difracción puede tener una altura o profundidad de características difractivas (por ejemplo, altura de la rugosidad o profundidad de la ranura) y un ciclo de trabajo elegido selectivamente para suprimir el producto de difracción de orden cero. En algunas realizaciones, el ciclo de trabajo puede estar entre aproximadamente el treinta por ciento (30%) y aproximadamente el setenta por ciento (70%). Además, en algunas realizaciones, la altura o la profundidad pueden variar entre más de cero y aproximadamente quinientos nanómetros. Por ejemplo, el ciclo de trabajo puede ser de aproximadamente el cincuenta (50) por ciento y la altura o profundidad de la característica difractiva puede ser de aproximadamente ciento cuarenta (140) nanómetros.
[0045] En algunas realizaciones, el acoplador de rejilla 136 comprende una rejilla de difracción reflectante como, pero no limitada a, una rejilla de difracción de metal reflectante o metalizada. La Figura 2B ilustra el acoplador de rejilla 136 que comprende características difractivas 136a como rugosidades en (o que sobresalen) de la superficie superior de la segunda guía de luz de placa 120. Además, los espacios entre y por encima de las características difractivas 136a se rellenan con una capa 136b de un material reflectante, como un metal reflectante. El metal reflectante puede incluir, pero no está limitado a, aluminio, níquel, plata u oro. El uso de una rejilla de difracción reflectante puede proporcionar una eficiencia de difracción más alta en comparación con una rejilla de difracción dieléctrica (es decir, ranuras o rugosidades en un material dieléctrico de la segunda guía de luz de placa 120, por ejemplo).
[0046] En referencia de nuevo a las Figuras 1A e 1B, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 comprende además una rejilla de difracción 140. En particular, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 puede comprender una pluralidad de rejillas de difracción 140, de acuerdo con algunas realizaciones. La pluralidad de rejillas de difracción 140 puede estar dispuesta como o representar una matriz de rejillas de difracción 140, por ejemplo. Como se ilustra en las Figuras 1A-1B, las rejillas de difracción 140 están localizadas en una superficie de la segunda guía de luz de placa 120 (por ejemplo, una superficie superior o frontal). En otros ejemplos (no ilustrados), una o más de las rejillas de difracción 140 pueden estar localizadas dentro de la segunda guía de luz de placa 120. En otras realizaciones más (no ilustradas), una o más de las rejillas de difracción 140 pueden estar localizadas en o sobre una superficie inferior o posterior de la segunda guía de luz de placa 120.
[0047] La rejilla de difracción 140 está configurada para dispersar o acoplar una parte del haz de luz redirigido 106 desde la segunda guía de luz de placa 120 mediante o usando acoplamiento difractivo (por ejemplo, también denominado 'dispersión difractiva'). La parte del haz de luz redirigido 106 puede acoplarse difractivamente mediante la rejilla de difracción 140 a través de la superficie de guía de luz (por ejemplo, a través de la superficie superior o frontal de la segunda guía de luz de placa 120). Además, la rejilla de difracción 140 está configurada para acoplar difractivamente la parte del haz de luz redirigido 106 como un haz de luz acoplado (por ejemplo, un haz de luz 102).
[0048] El rayo de luz 102 acoplado se aleja de la superficie de guía de luz en una dirección angular principal predeterminada, de acuerdo con varios ejemplos. En particular, la parte acoplada del haz de luz redirigido 106 se redirige difractivamente lejos de la superficie de guía de luz por la pluralidad de rejillas de difracción 140 como la pluralidad de haces de luz 102. Como se ha analizado anteriormente, cada uno de los haces de luz 102 de la pluralidad de haces de luz puede tener una dirección angular principal diferente y la pluralidad de haces de luz puede representar un campo de luz, de acuerdo con algunos ejemplos. De acuerdo con otros ejemplos, cada uno de los haces de luz 102 de la pluralidad de haces de luz puede tener sustancialmente la misma dirección angular principal y la pluralidad de haces de luz puede representar luz sustancialmente unidireccional en oposición al campo de luz representado por la pluralidad de haces de luz que tiene haces de luz con diferentes direcciones angulares principales.
[0049] De acuerdo con varias realizaciones, la rejilla de difracción 140 comprende una pluralidad de características difractivas 142 que difractan la luz (es decir, proporcionan difracción). La difracción es responsable del acoplamiento difractivo de la parte del haz de luz redirigido 106 fuera de la segunda guía de luz de placa 120. Por ejemplo, la rejilla de difracción 140 puede incluir una o ambas ranuras en una superficie de la segunda guía de luz de placa 120 y rugosidades que sobresalen de la segunda superficie de guía de luz que sirven como características difractivas 142. Las ranuras y rugosidades pueden estar dispuestas paralelas o sustancialmente paralelas entre sí y, por lo menos en algún punto, perpendiculares a una dirección de propagación del haz de luz redirigido 106 que debe ser acoplado por la rejilla de difracción 140.
[0050] En algunos ejemplos, las características difractivas pueden grabarse, fresarse o moldearse en la superficie o aplicarse sobre la superficie. Como tal, un material de la rejilla de difracción 140 puede incluir un material de la segunda guía de luz de placa 120. Como se ilustra en la Figura 1A, por ejemplo, las rejillas de difracción 140 comprenden ranuras sustancialmente paralelas formadas en la superficie de la segunda guía de luz de placa 120. En la Figura 1B, las rejillas de difracción 140 comprenden rugosidades sustancialmente paralelas que sobresalen de la segunda superficie de guía de luz, por ejemplo. En otros ejemplos (no ilustrados), las rejillas de difracción 140 pueden implementarse en o como una película o capa aplicada o fijada a la superficie de la segunda guía de luz 120.
[0051] La pluralidad de rejillas de difracción 140 puede disponerse en una variedad de configuraciones con respecto a la segunda guía de luz de placa 120. Por ejemplo, la pluralidad de rejillas de difracción 140 puede disponerse en columnas y filas a lo largo de la superficie de guía de luz (por ejemplo, como una matriz). En otro ejemplo, una pluralidad de rejillas de difracción 140 pueden disponerse en grupos y los grupos pueden disponerse en filas y columnas. En otro ejemplo más, la pluralidad de rejillas de difracción 140 puede distribuirse sustancialmente aleatoriamente a través de la superficie de la segunda guía de luz de placa 120.
[0052] De acuerdo con algunas realizaciones, la pluralidad de rejillas de difracción 140 comprende una rejilla de difracción de múltiples haces 140. Por ejemplo, todas o sustancialmente todas las rejillas de difracción 140 de la pluralidad pueden ser rejillas de difracción de múltiples haces 140 (es decir, una pluralidad de rejillas de difracción de múltiples haces 140). La rejilla de difracción de múltiples haces 140 es una rejilla de difracción 140 que está configurada para acoplar la porción del haz de luz redirigido 106 como una pluralidad de haces de luz 102 (por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 1A y 1B), que tienen diferentes direcciones angulares principales que forman un campo de luz, de acuerdo con varias realizaciones.
[0053] De acuerdo con varios ejemplos, la rejilla de difracción de múltiples haces 140 puede comprender una rejilla de difracción chirp 140 (es decir, una rejilla de difracción de múltiples haces chirp). Por definición, la rejilla de difracción 'chirp' 140 es una rejilla de difracción que muestra o tiene un espaciado de difracción de las características difractivas que varía a lo largo de una extensión o longitud de la rejilla de difracción con 'chirp' 140. Además, en la presente, el espaciado de difracción variable se define como un 'chirp'. Como resultado, el haz de luz redirigido 106 que se acopla difractivamente fuera de la segunda guía de luz de placa 120 sale o se emite desde la rejilla de difracción con 'chirp' 140 como los haces de luz 102 en diferentes ángulos de difracción correspondientes a diferentes puntos de origen a través de la rejilla de difracción con 'chirp' 140. En virtud de un 'chirp' predefinido, la rejilla de difracción con 'chirp' 140 es responsable de las direcciones angulares principales predeterminadas respectivas y diferentes de los haces de luz acoplados 102 de la pluralidad de haces de luz 102.
[0054] La Figura 3A ilustra una vista en sección transversal de una parte de una retroiluminación basada en una rejilla de guía de luz dual 100 que incluye una rejilla de difracción de múltiples haces 140 en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. La Figura 3B ilustra una vista en perspectiva de la parte de retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual de la Figura 3A que incluye la rejilla de difracción de múltiples haces 140 en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. La rejilla de difracción de múltiples haces 140 ilustrada en la Figura 3A comprende ranuras en una superficie de la segunda guía de luz de placa 120, a modo de ejemplo y no de limitación. Por ejemplo, la rejilla de difracción de múltiples haces 140 ilustrada en la Figura 3A puede representar una de las rejillas de difracción basadas en ranuras 140 ilustradas en la Figura 1A.
[0055] Como se ilustra en las Figuras 3A-3B (y también en las Figuras 1A-1B a modo de ejemplo y no de limitación), la rejilla de difracción de múltiples haces 140 es una rejilla de difracción con chirp. En particular, como se ilustra, las características difractivas 142 están más juntas en un primer extremo 140' de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 que en un segundo extremo 140''. Además, el espaciado difractivo d de las características difractivas ilustradas 142 varía linealmente desde el primer extremo 140' al segundo extremo 140''. En algunos ejemplos, la rejilla de difracción con chirp 140 puede tener o mostrar un chirp del espaciado difractiva d que varía linealmente con la distancia. Como tal, la rejilla de difracción con chirp 140 puede denominarse rejilla de difracción 'con chirp lineal'.
[0056] En algunas realizaciones, los haces de luz 102 producidos al acoplar la luz fuera de la segunda guía de luz de placa 120 usando la rejilla de difracción de múltiples haces 140 pueden divergir (es decir, ser haces de luz divergentes 102) cuando el haz de luz redirigido 106 se propaga en la segunda guía de luz de placa 120 en una dirección desde el primer extremo 140' de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 hasta el segundo extremo 140'' de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 3A). Alternativamente, pueden producirse haces de luz convergentes 102 cuando el haz de luz redirigido 106 se propaga en dirección inversa en la segunda guía de luz de placa 120, es decir, desde el segundo extremo 140'' al primer extremo 140' de la rejilla de difracción de múltiples haces 140, de acuerdo con otros ejemplos (no ilustrados).
[0057] En otro ejemplo (no ilustrado), la rejilla de difracción con chirp 140 puede mostrar un chirp no lineal del espaciado difractivo d. Varios chirps no lineales que pueden usarse para realizar la rejilla de difracción con chirp 140 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 aun así monotónica. También pueden emplearse chirps no monotónicos como, pero no limitados a, un chirp sinusoidal o un chirp triangular o de diente de sierra. También pueden usarse combinaciones de cualquiera de estos tipos de chirps.
[0058] Como se ilustra en la Figura 3B, la rejilla de difracción de múltiples haces 140 incluye características difractivas 142 (por ejemplo, ranuras o rugosidades) dentro, en o sobre una superficie de la segunda guía de luz de placa 120 que son a la vez con chirp y curvadas (es decir, la rejilla de difracción de múltiples haces 140 es una rejilla de difracción con chirp y curvada). El haz de luz redirigido 106 tiene una dirección incidente con respecto a la rejilla de difracción de múltiples haces 140 y la segunda guía de luz de placa 120, como se ilustra mediante una flecha en negrita marcada '106' en las Figuras 3A-3B. También se ilustran la pluralidad de haces de luz acoplados o emitidos 102 que apuntan lejos de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 en la superficie de la segunda guía de luz de placa 120. Los haces de luz 102 ilustrados se emiten en una pluralidad de direcciones angulares principales diferentes predeterminadas. En particular, las diferentes direcciones angulares principales predeterminadas de los haces de luz emitidos 102 son diferentes tanto en azimut como en elevación (por ejemplo, para formar un campo de luz), como se ilustra. De acuerdo con varios ejemplos, tanto el chirp predefinido de las características difractivas 142 como la curva de las características difractivas 142 pueden ser responsables de una pluralidad respectiva de diferentes direcciones angulares principales predeterminadas de los haces de luz 102 emitidos.
[0059] Por ejemplo, debido a la curva, las características difractivas 142 dentro de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 pueden tener orientaciones variables con respecto a una dirección incidente del haz de luz redirigido 106 guiado en la segunda guía de luz de placa 120. En particular, una orientación de las características difractivas 142 en un primer punto o localización dentro de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 puede diferir de la orientación de las características difractivas 142 en otro punto o localización con respecto a la dirección incidente del haz de luz guiada. Con respecto al haz de luz acoplado o emitido 102, un componente azimutal $ de la dirección angular principal {0, $) del haz de luz 102 puede estar determinado o corresponder al ángulo de orientación azimutal $f de las características difractivas 142 en un punto de origen del haz de luz 102 (es decir, en un punto donde se acopla el haz de luz incidente redirigido 106), de acuerdo con algunos ejemplos. Como tal, las orientaciones variables de las características difractivas 142 dentro de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 producen diferentes haces de luz 102 que tienen diferentes direcciones angulares principales {0, $}, por lo menos en términos de sus componentes azimutales $ respectivos.
[0060] En particular, en diferentes puntos a lo largo de la curva de las características difractivas 142, una 'rejilla de difracción subyacente' de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 asociada con las características difractivas curvadas 142 tiene diferentes ángulos de orientación azimutal $f. Por 'rejilla de difracción subyacente' se entiende que una rejilla de difracción de una pluralidad de rejillas de difracción no curvadas que en superposición producen las características difractivas curvadas de la rejilla de difracción de múltiples haces 140. Por tanto, en un punto dado a lo largo de las características difractivas curvadas 142, la curva tiene un ángulo de orientación azimutal particular 91 que generalmente difiere del ángulo de orientación azimutal $f en otro punto a lo largo de las características difractivas curvadas 142. Además, el ángulo de orientación azimutal particular $f da como resultado un componente azimutal 9 correspondiente de un ángulo principal dirección {0, $) de un haz de luz 102 emitido desde el punto dado. En algunos ejemplos, la curva de las características difractivas 142 (por ejemplo, ranuras, rugosidades, etc.) puede representar una sección de un círculo. El círculo puede ser coplanario con la superficie de guía de luz. En otros ejemplos, la curva puede representar una sección de una elipse u otra forma curvada, por ejemplo, que es coplanaria con la superficie de guía de luz.
[0061] En otros ejemplos, la rejilla de difracción de múltiples haces 140 puede incluir características difractivas 142 que están curvadas 'por partes'. En particular, mientras que la característica difractiva 142 puede no describir una curva sustancialmente suave o continua per se, en diferentes puntos a lo largo de la característica difractiva 142 dentro de la rejilla de difracción de múltiples haces 140, la característica difractiva 142 aún puede estar orientada en diferentes ángulos con respecto a la dirección incidente del haz de luz redirigido 106. Por ejemplo, la característica difractiva 142 puede ser una ranura que incluye una pluralidad de segmentos sustancialmente rectos, teniendo cada segmento 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), de acuerdo con varias realizaciones. En otros ejemplos más, las características difractivas 142 pueden tener meramente diferentes orientaciones con respecto a la dirección incidente de la luz guiada en diferentes localizaciones dentro de la rejilla de difracción de múltiples haces 140 sin aproximarse a una curva particular (por ejemplo, un círculo o una elipse).
[0062] Con referencia de nuevo a las Figuras 1A-1B, la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100 comprende además una fuente de luz 150, según algunas realizaciones. La fuente de luz 150 puede acoplarse a un extremo de entrada de la primera guía de luz de placa 110 opuesto al extremo de salida adyacente al acoplador de redirección 130, por ejemplo. En algunas realizaciones, la fuente de luz 150 incluye una pluralidad de emisores ópticos 152. Los emisores ópticos 152 están (o más generalmente la fuente de luz 150 está) configurados para proporcionar luz a la primera guía de luz de placa 110 como la luz guiada 104, es decir, como el haz de luz guiado 104. De acuerdo con algunas realizaciones, la luz proporcionada comprende una pluralidad de diferentes colores de luz que, cuando se acoplan en la guía de luz de placa 110, está configurada para ser guiada como una pluralidad de haces de luz de diferentes colores 104, de acuerdo con varias realizaciones. Por ejemplo, la pluralidad de emisores ópticos 152 está configurada para producir la pluralidad de diferentes colores de luz.
[0063] De acuerdo con algunas realizaciones, los haces de luz guiados 104 de diferentes colores están configurados para ser guiados dentro de la primera guía de luz de placa 110 en diferentes ángulos de propagación distintos de cero, específicos del color. Por ejemplo, un haz de luz guiado 104 rojo puede acoplarse y propagarse dentro de la primera guía de luz de placa 110 en un primer ángulo de propagación distinto de cero; un haz de luz guiado 104 verde puede acoplarse y propagarse dentro de la primera guía de luz de placa 110 en un segundo ángulo de propagación distinto de cero; y un haz de luz guiado 104 azul puede acoplarse y propagarse dentro de la primera guía de luz de placa 110 en un tercer ángulo de propagación distinto de cero. Además, el primero, el segundo y el tercer ángulos de propagación distintos de cero respectivos son diferentes entre sí.
[0064] Como se ilustra en la Figura 1A a modo de ilustración y no de limitación, la fuente de luz 150 puede comprender además un reflector parabólico inclinado 154. Los diferentes ángulos de propagación distintos de cero, específicos del color, pueden ser proporcionados por los emisores ópticos rojo, verde y azul 152 respectivos de la pluralidad de emisores ópticos desplazados lateralmente entre sí (no ilustrados por separado en la Figura 1 A) que alimentan o emiten en el reflector parabólico conformado inclinado 154 en el extremo de entrada de la primera guía de luz de placa 110, por ejemplo. En particular, el desplazamiento lateral de los diferentes emisores de color 152 junto con el reflector parabólico conformado inclinado 154 está configurado para acoplar los diferentes colores de luz (por ejemplo, luz roja, luz verde y luz azul) en la primera guía de luz de placa 110 en los diferentes ángulos de propagación distintos de cero, específicos del color correspondientes, de acuerdo con varias realizaciones.
[0065] En algunas de estas realizaciones, el acoplador de redirección 130 puede conservar o conservar sustancialmente los ángulos de propagación distintos de cero, específicos del color cuando se redireccionan los haces de luz guiados de diferentes colores 104 hacia la segunda guía de luz de placa 120 como haces de luz redirigidos 106 correspondientes a los diferentes colores. En particular, las diferencias angulares específicas de color entre los haces de luz guiados de colores diferentes 104 pueden conservarse sustancialmente tras la redirección. Por ejemplo, el acoplador de redirección 130 implementado como un retrorreflector puede conservar los ángulos de propagación distintos de cero, específicos del color, de los haces de luz guiados de colores diferentes 104 en los correspondientes haces de luz redirigidos por colores diferentes 106. Alternativamente, el acoplador de redirección 130 puede ajustar, aumentar o cambiar de otro modo uno o más de los ángulos de propagación específicos de los colores y mantener todavía una diferencia entre ellos tras la redirección a la segunda guía de luz de placa 120, de acuerdo con otras realizaciones.
[0066] De acuerdo con otras realizaciones, los haces de luz guiados 104 de diferentes colores están configurados para propagarse dentro de la primera guía de luz de placa 110 con un ángulo de propagación distinto de cero similar o incluso aproximadamente igual. De acuerdo con estas realizaciones, el acoplador de redirección 130 puede configurarse para proporcionar diferentes ángulos de propagación distintos de cero, específicos de color, a los haces de luz redirigidos 106 de diferentes colores. Por ejemplo, la fuente de luz 150 puede configurarse para producir e introducir cada una de una luz roja, una luz verde y una luz azul en la primera guía de luz de placa 110 sustancialmente en el mismo ángulo de propagación distinto de cero (por ejemplo, en oposición a diferentes ángulos de propagación distintos de cero específicos del color). En este ejemplo, el acoplador de redirección 130 puede comprender un acoplador de rejilla configurado para redirigir los haces de luz guiados de colores rojo, verde y azul en la segunda dirección en la segunda guía de luz de placa 120 en diferentes ángulos de propagación distintos de cero específicos de color, respectivos. El acoplador de rejilla puede ser sustancialmente similar al acoplador de rejilla 136 descrito anteriormente, por ejemplo. El acoplador de redirección 130 puede comprender además un espejo inclinado para reflejar rayos de luz guiados de colores rojo, verde y azul en el espejo inclinado, como se ha descrito anteriormente, por ejemplo.
[0067] En varias realizaciones, la fuente de luz 150 puede comprender sustancialmente cualquier fuente de luz que incluye, pero no se limita a, un diodo emisor de luz (LED) y un láser. En algunas realizaciones, la fuente de luz 150 puede producir una luz sustancialmente monocromática que tiene un espectro de banda estrecha indicado por un color particular. En particular, el color puede ser o representar un color principal (por ejemplo, de una pantalla electrónica). Por ejemplo, la fuente de luz 150 puede producir una pluralidad de diferentes colores de luz que representan una pluralidad de diferentes colores primarios. Los colores primarios pueden comprender luz roja, luz verde y luz azul, por ejemplo. Además, los colores primarios pueden ser colores primarios de una pantalla electrónica en color, en la que los colores primarios se seleccionan de acuerdo con un modelo de color como, pero no limitados a, un modelo de color rojo-verde-azul (RGB) configurado para soportar una gama de colores de la pantalla electrónica en color.
[0068] De acuerdo con algunas realizaciones, la fuente de luz 150 puede ser una fuente de luz multicolor que comprende una pluralidad de LED. Los LED de la pluralidad pueden representar diferentes colores de los colores primarios de la pantalla electrónica en color, por ejemplo. En particular, los LED pueden comprender un LED rojo para producir luz roja, un LED verde para producir luz verde y un l Ed azul para producir luz azul del modelo de color RGB, por ejemplo. En algunas realizaciones, la fuente de luz 150 puede comprender una matriz lineal de emisores ópticos 152 dispuestos a lo largo del extremo de entrada de la primera guía de luz de placa 110. Cada uno de los emisores ópticos puede comprender un LED rojo, un LED verde y un LED azul, por ejemplo. La fuente de luz 150 puede configurarse para producir luz colimada (por ejemplo, usando un reflector o lente colimadora). Por ejemplo, el reflector con forma parabólica inclinado 154 ilustrado en la Figura 1A puede configurarse para producir un haz de luz colimado 104 cuando acopla luz de los emisores ópticos 152 en la primera guía de luz de placa 110. Puede insertarse sustancialmente cualquier colimador (por ejemplo, lente colimadora, reflector colimador, etc.) entre la fuente de luz 150 y la primera placa guía de luz 110 en la Figura 1A para proporcionar un haz de luz colimado 104, de acuerdo con varias realizaciones.
[0069] De acuerdo con algunas realizaciones de los principios descritos en la presente, se proporciona una pantalla electrónica tridimensional (3D). La pantalla electrónica 3D está configurada para emitir haces de luz modulados que tienen diferentes direcciones como píxeles de la pantalla electrónica 3D. La pantalla electrónica 3D está configurada para mostrar información 3D (por ejemplo, imágenes 3D). En algunos ejemplos, la pantalla electrónica 3D es una pantalla electrónica 3D autoestereoscópica o sin gafas. En particular, diferentes haces de luz modulados, dirigidos de manera diferente, pueden corresponder a diferentes 'vistas' asociadas con la pantalla electrónica 3D, de acuerdo con varios ejemplos. Las diferentes vistas pueden proporcionar una representación 'sin gafas' (por ejemplo, autoestereoscópica, holográfica, etc.) de la información que se esté mostrando mediante la pantalla electrónica 3D, por ejemplo.
[0070] La Figura 4 ilustra un diagrama de bloques de una pantalla electrónica 3D 200 en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. La pantalla electrónica 3D 200 puede usarse para presentar información 3D como, pero no limitada a, imágenes 3D. En particular, la pantalla electrónica 3D 200 ilustrada en la Figura 4 está configurada para emitir haces de luz modulados 202 en diferentes direcciones angulares principales que representan píxeles correspondientes a las diferentes vistas de la pantalla electrónica 3D 200. Los haces de luz modulados 202 se ilustran como divergentes (por ejemplo, en oposición a convergentes) en la Figura 4, a modo de ejemplo y no de limitación. En alguna realización, los haces de luz 202 pueden representar además diferentes colores y la pantalla electrónica 3D 200 puede ser una pantalla electrónica en color 3D.
[0071] La pantalla electrónica 3D 200 ilustrada en la Figura 4 comprende una primera guía de luz 210 y una segunda guía de luz 220 configuradas para guiar la luz. La luz guiada en la segunda guía de luz 220 es una fuente de luz que se convierte en los haces de luz modulados 202 emitidos por la pantalla electrónica 3D 200. De acuerdo con algunas realizaciones, la primera guía de luz 210 puede ser una guía de luz de placa y puede ser sustancialmente similar a la primera guía de luz de placa 110 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. Además, de acuerdo con algunas realizaciones, la segunda guía de luz 220 puede ser una guía de luz de placa y puede ser sustancialmente similar a la segunda guía de luz de placa 120 de la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100, también descrita anteriormente. Por ejemplo, cada una de la primera y la segunda guías de luz 210, 220 pueden ser una guía de ondas ópticas de bloquea que comprende una lámina planar de material dieléctrico configurada para guiar la luz por reflexión interna total. En algunas realizaciones, la primera guía de luz 210 y la segunda guía de luz 220 como guías de luz de placa pueden estar dispuestas sustancialmente coplanarias entre sí (por ejemplo, como se ha ilustrado anteriormente en las Figuras 1A-1B).
[0072] En otras realizaciones, una o ambas de la primera guía de luz 210 y la segunda guía de luz 220 pueden comprender una guía de tira de luz. Por ejemplo, una o ambas de la primera guía de luz 210 y la segunda guía de luz 220 pueden comprender una pluralidad de guías de luz de tira sustancialmente paralelas dispuestas una al lado de la otra para aproximarse a una guía de luz de placa y, por lo tanto, considerarse una forma de una guía de luz de 'placa', por definición en la presente. Sin embargo, las guías de luz de tira adyacentes de esta forma de guía de luz en placa pueden confinar la luz dentro de las guías de luz en tira respectivas y evitar sustancialmente las fugas en las guías de luz en tira adyacentes (es decir, a diferencia de un bloque sustancialmente continuo de material de la guía de luz de placa 'verdadera'), Por ejemplo.
[0073] De acuerdo con la invención, la luz guiada dentro de cada una de la primera y la segunda guías de luz 210, 220 está configurada para propagarse en un ángulo de propagación distinto de cero como un haz de luz. En algunas realizaciones, la luz guiada puede incluir una pluralidad de haces de luz guiados de diferentes colores. Además, un haz de luz guiado en una o ambas de la primera guía de luz 210 y la segunda guía de luz 220 puede colimarse (es decir, la luz puede guiarse como haces de luz colimados o sustancialmente colimados), de acuerdo con algunas realizaciones. Por ejemplo, la primera y la segunda guías de luz 210, 220 pueden configurarse para guiar la luz como un haz de luz colimado en un ángulo de propagación distinto de cero dentro de las guías de luz 210, 220 respectivas.
[0074] Como se ilustra en la Figura 4, la pantalla electrónica 3D 200 comprende además un acoplador de redirección 230. El acoplador de redirección 230 está configurado para acoplar y redirigir un haz de luz guiado desde la primera guía de luz 210 hacia la segunda guía de luz 220. De acuerdo con algunas realizaciones, el acoplador de redirección 230 puede ser sustancialmente similar al acoplador de redirección 130 descrito anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el acoplador de redirección 230 puede comprender un reflector de esquina (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2A).
[0075] En otra realización, el acoplador de redirección 230 puede comprender un espejo inclinado y un acoplador de rejilla reflectante (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2B). El espejo inclinado y el acoplador de rejilla reflectante pueden ser sustancialmente similares al espejo inclinado 134 y al acoplador de rejilla 136 del acoplador de redirección 130, descritos anteriormente. En particular, el espejo inclinado puede configurarse para reflejar el haz de luz guiado desde la primera guía de luz 210 hacia el acoplador de rejilla reflectante. A su vez, el acoplador de rejilla reflectante puede configurarse para difractar y redirigir el haz de luz guiado reflejado recibido desde el espejo inclinado hacia la segunda guía de luz 220 como un haz de luz redirigido para ser guiado dentro de la segunda guía de luz 220.
[0076] La pantalla electrónica 3D 200 ilustrada en la Figura 4 comprende además una matriz de rejillas de difracción de múltiples haces 240. La matriz de rejillas de difracción de múltiples haces 240 puede estar localizada dentro, sobre o en una superficie de la segunda guía de luz 220, por ejemplo. De acuerdo con varias realizaciones, una rejilla de difracción de múltiples haces 240 de la matriz está configurada para acoplar difractivamente una parte del haz de luz redirigido guiado dentro de la segunda guía de luz 210 como una pluralidad de haces de luz 204 acoplados que tienen diferentes direcciones angulares principales que representan o corresponden a diferentes vistas de la pantalla electrónica 3D 200. En algunas realizaciones, las rejillas de difracción de múltiples haces 240 pueden ser sustancialmente similares a las rejillas de difracción de múltiples haces 140 de la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100, descrita anteriormente.
[0077] Por ejemplo, la matriz de rejillas de difracción de múltiples haces 240 puede incluir una rejilla de difracción con chirp. En algunas realizaciones, las características difractivas (por ejemplo, ranuras, rugosidades, etc.) de las rejillas de difracción de múltiples haces 240 son características difractivas curvadas. Por ejemplo, las características difractivas curvadas pueden incluir rugosidades o ranuras que son curvados (es decir, curvados continuamente o curvados por partes) y espaciados entre las características difractivas curvadas que varían en función de la distancia a través de las rejillas de difracción de múltiples haces 240 de la matriz. En algunas realizaciones, las rejillas de difracción de múltiples haces 240 pueden ser rejillas de difracción con chirp que tienen características difractivas curvadas.
[0078] Como se ilustra en la Figura 4, la pantalla electrónica 3D 200 incluye además una matriz de válvulas de luz 250. La matriz de válvulas de luz 250 incluye una pluralidad de válvulas de luz configuradas para modular los haces de luz acoplados 204 de la pluralidad de haces de luz. En particular, las válvulas de luz de la matriz de válvulas de luz 250 modulan los haces de luz 204 acoplados para proporcionar los haces de luz modulados 202 que son o representan píxeles de la pantalla electrónica 3D 200. Además, diferentes haces de luz modulados 202 pueden corresponden a diferentes vistas de la pantalla electrónica 3D 200. En varios ejemplos, pueden emplearse diferentes tipos de válvulas de luz en la matriz de válvulas de luz 250 que incluyen, pero no se limitan a, una o más válvulas de luz de cristal líquido (LC), válvulas de luz de electrohumectación y válvulas de luz electroforética. En la Figura 4 se usan líneas discontinuas para enfatizar la modulación de los haces de luz 202, a modo de ejemplo.
[0079] Además, como se ilustra en la Figura 4, la pantalla electrónica 3D 200 puede comprender además una fuente de luz 260, de acuerdo con algunas realizaciones. La fuente de luz 260 está ópticamente acoplada a un extremo de entrada de la primera guía de luz 210 opuesto a un extremo de salida adyacente al acoplador de redirección 230. En algunas realizaciones, la fuente de luz 260 es sustancialmente similar a la fuente de luz 150 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual, 100. En particular, la fuente de luz 260 puede comprender una pluralidad de emisores ópticos (por ejemplo, LED).
[0080] Por ejemplo, en algunas realizaciones, la fuente de luz 260 puede comprender la pluralidad de emisores ópticos (por ejemplo, LED) dispuestos a lo largo del extremo de entrada de la primera guía de luz 210 para proporcionar una pluralidad correspondiente de haces de luz guiados dentro de la primera guía de luz 210. Los haces de luz guiados de la pluralidad pueden ser guiados en bandas sustancialmente paralelas a través de la primera guía de luz 210 desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida de la misma. Los emisores ópticos de la fuente de luz 260 pueden disponerse como una matriz lineal, cada emisor óptico produciendo un haz de luz guiado colimado diferente dentro de la primera guía de luz 210, por ejemplo. En algunas realizaciones, una longitud óptica de la primera guía de luz 210 en una dirección de propagación de los rayos de luz guiados es mayor que una distancia a lo largo de la primera guía de luz 210 en la que los diferentes rayos de luz guiados de la pluralidad se dispersan en aproximadamente la mitad de un espaciado entre las individuales de las bandas sustancialmente paralelas. En otras palabras, la longitud óptica de la primera guía de luz es lo suficientemente larga como para que los rayos de luz guiados colimados adyacentes se propaguen entre sí.
[0081] De acuerdo con algunas realizaciones, la fuente de luz 260 puede configurarse para producir diferentes colores de luz (es decir, es una fuente de luz de color). Como tal, la pantalla electrónica en 3D 200 puede ser una pantalla electrónica en color 3D 200, en algunas realizaciones. Por ejemplo, los emisores ópticos de la pluralidad pueden comprender un primer emisor óptico configurado para emitir un primer color de luz (por ejemplo, luz roja), un segundo emisor óptico configurado para emitir un segundo color de luz (por ejemplo, luz verde) y un tercer emisor óptico configurado para emitir un tercer color de luz (por ejemplo, luz azul). El primer emisor óptico puede ser un diodo emisor de luz (LED) rojo, el segundo emisor óptico puede ser un LED verde y el tercer emisor óptico puede ser un LED azul, por ejemplo. En otros ejemplos, el emisor óptico puede incluir cada uno de un LED rojo, un LED verde y un LED azul y por tanto ser un emisor óptico multicolor, por ejemplo.
[0082] En algunas realizaciones en las que la fuente de luz 260 es una fuente de luz de color, el acoplador de redirección 230 puede comprender un acoplador de rejilla configurado para reflejar y redirigir haces de luz de diferentes colores hacia la segunda guía de luz 220 en diferentes ángulos de propagación distintos de cero específicos del color. Además, los ángulos de propagación específicos del color pueden configurarse para producir haces de luz de color acoplados 204 desde la rejilla de difracción de múltiples haces 240 que forman campos de luz específicos del color configurados para proporcionar píxeles de color correspondientes a diferentes vistas de la pantalla electrónica 3D 200. De acuerdo con varias realizaciones, los campos de luz específicos del color pueden tener ángulos de cono sustancialmente similares entre sí y, por lo tanto, producir píxeles específicos del color que representan vistas de pantalla electrónica 3D sustancialmente similares entre sí, aunque en diferentes colores.
[0083] De acuerdo con algunos ejemplos de los principios descritos en la presente, se proporciona un método de funcionamiento de retroiluminación basado en rejilla. La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla en un ejemplo, de acuerdo con una realización consistente con los principios descritos en la presente. Como se ilustra en la Figura 5, el método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla comprende guiar la luz 310 en una primera guía de luz de placa en un ángulo de propagación distinto de cero como un haz de luz guiado. De acuerdo con algunas realizaciones, el haz de luz guiado está colimado. En algunas realizaciones, la primera guía de luz de placa es sustancialmente similar a la primera guía de luz de placa 110, descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100.
[0084] El método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla comprende además redirigir 320 el haz de luz guiada usando un acoplador de redirección hacia una segunda guía de luz de placa como un haz de luz guiado redirigido. De acuerdo con algunas realizaciones, la segunda guía de luz de placa es sustancialmente similar a la segunda guía de luz de placa 120 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. Además, de acuerdo con algunas realizaciones, la redirección 320 del haz de luz guiado emplea un acoplador de redirección que es sustancialmente similar al acoplador de redirección 130 de la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100, descrita anteriormente. Por ejemplo, el acoplador de redirección puede comprender un reflector de esquina u otro medio para redirigir 320 el haz de luz guiado desde una primera dirección de propagación dentro de la primera guía de luz de placa hacia una segunda dirección de propagación de la segunda guía de luz de placa.
[0085] De acuerdo con la invención, redirigir 320 el haz de luz guiado comprende reflejar el haz de luz guiado desde la primera guía de luz de placa hacia un acoplador de rejilla. Reflejar el haz de luz guiado puede emplear un espejo inclinado que es sustancialmente similar al espejo inclinado 134 del acoplador de redirección 130, descrito anteriormente. Redirigir 320 el haz de luz guiado comprende además redirigir difractivamente el haz de luz reflejado hacia la segunda guía de luz de placa como el haz de luz guiado redirigido usando el acoplador de rejilla. De acuerdo con algunas realizaciones, el acoplador de rejilla puede ser sustancialmente similar al acoplador de rejilla 136 descrito anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. En algunas realizaciones que emplean el acoplador de rejilla, redirigir 320 el haz de luz guiado puede incluir además redirigir un producto de difracción secundario producido por el acoplador de rejilla usando un segundo espejo o reflector similar (por ejemplo, un segundo espejo como, pero no limitado a, el segundo espejo 138, descrito anteriormente).
[0086] De acuerdo con algunas realizaciones, el haz de luz guiado puede ser un haz de luz de una pluralidad de haces de luz de diferentes colores guiados en la primera guía de luz de placa. En algunas realizaciones, guiar 310 la luz de los haces de luz de diferentes colores comprende guiar cada haz de luz de diferentes colores en un ángulo de propagación distinto de cero específico del color diferente. Además, redirigir 320 el haz de luz guiado donde el haz de luz es la pluralidad de haces de luz de diferentes colores comprende redirigir difractivamente cada haz de luz de diferente color hacia la segunda guía de luz de placa en un ángulo de propagación distinto de cero específico del color empleando un acoplador de rejilla.
[0087] Como se ilustra en la Figura 5, el método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla incluye además acoplar difractivamente 330 una parte de la luz guiada redirigida usando una rejilla de difracción en una superficie de la segunda guía de luz de placa. El acoplamiento difractivo 330 de la parte de luz guiada redirigida está configurado para producir un haz de luz acoplado dirigido lejos de la segunda guía de luz de placa en una dirección angular principal predeterminada.
[0088] De acuerdo con varios ejemplos, las rejillas de difracción están localizadas en, dentro o sobre la superficie de la segunda guía de luz de placa. Las rejillas de difracción pueden formarse en la superficie de las mismas como ranuras, rugosidades, etc. En otros ejemplos, las rejillas de difracción pueden incluir una película sobre la superficie de la segunda guía de luz de placa. En algunos ejemplos, las rejillas de difracción son sustancialmente similares a la rejilla de difracción 140 descrita anteriormente con respecto a la retroiluminación basada en rejilla de guía de luz dual 100. En particular, la rejilla de difracción puede ser una rejilla de difracción de múltiples haces configurada para producir una pluralidad de haces de luz de las partes acopladas difractivamente 330 del haz de luz guiado redirigido. La rejilla de difracción de múltiples haces puede ser sustancialmente similar a la rejilla de difracción de múltiples haces 140 descrita anteriormente incluyendo, sin limitación, una rejilla de difracción con chirp que comprende uno de ranuras curvadas y rugosidades curvadas que están separadas entre sí. En otros ejemplos, la rejilla de difracción está localizada en otro lugar incluyendo, pro no limitado a, dentro de la segunda guía de luz de placa.
[0089] De acuerdo con varias realizaciones, la parte acoplada difractivamente 330 de la luz guiada redirigida del método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla puede producir una pluralidad de haces de luz emitidos (o acoplados) dirigidos lejos de la superficie de la segunda guía de luz. Cada uno de los haces de luz emitidos de la pluralidad de haces de luz se aleja de la superficie en una dirección angular principal predeterminada. En particular, cuando las rejillas de difracción son rejillas de difracción de múltiples haces, un haz de luz emitido de la pluralidad de haces de luz puede tener una dirección angular principal diferente de otros haces de luz emitidos de la pluralidad de haces de luz.
[0090] De acuerdo con algunas realizaciones, los haces de luz emitidos de la pluralidad de haces de luz pueden corresponder a píxeles de una pantalla electrónica que emplea la retroiluminación basada en rejilla. En particular, cuando se emplea la rejilla de difracción de múltiples haces para acoplar difractivamente 330 la parte de luz guiada redirigida, la pluralidad de haces de luz acoplados (o emitidos) pueden alejarse de la segunda guía de luz de placa en una pluralidad de diferentes direcciones angulares principales correspondientes a diferentes vistas de una pantalla electrónica tridimensional (3D). Como tal, la pantalla electrónica puede ser una pantalla electrónica 3D. En otras realizaciones, la pantalla electrónica puede ser una pantalla electrónica 2D.
[0091] En algunas realizaciones, el método 300 de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla comprende además modular 340 los haces de luz emitidos de la pluralidad de haces de luz usando una pluralidad de válvulas de luz. En particular, la pluralidad de haces de luz emitidos que se acoplan difractivamente 330 se modulan 340 pasándolos o interactuando de otro modo con una pluralidad correspondiente de válvulas de luz. Los haces de luz modulados emitidos desde la pluralidad de válvulas de luz pueden formar los píxeles de la pantalla electrónica que emplea la retroiluminación basada en rejilla (incluyendo la pantalla electrónica 3D), de acuerdo con algunas realizaciones. Por ejemplo, los haces de luz modulados 340 pueden proporcionar una pluralidad de vistas de la pantalla electrónica 3D (por ejemplo, una pantalla electrónica 3D sin gafas).
[0092] En algunos ejemplos, la pluralidad de válvulas de luz usadas para modular 340 la pluralidad de haces de luz emitidos es sustancialmente similar a la matriz de válvulas de luz 250 descrita anteriormente con respecto a la pantalla electrónica 3D 200. 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 electrohumectante y una válvula de luz electroforética. La modulación 340 puede aplicarse sobre una base específica de color, de acuerdo con algunas realizaciones (por ejemplo, cuando se emplean emisores ópticos de color).
[0093] Por tanto, se han descrito ejemplos de una retroiluminación basada en rejilla, una pantalla electrónica 3D y un método de funcionamiento de retroiluminación basado en rejilla que emplea guías de luz duales. Debe entenderse que los ejemplos descritos anteriormente son meramente ilustrativos de algunos de los muchos ejemplos y realizaciones específicos que representan los principios descritos en la presente. Claramente, los expertos en la técnica pueden idear fácilmente otras numerosas disposiciones sin apartarse del alcance definido por las reivindicaciones siguientes.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Una retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual (100) que comprende:
una primera guía de luz de placa (110) configurada para guiar un haz de luz (104) en una primera dirección y un ángulo de propagación distinto de cero;
una segunda guía de luz de placa (120) configurada para recibir y guiar un haz de luz redirigido (106) en una segunda dirección y un ángulo de propagación distinto de cero;
un acoplador de redirección (130) configurado para redirigir el haz de luz guiado de la primera guía de luz de placa (110) hacia la segunda guía de luz de placa (120) como el haz de luz redirigido en la segunda dirección; y
caracterizado porque
una rejilla de difracción (140) configurada para acoplar difractivamente una parte del haz de luz redirigido desde la segunda guía de luz de placa (120) en la dirección angular principal predeterminada,
en donde el acoplador de redirección (130) comprende un espejo inclinado (134) y un acoplador de rejilla (136), el espejo inclinado (134) estando inclinado con respecto a un plano o superficie de la primera guía de luz de placa (110) y configurado para reflejar el haz de luz guiado recibido desde la primera guía de luz de placa (110) hacia el acoplador de rejilla (136),
el acoplador de rejilla estando configurado para difractar el haz de luz reflejado desde el espejo inclinado (134) hacia la segunda dirección como el haz de luz redirigido a ser guiado en la segunda guía de luz de placa (120).
2. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1, en donde la primera guía de luz de placa y la segunda guía de luz de placa son sustancialmente paralelas entre sí, y en donde la primera dirección del haz de luz guiado es sustancialmente opuesto a la segunda dirección del haz de luz redirigido.
3. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1, en donde el acoplador de redirección comprende además un segundo espejo (134) configurado para reflejar y redirigir la luz de un producto de difracción secundario desde el acoplador de rejilla hacia la segunda dirección para aumentar el haz de luz redirigido dentro de la segunda guía de luz de placa.
4. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1, en donde el acoplador de rejilla comprende una rejilla de difracción reflectante.
5. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1, en donde la rejilla de difracción comprende una rejilla de difracción de múltiples haces configurada para acoplar la parte del haz de luz redirigido como una pluralidad de haces de luz acoplados, un haz de luz de la pluralidad de haces de luz acoplados teniendo una dirección angular principal diferente de otros haces de luz de la pluralidad de haces de luz acoplados para formar un campo de luz configurado para proporcionar píxeles que corresponden a diferentes vistas de una pantalla electrónica tridimensional, 3D.
6. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 5, en donde la rejilla de difracción de múltiples haces es una o ambas de una rejilla de difracción linealmente con chirp y una rejilla de difracción con chirp que comprende una de ranuras curvadas y rugosidades curvadas que están espaciadas entre sí.
7. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1, que comprende además una fuente de luz (150) acoplada a un extremo de entrada de la primera guía de luz de placa opuesto a un extremo de salida adyacente al acoplador de redirección, la fuente de luz para proporcionar una pluralidad de colores de luz diferentes a guiar como una pluralidad de haces de luz de diferentes colores.
8. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 7, en donde los haces de luz de diferentes colores se guían dentro de la primera guía de luz de placa en diferentes ángulos de propagación distintos de cero específicos de los colores.
9. La retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 7, en donde el acoplador de redirección comprende un acoplador de rejilla configurado para redirigir los haces de luz de diferentes colores en la segunda dirección, cada uno de los haces de luz de diferentes colores siendo redirigido en un ángulo de propagación distinto de cero específico del color diferente hacia la segunda guía de luz de placa por el acoplador de rejilla.
10. Una pantalla electrónica tridimensional, 3D (200) que comprende la retroalimentación basada en rejilla de guía de luz dual de la Reivindicación 1 en donde
la rejilla de difracción es una de una matriz de rejilla de difracción de múltiples haces (240) en una superficie de la segunda guía de luz, cada rejilla de difracción de múltiples haces de la matriz estando configurada para acoplar difractivamente una parte del haz de luz redirigido guiado dentro de la segunda guía de luz como una pluralidad de haces de luz acoplador que tienen diferentes direcciones angulares principales que representan diferentes vistas de la pantalla electrónica 3D; y en onde la pantalla electrónica 3D comprende además:
una matriz de válvula de luz (250) configurada para modular los haces de luz acoplados, los haces de luz acoplados modulados representando píxeles que corresponden a diferentes vistas.
11. La pantalla electrónica 3D de la Reivindicación 10, que comprende además una fuente de luz (260) acoplada ópticamente a un extremo de entrada de la primera guía de luz opuesto a un extremo de salida de la primera guía de luz adyacente al acoplador de redirección, la fuente de luz comprendiendo una pluralidad de emisores ópticos dispuestos a lo largo del extremo de entrada de la primera guía de luz para proporcionar una pluralidad correspondiente de haces de luz guiados en bandas sustancialmente paralelas por la primera guía de luz.
12. La pantalla electrónica 3D de la Reivindicación 11, en donde una longitud óptica de la primera guía de luz en una dirección de propagación de los haces de luz guiados es mayor que una distancia a lo largo de la primera guía de luz en la que los haces de luz guiados de la pluralidad se dispersan en aproximadamente la mitad de un espaciado entre bandas individuales de las bandas sustancialmente paralelas.
13. Un método (300) de funcionamiento de retroiluminación basada en rejilla que emplea guías de luz dual, el método comprendiendo:
guiar la luz en una primera guía de luz de placa (310) en una primera dirección en un ángulo de propagación distinto de cero como un haz de luz guiado, estando el haz de luz guiado colimado
redirigir el haz de luz guiado utilizando un acoplador de redirección (320) en una segunda guía de luz de placa como un haz de luz guiado redirigido en una segunda dirección con un ángulo de propagación distinto de cero, en el que la redirección del haz de luz guiado comprende:
reflejar el haz de luz guiado desde la primera guía de luz de placa hacia un acoplador de rejilla usando un espejo inclinado que está inclinado con respecto a la primera dirección; y
redirigir difractivamente el haz de luz reflejado hacia la segunda guía de luz de placa como el haz de luz guiado redirigido usando el acoplador de rejilla; y
acoplar difractivamente una parte del haz de luz guiado redirigido usando una rejilla de difracción (330) en una superficie de la segunda guía de luz de placa para producir un haz de luz acoplado dirigido lejos de la segunda guía de luz de placa en una dirección angular principal predeterminada.
14. El método de la reivindicación 13, en donde el paso de redirigir el haz de luz de guía hacia la segunda guía de luz de placa como un haz de luz guiado redirigido comprende además el paso de:
reflejar y redirigir la luz de un producto de difracción secundario desde el acoplador de rejilla para aumentar el haz de luz redirigido dentro de la segunda guía de luz de placa.
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