TW202238238A - 具有彎曲的反射式多光束元件的多視像背光件、多視像顯示器、及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種包含反射式多光束元件的多視像背光件、多視像顯示器、和多視像背光件的操作方法，反射式多光束元件具有一個或多個彎曲反射表面，配置為提供具有方向性光束的發射光，其方向與多視像影像的視像方向相對應。多視像背光件包含：導光件，配置為引導光；及反射式多光束元件陣列。反射式多光束元件包含反射子元件，並且配置為反射地散射出引導光的一部分以作為發射光。多視像顯示器包含多視像背光件和光閥陣列，以調變方向性光束以提供多視像影像。反射子元件包含彎曲反射表面，其表面曲率位在與導光件的引導表面平行的平面內。

Description

具有彎曲的反射式多光束元件的多視像背光件、多視像顯示器、及方法
本發明關於一種多視像背光件、多視像顯示器與方法，特別是具有彎曲的反射式多光束元件的多視像背光件、多視像顯示器與方法。
電子顯示器是向各種裝置和產品的使用者傳達資訊的幾乎無所不在的媒介。其中最常見的電子顯示器包含陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panel, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal display, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent display, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLED, AMOLED）顯示器、電泳（electrophoretic, EP）顯示器、以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。一般而言，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。主動顯示器的示例包含CRT、PDP和OLED / AMOLED。被動顯示器的示例包含LCD和EP顯示器。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於固有低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供一種多視像背光件，包括：一導光件，配置為在一第一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的一引導光；以及一反射式多光束元件陣列，在整個該導光件彼此間隔開，該反射式多光束元件陣列中的每個反射式多光束元件包括複數個反射子元件，並且配置為反射地散射出該引導光的一部分以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至一多視像顯示器的各個視像方向的方向，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件包括一彎曲反射表面，該彎曲反射表面的一表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
根據本發明一實施例，每個反射式多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器的一光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件設置在該導光件的一表面上，該複數個反射子元件中的反射子元件延伸到該導光件的內部。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件設置在該導光件的一表面上，該複數個反射子元件中的反射子元件從該導光件的該表面突出並且遠離該導光件的內部，並且該複數個反射子元件中的反射子元件包括該導光件的材料。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等彎曲反射表面，該反射材料的範圍限定在該反射式多光束元件的範圍以形成一反射隔板。
根據本發明一實施例，該反射子元件的該彎曲反射表面包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一傾斜角，該傾斜角配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
根據本發明一實施例，該彎曲反射表面的該傾斜角相對於該導光件的該引導表面介於25度至45度之間。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的該反射子元件的該彎曲反射表面進一步包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一表面曲率，該彎曲反射表面具有二維的一曲率，該曲率配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件在該發射光內具有不同的反射性散射分佈。
根據本發明一實施例，該導光件進一步配置為在與該第一傳導方向相反的一第二傳導方向上將光引導，該複數個反射子元件中的反射子元件配置為反射地散射出具有該第二傳導方向的該引導光的一部分以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至該多視像顯示器的各個視像方向的方向。
在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器，包括上述之多視像背光件，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列配置為調變該等方向性光束，以提供具有與該多視像顯示器的該等視像方向相對應的方向性視像的一多視像影像。
在本發明之另一態樣中，提供一導光件，配置為在一第一傳導方向上將光引導，以作為一引導光；一反射式多光束元件陣列，在整個該導光件彼此間隔開，該反射式多光束元件陣列中的每個反射式多光束元件包括複數個反射子元件，並且配置為反射地散射出該引導光以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至一多視像影像的各個視像方向的方向；以及一光閥陣列，配置為調變該等方向性光束以提供該多視像影像，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件的一反射表面包括一表面曲率，該表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間，及/或該引導光根據一預定準直因子被準直，該發射光的一發射圖案取決於該引導光的該預定準直因子。
根據本發明一實施例，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件設置在該導光件的該引導表面上，該反射子元件為以下其中之一：延伸到該導光件的內部以及從該導光件的該引導表面突出。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等反射表面，該反射材料限定在該反射式多光束元件的一邊界內。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的反射子元件的該反射表面包括在與該表面曲率的該平面垂直的一平面中的一傾斜角，該傾斜角與該表面曲率一起配置為決定該發射光的該等方向性光束的一總方向。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件具有彼此不同的反射性散射分佈。
根據本發明一實施例，該光閥陣列中的光閥排列為表示該多視像顯示器的多視像像素的集合，該等光閥表示該等多視像像素的子像素，以及該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件與該多視像顯示器的該等多視像像素具有一對一關係。
在本發明之另一態樣中，提供一種多視像背光件的操作方法，包括：沿著一導光件的長度在一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的一引導光；以及使用一反射式多光束元件陣列將該引導光的一部分反射出該導光件，以提供包括方向性光束的一發射光，該等方向性光束具有與一多視像顯示器的各個不同視像方向相對應的不同方向，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件包括複數個反射子元件，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件包括一彎曲反射表面，該彎曲反射表面的一表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
根據本發明一實施例，每個反射式多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器的一光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的反射子元件設置在該導光件的該引導表面上，該反射子元件為以下其中之一：延伸到該導光件的內部以及從該導光件的該引導表面突出，以及該發射光的一發射圖案取決於該引導光的該預定準直因子。
根據本發明一實施例，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等彎曲反射表面，該反射材料限定在該反射式多光束元件的一邊界內。
根據本發明一實施例，該複數個反射子元件中的該反射子元件的該彎曲反射表面進一步包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一表面曲率，該彎曲反射表面具有二維的一曲率，該曲率配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
根據本發明所述原理的示例和實施例，本發明提供了一種應用在多視像或三維（3D）顯示器之中的多視像背光件。具體來說，與本發明所述原理一致的實施例提供了一種多視像背光件，其採用配置以提供發射光的反射式多光束元件的陣列。發射光包括方向性光束，其具有與多視像顯示器的各個視像方向對應的方向。根據各個實施例，反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件包括複數個反射子元件，其配置為將光從導光件反射性散射出以作為發射光。此外，複數個反射子元件其中一個或多個反射子元件包括彎曲反射表面，彎曲反射表面的表面曲率在平行於導光件的引導表面的平面內。在反射式多光束元件內存在具有彎曲反射表面的複數個反射子元件，可以增強對發射光的反射性散射特徵的精密控制。例如，反射子元件的彎曲反射表面可以提供與反射式多光束元件的各種散射方向、幅度和減輕摩爾紋相關聯的精密控制。採用本發明所述的多視像背光件的多視像顯示器的用途，包含但不限於，行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦，行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、攝影機顯示器以及其他各種行動顯示器以及基本上非行動顯示器的應用和裝置。
本發明中，「二維顯示器」或「2D（two-dimensional）顯示器」定義為配置以提供影像的視像的顯示器，而不論該影像是從甚麼方向觀看的（亦即，在2D顯示器的預定視角內或預定範圍內），該影像的視像基本上是相同的。很多智慧型手機和電腦螢幕中會有的傳統液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」定義為配置以在不同視像方向（view direction）上或從不同視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，根據一些實施例，不同的視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同立體圖。
圖1是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。如圖1中所示的，多視像顯示器10包括螢幕12，其用於顯示要被觀看的多視像影像。舉例而言，螢幕12可以是電話（例如，手機、智慧型手機等等）、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的電腦顯示器、攝影機顯示器、或基本上顯示任何其他裝置的電子顯示器的顯示螢幕。多視像顯示器10在相對於螢幕12的不同的視像方向16上提供多視像影像的不同的視像14。視像方向16如箭頭所示，從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸；不同視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16的箭頭）的終止處顯示為較暗的複數個多邊形框；並且僅示出了四個視像14和四個視像方向16，其皆為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1中顯示為在螢幕上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。2D顯示器可以與多視像顯示器10基本相似，除了2D顯示器通常配置為提供所顯示影像的單一視像（例如，類似視像14的一個視像），相對的，多視像顯示器10提供多視像影像的多個不同的視像14。
根據本發明定義，視像方向或等效地具有與多視像顯示器的視像方向對應方向的光束，通常具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向（或簡稱為「方向」）。角度分量θ在本發明中稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據定義，仰角θ為在垂直面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ為在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。
圖2是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。此外，根據本發明定義，光束20從特定點發射或射出。亦即，根據定義，光束20具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖2進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。
本發明中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中所使用的術語「多視像（multiview）」定義為複數個視像（view），其表示複數個視像之中的視像之間不同的立體圖或包含視像的角度差異。另外，本發明中術語「多視像」可以明確地包含兩個以上不同的視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本發明中所使用的「多視像顯示器」一詞可以與僅包含表示場景或影像的兩個不同的視像的立體顯示器區明確區分。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器包含兩個以上的視像，但是根據本發明定義，可以藉由同時選擇觀看該些多視像影像中僅兩個影像（例如，每個眼球各一個視像），以將多視像影像觀看為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，在多視像顯示器上觀看）。
在本發明中，「多視像像素」定義為表示在多視像顯示器的類似的複數個不同視像其中每一個視像中的「視像」像素的像素的集合。具體來說，多視像像素可以具有個別子像素或像素的集合，其對應於或表示多視像影像的每個不同視像中的視像像素。因此，根據本發明的定義，「視像像素」是與多視像顯示器的多視像像素中的視像相對應的像素或像素集合。在一些實施例中，視像像素可以包含一個或多個彩色子像素。此外，根據本發明定義，多視像像素的視像像素是所謂的「方向性（directional）像素」，其中每個視像像素與不同視像中相應的一視像的預定視像方向相關聯。此外，根據各個示例與實施例，多視像像素的不同視像像素在每個不同視像中可以相同的或至少基本上相似的位置或座標。舉例而言，第一多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x1, y1｝處；而第二多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x2, y2｝處，依此類推。
在本發明中，「導光件」定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光件可以包含在導光件的工作波長下基本上為透明的核心。術語「導光件」一般指的是介電材料的光波導，其利用全內反射在導光件的介電材料和圍繞導光件的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光件的折射係數大於與導光件材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光件可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代上述的折射係數差異，藉此進一步促成全內反射。舉例而言，該塗層可以是反射塗層。導光件可以是數種導光件中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光件和條狀導光件其中之一或之二。
此外，本發明中，當術語「平板（plate）」應用於導光件時（如「平板導光件」），定義為片段地（piece-wise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光件。具體來說，平板導光件定義為導光件，導光件配置以在由導光件的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本發明定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。亦即，在平板導光件的任何微分的小部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。在一些實施例中，平板導光件可以是基本上平坦的（亦即，限制為平面），並且因此平板導光件是平面導光件。在其他實施例中，平板導光件可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光件可以由單一維度彎曲以形成圓柱狀的平板導光件。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光件內保持全內反射以引導光。
根據本發明的定義，「多光束元件」為產生包含複數條方向性光束的發射光的背光件或顯示器的結構或元件。在一些實施例中，多光束元件可以光學耦合到背光件的導光件，以耦合出或散射出在導光件中引導的一部分光以提供複數個光束。在其他實施例中，多光束元件可以產生光（例如，多光束元件可以包括光源），其發射以作為方向性光束。此外，根據本發明的定義，由多光束元件產生的複數條方向性光束中的方向性光束具有彼此不同的主要角度方向。具體來說，根據定義，複數條方向性光束中的方向性光束具有不同於複數條方向性光束中的另一個方向性光束的預定主要角度方向。此外，複數條方向性光束可以表示光場。例如，複數條方向性光束可以限制在基本上為圓錐形的空間區域中，或者具有預定角展度（angular spread），其包含複數條方向性光束中的方向性光束的不同主要角度方向。因此，方向性光束的預定角展度在組合（亦即，複數條光束）上可以表示光場。
根據各個實施例，複數條方向性光束中的各條方向性光束的不同主要角度方向，根據包含但不限於多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、面積等）和方向或旋轉的特性以決定。在一些實施例中，根據本發明的定義，多光束元件可以視為「擴展點光源」，亦即，複數個點光源分佈在整個多光束元件的範圍上。此外，根據本發明定義，並且如上文關於圖2所述，藉由多光束元件產生的方向性光束具有由角度分量｛θ, ϕ｝給定的主要角度方向。
在本發明中，「準直器」定義為基本上配置以準直光的任何光學裝置或元件。根據各個實施例，由準直器提供的準直量可以在實施例之間以預定程度或預定幅度改變。進一步地，準直器可以配置為在兩個正交方向（例如垂直方向和水平方向）其中之一或之二上提供準直。亦即，根據一些實施例，準直器可以包含在兩個正交方向其中之一或之二的形狀，其提供光準直。
在本發明中，「準直因子」（collimation factor）定義為光的準直程度。具體來說，根據本發明定義，準直因子定義準直光束中的光線的角展度。例如，準直因子σ可以指定一束準直光中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直光束的中心或主要角度方向的+/- σ度）。根據一些示例，準直光束的光線可以在角度方面具有高斯分布（Gaussian distribution），並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半所決定的角度。
在本發明中，「光源」定義為光的來源（例如，配置為產生光並發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包括光學發射器，諸如發光二極體（light emitting diode, LED），其會在啟動時或開啟時發光。具體來說，在本發明中光源基本上可為任何一種來源的光或包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，LED、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈、以及實質上任何的光源其中一種或多種。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即可以包含特定波長的光）或者可以具有一定範圍的波長（例如白光）。在一些實施例中，光源可以包括複數個光學發射器。舉例而言，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中該光學發射器的集合或群組中至少一個光學發射器產生的光，其顏色或等效波長不同於該光學發射器的集合或群組中至少一個其他光學發射器產生的光的顏色或波長。舉例而言，該些不同的顏色可以包含原色（例如，紅、綠、藍）。
如本發明所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或多個」。例如，本發明中「一反射式多光束元件」是指一個或多個反射式多光束元件，並因此「該反射式多光束元件」在本文中是指「該（些）反射式多光束元件」。此外，本發明所述的任何「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」皆並非意使其成為任何限制。本發明中，當「大約（about）」一詞應用在一數值時，除非另有明確說明，其意思大體上為該數值在產生該數值的設備的公差範圍內，或者可以表示正負10%或正負5%或正負1%。此外，本發明所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在大約51%至大約100%的範圍內的數量。再者，本發明的示例僅為說明性示例，並且提出該示例的目的是為了討論而非限制。
根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供一種多視像背光件。圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的剖面圖。圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的平面圖。圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的立體圖。圖3C中的立體圖以部分切除的方式顯示，以僅便於在本發明中討論。
圖3A至圖3C中所示的多視像背光件100配置為提供發射光102，其包含具有彼此不同的主要角度方向的方向性光束（例如，作為或表示光場）。具體來說，發射光102的方向性光束反射地散射出多視像背光件100，並且被引導在與多視像顯示器的各個視像方向相對應的不同方向上（或等效的與多視像顯示器顯示的多視像影像的不同視像方向上）而遠離多視像背光件100。在一些實施例中，可以調變發射光102的方向性光束（例如，使用光閥，如下所述）以便於顯示具有多視像內容的資訊，例如，多視像影像。例如，多視像影像可以表示或包含三維（3D）內容。圖3A至圖3C進一步顯示包括光閥108的陣列的多視像像素106。多視像背光件100的表面可以稱為多視像背光件100的「發射表面」，發射光102的方向性光束通過該表面反射性散射出並朝向光閥108。
如圖3A至圖3C所示，多視像背光件100包括導光件110。導光件110配置為將光引導在第一傳導方向103上，以作為具有預定準直因子σ或根據預定準直因子σ引導的引導光104。例如，導光件110可以包含配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有第一折射係數，環繞介電材料的光波導的介質具有第二折射係數，其中，第一折射係數大於第二折射係數。根據導光件110的一個或多個引導模式，折射係數的差異可以配置以增強引導光104的全內反射。
在一些實施例中，導光件110可以是厚平板光波導或平板光波導（亦即，平板導光件），其包括延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。基本上平坦的介電材料片，其配置以藉由全內反射以引導該引導光104。根據各個示例，導光件110中的光學透明材料可以包含任何種類的介電材料或者由任何種類的介電材料組成，其可以包含但不限於，各種玻璃（例如，石英玻璃（silica glass）、鹼鋁矽酸鹽玻璃（alkali-aluminosilicate glass）、硼矽酸鹽玻璃（borosilicate glass）等）以及基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」、聚碳酸酯（polycarbonate）以及其他材料）其中一種或多種。在一些實施例中，導光件110可以進一步包含包覆層（圖中未顯示），其位於導光件110的表面的至少一部分上（例如，頂部表面和底部表面其中之一或之二）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步增強全內反射。具體來說，包覆層可以包括具有大於導光件材料的折射係數的折射係數的材料。
此外，根據一些實施例，導光件110配置以根據在導光件110的第一表面110’（例如，「前」表面或「頂部」表面或前側面或頂部側面）和第二表面110”（例如，「後」表面或「底部」表面或後側面或底部側面）之間的非零值傳導角度的全內反射來引導引導光104。具體來說，引導光104在導光件110的第一表面110’和第二表面110”之間以非零值傳導角度藉由反射或「彈跳」而傳導，以作為引導光束。在一些實施例中，引導光104可以包含表示不同光色的複數個引導光束。導光件110可以由不同顏色特定的非零值傳導角度中相應的一個角度以引導不同光色。應注意的是，為了簡化說明，非零值傳導角度並未於圖3A至圖3C中顯示。然而，表示第一傳導方向103的粗箭頭描繪了沿著圖3A中的導光件的長度方向的引導光104的總傳導方向。
如本發明所定義，「非零值傳導角度」是相對於導光件110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的角度。此外，根據各個實施例，非零值傳導角度既大於零又小於導光件110內的全內反射的臨界角度。例如，引導光104的非零值傳導角度可以介於大約十（10）度和大約五十（50）度之間，或者在一些實施例中，介於大約二十（20）度和大約四十（40）度之間，或者介於約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。舉例而言，非零值傳導角度可以是大約三十度（30º）。在其他示例中，非零值傳導角度可以是大約20度、或大約25度、或大約35度。此外，只要非零值傳導角度選擇為小於導光件110內的全內反射的臨界角，特定實施例可以選擇（例如，任意選擇）任何非零值傳導角度。
導光件110中的引導光104可以以非零值傳導角度引入或引導到導光件110中（例如，大約30度至35度）。在一些實施例中，可以使用各種結構以將光引入導光件110以作為引導光104，結構諸如但不限於，透鏡、鏡子或類似的反射器（例如，傾斜的準直反射器）、繞射光柵、與稜鏡（圖中未顯示）以及其各種組合。在其他示例中，可以在沒有或者基本上沒有上述結構的情況下將光直接引入導光件110的輸入端（亦即，可以採用直接或「對接（butt）」耦合）。一旦引導進導光件110，引導光104配置為沿著導光件110在大致上遠離輸入端的第一傳導方向103上傳導。
此外，具有預定準直因子σ的引導光104可以稱為「準直光束」或「準直引導光」。在本發明中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，除了準直因子σ允許的情況之外，數道光束在光束（例如，引導光束）內基本上互相平行。此外，根據本發明定義，從準直光束發散或散射的光線不被認為是準直光束的一部分。
在一些實施例中，導光件110可以配置以「回收」引導光104。具體來說，在第一傳導方向103上沿著導光件長度方向引導的引導光104，可以沿著與第一傳導方向103不同的另一個傳導方向（或第二傳導方向103’）重新引導回來。舉例而言，導光件110可以包含反射器（圖中未顯示），其位於導光件110的一端，該端相對於與光源相鄰的輸入端。反射器可以配置為將引導光104反射回輸入端以作為回收的引導光104。在一些實施例中，除了光回收以外或者為了取代光回收，另一個光源可以在其他或第二傳導方向103’上提供引導光104。提供具有第二傳導方向103’的引導光104的引導光104的回收以及另一個光源的使用其中之一或之二，可以藉由使引導光104可使用一次以上或者使引導光104來自一個以上的方向（例如朝向反射式多光束元件，如下文所述）以增加多視像背光件100的亮度（例如，增加發射光102的方向性光束的強度）。根據一些實施例，在第一傳導方向103和第二傳導方向103’中傳導的每個引導光104（例如，準直引導光束）可以具有相同預定準直因子σ或者根據相同預定準直因子σ準直。在其他實施例中，在第二傳導方向103’上傳導的引導光104可以具有與在第一傳導方向103上傳導的引導光104的預定準直因子σ不同的預定準直因子。圖3A中顯示粗箭頭，以指示引導光104的第二傳導方向103’（例如，在負x方向上引導）。
如圖3A至圖3C所示，多視像背光件100進一步包括在整個導光件110上彼此間隔開的反射式多光束元件120的陣列。具體來說，反射式多光束元件120的陣列中的反射式多光束元件120以有限間隔互相隔開，並且在整個導光件110上表示單獨的、不同的元件。亦即，根據本發明定義，反射式多光束元件120的陣列中的反射式多光束元件120根據有限（即，非零值）的元件間距離（例如，有限的中心至中心距離）以彼此間隔開。此外，根據一些實施例，反射式多光束元件120的陣列中的反射式多光束元件120通常不相交、重疊或以其他方式互相接觸。亦即，反射式多光束元件120的陣列中的每個反射式多光束元件120通常是不同的並且與複數個反射式多光束元件120中的其他反射式多光束元件120分離。在一些實施例中，反射式多光束元件120可以由大於反射式多光束元件120中單一反射式多光束元件120的尺寸的距離間隔開。
根據一些實施例，反射式多光束元件120的陣列可以排列成一維（one-dimensional, 1D）陣列或2D陣列。例如，反射式多光束元件120可以排列為線性1D陣列（例如，包括反射式多光束元件120的交錯線的複數條線）。在另一示例中，反射式多光束元件120可以排列成矩形2D陣列或圓形2D陣列。此外，在一些實施例中，陣列（亦即，1D陣列或2D陣列）可以是正規或均勻的陣列。具體來說，複數個反射式多光束元件120之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離或間隔）可以在整個陣列中基本上均勻或恆定。在其他示例中，反射式多光束元件120之間的元件間距離可以橫跨整個陣列、沿著導光件110的長度方向、或者橫跨導光件110之其中之一或之二的方式改變。
根據各個實施例，反射式多光束元件120的陣列中的每個反射式多光束元件120包括複數個反射子元件122。此外，反射式多光束元件120的陣列中的每個反射式多光束元件120配置為反射地散射出引導光104的一部分，以作為包括方向性光束的發射光102。具體來說，根據各個實施例，引導光的一部分集體地藉由反射式多光束元件120的反射子元件使用反射或反射性散射以反射性散射出。圖3A和圖3C將發射光102的方向性光束顯示為複數個發散箭頭，其引導在遠離導光件110的第一表面110’（亦即發射表面）的方向。
根據各個實施例，包含複數個反射子元件122的每個反射式多光束元件120的尺寸（例如，如圖3A中的小寫字母「s」所示）相當於多視像顯示器中光閥108的尺寸（例如，圖3A中的大寫字母「S」所示）。在本發明中，「尺寸」可以由任何方式定義，其包含但不限於，長度、寬度、或面積。舉例而言，光閥108的尺寸可以是其長度，並且反射式多光束元件120的相當尺寸也可以是反射式多光束元件120的長度。在另一示例中，尺寸可以指的是面積，如此，反射式多光束元件120的面積可以與光閥108的面積相當。
在一些實施例中，每個反射式多光束元件120的尺寸介於多視像顯示器的光閥108的陣列中的光閥108的尺寸的大約百分之二十五（25%）至大約百分之二百（200%）之間。在其他示例中，反射式多光束元件的尺寸大於光閥尺寸的大約百分之五十（50%）、或大於光閥尺寸的大約百分之六十（60%）、或大於光閥尺寸的大約百分之七十（70%）、或大於光閥尺寸的大約百分之七十五（75%）、或大於光閥尺寸的大約百分之八十（80%）、或大於光閥尺寸的大約百分之八十五（85%）、或大於光閥尺寸的大約百分之九十（90%）。在其他示例中，反射式多光束元件的尺寸小於光閥尺寸的大約百分之一百八十（180%）、或小於光閥尺寸的大約百分之一百六十（160%）、或小於光閥尺寸的大約百分之一百四十（140%）、或小於光閥尺寸的大約百分之一百二十（120%）。根據一些實施例，可以選擇反射式多光束元件120和光閥108的相當尺寸，以減少多視像顯示器的視像之間的暗區域，或在一些實施例中將其最小化。此外，可以選擇反射式多光束元件120和光閥108的相當尺寸以減小並且在一些實施例中使多視像顯示器的視像（或視像像素）之間的重疊最小化。圖3A至圖3C進一步顯示光閥108的陣列，其配置為調變發射光102的方向性光束。例如，光閥陣列可以是採用多視像背光件100的多視像顯示器的一部分。為了便於討論，圖3A至圖3C中顯示光閥108的陣列以及多視像背光件100。
如圖3A至圖3C所示的，具有不同主要角度方向的發射光102的不同方向性光束會穿過光閥108的陣列中的不同光閥108，並且可以被其調變。此外，如圖所示，光閥108的陣列之中的光閥108對應於多視像像素106的子像素，並且光閥108的集合可以對應於多視像顯示器的多視像像素106。具體來說，在一些實施例中，光閥108的陣列中的光閥108的不同集合配置為接收並調變由反射式多光束元件120中對應的反射式多光束元件120形成或提供的發射光102的方向性光束，亦即，如圖所示，每個反射式多光束元件120皆具有一個獨特的光閥108的集合。在各個實施例中，可用不同種類的光閥作為光閥108的陣列之中的光閥108，其包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥、及基於電潤濕的複數光閥之中一個或多個。
應注意，如圖3A所示，多視像像素106的子像素的尺寸可以對應於光閥108的陣列中的光閥108的尺寸。在其他示例中，光閥尺寸可以定義為光閥108的陣列中的相鄰光閥108之間的距離（例如，中心至中心的距離）。例如，光閥108可以小於光閥108的陣列中的光閥108之間的中心至中心的距離。例如，子像素尺寸可以定義為光閥108的尺寸或者對應於光閥108之間的中心至中心的距離的尺寸。
在一些實施例中，反射式多光束元件120與對應的多視像像素106（亦即，子像素的集合和對應的光閥108的集合）之間的關係可以是一對一的關係。亦即，可以存在相同數量的多視像像素106和反射式多光束元件120。圖3B藉由示例的方式明確地顯示一對一關係，其中，包括不同的光閥108的集合的每一個多視像像素106顯示為被虛線包圍。在其他實施例中（圖中未顯示），多視像像素106的數量與反射式多光束元件120的數量可以彼此不同。
在一些實施例中，複數個反射式多光束元件120中的一對反射式多光束元件120之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離）可以等於對應的一對多視像像素106之間的像素間距離（例如，中心至中心的距離），例如由複數光閥集合表示。例如，如圖3A所示，第一反射式多光束元件120a和第二反射式多光束元件120b之間的中心至中心的距離基本上等於第一光閥集合108a和第二光閥集合108b之間的中心至中心的距離。在另一實施例中（圖中未顯示），該對反射式多光束元件120以及對應光閥集合的中心至中心的相對距離可以不同，例如，反射式多光束元件120可以具有大於或小於表示多視像像素106的複數光閥集合之間的間距的元件間間隔。
在一些實施例中，反射式多光束元件120的形狀類似多視像像素106的形狀，或者等效地類似與多視像像素106對應的光閥108的集合（或「子陣列」）的形狀。舉例而言，反射式多光束元件120可以具有正方形的形狀，並且多視像像素106（或對應光閥108的集合的排列）可以基本上是方形的。在另一示例中，反射式多光束元件120可以具有長方形的形狀，亦即可以具有大於寬度尺寸或橫向尺寸的長度尺寸或縱向尺寸。在此示例中，對應反射式多光束元件120的多視像像素106（或等效的光閥108的集合的排列）可以具有類似矩形的形狀。圖3B顯示正方形反射式多光束元件120和對應的正方形多視像像素106的俯視圖或平面圖，該正方形多視像像素106包括光閥108的正方形集合。在其他示例中（圖中未顯示），反射式多光束元件120和對應的多視像像素106具有各種形狀，包含或至少近似，但不限於，三角形、六角形、和圓形。
此外（例如，如圖3A所示），根據一些實施例，每個反射式多光束元件120配置為將發射光102的方向性光束提供給一個並且僅一個多視像像素106。具體來說，對於給定的反射式多光束元件120而言，具有與多視像顯示器的不同視像對應的不同主要角度方向的方向性光束，基本上限制在單一對應的多視像像素106及其子像素中，亦即，對應於反射式多光束元件120的光閥108的單一集合，如圖3A中所示。因此，多視像背光件100的每一個反射式多光束元件120提供發射光102的對應的方向性光束集合，其具有與多視像顯示器的不同視像相對應的不同的主要角度方向的集合（亦即，方向性光束的集合包含具有與每一個不同視像方向相對應的方向的光束）。
具體來說，如圖3A所示，第一光閥集合108a配置為接收和調變來自第一反射式多光束元件120a的發射光102的方向性光束。此外，第二光閥集合108b配置為接收並調變來自第二反射式多光束元件120b的發射光102的方向性光束。因此，光閥陣列中的每個光閥集合（例如，第一光閥集合108a及第二光閥集合108b）分別對應於不同的反射式多光束元件120（例如，第一反射式多光束元件120a、第二反射式多光束元件120b）與不同的多視像像素106兩者，其中，光閥108的集合中的個別光閥108對應於各個多視像像素106的子像素。
在一些實施例中，反射式多光束元件120陣列中的反射式多光束元件120可以設置在導光件110的表面上。例如，反射式多光束元件120可以設置在與導光件110的發射表面（例如，第一表面110’）相對的第二表面110”上。在部分實施例中，複數個反射子元件122中的反射子元件122可以延伸到導光件110的內部。在其他實施例中，反射式多光束元件120設置在導光件110的引導表面上，反射子元件122可以從導光件110的引導表面突出並且遠離導光件110的內部。在一些實施例中，諸如當反射子元件122從導光件110的引導表面突出時，反射子元件122可以包括導光件110的材料。在其他實施例中，反射子元件122可以包括另一種材料，例如介電材料。在部分實施例中，另一材料的折射係數可以與導光件材料的折射係數匹配，以減少或基本上最小化光在導光件110和反射子元件122之間的界面處的反射。在另一個實施例中，其他材料的折射係數可以高於導光件材料的折射係數。例如，這種折射係數較高的材料或材料層可以用於增進發射光102的亮度。在其他實施例（圖中未顯示）中，反射式多光束元件120可以位於導光件110內。具體來說，在這些實施例中，反射式多光束元件120中的複數個反射子元件可以位在導光件110的第一表面110’和第二表面110”兩者之間並與其間隔開。
圖4A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的一部分的剖面圖。如圖4A所示，多視像背光件100包括導光件110，其具有設置在導光件110的第二表面110”上的反射式多光束元件120。圖4A所示的反射式多光束元件120包括複數個反射子元件，該等反射子元件延伸到導光件110的內部。引導光104被反射子元件122反射並離開導光件110的發射表面（第一表面110’），以作為包括方向性光束的發射光102。
圖4B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的一部分的剖面圖。如圖4B所示，多視像背光件100也包括導光件110，其具有設置在導光件110的第二表面110”上的反射式多光束元件120。然而，在圖4B中，反射式多光束元件120包括複數個反射子元件，該等反射子元件從導光件110的引導表面突出並且遠離導光件110的內部。如圖4A所示，引導光104在圖4B中顯示為被反射子元件122反射並且離開導光件110的發射表面（第一表面110’），以作為包括方向性光束的發射光102。
應注意，儘管圖4A和圖4B所示的反射式多光束元件120的所有反射子元件122顯示為互相相似，在一些實施例中（圖中未顯示），複數個反射子元件122中的反射子元件122可以彼此不同。例如，反射子元件122可以在反射式多光束元件120內並且在整反射式多光束元件120中具有不同尺寸、不同的剖面輪廓、並且甚至不同的定向（例如，相對於引導光傳導方向的旋轉）其中一個或多個。在另一示例中，第一個反射子元件122可以延伸到導光件的內部，並且第二個反射子元件122可以在反射式多光束元件120內遠離導光件110的引導表面而突出。具體來說，根據一些實施例，複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件122可以具有在發射光102內互相不同的反射性散射分佈（reflective scattering profiles）。
在一些實施例中，反射式多光束元件120的陣列中的反射式多光束元件120可以進一步包括反射材料，其相鄰於並且塗覆在複數個反射子元件122的反射表面。在一些實施例中，反射材料的範圍可以限制在或基本上限制在反射式多光束元件120的範圍或邊界以形成反射隔板（island）。
圖4A以示例而非限制的方式顯示反射材料124，其作為填充複數個反射子元件122中的反射子元件122的反射材料層。此外，如圖所示，反射材料層的範圍限制在形成反射隔板的反射式多光束元件120的範圍內。在其他實施例中（圖中未顯示），反射材料層可以配置為塗覆延伸到導光件的內部的反射子元件122的反射表面，但不填充或基本上不填充該反射子元件122。
圖4B顯示作為反射材料層的反射材料124，其配置為覆蓋所示的複數個反射子元件122中的反射子元件122的反射表面。在其他實施例中（圖中未顯示），反射材料層可以在反射子元件122周圍形成反射隔板，其以類似圖4A所示的方式從導光件110的引導表面突出。
在各個實施例中，可以使用各種反射材料以作為反射材料124，其諸如但不限於，反射金屬（例如，鋁、鎳、銀、金等）和各種反射金屬聚合物（例如，聚合物-鋁）。可以藉由各種方法以施加反射材料124的反射材料層，其包含但不限於，例如旋塗、蒸發沉積和濺射。根據一些實施例，可以採用光刻法或類似的光刻方法以界定沉積之後的反射材料層的範圍，以將反射材料124限制在反射式多光束元件120的範圍內並形成反射隔板。
如上所述，反射式多光束元件120的複數個反射子元件122中的反射子元件122可以具有不同的剖面輪廓。具體來說，剖面輪廓可以表現出各種具有各種傾斜角和各種表面曲率其中之一或之二的反射性散射表面，以控制反射式多光束元件120的發射圖案。例如，在一些實施例中，複數個反射子元件122中的反射子元件122可以包括彎曲反射表面，例如包括一個或多個的反射表面126、128，下文將詳細敘述。複數個反射子元件122中的反射子元件122可以包括彎曲反射表面，而彎曲反射表面的表面曲率可以在與導光件110的引導表面平行的平面內（例如，在圖2的x-y平面內）。
在一些示例中，諸如下文詳細描述的圖5A至圖5D和圖6A至圖6D中所示的配置，反射表面可以在平行於導光件110的引導表面的平面內彎曲（例如，在x-y平面內）。例如，在與導光件110的引導表面平行的平面內，反射表面可以是非平面的，可以具有有限的表面曲率，或者可以具有有限的曲率半徑。換句話說，在平行於導光件110的引導表面的平面擷取的彎曲反射表面的剖面，可以包含彎曲區段，其可以是凸的或凹的。在一些示例中，在導光件的彎曲反射表面和引導表面之間的交會處形成的弧線，可以在大約10度和大約50度之間延伸。
在這些實施例中，反射子元件122的x-y剖面輪廓中的彎曲反射表面的曲率或彎曲半徑可以配置為控制方向性光束的發射圖案。例如，曲率可以影響方向性光束在平行於導光件110的引導表面的平面內的準直。此外，這種曲率會影響新出現的方向性光束在方位角方向（例如，沿著圖2的x-y平面中的方位角ϕ）的範圍（例如，橫向範圍、橫向尺寸和/或方位角範圍）。例如，凸出的反射表面（在平行於引導表面的剖面凸出）可以產生方向性光束，當其遠離導光件110地傳導時，會以方位角擴展。同樣地，凹陷的反射表面（在平行於引導表面的剖面凸出）可以產生方向性光束，當其遠離導光件110地傳導時，會到達方位角焦點，然後在方位角上擴展。在一些示例中，以這種方式對方向性光束進行方位角聚焦，可以幫助將方向性光束引導向或穿過多視像顯示器中的對應光閥。對於凸出和凹陷的反射表面（在平行於引導表面擷取的剖面中），在多視像顯示器的標準觀察距離上，方向性光束可以隨著遠離導光件110距離的增加而以方位角擴展。這種方向性光束的方位角擴展可以增加可以看見多視像顯示器的每個視像的方位角範圍。此外，從反射表面反射出來的光可以在導光件110中形成向後傳導的反射分量。向後傳導的反射分量可以被複數個反射子元件122中的另一個反射子元件122引導出導光件110，藉此保持或提高多視像背光件100的效率。
在一些示例中，如圖5A、圖5B、圖6A和圖6B所示並在下文中詳細描述的配置，在與導光件110的引導表面垂直的平面中（例如，在包含z軸的平面內），彎曲的反射面可以具有平面的或基本上是平面的表面曲率。換句話說，彎曲反射表面在與導光件110的引導表面垂直的平面中擷取的剖面，可以包含直的、大體上直的或線性的區段。在一些示例中，反射表面在與導光件110的引導表面垂直的平面中可以具有傾斜角。傾斜角可以配置為控制發射光102內的方向性光束的發射圖案。例如，相對於導光件110的引導表面，傾斜角可以介於大約十度（10º）至大約五十度（50º）之間，或者介於大約二十五度（25º）至大約四十五度（45º）之間。
在一些示例中，如圖5C、圖5D、圖6C和圖6D所示並且在下文中詳細描述的配置，在與導光件110的引導表面垂直的平面內（例如在包含z軸的平面中），彎曲反射表面可以具有凸出或凹陷的表面曲率。換句話說，彎曲反射表面在與導光件110的引導表面垂直的平面中擷取的剖面，可以包含彎曲的區段。在這些示例中，彎曲反射表面可以具有二維的曲率，其配置為控制方向性光束的發射圖案。兩個維度上的各個曲率半徑可以相同或不相同。
圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。如圖5A所示，反射子元件122延伸到導光件110內部，而圖5B顯示從導光件的引導表面突出並且遠離導光件的內部的反射子元件122。如圖5A至圖5B所示，反射子元件122包括反射表面126，其在與導光件110的引導表面垂直的平面中，具有相對於導光件110的引導表面大約三十五度（35º）的傾斜角。如上文所述，圖5A和圖5B其中每一個的反射表面126配置為反射具有預定準直因子σ的引導光104。在圖5A和圖5B的配置中，彎曲反射表面126在與導光件110的引導表面平行的平面中擷取的剖面包含彎曲區段，其從導光件的內部來看是凸出的。應注意的是，在一些實施例中，反射子元件122的相對側面的彎曲反射表面126可以具有不同的彎曲形狀。舉例而言，如圖5B以示例而非限制的方式顯示，其中一側面可以具有彎曲反射表面126，而相對的側面可以具有平坦的或基本上不彎曲的表面。
圖5C是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖5D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖5C顯示反射子元件122延伸到導光件110內部，而圖5D顯示從導光件的引導表面突出並且遠離導光件的內部的反射子元件122。在圖5C和圖5D其中每一個，反射子元件122包括反射表面128，其在與導光件110的引導表面垂直的平面中為彎曲的。在圖5C和圖5D的配置中，彎曲反射表面128在與導光件110的引導表面平行的平面中擷取的剖面包含彎曲區段，其從導光件的內部來看是凸出的。如上文所述，彎曲反射表面128的曲率配置為反射具有預定準直因子σ的引導光104。具體來說，根據各個實施例，曲率可以配置為藉由集中或分散方向性光束的角展度，以控制發射光102的方向性光束的發射圖案。
圖6A是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖6B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。如圖6A所示，反射子元件122延伸到導光件110內部，而圖6B顯示從導光件的引導表面突出並且遠離導光件的內部的反射子元件122。如圖6A至圖6B所示，反射子元件122包括反射表面126，其在與導光件110的引導表面垂直的平面中，具有相對於導光件110的引導表面大約三十五度（35º）的傾斜角。如上文所述，圖6A和圖6B其中每一個的反射表面126配置為反射具有預定準直因子σ的引導光104。在圖6A和圖6B的配置中，彎曲反射表面126在與導光件110的引導表面平行的平面中擷取的剖面包含彎曲區段，其從導光件的內部來看是凹陷的。
圖6C是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖6D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件122的立體圖。圖6C顯示反射子元件122延伸到導光件110內部，而圖6D顯示從導光件110的引導表面突出並且遠離導光件110的內部的反射子元件122。在圖6C和圖6D其中每一個，反射子元件122包括反射表面128，其在與導光件110的引導表面垂直的平面中為彎曲的。在圖6C和圖6D的配置中，彎曲反射表面128在與導光件110的引導表面平行的平面中擷取的剖面包含彎曲區段，其從導光件的內部來看是凹陷的。如上文所述，彎曲反射表面128的曲率配置為反射具有預定準直因子σ的引導光104。具體來說，根據各個實施例，曲率可以配置為藉由集中或分散方向性光束的角展度，以控制發射光102的方向性光束的發射圖案。
在一些實施例中，多視像背光件100的導光件110進一步配置為將光引導在與第一傳導方向103相反的第二傳導方向103’上。在部分實施例中，複數個反射子元件122中的反射子元件122可以配置為反射性散射出具有第二傳導方向的引導光104的一部分以作為發射光102，其包括方向與多視像顯示器的各個視像方向相對應的方向性光束。具體來說，從引導光反射性散射出的具有第二傳導方向103’的引導光104的一部分，可以配置為結合被反射子元件122散射出的從引導光反射性散射出的具有第一傳導方向103的引導光104的一部分。根據一些實施例，結合反射性散射光可以提供發射光102的更大強度以及提供發射光102內的方向性光束的對稱散射分佈其中之一或之二。圖4A至圖4B顯示具有兩個傳導方向的引導光104（例如，圖3A所示的第一傳導方向103和第二傳導方向103’），以及所示的反射式多光束元件120內的反射子元件122，其配置為在兩個傳導方向上反射性散射出引導光的一部分。
再次參照圖3A至圖3B，多視像背光件100可以進一步包括光源130。根據各個實施例，光源130配置為對導光件110提供光，以引導為引導光104。具體來說，如圖所示，光源130的位置可以相鄰於導光件110的輸入邊緣。在一些實施例中，光源130可以包括沿著導光件110的輸入邊緣彼此間隔開的複數個光學發射器。
在各個實施例中，光源130可以包括基本上任何光源（例如光學發射器），其包含但不限於，一個或多個發光二極體（light emitting diode, LED）或者雷射（例如，雷射二極體）。在一些實施例中，光源130可以包括光學發射器，其配置以產生代表特定顏色之具有窄頻光譜的基本上為單色的光。具體來說，該單色光的顏色可為特定顏色空間或特定顏色模型的原色（例如，紅綠藍（red-green-blue, RGB）顏色模型）。在其他示例中，光源130可以是基本上寬頻帶的光源，其配置以提供基本上寬頻帶或多色的光。舉例而言，光源130可以提供白光。在一些實施例中，光源130可以包括複數個不同的光學發射器，其配置以提供不同光色。不同光學發射器可以配置以提供具有不同的、顏色特定的、非零值傳導角度的引導光的光，其對應於每個不同光色。
根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供一種多視像顯示器。多視像顯示器配置為發射調變光束，以作為多視像顯示器的視像像素，以提供多視像影像。所發射的調變光束具有互相不同的主要角度方向。此外，所發射的調變光束可以優選地指向多視像顯示器的複數個觀看方向或複數個視像，或者指向等效的多視像影像。在非限制性示例中，多視像顯示器可以包含一乘四（1x4）、一乘八（1x8）、二乘二（2x2）、四乘八（4×8）或八乘八（8×8）個視像，其具有對應數量的視像方向。多視像顯示器在一個方向包含複數個視像但在其他方向不包含複數個視像（例如，1x4和1x8個視像）可以稱為「純水平視差」多視像顯示器，其中，這些配置可以在一個方向上提供表示不同視像視差或場景視差的視像（例如，在水平方向上以作為水平視差），但不在其正交方向上提供（例如，沒有視差的垂直方向）上。在兩個正交方向上包含一個以上場景的多視像顯示器可以稱為全視差多視像顯示器，其中，視像或場景中的視差可以在兩個正交方向之間改變（例如，水平視差和垂直視差）。在一些實施例中，多視像顯示器配置為提供具有三維（3D）內容或資訊的多視像顯示器。例如，多視像顯示器或多視像影像的不同視像可以提供由多視像顯示器顯示的多視像影像中以「裸眼（glasses free）」（例如，裸視立體（autostereoscopic））表示的資訊。
圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器200的方塊圖。根據各個實施例，多視像顯示器200配置為根據不同視像方向中的不同視像來顯示多視像影像。具體來說，由多視像顯示器200發射的發射光202的調變方向性光束可以用於顯示多視像影像，並且可以對應於不同視像的像素（亦即，視像像素）。在圖7中，作為示例而非限制的，具有虛線的箭頭用於表示發射光202的調變方向性光束以強調其調變。
如圖7所示，多視像顯示器200包括導光件210。導光件210配置為將光引導在第一傳導方向上，以作為引導光。在各個實施例中，光可以根據全內反射引導，例如引導為引導光束。例如，導光件210可以是平板導光件，其配置為將來自光的輸入邊緣的光引導為引導光束。在一些實施例中，多視像顯示器200的導光件210可以基本上類似於上文關於多視像背光件100所述的導光件110。
圖7所示的可切換模式的多視像顯示器200進一步包括反射式多光束元件220的陣列。根據各個實施例，反射式多光束元件220的陣列中的反射式多光束元件220在整個導光件210中彼此間隔開。反射式多光束元件220的陣列中的反射式多光束元件220包括複數個反射子元件。此外，反射式多光束元件220配置為將引導光反射性散射為包括方向性光束的發射光202，方向性光束的方向與多視像顯示器200所顯示的多視像影像的各個視像方向相對應。發射光202的方向性光束具有彼此不同的主要角度方向。具體來說，根據各個實施例，方向性光束的不同主要角度方向對應於多視像影像的不同視像中的各個視像的不同視像方向。在一些實施例中，複數個反射子元件中的反射子元件的反射表面包括在與導光件210的引導表面平行的平面內的表面曲率。在一些實施例中，包含多視像顯示器200的反射子元件的反射式多光束元件220，可以分別與上述多視像背光件100的反射式多光束元件120和反射子元件122基本上相似。
如圖7所示，多視像顯示器200進一步包括光閥230的陣列。光閥230的陣列配置為調變發射光202的方向性光束以提供多視像影像。在一些實施例中，光閥230的陣列可以基本上類似於上文關於多視像背光件100所描述的光閥108的陣列。在一些實施例中，反射式多光束元件的尺寸介於光閥230的陣列中的光閥230的尺寸的大約百分之二十五（25%）至大約百分之二百（200%）之間。在其他實施例中，如上文關於反射式多光束元件120和光閥108所描述的，可以採用反射式多光束元件220和光閥230的其他相對尺寸。
在一些實施例中，引導光可以根據預定準直因子以準直。在一些實施例中，發射光的發射圖案取決於引導光的預定準直因子。例如，預定準直因子可以與上文關於多視像背光件100所述的預定準直因子σ基本上相似。
在一些實施例中，反射式多光束元件220的複數個反射子元件中的反射子元件設置在導光件210的引導表面上。例如，如上文關於多視像背光件100所述，引導表面可以是導光件210的與導光件210的發射表面相對的表面。在一些實施例中，反射子元件可以延伸到導光件的內部。在其他實施例中，反射子元件可以從導光件210的引導表面突出。
在一些實施例中，反射式多光束元件220的陣列中的反射式多光束元件220進一步包括反射材料（例如但不限於反射金屬或金屬聚合物），其相鄰於並且塗覆在複數個反射子元件的反射表面。在一些實施例中，反射材料界定在反射式多光束元件220的邊界內以形成反射隔板，其包含反射式多光束元件220和邊界界定的反射材料。反射材料可以基本上類似於如上文所述的反射式多光束元件120的反射材料124。
在一些實施例中，複數個反射子元件中的反射子元件包括反射表面，其在與表面曲率的平面垂直的平面內具有傾斜角。傾斜角與表面曲率結合，可以配置為控制發射光202的方向性光束的發射圖案。在一些實施例中，複數個反射子元件中的反射子元件的傾斜角和表面曲率，配置為確定發射光202的方向性光束的總方向（aggregate direction）。在其他實施例中，反射子元件包括彎曲反射表面。例如，彎曲反射表面可以具有彎曲的剖面輪廓，其具有基本上平滑的曲率。
在一些實施例中，在反射式多光束元件220內的複數個反射子元件的反射子元件的密度配置為確定發射光的相對發射強度。在一些實施例中，複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件具有彼此不同的反射性散射分佈。
在一些實施例中，光閥230的陣列中的光閥230排列為表示多視像顯示器200的多視像像素的集合。在一些實施例中，光閥表示多視像像素的子像素。在一些實施例中，反射式多光束元件220的陣列中的反射式多光束元件220與多視像顯示器200的多視像像素具有一對一關係。
在部分實施例中（圖7中未顯示），多視像顯示器200可以進一步包括光源。光源可以配置以非零值傳導角度向導光件210提供光，並且在一些實施例中，根據預定準直因子進行準直，以在導光件210內提供引導光的預定角展度。根據一些實施例，光源可以基本上類似於上文關於多視像背光件100所述的光源130。在一些實施例中，可以採用複數個光源。舉例而言，可以在導光件210的兩個不同邊緣或端部（例如，相對端）使用一對光源，以將光提供給導光件210，以作為具有兩個不同傳導方向的引導光。
根據本文所描述的原理的一些實施例，本發明提供了一種多視像背光件的操作方法。圖8是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的操作方法300的流程圖。如圖8所示，多視像背光件的操作方法300包括：步驟310，在沿著導光件的長度的傳導方向上引導光以作為引導光。在一些實施例中，引導光的步驟310可以以非零值傳導角度引導光。此外，可以準直引導光，例如，可以根據預定的準直因子以準直。根據一些實施例，導光件可以基本上類似於上文關於多視像背光件100所述的導光件110。具體來說，根據各個實施例，可以根據導光件內的全內反射以引導光。
如圖8所示，多視像背光件的操作方法300進一步包括：步驟320，使用反射式多光束元件陣列將引導光的一部分反射出導光件，以提供包括方向性光束的發射光，其具有與多視像顯示器的各個不同視像方向相對應的不同方向。在各個實施例中，方向性光束的不同方向對應於多視像顯示器的各個視像方向。在各個實施例中，反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件包括複數個反射子元件。在一些示例中，複數個反射子元件中的反射子元件包括彎曲反射表面。在一些示例中，彎曲反射表面的表面曲率可以在平行於導光件的引導表面的平面中。在一些實施例中，每個反射式多光束元件的尺寸介於多視像顯示器的光閥陣列的光閥尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
在一些實施例中，反射式多光束元件基本上類似於上述多視像背光件100的反射式多光束元件120。具體來說，如上文所述，反射式多光束元件的複數個反射子元件可以基本上類似於複數個反射子元件122。
在一些實施例中，複數個反射子元件中的反射子元件設置在導光件的引導表面上。在一些實施例中，反射子元件為以下其中之一：延伸到導光件的內部以及從導光件的引導表面突出。根據各個實施例，發射光的發射圖案可以取決於引導光的預定準直因子。
在一些實施例中，反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括反射材料，其相鄰於並且塗覆在複數個反射子元件的反射表面。在一些實施例中，反射材料界定在反射式多光束元件的邊界內。反射材料可以基本上類似於上述反射式多光束元件120的反射材料124。
在一些示例中，複數個反射子元件中的反射子元件的彎曲反射表面進一步包括在與導光件的引導表面垂直的平面中的表面曲率。彎曲反射表面可以具有二維的曲率，其配置為控制方向性光束的發射圖案。
在一些實施例（圖中未顯示）中，多視像背光件的操作方法進一步包括使用光源向導光件提供光的步驟。所提供的光其中之一或之二在導光件內可以具有非零值傳導角度，並且可以根據準直因子在導光件內準直以在導光件內提供引導光的預定角展度。在一些實施例中，如上文所述，光源可以基本類似於多視像背光件100的光源130。
在一些實施例中（例如如圖8所示），多視像背光件的操作方法300進一步包括：步驟330，使用光閥調變由反射式多光束元件反射性散射出發射光的方向性光束，以提供多視像影像。根據一些實施例，複數個光閥或光閥陣列中的光閥對應於多視像像素的子像素，並且該光閥陣列的光閥集合對應於或排列為多視像顯示器的多視像像素。亦即，例如，光閥的尺寸可以與子像素的尺寸相當，或者光閥的尺寸可以與多視像像素的子像素之間的中心至中心的間隔相當。根據一些實施例，如上文所述，複數個光閥可以基本上類似於上文關於多視像背光件100所述的光閥108的陣列。具體來說，光閥的不同集合可以對應於不同的多視像像素，其對應關係類似於第一光閥集合108a和第二光閥集合108b與不同多視像像素106的對應關係。此外，光閥陣列的各個光閥可以對應於多視像像素的子像素，如上述參考討論中的上述的光閥108對應於子像素。
因此，本發明已描述使用反射式多光束元件的多視像背光件、多視像背光件的操作方法以及多視像顯示器的示例與實施例，反射式多光束元件包括反射子元件以提供包含方向性光束的發射光，方向性光束的方向對應於多視像影像的不同方向性視像。應該理解的是，上述示例僅是說明本發明所述的原理的多個具體示例的其中一些示例。很明顯的，所屬技術領域中具有通常知識者可以輕易設計出多種其他配置，但這些配置不會超出本發明申請專利範圍所界定的範疇。
本申請案主張於2021年1月21日提交的第PCT/US2021/014281號國際專利申請的優先權，本發明引用其全文並將其併入本發明。
10,200:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 100:多視像背光件 102, 202:發射光 103:第一傳導方向 103’:第二傳導方向 104:引導光 106:多視像像素 108:光閥 108a:第一光閥集合 108b:第二光閥集合 110,210:導光件 110’:第一表面 110”:第二表面 120,220:反射式多光束元件 120a:第一反射式多光束元件 120b:第二反射式多光束元件 122:反射子元件 124:反射材料 126,128:反射表面 130:光源 230:光閥 O:原點 s:反射式多光束元件的尺寸 S:光閥的尺寸 ϕ:角度分量、方位角分量、方位角 θ:角度分量、仰角分量、仰角 σ:準直因子
根據在本發明所述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中： 圖1是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的立體圖； 圖2是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的具有與多視像顯示器的視像方向相對應的特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖； 圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的剖面圖； 圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的平面圖； 圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的立體圖； 圖4A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的一部分的剖面圖； 圖4B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的多視像背光件的一部分的剖面圖； 圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖5C是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖5D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖6A是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖6B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖6C是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖6D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射子元件的立體圖； 圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的方塊圖；以及 圖8是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的操作方法的流程圖。
特定示例和實施例具有上述參考附圖所示的特徵之外的其他特徵，或者具有代替上述參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下文將參照上述參考附圖，詳細描述這些特徵和其他特徵。
100:多視像背光件
102:發射光
103:第一傳導方向
103’:第二傳導方向
104:引導光
106:多視像像素
108:光閥
108a:第一光閥集合
108b:第二光閥集合
110:導光件
110’:第一表面
110”:第二表面
120:反射式多光束元件
120a:第一反射式多光束元件
120b:第二反射式多光束元件
122:反射子元件
130:光源
S:反射式多光束元件的尺寸
s:光閥的尺寸
σ:準直因子

Claims (23)

  1. 一種多視像背光件，包括：  一導光件，配置為在一第一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的一引導光；以及 一反射式多光束元件陣列，在整個該導光件彼此間隔開，該反射式多光束元件陣列中的每個反射式多光束元件包括複數個反射子元件，並且配置為反射地散射出該引導光的一部分以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至一多視像顯示器的各個視像方向的方向， 其中，該複數個反射子元件中的反射子元件包括一彎曲反射表面，該彎曲反射表面的一表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
  2. 如請求項1之多視像背光件，其中，每個反射式多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器的一光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
  3. 如請求項1之多視像背光件，其中，該反射式多光束元件設置在該導光件的一表面上，該複數個反射子元件中的反射子元件延伸到該導光件的內部。
  4. 如請求項1之多視像背光件，其中，該反射式多光束元件設置在該導光件的一表面上，該複數個反射子元件中的反射子元件從該導光件的該表面突出並且遠離該導光件的內部，並且該複數個反射子元件中的反射子元件包括該導光件的材料。
  5. 如請求項1之多視像背光件，其中，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等反射表面，該反射材料的範圍限定在該反射式多光束元件的範圍以形成一反射隔板。
  6. 如請求項1之多視像背光件，其中，該反射子元件的該彎曲反射表面包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一傾斜角，該傾斜角配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
  7. 如請求項6之多視像背光件，其中，該彎曲反射表面的該傾斜角相對於該導光件的該引導表面介於25度至45度之間。
  8. 如請求項1之多視像背光件，其中，該複數個反射子元件中的該反射子元件的該彎曲反射表面進一步包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一表面曲率，該彎曲反射表面具有二維的一曲率，該曲率配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
  9. 如請求項1之多視像背光件，其中，該複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件在該發射光內具有不同的反射性散射分佈。
  10. 如請求項1之多視像背光件，其中，該導光件進一步配置為在與該第一傳導方向相反的一第二傳導方向上將光引導，該複數個反射子元件中的反射子元件配置為反射地散射出具有該第二傳導方向的該引導光的一部分以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至該多視像顯示器的各個視像方向的方向。
  11. 一種多視像顯示器，包括如請求項1之多視像背光件，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列配置為調變該等方向性光束，以提供具有與該多視像顯示器的該等視像方向相對應的方向性視像的一多視像影像。
  12. 一種多視像顯示器，包括： 一導光件，配置為在一第一傳導方向上將光引導，以作為一引導光； 一反射式多光束元件陣列，在整個該導光件彼此間隔開，該反射式多光束元件陣列中的每個反射式多光束元件包括複數個反射子元件，並且配置為反射地散射出該引導光以作為一發射光，該發射光包括方向性光束，該等方向性光束具有對應至一多視像影像的各個視像方向的方向；以及 一光閥陣列，配置為調變該等方向性光束以提供該多視像影像， 其中，該複數個反射子元件中的反射子元件的一反射表面包括一表面曲率，該表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
  13. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該反射式多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間，及/或 該引導光根據一預定準直因子被準直，該發射光的一發射圖案取決於該引導光的該預定準直因子。
  14. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件設置在該導光件的該引導表面上，該反射子元件為以下其中之一：延伸到該導光件的內部以及從該導光件的該引導表面突出。
  15. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等反射表面，該反射材料限定在該反射式多光束元件的一邊界內。
  16. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該複數個反射子元件中的反射子元件的該反射表面包括在與該表面曲率的該平面垂直的一平面中的一傾斜角，該傾斜角與該表面曲率一起配置為決定該發射光的該等方向性光束的一總方向。
  17. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該複數個反射子元件中的至少兩個反射子元件具有彼此不同的反射性散射分佈。
  18. 如請求項12之多視像顯示器，其中， 該光閥陣列中的光閥排列為表示該多視像顯示器的多視像像素的集合， 該等光閥表示該等多視像像素的子像素，以及 該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件與該多視像顯示器的該等多視像像素具有一對一關係。
  19. 一種多視像背光件的操作方法，包括： 沿著一導光件的長度在一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的一引導光；以及 使用一反射式多光束元件陣列將該引導光的一部分反射出該導光件，以提供包括方向性光束的一發射光，該等方向性光束具有與一多視像顯示器的各個不同視像方向相對應的不同方向，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件包括複數個反射子元件， 其中，該複數個反射子元件中的反射子元件包括一彎曲反射表面，該彎曲反射表面的一表面曲率位在與該導光件的一引導表面平行的一平面內。
  20. 如請求項19之多視像背光件的操作方法，其中，每個反射式多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器的一光閥陣列中的一光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
  21. 如請求項19之多視像背光件的操作方法，其中， 該複數個反射子元件中的反射子元件設置在該導光件的該引導表面上， 該反射子元件為以下其中之一：延伸到該導光件的內部以及從該導光件的該引導表面突出，以及 該發射光的一發射圖案取決於該引導光的該預定準直因子。
  22. 如請求項19之多視像背光件的操作方法，其中，該反射式多光束元件陣列中的反射式多光束元件進一步包括一反射材料，該反射材料相鄰於且塗覆在該複數個反射子元件的該等反射表面，該反射材料限定在該反射式多光束元件的一邊界內。
  23. 如請求項19之多視像背光件的操作方法，其中，該複數個反射子元件中的該反射子元件的該彎曲反射表面進一步包括在與該導光件的該引導表面垂直的一平面中的一表面曲率，該彎曲反射表面具有二維的一曲率，該曲率配置為控制該等方向性光束的一發射圖案。
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