TW202242507A - 提供光排除區域的反射式微稜鏡散射元件式背光件、多視像顯示器和方法 - Google Patents

提供光排除區域的反射式微稜鏡散射元件式背光件、多視像顯示器和方法 Download PDF

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Abstract

一種反射式微稜鏡散射元件式背光件、多視像顯示器以及背光件的操作方法，包含反射式微稜鏡散射元件，配置為提供具有預定光排除區域的發射光。反射式微稜鏡散射元件式背光件包含：導光體，配置為引導光；以及複數個反射式微稜鏡散射元件，具有傾斜反射側壁，傾斜反射側壁配置為反射地散射出引導光作為發射光。反射式微稜鏡散射元件的傾斜反射側壁配置為提供發射光的預定光排除區域。多視像顯示器包含反射式微稜鏡散射元件，其排列為反射式微稜鏡多光束元件陣列。多視像顯示器還包含光閥陣列以調變方向性光束以提供多視像影像，但不在預定光排除區域內提供。

Description

提供光排除區域的反射式微稜鏡散射元件式背光件、多視像顯示器和方法
本發明關於一種提供光排除區域的背光件、多視像顯示器和方法，特別是反射式微稜鏡散射元件式背光件、多視像顯示器和提供光排除區域的方法。
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。最常用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 panels, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, 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 OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），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顯示器和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，提供一種反射式微稜鏡散射元件式背光件，包括：一導光體，配置為在一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的引導光；以及複數個反射式微稜鏡散射元件，其分佈在整個該導光體中，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的每一個反射式微稜鏡散射元件包括一傾斜反射側壁，該傾斜反射側壁配置為反射地散射出該引導光的一部分，以作為發射光，其中，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁具有一傾斜角，該傾斜角配置為在該發射光的一發射圖案中提供一預定光排除區域，該傾斜角傾斜偏離該引導光的該傳導方向。
根據本發明一實施例，該複數個反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的表面上，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件延伸到該導光體的內部。
根據本發明一實施例，該複數個反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的表面上，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件從該導光體的表面突出並且遠離該導光體的內部。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁配置為根據全內反射以反射地散射出該引導光的一部分。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁包括一反射材料，該反射材料配置為反射地散射出該引導光的一部分。
根據本發明一實施例，該傾斜反射側壁的該傾斜角相對於該導光體的一發射表面的一表面法線介於零度和大約四十五度之間，並且該預定光排除區域介於九十度和該傾斜角之間。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡散射元件具有一彎曲形狀，該彎曲形狀在正交於該引導光的傳導方向並且平行於該導光體的表面的平面的方向上，該彎曲形狀配置為控制在與該引導光的傳導方向正交的平面中的散射光的發射圖案。
在本發明之另一態樣中，提供一種電子顯示器，包括如前述之反射式微稜鏡散射元件式背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列配置為調變該發射光，以在該預定光排除區域之外的該電子顯示器的一發射區域提供一影像。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡散射元件式背光件的該反射式微稜鏡散射元件排列為一反射式微稜鏡多光束元件陣列，該電子顯示器是一多視像顯示器，並且該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每一個反射式微稜鏡多光束元件包括該複數個反射式微稜鏡散射元件中的該反射式微稜鏡散射元件的子集合，並且配置為反射地散射出該引導光的一部分以作為發射光，該發射光包括方向與該多視像顯示器的各個視像方向相對應的方向性光束，以及其中，每個反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器，包括：一導光體，配置為在一傳導方向上將光引導，以作為引導光；一反射式微稜鏡多光束元件陣列，在整個該導光體中彼此間隔開，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件包括具有傾斜反射側壁的複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的子集合，該傾斜反射側壁配置為將該引導光反射地散射出以作為發射光，該發射光包括方向與一多視像影像的各個視像方向相對應的方向性光束；以及一光閥陣列，配置為調變該方向性光束以提供該多視像影像，其中，發射光具有一預定光排除區域，該預定光排除區域取決於該傾斜反射側壁的一傾斜角。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的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，該引導光根據一預定準直因子以準直，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，該反射式微稜鏡多光束元件的該反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的一表面，該反射式微稜鏡散射元件延伸到該導光體的內部。
根據本發明一實施例，該反射式微稜鏡多光束元件的該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁配置為根據全內反射以反射地散射出該引導光的一部分。
根據本發明一實施例，該傾斜反射側壁的該傾斜角在該引導光的該傳導方向上傾斜偏離該導光體的一發射表面的一表面法線，該傾斜角相對於該表面法線介於零度和大約四十五度之間。
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，該光閥表示該多視像像素的子像素，以及其中，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件與該多視像顯示器的該多視像像素具有一對一的對應關係。
在本發明之另一態樣中，提供一種背光件的操作方法，該方法包括：沿著一導光體的長度在一傳導方向上將光引導，以作為具有非零值傳導角度以及一預定準直因子的引導光；以及使用複數個反射式微稜鏡散射元件將該引導光的一部分自該導光體反射出，以提供具有一預定光排除區域的發射光，其中，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的一傾斜反射側壁具有傾斜偏離該引導光的該傳導方向的一傾斜角，該發射光的該預定光排除區域取決於該傾斜反射側壁的該傾斜角。
根據本發明一實施例，該傾斜反射側壁根據全內反射將光反射地散射，以將該引導光的該部分自該導光體反射出，並提供該發射光。
根據本發明一實施例，該傾斜反射側壁的該傾斜角相對於該導光體的一發射表面的一表面法線介於零度和大約四十五度之間，並且該預定光排除區域介於九十度和該傾斜角之間。
根據本發明一實施例，該背光件的操作方法進一步包括使用一光閥陣列調變該發射光以提供一影像，其中，該影像在該預定光排除區域內是不可見的。
根據本發明一實施例，該複數個反射式微稜鏡散射元件排列為一反射式微稜鏡多光束元件陣列，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每一個反射式微稜鏡多光束元件包括該複數個反射式微稜鏡散射元件中的該反射式微稜鏡散射元件的子集合，以及其中，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件在整個該導光體中彼此間隔開，以將該引導光反射地散射出以作為該發射光，該發射光包括方向與一多視像影像的各個視像方向相對應的方向性光束，該反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
根據本發明所述原理的示例和實施例提供了一種背光件，其以具有預定光排除區域的發射圖案來提供發射光。根據各個實施例，背光件可以用作顯示器（包含多視像顯示器）中的照明光源。具體來說，與本發明所述原理相一致的實施例提供了一種反射式微稜鏡散射元件式背光件，包括複數個反射式微稜鏡散射元件或反射式微稜鏡散射元件的陣列，其配置為將光散射出導光體以作為發射光。發射光較佳是提供在發射區域內，同時藉由散射從預定光排除區域中排除。根據各個實施例，複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件包括傾斜反射側壁，其具有傾斜角以控制發射圖案，並且具體提供發射光的預定光排除區域。採用本發明所述的反射式微稜鏡散射元件式背光件的顯示器的用途，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，並且意指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大致上相似，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」定義為像素的集合，該像素表示在多視像顯示器的類似的複數個不同視像中的每一個視像中的「視像」像素。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大致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，「導光體」定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包含在導光體的工作波長下基本上為透明的核心。術語「導光體」一般指的是介電材料的光波導，其利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體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體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體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。導光體可以是數種導光體中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體。
此外，本發明中，當術語「平板（plate）」應用於導光體時（如「平板導光體」），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）」導光體。具體來說，平板導光體定義為導光體，導光體配置以在由導光體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，導光體的「引導」表面或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，在平板導光體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，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，限制為平面），並且因此平板導光體是平面導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光體內保持全內反射以引導光。
根據本發明的定義，「多光束發射器」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地耦合到背光件的導光體，以耦合出或散射出在導光體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的組合（亦即，複數條光束）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，「角度保持散射特徵」或等效的「角度保持散射體」定義為配置為使光散射的任何特徵或散射體，其以基本上在散射光中保持入射在特徵或散射體上的光的角展度的方式使光散射。具體來說，根據定義，藉由角度保持散射特徵散射的光的角展度σ s是入射光的角展度σ的函數（亦即，σ s=F（σ））。在一些實施例中，散射光的角展度σ s是入射光的角展度或準直因子σ的線性函數（例如，σ s=A·σ，其中a是整數）。亦即，藉由角度保持散射特徵散射的光的角展度σ s可以基本上與入射光的角展度或準直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σ s可以基本上等於入射光角展度σ（例如,σ s≈σ）。均勻的繞射光柵（亦即，具有基本均勻或恆定的繞射特徵間隔或光柵間距的繞射光柵）是角度保持散射特徵的示例。相反地，根據本發明定義，朗伯散射器（Lambertian scatterer）或反射器以及一般漫射器（例如，具有朗伯散射或近似朗伯散射）不是角度保持的散射體。
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」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以為任何一種光源或者可以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，「反射式微稜鏡散射元件」是指一個或多個反射式微稜鏡散射元件，並因此，「該反射式微稜鏡多光束元件」在本發明中是指「該（些）反射式微稜鏡多光束元件」。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，本發明提供了一種反射式微稜鏡散射元件式背光件。圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件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，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件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，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的立體圖。圖3D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的立體圖。
圖3A至圖3D顯示的反射式微稜鏡散射元件式背光件100配置為提供具有預定光排除區域的發射圖案的發射光102。具體來說，如圖3A所示，反射式微稜鏡散射元件式背光件100較佳是在發射區域I內提供發射光102，而在預定光排除區域II內不提供發射光102。因此，如果在表示或包含發射區域I的角度範圍內觀看反射式微稜鏡散射元件式背光件100的時候，會看見發射光102。另外，當在表示或包含預定光排除區域II的角度範圍內觀看反射式微稜鏡散射元件式背光件100的時候，不會看見發射光102。
例如，預定光排除區域II可以提供顯示器的觀看隱私性，顯示器包含反射式微稜鏡散射元件式背光件100以作為照明光源。具體來說，在一些實施例中，可以調變發射光102，以便於在顯示器上顯示由反射式微稜鏡散射元件式背光件100照明或使用反射式微稜鏡散射元件式背光件100的資訊。舉例而言，發射光102可以反射地散射出反射式微稜鏡散射元件式背光件100的「發射表面」，並朝向光閥陣列（例如，如下文所述的光閥230的陣列）。然後，發射光102可以使用光閥陣列以調變，以提供由顯示器顯示或者在顯示器上顯示的影像。然而，由於反射式微稜鏡散射元件式背光件100提供預定光排除區域II，只有在發射區域I中可以看見顯示器顯示的影像。因此，反射式微稜鏡散射元件式背光件100提供觀看隱私性，以防止觀看者在預定光排除區域II中看到影像（亦即，當在預定光排除區域II內觀看的時候，顯示器可以看起來是黑色的或「關機」）。
在一些實施例中（例如，如下文關於多視像顯示器所述的），發射光102可以包括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）。此外，根據一些實施例，發射光102的方向性光束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）而遠離反射式微稜鏡散射元件式背光件100。在一些實施例中，可以使用光閥陣列調變發射光102的方向性光束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。
如圖3A至圖3D所示，反射式微稜鏡散射元件式背光件100包括導光體110。導光體110配置為將光引導在傳導方向103上，以作為引導光104。此外，在各個實施例中，引導光104可以具有預定準直因子σ或者根據預定準直因子σ以引導。例如，導光體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。根據導光體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，導光體110可以是厚平板光波導或平板光波導（亦即，平板導光體），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配置為藉由全內反射以引導該引導光104。根據各個示例，導光體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，導光體110可以進一步包含包覆層（圖中未顯示），其位於導光體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體材料的折射係數的折射係數的材料。
此外，根據一些實施例，導光體110配置以根據在導光體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在導光體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」而傳播以作為引導光束。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。導光體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3D中顯示。然而，表示傳導方向103的粗箭頭描繪了引導光104的總傳導方向，其沿著圖3A中的導光體的長度。
如本發明所定義，「非零值傳導角度」是相對於導光體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體110內的全內反射的臨界角度。舉例而言，引導光104的非零值傳導角度可以介於大約十度（10°）至大約五十度（50°）之間，或者介於大約二十度（20°）至大約四十度（40°）之間，或者介於大約二十五度（25°）至大約三十五度（35°）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°、或者大約25°、或者大約35°。此外，只要非零值傳導角度選擇為小於導光體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。
導光體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體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體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體110的輸入端（亦即，可以採用直接或「對接（butt）」耦合）。一旦引導進導光體110，引導光104配置為沿著導光體110在大致上遠離輸入端的傳導方向103上傳播。
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，數道光束在光束（例如引導光束）內基本上互相平行，除了準直因子σ允許的情況之外。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。
如圖3A至圖3D所示，反射式微稜鏡散射元件式背光件100進一步包括分佈在導光體110上的複數個反射式微稜鏡散射元件120。在一些實施例中，如圖3B至圖3D所示，反射式微稜鏡散射元件120可以在整個導光體110上以隨機或者至少基本上隨機的圖案分佈。在其他實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以排列為一維（one-dimensional，1D）分佈（圖中未顯示）或二維（two-dimensional，2D）分佈（例如，如圖所示）。例如（圖中未顯示），反射式微稜鏡散射元件120可以排列為線性1D陣列（例如，反射式微稜鏡散射元件120的交錯線的複數條線）。在另一示例中（圖中未顯示），反射式微稜鏡散射元件120可以排列成2D陣列，諸如但不限於，矩形2D陣列或圓形2D陣列。在一些實施例中，反射式微稜鏡散射元件120以有規律或固定的方式分佈在整個導光體110中，而在其他實施例中，分佈方式可以在整個導光體110中改變。例如，反射式微稜鏡散射元件120的密度可以取決於在整個導光體110中的距離而增加。
在各個實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以具有不同的剖面輪廓。舉例而言，剖面輪廓可以表現出各種反射性散射表面，其具有各種傾斜角和各種表面曲率其中之一或之二的，以控制反射式微稜鏡散射元件120的發射圖案。具體來說，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的每一個反射式微稜鏡散射元件120包括傾斜反射側壁122。傾斜反射側壁122配置為將引導光104的一部分反射地散射出以作為發射光102。此外，反射式微稜鏡散射元件120的傾斜反射側壁122具有傾斜角，其遠離引導光104的傳導方向103而傾斜。根據各個實施例，傾斜反射側壁122的傾斜角配置為提供或確定發射光102的發射圖案中的預定光排除區域II。亦即，預定光排除區域II的角度範圍取決於傾斜角或由傾斜角決定。
在一些實施例中，傾斜反射側壁122可以是具有傾斜角的基本上平坦或刻面的表面（例如，如圖3B至圖3C所示）。在其他實施例中（例如，如圖3D所示），傾斜反射側壁122可以是或包括具有曲度的表面，亦即曲面。在這些實施例中，傾斜角可以定義為相對於曲面的切線的角度（例如，在曲面的中心的切線）。另外，傾斜角可以定義為曲面的平均傾斜角，例如，曲面的中心點測量。根據一些實施例，彎曲形狀可以配置為控制散射光的發射圖案，例如藉由傳播或集中散射光以控制。
在一些實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以延伸到導光體110的內部。在一些實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以從導光體的表面突出並且遠離導光體110的內部。在其他實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以延伸到導光體表面內並且可以從導光體表面突出。在一些實施例中，相對於導光體表面，傾斜角可以在大約十度（10º）至大約五十度（50º）之間或在大約二十五度（25º）至大約四十五度（45º）之間。
圖4A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。如圖4A所示，反射式微稜鏡散射元件式背光件100包括導光體110，其具有反射式微稜鏡散射元件120，反射式微稜鏡散射元件120設置在導光體110的第二表面110”上。圖4A中顯示的反射式微稜鏡散射元件120延伸到導光體110的內部。引導光104可以被反射式微稜鏡散射元件120反射而離開導光體110的發射表面（第一表面110’），以作為發射光102，其具有預定光排除區域II和發射區域I。
圖4B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。如圖4A所示，圖4B所示的反射式微稜鏡散射元件式背光件100也包括導光體110，其具有反射式微稜鏡散射元件120，反射式微稜鏡散射元件120設置在導光體110的第二表面110”上。然而，在圖4B中，圖示的反射式微稜鏡散射元件120從導光體表面突出並且遠離導光體110的內部。如圖所示，引導光104可以被反射式微稜鏡散射元件120反射，而離開導光體110的發射表面（第一表面110’）以作為發射光102，其具有預定光排除區域II和發射區域I。
在圖4A至圖4B中，如圖所示，傾斜反射側壁122包括反射刻面或基本上平整的表面。如上文所述，圖4A和圖4B中的每一個的傾斜反射側壁122配置為反射具有預定準直因子σ的引導光104。傾斜反射側壁122可以具有相對於導光體表面大約三十五度（35º）的傾斜角，其為示例而非限制。在一些實施例中，大約三十五度的傾斜角可以提供預定光排除區II的角度範圍，當從導光體表面向上測量該角度範圍時，也大約是三十五度（35º）。
如上文所述並且如圖3D所示，例如，複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以具有彎曲形狀。在各個實施例中，彎曲形狀可以在與引導光的傳導方向103正交的方向中。例如，彎曲形狀可以在與傳導方向103正交的方向中，也可以在與導光體110的表面平行的平面中。在其他示例中，彎曲形狀可以在垂直於導光體110的表面的方向中。根據一些實施例，彎曲形狀可以配置為控制發射光102的發射圖案，其在與引導光的傳導方向正交的平面和平行的平面其中之一或之二，例如，在y-z平面和x-z平面其中之一或之二。例如，控制y-z平面內的發射圖案可以有助於在該平面內傳播或集中發射光102。
圖4C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。圖4D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。圖4C顯示反射式微稜鏡散射元件120延伸到導光體110的內部，與圖4A所示類似，而圖4D顯示反射式微稜鏡散射元件120從導光體表面突出並遠離導光體的內部，如圖4B中所示。然而，在圖4C和圖4D中的每一個，反射式微稜鏡散射元件120具有彎曲的傾斜反射側壁122，亦即彎曲傾斜反射側壁122。具體來說，圖4C和圖4D兩者皆顯示彎曲傾斜反射側壁122的曲率，其在x-z平面中，即與傳導方向平行的平面。根據各個實施例，彎曲傾斜反射側壁122在x-z平面（亦即長度方向）的曲率可以配置為藉由集中或分散發射區域I內的發射光102的角展度來控制發射光102的發射圖案。
圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的一部分的立體圖。圖5A和圖5B兩者皆顯示具有彎曲傾斜反射側壁122的反射式微稜鏡散射元件120。圖5A顯示反射式微稜鏡散射元件120並且其延伸到導光體110的內部，而圖5B顯示反射式微稜鏡散射元件120從導光體表面突出並遠離導光體的內部。此外，在圖5A和圖5B中的每一個，彎曲傾斜反射側壁122在y-z平面上具有彎曲形狀或曲率，亦即，在垂直於引導光的傳導方向的平面中。根據各個實施例，所示的彎曲傾斜反射側壁122的曲率可以配置為藉由集中或分散發射光102在y-z平面（亦即寬度方向）的角展度來控制發射光102的發射圖案。
在一些實施例中（圖中未顯示），複數個反射式微稜鏡散射元件120中的反射式微稜鏡散射元件120可以包括反射性材料，其相鄰於並且塗覆於複數個反射式微稜鏡散射元件120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微稜鏡散射元件120的範圍或邊界以形成反射隔板。在一些實施例中，反射材料可以填充或基本上填充反射式微稜鏡散射元件120，例如，如圖4A、圖4C和圖5A中所示，當反射式微稜鏡散射元件120延伸到導光體110的內部時。在其他實施例中（圖中未顯示），反射材料層可以配置為塗覆反射式微稜鏡散射元件120之反射表面，但不填充或基本上不填充反射式微稜鏡散射元件120。
在各個實施例中，可以使用各種反射材料以作為反射材料，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，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，以將反射材料限制在反射式微稜鏡散射元件120的範圍內並形成反射隔板。
根據各個實施例，預定光排除區域II具有角度範圍，其與傾斜反射側壁122的傾斜角相對應（例如，大約等於）。亦即，預定光排除區域II的角度範圍由傾斜角決定，並且預定光排除區域II的角度範圍從與導光體表面平行的平面延伸至角度γ。預定光排除區域II的角度γ等於九十度（90º）減去傾斜反射側壁122的傾斜角。
應注意，雖然圖3A至圖3D中顯示的每個反射式微稜鏡散射元件120的尺寸和形狀相似，但在一些實施例中（圖中未顯示），反射式微稜鏡散射元件120在整個導光體表面中可以彼此不同。例如，反射式微稜鏡散射元件120在整個導光體110中具有不同尺寸、不同的剖面輪廓、並且甚至不同的方向（例如，相對於引導光的傳導方向的旋轉）其中一個或多個。具體來說，根據一些實施例，至少兩個反射式微稜鏡散射元件120可以具有在發射光102內彼此不同的反射性散射分佈。
根據一些實施例，反射式微稜鏡散射元件120的傾斜反射側壁122配置為根據全內反射反射性地散射出引導光104的一部分（亦即，由於傾斜反射側壁122兩側材料的折射係數不同）。亦即，在傾斜反射側壁122處具有小於臨界角的入射角的引導光104會被傾斜反射側壁122反射而成為發射光102。
根據各個實施例，結合引導光104的非零值傳導角度以選擇傾斜角，以提供發射光102的目標角度和預定光排除區域II的角度範圍其中之一或之二。此外，所選擇的傾斜角可以配置為將光優先地散射在導光體110的發射表面（例如第一表面110’）的方向中，並且使光遠離導光體110的與發射表面相對的表面（例如第二表面110”）。亦即，在一些實施例中，傾斜反射側壁122可以在遠離發射表面的方向上提供少量的（或者基本上沒有）引導光104的散射。
在一些實施例中（例如，如圖4A至圖4D所示），反射式微稜鏡散射元件120的第二側壁具有與反射式微稜鏡散射元件120的第一側壁的傾斜角（例如傾斜反射側壁122的傾斜角）大致上相似的傾斜角。在其他實施例中（圖中未顯示），反射式微稜鏡散射元件120的第二側壁可以具有與第一側壁的傾斜角不同的傾斜角，第一側壁是傾斜反射側壁122。
再次參照圖3A至圖3D，反射式微稜鏡散射元件式背光件100可以進一步包括光源130。根據各個實施例，光源130配置為對導光體110提供光，以引導作為引導光104。具體來說，如圖所示，光源130的位置可以相鄰於導光體110的輸入邊緣。在一些實施例中，光源130可以包括沿著導光體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 diodes, LEDs）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，本發明提供了一種電子顯示器。具體來說，電子顯示器可以包括反射式微稜鏡散射元件式背光件100以及光閥陣列。根據這些實施例（圖中未顯示），光閥陣列配置為調變由反射式微稜鏡散射元件式背光件100提供的具有預定光排除區域II的發射光102。使用光閥陣列調變發射光102，可以在預定光排除區域II之外的發射區域I提供影像。亦即，發射光102照明光閥陣列，以使發射區域I內能夠顯示與觀看影像。另外，在預定光排除區域II內基本上不顯示任何影像。因此，當在預定光排除區域II內觀看時，電子顯示器可以看起來是「關機」的。在一些實施例中，包含反射式微稜鏡散射元件式背光件100的電子顯示器可以表示「防窺顯示器」，其具有只有在發射區域I內能觀看顯示影像，同時在預定光排除區域II內排除對影像的觀看的能力。
在一些實施例中，反射式微稜鏡散射元件式背光件的反射性微散射元件可以排列為反射式微稜鏡多光束元件的陣列。當如此排列時，電子顯示器可以是多視像顯示器。具體來說，反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每一個微稜鏡多光束元件可以包括複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的子集合。根據各個實施例，反射式微稜鏡多光束元件包括反射式微稜鏡散射元件子集合，並且配置為將引導光的一部分反射地散射出以作為發射光，發射光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。此外，根據各個實施例，方向性光束限制在發射區域，並且從發射光的發射圖案內的預定光排除區域中排除。
圖6A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的剖面圖。圖6B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的平面圖。圖6C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的立體圖。圖6C中的立體圖以部分切除的方式繪示，以僅便於在本發明中討論。
如圖所示，多視像顯示器200包括導光體210。在一些實施例中，如上文所述，導光體210可以大致上類似於反射式微稜鏡散射元件式背光件100的導光體110。具體來說，導光體210配置為將光引導在傳導方向203上，以作為引導光204。如圖所示，引導光204被導光體210的第一表面210’和第二表面210”（亦即導光體210的引導表面）引導，並在其間引導。
圖6A至圖6C顯示的多視像顯示器200進一步包括在整個導光體210中彼此間隔開的反射式微稜鏡多光束元件220的陣列。根據各個實施例，反射式微稜鏡多光束元件220的陣列中的反射式微稜鏡多光束元件220包括複數個反射式微稜鏡散射元件222中的反射式微稜鏡散射元件222的子集合。此外，每一個反射式微稜鏡散射元件222包括傾斜反射側壁。總而言之，反射式微稜鏡多光束元件220內的反射式微稜鏡散射元件222的傾斜反射側壁配置為將引導光204反射地散射出（或者至少將引導光204的一部分反射地散射出），以作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。此外，根據各個實施例，發射光202具有預定光排除區域II，其取決於傾斜反射側壁的傾斜角。具體來說，反射性散射配置為在反射式微稜鏡多光束元件220的反射式微稜鏡散射元件222的傾斜反射側壁處產生或由其提供。然而，根據各個實施例，發射光202較佳是限制在發射區域I內，並且從發射光202的預定光排除區域II中排除。圖6A和圖6C將發射光202的方向性光束顯示為複數個發散箭頭，其在發射區域I中引導在遠離導光體210的第一表面210’（亦即發射表面）的方向。根據一些實施例，圖6A和圖6C中顯示的發射區域I和預定光排除區域II可以與圖3A中顯示的相應發射區域I和預定光排除區域II大致上相似。
在一些實施例中，反射式微稜鏡多光束元件220的反射式微稜鏡散射元件222可以與上述的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的反射式微稜鏡散射元件120大致上相似。因此，在一些實施例中，導光體210和反射式微稜鏡多光束元件220的陣列可以與具有複數個反射式微稜鏡散射元件120的反射式微稜鏡散射元件式背光件100大致上相似，複數個反射式微稜鏡散射元件120排列為反射式微稜鏡多光束元件陣列。在一些實施例中，反射式微稜鏡多光束元件220的反射式微稜鏡散射元件222的深度可以大約等於反射式微稜鏡多光束元件220中相鄰的反射式微稜鏡散射元件222的平均間距（或其間的間隔）。
如圖所示，多視像顯示器進一步包括光閥230的陣列。光閥230的陣列配置為調變方向性光束以提供多視像影像。在各個實施例中，可用不同種類的光閥作為光閥230的陣列中的光閥230，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。
根據各個實施例，每一個反射式微稜鏡多光束元件220的尺寸（例如，如圖6A中的小寫字母「s」所示）（每一個反射式微稜鏡多光束元件在該尺寸之內包含反射式微稜鏡散射元件222的子集合）相當於多視像顯示器200中光閥230的尺寸（例如，如圖6A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230的尺寸可以是其長度，並且反射式微稜鏡多光束元件220的相當尺寸也可以是反射式微稜鏡多光束元件220的長度。在另一示例中，尺寸可以參考面積，如此反射式微稜鏡多光束元件220的面積可以與光閥230的面積相當。
在一些實施例中，每個反射式微稜鏡多光束元件220的尺寸介於多視像顯示器200的光閥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。在其他示例中，反射式微稜鏡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，反射式微稜鏡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，可以選擇反射式微稜鏡多光束元件220和光閥230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，可以選擇反射式微稜鏡多光束元件220和光閥230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。
如圖6A至圖6C所示，具有不同主要角度方向的發射光202的發射區域中的不同方向性光束穿過光閥230的陣列中的不同光閥230，並且會被其調變。此外，如圖所示，光閥230的集合可以對應多視像像素206，並且光閥230陣列中的光閥230可以對應多視像像素206的子像素208以及多視像顯示器200的子像素，例如，如圖6B所示。具體來說，在一些實施例中，光閥230的陣列中的光閥230的不同集合配置為接收和調變由多個反射式微稜鏡多光束元件220中對應的反射式微稜鏡多光束元件220提供或形成的在發射區域I中的發射光202的方向性光束，亦即，如圖所示，每個反射式微稜鏡多光束元件220皆具有一個獨特的光閥230的集合。
在一些實施例中，反射式微稜鏡多光束元件220與對應的多視像像素206（亦即，子像素208的集合和對應的光閥230的集合）之間的關係可以是一對一的關係或對應。亦即，可以存在相同數量的多視像像素206和反射式微稜鏡多光束元件220。圖6B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230的集合的每一個多視像像素206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206的數量與反射式微稜鏡多光束元件220的數量可以彼此不同。
在一些實施例中，複數個反射式微稜鏡多光束元件220中的一對反射式微稜鏡多光束元件220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206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6A所示，第一反射式微稜鏡多光束元件220a和第二反射式微稜鏡多光束元件220b之間的中心至中心的距離基本上等於第一光閥集合230a和第二光閥集合230b之間的中心至中心的距離。在另一實施例中（圖中未顯示），該對反射式微稜鏡多光束元件220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，反射式微稜鏡多光束元件220可以具有大於或小於表示多視像像素206的複數光閥集合之間的間距的元件間間隔。
此外（例如，如圖6A與圖6C所示），根據一些實施例，每個反射式微稜鏡多光束元件220可以配置為將發射光202的方向性光束提供給一個並且唯一的多視像像素206。具體來說，對於給定的反射式微稜鏡多光束元件220，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，可以基本上限制在單一對應的多視像像素206及其子像素208中，亦即，對應於反射式微稜鏡多光束元件220的光閥230的單一集合。因此，每一個反射式微稜鏡多光束元件220提供發射區域中的發射光202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）。
在一些實施例中，由多視像顯示器200在發射區域中提供的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，多視像影像可以包含一乘四（1x4）、一乘八（1x8）、二乘二（2x2）、四乘八（4x8）或八乘八（8x8）個視像，其具有對應數量的視像方向。多視像顯示器200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200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200配置為提供具有三維（3D）內容或資訊的多視像顯示器。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。
在一些實施例中，多視像顯示器200的導光體210內的引導光204可以根據預定準直因子以準直。在一些實施例中，發射區域中的發射光202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反射式微稜鏡散射元件式背光件100所述的預定準直因子σ大致上相似。
在部分實施例中（例如，如圖6A至圖6C所示），多視像顯示器200可以進一步包括光源240。光源240可以配置以非零值傳導角度向導光體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，以在導光體210內提供引導光204的預定角展度。根據一些實施例，光源240可以大致上類似於上文關於反射式微稜鏡散射元件式背光件100所述的光源130。
根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供了一種背光件的操作方法。圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的背光件的操作方法300的流程圖。如圖7所示，背光件的操作方法300包括在沿著導光體的長度的傳導方向上引導光以作為引導光的步驟310。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。具體來說，可以根據預定準直因子以準直引導光。根據一些實施例，導光體可以大致上類似於上文關於反射式微稜鏡散射元件式背光件100所述的導光體110。具體來說，根據各個實施例，可以根據導光體內的全內反射以引導光。同樣地，預定準直因子和非零值傳導角度可以大致上類似於上文關於反射式微稜鏡散射元件式背光件100的導光體110所述的預定準直因子σ和非零值傳導角度。
如圖7所示，背光件的操作方法300進一步包括使用複數個反射式微稜鏡散射元件將引導光的一部分自導光體反射出，以提供具有預定光排除區域的發射光的步驟320。在各個實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的傾斜反射側壁具有遠離引導光的傳導方向的傾斜角，發射光的預定光排除區域由傾斜反射側壁的傾斜角決定。
在一些實施例中，反射式微稜鏡散射元件可以大致上類似於上文所述的反射式微稜鏡散射元件式背光件100的反射式微稜鏡散射元件120。具體來說，傾斜反射側壁可以根據全內反射將光反射地散射，以將引導光的部分自導光體反射出，並提供發射光。在一些實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件可以設置在導光體的表面上，例如，導光體的發射表面或者與發射表面相對的表面。在其他實施例中，反射式微稜鏡散射元件可以位於相對的導光體表面之間並與其間隔開。根據各個實施例，發射光的發射圖案可以取決於（至少部分地取決於）引導光的預定準直因子。
在一些實施例中，傾斜反射側壁的傾斜角相對於導光體的發射表面的表面法線介於零度（0°）和大約四十五度（45°）之間，並且預定光排除區域介於九十度（90º）和傾斜角之間。根據各個實施例，傾斜角配合引導光的非零值傳導角來選擇，以將光優先地散射在導光體的發射表面的方向中，並且使光遠離導光體的與發射表面相對的表面。此外，傾斜角的選擇是為了確定預定光排除區域的角度範圍。
在一些實施例（圖中未顯示）中，背光件的操作方法進一步包括使用光源向導光體提供光的步驟。所提供的光其中之一或之二在導光體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體內準直以在導光體內提供引導光的預定角展度。在一些實施例中，如上文所述，光源可以大致上類似於反射式微稜鏡散射元件式背光件100的光源130。
在一些實施例中（例如如圖7所示），背光件的操作方法300進一步包括使用光閥調變由反射式微稜鏡散射元件反射地散射出的發射光，以提供影像的步驟330。根據各個實施例，影像只能在發射區域中看見，並且不能在預定光排除區域中看見。
在一些實施例中，複數個反射式微稜鏡散射元件排列為反射式微稜鏡多光束元件陣列，反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每個反射式微稜鏡多光束元件包括複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的子集合。此外，反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件可以在整個導光體中彼此間隔開，以將引導光反射地散射出以作為發射光，發射光包括方向與多視像影像的各個視像方向相對應的方向性光束。顯示的多光束影像只能在發射區域中看見，並且不能在預定光排除區域中看見。在一些實施例中，反射式微稜鏡多光束元件的尺寸可以介於光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五（25％）至百分之二百（200％）之間。
因此，本發明已描述了反射式微稜鏡散射元件式背光件、背光件的操作方法和多視像顯示器的示例和實施例，其採用反射式微稜鏡散射元件來提供具有預定光排除區域的發射光。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22日提交的第 PCT/US2021/014776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:反射式微稜鏡散射元件式背光件 102,202:發射光 103,203:傳導方向 104,204:引導光 110,210:導光體 110’,210’:第一表面 110”,210”:第二表面 120,222:反射式微稜鏡散射元件 122:傾斜反射側壁 130,240:光源 206:多視像像素 220:反射式微稜鏡多光束元件 230:光閥 220a:第一反射式微稜鏡多光束元件 220b:第二反射式微稜鏡多光束元件 230a:第一光閥集合 230b:第二光閥集合 I:發射區域 II:光排除區域 O:原點 S,s:尺寸 γ:角度 θ:角度分量、仰角分量、仰角 σ:角展度、準直因子 ϕ:角度分量、方位角分量、方位角
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。
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，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的剖面圖。
圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的平面圖。
圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的立體圖。
圖3D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的立體圖。
圖4A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖4B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖4C是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖4D是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的反射式微稜鏡散射元件式背光件的一部分的立體圖。
圖6A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剖面圖。
圖6B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平面圖。
圖6C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:反射式微稜鏡散射元件式背光件
102:發射光
103:傳導方向
104:引導光
110:導光體
110’:第一表面
110”:第二表面
120:反射式微稜鏡散射元件
122:傾斜反射側壁
130:光源
I:發射區域
II:光排除區域
σ:角展度、準直因子

Claims (21)

  1. 一種反射式微稜鏡散射元件式背光件，包括：  一導光體，配置為在一傳導方向上將光引導，以作為具有一預定準直因子的引導光；以及 複數個反射式微稜鏡散射元件，分佈在整個該導光體中，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的每一個反射式微稜鏡散射元件包括一傾斜反射側壁，該傾斜反射側壁配置為反射地散射出該引導光的一部分，以作為發射光， 其中，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁具有一傾斜角，該傾斜角配置為在該發射光的一發射圖案中提供一預定光排除區域，該傾斜角傾斜偏離該引導光的該傳導方向。
  2. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該複數個反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的表面上，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件延伸到該導光體的內部。
  3. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該複數個反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的表面上，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件從該導光體的表面突出並且遠離該導光體的內部。
  4. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁配置為根據全內反射以反射地散射出該引導光的一部分。
  5. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁包括一反射材料，該反射材料配置為反射地散射出該引導光的一部分。
  6. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該傾斜反射側壁的該傾斜角相對於該導光體的一發射表面的一表面法線介於零度和大約四十五度之間，並且該預定光排除區域介於九十度和該傾斜角之間。
  7. 如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，其中，該反射式微稜鏡散射元件具有一彎曲形狀，該彎曲形狀在正交於該引導光的傳導方向並且平行於該導光體的表面的平面的方向上，該彎曲形狀配置為控制在與該引導光的傳導方向正交的平面中的散射光的發射圖案。
  8. 一種電子顯示器，包括如請求項1之反射式微稜鏡散射元件式背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列配置為調變該發射光，以在該預定光排除區域之外的該電子顯示器的一發射區域提供一影像。
  9. 如請求項8之電子顯示器，其中，該反射式微稜鏡散射元件式背光件的該反射式微稜鏡散射元件排列為一反射式微稜鏡多光束元件陣列，該電子顯示器是一多視像顯示器，並且該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每一個反射式微稜鏡多光束元件包括該複數個反射式微稜鏡散射元件中的該反射式微稜鏡散射元件的子集合，並且配置為反射地散射出該引導光的一部分以作為發射光，該發射光包括方向與該多視像顯示器的各個視像方向相對應的方向性光束，以及其中，每個反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
  10. 一種多視像顯示器，包括： 一導光體，配置為在一傳導方向上將光引導，以作為引導光； 一反射式微稜鏡多光束元件陣列，在整個該導光體中彼此間隔開，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件包括具有傾斜反射側壁的複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的子集合，該傾斜反射側壁配置為將該引導光反射地散射出以作為發射光，該發射光包括方向與一多視像影像的各個視像方向相對應的方向性光束；以及 一光閥陣列，配置為調變該方向性光束以提供該多視像影像， 其中，該發射光具有一預定光排除區域，該預定光排除區域取決於該傾斜反射側壁的一傾斜角。
  11. 如請求項10之多視像顯示器，其中，該反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
  12. 如請求項10之多視像顯示器，其中，該引導光根據一預定準直因子以準直，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。
  13. 如請求項10之多視像顯示器，其中，該反射式微稜鏡多光束元件的該反射式微稜鏡散射元件設置在該導光體的一表面，該反射式微稜鏡散射元件延伸到該導光體的內部。
  14. 如請求項10之多視像顯示器，其中，該反射式微稜鏡多光束元件的該反射式微稜鏡散射元件的該傾斜反射側壁配置為根據全內反射以反射地散射出該引導光的一部分。
  15. 如請求項10之多視像顯示器，其中，該傾斜反射側壁的該傾斜角在該引導光的該傳導方向上傾斜偏離該導光體的一發射表面的一表面法線，該傾斜角相對於該表面法線介於零度和大約四十五度之間。
  16. 如請求項10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，該光閥表示該多視像像素的子像素，以及其中，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件與該多視像顯示器的該多視像像素具有一對一的對應關係。
  17. 一種背光件的操作方法，該方法包括： 沿著一導光體的長度在一傳導方向上將光引導，以作為具有非零值傳導角度以及一預定準直因子的引導光；以及 使用複數個反射式微稜鏡散射元件將該引導光的一部分自該導光體反射出，以提供具有一預定光排除區域的發射光， 其中，該複數個反射式微稜鏡散射元件中的反射式微稜鏡散射元件的一傾斜反射側壁具有傾斜偏離該引導光的該傳導方向的一傾斜角，該發射光的該預定光排除區域取決於該傾斜反射側壁的該傾斜角。
  18. 如請求項17之多視像背光件的操作方法，其中，該傾斜反射側壁根據全內反射將光反射地散射，以將該引導光的該部分自該導光體反射出，並提供該發射光。
  19. 如請求項17之多視像背光件的操作方法，其中，該傾斜反射側壁的該傾斜角相對於該導光體的一發射表面的一表面法線介於零度和大約四十五度之間，並且該預定光排除區域介於九十度和該傾斜角之間。
  20. 如請求項17之背光件的操作方法，該方法進一步包括使用一光閥陣列調變該發射光以提供一影像，其中，該影像在該預定光排除區域內是不可見的。
  21. 如請求項20之多視像背光件的操作方法，其中，該複數個反射式微稜鏡散射元件排列為一反射式微稜鏡多光束元件陣列，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的每一個反射式微稜鏡多光束元件包括該複數個反射式微稜鏡散射元件中的該反射式微稜鏡散射元件的子集合，以及其中，該反射式微稜鏡多光束元件陣列中的反射式微稜鏡多光束元件在整個該導光體中彼此間隔開，以將該引導光反射地散射出以作為該發射光，該發射光包括方向與一多視像影像的各個視像方向相對應的方向性光束，該反射式微稜鏡多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五至百分之二百之間。
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