TW202414004A - 具有客製化離軸亮度輪廓的多視像背光件、多視像顯示器及方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種提供發射光的客製化離軸亮度輪廓的多視像背光件與多視像顯示器，其在同軸方向上具有較低亮度，在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高亮度。多視像背光件包含：導光體，將光引導以作為一引導光；以及多光束元件陣列，在導光體上彼此間隔開。多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為散射出引導光的一部分以作為發射光，其具有客製化離軸亮度輪廓並包括具有對應於多視像影像的視像方向的不同方向的複數條方向性光束。多視像顯示器包括多視像背光件和光閥陣列，其配置為調變方向性光束以提供多視像影像的視像像素。

Description

具有客製化離軸亮度輪廓的多視像背光件、多視像顯示器及方法

本發明關於一種多視像背光件、多視像顯示器及方法，特別是一種具有客製化離軸亮度輪廓的多視像背光件、多視像顯示器及方法。

電子顯示器是對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：一導光體，配置以將光引導以作為一引導光；以及一多光束元件陣列，在整個該導光體彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為散射出該引導光的一部分以作為發射光，其具有一客製化離軸亮度輪廓並且包括具有對應於一多視像影像的視像方向的不同方向的複數條方向性光束，其中，該發射光的該客製化離軸亮度輪廓在垂直於該多視像背光件的表面的一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵配置為繞射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束，該微反射元件配置為反射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束，該微折射元件配置為折射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束。

根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件包括複數個子元件，其配置為散射出該引導光部分並且共同提供該複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有配置為提供該客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應該等視像方向的方向。

根據本發明一實施例，該多光束元件的該複數個子元件包括複數個繞射光柵子元件，不同的該等繞射光柵子元件的方位、光柵間距和光柵散射效率配置為共同有助於該等方向性光束的方向和強度，以提供該客製化離軸亮度輪廓。

根據本發明一實施例，不同的該等繞射光柵子元件的不同光柵深度配置為決定提供該客製化離軸亮度輪廓的該光柵散射效率。

根據本發明一實施例，該多光束元件的該複數個子元件包括複數個反射子元件，該複數個反射子元件的不同繞射光柵子元件的方位和反射特性配置為共同有助於該方向性光束的方向和強度兩者，以提供該客製化離軸亮度輪廓。

根據本發明一實施例，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，該客製化離軸亮度輪廓在與小於和大於該同軸方向兩者的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，多視像背光件進一步包括一光源，該光源配置為提供要被引導以作為該引導光的光，該引導光在該導光體內具有一預定準直因子以及一非零值傳導角度。

根據本發明一實施例，選擇該預定準直因子以決定該複數條方向性光束的一總體擴散角。

在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器，包括根據如前述態樣之多視像背光件，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複數條方向性光束中的方向性光束，以提供該多視像影像，其中，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間。

在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器，包括：一多視像背光件，具有彼此間隔開的一多光束元件陣列，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為提供方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供一客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應於該多視像顯示器的視像方向的方向；以及一光閥陣列，配置為調變該等方向性光束以提供一多視像影像的視像像素，每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間，其中，該客製化離軸亮度輪廓在一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，該多視像背光件進一步包括一導光體，配置以將光引導以作為一引導光，該多光束元件陣列中的多光束元件配置為散射出該引導光的一部分以提供該等方向性光束。

根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵配置為繞射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束，該微反射元件配置為反射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束，該微折射元件配置為折射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束。

根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件包括複數個子元件，其配置為散射出該引導光部分並且共同提供該等方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供該客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應該等視像方向的方向。

根據本發明一實施例，該多視像背光件進一步包括一基板，以及其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括安裝在該基板上並且在整個該基板上隔開的主動發射器。

根據本發明一實施例，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，該客製化離軸亮度輪廓在與小於和大於該同軸方向兩者的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，該多視像顯示器配置為在一汽車中使用，該離軸方向具有較高亮度的該客製化離軸亮度輪廓，其對應於該汽車的一駕駛員的方向和該汽車的一乘客的方向。

在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器的操作方法，包括：使用一多光束元件陣列發射方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供一客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應於由該多視像顯示器顯示的一多視像影像的不同視像方向的方向；以及使用一光閥陣列調變該等方向性光束，以提供該多視像影像的視像像素，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間，其中，該客製化離軸亮度輪廓在一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。

根據本發明一實施例，多視像顯示器的操作方法進一步包括在一導光體中將光引導以作為一引導光，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵繞射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束，該微反射元件反射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束，該微折射元件折射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束。

根據本發明一實施例，該多光束元件各自包括複數個子元件，其共同地散射出該引導光部分並且提供該等方向性光束，該等方向性光束具有提供該客製化離軸亮度輪廓的該強度以及對應該等視像方向的該等方向。

根據本發明一實施例，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度，或者在對應於小於與大於該同軸方向兩者的角度的離軸方向上具有較高的亮度，該同軸方向垂直於該多視像顯示器的表面。

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，根據本發明所述原理的實施例，本發明提供了一種具有離軸亮度輪廓的多視像背光件和顯示器，離軸亮度輪廓針對特定用途與功能而客製化。在各個實施例中，發射光的客製化離軸亮度輪廓在垂直於多視像背光件的表面的同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。採用本發明所述的多視像背光件的多視像顯示器可以用於各種應用裝置，其包含但不限於，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、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。然而，值得注意的是，當多視像顯示器用於汽車顯示控制台時，客製化離軸亮度輪廓可以提供特定的功效，其中相對於多視像顯示器的最佳觀看位置通常是離軸的而不是同軸的。

在一些實施例中，多視像背光件包括多光束元件陣列，其配置為將光發射為複數條方向性光束，其表現出客製化離軸亮度輪廓並且具有對應於多視像影像的視像方向的不同方向。在其他實施例中，多視像顯示器包括光閥陣列，其配置為調變來自多視像背光件的發射光的方向性光束以提供多視像影像的視像像素。

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視差。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，其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。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｛x ₁, y ₁｝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｛x ₂, y ₂｝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，導光體可以包括除上述的折射係數差異之外的塗層或者取代上述的折射係數差異的塗層，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其中之一或之二。

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，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。舉例而言，平板導光體可以由單一維度彎曲以形成圓柱狀的平板導光體。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條光束。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）和方位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」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，本發明中「一多光束元件」指一個或多個多光束元件，並因此「多光束元件」在本發明意思是「該（些）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所示的多視像背光件100配置為提供發射光102，其具有客製化離軸亮度輪廓且包括具有對應於多視像影像的複數個視像方向的不同方向的複數條方向性光束（例如，作為或表示光場）。具體來說，發射光102的方向性光束以對應於各自的多視像影像或配置為顯示多視像影像的多視像顯示器的視像方向的不同方向，散射出多視像背光件100並被引導而遠離多視像背光件100。亦即，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，成為多視像影像。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的陣列或集合的多視像像素106，其為示例而非限制。在各個實施例中，可用任何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其中一種或多種。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散射出並朝向光閥108。

根據各個實施例，發射光102的客製化離軸亮度輪廓可以針對多視像背光件100的特定應用或用途而客製化。具體來說，根據各個實施例，客製化離軸亮度輪廓在垂直於多視像背光件的表面的同軸方向上可以具有較低的亮度，並且在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。例如，當多視像背光件100用於汽車的中央資訊顯示器時，離軸亮度輪廓可用於優先將發射光102在斜方向上引導至同軸方向，例如朝向駕駛員或乘客。在另一實施例中，客製化離軸亮度輪廓在對應於小於與大於同軸方向兩者的角度的離軸方向上可以具有較高的亮度。例如，當用於汽車或類似應用的中央資訊顯示器時，這些實施例可以特別有用於將發射光102引導到駕駛員和乘客。在這些示例其中任一個，離軸亮度輪廓可以最小化引導在垂直於駕駛員和乘客之間的同軸方向上的「浪費」光。

圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的客製化離軸亮度輪廓的示意圖。具體來說，圖4提供了取決於角度的亮度（相對亮度）。圖4所示的第一曲線A描繪客製化離軸亮度輪廓，其在垂直於多視像背光件的表面的同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。如圖所示，第一曲線A在一百三十度（130º）附近具有最大亮度A _max，並且在表示同軸方向的九十度（90º）具有較低的亮度。如圖所示，由第一曲線A表示的客製化離軸亮度輪廓在對應於角度大於同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。例如，在中央資訊顯示器中採用多視像背光件的汽車應用中，角度大於同軸方向的更高亮度可以將比駕駛員更多的發射光102引導向乘客。

由圖4中的第二曲線B表示的另一個客製化離軸亮度輪廓具有一對最大值B _max,1和B _max,2，一個在大約五十五度（55º），另一個在大約一百二十五度（125º）。例如，客製化離軸亮度輪廓第二曲線可以表示客製化離軸亮度輪廓，其在對應於小於與大於同軸方向兩者的角度的離軸方向上具有較高的亮度。例如，在汽車的中央資訊顯示器中，表示亮度的第二曲線B的第一最大值B _max,1可以指向駕駛員，然而表示亮度的第二曲線B的第二最大值B _max,2可以指向乘客。

再次參照圖3A至圖3C，多視像背光件100包括導光體110。導光體110配置為將光引導在第一傳播方向103上，以作為引導光104。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。根據一些實施例，引導光104可以根據預定準直因子σ或具有預定準直因子σ而被引導。在一些實施例中，可以選擇預定準直因子以決定或控制複數條方向性光束的總體擴散角（overall spread angle）。

具體來說，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。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，表示第一傳播方向103的粗箭頭描繪了引導光104的總傳播方向，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大約為三十度（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不使用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第一傳播方向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3C所示，多視像背光件100進一步包括在整個導光體110上彼此間隔開的多光束元件120的陣列。根據各個實施例，多光束元件120的陣列之中的每個多光束元件120配置為散射出引導光104的一部分以作為具有客製化離軸亮度輪廓並且包括複數條方向性光束的發射光102。在圖3A和圖3C中，發射光102的方向性光束描繪為指向遠離多光束元件120的陣列之中的各個多光束元件120的箭頭。

根據一些實施例（例如，如圖3A至圖3C所示），多光束元件120的陣列中的多光束元件120可以設置或相鄰於導光體110的第一表面110’處（例如，與多視像背光件100的第一表面相鄰）。在其他實施例（圖3A至圖3C中未顯示）中，多光束元件120可以位於導光體110內。在其他實施例（圖中也未顯示）中，多光束元件120可以位在導光體110的第二表面110”處或第二表面上，或等效地相鄰多視像背光件100的第二表面。此外，多光束元件120的尺寸可以與配置為顯示多視像影像的多視像顯示器的光閥的尺寸相當，例如圖3A至圖3C中顯示的光閥108。亦即，如圖所示，多光束元件尺寸與光閥陣列的光閥尺寸相當。

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，光閥的尺寸可以是其長度，並且多光束元件120的相當尺寸也可以是多光束元件120的長度。在另一示例中，尺寸可以參考面積，如此多光束元件120的面積可以與光閥的面積相當。在一些實施例中，多光束元件120的尺寸可以與光閥的尺寸相當，使得多光束元件的尺寸介於光閥的尺寸的百分之二十五（25%）至百分之兩百（200%）之間。舉例而言，如果多光束元件尺寸標示為「s」並且光閥108的光閥尺寸標示為「S」（例如，如圖3A所示），那麼多光束元件尺寸s可以由方程式（1）給定，方程式（1）如下： 1/4 S≤s≤2S（1）

在其他示例中，多光束元件尺寸大於光閥尺寸的約百分之五十（50%）、或大於光閥尺寸的約百分之六十（60%）、或大於光閥尺寸的約百分之七十（70%）、或大於光閥尺寸的約百分之八十（80%）、或大於光閥尺寸的約百分之九十（90%），並且多光束元件尺寸小於光閥尺寸的約百分之一百八十（180%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百六十（160%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百四十（140%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百二十（120%）。舉例而言，藉由「相當尺寸」，多光束元件的尺寸可以介於光閥尺寸的大約百分之七十五（75％）到百分之一百五十（150％）之間。在另一示例中，多光束元件120可以與光閥尺寸相當，其中，多光束元件尺寸介於光閥尺寸的約百分之一百二十五（125%）至百分之八十五（85%）之間。根據一些實施例，可以選擇多光束元件120和光閥的相當尺寸以減少多視像顯示器的視像之間的暗區（或在一些示例中將其最小化），並且同時減少多視像顯示器的視像或等效的多視像影像之間的重疊（或在一些示例中將其最小化）。

在一些實施例中，複數個多光束元件120和對應的多視像像素106之間的關係（例如，光閥108的集合）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和多光束元件120。圖3C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與多光束元件120的數量可以彼此不同。

在一些實施例中，多光束元件120的陣列之中的一對相鄰的多光束元件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相鄰的多視像像素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。在另一實施例中（圖中未顯示），該對多光束元件120與對應的光閥集合的中心至中心的相對距離可以為不同的，例如，多光束元件120所具有的元件間間隔（亦即，中心至中心的距離）可以大於或小於表示多視像像素106的複數光閥集合之間的間隔（亦即，中心至中心的距離）。

在一些實施例中，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的集合的形狀。舉例而言，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，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3C顯示正方形多光束元件120和對應的正方形多視像像素106的立體圖，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），多光束元件120和對應的多視像像素106具有各種形狀，其包含或者至少近似（但不限於）三角形、六角形、和圓形。

在一些實施例中，多光束元件120的陣列中的多光束元件120可以包括繞射光柵，其配置為繞射出引導光部分，以作為發射光102的複數條方向性光束。在一些實施例中，多光束元件120的陣列中的多光束元件120可以包括微反射元件，其配置為反射地散射出引導光部分以作為複數條方向性光束。在一些實施例中，多光束元件120的陣列中的多光束元件120可以包括微折射元件，其配置為折射地散射出引導光部分以作為複數條方向性光束。在一些實施例中，多光束元件120可以包括繞射光柵、微反射元件和微折射元件之中一個或多個。

根據各個實施例，多光束元件120的特性例如但不限於多光束元件120的散射效率和散射方位可以配置為決定或控制由多光束元件120的陣列中的每一個多光束元件120提供的客製化離軸亮度輪廓。例如，在包括繞射光柵的多光束元件120中，繞射光柵的各個繞射特徵的深度或高度（亦即繞射光柵深度）、各個繞射特徵的方位以及繞射特徵的間距或間隔，可以用於控制光的繞射性散射以決定或控制發射光102的客製化離軸亮度輪廓。同樣地，例如，由包括微反射元件的多光束元件120提供的客製化離軸亮度輪廓可以由微反射元件的反射表面的斜率和方位以及反射表面的整體反射率來決定或提供。例如，在包括微折射元件的多光束元件120中，離軸亮度輪廓可以由微反射元件的折射係數和方位來決定或控制。

圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的包含多光束元件120的多視像背光件100的一部分的剖面圖。圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件120的多視像背光件100的另一部分的剖面圖。具體來說，圖5A至5B顯示了包含繞射光柵122的多視像背光件100的多光束元件120。繞射光柵122被配置為將引導光104的一部分繞射地耦合出或散射出，以作為發射光102的複數條方向性光束。繞射光柵122包括複數個繞射特徵，其藉由繞射特徵間隔（或繞射特徵、或光柵間距離）彼此間隔開，其配置為提供繞射地散射出的引導光部分。根據各個實施例，繞射光柵122中的繞射特徵的間隔或光柵間距可以為子波長 （亦即，小於引導光104的波長）。

在一些實施例中，多光束元件120的繞射光柵122可被定位在或相鄰於導光體110的表面。舉例而言，如圖5A所示，繞射光柵122可以位在導光體110的第一表面110’處或其附近。導光體110的第一表面110’處的繞射光柵122可以是透射模式繞射光柵，其被配置為將引導光部分通過第一表面110’繞射性散射為發射光102的方向性光束。在另一示例中，如圖5B所示，繞射光柵122可位於或相鄰於導光體110的第二表面110”。當位於第二表面110”時，繞射光柵122可以是反射模式繞射光柵。作為反射模式繞射光柵時，繞射光柵122配置以繞射引導光部分並且反射引導光部分，其朝向第一表面110’以通過第一表面110’離開以作為發射光102的方向性光束。在其他實施例（圖中未顯示）中，繞射光柵可以位於導光體110的表面之間，例如作為透射模式繞射光柵和反射模式繞射光柵中的其中之一或之二。應注意，在本文所描述的一些實施例中，發射光102的方向性光束的主要角度方向可以包含由於方向性光束在導光體表面處離開導光體110而產生的折射效應。例如，作為示例而非限制，圖5B顯示當發射光102穿過第一表面110’時由於折射係數的變化，而導致方向性光束的折射（即彎曲）。亦參見圖6及圖7，如下文所述。

根據一些實施例，繞射光柵122的繞射特徵可以包括彼此間隔開的凹槽和凸脊其中之一或之二。凹槽或凸脊可以包括導光體110的材料，例如，可以形成在導光體110的表面中。在另一個示例中，凹槽或凸脊可以藉由導光體材料以外的材料形成，例如形成在導光體110的表面上的另一種材料的膜或層。

在一些實施例中，多光束元件120的繞射光柵122是均勻的繞射光柵，其中繞射特徵間隔在整個繞射光柵122中大致上是恆定或不變的。在其他實施例中，繞射光柵122可以是啁啾式（chirped）繞射光柵。根據定義，「啁啾式」繞射光柵是一種繞射光柵，其表現出或具有在啁啾式繞射光柵的範圍或長度上變化的繞射特徵的繞射間隔（亦即，光柵間距）。在一些實施例中，啁啾式繞射光柵可以具有或表現出隨距離線性變化的繞射特徵間隔的「啁啾」或變化。因此，根據定義，啁啾式繞射光柵為「線性啁啾式」繞射光柵。在其他實施例中，多光束元件120的啁啾式繞射光柵可表現出繞射特徵間隔的非線性啁啾。可以使用各種非線性啁啾，包含但不限於指數啁啾、對數啁啾、或基本上不均勻或隨機但仍然單調的方式變化的啁啾。本發明也可以使用非單調的啁啾，諸如但不限於，正弦啁啾、或三角啁啾、或鋸齒啁啾。本發明中亦可以使用上述這些種類之啁啾的任何組合。

圖6是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件120的多視像背光件100的另一部分的剖面圖。圖7是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件120的多視像背光件100的另一部分的剖面圖。具體來說，圖6及圖7顯示包含微反射元件124的多光束元件120的各個實施例。用作或在多光束元件120中的複數個微反射元件可包含但不限於，採用反射材料或其層的反射器（例如，反射金屬）或全內反射式（total internal reflection, TIR）的反射器。根據一些實施例（例如，如圖6至圖7所示），包括微反射元件124的多光束元件120可以位於導光體110的表面（例如，第二表面110”）或位於導光體110的附近。在其他實施例中（圖中未顯示），微反射元件124可以在導光體110中位於第一表面110’與第二表面110”之間的位置。在其他實施例中（圖中未顯示），微反射元件124可以設置在導光體110的第一表面110’或其中，例如微反射元件124可以包括在第一表面110’中的反射槽。在一些實施例中，多光束元件120的微反射元件124可以配置為散射從不同方向入射的引導光104，如圖6和圖7所示，由一對箭頭表示引導光104的第一傳播方向103和第二傳播方向103’。

圖8是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件120的多視像背光件100的另一部分的剖面圖。具體來說，圖8顯示包括微折射元件126的多光束元件120。根據各個實施例，微折射元件126配置為從導光體110折射地耦合出或散射出引導光104的一部分。亦即，如圖8所示，微折射元件126配置為採用折射（例如，與繞射或反射相反）以從導光體110耦合出或散射出引導光部分，以作為包含方向性光束的發射光102。微折射元件126可具有各種形狀，其形狀包含但不限於，半圓形形狀、矩形形狀、棱柱形狀或倒棱柱形狀（亦即，具有傾斜面的形狀）。根據各個實施例，微折射元件126可從導光體110的表面（例如，第一表面110’）延伸或突出，如圖所示，或可為所述表面中的空腔（圖中未顯示）。此外，在一些實施例中，微折射元件126可以包括導光體110的材料。在其他實施例中，微折射元件126可以包括相鄰於導光體表面的另一材料，以及在一些示例中，微折射元件可包含與導光體表面接觸的另一材料。

在一些實施例中，多光束元件120的陣列中的多光束元件120可以包括複數個子元件，其配置為散射出引導光部分並且共同提供複數條方向性光束，複數條方向性光束具有配置為提供客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應視像方向的方向。亦即，複數個子元件中的子元件可以具有不同的散射特性，其調整或以其他方式配置為共同提供客製化離軸亮度輪廓。

例如，多光束元件120的複數個子元件可以包括複數個繞射光柵子元件，不同繞射光柵子元件的方位、光柵間距和光柵散射效率配置為共同有助於方向性光束的方向和強度，以提供客製化離軸亮度輪廓。在一些實施例中，不同繞射光柵子元件的不同光柵深度可以配置為決定提供或有助於客製化離軸亮度輪廓的光柵散射效率。

在其他示例中，多光束元件120的複數個子元件可以包括複數個反射子元件，複數個反射子元件的不同繞射光柵子元件的方位和反射特性配置為共同有助於方向性光束的方向和強度兩者，以提供客製化離軸亮度輪廓。在其他示例中，多光束元件120的複數個子元件可以包括具有不同折射特徵以及方位的折射子元件，其配置為共同有助於方向性光束的方向和強度兩者，以提供客製化離軸亮度輪廓。

在一些實施例中，包括繞射光柵子元件的多光束元件120是包括複數個子光柵或子光柵陣列的繞射光柵122。此外，根據一些實施例，在多光束元件120的陣列中的不同多光束元件120之間的繞射光柵122內的子光柵的密度差，可以配置為控制由相應的不同多光束元件120繞射地散射出的發射光102的複數條方向性光束的相對強度。換句話說，多光束元件120可以分別在繞射光柵122內具有不同密度的子光柵，並且不同的子光柵密度可以配置為控制複數條方向性光束的相對強度。具體來說，在繞射光柵122中，具有較少子光柵的多光束元件120可以產生發射光102的複數條方向性光束，其具有比具有相對更多子光柵的另一個多光束元件120更低的強度（或光束密度）。此外，可以採用子光柵的選擇性密度差以控制或決定客製化離軸亮度輪廓。亦即，繞射光柵可以包含或不含具有不同散射方向的不同子光柵，以提供特定多光束元件120的客製化離軸亮度輪廓。

圖9是根據與本發明所述原理一致的實施例，顯示示例中的多光束元件120的平面圖。如圖所示，多光束元件120包括具有複數個子光柵128的繞射光柵122。此外，如圖9所示，繞射光柵122具有沒有子光柵的位置129以便於控制子光柵的密度，進而控制散射的相對強度以及由繞射光柵122提供的客製化離軸亮度輪廓。圖9也顯示多光束元件120的尺寸s以強調子光柵全包含在具有尺寸s的繞射光柵122內。應注意，雖然圖9顯示包括具有子光柵的繞射光柵 122 的多光束元件120的實施例，但是具有反射子元件或折射子元件的多光束元件120在概念上與圖9所示相似，然而用反射子元件或折射子元件代替子光柵（或等效的繞射子元件）。

再次參照圖3A至圖3C，根據一些實施例，多視像背光件100可以進一步包括光源130。因此，舉例而言，多視像背光件100可以是側光式背光件。根據各個實施例，光源130配置為對導光體110提供光，以在導光體110內引導為引導光104。具體來說，光源130可以位在相鄰於導光體110的入口表面或入口端（輸入端）。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光。具體來說，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。

在一些實施例中，光源130可進一步包括準直器（圖中未顯示）。準直器可以配置以接收來自光源130的一個或多個的光學發射器的大致非準直光。準直器進一步配置為將大致非準直光轉換為準直光。具體來說，根據一些實施例，準直器可提供具有非零值傳導角度的準直光並且依據預定準直因子σ來準直。此外，當採用不同顏色的光學發射器時，準直器可以配置以提供準直光，其具有不同的、顏色特定的、非零值傳導角度其中之一或之二，以及具有不同顏色特定的準直因子。如上文所述，準直器進一步配置以將準直光傳送到導光體110，以將其傳播為引導光104。根據各個實施例，其中可以選擇預定準直因子σ以決定發射光102的複數條方向性光束的總擴散角。

根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供了一種多視像顯示器。圖10是根據與本發明所述原理一致的實施例，顯示示例中的多視像顯示器200的方塊圖。如圖所示，多視像顯示器200包括多視像背光件210，其具有彼此間隔開的多光束元件的陣列。根據各個實施例，多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為提供方向性光束202，其具有配置為提供客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應於多視像顯示器200的視像方向的方向。圖10所示的多視像顯示器200進一步包括光閥220的陣列，其配置為調變方向性光束202以提供由多視像顯示器顯示的多視像影像的視像像素。根據各個實施例，每一個多光束元件的尺寸介於光閥陣列的光閥中的尺寸的四分之一到兩倍之間。此外，根據各個實施例，客製化離軸亮度輪廓在同軸方向上具有較低亮度並且在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。

在一些實施例中，多視像背光件210可以基本上與上述的多視像背光件100相似。具體來說，方向性光束202可以基本上類似於上述多視像背光件100的發射光的方向性光束102。此外，在一些實施例中，多視像背光件210可以進一步包括導光體，其配置以將光引導以作為一引導光。在這些實施例中，多光束元件陣列的多光束元件配置為 散射出引導光的一部分以提供方向性光束202。在一些實施例中，光閥220的陣列中的光閥220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。

在一些實施例中，多視像背光件210的多光束元件可以大致上類似於多視像背光件100的多光束元件120。例如，多視像背光件210的多光束元件陣列中的多光束元件可以包括配置為繞射地散射出引導光部分以作為方向性光束的繞射光柵、配置為反射地散射出引導光部分以作為方向性光束的微反射元件、以及配置為折射地散射出引導光部分以作為方向性光束的微折射元件中的一個或多個。並且，在一些實施例中，多光束元件的陣列中的多光束元件可以包括複數個子元件，其配置為散射出引導光部分且共同提供複數條方向性光束，方向性光束具有配置為提供客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應視像方向的方向。

在其他實施例中，多視像背光件進一步包括基板，多光束元件陣列中的多光束元件包括安裝在基板上並在基板上隔開的主動發射器。在一些實施例中，客製化離軸亮度輪廓在對應於大於同軸方向的角度的離軸方向上具有較高的亮度。在一些實施例中，客製化離軸亮度輪廓在對應於小於與大於同軸方向兩者的角度的離軸方向上具有較高的亮度。在一些實施例中，多視像顯示器200可以配置為在汽車中使用，離軸方向具有較高亮度的客製化離軸亮度輪廓，其對應於汽車的駕駛員的方向和汽車的乘客的方向。

根據本文所描述的原理的其他實施例，本發明提供了一種多視像顯示器的操作方法。操作多視像顯示器的方法可以用於使用多視像顯示器產生多視像影像或在多視像顯示器上產生多視像影像，其特徵在於客製化離軸亮度輪廓，該客製化離軸亮度輪廓被客製化為多視像顯示器的特定用途或應用。具體來說， 客製化離軸亮度輪廓可以針對多視像顯示器的特定用途或應用，例如但不限於，向汽車的駕駛員和乘客中其中之一或之二提供多視像影像。

圖11是根據與本發明所述原理一致的實施例，顯示示例中的操作多視像顯示器的方法300的流程圖。如圖所示，操作多視像顯示器的方法300包括使用多光束元件的陣列發射310方向性光束。在各個實施例中，發射的方向性光束具有配置為提供客製化離軸亮度輪廓以及對應於由多視像顯示器顯示的多視像影像的不同視像的方向。具體來說，客製化離軸亮度輪廓可以在同軸方向上具有較低亮度並且在遠離同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。在一些實施例中，客製化離軸亮度輪廓可以在對應於大於同軸方向的角度的離軸方向上具有較高的亮度，或者在對應於小於與大於同軸方向兩者的角度的離軸方向上具有較高的亮度，同軸方向垂直於多視像顯示器的表面。

圖11中顯示的操作多視像顯示器的方法300進一步包括使用光閥陣列調變320方向性光束，以提供多視像影像的視像像素。在各個實施例中，多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間。在一些實施例中，如上文所述，光閥陣列的光閥可以基本上類似於上述多視像背光件100的光閥108或多視像顯示器200的光閥220。

在一些實施例中（圖中未顯示），操作多視像顯示器的方法300進一步包括在導光體中將光引導為引導光。在一些實施例中，導光體可以大致上類似於上文關於多視像背光件100所述的導光體110。

在一些實施例中，用於發射方向性光束310的多光束元件陣列可以基本上類似於上述多視像背光件100的多光束元件120的陣列。在一些實施例中，發射的方向性光束可以基本上類似於上述相對於多視像背光件100的發射光102的複數條方向性光束。具體來說，多光束元件陣列中的多光束元件可以包括：繞射地散射出引導光的一部分以作為方向性光束的繞射光柵、反射地散射出引導光的一部分以作為方向性光束的微反射元件、以及折射地散射出引導光的一部分以作為方向性光束的微折射元件中的一個或多個。此外，根據一些實施例，多光束元件可以各自包括複數個子元件，其共同地散射出引導光部分並且提供方向性光束，方向性光束具有提供客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應視像方向的方向。

因此，本發明已描述提供具有客製化離軸亮度輪廓的發射光的多視像背光件、多視像顯示器和操作多視像顯示器的方法的示例和實施例。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與實施例的其中一些示例。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。

本專利申請案主張於2022年5月18日提交的第 PCT/US22/29919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: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:發射光 103:第一傳播方向 103’:第二傳播方向 104:引導光 106:多視像像素 108:光閥 110:導光體 110’:第一表面 110”:第二表面 120:多光束元件 122:繞射光柵 124:微反射元件 126:微折射元件 128:子光柵 129: 沒有子光柵的位置 130:光源 200:多視像顯示器 202:方向性光束 210:多視像背光件 220:光閥 A:第一曲線 A _max:最大亮度 B:第二曲線 B _max,1:第一最大值,最大值 B _max,2:第二最大值,最大值 s:光束元件尺寸 S:光閥尺寸 O:原點 θ:仰角分量、角度分量、仰角 ϕ:方位角分量、角度分量、方位角 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。

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4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的客製化離軸亮度輪廓的示意圖。

圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的包含多光束元件的多視像背光件的一部分的剖面圖。

圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件的多視像背光件的另一部分的剖面圖。

圖6是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件的多視像背光件的另一部分的剖面圖。

圖7是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件的多視像背光件的另一部分的剖面圖。

圖8是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含多光束元件的多視像背光件的另一部分的剖面圖。

圖9是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多光束元件的平面圖。

圖10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。

圖11是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中操作多視像顯示器的方法的流程圖。

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:第一傳播方向

104:引導光

106:多視像像素

108:光閥

110:導光體

110':第一表面

110":第二表面

120:多光束元件

130:光源

s:光束元件尺寸

S:光閥尺寸

Claims (23)

1. 一種多視像背光件，包括： 一導光體，配置以將光引導以作為一引導光；以及 一多光束元件陣列，在整個該導光體彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為散射出該引導光的一部分以作為發射光，其具有一客製化離軸亮度輪廓並且包括具有對應於一多視像影像的視像方向的不同方向的複數條方向性光束， 其中，該發射光的該客製化離軸亮度輪廓在垂直於該多視像背光件的表面的一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。
2. 如請求項1之多視像背光件，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵配置為繞射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束，該微反射元件配置為反射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束，該微折射元件配置為折射地散射出該引導光部分以作為該複數條方向性光束。
3. 如請求項1之多視像背光件，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括複數個子元件，其配置為散射出該引導光部分並且共同提供該複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有配置為提供該客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應該等視像方向的方向。
4. 如請求項3之多視像背光件，其中，該多光束元件的該複數個子元件包括複數個繞射光柵子元件，不同的該等繞射光柵子元件的方位、光柵間距和光柵散射效率配置為共同有助於該等方向性光束的方向和強度，以提供該客製化離軸亮度輪廓。
5. 如請求項4之多視像背光件，其中，不同的該等繞射光柵子元件的不同光柵深度配置為決定提供該客製化離軸亮度輪廓的該光柵散射效率。
6. 如請求項3之多視像背光件，其中，該多光束元件的該複數個子元件包括複數個反射子元件，該複數個反射子元件的不同繞射光柵子元件的方位和反射特性配置為共同有助於該方向性光束的方向和強度兩者，以提供該客製化離軸亮度輪廓。
7. 如請求項1之多視像背光件，其中，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。
8. 如請求項1之多視像背光件，其中，該客製化離軸亮度輪廓在與小於和大於該同軸方向兩者的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。
9. 如請求項1之多視像背光件，進一步包括一光源，該光源配置為提供要被引導以作為該引導光的光，該引導光在該導光體內具有一預定準直因子以及一非零值傳導角度。
10. 如請求項9之多視像背光件，其中，選擇該預定準直因子以決定該複數條方向性光束的一總體擴散角。
11. 一種多視像顯示器，包括根據請求項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複數條方向性光束中的方向性光束，以提供該多視像影像，其中，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間。
12. 一種多視像顯示器，包括： 一多視像背光件，具有彼此間隔開的一多光束元件陣列，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為提供方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供一客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應於該多視像顯示器的視像方向的方向；以及 一光閥陣列，配置為調變該等方向性光束以提供一多視像影像的視像像素，每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間， 其中，該客製化離軸亮度輪廓在一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。
13. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該多視像背光件進一步包括一導光體，配置以將光引導以作為一引導光，該多光束元件陣列中的多光束元件配置為散射出該引導光的一部分以提供該等方向性光束。
14. 如請求項13之多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵配置為繞射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束，該微反射元件配置為反射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束，該微折射元件配置為折射地散射出該引導光部分以作為該等方向性光束。
15. 如請求項13之多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括複數個子元件，其配置為散射出該引導光部分並且共同提供該等方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供該客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應該等視像方向的方向。
16. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該多視像背光件進一步包括一基板，以及其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括安裝在該基板上並且在整個該基板上隔開的主動發射器。
17. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。
18. 如請求項12之多視像顯示器，其中，該客製化離軸亮度輪廓在與小於和大於該同軸方向兩者的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度。
19. 如請求項18之多視像顯示器，其中，該多視像顯示器配置為在一汽車中使用，該離軸方向具有較高亮度的該客製化離軸亮度輪廓，其對應於該汽車的一駕駛員的方向和該汽車的一乘客的方向。
20. 一種多視像顯示器的操作方法，包括： 使用一多光束元件陣列發射方向性光束，該等方向性光束具有配置為提供一客製化離軸亮度輪廓的強度以及對應於由該多視像顯示器顯示的一多視像影像的不同視像方向的方向；以及 使用一光閥陣列調變該等方向性光束，以提供該多視像影像的視像像素，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一到兩倍之間， 其中，該客製化離軸亮度輪廓在一同軸方向上具有較低的亮度，並且在遠離該同軸方向的離軸方向上具有較高的亮度。
21. 如請求項20之多視像顯示器的操作方法，進一步包括在一導光體中將光引導以作為一引導光，該多光束元件陣列中的多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、以及一微折射元件中的一個或多個，該繞射光柵繞射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束，該微反射元件反射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束，該微折射元件折射地散射出該引導光的一部分以作為該等方向性光束。
22. 如請求項21之多視像顯示器的操作方法，其中，該多光束元件各自包括複數個子元件，其共同地散射出該引導光部分並且提供該等方向性光束，該等方向性光束具有提供該客製化離軸亮度輪廓的該強度以及對應該等視像方向的該等方向。
23. 如請求項20之多視像顯示器的操作方法，其中，該客製化離軸亮度輪廓在與大於該同軸方向的角度相對應的離軸方向上具有較高的亮度，或者在對應於小於與大於該同軸方向兩者的角度的離軸方向上具有較高的亮度，該同軸方向垂直於該多視像顯示器的表面。