TWI669546B - 微稜鏡多光束元件背光件、多視域顯示器、及其操作方法 - Google Patents

微稜鏡多光束元件背光件、多視域顯示器、及其操作方法 Download PDF

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Abstract

一種多視域背光件及一種多視域顯示器，利用一微稜鏡多光束元件以發射複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個主要角度方向，對應該多視域顯示器之複數個視域方向。該多視域背光件包括一光導件和該微稜鏡多光束元件，該微稜鏡多光束元件從該光導件之一表面延伸。該微稜鏡多光束元件具有一輸入孔洞和一輸出孔洞，該輸入孔洞被配置以接收一部分被引導的光，該輸出孔洞被配置以發射該複數條方向性光束。該微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，具有一斜向側壁，被配置以反射該接收的一部分被引導的光並且提供該複數條方向性光束。該多視域顯示器包括該多視域背光件和一多視域像素陣列，被配置以從該複數條方向性光束提供該多視域顯示器之複數個不同的視域。

Description

微稜鏡多光束元件背光件、多視域顯示器、及其操作方法
本發明涉及多視域背光件、多視域顯示器、及其操作方法，尤其，基於微稜鏡多光束元件的多視域背光件、多視域顯示器、及其操作方法。
電子顯示器是一種普遍存在的媒介，用於向各種設備和產品的使用者傳達訊息。最常用的電子顯示器包括陰極射線管（CRT）、電漿顯示面板（PDP）、液晶顯示器（LCD）、電致發光顯示器（EL）、有機發光二極體（OLED）、和主動式矩陣有機發光二極體（AMOLED）顯示器、電泳顯示器（EP）、和使用機電或電流體光調變的各種顯示器（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）。通常，電子顯示器可以被分類為主動顯示器（亦即，發光的顯示器）或被動顯示器（亦即，調變由另一個光源所提供的光的顯示器）。主動顯示器最明顯的示例是CRTs、PDPs、和OLEDs/AMOLEDs。LCDs和EP顯示器在考慮自發光性時通常被分類為被動顯示器。被動顯示器儘管經常表現出引人注目的性能特徵，包括但不限於固有的低功耗，但由於缺乏發光能力，在許多實際應用中可能會被發現存在有限的使用範圍。
為了克服與發光相關的被動顯示器的限制，許多被動顯示器被耦合到外部光源。耦合的光源可以使這些在其他情況下的被動顯示器發光並且基本上作為主動顯示器來運作。這種耦合光源的示例是背光件。背光件可以用作光源（通常是面板背光），其放置於在其他情況下為被動顯示器的後面以照射被動顯示器。例如，背光件可以耦合到LCD或EP顯示器。背光件發射通過LCD或EP顯示器的光。出射光由LCD或EP顯示器調變，然後調變後的光從LCD或EP顯示器發射。通常背光件被配置以發出白光。然後使用彩色濾光片將白光轉換成顯示器中使用的各種顏色。例如，彩色濾光片可以放置在LCD或EP顯示器（較不常用）的輸出處，或者在背光件與LCD或EP顯示器之間。或者，各種顏色可藉由使用不同顏色如原色的顯示器之場序照射來實現。
為了克服上述習知技術的限制，本發明提供一種多視域背光件，包含：一光導件，被配置以引導光作為被引導的光；以及一微稜鏡多光束元件，鄰接該光導件之表面並且從該光導件之表面延伸，該微稜鏡多光束元件具有一輸入孔洞和一輸出孔洞，該輸入孔洞被配置以接收一部分被引導的光，該輸出孔洞被配置以發射複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個主要角度方向，對應一多視域顯示器之複數個視域方向，其中，該微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，該微稜鏡具有一斜向側壁，被配置以反射該接收的一部分被引導的光，並且提供該複數條方向性光束，該微稜鏡多光束元件之尺寸相當於該多視域顯示器中的一多視域像素之一子像素之尺寸。
較佳地，該斜向側壁之傾斜角度被配置以控制該複數條方向性光束的發射圖案。
較佳地，該傾斜角度介於大約五十度與大約六十五度之間。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有一寬度和一長度，各該寬度和該長度小於或等於該微稜鏡多光束元件之尺寸。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭圓錐形形狀。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭角錐形形狀。
較佳地，該微稜鏡多光束元件包含複數個微稜鏡，該複數個微稜鏡中的微稜鏡之密度被配置以在該微稜鏡多光束元件之該輸出孔洞處確定該複數條方向性光束之相對發射密度。
較佳地，該等微稜鏡之該密度係位在該光導件上的該微稜鏡多光束元件之位置之一函數。
較佳地，該微稜鏡多光束元件包含該光導之材料。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡之該斜向側壁包含一反射材料層。
較佳地，所述的多視域背光件進一步包含一光源，光學地耦合至該光導件之一輸入處，該光源被配置以提供光以被引導作為該被引導的光。
較佳地，該光源提供的光具有非零傳播角度、以及根據一預定準直因子被準直之其中之一或二者。
另外，為實現上述目的，本發明還提供包括如上述之多視域背光件的一種多視域顯示器，該多視域顯示器進一步包含一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的複數條方向性光束，該光閥陣列之一光閥對應在該多視域像素中的該子像素，該光閥陣列中的一組光閥對應該多視域顯示器之該多視域像素。
此外，為實現上述目的，本發明更提供一種多視域顯示器，包含：一多視域像素陣列，被配置以提供該多視域顯示器之複數個不同的視域，該多視域像素包含複數個光閥，被配置以調變複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個不同的主要角度方向，對應該複數個不同的視域之不同的視域之複數個視域方向；一光導件，被配置以引導光作為被引導的光；以及一微稜鏡多光束元件陣列，從該光導件之表面延伸，該微稜鏡多光束元件陣列中的一微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，被配置以接收一部分該被引導的光並且具有一斜向側壁，該斜向側壁被配置以反射該接收的一部分被引導的光，藉以在該微稜鏡多光束元件之一輸出孔洞處提供該複數條方向性光束。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之尺寸介於該複數個光閥之該光閥之尺寸之一半與二倍之間。
較佳地，該微稜鏡多光束元件陣列中的該微稜鏡多光束元件包含複數個微稜鏡，各該微稜鏡多光束元件中的該等微稜鏡之數量係為沿著該光導件的長度之一函數，藉以減少沿著該光導件之長度的該等方向性光束之亮度變化。
較佳地，所述的多視域顯示器進一步包含一光源，光學地耦合至該光導件之一輸入處，或者進一步包含複數個光源，光學地耦合至該光導件之複數個輸入處，該光源或該等光源被配置以提供光以被引導作為該被引導的光。
另外，為實現上述目的，本發明尚提供一種多視域顯示器之操作方法，包含：沿著一光導件之一長度引導光作為被引導的光；以及使用複數個微稜鏡多光束元件從該光導件耦合出一部分該被引導的光，該複數個微稜鏡多光束元件從該光導件之表面延伸，該耦合出的一部分被引導的光藉由該複數個微稜鏡多光束元件中的該微稜鏡多光束元件被發射出去作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個互相不同的主要角度方向，對應該多視域顯示器之複數個不同的視域之複數個視域方向， 其中，該微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，具有一斜向側壁。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之尺寸相當於該多視域顯示器之一光閥之尺寸。
較佳地，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭圓錐形形狀和截頭角錐形形狀之其中之一。
較佳地，使用複數個光閥調變該複數條方向性光束中的複數條方向性光束，該複數個光閥被配置為該多視域顯示器之一多視域像素。
根據在此描述的原理的示例和實施例提供一種微稜鏡多光束元件（microprism multibeam element）和使用所述微稜鏡多光束元件的多視域背光件（multiview backlight），所述多視域背光件應用於多視域或三維（3D）顯示器。具體而言，與在此所描述的原理一致的實施例提供一種利用微稜鏡多光束元件的多視域背光件，所述微稜鏡多光束元件被配置以提供具有複數個彼此不同的主要角度方向的複數條方向性光束。舉例而言，複數條方向性光束可具有對應多視域顯示器之複數個視域方向的複數個方向。另外，複數個微稜鏡多光束元件的每一個包含一或多個微稜鏡，包括具有傾斜角度的斜向側壁。根據各種實施例，複數個微稜鏡多光束元件藉由接收從多視域背光件之光導件耦合出的光以及在斜向側壁之內部表面處反射所述接收的耦合出的光來提供複數條方向性光束。在此所描述的多視域顯示器之使用包括但不限於行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦、行動電腦（例如，筆記型電腦）、個人電腦和電腦監視器、車用顯示器中控臺、相機/攝影機顯示器、以及各種其他行動或基本上非行動的顯示應用和裝置。再者，利用微稜鏡多光束元件可提供卓越的角度色彩均勻性（angular color uniformity）。
根據各種實施例，複數個微稜鏡多光束元件從多視域背光件之光導件之頂部表面或發射表面突出或延伸。此外，根據一些實施例，光導件之材料與微稜鏡多光束元件之材料在微稜鏡多光束元件與光導件之間的接觸點處可以是連接的。另外，根據各種實施例，微稜鏡多光束元件可提供光束部分準直，或者至少修飾光束之發射圖案，包括方向性光束之主要角度方向。此外，微稜鏡多光束元件中的微稜鏡數量可沿著光導件之長度，或等同地沿著多視域背光件，藉以調變光束之亮度變化，作為所述長度之函數。
在本文中，「多視域顯示器（multiview display）」係定義為電子顯示器或顯示器系統，其被配置以在不同的視域方向（view directions）上提供多視域影像之不同的視域（views）。圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器10的透視圖。如圖1A所示，多視域顯示器10包括螢幕12以顯示要觀看的多視域影像。例如，螢幕12可以是電話的螢幕（例如，行動電話、智慧型手機等等）、平板型電腦、筆記型電腦、電腦監視器或桌上型電腦、相機/攝影機顯示器、或基本上任何其他裝置之電子顯示器。多視域顯示器10在相對於螢幕12的不同視域方向16上提供多視域影像的不同視域14。視域方向16被顯示為從螢幕12在各種不同的主要角度方向上延伸的箭頭，不同的視域14在箭頭終點（亦即，表示視域方向16）處被顯示為陰影多邊形框框。圖中僅顯示了四個視域14和四個視域方向16，其係作為示例而非限制。要注意的是，儘管在圖1A中將不同的視域14顯示為位於螢幕上方，但是當在多視域顯示器10上顯示多視域影像時，視域14實際上出現在螢幕12上或其鄰近處。將視域14表示在螢幕12之上僅僅是為了繪示上的簡明，並且旨在表示從對應於一特定視域14的視域方向16中的其中之一各觀看多視域顯示器10。
按照在此所定義的，視域方向或等同地具有與多視域顯示器的視域方向相對應的方向的光束通常具有由角度分量{q, f}給定的主要角度方向。角度分量q在這裡被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量f被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據定義，仰角q是垂直平面中的角度（例如，垂直於多視域顯示器的平面），而方位角f是水平面內的角度（例如，平行於多視域顯示器平面）。
圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有與多視域顯示器的視域方向（例如，圖1A中的視域方向16）相對應的特定主要角度方向或者單純的「方向」的光束20的角度分量{q, f}的示意圖。此外，根據本文的定義，光束20從特定點被發射或發出。也就是說，根據定義，光束20具有與多視域顯示器內的特定起始點相關聯的中心射線。圖1B還顯示了原點O的光束（或視域方向）點。
此外，在術語「多視域影像」和「多視域顯示器」中使用的「多視域（multiview）」一詞被定義為在複數個視域之中的視域之間表示不同視角或包括角度差異的複數個視域。另外，按照本文定義，本文中術語「多視域」明確地包括多於兩個不同視域（亦即，最少三個視域並且通常多於三個視域）。如此，這裡採用的「多視域顯示器」明確地與僅包括表示景象或影像的兩個不同視域的立體顯示器區隔開。然而要注意的是，雖然多視域影像和多視域顯示器可以包括多於兩個視域，但是根據本文的定義，每次可以透過僅選擇多視域中的兩個視域來（例如，在多視域顯示器上）查看多視域影像作為立體影像對（例如，每隻眼睛一個視域）。
「多視域像素（multiview pixel）」在本文中被定義為多視域顯示器的相似的複數個不同視域中的每一個中表示複數個「視域」像素的一組子像素。具體地，多視域像素可以具有對應或表示在多視域影像的每個不同視域中的視域像素的個別視域像素。此外，根據本文的定義，多視域像素的視域像素是所謂的「方向性（directional）像素」，因為每個視域像素與不同視域中相應的一個的預定視域方向相關聯。此外，根據各種示例和實施例，多視域像素之子像素所表示的不同視域像素可以在每個不同視域中具有等同的或至少基本相似的位置或坐標。例如，第一多視域像素可以具有對應位於多視域影像的每個不同視域中的{x1 , y1 }處的視域像素的個別子像素，然而第二多視域像素可以具有對應位於每個不同視域中的{x2 , y2 }處的視域像素的個別子像素等等。
在一些實施例中，一多視域像素中的複數個子像素的數量可等於該多視域顯示器的複數個視域的數量。舉例而言，該多視域像素可提供六十四（64）個子像素，64個子像素係關聯於具有64個不同視域的一多視域顯示器。在另一例子中，該多視域顯示器可提供一八乘以四的複數個視域的陣列（ 亦即，32個視域），而且該多視域像素可包括32個子像素（亦即，為每一個視域提供一個）。此外，舉例而言，不同子像素的每一個可包括一關聯方向（例如，光束主要角度方向），該關聯方向對應相應於該64個不同視域的該等視域方向中的不同的一個。此外，根據一些實施例，該多視域顯示器的複數個多視域像素的數量基本上可同等於該多視域顯示器的該等視域中的複數個「視域」像素的數量。例如，如果一視域包括640乘以480的視域像素（ 即，640 x 480的視域解析度），則該多視域顯示器可具有三十萬七千二百（ 307,200）個多視域像素。在另一例子中，當該等視域包括100乘以100個像素，則該多視域顯示器可包括總數為一萬（亦即，100 x 100 = 10,000）的多視域像素。
本文中，「光導件」被定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體而言，光導件可以包括在光導件的工作波長處為基本上透明的芯。在各種示例中，術語「光導件」通常是指採用全內反射而在光導件的介電材料與圍繞該光導件的材料或介質之間的介面處引導光的介電光波導件。根據定義，全內反射的條件是光導件的折射率大於與光導材料的表面鄰接的周圍介質的折射率。在一些實施例中，光導件可以包括除了上述折射率差之外的或替代上述折射率差的塗層，以進一步促進全內反射。例如，塗層可以是反射塗層。光導件可以是幾個光導件中的任何一個，包括但不限於平板或板片光導件和條狀光導件中的一個或兩個。
此外，在本文中，術語「板」在應用於光導件時與「板光導件」一樣被定義為分段的或微分地平面的層或片，其有時被稱為「板片」光導件。具體地，板光導件被定義為光導件，該光導件被構造成在由光導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，根據本文的定義，頂部表面和底部表面都是彼此分離的，並且可以至少在微分的意義上基本上相互平行。也就是說，在板光導件的任何微分地小的部分內，頂面和底面基本平行或共平面。
在一些實施例中，板光導件可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），因此板光導件是平面光導件。在其他實施例中，板光導件可以在一個或兩個正交維度上彎曲。例如，板光導件可以以單個維度彎曲以形成圓柱形板光導件。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑以確保在板光導件內保持全內反射以引導光。
根據本文的定義，「多光束元件（multibeam element）」是產生包括複數條方向性光束的光的背光件或顯示器的結構或元件。「微稜鏡多光束元件」在本文中接著被定義為包含一或多個微稜鏡的多光束元件，所述一或多個微稜鏡具有斜向側壁，其內部表面被配置以反射光。特別地，根據本文中的定義，微稜鏡多光束元件被配置以在輸入光孔處或經由輸入光孔接收光，並且提供複數條方向性光束，所述複數條方向性光束包含在輸出光孔處由微稜鏡多光束元件之微稜鏡反射的光。在各種實施例中，光反射可藉由在微稜鏡之內部表面處的全內反射提供。在一些實施例中，斜向側壁可包含反射層或反射材料（例如，側壁之外部表面上的反射材料層）。所述反射層可被配置以提供或增加在微稜鏡之內部表面處的反射。
在各種實施例中，微稜鏡多光束元件光學地耦合或光學地連接至背光件之光導件。另外，微稜鏡多光束元件可藉由耦合出一部分由光導件引導的光而接收光。根據在本文中所定義的，由微稜鏡多光束元件利用在微稜鏡中的接收的一部分被引導的光之反射而製造出複數條光束中的光束具有複數個彼此不同的主要角度方向。如此，所述光束在此被稱為「方向性（directional）」光束。具體而言，根據定義，複數條方向性光束之一方向性光束具有預定的主要角度方向，不同於所述複數條方向性光束之另一方向性光束之方向。
根據一些實施例，複數條方向性光束可以表示為光場。例如，複數條方向性光束可以被限制在基本上圓錐形的空間區域中，或者具有包括在複數條光束中的光束的不同主要角度方向的預定角展度。如此，組合的光束（亦即，複數條方向性條光束）的預定角展度可以表示光場。
根據各種實施例，複數條方向性光束中的各種方向性光束的不同主要角度方向由包括但不限於微稜鏡多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、面積等等之其中之一或多個）（諸如微稜鏡多光束元件之輸出孔洞或構成微稜鏡多光束元件的複數個微稜鏡之聚集尺寸）的特性確定。在一些實施例中，根據本文的定義，微稜鏡多光束元件可以被認為是「延伸點光源」，亦即橫跨微稜鏡多光束元件的範圍而分布的複數個點光源。此外，由微稜鏡多光束元件產生的方向性光束可具有由角分量給定的主要角度方向{q, f}，如本文所定義，並且如上文關於圖1B所述的。
在本文中，「準直器」被定義為基本上任何被配置以準直光的光學裝置或設備。舉例而言，準直器可以包括但不限於準直鏡或反射器、準直透鏡、繞射光柵、錐形光導件、以及其各種組合。在一些實施例中，包含準直反射器的準直器可具有以拋物線曲線或形狀為特徵的反射表面。在另一示例中，準直反射器可包含塑形的拋物線反射器。「塑形的拋物線」用以表示塑形的拋物線反射器之彎曲的反射表面以確定的方式偏離「真實的」拋物線曲線以達到預定的反射特性（例如，準直程度）。同樣地，準直透鏡可包含球面塑形的表面（例如，雙凸球面透鏡）。
在一些實施例中，準直器可為連續的反射器或連續的透鏡（例如，具有基本上平滑的、連續的表面的反射器或透鏡）。在其他實施例中，準直反射器或準直透鏡可包含基本上非連續的表面，例如但不限於提供光準直的菲涅爾反射器或菲涅爾透鏡。根據各種實施例，由準直器提供的準直數量可以從一個實施例到另一個實施例以預定程度或數量變化。此外，準直器可以被配置以在兩個正交方向（例如，垂直方向和水平方向）中的一個或兩個方向上提供準直。也就是說，根據一些實施例，準直器可以在提供光準直的兩個正交方向中的一個或兩個方向上包括形狀或類似的準直特性。
在本文中，「準直因子」被定義為光被準直的程度。具體而言，準直因子定義準直光束內的光線的角展度（angular spread）。舉例而言 ，準直因子s可以指定準直光束中的大部分光線在特定的角展度內（例如，關於準直光束的中心或主要角度方向的+/-s度）。根據一些示例，準直光束的光線可以具有角度方面的高斯分布，並且角展度可以是由準直光束之峰值強度之一半所確定的角度。
在本文中，「光源」被定義為發出光的源頭（例如，被配置以產生和發射光的光學發射器）。例如，光源可以包括光學發射器，例如，發光二極體（LED），其在被啟動或開啟時發光。特別地，在本文中，光源可以基本上是任何光源，或者基本上包括任何光學發射器，包括但不限於發光二極體（LED）、雷射、有機發光二極體（OLED）、聚合物發光二極體、電漿型的光學發射器，螢光燈、白熾燈、以及實際上任何其他光源。由光源產生的光可以具有顏色（亦即，可以包括特定波長的光），或者可以是波長範圍（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。例如，光源可以包括一組或一群光學發射器，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同波長的光，該顏色或等同波長不同於由該組或群的至少一個其它光學發射器產生的光所具有的一顏色或一波長。例如，不同的顏色可以包括例如原色（例如，紅色、綠色、藍色）。
在本文中，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或複數個」。舉例而言，「一微稜鏡多光束元件」是指一個或複數個微稜鏡多光束元件，因此，「該微稜鏡多光束元件」在本文中是指「該（等）微稜鏡多光束元件」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」並不意味著在作為限制。除非另有明確說明，在本文中，術語「約」在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備之公差範圍內，或者可以表示加減10%、或加減5%、或加減1%。此外，本文使用的術語「基本上」是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51%至約100%的範圍內的數量。而且，這裡的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。
根據在此所描述的原理之一些實施例，提供一種多視域背光件。圖2A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件100的橫截面圖。圖2B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件100的平面圖。圖2C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件100的透視圖。圖2C之透視圖以部分切除之方式繪示僅旨在有助於本文中的討論。
圖2A~2C中繪示的多視域背光件100被配置以提供複數條方向性光束102，複數條方向性光束102具有互相不同的主要角度方向。具體而言，根據各種實施例，提供的複數條方向性光束102在對應多視域顯示器之分別的視域方向的不同的主要角度方向上被引導離開多視域背光件100。在一些實施例中，方向性光束102可被調變（例如，使用光閥，如下所述）以助於具有多視域或3D內容（例如，像是多視域或3D影像）的資訊之顯示。
如圖2A~2C所示，多視域背光件100包含光導件110。根據一些實施例，光導件110可為板光導件110。光導件110被配置以沿著光導件110之長度引導光作為被引導的光104。舉例而言，光導件110可包括介電材料，被配置為光波導件。所述介電材料可具有第一折射率，大於圍繞所述介電光波導件的材料之第二折射率。舉例而言，根據一或多個多視域背光件100之引導模式，折射率之差異被配置以助於被引導的光104之全內反射。
在一些實施例中，多視域背光件100可為板片（slab）或平板光波導件（plate optical waveguide），包含延伸的、基本上平面的光學透明、介電材料之片材。所述基本上平面的介電材料之片材被配置以使用全內反射引導光。根據各種示例，光導件110之光學透明材料可包括或由任一各種介電材料製成，包括但不限於各種種類的玻璃（例如，矽石酸鹽玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃等等）和基本上光學透明塑膠或聚合體（例如，聚甲基丙烯酸甲酯、壓克力玻璃、聚碳酸酯等等）中的一或多個。在一些實施例中，光導件110可進一步在光導件110之表面（頂部表面和底部表面之其中之一或二者）之至少一部分上包括電鍍層（圖中未示）。根據一些示例，電鍍層可進一步促進全內反射。
另外，根據一些實施例，光導件110被配置以在光導件110之第一表面110’（例如，頂部（前）表面或側邊）與第二表面110”（例如，底部（後）表面或側邊）之間的非零傳播角度上根據全反內射原理引導著被引導的光104。具體而言，被引導的光104藉由在非零傳播角度上在光導件110之第一表面110’與第二表面110”之間反射或「反彈」來傳播。
在一些實施例中，光導件110可以被配置以「回收再利用（recycle）」被引導的光104。具體而言，沿著光導件長度被引導的該被引導的光104可以被重定向回到沿著不同於傳播方向103的另一個傳播方向103’上的該長度。舉例而言，光導件110可以在與鄰接光源的輸入端相對的光導件110之端部處包括反射器（圖中未示）。反射器可以被配置以將被引導的光104反射回輸入端作為回收再利用的被引導的光。舉例而言，以這種方式回收再利用的被引導的光104可以藉由使得導光可不止一次被用於下面所描述的微稜鏡多光束元件來增加多視域背光件100的亮度（例如，方向性光束102的強度）。
作為另一方案（例如，相反於回收再利用的被引導的光），可以透過將光以另一個傳播方向103’（例如，除了具有傳播方向103的被引導的光104之外）引入到光導件110中來提供在另一個傳播方向103’上傳播的被引導的光104。在圖2A中，指示回收再利用的被引導的光的傳播方向103’（例如，指向負x方向）的粗體箭頭顯示了回收再利用的被引導的光在光導件110內的大致傳播方向。
如圖2A~2C所示，多視域背光件100還包括鄰接光導件110之表面並且從光導件110之表面延伸的微稜鏡多光束元件120。具體而言，圖2A~2C繪示複數個微稜鏡多光束元件120，沿著光導件長度互相隔開。複數個微稜鏡多光束元件120透過有限空間彼此分開，並且沿著光導件長度代表各個不同的元件。也就是說，根據本文的定義，複數個微稜鏡多光束元件120根據有限（亦即，非零）元件間（inter-element）距離（例如，有限的中心到中心（center-to-center）的距離）而彼此間隔開。此外，根據一些實施例，複數個微稜鏡多光束元件120通常不相交、重疊、或以其他方式彼此接觸。如此，複數個微稜鏡多光束元件120中的每個微稜鏡多光束元件120通常是不同的並且與複數個微稜鏡多光束元件120中的其他複數個元件分開。
根據一些實施例，複數個微稜鏡多光束元件120可以以一維（1D）陣列或二維（2D）陣列排列。舉例而言，複數個微稜鏡多光束元件120可以被布置為線性1D陣列。在另一個示例中，複數個微稜鏡多光束元件120可以被布置為矩形2D陣列或圓形2D陣列。另外，在一些示例中，陣列（亦即，1D或2D陣列）可以是規則的或均勻的陣列。具體而言，微稜鏡多光束元件120之間的元件間距離（例如，中心到中心（center-to-center）的距離或間隔）可以在整個陣列上基本一致或恆定。在其他示例中，微稜鏡多光束元件120之間的元件間（inter-element）距離可以在整個陣列上和沿著光導件110的長度中之其中之一或二者改變。
根據各種實施例以及根據定義，複數個微稜鏡多光束元件中的微稜鏡多光束元件120包含具有斜向側壁的微稜鏡。在一些實施例中，微稜鏡多光束元件120可包括單一微稜鏡，然而在其他實施例中，微稜鏡多光束元件120可包括複數個微稜鏡。具有一或多個微稜鏡的微稜鏡多光束元件120被配置以耦合出或更通常地接收一部分被引導的光104。具體而言，一部分被引導的光104可在微稜鏡多光束元件120與光導件110之間的光學連接處被抽取出或耦合出。在所述光學連接處的一部分微稜鏡多光束元件120可被稱為微稜鏡多光束元件120之輸入處或輸入孔洞（input aperture）。從而，抽取出的或耦合出的部分被引導的光104可在或經由輸入處或輸入孔洞處被微稜鏡多光束元件120接收。隨後，在微稜鏡多光束元件120之輸出處或輸出孔洞（output aperture）處提供複數條方向性光束102。
另外，複數條方向性光束102係藉由在或從微稜鏡多光束元件120之內部表面處，或更精確地，微稜鏡多光束元件120之微稜鏡之斜向側壁之內部表面處反射接收的部分被引導的光104來被提供。圖2A和2C將方向性光束102顯示為複數個發散的箭頭，其被描繪為被引導離開光導件110之第一（頂部或前部）表面110’。另外，複數條方向性光束102被繪示為從微稜鏡多光束元件120在其輸出孔洞處被發射出去。
根據各種實施例，微稜鏡多光束元件120的尺寸相當於在多視域顯示器之多視域像素106中的子像素106’（或等同地光閥）的尺寸。此配置可提供在多視域顯示器中使用的各種方向性光束102之最佳化或接近最佳化的光束寬度或光束重疊性。多視域像素106與多視域背光件100一起被繪示在圖2A~2C中係為了便於討論。
本文中，「尺寸」可以以各種方式中的任何一種來定義，包括但不限於長度、寬度、或面積。舉例而言，子像素106’的尺寸可以是其長度，而且微稜鏡多光束元件120之相當尺寸也可以是微稜鏡多光束元件120之長度（諸如微稜鏡多光束元件120之輸出孔洞之尺寸或其複數個微稜鏡之總長度）。在另一個示例中，尺寸可以指面積，使得微稜鏡多光束元件120的面積（諸如微稜鏡多光束元件120之輸出孔洞之面積或其複數個微稜鏡之總面積）可相當於子像素106’之面積。
在一些實施例中，微稜鏡多光束元件120之尺寸與子像素之尺寸相當，使得微稜鏡多光束元件之尺寸介於子像素之尺寸之大約百分之五十（50%）和大約百分之二百（200%）之間。舉例而言，如果微稜鏡多光束元件之尺寸（或等同地輸出孔洞尺寸）被表示為「s」並且子像素之尺寸被表示為「S」（例如，如圖2A所示），則微稜鏡多光束元件之尺寸s可以由等式（1）表示如下：（1） 在其它示例中，微稜鏡多光束元件之尺寸大於子像素之尺寸之大約百分之六十（60%），或大於子像素之尺寸之大約百分之七十（70%），或大於子像素之尺寸之大約百分之八十（80%），或大於子像素之尺寸之大約百分之九十（90%）；而且微稜鏡多光束元件小於子像素之尺寸的大約百分之一百八十（180%），或小於子像素之尺寸之大約百分之一百六十（160%），或小於子像素之尺寸之大約百分之一百四十（140%），或小於子像素之尺寸之大約百分之一百二十（120%）。例如，根據「相當尺寸」，微稜鏡多光束元件之尺寸可以介於子像素之尺寸之大約百分之七十五（75%）與大約百分之一百五十（150%）之間。在另一個示例中，微稜鏡多光束元件120之尺寸可以與子像素106’之尺寸相當，其中微稜鏡多光束元件之尺寸係在子像素之尺寸之大約百分之一百二十五（125%）與大約百分之八十五（85%）之間。根據一些實施例，可以選擇微稜鏡多光束元件120和子像素106’之相當尺寸以減小或者在一些示例中最小化多視域顯示器的視域之間的暗區，同時減小或在一些示例中最小化多視域顯示器之視域之間的重疊情況。
如圖2A~2C進一步繪示光閥108陣列，光閥108陣列被配置以調變複數條方向性光束中的方向性光束102。舉例而言，光閥108陣列可以是使用多視域背光件100的多視域顯示器之一部分，並且與多視域背光件100被繪示在圖2A~2C中以便於在本文中討論。在圖2C中，光閥108陣列被部分切除以允許光導件110和光閥陣列下面的微稜鏡多光束元件120可被看見。
如圖2A~2C所示，具有不同主要角度方向的方向性光束102其中不同的方向性光束102被配置為穿過在光閥陣列中的光閥108其中的不同光閥108，並且可被所述不同的光閥108調變。另外，如圖所示，光閥陣列中的光閥108對應於子像素106’，然而一組光閥108對應於多視域顯示器的多視域像素106。具體而言，光閥陣列中的不同組光閥108被配置以接收和調變來自不同的微稜鏡多光束元件120的方向性光束102。也就是說，如圖所示，對於每個微稜鏡多光束元件120存在有獨一無二的一組光閥108。在各種實施例中，可以採用多種不同類型的光閥中的任何一種作為光閥陣列的光閥108，包括但不限於液晶光閥、電泳光閥、和基於或採用電潤濕的光閥中的一個或多個。
如圖2A所示，第一光閥組108a被配置以接收和調變來自第一微稜鏡多光束元件120a的方向性光束102，然而第二光閥組108b被配置以接收並調變來自第二微稜鏡多光束元件120b的方向性光束102。因此，光閥陣列中的每個光閥組（例如，第一和第二光閥組108a、108b）分別對應於不同的多視域像素106。其中，光閥組中的單個光閥108對應於相應的多視域像素106之子像素106’，如圖2A所示。
要注意的是，在圖2A中，子像素106’的尺寸可以對應於光閥陣列中的光閥108的尺寸（例如，寬度）。在其他示例中，子像素的尺寸可以被定義為光閥陣列中的鄰接的光閥108之間的距離（例如，中心到中心的距離）。舉例而言，光閥108可以小於光閥陣列中的光閥108之間的中心到中心的距離。舉例而言，子像素的尺寸可以被定義為光閥108的尺寸或者與光閥108之間的中心到中心的距離相對應的尺寸。
在一些實施例中，複數個微稜鏡多光束元件120與對應的複數個多視域像素106（例如，複數組光閥108）之間的關係可以是一對一的關係。也就是說，可以有相同數量的多視域像素106和微稜鏡多光束元件120。圖2B透過示例明確地顯示了一對一關係，其中包括不同組的光閥108的每個多視域像素106被顯示為由一條虛線包圍。在其他實施例中（圖中未示），多視域像素106和微稜鏡多光束元件120的數量可以彼此不同。
在一些實施例中，複數條微稜鏡多光束元件的鄰接的一對微稜鏡多光束元件120之間的元件間距離（例如，中心到中心距離）可以等於在相應的鄰接的一對多視域像素106（例如，由光閥組表示）之間的像素間（inter-pixel）距離（例如，中心到中心距離）。舉例而言，如圖2A所示，第一微稜鏡多光束元件120a和第二微稜鏡多光束元件120b之間的中心到中心的距離d基本上等於第一光閥組108a和第二光閥組108b之間的中心到中心的距離D。在其它實施例中（圖中未示），複數對微稜鏡多光束元件120和對應的光閥組的相對的中心到中心的距離可以不同，例如，微稜鏡多光束元件120可以具有元件間間隔（亦即，中心到中心距離d），其大於或小於代表多視域像素106的光閥組之間的間隔（亦即，中心到中心距離D）。
此外（例如，如圖2A所示），根據一些實施例，每個多光束元件120被配置以向一個且僅一個多視域像素106提供方向性光束102。具體而言，如圖2A所示，對於多光束元件120中給定的一個，具有在多視域顯示器中的視域的主要角度方向的方向性光束102基本上被限制在單個對應的多視域像素106及其子像素106’，亦即對應於微稜鏡多光束元件120的單一組光閥108。如此，多視域背光件100之每個多光束元件120提供相應的一組方向性光束102，其具有在多視域顯示器之不同視域之其中之一中的主要角度方向（亦即，該組方向性光束102包含具有在不同視域方向之其中之一方向上的共同方向的光束）。
根據各種實施例和在此所定義的，多視域背光件100之微稜鏡多光束元件120裝設在或鄰接光導件110之第一或頂部表面110’。具體而言，根據本文中的定義，第一表面110’係光導件110之表面，亦是多視域背光件100之表面，其被配置以發射或提供方向性光束（例如，如圖所示以及上面所描述的）。在一些實施例中，微稜鏡多光束元件120接觸光導件110之頂部表面110’。另外，在一些實施例中，微稜鏡多光束元件120之材料，或更具體地，其微稜鏡之材料基本上類似光導件110之材料。舉例而言，微稜鏡可與光導件110為一體成型並包含光導件110之材料。舉例而言，微稜鏡可在光導件110之材料內形成或由光導件110之材料（例如，表面材料）來形成。在一些實施例中，微稜鏡可與光導件110被分別提供，隨後被設置為鄰接或附接至光導件110以接觸光導件110之頂部表面110’。舉例而言，在這些實施例中，微稜鏡多光束元件120之微稜鏡可包含光導件材料或者其他光學材料。
圖3係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有微稜鏡多光束元件120的多視域背光件100之一部分的橫截面圖。具體而言，圖3繪示有微稜鏡多光束元件120（或其微稜鏡），附接至多視域背光件100之光導件110之一部分處。複數條方向性光束中的方向性光束102被繪示為從微稜鏡多光束元件120之輸出孔洞122處射出。方向性光束102被繪示為藉由微稜鏡多光束元件120之斜向側壁之內部表面之反射而被提供。從斜向側壁之內部表面反射的光被配置以在輸入孔洞124處從光導件110進入微稜鏡多光束元件120。另外，如圖3所示，作為示例而非限制，微稜鏡多光束元件120與多視域背光件100之光導件110為一體成型。也就是說，如圖所示，光導件110之材料係連續的並橫越微稜鏡多光束元件120。根據一實施例，圖3亦繪示反射材料、反射塗佈、或反射層126，在斜向側壁之內部表面上。或者是，在其他實施例中，在斜向側壁之內部表面處的反射可藉由全內反射來被提供，而避免對反射層126的需求。要注意的是，縱使微稜鏡多光束元件120在圖3中被繪示為具有基本上筆直的斜向側壁的微稜鏡，然而可使用各種不同的側壁形狀。舉例而言，斜向側壁可包含彎曲的形狀。
此外，輸出孔洞122可具有任一各種不同的形狀，包括但不限於矩形形狀、圓形形狀、及三角形形狀。同樣地，根據各種實施例，微稜鏡多光束元件120之微稜鏡可具有相似或基本上類似截頭圓錐形、截頭角錐形、及其他各種多邊形結構的形狀。另外，根據各種實施例，輸出孔洞122之長寬比（例如，長度比寬度）通常小於大約三比一（亦即，長度小於三倍寬度）。具體而言，微稜鏡之寬度和長度通常小於或等於微稜鏡多光束元件之尺寸。
圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件120的透視圖。具體而言，繪示的微稜鏡多光束元件120包含具有截頭圓錐形形狀的微稜鏡。如圖所示，微稜鏡多光束元件120設置在或鄰接光導件110之表面，並且從光導件110之表面延伸。圖4B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件120的透視圖。如圖4B所示，微稜鏡多光束元件120包含具有截頭角錐形形狀的微稜鏡。舉例而言，圖4B所示的微稜鏡具有矩形截頭角錐形形狀。另外，在圖4B中，如圖所示，微稜鏡多光束元件120之截頭角錐形形狀的微稜鏡設置在或鄰接光導件110之表面。
除了從光導件110抽取一部分被引導的光104而且從光導件110提供方向性光束102之外，在一些實施例中，微稜鏡多光束元件120亦可被配置以調變或控制複數條方向性光束102之發射圖案。舉例而言，微稜鏡多光束元件120可用於至少部分地準直方向性光束102。此外，微稜鏡之特定形狀以及微稜鏡多光束元件120之微稜鏡之斜向側壁之預定傾斜角度可被配置以控制發射圖案之形狀或範圍。
圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有微稜鏡多光束元件120的多視域背光件100之一部分的側視圖。具體而言，圖5A繪示有微稜鏡多光束元件120，或等同地其微稜鏡，其具有斜向側壁，斜向側壁具有傾斜角度g。舉例而言，傾斜角度可被具體指明相對於光導件110之表面平面。改變傾斜角度g有利於控制微稜鏡多光束元件120之發射圖案。具體而言，根據各種實施例，發射圖案可以是斜向側壁之傾斜角度之函數。在一些實施例中，傾斜角度可在大約三十度（30°）至大約八十度（80°）的範圍內。舉例而言，可採用介於大約五十度（50°）與大約六十五度（65°）之間的傾斜角度g。在本文中，傾斜角度可被定義為相對於光導件110之表面平面的斜向側壁之角度。
圖5B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的橢圓形狀的發射圖案140的示意圖。舉例而言，橢圓形狀的發射圖案140可由大約六十度（60°）的傾斜角度g造成。圖5C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例說明在一示例中的分叉的發射圖案140的示意圖。如圖所示，圖5C所示的分叉的發射圖案140可包括第一部分142和第二部分144。舉例而言，圖5C之分叉的發射圖案140可由大約五十度（50°）的傾斜角度g造成。在圖5B~5C中繪示的示例中，對稱的照明可被採用以達成所繪示的發射圖案140。舉例而言，如圖2A所示的在傳播方向103和其他傳播方向103’傳播的光導件110中的被引導的光104可提供對稱的照明。
而在其他的實施例中（圖中未示），對於在微稜鏡周圍不同的位置，微稜鏡之側壁之傾斜角度不同。舉例而言，在微稜鏡之第一側的側壁之傾斜角度可不同於在微稜鏡之第二（例如，對面）側的側壁之傾斜角度。在另一實施例中，微稜鏡之側壁之傾斜角度在微稜鏡周圍複數個不同的位置可變化或不同。根據各種實施例，在微稜鏡之斜向側壁之不同部分的不同的傾斜角度可被使用以提供各種非對稱或特定應用的發射圖案。
根據一些實施例，如上所述，多視域背光件100之微稜鏡多光束元件120可具有複數個微稜鏡。另外，在一些實施例中，在複數個微稜鏡中的微稜鏡之密度可被配置以確定在微稜鏡多光束元件120之輸出孔洞處由微稜鏡多光束元件120發射或提供的複數條方向性光束102之相對亮度或發射強度。根據一些實施例，相對亮度可反映微稜鏡多光束元件120之耦合效率。
在一些實施例中，微稜鏡之密度係在光導件110上的微稜鏡多光束元件120之位置之函數，例如，與多視域背光件100之邊緣或光源的距離。舉例而言，微稜鏡密度可用於沿著光導件110之長度維持亮度均勻性，作為與光源的距離之函數。具體而言，作為示例，微稜鏡密度的增加（亦即，在微稜鏡多光束元件120中有更多微稜鏡）可供由微稜鏡多光束元件120發射的複數條方向性光束102之相對亮度之附隨的增加。在另一方面，舉例而言，微稜鏡密度的減少（亦即，在微稜鏡多光束元件120中有較少微稜鏡）可產生相對亮度之減少。使用微稜鏡密度控制相對亮度可用於補償作為在遠離光源的方向上沿著光導件110的距離之函數的有效的被引導的光104之減少。結果，舉例而言，相對亮度控制可被配置以從微稜鏡多光束元件120之對應的群組提供複數條方向性光束之均勻亮度。
圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的數個微稜鏡多光束元件120的平面圖。如圖6A所示，各微稜鏡多光束元件120（以虛線畫出其輪廓）包含複數個微稜鏡150，其被裝設在光導件110上。另外，如圖所示，微稜鏡150之密度如沿著光導件110之長度的距離L之函數作改變。舉例而言，所述距離L可為與光源的距離。舉例而言，所述增加的密度可補償在光導件110中的有效的被引導的光104之普遍減少，所述在光導件110中的有效的被引導的光104係與光源的距離L之函數。此外，根據一些實施例，在微稜鏡多光束元件120之中和之間的各種微稜鏡150之形狀和其形狀（圖中未示）可改變。
圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件120之掃描電子顯微鏡（SEM）的影像。SEM影像中的微稜鏡多光束元件120包括在長方形矩陣（例如，五乘五矩陣）中的複數個微稜鏡。舉例而言，如圖所示，圖6B中的微稜鏡多光束元件和微稜鏡可代表在圖6A中所繪示的微稜鏡多光束元件120和相關的微稜鏡，例如，最右邊的微稜鏡多光束元件120。
再次參考圖2A和2C，再次參考圖2A，多視域背光件100可進一步包含光源130。根據各種實施例，光源130被配置以提供在光導件110內要被引導的光。具體而言，光源130可被裝設於鄰接光導件110之進入表面或端（輸入端）。在各種實施例中，光源130可基本上包含任何光源（例如，光學發射器），包括但不限於發光二極體（LEDs）或雷射（例如，雷射二極體）。在一些實施例中，光源130可以包括被配置以產生具有由特定顏色表示的窄頻帶光譜的基本上單色的光的光學發射器。具體而言，單色光的顏色可以是特定顏色空間或顏色模型（例如，紅-綠-藍（RGB）顏色模型）的原色。在其他示例中，光源130可以是被配置以提供基本上寬頻帶或多色光的基本上寬頻帶的光源。舉例而言，光源130可以提供白光。在一些實施例中，光源130可以包括被配置以提供不同顏色的光的複數個不同的光學發射器。不同的光學發射器可以被配置以提供具有與不同顏色的光中的每一個相對應的被引導的光之不同的、顏色特定的、非零傳播角度的光。
在一些實施例中，光源130可以進一步包括準直器。舉例而言，準直器可被配置以促進進入光導件110內的有效的光耦合。準直器可以被配置以從光源130的一個或複數個光學發射器接收基本上未經準直的光。準直器還被配置以將基本未經準直的光轉換為準直的光。具體而言，根據一些實施例，準直器可以提供具有非零傳播角度並且根據預定的準直因子s被準直的準直光。如上所述，準直器進一步被配置以將準直的光束傳播至光導件110以傳播作為被引導的光104。然而，微稜鏡多光束元件120並不需要使用準直的光。所以，在一些實施例中，光源130提供基本上非準直的光。
根據在此所描述的原理之一些實施例，提供有一種多視域顯示器。多視域顯示器被配置以發射調變的方向性的光作為多視域顯示器之像素。另外，發射的調變的方向性光束可優先地被定向而朝向多視域顯示器之複數個視域方向。在一些示例中，多視域顯示器被配置以提供或「顯示」3D或多視域影像。根據各種示例，不同的調變的、不同地定向的光束可對應在與多視域影像有關的不同的「視域」之個別的視域像素。舉例而言，不同的視域可提供由多視域顯示器顯示的多視域影像中的資訊之「免戴眼鏡的」（例如，自動立體的）表現。
圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器200的方塊圖。根據各種實施例，多視域顯示器200被配置以根據在不同視域方向上的不同視域來顯示多視域影像。具體而言，由多視域顯示器200發射的調變的方向性光束202被使用以顯示多視域影像並且可對應不同視域之像素（例如，視域像素）。在圖7中，調變的方向性光束202被繪示為從多視域像素210放射的箭頭。作為示例但非限制，虛線被用於發射的、調變的方向性光束之箭頭以強調其調變。
圖7所示的多視域顯示器200包含多視域像素210陣列。多視域像素210陣列中的多視域像素210提供多視域顯示器200之複數個不同視域。根據各種實施例，多視域像素210陣列中的多視域像素210包含複數個子像素，其被配置以調變複數條方向性光束204，並且製造發射的調變的方向性光束202。在一些實施例中，如上面相對於多視域背光件100所描述的，多視域像素210基本上類似光閥108陣列中的一組光閥108。具體而言，多視域像素210之子像素可基本上類似上述的光閥108。也就是說，多視域顯示器200之多視域像素210可包含一組光閥（例如，一組光閥108），而且多視域像素210之子像素可包含一組光閥中的單一光閥（例如，單一光閥108）。
根據各種實施例，圖7所示的多視域顯示器200進一步包含微稜鏡多光束元件220陣列。所述陣列中的微稜鏡多光束元件220的每一個被配置以提供複數條方向性光束204至對應的多視域像素210。複數條方向性光束204中的方向性光束204具有彼此不同的主要角度方向。具體而言，方向性光束204之不同的主要角度方向對應多視域顯示器200之不同的視域之不同的視域方向。
根據各種實施例，微稜鏡多光束元件陣列中的微稜鏡多光束元件220之尺寸係相當於複數個子像素中的子像素之尺寸。舉例而言，在一些實施例中，微稜鏡多光束元件220之尺寸可大於一半子像素尺寸並且小於二倍子像素尺寸。另外，根據一些實施例中，微稜鏡多光束元件陣列中的微稜鏡多光束元件220之間的元件間距離可對應多視域像素陣列中的多視域像素210之間的像素間距離。舉例而言，微稜鏡多光束元件220之間的元件間距離可等於多視域像素210之間的像素間距離。在一些示例中，微稜鏡多光束元件220之間的元件間距離與多視域像素210之間的像素間距離可被定義為中心至中心的距離或者為間距或距離之等效測量尺寸。
另外，多視域像素陣列中的多視域像素210與微稜鏡多光束元件陣列中的微稜鏡多光束元件220之間可有一對一對應關係。具體而言，在一些實施例中，微稜鏡多光束元件220之間的元件間距離（例如，中心至中心）可基本上等於多視域像素210之間的像素間距離（例如，中心至中心）。如此，多視域像素210中的各子像素可被配置以調變由對應的微稜鏡多光束元件220所提供的複數條方向性光束204中的不同的一條。另外，根據各種實施例，多視域像素210可被配置以接收並調變來自一個且唯一的微稜鏡多光束元件220的方向性光束204。
在一些實施例中，微稜鏡多光束元件陣列中的微稜鏡多光束元件220可基本上類似上述的多視域背光件100之微稜鏡多光束元件120。舉例而言，微稜鏡多光束元件220可包含一或多個微稜鏡。
多視域顯示器200可進一步包含光導件230，其被配置以引導光。根據這些實施例，所述元件陣列中的微稜鏡多光束元件220被配置以從光導件230耦合出一部分被引導的光作為提供給對應的多視域像素210的複數條方向性光束204。具體而言，微稜鏡多光束元件220可光學地連接光導件230以耦合出部分被引導的光。在一些實施例中，多視域顯示器200之光導件230可基本上類似上面相對於多視域背光件100所描述的光導件110。
另外，在一些實施例中（圖7未示），多視域顯示器200可進一步包含光源。光源可被配置以提供光至光導件230。根據一些實施例，光源可基本上類似上述的多視域背光件100之光源130。
根據在此所描述的原理之實施例，提供有一種多視域顯示器之操作方法。圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器之操作方法300的流程圖。如圖8所示，多視域顯示器之操作方法300包含沿著光導件之長度引導光（310）。另外，被引導的光可根據預定準直因子而被準直。根據一些實施例，光導件和被引導的光可基本上分別類似上面關於多視域背光件100所描述的光導件110和被引導的光104。
如圖8所示，多視域顯示器之操作方法300進一步包含使用鄰接光導件之表面並且從光導件之表面延伸的複數個微稜鏡多光束元件來耦合出部分被引導的光離開光導件（320）。具體而言，複數個微稜鏡多光束元件中的微稜鏡多光束元件可從光導件之頂部或發射表面延伸。在各種實施例中，被耦合出（320）的部分被引導的光係由複數個微稜鏡多光束元件中的微稜鏡多光束元件發射出作為具有彼此不同的主要角度方向的複數條方向性光束。另外，根據各種實施例，複數條方向性光束中的方向性光束之不同的主要角度方向對應多視域顯示器之不同視域之不同視域方向。
具體而言，作為耦合步驟（320）的一部分，微稜鏡多光束元件在微稜鏡多光束元件之輸入孔洞處接收部分被引導的光。另外，微稜鏡多光束元件藉由從微稜鏡多光束元件之微稜鏡之斜向側壁反射所述接收的被引導的光來在輸出孔洞處發射或提供複數條方向性光束。從斜向側壁反射的光隨後經由微稜鏡多光束元件之輸出孔洞離開微稜鏡多光束元件成為複數條方向性光束。在一些實施例中，微稜鏡多光束元件（以及其微稜鏡）可基本上類似上述的多視域背光件100之微稜鏡多光束元件120。另外，根據各種實施例，耦合步驟（320）所產出的係由微稜鏡多光束元件發射的複數條方向性光束。
具體而言，複數個微稜鏡多光束元件中的微稜鏡多光束元件包 括一或多個具有斜向側壁的微稜鏡。微稜鏡多光束元件可藉由從斜向側壁的反射耦合（320）出複數條光束。在一些實施例中，微稜鏡多光束元件之斜向側壁可包括設置在微稜鏡之外部表面上的反射層以利於反射。根據各種實施例，複數個微稜鏡多光束元件中的微稜鏡多光束元件之尺寸係相當於多視域顯示器之多視域像素中的子像素之尺寸。從而，微稜鏡多光束元件之尺寸可大於一半的子像素之尺寸並且小於二倍的子像素之尺寸。
在一些實施例中（圖中未示），多視域顯示器之操作方法300進一步包含使用光源以提供光至光導件。提供的光可以是根據預定準直因子而在光導件中被準直的被引導的光以在光導件中提供被引導的光之預定角展度。在一些實施例中，光源可基本上類似上述的多視域背光件100之光源130。
如圖8所示，多視域顯示器之操作方法300進一步包含使用配置為多視域顯示器之多視域像素的光閥來選擇性地調變複數條方向性光束（330）。根據一些實施例，光閥陣列或複數個光閥中的光閥對應多視域像素之子像素。也就是說，舉例而言，對於一或多個子像素之群組而言，微稜鏡多光束元件之尺寸係相當於複數個光閥中的光閥之間的中心至中心的間距或光閥之尺寸。
根據一些實施例，複數個光閥可基本上類似上面相對於圖2A~2C和多視域背光件100所描述的光閥108陣列。具體而言，藉由如上述的第一光閥組108a和第二光閥組108b對應不同多視域像素106的對應性的方式，不同組光閥可對應不同的多視域像素。另外，如同光閥108對應上面參考圖2A~2C所討論的子像素106’，光閥陣列之個別光閥可對應一或多個彩色子像素或子像素之群組，所述一或多個子像素之群組包括多視域像素之彩色子像素之群組。
是以，本文中已描述利用包含一或多個微稜鏡的微稜鏡多光束元件的多視域背光件、多視域顯示器之操作方法、及多視域顯示器之示例和實施例。要理解的是，上述示例僅說明一些表示在此所描述的原理的許多特定示例。顯而易見的是，所屬領域具有通常知識者可輕易設計各種其他布置而不偏離如下面申請專利範圍所界定的範圍。
本申請主張於2017年6月21日提交的國際專利申請號PCT/US2017/038600之優先權，其全部內容藉由引用合併於此。
10‧‧‧多視域顯示器
12‧‧‧螢幕
14‧‧‧視域
16‧‧‧視域方向
20‧‧‧光束
100‧‧‧多視域背光件
102‧‧‧方向性光束
103‧‧‧傳播方向
103’‧‧‧傳播方向
104‧‧‧被引導的光
106‧‧‧多視域像素
106’‧‧‧子像素
108‧‧‧光閥
108a‧‧‧第一光閥組
108b‧‧‧第二光閥組
110‧‧‧光導件
110’‧‧‧第一表面、前部表面、頂部表面
110”‧‧‧第二表面
120‧‧‧微稜鏡多光束元件
120a‧‧‧第一微稜鏡多光束元件
120b‧‧‧第二微稜鏡多光束元件
122‧‧‧輸出孔洞
124‧‧‧輸入孔洞
126‧‧‧反射層
130‧‧‧光源
140‧‧‧發射圖案
142‧‧‧第一部分
144‧‧‧第二部分
150‧‧‧微稜鏡
200‧‧‧多視域顯示器
202‧‧‧調變的方向性光束
204‧‧‧方向性光束
210‧‧‧多視域像素
220‧‧‧微稜鏡多光束元件
230‧‧‧光導件
300‧‧‧方法
310‧‧‧步驟
320‧‧‧步驟
330‧‧‧步驟
D‧‧‧距離
d‧‧‧距離
L‧‧‧距離
O‧‧‧原點
S‧‧‧尺寸
s‧‧‧尺寸
f‧‧‧角度分量、方位角分量、方位角
g‧‧‧傾斜角度
q‧‧‧角度分量、仰角分量、仰角
s‧‧‧角展度、準直因子
根據在此描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，其中相同的附圖標記表示相同的結構元件，並且其中： 圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器的透視圖； 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有與多視域顯示器的視域方向相對應的特定主要角度方向的光束的角分量的示意圖； 圖2A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件的橫截面圖； 圖2B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件的平面圖； 圖2C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域背光件的透視圖； 圖3係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有微稜鏡多光束元件的多視域背光件之一部分的橫截面圖； 圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件的透視圖； 圖4B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件的透視圖； 圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的具有微稜鏡多光束元件的多視域背光件之一部分的側視圖； 圖5B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的橢圓形狀的發射圖案的示意圖； 圖5C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例說明在一示例中的分叉的發射圖案的示意圖； 圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的數個微稜鏡多光束元件的平面圖； 圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的微稜鏡多光束元件之掃描電子顯微鏡（SEM）的影像； 圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器的方塊圖；以及 圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的多視域顯示器之操作方法的流程圖。 某些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下面將參考上述附圖詳細描述這些和其他特徵。

Claims (20)

  1. 一種多視域背光件，包含：一光導件，被配置以引導光作為被引導的光；以及一微稜鏡多光束元件，鄰接該光導件之表面並且從該光導件之表面延伸，該微稜鏡多光束元件具有一輸入孔洞和一輸出孔洞，該輸入孔洞被配置以接收一部分被引導的光，該輸出孔洞被配置以發射複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個主要角度方向，對應一多視域顯示器之複數個視域方向，其中，該微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，該微稜鏡具有一斜向側壁，被配置以反射該接收的一部分被引導的光，並且提供該複數條方向性光束，該微稜鏡多光束元件之尺寸相當於該多視域顯示器中的一多視域像素之一子像素之尺寸，以及其中，該微稜鏡多光束元件包含複數個微稜鏡，該複數個微稜鏡中的微稜鏡之密度被配置以在該微稜鏡多光束元件之該輸出孔洞處確定該複數條方向性光束之相對發射密度。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，其中，該斜向側壁之傾斜角度被配置以控制該複數條方向性光束的發射圖案。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述的多視域背光件，其中，該傾斜角度介於大約五十度與大約六十五度之間。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，其中，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有一寬度和一長度，各該寬度和該長度小於或等於該微稜鏡多光束元件之尺寸。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述的多視域背光件，其中，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭圓錐形形狀。
  6. 依據申請專利範圍第4項所述的多視域背光件，其中，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭角錐形形狀。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，其中，該等微稜鏡之該密度係為在該光導件上的該微稜鏡多光束元件之位置之一函數。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，其中，該微稜鏡多光束元件包含該光導之材料。
  9. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，其中，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡之該斜向側壁包含一反射材料層。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，進一步包含一光源，光學地耦合至該光導件之一輸入處，該光源被配置以提供光以被引導作為該被引導的光。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述的多視域背光件，其中，該光源提供的光具有非零傳播角度、以及根據一預定準直因子被準直之其中之一或二者。
  12. 一種多視域顯示器，包含依據申請專利範圍第1項所述的多視域背光件，該多視域顯示器進一步包含一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的複數條方向性光束，該光閥陣列之一光閥對應在該多視域像素中的該子像素，該光閥陣列中的一組光閥對應該多視域顯示器之該多視域像素。
  13. 一種多視域顯示器，包含：一多視域像素陣列，被配置以提供該多視域顯示器之複數個不同的視域，該多視域像素包含複數個光閥，被配置以調變複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個不同的主要角度方向，對應該複數個不同的視域之不同的視域之複數個視域方向；一光導件，被配置以引導光作為被引導的光；以及一微稜鏡多光束元件陣列，從該光導件之表面延伸，該微稜鏡多光束元件陣列中的一微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，被配置以接收一部分該被引導的光並且具有一斜向側壁，該斜向側壁被配置以反射該接收的一部分被引導的光，藉以在該微稜鏡多光束元件之一輸出孔洞處提供該複數條方向性光束，其中，該微稜鏡多光束元件包含複數個微稜鏡，該複數個微稜鏡中的微稜鏡之密度被配置以在該微稜鏡多光束元件之該輸出孔洞處確定該複數條方向性光束之相對發射密度。
  14. 依據申請專利範圍第13項所述的多視域顯示器，其中，該微稜鏡多光束元件之尺寸介於該複數個光閥之該光閥之尺寸之一半與二倍之間。
  15. 依據申請專利範圍第13項所述的多視域顯示器，其中，各該微稜鏡多光束元件中的該等微稜鏡之數量係為沿著該光導件的長度之一函數，藉以減少沿著該光導件之長度的該等方向性光束之亮度變化。
  16. 依據申請專利範圍第13項所述的多視域顯示器，進一步包含一光源，光學地耦合至該光導件之一輸入處，或者進一步包含複數個光源，光學地耦合至該光導件之複數個輸入處，該光源或該等光源被配置以提供光以被引導作為該被引導的光。
  17. 一種多視域顯示器之操作方法，包含：沿著一光導件之一長度引導光作為被引導的光；以及使用複數個微稜鏡多光束元件從該光導件耦合出一部分該被引導的光，該複數個微稜鏡多光束元件從該光導件之表面延伸，該耦合出的一部分被引導的光藉由該複數個微稜鏡多光束元件中的該微稜鏡多光束元件被發射出去作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有複數個互相不同的主要角度方向，對應該多視域顯示器之複數個不同的視域之複數個視域方向，其中，該微稜鏡多光束元件包含一微稜鏡，具有一斜向側壁，以及其中，該微稜鏡多光束元件包含複數個微稜鏡，該複數個微稜鏡中的微稜鏡之密度被配置以在該微稜鏡多光束元件之該輸出孔洞處確定該複數條方向性光束之相對發射密度。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述的操作方法，其中，該微稜鏡多光束元件之尺寸相當於該多視域顯示器之一光閥之尺寸。
  19. 依據申請專利範圍第17項所述的操作方法，其中，該微稜鏡多光束元件之該微稜鏡具有截頭圓錐形形狀和截頭角錐形形狀之其中之一。
  20. 依據申請專利範圍第17項所述的操作方法，其中，使用複數個光閥調變該複數條方向性光束中的複數條方向性光束，該複數個光閥被配置為該多視域顯示器之一多視域像素。
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