TWI680329B - 多色光柵耦合背光裝置、電子顯示器及背光裝置的操作方法 - Google Patents

多色光柵耦合背光裝置、電子顯示器及背光裝置的操作方法 Download PDF

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Abstract

多色背光板採用光柵耦合器以繞射分裂及重新定向準直的光耦合至光導中。多色光柵耦合背光板具有配置成用以引導光的光導以及用以提供準直的多色光的光源。多色光柵耦合背光板進一步包括光柵耦合器被繞射分裂及重新定向以提供複數條光束。複數條光束的每一個光束表示多色光中的相應不同顏色，且係配置成用以在光導中以對應於多色光中的相應不同顏色的顏色特定的非零值傳導角度傳導為被引導的光。電子顯示器包括多色光柵耦合背光板，且進一步包括用於繞射耦合出被引導的光的一部分的繞射光柵，以及用於調變作為電子顯示器像素的耦合出的光的光閥。

Description

多色光柵耦合背光裝置、電子顯示器及背光裝置的操作方 法
本發明係為一種背光板，特別是指一種多色光柵耦合背光板、使用該多色光柵耦合背光板的電子顯示器及多色光柵耦合背光板的操作方法。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒體，用於傳導資訊給使用者。其中最常見的電子顯示器是陰極射線管(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。在一般情況下，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。在主動顯示器的分類中，最明顯的例子是CRTs、PDPs及OLEDs/AMOLEDs。另一方面，在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs及EP顯示器一般是被歸類在被動顯示器的分類中。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的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。
為了克服被動顯示器與發射光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合。耦合光源可使這些被動顯示器發光，並使這些被動顯示器基本上發揮主動顯示器的功能。背光板即為這種耦合光源的例子之一。背光板是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源(通常是面板光源)。舉例來說，背光板可以與LCD或EP顯示器耦合。背光板會發出可以穿過LCD或EP顯示器的光。發出的光會由LCD或EP顯示器調節，且經調節後的光會隨後依序地由LCD或EP顯示器射出。通常背光板係配置為用以發出白色光。濾色器接著會將白光轉化成顯示器中使用的各種顏色的光。舉例來說，濾色器可以被設置在LCD或EP顯示器的輸出處(不太常見的配置)，或者可以被設置在背光板和LCD或EP顯示器之間。
下文的實施例係依據本發明的原理提供了一種多色光柵耦合背光板。特定來說，電子顯示器的多色背光，特別是指多視角或三維電子顯示器可被提供。根據本發明的多個實施例，一光柵耦合器係配置為藉由一繞射光柵將多色光對齊準直為一光導(例如，一平板光導)。該光柵耦合器的該繞射光柵係配置為將準直的該多色光繞射分裂及重新定向為複數條光束，該等光束表示準直的該多色光中不同顏色的光。進一步地，該等不同顏色的光束在該光導內被重新定向及被配置為用以根據不同顏色特定的非零值傳導角度來傳導。在一些實施例中，不同顏色特定的非零值傳導角度可減輕該背光中顏色依賴的特性，包括但不限於，與耦合出的光或其他該背光發射出的光相關聯的顏色依賴耦合角度。
根據本發明的多個實施例，該背光中耦合出的光形成指向一預定義方向的複數條光束，該預定義方向例如為一電子顯示器觀看方向。根據本發明的原理所描述的多個實施例，該等光束的每一個可擁有彼此不同的主要角度方向。特定來說，該等光束在該觀看方向可形成或提供一光場。進一步地，在一些實施例中，該等光束可表示複數不同的顏色(例如，不同原色)。該等光束擁有不同的該主要角度方向(亦稱為「不同定向的光束」)，且在一些實施例中，該等光束表示不同顏色的組合，不同顏色的組合的該等光束可用以顯示包括三維(three-dimensional, 3D)資訊的訊息。舉例而言，不同定向的光束、不同顏色的光束可被調變及做為「免鏡片」3D的顏色像素或多視角彩色電子顯示器。
在本發明中，「光導」一詞被定義為一種在其結構中使用全內部反射來引導光的結構。特定來說，光導可包括一核心，在光導的操作波長中，該核心基本上是透明的。在各個實例中，「光導」一詞一般指的是一電介質的光波導，其係利用全內部反射在光導的電介質的物質和圍繞光導的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內部反射的條件是，該光導的折射率大於相鄰於光導物質表面的周圍介質的折射率。在一些實施例中，光導可以在利用上述的折射率差之外另外包括一塗層，或者利用塗層取代前述的折射率差，藉此進一步促成全內部反射。舉例來說，該塗層可以是反射塗層。根據不同的實施例，光導可以是數種光導中的任一種，其可以包括但不限於，一平板或厚板的光導及一條狀光導的其中一者或兩者。
此外，在本發明中，當「平板」一詞被應用於光導中時，如「平板光導」，其係被定義為一片狀、一差異平面層狀或一薄片。尤其，一平板光導係被定義為在由光導的上表面及下表面(換言之，兩個相對的表面)所界定的兩個大致正交的方向上引導光的一光導。此外，在本發明的定義中，上表面及下表面兩者間彼此隔開，且在某意義上兩者為大致彼此平行的表面。換言之，在平板光導的任何不同的小區域內，上表面和下表面是基本上為平行或共面的表面。
在一些實施例中，一平板光導可以具有基本為平坦的結構(即，限制於一平面)，因而使平板光導成為平面光導。在其它實施例中，平板光導可以具有在一個或兩個正交維度中為彎曲的結構。舉例而言，平板光導可以具有在一單一維度中為彎曲的結構，以形成圓筒形的平板光導。然而，任何曲率都需具有足夠大的曲率半徑，以確保平板光導中能保持全內部反射來引導光。
在本發明中，「繞射光柵」一詞，更具體而言為一「多波束繞射光柵」，通常被定義為複數特徵(即，複數繞射特徵)，用於被安排以提供入射於繞射光柵之光的繞射。在一些實施例中，複數特徵可以以週期性或準週期性的方式設置。舉例而言，繞射光柵可以包括佈置在一個一維(one-dimensional, 1D)陣列中之複數特徵(例如，在一材料表面的複數凹槽)。在其他實施例中，繞射光柵可以是特徵的二維(two-dimensional, 2D)陣列。例如，繞射光柵可以是在材料表面上的凸起或孔的二維陣列。
因此，如本發明中的定義，「繞射光柵」為一種結構，其可以提供入射於繞射光柵之光的繞射。如果光是由一光導入射到繞射光柵上，其所提供的繞射或者繞射地散射，可能導致並且因此可以被稱為「繞射耦合」，繞射耦合可以藉由繞射的方式將光耦合離開光導。繞射光柵也藉由繞射的方式(即，以一繞射角度)重新定向或改變光的角度。尤其，由於繞射的緣故，離開繞射光柵的光(即，繞射光)通常具有與入射於繞射光柵的光(即，入射光)的傳導方向不同的傳導方向。藉由繞射產生之光的傳導方向上的變化於本文中被稱為「繞射重新定向」。因此，繞射光柵可被理解為經由繞射方式將入射在繞射光柵上的光重新定向之具有繞射特徵的結構，以及，如果光是由光導射出，繞射光柵也可將來自光導的光繞射耦合出。
進一步的，如本發明中的定義，繞射光柵的特徵係被稱為「繞射特徵」，並且可以是位在一表面處、在一個表面之內、在一個表面之上(即，其中「表面」指的是兩個材料之間的一邊界)的其中一者或多者的繞射特徵。該表面可以是一平板光導的一表面。繞射特徵可包括任何種類的光繞射結構，其可以包括但不限於，在表面處、在表面內或在表面上的複數凹槽、複數脊部、複數孔洞和複數凸起的其中一者或多者。例如，繞射光柵可以包括在材料表面內的複數平行凹槽。在另一實施例中，繞射光柵可以包括自材料表面上升突出的複數平行脊部。繞射特徵(例如，凹槽、脊部、孔洞、凸起等等)可以具有得以提供繞射功能之各種橫截面形狀或輪廓中的任一者，該些橫截面形狀或輪廓係包括但不限於：一正弦狀輪廓、一矩形輪廓(例如，一二元化繞射光柵)、一三角形輪廓和一鋸齒輪廓(例如，一閃耀光柵)的其中一者或多者。
根據本發明中的定義，「多波束繞射光柵」是產生耦合出的光的一繞射光柵，其中，該耦合出的光包括複數條光束。進一步地，如本說明書中之定義，由多波束繞射光柵所產生的該等光束係具有彼此不同的主要角度方向。特定來說，如本發明的定義，由於多波束繞射光柵對入射光進行繞射耦合及繞射重新定向的緣故，該等光束中的一光束係具有與該等光束中的另一光束不同的一預定主要角度方向。該等光束可以表示一光場。舉例來說，該等光束可能會包括具有八種不同主要角度方向的八條光束。該八條光束的結合(即，該等光束)可以代表一光場。例如，多波束繞射光柵亦可以產生一組八條的第二光束，且八條第二光束共具有八種不同的主要角度方向。根據各個實施例，各個光束的不同的主要角度方向，是由以下兩個因素的結合所決定，該兩個因素分別為光柵柵距或間隔，以及多波束繞射光柵的繞射特徵在各個光束的起始點相對於入射在多波束繞射光柵上的光線的傳導方向的方向性或轉動。
特定而言，藉由在本發明中定義，由多波束繞射光柵所產生的光束具有以角度分量{q ,f }所表示的不同主要角度方向。該角度分量q 在本發明中被稱為該光束「仰角分量」或「仰角」。該角度分量f 在本發明中被稱為該光束「方位角分量」或「方位角」。根據本發明中的定義，仰角q 為是在垂直平面(例如，垂直於多波束繞射光柵的平面)內的角度，而方位角f 是在水平面(例如，平行於多波束繞射光柵的平面)內的角度。根據本發明中描述的原理的例子，圖1示出光束10的角度分量{q ,f }具有一特定主要角度方向。此外，根據本發明中的定義，光束10是從一特定點被發射出來或被排出。即，根據定義，光束10在多波束繞射光柵內具有關聯於一特定原點的一中心射線。圖1亦示出光束的原點O。入射光的一示例性傳導方向亦於圖1中藉由指向原點O的一粗箭頭12來做說明。
根據本發明的各個實施例，藉由該繞射光柵(例如，多波束繞射光柵)從該光導中耦合出來的光表示一電子顯示器的一像素。特別來說，具有一多波束繞射光柵的該光導可產生複數條光束，具有不同主要角度方向的該等光束的每一個可為背光的一部分，或可與電子顯示器結合使用，例如，可包括但不限定於，一「免鏡片」三維(3D)電子顯示器(亦稱為一多視角或「全息」電子顯示器或自動立體顯示器)。舉例而言，利用該多波束繞射光柵從該光導中耦合出被引導的光所產生的不同定向的複數條光束可以表示三維電子顯示器的「複數像素」。再者，如上文中所述，不同定向的複數條光束可形成一光場。
在本發明中，「準直器」一詞被定義為基本上係配置為用於準直光的任何光學裝置或元件。舉例而言，一準直器可包括但不限於，一準直鏡或反射器、一準直透鏡及其各種組合。在一些實施例中，該準直器包括一準直反射器，該準直反射器可具有由特徵在於拋物線曲線或形狀的一反射面。在另一實施例中，該準直反射器可具有一拋物線形反射器。「拋物線形」係表示，該拋物線形反射器的一彎曲反射表面，以確定的方式從一「真實」拋物線曲線偏離，以達成一預定反射特徵(例如，一準直的角度)。類似地，一準直透鏡可包括一球形表面(例如，一雙凸透鏡)。
在一些實施例中，該準直器可包括一連續反射器或一連續透鏡(即，具有基本上平滑、連續表面的一反射器或一透鏡)。在其他實施例中，該準直反射器或該準直透鏡可包括基本上為不連續的表面，例如，可包括但不限定於，用於提供光的準直的一菲涅耳(Fresnel)反射器或一菲涅耳透鏡。根據各個實施例，由該準直器提供的一準直量可以從一個實施例到另一個實施例以預定的程度或數量做變化。進一步地，該準直器可配置為用以在兩個正交方向(例如，一垂直方向以及一水平方向)中的一個或兩個方向上提供準直。換言之，根據本發明的一些實施例，該準直器可包括用於提供光準直的兩個正交方向中的一個或兩個的形狀。
在本發明中，「光源」一詞係被定義為光的來源(例如，提供並且發出光線的裝置或元件)。舉例來說，光源可以為當啟動時會發出光線的發光二極體(light emitting diode, LED)。在此，光源可以為任何一種來源的光或光學發射器，其係包括但不限於，一個以上的LED、一雷射、一有機發光二極體(organic light emitting diode, OLED)、高分子發光二極體、等離子光學發射器、日光燈、白熾燈，以及任何其他視覺可見的燈光來源。由光源所產生的光線可以具有顏色或可以具有特定波長的光線。再者，「多色光源」係為一種可提供至少二種不同顏色或波長的發射光的一光源。因此，多色光源中的「不同顏色的複數光源」在本發明中被明確地定義為用於產生光的一組或多組光源，其中，一組或多組光源所產生的光具有一顏色或同等的一波長，且該組或多組光源所產生的該光的顏色或波長不同於另一組光源中的其他光源所產生的光的顏色或波長。再者，只要該等光源中的至少二個光源係為不同的顏色的光源(即，至少二個光源產生的光的顏色為不同)，「不同顏色的該等光源」即可包括多個相同或基本上相似顏色的光源。因此，根據本發明的定義，「不同顏色的複數光源」可包括用於產生一第一顏色的光的一第一光源以及用於產生一第二顏色的光的一第二光源，其中，該第二顏色不同於該第一顏色。此外，根據本發明的定義，因為係由多種不同顏色(例如，紅光、綠光及藍光)的組合來表現出白光，所以一「白色」光源係為一多色光源。
此外，在本說明書中所使用的冠詞「一」具有專利領域中的普遍含義，即，意指「一個或多個」。例如，「一光柵」指一個或多個光柵，更確切來說，「該光柵」於此意指「該(等)光柵」。此外，任何本文所指的「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第一」「第二」、「左」、或「右」並非意使其成為任何限制。本發明中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約」一詞一般是指用於產生該值的設備的公差範圍內，或在一些實施例中，是指正負10%，或正負5%，或正負1%。此外，舉例來說，「大致」一詞在本文中代表了大多數、幾乎全部或全部，或者代表落於大約51%至大約100%之間的範圍中的值。再者，本發明中的實施例旨在對本發明進行說明，並且是為了討論之目的呈現，而不應用於限制本發明。
根據本發明所限定之原理的一些實施例，本發明係提供一種多色光柵耦合背光板。圖2A說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的一多色光柵耦合背光板100的剖面示意圖。圖2B說明根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例的一多色光柵耦合背光板100的剖面示意圖。圖2C說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的圖2B中的多色光柵耦合背光板100的一輸入端部分的放大剖面示意圖。多色光柵耦合背光板100係配置為用以將多色光102耦合至多色光柵耦合背光板100中，以成為被引導的光104。再者，當耦合時，多色光102會分裂成複數不同顏色的光，其中，根據本發明的各個實施例，該等不同顏色的光係配置為以相對應的顏色特定的非零值傳導角度被傳導為被引導的光104。
如圖2A-2B所示，根據本發明的各個實施例，該多色光柵耦合背光板100包括配置為用以引導光以成為被引導的光104的一平板光導110。被引導的光104可沿著平板光導110的長度或範圍從輸入端被引導至終端，如圖中的粗箭頭所示。進一步地，根據本發明的各個實施例，平板光導110係配置為以不同顏色中相應的顏色特定的非零值傳導角度引導光(即，被引導的光104)。
在一些實施例中，平板光導110為一平板或平板光波導，該平板或該平板光波導包括一延伸、基本上為平坦片材的光學透明介電材料。基本上為平坦片材的光學透明介電材料係配置為藉由全內反射來引導被引導的光104。根據本發明的各個實施例，平板光導110中的該光學透明介電材料可包括各種任何的介電材料，例如可包括但不限於，各種形式的玻璃中的一種或多種(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料或聚合物(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)等)。在一些實施例中，平板光導110在平板光導110的一表面的至少一部分(例如，頂面或底面中的其中一者或二者)可進一步包括一包覆層(未於圖中示出)。根據本發明的一些實施例，該包覆層可用以進一步地促進全內反射。
如本發明中所定義的，「顏色特定的非零值傳導角度」為相對於平板光導110的一表面(例如，一頂面或一底面)的一角度。如上文中所提供的，平板光導110可包括一介電材料，以配置為一光學波導。以非零值傳導角度(藉由延伸的、有角度的虛線箭頭所示出的，代表被引導的光104的光射線)在平板光導110的該頂面及該底面之間傳導的被引導的光104，可藉由反射或「彈跳」進行傳導。被引導的光104在第一方向上沿著平板光導110傳導，通常來說會遠離一輸入端(例如，圖2A-圖2B中示出的沿著x軸指向的粗箭頭)。
根據各個實施例，被引導的光104的光束的顏色特定的非零值傳導角度大約在10度至50度之間；在一些實施例中，大約在20度至40度之間，或大約在25度至35度之間。舉例而言，顏色特定的非零值傳導角度可大約為30度。在其他實施例中，顏色特定的非零值傳導角度可大約為20度，或大約為25度，或大約為35度。
根據一些實施例，藉由將多色光102耦合進平板光導110而產生的被引導的光104，在平板光導110內可被準直(例如，可為一準直的被引導的光「束」104)。進一步地，根據一些實施例，被引導的光104可被準直為垂直於平板光導110的表面的一平面及水平於該表面的一平面中的其中一者或二者。例如，平板光導110可被定向在一水平面上，且具有平行於一x -y 平面的一頂面及一底面(例如，如圖中所示的)。例如，被引導的光104可在一垂直平面(例如，一x -z 平面)被準直或基本上被準直。在一些實施例中，被引導的光104亦可在一水平方向上(例如，在一x -y 平面)被準直或基本上被準直。
在本發明中，「準直的光」或「準直的光束」係定義為光束，其中，光束的光線在光束內基本上彼此平行(例如，被引導的光104中的一光束)。進一步地，根據本發明的定義，從準直的光束中分歧出或散射出的光線不被認為是準直的光束的一部分。根據一些實施例，光的準直以產生準直的被引導的光束104，可由用於提供多色光102的一光源(例如，光源120，如下文中所描述的)中的一透鏡或鏡子來提供(例如，傾斜的準直反射器等)。
如圖2A-圖2B所示，根據本發明的各個實施例，多色光柵耦合背光板100進一步包括一光源120，光源120具有一光發射器122及一準直器124。光發射器122係配置為用以提供多色光，準直器124係配置為用以準直由光發射器122提供的該多色光。如圖所示，處於準直器124的輸出端的準直的多色光可對應於多色光102。特定來說，根據本發明的各個實施例，多色光102為準直的多色光102。應注意的是，在本發明中是以單獨的元件或功能做描述及示出，在光源120的一些實施例中，光發射器122及準直器124可被組合或基本上為不可分離的，例如，當光源120包括一雷射，該雷射係配置為用以作為光發射器122及提供發射光的準直的二者。
在一些實施例中，光發射器122包括一白色光源(即，一光源配置為用以提供基本上為「白」光)或一類似光源，該類似光源係配置為用以提供具有相對寬的光學帶寬或光譜的一多色光，例如，一帶寬約大於10nm(nanometers)。舉例而言，該白色光源可包括配置為用以提供白光的一發光二極體(light emitting diode, LED)(例如，一個所謂的「白色」LED)。各種其他的白色光源可被利用，可包括但不限於，一螢光燈或一螢光燈管。特定來說，光發射器122可以是一單光發射器，該單光發射器係配置為用以將多種不同顏色的光混合在一起(例如，如同白光)，以提供光源120的多色光102。在其他實施例中，光發射器122可包括複數不同顏色的光發射器，其中該等不同顏色的光發射器的光學發射可被組合以提供多色光102。
圖3A示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的擁有複數不同顏色的光發射器122的一光源120的側面。特定來說，如圖3A所示，光源120包括配置為用以提供基本上為紅光的一第一光發射器122’、配置為用以提供基本上為綠光的一第二光發射器122’’以及配置為用以提供基本上為藍光的一第三光發射器122’’’。舉例而言，第一光發射器122’可包括配置為用以產生紅光的一發光二極體(即，一紅色LED)，第二光發射器122’’可包括配置為用以產生綠光的一發光二極體(即，一綠色LED)，第三光發射器122’’’可包括配置為用以產生藍光的一發光二極體(即，一藍色LED)。在圖3A中，作為一示例而非限制，光發射器122’、光發射器122’’、光發射器122’’’是被安裝在一基板126上。
圖3B示出根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的擁有複數不同顏色的光發射器122的一光源120的側面。特定來說，圖3B中示出的光源120包括一照明源122a及複數磷光體122’、磷光體122’’、磷光體122’’’。照明源122a係配置為用以提供照明，複數磷光體122’、磷光體122’’、磷光體122’’’係配置為用以響應來自照明源122a的照明以照明。在圖3b中，作為一示例而非限制，照明源122a是被安裝在一基板126上，且複數磷光體122’、磷光體122’’、磷光體122’’’係貼附於照明源122a的一表面。
根據一些實施例，照明源122a可包括一藍色光源(例如，一藍色LED)。在其他實施例中，另一種顏色的光源可被用作照明源122a。在另一些實施例中，照明源122a可包括一紫外線(ultraviolet, UV)光源。
根據各個實施例，複數磷光體122’、磷光體122’’、磷光體122’’’的每一個具有對應於多色光102中一不同顏色的一發光。舉例而言，當照明源122a照明時，一第一磷光體122’可具有配置為用以提供紅光的一發光，一第二磷光體122’’可具有配置為用以提供綠光的一發光，一第三磷光體122’’’可具有配置為用以提供藍光的一發光。因此，磷光體122’、磷光體122’’、磷光體122’’’的每一個與照明源122a結合時，基本上可近似於上文中所描述的複數不同顏色的光發射器122’、 光發射器122’’、 光發射器122’’’。
進一步地，在一些實施例中，當不同顏色的複數光發射器122被採用時(例如，不同顏色的LED或不同顏色的磷光體等)，不同顏色的光發射器122的一相對尺寸，或等效地，一光學輸出強度或亮度可被選擇，以調整多色光102的光譜。舉例而言，第一光發射器122’(例如，一紅色LED)可大於第二光發射器122’’(例如，一綠色LED)，以在多色光102的光譜中提供比綠光相對更大量的紅光。反過來說，第二光發射器122’’(例如，綠色LED)可大於第三光發射器122’’’(例如，藍色LED)，以在多色光102的光譜中提供比藍光相對多的綠光。應注意的是，舉例來說，特定顏色的光發射器122的「相對尺寸」可藉由實際物理尺寸或藉由組合多個類似的光發射器以作為光發射器122來提供。
因此，在特定應用中，當複數光發射器被採用時，多色光102中不同顏色的光的混合或光譜含量可被調整或量身訂製。舉例而言，在一些實施例中，在多色光柵耦合背光板100中，藍光可比綠光更有效地被使用，而綠光可比紅光更有效地被使用。「更有效地被使用」意指一些顏色的光可以在多色光柵耦合背光板100內以更高的速率或更少的損耗等方式發射或以其它顏色發射。
根據一些實施例，第一或「紅色」光發射器122’相對於第二或「綠色」光發射器122’’的相對尺寸可被增加(例如，如圖3A中所示出的)，以藉由多色光柵耦合背光板100來補償或基本上減輕紅色和綠色光的不同使用效率。類似地，根據一些實施例，在多色光柵耦合背光板100中，藍光相對於綠光的不同使用效率可以藉由相對於第二或「綠色」光發射器122’’的第三或「藍色」光發射器122’’’的相對尺寸的減少來補償或基本上減輕。作為示例而非限制，圖3A示出第一光發射器122’、第二光發射器122’’及第三光發射器122’’’的相對尺寸差異，以配置為減輕顏色依賴及不同使用效率。
圖3A及圖3B亦示出準直器124。根據各個實施例，準直器124基本上可為任意的準直器。舉例而言，光源120的準直器124可包括一透鏡，特定來說，係一準直透鏡。例如，一簡易的凸透鏡可被採用為一準直透鏡。圖2A-圖2B示出光源120的準直器124包括一準直透鏡。在其他實施例中，準直器124可包括另一準直元件或裝置，包括但不限於，一準直反射器(例如，一拋物面或拋物面形狀的反射器)、複數準直透鏡及反射器及配置為用以準直光的一繞射光柵。從光發射器122發出的不同顏色的光或白色光源122發出的白光(即，包括複數不同的顏色)，可為基本上不為準直的光而進入準直器124，並從準直器124離開而輸出成準直的多色光102。舉例而言，上文所述的由第一光發射器122’、第二光發射器122’’及第三光發射器122’’’提供的不同顏色的光可被「混合」在一起且亦被準直器124準直，以提供準直的多色光102。
再次參照圖2A-圖2C，多色光柵耦合背光板100進一步包括一光柵耦合器130。光柵耦合器130係配置為用以將多色光102繞射分裂及重新定向成複數條光束。複數條光束的每一個代表多色光102中相應不同的顏色。進一步地，每一個光束係配置為用以在平板光導110內，以對應於多色光中相應不同顏色的顏色特定的非零值傳導角度被傳導為被引導的光104。特定來說，準直的多色光102會分裂成不同的顏色，且亦會根據由耦合光柵130提供的繞射，以相應不同的顏色特定的非零值傳導角度重新定向至平板光導110內。例如，多色光102可包括紅光、綠光及藍光中的不同二者或多者。在藉由光柵耦合器130進行的分裂及重新定向時，具有較長波長的光導104(或其中的一光束)對應的顏色特定的非零值傳導角度可以小於具有較短波長的光對應的顏色特定的非零值傳導角度。
在圖2C中，標號為104’、104’’及104’’’的三個延長箭頭分別代表被引導的光束104中具有三個不同顏色特定的非零值傳導角度g ', g ", g '"，且係藉由光柵耦合器130繞射分裂及繞射重新定向的三個不同顏色的光束。一第一箭頭104’，或同等於一第一光束104’，可代表對應於紅光的以顏色特定的非零值傳導角度g '傳導的紅光。一第二箭頭104’’，或同等於一第二光束104’’，可代表對應於綠光的以顏色特定的非零值傳導角度g ''傳導的綠光。類似地，第三箭頭104’’’可代表藍光，或同等於一第三光束104’’’，其係以對應於藍光的顏色特定的非零值傳導角度g '''傳導。在圖2A及圖2B中(及在本發明中的其他地方)，只有一個中央光束104(例如，被引導的光104)為了便於說明而被示出，應了解的是，中央光束104通常代表具有相應的不同顏色特定的非零值傳導角度(例如，圖2C中示出的角度g ', 角度g ", 角度g '")的複數條光束104(例如，光束104’、 光束104’’及光束104’’’)。
根據各個實施例，光柵耦合器130包括一繞射光柵132(例如，圖2C中示出的)，繞射光柵132具有彼此間隔開來的複數繞射特徵(例如，複數凹槽或複數脊)，以提供入射光的繞射。在一些實施例中，繞射特徵可在平板光導110的一表面之上、之中或相鄰於該表面中的上述各種狀態。根據一些實施例，繞射光柵132的複數繞射特徵之間的間隔為均勻的，或基本上至少為均勻的(即，繞射光柵132為一均勻繞射光柵)。在其他實施例中，具有一啁啾(例如，一輕微或相對較小的啁啾)的一繞射光柵132可被採用 。在又一實施例中，一複雜或多周期繞射光柵可被用來作為繞射光柵132。
根據各個實施例，繞射光柵132可產生複數繞射產物，包括但不限於，一零級產物、一第一級產物等等。根據一些實施例，一第一級產物可被用在繞射分裂及重新定向中。進一步地，根據各個實施例，繞射光柵132的一零級繞射產物可被抑制。舉例而言，該繞射光柵可具有一繞射特徵高度或深度(例如，脊高度或凹槽深度)以及一選擇性被選擇的佔空比，以抑制零級繞射產物。在一些實施例中，繞射光柵132的該佔空比(即，繞射特徵的佔空比)可在大約百分之30(30%)至百分之70(70%)之間。此外，在一些實施例中，繞射特徵高度或深度可從大於零到大約500奈米(500nm)的範圍。例如，該佔空比可為大約百分之50(50%)，且繞射特徵高度或深度可為大約140奈米(140nm)。
在一些實施例中，光柵耦合器130可為包括作為一透射模式繞射光柵的一繞射光柵132的一透射光柵耦合器。在其他實施例中，光柵耦合器130可為包括作為一反射模式繞射光柵的一繞射光柵132的一反射光柵耦合器。在又一實施例中，光柵耦合器130包括一透射模式繞射光柵及一反射模式繞射光柵的其中一者或二者。
特定來說，光柵耦合器130在相鄰於光源120的平板光導110的一第一表面112處可包括一透射模式繞射光柵，如圖2A所示。該透射模式繞射光柵係配置為用以繞射分裂及重新定向準直的多色光102，準直的多色光102係透射或通過透射模式繞射光柵。或者(例如，如圖2B所示)，光柵耦合器130在平板光導110中相對於第一表面112的一第二表面114處可包括一反射模式繞射光柵。舉例而言，光源120可被配置為用以藉由平板光導110的第一表面112的一部分來照亮第二表面114上的光柵耦合器130。反射模式繞射光柵係配置為利用反射繞射(即，反射及繞射)以將準直的多色光102繞射分裂及重新定向至平板光導110中。
根據各個實施例，光柵耦合器130的繞射光柵132(即，不論是透射模式或反射模式)可包括複數凹槽、複數脊或形成或以其他方式設置在平板光導110的表面112、表面114上或其中的類似繞射特徵。例如，複數凹槽或複數脊可形成在平板光導110的與光源相鄰的第一表面112之中或之上，以作為透射模式繞射光柵。或者，例如，複數凹槽或複數脊可形成在或以其他方式設置在平板光導110的與光源相鄰的第一表面112相對的第二表面114之中或之上，以作為反射模式繞射光柵。
根據一些實施例，光柵耦合器130在相應的平板光導表面112、114之上或之中可包括一光柵材料(例如，一光柵材料層)。光柵材料基本上可為類似於平板光導110的材料，而在其他實施例中，光柵材料可與平板光導材料不同(例如，具有不同的折射係數)。例如，平板光導表面中的複數繞射光柵凹槽可充滿光柵材料。尤其是，不論是透射模式或反射模式的光柵耦合器130的繞射光柵132的複數凹槽可充滿與平板光導110的材料不同的介電材料(即，光柵材料)。舉例而言，光柵耦合器130的光柵材料可包括氮化矽(silicon nitride)，而根據一些實施例，平板光導110可為玻璃。其他的光柵材料包括但不限於，亦可利用氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)。
在其他實施例中，光柵耦合器130，不論是透射的或反射的，可包括複數脊、複數凸起或藉由沉積、形成或以其他方式設置在平板光導110的相應表面上以用作特定的繞射光柵132的類似繞射特徵。舉例而言，複數脊或類似繞射特徵可被形成(例如，藉由蝕刻、模製等)在沉積於平板光導110的相應表面上的介電材料層(即，光柵材料)中。在一些實施例中，光柵耦合器130的光柵材料可包括一反射金屬。例如，反射模式繞射光柵132’’可包括一反射金屬層，例如但不限於，金、銀、鋁、銅以及錫，以促進除繞射外的反射。
圖4A示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的一多色光柵耦合背光板100的一輸入端部分的剖面圖。圖4B示出根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的一多色光柵耦合背光板100的一輸入端部分的剖面圖。特定來說，圖4A及圖4B的二者可示出圖2A中包括光柵耦合器130的多色光柵耦合背光板100的一部分。進一步地，圖4A至圖4B中示出的光柵耦合器130為包括一透射模式繞射光柵132’的一透射光柵耦合器。
如圖4A所示出的，光柵耦合器130包括形成在平板光導110的與光源相鄰的第一表面112的複數凹槽(即，複數繞射特徵)，以形成透射模式繞射光柵132’。此外，圖4A中示出的光柵耦合器130的透射模式繞射光柵132’包括亦沉積在複數凹槽中的一層光柵材料134(例如，氮化矽)。圖4B示出形成在平板光導110的與光源相鄰的第一表面112的光柵耦合器130包括光柵材料134的複數脊(即，複數繞射特徵)，以形成透射模式繞射光柵132’。舉例而言，蝕刻或模製光柵材料134的沉積層，可產生複數脊。在一些實施例中，在圖4B中構成複數脊的光柵材料134可包括基本上類似於平板光導110的材料的一材料。在其他實施例中，光柵材料134可不同於平板光導110的材料。例如，平板光導110可包括一玻璃或一塑料/聚合物片材，而沉積於平板光導110上的光柵材料134可為不同的材料，例如但不限於，氮化矽。
圖5A示出根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的一多色光柵耦合背光板100的一輸入端部分的剖面圖。圖5B示出根據與本發明所描述的原理一致的再一實施例中的一多色光柵耦合背光板100的一輸入端部分的剖面圖。特定來說，圖5A以及圖5B的二者示出圖2B中包括光柵耦合器130的多色光柵耦合背光板100的一部分。此外，圖5A至圖5B中示出的光柵耦合器130為包括一反射模示繞射光柵132’’的一反射光柵耦合器。如本發明中所示出的，光柵耦合器130(即，一反射模式繞射光柵耦合器)是位於與光源相鄰的第一表面112相對的平板光導110的第二表面114(例如，「頂面」)處或之上，該光源例如為圖2B中示出的光源120。
在圖5A中，光柵耦合器130的反射模式繞射光柵132’’包括形成在平板光導110中的第二表面114的複數凹槽(即，複數繞射特徵)以及複數凹槽中的光柵材料134。在此實例中，充滿光柵材料134以及進一步被光柵材料134的一層136支撐的複數凹槽包括用於提供額外的反射及增進光柵耦合器130的一繞射效率的一金屬材料。換言之，光柵材料134具有金屬層136。在另一實施例中(未於圖示出)，舉例而言，複數凹槽可被充滿一光柵材料(例如，氮化矽)，之後被一金屬層支撐會基本上被覆蓋住。
圖5B示出包括由平板光導110的第二表面114上的光柵材料134形成的複數脊(複數繞射特徵)的一光柵耦合器130，以創造出反射模式繞射光柵132’’。例如，複數脊在氮化矽層(即，光柵材料134)中可被蝕刻而應用於平板光導110中。在一些實施例中，例如，一金屬層136被設置在基本上覆蓋反射模式繞射光柵132’’的脊，以提供增加反射並提高繞射效率。
根據各個實施例，光柵耦合器130可提供相對高的耦合效率。特定來說，根據一些實施例，大於大約百分之20(20%)的耦合效率可被達成。例如，在一透射模式組態中(即，當透射模式繞射光柵132’被採用)，光柵耦合器130的耦合效率可大於大約百分之30(30%)或更大於大約百分之35(35%)。在一些實施例中，上升至大約百分之40(40%)的一耦合效率可被達成。在一反射模式組態中(即，當反射模式繞射光柵132’’被採用)，光柵耦合器130的耦合效率可高達大約百分之50(50%)，或大約百分之60(60%)，或根據各個實施例，甚至大約百分之70(70%)。
再次參照圖2A及圖2B，多色光柵耦合背光板100可進一步包括一繞射光柵140。特定來說，根據一些實施例，多色光柵耦合背光板100可包括複數繞射光柵140。例如，複數繞射光柵140可以被佈置為或表示為繞射光柵140的陣列。如圖2A至圖2B所示出的，複數繞射光柵140係定位於平板光導110的一表面處(例如，一頂面或一前面或第二表面114)。在其他實施例中(未於圖示出)，複數繞射光柵140的一者或多者可被定位於平板光導110中。在又一實施例中(未於圖示出)，複數繞射光柵140的一者或多者可被定位於平板光導110的一底部或背面(第一表面112)。
根據各個實施例，繞射光柵140係配置為藉由或利用繞射耦合(例如，亦稱為「繞射散射」)，以從平板光導110分散及耦合出被引導的光104的一部分。被引導的光104的一部分可通過繞射光柵140所在的光導表面(例如，通過平板光導110的第二(頂或前)表面114)而被繞射光柵140耦合出。此外，繞射光柵140係配置為用以繞射耦合出被引導的光104的一部分，以成為耦合出的光束106。
根據各個實施例，耦合出的光束106在預定主要角度方向上被引導離開光導表面。特定來說，被引導的光104的耦合出的部分是藉由作為複數條光束106的複數繞射光柵140繞射地遠離光導表面。如上文所述的，根據一些實施例(例如，如下文進一步描述的)，複數條光束106的每一個可具有不同主要角度方向(例如，如圖2A至圖2B所示出的)，且複數條光束可代表一光場。根據其他實施例(未於圖示出)，複數條光束的每一個耦合出的光束可具有基本上相同的主要角度方向，且複數條光束可代表基本上單向的光，例如，與具有不同主要角度方向的複數條光束106的複數條光束所表示的光場相反。
參照圖2A至圖2B，根據各個實施例，繞射光柵140包括用於繞射光(即，提供繞射)的複數繞射特徵142。繞射係負責將被引導的光104的一部分繞射耦合到平板光導110的外部。舉例而言，繞射光柵140可具有作為複數繞射特徵142的在平板光導110的一表面中的複數凹槽以及從平板光導表面中凸出的複數脊的其中一者或二者。複數凹槽及複數脊可被設置為平行或基本上彼此平行，以及至少在一些點上，垂直於由繞射光柵140耦合出來的被引導的光104的傳導方向。
在一些實施例中，複數繞射特徵142可被蝕刻、碾磨或模製成表面，或應用在平板光導110的表面上。因此，繞射光柵140的一材料可包括平板光導110的一材料。如圖2A中示出的，例如，繞射光柵140包括形成在平板光導110的表面中的基本上平行的複數凹槽。同等地，繞射光柵140可包括從平板光導表面凸出的基本上平行的複數脊(未於圖示出)。在其他實施例中(未於圖示出)，繞射光柵140可被實施在應用或固定到平板光導110的表面上的膜或層中。
複數繞射光柵140可以以相對於平板光導110的各種構造排列。例如複數繞射光柵140可被排列成橫跨光導表面的列和行(例如，作為陣列)。在另一實施例中，複數繞射光柵140可按組排列，且複數組可被排列成列和行。在又一實施例中，複數繞射光柵140可基本上隨機地分佈在平板光導110的表面上。
根據一些實施例，複數繞射光柵140包括一多波束繞射光柵140。例如，複數繞射光柵140的全部或基本上全部可為多波束繞射光柵140(即，複數多波束繞射光柵140)。根據各個實施例，多波束繞射光柵140係配置為用以將被引導的光104的一部分耦合成複數條光束106的一繞射光柵140(例如，圖2A及圖2B中示出的)，且複數條光束106具有複數不同主要角度方向以形成一光場。
根據各個實施例，多波束繞射光柵140可包括一啁啾繞射光柵140(即，一啁啾多波束繞射光柵)。根據定義，「啁啾」繞射光柵140為一繞射光柵展示或具有在啁啾繞射光柵140的範圍或長度上變化的繞射特徵的繞射間距。在本發明中進一步地，變化的繞射間距被定義為「啁啾」。結果為，被引導的光104係從平板光導110的出口繞射耦合出，或從啁啾繞射光柵140射出，以在對應於啁啾多波束繞射光柵的不同原點的不同繞射角度成為複數條光束106。憑藉預定義的啁啾，啁啾繞射光柵140係對複數條光束的耦合出的複數條光束106的相應預定及不同主要角度方向作出貢獻。在一些實施例中，啁啾繞射光柵140可具有或表現出隨距離線性變化的啁啾。因此，啁啾繞射光柵140可亦稱為「線性啁啾」繞射光柵。
圖6A示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的包括多波束繞射光柵140的一多色光柵耦合背光板100的一部分的剖面圖。圖6B示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的圖6A中包括多波束繞射光柵140的多色光柵耦合背光板部分的透視圖。作為示例而非限制，圖6A中示出的多波束繞射光柵140在平板光導110的一表面中包括複數脊。例如，圖6A中示出的多波束繞射光柵140可表示圖2A中示出的一個凹槽型繞射光柵140。
如圖6A至圖6B中所示出的(亦如圖2A至圖2B，作為示例而非限制)，多波束繞射光柵140為一啁啾繞射光柵。特定來說，如圖所示，複數繞射特徵142在多波束繞射光柵140的第一端140’處比在第二端140’’處更靠近在一起。此外，示出的多波束繞射光柵140包括具有從第一端140’到第二端140’’線性變化(增加)的繞射特徵142的繞射間距d 的一線性啁啾繞射光柵。
在一些實施例中，當被引導的光104在平板光導110內從多波束繞射光柵140的第一端140’到多波束繞射光柵的第二端140’’的方向上傳導時(例如，如圖6A中所示)，通過利用多波束繞射光柵140將光從平板光導110繞射耦合出而產生的繞射複數條光束106可被分歧(即，成為分歧光束106)。或者，當被引導的光104在平板光導110中沿著相反方向傳導時，例如，從多波束繞射光柵140的第二端140’’到第一端140’(未於圖示出)，收斂光束106可被產生。
在其他實施例中(未於圖示出)，啁啾繞射光柵140可表現出非線性啁啾的繞射間距d。各種非線性啁啾可被利用，以實現啁啾繞射光柵140，包括但不限於，一指數啁啾，一對數啁啾，或者隨之改變的啁啾、大致不平均，或者隨機但單調的方式分布之啁啾。非單調式的啁啾亦可被採用，例如但不限於，正弦啁啾或三角啁啾或鋸齒啁啾。亦可以使用上述任何種類之啁啾的組合。
如圖6B中所示出的，多波束繞射光柵140在平板光導110的啁啾且彎曲的(即，多波束繞射光柵140為一啁啾且彎曲的光柵)表面處、上、中包括複數繞射特徵142(例如，複數凹槽或複數脊)。如圖6A至圖6B中標示為「104」的粗線箭頭所示，被引導的光104具有相對於多波束繞射光柵140以及平板光導110的入射方向。圖6B中亦顯示了複數耦合出或者發射出的複數條光束106在平板光導110的表面指向遠離多波束繞射光柵140的方向。圖中所示的複數條光束106係往多個不同的預定主要角度方向射出。特定來說，如圖所示，所發出之複數條光束106的預定不同主要角度方向之仰角以及方位角都不同(例如，以形成一光場)。根據各個實施例，複數繞射特徵142之預先定義的啁啾以及複數繞射特徵142的曲度，皆對所發出之複數條光束106的複數相應不同預定主要角度方向做出貢獻。
舉例來說，由於彎曲的關係，多波束繞射光柵140中的複數繞射特徵142可以具有相對於被引導的光104的入射方向而言不相同的方位。尤其是，繞射特徵142位於一第一點的方位或者位於多波束繞射光柵140中的方位，與繞射特徵142位於其他點或位置的方位可不相同。根據一些實施例，相對於耦合出或者發射出的光束106而言，光束106的主要角度方向{q ,f }的方位分量f ，可以對應於或由繞射特徵142在光束106的起點的方位角f f 所決定(即，被引導的光104被耦合出的地方)。如此一來，至少以其各自的方位分量f 而言，在多波束繞射光柵140中的複數繞射特徵142的改變方位會產生不同的光束106，其中，光束106在至少根據它們各自的方位分量f 具有不同主要角度方向{q ,f }。
因而，在沿著繞射特徵142的曲線上的不同點處，關聯於彎曲的繞射特徵142的多波束繞射光柵140中的一「底層繞射光柵」係具有不同的方位角f f 。根據「底層繞射光柵」，其係指複數非彎曲繞射光柵的繞射光柵疊加產生多波束繞射光柵140的彎曲繞射特徵。在沿著彎曲的繞射特徵142之曲線上的一定點處，該曲線會具有與沿著複數彎曲的繞射特徵142之曲線上的另一點處方位角f f 大致不同的特定方位角f f 。此外，特定方位角f f 會造成從該點發出的光束106的主要角度方向{q ,f }之對應的方位分量f 。在一些實施例中，複數繞射特徵142(例如，複數凹槽、複數脊等)的曲線係代表了一圓形的區段。該圓形可以與光導表面共面。在其他實施例中，舉例來說，曲線亦可以代表與光導表面共面的一橢圓形或者其他彎曲形狀的一區段。
在其他的實例中，多波束繞射光柵140可以具有「片段」彎曲的複數繞射特徵142。特定來說，雖然繞射特徵142的本身不一定為大致平順或者延續的曲線，但在多波束繞射光柵140中沿著繞射特徵142的不同點處，繞射特徵142仍然可以具有相對於被引導的光104的入射方向而言不同的角度的方位。舉例來說，繞射特徵142可以為包含有多段基本上為直線區段的凹槽，且其中各個區段具有與相鄰之區段不相同的方位。綜而觀之，根據各個實施例，該些區段的不同的角度會近似於一曲線(例如，圓形的一區段)。在又一實施例中，繞射特徵142可能會僅僅在多波束繞射光柵140中的不同位置處具有相對於被引導的光104的入射方向而言不相同的方位，但其並不會近似於特定的曲線(例如，一圓形或者一橢圓形)。
如上文所描述的，被引導的光104包括不同顏色的複數條光束，其中，複數條不同顏色的光束係配置為在平板光導110內以不同顏色特定的非零值傳導角度被引導。例如，紅色被引導的光104的一光束可耦合至平板光導110內並在平板光導110內以一第一非零值傳導角度傳導；綠色被引導的光104的一光束可耦合至平板光導110內並在平板光導110內以一第二非零值傳導角度傳導；藍色被引導的光104的一光束可耦合至平板光導110內並在平板光導110內以一第三非零值傳導角度傳導。根據各個實施例，第一、第二及第三非零值傳導角彼此各自並不相同。再者，由光柵耦合器130提供的被引導的光104中複數條不同顏色的光束的複數個不同顏色特定的非零值傳導角度，可以被配置為藉由繞射光柵140且尤其是多波束繞射光柵140來減輕各個不同顏色的光的色散。亦即，複數條不同顏色的光束的不同顏色特定的非零值傳導角度可被選擇，以基本上校正或補償由繞射光柵140(或多波束繞射光柵140)提供的繞射耦合的差異作為顏色的函數。因此，在多色光102中多種不同顏色的每一種顏色的光(例如，紅光、綠光及藍光)在作為耦合出的光束106的彼此基本相似的主要角度方向上，可被繞射耦合至平板光導110之外。對於一給定的主要角度方向，被引導的光104的不同顏色特定的非零值傳導角度的結果為，繞射光柵140或多波束繞射光柵140可提供包括多色光102中的各種不同顏色的光的複數耦合出的光束106。如在本發明中所述的，沒有準直的多色光102以及光柵耦合器130，不同顏色的光束在相應的彼此不同的主要角度方向上會藉由多波束繞射光柵140而被耦合出平板光導110，且可能導致或加劇視線方向的色散。
為了說明的目的，圖6A示出利用不同形式的線來描述不同顏色的複數耦合出的光束106。不同顏色的複數耦合出的光束106的每一個在幾個不同的主要角度方向中彼此平行。複數不同顏色的耦合出的光束106在不同的主要角度方向上產生的平行關係是由在平板光導110中的相應的不同顏色的被引導的光104的不同顏色特定的非零值傳導角度(亦利用不同形式的線來示出)的部分提供。再者，根據一些實施例，由於平行關係，在一些實施例中複數耦合出的光束106可組合，以表示基本上為白色的光(或至少多色光)。應注意的是，在圖6A以及圖2A及圖2B中，只有一個中央光束104被示出以便於說明被引導的光104，需了解的是，中央光束104通常表示具有複數不同顏色特定的非零值傳導角度(例如，圖2C中示出的角度g '、角度g "及角度g '")的複數條不同顏色的光束104(例如，光束104’、光束104’’及光束104’’’)。
根據與本發明所描述的原理一致的一些實施例，一電子顯示器被提供。在一些實施例中，電子顯示器為一二維(two dimension, 2D)電子顯示器。在其他實施例中，電子顯示器為一三維(three dimension, 3D)電子顯示器，或同等於「多視角」電子顯示器。2D電子顯示器係配置為用以發射複數被調變的光束作為像素以顯示資訊(例如，2D畫面)。3D電子顯示器係配置為用以發射具有不同方向以作為「多視角」或方向像素配置的複數被調變的光束以顯示3D資訊(例如，3D畫面)。在一些實施例中，3D電子顯示器為一自動立體鏡或免鏡片3D電子顯示器。特定來說，複數被調變的、不同定向的光束中不同的光束可以對應於與3D電子顯示器相關聯的不同「視角」(例如，多視角)的視角方向。舉例而言，不同的視角可提供由3D電子顯示器顯示的信息的一「免鏡片」(例如，自動立體鏡、多視角等)表示。
圖7示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的一電子顯示器200。特定來說，根據一些實施例，電子顯示器200可為一3D電子顯示器200。圖7中示出的電子顯示器200係配置為用以發射複數被調變的光束202。作為一3D電子顯示器200，複數條光束可藉由表示對應於3D電子顯示器200的不同視角(即，定向於不同視角方向)的3D或多視角像素的不同主要角度方向而被發射。在圖7中，作為示例而非限制，被調變的光束202是作為發散光示出(例如，相對於收斂)。在一些實施例中，複數條光束202可進一步表示不同的顏色，且電子顯示器200可為一彩色電子顯示器。
圖7中示出的電子顯示器200包括一光源210。光源210係配置為用以提供準直的多色光。根據一些實施例，光源210基本上可為類似於上文所述的相對於多色光柵耦合背光板100的光源120。特定來說，根據一些實施例，光源210可包括配置為用以提供多色光的一光發射器以及配置為用以準直該多色光的一準直器。在一些實施例中，光發射器包括複數光發射器，複數光發射器的每一個光發射器被配置為用以提供多色光中的一不同顏色的光。例如，複數光發射器包括配置為用以提供紅光的具有一紅色發光二極體(light emitting diode, LED)的一第一光發射器、配置為用以提供綠光的具有一綠色發光二極體的一第二光發射器以及配置為用以提供藍光的具有一藍色發光二極體的一第三光發射器。在其他實施例中，複數光發射器可包括由一照明源(例如，一紫外線光源或一藍光光源)照亮的複數磷光體。在又一實施例中，光發射器可包括一白光光源，例如，一白色發光二極體(LED)。
電子顯示器200進一步包括一光柵耦合器220。光柵耦合器220係配置為用以將準直的多色光射分裂及重新定向成複數條光束。複數條光束的每一個光束表示一不同顏色的光。根據一些實施例，光柵耦合器220基本上係類似於上文中所述的多色光柵耦合背光板100的光柵耦合器130。特定來說，光柵耦合器220包括配置為用以繞射從光源210來的準直的多色光的一繞射光柵。準直的多色光的光繞射，反過來說，在對應於不同顏色的不同角度處(例如，複數條光束)導致多色光的繞射分裂及重新定向。在一些實施例中，光柵耦合器220包括一透射模式繞射光柵及一反射模式繞射光柵的其中一者或二者，即，光柵耦合器220為一透射光柵耦合器及一反射光柵耦合器的的其中一者或二者。
圖7中示出的電子顯示器200進一步包括配置為用以接收及引導複數條不同顏色的光束的一光導230。特定來說，複數條不同顏色的光束是以不同顏色特定的非零值傳導角度被光導230接收及引導，以在光導230中成為被引導的光。再者，不同顏色特定的非零值傳導角度係由光柵耦合器220的多色光的繞射分裂和重新定向所引起。
根據一些實施例，光導230基本上可為類似於上文中所述的相對於多色光柵耦合背光板100的平板光導110。舉例而言，光導230可為一平板光波導，該平板光波導包括配置為藉由全內反射以引導光的介電材料的一平面片材。在其他實施例中，光導230可包括一條光導。舉例而言，根據本發明的定義，光導230可包括複數基本上平行的條光導，該等條光導彼此相鄰設置以近似平板光導，因此被認為是「平板」光導的形式。然而，舉例而言，這種形式的平板光導的相鄰條光導可以將光限制在各個條光導內，且基本上防止洩漏至相鄰的條光導中(即，不像「真正」平板光導的基本上連續的平板材料)。
電子顯示器200進一步包括配置為用以繞射耦合出被引導的光的一部分以成為耦合出的光束的一繞射光柵240。在一些實施例中(例如，當電子顯示器200為一3D電子顯示器200)，繞射光柵240可包括一多波束繞射光柵240，如圖7所示的示例。例如，多波束繞射光柵240可被定位於光導230的一表面之中上或之上。根據各個實施例，多波束繞射光柵240係配置為用以繞射耦合出在光導230中被引導的複數條不同顏色的光束的一部分，以成為具有表示或對應於3D電子顯示器200的複數不同視角的複數不同主要角度方向的複數耦合出的光束204。在每一個主要角度方向中，複數耦合出的光束204包括基本上平行的複數條不同顏色的光束。在一些實施例中，繞射光柵240，更具體而言是多波束繞射光柵240，可基本上為類似於上文所述的多色光柵耦合背光板100的繞射光柵140及多波束繞射光柵140。
舉例而言，多波束繞射光柵240可具有一啁啾繞射光柵。進一步地，多波束繞射光柵240可為一多波束繞射光柵陣列的一份子。在一些實施例中，多波束繞射光柵240的複數繞射特徵(例如，複數凹槽、複數脊)為複數彎曲的繞射特徵。舉例而言，複數彎曲的繞射特徵可包括彎曲的複數脊以及彎曲的複數凹槽(即，連續彎曲或分段彎曲)，且複數彎曲的繞射特徵之間的間距隨著跨越多波束繞射光柵240的距離而變化。在一些實施例中，多波束繞射光柵240可為具有複數彎曲的繞射特徵的一啁啾繞射光柵。
亦於圖7中示出，電子顯示器200進一步包括一光閥陣列250。光閥陣列250具有配置成用以調變從複數條光束耦合出的光束204的複數光閥。特定來說，光閥陣列250的複數光閥調變複數耦合出的光束204，以提供為或代表電子顯示器200的複數像素的調變後的光束202。調變後的光束202包括在每個像素表示中包括基本平行的不同顏色的光的光束。例如，當電子顯示器200為一多視角或3D電子顯示器時，複數像素可為複數多視角像素。再者，不同的調變後的光束202可以對應於3D電子顯示器200的不同視角。因此，每個不同視角中的調變後的光束202包括基本上不同顏色的光的平行光束。在各個實施例中，光閥陣列中不同形式的光閥可被採用，包括但不限於，液晶(liquid crystal, LC)光閥，電潤濕(electrowetting)光閥及電泳(electrophoretic)光閥。作為示例，虛線被用於圖7以強調複數條光束202的調變。
根據與本發明所描述的原理一致的一些實施例，多色光柵耦合背光板的一操作方法被提供。在一些實施例中，多色光柵耦合背光板的操作方法可被使用，以提供背光至一電子顯示器，具體的說，係提供定向背光至一多視角或3D電子顯示器。圖8示出根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的多色光柵耦合背光板的操作方法的流程圖。如圖8所示的，多色光柵耦合背光板的操作方法300包括步驟310，利用一光源以提供準直的多色光。根據一些實施例，步驟310中，提供準直的多色光可採用基本上類似於上文所述的相對於多色光柵耦合背光板100的光源120的一光源。例如，一光源包括一多色光光發射器(例如，一白光光源或複數不同顏色的光發射器)及一準直器(例如，一透鏡)可被採用，以進行步驟310，以提供準直的多色光。進一步地，在一些實施例中，在步驟310中，提供準直的多色光可包括利用該多色光光發射器以產生多色光，以及利用該準直器以準直該多色光。
多色光柵耦合背光板的操作方法300包括重新定向及分裂的步驟320，重新定向及分裂的步驟320是將準直的多色光重新定向及分裂成複數條光束，例如利用一光柵耦合器。藉由步驟320產生的複數條光束的每一個光束代表準直的多色光中一不同的相應顏色。根據一些實施例，在步驟320中使用的光柵耦合器基本上是類似於上文所述的多色光柵耦合背光板100的光柵耦合器130。特定來說，根據一些實施例，光柵耦合器可包括一透射模式繞射光柵及一反射模式繞射光柵的其中一者或二者。
多色光柵耦合背光板的操作方法300進一步包括步驟330，在一光導中以相應不同顏色特定的非零值傳導角度引導複數條光束中的複數條不同顏色的光束以成為被引導的光。在一些實施例中，光導基本上可類似於上文所述的相對於多色光柵耦合背光板100的平板光導110。此外，複數條光束的該顏色特定的非零值傳導角度是由繞射重新定向所產生，例如，在光柵耦合器中，作為步驟320的結果。因此，不同顏色特定的非零值傳導角度基本上可類似於上文所述的不同顏色特定的非零值傳導角度。
在一些實施例中(未於圖示出)，多色光柵耦合背光板的操作方法300進一步包括在該光導中繞射耦合出被引導的光的一部分，例如，在該光導的一表面處利用一繞射光柵。在一些實施例中，繞射光柵基本上可類似於上文所述的多色光柵耦合背光板100的繞射光柵。舉例而言，繞射耦合出被引導的該光的一部分可產生在預定的主要角度方向上遠離該光導的一耦合出的光束。再者，由於被引導的該光在該光導中的不同顏色特定的非零值傳導角度的結果，該耦合出的光束在預定的主要角度方向上包括基本上為不同顏色的光的平行光束。
在一些實施例中，利用在繞射耦合出被引導的光的一部分的繞射光柵為一多波束繞射光柵。因此，在一些實施例中，繞射耦合出被引導的光的一部分可利用一多波束繞射光柵以產生複數耦合出的光束，該等耦合出的光束是以對應於三維(3D)電子顯示器的不同視角的不同相應觀看方向的複數不同主要角度方向遠離光導。在每一個不同主要角度方向或不同相應觀看方向上，複數耦合出的光束包括基本上為不同顏色的光的平行光束，例如，作為光導中的被引導的光的不同顏色特定的非零值傳導角度的結果。在一些實施例中，多波束繞射光柵基本上可類似於上文所述的相對於多色光柵耦合背光板100的多波束繞射光柵140。例如，該多波束繞射光柵可為包括彼此間隔開以提供繞射耦合的複數彎曲凹槽和複數彎曲脊的其中之一的一線性啁啾繞射光柵。
在一些實施例中(未於圖示出)，多色光柵耦合背光板的操作方法300進一步包括調變複數耦合出的光束，例如，利用複數光閥。複數調變後的光束在一預定主要角度方向上包括基本上為不同顏色的光的平行光束。在一些實施例中，複數光閥基本上可類似於上文所述的相對於電子顯示器200的光閥陣列250。例如，複數光閥可包括但不限於，液晶(liquid crystal, LC)光閥、電潤濕(electrowetting)光閥及電泳(electrophoretic)光閥。在一些實施例中，舉例而言，光閥陣列可為具有表示3D顯示器的複數像素的不同視角方向的多視角或3D電子顯示器200的一部分。根據此示例的來自3D電子顯示器的複數調變後、耦合出的光束在每一個不同的視角方向或像素上包括基本上為不同顏色的光的平行光束。
因此，本發明中描述了採用一光柵耦合器以將準直的光繞射分裂及重新定向耦合至光導中的多色光柵耦合背光板、一電子顯示器以及多色光柵耦合背光板的操作方法的實例。熟知該領域的技術人士應當瞭解，上文中所敘述的實例僅為代表本發明之原理的眾多實例與實施例中的說明性範例。顯然地，熟知該領域的技術人士可以在不脫離本發明的申請專利範圍所限定之範疇的條件下做出多種其他的配置。
10‧‧‧光束
12‧‧‧粗箭頭
100‧‧‧多色光柵耦合背光板
102‧‧‧多色光
104‧‧‧光束/被引導的光/被引導的光束/中央光束
104’‧‧‧第一箭頭/光束/第一光束
104’’‧‧‧第二箭頭/光束/第二光束
104’’’‧‧‧第三箭頭/光束/第三光束
106‧‧‧光束/分歧光束/耦合出的光束/收斂光束
110‧‧‧平板光導
112‧‧‧第一表面/表面
114‧‧‧第二表面/表面
120‧‧‧光源
122‧‧‧光發射器/白色光源
122’‧‧‧第一光發射器/光發射器/磷光體
122’’‧‧‧第二光發射器/光發射器/磷光體
122’’’‧‧‧第三光發射器/光發射器/磷光體
124‧‧‧準直器
126‧‧‧基板
122a‧‧‧照明源
130‧‧‧光柵耦合器
132‧‧‧繞射光柵
132’‧‧‧透射模式繞射光柵
132’’‧‧‧反射模式繞射光柵
134‧‧‧光柵材料
136‧‧‧層/金屬層
140‧‧‧繞射光柵/多波束繞射光柵/啁啾繞射光柵/凹槽型繞射光柵
140’‧‧‧第一端
140’’‧‧‧第二端
142‧‧‧繞射特徵
200‧‧‧電子顯示器/3D電子顯示器
202‧‧‧光束/被調變的光束
204‧‧‧耦合出的光束
210‧‧‧光源
220‧‧‧光柵耦合器
230‧‧‧光導
240‧‧‧繞射光柵/多波束繞射光柵
250‧‧‧光閥陣列
300‧‧‧操作方法
310-330‧‧‧步驟
O‧‧‧原點
g '、g ''、g '''‧‧‧顏色特定的非零值傳導角度
d‧‧‧繞射間距
f‧‧‧方位分量/方位角
q‧‧‧方位分量/仰角
f f ‧‧‧方位角
按照此說明書中描述的原理的示例的各種特徵，在參考附圖並結合下面的詳細描述下可以被更容易地理解，其中，相似的標號表示相似的結構元件，且該些附圖包括：
圖1為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的擁有一特定主要角度方向的一光束的角度分量{q ,f }的一圖形化示意圖； 圖2A為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的一多色光柵耦合背光板的剖面示意圖； 圖2B為說明根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例的一多色光柵耦合背光板的剖面示意圖； 圖2C為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的圖2B中的多色光柵耦合背光板的一輸入端部分的放大剖面示意圖； 圖3A為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的擁有複數不同顏色的光發射器的一光源的側面示意圖； 圖3B為說明根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的擁有複數不同顏色的光發射器的一光源的側面示意圖； 圖4A為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的一多色光柵耦合背光板的一輸入端部分的剖面示意圖； 圖4B為說明根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的一多色光柵耦合背光板的一輸入端部分的剖面示意圖； 圖5A為說明根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例中的一多色光柵耦合背光板的一輸入端部分的剖面示意圖； 圖5B為說明根據與本發明所描述的原理一致的再一實施例中的一多色光柵耦合背光板的一輸入端部分的剖面示意圖； 圖6A為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例中的包括多波束繞射光柵的一多色光柵耦合背光板的一部分的剖面示意圖； 圖6B為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的圖6A中包括多波束繞射光柵的多色光柵耦合背光板部分的透視圖； 圖7為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的一電子顯示器的方塊示意圖；以及 圖8為說明根據與本發明所描述的原理一致的一實施例的多色光柵耦合背光板的操作方法流程圖。
某些特定的例子可能會具有其他相較於上述圖式中的特徵而言相同、額外或者可以將之取代的特徵。在下文中將參照圖式針對這些特徵以及其他的特徵進行詳細說明。

Claims (26)

  1. 一種多色光柵耦合背光裝置，包括：一平板光導，配置為用以依據在該平板光導內的全內反射引導光成為被引導的光；一光源，包括一光發射器以及一準直器，該光發射器配置為用以提供多色光，該準直器配置為用以準直該多色光；一光柵耦合器，配置為用以將準直的該多色光繞射分裂及重新定向至該平板光導中，以成為包括複數條被引導的光束的該被引導的光，該等被引導的光束的每一個代表該多色光中的一相應不同顏色的光，且該等被引導的光束的每一個在該平板光導內，以對應於該多色光中該相應不同顏色的光的對應顏色特定的一非零值傳導角度，被傳導為該被引導的光；以及一繞射光柵，在該平板光導的一表面處，該繞射光柵被配置成用以繞射耦合被引導的該光的一部分，以成為一耦合出的光束，該耦合出的光束擁有從該平板光導的該表面處發射出的一預定主要角度方向，該耦合出的光束的部分包括不同顏色的該多色光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該多色光包括二個以上的不同顏色的紅光、綠光及藍光，該二個以上的不同顏色的紅光、綠光及藍光的每一個包括一相應波長，且擁有較長波長的被引導的該光的一相應顏色的光的對應顏色特定的該非零值傳導角度是小於擁有較短波長的被引導的該光的一相應顏色的光的對應顏色特定的該非零值傳導角度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光發射器包括用以提供白光的一發光二極體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光發射器包括用以提供紅光的一第一發光二極體、用以提供綠光的一第二發光二極體以及用以提供藍光一第三發光二極體，該紅光、該綠光及該藍光的組合被配置成用以提供白光。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光發射器包括一照明源以及複數磷光體，該照明源被配置成用以提供照明，該等磷光體被配置成用以響應來自該照明源的該照明而發光，該等磷光體的每一個擁有對應於該多色光中一不同顏色的一發光。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光源的該準直器包括一準直透鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光柵耦合器為包括一透射模式繞射光柵的一透射光柵耦合器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該光柵耦合器為包括一反射模式繞射光柵的一反射光柵耦合器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該反射光柵耦合器進一步包括一層反射材料，該層反射材料被配置成用以增強藉由該反射模式繞射光柵造成的準直的該多色光的反射。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該繞射光柵包括一多波束繞射光柵，該多波束繞射光柵被配置成用以繞射耦合被引導的該光的一部分，以成為從該平板光導的該表面處發射出的複數耦合出的光束，該等耦合出的光束的其中之一耦合出的光束擁有一主要角度方向，該主要角度方向不同於該等耦合出的光束的其他耦合出的光束的複數主要角度方向。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，該多波束繞射光柵包括一線性啁啾繞射光柵。
  12. 一種包括申請專利範圍第10項所述之多色光柵耦合背光裝置的三維電子顯示器，該三維電子顯示器進一步包括：一光閥，用以調變該等耦合出的光束中的一耦合出的光束，該光閥係相鄰於該多波束繞射光柵；其中，該耦合出的光束的主要角度方向對應於該三維電子顯示器的一觀看方向，該調變後的光束在該觀看方向表示該三維電子顯示器的一像素，且在該觀看方向上的該調變後的光束包括該多色光中每個相應的不同顏色。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之多色光柵耦合背光裝置，其中，被引導的該光中的該等被引導的光束的對應顏色特定的該等非零值傳導角度係配置為藉由該多波束光柵來減輕該相應不同顏色的光的色散。
  14. 一種電子顯示器，包括：一光源，配置為用以提供準直的多色光；一光柵耦合器，配置為用以將準直的該多色光繞射分裂並重新定向成複數條光束，該等光束的每一個表示一不同顏色的光；一光導，配置為以對應不同顏色特定的非零值傳導角度從該光柵耦合器接收不同顏色的該等光束，並依據在該光導內的全內反射引導不同顏色的該等光束成為複數條不同顏色的被引導的光束，使其成為該光導內被引導的光；一繞射光柵，配置為用以繞射耦合被引導的該光的一部分，以成為一耦合出的光束，該耦合出的光束在一預定主要角度方向包括該不同顏色的光；以及一光閥陣列，配置為用以調變該耦合出的光束，調變後的該耦合出的光束在該預定主要角度方向表示該電子顯示器的擁有該不同顏色的光的一像素。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電子顯示器，其中，該光源包括一光發射器以及一準直器，該光發射器配置為用以提供該多色光，該準直器配置為用以準直該多色光。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電子顯示器，其中，該光發射器包括複數光發射器，該等光發射器的每一個被配置為用以提供該多色光中的一不同顏色的光。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電子顯示器，其中，該光發射器包括複數光發射器，該等光發射器包括一第一光發射器、一第二光發射器以及一第三光發射器，該第一光發射器包括用以提供紅光的一紅色發光二極體，該第二光發射器包括用以提供綠光的一綠色發光二極體，該第三光發射器包括用以提供藍光的一藍色發光二極體。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之電子顯示器，其中，該光柵耦合器包括一透射模式繞射光柵以及一反射模式繞射光柵的其中一者或二者。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之電子顯示器，其中，該繞射光柵包括一多波束繞射光柵，被引導的該光從該多波束繞射光柵繞射耦合出的部分，包括從該光導的一表面發射出的複數耦合出的光束，該等耦合出的光束的每一個擁有一主要角度方向，該主要角度方向不同於該等耦合出的光束的其他耦合出的光束的複數主要角度方向，該等耦合出的光束的每一個在相應的不同主要角度方向包括基本上平行的不同顏色的光束。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電子顯示器，其中，該電子顯示器為一三維電子顯示器，該等耦合出的光束的不同主要角度方向對應於該三維電子顯示器的不同三維視角的不同相應觀看方向。
  21. 一種多色光柵耦合背光裝置的操作方法，該方法包括：利用一光源以提供準直的多色光；利用一光柵耦合器分裂及重新定向準直的該多色光至一光導中，以成為複數條光束，該等光束的每一個表示準直的該多色光中相應不同顏色的光；以及在該光導中使用在該光導內的全內反射並以相應顏色的對應顏色特定的一非零值傳導角度引導該等光束的每一個成為一被引導的光束，使其成為被引導的光，以及在該光導的一表面處利用一繞射光柵繞射耦合被引導的該光的一部分，以產生一耦合出的光束，該耦合出的光束在一預定主要角度方向遠離該光導，其中，顏色特定的該非零值傳導角度係藉由該光柵耦合器在分裂及重新定向準直的該多色光至該光導中以成為被引導的該光的期間來確定。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之多色光柵耦合背光裝置的操作方法，其中，利用該光源以提供準直的該多色光的步驟包括：利用一多色光發射器產生該多色光；以及利用一準直器準直該多色光。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之多色光柵耦合背光裝置的操作方法，其中，該光柵耦合器包括一透射模式繞射光柵以及一反射模式繞射光柵的其中一者或二者。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之多色光柵耦合背光裝置的操作方法，進一步包括：利用一光閥調變該耦合出的光束；其中，調變後的該耦合出的光束表示一電子顯示器的一像素，且調變後的該耦合出的光束包括準直的該多色光中的每種顏色。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之多色光柵耦合背光裝置的操作方法，其中，該繞射光柵包括一多波束繞射光柵，該多波束繞射光柵繞射耦合被引導的該光的一部分，以產生複數耦合出的光束，該等耦合出的光束以複數不同的主要角度方向遠離該光導，該等不同的主要角度方向對應一三維電子顯示器的不同視角的不同相應觀看方向，該等耦合出的光束在各個不同的主要角度方向包括準直的該多色光中的每種顏色；以及利用複數光閥調變該等耦合出的光束；其中，該等耦合出的光束經調變後產生的複數被調變的光束形成複數像素，該等像素對應該三維電子顯示器中的複數不同三維視角。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之多色光柵耦合背光裝置的操作方法，其中，該多波束繞射光柵為一線性啁啾繞射光柵，該線性啁啾繞射光柵包括彼此間隔開來的複數彎曲凹槽及複數彎曲脊的其中之一。
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