TWI697713B

TWI697713B - 應用偏移多光束元件之多視域背光件、多視域顯示器、及其操作方法

Info

Publication number: TWI697713B
Application number: TW107119307A
Authority: TW
Inventors: 大衛 A 費圖; 約翰雷菲爾德
Original assignee: 美商雷亞有限公司
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR20200000452A; CA3064551A1; CN110799789A; EP3638946A1; US10948772B2; EP3638946A4; JP2020523764A; WO2018231257A1; CN110799789B; TW201905558A; JP7046987B2; US20200117053A1; KR102370247B1; CA3064551C

Abstract

一種多視域背光件及多視域顯示器，應用多光束元件，配置以提供複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有對應於在一視域區域中複數個視域之視域方向的不同主要角度方向。該多視域背光件包括：一光導件，配置以引導光，以作為被引導的光；以及該多光束元件，配置以耦合出該被引導的光的一部分，以作為該等傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束的傾斜角度係由該多光束元件及一相對應多視域像素之間的偏移所提供。該多視域顯示器包括複數個多光束元件的陣列及複數個多視域像素的陣列。

Description

應用偏移多光束元件之多視域背光件、多視域顯示器、及其操作方法

本發明涉及應用偏移多光束元件之多視域背光件、多視域顯示器、及其操作方法。

電子顯示器是一種幾乎無所不在的媒介，用於向各式各樣之設備和產品的使用者傳達資訊。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）與主動式矩陣有機發光二極體（AMOLED）顯示器、電泳顯示器（EP）、以及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）。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）。在主動顯示器中最明顯的示例是CRT、PDP、和OLED/AMOLED。在考慮自發光性時，LCD和EP顯示器通常被分類為被動顯示器。雖然被動顯示器通常具有良好的性能特徵，包括但不限於固有的低功耗，但由於缺乏發光能力，可能會在許多實際應用中具有使用上的限制。

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（通常是面板背光件），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顯示器或EP顯示器。背光件發射通過LCD顯示器或EP顯示器的光。發射的光由LCD顯示器或EP顯示器調變，然後調變後的光從LCD顯示器或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顯示器或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用顏色（例如，原色）的顯示器的場順序發光來實現。

依據本發明之一態樣，本發明提供一種多視域背光件，包括：一光導件，配置以引導光，以作為被引導的光；以及一多光束元件，配置以耦合出該被引導的光的一部分，以作為複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於在一多視域顯示器之一視域區域中之複數個視域的視域方向，該等傾斜方向性光束的傾斜角度係由該多光束元件從該多視域顯示器之一相對應多視域像素之一中心線的偏移所提供，其中，該傾斜角度係配置以提供在該多視域顯示器之該視域區域中的該等視域。

依據本發明另一態樣，本發明提供一種多視域顯示器，包括上述多視域背光件，該多視域顯示器進一步包括複數個光閥的陣列，配置以調變該等傾斜方向性光束中之方向性光束，該陣列中的一光閥對應於該多視域顯示器之一多視域像素中的一子像素，該陣列中的一組光閥對應於該多視域像素。

依據本發明又一態樣，本發明提供一種多視域顯示器，包括：複數個多視域像素的陣列，配置以將複數個不同視域提供至該多視域顯示器之一視域區域，該等多視域像素的該陣列中的一多視域像素包括複數個光閥，該等光閥配置以調變複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於該等不同視域的視域方向；一光導件，配置以引導光，以作為被引導的光；以及複數個多光束元件的陣列，光學性地耦合至該光導件，該等多光束元件的該陣列中的每一個多光束元件配置以將該等傾斜方向性光束提供至一相對應多視域像素，其中，該等傾斜方向性光束的傾斜角度係由該多光束元件及該相對應多視域像素之間的偏移來決定。

依據本發明再一態樣，本發明提供一種操作多視域顯示器的方法，該方法包括：沿著一光導件的長度方向，在一傳播方向上引導光；使用一多光束元件將該被引導的光的一部分耦合出該光導件，以提供複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於在一多視域顯示器之複數個不同視域之個別的不同視域方向，該等傾斜方向性光束具有一傾斜角度，該傾斜角度對應於該多光束元件從該多視域顯示器中之一多視域像素之一中心線的偏移，其中，該等不同視域係提供至該多視域顯示器之一視域區域。

根據在此描述的原理的示例和實施例提供一種具有一偏移多光束元件之多視域背光件，該多視域背光件應用於具有一個或多個視域區域之多視域或者三維（3D）顯示器。尤其，根據在此描述的原理的實施例提供一種多視域背光件，應用一偏移多光束元件，該偏移多光束元件配置以提供複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有朝向多視域顯示器的一視域區域之一預定傾斜角度。例如，一多光束元件可從一多視域像素的一中心線偏移，且該偏移可提供該等傾斜方向性光束之該預定傾斜角度。此外，由該偏移多光束元件提供的該等傾斜方向性光束可具有相對於該預定傾斜角度之複數個不同之主要角度方向。根據各種實施例，具有不同的主要角度方向之該等傾斜方向性光束可對應於多視域顯示器之視域區域（在多視域影像之一組視域）中的不同視域方向。在此所描述的應用多視域背光件之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）、個人電腦和電腦螢幕、車用顯示器中控臺、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。

依據各種實施例，應用偏移多光束元件之多視域顯示器可配置以提供複數個視域區域，該等視域區域在空間上彼此隔開。例如，多視域顯示器可提供一對視域區域。例如，該對視域區域可配置以向一車輛中的駕駛及乘客提供不同的視域。尤其，具有第一傾斜角度之第一組傾斜方向性光束可以在第一視域區域中提供第一影像，在此同時，具有第二傾斜角度之第二組傾斜方向性光束可以在第二視域區域中提供第二影像。例如，第一視域區域可以對應於駕駛可見的視域區域，且第二視域區域可以對應於乘客是可見的。此外，在給定視域區域中或者對應於給定視域區域之該等傾斜方向性光束中的光束可以具有彼此不同之主要角度方向。在一些實施例中，該等傾斜方向性光束之不同之主要角度方向可以對應於在個別的第一視域區域及第二視域區域中被顯示之多視域影像之一組視域之不同視域方向。

在此，「多視域顯示器」係定義為電子顯示器或顯示器系統，其配置以在不同的視域方向中提供多視域影像之不同的視域。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的立體圖。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）、平板型電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的電腦螢幕、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（或者，簡單來說，不同方向）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；以及僅顯示四個視域14和四個視域方向16，以上皆為示例而非限制。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上或其附近。將視域14表示在螢幕12之上僅用於說明的簡單性，並且旨在表示從對應於一特定視域14的視域方向16中相對應的一個視域方向觀看多視域顯示器10。

按照在此所定義者，視域方向或者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（亦即，方向性光束）通常具有由角分量{q ,f }給定的主要角度方向。角分量q 在本文中被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角分量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螢幕的平面）。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的光束20的角分量 {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）。

此外，在術語「多視域影像」和「多視域顯示器」中使用的術語「多視域（multiview）」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）。因此，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」在本文中被定義為在多視域顯示器的相似的複數個不同視域中的每一個中代表「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一個不同視域中的視域像素的單獨子像素。此外，根據本文的定義，多視域像素的子像素是所謂的「方向性像素（directional pixel）」，因為每一個子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，由多視域像素的子像素所代表的不同視域像素可以在每一個不同視域中具有等同或至少基本上相似的位置或座標。例如，第一多視域像素可以具有位於多視域影像的每一個不同視域中的{x ₁ ,y ₁ }處的單獨子像素，而第二多視域像素可以具有位於每一個不同視域中的{x ₂ ,y ₂ }處的單獨子像素等。

在一些實施例中，在多視域像素中的子像素數量可以等於多視域顯示器的視域數量。例如，多視域像素在與其相關聯之具有64個不同視域的多視域顯示器中，可提供64個子像素。在另一示例中，多視域顯示器可以提供8乘4個陣列的視域（即，32個視域）以及多視域像素可以包括32個子像素（即，每一個視域有一個）。此外，每一個不同的子像素可以具有一相關聯的方向（例，光束方向），例如，該方向對應於對應至64個不同視域的視域方向的其中之一。此外，依據一些實施例，多視域顯示器的多視域像素的數量可以基本上等於多視域顯示視域中的「視域」像素的數量（即，組成一選擇視域的像素）。例如，如果一視域包括640乘480個視域像素（即，640 × 480視域解析度），該多視域顯示器可具有307,200個多視域像素。在另一示例中，當視域包括100乘100個像素時，該多視域顯示器可包括總數為一萬個（即，100 × 100 = 10000）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。具體地，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。在各種實施例中，術語「光導件」通常是指採用全內反射來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界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，當術語「板」應用於光導件以作為「板光導件」時，板光導件係定義為分段或差異性平面層或片，其在某些狀況下，也稱為「板片」光導件。尤其，板光導件係定義為配置以在兩個基本上正交方向引導光的光導件，該兩個基本上正交方向係由光導件之頂部表面以及底部表面（即，相對的表面）所限定。此外，由本文所定義，頂部表面以及底部表面彼此區隔開且在至少微分方面上彼此基本上平行。亦即，在板光導件的任何微小區塊中，頂部表面和底部表面為基本上平行或共面。

在一些實施例中，板光導件可為基本上平坦（即，受限於一平面），因此，板光導件為一平面光導件。在其他實施例中，板光導件可以被彎曲成一個或兩個正交維度。例如，板光導件可在單一維度中彎曲，以形成一圓柱形板光導件。然而，任何彎曲皆需具有足夠大的曲率半徑，以保證全內反射被維持在板光導件內來導光。

本文中，「繞射光柵」通常被定義為布置成提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵部（亦即，繞射特徵部）。在一些示例中，可以以週期性或準週期性的方式來布置複數個特徵部。例如，繞射光柵可以包括布置成一維（1D）陣列的複數個特徵部（例如，材料表面中的複數個凹槽或脊部）。在其他示例中，繞射光柵可以是二維（2D）陣列的特徵部。例如，繞射光柵可以是材料表面上的凸塊或孔洞的二維陣列。

如此，根據本文的定義，「繞射光柵」是提供入射在繞射光柵上的光的繞射的結構。如果光從光導件入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射散射可以導致並且因此被稱為「繞射耦合」，因為繞射光柵可以透過繞射將光耦合出光導件。繞射光柵還藉由繞射（亦即，以繞射角）重新定向或改變光的角度。特別地，由於繞射，離開繞射光柵的光通常具有與入射在繞射光柵上的光（亦即，入射光）的傳播方向不同的傳播方向。藉由繞射的光的傳播方向的變化在這裡被稱為「繞射重定向」。因此，繞射光柵可以理解為包括繞射特徵部的結構，繞射特徵部繞射地重定向入射在繞射光柵上的光，並且如果光從光導件入射，則繞射光柵也可以繞射地耦合出來自光導件的光。

此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵部被稱為「繞射特徵部」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的分界線）處、之中、和之上的狀況中的一種或多種。例如，表面可以是光導件的表面。繞射特徵部可以包括繞射光的各種結構中的任何一種，包括但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸塊中的一個或複數個。例如，繞射光柵可以在材料表面中包括複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包括從材料表面上升起的複數個平行的脊部。繞射特徵部（例如，凹槽、脊部、孔洞、凸塊等）可以具有提供繞射的各種橫截面形狀或輪廓中的任何一種，包括但不限於正弦曲線輪廓、矩形輪廓（例如，二元繞射光柵）、三角形輪廓、和鋸齒輪廓（例如，閃耀光柵）。

根據本文所述的各種示例，可以採用繞射光柵（例如，如下所述的多光束元件的繞射光柵）來將光從光導件（例如，板光導件）繞射散射出或耦合出作為光束。特別是，局部週期性繞射光柵的繞射角度q _m 或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角度q _m 可藉由式（1）給定如： θ _m = sin^- ¹ (n sinq _i -m λ/d ) （1）其中，λ 是光的波長，m 是繞射階數，n 是光導件的折射率，d 是繞射光柵的特徵部之間的距離或間隔，q _i 是繞射光柵上的光入射角度。為了簡單起見，式（1）假設繞射光柵與光導件的表面鄰接並且光導件外部的材料的折射率等於1（亦即，n_out = 1）。通常，繞射階數m 由整數給定。由繞射光柵產生的光束的繞射角度q _m 可以由式（1）給定，其中，繞射階數為正（例如，m ＞ 0）。例如，當繞射階數m 等於1（亦即，m = 1）時，提供第一階繞射。

圖2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繞射光柵30的橫截面圖。例如，繞射光柵30可以位於光導件40的表面上。另外，圖2顯示以入射角度q _i 入射在繞射光柵30上的光束50。光束50可以是在光導件40內的被引導的光束。在圖2中還顯示了由繞射光柵30繞射產生並耦合出的方向性光束60，作為入射光束50的繞射的結果。耦合出的方向性光束60具有如式（1）所示的繞射角度q _m （或者，本文中的「主要角度方向」）。例如，繞射角度q _m 可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m 」。

根據本文的定義，「多光束元件」是產生包括複數條光束的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至一背光件的光導件，以藉由在一光導件中耦合出一部分引導的光而提供複數條光束。此外，根據本文的定義，由多光束元件產生的該等光束的光束具有彼此不同的主要角度方向。尤其，根據定義，該等光束中的一條光束具有與該等光束的另一條光束不同的預定主要角度方向。因此，該等光束的光束可以稱為「方向性光束」，且該等光束可以稱為複數個「方向性」光束。

此外，該等方向性光束可以代表一光場。例如，該等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方向性光束中的光束的主要角度方向的預定角展度。因此，組合的光束（亦即，該等方向性光束）的預定角展度可以代表該光場。根據各種實施例，各種光束的主要角度方向由包括但不限於多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、面積等）的特性確定。在一些實施例中，根據本文的定義，多光束元件可以被認為是「延伸點光源」，即橫跨多光束元件的範圍分布的複數個點光源。此外，由多光束元件產生的方向性光束可具有由角分量{q ,f }給定的主要角度方向，如本文所定義，並且如上文關於圖1B所述。

在此，「準直器」被定義為基本上被配置以準直光的任何光學裝置或設備。例如，準直器可以包括但不限於準直鏡或反射器、準直透鏡、以及其各種組合。在一些實施例中，包括準直反射器之準直器可以具有一反射表面，該反射表面的特徵為一拋物線曲線或形狀。在另一示例中，準直反射器可包括一拋物線形狀反射器。在此，「拋物線形狀」意指拋物線形狀反射器的彎曲反射表面不同於「真」拋物線曲線，其依確定的方式達成預定反射特徵（例如，準直程度）。類似地，準直透鏡可包括一球形表面（例如，一雙凸球形透鏡）。

在一些實施例中，準直器可為一連續反射器或一連續透鏡（即，具有一基本上平滑連續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括一基本上非連續之表面，包括但不限於提供光準直的菲涅耳（Fresnel）反射器或菲涅耳透鏡。根據各種實施例，由準直器提供的準直量可以從一個實施例到另一個實施例以預定程度或量而變化。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一形狀。

在本文中，「準直因子」被定義為光被準直的程度。尤其，根據本文的定義，準直因子定義準直光束內的光線的角展度。例如，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用角度表示的高斯分布，並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半來確定的角度。

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。尤其，在此，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原色（例如，紅色、綠色、藍色）。

此外，如本文所使用，冠詞「一」旨在具有在專利領域中的通常含義，即「一個或複數個」。例如，「一多光束元件」是指一個或複數個方向性散射元件，因此，「該多光束元件」在本文中是指「該（等）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。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的公差範圍內，或者可以表示正負10%、或正負5%、或正負1%，除非另有明確說明。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。

根據一些在此所描述的原理之實施例，提供一種多視域背光件。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多視域背光件100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另一示例中的多視域背光件100的橫截面圖。圖4B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例說明多視域背光件100的平面圖。圖4C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例多視域背光件100的立體圖。圖4C之立體圖係以部分裁剪的方式繪示，以便於此處討論之用。

如圖所示，多視域背光件100係配置以提供複數個傾斜方向性光束102，該等傾斜方向性光束之方向性光束102具有彼此（例如，作為一光場）不同之主要角度方向。尤其，所提供的該等傾斜方向性光束102從多視域背光件100偏離。在一些實施例中，該等傾斜方向性光束102可以被調變（例如，如以下將說明的使用光閥），以促進具有3D或多視域內容（例如，包括但不限於一多視域影像）之資訊的顯示。

此外，依據各種實施例，該等傾斜方向性光束具有朝向一視域區域（例如，應用多視域背光件100之多視域顯示器的一視域區域或區塊）的傾斜。該傾斜係用以下方式定義：相對於或者遠離垂直於多視域背光件100之一表面的方向（即，表面法線）之該等傾斜方向性光束的傾斜角度

。例如，該傾斜，因此，該傾斜角度

可以被定義為相對於該等傾斜方向性光束之中心軸線。在圖3中，具有傾斜角度

之虛線表示該等傾斜方向性光束之中心軸線。在圖3中，也繪示一視域區域124。

如圖3、4A-4C所示，多視域背光件100包含一光導件110。依據一些實施例，光導件110可為平板光導件110。光導件110被配置以沿著光導件110的長度方向導光，以作為被引導的光104。例如，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，其大於圍繞該介電光波導件的介質之第二折射率。例如，依據一或多個導光模式的光導件110，折射率的差異係被配置以促使被引導的光104之全內反射。

在一些實施例中，光導件110可以是板片或平板光波導件，其包括延伸、基本上平面片材的光學透明介電材料（例如，平板光導件）。該基本上平面片材的介電材料被配置以利用全內反射來引導該被引導的光104 (例如，作為被引導的光束)。根據各種示例，光導件110之光學透明材料可包括或由各種介電材料製成，包括但不限於各種玻璃（例如，矽石酸鹽玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃等）、和基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚甲基丙烯酸甲酯、壓克力玻璃、聚碳酸酯）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，「前」表面或前側）與第二表面110”（例如，「後」表面或後側）之間的非零傳播角度上根據全內反射原理引導該被引導的光104。尤其是，該被引導的光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。要知道的是，為了便於說明，非零傳播角度並沒有繪示在圖3、4A-4C中。然而，表示傳播方向103的粗體箭頭係說明沿著圖3、4A-4C中的光導件長度方向的被引導的光104的大致傳播方向。

如本文所定義，「非零傳播角度」為相對於光導件110之一表面（例如，第一表面110’或者第二表面110”）的角度。此外，依據各種實施例，非零傳播角度大於零且小於光導件110中的全內反射的臨界角度。例如，被引導的光104的非零傳播角度可以為大約10度到大約50度之間，或者，在一些示例中，可以為大約20度到大約40度之間，或者可以為大約25度到大約35度之間。例如，非零傳播角度可以為大約30度。在其他示例中，非零傳播角度可以為大約20度，或者大約25度，或者大約35度。此外，一特定非零傳播角度可以被選擇（例如，任意地），以用於一特定的實施，只要所選的特定非零傳播角度小於光導件110中的全內反射的臨界角度。

在光導件110中的被引導的光104可以以非零傳播角度（例如，大約30至35度）被引入或耦合至光導件110中。依據各種示例，一個或多個透鏡、一鏡子或類似的反射器（例如，一傾斜反射器）、以及稜鏡（圖中未示）可以促進光以非零傳播角度被耦合至光導件110的輸入端以作為被引導的光104。一旦耦合至光導件110中，被引導的光104在基本上遠離輸入端的方向上沿著光導件110被傳播（例如，由圖3、4A中沿著x軸所指的粗體箭頭所示）。

此外，依據各種實施例，由將光耦合至光導件110所產生之被引導的光104或等同地被引導的光104可為一準直光束。於此，「準直光」或「準直光束」一般被界定為一種光束，其中所述光束之光線基本上在光束（例如，被引導的光104）中彼此平行。另外，根據本文的定義，從準直光束偏離或散射的光線不被視為所述準直光束之一部分。在一些實施例中，多視域背光件100可包括一準直器，以將例如來自一光源的光準直，該準直器可為如上所述，例如透鏡、反射器或鏡子（例如，傾斜準直反射器）。在一些實施例中，光源包括一準直器。提供至光導件110的準直光為一準直的被引導的光104或者一準直的被引導的光束。在一些實施例中，如上所述，被引導的光104可根據或具有準直因子s而被準直。

在一些實施例中，光導件110可以配置以「回收」該被引導的光104。特定地，已經沿著光導件長度方向被引導的該被引導的光104可以以不同於傳播方向103之其他傳播方向103’沿著該長度方向被重新定向返回。例如，光導件110可以包括位於光導件110的一端的一反射器（圖中未示），該端相對於與該光源相鄰的輸入端。該反射器可以配置以將被引導的光104反射回該輸入端，以作為回收的被引導的光。如下所述，藉由使被引導的光讓例如多光束元件使用一次以上，以此方式回收被引導的光104可以增加多視域背光件100的亮度（例如，複數個傾斜方向性光束102的強度）。

在圖3中，表示回收的被引導的光的傳播方向103’的粗體箭頭（例如，指向負x軸方向）顯示在光導件110中回收的被引導的光的大致傳播方向。替代地（例如，相對於回收的被引導的光），在其他傳播方向103’傳播的被引導的光104可以藉由將光以其他傳播方向103’被引入至光導件110中（例如，除具有傳播方向103的被引導的光104以外）。

再一次參考圖3、4A-4C，多視域背光件100進一步包含一多光束元件120。依據各種實施例，多光束元件120配置以耦合出被引導的光104的一部分，以作為該等傾斜方向性光束102。尤其，圖3、4A、4C說明作為從光導件110的第一（或者，前）表面110’發射出的發散箭頭所示的該等傾斜方向性光束102。

依據各種實施例，多光束元件120與相對應的多視域像素106之中心線106a具有一物理位移或偏移126。該偏移126係配置以提供該等傾斜方向性光束102之傾斜或傾斜角度

。此外，傾斜角度

多視域顯示器的視域區域124的方向，且在該視域區域124中的不同主要角度方向對應於在該視域區域124中的多視域顯示器的一組視域。依據各種實施例，該等傾斜方向性光束102穿過且可由多視域像素106中的不同光閥108來調變。

依據不同實施例，要注意的是，在各種不同視域區域124中的多視域視域或多視域影像可對應於相同或不同的影像內容。尤其，在視域區域124中由多視域顯示器所提供之多視域影像可包括不同於在另一視域區域中由多視域顯示器所提供之多視域影像的內容。在其他示例中，在不同視域區域之間的該內容可彼此類似或者甚至相同。

在一些實施例中，多視域背光件100包括複數個多光束元件120（例如，如圖4A-4C所示）。依據各種實施例，複數個多光束元件中的多光束元件120可沿著光導件長度方向彼此隔開。尤其，複數個多光束元件120沿著光導件長度方向彼此隔開且表示個別獨立的元件。再者，在本文的定義中，複數個多光束元件120依據一有限（即，非零）的元件間距（例如，有限的中心至中心距離）彼此隔開。此外，在本文的定義中，複數個多光束元件中的多光束元件120通常並不交叉、重疊、或彼此碰觸。亦即，在複數個多光束元件中，每一個多光束元件120通常與其他多光束元件120分開且獨立。

依據各種實施例，多光束元件120的尺寸可相比擬於多視域顯示器之多視域像素中的子像素的尺寸。這種配置可提供使用於多視域顯示器之各種方向性傾斜之複數個傾斜方向性光束102的最佳或近似最佳之光束寬度或光束重疊。為了此處討論的用意，圖3繪示連同多視域背光件100之一多視域像素106，其包括子像素（或者，光閥108）。圖4A~4C繪示複數個多視域像素106，此外，也繪示子像素106’以及光閥108。

多光束元件120的「尺寸」可以以各種方式定義，包括但不限於長度、寬度、或面積。例如，子像素106’的尺寸可以為其長度，且多光束元件120的可相比擬尺寸也可為多光束元件120的長度。在另一示例中，尺寸可以是指面積，以使多光束元件120的面積可相比擬於子像素106’的面積（或者，等同地，光閥108的面積）。

在一些實施例中，多光束元件120的尺寸可相比擬於子像素的尺寸，以使多光束元件尺寸介於子像素尺寸的約50%至約200%之間。例如，如果多光束元件尺寸係由「s」表示且子像素尺寸係由「S」表示（例如，如圖4A所示），則多光束元件尺寸s可由式（2）表示為：

（2）

在其他示例中，多光束元件尺寸大於子像素尺寸的約60%、或者大於子像素尺寸的約70%、或者大於子像素尺寸的約80%、或者大於子像素尺寸的約90%，且多光束元件尺寸小於子像素尺寸的約180%、或者小於子像素尺寸的約160%、或者小於子像素尺寸的約140%、或者小於子像素尺寸的約120%。例如，根據「可相比擬尺寸」，多光束元件尺寸可介於子像素尺寸的約75%至約150%之間。在另一示例中，多光束元件120的尺寸可相比擬於子像素106’的尺寸，其中，多光束元件尺寸介於子像素尺寸的約125%至約85%之間。依據一些實施例，多光束元件120及子像素106’的可相比擬尺寸可以被選擇為用於降低（或者，在一些示例中，最小化）多視域顯示器之視域之間的暗區（dark zone），且在此同時用於降低（或者，在一些示例中，最小化）多視域顯示器之視域之間的重疊。

圖3、4A-4C進一步繪示配置為一陣列的複數個光閥108（即，光閥陣列）及多視域背光件100。如圖所示，該光閥陣列的光閥108係配置以調變該等傾斜方向性光束中的方向性光束102。例如，光閥陣列可以為應用多視域背光件的多視域顯示器的一部分。在各種實施例中，不同類型之光閥可應用為光閥陣列中的光閥108，包括但不限於一個或多個液晶光閥、電泳光閥、以及基於電濕潤的光閥。

如圖3、4A-4C所示，該等傾斜方向性光束中的方向性光束102穿過光閥陣列且可由其中的不同光閥108來調變，該等傾斜方向性光束整體具有相對於多視域顯示器之表面法線的傾斜角度

（如，圖3所示之傾斜角度

）以及不同主要角度方向。要注意的是，多光束元件120具有從各別或對應之多視域像素106之中心線（如，中心線106a）的偏移126。依據各種實施例，該偏移126係配置以提供該等傾斜方向性光束102的傾斜或者判斷該等傾斜方向性光束102的傾斜角度

。此外，如圖所示，該陣列的光閥108對應於子像素106’，且一組光閥108對應於多視域顯示器的多視域像素106。尤其，光閥陣列中的不同組的光閥108係配置以接收且調變來自不同多光束元件120之該等傾斜方向性光束102，即，如圖所示，每一個多光束元件120具有一組獨特的光閥108。

例如，如圖4A所示，第一組光閥108a係配置以接收且調變來自第一多光束元件120a之該等傾斜方向性光束102，在此同時，第二組光閥108b係配置以接收且調變來自第二多光束元件120b之該等傾斜方向性光束102。因此，如圖4A所示，在光閥陣列中的每一組光閥（例如，第一組光閥108a及第二組光閥108b）分別對應於不同的多視域像素106，且一組光閥中的個別光閥108對應於個別多視域像素106之子像素106’。

如圖所示，第一多光束元件120a可為多光束元件陣列之第一組多光束元件的其中之一。在一些實施例中，第二多光束元件120b可為多光束元件陣列之第二組多光束元件的其中之一。類似地，例如，第一組光閥108a可為對應於第一組多光束元件或者與第一組多光束元件相關之第一組多視域像素的其中之一，且第二組光閥108b可為對應於第二組多光束元件或者與第二組多光束元件相關之第二組多視域像素的其中之一。

要注意的是，如圖4A-4B所示，子像素106’的尺寸（即，標示為「s」）可對應於光閥陣列中的光閥108的尺寸（即，標示為「S」）。在其他示例中，子像素尺寸可被定義為光閥陣列中的相鄰光閥108之間的距離（例如，中心至中心距離）。例如，光閥108可以小於光閥陣列中的光閥108之間的中心至中心距離。例如，子像素尺寸可被定義為光閥108的尺寸或者對應於光閥108之間的中心至中心距離的尺寸。

如圖4B所示，包括不同組的光閥108的每一個多視域像素106可與相對應的一個多光束元件120（由圍繞多視域像素106之虛線所繪示）相關聯。在圖4A中，偏移126會導致來自各個多光束元件120之複數個傾斜方向性光束被相鄰多視域像素106調變。此外，如圖3、4A所示，來自各個多光束元件120之複數個傾斜方向性光束102可以被引導至（即，具有傾斜角度

）多視域顯示器之對應視域區域。此外，如圖4A所示，來自交錯配置的多光束元件120之複數個傾斜方向性光束102可以類似地被引導至交錯配置的多視域像素106（即，多光束元件120以及與不同視域區域相關之對應的多視域像素可以交錯配置）。

在一些實施例中，多光束元件120的形狀類似於多視域像素106的形狀，或者，等同地，對應於多視域像素106的一組（或者「子陣列」）光閥108的形狀。例如，多光束元件120可具有一正方形形狀以及多視域像素106（或者，一組相對應的光閥108的配置）可具有基本上正方形形狀。在另一示例中，多光束元件120可具有一長方形形狀，即，可具有大於寬度或橫向尺寸的長度或縱向尺寸。在此示例中，對應於多光束元件120之多視域像素106（或者，等同地，一組光閥108的配置）可具有類似的長方形形狀。圖4B繪示一正方形形狀之多光束元件120以及包括正方形光閥108組之相對應正方形形狀多視域像素106的上視圖或平面圖。在再一實施例中（圖中未示），多光束元件120及相對應之多視域像素106可具有各種形狀，包括或至少為但不限於三角形形狀、六邊形形狀以及圓形形狀。

此外（例如，如圖4A所示），依據一些實施例，每一個多光束元件120係配置以對一個且僅一個多視域像素106提供複數個傾斜方向性光束102。尤其，對於一給定的多光束元件120，在多視域顯示器之一視域方向中具有主要角度方向之該等傾斜方向性光束102為基本上受限於一單一相對應多視域像素106以及其子像素106’，即，如圖4A所示，對應於多光束元件120之一單一組光閥108。因此，多視域背光件100的每一個多光束元件120可提供具有在多視域顯示器之不同視域的一個中的主要角度方向之相對應組之該等傾斜方向性光束102。

要注意的是，雖然在圖4A中的該等傾斜方向性光束被繪示為具有共同大小及相反符號的傾斜角度，但在其他實施例中，傾斜角度之大小及符號的其中之一者或兩者可彼此不同。尤其，一對多光束元件120可將對應之複數個傾斜方向性光束102提供至相鄰的多視域像素106。然而，依據一些實施例，多光束元件120a、120b相對於多視域像素106的中心線之不同偏移126a、126b可能會導致複數個傾斜方向性光束102彼此不同的傾斜角度。例如，該不同的傾斜角度可以調節視域區域的位置中的差異。

此外，在一些實施例中，多光束元件120相對於多視域像素中心線之偏移126可沿著光導件110的長度方向變化。因此，多光束元件120的連續性或序列性變化或者不同偏移大小及符號可以提供複數個傾斜方向性光束102，該等傾斜方向性光束102具有位於多視域顯示器之不同視域區域中之用於不同視域或視域方向的傾斜角度。在一些實施例中，例如，偏移126可沿著光導件110的長度方向變化，以將該等傾斜方向性光束102聚焦或收斂在距離多視域顯示器的一有限距離。

如上所述，複數個傾斜方向性光束102之傾斜角度

係由多光束元件120及相對應多視域像素106之中心線106a之間的偏移所提供。此外，在一些實施例中，多光束元件120本身也可提供一傾斜發射圖案。尤其，依據一些實施例，多光束元件120可配置以提供一傾斜發射圖案，該傾斜發射圖案對應或匹配於該等傾斜方向性光束102的傾斜角度

。例如，圖3、4A-4C可以說明多光束元件120的傾斜發射圖案及由於多光束元件偏移126、126a、126b所導致的該等傾斜方向性光束之傾斜。依據各種實施例，多光束元件120之特性可配置以提供多光束元件120的傾斜發射圖案。依據各種實施例，該特性可取決於多光束元件120之特定結構或類型。

尤其，多光束元件120可以包括任意數量的不同結構或類型，配置以將被引導的光104的一部分耦合或散射出去。例如，該不同結構可以包括但不限於繞射光柵、微反射元件、微折射元件及其各種組合。此外，當應用繞射光柵時，多光束元件120可配置以繞射性地耦合出被引導的光的一部分，以作為具有傾斜發射圖案的複數個傾斜方向性光束102。類似地，在多光束元件120包括一微反射元件的實施例中，該微反射元件配置以反射性地耦合出被引導的光的一部分，以作為具有傾斜發射圖案的複數個傾斜方向性光束102。最後，在多光束元件120包括一微折射元件的實施例中，該微折射元件可藉由或使用折射（即，反射性地耦合出該被引導的光的一部分）耦合或散射出被引導的光的一部分，以作為具有傾斜發射圖案的複數個傾斜方向性光束102。

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包括多光束元件120的多視域背光件100之一部分的橫截面圖。圖5B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包括多光束元件120的多視域背光件100之一部分的橫截面圖。尤其，圖5A-5B說明多視域背光件100的多光束元件120包括繞射光柵122，該繞射光柵122配置以繞射性地耦合出（或者，等同地，繞射性地散射出）被引導的光104的一部分，以作為複數個傾斜方向性光束102。繞射光柵122包括複數個繞射特徵部，藉由一繞射特徵部間隔（有時稱為「光柵間隔」）或一繞射光柵間距（grating pitch）隔開，配置以提供被引導的光的一部分的繞射耦合。

依據各種實施例，在繞射光柵122中的繞射特徵部之間隔或光柵間距可為次波長（即，小於被引導的光104的波長）。要注意的是，為方便說明而非用以限制，圖5A-5B說明繞射光柵122具有一單一光柵間隔（即，一固定光柵間距）。然而，在各種實施例中，如下所述，繞射光柵122可包括複數個不同的光柵間隔（即，兩個或更多個光柵間距）、或者一變化的光柵間隔或間距，以提供在圖5A-5B中所示的傾斜發射圖案。

在一些實施例中，多光束元件120的繞射光柵122可位於或者相鄰於光導件110的表面。例如，如圖5A所示，繞射光柵122可位於或者相鄰於光導件110的第一表面110’。位於光導件第一表面110’的繞射光柵122可為一傳送模式繞射光柵，配置以例如根據相對於一相對應多視域像素中心線之多光束元件120的偏移，藉由第一表面110’繞射性地耦合出被引導的光的一部分，以作為傾斜方向性光束102。在其他示例中，如圖5B所示，繞射光柵122可位於或者相鄰於光導件110的第二表面110”。當位於第二表面110”時，繞射光柵122可為一反射模式繞射光柵。作為反射模式繞射光柵時，繞射光柵122配置以例如根據相對於一相對應多視域像素中心線之多光束元件120的偏移，繞射被引導的光的一部分以及將繞射後被引導的光的一部分朝向第一表面110’反射，以從第一表面110’離開，作為繞射性之傾斜方向性光束102。

在其他實施例中（圖中未示），繞射光柵可位於光導件110的表面之間，例如，作為傳送模式繞射光柵及反射模式繞射光柵的其中之一者或二者。要注意的是，在本文所描述之一些實施例中，傾斜方向性光束102之主要角度方向可包括由於傾斜方向性光束102在光導件表面離開光導件110所造成的折射效應。例如，作為示例而非限制，圖5B描繪由於傾斜方向性光束102經過第一表面110’時折射率改變所導致的傾斜方向性光束102的折射（即，彎曲）。

依據一些實施例，繞射光柵122的繞射特徵部可包括彼此隔開的凹槽或脊部的其中之一或兩者。凹槽或脊部可包括光導件110的材料，例如，可形成在光導件110的表面中。在另一示例中，凹槽或脊部可由不同於光導件材料之材料形成，例如，在光導件110的表面上之一薄膜或一層另外材料。根據定義，包括繞射光柵(例如，繞射光柵122)之多光束元件120的散射特性包括由繞射光柵的繞射、來自繞射光柵的繞射、以及藉由繞射光柵的繞射（例如，繞射耦合或繞射散射）。例如，相位函數（例如，光柵間距或者繞射特徵部間隔）可被配置或調整以藉由繞射性朝向視域區域的中心耦合而操控或傾斜光的發射圖案。換言之，傾斜方向性光束102的傾斜可以藉由選擇繞射光柵122之適當繞射散射特性來提供（或控制）。圖5A-5B描繪由包括繞射光柵122之多光束元件120之散射特性（例如，繞射散射）所提供的傾斜的示例。

在一些實施例中，繞射光柵122可為或者包括一變化或者啁啾（chirped）繞射光柵，配置以提供傾斜發射圖案。根據定義，「啁啾」繞射光柵為一繞射光柵，其展示或具有在啁啾繞射光柵之範圍或長度變化之繞射特徵部之繞射間隔（即，繞射間距）。此外，在一些實施例中，啁啾繞射光柵可具有繞射特徵間隔之啁啾，其隨著距離線性地變化。因此，根據定義，啁啾繞射光柵為一「線性啁啾」繞射光柵。在其他實施例中，多光束元件120的啁啾繞射光柵可展示繞射特徵間隔之非線性啁啾。所使用之各種非線性啁啾可包括但不限於指數啁啾、對數啁啾、或者以基本上非線性或者隨機但以單調的方式變化之啁啾。可採用的非單調式的啁啾包括但不限於正弦啁啾、三角啁啾或鋸齒啁啾。本發明中亦可以採用任何類型啁啾的組合。在其他實施例中（圖中未示），配置以提供傾斜發射圖案之多光束元件120的繞射光柵為或者包括複數個繞射光柵。在一些實施例中，複數個繞射光柵中的個別繞射光柵彼此重疊。在其他實施例中，繞射光柵可為彼此相鄰設置之分開的繞射光柵，例如，作為一陣列。

圖6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包括多光束元件120的多視域背光件100之一部分的橫截面圖。尤其，圖6描繪包括微反射元件128之多光束元件120。使用作為或在多光束元件120中之微反射元件128包括但不限於一反射器，其使用一反射材料或反射材料層（例如，一反射金屬）、或者基於全內反射的一反射器。依據一些實施例（例如，如圖6所示），包括微反射元件128之多光束元件120可位於或者相鄰於光導件110的一表面（例如，第二表面110”）。在其他實施例中（圖中未示），微反射元件可以位於光導件110內之第一表面110’以及第二表面110”之間。

尤其，圖6描繪包括微反射元件128之多光束元件120，該微反射元件128具有反射小面（facet）（例如，「稜柱形」微反射元件）。所繪示之稜柱形微反射元件128的小面配置以將被引導的光104的一部分反射（即，反射性地耦合）出光導件110。例如，小面可相對於被引導的光104的傳播方向為斜面或者傾斜（即，具有一傾斜角度），以將被引導的光的一部分反射出光導件110。依據各種實施例，小面在光導件110中使用反射材料形成（例如，如圖6所示）或者可為在第二表面110”中的稜柱形空腔（cavity）的表面。當使用稜柱形空腔時，在一些實施例中，位於空腔表面的折射率改變可提供反射（例如，全內反射）或者形成小面的空腔表面可以塗佈反射材料，以提供反射。此外，在圖6中，多光束元件120之微反射元件128係描繪為具有一非對稱小面。依據各種實施例，該非對稱小面係配置以提供傾斜發射圖案。

多視域背光件100可進一步包括一光源130。依據各種實施例，光源130係配置以提供即將要在光導件110中被引導的光。尤其，光源130可設置以相鄰於光導件110之入口表面或端（輸入端），例如，如圖3、4A-4C所示。在各種實施例中，光源130可包括基本上任意光源（例如，光學發射器），包括但不限於一個或多個發光二極體（LED）或雷射（例如，雷射二極體）。在一些實施例中，光源130可包括一光學發射器，配置以產生基本上單色的光，該單色的光具有由一特定顏色所表示之窄頻帶光譜。尤其，單色的光的顏色可為一特定色彩空間或色彩模型（例如，紅-綠-藍色彩模型）之原色。在其他示例中，光源130可為基本上寬頻帶之光源，配置以提供基本上寬頻帶或者多色的光。例如，光源130可提供白光或者基本上白色的光。在一些實施例中，光源130可包括複數個不同的光學發射器，配置以提供不同顏色的光。不同的光學發射器可配置以提供具有不同、特定顏色、非零傳播角度的被引導的光的光，該被引導的光對應於各個不同顏色的光。類似地，在一些實施例中，特定顏色之準直因子可由光源130提供。

在一些實施例中，光源130可進一步包括一準直器，以有效率地將光耦合至光導件110中。準直器可配置以從光源130的一個或多個光學發射器接收基本上未準直的光。準直器進一步配置以將基本上未準直的光轉換成準直的光。尤其，依據一些實施例，準直器可提供具有一非零傳播角度以及依據一預定準直因子 s 所準直的準直的光。此外，當實施不同顏色的光學發射器時，準直器可配置以提供具有不同、特定顏色、非零傳播角度以及具有不同之特定顏色準直因子之一者或兩者的準直的光。如上所述，準直器進一步配置以將準直光束與光導件110連通，以傳播作為被引導的光104。

在一些實施例中，多視域背光件100係配置以在穿過光導件110的一方向上透光，該方向為正交於被引導的光104的傳播方向103、103’。尤其，在一些實施例中，光導件110以及隔開之複數個多光束元件120允許光經由第一表面110’以及第二表面110”之兩者穿過光導件110。至少部分地，透明度可由多光束元件120的相對小尺寸以及多光束元件120的相對大的元件間隔（例如，一對一地與多視域像素106對應）所促進。此外，依據一些實施例，尤其當多光束元件120包括繞射光柵時，多光束元件120可以對於在正交於光導件表面110’、110”傳播的光為基本上透明的。

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。尤其，多視域顯示器可配置以將一多視域影像提供至複數個不同的視域區域，該等視域區域在空間上彼此分隔。此外，在一些實施例中，多視域顯示器可同時對不同的視域區域提供多視域影像。因此，依據各種實施例，多視域顯示器可稱為「多區域」多視域顯示器。例如，當多視域顯示器係配置以將兩個多視域影像提供至兩個不同之空間上區隔之視域區域時，多視域顯示器可稱為「雙視域」或者「雙區域」多視域顯示器。

依據各種實施例，多視域顯示器係配置以發射調變作為多視域顯示器之像素的複數個傾斜方向性光束。此外，所發射之傾斜方向性光束具有一傾斜或傾斜角度，該傾斜或傾斜角度係配置以較佳地根據傾斜方向性光束之傾斜而將傾斜方向性光束引導朝向多視域顯示器之視域區域。如上所述，多視域顯示器可配置以提供複數個視域區域。因此，依據各種實施例，該等傾斜方向性光束可較佳地被引導至複數個視域區域中預定的其中之一。

在各種實施例中，該等傾斜方向性光束的傾斜可藉由多光束元件與多視域顯示器之相對應的多視域像素之間的偏移來提供。此外，多光束元件係配置以產生複數個方向性光束中的方向性光束，該等方向性光束具有相對於該等傾斜方向性光束之一中心射線或方向而彼此不同之主要角度方向。在各種實施例中，方向性光束之該不同之主要角度方向對應於在一特定視域區域中之多視域顯示器之一組視域中用於不同視域的不同視域方向。

在一些示例中，多視域顯示器係配置以提供或「顯示」三維或多視域影像至各種視域區域。依據各種示例，不同之調變過不同定向的光束可對應於與多視域影像相關聯之不同視域的個別像素。例如，不同的視域可提供由多視域顯示器所顯示之多視域影像中之「裸眼」（例如，裸視）呈現資訊。

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。依據各種實施例，多視域顯示器200係配置以依據在不同視域方向中的不同視域顯示一多視域影像。尤其，由多視域顯示器200所發射之調變過之傾斜方向性光束202係用於顯示多視域影像且可對應於不同視域的像素（即，視域像素）。調變過之傾斜方向性光束202表示為從圖7中之多視域像素210所發散的箭頭。僅作為示例而非限制，使用虛線箭頭表示調變過之傾斜方向性光束202，以強調該調變。

此外，僅作為示例而非限制，進一步描繪一對視域區域206。尤其，圖7描繪一第一視域區域206a及一第二視域區域206b。因此，在圖7中所示之多視域顯示器200可作為雙視域多視域顯示器。依據各種實施例，多視域顯示器200係配置以將一多視域影像提供至各個視域區域206，例如，第一視域區域206a及第二視域區域206b的每一個。在一些實施例中，由多視域顯示器200提供至第一視域區域206a之多視域影像可以不同於提供至第二視域區域206b之多視域影像。例如，提供至第一視域區域206a之第一多視域影像可包括給車輛駕駛觀看及使用的資料（例如，位置資料、圖表表現資料等）。例如，提供至第二視域區域206b之第二多視域影像可包括給車輛乘客觀看的娛樂內容（例如，電影、電玩遊戲等）。在其他實施例中，在各個視域區域206中的多視域影像可為基本上類似。此外，第一調變傾斜方向性光束202a可藉由各自的傾斜而對應於第一視域區域206a或者被引導朝向第一視域區域206a。類似地，第二調變傾斜方向性光束202b可藉由各自的傾斜而對應於第二視域區域206b或者被引導朝向第二視域區域206b。依據各種實施例，第一調變傾斜方向性光束202a及第二調變傾斜方向性光束202b可為調變傾斜方向性光束202之子集(subset)。

圖7所示之多視域顯示器200包括多視域像素210之陣列。多視域像素210之陣列係配置以提供多視域顯示器200之複數個不同視域。依據各種實施例，多視域像素210之陣列包括複數個子像素或者等同地複數個光閥，配置以調變傾斜方向性光束204及產生由多視域顯示器200發射之調變過之傾斜方向性光束202。在一些實施例中，如上述多視域背光件100所描述，多視域像素210基本上類似於光閥108陣列的一組光閥108。尤其，多視域像素210之子像素或光閥基本上類似於上述之光閥108。亦即，多視域顯示器200之多視域像素210可包括一組光閥（例如，一組光閥108），且多視域像素210之子像素可包括該組的光閥（例如，單一光閥108）。

依據各種實施例，圖7所描繪之多視域顯示器200進一步包括複數個多光束元件220的陣列。該陣列之每一個多光束元件220係配置以將傾斜方向性光束204提供至一對應之多視域像素210。尤其，每一個多光束元件220係從對應之多視域像素210之中心線偏移，該偏移導致傾斜方向性光束204的傾斜角度。亦即，傾斜方向性光束之傾斜角度係由多光束元件及對應之多視域像素之間的偏移來決定。此外，傾斜方向性光束204之方向性光束可具有相對於傾斜角度之彼此不同之主要角度方向。此外，依據各種實施例，該不同之主要角度方向對應於在一視域區域206中之多視域顯示器之一組視域中之不同視域的不同視域方向。

此外，在一些實施例中，多光束元件陣列中的多光束元件220的尺寸可相比擬於該複數個子像素或多視域像素中的子像素（或光閥）的尺寸。例如，在一些實施例中，多光束元件220的尺寸可大於子像素尺寸的一半且小於子像素尺寸的兩倍。在一些實施例中，在多視域像素陣列之多視域像素210及多視域像素陣列之多光束元件220之間可以有一對一的對應關係。因此，多視域像素210中的每一個子像素可配置以調變由一相對應的多光束元件220所提供之不同的傾斜方向性光束204中的其中之一。此外，依據各種實施例，每一個多視域像素210可配置以從一個且僅一個多光束元件220接收且調變傾斜方向性光束204。

在一些實施例中，多光束元件陣列中的多光束元件220可基本上類似於如上所述之多視域背光件100之多光束元件120。例如，多光束元件220可包括一繞射光柵，基本上類似於如上所述(例如，如圖5A-5B所示)之關於多光束元件120之繞射光柵122。在其他示例中，多光束元件220可包括一微反射元件。在另一其他示例中，多光束元件220可包括一微折射元件。

如圖7所示，多視域顯示器200進一步包括一光導件230，配置以導光。依據各種實施例，該元件陣列之多光束元件220係配置以耦合來自光導件230的被引導的光的一部分，以作為提供至像素陣列之相對應多視域像素210的該等傾斜方向性光束204。尤其，多光束元件220係光學性地連接至光導件230，以耦合被引導的光的一部分。在一些實施例中，多視域顯示器200之光導件可基本上類似於如上所述關於多視域背光件100的光導件110。此外，多光束元件220與光導件230的組合可基本上類似於多視域背光件100。

此外，在一些實施例中（圖7中未示），多視域顯示器200可進一步包括一光源。光源可配置以將光提供至光導件。例如，所提供的光可以具有一非零傳播角度以及在一些實施例中可以依據一準直因子被準直，以在光導件內提供被引導的光的一預定角展度。依據一些實施例，光源可基本上類似於如上所述之多視域背光件100的光源130。

根據本文所描述的原理之其他實施例，提供一種操作多視域顯示器的方法。圖8係根據與本文所描述的原理一致的一實施例說明在一示例中的操作多視域顯示器的方法300的流程圖。如圖8所示，操作多視域顯示器的方法300包括：步驟310，沿著光導件的長度方向引導光。在一些實施例中，光可以以非零傳播角度被引導（步驟310）。此外，被引導的光可以依據一預定準直因子被準直。依據一些實施例，光導件可基本上類似於如上所述之關於多視域背光件100的光導件110。

如圖8所示，操作多視域顯示器的方法300進一步包括：步驟320，使用多光束元件將被引導的光的一部分從光導件耦合出去，以提供複數個傾斜方向性光束。在各種實施例中，在多視域背光件中的多光束元件係從多視域顯示器中的相對應多視域像素的中心線偏移。即，步驟320之耦合出傾斜方向性光束係使用偏移多光束元件且傾斜角度係由偏移來決定或者係對應於該偏移。要注意的是，傾斜方向性光束之主要角度方向可對應於多視域顯示器之不同視域中的不同視域方向。此外，不同視域方向可位於多視域顯示器之視域區域中。依據各種實施例，多光束元件之尺寸可相比擬於多視域顯示器之多視域像素中的子像素的尺寸。例如，多光束元件的尺寸可大於子像素尺寸的一半且小於子像素尺寸的兩倍。

在一些實施例中，多光束元件及其相對於多視域像素之偏移係基本上類似於如上所述之關於多視域背光件100的多光束元件120及偏移。例如，多光束元件可以為複數個多光束元件或者多光束元件陣列的其中之一。此外，在一些實施例中，多光束元件可包括一個或多個繞射光柵、微反射元件及微折射元件。再者，依據一些實施例，多光束元件可提供一傾斜發射圖案。

尤其，在步驟320中用以耦合出被引導的光的多光束元件可包括一繞射光柵，其光學性地耦合至光導件以繞射性地耦合出被引導的光的一部分，以作為複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有對應於多視域顯示器之一個或多個視域區域之一個或多個傾斜角度。由繞射光柵所產生之該等傾斜方向性光束之方向性光束可具有彼此不同之主要角度方向，該等不同之主要角度方向對應於在一視域區域中之一組視域中的不同視域。例如，該繞射光柵可基本上類似於多光束元件120之繞射光柵122。在另一示例中，多光束元件可包括一微反射元件，其光學性地耦合至光導件，以在步驟320中反射性地耦合出該等傾斜方向性光束。在再一示例中，多光束元件可包括一微折射元件，其光學性地耦合至光導件，以在步驟320中折射性地耦合出該等傾斜方向性光束。

在一些實施例中（圖中未示），操作多視域顯示器的方法300進一步包括使用光源將光提供至光導件。所提供之光可為具有下列之一者或兩者之被引導的光：在光導件中具有非零傳播角度；以及依據準直因子在光導件中被準直，以提供在光導件中之預定角展度。在一些實施例中，光源可基本上類似於如上所述之多視域背光件100的光源130。

如圖8所示，操作多視域顯示器的方法300進一步包括：步驟330，使用配置作為多視域顯示器之多視域像素的光閥，可選擇性地調變該等傾斜方向性光束。依據一些實施例，複數個光閥或者光閥陣列的光閥對應於多視域像素的子像素。亦即，例如，多光束元件可具有一尺寸，其可相比擬於光閥的尺寸或者可相比擬於一個或多個子像素之一群組的複數個光閥之間的中心至中心間距。

依據一些實施例，該等光閥可基本上類似於如上所述之關於多視域背光件100的光閥108陣列。尤其，不同組的光閥可以以類似於如上所述之第一組光閥108a及第二組光閥108b對應於不同多視域像素106之方式對應於不同多視域像素。此外，光閥陣列的個別光閥可對應於多視域像素之一個或多個子像素之一群組，如同在上述圖4A-4C的討論，光閥108對應於子像素106’。

所以，本發明已描述了應用偏移多光束元件來提供複數個傾斜方向性光束的多視域背光件、多視域顯示器、以及操作多視域顯示器之方法之示例和實施例。應理解的是，上述示例僅用於例示性說明表示本文描述的原理的許多特定示例中的一些示例。顯然地，本發明所屬技術領域中具有通常知識者能輕易設計許多其他配置而不偏離由以下申請專利範圍所界定的範疇。

本申請主張於2017年6月16日提交的專利申請第PCT/US2017/038013號之優先權，其全部內容合併於此作為參考。

10‧‧‧多視域顯示器12‧‧‧螢幕14‧‧‧視域16‧‧‧視域方向20‧‧‧光束30‧‧‧繞射光柵40‧‧‧光導件50‧‧‧光束/入射光束60‧‧‧方向性光束100‧‧‧多視域背光件102‧‧‧傾斜方向性光束103、103’‧‧‧傳播方向104‧‧‧被引導的光106‧‧‧多視域像素106’‧‧‧子像素106a‧‧‧中心線108‧‧‧光閥108a‧‧‧第一組光閥108b‧‧‧第二組光閥110‧‧‧光導件/平板光導件110’‧‧‧第一表面110”‧‧‧第二表面120‧‧‧多光束元件120a‧‧‧第一多光束元件120b‧‧‧第二多光束元件122‧‧‧繞射光柵124‧‧‧視域區域126、126a、126b‧‧‧偏移128‧‧‧微反射元件130‧‧‧光源200‧‧‧多視域顯示器202‧‧‧調變傾斜方向性光束202a‧‧‧第一調變傾斜方向性光束202b‧‧‧第二調變傾斜方向性光束204‧‧‧傾斜方向性光束206‧‧‧視域區域206a‧‧‧第一視域區域206b‧‧‧第二視域區域210‧‧‧多視域像素220‧‧‧多光束元件230‧‧‧光導件300‧‧‧方法310、320、330‧‧‧步驟

‧‧‧傾斜角度 S‧‧‧子像素尺寸s‧‧‧多光束元件尺寸O‧‧‧原點f‧‧‧角分量、方位角分量、方位角q‧‧‧角分量、仰角分量、仰角q _i ‧‧‧入射角度q _m ‧‧‧繞射角度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，其中相同的元件符號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立體圖；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2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繞射光柵的橫截面圖；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多視域背光件的橫截面圖；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多視域背光件的橫截面圖；圖4B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4C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立體圖；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包括多光束元件的多視域背光件之一部分的橫截面圖；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包括多光束元件的多視域背光件之一部分的橫截面圖；圖6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包括多光束元件的多視域背光件之一部分的橫截面圖；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操作多視域顯示器的方法的流程圖。

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。下面將參照上述附圖詳細描述這些和其他特徵。

100‧‧‧多視域背光件

102‧‧‧傾斜方向性光束

103、103’‧‧‧傳播方向

104‧‧‧被引導的光

106‧‧‧多視域像素

106a‧‧‧中心線

108‧‧‧光閥

110‧‧‧光導件/平板光導件

110’‧‧‧第一表面

110”‧‧‧第二表面

120‧‧‧多光束元件

124‧‧‧視域區域

126‧‧‧偏移

130‧‧‧光源

σ‧‧‧角展度、準直因子

φ‧‧‧傾斜角度

Claims

一種多視域顯示器，包括：一光導件，配置以引導光，以作為被引導的光；以及一多光束元件，配置以耦合出該被引導的光的一部分，以作為複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於在一多視域顯示器之一視域區域中之複數個視域的視域方向，該等傾斜方向性光束的傾斜角度係由該多光束元件從該多視域顯示器之一相對應多視域像素之一中心線的偏移所提供，其中，該傾斜角度係配置以提供在該多視域顯示器之該視域區域中的該等視域。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件的尺寸可相比擬於該多視域顯示器的一多視域像素的一子像素的尺寸，該多光束元件的該尺寸介於該子像素的該尺寸的百分之五十至百分之兩百之間。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件包括：一繞射光柵，配置以依據該偏移繞射性地耦合出該被引導的光的該部分，以作為該等傾斜方向性光束。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件包括一微反射元件及一微折射元件中的一者或兩者，該微反射元件配置以反射性地耦合出該被引導的光的該部分，以作為該等傾斜方向性光束，該微折射元件配置以折射性地耦合出該被引導的光的該部分，以作為該等傾斜方向性光束。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件進一步配置以提供一傾斜發射圖案，該傾斜發射圖案具有對應於該等傾斜方向性光束的該傾斜角度的一傾斜角度。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，進一步包括：另一多光束元件，配置以從該光導件耦合出該被引導的光的另一部分，以作為複數個另一傾斜方向性光束，該等另一傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於在一多視域顯示器之另一視域區域中之複數個另一視域的視域方向，該等另一傾斜方向性光束的傾斜角度係由該另一多光束元件從對應於該另一多光束元件之一多視域像素之一中心線的偏移所提供，其中，該等另一傾斜方向性光束的該傾斜角度係配置以在該多視域顯示器之該另一視域區域中提供該等另一視域，該等視域區域在空間上彼此具有移位。
依據申請專利範圍第6項所述的多視域顯示器，其中，在該視域區域中由該多視域顯示器所提供的多視域影像包括不同於在該另一視域區域中由該多視域顯示器所提供的多視域影像的內容。
依據申請專利範圍第6項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件及該另一多光束元件之個別的該偏移具有彼此相反的符號。
依據申請專利範圍第1項所述的多視域顯示器，進一步包括：一光源，光學性地耦合至該光導件之一輸入端，該光源配置以提供光，該光被引導以作為該被引導的光。
一種多視域顯示器，包括：複數個多視域像素的陣列，配置以將複數個不同視域提供至該多視域顯示器之一視域區域，該等多視域像素的該陣列中的一多視域像素包括複數個光閥，該等光閥配置以調變複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於該等不同視域的視域方向；一光導件，配置以引導光，以作為被引導的光；以及複數個多光束元件的陣列，光學性地耦合至該光導件，該等多光束元件的該陣列中的每一個多光束元件配置以將該等傾斜方向性光束提供至一相對應多視域像素，其中，該等傾斜方向性光束的傾斜角度係由該多光束元件及該相對應多視域像素之間的偏移來決定。
依據申請專利範圍第10項所述的多視域顯示器，其中，該多視域顯示器為一多區域多視域顯示器，具有一第一視域區域以及在空間上與該第一視域區域偏移的一第二視域區域，該等多光束元件的該陣列中的一第一組多光束元件及一相對應第一組多視域像素係用以將一第一組不同視域提供至該第一視域區域，以及該等多光束元件的該陣列中的一第二組多光束元件及一相對應第二組多視域像素係用以將一第二組不同視域提供至該第二視域區域。
依據申請專利範圍第11項所述的多視域顯示器，其中，在該第一視域區域中由該多視域顯示器所提供的多視域影像包括不同於在該第二視域區域中由該多視域顯示器所提供的多視域影像的內容。
依據申請專利範圍第11項所述的多視域顯示器，其中，該多區域多視域顯示器之該第一視域區域係配置以可讓一車輛的駕駛觀看，以及該多區域多視域顯示器之該第二視域區域係配置以可讓該車輛的乘客觀看。
依據申請專利範圍第10項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件的尺寸可相比擬於該多視域像素的一光閥的尺寸，該多光束元件的該尺寸介於該光閥的該尺寸的百分之五十至百分之兩百之間。
依據申請專利範圍第10項所述的多視域顯示器，其中，該多光束元件的該陣列中的一多視域元件包括一繞射光柵、一微反射元件以及一微折射元件的其中之一，配置以耦合出該被引導的光的一部分，以作為該等傾斜方向性光束。
依據申請專利範圍第10項所述的多視域顯示器，其中，每一個多光束元件係進一步配置以提供一傾斜發射圖案，該傾斜發射圖案的傾斜係對應於該等傾斜方向性光束中的個別的該傾斜角度。
一種操作多視域顯示器的方法，該方法包括：沿著一光導件的長度方向，在一傳播方向上引導光；使用一多光束元件將該被引導的光的一部分耦合出該光導件，以提供複數個傾斜方向性光束，該等傾斜方向性光束具有不同之主要角度方向，該不同之主要角度方向對應於在一多視域顯示器之複數個不同視域之個別的不同視域方向，該等傾斜方向性光束具有一傾斜角度，該傾斜角度對應於該多光束元件從該多視域顯示器中之一多視域像素之一中心線的偏移，其中，該等不同視域係提供至該多視域顯示器之一視域區域。
依據申請專利範圍第17項所述的方法，進一步包括：使用複數個光閥的陣列調變該等傾斜方向性光束的光束，以提供該等不同視域作為複數個多視域影像。
依據申請專利範圍第17項所述的方法，其中，該多視域顯示器提供複數個視域區域，該方法進一步包括：在一第一視域區域中顯示一第一多視域影像以及在一第二視域區域中顯示一第二多視域影像，該第一視域區域與該第二視域區域在空間上彼此分離。