TWI729727B - 雙視像區域背光件、雙模式顯示器和採用方向性發射器的方法 - Google Patents

雙視像區域背光件、雙模式顯示器和採用方向性發射器的方法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種雙視像區域背光件和雙模式顯示器，其採用包括方向性發射器的第一背光區域，以向第一視像區域提供方向性發射光，以及包括廣角發射器的第二背光區域，以在第一模式向第一視像區域和第二視像區域提供廣角發射光。雙模式顯示器包括第二背光件，以在第二模式向第一視像區域和第二視像區域兩者提供廣角光。

Description

雙視像區域背光件、雙模式顯示器和採用方向性發射器的方法
本發明係關於一種背光件、顯示器和方法，特別是雙視像區域背光件、雙模式顯示器和採用方向性發射器的方法。
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介，用於傳遞資訊給使用者。最常見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。在主動顯示器的分類中，最明顯的示例是CRTs、PDPs及OLEDs/ AMOLEDs。在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs顯示器及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。背光件即為這種耦合光源的示例。背光件是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源（通常是面板背光件）。舉例來說，背光件可以與LCD顯示器或EP顯示器耦合。背光件會發出可以穿過LCD顯示器或EP顯示器的光。發出的光會由LCD或EP顯示器調變，且經調變後的光會隨後依序地由LCD顯示器或EP顯示器射出。通常背光件被配置以發出白色光。彩色濾光片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，彩色濾光片可以被設置在LCD顯示器或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件和LCD顯示器或EP顯示器之間。或者，可以通過使用不同顏色（例如原色）的顯示器的場序式照明（field-sequential illumination）以實現各種顏色。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供一種一雙視像區域背光件，包括：一第一背光區域，包括一方向性發射器，該方向性發射器被配置為向一第一視像區域發射方向性發射光；以及一第二背光區域，包括一廣角發射器，該廣角發射器被配置為向該第一視像區域與一第二視像區域兩者發射廣角發射光，該第二背光區域與該第一背光區域相鄰，其中，該第一視像區域的觀看範圍的方向不同於該第二視像區域的觀看範圍的方向，其中，該第一視像區域的觀看範圍和該第二視像區域的觀看範圍在角範圍中為互斥。
根據本發明一實施例，該方向性發射器包括在該第一背光區域上互相隔開的複數個主動光學發射器，該複數個主動光學發射器之中的一主動光學發射器被配置為將該方向性發射光提供給該第一視像區域。
根據本發明一實施例，在該第一背光區域內的該方向性發射器的該複數個主動光學發射器之中的該主動光學發射器包括一發光二極體，該發光二極體被配置為在基本上限制於該第一視像區域的角度方向上提供方向性發射光。
根據本發明一實施例，該廣角發射器包括在該第二背光區域上互相隔開的複數個主動光學發射器，該複數個主動光學發射器之中的一主動光學發射器被配置為將該廣角發射光提供給該第一視像區域與該第二視像區域兩者。
根據本發明一實施例，在該第二背光區域內的該廣角發射器的該複數個主動光學發射器之中的該主動光學發射器包括一發光二極體。
根據本發明一實施例，該廣角發射器包括：第一複數個方向性主動光學發射器，被配置為在該第一視像區域的該方向上提供發射光；以及第二複數個方向性主動光學發射器，被配置為在該第二視像區域的該方向上提供發射光，其中，該第一複數個方向性主動光學發射器和該第二複數個方向性主動光學發射器兩者中的方向性主動光學發射器在該第二背光區域上互相隔開，並且其中，來自該第一複數個方向性主動光學發射器的該發射光以及來自該第二複數個方向性主動光學發射器的該發射光的組合表示該廣角發射器的該廣角發射光。
在本發明之另一態樣中，提供一種電子顯示器，包括前述之雙視像區域背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，其被配置為將該方向性發射光與該廣角發射光兩者皆調變為一顯示影像，該顯示影像提供給該第一視像區域與該第二視像區域。
根據本發明一實施例，提供給該第一視像區域的該顯示影像不同於提供給該第二視像區域的該顯示影像。
在本發明之另一態樣中，提供一種雙模式背光件，包括前述之雙視像區域背光件，該雙模式背光件進一步包括一第二背光件，該第二背光件與該雙視像區域背光件相鄰，並且被配置為向該雙視像區域背光件發射光，該雙視像區域背光件對於從該第二背光件發射的光為光學透明的，其中，該雙視像區域背光件被配置為在一第一模式期間發射該方向性發射光與該廣角發射光兩者，該第二背光件被配置為在一第二模式期間向該雙視像區域背光件發射光。
在本發明之另一態樣中，提供一種雙模式顯示器，包括：一雙視像區域背光件，被配置為在一第一模式期間發射光，該雙視像區域背光件包括在一第一背光區域中的一方向性發射器與在一第二背光區域中的一廣角發射器，該方向性發射器被配置為從該第一背光區域朝向一第一視像區域發射光，以作為方向性發射光，並且該廣角發射器被配置為從該第二背光區域朝向該第一視像區域和一第二視像區域兩者發射光，以作為廣角發射光；一廣角背光件，與該雙視像區域背光件相鄰並且被配置為在一第二模式期間發射光，該光通過該雙視像區域背光件發射向該第一視像區域與該第二視像區域兩者以作為廣角光；以及一光閥陣列，被配置為調變由該雙視像區域背光件和該廣角背光件發射的該光以提供一顯示影像。
根據本發明一實施例，在該第一模式期間，該雙模式顯示器被配置以提供該顯示影像，包括在該第一視像區域中唯一可見的一第一影像和在該第二視像區域中唯一可見的一第二影像，並且其中，在該第二模式期間，該雙模式顯示器被配置以提供在該第一視像區域和該第二視像區域兩者中均可見的該顯示影像。
根據本發明一實施例，該雙視像區域背光件包括：一透明基板，被配置為在該第二模式期間對於由該廣角背光件發射的該廣角光為透明的；複數個方向性主動光學發射器，沿著與該第一背光區域相對應的該透明基板的一部分的長度方向上互相隔開，以作為該方向性發射器，該複數個方向性主動光學發射器之中的一方向性主動光學發射器被配置為發射光，以作為該方向性發射光；以及複數個廣角主動光學發射器，沿著與該第二背光區域相對應的該透明基板的一部分的長度分佈，以作為該廣角發射器，該複數個廣角主動光學發射器之中的一廣角主動光學發射器被配置為發射光，以作為該廣角發射光。
根據本發明一實施例，在該第一背光區域內的該複數個方向性主動光學發射器之中的該方向性主動光學發射器以及該第二背光區域內的該廣角主動光學發射器其中之一或之二包括一發光二極體，該方向性主動光學發射器的該發光二極體被配置為在基本上限制於該第一視像區域的角度方向上提供方向性發射光。
根據本發明一實施例，該雙視像區域背光件包括複數個多光束元件，被配置以提供該方向性發射光，以作為具有與一多視像影像的視像方向相對應的主要角度方向的方向性光束，在該第一模式期間的該第一視像區域中可見的該顯示影像為該多視像影像。
根據本發明一實施例，該方向性發射器的該多光束元件包括方向性主動光學發射器，其尺寸介於該光閥陣列的光閥的尺寸的一半到兩倍之間。
在本發明之另一態樣中，提供一種雙視像區域背光件的操作方法，該方法包括：使用包括一方向性發射器的一第一背光區域向一第一視像區域發射方向性發射光；以及使用包括一廣角發射器的一第二背光區域向該第一視像區域和一第二視像區域兩者發射廣角發射光，該第二視像區域與該第一視像區域相鄰，其中，該第一視像區域的觀看範圍在視角和方向上都與該第二視像區域的觀看範圍的視角和方向不同。
根據本發明一實施例，該方向性發射器和該廣角發射器其中之一或之二包括複數個主動光學發射器。
根據本發明一實施例，該方向性發射器的該複數個主動光學發射器包括在該第一背光區域上互相隔開的方向性主動光學發射器，並且其中，該廣角發射器的該複數個主動光學發射器包括在該第二背光區域上互相隔開的廣角主動光學發射器。
根據本發明一實施例，該雙視像區域背光件的操作方法進一步包括：使用與該雙視像區域背光件的一表面相鄰的一第二背光件提供光；將來自該第二背光件的該光透射過該雙視像區域背光件的厚度；以及從該第二背光件朝向該第一視像區域和該第二視像區域發射該光，以作為發射光，其中，該方向性發射光和該廣角發射光皆在一第一模式期間發射，而該第二背光件在一第二模式期間提供光。
根據本發明一實施例，該雙視像區域背光件的操作方法進一步包括使用一光閥陣列調變該方向性發射光和該廣角發射光，以在該第一視像區域中提供一第一顯示影像並且在該第二視像區域中提供一第二顯示影像。
根據本文所述的原理的示例和實施例，本發明提供一種背光件，其使用位在同一背光件上的廣角發射器和方向性發射器，其應用於電子顯示器。在與本文的原理一致的各個實施例中，本發明提供了一種雙視像區域背光件。雙視像區域背光件被配置為使用方向性發射器朝著第一視像區域發射方向性發射光，以及使用廣角發射器朝著第一視像區域和第二視像區域發射廣角發射光。此外，在各個實施例中，第一視像區域的觀看範圍或視錐（viewing cone）的方向與第二視像區域的觀看範圍或視錐的方向不同。
根據各個實施例，本發明進一步提供了一種雙模式顯示器。具體來說，雙模式顯示器在雙背光件顯示器中結合了雙視像區域背光件和廣角背光件，以提供包含在同一螢幕上的兩個分開的影像的第一模式以及包含佔據整個螢幕的單個影像的第二模式。在一些實施例中，雙模式顯示器可以是多視像顯示器。本文所述的雙視像區域背光件和雙模式顯示器的用途，包含但不限於，行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦，行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、相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程序和裝置。
在本文中，「二維顯示器」或「2D顯示器」被定義為被配置以提供影像的顯示器，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觀看範圍內），該影像的視像基本上是相同的。在智慧型手機和電腦螢幕中可以找到的傳統液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的例子。與此相反，「多視像顯示器」定義為被配置以在不同的視像方向（view direction）上或從不同的視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同的視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，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。
在本發明中，「多視像顯示器」定義為被配置以在不同視像方向（view direction）上提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。圖1A係根據與在此所描述的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1A中所示的，多視像顯示器10包含螢幕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、相機顯示器、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；不同的視像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，這全都是作為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1A中被顯示為在螢幕12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。
根據本文的定義，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。角度分量θ在本文中被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據本文的定義，仰角θ為是在垂直平面（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是在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。
圖1B係根據與在此所描述的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1A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具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖1B進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。
此外在本文中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中使用的「多視像（multiview）」一詞定義為在複數個視像（view）之中的視像之間表示不同的視像或包含視像的角度差異的複數個視像。另外，根據本文的定義，本文中術語「多視像」明確地包含多於兩個不同的視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本文中所使用的「多視像顯示器」一詞明確地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分開。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，但是根據本文的定義，可以一次透過僅選擇該些多視像影像中的兩個影像來觀看（例如，在多視像顯示器上觀看），以將多視像影像觀看為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，每隻眼睛一個視像）。
在本文中，「多視像像素」定義為表示多視像顯示器的複數個不同視像的每一個視像中的「視像」像素的像素集合（例如一組光閥）。具體來說，多視像像素可具有單獨像素（或光閥），其對應於或表示多視像影像的每一個不同視像中的視像像素。此外，根據本文的定義，多視像像素的像素是所謂的「方向性（directional）像素」，因為每個像素與不同視像中相應的一個的預定視像方向相關聯。進一步地，根據各個示例及實施例，由多視像像素的像素表示的不同視像像素在每一個不同視像中可具有同等的或至少基本上相似的位置或座標。例如，第一多視像像素可以具有單獨像素，其對應位於多視像影像的每個不同視像中的{x1, y1}處的視像像素；而第二多視像像素可以具有單獨像素，其對應位於每個不同視像中的{x2, y2}處的視像像素，依此類推。
在本文中，「導光體」被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處基本上透明的核心。「導光體」一詞一般指的是介電質的光波導，其係利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代前述的折射係數差異，藉此進一步促成全內反射。舉例來說，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。
根據本文的定義，「多光束元件」為產生包含複數條方向性光束的光的背光件或顯示器的結構或元件。根據本文的定義，由多光束元件所產生的複數條方向性光束（或「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，複數條方向性光束之中的一個方向性光束具有預定的主要角度方向，其與該複數條方向性光束之中的另一條方向性光束不同。根據一些實施例，多光束元件的尺寸可以與在與多光束元件相關聯的顯示器（例如，多視像顯示器）中使用的光閥的尺寸相當。具體來說，在一些實施例中，多光束元件的尺寸可以在光閥的尺寸的大約一半到大約兩倍之間。在一些實施例中，多光束元件可以提供偏振選擇性散射（polarization-selective scattering）。
根據一些實施例，複數條方向性光束可以代表光場（light field）。例如，複數條方向性光束可被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），其包含所述複數條光束中的光束的不同主要角度方向。因此，方向性光束的預定角展度在組合（亦即，複數條方向性光束）上可以表示光場。
根據各個實施例，複數個方向性光束中的各個方向性光束的不同主要角度方向根據一特性決定，其包含但不限於，多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、面積等其中的一個以上）以及其他特性。舉例而言，在繞射多光束元件中，「光柵間距離」或繞射特徵間隔以及繞射多光束元件中繞射光柵的方向，可以是至少部分地確定各種方向性光束的不同主要角度方向的特性。在一些實施例中，根據本文的定義，多光束元件可被視為「延伸點光源」，亦即，複數個點光源分布在多光束元件的一個範圍上。此外，如上文關於圖1B所描述的，由多光束元件產生的方向性光束可以具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向。
在一些實施例中，多光束元件的形狀可以類似於相關聯的多視像像素的形狀。例如，多光束元件和多視像像素皆可以具有正方形形狀。在另一個示例中，多光束元件的形狀可以為矩形，並因此類似於相關聯的矩形多視像像素。在其他示例中，多光束元素和相應的多視像像素可以具有各種其他類似的形狀，包括或至少近似於但不限於，三角形、六邊形和圓形。
本文中，「繞射光柵」一般而言被定義為設置成提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵（feature）（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以由周期性或準週期性的方式排列。舉例而言，繞射光柵可以包含排列在一維（one-dimensional, 1D）陣列之中的複數個結構（例如，在材料表面中的複數凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是特徵的二維（two-dimensional, 2D）陣列。舉例而言，繞射光柵可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的2D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。如果光從導光體入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射地散射可以導致並且因此被稱為「繞射地耦合」，因為繞射光柵可以透過繞射將光耦合出導光體。繞射光柵也藉由繞射（亦即，以繞射角）重新導向或改變光的角度。具體來說，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。藉由繞射產生之光的傳播方向上的變化於本文中被稱為「繞射地重新導向」。因此，繞射光柵可被理解為包含繞射特徵的結構，其將入射在繞射光柵上的光繞射地重新導向，以及，如果光是由導光體射出，繞射光柵也可將來自導光體的光繞射地耦合出。
此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵被稱為「繞射特徵」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的邊界）處、之中、和之上的其中的一個以上。舉例而言，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵可以包含繞射光的各種結構中的任何一種，包含但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸部其中的一個以上。例如，繞射光柵可以包含在材料表面內的複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包含從材料表面上突出的複數個平行的凸脊。繞射特徵（例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等）可以具有提供繞射的各種剖面形狀或輪廓中的任何一種，包含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，炫耀光柵（blazed grating））之中的一個以上。
根據本文所述的各個示例，繞射光柵（例如，方向性散射元件或多光束元件的繞射光柵，如下文所述）可以被用於將光繞射地散射，或者將光耦合出導光體（例如，平板導光體）以成為光束。具體來說，局部週期性繞射光柵的繞射角θm 或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θm 可藉由方程式（1）給定如：
Figure 02_image001
（1） 其中，
Figure 02_image003
是光的波長，m是繞射階數，n是導光體的折射係數，d是繞射光柵的特徵之間的距離或間隔，θi 是繞射光柵上的光入射角。為了簡單起見，方程式（1）假設繞射光柵與導光體的表面鄰接並且導光體外部的材料的折射係數等於1（亦即，nout = 1）。通常，繞射階數m給定為整數。由繞射光柵產生的光束的繞射角θm 可以由方程式（1）給定，其中繞射階數為正（例如，m＞0）。舉例而言，當繞射階數m等於1（亦即，m＝1）時，提供一階繞射。
圖2A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵30的剖面圖。舉例而言，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2A示出了以入射角θi 入射在繞射光柵30上的光束50。光束50是導光體40內的引導光束。在圖2A中還示出了由於入射光束50的繞射，而由繞射光柵30繞射地產生並耦合出的方向性光束60。方向性光束60具有如方程式（1）所示的繞射角θm （或者，在本文中，「主要角度方向」）。舉例而言，繞射角θm 可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m」。
根據本文的定義，「斜向」繞射光柵是具有繞射特徵的繞射光柵，其具有相對於繞射光柵的表面的表面法線的斜向角。根據各個實施例，斜向繞射光柵可以藉由入射光的繞射以提供單側散射。
圖2B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的斜向繞射光柵80的剖面圖。如圖所示，斜向繞射光柵80是位於導光體40的表面上的二元繞射光柵，類似於圖2A所示的繞射光柵30。但是，如圖所示，如圖2B所示，斜向繞射光柵80包含繞射特徵82，其具有相對於表面法線（虛線所示）的斜向角γ以及光柵的高度、深度或厚度t。圖中也顯示入射光束50和方向性光束60，其表示由斜向繞射光柵80對入射光束50的單側繞射散射。注意，根據各個實施例，由斜向繞射光柵80在第二方向上的光的繞射地散射被單側繞射散射抑制。在圖2B中，在虛線箭頭90上「打叉」表示斜向繞射光柵80在第二方向上抑制了繞射地散射。
根據各個實施例，可以選擇繞射特徵82的斜向角γ以控制斜向繞射光柵80的單側繞射特性，包含抑制在第二方向上的繞射地散射的程度。例如，斜向角γ可以選擇介於約二十度（20°）和約六十度（60°）之間或介於約三十度（30°）和約五十度（50°）之間或介於約四十度（40°）和約五十五度（55°）之間。例如，大約在30°-60°範圍內的斜向角γ與斜向繞射光柵80提供的單邊方向相比，可提供比二次方向的繞射散射約四十倍（40x）的抑制效果。根據一些實施例，繞射特徵82的厚度t可以介於約一百奈米（100nm）至約四百奈米（400nm）之間。舉例而言，對於在約三百奈米（300nm）至約五百奈米（500nm）的範圍內的光柵週期p，厚度t可以在介於約一百五十奈米（150nm）至約三百奈米（300nm）之間。
此外，根據一些實施例，繞射特徵可以是彎曲的，並且還可以具有相對於光的傳播方向的預定方向（例如，旋轉）。舉例而言，繞射特徵的曲線和繞射特徵的方位其中之一或之二，可以被配置以控制由繞射光柵耦合出的光的方向。例如，耦合出光的主要角度方向可以取決於在光入射到繞射光柵上的點處的繞射光柵的角度，其相對於入射光的傳播方向。
根據定義，在「廣角發射光」或「廣角觀察」中的術語「廣角」定義為具有錐角的光，該錐角大於多視像影像或多視像顯示器的視像的錐角。具體來說，在一些實施例中，廣角發射光可以具有大於大約六十度（60°）的錐角。在其他實施例中，廣角發射光的錐角可以大約大於50度（50°），或者大約大於40度（40°）。舉例而言，廣角發射光的錐角可以是大約120度（120°）。
在一些實施例中，廣角發射光錐角可以定義為與LCD電腦螢幕、LCD平板電腦、LCD電視或類似的用於廣角觀看的數位顯示裝置的視角大約相同（例如，相對於法線方向大約±40-60°）。在其他實施例中，廣角發射光還可以被表徵為或描述為漫射光、基本上漫射的光、無方向性的光（亦即，缺乏任何特定的或界定的方向性）或具有單一或基本上均勻的方向的光。
在本文中，「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元件。根據各個實施例，由準直器提供的準直量可以預定程度或大小在實施例間變化。進一步地，準直器可被配置以在兩個正交方向（例如，垂直方向以及水平方向）其中之一或之二上提供準直。也就是，根據一些實施例，準直器可包含用於提供光準直的兩個正交方向其中之一或之二的形狀。
本文中，「準直因子」定義為光的準直程度。具體來說，根據本文的定義，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確定的角度。
在本文中，「角度保持散射特徵」或等效的「角度保持散射體」是被配置為以基本上在入射光中保持入射在特徵或散射體上的光的角展度的方式來擴散光的任何特徵或散射體。具體來說，根據定義，藉由角度保持散射特徵散射的光的角展度σs 是入射光的角展度σ的函數（亦即，σS = F（σ））。在一些實施例中，散射光的角展度σS 是入射光的角展度或準直因子σ的線性函數（例如，σS =a·σ，其中a是整數）。亦即，藉由角度保持散射特徵散射的光的角展度σs 可以基本上與入射光的角展度或準直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σs 可以基本上等於入射光的角展度σ（例如，σs ≈σ）。均勻的繞射光柵（亦即，具有基本均勻或恆定的繞射特徵間隔或光柵間距離的繞射光柵）是角度保持散射特徵的一個示例。
在本文中，「單邊繞射散射元件」中的「單邊」一詞的定義是「單側」或「較佳在一個方向上」對應於第一側，而另一方向相對於第二側。具體來說，「單側背光件」被定義為從第一側面而不是從與第一側面相對的第二側面發射光的背光件。例如，單側背光件可以將光發射到第一半空間（例如，正半空間）中，而不是發射到相應的第二半空間（例如，負半空間）中。第一半空間可以在單側背光件上方，並且第二半空間可以在單側背光件下方。因此，舉例而言，單側背光件可以向單側背光件之上的區域或方向發射光，並且向另一區域或向單側背光件之下的方向發射的光很少或不發射光。根據本文的定義，同樣地，「單邊散射體」，例如但不限於，單邊繞射散射元件或單邊多光束元件被配置為將光朝著第一表面而不是朝著相對於與該第一表面相對的第二表面射出並散射出去。
在本文中，「光源」被定義為發出光的源頭（例如，被配置以產生光和發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包含光學發射器，例如，發光二極體（light emitting diode, LED），其在被啟動或開啟時發光。具體來說，在本文中光源基本上可為任何一種來源的光或包含基本上任何光學發射器，其包含但不限於，發光二極體（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之中的一個以上。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即，可包含特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（例如，白光）。在一些實施例中，光源可以包含複數個光學發射器。舉例而言，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同的一波長的光，所述顏色或等同的波長不同於由所述集合或所述群組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。舉例而言，該等不同的顏色可包含原色（例如，紅、綠、藍）。
在本文中，「主動光學發射器」被定義為主動光源（例如，被配置以於啟動時產生光和發射光的光學發射器）。如此一來，根據定義，主動光學發射器不接收來自另一光源的光。相對的，主動光學發射器在啟動時會直接產生光。根據本文的定義，可以藉由施加電源（例如，電壓或電流）以啟動主動光學發射器。舉例而言，主動光學發射器可以包含光學發射器，例如，發光二極體（light emitting diode, LED），其在被啟動或開啟時發光。舉例而言，向LED的端子施加電壓可以啟動LED。具體來說，在本文中光源可以是基本上任何主動的光源或包括基本上任何主動光學發射器，其包含但不限於，發光二極體（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（plasma-based optical emitter）、以及微型發光二極體（μLED）之中的一個以上。由主動光學發射器所產生的光可以具有一顏色（亦即，可包含特定波長的光），或者可以具有複數範圍的波長（例如，多色光或白光）。舉例而言，由主動光學發射器提供或產生的光的不同顏色可包含但不限於原色（例如：紅色、綠色、藍色）。根據本文的定義，「彩色發射器」是提供具有顏色的光的主動光學發射器。在一些實施例中，主動光學發射器可以包含複數個主動光學發射器。舉例而言，主動光學發射器可以包括主動發射器的集合或群組。在一些實施例中，主動發射器的集合或群組之中的至少一個主動光學發射器可以產生光，其顏色或等效的波長不同於由複數個光學發射器中的至少一個其他光學發射器產生的光的顏色或波長。
本文中，「視像區域（view zone）」被定義為可以觀看所顯示的影像的區域或角度範圍。具體來說，根據本文的定義，所顯示影像可以在視像區域內看見，但是在視像區域之外為不可見。
此外，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「一個以上」。例如，「一方向性散射元件」是指一個以上方向性散射元件，並且因此，「該方向性散射元件」在本文中是指「該（些）方向性散射元件」。此外，本文所述的任何「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。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約（about）」一詞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，或者可以表示加減10％、或加減5％、或加減1％。此外，本文所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51％至約100％的範圍內的量。再者，本文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。
根據本發明所描述的原理的一些實施例，本發明提供了雙視像區域背光件。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的剖面圖。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的平面圖。圖3C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的立體圖。舉例而言，所顯示的雙視像區域背光件100可以用於電子顯示器之中的背光件，該電子顯示器包含但不限於以下所述的雙模式顯示器。
圖3A至圖3C，所示的雙視像區域背光件100包含第一背光區域100a和第二背光區域100b，第二背光區域100b與第一背光區域100a相鄰。第一背光區域100a包含方向性發射器120，其被配置為發射方向性發射光102。具體來說，根據各個實施例，方向性發射器120發射的方向性發射光102被第一背光區域100a引導向雙視像區域背光件100的第一視像區域I。第二背光區域100b包含廣角發射器130，其被配置為朝著第一視像區域I和第二視像區域II兩者發射廣角發射光104。根據各個實施例，第一視像區域I的觀看範圍或視錐具有與第二視像區域II的觀看範圍的方向不同的方向。在一些實施例中，第一視像區域I的觀看範圍和第二視像區域II的觀看範圍在角範圍上是互斥的。
在圖3A中，第一視像區域I的觀看範圍或視錐由虛線表示，其描繪了觀看範圍的角度範圍和方向兩者（例如，觀看角度範圍或視錐角度）。例如，如圖所示，由第一背光區域100a的方向性發射器120發射的方向性發射光102可以基本上被限制在第一視像區域I的觀看範圍或錐角（亦即，限制在虛線之間）。類似地，在圖3A中，第二視像區域I的觀看範圍具有如圖3A中的虛線所示的角度範圍和方向。如圖所示，第一視像區域I的觀看範圍具有與第二視像區域II的觀看範圍不同的方向。此外，如圖3A所示，第一視像區域I和第二視像區域II的觀看範圍在角範圍中是互斥。亦即，觀看範圍或視錐互相不重疊。在其他實施例中（圖中未顯示），第一視像區域I和第二視像區域II的觀看範圍可以至少在一定程度上互斥重疊。
在圖3A至3C中，相鄰的第一背光區域100a和第二背光區域100b顯示為被邊界100’隔開。舉例而言，以虛線示出的邊界100’可以表示y-z平面與雙視像區域背光件100之間的交會點。在圖3A-3C中，邊界100’僅僅是描繪第一背光區域100a和第二背光區域100b之中的每一個的虛擬間隔。如圖所示，第一背光區域100a佔據雙視像區域背光件100的位於邊界100’一側的第一部分，而第二背光區域100b佔據邊界100’的相對側上的第二部分。
根據各個實施例，第一背光區域100a和第二背光區域100b之間的邊界100’可以位於雙視像區域背光件100的長度（亦即，x方向）上的基本上任何位置。例如，如圖所示，邊界100’位於雙視像區域背光件100的長度的大約三分之二處。因此，如圖所示，第一背光區域100a包含雙視像區域背光件100的約三分之二，第二背光區域100b包含雙視像區域背光件100的約三分之一。在其他實施例中（圖中未顯示），第一背光區域100a可以包含雙視像區域背光件100的大約一半，或者雙視像區域背光件100的三分之一，而第二背光區域100b包括其剩餘部分。在其他實施例中（圖中未顯示），邊界100’可以沿著雙視像區域背光件100的長度定位，例如，沿著x - z平面和雙視像區域背光件100之間的交點定位。如此，邊界100’可以將雙視像區域背光件100劃分為「上部」區域和「下部」區域，其中，上部區域和下部區域其中之一對應於第一背光區域100a，而另一個對應於第二背光區域100b。在一些實施例中（圖中未顯示），邊界100’可以是彎曲的或片段線性的（例如，如圖所示，除了直線以外）。例如，第二背光區域100b可以佔據雙視像區域背光件100的矩形部分，其中，第一背光區域100a在第二背光區域100b的一個以上的側邊上相鄰。
由第一背光區域100a的方向性發射器120發射的方向性發射光102可以被限制在表示第一視像區域I的觀看範圍的角範圍的區域中。在各個實施例中，方向性發射光102的錐角可以相對較窄。具體來說，在一些實施例中，方向性發射光102可具有小於大約六十度（60°）的錐角。在其他實施例中，方向性發射光102可具有小於大約四十度（40°），或小於大約三十度（30°）或小於大約二十度（20°）的錐角。在其他實施例中，如圖3A所示，第一視像區域I的觀看區域的錐角可以大於60°，但小於約九十度（90°），從而將觀看範圍的方向限制在或至少基本上限制在雙視像區域背光件100的與第一背光區域100a相對應的一側上的半空間中，例如，在雙視像區域背光件100之上和邊界100’的右側的半空間。
相比之下，由廣角發射器130發射的廣角發射光104可以被提供在相對較廣的角範圍的區域中。廣角發射光104相對較廣的角度允許廣角發射光104照射或到達第一視像區域I和第二視像區域II 。由第二背光區域100b的廣角發射器130提供的廣角發射光104可以適用於在廣角觀看的顯示器的應用中用作照明光源。例如，廣角發射光104可具有約±40-60°或更大的錐角。在一些實施例中，廣角發射光的錐角可提供與LCD螢幕、LCD平板電腦或LCD電視大約相同的視像角度。
圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的由雙視像區域背光件100提供的照明的示意圖。如圖所示，第一背光區域100a使用方向性發射器120提供方向性發射光102，第二背光區域100b使用廣角發射器130提供廣角發射光104。此外，如圖4所示，第一背光區域100a使用方向性發射器120提供的方向性發射光102被配置為專門照射第一視像區域I，而第二背光區域100b使用廣角發射器130提供的廣角發射光104被配置為照射第一視像區域I和第二視像區域II。
此外，如上所述，雙視像區域背光件100在第一視像區域I中提供與第二視像區域II的觀看範圍或視錐的方向不同的方向的觀看範圍或視錐。亦即，第一視像區域I的觀看範圍的中心線和第二視像區域II的視場範圍的中心線不平行，而是互相發散。就發光而言，由第一背光區域100a的方向性發射器120發射的方向性發射光102，與由第二背光區域100b的廣角發射器130發射的廣角發射光104朝不同的方向發射。具體來說，在一些實施例中，方向性發射光102的方向以及第一視像區域I的觀看範圍的方向以遠離第二視像區域II的視錐的方向而偏斜或傾斜。舉例而言，第一視像區域I的觀看範圍的傾斜可以用於使方向性發射光102進入第二視像區域II的入射最小。因此，在一些實施例中，來自方向性發射器120的方向性發射光102具有相對於與第一背光區域100a相對應的表面的法線的傾斜角，並且方向性發射器120從該表面的法線發射出方向性發射光102。例如，由第一背光區域100a的方向性發射器120發射的方向性發射光102，可以相對於表面法線具有大約二十度（20°）至大約四十五度（45°）之間的傾斜角。在其他非限制性示例中，傾斜角可能大於大約十度（10°）、十五度（15°）、三十度（30°）或五十度（50°）。根據各個實施例，方向性發射光102被限制在其中的觀看範圍或視錐（例如，視錐角）可以以傾斜角為中心。
在一些實施例中（例如，如圖3A至圖3C所示），方向性發射器120和廣角發射器130其中之一或之二包含被動光學發射器。具體來說，方向性發射器120和廣角發射器130由於被動發射器自身不會發光，而是將來自另一光源的光重新導向以提供分別表示方向性發射光102和廣角發射光104的發射光。在其他實施例中（例如，如下所述的圖7A至圖7C所示），第一背光區域100a的方向性發射器120與第二背光區域100b的廣角發射器130其中之一或之二包含主動光學發射器。方向性發射器120和廣角發射器130的主動光學發射器分別直接產生表示方向性發射光102和廣角發射光104的發射光。
根據一些實施例，其中，方向性發射器120和廣角發射器130其中之一或之二包含被動光學發射器（例如，如圖3A至圖3C所示），雙視像區域背光件100可以進一步包含導光體110。導光體110被配置以沿著導光體110的長度將光引導為引導光112（亦即，引導光束112）。例如，導光體110可以包含被配置以光波導的介電材料。所述的介電材料具有一第一折射係數，環繞介電質的光波導的一介質具有一第二折射係數，其中，第一折射係數係大於第二折射係數。例如，根據導光體110的一個以上引導模式，折射係數的差異被配置以促進引導光112的全內反射。
在一些實施例中，導光體110可以是厚平板光波導或平板光波導（亦即，平板導光體），其包含延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。所述之大致為平面薄板狀的介電材料，其被配置為藉由全內反射以引導引導光112。根據各個示例，導光體110中的光學透明材料可包含各種任何的介電材料，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種以上玻璃（例如，石英玻璃（silica glass）、鹼性鋁矽酸鹽玻璃（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）等）。在一些示例中，導光體110可以在導光體110的表面（例如，第一表面和第二表面其中之一或之二）的至少一部分上進一步包含包覆層（圖中未顯示）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步促進全內反射。
此外，根據一些實施例，導光體110被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）之間的非零值傳播角度的全內反射來引導引導光112。具體來說，引導光112藉由在導光體110的第一表面110’和第二表面110”之間以非零值傳播角度反射或「跳動」而傳播。在一些實施例中，複數條引導光束112包含數種不同顏色的光，其可於複數個不同的顏色特定的非零值傳播角度之中的各個角度被導光體110引導。應注意的是，為了簡化說明，非零值傳播角度並未於圖3A中顯示。然而，描繪傳播方向114的粗箭頭示出了引導光112的總體傳播方向，其沿著圖3A中的導光體的長度。
在一些實施例中，引導光112可以是準直的，或者等效地可以是準直的光束（例如，如下所述，由準直器提供）。在本文中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，光束基本上被限制在光束內的所預定或所限定的角展度（例如，引導光112）。此外，根據本文的定義，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。此外，在各個實施例中，引導光112可以根據準直因子σ來準直，或者引導光112可以具有準直因子σ。
根據一些實施例，圖3A至圖3C所示的雙視像區域背光件100的方向性發射器120可包含方向性散射特徵。方向性發射器120的方向性散射特徵被配置為從導光體110的與第一背光區域100a相對應的一部分從導光體中散射出引導光112的一部分以作為方向性發射光102。具體來說，根據一些實施例，方向性發射器120的方向性散射特徵可以位於導光體110的與第一背光區域100a相對應的一部分中。在一些實施例中，方向性發射器120的方向性散射特徵可以僅限於位在第一背光區域100a中。換句話說，第一背光區域100a可以包含方向性發射器120的方向性散射特徵以及導光體110的一部分，其包含方向性散射特徵。
在一些實施例中（例如，如圖3C所示），方向性發射器120的方向性散射特徵包含複數個方向性散射元件122（或等效地，方向性散射體）。複數個方向性散射元件122可以沿著與第一背光區域100a相對應的導光體的一部分的長度互相隔開。根據各個實施例，複數個方向性散射元件122之中的方向性散射元件122被配置為將引導光112的一部分散射出導光體110以作為方向性發射光102。此外，複數個方向性散射元件122之中的方向性散射元件122可以藉由有限空間互相隔開，並且沿著導光體長度表示單獨的、不同的元件。具體來說，根據本文的定義，複數個方向性散射元件122中的方向性散射元件122根據有限（亦即，非零值）的元件間距離（例如，有限的中心至中心距離）以互相隔開。此外，根據一些實施例，複數個方向性散射元件122中的方向性散射元件122通常不相交、重疊或彼此接觸。因此，複數個方向性散射元件122之中的每一個方向性散射元件122通常是不同的，並且與複數個方向性散射元件122之中的其他方向性散射元件122分離。
在各個實施例中，複數個方向性散射元件122可以各種配置以排列，所述的配置為位在導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）、位在導光體110的表面之上、位在導光體110的表面之中的一個以上。舉例而言，方向性散射元件122可以在導光體表面上排列為行或列（例如，排列為陣列）。在另一個示例中，可以將複數個方向性散射元件122排列為群組，並且可以將這些排列佈置成行和列。在又一個示例中，例如，如圖3C所示，複數個方向性散射元件122可以隨機分佈在整個導光體110上。
在各個實施例中，方向性散射元件122可包含提供或被配置為產生方向性散射的多種不同結構或特徵之中的任何一種，其包含但不限於繞射光柵、微反射散射元件和微折射散射元件，以及具有方向性散射特性的各種組合。在一些實施例中，方向性發射器120（或其方向性散射元件122）的方向性散射特徵可以被配置為角度保持散射特徵（或角度保持散射元件）。在一些實施例中，方向性發射器120（或其方向性散射元件122）的方向性散射特徵可以被配置為單側散射特徵（或單側散射元件）。
根據一些實施例，圖3A至圖3C所示的雙視像區域背光件100的廣角發射器130可包含廣角散射特徵。廣角發射器130的廣角散射特徵被配置為將引導光112的一部分從導光體110的與第二背光區域100b相對應的一部分散射出導光體110以作為廣角發射光104。具體來說，根據一些實施例，廣角發射器130的廣角散射特徵可以位於導光體110的與第二背光區域100b相對應的部分中。在一些實施例中，廣角散射特徵可以僅限於位在第二背光區域100b中。換句話說，第二背光區域100b可以包含廣角散射特徵以及導光體110的包含廣角發射器130的廣角散射特徵的部分。
根據各個實施例，廣角發射器130的廣角散射特徵可基本上包含被配置為提供廣角發射光104的任何散射特徵。在一些實施例中，廣角散射特徵包含複數個方向性散射元件132，例如，如圖3C所示。具體來說，廣角發射器130的廣角散射特徵可以包含第一複數方向性散射元件132’，其被配置為在第一視像區域I的方向上散射出引導光的一部分。廣角發射器130的廣角散射特徵可以進一步包含第二複數方向性散射元件132”，其被配置為在第二視像區域II的方向上散射出引導光的一部分。根據各個實施例，第一複數方向性散射元件132’和第二複數方向性散射元件132”兩者的方向性散射元件，可以沿著對應於第二背光區域100b的引導光的一部分的長度互相隔開。
在一些實施例中，第一複數方向性散射元件和第二複數方向性散射元件其中之一或之二的方向性散射元件132可以與第一背光區域100a的方向性散射元件122相同或基本上相似。因此，第一複數方向性散射元件132’或第二複數方向性散射元件132”之中的方向性散射元件132可以包含提供或被配置以提供散射的各種不同結構或特徵之中的任何一種，其包含但不僅限於繞射光柵、微反射散射元件和微折射散射元件以及其各種組合。此外，廣角發射器130（或其第一複數方向性散射元件132’和第二複數方向性散射元件132”）的廣角散射特徵可以被配置為角度保持散射特徵（或角度保持散射元件）。在一些實施例中，廣角發射器130（或其第一複數方向性散射元件132’和第二複數方向性散射元件132”）的廣角散射特徵可以被配置為單側散射特徵（或單側散射元件）。
在一些實施例中，第二背光區域100b的第一複數方向性散射元件和第二複數方向性散射元件兩者之中的方向性散射元件132，在與第二背光區域100b相對應的導光體110的一部分的長度和寬度上隨機地分佈。根據各個實施例，第一複數方向性散射元件132’和第二複數方向性散射元件132”組合以廣角散射方式散射出或耦合出引導光的一部分，以提供指向第一視像區域I和第二視像區域II的廣角發射光104。
在一些實施例中，雙視像區域背光件100可以對於在基本上正交於導光體110的表面的方向上入射在雙視像區域背光件100上的光為光學透明。具體來說，方向性發射器120的方向性散射特徵和廣角發射器130的廣角散射特徵對這種光的任何影響可以是最小的。相反地，根據各個實施例，方向性散射特徵和廣角散射特徵被配置為與以非零值傳播角度傳播的引導光相互作用，並從導光體110內以一定角度入射到特徵上。
在一些實施例中，方向性發射器120的方向性散射特徵和廣角發射器130的廣角散射特徵其中之一或之二可以包含複數個多光束元件。舉例而言，複數個方向性散射元件中的方向性散射元件122、132可以為或包含多光束元件。複數個多光束元件中的多光束元件被配置為將來自導光體110的光散射為具有與多視像影像的視像方向相對應的主要角度方向的複數個方向性光束。根據各個實施例，多光束元件可包含被配置以散射出引導光112的一部分的複數個不同結構中的任何一種。舉例而言，不同的結構可以包含但不限於繞射光柵、微反射元件、微折射元件或其各種組合。根據各個實施例，包含繞射光柵的多光束元件被配置為繞射地散射出引導光的一部分，以作為具有不同主要角度方向的複數個方向性光束；多光束元件包含微反射元件，其被配置為將引導光的一部分反射地散射出作為複數條方向性光束，或者多光束元件包含微折射元件，其被配置為藉由或使用折射將引導光的一部分散射出以作為複數條方向性光束（亦即，折射地耦合出引導光的一部份）。
圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的一部分的剖面圖。圖5B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的一部分的剖面圖。具體來說，圖5A至5B顯示雙視像區域背光件100的一部分，其包含導光體110和一對方向性散射元件122。每一個方向性散射元件122包含被配置為提供單側散射的繞射光柵。具體來說，如圖所示，圖5A中的方向性散射元件122分別包含斜向繞射光柵，而在圖5B中，方向性散射元件122包含反射繞射光柵。例如，反射繞射光柵可以包含繞射光柵和反射材料層。
如圖所示，方向性散射元件122的繞射光柵提供引導光112的單側散射，以提供方向性發射光102。如此，圖5A至5B所示的雙視像區域背光件100的一部分可以代表第一背光區域100a的一部分。儘管圖中未顯示，一對方向性散射元件122可以替代地被配置以提供廣角發射光104，並且因此，雙視像區域背光件100的所顯示部分可以等同地表示第二背光區域100b的一部分。例如（圖中未顯示），該對方向性散射元件122之中的第一方向性散射元件122可以被配置為向視像區域I的方向上散射出引導光112的一部份，並且該對方向性散射元件122之中的第二方向性散射元件122可以被配置為將引導光112的另一部分散射向第二視像區域II。
根據一些實施例，雙視像區域背光件100可以進一步包含在導光體110的輸入處的準直光源140。準直光源140被配置為將準直光提供給導光體110，以引導為引導光112。在一些實施例中，準直光源140可分別包含光源和準直器，準直器設置在光源和導光體110之間。準直器可以被配置以準直由光源產生的基本上未準直的光，以提供準直光。準直器可以進一步被配置以將準直光傳送到導光體110。根據一些實施例，準直光可以具有非零值傳播角度，並且當被傳送到導光體110以引導為引導光112時，可以根據預定的準直因子σ以準直。
在一些實施例中，準直光源140可以包含準直器。圖6係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包含準直光源140的雙視像區域背光件100的一部分的立體圖。如圖所示，雙視像區域背光件100包含導光體110、第一背光區域100a和第二背光區域100b。顯示雙視像區域背光件100進一步包含在導光體110的邊緣處的準直光源140。準直光源140包含錐形準直器142和光學發射器144。如圖所示，錐形準直器142又包含錐形導光體。根據各個實施例，由光學發射器144發射的光被錐形準直器142準直以在導光體110內提供準直引導光。
如上所述，在一些實施例中，第一背光區域100a的方向性發射器120和第二背光區域100b的廣角發射器130其中之一或之二包含主動光學發射器。圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的剖面圖。圖7B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示另一示例中的雙視像區域背光件100的剖面圖。圖7C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件100的立體圖。具體來說，圖7A、圖7B和圖7C顯示具有方向性發射器120和廣角發射器130兩者的雙視像區域背光件100，其包括主動光學發射器。此外，圖7A至圖7C顯示方向性發射光102和廣角發射光104的特徵，基本上類似於上文參考圖3A至圖3B和圖4所述的特徵。此外，如圖7A、圖7B和圖7C所示，雙視像區域背光件100包含：包含方向性發射器120的第一背光區域100a；以及包含廣角發射器130與邊界100’的第二背光區域100b。在一些實施例中，圖7A至圖7C進一步顯示基板111，其可以支撐方向性發射器120的主動光學發射器以及廣角發射器130並且使其相連。
如圖7A至圖7C所示，第一背光區域100a內的方向性發射器120包含複數個主動光學發射器，其被配置以提供方向性發射光102。如圖所示，方向性發射器120的主動光學發射器在第一背光區域100a上互相隔開。如圖所示，方向性發射器120內的複數個主動光學發射器中的主動光學發射器被配置為將方向性發射光102提供給第一視像區域I。
此外，如圖7A至圖7C所示，第二背光區域100b內的廣角發射器130包含複數個主動光學發射器，其被配置以提供廣角發射光104。如圖所示，複數個主動光學發射器之中的主動光學發射器在第二背光區域100b上互相隔開。廣角發射器130內的複數個主動光學發射器之中的主動光學發射器被配置以向第一視像區域I和第二視像區域II兩者提供廣角發射光104。
根據一些實施例，方向性發射器120和廣角發射器130其中之一或之二的主動光學發射器可包含微型發光二極體（microLED或μLED）。在本文中，μLED被定義為微觀發光二極體（light emitting diode, LED），亦即具有微觀尺寸的LED。在一些實施例中，μLED可以包含複數個μLED。根據一些實施例，主動發射器可以包含有機發光二極體（OLED）。如本文所定義的，OLED是具有發光的電致發光膜（或層）的發射器，其包含被配置以響應於電流或類似的電刺激而發光的有機化合物。在其他實施例中，另一類型的光學發射器可以用作主動光學發射器，例如但不限於LED、高強度LED和量子點LED。在一些實施例中，主動光學發射器（例如，LED、 μLED、OLED等）可以是多光束元件。具體來說，主動光學發射器的尺寸可以介於用於調變由主動光學發射器發射的光的光閥的尺寸的一半到兩倍之間。
在一些實施例中，方向性發射器120和廣角發射器130其中之一或之二的主動光學發射器可以被配置以提供具有特定顏色的基本上單色的光（亦即，該光可以包含特定波長的光）。在其他實施例中，主動光學發射器可以被配置以提供多色光，例如但不限於包含複數波長或一定範圍的波長的白光。舉例而言，主動光學發射器可以被配置以提供紅光、綠光、藍光或其組合之中的一個以上。在另一個示例中，主動光學發射器可以被配置以提供基本上是白光的光（亦即，主動光學發射器可以是白色μLED或白色OLED）。在一些實施例中，主動光學發射器可以包含微透鏡、繞射光柵或另一光學膜或光學組件，其被配置以提供一個以上的準直度（例如，根據準直因子）、偏振控制和主動光學發射器發出的光的方向。舉例而言，可以使用微透鏡、繞射光柵或其他光學膜來控制主動光學發射器發出的光的方向（例如，提供方向性發射光102）。根據一些實施例，方向性發射器120和廣角發射器130其中之一或之二的主動光學發射器可以獨立控制、啟動或供電，以在模式之間提供局部調光和切換的其中之一或之二。
在一些實施例中，如圖所示，主動光學發射器可由基板150支撐。此外，與上述被動光學發射器一樣，第一背光區域100a和第二背光區域100b其中之一或之二的主動光學發射器可以排列為1D陣列或2D陣列。
在一些實施例中（圖中未顯示），廣角發射器130可以包含第一複數方向性主動光學發射器，其被配置以在第一視像區域I的方向上提供發射光。在這些實施例之中的一些實施例中，廣角發射器130可進一步包含第二複數方向性主動光學發射器，其被配置以在第二視像區域II的方向上提供發射光。複數個第一方向性主動光學發射器和複數個第二主動光學發射器兩者的方向性主動光學發射器可以沿著第二背光區域互相隔開。舉例而言，如上文關於圖3C所述，第一主動光學發射器和第二主動光學發射器兩者的方向性主動光學發射器可以排列在第二背光區域100b內，其基本上類似於第一複數方向性散射元件132’和第二複數方向性散射元件132”的方向性散射元件。在一些實施例中，第一方向性主動光學發射器和第二方向性主動光學發射器其中之一或之二的方向性主動光學發射器可以與第一背光區域100a的方向性主動光學發射器相同或基本相似。此外，根據各個實施例，來自第一方向性主動光學發射器的複數個發射光和來自第二方向性主動光學發射器的複數個發射光的組合可以表示廣角發射器130的廣角發射光104。
根據與本文所述的原理一致的其他實施例，本發明提供了一種雙模式顯示器。根據各個實施例，雙模式顯示器採用雙背光件配置，以提供雙模式操作。具體來說，雙模式顯示器在雙背光件顯示器配置中結合了雙視像區域背光件和廣角背光件，以提供包含在同一螢幕上的兩個分開的影像的第一模式以及包含佔據整個螢幕的單個影像的第二模式。此外，根據一些實施例，兩個單獨影像中的第一影像可能會顯示為佔據整個螢幕，而兩個單獨影像中的第二影像可能僅出現在螢幕的一部分中。例如，雙模式顯示器可以用作機動車輛（例如，汽車）中的儀表板顯示器。在第一模式期間（例如，乘客娛樂模式），可以使用雙視像區域背光件為駕駛與乘客分別投影不同的影像。舉例而言，乘客可以看到所投影的影像佔據了整個螢幕，而駕駛可以同時看到了佔據螢幕的一部分的不同影像。在第二模式期間（例如，全顯示模式），可以將相同的影像投影到駕駛和乘客。
圖8A係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙模式顯示器200的剖面圖。圖8B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示另一示例中的雙模式顯示器200的剖面圖。具體來說，舉例而言，圖8A可以表示在第一模式期間（模式1）的雙模式顯示器200，而圖8B可以表示在第二模式期間（模式2）的雙模式顯示器200。
如圖8A和圖8B所示，雙模式顯示器200包含雙視像區域背光件210。雙視像區域背光件210被配置為在第一模式期間（模式1）發射光。具體來說，雙視像區域背光件210被配置為在第一模式期間（模式1）將光從雙視像區域背光件210的第一背光區域210a朝著第一視像區域I發射，以作為方向性發射光202。此外，在第一模式期間（模式1），雙視像區域背光件210被配置為從第二背光區域210b朝著第一視像區域I和第二視像區域II兩者發射光，以作為廣角發射光204。在一些實施例中，雙視像區域背光件210可以基本上類似於先前討論的雙視像區域背光件100。因此，雙視像區域背光件210包含位於第一背光區域210a中的方向性發射器214和位於第二背光區域210b中的廣角發射器216。同樣地，方向性發射器214、廣角發射器216、第一背光區域210a與第二背光區域210b，可以分別與上述的方向性發射器120、廣角發射器130、第一背光區域100a和第二背光區域100b基本相似。圖8A顯示了在第一模式期間（模式1）提供方向性發射光202與廣角發射光204的雙視像區域背光件210，圖中方向性發射光202和廣角發射光204皆由虛線以描繪。
雙模式顯示器200進一步包含與雙視像區域背光件210相鄰的廣角背光件220。如圖8A和8B所示，廣角背光件220位於雙視像區域背光件210的下方，並由狹窄的間隙與之隔開。此外，如圖所示，廣角背光件220的頂部表面（亦即，發光表面）與雙視像區域背光件210的底部表面（亦即，光接收表面）基本平行。根據各個實施例，廣角背光件220被配置為在雙模式顯示器200的第二模式（模式2）期間發射光。此外，由廣角背光件220發射的光通過雙視像區域背光件210朝著第一視像區域I和第二視像區域II發射，以作為廣角發射光204。具體來說，來自廣角背光件220的廣角發射光204從廣角背光件220的頂部表面朝向雙視像區域背光件210的底部表面發射。如圖所示，廣角發射光204傳播過雙視像區域背光件210的厚度以從雙視像區域背光件210的頂部表面射出並朝向第一視像區域I和第二視像區域II兩者。
雙模式顯示器200進一步包含光閥230的陣列。光閥230的陣列被配置以調變由雙視像區域背光件210和廣角背光件220發射的光以提供所顯示的影像。具體來說，光閥230的陣列被配置為在第一模式期間調變來自雙視像區域背光件210的方向性發射光202和廣角發射光204並且在第二模式期間調變來自廣角背光件220的廣角發射光204。在各個實施例中，不同種類的光閥可被用作光閥陣列之中的光閥230，光閥的種類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的一種以上。
在各個實施例中，在第一模式期間，雙模式顯示器200被配置為提供所顯示影像包含：在第一視像區域I中唯一可見的第一影像；以及在第二視像區域II中唯一可見的第二影像。在一些實施例中，在第一視像區域I中可以看見的第一影像可以表現為佔據在或延伸在雙模式顯示器200的整個表面上。此外，根據一些實施例，在第二視像區域II中可見的第二影像可以表現為僅佔據或延伸跨過雙模式顯示器200的與第二背光區域210b相對應的部分表面。在第一模式期間，在第二視像區域II中或從第二視像區域II觀察時，雙模式顯示器表面的其餘部分可以較暗。
在各個實施例中，在第二模式期間，雙模式顯示器200被配置為提供在第一視像區域I和第二視像區域II兩者中可見的所顯示的影像。此外，在第二模式期間，相同的顯示影像同時提供給第一視像區域I和第二視像區域II。此外，在第二模式期間，雙視像區域背光件210不會啟動並且不提供發射光。相對的，由廣角背光件220提供被調變為顯示影像的發射光以作為廣角發射光204。
如上所述，在一些實施例中，雙視像區域背光件210可以與上述雙視像區域背光件100基本相似。具體來說，當方向性發射器214和廣角發射器216其中之一或之二包含被動光學發射器時，雙視像區域背光件210可以包含導光體212，其被配置為將光引導為引導光。根據各個實施例，導光體212可以被配置為利用全內反射以引導引導光。此外，引導光可以由導光體212或在導光體212內其中之一或之二以非零值傳播角度被引導。在一些實施例中，如上所述，導光體212可以基本上類似於雙視像區域背光件100的導光體110。在一些實施例中，引導光可以是準直的，也可以是具有準直因子的準直光束。另一種方式，當方向性發射器214和廣角發射器216其中之一或之二包含主動光學發射器時，雙視像區域背光件210可以包含透明基板212’，其被配置為在第二模式期間（模式2）對由廣角背光件220發射的廣角發射光204成透明。
在採用被動光學發射器的一些實施例中，雙視像區域背光件210的方向性發射器214可以進一步包括複數個方向性散射元件，其沿著導光體212的對應於第一背光區域210a的一部分的長度互相隔開。方向性發射器214的複數個方向性散射元件之中的方向性散射元件可以被配置為將引導光的一部分從導光體212中散射出，以作為方向性發射光202。此外，複數個方向性散射元件之中的每一個方向性散射元件通常可以是不同的，並且可以與複數個方向性散射元件之中的其他方向性散射元件分離。在各個實施例中，複數個方向性散射元件可以各種配置以排列，所述的配置為位在導光體212的表面（例如，第一表面或第二表面）、位在導光體212的表面之上、位在導光體212的表面之中的一個以上。根據一些實施例，方向性發射器214的方向性散射元件可以與上文對於雙視像區域背光件100所述的方向性發射器120的方向性散射特徵的方向性散射元件122基本上相似。
此外，在採用被動光學發射器的一些實施例中，雙視像區域背光件210的廣角發射器216可以包含沿著與第二背光區域210b相對應的導光體212的一部分的長度分佈的廣角散射特徵。廣角發射器216的廣角散射特徵被配置為將引導光的一部分散射出導光體212，以作為廣角發射光204。在一些實施例中，廣角發射器216的廣角散射特徵可以包含複數個不同的方向性散射體，其被配置為協同地將光散射作為廣角發射光204。具體來說，廣角發射器216的廣角散射特徵可以包含：第一複數方向性散射元件，其被配置為在第一視像區域I的方向上散射出引導光的一部分；以及第二複數方向性散射元件，其被配置為在第二視像區域II的方向上散射出引導光的一部分。舉例而言，第一複數方向性散射元件或第二複數方向性散射元件之中的方向性散射元件可以與方向性發射器214的方向性散射元件相同或基本相同。
在一些實施例中，方向性散射元件可以包含繞射光柵、微反射元件和微折射元件其中一個以上。在一些實施例中，方向性散射元件可以被配置為角度保持散射體和單向散射元件其中之一或之二。舉例而言，該角度保持散射可被配置為保持方向性發射光202中的引導光的一部分的準直因子。亦即，該角度保持散射被配置為保持方向性發射光202中入射在方向性散射元件上的光的角展度。
在一些實施例中，複數個方向性散射元件包含複數個多光束元件，其被配置為提供方向性散射光202，以作為具有與多視像影像的視像方向相對應的主要角度方向的方向性光束。在這些實施例中，在第一模式期間在第一視像區域中可見的顯示影像可以包含多視像影像。在一些實施例中，複數個多光束元件之中的多光束元件基本上類似於上文所述的雙視像區域背光件100的多光束元件。
另一種方式，如上所述，當方向性發射器214和廣角發射器216其中之一或之二包含主動光學發射器時，雙視像區域背光件210可以包含透明基板212’，其被配置為在第二模式期間（模式2）對由廣角背光件220發射的廣角發射光204成透明。
在採用主動光學發射器的一些實施例中，雙視像區域背光件210的方向性發射器214進一步包含複數個方向性主動光學發射器，其沿著透明基板212’的對應於第一背光區域210a的一部分的長度互相隔開。根據各個實施例，複數個方向性主動光學發射器之中的方向性主動光學發射器被配置為在第一模式（模式1）期間發射光以作為方向性發射光202。在一些實施例中，方向性發射器214的方向性主動光學發射器可以基本上類似於上文參考圖7A至7B所述的雙視像區域背光件100的方向性發射器120的主動光學發射器。
此外，在採用主動光學發射器的一些實施例中，雙視像區域背光件210的廣角發射器216進一步包含沿著透明基板212’的與第二背光區域210b相對應的一部分的長度互相隔開的複數個廣角主動光學發射器。根據各個實施例，複數個廣角主動光學發射器之中的廣角主動光學發射器被配置為在第一模式（模式1）期間發射光以作為方向性發射光204。在一些實施例中，廣角發射器216的廣角主動光學發射器可以基本上類似於上文參考圖7A至7B所述的雙視像區域背光件100的廣角發射器130的主動光學發射器。
根據本文所述原理的其他實施例，本發明提供了一種雙視像區域背光件的操作方法300。圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的操作方法300的流程圖。如圖9所示，雙視像區域背光件的操作方法300包含使用包含方向性發射器的第一背光區域向第一視像區域發射方向性發射光的步驟310。在一些實施例中，在步驟310中朝著第一視像區域所發射的方向性發射光，可以基本上類似於上文關於雙視像區域背光件100所述的方向性發射光102。此外，在一些實施例中，第一背光區域和方向性發射器可以分別與上述雙視像區域背光件100的第一背光區域100a和方向性發射器120基本相似。
圖9中所示的雙視像區域背光件的操作方法300進一步包含向第一視像區域和第二視像區域發射廣角發射光的步驟320。根據各個實施例，發射廣角發射光的步驟320使用包含廣角發射器的第二背光區域，其與第一背光區域相鄰。此外，第一視像區域的觀看範圍在視角和方向上都與第二視像區域的觀看範圍的視角和方向不同。在一些實施例中，朝著第一視像區域和第二視像區域發射廣角發射光的步驟320可以基本上類似於上文關於雙視像區域背光件100所述的廣角發射光104。此外，在一些實施例中，第二背光區域和廣角發射器也可以分別與上述雙視像區域背光件100的第二背光區域100b和廣角發射器130基本相似。
在一些實施例中（圖中未顯示），雙視像區域背光件的操作方法300進一步包含在導光體中引導光以作為引導光的步驟，第一背光區域和第二背光區域包含導光體的相鄰部分。根據各個實施例，導光體可以被配置為利用全內反射以引導引導光。在一些實施例中，引導光可以是準直的，也可以是準直的光束。根據一些實施例，導光體可以基本上類似於上文所述的雙視像區域背光件100的導光體110。
在一些實施例中（圖中未顯示），雙視像區域背光件的操作方法300可以進一步包含使用方向性發射器的方向性散射特徵，其沿著與第一背光區域相對應的導光體的一部分定位，將引導光的一部分散射出以作為方向性發射光的步驟。根據一些實施例，方向性散射特徵可以基本上類似於上文對於雙視像區域背光件100描述的方向性發射器120的方向性散射特徵。舉例而言，方向性散射特徵可以包含複數個方向性散射元件（或等效地，方向性散射體）。複數個方向性散射元件中的方向性散射元件可以沿著與第一背光區域對應的引導光的一部分的長度互相隔開。複數個方向性散射元件被配置為從導光體之中散射出引導光的一部分，以作為方向性發射光。
在一些實施例中（圖中未顯示），雙視像區域背光件的操作方法300可以進一步包含使用廣角發射器的廣角散射特徵，其沿著與第二背光區域相對應的導光體的一部分定位，將引導光的一部分散射出以作為廣角發射光的步驟。根據一些實施例，廣角散射特徵可以基本上類似於關於雙視像區域背光件100描述的廣角發射器130的廣角散射特徵。例如，廣角散射特徵可以包含複數個方向性散射體。具體來說，廣角散射特徵可以包含第一複數個方向性散射元件，其被配置為在第一視像區域的方向上散射出引導光的一部分。此外，廣角散射特徵可以包含第二複數個方向性散射元件，其被配置為在第二視像區域的方向上散射出引導光的一部分。
在一些實施例中，方向性散射元件和廣角散射特徵其中之一或之二的方向性散射元件可包含繞射光柵、微反射元件和微折射元件其中一個以上。在一些實施例中，互相隔開的方向性散射元件可以被配置為角度保持散射體和單向散射元件其中之一或之二。
在一些實施例中，方向性發射器和廣角發射器其中之一或之二包含複數個主動光學發射器。具體來說，方向性發射器的複數個主動光學發射器可以包含方向性主動光學發射器，其在第一背光區域210a上互相隔開。此外，廣角發射器的複數個主動光學發射器可以包含在第二背光區域210b上互相隔開的廣角主動光學發射器。
在一些實施例中（圖中未顯示），雙視像區域背光件的操作方法300進一步包括使用與雙視像區域背光件的表面相鄰的第二背光件以提供光的步驟。在一些實施例中，如上文關於雙模式顯示器200所述的，第二背光件可以是基本上類似於廣角背光件220的廣角背光件。如此，第二背光件可以被配置以發射廣角光。在這些實施例中，雙視像區域背光件的操作方法300可以進一步包含將來自第二背光件的光透射過雙視像區域背光件的厚度的步驟。在各個實施例中，雙視像區域背光件對於從第二背光件發射的光為光學透明的。雙視像區域背光件的操作方法進一步包含將來自第二背光件的光朝向第一視像區域和第二視像區域發射的步驟。從第二背光件發射的光的廣錐角可以允許從第一視像區域和第二視像區域兩者看見發射光。如前文關於雙模式顯示器所討論的，方向性發射光和廣角發射光皆可以在第一模式期間發射，而第二背光件在第二模式期間提供光。
在一些實施例中，雙視像區域背光件的操作方法300進一步包含使用光閥陣列調變方向性發射光和廣角發射光的步驟330以提供所顯示影像。具體來說，藉由步驟330的調變，第一顯示影像在第一視像區域中提供，並且第二顯示影像在第二視像區域中提供。在一些實施例中，光閥陣列可以大致類似於上文所述的雙模式顯示器200的光閥230的陣列。舉例而言，不同種類的光閥可被用作光閥陣列之中的光閥，光閥的種類包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥、及基於電潤濕的複數光閥其中的一種以上。
從而，本發明已經描述了雙視像區域背光件、雙模式顯示器以及雙視像區域背光件的操作方法的示例和實施例，其採用包含方向性發射器的第一背光區域和包含廣角發射器的第二背光區域以將發射光提供給一對視像區域。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文所描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。
本申請案主張於2019年11月15日提交的第 PCT/US2019/061886號國際專利申請的優先權，該申請案主張於2019年3月17日提交的第62/819,635號美國臨時申請案的優先權，兩者的內容通過引用併入本文。
10:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 30:繞射光柵 40:導光體 50:入射光束、光束 60:方向性光束 80:斜向繞射光柵 82:繞射特徵 90:虛線箭頭 100:雙視像區域背光件 100’:邊界 100a:第一背光區域 100b:第二背光區域 102:方向性發射光 104:廣角發射光 110:導光體 110’:第一表面 110”:第二表面 111:基板 112:引導光、引導光束 114:傳播方向 120:方向性發射器 122:方向性散射元件 130:廣角發射器 132:方向性散射元件 132’:第一複數方向性散射元件 132”:第二複數方向性散射元件 140:準直光源 142:錐形準直器 144:光學發射器 150:基板 200:雙模式顯示器 202:方向性發射光 204:廣角發射光 210:雙視像區域背光件 210a:第一背光區域 210b:第二背光區域 212:導光體 212’:透明基板 214:方向性發射器 216:廣角發射器 220:廣角背光件 230:光閥 I:第一視像區域 II:第二視像區域 O:原點 t:厚度 γ:斜向角 θ:角度分量、仰角 θi:入射角 θm:繞射角 σ:準直因子、角展度 ϕ:角度分量、方位角
根據在本文所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，顯示示例中的多視像顯示器的立體圖。 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，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2A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵的剖面圖。 圖2B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的斜向繞射光柵的剖面圖。 圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的剖面圖。 圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的平面圖。 圖3C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的立體圖。 圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的由雙視像區域背光件提供的照明的示意圖。 圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的一部分的剖面圖。 圖5B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的一部分的剖面圖。 圖6係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包含準直光源的雙視像區域背光件的一部分的立體圖。 圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的剖面圖。 圖7B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示另一示例中的雙視像區域背光件的剖面圖。 圖7C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的立體圖。 圖8A係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的雙模式顯示器的剖面圖。 圖8B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示另一示例中的雙模式顯示器的剖面圖。 圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的雙視像區域背光件的操作方法的流程圖。
一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。下文將參照上述附圖，詳細描述這些特徵和其他特徵。
100:雙視像區域背光件
100’:邊界
100a:第一背光區域
100b:第二背光區域
102:方向性發射光
104:廣角發射光
110:導光體
110’:第一表面
110”:第二表面
112:引導光
114:傳播方向
120:方向性發射器
130:廣角發射器
140:準直光源
I:第一視像區域
II:第二視像區域

Claims (17)

  1. 一雙視像區域背光件，包括：一第一背光區域，包括一方向性發射器，該方向性發射器被配置為向一第一視像區域發射方向性發射光；以及一第二背光區域，包括一廣角發射器，該廣角發射器被配置為向該第一視像區域與一第二視像區域兩者發射廣角發射光，該第二背光區域與該第一背光區域相鄰，其中，該第一視像區域的觀看範圍的方向不同於該第二視像區域的觀看範圍的方向，其中，該第一視像區域的觀看範圍和該第二視像區域的觀看範圍在角範圍中為互斥，以及其中，該方向性發射器包括在該第一背光區域上互相隔開的複數個主動光學發射器，該複數個主動光學發射器之中的一主動光學發射器被配置為將該方向性發射光提供給該第一視像區域。
  2. 如請求項1之雙視像區域背光件，其中，在該第一背光區域內的該方向性發射器的該複數個主動光學發射器之中的該主動光學發射器包括一發光二極體，該發光二極體被配置為在基本上限制於該第一視像區域的角度方向上提供方向性發射光。
  3. 如請求項1之雙視像區域背光件，其中，該廣角發射器包括在該第二背光區域上互相隔開的複數個主動光學發射器，該複數個主動光學發射器之中的一主動光學發射器被配置為將該廣角發射光提供給該第一視像區域與該第二視像區域兩者。
  4. 如請求項3之雙視像區域背光件，其中，在該第二背光區域內的該廣角發射器的該複數個主動光學發射器之中的該主動光學發射器包括一發光二極體。
  5. 如請求項3之雙視像區域背光件，其中，該廣角發射器包括：第一複數個方向性主動光學發射器，被配置為在該第一視像區域的該方向上提供發射光；以及 第二複數個方向性主動光學發射器，被配置為在該第二視像區域的該方向上提供發射光，其中，該第一複數個方向性主動光學發射器和該第二複數個方向性主動光學發射器兩者中的方向性主動光學發射器在該第二背光區域上互相隔開，並且其中，來自該第一複數個方向性主動光學發射器的該發射光以及來自該第二複數個方向性主動光學發射器的該發射光的組合表示該廣角發射器的該廣角發射光。
  6. 一種電子顯示器，包括請求項1之雙視像區域背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，其被配置為將該方向性發射光與該廣角發射光兩者皆調變為一顯示影像，該顯示影像提供給該第一視像區域與該第二視像區域。
  7. 如請求項6之電子顯示器，其中，提供給該第一視像區域的該顯示影像不同於提供給該第二視像區域的該顯示影像。
  8. 一種雙模式背光件，包括請求項1之雙視像區域背光件，該雙模式背光件進一步包括一第二背光件，該第二背光件與該雙視像區域背光件相鄰，並且被配置為向該雙視像區域背光件發射光，該雙視像區域背光件對於從該第二背光件發射的光為光學透明的，其中，該雙視像區域背光件被配置為在一第一模式期間發射該方向性發射光與該廣角發射光兩者，該第二背光件被配置為在一第二模式期間向該雙視像區域背光件發射光。
  9. 一種雙模式顯示器，包括：一雙視像區域背光件，被配置為在一第一模式期間發射光，該雙視像區域背光件包括在一第一背光區域中的一方向性發射器與在一第二背光區域中的一廣角發射器，該方向性發射器被配置為從該第一背光區域朝向一第一視像區域發射光，以作為方向性發射光，並且該廣角發射器被配置為從該第二背光區域朝向該第一視像區域和一第二視像區域兩者發射光，以作為廣角發射光； 一廣角背光件，與該雙視像區域背光件相鄰並且被配置為在一第二模式期間發射光，該光通過該雙視像區域背光件發射向該第一視像區域與該第二視像區域兩者以作為廣角光；以及一光閥陣列，被配置為調變由該雙視像區域背光件和該廣角背光件發射的該光以提供一顯示影像，其中，該雙視像區域背光件包括：一透明基板，被配置為在該第二模式期間對於由該廣角背光件發射的該廣角光為透明的；複數個方向性主動光學發射器，沿著與該第一背光區域相對應的該透明基板的一部分的長度方向上互相隔開，以作為該方向性發射器，該複數個方向性主動光學發射器之中的一方向性主動光學發射器被配置為發射光，以作為該方向性發射光；以及複數個廣角主動光學發射器，沿著與該第二背光區域相對應的該透明基板的一部分的長度分佈，以作為該廣角發射器，該複數個廣角主動光學發射器之中的一廣角主動光學發射器被配置為發射光，以作為該廣角發射光。
  10. 如請求項9之雙模式顯示器，其中，在該第一模式期間，該雙模式顯示器被配置以提供該顯示影像，包括在該第一視像區域中唯一可見的一第一影像和在該第二視像區域中唯一可見的一第二影像，並且其中，在該第二模式期間，該雙模式顯示器被配置以提供在該第一視像區域和該第二視像區域兩者中均可見的該顯示影像。
  11. 如請求項9之雙模式顯示器，其中，在該第一背光區域內的該複數個方向性主動光學發射器之中的該方向性主動光學發射器以及該第二背光區域內的該廣角主動光學發射器其中之一或之二包括一發光二極體，該方向性主動光學發射器的該發光二極體被配置為在基本上限制於該第一視像區域的角度方向上提供方向性發射光。
  12. 如請求項9之雙模式顯示器，其中，該雙視像區域背光件包括複數個多光束元件，被配置以提供該方向性發射光，以作為具有與一多視像 影像的視像方向相對應的主要角度方向的方向性光束，在該第一模式期間的該第一視像區域中可見的該顯示影像為該多視像影像。
  13. 如請求項12之雙模式顯示器，其中，該方向性發射器的該多光束元件包括方向性主動光學發射器，其尺寸介於該光閥陣列中的一光閥的尺寸的一半到兩倍之間。
  14. 一種雙視像區域背光件的操作方法，該方法包括：使用包括一方向性發射器的一第一背光區域向一第一視像區域發射方向性發射光；以及使用包括一廣角發射器的一第二背光區域向該第一視像區域和一第二視像區域兩者發射廣角發射光，該第二視像區域與該第一視像區域相鄰，其中，該第一視像區域的觀看範圍在視角和方向上都與該第二視像區域的觀看範圍的視角和方向不同，以及其中，該方向性發射器和該廣角發射器其中之一或之二包括複數個主動光學發射器。
  15. 如請求項14之雙視像區域背光件的操作方法，其中，該方向性發射器的該複數個主動光學發射器包括在該第一背光區域上互相隔開的方向性主動光學發射器，並且其中，該廣角發射器的該複數個主動光學發射器包括在該第二背光區域上互相隔開的廣角主動光學發射器。
  16. 如請求項14之雙視像區域背光件的操作方法，進一步包括：使用與該雙視像區域背光件的一表面相鄰的一第二背光件提供光；將來自該第二背光件的該光透射過該雙視像區域背光件的厚度；以及從該第二背光件朝向該第一視像區域和該第二視像區域發射該光，以作為發射光，其中，該方向性發射光和該廣角發射光皆在一第一模式期間發射，而該第二背光件在一第二模式期間提供光。
  17. 如請求項14之雙視像區域背光件的操作方法，進一步包括使用一光閥陣列調變該方向性發射光和該廣角發射光，以在該第一視像區域中提供一第一顯示影像並且在該第二視像區域中提供一第二顯示影像。
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