TWI740584B - 準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法 - Google Patents

準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI740584B
TWI740584B TW109125298A TW109125298A TWI740584B TW I740584 B TWI740584 B TW I740584B TW 109125298 A TW109125298 A TW 109125298A TW 109125298 A TW109125298 A TW 109125298A TW I740584 B TWI740584 B TW I740584B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
angle
light guide
absorption
display
Prior art date
Application number
TW109125298A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202111405A (zh
Inventor
大衛 A 費圖
馬明
Original Assignee
美商雷亞有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商雷亞有限公司 filed Critical 美商雷亞有限公司
Publication of TW202111405A publication Critical patent/TW202111405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI740584B publication Critical patent/TWI740584B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/003—Lens or lenticular sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0016—Grooves, prisms, gratings, scattering particles or rough surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/106—Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0086—Positioning aspects
    • G02B6/009—Positioning aspects of the light source in the package

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

本發明提供了一種準直背光件和電子顯示器，其採用具有角度保持散射特徵的導光體和吸收準直器。角度保持散射特徵被配置為將引導光的一部分散射出導光體以作為發射光。吸收準直器包含吸收元件，並且被配置為將由光源提供的光轉換為準直光，以被引導作為引導光。電子顯示器包含光閥陣列，並且可以被配置為多視像顯示器或防窺顯示器。

Description

準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法
本發明係關於一種導光體、多視像背光件、顯示器及其方法，特別是導光體中具有多光束元件的多視像背光件、顯示器及其方法。
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。其中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，提供一種準直背光件，包括：一導光體，具有一角度保持散射特徵，該角度保持散射特徵被配置為將引導光從該導光體散射出以作為發射光；一光源，包括複數個光學發射器，該複數個光學發射器被配置為向該導光體提供光以作為該引導光；以及一吸收準直器，位在該光源和該導光體的該角度保持散射特徵之間，該吸收準直器包括一吸收元件，在該導光體內的該引導光的一傳導方向上延伸，其中，該吸收準直器被配置為在正交於該引導光的該傳導方向的寬度方向上根據一準直因子準直該光源所提供的光。
根據本發明一實施例，該吸收準直器進一步被配置為根據一準直因子以減小該光的一角展度以準直該引導光。
根據本發明一實施例，該吸收準直器的該吸收元件在該導光體的表面上包括一吸收材料層。
根據本發明一實施例，該吸收材料層在該導光體的兩個相對的表面上。
根據本發明一實施例，該吸收準直器的該吸收元件包括設置在該導光體的一第一表面和一第二表面之間的一吸收材料。
根據本發明一實施例，該吸收準直器的該吸收元件包括複數個單獨吸收元件，該複數個單獨吸收元件位於該複數個光學發射器中的光學發射器之間，該光學發射器沿著該導光體的一輸入邊緣互相隔開。
根據本發明一實施例，該吸收元件在該引導光的該傳導方向上的長度輪廓隨著沿著該導光體的該輸入邊緣的距離而變化。
在本發明之另一態樣中，提供一種多視像顯示器，包括準直背光件，其中，該角度保持散射特徵包括一多光束元件陣列，該多光束元件陣列被配置為將該引導光的一部分散射出以作為方向性光束，該方向性光束的主要角度方向與該多視像顯示器的一多視像影像的不同視像的視像方向相對應，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列被配置為將該方向性光束調變為該多視像影像的該不同視像。
根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的一多光束元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
在本發明之另一態樣中，提供一種防窺顯示器，包括準直背光件，其中，該角度保持散射特徵包括一角度保持散射元件陣列，該角度保持散射元件陣列被配置為將該引導光的一部分散射出以作為一窄角發射光，該窄角發射光具有由該準直因子在寬度方向上確定的並且對應於該防窺顯示器的視角的一擴散角，該防窺顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列被配置為將該窄角發射光調變為要由該防窺顯示器顯示的一防窺影像。
根據本發明一實施例，該角度保持散射元件陣列中的一角度保持散射元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
在本發明之另一態樣中，提供一種電子顯示器，包括：一導光體，被配置為將光引導以作為引導光；一角度保持散射元件陣列，被配置為將該引導光的一部分散射出以作為發射光；一吸收準直器，包括一吸收元件，在該引導光的一傳導方向上延伸並且被配置為將來自一光源的光轉換為該引導光，該引導光在被該角度保持元件陣列散射出之前被準直；以及一光閥陣列，被配置為將該發射光調變為一顯示影像，其中，該電子顯示器係被配置為提供一多視像影像的一多視像顯示器或被配置為提供一防窺影像的一防窺顯示器的其中之一。
根據本發明一實施例，該電子顯示器進一步包括一光源，該光源被配置為提供要被引導以作為該引導光的該光，該光源包括沿著該導光體的一輸入邊緣互相隔開的複數個光學發射器。
根據本發明一實施例，該吸收準直器的該吸收元件包括複數個單獨吸收元件，該複數個單獨吸收元件位於該光源的該複數個光學發射器中的光學發射器之間。
根據本發明一實施例，該複數個單獨吸收元件中的單獨吸收元件在該引導光的該傳導方向上的長度輪廓隨著沿著該導光體的該輸入邊緣的距離而變化。
根據本發明一實施例，該角度保持散射元件陣列中的一角度保持散射元件的尺寸大於該光閥陣列中的一光閥的尺寸的四分之一，並且小於該光閥尺寸的兩倍。
根據本發明一實施例，該角度保持散射元件陣列中的角度保持散射元件包括多光束元件，該多光束元件被配置為將該引導光的該部分散射出以作為具有與該多視像影像的不同視像相對應的方向的方向性光束，該電子顯示器為該多視像顯示器。
根據本發明一實施例，該多光束元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
根據本發明一實施例，該角度保持散射元件陣列中的角度保持散射元件被配置為將引導光的一部分散射出以作為窄角發射光，該窄角發射光具有由該吸收準直器提供的一寬度方向上的一準直因子確定的一擴散角，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置為將該窄角發射光調變為一防窺影像，該電子顯示器為該防窺顯示器。
在本發明之另一態樣中，提供一種準直背光件的操作方法，包括：使用位於一導光體的一輸入邊緣處的一光源將光提供給該導光體的步驟；使用一吸收準直器將所提供的光轉換為該導光體內的準直光以在該導光體內提供引導光，該吸收準直器包括與該導光體的該輸入邊緣相鄰的一吸收元件，該吸收元件在與該導光體內的該引導光的一傳導方向相對應的方向上延伸；以及使用該導光體的一角度保持散射特徵將該引導光的一部分散射出該導光體以作為發射光的步驟。
根據本發明一實施例，該準直背光件的操作方法進一步包括使用一光閥陣列以調變該發射光。
根據本文描述的原理的示例和實施例，本發明提供了具有角度保持散射的準直背光件，並且將吸收準直器應用於電子顯示器，尤其是多視像顯示器和防窺顯示器。在與本文所述的原理一致的各個實施例中，本發明提供了一種包含角度保持散射特徵的準直背光件。在一些實施例中，角度保持散射特徵被配置為提供發射光，其可以具有複數條不同的主要角度方向的光束。舉例而言，發射光的光束的不同的主要角度方向可以對應於多視像顯示器的各個不同視像的方向。在其他實施例中，發射光是用於限制防窺顯示器的視角或範圍的窄角發射光。此外，根據各個實施例，準直背光件包含吸收準直器，其被配置以減少從光源發散的光，以在背光件內提供準直光。另外，根據一些實施例，吸收準直器可以在準直背光件中提供空間-角度均勻光或具有基本上空間-角度均勻光。空間-角度均勻光可以促進或提供穿過準直背光件的基本均勻的照明，例如，以避免條紋化。
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。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立體圖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」被定義為視像像素的集合，其表示在多視像顯示器的類似的複數個不同視像中的每一個的「視像」像素。具體來說，多視像像素可具有單獨視像像素，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，多視像像素的視像像素是所謂的「方向性（directional）像素」，因為每個視像像素與不同視像中相應的一個的預定觀看方向相關聯。進一步地，根據各個示例及實施例，由多視像像素的視像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視像像素，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視像像素，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材料的光波導，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二者皆是。
在此進一步，術語「平板（plate）」（如在「平板導光體」中一樣）應用於導光體時，定義為片段地（piece-wise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光體。具體來說，平板導光體被定義為導光體，導光體被配置以在由導光體的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本文的定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。亦即，在平板導光體的任何微分地小的部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。
在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），並且因此平板導光體是平面的導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光體可以在單個維度上彎曲以形成圓柱形的平板導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光體內保持全內反射以引導光。
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。相反地，根據本文的定義，朗伯散射器（Lambertian scatterer）或朗伯反射器（Lambertian reflector）以及一般漫射器（例如，具有或接近朗伯散射）不是角度保持散射體。
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散射或耦合出導光體。繞射光柵也藉由繞射（亦即，以繞射角）重定向或改變光的角度。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「繞射地重定向」。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定向，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散射出。
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。
根據本發明所述的各個實施例，繞射光柵（例如，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λ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 是繞射光柵上的光的入射角。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2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2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2中還示出了由於入射光束50的繞射，而由繞射光柵30繞射地產生並散射出的方向性光束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，「多光束元件」為產生包含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到背光件的導光體，以耦合出在導光體中引導的一部分光以提供複數個光束。在其他實施例中，多光束元件可以產生作為光束發射的光（例如，可以包含光源）。此外，根據本文的定義，由多光束元件產生的複數條光束中的光束具有彼此不同的主要角度方向。具體來說，根據定義，複數條光束中的一光束具有不同於所述複數條光束中的另一光束的預定主要角度方向。此外，複數條光束可以表示光場。例如，複數條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，光束的預定角展度在組合（即，複數條光束）上可表示光場。
根據各個實施例，複數條光束中的各條光束的不同主要角度方向係根據一特性，可包含但不限於，該多光束元件的一尺寸（例如，長度、寬度、面積等）來判定。在一些實施例中，根據本文的定義，多光束元件可被視為「擴展點光源」，亦即，複數點光源分布在多光束元件的一個範圍上。此外，由多光束元件產生的光束具有由角度分量｛θ，ϕ｝給出的主要角度方向，根據本文的定義，並且如上文關於圖1B所述。
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，「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）。
根據本文的定義，「窄角發射光」中使用的術語「窄角（narrow-angle）」是指具有與提供防窺視像區域或防窺影像照明一致的角度範圍或範圍（例如錐角）的光，其在防窺視像區域中顯示或藉由其他方式顯示的內容。因此，根據本文的定義，窄角發射光可具有小於約±45°、或小於約±30°、或小於約±20°的角度範圍。此外，根據定義，「廣角發射光」（例如，由廣角背光件發射）或「廣角」是指具有角度範圍或範圍一般大於窄角發射光的角度範圍或範圍的光。另外，「廣角」是指與公開顯示影像或配置為顯示公開顯示影像的顯示器的視像區域一致的角度範圍或範圍。因此，在一些實施例中，廣角發射光可具有相對於顯示器的法線方向的大於正負45度（例如，＞±45°）的角度範圍。在其他實施例中，廣角發射光的角度範圍可以大於正負50度（例如，＞±50°），或者大於正負60度（例如，＞±60°），或者大於正負65度（例如，＞±65°）。舉例而言，廣角發射光的角度範圍可以在顯示器的法線方向的任一側上大約大於70度（例如，＞±70°）。
在本文中，「空間-角度均勻」光定義為以均勻或基本均勻的方式分佈在空間與角度區域中的光。此外，根據本文的定義，空間-角度均勻光可以進一步包含複數個光束，其具有限定的角展度以及在表示該區域的限定的條帶或空間內的共同或基本上共同的傳導方向。一般而言，導光體內的空間-角度均勻光可以確保光在導光體內均勻分佈。舉例而言，來自離散光源的光（作為空間-角度均勻光提供給導光體）可以基本上填充導光體的由預定寬度定義的區域，所述預定寬度與引導光在導光體內的傳導方向正交。舉例而言，當使用複數個離散光源照亮導光體時，預定寬度可以對應於（在一些實施例中基本上等於）複數個離散光源中的離散光源之間的間隔。如此一來，空間-角度均勻光可以減輕或甚至消除在導光體內和沿著導光體的光的條紋化（例如，具有中間暗區或條帶的光的亮帶）。
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」。舉例而言，「一角度保持散射特徵」是指一個或多個的角度保持散射特徵，因此，「角度保持散射特徵」在此是指「該（些）角度保持散射特徵」。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，本發明中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，本發明提供一種準直背光件。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直背光件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，顯示示例中的準直背光件100的平面圖。圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直背光件100的立體圖。舉例而言，所顯示的準直背光件100可以用於電子顯示器中的背光件，該電子顯示器包含但不限於多視像顯示器。
圖3A至3C所顯示的準直背光件100被配置為提供散射或發射光102。如圖3A所示，發射光102被引導向遠離準直背光件100的表面。發射光102可以用於照明或作為電子顯示器的照明光源。具體來說，舉例而言，發射光102可以被調變以利於電子顯示器顯示資訊（例如影像）。在一些實施例中，可以調變發射光102（例如，使用光閥，如下所述），以利於顯示的資訊具有3D內容或被表示為多視像影像。在其他實施例中，發射光102可以是窄角發射光，其在調變時被配置為提供顯示內容具有有限視角的隱私圖像。
在一些實施例中（例如，如下文關於多視像背光件所述），發射光102可以包含複數條方向性光束，其中方向性光束中的不同方向性光束具有互相不同的主要角度方向。舉例而言，複數條光束可以表示光場。此外，方向性光束具有預定的角展度。亦即，發射光102的光束的主要角度方向可以基本上被約束在預定的對應角γ內。舉例而言，可以相對於複數條方向性光束中的中心光束界定預定的對應角γ（或等效的，角展度γ）。此外，根據一些實施例，所提供的發射光102的複數條方向性光束可以在與多視像顯示器的各個視像方向相對應的不同主要角度方向上背離準直背光件100，例如，可用於顯示3D影像或多視像影像的多視像顯示器。如此一來，根據各個實施例，準直背光件100可以是多視像背光件或者可替代為防窺背光件，如下文進一步描述的。
如圖3A至3C所示，準直背光件100包含導光體110。根據一些實施例，導光體110可以為平板導光體。導光體110被配置為沿著導光體110的長度將光引導為引導光104。例如，導光體110可以包含被配置為光波導的介電材料。所述光波導的介電材料具有一第一折射係數，環繞介電材料的光波導的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。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104的全內反射。在圖3A中，引導光104的傳導方向103由粗箭頭示出。
在一些實施例中，導光體110的介電材料的光波導可以是平板光波導或板狀光波導，其包含延伸的、基本上為平面且光學透明的介電材料片。根據各個示例，導光體110中的光學透明、介電材料可包含或由以下所述的各種任何的介電材料而組成，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種以上的玻璃（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）以及一種以上的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）等或其組合。在一些實施例中，導光體110可以進一步包含在導光體110的表面（例如，頂部表面和底部表面其中之一或二者皆是）的至少一部分上包含包覆層（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。
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」表面或側面）和第二表面110”（例如，「後」表面或側面）之間的非零值傳導角度的全內反射來引導引導光104。具體來說，引導光104可以藉由以非零值傳導角度在導光體110的第一表面110’和第二表面110”之間反射或「跳動」而傳導（儘管在由粗箭頭指示的傳導方向103上）。在一些實施例中，複數條引導光束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導角度之中的各個角度被導光體110引導。為了簡化說明，非零值傳導角度未於圖3A至3C中顯示。
如本文所定義，「非零值傳導角度」是相對於導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的角度。此外，根據各個實施例，非零值傳導角度均大於零且小於導光體110內的全內反射的臨界角度。例如，引導光104的非零值傳導角度可以在大約十（10）度和大約五十（50）度之間，或者在一些示例中，在大約二十（20）度和大約四十（40）度之間，或者約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。舉例而言，非零值傳導角度可以是大約三十（30）度。在其他示例中，非零值傳導角度可以是大約20度、或者大約25度、或者大約35度。此外，對於特定的實施，可以選擇（例如任意）特定的非零值傳導角度，只要特定的非零值傳導角度被選擇為小於導光體110內的全內反射的臨界角即可。此外，根據各個實施例，引導光104或等同地，引導「光束」104可以是準直光束（例如，由吸收準直器提供，如下所述）。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104）。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104可以根據準直因子以準直，或者引導光可以具有準直因子。
在一些實施例中，導光體110可被配置以「回收」引導光104。具體來說，沿著導光體長度引導的引導光104，可以沿著與傳導方向103不同的（例如，相對的）另一傳導方向103’重新引導回來。舉例而言，導光體110可以包含反射器（圖中未顯示），其位於導光體110的一端部，所述的端部相對於與光源相鄰的輸入端或入口邊緣。反射器可被配置以將引導光104反射回入口邊緣以作為回收的引導光。在圖3A中，顯示回收引導光的傳導方向103’的粗箭頭（例如，指向負x方向），示出了在導光體110內的回收引導光的一般傳導方向。替代地（例如，與回收引導光相對），可以藉由以另一傳導方向103’將光引入導光體110中以提供在另一傳導方向103’上傳導的引導光104（例如，除了具有傳導方向103的引導光104之外）。舉例而言，回收引導光104或替代地在另一傳導方向103’上提供引導光104，可以藉由使引導光可以多次從準直背光件100散射而增加準直背光件100的亮度（例如，發射光102的方向性光束的強度），例如，藉由如下所述的角度保持散射體。
根據各個實施例，導光體110具有角度保持散射特徵112。角度保持散射特徵112被配置為將引導光104的一部分散射出導光體110以作為發射光102。在一些實施例中（例如，如圖所示），角度保持散射特徵112包含複數個角度保持散射元件或角度保持散射元件的陣列。具體來說，角度保持散射特徵112的單獨角度保持散射元件可以是離散的結構或互相隔開的特徵，每個離散結構被配置為以保持角度的方式散射出或耦合出引導光104的不同部分。在各個實施例中，角度保持散射特徵112可以包含提供或被配置為產生角度保持散射的各種不同結構或特徵中的任何一種，包括但不限於，繞射光柵、反射結構和折射結構以及其各種組合。
此外，根據各個實施例，發射光102或等效的發射光102的方向性光束的角展度由角度保持散射特徵112的特性來確定。具體來說，角度保持散射特徵112被配置為將引導光104的一部分從導光體110中散射出來，以作為具有以預定對應角γ為特徵的角展度的發射光102。如此一來，由於角度保持散射特徵112的散射，發射光102可以基本上被限制在預定角展度γ內（或等效地在角展度內）。此外，發射光102的角展度是引導光104的準直因子的函數，並且在一些實施例中與引導光的準直因子成比例。舉例而言，角展度的預定對應角γ（或等效的「角展度」）可由方程式（2）給出：
Figure 02_image003
(2) 其中，σ是引導光104的準直因子，並且f（·）表示一函數，例如但不限於準直因子σ的線性函數的函數。舉例而言，可以將函數f（·）設為γ= a·σ，其中a是整數。在一些實施例中，確定預定角展度的引導光104的準直因子σ可以包含一對正交的準直因子（例如，在寬度方向上的準直因子和在垂直或高度方向上的準直因子）。因此，藉由散射具有準直因子σ的引導光104所提供的發射光102的預定角展度可以同樣由正交的一對預定對應角以表示（例如，在x方向或x-z平面上的γx 和在y方向或y-z平面上的γy ）。
如圖3A至3C所示，準直背光件100進一步包含吸收準直器120。根據各個實施例（例如，如圖所示），吸收準直器120可以位於導光體110中用於提供要被引導為引導光104的光的光源（例如，如下文所述的光源130）和導光體110的角度保持散射特徵112之間。吸收準直器120被配置為將由光源提供給導光體110的光轉換成導光體內的空間-角度均勻光。亦即，吸收準直器120被配置為從光源接收所提供的光，然後選擇性地吸收所提供的光的一部分以在導光體的整個寬度上準直該光。此外，吸收準直器120被配置為在與引導光104的傳導方向103正交的寬度方向上根據準直因子ρ準直由光源提供的光。然後，準直光根據在寬度方向上的準直因子成為要在導光體110內引導的光以作為引導光104。
圖3B以在各個徑向方向上延伸的箭頭顯示來自導光體110內的光源（例如，光源130）的光，以描繪提供給導光體110的光。如箭頭所示，光的一部分可以輕易通過吸收準直器120，而另一部分可以藉由吸收準直器120重定向。根據各個實施例，導光體110內的準直光可以促進準直背光件100的均勻照明。此外，如圖3B進一步顯示，引導光可以根據準直因子ρ沿寬度方向準直而離開吸收準直器以作為準直光。
在一些實施例中，在導光體110內引導的準直光的角展度除了寬度方向之外還可以在垂直或高度方向上準直。具體來說，準直光的角展度可以根據準直因子σ來準直。根據各個實施例，準直因子σ可以被配置為在垂直或z方向上提供引導光104的預定角展度。例如，垂直或z方向的準直可以由光源（例如，光源130）的準直器提供。
根據各個實施例，圖3A至3C所示的吸收準直器120包含吸收元件122，其平行於或基本平行於導光體110中的引導光104的傳導方向（例如，傳導方向103）延伸。例如，吸收元件122可以包含一區域，其包含吸收性材料，該吸收性材料在遠離導光體110的輸入邊緣並且朝著導光體110（例如，與圖3A至3C中的光源130相鄰）的角度保持散射特徵112的方向上延伸。例如，如圖3B所示，由光源提供的光可以與吸收元件122相互作用並被吸收元件122吸收，以將提供的光轉換為準直光，例如，如圖3B中的箭頭所示。
在一些實施例中，吸收元件122可以包含導光體110的材料，例如，可將吸收性材料設置在導光體110的引導部分內。在其他實施例中，吸收元件122可以在導光體表面上包含吸收材料層。此外根據各個實施例，吸收準直器120的吸收元件122可以位於導光體110的相對表面上、之中或附近。舉例而言，吸收元件122的吸收材料可以位於導光體110的第一表面110’和第二表面110”其中之一或二者皆是。在一些實施例和示例中，吸收準直器120的吸收元件122可以包含帶或膜（例如，黑色帶），而在其他實施例和示例中，吸收元件122可以包含施加到導光體表面的塗料（例如，黑色塗料）。在各個實施例中，基本上可以採用任何吸收光並且可以設置在導光體110的與吸收元件122相對應的區域中的材料。
如圖3A至3C所示，準直背光件100可以進一步包含光源130。根據各個實施例，光源130被配置為將要被引導為引導光104的光提供給導光體110，所提供的光首先穿過吸收準直器120，以將所提供的光轉換為空間-角度均勻光，然後作為引導光104。具體來說，光源130可以位於與導光體110的輸入邊緣相鄰，並且吸收準直器120可以位於光源130與導光體110的角度保持散射特徵112之間。在一些實施例中（例如，如圖所示），光源130可以包含沿著導光體110的輸入邊緣互相間隔開的複數個光學發射器132。
在各個實施例中，光源130可以包含大致任何種類的光源（例如，光學發射器），該些光源係包含一個以上的發光二極體（light emitting diodes，LEDs）或雷射（例如，雷射二極體），但其並不受限於此。在一些實施例中，光源130可以包含光學發射器，其被配置以產生代表特定顏色之具有窄頻光譜的基本上為單色的光。具體來說，該單色光的顏色可為特定顏色空間或特定顏色模型的原色（例如，紅-綠-藍（red-green-blue，RGB）顏色模型）。在其他示例中，光源130可以是被配置以提供基本上寬帶或多色光的基本寬頻帶光源。例如，光源130可提供白光。在一些實施例中，光源130可以包含複數個不同的光學發射器，被配置以提供光的不同顏色。不同的光學發射器可以被配置以提供具有與光的不同顏色中的每一個顏色相對應的引導光的不同的、顏色特定的、非零值傳導角度的光。
在一些實施例中（例如，如圖3A至3C所示），吸收準直器120的吸收元件122可以包含位於複數個光源130的光學發射器之間的複數個分開或單獨的吸收元件122。在此，「寬度尺寸」或簡稱為「寬度」被定義為在與導光體110的寬度相對應的方向上的尺寸。導光體的「寬度」繼而定義為沿y軸或與y軸對應的尺寸，如圖3A至3C所示，引導光104在與總體傳導方向基本正交的平面上。導光體110的寬度也基本上垂直於導光體110的高度或厚度，例如，沿著或對應於圖3A至3C所示的z軸的尺寸。在一些實施例中，吸收元件122的長度或長度輪廓可以在引導光104的傳導方向103上變化。具體來說，長度輪廓可以根據沿著導光體110的輸入邊緣的距離而變化。根據一些實施例，吸收元件122的變化特性可以被配置為調整導光體110內的引導光104的強度分佈或擴散角。
圖4係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的準直背光件100的平面圖。具體來說，圖4顯示準直背光件100包含具有角度保持散射特徵112的導光體110、位在導光體110的輸入邊緣處的光源130、位於光源130和角度保持散射特徵112之間的吸收準直器120。圖4也顯示吸收元件122，其包含互相隔開並位於光源130的光學發射器132之間的複數個單獨的吸收元件122，例如，類似於圖3B。另外，圖4示出了吸收元件122，其長度輪廓隨著沿著導光體110的寬度的距離而變化。具體來說，複數個單獨吸收元件122之中的單獨吸收元件122具有繞射特徵，其在單獨吸收元件122的中間比在其邊緣處更長。例如，該（些）吸收元件122的變化的長度輪廓可以用於控制由吸收準直器120提供的光的吸收量，或等效地控制由準直光提供的照明均勻性。
再次參考圖3A至3C，在一些實施例中，準直背光件100中的導光體110的角度保持散射特徵112可以包含多光束元件。具體來說，圖3A至3C所示的角度保持散射特徵112可以包含複數個多光束元件。如下文進一步詳細所述的，具有包含多光束元件的角度保持散射特徵112的導光體110的準直背光件100可以被稱為「多光束」背光件。
圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100’的剖面圖。圖5B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背光件100’的平面圖。圖5C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背光件100’的立體圖。如圖所示，多視像背光件100’包含具有角度保持散射特徵112的導光體110和吸收準直器120（圖5B中未顯示）。此外，圖5A至5C所示的角度保持散射特徵112包含複數個多光束元件112’。
根據各個實施例，複數個多光束元件112’之中的多光束元件112’可以沿著導光體110的長度互相隔開。具體來說，多光束元件112’可以以有限的空間互相間隔開，並且沿導光體長度表示單獨的、不同的元件。此外，根據一些實施例，多光束元件112’通常不相交、重疊或彼此接觸。因此，複數個多光束元件112’之中的每一個多光束元件112’通常是不同的且與複數多光束元件112’中的其他多光束元件分離。
根據一些實施例，角度保持散射特徵112的複數個多光束元件112’可以一維（1D）陣列或二維（2D）陣列佈置。例如，複數個多光束元件112’可以排列為線性1D陣列。在另一示例中，複數個多光束元件112’可以被排列成矩形2D陣列或圓形2D陣列。此外，在一些示例中，陣列（亦即，1D陣列或2D陣列）可以是正規或均勻的陣列。具體來說，複數個多光束元件112’之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離或中心間隔）可以在整個陣列上基本均勻或恆定。在其他示例中，複數個多光束元件112’之間的元件間距離可以變化為橫跨陣列與沿著導光體110的長度的其中之一或二者皆是。
根據各個實施例，複數個多光束元件之中的多光束元件112’被配置為散射出引導光104的一部分以作為發射光102。此外，發射光102包含複數條方向性光束102’。在圖5A與5C中，方向性光束102’被顯示為複數條發散箭頭，其描繪為從導光體110的第一表面（或前表面）110’定向。根據各個實施例，方向性光束102’具有互相不同的主要角度方向。此外，根據各個實施例，複數條方向性光束102’的不同主要角度方向對應於包含多視像像素的多視像顯示器的相應不同視像方向。
此外，根據一些實施例，多光束元件112’的尺寸可以與多視像顯示器的光閥（例如，下文所述的光閥108）的尺寸相當。在本文中，「尺寸」可以由包含但不限於，長度、寬度、或面積的各種方式中的任何一種來定義。舉例而言，光閥的尺寸可以是其長度，並且多光束元件112’的相當尺寸也可以是多光束元件112’的長度。在另一示例中，尺寸可被稱為區域，使得多光束元件112’的面積可以與光閥的面積相當。
在一些實施例中，多光束元件112’的尺寸可以與光閥的尺寸相當，且多光束元件的尺寸係介於光閥的尺寸的百分之二十五（25%）至百分之兩百（200%）之間。在其他示例中，多光束元件尺寸係大於光閥尺寸的約百分之六十（60%），或光閥尺寸的約百分之七十（70%），或大於光閥尺寸的約百分之八十（80%），或大於光閥尺寸的約百分之九十（90%），並且多光束元件112’係小於光閥尺寸的約百分之一百八十（180%），或小於光閥尺寸的約百分之一百六十（160%），或小於光閥尺寸的約百分之一百四十（140%），或小於光閥尺寸的約百分之一百二十（120%）。根據一些實施例，可以將減少或者在一些實施例中將多視像顯示器的視像之間的暗區域最小化為目的，來選擇多光束元件112’及光閥的相當尺寸，同時，可以減少多視像顯示器的複數視像之間的重疊，或在一些示例中將其最小化。為了便於討論，圖5A至5C也顯示了多視像像素106以及多視像背光件100’。在圖5A至5B中，將多光束元件尺寸表示為「s」並且光閥尺寸表示為「S」。
圖5A至5C進一步顯示了光閥108的陣列，其被配置為在發射光102內調變複數條方向性光束102’中的方向性光束102’。舉例而言，光閥陣列可以是採用多視像背光件100’的多視像顯示器的一部分，本文中為了便於討論，圖5A至5C中示出的示例性實施例與多視像背光件100’一起示出。在圖5C中，光閥108的陣列被部分地切除以允許導光體110與光閥陣列下方的多光束元件112’的可視化。在各個實施例中，不同種類的光閥可被用作光閥108的陣列之中的光閥108，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。
如圖5A至5C所示的，不同方向性光束102’穿過光閥陣列並可以由光閥陣列中的不同光閥108來調變。此外，如圖所示，光閥108的陣列中的光閥108對應於視像像素，並且光閥108的集合對應於多視像顯示器的多視像像素106。具體來說，光閥陣列中光閥108的不同集合係被配置為接收及調變來自多光束元件112’之中不同的多光束元件112’的方向性光束102’，亦即，如圖所示，每一個多光束元件112’具有獨特的一個光閥108的集合。
如圖5A所示，第一光閥集合108a配置為接收和調變來自第一多光束元件112’a的方向性光束102’，而第二光閥集合108b配置為接收和調變來自第二多光束元件112’b的方向性光束102’。因此，如圖5A中所示，光閥陣列中的複數光閥集合的每一個集合（例如，第一光閥集合108a及第二光閥集合108b）分別對應於不同的多視像像素106，其中光閥集合中的單獨光閥108對應於相應多視像像素106的視像像素。
在一些實施例中，多光束元件112’的形狀類似於多視像像素106的形狀，或者等同的形狀，與多視像像素106對應的光閥108的集合（或「子陣列」）的形狀。舉例而言，多光束元件112’可以具有正方形的形狀，並且多視像像素106（或對應光閥108的集合的排列）可以基本上是方形的。在另一示例中，多光束元件112’可具有長方形的形狀，即，可具有大於一寬度或橫向（transverse）尺寸的一長度或縱向（longitudinal）尺寸。在此示例中，對應多光束元件112’的多視像像素106（或等效於光閥108的集合的排列）可具有類似矩形的形狀。圖5B顯示正方形多光束元件112’和對應的正方形多視像像素106的俯視圖或平面圖，該正方形多視像像素106包含光閥108的正方形集合。在其他示例中（圖中未顯示）中，多光束元件112’和對應的多視像像素106具有各種形狀，包含或至少近似，但不限於，三角形、六角形、和圓形。
根據各個實施例，多光束元件112’可包含被配置以散射出引導光104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。在一些實施例中，包含繞射光柵的多光束元件112’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條方向性光束102’。在其他實施例中，多光束元件112’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102’，或者多光束元件112’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102’（亦即，折射地散射出引導光的一部分）。
在一些實施例中，準直背光件100可以被配置為提供具有窄角照明範圍的發射光102（亦即，窄角發射光）。例如，提供窄角發射光的準直背光件100可以用於防窺顯示器中。在這些實施例中，準直背光件100中的導光體110的角度保持散射特徵112可以包含角度保持散射元件陣列，其被配置為散射出引導光的一部分，以作為窄角發射光102”。如下文關於防窺背光件進一步詳細所述的，具有角度保持散射特徵112的導光體110的準直背光件100可以被稱為「防窺」背光件，該角度保持散射特徵112具有配置為提供窄角發射光。
圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的側視圖。圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的另一側視圖。圖6C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的平面圖。具體來說，圖6A顯示在x-z平面中的準直背光件，並且圖6B顯示在y-z平面中的準直背光件，並且圖6C顯示在x-y平面中的準直背光件。例如，圖6A至6C顯示的準直背光件100可以表示在防窺顯示器中使用的防窺背光件。
如圖所示，如上文所述，準直背光件100包含導光體110、吸收準直器120和光源130。圖6A至6C所示的準直背光件100的導光體110進一步包含角度保持散射特徵112，其包含角度保持散射元件112”的陣列。角度保持散射特徵陣列的角度保持散射元件112”被配置為將引導光104的一部分散射為窄角發射光，其具有由準直因子在寬度方向上確定並且與防窺顯示器的視像角度相對應的擴展角。具體來說，如圖所示，寬度方向上的準直因子ρ可以確定窄角發射光102”在y方向上的預定擴散角γy ，而引導光104的另一個準直因子
Figure 02_image005
可以確定窄角發射光102”在x方向上的預定擴散角γx 。隨後，如圖6A所示，在x方向上的窄角發射光102”的預定擴散角γx 可以限制在x方向上的窄角發射光102”的視像角度或視像範圍，如此觀看者100a就能看到窄角發射光102”，而受限視像角度或視像範圍之外的另一觀看者100b無法看到窄角發射光102”。類似於圖6B所示，觀看者100a位於由y方向上的窄角發射光102”的預定擴散角γy 提供的在y方向上的窄角發射光102”的有限視像角度或觀看範圍內，可以能夠看見窄角發射光102”，而另一觀看者100b在受限的視像角度或視像範圍之外無法看到窄角發射光102”。
在各個實施例中（圖中未顯示），防窺顯示器進一步包含光閥陣列，其被配置為將方向性光束調變為要由防窺顯示器顯示的防窺影像。例如，光閥陣列可以基本上類似於上述光閥108的陣列。當在防窺顯示器中採用如圖6A至6C所示的配置為防窺背光件的準直背光件100時，窄角發射光102”的擴散角γx 、γy 提供了類似的有限視角或由防窺顯示器顯示的防窺影像的觀看範圍。在各個實施例中，角度保持散射元件陣列的角度保持散射元件112”可以包含光學地連接到導光體以散射出引導光的一部分的繞射光柵、微反射元件和微折射元件中的一個或多個。
在一些實施例中，準直背光件100配置為對於通過導光體110的光為基本上透明，該光通過導光體110的方向與引導光104的傳導方向103、103’正交。舉例而言，由於透明性，光可能能夠從第二表面110”到第一表面110’穿過導光體110的厚度或高度，反之亦然。由於構成角度保持散射特徵112的元件的相對較小的尺寸（例如，多光束元件112’或角度保持散射元件112”的陣列）以及相對較大的這些元件之間的間隔，使透明度可以增強，至少增強一部分的透明度。
根據本文所描述的原理的一些實施例，提供了一種電子顯示器。電子顯示器被配置為提供調變發射光以作為電子顯示器顯示的影像的像素。在一些實施例中，電子顯示器是被配置為提供多視像影像的多視像顯示器。在這些實施例中，調變發射光包含調變方向性光束，其較佳指向多視像顯示器的複數個不同的觀察方向。根據各個示例，複數條調變方向性光束其中之一不同調變方向性光束可以對應於與多視像影像相關聯的不同「視像」中的單獨像素。例如，在藉由多視像顯示器顯示的多視像影像中，複數不同視像可提供表示為「裸眼（glasses free）」（例如，裸視立體（autostereoscopic））的資訊。在一些實施例中，電子顯示器是防窺顯示器，其被配置為使用調變發射光以提供防窺影像。在這些實施例中，調變發射光包含窄角發射光。本文所述的電子顯示器的用途，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。
圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的電子顯示器200的方塊圖。根據一些實施例，電子顯示器200可以是多視像顯示器，其配置為根據不同視像方向上的不同視像以顯示多視像影像。具體來說，作為多視像顯示器的電子顯示器200的調變發射光202包含複數個方向性光束，其調變以顯示多視像影像，並且可以對應於不同視像的像素（亦即，視像像素）。在其他實施例中，電子顯示器200可以是隱私顯示器，其被配置為使用調變發射光202以顯示隱私影像，該調變發射光202是窄角發射光。虛線以藉由示例而非限制的方式，用於調變發射光202的箭頭以強調其調變。
圖7中所示的電子顯示器200包含導光體210。根據一些實施例，導光體210可以基本上類似於上文關於準直背光件100所述的導光體110。舉例而言，導光體210配置為在來自導光體210的輸入邊緣的傳導方向上，根據全內反射引導光以作為引導光。
如圖7所示，電子顯示器200進一步包含角度保持散射特徵220。在一些實施例中，角度保持散射特徵220基本類似於上文關於準直背光件100所述的導光體110的角度保持散射特徵112。具體來說，根據一些實施例，角度保持散射特徵220可以包含光學耦合到導光體210的多光束元件陣列。角度保持散射特徵220的多光束元件陣列配置為從導光體210散射出引導光的一部分以作為方向性光束204，其具有與電子顯示器200的多視像影像的不同視像的視像方向相對應的主要角度方向。此外，方向性光束204具有互相不同的主要角度方向。在這些實施例中，角度保持散射特徵220包含角度保持散射元件陣列，其配置為散射出引導光的一部分以作為窄角發射光204’。
圖7所示的電子顯示器200進一步包含吸收準直器230，其包含沿著引導光在導光體210內的傳導方向延伸的吸收元件。吸收準直器230配置為吸收來自光源的光，並且在被多光束元件陣列散射為方向性光束之前，向引導光提供準直光。在一些實施例中，吸收準直器230可以基本上類似於上述關於準直背光件100的吸收準直器120。舉例而言，吸收準直器230的一個以上吸收元件可以包含互相隔開的複數個單獨吸收元件。此外，在一些實施例中，吸收準直器230的吸收元件可以具有可變長度輪廓。
如圖7所示，電子顯示器200進一步包含光閥240的陣列。光閥240的陣列配置為將方向性光束調變為電子顯示器200的多視像影像的不同視像。在一些實施例中，光閥240的陣列可以基本上類似於上文所述的準直背光件100的光閥108的陣列。根據一些實施例，角度保持散射元件陣列中的角度保持散射元件（例如，多光束元件）的尺寸大約大於光閥陣列的光閥240的尺寸的四分之一，並且大約小於光閥尺寸的兩倍。
在一些實施例中，電子顯示器200可以進一步包含光源250。光源250配置以提供要被引導為引導光的光。如此一來，光源250可以將光提供給吸收準直器230，以將其轉換為準直引導光。在一些實施例中，可以將光以非零值傳導角度或作為非零值傳導角度其中之一或二者提供給吸收準直器230，並且作為根據垂直方向上的準直因子準直的準直光。根據一些實施例，光源250可以基本上類似於如上所述的準直背光件100的光源130。舉例而言，光源250可包括複數個發光二極體（LED），或更一般地包括複數個沿著導光體210的輸入邊緣互相隔開並且光學耦合到導光體210的輸入邊緣的光學發射器。此外，當光源250包含複數個光學發射器並且吸收準直器230的吸收元件可以包含複數個單獨吸收元件時，其中，複數個單獨吸收元件中的單獨吸收元件位於光源250的複數個光學發射器中的光學發射器之間。
根據本發明所述原理的其他實施例，本發明提供了一種背光件的操作方法。圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直背光件的操作方法300的流程圖。如圖8中所示，準直背光件（或多視像背光件）的操作方法300包含使用在導光體的輸入邊緣處的光源向導光體提供光的步驟310。在一些實施例中，藉由提供光的步驟310而提供給導光體的光具有第一擴散角。舉例而言，光源可以包含光學發射器，該光學發射器對接耦合到輸入邊緣，並且在提供光的步驟310中將具有相對較寬的第一擴散角的光引入導光體。在一些實施例中，如上文關於準直背光件100所述的，導光體和光源以及提供光可以分別與導光體110、光源130和光源130提供的光基本相似。舉例而言，在提供光的步驟310中使用的光源可以包含複數個沿著導光體的輸入邊緣互相隔開的光學發射器。
圖8所示的準直背光件的操作方法300進一步包含使用吸收準直器將所提供的光轉換為導光體內的準直光的步驟320，該吸收準直器包含與導光體的輸入邊緣相鄰的吸收元件。根據各個實施例，將提供的光轉換為準直光的步驟320，其在準直背光件的吸收準直器的輸出處根據寬度方向上的準直因子而準直以產生光。具體來說，將光轉換成準直光減少了光的角展度，使得準直光寬度方向上的擴散角可以小於提供光的擴散角。在一些實施例中，將提供的光轉換為準直光的步驟320中的吸收準直器可以基本上類似於上文對於準直背光件100所述的吸收準直器120。具體來說，吸收準直器的吸收元件可以在與引導光在導光體內的傳導方向相對應的方向上延伸，並且可以進一步包含複數個單獨吸收元件，其位於用於向導光體提供光的光源的複數個光學發射器中的光學發射器之間。亦即，其中，光源包含互相隔開的複數個光學發射器，吸收準直器可以包含複數個單獨吸收元件，其互相隔開並且位於光源的複數個光學發射器中的光學發射器之間。
如圖8中所示，準直背光件的操作方法300進一步包含使用導光體的角度保持散射特徵將引導光的一部分散射出導光體的步驟330。具體來說，引導光的被散射出的一部分藉由準直背光件發射為發射光。在一些實施例中，角度保持散射特徵可以基本上類似於上述的導光體110的角度保持散射特徵112。
在一些實施例中，準直背光件的操作方法300進一步包含使用複數個光閥來調變發射光的步驟340。在一些實施例中，發射光可以包含方向性光束，並且光閥可以配置為多視像顯示器的多視像像素。在其他實施例中，發射光包含窄角發射光和調變發射光，其表示顯示在防窺顯示器上的防窺影像。根據一些實施例，複數個光閥可以基本上類似於上文關於圖5A至5C所述的光閥108的陣列。
因此，本發明已經描述了準直背光件，準直背光件的操作方法以及電子顯示器的示例和實施例，其包含被配置為在導光體內提供準直光的吸收準直器。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8月1日提交的序列號62 / 881,917的美國專利臨時申請案以及2019年12月21日提交的PCT / US2019 / 068196國際專利申請的優先權，兩者內容藉由引用併入本文。
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:光束、入射光束 60:方向性光束 100:準直背光件 100’:多視像背光件 100a:觀看者 100b:另一觀看者 102:發射光 102’:方向性光束 102”:窄角發射光 103:傳導方向 103’: 傳導方向、另一傳導方向 104:引導光、引導光束 106:多視像像素 108:光閥 108a:第一光閥集合 108b:第二光閥集合 110:導光體 110’:第一表面 110”:第二表面 112:角度保持散射特徵 112’:多光束元件 112’a:第一多光束元件 112’b:第二多光束元件 112”:角度保持散射元件 120:吸收準直器 122:吸收元件 130:光源 132:光學發射器 200:電子顯示器 202:調變發射光 204:方向性光束 204’:窄角發射光 210:導光體 220:角度保持散射特徵 230:吸收準直器 240:光閥 250:光源 300:準直背光件的操作方法 310~340:步驟 O:原點 s:多光束元件尺寸 S:光閥尺寸 γ、γx 、γy :對應角、角展度 θ:角度分量、仰角 θi :入射角 θm :繞射角 ρ:準直因子 σ:角展度、準直因子 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2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，顯示示例中的準直背光件的剖面圖。
圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直背光件的平面圖。
圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直背光件的立體圖。
圖4係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的準直背光件的平面圖。
圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的剖面圖。
圖5B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背光件的平面圖。
圖5C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背光件的立體圖。
圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的側視圖。
圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的另一側視圖。
圖6C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的配置以提供窄角發射光102”的準直背光件100的平面圖。
圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的電子顯示器的方塊圖。
圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的準直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。下文將參照上文所述附圖，詳細描述這些和其他特徵。
100:準直背光件
102:發射光
103:傳導方向
103’:傳導方向、另一傳導方向
104:引導光、引導光束
110:導光體
110’:第一表面
110”:第二表面
112:角度保持散射特徵
120:吸收準直器
122:吸收元件
130:光源
γ:對應角、角展度
σ:角展度、準直因子

Claims (19)

  1. 一種準直背光件，包括：一導光體，具有一角度保持散射特徵，該角度保持散射特徵被配置為將引導光從該導光體散射出以作為發射光；一光源，包括複數個光學發射器，該複數個光學發射器被配置為向該導光體提供光以作為該引導光；以及一吸收準直器，位在該光源和該導光體的該角度保持散射特徵之間，該吸收準直器包括一吸收元件，在該導光體內的該引導光的一傳導方向上延伸，其中，該吸收準直器被配置為在正交於該引導光的該傳導方向的寬度方向上根據一準直因子準直該光源所提供的光，以及其中，該吸收準直器的該吸收元件包括複數個單獨吸收元件，該複數個單獨吸收元件位於該複數個光學發射器中的光學發射器之間，該光學發射器沿著該導光體的一輸入邊緣互相隔開。
  2. 如請求項1之準直背光件，其中，該吸收準直器進一步被配置為根據一準直因子以減小該光的一角展度以準直該引導光。
  3. 如請求項1之準直背光件，其中，該吸收準直器的該吸收元件在該導光體的表面上包括一吸收材料層。
  4. 如請求項3之準直背光件，其中，該吸收材料層在該導光體的兩個相對的表面上。
  5. 如請求項1之準直背光件，其中，該吸收準直器的該吸收元件包括設置在該導光體的一第一表面和一第二表面之間的一吸收材料。
  6. 如請求項1之準直背光件，其中，該吸收元件在該引導光的該傳導方向上的長度輪廓隨著沿著該導光體的該輸入邊緣的距離而變化。
  7. 一種多視像顯示器，包括如請求項1之準直背光件，其中，該角度保持散射特徵包括一多光束元件陣列，該多光束元件陣列被配置為將該引導光的一部分散射出以作為方向性光束，該方向性光束的主要角度方向與該多視像顯示器的一多視像影像的不同視像的視像方向相對應，該多視像顯示器進 一步包括一光閥陣列，該光閥陣列被配置為將該方向性光束調變為該多視像影像的該不同視像。
  8. 如請求項7之多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列中的一多光束元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
  9. 一種防窺顯示器，包括如請求項1之準直背光件，其中，該角度保持散射特徵包括一角度保持散射元件陣列，該角度保持散射元件陣列被配置為將該引導光的一部分散射出以作為一窄角發射光，該窄角發射光具有由該準直因子在寬度方向上確定的並且對應於該防窺顯示器的視角的一擴散角，該防窺顯示器進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列被配置為將該窄角發射光調變為要由該防窺顯示器顯示的一防窺影像。
  10. 如請求項9之防窺顯示器，其中，該角度保持散射元件陣列中的一角度保持散射元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
  11. 一種電子顯示器，包括：一導光體，被配置為將光引導以作為引導光；一角度保持散射元件陣列，被配置為將該引導光的一部分散射出以作為發射光；一吸收準直器，包括一吸收元件，在該引導光的一傳導方向上延伸並且被配置為將來自一光源的光轉換為該引導光，該引導光在被該角度保持元件陣列散射出之前被準直；以及一光閥陣列，被配置為將該發射光調變為一顯示影像，其中，該電子顯示器係被配置為提供一多視像影像的一多視像顯示器或被配置為提供一防窺影像的一防窺顯示器的其中之一，其中，該吸收準直器被配置為在正交於該引導光的該傳導方向的寬度方向上根據一準直因子準直該光源所提供的光，以及 其中，該吸收準直器的該吸收元件包括複數個單獨吸收元件，該複數個單獨吸收元件位於複數個光學發射器中的光學發射器之間，該光學發射器沿著該導光體的一輸入邊緣互相隔開。
  12. 如請求項11之電子顯示器，進一步包括一光源，該光源被配置為提供要被引導以作為該引導光的該光，該光源包括沿著該導光體的該輸入邊緣互相隔開的該複數個光學發射器。
  13. 如請求項11之電子顯示器，其中，該複數個單獨吸收元件中的單獨吸收元件在該引導光的該傳導方向上的長度輪廓隨著沿著該導光體的該輸入邊緣的距離而變化。
  14. 如請求項11之電子顯示器，其中，該角度保持散射元件陣列中的一角度保持散射元件的尺寸大於該光閥陣列中的一光閥的尺寸的四分之一，並且小於該光閥尺寸的兩倍。
  15. 如請求項11之電子顯示器，其中，該角度保持散射元件陣列中的角度保持散射元件包括多光束元件，該多光束元件被配置為將該引導光的該部分散射出以作為具有與該多視像影像的不同視像相對應的方向的方向性光束，該電子顯示器為該多視像顯示器。
  16. 如請求項15之電子顯示器，其中，該多光束元件包括光學地連接至該導光體以散射出該引導光的該部分的一繞射光柵、一微反射元件和一微折射元件之中的一個或多個。
  17. 如請求項11之電子顯示器，其中，該角度保持散射元件陣列中的角度保持散射元件被配置為將該引導光的一部分散射出以作為窄角發射光，該窄角發射光具有由該吸收準直器提供的一寬度方向上的一準直因子確定的一擴散角，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置為將該窄角發射光調變為一防窺影像，該電子顯示器為該防窺顯示器。
  18. 一種準直背光件的操作方法，包括：使用位於一導光體的一輸入邊緣處的一光源將光提供給該導光體； 使用一吸收準直器將所提供的光轉換為該導光體內的準直光以在該導光體內提供引導光，該吸收準直器包括與該導光體的該輸入邊緣相鄰的一吸收元件，該吸收元件在與該導光體內的該引導光的一傳導方向相對應的方向上延伸；以及使用該導光體的一角度保持散射特徵將該引導光的一部分散射出該導光體以作為發射光，其中，該吸收準直器被配置為在正交於該引導光的該傳導方向的寬度方向上根據一準直因子準直該光源所提供的光，以及其中，該吸收準直器的該吸收元件包括複數個單獨吸收元件，該複數個單獨吸收元件位於複數個光學發射器中的光學發射器之間，該光學發射器沿著該導光體的一輸入邊緣互相隔開。
  19. 如請求項18之準直背光件的操作方法，該方法進一步包括使用一光閥陣列以調變該發射光。
TW109125298A 2019-08-01 2020-07-27 準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法 TWI740584B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962881917P 2019-08-01 2019-08-01
US62/881,917 2019-08-01
WOPCT/US19/68196 2019-12-21
PCT/US2019/068196 WO2021021238A1 (en) 2019-08-01 2019-12-21 Collimated backlight, electronic display, and method employing an absorption collimator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202111405A TW202111405A (zh) 2021-03-16
TWI740584B true TWI740584B (zh) 2021-09-21

Family

ID=74230054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109125298A TWI740584B (zh) 2019-08-01 2020-07-27 準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11709305B2 (zh)
EP (1) EP4007869A4 (zh)
JP (1) JP7245955B2 (zh)
KR (1) KR102606463B1 (zh)
CN (1) CN114207353A (zh)
CA (1) CA3146357A1 (zh)
TW (1) TWI740584B (zh)
WO (1) WO2021021238A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021076114A1 (en) 2019-10-15 2021-04-22 Leia Inc. Privacy-mode backlight, privacy display, and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1685279A (zh) * 2002-10-01 2005-10-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 多层准直器
JP2005321754A (ja) * 2004-04-06 2005-11-17 Mitsubishi Electric Corp 表示装置
US20150301266A1 (en) * 2012-10-30 2015-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Lighting device and display device
TW201734520A (zh) * 2015-12-30 2017-10-01 Ｌｇ顯示器股份有限公司 可切換視角的背光單元
TW201743092A (zh) * 2016-01-30 2017-12-16 雷亞有限公司 基於多波束元件的背光板、方法及其顯示器
CN108153059A (zh) * 2018-02-01 2018-06-12 广东欧珀移动通信有限公司 背光模组、显示装置及电子设备

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003202766A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Display device comprising a light guide
EP2297512B1 (en) * 2008-05-30 2019-01-02 Philips Lighting Holding B.V. Illumination device comprising a light guide
TWI428645B (zh) 2008-06-30 2014-03-01 Cpt Technology Group Co Ltd 彩色導光板以及液晶顯示裝置
US9348160B2 (en) * 2010-06-24 2016-05-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Display backlights with adjustable narrow viewing angle
WO2012038856A1 (en) 2010-09-21 2012-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-view display device
US8952996B2 (en) * 2011-09-27 2015-02-10 Delta Electronics, Inc. Image display system
TW201326972A (zh) 2011-12-30 2013-07-01 Ind Tech Res Inst 顯示裝置
CN103365051B (zh) * 2012-04-01 2016-08-03 欧司朗股份有限公司 照明装置及投影仪
US9389415B2 (en) 2012-04-27 2016-07-12 Leia Inc. Directional pixel for use in a display screen
ES2865127T3 (es) 2012-05-31 2021-10-15 Leia Inc Retroiluminación direccional
US9459461B2 (en) 2012-05-31 2016-10-04 Leia Inc. Directional backlight
US9201270B2 (en) 2012-06-01 2015-12-01 Leia Inc. Directional backlight with a modulation layer
US9298168B2 (en) 2013-01-31 2016-03-29 Leia Inc. Multiview 3D wrist watch
US20160195664A1 (en) 2013-07-30 2016-07-07 Leia Inc. Multibeam diffraction grating-based backlighting
JP6199761B2 (ja) * 2014-01-31 2017-09-20 ミネベアミツミ株式会社 面状照明装置
US9557466B2 (en) 2014-07-30 2017-01-31 Leia, Inc Multibeam diffraction grating-based color backlighting
CN104460115B (zh) 2014-12-31 2017-09-01 苏州大学 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置
CN107111059B (zh) * 2015-01-10 2020-10-13 镭亚股份有限公司 光栅耦合光导
PT3283923T (pt) 2015-03-30 2020-08-11 Leia Inc Écran de visualização electrónico de modo comutável 2d/3d com iluminação de fundo de camada dupla
US10802212B2 (en) 2015-09-05 2020-10-13 Leia Inc. Angular subpixel rendering multiview display using shifted multibeam elements
US10798371B2 (en) 2015-09-05 2020-10-06 Leia Inc. Multiview display with head tracking
JP6804523B2 (ja) 2015-09-05 2020-12-23 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． シフトマルチビーム回折格子を使用した角度サブピクセルレンダリングマルチビューディスプレイ
ES2952094T3 (es) * 2015-09-05 2023-10-27 Leia Inc Pantalla multivista con seguimiento de la cabeza
CA2994254C (en) * 2015-09-05 2023-05-02 Leia Inc. Polychromatic grating-coupled backlighting
US10578882B2 (en) 2015-12-28 2020-03-03 Ostendo Technologies, Inc. Non-telecentric emissive micro-pixel array light modulators and methods of fabrication thereof
EP3408699B1 (en) * 2016-01-30 2023-10-11 LEIA Inc. Multibeam element-based backlighting having converging views
KR102353695B1 (ko) 2016-01-30 2022-01-20 레이아 인코포레이티드 프라이버시 디스플레이 및 듀얼-모드 프라이버시 디스플레이 시스템
US11016336B2 (en) * 2016-02-12 2021-05-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Bragg grating-based display filtering
US10928677B2 (en) * 2016-05-23 2021-02-23 Leia Inc. Diffractive multibeam element-based backlighting
CN109790968B (zh) 2016-10-05 2021-06-01 镭亚股份有限公司 采用定向散射功能的模式可选背光、方法和显示器
KR20190051992A (ko) * 2016-10-05 2019-05-15 레이아 인코포레이티드 투명 디스플레이 및 방법
CN110140008B (zh) 2016-12-28 2021-05-07 镭亚股份有限公司 采用荧光多束元件的多视图背光照明
CN110168280A (zh) 2016-12-28 2019-08-23 镭亚股份有限公司 具有反射支撑结构的多视图显示器
US10649248B1 (en) * 2017-01-17 2020-05-12 Apple Inc. Displays with adjustable privacy levels
KR102456973B1 (ko) 2017-01-30 2022-10-21 레이아 인코포레이티드 플라즈몬 멀티빔 요소를 채용한 멀티뷰 백라이팅
CA3045965C (en) 2017-02-28 2022-11-01 Leia Inc. Multiview backlighting having a color-tailored emission pattern
WO2018182991A1 (en) * 2017-03-25 2018-10-04 Leia Inc. Mode-switchable backlight, privacy display, and method
CA3053819C (en) 2017-03-25 2021-11-30 Leia Inc. Directional backlight, backlit display and method background
JP6971324B2 (ja) 2017-03-31 2021-11-24 レイア、インコーポレイテッドLeia Inc. バックライト、マルチビューディスプレイ、およびテーパ付きコリメータを使用する方法
EP3607245A4 (en) 2017-04-02 2020-11-18 LEIA Inc. DUAL DISPLAY ZONE BACKLIGHT, DUAL MODE SCREEN AND PROCESS
CA3055533C (en) 2017-04-04 2022-08-30 Leia Inc. Unilateral backlight, multiview display, and method employing slanted diffraction gratings
KR102335725B1 (ko) 2017-05-14 2021-12-07 레이아 인코포레이티드 액티브 이미터를 사용하는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이, 및 방법
EP3635795A4 (en) 2017-06-08 2021-01-06 LEIA Inc. LIGHT SOURCE AND MULTI-VIEW BACKLIGHTING WITH IT
EP3729168A4 (en) 2017-12-18 2021-07-28 LEIA Inc. CLOSE TO EYE DISPLAY BASED ON MULTI-BEAM ELEMENTS, SYSTEM AND PROCESS
CN111492305B (zh) 2017-12-18 2024-03-22 镭亚股份有限公司 可切换模式的背光板、显示器及方法
CA3085870C (en) 2017-12-21 2021-12-21 Leia Inc. Mode-selectable backlight, privacy display, and method
CN113574447A (zh) 2019-03-14 2021-10-29 镭亚股份有限公司 模式可切换背光、隐私显示器和采用发射器阵列的方法
EP3942226A4 (en) 2019-03-17 2022-11-30 LEIA Inc. DUAL VISION AREA BACKLIGHT, DUAL MODE DISPLAY DEVICE AND METHOD USING DIRECTIONAL EMITTERS
WO2021076114A1 (en) 2019-10-15 2021-04-22 Leia Inc. Privacy-mode backlight, privacy display, and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1685279A (zh) * 2002-10-01 2005-10-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 多层准直器
JP2005321754A (ja) * 2004-04-06 2005-11-17 Mitsubishi Electric Corp 表示装置
US20150301266A1 (en) * 2012-10-30 2015-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Lighting device and display device
TW201734520A (zh) * 2015-12-30 2017-10-01 Ｌｇ顯示器股份有限公司 可切換視角的背光單元
TW201743092A (zh) * 2016-01-30 2017-12-16 雷亞有限公司 基於多波束元件的背光板、方法及其顯示器
CN108153059A (zh) * 2018-02-01 2018-06-12 广东欧珀移动通信有限公司 背光模组、显示装置及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US11709305B2 (en) 2023-07-25
TW202111405A (zh) 2021-03-16
JP7245955B2 (ja) 2023-03-24
CA3146357A1 (en) 2021-02-04
KR102606463B1 (ko) 2023-11-29
KR20220028130A (ko) 2022-03-08
CN114207353A (zh) 2022-03-18
US20220146733A1 (en) 2022-05-12
JP2022543011A (ja) 2022-10-07
EP4007869A1 (en) 2022-06-08
WO2021021238A1 (en) 2021-02-04
EP4007869A4 (en) 2023-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI728289B (zh) 可切換模式的背光板、顯示器及方法
TWI659250B (zh) 可切換模式的背光板、私密顯示器及方法
TWI645235B (zh) 具有匯聚視像的多光束元件式背光板、顯示器及方法
TWI722260B (zh) 採用定向散射特徵的可選擇模式的背光板、方法以及顯示器
JP6986568B2 (ja) 片側バックライト、マルチビューディスプレイ、および傾斜回折格子を使用する方法
CA3021958C (en) Diffractive multibeam element-based backlighting
TWI647519B (zh) 具有顏色定制射出圖案的多光束背光板、顯示器及方法
JP7011066B2 (ja) モード選択可能なバックライト、プライバシーディスプレイ、および方法
TWI733006B (zh) 採用錐形準直器的背光板、多視角顯示器及方法
JP2020516036A (ja) デュアルビューゾーンのバックライト、デュアルモードのディスプレイ、および方法
TWI789633B (zh) 防窺模式背光件、防窺顯示器及其方法
TWI696006B (zh) 具有微透鏡之基於多光束元件之背光件、多視域顯示器、及其操作方法
TWI725595B (zh) 具有光罩元件的多視域背光件、顯示器和方法
TWI711865B (zh) 具有光柵擴散器的背光件、多視像顯示器和方法
TW202122871A (zh) 具有繞射光柵填充分數的多光束背光件、多視像顯示器、及其操作方法
TWI740584B (zh) 準直背光件、電子顯示器和採用吸收準直器的方法
TW202111356A (zh) 具有高折射係數導光體層的背光散射元件、多視像顯示器和方法
TW202119116A (zh) 具有特定形狀邊緣多光束元件的多光束背光件、多視像顯示器及其方法
TWI833750B (zh) 具有可動態重組多視像像素的多視像顯示器和方法
TW202307525A (zh) 具有多軸照明的多視像背光件、顯示器及方法