TWI759804B - 採用光學漫射器的多視像背光件、顯示器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種多視像背光件和顯示器，其採用方向性光束的漫射以提供顏色定制多光束元件的顏色區域的影像，所述影像之尺寸相當顏色定制多光束元件之尺寸。多視像背光件包含被配置以提供方向性光束的顏色定制多光束元件陣列、以及被配置以擴散方向性光束以提供顏色區域影像的光學漫射器。多視像顯示器包含顏色定制多光束元件陣列和光學漫射器。多視像顯示器進一步包括光閥陣列，其被配置以調變方向性光束以作為多視像影像。

Description

採用光學漫射器的多視像背光件、顯示器及其方法
本發明係關於一種多視像背光件、顯示器及其方法，特別是採用光學漫射器的多視像背光件、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、電潤溼顯示器等等）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，提供有一種多視像背光件，包括：一顏色定制多光束元件陣列，該等顏色定制多光束元件互相隔開並且遍及該多視像背光件，該顏色定制多光束元件陣列中的一顏色定制多光束元件包括複數個顏色區域，在該顏色定制多光束元件中互相相鄰地布置並且被配置以發射光作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有不同的顏色，對應該複數個顏色區域中的不同的顏色區域之顏色；以及一光學漫射器，被配置以擴散來自各該不同的顏色區域的該複數條方向性光束中的方向性光束，以提供各該不同的顏色區域之一影像，該影像之範圍相當於該顏色定制多光束元件之尺寸。
根據本發明一實施例，該複數個顏色區域包括被配置以發射具有紅色的光的一第一顏色區域、被配置以發射具有綠色的光的一第二顏色區域、以及被配置以發射具有藍色的光的一第三顏色區域。
根據本發明一實施例，該光學漫射器係一一維漫射器，被配置以沿著對應該顏色定制多光束元件中的該等不同的顏色區域之相鄰布置的方向，擴散來自各該不同的顏色區域的該複數條方向性光束。
根據本發明一實施例，多視像背光件，進一步包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之長度引導光，該顏色定制多光束元件陣列中的顏色定制多光束元件沿著該導光體之長度互相隔開，其中，該顏色定制多光束元件被配置以從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為該複數條方向性光束。
根據本發明一實施例，該光學漫射器之漫射角等於該導光體之折射係數與該顏色定制多光束元件之尺寸的乘積，除以該顏色定制多光束元件之該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之數量與該導光體之厚度的乘積。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件包括一繞射光柵、一微反射結構、以及一微折射結構其中之一以上，該繞射光柵被配置以繞射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束、該微反射結構被配置以反射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束、以及該微折射結構被配置以折射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件包括複數個主動光學發射器，該複數個顏色區域中的各個不同的顏色區域皆包括一主動光學發射器，被配置以發射具有對應該不同的顏色區域之顏色的光。
在本發明之另一態樣中，提供有一種多視像顯示器，包括上述之多視像背光件，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的該等方向性光束，該光閥陣列中的一光閥包括複數個彩色子像素，具有對應該顏色定制多光束元件之該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之該等不同的顏色的顏色，其中，該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之空間布置對應該光閥之該等彩色子像素之空間布置，以及其中，該等方向性光束之主要角度方向對應該多視像顯示器之視像方向。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥之尺寸之四分之一與該光閥之尺寸之兩倍之間。
根據本發明一實施例，各該不同的顏色區域之尺寸相當於該光閥陣列中的該光閥之一對應彩色子像素之尺寸。
在本發明之另一態樣中，提供有一種多視像顯示器，包括：一顏色定制多光束元件陣列，被配置以發射光作為方向性光束，該顏色定制多光束元件陣列中的一顏色定制多光束元件包括複數個不同的顏色區域，被配置以發射對應的不同顏色的光；一光閥陣列，包括對應光之該等不同的顏色的彩色子像素，並且被配置以調變該等方向性光束以提供一多視像影像；以及一光學漫射器，位於該光閥陣列與該顏色定制多光束元件陣列之間，並且被配置以在該光閥陣列處提供該複數個不同的顏色區域之各該顏色區域之一影像，該影像之範圍相當於該顏色定制多光束元件之尺寸。
根據本發明一實施例，該複數個不同的顏色區域中的一第一顏色區域被配置以發射具有紅色的光，該複數個不同的顏色區域中的一第二顏色區域被配置以發射具有綠色的光，以及該複數個不同的顏色區域中的一第三顏色區域被配置以發射具有藍色的光。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件中的該複數個不同的顏色區域之顏色區域之布置對應具有對應顏色的該等彩色子像素之布置。
根據本發明一實施例，該光學漫射器係一一維漫射器，被配置以在對應該複數個不同的顏色區域中的該等顏色區域之布置方向的方向上漫射光，以提供各該顏色區域之該影像。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥陣列中的一光閥之尺寸之一半與兩倍之間，以及其中，該複數個不同的顏色區域中的一顏色區域之尺寸相當於該彩色子像素之尺寸。
根據本發明一實施例，多視像顯示器，進一步包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之長度引導光，該顏色定制多光束元件陣列中的顏色定制多光束元件沿著該導光體之長度互相隔開，以及該等顏色定制多光束元件被配置以從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為該等方向性光束，其中，該顏色定制多光束元件陣列中的一顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥陣列中的一光閥之尺寸之四分之一與兩倍之間，以及其中，該等方向性光束之主要角度方向對應該多視像影像之視像方向。
根據本發明一實施例，該光學漫射器之漫射角等於該導光體之折射係數與該顏色定制多光束元件之尺寸的乘積，除以該顏色定制多光束元件中的該複數個不同的顏色區域中的顏色區域之數量與該導光體之厚度的乘積。
在本發明之另一態樣中，提供有一種多視像顯示器的操作方法，包括：使用包括複數個顏色區域的一顏色定制多光束元件發射複數條方向性光束，該複數個顏色區域中的各該顏色區域皆發射具有對應該顏色區域之顏色的顏色的光；使用一光學漫射器漫射該複數條方向性光束，以提供各該顏色區域之一影像，該影像之範圍相當於該顏色定制多光束元件之尺寸；以及使用一光閥陣列調變該複數條方向性光束以提供一多視像影像，該光閥陣列中的一光閥具有複數個彩色子像素，具有對應該複數個顏色區域中的顏色區域之顏色的顏色。
根據本發明一實施例，該顏色定制多光束元件中的該複數個顏色區域中的顏色區域之空間布置對應該光閥陣列中的該光閥之該等彩色子像素之空間布置，以及其中，該顏色定制多光束元件之尺寸與該光閥之尺寸相當。
根據本發明一實施例，所述發射方向性光束包括：在一導光體中引導光作為被引導的光；以及使用該顏色定制多光束元件散射出該被引導的光之一部分以提供該等方向性光束。
根據本文描述的原理的示例和實施例提供了採用按顏色定制（color-tailored）多光束元件和光學漫射器的背光件，並應用於提供彩色多視像影像。具體來說，具有複數個顏色區域的顏色定制多光束元件被配置為提供具有與複數個顏色區域中的不同的顏色區域的顏色相對應的不同的顏色的方向性光束。此外，光學漫射器被配置為擴散（spread out）方向性光束以提供每個不同的顏色區域的影像，影像之範圍與顏色定制多光束元件的尺寸相當（comparable）或相等。在各個實施例中，包含顏色定制多光束元件陣列和光學漫射器的多視像背光件可以與光閥陣列一起用作多視像顯示器，以顯示彩色多視像影像。在一些實施例中，使用光學漫射器擴散來自顏色定制多光束元件的方向性光束可以減輕或甚至消除色邊紋（color fringing），其與光閥陣列內的彩色子像素相對於顏色定制多光束元件的物理尺寸的分離相關聯。
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。
根據本發明的定義，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，顯示示例中的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，本發明中術語「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。更具體來說，多視像像素可具有個別子像素或像素的集合，其對應於或表示多視像影像的每個不同視像中的視像像素。因此，根據本文的定義，「視像像素」是與多視像顯示器的多視像像素中的視像相對應的一個像素或像素的集合。在一些實施例中，視像像素可以包含一個以上的彩色子像素。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。此外，根據各個示例和實施例，多視像像素的不同視像像素可以在每個不同視像中具有等同的或至少基本相似的位置或座標。舉例而言，第一多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x1 , y1 ｝處；而第二多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x2 , y2 ｝處，依此類推。
在一些實施例中，多視像像素中的視像像素的數量可以等於多視像顯示器的視像的數量。舉例而言，多視像像素可以提供與具有六十四（64）個不同視像的多視像顯示器相關聯的64個視像像素。在另一示例中，該多視像顯示器可提供八乘四的視像陣列（亦即，32個視像），且該多視像像素可包含32個視像像素（亦即，為每一個視像提供一個）。此外，舉例而言，每個不同的視像像素可包含關聯方向（例如，光束的主要角度方向），其對應相應於64個不同視像的視像方向中不同的一個。進一步地，根據一些實施例，多視像顯示器的多視像像素的數量，大致上可等於多視像顯示器中每個視像的在多視像顯示器的視像中的視像像素的數量（亦即，構成所選視像的像素）。例如，如果視像包含640乘480的視像像素（亦即，640 x 480的視像解析度），多視像顯示器可具有三十萬七千二百（307,200）個多視像像素。在另一示例中，當視像包含100乘100的像素，多視像顯示器可包含總數為一萬（亦即，100 x 100=10,000）的多視像像素。
根據本文的定義，「多光束發射器」或等效地為「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，以耦合出或散射出在導光體中被引導的光的一部分以提供光束。在其他實施例中，多光束元件可以產生發射的光以作為光束（亦即，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，各個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，複數個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。
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。
在本文中，「主動光學發射器」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）。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），或者可以具有複數個或範圍的波長（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的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，「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布置。在其他示例中，繞射光柵可以是包括複數個繞射光柵的混合週期繞射光柵，複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵具有不同週期性布置的特徵。此外，繞射光柵可以包含布置在一維（one-dimensional, 1D）陣列中之複數個結構（例如，在材料表面中的複數凹槽或脊部）。在其他示例中，繞射光柵可以是特徵的二維（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。如本文所定義，繞射光柵可以調諧或具有布置為提供顏色特定的繞射散射的繞射特徵。
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」或「繞射地散射」，因為繞射光柵可以透過繞射或使用繞射將光耦合出或散射出導光體。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，所述表面可以是位在導光體的頂部表面的下方的表面。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，複數個繞射光柵中的繞射光柵，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是繞射光柵的繞射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由整數給出（亦即， m = ±1、±2、......）。由繞射光柵產生的光束的繞射角θm可以由方程式（1）給定。提供第一階繞射或更具體地提供第一階繞射角θm時，繞射階數m等於1（亦即，m = 1）。假設繞射光柵的繞射角θm是波長λ的函數，基於特定光色或由其決定，以選擇特定的光柵間距或繞射特徵之間的距離d可以對繞射光柵或其一部分進行「顏色定制」（亦即，波長λ）。
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，「一顏色區域」是指一個以上的顏色區域，因此，「該顏色區域」在本文中是指「該（些）顏色區域」。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。
根據與本發明所描述的原理的一些實施例，本發明提供一種多視像背光件100。圖2A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100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，顯示示例中的多視像背光件100的立體圖。
多視像背光件100包含顏色定制多光束元件110的陣列。顏色定制多光束元件110的陣列可以位於多視像背光件100的第一表面處或附近。多視像背光件100可以成形為「平板」或大致平坦的塊狀，其包含具有兩個基本平行且相對的平面表面（亦即，頂部表面和底部表面）的基板100’。在一些實施例中，例如，如圖2A和圖2B所示，顏色定制多光束元件110的陣列可以位於基板100’的第一表面或第二表面上。在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的陣列可以位於基板100’或多視像背光件100的內部，亦即，例如，在第一表面和第二表面之間。
如圖所示，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110互相隔開。具體來說，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110可以在多視像背光件100的範圍上互相隔開。此外，根據各個實施例，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110一般藉由有限空間互相隔開，以表示單獨的、不同的元件。亦即，根據本文的定義，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110根據有限（亦即，非零值）的發射器之間的距離互相隔開（例如，有限的中心至中心的距離）。此外，根據一些實施例，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110通常不相交、重疊、或以其他方式互相接觸。亦即，每個顏色定制多光束元件110的陣列中的每個顏色定制多光束元件110通常是不同的，並且與顏色定制多光束元件110的陣列中的其他顏色定制多光束元件110分開。
顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110包含在顏色定制多光束元件110內互相相鄰布置的複數個顏色區域。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件110的平面圖，其包含在顏色定制多光束元件110內互相相鄰布置的複數個顏色區域115。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件110的側視圖，其包含在顏色定制多光束元件110內互相相鄰布置的複數個顏色區域115。在所示實施例中，所示顏色定制多光束元件110包含三個不同的顏色區域115a、115b、和115c。然而，按顏色定制多光束元件110可以包含任何數量的顏色區域。例如，在一些實施例中，顏色定制多光束元件可以包含兩個顏色區域，或者例如四個顏色區域。在顏色定制多光束元件110內，顏色區域115互相相鄰布置。在所示的實施例中，顏色定制多光束元件的顏色區域是離散的。亦即，每個顏色區域115是不同的並且與相鄰的顏色區域115分離，並且在顏色定制多光束元件110的顏色區域115之間不存在重疊。例如，顏色區域115a與顏色區域115b或顏色區域115c中的任一個分離並且不同並且不與其重疊。在其他實施例中，相鄰的顏色區域115可以互相重疊，並且顏色定制多光束元件110的一部分可以是兩個以上的顏色區域的一部分。
再次參考圖2A至圖2B，顏色定制多光束元件110被配置為發射光以作為具有不同的顏色的複數條方向性光束102，其具有與複數個顏色區域中的不同的顏色區域的顏色相對應的不同的顏色。具體來說，圖2A將方向性光束102顯示為複數個發散箭頭，其被描繪為定向在遠離顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110的方向上。從而，在圖3A和圖3B所示實施例中，顏色定制多光束元件110被配置為發射光以作為具有複數個不同的顏色的複數條方向性光束，其對應於複數個顏色區域中的不同的顏色區域115a、115b、和115c的不同的顏色。具體來說，每個顏色區域115被配置以發射具有自己的顏色的光。
如圖2A和圖2B所示，多視像背光件100進一步包含光學漫射器120。光學漫射器120被配置為從每個顏色區域115擴散複數條方向性光束102中的方向性光束102，以提供範圍與顏色定制多光束元件110的大小相當的每個顏色區域115的影像。光學漫射器120放置以偏轉（intercept）由顏色定制多光束元件110發出的方向性光束102，並且可以位於與多視像背光件100的發射方向性光束102的表面相鄰的位置。
圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件110的側視圖。如圖4所示，顏色定制多光束元件110顯示為具有尺寸Δ。所示的顏色定制多光束元件110包含顏色區域115。具體來說，圖4所示的顏色區域115包含表示發射光的三種不同的顏色的三種不同的顏色區域115a、115b、和115c。如圖所示，顏色區域在顏色定制多光束元件110上互相相鄰並且每個顏色區域115的大小為∆/3。顏色定制多光束元件110的每個顏色區域115被配置為發射光以作為具有不同的顏色的複數條方向性光束，其分別對應於複數個顏色區域中的不同的顏色區域115a、115b、115c的不同的顏色。
由顏色區域115發射的方向性光束光學漫射器120被該光學漫射器120偏轉並穿過該光學漫射器120，該光學漫射器120設置在相鄰於多視像背光件100的發射方向性光束的表面。光學漫射器120用於使來自每個顏色區域115的方向性光擴散。光學漫射器120對由顏色區域發射的光的作用提供了每個顏色區域115的影像125，其範圍等於顏色定制多光束元件110的尺寸Δ。例如，如圖4所示，光學漫射器120提供具有尺寸Δ的紅色（R）顏色區域115a的影像125a。同樣地，如圖所示，光學漫射器120提供綠色（G）顏色區域115b的影像125b，並且進一步，光學漫射器120提供藍色（B）顏色區域115c的影像125c。與影像125a一樣，影像125b、影像125c中的每一個影像皆具有如光學漫射器120提供的尺寸Δ。當在多視像顯示器中採用多視像背光件100時，影像125在與多視像顯示器的光閥陣列相對應的位置處可以具有等於顏色定制多光束元件110的尺寸Δ。因此，從光閥陣列的立體圖來看，照明光閥陣列的顏色區域115的每一個影像125具有顏色定制多光束元件110的尺寸Δ，亦即，顏色區域115的表觀尺寸是尺寸Δ。
例如，多視像背光件100包含具有複數個顏色區域115的顏色定制多光束元件110，複數個顏色區域115被配置為分別發射紅色（R）、綠色（G）、和藍色（B）的光，該些光可以在RGB多視像顯示器中使用。在其他實施例中，複數個顏色區域115可以包含被配置為發射具有除紅色、綠色、和藍色之外其他顏色的光的顏色區域115。例如（圖中未顯示），在另一個實施例中，顏色定制多光束元件110可以包含複數個顏色區域115，其被配置為分別發射具有紅色、綠色、藍色、和黃色的光。例如，可以在RGBY多視像顯示器中採用包含這種顏色定制多光束元件110的多視像背光件100。
在一些實施例中，光學漫射器120是一維（1D）漫射器，其被配置為從每個不同的顏色區域115沿著與不同的顏色區域的相鄰布置相對應的方向擴散複數條方向性光束102。再次參考圖4，顏色定制多光束元件110的顏色區域115沿著x方向以特定順序在空間上布置或對齊。具體來說，如圖所示，沿著x方向，紅色（R）顏色區域115a後緊接相鄰的綠色（G）顏色區域115b，然後依序緊接相鄰的藍色（B）顏色區域115c。光學漫射器120被配置為沿著x方向擴散由每一個顏色區域115、115a、115b和115c發射的複數條方向性光束。在所示實施例中，例如，x方向可以對應於多視像背光件100的長度。如此，光學漫射器120因此被配置為沿著多視像背光件100的長度發射方向性光束102。在其他實施例中，例如，顏色定制多光束元件110的顏色區域115可以沿著不同的方向（例如，與多視像背光件100的寬度相對應的y方向）排列以及光學漫射器120可以被配置為沿著y方向或沿著多視像背光件100的寬度散布方向性光束102。
圖2A和圖2B進一步顯示光閥130的陣列。光閥130的陣列被配置為調變複數條方向性光束102中的方向性光束202。在各個實施例中，不同種類的光閥可被用作光閥130的陣列之中的光閥130，光閥的種類包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥，及基於電潤溼的複數光閥其中的一種以上。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2A至2B中示出的示例性實施例與多視像背光件100一起示出。因此，如圖所示，方向性光束102的主要角度方向對應於多視像顯示器的視像方向。
在這些實施例中，光閥130的陣列中的光閥130可以包含複數個彩色子像素135。複數個彩色子像素135中的彩色子像素135具有與顏色定制多光束元件110的複數個顏色區域內的不同的顏色區域115相對應的顏色。圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包含複數個彩色子像素135的多視像背光件100和光閥130的一部分的剖面圖。如圖所示，多視像背光件100包含具有複數個顏色區域115的顏色定制多光束元件110，例如，紅色（R）顏色區域115a、綠色（G）顏色區域115b、和藍色（B）顏色區域115c。光閥130的彩色子像素135對應於複數個顏色區域115中的顏色區域115的顏色。具體來說，作為RGB多視像顯示器的一部分，所示光閥130具有紅色（R）彩色子像素135a、綠色（G）彩色子像素135b、和藍色（B）彩色子像素135c。
此外，複數個顏色區域115中的不同的顏色區域115的空間布置對應於圖5中的光閥的彩色子像素135的空間布置。亦即，如圖所示，作為示例而非限制，光閥130包括在x方向上以紅色（R）彩色子像素135a、綠色（G）彩色子像素135b、和藍色（B）彩色子像素135c布置的重複圖案的彩色子像素135。此外，在圖5中，如圖所示，複數個顏色區域115中的顏色區域115的空間布置反映光閥130的彩色子像素135的空間布置。因此，複數個顏色區域115中的顏色區域115以與彩色子像素135相同的方式布置，亦即，同樣在x方向上，紅色（R）顏色區域115a後緊接綠色（G）顏色區域115b，綠色（G）顏色區域115b後緊接藍色（B）顏色區域115c。在其他實施例中，其中，光閥130的陣列包含彩色子像素135的不同空間布置，複數個顏色區域115的空間布置可以與彩色子像素135的不同空間布置類似地鏡像或相同。
在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的尺寸可與多視像顯示器的光閥130的尺寸相當。在本文中，「尺寸」可以以包含但不限於，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130的尺寸可以是其長度，並且顏色定制多光束元件110的相當尺寸也可以是顏色定制多光束元件110的長度。在另一示例中，尺寸可被稱為區域，使得顏色定制多光束元件110的面積可以與光閥130的面積相當。在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的尺寸可以與光閥的尺寸相當，且顏色定制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。在其他實施例中，顏色定制多光束元件110的相當尺寸可以在大約百分之五十（50％）至大約百分之一百五十（150％）之間。例如，顏色定制多光束元件尺寸可以大約等於光閥尺寸。在一些實施例中，顏色定制多光束元件110和光閥130的相當尺寸可以減輕甚至防止光閥陣列處的摩爾紋（亦即，產生摩爾圖案）。
此外，在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的每個顏色區域115的尺寸也可與光閥130的陣列的光閥130的相應彩色子像素135的尺寸相當。例如，在RGB多視像顯示器中，其一部分如圖5所示，顏色定制多光束元件110包含三個顏色區域115，並且光閥130包含三個彩色子像素135a、135b、和135c。每個顏色區域115具有與光閥130的彩色子像素135相當的尺寸。在一些實施例中，顏色區域115和彩色子像素135中的每一個的相當尺寸也可以減輕或甚至避免由光學漫射器120漫射之後的光閥陣列處的摩爾紋。
在一些實施例中，多視像背光件100可以進一步包含導光體。例如，基板100’可以是或包含導光體。圖6係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件100的剖面圖。如圖所示，多視像背光件100包含顏色定制多光束元件110的陣列、光學漫射器120和導光體140。導光體140被配置以沿著導光體的長度將光引導為被引導的光104（亦即，被引導的光束104）。例如，導光體140可以包含被配置為光波導的介電材料。所述的介電材料具有一第一折射係數，環繞介電材料的光波導的介質具有一第二折射係數，介電質的光波導其中，第一折射係數係大於第二折射係數。例如，根據導光體140的一個以上引導模式，折射係數的差異被配置以促進被引導的光104的全內反射。在圖6中進一步顯示了光閥陣列和複數條方向性光束102。
根據各個實施例，導光體140可以是光波導的厚平板或平板（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被引導的光104。根據各個實施例，導光體140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140可以在導光體140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。
根據各個實施例，導光體140被配置以根據在導光體140的第一表面（例如，前表面或頂部表面或前側面或頂部側面）和第二表面（例如，後表面或底部表面或後側面或底部側面）之間的非零值傳導角度的全內反射以引導被引導的光104。具體來說，被引導的光104藉由在導光體140的第一表面和第二表面之間以非零值傳導角度反射或「跳動」而傳導。在一些實施例中，複數條被引導的光束104包含數種不同的顏色的光，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140引導。應注意的是，為了簡化說明，非零值傳導角度並未於圖6中示出。然而，描繪傳導方向103的粗箭頭示出了被引導的光104的總體傳導方向，其沿著圖6中的導光體的長度。此外，如圖6所示，由光源150提供的光可以被引導為被引導的光104，例如，光學連接到導光體140的邊緣。
在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110沿著導光體長度互相隔開。顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110可以位於導光體140的第一（或「頂部」）表面處或附近。在其他實施例中，例如，如圖6所示，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110可以位於導光體140的第二（或「底部」）表面上。在一些實施例中，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110在導光體140內，其與第一表面和第二表面分開，但位在兩者之間。
根據各個實施例，顏色定制多光束元件110的陣列中的顏色定制多光束元件110被配置為將來自導光體140的光散射為複數條方向性光束102。根據各個實施例，顏色定制多光束元件110可包含被配置為散射出被引導的光104的一部分以作為方向性光束102的複數個不同的結構中的任何一種。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，包含繞射光柵的顏色定制多光束元件110被配置以繞射地散射出被引導的光的一部分，以作為根據或具有特定顏色的複數條方向性光束。因此，舉例而言，顏色定制多光束元件110可以包含「顏色定制」繞射光柵。在其他實施例中，顏色定制多光束元件110包含微反射元件，其被配置為將被引導的光的一部分反射地散射出作為複數條方向性光束，或者顏色定制多光束元件110包含微折射元件，其被配置為藉由或使用折射將被引導的光的一部分散射出以作為複數條方向性光束（亦即，折射地散射出被引導的光的一部分）。在這些實施例中，反射地散射和折射地散射可以由顏色特定或顏色定制的方式提供。因此，顏色定制多光束元件110可以包含「顏色定制」微反射元件或「顏色定制」微折射元件其中之一或-二者。
在一些實施例中，由光學漫射器120沿x方向提供的最佳漫射（optimal diffusion）δnx （例如，射線漫射（ray diffusion））可以由方程式（2）給出，
Figure 02_image003
(2) 其中，n是導光體140的有效折射係數、∆是顏色定制多光束元件110的尺寸、c是按顏色定制多光束元件110中的顏色區域115的數量、以及t是導光體140的厚度。此外，如方程式（3）所給出，漫射δnx 可以與以度為單位的漫射角γ有關並且垂直於導光體140的表面的漫射角γ有關
Figure 02_image005
(3) 應注意的是，更一般地，例如，如下文所述，當採用按顏色定制多光束元件110中的主動光學發射器時，厚度t可以是顏色定制多光束元件110和光學漫射器120之間的距離。
在一些實施例中，顏色定制多光束元件110包含複數個主動光學發射器。具體來說，複數個顏色區域中的每個顏色區域115可以包含主動光學發射器。顏色區域115的主動光學發射器被配置為發射具有與不同的顏色區域115的顏色相對應的顏色的光。從而，例如，顏色定制多光束元件110可以包含三個相鄰主動光學發射器，其配置為分別發射具有紅色、綠色、和藍色的光。主動光學發射器可以包含任何數量的不同光學發射器，其被配置為發射作為複數條方向性光束102的光。在一些實施例中，主動光學發射器可以包含但不限於微發光二極體（μLED）或有機發光二極體（OLED）。應注意，例如，當顏色定制多光束元件110包含主動光學發射器時，多視像背光件100可以包含基板100’以支撐主動光學發射器而非導光體140。然而，在一些實施例中，當採用主動光學發射器時，導光體140也可以用作基板100’。
根據本發明所描述的原理的一些實施例，本發明提供一種多視像顯示器200。圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器200的方塊圖。多視像顯示器200包含顏色定制多光束元件210的陣列，其被配置為發射光以作為方向性光束，例如，圖7中的箭頭所示。顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210可以與上述多視像背光件100的顏色定制多光束元件110基本上相似。顏色定制多光束元件210可以位於多視像顯示器200的多視像背光件基板（例如，導光體）的第一表面或第二表面上。此外，顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210互相隔開並且可以散布在多視像背光件基板的表面上。顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210包含複數個不同的顏色區域被配置為發出相應的光的不同的顏色。按顏色定制多光束元件210可以包含任何數量的顏色區域。例如，在一些實施例中，顏色定制多光束元件210可以包含兩個顏色區域，或者例如四個顏色區域。此外，顏色定制多光束元件210的每個顏色區域可以是不同的顏色或等效地發射不同的顏色的光。例如，顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210可以包含紅色區域、綠色區域、和藍色區域。因此，每個顏色區域可以被配置為發射與其顏色相對應的光。亦即，紅色區域被配置為發射具有紅色的光，綠色區域被配置為發射具有綠色的光，並且藍色區域被配置為發射具有藍色的光。可以在多視像顯示器200中的顏色定制多光束元件210內將顏色區域互相相鄰地布置。
圖7所示的多視像顯示器200進一步包含光閥220的陣列，其包含與光的不同的顏色相對應的彩色子像素，並被配置為調變方向性光束以提供多視像影像。具體來說，根據各個實施例，光閥220的陣列中的光閥220的彩色子像素對應於由顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210的顏色區域發出的光的顏色。亦即，光閥220的陣列中的光閥220可以包含彩色子像素的集合，這些彩色子像素具有與顏色定制多光束元件210的複數個不同的顏色區域中的每一個顏色區域相對應的顏色。在一些實施例中，如上所述，光閥220的陣列中的光閥220可以基本上類似於與多視像背光件100相關聯的多視像顯示器的光閥130。因此，不同種類的光閥可被用作光閥220的陣列之中的光閥220，光閥的種類包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥，及基於電潤溼的複數光閥其中的一種以上。
在一些實施例中，複數個不同的顏色區域中的第一顏色區域被配置為發射具有紅色的光、複數個不同的顏色區域中的第二顏色區域被配置為發射具有綠色的光、以及複數個不同的顏色區域中的第三顏色區域被配置為發射具有藍色的光。相應地，與顏色定制多光束元件210相對應的光閥220的第一彩色子像素具有紅色。同樣地，與顏色定制多光束元件210相對應的光閥220的第二彩色子像素具有綠色，而光閥220的與顏色定制多光束元件210相對應的第三彩色子像素具有藍色。在一些實施例中，顏色定制多光束元件中複數個不同的顏色區域中的顏色區域的布置對應於具有相應顏色的彩色子像素的布置。
如圖7所示，多視像顯示器200進一步包含位於光閥220的陣列中的光閥220和顏色定制多光束元件陣列之間的光學漫射器230。光學漫射器230被配置為在複數個不同的顏色區域中的每個顏色區域的光閥陣列處提供影像，其範圍與顏色定制多光束元件的尺寸相當。在一些實施例中，光學漫射器230基本上類似於上述多視像背光件100的光學漫射器120。具體來說，光學漫射器230被配置為擴散由複數個不同的顏色區域中的每個顏色區域發出的光，以提供具有與顏色定制多光束元件的尺寸相當的範圍的影像。也如上所述，由於光學漫射器的擴散，每個顏色區域在光閥處的表觀尺寸與顏色定制多光束元件210的陣列中的顏色定制多光束元件210的尺寸相當。在一些實施例中（例如，如上所述），光學漫射器230為一維漫射器，其被配置為在與複數個不同的顏色區域內的顏色區域的布置方向相對應的方向上漫射光，以提供每一個顏色區域的影像。
在一些實施例中，顏色定制多光束元件210陣列中的顏色定制多光束元件210的尺寸與光閥尺寸相當，從而使顏色定制多光束元件的尺寸在光閥尺寸的約百分之二十五（25％）或約百分之五十（50％）至約百分之二百（200％）之間。此外，在一些實施例中，顏色定制多光束元件210陣列中的顏色定制多光束元件210的每個不同的顏色區域的尺寸也相當於光閥220陣列中的光閥220的相當彩色子像素的尺寸。
在一些實施例中（圖中未顯示），多視像顯示器200進一步包含被配置為沿著導光體的長度引導光的導光體。導光體可以基本上類似於上文所述的多視像背光件100的導光體140。根據各個實施例，具體來說，導光體可以被配置為利用全內反射以引導被引導的光。此外，被引導的光可以由導光體或在導光體內以非零值傳導角度被引導。在一些實施例中，被引導的光可以是準直的，也可以是準直的光束。具體來說，在一些實施例中，被引導的光可以根據準直因子σ以被準直，或者被引導的光可以具有準直因子σ。
根據包含導光體的各個實施例，顏色定制多光束元件210陣列中的顏色定制多光束元件210可以沿著導光體長度互相隔開，以及顏色定制多光束元件210被配置為從導光體散射出方向性光束的一部分以作為被引導的光。此外，方向性光束可以具有與多視像影像的視像方向相對應的主要角度方向。根據各個實施例，顏色定制多光束元件210可包含被配置為被引導的光的一部分散射出以作為方向性光束的複數個不同的結構中的任何一種。如上所述，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，顏色定制多光束元件210陣列中的顏色定制多光束元件210的尺寸在光閥220陣列中的光閥220的尺寸的四分之一到兩倍之間。
根據本文所述原理的一些實施例，本發明提供了一種多視像顯示器的操作方法。圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的方法300的流程圖。方法300包含使用包含複數個顏色區域的顏色定制多光束元件以發射複數條方向性光束的步驟310，複數個顏色區域中的每個顏色區域均發射具有與顏色區域的顏色相對應的顏色的光。在一些實施例中，顏色定制多光束元件可以基本上類似於上述多視像背光件100的顏色定制多光束元件110。例如，顏色定制多光束元件陣列中的顏色定制多光束元件可以包含三個顏色區域，例如，如圖3A和圖3B所示。在一些實施例中，顏色定制多光束元件陣列中的顏色區域可以在顏色定制多光束元件內互相相鄰地布置。
方法300進一步包含使用光學漫射器漫射複數條方向性光束以提供每個顏色區域的影像的步驟320，其範圍與顏色定制多光束元件的尺寸相當。在一些實施例中，光學漫射器可以基本上類似於上述關於多視像背光件100的光學漫射器120。因此，可以放置光學漫射器以偏轉由顏色定制多光束元件發出的方向性光束，並且可以進一步位於與多視像顯示器的多視像背光件的發射方向性光束的表面相鄰。
例如，顏色定制多光束元件可以具有尺寸∆，並包含三個顏色區域，每個顏色區域的尺寸都為∆/3。使用光學漫射器的漫射步驟320用於擴散由三個顏色區域中的每一個顏色區域發射的光並且多視像顯示器的光閥對於每一個顏色區域所提供的影像的範圍可以等效於顏色定制多光束元件的尺寸∆（亦即，物理尺寸）。在一些實施例中，提供給顏色區域的具有尺寸∆的影像可以與提供給顏色定制多光束元件的另一顏色區域的具有尺寸∆的影像重疊。
如圖8所示，方法300進一步包含使用光閥陣列調變複數條方向性光束以提供多視像影像的步驟330，光閥陣列中的光閥具有複數個彩色子像素，其顏色對應於複數個顏色區域的顏色區域的顏色。在一些實施例中，如上所述，光閥陣列的光閥可以基本上類似與多視像背光件100所採用的光閥130。在各個實施例中，光閥或等效的光閥陣列的彩色子像素在複數個顏色定制多光束元件的複數個顏色區域具有與不同的顏色區域相對應的顏色。亦即，光閥的每個彩色子像素對應於顏色定制多光束元件的不同的顏色區域。
在一些實施例中，在顏色定制多光束元件內的複數個顏色區域中的複數個顏色區域的空間布置對應於光閥陣列中的光閥的彩色子像素的空間布置。例如，光閥的複數個彩色子像素可以以紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素的重複圖案布置。複數個顏色區域中的不同的顏色區域的空間布置可以反映光閥的彩色子像素的空間布置。因此，在一些實施例中，複數個顏色區域中的不同的顏色區域可由與彩色子像素相同的方式布置，亦即，紅色區域後緊接綠色區域，綠色區域緊接藍色區域。此外，顏色定制多光束元件的尺寸可以與光閥的尺寸相當。
在一些實施例中（圖中未顯示），發射方向性光束的步驟310包含將導光體中的光引導為被引導的光。在一些實施例中，導光體可以基本上類似於多視像背光件100的導光體140，並且光可以以非零值傳導角度引導在導光體的相對的內表面之間。在這些實施例中，發射方向性光束的步驟310可以進一步包含使用顏色定制多光束元件散射出被引導的光的一部分，以提供方向性光束。在其他實施例中，例如，如上文關於多視像背光件100所述，顏色定制多光束元件可以包含主動光學發射器。
從而，本發明已經描述了多視像背光件和多視像顯示器的示例和實施例，其包含顏色定制多光束元件陣列以及被配置為擴散來自每個不同的顏色區域的方向性光束光學漫射器，以提供每個不同的顏色區域的影像，其範圍與顏色定制多光束元件的尺寸相當。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27日提交的第 PCT/US2019/048417號國際專利申請的優先權，其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 100:多視像背光件 100’:基板 102:方向性光束 103:傳導方向 104:被引導的光、被引導的光束 110:顏色定制多光束元件 115:顏色區域 115a:顏色區域 115b:顏色區域 115c:顏色區域 120:光學漫射器 125:影像 125a:影像 125b:影像 125c:影像 130:光閥 135:彩色子像素 135a:彩色子像素 135b:彩色子像素 135c:彩色子像素 140:導光體 150:光源 200:多視像顯示器 202:方向性光束 210:顏色定制多光束元件 220:光閥 230:光學漫射器 300:方法 310:步驟 320:步驟 330:步驟 B:藍色 G:綠色 O:原點 R:紅色 Δ:尺寸 θ:角度分量、仰角分量、仰角 σ:準直因子 ϕ:角度分量、方位角分量、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，顯示示例中的多視像背光件的剖面圖。 圖2B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的立體圖。 圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件的平面圖，其包含在顏色定制多光束元件內互相相鄰布置的複數個顏色區域。 圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件的側視圖，其包含在顏色定制多光束元件內互相相鄰布置的複數個顏色區域。 圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的顏色定制多光束元件的側視圖。 圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包含複數個彩色子像素的多視像背光件和光閥的一部分的剖面圖。 圖6係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的剖面圖。 圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的方塊圖。 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:多視像背光件
100’:基板
102:方向性光束
110:顏色定制多光束元件
120:光學漫射器
130:光閥

Claims (20)

  1. 一種多視像背光件，包括：一顏色定制多光束元件陣列，該等顏色定制多光束元件互相隔開並且遍及該多視像背光件，該顏色定制多光束元件陣列中的該顏色定制多光束元件包括複數個顏色區域，在該顏色定制多光束元件中互相相鄰地布置並且被配置以發射光作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有不同的顏色，對應該複數個顏色區域中的不同的顏色區域之顏色；以及一光學漫射器，被配置以擴散來自各該不同的顏色區域的該複數條方向性光束中的該等方向性光束，以提供各該不同的顏色區域之一影像，該影像之範圍介於該顏色定制多光束元件之尺寸的四分之一與兩倍之間。
  2. 如請求項1之多視像背光件，其中，該複數個顏色區域包括被配置以發射具有紅色的光的一第一顏色區域、被配置以發射具有綠色的光的一第二顏色區域、以及被配置以發射具有藍色的光的一第三顏色區域。
  3. 如請求項1之多視像背光件，其中，該光學漫射器係一一維漫射器，被配置以沿著對應該顏色定制多光束元件中的該等不同的顏色區域之相鄰布置的方向，擴散來自各該不同的顏色區域的該複數條方向性光束。
  4. 如請求項1之多視像背光件，進一步包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之長度引導光，該顏色定制多光束元件陣列中的該等顏色定制多光束元件沿著該導光體之長度互相隔開，其中，該顏色定制多光束元件被配置以從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為該複數條方向性光束。
  5. 如請求項4之多視像背光件，其中，該光學漫射器之漫射角等於：該導光體之折射係數與該顏色定制多光束元件之尺寸的乘積，除以該顏色定制多光束元件之該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之數量與該導光體之厚度的乘積。
  6. 如請求項4之多視像背光件，其中，該顏色定制多光束元件包括一繞射光柵、一微反射結構、以及一微折射結構其中之一以上，該繞射光柵 被配置以繞射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束、該微反射結構被配置以反射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束、以及該微折射結構被配置以折射地散射出該被引導的光之該部分作為該等方向性光束。
  7. 如請求項1之多視像背光件，其中，該顏色定制多光束元件包括複數個主動光學發射器，該複數個顏色區域中的各個不同的顏色區域皆包括該主動光學發射器，被配置以發射具有對應該不同的顏色區域之顏色的光。
  8. 一種多視像顯示器，包括請求項1之多視像背光件，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的該等方向性光束，該光閥陣列中的該光閥包括複數個彩色子像素，具有對應該顏色定制多光束元件之該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之該等不同的顏色的顏色，其中，該複數個顏色區域中的該等不同的顏色區域之空間布置對應該光閥之該等彩色子像素之空間布置，以及其中，該等方向性光束之主要角度方向對應該多視像顯示器之視像方向。
  9. 如請求項8之多視像顯示器，其中，該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥之尺寸之四分之一與該光閥之尺寸之兩倍之間。
  10. 如請求項8之多視像顯示器，其中，各該不同的顏色區域之尺寸介於該光閥陣列中的該光閥之一對應彩色子像素之尺寸的四分之一與兩倍之間。
  11. 一種多視像顯示器，包括：一顏色定制多光束元件陣列，被配置以發射光作為方向性光束，該顏色定制多光束元件陣列中的該顏色定制多光束元件包括複數個不同的顏色區域，被配置以發射對應的不同顏色的光；一光閥陣列，包括對應光之該等不同的顏色的彩色子像素，並且被配置以調變該等方向性光束以提供一多視像影像；以及 一光學漫射器，位於該光閥陣列與該顏色定制多光束元件陣列之間，並且被配置以在該光閥陣列處提供該複數個不同的顏色區域之各該顏色區域之一影像，該影像之範圍介於該顏色定制多光束元件之尺寸的四分之一與兩倍之間。
  12. 如請求項11之多視像顯示器，其中，該複數個不同的顏色區域中的一第一顏色區域被配置以發射具有紅色的光，該複數個不同的顏色區域中的一第二顏色區域被配置以發射具有綠色的光，以及該複數個不同的顏色區域中的一第三顏色區域被配置以發射具有藍色的光。
  13. 如請求項11之多視像顯示器，其中，該顏色定制多光束元件中的該複數個不同的顏色區域之該等顏色區域之布置對應具有對應顏色的該等彩色子像素之布置。
  14. 如請求項11之多視像顯示器，其中，該光學漫射器係一一維漫射器，被配置以在對應該複數個不同的顏色區域中的該等顏色區域之布置方向的方向上漫射光，以提供各該顏色區域之該影像。
  15. 如請求項11之多視像顯示器，其中，該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥陣列中的該光閥之尺寸之一半與兩倍之間，以及其中，該複數個不同的顏色區域中的該顏色區域之尺寸介於該彩色子像素之尺寸的四分之一與兩倍之間。
  16. 如請求項11之多視像顯示器，進一步包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之長度引導光，該顏色定制多光束元件陣列中的該等顏色定制多光束元件沿著該導光體之長度互相隔開，以及該等顏色定制多光束元件被配置以從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為該等方向性光束，其中，該顏色定制多光束元件陣列中的該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥陣列中的該光閥之尺寸之四分之一與兩倍之間，以及其中，該等方向性光束之主要角度方向對應該多視像影像之視像方向。
  17. 如請求項16之多視像顯示器，其中，該光學漫射器之漫射角等於：該導光體之折射係數與該顏色定制多光束元件之尺寸的乘積，除以該顏 色定制多光束元件中的該複數個不同的顏色區域中的該等顏色區域之數量與該導光體之厚度的乘積。
  18. 一種多視像顯示器的操作方法，包括：使用包括複數個顏色區域的一顏色定制多光束元件發射複數條方向性光束，該複數個顏色區域中的各該顏色區域皆發射具有對應該顏色區域之顏色的顏色的光；使用一光學漫射器漫射該複數條方向性光束，以提供各該顏色區域之一影像，該影像之範圍介於該顏色定制多光束元件之尺寸的四分之一與兩倍之間；以及使用一光閥陣列調變該複數條方向性光束以提供一多視像影像，該光閥陣列中的該光閥具有複數個彩色子像素，具有對應該複數個顏色區域中的該等顏色區域之顏色的顏色。
  19. 如請求項18之多視像顯示器的操作方法，其中，該顏色定制多光束元件中的該複數個顏色區域中的該等顏色區域之空間布置對應該光閥陣列中的該光閥之該等彩色子像素之空間布置，以及其中，該顏色定制多光束元件之尺寸介於該光閥之尺寸的四分之一與兩倍之間。
  20. 如請求項18之多視像顯示器的操作方法，其中，所述發射方向性光束包括：在一導光體中引導光作為被引導的光；以及使用該顏色定制多光束元件散射出該被引導的光之一部分以提供該等方向性光束。
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