TWI813681B - 顯示三維內容的裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種裝置的一些實施例可以包括：多個光源，其中該多個光源中的每一個光源被配置為發出各自的光束；一個或多個繞射層；以及被配置為與各自的光束的光照同步的光學遮罩。一種方法的一些實施例可以包括：從多個發光源中的每一個發光源發射光束，以產生多個光束；繞射多個光束中的每一個光束，以產生多個繞射光束；以及將光學遮罩同步於該多個繞射光束。

Description

顯示三維內容的裝置及方法

相關申請案的交叉引用

本申請案是2018年5月17日申請的名稱為“基於繞射元件之3D顯示定向背光”的美國臨時專利申請案序號62/673,025的非臨時申請案、並且依據35 U.S.C.§119(e)享有其權益，所述申請案的內容因此在這裡被全部引入以作為參考。

眾多用於呈現三維(3D)圖像的裝置可以基於硬體分成兩組。在使用眼鏡或護目鏡的裝置與不使用眼鏡或護目鏡的裝置之間可以進行基於硬體的第一種技術劃分。在所有這兩種裝置類型中都使用了允許多個使用者的技術以及僅僅為單一使用者操作的技術。就頭戴式顯示器(HMD)而言，隔離等級範圍是從完全阻擋自然視野(很多虛擬實境(VR)系統都具有該屬性)到放置於眼前且具有輕微阻礙作用的面罩(visor)或光導(這樣能夠實現增強現實(AR)以及混合現實(MR)的使用者體驗)。很多開發MR系統的公司都致力於提供具有近乎無法在視覺上與真實物件區分的虛擬物件的使用者體驗。頭戴式裝置會將觀看者置於“觀測鏡”或“視窗”後方，而這會使該體驗感覺像是假的(artificial)。

根據一些實施例的範例性裝置可以包括：可定址發光元件陣列；準直光學元件陣列；一個或多個繞射光柵層；以及基於所顯示的內容而與可定址發光元件陣列的照明同步的光學遮罩元件陣列。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該可定址發光元件陣列可以包括多組發光元件，並且該準直光學元件陣列的每一個準直光學元件都可以與該多組發光元件中的特定發光元件組相關聯。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該可定址發光元件陣列的一個或多個發光元件可以是從由μLED以及OLED組成的群組中選擇的。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該光學遮罩元件陣列可以是空間光調變器(SLM)。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該光學遮罩元件陣列可以是液晶顯示器(LCD)。

關於範例性裝置的一些實施例可以進一步包括濾色器。

關於範例性裝置的一些實施例可以進一步包括光學元件，其中該光學元件可以被配置為調整一個或多個光學遮罩元件的發射方向角。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該光學元件可以被配置為調整一個或多個光學遮罩元件的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該可定址發光元件陣列可以包括第一多組發光元件以及第二多組發光元件，該第一多組發光元件可以位於距離顯示器中心小於臨界值距離、並且可以被佈置為在第一多組發光元件中的每一組之間都具有相等間隔，以及該第二多組發光元件可以位於距離顯示器中心大於臨界值距離、並且可以基於該第二多組發光元件中的 每一個發光元件與顯示器中心的距離而被佈置為在該第二多組發光元件中的每一組之間具有不等間隔。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該一個或多個繞射光柵層可以是無源的連續繞射結構。

根據一些實施例的範例性方法可以包括：從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射光束，以產生多個光束；準直該多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射該多個準直光束中的每一個準直光束，以產生多個繞射光束；以及基於該多個繞射光束中包含的內容，將光學遮罩同步於該可定址發光元件陣列。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於該內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於範例性方法的一些實施例來說，基於內容以選擇地傳遞以及阻擋繞射光束可以包括；基於該內容來對光學遮罩的控制進行空間多工，以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束；以及基於該內容以對光學遮罩的控制進行時間多工，以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：渲染三維(3D)圖像。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩可使光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一範例性裝置可以包括：背光(backlight)，該背光可以包括：光源層、在光源層上方的準直透鏡層、以及在準直透鏡層上方的一個或多個繞射光柵層；以及空間光調變器(SLM)面板，其被配置為對背光發出的光進行處理。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光源層可包括一個或多個μLED。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光源層可包括一個或多個OLED。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，SLM面板可以是LCD面板。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該SLM面板以及光源層可以被配置為同步操作。

另一個範例性裝置的一些實施例可以進一步可包括濾色器。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該濾色器可包括量子點材料。

關於另一個範例性裝置的一些實施例可以進一步包括：相機，其被配置為追蹤觀看者的眼部位置；以及能夠照明觀看者的面部區域的一個或多個紅外(IR)發光二極體(LED)。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該相機可以是立體相機對。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射光束，以產生多個光束；準直多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射多個準直光束中的每一個準直光 束，以產生多個繞射光束；以及基於多個繞射光束中包含的內容，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，從每一個發光元件發射光束可以包括：依序照射一系列的三維(3D)場景角投影圖像。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：繞射多個繞射光束中的每一個繞射光束，以產生第二多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來準直光束說，繞射多個準直光束中的每一個準直光束，可以產生具有離軸角分佈的多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於該內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：渲染三維(3D)圖像。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列能夠使多個繞射光束中的一個以上的繞射光束依照光學遮罩的像素穿過該光學遮罩。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：使用一個或多個濾色器來過濾該多個繞射光束。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：調整光學遮罩的發射方向角。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，調整光學遮罩的發射方向角可以調整光學遮罩的發射方向角以對準觀看者的觀看視窗。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：追蹤觀看者的眼部位置，其中將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於觀 看者的眼部位置來選擇可定址發光元件陣列的一部分；以及將光學遮罩同步於所選擇的可定址發光元件陣列的部分。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：照明觀看者的面部區域。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：對從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射的光束執行脈衝寬度調變，以調整該多個光束的亮度。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩將光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括：多個光源，其中該多個光源中的每一個光源被配置為發出各自的光束；一個或多個繞射層；以及光學遮罩，其被配置為同步於該各自的光束的照明。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光學遮罩可以是空間光調變器(SLM)。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：從多個發光源中的每一個光源發射光束，以產生多個光束；繞射該多個光束中的每一個光束，以產生多個繞射光束；以及將光學遮罩同步於多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個光束可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及 渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩將光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括產生多視圖顯示，這包括使用繞射光柵來產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括使用多個繞射光柵的多視圖顯示器，該多個繞射光柵被配置為產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：使用稀疏發光元件陣列來產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括定向背光，該定向背光包括稀疏發光元件陣列。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：藉由使用炫耀繞射光柵產生定向背光，以產生光的非對稱角度分佈。

根據一些實施例的另一個附加範例性裝置可以包括：定向背光光源；以及炫耀繞射光柵，其被配置為產生光的非對稱角度分佈。

100:通信系統

102、102a、102b、102c、102d:無線傳輸/接收單元(WTRU)

104/113:無線電存取網路(RAN)

106/115:核心網路(CN)

108:公共交換電話網路(PSTN)

110:網際網路

112:其他網路

114a、114b:基地台

116:空中介面

118:處理器

120:收發器

122:傳輸/接收元件

124:揚聲器/麥克風

126:小鍵盤

128:顯示器/觸控板

130:非可移記憶體

132:可移記憶體

134:電源

136:全球定位系統(GPS)晶片組

138:週邊設備

200、230、260:場景

202、232、262:部分

204、234、264:視圖

206、236、266:裝置

208、238、268:人

300:範例性背光以及SLM結構

302:可定址發光元件陣列

304:準直光學元件陣列

306、308:繞射光柵板

310:光學遮罩元件陣列

312、314:第一代子光束

316:第二代子光束

318:第一光柵階數-1以及第二光柵階數-1

320:第一光柵階數-1以及第二光柵階數0

322:第一光柵階數-1以及第二光柵階數+1

324:第一光柵階數0以及第二光柵階數-1

326:第一光柵階數0以及第二光柵階數0

328:第一光柵階數0以及第二光柵階數+1

330:第一光柵階數+1以及第二光柵階數-1

332:第一光柵階數+1以及第二光柵階數0

334:第一光柵階數+1以及第二光柵階數+1

336、338、340、342、344、346、348、350、352、354、356:光發射裝置

400、500、600:背光及光學遮罩結構

402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422:發光元件

424、426、428、430、432、434、436、1252、1256:光束

438、540、646、648:第一代繞射光束

440、542、650:第二代繞射光束

444、530、636:光源

446、806:準直器光學器件層

448、450、534、536、640、642、808、810:繞射光柵層

452、538、644、812:光學遮罩元件陣列

508、510、512:波束方向

514、516、518、520、502、504、506、522、524、526、528、614、616、618、620、622、624、626、628、630、632、634:發光層

532、638:準直器光學層

640:第一繞射光柵層

642:第二繞射光柵層

700:觀看幾何結構

702、752、1208、1260:顯示器

704、754:總發散角(TDA)

706、756:發射方向角(EDA)

708、758、814、1210:觀看者

710、760:觀看視窗

712、714、716、762、764、766:多向顯示像素(MDP)

750、1200、1250:觀看幾何形狀

800、820、840、860:範例性視覺化呈現

802、822、842、862、864:SLM像素

804:發光層光源

900:環境

902:使用者

904:範例性50°曲面3D多視圖顯示器

906、1016、1020:距離

908:範例性繞射角度

910:桌子

1000:多向顯示結構

1002:背板

1004:微透鏡板

1006、1008:繞射光柵箔

1010:聚碳酸酯漫射板

1012:LCD面板

1014:位置

1018:透鏡板前方4.3毫米

1100:佈置

1102:微透鏡孔徑直徑

1104:GBR像素

1106:BRG像素

1108:RGB像素

1110:藍色的μLED晶片

1112:綠色的μLED晶片

1114:紅色的μLED晶片

1116:水平距離

1118:垂直距離

1120:水平高度

1122:間隙

1124:11微米×7微米

1126:9微米×7微米

1128:7微米×7微米

1202:藍色束

1204:綠色束

1206:紅色束

1254:觀看距離

1258:觀看視窗

1262:下邊緣

1264:中心點

1266:上邊緣

1300、1308、1316、1324、1330、1336、1342、1350、1358、1366、1372、1378、1400、1410、1420、1430、1440、1450、1460、1470、1500、1510、1520、1530、1540、1550、1560、1570、1600、1630、1660、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000:圖形

1302、1310、1318、1326、1332、1338、1344、1352、1360、1368、1374、1380、1402、1412、1422、1432、1442、1452、1462、1472、1502、1512、1522、1532、1542、1552、1562、1572、1602、1632、 1662、1902、2002、2102、2202、2302、2402、2502、2602、2702、2802、2902、3002:x座標值

1304、1312、1320、1346、1354、1362、1404、1414、1504、1514、1604、1634、1664、1904、2004、2104、2204、2304、2404、2504、2604、2704、2804、2904、3004:y座標值

1306、1314、1322、1328、1334、1340、1348、1356、1364、1370、1376、1378、1424、1434、1444、1454、1464、1474、1524、1534、1544、1554、1564、1574、1906、2006、2106、2206、2306、2406:非相干輻照度

1636、1638、1640、1642、3006、3008、3010、3012:全色光斑

1700:方法

1702、1704、1706、1708:過程

1800:範例性過程

第1A圖是示出了根據一些實施例的範例性通信系統的範例性系統的系統圖。

第1B圖是示出了根據一些實施例的可以在第1A圖所示的通信系統內使用的範例性無線傳輸/接收單元(WTRU)的範例性系統的系統圖。

第2A圖至第2C圖是示出了根據一些實施例的從三個視圖中觀看的範例性場景的示意性側視圖。

第3圖是示出了根據一些實施例的經由準直器、兩個繞射器以及空間光調變器(SLM)傳播的範例性光束的示意性平面圖。

第4圖是示出了根據一些實施例的一組範例性光束的示意性平面圖，該光束的一部分經由SLM傳播。

第5圖是示出了根據一些實施例的，從不同光發射器位置產生並經由準直器、兩個繞射器以及SLM傳播的一組範例性綠色、藍色以及紅色光束的示意性平面圖。

第6圖是示出根據一些實施例的具有繞射光束的離軸角度分佈的範例性光束的示意性平面圖。

第7A圖以及第7B圖是示出了根據一些實施例的調整發射方向角(EDA)以匹配觀看視窗的範例性光束組的示意性平面圖。

第8A圖至第8D圖是示出了根據一些實施例的光源與SLM的多向顯示像素(MDP)的範例性同步的示意性平面圖。

第9圖是示出了根據一些實施例的範例性曲面多視圖顯示器的示意性透視圖。

第10圖是示出了根據一些實施例的系統元件的範例性測量集合的示意性平面圖。

第11圖是示出了根據一些實施例的μLED光源群集的範例性佈置的示意性前視圖。

第12A圖以及第12B圖是示出了根據一些實施例的用於曲面顯示器的範例性觀看幾何形狀的示意性平面圖。

第13A圖至第13C圖是根據一些實施例的在沒有散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第13D圖至第13F圖是根據一些實施例的在沒有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第13G圖至第13I圖是根據一些實施例的在具有散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第13J圖至第13L圖是根據一些實施例的在具有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第14A圖是根據一些實施例的在無散光器下的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第14B圖是根據一些實施例的在具有散光器下的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第14C圖至第14E圖是根據一些實施例的在沒有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第14F圖至第14H圖是根據一些實施例的在具有用於水平橫截面的散光器下非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。

第15A圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色μLED光源對)的圖形。

第15B圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色單μLED光源)的圖形。

第15C圖至第15E圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如分別針對用於水平橫截面的紅色、綠色以及藍色μLED光源對)的圖形。

第15F圖至第15H圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色單μLED光源)的圖形。

第16A圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對在垂直方向上分離的紅色、綠色以及藍色光源群集)的圖形。

第16B圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對組合的軸上全色光源)的圖形。

第16C圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對用於水平橫截面的組合軸上全色光源)的圖形。

第17圖是根據一些實施例的基於所顯示的內容以將空間光調變器(SLM)同步於光源照明的範例性過程的流程圖。

第18圖是示出了根據一些實施例的用於使光學遮罩同步於多個繞射光束的範例性過程的流程圖。

第19圖至第30圖是分別與第13A圖、第13B圖、第13C圖、第13G圖、第13H圖、第13I圖、第14A圖、第14B圖、第15A圖、第15B圖、第16A圖以及第16B圖對應的原生圖像的灰階版本。

在不同附圖中描繪以及結合不同附圖描述的實體、連接以及佈置等等是作為範例而不是限制給出的。如此一來，與特定附圖“描述了”……、特定附圖中的特定元素或實體“是”或“具有”……相關的任何以及所有陳述或其他指示以及任何以及所有相似陳述(在與上下文隔離或脫離的情況下，其可被解讀為是絕對的，並且因此具有限制意義)都只被恰當地解讀為在其前建設性地加上了一個子句(例如“在至少一個實施例中……”)。為了簡要清楚地進行介紹，在詳細描述中不會令人厭煩地重複該隱性引導子句。

用於實施這些實施例的範例性網路

在這裡描述的一些實施例中，所使用的可以是無線傳輸/接收單元(WTRU)，例如將其充當多視圖顯示器。

第1A圖是示出了可以實施所揭露的一個或多個實施例的範例性通信系統100的圖式。該通信系統100可以是為多個無線使用者提供語音、資料、視訊、訊息傳遞、廣播等內容的多重存取系統。該通信系統100可以經由共用包括無線頻寬的系統資源而使多個無線使用者能夠存取此類內容。舉例來說，通信系統100可以使用一種或多種通道存取方法，例如分碼多重存取(CDMA)、分時多重存取(TDMA)、分頻多重存取(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、單載波FDMA(SC-FDMA)、零尾唯一字DFT擴展OFDM(ZT UW DTS-s OFDM)、唯一字OFDM(UW-OFDM)、資源塊過濾OFDM以及濾波器組多載波(FBMC)等等。

如第1A圖所示，通信系統100可以包括無線傳輸/接收單元(WTRU)102a、102b、102c、102d、RAN 104/113、CN 106/115、公共交換電話網路(PSTN)108、網際網路110以及其他網路112，然而應該瞭解，所揭露的實施例設想了任何數量的WTRU、基地台、網路及/或網路元件。WTRU 102a、102b、102c、102d每一者可以是被配置為在無線環境中操作及/或通信的任何類型的裝置。舉例來說，WTRU 102a、102b、102c、102d(其任一者都可被稱為“站”及/或“STA”)可以被配置為傳輸及/或接收無線信號、並且可以包括使用者設備(UE)、行動站、固定或行動用戶單元、基於訂用的單元、呼叫器、行動電話、個人數位助理(PDA)、智慧型電話、膝上型電腦、小筆電、個人電腦、無線感測器、熱點或Mi-Fi裝置、物聯網(IoT)裝置、手錶或其他可穿戴裝置、頭戴顯示器(HMD)、車輛、無人機、醫療設備以及應用(例如遠端手術)、工業設備以及應用(例如機器人及/或在工業及/或自動處理鏈環境中操作的其他無線裝置)、消費類電子裝置、以及在商業及/或工業無線網路上操作的裝置等等。WTRU 102a、102b、102c、102d中的任一者可被可交換地稱為UE。

通信系統100還可以包括基地台114a及/或基地台114b。基地台114a、114b中的每一者可以是被配置為與WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者無線地介接以促進其存取一個或多個通信網路(例如CN 106/115、網際網路110、及/或其他網路112)的任何類型的裝置。例如，基地台114a、114b可以是基地收發站(BTS)、節點B、e節點B、本地節點B、本地e節點B、gNB、NR節點B、站點控制器、存取點(AP)、以及無線路由器等等。雖然每一個基地台114a、114b都被描述為單一元件，然而應該瞭解，基地台114a、114b可以包括任何數量的互連基地台及/或網路元件。

基地台114a可以是RAN 104/113的一部分，並且該RAN 104/113還可以包括其他基地台及/或網路元件(未顯示)，例如基地台控制器(BSC)、無線電網路控制器(RNC)、中繼節點等等。基地台114a及/或基地台114b可被配置為在稱為胞元(未顯示)的一個或多個載波頻率上傳輸及/或接收無線信號。這些頻率可以處於授權頻譜、無授權頻譜或是授權與無授權頻譜的組合中。胞元可以為相對固定或者有可能隨時間變化的特定地理區域提供無線服務覆蓋。胞元可被進一步分成胞元扇區。例如，與基地台114a相關聯的胞元可被分為三個扇區。因此，在一個實施例中，基地台114a可以包括三個收發器，也就是說，一個收發器用於胞元的每一個扇區。在一個實施例中，基地台114a可以使用多輸入多輸出(MIMO)技術、並且可以為胞元的每一個扇區使用多個收發器。例如，波束成形可以用於在期望的空間方向上傳輸及/或接收信號。

基地台114a、114b可以經由空中介面116以與WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者進行通信，其中該空中介面可以是任何適當的無線通訊鏈路(例如射頻(RF)、微波、釐米波、毫米波、紅外線(IR)、 紫外線(UV)、可見光等等)。空中介面116可以使用任何適當的無線電存取技術(RAT)來建立。

更具體地說，如上所述，通信系統100可以是多重存取系統、並且可以使用一種或多種通道存取方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA以及SC-FDMA等等。例如，RAN 104/113中的基地台114a與WTRU 102a、102b、102c可以實施例如通用行動電信系統(UMTS)地面無線電存取(UTRA)之類的無線電技術，其中該技術可以使用寬頻CDMA(WCDMA)來建立空中介面115/116/117。WCDMA可以包括如高速封包存取(HSPA)及/或演進型HSPA(HSPA+)之類的通信協定。HSPA可以包括高速下鏈(DL)封包存取(HSDPA)及/或高速UL封包存取(HSUPA)。

在實施例中，基地台114a以及WTRU 102a、102b、102c可以實施例如演進型UMTS陸地無線電存取(E-UTRA)之類的無線電技術，其中該技術可以使用長期演進(LTE)及/或先進LTE(LTE-A)及/或先進LTE Pro(LTE-A Pro)來建立空中介面116。

在實施例中，基地台114a以及WTRU 102a、102b、102c可以實施例如NR無線電存取之類的無線電技術，其中該無線電技術可以使用新型無線電(NR)建立空中介面116。

在實施例中，基地台114a以及WTRU 102a、102b、102c可以實施多種無線電存取技術。例如，基地台114a以及WTRU 102a、102b、102c可以一起實施LTE無線電存取以及NR無線電存取(例如使用雙連接(DC)原理)。因此，WTRU 102a、102b、102c使用的空中介面可以經由多種類型的無線電存取技術、及/或向/從多種類型的基地台(例如eNB以及gNB)發送的傳輸來表徵。

在其他實施例中，基地台114a以及WTRU 102a、102b、102c可以實施以下的無線電技術，例如IEEE 802.11(即無線高保真(WiFi))、IEEE 802.16(全球互通微波存取(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、暫時標準2000(IS-2000)、暫時標準95(IS-95)、暫時標準856(IS-856)、全球行動通信系統(GSM)、用於GSM演進的增強資料速率(EDGE)以及GSM EDGE(GERAN)等等。

第1A圖中的基地台114b可以是無線路由器、本地節點B、本地e節點B或存取點、並且可以使用任何適當的RAT來促進例如營業場所、住宅、車輛、校園、工業設施、空中走廊(例如供無人機使用)以及道路等等的局部區域中的無線連接。在一個實施例中，基地台114b與WTRU 102c、102d可以實施IEEE 802.11之類的無線電技術來建立無線區域網路(WLAN)。在實施例中，基地台114b與WTRU 102c、102d可以實施IEEE 802.15之類的無線電技術來建立無線個人區域網路(WPAN)。在再一個實施例中，基地台114b以及WTRU 102c、102d可使用基於蜂巢的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A、LTE-A Pro、NR等等)來建立微微胞元或毫微微胞元。如第1A圖所示，基地台114b可以具有與網際網路110的直接連接。因此，基地台114b不需要經由CN 106/115來存取網際網路110。

RAN 104/113可以與CN 106/115進行通信，該CN可以是被配置為向WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者提供語音、資料、應用及/或網際網路協定語音(VoIP)服務的任何類型的網路。該資料可以具有不同的服務品質(QoS)需求，例如不同的流通量需求、潛時需求、容錯需求、可靠性需求、資料流通量需求、以及移動性需求等等。CN 106/115可以提供呼叫控制、記帳服務、基於移動位置的服務、預付費呼叫、網際網路連接、視訊分發等等、及/或可以執行使用者驗證之類的高階安全功能。雖 然在第1A圖中沒有顯示，然而應該瞭解，RAN 104/113及/或CN 106/115可以直接或間接地與其他RAN進行通信，該其他RAN使用了與RAN 104/113相同的RAT、或使用不同RAT。例如，除了與使用NR無線電技術的RAN 104/113連接之外，CN 106/115還可以與使用GSM、UMTS、CDMA 2000、WiMAX、E-UTRA或WiFi無線電技術的另一RAN(未顯示)通信。

CN 106/115還可以充當供WTRU 102a、102b、102c、102d存取PSTN 108、網際網路110及/或其他網路112的閘道。PSTN 108可以包括提供簡易老式電話服務(POTS)的電路交換電話網路。網際網路110可以包括使用了公共通信協定(例如傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)網際網路協定族中的TCP、使用者資料報協定(UDP)及/或IP)的全球性互聯電腦網路裝置系統。網路112可以包括由其他服務提供者擁有及/或操作的有線或無線通訊網路。例如，網路112可以包括與一個或多個RAN連接的另一個CN，其中該一個或多個RAN可以與RAN 104/113使用相同RAT或不同RAT。

通信系統100中一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模能力(例如，WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括在不同無線鏈路上與不同無線網路通信的多個收發器)。例如，第1A圖所示的WTRU 102c可被配置為與使用基於蜂巢的無線電技術的基地台114a通信、以及與可以使用IEEE 802無線電技術的基地台114b通信。

第1B圖是示出了範例性WTRU 102的系統圖。如第1B圖所示，WTRU 102可以包括處理器118、收發器120、傳輸/接收元件122、揚聲器/麥克風124、小鍵盤126、顯示器/觸控板128、非可移記憶體130、可移記憶體132、電源134、全球定位系統(GPS)晶片組136以及其他週邊設備138。應該瞭解的是，在保持符合實施例的同時，WTRU 102還可以包括前述元件的任何子組合。

處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規處理器、數位訊號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可程式閘陣列(FPGA)電路、其他任何類型的積體電路(IC)以及狀態機等等。處理器118可以執行信號編碼、資料處理、功率控制、輸入/輸出處理、及/或能使WTRU 102在無線環境中操作的任何其他功能。處理器118可以耦合至收發器120，收發器120可以耦合至傳輸/接收元件122。雖然第1B圖將處理器118以及收發器120描述為單獨元件，然而應該瞭解，處理器118以及收發器120也可以一起集成在一個電子元件或晶片中。

傳輸/接收元件122可被配置為經由空中介面116來傳輸信號至基地台(例如基地台114a)或從基地台(例如基地台114a)接收信號。舉個例子，在一個實施例中，傳輸/接收元件122可以是被配置為傳輸及/或接收RF信號的天線。在實施例中，例如，傳輸/接收元件122可以是被配置為傳輸及/或接收IR、UV或可見光信號的放射器/偵測器。在再一個實施例中，傳輸/接收元件122可被配置為傳輸以及接收RF以及光信號。應該瞭解的是，傳輸/接收元件122可以被配置為傳輸及/或接收無線信號的任何組合。

雖然在第1B圖中將傳輸/接收元件122描述為是單一元件，但是WTRU 102可以包括任何數量的傳輸/接收元件122。更具體地說，WTRU 102可以使用MIMO技術。因此，在一個實施例中，WTRU 102可以包括經由空中介面116來傳輸以及接收無線信號的兩個或多個傳輸/接收元件122(例如多個天線)。

收發器120可被配置為對傳輸/接收元件122所要傳送的信號進行調變、以及對傳輸/接收元件122接收的信號進行解調。如上所述，WTRU 102 可以具有多模能力。因此，收發器120可以包括使WTRU 102能經由多種R-AT(例如NR以及IEEE 802.11)來進行通信的多個收發器。

WTRU 102的處理器118可以耦合到揚聲器/麥克風124、小鍵盤126及/或顯示器/觸控板128(例如液晶顯示器(LCD)顯示單元或有機發光二極體(OLED)顯示單元)、並且可以接收來自這些元件的使用者輸入資料。處理器118還可以向揚聲器/麥克風124、小鍵盤126及/或顯示器/觸控板128輸出使用者資料。此外，處理器118可以從例如非可移記憶體130及/或可移記憶體132之類的任何適當的記憶體中存取資訊、以及將資料儲存至這些記憶體。非可移記憶體130可以包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬碟或是其他任何類型的記憶體儲存裝置。可移記憶體132可以包括用戶身份模組(SIM)卡、記憶條、安全數位(SD)記憶卡等等。在其他實施例中，處理器118可以從那些並非實際位於WTRU 102的記憶體存取訊號、以及將資料儲存至這些記憶體，例如，此類記憶體可以位於伺服器或家用電腦(未顯示)。

處理器118可以接收來自電源134的電力、並且可被配置分發及/或控制用於WTRU 102中的其他元件的電力。電源134可以是為WTRU 102供電的任何適當裝置。例如，電源134可以包括一個或多個乾電池組(如鎳鎘(Ni-Cd)、鎳鋅(Ni-Zn)、鎳氫(NiMH)、鋰離子(Li-ion)等等)、太陽能電池以及燃料電池等等。

處理器118還可以耦合到GPS晶片組136，該晶片組可被配置為提供與WTRU 102的目前位置相關的位置資訊(例如經度以及緯度)。作為來自GPS晶片組136的資訊的補充或替代，WTRU 102可以經由空中介面116接收來自基地台(例如基地台114a、114b)的位置資訊、及/或根據從兩個或多 個附近基地台接收的信號時序來確定其位置。應該瞭解的是，在保持符合實施例的同時，WTRU 102可以用任何適當的定位方法來獲取位置資訊。

處理器118還可以耦合到其他週邊設備138，其中該週邊設備可以包括提供附加特徵、功能及/或有線或無線連接的一個或多個軟體及/或硬體模組。例如，週邊設備138可以包括加速度計、電子指南針、衛星收發器、數位相機(用於照片以及視訊)、通用序列匯流排(USB)埠、振動裝置、電視收發器、免持耳機、藍牙®模組、調頻(FM)無線電單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器、虛擬實境及/或增強現實(VR/AR)裝置、以及活動追蹤器等等。週邊設備138可以包括一個或多個感測器，該感測器可以是以下的一者或多者：陀螺儀、加速度計、霍爾效應感測器、磁強計、方位感測器、鄰近感測器、溫度感測器、時間感測器、地理位置感測器、高度計、光感測器、觸摸感測器、磁力計、氣壓計、手勢感測器、生物測定感測器及/或濕度感測器。

WTRU 102可以包括全雙工無線電裝置，其中對於該無線電裝置，一些或所有信號(例如與用於UL(例如對傳輸而言)以及下鏈(例如對接收而言)的特定子訊框相關聯)的接收或傳輸可以是並行及/或同時的。全雙工無線電裝置可以包括經由硬體(例如扼流圈)或是經由處理器(例如單獨的處理器或是經由處理器118)的信號處理來減小及/或基本消除自干擾的干擾管理單元(未顯示)。在實施例中，WTRU 102可以包括傳送或接收一些或所有信號(例如與用於UL(例如對傳輸而言)或下鏈(例如對接收而言)的特定子訊框相關聯)的半雙工無線電裝置。

鑒於第1A圖至第1B圖以及第1A圖至第1B圖的對應描述，在這裡對照以下的一項或多項描述的一個或多個或所有功能可以由一個或多個仿真裝置(未顯示)來執行：WTRU 102a-d、基地台114a-b及/或這裡描述的其 他任何裝置(一個或多個)。這些仿真裝置可以是被配置為模擬這裡一個或多個或所有功能的一個或多個裝置。例如，這些仿真裝置可用於測試其他裝置及/或模擬網路及/或WTRU功能。

仿真裝置可被設計為在實驗室環境及/或操作者網路環境中實施其他裝置的一項或多項測試。例如，該一個或多個仿真裝置可以在被完全或部分作為有線及/或無線通訊網路一部分實施及/或部署的同時執行一個或多個或所有功能，以測試通信網路內的其他裝置。該一個或多個仿真裝置可以在被暫時作為有線及/或無線通訊網路的一部分實施/部署的同時執行一個或多個或所有功能。該仿真裝置可以直接耦合到另一裝置以執行測試、及/或可以使用空中無線通訊來執行測試。

一個或多個仿真裝置可以在未被作為有線及/或無線通訊網路一部分實施/部署的同時執行包括所有功能的一個或多個功能。例如，該仿真裝置可以在測試實驗室及/或未被部署(例如測試)的有線及/或無線通訊網路的測試場景中使用，以實施一個或多個元件的測試。該一個或多個仿真裝置可以是測試裝置。該仿真裝置可以使用直接的RF耦合及/或經由RF電路(例如，該電路可以包括一個或多個天線)的無線通訊來傳輸及/或接收資 料。

實施方式

只有無護目鏡顯示器會在沒有阻礙結構(該結構至少在某種程度上會將觀看者與周圍的現實世界隔離)下提供真正共用的使用者體驗。對於無護目鏡3D顯示裝置來說，人可以使用的所有視覺資訊都會經由眼部瞳孔進入人類視覺感知系統。HDM可以藉由非常靠近眼部以用緊湊的光學結構覆蓋很大的視場(FOV)。由於“觀看視窗”在相對固定的位置很小，因此HMD在產生光量方面會更有效。無護目鏡顯示器有可能實際很大以覆蓋了 觀看者的FOV的很大一部分。此外，由於使用者位置通常不會相對於顯示裝置固定，因此，投影圖像會遍佈於很大的角度範圍，以能夠從多個位置看到畫面，而這可能會導致浪費大部分的發射光。對於電池壽命有限且會在周圍光照水準高的情況下以高顯示亮度增強顯示圖像對比度的環境中使用的行動裝置而言，這種狀況是具有挑戰性的。

與無護目鏡裝置相比，HMD可以使用較少的3D圖像資料。單一使用者可以用附著於頭部的顯示系統(該系統與眼部一起移動)來使用指向3D場景的一個立體視點。相較之下，沒有護目鏡的使用者可以在3D顯示器周圍隨意改變位置，並且系統可以提供相同3D場景的若干個不同“視圖”。此方面會倍增被處理的3D圖像資訊量。為了減少使用無護目鏡顯示器的資料處理，可以使用眼部追蹤系統來確定一個或多個使用者的位置以及視線。對於一些實施例來說，3D子圖像可以直接指向瞳孔、並且不被展開到整個周圍空間。藉由確定眼部的確切位置，可以減小“觀看視窗”的尺寸。除了減少資料量之外，由於僅僅會朝著眼部發射光線，因此，眼部追蹤還可以用於降低功率消耗。由於子系統的有限性能，此技術有可能會限制觀看者的數量。

一種用於呈現三維(3D)圖像的技術是立體觀看。在此方法中，兩個二維(2D)圖像會被分別顯示給左眼以及右眼。在美國專利申請案2016/0116752中描述了一種用於為無護目鏡顯示器產生兩個視圖的視差屏障方法。美國專利6,064,424以及6,118,584描述了使用透鏡板來為無護目鏡顯示器產生兩個視圖。這些系統中的每一個系統都會限制發光像素對的可見度，使得只有指定的眼睛會看到像素。當使用這些像素對的矩陣來創建從略微不同的視角取得的圖像以及在大腦中組合3D圖像時，這時將會創建深度知覺。然而，兩個2D圖像的呈現在感知方面有可能與全3D顯示圖像存 在差異。最大的差異有可能是頭部以及眼部運動不會提供關於所顯示物體的更多資訊──2D圖像只能呈現相同的兩個略微不同的視點。這類系統通常被稱為3D顯示器，儘管立體顯示器有可能是更準確的術語。很多立體顯示器不是全3D顯示器，但是所有全3D顯示器都是立體的，因為全3D顯示器能將圖像對呈現給觀看者的兩隻眼睛。如果觀看者移動到顯示器前方的錯誤位置，那麼只使用兩個視圖會導致3D圖像“翻轉”，或者如果正確的眼部不能恰當地看到圖像，並且大腦無法處理該資訊，那麼根本不會出現3D錯覺。在最壞的情況下，觀看者甚至會感到噁心，並且長時間使用低品質顯示器會導致頭痛以及頭暈。

多視圖系統是從普通立體顯示器向前邁出了一步的顯示器。在這些裝置中，光是從像素化層發射的，並且微透鏡或透鏡板會將發射光準直為在不同傳播方向上離開透鏡孔徑的一組光束。在藉由根據圖像內容調變像素來將相同3D圖像的若干個獨特視圖投影到不同方向時，這些光束方向會產生立體3D效果。如果為一個3D場景僅僅使用兩個像素，那麼結果是針對站在FOV中間的單一使用者的立體圖像。如果在定義了多視圖顯示單元邊界的一個微透鏡下方使用兩個以上的像素，那麼結果是遍佈FOV的一組獨特視圖，並且多個使用者可以在預先定義的觀看區內的不同位置看到立體圖像。每一個觀看者都可以具有針對相同3D內容的其自己的立體視點，並且三維圖像的感知可以被產生，以能夠實現共用視覺體驗。當觀看者在顯示器周圍移動時，圖像會針對每一個新的觀看角度改變，這會使3D幻影更為穩健、以及對於單一觀看者而言會更令人信服、且顯著提高了感知的顯示品質。

第2A圖至第2C圖是示出根據一些實施例的從三個視圖觀察到的範例性場景的示意性側視圖。第2A圖至第2C圖用眼睛瞳孔內的三個不同視圖 (分別是左視圖204、中心視圖234以及右視圖264)示出了三個場景200、230、260的遮蔽效果。對於密度相對較低的多視圖顯示器來說，當觀看者在裝置206、236、266的前方移動時，視圖204、234、264會逐步改變。隨著視圖從左視野視圖204移動到中心視野視圖234再到右視圖264，使用者的眼睛看到的人208、238、268的部分202、232、262將會改變。此特徵降低了3D體驗的品質，甚至可能導致3D感知中斷。為了緩解這些難題，已使用了多達512個視圖來對一些超級多視圖(SMV)技術進行測試。其基本思想是產生數量非常大的視圖，以使兩個視點之間的過渡非常平滑。根據Yasuhiro Takaki發表於94(3)IEEE會議(2006)的用於產生自然三維圖像的高密度定向顯示器(High-Density Directional Display for Generating Natural Three-Dimensional Images)，如果來自源於略微不同的視點的至少兩個圖像的光近乎同時地進入眼部瞳孔，那麼觀看者將會擁有更逼真的視覺體驗。在這種情況下，運動視差效果會更好地與自然條件類似(參見第2A圖至第2C圖)，因為大腦會無意識地預測因為運動導致的圖像變化。藉由簡單地將正確觀看距離的兩個視圖之間的空間間隔減小為比眼部瞳孔尺寸更小的值，可以滿足SMV條件。這兩個圖像可以在略微不同但是仍舊處於人類視覺暫留時間範圍以內的時間點被投射到單一眼睛的瞳孔，在這種情況下，圖像會被感知為是連續的。

在標稱的照明條件下，人的瞳孔的直徑通常估計約為4毫米。如果環境光線等級高(例如來自太陽光)，那麼該直徑可以小到1.5毫米，並且在黑暗條件下可以大至8毫米。根據A.Maimone等人發表於32(5)圖形ACM處理(ACM Transactions on Graphics)(2013)的聚焦3D：壓縮調節顯示器(Focus 3D：Compressive Accommodation Display)，SMV顯示器能實現的最大角密度有可能會受繞射限制，並且在空間解析度(像素大小)與角解 析度之間有可能存在反比關係。繞射增大了穿過孔徑的光束的角度擴展，並且在設計非常高的密度的SMV顯示器中有必要對這種效應加以考慮。在需要很小的顯示像素(例如行動顯示器)以及顯示器遠離觀看者放置的用例中，這種效應有可能會成為問題。在實踐中，僅僅使用空間多工是很難實現所需要的高角度視圖密度的，並且唯一的可行方法是使用附加的時間多工。換句話說，如果沒有同時產生具有適當的投影圖像品質的大量視圖，那麼仍舊可以藉由設計能夠依序產生視圖的元件或系統來滿足SMV條件，但是應該快到被人類視覺系統將視圖感知為是同時的。

一些多視圖系統僅僅將時間多工用於創建大量圖像。例如，美國專利7,573,491以及7,961,182描述了以使用移動視差屏障為基礎的系統。在這些範例中，位於發光像素前方的屏障結構會將像素的可見度限制到很窄的孔徑，當屏障以非常快的節奏移動時，圖像會被依序投射到不同的視點。在這些範例中，發光元件被調變的遠遠快於屏障移動。美國專利申請2003/0176214描述了使用空間與時間多工的組合。在此範例中，空間多工是用非常快的投影機系統執行的，其中該系統產生2D圖像，然後，該圖像會被從移動的螢幕朝著不同的方向反射。螢幕的旋轉運動會在略微不同的時間創建不同的視點，如果圖像投影機足夠快，那麼可以將兩個以上的圖像投影到一隻眼睛。諸如此類的系統是用有可能會很龐大或耗能的致動器來產生快速光學元件運動的。所有元件通常都要足夠可靠，以延長使用時間，而這對於任何機械運動而言都是難以實現的。光學系統往往具有非常嚴格的定位公差，並且移動機制中的任何磨損都很容易轉換為降低的圖像品質。對於行動裝置顯示器(例如，此類顯示器有可能需要是扁平、穩健以及低功率消耗的)來說，這些問題是有可能發生的。

似乎只基於空間多工的多視圖顯示裝置的一個範例是美國專利6,999,071中揭露的HoloVizio C80系統。該系統有時被稱為光場(LF)顯示器，然而由於該系統的特徵是只有一個圖像焦平面，因此可以將該系統看作多視圖顯示器。HoloVizio系統是以使用多個圖像投影機為基礎的，這些圖像投影機會藉由將若干個不同的視圖從略微不同的角度投影到螢幕來創建密集的多視圖圖像。美國專利8,328,360描述了一種對圖像進行組合以及將光線散射到能從不同視點看到3D內容的觀看者的螢幕。所描述的系統有可能會很複雜以及昂貴，因為此類系統可能會用到需要被一起裝配在系統中的非常多的光學硬體。這些投影技術中的某些投影技術還有可能是不適合的(例如因為元件以及裝置似乎使用大量空間而不適合供行動顯示器使用)。Holografika的美國專利6,999,071描述了一種基於密集發光二極體(LED)陣列以及透鏡板的系統。此結構可以具有扁平式顯示器，但是此類系統仍舊會受限於用於創建多個視圖的固定數量的光發射器。由於發光層中似乎需要數量龐大的元件，因此，類似裝置的造價是很容易變高的。

一種用於創建適合行動裝置的多視圖3D顯示器的可能的方法是使用位於普通液晶顯示器(LCD)後方的定向背光結構。在此技術中，兩個或更多光源(每一個眼睛的視圖至少一個)會與光導一起被使用。該光導具有根據所使用的光源以將顯示器的背光照明投影到兩個或更多不同方向的外耦合結構。藉由以與光源一致的方式交替顯示圖像內容，可以創建3D情景的立體視圖對或視圖集合，在PCT申請WO2011149641中對此進行了描述。使用定向背光源的另一家公司是LEIA，其正在開發專門針對行動裝置以及汽車的無護目鏡的小型3D顯示器。LEIA的技術似乎是以結構化背光以及普通LCD為基礎。相關範例可以參見期刊文章David Fattal、Zhen Peng、Tho Tran、Sonny Vo、Marco Fiorentino、Jim Brug以及Raymond G.Beausoleil 發表於495 Nature(自然)348-351(2013)的一種用於寬角度、無眼鏡三維顯示器的多定向背光源(A multi-directional backlight for a wide-angle,glasses-free three-dimensional display)以及美國專利9,298,168。在LEIA的系統中，從LED發出的光會被準直並耦合到光導中，該光導具有用於光擷取的繞射點。在玻璃或塑膠光導的表面上沉積或模製了特殊的光柵圖案。該繞射圖案會將光線從光導散射到由圖案方位確定的不同方向。這些圖案可被設計為產生多個視圖，甚至是用於光場效應的不同焦平面。目前業已創建了具有多達64個不同視圖以及90°的FOV的原型。

對於所描述的眾多背光系統來說，其可能存在的一個主要潛在挑戰是在用於行動裝置的波狀結構中只有數量非常有限的源以及外耦合結構可供使用，並且在實踐中只能實現很少的獨特視圖。這種情況與這樣一個事實相關聯，那就是在使用側發光LED時，用相對大以及扁平的光導是很難實現整個顯示區域的均勻照明。良好的均勻性也是可以實現的，但這通常是以照明效率以及定向性為代價的。當在定向背光系統中使用時，正常的光散光器以及再循環結構有可能會面臨實施方面的挑戰，其原因在於該結構可能會劣化所需要的照明定向性。此外，還可能有這樣的情況，那就是無法在全色顯示器中以用於所有顏色的良好效率來設計以及製造通常在用於光外耦合的光導中使用的繞射結構。該繞射結構還會產生大量的雜散光，這些雜散光會降低顯示對比度，尤其是在需要將照明包含在特定角度區域內的時候。雖然背光系統可被適用於薄的形狀因數，但是從功率消耗的觀點來看，此類系統是非常低效的、及/或只能以非常粗略的角度間隔來產生多視圖圖像。

與一些背光系統相關聯的另一個挑戰與使用相對慢的LCD顯示器有關。背光模組會產生一組定向照明圖案，這些照明圖案會通過單一LCD， 其中該LED是作為對至不同方向的圖像進行調變的光閥使用的。與LCD所能具有的每秒數百個循環相較，通常被用作光源的LED可以被更快地調變。但是，由於所有定向照明圖案都會經過相同的顯示像素，因此，顯示器復新率通常成為可以創建多少無閃爍視圖的限制因素。用於觀看光強度調變的人眼極限通常被設定為是60Hz的數值。例如，如果可以用240Hz的頻率調變LCD顯示器，那麼可以在沒有引發眼睛對圖像閃爍感到疲勞下用該顯示器產生4個獨特視圖。通常，相同的復新頻率限制會應用於基於LCD使用的所有3D顯示系統。此類系統的另一個範例是使用了至少兩個LCD層來產生3D圖像的張量顯示器，在美國專利8,848,006中對此進行了描述。

用於單一使用者的無護目鏡系統可以產生具有最少兩個不同視圖的3D圖像-其中每一個都對應於一隻眼睛。如果系統是針對多個使用者的，那麼該系統可能需要針對立體效果提供多個不同的觀看方向、並且為每一個方向提供至少兩個圖像。此外，如果系統針對的是逼真呈現，那麼每一個觀看方向還可以具有專門為來自相同3D場景的特定視點創建的圖像內容。這種關於多個方向以及多個圖像內容的潛在約束不但會對影像處理以及資料傳輸速率的硬體系統產生需求，而且還會對使用單一顯示器以及藉由考慮人類視覺系統的“復新率”來處理多工任務的光學硬體產生需求。

很多平板型無護目鏡的多視圖顯示器的作用通常僅僅是基於空間多工的。發光像素列或矩陣被置於雙凸透鏡板或微透鏡陣列後方，並且每一個像素都被投射到顯示結構前方的獨特視圖方向。光發射器列會與特殊光導一起使用，以產生定向背光。處於發光層上的發光像素越多，則可以產生越多的視圖。這導致直接在所產生的獨特視圖的數量與空間解析度之間的權衡。如果期望來自3D顯示器的像素尺寸較小，則需要減小各個子像素的尺寸，或者可以產生數量較少的觀看方向。高品質的3D顯示器可以同 時具有高空間以及角度解析度，以便為使用者提供在不同視點之間平滑過渡的自然視圖，而許多扁平式顯示器在這方面是非常有限的。

在很多旨在供消費者使用的無護目鏡3D顯示器中，所要解決的一個主要難題是如何使用不會過度複雜以及龐大的系統來創建複雜的光輸出可能需要的所有必要的發光角度以及多個視圖。複雜的光學系統更有可能使用高成本的元件以及這些元件之間的精確對準，這容易導致系統過於昂貴且難以供普通消費者處理。大型系統可能會用到通常在家庭設定中不容易提供的大量空間，例如，對消費者來說，容積式的3D顯示器類型通常不如平板3D顯示器類型令人滿意。像是μLED這樣的新發光光電子元件對於增加單獨控制的發射器以及隨之對增加單獨視圖的數量的方面展現出了很大的潛力。然而，隨著元件數量的增加，裝置的複雜性以及製造成本也會變高。例如，針對消費者的良好的3D顯示器可以具有能與現今使用的標準的2D TV顯示器相比擬的良好品質以及低成本。

一種新興的顯示技術是以使用所謂的μLED為基礎的，例如，在Vincent W.Lee、Nancy Twu以及Ioannis Kymissis發表於資訊顯示器(Information Display)6/16(2016)的微LED技術以及應用(Micro-LED Technologies and Applications)中對此進行了描述。這些LED晶片是用與現今使用的標準LED晶片相同的基本技術以及材料製造的。然而，μLED是常用元件的小型化版本，其尺寸可以小至1微米-10微米。此技術的一個主要難題是如何在顯示器製造中處理非常小的元件，然而由於在該領域中正在進行大量的研究，因此，用於解決此問題的不同技術也在被快速開發。迄今為止業已製造出的最密集的矩陣(matrix)具有3微米間距組裝的2微米×2微米的晶片，在François Templier、Lamine Benaïssa、Bernard Aventurier、Christine Di Nardo、Matthew Charles、Anis Daami、Franck Henry、Ludovic Dupré發表於SID 2017文摘(Digest)268-271(2017)的一種用於製造高解析度以及超小像素間距GaN LED微顯示器的新製程(A Novel Process for Fabricating High-Resolution and Very Small Pixel-pitch GaN LED Microdisplays)中對此進行了描述。迄今為止，μLED已被用作了TV中的背光元件，但也期望μLED在不久的將來在μ顯示器市場中挑戰OLED。與OLED相比，μLED是更為穩定的元件，並且μLED可以達到非常高的光強度，這往往會使μLED成為從頭戴式顯示系統到適應性汽車前照燈(LED矩陣)以及TV背光源的眾多應用的理想選擇。μLED還可以被看作是高潛力的3D顯示器技術，其中該技術通常會使用可快速通斷的單獨的可定址光發射器的密集矩陣。

一種裸μLED晶片會發出光譜寬度約為20-30奈米的特定顏色。白色光源可以藉由用磷光層塗覆晶片來產生，其中該磷光層會將藍色或UV LED發出的光轉換為更寬的白色光發射光譜。也可以藉由並排放置單獨的紅色、綠色以及藍色LED來創建全色源，因為這三種原色的組合在單獨的顏色發射被人類視覺系統組合的時候會產生全色像素的感覺。密集矩陣可以允許製造總寬度小於10微米(3×3微米間距)的自發光全色像素。

半導體晶片的光擷取效率是確定LED結構的電光效率的一個關鍵參數。存在旨在提高擷取效率、並且因此可以建構盡可能有效地使用可用電能的基於LED的光源的若干種技術，這對於供電受限的行動裝置尤為重要。在美國專利7,994,527中提出的一種技術是以使用直接集成在LED晶片之上的成形塑膠光學元件為基礎。由於較低的折射率差異，因此，與晶片被空氣包圍的情形相比，塑膠形狀的集成會從晶片材料中擷取更多的光。該塑膠形狀還會以增強塑膠件的光擷取的方式來引導光線、並且會使發射圖案更定向。在美國專利7,518,149中提出了另一種技術，其中該技術描述 的是對來自μLED晶片的光擷取進行增強。這是藉由將晶片本身整形成有利於與半導體晶片前表面更為垂直的發光角度並使光線更易於脫離高折射率材料來完成的。這些結構還引導從晶片中發出的光。在後一種情況下，經過計算，擷取效率是常規μLED的兩倍，並且與光被均勻分佈到周圍半球的標準晶片朗伯(Lambertian)分佈相比，被發射到30°的發射錐的光明顯更多。

這裡揭露的一些實施例包括一種光學方法以及建構自動立體多視圖3D顯示器。對於一些實施例來說，裝置可以基於使用小型光準直透鏡以及非常小的發光元件，該透鏡以及發光元件與光束倍增繞射元件共同形成了定向背光模組。對於一些實施例來說，裝置可以與遮罩(例如空間光調變器(SLM))一起使用，以形成好品質的3D多視圖顯示器。對於一些實施例來說，很小的光源(例如μLED)會被黏合在基板上以作為稀疏陣列、並且被置於微透鏡陣列後方，該微透鏡陣列收集發射光、並且將發射光準直為高定向的光束。對於一些實施例來說，如果單一源產生的一個光束擊中一個或多個繞射元件，那麼該光束會分裂為與原始光束具有相同發散度的若干個子光束。這些子光束會傳播到不同的方向。對於一些實施例來說，繞射元件能在不增加系統中的元件數量下倍增從單一源發出的定向光束的數量。對於一些實施例來說，位於背光結構前方的SLM可被用作選擇性地傳遞或阻擋在背光投影機單元群組中產生的光束的適應性遮罩。對於一些實施例來說，例如，SLM元件可以是具有或不具有濾色器的標準LCD面板。對於一些實施例來說，完整的多視圖3D顯示可以藉由所描述的結構覆蓋整個顯示表面區域來創建。對於一些實施例來說，藉由根據圖像內容來啟動恰當的光發射器以及SLM遮罩以依序顯示不同的3D場景角度投影圖像，可 以實現3D圖像渲染。對於一些實施例來說，堆疊中的唯一的有源元件是發光層以及SLM。

對於一些實施例來說，繞射層是無源箔。對於一些實施例來說，偏振控制元件並未被使用。對於一些實施例來說，所使用的是SLM直接背照明而不是光導。對於一些實施例來說，繞射結構是連續光柵而不是局部圖案化光柵。對於一些實施例來說，繞射層是無控制的無源箔。對於一些實施例來說，用於像素級圖像調變可以是兩個層：μLED矩陣以及SLM(其可以是LCD)。根據一些實施例的這個範例性結構能夠使用無源繞射層。對於一些實施例來說，時間以及空間多工的平衡組合可以與兩個像素級調變層一起使用。對於一些實施例來說，繞射光柵以及光束準直光學器件被用於產生多個視圖方向，在這些方向上會藉由繞射來倍增光束。對於一些實施例來說，產生了水平以及垂直視圖。

對於一些實施例來說，自動立體3D顯示器可以藉由使用無源繞射光柵層以及像素化光發射器以及SLM的組合而被創建。一些實施例使用了直接背部照明方法。一些實施例則使用了繞射光柵來執行光束倍增。對於一些實施例來說，僅使用無源的連續繞射結構。

對於一些實施例來說，形成定向背光模組的小型光準直透鏡以及非常小的發光元件會與光束倍增繞射元件一起使用。例如，這些元件可以與空間光調變器(SLM)一起使用，以形成好品質的3D多視圖顯示器。很小的光源(例如μLED)可以被黏合在基板上以作為稀疏陣列、並且可以被置於微透鏡陣列後方，該微透鏡陣列收集發射光、並且將發射光準直為高定向的光束。在用單一源產生的一個光束擊中一個或多個繞射元件時，該光束會被分成與原始光束具有相同的發散度的若干個子光束。這些子光束 會傳播到不同的方向。繞射元件會在不增加系統中的元件數量下倍增從單一源發射的定向光束的數量。

在一些實施例中，位於背光結構前方的SLM被用作了選擇性地傳遞或阻擋在背光投影機單元群組中產生的光束的適應性遮罩。例如，此元件可以是具有或不具有濾色器的標準LCD面板。根據一些實施例，完整的多視圖3D顯示器可以藉由使用所描述的結構覆蓋整個顯示表面區域來創建。根據一些實施例，藉由根據圖像內容來啟動恰當的光發射器以及SLM遮罩以依序顯示不同的3D場景角度投影圖像，可以實現3D圖像渲染。由於繞射光柵是連續的微光學元件，因此可以在不對準顯示像素矩陣方向下使用繞射光柵，因此該模組與眾多3D顯示器集成圖像解決方案相比更易於製造。

例如，這裡揭露的根據一些實施例的系統以及方法可以缺少移動元件。一些實施例提供了大量的觀看方向，因此改善了3D圖像品質。在一些實施例中，使用空間多工而不是倍增源的數量，可以減少有源發光光電子元件的數量。對基於μLED的顯示器來說，一個潛在的問題涉及元件處理以及黏合以及驅動器電子裝置的設計。這裡揭露的系統以及方法的一些實施例是將μLED用於供多視圖顯示器使用的光發射器矩陣。隨著背板上的物理源的數量以及密度的減小，製造成本也會降低。

對於一些實施例來說，背光結構可以用於以相同的硬體來顯示3D以及2D圖像。如果使用白色背光，那麼可以在沒有物理移動下藉由控制電子裝置改變圖像模式。對於一些實施例來說，4KLCD螢幕可被用作SLM，其中2D圖像可以具有4K解析度，並且3D圖像可以用全HD像素矩陣來製造。一種方法的一些實施例能夠建立在水平以及垂直方向上產生視圖的顯示結構。此特徵可以供可自由旋轉且與使用者應用適配的2D行動顯示器使用。 所有這兩個方向的獨特視圖能夠實現更逼真的圖像以及更高品質的3D觀看體驗。

第3圖是示出了根據一些實施例的經由準直器、兩個繞射器以及空間光調變器(SLM)傳播的範例性光束的示意性平面圖。裝置的一些實施例可以使用可形成高品質的定向背光模組的很小的發光元件、準直微透鏡以及繞射結構。對於一些實施例來說，此類裝置300可以與SLM(例如LCD面板)310一起使用，以形成3D多視圖顯示器。第3圖顯示了根據一些實施例的多個定向光束的範例性背光結構的示意圖，其中該背光結構是用發光裝置(例如μLED)列302、微透鏡陣列304以及兩個連續繞射光柵306、308的組合而被創建。

在範例性結構300中，光發射裝置(例如μLED 336、338、340、342、344、346、348、350、352、354、356)可被黏合到基板以作為稀疏陣列(例如具有間隔不太鬆散或緊密的元件的陣列)。對於一些實施例來說，具有繞射層的結構可以具有稀疏的發光元件陣列，其中與沒有繞射層的結構相比，發光元件或元件群組之間的空間更多。例如，發光元件陣列可以在元件之間具有稀疏間隔下被黏合到基板，使得該間隔大於沒有連續的無源繞射層的背光光學結構的間隔。例如，在沒有繞射層下，背光光學器件結構可以具有鄰近於相關聯的單一準直透鏡的三個光發射器，但在具有繞射層下，背光光學器件結構可以具有鄰近於相關聯的單一準直透鏡的一個光發射器，這是因為發射光束會被分成在不同方向上傳播的(例如三個)子光束。從單一μLED發射的光會擊中微透鏡陣列板304中的一個微透鏡(例如，該微透鏡陣列板可以藉由熱壓印聚合材料製造、或者可以藉由卷對卷(roll to roll)製程中對柔性聚合物基片的UV固化來製造)。微透鏡(例如準直光學器件304)可以將光準直成光束，然後，該光束會撞擊透射性繞射光柵箔 (例如第一繞射光柵306)，該繞射光柵箔將光束分成若干個子光束。這些子光束會依據繞射級傳播到不同的方向。如果第一代子光束(例如具有階數-1(312)以及階數+1(314))擊中第二繞射光柵308，那麼該第一代子光束312、314會被再次分離成更大群組的第二代子光束316。

光柵(例如306、308)可以在不增加發光源元件數量下或者可以藉由增加單獨波束發散度倍增從單一源發出的定向波束的數量。例如，在聚合物箔上可以藉由熱壓印、UV固化或藉由全像技術製造光柵結構。位於背光結構前方的空間光調變器(SLM)可被用於選擇性地傳遞以及阻擋定向光束。例如，此元件可以是具有或不具有濾色器的標準LCD面板。對於一些實施例來說，如果發光元件單獨產生三種主要顏色，則不使用濾色器，並且LCD可以僅僅用於光強度調變。如果發光元件產生白光(例如塗磷的藍色μLED)，那麼可以使用濾色器來產生附加的彩色圖像。

對於一些實施例來說，第一繞射光柵306可以產生第一代子射線，例如，該子射線具有階數+1(312)、階數0以及階數-1(314)。第二繞射光柵308可以產生第二代子射線316，例如，該子射線可以具有以下階數：第一光柵階數-1以及第二光柵階數-1(318)；第一光柵階數-1以及第二光柵階數0(320)；第一光柵階數-1以及第二光柵階數+1(322)；第一光柵階數0以及第二光柵階數-1(324)；第一光柵階數0以及第二光柵階數0(326)；第一光柵階數0以及第二光柵階數+1(328)；第一光柵階數+1以及第二光柵階數-1(330)；第一光柵階數+1以及第二光柵階數0(332)；以及第一光柵階數+1以及第二光柵階數+1(334)。單一繞射光柵可被用於產生多個繞射級，這些繞射級在光柵化之後具有在不同方向上傳播的多個光強最大值。該光柵化可以將單一光束分離成若干個子光束，例如，這些子光束是階數為1、0及-1的繞射光束。

對於一些實施例來說，範例性背光以及SLM結構300可以包括：可定址發光元件陣列302；準直光學元件陣列304；一個或多個繞射光柵板(例如層)306、308；基於所顯示的內容(例如3D圖像)而與可定址發光元件陣列302的照明同步的光學遮罩元件陣列310。對於一些實施例來說，有源的可定址發光元件陣列302以及有源的SLM 310被同步，以使觀看者的眼睛能在特定的空間位置以及角度方向上看到關於圖像像素或三維像素且顏色以及光強正確的特定光束。例如，如果光發射器發出光束，該光束被分離成階數為+1、0及-1的三個子光束，並且3D圖像具有應該在階數為+1的方向上被左眼看到的像素，那麼SLM會開放第一像素，以使階數為+1的光束通過。同時，如果被繞射的負一階在不應該是可視的特定像素上命中右眼，那麼SLM會關閉第二像素，使得負一階光束被阻擋。SLM可被用於產生選擇性地阻擋或傳遞光發射器以及繞射層創建的光束的適應性遮罩。一些實施例可以使用發光元件陣列與SLM的時間多工來產生此類適應性遮罩。對於一些實施例來說，可定址發光元件陣列302可以包括多組發光元件(例如第3圖所示的3個LED的群組)，並且準直光學元件陣列304的每一個準直光學元件可以與多個發光元件組中的特定發光元件組相關聯。對於一些實施例來說，範例性背光及SLM結構300可以包括：背光結構，該背光結構包括：光源層302、位於光源層之上的準直透鏡層304、以及位於準直透鏡層之上的一個或多個繞射光柵層306、308；以及位於背光之上的空間光調變器(SLM)面板310。

對於一些實施例來說，光學遮罩(例如SLM)310可被同步於可定址發光元件陣列302，因此能使依照光學遮罩像素的一個以上的繞射光束穿過光學遮罩(例如穿過SLM 310的相同像素的範例性第二代子射線322、324(或328、330)。對於一些實施例來說，範例性結構300可以包括：多個光 源302，其中每一者都被配置為發射光束；一個或多個繞射層306、308；以及光學遮罩(例如SLM)310，其被配置為與光束的光照同步。

第4圖是示出根據一些實施例的一組範例性光束的示意性平面圖，其中該光束的一部分會傳播通過SLM。對於一些實施例來說，發光元件、微透鏡以及繞射元件可以形成能夠產生沿不同方向行進的大量定向光束的背光模組。具有連續的微光學元件的繞射光柵可以在沒有對準顯示像素矩陣方向下被使用。如第4圖所示，在相鄰的背光投影機單元(基於微透鏡孔徑確定)中產生的多個光束可以在光源層444與SLM層452之間重疊。位於背光結構頂部的SLM可以形成一個多向顯示像素(MDP)，並且該像素可被用作選擇性地傳遞或阻擋投影機單元群組(例如第4圖所示的一組LED 402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422)中產生的波束的適應性遮罩。第4圖示出了穿過SLM 452的MDP的一組範例性光束424、426、428、430、432、434、436。完整的多視圖3D顯示可以藉由用如上所述的結構覆蓋整個顯示表面區域而被創建。對於一些實施例來說，根據圖像方向啟動恰當的光發射器以及SLM遮罩以依序顯示不同的3D場景角度投影圖像，可以渲染3D圖像。對於一些實施例來說，背光及光學遮罩結構400可以包括具有光源444的發光層、準直器光學器件層446、一個或多個繞射光柵層448、450、以及光學遮罩元件(例如SLM)陣列452。對於一些實施例來說，第一繞射光柵層448可以用於產生第一代繞射光束438、第二繞射光柵層450可以用於產生第二代繞射光束440。

對於背光及光學遮罩結構400的一些實施例來說，光學遮罩元件陣列中的每一個光學遮罩元件都可以包括可配置的光學遮罩元件，可配置的光學遮罩元件能在第一狀態中阻擋光以及能在第二狀態中讓光通過可配置的光學遮罩元件。第4圖顯示了被處於第一(閉合)狀態的光學遮罩元件(或 者，例如MDP)阻擋的一些光束、以及穿過了處於第二(開放)狀態的光學遮罩元件(例如多向顯示像素)的一些光束424、426、428、430、432、434、436。對於一些實施例來說，從發光元件發射光束可以包括依序照明一系列的三維(3D)場景角度投影圖像。對於一些實施例來說，繞射一光束可以包括繞射一輸入光束以產生第一繞射光束、以及繞射該第一繞射光束以產生第二繞射光束。對於一些實施例來說，光學遮罩可以基於第二繞射光束組中包含的內容而與具有光源的發光層同步。對於一些實施例來說，將光學遮罩(例如SLM)同步於可定址發光元件陣列可以包括基於發射光(對於一些實施例而言是第二繞射光束)中包含的內容選擇性地傳遞以及阻擋該繞射光束。對於一些實施例來說，將光學遮罩(例如SLM)同步於可定址發光元件陣列可以包括渲染三維(3D)圖像。渲染可以包括將3D幾何形狀的人工光操縱屬性變換為可用於產生2D顯示的像素顏色以及強度的參數集合。例如，圖形卡可被用於產生渲染資料，該渲染資料可被發送到顯示裝置。在一些實施例中，附加的渲染計算可以由顯示裝置來執行。一些實施例可以將3D幾何形狀以及其他視覺資訊發送到控制單元，以控制發光元件、SLM以及其他有源元件。此3D幾何形狀以及其他視覺資訊可被用於正確地顯示3D圖像。對於一些實施例來說，3D圖像(其與3D圖像資料對應)可以用發光元件與SLM的空間以及時間多工的組合而被產生。對於一些實施例來說，渲染可以包括將3D圖像資料轉換為控制參數，以控制發光元件以及SLM。此類控制參數可被用於執行空間與時間多工的組合、並且可以用於產生3D圖像。

對於一些實施例來說，產生多視圖顯示可以包括使用繞射光柵來產生定向背光。對於一些實施例來說，裝置可以被配置為使用多個繞射光柵來產生定向背光。對於一些實施例來說，產生定向背光可以使用發光元 件(例如LED 402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422)的稀疏陣列。對於一些實施例來說，定向背光可以包括稀疏發光元件陣列。

第5圖是示出了根據一些實施例的從不同光發射器位置產生並經由準直器、兩個繞射器以及SLM傳播的一組範例性綠色、藍色以及紅色光束的示意性平面圖。對於一些實施例來說，第5圖示出了一種用繞射光柵與不同光發射器位置(例如具有綠色LED 502、藍色LED 504以及紅色LED 506的LED集合)的組合來產生多個波束方向508、510、512的結構500。對於一些實施例來說，單一MDP的視場(FOV)可以由繞射光柵參數(例如光柵線之間的間距、繞射光柵角度、入射光波長、閃爍、光學效率、以及如何在不同繞射階數之間劃分光線)以及與波束準直微透鏡光軸相對的發光元件的定位而被確定。對於一些實施例來說，可以僅僅使用一個能夠產生多階繞射的光柵。對於一些實施例來說，可以使用兩個或更多(若干個)光柵來產生“級聯”光束，其中子光束會在連續層中被再次分離，並且光束倍增因數(BMF)增大。例如，兩個連續的全像光柵箔可以被最佳化，以將入射光束能量均勻地分離為具有總BMF為9(3X3)的三個繞射階-1、0及+1。對於一些實施例來說，每一個光源可以產生在不同方向中傳播的9個光束。在標準的多視圖配置中，產生9個光束會用到9個單獨的光源。對於一些實施例來說，標準的空間多工方案也可以與這裡揭露的範例性方法一起使用。舉例來說，如果在雙層結構中的微透鏡後方添加了第二個源，那麼單一背光投影機單元可以產生18(2×9)個光束，這些光束可以用於創建指向多視圖顯示器的18個視圖方向。對於一些實施例來說，取決於背光層的幾何形狀以及光學參數，單一MDP的光發射器可以位於相同的位置(如第4圖所示)、或可以位於與各自的微透鏡的光軸相對的不同位置(如第5圖所示)。對於一些實施例來說，背光及光學遮罩結構500可以包括具有光源530的發 光層(例如，其可以包括μLED 514、516、518、520、502、504、506、522、524、526、528的陣列)、準直器光學層532、一個或多個繞射光柵層534、536、以及光學遮罩元件(例如SLM)陣列538。對於一些實施例來說，第一繞射光柵層534可以用於產生第一代繞射光束540，第二繞射光柵層536可以用於產生第二代繞射光束542。

對於一些實施例來說，光學遮罩元件陣列可以是空間光調變器(SLM)。對於一些實施例來說，該光學遮罩元件陣列可以是液晶顯示器(LCD)。對於一些實施例來說，SLM面板可以是LCD。對於一些實施例來說，結構500可以包括被配置為對從可定址發光元件陣列(例如LED陣列)發射的光束進行整形的多個光學元件。對於一些實施例來說，SLM面板以及光源層可被配置為是同步操作的。

第6圖是示出了根據一些實施例的具有繞射光束的離軸角度分佈的範例性光束的示意性平面圖。對於結構600的一些實施例來說，炫耀光柵可用於將光束引導成非對稱角度分佈。對於一些實施例來說，炫耀光柵可以具有鋸齒形狀。對於一些實施例來說，繞射光柵可以被最佳化，以產生與顯示表面的法向向量相對的對稱或非對稱光束角度分佈。如果觀看者位於顯示表面的法線方向(與垂直於顯示表面的向量對準)的正前方，那麼可以使用對稱分佈，其中光功率會被均勻地分佈到零階兩側的正負繞射階。如果觀看者位於顯示器法線方向的離軸位置，那麼可以使用炫耀光柵。這類光柵會將光功率不均勻地分成圍繞零階的正負階、並且能使光束傾斜到離軸方向。除了調諧光柵設計參數之外，如第6圖所示，如果單獨的炫耀光柵具有相反的方向，那麼可以用兩層結構來調整此定向性。如果使用大的平面螢幕來產生針對位於中心的觀看者的3D圖像，並且顯示器邊緣的背光 投影機單元為使MDP可視而將光束投射到了離軸方向，那麼這種定向分佈將會非常有益。

對於一些實施例來說，如果背光投影機單元位於距離顯示器中心小於臨界值距離，那麼可以用相等間隔將背光投影機單元(例如，或者是可定址發光元件陣列)(其可以是μLED)定位在背光投影機單元之間。對於一些實施例來說，對於背光投影機單元位於距離顯示器中心大於臨界值距離，那麼可以用不等間隔將背光投影機單元定位在背光投影機單元之間，其中背光投影機單元之間的不等間隔可以基於第二多個發光元件塊中的每一者位於距離裝置中心多遠的距離。對於一些實施例來說，可定址發光元件陣列可以分成兩組：第一多組發光元件以及第二多組發光元件。每一個群組的可定址發光元件陣列組可以包括多組(例如3個)發光元件。第一多組發光元件位於距離顯示器中心小於臨界值距離，並且第一多組發光元件以相等間隔被設定在第一多組發光元件的每一組之間。第二多組發光元件位於距離顯示器中心大於臨界值距離，並且基於第二多組發光元件中的每一個發光元件位於距離顯示器中心多遠的距離，可以將第二多組發光元件以不等間隔設定在該第二多組發光元件中的每一組之間。

對於一些實施例來說，具有光源的發光層可被用於產生光束，這些光束以準直器光學器件準直、使用第一繞射光柵而被繞射成第一代子射線(例如具有階數0、+1及+2)、以及使用第二繞射光柵而被繞射成第二代子射線(例如具有階數0及-1)。例如，該第二代子射線可以包括具有下列的射線：第一光柵階數0以及第二光柵階數-1(602)；第一光柵階數0以及第二光柵階數0(604)；第一光柵階數+1以及第二光柵階數-1(606)；第一光柵階數+1以及第二光柵階數0(608)；第一光柵階數+2以及第二光柵階數-1(610)；以及第一光柵階數+2以及第二光柵階數0(612)。

對於一些實施例來說，產生光的不對稱角度分佈可以包括使用炫耀繞射光柵(例如使用第6圖所示的範例性結構600)來產生定向背光。對於一些實施例來說，結構600可以包括定向背光；以及被配置為產生不對稱角度分佈的炫耀繞射光柵。對於一些實施例來說，背光及光學遮罩結構600可以包括具有光源636的發光層(例如，其可以包括μLED 614、616、618、620、622、624、626、628、630、632、634的陣列)、準直器光學層638、一個或多個繞射光柵層640、642、以及光學遮罩元件陣列644。對於一些實施例來說，第一繞射光柵層640可以用於產生第一代繞射光束(例如具有階數-1(646)及+1(648))，並且第二繞射光柵層642可以用於產生第二代繞射光束650。

在LCD中常用的濾色器可以用於從白色背光產生全色圖像(例如用塗有薄磷層的藍色或UV μLED來創建，其中該薄磷層會將窄的單色發射光譜轉換為更寬的白光發射光譜)。對於一些實施例來說，背光光學結構可以包括可用於產生全色圖像的一個或多個濾色器(例如單獨的紅色、藍色以及綠色濾色器)。對於一些實施例來說，使用了白色背光，並且在發光層上使用單色元件。對於一些實施例來說，每發射器的發射光束的數量都可以倍增，由此減少所使用的發射器的總數。

對於一些實施例來說，全色圖像可以用單獨的紅色、綠色以及藍色發射器元件產生，並且在LCD結構中沒有濾色器。對於一些實施例來說，μLED的尺寸以及黏合精確度能使三色像素的尺寸小於10μm。對於一些實施例來說，不同的顏色可以藉由使用單色發射器來產生，其中例如，該單色發射器塗有將單色發射轉換為三原色的量子點材料。對於一些實施例來說，可以使用集成的光學裝置，其中光混合光導結構可以直接集成在μLED群集之上。

對於一些實施例來說，如果光波長被繞射到稍微不同的角度，那麼繞射光柵可以分離顏色。相較於短波長顏色(藍色)，這種光柵化會使較長波長的顏色(紅色)獲得更多的擴散，且顏色分離在背光角度擴展邊緣上會更為可見。對於一些實施例來說，背光模組的光柵以及其他光學參數可被選擇，使得每一個顏色分量都能產生近乎連續的照明角度分佈，且該分佈的中心的重疊角度範圍包含全色分量。可以使用光散光器以進一步增強角度擴展的均勻性。對於一些實施例來說，光散光器可以與具有窄光譜範圍的單獨的紅色、綠色以及藍色發射器一起使用。隨著不同波長的分量在沒有光譜不連續性下被均勻地分佈，角度擴展可能變得更自然。用紅色以及綠色元件或是在白色光譜的紅色末端發出的一些光有可能會丟失，因為這些顏色的角度擴展要比藍色的更寬。

對於一些實施例來說，背光模組可以為3D顯示器的SLM提供可控的定向照明，其可以用作圖像調變元件。由於兩個模組具有單獨的光學功能，因此可以針對不同的實施例來單獨最佳化模組。舉例來說，為了易於製造，背光投影機單元的尺寸可以遠遠大於MDP的尺寸。子光束強度以及整體角度分佈可以用光柵設計參數來調整。然而，在SLM表面上的光的空間分佈可以是相當均勻的，以避免不均勻地調變不同的視角方向。

由於在陣列格式的照明結構中經常會發現各種邊緣效應，因此有可能難以實現這種調整。一種用於改善空間分佈均勻性的範例性標準方法是添加用於加寬照明角度分佈的光漫射元件或特徵。對於多視圖顯示器來說，如果照明定向性的品質未降至臨界值以下，則可以進行加寬角度分佈，這是因為如果不同視圖方向通道重疊，太寬的光束發散度可能導致對比度較低的3D圖像。對於一些實施例來說，此潛在問題可以藉由將背光光束尺 寸降至人類視敏度臨界值以下或者藉由將背光光束尺寸與MDP尺寸適配來避免。

對於一些實施例來說，可以使用不同的方法以用三色背光或是提供了更寬的白光光譜的模組來產生彩色圖像。舉例來說，如果光來自不同角度，那麼濾色器會以不同方式傳輸光。由於不同的衰減長度與層的厚度以及幾何形狀相關聯，因此可以由基於材料吸收率的濾色器來執行該處理，而基於電介質層的濾色器則會因為與入射角相關的光干涉差異而產生不同的傳輸屬性。所有這兩種濾色器類型都可以對照特定的角度範圍以及波長而被最佳化。對於白光照明的一些實施例來說，不同的視圖方向可以藉由從不同方向照明LCD濾色器而被產生，並且濾色器材料層中的吸收長度有可能變得不同。這可能導致在視圖方向上出現略微不同的顏色，並且可以用LCD像素傳輸來校準顏色。對於一些實施例來說，可以調整施加於μLED之上的磷光材料以補償這種影響。由於朝著不同方向發光的μLED位於不同的空間位置，因此可以選擇性地應用具有略微不同的顏色特性的磷光材料。

從光學結構脫離的光束可被準直為以每次將單一光束的可見度限制於一隻眼睛。成年人的平均瞳孔間距離約為64毫米，該距離可以是一些實施例中的觀看距離處的波束尺寸的上限。如果每次將每一個顯示像素的可見度限制在單隻眼睛，那麼可以利用投影到不同眼睛的獨特2D圖像來創建立體效果。對於一些實施例來說，這可以藉由以與SLM(例如LCD)同步地啟動適當的光發射器(例如μLED)來實現。如果只使用兩個圖像，那麼可以用只能被單一使用者的面部區域的一半看到的非常寬的照明波束來產生兩個圖像，但是3D效果可能是低品質的。對於一些實施例來說，藉由用每一個MDP的兩個以上的照明波束來增加視圖數量及/或藉由依序顯示兩個以上的圖像，可以提升顯示的品質。通常，處於觀看視窗內的視圖越 多，則3D圖像的幻影會越好，這是因為視圖之間的過渡會變得更為平滑，並且使用者能夠藉由移動其頭部或顯示裝置來“環顧”對象。如果使用兩個或更多列發射器，那麼可以產生針對水平以及垂直方向的不同視圖，因此能使顯示視圖旋轉並且能夠實現品質更好的3D圖像。

在一些實施例中，除了μLED外(或者，例如替代μLED)，在發光層中還可以使用可被小型化的其他光源(例如OLED)，其中μLED非常小且具有很高的亮度。光源尺寸的增大可以使用更大的微透鏡來實現相同等級的光束準直。對於一些實施例來說，光發射器可被製造成是單獨的元件。藉由倍增定向波束的數量，可以利用低成本的光學元件而不是黏合到背板的多個發射器來進行空間多工、並且可以具有用於控制此類元件的單獨的電子特徵。例如，可以使用具有與μLED類似光電特性的鐳射二極體或RC LED。

對於一些實施例來說，這種光學方法可以與不同的顯示器一起使用。可實現的背光照明光束準直等級可以是確定用於顯示器的適當觀看距離的因數，這還大大地確定了最佳配置。從單一MDP發出的單獨光束有可能僅僅覆蓋了大約一隻眼睛的區域。如果光束具有的發散度太大，那麼有可能會同時用雙眼看到光束，從而破壞立體圖像。關於光束發散的理論下限是以眼睛瞳孔大小為基礎的，因為只有同時擊中瞳孔的少數光束足以滿足SMV條件。該下限可以依照背光模組光發射器的可實現尺寸以及準直透鏡元件的尺寸來設定。對於非常小的光源以及準直透鏡來說，光束發散可能具有會對觀看距離處的可實現的光斑尺寸產生硬性的物理限制的繞射效應。

表1列出了僅以幾何分析為基礎的關於不同尺寸的光發射器以及小型準直透鏡的典型範例性最大觀看距離的一組計算值。發光元件與微透鏡 的距離可以與透鏡孔徑尺寸相同，因此會使系統的光圈數(f-number)等於1。對於表1，透鏡是理想成形的，並且發光元件被置於焦點距離，以將波束準直最大化。最大觀看距離被設定為是所產生的波束尺寸為50毫米的距離。對此尺寸，光束每次可以以舒適的方式與僅僅一隻眼睛的區域適配。例如，如表1所示，如果將10微米的發射器與100微米的微透鏡一起使用，那麼可以從大約0.5米(其與行動裝置的平均觀看距離對應)的距離觀看顯示器。這個值可以代表近似的最大距離，並且當發散光束尺寸更靠近於顯示表面時，該裝置可以在更接近的範圍使用。關於最大觀看距離的其他一些值可以用不同的光學光圈數來獲得，然而由於大多數的光發射器都具有相當大的數值孔徑(NA)，因此，從照明效率的觀點來看，所期望的是小的光圈數。如果系統光圈數及/或發射器NA很大，那麼有可能會浪費眾多未擊中透鏡孔徑的光。這種被浪費的光可能會導致在像素與雜散光之間出現更多串擾，而這將會降低圖像對比度。

第7A圖以及第7B圖是示出了根據一些實施例的調整發射方向角(EDA)來匹配觀看視窗的範例性光束組的示意性平面圖。為了進行完整顯示，對於一些實施例，在有限的顯示區域上可以複製小型MDP。單一MDP會產生具有有限角度範圍的有限波束組，並且單一MDP也具有有限的總發散角(TDA)704。TDA參數量度的是一個MDP的總FOV，並且MDP僅僅在此特定角度範圍以內是可見的。如果顯示器很大，那麼位於顯示器702的邊 緣的MDP的TDA可以使用重疊區域。在沒有重疊區域下，這些邊緣是不會同時可視的，因此會使整個顯示圖像僅僅部分是可視的。第7A圖顯示了一個在由重疊的TDA 704以從MDP 712、714、716發射的平行EDA 706來形成圍繞觀看者708的面部區域的觀看視窗710的情況下的觀看幾何結構700。對於一些實施例(例如第7B圖)來說，位於顯示器752的邊緣的MDP的發射方向角(EDA)756可以朝著顯示中心線傾斜。對於一些實施例(例如第7B圖的觀看幾何形狀750)來說，由於TDA 754有可能更窄，因此，從MDP 762、764、766發出的會聚發射方向角能夠圍繞觀看者758的面部區域實現針對觀看視窗760的更密集視圖。在實踐中，變窄的TDA 754可以藉由在MDP內輕微移動光源的標稱位置以及藉由為顯示器邊緣附近的光源增大此移動值來實現。對於一些實施例來說，炫耀光柵可以被使用，並且繞射箔可以在顯示器邊緣附近具有不同的光柵參數。對於一些實施例來說，藉由在SLM之上放置附加的光學元件(例如菲涅耳透鏡與保護視窗的組合)，可以以光學方式來完成傾斜。對於一些實施例來說，整個顯示表面是用針對預定觀看距離的特定曲率製造的。

對於一些實施例，光學顯示器結構可以包括被配置為調整一個或多個光學遮罩元件(例如LCD的像素)的發射方向角的光學元件(例如位於光學遮罩元件與觀看者之間的一個或多個透鏡(例如準直透鏡))。對於一些實施例來說，一個或多個光學遮罩元件可以被配置為調整一個或多個光學遮罩元件的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。

對於一些實施例來說，SLM的切換速度有可能是多視圖3D顯示器中的視圖數量的限制因素。由於人眼的臨界值約為60Hz，因此，對於復新率為240Hz，LCD僅僅會顯示4個獨特視圖的無閃爍圖像。

然而，由於自動立體3D圖像使用的最小視圖數量僅僅是兩個，並且可以使用眼部追蹤來確定觀看者的確切位置，因此，舉例來說，如果使用眼部追蹤，則240Hz的復新率可以是足夠的。對於一些實施例來說，LCD適應性遮罩僅僅會產生供兩隻眼睛的方向使用的這些圖像。藉由允許為每一隻眼睛使用兩個略微不同的圖像並滿足SMV條件，可以用四個視圖來提升立體效果。

每一個顯示像素的光強可以經由某個動態範圍來控制，以使顯示器具有良好的圖像品質。對於LCD來說，光強通常是藉由使用兩個偏振器以及扭曲通過光的偏振狀態的電可控液晶材料來控制穿過每個像素的光量而被調整的。背光強度調整與LCD像素吸光度的組合是可以使用的(例如用於實現更高對比度的圖像)。對於很多LED TV產品來說，這種技術被稱為“局部調光”。對於一些實施例來說，此技術可以藉由連續調整流經每一個發光元件的電流來完成。對於一些實施例來說，元件亮度可以藉由脈衝寬度調變(PWM)而被數位地調整。通常，LED是可以極快被切換的元件，並且可以實現無閃爍圖像的足夠的動態範圍。對於一些實施例來說，背光模組的單光束尺寸(例如，或者是微透鏡孔徑尺寸)可以與LCD像素的尺寸匹配。對於一些實施例來說，像素級強度調整可以用背光模組與LCD的組合來執行。對於一些實施例來說，由於強度調整可以由背光模組進行局部處理，因此，此方法可以用於動態範圍較大的圖像像素，並且允許更快的顯示面板切換速度。

對於一些實施例來說，每一個MDP可以具有一組與適應性遮罩一起使用的發光元件，其中該遮罩是用專用於特定觀看方向的SLM像素創建的。發射器矩陣可被啟動並同步於SLM遮罩，該SLM遮罩則選擇性地傳遞或阻擋特定的繞射階光束組，以形成3D場景的定向2D視圖。投影在不同方 向上的圖像可以是依序創建的，並且遮罩可以是以用於處理背光投影機單分組的交錯方式應用的。對於一些實施例來說，該多工方案可以基於平衡時間以及空間多工。

對於一些實施例來說，SLM可以使用逐步掃描方法來渲染圖像。在此方法中，顯示線是藉由一個接一個地依序啟動一列中的所有像素來繪製的。與顯示像素位置以及視圖方向對應的背板上的光發射器可以選擇性地被啟動。這些發射器以及SLM像素可以被“掃描”。單一MDP發出的所有光束會在幾乎相同的時間以及在SLM的復新頻率內穿過相同的SLM像素。由於沿不同方向行進的各個光束具有不同的光強，因此可以單獨調變單獨的光束。對於一些實施例來說，單一光發射器的發射可以用電流或PWD(例如，或者是PWM)來調變。對於一些實施例來說，針對發光背板的控制信號可以具有用於每一個發射器元件的單獨的值，並且SLM像素可被僅僅用作通斷開關。對於一些實施例來說，發射器可以用非常精確的時序來啟動。在此方法中，不同的源元件可以在略微不同的時間啟動，並且由於SLM會經歷一個允許光以從0到1的相對值之間的不同強度穿過像素的復新週期，因此，不同光束的強度調變可以取決於確切的光發射時序。例如，LCD面板像素具有特定回應時間曲線，並且可以依照圖像內容來適配μLED發射時序。

對於一些實施例來說，一種用於產生多向顯示圖像的方法可以包括調整光學遮罩的發射方向角。對於一些實施例來說，調整光學遮罩的發射方向角可以包括調整光學遮罩的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。對於一些實施例來說，用於產生多向顯示圖像的方法可以包括藉由對從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射的光束執行脈寬調變來調整多個光束的亮度。

第8A圖至第8D圖是示出了根據一些實施例的光源與SLM的多向顯示像素(MDP)的範例性同步的示意性平面圖。第8A圖至第8D圖顯示了如何可以將光發射器分組與SLM像素啟動彼此同步以進行立體圖像渲染的一些範例性視覺化呈現800、820、840、860。對於一些實施例來說，光學背光結構可以包括發光層光源804、準直器光學器件層806、一個或多個繞射光柵層808、810、以及光學遮罩元件(例如SLM)陣列812。第8A圖以及第8B圖各顯示了使用一個SLM像素以及兩個發射器的實施例。對於第8A圖來說，觀看者814的兩隻眼睛使用的兩個光束可以用背光投影機單元(例如彼此相距五個單元寬度)來產生。除了直接朝著觀看者的眼睛行進的繞射階之外的所有繞射階都會被SLM像素阻擋。被傳遞的所有的兩個光束都會穿過相同的SLM像素802，並且對於一些實施例來說，光束強度可以藉由調整源發射率而被調變。對於第8B圖來說，SLM上的被定址的像素822已經變成該列的下一個像素，並且已經不同地選擇了被啟動的源，因此，發射器之間的間隔現在是四個單元寬度。這些範例例證了可以藉由改變單元之間的間隔來實現不同的角度。改變SLM像素能夠在沒有會使波束方向連續的系統移動元件下改變投影角度。單一光束可以足夠寬，以便能夠重疊。

藉由允許兩個以上的光束傳播通過單一SLM像素，可以提升圖像強度在單一眼眶區域上的均勻性。對於第8C圖，使用了四個光源以創建穿過單一SLM 842的光束的兩個不同視圖。擴展的眼眶特徵可以被使用，以藉由視圖之間的更平滑的過渡來滿足超級多視圖(SMV)條件。第8D圖顯示了同時啟動兩個單獨的SLM像素862、864以及四個源以加速渲染或用圖像交錯來減少頻寬。如果系統具有適當的幾何形狀，並且SLM遮罩與背光投影機單元組同步時，那麼可以履行這些益處。對於一些實施例來說，眼部 追蹤可被用於實現更多的SLM遮蔽配置，並且可用於確保允許通過的附加波束(例如第8D圖顯示的範例)不會被錯誤的眼睛看到。

對於一些實施例，將光學遮罩(例如SLM)同步於可定址發光元件陣列(或者對於一些實施例來說是單一發光元件)(例如一個或多個μLED)可以包括：基於從繞射光束中選擇的光束以及繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內部的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從繞射光束中選擇的光束會穿過光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩與繞射光束中包含的內容同步。

對於一些實施例來說，在渲染方案中可以使用3D場景中的圖像內容的冗餘度，以節省能量且能夠獲得更亮的畫面。例如，美國專利8,848,006描述了用於張量顯示器的渲染方案。依照一些實施例，任何渲染技術(例如使用了3D場景中的圖像內容的冗餘度)都可被應用於這裡描述的顯示器。

第9圖是示出了根據一些實施例的範例性曲面多視圖顯示器的示意性透視圖。在第9圖的環境900中，坐在桌子910旁邊的使用者902從1米(1000毫米)的距離906觀看範例性50°曲面3D多視圖顯示器904以及眼部追蹤裝置(未顯示)。範例性繞射角度908是針對穿過像素的光束顯示的。對於第9圖的範例來說，該裝置具有立體相機對以及照明觀看者的面部區域的IR LED。用於眼部追蹤的相機能夠確定觀看者的眼睛瞳孔的3D位置以及注視方向。此資訊可以用於將立體3D圖像投影到眼部方向。對於一些實施例來說，由於圖像僅僅針對兩隻眼睛而不是整個周圍空間，因此，使用此資訊還可以減少所執行的圖像渲染計算量。對於一些實施例來說，一個或多個相機可以被配置為追蹤觀看者的眼睛的位置。對於一些實施例來說，一種用於產生多向顯示圖像的方法可以包括追蹤觀看者的眼睛的位置。對於一 些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於觀看者的眼睛的位置來選擇可定址發光元件陣列的一部分；以及將光學遮罩同步於所選擇的可定址發光元件陣列的部分。對於一些實施例來說，觀看者的面部區域可以被照明(例如用IR LED照明)。

第10圖是示出了根據一些實施例的系統元件的範例性測量集合的示意性平面圖。對於多向顯示結構1000的一些實施例來說，μLED群集可以黏合於背板1002，並且這些群集中的每一個群集可以用在0.5毫米厚的微透鏡板1004中包含的一個0.5毫米直徑的準直微透鏡為中心。在與發光元件(例如具有μLED的光發射層)相距0.3毫米的位置1014可以放置具有1940×1100個微透鏡的壓印聚碳酸酯透鏡板1004。對於一些實施例來說，藉由對晶片整形以將發射具有定向以及將大多數的光功率集中在±20°的發射角以內，可以提升μLED的光擷取效率。約為0.34的數值孔徑(NA)值足以從0.3毫米的距離覆蓋大多數微透鏡的0.5毫米的孔徑、並且足以減小孔徑之外的被浪費的光。對於一些實施例來說，相隔距離1016為0.5毫米的兩個0.5毫米厚的繞射光柵箔1006、1008可被放置在透鏡板前方4.3毫米(1018)以及5.3毫米距離的位置。這些光柵1006、1008可以用聚苯乙烯製造，並且所有的兩個光柵1006、1008可被最佳化以將光功率均勻地分成三個第一繞射階-1、0以及+1。第一光柵1006可以具有每毫米195個線對(lp/毫米)的解析度，第二光柵1008可以具有65 lp/毫米的解析度。對於一些實施例來說，在與第二光柵1008的距離1020約為43毫米處可以放置沒有濾色器且具有約為0.25毫米方形像素的4K的50”黑白LCD面板。對於一些實施例來說，在LCD面板1012的前方可以附著0.5毫米厚的聚碳酸酯漫射板1010(例如具有0.25毫米像素的4K LCD面板)。對於第10圖所示的範例來說，從光發射器到前散光器的光學顯示結構1000的總厚度小於55毫米。

第11圖是示出了根據一些實施例的μLED光源群集的範例性佈置的示意性前視圖。第11圖顯示了用於一些實施例的μLED群集的佈置1100。這些元件可被黏合到具有交替的紅色(波長約為650奈米)、綠色(波長約為550奈米)以及藍色(波長約為450奈米)μLED對的約為0.2毫米高的垂直行上。對於一些實施例來說，紅色的μLED晶片1114可以是11微米×7微米(1124)，綠色的μLED晶片1112可以是9微米×7微米(1126)，並且藍色的μLED晶片1110可以是7微米×7微米(1128)。對於一些實施例來說，所有元件都會沿著水平以及垂直方向而以2微米的間隙1122被放置於晶片之間。對於一些實施例來說，μLED群集可以具有27微米的水平高度1120。對於一些實施例來說，紅色μLED對可以具有比綠色以及藍色分量對更寬的垂直距離1118(例如24微米)。這些尺寸差異可以用於抵消繞射角度差異。如果在光柵箔中繞射，那麼紅光可以具有比綠光以及藍光更大的角。發射器元件寬度增大可以用於增大單獨的彩色光束的寬度、並且可以用於填充原本在總波束群組的總角度擴展中有可能可見的間隙。可以使用一對μLED來增加水平波束方向的數量。對於一些實施例來說，兩個連續的μLED群集之間的距離可以是0.5毫米，而這同樣是兩個準直微透鏡之間的距離。這種μLED佈局能使各個電觸點更易於接近。

對於一些實施例來說，雙光柵結構中的所有的兩個光柵都是垂直地定向，並且可以僅僅在水平方向上分離發射光束。對於一些實施例來說，該光柵對可以為每一個單獨的μLED元件發射產生9個準直光束，並且這些光束指向不同的水平方向。用水平定位的發射器配對，單一投影機單元可以產生多達18個光束。對於一些實施例來說，可以選擇光柵參數以及元件對間隔以使得來自兩個元件的九個角發射圖案峰值是交錯的。由於可以單獨啟動波束組中的連續波束，因此該佈置可以允許更好地控制立體3D圖像 渲染。在垂直方向上，藉由從與用於垂直方向的圖像投影對應的行中選擇μLED元件，可以創建單獨的視圖光束。對於一些實施例來說，每一個μLED群集可以具有位於彼此之上且以187微米的水平距離1116佈置的7個紅色、綠色以及藍色元件三元組(RGB像素)。對於一些實施例來說，至少可以單獨創建7個全色的獨特垂直視圖。對於一些實施例來說，藉由啟動行中的紅色、綠色以及藍色元件，可以在不用將元件分組到固定階數的RGB像素下、但以適應性啟動的方式增加全色獨特垂直視圖的數量，使得可以更靈活地選擇行中的紅色、綠色以及藍色元件的階數(例如將其作為GBR像素1104、BRG像素1106或RGB像素1108)。對於一些實施例來說，這種渲染方案會使垂直視圖方向的數量增加幾乎三倍，因此將整個系統中的視圖總數增加到342(水平18個×垂直19個)。

對於一些實施例來說，準直器板上的微透鏡可以具有平凸形狀，使得面向μLED的第一光學表面可以是平的，並且第二非球面透鏡表面可以具有0.37毫米的半徑以及-0.5的錐形常數。例如，這些形狀可以藉由熱壓印而被複製在聚碳酸酯箔上。對於一些實施例來說，在微透鏡板上沒有顏色校正光學特徵。由於透鏡材料中的顏色分散以及由於發射器元件的不同尺寸，從單一背光投影機單元發射的光束有可能具有稍微不同的發散值。在光學性能模擬結果中可以看出這種差異，但是對於一些實施例來說，由於總體變化相對小，並且位於顯示器前方的漫射板會使波束強度分佈差異變得均等，因此，這種差異對系統的整體性能不會有太大影響。一些光束發散惡化的繞射效應有可能會發生。對於一些實施例來說，由於發射器相對較大的尺寸且微透鏡的低光圈數(約為1)，因此，繞射模糊是一種非常輕微的效應，其有助於一起漫射單獨的定向光束、並且會使單一視圖之間的過渡更為平滑。

對於一些實施例來說，照明光束是從第二光柵板的頂面離開背光結構的。多個光束會擊中LCD面板、並且形成局部照明圖案，其中該圖案在像素化的LCD層上可以是均勻的。藉由將LCD移動到離光柵結構適當的距離，可以獲得均勻的圖案。由於光柵會將光束分離成(近乎)均勻間隔的角度間隔，因此如果增大分離板與LCD之間的距離，那麼可以將相同的波束佈置為是均勻的空間分佈。對於一些實施例來說，約為43毫米的範例性距離對此效果是足夠大的，並且光束在LCD表面上會被空間分離以用於單獨的光束調變。在這個大約43毫米的距離處，由於微透鏡孔徑尺寸，光束直徑仍舊是大約0.5毫米。對於一些實施例來說，微透鏡孔徑直徑1102可以是500微米。所使用的4K LCD面板具有0.25毫米的正方形像素，因此可以使用4個相鄰像素的群集來阻擋或傳遞每一個定向光束。所產生的3D圖像解析度為全HD(1920x1080)，但是藉由同時啟動所有的背光源，也可以在具有原生4K解析度的2D圖像模式中使用該顯示。對於一些實施例來說，在LCD之上可以放置薄的聚碳酸酯漫射箔。對於一些實施例來說，散光器會導致波束發散度出現很小的1°×3°的(FWHM)加寬，並且有助於使遠場照明圖案更為均勻。

對於一些實施例來說，發光背板具有單獨的紅色、綠色以及藍色元件，並且LCD沒有濾色器。藉由連續啟動不同顏色的發射器元件，可以創建全色圖像的不同顏色分量。對於一些實施例來說，黑色以及白色LCD像素可被用於調變光束的強度，並且μLED可以僅僅被接通以及斷開。對於一些實施例來說，該強度可以局部或者完全由μLED控制電子器件來調變。對於一些實施例來說，LCD可被用作遮蔽具有特定像素圖案的附加光束的開關光閥。對於一些實施例來說，渲染方案可以使用更高的復新率。對於 一些實施例來說，μLED可以用比LCD復新率高得多的切換速度來控制，並且可以使用固定的LCD遮罩圖案系列以用於更快的3D圖像復新率。

對於一些實施例來說，可定址發光元件陣列的每一個發光元件都可以是μLED。對於一些實施例來說，光源層可以包括一個或多個μLED。對於一些實施例來說，光源層可以包括一個或多個OLED(例如，以此補充或替代μLED)。

第12A圖以及第12B圖是示出了根據一些實施例的用於曲面顯示器的範例性觀看幾何形狀的示意性平面圖。第12A圖示出了因為不同的範例性背光繞射角度所導致的紅色、綠色以及藍色光源的顏色分離。對於一些實施例來說，顯示器1208的單一背光投影機單元以及繞射箔對可以用於產生在水平方向上為±7.2°以及在垂直方向上為±7.5°的總FOV的範例性光束。在觀看者1210的觀看幾何形狀1200的水平方向上，由於光柵中的顏色分散，與藍色束1202(14.3°(±7.2°))相比，綠色束1204以及紅色束1206具有更寬的FOV(其分別為17.6°(±8.8°)以及20.4°(±10.2°))。全色圖像可以僅僅是在最內的藍色光束FOV以內獲得的，因此可以阻擋這兩種顏色中的額外角度。

第12B圖示出了用於在水平方向上的觀看者位置處與多向顯示像素(MDP)FOV重疊的曲面顯示器1260的觀看幾何形狀1250。在垂直方向上，μLED群集間距會朝向面板的上邊緣1266以及下邊緣1262略微增大，這樣會使光束1252、1256朝著顯示器中心(法線)位置傾斜。此μLED群集間距可以允許垂直的MDP FOV重疊。對於一些實施例來說，第12B圖中顯示的測量值可以是最大值。藉由使用眼部追蹤，可以將僅光引導至觀看者的瞳孔。在距離顯示器1260的中心點1264的1米(如所顯示的1000毫米)的觀看距離1254可以形成250毫米×260毫米的觀看視窗1258。如果觀看者的兩隻眼睛都 在觀看視窗1258以內，那麼觀看者可以看到顯示器的所有MDP，並且可以產生立體3D多視圖圖像。依照該範例，觀看視窗的尺寸對於單人的頭部運動而言是足夠大的。

為了測試光學功能，可以用光學模擬軟體(OpticsStudio 18.1)來產生射線追蹤模擬。源的物理寬度被設定為是針對不同顏色分量選擇的值，並且發射角發散度被設定為具有±20⁰的半最大值全寬度(FWHM)值的高斯分佈。與物理光源的一些實施例不同，該模擬光源具有方形而不是矩形孔徑。由於對於水平方向來說，孔徑的尺寸是相同的，因此，這種差異對於針對水平方向顯示的結果幾乎沒有影響。模擬幾何形狀以及光學參數是基於實際的定向背光設計參數而被設定的。偵測器表面被放置於離該結構1000毫米處，以在遠場觀看距離獲取照明圖案的視圖。另一個偵測器表面被放置在距離背光結構43毫米處，以測量落在LCD面板像素上的近場照明圖案。

第13A圖至第13L圖示出了在1000毫米的距離處用三種不同顏色模擬的單光束照明點。第13A圖至第13C圖是根據一些實施例的在沒有散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第13A圖顯示了在x座標值1302以及y座標值1304的空間環境中且沒有以(0,0)為中心的散光器下的紅色光源的非相干輻照度1306的圖形1300。第13B圖顯示了在x座標值1310以及y座標值1312的空間環境中且沒有以(0,0)為中心的散光器下的綠色光源的非相干輻照度1314的圖形1308。第13C圖顯示了在x座標值1318以及y座標值1320的空間環境中且沒有以(0,0)為中心的散光器下的藍色光源的非相干輻照度1322的圖形1316。

第13D圖至第13F圖是根據一些實施例的在沒有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖 形。第13D圖顯示了在沒有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1326相對的紅色光源的非相干輻照度1328的圖形1324。第13E圖顯示了在沒有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1332相對的綠色光源的非相干輻照度1334的圖形1330。第13F圖顯示了在沒有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1338相對的藍光源的非相干輻照度1340的圖形1336。

第13A圖至第13C圖顯示出矩形源會作為邊緣略微模糊且大致為矩形光斑而被成像到觀看距離。該模糊量可以取決於源的顏色，其原因在於在沒有顏色校正的微透鏡中色像差會變得更為可視。最清晰的圖像是用綠色的中心波長獲得的。由於元件尺寸不等以及由於存在顏色分散，不同色斑尺寸是互不相同的。對於一些實施例來說，可以使用漫射板以使光斑尺寸更為均勻、並且可以將並且將光斑強度分佈從帽型分佈修改為更接近於高斯分佈的分佈，其中形狀可以更好地進行組合，以實現均勻的總照明分佈。在沒有散光器下，由於該分佈有可能存在介於光束之間的間隙，因此，MDP圖像有可能會丟失、或者在光斑之間的具有較低的光強等級。

第13G圖至第13I圖是根據一些實施例的在具有散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第13G圖示出了在x座標值1344以及y座標值1346的空間環境中且具有以(0,0)為中心的散光器下的紅色光源的非相干輻照度1348的圖形1342。第13H圖顯示了在x座標值1352以及y座標值1354的空間環境中且具有以(0,0)為中心的散光器下的綠色光源的非相干輻照度1356的圖形1350。第13I圖顯示了在x座標值1360以及y座標值1362的空間環境中且具有以(0,0)為中心的散光器下的藍光光源的非相干輻照度1364的圖形1358。

第13J圖至第13L圖是根據一些實施例的在具有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖 形。第13J圖顯示了在具有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1368相對的紅色光源的非相干輻照度1370的圖形1366。第13K圖顯示了在具有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1374相對的綠色光源的非相干輻照度1376的圖形1372。第13L圖顯示了在具有以x=0為中心的散光器下的與x座標值1380相對的藍色光源的非相干輻照度1382的圖形1378。

第13G圖至第13L圖顯示出在具有散光器下光斑尺寸以及形狀在所有的三種顏色上會更為均勻。對於一些實施例來說，散光器不會增大光束發散度(或者對於一些實施例來說，其僅僅會少量增大光束發散度)，因此，位於觀看距離的光斑尺寸小於大約50毫米直徑，以保持每次將單一像素的FOV限制到一隻眼睛。對於一些實施例來說，以1°擴散器以及所設計的元件尺寸已達到了此數值。

第14A圖至第14H圖顯示了用一個投影機單元以及三對紅色、綠色以及藍色μLED獲得的模擬輻照度分佈。對於此模擬，紅色元件對被放置在投影機單元中心點下方0.02毫米處，並且藍色元件對位於其上方0.02毫米處。有了這些離軸位置，所得的水平光斑系列在在垂直方向上的1米的觀看距離處會相互分離大約40毫米。

第14A圖是根據一些實施例的在沒有散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第14A圖顯示了在x座標值1402以及y座標值1404的空間環境中在沒有前部散光器下的分佈的圖形1400。在第14A圖中，頂線的照明光斑系列是由紅色μLED對形成的。中線的照明光斑系列是由綠色μLED對創建的。底線的照明光斑是由藍色μLED對產生的。該圖形顯示出在1000m的觀看距離上光束彼此是以相等的量分離的。

第14B圖是根據一些實施例的在具有散光器下的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第14B圖顯示了在x座標值1412以及y座標值1414的空間環境中的具有光束擴散散光器下的分佈的圖形1410。現在，單獨的光斑被融合在一起，並且第14B圖證實總強度分佈是非常均勻的。

第14C圖至第14E圖是根據一些實施例的在沒有用於水平橫截面的散光器下的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第14C圖顯示了在沒有散光器下的與x座標值1422相對的一行紅色μLED對的非相干輻照度1424的圖形1420。第14D圖顯示了在沒有散光器下的與x座標值1432相對的一行綠色μLED對的非相干輻照度1434的圖形1430。第14E圖顯示了在沒有散光器下的與x座標值1442相對的一行藍色μLED對的非相干輻照度1444的圖形1440。第14C圖至第14E圖顯示了與用於水平橫截面的每一種顏色的18個μLED相關的18個光束峰值。

第14F圖至第14H圖是根據一些實施例的在具有用於水平橫截面的散光器下非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色光源)的圖形。第14F圖顯示了在具有散光器下的與x座標值1452相對的一行紅色μLED對的非相干輻照度1454的圖形1450。第14G圖顯示了在具有散光器下的與x座標值1462相對的一行綠色μLED對的非相干輻照度1464的圖形1460。第14H圖顯示了在具有散光器下的與x座標值1472相對的一行藍色μLED對的非相干輻照度1474的圖形1470。第14F圖至第14H圖顯示出這18個波束峰值是依照所使用的元件顏色而被局部融合在一起的。該畫面還清楚顯示了不同顏色的光束叢的不同寬度(FOV)。

第15A圖至第15H圖顯示了用LCD表面上的一個投影機單元獲得的照明分佈。第15A圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對紅色、綠 色以及藍色μLED光源對)的圖形。第15A圖顯示了在x座標值1502以及y座標值1504的空間環境中的分佈的圖形1500。在第15A圖中，頂線的照明光斑系列是用紅色μLED對形成的。中線的照明光斑系列是用綠色μLED對創建的。底線的照明光斑是用藍色μLED對產生的。第15A圖顯示了在為每一種顏色使用μLED對下得到的光斑。比較第15A圖與第14A圖，顯示出第15A圖的近場分佈有可能不如第14A圖的遠場分佈均勻。由於一些光斑會重疊在LCD表面上(第15A圖)，因此，如果使用該對中的所有的兩個μLED，那麼SLM遮罩可能無法選擇性地阻擋所有光束方向。

第15B圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對紅色、綠色以及藍色單μLED光源)的圖形。第15B圖顯示了x座標值1512以及y座標值1514的空間環境中的分佈的圖形1510。在第15B圖中，頂線的照明光斑系列是用單一紅色μLED形成的。中線的照明光斑系列是用單一綠色μLED創建的。底線的照明光斑是用單一藍色μLED產生的。第15B圖顯示了在僅僅啟動用於每一種顏色的一個μLED下的分佈。如果在一個時間點僅使用用於每一種顏色的一個μLED，那麼定向光束光斑有可能會分離、並且有可能被LCD遮罩阻擋。這種現象有可能是使用μLED對的益處。該分佈顯示出在LCD距離處的單獨光斑的尺寸介於0.5-0.75毫米之間，並且可以使用4-9個像素的群組來阻擋光束。

第15C圖至第15E圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如分別針對用於水平橫截面的紅色、綠色以及藍色μLED光源對)的圖形。第15C圖顯示了與x座標值1522相對的一行紅色μLED對的非相干輻照度1524的圖形1520。第15D圖顯示了與x座標值1532相對的一行綠色μLED對的非相干輻照度1534的圖形1530。第15E圖顯示了與x座標值1542相對的一行藍色μLED對的非相干輻照度1544的圖形1540。

第15F圖至第15H圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如分別針對紅色、綠色以及藍色單μLED光源)的圖形。第15F圖顯示了與x座標值1552相對的一行單一紅色μLED的非相干輻照度1554的圖形1550。第15G圖顯示了與x座標值1562相對的一行單一綠色μLED的非相干輻照度1564的圖形1560。第15H圖顯示了與x座標值1572相對的一行單一藍色μLED的非相干輻照度1574的圖形1570。

為了顯示在立體照明時使用的背光照明設計的性能，執行了第二組射線追蹤模擬。第16A圖至第16C圖顯示了在1米的觀看距離上獲得的照明圖案，其中該照明圖案是在從用於一個背光投影機單元的μLED群集啟動源元件並且只允許所選擇的繞射光束穿過LCD下獲取的。第16A圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對在垂直方向上分離的紅色、綠色以及藍色光源群集)的圖形。第16A圖顯示了在垂直方向上分離的不同顏色的光束在x座標值1602以及y座標值1604的空間環境中的非相干輻照度的圖形1600。如未被對準的光斑所示，這些光束並不在相同的水平位置。

第16B圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對組合的軸上全色光源)的圖形。由於光斑相當寬，因此，如第16B圖的圖形1630所示，這些光斑可被合併以形成一系列的全色光斑1636、1638、1640、1642。在後一張圖片中，元件被置於軸上，並且不同顏色的光斑是重疊的。對於一些實施例來說，在x座標值1632以及y座標值1634的空間環境中，圖像中顯示的四個光斑1636、1638、1640、1642會以y=0軸為中心、並且會在x軸上以大約64毫米的間隔均勻地隔開。三個立體圖像對可被投影到位於觀看距離且在觀看視窗內的三個不同位置的觀看者的眼睛。

第16C圖是根據一些實施例的非相干輻照度(例如針對用於水平橫截面的組合軸上全色光源)的圖形。第16C圖是與x座標值1662相對的第16B 圖中顯示的四個相同的全色光源的非相干輻照度1664的圖形1660。該模擬還顯示出顏色可以被合併在一起，而不用考慮往往會將顏色分離的繞射光柵顏色分散特性。由於不同顏色的發射光束組會重疊、並且這些光束具有相當大的發散度，因此可以將顏色組合。SMV條件還可以藉由使用在觀看者的眼部局部重疊的並排光束而被滿足，並且用此技術可以使得視圖過渡更為平滑，以創建高品質的3D圖像體驗。

對於一些實施例來說，μLED可被用於發光層的光源。對於一些實施例來說，每一個背光模組微透鏡下方的μLED群集可被製作成是單獨的基板上的子組件、並且可以作為封裝元件黏合到背板。

第17圖是根據一些實施例的基於所顯示的內容以將空間光調變器(SLM)同步於光束照明的範例性過程的流程圖。對於一些實施例來說，方法1700可以包括從可定址發光元件陣列中的每一個發光元件發射1702光束，以產生多個光束。對於一些實施例來說，方法1700可以進一步包括準直1704多個光束中的每一個，以產生多個準直光束。對於一些實施例來說，方法1706可以進一步包括繞射多個準直光束中的每一個準直光束，以產生多個繞射光束。對於一些實施例來說，方法1700可以進一步包括基於多個繞射光束中包含的內容以使光學遮罩同步於1708可定址發光元件陣列。對於一些實施例來說，該SLM可以是LCD顯示器。在一些實施例中，可定址發光元件陣列可以是多個發光元件塊。

第18圖是示出了根據一些實施例的用於將光學遮罩同步於多個繞射光束的範例性過程的流程圖。對於一些實施例來說，範例性過程1800可以包括從多個發光源中的每一個發光源發射1802光束。對於一些實施例來說，範例性過程1800可以進一步包括繞射1804多個光束中的每一個光束，以產生多個繞射光束。對於一些實施例來說，範例性過程1800可以進一步 包括將光學遮罩同步於1806多個繞射光束。對於範例性過程1800的一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個光束可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的光束穿過光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩以將光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

如下表2所示，第19圖至第30圖是分別與第13A圖、第13B圖、第13C圖、第13G圖、第13H圖、第13I圖、第14A圖、第14B圖、第15A圖、第15B圖、第16A圖以及第16B圖對應的原生圖像的灰階版本。

一種根據一些實施例的範例性裝置可以包括：可定址發光元件陣列；準直光學元件陣列；一個或多個繞射光柵層；以及基於所顯示的內容而與可定址發光元件陣列的照明同步的光學遮罩元件陣列。

對於範例性裝置的一些實施例來說，可定址發光元件陣列可以包括多組發光元件，並且準直光學元件陣列中的每一個準直光學元件可與多組發光元件中的特定發光元件組相關聯。

對於範例性裝置的一些實施例來說，可定址發光元件陣列的一個或多個發光元件可以是從由μLED以及OLED組成的群組中選擇的。

對於範例性裝置的一些實施例來說，光學遮罩元件陣列可以是空間光調變器(SLM)。

對於範例性裝置的一些實施例來說，光學遮罩元件陣列可以是液晶顯示器(LCD)。

範例性裝置的一些實施例可以進一步包括濾色器。

範例性裝置的一些實施例可以進一步包括光學元件，其中該光學元件可被配置為調整一個或多個光學遮罩元件的發射方向角。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該光學元件可被配置為調整一個或多個光學遮罩元件的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該可定址發光元件陣列可以包括第一多組發光元件以及第二多組發光元件，該第一多組發光元件可以位於距離顯示器中心小於臨界值距離、並且可以被佈置為在第一多組發光元件中的每一組之間都具有相等間隔，以及該第二多組發光元件可以位於距離顯示器中心大於臨界值距離、並且可以基於該第二多組發光元件中的每一組位於距離顯示器中心多遠而被佈置為在該第二多組發光元件中的每一組之間具有不等的間隔。

對於範例性裝置的一些實施例來說，該一個或多個繞射光柵層可以是無源的連續繞射結構。

根據一些實施例的一種範例性方法可以包括：從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射光束，以產生多個光束；準直該多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射該多個準直光束中的每一個準直光束，以產生多個繞射光束；基於該多個繞射光束中包含的內容，將光學遮罩同步於該可定址發光元件陣列。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於該內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於範例性方法的一些實施例來說，基於內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束可以包括：基於內容以對光學遮罩的控制執行空間多工，以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束；以及基於內容來對光學遮罩的控制執行時間多工，以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：渲染三維(3D)圖像。

對於範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩可使光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括：背光，該背光可以包括：光源層、光源層上方的準直透鏡層、以及準直透鏡層上方的一個 或多個繞射光柵層；以及空間光調變器(SLM)面板，其被配置為對背光源發出的光進行處理。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光源層可包括一個或多個μLED。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光源層可包括一個或多個OLED。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，SLM面板可以是LCD面板。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該SLM面板以及光源層可以被配置為同步操作。

另一個範例性裝置的一些實施例可以進一步可包括濾色器。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該濾色器可包括量子點材料。

另一個範例性裝置的一些實施例可以進一步包括：相機，其被配置為追蹤觀看者的眼部位置；以及能夠照明觀看者的面部區域的一個或多個紅外(IR)發光二極體(LED)。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該相機可以是立體相機對。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射光束，以產生多個光束；準直多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射多個準直光束中的每一個準直光束，以產生多個繞射光束；基於多個繞射光束中包含的內容，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，從每一個發光元件發射光束可以包括：依序照明一系列的三維(3D)場景角投影圖像。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：繞射多個繞射光束中的每一個繞射光束，以產生第二多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，繞射多個準直光束中的每一個準直光束可以產生具有離軸角分佈的多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：渲染三維(3D)圖像。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列能夠使得多個繞射光束中的一個以上的繞射光束依照光學遮罩的像素穿過該光學遮罩。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：用一個或多個濾色器來過濾該多個繞射光束。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：調整光學遮罩的發射方向角。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，調整光學遮罩的發射方向角可以調整光學遮罩的發射方向角以對準觀看者的觀看視窗。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：追蹤觀看者的眼部位置，其中將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於觀看者的眼部位置來選擇可定址發光元件陣列的一部分；以及將光學遮罩同步於所選擇的可定址發光元件陣列的部分。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：照明觀看者的面部區域。

另一個範例性方法的一些實施例可以進一步包括：對從可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射的光束執行脈衝寬度調變，以調整該多個光束的亮度。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於可定址發光元件陣列可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容以確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩將光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括：多個光源，其中該多個光源中的每一個光源被配置為發出各自的光束；一個或多個繞射層；以及光學遮罩，其被配置為同步於各自的光束的照明。

對於另一個範例性裝置的一些實施例來說，該光學遮罩可以是空間光調變器(SLM)。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：從多個發光源中的每一個發光源發射光束，以產生多個光束；繞射該多個光束中的每一個光束，以產生多個繞射光束；以及將光學遮罩同步於多個繞射光束。

對於另一個範例性方法的一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個光束可以包括：基於從多個繞射光束中選擇的選定光束以及多個繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染該光學遮罩，其中從多個繞射光束中選擇的選定光束可以穿過該光學 遮罩，以及其中渲染光學遮的處理可使光學遮罩同步於多個繞射光束中包含的內容。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括產生多視圖顯示，其包括使用繞射光柵來產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括使用了多個繞射光柵的多視圖顯示器，該多個繞射光柵被配置為產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：使用稀疏發光元件陣列來產生定向背光。

根據一些實施例的另一個範例性裝置可以包括定向背光源，該定向背光源包括稀疏發光元件陣列。

根據一些實施例的另一個範例性方法可以包括：藉由使用炫耀繞射光柵來產生定向背光，以產生光的非對稱角度分佈。

根據一些實施例的另一個附加範例性裝置可以包括：定向背光光源；以及炫耀繞射光柵，其被配置為產生光的非對稱角度分佈。

範例性裝置的一些實施例可以包括：由光源組成的多個發光元件塊；準直透鏡；一個或多個繞射光柵板；以及基於所顯示的內容而與多個發光元件塊的照明同步的光學遮罩。

對於一些實施例來說，光學遮罩是空間光調變器(SLM)。

對於一些實施例來說，多個發光元件塊可被佈置為支援大於臨界值的顯示尺寸。

對於一些實施例來說，多個發光元件塊可被佈置為支援小於臨界值的顯示尺寸。

對於一些實施例來說，光源可以是μLED。

對於一些實施例來說，空間光調變器可以是液晶顯示器(LCD)。

一些實施例可以進一步包括濾色器。

對於一些實施例來說，該濾色器可以包括量子點材料。

一些實施例可以進一步包括光學元件，其中該光學元件被配置為調整光學遮罩的發射方向角。

對於一些實施例來說，光學元件可被配置為調整光學遮罩的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。

對於一些實施例來說，從多個發光元件塊中選擇並且位於距離顯示器中心小於臨界值距離的第一多個發光元件塊可被佈置為在第一多個發光元件塊中的每一者之間都具有相等間隔，以及從多個發光元件塊中選擇並且位於距離顯示器中心於臨界值距離的第二多個發光元件塊可被佈置為基於該第二多個發光元件塊中的每一者與顯示器中心的距離而在該多個第二發光元件塊中的每一者之間具有不等的間隔。

一些實施例可以進一步包括：能夠追蹤觀看者的眼睛位置的立體相機對；以及能夠照明觀看者的面部區域的一個或多個紅外(IR)發光二極體(LED)。

對於一些實施例來說，該相機可以是立體相機對。

一些實施例可以進一步包括對從多個發光元件塊發射的光束進行整形的多個光學元件。

範例性方法的一些實施例可以包括：從多個發光元件塊中的每一者發射光束，以產生多個光束；準直多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射多個準直光束中的每一個準直光束，以產生繞射光束；以及基於繞射光束中包含的內容，將光學遮罩同步於多個發光元件塊。

對於一些實施例來說，該光學遮罩可以是空間光調變器(SLM)。

對於一些實施例來說，多個發光元件塊可被佈置為支援大於臨界值的顯示尺寸。

對於一些實施例來說，多個發光元件塊可被佈置為支援小於臨界值的顯示尺寸。

對於一些實施例來說，從多個發光元件塊中的每一者發射光束可以依序照明一系列的三維(3D)場景角度投影圖像。

對於一些實施例來說，繞射多個準直光束中的每一者以產生繞射光束可以包括：繞射多個準直光束以產生第一多個繞射光束；以及繞射該第一多個繞射光束以產生第二多個繞射光束，其中該第二多個繞射光束是所產生的繞射光束。

對於一些實施例來說，繞射多個準直光束中的每一個準直光束可以產生具有離軸角度分佈的多個繞射光束。

對於一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個發光元件塊可以包括：基於內容以選擇性地傳遞以及阻擋繞射光束。

對於一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個發光元件塊會渲染三維(3D)圖像。

一些實施例可以進一步包括追蹤觀看者的眼睛位置，其中將光學遮罩同步於多個發光元件塊可以是針對基於觀看者的眼部位置選擇的多個繞射光束的一部分而被執行。

一些實施例可以進一步包括照明觀看者的面部區域。

對於一些實施例來說，將光學遮罩同步於多個發光元件塊能使依照光學遮罩像素的一個以上的繞射光束穿過光學遮罩。

一些實施例可以進一步包括用一個或多個濾色器來過濾繞射光束。

一些實施例可以進一步包括調整光學遮罩的發射方向角。

對於一些實施例來說，調整光學遮罩的發射方向角可以調整光學遮罩的發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。

一些實施例可以進一步包括對從多個發光元件塊中的每一者發射的光束執行脈寬調變以調整多個光束的亮度。

關於範例性裝置的一些實施例可以包括：多個光源；一個或多個繞射層；被配置為與多個光源的照明同步的光學遮罩。

對於一些實施例來說，光學遮罩可以是空間光調變器(SLM)。

範例性方法的一些實施例可以包括：從多個發光源中的每一個發光源發射光束；繞射多個光束中的每一個光束，以產生繞射光束；以及將光學遮罩同步於該多個光束。

對於一些實施例來說，基於繞射光束中包含的內容以將光學遮罩同步於多個發光元件塊可以包括：基於從繞射光束中選擇的光束以及繞射光束中包含的內容來確定光學遮罩內的多向顯示像素(MDP)的位置；以及渲染光學遮罩，其中從繞射光束中選擇的光束穿過光學遮罩，以及其中渲染光學遮罩是與繞射光束中包含的內容同步的。

用於為基於LCD的顯示器產生定向背光的範例性系統的一些實施例可以包括：多個光源；一個或多個準直透鏡；一個或多個繞射光柵板；基於所顯示的複合內容同步於特定發光元件的空間光調變器，其中該特定發光元件是稀疏發光元件(例如μLED)陣列。

範例性裝置的一些實施例可以包括被配置為為基於LCD的顯示器產生定向背光的裝置。

範例性裝置的一些實施例可以包括多個光源。

範例性裝置的一些實施例可以包括一個或多個準直透鏡。

範例性裝置的一些實施例可以包括一個或多個繞射光柵板。

範例性裝置的一些實施例可以包括基於所顯示的內容而與特定光源或特定發光元件同步的空間光調變器。

對於範例性裝置的一些實施例來說，光源或發光元件中的一者或多者可以包括發光元件陣列或μLED。

應該指出的是，所描述的一個或多個實施例中的不同硬體元件被稱為“模組”，該模組會實施(也就是執行以及運行等等)在這裡結合各自的模組描述的各種功能。這裡使用的模組包括被相關領域中具有通常知識者認為與指定的實施方式相適合的硬體(例如一個或多個處理器、一個或多個微處理器、一個或多個微控制器、一個或多個微晶片、一個或多個專用積體電路(ASIC)、一個或多個現場可程式設計閘陣列(FPGA)、一個或多個記憶體裝置)。所描述的每一個模組還可以包括可以實施被描述為由相應模組執行的一個或多個功能的可執行指令，並且應該指出的是，這些指令可以採用或包含硬體(即硬連線)指令、韌體指令及/或軟體指令等形式，並且可以儲存在任何適當的非暫時性電腦可讀媒體或媒體中(例如通常所說的RAM、ROM等等)。

雖然在上文中描述了採用特定組合的特徵以及元素，但是本領域中具有通常知識者將會認識到，每一個特徵或元素既可以單獨使用，也可以以與其他特徵以及元素進行任何組合的方式使用。此外，這裡描述的方法可以在引入到電腦可讀媒體中以供電腦或處理器運行的電腦程式、軟體或韌體中實施。關於電腦可讀儲存媒體的範例包括但不限於唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體儲存裝置、磁性媒體(例如內部硬碟以及可移磁片)、磁光媒體以及光學媒體(例如CD-ROM光碟以及數位多功能光碟(DVD))。與軟體相關聯的處 理器可以用於實施在WTRU、UE、終端、基地台、RNC或任何電腦主機中使用的射頻收發器。

1700:方法

1702、1704、1706、1708:過程

Claims (10)

1. 一種顯示一三維內容的裝置，包括：一可定址發光元件陣列；一準直光學元件陣列，被配置為準直該可定址發光元件陣列所發射的光成多個準直光束；一個或多個繞射光柵層，被配置為繞射該準直光束中的每一個成多個繞射光束；以及一光學遮罩元件陣列，被同步於該可定址發光元件陣列以能夠觀看該繞射光束中來自一角度方向的一光束，其中該觀看光束代表於所顯示內容中的一空間位置的一三維像素。
2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該可定址發光元件陣列包括多組發光元件，以及其中該準直光學元件陣列中的每一個準直光學元件與該多組發光元件中的一特定發光元件組相關聯。
3. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，其中該可定址發光元件陣列的該些發光元件中的一個或多個發光元件是從由一μLED以及一OLED組成的一群組中選擇的。
4. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，其中該光學遮罩元件陣列是一空間光調變器(SLM)。
5. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，其中該光學遮罩元件陣列是一液晶顯示器(LCD)。
6. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，進一步包括一濾色器。
7. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，進一步包括一光學元件，其中該光學元件被配置為調整該些光學遮罩元件中的一個或多個光學遮罩元件的發射方向角。
8. 如申請專利範圍第7項所述的裝置，其中該光學元件被配置為調整該些光學遮罩元件中的該一個或多個光學遮罩元件的該發射方向角，以對準觀看者的觀看視窗。
9. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的裝置，其中該可定址發光元件陣列包括一第一群的發光元件組以及一第二群的發光元件組，其中該第一群的發光元件組各自位於距離該裝置的一中心小於臨界值、並且被佈置為在彼此間具有一相等間隔，以及其中該第二群的發光元件組各自位於距離該裝置的該中心大於該臨界值距離、並且被佈置為基於該第二群的發光元件組中的每一個距離該裝置的該中心多遠而在彼此間具有一不等間隔。
10. 一種顯示一三維內容的方法，包括：從一可定址發光元件陣列的每一個發光元件發射一光束，以產生多個光束；準直該多個光束中的每一個光束，以產生多個準直光束；繞射該多個準直光束中的每一個，以產生多個繞射光束；以及將一光學遮罩同步於該可定址發光元件陣列，以能夠觀看該繞射光束中來自一角度方向的一光束，其中該觀看光束代表於所顯示內容中的一空間位置的一三維像素。