采用反射多光束元件的多视图背光体、显示器和方法与流程

采用反射多光束元件的多视图背光体、显示器和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年9月12日提交的美国临时专利申请第62/899699号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
3.关于联邦资助研究或开发的声明
4.n/a


背景技术：

5.电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户传达信息的几乎无处不在的介质。最常用的电子显示器包括阴极射线管(crt)、等离子显示面板(pdp)、液晶显示器(lcd)、电致发光显示器(el)、有机发光二极管(oled)和有源矩阵oled(amoled)显示器、电泳显示器(ep)以及采用机电的或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可被分为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的示例包括crt、pdp和oled/amoled。无源显示器包括lcd和ep显示器。无源显示器虽然常常展现出包括但不限于固有低功耗的引人注目的性能特性，但因为缺少发光的能力而可能在许多实际的应用中有些受限使用。
附图说明
6.参考以下结合附图的详细描述，可以更容易地理解根据本文描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相似的附图标记表示相似的结构元件。
7.图1示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
8.图2示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向相对应的特定主要角方向的光束的角分量的图形表示。
9.图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的横截面图。
10.图3b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的平面图。
11.图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的透视图。
12.图4a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的多视图背光体的一部分的横截面图。
13.图4b示出了根据本文描述的原理的另一实施例的示例中的多视图背光体的一部分的横截面图。
14.图5a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的反射子元件的横截面图。
15.图5b示出了根据本文描述的原理的另一实施例的示例中的反射子元件的横截面图。
16.图5c示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的反射子元件的横截面图。
17.图5d示出了根据本文描述的原理的另一实施例的示例中的反射子元件的横截面图。
18.图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的一对反射多光束元件的透视图。
19.图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的框图。
20.图8示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体操作的方法的流程图。
21.某些示例和实施例具有除了以上参考的附图中所示的特征之外以及代替以上参考的附图中所示的特征中的一个的其它特征。下面参照上面参考的附图详细描述这些和其它特征。
具体实施方式
22.根据本文描述的原理的示例和实施例提供了应用于多视图或三维(3d)显示器的多视图背光体。具体地，与本文描述的原理一致的实施例提供了采用被配置为提供发射光的反射多光束元件的阵列的多视图背光体。发射光包括具有与多视图显示器的各个视图方向相对应的方向的定向光束。根据各种实施例，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件包括多个反射子元件，这些反射子元件被配置为将光从光导反射地散射出以作为发射光。反射多光束元件内的多个反射子元件的存在有利于发射光的反射散射特性的颗粒控制。例如，反射子元件可以提供与各种反射多光束元件相关联的散射方向、幅度和莫尔效应减轻的颗粒控制。采用本文描述的多视图背光体的多视图显示器的使用包括但不限于移动电话(例如，智能电话)、手表、平板计算机、移动计算机(例如，笔记本计算机)、个人计算机和计算机显示器、汽车显示器控制台、相机显示器，以及各种其他可移动和基本上非移动的显示器应用和设备。
23.在本文中，“二维显示器”或“2d显示器”定义为被配置为提供图像的视图的显示器，不管从哪个方向(即，在2d显示器的预定义视角或范围内)观看图像，该图像的视图都基本相同。许多智能电话和计算机显示器中的液晶显示器(lcd)就是2d显示器的示例。与此相反，“多视图显示器”定义为被配置为在不同视图方向上或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示器系统。具体地，根据一些实施例，不同视图可以表示多视图图像的场景或对象的不同透视视图。
24.图1示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中多视图显示器10的透视图。如图1所示，多视图显示器10包括用于显示要被观看的多视图图像的屏幕12。例如，屏幕12可以是电话(例如，移动电话、智能电话等)，平板计算机、笔记本计算机、台式计算机的计算机显示器，相机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示器屏幕。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16被示为从屏幕12以各种不同的主要角方向延伸的箭头；不同视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被示出为阴影多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，全部都是以示例的方式而非限制。应当注意的是，尽管在图1中将不同视图14示出为位于屏幕上
方，但当多视图图像显示在多视图显示器10上时，视图14实际上出现在屏幕12上或屏幕12附近。描绘屏幕12上方的视图14仅用于简单说明并且意在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的对应的一个视图方向16观看多视图显示器10。2d显示器可以基本上类似于多视图显示器10，除了2d显示器通常被配置为提供被显示图像的单一视图(例如，类似于视图14的一个视图)，而不是由多视图显示器10提供的多视图图像的不同视图14。
25.根据本文中的定义，具有对应于多视图显示器的视图方向的方向的视图方向或等效光束通常具有由角分量{θ，φ}给出的主要角方向或简单的“方向”。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量φ被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面中的角度(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)，而方位角φ是水平平面中的角度(例如，平行于多视图显示屏幕的平面)。
26.图2示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向(例如，图1中的视图方向16)相对应的特定主要角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或放射。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示器内的特定原点相关联的中心光线。图2还示出了光束(或视图方向)的原点o。
27.在本文中，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为表示不同视角或包括多个视图的视图之间的角度差的多个视图。另外，本文中的术语“多视图”可以明确地包括两个以上的不同视图(即，至少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，在本文中采用的“多视图显示器”可以明确地区别于仅包括两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而应当注意的是，虽然多视图图像和多视图显示器包括两个以上的视图，但是根据本文的定义，可以通过仅选择多视图中的两个视图来同时观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以被作为立体图像对观看(例如，在多视图显示器上)。
[0028]“多视图像素”在本文中被定义为表示多视图显示器的类似的多个不同视图中的每一个中的“视图”像素的像素集合。具体地，多视图像素可以具有与多视图图像的每个不同视图中的视图像素相对应或表示该多视图图像的每个不同视图中的视图像素的单个像素或像素集合。因此，根据本文的定义，“视图像素”是与多视图显示器的多视图像素中的视图相对应的像素或像素集合。在一些实施例中，视图像素可以包括一个或多个色彩子像素。此外，根据本文的定义，多视图像素的子像素是所谓的“定向像素”，在其中每个视图像素与不同视图中的对应的一个不同视图的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，多视图像素的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等效的或至少基本上类似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可具有位于多视图图像的不同视图的每一个中的{x1,y1}处的各个像素，而第二多视图像素可具有位于不同视图的每一个中的{x2,y2}处的各个像素等。
[0029]
在本文中，“光导”被定义为使用全内反射来在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包括在光导的工作波长处基本上透明的芯。术语“光导”通常指采用全内反射来在光导的电介质材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的电介质光波导。根据定义，全内反射的条件是光导的折射率大于与光导材料表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了或代替上述折射率差，光导可以包括涂层，以进一步促成全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几种光导中的任何一种，包括但不限于板(plate)或片
(slab)光导以及条带(strip)光导中的一个或两个。
[0030]
此外，在本文中，术语“板”在应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段或差别地平面的层或薄片，其有时被称为“片”光导。具体地，板光导被定义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对表面)界定的两个基本上正交的方向上引导光的光导。此外，根据在本文中的定义，顶表面和底表面二者彼此分离并且可以在至少差异意义中基本上相互平行。也就是说，在板光导的任何差别地小部分内，顶表面和底表面基本上平行或共面。在一些实施例中，板光导可以是基本上平面的(即局限于平面)，并且因此，板光导是平面光导。在其他实施例中，板光导可以在一个或两个正交的维度上弯曲。例如，板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形的板光导。然而，任何曲率都具有足够大的曲率半径以确保在板光导内保持全内反射以引导光。
[0031]
根据本文的定义，“多光束元件”是产生包括多个定向光束的发射光的背光体或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多光束元件可以光学地耦合到背光体的光导，以通过耦合或散射出光导中所引导的光的一部分来提供多个光束。在其他实施例中，多光束元件可生成作为定向光束发射的光(例如，可包括光源)。此外，根据本文的定义，由多光束元件产生的多个定向光束中的定向光束具有彼此不同的主要角方向。具体地，根据定义，多个定向光束中的定向光束具有不同于多个定向光束中的另一个定向光束的预定主要角方向。此外，多个定向光束可以表示光场。例如，多个定向光束可以被限制在空间的基本上锥形区域内，或者具有包括多个定向光束中的定向光束的不同主要角方向的预定的角展度。因此，定向光束的预定角展度组合起来(即，多个光束)可以表示光场。
[0032]
根据各种实施例，多个定向光束中的各种定向光束的不同主要角方向由包括但不限于多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)和朝向或旋转的特性来确定。在一些实施例中，根据本文中的定义，多光束元件可被视为“扩展点光源”，即分布在多光束元件的范围内的多个点光源。此外，根据本文中的定义，如上文关于图2所述，由多光束元件产生的定向光束具有由角分量{θ,φ}给出的主要角方向。
[0033]
在本文中，“准直器”定义为被配置为准直光的基本上任何光学设备或装置。根据各种实施例，由准直器提供的准直量可从一个实施例到另一个以预定的程度或量变化。此外，准直器可被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)中的一个或两个上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个上包括形状。
[0034]
在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的度数。具体地，根据本文中的定义，准直因子定义了光线在准直的光束内的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光的光束中的大部分光线在特定的角展度内(例如，关于准直光束的中心或主要角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线在角度上可以具有高斯分布，并且角展度是在准直光束的峰值强度的二分之一处确定的角度。
[0035]
在本文中，“光源”通常被定义为光的源(例如，被配置为产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括诸如当激活或开启时发射光的发光二极管(led)的光发射器。具体地，在本文中，光源可以基本上是任何光的源或基本上包括任何光发射器，光发射器包括但不限于发光二极管(led)、激光器、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其他光的源中的一个或多个。由光源产生的光
可以具有色彩(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一定波长范围(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光发射器。例如，光源可以包括光发射器的集合或一组光发射器，其中至少一个光发射器产生具有与由该集合或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的色彩或波长不同的色彩或等效地波长的光。例如，不同的色彩可以包括原色(例如，红、绿、蓝)。
[0036]
如本文中所用的，冠词“一”旨在具有其在专利文献中的普通的含义，即“一个或多个”。例如，“一反射多光束元件”意味着一个或多个反射多光束元件，同样，“所述反射多光束元件”在本文中意味着“(一个或多个)反射多光束元件”。此外，本文中对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何引用不旨在成为本文中的限制。在本文中，术语“大约”在被应用于值时，通常意味着在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者意味着正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所用的，术语“基本上”意味着大部分、或几乎全部、或全部、或在大约51％至大约100％的范围内的量。此外，在本文中的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现的，而不是当作限制。
[0037]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光体。图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的横截面图。图3b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的平面图。图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的透视图。仅为了便于本文中的讨论，图3c中的透视图以部分切除的方式示出。
[0038]
图3a至3c中所示的多视图背光体100被配置为提供发射光102，发射光102包括具有彼此不同的主要角方向的定向光束(例如，作为或表示光场)。具体地，发射光102的定向光束被反射地散射出多视图背光体100，并在与多视图显示器的各个视图方向或由多视图显示器显示的多视图图像的等效不同视图方向相对应的不同方向上被引导离开多视图背光体100。在一些实施例中，发射光102的定向光束可以被调制(例如，使用光阀，如下所述)，以便于促进具有多视图内容的信息的显示，该多视图内容例如，多视图图像。例如，多视图图像可以表示或包括三维(3d)内容。图3a至3c还示出了包括光阀108的阵列的多视图像素106。多视图背光体100的表面可被称为多视图背光体100的“发射表面”，发射光102的定向光束通过该表面被反射地散射出并朝向光阀108。
[0039]
如图3a至3c所示，多视图背光体100包括光导110。光导110被配置为在第一传播方向103上引导光作为具有或根据预定准直因子σ的被引导光104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可以具有大于围绕电介质光波导的介质的第二折射率的第一折射率。折射率的差被配置为根据光导110的一个或多个被引导模式促进被引导光104的全内反射。
[0040]
在一些实施例中，光导110可以是包括延伸的、基本上平面的光学透明电介质材料薄片的片或板光波导(即，板光导)。基本上平面的电介质材料薄片被配置为使用全内反射来引导被引导光104。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括各种电介质材料中的任何一种，或者由各种电介质材料中的任何一种构成，电介质材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)、以及基本上光学透明的塑料或聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)或“丙烯酸玻璃”、聚碳酸酯等)中的一种或多种。在
一些示例中，光导110还可以在光导110的表面的至少一部分处(例如，顶面和底面中的一个或两个)包括涂覆层(未示出)。根据一些实施例，涂覆层可用于进一步促进全内反射。具体地，涂覆层可以包括折射率大于光导材料的折射率的材料。
[0041]
此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射在光导110的第一表面110’(例如，“前”表面或前侧，或“顶”表面或顶侧)和第二表面110”(例如，“后”表面或后侧，或“底”表面或底侧)之间以非零传播角引导被引导光104。具体地，被引导光104通过以非零传播角在光导110的第一表面110’和第二表面110”之间反射或“反弹”来传播。在一些实施例中，被引导光104可以包括表示不同色彩的光的多个被引导光束。不同色彩的光可以由光导110分别以不同的色彩特定的非零传播角引导。应当注意的是，为了简化说明，图3a至3c中未示出非零传播角。然而，在图3a中，粗体箭头表示描绘了沿着光导长度的被引导光104一般传播方向的传播方向103。
[0042]
如本文中所定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110’或第二表面110”)的角。此外，根据各种实施例，非零传播角大于零且小于光导110内的全内反射的临界角。例如，被引导光104的非零传播角可以在大约十(10)度到大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度到大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度到大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其他示例中，非零传播角可以是大约20度，或大约25度，或大约35度。此外，只要选择特定的非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定的实现方式选择(例如，任意地)特定的非零传播角。
[0043]
光导110中的被引导光104可以以非零传播角(例如，约30-35度)引入或定向到光导110中。在一些实施例中，可以采诸如但不限于透镜、反射镜或类似的反射器(例如，倾斜的准直反射器)、衍射光栅、以及棱镜(未示出)等结构及其各种组合，将光引入光导110作为被引导光104。在其他示例中，光可直接地被引入光导110的输入端，而无需或基本上无需使用结构(即，可以采用直接耦合或“对接”耦合)。一旦被引入到光导110中，被引导光104被配置成在通常远离输入端的第一传播方向103上沿着光导110传播。
[0044]
此外，具有预定准直因子σ的被引导光104可称为“准直光束”或“准直引导光”。在本文中，除非准直因子σ允许，“准直光”或“准直光束”通常被定义为在其中光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束(例如，被引导光束)。此外，根据本文中的定义，从准直光束发散或散射的光线不被视为准直光束的一部分。
[0045]
在一些实施例中，光导110可被配置为“再循环”被引导光104。具体地，已经在第一传播方向103上沿着光导长度引导的被引导光104可以在不同于第一传播方向103的另一或第二传播方向103’中沿着该长度被重新引导回去。例如，光导110可以包括位于光导110的端部的反射器(未示出)，该端部与和光源相邻的输入端相对。反射器可被配置为将被引导光104反射回输入端作为循环被引导光104。在一些实施例中，另一光源可在另一或第二传播方向103’上代替光的再循环(例如，使用反射器)或在光的再循环之外提供被引导光104。如下所述，再循环被引导光104和使用另一光源来提供具有第二传播方向103’的被引导光104中的一个或两个可以通过使被引导光104不止一次地到例如反射多光束元件或从多于一个方向到例如反射多光束元件来增加多视图背光体100的亮度(例如，增加发射光102的定向光束的强度)。根据一些实施例，在第一和第二传播方向103、103
′
中的每个方向上传播
的被引导光104(例如，准直引导光束)可以具有相同的预定准直因子σ或根据相同的预定准直因子σ准直。在其他实施例中，在第二传播方向103'上传播的被引导光104可以具有与在第一传播方向103上传播的被引导光104的预定准直因子σ不同的预定准直因子。在图3a中，示出了一个粗体箭头指示被引导光104的第二传播方向103’(例如，定向在负x方向)。
[0046]
如图3a至3c所示，多视图背光体100还包括在光导110上彼此隔开的反射多光束元件120的阵列。具体地说，阵列中的反射多光束元件120以有限的间隔彼此分离，并代表横跨光导110的单独的、区别的元件。也就是说，根据本文中的定义，阵列中的反射多光束元件120根据有限(即，非零)的元件间距离(例如，有限的中心到中心距离)彼此隔开。此外，根据一些实施例，阵列中的反射多光束元件120通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，阵列中的每个反射多光束元件120通常是区别的，并且与其他反射多光束元件120中的那些分离。在一些实施例中，反射多光束元件120可以以大于反射多光束元件120的单个元件的尺寸的距离间隔开。
[0047]
根据一些实施例，阵列中的反射多光束元件120可以布置成一维(1d)阵列或二维(2d)阵列。例如，反射多光束元件120可以被布置为线性1d阵列(例如，包含反射多光束元件120的交错的线的多条线)。在另一示例中，反射多光束元件120可以被布置为矩形2d阵列或圆形2d阵列。此外，在一些实施例中，阵列(即，1d或2d阵列)可以是规则的或均匀的阵列。具体地，反射多光束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离或间距)可以在整个阵列上基本上均匀或恒定。在其他示例中，反射多光束元件120之间的元件间距离可以沿阵列、沿光导110的长度或横跨光导110中的一个或两个变化。
[0048]
根据各种实施例，反射多光束元件的阵列中的每个反射多光束元件120包括多个反射子元件122。此外，反射多光束元件的阵列中的每个反射多光束元件120被配置成反射地散射出被引导光104的一部分作为包括定向光束的发射光102。具体地，根据各种实施例，被引导光部分被反射多光束元件120的反射子元件通过使用反射或反射散射集体地反射地散射出去。图3a和3c将发射光102的定向光束示出为从光导110的第一表面110’(即发射表面)被引导离开的多个发散箭头。
[0049]
根据各种实施例，包括多个反射子元件(例如，如图3a中的小写字母“s”所示)在其内的每个反射多光束元件120的尺寸与多视图显示器中的光阀108的尺寸(例如，如图3a中的大写字母“s”所示)相当。在本文中，可以以各种方式中的任何一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀108的尺寸可以是其长度，并且反射多光束元件120的可比尺寸也可以是反射多光束元件120的长度。在另一示例中，尺寸可指使反射多光束元件120的面积可与光阀108的面积相当的区域。
[0050]
在一些实施例中，每个反射多光束元件120的尺寸介于多视图显示器的光阀阵列中的光阀108的尺寸的大约百分之二十五(25％)到大约百分之二百(200％)之间。在其他示例中，反射多光束元件尺寸大于光阀尺寸的大约百分之五十(50％)、或大于光阀尺寸的大约百分之六十(60％)、或大于光阀尺寸的大约百分之七十(70％)、或大于光阀尺寸的大约百分之七十五(75％)、或大于光阀尺寸的大约百分之八十(80％)、或大于光阀尺寸的大约百分之八十五(85％)、或大于光阀尺寸的大约百分之九十(90％)。在其他示例中，反射多光束元件的尺寸小于光阀尺寸的大约180％、或小于光阀尺寸的大约160％、或小于光阀尺寸的大约140％、或小于光阀尺寸的大约120％。根据一些实施例，可选择反射多光束元件120
和光阀108的可比尺寸，以减少或在一些实施例中最小化多视图显示器视图之间的暗区。此外，可选择反射多光束元件120和光阀108的可比尺寸，以减少并在一些实施例中最小化多视图显示器的视图(或视图像素)之间的重叠。图3a至3c示出了被配置为调制发射光102的定向光束的光阀108的阵列。光阀阵列可以是例如采用多视图背光体100的多视图显示器的一部分。为了便于讨论，图3a至3c中和多视图背光体100一起示出了光阀108的阵列。
[0051]
如图3a至3c所示，具有不同主要角方向的发射光102的不同定向光束穿过光阀阵列中的不同光阀108并可由光阀阵列中的不同光阀108进行调制。此外，如图所示，阵列中的光阀108对应于多视图像素106的子像素，并且光阀108的集合可对应于多视图显示器的多视图像素106。具体地，在一些实施例中，光阀阵列中的的光阀108的不同集合被配置为接收和调制由相应的一个反射多光束元件120提供的或来自相应的一个反射多光束元件120的发射光102的定向光束，即，如图所示，每个反射多光束元件120都对应有光阀108的独特集合。在各种实施例中，不同类型的光阀可以被用作光阀阵列中的光阀108，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一个或多个。
[0052]
注意，如图3a所示，多视图像素106的子像素的尺寸可以对应于光阀阵列中的光阀108的尺寸。在其他示例中，光阀尺寸可定义为光阀阵列中相邻的光阀108之间的距离(例如，中心到中心的距离)。例如，光阀108可以小于光阀阵列中光阀108之间的中心到中心的距离。例如，光阀尺寸可被定义为光阀108的尺寸或与光阀108之间的中心到中心的距离相对应的尺寸。
[0053]
在一些实施例中，反射多光束元件120和相应的多视图像素106(即，子像素106’的集合和相应的光阀108的集合)之间的关系可以是一对一的关系。也就是说，可以有相同数量的多视图像素106和反射多光束元件120。图3b通过示例明确地示出了这种一对一关系，其中包括光阀108的不同集合的每个多视图像素106被示出为被虚线包围。在其他实施例(未示出)中，多视图像素106的数量和反射多光束元件120的数量可以彼此不同。
[0054]
在一些实施例中，多个反射多光束元件中的一对反射多光束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离)可以等于一对对应的例如由光阀集合表示的多视图像素106之间的像素间距离(例如，中心到中心的距离)。例如，如图3a所示，第一反射多光束元件120a和第二反射多光束元件120b之间的中心距基本等于第一光阀集合108a和第二光阀集合108b之间的中心距。在其他实施例(未示出)中，一对反射多光束元件120和相应光阀集合的相对中心距可能不同，例如，反射多光束元件120的元件间间距可以大于或小于表示多视图像素106的光阀集合之间的间距。
[0055]
在一些实施例中，反射多光束元件120的形状和多视图像素106的形状相似，或等效地与与多视图像素106对应的光阀108的集合(或“子阵列”)的形状相似。例如，反射多光束元件120可以具有方形形状，并且多视图像素106(或对应的光阀108的集合的布置)可以基本上是方形的。在另一示例中，反射多光束元件120可以具有矩形形状，即，可以具有大于宽度或横向尺寸的长度或纵向尺寸。在该示例中，与反射多光束元件120相对应的多视图像素106(或等效地光阀108的集合的布置)可以具有类似的矩形形状。图3b示出了方形反射多光束元件120和相应的包括方形光阀108的集合的方形多视图像素106的俯视图或平面图。在又一示例(未示出)中，反射多光束元件120和相应的多视图像素106具有各种形状，包括或至少近似于但不限于三角形、六边形和圆形。
[0056]
此外(例如，如图3a所示)，根据一些实施例，每个反射多光束元件120被配置为向一个且仅一个多视图像素106提供发射光102的定向光束。具体地，对于给定的一个反射多光束元件120，具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主要角方向的定向光束基本上局限于单个对应的多视图像素106及其子像素，即如图3a所示，光阀108的单个集合对应于此反射多光束元件120。因此，多视图背光体100的每个反射多光束元件120提供发射光102的相应的定向光束集合，其具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主要角方向集合(即，此定向光束集合包含具有与每个不同视图方向相对应的方向的光束)。
[0057]
具体地，如图3a所示，第一光阀集合108a被配置为接收和调制来自第一反射多光束元件120a的发射光102的定向光束。此外，第二光阀集合108b被配置为接收和调制来自第二反射多光束元件120b的发射光102的定向光束。因此，光阀阵列中的每个光阀集合(例如，第一和第二光阀集合108a、108b)分别对应于不同的反射多光束元件120(例如，元件120a、120b)和不同的多视图像素106，光阀集合的各个光阀108对应于各个多视图像素106的子像素。
[0058]
在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件120可布置在光导110的表面上或其表面处。例如反射多光束元件120可布置在与光波导110的发射表面(例如，第一表面110’)相对的第二表面110”上。在这些实施例中的一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件122可以延伸到光导110的内部。在反射多光束元件120布置在光导表面上的其他实施例中，反射子元件122可以从光导表面伸出并远离光导110的内部。在一些实施例中，诸如当反射子元件122从光导表面伸出时，反射子元件122可以包括光导110的材料。在其他实施例中，反射子元件122可包括另一种材料，例如电介质材料。在这些实施例中的一些实施例中，其他材料的折射率可与光导材料的折射率匹配，以减少或基本上最小化光在光导110和反射子元件122之间的界面处的反射。在另一个实施例中，其他材料的折射率可以高于光导材料的折射率。例如，这种高折射率材料或材料层可用于提高发射光102的亮度。在其他实施例(未示出)中，反射多光束元件120可位于光导110内。具体地，在这些实施例中，多个反射多光束元件120的反射子元件可以位于光导110的第一表面110’和第二表面110”之间并与之隔开。
[0059]
图4a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中多视图背光体100的一部分的横截面图。如图4a所示，多视图背光体100包括具有设置在第二表面110”上的反射多光束元件120的光导110。图4a所示的反射多光束元件120包括多个反射子元件，其中的反射子元件延伸到光导110的内部。被引导光104被反射子元件122反射，并作为包括定向光束的发射光102从光导110的发射面射出(第一表面110’)。
[0060]
图4b示出了根据本文描述的原理的另一个实施例的示例中多视图背光体100的一部分的横截面图。如图4b所示，多视图背光体100也包括具有设置在第二表面110”上的反射多光束元件120的光导110。然而，在图4b中，反射多光束元件120包括多个反射子元件，其中的反射子元件从光导表面伸出并远离光导110的内部。和图4a一样，被引导光104在图4b中显示为被反射子元件122反射，并作为包含定向光束的发射光102离开光导110的发射表面(第一表面110’)。
[0061]
应当注意，虽然图4a和图4b中所示的反射多光束元件120的所有反射子元件122被描绘为彼此相似，但在一些实施例中(未示出)，多个反射子元件中的反射子元件122可能彼
此不同。例如，反射子元件122可以在反射多光束元件120内和反射多光束元件120上具有不同的尺寸、不同的横截面轮廓、甚至不同的方向(例如，相对于引导光传播方向的旋转)中的一个或多个。在另一个示例中，在反射多光束元件120内，第一反射子元件122可以延伸到光导内部，第二反射子元件122可以从光导表面远离光导伸出。具体地，根据一些实施例，多个反射子元件中的至少两个反射子元件122可以在发射光102内彼此具有不同的反射散射轮廓。
[0062]
在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件120还可以包括与多个反射子元件122的反射表面相邻并覆盖该反射表面的反射材料。在一些实施例中，反射材料的范围可以局限在或基本上限制在反射多光束元件120的范围或边界内，以形成反射岛。
[0063]
图4a通过举例而非限制的示出了作为反射材料层填充了多个反射子元件中的反射子元件122的反射材料124。此外，如图所示，反射材料层的范围局限在反射多光束元件120的范围内，形成反射岛。在其他实施例(未示出)中，反射材料层可被配置为涂覆延伸到光导内部的反射子元件122的反射表面，但不填满或基本上填满反射子元件122。
[0064]
图4b示出了作为反射材料层被配置为覆盖反射子元件122的反射表面的反射材料124。在其他实施例(未示出)中，反射材料层可在以类似于图4a所示的方式从光导表面伸出的反射子元件122周围形成反射岛。
[0065]
在各种实施例中，可采用多种反射材料中的任何一种，诸如但不限于反射性金属(例如铝、镍、银、金等)和各种反射性金属聚合物(例如聚合物-铝)作为反射材料124。反射材料124的反射材料层可通过多种方法应用，例如包括但不限于旋涂、蒸镀和溅射。根据一些实施例，可采用光刻或类似光刻的方法来定义沉积后反射材料层的范围，以将反射材料124限制在反射多光束元件120的范围内，并形成反射岛。
[0066]
如上所述，反射多光束元件120的多个反射子元件中的反射子元件122可以具有不同的横截面轮廓。具体地，横截面轮廓可表现为具有各种倾斜角和各种表面曲率中的一个或两者的各种反射散射表面，各种倾斜角和各种表面曲率用于控制反射多光束元件120的发射模式。例如，在一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件122可包括具有倾斜角的反射面，该倾斜角被配置为控制发射光102内的定向光束的发射模式。例如，倾斜角可以相对于光导表面在大约10度(10
°
)到大约50度(50
°
)之间，或者在大约25度(25
°
)到大约45度(45
°
)之间。在另一个示例中，多个反射子元件中的反射子元件122可以具有弯曲的反射表面。在这些实施例中，反射子元件122的横截面轮廓中的弯曲反射表面的曲率或曲率半径可以被配置为控制定向光束的发射模式。
[0067]
图5a示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中反射子元件122的透视图。图5b示出了根据本文描述的原理的另一个实施例的示例中反射子元件122的透视图。如图5a所示，反射子元件122延伸到光导110的内部，而图5b示出了从光导表面伸出并远离光导内部的反射子元件122。如图5a-5b所示，反射子元件122包括反射面126，该反射面126相对于光导表面具有大约35度的倾斜角。如上文所述，图5a和图5b中的每个反射面126被配置为反射具有预定准直因子σ的被引导光104。
[0068]
图5c示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中反射子元件122的横截面图。图5d示出了根据本文描述的原理的另一个实施例的示例中反射子元件122的横截面图。图
5c示出了延伸到光导110内部的反射子元件122，而图5d示出了从光导表面伸出并远离光导内部的反射子元件122。在图5c和图5d中，反射子元件122包括弯曲反射面128。如上所述，弯曲反射面128的曲率被配置为反射具有预定准直因子σ的被引导光104。具体地，根据各种实施例，曲率可被配置为通过集中或扩展定向光束的角展度来控制发射光102的定向光束的发射模式。
[0069]
在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件120内的多个反射子元件中的反射子元件122的密度可配置为确定或控制发射光102的相对发射强度。在一些实施例中，反射子元件122的密度可以是反射多光束元件120沿光导110长度方向的位置的函数。例如，反射子元件122的密度可以作为与光源的距离的函数而随着距离增加而增加，以补偿沿光导110的引导光的强度的一般损失。在一些实施例中，补偿作为距离的函数的引导光的强度损失或减小可在光导110上提供均匀或基本上均匀的发射光强度。
[0070]
图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中一对反射多光束元件120的透视图。具体地，图6中所示的一对反射多光束元件120包括具有作为与光导110之间的距离的函数的不同密度的反射子元件122，如粗体箭头所示。在图6中，反射子元件122的不同密度是通过在两个反射多光束元件120各自的多个反射子元件内填充或减少多个反射子元件中的反射子元件122的位置(即，增加或减少密度)来提供的。例如，图6所示的第一反射多光束元件120a相对于第二反射多光束元件120b具有更多数量的反射子元件122。根据一些实施例，可将省略反射子元件122的位置122’替换为光导110的表面。
[0071]
在一些实施例中，多视图背光体100的光导110还配置为在与第一传播方向103相反的第二传播方向103’上引导光。在其中一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件122可以被配置成反射散射具有第二传播方向的被引导光104的一部分作为发射光102，发射光102包括具有与多视图显示器的各个视图方向对应的方向的定向光束。具体地，从具有第二传播方向103’的被引导光104中反射地散射出的被引导光的部分可以被配置为与从具有第一传播方向103的由反射子元件122散射的被引导光104中反射地散射出的被引导光的部分组合。根据一些实施例，组合反射地散射出的光可实现以下目的之一或两者：提供发射光102的更大强度，以及在发射光102内提供定向光束的对称散射轮廓。图4a至4b示出了具有两个传播方向(例如，图3a中示出的第一和第二传播方向103、103
′
)的被引导光104，以及所示反射多光束元件120内的反射子元件122，所述反射子元件被配置为反射地散射出具有两个传播方向的被引导光的部分。
[0072]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图显示器。多视图显示器被配置为发射调制光束作为多视图显示器的视图像素，以提供多视图图像。发射的调制光束彼此具有不同的主要角方向。此外，发射的调制光束可优先指向多视图显示器或等效地地多视图图像的多个观看方向或视图。在非限制性示例中，多视图图像可以包括具有相应数量的视图方向的一乘四视图(1
×
4)、一乘八视图(1
×
8)、二乘二视图(2
×
2)、四乘八视图(4
×
8)或八乘八视图(8
×
8)。包括在一个方向上但不在另一个方向上的多个视图(例如，1
×
4和1
×
8视图)的多视图显示器可被称为“仅水平视差”多视图显示器，因为这些配置可以在一个方向上提供表示不同视图或场景视差的视图(例如，水平方向为水平视差)，但在正交方向上则不然(例如，没有视差的垂直方向)。在两个正交方向上包括多个场景的多视图显示器可被称为全视差多视图显示器，因为视图或者场景视差可以在两个正交方向(例如，水平视
差和垂直视差)上变化。在一些实施例中，多视图显示器被配置为提供具有三维(3d)内容或信息的多视图显示器。例如，多视图显示器或多视图图像的不同视图可以提供多视图显示器显示的多视图图像中的信息的“免戴眼镜(glasses free)”(例如，自动立体)表示。
[0073]
图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中多视图显示器200的框图。根据各种实施例，多视图显示器200被配置为根据不同视图在不同视图方向上显示多视图图像。具体地，由多视图显示器200发射的发射光202的调制定向光束可用于显示多视图图像，并且可对应于不同视图的像素(即，视图像素)。在图7中，作为示例而非限制，具有虚线的箭头被用于表示发射光202的调制定向光束，以强调其调制。
[0074]
如图7所示，多视图显示器200包括光导210。光导210被配置为在第一传播方向上引导光作为被引导光。在各种实施例中，光可以根据全内反射被引导为例如被引导光束。例如，光导210可以是被配置为将来自其光输入边缘的光引导为被引导光束的板光导。在一些实施例中，多视图显示器200的光导210可以基本上类似于上述关于多视图背光体100的光导110。
[0075]
图7所示的多视图显示器200还包括反射多光束元件220的阵列。根据各种实施例，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件220在光导110上彼此间隔开。反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件220包括多个反射子元件。此外，反射多光束元件220被配置成将被引导光作为发射光202反射地散射出去，所述发射光202包括具有与多视图显示器200所显示的多视图图像的各个视图方向相对应的方向的定向光束。发射光202的定向光束具有彼此不同的主要角方向。具体地，根据各种实施例，定向光束的不同主要角方向对应于多视图图像的不同视图中的各个视图的不同视图方向。在一些实施例中，包括多视图显示器200的反射子元件的反射多光束元件220可以分别与上述多视图背光体100的反射子元件122和反射多光束元件120基本上相似。
[0076]
如图7所示，多视图显示器200还包括光阀230的阵列。光阀230的阵列被配置为调制发射光202的定向光束以提供多视图图像。在一些实施例中，光阀230的阵列可以基本上类似于上文关于多视图背光体100描述的光阀108的阵列。在一些实施例中，反射多光束元件的尺寸在光阀阵列中的光阀230的尺寸的大约百分之二十五(25％)到大约百分之二百(200％)之间。在其他实施例中，如上文关于反射多光束元件120和光阀108所述，可采用反射多光束元件220和光阀230的其他相对尺寸。
[0077]
在一些实施例中，可根据预定的准直系数准直被引导光。在一些实施例中，发射光的发射模式是被引导光的预定准直因子的函数。例如，预定准直因子可以基本上类似于上文关于多视图背光体100描述的预定准直因子σ。
[0078]
在一些实施例中，反射多光束元件220的多个反射子元件中的反射子元件布置在光导210的表面上。例如，如上文关于多视图背光体100所述，该表面可以是与光导210的发射表面相对的光导210的表面。在一些实施例中，反射子元件可以延伸到光导的内部。在其他实施例中，反射子元件可以从导光表面伸出。
[0079]
在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件220还包括与多个反射子元件的反射表面相邻并覆盖该反射表面的反射材料(诸如但不限于反射性金属或金属聚合物)。在一些实施例中，反射材料被限制在反射多光束元件220的边界内，以形成包括反射多光束元件220和被边界限制的反射材料的反射岛。反射材料可以基本上类似于上述
反射多光束元件120的反射材料124。
[0080]
在一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件包括具有倾斜角的反射面，该倾斜角被配置为控制发射光202的定向光束的发射模式。在一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件的倾斜角被配置为确定发射光202的定向光束的聚集方向。在其他实施例中，反射子元件包括弯曲的反射表面。例如，弯曲的反射表面可以具有曲率基本上平滑的弯曲横截面轮廓。
[0081]
在一些实施例中，反射多光束元件220内的多个反射子元件的反射子元件的密度被配置为确定发射光的相对发射强度。在一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件相对于多个反射子元件的另一反射子元件的反射散射轮廓具有不同的反射散射轮廓。
[0082]
在一些实施例中，光阀阵列中的光阀230被布置成表示多视图显示器200的多视图像素的集合。在一些实施例中，光阀表示多视图像素的子像素。在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件220与多视图显示器200的多视图像素具有一对一的对应关系。
[0083]
在其中一些实施例中(图7中未示出)，多视图显示器200还可包括光源。光源可被配置为以非零传播角向光导210提供光，并且在一些实施例中，根据预定的准直因子被准直，以在光导210内提供被引导光的预定角展度。根据一些实施例，光源可以基本上类似于上文关于多视图背光体100所述的光源130。在一些实施例中，可以使用多个光源。例如，一对光源可用于光导210的两个不同边缘或端部(例如，相对的端部)，以将光作为具有两个不同传播方向的被引导光提供给光导210。
[0084]
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光体操作的方法。图8示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体操作的方法300的流程图。如图8所示，多视图背光体操作的方法300包括在沿光导长度的传播方向上引导310光作为被引导光。在一些实施例中，光可以以非零传播角被引导310。此外，被引导光可以被准直，例如，根据预定的准直因子被准直。根据一些实施例，光导可以基本上类似于上面关于多视图背光体100描述的光导110。具体地，根据各种实施例，光可以根据光导内的全内反射来引导。
[0085]
如图8所示，多视图背光体操作的方法300还包括使用反射多光束元件的阵列将被引导光的一部分反射320出光导以提供发射光，该发射光包括具有与多视图显示器的各个不同视图方向对应的不同方向的定向光束。在各种实施例中，定向光束的不同方向对应于多视图显示器的各个视图方向。在各种实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件包括多个反射子元件。在一些实施例中，每个反射多光束元件的尺寸在多视图显示器的光阀的阵列中的光阀的尺寸的25％到200％之间。
[0086]
在一些实施例中，反射多光束元件基本上类似于上文描述的多视图背光体100的反射多光束元件120。具体地，反射多光束元件的多个反射子元件可以与上述多个反射子元件122基本上类似。
[0087]
在一些实施例中，多个反射子元件中的反射子元件布置在光导的表面上。在一些实施例中，反射子元件可以延伸到光导的内部或从光导表面伸出。根据各种实施例，发射光的发射模式可以是被引导光的预定准直因子的函数。
[0088]
在一些实施例中，反射多光束元件的阵列中的反射多光束元件还包括与多个反射
子元件的反射表面相邻并覆盖该反射表面的反射材料。在一些实施例中，反射材料被局限在反射多光束元件的边界内。反射材料可以基本上类似于上述反射多光束元件120的反射材料124。
[0089]
在一些实施例(未示出)中，多视图背光体操作的方法还包括使用光源向光导提供光。所提供的光具有下列特征之一或两者：可以在光导内具有非零传播角，以及可以根据准直因子在光导内准直以在光导内提供被引导光的预定角展度。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上述多视图背光体100的光源130。
[0090]
在一些实施例中(例如，如图8所示)，多视图背光体操作的方法300还包括使用光阀调制330反射多光束元件反射地散射出的发射光的定向光束，以提供多视图图像。根据一些实施例，多个光阀或光阀的阵列中的光阀对应于多视图像素的子像素，并且光阀阵列中的光阀的集合对应于或被布置为多视图显示器的多视图像素。也就是说，例如，光阀可以具有与子像素的尺寸可比的尺寸，或者具有与多视图像素的子像素之间的中心到中心的间距可比的尺寸。根据一些实施例，多个光阀可基本上类似于上述的多视图背光体100的光阀阵列108。具体地，光阀不同集合以类似于第一和第二光阀集合108a、108b与不同的多视图像素106的对应的方式与不同多视图像素对应。此外，光阀阵列的各个光阀可以对应于多视图像素的子像素，就像上述的光阀108对应于上面参考的讨论中的子像素一样。
[0091]
因此，已经描述了采用包括反射子元件的反射多光束元件来提供发射光的多视图背光体、多视图背光体操作的方法以及多视图显示器，所述发射光包括具有与多视图图像的不同定向视图相对应的方向的定向光束。应当理解的是，上述示例仅仅说明了本文所述原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求所限定的范围的情况下容易地设计许多其他布置。