基于反射微棱镜散射元件的背光、多视图显示器和提供光禁区的方法与流程

基于反射微棱镜散射元件的背光、多视图显示器和提供光禁区的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年1月22日提交的美国临时专利申请序列号62/964,589的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
3.关于联邦资助的研究或开发的声明
4.无


背景技术：

5.电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传达信息的几乎无处不在的媒介。最常用的电子显示器包括阴极射线管(crt)、等离子体显示面板(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)和采用机电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)。一般而言，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发射光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一光源提供的光的显示器)。有源显示器的示例包括crt、pdp和oled/amoled。无源显示器的示例包括lcd和ep显示器。无源显示器虽然常常表现出诱人的性能特性，包括但不限于固有的低功耗，但是会发现由于缺乏发射光的能力而在许多实际应用中的用途有些受限。
附图说明
6.参照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例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器的透视图。
8.图2例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的具有对应于多视图显示器的视图方向的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。
9.图3a例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的横截面图。
10.图3b例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的平面图。
11.图3c例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的透视图。
12.图3d例示了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的透视图。
13.图4a例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的一部分的透视图。
14.图4b例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜
散射元件的背光的一部分的透视图。
15.图4c例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的一部分的透视图。
16.图5a例示了根据本文描述的原理的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的一部分的透视图。
17.图5b例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光的一部分的透视图。
18.图6a例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器的横截面图。
19.图6b例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器的平面图。
20.图6c例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器的透视图。
21.图7例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的背光操作的方法的流程图。
22.某些示例和实施例具有作为上面参考的附图中所示出的特征的补充和替代之一的其他特征。下面参考上面参考的附图详细说明这些和其他特征。
具体实施方式
23.根据本文描述的原理的示例和实施例提供了背光，该背光提供具有发射图案的发射光，所述发射图案具有预定的光禁区。根据各种实施例，背光可以用作包括多视图显示器在内的显示器中的照明源。特别地，与本文描述的原理一致的实施例提供了一种基于反射微棱镜散射元件的背光，该背光包括多个反射微棱镜散射元件或反射微棱镜散射元件阵列，所述反射微棱镜散射元件被配置为将光散射出光导作为发射光。发射光优先被提供在发射区内，同时通过散射排除在预定的禁区外。根据各种实施例，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件包括具有倾斜角的倾斜反射侧壁，以控制发射图案并且具体地提供发射光的预定的禁区。采用本文所描述的基于反射微棱镜散射元件的背光的显示器的用途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，膝上型计算机)、个人计算机和计算机监视器、汽车显示控制台、照相机显示器和各种其他移动以及基本上非移动显示应用和设备。
24.在本文中，
″
二维显示器
″
或
″
2d显示器
″
被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显示器的预定视角或范围内)观看图像，该图像的视图基本上相同。在许多智能电话和计算机显示器中发现的传统液晶显示器(lcd)是2d显示器的示例。与此相反，
″
多视图显示器
″
被定义为被配置为在不同的视图方向上或从不同的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。特别地，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图。
25.图1例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器10的透视图。如图1所示，多视图显示器10包括用于显示要观看的多视图图像的屏幕12。屏幕12可以是例如电话(例如，移动电话、智能电话等)、平板计算机、膝上型计算机、台式计
算机的计算机监视器、相机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏。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被例示为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同的视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的末端被例示为阴影多边形框；并且仅例示了四个视图14和四个视图方向16，均作为示例而非限制。注意，虽然在图1中将不同的视图14例示为在屏幕上方，但当多视图图像被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。在屏幕12上方描绘视图14只是为了简化说明，并且意在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的一个相应视图方向观看多视图显示器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所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。
26.根据本文中的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向相对应的方向的光束通常具有主角方向或仅由角分量{θ，φ}给定的
″
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
″
方位角分量
″
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平面)。
27.图2例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个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)相对应的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据本文中的定义，光束20从特定点发射或发出。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射线。图2还例示了光束(或视图方向)的原点o。
28.在本文中，如在术语
″
多视图图像
″
和
″
多视图显示
″
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异的多个视图。此外，本文中的术语
″
多视图
″
可以明确地包括多于两个不同的视图(即，至少三个视图且通常多于三个视图)。因此，本文中使用的
″
多视图显示
″
可以明确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。然而请注意，虽然多视图图像和多视图显示包括多于两个视图，但根据本文中的定义，通过一次只选择多视图中的两个视图来观看(例如，每个眼睛一个视图)，可以将多视图图像作为立体图像对来观看(例如，在多视图显示器上)。
29.″
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。特别地，多视图像素可以具有对应于或表示多视图图像的不同视图中的每一个中的视图像素的单独的像素或像素集。因此，根据本文中的定义，
″
视图像素
″
是对应于多视图显示器的多视图像素中的视图的像素或像素集。在一些实施例中，视图像素可以包括一个或多个颜色子像素。此外，根据本文中的定义，多视图像素的视图像素是所谓的
″
方向像素
″
，其中每个视图像素与不同视图中的一个对应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或至少基本相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可以具有位于多视图图像的每个不同视图中的{x1，y1}处的单独的视图像素，而第二多视图像素可以具有位于每个不同视图中的{x2，y2}处的单独的视图像素，以此类推。
30.在本文中，
″
光导
″
被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的工作波长下基本上透明的芯。术语
″
光导
″
通常是指介电光波导，其在光导
的介电材料和围绕该光导的材料或介质之间的界面处采用全内反射来引导光。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，除了上面提到的折射率差之外或代替上面提到的折射率差，光导可以包括涂层，以进一步促进全内反射。该涂层可以是例如反射涂层。光导可以是几个光导中的任何一个，包括但不限于板(plate)或板状(slab)光导和条状(strip)光导。
31.此外，在本文中，术语
″
板
″
当应用于如在
″
板光导
″
中的光导时，被定义为分段或差异平面的层或片，其有时被称为
″
板状
″
光导。特别地，板光导被定义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，根据本文中的定义，光导的顶表面和底表面或
″
引导
″
表面都彼此分开，并且可以至少在差别的意义上基本上彼此平行。也就是说，在板光导的任何差别小的区段内，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的(即，限制在平面上)，并且因此，板光导是平面光导。在其它实施例中，板光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。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来引导光。
32.根据本文中的定义，
″
多束元件
″
是产生包括多个定向光束的发射光的背光或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多束元件可以光学地耦合到背光的光导，以通过耦合或散射在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，多束元件可以生成作为定向光束发射的光(例如，可以包括光源)。此外，根据本文中的定义，由多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角方向。特别地，根据定义，多个定向光束中的一个定向光束具有与多个定向光束的另一个定向光束不同的预定主角方向。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基本上圆锥形的空间区域，或者具有包括多个光束中定向光束的不同主角方向的预定角展度。因此，组合的定向光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。
33.根据各种实施例，由包括但不限于多束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)和取向或旋转的特性来确定多个定向光束中的各种定向光束的不同主角方向。在一些实施例中，根据本文中的定义，多束元件可以被视为
″
扩展的点光源
″
，即分布在多束元件的范围内的多个点光源。此外，根据本文的定义并且如上文关于图2所述，由多束元件产生的定向光束具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。
34.在本文中，
″
保角散射特征
″
或等效地
″
保角散射体
″
被定义为被配置为以在散射光中基本上保持入射到特征或散射体上的光的角展度的方式散射光的任何特征或散射体。特别地，根据定义，由保角散射特征散射的光的角展度σs是入射光的角展度σ的函数(即，σs＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σs是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σs＝a
·
σ，其中a是整数)。也就是说，由保角散射特征散射的光的角展度σs可以基本上与入射光的角展度或准直因子σ成正比。例如，散射光的角展度σs可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本均匀或恒定的衍射特征间距或光栅间距的衍射光栅)是保角散射特征的示例。相反，根据本文中的定义，朗伯散射体或反射体以及一般漫射体(例如，具有或近似朗伯散射)不是保角散射体。
35.在本文中，
″
准直器
″
被定义为基本上被配置为准直光的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以从一个实施例到另一个实施例以预定的程度或量变化。此外，准直器可以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
或两个方向上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个方向上的形状。
36.在本文中，
″
准直因子
″
被定义为光被准直的程度。特别地，根据本文中的定义，准直因子定义了在经准直光束内的光射线的角展度。例如，准直因子σ可以指定经准直光束中的大部分光射线在特定的角展度内(例如，关于经准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，经准直光束的光射线可以在角度方面具有高斯分布，并且角展度可以是由经准直光束的峰值强度的一半确定的角度。
37.在本文中，
″
光源
″
被定义为光的来源(例如，被配置为产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，诸如发光二极管(led)，其在激活或打开时发射光。特别地，在本文中，光源可以是基本上任何光的来源或基本上包括任何光学发射器，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、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯和几乎任何其他光的来源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是波长范围(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包括光学发射器的集合或组，其中至少一个光学发射器产生具有不同于由该集合或该组的至少一个其他光学发射器产生的光的颜色或波长的颜色或等效波长的光。不同的颜色例如可以包括原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
38.如本文中所使用的，冠词
″
一个(a)
″
旨在具有其在专利领域中的普通含义，即
″
一个或多个
″
。例如，
″
反射微棱镜散射元件
″
是指一个或多个反射微棱镜散射元件，并且照此，
″
反射微棱镜散射元件
″
在本文中是指
″
(一个或多个)反射微棱镜散射元件
″
。此外，本文中对
″
顶部
″
、
″
底部
″
、
″
上部
″
、
″
下部
″
、
″
上
″
、
″
下
″
、
″
前
″
、
″
后
″
、
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
左
″
或
″
右
″
的任何引用都不旨在在作为本文中的限制。在本文中，术语
″
大约
″
在应用于一个值时通常指在用于产生该值的装备的公差范围内，或者可以指正负10％，或正负5％，或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所使用的术语
″
基本上
″
指的是大多数，或几乎全部，或全部，或在大约51％至大约100％范围内的量。此外，本文中的示例仅旨在说明性的，并且出于讨论目的而不是以限制的方式而呈现。
39.根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种基于反射微棱镜散射元件的背光。图3a例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的横截面图。图3b例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的平面图。图3c例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的透视图。图3d例示了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的透视图。
40.图3a至图3d中所例示的基于反射微棱镜散射元件的背光100被配置为提供具有发射图案的发射光102，该发射图案具有预定的光禁区。特别地，如图3a所示，基于反射微棱镜散射元件的背光100优先在发射区i内提供发射光102，而在预定的光禁区ii内不提供发射光102。因此，如果在表示或包围发射区i的角度范围内观看基于反射微棱镜散射元件的背光100，则发射光102是可见的。替代地，当在表示或包围预定的光禁区ii的角度范围内观看基于反射微棱镜散射元件的背光100时，发射光102不可见。
41.例如，预定的光禁区ii可以提供并入基于反射微棱镜散射元件的背光100作为照明源的显示器的隐私观看。特别地，在一些实施例中，发射光102可以被调制以促进由或使用基于反射微棱镜散射元件的背光100照明的显示器上的信息显示。例如，发射光102可以被反射性地散射出基于反射微棱镜散射元件的背光100的
″
发射表面
″
并朝向光阀阵列(例如，下面描述的光阀230阵列)。然后，可以使用光阀阵列调制发射光102来提供由显示器显示或在显示器上显示的图像。然而，由于由基于反射微棱镜散射元件的背光100提供的预定的光禁区ii，图像显示器是在发射区i中唯一可见的显示器。因此，基于反射微棱镜散射元件的背光100提供隐私观看，防止观看者看到预定的光禁区ii中的图像(即，当在预定的光禁区ii中观看时，显示器可以呈现黑色或
″
关闭
″
)。
42.在一些实施例中(例如，如下面关于多视图显示器所描述的)，发射光102可以包括具有彼此不同的主角方向的定向光束(例如，作为或表示光场)。此外，根据这些实施例，发射光102的定向光束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远离基于反射微棱镜散射元件的背光100。在一些实施例中，发射光102的定向光束可以被光阀阵列调制，以促进具有多视图内容(例如，多视图图像)的信息的显示。例如，多视图图像可以表示或包括三维(3d)内容。
43.如图3a至图3d中所例示的，基于反射微棱镜散射元件的背光100包括光导110。光导110被配置为在传播方向103上将光引导为被引导光104。此外，在各种实施例中，被引导光104可以具有预定准直因子σ或根据预定准直因子σ被引导。例如，光导110可以包括被配置为光学波导的介电材料。介电材料可以具有大于围绕介电光波导的介质的第二折射率的第一折射率。折射率差可以被配置为根据光导110的一个或多个被引导模式来促进被引导光104的全内反射。
44.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介电材料片的板状或板光学波导(即，板光导)。基本上平面的介电材料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介电材料中的任何一种或由各种介电材料中的任何一种制成，介电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)和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。在一些实施例中，光导110还可以包括在光导110的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两者)的至少一部分上的包层(未示出)。根据一些示例，包层可用于进一步促进全内反射。特别地，包层可以包括折射率大于光导材料的折射率的材料。
45.此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据在光导110的第一表面110'(例如，
″
前
″
表面或侧面，或者
″
顶
″
表面或侧面)和第二表面110
″
(例如，
″
后
″
表面或侧面，或者
″
底
″
表面或侧面)之间以非零传播角全内反射来引导被引导光104。特别地，被引导光104通过在光导110的第一表面110'和第二表面110
″
之间以非零传播角反射或
″
反弹
″
而作为被引导光束传播。在一些实施例中，被引导光104可以包括表示不同颜色的光的多个被引导光束。不同颜色的光可以被光导110以不同的颜色特定的非零传播角中的一个相应非零传播角引导。注意，为了说明的简单性，未在图3a至图3d中例示非零传播角。然而，在图3a中，表示传播方向103的粗体箭头描绘了被引导光104沿着光导长度的一般传播方向。
46.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
″
)的角度。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度(10
°
)到大约五十度(50
°
)之间，或者在大约二十度(20
°
)到大约四十度(40
°
)之间，或者在大约二十五度(25
°
)到大约三十五度(35
°
)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
°
、或约25
°
、或约35
°
。此外，可以为特定的实施方式(例如，任意地)选择特定的非零传播角，只要将特定的非零传播角选择为小于光导110内的全内反射的临界角。
47.光导110中的被引导光104可以以非零传播角(例如，大约30-35度)被引入或引导到光导110中。在一些实施例中，可以采用诸如但不限于透镜、反射镜或类似反射器(例如倾斜的准直反射器)、衍射光栅和棱镜(未示出)及其各种组合的结构来将光引入光导110作为被引导光104。在其他示例中，可以不使用或基本上不使用结构(即，可以采用直接耦合或
″
对接
″
耦合)将光直接引入光导110的输入端。一旦被引导到光导110中，被引导光104被配置为在通常远离输入端的传播方向103上沿着光导110传播。
48.此外，具有预定准直因子σ的被引导光104可以被称为
″
经准直光束
″
或
″
经准直引导光
″
。在本文中，
″
经准直光
″
或
″
经准直光束
″
通常被定义为其中光束的光线在光束(例如，被引导光束)内基本上彼此平行的光束，除非准直因子σ允许。此外，根据本文中的定义，从经准直光束发散或散射的光线不被视为经准直光束的一部分。
49.如图3a至图3d中所例示的，基于反射微棱镜散射元件的背光100还包括在光导110上分布的多个反射微棱镜散射元件120。在一些实施例中，反射微棱镜散射元件120可以以随机或至少基本上随机的图案分布在光导110上，例如，如图3b至图3d所示。在其它实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以被布置成一维(1d)布置(未示出)或二维(2d)布置(例如，如例示的)。例如(未示出)，反射微棱镜散射元件可以被布置为线性1d阵列(例如，包括反射微棱镜散射元件120的交错线的多条线)。在另一示例(未示出)中，反射微棱镜散射元件120可以被布置为2d阵列，诸如但不限于矩形2d阵列或圆形2d阵列。在一些实施例中，反射微棱镜散射元件120以规则或恒定的方式分布在光导110上，而在其他实施例中，分布可以在光导110上变化。例如，反射微棱镜散射元件120的密度可以根据在光导110上的距离而增加。
50.在各种实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以具有不同的横截面轮廓。例如，横截面轮廓可以表现出具有各种倾斜角和各种表面曲率中的一个或两个的多种反射散射表面，以控制反射微棱镜散射元件120的发射图案。特别地，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120每个都包括倾斜的反射侧壁122。倾斜的反射侧壁122被配置为反射性地散射出被引导光104的一部分作为发射光102。此外，反射微棱镜散射元件120的倾斜的反射侧壁122具有远离被引导光104的传播方向103倾斜的倾斜角。根据各种实施例，倾斜的反射侧壁122的倾斜角被配置为提供或确定发射光102的发射图案中的预定的光禁区ii。也就是说，预定的光禁止区ii的角度范围是倾斜角的函数或由倾斜角确定。
51.在一些实施例中，倾斜的反射侧壁122可以是具有倾斜角的基本平坦或多面的表面(例如，如图3b至图3c所示)。在其他实施例中(例如，如图3d所示)，倾斜的反射侧壁122可以是或包括具有曲线的表面，即弯曲表面。在这些实施例中，倾斜角可以被定义为与弯曲表
面相切(例如，在弯曲表面的中心处)的角度。替代地，倾斜角可以被定义为弯曲表面的平均斜率，例如，在弯曲表面的中心点处测量的。根据一些实施例，弯曲形状可以被配置为例如通过扩散或集中散射光来控制散射光的发射图案。
52.在一些实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的微棱镜散射元件120可以延伸到光导110的内部。在其他实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以从光导的表面突出并远离光导110的内部。在其它实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以延伸到光导表面中并从光导表面突出。在一些实施例中，倾斜角可以相对于光导表面在大约十度(10
°
)到大约五十度(50
°
)之间，或者在大约二十五度(25
°
)到大约四十五度(45
°
)之间。
53.图4a例示了根据本文描述的原理的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。如图4a所示，基于反射微棱镜散射元件的背光100包括光导110，其具有设置在光导110的第二表面110
″
上的反射微棱镜散射元件120。图4a中所例示的反射微棱镜散射元件120延伸到光导110的内部。被引导光104可以被反射微棱镜散射元件120反射，以离开光导110的发射表面(第一表面110')作为具有预定的禁区ii以及发射区i的发射光102。
54.图4b例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。如图4a所示，图4b中所例示的基于反射微棱镜散射元件的背光100还包括光导110，其具有设置在光导110的第二表面110
″
上的反射微棱镜散射元件120。然而，在图4b中，所例示的反射微棱镜散射元件120从光导表面突出并远离光导110的内部。如所例示的，被引导光104可以被反射微棱镜散射元件120反射，以离开光导110的发射表面(第一表面110')作为具有预定的禁区ii以及发射区i的发射光102。
55.在图4a至图4b中，倾斜的反射侧壁122包括反射面或基本平坦的表面，如所例示的。如上所述，图4a和图4b中的每一个中的倾斜的反射侧壁122被配置为反射具有预定准直因子σ的被引导光104。作为示例而非限制，倾斜的反射侧壁122可以具有相对于光导表面的大约三十五度(35
°
)的倾斜角。在一些实施例中，当从光导表面向上测量时，大约三十五度的倾斜角可以提供预定的禁区ii的也是大约三十五度(35
°
)的角度范围。
56.如上面所提及和图3d所例示的，例如，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以具有弯曲形状。在各种实施例中，弯曲形状可以在与被引导光传播方向103正交的方向上。例如，弯曲形状可以在与传播方向103正交的方向上并且也在与光导110的表面平行的平面中。在其他示例中，弯曲形状可以在垂直于光导110的表面的方向上。根据一些实施例，弯曲形状可以被配置为控制发射光102在与被引导光传播方向正交的平面和与被引导光传播方向平行的平面中的一个或两个中(例如，在y-z平面和x-z平面中的一个或两个中)的发射图案。例如，控制y-z平面中的发射图案可以有助于在该平面中扩展或集中发射光102。
57.图4c例示了根据本文描述的原理的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。图4d例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。图4c例示了类似于图4a中所例示的延伸到光导110的内部的反射微棱镜散射元件120，而图4d例示了如图4b中所例示的从光导表面突出并远离光导内部的反射微棱镜散射元件120。然而，在图4c和图4d
中的每一个中，反射微棱镜散射元件120具有弯曲的倾斜反射侧壁122，即弯曲倾斜反射侧壁122。具体地，图4c和图4d都例示了弯曲倾斜反射侧壁122在x-z平面(即平行于传播方向的平面)中的曲率。根据各种实施例，弯曲倾斜反射侧壁122在x-z平面(即，长度方向)中的曲率可以被配置为通过在发射区i内集中或扩展发射光102的角展度来控制发射光102的发射图案。
58.图5a例示了根据本文描述的原理的一个实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。图5b例示了根据本文描述的原理的另一实施例的一个示例中的基于反射微棱镜散射元件的背光100的一部分的透视图。图5a和图5b都例示了具有弯曲倾斜反射侧壁122的反射微棱镜散射元件120。图5a例示了延伸到光导110的内部的反射微棱镜散射元件120，而图5b例示了从光导表面突出并远离光导内部的反射微棱镜散射元件120。此外，在图5a和图5b中的每一个中，弯曲倾斜反射侧壁122在y-z平面中(即在垂直于被引导光传播方向的平面中)具有弯曲形状或曲率。根据各种实施例，所例示的弯曲倾斜反射侧壁122的曲率可以被配置为通过在y-z平面(即，宽度方向)中集中或扩展发射光102的角展度来控制发射光102的发射图案。
59.在一些实施例(未示出)中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件120可以包括邻近并涂覆反射微棱镜散射元件120的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被限制或基本上被限制在反射多束元件120的范围或边界内以形成反射岛。在一些实施例中，例如，当反射微棱镜散射元件120延伸到光导110的内部(例如，如图4a、图4c和图5a中所例示的)时，反射材料可以填充或基本上填充反射微棱镜散射元件120。在其他实施例(未示出)中，反射材料层可以被配置为涂覆反射微棱镜散射元件120的反射表面，但不填充或基本上填充反射微棱镜散射元件120。
60.在各种实施例中，可以采用多种反射材料(诸如但不限于反射金属(例如，铝、镍、银、金等)和各种反射金属聚合物(例如，聚合物铝))中的任何一种作为反射材料。可以通过多种方法，包括但不限于例如旋涂、蒸发沉积和溅射，施加反射材料。根据一些实施例，可以采用光刻法或类似的光刻方法来限定沉积后反射材料层的范围，以将反射材料限制在反射微棱镜散射元件120的范围内并形成反射岛。
61.根据各种实施例，光禁区ii具有与倾斜的反射侧壁122的倾斜角相对应(例如，大约等于)的角度范围。也就是说，预定的光禁区ii的角度范围由倾斜角确定，并且从平行于光导表面的平面延伸到角度γ。预定的光禁区ii的角度γ等于九十度(90
°
)减去倾斜的反射侧壁122的倾斜角。
62.注意，尽管图3a至图3d中所例示的反射微棱镜散射元件120中的每个在尺寸和形状上相似，但是在一些实施例(未示出)中，反射微棱镜散射元件120可以在光导表面上彼此不同。例如，反射微棱镜散射元件120可以在光导110上具有不同尺寸、不同横截面轮廓、甚至不同取向(例如，相对于被引导光传播方向的旋转)中的一个或多个。特别地，根据一些实施例，至少两个反射微棱镜散射元件120可以在发射光102内具有彼此不同的反射散射轮廓。
63.根据一些实施例，反射微棱镜散射元件120的倾斜的反射侧壁122被配置为根据全内反射(即，由于倾斜的反射侧壁122的任一侧上的材料的折射率之间的差异)反射性地散射出被引导光104的一部分。也就是说，在倾斜的反射侧壁122处具有小于临界角的入射角
的被引导光104被倾斜的反射侧壁122反射而成为发射光102。
64.根据各种实施例，结合被引导光104的非零传播角选择倾斜角，以提供发射光102的目标角和预定的光禁区ii的角度范围中的一个或两个。此外，所选择的倾斜角可以被配置为优先在光导110的发射表面(例如，第一表面110')的方向上散射光，并且远离光导110的与发射表面相对的表面(例如，第二表面110
″
)。也就是说，在一些实施例中，倾斜的反射侧壁122可以在远离发射表面的方向上提供很少或基本上不提供被引导光104的散射。
65.在一些实施例中(例如，如图4a至图4d中所例示的)，反射微棱镜散射元件120的第二侧壁具有基本上类似于反射微棱镜散射元件120的第一侧壁的倾斜角(例如，倾斜的反射侧壁122的倾斜角)的倾斜角。在其他实施例(未示出)中，反射微棱镜散射元件120的第二侧壁可以具有与第一侧壁的倾斜角不同的倾斜角，第一侧壁是倾斜的反射侧壁122。
66.再次参考图3a至图3d，基于反射微棱镜散射元件的背光100还可以包括光源130。根据多种实施例，光源130被配置为向光导110提供光以被引导为被引导光104。特别地，光源130可以位于光导110的输入边缘附近，如所例示的。在一些实施例中，光源130可以包括沿着光导110的输入边缘彼此间隔开的多个光学发射器。
67.在多种实施例中，光源130可以包括基本上任何光的来源(例如，光学发射器)，包括但不限于一个或多个发光二极管(led)或激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源130可以包括光学发射器，该光学发射器被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本单色光。特别地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(rgb)颜色模型)的原色。在其他示例中，光源130可以是被配置为提供基本宽波段或多色光的基本宽波段光源。例如，光源130可以提供白光。在一些实施例中，光源130可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同光学发射器。不同光学发射器可以被配置为提供具有与不同颜色的光中的每一个相对应的被引导光的不同的、特定颜色的、非零传播角的光。根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种电子显示器。特别地，电子显示器可以包括基于反射微棱镜散射元件的背光100和光阀阵列。根据这些实施例(未示出)，光阀阵列被配置为调制具有由基于反射微棱镜散射元件的背光100提供的预定的光禁区ii的发射光102。使用光阀阵列对发射光102的调制可以在预定的光禁区ii之外的发射区i中提供图像。也就是说，发射光102照亮光阀阵列，使得能够显示和观看发射区i内的图像。替代地，在预定的光禁止区ii内可以基本上不显示任何内容。因此，当从预定的光禁区ii内观看时，电子显示器可能看起来是
″
关闭
″
的。在一些实施例中，包括基于反射微棱镜散射元件的背光100的电子显示器可以表示
″
隐私显示器
″
，该
″
隐私显示器
″
被给予了观看仅仅在发射区i内显示的图像同时拒绝观看预定的光禁区ii内的图像的能力。
68.在一些实施例中，反射微棱镜散射元件背光的反射微散射元件可以被布置为反射微棱镜多束元件阵列。当如此布置时，电子显示器可以是多视图显示器。特别地，反射微棱镜多束元件阵列中的每个反射微棱镜多束元件可以包括多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件子集。根据各种实施例，包括反射微棱镜散射元件子集的反射微棱镜多束元件被配置为反射性地散射出被引导光的一部分作为发射光，该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。此外，根据各种实施例，定向光束被限制在发射区内，并被排除在发射光的发射图案内的预定的禁区之外。
69.图6a例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显
示器200的横截面图。图6b例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器200的平面图。图6c例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的多视图显示器200的透视图。图6c中的透视图以部分剖视图描绘，仅为便于本文讨论。
70.如所例示的，多视图显示器200包括光导210。在一些实施例中，光导210可以基本上类似于上述基于反射微棱镜散射元件的背光100的光导110。特别地，光导210被配置为在传播方向203上将光引导为被引导光204。如所例示的，被引导光204被光导210的第一表面210'和第二表面210
″
(即，引导表面)引导并被引导在两者之间。
71.图6a至图6c中所例示的多视显示器200还包括在光导210上彼此间隔开的反射微棱镜多束元件220的阵列。根据各种实施例，反射微棱镜多束元件阵列中的反射微棱镜多束元件220包括多个反射微棱镜散射元件222中的反射微棱镜散射元件222的子集。此外，每个反射微棱镜散射元件222包括倾斜的反射侧壁。总之，反射微棱镜多束元件220内的反射微棱镜散射元件222的倾斜的反射侧壁被配置为反射性地散射出被引导光204(或其至少一部分)作为发射光202，该发射光202包括具有与由多视图显示器200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。此外，根据各种实施例，发射光202具有预定的光禁区ii，该预定的光禁区ii是倾斜的反射侧壁的倾斜角的函数。特别地，反射散射被配置为发生在反射微棱镜多束元件220的反射微棱镜散射元件222的倾斜的反射侧壁处或由其提供。然而，根据各种实施例，发射光202优先被限制在发射区i内，并被排除在发射光202的预定的光禁区ii之外。图6a和图6c将发射光202的定向光束例示为在发射区i内被引导远离光导210的第一表面210'(即，发射表面)的多个发散箭头。根据一些实施例，图6a和图6c中所例示的发射区i和预定的光禁区ii可以基本上类似于图3a中所例示的相应的发射区i和预定的光禁区ii。
72.在一些实施例中，反射微棱镜多束元件220的反射微棱镜散射元件222可以基本上类似于上述反射微棱镜散射元件背光100的反射微棱镜散射元件120。因此，在一些实施例中，光导210和反射微棱镜多束元件220阵列可以基本上类似于基于反射微棱镜散射元件的背光100，该背光100具有布置成反射微棱镜多束元件阵列的多个反射微棱镜散射元件120。在一些实施例中，反射微棱镜多束元件220的反射微棱镜散射元件222的深度可以大约等于反射微棱镜多束元件220内的相邻反射微棱镜散射元件222的平均间距(或之间的间距)。
73.如所例示的，多视图显示器还包括光阀230阵列。光阀230阵列被配置为调制定向光束来提供多视图图像。在各种实施例中，可以采用不同类型的光阀作为光阀阵列中的光阀230，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。
74.根据各种实施例，在多视图显示器200中，包括在反射微棱镜散射元件222子集的尺寸内的每个反射微棱镜多束元件220的尺寸(例如，如图6a中的小写
″s″
所示)与光阀230的尺寸(例如，如图6a中的大写
″s″
所示)相当。在本文中，
″
尺寸
″
可以以包括但不限于长度、宽度或面积的多种方式中的任何一种来定义。例如，光阀230的尺寸可以是其长度，反射微棱镜多束元件220的相当尺寸也可以是反射微棱镜多束元件220的长度。在另一示例中，尺寸可以指使得反射微棱镜多束元件220的面积可以与光阀230的面积相当的面积。
75.在一些实施例中，每个反射微棱镜多束元件220的尺寸在多视图显示器200的光阀阵列中的光阀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
它示例中，反射微棱镜多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％)。在其它示例中，反射微棱镜多束元件尺寸小于光阀尺寸的大约百分之一百八十(180％)，或小于光阀尺寸的大约百分之一百六十(160％)，或小于光阀尺寸的大约百分之一百四十(140％)，或小于光阀尺寸的大约百分之一百二十(120％)。根据一些实施例，可以选择反射微棱镜多束元件220和光阀230的相当尺寸，以减小或在一些实施例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区。此外，可以选择反射微棱镜多束元件220和光阀230的相当尺寸，以减小并且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。
76.如图6a和图6c所示，发射光202的发射区内具有不同主角方向的不同定向光束穿过光阀阵列中的不同光阀230并可由光阀阵列中的不同光阀230进行调制。此外，如图所示，光阀230的集合可以对应于多视图像素206，并且阵列中的光阀230可以对应于多视图像素206的子像素和多视图显示器200的子像素。特别地，在一些实施例中，光阀阵列中的不同光阀230集合被配置为接收和调制由反射微棱镜多束元件220中的一个对应反射微棱镜多束元件提供的或来自反射微棱镜多束元件220中的一个对应反射微棱镜多束元件的发射区i内的发射光202的定向光束，即，如图所示，对于每个反射微棱镜多束元件220存在一个唯一的光阀230集合。
77.在一些实施例中，反射微棱镜多束元件220和对应的多视图像素206(即，子像素集合和对应的光阀230集合)之间的关系可以是一对一的关系或一一对应。也就是说，可以存在相同数量的多视图像素206和反射微棱镜多束元件220。图6b通过示例明确地例示了一对一关系，其中包括不同光阀230集合的每个多视图像素206被例示为被虚线包围。在其他实施例(未示出)中，多视图像素206的数量和反射微棱镜多束元件220的数量可以彼此不同。
78.在一些实施例中，多个反射微棱镜多束元件220中的一对反射微棱镜多束元件之间的元件间距离(例如，中心到中心距离)可以等于例如由光阀集合表示的对应的一对多视图像素206之间的像素间距离(例如，中心到中心距离)。例如，如图6a所示，第一反射微棱镜多束元件220a和第二反射微棱镜多束元件220b之间的中心到中心距离基本上等于第一光阀集合230a和第二光阀集合230b之间的中心到中心距离。在其他实施例(未示出)中，反射微棱镜多束元件220对和对应的光阀集合的相对中心到中心距离可以不同，例如，反射微棱镜多束元件220可以具有大于或小于表示多视图像素206的光阀集合之间的间距的元件间间距。
79.此外(例如，如图6a和图6c所示)，根据一些实施例，每个反射微棱镜多束元件220可以被配置为将发射光202的定向光束提供到一个且仅一个多视图像素206。特别地，对于反射微棱镜多束元件220中的一个给定的反射微棱镜多束元件，具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主角方向的定向光束可以基本上被限制在单个对应的多视图像素206及其子像素中，即，与反射微棱镜多束元件220相对应的光阀230的单个集合。因此，每个反射微棱镜多束元件220在发射区内提供发射光202的对应定向光束集合，该定向光束集合具有与多视图显示器的不同视图相对应的不同主角方向的集合(即，该定向光束集合包含具有与不同视图方向中的每一个方向相对应的方向的光束)。
80.在一些实施例中，在发射区内由多视图显示器200提供的所发射的经调制的光束可以优先地被引导朝向多视图显示器的多个观看方向或视图或多视图图像的等效物。在非限制性示例中，多视图图像可以包括具有对应数量的视图方向的一乘四(1x4)、一乘八(1x8)、二乘二(2x2)、四乘八(4
×
8)或八乘八(8
×
8)视图。包括在一个方向上但不在另一个方向上的多个视图(例如，1x4视图和1x8视图)的多视图显示器200可以被称为
″
仅水平视差
″
多视图显示器，因为这些配置可以在一个方向(例如，作为水平视差的水平方向)上但不在正交方向(例如，没有视差的垂直方向)上提供表示不同视图或场景视差的视图。在两个正交方向上包括多于一个场景的多视图显示器200可以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上变化(例如，水平视差和垂直视差两者)。在一些实施例中，多视图显示器200被配置为提供具有三维(3d)内容或信息的多视图显示器。多视图显示器或多视图图像的不同视图可以提供由多视图显示器显示的多视图图像中的信息的
″
无眼镜
″
(例如，自动立体)表示。
81.在一些实施例中，可以根据预定准直因子来准直多视图显示器200的光导210内的被引导光204。在一些实施例中，发射区内的发射光202的发射图案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基于反射微棱镜散射元件的背光100描述的预定准直因子σ。
82.在这些实施例中的一些实施例中(例如，如图6a至图6c所示)，多视图显示器200还可以包括光源240。光源240可以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，根据预定准直因子被准直，以在光导210内提供被引导光204的预定角展度。根据一些实施例，光源240可以基本上类似于上文关于基于反射微棱镜散射元件的背光100描述的光源130。
83.根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种背光操作的方法。图7例示了根据与本文描述的原理一致的一个实施例的一个示例中的背光操作的方法300的流程图。如图7所示，背光操作的方法300包括在沿着光导的长度的传播方向上将光引导310为被引导光。在一些实施例中，可以以非零传播角引导310光。此外，被引导光可以被准直。特别地，被引导光可以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文关于基于反射微棱镜散射元件的背光100描述的光导110。特别地，根据各种实施例，可以根据光导内的全内反射来引导光。类似地，预定准直因子和非零传播角可以基本上类似于上文关于基于反射微棱镜散射元件的背光100的光导110描述的预定准直因子σ和非零传播角。
84.如图7所示，背光操作的方法300还包括使用多个反射微棱镜散射元件将被引导光的一部分反射320出光导来提供具有预定的光禁区的发射光。在各种实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件的倾斜的反射侧壁具有远离被引导光的传播方向倾斜的倾斜角，发射光的预定的光禁区由倾斜的反射侧壁的倾斜角确定。
85.在一些实施例中，反射微棱镜散射元件可以基本上类似于上述基于反射微棱镜散射元件的背光100的反射微棱镜散射元件120。特别地，倾斜的反射侧壁可以根据全内反射反射性地散射光，以将被引导光的一部反射出光导并提供发射光。在一些实施例中，多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件可以被设置在光导的表面上，例如，发射表面或与光导的发射表面相对的表面。在其它实施例中，反射微棱镜散射元件可以位于相对的光导表面之间并与相对的光导表面间隔开。根据各种实施例，发射光的发射图案可以至少
部分地根据被引导光的预定准直因子。
86.在一些实施例中，倾斜的反射侧壁的倾斜角相对于光导的发射表面的表面法线在零度(0
°
)到大约四十五度(45
°
)之间，并且预定的禁区在九十度(90
°
)和倾斜角之间。根据各种实施例，结合被引导光的非零传播角来选择倾斜角，以优先在光导的发射表面的方向上且远离光导的与发射表面相对的表面散射光。此外，选择倾斜角以确定预定的光禁区的角度范围。
87.在一些实施例(未示出)中，背光操作的方法还包括使用光源向光导提供光。所提供的光中的一个或两个可以在光导内具有非零传播角，并且可以根据准直因子在光导内被准直，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基于反射微棱镜散射元件的背光100的光源130。
88.在一些实施例中(例如，如图7所示)，背光操作的方法300还包括使用光阀调制330由反射微棱镜散射元件反射性散射出的发射光来提供图像。根据各种实施例，图像仅仅在发射区内可见，而在预定的禁区内不可见。
89.在一些实施例中，多个反射微棱镜散射元件被布置为反射微棱镜多束元件阵列，反射微棱镜多束元件阵列中的每个反射微棱镜多束元件包括多个反射微棱镜散射元件中的反射微棱镜散射元件子集。此外，反射微棱镜多束元件阵列中的反射微棱镜多束元件可以在光导上彼此间隔开，以反射性地散射出被引导光作为发射光，该发射光包括具有与多视图图像的各个视图方向相对应的方向的定向光束。多束图像在被显示时仅在发射区内可见，而在预定的光禁区内不可见。在一些实施例中，反射微棱镜多束元件的尺寸可以在光阀阵列中的光阀的尺寸的百分之二十五(25％)到百分之二百(200％)之间。
90.因此，已经描述了基于反射微棱镜散射元件的背光、背光操作的方法和采用反射微棱镜散射元件来提供具有预定的光禁区的发射光的多视图显示器的示例和实施例。应理解，上述示例仅仅是表示本文中所描述的原理的许多特定示例中的一些示例的说明。显然，本领域的技术人员可以很容易地设计出许多其他布置而不背离由所附权利要求限定的范围。