混合形式背光体、显示器和方法与流程

混合形式背光体、显示器和方法
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
n/a
[0003]
关于联邦资助研究或开发的声明
[0004]
n/a


背景技术：

[0005]
对于种类广泛的设备及产品的使用者而言，电子显示器是一个几乎无处不在的媒介，用于传递信息给使用者。其中最常见的电子显示器包含阴极射线管(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)、和有源式矩阵oled(amoled)显示器、电泳显示器(ep)，以及各种采用机电或电流体光调制(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等等)的显示器。在一般情况下，电子显示器可以分为有源显示器(即，会发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一个光源提供的光的显示器)的其中一个。在有源显示器的分类中，最明显的示例是crt、pdp、及oled/amoled。在以射出光进行考量的情况下，lcd及ep显示器一般是被归类在无源显示器中。无源显示器虽然经常表现出包含但不限于如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特征，但由于其缺乏发光的能力，在许多实际应用中无源显示器可能有使用上的限制。
[0006]
为了克服与发射光相关的无源显示器的局限性，许多无源显示器与外部光源耦合。耦合光源可以允许这些原本的无源显示器发射光，并且基本上起到有源显示器的作用。这种耦合光源的例子是背光体。背光体可以用作光源(通常是面板背光体)，其放置在原本是无源显示器的后面以照亮无源显示器。例如，背光体可以耦合到lcd或ep显示器。背光体发射光穿过lcd或ep显示器。发射光由lcd或ep显示器调制，然后依次从lcd或ep显示器发射调制光。通常背光体被配置成发射白光。然后使用滤色片将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，可以
[0007]
将滤色片放置在lcd或ep显示器的输出处(不太常见)，或者放置在背光体和lcd或ep显示器之间。或者，可以通过使用不同颜色(诸如原色)的显示器的场顺序照明来实现各种颜色。
附图说明
[0008]
根据在此描述的原理的示例和实施例的各种特征可以参考以下结合附图的详细描述而更容易地理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
[0009]
图1a示出了根据与本文所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。
[0010]
图1b示出了根据与本文所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角方向的光束的角度分量的示意图。
[0011]
图2a示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的混合形式背光体的横截面图。
[0012]
图2b示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的图2a中的混合形式背光体的平面图。
[0013]
图3示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的具有双光导配置的混合形式背光体的横截面图。
[0014]
图4示出了根据本文所述的原理的实施例的示例中的混合形式显示器的框图。
[0015]
图5a示出了根据本文所述的原理的实施例的示例中的可以由混合形式显示器提供的混合形式图像的平面图。
[0016]
图5b示出了根据本文所述的原理的实施例的另一示例中的可以由混合形式显示器提供的混合形式图像的平面图。
[0017]
图6示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的混合形式背光体的操作方法的流程图。
[0018]
一些示例和实施例具有除了上述参考附图中所示的特征之外的其他特征，或代替以上参考附图中所示的特征的其他特征。下面将参考上述附图详细描述这些和其他特征。
具体实施方式
[0019]
根据本文所描述的原理的示例和实施例提供了采用由相同背光体或双背光体配置的多视图(multiview)发光和广角发光、或从相同背光体或双背光体配置的多视图发光和广角发光的背光体，并应用于电子显示器。具体地，根据符合本文原理的各个实施例，提供了具有多视图区域和二维(2d)区域的混合形式背光体。多视图区域被配置为提供方向性(directional)发射光(emitted light)，其对应于由采用混合形式背光体的混合形式显示器所显示的混合形式图像的多视图部分。2d区域被配置为提供广角(broad-angle)发射光，其对应于混合形式图像的2d部分。根据各个实施例，多视图区域和2d区域可以在混合形式背光体中互相相邻，并且混合形式图像的多视图部分和2d部分可以通过混合形式显示器同时显示。
[0020]
在本文中，“二维(2d)显示器”或显示器的“2d部分”被定义为显示器或其一部分，被配置为不管从哪个方向观看(即，在预定视角内或在2d显示器的预定范围内)，都提供基本上相同的图像的视图。智能手机和计算机显示器中可能会有的液晶显示器(lcd)是2d显示器的示例。类似地，2d背光体或背光体的2d部分被定义为背光体或背光体的一部分，其被配置为提供与在2d显示器或2d显示器的一部分中显示图像一致的发射光。与此相反，在本文中，“多视图显示器”或显示器的“多视图部分”被定义为电子显示器、显示系统、或其一部分，其被配置为在(或从)不同的视图方向提供多视图图像的不同视图。具体地，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。在一些情况下，多视图显示器也可以称为三维(3d)显示器，例如，在同时观看多视图图像的两个不同视图时，提供观看三维(3d)图像的感觉。因此，根据本文的定义，“多视图背光体”或背光体的“多视图部分”是提供方向性发射光的背光体或其部分，所述方向性发射光包括具有与显示多视图图像一致的方向的光束。适用于本文所述的多视图图像的显示的多视图显示器、多视图背光体、与多视图系统(包括其部分)的用途，包括但不限于移动电话(例如智能手机)、手表、平板电脑、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、汽车显示控制台、相机显示器、以及各种其他移动显示器应用和装置、以及基本上不可移动的显示器应用和装置。
[0021]
图1a示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器10的透视图。如图1a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。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如箭头所示，从屏幕12以各种不同的主角方向延伸。不同视图14在箭头(即，表示视图方向16)的终点处被显示为阴影多边形框，并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，这全都是作为示例而非限制。应注意，虽然不同的视图14在图1a中被显示为在屏幕上方，但是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上或附近。在屏幕12上方描绘视图14仅是为了简化说明，并且意图表示从对应于特定视图14的相应的一个视图方向16观看多视图显示器10。
[0022]
根据本文的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向对应方向的光束，通常具有由角度分量给出的主角方向。角度分量θ在本文被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量被称为光束的“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，垂直于多视图显示器的屏幕平面)，而方位角是水平平面内的角度(例如，平行于多视图显示器的屏幕平面)。
[0023]
图1b是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，说明在示例中的具有与多视图显示器的视图方向(例如，图1a中的视图方向16)相对应的特定主角方向的光束20的角度分量的示意图。此外，根据本文的定义，光束20从特定点被发射或发出。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1b还显示了原点o的光束(或视图方向)。
[0024]
此外在本文中，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图(multiview)”定义为在多个视图之中的视图之间表示不同视图或包含视图的角度差异的多个视图。另外，按照本文定义，本文中术语“多视图”明确地包含多于两个不同视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。如此，本文中所使用的“多视图显示器”一词明确地与仅包含表示景象或图像的两个不同视图的立体显示器区分开。应当注意的是，虽然多视图图像和多视图显示器包含多于两个视图，但是根据本文的定义，每次可以通过仅选择多视图中的两个视图来在多视图显示器上观看多视图图像作为立体图像对(例如，每只眼睛一个视图)。
[0025]
根据本文的定义，“多光束元件”是产生包括多个方向性光束的光的背光体或显示器的结构或元件。根据本文的定义，由多光束元件所产生的多个方向性光束(或“复数方向性光束”)中的方向性光束具有彼此不同的多个主角方向。具体地，根据定义，多个方向性光束中的方向性光束具有不同于所述多个方向性光束中的另一方向性光束的预定主角方向。根据一些实施例，多光束元件的尺寸可以与在与多光束元件相关联的显示器(例如，多视图显示器)中使用的光阀的尺寸相当。具体地，在一些实施例中，多光束元件尺寸可以是光阀尺寸的大约一半到大约两倍。在一些实施例中，多光束元件可以提供偏振选择性散射。
[0026]
根据各种实施例，多个方向性光束可以表示光场。例如，多个方向性光束可被限制在基本上为圆锥形的空间区域中，或者具有包含多个光束中的光束的不同主角方向的预定角展度。因此，方向性光束的预定角展度组合起来(即，多个方向性光束)上可表示光场。
[0027]
根据各种实施例，多个方向性光束中的各个方向性光束的不同主角方向由包含但
不限于多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、和面积中的一个或多个、以及其他)的特性以及其他特性来决定。例如，在衍射多光束元件中，衍射多光束元件内的“光栅间距”或衍射特征间距和衍射光栅的方位可以是决定(至少部分地决定)各个方向性光束的不同主角方向的特性。在一些实施例中，根据本文的定义，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上的多个点光源。此外，如本文所定义，并且如下文关于图1b所述，由多光束元件产生的方向性光束可具有由角度分量给出的主角方向。
[0028]
在本文中，“有源发射器”被定义为有源光源(例如，被配置为在被激活时产生光并发射光的光学发射器)。因此，根据定义，有源发射器不接收来自另一光源的光。相反的，有源发射器在激活时会直接产生光。根据本文的定义，可以通过施加电源(例如，电压或电流)来激活有源发射器。例如，有源发射器可以包括光学发射器，例如，发光二极管(led)，其在被激活或开启时发光。例如，向led的端子施加电压可以激活led。具体地，在本文中，光源基本上可为任何一种有源光源或或包括基本上任何一种有源光学发射器，其包括但不限一个或多个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、以及微型发光二极管(mled)。由有源发射器产生的光可以具有颜色(即，可以包含特定波长的光)，或者可以具有多个或一定范围的波长(例如，多色光或白光)。例如，由有源发射器提供或产生的光的不同颜色可包含但不限于原色(例如红色、绿色、蓝色)。根据本文的定义，“彩色发射器”是提供具有颜色的光的有源发射器。在一些实施例中，有源发射器可以包括多个有源发射器。例如，有源发射器可以包括有源发射器的集合或群组。在一些实施例中，有源发射器的集合或群组中的至少一个有源发射器可以产生光，该光具有颜色或等效波长，其不同于由多个光学发射器中的至少一个其他的光学发射器产生的光的颜色或波长。
[0029]
根据定义，“广角(broad-angle)”发射光被定义为具有大于多视图图像或多视图显示器的视图的锥角的锥角的光。具体地，在一些实施例中，广角发射光可以具有大约大于二十度(例如，>
±
20
°
)的锥角。在其他的实施例中，广角发射光的锥角可以大约大于三十度(例如，>
±
30
°
)，或大约大于四十度(例如，>
±
40
°
)，或大约大于五十度(例如，>
±
50
°
)。例如，广角发射光的锥角可以大约等于六十度(例如，>
±
60
°
)。
[0030]
在一些实施例中，广角发射光的锥角可以定义为与lcd计算机显示器、lcd平板电脑、lcd电视或用于广角观看(例如，大约
±
40-65
°
)的类似的数字显示器装置的视角大约相同。在其他实施例中，广角发射光也可以表征为或描述为漫射光、大致漫射光、非方向性光(即，缺少任何具体或明确的方向性)，或者具有单一或大致均匀方向的光。
[0031]
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。具体地，光导可以包含在光导的工作波长处基本上透明的核心。术语“光导”一般指的是介电质的光波导，其利用全内反射在光导的介电材料的物质和围绕光导的物质或介质之间的界面引导光。根据定义，全内反射的条件是光导的折射系数大于与光导材料的表面邻接的周围介质的折射系数。在一些实施例中，光导可以在利用上述的折射系数差之外另外包含涂层，或者利用涂层取代前述的折射系数差，从而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，包含但不限于平板(plate)或厚平板(slab)光导和条状(strip)光导中的一个或两个。
[0032]
此外，如本文所使用的，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的通常含义，即“一个
或多个”。例如，“多光束发射器”指一个或多个多光束发射器，同样地，“多光束发射器”于此意指“所述(多个)多光束发射器”。此外，本文中对“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”、或“右”并不意味着在作为限制。本文中，当应用到一个值时，除非有另外特别说明，“大约”一词在应用于某个值时通常意味着在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以表示加减10％、或加减5％、或加减1％。此外，本文使用的术语“基本上”是指大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。并且，这里的示例仅仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而不是为了限制。
[0033]
根据本文所述原理的一些实施例，提供了一种混合形式背光体100。图2a示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的混合形式背光体100的横截面图。图2b示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的图2a中的混合形式背光体100的平面图。混合形式背光体100可以用于电子显示器中的背光，例如，包括但不限于混合形式显示器。
[0034]
图2a和图2b中所示的混合形式背光体100包括多视图区域100a。多视图区域100a是混合形式背光体100的部分或区域，其被配置为提供方向性发射光。在所示实施例中，作为示例而非限制，多视图区域100a包括混合形式背光体100长度中的中间部分。在其他实施例(未示出)中，多视图区域100a可以包括混合形式背光体100的另一部分或多个部分。
[0035]
根据各个实施例(例如，如图所示)，多视图区域100a包括互相隔开的多光束发射器120的阵列。在一些实施例中，阵列中的多光束发射器120沿多视图区域100a的维度互相隔开。例如，在图2a和图2b所示的实施例中，多光束发射器120在对应于多视图区域100a的混合形式背光体100的表面上互相隔开，作为一维(id)阵列或者二维(2d)阵列。多视图区域100a被配置为提供方向性发射光。
[0036]
具体地，多光束发射器阵列中的多光束发射器120可以被配置为提供方向性发射光，以作为具有与多视图图像的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向的多个方向性光束102。此外，阵列中的多光束发射器120可以通过有限空间互相隔开，并且沿着多视图区域100a的表面表示各个不同的发射器。即，根据本文定义，多光束发射器阵列中的多光束发射器120可以根据有限(即，非零)的发射器间距离(例如，有限的中心至中心的距离)互相隔开。此外，根据一些实施例，阵列中的多光束发射器120通常不相交、重叠、或以其它方式彼此接触。也就是说，阵列中的每一个多光束发射器120通常是不同的，并且与阵列中的多光束发射器120中的其他多光束发射器120分开。
[0037]
混合形式背光体100还包括二维(2d)区域100b。2d区域100b是混合形式背光体100的部分或区域，其被配置为提供广角发射光106。因此，混合形式显示器100的2d区域100b包括被配置为提供广角发射光106的广角发射器130。广角发射光106被配置为用作与混合形式背光体100相关联的显示器的2d应用中的照明源(例如，在显示器的2d区域内显示2d图像或其部分)。
[0038]
在一些实施例中，2d区域100b与多视图区域100a相邻。在一些实施例中，2d区域100b是混合形式背光体100的包括多视图区域100a的剩余部分。例如，在图2a和图2b所示的实施例中，2d区域100b沿着混合形式背光体100的长度的最前和最后三分之一延伸，从而将多视图区域100a“夹在(sandwiches)”2d区域100b之间。在一些实施例(未示出)中，2d区域100b可包括单个区域。在其他实施例中，例如图2a和2b所示，2d区域100b包括混合形式背光
体100的不同和非相邻部分，或多个非相邻区域。在所有实施例中，多视图区域100a和2d区域100b是混合形式背光体100的互为专用的(mutually exclusive)区域。也就是说，根据各个实施例，混合形式背光体100的区域或部分不会同时位于多视图区域100a和2d区域100b中。
[0039]
图2a进一步示出了光阀140的阵列。例如，光阀阵列可以是采用混合形式背光体100的混合形式显示器的部分，并且在图2a中与混合形式背光体100一起示出，以便于在本文中讨论。光阀140的阵列可以被配置为调制方向性发射光，更具体地，调制所述的方向性发射光束102作为显示图像的多视图图像部分，并且光阀140的阵列被配置为将广角发射光106调制为所显示图像的2d图像部分。此外，多视图图像部分和2d图像部分被配置为同时显示。在各个实施例中，不同种类的光阀可被用作光阀阵列中的光阀140，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种或多种。
[0040]
根据各种实施例，被配置为利用混合形式背光体100的电子显示器可以向观看者提供混合形式图像。混合形式图像因此可以包括多视图部分和2d部分。此外，所显示的混合形式图像的多视图部分和2d部分可以分别对应于混合形式背光体100的多视图区域100a和2d区域100b。因此，混合形式背光体100使电子显示器能够同时提供具有多视图部分和2d部分的单个图像。
[0041]
在一些实施例中，多视图区域100a的多光束发射器120的尺寸与光阀阵列的光阀140的尺寸相当。在本文中，“尺寸”可以以包括但不限于长度、宽度或面积的各种方式中的任何一种来定义。例如，光阀140的尺寸可以是其长度，并且多光束发射器120的可比较尺寸也可以是多光束发射器120的长度。在另一示例中，尺寸可指面积，使得多光束发射器120的面积可以与光阀140的面积相比。在又一个示例中，光阀140的尺寸可以指相邻光阀140之间的中心至中心的间隔(或其等同物)。
[0042]
在一些实施例中，多光束发射器120的尺寸可以与光阀的尺寸相当，且多光束发射器的尺寸介于光阀的尺寸的百分之五十(50％)至百分之两百(200％)之间。在其他例子中，多光束发射器尺寸大于光阀尺寸的约百分之六十(60％)，或光阀尺寸的约百分之七十(70％)，或大于光阀尺寸的约百分之八十(80％)，或大于光阀尺寸的约百分之九十(90％)，且多光束发射器小于光阀尺寸的约百分之一百八十(180％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百六十(160％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百四十(140％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百二十(120％)。例如，通过“可比较尺寸”，多光束发射器尺寸可在光阀尺寸的约百分之七十五(75％)及约百分之一百五十(150％)之间。在另一例子中，多光束发射器120在尺寸上可以与光阀140相当，其中，多光束发射器尺寸在光阀尺寸的约百分之一百二十五(125％)至百分之八十五(85％)之间。根据一些实施例，可以选择多光束发射器120及光阀140的可比较尺寸，以降低(或者在一些示例中，最小化)使用混合形式背光体100的电子显示器中的多视图部分的视图之间的暗区，同时减少(或者在一些示例中，最小化)混合形式显示器的多视图部分的视图之间的重叠。
[0043]
此外，多光束发射器阵列中的相邻的多光束发射器120之间的间隔与混合形式显示器的多视图部分的多视图像素之间的间隔相当(commensurate)。在一些实施例中，多光束发射器120的阵列中一对相邻的多光束发射器之间的发射器间距离(例如，中心至中心的距离)可等于对应的一对相邻的多视图像素之间的像素间距离(例如，中心至中心的距离)，
例如，由光阀组表示。例如，相邻的多光束发射器120之间的中心至中心的距离可以基本上等于表示多视图影素的相邻光阀组之间的中心至中心的距离。在其它实施例中(未示出)，该对多光束发射器120及对应光阀组的相对中心至中心距离可不同，例如，多光束发射器120可具有大于或小于表示多视图像素的光阀组之间的间距(例如，中心至中心的距离)的发射器间距(即，中心至中心的距离)。
[0044]
此外，根据一些实施例，每个多光束发射器120被配置为将方向性光束102提供至一个且仅一个多视图像素。具体地，对于给定的一个多光束发射器120，具有与多视图图像的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向的方向性光束102基本上被限制到单个对应的多视图像素及其视图像素，即，对应于多光束发射器120的单组光阀140。因此，混合形式背光体100的每个多光束发射器120提供具有对应于多视图图像的各个不同的视图方向的一组不同的主角方向的对应的一组方向性光束102(即，该组方向性光束102包含具有对应于每个不同观看方向的方向的光束)。
[0045]
在一些实施例中，混合形式背光体100包括光导110。图2a以示例而非限制的方式示出了包括光导110的混合形式背光体100的横截面图。光导110被配置为沿着光导110的长度引导光，作为被引导光104(即，被引导光束104)。例如，光导110可以包括被配置为光波导的介电材料。介电材料可以具有比围绕介电质的光波导的介质的第二折射系数大的第一折射系数。例如，折射系数的差异被配置为根据光导110的一个或多个引导模式促进引导光104的全内反射。
[0046]
在一些实施例中，光导110可以是厚平板或平板光波导(即，平板光导)，其包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料片。所述的大致为平面薄板状的介电材料被配置为利用全内反射来引导被引导光104。根据各种示例，光导110的光学透明材料可包括或由多种介电材料中的任何一种构成，包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、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(例如，第一表面和第二表面中的一个或两个)的至少一部分上包含包覆层(未示出)。根据一些示例，包覆层可以用于进一步促进全内反射。
[0047]
此外，根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射以非零传播角在光导110的第一表面110’(例如，“前”表面或“上”表面或侧面)和第二表面110”(例如，“后”表面或“下”表面或侧面)之间引导所述被引导光104。具体地，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“弹跳”而传播。在一些实施例中，被引导光104的多个被引导光束包括不同颜色的光，其可由光导110以不同颜色特定的非零传播角中相应的一个来引导。应注意的是，为了简化说明，在图2a中未示出该非零传播角。然而，描绘传播方向103的粗箭头示出了沿着图2a中的光导的长度的被引导光104的总体传播方向。
[0048]
包括光导110的混合形式背光体100的多光束发射器阵列中的多光束发射器120可还包括多光束元件。具体地，多光束发射器120的多光束元件可以位于光导的与混合形式背光体100的多视图区域100a对应的部分上。多光束元件被配置为将被引导光104的一部分散射为多个方向性光束。多个方向性光束中的方向性光束102具有不同的主角方向，该主角方向对应于由混合形式显示器的多视图部分所提供的多视图图像的各个不同的视图方向，所
述的混合形式显示器被配置为使用混合形式背光体100。
[0049]
根据各种实施例，多光束元件可包括被配置为散射出被引导光104的一部分的多个不同结构中的任何一种。例如，所述的不同结构可以包含但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件、或其各种组合，其被配置为将被引导光104散射为多个方向性光束102。在一些实施例中，多光束元件包括衍射光栅，其配置以衍射地散射出被引导光的一部分以作为具有不同的主角方向的多个方向性光束。在其他实施例中，多光束元件包括微反射元件，其配置为将被引导光的一部分反射地散射为多个方向性光束，或者多光束元件包括微折射元件，其被配置为通过或利用折射以将被引导光的一部分折射地散射为多个方向性光束(即，折射地散射出被引导光的一部分)。
[0050]
在其他实施例中，多光束发射器120可以包括有源发射器。例如，多光束发射器120可以包括微发光二极管(microled或μled)。在本文中，μled被定义为微观发光二极管(led)，即具有微观尺寸的led。在一些实施例中，μled可包括多个μled，当组合时，其具有与光阀尺寸相当的尺寸。根据一些实施例，多光束发射器120的有源发射器可包括有机发光二极管(oled)。如本文所定义的，oled是具有发光的电致发光膜(或层)的发射器，其包括被配置为响应于电流或类似的电刺激而发光的有机化合物。在其他实施例中，可以使用另一种类型的有源光学发射器作为有源发射器，例如但不限于尺寸与光阀尺寸相当的高强度led和量子点led。
[0051]
根据一些实施例，包括光导110的混合形式背光体100的广角发射器130可以包括广角散射特征。例如，如图所示，在一些实施例中，广角散射特征位于光导110的与混合形式背光体100的2d区域100b对应的部分中。广角散射特征可以包括基本上任何散射结构，其被配置为将被引导光104的另一部分散射为广角发射光106。广角发射光106可以被配置为用作与混合形式背光体100相关联的显示器的2d应用中的照明源，例如，被配置为提供所显示图像的2d图像部分的照明源。
[0052]
在其他实施例中，混合形式背光体可以配置为双光导配置。在双光导配置中，采用一对光导，每个光导支持多光束发射器和广角发射器中的一个，以分别实现多视图区域和2d区域。图3示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的具有双光导配置的混合形式背光体200的横截面图。如图所示，混合形式背光体200被分成多视图区域200a和2d区域200b。多视图区域200a被配置为提供方向性发射光202作为多个方向性光束202，其具有与显示视图的多视图或3d部分的相应不同的视图方向对应的不同的主角方向。同样地，2d区域200b被配置为提供与显示图像的2d部分对应的广角发射光206。此外，根据各种实施例，多视图区域200a和2d区域200b是互为专用的。在一些实施例中，除了包含两个光导的双光导配置之外，该混合形式背光体200可以基本上类似于混合形式背光体200。
[0053]
具体地，如图3所示，混合形式背光体200包括第一光导210-1和第二光导210-2。第一光导210-1被配置为将光引导为第一被引导光204-1，而第二光导210-2被配置为将光引导为第二被引导光204-2。根据一些实施例，第一光导210-1和第二光导210-2中的一个或两个可以基本上类似于先前关于混合形式背光体100所描述的光导110。
[0054]
在图3所示的实施例中，混合形式背光体200还包括在第一光导210-1的区域(其对应于混合形式背光体200的多视图区域200a)中的多光束发射器220的阵列。如图所示，根据各种实施例，多光束发射器220的阵列中的多光束发射器220在第一光导210-1的对应于多
视图区域200a的区域上互相隔开。在一些实施例中，多光束发射器阵列中的多光束发射器220可以基本上与上文所述的混合形式背光体100的多光束发射器120相似。
[0055]
具体地，在一些实施例中，多光束发射器阵列中的多光束发射器220可包括多光束元件。多光束发射器220的多光束元件被配置为将第一被引导光204-1的一部分从第一光导210-1散射出，作为多个方向性光束202。多个方向光束中的方向性光束202具有与所显示图像的多视图部分的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向。因此，多光束元件可以基本上类似于上述多光束发射器120的多光束元件。
[0056]
如图3所示，混合形式背光体200还包括广角发射器230，其被配置为提供广角发射光206。具体地，广角发射器230可以包括广角散射特征，其被配置为将第二被引导光204-2的一部分从第二光导210一2散射出，作为广角发射光206。在一些实施例(未示出)中，广角散射特征可以被限制在第二光导210-2的区域，该区域与混合形式背光体200的2d区域200b对应(或等效地，对应于第二光导210-2的2d区域)。也就是说，广角散射特征的任何部分都不能位于混合形式背光体200的2d区域200b之外。因此，广角散射特征可以仅在对应于2d区域的混合形式背光体200的区域中，将光散射为广角发射光206。
[0057]
在其他实施例中(例如，如图3所示)，包括广角散射特征的广角发射器230可以分布在第二光导210-2的大部分上。因此，广角散射特征可以将光从第二光导210-2的区域(其对应于混合形式背光体200的2d区域200b和多视图区域200a)散射出，作为广角发射光206。在这些实施例中，可以阻挡对应于多视图区域200a的区域中的发射光206的一部分，以防止广角发射光206干扰方向性光束202。
[0058]
图3也示出了光阀240的阵列，其被配置为对在多视图区域200a中提供的方向性光束202和在2d区200b中提供的广角发射光206(即，穿过第一光导210-1的广角发射光206)二者进行调制，如图3中的延长虚线箭头所示。在一些实施例中，光阀240的阵列可以大致与上文中所述的混合形式背光体100的光阀140相似。
[0059]
在一些实施例中，混合形式背光体200可以还包括在第一光导210-1和第二光导210-2之间的掩膜250，掩膜250被配置为阻挡广角发射光206进入对应于多视图区域200a的第一光导210-1的一部分。具体地，如图3所示，掩膜250可以设置在第一光导210-1与第二光导210-2之间，其对应多视图区域200a。在各种实施例中，掩膜250对于广角发射光206是不透明的或基本上不透明的，因此被配置为阻挡广角发射光206透射进入并穿过第一光导210-1。掩膜250可包括基本上对于来自第二光导210-2的广角发射光206为不透明的任何材料。例如，掩膜250可包括金属层。在另一个示例中，掩膜250可以是光吸收材料层，例如但不限于，对于广角发射光206为不透明的涂料或颜料层(例如，黑色颜料)。在一些实施例中，掩膜250可以附接到或沉积在第二光导210-2的与第一光导210-1相邻的表面上(例如，第二光导210-2的上表面)。在其他实施例中，掩膜250可以位于第一光导210-1的与第二光导210-2相邻的表面上(例如，第一光导210-1的下表面)。在其他实施例中，掩膜250可以不附接到并且实际上甚至可以不接触光导210-1、210-2的任一表面。在一些实施例(未示出)中，甚至当广角发射器被限制在对应于2d区域200b的第二光导210-2的区域时，也可以使用掩膜250。
[0060]
根据各种实施例，第二光导210-2位于第一光导210-1附近并且被定向使得由来自第二光导210-2的散射提供的广角发射光206指向第一光导210-1。具体地，如图3所示，具有广角发射器230的第二光导210-2位于第一光导210下方并且以窄间隙与第一光导210-1分
开。此外，如图3所示，第一光导210-1和第二光导210-2被叠加或堆叠，使得第二光导210-2的上表面基本上平行于第一光导210-1的下表面。来自第二光导210-2的广角发射光206从第二光导210-2的上表面并朝向第一光导210-1的下表面发射。
[0061]
此外，第一光导210-1被配置为对于与混合形式背光体200的2d区域200b对应的第一光导210-1的区域内的广角发射光206是透明的。另外，如图3所示，第一光导210-1的位于混合形式背光体200的2d区域200b中的部分对于由第二光导210-2发射的广角发射光206是透明的或至少基本上透明的。由于第一光导210-1的所述部分对于广角发射光206的透明性，广角发射光206可以传播通过第一光导210-1的厚度以从第一光导210-1的上表面离开，或者等效地，从混合形式背光体200的上表面离开，即，被掩膜250阻挡的区域除外。图3中的虚线箭头示出了广角发射光206通过第一光导210-1并向光阀240的阵列的传播。
[0062]
根据本文所述原理的一些实施例，提供了一种混合形式显示器300。图4示出了根据本文所述的原理的实施例的示例中的混合形式显示器300的框图。混合形式显示器300被配置为提供包括可以同时显示的多视图部分和2d部分的混合形式图像。此外，混合形式图像的多视图部分被配置为由混合形式显示器300的相应的多视图区域300a提供，而混合形式图像的2d部分被配置为由混合形式显示器300的相应2d区域300b提供。
[0063]
在一些实施例中，多视图区域300a和2d区域300b中的一个或两个可以各自包括多个单独的非相邻区域。此外，根据各种实施例，多视图区域300a和2d区域300b彼此相邻。在一些实施例中，2d区域300b包括一个以上的非相邻区域。在一些实施例中，2d区域300b包括混合形式显示器300的未被多视图区域300a占据的剩余部分。
[0064]
图5a示出了根据本文所述的原理的实施例的示例中的可以由混合形式显示器300提供的混合形式图像的平面图。图5b示出了根据本文所述的原理的实施例的另一示例中的可以由混合形式显示器300提供的混合形式图像的平面图。具体地，图5a示出了混合形式图像400，其包括与混合形式显示器300的多视图区域300a相对应的两个多视图部分400a。此外，在图5a中，所显示的混合形式图像400包括对应于混合形式显示器300的2d区域300b的2d部分400b。在图5b中，所显示的混合形式图像400包括三个多视图部分400a以及2d部分。此外，如图5b所示，2d部分400b(以及因此2d区域300b)围绕多视图部分400a(并且因此多视图区域300a)。
[0065]
再次参考图4，混合形式显示器300包括第一背光体310。第一背光体310被配置以提供方向性发射光302。此外，根据各种实施例，方向性发射光302优选地且专有地设置在混合形式显示器300的多视图区域300a内。
[0066]
在一些实施例中，混合形式显示器300的第一背光体310包括光导，其配置以将光引导为被引导光。光导可以基本上相似于前文所述的混合形式背光体100的光导110、或混合形式背光体200的第一光导210-1。因此，光导可以是厚平板或平板光波导(即，平板光导)，其包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料片。基本上平坦的光学透明介电材料片被配置为使用全内反射来引导所述被引导光。
[0067]
在一些实施例中，混合形式显示器300的第一背光体310还包括互相隔开的多光束元件的阵列。具体地，多光束元件阵列中的多光束元件在光导的与混合形式显示器300的多视图区域300a对应的区域上互相隔开。此外，在一些实施例中，没有多光束元件位于对应于多视图区域300a的区域之外。根据各种实施例，多光束元件阵列被配置为提供方向性发射
光302，以作为具有与所显示图像的多视图图像部分的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向的多个方向性光束。为此，多光束元件阵列中的多光束元件被配置为从第一背光体310的光导内散射出被引导光的一部分，以作为多个方向性光束中的方向性光束。因此，多光束元件可以基本上类似于如上文关于混合形式背光体100所描述的多光束发射器120中的多光束元件。
[0068]
具体地，多光束元件阵列中的多光束元件可包括衍射光栅、微反射元件、和微折射元件的一个或多个。在一些实施例中，多光束元件包括衍射光栅，其被配置以衍射地散射出被引导光的一部分，作为具有不同的主角方向的多个方向性光束。在其他实施例中，多光束元件包括微反射元件，其被配置为将被引导光的一部分反射地散射为多个方向性光束，或者多光束元件包括微折射元件，其被配置为通过或利用折射以将被引导光的一部分折射地散射为多个方向性光束(即，折射地散射出被引导光的一部分)。
[0069]
图4中所示出的混合形式显示器300还包括第二背光体320。第二背光体320被配置为在混合形式显示器300的2d区域300b内提供广角发射光306。此外，根据各种实施例，可以专有地在混合形式显示器300的2d区域300b内提供广角发射光306。在其他实施例中(例如，当使用掩膜时，如下所述)，第二背光体320可以被配置为从第二背光体320的基本上所有的发射表面大致上均匀地提供广角发射光306。
[0070]
在一些实施例中，混合形式显示器300的第二背光体320包括光导，其配置以将光引导为被引导光。光导可以基本上类似于如前文所述的混合形式显示器300的第一背光体310的光导。根据一些实施例，第二背光体320还包括广角散射特征，其被配置为将来自第二背光体320的光导内的被引导光的一部分散射为广角发射光306。广角散射特征可以包括基本上任何散射特征或散射体，其被配置为提供广角发射光306。例如，第二背光体320可以是来自采用光导和散射的传统液晶显示器(lcd)的背光体。在另一实施例中，第二背光体320可包括不采用散射的另一平面光源，例如发光二极管(led)阵列、荧光灯阵列等。
[0071]
如图4所示，混合形式显示器300还包括光阀340的阵列。光阀340的阵列被配置为调制方向性发射光302，以在混合形式显示器300的多视图区域300a内提供混合形式图像的多视图部分。光阀340的阵列还被配置为调制广角发射光306，以在混合形式显示器的2d区域300b内提供混合形式图像的2d部分。根据各种实施例，可以同时调制方向性发射光302和广角发射光306，以提供包括多视图部分和2d部分的混合形式图像。在一些实施例中，光阀阵列可以大致与上文中所述的混合形式背光体100的光阀140的阵列相似。例如，不同种类的光阀可被用作光阀340的阵列中的光阀340，光阀的种类包括但不限于，液晶光阀、电泳光阀、以及基于电润湿的光阀中的一种或多种。
[0072]
根据各种实施例，混合形式显示器300的第一背光体310位于第二背光体320和光阀340阵列之间。例如，第一背光体310和第二背光体320可以叠加或堆叠，使得第二背光体320的上表面基本上平行于第一背光体310的下表面。此外，第一背光体310被配置为对于由第二背光体320提供的广角发射光306是透明的。作为第二背光体320与第一背光体310的接近度和第一背光体310的透明度的结果，由第二背光体320提供的广角发射光306可以穿过第一背光体310的厚度以朝向光阀340发射，在光阀340处，广角发射光306被调制以提供混合形式显示图像的2d部分。
[0073]
在一些实施例中(例如，如图所示)，混合形式显示器300还包括设置在第一背光体
310和第二背光体320之间的掩膜350。掩膜350设置在与多视图区域300a对应的混合形式显示器300的区域中。掩膜350被配置为阻挡广角发射光306穿过对应于混合形式显示器300的多视图区域300a的第一背光体310的区域。掩膜350可包括对于来自第二背光体320的广角发射光306为不透明的任何材料。在一些实施例中，掩膜350可以大致与上文中所述的混合形式背光体200的掩膜250相似。
[0074]
在一些实施例中，第一背光体310的多光束元件的尺寸在光阀阵列中的光阀340的尺寸的百分之五十(50％)和百分之二百(200％)之间。此外，多光束元件阵列的相邻的多光束元件之间的间距可以与混合形式显示器300的相邻的多视图像素之间的间距相当。例如，相邻的一对多光束发射器之间的发射器间距离(例如，中心至中心的距离)可等于对应的相邻的一对多视图像素之间的像素间距离(例如，中心至中心的距离)，例如，由光阀阵列中的多组光阀340表示。
[0075]
根据本文所述原理的一些实施例，本发明提供了一种混合形式背光体的操作方法500。图6示出了根据与本文所述的原理一致的实施例的示例中的混合形式背光体的操作方法500的流程图。如图所示，混合形式背光体的操作方法500包括：使用多光束发射器的阵列从混合形式背光体的多视图区域发射510方向性发射光。混合形式背光体的多视图区域是混合形式背光体的被配置为提供方向性光的区域。多光束发射器阵列中的每个多光束发射器都提供多个方向性发射光中的方向性光束，其具有与多视图图像的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向。多视图图像是包括多视图部分和二维(2d)部分的混合形式图像的多视图部分。根据各种实施例，方向性发射光可以由混合形式显示器的光阀调制，该混合形式显示器采用混合形式背光体来显示混合形式图像的多视图部分。
[0076]
方法500还包括：使用广角发射器从混合形式背光体的二维(2d)区域发射520广角发射光。混合形式背光体的2d区域是提供广角发射光的混合形式背光体的区域。根据各种实施例，可以使用采用混合形式背光体的混合形式显示器的光阀，以将广角发射光调制为混合形式显示图像的2d部分。在一些实施例中，2d区域与多视图区域相邻。在一些实施例中，2d区域包括除了多视图区域的混合形式背光体的剩余部分。2d区域和多视图区域是互为专用的。因此，根据本文的定义，混合形式背光体的任何部分都不同时属于2d区域和多视图区域。
[0077]
根据各种实施例，多光束发射器的阵列中的多光束发射器的尺寸与采用混合形式背光体的混合形式显示器的光阀的尺寸相当。在本发明中，“尺寸”可以以包括但不限于长度、宽度或面积的各种方式中的任何一种来定义。例如，光阀的尺寸可以是其长度，并且多光束发射器的可比较尺寸也可以是多光束发射器的长度。在另一示例中，尺寸可以指面积，使得多光束发射器的面积可以与光阀的面积相当。例如，在一些实施例中，因此，多光束发射器的尺寸可以与光阀的尺寸相当，并且多光束发射器的尺寸介于光阀的尺寸的百分之五十(50％)至百分之两百(200％)之间。
[0078]
在一些实施例中，混合形式背光体的多视图区域和多光束发射器可以分别与上述混合形式背光体100的多视图区域100a、200a和多光束发射器120、多220基本相似。类似地，混合形式背光体的2d区域和广角发射器也可以分别与混合形式背光体100、200的2d区域100b、200b和广角发射器130、230基本相似。此外，用于调制方向性发射光和广角发射光的光阀也可以基本上与上文描述的光阀140、240相似。
[0079]
具体地，在一些实施例中，发射510方向性发射光可以包括：在光导中将光引导为被引导光。光导可以大致与前文所述的混合形式背光体100的光导110相似。发射510方向性发射光还可以包括：使用多光束发射器的阵列中的多光束发射器散射出被引导光的一部分。根据各种实施例，多光束发射器可包括衍射光栅、微折射元件、和微反射元件中的一个或多个，其被配置为将被引导光的一部分散射为多个方向性光束。在一些实施例中，光导可以基本上类似于如上文关于混合形式背光体100、200所述的光导110或第一光导210-1。
[0080]
此外，在一些实施例中，发射520广角发射光包括：将光导中的光引导为被引导光。在一些实施例中，光导可以大致与前文所述的混合形式背光体100、200的光导110或第二光导210-2相似。发射520广角发射光还可以包括：使用广角散射特征散射出被引导光的一部分。根据各种实施例，广角散射特征被配置为专用地从混合形式背光体的2d区域发射广角发射光。在一些实施例中，广角散射特征可以基本上类似于上述混合形式背光体100、200的广角发射器130、230的广角散射特征。
[0081]
在一些实施例中(如图6中的示例所示而非限制)，混合形式背光体的操作方法500还包括：使用光阀阵列调制530方向性发射光，以提供混合形式图像的多视图部分。也如图6中的示例所示而非限制，混合形式背光体的操作方法500还可以包括：使用光阀阵列调制540广角发射光，以提供混合形式图像的2d图像部分。根据各种实施例，可以同时调制530，540方向性发射光和广角发射光，以提供包括多视图部分和2d部分的混合形式图像。
[0082]
因此，已经描述了包括多视图区域和2d区域的混合形式背光体、混合形式显示器、和混合形式背光体的操作方法的示例和实施例。应当理解的是，上述示例仅仅是说明代表本文所描述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域技术人员在不偏离由以下权利要求所限定的范围的情况下，可以容易地设计出许多其他的配置。