CN108027477B - 时分多路复用背光以及使用其的多视图显示器 - Google Patents

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Abstract

时分多路复用背光包括时分多路复用光源，以在第一时间间隔期间提供具有第一非零传播角度的光束和在第二时间间隔期间提供具有第二非零传播角度的光束。时分多路复用背光包括被配置为引导光束的光导和被配置成在第一时间间隔和第二时间间隔中的每一个中以不同的主要角度方向耦合输出被引导的光束的一部分的衍射光栅。多视图显示器包括时分多路复用光源和多光束背光，以在第一时间间隔和第二时间间隔中的每一个时间间隔期间提供耦合输出光束，其中耦合输出光束的主要角度方向对应于多视图显示器的不同视图方向。

Description

时分多路复用背光以及使用其的多视图显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月5日提交的美国临时专利申请序列号62/214,977的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
关于联邦政府资助研究或开发的声明
不适用。
背景技术
电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户通信信息的几乎无处不在的介质。在最常见的电子显示器当中是阴极射线管(CRT)、等离子显示板(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)和使用机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜器件、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一个源提供的光的显示器)。在有源显示器最明显的示例当中是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射光时典型地被分类为无源显示器的显示器是LCD和EP显示器。尽管经常表现出包括但不限于固有的低功耗的有吸引力的性能特征的无源显示器，但考虑到缺乏发射光的能力，在许多实际应用中可能会发现有一些有限的使用。
为了克服与发射光相关的无源显示器的限制，许多无源显示器被耦合到外部光源。耦合的光源可以允许这些另外的无源显示器发射光并且基本上功能地用作有源显示器。这种耦合的光源的示例是背光。背光可以用作光源(通常是面板背光)，其放置在另外的无源显示器后面以照亮无源显示器。例如，背光可以耦合到LCD或EP显示器。背光发射通过LCD或EP显示器的光。发射的光由LCD或EP显示器调制，并且然后调制的光依次从LCD或EP显示器发射。通常背光灯配置为发射白光。然后使用滤色器将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，滤色器可以放置在LCD或EP显示器的输出处(较不常用)，或者放置在背光灯和LCD或EP显示器之间。
附图说明
参考以下结合附图的详细描述，根据在此描述的原理的示例和实施例的各种特征可以更容易地理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与在此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。
图1B示出了根据与在此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具有特定主要角度方向的光束的角度分量的图形表示。
图2示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面图。
图3A示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用背光的横截面图。
图3B示出根据与在此描述的原理一致的另一实施例的示例中的时分多路复用背光的一部分的横截面图。
图3C示出了根据与在此描述的原理一致的另一个实施例的示例中的时分多路复用背光的另一部分的横截面图。
图4A示出了根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用光源的示意图。
图4B示出根据与在此描述的原理一致的另一个实施例的示例中的时分多路复用光源的示意图。
图5A示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多光束衍射光栅的横截面图。
图5B示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多光束衍射光栅的透视图。
图6示出了根据与在此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。
图7图示了根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用背光操作的方法的流程图。
某些示例和实施例可以具有除了以上参考的附图中所示的特征之外的特征以及代替参考的附图中所示的特征的特征的中一个特征的其他特征。下面参照以上参考的附图详细描述这些和其他特征。
具体实施方式
根据在此描述的原理的实施例提供了时分多路复用显示器背光照明。特别地，显示器(例如，电子显示器)的背光照明使用时分多路复用光源来在不同的时间间隔期间提供具有不同传播角度的光束。光束的光可以是作为在显示器的观看方向上被引导的发射光束或耦合输出光束的背光的耦合输出。根据各种实施例，耦合输出光束可以具有对应于光束传播角度或由光束传播角度确定的主要角度方向。如此，根据各种实施例，耦合输出光束可以在不同的时间间隔中具有不同的(尽管预定的)主要角度方向。例如，时分多路复用可以实现作为时间的函数在不同主要角度方向之间的切换。
根据在此描述的原理的一些实施例，多个耦合输出光束可以由背光从时分多路复用光源的光束提供。多个耦合输出光束的耦合输出光束可以具有彼此不同的主要角度方向。可以采用具有不同主要角度方向的耦合输出光束(也称为“不同地被定向(directed)的光束”)来显示包括三维(3D)或多视图信息的信息。特别地，多个耦合输出光束的不同主要角度方向可以对应于3D或多视图显示器(例如，“无眼镜”或自动立体电子显示器)的不同视图的各种视图方向。此外，不同地被定向的耦合输出光束可以被调制并且用作多视图显示器的不同视图的像素。
而且，从时分多路复用光源的光束提供的多个耦合输出光束和与其对应的不同视图可以在不同的时间间隔中具有不同的方向。具体而言，在一些实施例中，根据光源的时分多路复用在不同时间间隔期间提供的多个耦合输出光束的耦合输出光束的集合和对应的不同视图的集合可以彼此成角度地交错。根据各种实施例，耦合输出光束的角度交叉和该集合的不同视图可以有效地增加显示器的像素分辨率和视图分辨率中的一者或两者。
此处，3D或多视图显示器被定义为被配置为在不同视图方向上提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示器***。图1A示出了根据与在此描述的原理一致的示例的多视图显示器10的透视图。如图1A所示，多视图显示器10包括为了显示3D或多视图图像而被观看的屏幕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被示出为以各种不同的主要角度方向从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被图示为阴影多边形框；并且仅仅示出了四个视图14和四个视图方向16，所有作为示例而不是限制性的。注意，尽管在图1A中将不同视图14示出为在屏幕上方，但是当在多视图显示器10上显示多视图图像时，视图14实际上出现在屏幕12上或其附近。描绘屏幕12上方的视图14仅为了说明的简单性，旨在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的相应一个观看多视图显示器10。
视图方向或等同地具有与多视图显示器的视图方向对应的方向的光束通常具有由通过在此的定义的角度分量
Figure GDA0001588020670000041
给出的主要角度方向。角度分量θ在此处被称为光束的“仰角度分量”或“仰角”。角度分量
Figure GDA0001588020670000042
被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面内的角度(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面，而方位角
Figure GDA0001588020670000043
是水平面内的角度(例如，平行于多视图显示屏幕平面)。图1B示出了根据与在此描述的原理的示例的具有与多视图显示器的视图方向相对应的特定主要角度方向的光束20的角度分量
Figure GDA0001588020670000044
的图形表示。此外，根据在此的定义，光束20从特定点被发射或发出。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示内的特定起始点相关联的中心射线。图1B还示出了光束(或观看方向)的起点O。
再次参考图1A，还示出了具有相应视图方向16'的其他视图14'(例如，第二视图集合)。其他视图14'是在对应的观看方向16'的箭头的虚线末端用点划线底纹绘制(shade)的多边形框以进一步与前面提到的视图14区分。其他视图14'可以是在第二时间间隔期间提供的多视图显示器的视图，而视图14(例如，第一视图集合)可以是例如在第一时间间隔期间提供的多视图显示器的视图。此外，如所示的，其他视图14'和其他视图方向16'与视图14和相应的视图方向16成角度地交错。注意，在图1A中，示出视图14和视图方向16的实线表示在第一时间间隔期间的这些元素，而其他视图14'和其他视图方向16'的虚线表示在第二时间间隔期间的这些元素。注意，尽管在此提到“第一”时间间隔和“第二”时间间隔，但是通常可以使用任何数字的时间间隔。因此，也可能有第三时间间隔、第四时间间隔等。在此，为了便于讨论而不作为限制，参考仅限于“第一”和“第二”。
此处，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图的多个视图或包括视图多元化的视图之间的角度差异的多个视图。此外，根据定义术语“多视图”明确地包括多于两个不同的视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。这样，此处使用的“多视图”明确地与仅包括表示场景的两个不同视图的立体视图区别开来。但是注意，虽然多视图图像和多视图显示器包括多于两个视图，但是根据在此的定义，通过在某个时刻仅选择多视图视图中的两个来观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以被观看为立体图像对(例如，在多视图显示器上)。
此处，“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，光导可以包括在光导的工作波长处基本透明的芯。在各种示例中，术语“光导”通常是指使用全内反射来在光导的电解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介电光波导。根据定义，用于全内反射的条件是光导的折射率大于与光导材料的表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，光导可以包括除了上述折射率差之外的或替代上述折射率差的涂层，以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。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(slab)导和条(strip)导中的一个或两个。
进一步地，在此，术语“板”在应用于光导时与“板光导”一样被定义为分段或不同平面的层或片，其有时被称为“板”导。特别地，板光导被定义为光导，该光导被配置成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。此外，根据在此的定义，顶部表面和底部表面都是彼此分离的，并且可以至少在差异的感测(sense)上基本上相互平行。也就是说，在板光导的任何不同的小部分内，顶面和底面基本平行或共面。
在一些实施例中，板光导可以是基本平坦的(即，局限于一个平面)，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维度上弯曲。例如，板光导可以以单个维度弯曲以形成圆柱形板光导。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。
此处，“衍射光栅”通常被定义为多个特征(即衍射特征)，其被布置成提供入射在衍射光栅上的光的衍射。在一些示例中，可以以周期性或准周期性的方式来布置多个特征。例如，衍射光栅可以包括以一维(1D)阵列布置的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。在其他示例中，衍射光栅可以是二维(2D)阵列的特征。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸块或孔上的二维(2D)阵列。
如此，以及根据在此的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射在衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射耦合”，因为衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅也通过衍射(即，以衍射角)重新导向或改变光的角度。特别是，作为衍射的结果，离开衍射光栅的光通常具有与入射到衍射光栅的光的传播方向(即入射光)不同的传播方向。通过衍射的光的传播方向的变化在此处被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以理解为包括衍射特征的结构，衍射特征衍射地重新引导入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，衍射光栅也可以衍射地耦合出来自光导的光。
此外，根据在此的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在材料表面(即，两种材料之间的边界)处、在材料表面中和在材料表面上中的一个或多个。例如，表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，包括但不限于表面处、表面中或表面上的凹槽、脊、孔和凸块中的一个或多个。例如，衍射光栅可以在材料表面中包括多个基本平行的凹槽。在另一个示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升起的多个平行的脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸块等)可具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任一种，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿轮廓(例如闪耀光栅)中的一个或多个。
根据在此的定义，“多光束衍射光栅”是衍射光栅，其产生包括多个光束的衍射重定向光(例如，衍射地耦合输出光)。根据在此的定义，由多光束衍射光栅产生的多个光束发光束具有彼此不同的主要角度方向。特别地，根据定义，由于多光束衍射光栅的入射光的衍射耦合和衍射重新导向，多个光束中的光束具有与多个光束的另一光束不同的预定的主要角度方向。多个光束可以代表光场。例如，多个光束可以包括具有八个不同的主要角度方向的八个光束。例如，组合(即，多个光束)的八个光束可以表示光场。根据各种实施例，各种光束的不同主要角度方向由光栅间距或间隔以及与多光束衍射光栅在相应的光束相对于多光束衍射光栅上的传播方向或光的入射角度的原点处的衍射特征的定向或旋转来确定。
根据在此描述的各种实施例，衍射光栅(例如，多光束衍射光栅)被用来产生表示电子显示器或简单地为“显示器”的像素的耦合输出光。具体地，具有多光束衍射光栅以产生具有不同主要角度方向的多个光束的光束光导可以是显示器的背光的一部分，或者与显示器结合使用，诸如但不限于“无眼镜(glasses free)”多视图显示器(有时也称为“全息”显示器或自动立体显示器)。如此，通过使用多光束衍射光栅耦合输出来自光导的被引导的光而产生的不同地定向的光束可以是或代表多视图显示器的“像素”。而且，如上所述，不同地定向的光束可以形成包括与多视图显示器的视图方向对应的方向的光场。
根据本文所述的各种示例，可以使用衍射光栅(例如，多光束衍射光栅)来将光从光导(例如，板光导)衍射地散射或耦合作为光束。特别地，局部周期性衍射光栅的衍射角度θm或由局部周期性衍射光栅提供的衍射角度θm可以由等式(1)给出：
Figure GDA0001588020670000071
其中λ是光的波长，m是衍射级，n是光导的折射率，d是衍射光栅的特征之间的距离，θ1是光在衍射光栅上的入射角。为简单起见，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面相邻并且光导外部的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常，衍射级数m由整数给出。根据各种实施例，由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由其中衍射级数为正(例如，m>0)的等式(1)给出。例如，当衍射级数m等于1(即，m＝1)时提供一级衍射。
图2示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。另外，图2示出以入射角θ1入射在衍射光栅30上的光束20。光束20是在光导40内的被引导的时分多路复用的光束。在图2中还示出了作为入射光束20的结果由衍射光栅30衍射地产生并耦合输出的耦合输出光束50。耦合输出光束50具有由等式(1)给出的衍射角θm(或主要角度方向)。例如，耦合输出光束50可以对应于衍射光栅30的衍射级“m”。
在此，“准直器”被定义为基本上任何被配置为准直光的光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜以及其各种组合。在一些实施例中，包括准直反射器的准直器可以具有由抛物线曲线或形状表征的反射表面。在另一个示例中，准直反射器可以包括成形的抛物线反射器。“成形的抛物线”是指成形的抛物线反射器的曲线反射表面以确定为实现预定反射特性(例如，准直度)的方式偏离“真”抛物线曲线。类似的，准直透镜可以包括球形表面(例如，双凸球面透镜)。
在一些实施例中，准直器可以是连续的反射器或连续的透镜(即，具有基本上光滑的、连续的表面的反射器或透镜)。在其他实施例中，准直反射器或准直透镜可以包括基本上不连续的表面，诸如但不限于提供光准直的菲涅耳反射器或菲涅耳透镜。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或成形的(shaped)表面。
此处，“光源”被定义为光源(例如，被配置为产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括光发射器，例如发光二极管(light emitting diode，LED)，其在被激活或开启时发光。特别地，在此，光源可以基本上是任何光源，或者基本上包括任何光发射器，包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及实际上任何其他光源。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括光的特定波长)，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发射器。例如，光源可以包括光发射器集合或光发射器集合，其中至少一个光发射器产生具有不同于由光发射器集合或光发射器集合中的至少一个其它光发射器产生的光的颜色或波长的颜色或等同地波长的光。不同的颜色可以包括例如原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
此外，如此处所使用的，冠词“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，“光栅”是指一个或多个光栅，并且因此“光栅”在此意指“(多个)光栅”。此外，本文中对“顶部”、“底部”、“上部的”、“下部的”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何引用并不意味着在此限制。在此，术语“约”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，或者可以意味着加或减10％、或加或减5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，在此使用的术语“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。而且，在此的示例仅仅是旨在说明性的，并且是为了讨论的目的而不是为了限制。
根据这里描述的原理的一些实施例，提供了时分多路复用背光。图3A示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用背光100的横截面图。图3B示出根据与在此描述的原理一致的另一实施例的示例中的时分多路复用背光100的一部分的横截面图。图3C示出了根据与在此描述的原理一致的另一个实施例的示例中的时分多路复用背光100的另一部分的横截面图。
根据各种实施例，从时分多路复用背光100耦合输出的光可以形成或提供定向远离时分多路复用背光100的表面的发射或“耦合输出”光束102。而且，耦合输出光束102可以在不同的时间间隔期间以不同的主要角度方向被定向远离表面。例如，耦合输出光束102可以被时分多路复用以在第一时间间隔内或第一时间间隔期间具有第一主要角度方向，并且在第二时间间隔期间具有第二主要角度方向。具体而言，根据各种实施例，耦合输出光束102的主要角度方向被时分多路复用。
图3A和3B使用实线箭头描绘在第一时间间隔期间的耦合输出光束102，而虚线箭头描绘在第二时间间隔期间的耦合输出光束102。特别地，图3A示出了多个耦合输出光束102，其中在第一时间间隔中的耦合输出光束102与在第二时间间隔中的耦合输出光束102成角度地交错。图3B示出了在第一时间间隔和第二时间间隔中的每一个中具有不同主要角度方向的单个耦合输出光束102。
注意，虽然上面对“第一”非时间间隔和“第二”时间间隔进行了具体的提及，但是通常可以有多个时间间隔和对应的在多个时间间隔的不同时间间隔的不同的耦合输出光束102。这样，例如，也可以有具有相应的耦合输出光束102的第三时间间隔、第四时间间隔等。在此，为了便于讨论而不作为限制，参考仅限于“第一”和“第二”。
在一些实施例中(如下所描述的)，时分多路复用背光100可以是基于光栅的背光。例如，衍射可以提供将光衍射的耦合输出时分多路复用背光100。也就是说，可以采用衍射光栅来耦合输出作为耦合输出光束102的光。在其他实施例中，光可以以另一方式(包括但不限于反射的散射)被耦合的或被散射的输出作为耦合输出光束102。
此外，多个耦合输出光束102的耦合输出光束102的主要角度方向可以是时分多路复用的(即，可以在不同的时间间隔内不同)。具体地，在下面关于配置为多光束背光的时分多路复用背光100并且更具体地关于多光束衍射光栅的更详细地描述的一些实施例中，多个耦合输出光束102可以被配置为形成光场。根据各种实施例，光场可以具有作为时分多路复用的函数或由时分多路复用提供的在不同的时间间隔期间的不同的特征或不同角度分量。例如，作为时分多路复用的结果，时分多路复用背光背光100可以在不同的时间间隔中提供具有对应的不同主要角度方向集合的不同耦合输出光束102集合。
根据各种实施例，耦合输出光束102的耦合输出光包括时分多路复用背光100内的一部分光。特别地，光可以是在时分多路复用背光100内(例如，在光导中，如下所述)的被引导的光或等效被引导的光束104。如图3A-3C所示，为了说明的简单而不是限制，被引导的光束104的总体传播方向被示为水平粗箭头103。此外，可以通过被引导的光束104的非零传播角度的时分多路复用来提供耦合输出光束102的主要角度方向的时分多路复用，如下面更详细描述的。
在一些实施例中，时分多路复用背光100可以是显示器(例如电子显示器)的光源或“背光”。具体地，根据其中由多个耦合输出光束102产生光场的一些实施例，电子显示器可以是所谓的“无眼镜”多视图电子显示器(例如，3D显示器或自动立体显示器)，其中各种耦合输出光束102对应于或表示与多视图显示器的不同“视图”相关联的像素。此外，在一些实施例中，耦合输出光束102可以被调制(例如，如下所述，通过光阀)。例如，可以采用光阀来调制耦合输出光束102。在远离时分多路复用背光100的不同角度方向上定向的不同耦合输出光束102集合的调制可能对于动态多视图电子显示器应用特别有用。也就是说，在特定视图方向上定向的不同调制的耦合输出光束102集合可以表示与其特定视图方向相对应的多视图电子显示器的动态像素。
图3A-3C所示的时分多路复用背光100包括光导110。在一些实施例中，光导110可以是板光导。光导110被配置为作为被引导的光束(即，被引导的光束104)来引导光。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比围绕电介质光波导的介质的第二折射率大的第一折射率。例如，根据光导110的一个或多个导模，折射率的差异被配置为促进被引导的光的全内反射。在一些实施例中，被引导的光束104可以是准直的(即，准直的被引导的光束104)。
根据各种实施例，被引导的光束104由光导110的长度引导(例如，如图3A中的粗箭头103所示的大致方向)或沿着光导110的长度。此外，光导110被配置为使用全内反射在光导110的第一表面110'(例如，“前”表面或侧面)和第二表面110”(例如，“后”表面或侧面)之间以非零传播角度引导被引导的光束104。特别地，被引导的光束104通过以非零传播角度在光导110的第一表面110'和第二表面110”之间反射或“跳动”而传播。
如在此所定义，“非零传播角度”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，当涉及由光导110引导的光(例如，所述被引导的光束104)时，根据在此的定义，非零传播角度大于零且小于在该光导110内的全内反射的临界角度。而且，对于特定的实施方式，只要特定的非零传播角度被选择为小于光导110内的全内反射的临界角，则可以选择(例如任意)特定的非零传播角度。
在一些示例中，光导110(例如，作为板光导)可以是包括延伸的、基本上平坦的光学地透明电解质材料片的板或板光波导。基本上平坦的电介质材料片被配置为使用全内反射来引导被引导的光束104。根据各种示例，光导110的光学地透明材料可以包括或者由各种电解质材料中的任何一种制成，该电解质材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如石英玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱硼硅酸盐玻璃等)和基本上光学地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，顶表面和底表面中的一个或两个)的至少一部分上包括覆层(未示出)。根据一些实施例，覆层可用于进一步促进全内反射。
根据各种实施例，光导110中的被引导的光束104的光可以以非零传播角度被引入或耦合到光导110中。例如，透镜、反射镜或类似的反射器(例如，倾斜的准直反射器)和棱镜(未示出)中的一个或多个可以有助于以非零传播角度将光耦合到作为被引导的光束104的光导114的输入端中。一旦被耦合到光导110中，被引导的光束104沿着大体上远离输入端的方向(例如，在图3A-3C中由粗箭头103所示的指向沿着x轴)沿着光导110传播。
此外，根据各种实施例，通过将光耦合到光导110中而产生的被引导的光束104可以是准直光束。此处，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束中的光线基本上与光束内的其它关系平行的光束(例如，被引导的光束104)。此外，根据在此的定义，从准直光束发散或散射的光线不被认为是准直光束的一部分。产生准直的被引导的光束104的光的准直可以由包括但不限于透镜或反射镜(例如，倾斜的准直反射器等)的准直器来提供。
如图3A和3C所示，时分多路复用背光100还包括时分多路复用光源120。时分多路复用光源120被配置为将作为光束的光提供给光导110。例如，时分多路复用的光源120可以光耦合到光导110的输入端，使得所提供的光通过输入端被通信到光导110。此外，时分多路复用光源120被配置为在第一时间间隔期间以第一非零传播角度将光提供给光导110作为被引导的光束104(相应的光束104'和104”)，并且在第二时间间隔期间以第二非零传播角度将光提供给光导110作为被引导的光束104，其中第一非零传播角度和第二非零传播角度彼此不同。
注意，虽然在此特定提交了分别对应于第一时间间隔的“第一”非零传播角度和对应于第二时间间隔的“第二”非零传播角度，但是通常可以具有多个不同的非零传播角度。具体地，时分多路复用光源120可以被配置为以与多个时间间隔中的相应不同时间间隔对应的多个不同的非零传播角度来提供被引导的光束104。
具体地，在图3C中，使用实心的延伸箭头来示出在第一时间间隔期间由时分多路复用光源120提供的被引导的光束104'。类似地，由虚线的延伸箭头来表示在第二时间间隔期间由时分多路复用光源120提供的被引导的光束104”。此外，图3B-3C示出由多路复用光源120在分别在第一时间间隔和第二时间间隔中的每个时间间隔中提供的被引导的光束104'的第一非零传播角度γ'和被引导的光束104”的第二非零传播角度γ”。
在一些实施例中，第一和第二时间间隔可以是非重叠的时间间隔。也就是说，相应的被引导的光束104可以在任何时间点具有第一非零传播角度或者第二非零传播角度，但不是两者。在其它实施例中，第一和第二时间间隔可以重叠，使得两个传播角度在光导110内同时存在对应于时间间隔中的重叠的时间段。注意，为了示出的简单性而非限制，图3B示出了同时入射在衍射光栅130上的具有第一非零传播角γ'和第二非零传播角γ”的被引导的光束104'、104”。
根据各种实施例，时分多路复用光源120可以使用各种不同配置中的任何一种来实现。例如，时分多路复用的光源120可以包括具有位置或定位的光发射器，其被配置为以不同的角度向光导110提供光。根据一些实施例，选择性地切换多个光发射器中的光发射器的开启和关闭可以提供被引导的光束的非零传播角度的时分多路复用。在其他示例中，时分多路复用光源120的光学元件(诸如但不限于倾斜的反射器或准直器(例如，准直反射器或准直透镜))可以被配置为作为时间的函数选择性地改变来自光发射器的光的角度，以实现非零传播角度的时分多路复用。在又一其他示例中，时分多路复用光源120可以包括光发射器，其可以选择性地移动或者可以选择性地倾斜以在光导110的输入处提供光的不同角度。例如，光发射器的安装结构可以相对于光导110的输入端机械偏移(shift)或移动。在另一个示例中，光发射器可以是万向安装的，允许光发射器的选择性倾斜，以提供被引导的光束104的非零传播角度的时分多路复用。
图4A示出了根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用光源120的示意图。如图4A所示，时分多路复用光源120包括一对时分多路复用光发射器122'、122”。该对中的第一光发射器122'被配置为以第一非零传播角度提供被引导的光束104'，并且该对中的第二光发射器122”被配置成以第二非零传播角度提供被引导的光束104”。例如，如所示的，导光束104'、104”的不同传播角度可以由第一和第二光发射器122'、122”相对于倾斜反射器124的相对位置的差异引起。例如，倾斜的反射器124可以是倾斜的准直反射器。根据各种实施例，作为时间的函数在第一光发射器122'和第二光发射器122”之间切换(即选择性地打开和关闭)可以被配置成在相应的第一和第二时间间隔期间提供被引导的光束104'、104”。如图4A所示，
作为示例，实线表示来自第一光发射器122'的在第一时间间隔期间的被引导的光束104'，而虚线表示在来自第二光发射器122”的在第二时间间隔期间的被引导的光束104”。
在一些实施例中，时分多路复用光源120的光发射器122可以包括但不限于发光二极管(LED)和激光器。例如，第一和第二光发射器122'、122”可以包括特定颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的LED以提供单色光。在一些实施例中，该对中的光发射器122可以包括被配置为提供多种不同颜色的光的多个光发射器。例如，光发射器122可以包括被配置为提供红光的第一LED、被配置为提供绿光的第二LED以及被配置为提供蓝光的第三LED。根据其中由时分多路复用光源120的光发射器122提供不同颜色的光的一些实施例，光导110可以进一步被配置为以不同颜色特定的、非零传播角度(例如，除了与时分多路复用相关联的第一和第二非零传播角度之外)引导表示不同颜色的光的光束。例如，当时分多路复用光源120被配置为提供红光、绿光和蓝光时，红光、绿光和蓝光中的每一个可以被提供为不同颜色的准直的光束。此外，光导110可以被配置为以相应的不同的颜色特定的、非零传播角度来引导不同颜色的准直的光束中的每一个。在其他实施例中，时分多路复用光源120可以是宽带光源，诸如但不限于荧光灯和白光LED，或者更一般地，多色LED，其被配置为提供宽带光(例如，白光或多色光)。
图4B示出根据与在此描述的原理一致的另一个实施例的示例中的时分多路复用光源120的示意图。具体地，如图4B所示，时分多路复用光源120包括被配置为发光的光发射器122。图4B的时分多路复用光源120还包括时分多路复用准直器126。时分多路复用准直器126被配置为准直发射的光并且提供准直的发射光作为被引导的光束104。根据各种实施例，时分多路复用准直器126具有第一准直状态，其被配置为在第一时间间隔期间以第一非零传播角度提供准直的发射光。此外，时分多路复用准直器126具有第二准直状态，其被配置为在第二时间间隔期间以第二非零传播角度提供准直的发射光。根据一些实施例，第一和第二准直状态可以由时分多路复用准直器126的机械运动提供。例如，时分多路复用准直器126可以包括具有可变倾斜角度的倾斜的准直反射器(例如，如图4B所示)，以提供第一和第二准直状态。
再次参考图3A和3B，时分多路复用背光100还包括衍射光栅130。衍射光栅130可以是在被引导的光束104的传播方向(粗箭头103)上彼此间隔开的衍射光栅130的多个或阵列的成员，例如，如图3A所示。衍射光栅130被配置成衍射地耦合输出被引导的光束104的一部分作为耦合输出光束102。根据各种实施例，耦合输出光束102在第一时间间隔和第二时间间隔的每个中具有不同的主要角度方向。此外，在第一时间间隔和第二时间间隔中，耦合输出光束102的基于时间间隔的不同主要角度度方向对应于被引导的光束104的第一非零传播角度和第二非零传播角度中的相应的一个，例如，根据以上等式(1)。
此外，衍射光栅130(或多个衍射光栅130)光学地耦合到光导110。特别地，根据定义，衍射光栅130位于光导110内的被引导的光束104的光场内，以实现衍射地耦合输出被引导的光束的一部分。根据一些实施例，衍射光栅130可以位于(例如，之上，之中或者否则相邻于)在光导110的表面处。在表面上，衍射光栅130在被引导的光束104的光场的渐逝部分内，从而能够衍射地耦合输出。例如，衍射光栅130可以位于光导110的第一表面110'上，如图3A所示。在另一个示例中(未示出)，衍射光栅130可以与光导110的第二表面110”相邻。在其他实施例(也未示出)中，衍射光栅130可以位于光导110内；也就是说，衍射光栅130可以位于光导的第一表面110'和第二表面110”之间以提供衍射地耦合输出被引导的时分多路复用光束的一部分。
参照图3B，延伸的箭头(实线)描绘或表示在第一时间间隔期间在光导110中传播的被引导的光束104'。图3B中的另一延伸的箭头(虚线)描绘了在第二时间间隔期间在光导110中传播的被引导的光束104”。在第一时间间隔期间，被引导光束104'被示出为具有第一非零传播角度γ'，并且在第二时间间隔期间，被引导光束104”被示出为具有第二非零传播角度γ”。此外，第一时间间隔导光束104'和第二时间间隔导光束104”都从其各自不同的传播角γ'、γ”入射在衍射光栅130上。在图3B中还示出了在第一时间间隔对应于被引导的光束104'的第一耦合输出光束102'(实线)以及在第二时间间隔内对应于被引导的光束104”的第二耦合输出光束102”(虚线)。如所示的，第一耦出光束102'具有与第二耦合输出光束102”的主要角度方向不同的主要角度方向。
根据一些实施例，衍射光栅130可以包括多光束衍射光栅130。多光束衍射光栅130可以被配置成衍射地耦合输出被引导的光束104的一部分作为多个耦合输出光束102(例如，如图3A所示)。此外，根据各种实施例(例如，也如图3A所示)，由多光束衍射光栅130衍射地耦合输出的耦合输出光束102具有彼此不同的主要角度方向。特别地，多光束衍射光栅130可以被配置为在第一时间间隔期间提供具有不同主要角度方向的第一集合的第一多个耦合输出光束102。此外，多光束衍射光栅130被配置为在第二时间间隔期间提供具有不同主要角度方向的第二集合的第二多个耦合输出光束102。
图3A示出了多光束衍射光栅130提供的包括在第一时间间隔期间的第一耦合输出光束102'(实线)的第一多个耦合输出光束102以及包括在第二时间间隔期间的第二耦合输出光束102”(虚线)的第二多个耦合输出光束102。此外，如图3A所示，第一和第二多个耦合输出光束102'、102”彼此成角度地交错，作为示例而非限制。根据各种实施例，不同主要角度方向的第一和第二集合分别是相应的被引导的光束104'和104”的第一和第二非零传播角度的函数。
图5A示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多光束衍射光栅200的横截面图。图5B示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多光束衍射光栅200的透视图。例如，图5A-5B所示的多光束衍射光栅200可以代表图3A和3B的衍射光栅130。特别地，如所示的，所示出的多光束衍射光栅200可以光学地耦合到具有入射被引导的时分多路复用光束204的光导210。例如，光导210和入射被引导的时分多路复用光束204可以基本上类似于光导110和被引导的光束104。
此外，如所示的，多光束衍射光栅200可以被配置为衍射地耦合输出由时分多路复用光源(例如，时分多路复用光源120)提供的被引导的时分多路复用光束204的一部分作为被定向远离多光束衍射光栅200的多个耦合光束202，如图5A-5B所示。多个耦合输出光束202可以基本上类似于例如上述的多个耦合输出光束102。具体地，多个耦合输出光束202可以具有不同于多个其他耦合输出光束202的主要角度方向的主要角度度方向。
根据各种实施例，例如，图5A-5B所示的多光束衍射光栅200包括多个衍射特征220，该多个衍射特征220可以表示彼此间隔开的凹槽和脊的一个或两个。此外，根据各种实施例，多个耦合输出光束202中的每一个可具有由多光束衍射光栅200的衍射特征220的特性确定的不同主要角度方向。此外，根据各种实施例，例如，耦合输出光束202的不同主要角度方向可以对应于多视图显示器的不同视图方向。
特别地，多光束衍射光栅200的衍射特征220被配置为提供衍射。所提供的衍射负责衍射的耦合从光导210输出的被引导的时分多路复用光束204的一部分。根据一些实施例，多光束衍射光栅200可以是或包括啁啾衍射光栅。根据定义，“啁啾”衍射光栅是展示或具有衍射特征(即衍射间距)的衍射间隔d或展示或具有衍射特征(即衍射间距)之间的衍射间隔d的衍射光栅，所述衍射间距在跨啁啾衍射光栅的范围或长度上变化，例如如图所示在图5A-5B中(例如，也在图3A中)。这里，变化的衍射间隔d被定义并被称为“啁啾”。作为啁啾的结果，衍射地耦合输出的被引导的时分多路复用光束的一部分以对应于跨多光束衍射光栅200的啁啾衍射光栅的不同原点的不同衍射角度远离啁啾衍射光栅传播。由于预定义的啁啾，啁啾衍射光栅负责光束多个耦合输出光束202的预定的和不同的主要角度方向。
在一些示例中，多光束衍射光栅200的啁啾衍射光栅可以具有或表现出随距离线性变化的衍射间隔d的啁啾。因此，根据定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。作为示例而非限制，图5A-5B示出多光束衍射光栅200作为线性啁啾衍射光栅。具体地，如其中所示的，衍射特征220在多光束衍射光栅200的第一端处比在第二端处更靠近在一起。此外，如其中所示的，所示出的衍射特征220的衍射间隔d从第一端到第二端线性地变化。
在另一个示例中(未示出)，多光束衍射光栅200的啁啾衍射光栅可以呈现衍射间隔的非线性啁啾。可用于实现多光束衍射光栅200的各种非线性啁啾包括但不限于指数啁啾、对数啁啾或以另一种基本上不均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以使用非单调啁啾，诸如但不限于正弦啁啾或三角形或锯齿啁啾。任何这些类型的啁啾的组合也可以被使用。
根据一些实施例，多光束衍射光栅200可以包括作为弯曲和啁啾中的一者或两者的衍射特征220。例如，如图5B所示，多光束衍射光栅200包括作为弯曲和啁啾两者的衍射特征220(即，图5B中的多光束衍射光栅200是弯曲的、啁啾衍射光栅)。在图5B中进一步示出，被引导的时分多路复用光束204由在多光束衍射光栅200的第一端处指向相对于多光束衍射光栅200的入射方向的粗箭头表示。还示出了由指向远离多光束衍射光栅200的光入射侧的箭头表示的多个耦合输出光束202。耦合输出光束202以多个不同的预定主要角度方向远离多光束衍射光栅200传播。特别地，如其中所示的，耦合输出光束202的预定的不同主要角度方向在方位角和仰角方面彼此不同。根据各种示例，衍射特征220的预定义的啁啾和衍射特征220的曲线两者都可以负责耦合输出光束202的不同的预定主要角度方向。
根据在此描述的原理的一些实施例，提供了一种显示器(例如，电子显示器)。在各种实施例中，显示器被配置为发射调制的光束作为显示器的像素。多个像素又可以表示或提供显示器的视图。此外，在各种示例中，发射的经调制的光束可以优先地定向朝向显示器的观看方向。在一些实施例中，显示器是多视图电子显示器。根据各种示例，经调制的、不同地定向的光束中的不同的一个对应于与多视图电子显示器相关联的不同的“视图”。例如，不同的视图可以提供表示由多视图电子显示器显示的信息的“无眼镜”(例如，自动立体)。
图6示出了根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器300的框图。在各种实施例中，多视图显示器300也可以被称为多视图电子显示器。如所示的，多视图显示器300被配置成发射表示与多视图显示器300的不同视图方向相关联的不同视图对应的像素的光束302。此外，可以在相应的多个不同的时间间隔发射多个发射的或“耦合输出的”光束302。具体地，根据各种实施例，可以在第一时间间隔期间发射第一发射的或耦合输出的光束302'，并且可以在第二时间间隔期间发射第二发射的或耦合输出的光束302”。在一些实施例中，发射的或耦合输出的光束302可以是经调制的发射的或耦合输出的光束302，例如，如下所述。
如图6所示，多视图显示器300包括时分多路复用光源310。时分多路复用光源310被配置成提供在第一时间间隔期间具有第一非零传播角度以及在第二时间间隔期间具有第二非零传播角度的光束。根据各种实施例，第一非零传播角度不同于第二非零传播角度。在一些实施例中，时分多路复用光源310可以基本上类似于上面针对时分多路复用背光100所描述的时分多路复用光源120。
例如，时分多路复用光源310可以包括一对时分多路复用光发射器。该对中的第一光发射器可以被配置为在第一时间间隔期间以第一非零传播角度提供光束304(被描绘为实线箭头)，并且该对中的第二光发射器被配置为在第二时间间隔期间以第二非零传播角度提供光束304(被描绘为虚线箭头)。例如，时分多路复用光源310可以基本上类似于上述图4A中所示的时分多路复用光源120。
在另一个示例中，时分多路复用光源310可以包括时分多路复用的准直器，该准直器被配置为将光束提供为准直光束。时分多路复用准直器具有第一准直状态和第二准直状态，第一准直状态被配置为提供处于第一非零传播角度的准直光束，第二准直状态配置成提供处于第二非零传播角度的准直器光束。例如，时分多路复用光源310可以基本上类似于上述图4B中所示的时分多路复用光源120。
根据各种实施例，图6中所示的多视图显示器300还包括多光束背光320。多光束背光320被配置为分别地在第一时间间隔期间从时分多路复用光源310发射光束304的一部分作为第一多个耦合输出光束302(例如，实线箭头)，并且在第二时间间隔期间发射光束304的一部分作为第二多个耦合输出光束302(例如，虚线箭头)。此外，根据各种实施例，第一和第二多个耦合输出光束具有分别由来自时分多路复用光源310的光束的第一和第二非零传播角度确定的相应的主要角度方向的第一和第二集合。根据各种实施例，主要角度方向是或对应于多视图显示器的不同视图的视图方向。在一些实施例中(例如，如图6所示)，第一和第二多个耦合输出光束的耦合输出光束302彼此成角度地交错。类似地，在一些实施例中，第一和第二时间间隔中的每一个中的多视图显示器300的不同视图可以成角度地交错。
在一些实施例中，多光束背光320可以包括被配置成引导来自时分多路复用光源310的光束304的板光导。具体地，可以在第一时间间隔期间以第一非零传播角度以及在第二时间间隔期间以第二非零传播角度引导光束304。此外，根据各种实施例，时分多路复用光源310可以光学地耦合到板光导的输入。根据一些实施例，如上所述，板光导可以基本上类似于时分多路复用背光100的光导110。
例如，板光导可以是板光波导，其是被配置为通过全内反射来引导光的平坦的电解质材料片。被引导的光束304可以以第一或第二非零传播角度被引导作为光束。因此，由板光导引导的被引导的光束304可以基本上类似于时分多路复用背光100的被引导的光束104。例如，根据一些实施例，被引导的光束304可以是准直光束。
在一些实施例中，多光束背光320可以进一步包括光学地耦合到板光导的多光束衍射光栅的阵列。根据各种实施例，该阵列的多光束衍射光栅可被配置成在第一时间间隔期间衍射地耦合输出被引导的光束304的一部分作为第一多个耦合输出光束302(例如，实线箭头)以及在第二时间间隔期间衍射地耦合输出被引导的光束304的一部分作为第二多个耦合输出光束302(例如，虚线箭头)。根据一些实施例，该阵列的多光束衍射光栅可以基本上类似于上面描述的时分多路复用背光100的多光束衍射光栅130以及多光束衍射光栅200(图5A-5B)。例如，多光束衍射光栅阵列的多光束衍射光栅可以包括啁啾衍射光栅或具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。
根据一些实施例(例如，如图6所示)，多视图显示器300可以进一步包括光阀阵列330。光阀阵列330被配置为调制第一和第二多个耦合输出光束302以产生相应的经调制的耦合输出光束302'、302”。根据各种实施例，经调制的耦合输出光束302表示多视图显示器300的不同视图的像素。在一些实施例中，不同视图被分成对应于第一时间间隔的第一视图集合和对应于第二时间间隔的第二集合视图。此外，根据一些实施例，第一视图集合和第二集合视图的视图方向可以彼此成角度地交错。在各种示例中，可以使用光阀阵列330中的不同类型的光阀，包括但不限于液晶(LC)光阀、电润湿光阀和电泳光阀中的一个或多个。在图6中，与具有虚线的经调制的耦合输出光束302相关联的箭头描绘了第二多个经调制的耦合输出光束302”以及与具有实线的经调制的耦合输出光束302相关联的箭头表示第一多个经调制的耦合输出光束302'。
在一些实施例中，第一和第二多个耦合输出光束302可以被配置为穿过光阀阵列330的相同光阀(未示出)。例如，第一多个耦合输出光束302中的耦合输出光束302和第二多个耦合输出光束302中的另一耦合输出光束302可被配置为穿过或“共享”相同光阀，即使耦合输出光束302具有不同的主要角度方向。在这样的实施例中，与第二多个耦合输出光束302不同，光阀可以在第一时间间隔期间调制第一多个耦合输出光束302。例如，这样的时间间隔相关调制可以促进多视图显示器300的不同视图的时分多路复用表示。此外，根据一些实施例，对于给定的光阀分辨率，在第一和第二多个耦合输出光束302之间共享的光阀可以增加(例如，基本上两倍)多视图显示器300的分辨率。
根据在此描述的原理的一些实施例，提供了一种时分多路复用背光操作的方法。图7图示了根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的时分多路复用背光操作的方法400的流程图。如图7所示，时分多路复用背光操作的方法400包括在其中提供的410光束被引导的背光的光导中提供时分多路复用光束410。提供时分多路复用光束410包括使用时分多路复用光源将第一光束引入光导以在第一时间间隔期间以第一非零传播角度传播；以及使用时分多路复用光源将第二光束引入光导以在第二时间间隔期间以第二非零传播角度传播。第一和第二时间间隔彼此不同。而且，第一和第二非零传播角度彼此不同。
在一些实施例中，可以使用与上面根据一些实施例的针对时分多路复用背光100所描述的时分多路复用光源120基本类似的时分多路复用光源提供时分多路复用光束410。例如，时分多路复用光源可以使用如图4A所示的时分多路复用光发射器或使用图4B所示的时分多路复用准直器来实现。此外，光导和被引导的时分多路复用光束可以基本上类似于以上针对时分多路复用背光100所描述的光导110和被引导的光束104。具体地，在一些实施例中，光导可以根据全内反射(例如，作为准直光束)来引导被引导的光。此外，所提供的光束410可以在光导的第一表面和第二表面之间以第一和第二非零传播角度被引导。在一些实施例中，光导可以是基本上平面的电介质光波导(例如，板光导)。
时分多路复用背光操作的方法400进一步包括使用衍射光栅衍射地耦合输出被引导的时分多路复用光束的一部分作为耦合输出光束420。特别地，该部分在第一时间间隔期间和第二时间间隔期间使用衍射光栅被衍射地耦合输出420。根据各种实施例，耦合输出光束以基于时间间隔的不同的预定主要角度方向被定向远离光导的表面。此外，根据各种实施例，第一时间间隔和第二时间间隔中的每一个中的预定主要角度度方向对应于被引导的时分多路复用光束的第一非零传播角度和第二非零传播角度中的相应一个。
在一些实施例中，衍射地耦合输出被引导的时分多路复用光束的一部分420包括使用衍射光栅，例如基本上类似于上面针对时分多路复用背光100所描述的衍射光栅130的衍射光栅。此外，耦合输出光束可以也如上所述的基本上类似于耦合输出光束102(即，光束102'，102”)。在一些实施例中，衍射光栅可以包括多光束衍射光栅。多光束衍射光栅可以基本上类似于上述的多光束衍射光栅200。具体地，多光束衍射光栅可以被配置成衍射地耦合输出被引导的时分多路复用光束的一部分作为多个耦合输出光束420。根据各种实施例，多个耦合输出光束的耦合输出光束可以具有彼此不同的主要角度方向。而且，在第一时间间隔中的耦合输出光束通常具有与在第二时间间隔期间的耦合输出光束不同的主要角度方向。此外，在一些实施例中，耦合输出光束的不同主要角度方向可以对应于多视图电子显示器的不同视图的相应视图方向。
在一些实施例中(例如，如图7所示)，时分多路复用背光操作的方法400还包括使用光阀来调制耦合输出光束430。根据各种实施例，调制耦合输出光束430可以形成电子显示器的像素。在一些实施例中(例如，在使用多光束衍射光栅的情况下)，调制耦合输出光束430可以使用多个光阀来提供对多个不同地定向的耦合输出光束的调制。而且，例如，经调制的430不同地定向的耦合输出光束可以在多视图电子显示器的不同的视图方向中的不同视图方向被定向。此外，根据一些实施例，不同的视图可以包括在第一时间间隔期间的第一视图集合和第二时间间隔中的第二集合视图。另外，在一些实施例中，第一视图集合可以与第二集合视图成角度地交错。
根据一些实施例，用于调制耦合输出光束430的光阀可以基本上类似于光阀阵列330的光阀。例如，光阀可以包括液晶光阀。在另一个示例中，光阀可以是另一种类型的光阀，包括但不限于电润湿光阀和电泳光阀中的一种或两种，或其与液晶光阀或其他光阀类型的组合。
因此，已经描述了基于时分多路复用的背光、多视图显示器和使用来自时分多路复用光源的以不同非零传播角度的基于时间间隔的光的时分多路复用背光操作的方法的示例。应该理解的是，上述示例仅仅是说明代表在此描述的原理的许多具体示例和实施例中的一些示例和实施例。显然，本领域的技术人员可以很容易地设计出许多其他的布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。

Claims (21)

1.一种时分多路复用背光，包括：
光导，被配置为引导光束作为被引导的光束；
时分多路复用光源，被配置为在第一时间间隔期间以第一非零传播角度以及在第二时间间隔期间以第二非零传播角度向所述光导提供光束，所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度是相对于所述光导的出光面的角度；以及
衍射光栅，被配置为在第一时间间隔和第二时间间隔中的每一个中，衍射地耦合输出被引导的光束的一部分作为具有基于时间间隔的不同主要角度方向的耦合输出光束，所述基于时间间隔的不同主要角度方向对应于被引导的光束的第一非零传播角度和第二非零传播角度中的相应的一个，
其中，所述时分多路复用光源的光束在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔期间提供的多个耦合输出光束的耦合输出光束的集合彼此成角度地交错，并且在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔中的每一个中的、与多个耦合输出光束的耦合输出光束的集合对应的多视图显示器的不同视图的集合彼此成角度地交错。
2.根据权利要求1所述的时分多路复用背光，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔是不重叠的时间间隔。
3.根据权利要求1所述的时分多路复用背光，其中，所述时分多路复用光源包括一对时分多路复用光发射器，所述一对时分多路复用光发射器中的第一光发射器被配置为以所述第一非零传播角度提供被引导的光束，所述一对时分多路复用光发射器中的第二光发射器被配置为以所述第二非零传播角度提供被引导的光束，其中在所述第一光发射器和所述第二光发射器之间的作为时间的函数的切换被配置为在相应的所述第一时间间隔期间和所述第二时间间隔期间提供被引导的光束。
4.根据权利要求1所述的时分多路复用背光，其中，所述时分多路复用光源包括被配置为发射光的光发射器，以及被配置为准直所发射的光并且提供准直发射光作为所述被引导的光束的时分多路复用准直器，所述时分多路复用准直器具有第一准直状态和第二准直状态，所述第一准直状态被配置为在所述第一时间间隔期间以所述第一非零传播角度提供所述准直发射光，并且所述第二准直状态被配置为在所述第二时间间隔期间以所述第二非零传播角度提供所述准直发射光束。
5.根据权利要求1所述的时分多路复用背光，其中，所述衍射光栅包括多光束衍射光栅，所述多光束衍射光栅被配置为衍射地耦合输出所述被引导的光束的一部分作为所述多个耦合输出光束，所述多个耦合输出光束的耦合输出光束具有彼此不同的主要角度方向，其中所述多光束衍射光栅被配置成在所述第一时间间隔中衍射地耦合输出具有不同主要角度方向的第一集合的第一多个耦合输出光束，在所述第二时间间隔内衍射地耦合输出具有不同主要角度方向的第二集合的第二多个耦合输出光束，所述第一集合和所述第二集合不同。
6.根据权利要求5所述的时分多路复用背光，其中，所述被引导的光束的所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度被配置为提供与所述第二多个耦合输出光束的耦合输出光束成角度地交错的所述第一多个耦合输出光束的耦合输出光束。
7.根据权利要求5所述的时分多路复用背光，其中，所述多光束衍射光栅包括啁啾衍射光栅。
8.根据权利要求5所述的时分多路复用背光，其中，所述多光束衍射光栅包括与所述光导的表面相邻的弯曲衍射特征，所述弯曲衍射特征包括在所述光导的表面处彼此间隔开的凹槽和脊中的一个。
9.根据权利要求5所述的时分多路复用背光，其中，相应的所述第一多个耦合输出光束和所述第二多个耦合输出光束的耦合输出光束的所述不同主要角度方向对应于多视图电子显示器的不同视图的相应的视图方向。
10.一种多视图电子显示器，包括权利要求5所述的时分多路复用背光，所述多视图电子显示器还包括光阀，所述光阀被配置为调制所述多个耦合输出光束的耦合输出光束，其中，所述第一多个耦合输出光束的主要角度方向对应于所述多视图电子显示器的视图方向的第一集合，所述第二多个耦合输出光束的主要角度方向对应于多视图电子显示器的视图方向的第二集合，经调制的光束表示所述多视图电子显示器在第一时间间隔期间和第二时间间隔期间分别在所述视图方向的第一集合和所述视图方向的第二集合中的一个的视图方向上的像素。
11. 一种多视图显示器，包括：
时分多路复用光源，被配置为在第一时间间隔期间提供具有第一非零传播角度的光束和在第二时间间隔期间提供具有不同于所述第一非零传播角度的第二非零传播角度的光束，所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度是相对于光导的出光面的角度；以及
多光束背光，被配置为在所述第一时间间隔期间发射光束的一部分作为第一多个耦合输出光束，并且在所述第二时间间隔期间发射光束的一部分作为第二多个耦合输出光束，所述第一多个耦合输出光束具有不同主要角度方向的第一集合，所述第二多个耦合输出光束具有不同主要角度方向的第二集合，所述第一集合和所述第二集合不同，并且所述第一集合和所述第二集合分别由光束的不同的所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度来确定，
其中，所述主要角度方向是所述多视图显示器的不同视图的视图方向，并且
其中，所述第一多个耦合输出光束和所述第二多个耦合输出光束中的耦合输出光束彼此成角度地交错，并且在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔中的每一个中的、与所述第一多个耦合输出光束和所述第二多个耦合输出光束中的耦合输出光束对应的所述多视图显示器的不同视图彼此成角度地交错。
12.根据权利要求11所述的多视图显示器，其中，所述时分多路复用光源包括一对时分多路复用光发射器，所述一对时分多路复用光发射器中的第一光发射器被配置为在所述第一时间间隔期间以所述第一非零传播角度提供光束，所述一对时分多路复用光发射器中的第二光发射器被配置为在所述第二时间间隔期间以所述第二非零传播角度提供光束。
13.根据权利要求11所述的多视图显示器，其中，所述时分多路复用光源包括被配置为提供所述光束作为准直光束的时分多路复用准直器，所述时分多路复用准直器具有第一准直状态和第二准直状态，所述第一准直状态被配置为以所述第一非零传播角度提供所述准直光束，并且所述第二准直状态被配置为以所述第二非零传播角度提供所述准直光束。
14. 根据权利要求11所述的多视图显示器，其中，所述多光束背光包括：
板光导，其被配置为在所述第一时间间隔期间以所述第一非零传播角度引导所述光束，以及在所述第二时间间隔期间以所述第二非零传播角度引导所述光束；以及
光学地耦合到所述板光导的多光束衍射光栅阵列，所述多光束衍射光栅阵列的多光束衍射光栅被配置为在所述第一时间间隔期间衍射地耦合输出所述光束的一部分作为所述第一多个耦合输出光束，以及在所述第二时间间隔期间衍射地耦合输出所述光束的一部分作为所述第二多个耦合输出光束，
其中，所述时分多路复用光源光学地耦合到所述板光导的输入。
15.根据权利要求14所述的多视图显示器，其中，所述多光束衍射光栅阵列的多光束衍射光栅包括具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。
16.根据权利要求11所述的多视图显示器，还包括光阀阵列，所述光阀阵列被配置为调制所述第一多个耦合输出光束和所述第二多个耦合输出光束的耦合输出光束，经调制的耦合输出光束表示所述多视图显示器的不同视图的像素，其中不同的视图被分成对应于所述第一时间间隔的第一视图集合和对应于所述第二时间间隔的第二视图集合，所述第一视图集合和所述第二视图集合的视图方向彼此成角度地交错。
17. 一种时分多路复用背光操作的方法，所述方法包括：
使用时分多路复用光源提供时分多路复用光束，所述时分多路复用光束在第一时间间隔期间以第一非零传播角度在光导中被引导，以及在第二时间间隔期间以第二非零传播角度在光导中被引导，所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度是相对于所述光导的出光面的角度；以及
使用衍射光栅在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔期间衍射地耦合输出被引导的所述时分多路复用光束的一部分作为耦合输出光束，耦合输出光束在基于时间间隔的不同预定主要角度方向上被定向远离所述光导的表面，
其中，在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔中的每一个中的所述预定主要角度方向对应于被引导的时分多路复用光束的所述第一非零传播角度和所述第二非零传播角度中相应的一个，并且
其中，所述时分多路复用光束在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔期间提供的多个耦合输出光束的耦合输出光束的集合彼此成角度地交错，并且在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔中的每一个中的、与多个耦合输出光束的耦合输出光束的集合对应的多视图显示器的不同视图的集合彼此成角度地交错。
18.根据权利要求17所述的时分多路复用背光操作的方法，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔是分开的、不重叠的时间间隔。
19.根据权利要求18所述的时分多路复用背光操作的方法，其中，所述衍射光栅包括多光束衍射光栅，所述多光束衍射光栅被配置为在所述第一时间间隔和所述第二时间间隔中的每一个期间，衍射地耦合输出被引导的时分多路复用光束的一部分作为多个耦合输出光束，所述多个耦合输出光束的耦合输出光束具有彼此不同的主要角度方向，在所述第一时间间隔中所述多个耦合输出光束具有与在所述第二时间间隔中的多个耦合输出光束的不同主要方向角度的集合不同的不同主要方向角度的集合。
20.根据权利要求17所述的时分多路复用背光操作的方法，其中，相应的耦合输出光束的不同主要角度方向对应于所述多视图电子显示器的不同视图的相应的视图方向，所述不同视图包括在所述第一时间间隔期间的第一视图集合和在所述第二时间间隔中的第二视图集合。
21.根据权利要求17所述的时分多路复用背光操作的方法，还包括使用光阀在所述第一时间间隔期间和所述第二时间间隔期间调制耦合输出光束，经调制的耦合输出光束形成电子显示器的像素。
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