CN110214287A - 具有颜色定制发射图案的多视图背光照明 - Google Patents

具有颜色定制发射图案的多视图背光照明 Download PDF

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Abstract

具有颜色定制发射图案的多视图背光照明提供与多视图图像的多个不同视图对应的定向光束。多视图背光体包含被配置为引导光作为被引导光的光导和颜色定制多束元件。颜色定制多束元件被配置为从被引导光提供具有颜色定制发射图案的发射光。发射光包含具有与多视图显示器的各个不同视图方向对应的不同主角方向的多个定向光束。颜色定制发射图案与多视图显示器中的视图像素的彩色子像素的布置对应。

Description

具有颜色定制发射图案的多视图背光照明
相关申请的交叉引用
无
关于联邦赞助研究或开发的声明
无
背景技术
电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传递信息的几乎无处不在的介质。最常用的电子显示器包含阴极射线管(CRT)、等离子体显示板(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)以及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)。一般来说，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，调制由另一个源所提供的光的显示器)。有源显示器的最常见的例子是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射的光时，典型地被分类为无源的显示器的是LCD和EP显示器。无源显示器虽然常常展现出包含但不限于固有的低能耗的有吸引力的性能特性，但由于缺乏发光能力而在许多实际应用中使用可能受到一些限制。
为了克服无源显示器与发射光相关联的限制，许多无源显示器与外部光源耦合。耦合的光源可以允许这些在其他情况下是无源的显示器发光并且实质上充当有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光体(backlight)。背光体可以作为光源(通常是平板背光体)，放置于在其他情况下是无源的显示器的后面以照射无源显示器。例如，背光体可以耦合到LCD或EP显示器。背光体发射穿过LCD或EP显示器的光。所发射的光由LCD或EP显示器进行调制，然后进而从LCD或EP显示器发射调制光。背光体常常被配置为发射白光。然后使用滤色器将白光转换为显示器中使用的各种颜色。例如，滤色器可以置于LCD或EP显示器的输出处(较不常见)或背光体和LCD或EP显示器之间。替代地，可以通过使用诸如原色的不同颜色的显示器的场顺序照射来实现各种颜色。
附图说明
参照结合附图的以下详细描述，可以更容易理解根据这里描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相同的参考数字表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与这里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示出了根据与这里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对应的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。
图2示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面视图。
图3A示出了根据与这里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视图。
图3B示出了根据与这里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视图。
图3C示出了根据与这里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。
图4示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的呈现颜色***的多视图背光体的一部分的横截面视图。
图5示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的颜色***的图形表示。
图6示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的一部分的横截面视图。
图7A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的一部分的横截面视图。
图7B示出了根据与这里描述的原理一致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视图。
图8示出了根据与这里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9示出了根据与这里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。
具体实施方式
根据这里描述的原理的示例和实施例提供具有颜色定制发射图案(color-tailored emission pattern)的多视图背光照明。具体地，这里描述的多视图背光照明实施例采用颜色定制多束元件来提供具有不同颜色定制发射图案的发射光。根据各种实施例，颜色定制多束元件被配置为提供包括具有多个不同主角方向的光束的发射光。例如，光束的不同主角方向可以与多视图显示器的各种不同视图的方向对应。此外，根据各种实施例，由于颜色定制多束元件发射的光具有颜色定制发射图案，所以光束包含与该发射图案一致的不同颜色的光。这样，采用颜色定制多束元件的多视图背光照明可以被配置为提供具有到彩色多视图显示器的特定应用的彩色背光照明。采用具有颜色定制发射模式的多视图背光照明的彩色多视图显示器的用途包含但不限于移动电话(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、摄像机显示器、以及各种其他移动的以及基本上非移动的显示应用和设备。
与这里描述的原理一致的实施例提供包含颜色定制多束元件(例如，多个颜色定制多束元件或颜色定制多束元件阵列)的(例如，多视图显示器的)多视图背光体。根据各种实施例，颜色定制多束元件被配置为提供多个光束，多个光束具有与所述多个光束中的其他光束不同的主角方向。这样，多个光束中的光束可以被称为多个“定向”光束中的“定向”光束。根据一些实施例，定向光束的不同主角方向可以与和多视图显示器的多视图像素中的像素或“视图像素”的空间布置相关联的角方向相对应。
此外，多视图背光体的颜色定制多束元件被配置为提供包括具有、包含或表示多种不同颜色的光的光束的发射光。例如，多个光束可以包含表示不同颜色的光束，不同颜色诸如但不限于RGB颜色模型的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。颜色定制多束元件的颜色定制发射图案被配置为提供具有基本相似的主角方向的不同颜色光束的组。例如，颜色定制多束元件的颜色定制发射图案可以提供包含几种不同颜色(例如，R、G、B)的光束的一组光束，它们都具有基本相同的主角方向，进而，该基本相同的主角方向与多视图显示器的视图像素中的一个视图像素的方向对应。由颜色定制多束元件的颜色定制发射图案提供的另一组不同颜色的光束(例如，还包含R、G、B光束)可以具有与视图像素中的一个不同视图像素的方向对应的、基本相似的主角方向。这样，根据各种实施例，颜色定制多束元件的颜色定制发射图案可以有助于利用一组不同颜色的光(例如，红色、绿色和蓝色)提供或照射多视图像素的视图像素中的每个。此外，如下面更详细描述的，颜色定制多束元件的颜色定制发射图案可以被配置为减轻或甚至基本上补偿例如可能与颜色定制多束元件的有限尺寸相关联的、诸如颜色***(color-break)的各种影响。
根据一些实施例，颜色定制多束元件被配置为提供发射光作为或表示复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件。具体地，发射光的颜色定制发射图案可以被划分成含有或表示不同颜色的光的不同的区。不同的区可以表示多个虚拟子元件，每个虚拟子元件具有与多个虚拟子元件中的另一个虚拟子元件不同的颜色。虚拟子元件一起作为或用作复合虚拟扩展源。此外，复合虚拟扩展源内的虚拟子元件的分布可以在空间上彼此偏移，以根据不同的颜色提供颜色定制发射图案。在一些实施例中，虚拟子元件的空间布置可以与多视图显示器的多视图像素中的视图像素的彩色子部分或“彩色子像素”的空间布置或间隔对应。
这里，“多视图显示器”被定义为配置为在不同的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***。图1A示出了根据与这里描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包括屏幕12，以显示要观看的多视图图像。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、膝上型计算机、台式计算机的计算机监视器、摄像机显示器或者基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏幕。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以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同的视图14被示为在箭头(即，描绘视图方向16的箭头)的终端处的阴影多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，均作为示例而非限制。注意，虽然不同视图14在图1A中被示为在屏幕上方，但是当多视图图像在多视图显示器10上显示时，视图14实际上出现在屏幕12上或附近。将视图14描绘在屏幕12上方仅为了简化说明并且意在表示从与特定视图14对应的视图方向16中的相应一个视图方向观看多视图显示器10。
通过这里的定义，“视图方向”或等效地具有与多视图显示器的视图方向对应的方向的光束(即，定向光束)通常具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。这里，角分量θ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”。通过定义，仰角θ是垂直平面中(例如，垂直于多视图显示器屏幕平面)的角度，而方位角φ是水平平面中(例如，平行于多视图显示器屏幕平面)的角度。
图1B示出了根据与这里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1A中的视图方向16)对应的特定主角方向的光束18的角分量{θ，φ}的图形表示。另外，通过这里的定义，光束18从特定点发射或发出。也就是说，通过定义，光束18具有与多视图显示器内的特定原点相关联的中心光线。图1B也示出了光束(或视图方向)原点O。这里，光束18也表示定向光束。
此外这里，术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为表示多个不同透视或包含多个视图中的视图之间的角度差的多个视图(例如，图像)。另外，通过这里的一些定义，术语“多视图”明确地包含多于两个的不同视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。这样，如这里采用的“多视图显示器”可以明确区别于仅包含两个不同视图来表示场景或图像的立体显示器。然而，注意，通过这里的定义，虽然多视图图像和多视图显示器包含多于两个的视图，但是通过一次仅选择观看多视图视图中的两个(例如，每只眼睛一个视图)，可以作为立体图像对来观看(例如，在多视图显示器上)多视图图像。
这里，“多视图像素”被定义为表示多视图显示器的类似的多个不同视图的每个中的图像像素的一组像素或“视图像素”。具体地，多视图像素具有对应于或表示多视图图像的不同视图的每个中的图像像素的单独的视图像素。而且，通过这里定义，多视图像素的视图像素是所谓的“定向像素”，因为视图像素中的每个与不同视图中对应的一个的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的视图像素表示的不同视图像素可以在不同视图的每个中具有等同的或至少基本上相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素在多视图图像的不同视图的每个中可以具有与位于{x1，y1}的图像像素对应的各个视图像素，而第二多视图像素在不同视图的每个中可以具有与位于{x2，y2}的图像像素对应的各个视图像素，等等。
在一些实施例中，多视图像素中的视图像素的数量可以等于多视图显示器的视图的数量。例如，多视图像素可以提供与具有64个不同视图的多视图显示器相关联的六十四(64)个视图像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供八乘四的视图阵列(即，32个视图)，并且多视图像素可以包含三十二(32)个视图像素(即，每个视图一个)。在又一其他示例中，多视图显示器的视图的数量可以在两个或更多个视图的基本上任何范围内变化，并且可以以基本上任何布置方式(例如，矩形、圆形等)来布置。这样，根据一些实施例，多视图像素中的视图像素可以具有与多视图显示器的视图的数量和布置相似的数量和相似的布置两者。另外，每个不同视图像素通常具有与对应于不同视图(例如，64个不同视图)的视图方向中的不同视图方向对应的相关联的方向(例如，光束主角方向)。
此外，根据一些实施例，多视图显示器的多视图像素的数量可以基本上等于多视图显示器的各种单独视图中的像素(即，组成所选视图的像素)的数量。例如，如果视图包含六百四十乘四百八十个像素(即，视图具有640×480视图分辨率)，则多视图显示器可以具有三十万七千二百(307,200)个多视图像素。在另一示例中，当视图包含一百乘一百个像素时，多视图显示器可以包含总共一万(即，100×100＝10,000)个多视图像素。
在一些实施例中，多视图像素中的视图像素或多视图像素的视图像素可以包含对应于不同颜色的部分或子部分。例如，通过这里的定义，多视图像素中的视图像素可以包含对应于不同颜色或被配置为提供不同颜色的、不同颜色的子部分或等效地“彩色子像素”。例如，彩色子像素可以是具有特定滤色器的光阀(例如，液晶单元)。通常，多视图像素中的彩色子像素的数量大于视图像素的数量或等效地多视图显示器的视图的数量。具体地，单独的视图像素可以包含对应于或表示视图像素并且具有相关联的共同方向的多个彩色子像素。也就是说，多个彩色子像素共同表示视图像素，并且视图像素进而具有与多视图图像或等效地多视图显示器的特定视图的视图方向对应的方向(例如，主角方向)。这里，视图像素的尺寸S被定义为相邻视图像素之间的中心到中心间隔(或等效地，边缘到边缘距离)(参见例如下面描述的图3A、图4和图6)。而且，通过定义，视图像素中或视图像素内的彩色子像素的尺寸小于视图像素尺寸S，例如，当尺寸为S的视图像素中有三个彩色子像素时，彩色子像素可以具有尺寸S/3。这里，彩色子像素可以具有由视图像素内的相邻彩色子像素之间的中心到中心或边缘到边缘距离定义的尺寸。
此外，彩色子像素可以被配置为提供具有与多视图图像的颜色或多视图图像中的颜色相关联的波长或等效颜色的调制光。例如，多个彩色子像素中的第一彩色子像素可以被配置为提供具有与第一原色(例如，红色)对应的波长的调制光。此外，多个彩色子像素中的第二彩色子像素可以被配置为提供与第二原色(例如，绿色)对应的调制光，并且多个彩色子像素中的第三彩色子像素可以被配置为提供与第三原色(例如，蓝色)对应的调制光。注意，尽管在该讨论中使用红-蓝-绿(RGB)颜色模型作为说明，但是根据与这里描述的原理一致的实施例，可以使用其他颜色模型。同样，通过这里的定义，多视图像素的视图像素可以包含因此具有比视图像素更小的尺寸或具有更小的空间范围的多个彩色子像素。
这里，“光导”被定义为使用全内反射或“TIR”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芯。在各种示例中，术语“光导”通常指介电光波导，其采用全内反射来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引导光。通过定义，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，除了前述折射率差之外或取而代之，光导可以包含涂层，以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一种，包含但不限于板光导或片光导和带状光导中的一个或两个。
此外这里，术语“板”当应用于如“板光导”中的光导时，被定义为逐段或微分平坦的层或薄片，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)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，通过这里定义，顶表面和底表面两者彼此分开，并且可以至少在微分意义上彼此基本平行。也就是说，在板光导的任何微分小的区域内，顶表面和底表面基本平行或共面。
在一些实施例中，板光导可以基本上是平坦的(即，被约束在平面内)，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中弯曲。例如，板光导可以在单个维度中弯曲以形成圆柱形的板光导。然而，任何弯曲都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。
通过这里的定义，“多束元件”是被配置产生包含多个光束的光的背光体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体的光导，以通过耦合或散射出在光导中引导的光的一部分来提供光束。此外，通过这里的定义，由多束元件产生的多个光束中的光束具有彼此不同的主角方向。具体地，通过定义，多个光束中的光束具有与多个光束中的另一光束不同的预定的主角方向。
通过这里的定义，“颜色定制多束元件”是被配置为耦合出、散射或发射具有颜色定制发射图案的光的多束元件，所发射的光包括具有不同主角方向的光束。具体地，如上面提到的，颜色定制多束元件被配置为与被引导光的一部分相互作用并且散射被引导光的一部分作为发射光。此外，根据各种实施例，散射的光根据颜色定制发射模式被发射。
而且，如上所述，由颜色定制多束元件产生的多个光束的光束对于与多视图显示器的多视图像素中的视图像素的彩色子像素的空间布置对应的不同颜色可以具有相同或基本相同的主角方向。由多束元件提供的这些光束被称为具有“颜色定制发射图案”的发射光。此外，多个光束可以表示光场。例如，多个光束可以被约束在基本上圆锥形的空间区域中或者具有包含多个光束中的光束的主角方向的预定的角展度(angular spread)。这样，组合的光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。而且，光场可以表示带有不同颜色的“彩色”光场，其在具有基本相同的预定角展度的一组圆锥形空间区域内被表示。
根据各种实施例，各种光束的主角方向通过包含但不限于多束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定。在一些实施例中，通过这里的定义，多束元件可以被认为是“扩展点光源”，即，分布在多束元件的范围内的多个点光源。此外，通过这里的定义，并且如上面关于图1B所述，由多束元件产生的光束具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。此外，根据各种实施例，可以通过颜色定制发射图案和各种视图像素的彩色子像素的分布两者来确定各种光束的颜色。
这里，“衍射光栅”大体上被定义为被布置以提供入射在衍射光栅上的光的衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，可以按周期性方式或准周期性方式来布置多个特征。在其他示例中，衍射光栅可以是包含多个衍射光栅的混合周期衍射光栅，多个衍射光栅中的每个衍射光栅具有不同的周期性的特征布置。此外，衍射光栅可以包含以一维(1D)阵列布置的多个特征(例如，材料表面中的多个沟槽或背脊)。替代地，衍射光栅可以包括二维(2D)特征阵列或在二维中限定的特征阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸起或孔的2D阵列。在一些示例中，衍射光栅可以在第一方向或维度上基本上是周期性的，并且在穿过或沿着衍射光栅的另一方向上基本上是非周期性的(例如，恒定的、随机的等)。
这样，并且通过这里的定义，“衍射光栅”是提供入射到衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射到衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致、并因此被称作“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)重定向(redirection)或改变光的角度。具体地，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上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。这里，通过衍射的光的传播方向的改变被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以被理解为衍射地重定向入射到衍射光栅上的光的、包含衍射特征的结构，并且，如果光从光导入射，则衍射光栅也可以将光从光导衍射地耦合出。
此外，通过这里的定义，衍射光栅的特征被称作“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、材料表面中和材料表面上中的一个或多个。例如，表面可以是光导的表面。衍射特征可以包含衍射光的各种结构中的任何一种，包含但不限于在表面处、表面中和表面上的沟槽、背脊、孔和凸起中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包含在材料表面中的多个基本平行的沟槽。在另一个示例中，衍射光栅可以包含从材料表面升出的多个平行的背脊。衍射特征(例如，沟槽、背脊、孔、凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓的任何一种，包含但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿形轮廓(例如，闪耀光栅)中的一个或多个。
根据这里描述的各种示例，可以采用衍射光栅(例如，衍射多束元件的衍射光栅，如下所述)将光衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)作为光束。具体地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或由其提供的衍射角θm可由等式(1)给出：
其中，λ是光的波长，m是衍射级次，n是光导的折射率，d是衍射光栅的特征之间的距离或间隔，θi是光在光栅上的入射角。为了简化，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，衍射级次m被给出为整数(即，m＝±1，±2，……)。衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由等式(1)给出。当衍射级次m等于一(即，m＝1)时，提供第一级衍射或者更具体地，第一级衍射角θm。
图2示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面视图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。另外，图2示出了以入射角θi入射到衍射光栅30上的光束20。光束20是光导40内的被引导光束。图2也示出了作为入射光束20的衍射结果的、由衍射光栅30衍射产生并耦合出的耦合出的光束50。耦合出的光束50具有如等式(1)给出的衍射角θm(或这里的“主角方向”)。例如，耦合出的光束50可以对应于衍射光栅30的衍射级次“m”。
此外，根据一些实施例，衍射特征可以是弯曲的并且还可以相对于光的传播方向具有预定取向(例如，倾斜或旋转)。例如，衍射特征的弯曲和衍射特征的取向中的一个或两个可以被配置为控制由衍射光栅耦合出的光的方向。例如，耦合出的光的主角方向可以是衍射特征在光入射到衍射光栅上的点处相对于入射光的传播方向的角度的函数。
这里，“准直器”被定义为被配置为将光准直的基本上任何光学设备或装置。例如，所定义的准直器可以包含但不限于准直镜或反射器(即，反射准直器)、准直透镜、棱镜膜、或类似的折射结构(即，折射准直器)、或衍射光栅(即衍射准直器)、以及它们的各种组合。准直器可以包括连续结构，例如连续反射器或连续透镜(即，具有基本光滑、连续的表面的反射器或透镜)。在其他实施例中，准直器可以包括基本上不连续的结构或表面，例如但不限于提供光准直的菲涅耳反射器、菲涅耳透镜等。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来变化。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，准直器可以包含提供光准直的在两个正交方向中的一个或两个上的形状或特性。
这里，“准直因子”被定义为光例如通过准直器被准直的程度。具体地，通过这里的定义，准直因子定义了准直光束内的光线的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光束中的多数光线在一个特定的角展度内(例如，关于准直光束的中心或主角方向+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线可以在角度方面具有高斯分布，并且角展度可以是在准直光束的峰值强度的一半处确定的角度。
这里，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生并发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，例如在激活或开启时发射光的发光二极管(LED)。具体地，这里，光源可以基本上是任何光源或者基本上包括任何光学发射器，包含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、白炽灯以及几乎任何其他光源中的一个或多个。光源产生的光可以具有颜色(即，可以包含特定波长的光)，或者可以是一定波长范围(例如，多色光或白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包含一套或一组光学发射器，其中至少一个光学发射器产生具有与由该套或该组中的至少一个其他光学发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或等效波长的光。例如，不同的颜色可以包含原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
如这里所用的，冠词“一”意为具有其在专利领域中的通常含义，即“一个或多个”。例如，“一个多束元件”意为一个或多个多束元件，并且这样，“所述多束元件”这里意为“所述多束元件(或多个)”。同样，这里对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及这里无意成为限制。这里，术语“约”在被应用于值时，通常表示在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者可以表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如这里所用的，术语“基本”意为大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。而且，这里的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现，而非作为限制。
根据这里描述的原理的一些实施例，提供了多视图背光体。图3A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的横截面视图。图3B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的平面视图。图3C示出了根据与这里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。图3C中的透视图以局部剖视图示出，仅为了便于在此讨论。
图3A-3C中所示的多视图背光体100被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个耦合出的或定向光束102(例如，作为光场)。具体地，根据各种实施例，所提供的多个定向光束102在与多视图显示器的相应视图方向对应的不同主角方向上被耦合出或发射出多视图背光体100并且远离多视图背光体100。在一些实施例中，可以调制定向光束102(例如，使用光阀，如下所述)以便于显示具有3D内容的信息。
如图3A-3C所示，多视图背光体100包括光导110。根据一些实施例，光导110可以是板光导110。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。例如，光导110可以包含被配置为光波导的介电材料。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。例如，根据光导110的一个或多个引导模式，折射率的差被配置为促进被引导光104的全内反射。
在一些实施例中，光导110可以是片光波导或板光波导，包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料薄片。基本上平坦的介电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的材料可以包含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组成，包含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。在一些示例中，光导110还可以包含在光导110的表面的至少一部分(例如，顶表面和底表面中的一个或两个)上的涂覆层(未示出)。根据一些示例，涂覆层可以用于进一步促进全内反射。
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”表面或侧)和第二表面110”(例如，“后”表面或侧)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。
如图3A-3C所示，多视图背光体100还包括颜色定制多束元件120。具体地，图3A-3C中的多视图背光体100包括沿光导长度彼此间隔开的多个颜色定制多束元件120。如图所示，多个颜色定制多束元件120中通过有限空间彼此分开，并且表示沿光导长度的单独的、不同的元件。也就是说，通过这里的定义，多个颜色定制多束元件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)彼此间隔开。此外，根据一些实施例，多个颜色定制多束元件120中的颜色定制多束元件120通常不交叉、重叠或以其他方式彼此接触。这样，多个颜色定制多束元件120中的每个颜色定制多束元件120通常是不同的，并且与颜色定制多束元件120中的其他颜色定制多束元件分开。例如，如图所示。
根据一些实施例，可以以一维(1D)阵列或二维(2D)阵列来布置多个颜色定制多束元件120。例如，多个颜色定制多束元件120可以被布置成线性1D阵列。在另一示例中，多个颜色定制多束元件120可以被布置成矩形2D阵列或圆形2D阵列。此外，在一些示例中，阵列(即，1D或2D阵列)可以是规则的或均匀的阵列。具体地，颜色定制多束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间隔)可以是跨阵列基本均匀或恒定的。在其他示例中，颜色定制多束元件120之间的元件间距离可以跨阵列和沿光导110的长度中的一个或两者而改变。
根据各种实施例，多个颜色定制多束元件120中的颜色定制多束元件120被配置为通过从光导110内耦合出被引导光104的一部分来提供具有颜色定制发射图案的发射光。例如，颜色定制多束元件120可以包括如下所述的衍射光栅，并且因此可以采用衍射耦合以将被引导光部分耦合出作为发射光。根据各种实施例，由颜色定制多束元件120提供的发射光的颜色定制发射图案与多视图显示器中的视图像素的彩色子像素的布置对应。此外，发射光包括具有彼此不同的主角方向的多个定向光束102。在各种实施例中，定向光束102的不同主角方向与多视图显示器的各个视图方向对应。
图3A和图3C将发射光的定向光束102示出为被描绘为从光导110的第一(或前)表面110'定向离开的多个发散箭头。图3A-3C还示出了被配置为调制耦合出的多个光束的定向光束102的光阀108的阵列。例如，光阀阵列可以是采用多视图背光体的多视图显示器的部分，并且为了便于在此讨论，光阀阵列在图3A-3C中与多视图背光体100一起示出。在图3C中，光阀108的阵列被部分切开，以允许光阀阵列下面的光导110和颜色定制多束元件120的可视化。
如图3A-3C所示，具有不同主角方向的不同定向光束102穿过光阀阵列中的不同光阀108，并且可以由光阀阵列中的不同光阀108调制。此外，如图所示，阵列的光阀108对应于视图像素106'，并且一组光阀108对应于多视图显示器的多视图像素106。具体地，光阀阵列的不同组光阀108被配置为接收和调制来自不同颜色定制多束元件120的定向光束102，即，如图所示，对于每个颜色定制多束元件120存在唯一一组光阀108。在各种实施例中，可以采用不同类型的光阀作为光阀阵列的光阀108，包含但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一个或多个。
如图3A所示，第一光阀组108a被配置为接收和调制来自第一颜色定制多束元件120a的定向光束102，而第二光阀组108b被配置为接收和调制来自第二颜色定制多束元件120b的定向光束102。因此，光阀阵列中的每个光阀组(例如，第一和第二光阀组108a、108b)分别对应于不同的多视图像素106，其中光阀组的各个光阀108对应于相应多视图像素106的视图像素106'，如图3A所示。而且，如上所述，在一些实施例中，光阀阵列中的每个光阀组(例如，第一和第二光阀组108a、108b)可以接收或者至少被配置为调制与光阀组中的光阀的不同彩色子像素对应的不同颜色的光。因此，在各种实施例中，视图像素106'包含彩色子像素。
在一些实施例中，多个颜色定制多束元件120中的颜色定制多束元件120和对应的多视图像素106(例如，光阀108的组)之间的关系可以是一对一关系。也就是说，可以存在相同数量的多视图像素106和颜色定制多束元件120。图3B通过示例的方式明确地示出了一对一关系，其中将包括不同组的光阀108的每个多视图像素106示出为被虚线包围。在其他实施例(未示出)中，多视图像素106和颜色定制多束元件120的数量可以彼此不同。
在一些实施例中，多个颜色定制多束元件120中的一对相邻颜色定制多束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离)可以等于对应的例如由光阀组表示的一对相邻多视图像素106之间的像素间距离(例如，中心到中心距离)。例如，如图3A所示，第一颜色定制多束元件120a和第二颜色定制多束元件120b之间的中心到中心距离d基本上等于第一光阀组108a和第二光阀组108b之间的中心到中心距离D。在其他实施例(未示出)中，颜色定制多束元件对120和对应的光阀组的相对中心到中心距离可以不同，例如，颜色定制多束元件120可以具有大于或小于表示多视图像素106的光阀组之间的间隔(即，中心到中心距离D)中的一个的元件间间隔(即，中心到中心距离d)。图3A还描绘了视图像素106'的尺寸S。
根据一些实施例(例如，如图3A中所示)，每个颜色定制多束元件120可以被配置为向一个且仅一个多视图像素106提供定向光束102。具体地，对于颜色定制多束元件120中给定的一个，具有与多视图显示器的视图中的不同颜色对应的主角方向的定向光束102基本上被约束在单个对应的多视图像素106及其视图像素106'，即与颜色定制多束元件120对应的单组光阀108，如图3A所示。这样，多视图背光体100的每个颜色定制多束元件120可以提供具有主角方向并且包含多视图显示器的不同视图之一中的不同颜色的对应的一组定向光束102。也就是说，该组定向光束102包含具有共同方向并且与不同视图方向之一中的不同颜色中的每个对应的光束。共同方向由颜色定制多束元件120的颜色定制发射图案提供。共同方向可以减轻并且在一些示例中基本上消除颜色***。
颜色***是彩色多视图显示器的图像伪像，可能发生在当从一点发出的定向光束102穿过包括在空间上彼此位移或偏移的多个彩色子像素的视图像素106'时。彩色子像素的空间偏移可以有效地导致定向光束102以稍微不同的角度穿过每个彩色子像素。因此，定向光束102作为具有彼此略微不同的方向的多个颜色定向光束离开彩色子像素。离开各种彩色子像素的颜色定向光束的略微不同的方向在由视图像素106'限定的图像像素中产生伴随的不同颜色的不同位移或分离。不同颜色的不同分离称为颜色***。
图4示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的展现颜色***的多视图背光体100'的一部分的横截面视图。具体地，图4示出了包含被配置为用定向光束102照射视图像素106'的多束元件120'的示例多视图背光体100'的一部分。图4中的多束元件120'不具有颜色定制发射图案(即，不是颜色定制多束元件120，如上所述)。图4也示出了包括多个彩色子像素107的视图像素106'。多束元件120'和视图像素106'各自具有相当的尺寸S，即，多束元件120'的尺寸s约等于视图像素106'的尺寸S(s≈S)。此外，如图所示，彩色子像素107在视图像素106'内等间隔。因此，由于在多个彩色子像素107中有三个彩色子像素107，如图所示，因此彩色子像素107之间的间隔或距离(例如，中心到中心间隔)约为视图像素尺寸S的三分之一(S/3)。例如，图4中示出的三个彩色子像素107可以表示三种原色(例如，RGB颜色模型的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))。
在图4中，多束元件120'充当或用作用于照射视图像素106'的彩色子像素107的扩展点源，例如，彩色子像素107可以是充当视图像素106'的光阀的彩色子像素。由多束元件120'发射的定向光束102被示为从多束元件120'的中心延伸通过视图像素106'的箭头，或者更精确地通过视图像素106'的彩色子像素107。由于彩色子像素107之间的距离，定向光束102有效地包括具有略微不同的主角方向的多个不同颜色的定向光束。例如，在图4中示出了由三个箭头表示并且对应于三个不同彩色子像素107a、107b、107c中的每个的三个不同颜色的定向光束102a、102b、102c。当观看视图像素106'时，表示彩色子像素107的不同颜色的、不同颜色的定向光束102a、102b、102c的略微不同的主角方向导致各种颜色相对于彼此的移位。也就是说，视图像素106'内的不同颜色可能看起来相对于彼此在视觉上移位，从而导致颜色***。
图5示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的颜色***的图形表示。如图5所示，在视图像素106'的输出处的光的典型辐射强度(I)图案被绘制为所选视图方向的角度θ(例如，θ1)的函数。图5中的曲线109a、109b和109c表示与来自由图4中所示的多束元件120'照射的三个示例彩色子像素107a、107b、107c中的每个中的相应一个的光对应的不同颜色的光。例如，曲线109a可以表示来自红色彩色子像素107a的红色(R)光，曲线109b可以表示来自绿色彩色子像素107b的绿色(G)光，并且曲线109c可以表示来自蓝色彩色子像素107c的蓝色(B)光。注意，照射图4中的三个示例彩色子像素107a、107b、107c的定向光束102的主角方向彼此不同。因此，不同颜色(例如，R、G、B)的光的辐射强度(I)图案也相对于彼此在角度上移位(例如，示出了曲线109a、109b和109c的角度移位)，导致颜色***。
根据各种实施例，具有颜色定制发射图案的颜色定制多束元件120可以通过基本上消除穿过视图像素106'的不同彩色子像素107的定向光束102的略微不同的主角方向来校正颜色***。具体地，颜色定制多束元件120的颜色定制发射图案可以被配置为向彩色子像素107中的每个提供不同颜色的定向光束102，其中，由于颜色定制发射图案，所以不同颜色的定向光束102基本上彼此平行。
根据一些实施例，颜色定制多束元件120可以被配置为提供发射光作为复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件。此外，每个虚拟子元件可以具有与多个子元件的虚拟子元件中的另一个虚拟子元件不同的颜色。又此外，虚拟子元件可以被布置为根据不同的颜色提供颜色定制发射图案。
例如，复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件可以包括具有红颜色的第一虚拟子元件、具有绿颜色的第二虚拟子元件和具有蓝颜色的第三虚拟子元件。此外，第一虚拟子元件可以对应于视图像素的红色彩色子像素的位置来布置，第二虚拟子元件可以对应于视图像素的绿色彩色子像素的位置来布置，并且第三虚拟子元件可以对应于视图像素的蓝色彩色子像素的位置来布置。
在一些实施例中，虚拟子元件可以在空间上彼此偏移以提供颜色定制发射图案。例如，多个虚拟子元件中的虚拟子元件可以在空间上彼此偏移与视图像素的相邻彩色子像素之间的距离相称的距离。另外，根据一些实施例，虚拟子元件的尺寸可以与视图像素的尺寸相当。例如，虚拟子元件尺寸可以在视图像素尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
图6示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的一部分的横截面视图。如图所示，颜色定制多束元件(例如，颜色定制多束元件122，如图3A-3C中所示)被配置为提供多个虚拟子元件122。多个虚拟子元件中的虚拟子元件122一起形成或用作复合虚拟扩展源124。此外，图6中的多个虚拟子元件122包括第一虚拟子元件122a、第二虚拟子元件122b和第三虚拟子元件122c。第一虚拟子元件122a被配置为提供或具有红颜色。第二虚拟子元件122b被配置为提供或具有绿颜色。第三虚拟子元件122c被配置为提供或具有蓝颜色。
图6也示出了包括多个彩色子像素107的视图像素106'。所示的视图像素106'具有尺寸S，并且彩色子像素107彼此分开视图像素尺寸S的约三分之一的距离(即，S/3)，如图所示。对应于彩色子像素107的布置来布置虚拟子元件122a、122b、122c。这样，具有红颜色的第一或红色虚拟子元件122a对应于视图像素106'的第一或红色(R)彩色子像素107b的位置来布置。类似地，第二或绿色虚拟子元件122b对应于视图像素106'的第二或绿色(G)彩色子像素107b来布置，并且第三或蓝色虚拟子元件122c对应于视图像素106'的第三或蓝色(B)彩色子像素107c的位置来布置。
而且，在图6中，颜色定制多束元件提供的虚拟子元件122在空间上彼此偏移与视图像素106'的相邻彩色子像素107之间的距离相称的距离(例如，约S/3)。这样，虚拟子元件122的布置(即，在颜色R、G、B的布置方面和虚拟子元件122之间的距离S/3方面两者)以及颜色定制多束元件120的颜色定制发射图案与视图像素106'的彩色子像素107(即，颜色R、G、B和彩色子像素间距S/3)的布置对应，如图6所示。同样在图6中，虚拟子元件122具有约等于视图像素尺寸S(即，s≈S)的尺寸s，如图所示。
图6还示出了定向光束102，包括由三个不同箭头表示的多个不同颜色定向光束102a、102b、102c，并且分别与由三个不同虚拟子元件122a、122b、122c中的每个发射的光束对应。如图所示，分别表示由多个虚拟子元件122发射的红(R)颜色定向光束102a、绿(G)颜色定向光束102b和蓝(B)颜色定向光束102c的三个不同箭头各自被定向通过对应的彩色子像素107a、107b、107c。虚拟子元件122中的每个的近似中心或辐射被间隔开以与视图像素106'中的彩色子像素107的间隔(例如，S/3)对应。结果，根据颜色定制多束元件120的颜色定制发射图案的、针对不同颜色(即，R、G、B)的发射光中的每个的不同颜色的定向光束102a、102b、102c基本彼此平行(即，具有基本相同的主角方向)。根据各种实施例，由于通过颜色定制多束元件120的颜色定制发射图案提供的不同颜色的定向光束102a、102b、102c具有基本相同的主角方向，因此视图像素106'可以消除颜色***。
在一些实施例中，颜色定制多束元件120包括衍射光栅，衍射光栅被配置为提供复合虚拟扩展源124的多个虚拟子元件122。具体地，衍射光栅可以被配置为在距颜色定制多束元件120预定距离处提供多个虚拟子元件(和复合虚拟扩展源124)的虚拟子元件122。例如，预定距离可以约等于衍射光栅的焦距f乘以光导的准直因子。在一些实施例中，衍射光栅可以包括具有衍射特征啁啾的啁啾衍射光栅，衍射特征啁啾被配置为提供发射光作为复合虚拟扩展源124的多个虚拟子元件122。
通过定义，“啁啾”衍射光栅是跨越啁啾衍射光栅的范围或长度展现或具有变化的衍射特征的衍射间隔(即，光栅间距)的衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅可以具有或展现随距离线性变化的衍射特征间隔的啁啾。这样，通过定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。在其他实施例中，啁啾衍射光栅可以展现衍射特征间隔的非线性啁啾。可以使用各种非线性啁啾，包含但不限于指数啁啾、对数啁啾或以另一种基本上不均匀或随机但仍然是单调的方式变化的啁啾。也可以采用非单调啁啾，诸如但不限于正弦啁啾或三角形或锯齿啁啾。也可以采用任何这些类型的啁啾的组合。
图7A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100的一部分的横截面视图。如图所示，多视图背光体100的一部分包括光导110以及和颜色定制多束元件120。颜色定制多束元件120包括图7A中的衍射光栅126。具体地，衍射光栅126位于光导110的第一表面110'附近，如图所示。例如，衍射光栅126可以是啁啾衍射光栅(未明确示出)。图7A中也示出了多个虚拟子元件122，其通过衍射光栅126从光导110内衍射地耦合被引导光104而提供。虚拟子元件122形成复合虚拟扩展源124。如图所示，多个虚拟子元件122位于距颜色定制多束元件120预定距离Δ处，预定距离Δ对应于衍射光栅的焦距f与光导110内的被引导光104的准直因子σ的乘积(例如，Δ＝f·σ)。此外，多个虚拟子元件122包括对应于与组成复合虚拟扩展源124的不同颜色的光(例如，红色、绿色和蓝色)对应的各个虚拟子元件122a、122b、122c，如图所示。同样在图7A中，使用具有不同虚线样式的箭头示出了从光导110衍射地耦合出的不同颜色的光。
在一些实施例中，颜色定制多束元件120可以位于光导110的与第一表面110'相对的第二表面110”附近。例如，颜色定制多束元件120可以包括位于光导110的第二表面110”上或形成在光导110的第二表面110”中的衍射光栅。颜色定制多束元件120可以被配置为提供包括多个定向光束102且具有通过光导110的第一表面110'的颜色定制发射图案的发射光。在一些实施例中，颜色定制多束元件120还包括邻近与面向光导第一表面110'的一侧相对的一侧的反射层。例如，反射层可以被配置为反射被定向离开第一表面110'的发射光的一部分并且将反射的发射光部分重新定向回光导110的第一表面110'
图7B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的多视图背光体100的一部分的横截面视图。如图所示，多视图背光体100的一部分包括光导110以及和光导110的与第一表面110'相对的第二表面110”相邻的颜色定制多束元件120。图示的颜色定制多束元件120被配置为当由被引导光104照射时提供具有颜色定制发射图案的发射光，作为多个虚拟子元件122(例如，虚拟子元件122a、122b、122b)。此外，颜色定制多束元件120包括衍射光栅126，如图所示。图7B中所示的衍射光栅126是反射模式衍射光栅(即，和图7A中的透射模式衍射光栅的衍射光栅126相反)。
图7B还示出了被配置为覆盖颜色定制多束元件120的衍射光栅126的反射层128。反射层128可以包括基本上任何反射材料，包含但不限于反射金属(例如，银、金、镍、铝等)和增强镜面反射器(ESR)膜。例如，反射层128可以是由美国明尼苏达州圣保罗的3M光学***部制造的Vikuiti ESR膜。
可以采用与彩色子像素布置对应的虚拟子122的各种布置中的任何一种，包含但不限于矩形布置和三角形布置。还要注意，虽然彩色子像素和对应的虚拟子元件122(例如，虚拟子元件122a、122b、122c)二者的颜色顺序在这里被描述为一般的红色(R)到绿色(G)到蓝色(B)，但是该具体的颜色顺序布置仅用于讨论目的。通常，基本上可以采用任何颜色顺序布置，并且就此而言，也可以采用任何颜色组，并且仍然在这里所描述的范围内。例如(未示出)，当采用基于RGB颜色模型的原色时，彩色子像素的颜色顺序布置和虚拟子元件的对应颜色顺序布置可以是绿色(G)到蓝色(B)到红色(R)或蓝色(B)到绿色(G)到红色(R)等。同样，尽管这里描述为包含衍射光栅，但是颜色定制多束元件120可以以多种其他方式实现，包含但不限于在不脱离这里描述的范围的情况下使用荧光材料和使用被配置为根据颜色定制发射图案散射光的等离子体材料来实现。
再次参考图3A，多视图背光体100还可以包括光源130。根据各种实施例，光源130被配置为提供将在光导110内被引导的光。具体地，光源130可以位于光导110的入射表面或端部(输入端)附近。在各种实施例中，光源130可以包括基本上任何光源(例如，光学发射器)，包含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或多个光学发射器，被配置为产生基本上多色的光，例如基本上白色的光。
在一些实施例中，光源130还可以包括准直器，准直器被配置为将光耦合到光导110中。准直器可以被配置为从光源130的一个或多个光学发射器接收基本上未准直的光。准直器还被配置为将基本上未准直的光转换为准直光。具体地，根据一些实施例，准直器可以提供具有非零传播角并且根据预定准直因子(例如，准直因子σ)被准直的准直光。准直器还被配置为将准直光束传递到光导110以作为被引导光104传播，如上所述。在其他实施例中，可以由光源130提供基本上未准直的光，并且可以省略准直器。
在一些实施例中，多视图背光体100被配置为对于在与被引导光104的传播方向103、103'正交的方向上通过光导110的光基本上透明。具体地，在一些实施例中，光导110和间隔开的多个颜色定制多束元件120允许光通过第一表面110'和第二表面110”两者穿过光导110。至少部分地，由于颜色定制多束元件120的相对小的尺寸和颜色定制多束元件120的相对大的元件间间隔(例如，与多视图像素106一一对应)，可以促进透明度。
在一些实施例中，多视图背光体100被配置为发射作为沿着光导110的长度的距离的函数而变化的光(例如，作为多个定向光束102)。具体地，沿着光导110的颜色定制多束元件120(或者虚拟子元件122)可以被配置为提供其强度作为在被引导光104的传播方向103、103'上沿着光导的距离的函数从一个颜色定制多束元件120到另一个颜色定制多束元件120变化的发射光。例如，改变发射光的强度可以补偿或减轻由于被引导光104在传播期间的增量吸收导致的被引导光104沿着光导110的长度的强度变化(例如，减小)。
根据这里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像素。此外，发射的调制光束可以包括表示多种不同颜色(例如，RGB颜色模型的红色、绿色、蓝色)的光束。根据各种实施例，例如包含不同颜色的发射的调制光束可以被优选地定向到多视图显示器的多个视图方向。在一些示例中，多视图显示器被配置为提供或“显示”3D或多视图图像。而且，多视图图像可以是彩色多视图图像。例如，多视图图像可以用彩色表示在诸如但不限于移动电话、平板计算机等的移动设备上显示的3D场景。根据各种示例，调制的、不同颜色且被不同定向的光束中的不同光束可以对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的各个像素。例如，不同视图可以在由多视图显示器显示的彩色多视图图像中提供信息的“无眼镜(glasses free)”(例如，“自动多视野(automultiscopic)”)表示。
图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器200的框图。多视图显示器200被配置为根据对应的不同视图方向上的不同视图显示多视图图像(例如，彩色多视图图像)。具体地，由多视图显示器200发射的调制定向光束202用于显示多视图图像，并且可以对应于不同视图的像素(即，视图像素)，包含在与不同颜色相关联的不同视图的每个中的彩色子像素。调制的定向光束202在图8中被示为从多视图像素210发出的箭头。虚线用于描绘由多视图显示器200发射的定向调制光束202的箭头，以作为示例而非限制强调其调制。
图8中示出的多视图显示器200包括多视图像素210的阵列。阵列中的多视图像素210被配置为提供多视图显示器200的多个不同视图。根据各种实施例，阵列中的多视图像素210包括被配置为调制多个定向光束204并产生调制的定向光束202的多个视图像素。在一些实施例中，多视图像素210基本上类似于上面关于多视图背光体100描述的光阀108的阵列中的一组光阀108。具体地，多视图像素210的视图像素可以与上述光阀108基本类似。也就是说，多视图显示器200的多视图像素210可以包括一组光阀(例如，一组光阀108)，并且多视图像素210的视图像素可以包括该组中的多个光阀。此外，例如，视图像素可以包括彩色子像素，每个彩色子像素表示该组光阀中的光阀(例如，单个光阀108)。
图8中示出的多视图显示器200还包括被配置为引导光的光导220。例如，光导220内的被引导光可以包括白光。在一些实施例中，多视图显示器200的光导220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。
如图8所示，多视图显示器200还包括颜色定制多束元件230的阵列。元件阵列中的颜色定制多束元件230被配置为从光导220内的被引导光提供发射光。根据各种实施例，发射光具有颜色定制发射图案并且包括多个定向光束204。在一些实施例中，元件阵列中的颜色定制多束元件230可以基本上类似于上述多视图背光体100的颜色定制多束元件120。具体地，颜色定制发射图案可以与多视图像素210的多个视图像素中的视图像素的彩色子像素的布置对应。
此外，元件阵列中的颜色定制多束元件230被配置为将多个定向光束204提供给对应的多视图像素210。根据各种实施例，多个定向光束204中的光束204具有彼此不同的主角方向。具体地，定向光束204的不同主角方向与多视图显示器200的不同视图的不同视图方向对应，并且每个视图方向包含沿对应的主角方向的不同颜色的光。而且，根据各种实施例，由于颜色定制发射图案，与共同视图方向对应的不同颜色的定向光束204可以基本上彼此平行。
根据一些实施例，颜色定制多束元件230可以被配置为提供复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件。多个虚拟子元件可以基本类似于上述与颜色定制多束元件120相关联的多个虚拟子元件122。具体地，颜色定制多束元件230可以提供多个虚拟子元件(图8中未单独示出)，虚拟子元件中的不同虚拟子元件具有彼此不同的颜色并且一起形成复合虚拟扩展源。此外，多个虚拟子元件可以被布置为根据不同的颜色提供颜色定制发射图案。
根据一些实施例，虚拟子元件的尺寸与多个视图像素的视图像素的尺寸相当。例如，虚拟子元件的相当的尺寸可以大于视图像素尺寸的一半并且小于视图像素尺寸的两倍。此外，根据一些实施例，虚拟子元件可以在空间上彼此偏移与视图像素的相邻彩色子像素之间的距离相称(例如，约等于)的距离。
在一些实施例中，由颜色定制多束元件230提供的多个虚拟子元件的虚拟子元件之间的元件间或中心到中心距离可以与多视图像素210中的视图像素的彩色子像素之间的像素间距离对应。例如，虚拟子元件之间的元件间距离可以基本上等于彩色子像素之间的像素间距离。此外，多视图像素阵列的多视图像素210与元件阵列的颜色定制多束元件230之间可以存在一对一对应关系。具体地，在一些实施例中，颜色定制多束元件230之间的元件间距离(例如，中心到中心)可以基本上等于多视图像素之间的像素间距离(例如，中心到中心)。这样，多视图像素210中的每个视图像素可以被配置为调制由对应的颜色定制多束元件230提供的多个光束的定向光束204中的不同定向光束。此外，根据各种实施例，每个多视图像素210可以被配置为接收和调制来自一个且仅一个颜色定制多束元件230的定向光束204。
如上所述，多个光束204可以包含不同的颜色，并且颜色定制多束元件230可以将包含多个定向光束204的颜色定制发射图案定向到多视图像素210中的视图像素的对应彩色子像素。此外，根据各种实施例，多视图显示器200的特定视图方向上的不同颜色的主角方向可以对齐(即，相同)，从而消除或基本上消除空间颜色分离或颜色***。
在一些实施例中，颜色定制多束元件230可以包括被配置为通过将被引导光的一部分衍射耦合出光导220来提供发射光的衍射光栅。例如，衍射光栅可以是啁啾衍射光栅。
在一些实施例中(图8中未示出)，多视图显示器200还可以包括光源。光源可以被配置为给光导提供光。根据一些实施例，光源可以基本上类似于上述多视图背光体100的光源130。例如，由光源提供的光可以包括白光。
根据这里描述的原理的其他实施例，提供了一种多视图背光体操作的方法。图9示出了根据与这里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9所示，多视图背光体操作的方法300包括沿着光导的长度引导310光。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。在一些示例中，可以根据预定的准直因子σ来准直被引导光。
如图9所示，多视图背光体操作的方法300还包括使用颜色定制多束元件阵列从被引导光来发射320光。根据各种实施例，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主角方向的多个定向光束。此外，定向光束具有或表示不同颜色的光(例如，红色、绿色、蓝色)。在一些实施例中，颜色定制多束元件可以基本上类似于上述多视图背光体100的颜色定制多束元件120。例如，颜色定制发射图案可以与多视图显示器中的视图像素的彩色子像素的布置对应。在一些实施例中，阵列的颜色定制多束元件可以各自包括衍射光栅，并且发射光320可以包括从光导内衍射地耦合出被引导光的一部分作为发射光。
此外，在一些实施例中，使用颜色定制多束元件发射光320可以提供复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件。多个虚拟子元件的虚拟子元件可以在空间上彼此偏移与相邻的彩色子像素之间的距离对应的距离。虚拟子元件可以是或表示与颜色定制多束元件提供的其他虚拟子元件的不同颜色的光，从而产生颜色定制发射图案。此外，虚拟子元件的尺寸可以与视图像素的尺寸相当。
在一些实施例(未示出)中，多视图背光体操作的方法300还包括使用光源向光导提供光。可以根据准直因子对所提供的光进行准直，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。例如，所提供的光可以包括白光。
在一些实施例中(例如，如图9所示)，多视图背光体操作的方法300还可选地包括使用被配置为多视图显示器的多视图像素的光阀来调制330发射光。在各种实施例中，发射光包括多个定向光束，如上面所讨论的。这样，调制330也调制多个定向光束。根据一些实施例，多个光阀或光阀阵列中的光阀与多视图像素内的视图像素的彩色子像素对应。
因此，已经描述了采用具有颜色定制发射图案的颜色定制多束元件以提供与多视图图像的多个不同视图对应的定向光束的多视图背光体、多视图背光体操作方法和多视图显示器的示例和实施例。应当理解，上述示例仅仅是说明表示这里描述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下容易地设计出许多其他布置。

Claims (25)

1.一种多视图背光体，包括：
光导，被配置为引导光作为被引导光；和
颜色定制多束元件，被配置为从所述被引导光提供具有颜色定制发射图案的发射光，所述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主角方向的多个定向光束，
其中，所述颜色定制发射图案与所述多视图显示器中的视图像素的彩色子像素的布置对应。
2.如权利要求1所述的多视图背光体，其中，所述颜色定制多束元件被配置为提供发射光作为复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件，每个虚拟子元件具有与所述多个虚拟子元件中的另一虚拟子元件不同的颜色，并且所述多个虚拟子元件被布置为根据所述不同的颜色提供所述颜色定制发射图案。
3.如权利要求2所述的多视图背光体，其中，所述复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件包括具有红颜色的第一虚拟子元件、具有绿颜色的第二虚拟子元件和具有蓝颜色的第三虚拟子元件，所述第一虚拟子元件对应于所述视图像素的红色彩色子像素的位置来布置，所述第二虚拟子元件对应于所述视图像素的绿色彩色子像素的位置来布置，并且所述第三虚拟子元件对应于所述视图像素的蓝色彩色子像素的位置来布置。
4.如权利要求2所述的多视图背光体，其中，所述多个虚拟子元件中的虚拟子元件在空间上彼此偏移与所述视图像素的相邻彩色子像素之间的距离相称的距离，虚拟子元件的尺寸与所述视图像素的尺寸相当。
5.如权利要求4所述的多视图背光体，其中，所述虚拟子元件尺寸在所述视图像素尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
6.如权利要求2所述的多视图背光体，其中，颜色定制多束元件包括衍射光栅，所述衍射光栅被配置为提供所述复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件。
7.如权利要求6所述的多视图背光体，其中，所述衍射光栅被配置为在距所述颜色定制多束元件预定距离处提供所述虚拟子元件，所述预定距离约等于所述衍射光栅的焦距f乘以所述被引导光的准直因子。
8.如权利要求1所述的多视图背光体，其中，所述颜色定制多束元件包括衍射光栅，所述衍射光栅位于所述光导的与第一表面相对的第二表面附近，所述衍射光栅被配置为根据衍射耦合提供通过所述光导的第一表面的所述发射光。
9.如权利要求8所述的多视图背光体，其中，所述衍射光栅包括啁啾衍射光栅，所述啁啾衍射光栅具有衍射特征啁啾，被配置为提供所述发射光作为复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件，所述多个虚拟子元件中的虚拟子元件具有彼此不同的颜色。
10.如权利要求8所述的多视图背光体，其中，所述颜色定制多束元件还包括反射层，被配置为覆盖所述衍射光栅的与面向所述光导第一表面的一侧相对的一侧，其中，所述反射层被配置为反射被定向离开所述第一表面的所述发射光的一部分并将所反射的发射光部分重新定向回所述光导的第一表面。
11.如权利要求1所述的多视图背光体，还包括光学地耦合到所述光导的输入的光源，所述光源被配置为提供将在所述光导内被引导作为所述被引导光的光。
12.如权利要求11所述的多视图背光体，其中，所述光源被配置为提供白光，所提供的白光具有预定的准直因子。
13.一种多视图显示器，包括如权利要求1所述的多视图背光体，所述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多个定向光束的光束，所述阵列的光阀与视图像素对应并且包含所述彩色子像素。
14.一种多视图显示器，包括：
多视图像素阵列，被配置为提供多视图图像的不同视图，多视图像素包括多个视图像素，所述多个视图像素被配置为调制具有与所述不同视图的视图方向对应的不同主角方向的对应的多个定向光束；
光导，被配置为引导光作为被引导光；以及
颜色定制多束元件阵列，所述元件阵列中的颜色定制多束元件被配置为从所述被引导光提供发射光，所述发射光具有颜色定制发射图案并且包括多个定向光束，
其中，所述颜色定制发射图案与所述多个视图像素中的视图像素的彩色子像素的布置对应。
15.如权利要求14所述的多视图显示器，其中，所述颜色定制多束元件被配置为提供复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件，所述多个虚拟子元件的虚拟子元件中的不同虚拟子元件具有彼此不同的颜色，并且所述多个虚拟子元件被布置为根据所述不同的颜色提供所述颜色定制发射图案。
16.如权利要求15所述的多视图显示器，其中，所述多个虚拟子元件中的虚拟子元件的尺寸与所述多个视图像素中的视图像素的尺寸相当，所述多个虚拟子元件中的虚拟子元件在空间上彼此偏移与所述视图像素的相邻彩色子像素之间的距离相称的距离。
17.如权利要求16所述的多视图显示器，其中，所述虚拟子元件的相当尺寸大于所述视图像素尺寸的一半并且小于所述视图像素尺寸的两倍。
18.如权利要求14所述的多视图显示器，其中，所述颜色定制多束元件包括衍射光栅，所述衍射光栅被配置为通过将所述被引导光的一部分衍射地耦合出所述光导来提供所述发射光。
19.如权利要求14所述的多视图显示器，还包括光源，所述光源被配置为向所述光导提供光作为所述被引导光。
20.如权利要求14所述的多视图显示器，其中，所述多视图像素阵列中的多视图像素包括光阀组，所述多视图像素的视图像素包括与所述视图像素的彩色子像素对应的所述组中的多个光阀。
21.一种多视图背光体操作的方法，所述方法包括：
沿着光导的长度引导光；和
使用颜色定制多束元件阵列从被引导光发射光，所述发射光具有颜色定制发射图案并且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主角方向的多个定向光束，
其中，所述颜色定制发射图案与所述多视图显示器中的视图像素的彩色子像素的布置对应。
22.如权利要求21所述的多视图背光体操作的方法，其中，使用颜色定制多束元件阵列来发射光提供发射光作为复合虚拟扩展源的多个虚拟子元件，每个虚拟子元件具有与所述多个虚拟子元件中的另一个虚拟子元件不同的颜色，并且所述多个虚拟子元件被布置为根据所述不同的颜色提供所述颜色定制发射图案。
23.如权利要求22所述的多视图背光体操作的方法，其中，所述多个虚拟子元件中的虚拟子元件在空间上彼此偏移与所述视图像素的相邻彩色子像素之间的距离相称的距离，虚拟子元件的尺寸与所述视图像素的尺寸相当。
24.如权利要求21所述的多视图背光体操作的方法，还包括使用光源向所述光导提供光，所提供的光包括白光，所述白光在所述光导内被引导作为具有预定的准直因子的所述被引导光。
25.如权利要求21所述的多视图背光体操作的方法，还包括使用多个光阀来调制所述发射光的所述多个定向光束，所述多个光阀被配置为所述多视图显示器的多视图像素，所述多个光阀中的光阀与所述多视图像素内的视图像素的彩色子像素对应。
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