TW201736916A - 分時多工背光板、該背光板的操作方法以及使用該背光板的多視角顯示器 - Google Patents

分時多工背光板、該背光板的操作方法以及使用該背光板的多視角顯示器 Download PDF

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Abstract

本發明提供的分時多工背光板包括了一分時多工光源，該光源係在第一時間區段中提供具有第一非零值傳導角度的光束，並且在第二時間區段中提供具有第二非零值傳導角度的光束。分時多工背光板係包括用於引導光束的一導光體，以及將部分的導光束分別在第一時間區段與第二時間區段中以不同主要角度方向繞射耦合出的一繞射格柵。一多視角顯示器係包括分時多工光源以及分時多工背光板，該光源與背光板係分別在第一與第二時間區段中提供耦合出光束，其中，該些耦合出光束的主要角度方向係對應多視角顯示器的不同觀看方向。

Description

分時多工背光板、該背光板的操作方法以及使用該背光板的多視角顯示器
本發明屬於一種背光板；特別是屬於一種分時多工背光板、該背光板的操作方法以及使用該背光板的多視角顯示器。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒體，用於傳播資訊給使用者。其中最常見的電子顯示器是陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panels ,PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）和主動式有機發光二極體（active matrix OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。在一般情況下，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。在主動顯示器的分類中，最明顯的例子是CRTs、PDPs及OLEDs/AMOLEDs。在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs及EP顯示器一般是被歸類在被動顯示器的分類中。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，被動顯示器在許多實際應用中可能有使用上的限制。
為了克服被動顯示器與發射光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合。耦合光源可使這些被動顯示器發光，並使這些被動顯示器基本上發揮主動顯示器的功能。背光板即為這種耦合光源的例子之一。背光板是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源（通常是面板光源）。舉例來說，背光板可以與LCD或EP顯示器耦合。背光板會發出可以穿過LCD或EP顯示器的光。射出的光會由LCD或EP顯示器調變，且經調變後的光會隨後依序地由LCD或EP顯示器射出。通常背光板係發出白色光。濾色器接著會將白光轉化成顯示器中使用的各種顏色的光。舉例來說，濾色器可以被設置在LCD或EP顯示器的輸出處（較不常見的配置），或者可以被設置在背光板和LCD或EP顯示器之間。
下文的實施例與範例係依據本發明的原理，提供了一種分時多工顯示器的背光板。更具體來說，顯示器（例如，電子顯示器）的背光板採用了一分時多工光源，藉此提供在不同的時間區段中具有不同的傳導角度的光束。可以將光束中的光從背光板耦合出來，成為往顯示器的觀看方向定向的發射光束或耦合出光束。根據本發明的各個實施例，耦合出光束可以具有對應於光束的傳導角度的主要角度方向，或者可以具有由光束的傳導角度所決定的主要角度方向。據此，根據本發明的各個實施例，耦合出光束可以具有預定但在不同的時間區段中不同的主要角度方向。舉例來說，分時多工可以讓不同主要角度以時間函數進行切換。
根據與本發明所描述的原理一致的某些實施例，背光板可以從分時多工光源的光束提供複數條耦合出光束。該些耦合出光束彼此可以具有不同的主要角度方向。具有不同主要角度方向的耦合出光束（又被稱為「具有不同定向的光束」），可以被用於顯示包含三維或多視角資訊的資訊。更具體來說，該些耦合出光束的不同主要角度方向可以對應於三維顯示器或多視角顯示器（例如，「裸眼」或自動立體顯示器）的不同視像的各個觀看方向。此外，可以對不同定向的耦合出光束進行調變，藉此將其作為多視角顯示器的不同視像的像素。
再者，由分時多工光源的光束所提供的該些耦合出光束以及與其對應的不同視像，在不同的時間區段中可以具有不同的方向。更具體來說，根據本發明的某些實施例，根據光源的分時多工在不同的時間區段中提供的該些組的耦合出光束以及對應組的不同視像，可以與彼此角度交錯。根據本發明的各個實施例，該些組的耦合出光束與不同視像之間的角度交錯，可以有效地增加像素解析度以及視像解析度的其中之一，或者同時增加上述兩個解析度。
在本說明書中，三維顯示器或多視角顯示器是被定義為在不同的觀看方向上提供多視角影像的不同視像的電子顯示器或顯示系統。第1A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多視角顯示器10的範例的立體圖。如圖中所示，多視角顯示器10係包括一螢幕12，使用者係透過觀看該螢幕12來看到三維影像或多視角影像。多視角顯示器10係相對於該螢幕在不同的觀看方向16上提供多視角影像的不同視像14。在圖中，觀看方向16是由從螢幕12往各個不同的主要角度方向延伸的箭頭所表示；不同視像14是由箭頭（即，代表觀看方向16的箭頭）末端的多邊形陰影區域所表示；圖中僅以範例而非限制的方式顯示了四個視像14以及觀看方向16。值得一提的是，雖然第1A圖中顯示的不同視像14係在螢幕上方，但當多視角顯示器10顯示多視角影像時，該些視像14實際是出現在螢幕12上或在螢幕12附近。將視像14畫在螢幕12上方的呈現方式僅是為了繪圖方便，並且意在表現從對應於特定視像14的各個觀看方向16觀看多視角顯示器10。
根據本說明書中的定義，觀看方向或等同的具有對應於多視角顯示器的觀看方向之方向的光束，一般係具有由角度分量{θ ,f }給出之主要角度方向。角度分量θ 在本文中係稱作光束之「仰角分量（elevation component）」或「仰角（elevation angle）」。在本文中，角度分量f 係稱作光束之「方位分量（azimuth component）」或「方位角（azimuth angle）」。根據定義，仰角θ 係為一垂直平面（例如，垂直於多視角顯示器的螢幕的平面）中之一角度，而方位角f 係為一水平平面（例如，平行於多視角顯示器的螢幕的平面）中之一角度。第1B圖為根據與本發明所描述的原理一致的一範例，顯示具有一主要角度方向的一光束20的角度分量{θ ,f }的示意圖，其中，主要角度方向係對應於一多視角顯示器的觀看方向。另外，根據本文中之定義，光束20係自一特定點發射或散發。即，根據定義，光束20具有與多視角顯示器內之一特定起點相關聯之一中心射線。第1B圖也顯示了光束（或觀看方向）的起點O 。
請再次參照第1A圖，圖中也顯示了其他視像14’（例如，第二組視像）以及對應的觀看方向16’。其他視像14’是以對應於觀看方向16’的虛線箭頭末端的虛點線多邊形區域所表示，藉此與先前所提到的視像14做出區隔。作為範例，其他視像14’可以是多視角顯示器在一第二時間區段中提供的視像，而視像14（例如，第一組視像）可以視多視角顯示器在一第一時間區段中提供的視像。此外，如圖中所示，其他視像14’以及其他的觀看方向16’與視像14以及對應的觀看方向16彼此角度交錯。值得一提的是，在第1A圖中，代表視像14與觀看方向16的實線代表了第一時間區段中的這些元素，而其他視像14’與其他的觀看方向16’的虛線則代表了第二時間區段中的這些元素。值得一提的是，雖然在本說明書中是「第一」時間區段以及「第二」時間區段做為參考，但實際上可以採用任何數量的時間區段。因此，也可能會有第三時間區段、第四時間區段等等的時間區段。在本說明書中，為了方便進行說明，將僅以「第一」與「第二」的時間區段做為參考，但時間區段的數量並不受限於此。
在本文中，在「多視角影像」以及「多視角顯示器」等詞語中所使用的「多視角」一詞，係被定義為代表不同觀點的複數個視像，或包括該些視像之間的角視差的視像。此外，根據定義，「多視角」一詞明確地包括了兩個以上的視角（即，最少有三個視角且通常係指超過三個以上的視角）。據此，作為範例，本文中所使用的「多視角」一詞語與僅包含兩個不同視角來代表一景觀的立體視像明顯的不同。值得一提的是，雖然多視角影像與多視角顯示器係包括兩個以上的視角，但根據本說明書的定義，在一時間點可以僅選擇兩個視像（例如，一個眼睛一個視像）將其作為一對立體影像來觀看（例如，在一多視角顯示器上）。
此外，在本文中，「導光體」被定義為一種在其結構中使用全內部反射來引導光的結構。尤其，導光體可包括一核心，在導光體的操作波長中，該核心基本上是透明的。「導光體」一詞一般指的是一介電質的光波導，其係利用全內部反射在導光體的介電質的物質和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內部反射的條件是，該導光體的折射率大於相鄰於導光體物質表面的周圍介質的折射率。在某些實施例中，導光體可以在利用上述的折射率差之外另外包括一塗層，或者利用塗層取代前述的折射率差，藉此進一步促成全內部反射。舉例來說，該塗層可以是反射塗層。導光體可以是數種導光體中的任一種，其可以包括但不限於，一平板或厚板的導光體及一條狀導光體的其中一者或兩者。
此外，在本文中，當「平板」一詞被應用於導光體中時，如「平板導光體」，其係被定義為一片狀、一差異平面層狀或一薄片，並且在某些情況中被稱為「薄片」導光體。尤其，一平板導光體係被定義為在由導光體的上表面及下表面（換言之，兩個相對的表面）所界定的兩個大致正交的方向上引導光的一導光體。此外，根據本說明書的定義，上表面及下表面兩者間彼此分離，並且至少在區隔的意義上兩者為大致彼此平行的表面。也就是說，在平板導光體的任何不同的小區域內，上表面和下表面是大致上為平行或共面的表面。
在某些實例中，一平板導光體可以具有大致為平坦的結構（即，限制在一個平面上），因而使平板導光體成為平面導光體。在其它實施例中，平板導光體可以具有在一個或兩個正交維度中為彎曲的結構。例如，平板導光體可以具有在一單一維度中為彎曲的結構，以形成圓柱形的平板導光體。然而，任何曲率都需具有足夠大的曲率半徑，以確保平板導光體中能保持全內部反射來引導光。
在此，「繞射格柵」通常被定義為複數個結構特徵（即，繞射結構特徵），用於提供入射於繞射格柵之光的繞射。在某些實施例中，複數個結構特徵可以以週期性或準週期性的方式設置。舉例來說，繞射格柵可以包括設置在一個一維陣列中之複數個結構特徵（例如，在材料表面的複數個凹槽或脊部）。在其他實例中，繞射格柵可以是結構特徵的二維陣列。舉例來說，繞射格柵可以是在材料表面上的凸部或者在材料表面中的孔洞的二維陣列。
因此，如本說明書中的定義，「繞射格柵」為一種結構，其可以提供入射於繞射格柵之光的繞射。如果光是由一導光體入射到繞射格柵上，其所提供的繞射或者繞射地散射可能導致並且因此可以被稱為「繞射耦合」，繞射耦合可以藉由繞射的方式將光耦合離開導光體。繞射格柵也藉由繞射的方式（即，以一繞射角度）重新定向或改變光的角度。尤其，由於繞射的緣故，離開繞射格柵的光（即，繞射光）通常具有與入射於繞射格柵的光（即，入射光）的傳導方向不同的傳導方向。藉由繞射產生之光的傳導方向上的變化於本文中被稱為「繞射地重新定向」。因此，繞射格柵可被理解為經由繞射方式將入射在繞射格柵上的光重新定向之具有繞射特徵的結構，以及，如果光是由導光體射出，繞射格柵也可將來自導光體的光繞射地耦合出。
此外，如本說明書中的定義，繞射格柵的特徵係被稱為「繞射結構特徵」，並且可以是位在一表面、在一個表面之內或在一個表面之上（換言之，「表面」所指的是兩個材料之間的一邊界）的一個以上的繞射結構特徵。該表面可以是平板導光體的一個表面。繞射結構特徵可包括任何種類的光繞射結構，其可以包含但不限於：在表面、在表面內或在表面上的一個以上的凹槽、脊部、孔洞和凸起。例如，繞射格柵可以包括​​在材料表面內的複數個平行的凹槽。在另一實例中，繞射格柵可以包括自材料表面上升突出的複數個平行的脊部。繞射結構特徵（不論是凹槽、脊部、孔洞、凸部等）可以具有得以提供繞射功能之各種橫截面形狀或輪廓中的任一者，該些橫截面形狀或輪廓係包括但不限於：一正弦狀輪廓、一矩形輪廓（例如，一二元化繞射格柵）、一三角形輪廓和一鋸齒輪廓（例如，一閃耀光柵）的其中一個或多個。
根據本說明書中的定義，「多光束繞射格柵」是產生包括複數條光束的繞射地重新定向的光（例如，繞射的耦合出光）的繞射格柵。根據本說明書中之定義，由多光束繞射格柵所產生的該等光束係具有彼此不同的主要角度方向。更詳而言之，根據本發明的定義，由於多光束繞射格柵對入射光進行繞射耦合以及繞射地重新定向的緣故，該等光束中的一光束係具有與該等光束中的另一光束不同的一預定主要角度方向。該等光束可以代表一光場。舉例來說，該等光束可能會包括具有八種不同主要角度方向的八條光束。舉例來說，該八條光束的結合（即，該等光束）可以代表一光場。根據本發明的各個實施例，各條光束的不同的主要角度方向，是由以下兩個因素的結合所決定，該兩個因素分別為格柵柵距或間隔，以及多光束繞射格柵的繞射結構特徵在各個光束的起始點相對於入射在多光束繞射格柵上的光線的傳導方向的方向性或轉動。
根據本說明書中所描述的各個實施例，本發明係採用繞射格柵（例如，多光束繞射格柵）來產生代表電子顯示器或「顯示器」的像素的耦合出光束。更具體來說，用於產生具有不同主要角度方向的該些光束之具有多光束繞射格柵的導光體，可以是顯示器的背光板的一部分，或者可以是與顯示器一起使用的背光板的一部分，其中，該顯示器可以是「裸眼」多視角顯示器（有時又被稱為「全像」顯示器或自動立體顯示器），但其並不受限於此。據此，利用多光束繞射格柵將導光從導光體中繞射耦合出產生的具有不同定向的光束，可以代表多視角顯示器的「像素」。此外，如上文中所述，具有不同定向的光束可以形成包括對應於多視角顯示器的觀看方向之方向的光場。
根據本說明書中所描述的各個範例，本發明係採用繞射格柵（例如，多光束繞射格柵）將光從導光體中繞射地散射或耦合出成為一光束。更具體來說，局部週期性的繞射格柵的繞射角度q m ，或者由該繞射格柵所提供的繞射角度q m 可以由下列的方程式得出：(1) 其中，l 是光的波長，m 是繞射級數，n 是導光體的繞射係數，d 是繞射格柵的結構特徵之間的距離，而q i 是入射在繞射格柵上的光的入射角度。為了方便進行說明，方程式(1)中假設繞射格柵是相鄰於導光體的表面，且導光體外側材料的折射係數是等於1（即，nout =1）。一般來說，繞射級數為整數。根據本發明的各個實例，由多光束繞射格柵產生的光束的繞射角度可以由方程式(1)給出，其中，繞射級數為正數（例如，m ＞0）。舉例來說，當繞射級數等於一時（即，m =1），繞射格柵係提供第一級的繞射。
第2圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一繞射格柵30的範例的剖視圖。舉例來說，繞射格柵30可以為在導光體40的一表面上。此外，第2圖中顯示的光束20係以入射角度q i 入射在繞射格柵30上。光束20在導光體40中是經引導的分時多工光束。此外，第2圖中也顯示了入射光束20經繞射產生，並且由繞射格柵30耦合出的耦合出光束50。耦合出光束具有由方程式(1)給出的繞射角度q m （或主要角度方向）。舉例來說，耦合出光束50可以對應於繞射格柵30的繞射級數“m ”。
在本文中，「準直器」係被定義為任何用於準直光的光學元件或裝置。舉例來說，準直器可以包括但不限於，一準直鏡或反射器、一準直透鏡以及上述各種準直器的組合。在某些實施例中，準直器係包括一準直反射器，該準直反射器的反射表面可以具有拋物線曲線或拋物線形狀的特徵。在另一實例中，準直反射器可以為類拋物線形的反射器。「類拋物線形」在此係指拋物線形反射器的曲形反射表面與「真正」的拋物線曲線有所偏離，藉以達到預定的反射特質（例如，準直度）。類似地，準直透鏡可以包括球形的表面（例如，雙凸球面透鏡）。
在某些實施例中，準直器可以為連續的反射器或連續的透鏡（即，具有大致平滑且連續的反射表面或透鏡）。在其他的實施例中，準直反射器或準直透鏡可以包括大致不連續的表面，如用於提供光線準直的菲涅耳反射器（Fresnel reflector）或菲涅耳反射鏡（Fresnel mirror），但其並不受限於此。根據本發明的各個實施例，由準直器所提供的準直量可以在預定的準直程度或準直量之間根據不同的實施例而有所不同。此外，準直器可以被配置為提供一個或兩個正交方向上的準直（例如，一垂直方向以及一水平方向）。換句話說，根據本發明的各個實施例，準直器可以具有在一個或兩個正交方向上的拋物線形或類拋物線形。
在本文中，「光源」一詞係被定義為光的來源（例如，提供並且發出光線的裝置或元件）。舉例來說，光源可以為當啟動時會發出光線的發光二極體（light emitting diode, LED）。更具體來說，在本說明書中，光源可以為任何一種來源的光或光發射器，其係包括但不限於，一個以上的LED、一雷射、一有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、高分子發光二極體、等離子光發射器、日光燈、白熾燈，以及任何其他視覺可見的燈光來源。由光源所產生的光線可以具有顏色（即，可以具有特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（例如，白光）。在某些實施例中，光源可以包括多個光發射器。舉例來說，光源可以包括一組或一群的光發射器，其中，至少一光發射器會產生與該組或該群的光發射器中的至少另一光發射器不同的顏色的光，或者該光發射器會產生與該組或該群的光發射器中的至少另一光發射器不同波長的光。作為範例，不同的顏色可以為主要顏色（例如，紅色、綠色、藍色）。
此外，在本說明書中所使用的冠詞「一」具有專利領域中的普遍含義，即，意指「一個或多個」。例如，「一攝影機」指一個或多個攝影機，更確切來說，「該攝影機」於此意指「該（等）攝影機」。此外，任何本文所指的「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、或「右」並非意使其成為任何限制。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約」一詞一般是指用於產生該值的設備的公差範圍內，或在一些實施例中，是指正負10%，或正負5%，或正負1%。此外，舉例來說，「大致」一詞在本文中代表了大多數、幾乎全部或全部，或者代表落於大約51%至大約100%之間的範圍中的值。再者，本說明書中的實施例旨在對本發明進行說明，並且是為了討論之目的呈現，而不應用於限制本發明。
根據與本說明書中所描述的原理一致的某些實施例，第3A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工背光板100的範例的剖視圖。第3B圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了一分時多工背光板100的一部分的範例的剖視圖。第3C圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了一分時多工背光板100的另一部分的範例的剖視圖。
根據本發明的各個實施例，從分時多工背光板100耦合出的光，會形成或提供往遠離分時多工背光板100的表面定向射出光束，或者形成「耦合出」光束102。此外，可以在不同的時間區段以不同的主要角度方向將耦合出光束102往遠離該表面的方向定向。舉例來說，耦合出光束102可以經由分時多工處理，藉此在第一時間區段中具有第一主要角度方向，並且在第二時間區段中具有第二主要角度方向。更具體來說，根據本發明的各個實施例，耦合出光束102的主要角度方向為分時多工的方向。
第3A圖與第3B圖中是以實線箭頭表示第一時間區段中的耦合出光束102，並且是以虛線箭頭表示第二時間區段中的耦合出光束。更具體來說，第3A圖中顯示了複數條的耦合出光束102，其中，第一時間區段中的耦合出光束102與第二時間區段中的耦合出光束102彼此角度交錯。如第3B圖所示，在第一時間區段與第二時間區段中分別有一單一的耦合出光束具有不同的主要角度方向。
值得一提的是，在上文中雖然是以「第一」非時間區段與「第二」時間區段進行說明，但一般來說，本發明中可以採用複數個時間區段，以及對應該些不同的時間區段的不同的耦合出光束。因此，作為範例，本發明中也可以有第三時間區段、第四時間區段等等的時間區段，以及與該些時間區段對應的耦合出光束102。在本說明書中，為了方便說明，僅以「第一」與「第二」時間區段做為參考，但本發明的內容並不受限於此。
在本發明的某些實施例中（如下文所述），分時多工背光板100可以為格柵式背光板。舉例來說，繞射效果可以將光繞射耦合離開分時多工背光板100。換言之，可以採用繞射格柵來將光耦合出而成為耦合出光束102。在其他的實施例中，可以透過其他的方式將光耦合或散射出成為耦合出光束，例如，可以透過反射地散射，但該些方式並不受限於此。
此外，該些耦合出光束102的主要角度方向可以為分時多工的方向（即，在不同時間區段中為不同的方向）。尤其，在下文中針對多光束背光板100進一步描述的某些實施例中，且更具體來說，針對多光束繞射格柵所描述的某些實施例中，該些耦合出光束102可以形成一光場。根據本發明的各個實施例，光場在不同的時間區段中可以具有由分時多工的函數提供的不同的特性或不同的角度分量。舉例來說，作為分時多工的結果，多光束背光板100可以在不同的時間區段中提供具有對應的不同組的主要角度方向的不同組耦合出光束102。
根據本發明的各個實施例，該些耦合出光束102中的耦合出光包括了分時多工背光板100中的光104的一部分。尤其，光104可以是分時多工背光板100中（例如，在導光體中，如下文中所述）的導光104。如第3A圖~第3C圖所示，為了方便說明，導光104的一般的傳導方向103是由水平的粗箭頭所表示，但其並不受限於此。此外，如下文中將進一步詳細說明，可以通過導光104的非零值傳導角度的分時多工提供耦合出光束102的主要角度方向的分時多工。
在某些實施例中，分時多工背光板100可以是光的來源，或者可以是一顯示器（例如，電子顯示器）的「背光」。尤其，根據本發明中光場由複數條耦合出光束102產生的某些實施例，電子顯示器可以是俗稱為「裸眼」的多視角電子顯示器（例如，三維顯示器或自動立體顯示器），其中，各個耦合出光束102係對應於或者代表與多視角顯示器的不同「視像」相關連的像素。此外，在某些實施例中，可以對耦合出光束102進行調變（例如，透過光閥，如下文中所述）。舉例來說，可以利用光閥對耦合出光束102進行調變。對往遠離分時多工背光板100並且以不同的角度方向定向的不同組耦合出光束102的調變，對於動態多視角電子顯示器的應用來說特別有益。換言之，往特定的觀看方向定向的不同組的調變耦合出光束102，可以代表對應於多視角電子顯示器的特定觀看方向的動態像素。
第3A圖~第3C圖中顯示的分時多工背光板100係包括一導光體110。在某些實施例中，導光體110可以是一平板導光體110。導光體110係用於將光引導為一導光束（即，導光束104）。舉例來說，導光體110可以包括作為光波導的一介電材料。介電材料具有一第一折射係數，環繞介電光波導的一介質具有一第二折射係數，其中，第一折射係數係大於第二折射係數。作為示例，透過兩個材料的折射係數的差異，可以讓導光根據導光體110之一個以上的引導模式達到完全內部反射。在某些實施例中，導光束104可以經過準直處理（即，準直的導光束104）。
根據本發明的各個實施例，光104是由導光體110沿著導光體110的長度引導（例如，如第3A圖中的粗箭頭103所標示的大方向所示）。此外，導光體110係利用完全內部反射，在第一表面110’（例如，「前」表面或前側）與第二表面110”（例如，「後」表面或後側）之間以一非零值傳導角度引導導光束104。更具體來說，導光束104是以該非零值傳導角度在導光體110的第一表面110’與第二表面110”之間反射或「彈跳」。
根據本說明書中的定義，「非零值傳導角度」是相對於該導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的一角度。此外，當提到由導光體110所引導的光（例如，導光束104）時，根據本說明書中的定義，非零值傳導角度係同時大於零並且小於導光體110中的完全內部反射的關鍵角度。再者，只要非零值傳導角度是小於導光體110中的完全內部反射的關鍵角度，可以為特定的實施方式（任意）選定特定的非零值傳導角度。
在某些實例中，導光體110（例如，平板導光體110）可以是薄片或平板的光波導，並且可以包括光學透明的介電材料延伸出來之大致為平面的薄板。介電材料的大致平面的薄板是利用完全內部反射引導導光束104。根據本發明的各個實施例，導光體110的光學透明材料可以包括各種介電材料中的任一者，或者可以由各種介電材料中的任一者所製成，其可以包括一種以上的玻璃（例如，石英玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃等等），以及實質上為光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚甲基丙烯酸甲酯或「丙烯酸玻璃」、聚碳酸脂等等），但其並不受限於此。在某些範例中，導光體110可以進一步具有位在導光體110的一表面（例，上表面與下表面的其中之一，或者同時位在兩個表面上）的至少一一部分上的一披覆層。根據本發明的某些實施例，可以透過該批覆層進一步促進完全內部反射。
根據本發明的各個實施例，導光體110中的導光束104的光，可以被以非零值傳導角度引入或耦合入導光體110中。作為範例，可以透過一個以上的透鏡、鏡子或類似的反射器（例如，傾斜準值反射器）、以及透鏡（未顯示）將光以非零值傳導角度耦合進入導光體110的輸入端成為光束104。一旦耦合進入導光體110後，導光束104通常會沿著導光體110中遠離輸入端的方向（例如，在第3A圖~第3C圖中，沿著x軸方向指向的粗箭頭103所示）傳導。
此外，根據本發明的各個實施例，藉由將光耦合進入導光體110產生的導光束104可以為一準直光束。在本說明書中，「準直光」或「準直光束」是被定義為光束中的光線在光束中彼此平行的光束（例如，導光束104）。此外，根據本說明書中的定義，從準直光中散發或散射出來的光線，並不被視為準直光束的一部分。可以透過準直器來提供用於產生準直的導光束104的光線準直過程，該準直器可以包括透鏡或鏡子（例如，傾斜準直反射器），但其並不受限於此。
如第3A圖與第3C圖所示，分時多工背光板100係進一步包括一分時多工光源120。分時多工光源120係用於提供光，並且係將光作為光束提供至導光體110。舉例來說，分時多工光源120可以與導光體110的輸入端光學性地耦合，使得提供的光通過輸入端傳導至導光體110。此外，分時多工光源120係在一第一時間區段中以一第一非零值傳導角度將光作為導光束104（光束104’）提供至導光體110，並且在一第二時間區段中以一第二非零傳導角度將光做為導光束104（光束104”）提供至導光體110，其中，第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度彼此不相同。
值得一提的是，雖然在本說明書中特別以分別對應於第一時間區段與第二時間區段的「第一」非零值傳導角度與「第二」非零值傳導角度進行說明，但一般來說，本發明中可以採用多個不同的非零值傳導角度。更具體來說，分時多工光源120可以以對應於該些時間區段中的不同時間區段的不同非零值傳導角度提供導光束104。
尤其，如第3C圖所示，由分時多工光源120在第一時間區段中提供的導光束104’是由實線的加長箭頭所表示。相似的，由分時多工光源120在第二時間區段中提供的導光束104”是由實線的延伸箭頭所表示是由虛線的加長箭頭所表示。此外，第3B圖~第3C圖中也顯示了由分時多工光源120分別在第一時間區段與第二時間區段提供的導光束104’、104”的第一非零值傳導角度g’與第二非零值傳導角度g”。
在某些實施例中，第一時間區段與第二時間區段可以是不重疊的時間區段。換言之，各個導光束104在任一時間點時會具有第一非零值傳導角度或第二非零值傳導角度其中之一的角度，但導光束104不會同時具有該兩個角度。在其他的實施例中，第一時間區段與第二時間區段可以是重疊的時間區段，使得導光體110中在對應於重疊的時間區段的時間中會同時存在兩種傳導角度。值得一提的是，為了方便說明而並非作為本發明的限制，第3B圖中同時顯示了入射於繞射格柵130上的具有第一非零值傳導角度g’的導光束104’與具有第二非零值傳導角度g”的導光束104”。
根據本發明的各個實施例，可以利用各種不同配置中的任一種來實現分時多工光源120。舉例來說，分時多工光源120可以包括複數個光發射器，且該些光發射器具有以不同角度將光提供至導光體110的位置。根據本發明的某些實施例，選擇性地將該些光發射器在開、關之間切換，可以提供導光束的非零值傳導角度的分時多工處理。在其他的實例中，可以透過分時多工光源120中的光學元件選擇性地以時間函數改變來自光發射器的光的角度，藉此造成非零值傳導角度的分時多工效果，其中，分時多工光源120中的光學元件可以包括傾斜反射器或準直器（例如，準直反射器或準直透鏡），但其並不受限於此。在更進一步的其他實例中，分時多工光源120可以包括可選擇性移動的光發射器或可以選擇性傾斜的光發射器，藉此在導光體110的輸入部提供光的不同角度。舉例來說，光發射器的固定結構可以相對於導光體110的輸入端機械性地移動。在另一範例中，可以透過環架安裝光發射器，藉此提供導光束104的非零值傳導角度的分時多工效果。
第4A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工光源120的範例的示意圖。如第4A圖所示，分時多工光源120係包括一對分時多工光發射器122’、122”。該對光發射器中的第一光發射器122’係以第一非零值傳導角度提供導光束104’，而該對光發射器中的第二光發射器122”係以第二非零值傳導角度提供導光束104”。如圖中所示的範例，第一光發射器122’與第二光發射器122”相對於一傾斜反射器124的相對位置的差異，會造成導光束104’、104”的不同的傳導角度。作為範例，傾斜反射器124可以為傾斜的準直反射器。根據本發明的各個實施例，以時間函數在第一光發射器122’與第二光發射器122”之間的切換（即，選擇性地開與關），可以分別提供第一時間區段與第二時間區段中的導光束104’、104”。如第4A圖所示，作為本發明的示例，圖中的實線係代表了在第一時間區段中來自第一光發射器122’的導光束104’，而虛線則是代表了在第二時間區段中來自第二光發射器122”的導光束104”。
在某些實施例中，分時多工光源120的光發射器122可以包括一發光二極體（Light Emitting Diode, LED）以及一雷射，但其並不受限於此。舉例來說，第一光發射器122’與第二光發射器122”可以包括特定顏色（例如，紅色、綠色、藍色）的一LED，藉以提供單色的光。在某些實施例中，該對光發射器122可以包括用於提供複數個不同顏色的光的複數個光發射器。舉例來說，光發射器122可以包括用於提供紅色光的一第一LED，用於提供綠色光的一第二LED，以及用於提供藍色光的一第三LED。根據本發明中分時多工光源120的光發射器122提供不同顏色的光的某些實施例，導光體110可以進一步以不同且顏色特定的非零值傳導角度（例如，在與分時多工相關的第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度以外的角度）引導代表不同顏色的光的光束。舉例來說，當分時多工光源120提供紅色光、綠色光與藍色光時，每一個紅色光、綠色光與藍色光可以為不同顏色的準直光束。此外，導光體110可以以各個不同顏色特定的非零值傳導角度引導個個不同顏色的準直光束。在其他的實施例中，分時多工光源120可以為寬頻的光源，其可以包括日光燈、白色LED，或者更廣義的來說，用於提供寬頻光（例如，白色或多色光）的多色LED。
第4B圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了分時多工光源120的範例的示意圖。尤其，如第4B圖所示，分時多工光源120係包括用於發射光的光發射器122。第4B圖中顯示的分時多工光源進一步包括了一分時多工準直器126。分時多工準直器126係用於將發射光準直，並且將準直的發射光提供為導光束104。根據本發明的各個實施例，分時多工準直器126具有在第一時間區段中以第一非零值傳導角度提供準直光束的一第一準直狀態。此外，分時多工準直器126具有在第二時間區段中以第二非零值傳導角度提供準直光束的一第二準直狀態。根據本發明的某些實施例，可以透過分時多工準直器126的機械運動提供第一準直狀態與第二準直狀態。舉例來說，分時多工準直器126可以包括一傾斜準直反射器（例如，如第4B圖所示），該傾斜準直反射器具有可以提供第一準直狀態與第二準直狀態的可改變的傾斜角度。
請再次參照第3A圖與第3B圖，分時多工背光板100係進一步包括一繞射格柵130。繞射格柵130可以是複數個繞射格柵130或繞射格柵130的陣列中的其中一成員，且如第3A圖所示，該些繞射格柵130在光束104的傳導方向（粗箭頭103）的方向上以彼此間隔開來的方式分佈。繞射格柵130是將導光束104的一部分繞射耦合出成為耦合出光束102。根據本發明的各個實施例，耦合出光束102分別在第一時間區段與第二時間區段中具有不同的主要角度方向。此外，根據上文中所述的方程式（1），耦合出光束102基於時間區段的不同主要角度方向，在第一時間區段與第二時間區段中係分別對應於導光束104的第一非零值傳導角度以及第二非零值傳導角度。
此外，繞射格柵130（或該些繞射格柵中的繞射格柵130）係與導光體110光學性耦合。尤其，根據本說明書中的定義，繞射格柵130是位在導光體110中的導光束104的光場之中，藉此將導光束的一部分繞射耦合出。根據本發明的某些實施例，繞射格柵130可以位於導光體110的一表面（例如，位在該表面上、位在該表面中或者相鄰於該表面）。在該表面處，繞射格柵130是位在導光束104的光場中的漸消部分中，藉此將導光束的一部分繞射耦合出。舉例來說，繞射格柵130可以位於導光體110的第一表面110’上，如第3A圖所示。在另一範例中（未顯示於圖中），繞射格柵130可以相鄰於導光體110的第二表面110”。在其他的實施例中（未顯示於圖中），繞射格柵130可以位在導光體110中；換言之，繞射格柵130可以位在導光體的第一表面110’與第二表面110”之間，藉此將經引導的分時多工光束的部分繞射耦合出。
請參照第3B圖，圖中的延長箭頭（實線）描繪或代表了於第一時間區段在導光體110中傳導的導光束104’。第3B圖中的另一延長箭頭（虛線）則描繪了於第二時間區段在導光體中110傳導的導光束104”。在第一時間區段中，圖中的導光束104’係具有第一非零值傳導角度g’，而在第二時間區段中，圖中的導光束104”係具有第二非零值傳導角度g”。此外，第一時間區段的導光束104’與第二時間區段的導光束104”在圖中是分別以不同的傳導角度g’、g”入射於繞射格柵130上。在第3B圖中也顯示了對應於第一時間區段的導光束104’的第一耦合出光束102’（實線），以及對應於第二時間區段的導光束104”的第二耦合出光束102”（虛線）。如圖中所示，第一耦合出光束102’與第二耦合出光束102”具有不同的主要角度方向。
根據本發明的某些實施例，繞射格柵130可以包括一多光束繞射格柵130。多光束繞射格柵130可以將部分的導光束104繞射耦合出成為複數條耦合出光束102（例如，如第3A圖所示）。此外，根據本發明的各個實施例，多光束繞射格柵130繞射耦合出的耦合出光束102彼此具有不同的主要角度方向（例如，同樣如第3A圖所示）。尤其，多光束繞射格柵130可以在第一時間區段中提供具有第一組不同主要角度方向的複數條第一耦合出光束102。此外，多光束繞射格柵130可以在第二時間區段中提供具有第二組不同主要角度方向的複數條第二耦合出光束102。
第3A圖中顯示了多光束繞射格柵130在第一時間區段中提供的該些第一耦合出光束102’（實線），以及在第二時間區段中提供的該些第二耦合出光束102”（虛線）。此外，如第3A圖所示，作為本發明的範例而非限制，第一耦合出光束102’與第二耦合出光束102”彼此具有交錯的角度。根據本發明的各個實施例，第一組與第二組不同主要角度方向分別為對應的導光束104’、104”的第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度的函數。
第5A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多光束繞射格柵200的範例的剖視圖。第5B圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多光束繞射格柵200的範例的立體圖。作為範例，第5A圖~第5B圖中的多光束繞射格柵200可以代表第3A圖與第3B圖中的繞射格柵130。尤其，如圖所示，圖中所示的多光束繞射格柵200可以與導光體210光學性耦合，並且具有經引導的入射分時多工光束204。作為範例，導光體210以及經引導的入射分時多工光束204可以大致相似於導光體110以及導光束104。
此外，如第5A圖~第5B圖所示，多光束繞射格柵200可以將分時多工光源（例如，分時多工光源120）提供的導光束204的一部分繞射耦合出，成為往遠離多光束繞射格柵200的方向定向的複數條耦合出光束202。該些耦合出光束202可以大致相似於上文中所描述的範例中的耦合出光束102。尤其，該些耦合出光束中的其中一耦合出光束202可以具有與該些耦合出光束中的其他耦合出光束202不相同的主要角度方向。
根據本發明的各個實施例，第5A圖~第5B圖中的多光束繞射格柵係包括複數個繞射結構特徵220，作為範例，該些繞射結構特徵220係代表彼此間隔開來的凹槽或脊部的其中之一，或者代表該兩者。此外，根據本發明的各個實施例，該些耦合出光束202中的每一者可以具有由多光束繞射格柵200的繞射結構特徵220之特性所決定的不同主要角度方向。再者，根據本發明的各個實施例，作為範例，耦合出光束202的不同主要角度方向可以對應於一多視角顯示器的不同觀看方向。
尤其，多光束繞射格柵200的繞射結構特徵220係用於提供繞射效果。提供的繞射效果係負責將部分的經引導的分時多工光束204繞射耦合離開導光體210。根據本發明的某些實施例，多光束繞射格柵200可以是啁啾式繞射格柵，或者可以包括啁啾式繞射格柵。根據本說明書中的定義，「啁啾式」繞射格柵（“chirped” diffraction grating）係展現或者具有隨著該啁啾式繞射格柵的一定幅度或長度而改變之繞射結構特徵的繞射間隔d （即，繞射間距），如第5A圖以及第5B圖所示（作為範例，也顯示於第3A圖中）。在此，隨之改變的繞射間隔d 係被稱為「啁啾」。如此一來，經引導的分時多工光束被繞射耦合出的部分係離開或者從啁啾式繞射格柵被以不同的繞射角度射出，其中，該等繞射角度係指對應於橫跨多光束繞射格柵200的該啁啾式繞射格柵上不同起點的繞射角度。由本文中啁啾的定義可知，啁啾式繞射格柵係對上述之該些光束的耦合出光束202的預定且不同的主要角度方向。
在某些實例中，多光束繞射格柵200的啁啾式繞射格柵可能具有或者可能會展示出隨著距離而線性變化之啁啾的繞射間隔d 。如此一來，根據本說明書中的定義，此種啁啾式繞射格柵是「線性」啁啾式繞射格柵。第5A圖-第5B圖中以範例而非限制的方式顯示了作為線性啁啾式繞射格柵的多光束繞射格柵200。更具體來說，如圖所示，相較於多光束繞射格柵200的第一端來說，繞射結構特徵220在多光束繞射格柵200的第二端彼此之間係更為靠近。此外，如圖所示，圖中的繞射結構特徵220的繞射間隔係從第一端到第二端線性變化。
在另一實例中（未顯示），多光束繞射格柵200的啁啾式繞射格柵可以展現出繞射間隔的非線性啁啾。用於實現多光束繞射格柵200的各種非線性啁啾可以包括但不限於，指數啁啾、對數啁啾，或者隨之改變的啁啾、大致不平均，或者隨機但以單調的方式分布之啁啾。本發明中使用的非單調式的啁啾可以包括正弦啁啾、三角啁啾或鋸齒啁啾，但其並不受限於此。本發明中亦可以使用上述任何種類之啁啾的組合。
根據本發明的某些實施例，多光束繞射格柵200可以包括彎曲及啁啾式的繞射結構特徵中的其中之一，或者可以同時包括兩種繞射結構特徵。舉例來說，如第5B圖所示，多光束繞射格柵200係同時包括彎曲以及啁啾式的兩種繞射結構特徵220（即，第5B圖中的多光束繞射格柵200為彎曲與啁啾式的繞射格柵）。此外，如第5B圖所示，經引導的分時多工光束204具有相對於多光束繞射格柵200的入射方向，在圖中係以粗箭頭顯示於多光束繞射格柵200的第一端。圖中也以遠離多光束繞射格柵200的入射光側的箭頭顯示了複數條耦合出光束202。耦合出光束202係以多個預定的不同主要角度方向往遠離多光束繞射格柵200的方向傳導。尤其，如圖中所示，耦合出光束202的預定的不同主要角度方向之仰角以及方位角都不同。根據本發明的各個實例，繞射結構特徵220之預先定義的啁啾以及繞射結構特徵220的曲度，皆對耦合出光束202的不同的預定主角度方向做出貢獻。
根據本說明書中所描述之原理的某些實施例，本發明係提供一顯示器（例如，一電子顯示器）。在各個實施例中，顯示器係將經調變的光束射出成為顯示器的像素。接著，該些像素係代表或者提供顯示器的視像。此外，在本發明的各個實施例中，射出的調變光束較佳地係被往顯示器的觀看方向定向。在某些實施例中，該顯示器是多視角電子顯示器。根據本發明的各個範例，經調變的不同定向的光束中的不同者，可以與多視角電子顯示器相關聯的不同「視像」相對應。作為範例，不同視像可以提供多視角顯示器顯示的資訊的「裸眼」（例如，自動立體）展示。
第6圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多視角顯示器300的範例的方塊圖。在本發明的各個實施例中，多視角顯示器300可以是多視角電子顯示器。如圖中所示，多視角顯示器300係發出代表像素的光束302，且該些像素係對應於與多視角顯示器300的不同觀看方向相關聯的不同視像。此外，可以在對應的複數個不同的時間區段中射出該些光束302。更具體來說，根據本發明的各個實施例，可以在第一時間區段中射出第一射出光束302’，並且在第二時間區段中射出第二射出光束302”。如下文中所述，在某些實施例中，射出光束可以是經調變的射出光束302。
如第6圖所示，多視角顯示器300係包括一分時多工光源310。分時多工光源310在第一時間區段中提供具有第一非零值傳導角度的光束，並且在第二時間區段中提供具有第二非零值傳導角度的光束。根據本發明的各個實施例，第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度不相同。在某些實施例中，分時多工光源可以大致相似於上文中針對分時多工背光板100所描述的分時多工光源120。
舉例來說，分時多工光源310可以包括一對分時多工光發射器。該對分時多工光發射器中的第一光發射器係在第一時間區段中以第一非零值傳導角度提供光束304（圖中以實線的箭頭表示304），而該對分時多工光發射器中的第二光發射器則在第二時間區段中以第二非零值傳導角度提供光束304（圖中以虛線的箭頭表示304）。作為範例，分時多工光源310可以大致相似於上文所述的第4A圖中的分時多工光源120。
在另一實例中，分時多工光源310可以包括用於將光束提供為準值光束的分時多工準直器。分時多工準直器具有一第一準直狀態以及一第二準直狀態，該分時多工準直器在該第一準直狀態係以該第一非零值傳導角度提供準直光束，該分時多工準直器在該第二準直狀態係以該第二非零值傳導角度提供準直的發射光。作為範例，分時多工光源310可以大致相似於上文所述的第4B圖中的分時多工光源120。
根據本發明的各個實施例，第6圖顯示的多視角顯示器300係進一步包括一多光束背光板320。多光束背光板320係在第一時間區段中將光束304的一部分從分時多工光源310中射出成為複數條第一耦合出光束302（例如，實線箭頭所標示的302），並且在第二時間區段中將光束304的一部分從分時多工光源310中射出成為複數條第二耦合出光束302（例如，虛線箭頭所標示的302）。此外，根據本發明的各個實施例，第一耦合出光束與第二耦合出光束具有對應的第一組與第二組主要角度方向，該些主要角度方向分別是由來自分時多工光源310的光束的第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度所決定。根據本發明的各個實施例，主要角度方向是多視角顯示器的不同視像的觀看方向，或者主要角度方向與觀看方向相對應。在某些實施例中（例如，如第6圖所示），該些耦合出光束中的第一耦合出光束302與第二耦合出光束302彼此角度交錯。相似地，在某些實施例中，多視角顯示器300在第一時間區段與第二時間區段中的不同視像彼此也具有交錯的角度。
在某些實施例中，多光束背光板320可以包括一平板導光體，用於引導來自分時多工光源310的光束304。更具體來說，可以在第一時間區段中以第一非零值傳導角度引導光束304，並且在第二時間區段中以第二非零值傳導角度引導光束304。此外，根據本發明的各個實施例，分時多工光源310可以與平板導光體的輸入部光學性耦合。根據本發明的某些實施例，平板導光體可以大致相似於上文中所述的分時多工背光板100的導光體110。
舉例來說，平板導光體可以是由介電材料的平板製成的薄片光波導，並且係以完全內部反射引導光。可以以第一非零值傳導角度或第二非零值傳導角度將導光束304作為光束引導。因此，平板導光體所引導的導光束304可以大致相似於分時多工背光板100的導光束104。舉例來說，根據本發明的某些實施例，導光束可以為準直光束。
在某些實施例中，多光束背光板320可以進一步包括與平板導光體光學性耦合的多光束繞射格柵的陣列。根據本發明的各個實施例，多光束繞射格柵的陣列可以在第一時間區段中將導光束304的一部分繞射耦合出成為複數條第一耦合出光束302（例如，實線箭頭所表示的302），並且可以在第二時間區段中將導光束304的一部分繞射耦合出成為複數條第二耦合出光束302（例如，虛線箭頭所表示的302）。根據本發明的某些實施例，多光束繞射格柵的陣列可以大致相似於上文中所述的分時多工背光板100的多光束繞射格柵130，並且也可以大致相似於多光束繞射格柵200（第5A圖~第5B圖）。舉例來說，多光束繞射格柵陣列中的其中一多光束繞射格柵可以包括一啁啾式繞射格柵，或者可以包括具有彎曲繞射結構特徵的啁啾式繞射格柵。
根據本發明的某些實施例（例如，如第6圖所示），多視角顯示器300可以進一步包括光閥陣列330。光閥陣列330可以用於調變第一、第二耦合出光束302，藉此分別產生經調變的耦合出光束302’、302”。根據本發明的各個實施例，經調變的耦合出光束302係代表多視角顯示器300的不同視像的像素。在某些實施例中，該些不同視像係被分為對應於第一時間區段的第一組視像，以及對應於第二時間區段的第二組視像。此外，根據本發明的某些實施例，第一組視像與第二組視像的觀看方向可以與彼此角度交錯。在各個範例中，光閥陣列330中可以採用不同種類的光閥，該些光閥可以包括液晶光閥、電潤濕光閥以及電泳光閥，但其並不受限於此。在第6圖中，與虛線所表示的經調變的光束302相關聯的箭頭代表了經調變的第二耦合出光束302”，而與實線所表示的經調變的光束302相關聯的箭頭代表了經調變的第一耦合出光束302’。
在某些實施例中，第一耦合出光束302與第二耦合出光束302中的某些光束可以通過光閥陣列330中的相同的光閥（未顯示）。舉例來說，即使耦合出光束302具有不同的主要角度方向，第一耦合出光束中的一耦合出光束302以及第二耦合出光束中的另一耦合出光束302可以通過或「共享」相同的光閥。在這種實施例中，光閥在第一時間區段中對第一耦合出光束302的調變，可以不同於在第二時間區段中隊第二耦合出光束的調變。作為範例，這種基於時間區段進行的調變可以促成多視角顯示器300的不同視像的分時多工表現。此外，根據本發明的某些實施例，第一耦合出光束302與第二耦合出光束302之間對光閥的分享，可以使多視角顯示器300的解析度增加給定的光閥解析度（例如，大致增加兩倍）。
根據本說明書中所描述的原理的某些實施例，本發明係提供一種分時多工背光板的操作方法。第7圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工背光板的操作方法400的範例的流程圖。如第7圖所示，分時多工背光板的操作方法400包括了一步驟410，在背光板的導光體中提供一分時多工光束，其中，步驟410中提供的光束在該背光板中被引導。提供分時多工光束的步驟410，係包括利用分時多工光源將第一光束引入導光體，並且在第一時間區段中以第一非零值傳導角度引導第一光束；以及，利用分時多工光源將第二光束引入導光體，並且在第二時間區段中以第二非零值傳導角度引導第二光束。第一時間區段與第二時間區段為彼此不同的時間區段。此外，第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度為彼此不同的傳導角度。
根據本發明的某些實施例，步驟410中提供分時多工光束使用的分時多工光源，可以大致相似於上文中針對分時多工背光板100所描述的分時多工光源120。舉例來說，可以利用第4A圖中所顯示的分時多工光發射器或者第4B圖中所顯示的分時多工準直器來實施該分時多工光源。此外，導光體以及分時多工光束可以大致相似於上文中針對分時多工背光板100所描述的導光體110與導光束104。更具體來說，在某些實施例中，導光體可以根據完全內部反射引導導光束（例如，使其成為準直光束）。此外，步驟410中可以將提供的光束在導光體的第一表面與第二表面之間以第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度引導。根據本發明的某些實施例，導光體可以是實質的平面介電光波導（例如，平板導光體）。
分時多工背光板的操作方法400進一步包括一步驟420，利用繞射格柵將經引導的分時多工光束的一部分繞射耦合出成為耦合出光束。更具體來說，步驟420是利用繞射格柵在第一時間區段與第二時間區段中將該光束的部分繞射耦合出。根據本發明的各個實施例，耦合出光束係往遠離導光體的表面的方向，以基於時間區段的不同預定主要角度方向定向。此外，根據本發明的各個實施例，在第一時間區段與第二時間區段中的預定主要角度方向，係分別對應於經引導的分時多工光束的第一非零值傳導角度與第二非零值傳導角度。
在某些實施例中，步驟420中係利用繞射格柵將經引導的分時多工光束的一部分繞射耦合出，舉例來說，該繞射格柵可以大致相似於上文中針對分時多工背光板100所描述的繞射格柵130。此外，耦合出光束可以大致相似於上文中所描述的耦合出光束102（即，光束102’、102”）。在某些實施例中，繞射格柵可以包括一多光束繞射格柵。多光束繞射格柵可以大致相似於上文中所描述的多光束繞射格柵200。尤其，多光束繞射格柵可以在步驟420中將經引導的分時多工光束的部分繞射耦合出成為複數條耦合出光束。根據本發明的各個實施例，該等耦合出光束中的耦合出光束可以具有彼此不同的主要角度方向。此外，第一時間區段中的耦合出光束一般來說與第二時間區段中的耦合出光束具有不同的主要角度方向。再者，在某些實施例中，耦合出光束的不同主要角度方向可以對應於多視角顯示器的不同視像的各個觀看方向。
在某些實施例中（例如，如第7圖所示），分時多工背光板的操作方法400係進一步包括一步驟430，利用光閥調變耦合出光束。根據本發明的各個實施例，透過調變耦合出光束的步驟430，可以形成電子顯示器的像素。在某些實施例中（例如，使用多光束繞射格柵的實施例中），調變耦合出光束的步驟430可以利用複數個光閥對複數條不同定向的耦合出光束進行調變。此外，作為範例，在步驟430中經調變的不同定向的耦合出光束，可以被往多視角電子顯示器的各個觀看方向中的不同方向定向。再者，根據本發明的某些實施例，不同的視像可以包括第一時間區段中的第一組視像，以及第二時間區段中的第二組視像。此外，在某些實施例中，第一組視像與第二組視像彼此角度交錯。
根據本發明的某些實施例，在步驟430中用來調變耦合出光束的光閥，可以大致相似於光閥陣列330中的光閥。舉例來說，該光閥可以包括一液晶光閥。在另一實例中，光閥可以是另一種類的光閥，包括電潤濕光閥與電泳光閥的其中之一，同時包括上述兩種光閥，或者，可以包括上述兩種光閥與液晶光閥或其他種類的光閥的結合。
因此，本發明中提供了分時多工背光板、多視角顯示器以及分時多工背光板的操作方法的實例與實施例，其中，該些裝置與方法係採用了來自分時多工光源，並且基於時間區段具有不同非零值傳導角度的光。熟知該領域的技術人士應當瞭解，上文中所敘述的實例僅為代表本發明之原理的眾多實例與實施例中的說明性範例。顯然地，熟知該領域的技術人士可以在不脫離本發明的申請專利範圍所限定之範疇的條件下做出多種其他的配置。
10‧‧‧多視角顯示器
12‧‧‧螢幕
14‧‧‧視像/不同視像
14’‧‧‧其他視像
16‧‧‧觀看方向
16’‧‧‧觀看方向
20‧‧‧光束/入射光束
30‧‧‧繞射格柵
40‧‧‧導光體
50‧‧‧耦合出光束
100‧‧‧分時多工背光板/多光束背光板
102‧‧‧耦合出光束/第一耦合出光束/第二耦合出光束
102’‧‧‧光束/第一耦合出光束
102”‧‧‧光束/第二耦合出光束
103‧‧‧粗箭頭/傳導方向
104‧‧‧光/導光/導光束/光束
104’‧‧‧光束/導光束
104”‧‧‧光束/導光束
110‧‧‧導光體/平板導光體
110’‧‧‧第一表面
110”‧‧‧第二表面
120‧‧‧分時多工光源
122‧‧‧光發射器
122’‧‧‧分時多工光發射器/第一光發射器
122”‧‧‧分時多工光發射器/第二光發射器
124‧‧‧傾斜反射器
126‧‧‧分時多工準直器
130‧‧‧繞射格柵/多光束繞射格柵
200‧‧‧多光束繞射格柵
202‧‧‧耦合出光束
204‧‧‧分時多工光束/導光束
210‧‧‧導光體
220‧‧‧繞射結構特徵
300‧‧‧多視角顯示器
302‧‧‧光束/射出光束/耦合出光束/第一耦合出光束/第二耦合出光束
302’‧‧‧第一射出光束/第一耦合出光束/耦合出光束
302”‧‧‧第二射出光束/第二耦合出光束/耦合出光束
304‧‧‧光束/導光束
310‧‧‧分時多工光源
320‧‧‧多光束背光板
330‧‧‧光閥陣列
400‧‧‧分時多工背光板的操作方法
410-430‧‧‧步驟
d‧‧‧距離/繞射間隔
m‧‧‧繞射級數n‧‧‧繞射係數
O ‧‧‧起點
θ‧‧‧角度分量/仰角
q i ‧‧‧入射角度
q m ‧‧‧ 繞射角度
f‧‧‧角度分量/方位角
{θ,f}‧‧‧角度分量
l‧‧‧波長
γ’‧‧‧傳導角度/第一非零值傳導角度
γ”‧‧‧傳導角度/第二非零值傳導角度
按照此說明書中所描述的原理之各種示例性特徵，在參考附圖並結合下面的詳細描述下可以被更容易地理解，其中，相似的標號表示相似的結構元件，且該些附圖包括： 第1A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多視角顯示器的範例的立體圖； 第1B圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了具有一主要角度方向的一光束的角度分量的示意圖，其中，主要角度方向係對應於一多視角顯示器的觀看方向； 第2圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一繞射格柵的範例的剖視圖； 第3A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工背光板的範例的剖視圖； 第3B圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了一分時多工背光板的一部分的範例的剖視圖； 第3C圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了一分時多工背光板的另一部分的範例的剖視圖； 第4A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工光源的範例的示意圖； 第4B圖為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了一分時多工光源的範例的示意圖； 第5A圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多光束繞射格柵的範例的剖視圖； 第5B圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多光束繞射格柵的範例的立體圖； 第6圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多視角顯示器的範例的方塊圖；以及 第7圖為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一分時多工背光板的操作方法的範例的流程圖。 某些特定的例子可能會具有其他相較於上述圖式中的特徵而言相同、額外或者可以將之取代的特徵。在下文中將參照圖式針對這些特徵以及其他的特徵進行詳細說明。
100‧‧‧分時多工背光板/多光束背光板
102‧‧‧耦合出光束/第一耦合出光束/第二耦合出光束
102’‧‧‧光束/第一耦合出光束
102”‧‧‧光束/第二耦合出光束
103‧‧‧粗箭頭/傳導方向
104‧‧‧光/導光/導光束/光束
104’‧‧‧光束/導光束
104”‧‧‧光束/導光束
110‧‧‧導光體/平板導光體
110’‧‧‧第一表面
110”‧‧‧第二表面
120‧‧‧分時多工光源
130‧‧‧繞射格柵/多光束繞射格柵

Claims (22)

  1. 一種分時多工背光板，包括： 一導光體，用於將一光束引導為一導光束； 一分時多工光源，在一第一時間區段中以一第一非零值傳導角度將該光束提供至該導光體，並且在一第二時間區段中以一第二非零值傳導角度將該光束提供至該導光體； 一繞射格柵，將該導光束的一部分從該導光體繞射耦合出成為一耦合出光束，該耦合出光束在該第一時間區段與該第二時間區段中分別具有一基於時間區段的不同主要角度方向，該等基於時間區段的不同主要角度方向係分別對應於該導光束的該第一非零值傳導角度與該第二非零值傳導角度。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的分時多工背光板，其中，該第一時間區段與該第二時間區段為不重疊的時間區段。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的分時多工背光板，其中，該分時多工光源包括一對分時多工光發射器，該對分時多工光發射器中的一第一光發射器係以該第一非零值傳導角度提供該導光束，該對分時多工光發射器中的一第二光發射器係以該第二非零值傳導角度提供該導光束，其中，該第一光發射器與該第二光發射器之間是根據一時間函數切換，藉此分別在該第一時間區段與該第二時間區段中提供該導光束。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的分時多工背光板，其中，該分時多工光源係包括用於發射光的一光發射器，以及用於將發射光準直並且將準直的發射光提供為該導光束的一分時多工準直器，該分時多工準直器，該分時多工準直器係具有一第一準直狀態以及一第二準直狀態，該分時多工準直器在該第一準直狀態係在該第一時間區段中以該第一非零值傳導角度提供準直的發射光，該分時多工準直器在該第二準直狀態係在該第二時間區段中以該第二非零值傳導角度提供準直的發射光。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的分時多工背光板，其中，該繞射格柵係包括一多光束繞射格柵，用於將部分的該導光束繞射耦合出成為複數條耦合出光束，該等耦合出光束中的耦合出光束彼此係具有不同的主要角度方向，其中，該多光束繞射格柵係在該第一時間區段中繞射耦合出具有一第一組不同主要角度方向的複數條第一耦合出光束，該多光束繞射格柵係在該第二時間區段中繞射耦合出具有一第二組不同主要角度方向的複數條第二耦合出光束，該第一組不同主要角度方向與該第二組不同主要角度方向彼此不相同。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的分時多工背光板，其中，該導光束的該第一非零值傳導角度與該第二非零值傳導角度係經過配置，使得該等第一耦合出光束的耦合出光束與該等第二耦合出光束的耦合出光束角度交錯。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述的分時多工背光板，其中，該多光束繞射格柵係包括一啁啾式繞射格柵。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述的分時多工背光板，其中，該多光束繞射格柵係包括相鄰於該導光體的表面的複數個彎曲繞射結構特徵，該等彎曲繞射結構特徵係包括在該導光體的表面上彼此間隔開來的凹槽與脊部的其中之一。
  9. 根據申請專利範圍第5項所述的分時多工背光板，其中，各個該等第一耦合出光束與該等第二耦合出光束中的耦合出光束的不同主要角度方向，係對應於一多視角電子顯示器的不同視像的各個觀看方向。
  10. 一種多視角電子顯示器，包括如申請專利範圍第5項所述的該分時多工背光板，該多視角電子顯示器係進一步包括用於調變該等耦合出光束中的一耦合出光束的一光閥，其中，該等第一耦合出光束的主要角度方向係對應於該多視角電子顯示器的一第一組觀看方向，該等第二耦合出光束的主要角度方向係對應於該多視角顯示器的一第二組觀看方向，經調變的光束係分別代表該第一時間區段與該第二時間區段中該多視角電子顯示器在該第一組觀看方向與該第二組觀看方向的其中一個觀看方向上的一像素。
  11. 一種多視角顯示器，包括： 一分時多工光源，在一第一時間區段中以一第一非零值傳導角度提供一光束，並且在一第二時間區段中以一第二非零值傳導角度提供該光束，其中，該第二非零值傳導角度與該第一非零值傳導角度不相同；以及 一多光束背光板，在該第一時間區段中將部分的該光束射出成為複數條第一耦合出光束，並且在該第二時間區段中將部分的該光束射出成為複數條第二耦合出光束，該等第一耦合出光束具有一第一組不同主要角度方向，該等第二耦合出光束具有一第二組不同主要角度方向，其中，該第一組不同主要角度方向與該第二組不同主要角度方向不相同，並且是分別由該光束的不同的該第一非零值傳導角度與該第二非零值傳導角度所決定； 其中，主要角度方向是該多視角顯示器的不同視像的觀看方向。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的多視角顯示器，其中，該等第一耦合出光束與該等第二耦合出光束彼此角度交錯。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述的多視角顯示器，其中，該分時多工光源係包括一對分時多工光發射器，該對分時多工光發射器中的一第一光發射器係在該第一時間區段中以該第一非零值傳導角度提供該光束，該對分時多工光發射器中的一第二光發射器係在該第二時間區段中以該第二非零值傳導角度提供該光束。
  14. 根據申請專利範圍第11項所述的多視角顯示器，其中，該分時多工光元係包括用於將該光束提供為一準直光束的一分時多工準直器，該分時多工準直器具有一第一準直狀態與一第二準直狀態，該分時多工準直器在該第一準直狀態係以該第一非零值傳導角度提供該準直光束，該分時多工準直器在該第二準直狀態係以該第二非零值傳導角度提供該準直光束。
  15. 根據申請專利範圍第11項所述的多視角顯示器，其中，該多光束背光板係包括： 一平板導光體，在該第一時間區段中以該第一非零值傳導角度引導該光束，並且在該第二時間區段中以該第二非零值傳導角度引導該光束；以及 一多光束繞射格柵陣列，與該平板導光體光耦合，該多光束繞射格柵陣列中的一多光束繞射格柵係在該第一時間區段中將部分的該光束繞射耦合出成為該等第一耦合出光束，且該多光束繞射格柵陣列中的該多光束繞射格柵係在該第二時間區段中將部分的該光束繞射耦合出成為該等第二耦合出光束； 其中，該分時多工光源係與該平板導光體的一輸入部光耦合。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述的多視角顯示器，其中，該多光束繞射格柵陣列中的一個該多光束繞射格柵係包括具有彎曲繞射結構特徵的一啁啾式繞射格柵。
  17. 根據申請專利範圍第11項所述的多視角顯示器，進一步包括一光閥陣列，該光閥陣列係用於調變該等第一耦合出光束與該等第二耦合出光束中的該等耦合出光束，經調變的該等耦合出光束係代表該多視角顯示器的不同視像的像素，其中，該等不同視像係被劃分為對應於該第一時間區段的一第一組視像以及對應於該第二時間區段的一第二組視像，該第一組視像與該第二組視像的觀看方向係與彼此角度交錯。
  18. 一種分時多工背光板的操作方法，該方法包括以下步驟： 利用一分時多工光源提供在一導光體中被引導的一分時多工光束，其中，該分時多工光源在一第一時間區段中係以一第一非零值傳導角度提供該分時多工光束，該分時多工光源在一第二時間區段中係以一第二非零值傳導角度提供該分時多工光束；以及 利用一繞射格柵在該第一時間區段與該第二時間區段中將經引導的該分時多工光束的一部分繞射耦合出成為一耦合出光束，該耦合出光束係以基於時間的不同預定主要角度方向往遠離該導光體的表面的方向定向； 其中，在各個該第一時間區段與該第二時間區段中的預定主要角度方向，係分別對應於經引導的該分時多工光束的該第一非零值傳導角度與該第二非零值傳導角度。
  19. 根據申請專利範圍第18項所述的分時多工背光板的操作方法，其中，該第一時間區段與該第二時間區段為不重疊的時間區段。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述的分時多工背光板的操作方法，其中，該繞射格柵係包括一多光束繞射格柵，用於在該第一時間區段與該第二時間區段中將部分的經引導的該分時多工光束繞射耦合出成為複數條該耦合出光束，該等耦合出光束中的該等耦合出光束彼此係具有不同的主要角度方向，其中，在該第一時間區段中的該等耦合出光束與在該第二時間區段中的該等耦合出光束具有不同組的不同主要角度方向。
  21. 根據申請專利範圍第18項所述的分時多工背光板的操作方法，其中，該等耦合出光束的每一者的不同主要角度方向係對應於一多視角電子顯示器的不同視像的各個觀看方向，該等不同視像係包括該第一時間區段中的一第一組視像以及該第二時間區段中的一第二組視像。
  22. 根據申請專利範圍第18項所述的分時多工背光板的操作方法，進一步包括利用一光閥在該第一時間區段與該第二時間區段中調變該耦合出光束，經調變的該耦合出光束係形成一電子顯示器的一像素。
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