TWI659241B - 多層多視角顯示器及方法 - Google Patents

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李雪健
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Abstract

一種多層多視角顯示器以及多層多視角顯示器的操作方法，其係透過將具有不同徑向方向的導光束的光繞射地散射出來而提供複數個多視角影像。靜態多視角顯示器係包括一第一多視角顯示層，被配置為透過將第一多視角顯示層中徑向圖案的導光束的光繞射地散射出來而射出代表第一多視角影像的定向光束。靜態多視角顯示器進一步包括一第二多視角顯示層，被配置為透過將第二多視角顯示層中徑向圖案的導光束的光繞射地散射出來而射出代表第二多視角影像的定向光束。所提供的該些多視角影像可以包括合成彩色多視角影像、靜態多視角影像，或者動畫化或準靜態的多視角影像。

Description

多層多視角顯示器及方法
本發明係關於一種顯示器，尤其是關於一種多層靜態多視角顯示器及其操作方法。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，顯示器，尤其是「電子」顯示器，是一種幾乎無處不在的媒體，用於傳播資訊給使用者。舉例來說，可以在各種裝置以及應用中看到電子顯示器，該些裝置與應用包括行動電話(例如，智慧型手機)、手錶、平板電腦、行動電腦(例如，筆記型電腦)、個人電腦以及電腦螢幕、車輛顯示控制器、攝影機顯示器以及各種其他行動以及實質上非行動的顯示器應用與裝置，但該些裝置與應用並不受限於此。電子顯示器通常是採用像素密度的差異圖案來表示或顯示所傳輸的影像或類似的資訊。在被動電子顯示器的情況中，可以透過對入射於顯示器上的光進行反射來提供差異的像素密度圖案。作為替代的方案，電子顯示器可以提供或射出光以提供差異像素密度圖案。射出光的電子顯示器經常被稱為主動顯示器。
根據與本說明書中所描述的原理一致的範例與實施例，本發明係提供利用多層多視角顯示器提供複數個三維(3D)或多視角影像的顯示。更具體來說，與本說明書的原理一致的實施例係描述了利用被配置為提供定向光束的複數個多視角顯示層顯示多視角影像。該些定向光束中的定向光束的個別強度與方向係對應與所顯示的多視角影像的視像中的各個視像像素。根據本發明的各個實施例，該些定向光束的個別強度可以大致為預定或「固定」的值，並且在某些實施例中，該些定向光束的個別方向也為預定或固定的方向。因此，在某些實施例中，所顯示的影像可以是靜態或準靜態的多視角影像。
根據本發明的各個實施例，多層靜態多視角顯示器的多視角顯示層係包括光學性地連接於導光體的繞射格柵，該些繞射格柵係提供具有個別的光束強度與方向的定向光束。繞射格柵係透過將光從導光體中繞射地耦合出來或散射出來，或者根據從導光體中繞射地耦合出來或散射出來的光射出或提供定向光束，光係被引導為複數條導光束。此外，該些導光束中的導光束在導光體中係以彼此不同的徑向方向被引導。因此，該些繞射格柵中的一繞射格柵係包括一格柵特性，且格柵特性係代表或者是入射在繞射格柵的導光束的特定徑向方向的函數。更具體來說，格柵特性可以是繞射格柵以及用於提供導光束的光源之間的相對位置的函數。根據本發明的各個實施例，格柵特性係代表導光束的徑向方向，藉以確保由繞射格柵提供的射出定向光束以及所顯示的多視角影像的各個視像中的相關視像像素之間的對應關係。
在本說明書中，「多視角顯示器」係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。「靜態多視角顯示器」係被定義為被配置為顯示預定或固定(即，靜態)的多視角影像的多視角顯示器，儘管多視角影像為複數個不同的視像。「準靜態多視角顯示器」係被定義為可以在不同的固定多視角影像之間切換的靜態多視角顯示器，並且通常係以時間函數進行切換。舉例來說，在不同的固定多視角影像之間的切換可以提供基本形式的動畫。此外，如本說明書中的定義，準靜態多視角顯示器是一種靜態多視角顯示器。因此，除非有必要進行區別以使本領域中具有通常知識者能夠更正確的理解，純靜態多視角顯示器或影像與準靜態多視角顯示器或影像之間並沒有明確的差別。
圖1A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的範例的剖視圖。如圖1A所示，多視角顯示器10包括一螢幕12，用於顯示多視角影像16中或多視角影像16的一視像14中的視像像素(或等同之多視角顯示器10的視像14)。舉例來說，螢幕12可以是電話 (例如，行動電話、智慧型手機等等)的顯示器、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的電腦螢幕、攝影機顯示器，或大致為任何其他裝置的電子顯示器。
多視角顯示器10是在相對於螢幕12的不同的觀看方向18上(即，在不同主要角度方向上)提供多視角影像16的不同視像14。觀看方向18在圖中是顯示為從螢幕12往各個不同的主要角度方向延伸的箭頭。不同視像14是顯示為位在箭頭(即，代表觀看方向18的箭頭)末端的陰影多邊形區域。因此，當多視角顯示器10(例如，如圖1A所示)繞著y軸旋轉時，觀看者會看到不同的視像14。另一方面(如圖中所示)，當圖1A中的多視角顯示器繞著x軸旋轉時，觀看的影像會維持不變，直到沒有光抵達使用者的眼睛為止(如圖中所示)。
需注意的是，雖然圖1A中顯示的不同視像14是位在螢幕上方，當多視角影像16顯示於多視角顯示器10上時，視像14實際會出現在螢幕12上或螢幕12的附近。圖1A中將多視角影像16的視像14繪於螢幕12上方的表示方法的目的僅在於保持圖式清晰性，其目的在於表現從對應於特定的視像14的各個觀看方向18觀看多視角顯示器10。此外，作為本發明的範例而非限制，圖1A中僅顯示了三個視像14以及三個觀看方向18。
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，一般會具有由角度分量{q ,f }所給出的主要角度方向。角度分量q 在此被稱為光束之「仰角分量(elevation component)」或「仰角(elevation angle)」。角度分量f 被稱作光束之「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。
圖1B為根據與本發明所描述的原理一致的一範例，顯示具有一特定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(例如，圖1A中顯示的觀看方向18)。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。圖1B也顯示了光束(或觀看方向)的原點O。
此外，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或者在視像之間包括角視差的複數個視像。此外，根據本說明書中的某些定義，「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，本文中所使用的「多視角」一詞語是要明確的與僅包含兩個不同視角來代表一景觀的立體視像做出區隔。然而，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)。
在多視角顯示器中，「多視角像素」在本說明書中是被定義為一組視像像素，其代表了多視角顯示器的相似的複數個不同視像的各個視像中的像素。等同的，多視角像素可以具有對應於或者代表多視角顯示器顯示的多視角影像的各個不同視像中的一個像素的個別視像像素。此外，根據本說明書中的定義，多視角像素的視像像素又被稱為「定向像素」，其中，每一個視像像素與該些不同視像中的對應一者的預定觀看方向相關聯。再者，根據本發明的各個範例與實施例，由多視角像素的視像像素所代表的不同視像像素，在各個不同視像中可以具有等同或至少大致相似的位置或座標。舉例來說，第一多視角像素的個別視像像素可以對應於位在多視角影像的各個不同視像的{x1 , y1 }座標處的視像像素，而第二多視角像素的個別視像像素可以對應於位在多視角影像的各個不同視像的{x2 , y2 }座標處的視像像素，並且可以依此類推。
在某些實施例中，一個多視角像素中的視像像素的數量，可以等同於多視角顯示器的不同視像的數量。舉例來說，多視角像素可以提供與具有八(8)個不同視像相關聯的八個視像像素。或者，多視角像素可以提供與具有六十四(64)個不同視像相關聯的六十四個視像像素。在另一範例中，多視角顯示器可以提供八比四陣列的視像(即，三十二個視像)，而多視角像素可以包含三十二(32)個視像像素(即，每一個視像像素對應一個視像)。此外，根據本發明的某些實施例，多視角顯示器的多視角像素的數量可以大致等同於多視角顯示器之視像中的「視像」像素(即，構成選定視像的像素)的數量。
在本文中，「導光體」被定義為一種在其結構中利用全內部反射或「Total Internal Reflection(TIR)」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。在各個範例中，「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，一平板或板片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，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。
在某些實施例中，平板導光體可以具有大致為平坦的結構(即，侷限在一個平面上)，因而使平板導光體成為平面導光體。在其它的實施例中，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」被廣義地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。在某些範例中，複數個結構特徵可以以週期性或準週期性的方式設置。在其他的範例中，繞射格柵可以是包括了複數個繞射格柵的混合週期繞射格柵，且該些繞射格柵中的每一個繞射格柵具有不同週期配置的結構特徵。例如，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，在材料表面中的複數個凹槽或脊部)。在其他範例中，繞射格柵可以包括被定義在二維度中的結構特徵的二維(2D)陣列或結構特徵的陣列。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。根據本發明的各個實施例以及範例，繞射格柵可以是再相鄰的繞射結構特徵間隔之間具有格柵柵距或距離的次波長格柵，其中，繞射結構特徵之間的距離係大約小於由繞射格柵所繞射的光的波長。
因此，根據本說明書中的定義，「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。在本說明書中，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，繞射格柵的結構特徵係被稱為「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，兩個材料之間的邊界)的一個以上的繞射結構特徵。舉例來說，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(例如，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。
如下文所述，在本說明書中的繞射格柵可以具有一格柵特性，包括結構特徵間隔或柵距、方位以及尺寸(例如繞射格柵的寬度或長度)等特性中的一種以上的特性，但其並不受限於此。此外，可以將格柵特性選擇為入射在繞射格柵上的光束之角度的函數，或繞射格柵與光源之間的距離的函數，或者同時為上述兩者的函數。尤其，根據本發明的某些實施例，可以選擇繞射格柵的特性以使其仰賴與光源以及繞射格柵的位置之間的相對位置。透過合適地改變繞射格柵的格柵特性，繞射格柵繞射出(例如，從導光體繞射地耦合出來)的光束(即，「定向光束」)的強度以及主要角度方向係對應於多視角影像的視像像素的強度以及觀看方向。
根據本說明書中所描述的各個範例，可以採用繞射格柵(例如，繞射元件的繞射格柵，如下文所述)將光從導光體(例如，平板導光體)繞射地散射或耦合出成為一光束。尤其，由局部週期性繞射格柵所提供的繞射角度q m 可以由下列的方程式(1)得出： 其中，λ是光的波長，m是繞射級數，n是導光體的折射係數，d是繞射格柵的結構特徵之間的距離或間隔，而θ i 是入射在繞射格柵上的光的入射角度。為了簡易性，方程式(1)中假設繞射格柵是相鄰於導光體的一表面，且導光體外的材料的折射係數等於一(即，n out =1)。一般來說，繞射級數m為整數。由繞射格柵產生之光束的繞射角度θ m 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。
圖2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可以位在導光體40的一表面上。此外，圖2顯示了光束50(或光束的集合)以一入射角度θ i 入射於繞射格柵30上。光束50是導光體40中的導光。圖2中還顯示了由繞射格柵30繞射地產生並且耦合出來的耦合出光束60，其中，耦合出光束60為繞射格柵30對入射光束50進行繞射後的繞射產物。耦合出光束60具有由方程式(1)給出的繞射角度θ m (或本說明書中所述的「主要角度方向」)。舉例來說，耦合出光束60可以對應於繞射格柵30的繞射級數「m」。
根據本發明的各個實施例，各個光束的主要角度方向是由格柵特性決定，格柵特性包括繞射格柵的尺寸(例如，長度、寬度、面積等)、方位以及結構特徵間隔等等，但其並不受限於此。此外，根據本說明書中的定義，由繞射多光束元件產生的光束可以具有由角度分量{θ,}給出的主要角度方向，如上文中針對圖1B的說明所述。
在本說明書中，「準直光(collimated light)」或「準直光束」一般是被定義為光束中的光線大致在光束中與彼此平行的光束(例如，導光體中的導光束)。此外，根據本說明書中的定義，從準直光束發散或散射出來的光線並不被視為準直光束的一部分。再者，「準直器」係被定義為用於將光準直之大致任何種類的光學元件或裝置。
在本說明書中，「準直因子」係被定義為光被準直的程度。更具體來說，根據本說明書中的定義，準直因子定義了光的準直束中的光線的角分散。舉例來說，準直因子σ可以表示準直光束中的大部分光線都在特定的角分散中(例如，圍繞準直光束的主要角度方向或中心的±σ度)。根據本發明的某些範例，準直光束的光線在角度方面可以具有高斯分布，且其角分散可以是由準直光束的峰值強度的二分之一所決定的角度。
在本說明書中，「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)。尤其，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， 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、電漿光發射器、螢光燈、白熾燈中的一種以上的光源，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，光源可以包括複數個光發射器。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，「一繞射格柵」係指一個以上的繞射格柵，更確切來說，「該繞射格柵」於此意指「該(等)繞射格柵」。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，本發明係提供一種用於提供多視角影像的多層多視角顯示器，尤其，本發明的多層多視角顯示器係提供靜態多視角影像(即，如多層靜態多視角顯示器)。圖3A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多層靜態多視角顯示器100的範例的立體圖。圖3B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多層靜態多視角顯示器100的範例的立體圖。根據本發明的某些實施例，圖中顯示的多層靜態多視角顯示器100係被配置為提供一個單純的靜態多視角影像，而其他的多層靜態多視角顯示器100可以被配置為提供複數個多視角影像(例如，按時間順序)，並且因而具有(或者是)準靜態多視角顯示器的功能。舉例來說，如下文所述，多層靜態多視角顯示器100可以在不同的固定多視角影像之間切換，或者等同的在複數個多視角影像狀態中切換。此外，根據本發明的某些實施例，多層靜態多視角顯示器100可以被配置為提供彩色靜態或準靜態多視角影像。
如圖中所示，多層靜態多視角顯示器係包括一第一多視角顯示層110。第一多視角顯示層110係被配置為射出代表第一多視角影像的定向光束102。根據本發明的各個實施例，本發明係透過對第一多視角顯示層110中徑向圖案的導光束進行繞射地散射而將定向光束102射出。更具體來說，定向光束102可以被往代表第一多視角影像的不同視像的複數個觀看方向(即，不同觀看方向)射出。
多層靜態多視角顯示器100進一步包括一第二多視角顯示層120。第二多視角顯示層120係被配置為射出代表一第二多視角影像的定向光束102’。根據本發明的各個實施例，本發明係透過對第二多視角顯示層120中徑向圖案的導光束進行繞射地散射而將定向光束102’射出。如圖中所示，第二多視角顯示層120係相鄰於第一多視角顯示層110的射出表面。
此外，根據本發明的各個實施例，第二多視角顯示層係被配置為對於第一多視角影像而言為透明的結構。舉例來說，第二多視角顯示層120對於第一多視角顯示層110射出的定向光束102來說為透明或至少大致透明的結構。因此，定向光束102可以通過或者被傳輸通過第二多視角顯示層120，藉以促成第二多視角影像的觀看。
在圖3A中，作為本發明的範例而非限制，圖中顯示利用來自第一多視角顯示層110的定向光束102顯示或提供的一第一多視角影像16a的不同視像14a。類似地，同樣作為本發明的範例而非限制，圖中顯示利用來自第一多視角顯示層110的定向光束102顯示或者提供第二多視角影像16b的不同視像14b。由於不同視像14a、14b的不同觀看方向，不同視像14a、14b在多層靜態多視角顯示器100的觀看區域中具有不同的位置。在某些實施例中，第一多視角影像16a、第二多視角影像16b的不同視像14a、14b的不同位置可以分別與彼此對齊(即，在觀看區域中具有相同的位置)。舉例來說，不同視像14a、14b或等同的第一多視角影像16a、第二多視角影像16b可以代表相同多視角影像的不同色彩的版本。因此，第一多視角影像16a、第二多視角影像16b的結合可以提供一彩色多視角影像。在其他的實施例中，不同位置可以相對於彼此位移或偏移。選擇性地顯示第一多視角影像16a以及第二多視角影像16b可以提供動畫或準靜態的多視角影像。舉例來說，上述的選擇性顯示可以包括第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的時間順序操作。
根據本說明書中所描述的原理的某些實施例，本發明係提供一種多視角顯示層。圖4A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層200的範例的平面圖。圖4B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一部分的多視角顯示層200的範例的剖視圖。更具體來說，圖4B顯示了圖4A的多視角顯示層200的一部分的剖視圖，且該剖面係位於x-z平面中。圖4C為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層200的範例的立體圖。根據本發明的各個實施例，多視角顯示層200可以代表第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的其中之一或同時代表兩者。舉例來說，第一多視角顯示層110、第二多視角顯示層120可以大致與彼此相似，且每一個顯示層係包括多視角顯示層200。
根據本發明的各個實施例，圖4A~圖4C中顯示的多視角顯示層200係被配置為提供複數條定向光束202，該些定向光束中的每一條定向光束202具有一強度以及一主要角度方向。結合起來，該些定向光束202係代表多視角顯示層200所提供或顯示的多視角影像的一組視像的各個視像像素。在某些實施例中，視像像素可以被組織為多視角像素，以代表多視角影像的各個不同視像。此外，如本發明提供的內容，該些定向光束202可以等同地代表第一多視角顯示層110的定向光束102或第二多視角顯示層120的定向光束102’的其中之一，或代表上述兩者。
如圖中所示，多視角顯示層200係包括一導光體210。舉例來說，導光體可以是平板導光體(如圖中所示)。導光體210係被配置為沿著導光體210的長度將光引導為導光，或者更具體地來說，引導為導光束212。舉例來說，導光體210可以包括被配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有一第一折射係數，環繞介電光波導的介質係具有一第二折射係數，其中，第一折射係數可以大於第二折射係數。作為範例，折射係數之間的差異係被配置為根據導光體210的一個以上的引導模式促成導光束212的完全內部反射。
在某些實施例中，導光體210可以是板片或平板的光波導，其可以包括實質上為平面板片並且為光學性透明的延伸的介電材料。實質上為平面板片的介電材料係利用完全內部反射引導導光束212。根據本發明的各個範例，導光體210的光學性透明材料，可以包括或者可以由各種介電材料形成，該些材料包括一種以上的各種種類的玻璃(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210可以進一步具有位在導光體210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)的至少一部分上的一披覆層(未顯示於圖中)。根據本發明的某些範例，可以透過該披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210係利用完全內部反射在導光體210的一第一表面210’(例如，「前」表面或「前」側)以及一第二表面210”(例如，「後」表面或「後」側)之間以非零值傳導角度引導導光束212。更具體來說，導光束212是藉由在導光體210的第一表面210’與第二表面210”之間反射或「彈跳」而以非零值傳導角度傳導。值得一提的是，為了圖式的簡易性，圖4B中並未顯示非零值傳導角度。然而，圖4B中以指向圖式中的箭頭來表示沿著導光體長度的導光束212的大略傳導方向203。
根據本說明書中的定義，「非零值傳導角度」是相對於導光體210的表面(例如，第一表面210’或第二表面210”)的角度。此外，根據本發明的各個實施例，非零值傳導角度係同時大於零並且小於導光體210中的完全內部反射的關鍵角度。舉例來說，導光束212的非零值傳導角度可以介於大約十度(10°)至大約五十度(50°)之間，或者在某些範例中，介於大約二十度(20°)至大約四十度(40°)之間，或者介於大約二十五度(25°)至大約三十五度(35°)之間。舉例來說，非零值傳導角度可以大約為三十度(30°)。在其他的範例中，非零值傳導角度可以大約為20°，或大約為25°，或大約為35°。再者，只要特定的非零值傳導角度的選擇小於導光體210中的完全內部反射的關鍵角度，可以為特定的實施選擇(例如，任意地選擇)特定的非零值傳導角度。
如圖4A以及圖4C所示，多視角顯示層200係進一步包括一光源220。光源220係位在導光體210的一輸入位置216。舉例來說，如圖中所示，光源220可以位在與導光體的側邊214或邊緣相鄰的位置。光源220係被配置為將光提供為在導光體中的該些導光束212。此外，光源220提供的光係使該些導光束中個別的導光束具有彼此不同的徑向方向218。
更具體來說，由光源220射出的光係進入導光體210，並且作為該些導光束212以徑向圖案往遠離輸入位置216的方向橫跨或沿著導光體210的長度傳導。此外，由於往遠離輸入位置216的徑向圖案的傳導的緣故，該些導光束的個別的導光束212具有彼此不同的徑向方向。舉例來說，光源220的尾端可以與側邊214耦合。舉例來說，尾端耦合的光源220可以使得光以扇形的圖案被引入，藉此提供個別的導光束212的不同徑向方向。根據本發明的某些實施例，光源220可以為或者至少相似於輸入位置216的「點狀」光源，使得導光束212沿著不同的徑向方向218傳導(即，成為該些導光束212)。
在某些實施例中，光源220的輸入位置216係位於導光體210的側邊214，並且在靠近或大約位於側邊214的中間或中心的位置。更具體來說，在圖4A以及圖4C中，光源220的輸入位置216係大略位在導光體210的側邊214(即，「輸入側」)的中心(例如，位於側邊的中間)。作為替代的方案(未顯示於圖中)，輸入位置216可以遠離導光體210的側邊214的中間位置。舉例來說，輸入位置216可以位在導光體210的角落。例如，導光體210可以具有四邊形的形狀(例如，如圖中所示)，且光源220的輸入位置216可以位在四邊形形狀的導光體210的一個角落(例如，輸入側214的角落)。
在本發明的各個實施例中，光源220可以包括大致任何種類的光源(例如，光發射器)，包括發光二極體(light emitting diode, LED)或雷射(例如，雷射二極體)中的一種以上的光源，但其並不受限於此。在某些實施例中，光源220可以包括用於產生大致單色的光的光發射器，且大致單色的光具有由特定顏色表示的窄頻光譜。更具體來說，單色光的顏色可以是特定的色彩空間或色彩模型(例如，紅-綠-藍(RGB)色彩模型)的一個主要顏色。在其他的範例中，光源220可以是用於提供大致寬頻或多色光的大致寬頻的光源。舉例來說，光源220可以提供白色光。在某些實施例中，光源220可以包括用於提供不同顏色的光的複數個不同的光發射器。不同的光發射器可以被配置以提供與各個不同顏色的光對應之具有導光的不同、顏色特定的非零值傳導角度的光。
在某些實施例中，透過從光源220將光耦合進入導光體210而產生的導光束212可以為非準直或至少大致非準直的光。在其他的實施例中，導光束212可以是準直的光(即，導光束212可以是準直光束)。因此，在某些實施例中，多視角顯示層200可以包括位於光源220以及導光體210之間的準直器(未顯示於圖中)。作為替代的方案，光源220可以進一步包括一準直器。準直器係被配置為在導光體210中提供準直的導光束212。更具體來說，準直器係被配置為從光源220的一個以上的光發射器接收大致非準直的光，並且將大致非準直的光轉換為準直光。在某些範例中，準直器可以被配置為在大致與導光束212的傳導方向垂直的平面(例如，「垂直」平面)中提供準直。換言之，舉例來說，準直效果可以提供在與導光體210的表面垂直的平面(例如，第一表面210’、第二表面210”)中具有相對較窄的角分散的準直導光束212。根據本發明的各個實施例，準直器可以包括任何種類的準直器，準直器的種類包括但不限於，透鏡、反射器或鏡子(例如，傾斜準直反射器)，或用於準直光的繞射格柵(例如，繞射格柵式準直筒)，例如，用於準直來自光源220的光。
在某些實施例中，準直光或非準直光的使用會影響由多視角顯示層200提供的多視角影像。舉例來說，如果導光束212在導光體210中被準直，射出的定向光束102在至少兩個正交的方向中可以具有相對較窄或侷限的角分散。因此，多視角顯示層200可以提供在具有兩個不同方向(例如，x方向以及y方向)的陣列中具有複數個不同視像的多視角影像。然而，如果導光束212為大致非準直的光，多視角影像可以提供視像視差，但不能提供完整的二微陣列的不同視像。尤其，如果導光束212為非準直的光(例如，沿著z軸)，當繞著y軸轉動時，多視角影像可以提供展現「3D視差」的不同的多視角影像(例如，如圖1A所示)。另一方面，舉例來說，如果多視角顯示層200係繞著x軸轉動，由於該些定向光束的定向光束202在y-z平面中具有寬廣的角度範圍，多視角影像以及其視像可以大致維持不變或相同。因此，所提供的多視角影像可以為「僅具有視差」的影像，藉此在一個方向而非在兩個方向上提供視像的陣列。
圖4A~圖4C中顯示的多視角顯示層200進一步包括被配置為射出該些定向光束的定向光束202的複數個繞射格柵230。如上文所述並且根據本發明的各個實施例，由該些繞射格柵230射出的定向光束202可以代表一多視角影像。更具體來說，由該些繞射格柵230射出的定向光束202可以用於創造多視角影像以顯示資訊，例如，具有3D內容的資訊。此外，如下文中進一步的說明所述，當導光體210受到光源220從側邊214照明時，繞射格柵230可以射出定向光束202。
根據本發明的各個實施例，該些繞射格柵中的一個繞射格柵230係被配置為從該些導光束中的一導光束212的一部分提供該些定向光束中的一條定向光束202。此外，繞射格柵230係被配置提供定向光束202，且其所提供的定向光束202的強度以及主要角度方向係對應於多視角影像的視像像素的強度以及觀看方向。在某些實施例中，該些繞射格柵的繞射格柵230通常不會與彼此交錯、重疊，或者根據本發明的某些實施例，不會與彼此接觸。換言之，根據本發明的各個實施例，該些繞射格柵的每一個繞射格柵230通常與繞射格柵230中的其他者為分離且獨特的元件。
如圖4B所示，定向光束202可以在與導光體210中的一導光束212的平均或大略的傳導方向203不同的方向上傳導，並且在某些實施例中，在與導光束212的平均或大略的傳導方向203正交的方向上傳導。舉例來說，如圖4B所示，根據本發明的某些實施例，來自一繞射格柵230的定向光束202可以大致侷限於x-z平面。
根據本發明的各個實施例，該些繞射格柵的每一個繞射格柵可以具有相關聯的格柵特性。每一個繞射格柵的關聯格柵特性係仰賴於從光源220入射在繞射格柵上的導光束212的徑向方向218，或者是由該徑向方向218所定義，或者為該徑向方向218的函數。此外，在某些實施例中，關聯的格柵特性係進一步由繞射格柵230以及光源220的輸入位置216之間的距離所決定或定義。舉例來說，關聯的特性可以是繞射格柵230a與輸入位置216以及入射在繞射格柵230a上的導光束212的徑向方向218a之間的距離D 的函數。換句話說，在該些繞射格柵230中的一個繞射格柵230的關聯格柵特性係仰賴於光源的輸入位置216以及繞射格柵230在導光體210的表面上相對於輸入位置216的一特定位置。
圖4A顯示了具有不同的空間座標(x1 , y1 )以及(x2 , y2 )的兩個不同的繞射格柵230a、230b，且兩者進一步具有不同的格柵特性，藉以補償或者負責從光源220入射在繞射格柵230上的該等導光束212的不同徑向方向218a、218b。類似地，兩個不同的繞射格柵230a、230b的不同的格柵特性係負責由不同的空間座標(x1 , y1 )以及(x2 , y2 )所決定之從光源的輸入位置216到各個不同的繞射格柵230a、230b的不同距離。
圖4C顯示了可以由多視角顯示層200所提供的複數條定向光束102的範例。更具體來說，如圖中所示，該些不同的繞射格柵之不同組的繞射格柵230可以射出彼此具有不同主要角度方向的定向光束202。根據本發明的各個實施例，不同的主要角度方向可以對應於多視角顯示層200的不同觀看方向。舉例來說，第一組的繞射格柵230可以將入射的部分導光束212(如虛線所示)繞射地耦合出來，藉以提供具有與多視角顯示層200的第一觀看方向(或第一視像)相對應的第一主要角度方向的第一組的定向光束202’。類似地，如圖中所示，第二組的定向光束202”以及第三組的定向光束202”’的主要角度方向係對應於多視角顯示層200的第二觀看方向(或第二視像)以及第三觀看方向(或第三視像)，可以分別透過第二組與第三組的繞射格柵230將部分入射的導光束212繞射地耦合出來以提供上述的主要角度方向，並且可以依此類推。圖4C中也顯示了可以由多視角顯示層200所提供的多視角影像16的一第一視像14’、一第二視像14”以及一第三視像14”’。圖中所示的第一視像14’、第二視像14”以及第三視像14”’，代表了一個物體的不同透視視像，並且結合起來成為所顯示的多視角影像16(例如，等同於圖1A所示的多視角影像16)。
一般來說，繞射格柵230的格柵特性可以包括繞射格柵的繞射結構特徵間格或柵距、格柵方位或格柵尺寸(或範圍)。此外，在某些實施例中，繞射格柵的耦合效率(例如繞射格柵的面積，凹槽深度或脊部高度等等)可以是輸入位置216到繞射格柵的距離的函數。舉例來說，繞射格柵的耦合效率可以被配置為隨著距離的函數增加，並且可以部分地校正或補償由於徑向方向的發散或其他因素造成之導光束212的強度減弱。因此，根據本發明的某些實施例，由繞射格柵230提供的定向光束202的強度以及對應的視像像素的對應強度可以部分由繞射格柵230的繞射耦合效率決定。
圖5為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層200的範例的平面圖。在圖5中，顯示了與位在導光體210的側邊214的光源220的輸入位置216具有距離D 之在角度空間中的照射容量234。值得注意的是，隨著該些導光束212的徑向方向的傳導在遠離y軸並且朝向x軸的方向上的角度改變，照射容量具有較廣的角度尺寸。舉例來說，如圖中所示，照射容量234b係寬於照射容量234a。
請再次參照圖4B，該些繞射格柵230可以位在導光體210的第一表面210’或者位在與第一表面210’相鄰的位置。舉例來說，繞射格柵230可以是傳輸模式繞射格柵，被配置為將部分的導光通過第一表面210’繞射地耦合出來成為定向光束202。作為替代的方案，該些繞射格柵230可以位於或者相鄰於與導光體210的光束射出表面(即，第一表面210’)相對的第二表面210”。更具體來說，繞射格柵230可以是反射模式繞射格柵。作為反射模式繞射格柵，繞射格柵230係被配置為對部分的導光進行繞射，並且將繞射的部分的導光朝向第一表面210’反射，使其成為繞射地散射或者耦合出的定向光束202。在其他的實施例中(未顯示於圖中)，繞射格柵230可以位在導光體210的表面之間，例如，作為傳輸模式繞射格柵以及反射模式繞射格柵的其中之一，或者同時為上述兩種格柵。
在本說明書中所描述的某些實施例中，由於從導光體表面離開導光體210的定向光束202的緣故，定向光束202的主要角度方向可以包括折射效果。舉例來說，作為本發明的範例而非限制，當繞射格柵230位於或者相鄰於第二表面210”時，定向光束202會因為定向光束202在通過第一表面210’時在折射係數上發生的改變而產生折射(即，彎折)。
根據本發明的某些實施例，多視角顯示層200可以包括彼此橫向偏移的複數個光源220。橫向偏移的光源220可以於個別的繞射格柵230或者在個別的繞射格柵230之間提供各個導光束212的徑向方向的差異。根據本發明的某些實施例，上述的差異可以接著協助提供所顯示的多視角影像的動畫。因此，在某些實施例中，多視角顯示層200可以是準靜態多視角顯示層。
圖6A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層200的範例的平面圖。圖6B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了圖6A的多視角顯示層200的另一範例的平面圖。圖6A以及圖6B中顯示的多視角顯示層200係包括具有複數個繞射格柵230的導光體210。此外，如圖中所示，多視角顯示層200進一步包括彼此橫向偏移的複數個光源220，且該些光源係被配置為提供彼此具有不同的徑向方向218的導光束212。
更具體來說，圖6A以及圖6B顯示了在導光體210的側邊214上位於第一輸入位置216A的第一光源220a以及位於第二輸入位置216B的第二光源220b。第一輸入位置216A、第二輸入位置216B係沿著側邊214(即，在x軸方向上)與彼此橫向偏移或者相對於彼此橫向位移，藉此提供第一光源220a以及第二光源220b的橫向位移。此外，該些光源220中的第一光源220a以及第二光源220b中的每一者係提供彼此分別具有不同徑向方向的不同的該些導光束212。舉例來說，第一光源220a可以提供具有第一組不同的徑向方向218a的第一導光束212a，而第二光源220b可以提供第二組不同的徑向方向218b的第二導光束212b，如圖6A以及圖6B分別所示。此外，如圖中所示，由於第一光源220a以及第二光源220b的橫向偏移的緣故，該些第一導光束212a以及第二導光束212b通常具有不同組的徑向方向218a、218b，且該些徑向方向以組來說彼此不同。
因此，該些繞射格柵230係射出代表不同多視角影像的定向光束，且該些多視角影像在觀看空間中相對於彼此位移(例如，在觀看空間中角度偏移)。因此，藉由在第一光源220a以及第二光源220b之間切換，多視角顯示層200可以提供多視角影像的「動畫」，例如時間序列的動畫。尤其，舉例來說，透過在不同的時序區間或時段中依序照明第一光源220a、第二光源220b，多視角顯示層200可以被配置為在不同的時段中移動多視角影像的明顯位置。根據本發明的某些實施例，由動畫所提供的明顯位置的位移，可以代表並且作為準靜態多視角顯示器的多視角顯示層200的運作的示範，藉以提供複數個多視角影像狀態。
根據本發明的各個實施例，如上文中針對圖4A~圖4C的說明所述，多視角顯示層200的定向光束202係利用繞射效果被射出(例如，藉由繞射地散射或繞射地耦合)。在某些實施例中，該些繞射格柵230可以被組織成為多視角像素，每一個多視角像素包括一組繞射格柵230，且每一組繞射格柵230包括該些繞射格柵中的一個以上的繞射格柵。此外，如上文中的說明所述，繞射格柵230具有繞射特性，繞射特性是導光體210上的徑向位置的函數，並且也是由繞射格柵230射出的定向光束202的強度與方向的函數。
請再次參照圖3B，作為本發明的範例而非限制，圖中顯示的光源112、122分別與第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120相關聯。根據本發明的某些實施例，光源112、122可以大致相似於上文所述的多視角顯示層200的光源220。更具體來說，如圖中所示，光源112、122係位在第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的每一者的一共同側上。此外，光源112、122係彼此垂直地對齊。在其他的實施例中(未顯示於圖中)，光源112、122可以位在共同側上但是與彼此橫向偏移。在某些範例中，由於光源112、122不是位於直接相鄰的位置，光源112、122的橫向偏移可以提供較佳的熱管理。在其他的實施例中(未顯示於圖中)，光源112、122可以分別位在第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的不同側上。舉例來說，光源112、122可以位在第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的相對側或正交側上。舉例來說，將光源112、122設置在第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120彼此正交的側邊上，可以提供與第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的每一者不同之(例如，y軸定向以及x軸定向)顯示多視角影像視差。
圖7A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層200的繞射格柵230的範例的平面圖。圖7B為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了被組織為一多視角顯示層200的多視角像素240之一組繞射格柵230的範例的平面圖。如圖7A以及圖7B所示，每一個繞射格柵230係包括根據繞射結構特徵間隔(有時被稱為「格柵間距」)或格柵柵距彼此間隔開來的複數個繞射結構特徵。繞射結構特徵間隔或格柵柵距係被配置為提供從導光體中將部分的導光繞射地耦合出來或散射的效果。在圖7A~圖7B中，繞射格柵230是位在多視角顯示器的導光體210的表面上(例如，如圖4A~圖4C中顯示的多視角顯示層200)。
根據本發明的各個實施例，繞射格柵230中的繞射結構特徵的間隔或格柵柵距可以是次波長(即，小於導光束212的波長)。值得注意的是，雖然圖7A以及圖7B顯示的繞射格柵230具有單一或均一的格柵間格(即，不變的格柵柵距)，這種顯示方式是為了圖式的簡易性。在本發明的各個實施例中，如下文所述，繞射格柵230可以具有複數個不同的格柵間隔(例如，兩個以上的格柵間隔)，或者可以具有變化的繞射結構特徵間隔或格柵柵距，藉以提供所述的定向光束202，例如，如圖4A~圖6B的各個圖式所示。因此，圖7A以及圖7B並不是要表示單一的格柵柵距為繞射格柵230唯一的實施例。
根據本發明的某些實施例，繞射格柵230的繞射結構特徵可以包括彼此間隔開來的凹槽以及脊部的其中之一，或者可以同時包括兩者。凹槽或脊部可以包括導光體210的材料，例如，凹槽或脊部可以被形成在導光體210的表面中。在另一範例中，凹槽或脊部可以由導光體的材料以外的材料形成，例如，位在導光體210的表面上之由另一材料形成的薄膜或層。
如先前的說明所述以及如圖7A所示，繞射結構特徵的結構包括了繞射格柵230的格柵特性。舉例來說，繞射格柵的格柵深度可以被配置為決定由繞射格柵230所提供的定向光束102的強度。作為替代或額外的方案，如先前的說明所述並且如圖7A~圖7B所示，格柵特性係包括繞射格柵230的格柵柵距以及格柵方位(例如，如圖7A所示的格柵方位γ )的其中之一或者同時包括兩種特性。與導光束的入射角度結合起來，這些格柵特性決定了由繞射格柵230提供的定向光束202的主要角度方向。
在某些實施例中(未顯示於圖中)，用於提供定向光束的繞射格柵230係包括變化或啁啾的繞射格柵作為格柵特性。根據本說明書中的定義，「啁啾」繞射格柵是展現或具有隨著啁啾繞射格柵的範圍或長度變化的繞射結構特徵的繞射間隔(即，格柵柵距)的繞射格柵。在某些實施例中，啁啾繞射格柵可以具有或展現隨著距離線性變化的繞射結構特徵間隔的啁啾。據此，根據本說明書中的定義，啁啾繞射格柵是「線性啁啾」繞射格柵。在其他的實施例中，啁啾繞射格柵可以展現繞射結構特徵間隔的非線性啁啾。各種非線性的啁啾可以包括指數啁啾、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佈之啁啾，但啁啾的種類並不受限於此。可採用的非單調式的啁啾包括正弦啁啾、三角啁啾或鋸齒啁啾，但其並不受限於此。本發明中亦可以採用任何種類之啁啾的組合。
在其他的實施例中，用於提供定向光束202的繞射格柵230是或者包括複數個繞射格柵(例如，子格柵)。舉例來說，繞射格柵230的該些繞射格柵可以包括被配置為提供定向光束202的紅色部分的一第一繞射格柵。此外，繞射格柵230的該等繞射格柵可以包括被配置為提供定向光束202的綠色部分的一第二繞射格柵。更進一步而言，繞射格柵230的該等繞射格柵可以包括被配置為提供定向光束202的藍色部分的一第三繞射格柵。在某些實施例中，該等繞射格柵的個別的繞射格柵可以疊加在彼此之上。在其他的實施例中，繞射格柵可以是相鄰於彼此設置的分離的繞射格柵，例如，作為陣列設置。
更一般地來說，多視角顯示層200可以包括一種以上的多視角像素240的實例，且每一個多視角像素240係包括該等繞射格柵230中的多組的繞射格柵230。如圖7B所示，該組繞射格柵230中構成多視角像素240的繞射格柵230可以具有不同的格柵特性。舉例來說，多視角像素的繞射格柵230可以具有不同的格柵方位。更具體來說，多視角像素240的繞射格柵可以具有由多視角影像中對應組的視像所判定或決定的不同格柵特性。舉例來說，多視角像素240可以包括一組八個的繞射格柵230，且八個繞射格柵230係對應於多視角顯示層的八個不同視像。此外，多視角顯示層200可以包括多個多視角像素240。舉例來說，本發明可以提供具有多組繞射格柵230的複數個多視角像素240，且每一個多視角像素240係對應於八個不同視像中的2048 x1024個像素中的不同者。
在某些實施例中，多視角顯示層200可以為透明或者大致透明的結構。更具體來說，在某些實施例中，導光體210以及間隔開來設置的該些繞射格柵230可以允許光在與第一表面210’以及第二表面210”正交的方向上通過導光體210。因此，導光體210以及更廣義來說的多視角顯示層200對於在與該些導光束中的導光束212的大略的傳導方向203正交的方向上傳導的光為透明的結構。此外，可以透過繞射格柵230的大致透明性至少部分實現上述的透明性。
請再次參照圖3A~圖3B，多層靜態多視角顯示器100可以進一步包括位於第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120之間的一間隔層130。舉例來說，間隔層可以用於防止第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120的導光體之間的干擾(例如，漏光)。更具體來說，根據本發明的某些實施例，間隔層130的折射係數可以小於第一多視角顯示層110、第二多視角顯示層120的各個導光體(例如，導光體210)的折射係數。舉例來說，間隔層可以包括空氣、低折射係數的光學膠帶或類似的光學黏著劑中的一種以上的間隔層。在某些實施例中，如上文所述，多層靜態多視角顯示器100可以被配置為提供彩色多視角影像。更具體來說，第一多視角顯示層100可以被配置為射出包括第一顏色的光的定向光束102，第二多視角顯示層可以被配置為射出包括第二顏色的光的定向光束102’。此外，第一顏色與第二顏色為彼此不同的顏色。舉例來說，可以將定向光束102、102’結合以提供彩色多視角影像(例如，或許再加上第三顏色，如下文所述)。在其他範例中，可以按照時間順序的方式提供定向光束102、102’，藉此允許在不同的時間區段中提供不同顏色的多視角影像。
在某些實施例中(未顯示於圖中)，多層靜態多視角顯示100可以進一步包括第三多視角顯示層。根據本發明的這些實施例，第三多視角顯示層可以被配置為透過將第三多視角顯示層中徑向圖案的光繞射地散射出來而射出代表第三多視角影像的定向光束。在某些實施例中，第二多視角顯示層120可以位於第三多視角顯示層以及第一多視角顯示層110之間。舉例來說，第三多視角顯示層可以位在與圖3A~圖3B中所示的多層靜態多視角顯示器100的第二多視角顯示層120的發光表面相鄰的位置。此外，在某些實施例中，第三多視角顯示層可以大致相似於第二多視角顯示層120。舉例來說，第三多視角顯示層可以被配置為對於第一多視角影像以及第二多視角影像為透明的結構，例如，藉此達成透過第三多視角顯示層觀看第一多視角影像以及第二多視角影像。
在包括第三多視角層的某些實施例中，三個多視角層中的每一者可配置為射出具有色彩模型中的一個不同顏色的定向光束(例如，RGB色彩模型)。舉例來說，第一多視角顯示層可以被配置為射出包括紅色光的定向光束，第二多視角顯示層可以被配置為射出包括綠色光的定向光束，而第三多視角顯示層可以被配置為射出包括藍色光的定向光束。因此，多層靜態多視角顯示器100可以被配置為顯示包括第一多視角影像、第二多視角影像以及由第三多視角層提供的第三多視角影像的合成的一彩色多視角影像。
根據與本說明書中所描述的原理一致的某些實施例，本發明係提供一種多視角顯示器。圖8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。如圖中所示，多視角顯示器300係被配置為提供代表複數個多視角影像306的複數個不同視像304的定向光束302。根據本發明的各個實施例，該些不同視像304具有不同的觀看方向以及在多視角顯示器300的觀看區域中之相關聯的不同觀看位置。在某些範例中，該些不同視像304可以在多視角顯示層300顯示的該些多視角影像的多視角影像306中提供「裸眼」(例如，自動立體)的資訊展示。此外，在某些範例中，多視角顯示器300可以被配置為提供彩色多視角影像，例如，該些多視角影像的多視角影像306的結合或合成。再者，在某些範例中，多視角顯示器300可以被配置為提供動畫化或準靜態的多視角影像的多視角影像306。
更具體來說，多視角顯示器300射出的該些定向光束302可以對應於不同視像304的像素(即，視像像素)。根據本發明的各個實施例，定向光束302可以是靜態或準靜態(即，沒有經過主動調變)的光束，並且可以包括不同顏色的光。舉例來說，多視角顯示器300可以提供或者不提供定向光束302。此外，根據本發明的各個實施例，所提供的定向光束302的強度以及該些定向光束302的方向可以界定多視角顯示器300(例如，靜態多視角顯示器)所顯示的多視角影像306的視像像素。
如圖8中所示，多視角顯示器300係包括複數個多視角顯示層310。多視角顯示層310係被配置為提供該些多視角影像306。根據本發明的各個實施例，每一個多視角顯示層310係包括具有多視角像素314的陣列的導光體312。多視角像素陣列的一多視角像素係包括一組或複數個繞射格柵。多視角像素314的該些繞射格柵係被配置為將導光體312中的徑向圖案的導光束316的光繞射地散射出來。根據本發明的各個實施例，由繞射格柵繞射地散射出來的光係成為定向光束302的複數條定向光束302，並且代表了多視角影像的一多視角影像306的視像像素。
在某些實施例中，該些多視角顯示層的一多視角顯示層310可以大致相似於上文中針對多層靜態多視角顯示器100以及多視角顯示層200所述的第一多視角顯示層110以及第二多視角顯示層120。尤其，在某些實施例中，多視角顯示層310的導光體312可以大致相似於導光體210，而多視角像素314的繞射格柵可以大致相似於繞射格柵230。此外，在某些實施例中，多視角像素314可以大致相似於上文中針對多視角顯示層200所述的多視角像素240。
更具體來說，由該些繞射格柵中的一繞射格柵提供的定向光束302的主要角度方向可以由繞射格柵的格柵特性所決定。格柵特性可以包括繞射格柵的格柵柵距以及格柵方位的其中之一，或可以同時包括上述兩種特性。此外，格柵特性可以是繞射格柵以及多視角顯示層310中的徑向圖案的導光束316的原點之間的相對位置的函數。舉例來說，原點可以在導光體312的側邊上，例如，大致相似於上文中所述的導光體210的側邊214。
在某些實施例中，多視角顯示層310的導光體312可以在與導光體中的徑向圖案的導光束316的傳導方向正交的方向上為透明的結構。舉例來說，該些多視角顯示層的多視角顯示層310可以是對於其他的多視角顯示層310提供的定向光束302來說為透明或者至少大致透明的結構，藉此達到讓定向光束通過多視角顯示層310的厚度的傳輸，以及達到對這些定向光束302所表示的多視角影像的觀看。
如圖8所示的多視角顯示器300係進一步包括複數個光源320。根據本發明的各個實施例，該些光源中的每一個光源係被配置為提供多視角顯示層中的不同者的導光體中的徑向圖案的導光束316。在某些實施例中，光源320可以大致相似於上文中所述的多視角顯示層200的光源220。此外，光源320可以代表徑向圖案的導光束316的原點，例如，如上文中所述之位在導光體210上的輸入位置216的光源220。更具體來說，提供的光(例如，在圖8中由從光源320散發出來的箭頭所表示)係被導光體312引導為複數條導光束316。根據本發明的各個實施例，該些導光束的導光束316在導光體312中具有彼此不同的徑向方向。舉例來說，光源320的尾部可以耦接於導光體312的輸入邊緣。光源320可以將光以扇形或徑向圖案射出，藉此提供具有不同徑向方向的該些導光束316。此外，該些光源320可以包括不同顏色的光源320(即，可以用於提供不同顏色的光)，且該些多視角影像可以代表包括具有不同顏色的多視角影像(例如，靜態多視角影像)的一合成彩色多視角影像。
根據與本說明書中所描述的原理一致的實施例，本發明係提供一種多層多視角顯示器的操作方法。在某些實施例中，多層多視角顯示器的操作方法可以包括提供多層靜態多視角顯示器的操作。圖9為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多層靜態多視角顯示器的操作方法400的範例的流程圖。根據本發明的各個實施例，多層靜態多視角顯示器的操作方法400可以被用於提供複數個靜態影像、準靜態多視角影像以及彩色靜態多視角影像中的一種以上的影像。
如圖9所示，多層靜態多視角顯示器的操作方法400包括了步驟410，透過將第一多視角層中的徑向圖案的導光束的光繞射地散射出來而射出代表第一多視角影像的定向光束。多層靜態多視角顯示器的操作方法400可以進一步包括步驟420，透過將第二多視角顯示層中的徑向圖案的導光束的光繞射地散射出來而射出代表第二多視角影像的定向光束。根據本發明的各個實施例，第二多視角顯示層係相鄰於第一多視角顯示層的射出表面，且代表第一多視角影像的射出的定向光束係通過第二多視角顯示層。
根據本發明的各個實施例，射出代表第一多視角影像以及第二多視角影像之定向光束的步驟410、420中的其中之一或者上述兩個步驟可以包括在導光體中引導具有共同原點並且彼此具有不同徑向方向的複數條導光束的步驟。尤其，根據定義，該些導光束的一導光束具有與該些導光束中的另一導光束不相同的徑向傳導方向。在某些實施例中，原點可以是虛擬的原點(例如，在導光束的實際原點之外的點)。舉例來說，原點可以在導光體外側，因而為虛擬原點。根據本發明的某些實施例，光在其中被引導的導光體以及在其中被引導的導光束可以分別大致相似於上文中針對多視角顯示層200所述的導光體210以及導光束212。
根據本發明的各個實施例，射出代表第一多視角影像以及第二多視角影像之定向光束的步驟410、420中的其中之一或者上述兩個步驟可以進一步包括利用複數個繞射格柵將光繞射地散射出導光體成為複數條定向光束的步驟。該些繞射格柵中的一繞射格柵將光從該些導光束中繞射地耦合或散射出來成為該些定向光束，且該些定向光束具有第一靜態多視角影像或第二靜態多視角影像的其中之一的對應視像像素的強度及主要角度方向。根據本發明的各個實施例，射出的定向光束的強度與主要角度方向係由繞射格柵的格柵特性所控制，且格柵特性係基於繞射格柵相對於共同原點的位置。
在某些實施例中，該些繞射格柵的每一個繞射格柵係在單一的主要角度方向上提供(例如，透過步驟410、420繞射地散射而射出)單一條定向光束，且其具有與多視角影像的一個視像中的特定視像像素對應的單一強度。在某些實施例中，繞射格柵係包括複數個繞射格柵(例如，子格柵)。此外，在某些實施例中，一組繞射格柵可以被設置成為靜態多視角顯示器的一多視角像素。
在各個實施例中，步驟410、420中射出的定向光束的強度以及主要角度方向係由繞射格柵的格柵特性控制，且格柵特性係基於(即，為下列因子的函數)繞射格柵相對於共同原點的位置。更具體來說，該些繞射格柵的格柵特性可以基於入射於繞射格柵的導光束的徑向方向，以及從繞射格柵到提供導光束的光源的距離的因子變化，或者等同的為上述因子的函數，或者同時為兩者的函數。
根據本發明的某些實施例，該些繞射格柵可以大致相似於上文中所述的多視角顯示層200的該些繞射格柵230。此外，在某些實施例中，步驟410、420中射出的定向光束可以大致相似於上文中所述的該些定向光束102、202。舉例來說，控制主要角度方向的格柵特性可以包括繞射格柵的格柵柵距以及格柵方位的其中之一，或同時包括上述兩個特性。此外，由繞射格柵提供的定向光述的強度以及對應的視像像素的強度可以由繞射格柵的繞射耦合效率決定。換言之，在某些範例中，控制強度的格柵特性可以包括繞射格柵的格柵深度、格柵的尺寸等。
在某些實施例中，多層靜態多視角顯示器的操作方法400係進一步包括利用光源提供被引導為該等導光束的光的步驟。尤其，該步驟係利用光源將光提供至導光體成為具有複數條不同徑向傳導方向的導光束。根據本發明的各個實施例，在提供光的步驟中使用的光源是位於導光體的側邊，光源的位置為該些導光束的共同原點。在某些實施例中，光源可以大致相似於上文中所述的多視角顯示層200的光源220。更具體來說，光源可以被尾端耦接於導光體的邊緣或側邊。此外，在某些實施例中，光源可以近似於代表共同原點的點狀光源。
在某些實施例中(未顯示於圖中)，靜態多視角顯示器的操作方法進一步包括藉由在第一時段中引導複數條第一導光束並且在第二時段中引導複數條的第二導光束將多視角影像動畫化。舉例來說，光源可以包括橫向偏移的複數個光源，例如，如上文所述，被配置為提供動畫化的光源。根據本發明的某些實施例，動畫化可以包括多視角影像在第一時段以及第二時段中的明顯位置的位移。
在某些實施例中，所提供的光為大致非準直的光。在其他的實施例中，所提供的光可以是準直的光(例如，光源可以包括準直器)。在各個實施例中，提供的光可以是在導光體中於導光體的表面之間以非零值傳導角度被引導並且具有不同徑向方向的導光。當在導光體中被準直時，所提供的光可以根據準直因子被準直，藉以在導光體中確立導光的預定角分散。
在某些實施例中(未顯示於圖中)，多層靜態多視角顯示器的操作方法400進一步包括提供合成彩色多視角影像的步驟。提供合成彩色多視角影像的步驟，可以包括利用第一多視角層在步驟410中射出代表第一多視角影像的第一顏色的定向光束，並且利用第二多視角層在步驟420中射出代表第二多視角影像的第二顏色的定向光束。可以利用第三多視角層提供第三顏色的射出定向光束。舉例來說，第一顏色、第二顏色以及第三顏色可以代表紅色、綠色以及藍色(例如，RGB色彩模型的顏色)。提供第一多視角影像以及第二多視角影像的合成的步驟，進一步包括將第一多視角影像以及第二多視角影像(如果有第三多視角影像的話)結合，藉以提供所述的合成彩色多視角影像。
因此，本發明中提供了一種多層靜態多視角顯示器以及靜態多視角顯示器的操作方法，其係具有在複數個多視角顯示層中的繞射格柵，該等繞射格柵係被配置為從彼此具有不同徑向方向的導光束提供代表靜態或準靜態多視角影像的複數條定向光束。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
14a、14b‧‧‧不同視像
14’‧‧‧第一視像
14”‧‧‧第二視像
14’”‧‧‧第三視像
16‧‧‧多視角影像
16a‧‧‧第一多視角影像
16b‧‧‧第二多視角影像
18‧‧‧觀看方向
20‧‧‧光束
30‧‧‧繞射格柵
40‧‧‧導光體
50‧‧‧光束/入射光束
60‧‧‧耦合出光束
100‧‧‧多層靜態多視角顯示器
102‧‧‧定向光束
102’‧‧‧定向光束
110‧‧‧第一多視角顯示層
112‧‧‧光源
120‧‧‧第二多視角顯示層
122‧‧‧光源
130‧‧‧間隔層
200‧‧‧多視角顯示層
202‧‧‧定向光束
202’‧‧‧定向光束
202”‧‧‧定向光束
202’”‧‧‧定向光束
203‧‧‧傳導方向
210‧‧‧導光體
210’‧‧‧第一表面
210”‧‧‧第二表面
212‧‧‧導光束
212a‧‧‧第一導光束
212b‧‧‧第二導光束
214‧‧‧側邊
216‧‧‧輸入位置
216A‧‧‧第一輸入位置
216B‧‧‧第二輸入位置
218‧‧‧徑向方向
218a‧‧‧徑向方向
218b‧‧‧徑向方向
220‧‧‧光源
220a‧‧‧第一光源
220b‧‧‧第二光源
230‧‧‧繞射格柵
230a‧‧‧繞射格柵
230b‧‧‧繞射格柵
234‧‧‧照射容量
234a‧‧‧照射容量
234b‧‧‧照射容量
240‧‧‧多視角像素
300‧‧‧多視角顯示器
302‧‧‧定向光束
304‧‧‧不同視像
306‧‧‧多視角影像
310‧‧‧多視角顯示層
312‧‧‧導光體
314‧‧‧多視角像素
316‧‧‧導光束
320‧‧‧光源
400‧‧‧多層靜態多視角顯示器的操作方法
401‧‧‧步驟
402‧‧‧步驟
D‧‧‧距離
O‧‧‧原點
q‧‧‧角度分量/仰角/角度
q m ‧‧‧繞射角度
q i ‧‧‧入射角度
f‧‧‧角度分量/方位角
γ‧‧‧格柵方位
按照此說明書中所描述的原理之各種範例與實施例的特徵，在參考附圖並結合下面的詳細說明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： 圖1A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示多視角顯示器的範例的立體圖； 圖1B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了具有特定主要角度方向的光束的角分量之範例的示意圖，其中，光束的主要角度方向係對應於多視角顯示器的觀看方向； 圖2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； 圖3A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一多層靜態多視角顯示器的範例的立體圖； 圖3B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多層靜態多視角顯示器的範例的立體圖； 圖4A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層的範例的平面圖； 圖4B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了一部分的多視角顯示層的範例的剖視圖； 圖4C為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層的範例的立體圖； 圖5為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層的範例的平面圖； 圖6A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層的範例的平面圖； 圖6B為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了圖6A的多視角顯示層的另一範例的平面圖； 圖7A為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多視角顯示層的繞射格柵的範例的平面圖； 圖7B為根據與本發明所描述的原理一致的另一實施例，顯示了被組織為一多視角顯示層的多視角像素之一組繞射格柵的範例的平面圖； 圖8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； 圖9為根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示了多層多視角顯示器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。

Claims (24)

  1. 一種多層靜態多視角顯示器，包括：一第一多視角顯示層，被配置為透過從該第一多視角顯示層中將徑向圖案的準直的導光束的光繞射地散射出來而射出代表一第一多視角影像的定向光束；以及一第二多視角顯示層，被配置為透過從該第二多視角顯示層中將徑向圖案的準直的導光束的光繞射地散射出來而射出代表一第二靜態多視角影像的定向光束；其中，該第二多視角顯示層係相鄰於該第一多視角顯示層的一射出表面，且該第二多視角顯示層被配置為對於該第一多視角影像而言為透明的結構，在該第一多視角顯示層和該第二多視角顯示層中的該等準直的導光束係在垂直於該射出表面的一垂直方向上被準直，以控制代表該第一多視角影像和該第二多視角影像的該等射出的定向光束之角分散。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的多層靜態多視角顯示器，該第一多視角顯示層以及該第二多視角顯示層的其中之一或該二者係包括：一導光體，被配置為準直的導光束的徑向圖案；一光源，位於該導光體上的一輸入位置，該光源係被配置為在該導光體中將彼此具有不同徑向方向的複數條準直的導光束提供為徑向圖案的準直的導光束；以及複數個繞射格柵，被配置為射出定向光束，每一個該繞射格柵係被配置為從該等準直的導光束中的一準直的導光束的一部分提供具有一強度以及一主要角度方向的一定向光束，且該定向光束的該強度以及該主要角度方向係對應於該第一多視角影像或該第二多視角影像的其中一者的一視像像素的一強度及一觀看方向。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該光源的該輸入位置係位於該導光體的一側邊並且大約位在該側邊的一中間點。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該繞射格柵的一格柵特性係被配置為決定該強度以及該主要角度方向，該格柵特性為該繞射格柵位於該導光體的一表面上的位置以及該光源位於該導光體的一側邊上的該輸入位置的函數。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該格柵特性係包括該繞射格柵的一格柵柵距以及該繞射格柵的一格柵方位的其中之一或同時包括上述兩種特性，該格柵特性係被配置為決定該繞射格柵提供的該定向光束的該主要角度方向。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該格柵特性係包括一格柵深度，該格柵深度係被配置為決定由該繞射格柵提供的該定向光束的該強度。
  7. 根據申請專利範圍第2項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該等定向光束中的一定向光束的一射出圖案，該射出圖案在與該等準直的導光束的傳導方向平行的方向上係比在與該等準直的導光束的傳導方向垂直的方向上更寬。
  8. 根據申請專利範圍第2項所述的多層靜態多視角顯示器，進一步包括位於該光源以及該導光體之間的一準直器，該準直器係被配置為對該光源射出的光在該垂直方向上進行準直。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的多層靜態多視角顯示器，進一步包括位於該第一多視角顯示層以及該第二多視角顯示層之間的一間隔層，該間隔層的折射係數係小於該第一多視角顯示層與該第二多視角顯示層個別的一導光體的折射係數。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該第一多視角顯示層係被配置為在一第一時間區段中顯示該第一多視角影像，並且在一第二時間區段中顯示該第二多視角影像。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該第一多視角顯示層係被配置為射出包括一第一顏色的光的定向光束，且該第二多視角顯示層係被配置為射出包括一第二顏色的光的定向光束，該第一顏色與該第二顏色彼此不同。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述的多層靜態多視角顯示器，進一步包括一第三多視角顯示層，被配置為透過從該第三多視角層中將徑向圖案的準直的導光束的光繞射地散射出來而射出代表一第三多視角影像的定向光束，該第二多視角顯示層係位於該第三多視角顯示層以及該第一多視角顯示層之間，其中，該第三多視角顯示層係被配置為對於該第一多視角影像以及該第二多視角影像而言為透明的結構。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的多層靜態多視角顯示器，其中，該第一多視角顯示層係被配置為射出包括紅色光的定向光束，該第二多視角顯示層係被配置為射出包括綠色光的定向光束，該第三多視角顯示層係被配置為射出包括藍色光的定向光束，該多層靜態多視角顯示器係被配置為顯示包括該第一多視角影像、該第二多視角影像以及由該第三多視角層提供的一第三多視角影像的合成的一彩色多視角影像。
  14. 一種多視角顯示器，包括：複數個多視角顯示層，被配置為提供複數個多視角影像，每一個多視角顯示層係包括具有一多視角像素陣列的一導光體；以及複數個準直的光源，該等光源中的每一個光源係被配置為在該等多視角顯示層的不同者的該導光體中提供徑向圖案的準直的導光束，該等準直的導光束係在一垂直方向上根據一準直因子被準直；其中，該多視角像素陣列的一多視角像素係包括複數個繞射格柵，該等繞射格柵係被配置為從徑向圖案的準直的導光束將光繞射地散射出來成為代表該等多視角影像的一個多視角影像的視像像素的複數條定向光束，該等定向光束中的定向光束具有被該準直因子控制的一角分散。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的該多視角顯示器，其中，由該等繞射格柵的一個繞射格柵提供的一定向光束的一主要角度方向係由一格柵特性決定，該格柵特性是該繞射格柵以及該多視角顯示層的該光源的一相對位置的函數。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述的該多視角顯示器，其中，該格柵特性係包括該繞射格柵的一格柵柵距以及一格柵方位的其中一者或兩者。
  17. 根據申請專利範圍第14項所述的該多視角顯示器，其中，該多視角顯示層的該導光體在與該導光體中徑向圖案的準直的導光束的傳導方向正交的方向上為透明的結構。
  18. 根據申請專利範圍第14項所述的該多視角顯示器，其中，該等光源包括不同顏色的光源，代表一合成彩色多視角影像的該等多視角影像係包括具有不同顏色的多視角影像。
  19. 一種多層靜態多視角顯示器的操作方法，該方法包括以下步驟：透過將一第一多視角顯示層中徑向圖案的準直的導光束的光繞射地散射出來，射出代表一第一靜態多視角影像的定向光束，該等準直的導光束係在垂直於該第一多視角顯示層之一射出表面的一垂直方向上被準直；以及透過將一第二多視角顯示層中徑向圖案的準直的導光束的光繞射地散射出來，射出代表一第二靜態多視角影像的定向光束，該等準直的導光束係在垂直於該第一多視角顯示層之該射出表面的該垂直方向上被準直；其中，該第二多視角顯示層係相鄰於該第一多視角顯示層的一射出表面，且代表該第一靜態多視角影像的射出的定向光束係通過該第二多視角顯示層，來自該第一多視角顯示層和該第二多視角顯示層的該等射出的定向光束的一角分散係被在該第一多視角顯示層和該第二多視角顯示層中的該等準直的導光束之一準直因子控制。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述的多層靜態多視角顯示器的操作方法，其中，射出代表該第一靜態多視角影像以及該第二靜態多視角影像的其中之一或代表該二者的定向光束的步驟係包括：在一導光體中引導具有一共同原點並且彼此具有不同徑向方向的該等準直的導光束；以及利用複數個繞射格柵將光繞射地散射出該導光體成為複數條定向光束，該等繞射格柵中的一個繞射格柵係從該等準直的導光束將光繞射地耦合出來成為該等定向光束中的一定向光束，且該定向光束具有該第一靜態多視角影像或該第二靜態多視角影像的一對應視像像素的一強度以及一主要角度方向；其中，射出的定向光束的該強度與該主要角度方向係由該繞射格柵的一格柵特性控制，該格柵特性係基於該繞射格柵相對於該共同原點的位置。
  21. 根據申請專利範圍第20項所述的多層靜態多視角顯示器的操作方法，其中，控制該主要角度方向的該格柵特性係包括該繞射格柵的一格柵柵距以及一格柵方位的其中之一，或包括上述兩個特性。
  22. 根據申請專利範圍第20項所述的多層靜態多視角顯示器的操作方法，其中，控制該強度的該格柵特性係包括該繞射格柵的一格柵深度。
  23. 根據申請專利範圍第20項所述的多層靜態多視角顯示器的操作方法，進一步包括利用一光源和一準直器提供被引導為該等準直的導光束的光，該光源係位於該導光體的一側邊，其中，該光源的位置是該等準直的導光束的該共同原點。
  24. 根據申請專利範圍第19項所述的多層靜態多視角顯示器的操作方法，進一步包括利用該第一多視角層射出代表該第一靜態多視角影像的一第一顏色的定向光束並且利用該第二多視角顯示層射出代表該第二靜態多視角影像的一第二顏色的定向光束提供一合成彩色多視角影像，該第一靜態多視角影像以及該第二靜態多視角影像係結合以提供該合成彩色多視角影像。
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