CN113711112B - 多区域背光、多视图显示器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个区域的多区域背光和多区域多视图显示器选择性地向多个区域中的每个区域提供对应于二维(2D)图像的广角发射光和对应于多视图图像的定向发射光。多区域背光包括用于提供广角发射光的广角背光和用于提供定向发射光的多视图背光。广角背光和多视图背光中的每一个被分成第一区域和第二区域，第一区域和第二区域可以被独立地激活以分别提供广角发射光和多视图发射光。所述多区域多视图显示器包括所述广角背光和所述多视图背光，并且还包括光阀阵列，所述光阀阵列被配置为逐区域地将所述广角发射光调制为二维图像并且将所述定向发射光调制为多视图图像。

Description

多区域背光、多视图显示器及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月22日提交的编号为62/837,167的美国临时申请的优先权，其内容通过引用并入本文。
关于联邦赞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设备和产品的用户传送信息的几乎无处不在的介质。最常见的电子显示器是阴极射线管(CRT)、等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和有源矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显示器(EP)和采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，电子显示器可分为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最明显的例子是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射光时通常被分类为无源的显示器是LCD和电泳显示器。无源显示器虽然通常表现出吸引人的性能特征，包括但不限于固有的低功耗，但是由于缺乏发光能力，在许多实际应用中可能发现有些受限的用途。
附图说明
参考结合附图进行的以下详细描述，可以更容易地理解根据本文描述的原理的示例和实施例的各种特征，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具有特定主角度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截面图。
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区域背光的平面图。
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区域背光的透视图。
图4A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区域背光的截面图。
图4B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区域背光的截面图。
图4C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区域背光的透视图。
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广角背光的截面图。
图6A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反射结构的光导的透视图。
图6B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具有反射结构的光导的透视图。
图7示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括多光束元件的多视图背光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另一实施例的示例中的包括多光束元件的多视图背光的一部分的横截面视图。
图9图示了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多光束元件的多视图背光的一部分的横截面视图。
图10A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区域多视图显示器的框图。
图10B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区域多视图显示器的透视图。
图11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区域背光操作的方法的流程图。
某些示例和实施例可以具有作为上述附图中所示的特征的补充或替代之一的其它特征。这些和其它特征将在下面参考上述附图进行详细描述。
具体实施方式
根据本文描述的原理的示例和实施例提供了应用于多区域多视图显示器的多区域背光及其操作方法。具体地，根据本文所述的原理，多区域背光被配置为向多区域背光的区域提供广角发射光和包括定向光束的定向发射光。此外，广角发射光或定向发射光可以基于逐个区域选择性地提供到各区域。广角发射光可以支持2D信息(例如，2D图像或文本)的显示，而定向发射光的定向光束可以支持例如多视图或三维(3D)信息(例如，多视图图像)的显示。例如，采用多区域背光的多区域多视图显示器可以被配置为选择性地将2D图像或多视图图像提供到多区域多视图显示器的多个区域中的不同区域。
根据各种实施例，由多区域多视图显示器提供的多视图图像可以是所谓的“无眼镜”或自动立体图像，而2D图像可促进以比可用于提供多视图图像的分辨率相对更高的原始分辨率呈现2D信息或内容。本文描述的多区域多视图显示器中的多区域背光的使用包括但不限于移动电话(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、相机显示器和各种其他移动以及基本上非移动显示应用和设备。
在此，“二维(2D)显示器”被定义为被配置为提供基本相同的图像视图的显示器，而不管从哪个方向观看图像(即，在2D显示器的预定视角或范围内)。在许多智能电话和计算机监视器中发现的液晶显示器(LCD)是2D显示器的示例。相比之下，在本文中，“多视图显示器”被定义为被配置为在不同视图方向上或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。特别地，不同视图可以表示多视图图像的场景或对象的不同透视图。在一些实例中，多视图显示器也可以被称为三维(3D)显示器，例如，当同时观看多视图图像的两个不同视图时提供观看三维图像的感知。
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。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同观看方向16上提供多视图图像的不同视图14，观看方向16被图示为在各种不同的主角方向上从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14被图示为在箭头的末端处的阴影多边形盒(即，描绘视图方向16)；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，所有这些都是示例性的而非限制性的。注意，虽然在图1A中将不同的视图14图示为在屏幕上方，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，在屏幕12上方描绘视图14仅仅是为了图示的简单，并且意在表示从与特定视图14对应的视图方向16中的相应一个观看多视图显示器10。
根据这里的定义，观看方向或等效地具有与多视图显示器的观看方向相对应的方向的光束通常具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向。角度分量θ在这里被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量φ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(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)中的角度，而方位角φ是水平平面(例如，平行于多视图显示屏幕平面)中的角度。
图1B图示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)对应的特定主角度方向或者简单地“方向”的光束20的角度分量{θ,φ}的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或发出。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示器内的特定原点相关联的中心射线。图1B还示出了光束(或观察方向)的原点O。
此外，在本文中，如在术语“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角或包括多个视图的视图之间的角度视差的多个视图。另外，根据本文的定义，本文中的术语“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)。因此，如本文所采用的“多视图显示器”明确地区别于仅包含两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而，注意，虽然多视图图像和多视图显示器可包含多于两个视图，但根据本文的定义，可通过一次仅选择多视图中的两个视图(例如，每一眼睛一个视图)而将多视图图像观看(例如，在多视图显示器上)为一对立体图像。
“多视图像素”在此被定义为多视图显示器的相似的多个不同视图的每一个中的一组子像素或“视图”像素。具体地，多视图像素可以具有对应于或表示多视图图像的不同视图中的每一个中的视图像素的单独视图像素。此外，根据这里的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“定向像素”，因为每个视图像素与不同视图中的对应一个的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，多视图像素的不同视图像素可以在不同视图中的每一个中具有等同的或至少基本上类似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可以具有位于多视图图像的不同视图中的每一个中的{x1y1}处的单独视图像素，而第二多视图像素可以具有位于不同视图中的每一个中的{x2y2}处的单独视图像素，等等。在一些实施例中，多视图像素中的视图像素的数目可等于多视图显示器的视图的数目。
在此，“光导”被定义为使用全内反射或“TIR”在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的工作波长下基本上透明的芯。在各种示例中，术语“光导”一般指采用全内反射以在光导的介电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，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，除了上述折射率差之外或代替上述折射率差，光导可以包括涂层以进一步促进全内反射。例如，该涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一种，包括但不限于板或平板光导和条带光导中的一者或两者。
此外，在本文中，术语“板”当应用于如“板光导”中的光导时，定义为分段或不同平面的层或片，其有时称为“平板”光导。特别地，板光导被定义为被配置成在由光导的顶表面和底表面(即，相对表面)界定的两个基本上正交的方向上引导光的光导。此外，根据本文的定义，顶表面和底表面都彼此分离，并且可以至少在差异意义上基本上彼此平行。即，在板光导的任何差别化的小部分内，顶表面和底表面基本上平行或共面。
在一些实施例中，板状光导可以是基本上平坦的(即，被限制在平面)，并且因此，板状光导是平面光导。在其他实施例中，板状光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如，板状光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形板状光导。然而，任何曲率具有足够大的曲率半径以确保在板光导内维持全内反射来引导光。
如本文所定义的，被引导光的“非零传播角”是相对于光导的引导表面的角度。此外，根据本文的定义，非零传播角大于零且小于光导内的全内反射的临界角。此外，对于特定实施方式，可以选择(例如，任意地)特定的非零传播角，只要该特定的非零传播角小于光导内的全内反射的临界角。在各种实施例中，光可以以被引导光的非零传播角度被引入或耦合到光导124中。
根据各种实施例，通过将光耦合到光导中而产生的被引导光或等效地被引导的“光束”可以是准直光束。在此，“准直光”或“准直光束”通常被定义为光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束。此外，根据本文的定义，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。
在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置成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，多个特征可以以周期性或准周期性的方式布置。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)。在其它示例中，衍射光栅可以是特征的二维(2D)阵列。衍射光栅可以是例如材料表面上的凸起或孔的2D阵列。
这样，根据这里的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射到衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射散射”，因为衍射光栅可以通过衍射将光散射到光导之外。此外，通过本文的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是材料表面(即，两种材料之间的边界)处、材料表面中和材料表面上的特征中的一个或多个。例如，该表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的多种结构中的任何一种，包括但不限于在表面上、表面中或表面上的凹槽、脊、孔和凸块中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个基本上平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面突出的多个平行脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸块等)可以具有提供衍射的多种横截面形状或轮廓中的任何一种，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。
根据本文描述的各种示例，衍射光栅(例如，多光束元件的衍射光栅，如下所述)可以被用来将光作为光束衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)。特别地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或由局部周期性衍射光栅提供的衍射角可以由等式(1)给出为：
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或间隔，θi是光在衍射光栅上的入射角。为了简单起见，等式(1)假设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一(即，nout＝1)。通常，衍射级m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由公式(1)给出，其中衍射级是正的(例如，m＞0)。例如，当衍射级m等于一时(即，m＝1)，提供一级衍射。
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示出了以入射角θi入射到衍射光栅30上的光束50。入射光束50可以是光导40内的一束被引导光束(即，被引导光束)，图2中还示出了由于入射光束50的衍射而由衍射光栅30衍射地产生并耦合输出的定向光束60，定向光束60具有如由等式(1)给出的衍射角θm(或在此的“主角方向”)。衍射角θm可以对应于衍射光栅30的衍射级“m”，例如衍射级m＝1(即，第一衍射级)。
根据本文的定义，“多光束元件”是产生包括多个光束的光的背光或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多光束元件可以光学耦合到背光的光导，以通过耦合或散射出在光导中引导的光的一部分来提供多个光束。此外，根据本文的定义，由多光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。特别地，根据定义，多个光束的一个光束具有与多个光束的另一个光束不同的预定主角方向。这样，光束被称为“定向光束”，并且根据本文的定义，多个光束可以被称为“定向多个光束”。
此外，多个定向光束可表示光场。例如，多个定向光束可以被限制在空间的基本上圆锥形的区域，或者具有预定的角展度，其包括多个光束中的光束的不同主角方向。这样，组合的光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。
根据各种实施例，多个定向光束的各种不同主角度方向由包括但不限于多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定。在一些实施例中，根据本文的定义，多光束元件可以被认为是“扩展的点光源”，即，分布在多光束元件的范围上的多个点光源。此外，由多光束元件产生的定向光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向，根据这里的定义，并且如上参照图1B所述。
在此，“准直器”被定义为基本上任何被配置成对光进行准直的光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜、衍射光栅、锥形光导及其各种组合。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)中的一个或两个上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括在两个正交方向中的一个或两个上的提供光准直的形状或类似的准直特性。
在此，“准直因子”被定义为光被准直的程度。特别地，根据本文的定义，准直因子定义了光线在准直光束中的角展度。例如，准直因子可σ以指定准直光束中的大多数光线在特定角展度内(例如，关于准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线可以具有就角度而言的高斯分布，并且角展度可以是由准直光束的峰值强度的一半确定的角度。
在本文中，“光源”被定义为光源(例如，被配置为产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光发射器，例如当被激活或开启时发光的发光二极管(LED)。特别地，这里的光源可以是基本上任何光源或包括基本上任何光学发射器，包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯和实际上任何其它光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一定范围的波长(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，光源可以包括一组或一组光发射器，其中至少一个光发射器产生具有与由该组或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或波长的光。例如，不同颜色可以包括原色(例如，红色、绿色、蓝色)。“偏振”光源在此被定义为基本上任何产生或提供具有预定偏振的光的光源。例如，偏振光源可以包括在光源的光发射器的输出处的偏振器。
在此，“多视图图像”被定义为多个图像(即，多于三个图像)，其中，多个图像中的每个图像表示与多视图图像的不同视图方向相对应的不同视图。这样，多视图图像是图像(例如，二维图像)的集合，例如，当在多视图显示器上显示时，其可以促进深度的感知，并且因此对于观看者而言看起来是3D场景的图像。
根据定义，“广角”发射光被定义为具有大于多视图图像或多视图显示器的视图的锥角的光。特别地，在一些实施例中，广角发射光可以具有大于大约二十度(例如，＞±20°)的锥角。在其它实施例中，广角发射光锥角可以大于大约三十度(例如，>±30°)、或大于大约四十度(例如，>±40°)、或大于大约五十度(例如，>±50°)。例如，广角发射光的锥角可以是大于大约六十度(例如，＞±60°)。
在一些实施例中，广角发射光锥角可定义为与LCD计算机监视器、LCD平板、LCD电视或意图用于广角观看(例如，约±40-65°)的类似数字显示装置的观看角度大致相同。在其他实施例中，广角发射光还可以被表征或描述为漫射光、基本上漫射光、无方向性光(即，缺乏任何特定或限定的方向性)、或具有单个或基本上均匀方向的光。
此外，如本文所用，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“多光束元件”意味着一个或多个多光束元件，并且因此，“多光束元件”在这里意味着“多光束元件”。而且，本文中对“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何参考不意图在本文中是限制。在本文中，术语“约”当应用于某一值时，通常是指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以是指加或减10％、或加或减5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“基本上”是指大部分、或几乎全部、或在约51％至约100％范围内的量。此外，本文的示例旨在仅是说明性的，并且出于讨论的目的而呈现，而不是作为限制。
根据本文所述原理的一些实施例，提供了一种多区域背光。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区域背光100的平面图。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区域背光100的透视图。特别地，图3B所示的透视图是分解透视图。
如图所示，多区域背光100具有多个不同的分区或区域101，在图3A-3B中作为示例而非限制描绘为第一区域101a和第二区域101b。多区域背光100被配置为在每个区域101中提供或发射光作为发射光。此外，由多区域背光100提供的发射光可基于逐区域选择为或包括广角发射或定向发射光。在各种实施例中，定向发射光包括具有彼此不同的主角度方向的多个定向光束。此外，根据各种实施例，定向发射光的定向光束具有与多视图图像的不同视图方向对应的方向。相反，广角发射光很大程度上是非定向的，并且进一步通常具有大于与多区域背光100相关联的多视图图像或多视图显示器的视图的锥角。
根据各种实施例，由多区域背光100提供的发射光可用于照明采用多区域背光100的电子显示器。例如，所发射的光可以用于照明电子显示器的光阀(例如，光阀，如下所述)阵列。此外，采用多区域背光100或由其照明的电子显示器可被配置为使用对应于多个区域101的电子显示器的多个不同区域中的每一个中的发射光来选择性地显示二维(2D)图像或多视图图像，如下面进一步描述的。特定区域中的图像类型(即，2D图像或多视图图像)的选择可以由在该区域中发射广角发射光或定向发射光中的哪一个来确定。
如图所示，多区域背光100包括广角背光110。广角背光具有或包括第一区域110a和第二区域110b。根据各种实施例，第一区域110a和第二区域110b中的每一个被配置成在被激活时独立地提供广角发射光。例如，当广角背光110的第一区域110a被激活或开启时，广角发射光从第一区域110a发射或在第一区域内发射。类似地，当广角背光110的第二区域110b被激活或开启时，广角发射光从第二区域110b发射或在其中发射。当未被激活时，广角发射光不是由广角背光110的相应第一区域110a和第二区域110b发射的。注意，广角背光110通常可以包括多个区域，其中所示的第一区域110a和第二区域110b仅代表多个区域。
图3A-3B中所示的多区域背光100进一步包括多视图背光120。如图所示，多视图背光120被分成第一区域120a和第二区域120b，如图所示。第一区域120a和第二区域120b中的每一个被配置成在被激活时独立地提供定向发射光。例如，当多视图背光120的第一区域120a被激活或打开时，定向发射光从第一区域120a发射或在第一区域内发射。类似地，当激活或开启多视图背光120的第二区域120b时，定向发射光从第二区120b发射或在其中发射。当未被激活时，定向发射光不通过多视图背光120的相应的第一区域120a和第二区域120b发射。此外，根据各种实施例，定向发射光包括具有与多视图图像的不同视图方向对应的方向的定向光束。注意，如同广角背光110一样，多视图背光120通常可以包括多个区域，其中所示的第一区域120a和第二区域120b仅代表多个区域。
根据各种实施例，多视图背光120对于由广角背光110发射的广角发射光是透明的或至少基本上透明的。特别地，多视图背光120可以被设置为与广角背光110相邻，并且当激活广角背光110的区域时，广角发射光可以穿过多视图背光120。此外，根据各种实施例(例如，如图3A-3B所示)，多视图背光120的第一区域120a和第二区域120b可以对应于广角背光110的第一区域110a和第二区域110b中的相应区并且与其对准。
在一些实施例中，广角背光110和多视图背光120中的每一个的第一区域110a、120a可以被配置为被协作地激活以在多区域背光100的第一区域101a中提供广角发射光或定向发射光。此外，在一些实施例中，广角背光110的第二区域110b和多视图背光120的第二区域120b可以被配置为被激活以在多区域背光100的第二区域101b中协作地提供广角发射光或定向发射光。例如，可以激活或开启广角背光110的第一区域110a以提供广角发射光，而可以去激活或关闭多视图背光120的第一区域120a。这样，在该示例中，多区域背光100可以排他地提供来自第一区域101a的广角发射光。可替换地，可以激活或开启多视图背光120的第一区域120a以提供定向发射光，而可以去激活或关闭广角背光110的第一区域110a。在该示例中，多区域背光100可以排他地提供来自第一区域101a的定向发射光。根据各种实施例，激活图3A-3B中所示的广角背光110的第一区域110a和第二区域1110b以及多视图背光120的第一区域120a和第二区域120b中的各个区域的任何组合可以用于在多区域背光100的对应第一和第二区域101a、101b中选择性地提供广角发射光和定向发射光的任何组合。
在一些实施例(未示出)中，广角背光110和多视图背光120中的一个或两个可以包括超出第一和第二区域110a、110b、120a、120b的附加区域。特别地，在一些实施例中，广角背光110可以包括比多视图背光120更多的区域。在一些实施例中，广角背光110的附加区域可以用于在多视图背光120的区域内与定向发射光同时提供广角发射光。
如图3A和3B所示，广角背光110包括光源112，并且多视图背光120可以包括光源122。特别地，广角背光110的第一区域110a和第二区域110b可以包括单独的光源112a、112b，而多视图背光120的第一区域120a和第二区域120b可以包括单独的光源122a、122b。这些单独的光源112a、112b、122a、122b被配置成向第一区域110a、120a和第二区域110b、120b中的相应区域提供光或照明相应区域。在这些实施例中，单独激活单独的光源112a、112b、122a、122b可以被配置为激活第一区域110a、120a和第二区域110b、120b中的相应区域。例如，激活或开启多视图背光120的第一区域120a的光源122a可以激活第一区域120a。在另一个示例中，可以通过激活或开启广角背光110的第二区域110b的单独光源112b来激活广角背光110的第二区域110b。
图4A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区域背光100的截面图。图4B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区域背光100的截面图。图4A和4B中所示的横截面图可以表示穿过多区域背光100的区域(例如，第一区域101a)的横截面，例如，图4C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区域背光100的透视图。如图4A-4C所示，多区域背光100包括广角背光110和多视图背光120。此外，通过示例而非限制的方式，使用箭头来图示由多区域背光100提供的发射光102，其中广角发射光102'被图示为虚线箭头，并且定向发射光102"被图示为表示定向发射光102"的多个定向光束的多个箭头。
如图4A所示，多区域背光100被配置为提供来自第一区域101a的广角发射光102'。特别地，图4A示出了从广角背光110的第一区域110a发射的广角发射光102'。此外，广角发射光102'被描绘为穿过多视图背光120的第一区域120a以从多区域背光100的第一区域101a发射。这样，广角背光110的第一区域110a在图4A中被激活，如由交叉阴影线所示，以示出广角背光110的单独光源112A的激活。在图4A中，多视图背光120的第一区域120a被去激活或关闭，如多视图背光120的单独光源122a的无交叉影线所示。
另一方面，图4B中的多区域背光100被配置为提供来自第一区域101a的定向发射光102"，如所图示的，具体地，图4B图示了从多视图背光120的第一区域120a发射的定向发射光102"。这样，在图4B中激活多视图背光120的第一区域120a，如由交叉影线所示以图示多视图背光120的单独光源122a的激活。在图4B中，广角背光110的第一区域110a被去激活或关闭，如广角背光110的单独光源112a的非交叉影线所示。图4C还示出了配置成从多区域背光100的第一区域101a以及多视图背光120的第一区域120a提供定向发射光102"的多区域背光100。根据一些实施例，广角背光110具有平面或基本平面的发光表面110'，其配置成从一个或多个区域，例如第一区域110a和第二区域110b提供广角发射光102'，如所示的，根据各种实施例，广角背光110可以是具有多个独立激活区域的基本任何背光。例如，广角背光110可以是被分成可以独立激活的分离区域的直接发射或直接照明的平面背光。直接发射或直接照明的平面背光包括但不限于采用冷阴极荧光灯(CCFL)平面阵列的背光面板、配置成直接照明平面发光表面110'并提供广角发射光102'的场致发光二极管(LED)。例如，电致发光面板(ELP)是直接发射平面背光的另一非限制示例。在其他示例中，广角背光110可以包括分为分开的区域的背光，每个区域采用分离的、间接光源。这种间接照明的背光源可包括但不限于各种形式的边缘耦合或所谓的“边缘照明式”背光源。
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广角背光110的截面图。图5的横截面图可以表示例如图4A-4C中所示的广角背光110的第一区域110a和第二区域110b中的任一个。如图5所示，广角背光110是边缘照明式背光，并且包括耦合到广角背光110的边缘的光源112。边缘耦合光源112被配置成在广角背光110内产生光，并且可以表示分离的光源112a、112b中的任一个。此外，如通过示例而非限制的方式示出的，广角背光110包括具有基本上矩形的横截面的引导结构114(或光导)以及多个提取特征114a，该基本上矩形的横截面具有平行的相对表面(即，矩形形状的引导结构)。作为示例而非限制，图5所示的广角背光110包括在广角背光110的引导结构114的表面(即，顶表面)处的提取特征114a。根据各种实施例，来自边缘耦合光源112并且在矩形引导结构114内引导的光可以由提取特征114a从引导结构114重定向、散射或以其他方式提取，以提供广角发射光102'。通过激活或打开边缘耦合光源112来激活广角背光110。
在一些实施例中，无论是直接发射还是边缘照明(例如，如图5所示)，广角背光110还可以包括一个或多个附加层或膜，包括但不限于漫射器或漫射层、亮度增强膜(BEF)和偏振回收膜或层。例如，漫射器可以被配置为当与由提取特征114a单独提供的发射角相比时增加广角发射光102'的发射角。在一些实例中，亮度增强膜可用于增加广角发射光102'的总亮度。亮度增强膜(BEF)例如是可从明尼苏达州圣保罗的3M光学系统分公司获得的VikuitiTM BEF II，其是微复制增强膜，利用棱镜结构提供高达60％的亮度增益。偏振回收层可以被配置成选择性地使第一偏振通过，同时将第二偏振反射回矩形引导结构114。偏振回收层可以包括例如反射偏振膜或双亮度增强膜(DBEF)。DBEF膜的例子包括但不限于可从明尼苏达州圣保罗的3M光学系统分公司获得的3M VikuitiTM双亮度增强膜。在另一个示例中，高级偏振转换膜(APCF)或亮度增强和APCF膜的组合可以用作偏振回收层。
图5示出了广角背光110，其还包括与引导结构114和广角背光110的平面发光表面110'相邻的漫射器116。此外，图5中示出了亮度增强膜117和偏振回收层118，两者也都与平面发光表面110'相邻。在一些实施例中，广角背光110还包括与引导结构114的与平面发光表面110'相对的表面(即，在后表面上)相邻的反射层119，例如，如图5所示。反射层119可以包括各种反射膜中的任何一种，包括但不限于反射金属层或增强镜面反射器(ESR)膜。ESR膜的示例包括但不限于可从明尼苏达州圣保罗的3M光学系统分公司获得的VikuitiTM增强镜面反射器膜。
再次参考图4A-4C，在一些实施例中(例如，如所图示的)，多视图背光120可以进一步包括光导124。根据各种实施例，光导124被配置为将光引导为被引导光104。在一些实施例中，光导124可以是板状光导。此外，光导124包括被配置成将光导124划分成第一部分和第二部分的反射结构125。第一部分对应于多视图背光120的第一区域120a，并且第二部分对应于多视图背光120的第二区域120b。
根据各种实施例，光导124被配置为根据全内反射在光导部分(例如，第一部分或第二部分)内沿着光导124的长度引导被引导光104。光导124内的被引导光104的一般传播方向103在图4B中由粗箭头示出。在一些实施例中，被引导光104可以以非零传播角度在传播方向103上被引导，并且可以包括根据预定准直因子σ准直的准直光，如图4B中所示。
在各种实施例中，光导124可以包括被配置为光波导的介电材料。所述介电材料可具有大于围绕所述介电光波导的介质的第二折射率的第一折射率。例如，折射率的差异被配置为根据光导124的一个或多个引导模式促进被引导光104的全内反射。在一些实施例中，光导124可以是平板或板状光波导，其包括光学透明的电介质材料的延伸的基本上平面的片。根据各种示例，光导124的光学透明材料可以包括各种介电材料中的任何一种或由其制成，所述介电材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，二氧化硅玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和基本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124还可以包括在光导124的表面的至少一部分(例如，顶表面和底表面中的一个或两者)上的包覆层(未示出)。根据一些示例，包覆层可以用于进一步促进全内反射。
根据各种实施例，反射结构125可以包括但不限于光导124中的间隙、这些部分之间的反射壁以及光导124的引导表面中的凹槽或类似的不连续部分，其反射性地将光导124的第一部分与第二部分分开。例如，下面将参考图6A-6B进一步描述反射结构125的一些示例实施例。
图6A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反射结构125的光导124的透视图。图6B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具有反射结构125的光导124的透视图。特别地，图6A示出了反射结构125，其包括光导124中的间隙，该间隙将第一部分124A和第二部分124b分开。在一些实施例中，间隙可以通过在光导124的边缘处沿着间隙的全内反射将被引导光反射地限制在第一部分124a和第二部分124b中的每一个内。在另一实施例中，光导边缘可以涂覆有反射材料(例如，反射金属、反射聚合物金属等)以进一步反射性地限制被引导光。
图6B示出了包括光导124的引导表面中的凹槽的反射结构125。如箭头所示，凹槽可以反射地重定向被引导光104中的至少一些，以反射地将被引导光104限制在第一部分124a和第二部分124b中的一个内。虽然被示为凹槽，但是图6B的反射结构125可以是光导124的反射性地将光导124的第一部分124a与第二部分124b分开的引导表面中的基本上任何结构不连续性，例如，沿着光导124的长度延伸的衍射光栅。
再次返回参考图4A-4C，多视图背光120还可以包括多光束元件126的阵列，例如，如所图示的。根据各种实施例，多光束元件阵列的多光束元件126在光导124的第一和第二部分124a、124b中的每一个上彼此间隔开。例如，在一些实施例中，多光束元件126可以被布置在一维(1D)阵列中。在其他实施例中，多光束元件126可以被布置在二维(2D)阵列中。此外，不同类型的多光束元件126可以用在多视图背光120中，包括但不限于有源发射器和各种散射元件。根据各种实施例，多光束元件阵列的每个多光束元件126被配置为在多视图模式期间提供具有对应于多视图图像的不同视图方向的定向发射光102"的定向光束。特别地，根据各种实施例，多个定向光束的定向光束包括当激活多视图背光120的区域时提供的定向发射光102"。
根据各种实施例，多光束元件阵列的每个多光束元件126被配置为从多视图背光120的第一表面散射出被引导光104的一部分，并且引导散射出的部分远离光导124的第一表面124'或等同物以提供定向发射光102"，如图4B中所示。例如，被引导光部分可以由多光束元件126通过第一表面124'散射出去。此外，如图4A-4C所示，根据各种实施例，与第一表面相对的多视图背光120的第二表面124"可以与广角背光110的发光表面110'相邻。
注意，如图4B中所示的定向发射光102"的多个定向光束是或表示如上所述的具有不同主角度方向的多个定向光束，即，根据各种实施例，定向光束具有与定向发射光102"的其它定向光束不同的主角度方向。此外，多视图背光120可以是基本上透明的(例如，至少在2D模式下)，以允许来自广角背光110的广角发射光102'穿过或透射穿过多视图背光120的厚度，如图4A中由源自广角背光110处并且随后穿过多视图背光120的虚线箭头所示。换句话说，由广角背光110提供的广角发射光102'被配置为例如借助于多视图背光透明度而透射通过多视图背光120。
例如，光导124和间隔开的多个多光束元件126可以允许光通过第一表面124'和第二表面124"穿过光导124。由于多光束元件126的相对小的尺寸和多光束元件126的相对大的元件间间隔，可以至少部分地促进透明。此外，尤其是当多光束元件126包括如下所述的衍射光栅时，在一些实施例中，多光束元件126还可以对垂直于光导表面124'、124"传播的光基本上透明。因此，例如，根据各种实施例，来自广角背光110的光可以在正交方向上传送通过具有多视图背光120的多光束元件阵列的光导124。
如上所述，多视图背光120包括光源122，其包括分别对应于第一区域120a和第二区域120b中的每一个的单独的光源122a、122b。这样，例如，多视图背光120可以是边缘照明式背光。根据各种实施例，光源122被配置为提供要在光导124内引导的光作为被引导光104。特别地，光源122可以位于光导124的入射表面或端部(输入端)附近。在各种实施例中，光源122可以包括基本上任何光源(例如，光发射器)，包括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122可以包括光学发射器，其被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本上单色的光。特别地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。在其他示例中，光源122可以是被配置为提供基本上宽带或多色光的基本上宽带光源。例如，光源122可以提供白光。在一些实施例中，光源122可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学发射器。不同的光学发射器可以被配置为提供具有与光的不同颜色中的每个相对应的被引导光的不同的颜色特定的非零传播角度的光。如图4B所示，多视图背光120的激活可以包括激活光源122，在图4B中使用交叉影线示出。
在一些实施例中，光源122还可以包括准直器(未示出)。准直器可以被配置为从光源122的一个或多个光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度并且根据预定准直因子准直的准直光。此外，当采用不同颜色的光发射器时，准直器可以被配置为提供具有不同的颜色特定的非零传播角度中的一个或两个并且具有不同的颜色特定的准直因子的准直光。准直器还被配置为将准直光传送到光导124以作为被引导光104传播，如上所述。
如上所述并且根据各种实施例，多视图背光120包括多光束元件126的阵列。根据一些实施例(例如，如图4A-4C中所示)，多光束元件阵列的多光束元件126可以位于光导124的第一表面124'(例如，与多视图背光120的第一表面相邻)。在其他实施例(未示出)中，多光束元件126可以位于光导124内。在其他实施例(未示出)中，多光束元件126可以位于光导124的第二表面124"处或其上(例如，与多视图背光120的第二表面相邻)，此外，多光束元件126的尺寸与被配置为显示多视图图像的多视图显示器的光阀的尺寸相当。即，多光束元件尺寸与例如包括多区域背光100和多视图背光120的多视图显示器中的光阀阵列的光阀尺寸相当。
图4A-4C还通过示例而非限制的方式示出了(例如，多视图显示器的)光阀106的阵列。在各种实施例中，可以采用各种不同类型的光阀中的任何一种作为光阀阵列的光阀106，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于或采用电润湿的光阀中的一个或多个。此外，如所图示的，对于多光束元件的阵列的每个多光束元件126，可以存在唯一的一组光阀106。该唯一的一组光阀106可以对应于例如多视图显示器的多视图像素106'。
在此，“尺寸”可以以多种方式中的任何一种来限定，包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀的尺寸可以是其长度，并且多光束元件126的相当尺寸也可以是多光束元件126的长度。在另一示例中，尺寸可以指这样的面积，使得多光束元件126的面积可以与光阀的面积相当。在一些实施例中，多光束元件126的尺寸与光阀尺寸相当，使得多光束元件尺寸在光阀尺寸的大约百分之二十五(25％)和大约百分之二百(200％)之间。例如，如果多光束元件大小被表示为“s”，并且光阀大小被表示为“S”(例如，如图4B中所示)，则多光束元件大小s可以由等式(2)给出为：
在其他示例中，多光束元件尺寸大于光阀尺寸的大约百分之五十(50％)，或光阀尺寸的大约百分之六十(60％)，或光阀尺寸的大约百分之七十(70％)，或光阀尺寸的大约百分之八十(80％)，或光阀尺寸的大约百分之九十(90％)，并且多光束元件小于光阀尺寸的大约百分之一百八十(180％)，或小于光阀尺寸的大约百分之六十(160％)，或小于光阀尺寸的大约百分之一百四十(140％)，或小于光阀尺寸的大约百分之一百二十(120％)。根据一些实施例，可以选择多光束元件126和光阀的相当的尺寸以减少或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区，同时减少或在一些示例中最小化多视图显示器的视图或多视图图像的等同物之间的重叠。
根据各种实施例，多视图背光120的多光束元件126可以包括被配置为散射出被引导光104的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同的结构可以包括但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件或其各种组合。在一些实施例中，包括衍射光栅的多光束元件126被配置为衍射地耦合或散射出被引导光部分作为包括具有不同主角方向的多个定向光束的定向发射光102"。在一些实施例中，多光束元件的衍射光栅可以包括多个单独的子光栅。在其他实施例中，包括微反射元件的多光束元件126被配置为反射地耦合或散射出被引导光部分作为多个定向光束，或者包括微折射元件的多光束元件126被配置为通过或使用折射(即，折射地散射出被引导光部分)耦合或散射出被引导光部分作为多个定向光束。
图7图示了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括多光束元件126的多视图背光120的一部分的横截面视图。特别地，图5图示了包括衍射光栅126a的多视图背光120的多光束元件126。衍射光栅126a被配置为衍射地耦合或散射出被引导光104的一部分作为定向发射光102"的多个定向光束。衍射光栅126a包括通过被配置为提供从被引导光部分的衍射散射的衍射特征间隔(或衍射特征节距或光栅节距)而彼此间隔开的多个衍射特征。根据各种实施例，衍射光栅126a中的衍射特征的间隔或光栅间距可以是亚波长的(即，小于被引导光104的波长)。在各种实施例中，多束元件126的衍射光栅126a可以位于光导124的表面处或与其相邻，而在其他实施例中，衍射光栅126a可以被设置在光导124的引导表面之间。例如，衍射光栅126a可以在光导124的第二表面124"处或附近，如图7中所示。
在一些实施例中，多光束元件126的衍射光栅126a是均匀衍射光栅，其中衍射特征间隔在整个衍射光栅126a上基本上恒定或不变。在其它实施例中，衍射光栅126a可以是啁啾衍射光栅。根据定义，“啁啾”衍射光栅是展现或具有跨啁啾衍射光栅的范围或长度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(未示出)中，衍射光栅126a可以包括多个衍射光栅或衍射光栅阵列，或者等同地包括多个子光栅或子光栅阵列。此外，根据一些实施例，多个多光束元件126中的不同多光束元件126之间的衍射光栅126a内的子光栅的差分密度可以被配置为控制由相应的不同多光束元件126衍射地散射出的定向发射光102"的多个定向光束的相对强度。
图8图示了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多光束元件126的多视图背光120的一部分的横截面视图。特别地，图8示出了包括微反射元件126b的多光束元件126的实施例。用作或用于多光束元件126中的微反射元件可以包括但不限于采用反射材料或其层(例如，反射金属)的反射器或基于全内反射(TIR)的反射器。
图9图示了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多光束元件126的多视图背光120的一部分的横截面视图。特别地，图9示出了包括微折射元件126c的多光束元件126。根据各种实施例，微折射元件126c被配置为从光导124折射地耦合或散射出被引导光104的一部分。即，微折射元件126c被配置为利用折射(例如，与衍射或反射相反)将被引导光部分从光导124耦合或散射出作为包括定向光束的定向发射光102"，如图9所示。微折射元件126c可以具有各种形状，包括但不限于半球形、矩形或棱柱形或倒棱柱形(即，具有倾斜小面的形状)。根据各种实施例，微折射元件126c可以如图所示延伸或突出到光导124的表面(例如，如图所示的第一表面124')，或者可以是表面中的腔(未示出)。此外，在一些实施例中，微折射元件126c可以包括光导124的材料。在其他实施例中，微折射元件126c可以包括与光导表面相邻并且在一些示例中与光导表面接触的另一种材料。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多区域多视图显示器。多区域多视图显示器包括多个区域，所述多个区域被配置为在逐区域的基础上独立地发射与二维(2D)图像的像素或多视图图像的不同视图的多视图像素(视图像素)相对应或表示所述像素的调制光。举例来说，多视图图像可为自动立体或无眼镜3D多视图图像，而2D图像可展现更适合于显示可能不受益于第三维度(例如，深度)的文本及其它2D信息的较高分辨率。此外，多区域多视图显示器可以被配置为在多个不同区域的每个区域中选择性地显示二维(2D)图像或多视图图像。根据各种实施例，特定区域中的图像类型(即，2D图像或多视图图像)的选择可由在该区域中发射广角发射光或定向发射光中的来确定。
图10A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区域多视图显示器200的框图。图10B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区域多视图显示器200的透视图。根据各种实施例，图10A-10B中示出的多区域多视图显示器200可以用于在多区域多视图显示器200的多个区域201的各种不同区域201中选择性地呈现2D信息和多视图信息，例如但不限于2D图像、文本和多视图图像。特别地，如图10A中所示，多区域多视图显示器200被配置为发射调制发射光202，其包括表示2D图像的2D像素的调制广角发射光202'或者包括调制定向发射光202"，其包括表示每个区域201(例如，第一区域201a和第二区域201b，如图10B中所示)中的多视图图像的定向像素的定向光束。此外，根据各种实施例，调制的广角发射光202'和调制的定向发射光202"可以由多区多视图显示器200在逐区域基础上在区域201中选择性地发射。图10A通过示例而非限制的方式示出了在第一区域(区域1)中发射的调制的广角发射光202'和在第二区域(区域2)中发射的调制的定向发射光202"。为了便于说明，在图10B中未示出调制的广角发射光202'和调制的定向发射光202"。
如图所示，多区域多视图显示器200包括广角背光210。广角背光210利用广角发射光204选择性地照明多区域多视图显示器200的多个区域201中的一个或多个区域201。在一些实施例中，广角背光210可以基本上类似于上面描述的多区域背光100的广角背光110。例如，可以发射广角发射光204以照明多区域多视图显示器200的第一区域201a和第二区域201b中的一个或两个。
图10A和10B中所示的多区域多视图显示器200还包括多视图背光220。多视图背光220被配置为利用包括具有与多视图图像的不同视图方向相对应的方向的定向光束的定向发射光选择性地照明多个区域中的一个或多个区域。在一些实施例中，多视图背光220可以基本上类似于上述多区域背光100的多视图背光120。例如，定向发射光206可以被发射以照明多区域多视图显示器200的第一区域201a和第二区域201b中的一个或两个。此外，根据一些实施例，多区域多视图显示器200的广角背光210和多视图背光220可以被配置为仅用广角发射光204和定向发射光206中的任一个来协作地照亮每个区域201(例如，第一区域201a和第二区域201b)。
在一些实施例中，在多个广角背光210的区域中的区域的数量可以不同于在多个多视图背光220的区域中的区域的数量。例如，广角背光210可以具有比多视图背光220更多的区域。在一些实施例中，例如，广角背光区域和多视图背光区域可以被配置为利用广角发射光204和定向发射光206两者同时照明多区域多视图显示器200的区域201。
在一些实施例中，如图10A中通过示例示出的，多视图背光220包括光导222和彼此间隔开的多光束元件224的阵列。多光束元件224的阵列被配置为将来自光导222的被引导光散射为定向发射光206。根据各种实施例，由多光束元件阵列的单独的多光束元件224提供的定向发射光206包括具有与当在多区域多视图显示器200的选定区域201中显示多视图图像时由多区域多视图显示器200显示的多视图图像的视图方向对应的不同主角度方向的多个定向光束。在一些实施例中，光导222和多光束元件224可以分别与上述光导124和多光束元件126基本类似。特别地，光导222可以被配置为将光作为被引导光进行引导，并且还可以被反射结构划分成与多区域多视图显示器200的多个区域201对应并且对准的多个部分。此外，根据各种实施例，多光束元件224的阵列中的多光束元件224可以包括光学地连接到光导222的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个，以将被引导光散射为定向发射光206。
如图所示，多区域多视图显示器200还包括光阀阵列230。光阀阵列230被配置成调制广角发射光204以提供二维(2D)图像。此外，光阀阵列230被配置成调制定向发射光206以提供多视图图像。特别地，光阀阵列230被配置为接收和调制广角发射光204以提供调制的广角发射光202'。在一些实施例中，光阀阵列230可以基本上类似于如上关于多区域背光100所述的光阀106的阵列。例如，光阀阵列的光阀可以包括液晶光阀。此外，在一些实施例中，多光束元件224的阵列的多光束元件224的尺寸可以与光阀阵列230的光阀的尺寸相当(例如，在光阀尺寸的四分之一和两倍之间)。在由广角发射光204选择性照明的区域201中提供2D图像，并且在由广角发射光206选择性照明的区域201中提供多视图图像。
根据一些实施例(未示出)，多区域多视图显示器200还包括多个光源。根据一些实施例，多个光源被配置为提供要作为被引导光在广角背光210或多视图背光220的光导内被引导光。多个光源中的每个光源可以光学连接以向例如多视图背光220的光导222的多个部分中的不同部分提供光，或者等同地向广角背光210的光导的不同部分提供光。在一些实施例中，多区域多视图显示器的多个光源的光源可以基本上类似于以上关于多区域背光100描述的单独的光源112a、112b、122a、122b。
根据本文所述原理的其它实施例，提供了一种多区域背光操作的方法。图11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区域背光操作的方法300的流程图。如图11所示，多区域背光操作的方法包括使用具有第一区域和第二区域的广角背光提供310广角发射光。根据各种实施例，第一区域和第二区域中的每一个在被激活时独立地提供广角发射光。在一些实施例中，广角背光可以基本上类似于上面描述的多区域背光100的广角背光110。
多区域背光操作的方法300还包括使用被划分为第一区域和第二区域的多视图背光来提供320定向发射光。第一和第二区域中的每一个独立地提供定向发射光，该定向发射光包括多个定向光束，该多个定向光束具有与激活时的多视图图像的不同视图方向相对应的方向。根据一些实施例，定向发射光包括可以由例如多光束元件阵列的每个多光束元件提供的多个定向光束。具体地，根据各种实施例，多个定向光束的定向光束的方向对应于多视图图像的不同视图方向。在一些实施例中，多视图背光可以基本上类似于上述多区域背光100的多视图背光120。例如，多视图背光的第一和第二区域可以对应于广角背光的第一和第二区域中的相应区域并且也与广角背光的第一和第二区域中的相应区域对准。
在一些实施例中(未示出)，提供320多个定向光束包括在光导中引导光作为被引导光，并且使用多光束元件阵列的多光束元件散射出被引导光的一部分。此外，在一些实施例中，多光束元件阵列的每个多光束元件可以包括衍射光栅、微折射元件和微反射元件中的一个或多个。在一些实施例中，多光束元件阵列的多视图元件可以基本上类似于上述多视图背光120的多光束元件126。此外，光导可以基本上类似于光导124，如上所述。在一些实施例中，多区域背光操作的方法300可进一步包括将光提供到光导，光导内的被引导光根据如上所述的预定准直因子被准直。
根据一些实施例(例如，如图11所示，多区域背光操作的方法300还可以包括使用光阀阵列调制330广角发射光以在多区域背光的区域中提供2D图像，以及使用光阀阵列调制340定向发射光的多个定向光束以在多区域背光的一个或多个区域中提供多视图图像。在一些其他实施例中，多光束元件阵列的多光束元件的尺寸可以被配置为在光阀阵列的光阀的尺寸的四分之一和两倍之间。在一些实施例中，光阀阵列可以基本上类似于上面关于多区域背光100描述的光阀106阵列。
因此，已经描述了提供和采用多个照明区域的多区域背光、多区域多视图显示器以及多区域背光操作的方法的示例和实施例。应当理解，上述示例仅仅是表示本文所述原理的许多具体示例和实施例中的一些的说明。显然，本领域技术人员可以容易地设计出许多其它布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。

Claims (18)

1.一种多区域背光，包括：
广角背光，具有第一区域和第二区域，所述广角背光的所述第一区域和所述第二区域中的每一个被配置为在被激活时独立地提供广角发射光；以及
多视图背光，被划分为第一区域和第二区域，所述多视图背光的所述第一区域和所述第二区域中的每一个被配置为独立地提供定向发射光，所述定向发射光包括定向光束，所述定向光束具有与激活时的多视图图像的不同视图方向相对应的方向，
其中，所述多视图背光与所述广角背光相邻并且对所述广角发射光透明，所述多视图背光的所述第一区域和第二区域对应于所述广角背光的所述第一区域和第二区域中的相应区域并且与所述广角背光的所述第一区域和第二区域中的相应区域对准，
其中，所述多视图背光包括光导，其被配置为引导光作为被引导光，所述光导被反射结构划分成对应于所述多视图背光的所述第一区域的第一部分和对应于所述多视图背光的所述第二区域的第二部分，并且
其中，所述反射结构包括将所述第一部分和所述第二部分彼此分离的反射壁和所述光导的引导表面中的凹槽中的一者或两者，所述凹槽平行于光传播方向，并且所述光导在所述第一部分和所述第二部分上是连续的。
2.根据权利要求1所述的多区域背光，其中所述广角背光和所述多视图背光中的每个背光的所述第一区域被配置为被协作地激活，以提供所述广角发射光或所述定向发射光，并且其中所述广角背光和所述多视图背光的所述第二区域被配置为被激活，以协作地提供所述广角发射光或所述定向发射光。
3.根据权利要求1所述的多区域背光，其中所述广角背光和所述多视图背光的所述第一区域和所述第二区域各自包括单独的光源，所述单独的光源的独立激活被配置为激活所述第一区域和所述第二区域中的相应区域。
4.根据权利要求1所述的多区域背光，其中所述多视图背光还包括：
多光束元件阵列，多光束元件跨所述光导的所述第一部分和所述第二部分中的每个部分彼此间隔开，所述多光束元件阵列的每个多光束元件被配置为将来自所述光导的被引导光的一部分散射出作为所述定向发射光的所述定向光束。
5.根据权利要求1所述的多区域背光，其中所述光导的所述第一部分和所述第二部分各自被配置为根据预定准直因子将所述被引导光作为准直的被引导光进行引导。
6.根据权利要求4所述的多区域背光，其中所述多光束元件阵列的多光束元件包括被配置为衍射地散射出所述被引导光的衍射光栅、被配置为反射地散射出所述被引导光的微反射元件、以及被配置为折射地散射出所述被引导光的微折射元件中的一个或多个。
7.根据权利要求6所述的多区域背光，其中多光束元件的衍射光栅包括多个独立的子光栅。
8.一种多区域多视图显示器，包括根据权利要求1所述的多区域背光，所述多区域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广角发射光以提供2D图像，并且调制所述定向发射光以提供所述多视图图像。
9.根据权利要求8所述的多区域多视图显示器，其中所述多视图背光包括多光束元件的阵列，所述多光束元件阵列的每个多光束元件的尺寸在所述光阀阵列的光阀的尺寸的四分之一和两倍之间。
10.一种多区域多视图显示器，包括：
广角背光，被配置为利用广角发射光选择性地照明所述多区域多视图显示器的多个区域中的一个或多个区域；
多视图背光，被配置为利用包括定向光束的定向发射光选择性地照明所述多个区域中的一个或多个区域，所述定向光束具有与多视图图像的不同视图方向相对应的方向；以及
光阀阵列，被配置为调制所述广角发射光以提供2D图像，并且调制所述定向发射光以提供所述多视图图像，
其中，所述2D图像被提供在由所述广角发射光选择性地照明的区域中，并且所述多视图图像被提供在由所述定向发射光选择性地照明的区域中，
其中，所述多视图背光包括光导，其被配置为引导光作为被引导光，所述光导被反射结构划分成与所述多区域多视图显示器的所述多个区域对应的多个部分，并且
其中，所述反射结构包括将所述多个部分中的部分彼此分离的反射壁和所述光导的引导表面中的凹槽中的一者或两者，所述凹槽平行于光传播方向，并且所述光导在所述多个部分上是连续的。
11.根据权利要求10所述的多区域多视图显示器，其中所述多区域多视图显示器被配置为将所述2D图像和所述多视图图像中的仅一个图像专门地提供到所述多区域多视图显示器的所述多个区域中的每个区域。
12.根据权利要求10所述的多区域多视图显示器，其中所述广角背光具有与所述多区域多视图显示器的所述多个区域对应的多个区域，所述广角背光的所述多个区域中的每个区域被配置为被单独地激活以用所述广角发射光选择性地照明所述多区域多视图显示器的所述多个区域中的区域。
13.根据权利要求12所述的多区域多视图显示器，其中所述多视图背光还包括：
多光束元件阵列跨光导的多个部分彼此间隔开，所述多光束元件阵列的每个多光束元件被配置为将来自光导的被引导光的一部分散射出作为定向发射光的所述定向光束；以及
多个光源，被配置为提供要作为所述光导内的所述被引导光而被引导的光，所述多个光源中的每个光源被光学连接到所述光导，以向所述多个部分中的不同部分提供光，
其中所述多个光源中的光源被配置为被单独地激活，以利用所述定向发射光选择性地照明所述多区域多视图显示器的所述多个区域中的区域。
14.根据权利要求13所述的多区域多视图显示器，其中所述光导被配置为根据准直因子将所述被引导光作为准直的被引导光进行引导，并且其中所述多光束元件阵列的每个多光束元件的尺寸在所述光阀阵列的光阀的尺寸的四分之一和两倍之间。
15.根据权利要求13所述的多区域多视图显示器，其中所述多光束元件阵列中的每个多光束元件包括被配置为衍射地散射出所述被引导光的衍射光栅、被配置为反射地散射出所述被引导光的微反射元件、以及被配置为折射地散射出所述被引导光的微折射元件中的一个或多个。
16.一种操作多区域背光的方法，所述方法包括：
使用具有第一区域和第二区域的广角背光提供广角发射光，所述广角背光的所述第一区域和所述第二区域中的每一个在被激活时独立地提供广角发射光；以及
使用被划分为第一区域和第二区域的多视图背光提供定向发射光，所述多视图背光的所述第一区域和所述第二区域中的每一个独立地提供包括多个定向光束的定向发射光，所述多个定向光束具有与激活时的多视图图像的不同视图方向相对应的方向，
其中，所述多视图背光的所述第一区域和所述第二区域对应于所述广角背光的所述第一区域和所述第二区域中的相应区域并且与所述广角背光的所述第一区域和所述第二区域中的相应区域对齐，
其中，提供所述定向发射光包括在光导中引导光作为被引导光，所述光导被反射结构划分成对应于所述多视图背光的所述第一区域的第一部分和对应于所述多视图背光的所述第二区域的第二部分，并且
其中，所述反射结构包括将所述第一部分和所述第二部分彼此分离的反射壁和所述光导的引导表面中的凹槽中的一者或两者，所述凹槽平行于光传播方向，并且所述光导在所述第一部分和所述第二部分上是连续的。
17.根据权利要求16所述的操作多区域背光的方法，其中提供所述定向发射光还包括：
使用多光束元件阵列的多光束元件将所述引导光的一部分散射出作为所述定向发射光，所述多光束元件阵列的每个多光束元件包括衍射光栅、微折射元件和微反射元件中的一个或多个。
18.根据权利要求16所述的操作多区域背光的方法，还包括：
使用光阀阵列调制所述广角发射光，以在所述多区域背光的区域中提供2D图像；以及
使用所述光阀阵列调制所述定向发射光的所述多个定向光束，以在所述多区域背光的另一区域中提供多视图图像。
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