多色光栅耦合背光照明的制作方法

文档序号:14419911阅读:174来源:国知局
多色光栅耦合背光照明的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月5日提交的美国临时专利申请序列号62/214,974的优先权,其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用



背景技术:

电子显示器是用于将信息传达给各种各样的装置和产品的用户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,数字微镜装置,电润湿显示器等)。通常,电子显示器可以被分类为有源显示器(即,发光的显示器)或无源显示器(即,调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最明显示例是crt,pdp和oled/amoled。lcd和ep显示器在考虑发射光时典型地被分类为无源。无源显示器尽管常常表现出有吸引力的性能特性,包括但不限于固有的低功耗,但由于缺乏发光的能力,在许多实际应用中具有稍微有限的使用。

为了克服与发射光关联的无源显示器的限制,许多无源显示器耦合到外部光源。耦合光源可以允许这些另外的无源显示器发射光并且基本上用作有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光源。背光源是放置在无源显示器后面以照射无源显示器的光源(通常是面板)。例如,背光源可以耦合到lcd或ep显示器。背光源发射通过lcd或ep显示器的光。发射的光由lcd或ep显示器调制,然后调制的光又从lcd或ep显示器发射。通常背光源配置成发射白光。然后使用滤色器将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如,滤色器可以放置在lcd或ep显示器的输出处(不常见)或背光源与lcd或ep显示器之间。

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中所述的原理的示例和实施例的各种特征,其中相似的附图标记表示相似的结构元件,并且其中:

图1示出了根据本文中所述的原理的示例的具有特定主角方向的光束的角分量的图形视图。

图2a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的多色光栅耦合背光源的横截面图。

图2b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的多色光栅耦合背光源的横截面图。

图2c示出了在与本文中所述的原理一致的实施例中的图2b的多色光栅耦合背光源的输入端部分的放大横截面图。

图3a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有多个不同颜色的光发射器的光源的侧视图。

图3b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的具有多个不同颜色的光发射器的光源的侧视图。

图4a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多色光栅耦合背光源的输入端部分的横截面图。

图4b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源的输入端部分的横截面图。

图5a示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源的输入端部分的横截面图。

图5b示出了根据与本文中所述的原理一致的又一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源的输入端部分的横截面图。

图6a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅的多色光栅耦合背光源的一部分的横截面图。

图6b示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅的图6a的多色光栅耦合背光源部分的透视图。

图7示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的电子显示器的框图。

图8示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多色光栅耦合背光源操作的方法的流程图。

某些示例和实施例可以具有作为以上参考的附图中示出的特征的附加或替代的特征。下面参考以上参考的附图详细描述这些和其他特征。

具体实施方式

根据本文中所述的原理的实施例提供多色背光照明。特别地,可以提供电子显示器,具体地是多视图或三维(3d)显示器的多色背光照明。根据各种实施例,光栅耦合器配置成使用衍射光栅将准直的多色光耦合到光导(例如,板光导)中。光栅耦合器的衍射光栅配置成将准直的多色光衍射地分裂并重定向为表示准直的多色光的不同颜色的光的多个光束。此外,不同颜色的光束被重定向并配置成根据不同颜色特定的、非零传播角在光导内传播。在一些实施例中,不同颜色特定的、非零传播角可以减轻背光照明的颜色依赖特性,包括但不限于与耦合输出或以其他方式由背光源发射的光关联的颜色依赖耦合角。

根据各种实施例,背光源的耦合输出光形成在诸如电子显示器观看方向的预定方向上引导的多个光束。根据本文中所述的原理的各种实施例,多个光束可以具有彼此不同的主角方向。特别地,多个光束可以在观看方向上形成或提供光场。此外,在一些实施例中,光束可以表示多种不同的颜色(例如,不同的原色)。具有不同主角方向并且在一些实施例中表示不同颜色的组合的光束(也被称为“不同方向的光束”)可以用于显示包括三维(3d)信息的信息。例如,不同方向的、不同颜色的光束可以被调制并且用作“裸眼”3d或多视图彩色电子显示器的彩色像素。

在本文中,“光导”被定义为使用全内反射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处基本上透明的芯。在各种实施例中,术语“光导”通常是指采用全内反射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邻近光导材料的表面的周围介质的折射率。在一些实施例中,光导可以包括作为上述折射率差异的附加或替代的涂层以进一步促进全内反射。例如,涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一个,包括但不限于板或片光导和条光导之一或两者。

进一步在本文中,如在“板光导”中应用于光导时术语“板”被定义为分段或不同平面的层或片,其有时被称为“片”光导。特别地,板光导被定义为配置成在由光导的顶表面和底表面(即,相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外,根据本文中的定义,顶表面和底表面都是彼此分离的,并且可以至少在微分意义上基本上彼此平行。也就是说,在板光导的任何微分小部段内,顶表面和底表面基本上平行或共面。

在一些实施例中,板光导可以是基本上平坦的(即,限制于平面),并且因此,板光导是平面光导。在其他实施例中,板光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如,板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形板光导。然而,任何曲率具有足够大的曲率半径以确保在板光导内保持全内反射以引导光。

在本文中,“衍射光栅”并且更具体地“多束衍射光栅”通常被定义为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,可以以周期性或准周期性的方式布置多个特征。例如,衍射光栅的多个特征(例如,材料表面中的多个凹槽)可以布置成一维(id)阵列。在其他示例中,衍射光栅可以是特征的二维(2d)阵列。例如,衍射光栅可以是材料表面上的凸起或材料表面中的孔的2d阵列。

因而,并且根据本文中的定义,“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射在衍射光栅上,则提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射耦合”,因为衍射光栅可以通过衍射将光从光导耦合输出。衍射光栅也通过衍射(即,以衍射角)重定向或改变光的角。特别地,由于衍射,离开衍射光栅(即,衍射光)的光通常具有与入射在衍射光栅上的光(即,入射光)的传播方向不同的传播方向。通过衍射改变光的传播方向在本文中被称为“衍射重定向”。因此,衍射光栅可以理解为包括衍射特征的结构,其重定向入射在衍射光栅上的光,并且如果光从光导入射,则衍射光栅也可以衍射地将光从光导耦合输出。

此外,根据本文中的定义,衍射光栅的特征被称为“衍射特征”,并且可以是表面处、表面中和表面上的一个或多个(即,其中“表面”是指两种材料之间的边界)。该表面可以是板光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种,包括但不限于凹槽,脊,孔和凸起中的一个或多个,并且这些结构可以是表面处、表面中和表面上的一个或多个。例如,衍射光栅可以包括在材料表面中的多个平行凹槽。在另一示例中,衍射光栅可以包括从材料表面升起的多个平行脊。衍射特征(无论凹槽,脊,孔,凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一种,包括但不限于正弦轮廓,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)。

根据本文中的定义,“多束衍射光栅”是产生包括多个光束的耦合输出光的衍射光栅。此外,根据本文中的定义,由多束衍射光栅产生的多个光束具有彼此不同的主角方向。特别地,根据定义,由于通过多束衍射光栅产生的入射光的衍射耦合和衍射重定向,多个光束中的一个光束具有与多个光束中的另一个光束不同的预定主角方向。多个光束可以表示光场。例如,多个光束可以包括具有八个不同的主角方向的八个光束。例如,组合的八个光束(即,多个光束)可以表示光场。根据各种实施例,各种光束的不同主角方向由光栅节距或间隔与相应光束的原点处的多束衍射光栅的衍射特征相对于入射在多束衍射光栅上的光的传播方向的取向或旋转的组合确定。

特别地,根据本文中的定义,由多束衍射光栅产生的光束具有由角分量给出的主角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“高度分量”或“高度角”。角分量被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义,高度角θ是竖直平面(例如,垂直于多束衍射光栅的平面)中的角,而方位角是水平面(例如,平行于多束衍射光栅平面)内的角。图1示出了根据本文中所述的原理的示例的具有特定主角方向的光束10的角分量另外,根据本文中的定义,光束10从特定点发射或发出。也就是说,根据定义,光束10具有与多束衍射光栅内的特定原点关联的中心光线。图1也示出了光束原点o。使用指向原点o的粗箭头12在图1中示出了入射光的示例性传播方向。

根据本文中所述的各种实施例,通过衍射光栅(例如,多束衍射光栅)从光导耦合输出的光表示电子显示器的像素。特别地,具有多束衍射光栅以产生多个具有不同主角方向的光束的光导可以是电子显示器的或与电子显示器结合使用的背光源的一部分,电子显示器例如是、但不限于“裸眼”三维(3d)电子显示器(也被称为多视图或“全息”电子显示器或自动立体显示器)。因而,通过使用多束衍射光栅从光导耦合输出引导光而产生的不同方向的光束可以是或表示3d电子显示器的“像素”。而且,如上所述,不同方向的光束可以形成光场。

在本文中“准直器”被定义为配置成准直光的基本上任何光学器件或装置。例如,准直器可以包括但不限于准直镜或反射器,准直透镜,及其各种组合。在一些实施例中,包括准直反射器的准直器可以具有由抛物曲线或形状表征的反射表面。在另一示例中,准直反射器可以包括成形抛物面反射器。“成形抛物面”意味着成形抛物面反射器的弯曲反射表面以确定为实现预定反射特性(例如,准直度)的方式偏离“真实”抛物曲线。类似地,准直透镜可以包括球形表面(例如,双凸球面透镜)。

在一些实施例中,准直器可以是连续反射器或连续透镜(即,具有基本平滑、连续表面的反射器或透镜)。在其他实施例中,准直反射器或准直透镜可以包括基本不连续的表面,例如但不限于提供光准直的菲涅耳反射器或菲涅耳透镜。根据各种实施例,由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一实施例以预定程度或量变化。此外,准直器可以配置成在两个正交方向(例如,竖直方向和水平方向)中的一个或两个方向上提供准直。也就是说,根据一些实施例,准直器可以包括提供光准直的两个正交方向中的一个或两个方向上的形状。

在本文中,“光源”被定义为光源(例如,发光的装置或设备)。例如,光源可以是激活时发光的发光二极管(led)。光源可以是基本上任何光源或光发射器,包括但不限于以下的一种或多种: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,基于等离子体的光发射器,荧光灯,白炽灯,以及实际上任何其他光源。由光源产生的光可以具有颜色或者可以包括特定波长的光。而且,“多色光源”是配置成提供至少两种不同颜色或波长的发射光的光源。因而,多色光源的“多个不同颜色的光源”在本文中明确地定义为一套或一组光源,其中光源中的至少一个产生的光具有的颜色或等效波长不同于由所述一套或一组多个光源中的至少一个其他光源产生的光的颜色或波长。而且,“多个不同颜色的光源”可以包括相同或基本相似颜色的一个以上光源,只要多个光源中的至少两个光源是不同颜色的光源(即,至少两个光源产生不同的光的颜色)。因此,根据本文中的定义,“多个不同颜色的光源”可以包括产生第一颜色的光的第一光源和产生第二颜色的光的第二光源,其中第二颜色不同于第一颜色。另外,根据本文中的定义,“白色”光源是多色光源,原因是白光包括多种不同的颜色(例如,红,绿和蓝),其组合出现为白光。

此外,如本文中所使用的,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,“一光栅”是指一个或多个光栅,并且因此,“光栅”在本文中表示“(一个或多个)光栅”。而且,本文中对“顶”,“底”,“上部”,“下部”,“上”,“下”,“前”,“后”,“第一”,“第二”,“左”或“右”的引用并非旨在本文中限制。在本文中,术语“约”在应用于某个值时通常表示在用于产生该值的设备的公差范围内,或者可以表示加或减10%,或加或减5%,或加或减1%,除非另有明确规定。此外,如本文中所使用的术语“基本上”表示大部分,或几乎全部,或全部,或约51%至约100%的范围内的量。而且,本文中的示例旨在仅仅是示例性的,并且是为了讨论的目的而不是作为限制被提供。

根据本文中所述的原理的一些实施例,提供了一种多色光栅耦合背光源。图2a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的多色光栅耦合背光源100的横截面图。图2b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的多色光栅耦合背光源100的横截面图。图2c示出了在与本文中所述的原理一致的实施例中的图2b的多色光栅耦合背光源100的输入端部分的放大横截面图。多色光栅耦合背光源100配置成将多色光102耦合到多色光栅耦合背光源100中作为引导光104。而且,多色光102在耦合输入时被分成多个不同颜色的光束,其中根据各种实施例,不同颜色的光束配置成以相应的不同颜色特定的、非零传播角作为引导光104传播。

如图2a-2b中所示,根据各种实施例,多色光栅耦合背光源100包括配置成引导作为引导光104的光的板光导110。引导光104可以沿着板光导110的长度或范围从输入端引导至终端,如粗箭头所示。此外,根据各种示例,板光导110配置成以不同颜色特定的、非零传播角中的相应的一个引导光(即,引导光104)。

在一些实施例中,板光导110是片或板光波导,其包括延伸的、基本平面的光学透明介电材料片。基本平面的介电材料片配置成使用全内反射引导引导光104。根据各种实施例,板光导110的光学透明材料可以包括各种介电材料中的任何一种,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,板光导110还可以包括在板光导110的表面(例如,顶表面和底表面中的一个或两者)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些实施例,覆层可以用于进一步促进全内反射。

如本文中所定义的,“颜色特定的、非零传播角”是相对于板光导110的表面(例如,顶表面或底表面)的角。如上面所提供的,板光导110可以包括配置为光波导的介电材料。引导光104可以通过以非零传播角在板光导110的顶表面和底表面之间反射或“跳动”进行传播(例如,通过由表示引导光104的光线的虚线勾画的延伸的、成角的箭头示出)。引导光104在大体远离输入端的第一方向上沿着板光导110传播(例如,通过沿着图2a-2b中的x轴指向的粗箭头示出)。

根据各种实施例,引导光104的光束的颜色特定的、非零传播角可以在约十(10)度至约五十(50)度之间,或者在一些示例中,在约二十(20)度至约四十(40)度之间,或者在约二十五(25)度至约三十五(35)度之间。例如,颜色特定的、非零传播角可以为约三十(30)度。在其他示例中,非零传播角可以为约20度,或约25度,或约35度。

根据一些实施例,通过将多色光102耦合到板光导110中而产生的引导光104可以在板光导110内被准直(例如,可以是准直的引导光的“光束”104)。此外,根据一些实施例,可以在垂直于板光导110的表面的平面的平面和平行于该表面的平面中的一个或两者中准直引导光104。例如,板光导110可以在具有平行于x-y平面(例如,如图所示)的顶表面和底表面的水平面中被定向。例如,引导光104可以在竖直平面(例如,x-z平面)中被准直或基本准直。在一些实施例中,引导光104也可以在水平方向上(例如,在x-y平面中)被准直或基本准直。

在本文中,“准直光”或“准直光束”被定义为其中光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束(例如,引导光104的光束)。此外,根据本文中的定义,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。根据一些实施例,准直光以产生准直引导光束104可以由用于提供多色光102的光源(例如,下述的光源120)的透镜或反射镜(例如,倾斜准直反射器等)提供。

如图2a-2b中所示,多色光栅耦合背光源100还包括光源120。根据各种实施例,光源120包括光发射器122和准直器124。光发射器122配置成提供多色光,并且准直器124配置成准直由光发射器122提供的多色光。准直器124的输出处的准直多色光可以对应于多色光102,如图所示。特别地,根据各种实施例,多色光102是准直的多色光102。应当注意,尽管在本文中描述和示出为独立的元件或功能,但是在光源120的一些实施例中,光发射器122和准直器124可以组合或基本上不可分离,例如当光源120包括配置成既是光发射器122又提供发射光的准直的激光器时。

在一些实施例中,光发射器122包括白光源(即,配置成提供基本上“白色”光的光源)或配置成产生具有相对宽的光学带宽或光谱(例如,大于约10纳米的带宽)的多色光的类似光源。例如,白光源可以包括配置成提供白光的发光二极管(led)(例如,所谓的“白色”led)。可以使用各种其他的白光源,包括但不限于荧光灯或荧光管。特别地,光发射器122可以是配置成产生混合在一起以提供光源120的多色光102的多种不同颜色的光(例如,作为白光)的单个光发射器。在其他实施例中,光发射器122可以包括不同颜色的多个光发射器,其中可以组合其光发射以提供多色光102。

图3a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有多个不同颜色的光发射器122的光源120的侧视图。特别地,如图3a中所示,光源120包括配置成提供基本上红光的第一光发射器122',配置成提供基本上绿光的第二光发射器122”,以及配置成提供基本上蓝光的第三光发射器122”'。例如,第一光发射器122'可以包括配置成产生红光的发光二极管(led)(即,红色led),第二光发射器122”可以包括配置成提供绿光的led(即,绿色led),并且第三光发射器122”'可以包括配置成提供蓝光的led(即,蓝色led)。作为示例而非限制,光发射器122'、122”、122”'在图3a中示出为安装在基板126上。

图3b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的具有多个不同颜色的光发射器122的光源120的侧视图。特别地,图3b中所示的光源120包括照明源122a和多个荧光体122'、122”、122”'。照明源122a配置成提供照明,并且多个荧光体122'、122”、122”'配置成响应来自照明源122a的照射而发光。作为示例而非限制,图3b示出了安装在基板126上的照明源122a以及固定到照明源122a的表面的多个荧光体122'、122”、122”'。

根据一些实施例,照明源122a可以包括蓝光源(例如,蓝色led)。在其他实施例中,可以采用另一种颜色的光源作为照明源122a。在另外的其他实施例中,照明源122a可以包括紫外(uv)光源。

根据各种实施例,多个荧光体的每个荧光体122'、122”、122”'具有对应于多色光102的不同颜色的发光。例如,当由照明源122a照射时,第一荧光体122'可以具有配置成提供红光的发光,第二荧光体122”可以具有配置成提供绿光的发光,并且第三荧光体122”'可以具有配置成提供蓝光的发光。因而,与照明源122a组合的荧光体122'、122”、122”'的每一个可以与上述的多个不同颜色的光发射器122'、122”、122”'基本类似。

此外,当采用不同颜色的多个光发射器122(例如,不同颜色的led或不同颜色的荧光体等)时,可以在一些实施例中选择不同颜色的光发射器122的相对尺寸或等效地选择光输出强度或强度以调节多色光102的光谱。例如,第一光发射器122'(例如,红色led)可以大于第二光发射器122”(例如,绿色led)以在多色光102的光谱中提供比绿光相对更大量的红光。进而,第二光发射器122”(例如,绿色led)可以大于多个光发射器122中的第三光发射器122”'(例如,蓝色led)以在多色光102的光谱中相对于蓝光提供更多的绿光。应当注意,例如,特定颜色的光发射器122的“相对尺寸”可以由实际物理尺寸提供,或者通过组合多个类似的光发射器以用作光发射器122被提供。

因而,当采用多个光发射器122时,多色光102中的不同颜色的光的混合或光谱内容可以被调节或适合于特定的应用。例如,在多色光栅耦合背光源100中,在一些实施例中,蓝光可以比绿光更有效地使用,而绿光的使用可以比红光更有效。“更有效地使用”意味着在多色光栅耦合背光源100内某些颜色的光可能比其他颜色以更高的速率或以更少的损失发射或以另外方式使用。

根据一些实施例,可以增加第一或“红色”光发射器122'相对于第二或“绿色”光发射器122”的相对尺寸(例如,如图3a中所示)以补偿或基本上减轻由多色光栅耦合背光源100产生的红光和绿光的差别使用效率。类似地,根据一些实施例,多色光栅耦合背光源100中的蓝光相对于绿光的差别使用效率可以由第三或“蓝色”光发射器122”'相对于第二或“绿色”光发射器122”的减小相对尺寸补偿或基本上减轻。作为示例而非限制,图3a示出了配置成减轻颜色依赖、差别使用效率的第一、第二和第三光发射器122'、122”、122”'的相对尺寸差异。

在图3a和3b中也示出了准直器124。根据各种实施例,准直器124可以基本上是任何准直器。例如,光源120的准直器124可以包括透镜,特别是准直透镜。例如,可以采用简单的凸透镜作为准直透镜。图2a-2b示出了包括准直透镜的光源120的准直器124。在其他示例中,准直器124可以包括另一准直器件或装置,包括但不限于准直反射器(例如,抛物面或成形抛物面反射器),多个准直透镜和反射器,以及配置成准直光的衍射光栅。来自多个光发射器122的不同颜色的光或白光源122的白光(即,包括多种不同颜色)可以作为基本上未准直的光进入准直器124,并且作为准直的多色光102离开。例如,由上述的第一、第二和第三光发射器122'、122”、122”'提供的不同颜色的光可以“混合”在一起并且也由准直器124准直以提供准直的多色光102。

再次参考图2a-2c,多色光栅耦合背光源100还包括光栅耦合器130。光栅耦合器130配置成将准直多色光102衍射地分裂并重定向为多个光束。多个光束的每个光束表示多色光102的相应的不同颜色。此外,每个光束配置成在板光导110内作为引导光104以对应于多色光的相应的不同颜色的颜色特定的、非零传播角传播。特别地,根据由光栅耦合器130提供的衍射,准直的多色光102被分成不同的颜色,并且也以相应不同的颜色特定的、非零传播角重定向到板光导110中。例如,多色光102可以包括红光,绿光和蓝光中的不同的两种或更多种。在通过光栅耦合器130分裂和重定向时,具有较长波长的引导光104(或其光束)的相应颜色特定的、非零传播角可以小于具有较短波长的光的相应颜色特定的、非零传播角。

在图2c中,标记为104'、104”和104”'的三个延伸的箭头表示在由光栅耦合器130衍射分裂和衍射重定向之后相应地具有三个不同颜色特定的、非零传播角γ'、γ”、γ”'的引导光104的三种不同颜色的光束。第一箭头104'或等效地第一光束104'可以表示以对应于红光的颜色特定的、非零传播角γ'传播的红光。第二箭头104”或等效地第二光束104”可以表示以对应于绿光的颜色特定的、非零传播角γ”传播的绿光。类似地,蓝光可以由第三箭头104”'表示,或等效地由以对应于蓝光的颜色特定的,非零传播角γ”'传播的第三光束104”'表示。在图2a和2b(以及本文中的别处)中,为了便于说明,可以仅示出中心光束104(例如,引导光104),应当理解中心光束104大体上表示具有相应的不同颜色特定的、非零传播角(例如,图2c中所示的角γ'、γ”、γ”')的多个光束104(例如,光束104'、104”和104”')。

根据各种实施例,光栅耦合器130包括具有彼此间隔开以提供入射光的衍射的衍射特征(例如,凹槽或脊)的衍射光栅132(例如,在图2c中示出)。在一些实施例中,衍射特征可以不同地位于板光导110的表面处、之中或附近。根据一些实施例,衍射光栅132的衍射特征之间的间隔是均匀的或至少基本均匀的(即,衍射光栅132是均匀的衍射光栅)。在其他实施例中,可以采用具有啁啾(例如,轻微或相对较小的啁啾)的衍射光栅132。在另外其他实施例中,可以使用复合或多周期衍射光栅作为衍射光栅132。

根据各种实施例,衍射光栅132可以产生多个衍射产物,包括但不限于零级产物,一级产物等。根据一些实施例,一级产物可以用于衍射分裂和重定向。此外,根据各种实施例,可以抑制衍射光栅132的零级衍射产物。例如,衍射光栅可以具有选择性地选择成抑制零级衍射产物的衍射特征高度或深度(例如,脊高度或凹槽深度)和占空比。在一些实施例中,衍射光栅132的(即,衍射特征的)的占空比可以在约百分之三十(30%)至约百分之七十(70%)之间。此外,在一些实施例中,衍射特征高度或深度可以在大于零至约五百纳米(500nm)的范围内。例如,占空比可以为约百分之五十(50%),并且衍射特征高度或深度可以为约一百四十纳米(140nm)。

在一些实施例中,光栅耦合器130可以是包括作为透射型衍射光栅的衍射光栅132的透射光栅耦合器。在其他实施例中,光栅耦合器130可以是包括作为反射型衍射光栅的衍射光栅132的反射光栅耦合器。在其他实施例中,光栅耦合器130包括透射型衍射光栅和反射型衍射光栅。

特别地,光栅耦合器130可以包括在与光源120相邻的板光导110的第一(例如,输入)表面112处的透射型衍射光栅,例如,如图2a中所示。透射型衍射光栅配置成衍射地分裂并重定向透射或穿过透射型衍射光栅的准直多色光102。替代地(例如,如图2b中所示),光栅耦合器130可以包括在与第一表面112相对的板光导110的第二表面114处的反射型衍射光栅。例如,光源120可以配置成通过板光导110的第一表面112的一部分照射第二表面114上的光栅耦合器130。反射型衍射光栅配置成使用反射衍射(即,反射和衍射)将准直的多色光102衍射地分裂并重定向到板光导110中。

根据各种示例,光栅耦合器130的衍射光栅132(即,无论透射型或反射型)可以包括形成或以其他方式设在板光导110的表面112、114之上或之中的凹槽、脊或类似的衍射特征。例如,凹槽或脊可以形成于板光导110的光源相邻的第一表面112之中或之上以用作透射型衍射光栅。替代地,例如,凹槽或脊可以形成或以其他方式设在与光源相邻的第一表面112相对的板光导110的第二表面114之中或之上以用作反射型衍射光栅。

根据一些实施例,光栅耦合器130可以包括在相应的板光导表面112、114之上或之中的光栅材料(例如,光栅材料层)。光栅材料可以基本上类似于板光导110的材料,而在其他示例中,光栅材料可以与板光导材料不同(例如,具有不同的折射率)。例如,板光导表面中的衍射光栅凹槽可以填充有光栅材料。特别地,透射或反射的光栅耦合器130的衍射光栅132的凹槽可以填充有不同于板光导110的材料的介电材料(即,光栅材料)。根据一些示例,光栅耦合器130可以包括例如氮化硅,而板光导110可以是玻璃。也可以使用其他光栅材料,包括但不限于氧化铟锡(ito)。

在其他实施例中,光栅耦合器130无论是透射还是反射都可以包括沉积、形成或以其他方式设在板光导110的相应表面上以用作特定衍射光栅132的脊、凸起或类似的衍射特征。例如,可以在沉积在板光导110的相应表面上的介电材料层(即,光栅材料)中形成(例如,通过蚀刻,模制等)脊或类似的衍射特征。在一些示例中,光栅耦合器130的光栅材料可以包括反射金属。例如,反射型衍射光栅132”可以包括反射金属层,例如但不限于金,银,铝,铜和锡,以促进除了衍射之外的反射。

图4a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多色光栅耦合背光源100的输入端部分的横截面图。图4b示出根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源100的输入端部分的横截面图。特别地,图4a和4b都可以示出包括光栅耦合器130的图2a的多色光栅耦合背光源100的一部分。此外,图4a-4b中所示的光栅耦合器130是包括透射型衍射光栅132'的透射光栅耦合器。

如图4a中所示,光栅耦合器130包括在板光导110的光源相邻的第一表面112中形成的凹槽(即,衍射特征)以形成透射型衍射光栅132'。此外,图4a中所示的光栅耦合器130的透射型衍射光栅132'包括也沉积在凹槽中的一层光栅材料134(例如,氮化硅)。图4b示出了光栅耦合器130,其包括在板光导110的光源相邻的第一表面112上的光栅材料134的脊(即,衍射特征)以形成透射型衍射光栅132'。例如,蚀刻或模制光栅材料134的沉积层可以产生脊。在一些实施例中,组成图4b中所示的脊的光栅材料134可以包括与板光导110的材料基本类似的材料。在其他实施例中,光栅材料134可以不同于板光导110的材料。例如,板光导110可以包括玻璃或塑料/聚合物片,并且光栅材料134可以是不同的材料,例如但不限于氮化硅,其沉积在板光导110上。

图5a示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源100的输入端部分的横截面图。图5b示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的多色光栅耦合背光源100的输入端部分的横截面图。特别地,图5a和5b都示出了包括光栅耦合器130的图2b的多色光栅耦合背光源100的一部分。此外,图5a-5b中所示的光栅耦合器130是反射光栅耦合器,其包括反射型衍射光栅132”。如本文中所示,光栅耦合器130(即,反射型衍射光栅耦合器)位于与光源(例如,图2b中所示的光源120)相邻的第一表面112相对的板光导110的第二表面114(即,光源相对或第二表面114)(例如,“顶表面”)处或之上。

在图5a中,光栅耦合器130的反射型衍射光栅132”包括形成于板光导110的第二表面114中的凹槽(即,衍射特征)和凹槽中的光栅材料134。在该示例中,凹槽填充有并且进一步由包括金属材料的光栅材料134的层136背衬以提供额外的反射并且提高光栅耦合器130的衍射效率。换句话说,光栅材料134包括金属层136。在其他示例(未示出)中,例如,凹槽可以填充有光栅材料(例如,氮化硅)并且然后基本上由金属层背衬或覆盖。

图5b示出了光栅耦合器130,其包括由板光导110的第二表面114上的光栅材料134形成的脊(衍射特征)以产生反射型衍射光栅132”。例如,脊可以蚀刻在施加到板光导110的氮化硅(即,光栅材料134)的层中。在一些示例中,例如,提供金属层136以基本上覆盖反射型衍射光栅132”的脊以提供增加的反射并提高衍射效率。

根据各种实施例,光栅耦合器130可以提供相对高的耦合效率。特别地,根据一些示例,可以实现大于约百分之二十(20%)的耦合效率。例如,在透射型配置中(即,当采用透射型衍射光栅132'时),光栅耦合器130的耦合效率可以大于约百分之三十(30%)或甚至大于约百分之三十五(35%)。在一些实施例中,可以实现高达约百分之四十(40%)的耦合效率。在反射型配置中(即,当采用反射型光栅耦合器132”时),根据各种实施例,光栅耦合器130的耦合效率可高达约百分之五十(50%)或约百分之六十(60%)或甚至约百分之七十(70%)。

再次参考图2a和2b,多色光栅耦合背光源100还可以包括衍射光栅140。特别地,根据一些实施例,多色光栅耦合背光源100可以包括多个衍射光栅140。例如,多个衍射光栅140可以布置为或者表示衍射光栅140的阵列。如图2a-2b中所示,衍射光栅140位于板光导110的表面(例如,顶或前表面或第二表面114)处。在其他示例(未示出)中,衍射光栅140中的一个或多个可以位于板光导110内。在另外的其他实施例(未示出)中,衍射光栅140中的一个或多个可以位于或位于板光导110的底或后表面(第一表面112)处或之上。

根据各种实施例,衍射光栅140配置成通过或使用衍射耦合(例如,也被称为“衍射散射”)将引导光104的一部分从板光导110散射或耦合输出。引导光104的该部分可以通过衍射光栅140通过衍射光栅140所在的光导表面(例如,通过板光导110的第二(顶或前)表面114)衍射地耦合输出。此外,衍射光栅140配置成衍射地耦合出导光104的该部分作为耦合输出光束106。

根据各种实施例,耦合输出光束106以预定的主角方向被引导离开光导表面。特别地,引导光104的耦合输出部分通过多个衍射光栅140衍射地重定向离开光导表面作为多个光束106。如上所述,根据一些实施例(例如,如下面进一步描述),多个光束的每个光束106可以具有不同的主角方向(例如,如图2a-2b中所示)并且多个光束可以表示光场。根据其他实施例(未示出),多个光束的每个耦合输出光束可以具有基本上相同的主角方向,并且光束多个可以表示基本上单向的光,例如,与具有带有不同主角方向的光束106的多个光束表示的光场相反。

参考图2a-2b,根据各种实施例,衍射光栅140包括衍射光(即,提供衍射)的多个衍射特征142。衍射负责将引导光104的部分衍射耦合输出到板光导110之外。例如,衍射光栅140可以包括用作衍射特征142的板光导110的表面中的凹槽和从板光导表面突出中的脊中的一个或两者。凹槽和脊可以彼此平行或基本平行地布置,并且至少在某点处垂直于将由衍射光栅140耦合输出的引导光104的传播方向。

在一些示例中,可以将衍射特征142蚀刻、铣削或模制到板光导110的表面中或施加在表面上。因而,衍射光栅140的材料可以包括板光导110的材料。如图2a中所示,例如,衍射光栅140包括在板光导110的表面中形成的基本上平行的凹槽。等效地,衍射光栅140可以包括从板光导表面突出的基本上平行的脊(未示出)。在其他示例(未示出)中,衍射光栅140可以在施加或固定到板光导110的表面的膜或层中实现或实现为所述膜或层。

多个衍射光栅140可以相对于板光导110以各种配置布置。例如,多个衍射光栅140可以以列和行布置在光导表面上(例如,作为阵列)。在另一示例中,多个衍射光栅140可以分组布置,并且组可以以行和列布置。在又一示例中,多个衍射光栅140可以基本上随机地分布在板光导110的表面上。

根据一些实施例,多个衍射光栅140包括多束衍射光栅140。例如,多个衍射光栅140中的全部或基本上全部可以是多束衍射光栅140(即,多个多束衍射光栅140)。根据各种实施例,多束衍射光栅140是衍射光栅140,其配置成耦合输出引导光104的一部分作为形成光场的具有不同主角方向的多个光束106(例如,如图2a和2b中所示)。

根据各种示例,多束衍射光栅140可以包括啁啾衍射光栅140(即,啁啾多束衍射光栅)。根据定义,“啁啾”衍射光栅140是衍射光栅,其呈现或具有在啁啾衍射光栅140的范围或长度上变化的衍射特征的衍射间隔。此外在本文中,变化衍射间隔被定义为“啁啾”。因此,从板光导110衍射耦合输出的引导光104作为多个光束106以对应于啁啾衍射光栅140上的不同原点的不同衍射角从啁啾衍射光栅140离开或发射。依靠预定义的啁啾,啁啾衍射光栅140负责多个光束的耦合输出光束106的相应的预定和不同主角方向。在一些实施例中,啁啾衍射光栅140可以具有或呈现随距离线性变化的啁啾。因而,啁啾衍射光栅140可以被称为“线性啁啾”衍射光栅。

图6a示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅140的多色光栅耦合背光源100的一部分的横截面图。图6b示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅140的图6a的多色光栅耦合背光源部分的透视图。作为示例而非限制,图6a中所示的多束衍射光栅140包括在板光导110的表面中的凹槽。例如,图6a中所示的多束衍射光栅140可以表示图2a中所示的基于凹槽的衍射光栅140中的一个。

如图6a-6b(以及作为示例而非限制的图2a-2b)中所示,多束衍射光栅140是啁啾衍射光栅。特别地,如图所示,衍射特征142在多束衍射光栅140的第一端部140'处比在第二端部140”处更靠近在一起。此外,所示的多束衍射光栅140包括具有从第一端部140'到第二端部140”线性地变化(增加)的衍射特征142的衍射间隔d的线性啁啾衍射光栅。

在一些实施例中,当引导光104在板光导110中在从多束衍射光栅140的第一端部140'到第二端部140”的方向上传播(例如,如图6a中所示)时,通过使用多束衍射光栅140从板光导110衍射地耦合输出光而产生的光束106可以发散(即,发散光束106)。替代地,当引导光104在板光导110中在相反方向上(即从多束衍射光栅140(未示出)的第二端部140”到第一端部140')时,可以产生会聚光束106。

在其他实施例(未示出)中,啁啾衍射光栅140可以呈现衍射间隔d的非线性啁啾。可以用于实现啁啾衍射光栅140的各种非线性啁啾包括、但不限于指数啁啾,对数啁啾,或以另一基本上非均匀的或随机的,但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以采用非单调啁啾,例如但不限于正弦啁啾或三角或锯齿啁啾。也可以使用任何这些类型的啁啾的组合。

如图6b中所示,多束衍射光栅140包括位于板光导110的表面之中、之处或之上的衍射特征142(例如,凹槽或脊),其是啁啾和弯曲的(即,多束衍射光栅140是弯曲、啁啾衍射光栅)。引导光104具有相对于多束衍射光栅140和板光导110的入射方向,如图6a-6b中以“104”标记的粗箭头所示。也示出了在板光导110的表面处远离多束衍射光栅140指向的多个耦合输出或发射光束106。所示的光束106以多个预定的不同主角方向发射。特别地,发射光束106的预定不同主角方向在方位角和高度角上都不同(例如,以形成光场),如图所示。根据各种示例,衍射特征142的预定义啁啾和衍射特征142的弯曲都可以负责发射光束102的相应的多个预定的不同主角方向。

例如,由于弯曲,多束衍射光栅140内的衍射特征142可以具有相对于在板光导110中引导的引导光104的入射方向的变化取向。特别地,在多束衍射光栅140内的第一点或位置处的衍射特征142的取向可以不同于在另一点或位置处的衍射特征142相对于引导光束入射方向的取向。关于耦合输出或发射的光束106,根据一些实施例,光束106的主角方向的方位分量可以由光束106的原点处(即,引导光104耦合输出的点处)的衍射特征142的方位取向角确定或与其对应。因而,至少在其相应的方位分量方面,多束衍射光栅140内的衍射特征142的变化取向产生具有不同的主角方向的不同光束106。

因此,在沿着衍射特征142的弯曲的不同点处,与弯曲衍射特征142关联的多束衍射光栅140的“下面的衍射光栅”具有不同的方位角取向角。“下面的衍射光栅”表示多个非弯曲衍射光栅的衍射光栅,其在叠加时产生多束衍射光栅140的弯曲衍射特征。在沿着弯曲衍射特征142的给定点处,弯曲具有特定的方位取向角其大体上不同于沿着弯曲衍射特征142的另一点处的方位取向角此外,特定的方位取向角导致从给定点发射的光束106的主角方向的相应方位分量在一些示例中,衍射特征142(例如凹槽,脊等)的弯曲可以表示圆的一部分。该圆可以与光导表面共面。在其他示例中,弯曲可以表示椭圆的一部分或例如与光导表面共面的另一弯曲形状。

在其他示例中,多束衍射光栅140可以包括“分段”弯曲的衍射特征142。特别地,尽管衍射特征142本身可能不描述沿着多束衍射光栅140内的衍射特征142的不同点处的基本上平滑或连续弯曲,但是衍射特征142仍然可以相对于引导光104的入射方向以不同角定向。例如,衍射特征142可以是包括多个基本笔直段的凹槽,每个段具有与相邻段不同的取向。根据各种实施例,段的不同角可以一起近似弯曲(例如,圆的一部分)。在另外的其他示例中,衍射特征142可以仅具有相对于多束衍射光栅140内的不同位置处的引导光的入射方向的不同取向,而不近似特定弯曲(例如,圆或椭圆)。

如上所述,引导光104包括不同颜色的多个光束,其中不同颜色的光束配置成以不同的、颜色特定的、非零传播角在板光导110内被引导。例如,红色引导光104的光束可以以第一非零传播角耦合到板光导110内并在其内传播;绿色引导光104的光束可以以第二非零传播角耦合到板光导110内并在其内传播;并且蓝色引导光104的光束可以以第三非零传播角耦合到板光导110内并在其内传播。根据各种实施例,相应的第一、第二和第三非零传播角彼此不同。而且,由光栅耦合器130提供的引导光104的多个不同颜色光束的不同颜色特定的、非零传播角可以配置成减轻由衍射光栅140、特别是多束衍射光栅140产生的相应的不同颜色的光的色散。也就是说,可以取决于颜色选择多个不同颜色光束的不同颜色特定的、非零传播角以基本上校正或补偿由衍射光栅140(或多束衍射光栅140)提供的衍射耦合输出的差异。因此,多色光102内的多种不同颜色的每种颜色的光(例如,红光,绿光和蓝光)可以以基本上彼此相似的主角方向作为耦合输出光束106从板光导110衍射地耦合输出。引导光104的不同颜色特定的、非零传播角的结果是,对于给定的主角方向,衍射光栅140或多束衍射光栅140可以提供多个耦合输出光束106,其包括多色光102中的不同颜色的光中的每一种。如本文中所述,没有准直多色光102和光栅耦合器130,不同颜色光束将通过多束衍射光栅140以彼此不同的相应主角方向从板光导110耦合输出,并且可能导致或恶化视向上的色散。

为了图示的目的,图6a示出了使用不同线型描绘的不同颜色的耦合输出光束106。不同颜色的耦合输出光束106在几个不同的主角方向的每一个上彼此平行。不同主角方向上的不同颜色的耦合输出光束106的所得到的平行关系部分地由板光导110中的相应不同颜色(也使用不同线型示出)的引导光104的不同颜色特定的、非零传播角提供。而且,根据一些实施例,由于平行关系,耦合输出光束106可以在一些实施例中组合以基本上表示白光(或至少多色光)。应当注意,在图6以及图2a和2b中,为了便于引导光104的图示仅示出中心光束104,应当理解中心光束104大体上表示具有不同颜色特定的、非零传播角(例如,图2c中所示的角γ'、γ”、γ”')的多个不同颜色的光束(例如,光束104'、104”和104”')。

根据本文中描述的原理的一些实施例,提供了一种电子显示器。在一些实施例中,电子显示器是二维(2d)电子显示器。在其他实施例中,电子显示器是三维(3d)或等效的“多视图”电子显示器。2d电子显示器配置成发射调制光束作为像素以显示信息(例如,2d图像)。3d电子显示器配置成发射具有不同方向的调制光束作为配置成显示3d信息(例如,3d图像)的“多视图”或方向像素。在一些实施例中,3d电子显示器是自动立体或裸眼3d电子显示器。特别地,经调制的、不同方向的光束中的不同光束可以对应于与3d电子显示器关联的不同“视图”(例如,多视图)的视向。例如,不同的视图可以提供由3d电子显示器显示的信息的“裸眼”(例如,自动立体,多视图等)表示。

图7示出根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的电子显示器200的框图。特别地,根据一些实施例,电子显示器200可以是3d电子显示器200。图7中所示的电子显示器200配置成发射调制光束202。作为3d电子显示器200,光束可以在表示与3d电子显示器200的不同视图(即,在不同视向上定向)相对应的3d或多视图像素的不同主角方向上发射。作为示例而非限制,调制光束202在图7中示出为发散(例如,与会聚相反)。在一些实施例中,光束202还可以表示不同的颜色,并且电子显示器200可以是彩色电子显示器。

图7中所示的电子显示器200包括光源210。光源210配置成提供准直的多色光。根据一些实施例,光源210可以基本上类似于上面关于多色光栅耦合背光源100描述的光源120。特别地,根据一些实施例,光源210可以包括配置成提供多色光的光发射器和配置成准直多色光的准直器。在一些实施例中,光发射器包括多个光发射器,多个发射器的每个光发射器配置成提供多色光的不同颜色的光。例如,多个光发射器包括:包括配置成提供红光的红色发光二极管(led)的第一光发射器,包括配置成提供绿光的绿色led的第二光发射器,以及包括配置成提供蓝光的蓝色led的第三光发射器。在其他实施例中,多个光发射器可以包括由照明源(例如,紫外光源或蓝光源)照射的荧光体。在另外的其他实施例中,光发射器可以包括白光源,例如白色发光二极管(led)。

电子显示器200还包括光栅耦合器220。光栅耦合器220配置成将准直的多色光衍射地分裂并重定向为多个光束。多个光束的每个光束表示不同颜色的光。根据一些实施例,光栅耦合器220基本上类似于上述的多色光栅耦合背光源100的光栅耦合器130。特别地,光栅耦合器220包括配置成衍射来自光源210的准直多色光的衍射光栅。准直多色光的光衍射继而导致多色光以对应于不同的颜色的不同角(例如,多个光束)的衍射分裂和重定向。在一些实施例中,光栅耦合器220包括透射型衍射光栅和反射型衍射光栅中的一个或两者,即,光栅耦合器220是透射光栅耦合器和反射光栅耦合器中的一个或两者。

图7中所示的电子显示器200还包括配置成接收和引导多个不同颜色的光束的光导230。特别地,不同颜色的光束被接收并且作为光导230内的引导光以不同颜色特定的、非零传播角由板光导230引导。而且,不同颜色特定的、非零传播角由光栅耦合器220衍射分裂和重定向多色光产生。

根据一些实施例,光导230可以基本上类似于上面关于多色光栅耦合背光源100描述的板光导110。例如,光导230可以是片光波导,其包括配置成通过全内反射来引导光的平面介电材料片。在其他实施例中,光导230可以包括条光导。例如,光导230可以包括彼此相邻布置的多个基本上平行的条光导以近似板光导,并且因此根据本文中的定义,被认为是“板”光导的形式。然而,例如,该形式的板光导的相邻条光导可以将光限制在相应的条光导内并且基本上防止泄漏到相邻的条光导中(即,与“真”板光导的基本上连续的材料片不同)。

电子显示器200还包括衍射光栅240,其配置成衍射耦合出引导光的一部分作为耦合输出光束。在一些实施例中(例如,当电子显示器200是3d电子显示器200时),衍射光栅240可以包括多束衍射光栅240,作为示例如图7中所示。例如,多束衍射光栅240可以位于光导230的表面中、表面上或表面处。根据各种实施例,多束衍射光栅240配置成衍射地耦合输出在光导230内引导的多个不同颜色光束的一部分作为具有表示或对应于3d电子显示器200的不同视图的不同主要角方向的多个耦合输出光束204。在每个主角方向上,耦合输出光束204包括基本平行的不同颜色的光束。在一些实施例中,衍射光栅、更特别地多束衍射光栅240可以基本类似于上述的多色光栅耦合背光源100的衍射光栅140和多束衍射光栅140。

例如,多束衍射光栅240可以包括啁啾衍射光栅。此外,多束衍射光栅240可以是多束衍射光栅阵列的构件。在一些实施例中,多束衍射光栅240的衍射特征(例如,凹槽,脊等)是弯曲衍射特征。例如,弯曲衍射特征可以包括弯曲(即,连续弯曲或分段弯曲)的脊或凹槽并且弯曲衍射特征之间的间隔取决于跨越多束衍射光栅240的距离而变化。在一些实施例中,多束衍射光栅240可以是具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。

也如图7中所示,电子显示器200还包括光阀阵列250。光阀阵列250包括配置成调制多个光束的耦合输出光束204的多个光阀。特别地,光阀阵列250的光阀调制耦合输出光束204以提供作为或表示电子显示器200的像素的调制光束202。调制光束202包括每个像素表示中的基本平行的不同颜色光的光束。当电子显示器200是多视图或3d电子显示器时,例如,像素可以是多视图像素。而且,调制光束202中的不同光束可以对应于3d电子显示器200的不同视图。因而,每个不同视图中的调制光束202包括基本平行的不同颜色光的光束。在各种示例中,可以采用光阀阵列250中的不同类型的光阀,包括但不限于液晶(lc)光阀,电润湿光阀和电泳光阀中的一种或多种。作为示例,在图7中使用虚线来强调光束202的调制。

根据本文中所述的原理的一些示例,提供了一种多色光栅耦合背光源操作的方法。在一些实施例中,多色光栅耦合背光源操作的方法可以用于向电子显示器提供背光照明,并且具体地向多视图或3d电子显示器提供定向背光照明。图8示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多色光栅耦合背光源操作的方法300的流程图。如图8中所示,多色光栅耦合背光源操作的方法300包括使用光源提供310准直的多色光。根据一些实施例,提供310准直的多色光可以采用与上面关于多色光栅耦合背光源100描述的光源120基本类似的光源。例如,可以采用包括多色光发射器(例如,白光源或多个不同颜色的光发射器)和准直器(例如,透镜)的光源以提供准直的多色光。此外,在一些实施例中,提供310准直的多色光可以包括使用多色光发射器生成多色光并且使用准直器准直多色光。

多色光栅耦合背光源操作的方法300包括例如使用光栅耦合器将准直的多色光重定向和分裂320成多个光束。由重定向和分裂320产生的多个光束的每个光束表示准直的多色光的不同的相应颜色。根据一些实施例,用于重定向和分裂320的光栅耦合器基本上类似于上述的多色光栅耦合背光源100的光栅耦合器130。特别地,根据一些实施例,光栅耦合器可以包括透射型衍射光栅和反射型衍射光栅中的一个或两者。

多色光栅耦合背光源操作的方法300还包括以相应的不同颜色特定的、非零传播角作为引导光引导330光导中的多个光束的不同颜色的光束。在一些实施例中,光导可以基本上类似于上面关于多色光栅耦合背光源100描述的板光导110。此外,由于重定向和分裂320,光束的颜色特定的、非零传播角例如在光栅耦合器中由衍射重定向产生。因而,不同颜色特定的、非零传播角可以基本上类似于上面也描述的不同颜色特定的、非零传播角。

在一些实施例(未示出)中,多色光栅耦合背光源操作的方法300还包括例如使用在光导的表面处的衍射光栅衍射地耦合输出光导中的引导光的一部分。在一些示例中,衍射光栅可以基本类似于上述的多色光栅耦合背光源100的衍射光栅。例如,衍射地耦合输出引导光的一部分可以产生在预定主角方向上远离光导定向的耦合输出光束。而且,由于光导中的引导光的不同颜色特定的、非零传播角,耦合输出光束可以包括在预定主角方向上的基本平行的不同颜色光的光束。

在一些实施例中,用于衍射地耦合输出引导光的一部分的衍射光栅是多束衍射光栅。因而,在一些实施例中,衍射地耦合输出引导光的一部分可以使用多束衍射光栅来产生在对应于三维(3d)电子显示器的不同视图的相应不同视向的多个不同的主角方向上远离光导定向的多个耦合输出光束。在每个不同的主角方向或不同的相应视向上,例如由于光导中的引导光的不同颜色特定的、非零传播角,耦合输出光束包括基本上平行的不同颜色光的光束。在一些实施例中,多束衍射光栅可以基本上类似于上面关于多色光栅耦合背光源100描述的多束衍射光栅140。例如,多束衍射光栅可以是线性啁啾衍射光栅,其包括彼此间隔开以提供衍射耦合的弯曲凹槽和弯曲脊中的一种。

在一些实施例(未示出)中,多色光栅耦合背光源操作的方法300还包括例如使用多个光阀来调制多个耦合输出光束。调制光束包括在预定主角方向上基本平行的不同颜色光的光束。在一些实施例中,多个光阀可以基本上类似于上面关于电子显示器200描述的光阀阵列250。例如,光阀可以包括但不限于以下的一种或多种:液晶(lc)光阀,电润湿光阀和电泳光阀。在一些示例中,例如,光阀阵列可以是具有表示3d显示器的像素的不同视向的多视图或3d电子显示器200的一部分。来自根据该示例的3d电子显示器的经调制的、耦合输出的光束包括在每个不同的视向或像素上的基本平行的不同颜色光的光束。

因此,已描述了多色光栅耦合背光源,电子显示器以及多色光栅耦合背光源操作方法的示例,其采用光栅耦合器以衍射地分裂和重定向耦合到光导中的准直光。应当理解的是,上述示例仅仅是说明表示本文中所述的原理的许多具体示例和实施例中的一些。显然,本领域的技术人员可以容易地设计许多其他的布置而不脱离由以下权利要求限定的范围。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1