背光体、多视图显示器和使用锥形准直器的方法与流程

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背景技术：

电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户传达信息的几乎无处不在的介质。最常用的电子显示器包括阴极射线管(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)以及采用机电的或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可被分为有源显示器(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)。有源显示器中最明显的示例是crt、pdp和oled/amoled。当考虑发射的光时，被典型地归类为无源显示器的是lcd和ep显示器。无源显示器虽然常常展现出包括但不限于固有低功耗的引人注目的性能特性，但因为缺少发光的能力而在许多实际的应用中使用受到一些限制。

为克服与发射光相关联的无源显示器的限制，许多无源显示器被耦合到外部光源。耦合光源可以允许这些原本的无源的显示器发光并且实质上充当有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光体(backlight)。背光可以用作光源(通常是面板背光)，其放置在原本的无源显示器的后面以照亮无源显示器。例如，背光体可以耦合到lcd或ep显示器。背光体发出穿过lcd或者ep显示器的光。发射光通过lcd或者ep显示器调制，并且调制的光然后依次从lcd或ep显示器发射。背光体通常被配置为发射白光。然后，利用滤色器将白光转换为显示器中所用的各种色彩。滤色器例如可以放置在lcd或ep显示器的输出处(较少)或放置在背光体和lcd或ep显示器之间。

附图说明

参考以下结合附图的详细描述，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，其中相似的附图标记表示相似的结构元素，并且其中：

图1a示出了根据与本文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示出了根据与本文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相对应的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。

图2示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面图。

图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体的横截面图。

图3b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体的平面图。

图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体的透视图。

图4a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器的平面图。

图4b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器的一部分的平面图。

图4c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的另一示例中的锥形准直器的一部分的平面图。

图5示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器的横截面图。

图6a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的横截面图。

图6b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的平面图。

图6c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体的透视图。

图7a示出了根据与本文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体的一部分的横截面图。

图7b示出了根据与本文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体的一部分的横截面图。

图8a示出了根据与本文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体的一部分的横截面图。

图8b示出了根据与本文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体的一部分的横截面图。

图9示出了根据与本文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体的一部分的横截面图。

图10示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的框图。

图11示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体操作的方法的流程图。

某些示例和实施例具有除了以上参考的附图中所示的特征之外并且代替以上参考的附图中所示的特征中的一个的其它特征。下面参照上面参考的附图详细描述这些和其它特征。

具体实施方式

根据本文描述的原理的示例和实施例提供具有保角散射和采用锥形准直器的背光体，其应用于电子显示器，特别是多视图显示器。在与本文描述的原理一致的各种实施例中，提供了采用保角散射特征的背光体。在一些实施例中，保角散射特征被配置为提供发射光，该发射光可以具有多个不同主角方向的光束。例如，发射光的光束的不同主角方向可对应于多视图显示器的各种不同视图的方向。此外，根据各种实施例，采用锥形准直器向背光体提供准直光。根据各种实施例，锥形准直器可促进或提供背光体的基本均匀的空间角度照明。

在本文中，“多视图显示器”被定义为电子显示或显示系统，其被配置为在不同的视图方向上提供多视图图像的不同视图。图1a示出了根据与本文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包括用于显示要观看的多视图图像的屏幕12。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16被示为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同的视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被示出为阴影多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，全部都是以示例的方式而非限制。注意，尽管在图1a中将不同视图14示出为位于屏幕上方，但当多视图图像显示在多视图显示器10上时，视图14实际上出现在屏幕12上或屏幕12附近。描绘屏幕12上方的视图14仅用于简单说明并且意在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的相应的一个观看多视图显示器10。

根据本文中的定义，具有对应于多视图显示器的视图方向的方向的视图方向或等效光束通常具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量φ被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面中的角度(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)，而方位角φ是水平平面中的角度(例如，平行于多视图显示屏幕的平面)。图1b示出了根据与本文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)相对应的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或放射。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光线。图1b还示出了光束(或视图方向)的原点o。

此外，在本文中，在术语“多视图图像”和“多视图显示”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”明确地包括两个以上的不同视图(即，至少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，在本文中采用的“多视图显示器”明确区别于仅包括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包括两个以上的视图，但是根据本文的定义，可以通过仅选择多视图视图中的两个来同时观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以被作为立体图像对观看(例如，在多视图显示器上)。

“多视图像素”在本文中被定义为表示多视图显示器的类似多个不同视图中的每一个中的“视图”像素的一组视图像素。具体地，多视图像素可以具有与多视图图像的每个不同视图中的视图像素相对应或表示该多视图图像的每个不同视图中的视图像素的各个视图像素。此外，根据本文的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“定向像素”，其中每个视图像素与不同视图中的对应的一个的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的视图像素表示的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等效的或至少基本上相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可具有与位于多视图图像的不同视图的每一个中的{x1,y1}处的视图像素对应的各个像素，而第二多视图像素可具有与位于不同视图的每一个中的{x2,y2}处的视图像素对应的各个像素等在一些实施例中，多视图像素中的视图像素的数量可以等于多视图显示器的视图的数量。例如，多视图像素可以提供与具有64个不同视图的多视图显示器相关联的六十四(64)个视图像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供8×4的视图阵列(即32个视图)，并且多视图像素可以包括三十二(32)个视图像素(即，每个视图一个)。此外，每个不同的视图像素可以具有对应于不同的视图方向之一的关联方向(例如，光束主角方向)，例如，对应于上述示例中的64个不同视图或32个不同视图。此外，根据一些实施例，多视图显示器的多视图像素的数量可以基本上等于多视图显示器视图中的“视图”像素(即，构成所选视图的像素)的数量。例如，如果视图包括六百四十乘四百八十个视图像素(即640×480的视图分辨率)，则多视图显示器可以具有三十万七千二百(307200)个多视图像素。在另一示例中，当视图包括一百乘一百个像素时，多视图显示器可包括总计一万(即100×100＝10000)个多视图像素。

在本文中，“光导”被定义为使用全内反射来在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包含在光导的工作波长处基本上透明的芯。术语“光导”通常指采用全内反射来在光导的电介质材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的电介质光波导，其。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表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了或代替上述折射率差，光导可以包括涂层，以进一步促成全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几种光导中的任一种，包括但不限于板(plate)或片(slab)光导以及条带(strip)光导中的一个或两个。

此外，在本文中，术语“板”在应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段或不同平面的层或薄片，其有时被称为“片”光导。具体地，板光导被定义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，根据在本文中的定义，顶表面和底表面二者彼此分离并且可以在至少差异意义上基本上相互平行。也就是说，在板光导的任何不同的小部分内，顶表面和底表面基本上平行或共面。

在一些实施例中，板光导可以是基本上平坦的(即局限于平面)，并且因此，板光导是平面光导。在其他实施例中，板光导可以在以一个或两个正交的维度上弯曲。例如，板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形的板光导。然而，任何曲率都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，“角度保持散射特征”或等效地“角度保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射在特征或散射体上的光的角展度的方式散射光的任何特征或散射体。具体地，根据定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs是入射光的角展度σ的函数(即，σs＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σs是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σs＝α·σ，其中α是整数)。也就是说，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs可以基本上与入射光的角展度或准直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σs可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本均匀或恒定的衍射特征间隔或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的一个示例。

在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置以提供入射到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，衍射光栅可以包含布置在一维(1d)阵列中的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。在其它示例中，衍射光栅可以是二维(2d)特征阵列。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。

由此，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。如果光从光导入射到衍射光栅上，则可引起所提供的衍射或衍射性散射，并因此被称为“衍射耦合”，其中衍射光栅可通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅也通过衍射重新定向或改变光的角度(即，在衍射角上)。具体地，由于衍射，离开衍射光栅的光通常具有不同于入射到光栅上的光(即，入射光)的传播方向的传播方向。通过衍射在光传播方向上的改变在本文中被称为“衍射重定向”。因此，可以将衍射光栅理解为包含衍射地重定向入射在衍射光栅上的光的衍射特征的结构，并且如果光是从光导入射的，则衍射光栅也可将光从光导衍射地耦合出来。

此外，根据在本文中的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在材料表面处、材料表面内或材料表面上(即，两种材料之间的边界)的一个或多个。例如，该表面可以是光导的表面。衍射特征可包含衍射光的各种结构中的任何一个，包括但不限于在表面处、表面中或表面上的凹槽、脊、孔和凸起的一个或多个。例如，衍射光栅可包含多个在材料表面中基本平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可包含在材料表面升起的多个平行的脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸起等)可具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一个，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓以及锯齿形轮廓(例如，闪耀光栅)中的一个或多个。

根据在本文中描述的各种示例，衍射光栅(例如，如下所述的多光束元件的的衍射光栅，如下文所述)可被用于将光衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)作为光束。具体地，局部周期性衍射光栅的的衍射角θm或由其提供的衍射角θm可以由等式(1)给出：

其中，λ是光的波长，m是衍射级数，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是衍射光栅上的光的入射角。简单起见，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面相邻，并且光导外的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常地，衍射级数m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由等式(1)给出，其中衍射级数为正(例如，m>0)。例如，当衍射级数m等于1时(即，m＝1)，提供一级衍射。

图2示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。此外，图2示出了以入射角θi入射在衍射光栅30上的光束50。光束50是光导40内的引导光束。图2中还还示出了由衍射光栅30衍射地产生并耦合出作为入射光束50的衍射结果的定向光束60。定向光束60具有如等式(1)所示的衍射角θm(或本文中的“主角方向”)。例如，衍射角θm可以对应于衍射光栅30的衍射级数“m”。

根据本文的定义，“多光束元件”是产生包含多个光束的光的背光体或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多光束元件可以光学地耦合到背光体的光导，以通过耦合出光导中引导的光的一部分来提供多个光束。在其它实施例中，多光束元件可产生作为光束发射的光(例如，可包括光源)。此外，根据本文的定义，由多光束元件产生的多个光束的光束具有彼此不同的主角方向。具体地，根据定义，多个光束的光束具有不同于多个光束的另一个光束的预定主角方向。此外，多个光束可以表示光场。例如，多个光束可以被限制在空间的基本锥形区域内，或者具有包括多个光束中的光束的不同主角方向的预定的角展度。因此，光束的预定角展度组合起来(即，多个光束)可以表示光场。

根据各种实施例，由包括但不限于多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性来确定多个光束的各种光束的不同主角方向。在一些实施例中，根据本文的定义，多光束元件可被视为“扩展点光源”，即分布在多光束元件的范围上的多个点光源。此外，根据本文的定义，并且如上关于图1b所述，由多光束元件产生的光束具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。

在本文中，“准直器”定义为配置为准直光的基本任何光学设备或装置。根据各种实施例，准直器提供的准直量可在不同实施例之间以预定的程度或量变化。此外，准直器可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，准直器可以在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个上包含形状。

在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的度数。具体地，根据本文中的定义，准直因子定义了光线在准直的光束内的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光的光束中的大部分光线在特定的角展度内(例如，关于准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些实施例，准直光束的光线在角度上可以具有高斯分布，并且角展度可以是在准直光束的峰值强度的二分之一上确定的角度。

在本文中，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括诸如当激活或打开时发射光的发光二极管(led)的光发射器。具体地，在本文中，光源可以基本上是任何光的来源或基本上包括任何光发射器，光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、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其他光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有色彩(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一定波长范围(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，光源可以包括一套或一组光发射器，其中至少一个光发射器产生具有与由该套或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的色彩或波长不同的色彩或等效波长的光。例如，不同的色彩可以包括原色(例如，红、绿、蓝)。

此外，如本文中所用的，冠词“一”意欲具有其在专利文献中的普通的含义，即“一个或多个”。例如，“一个保角衍射特征”表示一个或多个保角衍射特征，同样，“该保角衍射特征”在本文中表示“(一个或多个)保角衍射特征”。此外，本文中对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及在本文中无意成为限制。在本文中，术语“大约”在被应用于值时，通常表示在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所用的，术语“基本”意味着大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。此外，在本文中的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现的，而不是当作限制。

根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种背光体。图3a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体100的横截面图。图3b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体100的平面图。图3c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体100的透视图。所示的背光体100可用于在例如包括但不限于多视图显示器的电子显示器中背光。

图3a-3c中所示的背光体100被配置为提供耦合出光或发射光102。如图3a所示，发射光102被引导离开背光体100的表面。发射光102可被用于照明或用作电子显示器的照明源。特别地，发射光102可以被调制以促进例如电子显示器的信息(例如，图像)的显示。在一些实施例中，发射光102可被调制(例如，使用光阀，如下所述)以促进具有3d内容或被表示为多视图图像的信息的显示。

在一些实施例中(例如，如下关于多视图背光体所述的)，发射光102可以包括多个定向光束，其中不同的定向光束具有彼此不同的主角方向。例如，多个光束可以表示光场。此外，定向光束具有预定的角展度。也就是说，发射光102的光束的主角方向可被基本上限制在预定对角γ内。例如，可相对于多个定向光束的中心光束来定义预定对角γ(或等效地角展度γ)。此外，根据一些实施例，所提供的发射光102的多个定向光束可在对应于多视图显示器(例如，可用于显示3d或多视图图像的多视图显示器)的各个视图方向的不同主角方向上被引导离开背光体100。因此，如下面进一步描述的，背光体100可以是多视图背光体。

如图3a-3c所示，背光体100包括光导110。根据一些实施例，光导110可以是板光导。光导110被配置为沿光导110的长度引导光作为引导光104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。光波导的电介质材料可以具有大于围绕电介质光波导的介质的第二折射率的第一折射率。折射率的差被配置为根据光导110的一个或多个被引导模式促进引导光104的全内反射。在图3a中，用粗体箭头指示引导光104的一般传播方向103。

在一些实施例中，光导110的电介质光波导可以是包括延伸的、基本上是平坦的光学透明电介质材料的板或片光波导。根据各种示例，光导110的光学透明的电介质材料可以包括各种电介质材料中的任何一种，或者由各种电介质材料中的任何一种构成，电介质材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)中的一种或多种，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。在一些实施例中，光导110还可以在光导110的表面的至少一部分处(例如，顶面和底面中的一个或两个)包括涂覆层(未示出)。根据一些实施例，涂覆层可用于进一步促进全内反射。

根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射在光导110的第一表面110’(例如，“前”表面或前侧)和第二表面110”(例如，“后”表面或后侧)之间以非零传播角引导引导光104。具体地，引导光104可通过以非零传播角在光导110的第一表面110’和第二表面110”之间反射或“反弹”来传播(尽管在由粗体箭头指示的传播方向103中)。在一些实施例中，包括不同色彩的光的多个引导光束可以由光导110以不同的色彩特定的、非零传播角中的相应的非零传播角来引导。为了简化说明，图3a-3c中未示出非零传播角。

如本文中所定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110’或第二表面110”)的角度。此外，根据各种实施例，非零传播角大于零且小于光导110内的全内反射的临界角。例如，引导光的非零传播角可以在大约十(10)度到大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度到大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度到大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其他示例中，非零传播角可以是大约20度，或大约25度，或大约35度。此外，只要选择特定的非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定的实现选择(例如，任意地)特定的非零传播角。此外，根据各种实施例，引导光104(或等效的引导光“光束”104)可以是准直光束(例如，由下面描述的锥形准直器提供的)。在本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束的光线基本上被限制在光束内的预定的或定义的角展度内的光束(例如，引导光104)。此外，根据本文的定义，从准直光束发散或散射的光线不被视为准直光束的一部分。此外，在各种实施例中，可以根据准直因子对引导光104进行准直，或者引导光104可以具有准直因子。

在一些实施例中，光导110可被配置为“再循环”引导光104。特别地，已经沿着光导长度引导的引导光104可以在不同于(例如，相反于)传播方向103的另一传播方向103’中沿着该长度被重新引导。例如，光导110可以包括位于光导110的端部的反射器(未示出)，该端部与和光源相邻的输入端或入口边缘相对。反射器可被配置为将引导光104反射回朝向入口边缘作为再循环引导光。在图3a中，指示再循环引导光的传播方向103’的粗体箭头(例如，指向负x方向)示出了光导110内再循环引导光的一般传播方向。可选地(例如，与再循环引导光相反)，可以通过将另一传播方向103’的光引入光导110来提供在另一传播方向103’上传播的引导光104(例如，除了具有传播方向103的引导光104)。再循环引导光104可以(或可选地在另一传播方向103’上的提供引导光104)通过使引导光可不止一次地散射出背光体100(例如，通过下面描述的保存散射体)来增加背光体100的亮度(例如，发射光102的定向光束的强度)。

根据各种实施例，光导110具有保角散射特征112。保角散射特征112被配置为将引导光104的一部分散射出光导110，作为发射光102。在一些实施例中(例如，如图所示)，保角散射特征112包括多个保角散射体。特别地，保角特征112的单个保角散射体可以是彼此间隔的离散结构或特征，每个离散结构被配置为以保角方式散射或耦合出引导光104的不同部分。在各种实施例中，保角散射特征112可以包括提供或被配置为产生保角散射的各种不同结构或特征中的任何一种，不同结构或特征包括但不限于衍射光栅、反射结构和折射结构以及它们的各种组合。

此外，根据各种实施例，发射光102角展度或等效的发射光102的定向光束的角展度由保角散射特征112的特性确定。特别地，保角散射特征112被配置为将引导光104的一部分散射出光导110，作为具有以预定对角γ为特征的角展度的发射光102。因此，由于保角散射特征112的散射，发射光102可以基本上限制在预定对角γ内(或等效地在角展度内)。此外，发射光102的角展度是引导光104的准直因子的函数，并且在一些实施例中与之成比例。例如，角展度的预定对角γ(或等效地“角展度”)可由等式(2)给出

γ＝f(σ)(2)

其中σ是引导光104的准直因子，并且f(·)表示例如但不限于准直因子σ的线性函数的函数。例如，函数f(·)可以给出为γ＝a·σ，其中a是整数。

如图3a-3c所示，背光体100还包括锥形准直器120。根据各种实施例(例如，如图所示)，锥形准直器120可位于光导110(例如，光导110的入口表面)和光源之间。锥形准直器120被配置为将光源提供的光准直为准直光。也就是说，锥形准直器120被配置为从光源接收光，然后对接收光进行准直以产生准直光。此外，锥形准直器120被配置为将准直光传输或发送到光导110以作为引导光104被引导。

在各种实施例中，准直光具有准直因子σ或根据准直因子σ进行准直。准直因子σ被配置为提供引导光104的预定角展度。此外，根据各种实施例，准直因子σ是锥形准直器120的锥度(例如，下文描述的侧壁锥度)的函数。具体地，锥度的角度和形状中的一个或两个确定准直因子σ。在一些实施例中，由锥度准直器120提供的准直光可以促进或提供光导110的基本均匀的空间角度照明(例如，在入口表面处)。

图3a-3c所示的锥形准直器120包括具有侧壁锥度的光导，使得锥形准直器120的输入端122通常比锥形准直器120的输出端124更窄。特别地，由于侧壁锥度，锥形准直器120的宽度尺寸从输入端122到输出端124增加或“锥形化”。在本文中，“宽度尺寸”或简单地“宽度”被定义为在与光导110的宽度相对应的方向上的尺寸。光导“宽度”又被定义为沿y轴或对应于y轴的尺寸，如图3a-3c所示，y轴位于与引导光104的一般传播方向基本正交的平面中。光导110的宽度也基本上垂直于光导110的高度或厚度，例如，沿着或对应于图3a-3c所示的z轴的尺寸。

根据各种实施例，如图所示，锥形准直器120的输入端122与光源(例如，如图所示的光源130)相邻并被配置为接收来自光源的光。例如，光源可以被配置为提供基本上未准直的光。锥形准直器120的输出端124与背光体100的光导110相邻，并被配置为向其提供准直光。如图所示，来自锥形准直器120的准直光被提供在光导110的输入或入口边缘110a处。

此外，根据一些实施例，如上所述，锥形准直器120的光导110的侧壁锥度可被配置为不仅准直光，而且通过准直光提供光导110的均匀的空间角度照明。特别地，可以在光导110的一部分中提供均匀的空间角度照明，该部分对应于与入口边缘110a相邻的锥形准直器120的输出端124的宽度或范围。

在一些实施例中(例如，如图3a-3c所示)，背光体100的锥形准直器120可以包括多个锥形准直器段120’，例如，多个单独的锥形准直器120。例如，如图所示，锥形准直器120的多个锥形准直器段120’可沿光导110的宽度布置在入口边缘110a处。此外，锥形准直器段120’可以在与光导宽度相对应的光导平面中具有宽度或侧壁锥度，侧壁锥度将锥形准直器段120’宽度中的增加作为从锥形准直器段120’的光源相邻端(输入端122)到与光导110相邻的相对端(输出端124)的距离的函数提供。锥形准直器120的每个锥形准直器段120’可被配置为向分别对应于单个锥形准直器段120’的光导110的入口边缘110a的一部分提供基本均匀的空间角度照明。此外，在一些实施例中，锥形准直器120的锥形准直器段120’可以直接彼此相邻地定位或布置，以在入口边缘110a处或沿着入口边缘110a向光导110的整个宽度提供基本均匀的空间角照明。

0063在一些实施例中，锥形准直器120还可包括输入端122处或与其相邻的表面结构或表面微结构。在一些实施例中，表面结构可以实现以下一个或两个：有助于将光耦合到锥形准直器120的输入端122，以及被配置为提供或至少有助于(例如，与锥形准直器120的锥度一起)光导110的基本均匀的空间角度照明。例如，表面结构可被配置为增加进入(例如，从光源)输入端122的光的发散度。反过来，增加的光的发散度可导致光与侧壁锥度之间的相互作用增加。特别地，增加的发散度可以基本上在与宽度尺寸相对应的平面内。在一些示例中，所引起的增加的与侧壁的光相互作用可允许锥形准直器120的长度比没有表面结构的长度更短。在各种实施例中，表面结构可以包括锥形准直器120的材料(例如，形成到输入端122中)或者可以包括被配置为提供表面结构的输入端122处的膜或层。可采用各种表面结构中的任何一种，包括但不限于棱镜表面结构(即，棱镜结构阵列)、透镜阵列(例如，正透镜或凸透镜、负透镜或凹透镜等)、以及衍射光栅。

图4a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器120的平面图。如图所示，锥形准直器120包括与具有光发射器132(例如，发光二极管)的光源130相邻的输入端122。图4a中的锥形准直器120还具有与光导110的入口边缘110a相邻的输出端124。锥形准直器120包括侧壁锥度，其从输入端122到输出端124增加锥形准直器宽度(即y方向)。还示出了在输入端122处并且与光源130相邻的表面结构126。

图4b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器120的一部分的平面图。特别地，图4b示出了包括棱镜阵列(即，棱镜表面结构)的表面结构126的示例。表面结构126的棱镜阵列可被配置为提供进入锥形准直器120的光的发散度。例如，图4b中示出的棱镜表面结构126的棱镜或面角可以在约10度(10°)到约30度(30°)之间，以提供光发散度。

图4c在示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的另一示例中的锥形准直器的一部分的平面图。特别地，图4c示出了包括透镜阵列(例如，正透镜)的表面结构126。在图4b和4c中，表面结构126可以包括锥形准直器120的材料，或者可以包括位于准直器120的输入端或与其相邻(例如，应用于)的层或膜。

根据一些实施例，锥形准直器120可以在厚度上或在基本上垂直于与侧壁锥度相对应的宽度尺寸的高度尺寸上进一步锥形化。因此，锥形准直器120还可以包括厚度锥度。例如，锥形准直器120或等效的锥形准直器段120’可以包括垂直于侧壁锥度方向上的厚度锥度，厚度锥度将锥形准直器120或锥形准直器段120’的厚度中的变化作为从锥形准直器段120’的光源相邻端(输入端122)到光导110相邻端(输出端124)的距离的函数提供。

根据一些实施例(例如，如图5所示)，厚度锥度的特征是锥形准直器光导的高度或厚度，其通常随从锥形准直器120的输入端122到输出端124的距离的函数而减小。在其它实施例(未示出)中，厚度锥度的特征是高度或厚度，其通常随从输入端122到输出端124的距离的函数而增大。根据各种实施例，厚度锥度和表面结构126(如果存在)可以被配置为提高光源130的光发射器的对准公差和修改在纵向或x方向上的光动量的一个或两个。

例如，作为距离的函数而减小的厚度锥度可以有助于将来自光源130的光更均匀地分布在锥形准直器120的输出端124上。特别地，减小的厚度锥度可以在高度或垂直方向(例如，在z方向)上增加通过其上的光的角展度或准直因子。另一方面，可以使用随距离的函数增加的厚度锥度来减小垂直方向上的角展度或准直因子，即提供更好的垂直准直。类似地，表面结构126的特性可用于调整准直因子、改善对准公差、增加或减少与锥形准直器120的倾斜表面的相互作用等。

图5示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的锥形准直器120的横截面图。等效地，图5中所示的锥形准直器120还可以表示锥形准直器段的横截面图，例如锥形准直器段120’。如图5所示，锥形准直器120具有随着从光源相邻端(输入端122)到光导相邻端(输出端124)的距离的函数减小的厚度锥度，即，其在对应于垂直或z轴的维度中减小。图5中所示的锥形准直器120还包括表面结构126(作为示例而非限制)。特别地，图5中所示的表面结构126包括与y轴平行排列的棱镜阵列。

注意，可以在具有图5所示的厚度锥度或不具有厚度锥度的情况下采用表面结构126。图5进一步示出了具有光发射器132(例如，发光二极管)的光源130，光发射器132位于锥形准直器120的光源相邻端或输入端122处，并且与光导相邻端或输出端124相对。在图5中还示出包括入口边缘110a的光导110的一部分。

在一些实施例中，侧壁锥度和厚度锥度中的一个或两个的锥度可以是基本上直的或线性的锥度，即，锥度可以随距离变化或是距离的线性函数。在其他示例中，侧壁锥度和厚度锥度中的一个或两个可以是弯曲的，或者包括弯曲形状。例如，侧壁锥度可以具有以抛物线或成形抛物线为特征的曲线形状，但不限于抛物线或成形抛物线。为了便于说明，图4a-4c和图5通过示例而不是限制的方式说明了线性锥度。

再次参考图3a-3c，根据一些实施例，背光体100中的光导110的保角散射特征112可以包括多光束元件。特别地，图3a-3c所示的保角散射特征112可以包括多个多光束元件。具有包括多光束元件的保角散射特征112的光导110的背光体100可被称为“多光束”背光体，如下文进一步详细的描述。

图6a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100’的横截面图。图6b示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100’的平面图。图6c示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图背光体100’的透视图。如图所示，多光束背光体100’包括具有保角散射特征112的光导110和锥形准直器120(图6b中未示出)。此外，图6c-6c所示的保角散射特征112包括多个多光束元件112’。

根据各种实施例，多个多光束元件的多光束元件112’可以沿着光导110的长度彼此间隔。特别地，多光束元件112’可以通过有限空间彼此分离，并且表示沿着光导长度的各个不同的元件。此外，根据一些实施例，多光束元件112’通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，多个多光束元件的每个多光束元件112’通常是不同的，并且与多光束元件112’的其他多光束元件112’分离。

根据一些实施例，可以在一维(1d)阵列或二维(2d)阵列中布置保角散射特征112的多个多光束元件112’。例如，多个多光束元件112’可以布置为线性1d阵列。在另一示例中，多个多光束元件112’可以布置为矩形2d阵列或圆形2d阵列。此外，在一些示例中，阵列(即，1d或2d阵列)可以是规则或均匀阵列。特别地，多光束元件112’之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离或间隔)可以在阵列上基本上均匀或恒定。在其他示例中，多光束元件112’之间的元件间距离可以在整个阵列上和沿着光导的长度上的一个或两者上变化。

根据各种实施例，多个中的多光束元件112’被配置为耦合出引导光104的一部分作为发射光102。此外，发射光102包括多个定向光束102’。在图6a和6c中，定向光束102’被示为被引导离开光导110的第一(或前)表面110’的多个发散箭头。根据各种实施例，定向光束102’具有彼此不同的主角方向。此外，根据各种实施例，定向光束102’的不同主角方向对应于包含多视图像素的多视图显示器的各个不同的视图方向。

此外，根据一些实施例，多光束元件112’的尺寸可以与多视图显示器的多视图像素106中的视图像素106’的尺寸可比(comparable)。在本文中，可以以各种方式中的任何一种来定义“尺寸”，各种方式包括但不限于长度、宽度或面积。例如，视图像素106’的尺寸可以是其长度，并且多光束元件112’的可比尺寸也可以是多光束元件112’的长度。在另一示例中，尺寸可指使多光束元件112’的区域可与视图像素106’的区域可比的区域。

在一些实施例中，多光束元件112’的尺寸与视图像素尺寸可比，使得多光束元件尺寸介于视图像素尺寸的约50％和约200％之间。在其他示例中，多光束元件尺寸大于视图像素尺寸的大约百分之六十(60％)、或视图像素尺寸的大约百分之七十(70％)、或大于视图像素尺寸的大约百分之八十(80％)、或大于视图像素尺寸的大约百分之九十(90％)，并且多光束元件112’小于视图像素尺寸的大约百分之一百八十(180％)、或小于视图像素尺寸的百分之一百六十(160％)、或小于视图像素尺寸的百分之一百四十(140％)、或小于视图像素尺寸的百分之一百二十(120％)。例如，以“可比尺寸”，多光束元件尺寸可以在视图像素尺寸的大约75％到150％之间。在另一示例中，多光束元件112’在尺寸上可与视图像素106’可比，其中多光束元件尺寸在视图像素尺寸的约125％到约85％之间。根据一些实施例，可以选择多光束元件112’和视图像素106’的可比尺寸来减少多视图显示器的视图之间的暗区，或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区，同时减少多视图显示器的视图之间的重叠，或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的重叠。为了便于讨论，图6a-6c还示出了多视图像素106以及多视图背光体100。在图6a-6b中，多光束元件尺寸表示为“s”，并且视图像素尺寸表示为“s”。

图6a-6c进一步示出了光阀108的阵列，其被配置为在发射光102内调制多个定向光束的定向光束102’。例如，光阀阵列可以是使用多视图背光体的多视图显示器的一部分，并且为了便于本文的讨论，在图6a-6c中与多视图背光体100'一起示出。在图6c中，光阀108的阵列被部分切除，以允许对光阀阵列下面的光导110和多光束元件112’可视。在各种实施例中，可以使用不同类型的光阀作为光阀阵列的光阀108，不同类型的光阀包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀的一个或多个。

如图6a-6c所示，定向光束102’中的不同光束穿过光阀阵列并可由光阀阵列中的不同光阀108进行调制。此外，如图所示，阵列的光阀108对应于视图像素106’，光阀108集合对应于多视图显示器的多视图像素106。特别地，光阀阵列的不同光阀108集合被配置为接收和调制来自多光束元件112’的不同元件的定向光束102’，即，对于每个多光束元件112’，有一个唯一的光阀108集合，如图所示。

如图6a所示，第一光阀集合108a被配置为接收和调制来自第一多光束元件112’a的定向光束102’，而第二光阀集合108b被配置为接收和调制来自第二多光束元件112’b的定向光束102’。因此，光阀阵列中的每个光阀集合(例如，如图6a所示，光阀阵列中的第一和第二光阀集合108a、108b)分别对应于不同的多视图像素106，其中光阀集合中的单个光阀108对应于相应多视图像素106的视图像素106’。

注意，如图所示，视图像素106’的尺寸可对应于光阀阵列中的光阀108的尺寸。在其他示例中，视图像素尺寸可以定义为光阀阵列的相邻光阀108之间的距离(例如，中心到中心的距离)。例如，光阀108可以小于光阀阵列中光阀108之间的中心到中心的距离。例如，可以将视图像素尺寸定义为光阀108的尺寸或与光阀108之间的中心到中心距离相对应的尺寸。

在一些实施例中，多个中的多光束元件112'与对应的多视图像素106(例如，光阀108的集合)之间的关系可以是一对一的关系。也就是说，可以有相等数量的多视图像素106和多光束元件112’。图6b通过示例明确地示出了一对一的关系，其中包括不同光阀108集合的每个多视图像素106被虚线包围。在其它实施例(未示出)中，多视图像素106和多光束元件112’的数量可以彼此不同。

在一些实施例中，多个的相邻多光束元件112’对之间的元件间距离(例如，中心到中心的距离)可以等于对应的相邻多视图像素106对(例如，由光阀集合表示)之间的像素间距离(例如，中心到中心的距离)。例如，如图6a所示，第一多光束元件112’a和第二多光束元件112’b之间的中心到中心距离d基本上等于第一光阀集合108a和第二光阀集合108b之间的中心到中心距离d。在其它实施例中(未示出)，多光束元件112’和对应的光阀集合对的相对中心到中心的距离可以不同，例如，多光束元件112’的元件间间隔(即，中心到中心的距离d)可以是大于或小于表示多视图像素106的光阀集合之间的间隔(即，中心到中心的距离d)中的一个。

在一些实施例中，多光束元件112’的形状类似于多视图像素106的形状(或等效地，对应于多视图像素106的光阀108的集合(或“子阵列”)的形状)。例如，多光束元件112’可以具有正方形形状，并且多视图像素106(或对应的光阀108集合的布置)可以是基本正方形。在另一示例中，多光束元件112’可以具有矩形形状，即，可以具有大于宽度或横向尺寸的长度或纵向尺寸。在该示例中，对应于多光束元件112’的多视图像素106(或等效地，光阀108的集合的布置)可以具有类似的矩形形状。图6b示出了方形多光束元件112’的俯视图或平面图，以及包含方形光阀108集合的对应方形多视图像素106。在另一示例(未示出)中，多光束元件112’和对应的多视图像素106具有各种形状，包括或至少近似于(但不限于)三角形、六边形和圆形。

此外(例如，如图6a所示)，根据一些实施例，每个多光束元件112’被配置为向一个且仅一个多视图像素106提供定向光束102’。特别地，对于给定的多光束元件112’中的一个，具有对应于多视图显示器的不同视图的不同主角方向的定向光束102’基本上被限制在单个对应的多视图像素106及其视图像素106’内，即单个光阀108集合对应于多光束元件112’，如图6a所示。因此，多视图背光体100的每个多光束元件112’提供对应的定向光束102’的集合，其具有对应于多视图显示器的不同视图的不同主角方向的集合(即，定向光束102’的集合包含具有对应于每个不同视图方向的方向的光束)。

根据各种实施例，多光束元件112’可以包括被配置为耦合出引导光104的一部分的多个不同结构中的任意一个。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112’被配置为衍射地耦合出引导光部分，作为具有不同主角方向的多个定向光束102’。在其他实施例中，包括微反射元件的多光束元件112’被配置为反射地耦合出引导光部分，作为多个定向光束102’，或者包括微折射元件的多光束元件112’被配置为通过或使用折射地耦合出引导光部分(即，折射地耦合出引导光部分)，作为多个定向光束102’。

图7a示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的包括多光束元件112’的多视图背光体的一部分100’的横截面图。图7b示出了根据与本文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112’的多视图背光体的一部分100’的横截面图。特别地，图7a-7b示出了多视图背光体100’的包括衍射光栅114的多光束元件112’。衍射光栅114被配置为衍射地耦合出引导光104的一部分，作为发射光102的多个定向光束102’。衍射光栅114包括通过衍射特征间隔或衍射特征或光栅节距彼此隔开的多个衍射特征，其被配置为提供引导光部分的衍射耦合。根据各种实施例，衍射光栅114中衍射特征的间距或光栅间距可以是次波长(即，小于引导光的波长)。

0090在一些实施例中，多光束元件112’的衍射光栅114可位于光导110的表面处或与其相邻。例如，如图7a所示，衍射光栅114可以在光导110的第一表面110’处或与其相邻。光导第一表面110’处的衍射光栅114可以是透射模式衍射光栅，其被配置为通过第一表面110’衍射耦合出引导光部分，作为定向光束102’。在另一示例中，如图7b所示，衍射光栅114可位于光导110的第二表面110”处或与其相邻。当位于第二表面110”处时，衍射光栅114可以是反射模式衍射光栅。作为反射模式衍射光栅，衍射光栅114被配置为既对引导光部分进行衍射，并且还将衍射引导光部分反射向第一表面110’，以通过第一表面110’离开，作为衍射定向光束102’。在其它实施例(未示出)中，衍射光栅可以位于光导110的表面之间，例如，作为透射模式衍射光栅和反射模式衍射光栅的一个或两者。注意，在本文描述的一些实施例中，定向光束102’的主角方向可包括由于定向光束102’在光导表面处离开光导110而产生的折射效应。例如，图7b以示例而非限制的方式说明了当定向光束102’穿过第一表面110’时由于折射率的变化而引起的定向光束102’的折射(即弯曲)。另外请参见下面描述的图8a和8b。

根据一些实施例，衍射光栅114的衍射特征可以包括彼此间隔的凹槽和脊的一个或两个。凹槽或脊可以包括光导110的材料，例如，可以形成在光导110的表面中。在另一示例中，凹槽或脊可以由光导材料以外的材料形成，例如，光导110的表面上的另一材料的膜或层。

在一些实施例中，多光束元件112’的衍射光栅114是均匀的衍射光栅，其中衍射特征间隔在整个衍射光栅114中基本上是恒定的或不变的。在其它实施例中，衍射光栅114是啁啾衍射光栅。根据定义，“啁啾”衍射光栅是显示或具有在啁啾衍射光栅的范围或长度上发生变化的衍射特征的衍射间距(即，光栅间距)的衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅可以具有或显示随距离线性变化的衍射特征间距的啁啾。因此，根据定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。在其他实施例中，多光束元件112’的啁啾衍射光栅可以显示衍射特征间距的非线性啁啾。可以使用各种非线性啁啾，包括但不限于指数啁啾、对数啁啾或以另一种基本上不均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可使用非单调啁啾，例如但不限于正弦啁啾或三角形或锯齿形啁啾。也可以使用这些类型的啁啾任何的组合。

图8a示出了根据与本文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112’的多视图背光体的一部分100’的横截面图。图8b示出了根据与本文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112’的多视图背光体的一部分100’的横截面图。特别地，图8a和8b示出了包括微反射元件的多光束元件112’的各种实施例。用作多光束元件112’或在多光束元件112’中使用的微反射元件可以包括但不限于使用反射材料或反射材料层(例如，反射金属)的反射器、或基于全内反射(tir)的反射器。根据一些实施例(例如，如图8a-8b所示)，包括微反射元件的多光束元件112’可位于光导110的表面处或与其邻近(例如，第二表面110”)。在其他实施例(未示出)中，微反射元件可位于第一和第二表面110’、110”之间的光导110内。

例如，图8a示出了包括具有位于相邻于光导110的第二表面110”的反射面(例如，“棱镜”微反射元件)的微反射元件116的多光束元件112’。所示的棱镜微反射元件116的刻面被配置为将引导光104的部分反射(即，反射耦合)出光导110。例如，刻面可以相对于引导光104的传播方向偏斜或倾斜(即具有倾斜角)，以将引导光部分反射出光导110。根据各种实施例，刻面可以使用光导110内的反射材料(例如，如图8a所示)形成，或者可以是第二表面110”中的棱镜腔的表面。在一些实施例中，当使用棱镜腔时，在腔表面处的折射率变化可提供反射(例如，tir反射)，或者被反射材料涂覆的形成刻面的腔表面可以提供反射。

在另一示例中，图8b示出了包括具有基本光滑的曲面的微反射元件116(例如但不限于半球形微反射元件116)的多光束元件112’。例如，微反射元件116的特定表面曲线可以被配置为取决于引导光104与其接触的曲面上的入射点以不同的方向反射导光部分。通过示例而不是限制的方式，如图8a和8b所示，从光导110外反射耦合出的引导光部分离开第一表面110’或从其发射。通过示例而不是限制的方式，如图8b所示，与图8a中的棱镜微反射元件116一样，图8b中的微反射元件116可以是光导110中的反射材料，或者是在第二表面110”中形成的腔(例如，半圆形腔)。通过示例而不是限制的方式，图8a和8b还示出了具有两个传播方向103、103’(即，以粗体箭头示出)的引导光104。例如，使用两个传播方向103、103’可有助于提供具有对称的主角方向的发射光102的多个定向光束102’。

图9示出了根据与本文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112’的多视图背光体的一部分100’的横截面图。特别地，图9示出了包含微折射元件118的多光束元件112’。根据各种实施例，微折射元件118被配置为从光导110折射耦合出引光导104的一部分。也就是说，如图9所示，微折射元件118被配置为利用折射(例如，相对于衍射或反射)从光导110耦合出引光导的一部分，作为发射光102的定向光束102’。微折射元件118可以具有各种形状，包括但不限于半球形、矩形或棱柱形(即，具有倾斜刻面的形状)。根据各种实施例，如图所示，微折射元件118可以延伸或突出出光导110的表面(例如，第一表面110’)，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118可包括光导110的材料。在其他实施例中，微折射元件118可包括与光导表面相邻的另一种材料，并且在一些示例中，微折射元件118可包括与光导表面接触的另一种材料。

再次参考图3a-3c和图6a-6c，背光体100和多视图背光体100’还可以包括光源130。根据各种实施例，光源130被配置为向锥形准直器120提供光。特别地，光源130可以位于相邻于锥形准直器120的输入端122。在一些实施例中，光源130可以包括多个光发射器132。例如，当锥形准直器120包括多个锥形准直器段120’时，多个光发射器的光发射器132可以对应于每个锥形准直器段120’的输入端122，或位于每个锥形准直器段120’的输入端122。因此，例如，如图所示，每个锥形准直器段120’可接收来自光源130的不同光发射器132的光。

在各种实施例中，光源130基本上可以包括任何光源(例如，光发射器)，光源包括但不限于发光二极管(led)、激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源130可包括配置为产生具有特定色彩表示的窄带光谱的基本上为单色的光的光发射器。特别地，单色光的色彩可以是特定色彩空间或色彩模型(例如，红-绿-蓝(rgb)色彩模型)的原色。在其他示例中，光源130可以是基本上宽带的光源，其被配置为提供基本上宽带的或多色的光。例如，光源130可以提供白光。在一些实施例中，光源130可以包括配置为提供不同色彩的光的多个不同的光发射器。不同的光发射器可以配置为提供具有不同的、色彩特定的、与不同色彩的光相对应的引导光的非零传播角的光。

在一些实施例中，背光体100被配置为在穿过光导110与引导光104的传播方向103、103’正交的方向上对光基本透明。例如，由于透明性，光能够从第二表面110”到第一表面110’通过光导110的厚度或高度，或反之亦然。由于构成保角散射特征112的元件(例如，多光束元件112’)的相对较小的尺寸和这些元件的相对较大的元件间距(例如，与多视图像素106一一对应)，可以至少部分地促进透明度。

根据本文所述原理的一些实施例，提供了一种多视图显示器。多视图显示器被配置为发射调制光束作为多视图显示器的像素。此外，发射的调制光束可以优选地引导向多视图显示器的多个视图方向。在一些示例中，多视图显示器被配置为提供或“显示”3d或多视图图像。根据各种示例，调制的、不同导向的光束中的不同的光束可以对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的各个像素。例如，不同视图可以在由多视图显示器显示的多视图图像中提供的信息的“免戴眼镜”(例如，自动立体)表示。多视图显示器的用途包括但不限于移动电话(例如，智能电话)、手表、平板电脑、移动计算机(例如，笔记本电脑)、个人计算机和计算机显示器、汽车显示控制台、相机显示器、以及各种其他移动和基本上非移动的显示应用和设备。

图10示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器200的框图。根据各种实施例，多视图显示器200被配置为根据不同视图方向中的不同视图显示多视图图像。特别地，由多视图显示器200发射的调制光束202被用于显示多视图图像，并且可以对应于不同视图的像素(即，视图像素)。在图10中，调制光束202被示为从多视图像素210发射的箭头。虚线用于发射的调制光束202的箭头，以通过示例而不是限制来强调其调制。

图10所示的多视图显示器200包括多视图像素210的阵列。阵列的多视图像素210被配置为提供多视图显示器200的多个不同视图。根据各种实施例，阵列的多视图像素210包括多个视图像素，其被配置为调制多个定向光束204并产生发射的调制光束202。在一些实施例中，多视图像素210基本上类似于光阀108阵列的光阀108的集合，或等效于上面关于多视图背光体100描述的多视图像素106。具体地，多视图像素210的视图像素可以与上述光阀108基本相似，或者与上述视图像素106’等效。也就是说，多视图显示器200的多视图像素210可以包括光阀的集合(例如，光阀108的集合)，并且多视图像素210的视图像素可以包括该集合的光阀(例如，单个光阀108)。

根据各种实施例，图10所示的多视图显示器200还包括具有保角散射特征222的光导220。根据一些实施例，光导220基本上类似于上面关于背光体100描述的光导110。此外，保角散射特征222可以与上述保角散射特征112基本相似。

特别地，根据一些实施例，保角散射特征222可以包括光学耦合到光导220的多光束元件阵列。保角散射特征222的每个多光束元件被配置为通过从光导220耦合出引导光的一部分来将多个定向光束204提供给对应的多视图像素210。此外，多个定向光束204的定向光束204具有彼此不同的主角方向。此外，定向光束204的不同主角方向对应于多视图显示器200的不同视图的不同视图方向。

根据各种实施例，保角散射特征222的多光束元件的尺寸与多个视图像素的视图像素的尺寸可比。例如，在一些实施例中，多光束元件的尺寸可以大于视图像素尺寸的一半并且小于视图像素尺寸的两倍。此外，根据一些实施例，保角散射特征222的多光束元件之间的元件间距离可以对应于多视图像素阵列的多视图像素210之间的像素间距离。例如，多光束元件之间的元件间距离可以基本上等于多视图像素210之间的像素间距离。在一些示例中，多光束元件之间的元件间距离和多视图像素210之间对应的像素间距离可以定义为中心到中心的距离、或间隔或距离的等效度量。

此外，多视图像素阵列的多视图像素210与保角散射特征222的多光束元件之间可以存在一对一的对应。特别地，在一些实施例中，多光束元件之间的元件间距离(例如，中心到中心)可以基本上等于多视图像素210之间的像素间距离(例如，中心到中心)。因此，多视图像素210中的每个视图像素可以被配置为调制由对应的多光束元件提供的多个定向光束204中的不同的一个。此外，根据各种实施例，每个多视图像素210可被配置为接收和调制来自一个且仅一个多光束元件的定向光束204。

在一些实施例中，保角散射特征222的多光束元件可以与上述保角散射特征112的多光束元件112’基本相似。例如，多光束元件可以包括基本上类似于上述衍射光栅114(例如，图7a-7b所示)的衍射光栅。在另一示例中，多光束元件可以包括基本上类似于上述微反射元件116(例如，图8a-8b所示)的微反射元件。在另一个示例中，多光束元件可包括微折射元件。微折射元件可以基本上类似于上述的微折射元件118，例如，图9所示。

如图所示，多视图显示器200还包括锥形准直器230。锥形准直器230被配置为根据预定准直因子准直光。此外，锥形准直器230被配置为将准直光提供给光导以作为引导光引导。在一些实施例中，锥形准直器230可以与上面关于背光体100描述的锥形准直器120基本相似。特别地，锥形准直器230可以具有配置为准直光的侧壁锥度和厚度锥度中的一个或两个。在一些实施例中，锥形准直器230可包括沿光导220的宽度布置的多个锥形准直器段，例如在其入口边缘处。锥形准直器段可以在与光导宽度相对应的光导220平面中具有宽度或侧壁锥度，侧壁锥度将锥形准直器段宽度中的增加作为从锥形准直器段的光源相邻端到与光导220相邻的相对端的距离的函数提供。

此外，在一些实施例中，多视图显示器200还可以包括光源240。光源240被配置为向锥形准直器230提供光。在一些实施例中，可以以非零传播角或具有非零传播角的方式将光提供给锥形准直器230。根据一些实施例，光源240可以与上述背光体100和多视图背光体100'的光源130基本相似。例如，光源240可包括多个发光二极管(led)或更一般地包括多个光发射器。当锥形准直器230包括锥形准直器段时，光源240的led或类似的光发射器可以光学地耦合到每个锥形准直器段的光源相邻端并从而向其提供光。

根据本文描述的原理的其他实施例，提供了一种多视图背光体操作的方法。图11示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的背光体操作的方法300的流程图。如图11所示，背光体操作(或多视图背光体操作)的方法300包括：使用锥形准直器准直310光。通过锥形准直器根据准直因子将光准直310。在一些实施例中，锥形准直器可以基本上类似于上面关于背光体100描述的锥形准直器120。例如，准直因子可以是上述准直因子σ，其被配置以提供准直光的预定角展度。

在一些实施例中，锥形准直器可以包括多个锥形准直器段。锥形准直器段可以在与光导的宽度相对应的光导的平面中具有随着从锥形准直器段的光源相邻输入端(或输入端)到与光导相邻的相对端的距离的函数增大的宽度。此外，在一些实施例中，锥形准直器(或者等效地，锥形准直器段)可以具有类似于上面关于锥形准直器120描述的厚度锥度的厚度锥度。

图11中所示的背光体操作的方法300还包括：沿着光导的长度在传播方向上引导320准直光，作为具有准直因子的引导光。准直因子被配置为提供引导光的预定角展度。在一些实施例中，可以以非零传播角引导320引导光。根据一些实施例，光导可以基本上类似于上面关于背光体100描述的光导110。

如图11所示，多视图背光体操作的方法300还包括：使用光导的保角散射特性将引导光的一部分散射330出光导。引导光的散射部分由背光体作为发射光发射。在一些实施例中，保角散射特征可以与如上所述的光导110的保角散射特征112基本相似。

特别地，在一些实施例中，保角散射特征包括多光束元件。在这些实施例中，发射光包括具有彼此不同主角方向的多个定向光束。在各种实施例中，定向光束的不同主角方向对应于多视图显示器的各个不同视图方向。此外，根据一些实施例，多光束元件的尺寸可以与多视图显示器的多视图像素中的视图像素的尺寸相比较。例如，多光束元件可以大于视图像素尺寸的一半，并且小于视图像素尺寸的两倍。

在一些实施例中，保角散射特征的多光束元件可以与上述多视图背光体100’的多光束元件112’基本相似。例如，多光束元件可以是多个多光束元件或多光束元件阵列的成员。此外，在一些实施例中，多光束元件可以包括衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个。

具体地，根据一些实施例，在散射330引导光部分中使用的多光束元件可以包括光学地耦合到光导以衍射散射330或耦合出引导光部分的衍射光栅。例如，衍射光栅可以基本上类似于多光束元件112’的衍射光栅114。在另一个实施例中，多光束元件可以包括光学地耦合到光导以反射地散射330引导光部分的微反射元件。例如，微反射元件可以与上面关于多光束元件112’描述的微反射元件116基本相似。在又一实施例中，多光束元件可以包括光学地耦合到光导以折射地散射330引导光部分的微折射元件。微折射元件可以基本上类似于上述多光束元件112’的微折射元件118。

在一些实施例(未示出)中，多视图背光体操作的方法300还包括:使用光源向锥形准直器提供光。所提供的光可以具有非零传播角。在一些实施例中，光源可以与上述多视图背光体100的光源130基本相似。例如，光源可以使用例如但不限于多个发光二极管的多个光发射器提供光。当锥形准直器包括多个锥形准直器段时，提供光可包括例如分别向每个锥形准直器段的输入端提供光(例如，用单独的光发射器)。

在一些实施例中，多视图背光体操作的方法300还包括：使用多个光阀调制340发射光。在一些实施例中，发射光可以包括定向光束，并且光阀可以被配置为多视图显示器的多视图像素。此外，多个光阀或光阀阵列的光阀可以对应于多视图像素的视图像素。根据一些实施例，多个光阀可以基本上类似于上面关于图6a-6c和多视图背光体100’描述的光阀108的阵列。特别地，如上文所述，不同的光阀集合可以以类似于第一和第二光阀集合108a、108b与不同的多视图像素106的对应的方式对应于不同的多视图像素。此外，如图6a-6c的上述参考讨论中光阀108对应于视图像素106’一样，光阀阵列的各个光阀可以对应于多视图像素的视图像素。

因此，已经描述了背光体、多视图背光体、背光体操作方法和具有包含视图像素的多视图像素的多视图显示器的示例和实施例。背光体、方法和多视图显示器采用锥形准直器和具有保角散射特征的光导来提供发射光，在一些实施例中，所述发射光包括具有与多视图图像的多个不同视图的各个方向相对应的方向的定向光束。应当理解的是，上述示例仅说明了代表本文所述原理的许多具体示例中的一些。显然，本领域技术人员可以在不背离以下权利要求所定义的范围的情况下容易地设计许多其他布置。