TW202107010A

TW202107010A - 具有分叉發射圖案的光源、多視像背光件和方法

Info

Publication number: TW202107010A
Application number: TW109114347A
Authority: TW
Inventors: 大衛 A 費圖; 馬明
Original assignee: 美商雷亞有限公司
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-02-16
Also published as: CN113785238A; KR102642698B1; JP2022530802A; JP7317997B2; US20220050239A1; TWI851721B; WO2020223264A1; CA3137112A1; EP3963257A4; CA3197284A1; KR20210145853A; EP3963257A1

Abstract

本發明關於一種光源，其被配置以提供具有分叉發射圖案的輸出光，該光源包括被配置為發光的光學發射器和發光控制層。發光控制層包含第一複數個擋光元件，在光源的輸出孔處的垂直方向上互相隔開，以及第二複數個擋光元件，從輸出孔位移並且與第一複數個擋光元件交錯。發光控制層被配置為使發射的光的一部分穿過擋光元件之間的間隔，以在垂直方向上提供具有分叉發射圖案的輸出光。多視像背光件包含光源以及導光體和多光束元件陣列，以使用具有分叉發射圖案的輸出光以提供複數條方向性光束。

Description

具有分叉發射圖案的光源、多視像背光件和方法

本發明係關於一種光源，特別是分叉發射圖案的光源、多視像背光件和方法。

對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒介，用於傳遞資訊給使用者。其中最常見的電子顯示器包含陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panels, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤溼顯示器等等）的顯示器。一般而言，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。在主動顯示器的分類中，最明顯的示例是CRTs、PDPs及OLEDs/ AMOLEDs。在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs及EP顯示器一般是被歸類在被動顯示器的分類中。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。

為了克服被動顯示器與射出的光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合。耦合光源可使這些被動顯示器發光，並使這些被動顯示器基本上發揮主動顯示器的功能。背光件即為這種耦合光源的示例之一。背光件是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源（通常是面板背光件）。舉例來說，背光件可以與LCD或EP顯示器耦合。背光件會發出可以穿過LCD或EP顯示器的光。所發射的光會由LCD或EP顯示器調變，且經調變後的光會隨後依序地由LCD或EP顯示器射出。通常背光件被配置以發出白色光。彩色濾光片接著會將白光轉化成顯示器中使用的各種顏色的光。舉例來說，彩色濾光片可以被設置在LCD或EP顯示器的輸出處（不太常見的配置），或者可以被設置在背光件和LCD或EP顯示器之間。

為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供有根據本發明一實施例，一種光源，包括：一光學發射器，被配置以朝著該光源之一輸出孔發射光作為發射的光；以及一發光控制層，包括第一複數個擋光元件，在該輸出孔處的一垂直方向上互相隔開，以及第二複數個擋光元件，從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯，其中，該發光控制層被配置以透射該發射的光之一部分穿過該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供輸出光，該輸出光在該垂直方向上具有一分叉發射圖案。

根據本發明一實施例，該光學發射器係一發光二極體，該發射的光之一發射圖案具有朗伯分布。

根據本發明一實施例，該光學發射器包括一反射器，被配置以反射光朝著該輸出孔。

根據本發明一實施例，該第一複數個擋光元件和該第二複數個擋光元件其中之一或二者中的該擋光元件包括一反射材料。

根據本發明一實施例，該發光控制層進一步包括一透明材料層，在該光學發射器與該輸出孔之間，該透明材料層具有複數個凹槽，在鄰接該輸出孔的該透明材料層之一表面中被定向在一水平方向上，以及其中，該第一複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的凹槽之間的該透明材料層之該表面上，而且該第二複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的每一個凹槽之底部上。

根據本發明一實施例，該擋光材料層之擋光材料包括一反射金屬和一反射金屬聚合物複合材料其中之一。

根據本發明一實施例，該複數個凹槽中的一凹槽之一側壁垂直於該透明材料層之該表面。

根據本發明一實施例，該複數個凹槽中的一凹槽之一側壁包括一彎曲形狀。

該分叉發射圖案包括在該垂直方向上具有一正角度的一第一波瓣和在該垂直方向上具有一負角度的一第二波瓣。

在本發明之另一態樣中，提供有一種多視像背光件，包括上述態樣之光源，該多視像背光件進一步包括：一導光體，被配置以引導光，該光源光學地耦合至該導光體之一輸入邊緣，以提供具有該分叉發射圖案的該輸出光，作為該導光體內的被引導的光；以及一多光束元件陣列，沿著該導光體之長度互相隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件被配置以從該導光體中散射出該被引導的光之一部分，作為方向性光束，該等方向性光束具有不同的主要角度方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向，其中，該分叉發射圖案包括以一角度朝向該導光體之一第一引導表面的一第一波瓣和以一角度朝向該導光體之一第二引導表面的一第二波瓣，該第二引導表面在該垂直方向上與該第一引導表面相對。

在本發明之另一態樣中，提供有一多視像背光件，包括：一分叉發射圖案光源，包括一光學發射器以及一發光控制層，該發光控制層被配置以將該光學發射器發射的光轉換為具有一分叉發射圖案的輸出光；一導光體，被配置以接收和引導該輸出光作為被引導的光，該輸出光之該分叉發射圖案包括以一角度朝向該導光體之一第一引導表面的一第一波瓣和以一角度朝向該導光體之一第二引導表面的一第二波瓣；以及一多光束元件陣列，被配置以散射出該被引導的光之一部分作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有不同的方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向。

根據本發明一實施例，該發光控制層包括在該分叉發射圖案光源之一輸出孔處的一垂直方向上互相隔開的第一複數個擋光元件，以及從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯的第二複數個擋光元件，該垂直方向垂直於該導光體之該第一引導表面和該第二引導表面其中之一或二者，其中，該發光控制層被配置以透射由該光學發射器發射的該光之一部分穿過該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供具有該分叉發射圖案的該輸出光。

根據本發明一實施例，該第一複數個擋光元件和該第二複數個擋光元件其中之一或二者中的該擋光元件包括一反射材料，被配置以反射該發射的光之一部分離開該輸出孔並朝向該光學發射器，該發射的光之該反射的部分被光學發射器回收並且重新定向朝向該發光控制層。

根據本發明一實施例，該多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器之一光閥陣列中的一光閥之尺寸之百分之二十五至百分之二百之間。

根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的一多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、和一微折射元件其中之一以上，光學地連接到該導光體，並且被配置以散射出該被引導的光之該部分。

根據本發明一實施例，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的方向性光束，該等調變的光束表示一多視像影像。

在本發明之另一態樣中，提供有一種光源操作方法，該方法包括：使用一光學發射器發射光，該發射的光被定向朝向該光源之一輸出孔；以及透射該發射的光之一部分通過一發光控制層之擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供具有一分叉發射圖案的一輸出光，其中，該發光控制層包括第一複數個擋光元件，在該輸出孔處的一垂直方向上互相隔開，以及第二複數個擋光元件，從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯，該間隔位於該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間。

根據本發明一實施例，該等擋光元件包括一反射材料，該光源操作方法進一步包括反射該發射的光之另一部分回去朝向該光學發射器，以被回收並且重新定向朝向該發光控制層。

根據本發明一實施例，光源操作方法，進一步包括：使用一導光體從該光源接收具有該分叉發射圖案的該輸出光，該分叉發射圖案之一第一波瓣以一角度朝向該導光體之一第一引導表面，而且該分叉發射圖案之一第二波瓣以一角度朝向該導光體之一第二引導表面；引導接收的該輸出光在該導光體內作為被引導的光；以及使用一多光束元件從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束中的該等方向性光束具有方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向。

根據本文描述的原理的示例和實施例，本發明提供一種具有分叉發射圖案的光源和採用該光源的多視像背光件，其應用於多視像顯示器。具體來說，在各個實施例中，與本文描述的原理一致的實施例提供一種光源，其提供具有分叉發射圖案（bifurcated emission pattern）的輸出光。此外，光源可用於採用多光束元件（multibeam elements）的多視像背光件（multiview backlight）中，該多光束元件被配置為提供或發射具有複數個不同的主要角度方向（different principal angular directions）的方向性光束（directional light beams）。在各個實施例中，使用具有分叉發射圖案的光源的多視像背光件發出的方向性光束可以具有與多視像影像（multiview image）或等效於多視像顯示器的視像方向（view directions）相對應或一致的方向。根據一些實施例，分叉發射圖案可以在多視像背光件內提供被引導的光（guided light），其提高了多視像背光件的照明效率和整體亮度其中之一或之二。

根據各個實施例，其採用多視像背光件的多視像顯示器可以是所謂的「裸眼（glasses-free）」或自動立體（autostereoscopic）顯示器。本文所述的多視像顯示器中的多視像背光件的用途，包含但不限於，行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦，行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、相機顯示器、以及其他各種行動顯示器以及基本上非行動顯示器的應用程序和裝置。

在本發明中，「二維（2D）顯示器」被定義為被配置以提供影像的顯示器，而不論該影像是從甚麼方向觀看的（亦即，在預定視角內或在2D顯示器的預定範圍內），該影像的視像基本上是相同的。在許多智慧型手機和電腦螢幕中找得到的液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」定義為被配置以在不同的視像方向（view directions）上或從不同的視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同的視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，不同的視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同立體圖。在一些情況下，多視像顯示器也可以稱為三維（3D）顯示器，例如，在同時觀看多視像影像的兩個不同的視像時，提供觀看三維影像的感覺。

圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。如圖1A中所示的，多視像顯示器10包含螢幕12，其用於顯示要被觀看的多視像影像。多視像顯示器10在相對於螢幕12的不同的視像方向16上提供多視像影像的不同的視像14。視像方向16如箭頭所示，從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸；不同的視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16的箭頭）的終止處顯示為較暗的複數個多邊形框；並且僅示出了四個視像14和四個視像方向16，這全都是作為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1A中被顯示為在螢幕12上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。

根據本文的定義，視像方向或等效地具有與多視像顯示器的視像方向對應方向的光束，通常具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向。角度分量θ在本文中被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據本發明中的定義，仰角θ為是在垂直平面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ是在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。

圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1A中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向或簡稱為「方向」的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。此外，根據本文的定義，光束20從特定點被發射或發出。也就是說，根據定義，光束20具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖1B進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。

此外在本文中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中使用的「多視像（multiview）」一詞定義為在複數個視像（view）之中的視像之間表示不同的立體圖或包含視像的角度差異的複數個視像。另外，根據本文的定義，本發明中術語「多視像」明確地包含多於兩個不同的視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本文中所使用的「多視像顯示器」一詞明確地與僅包含表示場景或影像的兩個不同的視像的立體顯示器區分開。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器可以包含兩個以上的視像，但是根據本文的定義，可以一次透過僅選擇該些多視像影像中的兩個影像來觀看（例如，在多視像顯示器上觀看），以將多視像影像觀看為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，每隻眼睛一個視像）。

在本文中，「多視像像素」定義為在多視像顯示器的類似的複數個不同視像的每一個視像之中的子像素的集合或「視像」像素的集合。具體來說，多視像像素可具有個別視像像素，其對應於或表示多視像影像的每一個不同視像中的視像像素。此外，根據本文的定義，多視像像素的視像像素是所謂的「方向性（directional）像素」，因為每一個視像像素與不同視像中相應的一個的預定觀看方向相關聯。此外，根據各個示例和實施例，多視像像素的不同視像像素可以在每個不同視像中具有等同的或至少基本相似的位置或座標。舉例而言，第一多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x1, y1｝處；而第二多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x2, y2｝處，依此類推。在一些實施例中，多視像像素中的視像像素的數量可以等於多視像顯示器的視像的數量。

在本文中，「導光體」被定義為使用全內反射（total internal reflection，TIR）在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包含在導光體的工作波長處基本上透明的核心。在各個示例中，「導光體」一詞一般指的是介電材料的光波導，其係利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代前述的折射係數差異，藉此進一步促成全內反射。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何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體其中之一或之二。

在此進一步，術語「平板（plate）」（如在「平板導光體」中一樣）應用於導光體時，定義為片段地（piecewise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光體。具體來說，平板導光體被定義為導光體，導光體被配置以在由導光體的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本文的定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。也就是說，在平板導光體的任何微分地小的部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。

在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），並且因此平板導光體是平面的導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光體可以在單個維度上彎曲以形成圓柱形的平板導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光體內保持全內反射以引導光。

如本文所定義，被引導的光的「非零值傳導角度」是相對於導光體的引導表面的角度。此外，根據本文的定義，非零值傳導角度均大於零且小於導光體內的全內反射的臨界角度。此外，對於特定的實施，可以選擇（例如任意）特定的非零值傳導角度，只要特定的非零值傳導角度為小於導光體內的全內反射的臨界角即可。在各個實施例中，光可以非零值傳導角度引入或耦合到導光體中。

根據各個實施例，藉由將光耦合至導光體中所產生的被引導的光或等效的引導「光束」可為準直光束。在本文中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，數道光束在光束內基本上互相平行。此外，根據本文的定義，從準直光束發散或散射的光線不被認為是準直光束的一部分。

本文中，「繞射光柵」一般而言被定義為設置成提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵（feature）（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以由周期性或準週期性的方式排列。舉例而言，繞射光柵可以包含排列在一維（one-dimensional, 1D）陣列之中的複數個結構（例如，在材料表面中的複數凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是特徵的二維（2D）陣列。舉例而言，繞射光柵可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的2D陣列。

如此，根據本文的定義，「繞射光柵」是提供入射在繞射光柵上的光的繞射的結構。如果光從導光體入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射地散射可以導致並且因此被稱為「繞射地散射」，因為繞射光柵可以透過繞射將光散射出導光體。此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵被稱為「繞射特徵」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的邊界）處、之中、和之上的其中的一個以上。舉例而言，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵可以包含繞射光的各種結構中的任何一種，包含但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸部其中的一個以上。例如，繞射光柵可以包含在材料表面內的複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包含從材料表面上突出的複數個平行的凸脊。繞射特徵（例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等）可以具有提供繞射的各種剖面形狀或輪廓中的任何一種，包含但不限於正弦曲線輪廓、矩形輪廓（例如，二元繞射光柵）、三角形輪廓、和鋸齒輪廓（例如，炫耀光柵（blazed grating））之中的一個以上。

根據本發明中所描述的各個示例，繞射光柵（例如，多光束元件的繞射光柵，如下文所述）可以被用於將光繞射地散射，或者將光耦合出導光體（例如，平板導光體）以成為光束。具體來說，局部週期性繞射光柵的繞射角θm或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θ_m 可藉由方程式（1）給定如：

(1) 其中，λ是光的波長，m是繞射階數，n是導光體的折射係數，d是繞射光柵的特徵之間的距離或間隔，θi是繞射光柵上的光入射角。為了簡單起見，方程式（1）假設繞射光柵與導光體的表面鄰接並且導光體外部的材料的折射係數等於1（亦即，n_out = 1）。通常，繞射階數m給定為整數。由繞射光柵產生的光束的繞射角θm可以由方程式（1）給定，其中繞射階數為正（例如，m＞0）。舉例而言，當繞射階數m等於1（亦即，m＝1）時，提供一階繞射。

圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵30的剖面圖。舉例而言，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2示出了以入射角θi入射在繞射光柵30上的光束50。入射光束50可以是導光體40內的被引導的光的光束（亦即，被引導的光束）。在圖2中還示出了由於入射光束50的繞射，而由繞射光柵30繞射地產生並耦合出的方向性光束60。方向性光束60具有如方程式（1）所示的繞射角θ_m （或者，在本文中，「主要角度方向」）。繞射角θ_m 可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m」，例如，繞射階數m = 1（即，第一繞射階數）。

根據本文的定義，「多光束元件」為產生包含複數條光束的光的背光件或顯示器的結構或元件。在一些實施例中，多光束元件可以光學地耦合到背光件的導光體，以耦合出或散射出在導光體中引導的一部分光以提供複數個光束。此外，根據本文的定義，由多光束元件產生的複數條光束中的光束具有彼此不同的主要角度方向。具體來說，根據定義，複數條光束中的一光束具有不同於所述複數條光束中的另一光束的預定主要角度方向。因此，根據本文的定義，光束被稱為「方向性光束」，並且複數個光束可以稱為複數條方向性光束。

此外，複數條方向性光束可以表示光場。例如，複數條方向性光束可被限制在基本上為圓錐形的空間區域中，或者具有預定角展度（angular spread），其包含所述複數條光束中的光束的不同的主要角度方向。因此，光束的預定角展度在組合（即，複數條光束）上可表示光場。

根據各個實施例，複數條方向性光束中的各條方向性光束的不同的主要角度方向係根據一特性，可包含但不限於，該多光束元件的一尺寸（例如，長度、寬度、面積等等）來判定。在一些實施例中，根據本文的定義，多光束元件可被視為「擴展點光源」，亦即，複數點光源分布在多光束元件的一個範圍上。此外，由多光束元件產生的方向性光束具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向，根據本文的定義，並且如上文關於圖1B所述。

在本文中，「準直器」被定義為基本上被配置以準直光的任何光學裝置或元件。舉例來說，準直器可以包括但不限於，準直鏡或反射器、準直透鏡、繞射光柵，錐形導光體和上述各種準直器的組合。根據各個實施例，由準直器提供的準直量可以預定程度或大小在實施例間變化。進一步地，準直器可被配置以在兩個正交方向（例如，垂直方向以及水平方向）其中之一或之二上提供準直。也就是，根據一些實施例，準直器可包含用於提供光準直的兩個正交方向其中之一或之二的形狀或類似的準直特性。

本文中，「準直因子」定義為光的準直程度。具體來說，根據本文的定義，準直因子定義準直光束中的光線的角展度。例如，準直因子σ可以指定一束準直光中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直光束的中心或主要角度方向的+/− σ度）。根據一些示例，準直光束的光線在角度方面具有高斯分布（Gaussian distribution），並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半所確定的角度。

在本文中，「光源」一般而言被定義為發出光的源頭（例如，被配置以產生光和發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包含光學發射器，例如，發光二極體（light emitting diode, LED），其在被啟動或開啟時發光。具體來說，在本文中光源基本上可為任何一種來源的光或包含基本上任何光學發射器，其包含但不限於，發光二極體（LED）、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈，以及實質上任何的光源之中的一個以上。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即，可包含特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（例如，白光）。在一些實施例中，光源可以包含複數個光學發射器。舉例而言，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同的一波長的光，所述顏色或等同的波長不同於由所述集合或所述群組的至少一個其它光學發射器產生的光所具有的一顏色或一波長。舉例而言，該等不同的顏色可包含原色（例如，紅、綠、藍）。在另一個示例中，複數個光學發射器可以在光源的寬度上成行或成陣列的排列。

此外，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個以上」。例如，本文中「一多光束元件」指一個以上多光束元件，更確切來說，「多光束元件」於此意指「該（等）多光束元件」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「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（about）」一詞在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備的公差範圍內，或者可以表示加減10％、或加減5％、或加減1％。此外，本文所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51％至約100％的範圍內的量。再者，本文的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。

根據本文公開的原理，本發明提供了一種光源。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的光源100的剖面圖。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的圖3A的光源100的一部分的放大剖面圖。具體來說，圖3A和圖3B描繪了例如可在多視像背光件中使用的光源100的實施例，如下文參考圖7A和圖7B更詳細描述的。

根據各個實施例，光源100包含光學發射器110。在一些實施例中，光學發射器110可以是或可以包含多種光學發射器中的任何一種，其包含但不限於發光二極體（LED）或雷射（例如，雷射二極體）。在一些實施例中，光學發射器110可以包含在水平方向（y方向）上或在光源100的寬度上分布的複數個光學發射器或其陣列（例如，LED陣列）。光學發射器110被配置為發射光以作為發射的光（emtted light）112。在各個實施例中，發射的光112可以由光學發射器110引導在大致上朝向光源100的輸出孔102的方向。就此而論，當光學發射器110包含LED時，光源100可以被稱為LED封裝。此外，在一些實施例中，光學發射器110可以由相對不準直的形式提供發射的光112，或者將發射的光112提供為具有寬度相對較寬（例如，大於約90度）的光束。具體來說，在一些實施例中，發射的光112的發射圖案可以具有朗伯分布（Lambertian distribution），亦即，如圖3A所示的單個波瓣。

如圖所示，光源100進一步包含發光控制層120。根據各個實施例（例如，如圖所示），發光控制層120包含第一複數個擋光元件（first plurality of light-blocking elements）122和第二複數個擋光元件（second plurality of light-blocking elements）124。如圖所示，第一複數個擋光元件122或者第一複數個擋光元件122中的擋光元件122在輸出孔102處在垂直方向上互相隔開，例如，沿著z軸。根據各個實施例，第二複數個擋光元件124或者第二複數個擋光元件124中的擋光元件124從輸出孔102位移並且與第一複數個擋光元件122交錯。例如，第二複數個擋光元件124在圖3A至圖3B中顯示為沿著x軸朝向光學發射器110位移。此外，如圖所示，第二複數個擋光元件124中的各個擋光元件插入在第一複數個擋光元件122中的各個擋光元件。因此，如圖所示，當在圖3A中的x方向上考慮時，各個擋光元件124與各個擋光元件122之間的空間對齊，亦即，當從x方向考慮時，第二複數個擋光元件124與第一複數個擋光元件122沿z方向交錯。

根據各個實施例，發光控制層被配置為使發射的光112的一部分穿過第一複數個擋光元件122的擋光元件122與第二複數個擋光元件124的擋光元件124之間的間隔（gaps）120a、120b。一部分發射的光的透射被配置為在光源100的輸出孔102處提供具有垂直方向上（例如，如圖所示的z方向）的分叉發射圖案的輸出光104。具體來說，根據一些實施例，輸出光的分叉發射圖案可包括在垂直方向（z方向）上具有正角度的第一波瓣（first lobe）104a和在垂直方向（z方向）上具有負角度的第二波瓣（second lobe）104b。例如，輸出光104的分叉發射圖案的第一波瓣104a可以包含發射的光112的一部分，其透射過第一間隔120a的集合，而發射的光112的另一部分透射過的第二間隔120b的集合可以提供第二波瓣104b的輸出光104。此外，分叉發射圖案的第一波瓣104a和第二波瓣104b的正負角可以為在x-z平面中相對於輸出孔102的表面法線定義的角度，亦即，如圖3A所示的x軸。

根據各個實施例，擋光元件122、124可以實際上包含阻擋或至少大致上阻擋光的透射的任何不透明材料。例如，擋光元件122、124可以包含黑色塗料或黑色墨水。在另一個示例中，擋光元件122、124可以包含不透明的透明材料、層、或條帶。在一些實施例中，擋光元件122、124可以包含反射材料。具體來說，擋光元件122、124可包含反射金屬（例如，鋁、金、銀、銅、鎳等等）和反射金屬聚合物複合材料（例如，鋁聚合物複合材料）其中一種以上。在一些實施例中，擋光元件122、124可以包含相同的材料（例如，兩者都可以是反射金屬或反射金屬聚合物複合材料）。在其他實施例中，第一複數個擋光元件122的材料和材料特性可以不同於第二複數個擋光元件124的材料和材料特性。例如，第一複數個擋光元件122可以包含反射材料和第二複數個擋光元件124可以包含不透明但基本上不反射的材料。

在一些實施例中，第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124是包含材料（例如，不透明材料、反射材料等等）的條帶。圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層120的立體圖。如圖4所示，第一複數個擋光元件122包含不透明材料條帶，其在z方向上（例如，在輸出孔102的平面中）互相隔開。圖4所示的第二複數個擋光元件124在x方向上從第一複數個擋光元件122的平面位移（displaced）。此外，第二複數個擋光元件124進一步包含不透明材料條帶，其在z方向上互相隔開以與第一複數個擋光元件122交錯。在圖4中進一步顯示在第一複數個擋光元件122與第二複數個擋光元件124的擋光元件122、124之間的第一間隔120a和第二間隔120b。

根據一些實施例，發光控制層可以進一步包含在光學發射器和輸出孔之間的透明材料的片或層，透明材料層在其與輸出孔相鄰的表面上具有定位在水平方向上的複數個凹槽。圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層120的立體圖。具體來說，圖5顯示包含一層透明材料126的發光控制層120，其具有在透明材料126的表面中沿著水平方向（y方向）定向的凹槽128。根據這些實施例，第一複數個擋光元件122中的擋光元件122可以包含設置在複數個凹槽128中的凹槽128之間的透明材料層表面上的一層擋光材料，例如，如圖所示。此外，根據這些實施例中的一些實施例，如圖所示，第二複數個擋光元件124中的擋光元件124可以包含設置在複數個凹槽128中的每一個凹槽128的底部上的擋光材料層。例如，可以在凹槽128的底部上以及凹槽128之間的一層透明材料126的表面上提供或沉積（例如，藉由濺鍍沉積、蒸鍍沉積、印刷等等）一層反射材料（例如，反射金屬或反射金屬聚合物複合材料），以提供擋光元件122、124。根據各個實施例，透明材料層的透明材料126可以實際上包含任何光學透明或基本透明的材料，包含但不限於各種類型的玻璃中的一種以上（例如，矽玻璃、鹼性矽酸鋁玻璃、硼矽玻璃等等），基本上是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」、聚碳酸酯等等），以及其他類似的介電材料。

根據各個實施例，凹槽128可以具有各個形狀和構造的側壁。例如，複數個凹槽128中的凹槽128的側壁可以垂直於或基本上垂直於透明材料層表面。在另一個示例中，複數個凹槽128中的凹槽128的側壁可以包含彎曲的形狀。根據各個實施例，側壁的斜率可以是正或負，並且凹槽128的每一個側壁可以具有相同的形狀或彼此不同的形狀。

圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層120的透明材料層126中的凹槽128的剖面圖。具體來說，圖6A顯示具有垂直側壁128a的凹槽128。在圖6A中進一步顯示，在複數個凹槽128中的凹槽128之間的透明材料表面上的第一複數個擋光元件122中的擋光元件122，以及在凹槽128的底部上或底部中的第二複數個擋光元件124中的擋光元件124。例如，如圖6A所示，第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124的寬度可以藉由垂直側壁128a而基本上相似。

圖6B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層120的透明材料層126中的凹槽128的剖面圖。如圖6B所示，凹槽128具有彎曲側壁128b。圖6B進一步顯示複數個凹槽128之間的透明材料的表面上的第一複數個擋光元件122中的擋光元件122以及在凹槽128的底部上或底部中的第二複數個擋光元件124中的擋光元件124。

圖6C係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的發光控制層120的透明材料層126中的凹槽128的剖面圖。具體來說，圖6C顯示具有傾斜側壁128c的凹槽128。如示例而非限制所示，圖6C所示的傾斜側壁128c具有負斜率。如圖6C所示，由於負斜率，在凹槽128的底部處的第二複數個擋光元件124比第一複數個擋光元件122寬。應注意，若傾斜側壁128c具有正斜率（圖中未顯示），則第二複數個擋光元件124中的擋光元件124通常比第一複數個擋光元件122中的擋光元件122窄。

在一些實施例中（圖中未顯示），例如，當第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124其中之一或之二的擋光元件122、124包含反射材料時，發光控制層120可以被配置為回收由擋光元件122、124反射的光。具體來說，擋光元件122、124可以被配置為將發射的光112的一部分反射離開輸出孔102並且朝向光學發射器110。根據一些實施例，反射的該部分可以被光學發射器110回收並重新引導至發光控制層120。例如，光學發射器110可以包含反射器或反射散射層，其將反射的部分重新引導回輸出孔102。例如，反射器可以是光學發射器110的殼體的一部分。在另一個示例中，發光控制層120可以包含反射器或部分反射層，例如，在發光控制層120的輸入表面處，其被配置為選擇性地將反射的部分反射並重新引導回光源100的輸出孔102。部分反射層的示例，包含但不限於，反射偏光器和所謂的半塗銀鏡。根據各個實施例，回收該反射的部分可以產生光源100的改善的亮度或增加的功率效率。

在一些實施例中，擋光元件122、124的尺寸或寬度、第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124之間的位移或間隔、第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124中的擋光元件122、124之數量其中之一以上可以被選擇以控制分叉發射圖案的特性。例如，藉由選擇或改變位移或間隔，可以調整分叉發射圖案的第一波瓣104a和第二波瓣104b的角度。在另一個示例中，第一波瓣104a和第二波瓣104b的擴散角可以由擋光元件122、124的寬度確定。

在一些實施例中，第一複數個和第二複數個擋光元件122、124的寬度可以在大約五微米（5 μm）至大約五十微米（50 μm）之間。例如，每一個擋光元件122、124的寬度可以是大約二十五微米（25 μm）。在其他示例中，擋光元件122、124的寬度可以在大約十微米（10 μm）至大約四十微米（40 μm）之間或在大約二十微米（20 μm）至大約三十微米（30 μm）之間。。在一些實施例中，第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124之間的位移或間隔可以在大約五微米（5 μm）至大約五十微米（50 μm）之間。例如，在第一複數個擋光元件122和第二複數個擋光元件124之間的位移可以是大約二十五微米（25 μm）。在其他示例中，該位移可以在大約十微米（10 μm）至大約四十微米（40 μm）之間或在大約二十微米（20 μm）至大約三十微米（30 μm）之間。。在一些實施例中，在第一複數個擋光元件122中可以存在大約三（3）至大約五十（50）個擋光元件122，或者在第二複數個擋光元件124中可以存在大約二（2）至大約四十九（49）個擋光元件124。例如，第一複數個擋光元件中可以有大約八（8）個擋光元件122，以及第二複數個擋光元件中可以有大約七（7）個擋光元件124。在一些實施例中，第一複數個擋光元件和第二複數個擋光元件中的每一個的擋光元件122、124具有相等的寬度，例如，百分之五十（50％）的佔空比。在其他實施例中，第一複數個擋光元件122的寬度可以與第二複數個擋光元件124的寬度不同。在這些實施例中，擋光元件寬度的佔空比可以介於大約百分之一（1％）至大約百分之七十五（75％）之間的範圍內。應注意，當佔空比不是百分之五十（50％）時，第一複數個擋光元件122的寬度可以大於或小於第二複數個擋光元件124的寬度，亦即，在一些實施例中，佔空比可以是正的或負的。此外，上文的寬度尺寸基於約400微米的導光體厚度（400 μm）並且可以針對其他導光體厚度進行相應調整，例如，下文所述的導光體210。

在一些實施例中，光源100可以用於將光提供給背光件，例如但不限於多視像背光件。具體來說，根據本文描述的原理的一些實施例，本發明提供了一種多視像背光件，其包含與上述光源100基本相似的光源。

圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件200的剖面圖。圖7B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件200的立體圖。圖7A和7B中所示的多視像背光件200被配置以提供具有彼此不同的主要角度方向的方向性光束202（例如，作為光場）。具體來說，根據各個實施例，所提供的複數條方向性光束202與多視像顯示器的各個視像方向對應的不同的主要角度方向往遠離多視像背光件200的方向定向。在一些實施例中，方向性光束202可以被調變（例如，使用光閥，如下所述）以便於顯示具有3D內容的資訊。

如圖7A至7B所示，多視像背光件200包含導光體210。根據一些實施例，導光體210可以為平板導光體。導光體210被配置為沿著導光體210的長度將光引導為被引導的光204。例如，導光體210可以包含被配置為光波導的介電材料。所述的介電材料具有一第一折射係數，環繞介電材料的光波導的一介質具有一第二折射係數，其中，第一折射係數係大於第二折射係數。例如，根據導光體210的一個以上引導模式，折射係數的差異被配置以促進被引導的光204的全內反射。

在一些實施例中，導光體210可以是厚平板或平板光波導，其包含延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。所述之大致為平面薄板狀的介電材料，其被配置以藉由全內反射來引導被引導的光204。根據各個示例，導光體210中的光學透明材料可包含各種任何的介電材料，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種以上玻璃（例如，矽玻璃（silica glass），鹼性矽酸鋁玻璃（alkali-aluminosilicate glass），硼矽玻璃（borosilicate glass）等等）以及基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」，聚碳酸酯（polycarbonate）等等）。在一些示例中，導光體210可以在導光體210的表面（例如，頂部表面和底部表面其中之一或之二）的至少一部分上進一步包含包覆層（圖中未顯示）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步促進全內反射。根據各個實施例，導光體210被配置以根據在導光體210的第一引導表面210’（例如，「前」表面或側面）和第二引導表面210”（例如，「後」表面或側面）之間的非零值傳導角度的全內反射來引導被引導的光204。根據一些實施例，被引導的光204也可以根據準直因子σ以引導。如本文所定義，「非零值傳導角度」是相對於導光體210的引導表面（例如，第一引導表面210’或第二引導表面210”）的角度。此外，根據各個實施例，非零值傳導角度均大於零且小於導光體210內的全內反射的臨界角度。在圖7A中，粗體箭頭指示被引導的光204在導光體210內的被引導的光的傳導方向203（例如，沿x方向指向）。

如圖7A至圖7B所示，多視像背光件200進一步包括光源220，其被配置為提供具有分叉發射圖案的輸出光，以作為在導光體210內被引導的被引導的光204。如圖所示，光源220光學地耦合到導光體210的輸入邊緣，並且被配置為將具有分叉發射圖案的輸出光通過輸入邊緣引入導光體210中。一旦由導光體210引入和引導，輸出光就成為或用作為被引導的光204，其也具有或包含分叉發射圖案。具體來說，如圖所示，分叉發射圖案包含具有一角度朝向導光體210的第一引導表面210’的第一波瓣204a和具有一角度朝向導光體210的第二引導表面210”的第二波瓣204b。根據各個實施例，第一波瓣204a和第二波瓣204b的角度可以對應於被引導的光204的非零值傳導角度。

根據一些實施例，光源220可以基本上類似於上文所述的光源100。例如，如圖7A所示，光源220包含光學發射器222和發光控制層224。在一些實施例中，光學發射器222可以基本上類似於上述光源100的光學發射器110。同樣地，根據一些實施例，發光控制層224可以與上文關於光源100所述的發光控制層120基本相似。具體來說，如圖所示，發光控制層224包括第一複數個擋光元件和第一複數個擋光元件，第二複數個擋光元件從第一複數個擋光元件移開並與第一複數個擋光元件交錯。發光控制層224藉由使光分別通過第一複數個擋光元件和第二複數個擋光元件之間的間隔以將由光學發射器222發射的光轉換成具有分叉發射圖案的輸出光。

根據各個實施例（例如，如圖7A至圖7B所示），多視像背光件200進一步包含多光束元件230的陣列，其沿導光體210的長度或大致上在導光體210上互相隔開。具體來說，多光束元件230的陣列中的多光束元件230藉由有限空間互相隔開，並且沿著導光體長度表示單獨的、不同的元件。

根據一些實施例，多光束元件230的陣列中的多光束元件230可以排列成一維（one-dimensional, 1D）陣列或二維（two-dimensional, 2D）陣列。例如，複數個多光束元件230可以排列為線性1D陣列。在另一示例中，多光束元件230的陣列可以被排列成矩形2D陣列或者甚至排列成圓形2D陣列。進一步地，在一些示例中，陣列（亦即，1D陣列或2D陣列）可以是正規或均勻的陣列。具體來說，複數個多光束元件230之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離或中心間隔）可以在整個陣列上基本均勻或恆定。在其他示例中，複數個多光束元件230之間的元件間距離可以變化為橫跨陣列與沿著導光體210的長度的其中之一或之二。

根據各個實施例，多光束元件陣列中的每一個多光束元件230被配置為耦合出或散射出被引導的光204的一部分以作為方向性光束202。具體來說，圖7A和圖7B將方向性光束202顯示為複數個發散箭頭，其描繪為從導光體210的第一引導表面（或前引導表面）210’定向。根據一些實施例（例如，如圖7A所示），多光束元件230的陣列的多光束元件230可以位於導光體210的第一引導表面210’處。在其他實施例（圖中未顯示）中，多光束元件230可以位於導光體210內。在其他實施例（圖中未顯示）中，多光束元件230可以位於導光體210的第二引導表面210”處或之上。此外，多光束元件230的尺寸可以與採用多視像背光件200的多視像顯示器的光閥的尺寸相當（comparable）。

作為示例而非限制，圖7A至圖7B還示出了光閥206的陣列（例如，多視像顯示器的陣列）。在各個實施例中，可以使用不同種類的光閥中的任何一種以作為光閥206的陣列之中的光閥206，光閥的種類包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥，及基於電潤溼的複數光閥其中的一種以上。此外，如圖所示，對於多光束元件230的陣列中的每一個多光束元件230，可以存在光閥206的唯一集合。例如，光閥陣列可以被配置為調變方向性光束202以提供多視像影像。例如，光閥206的唯一集合可以對應於被配置為顯示多視像影像的多視像顯示器的多視像像素206’，並且採用多視像背光件200以提供方向性光束202。

在本文中，「尺寸」可以以包含但不限於，長度、寬度、或面積的各種方式中的任何一種來定義。舉例而言，光閥的尺寸（例如光閥206）可以是其長度，並且多光束元件230的相當尺寸也可以是多光束元件230的長度。在另一示例中，尺寸可被稱為區域，使得多光束元件230的面積可以與光閥的面積相當。在一些實施例中，多光束元件230的尺寸可以與光閥的尺寸相當，且多光束元件的尺寸係介於光閥的尺寸的百分之二十五（25%）至百分之兩百（200%）之間。舉例而言，如果多光束元件尺寸係標示為「s」及光閥尺寸係標示為「S」（如圖7A中所示），那麼多光束元件尺寸s可用方程式（2）來給定，方程式（2）為：

（2）在其他示例中，多光束元件尺寸係大於光閥尺寸的約百分之五十（50%）、或大於光閥尺寸的約百分之六十（60%）、或光閥尺寸的約百分之七十（70%）、或大於光閥尺寸的約百分之八十（80%）、或大於光閥尺寸的約百分之九十（90%），並且多光束元件係小於光閥尺寸的約百分之一百八十（180%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百六十（160%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百四十（140%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百二十（120%）。根據一些實施例，可以將減少或者在一些實施例中將多視像顯示器的視像之間的暗區域最小化為目的，來選擇多光束元件230及光閥的相當尺寸，同時，可以減少多視像顯示器的複數視像或等效的多視像影像之間的重疊，或在一些示例中將其最小化。

根據各個實施例，多光束元件230可包含被配置以耦合出被引導的光204的一部分的複數個不同結構中的任何一種。舉例而言，不同的結構可以包含但不限於繞射光柵、微反射元件、微折射元件或其各種組合。在一些實施例中，包含繞射光柵的多光束元件230被配置為繞射地耦合出被引導的光的一部分，以作為具有不同的主要角度方向的複數條方向性光束202。在其他實施例中，多光束元件230包含微反射元件，其被配置為將被引導的光的一部分反射地耦合出以作為複數條方向性光束202，或者多光束元件230包含微折射元件，其被配置為藉由或使用折射將被引導的光的一部分耦合出以作為複數條方向性光束202（亦即，折射地耦合出被引導的光的一部分）。

在一些實施例中，光源220的光學發射器基本上類似於上述光學發射器110。舉例而言，光源220的光學發射器可以基本上包含任何光源，包含但不限於，一個以上發光二極體（LED）或雷射（例如，雷射二極體）。在一些實施例中，光源220可以被配置為產生基本上是單色的光，其具有由特定顏色表示的窄帶光譜。具體來說，該單色光的顏色可為特定顏色空間或特定顏色模型的原色（例如，紅-綠-藍（red-green-blue, RGB）顏色模型）。在其他示例中，光源220可以作為被配置以提供基本上寬帶或多色光的基本寬頻帶光源。例如，光源220可以提供白光，例如，如上文關於光源100所述。在一些實施例中，光源220可以包含複數個不同的光學發射器，被配置以提供光的不同顏色，例如，複數個光源220。在一些實施例中，不同的光學發射器可以被配置以提供具有與光的不同顏色中的每一個顏色相對應的被引導的光204的不同的、顏色特定的、非零值傳導角度的光。

在一些實施例中，多視像背光件200被配置為對於通過導光體210的光為基本上透明，該光通過導光體210的方向正交於具有分叉發射圖案的被引導的光204的傳導方向203。具體來說，在一些實施例中，導光體210和多光束元件230的陣列中的間隔開的多光束元件230允許光經由第一引導表面210’和第二引導表面210”兩者而通過導光體210。由於多光束元件230的相對小的尺寸和多光束元件230的相對大的元件間的間隔（例如，與多視像像素206’一對一的對應），使得透明度可以增強，至少增強一部分的透明度。此外，根據一些實施例，特別是當多光束元件230包含繞射光柵時，多光束元件230對於正交於引導表面210’、210”傳導的光也可以是基本透明的。例如，透明性可以促進與第二引導表面210”相鄰的廣角背光件的結合和使用，以提供廣角發射的光。在一些實施例中，廣角發射的光可以用於在包含多視像背光件200和廣角背光件兩者的多視像顯示器上顯示二維（2D）影像。

圖8係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的多視像背光件300的方塊圖。如圖8所示，多視像背光件300包含分叉發射圖案光源310。分叉發射圖案光源310包含被配置以發射光的光學發射器。分叉發射圖案光源310進一步包含發光控制層，其被配置為將由光學發射器發射的光轉換成具有分叉發射圖案的輸出光302。

圖8所示的多視像背光件300進一步包含導光體320。導光體320被配置為接收和引導輸出光302，以作為被引導的光。根據各個實施例，輸出光302的分叉發射圖案包含以一角度朝向導光體320的第一引導表面的第一波瓣以及以一角度朝向導光體320的第二引導表面的第二波瓣。在一些實施例中，如上所述，導光體320可以基本上類似於多視像背光件200的導光體210。

根據各個實施例，如圖8所示，多視像背光件300進一步包含多光束元件330的陣列。多光束元件330的陣列被配置為將被引導的光的一部分散射為具有不同的方向的複數條方向性光束304，其對應於多視像顯示器的各個不同的視像方向或等效地顯示在採用多視像背光件300的多視像顯示器上的多視像影像。在各個實施例中，多光束元件330的陣列的每一個多光束元件330被配置為分別提供具有不同的方向的複數條方向性光束304。

在一些實施例中，分叉發射圖案光源310可以基本上類似於上述的光源100。具體來說，在一些實施例中，光學發射器可以與光源100基本相似，並且發光控制層可以與上述光源100的發光控制層120基本相似。

例如，在一些實施例中，發光控制層可以包含第一複數個擋光元件，其在分叉發射圖案光源的輸出孔處的垂直方向上互相隔開。此外，發光控制層可以進一步包含從輸出孔位移並與第一複數個擋光元件交錯的第二複數個擋光元件。在這些實施例的一些實施例中，垂直方向垂直於或大致垂直於導光體320的第一引導表面和第二引導表面其中之一或之二。根據各個實施例，發光控制層被配置為使由光學發射器發射的光的一部分穿過第一複數個擋光元件和第二複數個擋光元件之間的間隔，以在輸出孔處提供具有分叉發射圖案的輸出光302。

在一些實施例中，發光控制層進一步包含位於光學發射器和輸出孔之間的透明材料層，透明材料層在其與輸出孔相鄰的表面上具有定位在水平方向上的複數個凹槽。在這些實施例中，第一複數個擋光元件中的擋光元件可以包含設置在複數個凹槽中的凹槽之間的透明材料層表面上的一層擋光材料。此外，在這些實施例中，第二複數個擋光元件中的擋光元件可以包含一層擋光材料，其設置在複數個凹槽中的每一個凹槽的底部上。根據各個實施例，與上述發光控制層120的透明材料126一樣，發光控制層的透明材料層可以包含但不限於各種類型的玻璃中的一種以上（例如，矽玻璃、鹼性矽酸鋁玻璃、硼矽玻璃等等），基本上是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」、聚碳酸酯等等），以及其他類似的介電材料。

在一些實施例中，發光控制層的第一複數個擋光元件和第二複數個擋光元件其中之一或之二的擋光元件可以包含反射材料。反射材料被配置為將發射的光的一部分反射出輸出孔並朝著光學發射器反射。反射材料可以包含但不限於反射金屬和反射金屬聚合物複合材料（例如，鋁聚合物複合材料）其中的一種以上。在上述包括透明材料層的實施例中，反射材料層可以沉積在凹槽之間的透明材料表面上以及凹槽的底部上其中之一或之二。在一些實施例中，反射的該部分可以被光學發射器回收並且重新引導到發光控制層。例如，光學發射器的反射器或反射構件可以被配置為將反射的部分朝向發光控制層反射回去以提供回收。如上所述，根據一些實施例，回收可以改善分叉發射圖案光源310的整體效率和亮度其中之一或之二。

在一些實施例中，導光體320可以基本上類似於上文關於多視像背光件200所述的導光體210。例如，導光體210可以是平板導光體。此外，導光體320可以包含介電材料，其被配置為根據導光體的第一引導表面和第二引導表面之間的全內反射（TIR）以引導光。此外，導光體320可以被配置為以非零值傳導角度被引導的光（例如，對應於分叉發射圖案的第一波瓣和第二波瓣其中之一或之二的角度）。此外，導光體320可以被配置為將導光體引導為具有預定準直因子的準直光。根據各個實施例，導光體320中的介電材料可包含各種任何的介電材料，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種以上玻璃（例如，矽玻璃（silica glass）、鹼性矽酸鋁玻璃（alkali-aluminosilicate glass）、硼矽玻璃（borosilicate glass）等等）以及基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」、聚碳酸酯（polycarbonate）等等）。

在一些實施例中，多光束元件330的陣列可以基本上類似於上文關於多視像背光件200所述的多光束元件230的陣列。例如，多光束元件330的陣列中的多光束元件330可以沿著導光體320的長度或大致上在導光體320上互相隔開。此外，多光束元件230可以包含與導光體320光學連接的繞射光柵、微反射元件和微折射元件其中的一個以上，並且被配置為散射出被引導的光的一部分。在一些實施例中，多光束元件330的尺寸可以介於多視像背光件300的多視像顯示器的光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五（25％）至百分之二百（200％）之間。

在一些實施例中（例如，如圖所示），多視像背光件300可以用於多視像顯示器中以提供多視像影像。圖8進一步顯示多視像顯示器400。多視像顯示器400包含多視像背光件300，並且進一步包含光閥410的陣列。光閥410的陣列被配置為調變複數條方向性光束304中的方向性光束304，表示多視像影像的調變的方向性光束402。如圖8所示，從光閥410的陣列延伸的虛線箭頭表示調變的方向性光束402。

根據本發明所述原理的其他實施例，本發明提供了一種光源操作方法。圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示光源操作方法500的流程圖。如圖9所示，光源操作方法500包含使用光學發射器發射光的步驟510。根據各個實施例，步驟510發射的光朝向光源的輸出孔以作為發射的光。在一些實施例中，光學發射器可以基本上類似於上文關於光源100所述的光學發射器110。例如，光學發射器可以包含發光二極體（LED）或LED陣列。發射光的步驟510可以產生與上文的發射的光112基本相似的光。

如圖9所示，方法500進一步包括將發射的光的一部分透射過發光控制層的擋光元件之間的間隔的步驟520，以在輸出孔處提供具有分叉發射圖案的輸出光。在一些實施例中，發光控制層和分叉發射圖案可以基本上類似於以上關於光源100所述的發光控制層120和分叉發射圖案（例如，第一波瓣104a和第二波瓣104b）。具體來說，發光控制層可以包含在輸出孔處的垂直方向上互相隔開的第一複數個擋光元件以及從輸出孔位移並且與第一複數個擋光元件交錯的第二複數個擋光元件。根據各個實施例，間隔在第一複數個擋光元件和第二複數個擋光元件之間。

在一些實施例中，擋光元件可以包含反射材料。在這些實施例中，光源操作方法500進一步包含將發射的光的另一部分反射回光學發射器以回收並朝著發光控制層重新引導。

在一些實施例中，發光控制層進一步包含位於光學發射器和輸出孔之間的透明材料層，透明材料層在其與輸出孔相鄰的表面上具有定位在水平方向上的複數個凹槽。在這些實施例中，第一複數個擋光元件中的擋光元件可以包含設置在複數個凹槽中的凹槽之間的透明材料層表面上的一層擋光材料（例如，不透明材料或反射材料）。同樣地，在這些實施例中，第二複數個擋光元件中的擋光元件可以包含設置在複數個凹槽的每一個凹槽的底部上的一層擋光材料（例如，不透明材料或反射材料）。

在一些實施例中（圖中未顯示），光源操作方法500可以進一步包括使用導光體從光源接收具有分叉發射圖案的輸出光。根據一些實施例，分叉發射圖案的第一波瓣可以以一角度朝向導光體的第一引導表面，而分叉發射圖案的第二波瓣可以以一角度朝向導光體的第二引導表面。在一些實施例中，導光體可以基本上類似於多視像背光件200的導光體210。

另外，在一些實施例中（圖中未顯示），光源操作方法500可以進一步包含根據分叉發射圖案引導在導光體內接收到光以作為被引導的光。在一些實施例中，被引導的光可以由非零值傳導角度以及具有預定的準直因子其中之一或之二以引導。

此外，光源操作方法500可以包含使用多光束元件的陣列將被引導的光從導光體中散射出去，以作為複數條方向性光束的一部分。根據各個實施例，由多光束元件陣列散射出的複數個光束中的方向性光束具有與多視像顯示器的各個不同的視像方向相對應的方向。在一些實施例中，多光束元件陣列可以基本上類似於上述多視像背光件200的多光束元件230的陣列。

因此，本發明已經描述了被配置以提供分叉發射圖案的光源、採用該光源的多視像背光件以及光源操作方法，其提供具有分叉發射圖案的輸出光的示例和實施例。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文所描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。

本申請案主張於2019年4月30日提交的序列號62/841,222的美國臨時專利申請案以及2020年4月28日提交的第PCT/US2020/030320號國際專利申請的優先權，兩者的全部內容藉由引用併入本文。

10:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 30:繞射光柵 40:導光體 50:光束、入射光束 60:方向性光束 100:光源 102:輸出孔 104:輸出光 104a:第一波瓣 104b:第二波瓣 110:光學發射器 112:發射的光 120:發光控制層 120a:第一間隔、間隔 120b:第二間隔、間隔 122:擋光元件 124:擋光元件 126:透明材料、透明材料層 128:凹槽 128a:垂直側壁 128b:彎曲側壁 128c:傾斜側壁 200:多視像背光件 202:方向性光束 203:傳導方向 204:被引導的光 204a:第一波瓣 204b:第二波瓣 206:光閥 206’:多視像像素 210:導光體 210’:第一引導表面、引導表面 210”:第二引導表面、引導表面 220:光源 222:光學發射器 224:發光控制層 230:多光束元件 300:多視像顯示器 302:輸出光 304:方向性光束 310:光源 320:導光體 330:多光束元件 400:多視像顯示器 402:調變的方向性光束 410:光閥 500:方法 510步驟 520步驟 O:原點 s:多光束元件尺寸 S:光閥尺寸 θ:角度分量、仰角 θi:入射角 θm:繞射角 σ:準直因子 ϕ:角度分量、方位角

根據在本文所描述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中：圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的立體圖。圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的具有特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖。圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵的剖面圖。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的光源的剖面圖。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的圖3A的光源的一部分的放大剖面圖。圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層的立體圖。圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層的立體圖。圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的發光控制層的透明材料層中的凹槽的剖面圖。圖6B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的發光控制層的透明材料層中的凹槽的剖面圖。圖6c係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的發光控制層的透明材料層中的凹槽的剖面圖。圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的剖面圖。圖7B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像背光件的立體圖。圖8係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的多視像背光件的方塊圖。圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示光源操作方法的流程圖。一些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵，或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下文將參考上文所述附圖，詳細描述這些和其他特徵。

100:光源

102:輸出孔

104:輸出光

104a:第一波瓣

104b:第二波瓣

110:光學發射器

112:發射的光

120:發光控制層

120a:第一間隔、間隔

122:擋光元件

124:擋光元件

Claims

一種光源，包括：一光學發射器，被配置以朝著該光源之一輸出孔發射光作為發射的光；以及一發光控制層，包括第一複數個擋光元件，在該輸出孔處的一垂直方向上互相隔開，以及第二複數個擋光元件，從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯，其中，該發光控制層被配置以透射該發射的光之一部分穿過該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供輸出光，該輸出光在該垂直方向上具有一分叉發射圖案。
如請求項1之光源，其中，該光學發射器係一發光二極體，該發射的光之一發射圖案具有朗伯分布。
如請求項1之光源，其中，該光學發射器包括一反射器，被配置以反射光朝向該輸出孔。
如請求項1之光源，其中，該第一複數個擋光元件和該第二複數個擋光元件其中之一或二者中的該擋光元件包括一反射材料。
如請求項1之光源，其中，該發光控制層進一步包括一透明材料層，在該光學發射器與該輸出孔之間，該透明材料層具有複數個凹槽，在鄰接該輸出孔的該透明材料層之一表面中被定向在一水平方向上，以及其中，該第一複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的凹槽之間的該透明材料層之該表面上，而且該第二複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的每一個凹槽之底部上。
如請求項5之光源，其中，該擋光材料層之擋光材料包括一反射金屬和一反射金屬聚合物複合材料其中之一。
如請求項5之光源，其中，該複數個凹槽中的一凹槽之一側壁垂直於該透明材料層之該表面。
如請求項5之光源，其中，該複數個凹槽中的一凹槽之一側壁包括一彎曲形狀。
如請求項1之光源，其中，該分叉發射圖案包括在該垂直方向上具有一正角度的一第一波瓣和在該垂直方向上具有一負角度的一第二波瓣。
一種多視像背光件，包括請求項1之光源，該多視像背光件進一步包括：一導光體，被配置以引導光，該光源光學地耦合至該導光體之一輸入邊緣，以提供具有該分叉發射圖案的該輸出光，作為該導光體內的被引導的光；以及一多光束元件陣列，沿著該導光體之長度互相隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件被配置以從該導光體中散射出該被引導的光之一部分，作為方向性光束，該等方向性光束具有不同的主要角度方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向，其中，該分叉發射圖案包括以一角度朝向該導光體之一第一引導表面的一第一波瓣和以一角度朝向該導光體之一第二引導表面的一第二波瓣，該第二引導表面在該垂直方向上與該第一引導表面相對。
一多視像背光件，包括：一分叉發射圖案光源，包括一光學發射器以及一發光控制層，該發光控制層被配置以將該光學發射器發射的光轉換為具有一分叉發射圖案的輸出光；一導光體，被配置以接收和引導該輸出光作為被引導的光，該輸出光之該分叉發射圖案包括以一角度朝向該導光體之一第一引導表面的一第一波瓣和以一角度朝向該導光體之一第二引導表面的一第二波瓣；以及一多光束元件陣列，被配置以散射出該被引導的光之一部分作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束具有不同的方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向。
如請求項11之多視像背光件，其中，該發光控制層包括在該分叉發射圖案光源之一輸出孔處的一垂直方向上互相隔開的第一複數個擋光元件，以及從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯的第二複數個擋光元件，該垂直方向垂直於該導光體之該第一引導表面和該第二引導表面其中之一或二者，其中，該發光控制層被配置以透射由該光學發射器發射的該光之一部分穿過該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供具有該分叉發射圖案的該輸出光。
如請求項12之多視像背光件，其中，該發光控制層進一步包括一透明材料層，在該光學發射器與該輸出孔之間，該透明材料層具有複數個凹槽，在鄰接該輸出孔的該透明材料層之一表面中被定向在一水平方向上，以及其中，該第一複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的凹槽之間的該透明材料層之該表面上，而且該第二複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的每一個凹槽之底部上。
如請求項12之多視像背光件，其中，該第一複數個擋光元件和該第二複數個擋光元件其中之一或二者中的該擋光元件包括一反射材料，被配置以反射該發射的光之一部分離開該輸出孔並朝向該光學發射器，該發射的光之該反射的部分被光學發射器回收並且重新定向朝向該發光控制層。
如請求項11之多視像背光件，其中，該多光束元件的尺寸介於該多視像顯示器之一光閥陣列中的一光閥之尺寸之百分之二十五至百分之二百之間。
如請求項11之多視像背光件，其中，該多光束元件陣列中的一多光束元件包括一繞射光柵、一微反射元件、和一微折射元件其中之一以上，光學地連接到該導光體，並且被配置以散射出該被引導的光之該部分。
一種多視像顯示器，包括根據請求項11之多視像背光件，該多視像顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該複數條方向性光束中的方向性光束，該等調變的光束表示一多視像影像。
一種光源操作方法，該方法包括：使用一光學發射器發射光，該發射的光被定向朝向該光源之一輸出孔；以及透射該發射的光之一部分通過一發光控制層之擋光元件之間的間隔，以在該輸出孔處提供輸出光，該輸出光具有一分叉發射圖案，其中，該發光控制層包括第一複數個擋光元件，在該輸出孔處的一垂直方向上互相隔開，以及第二複數個擋光元件，從該輸出孔位移並且與該第一複數個擋光元件交錯，該間隔位於該第一複數個擋光元件與該第二複數個擋光元件中的擋光元件之間。
根據請求項18之光源操作方法，其中，該等擋光元件包括一反射材料，該光源操作方法進一步包括反射該發射的光之另一部分回去朝向該光學發射器，以被回收並且重新定向朝向該發光控制層。
根據請求項18之光源操作方法，其中，該發光控制層進一步包括一透明材料層，在該光學發射器與該輸出孔之間，該透明材料層具有複數個凹槽，在鄰接該輸出孔的該透明材料層之一表面中被定向在一水平方向上，以及其中，該第一複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的凹槽之間的該透明材料層之該表面上，而且該第二複數個擋光元件中的該等擋光元件包括一擋光材料層，設置在該複數個凹槽中的每一個凹槽之底部上。
如請求項18之光源操作方法，進一步包括：使用一導光體從該光源接收具有該分叉發射圖案的該輸出光，該分叉發射圖案之一第一波瓣以一角度朝向該導光體之一第一引導表面，而且該分叉發射圖案之一第二波瓣以一角度朝向該導光體之一第二引導表面；引導接收的該輸出光在該導光體內作為被引導的光；以及使用一多光束元件從該導光體散射出該被引導的光之一部分作為複數條方向性光束，該複數條方向性光束中的該等方向性光束具有方向，對應一多視像顯示器之各個不同的視像方向。