定向背光体、背光式显示器和方法技术

定向背光体、背光式显示器和定向背光体操作方法采用衍射光栅来提供由衍射光栅共同散射出的、具有均匀的强度和角扩展的发射光。定向背光体包括：光导，被配置为引导多个被引导光束；以及光源，被配置为提供具有不同径向方向的被引导光束组。定向背光体还包括衍射光栅阵列，衍射光栅阵列被配置为将被引导光束组中的被引导光束的一部分散射出作为具有跨光导表面均匀的强度和角扩展的发射光。背光式显示器还包括光阀阵列，光阀阵列被配置为调制发射光以提供所显示的图像。

Directional backlight body, backlight display and method

The operation methods of the directional backlight body, the backlight display and the directional backlight body adopt the diffraction grating to provide the emitted light with uniform intensity and angle expansion which is jointly scattered by the diffraction grating. The directional backlight body includes an optical guide configured to guide a plurality of guided beams, and a light source configured to provide a group of guided beams with different radial directions. The directional backlight body also includes a diffraction grating array configured to scatter a part of the guided beam in the guided beam group as the emitting light with uniform intensity and angular spread across the photoconductive surface. The backlight display also includes an optical valve array configured to modulate the emitted light to provide the displayed image.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向背光体、背光式显示器和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年3月25日提交的美国临时专利申请序列号62/476,781的优先权，其全部内容通过引用合并于此。关于联邦赞助研究或开发的声明无
技术介绍
显示器并且更具体地“电子”显示器是用于向各种设备和产品的用户传递信息的几乎无处不在的媒介。例如，电子显示器可以在各种设备和应用中找到，包含但不限于移动电话(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、以及各种其他移动和基本上非移动的显示应用和设备。电子显示器通常采用不同的像素强度图案(pattern)来表示或显示正在传递的图像或类似信息。与在无源电子显示器的情况下一样，可以通过将入射在显示器上的光反射来提供不同的像素强度图案。替代地，电子显示器可以提供或发射光以提供不同的像素强度图案。发射光的电子显示器常常被称为有源显示器。附图说明参照结合附图的以下详细描述，可以更容易理解根据这里描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相同的参考数字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的具有与多视图显示器的视图方向对应的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。图2A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横截面视图。图2B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的倾斜衍射光栅的横截面视图。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定向背光体的平面视图。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定向背光体的一部分的横截面视图。图3C示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的定向背光体的透视图。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定向背光体的一部分的平面视图。图4B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定向背光体的一部分的平面视图。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一对衍射光栅的平面视图。图6示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的定向背光体的平面视图。图7A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含寄生反射减轻的定向背光体的平面视图。图7B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含寄生反射减轻的定向背光体的平面视图。图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的背光式显示器的框图。图9示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的定向背光体操作的方法的流程图。一些示例和实施例具有作为上面引用的图中所示特征的补充和替代之一的其他特征。下面参照上面引用的图详细说明这些和其他特征。具体实施方式根据这里描述的原理的示例和实施例提供了定向背光照明(backlighting)以及使用定向背光照明来显示图像的背光式(backlit)显示器。具体地，与这里描述的原理一致的实施例提供了定向背光体(backlight)，定向背光体被配置为发射具有跨定向背光体的范围均匀的强度和角扩展(angularspread)的光。而且，根据一些实施例，所提供的定向背光体可以采用未准直或基本上未准直的照射。在各种实施例中，定向背光体采用衍射光栅以通过衍射散射来提供发射光。衍射光栅的特性被配置为确定发射光的强度和角扩展以及主角方向。衍射光栅特性作为衍射光栅的位置的函数而变化，以提供由衍射光栅共同散射的发射光的均匀的强度和角扩展。例如，发射光的均匀的强度和角扩展可以提供在宽视点范围内具有均匀亮度的背光显示器。在一些实施例中，采用定向背光体的背光式显示器可以是二维(2D)显示器，并且所显示的图像是2D图像。在其他实施例中，背光式显示器可以是多视图显示器，并且所显示的图像是多视图图像。当背光式显示器是多视图显示器时，发射光可以包括具有不同主角方向的多个定向光束，所述不同主角方向与多视图图像的各个不同视图方向相对应。这里，“二维显示器”或“2D显示器”被定义为这样的显示器，其被配置：为无论观看图像的方向(即，在2D显示器的预定义的观看角度或范围内)如何，都提供基本相同的图像的视图。在许多智能电话和计算机监视器中发现的传统液晶显示器(LCD)是2D显示器的示例。与此相反，这里，“多视图显示器”被定义为这样的电子显示器或显示系统，其被配置为沿不同视图方向或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图。具体地，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。这里描述的定向背光照明和背光式显示器的使用包含但不限于移动电话(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、以及各种其他移动和基本上非移动的显示应用和设备。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。例如，屏幕12可以是电话(例如，移动电话、智能电话等)，平板计算机、膝上型计算机、台式计算机的计算机显示器、相机显示器或者基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏幕。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被示为在箭头(即，描绘视图方向16的箭头)的终点处的阴影多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，均作为示例而非限制。注意，虽然不同视图14在图1A中被示为在屏幕上方，但是当多视图图像在多视图显示器10上显示时，视图14实际上出现在屏幕12上或附近。将视图14描绘在屏幕12上方仅为了简化说明，并且旨在表示从视图方向16中与特定视图14对应的相应视图方向观看多视图显示器10。2D显示器可以基本上类似于多视图显示器10，除了2D显示器通常被配置为提供所显示图像的单个视图(例如，类似于视图14的一个视图)，不同于多视图显示器10提供多视图图像的不同视图14。通过这里定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向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。这里，角分量θ被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量φ被称为光束的“方位角分量”或“方位角”。通过定义，仰角θ是垂直平面中(例如，垂直于多视图显示器屏幕的平面)的角度，而方位角φ是水平平面中(例如，平行于多视图显示器屏幕的平面)的角度。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18)对应的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。另外，通过这里定义，从特定点发射或发出光束20。也就是说，通过定义，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1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向背光体，包括：/n光导，被配置为引导光束；/n光源，被配置为在所述光导内提供具有彼此不同的径向方向的多个被引导光束；和/n衍射光栅阵列，在所述光导的表面上彼此间隔开，所述衍射光栅阵列中的衍射光栅被配置为将所述多个被引导光束中的被引导光束的一部分散射出作为具有强度、主角方向和角扩展的发射光，/n其中，由所述衍射光栅阵列中的衍射光栅共同散射出的发射光被配置为具有跨光导表面均匀的强度和角扩展。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170325 US 62/476,7811.一种定向背光体，包括：
光导，被配置为引导光束；
光源，被配置为在所述光导内提供具有彼此不同的径向方向的多个被引导光束；和
衍射光栅阵列，在所述光导的表面上彼此间隔开，所述衍射光栅阵列中的衍射光栅被配置为将所述多个被引导光束中的被引导光束的一部分散射出作为具有强度、主角方向和角扩展的发射光，
其中，由所述衍射光栅阵列中的衍射光栅共同散射出的发射光被配置为具有跨光导表面均匀的强度和角扩展。


2.如权利要求1所述的定向背光体，其中，所述光源位于所述光导的侧面上、在所述侧面的中点附近。


3.如权利要求1所述的定向背光体，其中，所述光源位于所述光导的侧面中的空腔中，所述空腔具有被配置为以不同的径向方向展开所述多个被引导光束的形状。


4.如权利要求1所述的定向背光体，其中，所述衍射光栅的光栅特性被配置为确定由所述衍射光栅散射出的发射光的强度、主角方向和角扩展，所述衍射光栅的光栅特性是所述衍射光栅在所述光导表面上的位置和所述光源在所述光导的侧面上的位置二者的函数。


5.如权利要求4所述的定向背光体，其中，所述光栅特性包括光栅深度，所述光栅深度被配置为确定由所述衍射光栅散射出的发射光的强度。


6.如权利要求4所述的定向背光体，其中，所述光栅特性包括所述衍射光栅的光栅间距和光栅取向中的一个或两个，其被配置为确定由所述衍射光栅散射出的发射光的主角方向。


7.如权利要求4所述的定向背光体，其中，所述光栅特性包括所述衍射光栅的曲率和光栅啁啾中的一个或两个，所述光栅特性被配置为确定由所述衍射光栅散射出的发射光的角扩展。


8.如权利要求1所述的定向背光体，其中，所述衍射光栅被配置为提供具有单边方向的单边衍射散射。


9.如权利要求8所述的定向背光体，其中，被配置为提供单边衍射散射的所述衍射光栅包括倾斜衍射光栅。


10.如权利要求8所述的定向背光体，其中，被配置为提供单边衍射散射的所述衍射光栅是包括衍射光栅和反射材料层的反射型衍射光栅。


11.一种包括如权利要求1所述的定向背光体的背光式显示器，所述背光式显示器还包括光阀阵列，所述光阀阵列被配置为调制所述发射光以提供所显示的图像。


12.一种背光式显示器，包括：
光导；
光源，位于所述光导的侧面，所述光源被配置为在光导内提供具有彼此不同的径向方向的多个被引导光束，
在所述光导的表面上的衍射光栅阵列，所述衍射光栅阵列中的各个衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA法塔尔，
申请(专利权)人：镭亚股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US