用于定向背光源的光輸入的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于從局部光源提供大面積準(zhǔn)直照明的定向背光源，所述定向背光源可以包括光導(dǎo)設(shè)備，所述光導(dǎo)設(shè)備包括至少一個(gè)透明光學(xué)波導(dǎo)。所述波導(dǎo)以第一部分和第二部分布置，其中光注入孔介于相應(yīng)部分之間。此類(lèi)受控照明可以提供高效多用戶(hù)自動(dòng)立體顯示器以及經(jīng)改善的2D顯示功能，包括提供高亮度顯示器以及高顯示器效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于定向背光源的光輸入
[0001 ]相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)的交叉引用:本專(zhuān)利申請(qǐng)涉及2013年10月14日提交的名稱(chēng)為"Light input for directional backlight(用于定向背光源的光輸入)"的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/ 890，437 (代理人參考號(hào)95194936.354000)并且要求該專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)全文 以引用方式并入本文。本專(zhuān)利申請(qǐng)還涉及2011年11月18日提交的名稱(chēng)為"Directional flat illuminators (定向平面照明器)"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/300,293(代理人參考號(hào) 95194936.281001 )、2014年2月21 日提交的名稱(chēng)為"Directional backlight(定向背光源)" 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)14/186,862(代理人參考號(hào)95194936.355001)、2013年3月15日提交的名稱(chēng) 為"Directional backlight(定向背光源)"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/838,936(代理人參考號(hào) 95194936.314001)，所有這些專(zhuān)利申請(qǐng)全文均以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明整體涉及空間光調(diào)制器的照明，并且更具體地講，涉及用于從局部光源提 供大面積照明的定向背光源，以便在2D、3D和/或自動(dòng)立體顯示裝置中使用。
【背景技術(shù)】
[0003] 空間多路復(fù)用自動(dòng)立體顯示裝置通常使視差組件諸如雙凸透鏡狀屏幕或視差屏 障與圖像陣列對(duì)準(zhǔn)，所述圖像陣列被布置為空間光調(diào)制器例如LCD上的至少第一組像素和 第二組像素。視差組件將來(lái)自像素組的每組的光導(dǎo)向到相應(yīng)不同方向上，以在顯示器的前 面提供第一觀(guān)察窗和第二觀(guān)察窗。眼睛置于第一觀(guān)察窗中的觀(guān)察者用來(lái)自第一組像素的光 能夠看到第一圖像；而眼睛置于第二觀(guān)察窗中時(shí)用來(lái)自第二組像素的光能夠看到第二圖 像。
[0004] 與空間光調(diào)制器的原始分辨率相比，此類(lèi)顯示裝置具有降低的空間分辨率，并且 此外，觀(guān)察窗的結(jié)構(gòu)是由像素孔形狀和視差組件成像功能決定。在像素之間的間隙（例如對(duì) 于電極而言）通常產(chǎn)生不均勻觀(guān)察窗。所不期望的是，當(dāng)觀(guān)察者相對(duì)于顯示器橫向移動(dòng)時(shí)， 此類(lèi)顯示器呈現(xiàn)圖像閃爍，因此限制了顯示器的觀(guān)察自由度。可通過(guò)使得光學(xué)元件散焦而 減少此類(lèi)閃爍;然而，此類(lèi)散焦導(dǎo)致圖像串?dāng)_水平增大并增加了觀(guān)察者的視覺(jué)疲勞。此類(lèi)閃 爍可通過(guò)調(diào)整像素孔的形狀而減少，然而，此類(lèi)改變可降低顯示器亮度，并且可包括對(duì)空間 光調(diào)制器中的電子裝置進(jìn)行尋址。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種定向背光源，該定向背光源可包括:波導(dǎo)，所 述波導(dǎo)包括用于沿所述波導(dǎo)來(lái)引導(dǎo)輸入光的相對(duì)的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面;至少一 個(gè)光源，所述至少一個(gè)光源被布置用于在跨所述波導(dǎo)的橫向方向上的預(yù)定輸入位置處生成 輸入光;所述波導(dǎo)還包括用于使所述輸入光反射回穿過(guò)所述波導(dǎo)的反射端，所述第二引導(dǎo) 表面被布置用于將所述輸入光在作為輸出光從所述反射端反射穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面后 偏轉(zhuǎn)，并且所述波導(dǎo)被布置用于將所述輸出光在根據(jù)所述輸入光的所述輸入位置而定位在 橫向方向中的輸出方向上導(dǎo)向進(jìn)入光學(xué)窗中，所述至少一個(gè)光源被布置用于使所述輸入光 在中途穿過(guò)沿所述波導(dǎo)的所述第二引導(dǎo)表面注入所述波導(dǎo)。第二引導(dǎo)表面可包括至少兩個(gè) 部分，所述至少兩個(gè)部分各自在中途沿波導(dǎo)延伸，由輸入孔近似垂直于橫向方向分隔開(kāi)，至 少一個(gè)光源被布置用于通過(guò)輸入孔將輸入光注入。至少一個(gè)光源可設(shè)置在第二引導(dǎo)表面的 部分中的一者后方。定向背光源還可包括光屏蔽件，所述光屏蔽件布置在至少一個(gè)光源與 第二引導(dǎo)表面的部分中的后方設(shè)置有所述至少一個(gè)光源的一者之間。定向背光源還可包括 相應(yīng)后反射器，所述后反射器布置在第二引導(dǎo)表面的部分中的每者后方，每個(gè)后反射器包 括反射小平面陣列，所述反射小平面被布置用于使來(lái)自至少一個(gè)光源的透射穿過(guò)波導(dǎo)的多 個(gè)小平面的光反射回穿過(guò)波導(dǎo)，以便離開(kāi)穿過(guò)第一引導(dǎo)表面進(jìn)入所述光學(xué)窗中。輸入孔可 包括在第二引導(dǎo)表面的兩個(gè)部分之間延伸的輸入小平面，至少一個(gè)光源沿所述輸入小平面 布置。定向背光源還可包括注入波導(dǎo)部分，所述注入波導(dǎo)部分布置在至少一個(gè)光源與輸入 孔之間，以將來(lái)自至少一個(gè)光源的輸入光引導(dǎo)到輸入孔來(lái)通過(guò)所述輸入孔將所述輸入光注 入。注入波導(dǎo)部分可為獨(dú)立于波導(dǎo)的元件。注入波導(dǎo)部分可與波導(dǎo)折射率匹配。注入波導(dǎo)部 分可與波導(dǎo)整體形成。第二引導(dǎo)表面的兩個(gè)部分可以在沿波導(dǎo)的方向上重疊。
[0006] 定向背光源還可包括:光組合器，所述光組合器布置在注入波導(dǎo)部分與輸入孔之 間；以及另外至少一個(gè)光源，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于在跨波導(dǎo)的橫向方向上的 預(yù)定輸入位置處生成輸入光，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于通過(guò)光組合器將輸入光注 入波導(dǎo)，所述另外至少一個(gè)光源要比所最先提到的至少一個(gè)光源更靠近反射端。定向背光 源還可包括另外至少一個(gè)光源，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于在跨波導(dǎo)的橫向方向上 的預(yù)定輸入位置處生成輸入光，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于在中途通過(guò)沿波導(dǎo)的第 二引導(dǎo)表面在不同于所最先提到的至少一個(gè)光源的位置處將輸入光注入波導(dǎo)。波導(dǎo)可具有 面向反射端的面向端，并且該定向背光源還可包括被布置用于通過(guò)所述面向端將另外的輸 入光注入波導(dǎo)的另外至少一個(gè)光源。定向背光源還可包括多組波導(dǎo)以及至少一個(gè)光源，它 們均以相同方式布置，所述波導(dǎo)是平鋪的。波導(dǎo)可包括在垂直于所述橫向方向的方向上被 平鋪的波導(dǎo)，這樣的波導(dǎo)的端部是與鄰接的反射端相對(duì)。第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)可整體形成。
[0007] 定向背光源還可包括相應(yīng)后反射器，所述后反射器布置在第二引導(dǎo)表面的部分中 的每者后方，每個(gè)后反射器包括反射小平面陣列，所述反射小平面被布置用于使來(lái)自至少 一個(gè)光源的透射穿過(guò)波導(dǎo)的多個(gè)小平面的光反射回穿過(guò)波導(dǎo)，以便離開(kāi)穿過(guò)第一引導(dǎo)表面 進(jìn)入所述光學(xué)窗中，所述后反射器一直延伸到鄰接端后方。波導(dǎo)可包括在橫向方向上平鋪 的波導(dǎo)。在橫向方向上平鋪的波導(dǎo)可由鉸接部連接以允許所述波導(dǎo)折疊起來(lái)。第一引導(dǎo)表 面可被布置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光，并且第二引導(dǎo)表面可包括多個(gè)光提取結(jié)構(gòu)特征以 及位于所述光提取結(jié)構(gòu)特征之間的中間區(qū)域，所述光提取結(jié)構(gòu)特征被取向?yàn)樵谠试S作為輸 出光穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面離開(kāi)的方向上反射被引導(dǎo)穿過(guò)波導(dǎo)的光，所述中間區(qū)域被布置 用于在不提取光的情況下將光導(dǎo)向穿過(guò)波導(dǎo)。第二引導(dǎo)表面可具有階梯形狀，其包括作為 所述光提取結(jié)構(gòu)特征的小平面以及中間區(qū)域。光提取結(jié)構(gòu)特征在橫向方向上可具有正的光 焦度。第一引導(dǎo)表面可被布置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光，并且第二引導(dǎo)表面可為基本上 平坦的并以一定角度傾斜以在打破所述全內(nèi)反射的方向上反射光，以用于穿過(guò)所述第一引 導(dǎo)表面輸出光，并且顯示裝置還可包括跨波導(dǎo)的第一引導(dǎo)表面延伸的偏轉(zhuǎn)元件以用于使光 朝空間光調(diào)制器的法線(xiàn)偏轉(zhuǎn)。反射端在橫向方向上可具有正的光焦度。至少一個(gè)光源可包 括光源陣列，所述光源陣列被布置用于在跨波導(dǎo)的橫向方向上的相應(yīng)輸入位置處生成輸出 光。光源陣列可布置成曲線(xiàn)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置可包括:根據(jù)第一方面的 定向背光源；以及透射式空間光調(diào)制器，所述透射式空間光調(diào)制器被布置用于接收來(lái)自第 一引導(dǎo)表面的輸出光并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備可包括:定向背光源；以 及透射式空間光調(diào)制器，所述透射式空間光調(diào)制器被布置用于接收來(lái)自第一引導(dǎo)表面的輸 出光并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被布置用于選擇性地操 作光源以將光導(dǎo)向進(jìn)入對(duì)應(yīng)于所述輸出方向的不同光學(xué)窗中。顯示設(shè)備可為自動(dòng)立體顯示 設(shè)備，其中控制系統(tǒng)還可被布置用于控制顯示裝置以顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右圖 像，并且同步地將顯示的圖像導(dǎo)向到在對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者的左眼和右眼的位置的光學(xué)窗中。控 制系統(tǒng)還可包括傳感器系統(tǒng)，其被布置用于檢測(cè)在顯示裝置對(duì)面的觀(guān)察者的位置，并且控 制系統(tǒng)可被布置用于選擇性地操作光源以將輸出光導(dǎo)向進(jìn)入根據(jù)被檢測(cè)到的觀(guān)察者的位 置選擇的至少一個(gè)光學(xué)窗中。
[0010] 有利的是，來(lái)自光源陣列的光可導(dǎo)向到波導(dǎo)的反射鏡，以獨(dú)立于波導(dǎo)的輸出端的 縱橫比在整個(gè)反射鏡上實(shí)現(xiàn)基本上高效且均勻的照明。因此，輸入照明路徑的縱橫比可以 大于波導(dǎo)的輸出端的縱橫比。波導(dǎo)可為使用光提取結(jié)構(gòu)特征的階梯型波導(dǎo)，或可借助于全 內(nèi)反射損耗來(lái)進(jìn)行提取。光輸入小平面的可見(jiàn)度可基本上消除。具有極小框的另外的顯示 器可通過(guò)將發(fā)光元件陣列隱藏在波導(dǎo)后方來(lái)實(shí)現(xiàn)。波導(dǎo)可與增益反射性膜組合，以便結(jié)合 顯示器亮度和偏振再循環(huán)來(lái)隱藏發(fā)光元件陣列。具有以不同窗平面距離布置的光學(xué)窗的顯 示器可被布置用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的縱向觀(guān)察自由度。平鋪光導(dǎo)陣列可被布置用于利用常規(guī)發(fā)光 元件實(shí)現(xiàn)具有期望亮度級(jí)的大尺寸顯示器。在自動(dòng)立體顯示器中，可借助于將顯示器照明 與相應(yīng)波導(dǎo)瓦片的照明同步來(lái)減小顯示器串?dāng)_?？商峁┚哂行〗涌p尺寸和期望的縱橫比的 另外折疊式顯示器。這樣的顯示器可被布置用于提供自動(dòng)立體2D圖像以將2D圖像平面隱藏 在顯示器表面的后方，從而進(jìn)一步減小顯示器中的接縫的可見(jiàn)度。
[0011] 本發(fā)明的各個(gè)方面及其各種特征可以任何組合一起應(yīng)用。
[0012] 顯示器背光源一般采用波導(dǎo)和邊緣發(fā)光源。某些成像定向背光源具有將照明導(dǎo)向 穿過(guò)顯示器面板進(jìn)入觀(guān)察窗的另外的能力。成像系統(tǒng)可在多個(gè)光源與相應(yīng)的窗圖像之間形 成。成像定向背光源的一個(gè)例子是可采用折疊式光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閥，因此也可以是折疊式 成像定向背光源的例子。光可在基本上無(wú)損耗的情況下在一個(gè)方向上穿過(guò)光學(xué)閥傳播，同 時(shí)反向傳播光可通過(guò)反射離開(kāi)傾斜小平面而被提取，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/300,293中所述， 該專(zhuān)利申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。
[0013]本文的實(shí)施例可提供用于自動(dòng)立體顯示器、高效率顯示器、用于以低功耗為環(huán)境 提供明亮照明的高亮度顯示器和防窺顯示器的定向背光源。高圖像對(duì)比度可實(shí)現(xiàn)于明亮照 明環(huán)境。具有不同的縱橫比的顯示器的效率和均勻度可優(yōu)化。與側(cè)光式波導(dǎo)相比，框尺寸可 減小，并且大尺寸的波導(dǎo)可提供為適用于以期望亮度水平進(jìn)行顯示照明。顯示像差可減小， 并且LED尺寸可優(yōu)化以獲得期望的光學(xué)窗間距。可增強(qiáng)定向顯示器的另外的觀(guān)察自由度?？?實(shí)現(xiàn)在折疊式顯示器的部分之間的接縫的可見(jiàn)度減小的折疊式顯示器。
[0014]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本
【發(fā)明內(nèi)容】
全文后，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)以及 特征將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 實(shí)施例通過(guò)舉例的方式在附圖中示出，其中類(lèi)似的附圖標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的組件，并 且其中：
[0016] 圖IA是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的 正視圖；
[0017] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了圖IA的定向顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例中的光 傳播的側(cè)視圖；
[0018] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以定向顯示裝置的另一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的頂 視圖示出；
[0019] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以圖2A的定向顯示裝置的正視圖示出了光傳播； [0020]圖2C是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以圖2A的定向顯示裝置的側(cè)視圖示出了光傳播； [0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以定向顯示裝置的側(cè)視圖示出；
[0022]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以正視圖示出了定向顯示裝置中觀(guān)察窗的生成， 并且包括彎曲光提取結(jié)構(gòu)特征；
[0023]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以正視圖示出了定向顯示裝置中第一觀(guān)察窗和第 二觀(guān)察窗的生成，并且包括彎曲光提取結(jié)構(gòu)特征；
[0024] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示裝置中第一觀(guān)察窗的生成，并且包 括線(xiàn)性光提取結(jié)構(gòu)特征；
[0025] 圖6A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了時(shí)間多路復(fù)用定向顯示裝置中的第一觀(guān)察 窗的生成的一個(gè)實(shí)施例；
[0026]圖6B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了在第二時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用定向顯示裝置 中的第二觀(guān)察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例；
[0027] 圖6C是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了在時(shí)間多路復(fù)用定向顯示裝置中的第一觀(guān) 察窗和第二觀(guān)察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例；
[0028] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了觀(guān)察者跟蹤自動(dòng)立體定向顯示裝置；
[0029] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了多觀(guān)察者定向顯示裝置；
[0030] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了防窺定向顯示裝置；
[0031] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其以側(cè)視圖示出了定向顯示裝置的結(jié)構(gòu)；
[0032]圖11是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了楔型定向背光源的正視圖；
[0033] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了楔型定向顯示裝置的側(cè)視圖；
[0034] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了用于觀(guān)察者跟蹤定向顯示設(shè)備的控制系 統(tǒng)；
[0035]圖14A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入表面；
[0036]圖14B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的正視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入表面；
[0037]圖15A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間楔光輸入表面；
[0038]圖15B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的正視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間楔光輸入表面；
[0039]圖16A-圖16E是根據(jù)本發(fā)明的不意圖，其不出了中間閥光輸入表面的側(cè)視圖；
[0040] 圖17是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的正視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括被布置用于減小框尺寸的中間閥光輸入表面；
[0041] 圖18A-18C是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器 包括定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0042]圖19是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0043]圖20-21是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的正視圖，該定向背光源包 括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0044] 圖22是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括 另一中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0045] 圖23是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括 中間閥光輸入結(jié)構(gòu)和端閥輸入結(jié)構(gòu)；
[0046] 圖24是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括 中間閥光輸入結(jié)構(gòu)和端閥輸入結(jié)構(gòu)；
[0047] 圖25是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括 中間閥光輸入結(jié)構(gòu)和端閥輸入結(jié)構(gòu)；
[0048]圖26是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了圖23的布置方式的正視圖；
[0049] 圖27是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了可通過(guò)圖26的布置方式實(shí)現(xiàn)的觀(guān)察窗的頂 視圖；
[0050] 圖28是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向光閥 包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0051] 圖29是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了平鋪定向光閥的頂視圖，該平鋪定向光閥 包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0052] 圖30是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了用于包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)的平鋪定向光 閥的控制系統(tǒng)；
[0053]圖31A是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的側(cè)視圖，該平鋪定向 光閥包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0054] 圖31B是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向 光閥包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0055] 圖32是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了包括平鋪定向光閥的掃描照明定向顯示 器，該平鋪定向光閥包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0056]圖33是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向 光閥包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；
[0057]圖34是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了平鋪定向光閥的一部分的側(cè)視圖，該平鋪 定向光閥包括反射器元件；
[0058]圖35是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了折疊式定向顯示器的正視圖，該折疊式定 向顯示器包括中間閥光輸入表面并被布置用于實(shí)現(xiàn)反射端的高效照明；
[0059]圖36是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了呈折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視 圖；
[0060] 圖37是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視 圖，該折疊式顯示器在顯示器的平面中包括2D圖像；
[0061] 圖38是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視 圖，該折疊式顯示器包括自動(dòng)立體圖像；
[0062]圖39是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視 圖，該折疊式顯示器包括針對(duì)偏軸觀(guān)察者位置的自動(dòng)立體圖像；
[0063]圖40是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向背光源的正視圖，該定向背光源包括 中間閥光輸入結(jié)構(gòu)；以及
[0064]圖41是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了定向顯示器的透視圖，該定向顯示器包括 定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0065]時(shí)間多路復(fù)用自動(dòng)立體顯示器可有利地通過(guò)在第一時(shí)隙中將來(lái)自空間光調(diào)制器 所有像素的光引導(dǎo)至第一觀(guān)察窗并在第二時(shí)隙中將來(lái)自所有像素的光引導(dǎo)至第二觀(guān)察窗， 而改善自動(dòng)立體顯示器的空間分辨率。因此，眼睛被布置成接收第一觀(guān)察窗和第二觀(guān)察窗 中的光的觀(guān)察者將越過(guò)多個(gè)時(shí)隙看到遍及整個(gè)顯示器的全分辨率圖像。時(shí)間多路復(fù)用顯示 器可有利地通過(guò)使用定向光學(xué)元件將照明器陣列引導(dǎo)穿過(guò)基本上透明的時(shí)間多路復(fù)用空 間光調(diào)制器，而實(shí)現(xiàn)定向照明，其中定向光學(xué)元件在窗平面中基本上形成照明器陣列的圖 像。
[0066] 觀(guān)察窗的均勻度可有利地與空間光調(diào)制器中像素的布置方式無(wú)關(guān)。有利的是，此 類(lèi)顯示器可提供具有低閃爍的觀(guān)察者跟蹤顯示器，且對(duì)于移動(dòng)觀(guān)察者的串?dāng)_水平較低。
[0067] 為了在窗平面中實(shí)現(xiàn)高均勻度，期望提供具有高空間均勻度的照明元件陣列?？?例如通過(guò)大小為大約100微米的空間光調(diào)制器的像素與透鏡陣列的組合，提供時(shí)序照明系 統(tǒng)的照明器元件。然而，此類(lèi)像素會(huì)遭受對(duì)于空間多路復(fù)用顯示器而言的類(lèi)似的難題。另 外，此類(lèi)裝置可具有較低效率和較高成本，從而需要另外的顯示組件。
[0068] 可便利地用宏觀(guān)照明器(例如LED陣列）與通常具有Imm或更大大小的均勻化和漫 射光學(xué)元件的組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)高窗平面均勻度。然而，照明器元件的大小增加意味著定向光學(xué) 元件的大小成比例地增加。例如，成像到65mm寬觀(guān)察窗的16mm寬的照明器可采用200mm的后 工作距離。因此，光學(xué)元件的厚度增加可妨礙有效應(yīng)用于例如移動(dòng)顯示器或大面積顯示器。 [0069]為解決上述缺點(diǎn)，如共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 13/300，293所述的光學(xué)閥有利 地可與快速切換透射式空間光調(diào)制器組合布置，以在薄型封裝中實(shí)現(xiàn)時(shí)間多路復(fù)用自動(dòng)立 體照明，同時(shí)提供高分辨率圖像及無(wú)閃爍觀(guān)察者跟蹤和低串?dāng)_水平。描述了觀(guān)察位置或窗 的一維陣列，其可在第一(通常水平)方向上顯示不同圖像，但在第二(通常豎直)方向上移 動(dòng)時(shí)包含相同圖像。
[0070]常規(guī)的非成像顯示背光源通常采用光學(xué)波導(dǎo)并且具有來(lái)自光源(諸如LED)的邊緣 照明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，此類(lèi)常規(guī)的非成像顯示背光源與本發(fā)明中所述的成像定向背光源之 間在功能、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和操作方面存在許多根本差異。
[0071] -般而言，例如，根據(jù)本發(fā)明，成像定向背光源被布置用于將來(lái)自多個(gè)光源的照明 沿至少一條軸線(xiàn)引導(dǎo)穿過(guò)顯示面板到達(dá)各自的多個(gè)光學(xué)窗。每個(gè)光學(xué)窗通過(guò)成像定向背光 源的成像系統(tǒng)沿光源的至少一條軸線(xiàn)基本上形成為圖像。可形成成像系統(tǒng)以將多個(gè)光源成 像為相應(yīng)的觀(guān)察窗。以此方式，來(lái)自多個(gè)光源中的每一者的光對(duì)于處于相應(yīng)觀(guān)察窗之外的 觀(guān)察者眼睛而言基本上不可見(jiàn)。
[0072]相比之下，常規(guī)的非成像背光源或光引導(dǎo)板（LGP)用于2D顯示器的照明。參見(jiàn)例 如，Killil KWintriret al. ,Backlight Unit With Double Surface Light Emission, J. Soc · Inf.Display, Vol · 12, Issue 4 ,pp · 379_387(Dec · 2004) (KJ丨丨丨I Ki_ilj._mli._ix等人，雙面發(fā) 光的背光源單元，《信息顯示協(xié)會(huì)雜志》，第12卷，第4期，第379-387頁(yè)，2004年12月）。非成像 背光源通常被布置成將來(lái)自多個(gè)光源的照明導(dǎo)向穿過(guò)顯示器面板進(jìn)入對(duì)于多個(gè)光源中的 每一者而言基本上共用的觀(guān)察區(qū)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)寬視角和高顯示均勻度。因此，非成像背光源不 形成觀(guān)察窗。以此方式，來(lái)自多個(gè)光源中的每一者的光對(duì)于處于跨觀(guān)察區(qū)的基本上所有位 置的觀(guān)察者眼睛而言可以是可見(jiàn)的。此類(lèi)常規(guī)非成像背光源可具有一定方向性，例如，以便 與朗伯型照明相比增加屏幕增益，這可通過(guò)增亮膜(諸如，來(lái)自3M的BEF?)提供。然而，此類(lèi) 方向性對(duì)于相應(yīng)光源中的每一者而言可基本上相同。因此，出于這些原因以及對(duì)于普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的其他原因，常規(guī)非成像背光源不同于成像定向背光源。邊緣照明式 非成像背光源照明結(jié)構(gòu)可用于液晶顯示系統(tǒng)，諸如2D膝上型計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器和電視中看到 的液晶顯示系統(tǒng)。光從有耗波導(dǎo)的邊緣傳播，該波導(dǎo)可包括稀疏結(jié)構(gòu)特征;通常為引導(dǎo)件的 表面中的局部壓痕，所述局部壓痕使得無(wú)論光的傳播方向?yàn)楹尉鶎?dǎo)致光損耗。
[0073] 如本文所用，光學(xué)閥是這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其可以是稱(chēng)為例如光閥、光學(xué)閥定向背光 源和閥定向背光源（"v-DBL"）的光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)或裝置的類(lèi)型。在本發(fā)明中，光學(xué)閥不同于空間 光調(diào)制器(雖然空間光調(diào)制器有時(shí)在本領(lǐng)域中可一般稱(chēng)為"光閥"）。成像定向背光源的一個(gè) 例子為可采用折疊式光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閥。光可在基本上無(wú)損耗的情況下在一個(gè)方向上傳播 穿過(guò)光學(xué)閥，可入射到成像反射器上，并且可反向傳播，使得光可通過(guò)反射離開(kāi)傾斜的光提 取結(jié)構(gòu)特征而被提取，并導(dǎo)向到觀(guān)察窗，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/300，293中所述，該專(zhuān)利 申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。
[0074] 如本文所用，成像定向背光源的例子包括階梯式波導(dǎo)成像定向背光源、折疊成像 定向背光源、楔型定向背光源或光學(xué)閥。
[0075] 另外，如本文所用，階梯式波導(dǎo)成像定向背光源可為光學(xué)閥。階梯式波導(dǎo)是用于成 像定向背光源的波導(dǎo)，其包括用于引導(dǎo)光的波導(dǎo)，還包括第一光引導(dǎo)表面；以及與第一光引 導(dǎo)表面相對(duì)的第二光引導(dǎo)表面，還包括散布有被布置為階梯的多個(gè)提取結(jié)構(gòu)特征的多個(gè)引 導(dǎo)結(jié)構(gòu)特征。
[0076] 此外，如所使用，折疊式成像定向背光源可為楔型定向背光源或光學(xué)閥中的至少 一者。
[0077]在操作中，光可在示例性光學(xué)閥內(nèi)在第一方向上從輸入端傳播到反射端并且可在 基本上無(wú)損耗的情況下傳輸。光可在反射端反射并且在與第一方向基本相對(duì)的第二方向上 傳播。當(dāng)光在第二方向上傳播時(shí)，光可入射到光提取結(jié)構(gòu)特征上，所述光提取結(jié)構(gòu)特征可操 作以將光重新導(dǎo)向到光學(xué)閥之外。換句話(huà)說(shuō)，光學(xué)閥一般允許光在第一方向上傳播并且可 允許光在第二方向上傳播時(shí)被提取。
[0078]光學(xué)閥可實(shí)現(xiàn)大顯示面積的時(shí)序定向照明。此外，可采用比光學(xué)元件后工作距離 更薄的光學(xué)元件以將來(lái)自宏觀(guān)照明器的光導(dǎo)向到標(biāo)稱(chēng)窗平面。此類(lèi)顯示器可使用光提取結(jié) 構(gòu)特征陣列，所述光提取結(jié)構(gòu)特征陣列被布置成提取在基本上平行的波導(dǎo)中反向傳播的 光。
[0079]用于與LCD-起使用的薄型成像定向背光源實(shí)現(xiàn)方式已由如下提出和說(shuō)明：3M的 例如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)7，528，893;微軟公司(Microsof t)的例如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)7，970，246，其在 本文可稱(chēng)為"楔型定向背光源"；RealD的例如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/300,293,其在本文可稱(chēng)為 "光學(xué)閥"或"光學(xué)閥定向背光源"，所有上述專(zhuān)利申請(qǐng)全文均以引用方式并入本文。
[0080] 本發(fā)明提供了階梯式波導(dǎo)成像定向背光源，其中光可在例如階梯式波導(dǎo)的內(nèi)面之 間來(lái)回反射，該階梯式波導(dǎo)可包括第一引導(dǎo)表面以及包括多個(gè)光提取結(jié)構(gòu)特征和中間區(qū)域 的第二引導(dǎo)表面。當(dāng)光沿著階梯式波導(dǎo)的長(zhǎng)度行進(jìn)時(shí)，光可不基本上改變相對(duì)于第一引導(dǎo) 表面和第二引導(dǎo)表面的入射角，因此在這些內(nèi)表面處可不達(dá)到介質(zhì)的臨界角?？赏ㄟ^(guò)光提 取結(jié)構(gòu)特征有利地實(shí)現(xiàn)光提取，所述光提取結(jié)構(gòu)特征可為向中間區(qū)域(階梯"踏板"）傾斜的 第二引導(dǎo)表面（"立板"）的小平面。應(yīng)當(dāng)注意，光提取結(jié)構(gòu)特征可不為階梯式波導(dǎo)的光引導(dǎo) 操作的部分，但可被布置用于由該結(jié)構(gòu)提供光提取。相比之下，楔型成像定向背光源可允許 在具有連續(xù)內(nèi)表面的楔形輪廓波導(dǎo)內(nèi)引導(dǎo)光。因此，階梯式波導(dǎo)(光學(xué)閥）并非是楔型成像 定向背光源。
[0081] 圖IA是示出了定向顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的正視圖的示意圖，并且圖 IB是示出了圖IA的定向顯示裝置中的光傳播的側(cè)視圖的示意圖。
[0082]圖IA示出了定向顯示裝置的定向背光源的xy平面中的正視圖，并且包括可用于照 明階梯式波導(dǎo)1的照明器陣列15。照明器陣列15包括照明器元件15a至照明器元件15η(其中 η是大于1的整數(shù)）。在一個(gè)例子中，圖IA的階梯式波導(dǎo)1可為階梯式的、顯示器大小的波導(dǎo)1。 照明器元件15a至照明器元件15η是可為發(fā)光二極管(LED)的光源。雖然LED在本文作為照明 器元件15a-15n來(lái)討論，但可使用其他光源，諸如但不限于二極管光源、半導(dǎo)體光源、激光光 源、局域場(chǎng)致發(fā)射光源、有機(jī)發(fā)光體陣列等。此外，圖IB示出了在 XZ平面中的側(cè)視圖，并且包 括如圖所示布置的照明器陣列15、SLM(空間光調(diào)制器)48、提取結(jié)構(gòu)特征12、中間區(qū)域10和 階梯式波導(dǎo)1。圖IB中提供的側(cè)視圖為圖IA中所示的正視圖的替代視圖。因此，圖IA和圖IB 的照明器陣列15彼此對(duì)應(yīng)，并且圖IA和圖IB的階梯式波導(dǎo)1可彼此對(duì)應(yīng)。
[0083] 另外，在圖IB中，階梯式波導(dǎo)1可具有較薄的輸入端2和較厚的反射端4。因此，波導(dǎo) 1在接收輸入光的輸入端2與將輸入光反射回穿過(guò)波導(dǎo)1的反射端4之間延伸。輸入端2在跨 波導(dǎo)的橫向方向上的長(zhǎng)度大于輸入端2的高度。將照明器元件15a至照明器元件15η設(shè)置在 跨輸入端2的橫向方向上的不同輸入位置。
[0084] 波導(dǎo)1具有相對(duì)的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面，所述引導(dǎo)表面在輸入端2與反射 端4之間延伸，用于通過(guò)全內(nèi)反射(TIR)沿波導(dǎo)1來(lái)回引導(dǎo)光。第一引導(dǎo)表面是平坦的。第二 引導(dǎo)表面具有多個(gè)光提取結(jié)構(gòu)特征12,所述光提取結(jié)構(gòu)特征面向反射端4并且傾斜以在多 個(gè)方向上反射從反射端穿過(guò)波導(dǎo)1引導(dǎo)回的光中的至少一些光，所述多個(gè)方向破壞第一引 導(dǎo)表面處的全內(nèi)反射并且允許穿過(guò)第一引導(dǎo)表面(例如圖IB中朝上)輸出，所述輸出被供應(yīng) 至Ij SLM 48。
[0085] 在此例子中，光提取結(jié)構(gòu)特征12是反射小平面，但可使用其他反射特征。光提取結(jié) 構(gòu)特征12不引導(dǎo)光穿過(guò)波導(dǎo)，而光提取結(jié)構(gòu)特征12之間的第二引導(dǎo)表面的中間區(qū)域在不提 取光的情況下引導(dǎo)光。第二引導(dǎo)表面的那些區(qū)域是平坦的并且可平行于第一引導(dǎo)表面或以 相對(duì)較低的傾角延伸。光提取結(jié)構(gòu)特征12橫向于這些區(qū)域延伸，使得第二引導(dǎo)表面具有階 梯式形狀，所述階梯式形狀包括光提取結(jié)構(gòu)特征12和中間區(qū)域。光提取結(jié)構(gòu)特征12被取向 為在從反射端4反射后使來(lái)自光源的光反射穿過(guò)第一引導(dǎo)表面。
[0086] 光提取結(jié)構(gòu)特征12被布置用于將來(lái)自在跨輸入端的橫向方向上的不同輸入位置 的輸入光在相對(duì)于第一引導(dǎo)表面的不同方向上導(dǎo)向，所述不同方向取決于輸入位置。由于 照明元件15a-l 5η被布置在不同輸入位置處，所以來(lái)自相應(yīng)照明元件15a-l 5η的光在那些不 同方向上反射。這樣，照明元件15a-15η中的每個(gè)在分布在橫向方向中的輸出方向上將光導(dǎo) 向進(jìn)入各自的光學(xué)窗，所述輸出方向取決于輸入位置。對(duì)于輸出光而言，輸入位置分布在其 中的跨輸入端2的橫向方向?qū)?yīng)于第一引導(dǎo)表面法線(xiàn)的橫向方向。如輸入端2處限定且對(duì)于 輸出光而言的橫向方向在該實(shí)施例中保持平行，其中反射端4和第一引導(dǎo)表面處的偏轉(zhuǎn)一 般與橫向方向正交。在控制系統(tǒng)的控制下，照明器元件15a-15n可選擇性地操作以將光導(dǎo)向 到可選擇的光學(xué)窗中。光學(xué)窗可單獨(dú)或成組地用作觀(guān)察窗。
[0087] 在本發(fā)明中，光學(xué)窗可對(duì)應(yīng)于窗平面中單個(gè)光源的圖像，該窗平面為標(biāo)稱(chēng)平面，其 中光學(xué)窗跨整個(gè)顯示裝置而形成?；蛘撸鈱W(xué)窗可對(duì)應(yīng)于一起驅(qū)動(dòng)的一組光源的圖像。有利 的是，此類(lèi)成組的光源可增加陣列121的光學(xué)窗的均勻度。
[0088] 通過(guò)比較的方式，觀(guān)察窗是提供光的窗平面中的區(qū)域，包括來(lái)自整個(gè)顯示區(qū)域的 基本上相同的圖像的圖像數(shù)據(jù)。因此，在控制系統(tǒng)的控制下，觀(guān)察窗可由單個(gè)光學(xué)窗或由多 個(gè)光學(xué)窗形成。
[0089] SLM 48跨波導(dǎo)延伸，是透射的并且調(diào)制從其中穿過(guò)的光。雖然SLM 48可為液晶顯 示器(IXD)，但這僅僅是舉例，并且可使用其他空間光調(diào)制器或顯示器，包括LC0S、DLP裝置 等，因?yàn)榇苏彰髌骺梢苑瓷浞绞焦ぷ?。在此例子中，SLM 48跨波導(dǎo)的第一引導(dǎo)表面設(shè)置并調(diào) 制在從光提取結(jié)構(gòu)特征12反射后穿過(guò)第一引導(dǎo)表面的光輸出。
[0090] 可提供一維光學(xué)窗陣列的定向顯示裝置的操作在圖IA中以正視圖示出，且其側(cè)面 輪廓在圖IB中示出。在操作中，在圖IA和圖IB中，光可從照明器陣列15發(fā)出，諸如照明器元 件15a至照明器元件15η的陣列，其沿著階梯式波導(dǎo)1的輸入端2的表面X = O位于不同位置y。 光可在階梯式波導(dǎo)1內(nèi)在第一方向上沿著+X傳播，與此同時(shí)，光可在xy平面中成扇形射出， 并且在到達(dá)彎曲以在橫向方向上具有正的光焦度的反射端4時(shí)可基本上或完全填充彎曲端 側(cè)面4。在傳播時(shí)，光可在 xz平面中展開(kāi)成一組角度，該組角度最高至但不超過(guò)引導(dǎo)材料的 臨界角度。連接階梯式波導(dǎo)1的第二引導(dǎo)表面的中間區(qū)域10的提取結(jié)構(gòu)特征12可具有大于 臨界角的傾斜角，因此在第一方向上沿著+X傳播的基本上所有光都可能錯(cuò)過(guò)提取結(jié)構(gòu)特征 12,確保了基本上無(wú)損耗的前向傳播。
[0091] 繼續(xù)討論圖IA和圖1B，階梯式波導(dǎo)1的反射端4可制成反射性的，通常通過(guò)用反射 性材料諸如銀涂布而實(shí)現(xiàn)，但可采用其他反射技術(shù)。光因此可在第二方向上重新導(dǎo)向，順著 引導(dǎo)件在-X方向上返回并且可在xy或顯示器平面中基本上準(zhǔn)直。角展度可在圍繞主要傳播 方向的xz平面中基本上保持，這可允許光撞擊立板邊緣并從引導(dǎo)件反射出來(lái)。在具有大約 45度傾斜的提取結(jié)構(gòu)特征12的實(shí)施例中，可大約垂直于xy顯示器平面有效地導(dǎo)向光，其中 相對(duì)于傳播方向基本上保持xz角展度。當(dāng)光通過(guò)折射離開(kāi)階梯式波導(dǎo)1時(shí)此角展度可增加， 但依據(jù)提取結(jié)構(gòu)特征12的反射特性，可略有減小。
[0092]在具有未涂覆的提取結(jié)構(gòu)特征12的一些實(shí)施例中，當(dāng)全內(nèi)反射(TIR)失效時(shí)反射 可減少，從而擠壓xz角輪廓并偏離法線(xiàn)。然而，在涂覆有銀或金屬化的提取結(jié)構(gòu)特征的其他 實(shí)施例中，可保留增大的角展度和中心法線(xiàn)方向。繼續(xù)描述具有涂覆有銀的提取結(jié)構(gòu)特征 的實(shí)施例，在xz平面中，光可大約準(zhǔn)直地離開(kāi)階梯式波導(dǎo)1，并且可與照明器陣列15中的相 應(yīng)照明器元件15a-15n離輸入邊緣中心的y位置成比例地導(dǎo)向偏離法線(xiàn)。沿著輸入端2具有 獨(dú)立的照明器元件15a至照明器元件15η，進(jìn)而使光能夠從整個(gè)第一引導(dǎo)表面6離開(kāi)并以不 同外角傳播，如圖IA中所示。
[0093]用此類(lèi)裝置照明空間光調(diào)制器(SLM)48(諸如快速液晶顯示器(IXD)面板)可實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)立體3D，如圖2A中的頂視圖或從照明器陣列15末端觀(guān)察的yz平面、圖2B中的正視圖以 及圖2C中的側(cè)視圖所示。圖2A是以頂視圖示出光在定向顯示裝置中的傳播的示意圖，圖2B 是以正視圖示出光在定向顯示裝置中的傳播的示意圖，并且圖2C是以側(cè)視圖示出光在定向 顯示裝置中的傳播的示意圖。如圖2A、圖2B和圖2C所示，階梯式波導(dǎo)1可位于顯示順序右眼 圖像和左眼圖像的快速(例如，大于IOOHz)LCD面板SLM 48的后方。在同步中，可選擇性打開(kāi) 和關(guān)閉照明器陣列15的具體照明器元件15a至15η(其中η是大于一的整數(shù)），從而借助系統(tǒng) 的方向性提供基本上獨(dú)立地進(jìn)入右眼和左眼的照明光。在最簡(jiǎn)單的情況下，一起打開(kāi)照明 器陣列15的多組照明器元件，從而提供在水平方向上具有有限寬度但在豎直方向上延伸的 一維觀(guān)察窗26或光瞳，其中水平間隔的兩只眼均可觀(guān)察到左眼圖像;并提供另一個(gè)觀(guān)察窗 44,其中兩只眼均可主要觀(guān)察到右眼圖像;并提供中心位置，其中兩只眼均可觀(guān)察到不同圖 像。觀(guān)察窗26可包括光學(xué)窗260的陣列，并且觀(guān)察窗44可包括光學(xué)窗440的陣列，其中每個(gè)光 學(xué)窗由陣列15的單個(gè)照明器形成。因此，可布置多個(gè)照明器以形成觀(guān)察窗26和44。在圖2Α 中，觀(guān)察窗26顯示為由單個(gè)照明器15a形成，并且可因此包括單個(gè)光學(xué)窗260。相似地，觀(guān)察 窗44顯示為由單個(gè)照明器15η形成，并且可因此包括單個(gè)光學(xué)窗440。以此方式，當(dāng)觀(guān)察者的 頭部大約居中對(duì)準(zhǔn)時(shí)可觀(guān)看到3D。遠(yuǎn)離中心位置朝側(cè)面移動(dòng)可導(dǎo)致場(chǎng)景塌縮在2D圖像上。 [0094]反射端4在跨波導(dǎo)的橫向方向上可具有正的光焦度。在通常反射端4具有正的光焦 度的實(shí)施例中，光軸可參照反射端4的形狀限定，例如為穿過(guò)反射端4的曲率中心的直線(xiàn)并 且與末端4圍繞X軸的反射對(duì)稱(chēng)的軸線(xiàn)重合。在反射表面4平坦的情況下，光軸可相對(duì)于具有 光焦度的其他組件(例如光提取結(jié)構(gòu)特征12,如果它們是彎曲的話(huà))或下文所述的菲涅耳透 鏡62類(lèi)似地限定。光軸238通常與波導(dǎo)1的機(jī)械軸重合。在通常在末端4處包括基本上圓柱形 反射表面的本發(fā)明實(shí)施例中，光學(xué)軸238為穿過(guò)末端4處的表面的曲率中心的直線(xiàn)并且與側(cè) 面4圍繞X軸的反射對(duì)稱(chēng)軸重合。光軸238通常與波導(dǎo)1的機(jī)械軸重合。末端4處的圓柱形反射 表面可通常為球形輪廓以?xún)?yōu)化軸上和離軸觀(guān)察位置的性能?？墒褂闷渌喞?。
[0095]圖3是以側(cè)視圖示出定向顯示裝置的示意圖。此外，圖3示出了可為透明材料的階 梯式波導(dǎo)1的操作的側(cè)視圖的另外細(xì)節(jié)。階梯式波導(dǎo)1可包括照明器輸入端2、反射端4、可基 本上平坦的第一引導(dǎo)表面6,以及包括中間區(qū)域10和光提取結(jié)構(gòu)特征12的第二引導(dǎo)表面8。 在操作中，來(lái)自可例如為可尋址LED陣列的照明器陣列15(圖3中未示出）的照明器元件15c 的光線(xiàn)16,可借助通過(guò)第一引導(dǎo)表面6的全內(nèi)反射和通過(guò)第二引導(dǎo)表面8的中間區(qū)域10的全 內(nèi)反射，在階梯式波導(dǎo)1中引導(dǎo)至可為鏡面的反射端4。雖然反射端4可為鏡面并且可反射 光，但在一些實(shí)施例中光也可穿過(guò)反射端4。
[0096]繼續(xù)討論圖3,反射端4所反射的光線(xiàn)18可進(jìn)一步通過(guò)反射端4處的全內(nèi)反射在階 梯式波導(dǎo)1中引導(dǎo)，并且可被提取結(jié)構(gòu)特征12反射。入射在提取結(jié)構(gòu)特征12上的光線(xiàn)18可基 本上遠(yuǎn)離階梯式波導(dǎo)1的引導(dǎo)模式偏轉(zhuǎn)并且可如光線(xiàn)20所示導(dǎo)向穿過(guò)第一引導(dǎo)表面6到達(dá) 可形成自動(dòng)立體顯示器的觀(guān)察窗26的光瞳。觀(guān)察窗26的寬度可至少由照明器的尺寸、照明 的照明器元件15η的數(shù)目、反射端4和提取結(jié)構(gòu)特征12中的輸出設(shè)計(jì)距離和光焦度決定。觀(guān) 察窗的高度可主要由提取結(jié)構(gòu)特征12的反射錐角和輸入端2處輸入的照明錐角確定。因此， 每個(gè)觀(guān)察窗26代表相對(duì)于與標(biāo)稱(chēng)觀(guān)察距離處的窗平面106相交的空間光調(diào)制器48的表面法 線(xiàn)方向而言的一系列單獨(dú)的輸出方向。
[0097]圖4Α是以正視圖示出定向顯示裝置的示意圖，該定向顯示裝置可由第一照明器元 件照明并且包括彎曲的光提取結(jié)構(gòu)特征。此外，圖4Α以正視圖示出了來(lái)自照明器陣列15的 照明器元件15c的光線(xiàn)在具有光軸28的階梯式波導(dǎo)1中的進(jìn)一步引導(dǎo)。在圖4Α中，定向背光 源可包括階梯式波導(dǎo)1和光源照明器陣列15。每條輸出光線(xiàn)從輸入端2朝相同光學(xué)窗260導(dǎo) 向離開(kāi)各自的照明器15c。圖4A的光線(xiàn)可離開(kāi)階梯式波導(dǎo)1的反射端4。如圖4A所示，光線(xiàn)16 可從照明器元件15c朝反射端4導(dǎo)向。光線(xiàn)18然后可從光提取結(jié)構(gòu)特征12反射并朝光學(xué)窗 260離開(kāi)反射端4。因此，光線(xiàn)30可與光線(xiàn)20相交于光學(xué)窗260中，或在觀(guān)察窗中可具有不同 高度，如光線(xiàn)32所示。另外，在各種實(shí)施例中，波導(dǎo)1的側(cè)面22和側(cè)面24可為透明表面、鏡面 或涂黑表面。繼續(xù)討論圖4A，光提取結(jié)構(gòu)特征12可為延長(zhǎng)的，并且光提取結(jié)構(gòu)特征12在第二 引導(dǎo)表面8(在圖3中示出但未在圖4A中示出）的第一區(qū)域34中的取向可不同于光提取結(jié)構(gòu) 特征12在第二引導(dǎo)表面8的第二區(qū)域36中的取向。與本文所討論的其他實(shí)施例類(lèi)似，例如如 圖3中所示，圖4A的光提取結(jié)構(gòu)特征可與中間區(qū)域10交替。如圖4A所示，階梯式波導(dǎo)1可包括 反射端4上的反射表面。在一個(gè)實(shí)施例中，階梯式波導(dǎo)1的反射端在跨階梯式波導(dǎo)1的橫向方 向上可具有正的光焦度。
[0098] 在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)定向背光源的光提取結(jié)構(gòu)特征12在跨波導(dǎo)的橫向方向上 可具有正的光焦度。
[0099] 在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)定向背光源可包括光提取結(jié)構(gòu)特征12,所述光提取結(jié)構(gòu) 特征可為第二引導(dǎo)表面的小平面。第二引導(dǎo)表面可具有與小平面交替的區(qū)域，所述區(qū)域可 被布置用于將光導(dǎo)向穿過(guò)波導(dǎo)而基本上不提取光。
[0100]圖4B是以正視圖示出定向顯示裝置的示意圖，該定向顯示裝置可由第二照明器元 件照明。此外，圖4B示出了來(lái)自照明器陣列15的第二照明器元件15h的光線(xiàn)40和42。反射端4 和光提取結(jié)構(gòu)特征12上的反射表面的曲率可與來(lái)自照明器元件15h的光線(xiàn)配合形成與光學(xué) 窗260橫向間隔的第二光學(xué)窗440。
[0101] 有利的是，圖4B中所示的布置方式可在光學(xué)窗260處提供照明器元件15c的實(shí)像， 其中反射端4中的光焦度和可由延長(zhǎng)光提取結(jié)構(gòu)特征12在區(qū)域34與36之間的不同取向所引 起的光焦度配合形成實(shí)像，如圖4A所示。圖4B的布置方式可實(shí)現(xiàn)照明器元件15c至觀(guān)察窗26 中橫向位置的成像的改善的像差。改善的像差可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體顯示器的擴(kuò)展的觀(guān)看自由 度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低串?dāng)_水平。
[0102] 圖5是以正視圖示出定向顯示裝置的實(shí)施例的示意圖，所述定向顯示裝置具有基 本上線(xiàn)性的光提取結(jié)構(gòu)特征。另外，圖5示出了與圖1類(lèi)似的組件布置方式(其中對(duì)應(yīng)的元件 是類(lèi)似的），其中一個(gè)差異是光提取結(jié)構(gòu)特征12為基本上線(xiàn)性的且彼此平行。有利的是，此 類(lèi)布置方式可跨顯示表面提供基本上均勻的照明，并且與圖4A和圖4B的彎曲提取結(jié)構(gòu)特征 相比制造起來(lái)可更方便。定向波導(dǎo)1的光軸321可為反射端4處的表面的光軸方向。反射端4 的光焦度被布置成跨光軸方向，從而入射到反射端4上的光線(xiàn)將具有根據(jù)入射光線(xiàn)與光軸 321的橫向偏移319而變化的角偏轉(zhuǎn)。
[0103] 圖6A是示意圖，其示出了在第一時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用成像定向顯示裝置中的第一 觀(guān)察窗的生成的一個(gè)實(shí)施例，圖6B是示意圖，其示出了在第二時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用成像定 向背光源設(shè)備中的第二觀(guān)察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例，并且圖6C是示意圖，其示出了時(shí)間 多路復(fù)用成像定向顯示裝置中的第一觀(guān)察窗和第二觀(guān)察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例。此外， 圖6A示意性地示出了由階梯式波導(dǎo)1生成觀(guān)察窗26。照明器陣列15中的照明器元件組31可 提供朝觀(guān)察窗26導(dǎo)向的光錐17,該觀(guān)察窗可包括單個(gè)光學(xué)窗260或光學(xué)窗260的陣列。圖6B 示意性地示出了觀(guān)察窗44的生成。照明器陣列15中的照明器元件組33可提供朝觀(guān)察窗44 (其可包括單個(gè)光學(xué)窗440或光學(xué)窗440的陣列）導(dǎo)向的光錐19。。在與時(shí)間多路復(fù)用顯示器 配合的情況下，可按順序提供觀(guān)察窗26和44,如圖6C所示。如果與光方向輸出對(duì)應(yīng)地調(diào)整空 間光調(diào)制器48(圖6A、圖6B、圖6C中未示出）上的圖像，則對(duì)于處于適當(dāng)位置的觀(guān)察者而言可 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體圖像。用本文所述的所有成像定向背光源可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的操作。應(yīng)當(dāng)注意，照明 器元件群組31和33各自包括來(lái)自照明元件15a至15η的一個(gè)或多個(gè)照明元件，其中η為大于 一的整數(shù)。
[0104] 圖7是示意圖，其示出了包括時(shí)間多路復(fù)用定向顯示裝置的觀(guān)察者跟蹤自動(dòng)立體 顯示設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。如圖7所示，沿著軸線(xiàn)29選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉照明器元件15a至照 明器元件15η提供了觀(guān)察窗26、44的定向控制。可利用相機(jī)、運(yùn)動(dòng)傳感器、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器或任何 其他適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)、機(jī)械或電氣裝置來(lái)監(jiān)控頭部45位置，并且可打開(kāi)和關(guān)閉照明器陣列15的 適當(dāng)照明器元件以向每只眼睛提供基本上獨(dú)立的圖像而不考慮頭部45位置。頭部跟蹤系統(tǒng) (或第二頭部跟蹤系統(tǒng))可提供對(duì)不止一個(gè)頭部45、47(頭部47在圖7中未示出）的監(jiān)控，并且 可向每個(gè)觀(guān)察者的左眼和右眼提供相同的左眼圖像和右眼圖像，從而向所有觀(guān)察者提供 3D。同樣地，用本文所述的所有成像定向背光源可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的操作。
[0105] 圖8是示意圖，其示出了多觀(guān)察者定向顯示裝置(作為例子，包括成像定向背光源） 的一個(gè)實(shí)施例。如圖8中所示，至少兩幅2D圖像可朝一對(duì)觀(guān)察者45、47導(dǎo)向，使得每個(gè)觀(guān)察者 可觀(guān)看空間光調(diào)制器48上的不同圖像。圖8的這兩幅2D圖像可以與相對(duì)于圖7所述類(lèi)似的方 式生成，因?yàn)檫@兩幅圖像將按順序且與光源同步顯示，所述光源的光朝這兩個(gè)觀(guān)察者導(dǎo)向。 一幅圖像在第一階段中呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器48上，并且第二圖像在不同于第一階段的第二 階段中呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器48上。與第一和第二階段對(duì)應(yīng)，調(diào)整輸出照明以分別提供第一 觀(guān)察窗26和第二觀(guān)察窗44。兩只眼處于觀(guān)察窗26中的觀(guān)察者將感知到第一圖像，而兩只眼 處于觀(guān)察窗44中的觀(guān)察者將感知到第二圖像。
[0106] 圖9是示意圖，其示出了包括成像定向背光源的防窺定向顯示裝置。2D顯示系統(tǒng)也 可出于安全和效率目的而利用定向背光源，其中光可主要導(dǎo)向于第一觀(guān)察者45的眼睛，如 圖9中所示。另外，如圖9中所示，雖然第一觀(guān)察者45可以能夠觀(guān)察到裝置50上的圖像，但光 不朝第二觀(guān)察者47導(dǎo)向。因此，防止了第二觀(guān)察者47觀(guān)察到裝置50上的圖像。本發(fā)明的實(shí)施 例中的每一者可有利地提供自動(dòng)立體、雙重圖像或防窺顯示功能。
[0107] 圖10是示意圖，其以側(cè)視圖示出了時(shí)間多路復(fù)用定向顯示裝置(作為例子，包括成 像定向背光源）的結(jié)構(gòu)。另外，圖10以側(cè)視圖示出了自動(dòng)立體定向顯示裝置，其可包括階梯 式波導(dǎo)1和菲涅耳透鏡62,其被布置用于為跨階梯式波導(dǎo)1輸出表面的基本上準(zhǔn)直的輸出提 供觀(guān)察窗26。豎直漫射體68可被布置用于進(jìn)一步延伸觀(guān)察窗26的高度，并且被布置用于實(shí) 現(xiàn)在豎直方向上的各個(gè)方向上(例如，平行于X軸)的模糊，同時(shí)使在橫向方向上的各個(gè)方向 上（例如，y軸）的模糊最小化。然后可通過(guò)空間光調(diào)制器48對(duì)光成像。照明器陣列15可包括 發(fā)光二極管(LED)，其可例如為磷光體轉(zhuǎn)換的藍(lán)色LED，或可為單獨(dú)的RGB LED?；蛘?，照明器 陣列15中的照明器元件可包括被布置成提供單獨(dú)照明區(qū)域的均勻光源和空間光調(diào)制器?；?者，照明器元件可包括一個(gè)或多個(gè)激光光源。激光輸出可通過(guò)掃描，例如使用振鏡掃描器或 MEMS掃描器，導(dǎo)向到漫射體上。在一個(gè)例子中，激光可因此用于提供照明器陣列15中的適當(dāng) 照明器元件以提供具有適當(dāng)輸出角度的基本上均勻的光源，并且進(jìn)一步提供散斑的減少。 或者，照明器陣列15可為激光發(fā)射元件的陣列。另外，在一個(gè)例子中，漫射體可為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 磷光體，使得照明可在不同于可見(jiàn)輸出光的波長(zhǎng)處。
[0108] 因此，圖1至圖10以不同的方式描述:波導(dǎo)1、包括這樣的波導(dǎo)1和照明器陣列15的 定向背光源，以及包括這樣的定向背光源和SLM 48的定向顯示裝置。這樣，上述結(jié)合圖1至 圖10公開(kāi)的各個(gè)特征可以任何組合結(jié)合。
[0109] 圖11是示意圖，其示出了另一個(gè)成像定向背光源(如圖所示的楔型定向背光源）的 正視圖，圖12是示意圖，其示出了類(lèi)似楔型定向顯示裝置的側(cè)視圖。楔型定向背光源由名稱(chēng) 為"Flat Panel Lens"（平板透鏡)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)7，660，047大體討論，該專(zhuān)利申請(qǐng)全文以 引用方式并入本文。該結(jié)構(gòu)可包括楔型波導(dǎo)1104,所述楔型波導(dǎo)具有可優(yōu)先地用反射層 1106蓋覆的底部表面并且具有也可優(yōu)先地用反射層1106蓋覆的末端波紋表面1102。如圖12 中所示，光可從局部光源1101進(jìn)入楔型波導(dǎo)1104,并且在反射離開(kāi)端面之前光可在第一方 向上傳播。光可在其返回路徑上時(shí)離開(kāi)楔型波導(dǎo)1104,并且可照明顯示器面板1110。作為與 光學(xué)閥的比較，楔型波導(dǎo)通過(guò)錐形提供提取，所述錐形減小了傳播光的入射角，使得當(dāng)光以 臨界角入射到輸出表面上時(shí)，光可逃逸。楔型波導(dǎo)中以臨界角逃逸的光基本上平行于表面 傳播，直到被重新導(dǎo)向?qū)?108諸如棱鏡陣列偏轉(zhuǎn)。楔型波導(dǎo)輸出表面上的誤差或粉塵可改 變臨界角，從而形成雜散光和均勻度誤差。此外，使用反射鏡折疊楔型定向背光源中的光束 路徑的成像定向背光源可采用帶小平面的反射鏡，所述反射鏡偏置楔型波導(dǎo)中的光錐方 向。此類(lèi)帶小平面的反射鏡通常制造起來(lái)復(fù)雜，并且可導(dǎo)致照明均勻度誤差以及雜散光。
[0110] 楔型定向背光源和光學(xué)閥進(jìn)一步以不同方式處理光束。在楔型波導(dǎo)中，在適當(dāng)角 度下輸入的光將在主表面上的限定位置處輸出，但光線(xiàn)將以基本上相同的角度并且基本上 平行于主表面而離開(kāi)。相比之下，以一定角度輸入至光學(xué)閥的階梯式波導(dǎo)的光可從跨第一 側(cè)面的點(diǎn)輸出，其中輸出角由輸入角確定。有利的是，光學(xué)閥的階梯式波導(dǎo)可不需要另外的 光重新導(dǎo)向膜以朝觀(guān)察者提取光，并且輸入的角不均勻度可能不會(huì)提供跨顯示表面的不均 勾度。 Com]以下描述了包括定向顯示裝置和控制系統(tǒng)的一些定向顯示設(shè)備，其中定向顯示裝 置包括具有波導(dǎo)和SLM的定向背光源。在以下描述中，波導(dǎo)、定向背光源和定向顯示裝置基 于上面圖1至圖12的結(jié)構(gòu)，并且包含所述結(jié)構(gòu)。除了現(xiàn)在將描述的修改形式和/或另外的特 征，上述描述同樣適用于以下波導(dǎo)、定向背光源和顯示裝置，但為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)將不再重復(fù)。
[0112] 圖13是示意圖，其示出了包括顯示裝置100和控制系統(tǒng)的定向顯示設(shè)備?？刂葡到y(tǒng) 的布置方式和操作現(xiàn)在將被描述并且在適當(dāng)時(shí)修改那些元件的情況下可適用于本文所公 開(kāi)的顯示裝置中的每者。如圖13所示，定向顯示設(shè)備100可包括本身可包括階梯式波導(dǎo)1和 光源照明器陣列15的定向背光設(shè)備。如圖13所示，階梯式波導(dǎo)1包括光導(dǎo)向側(cè)面8、反射端4、 引導(dǎo)結(jié)構(gòu)特征10和光提取結(jié)構(gòu)特征12。定向顯示設(shè)備100還可包括SLM 48。
[0113] 波導(dǎo)1按照上文所述那樣布置。反射端4會(huì)聚反射光。菲涅耳透鏡62可被布置成與 反射端4配合以在觀(guān)察者99所觀(guān)察的觀(guān)察平面106處實(shí)現(xiàn)觀(guān)察窗26。透射式SLM 48可被布置 成接收來(lái)自定向背光的光。另外，可提供漫射體68以基本上除去波導(dǎo)1與SLM 48以及菲涅耳 透鏡結(jié)構(gòu)62的像素之間的莫爾條紋跳動(dòng)。漫射體68可為被布置用于在豎直方向（諸如X軸） 上提供漫射的非對(duì)稱(chēng)漫射體，這個(gè)漫射大于橫向方向（諸如y軸)上的漫射。有利的是，顯示 均勻度可增加，并且在相鄰的觀(guān)察窗之間的串?dāng)_被最小化。
[0114] 控制系統(tǒng)可包括傳感器系統(tǒng)，其被布置為檢測(cè)觀(guān)察者99相對(duì)于顯示裝置100的位 置。傳感器系統(tǒng)包括位置傳感器70諸如相機(jī)，和頭部位置測(cè)量系統(tǒng)72,所述頭部位置測(cè)量系 統(tǒng)72可例如包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)還可包括照明控制器74和圖像控制器 76,這兩者均提供有由頭部位置測(cè)量系統(tǒng)72提供的被檢測(cè)到的觀(guān)察者的位置。
[0115] 照明控制器74選擇性地操作照明器元件15以配合波導(dǎo)1將光導(dǎo)向進(jìn)入觀(guān)察窗26。 照明控制器74根據(jù)頭部位置測(cè)量系統(tǒng)72所檢測(cè)到的觀(guān)察者的位置，來(lái)選擇要操作的照明器 元件15,使得光導(dǎo)向進(jìn)入對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者99的左眼和右眼的位置的觀(guān)察窗26內(nèi)。這樣，波導(dǎo)1 的側(cè)向輸出方向性對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者位置。
[0116] 圖像控制器76控制SLM 48以顯示圖像。為了提供自動(dòng)立體顯示器，圖像控制器76 和照明控制器74可按照如下方式操作。圖像控制器76控制SLM 48以顯示時(shí)間上多路復(fù)用的 左眼圖像和右眼圖像。照明控制器74操作光源15以將光導(dǎo)向進(jìn)入相應(yīng)觀(guān)察窗中對(duì)應(yīng)于觀(guān)察 者左眼和右眼的位置，并且同時(shí)顯示左眼圖像和右眼圖像。這樣，使用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)實(shí) 現(xiàn)了自動(dòng)立體效果。
[0117] 與在一端包括光注入部的定向背光源相比，可能期望實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域的照明的最佳 效率、減小的框尺寸以及具有期望亮度級(jí)的大尺寸顯示器。如將在本文中所述，此類(lèi)結(jié)果可 通過(guò)中間閥和中間楔注入實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0118] 圖14A是示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括定向背光源， 該定向背光源包括具有中間閥光輸入表面，并且圖14B是示意圖，其示出了定向顯示器的正 視圖，該定向顯示器包括定向背光源，該定向背光源包括中間閥光輸入表面。該定向背光源 可包括光導(dǎo)1，該光導(dǎo)1包括用于將輸入光沿波導(dǎo)1引導(dǎo)（例如類(lèi)似于圖2C所示的那樣）的第 一引導(dǎo)表面6和相對(duì)的第二引導(dǎo)表面8。第一引導(dǎo)表面6被布置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光， 并且第二引導(dǎo)表面8包括多個(gè)光提取結(jié)構(gòu)特征12以及位于光提取結(jié)構(gòu)特征12之間的中間區(qū) 域10,這些光提取結(jié)構(gòu)特征被取向?yàn)樵谠试S作為輸出光穿過(guò)第一引導(dǎo)表面6離開(kāi)的方向上 反射被引導(dǎo)穿過(guò)波導(dǎo)1的光，該中間區(qū)域被布置用于在不提取光的情況下將光導(dǎo)向穿過(guò)波 導(dǎo)1。第二引導(dǎo)表面8可具有階梯形狀，其包括可作為光提取結(jié)構(gòu)特征的小平面12以及中間 區(qū)域10。反射端4在橫向方向（諸如y軸)上具有正的光焦度。透射式空間光調(diào)制器48被布置 用于接收來(lái)自第一引導(dǎo)表面6的輸出光并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。至少一個(gè)光源可包 括光源陣列，所述光源陣列被布置用于在跨波導(dǎo)的橫向方向上的相應(yīng)輸入位置處生成輸入 光。光源陣列可布置成曲線(xiàn)。
[0119] 具有至少一個(gè)光源的陣列201被布置用于在跨波導(dǎo)1的橫向方向（y軸)上的不同輸 入位置處生成輸入光。在本實(shí)施例中，通常將布置有光源，然而如將描述，可布置有一個(gè)光 源。
[0120] 另外至少一個(gè)光源可被布置用于在跨波導(dǎo)1的橫向方向上的預(yù)定輸入位置處生成 輸入光。波導(dǎo)1還包括用于使輸入光反射回穿過(guò)波導(dǎo)1的反射端4,第二引導(dǎo)表面8被布置用 于將輸入光在作為輸出光從反射端4反射穿過(guò)第一引導(dǎo)表面6后偏轉(zhuǎn)，并且波導(dǎo)1被布置用 于將輸出光在根據(jù)輸入光的輸入位置而定位在橫向方向（諸如y軸）中的輸出方向上導(dǎo)向進(jìn) 入光學(xué)窗260中。陣列201中的至少一個(gè)光源被布置用于使輸入光在中途穿過(guò)沿光導(dǎo)1的第 二引導(dǎo)表面8注入光導(dǎo)1。
[0121] 第二引導(dǎo)表面可包括至少兩個(gè)部分208、210,所述至少兩個(gè)部分208、210各自在中 途沿波導(dǎo)1延伸，由輸入孔垂直于橫向方向（例如z軸)分隔開(kāi)，陣列201中的至少一個(gè)光源被 布置用于通過(guò)輸入孔將輸入光注入。該輸入孔包括在第二引導(dǎo)表面8的兩個(gè)部分208、210之 間延伸的輸入小平面200,具有至少一個(gè)光源的陣列201沿輸入小平面200布置。
[0122] 具有至少一個(gè)光源的陣列201設(shè)置在第二引導(dǎo)表面8的部分210中的一者后方，并 且光屏蔽件202布置在具有至少一個(gè)光源的陣列201與第二引導(dǎo)表面8的部分210中的其后 設(shè)置有具有至少一個(gè)光源的陣列201的一者之間。光因此可在除了波導(dǎo)1的一個(gè)端部204外 的位置處輸入波導(dǎo)1。在操作中，來(lái)自陣列201的光源201η的光線(xiàn)206可基本上無(wú)損耗地沿波 導(dǎo)1導(dǎo)向到反射端4,然后沿波導(dǎo)穿過(guò)第一部分208和第二部分210返回到第二部分210的光 提取小平面12,在此，光被導(dǎo)向到光學(xué)窗260。其他光線(xiàn)207可被提取在第一部分208中，并導(dǎo) 向到相同的光學(xué)窗260。
[0123] 陣列201中的至少一個(gè)光源可具有朗伯輸出，并且因此一些光可從陣列直接導(dǎo)向 到光導(dǎo)1的第二部分210,并且還可被表面8和小平面200的結(jié)構(gòu)特征散射。期望的是，最小化 或消除此類(lèi)雜散光源的可見(jiàn)度。陣列201的發(fā)光元件對(duì)處于光學(xué)窗260處的觀(guān)察者99的直接 可見(jiàn)度可通過(guò)提供光屏蔽件202來(lái)最小化，并因此源于小平面的雜散光偽影可減小，從而提 供最小尺寸照明接縫并使光導(dǎo)1的部分208、210之間具有高均勻度。
[0124] 可期望的是以不同的縱橫比來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示器的有效照明。通常，陣列15中的至少一 個(gè)光源諸如LED可被布置用于在空氣中操作并以視角實(shí)現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度的基本上朗伯型變化。 入射在波導(dǎo)上的此類(lèi)LED通常將折射以在波導(dǎo)的材料的臨界角度227下產(chǎn)生具有極限光線(xiàn) 229的光錐。期望的是，反射端4的孔233由用來(lái)自陣列15的光填充，實(shí)現(xiàn)相對(duì)小的過(guò)滿(mǎn)部分 231，以便優(yōu)化效率。根據(jù)孔233與部分208高度的比例而給出的此類(lèi)照明條件的縱橫比接近 16:9?？赏ㄟ^(guò)將漫射體結(jié)合在輸入孔處實(shí)現(xiàn)較大的縱橫比；然而，此類(lèi)漫射體還可造成光損 耗。
[0125] 在一些實(shí)施例中，可期望的是，實(shí)現(xiàn)用于折疊式顯示器中的較小的縱橫比（例如1: 1縱橫比），如下文將描述。如果至少一個(gè)光源被布置在波導(dǎo)的端部204處，那么這樣的顯示 器就可提供較大過(guò)滿(mǎn)部分231，并且因此會(huì)低效地照明。本實(shí)施例可提供定位在與端部4相 距受控距離(其與波導(dǎo)總長(zhǎng)無(wú)關(guān)）的位置處的陣列201，并且因此將陣列201放置在適當(dāng)位置 以在具有小縱橫比的顯示器中實(shí)現(xiàn)有效照明。
[0126] 還可期望的是，減小LED尺寸，該LED尺寸可適合于提供期望的光學(xué)窗260間距。這 可通過(guò)在端部204、4之間提供陣列201以對(duì)觀(guān)察窗260提供較大陣列201放大實(shí)現(xiàn)，這種放大 要比可在至少一個(gè)光源布置在端部204的情況下實(shí)現(xiàn)的更大。因此，本實(shí)施例可針對(duì)給定光 源尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的光學(xué)窗260間距，從而減少光源成本并能夠進(jìn)一步調(diào)整在給定顯示條 件下的光學(xué)窗幾何形狀。
[0127] 此定向背光源可用于與圖13的控制系統(tǒng)協(xié)作，使得控制系統(tǒng)可被布置用于選擇性 地操作陣列15中的至少一個(gè)光源以將光導(dǎo)向到對(duì)應(yīng)于所述輸出方向的不同的光學(xué)窗260。
[0128] 控制系統(tǒng)還可被布置用于控制顯示裝置48以顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右 圖像，并且同步地將顯示的圖像導(dǎo)向進(jìn)入在對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者的左眼和右眼的位置的觀(guān)察窗 中，以實(shí)現(xiàn)顯示器的自動(dòng)立體操作。
[0129] 本實(shí)施例的定向背光源可將光導(dǎo)向成比常規(guī)2D背光源更小的光錐。已經(jīng)了解的， 此類(lèi)顯示器可被布置用于在給定功耗下提供比可在常規(guī)2D背光源中的相同功耗下實(shí)現(xiàn)的 亮度高得多的顯示器亮度。在示例性的例子中，與可在相同功耗下實(shí)現(xiàn)500尼特亮度的常規(guī) 2D顯示器背光源相比，使用在1.2W總功耗和6.5%LCD面板透射率下運(yùn)行的兩個(gè)50流明LED 的4〃對(duì)角顯示器已表明實(shí)現(xiàn)了大于2000尼特顯示器亮度的亮度。此外，減小該背光源功耗 可在比常規(guī)2D背光源更低的功率下實(shí)現(xiàn)給定的顯示器亮度。因此，可由本定向背光源以 300mW的功耗提供500尼特亮度。因此，控制系統(tǒng)可被布置用于導(dǎo)向高亮度2D圖象或低功耗 2D圖像。
[0130] 控制系統(tǒng)還可包括傳感器系統(tǒng)，其被布置用于檢測(cè)在顯示裝置對(duì)面的觀(guān)察者的位 置，并且控制系統(tǒng)可被布置用于選擇性地操作陣列15中的至少一個(gè)光源以根據(jù)被檢測(cè)到觀(guān) 察者的位置將顯示的左和右圖像導(dǎo)向進(jìn)入在對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者的左眼和右眼的位置的觀(guān)察窗 26中。
[0131] 圖15A-圖15B是示意圖，其分別示出了定向顯示器的正視圖和側(cè)視圖，該定向顯示 器包括定向背光源，該定向背光源包括中間楔光輸入小平面1320。這種定向背光源顯示器 可以與圖12中所示類(lèi)似的方式操作。第一引導(dǎo)表面1126被布置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo) 光，并且第二引導(dǎo)表面1128為基本上平坦的并以一定角度傾斜以在打破所述全內(nèi)反射的方 向上反射光，以用于穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面1126輸出光，并且顯示裝置還可包括跨波導(dǎo) 1100的第一引導(dǎo)表面1126延伸的偏轉(zhuǎn)元件1108以用于使光朝空間光調(diào)制器1110的法線(xiàn)偏 轉(zhuǎn)。輸入孔由小平面1320提供，并且具有至少一個(gè)光源的陣列1315被布置用于將光線(xiàn)1322 導(dǎo)向觀(guān)察窗260。波導(dǎo)1100的第一部分1306可提供有平面反射鏡1300,并且第二部分1306還 可提供有平面反射鏡1302。反射鏡可操作以將透射穿過(guò)波導(dǎo)1100的后部的光沿光偏轉(zhuǎn)元件 1108的方向并向光學(xué)窗260而導(dǎo)向回。在操作中，反射鏡1302還可在陣列1315中的至少一個(gè) 光源與位于觀(guān)察窗260處的觀(guān)察者之間提供光屏蔽件。光吸收屏蔽件可布置在陣列1315與 反射鏡1302之間，以進(jìn)一步減少來(lái)自陣列1315的雜散光。
[0132] 圖16A-圖16E是示意圖，其示出了位于用于光注入的輸入孔的區(qū)域中的中間閥光 輸入表面的側(cè)視圖。如所示的布置方式是針對(duì)中間閥注入實(shí)施例的，然而，其還可適用于中 間楔注入實(shí)施例。如圖16A所示，陣列201可在輸入孔處布置有輸入小平面，該輸入小平面是 基本平面的并與平面光導(dǎo)表面6正交。大角度光線(xiàn)241原則上可被引導(dǎo)在波導(dǎo)1內(nèi)。然而，具 有缺陷和特征圓度的結(jié)構(gòu)特征243可提供雜散光線(xiàn)245,該雜散光線(xiàn)可朝向光學(xué)窗260并在 輸入孔的區(qū)域形成接縫偽影。
[0133] 圖16B和圖16C示出小平面242、246可旋轉(zhuǎn)以使得偏軸光線(xiàn)略微偏軸導(dǎo)向，這可有 利地將系統(tǒng)中的雜散光的位置移動(dòng)遠(yuǎn)離最佳觀(guān)察位置，使得對(duì)于期望觀(guān)察角度可減小接縫 可見(jiàn)度。
[0134] 圖16D和圖16E示出定向背光源還可包括注入波導(dǎo)部分236,該注入波導(dǎo)部分布置 在具有至少一個(gè)光源的陣列201與輸入孔之間，以將來(lái)自至少一個(gè)光源的輸入光引導(dǎo)到輸 入孔來(lái)通過(guò)所述輸入孔將所述輸入光注入。注入波導(dǎo)部分236可為獨(dú)立于波導(dǎo)1的元件。輸 入小平面246可布置有斜面，該斜面與波導(dǎo)236的輸出小平面237的斜面對(duì)準(zhǔn)，并且所述斜面 還可被布置用于將雜散光導(dǎo)向遠(yuǎn)離觀(guān)察窗，例如導(dǎo)向到定向背光源的后部。這種布置可有 利地進(jìn)一步減小來(lái)自陣列201的雜散光接縫的可見(jiàn)度。具體地講，光屏蔽件202可使具有最 高光源強(qiáng)度的區(qū)域以及因此雜散光無(wú)法被觀(guān)察者99看到。
[0135] 圖17是示意圖，其示出了定向顯示器的正視圖，該定向顯示器包括定向背光源，該 定向背光源包括被布置用于減小框尺寸的中間閥光輸入表面。與其中在波導(dǎo)的端部2處布 置有光源陣列201的布置方式(例如如圖2C所示)相比，陣列201可放置在波導(dǎo)1下方，并且因 此背光源的框400可進(jìn)一步減小。另外，可將陣列201布置在波導(dǎo)1的最薄部分下方，從而針 對(duì)顯示器諸如移動(dòng)顯示器實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計(jì)。
[0136] 圖18A-圖18C是示意圖，其示出了定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括定向背 光源，該定向背光源包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)，并示出了后反射器操作。后反射器被描述于共 同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/939，053(RealD參考號(hào)95194936.335001)該專(zhuān)利申請(qǐng)全文以引 用方式并入本文。相應(yīng)后反射器300布置在第二引導(dǎo)表面8的部分208、210中的每者后方，每 個(gè)后反射器300包括反射小平面310陣列，所述反射小平面被布置用于使來(lái)自具有至少一個(gè) 光源的陣列201的透射穿過(guò)波導(dǎo)1的多個(gè)小平面12的光線(xiàn)418反射回穿過(guò)波導(dǎo)1，以便離開(kāi)穿 過(guò)第一引導(dǎo)表面6進(jìn)入所述光學(xué)窗260中。如圖18B所示，在操作中，由光提取結(jié)構(gòu)特征12發(fā) 射的光線(xiàn)418入射在反射小平面310上，被重新導(dǎo)向穿過(guò)波導(dǎo)1朝向光學(xué)窗260。后反射器312 還可包括小平面312以實(shí)現(xiàn)棱鏡膜結(jié)構(gòu)，該棱鏡膜結(jié)構(gòu)還可有利地被布置用于實(shí)現(xiàn)偏振再 循環(huán)和增大的亮度。后反射器可借助于已知制造方法(其包括澆注或壓印）形成并可具有形 成在其表面上的金屬層311。與不具有后反射器的布置相比，這樣的反射器可有利地實(shí)現(xiàn)增 大的顯示器亮度。此外，后反射器可提供光屏蔽件202的功能并增大在x-z平面上的均勻度。
[0137] 圖18A另外示出注入波導(dǎo)部分236可與波導(dǎo)1折射率匹配或可與波導(dǎo)1整體形成。因 此，用于光注入的孔可不包括物理表面。陣列201可安裝在具有連接器460和電纜408的金屬 包層印刷電路板404上的封裝402中。板404可布置在波導(dǎo)后方，因此其尺寸可增大，但不增 大框400尺寸。與其中陣列布置在波導(dǎo)1的端部2處的布置方式相比，板404可被布置用于實(shí) 現(xiàn)經(jīng)改善的散熱特性。因此，陣列201的發(fā)光元件的效率就可增大。
[0138] 在靠近輸入孔和波導(dǎo)236的區(qū)域405中，光提取結(jié)構(gòu)特征12的空間密度與其他區(qū)域 407中的光提取結(jié)構(gòu)特征的空間密度相比可增大。此外，光吸收結(jié)構(gòu)特征410可結(jié)合在光引 導(dǎo)表面6上。結(jié)構(gòu)特征410可被布置用于減小來(lái)自輸入孔附近的雜散光412的強(qiáng)度，并且區(qū)域 405中密度增大的結(jié)構(gòu)特征12可被布置用于補(bǔ)償從結(jié)構(gòu)特征12和反射器300導(dǎo)向的光的量， 從而在光注入孔附近的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)增大的顯示器均勻度。
[0139] 圖18C示出另一個(gè)實(shí)施例，其中結(jié)構(gòu)特征12延伸到波導(dǎo)236以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)偏軸結(jié)構(gòu) 特征的高均勻度。因此，狹槽415被布置用于接收針對(duì)第二部分210的后反射器300。有利的 是，在光注入孔的區(qū)域中的均勻度可增大。
[0140]圖19是示意圖，其示出了另一定向顯示器的側(cè)視圖，該定向顯示器包括定向背光 源，該定向背光源可包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)。第二引導(dǎo)表面8的兩個(gè)部分208、210可以在沿 波導(dǎo)1的方向上重疊。另一光屏蔽件202可被布置用于實(shí)現(xiàn)平坦后反射器300并防止光透射 穿過(guò)第二部分210中的反射器膜300。波導(dǎo)236可包括輸入層235,該輸入層235可包括漫射 體、濾色器、反射器或其他光管理層中的至少一者?？捎欣亟M合或單獨(dú)地使用此類(lèi)層來(lái)增 大顯示器亮度、減少串?dāng)_、改進(jìn)顯示器空間均勻度或改進(jìn)觀(guān)察窗26角均勻度。另一層411可 布置在輸入小平面200與波導(dǎo)236之間的輸入孔處。這一層可包括漫射體、濾色器或其他光 管理層中的至少一者，并且可被布置用于降低照明接縫處的雜散光可見(jiàn)度。
[0141]圖20-圖21是示意圖，其示出了定向背光源的正視圖，該定向背光源包括中間閥光 輸入結(jié)構(gòu)。光提取結(jié)構(gòu)特征12可以類(lèi)似于圖4A的方式彎曲，并且因此在橫向方向上具有正 的光焦度，以使得在定向背光源中無(wú)需菲涅耳透鏡62。圖20示出處于輸入孔的輸入小平面 200可為線(xiàn)性，而圖21示出輸入小平面200可具有彎曲形狀，該彎曲形狀可補(bǔ)償端部4和彎曲 提取結(jié)構(gòu)特征12的場(chǎng)像差。有利的是，該定向背光源的光學(xué)像差可針對(duì)偏軸光學(xué)窗減小，從 而增大顯示器觀(guān)察自由度。
[0142] 定向顯示器的縱向觀(guān)察自由度至少由光學(xué)窗260大小、觀(guān)察者99的兩眼間隔、窗平 面106的標(biāo)稱(chēng)距離、顯示寬度和光學(xué)像差決定。期望的是，還增大定向顯示器的縱向觀(guān)察自 由度。
[0143] 本實(shí)施例教示了一種階梯式結(jié)構(gòu)以在第二次穿過(guò)光導(dǎo)板1后照亮顯示區(qū)域。具有 回反射路徑的此類(lèi)結(jié)構(gòu)有利地受益于暗中將從輸入小平面200傳播到反射端4的光的扇形 射出。本實(shí)施例有利地減小了輸入小平面200的可見(jiàn)度。
[0144] 圖22是示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括另一中間閥光 輸入結(jié)構(gòu)。光組合器234布置在具有至少一個(gè)光源的陣列232、注入波導(dǎo)部分236、輸入孔和 具有至少一個(gè)光源的另一陣列230之間，所述至少一個(gè)光源被布置用于在跨波導(dǎo)1的橫向方 向上的不同輸入位置處生成輸入光，另一陣列230中的至少一個(gè)光源被布置用于通過(guò)光組 合器將輸入光注入波導(dǎo)，該具有至少一個(gè)光源的另一陣列要比所最先提到的具有至少一個(gè) 光源的陣列232更靠近反射端4。有利的是，至少一個(gè)光源232可布置在與反射端4相距不同 距離的兩個(gè)位置處，并且因此光學(xué)窗可實(shí)現(xiàn)在與定向背光源相距不同距離的兩個(gè)位置處。 如將描述，這樣的窗可用于擴(kuò)展縱向觀(guān)察自由度。
[0145] 圖23-圖24是示意圖，其示出了定向背光源的側(cè)視圖，該定向背光源包括中間閥光 輸入結(jié)構(gòu)和端閥輸入結(jié)構(gòu)。在圖23中，波導(dǎo)1具有面向反射端4的面向端2,并且該定向背光 源還包括被布置用于通過(guò)面向端2將另外的輸入光注入波導(dǎo)1的至少一個(gè)光源的另一陣列 215。定向背光源還可包括具有至少一個(gè)光源的另一陣列201，該陣列被布置用于在跨波導(dǎo)1 的橫向方向上的不同輸入位置處生成輸入光，該具有另一陣列201的至少一個(gè)光源被布置 用于在中途通過(guò)沿波導(dǎo)1的第二引導(dǎo)表面8在不同于所最先提到的具有至少一個(gè)光源的陣 列215的位置處將輸入光注入波導(dǎo)1。圖24結(jié)合包括輸入光源220和光屏蔽件221的另外部分 222。光學(xué)窗可形成在三個(gè)不同的窗平面中，并且與背光源相距不同相應(yīng)距離。
[0146] 圖25是示意圖，示出結(jié)合有波導(dǎo)239的定向背光源的側(cè)視圖，該波導(dǎo)被布置用于通 過(guò)布置在波導(dǎo)輸入孔處的小平面200將來(lái)自具有至少一個(gè)光源的陣列232的光導(dǎo)向到波導(dǎo) 1。與圖10和圖14A的布置方式相比，這種布置方式可實(shí)現(xiàn)以增大亮度來(lái)重疊光學(xué)窗。此外， 光學(xué)窗可偏移，以使得針對(duì)給定光源間距而控制的窗分辨率可增大。有利的是，可減小對(duì)于 移動(dòng)觀(guān)察者的串?dāng)_和觀(guān)察者閃爍。
[0147] 圖26為示意圖，其示出了圖23的布置方式的正視圖，并且圖27為示意圖，其示出了 可通過(guò)圖26的布置方式實(shí)現(xiàn)的觀(guān)察窗的頂視圖。陣列201可被布置用于針對(duì)標(biāo)稱(chēng)觀(guān)察者位 置506在窗平面500中實(shí)現(xiàn)光學(xué)窗514。對(duì)于觀(guān)察者位置508,陣列215可被布置用于從結(jié)合有 圖23的定向背光源的顯示器100、在z方向上在不同縱向距離處的窗平面502中實(shí)現(xiàn)光學(xué)窗 518。從窗514向前的最大縱向觀(guān)察自由度510由區(qū)域516示出，并類(lèi)似地，區(qū)域520指示光學(xué) 窗518的最大縱向觀(guān)察自由度，從而實(shí)現(xiàn)如線(xiàn)504所指示的最大縱向觀(guān)察自由度。通過(guò)將照 明從陣列215切換到對(duì)應(yīng)于已知觀(guān)察者位置的陣列201，總縱向觀(guān)察自由度由此可從距離 510增大到距離512。有利的是，這樣的顯示器可更方便在不同觀(guān)察環(huán)境中操作。
[0148] 圖28是示意圖，其示出了平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向光閥包括中間閥光 輸入結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)1瓦片551、555、559各自可具有相應(yīng)的第一光源陣列552、556,560和第二光 源陣列550、554、558，這些光源陣列布置在與反射端4相距相應(yīng)不同距離的位置處并且實(shí)現(xiàn) 類(lèi)似于圖27所示的那些的觀(guān)察窗。
[0149] 圖29是示意圖，其示出了平鋪定向光閥的頂視圖，該平鋪定向光閥包括中間閥光 輸入結(jié)構(gòu)。因此，每個(gè)瓦片551、555、559在顯示器上方提供具有擴(kuò)展的觀(guān)察自由度的區(qū)域 516、520,這些區(qū)域?qū)捰趫D27的單個(gè)瓦片。通過(guò)比較，具有組合瓦片551、555、559的寬度的單 個(gè)瓦片與圖29的布置方式相比可具有基本上三分之一的縱向觀(guān)察自由度。因此，在寬度增 大的顯示器例如監(jiān)視器和電視機(jī)中，縱向觀(guān)察自由度可增強(qiáng)。
[0150] 圖30是根據(jù)本發(fā)明的示意圖，其示出了用于包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)的平鋪定向光 閥的控制系統(tǒng)。與圖13的布置方式相比，控制信號(hào)由光源控制器74提供到對(duì)應(yīng)于測(cè)量出的 觀(guān)察者99的橫向和縱向位置的光源陣列550、552、554、556、558、560。有利的是，與具有單個(gè) 光注入孔的布置相比，觀(guān)察者99的觀(guān)察自由度可顯著增大。
[0151] 定向背光源的光源的發(fā)光度受到發(fā)光技術(shù)諸如LED的可實(shí)現(xiàn)輸出的約束。在示例 性的例子中，LED的發(fā)光度可限制為301m/mm2。此類(lèi)LED通常無(wú)法實(shí)現(xiàn)在結(jié)合期望漫射特性 結(jié)合時(shí)，為對(duì)角線(xiàn)為50〃的透射TFT-LCD顯示器提供500尼特的顯示器亮度?？善谕氖?，在 增大顯示器的面積的同時(shí)，維持高亮度輸出。將各自帶有具有至少一個(gè)光源的相關(guān)聯(lián)的陣 列的波導(dǎo)平鋪可用于在大顯示器中遞送期望照明特性?？善谕氖牵允共▽?dǎo)之間接縫不 可見(jiàn)的方式實(shí)現(xiàn)平鋪波導(dǎo)陣列。
[0152] 圖31A是示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的側(cè)視圖，該平鋪定向光閥包括中間 閥光輸入結(jié)構(gòu)，并且圖31B是示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向光 閥包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)。因此，該定向背光源可包括多組波導(dǎo)250、252以及具有至少一個(gè) 光源的陣列258、259,它們均以相同方式布置，波導(dǎo)1是平鋪的。波導(dǎo)可包括在垂直于所述橫 向方向的方向上被平鋪的波導(dǎo)，這樣的波導(dǎo)的端部是與鄰接在線(xiàn)254處的反射端相對(duì)。光阻 擋層還可結(jié)合在線(xiàn)254處，以防止在相應(yīng)波導(dǎo)250、252之間發(fā)生泄漏?；蛘?，第一波導(dǎo)250和 第二波導(dǎo)252可整體形成。有利的是，在平鋪波導(dǎo)陣列之間的接縫可減小或消除。
[0153] 在場(chǎng)序自動(dòng)立體顯示器中，分離的頂部照明和底部照明可顯著地改善照明占空 比，因?yàn)橹鹦懈碌腖CD的半高區(qū)域在整個(gè)幀時(shí)間的大部分可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的成像。自動(dòng)立體顯 示器中的偏移堆疊的發(fā)光元件陣列的操作使用圖31A-圖31B的平鋪布置在圖32中示意性地 示出。在第一時(shí)隙中，SLM 48正在顯示在其高度的大部分上方的右眼圖像162,可包括切換 區(qū)域164的頂部部分除外。因此，觀(guān)察者在時(shí)隙154可具有僅由底部階梯式波導(dǎo)250照明的右 眼窗。在下一個(gè)時(shí)隙中，顯示器顯示右圖像162、混合圖像164和左圖像166的混合。在時(shí)隙 156中，左圖像出現(xiàn)在顯示器的頂部，其中在底部具有混合區(qū)域，使得波導(dǎo)252可照明左眼窗 并且光學(xué)閥104可未被照明。在時(shí)隙157中，顯示器的頂部和底部均顯示混合圖像，所以?xún)蓚€(gè) 光學(xué)閥可均未被照明。在時(shí)隙158中，底部閥可照明左窗。在時(shí)隙159和時(shí)隙161中，任一光學(xué) 閥可均未被照明，并且在時(shí)隙160中，頂部光學(xué)閥100對(duì)于右眼窗被照明。因此，通過(guò)時(shí)序，每 只眼睛可從光學(xué)閥陣列的頂部和底部看見(jiàn)左眼和右眼。有利的是，顯示器亮度可通過(guò)使用 較大照明時(shí)隙來(lái)增大，并且顯示器串?dāng)_可減小。
[0154]圖33是示意圖，其示出了另一平鋪定向光閥的正視圖，該平鋪定向光閥包括中間 閥光輸入結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)1因此包括在橫向方向上平鋪的波導(dǎo)。波導(dǎo)270、272和274、276可分別在 橫向方向成對(duì)平鋪，并且這些對(duì)可以類(lèi)似于圖31B所示的方式平鋪在正交方向上。光提取結(jié) 構(gòu)特征12可替代地彎曲。有利的是，大顯示器可布置成具有低接縫可見(jiàn)度。
[0155] 圖34是示意圖，其示出了平鋪定向光閥的部分的側(cè)視圖，該平鋪定向光閥包括后 反射器，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/939，053和14/186，862，所述，這兩個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)全文以引用方式 并入本文。定向背光源還可包括相應(yīng)后反射器300,所述后反射器布置在第二引導(dǎo)表面的部 分250、252中的每者后方，每個(gè)后反射器300包括反射小平面陣列312、310,所述反射小平面 被布置用于使來(lái)自至少一個(gè)光源的透射穿過(guò)波導(dǎo)1的多個(gè)小平面12的光線(xiàn)304、308反射回 穿過(guò)波導(dǎo)1，以便離開(kāi)穿過(guò)第一引導(dǎo)表面6進(jìn)入所述光學(xué)窗260中，后反射器300-直延伸到 區(qū)域254中的鄰接端后方。光線(xiàn)302、306在光提取結(jié)構(gòu)特征12處通過(guò)全內(nèi)反射進(jìn)行反射，并 結(jié)合漫射體68來(lái)分別與光線(xiàn)304、308組合以產(chǎn)生觀(guān)察窗260,該漫射體可為非對(duì)稱(chēng)漫射體。 有利的是，后反射器300可進(jìn)一步減小部分250、252之間的接縫可見(jiàn)度。此外，顯示器亮度可 增大。
[0156] 圖35是示意圖，其示出了折疊式定向顯示器的正視圖，該折疊式定向顯示器包括 中間閥光輸入表面并被布置用于實(shí)現(xiàn)反射端的高效照明，如參考圖14B所述。在橫向方向上 平鋪的波導(dǎo)422、426由鉸接部425連接以允許所述波導(dǎo)422、426折疊起來(lái)。具體地講，單獨(dú)波 導(dǎo)422、426的縱橫比可為約8:9,使得當(dāng)兩個(gè)波導(dǎo)彼此靠近布置時(shí)，總縱橫比為約16:9。
[0157] 圖36是示意圖，其示出了包括成折疊布置的折疊式顯示器的側(cè)視圖。波導(dǎo)422、426 分別被布置用于對(duì)空間光調(diào)制器420、424照明，并且這種組件利用鉸接部425實(shí)現(xiàn)。有利的 是，當(dāng)并未提供寬屏操作時(shí)，例如在移動(dòng)顯示器應(yīng)用中，則可提供小顯示器面積。鉸接部取 向可翻轉(zhuǎn)以使得SLM 420、424在折疊模式下受到保護(hù)。
[0158] 圖37是示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視圖，該折疊式 顯示器在顯示器的平面中包括2D圖像。因此，觀(guān)察者99的左眼430和右眼432分別可看到鉸 接部區(qū)域440中的框400,并且任一眼睛都無(wú)法在區(qū)域440中看到圖像。
[0159]圖38是示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視圖，該折疊式 顯示器包括自動(dòng)立體圖像。自動(dòng)立體圖像被布置用于在左眼圖像數(shù)據(jù)與右眼圖像數(shù)據(jù)之間 的所有像素點(diǎn)的橫向雙眼像差下向每只眼睛提供基本上相同的2D圖像。因此，分別通過(guò)空 間光調(diào)制器424、420,左眼430看到位置436、437中的2D圖像，并且右眼看到位置438、439中 的2D圖像。以此方式，在鉸接部后方的區(qū)域442對(duì)于每只眼睛而言存在于不同位置中，并且 觀(guān)察者可觀(guān)察整個(gè)鉸接部區(qū)域440上的連續(xù)圖像數(shù)據(jù)。有利的是，實(shí)現(xiàn)鉸接部可見(jiàn)度減小的 折疊式顯示器。
[0160]圖39是示意圖，其示出了呈未折疊布置方式的折疊式顯示器的側(cè)視圖，該折疊式 顯示器包括針對(duì)偏軸觀(guān)察者位置的自動(dòng)立體圖像。該未折疊顯示器的鉸接部可調(diào)整以使得 SLM 420、424提供在相對(duì)于觀(guān)察者99的不同平面處。自動(dòng)立體顯示器420、422和424、426上 的雙眼像差分別可調(diào)整以使得所得自動(dòng)立體圖像共平面。另外，可跟蹤觀(guān)察者99的位置450 并相應(yīng)更新雙眼像差數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)用于查看所得2D圖像的環(huán)視功能。
[0161]圖40是示意圖，其示出了定向背光源的正視圖，該定向背光源包括中間閥光輸入 結(jié)構(gòu)。輸入小平面200可包括結(jié)構(gòu)特征801，這些結(jié)構(gòu)特征被布置用于實(shí)現(xiàn)輸出照明的增大 的均勻度。結(jié)構(gòu)特征801可包括棱鏡、透鏡、衍射元件或其他光分布元件，這些結(jié)構(gòu)特征尤其 是被布置用于不僅在x-y平面上而且在x-z平面上實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出方向的修改。此外，光學(xué)元件 諸如反射器可結(jié)合在側(cè)22、24上，以提高亮度均勻度。有利的是，可增大對(duì)于中間閥注入的 顯示均勻度。此外，側(cè)4可包括菲涅耳反射鏡，例如與圖20的布置方式相比，該菲涅耳反射鏡 有利地具有減小的框?qū)挾取Ｓ欣氖?，例如與圖11的布置方式相比，本實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)減小的 框?qū)挾取?br>[0162] 圖41是示意圖，其示出了定向顯示器的透視圖，該定向顯示器包括定向背光源，該 定向背光源包括中間閥光輸入結(jié)構(gòu)。后反射器81可包括微結(jié)構(gòu)化表面83，該微結(jié)構(gòu)化表面 83被布置用于實(shí)現(xiàn)透射穿過(guò)光導(dǎo)板1的結(jié)構(gòu)特征12的光的增大的反射性以及從包括反射性 偏振器的光學(xué)堆疊254反射的光的偏振再循環(huán)。堆疊254還可包括漫射體和延遲層。遮光層 110可被布置用于隱藏邊緣區(qū)域?？臻g光調(diào)制器48可包括偏振器118、襯底120、具有像素區(qū) 域130、132、134的液晶層122、基板124和輸出偏振器126。
[0163] 如本文可能所用，術(shù)語(yǔ)"基本上"和"大約"為其相應(yīng)的術(shù)語(yǔ)和/或術(shù)語(yǔ)之間的相關(guān) 性提供了行業(yè)可接受的容差。此類(lèi)行業(yè)可接受的容差在〇%至10%的范圍內(nèi)，并且對(duì)應(yīng)于但 不限于分量值、角度等等。各項(xiàng)之間的此類(lèi)相關(guān)性在大約〇%至10%的范圍內(nèi)。
[0164] 本發(fā)明的實(shí)施例可用于多種光學(xué)系統(tǒng)中。實(shí)施例可包括或利用各種投影儀、投影 系統(tǒng)、光學(xué)組件、顯示器、微型顯示器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器、獨(dú)立成套的投影儀系統(tǒng)、視覺(jué) 和/或視聽(tīng)系統(tǒng)以及電和/或光學(xué)設(shè)備。實(shí)際上，本發(fā)明的方面可同與光學(xué)和電氣裝置、光學(xué) 系統(tǒng)、演示系統(tǒng)有關(guān)的任何設(shè)備或者可包括任何類(lèi)型光學(xué)系統(tǒng)的任何設(shè)備一起使用。因此， 本發(fā)明的實(shí)施例可用于光學(xué)系統(tǒng)、視覺(jué)和/或光學(xué)演示中使用的裝置、視覺(jué)外圍設(shè)備等，并 可用于多種計(jì)算環(huán)境。
[0165] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不將其應(yīng)用或形成限于所示的具體布置的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸景l(fā)明 能夠采用其他實(shí)施例。此外，可以不同的組合和布置來(lái)闡述本發(fā)明的各個(gè)方面，以限定實(shí)施 例在其本身權(quán)利內(nèi)的獨(dú)特性。另外，本文使用的術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目的，而非限制。
[0166] 雖然上文描述了根據(jù)本文所揭示的原理的多個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，它們僅以舉 例的方式示出，而并非限制。因此，本公開(kāi)的廣度和范圍不應(yīng)受到任何上述示范性實(shí)施例的 限制，而應(yīng)該僅根據(jù)產(chǎn)生于本發(fā)明的任何權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定。另外，所描述的實(shí)施 例中提供了上述優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特征，但不應(yīng)將此類(lèi)公開(kāi)的權(quán)利要求的應(yīng)用限于實(shí)現(xiàn)任何或全 部上述優(yōu)點(diǎn)的過(guò)程和結(jié)構(gòu)。
[0167]另外，本文的章節(jié)標(biāo)題是為了符合37CFR 1.77下的建議或者提供組織線(xiàn)索。這些 標(biāo)題不應(yīng)限制或表征可產(chǎn)生于本公開(kāi)的任何權(quán)利要求中所列出的實(shí)施例。具體來(lái)說(shuō)并且以 舉例的方式，雖然標(biāo)題是指"技術(shù)領(lǐng)域"，但權(quán)利要求書(shū)不應(yīng)受到在該標(biāo)題下選擇用于描述 所謂的領(lǐng)域的語(yǔ)言的限制。另外，"【背景技術(shù)】"中對(duì)技術(shù)的描述不應(yīng)被理解為承認(rèn)某些技術(shù) 對(duì)本公開(kāi)中的任何實(shí)施例而言是現(xiàn)有技術(shù)。"
【發(fā)明內(nèi)容】
"也并非要被視為是對(duì)發(fā)布的權(quán)利要 求書(shū)中所述的實(shí)施例的表征。此外，本發(fā)明中對(duì)單數(shù)形式的"發(fā)明"的任何引用不應(yīng)用于辯 稱(chēng)在本發(fā)明中僅有單一新穎點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)生于本公開(kāi)的多項(xiàng)權(quán)利要求來(lái)闡述多個(gè)實(shí)施 例，并且此類(lèi)權(quán)利要求因此限定由其保護(hù)的實(shí)施例和它們的等同物。在所有情況下，應(yīng)根據(jù) 本公開(kāi)基于權(quán)利要求書(shū)本身來(lái)考慮其范圍，而不應(yīng)受本文給出的標(biāo)題的約束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定向背光源，所述定向背光源包括： 波導(dǎo)，所述波導(dǎo)包括用于沿所述波導(dǎo)來(lái)引導(dǎo)輸入光的相對(duì)的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo) 表面， 至少一個(gè)光源，所述至少一個(gè)光源被布置用于在跨所述波導(dǎo)的橫向方向上的預(yù)定輸入 位置處生成所述輸入光， 所述波導(dǎo)還包括用于使所述輸入光反射回穿過(guò)所述波導(dǎo)的反射端，所述第二引導(dǎo)表面 被布置用于將所述輸入光在作為輸出光從所述反射端反射穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面后偏轉(zhuǎn)， 并且所述波導(dǎo)被布置用于將所述輸出光在根據(jù)所述輸入光的所述輸入位置而定位在橫向 方向中的輸出方向上導(dǎo)向進(jìn)入光學(xué)窗中， 所述至少一個(gè)光源被布置用于使所述輸入光在中途穿過(guò)沿所述波導(dǎo)的所述第二引導(dǎo) 表面注入所述波導(dǎo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向背光源，其中所述第二引導(dǎo)表面包括至少兩個(gè)部分，所述 至少兩個(gè)部分各自在中途沿所述波導(dǎo)延伸，由輸入孔垂直于所述橫向方向分隔開(kāi)，所述至 少一個(gè)光源被布置用于通過(guò)所述輸入孔將所述輸入光注入。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向背光源，其中所述至少一個(gè)光源設(shè)置在所述第二引導(dǎo)表 面的所述部分中的一者后方。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定向背光源，還包括光屏蔽件，所述光屏蔽件布置在所述至少 一個(gè)光源與所述第二引導(dǎo)表面的所述部分中的后方設(shè)置有所述至少一個(gè)光源的一者之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的定向背光源，還包括相應(yīng)后反射器，所述后反射 器布置在所述第二引導(dǎo)表面的所述部分中的每者后方，每個(gè)后反射器包括反射小平面陣 列，所述反射小平面被布置用于使來(lái)自所述至少一個(gè)光源的透射穿過(guò)所述波導(dǎo)的多個(gè)小平 面的光反射回穿過(guò)所述波導(dǎo)，以便離開(kāi)穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面進(jìn)入所述光學(xué)窗中。6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述輸入孔包括在所述第二引 導(dǎo)表面的所述兩個(gè)部分之間延伸的輸入小平面，所述至少一個(gè)光源沿所述輸入小平面布 置。7. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述定向背光源還包括注入波 導(dǎo)部分，所述注入波導(dǎo)部分布置在所述至少一個(gè)光源與所述輸入孔之間，以將來(lái)自所述至 少一個(gè)光源的輸入光引導(dǎo)到所述輸入孔來(lái)通過(guò)所述輸入孔將所述輸入光注入。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的定向背光源，其中所述注入波導(dǎo)部分是獨(dú)立于所述波導(dǎo)的元 件。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定向背光源，其中所述注入波導(dǎo)部分是與所述波導(dǎo)折射率匹 配。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的定向背光源，其中所述注入波導(dǎo)部分是與所述波導(dǎo)整體形 成。11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述第二引導(dǎo)表面的所述兩 個(gè)部分在沿所述波導(dǎo)的方向上重疊。12. 根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的定向背光源，還包括:布置在所述注入波導(dǎo)部 分與所述輸入孔之間的光組合器；以及另外至少一個(gè)光源，所述另外至少一個(gè)光源被布置 用于在跨所述波導(dǎo)的橫向方向上的預(yù)定輸入位置處生成輸入光，所述另外至少一個(gè)光源被 布置用于通過(guò)所述光組合器將所述輸入光注入所述波導(dǎo)，所述另外至少一個(gè)光源要比所最 先提到的至少一個(gè)光源更靠近所述反射端。13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述定向背光源還包括另外 至少一個(gè)光源，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于在跨所述波導(dǎo)的橫向方向上的預(yù)定輸入 位置處生成輸入光，所述另外至少一個(gè)光源被布置用于在中途通過(guò)沿所述波導(dǎo)的所述第二 引導(dǎo)表面在不同于所最先提到的至少一個(gè)光源的位置處將所述輸入光注入所述波導(dǎo)。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述波導(dǎo)具有面向所述反射 端的面向端，并且所述定向背光源還包括被布置用于通過(guò)所述面向端將另外的輸入光注入 所述波導(dǎo)的另外至少一個(gè)光源。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定向背光源，包括均以相同方式布置的多組波 導(dǎo)以及至少一個(gè)光源，所述波導(dǎo)是平鋪的。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的定向背光源，其中所述波導(dǎo)包括在垂直于所述橫向方向的 方向上平鋪的波導(dǎo)，其中所述波導(dǎo)的端部是與鄰接的反射端相對(duì)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的定向背光源，其中所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)是整體形 成。18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的定向背光源，還包括相應(yīng)后反射器，所述后反射器布置 在所述第二引導(dǎo)表面的所述部分中的每者后方，每個(gè)后反射器包括反射小平面陣列，所述 反射小平面被布置用于使來(lái)自所述至少一個(gè)光源的透射穿過(guò)所述波導(dǎo)的所述多個(gè)小平面 的光反射回穿過(guò)所述波導(dǎo)，以便離開(kāi)穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面進(jìn)入所述光學(xué)窗中，所述后反 射器一直延伸到鄰接端后方。19. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述波導(dǎo)包括在所述橫向 方向上平鋪的波導(dǎo)。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的定向背光源，其中在所述橫向方向上平鋪的所述波導(dǎo)由鉸 接部連接以允許所述波導(dǎo)折疊起來(lái)。21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的定向背光源設(shè)備，其中所述第一引導(dǎo)表面被布 置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光，并且所述第二引導(dǎo)表面包括多個(gè)光提取結(jié)構(gòu)特征以及位于 所述光提取結(jié)構(gòu)特征之間的中間區(qū)域，所述光提取結(jié)構(gòu)特征被取向?yàn)樵谠试S作為所述輸出 光穿過(guò)所述第一引導(dǎo)表面離開(kāi)的方向上反射被引導(dǎo)穿過(guò)所述波導(dǎo)的光，所述中間區(qū)域被布 置用于在不提取光的情況下將光導(dǎo)向穿過(guò)所述波導(dǎo)。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的定向背光源設(shè)備，其中所述第二引導(dǎo)表面具有階梯形狀，其 包括作為所述光提取結(jié)構(gòu)特征的小平面以及所述中間區(qū)域。23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述光提取結(jié)構(gòu)特征在所 述橫向方向上具有正的光焦度。24. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的定向背光源設(shè)備，其中 所述第一引導(dǎo)表面被布置用于通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光，并且所述第二引導(dǎo)表面是基本 上平坦的并以一定角度傾斜以在打破所述全內(nèi)反射的方向上反射光，以用于穿過(guò)所述第一 引導(dǎo)表面輸出光，并且 顯示裝置還包括跨所述波導(dǎo)的所述第一引導(dǎo)表面延伸的偏轉(zhuǎn)元件，以用于使光朝空間 光調(diào)制器的法線(xiàn)偏轉(zhuǎn)。25. 根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述反射端在所述橫向方向 上具有正的光焦度。26. 根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的定向背光源，其中所述至少一個(gè)光源包括光源 陣列，所述光源陣列被布置用于在跨所述波導(dǎo)的橫向方向上的相應(yīng)輸入位置處生成輸入 光。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的定向背光源，其中所述光源陣列被布置成曲線(xiàn)。28. -種顯示裝置，所述顯示裝置包括： 根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的定向背光源；以及 透射式空間光調(diào)制器，所述透射式空間光調(diào)制器被布置用于接收來(lái)自所述第一引導(dǎo)表 面的所述輸出光并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。29. -種顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備包括： 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的定向背光源；以及 透射式空間光調(diào)制器，所述透射式空間光調(diào)制器被布置用于接收來(lái)自所述第一引導(dǎo)表 面的所述輸出光并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像；以及 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被布置為選擇性地操作所述光源以將光導(dǎo)向進(jìn)入對(duì)應(yīng)于所述 輸出方向的不同光學(xué)窗中。30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備為自動(dòng)立體顯示設(shè)備，其中所 述控制系統(tǒng)還被布置用于控制所述顯示裝置以顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右圖像，并 且同步地將顯示的圖像導(dǎo)向進(jìn)入在對(duì)應(yīng)于觀(guān)察者的左眼和右眼的位置的光學(xué)窗中。31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的顯示設(shè)備，其中 所述控制系統(tǒng)還包括傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)被布置用于檢測(cè)所述顯示裝置對(duì)面 的觀(guān)察者的位置，并且 所述控制系統(tǒng)被布置用于選擇性地操作所述光源以將所述輸出光導(dǎo)向進(jìn)入根據(jù)被檢 測(cè)到的所述觀(guān)察者的位置選擇的至少一個(gè)光學(xué)窗中。
【文檔編號(hào)】F21V8/00GK106062620SQ201480067006
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年10月13日
【發(fā)明人】M·G·魯賓遜, G·J·伍德蓋特, J·哈羅德
【申請(qǐng)人】瑞爾D股份有限公司