[发明专利]定向背光体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及提交于2012年4月27日的名称为“Directional Pixel for Use in a Display Screen”的PCT专利申请序列No.PCT/US2012/035573(律师案号No.82963238)，其被转让给本申请的受让人并且通过引用被结合于此。

背景技术

在显示屏中再生光场的能力是成像和显示技术中的重要需求。光场是在每个方向上穿过空间中的每一个点行进的所有光线的集合。如果提供关于穿过场景的所有光线的强度、颜色以及方向的信息，任何自然的、现实世界的场景可以完全通过其光场表现其特征。目标是使得显示屏的观众能够如同人们亲自体验场景一样地体验场景。

电视机、个人计算机、膝上型计算机以及移动装置中的目前可用的显示屏仍大部分是二维的并且因此不能够准确地再生光场。近来出现了三维(“3D”)显示器，但是其除了提供有限数量的视图外，角度和空间分辨率也不高。示例包括基于全息摄影、视差屏障或双凸透镜的3D显示器。

这些显示器之间的一个共同的主题是难以制造用于以像素级别精确控制以便对于大范围的可视角度和空间分辨率实现良好的图像质量的光场的显示器。

附图说明

联系下述结合附图进行的详细描述，可以更为全面地理解本申请，在附图中相似的参考标号自始至终表示相似的部件，并且在附图中：

图1图示了根据各种实施例的定向背光体(directional backlight)的示意图；

图2A-B图示了根据图1的定向背光体的顶视图；

图3图示了具有光挡板的定向背光体的示意图；

图4图示了具有多个单色光源的定向背光体的示意图；

图5图示了根据各种实施例的具有三角形状并且使用彩色光源的定向背光体；

图6图示了示出根据各种实施例的由定向背光体中定向像素的子集散射的光的方向的示意图；

图7图示了具有六边形形状并且使用彩色光源的定向背光体；

图8图示了具有六边形形状并且使用彩色LED带的定向背光体；

图9图示了具有圆形形状并且使用彩色LED带的定向背光体；

图10图示了图8的定向背光体的侧视图；

图11图示了根据各种实施例的由定向背光体形成的3D图像；以及

图12是利用根据各种实施例的定向背光体产生3D图像的流程图。

具体实施方式

公开了定向背光体。定向背光体利用多个光源产生用于定向背板的多个输入平面光束。定向背板由引导输入平面光束并将其一部分散射为输出定向光束的多个定向像素构成。输入平面光束在与定向背板基本上相同的平面中传播，该定向背板被设计为基本上平面的。

在各种实施例中，定向背板中的定向像素具有排列在定向背板中或定向背板顶部上的基本上平行的和倾斜的沟槽的图案化光栅。定向背板例如可以是将输入平面光束引入定向像素的透明材料的板(slab)，所述透明材料例如为氮化硅(“SiN”)、玻璃或石英、塑料、铟锡氧化物(“ITO”)或其他材料。图案化光栅可以由直接刻蚀在定向背板中的沟槽构成，或者可以由用沉积在定向背板顶部上的材料(例如，任何可以被沉积和刻蚀或剥离的材料，包括任何电介质或金属)制成的沟槽构成。。

在各种实施例中，多个光源包括多个频谱带宽约为30nm或者更小的窄带宽光源。例如，所述窄带宽光源可以包括发光二极管(“LED”)、激光器等。光源可以包括单色光源、多个单色光源、三色光源(例如，红色LED、绿色LED和蓝色LED)、或者三色LED带，每个三色LED带包括彩色LED阵列(例如，红色LED带、绿色LED带和蓝色LED带)。

多个光源可以相对于定向背板以不同的配置排列以避免一个光色(例如，红色)污染另一个光色(例如，蓝色)。此外，多个光源可以与透镜组件(例如，柱状透镜、与柱状透镜结合的非球面聚光透镜、微透镜等)一起使用，以将输入平面光束准直并会聚到定向背板中。多个光源还可以与光挡板或吸收器一起使用以提高效率并进一步将输入平面光束会聚到定向背板中。