針對(duì)改進(jìn)的濾色器飽和度的方法和裝置的制造方法
【專利說明】針對(duì)改進(jìn)的濾色器飽和度的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年5月22日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/826，236的提交日期權(quán)益，其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本披露涉及針對(duì)改進(jìn)的濾色器飽和度的方法和裝置。更具體地，本披露涉及用于通過全內(nèi)反射產(chǎn)生具有白色外觀的圖像的增強(qiáng)型反射式顯示器。
【背景技術(shù)】
[0004]半回歸反射指近似宏觀平面結(jié)構(gòu)的反射屬性，其中，該平面結(jié)構(gòu)反射撞擊它的光的大部分并且以特殊的方向特性這樣做，尤其是針對(duì)在從垂直于該宏觀平面結(jié)構(gòu)的方向偏離小于約45度的方向的范圍內(nèi)的入射光。特殊的方向特性是:針對(duì)每束入射光線，反射光近似在相反方向向后(換言之，向后朝向起始點(diǎn))傳播，具有從該相反方向的偏差，該偏差宏觀上是隨機(jī)的并且主要地小于預(yù)定的最大偏差，其中，該預(yù)定的最大偏差小于約45度。此半回歸反射展現(xiàn)了什么是經(jīng)常稱作的“光學(xué)增益”，意味著在普通照明和觀看條件下其增加了表面的表觀反射系數(shù)。此外，光從此結(jié)構(gòu)反射的方式導(dǎo)致類紙式的白色外觀。類紙式的白色外觀通常優(yōu)于在光學(xué)系統(tǒng)中正常觀察到的展現(xiàn)光學(xué)增益的金屬光澤。
[0005]半回歸反射特性可以在結(jié)合了凸的或半球形的突起或半球體陣列的反射式顯示器中被近似估計(jì)(應(yīng)注意，將從今以后可互換地使用術(shù)語“凸突起”和“半球形突起”和“半球體”)。圖1中所描繪的是具有面向觀看者的向外前部表面102和包括多個(gè)半球形突起106的向內(nèi)表面104的反射式顯示器的前部薄片100，該反射式顯示器借助于在單獨(dú)的半球體108中的全內(nèi)反射(TIR)反射光。如圖2中的半球形陣列的局部放大詳圖中所描繪的，典型地在薄片100上僅約一半的入射光線被全內(nèi)反射，妨礙了實(shí)現(xiàn)白色外觀。在圖2示例中，入射光線110 (被描繪成實(shí)線)或者被全內(nèi)反射并出射作為向后朝向觀看者的反射光線112 (被描繪成虛線)或者它們穿過黑色瞳孔區(qū)域作為非全反射光線114。入射光線110從垂直方向偏離約30度，其代表典型的操作條件，其中，高質(zhì)量半回歸反射被期望但未被實(shí)現(xiàn)，由于如之前例如在美國專利6，885，496中所解釋的，光線114的大部分主要由于穿過非反射式黑色瞳孔區(qū)域而在半球體中未經(jīng)歷全內(nèi)反射。
[0006]一種用于恢復(fù)穿過黑色瞳孔區(qū)域的光線114的大部分的方法是如在圖3中所示的在半球形陣列下方放置平面反射式元件116以提高反射率。然而，盡管平面反射器能夠?qū)е麓蟛糠值娜肷涔饩€110(被描繪成實(shí)線)經(jīng)歷凈反射，但由平面反射器反射的大部分光線不具有期望的半回歸反射特性并且出射作為替代地遠(yuǎn)離觀看者和入射光源反射的光線118 (被描繪成虛線)。如果入射光線是垂直于半球形陣列的平面向外表面入射的則可以通過在圖3中所示的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高光學(xué)增益，但這實(shí)際上具有有限的有效性。
[0007]另一種用于反射(但是是以半回歸反射的方式)穿過如圖2中所示的單獨(dú)的凸的或半球形的突起的黑色瞳孔區(qū)域的光線的方法是在半球形陣列的下方放置反射式元件，從而使得其基本上向后朝光線的起始方向反射光。這可以通過結(jié)合了近似球形凹口陣列的反射式元件實(shí)現(xiàn)。這些近似球形凹口各自具有基本上與直接位于其上的半球體的曲率中心相一致的曲率半徑。在本申請(qǐng)中所描述的本發(fā)明涉及以半回歸反射的方式“回收”這類光線以增強(qiáng)基于TIR的顯示器的亮度。此外，所描述的本發(fā)明使包括濾色器陣列的反射式彩色顯示器中的高效率和高色彩飽和度成為可能。
【附圖說明】
[0008]示例性實(shí)施例在這些附圖的參考附圖中展示。本文所披露的實(shí)施例和附圖旨在被認(rèn)為是說明性而非限制性的:
[0009]圖1展示了半球形突起陣列的一部分；
[0010]圖2展示了展現(xiàn)入射光線的一部分如何被全內(nèi)反射并且一部分未被反射而通過這些單獨(dú)的半球形突起的黑色瞳孔區(qū)域的半球形突起陣列；
[0011]圖3展示了包括半球形突起陣列的反射式結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了如何用平面反射式元件反射未被反射且穿過單獨(dú)的半球形突起的黑色瞳孔區(qū)域的入射光線的一部分；
[0012]圖4展示了包括半球形突起陣列的反射式結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了如何用包括多個(gè)球形凹口的反射式元件回歸反射未被反射且穿過單獨(dú)的半球形突起的黑色瞳孔區(qū)域的入射光線的一部分;
[0013]圖5展示了在光反射(S卩，白色)狀態(tài)中結(jié)合了包括多個(gè)球形凹口的反射式元件的反射式顯不器的一部分；
[0014]圖6展示了在光吸收(即，黑色)狀態(tài)中結(jié)合了包括多個(gè)球形凹口的反射式元件的反射式顯不器的一部分。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖4描繪了本文所描述的反射式結(jié)構(gòu)，其中，放置在半球形陣列下方的反射式元件結(jié)合了近似球形凹口陣列，展示了如何半回歸反射穿過黑色瞳孔區(qū)域的光線。圖4描繪了具有面向觀看者的向外表面102和背向觀看者的向內(nèi)表面104的透明薄片100。薄片100進(jìn)一步包括多個(gè)凸突起或半球形突起或半球體106，其借助于在單獨(dú)的半球體108中的全內(nèi)反射(TIR)反射光。半球體108也可以是半球形焊珠或半焊珠。圖4中的反射式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括具有被放置在薄片100后面且與表面104相鄰的反射式表面122的反射式元件120。反射式元件120包括多個(gè)球形凹口 124，這些球形凹口中的每一個(gè)球形凹口具有基本上與直接位于其上的半球體的曲率中心相一致的曲率半徑。這兩個(gè)曲率半徑之比影響與回歸反射相關(guān)聯(lián)的角度偏差的程度(其中，(球形凹口的曲率半徑)/ (半球體的曲率半徑))。穿過薄片100的入射光線110 (被描繪成實(shí)線)通常在大約一半的時(shí)間時(shí)在半球形突起108的表面104處被全內(nèi)反射并且如在出射光線112 (被描繪成虛線)中所看到的主要地被回歸反射但是不一定直接向后朝向光源。未被全內(nèi)反射的剩余光線114穿過單獨(dú)的半球形突起108的黑色瞳孔并且在包括該多個(gè)球形凹口 124的反射式元件的波形形狀表面122處被半回歸反射。不像在圖3中所描述的平面反射式元件，其中，當(dāng)入射光線的方向是在不垂直于所述平面反射式元件的表面的方向中時(shí)光線118遠(yuǎn)離光源反射，替代地光線114基本上被指引向后朝向通過其產(chǎn)生這些光線114的半球體并以半回歸反射的方式出射作為被指引朝向光源的光線112。這些光線與全內(nèi)反射光線組合以增強(qiáng)反射率。
[0016]圖4中所描述的該結(jié)構(gòu)可以被結(jié)合到反射式顯示器中以增強(qiáng)顯示器的反射系數(shù)和表觀亮度。圖5實(shí)施例描繪了將圖4中的所描繪的反射式結(jié)構(gòu)結(jié)合到反射式顯示器中。圖5中的顯示器200包括透明前部薄片202，該透明前部薄片包括例如具有面向觀看者的外表面204的玻璃或聚合物。顯示器200進(jìn)一步包括第二透明薄片206，該第二透明薄片包括例如形成腔208的玻璃或聚合物，其中，所述腔包括光學(xué)調(diào)制層。在薄片206與腔208相對(duì)的側(cè)上是類似于在圖4中所描述的反射式結(jié)構(gòu)的后部反射式結(jié)構(gòu)210。反射式結(jié)構(gòu)210包括透明薄片212，該透明薄片212進(jìn)一步包括多個(gè)凸突起或半球形突起(即，半球體)214，其借助于在單獨(dú)的半球體216中的全內(nèi)反射(TIR)反射光。該多個(gè)半球體214形成波形形狀的表面218，其中，包括多個(gè)球形凹口具有反射表面222的反射式元件220被相鄰放置。在一個(gè)實(shí)施例中，這兩個(gè)曲率半徑之比約為0.5至5 (其中，(球形凹口的曲率半徑)/ (半球體的曲率半徑)?0.5-5)。在另一個(gè)實(shí)施例中，這兩個(gè)曲率半徑之比約為1至3。在另一個(gè)實(shí)施例中，這兩個(gè)曲率半徑之比約為1至2。盡管未示出，圖5中的顯示器