[发明专利]带有多个光学腔的显示装置

说明书

发明背景

用机械光调制器制成的显示器是对基于液晶技术的显示器的一个具有吸引 力的替代。机械光调制器足够快速以显示具有良好视角和大范围的色彩和灰度的 视频内容。机械光调制器已成功地应用于投射显示器中。采用机械光调制器的背 光式显示器尚未展示出足够的有吸引力的亮度和低功率的组合。本领域存在对于 结合了速度、亮度和低功率的属性的显示器的需要。

在共同拥有的于2005年9月2日递交的美国专利申请No.11/218，690中 (该专利申请全文通过引用结合在此)公开了用于改进包括孔阵列的显示器的光 学效率的一种结构，通过形成这样的孔或透光区域作为一个本来是反射表面(称 为“反射孔层”)的一部分。在与包括一个第二反射表面的背光耦接时，这种反射 孔层形成一种光学腔，该光学腔允许不立即穿过这些孔的光线进行再循环。所描 述的显示器具有在40％至60％范围内的光通量效率，虽然在该反射层中形成的 孔具有低至8％到20％的面积比。

发明概述

总而言之，本发明涉及一种显示器，它具有改进的光学腔以提供增强的光 方向性和效率。一方面，本发明涉及的一种显示器包括带有多个光调制器的一个 阵列、一个光导以及前朝向和后朝向的多个反射表面。该光导包括多个几何光转 向中心，以从该背光提出光。这些转向中心的不同实施方案描述于美国专利号 5,005,108、5,202,950、5,884,872、6,079,838、6,174,064、6,731,355、6,827,456、 7,014,349和7,046,905之中，这些专利全文通过引用结合在此。

在不同实施方案中，显示器还包括定位于该后朝向反射表面之后的一个转 向膜和/或一个亮度增强膜。此外，在一个实施方案中，显示器包括一个光注入 系统，该光注入系统包括一个灯和一种光准直器，该光准直器用于将由该灯输出 的光的非随机部分引入光导以产生在一个预定角度范围内的准直光。准直光包括 输入光的任何分布，其中在一个预定的角度范围内高于随机百分比的光朝被指向 该反射孔层。美国专利号5,005,108、5,884,872、6,079,838和7,046,905中描述了 适合用在显示器中的不同的光准直和注入技术，这些专利全文通过引用结合在 此。

在一个实施方案中，这些光调制器是基于MEMS的光调制器，例如，快 门，这些快门选择性地干扰穿过在后朝向反射层中的相应孔的光。在另一个实施 方案中，这些快门是基于液体的快门，这些基于液体的快门使用一种被称为电润 湿的机制可以选择性地干扰光。在另一个实施方案中，这些光调制器是液晶小 室。该光调制器阵列限定一个显示器表面。该显示器面优选基本上呈平面形。

该光导包括前表面和后表面。在一个实施方案中，光导后表面的约50％至 约95％之间的面积基本上平行于显示器表面。在一个具体的实施方案中，该光 导至少50％的后表面的面积基本上平行于显示器表面。在另一个实施方案中， 该光导的后表面的至少60％的面积基本上平行于显示器表面。在又另一个实施 方案中，该光导的后表面的至少70％的面积基本上平行于显示器表面。在一个 进一步的实施方案中，这种光导的后表面的至少80％的面积基本上平行于该显 示器表面。在再另一个实施方案中，这种光导的后表面的至少80％的面积基本 上平行于显示器表面。

这些几何光转向器在此还被称为出光中心、出光结构和偏转器。这些转向 器的功能是从光导向观看者引出光。在一个实施方案中，这些光转向器呈棱柱 形。可替代地，这些光转向器呈圆形、曲线形、梯形、椭圆形。优选这些光转向 器的表面是光滑的。这些光转向器能够引出光，其中，在一个预定的角度范围内 高于随机百分比的光被导向反射孔层。

在某些实施方案中，这些光导向器具有朝向一个灯的前表面和背向该灯的 后表面。到达前朝向反射表面上的转向器的前面的覆盖区的面积可能大于该转向 器的后面的类似覆盖区的面积。可替代地，这些光转向器的前面和后面的覆盖区 的面积相等。此外，该光导中的这些光转向器的填充密度可随着这些光转向器与 该灯的距离而变化。