[发明专利]包括波导、微棱镜和微机械光调制器的显示器

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及显示器。更特别地，本发明涉及包括光波导、光源和多个机电像素(electromechanical picture element)的显示器。

现有技术讨论

当前液晶显示器占平板显示器(flat panel display)市场的主导地位。典型地，现有技术液晶显示器包括用于照明的背光组件、光偏振器、彩色和中性滤光片以及具有薄膜晶体管(thin-film-transistor)背板的有源矩阵(active matrix)液晶层。典型的现有技术液晶显示器(LCD)的整个光效率低于10％，主要是因为来自背光组件的光必须经过几层偏振器、彩色和中性密度滤光镜的缘故。LCD的另一问题是显示运动图像时，液晶的缓慢响应时间导致令人讨厌的可见的运动假象(artifact)。

最近，提出了基于光波导的微机械平板显示器作为LCD的可行的替换方案。典型地，这些显示器由具有平行表面的平面波导构成，在平行表面上构造电驱动的微机械像素矩阵。来自光源的光从波导的一个或多个面被引导到波导，并通过全内反射被限制在波导内。光通过与倏逝波耦合的方式或通过使平面波导的表面变形的方式从波导的平面表面引出，以产生图像。当像素被同时驱动以显示图像时存在固有的光学串扰问题。一个像素的状态改变了其它像素的亮度。光学串扰问题的一个解决方法是顺序地驱动像素。这需要非常快的微机械驱动器(micro-mechanical actuator)并导致非常低的光效率。显示彩色或灰度图像一般是不实际的。另一常见问题涉及使用镜面以使光转向到观察者。同一个镜面将环境光反射回观察者，由此在环境光亮度高时显著降低了对比度。

发明概述

本发明的目的是提供一种显示器，其有效地克服在现有技术的基于光波导的显示器中通常出现的光学串扰问题。在本发明的一种形式中，通过提供包括光源和光波导的显示器来实现此目的。光波导将光分配给多个光出口。在每个光出口处，像素通过选择性地将光导向观察者或导向到光吸收器来调制光。

本发明的另一目的是提供高对比度显示器，其特征是在亮度高的环境光下工作。本发明的实施方式通过提供其中观察表面的大部分涂覆有光吸收涂层的显示器来实现此目的。

本发明的另一目的是提供能在光效率、图像质量和成本上与LCD竞争的显示器。通过提供一种显示器来提供增加的光效率，在这种显示器中，光通过全内反射行经大多数光路，且光通过对来自高反射的微反射镜的较少的反射来调制。通过提供快且高效的光调制器来实现改进的图像质量。

本发明前述的以及其它目的将通过附图中示出的且在接下来的说明书中描述的新颖的显示器来实现。

附图说明

图1是本发明的显示器的总体透视图。

图2是沿图1的线2-2的横截面图。

图3是图2中指示为3-3的区域的放大图。

图4是本发明的显示器的可选择的形式的总体横截面图。

图5是图4中指示为5-5的区域的放大图。

图6是本发明的显示器的可选择的形式的总体透视图。

图7是沿图6的线6-6的横截面图。

图8是图7中指示为8-8的区域的放大图。

发明详述