[发明专利]显示装置

说明书

本申请为分案申请，其原申请的申请日为2006年2月23日，申请号为200680005842.X(国际申请号PCT/US2006/006761)，名称为“空间光调制方法和装置”。 

技术领域

总体上本发明涉及空间光调制领域，具体地，本发明涉及具有改善了的背光的显示器。 

背景技术

用机械的光调制器构成显示器是基于液晶技术的显示器的一种有诱惑力的可供选择的替代方案。机械的光调制器快速得足以用良好的视角和大范围的色彩及灰度显示视频内容。机械的光调制器在投影显示应用中已经取得成功。然而使用机械的光调制器的背光显示器却还没有表现亮度与低功率的有足够诱惑力的组合。当以透射的模式工作时，许多机械的光调制器，具有10％至20％范围内的孔径光阑比，只能够向该观看者发送10％至20％的可以从该背光得到的光，以产生图像。该机械的孔径光阑与彩色滤光器组合将光学效率降低到约5％，即不优于用当前的彩色液晶显示器可得到的效率。需要一种提高照明效率的低功率显示器。 

发明内容

在此描述的装置和方法提供一种具有改善了的照明效率的机械光调制器，使得机械作动器(actuator)对于在便携的和大面积的显示器的使用有诱惑力。在一些情况下，耦接到背光的机械调制器的透射比或者光学效率可以提高到40％至 60％的程度，或者说效率是液晶显示器中的典型效率的10倍以上。另外，本文所描述的装置和方法可以结合到小尺寸、高分辨率的显示器中，而不论光调制机制如何，以提高该显示器的亮度和降低显示应用中的功率要求。 

在此描述的光调制器使便携视频显示器能够既亮又低功率。可以足够快速地切换该光调制器，以使用时间序列彩色技术提供彩色图像而不依赖于彩色滤光器。可以使用少到三个的功能层来构造该显示器，以既形成机械快门组件又形成阵列寻址所必要的电连接。 

在一方面，本发明涉及一种空间光调制器，该空间光调制器包括第一反射性表面和第二反射性表面。该第一反射性表面确定多个光透射区域，譬如孔径光阑、滤光器或者液晶部件。该第二反射性表面至少部分地面对该第一反射性表面并且向由该第一反射性表面确定的该光透射区域反射光。这些反射性表面可以是镜、介电体镜或者功能薄膜。在一个实施方案中，该第一反射性表面平行于或者基本平行于该第二反射性表面。在另一个实施方案中，该反射性表面至少部分地相互横向。该第一和第二反射性表面之间的空间确定基本透明的光学腔的区域。 

在一个实施方案中，该空间光调制器包括一光调制器的阵列用于选择性地遮挡该光透射区域。遮挡可以包括，而不限于，部分地或者完全地阻断、反射、偏转、吸收或者以其他的方式阻止光到达该空间的光调制器的预期的观看者。在一个实施方案中，该光调制器的阵列包括该第一反射性表面。在该光调制器的阵列中的该光调制元件的一个特征是它们可以单独地被控制。在一个实施方案中，该光调制元件可以是基于MEMS的快门组件，并且可选地可以是双稳态的或者可形变的快门。在一个实现方式中，该快门组件包括涂覆有第一膜的快门，该第一膜用于吸收从一个方向照射在该快门上的光，并且该快门涂覆有第二膜，该第二膜用于反射从另一个方向照射在该快门上的光。在一个实施方案中，该快门在一个平面中运动，使得在一个位置中该快门基本遮挡光穿过对应的光透射区的通道，并且在第二位置中它们允许光穿过该光透射区域。在另一个实施方案中，该快门至少部分地运动出由包括该快门的快门组件的阵列确定的平面。当基本在该平面中时，该快门遮挡光穿过对应的光透射区域的通道。当基本在该平面外时， 该快门允许光穿过该光透射区域。在另一个实施方案中，该光调制器的阵列包括多个液晶单元。 

在另一个实施方案中，该空间光调制器包括光导，用于在整个光学腔上分布光。该反射性表面可以直接地布置在该光导的前表面和后表面上。作为可供选择的替代方案，该前反射性表面可以布置在其上布置该光调制器的一个分开的基片上。类似地，该第二反射性表面可以直接地耦接到该光导的后侧，或者说它可以附着到第三表面上。 

在其上形成该光调制器的阵列的该基片可以是透明的或者是不透明的。对于不透明的基片，穿过该基片蚀刻孔径光阑，以形成光透射区域。该基片可以直接耦接到该光导上，或者它可以用一个或者多个垫片或者支承件与该光导分开。在又一个实施方案中，该空间光调制器包括散射器或者亮度增强膜。该空间光调制器还可以包括诸如发光二极管之类的光源。