[发明专利]一种具有亮度增强结构的反射式显示器

说明书

一种包括反射增强层的反射式图像显示器被放置为邻近包括多个半球形突起的薄片，该反射增强层包括多个近似球形的凹口。这些球形凹口的曲率半径基本上与这些邻近定位的半球体的曲率中心相一致，以增强显示器的白色类纸式的外观，同时高效地使可选的滤色器能够产生饱和的色彩。

相关申请

本申请要求于2013年5月22日提交的美国临时申请号61/826,236的提交日期权益，其全部内容结合于此。

技术领域

本披露涉及针对改进的滤色器饱和度的方法和装置。更具体地，本披露涉及用于通过全内反射产生具有白色外观的图像的增强型反射式显示器。

背景技术

半回归反射指近似宏观平面结构的反射属性，其中，该平面结构反射撞击它的光的大部分并且以特殊的方向特性这样做，尤其是针对在从垂直于该宏观平面结构的方向偏离小于约45度的方向的范围内的入射光。特殊的方向特性是：针对每束入射光线，反射光近似在相反方向向后(换言之，向后朝向起始点)传播，具有从该相反方向的偏差，该偏差宏观上是随机的并且主要地小于预定的最大偏差，其中，该预定的最大偏差小于约45度。此半回归反射展现了什么是经常称作的“光学增益”，意味着在普通照明和观看条件下其增加了表面的表观反射系数。此外，光从此结构反射的方式导致类纸式的白色外观。类纸式的白色外观通常优于在光学系统中正常观察到的展现光学增益的金属光泽。

半回归反射特性可以在结合了凸的或半球形的突起或半球体阵列的反射式显示器中被近似估计(应注意，将从今以后可互换地使用术语“凸突起”和“半球形突起”和“半球体”)。图1中所描绘的是具有面向观看者的向外前部表面102和包括多个半球形突起106的向内表面104的反射式显示器的前部薄片100，该反射式显示器借助于在单独的半球体108中的全内反射(TIR)反射光。如图2中的半球形阵列的局部放大详图中所描绘的，典型地在薄片100上仅约一半的入射光线被全内反射，妨碍了实现白色外观。在图2示例中，入射光线110(被描绘成实线)或者被全内反射并出射作为向后朝向观看者的反射光线112(被描绘成虚线)或者它们穿过黑色瞳孔区域作为非全反射光线114。入射光线110从垂直方向偏离约30度，其代表典型的操作条件，其中，高质量半回归反射被期望但未被实现，由于如之前例如在美国专利6,885,496中所解释的，光线114的大部分主要由于穿过非反射式黑色瞳孔区域而在半球体中未经历全内反射。

一种用于恢复穿过黑色瞳孔区域的光线114的大部分的方法是如在图3中所示的在半球形阵列下方放置平面反射式元件116以提高反射率。然而，尽管平面反射器能够导致大部分的入射光线110(被描绘成实线)经历净反射，但由平面反射器反射的大部分光线不具有期望的半回归反射特性并且出射作为替代地远离观看者和入射光源反射的光线118(被描绘成虚线)。如果入射光线是垂直于半球形阵列的平面向外表面入射的则可以通过在图3中所示的系统实现高光学增益，但这实际上具有有限的有效性。

另一种用于反射(但是是以半回归反射的方式)穿过如图2中所示的单独的凸的或半球形的突起的黑色瞳孔区域的光线的方法是在半球形阵列的下方放置反射式元件，从而使得其基本上向后朝光线的起始方向反射光。这可以通过结合了近似球形凹口阵列的反射式元件实现。这些近似球形凹口各自具有基本上与直接位于其上的半球体的曲率中心相一致的曲率半径。在本申请中所描述的本发明涉及以半回归反射的方式“回收”这类光线以增强基于TIR的显示器的亮度。此外，所描述的本发明使包括滤色器阵列的反射式彩色显示器中的高效率和高色彩饱和度成为可能。

附图说明

示例性实施例在这些附图的参考附图中展示。本文所披露的实施例和附图旨在被认为是说明性而非限制性的：

图1展示了半球形突起阵列的一部分；

图2展示了展现入射光线的一部分如何被全内反射并且一部分未被反射而通过这些单独的半球形突起的黑色瞳孔区域的半球形突起阵列；