CN105892042B - 一种反射式显示装置、角度确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了反射式显示装置、角度确定方法及装置，涉及图像显示技术领域，用以改善基于干涉原理的反射式显示装置产生的色偏问题。该彩色显示装置包括：第一反射层；位于所述第一反射层上的第二反射层，所述第一反射层相对于所述第二反射层远离所述反射式显示装置的显示面；位于所述第一反射层和所述第二反射层之间的光学谐振层；位于所述光学谐振层上的光线调节层，所述光线调节层的最大出射角度小于从所述反射式显示装置的显示面入射到所述光线调节层的光线相对于所述光线调节层法线的最大角度。

Description

一种反射式显示装置、角度确定方法及装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及反射式显示装置、角度确定方法及装置。

背景技术

目前基于干涉原理的反射式显示器，其工作原理是利用干涉作用决定反射光的颜色。示例的，反射式显示器的核心部件可以是一个主要由两块导电板组成的微电子机械系统(micro-electro mechanical systems；简称为MEMS)。其中一块导电板是堆叠在玻璃基板上的薄膜，另一块导电板是垂悬在玻璃基板上的反射膜，两者之间的空隙充满了空气，反射膜可变形。当环境光射到设备上时，光在薄膜和反射膜表面被反射，由于两者间空气缝厚度一定，于是对于特定波长λ₀的光线产生相长干涉，使得其强度要大于其他波长的光，在人眼看来即该点显示相应的颜色。而当两块导电板具有较小的距离或吸附在一起时，易知此时可以显示出黑色。

上述基于干涉原理的反射式显示器普遍存在色偏的问题，引起的原因主要在于，在空气缝厚度一定的情况下，当环境光以不同的入射角进入空气缝时，干涉相长的波长会发生变化，从而产生不同程度的颜色偏差(色偏)。

发明内容

本发明的实施例提供的反射式显示装置和角度的确定方法及装置，用以改善基于干涉原理的反射式显示装置产生的色偏问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种反射式显示装置，包括：

第一反射层；

位于所述第一反射层上的第二反射层，所述第一反射层相对于所述第二反射层远离所述反射式显示装置的显示面；

位于所述第一反射层和所述第二反射层之间的光学谐振层；

位于所述光学谐振层上的光线调节层，所述光线调节层的最大出射角度小于从所述反射式显示装置的显示面入射到所述光线调节层的光线相对于所述光线调节层法线的最大角度。

可选的，所述光线调节层位于所述第二反射层之上。

可选的，上述反射式装置还包括：位于所述第二反射层上的保护基板，所述光线调节层贴附在所述保护基板的外表面上。

可选的，所述光线调节层的最大出射角度小于或等于25度；或者，入射到所述光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于25度。

优选的，所述光线调节层的最大出射角度小于或等于15度；或者，入射到所述光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于15度。

可选的，所述光线调节层为散射膜；所述散射膜包括具有第一折射率的薄膜，以及位于所述薄膜中具有第二折射率的柱状微结构，所述柱状微结构沿所述散射膜的厚度方向延伸，且所述第二折射率与所述第一折射率不同。可选的，所述散射膜是针对混合有折射率为1.5～1.6的透明单体与折射率为1.35～1.45的透明单体的薄膜，对该薄膜进行紫外光照射得到的。

本发明实施例提供了一种反射式显示装置，该装置包括第一反射层、第二反射层、光学谐振层、光线调节层。第二反射层位于第一反射层上面，且第一反射层相对于第二反射层远离反射式显示装置的显示面；光学谐振层位于第一反射层和第二反射层之间；光线调节层位于光学谐振层上。与现有技术相比，本发明实施例提供的反射式显示装置，增加了光线调节层，且光线调节层的最大出射角度小于从反射式显示装置的显示面入射到该光线调节层的光线相对于所述光线调节层法线的最大角度；这样使得具有较大角度范围的从反射式显示装置的显示面入射的入射光线经过光线调节层之后变成具有相对较小角度范围的出射光线，从而减小了入射到光学谐振层的光线的入射角范围。另外，对于一定厚度的光学谐振层而言，入射角为0度的光线分别经第一反射层和第二反射层的反射得到两束反射光，这两束反射光会发生干涉，基于光的干涉原理，某一特定波长λ₀的光线发生了干涉相长，从而显示出相应的颜色；并且随着入射角的增大，发生干涉相长的波长也会随着变化，也就是说若入射角在一定范围内，那么发生干涉相长的波长也会在一定△λ范围内变化，且入射角范围越大，发生干涉相长的波长变化的范围也越大，反之亦然。结合上述两方面可知，本申请提供的方案通过降低光学谐振层的光线的入射角范围，从而降低了发生干涉相长的波长变化的范围，从而可以得到颜色偏差较小的光线，进而有效的改善了基于干涉原理的反射式显示装置产生的色偏问题。

第二方面，本发明实施例提供了一种角度确定方法，包括：

针对第一颜色光线，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，所述反射式显示装置为第一方面所述的反射式显示装置，所述入射角为入射到所述光学谐振层的光线与所述光学谐振层的法线的夹角，所述预设波长处于所述第一颜色光线的波长范围内，所述第一颜色光线为所述反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为所述反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线；

根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；

从所述入射角与波长的对应关系中，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

可选的，在所述反射式显示装置可发出多种原色光线的情况下，所述确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度包括：

确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的N组数据，每组数据中包括一个干涉级数、以及一个光学谐振层厚度，N大于或等于2；

针对每组数据，得到光线的干涉因子与波长的对应关系；

从N个所述干涉因子与波长的对应关系中，确定对所述多种原色光线中除第一颜色光线之外的光线消光程度最强的对应关系，并将该对应关系所针对的一组数据作为所需的干涉级数以及光学谐振层厚度。

第三方面，本发明实施例提供了一种角度确定装置，包括：

第一确定单元，用于针对第一颜色，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，所述反射式显示装置为第一方面所述的反射式显示装置，所述入射角为入射到所述光学谐振层的光线与所述光学谐振层的法线的夹角，所述预设波长处于所述第一颜色光线的波长范围内，所述第一颜色光线为所述反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为所述反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线；

第二确定单元，用于根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；第三确定单元，用于从所述入射角与波长的对应关系中，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

可选的，所述第一确定单元具体用于，在所述反射式显示装置可发出多种原色光线的情况下，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需N组数据，每组数据中包括一个干涉级数、以及一个光学谐振层厚度，N大于或等于2；针对每组数据，得到光线的干涉因子与波长的对应关系；从N个所述干涉因子与波长的对应关系中，确定对所述多种原色光线中除第一颜色光线之外的光线消光程度最强的对应关系，并将该对应关系所针对的一组数据作为所需的干涉级数以及光学谐振层厚度。

本发明实施例提供了一种角度确定方法和装置，包括：首先确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度；然后根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；最后根据入射角与波长的对应关系，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。即本发明实施例通过模拟计算分析出了光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度，以便能够为反射式显示装置选择合适的光线调节层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a-图1c为本发明实施例提供的三种反射式显示装置的结构示意图；

图2为现有技术提供的反射式显示装置的光路图和本发明实施例提供的反射式显示装置上的光路图；

图3为本发明实施例提供的通过模拟计算得到的光线入射到空气层的入射角度与干涉相长时波长的对应关系图之一；

图4为本发明实施例提供的一种小角度散射膜的结构示意图；

图5a-图5b为本发明实施例提供的两种小角度散射膜的剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光线调节层最大出射角度的确定方法的流程图；

图7a为不同干涉级数下，红光的干涉因子随波长变化曲线图；

图7b为不同干涉级数下，绿光的干涉因子随波长变化曲线图；

图7c为不同干涉级数下，蓝光的干涉因子随波长变化曲线图；

图8为本发明实施例提供的通过模拟计算得到的光线入射到空气层的入射角度与干涉相长时波长的对应关系图之二；

图9为本发明实施例提供的一种光线调节层最大出射角度的确定装置的框图。

附图标记：

11-第一反射层，12-第二反射层，13-光线调节层，14-保护基板， 15-光学谐振层；131-具有第一折射率的薄膜，132-柱状微结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明实施例中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例的工作原理在于通过给反射式显示装置增加光线调节层，较大角度范围的从反射式显示装置的显示面入射的入射光线经过光线调节层之后变成具有相对较小角度范围的出射光线，从而减小了入射到光学谐振层的光线的入射角度范围，进而减小了发生干涉相长的波长变化的范围，得到纯度相比于现有技术较高的光，以改善基于干涉原理的反射式显示装置产生的色偏问题。下面，将详细描述本发明实施例提供的一种反射式显示装置。

需要说明的是，本发明实施例涉及的入射角度是指入射光线相对入射面法线的夹角，该夹角不分正负；具体的，法线方向左旋30°的入射光线和法线方向右旋30°的入射光线，本实施例中将两者的入射角度均表示为 30°。类似的，出射角度是指入射光线相对入射面法线的夹角，该夹角不分正负。

实施例一、

本实施例提供的反射式显示装置可以是显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、导航仪、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)等。

本发明实施例提供了一种反射式显示装置，参考图1(a)-图1(c) 所示，该反射式显示装置包括：第一反射层11，以及位于第一反射层11 上的第二反射层12，其中，第一反射层11相对于第二反射层12远离反射式显示装置的显示面(反射式显示装置中供用户观看的表面)。为了使得反射式显示装置可以显示或关闭显示，第一反射层11和第二反射层12 中至少有一个是可移动的，例如可以是第一反射层11可移动，也可以是第二反射层12可移动，以使得第一反射层11和第二反射层12之间的间隙厚度可调。例如：若第一反射层11可移动，则当第一反射层11和第二反射层12的间隙厚度处于预设值，此时可以显示出该间隙厚度下干涉相长的波长，当第一反射层11移动至贴近第二反射层12的位置处时，此时间隙厚度趋于0，显示呈黑色(即关闭显示)。而控制反射层移动的机构可参考现有技术，例如参考现有的MEMS结构。

一般而言，第二反射层12可以采用部分透明部分反射(即半透半反) 的材料。为了使得尽可能多的光线能够反射出去，第一反射层11可以是具有较高反射率的材料。上述反射层可由一个或一个以上(至少两个)材料层形成，且每一个所述材料层均可由单一材料或多种材料的组合形成。示例的，第一反射层11可以是金属材料，例如铝等；第二反射层12可以是氧化铟锡(ITO)或金属材料，例如：铬等。

该反射式显示装置还包括位于第一反射层11和第二反射层12之间的光学谐振层15，其中光学谐振层15可包括大体透明的电介质和/或空气。一般而言，光学谐振层15由第一反射层11和第二反射层12界定，此时第一反射层11和第二反射层12之间的间隙厚度可以作为光学谐振层15 的厚度e。

光学谐振层15的厚度e在很大程度上决定了反射式显示装置可以显示的颜色。该反射式显示装置可以是单一色显示装置，也可以是彩色显示装置。其中，单一色显示装置可以显示单一色(例如红色)和黑色，单一色显示装置中各个像素的光学谐振层15的厚度e的取值范围为 [e_min,e_max]，e_min可以为0，可以是某一使得像素显示黑色的较小的数值； e_max为要显示单一色所设定的预设值，所有像素的e_max大小相同。一般而言，单一色显示装置中光学谐振层15的厚度e可以取e_min或e_max，通常仅取这两个边界值。而彩色显示装置可以包含显示多种原色的像素，进而可混色成彩色，多种原色一般是三原色，例如可以是红、绿、蓝。由于两者显示原理基本相同，因此本实施例中仅以反射式的彩色显示装置为例详细介绍。

参考图1(a)-图1(c)，光学谐振层15的厚度用e表示。结合干涉原理，可知反射式显示装置的e不同时，干涉相长波长不同。即e不同时，反射式显示装置显示出来的颜色不同。例如，图1中当一像素中光学谐振层15的厚度e为e₁(一般是该像素的e可取的最大值)时，显示出来的是红色；当一像素中光学谐振层15的厚度e为e₂时，显示出来的是绿色；当一像素中光学谐振层15的厚度e为e₃时，显示出来的是蓝色。

参考图1(a)-图1(c)，该反射式显示装置还包括位于光学谐振层 15上的光线调节层13。其中，光线调节层13的最大出射角度小于从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的光线相对于光线调节层13法线l的最大角度，其含义可以是：参考图2(b)所示的光路图，从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的光线可以是多个方向的，以其中一条光线L₁为例，光线L₁经过后得到光线L₂。其中，光线L₁相对于光线调节层13法线的角度用i₀表示，L₂的出射角度用r表示。这里的，光线调节层13的最大出射角度是指可由光线调节层13出射的各条光线L₂的出射角度中的最大值。类似的，从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的光线相对于光线调节层13法线l的最大角度是指从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的各条光线L₁的入射角度中的最大值。本实施例中需要经过光线调节层13后的光线相对于从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的光线而言，整体上呈会聚趋势。

需要说明的是，这里光线调节层13位于光学谐振层15上，仅表明了两者的上下位置关系，即光学谐振层15相对于光线调节层13远离反射式显示装置的显示面，但不限定二者是否接触。其中，图2(b)中为了清楚绘制光路，将光线调节层13和光学谐振层15分离，且两者之间没有绘制其他层。本领域技术人员应该理解图2(b)中仅仅表示出了两者的上下位置关系，对于两者是否接触、或者两者之间是否还设置有其他结构并不限定。

可选的，参考图1(a)所示，光学谐振层15可以与光线调节层13 紧邻，此时光线调节层13位于第二反射层12和光学谐振层15之间，也可以说，光线调节层13设置在第二反射层12的内侧。此时，光线调节层 13的最大出射角度就是光学谐振层15的最大入射角度，也就是说，一旦得知光学谐振层15的最大入射角度就可以确定光线调节层13的最大出射角度，这样有利于光线调节层13的选择。需要说明的是，本实施例中

对于这种情况而言，外界光线从反射式显示装置的显示面可能经过多层(例如保护基板14)折射到达光线调节层13，一般而言，此时从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的最大入射角度会小于90度，而经过光线调节层13后，光线会进一步会聚，从光线调节层13出射的角度要比该最大入射角度小。由于光线调节层13和光学谐振层15紧邻，因此光线调节层13的最大出射角度与光学谐振层15的最大入射角度相同。

可选的，参考图1(b)所示，光线调节层13位于第二反射层12之上。这样，相比于现有技术而言不用改变第一反射层、第二反射层和两者之间光学谐振层15的整体结构，例如反射式显示装置的e(包括e₁、e₂、 e₃)无需重新求取，从而能够简化本方案的实施。示例的，反射式显示装置还可以包括位于第二反射层12上的保护基板14，此时，光线调节层13 可以设置在保护基板14的内侧，而第二反射层12可以设置在光线调节层 13的内侧；也可以说，光线调节层13也可以在保护基板14和第二反射层12之间。

对于这种情况而言，外界光线从反射式显示装置的显示面可能经过多层(例如保护基板14)折射到达光线调节层13，一般而言，此时从反射式显示装置的显示面入射到光线调节层13的最大入射角度会小于90度，而经过光线调节层13后，光线会进一步会聚到达第二反射层12，此时一部分光线经过第二反射层12透射到光学谐振层15，一部分光线经第二反射层12反射从显示装置的显示面出射。

优选的，参考图1(c)所示，反射式显示装置还包括：位于第二反射层12上的保护基板14；此时光线调节层13可以贴附在保护基板14的外表面上。这样，可以不用改变现有技术中的反射式显示装置的内部结构，可直接将光线调节层贴附在现有反射式显示装置的表面即可，便于本方案的实施。

对于这种情况而言，外界光线经光线调节层13之后，光线调节层13 起到会聚作用。那么从光线调节层13出射的光线再经反射式显示装置的显示面的多层(例如保护基板14)折射到达光学谐振层15，一般而言，经过多层折射，入射到光学谐振层15的最大入射角度会比光线调节层13 的最大出射角度再小一些。

上述提供的各个实施方案相比于现有技术都能在一定程度上改善色偏的程度。具体的，参考图2，图2(a)是光线经过现有技术的反射式显示装置的光路示意图，图2(b)是光线经过本发明实施例提供的反射式显示装置的光路示意图，为了简化说明本实施例的效果，这里省略了保护基板等结构对于光线的影响。假设入射到图2(a)所示反射式显示装置一条光线和入射到图2(b)所示反射式显示装置的一条光线平行，这两条平行入射光线都用L₁表示，入射角都用i₀表示。由图2(a)可以看出，入射光线L₁入射到光学谐振层15的入射角为i₀。而图2(b)可以看出，入射光线L₁入射到光线调节层13的入射角为i₀，经光线调节层13之后出射角度是r(其中r<i₀)，出射光线是L₂，光线L₂再入射到光学谐振层 15，入射角为i₁(i₁通常等于r)，那么i₁<i₀。即在光学谐振层15的上方加入了光线调节层13之后入射到光学谐振层的角度会相对减小。而且无论采用上述哪种方式，只要光线调节层13在光学谐振层15的上方，就可以相比现有技术而言，减小光学谐振层15的最大入射角度(即入射到光学谐振层15的光线的最大角度)。

根据干涉原理，干涉相长和干涉相消的公式如下：

其中，ΔL是光程差，n是光学谐振层15的折射率，e是光学谐振层 15的厚度，n₀是入射层的折射率，λ是光的波长，i是到达光学谐振层15 的入射角，k为干涉级数。

需要说明的是：光学谐振层15一般是空气层，折射率n可以为1或接近1。入射层的折射率可以是光学谐振层15以上的各层结构的折射率，例如：可以是与光学谐振层15紧邻的一层结构的折射率，还可以是光学谐振层15紧邻的两层以上的各层结构的等效折射率，还可以是光学谐振层15紧邻的两层以上的各层结构、以及一定厚度的空气层的等效折射率。

参考图1c，入射层的折射率可以是第二反射层12的折射率，也可以是第二反射层12和保护基板14两者的等效折射率(即把这两层看作一层时对应的折射率)，还可以是第二反射层12、保护基板14以及光学调节层13三者的等效折射率，还可以是第二反射层12和保护基板14、以及保护基板13以上一定厚度的空气层的等效折射率等。

本实施例中为了简化计算过程，可以将空气层的折射率作为入射层的折射率，此时入射层的折射率n₀为1或接近1。由上述公式可知，当e不变，则随着入射角i的改变，光程差ΔL也会改变；且i的取值范围越大，ΔL的取值范围也越大，进而干涉相长的波长的取值范围也会越大。

由于本实施例中提供的方案能够降低光学谐振层的光线的入射角i范围，因此降低了发生干涉相长的波长变化的范围，从而可以得到颜色偏差较小的光线，进而有效的改善了基于干涉原理的反射式显示装置产生的色偏问题。

更进一步的，图3示出通过计算模拟得到的光线入射到光学谐振层 15的角度与干涉相长时对应波长的关系，可以看出当入射角范围较大时，颜色发生了严重的偏差，例如在光学谐振层15厚度e为某一数值，使得入射角为0°时，反射光为红色的情况下，若e不变，则当入射角增大为 50°时，反射光变成蓝色。从而可以得到，只要控制入射到光学谐振层的光线的最大入射角度，就可以改善色偏问题。而根据我们上述的描述可知，我们可以通过选择适当的光线调节层13，来控制入射到光学谐振层的光线的最大入射角度。

可选的，入射到光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于35度。参考图3，相比于现有技术而言，色偏问题可以得到一定程度的改善。为了使得入射到光学谐振层的光线的最大入射角度满足上述要求，本实施例中忽略其他层的影响，可选的光线调节层13的最大出射角度小于或等于 35度。

为了进一步改善色偏问题，本实施例中可选的，光线调节层13的最大出射角度小于或等于30度；或者，入射到光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于30度。

为更进一步改善色偏问题，优选的，光线调节层13的最大出射角度小于或等于25度；或者，入射到光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于25度。

更进一步优选的，光线调节层13的最大出射角度小于或等于15度；或者，入射到光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于15度。

需要说明的是，只要能减小光线调节层13的最大出射角度或者入射到光学谐振层的光线的最大入射角度，都会在一定程度上改善色偏问题，而且，当然光线调节层13的最大出射角度或者入射到光学谐振层的光线的最大入射角度越小，色偏问题改善的越好。因此，光线调节层13的最大出射角度或者入射到光学谐振层的光线的最大入射角度，不局限于本发明实施例给出的范围，其他范围只要是通过在光学谐振层15上增加光线调节层来减小光线调节层13的最大出射角度或者入射到光学谐振层的光线的最大入射角度的方法都在本发明实施例的保护范围内。

为了实现会聚光线的作用，光线调节层13可以是透镜或棱镜层等结构。本实施例中，优选的光线调节层13为散射膜。具体的，参考图4所示，散射膜包括具有第一折射率的薄膜131，以及位于薄膜131中具有第二折射率的柱状微结构132，该柱状微结构沿散射膜的厚度方向延伸，且第二折射率与第一折射率不同。可选的，在本实施例中，第二折射率大于第一折射率。

示例的，参考图5(a)所示，柱状微结构132的高度可小于散射膜的厚度，参考图5(b)所示，柱状微结构132的高度也可以柱状微结构132的高度等于散射膜的厚度。其中柱状微结构132优选为圆柱形，一般圆柱形的柱状微结构相对制作简单，对不同方向的入射光线的折射程度相同。当然也可以是多棱柱、例如三棱柱、四棱柱、五棱柱等。

实际应用中，可以根据光线调节层13的最大出射角度，选择合适的散射膜即可。具体的，散射膜的最大出射角度的决定因素包括第一折射率、第二折射率、以及柱状微结构132截面大小、以及柱状微结构的分布密度等。本实施例中可以针对不同规格的散射膜，测试得到各自的最大出射角度，从而选出所需要的散射膜。

关于散射膜的制造方法可参考现有技术。本实施例中优选的，散射膜是针对混合有折射率为1.5～1.6的透明单体与折射率为1.35～1.45的透明单体的薄膜，对该薄膜进行紫外光(UV)照射得到的，照射的过程可以是紫外光对该薄膜的表面垂直照射，也可以是以某一角度朝着薄膜的表面斜照射。其中，折射率为1.5～1.6的透明单体可以是邻苯基苯乙氧基丙烯酸酯、2－苯硫基乙基丙烯酸酯等材料中的一种，也可以是至少两种的混合材料；折射率为1.35～1.45的透明单体可以是尿烷-甲基丙烯酸酯。透明单体还可以是其他满足折射率要求的其他透明单体，在此不做限定。通过此方法得到的散射膜，其包含的薄膜131和柱状微结构132具有不同范围的折射率，可以使得入射角度在一较大角度范围内的入射光线经过该散射膜后输出出射光线，出射光线的出射角度在相对较小的角度范围内。

实施例二、

由实施例一可知，若要减小色偏则需要降低入射到光学谐振层15的光线的入射角度范围。本实施例中提供了一种角度确定方法，将详细描述如何确定光学谐振层15的最大入射角度或光线调节层13的最大出射角度，从而降低入射到光学谐振层15的光线的入射角度范围。

本发明实施中提供了一种基于干涉原理的反射式显示装置，该类显示器的工作原理是利用干涉作用决定反射光的颜色，即某一颜色光干涉相长时其它颜色光出现干涉相消。它主要应用了薄膜干涉的原理，如图2所示，其干涉相长和相消的公式(以下称为公式1)如下：

其中，ΔL是光程差，n是光学谐振层15的折射率，e是光学谐振层 15的厚度，n₀是入射层的折射率，λ是光的波长，i是到达光学谐振层15 的入射角，k为干涉级数。

相干光波强度(I)公式(以下称为公式2)可以表达为：

其中I₁和I₂分别是两列光波的光强，是相位差，称为干涉因子。

该类显示器普遍存在色偏严重的问题，引起色偏的原因主要在于光线以不同的入射角(i)进入空气层时，干涉相长的波长(λ)发生变化，从而产生不同程度的颜色偏差，如图3所示是通过计算模拟得到的光线入射空气层角度与干涉相长时对应波长的关系，可以看出入射角范围较大时，颜色发生了严重的偏差，例如入射角为0°时，反射光为红色，但入射角增大为50°时，反射光变成蓝色。

需要说明的是，本发明实施例以反射式显示装置可显示RGB图像为例，在可见光范围内，红光的波长范围约为625～740nm，绿光的波长范围约为500～565nm，蓝光的波长范围约为440～485nm。对于显示装置而言，通常希望三原色的光具有较高的纯度。优选的，其中红光在700nm 左右认为纯度较高，其变化区间可以在30nm以内，例如变化区间可以是25nm，进一步变化区间可以是20nm，此时红光可以在680～720nm这一范围内，或者在680～700nm，或者在700～720nm；绿光在550nm左右认为纯度较高，其变化区间可以30nm以内，例如可以小于等于25nm，或小于等于20nm；蓝光在450nm左右认为纯度较高，其变化区间可以30nm以内，例如可以小于等于25nm，或小于等于20nm。所谓纯度，指的是颜色纯净程度和饱和程度，纯度越高，颜色越鲜明。

对此本发明提出下面的角度确定方法，以确定出光学谐振层15的最大入射角度或光线调节层13的最大出射角度，进而使得发出原色光线的纯度满足上述需要。

参考图6所示，本实施例提供的角度确定方法，该方法的执行主体可以是角度确定装置完成的，该角度确定装置可以一个设备，可以是多个设备配合完成。该方法包括以下步骤：

S601、确定干涉级数k以及光学谐振层厚度e。

针对第一颜色光线，确定反射式显示装置要将入射角(入射到光学谐振层的入射角度，当然可以认为是入射到反射式显示装置的入射角度)为 0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，该反射式显示装置为实施例一所述的反射式显示装置，入射角为入射到光学谐振层的角度，预设波长处于所述第一颜色的波长范围内。其中，第一颜色光线为反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线。

示例的，若该反射式显示装置可以是单一色显示装置，例如是可以显示红色的显示装置，此时，这里的第一颜色红色，红色的波长范围可以是公知的取值范围，可以是上述红色纯度较高的取值范围，该预设波长示例的可以是700nm。

此步骤可以是：将0度和700nm代入上述公式1中干涉相长的部分，从而可以得到多组e和k。理论上可以从这多组数据中任取一组，优选的，可以根据实际需要(例如考虑显示装置的厚度，MEMS可控制反射层移动的距离等因素)选择合适的一组即可。

若该反射式显示装置可以是彩色显示装置，例如针对可显示RGB三原色光线的显示装置，此步骤可以是分别针对R、G、B选择合适的一组 e、k即可。优选的，此时此步骤可以包括：

(1)确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需N组的数据，每组数据中包括一个干涉级数k、以及一个光学谐振层厚度e，N大于或等于2；

(2)针对每组数据，得到光线的干涉因子与波长的对应关系；

(3)从N个所述干涉因子与波长的对应关系中，确定对所述多种原色中除第一颜色之外的光线消光程度最强的对应关系，并将该对应关系所针对的一组数据作为所需的干涉级数以及光学谐振层厚度。

示例的，取R、G和B的预设波长分别为700nm、546nm和450nm 为例。

首先，基于上述公式1中的干涉相长部分，设定i＝0°，得到2组有关干涉级数k以及其对应的光学谐振层厚度e(R对应的厚度用e₁表示，G对应的厚度用e₂表示，B对应的厚度用e₃表示)，即

当k＝1 时，

当k＝2时，

需要说明的是，为了得到最优的组合，还可以计算了更多组e、k的数据，示例的还可以得到k＝3、k＝4时对应的e，在此不在赘述。

其次，结合公式1中的薄膜干涉相长部分与公式2，得到能够表征干涉因子和波长对应关系的公式(以下称为公式3)：

将k＝1时对应的e和i＝0°带入上述公式3中，得到一个干涉因子与波长的对应关系，即一级干涉时两者的对应关系；将k＝2时对应的e和 i＝0°带入上述公式3中，得到第二个干涉因子与波长的对应关系，即二级干涉时两者的对应关系。图7分别为示出了R、G和B的一级干涉和二级干涉的干涉因子随λ变化的曲线。

最后，通过比较可知，R、G和B三种颜色光都是二级干涉相长时其余颜色消光现象明显优于一级干涉相长时，因此对于R、G、B而言最终确定的干涉级数k均为2，相应的也就得到了R、G、B分别对应的光学谐振层15的厚度e₁、e₂和e₃。

以R为例，一级干涉时干涉因子为正的波长取值范围是460nm以上，根据蓝光、绿光的取值范围可知，这一波长取值范围包含了蓝光和绿光波长。而当二级干涉时，干涉因子为正的波长取值范围在600nm以上，基本不包含蓝光和绿光的取值范围。可见二级干涉时蓝光和绿光此时消光程度远远强于一级干涉时的消光程度，因此确定R的k取2。对于G和B 而言，可以采用类似的比较方法，在此不加赘述。

S602、确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系。

根据步骤S601得到的所述干涉级数k以光学谐振层厚度e，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系。具体的，将步骤S601得到的k、e代入到公式1中的干涉相长部分，就可以得到相长波长与入射角的关系，图8示出了相长波长与入射角的关系曲线。

S603、确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

从步骤S602得到的入射角与相长波长的对应关系中，确定第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

示例的，参考图8，以R为例，若希望R光的变化幅度较小，例如是变化幅度是24nm，那么意味着R光的波长范围为676～700nm，此时根据图8可以得到对应的最大入射角度为15°。同样的，对于G光，若希望G光的变化幅度较小，例如是24nm，则得到的最大入射角度大于15°；同样的，对于B光而言，希望G光的变化幅度较小，例如是20nm，则得到的最大入射角度也大于15°。由此可以将三原色对应的三个最大入射角度中的最小值15°作为光学谐振层的最大入射角度。

此时，参考图8，当最大入射角度为15度时，R光的变化幅度为24nm， G光的变化幅度为19nm，B光的变化幅度为15nm均较小，由此可见，R、 G和B各颜色的光相长波长变化均较小，基本上都在20nm左右，表明了在光学谐振层具有较小入射角(≤15°)时，不同视角下的颜色偏差不明显。进而只需控制入射到光学谐振层的光线的入射角度在15°范围即可，这样得到的光线色偏会相对较小，纯度较高。

若不考虑除光线调节层以外的层结构对入射角度的影响，则得到的光学谐振层的最大入射角度，就可以作为光线调节层的最大出射角度。当然，若要考虑其他层结构的影响，也可以通过公知的折射公式等计算方法，得到光线调节层的最大出射角度。本实施例中，可以最好选用最大出射角度为15°以下的光线调节层。

对于单一色的显示装置而言，此步骤就可以按照上述一种颜色的方法执行，在此不再赘述。

需要说明的是，由于入射光线是从不同方向入射的，因此本发明实施例中的入射角均是指入射光线与法线的夹角。

本发明实施例利用薄膜干涉相长公式与光波强度公式，通过模拟计算分析出了光线调节层的最大出射角度。为本发明实施例提供的反射式显示装置中的光线调节层的选择提供了理论依据。

实施例三、

本实施中提供了一种角度确定装置，该装置可以是软件或硬件，其中各个功能模块可与上述实施例二的步骤相对应，其具有实现方法可参考实施例二，在此不再赘述。如图9所示，该角度确定装置包括：

第一确定单元91，用于针对第一颜色，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，所述反射式显示装置为实施例一所述的反射式显示装置，所述入射角为入射到所述光学谐振层的光线与所述光学谐振层的法线的夹角，所述预设波长处于所述第一颜色光线的波长范围内，所述第一颜色光线为所述反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为所述反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线；

第二确定单元92，用于根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；

第三确定单元93，用于从所述入射角与波长的对应关系中，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

优选的，第一确定单元91具体用于，在所述反射式显示装置可发出多种原色光线的情况下，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需N组数据，每组数据中包括一个干涉级数、以及一个光学谐振层厚度，N大于或等于2；针对每组数据，得到光线的干涉因子与波长的对应关系；从N个所述干涉因子与波长的对应关系中，确定对所述多种原色光线中除第一颜色光线之外的光线消光程度最强的对应关系，并将该对应关系所针对的一组数据作为所需的干涉级数以及光学谐振层厚度。

本发明实施例利用薄膜干涉相长公式与光波强度公式，通过模拟计算分析出了光学谐振层的最大入射角度或者光线调节层的最大出射角度。为本发明实施例提供的反射式显示装置中的散射膜的选择提供了理论依据。

需要说明的是，本发明实施例中的第一确定单元91和第二确定单元92可以是一个计算机中不同的功能模块，也可以是多个计算机设备。各单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在角度确定装置的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于角度确定装置的存储器中，由角度确定装置的某一个处理器调用并执行以上各个单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(英文全称：Central Processing Unit，英文简称：CPU)，或者是特定集成电路(英文全称：Application Specific IntegratedCircuit，英文简称：ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种反射式显示装置，其特征在于，包括：

第一反射层；

位于所述第一反射层上的第二反射层，所述第一反射层相对于所述第二反射层远离所述反射式显示装置的显示面；

位于所述第一反射层和所述第二反射层之间的光学谐振层；

位于所述光学谐振层上的光线调节层，所述光线调节层的最大出射角度小于从所述反射式显示装置的显示面入射到所述光线调节层的光线相对于所述光线调节层法线的最大角度；

所述光线调节层为散射膜；

所述散射膜包括具有第一折射率的薄膜，以及位于所述薄膜中具有第二折射率的柱状微结构，所述柱状微结构为圆柱形，沿所述散射膜的厚度方向延伸，高度等于散射膜的厚度且所述第二折射率大于所述第一折射率；

所述散射膜是针对混合有折射率为1.5～1.6的透明单体与折射率为1.35～1.45的透明单体的薄膜，对该薄膜进行紫外光照射得到的。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光线调节层位于所述第二反射层之上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：位于所述第二反射层上的保护基板，所述光线调节层贴附在所述保护基板的外表面上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光线调节层的最大出射角度小于或等于25度；或者，入射到所述光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于25度。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光线调节层的最大出射角度小于或等于15度；或者，入射到所述光学谐振层的光线的最大入射角度小于或等于15度。

6.一种角度确定方法，其特征在于，包括：

针对第一颜色光线，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，所述反射式显示装置为权利要求1-5任一项所述的反射式显示装置，所述入射角为入射到所述光学谐振层的光线与所述光学谐振层的法线的夹角，所述预设波长处于所述第一颜色光线的波长范围内，所述第一颜色光线为所述反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为所述反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线；

根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；

从所述入射角与波长的对应关系中，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述反射式显示装置可发出多种原色光线的情况下，所述确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度包括：

确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的N组数据，每组数据中包括一个干涉级数、以及一个光学谐振层厚度，N大于或等于2；

针对每组数据，得到光线的干涉因子与波长的对应关系；

从N个所述干涉因子与波长的对应关系中，确定对所述多种原色光线中除第一颜色光线之外的光线消光程度最强的对应关系，并将该对应关系所针对的一组数据作为所需的干涉级数以及光学谐振层厚度。

8.一种角度确定装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于针对第一颜色，确定反射式显示装置要将入射角为0度的光线经干涉得到预设波长的光线时所需的干涉级数以及光学谐振层厚度，所述反射式显示装置为权利要求1-5任一项所述的反射式显示装置，所述入射角为入射到所述光学谐振层的光线与所述光学谐振层的法线的夹角，所述预设波长处于所述第一颜色光线的波长范围内，所述第一颜色光线为所述反射式显示装置可发出光线的单一颜色光线，或者，为所述反射式显示装置可发出的多种原色光线中的任一原色光线；

第二确定单元，用于根据所述干涉级数以及所述光学谐振层厚度，确定光线发生干涉相长的入射角与波长的对应关系；第三确定单元，用于从所述入射角与波长的对应关系中，确定所述第一颜色光线的波长范围所对应的最大入射角，以便根据所述反射式显示装置可发出的各颜色光线对应的最大入射角确定光线调节层的最大出射角度或光学谐振层的最大入射角度。