CN111886537A

CN111886537A - 反射-发射混合显示的方法、系统和装置

Info

Publication number: CN111886537A
Application number: CN201880082099.0A
Authority: CN
Inventors: 洛恩·A·怀特黑德; 罗伯特·J·弗莱明
Original assignee: Concord Hong Kong International Education Co ltd
Current assignee: Wuxi Keling Display Technology Co ltd
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2020-11-03
Also published as: KR20200090175A; US20200363681A1; WO2019090225A1; EP3704541A4; JP2021502614A; EP3704541A1

Abstract

常规的反射型液晶显示器(LCD)亮度低并且呈现出金属灰色的外观。常规的发光LCD难以在高亮度条件下观看，并且由于背光而使用大量电力。所公开的实施例涉及一种新颖的反射‑发射混合型液晶显示器，其包括液晶层和基于全内反射(TIR)的高增益反射器。高增益反射器可以包括半复古反射片，其包括凸形突起，该突起反射基本上保留入射光的偏振的光。该显示器还包括光谱陷波吸收滤色器和窄带发光源。在某些实施例中，光谱陷波吸收滤色器可以与窄带发光源匹配。本文描述的显示器实施例示出了混合型液晶显示器，并且可以使用前照明系统或后照明系统在低照明和高亮度条件下有效地操作。本文所述的显示器实施例还可用于其他反射型显示器技术中，诸如微囊电泳显示器和电润湿显示器。

Description

反射-发射混合显示的方法、系统和装置

本申请要求2017年11月3日提交的美国临时申请第62/581,205号的申请日优先权，其全部内容并入本文。

技术领域

公开的实施例通常涉及反射和发射图像显示器。在一个实施例中，本公开涉及基于全内反射的高增益反射器。在另一个实施例中，本发明涉及一种混合型显示器，该混合型显示器具有能在低照度和高亮度条件下有效地工作的光谱陷波滤色器、窄带发射LED和基于全内反射的高增益反射器。

背景技术

液晶显示器(LCD)是市场上最常见的显示技术之一。LCD使用液晶材料的薄层来控制显示器的发射或反射率。液晶(LC)代表物质的不寻常相，因为与具有随机取向分子的典型液体不同，液晶分子具有一定程度的取向排列。取决于物质本身和环境条件，液晶可以采取许多相之一。这些相包括向列相、手性向列相(形成该相的物质通常称为胆甾型液晶)和近晶相液晶。重要的是要注意，在所有这些相中，各向异性是由分子的优选取向引起的，特别是在光与这些材料的相互作用方面。

在图像显示装置中，通常在两个玻璃板之间的间隙中包含液晶材料的薄层。可以在间隙上施加电场，以使液晶分子中的永久或感应偶极子以与电场平行的偶极子轴取向。

偏振是光的特征，其描述了包括波的电场和磁场的方向。例如，线性偏振光是一种特殊情况，其中电场指向单个方向。由定向排列产生的液晶的各向异性使平行于指定方向线性偏振的光以与垂直于该特定方向线性偏振的光不同的速度传播。考虑到这种行为，考虑光是这两个线性偏振的组合是有用的。

两个偏振分量以两个不同的速度行进通过液晶材料的平板，因此可以以与材料的厚度成比例的相位差从材料中出来。因此，液晶的定向排列会影响液晶赋予入射光偏振的变化，这就是LC在图像显示中如此有用的原因。

线性偏振光可以通过使非偏振光穿过几乎完全吸收一种偏振而又允许另一偏振光相当有效地穿过的偏振光材料来产生。如果两个这样的偏振滤波器以垂直偏振方向层叠(在称为交叉偏振器的布置中)，由于从第一偏振器射出的线性偏振光将被第二偏振器吸收，因此很少有光会通过。在两个偏振器之间插入各向同性材料不会对光的传输产生影响，因为光的偏振在穿过这种材料时不会改变。然而，在两个偏振片之间插入了液晶材料改变偏振态，使得一些光将透射通过堆叠。在液晶上施加电场会使晶体结构变形，从而改变这种各向异性。以这种方式，可以控制穿过堆叠的光量。

液晶可以用于两种主要类型的图像显示器中，即透射型和反射型。可以通过堆叠适当的偏振滤波器和液晶材料以形成LC面板并合并背光以将光通过液晶面板引向观看者的方式来构造透射型显示器。在明亮状态下，分子被定向为使得光穿过面板。在黑暗状态下，光被吸收，该区域看起来很暗。为了产生这些状态中的每一个，通过施加电场来改变液晶材料的各向异性。

反射配置类似，但是包括保留偏振的后反射器而不是背光。在这种情况下，明亮状态再次允许偏振的入射光相当有效地穿过这些层，并在这些层中从后反射器反射，然后再次穿过面板返回到观看者。在黑暗状态下，光会被吸收，从而形成黑暗外观。这些无源显示器依赖于环境照明条件而不是背光，才能使显示器上的图像可见。

图1示意性地示出了传统反射型LC显示器的一部分的截面图。图1中的现有技术常规反射型显示器100包括保护性透明盖片102(诸如玻璃或聚合物)其外表面104面向观看者106。LC显示器100还包括前偏振膜108和透明前电极层110。层110通常包括铟锡氧化物(ITO)。现有技术的显示器100可以进一步包括液晶层112、后公共电极层114和后玻璃支撑片116。层112通常填充有向列型液晶。电极层110、114可以通过诸如电池的电源118连接。现有技术的显示器100可以进一步包括与前偏振膜108成直角放置的第二偏振层120和诸如镜子的后反光片122。显示器100可以包括一个或多个可寻址像素或段。

当没有电压施加到现有技术的显示器100的像素或段时，光可以完全穿过显示器并且被后反射层122反射回观看者106。像素或段可以以光或明亮状态呈现给观看者106。当将电压施加到跨液晶层112形成电场以对准液晶的像素或片段时，可以吸收光。对于观看者106，像素或片段可能显得暗。

也可以使用滤色镜覆盖层在反射和透射型显示配置中生成全色图像。透射型液晶显示器通过用高强度背光照明显示器来产生明亮、彩色的图像。背光系统可以包括诸如发光二极管(LED)的光源和光导。这是一种视觉有效的技术，但是由于背光源的大量功耗，因此不适用于低功耗、电池供电的设备应用。另一方面，反射型显示器可以反射环境光，因此可以低功率工作，但是这种显示器的最大反射率非常有限。理论上，单色LC显示器的反射率最多为50％，因为至少一半的环境光必须被偏振器吸收。在实践中，典型的单色反射型显示器的最大反射率约为34％，对于全色反射型液晶显示器，该值下降至最多约16％。有时会使用强大的前光照亮该显示表面，以提高可读性，但这再次大大增加了操作该设备所需的功率。由于最大化显示器的亮度所需的镜面反射型后反射器，反射型LCD通常还显示出不吸引人的灰色或金属外观。

附图说明

将参考以下示例性和非限制性说明来讨论本公开的这些和其他实施例，其中相似的元件被相似地编号，并且其中：

图1示意性地示出了传统反射型LCD的一部分的截面图；

图2A示意性地示出了在反射操作模式下处于明亮状态的反射-发射混合型 LC高增益反射器显示器的实施例的截面图；

图2B示意性地示出了在反射操作模式下处于黑暗状态的反射-发射混合型 LC高增益反射器显示器的实施例的截面图；

图2C示意性地示出了在发射操作模式下处于明亮状态的反射-发射混合型 LC高增益反射器显示器的实施例的截面图；

图2D示意性地示出了在发射操作模式下在黑暗状态下的反射-发射混合型 LC高增益反射器显示器的实施例的截面图；

图3A以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施例的光谱透射；

图3B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射；

图3C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射；

图4A以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施方式的光谱透射；

图4B以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施方式的光谱透射；

图4C以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射；

图5A以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施例的光谱透射和来自波导的红色窄波长发射；

图5B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射和来自波导的绿色窄波长发射；

图5C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射和来自波导的蓝色窄波长发射；

图6A以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带；

图6B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带；

图6C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带；

图7A示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在反射操作模式下，前光处于明亮状态。

图7B示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在反射操作模式下，前光处于黑暗状态。

图7C示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，在发射操作模式下，前光处于明亮状态。

图7D示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在发射操作模式下，前光处于黑暗状态。

图8示意性地示出了用于驱动显示器的TFT阵列的实施方式；并且

图9示意性地示出了用于实现本公开的实施例的示例性系统。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了具体细节，以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能没有示出或详细描述公知的元件，以避免不必要地使本公开模糊。因此，应以说明性而非限制性或排他性的意义来考虑说明书和附图。

本公开总体上涉及反射-发射混合型图像显示器。

本文描述的某些低功率反射型显示器实施例结合了高增益反射器单元、 LCD层、光谱陷波滤色器和窄带光发射层以创建反射-发射混合型液晶显示器。本文描述的反射-发射混合型液晶显示器能够在从低照明条件到高亮度条件的反射模式、发射模式或反射/发射混合模式下操作。本文描述的设计元素的组合可以在反射和发射操作模式下产生增强的性能。在所描述的一些实施例中，反射型LCD的整体亮度被增强。另外，本文描述的实施例可以使反射型LCD比目前市场上的LCD更白并且在视觉上更令人愉悦的纸状外观。

根据本公开的某些实施例，一种反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括至少一个凸形突起。在某些实施例中，反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括至少一个凸形突起和光谱陷波吸收滤色器层。在一些实施例中，反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括至少一个凸形突出、光谱陷波吸收滤色器层和光谱陷波透射镜面反射器。在一些实施例中，反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括至少一个凸形突起、光谱陷波吸收滤色器层、光谱陷波透射镜面反射器和反射偏振器层。在一些实施例中，反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括至少一个凸形突起、光谱陷波吸收滤色器层、光谱陷波透射镜面反射器和背光系统。在一些实施例中，反射-发射混合型液晶显示器包括透明片，该透明片还包括光谱陷波吸收滤色器层、光谱陷波透射镜面反射器和前光系统。在其他实施例中，一种反射-发射混合微囊电泳显示器包括：光谱陷波吸收滤色器层和窄带 LED光源。仍在其他实施例中，反射-发射混合电润湿显示器包括光谱陷波吸收滤色器层和窄带LED光源。

图2A示意性地示出了处于明亮状态的反射-发射混合型LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图。显示器200可以包括具有面向观看者206的外表面 204的外部透明片202。在一些实施例中，片202可以是柔性的或适形的(柔性也可以被称为可卷曲或可弯曲的，具有弯曲而不破裂的能力)。片202可以包括玻璃。在一些实施例中，片202可以包括厚度为约20-2000μm的玻璃。在示例性实施例中，片202可以包括厚度在大约20-250μm范围内的玻璃。片202可以包括柔性玻璃，诸如SCHOTT

eco或

T eco超薄玻璃。片202可包含透明聚合物，诸如聚碳酸酯或丙烯酸类(诸如聚甲基丙烯酸甲酯)。

在一些实施例中，片202还可以用作透明阻挡层。阻挡层可以位于本文所述的显示器实施例内的各个位置。片202可以充当气体屏障或湿气屏障中的一种或多种，并且可以是水解稳定的。片202可包括聚酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或共聚物或聚乙烯中的一种或多种。片202 可包括在聚合物衬底上的化学气相沉积(CVD)或溅射涂覆的陶瓷基薄膜中的一种或多种。陶瓷可以包括AhO3、SiO2或其他金属氧化物中的一种或多种。片202可以包括Vitriflex阻挡膜、Invista

阻隔树脂、凸版GL^TM阻隔膜GL-AEC-F、GX-PF、GL-AR-DF、GL-ARH、GL-RD、Celplast

CPT -036、CPT-001、CPT-022、CPA-001、CPA-002、CPP-004、CPP-005氧化硅(SiOx) 阻挡膜、Celplast

氧化铝(AlOx)涂覆的透明阻挡膜、Celplast

T AlOx聚酯薄膜、

CBH或

CBLH双轴取向透明阻隔聚丙烯薄膜中的一种或多种。

图2A中的显示器200可以包括第一偏振膜208。偏振膜208也可以称为光学滤波器。在示例性实施例中，膜208是吸收偏振器。膜208可包含聚合物。膜208可以包括柔性聚合物。膜208可以包括玻璃。膜208可以包括在玻璃或聚合物上具有细缝的铝膜。偏振膜208可以过滤或吸收垂直或平行的偏振光，并允许线性偏振光通过。如图2A所示，偏振膜208可以位于片202的内侧。偏振膜208也可位于面向观看者206的片202的外侧。膜208可包括MOXTEKTM(美国犹他州奥勒姆(Orem,UT,USA))

ABS系列偏振片中的一个或多个，诸如ABB06C、ABB07C、ABB08C、ABG06C、ABG22C、ABG08C、 ABR06C、ABR08C、ABR09C、Polaroid^TM偏振膜(美国明尼苏达州明尼通卡 (Minnetonka,MN,USA))或Polarium^TM(美国加利福尼亚州圣何塞(San Jose, CA,USA))偏振膜。

图2A中的显示实施例200可以包括滤色器层210。滤色器层210可以位于显示器200内的任何地方。在示例性实施例中，层210可以包括光谱陷波吸收滤色器层。光谱上，陷波滤色器阵列包括部分饱和的(即，非饱和的)滤色器。部分饱和是由于在传输过程中使用了窄而深的陷波作为波长的函数。

虽然说明书将滤波器(例如，光学、彩色等)称为通用滤波器，但应注意，光学滤波器可包括带通滤波器，这种滤波器在允许特定波长(或一组波长)通过的同时过滤掉不匹配的带宽。以这种方式，光源和滤波器可以基本上在光谱上匹配。

图3A以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施例的光谱透射。在图3A中，在约450nm和530nm处观察到作为λ(波长，nm)的函数的透射中的深陷波。陷波的波长带对应于蓝光和绿光区域中的吸收。这仅是说明性示例，因为可以使用以其他波长为中心的其他频带。

图3B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射。在图3B中，在约450nm和530nm处观察到作为λ(波长， nm)的函数的透射中的深陷波。陷波对应于蓝光和红光区域中的吸收。

图3C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射。在图3C中，在约530nm和610nm处观察到作为λ(波长， nm)的函数的透射中的深陷波。陷波对应于绿光和红光区域中的吸收。

在本文所述的显示实施例中使用的光谱陷波滤波器(可互换地，光谱陷波滤色器)可以不限于如图3A-图3C中图示的两个吸收带。图4A以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施方式的光谱透射。在图4A中大约430nm、470nm、510nm和550nmin处观察到作为λ(波长，nm)的函数的透射中的深陷波。陷波的波长带对应于蓝光和绿光区域中的吸收。陷波波长带的宽度可以在相同的颜色区域内变化，或者可以在不同的颜色区域内变化。

图4B以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射率。在图4B中，在约510nm、550nm、580nm 和630nm处观察到作为λ(波长，nm)的函数的透射中的深陷波。陷波的波长带对应于蓝光和红光区域中的吸收。

图4C以图形方式示出了在包括四个吸收的光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施方式的光谱透射。在图4C中，在约430nm、470nm、580nm 和630nm处观察到作为λ(波长，nm)的函数的透射中的深陷波。陷波的波长带对应于绿光和红光区域中的吸收。

光谱陷波吸收滤色器阵列产生的结果与反射彩色LCD中使用的常规的宽带非饱和滤色器阵列相似。这是因为在吸收范围内仅一部分光可以被吸收。常规的宽带、非饱和滤色器阵列在很宽的波长带上具有中等吸收，而在光谱陷波的吸收滤色器中，吸收率高，但仅在期望的波段内的狭窄区域内。

陷波滤波器可能会在一个或多个区域中吸收。图3A-图3C示出了两个狭窄区域中的吸收，而图4A-图4C示出了四个狭窄区域中的吸收。以红色滤光片为例，如图3A所示，在狭窄的蓝色峰和狭窄的绿色峰内的光几乎被完全吸收，但是在蓝色和绿色区域中其他波长的光几乎没有吸收。结果可能是浅红色或淡红色，而不是深红色。在本文描述的混合型液晶显示器实施例的反射操作模式中，陷波滤色器阵列可能不具有超过标准吸收CFA的特定性能优势，但是也没有任何性能劣势。两种类型的滤色器阵列都可以产生相似的非饱和彩色图像。然而，根据所公开的实施例，如将在本公开中稍后描述的，陷波滤波器在与背光或前光结合时具有显着的优点。在某些实施例中，背光可以与陷波滤波器匹配。

再次参考图2A，实施例200包括顶部电极层212。在示例性实施例中，层 212是基本透明的。在示例性实施例中，层212可以包括通常在LCD中使用的有源矩阵薄膜晶体管阵列。层212可以包括铟锡氧化物(ITO)、铝、铜、金、 Baytron^TM或导电纳米颗粒、银线、金属纳米线、石墨烯、纳米管或其他导电碳同素异形体或分散在聚合物中的这些材料的组合。层212可以包括电极的分段或图案化的阵列。层212可以包括电极的直接驱动或无源矩阵阵列。层212可以包括可以用于驱动显示器实施例200的像素阵列。在一些实施例中，层212 可以用作公共电极。前电极层212可以包括透明导电材料，该透明导电材料还包括由C3Nano(美国加利福尼亚州海沃德(Hayward,CA,USA))制造的银纳米线。前电极层212可以包括C3NanoActiveGridTM导电油墨。

图2A中的显示实施例200可以包括液晶层214。在示例性实施例中，层214 包括扭曲的向列液晶。在其他实施例中，层214可以包括向列型、手性向列型(形成该相的物质通常称为胆甾型液晶)和近晶型液晶。在一些实施例中，层214 的厚度可以在大约1-50μm的范围内。在其他实施例中，层214的厚度可以在约 5-25μm的范围内。在示例性实施例中，层214可包括珠或纤维以维持层214的基本均匀的厚度。在其他实施例中，层214可包括间隔物以维持基本均匀的厚度。纤维、珠和间隔物可以由玻璃或聚合物组成。在示例性实施例中，层214可以包括密封剂以防止液晶(LC)的损失或防止湿气或气体进入。LC层214 可以包括聚合物壁。在示例性实施例中，LC层214中的聚合物壁可以通过美国专利5,668,651(夏普株式会社，日本大阪(Sharp Kabushiki Kaisha,Osaka,Japan)) 和PCT申请WO 2016/206771A1、WO2016/206772A1和WO 2016/206774Al(默克专利股份有限公司，德国达姆施塔特(MerckPatent GMBH,Darmstadt, Germany))中描述的工艺和方法形成。在一个实施例中，LC层214可以跨越显示器200中的一个以上像素或子像素并由这些像素或子像素共享。也就是说，多个像素可以使用相同的LC。该实施例使对LC的控制更为简单，因为几个像素同时使用同一LC。在替代实施例中，显示器200可以被配置为使得每个像素 (或子像素)使用专用LC。以这种方式，虽然电路复杂度可能增加，但是可以实现对每个像素的更精确的控制。

图2A的显示实施例200还包括后电极层216。后电极层216可以位于液晶层214的与前电极层212相反的一侧。在示例性实施例中，层216可以是基本透明的。在示例性实施例中，层216可以包括通常在LCD中使用的有源矩阵薄膜晶体管阵列。层216可以包括铟锡氧化物(ITO)、铝、铜、金、Baytron^TM或导电纳米颗粒、银线、金属纳米线、石墨烯、纳米管或其他导电碳同素异形体，或分散在聚合物中的这些材料的组合。层216可以包括电极的分段或图案化的阵列。层216可以包括电极的直接驱动或无源矩阵阵列。层216可以包括可以用于驱动显示器实施例200的像素阵列。在一些实施例中，层216可以用作公共电极。后电极层216可以包括透明导电材料，该透明导电材料还包括由C3Nano (美国加利福尼亚州海沃德(Hayward,CA,USA))制造的银纳米线。后电极层 214可以包括C3Nano ActiveGrid^TM导电油墨。层212和层216可用于向层214 施加电压偏置以能够改变液晶的取向。

图2A中的显示实施例200可以包括第二光偏振膜218。偏振膜218也可以被称为光学滤波器。在示例性实施例中，膜218是吸收偏振器。膜218可包含聚合物。膜218可以包括柔性聚合物。膜218可以包括玻璃。膜218可以包括在玻璃或聚合物上具有细缝的铝膜。偏振膜218可以过滤或吸收垂直或平行的偏振光。膜218可以包括MOFTEKTM(美国犹他州奥勒姆(Orem,UT,USA))

ABS系列偏振器中的一种或多种，诸如ABB06C、ABB07C、ABB08C、 ABG06C、ABG22C、ABG08C、ABR06C、ABR08C、ABR09C、Polaroid^TM偏振膜(美国明尼苏达州明尼通卡(Minnetonka,MN,USA))或Polarium^TM(美国加利福尼亚州圣何塞(San Jose,CA,USA))偏振膜。在示例性实施例中，膜218 的偏振方向与第一偏振膜208的偏振方向成基本90°或直角放置。在其他实施例中，膜218的偏振方向可以以相对于膜208的偏振方向大约0-90范围内的任何角度放置。在示例性实施例中，膜208和218可以由基本相同的材料构成。

在某些实施例中，所公开的实施例将高增益反射器单元与LCD层结合以增加反射LCD的整体亮度。高增益反射器单元可以包括偏振保持、半复古反射层。高增益反射器单元可以包括去偏振、半复古反射层。此外，本文描述的实施例可以使反射型LC显示器更适于为全色反射型LCD添加比当前市场上更亮的滤色器层。另外，本文描述的实施例可以使反射型LCD比常规显示器具有更白并且在视觉上更令人愉悦的纸状外观。在图2A的示例性实施例中，高增益反射器可以包括如下面进一步描述的第二透明片220、凸形突起222、间隙232和低折射率介质234中的一个或多个。

第二透明片220可以位于偏振片218的后面以向显示器200提供支撑。在一些实施例中，片220可以是柔性的或适形的。片202可以包括玻璃。在一些实施例中，片220可以包括在约20-2000μm的范围内厚度的玻璃。在一个示例性实施例中，片220可以包括在约20-250μm的范围内的厚度的玻璃。片220可包括柔性玻璃，诸如SCHOTT

eco或

Teco超薄玻璃。片220可包括透明聚合物，诸如聚碳酸酯或丙烯酸类(诸如聚甲基丙烯酸甲酯)。

图2A中的显示实施例200可以包括至少一个凸形突起222的向内阵列。在一些实施例中，片220和突起222可以是相同材料的连续片(即，一体的)。在其他实施例中，片220和突起222可以是分开的层并且由不同的材料组成。在示例性实施例中，片220和突起222可包括不同的折射率。在示例性实施例中，突起222可以包括柔性聚合物。

在一个实施例中，突起222可包括高折射率聚合物。突起222的折射率可以大于大约1.5。在一些实施例中，凸形突起222可以呈半球的形状。突起222 可以是任何形状或大小或形状和大小的混合。突起222可以是细长的半球或六边形或它们的组合。在其他实施例中，凸形突起可以是嵌入片220中的微珠。突起222可以具有大约1.5或更高的折射率。在示例性实施例中，突起222可具有约1.5-1.9的折射率。突起可具有至少约0.5微米的直径。突起222可具有至少约2微米的直径。在一些实施例中，突起的直径可以在大约0.5-5000微米的范围内。在其他实施例中，突起222的直径可以在大约0.5-500微米的范围内。在其他实施例中，突起222的直径可以在大约0.5-100微米的范围内。突起可以具有至少约0.5微米的高度。在一些实施例中，突起的高度可以在大约0.5-5000 微米的范围内。在其他实施例中，突起222的高度可以在大约0.5-500微米的范围内。在其他实施例中，突起222的高度可以在大约0.5-100微米的范围内。在某些实施例中，突起222可以包括折射率在大约1.5至2.2范围内的材料。在某些其他实施例中，高折射率突起可以是具有约1.6至约1.9的折射率的材料。突起222可以由基本上刚性的高折射率材料组成。可以使用的高折射率聚合物可以进一步包含高折射率添加剂，诸如金属氧化物。所述金属氧化物可以包括 SiO2、ZrO2、ZnO、ZnO或TiO2。突起222的折射率可以大于大约1.5。

在一些实施例中，凸形突起222可以呈如图2A所示的半球的形状。在一些实施例中，突出可以在基部处刻面并且在顶部处变形为光滑的半球形或圆形。在其他实施例中，突起222在一个平面上可以是半球形或圆形，而在另一平面上可以是细长的。在示例性实施例中，可以通过微复制来制造凸形突起222。在示例性实施例中，片220可以是柔性的、可拉伸的或抗冲击的材料，而突起222 可以包括刚性的、高折射率的材料。

图2A中的显示实施例200可以包括波导224。波导也可以被称为光导。在示例性实施例中，波导224发射基本均匀的白光。光可以由具有光源226的边缘照明波导224产生。在示例性实施例中，光源226可以是一个或多个LED。在其他实施例中，LED可以是被配置为生成特定颜色的光的窄带LED。LED可以包括窄带红色、绿色和蓝色(RGB)LED。来自波导224的发射光可以基本上透射通过滤色器层210的各个颜色区域。

在一个实施例中，光源226可以提供特定波长(或多个波长)的光，该特定波长基本光谱匹配于显示器中使用的一个或多个光学滤波器。例如，如果光 226被配置为提供红色LED光，则可以选择一个或多个光学滤波器以允许与红色波长相对应的光基本上通过。

图5A以图形方式示出了陷波滤色器阵列中的红色滤波器区域和来自波导的红色窄波长发射的实施例的光谱透射。在该实施例中，光被层210中的红色滤波器在中心约450nm和530nm处的吸收陷波处吸收，但是透射到来自波导224 的中心在约610nm处的LED光带。

图5B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射和来自波导的绿色窄波长发射。在该实施例中，光被层210 中的绿色滤波器在中心约450nm和610nm处的吸收陷波处吸收，但是透射至来自波导224的中心在约530nm处的LED光带。

图5C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射和从波导发出的蓝色窄波长发射。在该实施例中，光被层210 中的蓝色滤波器在中心在大约530和610nm处的吸收陷波处吸收，但是透射到来自波导224的在中心在大约450nm处的LED光带。

图6A以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的红色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带。在该实施例中，光被层210中的红色滤波器在中心约430、470、510和550nm处的吸收陷波处吸收，但是透射到来自波导224的中心在约590nm和630nm处的LED 光带。

图6B以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的绿色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带。在该实施例中，光被层210中的绿色滤波器在中心约430、470、590和630nm处的吸收陷波处吸收，但是透射到来自波导224的中心在约510nm和550nm处的LED 光带。

图6C以图形方式示出了在光谱陷波吸收滤色器阵列中的蓝色滤波器区域的实施例的光谱透射，该阵列包括来自波导的四个吸收带和两个发射带。在该实施例中，光被层210中的蓝色滤波器在中心约510、550、590和630nm处的吸收陷波处吸收，但是透射到来自波导224的中心在约430nm和470nm处的LED 光带。

如图3A-图3C、4A-图4C、5A-图5C和6A-图6C中以图形方式示出的，使用光谱陷波吸收滤色器的概念是：当在反射模式下使用显示器时，这种光谱陷波吸收滤色器显得柔和。当根据所公开的原理使用基于深陷波吸收带的滤色器时，透射的光线应在亮度和色彩饱和度方面看起来类似于在常规反射型LCD中使用的常规宽带滤色器。常规宽带滤色器吸收的光的总量与深陷波吸收滤色器大致相同。使用陷波吸收带代替常规的宽带吸收可以使更多的光通过，从而产生更亮的显示，但它提供的色饱和度较小。

相反，如图5A-图5C和6A-图6C中图形所示，当在显示器处于发射模式时，当滤色器由窄带波长LED照明时，滤波器可能变得更加饱和。这产生改善的色域。取决于照明水平、图像内容和功率限制，可以使用反射模式和照明模式的各种混合。当用普通的宽带光照明显示器时，由于在陷波之间没有吸收，滤波器可能基本上显得柔和。吸收陷波的宽度可以确定颜色饱和度。较宽的陷波可能会增加饱和度，但总反射率可能会更低。这可以达到美国国家电视系统委员会(NTSC)约9％的色域，并且滤波器照度损失仅约37％，这是反射亮度所需的。当显示器用RGB LED照明时，滤波器可能看起来很饱和。这可以实现许多人希望的NTSC约50％的色域，而滤波器损耗约为照明模式可接受的约 57％。

图2A中的显示实施例200可以包括第三偏振膜228。在示例性实施例中，膜228是反射偏振膜。膜228可以透射垂直或平行偏振光，同时反射/再循环未透射的偏振光。膜228可以包括一种或多种聚合物或玻璃。膜228可以是柔性的或适形的。膜228可以相对于膜208、218放置在大约0-90°的范围内。膜228 可以包括3M^TM(美国明尼苏达州(Maplewood，MN，USA))DBEF、3M^TMBEFRP、 3M^TMBEF、Vikuiti 3M^TMAPF、^TMDRPF、DuPont Teijin^TM(美国弗吉尼亚州切斯特(Chester,VA,USA))ST504、ST506、ST510、STCH 11、STCH12、TCH 11、 TCH 12、

STCH22UV、STCH24UV、TCH22UV、TCH24UV、3T 前沿型号3105、3205、3205-Hl2、3205-AL、3205-N、3205-Y或3205-M反射偏振膜中的一种或多种。

图2A中的显示实施例200可以包括透射镜面反射器层230。在示例性实施例中，层230可以是光谱陷波透射镜面反射器。层230可以是一个RGB陷波发射反射器。陷波透射镜面反射器层230可以对大多数波长的光高度镜面反射，但是在与波导224中使用的红色、绿色和蓝色LED相对应的窄波长带中高度透射。层230可以是均匀的膜，其具有基本上在其表面上的所有点都具有相同的光学特性。层230可以由多层膜技术形成。层230可以由许多亚波长厚的光透射层以这样的方式堆叠：除了选定的窄波长中的可见光之外的所有可见波长均有效反射，而选定的窄波长带中的可见光有效地透射穿过该层。从波导224发射的穿过反射偏振器层228的RGB光(即，具有期望的偏振的RGB光)可以被有效地透射通过RGB陷波透射镜面反射器层230，并且继续从显示器堆叠层的顶部朝向观看者206发射。

层230和凸形突起222可以形成间隙或空腔232。间隙232可以在空腔232 中包括低折射率介质234。在示例性实施例中，介质234可以包括空气。介质 234可以是诸如Ar、N2或CO2的气体。介质234可以是液体。介质234可以是惰性的低折射率流体介质。介质234可以是烃。在其他实施例中，介质234 的折射率可以为大约1至1.5。在其他实施例中，介质234的折射率可以为约1.1 至1.4。在示例性实施例中，介质234可以是氟化烃。在另一个示例性实施例中，介质234可以是全氟化的烃。在示例性实施例中，介质234具有比凸形突起222 的折射率低的折射率。在其他实施例中，介质234可以是碳氢化合物和氟化碳氢化合物的混合物。在示例性实施例中，介质234可以包括Fluorinert^TM、Novec^TM 7000、Novec^TM7100、Novec^TM7300、Novec^TM7500、Novec^TM7700、Novec^TM8200、 Teflon^TMAF、CYTOP^TM或Fluoropel^TM中的一种或多种。在其他实施例中，介质 234可以包括光学透明粘合剂(OCA)。间隙232距离可以是突起的透镜聚焦特性的焦距，以使穿过暗瞳区域的光在其出射方向上大量返回。这可以进一步增强半复古反射增益。

显示器实施例200可以进一步包括位于间隙232中的侧壁290。如果显示器弯曲或弯折，侧壁290可以帮助保持均匀的间隙距离。侧壁290可以以周期性或随机阵列位于间隙232中。侧壁290可以包括聚合物、玻璃或金属。侧壁290 可以是柔性的。间隙232也可以包括诸如珠的间隔单元(未示出)。间隔单元可以包含聚合物。

图2A中的显示实施例200可以进一步包括后反射器层236。在示例性实施例中，层236可以是高效漫反射器。在其他实施例中，层236可以是镜面反射器。层236可以包括诸如铝、银或金的金属。层236可以是镜子。层236可以是金属化膜，其包括具有金属薄层的聚合物膜。可以使用物理气相沉积工艺来沉积层236。层236可以包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或尼龙中的一种或多种。在示例性实施例中，层236可包括镀铝的Mylar^TM。层236可以包括Teflon^TM。层236可以用于将光反射回观看者206，以进行有效的光回收。

在一些实施例中，层236可以包括高效漫射光反射器。层236可以是柔性的或适形的。层236可以包括诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物。层236可以包括Porex公司(美国乔治亚州费尔本(Fairburn,GA,USA))

PTFE 扩散器、Accuratus公司(美国新泽西州菲利普斯堡(Phillipsburg,NJ,USA))

B6、

G6、Bright ViewTechnologies(美国北卡罗来纳州达勒姆(Durham,NC,USA))BrightWhite 98^TM、BrightWhite 97^TM或BrightWhite 金属扩散器。

图2A中的显示实施例200可以进一步包括后支撑层238。后支撑层238可以是柔性的或适形的。后支撑层238可以是金属、聚合物、木材或其他材料中的一种或多种。层238可以是玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、丙烯酸、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 中的一种或多种。在一些实施例中，层238还可以充当阻挡层。

显示实施例200可以进一步包括电压偏置源240。偏置源240可以在位于前电极212和后电极216之间的液晶层214上产生电场或电磁通量。通量可以改变层214中的液晶的取向。在示例性实施例中，位于层214中的扭曲向列液晶可以通过施加偏压来重新取向。层214中的扭曲向列液晶可以在去除施加的电压偏压后返回到原始状态。

偏置源240可以联接到一个或多个处理器电路和存储器电路，其被配置为以预定方式和/或预定持续时间改变或切换施加的偏置。例如，处理电路可以切换施加的偏压以在显示器200上显示字符。

图2A示意性地示出了在反射操作模式下处于明亮状态的反射-发射混合型 LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图。在实施例200中将示出相对于传统 LCD显示器产生增强的明亮状态的两种反射模式。应当注意，这些模式仅是代表性的。许多其他反射模式也是可能的。在反射的第一说明性模式中，光242 可以进入显示实施例200并穿过第一偏振层208。偏振层208吸收入射光的一部分。仅出于说明的目的，假设偏振器层208仅吸收垂直偏振光，并且允许所有平行偏振光到达由液晶组成的层214。假设层214包括扭曲向列液晶。扭曲向列液晶处于自然扭曲状态，因为假定没有功率施加到前电极210和后电极214。当平行偏振光进入层214时，扭曲向列液晶与光相互作用并将光从平行偏振光转换为垂直偏振光。垂直偏振光被允许穿过与偏振层208成大约90°角的吸收偏振层218。这允许光继续穿过反射偏振层218朝向凸形突起222的阵列。当光以一定角度进入时，允许一些光直接穿过阵列222，以使其在高折射率层222和低折射率介质234的界面处不经历全内反射(TIR)。入射到该界面上的光的角度小于临界角θc可以传输通过界面。以大于θc的角度入射到界面上的光可能在界面处经历TIR。在TIR界面处优选小的临界角(例如，小于约50°)，因为这提供了可能发生TIR的大范围的角度。在一些实施例中，可能希望具有优选地具有尽可能小的折射率(η3)的介质234并且具有由具有优选地尽可能大的折射率 (η1)的材料构成的突起222。临界角θc由以下方程式(方程式1)计算：

在图2A的示例中，光以小于θc的角度通过“暗瞳(dark pupil)”区域。然后，可以通过将镜面反射层230陷波透射而将光反射回观看者206。垂直偏振光穿过偏振器层218朝向包含扭曲向列液晶的层214。然后，光可以被转换回平行偏振光，使得其可以穿过前偏振层208朝向观察者206返回，从而呈现为明亮状态。这由入射光242和反射光244表示。一些光还可以穿过层230，并被漫反射器层236反射。该光直到它达到正确的偏振才能穿过层228时才可以出射。该光可以循环使用，直到达到正确的偏振为止。

在如图2A所示的另一示例反射模式中，代表性光246可以进入显示器200 中的像素和第一偏振器层208，在第一偏振器层208中可以吸收垂直偏振光并且平行偏振光可以继续进入显示器。平行偏振光246可以通过与层214中的向列液晶相互作用而转换为垂直偏振光。垂直偏振光可以穿过偏振层218朝向高折射率突起222和低折射率介质234的阵列的界面。在这个位置，光240以大于临界角θc到达界面。然后，光240可以作为保持其垂直偏振的代表光248被全内反射回观看者206。垂直偏振光然后可以穿过偏振层218朝向液晶层214。包括扭曲向列液晶的液晶层214与光248相互作用并将其转换为平行偏振光，以使其可以穿过前偏振层208。然后，光248可以离开显示器200朝向观看者206，从而使像素对观看者206显得明亮。

在图2A中描述的反射模式下，显示实施例200应在明亮的环境照明条件下 (诸如晴天的户外)有效地反射光。陷波滤色器阵列210可以提供不饱和的显示但是具有可接受的颜色质量。对于反射光，通过陷波镜面反射器层230的镜面反射特性可以有效地反射透射通过颜色阵列层210的环境光的波段。颜色饱和度可以与任何LCD反射型显示器和图像一样好，并且可以大大提高图像质量，这是因为基于TIR的半反射性漫反射层222可以产生明亮的白色纸样外观。此模式下的功耗可能非常低，因为背光已关闭。

图2B示意性地示出了在反射操作模式下处于黑暗状态的反射-发射混合型 LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图。光250、252可以进入显示实施例 200并穿过第一偏振层208。偏振层208吸收入射光的一部分。仅出于说明的目的，假设偏振器层208仅吸收垂直偏振光，并且允许所有平行偏振光到达由液晶组成的层214。层214中的液晶可以被重新定向以允许光穿过层214而不会改变偏振。这可以通过由电压源240向层214施加电压偏置来实现。平行偏振光 250、252可以被与第一偏振层208成约90°角的吸收偏振层218吸收。这在反射模式下在显示器200中产生黑暗状态。

可以在层214上施加各种电平的电压，以使液晶重新定向到不同的程度。这改变了可以被层218吸收或穿过层218的光的量。可以通过层214中的液晶的部分重新定向来形成灰色状态。因此，一些光可以被层218吸收，而一些光可以被包括层222、230的高增益反射单元反射。

图2C示意性地示出了在发射操作模式下处于明亮状态的反射-发射混合型 LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图。当可能存在的环境光不足以在反射模式下令人满意地操作时，显示实施例200可以利用发射操作模式。在图2C中描述了仅用于说明的几种发射/反射模式。许多其他的发射/反射模式也是可能的。

在第一模式中，波导224可以发射光260，该光260是由利用LED的边缘照明产生的。LED可以是窄带RGB LED，如本文先前所描述的以及在图5A-图 5C和图6A-图6C中以图形方式示出的。在该第一说明性模式中，光260具有正确的偏振以完全穿过反射偏振器层228。然后它可以穿过后吸收偏振层218，但是由于吸收了平行或偏振光而将损失一些光。在该示例中，将假定吸收了垂直光并且允许平行光通过。然后，平行光260可以穿过LC层214，在这里它可以转换为垂直光260，以穿过前吸收偏振器层208朝向观看者206。该显示器对观看者206显得明亮且发光。

在第二说明性发射模式中，光262可以由波导224发射。光262可能具有不正确的偏振以穿过反射偏振器层228。然后，光262作为反射光264朝向后镜面反射器层236反射回去。可以回收光262、264，直到其达到正确的偏振以穿过反射偏振器层228为止。这由发射的光266表示，当其穿过显示器实施例200 朝向观看者206时。如前所述，光266可以类似地穿过显示器200以出射光260。

在第三说明性发射模式中，光268可以由波导224发射。光268的一部分可以具有正确的偏振以穿过层228，并且作为光270从显示器200朝向观看者 206发射。不具有正确偏振的光268的另一部分可以被层228反射为光272(虚线)。光272可以在后镜面反射器层236和层228之间再循环，直到实现正确的偏振为止。当它达到正确的极化时，它可以从显示器200向观看者206发射。这由发射的光274(虚线)表示。应当重申，本文描述的三种发射/反射模式仅用于说明目的。许多其他的发射/反射模式也是可能的。此外，处于发射模式的显示器200可以是明亮的色彩饱和的。这是由于RGB LED与滤色器阵列210中的传输槽口匹配。此模式下的功耗可能与常规的发光显示器一样好，因为在高效背光波导中可以有效地发光。

图2D示意性地示出了在发射操作模式中处于黑暗状态的反射-发射混合型 LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图。可以从波导224向观看者206发射光280、282(一些光还可以朝向层236发射，然后可以朝向观看者206反射)。当光280、282进入后吸收偏振层218时，一些光被吸收。为了说明的目的，可以吸收平行光，并且允许垂直光进一步穿过显示器200。当垂直光进入LC层214 时，通过施加来自源240的电压偏压使液晶取向，使得LC层不将垂直光转换为平行光。结果，垂直光280、282可以被前偏振层208吸收，前偏振层208被布置为与后偏振层218成大约90°角。这防止了光280、282从显示器200出射朝向观看者206。因此，显示对于观看者206来说是暗的。显示器200中的明亮状态和黑暗状态的调制可以在逐个像素的基础上完成，以生成图像和显示信息。

图2A-图2D中的显示实施例200可以基于环境光的可用性以反射模式和发射模式的组合来操作图2A-图2D的实施例。混合模式可以在环境照明条件下(例如在典型的照明室内环境中)或在阴天或阴暗的室外进行操作。对于反射光，可以通过陷波镜面反射器层230的镜面反射特性来有效地反射透射通过颜色阵列层210的环境光的波段。仅由陷波镜面反射器230无法有效反射的光的波长将已经由滤色器层210吸收，因此在从层230反射时不会损失更多光。类似地对于发射的光，已经选择了背光中的RGB LED以与颜色阵列层210的陷波透射特性匹配，因此发射的光可以有效地透射通过该层。所得的反射/发射混合型图像可能非常明亮，并具有饱和的色域和宽色域。可以通过显示软件来控制彩色图像的饱和度和色域。反射模式和发射模式的兼容性和协同作用可能是堆叠中所有组件经过精心设计的结果。

在示例性实施例中，显示器200可以进一步包括环境光传感器。当环境光高于预定水平时，显示器200可以在反射模式下操作。当环境光低并且低于预定水平时，显示器200可以在发射模式下操作。当环境光以一定范围的水平存在时，显示器200可以以混合模式操作。在一个实施例中，环境光传感器位于混合型液晶显示器的外围。

图7A示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在反射操作模式下，前光处于明亮状态。图7A中的混合显示实施例700类似于本文描述但具有一些修改的图2A和图2D所示的显示。显示器700 可以包括定向前光系统702。前光系统702可以包括波导704和光源706。前光系统702包括面向观看者710的外表面708。在示例性实施例中，光源706可以包括窄带LED。

图7A中的显示器700可以进一步包括可选的透明前支撑片712，其也可以用作阻挡层。显示实施例700还可以包括第一光偏振器层714、深陷波吸收滤色器层716、前电极718层、液晶层720、后电极层722和能够在电极718、722 和跨层720之间形成偏压的电压偏置源724。显示器700还可包括第二偏振片层 726、可选的后透明支撑物728和后高折射率凸形突起阵列层730。显示实施例 700可以进一步包括后支撑件732，其与凸形突起阵列层730形成间隙734。间隙734可以包含诸如空气或液体的低折射率的介质736。

如在图2A至图2D中一样，可以将高增益反射器可选地结合到图7的显示器700中。高增益反射器可以包括后透明支撑物728、高折射率突起阵列730、、间隙734和低折射率介质736中的一个或多个。

显示实施例700可以进一步包括高效漫反射器738和反射偏振器层740。在其他实施例中，层738和层740中的一个或两个可以被镜面反射器层代替。

在图7A的实施例700中将示出两种反射模式。应当注意，这些模式仅是代表性的。许多其他反射模式也是可能的。

在反射的第一说明性模式中，光742可进入显示实施例700并穿过第一偏振层714。偏振层714吸收入射光的一部分。仅出于说明的目的，假设偏振器层 714仅吸收垂直偏振光，并且允许所有平行偏振光到达包含液晶的层720。假设层720包括扭曲的向列液晶。扭曲向列液晶处于自然扭曲状态，因为假定没有功率施加到前电极718和后电极722。当平行偏振光进入层720时，扭曲向列液晶与光相互作用并将光从平行偏振光转换为垂直偏振光。垂直偏振光被允许穿过与偏振层714成大约90°角的吸收偏振层726。这允许光继续穿过偏振层726 朝向凸形突起730的阵列。如本文先前所解释的，一些光在高折射率层730和低折射率介质736的界面处经历TIR。全内反射光742作为反射光线744被反射回观看者710。

在第二说明性模式中，代表光746进入显示器700中的像素和第一偏振器层714，在第一偏振器层714中可以吸收垂直偏振光，并且平行偏振光可以继续进入显示器。平行偏振光746可通过与层720中的向列液晶相互作用而转换为垂直偏振光。垂直偏振光可以穿过偏振层726朝向高折射率突起730和低折射率介质736的阵列的界面。在这个位置，光746以小于临界角θc的角度到达界面处，并穿过如前所述的“暗瞳”区域。然后，光746可以由高效漫反射器层 738作为代表光748被全内反射回到观看者710。如果反射光748在从层738反射之后保持适当的偏振，则其可以穿过反射偏振器层740并离开显示器返回朝向观看者710。在某些情况下，入射光746的偏振在被漫反射层738反射后可能发生变化。在这些情况下，反射偏振器层740可以将光朝向层738反射回来，直到该光具有正确的偏振以穿过层740。在层738和层740之间可以循环光，直到获得适当的偏振，从而光可以离开显示器。

图7B示意性地示出了反射-发射混合型LC高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在反射操作模式下，前光处于黑暗状态。光748、750可以进入显示实施例700并穿过第一偏振层714。偏振层714吸收入射光的一部分。仅出于说明的目的，假设偏振器层714仅吸收垂直偏振光，并且允许所有平行偏振光到达包含液晶的层720。层720中的液晶可以被重新定向以允许光穿过层720而不改变偏振。这可以通过由电压源724在层720上施加电压偏置来实施。平行偏振光750、752可以被与第一偏振层714成大约90°角的吸收性偏振层726吸收。这在反射模式下在显示器700中产生黑暗状态。

图7C示意性地示出了反射-发射混合型LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在发射操作模式下，前光处于明亮状态。当可能不存在足够的环境光以在反射模式下令人满意地操作时，显示实施例700可以利用发射操作模式。在图7C中示出了两种发射/反射模式。许多其他的发射/反射模式也是可能的。在第一模式中，波导704可以发射光754，该光754是利用由LED的边缘照明产生的。如本文先前所描述的以及在图5A-图5C、图6A-图6C中以图形方式示出的，LED可以是窄带RGB LED。光754可以穿过偏振器层714，但是由于平行光或偏振光的吸收，将损失一些光。在该示例中，将假定吸收了垂直光并且允许平行光穿过。然后，平行光754可以穿过陷波滤色器层716和LC层 720，在这些层中可以将其转换成垂直光，以穿过后吸收偏振器层726朝向凸形突起730的层。然后，光754可以在高折射层730和低折射介质736的界面处被全内反射。然后，反射光可以作为反射光756离开显示器。该显示器对观看者710显得明亮并且是发光的。

如图7C中由光758所示的第二种发射/反射模式。如本文先前所述，从波导704发射的光758可以穿过前偏振器层714、滤色器层716、LC层720和后偏振器层726。穿过层730中的暗瞳孔区域的光然后可以由高效漫反射器738反射。如果光758保持正确的偏振，则可以穿过反射偏振器740并离开显示器。在某些情况下，偏振可能是不正确的，并且会被层740反射回层738。光可以被回收，直到它保持正确的偏振为止。一旦获得正确的偏振，它就可以作为反射光线760穿过层740和显示器的其余部分。显示器对观看者710显得明亮并且是发光的。

在另一个实施例中，层738和层740可以由镜面反射器代替。镜面反射器通常反射光，并且基本上不改变偏振，从而允许从显示器发射光。可以使用镜面反射器层放置图7A-图7D中的层738和层740。

图7D示意性地示出了反射-发射混合型LC-高增益反射器显示器的实施例的截面图，其中在发射操作模式下，前光处于黑暗状态。光762、764可以由波导704发射，进入显示器700并穿过第一偏振层714。偏振层714吸收入射光的一部分。仅出于说明的目的，假设偏振器层714仅吸收垂直偏振光并且允许平行偏振光穿过并接近由液晶组成的层720。层720中的液晶可以被重新定向以允许光穿过层720而不改变偏振。这可以通过由电压源724在层720上施加电压偏置来实施。平行偏振光762、764可被与第一偏振层714成大约90°角的后吸收偏振层726吸收。这在发射模式下在显示器700中产生黑暗状态。这可以在显示器中逐个像素地实施。

可以基于环境光的可用性以反射和发射模式的组合来操作图7A-图7D中的显示实施例700。混合模式可以在环境照明条件下(诸如在典型的照明室内环境中)或在阴天或阴暗的室外进行操作。反射/发射混合型图像可能非常明亮，并且具有较宽色域的饱和颜色。可以通过显示软件来控制彩色图像的饱和度和色域。反射模式和发射模式的兼容性和协同作用可能是堆叠中所有组件经过精心设计的结果。

在示例性实施例中，显示器700可以进一步包括环境光传感器。当环境光高于预定水平时，显示器700可以在反射模式下操作。当环境光低并且低于预定水平时，显示器700可以在发射模式下操作。当环境光以一定范围的水平存在时，显示器700可以混合模式操作。

应该知道，如本文所述，将光谱陷波吸收滤色器与窄带发射LED匹配可以与其他反射显示技术结合以增强亮度。该技术可与电润湿显示器(即，荷兰埃因霍温的LiquivistaB.V.)、电流体显示器、微囊电泳显示器(即，中国台湾新竹的E Ink Holdings、中国广州的OED Technologies)、反射型LCD、基于微机电系统(MEM)或其他反射型显示系统相结合。该技术可以用作前光系统或背光系统。

图8示意性地示出了驱动显示器的TFT阵列的实施例。TFT阵列类似于用于驱动常规LCD显示器的阵列。图2A-图2D中的层214中的液晶和图7A-图 7D中的层720中的液晶的布置可以由图8中的TFT阵列实施例800控制。在示例性实施例中，TFT阵列800可以用作图2A-图2D中的顶部电极层212和图7A- 图7D中的层718。在其他实施例中，TFT阵列800可以用作图2A-图2D中的底部电极层216和图7A-图7D中的层722。TFT阵列800可以包括像素802的阵列以驱动本文描述的显示实施例。单个像素802在图8中由虚线框突出显示。像素802可以如图8所示布置在行804和列806中，但是其他布置也是可以的。在示例性实施例中，每个像素802可以包括单个TFT808。在阵列实施例800中，每个TFT 808可以位于每个像素802的左上方。在其他实施例中，TFT 808可以放置在每个像素802内的其他位置。每个像素802可以进一步包括导电层810，以寻址显示器的每个像素。层810可以包括ITO、铝、铜、金、Baytron^TM或导电纳米颗粒、银线、金属纳米线、石墨烯、纳米管或其他导电碳同素异形体或分散在聚合物中的这些材料的组合。TFT阵列实施例800可以进一步包括列812 和行814导线。列导线812和行导线814可以包括诸如铝、铜、金或其他导电金属的金属。列812和行814导线可以包括ITO。列812和行814导线可以附接到TFT808。像素802可以行和列寻址。TFT 808可以使用非晶硅或多晶硅形成。可以使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积用于TFT 808的硅层。在示例性实施例中，每个像素可以与层210、层716中的单个滤色器基本对准。列812和行814导线可以进一步连接到集成电路并驱动电子器件以驱动显示器。

任何公开的实施例可包括扩散器层。扩散器层可用于软化入射光或反射光或减少眩光。扩散器层可包含柔性聚合物。扩散器层可以包括在柔性聚合物基体中的毛玻璃。扩散器可包含微结构或纹理化的聚合物。扩散器层可以包括3M ^TM防火花或防眩膜。扩散器层可以包括3M GLR320膜(Maplewood，MN) 或AGF6200膜。扩散器层可以位于本文所述的显示器实施例中的一个或多个不同位置。

任何公开的实施例可以进一步包括至少一个光学透明粘合剂(OCA)层。 OCA层可以是柔性的或适形的。OCA可以用于将显示层粘合在一起并光学耦合这些层。本文所述的任何显示器实施例可包括光学透明粘合剂层，该光学透明粘合剂层进一步包含3M^TM光学透明粘合剂3M 8211、3M 8212、3M 8213、3M 8214、3M 8215、3M OCA 8146-X、3M OCA 817X、3MOCA 821X、3M OCA 9483、3M OCA 826XN或3M OCA 8148-X、3M CEF05XX、3M CEF06XXN、3MCEF19XX、3M CEF28XX、3M CEF29XX、3M CEF30XX、3M CEF31、3M CEF71XX、Lintec MO-T020RW、Lintec MO-3015UV系列、Lintec MO-T015、Lintec MO-3014UV2+、 Lintec MO-3015UV中的一种或多种。

任何公开的实施例可以进一步包括至少一个可选的介电层。在本文描述的任何显示实施例中，一个或多个可选的介电层可用于保护层中的一个或两个。在一些实施例中，介电层可以包括不同的成分。介电层可以是基本上均匀的、连续的并且基本上没有表面缺陷。

介电层的厚度可以为至少约5nm或更大。在一些实施例中，电介质层的厚度可以为约5至300nm。在其他实施例中，电介质层的厚度可以为约5至200nm。在其他实施例中，电介质层的厚度可以为约5至100nm。每个具有至少约30纳米的厚度。在示例性实施例中，厚度可以是大约30-200纳米。

在其他实施方式中，聚对二甲苯可以具有约20纳米的厚度。介电层可包括至少一个针孔。介电层可以限定保形涂层并且可以没有针孔或可以具有最小的针孔。介电层也可以是结构化层。介电层还可以充当阻挡层以防止水分或气体进入。介电层可以具有高或低的介电常数。介电层可具有约1-15范围内的介电常数。介电化合物可以是有机或无机类型的。最常见的无机介电材料是集成芯片中常用的SiO2。介电层可以是SiN。介电层可以是AhO3。介电层可以是陶瓷。有机介电材料通常是缺少极性基团的聚合物，诸如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和基于烃的聚合物。介电层可以是聚合物或聚合物的组合。介电层可以是聚合物、金属氧化物和陶瓷的组合。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在其他实施例中，介电层可以包括卤代聚对二甲苯。其他无机或有机介电材料或其组合也可以用于介电层。一个或多个介电层可以是CVD或溅射涂覆的。一个或多个电介质层可以是溶液涂覆的聚合物、气相沉积的电介质或溅射沉积的电介质。

本文所述的任何显示实施例可以进一步包括导电跨接。导电跨接可以结合到前电极层和后电极层上的迹线，诸如TFT。这可以允许驱动器集成电路(IC) 控制前电极处的电压。在示例性实施例中，导电跨接部可包括柔性或适形的导电粘合剂。

为了弯曲或弯折本文所述的包括凸形突起的任何显示器实施例，突起可以被间隔开足够远，使得它们不撞击在相邻的突起上。随着显示器中所需的挠曲量的增加，可能需要增加间隔以防止撞击相邻的突起。间距越小，显示器可能会弯曲或弯折越少。在一些实施例中，突起之间的间隔可以是约0.01μm或更大。在其他实施例中，突起之间的间隔可以是大约0.01-1μm。在其他实施例中，突起之间的间隔可以是大约1-5μm。在一些实施例中，突起的高度与相邻突起的间距的比率在约100:1至约5:1的范围内。

至少一个边缘密封可以与所公开的显示器实施例一起使用。边缘密封可以防止湿气或其他环境污染物进入显示器。边缘密封件可以是热、化学或辐射固化的材料或其组合。边缘密封可以包括环氧树脂、硅树脂、聚异丁烯、丙烯酸酯或其他基于聚合物的材料中的一种或多种。在一些实施例中，边缘密封可包括金属化箔。在一些实施例中，边缘密封剂可包含填充剂，诸如SiO2或AhO3。在其他实施例中，边缘密封件在固化之后可以是柔性的或适形的。在其他实施例中，边缘密封还可以充当阻挡水分、氧气和其他气体的屏障。

所公开的显示实施例可以采用至少一个侧壁(也可以称为横壁或分隔壁)。在示例性实施例中，侧壁可以在显示实施例的指定区域内基本保持均匀的间隙距离。侧壁也可以充当屏障，以有助于防止水分和氧气进入显示器。侧壁可以位于包括液晶、电润湿溶液或其他材料的光调制层内。侧壁可以包括聚合物、金属或玻璃或其组合。侧壁可以是任何尺寸或形状。侧壁可以具有圆形的截面图。侧壁或横壁可以被配置为在例如正方形、三角形、五边形或六边形的形状或其组合。侧壁可以包括聚合物材料，并通过一种或多种常规技术包括光刻、压花或模制来图案化。在示例性实施例中，侧壁可以由柔性或适形聚合物组成。

本发明的各种控制机制可以全部或部分地以软件和/或固件来实现。该软件和/或固件可以采取包含在非暂时性计算机可读存储介质中或之上的指令的形式，然后可以由一个或多个处理器读取和执行那些指令，以使得能够执行本文所述的操作。指令可以是任何合适的形式，诸如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。这种计算机可读介质可以包括任何有形的非暂时性介质，用于以由一台或多台计算机可读的形式存储信息，诸如但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存等。

在一些实施例中，包含指令的有形机器可读非暂时性存储介质可以与所公开的显示实施例结合使用。在其他实施例中，有形的机器可读非暂时性存储介质可以进一步与一个或多个处理器结合使用。

图9示出了根据本公开的一个实施例的用于控制显示器的示例性系统。在图9中，显示器200、700由具有处理器930和存储器920的控制器940控制。在不背离所公开原理的情况下，控制器940中可以包括其他控制机制和/或设备。控制器940可以定义硬件、软件或硬件和软件的组合。例如，控制器940可以定义用指令(例如，固件)编程的处理器。处理器930可以是实际处理器或虚拟处理器。类似地，存储器920可以是实际存储器(即，硬件)或虚拟存储器 (即，软件)。

存储器920可以存储要由处理器930执行以驱动显示器200、700的指令。该指令可以被配置为操作显示器200、700。在一个实施例中，指令可包括通过电源950与显示器200、700相关联的偏置电极。当被偏压时，电极可导致电泳颗粒朝向或远离在前透明片的内表面处的多个突起的表面附近的区域移动，从而吸收或反射在前透明片的内表面处接收的光。通过适当地偏置电极，可以控制液晶(例如，图2A-图2D中的液晶214；图7A-图7D中的液晶720)，诸如扭曲向列液晶的取向或重新取向。吸收入射光会产生深色或彩色状态。通过适当地偏置电极，可以控制液晶(例如，图2A-图2D中的液晶214；图7A-图7D 中的液晶720)，诸如扭曲向列液晶的扭曲或不扭曲，以反射或吸收入射光。反射入射光会产生光状态。

在本文描述的示例性显示实施例中，它们可以在物联网(IoT)设备中使用。 IoT设备可以包括本地无线或有线通信接口，以与一个或多个IoT集线器或客户端设备建立本地无线或有线通信链路。IoT设备可以进一步包括使用本地无线或有线通信链路通过互联网与IoT服务进行安全通信的通道。包括本文描述的一个或多个显示设备的IoT设备可以进一步包括传感器。传感器可以包括温度、湿度、光、声音、运动、振动、接近度、气体或热传感器中的一种或多种。包括本文所述的一个或多个显示设备的IoT设备可以与家用电器连接，诸如冰箱、冰柜、电视(TV)、隐藏式字幕电视(CCTV)、立体声系统、供暖、通风、空调(HVAC)系统、机器人真空吸尘器、空气净化器、照明系统、洗衣机、烘干机、烤箱、火灾警报器、家庭安全系统、游泳池设备、除湿机或洗碗机。包括本文所述的显示设备中的一个或多个的IoT设备可以与健康监测系统接口连接，诸如心脏监测、糖尿病监测、温度监测、生物芯片应答器或计步器。包括本文描述的显示设备中的一个或多个的IoT设备可以与运输监控系统(诸如，汽车、摩托车、自行车、踏板车、船舶、公共汽车或飞机中的运输监控系统)接口连接。

在本文所述的示例性显示实施例中，它们可以用于IoT和非IoT应用程序，例如但不限于电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、可穿戴设备、军事显示应用、汽车显示器、汽车牌照、货架标签、闪存驱动器和户外广告牌或组成显示器的户外标牌。显示器可以由电池、太阳能电池、风、发电机、电源插座、交流电、直流电或其他方式中的一种或多种供电。

提供以下示例性实施例以进一步说明所公开的原理。这些示例是说明性的而非限制性的。

示例1涉及一种液晶显示像素，包括：第一偏振器，其接收具有第一偏振态和第二偏振态的第一光线，所述第一偏振器被配置为从所述第一光线中基本上去除所述第一偏振态以形成第一波长偏振光线；光学滤色器，其被配置为接收第一偏振光线并允许所述第一偏振光线的第一光学频带基本上透射通过所述滤色器以形成第一过滤光线；液晶层；具有第一介质和第二介质的高增益反射器，所述第一介质和第二介质被布置为在它们之间形成界面，所述界面配置为：当所述第一过滤光线以大于临界角(θc)的角度入射到所述界面上时，使所述第一过滤光线全内反射；以及用于向所述高增益反射器发射第二光线的光源。

示例2涉及示例1的显示像素，其中，所述光源和所述光学滤色器在光谱上匹配。

示例3涉及示例1的显示像素，其中，所述光源提供具有第二带宽的第二光线，并且其中，所述光学滤色器被配置为使所述第二带宽的光基本上通过，同时基本上过滤所述第二带宽之外的光。

示例4涉及示例1的显示像素，其中，所述光学滤色器包括陷波滤波器，并且其中，所述陷波滤波器被配置为允许与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的一个或多个频带基本上透射。

示例5涉及示例1的显示像素，还包括第二偏振器，所述第二偏振器被配置为基本上去除所述第一光线的所述第二偏振态。

示例6涉及示例1的显示像素，其中，所述高增益反射器被配置为：当所述第一过滤光线以小于临界角(θc)的角度入射在所述界面上时，允许所述第一过滤光线穿过所述高增益反射器。

示例7涉及示例1的显示像素，还包括导光层，以接收来自所述光源的所述第二光线并将所接收的第二光线传输到所述高增益反射器。

示例8涉及示例7的显示像素，还包括被定位为插入所述导光层的后偏振层和后反射器层。

示例9涉及示例8的显示像素，其中，前反射器和后反射器中的至少一个包括光谱陷波反射器。

示例10涉及示例1的显示器，其中，所述第一光线包括环境光并且具有第一带宽。

示例11涉及一种液晶显示器，包括：接收多个环境光线的第一偏振器，所述多个环境光线具有第一偏振态和第二偏振态，所述第一偏振器被配置为从所述多个环境光线中基本上去除所述第一偏振态以形成多个偏振环境光线；具有第一光学带通的第一光学滤波器，所述第一光学滤波器被配置为接收并光谱过滤所述多个偏振环境光线的第一部分以提供第一过滤光线；具有第二带通的第二光学滤波器，所述第二光学滤波器被配置为接收并光谱过滤所述多个偏振环境光线的第二部分以提供第二过滤光线；液晶层，接收所述第一过滤光线和所述第二过滤光线；具有第一介质和第二介质的高增益反射器，所述第一介质和第二介质被布置为在它们之间形成界面，所述界面被配置为：当第一光学带的光线以大于临界角(θc)的角度入射在界面上时，使所述第一过滤光线和所述第二过滤光线中的一个全内反射；第一光源，发射第一光谱带的光；以及第二光源，发射第二光谱带的光。

示例12涉及示例11的显示器，其中，所述第一光源和第一光学滤色器在光谱上匹配，并且其中所述第二光源和所述第二光学滤波器在光谱上匹配。

示例13涉及示例11的显示器，其中，所述第一光学滤色器包括光谱陷波滤色器，并且其中所述光谱陷波滤色器被配置为允许与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的一个或多个频带基本上透射。

示例14涉及示例11的显示器，还包括第二偏振器，以基本上去除所述多个环境光线的所述第二偏振态。

示例15涉及示例11的显示器，其中，所述高增益反射器被配置为：当所述第一过滤光线以小于临界角(θc)的角度入射在所述界面上时，允许所述第一过滤光线和所述第二过滤光线穿过所述高增益反射器。

示例16涉及示例11的显示器，该显示器还包括导光层，以接收来自所述第一光源的入射光线并将所述入射光线传输到所述高增益反射器。

示例17涉及示例16的显示器，还包括被定位为插入所述导光层的前反射器和后反射器。

示例18涉及示例17的显示器，其中，所述前反射器或所述后反射器中的至少一个包括光谱陷波反射器。

示例19涉及一种显示光谱匹配的射线光线的方法，该方法包括：在光学偏振器处从入射的环境光线中基本上去除第一偏振态以形成环境偏振光线；在光学滤波器处接收并光谱过滤所述环境偏振光线以提供过滤环境光线，所述光学滤波器具有光谱带通；在具有界面的高增益反射器处接收所述过滤环境光线；当所述光线以等于或大于临界角(θc)的角度进入界面时，使所接收到的过滤环境光线全内反射；以及当所述过滤环境光线以小于所述临界角(θc)的角度入射到所述界面上时，使所述过滤环境光线穿过所述高增益反射器；接收来自光源的发射光线。

示例20涉及示例19的方法，其中，所述发射光线具有基本上类似于所述光学滤波器的光谱带宽的光谱带宽。

示例21涉及示例19的方法，还包括：通过所述高增益反射器将所接收到的发射光线引导到所述光学偏振器。

示例22涉及示例19的方法，其中，所述光源和所述光学滤色器在光谱上匹配。

示例23涉及示例19的方法，其中，光谱过滤所述环境偏振光还包括：通过光谱陷波滤色器对所述环境偏振光进行滤波；以及通过所述陷波滤色器基本上透射与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的频带。

示例24涉及示例19的方法，还包括：从所述入射的环境光线中基本上去除第二偏振态以形成第二环境偏振光线。

示例25涉及示例19的方法，，还包括：通过波导将来自所述光源的所述发射光引导到观看者。

示例26涉及示例25的方法，其中，引导所述发射光通过所述波导还包括：使来自所述波导层的所述发射光透射通过镜面反射器层。

尽管已经相对于本文中示出的示例性实施例示出了本公开的原理，但是本公开的原理不限于此，并且包括其任何修改、变化或置换。

Claims

1.一种液晶显示像素，包括：

第一偏振器，其接收具有第一偏振态和第二偏振态的第一光线，所述第一偏振器被配置为从所述第一光线中基本上去除所述第一偏振态以形成第一波长偏振光线；

光学滤色器，其被配置为接收第一偏振光线并允许所述第一偏振光线的第一光学频带基本上透射通过所述滤色器以形成第一过滤光线；

液晶层；

具有第一介质和第二介质的高增益反射器，所述第一介质和第二介质被布置为在它们之间形成界面，所述界面配置为：当所述第一过滤光线以大于临界角(θc)的角度入射到所述界面上时，使所述第一过滤光线全内反射；以及

用于向所述高增益反射器发射第二光线的光源。

2.根据权利要求1所述的显示像素，其中，所述光源和所述光学滤色器在光谱上匹配。

3.根据权利要求1所述的显示像素，其中，所述光源提供具有第二带宽的第二光线，并且其中，所述光学滤色器被配置为使所述第二带宽的光基本上通过，同时基本上过滤所述第二带宽之外的光。

4.根据权利要求1所述的显示像素，其中，所述光学滤色器包括陷波滤波器，并且其中，所述陷波滤波器被配置为允许与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的一个或多个频带基本上透射。

5.根据权利要求1所述的显示像素，还包括第二偏振器，所述第二偏振器被配置为基本上去除所述第一光线的所述第二偏振态。

6.根据权利要求1所述的显示像素，其中，所述高增益反射器被配置为：当所述第一过滤光线以小于临界角(θc)的角度入射在所述界面上时，允许所述第一过滤光线穿过所述高增益反射器。

7.根据权利要求1所述的显示像素，还包括导光层，以接收来自所述光源的所述第二光线并将所接收的第二光线传输到所述高增益反射器。

8.根据权利要求7所述的显示像素，还包括被定位为插入所述导光层的后偏振层和后反射器层。

9.根据权利要求8所述的显示像素，其中，前反射器和后反射器中的至少一个包括光谱陷波反射器。

10.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一光线包括环境光并且具有第一带宽。

11.一种液晶显示器，包括：

接收多个环境光线的第一偏振器，所述多个环境光线具有第一偏振态和第二偏振态，所述第一偏振器被配置为从所述多个环境光线中基本上去除所述第一偏振态以形成多个偏振环境光线；

具有第一光学带通的第一光学滤波器，所述第一光学滤波器被配置为接收并光谱过滤所述多个偏振环境光线的第一部分以提供第一过滤光线；

具有第二带通的第二光学滤波器，所述第二光学滤波器被配置为接收并光谱过滤所述多个偏振环境光线的第二部分以提供第二过滤光线；

液晶层，接收所述第一过滤光线和所述第二过滤光线；

具有第一介质和第二介质的高增益反射器，所述第一介质和第二介质被布置为在它们之间形成界面，所述界面被配置为：当第一光学带的光线以大于临界角(θc)的角度入射在界面上时，使所述第一过滤光线和所述第二过滤光线中的一个全内反射；

第一光源，发射第一光谱带的光；以及

第二光源，发射第二光谱带的光。

12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述第一光源和第一光学滤色器在光谱上匹配，并且其中所述第二光源和所述第二光学滤波器在光谱上匹配。

13.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述第一光学滤色器包括光谱陷波滤色器，并且其中所述光谱陷波滤色器被配置为允许与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的一个或多个频带基本上透射。

14.根据权利要求11所述的显示器，还包括第二偏振器，以基本上去除所述多个环境光线的所述第二偏振态。

15.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述高增益反射器被配置为：当所述第一过滤光线以小于临界角(θc)的角度入射在所述界面上时，允许所述第一过滤光线和所述第二过滤光线穿过所述高增益反射器。

16.根据权利要求11所述的显示器，还包括导光层，以接收来自所述第一光源的入射光线并将所述入射光线传输到所述高增益反射器。

17.根据权利要求16所述的显示器，还包括被定位为插入所述导光层的前反射器和后反射器。

18.根据权利要求17所述的显示器，其中，所述前反射器或所述后反射器中的至少一个包括光谱陷波反射器。

19.一种显示光谱匹配的光线的方法，所述方法包括：

在光学偏振器处从入射的环境光线中基本上去除第一偏振态以形成环境偏振光线；

在光学滤波器处接收并光谱过滤所述环境偏振光线以提供过滤环境光线，所述光学滤波器具有光谱带通；

在具有界面的高增益反射器处接收所述过滤环境光线；

当所述光线以等于或大于临界角(θc)的角度进入界面时，使所接收到的过滤环境光线全内反射；以及

当所述过滤环境光线以小于所述临界角(θc)的角度入射到所述界面上时，使所述过滤环境光线穿过所述高增益反射器；

接收来自光源的发射光线。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述发射光线具有基本上类似于所述光学滤波器的光谱带宽的光谱带宽。

21.根据权利要求19所述的方法，还包括：通过所述高增益反射器将所接收到的发射光线引导到所述光学偏振器。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述光源和所述光学滤色器在光谱上匹配。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，光谱过滤所述环境偏振光还包括：通过光谱陷波滤色器对所述环境偏振光进行滤波；以及通过所述陷波滤色器基本上透射与红色波长、绿色波长和蓝色波长中的一个匹配的频带。

24.根据权利要求19所述的方法，还包括：从所述入射的环境光线中基本上去除第二偏振态以形成第二环境偏振光线。

25.根据权利要求19所述的方法，还包括：通过波导将来自所述光源的所述发射光引导到观看者。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，引导所述发射光通过所述波导还包括：使来自所述波导层的所述发射光透射通过镜面反射器层。