CN1606712A - 具有用反射和透射模式作显示的光学器件 - Google Patents

Abstract

示出一种仅采用环境光以反射的模式和采用光源以透射的模式能显示信息的显示装置。在一实施例中，该显示装置包括配置在光调制层和各向同性的光腔之间的反射起偏振器。该光腔以第一程度去偏振反射入射光。该反射起偏振器至少对一种偏振以大于第一程度去偏振的第二程度去偏振反射光。在显示装置的另一实施例中，在光腔上面和在光调制系统下面包括微结构薄膜，此外微结构薄膜包括至少具有一个倾斜面的锯齿形生成物。在双模式显示装置的另一实施例中，该显示器包括配置在该光调制层和该光腔之间的胆甾醇反射起偏振器，此处，该光腔在反射时就引起一个偏振相移。

Description

具有用反射和透射模式作显示的光学器件

技术领域

本发明一般涉及一种在反射模式和透射模式这两者都能显示信息的光学器件。

背景技术

许多手持的电子器件，诸如蜂窝电话，包括用环境光或背光这两者对图像形成照明都能工作的显示器。这种显示器据说在透射模式和反射模式这两者都能工作，并通常被称之为透反射(transflective)显示器。当具有环境光时，这些显示器采用环境光，而只是在需要时或由使用人选用时才能背光。对背光依赖的减少降低了功耗，使电池的寿命能够延长。

这样一种透反射显示器包括一种要以是部分地或已做好图形的金属平面镜的透反射薄层，或是一种装填合适反射粒子的清净聚合物。将这种透反射薄层设计为，在反射模式下反射环境光进行显示，在透射模式下从背光中透射光进行显示。该透反射薄层在这两种工作模式之间提供亮度平衡。如果在用背光即透射情况下工作时，提高透反射薄层的透射质量来改善照明，则该透反射薄层将反射较少的环境光，从而在反射即环境模式工作时，减少显示器的亮度。相反，改善透反射薄层的反射本领将增加环境亮度，但是在背光工作时要牺牲亮度。

发明内容

在一实施例中，一种显示装置仅用环境光以反射模式，用一光源以透射模式来显示信息，而该显示装置包括反射起偏振器和具有反射器的各向同性光腔。该光腔以入射光的第一程度去偏振反射入射光。配置在光调制层和光腔之间的该反射起偏振器适于透射具有第一偏振的入射光分量和反射具有第二偏振的入射光分量。该反射起偏振器以大于第一程度去偏振的第二程度去偏振反射这第二偏振光以提供第一偏振的一些光。较佳的是，该显示装置不包括透反射薄层。在一实施例中，该光腔在反射中基本维持一种偏振态。

在本发明的第二实施例中，一种显示装置包括位于光腔之上和光调制系统之下的第一微结构薄膜。第一微结构薄膜包括锯齿形生成物，每个锯齿形生成物包括倾斜的表面。当环境光射到第一微结构薄膜时，环境光的第一部分入射能量在第一方向折射，而环境光的第二部分入射能量在不同于第一角方向的第二方向折射。该显示器能在仅用环境光或仅用来自光源的光工作。较佳的是，该显示装置不包括透反射薄层。锯齿形生成物可包括三棱体或金字塔的形状。在显示装置的第三实施例中，该显示装置中含有第二微结构薄膜。

在本发明的第四实施例中，一种显示装置包括光调制系统，适于选择地把光提供给光调制层的光腔，和胆甾醇反射起偏振器。光腔被构筑在反射时就造成偏振相移。胆甾醇反射起偏振器配置在光调制层和光腔之间，能适用于透射具有第一偏振的入射光分量和反射具有第二偏振的入射光分量。这种显示器也能仅用环境光或仅用来自光源的光工作。较佳的是，该显示装置不包含透反射薄层。

附图简述

在考虑了下面与附图相连的本发明各种实施例的详细描述，可对本发明有更完全的理解。

图1示出根据本发明一实施例示范性显示装置的横截面图。

图2示出根据本发明另一实施例示范性显示装置的横截面图。

图3是根据本发明一实施例微结构薄膜的透视图。

图4示出根据本发明还有另一实施例示范性显示装置的横截面图。

图5示出根据本发明另一实施例示范性显示装置的横截面图。

图6-12示出根据本发明各种实施例中能供显示装置底部反射器之用的结构。

图13是本发明微结构薄膜一实施例的透视图。

图14示出根据本发明的显示装置的另一个实施例。

图15-18示出根据本发明附加实施例可用于图14中显示装置的反射起偏振器和微结构薄膜的配置。

尽管本发明对各种修改和替代形式是经得起检验的，其特性已经以附图中的例子示出并将作详细的描述。但应知道，本意并不想把本发明限于所描述的特殊例子。相反，本意是想覆盖如所附权利要求书中规定的、属于本发明精神实质和范围的所有修改、等价方案和替代之物。

较佳实施例的详细描述

本发明可应用于具有能以反射模式和透射模式工作的许多不同的光学器件中。这种双模式的工作可以不利用透反射薄层的情况下完成。虽并不如此限制本发明，但通过对在下面所提供例子的讨论，将得到对本发明各个方面的评价。

图1示出不包括在背光腔上面透反射薄层的显示装置。图1的显示装置100包括包围着光调制层102的第一起偏振器101和第二起偏振层103。可包括补偿即延迟薄膜108来光调制层校正双折射或提供其它改善的观视特性。显示器100包括把光提供到光调制层102的光腔105。在一实施例中，光腔105是各向同性的。背光即光腔105包括光源可以是，但并不限于，采用发光两极管或荧光灯的边缘发光的波导以提供用于显示器照明的区域光源。其它可能的光源包括电致发光面板，有机发光两极管，或区域荧光灯。术语“光腔”指的是提供光的腔室。较佳的是，光腔105在光学上基本是各向同性的，这样，基本上不会改变经过它而通过的光的偏振。显示器100还包括从光腔把光导向光调制层的底部反射器106。该底部反射器也反射环境光并把它导向光调制层。

另一可能的光源是把在边缘照明光导下面的光在诸角的范围内导向反射器的边缘照明光导。因为它常被用于在光调制层上面的显示器件中，所以这类光源往往被叫做正面光。可把正面光构筑成提供分离图像的层。这种功能在减少象素阴影效应中是有用的，正如在本文中将作更详细描述的那样。

显示器100还包括沿着它的透射轴透射第一偏振态沿着它的反射轴提供第一和第二偏振态的去偏振反射的反射起偏振器104。如果入射偏振光仅包含沿着反射起偏振器104的透射轴调整的第一偏振器(P1)，那么P1光在几乎没有去偏振的情况下基本被透射。可采用的反射起偏振器的一个例子是由3M制造的DRPF。较佳的是，背光元件105和106对至少一个偏振态几乎没有去偏振。

现在讨论术语“偏振”和“去偏振”。偏振指的是光的一种有序态。换句话说，对光的一束偏振光，其电场矢量的方向是可预测的。这个方向确定了电场矢量维持振荡的不变方向或以常规的方式在空间变动。这方向可以是平行或垂直于参考平面的振荡，正如线性偏振光的情况，或可以是绕光传播方向的转动态，正如圆偏振或椭圆偏振的情况。用任何规定的偏振态，可构筑这样的合适检偏振器，使得在一种检偏振器结构中，入射的偏振光束将基本被透射，而在垂直的检偏振器结构中，入射的偏振光束将基本被消除即被中断。一个例子应当是用线性偏振光的入射光束照明优质分光线性起偏振器的输入表面。在一种结构中，可把分光线性起偏振器作成透射大部分的入射偏振光束，而绕光传输方向约90°的转动将消除大部分入射偏振光束。

对于未偏振或去偏振的光，合成的电场矢量并不总是维持恒定或可预测的振荡方向。结果，不能构筑这样的检偏振器，使得在一种结构中，入射光不基本被透射，而在第二种结构中，相同的入射光束被基本消除。

现在讨论显示器100在环境光即反射模式中的工作。从与观视者同一侧进入显示器的光线110，被起偏振器101首先偏振化，这样，仅有一个偏振态，例如P1离开起偏振器101，然后由薄层102调制这个将被偏振器103基本中断或通过的偏振态。通过将电信号施加到限定象素或光调制层102的分立孔径的图形电极使该调制发生。例如，在施加电信号的位置上，进入的P1光可被光调制层102调制，作为偏振态(P2)出射。在没有施加电信号到光调制层102的位置上，进入的P1光经过光调制层102通过，且不被改变仍作为P1光出射。根据离开的偏振状态，起偏振层103的方向将起吸收的作用，形成环境黑暗的状态，或起透射光的能量作用，形成环境明亮的状态。在显示器透射光位置上，经过下面的起偏振器103通过的光(例如，P1光)继续经过反射起偏振器104通过。较佳的是，反射起偏振器104能让至少一个偏振态的光，好比说P1光，在没有显著的去偏振情况下通过。然后，该光经光腔105通过并在几乎没有去偏振或其它损耗的情况下从底部反器106反射。底部薄层有称之为第一程度去偏振的一去偏振程度。较佳的是，要使这第一程度去偏振减为最小，而光腔在反射时基本维持偏振。在反射后，光就折回离开显示器100给出环境明亮的状态。如果光腔105和底部反射器106对至少这一个偏振态是基本保持偏振的，这样，在这模式工作时离开光的强度将达到最大。于是，由于显示器能在没有透反射薄层情况下的纯反射模式中工作，所以环境亮度是最佳的。

较佳的是，在反射起偏振器上装上漫射薄层以对透射光提供一些散射，从而加宽观视角。反射起偏振器104可以是一种诸如由3M制造的DRPF的弥散相反射起偏振器。另外，虽然没有用图示出，但也可把合适的粘合层结合进显示器100。例如，可把保持偏振的漫射器放在沿光路110的任何合适的位置以提供一些散射来加宽显示器100的观视角。

在用背光即透射工作时，光线111在镜面或漫射方向离开光腔105。光线111通常是非偏振的，含有第一和第二偏振态P1和P2。两个偏振态都照射到反射起偏振器104上。一个状态，例如P1，以几乎没有去偏振的情况下经过反射起偏振器104被透射。相同的偏振态P1经下面的起偏振器103通过。然后，某些偏振态P1光在某些位置上由光调制层102调制层P2。在从光调制层出射P2光的地方，它被吸收起偏器101吸收，在显示器上形成背光黑暗的状态。在其它的位置上，P1光经光调制层102和吸收起偏振器101通过，在显示器上形成背光明亮的状态。

当偏振态P2在从光腔105出射时，被反射起偏振器104反射，使得部分反射能量被去偏振而包括两种偏振，P1和P2。反射起偏振器104反射具有一去偏振程度的光，它被称之为第二程度的去偏振。在再次进入光腔105且从底部反射器106反射之时，这两个偏振态就基本上被维持。偏振态P1和P2朝着反射起偏振器104反射，能让由反射起偏振器104透射偏振态P1并由反射起偏振器104去偏振态P2的反射。这种再反复继续到已把全部的偏振态P2转换成偏振态P1为止，或到吸收耗损使振态P2的强度降低到可适用的水平之下为止。

一种偏振态的再反复是通过具有带有对至少一种偏振态的至少某些反射去偏振的反射起偏振器来获得的。底部反射器在反射时就有第一程度的去偏振，而反射起偏振器在反射时就有第二程度的去偏振。第三程度的去偏振大于第一程度的去偏振。因此，一种偏振态的光被再反复在透射模式中提供较明亮的显示。

决定反射偏振器在反射中是否具有大于光腔在反射中的一去偏振程度的去偏振程度的一个方法是采用两个吸收起偏振器分别地测试每个分量的去偏振程度。首先，把光源放在适当的位置来通过吸收第一偏振态光的第一吸收起偏振器传导光并透射第二偏振光的光。从第一吸收起偏振器出射的第一偏振态的光不是被传导至反射起偏振器就是传导至光腔的组件上待测。从测试组件反射的光通过吸收第一偏振态光并透射第二偏振态光的第二吸收起偏振器传导。从第二吸收起偏振器的输出越明亮，则在该测试部件已经发生的去偏振就越少。在第二吸收偏振器处的输出测量应包括散射和镜面反射这两者使其完整。正如在本技术领域中已经知道的，可采用种种入射照明位置和探测器位置。测试装置部件的正常调整亦是重要的。

有许多不同的结构可用作光腔105和底部反射器106。这些可替换物中的某些替换物图示于相关的图5-11，并在本文作讨论。

图2示出包括微结构薄膜204的双模式显示器200。该双模式显示器200还包括第一起偏振器201，光调制层202和第二起偏振器203。可包括补偿即延迟薄膜208来为光调制层校正双折射性或提供其它改善的观视特性。在显示器200中也装配了光腔205和底部反射器206。反射器206用来把光导向光调制层202用于在环境和背光这两种模式中都形成显示。因此，在显示器200中不需要透射反射器，而最好就是在显示器200中不包含透反射层。

微结构层204的包含减少了象素阴影效应。当显示器在使用时，光调制层形成了已被编址的象素图形，即暗态象素。在环境光显示模式中，该图形从反射器反射回到观视者，而这反射的图形叠加在由光调制层形成的图形上。如果图形的反射稍微横向地偏离图形本身，则当这两个图形在叠加时，就会出现较淡的第二图形。由反射器离象素平面，即光调制层，的距离可导致横向位移。在光调制层和反射器之间的距离越大，则象素阴影效应很可能是越大。因此，在反射器处在显示器底部的情况下(如图2中)象素阴影效应比当反射器或透反射器位于光腔上面时(如在一般的透反射显示器中)更为关注的一个问题。

图3是微结构薄膜204的透视图，它包括锯齿形生成物207，此处每个锯齿形生成物207包括第一倾斜表面211和第二倾斜表面212。在这图示的实施例中，锯齿形生成物是呈三棱体形状的。当环境光射到微结构薄膜205上时，环境光的第一部分入射能量将射到第一倾斜表面211上，而在第一角方向折射。相应地，环境光的第二部分入射能量将射到微结构薄膜的第二倾斜表面212上，并在与第一角方向不相同的第二角方向折射。因为环境光采取两个不同的路径，任何象素阴影效应被减少一些部分。例如，如果微结构薄膜包括相等比例的两类倾斜表面，如在图2中横截面所示，那么，环境光的第一一半将在第一角方向折射，而环境光的第二一半则将在第二角方向折射。结果，任何象素阴影效应将被减少的一半。

也能可能在显示器400中包括第二微结构薄膜404，如图4所示，此处第二微结构薄膜404与第一微结构薄膜204是一样的。在示于图3的实施例中，微结构薄膜204具有一侧边213和垂直于侧边213的侧边214。在图2和图4中，第一微结构薄膜214的横截面是取平行于侧边213作出的，这样，就可以横截面中看到锯齿形生成物了。在图4中，第二微结构薄膜404的横截面图是取科行于倾斜表面作出的，这样，在横截面中就看不到锯齿形生成物了。图4中的第二微结构薄膜404包括沿与第一微结构薄膜204的锯齿生成物207垂直布局的锯齿形生成物(不能在图4中看到)。图4包括与图2同样的部件。由于交叉的微结构薄膜204和404的结果，进一步减少任何象素阴影效应。当已经过第一微结构薄膜通过的光射到第二微结构薄膜上时，入射能量的第一部分在第三角方向折射，而入射能量的第二部分则在不同于第三角方向的第四角方向折射。所以，如果第一微结构薄膜包括两种类型倾斜表面的相同比例，而第二微结构薄膜也包括两种类型倾斜表面的相同比例，那么，任何象素阴影效应将减少到原来的约四分之一。

可把微结构薄膜204翻转过来，使其生成物207指向下面，也起着转折透镜的作用，从光腔把低角度的光导向观视角。微结构薄膜204在邻接锯齿形生成物处配置一种诸如空气的具有低折射率的交界面材料。

图13是可包括在显示装置的一实施例中，代替微结构薄膜204的不同微结构薄膜1300的透视图。微结构薄膜1300包括正方形为低的金字塔形状锯齿形生成物。每个生成物1302包括在四个不同角方向折射入射光的四个倾斜表面。环境光将射到在微结构薄膜1300上金字塔结构的四个倾斜表面中的一个表面上并在四个角方向中的一个方向折射。因为入射光将采用许多不同的路径到反射器，所以将减少象素阴影。在示于图13的例子中，这四个侧面具有相等的面积，结果，对本例来说，任何象素阴影效应减少到原来的四分之一。

图14示出包括微结构薄膜1404的反射起偏振器1408的本发明显示装置1400的另一实施例。这显示装置也包括第一偏振器1401，光调制层1402，第二起偏振器1403，光腔1405以及底部反射器1406。可包括补偿即延迟薄膜1415来为光调制层校正双折射提供其他改善的观视特性。

正如在上面关于图2-3所讨论的，在显示装置中内含微结构薄膜导致象素阴影效应的减少。正如在上面关于图1所讨论的，内含反射起偏振器1408导致光的再反射和较明亮的显示器。底部反射器1406以第一去偏振程度反射光，而反射起偏振器1408以第二去偏振程度反射光。对于至少一种偏振态，第二去偏振程度大于第一去偏振程度。微结构薄膜包括含有第一倾斜靖面1411和第二倾斜表面1412的锯齿形生成物1407。锯齿形生成物可以是如图3所示的三棱体。另一可能的实施例应当在显示装置1400中包括类似于图4中布置的第二微结构薄膜1400。

在图14中，微结构薄膜1404和反射起偏振器1408被放置在彼此隔形的位置上，而微结构薄膜1404在反射起偏振器的顶部，在这里微结构薄膜1404的锯齿形生成物1407面向光调制层1402。可在显示装置之内、用不同的方法来放置微结构薄膜和反射起偏振器，而仍能获得在象素阴影方面的减少和光的再反复。对微结构薄膜和反射起偏振器的其它结构的某些例子示于图15-18。图15-18的结构可在图14中显示装置1400之内使用，代替微结构薄膜1404和反射起偏振器1407。

如图15所示，可把反射起偏振器1508放在微结构薄膜1504的上面，在这里锯齿形生成物1507面向显示装置1400的光调制层1402。如图16所示，可把微结构薄膜1604耦合到反射起偏振器1608，在这里微结构薄膜1604的锯齿形生成物1607面向显示装置1400的光调制层1402。

把微结构薄膜这样来放置，使得锯齿形生成物面向离开光调制层也是可能的，并仍能获得象素阴影效应的减少。如图17所示，可把反射起偏振器1708放在微结构薄膜1704上面，在这里锯齿形生成物1707面向离开显示装置1400的光调制层1402。每个锯齿形生成物1707包括第一倾斜表面1711和第二倾斜表面1712。当环境光在这结构中经过微结构薄膜1704通过时，环境光第一部分的入射能量将射到第一倾斜表面1711上并在第一角方向折射。环境光第二部分的入射能量将射到第二倾斜表面1712上，并在第二角方向折射。因为环境光采取两种不同路径，环境光将被减少一些部分。如果微结构薄膜以相同的比例包括两种类型的倾斜表面，如图17所示，那么，象素阴影效应将被减少一半。

如图18所示，可把微结构薄膜1807耦合到反射起偏振器1808，在这里微结构薄膜1807被放置在面向离开光调制层的位置上。当在显示装置中象显示装置1400一样的放置时，这结构以与图17中结构相同的方法使象素阴影的减少。

在诸图中，显示器件的两个部件之间示出有间隙的地方，一般在那些两个部件之间存在的是空气。为了让与显示装置相互作用的光能识别空气间隙，只有几微米的间隙已是足够的。这种空气间隙可以采用在本技术领域中已知的许多方法来完成。例如，可采用垫层元件。可采用无光泽薄层来减少两个部件表面的光滑度。在其中一个部件是接着在另一元件的平面一侧要成层的微结构薄膜的地方，如图15中的，微结构元件可以这样来构件，使得所有的尖端不在同一高度，能让在微结构元件和相邻部件之间有在光学上有意义的空气间隙。

在示于图16和18的结构中，在微结构薄膜1604、1804和反射起偏振器1608，1808之间，不需要有空气间隙。这两个元件可结合即耦合在一起。采用反射起偏振器作为基底，把微结构元件直接形成在反射起偏振器上也是可能的。

也可能包括一种具有金字塔形状的微结构薄膜1300包含于图14-18的结构中，来代替这微结构薄膜。另一可能的实施例应是在图14-18的每种结构中包括类似图4所安排的第二微结构薄膜。

图5示出一种能在透射和反射模式工作的显示装置。图5的显示器500包括胆甾醇的反射起偏振器504。显示器500还包括第一起偏振器501，光调制层502，以及第二起偏振器503，在这里第一和第二起偏振器501，503包围着光调制层502。可包括补偿即延迟薄膜508对光调制层校正双折射或提供其他改善的观视特性。显示器500也包括光腔505和底部反射器506。显示器在胆甾醇反射起偏振器504和第二起偏振器503之间还包括1/4波薄膜507。

在透射模式中，来自光腔505的光线511被胆甾醇反射起偏振器504圆偏振化。例如，右后圆偏振光(RH)可被透射，而左手圆偏振光(LH)被反射。对这透射光，1/4波薄膜507从RH光输入构筑线偏振态以供底部起偏振器503之用。对这从胆甾醇反射起偏振器反射的LH光，在从底部反射器506反射之时就需要相移。底部反射器506被构筑成在反射之时就形成一个相移。这个相移把LH光转换成RH光，用于被胆甾醇反射起偏振器504透射。用于提供高反射率和相移性质的底部反射器506合适的反射器材料包括象银和铝那样的金属，或通常在有机光发射两极管中遇到的不透明电极金属。

在反射模式中的显示器500是用经过显示器透射的环增光束照明的，入射光510经过胆甾醇反射起偏振器504透射并进入光腔505。为光的离开需要两次相移。例如，由胆甾醇反射起偏振器504透射的RH光在从底部反射器506反射之时将变为LH光。然后，LH由胆甾醇反射起偏振器504反射并朝着底部反射器506被送回。在从底部反射器506第二次反射之时，LH光就被转换回到RH光，并最后由胆甾醇反射起偏振器504透射。这个多次反射情况可增强横向象素阴影分离。显示器500可以不需要包含透反射层的情况下提供一种采用环境光成来自光源光的显示。包括诸如有机光发射两极管的减少厚度的背光，合适的漫射层，和/或合适的微结构层于显示器500之中可能是有利的。

显示器500可包括正面光作为光源，在这里形成边缘照明的光导把光以观视角锥向下导向这反射器。这正面光可被构成类似于图2和4的微结构薄膜204来提供分离图像的功能，从而减少象素阴影效应。

在也包括胆甾醇反射起偏振器的另一可替换的显示器中，可把1/4波薄膜507消除掉，而代替的是可在胆甾醇起偏振器层504上涂敷一层提供1/4波薄膜性能的涂层。

图6-12示出用于在本文描述的显示装置中底部反射器的结构。示于图6-12中的结构能用作显示器100的底部反射器106，图2显示器200或图4显示器400的底部反射器206，或图14的底部反射器1406。

图6示出提供镜面反射的平面镜600。该平面镜600包括镜面层601，它可以是，但并不限于，涂敷在合适基底或多层聚合物镜面上的不透明铝或银的涂层。可在镜表面上涂敷保护层(未示出)来提供改善的周围环境或物理性能。

图7示出包含有纹理结构的表面702的漫射镜面700来为镜面薄层701提供受控的漫射反射率。镜面薄镜701也可以是，但并不限于，涂敷在合适基底或多层聚合物镜面上的不透明铝或银的涂层。构筑漫射镜面700的外形来基本维持在反射时的至少一个偏振态。

图8示出包含镜面层801和漫射层802的漫射镜面800的横截面图。镜面层801可以是关于在图6和7中描述的类型。漫射层802可以是，但并不限于，装填粒子的涂层。诸如粒子大小、1形状、折射率、外形和涂层厚度等涂层参数均能调节到在提供所需的漫射时，基本保持至少一种偏振态。

图9示出包括镜面层901和反射起偏振器902的偏振镜面900。反射起偏振器902应在反射和透射的两个中的一个或两个都基本维持偏振态。用于薄层902合适的例子包括，但并不限于，多层、弥散相或胆甾醇反射起偏振器。镜面层901可以或者是金属化涂层、层压金属化薄膜、层压聚合物多层镜面、或者是交叉的反射起偏振器。可结合适合的粘结层(未示出)把分开的诸层粘结在一起。由于可把反射起偏振层902调整到提供偏振化的反射，所以镜面层901不必要在反射顺保持偏振。

例如，如果具有P1偏振的光垂直入射到起偏振镜面900，且如果镜面层901并不在反射之时基本保持偏振，然后，镜面层901将反射P1和P2偏振这两种光。可把反射起偏振器902构筑成只能让P1偏振光出射，这样，从整体来看，起偏振镜面900是保持偏振的。

图10示出结合镜面层1001、漫射层1002、和反射起偏振器1003的漫射起偏振镜1000。反射起偏振器1003类似于关于图9所描述的反射起偏振器902。可把漫射层1002结合进反射起偏振器1003结构的一侧面，或可以是分离的层压漫射层或漫射粘性物质。镜面层1001可以是类似于关于图6和7所描述的镜面层。可用合适的粘合剂(未示出)把分离的诸层粘结在一起。由于可调整反射起偏振器1003来提供偏振化的反射，所以漫射层1002和镜面层1001不必要保持偏振示于图10的漫射偏振镜1000可供散射轴的分离之用。在反射偏振层1003之上可把额外的漫射层添加到漫射偏振镜1000。漫射镜1000的一个合适例子应是在漫射一侧覆盖有金属化涂层的、由3M制造的DBEF-M薄膜。

图11示出结合漫射层1101和反射起偏振器1102的另一漫射反射起偏振器1100。反射起偏振器1102可以是关于图9所描述的类型。漫射层1101可以是，但并不限于，由微孔薄膜组成的分立层压薄膜，此处未示出粘合剂。

一种微孔薄膜，也称之为多微孔薄膜，可被包括在漫射起偏振器1100来提供漫射的反射。微孔薄膜是一种具有到处在空间分布细小空洞的聚合物薄膜。微孔薄膜可采用热感应相分离技术来生产。一种半晶体聚合物和一种溶剂即稀释剂被用于产生微孔薄膜。在低温时，该聚合物和该稀释剂是不能溶成一体的，但在较高温度时形成溶液。对该聚合物和稀释剂加热并在挤压机中混合在一起直至这两种物质形成均匀的溶液为止。然后，把这溶液形成薄层并冷却。在冷却即淬火过程中，聚合物从溶液结晶出来成为被聚合物系绳小纤维连接的微观结晶小球。这微结构的大小可采用各种技术来处理。在聚合物已固化之后，可通过抽出稀释剂把这种两相薄膜作成多孔的并调整薄膜来制作相当于光的波长尺寸的微结构尺寸，从而使它们在单位厚度上成为非常有效的反射器。

常用在显示装置中的一种微孔薄膜是装填BaSO₄的聚乙烯对酞酸盐(PET)，它具有95％的反射率并约9密尔(mil)厚。更为较佳的是，可采用装填TiO₂的PET薄膜，它有大于99％的反射率。可把漫射层直接结合进反射起偏振层1102的一个侧面上。漫射反射起偏振器1100的一合适例子应该是层压到微孔薄膜的。由3H制造的DBEF薄膜。

图12示出闪耀的镜面反射器1200。这镜面反射层1201可包括，但并不限于，倾斜的镜面，或衍射的即全息的结构。闪耀镜面反射器1200在反射时理想地保持偏振，但在反射传播方向提供角位移用于操纵光束的应用中。

根据专门的背光设计，一种能使均匀度和亮度为最佳的纯镜面反射器或有某些程度的漫射反射可能是合乎需要的。维持至少一根轴的偏振保存满足为需要这个特性的显示装置，具有基本上保存偏振的背光腔的要求。一根漫射轴可帮助充满光导孔径。控制基本上保存偏振轴的漫射分布有助于使环境反射亮度为最大。在背光中的漫射为显示器加宽观视角是合乎需要的。不过，与蓝勃反射相比，在反射上要有增益以便具有明亮的显示是合乎需要的。蓝勃反射器被设想为在所有方向反射具有相等强度的光，因此，从所有方向出现相等的亮度。对增益和漫射的关心必须是平衡的，以提供显示器有足够广阔的观视角并且是足够地明亮。对背光反射器稍微的漫射也能有助于把视差和由于图象反射器与图象平面的位移引起的象素阴影减为最小。

上面的详细说明，例子和数据提供了本发明制品的制作和使用的全部描述。由于本发明的许多实施例可在不违背本发明的精神实质和范围的情况下制作，所以本发明归属于在本文后面所附的权利要求书中。

Claims (50)

1.一种仅采用环境光以反射的模式和采用光源以透射的模式能显示信息的显示装置，其特征在于，包括：

光调制系统，包括在第一起偏振层和第二起偏振层之间的光调制层；

各向同性光腔，包括光源和反射器，该光腔适合把光有选择地提供给光调制层，该光腔以入射光第一程度的去偏振反射入射光，该反射器构筑成仅采用环境光，以反射模式向光调制层反射环境光来照明该显示器；以及

反射起振器，配置在该光调制层和该光腔之间，适于透射具有第一偏振的入射光分量和反射具有第二偏振的入射光分量，该起偏振器用以大于第一程度去偏振的第二程度去偏振反射第二偏振光来提供第一偏振光。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述该反射起偏振器是漫射型反射起偏振器。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置不包括部分透射和部分反射的透反射层。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射是平面镜。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述平面镜包括不透明的金属涂层。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器是漫射镜。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述漫射镜包括有纹理结构的表面。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述漫射镜包括平面镜层和漫射层。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器包括反射起偏振器和镜面层，所述光腔的反射起偏振器至少在反射和透射中的一种基本维持一种偏振态。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射包括含有反射起偏振器的漫射起偏振镜，所述光腔的反射起偏振器至少在反射和透射中的一种基本维持一种偏振态。

11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器包括在朝向最佳观视角的反射传播方向中提供移相的操纵光束层，所述反射器在反射时基本保持偏振。

12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述操纵光束层包括从水平面倾斜的镜表面。

13.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括，位于该光腔之上和该光调制系统之下的第一微结构薄膜，该第一微结构薄膜包括锯齿形生成物，其中每个锯齿形生成物包括倾斜的表面；其中环境光射到第一微结构薄膜上，环境光的第一部分入射能量第一角方向折射，而环境光的第二部分入射能量以不同于第一角方向的第二角方向折射。

14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述锯齿形生成物是在面向光调制系统的第一微结构薄膜的一侧。

15.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述第一微结构薄膜被构筑来在离开光腔的观视方向的范围内提供在光亮度上的提高。

16.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置在光源和光调制层之间还包括部分反射和部分透射的透反射层。

17.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述反射起偏振器是第一微结构薄膜。

18.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述第一微结构薄膜是在反射起偏振器的上面。

19.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述反射起偏振器是在第一微结构薄膜的上面。

20.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光源包括有机光发射两极管。

21.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光源包括边缘照明光导，它被构筑来把在该边缘照明光导下面的光传导至该反射器。

22.一种仅采用环境光以反射的模式和采用光源以透射的模式能显示信息的显示装置，其特征在于，包括：

光调制系统，包括光调制层和第一起偏振层；

光腔，用于把光提供给光调制层；

反射器，位于光腔的下面并配置来接收来自该光腔的光，并把光导向光调制层，仅采用环境光以反射的模式照明该显示器；以及

第一微结构薄膜，位于该光腔的上面和该光调制系统的下面，第一微结构薄膜包括锯齿形生成物，其中每个锯齿形生成物包括一倾斜的表面；

其中环境光射到第一微结构薄膜上，环境光的第一部分入射能量以第一角方向折射，而环境光的第二部分能量以不同于第一角方向的第二角方向折射。

23.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述锯齿形生成物在面向光调制系统的第一微结构薄膜的一侧。

24.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述每个锯齿形生成物包括三棱体。

25.如权利要求24所述的显示装置，其特征在于，还包括配置在第一微结构薄膜下面的第二微结构薄膜，第二微结构薄膜包括锯齿形生成物，其中每个锯齿形生成物包括具有一倾斜表面的三棱体，其中第一微结构薄膜的锯齿形生成物垂直于第二微结构薄膜的锯齿形生成物，以及

其中已经过第一微结构薄膜通过的入射光射到第二微结构薄膜上，入射光的第一部分入射能量以第三角方向折射，而入射光的第二部分能量以不同于第三角方向的第四角方向折射。

26.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述第一微结构薄膜被构筑来在离开光腔的观视方向范围内提供在光亮度上的提高。

27.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置在光源和光调制层之间不包括部分反射和部分透射的透反射层。

28.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述第一微结构薄膜的锯齿形生成物包括金字塔形的结构。

29.如权利要求28所述的显示装置，其特征在于，所述金字塔形结构是以正方形为底的金字塔结构。

30.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器是平面镜。

31.如权利要求30所述的显示装置，其特征在于，所述该平面镜包括不透明的金属涂层。

32.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述该光腔的反射器是漫射镜。

33.如权利要求32所述的显示装置，其特征在于，所述该漫射镜包括有纹理结构的表面。

34.如权利要求32所述的显示装置，其特征在于，所述该漫射镜包括平面镜层和漫射层。

35.如权利要求32所述的显示装置，其特征在于，所述该光腔的反射器包括反射起偏振器和镜面层，其中反射起偏振器在至少反射和透射中的一种中基本维持一种偏振态。

36.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器包括含有反射偏振器的漫射起偏振镜，其中反射起偏振器在至少反射和透射中的一种中基本维持一种偏振态。

37.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述光腔的反射器包括在朝着最佳观视角的反射传播方向提供移相的操纵光束层，其中该反射器在反射时基本保持偏振。

38.如权利要求37所述的显示装置，其特征在于，所述该操纵光束层包括从水平面倾斜的镜表面。

39.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述该光腔是各向同性的，并以入射光的第一程度去偏振反射入射光，该反射器被构筑来朝着光调制层反射环境光，仅用环境光以反射模式照射该显示器，该显示装置还包括：

配置在光调制层和光腔之间的反射起偏振器，适于透射具有第一偏振的入射光分量，并反射具有第二偏振的入射光分量，该起偏振器以大于第一程度去偏振的第二程度光偏振反射第二偏振光来提供第一偏振光。

40.如权利要求39所述的显示装置，其特征在于，所述该反射起偏振器是漫射型反射起偏振器。

41.如权利要求39所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置不包括部分透射和部分反射的透反射层。

42.如权利要求39所述的显示装置，其特征在于，所述该第一微结构薄膜在反射起偏振器的上面。

43.如权利要求39所述的显示装置，其特征在于，所述该反射起偏振器是在第一微结构薄膜的上面。

44.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述该光源包括有机光发射两极管。

45.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述该光源包括边缘照明光导，它被构筑来把在该边缘照明光导下面的光传导至该反射器。

46.一种仅采用环境光以反射的模式和采用光源以透射的模式能显示信息的显示装置，其特征在于，包括：

光调制系统，包括在第一起偏振层和第二起偏振层之间的光调制层；

光腔，包括光源和反射器，该光腔适于选择地把光提供给光调制层，该反射器被构筑成仅采用环境光以反射的模式朝着光调制层反射环境光束，照射该显示器，其中该光腔的反射器在反射时就引起一个偏振相移；以及

胆甾醇反射起偏振器，配置在该光调制层和该光腔之间，适于透射具有第一偏振的入射光分量和反射具有第二偏振的入射光分量。

47.如权利要求46所述的显示装置，其特征在于，所述该显示装置在光源和光调制层之间不包括部分反射和部分透射的透反射层。

48.如权利要求46所述的显示装置，其特征在于，所述该光源包括有机发射两极管。

49.如权利要求46所述的显示装置，其特征在于，其中该光源包括边缘照明光导，该边缘照明光导被构筑成把在该边缘照明光导下面的光传导至该反射器。

50.如权利要求46所述的显示装置，其特征在于，还包括配置在该光调制系统和该胆甾醇反射起偏振器之间的1/4波片。

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