TW201702524A - 用於顯示裝置之光學薄膜堆疊 - Google Patents

用於顯示裝置之光學薄膜堆疊 Download PDF

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健如 石
姚裕弘
盧路
吉奈許 甘德席
相東 閔
詹姆士 伊金
羅伯 麥爾斯
瓦辛 默漢麥德
馬修 布萊恩 山普賽爾
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Abstract

本發明揭示用於提供光學薄膜之堆疊的系統、方法及裝置,該等光學薄膜之堆疊可用以提供經增大的同軸顯示亮度。在一態樣中,可提供一種裝置或系統,其包括一光源、具有三角形橫截面稜柱形光轉向結構之一第一光學薄膜,及具有梯形橫截面稜柱形光轉向結構之一第二光學薄膜。該第一光學薄膜可插入於該光源與該第二光學薄膜之間。在其他態樣中,類似於該第一光學薄膜之一第三光學薄膜可插入於該光源與該第一光學薄膜之間。在又其他態樣中,類似於該第二光學薄膜之一或多個額外光學薄膜可定位於該堆疊中,使得該第二光學薄膜介於該第一光學薄膜與該(該等)額外光學薄膜之間。

Description

用於顯示裝置之光學薄膜堆疊
本發明涉及供顯示面板及其他顯示系統之用的亮度增強薄膜。更確切而言,本發明涉及用於增強顯示亮度之光學薄膜之特定光學堆疊。
機電系統(EMS)包括具有電及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(諸如鏡面及光學薄膜)及電子裝置之器件。EMS器件或元件可以多種尺度來製造,包括但不限於微尺度及奈米尺度。舉例而言,微機電系統(MEMS)器件可包括具有範圍為約一微米至數百微米或更大之大小的結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包括具有小於一微米之大小(包括例如小於數百奈米之大小)的結構。可使用沈積、蝕刻、微影及/或蝕刻掉基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電器件之其他微機械加工製程來產生機電元件。
諸如MEMS及NEMS器件之機電系統日益被用於像素化顯示器件中以控制像素狀態。一些此等機電系統利用微米或奈米級可移動遮光片,該等遮光片可被移動以便封閉或不封閉孔隙,來自光源之光可透過該孔隙。此等顯示器通常具有孔隙板或孔隙層,眾多開口或孔隙穿過該孔隙板或孔隙層;每一像素可包括此等孔隙或開口中之一或多者。光源可經定位使得來自光源之光穿過未由遮光片阻擋的彼等孔隙。
本發明之系統、方法及器件各自具有若干創新態樣,其中無單一者單獨負責引起本文中所揭示之所要屬性。
本發明中所描述之標的物之一個新穎態樣可被實施為一種裝置,該裝置包括:一第一光學薄膜,其具有一第一表面及經定位成與該第一光學薄膜之該第一表面對置的一第二表面;以及一第二光學薄膜,其具有面向該第一光學薄膜之一第一表面及經定位成與該第二光學薄膜之該第一表面對置的一第二表面。該第一光學薄膜之該第二表面可由複數個稜柱形光轉向結構界定。包括於界定該第一光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之每一稜柱形光轉向結構可具有一實質上三角形橫截面。該第二光學薄膜亦可包括複數個稜柱形光轉向結構。包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構的每一稜柱形光轉向結構可具有一梯形橫截面,且每一此等梯形橫截面可隨著與該第一光學薄膜之距離增大而加寬。該第一光學薄膜及該第二光學薄膜可定位於一堆疊配置中,該第一光學薄膜之該第二表面面朝該第二光學薄膜之該第一表面。
在一些其他實施中,該裝置亦可包括一光源,且該第一光學薄膜可插入於該光源與該第二光學薄膜之間。
在一些其他或額外實施中,該裝置可進一步包括具有複數個顯示元件之一顯示像素層,且該第二光學薄膜可插入於該第一光學薄膜與該顯示像素層之間。在一些此等實施中,該顯示像素層可包括具有複數個孔隙之一孔隙板,且每一顯示元件可包括一遮光片。每一遮光片可與該等孔隙中之一或多者相關聯,且可經組態以在該遮光片封閉該等相關聯孔隙中之該一或多者的一第一位置與該遮光片准許光穿過該一或多個相關聯孔隙的一第二位置之間轉變。在一些替代的此等實施中,該顯示像素層可為一液晶顯示器(LCD)層。
在該裝置之一些實施中,界定該第一光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構在沿平行於該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構之一方向上檢視時具有一連續鋸齒剖面。在該裝置之一些此等實施中,該鋸齒剖面由交替的峰及谷界定,其中之每一者形成介於88度與92度之間的一角。在該裝置之一些實施中,該第一光學薄膜之該第一表面可為平坦的。
在一些實施中,該裝置可進一步包括一第三光學薄膜,該第三光學薄膜具有一第一表面及定位於該第三光學薄膜的與該第三光學薄膜之該第一表面對置的一側上的一第二表面。在此等實施中,該第三光學薄膜之該第二表面可由複數個稜柱形光轉向結構界定。包括於界定該第三光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的每一稜柱形光轉向結構可具有一實質上三角形橫截面,且該第三光學薄膜可定位於該第三光學薄膜之該第二表面面朝該第一光學薄膜之該第一表面的該堆疊配置中。該第三光學薄膜亦可經定向,使得界定該第三光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構沿著實質上垂直於一第二方向的一第一方向定向,其中界定該第一光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構沿該第二方向進行定向。
在該裝置之一些此等實施中,界定該第一光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的該等稜柱形光轉向結構可在沿平行於該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構之一方向上檢視時具有一連續鋸齒剖面。界定該第三光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的該等稜柱形光轉向結構可在沿平行於該第二光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構的一方向檢視時具有一連續鋸齒剖面。
在一些實施中,該裝置可進一步包括一或多個額外光學薄膜,且該第二光學薄膜可插入於該第一光學薄膜與該一或多個額外光學薄 膜之間。每一額外光學薄膜可包括複數個稜柱形光轉向結構,且包括於該一或多個額外光學薄膜中之每一者中的該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構可具有一梯形橫截面。
在該裝置之一些實施中,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構的每一稜柱形光轉向結構可包括一第一傾斜壁部分、一第二傾斜壁部分,及與該第二光學薄膜實質上共平面且橫跨於該第一傾斜壁部分與該第二傾斜壁部分之間的一底座部分。在該裝置之一些此等實施中,該第二光學薄膜可包括間隙部分,其位於每一對鄰近底座部分之間且與該第二光學薄膜之該第一表面實質上共平面。每一此等間隙部分可包括面朝該第一光學薄膜的反射材料。在該裝置之一些其他或替代的此等實施中,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構的該第一傾斜壁部分及該第二傾斜壁部分可在其間形成大於或等於5°且小於或等於45°的一角。在該裝置之一些其他或替代的此等實施中,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構的該第一傾斜壁部分及該第二傾斜壁部分可在其間形成大於或等於5°且小於或等於15°的一角。在該裝置之一些其他或替代的此等實施中,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構的該第一傾斜壁部分及該第二傾斜壁部分可在其間形成約10°的一角。在該裝置之一些其他或替代的此等實施中,該第二光學薄膜可包括位於每一對鄰近底座部分之間的間隙部分;該等間隙部分與該等底座部分可實質上寬度相等。
在該裝置之一些其他或替代的此等實施中,對於包括於該第二光學薄膜中之該複數個梯形光轉向結構中的每一對鄰近稜柱形光轉向結構,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之一者的該第 一傾斜壁部分及包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之另一者的該第二傾斜壁部分可由該第二光學薄膜之該第一表面中的一V形凹槽的相對壁提供。在一些此等實施中,該等V形凹槽可塗佈有或填充有諸如一反射材料或相比鄰接該等V形凹槽之材料具有一較低折射率之一材料的一材料。
在該裝置之一些實施中,對於包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的每一對鄰近稜柱形光轉向結構,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之一者的該第一傾斜壁部分及包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之另一者的該第二傾斜壁部分可由界定該第二光學薄膜之該第二表面之一部分的一突起物之相對側提供。在該裝置之一些此等實施中,該等第一傾斜壁部分及該等第二傾斜壁部分可均塗佈有一反射塗層。
在具有一顯示像素層之該裝置的一些實施中,該裝置可進一步包括能夠與該顯示像素層中之該等顯示元件通信且能夠處理影像資料的一處理器,及能夠與該處理器通信的一記憶體器件。在一些此等實施中,該裝置可進一步包括能夠將至少一個信號發送至該等顯示元件的一驅動器電路,以及能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路的一控制器。在一些額外或替代的此等實施中,該裝置亦可包括能夠將該影像資料發送至該處理器的一影像源模組;該影像源模組可包括至少一接收器、收發器或傳輸器。在一些其他額外或替代的此等實施中,該裝置亦可包括能夠接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器的一輸入器件。
本發明中所描述之該標的物的另一新穎態樣可被實施為一裝 置,該裝置包括:一光發射構件,其用於橫跨該光發射構件之一照明表面發射分佈式照明;一第一光學薄膜;及一第二光學薄膜。該第一光學薄膜可包括第一構件,其用於將實質上與垂直於該光發射構件之該照明表面之一軸線對準的來自該光發射構件之光反射回該光發射構件,同時允許不實質上與該軸線對準的光穿過該第一光學薄膜。該第二光學薄膜可包括第二構件,其用於大體上允許穿過該第一光學薄膜且實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之光穿過該第二光學薄膜而不反射回該光發射構件,同時使得穿過該第一光學薄膜且不實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之光受到反射,以便與該軸線更加對準。
在一些此等實施中,該第一構件可包括用於重導向該光之光學腔,且可使得與該軸線相差小於5度且位於此等光學腔內的光反射回該光發射構件,且亦可使得與該軸線相差5度至90度且位於此等光學腔內的光穿過該第一光學薄膜。在一些其他或替代的此等實施中,該第二構件可包括用於重導向該光之光學腔,且可使得與該軸線相差小於22.5度且位於此等光學腔內的光穿過該第二構件,而非反射回該光發射構件,且可使得與該軸線相差22.5度至90度且位於此等光學腔內的光受到反射,以便與該軸線更加對準。
本發明中所描述之標的物的另一新穎態樣可被實施為一裝置,該裝置包括:一光發射構件,其用於橫跨該光發射構件之一照明表面發射分佈式照明;一第一光學薄膜;及一第二光學薄膜。該第一光學薄膜可包括第一構件,其用於將實質上與垂直於該光發射構件之該照明表面之一軸線對準的來自該光發射構件的大部分光反射回該光發射構件,同時允許不實質上與該軸線對準的大部分光穿過該第一光學薄膜。該第二光學薄膜可包括第二構件,其用於大體上允許穿過該第一光學薄膜且實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之大部分光穿過 該第二光學薄膜而不反射回該光發射構件,同時使得穿過該第一光學薄膜且不實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之大部分光受到反射,以便與該軸線更加對準。
在一些此等實施中,該第一構件可包括用於重導向該光之光學腔,且可使得與該軸線相差小於5度且位於此等光學腔內的大部分光反射回該光發射構件,且亦可使得與該軸線相差5度至90度且位於此等光學腔內的大部分光穿過該第一光學薄膜。在一些其他或替代的此等實施中,該第二構件可包括用於重導向該光之光學腔,且可使得與該軸線相差小於22.5度且位於此等光學腔內的大部分光穿過該第二構件,而非反射回該光發射構件,且可使得與該軸線相差22.5度至90度且位於此等光學腔內的大部分光受到反射,以便與該軸線更加對準。
本發明中所描述之該標的物之另一新穎態樣可被實施為一系統,該系統包括具有一光源之一背光單元(BLU)、至少包括一個第一光學薄膜及一個第二光學薄膜之一光學堆疊,及具有複數個基於微機電系統(MEMS)之顯示元件的一顯示像素層,每一基於MEMS之顯示元件可於至少兩個位置之間移動。該第一光學薄膜可插入於該第二光學薄膜與該BLU之間,且該第一光學薄膜可具有複數個稜柱形光轉向結構,該等稜柱形光轉向結構具有一實質上三角形橫截面。該第二光學薄膜可具有複數個稜柱形光轉向結構,該等稜柱形光轉向結構具有一梯形橫截面。
在該系統之一些實施中,該等基於MEMS之顯示元件可為數位微遮光片元件,其經組態以沿平行於該第一光學薄膜及該第二光學薄膜之軸線移動。在一些其他或額外的此等實施中,該第一光學薄膜可具有鋸齒剖面,且該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構可具有90°頂角。在一些額外或替代的此等實施中,該第二光學薄膜之每一稜柱形光轉向結構可具有傾斜壁部分,其間具有介於5°與45°之間的一夾 角。
本發明中所描述之標的物之一或多個實施之細節在隨附圖式及以下描述中闡述。其他特徵、態樣及優點將自描述、圖式及申請專利範圍變得顯而易見。應注意,以下圖式之相對尺寸可不按比例繪製。
100‧‧‧顯示裝置
102‧‧‧光調變器
102a-102d‧‧‧光調變器
104‧‧‧影像
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素
108‧‧‧遮光片
109‧‧‧孔隙
110‧‧‧寫入啟用互連件
112‧‧‧資料互連件
114‧‧‧共同互連件
120‧‧‧主機器件
122‧‧‧主機處理器
124‧‧‧環境感測器
126‧‧‧使用者輸入模組
128‧‧‧顯示裝置
130‧‧‧掃描驅動器
131‧‧‧寫入啟用互連件
132‧‧‧資料驅動器
133‧‧‧資料互連件
134‧‧‧控制器
138‧‧‧共同驅動器
139‧‧‧共同互連件
140-146‧‧‧燈
148‧‧‧燈驅動器
150‧‧‧顯示元件陣列
200‧‧‧遮光片組合件
202‧‧‧致動器
204‧‧‧致動器
206‧‧‧遮光片
207‧‧‧孔隙層
208‧‧‧錨定器
209‧‧‧孔隙
212‧‧‧孔隙
216‧‧‧重疊
302‧‧‧光學堆疊
304‧‧‧光源
306‧‧‧燈
308‧‧‧光導
324‧‧‧第一光學薄膜
326‧‧‧第一表面
328‧‧‧第二表面
330‧‧‧稜柱形光轉向結構
332‧‧‧三角形橫截面
340‧‧‧第二光學薄膜
342‧‧‧第一表面
344‧‧‧第二表面
346‧‧‧稜柱形光轉向結構
348‧‧‧梯形橫截面
402‧‧‧光學堆疊
404‧‧‧光源
410‧‧‧顯示像素層
424‧‧‧第一光學薄膜
426‧‧‧第一表面
428‧‧‧第二表面
440‧‧‧第二光學薄膜
442‧‧‧第一表面
444‧‧‧第二表面
450‧‧‧第三光學薄膜
452‧‧‧第一表面
454‧‧‧第二表面
478‧‧‧額外光學薄膜
478'‧‧‧額外光學薄膜
478"‧‧‧額外光學薄膜
500‧‧‧顯示器
502‧‧‧光學堆疊
504‧‧‧光源
510‧‧‧顯示像素層
512‧‧‧遮光片
514‧‧‧第一位置
516‧‧‧第二位置
518‧‧‧對應孔隙
520‧‧‧孔隙板
520'‧‧‧孔隙板
524‧‧‧第一光學薄膜
526‧‧‧第一表面
528‧‧‧第二表面
530‧‧‧稜柱形光轉向結構
532‧‧‧三角形橫截面
540‧‧‧第二光學薄膜
542‧‧‧第一表面
544‧‧‧第二表面
546‧‧‧稜柱形光轉向結構
548‧‧‧梯形橫截面
580‧‧‧蓋板
582‧‧‧反射器
588‧‧‧透明基板
600‧‧‧顯示器
602‧‧‧光學堆疊
604‧‧‧光源
624‧‧‧第一光學薄膜
631‧‧‧稜柱形光轉向結構
633‧‧‧三角形橫截面
650‧‧‧第三光學薄膜
700‧‧‧顯示器
706‧‧‧燈
708‧‧‧光導
712‧‧‧遮光片
714‧‧‧第一位置
716‧‧‧第二位置
718‧‧‧對應孔隙
720‧‧‧孔隙板
720'‧‧‧孔隙板
724‧‧‧第一光學薄膜
740‧‧‧第二光學薄膜
750‧‧‧第三光學薄膜
760‧‧‧第一方向
762‧‧‧第二方向
778‧‧‧額外光學薄膜
780‧‧‧蓋板
940‧‧‧第二光學薄膜
942‧‧‧第一表面
944‧‧‧第二表面
946‧‧‧稜柱形光轉向結構
948‧‧‧梯形橫截面
964‧‧‧第一傾斜壁部分
966‧‧‧第二傾斜壁部分
968‧‧‧底座部分
970‧‧‧間隙部分
974‧‧‧V形凹槽
1040‧‧‧第二光學薄膜
1042‧‧‧第一表面
1070‧‧‧間隙部分
1072‧‧‧反射材料
1074‧‧‧V形凹槽
1140‧‧‧第二光學薄膜
1142‧‧‧第一表面
1144‧‧‧第二表面
1148‧‧‧梯形橫截面
1164‧‧‧第一傾斜壁部分
1166‧‧‧第二傾斜壁部分
1168‧‧‧底座部分
1170‧‧‧間隙部分
1172‧‧‧反射材料
1176‧‧‧突起物
1184‧‧‧基層
1240‧‧‧第二光學薄膜
1242‧‧‧第一表面
1244‧‧‧第二表面
1248‧‧‧梯形橫截面
1264‧‧‧第一傾斜壁部分
1266‧‧‧第二傾斜壁部分
1268‧‧‧底座部分
1270‧‧‧間隙部分
1272‧‧‧反射材料
1276‧‧‧突起物
1284‧‧‧基層
1324‧‧‧第一光學薄膜
1326‧‧‧第一表面
1328‧‧‧第二表面
1330‧‧‧稜柱形光轉向結構
1332‧‧‧三角形橫截面
1334‧‧‧頂角
1336‧‧‧峰
1338‧‧‧谷
1386‧‧‧鋸齒剖面
1424‧‧‧第一光學薄膜
1428‧‧‧第二表面
1430‧‧‧稜柱形光轉向結構
1432‧‧‧三角形橫截面
1434‧‧‧頂角
1436‧‧‧峰
1486‧‧‧鋸齒剖面
1524‧‧‧第一光學薄膜
1526‧‧‧第一表面
1528‧‧‧第二表面
1530‧‧‧稜柱形光轉向結構
1532‧‧‧三角形橫截面
1534‧‧‧頂角
1536‧‧‧圓化峰
1538‧‧‧圓化谷
1586‧‧‧鋸齒剖面
1624‧‧‧第一光學薄膜
1628‧‧‧第二表面
1630‧‧‧稜柱形光轉向結構
1632‧‧‧三角形橫截面
1634‧‧‧頂角
1686‧‧‧鋸齒剖面
1724‧‧‧第一光學薄膜
1790a‧‧‧光學腔
1790b‧‧‧光學腔
1792a‧‧‧第一底座寬度
1792b‧‧‧第一底座寬度
2021‧‧‧處理器
2022‧‧‧陣列驅動器
2027‧‧‧網路介面
2028‧‧‧圖禎緩衝器
2030‧‧‧顯示器
2040‧‧‧顯示器件
2041‧‧‧外殼
2043‧‧‧天線
2045‧‧‧揚聲器
2046‧‧‧麥克風
2047‧‧‧收發器
2048‧‧‧輸入器件
2050‧‧‧電源供應器
2052‧‧‧調節硬體
圖1A展示實例直觀式基於微機電系統(MEMS)之顯示裝置之示意圖。
圖1B展示實例主機器件之方塊圖。
圖2A及圖2B展示實例雙致動器遮光片組合件的視圖。
圖3描繪用於實例顯示器之光學堆疊配置的側視橫截面圖。
圖4描繪用於另一實例顯示器之光學堆疊配置的側視橫截面圖。
圖5描繪實例顯示器之側視橫截面圖。
圖6描繪另一實例顯示器之側視橫截面圖。
圖7描繪實例顯示器之傾斜三維剖視圖。
圖8描繪圖7之實例顯示器之三維分解圖。
圖9描繪使用V形凹槽以提供光轉向結構之第二光學薄膜之一個實例的側視截面圖。
圖10描繪使用V形凹槽提供光轉向結構之另一第二光學薄膜之一個實例的側視截面圖。
圖11描繪使用突起物提供光轉向結構之第二光學薄膜之一實例的側視截面圖。
圖12描繪使用突起物提供光轉向結構之第二光學薄膜之另一實例的側視截面圖。
圖13描繪實例第一光學薄膜之側視截面圖。
圖14描繪另一實例第一光學薄膜之側視截面圖。
圖15描繪又一實例第一光學薄膜之側視截面圖。
圖16描繪又一實例第一光學薄膜之側視截面圖。
圖17描繪第一光學薄膜之另一實例之側視截面圖。
圖18描繪展示各種實例光學堆疊組態之假想亮度資料的圖。
圖19為展示實例光學堆疊之作為檢視角度之函數的亮度的模擬資料之曲線,其中該等光學堆疊帶有及不帶有具有梯形光轉向結構之光學層。
圖20A及圖20B展示包括複數個顯示元件之實例顯示器件之系統方塊圖。
各種圖式中之類似參考編號及名稱指示類似元件。
以下描述係針對出於描述本發明的新穎態樣之目的之某些實施。然而,一般熟習此項技術者將容易認識到,本文中之教示可以許多不同方式來應用。所描述之實施可實施於能夠顯示影像(無論係運動(諸如,視訊)抑或固定(諸如,靜止影像)的,且無論係文字、圖形抑或圖像)的任何器件、裝置或系統。本發明中所提供之概念及實例可適用於多種顯示器,諸如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、場發射顯示器及基於機電系統(EMS)及微機電(MEMS)之顯示器,以及併有來自一或多個顯示技術之特徵的顯示器。
所描述實施可包括於諸如(但不限於)以下各者之多種電子器件中或與該等電子器件相關聯:行動電話、具備多媒體網際網路功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型電話、Bluetooth®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或攜帶型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧筆記型電腦、平板電腦、印表機、影印機、掃描器、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、攝影機、數位媒體播放器(諸如MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控 制台、腕錶、可穿戴式器件、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(諸如電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(諸如里程計及速度計顯示器)、座艙控制件及/或顯示器、攝影機景觀顯示器(諸如,車輛中的後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標識、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、卡式錄音機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電、攜帶型記憶體晶片、洗滌器、乾燥器、洗滌器/乾燥器、停車計時器、封裝(諸如,在包括微機電系統(MEMS)及奈米機電系統(NEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中之封裝)、美學結構(諸如,影像在一件珠寶或服裝上的顯示)及多種EMS器件。
本文之教示亦可用於非顯示應用中,諸如(但不限於):電子切換器件、射頻濾波器、感測器、加速度計、迴轉儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子器件之慣性組件、消費型電子產品之零件、可變電抗器、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造程序及電子測試設備。因此,教示並不意欲限於僅在圖式中所描繪之實施,而實情為,具有廣泛適用性,如將對一般熟習此項技術者顯而易見。
本文中揭示用於在各種類型的顯示器件中,最顯著的,在利用MEMS或NEMS類型機電遮光片機構(在本文中可被稱作「數位微遮光片」(DMS))之顯示器件或其類似者中增強同軸亮度的結構及技術。一般而言,DMS型顯示器包括:光源,諸如背光單元(BLU);一或多個孔隙板,其包括來自光源之光可行進而穿過的若干孔隙;及複數個遮光片,每一遮光片可可控制地移動到一或多個孔隙前面或移動遠離該等孔隙,以便選擇性地防止光穿過孔隙板。BLU通常包括若干組件,諸如光源、光導,及一亮度增強薄膜或經配置成彼此正交的兩個亮度增強薄膜之堆疊。舉例而言,一些實例BLU可利用兩層VikuitiTM亮度增強薄膜(BEF)II(如由3M公司供應)之堆疊。
實施BEF之習知方法為包括一個或兩個(但不會更多)諸如Vikuiti BEF II薄膜之光學薄膜;此等光學薄膜可通常被描述為具有「鋸齒」剖面,亦即,光學薄膜的面向光源之表面可大體上為平坦的,且背對光源的表面可由連續分佈於光學薄膜上的複數個三角形橫截面稜柱形光轉向結構形成。
在本文中呈現改良式光學堆疊,該等改良式光學堆疊包括一個或兩個(以正交方式交叉的)鋸齒剖面光學薄膜(諸如Vikuiti BEF II薄膜),其與一或多個具有梯形橫截面的稜柱形光轉向結構之額外光學薄膜組合且經定位使得鋸齒剖面光學薄膜插入於光源與該一或多個額外光學薄膜之間,此相比根據習知方法建構之光學堆疊,可在顯示器中提供改良效能。
可實施本發明中所描述之標的物之特定實施以實現下列潛在優勢中之一或多者。如本文中所論述的併有一個或兩個鋸齒剖面光學薄膜(該等光學薄膜被插入於光源與一或多個具有梯形橫截面的稜柱形光轉向結構之光學薄膜之間)的光學堆疊可為有利的,此係由於其相比特徵在於一個或兩個鋸齒剖面光學薄膜而之後並無梯形光學薄膜的光學堆疊提供優良的同軸亮度。此外,此等光學堆疊亦可相比特徵在於具有梯形光轉向結構之光學薄膜而之前並無鋸齒剖面光學薄膜的光學堆疊提供優良的同軸亮度。換言之,存在由一個或兩個鋸齒剖面光學薄膜與一或多個具有梯形光轉向結構之光學薄膜的組合以本文中所描述之方式提供的協同效應。
在被用在利用DMS技術之顯示器件中時,具有此等優良同軸亮度之光學堆疊可特別有利。此係由於,與所用孔隙之尺寸一致的顯示像素層之厚度(亦即,孔隙板、遮光片機構,及伴隨控制及結構層)可使得以高離位角進入孔隙的大量光在其穿過顯示像素層時照在遮光片或孔隙之表面上,(例如)以高離位角進入遮光片孔隙的光可照在孔隙 或孔隙板之側壁上,且因此可經「減幅」且從而防止該光離開遮光片孔隙。此轉而使得光被反射且可能被損耗,從而導致較低顯示器亮度。藉由使用具有優良同軸亮度之光學堆疊(諸如本文中所描述之彼等),可同軸地導向大量光,從而導致此光在穿過顯示像素層時照在遮光片或孔隙之表面上的可能性減小。
圖1A展示基於MEMS之實例直觀式顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包括配置成列及行的複數個光調變器102a至102d(一般而言,光調變器102)。在顯示裝置100中,光調變器102a及102d處於打開狀態,從而允許光通過。光調變器102b及102c在關閉狀態下,從而阻礙光通過。若由一或多個燈105照明,則藉由選擇性設定光調變器102a至102d的狀態,顯示裝置100可用以形成用於背光顯示的影像104。在另一實施中,裝置100可藉由反射源自裝置之前面的環境光而形成影像。在另一實施中,裝置100可藉由反射來自定位於顯示器前部之一或多個燈的光(亦即,藉由使用前光)而形成影像。
在一些實施中,每一光調變器102對應於影像104中之像素106。在一些其他實施中,顯示裝置100可利用複數個光調變器在影像104中形成像素106。舉例而言,顯示裝置100可包括三個色彩特定光調變器102。藉由選擇性打開對應於特定像素106的色彩特定光調變器102中之一或多者,顯示裝置100可在影像104中產生彩色像素106。在另一實例中,顯示裝置100包括每個像素106兩個或兩個以上光調變器102以在影像104中提供明度位準。關於影像,像素對應於由影像之解析度界定之最小像元。關於顯示裝置100之結構組件,術語像素指用以調變形成影像之單一像素之光的組合式機械與電組件。
顯示裝置100為直觀式顯示器,此係因為其可能不包括通常在投影應用中發現之成像光學器件。在投影顯示器中,將形成於顯示裝置之表面上的影像投影至螢幕上或投影至牆壁上。顯示裝置實質上小於 所投影之影像。在直觀式顯示器中,可藉由直接查看顯示裝置而看到影像,該顯示裝置含有光調變器及視情況存在之用於增強在顯示器上見到的亮度及/或對比度之背光或前光。
直觀式顯示器可以透射或反射模式操作。在透射性顯示器中,光調變器過濾或選擇性地阻擋源自定位於顯示器後方之一或多個燈之光。來自燈之光視情況注入至光導或背光中,以使得每一像素可被均一地照明。透射性直觀式顯示器常常建置至透明基板上以促進含有光調變器之一個基板定位於背光之上的夾層組合件配置。在一些實施中,透明基板可為玻璃基板(有時被稱作玻璃板或面板)或塑膠基板。玻璃基板可為或包括(例如)硼矽酸鹽玻璃、紫紅玻璃、熔融二氧化矽、鹼石灰玻璃、石英、人造石英、派熱克斯玻璃(Pyrex)或其他合適之玻璃材料。
每一光調變器102可包括遮光片108及孔隙109。為照明影像104中之像素106,遮光片108經定位使得其允許光穿過孔隙109。為保持像素106未被照明,遮光片108經定位使得其阻礙光穿過孔隙109。孔隙109係藉由貫穿每一光調變器102中之反射或光吸收材料而圖案化的開口界定。
顯示裝置亦包括耦接至基板及光調變器以用於控制遮光片之移動的控制矩陣。該控制矩陣包括一系列電互連件(諸如互連件110、112及114),該等電互連件包括:每像素列至少一個寫入啟用互連件110(亦稱為掃描線互連件);用於每一像素行之一個資料互連件112;及一個共同互連件114,其將共同電壓提供至所有像素或至少提供至來自顯示裝置100中之多個行及多個列的像素。回應於適當電壓(寫入啟用電壓VWE)之施加,用於一給定像素列之寫入啟用互連件110使該列中之像素預備接受新遮光片移動指令。資料互連件112以資料電壓脈衝之形式傳達新的移動指令。在一些實施中,施加至資料互連件 112之資料電壓脈衝直接促成遮光片之靜電移動。在一些其他實施中,資料電壓脈衝控制開關(諸如控制獨立驅動電壓至光調變器102之施加的電晶體或其他非線性電路元件,獨立驅動電壓量值通常比資料電壓高)。此等驅動電壓之施加導致遮光片108的靜電驅動移動。
控制矩陣亦可包括(但不限於)電路,諸如與每一遮光片組合件相關聯之電晶體及電容器。在一些實施中,每一電晶體之閘極可電連接至掃描線互連件。在一些實施中,每一電晶體之源極可電性連接至對應資料互連件。在一些實施中,每一電晶體之汲極可並聯電連接至對應電容器之電極及對應致動器之電極。在一些實施中,與每一遮光片組合件相關聯的電容器及致動器之另一電極可連接至一共同或地面電位。在一些其他實施中,電晶體可替換為半導體二極體或金屬-絕緣體-金屬切換元件。
圖1B展示實例主機器件120(亦即,蜂巢式電話、智慧型手機、PDA、MP3播放器、平板電腦、電子閱讀器、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、手錶、可穿戴式器件、膝上型電腦、電視或其他電子器件)之方塊圖。主機器件120包括顯示裝置128(諸如圖1A中所示之顯示裝置100)、主機處理器122、環境感測器124、使用者輸入模組126,及電源。
顯示裝置128包括複數個掃描驅動器130(亦稱作寫入啟用電壓源)、複數個資料驅動器132(亦稱作資料電壓源)、控制器134、共同驅動器138、燈140至146、燈驅動器148及顯示元件(諸如圖1A中所示之光調變器102)陣列150。掃描驅動器130將寫入啟用電壓施加至掃描線互連件131。資料驅動器132將資料電壓施加至資料互連件133。
在顯示裝置之一些實施中,資料驅動器132能夠將類比資料電壓提供至顯示元件陣列150,尤其在影像之明度位準將以類比方式導出之情況下。在類比操作中,顯示元件經設計以使得在經由資料互連件 133施加一系列中間電壓時,在所得影像中產生一系列中間照明狀態或明度位準。在一些其他實施中,資料驅動器132能夠將數位電壓位準之縮減集合(諸如,2個、3個或4個)施加至資料互連件133。在顯示元件為基於遮光片之光調變器(諸如,圖1A中所展示之光調變器102)的實施中,此等電壓位準經設計以按數位方式設定遮光片108中之每一者之打開狀態、關閉狀態或其他離散狀態。在一些實施中,驅動器能夠在類比模式與數位模式之間切換。
掃描驅動器130及資料驅動器132連接至數位控制器電路134(亦被稱作控制器134)。控制器134以主要串列方式將按順序組織的資料(在一些實施中,其可經預定、按列及按影像圖禎而分組)發送至資料驅動器132。資料驅動器132可包括串列至並列資料轉換器、位準移位及(對於一些應用)數位/類比電壓轉換器。
顯示裝置視情況包括一組共同驅動器138,亦被稱作共同電壓源。在一些實施中,共同驅動器138提供DC共同電位至顯示元件陣列150內的所有顯示元件,例如,藉由供應電壓至一系列共同互連件139。在一些其他實施中,共同驅動器138按照來自控制器134之命令發出電壓脈衝或信號至顯示元件陣列150,該等電壓脈衝或信號為(例如)能夠驅動及/或起始陣列之多個列及行中的所有顯示元件之同時致動的全域致動脈衝。
用於不同顯示器功能之驅動器(諸如掃描驅動器130、資料驅動器132及共同驅動器138)中之每一者可由控制器134在時間上同步化。來自控制器134之計時命令協調經由燈驅動器148對紅色燈、綠色燈、藍色燈及白色燈(分別為140、142、144及146)的照明、顯示元件陣列150內的特定列之寫入啟用及定序、來自資料驅動器132之電壓輸出及提供顯示元件致動之電壓輸出。在一些實施中,該等燈為發光二極體(LED)。
控制器134判定可藉以將顯示元件中之每一者重設至適於新影像104之照明位準的定序或定址方案。可以週期性時間間隔來設定新影像104。舉例而言,對於視訊顯示,按範圍為10赫茲(Hz)至300赫茲之頻率再新彩色影像或視訊之圖禎。在一些實施中,影像圖禎至顯示元件陣列150的設定與燈140、142、144及146之照明同步,使得交替影像圖禎被用交替的一系列色彩(諸如,紅色、綠色、藍色及白色)照明。每一各別色彩之影像圖禎被稱為色彩子圖禎。在被稱作場序色彩方法之此方法中,若色彩子圖禎以超過20Hz之頻率交替,則人類視覺系統(HVS)將交替圖禎影像平均化而感知具有寬廣及連續色彩範圍的影像。在一些其他實施中,燈可使用除紅色、綠色、藍色及白色以外的原色。在一些實施中,少於四個或多於四個的具有原色之燈可用於顯示裝置128中。
在顯示裝置128經設計用於進行遮光片(諸如圖1A中所示之遮光片108)在打開狀態與關閉狀態之間的數位切換的一些實施中,控制器134藉由分時灰度之方法形成影像。在一些其他實施中,顯示裝置128可經由每一像素使用多個顯示元件來提供灰度。
在一些實施中,影像狀態之資料係由控制器134按個別列(亦被稱作掃描線)之順序定址而載入至顯示元件陣列150。對於序列中之每一列或掃描線,掃描驅動器130將寫入啟用電壓施加至用於顯示元件陣列150之彼列的寫入啟用互連件131,且隨後資料驅動器132為陣列之選定列中之每一行供應對應於所要遮光片狀態之資料電壓。此定址程序可重複,直至資料已載入顯示元件陣列150中之所有列。在一些實施中,用於資料載入之選定列的順序為線性的,自顯示元件陣列150中之頂部進行至底部。在一些其他實施中,選定列之序列係偽隨機的,以便減少潛在視覺假影。且在一些其他實施中,定序係按區塊組織,其中對於一區塊,用於影像之某一部分的資料被載入至顯示元件 陣列150。舉例而言,序列可經實施以按順序定址顯示元件陣列150的每第五列。
在一些實施中,用於將影像資料載入至顯示元件陣列150之定址程序在時間上與致動顯示元件之程序分離。在該實施中,顯示元件陣列150可包括用於每一顯示元件之資料記憶體元件,且控制矩陣可包括用於攜載來自共同驅動器138之觸發信號以根據儲存於記憶體元件中之資料起始顯示元件之同時致動的全域致動互連件。
在一些實施中,顯示元件陣列150及控制該等顯示元件之控制矩陣可以除矩形列及行以外的組態來配置。舉例而言,可按六邊形陣列或曲線列及行來配置顯示元件。
主機處理器122大體上控制主機器件120之操作。舉例而言,主機處理器122可為用於控制攜帶型電子器件之通用或專用處理器。關於包括於主機器件120內之顯示裝置128,主機處理器122輸出影像資料以及關於主機器件120之額外資料。此等資訊可包括:來自環境感測器124之資料,諸如環境光或溫度;關於主機器件120之資訊,包括(例如)主機之作業模式或主機器件之電源中剩餘的電量;關於影像資料之內容的資訊;關於影像資料之類型的資訊;及/或用於顯示裝置128在選擇成像模式時使用之指令。
在一些實施中,使用者輸入模組126使得能夠直接地或經由主機處理器122傳送使用者之個人偏好至控制器134。在一些實施中,使用者輸入模組126由軟體控制,在該軟體中使用者輸入個人偏好,例如,色彩、對比度、功率、亮度、內容及其他顯示設定及參數偏好。在一些其他實施中,使用者輸入模組126由硬體控制,使用者在該硬體中輸入個人偏好。在一些實施中,使用者可經由語音命令、一或多個按鈕、開關或撥號盤或利用觸控能力輸入此等偏好。至控制器134之複數個資料輸入引導控制器將資料提供至對應於最佳成像特性的各 種驅動器130、132、138及148。
亦可包括環境感測器模組124作為主機器件120之部分。環境感測器模組124可能夠接收關於周圍環境之資料,諸如溫度及/或環境照明條件。感測器模組124可經程式設計以(例如)區分器件是在室內或辦公室環境中還是在明亮日光下之戶外環境中抑或在夜間戶外環境中操作。感測器模組124將此資訊傳達至顯示控制器134,使得控制器134可回應於周圍環境而使檢視條件最佳化。
圖2A及圖2B展示實例雙致動器遮光片組合件200的視圖。如描繪於圖2A中的雙致動器遮光片組合件200在打開狀態中。圖2B展示處於關閉狀態之雙致動器遮光片組合件200。遮光片組合件200包括在遮光片206之任一側上之致動器202及204。每一致動器202及204被獨立地控制。第一致動器(遮光片打開致動器202)用以打開遮光片206。第二對置致動器(遮光片關閉致動器204)用以關閉遮光片206。致動器202及204中之每一者可實施為柔性樑電極致動器。致動器202及204藉由實質上在平行於孔隙層207(遮光片懸置於其上方)之平面中驅動遮光片206來打開及關閉遮光片206。藉由附接於致動器202及204之錨定器208將遮光片206懸置於孔隙層207上方之短距離處。使致動器202及204沿遮光片206之移動軸線附接於遮光片206之相對末端減少了遮光片206之平面外運動,且將運動實質上限制至平行於基板(未描述)之平面。
在所描繪之實施中,遮光片206包括光可穿透的兩個遮光片孔隙212。孔隙層207包括一組三個孔隙209。在圖2A中,遮光片組合件200處於打開狀態中,且因而,遮光片打開致動器202已被致動,遮光片關閉致動器204處於其鬆弛位置中,且遮光片孔隙212之中心線與孔隙層孔隙209中之兩者之中心線重合。在圖2B中,遮光片組合件200已移動至關閉狀態,且因而遮光片打開致動器202處於其鬆弛位置 中,遮光片關閉致動器204已被致動,且遮光片206之光阻擋部分現處於適當位置中以阻擋光穿過孔隙209之透射(描繪為點線)。
每一孔隙具有圍繞其周邊之至少一個邊緣。舉例而言,矩形孔隙209具有四個邊緣。在圓形、橢圓形、卵形或其他曲形孔隙形成於孔隙層207中之一些實施中,每一孔隙可具有單一邊緣。在一些其他實施中,孔隙不需要分開或在數學意義上不相交,而取而代之,可經連接。亦即,雖然孔隙之部分或成形區段可維持與每一遮光片之對應性,但此等區段中之若干者可經連接以使得孔隙之單一連續周邊由多個遮光片共用。
為了允許光以各種出射角穿過處於打開狀態下之孔隙212及209,遮光片孔隙212之寬度或大小可經設計成大於孔隙層207中之孔隙209之對應寬度或大小。為了有效阻擋光在關閉狀態中逸出,遮光片206之光阻擋部分可經設計以與孔隙209之邊緣重疊。圖2B展示介於遮光片206中之光阻擋部的邊緣與形成於孔隙層207中之孔隙209的一個邊緣之間的重疊216,該重疊在一些實施中可經預定義。
靜電致動器202及204經設計使得其電壓位移行為對遮光片組合件200提供雙穩態特性。對於遮光片打開及遮光片關閉致動器中之每一者,存在低於致動電壓之一系列電壓,其若在彼致動器處於關閉狀態中(其中遮光片打開或關閉)時施加,則將保持致動器關閉及遮光片在適當位置,甚至在將驅動電壓施加至對置致動器後亦如此。與此反作用力相抵維持遮光片之位置所需的最小電壓被稱作維持電壓Vm。
顯示器件可利用插入於所使用之遮光片機構或其他顯示像素層機構與光源之間的光學薄膜堆疊。在本文所論述之各種實施中,出於論述之目的,光源被當作光學堆疊之部分。應理解,對「光學堆疊」之參考可包括:包括光學薄膜堆疊以及光源之實施,以及包括光學薄膜堆疊而無光源之實施;在後者狀況中,光學堆疊可稍後與光源組 合。舉例而言,光學薄膜製造商可出售包括如本文中所論述之光學薄膜之配置的光學堆疊,且此光學堆疊之購買者可接著將光學堆疊與光源組合以產生BLU。
以下段更詳細論述與本文中概述之概念一致的光學堆疊之各種組態。圖3描繪實例顯示器之光學堆疊配置的側視橫截面圖。圖3中可見光學堆疊302,其包括若干層--光源304、第一光學薄膜324及第二光學薄膜340。如所示之光源304包括定位於邊緣之燈306及光導308;光導308可包括光轉向結構或特徵,其使得在主要水平方向(相對於圖式之定向)上行進之光重導向以便離開光導308之上表面(相對於圖式之定向)。
第一光學薄膜324為鋸齒剖面光學薄膜,諸如3MTM Vikuiti BEF IITM薄膜或由諸如E-FUN及伽瑪光學(Gamma Optical)之公司提供的類似光學薄膜,該等公司製造通常在本質上為稜柱形但同樣亦可併有漫射元件(其亦可用於第一光學薄膜及其類似者)的光學薄膜,該鋸齒剖面光學薄膜上覆於光導308上,使得離開光導308之上表面的光被導入至第一光學薄膜324中。第一光學薄膜324可包括兩個相反表面--第一表面326及第二表面328。在一些實施中,第一光學薄膜324之第一表面326可為平坦的且面向光源304。第一光學薄膜324之第二表面328大體上具有鋸齒剖面。此鋸齒剖面可實質上為連續的,亦即,每一「齒」可緊鄰於相鄰「齒」,無實質性的介入平坦部分(例如,平行於光學薄膜之整體平面的部分)。形成於第一光學薄膜324之第二表面328中的鋸齒剖面可被認為界定了由共同基層接合之複數個三角形橫截面稜柱形光轉向結構。在圖3中,指示一個此等稜柱形光轉向結構330以及相關聯三角形橫截面332,但應認識到,此等稜柱形光轉向結構330及其相關聯三角形橫截面332橫跨第一光學薄膜324之第二表面328重複。雖然所展示之稜柱形光轉向結構330在形狀及尺寸上均相同,但應理 解,各種稜柱形光轉向結構330之間可存在變化。例如,3M公司供應Vikuiti BEF IIITM產品線,其特徵在於具有三角形橫截面之稜柱形結構的隨機鋸齒圖案,三角形橫截面的頂角在稜柱形結構間稍微不同。在一些第一光學薄膜中,光轉向結構可替代性地或另外沿其長度同樣在尺寸上稍微不同,例如,每一稜柱形光轉向結構之頂角可沿稜柱形光轉向結構之長度在88°與92°之間變化。此等隨機大小之鋸齒圖案化光學薄膜亦可用以提供第一光學薄膜324。
第二光學薄膜340亦可具有第一表面342及第二表面344。第二光學薄膜340之第一表面342可大體上面向光源304,且第二光學薄膜340之第二表面344可面向與第一表面342相反的方向。第二光學薄膜340可包括若干稜柱形光轉向結構346,其每一者具有梯形橫截面348。
圖4描繪用於另一實例顯示器之光學堆疊配置的側視橫截面圖。在此視圖中,以交錯或偏移方式描繪形成光學堆疊402之各種層,以允許清楚地指示每一薄膜或層之第一表面及第二表面。實際上,形成堆疊之各種薄膜及層將大體上彼此共同延伸,亦即,與彼此對準。
如上文所論述,基本光學堆疊配置可包括光源404、第一光學薄膜424,及第二光學薄膜440。一般而言,用於本發明中之慣例將每一薄膜或層中面朝光源404之表面稱為「第一」表面,且將每一薄膜或層中背向光源404(亦即,大體上位於與對應層之第一表面相反的方向上)之表面稱為「第二」表面。因此,第一光學薄膜424可具有第一表面426及第二表面428,且第二光學薄膜可具有第一表面442及第二表面444。一般而言,光可自一個光學薄膜之第二表面發射,且接著傳至鄰近光學薄膜之鄰近第一表面中。
如上文所論述,第一光學薄膜424可具有稜柱形光轉向結構,其在第一光學薄膜424之第二表面428中形成鋸齒剖面。同時,第二光學薄膜440可包括眾多具有梯形橫斷面之稜柱形光轉向結構。
第一光學薄膜424及第二光學薄膜440可經配置,使得每一薄膜中之稜柱形光轉向結構被配置以便相對於其他薄膜中之稜柱形光轉向結構平行、正交或傾斜。
所展示之光學堆疊402可與顯示像素層410組合,舉例而言,該顯示像素層可為LCD像素層或DMS層。顯示像素層410可(例如)為顯示像素層,其包括如圖1A中所描繪之複數個光調變器,諸如光調變器102a、102b、102c及102d,或如圖2A及圖2B中所描繪之雙遮光片組合件200。
在一些實施中,諸如第三光學薄膜450之額外鋸齒剖面光學薄膜可插入於第一光學薄膜424與光源404之間。在此等實施中,第三光學薄膜450可經定向使得第三光學薄膜450之三角形橫截面稜柱形光轉向結構正交於第一光學薄膜424之三角形橫截面稜柱形光轉向結構。類似於第一光學薄膜424,第三光學薄膜450可具有面朝光源404之第一表面452及由第三光學薄膜450之稜柱形光轉向結構界定的第二表面454。
在一些額外或替代實施中,具有梯形稜柱形光轉向結構之一或多個額外光學薄膜478可包括於堆疊中,使得第二光學薄膜440介於額外光學薄膜478與光源404之間。在圖4中,展示三個額外光學薄膜478、478'及478",但可使用較少或較多數目個此等額外光學薄膜。一般而言,第二光學薄膜440及一或多個額外光學薄膜478可用來重導向離軸光,使其更加同軸。在一些實施中,所使用的此等光學薄膜愈多,將穿過堆疊的同軸光愈多。
圖5描繪實例顯示器之側視橫截面圖。在圖5中,顯示器500以橫截面進行展示。顯示器500可包括蓋板580,其可保護所展示之其他組件不受到灰塵、濕氣,及其他實體損傷。蓋板可580上覆顯示像素層510,該顯示像素層在此實例中包括兩個孔隙板520及520'。顯示像素 層510可(例如)為顯示像素層,其包括如圖1A中所描繪之複數個光調變器,諸如光調變器102a、102b、102c及102d,或如圖2A及圖2B中所描繪之雙遮光片組合件200。孔隙板520及520'可各自包括排列於其上的眾多孔隙518。複數個遮光片512可定位於孔隙板520與520'之間。每一遮光片512可在第一位置(諸如第一位置514)與第二位置(諸如第二位置516)之間移動(關於兩個不同遮光片512明確地指示每一此位置之個別個例,但應理解,每一遮光片512可具有對應的第一位置514及第二位置516)。當在對應第一位置514中時,遮光片512可封閉或阻擋對應孔隙518;當在對應第二位置516中時,遮光片512將大體上允許光穿過對應孔隙518。
如所示,提供孔隙板520作為插入於蓋板580與遮光片512之間的薄膜;提供另一孔隙板520'作為透明基板588上的另一薄膜。透明基板588亦提供對遮光片512及啟動遮光片512之遮光片驅動機構(圖中未示)之支撐。在一些其他實施中,遮光片512及遮光片驅動機構可由蓋板580支撐。
在一些其他實施中,顯示像素層510可利用除DMS技術之外的技術,諸如液晶顯示器技術或任何其他合適的透射光調變技術。
顯示器500亦包括光學堆疊502,其包括光源504、第一光學薄膜524及第二光學薄膜540。在此實例中,反射器582已在光源504的背向第一光學薄膜524之一側上附加至光學堆疊502。反射器582可用來反射在遠離第一光學薄膜524之方向上自光源504發散的光,使其穿過光源504反射回從而進入至第一光學薄膜524中;此重新俘獲此光且使其可能被重導向至檢視顯示器500的人,因此增大顯示器亮度。
第一光學薄膜524可具有面朝光源504之第一表面526,及背向光源504之第二表面528。第一光學薄膜524之第二表面528可由複數個三角形橫截面稜柱形光轉向結構530界定。展示此等稜柱形光轉向結構 中之一者的三角形橫截面532,但類似橫截面可界定橫跨第一光學薄膜524之範圍的其他稜柱形光轉向結構530。
第二光學薄膜540可包括面朝光源504及第一光學薄膜524的第一表面542,以及背向第一光學薄膜524及光源504的第二表面544。第二光學薄膜540亦可包括複數個梯形橫截面稜柱形光轉向結構546。如所指示,稜柱形光轉向結構546中之每一者可由梯形橫截面548界定。
一般而言,第一光學薄膜524可具有以下效果:使來自光源504的穿過第一光學薄膜524之光的強度對檢視角度曲線移位,使得此曲線之峰值強度出現在更接近於垂直於顯示器500之檢視角度處。對比而言,第二光學薄膜540可具有以下效果:增大強度對檢視角度曲線之峰值,同時使其寬度變窄,而未導致與峰值強度相關聯之檢視角度的顯著移位。此特別適於與DMS顯示技術一起使用,因為較高同軸強度確保更多光在不照在孔隙或遮光片之側壁的情況下穿過孔隙,從而產生更亮的顯示器500。
圖6描繪另一實例顯示器之側視橫截面圖。圖6中所示之顯示器600在許多方面類似於圖5中所示之彼顯示器,且為簡潔起見,圖6及圖5中的相同結構經編號為在兩個圖中最後兩個數字相同,且並不再次描述,此係由於上文關於圖5提供之描述可大體上應用於圖6中之對應組件。
與圖5之顯示器500對比,圖6之顯示器600包括第三光學薄膜650,其插入於第一光學薄膜624與光源604之間以形成光學堆疊602。如所示,第三光學薄膜650與第一光學薄膜624相同,但經旋轉使得第三光學薄膜650之三角形橫截面633、稜柱形光轉向結構631沿實質上正交於第二方向之第一方向對準,其中第一光學薄膜624之三角形橫截面、稜柱形光轉向結構沿該第二方向對準。如可見,相比於圖5中之第一光學薄膜524,在圖6中,第一光學薄膜624以不同方式定向- -一般而言,對於利用某種光導元件的光源,最接近於光導元件之稜柱形光學薄膜可經定向,使得稜柱形元件被定向成其長軸大體上垂直於光導元件內之光傳播的主要方向。另外,可存在可被置放於光學堆疊中的其他類型的光學薄膜(此處未展示)。舉例而言,通常包括非稜柱形光色散元件之隨機圖案的漫射薄膜可插入於光源與第一及/或第三光學薄膜之間,或可插入於第一與第三光學薄膜(若兩者均被使用)之間。因而,圖6中不可見第一光學薄膜624之鋸齒剖面,此係由於沿平行於鋸齒剖面截面之方向檢視此鋸齒剖面。圖7中可更清晰地見到此關係,該圖描繪亦包括相對於彼此交叉之第一光學薄膜及第三光學薄膜的另一實例顯示器之視圖。
圖7描繪實例顯示器之傾斜三維剖視圖。所展示之剖視圖為顯示器700之一個拐角的細節,此拐角經畫圈以供參考。應理解,顯示器700以及圖7中所示之組件不按比例繪製--所提供之細節僅被提供以有助於理解所展示結構之各種特性。
顯示器700可包括蓋板780、包括孔隙板720及720'以及遮光片712的顯示像素層(未單獨指示),及包括由結合光導708操作之燈706提供之光源以及第一光學薄膜724、第二光學薄膜740、第三光學薄膜750及額外光學薄膜778的光學堆疊(未單獨指示)。
如可見,遮光片712可在至少兩個位置--第一位置714及第二位置716之間移動。在第一位置714中,遮光片712阻擋形成於孔隙板720及720'中之對應孔隙718;在第二位置716中,遮光片712可允許光穿過對應孔隙718。所展示之遮光片由類似於用以驅動圖2A及圖2B之遮光片組合件200中之遮光片的彼等機構之機構驅動。
如可見,圖7提供顯示器700之三維視圖,其中已切去顯示器700之連續層的大小遞減之部分,以容許更清晰地檢視顯示器700內的特徵。應理解,此剖視圖用以促進更佳地理解實例顯示器700,且此等 切去特徵不形成結構之實際部分。
如所示,第一光學薄膜724及第三光學薄膜750可按以下方式配置:使形成第一光學薄膜724之第二表面的三角形橫截面稜柱形光轉向結構經定向,使其與正交於第二方向762之第一方向760對準,其中形成第三光學薄膜750之第二表面的三角形橫截面稜柱形光轉向結構與該第二方向對準。在此實例中論述之每一光學薄膜的第一表面、第二表面,及稜柱形光轉向結構在圖7中未示出,以避免不當的視覺混亂,且此係由於基於本發明中所論述之其他圖及實例可易於識別此等表面及結構。
在此實例中,如上所述,存在額外光學薄膜778。如同第二光學薄膜740,額外光學薄膜778為包括梯形橫截面稜柱形光轉向結構之光學薄膜。在此狀況下,額外光學薄膜778具有與第一方向760對準之稜柱形光轉向結構,且第二光學薄膜740具有與第二方向762對準之稜柱形光轉向結構。應理解,在其他實施中,所展示之特定定向可變更,例如,第一光學薄膜724及第二光學薄膜740雖然展示為具有彼此正交之稜柱形光轉向結構,但亦可經設置使得第一光學薄膜724之稜柱形光轉向結構平行於第二光學薄膜740之稜柱形光轉向結構。在一些實施中,所使用之鄰近光學薄膜的相對定向可為非正交(亦即,傾斜)角度,或此等鄰近光學薄膜可經配置使其稜柱形光轉向結構彼此平行。
圖8描繪圖7之實例顯示器之三維分解圖。如可見,顯示器700為7×8像素顯示器--在實際實踐中,顯示器700可具有數千或數百萬個此等像素。
雖然以上論述主要集中於光學堆疊中之第一及第二光學薄膜以及第三及額外光學薄膜(若使用)之相對配置,但以下論述提供關於光學薄膜及適合於此等光學薄膜之稜柱形光轉向結構之細節的進一步理解。此等僅為此等光學薄膜之一些實例,且應理解,未在本文中明確 論述之額外實例可仍然處於本發明之範疇內,與本文所提供之細節一致。應進一步理解,第一光學薄膜之細節在本文中的任何論述亦可同等應用於第三光學薄膜之特徵及特性。相對應地,第二光學薄膜之細節在本文中的任何論述亦可同等應用於一或多個額外光學薄膜之特徵及特性。如本文所使用,術語「額外光學薄膜」應被理解為指具有梯形橫截面稜柱形光轉向結構之光學薄膜;此術語並非用以指具有形成鋸齒剖面的三角形橫截面稜柱形光轉向結構的光學薄膜。
圖9描繪使用V形凹槽以提供光轉向結構之第二光學薄膜之一實例的側視截面圖。在圖9中,展示第二光學薄膜940。第二光學薄膜940可由諸如聚乙烯及/或丙烯酸系樹脂之光學透明材料製成,且特徵可為複數個梯形橫截面948、稜柱形光轉向結構946。稜柱形光轉向結構946之梯形橫截面948可由第一傾斜壁部分964及第二傾斜壁部分966以及底座部分968界定。梯形橫截面948之剩餘部分可由自第一傾斜壁部分964及第二傾斜壁部分966的遠離底座部分968之末端延伸的另一底座部分(未示出)界定;此另一底座部分可大體上比底座部分968更寬,使得梯形橫截面948隨著與光源(圖中未示)之距離增大而加寬。
每一稜柱形光轉向結構946的第一傾斜壁部分964及對應第二傾斜壁部分966可在其間形成一角。在一些實施中,此角可介於5度與45度之間,介於5度與15度之間,或約為10度。
第二光學薄膜940可包括第一表面942及第二表面944。在所描繪的實施中,複數個V形凹槽974已形成於第二光學薄膜940之第一表面942中;此等V形凹槽可藉由蝕刻、熱成形或其他技術形成,且可接著經塗佈有或填充有與形成第二光學薄膜940之主體之彼材料不同的材料。可選擇用以塗佈或填充V形凹槽之材料,使得照在第一傾斜壁部分964或第二傾斜壁部分966上的光以傾斜角反射。此材料可(例如)為反射性金屬或其他不透明的反射材料,或可為相比形成第二光學薄 膜940之主體之材料的折射率具有較低折射率的半透明或透明材料。舉例而言,第二光學薄膜940可用具有折射率2.5之材料形成,且V形凹槽974可填充有或塗佈有具有折射率1.5的材料。在使用此等折射率之實施中,以相對於壁部分約53度或少於53度之角照在第一傾斜壁部分964或第二傾斜壁部分966上的光會進行全內反射。因此,在此等實施中,對於照在由V形凹槽974界定之傾斜壁部分上的大部分光,V形凹槽974可充當不透明鏡面,即使用以塗佈或填充此等V形凹槽974之材料可為透明的亦然。
圖9中亦可見間隙部分970,其位於每一對鄰近底座部分968之間。在V形凹槽974填充有反射材料時(如同所描繪實例中進行的),間隙部分970可充當鏡像再循環表面。照在此等鏡像再循環表面上的光可被反射回光源,且可反射離開其他表面,諸如被置放於光源之與光學薄膜相反的側上的反射器薄片,直至光在不同部位(諸如底座部分968中之一者)再次進入第二光學薄膜940且被導出第二光學薄膜940之第二表面944為止。
圖9之左側上為表示若干光線之發源點的兩個燈泡符號,該等光線表示為點線箭頭。在實際實踐中,「發源點」可為第一光學薄膜(或其他鄰近光學薄膜)之第二表面上的部位,光從該等部位離開第一光學薄膜(或其他鄰近光學薄膜)。出於論述目的,垂直於第二光學薄膜940之軸線(亦即,自圖9之視角的垂直軸線)與第一傾斜壁部分964及第二傾斜壁部分966之間的角可被稱為「夾角」。
如可見,進入底座部分968內之稜柱形光轉向結構946且與圖9中之「垂直」軸線成小於夾角的一角的光可通常穿過第二光學薄膜940,而不反射離開任何表面。然而此光在跨越由第二光學薄膜940之第一表面942及第二表面944表示的邊界時仍然可經歷折射。
在多數情況下,與「垂直」軸線成大於夾角之一角的進入底座 部分968之光可照在第一傾斜壁部分964或第二傾斜壁部分966上。此光可接著由第一傾斜壁部分964或第二傾斜壁部分966反射,使得光相對於「垂直軸線」成較小角。在傾斜壁部分並非由不透明反射塗層塗佈或背襯,而是由相比第二光學層之主體材料具有較低折射率的透明材料塗佈或背襯的實施中,光以足夠大的偏離「垂直」之角照在傾斜壁部分上可使得此光經歷部分內反射而非全內反射;此光之經反射部分可因此被重導向,以便相對於「垂直」軸線更加同軸。
在間隙部分包括反射塗層或材料的實施中,照在間隙部分970上的光可如所示反射回光源。
圖10描繪使用V形凹槽提供光轉向結構之另一第二光學薄膜之一個實例的側視截面圖。
圖10中所示之第二光學薄膜1040在許多方面類似於圖9中所示之彼光學薄膜,且為簡潔起見,圖10及圖9中的相同結構經編號為在兩個圖中最後兩個數字相同,且一般不再次描述,此係由於上文關於圖9提供之描述可應用於圖10中之對應組件。
圖9之第二光學薄膜940與圖10之第二光學薄膜1040之間的主要差異在於:第二光學薄膜1040之第一表面1042具有被應用於間隙部分1070中之反射材料1072的圖案。因此,V形凹槽1074可填充有相比第二光學薄膜1040之主體材料具有較低折射率的透明材料,但間隙部分1070可具有使入射光反射回光源的不透明反射塗層。應理解,雖然所描繪的V形凹槽逐漸變窄至尖點,但V形凹槽同樣亦可經截斷以形成梯形形狀。
圖11描繪使用突起物提供具有梯形橫截面1148之光轉向結構之第二光學薄膜的一個實例的側視截面圖。圖11描繪包括基層1184及一系列突起物1176之第二光學薄膜1140。所展示之突起物1176在本質上為梯形,且視需要亦可為三角形形狀--在此兩個狀況下,突起物1176 界定第一傾斜壁部分1164及第二傾斜壁部分1166。每一對鄰近突起物1176之間的空間界定底座部分1168,且每一突起物1176之底座界定間隙部分1170。應理解,可關於本文所論述之光轉向結構發生的光反射可發生在光轉向結構自身的材料內,如第二光學薄膜940及1040之狀況;或可發生在由光轉向結構定界之氣隙內,如第二光學薄膜1140及1240之狀況。
如可見,第二光學薄膜1140之第二表面1144並非平滑表面,而是很大程度上由突起物1176界定(為增強明確性起見,第二表面1144被展示為自實際第二表面1144稍微偏移的虛線輪廓)且具有略微方波形狀的圖案。突起物1176可由反射材料製成,或如所展示的用反射材料1172塗佈。
如可透過展示於圖11左側上的光發源點及點線光線看出,第二光學薄膜1140具有類似於第二光學薄膜940及1040之光反射特性的光反射特性。
為提供一些比例感,第二光學薄膜1140之一個實施可具有各自相對於第一表面1142成85°的第一傾斜壁部分1164及第二傾斜壁部分1166。在此實施中,底座部分1168及間隙部分1170兩者均可為約40μm寬,且突起物1176之高度可為約115μm。與此實例中的底座部分1168與間隙部分1170寬度相等之配置相對比,在一些其他實施中,底座部分之寬度可大於或小於間隙部分之寬度。
圖12描繪使用突起物提供光轉向結構之第二光學薄膜之另一實例的側視截面圖。在圖12中,描繪第二光學薄膜1240。正如第二光學薄膜1140,第二光學薄膜1240具有基層1284及一系列楔石形突起物1276。每一突起物1276形成梯形橫截面1248,其提供稜柱形光轉向結構。反射材料1272可應用於每一突起物1276之間的間隙部分1270;此反射材料可將入射光反射回第二光學薄膜1240之第一表面1242。穿過 位於間隙部分1270之間的底座部分1268之光可直接地或在反射離開第一傾斜壁部分1264或第二傾斜壁部分1266之後穿出第二光學薄膜1240之第二表面1244(展示為與實際第二表面稍微錯開)。在此實施中,用以製造突起物1276之材料與佔據每一突起物1276之間的空間之空氣(或其他氣體)之間的折射率失配可用以導致在第一傾斜壁部分1264及第二傾斜壁部分1266處發生全內反射。
圖13描繪實例第一光學薄膜之側視截面圖。如圖13中所見,第一光學薄膜1324可包括三角形橫截面1332、稜柱形光轉向結構1330之重複圖案。此等稜柱形光轉向結構1330可界定鋸齒剖面1386,其由藉由稜柱形光轉向結構1330形成之峰1336及谷1338界定。峰1336可由頂角1334形成,在許多實施中,頂角可為90°。然而,在各種其他實施中,頂角可自90°稍微變化,諸如90°±5°或88°至92°。應理解,以上關於第一光學薄膜1324所論述之特徵亦可適用於第三光學薄膜,如關於先前實施所論述。一般而言,在使用第一光學薄膜及第三光學薄膜的實施中,除其相對定向之外,該等兩個光學薄膜可具有相同特性(若用於第一光學薄膜及第三光學薄膜的兩個光學薄膜均為具有稍微隨機之頂角或其他特性的光學薄膜,則此等薄膜將並非完全複製品,儘管兩者可被視為功能上可互換且被視為具有相同特性)。
如先前所論述,第一光學薄膜1324可具有由稜柱形光轉向結構1330界定之第一表面1326及第二表面1328。
出於參考目的,在圖13中藉助於燈泡圖示指示兩個光發源點,且展示了自此等點發出的兩條光線--如可見,實質上相對於就圖13之定向而言的「垂直」軸線同軸的光可藉助於全內反射而反射回光源。更為離軸的其他光(圖中未展示)可透射穿過第一光學薄膜1324,而不經歷全內反射,且可歸因於折射而被重導向以在離開第一光學薄膜1324時更加同軸。
圖14描繪另一實例第一光學薄膜之側視截面圖。如可見,第一光學薄膜1424可包括各自具有實質上三角形橫截面1432的一系列稜柱形光轉向結構1430。與圖13之稜柱形光轉向結構1330相對比,稜柱形光轉向結構1430各自具有形成峰1436的「圓化」上邊緣,且因此不形成如圖13中所示之尖銳「峰」。然而,每一稜柱形光轉向結構1430仍具有仍可被描述為實質上三角形的整體橫截面形狀,且稜柱形光轉向結構1430可形成界定實例第一光學薄膜1424之第二表面1428的鋸齒剖面1486。每一此稜柱形光轉向結構1430之三角形橫截面1432亦可由頂角1434界定,該頂角可基於每一稜柱形光轉向結構1430的標稱筆直且毗鄰峰1436的部分之間的夾角予以評估。
圖15描繪又一實例第一光學薄膜之側視截面圖。如可見,第一光學薄膜1524可包括一系列稜柱形光轉向結構1530,其具有圓化峰1536及圓化谷1538兩者。又,然而,稜柱形光轉向結構1530具有所謂的實質上三角形橫截面1532(不管峰1536及谷1538之圓化)。實質上三角形橫截面1532使得鋸齒剖面1586形成於與第一光學薄膜1524之第一表面1526相反的第一光學薄膜1524之第二表面1528中。再一次,頂角1534可由稜柱形光轉向結構1530的鄰接每一峰1536之標稱筆直表面形成。
圖16描繪又一實例第一光學薄膜之側視截面圖。如可見,第一光學薄膜1624包括具有標稱三角形橫截面1632之稜柱形光轉向結構1630。在此特定實例中,稜柱形光轉向結構1630具有平坦頂部,從而實際上形成梯形,儘管稜柱形光轉向結構1630之總體形狀仍大體上為三角形。標稱三角形橫截面1632可形成界定第一光學薄膜1624之第二表面1628的鋸齒(或鈍鋸齒)剖面1686。如同上文所論述之第一光學薄膜的其他稜柱形光轉向結構,每一稜柱形光轉向結構1630之傾斜側壁可為成角度的,使得其界定頂角1634。
應理解,光轉向結構1630(雖然可能在技術上形成梯形橫截面)不同於早先論述之第二及額外光學薄膜中所利用的梯形橫截面光轉向結構。舉例而言,一個關鍵差異在頂角1634中(此大體上適用於本文所論述之第一及第三光學薄膜兩者)--第一及第三光學薄膜之頂角1634通常為約90度。雖然可出現相對於此標準的一些變化,但此等偏差通常介於約-10度(80度頂角)至約+5度(95度頂角)的範圍內。對比而言,諸如本文關於第二及額外光學薄膜所論述的梯形橫截面稜柱形光轉向結構之傾斜壁部分之間的夾角通常位於10度至30度之範圍內,但在某些狀況下,其可高達約45度。
另一關鍵差異介於稜柱形光轉向結構之「光學腔」之間。術語「光學腔」在本文中用以指每一稜柱形光轉向結構之部分,在該部分內通常引起光改變方向;在本文所使用的圖中,光學腔對應於用以指示每一稜柱形光轉向結構之「橫截面」的點線。取決於光轉向結構,光學腔可定位於光學薄膜之材料內(諸如,圖9、圖10、圖13-圖16,及圖17之部分中),或可定位於各種反射表面之間的氣隙中(諸如,(例如)圖11及圖12以及圖17之部分中)。在用於第二光學薄膜或額外光學薄膜中之每一梯形橫截面光轉向結構的光學腔中,彼光學腔的較接近於光源的「底座」比該光學腔的較遠離光源的底座更寬(其中片語「底座」大體上指每一光學腔的標稱地彼此平行的部分)。對比而言,光轉向結構1630之光學腔的較接近於光源的「底座」各自比彼等光學腔的較遠離光源的底座更寬。
圖17描繪第一光學薄膜之另一實例之側視截面圖。在圖17中,描繪第一光學薄膜1724。第一光學薄膜1724具有類似於圖16中描繪之彼等光轉向結構的一系列稜柱形光轉向結構(此處未單獨示出),不過所描繪之稜柱形光轉向結構不僅具有平坦「峰」,且亦具有平坦「谷」。此導致形成兩種不同類型的光學腔1790--光學腔1790a,其 形成於稜柱形光轉向結構之材料內;及光學腔1790b,其形成於鄰近光學腔1790a之間的氣隙中。歸因於平坦峰/平坦谷,在此實例第一光學薄膜1724中,兩種類型光學腔1790雖然實質上為三角形,但具有可描述為梯形的實際形狀。出於本發明之目的,此等兩種光學腔類型可被稱為「主導」及「非主導」光學腔。每一主導光學腔(例如,光學腔1790a)具有第一底座寬度(例如,第一底座寬度1792a),其大於鄰近一或多個光學腔(例如,光學腔1790b)之第一底座寬度(例如,第一底座寬度1792b)。非主導光學腔(例如,光學腔1790b)具有第一底座寬度(例如,第一底座寬度1792b),其小於鄰近一或多個光學腔(例如,光學腔1790a)之第一底座寬度(例如,第一底座寬度1792a)。術語「主導」用於光學腔1790a,此係由於相比可經由非主導光學腔的對應第一底座進入非主導光學腔的光,更多光能夠經由主導光學腔之第一底座進入光學腔--因而,相比非主導光學腔,更多光穿過主導光學腔,從而允許主導光學腔成為第一光學薄膜1724內之光重導向的主要源。
應理解,本文所論述之光學薄膜(包括第一、第二、第三及額外光學薄膜)可由常用於光學薄膜之材料製造,包括(但不限於)聚乙烯及/或丙烯酸系樹脂。若使用併有(例如)V形凹槽或其他光轉向結構的第二及額外光學薄膜,則可使用諸如SiO2之材料填充凹槽且提供與光學薄膜之主體材料之折射率相比不同的折射率。若使用具有不同折射率之兩種透明材料來提供全內反射,則可將Al、Ag、TiOx、NbOx、SiNx等等塗層塗佈於間隙部分作為反射材料,以用於光再循環目的。亦可能使用此等材料來填充此等凹槽或其他結構(而非使用具有折射率失配之透明材料)。
亦應理解,如先前關於本文所論述之第一光學薄膜、第二光學薄膜、第三光學薄膜及額外光學薄膜所論述的,每一此薄膜中之稜柱 形光轉向結構可在薄膜內的光轉向結構之間稍微不同及/或可沿稜柱形光轉向結構之長度稍微不同,亦即,薄膜內的光轉向結構無需形成完美的重複圖案。歸因於所使用之製程中的偏差,將預期一些變化,且可在光學薄膜設計中工程設計一些有意的變化,以減少與幾何形狀相關之視覺假影的可能性。因此,舉例而言,梯形橫截面光轉向結構之傾斜壁部分可相對於第二光學薄膜之平面具有標稱斜率85°,但此斜率可沿每一此梯形光轉向結構之長度及/或在光轉向結構之間變化±2°。在另一實例中,每一光轉向結構之高度可沿光轉向結構之長度自平均高度變化±5%。各種其他類型之尺寸變化可視需要應用於光轉向結構,且上文實例雖然提供了一些內容脈絡,但不應被視為限制性的。
雖然以上論述很大程度上集中於光學堆疊配置之結構特性,但以下論述促進理解藉由使用此等光學堆疊而得到的功能益處。
圖18描繪展示各種光學堆疊組態之假想亮度資料的圖。垂直軸線指示亮度位準,且水平軸線指示檢視角度,例如,人至光學堆疊之視線相對於垂直於光學堆疊之向量所成的角。如所示,在此實例中,裸光源可發射原始光,該原始光的強度的大部分向著離軸檢視角度。在穿過第一光學薄膜之後,所發射光之峰值強度可相對於原始光之峰值強度增大,且亦可經移位,使得相比原始光之情況,峰值強度出現於更接近於同軸的角度。藉由添加在此狀況下經配置成正交於第一光學薄膜的第三光學薄膜,峰值強度可進一步增大且移動為更接近於同軸。在實例中,一起使用第一光學薄膜及第三光學薄膜導致針對實質上垂直於光學堆疊之視角出現峰值強度。
因此,第一及/或第三光學薄膜可提供一種機構,可藉由此機構將實質上與垂直於第一及/或第三光學薄膜之軸線對準的(諸如與垂直軸線相差0度至5度或0度至10度的光)來自光源之光(諸如可橫跨與一 或多個燈耦接之光導之表面發射的光)反射回光源,同時使得不實質上與此垂直軸線對準之光穿過第一及第三光學薄膜,而不反射回光源。應理解,在此等狀況下,可存在可能不被反射回光源的與垂直軸線對準的一些光,但與垂直軸線對準的大部分光將被反射回光源。舉例而言,若第一及第三光學薄膜兩者均為類似於圖14中所示之第一光學薄膜1424的薄膜,則同軸的且碰巧照在圖14中所描繪之稜柱形光轉向結構1430之圓化峰1436的「頂部」的光將穿過第一光學薄膜1424,此係由於在稜柱形光轉向結構1430之此峰1436處,此光相對於第一光學薄膜1424之第二表面1428的局部入射角為90度,此將不會造成光之全內反射。然而,穿過圖14中之第一光學薄膜1424的與垂直軸線對準之大部分光將照在每一光轉向結構之傾斜部分上,此係由於該等傾斜部分相比圓化峰1436在第一光學薄膜1424之更大部分上延伸,且因此由於在此等部位的相對於第二表面之入射角會比90度小得多(例如,45度)而經歷向著光源往回的反射。傳入至圖14之第一光學薄膜#1424中且不與垂直軸線對準的大部分光可大體上穿過第一光學薄膜1424(儘管其可經重導向以在離開第一光學薄膜1424時與垂直軸線更加對準)。在一些此等實施中,第一及/或第三光學薄膜可包括用於重導向光之光學腔,且該等光學腔可經組態以使位於光學腔內且與垂直軸線相差少於5度的大部分光反射回光源,同時允許與垂直軸線相差5度至90度的大部分光穿過第一及/或第三光學薄膜,而不反射回光源。
若如早先提供之實例所論述將第二光學薄膜添加至光學堆疊,則此具有進一步增大所發射之光之強度的效應--然而,此在無檢視角度(在該檢視角度下出現峰值光強度)之其他移位的情況下得以實現。應理解,將諸如第一光學薄膜或第三光學薄膜之另一光學薄膜添加至光學堆疊將實際上具有相反效應--相比於單獨的第一光學薄膜 及第三光學薄膜,峰值強度將減少。
因此,第二光學薄膜(以及除第二光學薄膜以外的任何額外光學薄膜)可提供一種機構,藉此,自光源經由第一及/或第三光學薄膜提供且在進入第二光學薄膜時大體上與垂直軸線對準(諸如可為光與垂直軸線之間的角等於或小於(例如)此第二光學薄膜之梯形橫截面稜柱形光轉向結構之傾斜壁部分與垂直軸線之間的角的狀況)的光可穿過第二光學薄膜,而不反射回光源。雖然照在可存在反射材料之第二光學薄膜之間隙部分上的一些光可被反射回光源,但大體上與垂直軸線對準且進入第二光學薄膜之底座部分中的大部分光將穿過第二光學薄膜而不被反射回。同時,第二光學薄膜可使得大體上未與第二光學薄膜之垂直軸線對準的光經重導向,使得在其穿過第二光學薄膜時與垂直軸線更加對準。一般而言,此描述進入第二光學薄膜且大體上不與垂直軸線對準的大部分光。在一些實施中,第二及額外光學薄膜(若被使用)亦可包括用於重導向光之光學腔,但此等光學腔可經組態以使得位於光學腔內且與垂直軸線相差小於22.55度的大部分光穿過第二(或額外)光學薄膜而不被反射回光源,同時允許與垂直軸線相差22.5度至90度的大部分光在經重導向時穿過第二光學薄膜,使得該光在離開第二光學薄膜時與垂直軸線更加對準。
圖19為展示光學堆疊之作為檢視角度之函數的亮度的模擬資料之曲線,其中該等光學堆疊帶有及不帶有具有梯形光轉向結構之光學層。如圖19中可見,展示了兩個資料跡線。展示為虛線且標記為「無梯形薄膜」的第一資料跡線表示具有第一光學薄膜及第三光學薄膜(亦即,兩個鋸齒剖面光學薄膜)的光學堆疊之作為檢視角度的函數的強度資料(按任意單位或「a.u.」展示)。展示為實線且標記為「具有梯形薄膜」的第二資料跡線表示光學堆疊之作為檢視角度的函數的強度資料,該光學堆疊具有第一光學薄膜及第三光學薄膜(其為鋸齒剖 面光學薄膜)以及第二光學薄膜及額外光學薄膜(該等兩者均為具有梯形光轉向結構的光學薄膜)。如可見,相比僅僅包括第一光學薄膜及第三光學薄膜之光學堆疊,光學堆疊中包括第二光學薄膜及額外光學薄膜(與早先論述之配置一致)使得同軸強度增大幾乎25%。
為參考起見,用於此模擬中之鋸齒剖面光學薄膜係相同的(儘管經配置成彼此正交),且兩者均具有頂角90°、稜鏡節距50μm,及折射率1.5。用於模擬中的第二及額外光學薄膜亦彼此相同(但經配置成彼此正交),且具有類似於圖10中描繪之彼等幾何形狀的幾何形狀。第一及第二傾斜壁部分在此狀況下相對於垂直於第二及額外光學薄膜之軸線離軸傾斜15°,底座部分為40μm寬,間隙部分為80μm寬,突起物之高度為115μm,且折射率亦為1.5。
應理解,本發明亦針對製造本文中所描述之結構的技術,包括(例如)將本文中所描述之各種元件置放至相對於彼此的相對位置中以形成組合件或子組合件的技術。
圖20A及圖20B展示包括複數個顯示元件之實例顯示器件2040的系統方塊圖。顯示器件2040可為(例如)智慧型手機、蜂巢式電話或行動電話。然而,顯示器件2040之相同組件或其輕微變化亦說明各種類型之顯示器件,諸如,電視、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持式器件及攜帶型媒體器件。
顯示器件2040包括外殼2041、顯示器2030、天線2043、揚聲器2045、輸入器件2048及麥克風2046。可由多種製造過程(包括射出模製及真空成形)中之任一者形成外殼2041。另外,外殼2041可由包括(但不限於)以下各者的多種材料之任何者製成:塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。外殼2041可包括可與不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(圖中未示)。
顯示器2030可為如本文中所描述之包括雙穩態或類比顯示器的 多種顯示器中之任一者。顯示器2030亦可能夠包括平板顯示器(諸如,電漿、電致發光(EL)顯示器、OLED、超扭轉向列(STN)顯示器、LCD或薄膜電晶體(TFT)LCD),或非平板顯示器(諸如,陰極射線管(CRT)或其他管式器件)。另外,顯示器30可包括如本文中所描述之基於機械光調變器之顯示器。如本文中所描述,顯示器可配備有光學堆疊且可能具有其他組件以便將照明提供至顯示器。
在圖20B中示意性地說明顯示器件2040之組件。顯示器件2040包括外殼2041且可包括至少部分圍封於其中之額外組件。舉例而言,顯示器件2040包括網路介面2027,其包括可耦接至收發器2047之天線2043。網路介面2027可為可顯示於顯示器件2040上之影像資料之源。因此,網路介面2027為影像源模組之一個實例,但處理器2021及輸入器件2048亦可充當影像源模組。收發器2047連接至處理器2021,該處理器連接至調節硬體2052。調節硬體2052可經組態以調節信號(諸如,對信號進行濾波或以其他方式操縱信號)。調節硬體2052可連接至揚聲器2045及麥克風2046。該處理器2021亦可連接至輸入器件2048及驅動器控制器2029。驅動器控制器2029可耦接至圖禎緩衝器2028及耦接至陣列驅動器2022,該陣列驅動器2022又可耦接至顯示器陣列2030。顯示器件2040中之一或多個元件(包括在圖20A中未具體描繪之元件)可能能夠充當記憶體器件且能夠與處理器2021通信。在一些實施中,電源供應器2050可將電力提供至特定顯示器件2040設計中之實質上所有組件。
網路介面2027包括天線2043及收發器2047,使得顯示器件2040可經由網路與一或多個器件通信。網路介面2027亦可具有用以降低(例如)處理器2021之資料處理要求的一些處理能力。天線2043可傳輸及接收信號。在一些實施中,天線2043根據IEEE 16.11標準中的任一者或IEEE 802.11標準中之任一者傳輸及接收RF信號。在一些其他實 施中,天線2043根據Bluetooth®標準傳輸及接收RF信號。在蜂巢式電話之情況下,天線2043可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、陸上集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用以在無線網路(諸如,利用3G、4G或5G技術或其進一步實施之系統)內通信之其他已知信號。收發器2047可預處理自天線2043接收之信號,使得該等信號可由處理器2021接收且進一步操縱。收發器2047亦可處理自處理器2021接收之信號,以便該等信號可經由天線2043自顯示器件2040傳輸。
在一些實施中,收發器2047可由接收器及/或傳輸器替換。另外,在一些實施中,可由可儲存或產生待發送至處理器2021之影像資料的影像源來替換網路介面2027。處理器2021可控制顯示器件2040之整體操作。處理器2021接收資料(諸如,來自網路介面2027或影像源之經壓縮影像資料),且將資料處理成原始影像資料或處理成可容易地處理成原始影像資料之格式。處理器2021可將經處理資料發送至驅動器控制器2029或發送至圖禎緩衝器2028以供儲存。原始資料通常指識別影像內之每一位置處之影像特性的資訊。舉例而言,此等影像特性可包括色彩、飽和度及灰度階。
處理器2021可包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯示器件2040之操作。調節硬體2052可包括用於將信號傳輸至揚聲器2045及用於接收來自麥克風2046之信號之放大器及濾波器。調節硬體2052可為顯示器件2040內之離散組件,或可併入於處理器2021或其他組件內。
驅動器控制器2029可直接自處理器2021或自圖禎緩衝器2028獲取由處理器21產生之原始影像資料且可適當地重新格式化原始影像資料以高速傳輸至陣列驅動器2022。在一些實施中,驅動器控制器2029可將原始影像資料重新格式化成具有光柵狀格式之資料流,以使得該資料流具有適合於跨越顯示器陣列2030掃描之時間次序。隨後驅動器控制器2029將經格式化資訊發送至陣列驅動器2022。儘管驅動器控制器2029常常作為獨立積體電路(IC)與系統處理器2021相關聯,但可以許多方式來實施此等控制器。舉例而言,控制器可作為硬體嵌入處理器2021中、作為軟體嵌入處理器2021中或與陣列驅動器2022一起完全整合於硬體中。
陣列驅動器2022可自驅動器控制器2029接收經格式化資訊,且可將視訊資料重新格式化為一組平行之波形,該組波形被每秒許多次地施加至來自顯示器之x-y顯示元件矩陣之數百且有時數千個(或更多)引線。在一些實施中,陣列驅動器2022及顯示器陣列2030為顯示模組之一部分。在一些實施中,驅動器控制器2029、陣列驅動器2022及顯示器陣列2030為顯示模組之一部分。
在一些實施中,驅動器控制器2029、陣列驅動器2022及顯示器陣列2030適合於本文所描述之類型的顯示器中之任一者。舉例而言,驅動器控制器2029可為習知顯示控制器、雙穩態顯示控制器(諸如,機械光調變器顯示元件控制器)。另外,陣列驅動器2022可為習知驅動器或雙穩態顯示驅動器(諸如,機械光調變器顯示元件控制器)。此外,顯示器陣列2030可為習知顯示器陣列或雙穩態顯示器陣列(諸如,包括機械光調變器顯示元件陣列之顯示器)。在一些實施中,驅動器控制器2029可與陣列驅動器2022整合。此實施可用於高度整合系統(例如,行動電話、攜帶型電子器件、手錶或小面積顯示器)中。
在一些實施中,輸入器件2048可經組態以允許(例如)使用者控制 顯示器件2040之操作。輸入器件2048可包括小鍵盤(諸如,QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、搖桿、觸敏式螢幕、與顯示器陣列2030整合之觸敏式螢幕或壓敏或熱敏膜。麥克風2046可組態為顯示器件2040之輸入器件。在一些實施中,經由麥克風2046之語音命令可用於控制顯示器件2040之操作。另外,在一些實施中,話音命令可用於控制顯示參數及設定。
電源供應器2050可包括多種能量儲存器件。舉例而言,電源供應器2050可為可再充電電池,諸如,鎳鎘電池或鋰離子電池。在使用可再充電電池之實施中,可再充電電池可為可使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件或陣列之電力充電的。或者,可再充電電池可為可無線充電式。電源供應器2050亦可為可再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠太陽能電池或太陽能電池漆)。電源供應器50亦可經組態以自壁式插座接收電力。
在一些實施中,控制可程式化性駐留於可位於電子顯示系統中之若干處的驅動器控制器2029中。在一些其他實施中,控制可程式化性駐留於陣列驅動器2022中。以上所描述之最佳化可實施於任何數目個硬體及/或軟體組件中且以各種組態來實施。
如本文中所使用,談及項目之清單「中之至少一者」的片語指彼等項目之任何組合,包括單一成員。作為實例,「a、b或c中之至少一者」意在涵蓋:a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
結合本文所揭示之實施所描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法程序可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已大體按功能性加以描述,且於上文所描述之各種說明性組件、區塊、模組、電路及程序中加以說明。在硬體抑或軟體中實施此功能性取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。
用於實施結合本文中所揭示之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可藉由通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或經設計以執行本文中所描述之功能的其任何組合來實施或執行。通用處理器可為微處理器、或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合,例如DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器,或任何其他此組態。在一些實施中,特定程序及方法可由特定針對給定功能之電路來執行。
在一或多個態樣中,所描述之功能可以硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括在此說明書中揭示之結構及其結構等效物)或其任何組合來實施。此說明書中所描述之標的物之實施亦可實施為編碼於電腦儲存媒體上的一或多個電腦程式(亦即,電腦程式指令之一或多個模組)以供資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作。
本發明中所描述之實施的各種修改對於熟習此項技術者而言可為顯而易見的,且本文中所定義之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。因此,申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施,而應符合與本文中所揭示之本發明、原理及新穎特徵相一致之最廣泛範疇。
另外,一般熟習此項技術者將易於瞭解,有時為了易於描述諸圖而使用術語「上部」及「下部」,或「垂直」及「水平」且該等術語指示對應於在適當定向之頁面上的圖之定向的相對位置,且可能並不反映如所實施之任何器件之正確定向。
在本說明書中在單獨實施之內容脈絡中描述之某些特徵亦可在單一實施中以組合形式實施。相反,在單一實施之內容脈絡中所描述 之各種特徵亦可分別在多個實施中或在任何合適之子組合中實施。此外,儘管上文可將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張,但來自所主張組合之一或多個特徵在一些狀況下可自該組合刪除,且所主張組合可針對子組合或子組合之變化。
同樣,儘管在圖式中以特定次序來描繪操作,但不應將此理解為需要以所展示之特定次序或依序執行此等操作,或執行所有所說明操作以達成合乎需要之結果。此外,圖式可按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例程序。然而,未描繪之其他操作可併入於所示意性說明之實例程序中。舉例而言,可在說明之操作中之任何者前、後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情形下,多工及並行處理可為有利的。此外,不應將在上文所描述之實施中的各種系統組件之分離理解為在所有實施中要求此分離,且應理解,所描述程式組件及系統可大體上一起整合於單一軟體產品中或經封裝至多個軟體產品中。另外,其他實施係在以下申請專利範圍之範疇內。在一些狀況下,申請專利範圍中所敍述之動作可以不同次序執行且仍達成合乎需要的結果。
302‧‧‧光學堆疊
304‧‧‧光源
306‧‧‧燈
308‧‧‧光導
324‧‧‧第一光學薄膜
326‧‧‧第一表面
328‧‧‧第二表面
330‧‧‧稜柱形光轉向結構
332‧‧‧三角形橫截面
340‧‧‧第二光學薄膜
342‧‧‧第一表面
344‧‧‧第二表面
346‧‧‧稜柱形光轉向結構
348‧‧‧梯形橫截面

Claims (30)

  1. 一種裝置,其包含:一第一光學薄膜,其具有一第一表面且經定位成與該第一光學薄膜之該第一表面對置的一第二表面;及一第二光學薄膜,其具有面向該第一光學薄膜之一第一表面及經定位成與該第二光學薄膜之該第一表面對置的一第二表面,其中:該第一光學薄膜之該第二表面由複數個稜柱形光轉向結構界定,包括於界定該第一光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之每一稜柱形光轉向結構具有一實質上三角形橫截面,該第二光學薄膜包括複數個稜柱形光轉向結構,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構的每一稜柱形光轉向結構具有一梯形橫截面,每一梯形橫截面隨著與該第一光學薄膜之距離增大而加寬,且該第一光學薄膜及該第二光學薄膜定位於一堆疊配置中,其中該第一光學薄膜之該第二表面面朝該第二光學薄膜之該第一表面。
  2. 如請求項1之裝置,其進一步包含一光源,其中該第一光學薄膜插入於該光源與該第二光學薄膜之間。
  3. 如請求項1或請求項2中任一項之裝置,其進一步包含:一顯示像素層,其具有複數個顯示元件,其中該第二光學薄膜插入於該第一光學薄膜與該顯示像素層之間。
  4. 如請求項3之裝置,其中該顯示像素層包括一孔隙板,其具有複數個孔隙,其中:每一顯示元件包括一遮光片,每一遮光片與該等孔隙中之一或多者相關聯,且每一遮光片經組態以在該遮光片封閉該等相關聯孔隙中之該一或多者的一第一位置與該遮光片准許光穿過該一或多個相關聯孔隙的一第二位置之間轉變。
  5. 如請求項3之裝置,其中該顯示像素層為一液晶顯示層。
  6. 如請求項1或請求項2中任一項之裝置,其中界定該第一光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的該等稜柱形光轉向結構在沿平行於該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構之一方向上檢視時具有一連續鋸齒剖面。
  7. 如請求項6之裝置,其中該鋸齒剖面由交替的峰及谷界定,其中每一者形成介於88度與92度之間的一角。
  8. 如請求項6之裝置,其中該第一光學薄膜之該第一表面係平坦的。
  9. 如請求項1或請求項2中任一項之裝置,其進一步包含一第三光學薄膜,該第三光學薄膜具有一第一表面及定位於該第三光學薄膜的與該第三光學薄膜之該第一表面對置的一側上的一第二表面,其中:該第三光學薄膜之該第二表面由複數個稜柱形光轉向結構界定,包括於界定該第三光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的每一稜柱形光轉向結構具有一實質上三角形橫截面,該第三光學薄膜定位於該第三光學薄膜之該第二表面面朝該 第一光學薄膜之該第一表面的該堆疊配置中,且該第三光學薄膜經定向,使得界定該第三光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構沿著實質上垂直於一第二方向的一第一方向定向,其中界定該第一光學薄膜之該第二表面的該複數個稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構沿該第二方向進行定向。
  10. 如請求項9之裝置,其中:界定該第一光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的該等稜柱形光轉向結構在沿平行於該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構的一方向檢視時具有一連續鋸齒剖面,且界定該第三光學薄膜之該第二表面之該複數個稜柱形光轉向結構中的該等稜柱形光轉向結構在沿平行於該第二光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構的一方向檢視時具有一連續鋸齒剖面。
  11. 如請求項1或請求項2中任一項之裝置,其進一步包含一或多個額外光學薄膜,其中:第二光學薄膜插入於該第一光學薄膜與該一或多個額外光學薄膜之間,每一額外光學薄膜包括複數個稜柱形光轉向結構,且包括於該一或多個額外光學薄膜中之每一者中的該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構具有一梯形橫截面。
  12. 如請求項1或請求項2中任一項之裝置,其中:包括於該第二光學薄膜中的該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構包括一第一傾斜壁部分、一第二傾斜壁部分,及一底座部分,該底座部分實質上與該第二光學薄膜共平面且橫跨於該第一傾斜壁部分與該第二傾斜壁部分之間。
  13. 如請求項12之裝置,其中該第二光學薄膜包括間隙部分,該等間隙部分位於每一對鄰近底座部分之間且實質上與該第二光學薄膜之該第一表面共平面,其中每一間隙部分包括面朝該第一光學薄膜的反射材料。
  14. 如請求項12之裝置,其中:包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構之每一稜柱形光轉向結構的該第一傾斜壁部分及該第二傾斜壁部分在其間形成選自由以下角度組成之群組的一角:大於或等於5°且小於或等於45°的一角、大於或等於5°且小於或等於15°的一角,及約10°的一角。
  15. 如請求項12之裝置,其中:該第二光學薄膜包括位於每一對鄰近底座部分之間的間隙部分,且該等間隙部分及該等底座部分寬度實質上相等。
  16. 如請求項12之裝置,其中對於包括於該第二光學薄膜中之該複數個梯形光轉向結構中的每一對鄰近稜柱形光轉向結構,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之一者的該第一傾斜壁部分及包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之另一者的該第二傾斜壁部分由該第二光學薄膜之該第一表面中的一V形凹槽的相對壁提供。
  17. 如請求項16之裝置,其中該等V形凹槽經塗佈或填充有一材料,該材料選自由以下項組成之群組:一反射材料,及相比鄰接該等V形凹槽之材料具有一較低折射率的一材料。
  18. 如請求項12之裝置,其中對於包括於該第二光學薄膜中之該複 數個稜柱形光轉向結構中的每一對鄰近稜柱形光轉向結構,包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之一者的該第一傾斜壁部分及包括於該第二光學薄膜中之該複數個稜柱形光轉向結構中的該對鄰近稜柱形光轉向結構中之該等稜柱形光轉向結構中之另一者的該第二傾斜壁部分由界定該第二光學薄膜之該第二表面之一部分的一突起物之相對側提供。
  19. 如請求項18之裝置,其中該等第一傾斜壁部分及該等第二傾斜壁部分均塗佈有一反射塗層。
  20. 如請求項3之裝置,其進一步包含:一處理器,其能夠與該顯示像素層中之該等顯示元件通信,該處理器能夠處理影像資料;及一記憶體器件,其能夠與該處理器通信。
  21. 如請求項20之裝置,其進一步包含:一驅動器電路,其能夠將至少一信號發送至該等顯示元件;及一控制器,其能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  22. 如請求項20之裝置,其進一步包含:一影像源模組,其能夠將該影像資料發送至該處理器,其中該影像源模組包括選自由以下項組成之群組的至少一項:一接收器、一收發器,及一傳輸器。
  23. 如請求項20之裝置,其進一步包含:一輸入器件,其能夠接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
  24. 一種裝置,其包含: 一光發射構件,其用於橫跨該光發射構件之一照明表面發射分佈式照明;一第一光學薄膜,該第一光學薄膜包括第一構件,該第一構件用於將實質上與垂直於該光發射構件之該照明表面之一軸線對準的來自該光發射構件的光反射回該光發射構件,同時允許不實質上與該軸線對準的光穿過該第一光學薄膜;及一第二光學薄膜,該第二光學薄膜包括第二構件,該第二構件用於大體上允許穿過該第一光學薄膜且實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之光穿過該第二光學薄膜而不反射回該光發射構件,同時使得穿過該第一光學薄膜且不實質上與該軸線對準的來自該光發射構件之光受到反射,以便與該軸線更加對準。
  25. 如請求項24之裝置,其中該第一構件使得該第一構件之光學腔內的與該軸線相差小於5度的光反射回該光發射構件,且使得該第一構件之該等光學腔內的與該軸線相差5度至90度的光穿過該第一光學薄膜。
  26. 如請求項24或請求項25中任一項之裝置,其中該第二構件使得該第二構件之光學腔內的與該軸線相差小於22.5度的光穿過該第二構件,而不被反射回該光發射構件,且使得該第二構件之該等光學腔內的與該軸線相差22.5度至90度的光受到反射,以便與該軸線更加對準。
  27. 一種系統,其包含:一背光單元(BLU),其具有一光源;一光學堆疊,其至少包括一個第一光學薄膜及一個第二光學薄膜,其中:該第一光學薄膜插入於該第二光學薄膜與該BLU之間, 該第一光學薄膜具有帶有一實質上三角形橫截面的複數個稜柱形光轉向結構,且該第二光學薄膜具有帶有一梯形橫截面的複數個稜柱形光轉向結構;及一顯示像素層,其具有複數個基於微機電系統(MEMS)之顯示元件,每一基於MEMS之顯示元件可在至少兩個位置之間移動。
  28. 如請求項27之系統,其中該等基於MEMS之顯示元件為經組態以沿平行於該第一光學薄膜及該第二光學薄膜之軸線移動的數位微遮光片元件。
  29. 如請求項27或請求項28中任一項之系統,其中該第一光學薄膜具有一鋸齒剖面,且該第一光學薄膜之該等稜柱形光轉向結構具有90°頂角。
  30. 如請求項27或請求項28中任一項之系統,其中該第二光學薄膜之每一稜柱形光轉向結構具有傾斜壁部分,該等傾斜壁部分之間具有介於5°與45°之間的一夾角。
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