用于平板顯示器的腔反射器光注入制造技術

本發明專利技術描述一種光混合波導，包含有反光處理邊緣的透明板條波導、鄰近該反光處理邊緣的一對相對的側邊緣、在該反光處理邊緣對面的光轉移邊緣、以及形成在板條波導內的多個腔，其中至少一個側邊緣被配置成從一個或多個光源接收光，以便接收的光從透明板條波導的頂和底表面被全內反射。接收的光、腔、以及反光處理邊緣的相互作用，使接收的光在該光傳輸通過光轉移邊緣并進入目標光學系統之前被混合。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請涉及平板顯示器領域，尤其是涉及給出一種光混合裝置，以增強透射式平板顯示器的視覺性能，該光混合裝置利用邊緣照射的透明板條波導，向在顯示器表面上進行圖像調制的像素快門機構提供光。本公開的可應用性范圍不限于直接觀看系統，諸如平板顯示器或波導后照光，而且還能夠在基于投影的顯示器技術中推廣。
技術介紹
各種平板顯示器系統在最近的數十年來已經被開發。它們中之一是公開在 Selbrede 的美國專利 No. 5，319，491 的 Time Multiplexed Optical Shutter (本文全文引用該專利)，以及在隨后專利申請中的變化，諸如共同擁有的美國專利Nos. 7，042，618， 7，057，790，7，218，437，7，486，854和美國專利公布No. 2008/0075414。這種器件的基本前提是，光(通常是單色光)從邊緣注入透明矩形板條波導，使之獲得被注入光在波導內的全內反射(TIR)，該波導在一側或多側表面上可以是鏡面反射的，以確保波導內傳播的光線有最多的轉折。橫跨板條波導分布的多個像素任一個的操作原理，涉及局部地、有選擇地、和可控地抑制被約束在波導內的光的全內反射，以使在該像素位置發射光。在一種像素體系結構中，被約束在波導內的IlR光的抑制，是靠推動(即移動)光學上合適的材料越過微觀間隙而達到的，這樣使在激活位置，該材料與板條波導的表面接觸或幾乎接觸，同時在非激活位置，該材料被充分地移離波導的表面，于是間隙兩側的光和/或漸逝耦合可以忽略不計。被推動(即移動)的該光學上合適的材料，本文稱為“激活層”，能夠是彈性地可變形的聚合物材料(如合成橡膠)薄片(薄層或膜)，有選定的折射率以優化接觸/幾乎接觸事件期間光的耦合。使激活層在非激活和激活位置之間的切換，能夠以非常高的速度發生，以便允許多基色光(如依次的基色光紅、綠、藍)按圖像幀速率，產生適當的灰度等級，避免過運動的(excessive motional)和色亂的膺象，同時保持平滑的圖像生成。因此，平板顯示器包括多個像素，每一像素代表顯示器離散的細部，它能夠關于局部地推動配有合適折射率的激活層越過微觀間隙變成與板條波導接觸或幾乎接觸，個別地和有選擇地被控制。推動是由聚合物材料薄片的機電的和/或有質動的變形而達到的，所述片被支座(standoff)縛住在個別像素幾何形狀的周邊，當像素處于靜態無激勵狀態時，這些支座使該片與板條波導保持適當的隔開關系。跨越被安排在板條波導之上或之內的第一導體和被安排在激活層之上或之內的第二導體上合適電勢的施加，引起激活層向著板條波導表面的高速運動；當激活層不能運動到更接近板條波導時(要么由于自身原因，要么由于與波導的接觸)，激勵可以被認為已經完成。為了促使光抽出，微光學結構的陣列(有各種可能的幾何形狀，諸如截頭錐體或金字塔斷面等等)可以任選地被安排在激活層的面對波導一側，使像素激勵引起這些微光學結構與波導的接觸或幾乎接觸，因而，以再引導被抽出光到觀看者的方式的抑制IlR光被優化。微光學結構更細致的描述被公開在美國專利No. 7，486，854 "Optical Microstructures for Light Extraction and Control，，中，該專利本文全文弓丨用，供參考。某些其他顯 示器系統使用類似(但不全同)的操作原理。一些使用像素名義上開關光的后照光系統，通常由平行于波導主表面(如頂表面)的每一像素上橫向水平運動(transverse lateral motion)的不透明的基于MEMS快門單元構成，作為嚴格意義上的真正后照光系統，與不是給出在其內傳播的光的IlR約束條件的真正后照光系統的 Selbrede' 491的基于TIR的波導相反。對后照光系統，板條波導內的光不應被保持在順從IlR狀態，不然它會永遠被約束在波導內部。因此，波導的底表面能夠由散射表面制成， 或者它能夠脫離與波導頂表面的平行隔開關系，或者兩者兼而有之，以保證光持續地離開波導的頂表面，照射板條波導頂表面處或上方形成陣列的像素快門機構。把板條波導用作橫向MEMS基于快門的系統的要求，是由于通過把快門機構的面對波導部分配置成名義上反射的，使未被使用的光再循環的能力。不傳輸通過打開的快門的光，其后重新進入波導并能夠在系統內別處被使用。在根據klbrede' 491的器件的情形中，其中的光源在板條波導一個邊緣上被排成陣列，而所述邊緣的相反端是鏡面反射的(用被安排在其上的金屬反射器，或通過覆蓋以完全電介質的反射鏡以獲得甚至更好的反射率)，已經確定，顯示器發光的均勻性，只當板條波導的厚度足夠厚才能夠被保證。能夠用于板條波導的最小板條波導厚度t，是波導長度1、波導的臨界角θ。(它本身是波導折射率的函數)、以及以ε表示的顯示器表面上個別像素光學效率的函數。給定的光子總體從光源始發點到在波導內99%消耗的平均自由程， 用希臘符號λ給出，不要把它與本文中光的光學波長混淆。通過對有效的個別像素效率ε 解調，并用得到的光子總體在99%消耗之前的平均自由程λ的平均，均勻性已經被證明當 λ = 31或更大時容易被優化，從而由如下方程式建立板條厚度的下限 Iog(O-Ql)Vllogd-f) J— (cos(JlOg(0WjI““log(l-f)J把上述約束應用于板條波導厚度，能使基于這種波導的顯示器獲得超過60%的光學效率(光通量輸入對光通量輸出之比)，而同時保證橫跨整個顯示器表面的發光度變化遠小于IdB (通常在0. 2dB變化以下)。雖然這一約束是對許多應用的最低限度的結果，但它確實為工業趨勢已經一年復一年地走向更薄顯示器子系統的應用提供后退的步伐。因此，對蜂窩電話，厚度約束可能要求該波導達2mm厚或更厚，以保證卓越的發光的均勻性，而在蜂窩電話顯示器部件中該趨勢對顯示器是總厚度在Imm以下。事實上，假定LCD母玻璃和TFT激活層的標準厚度是 0. 7mm,0. 7mm的波導厚度是理想的。然而，這樣薄的波導，由于違反上面列出的厚度t的約束，要冒遭受削弱橫跨顯示器表面的亮度不均勻性的重大風險。符號t將在下文被叫做最小板條波導厚度，它對應于最小發光均勻性閾值極限。最近的共同待決申請已經公開了在波導邊緣上使照明裝置取向和配置的各種切趾(apodization)(補償)裝置(如改變光源沿波導邊緣的分布)，以解決發光的不均勻性。 然而，被安排在顯示器系統光抽出表面(如板條波導的頂表面)上的像素和/或微光學結構的周期性，與照明裝置(如多個離散的LED)的點源本性結合，已經引起其他光學上不希望有的效應，諸如Moir6圖形、發光帶(banding)、前部發亮(headlighting)(分辨照射顯示器系統的個別光源的能力)、以及因使用離散光源(如LED)向波導饋送光所產生的其他光膺象。這些光膺象能夠對顯示器產生足夠嚴重的不利條件，要不然該顯示器可以呈現合理的宏觀水平的均勻性。本申請的一個目的，是通過使進入波導的光充分漫射(如均勻)，以致從個別光源始發的光的周期性強度，不再能夠個別地被分辨，解決照明源的這些膺象。
技術實現思路
上面列舉的問題至少可以在本文描述的技術的一些實施例中部分地被解決。下面給出被公開的主題的簡單概括，以便提供被公開主本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種光混合波導，包括有反光處理邊緣的透明板條波導、鄰近該反光處理邊緣的一對相對的側邊緣、在該反光處理邊緣對面的光轉移邊緣、以及形成在板條波導內的多個腔，其中至少一個側邊緣被配置成從一個或多個光源接收光，以便接收的光從透明板條波導的頂和底表面被全內反射，且其中接收的光與一個或多個腔及反光處理邊緣的相互作用，使接收的光在該接收的光傳輸通過光轉移邊緣并進入目標光學系統之前被混合。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·K·萬奧斯特蘭德，
申請(專利權)人：蘭布士國際有限公司，
類型：發明
國別省市：KY