具有非对称转向膜的时间多路复用背光源制造技术

本发明专利技术公开了背光源。更具体地，公开了使用非对称转向膜的时间多路复用背光源。所公开的背光源能够向轴上观看者显示主图像而同时向离轴观看者提供副图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
转向膜用于许多显示和照亮应用中以便改变光的角分布。转向膜大体具有通过折射和/或反射光操作的特征结构。转向膜可结合光源使用以提供期望的光输出。显示应用中的时间多路复用大体是指以比人类观察者的可感知极限快的速率通过相同背光结构提供非连续图像系列。大脑将分开的图像感知为组合的。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及显示器装置。显示装置包括：具有不同取向的光分布的第一光源和第二光源；包括第一主表面和第二主表面的非对称转向膜，其中第二主表面包括多个微观结构，每个微观结构包括具有第一形状的第一面与第二面或具有不同的第三形状的第三面之一中的一者；包括多个像素的液晶面板；以及被配置成用于独立地驱动第一光源、第二光源以及液晶面板的控制器，其中来自第一光源的光优先地由第一面而不是第二面或第三面反射，其中来自第二光源的光优先地由第二面或第三面而不是由第一面反射，其中控制器被配置成用于在初始状态和第二状态之间快速地切换液晶面板，并且其中控制器被配置成用于另外快速地切换第一光源和第二光源的驱动，使得液晶面板在第一光源而不是第二光源被照亮时处于初始状态，并且液晶面板在第二光源而不是第一光源被照亮时处于第二状态。在一些实施方案中，控制器被配置成使得第二状态是静态状态。静态状态可以是噪声图，可以是完全透射的，可包括图像，可包括标志，可包括貌似真实的工作空间或广告材料。在一些实施方案中，控制器可被配置成使得第二状态是动态状态。动态状态可包括初始状态的变换，可包括动画，可包括移动对象、闪光图像或广告材料。在一些实施方案中，显示装置还包括被配置成用于传送来自第一光源和第二光源中的至少一者的光的光导。在一些实施方案中，光导是楔形的。在一些实施方案中，显示装置还包括被配置成用于传送来自第一光源和第二光源中的至少一者的光的第二光导。在一些实施方案中，非对称转向膜的第一主表面是平滑表面。在一些实施方案中，多个微观结构是线性微观结构。在一些实施方案中，非对称转向膜包括抗反射涂层或抗反射结构化表面中的至少一者。在一些实施方案中，第一面、第二面或第三面中的至少一者包括锯齿或正弦表面结构。在一些实施方案中，第一光源和第二光源中的至少一者包括多个LED。在一些实施方案中，控制器、第一光源、第二光源以及液晶面板被配置成用于约每8ms从初始状态切换到第二状态。附图说明图1是具有非对称转向膜的时间多路复用背光源的示意性正视截面。图2是图1的背光源的示出其一般光学原理的示意性正视截面。图3A和3B是示例性非对称转向膜的正视截面部分。图4是示出来自图1的背光源的光分布的示意性正视截面。图5A和5B是利用图1的背光源的显示器的前透视图和侧透视图。具体实施方式非对称转向膜可结合多个光源使用以提供光的有用或期望的输出分布。例如，非对称转向膜可具有被配置成用于反射来自一个光源而不是另一个光源的光的面。在一些实施方案中，这些非对称转向膜可具有各自具有至少两个面的多个微观结构或棱镜。如果这些面相对于其对应光源(即，优先地由该面反射的光源)形状或取向不同，那么所得输出可同样不同。虽然良好设计且精心制造的非对称转向膜本身可导致足以例如限制从斜角观看显示器(即，提供隐私)的能力的分布差异，但其可能不实用或不经济以需要此类苛刻的制造公差。在其它情况下，可能难以或不可能提供期望的轴上视角分布而同时提供尖锐的截光角和完全消除的离轴可见度。因此，在一个方面，本申请中描述的背光源提供斜角下的副图像。这样，即使主图像在斜角下仍然是可视的，但副图像可主导或遮蔽模糊的主图像，以便阻止旁观者容易阅读或理解主图像中包含的信息。在其它应用中，可启用两个分开图像以便例如为站在相对于显示器的不同位置处的观看者提供至少两种不同视觉体验。图1是具有非对称转向膜的时间多路复用背光源的示意性正视截面。背光源100包括：非对称转向膜110，其包括具有第一面116、第二面117和第三面118中的一者或多者的微观结构114；第一光源120和第二光源130；液晶面板140以及控制器150。非对称转向膜110可以是任何合适的厚度并可由任何合适的材料制成。在一些实施方案中，非对称转向膜110将由聚合物材料形成，诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)以及上述的共聚物和混合物。在一些实施方案中，非对称转向膜110可以是光学透明的或者具有低雾度和高清晰度以避免不期望的散射入射光。在一些实施方案中，非对称转向膜可具有足够高的折射率，诸如1.5或更大，以便确保全内反射在足够宽的角范围内发生。其它适当材料包括丙烯酸类树脂、聚苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯等。在一些实施方案中，可选择非对称转向膜110的材料、尺寸或两者以便产生柔性膜。非对称转向膜110的第一表面可以是基本平滑的。然而，表面不需要在所有实施方案中完全平滑，并且可被称为基本平滑平面，只要该表面不包含微观结构。例如，可在表面上包括或并入防湿润或防眩光带珠粒涂层，并且为了本申请的目的，这种表面可仍然被认为是基本平滑的。换句话讲，平滑不以不粗糙的意义使用；相反，其以非结构化的意义使用。非对称转向膜110的第二结构化主表面包括微观结构114。微观结构114中的每个可以是线性微观结构；即，微观结构114可沿具有基本上相同或完全相同截面形状的方向(在图1的示例性配置中，沿着进/出页面的轴)延伸。微观结构114以及更一般地非对称转向膜110的结构化表面可通过任何合适工艺诸如微复制工艺形成。例如，结构化表面可通过切削(快速切削、螺纹切削、金刚石切削等)具有期望结构的负结构的合适工具并且将柔顺但可固化或可硬化材料压靠在工具表面上形成。材料可随后硬化或固化(例如，通过暴露于诸如紫外光的光)，使结构化表面具有期望特征。其它工艺是可能的，包括利用经过电镀的激光切削或蚀刻工具的铸造和固化，使用光刻法诸如结合铸造和固化工艺的工具的双光子母盘制作，或甚至直接加工或附加三维印刷工艺。微观结构114可全部相同或者它们可不同。本申请其它地方更详细地论述微观结构114的图案和布置，具体地结合图2和3。微观结构114中的每个具有第一面116、和第二面117或第三面118中的一者。第一面116光学上对应于第一光源120，并且第二面117和第三面118对应于第二光源130。在该意义上，并且结合图3更详细地论述，第一面116优先地反射来自第一光源120而不是第二光源130的光，并且第二面117和第三面118优先地反射来自第二光源130的光。非对称转向膜110的结构化表面上的微观结构的总体布置可具有任何合适间距并且可具有或可不具有微观结构114之间的台面(平坦区域)。微观结构114可以是任何适当大小，并且在许多情况下可以是毫米或微米尺度，在一些情况下在10微米和100微米之间或者在10微米和300微米之间。微观结构114的间距或大小可针对非对称转向膜110的结构化表面的全部或部分增加、减小、增加和减小或者保持不变。第一光源120和第二光源130可以是任何合适的光源或光源的组合。在许多情况下，用于第一光源120和第二光源130的光源是发光二极管(LED)。第一光源120和第二光源130以单数形式提及，但各自可表示一组或一系列光源。例如，第一光源120可以是沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示装置，包括：第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源具有不同取向的光分布；非对称转向膜，所述非对称转向膜包括第一主表面和第二主表面；其中所述第二主表面包括多个微观结构，每个微观结构包括具有第一形状的第一面以及具有不同的第二形状的第二面或具有不同的第三形状的第三面之一中的一者；液晶面板，所述液晶面板包括多个像素；以及控制器，所述控制器被配置成用于独立地驱动所述第一光源、所述第二光源以及所述液晶面板；其中来自所述第一光源的光优先地由所述第一面而不是所述第二面或所述第三面反射；其中来自所述第二光源的光优先地由所述第二面或所述第三面而不是所述第一面反射；其中所述控制器被配置成用于在初始状态和第二状态之间快速地切换所述液晶面板；并且其中所述控制器被配置成用于另外快速地切换所述第一光源和所述第二光源的驱动，使得所述液晶面板在所述第一光源而不是所述第二光源被照亮时处于所述初始状态，并且所述液晶面板在所述第二光源而不是所述第一光源被照亮时处于所述第二状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.30 US 62/005,4201.一种显示装置，包括：第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源具有不同取向的光分布；非对称转向膜，所述非对称转向膜包括第一主表面和第二主表面；其中所述第二主表面包括多个微观结构，每个微观结构包括具有第一形状的第一面以及具有不同的第二形状的第二面或具有不同的第三形状的第三面之一中的一者；液晶面板，所述液晶面板包括多个像素；以及控制器，所述控制器被配置成用于独立地驱动所述第一光源、所述第二光源以及所述液晶面板；其中来自所述第一光源的光优先地由所述第一面而不是所述第二面或所述第三面反射；其中来自所述第二光源的光优先地由所述第二面或所述第三面而不是所述第一面反射；其中所述控制器被配置成用于在初始状态和第二状态之间快速地切换所述液晶面板；并且其中所述控制器被配置成用于另外快速地切换所述第一光源和所述第二光源的驱动，使得所述液晶面板在所述第一光源而不是所述第二光源被照亮时处于所述初始状态，并且所述液晶面板在所述第二光源而不是所述第一光源被照亮时处于所述第二状态。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述控制器被配置成使得所述第二状态是静态状态。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·A·约翰逊，肯尼斯·A·爱泼斯坦，詹姆斯·M·希利斯，迈克尔·E·劳特斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US