用于反射式显示器的光再导向全息图制造技术

本发明专利技术提供一种用于增强显示装置的亮度和/或对比率的设备和方法。在一个方面，所述显示装置可包含光再导向器(403)。所述光再导向器(403)包含光接收表面，和包含多个透射性全息特征(403a、403b)的全息层，所述透射性全息特征可接收相对于所述光接收表面的法线成非法线角的近准直光且朝向与所述光接收表面相对的侧沿着相对于所述表面法线在+/-20度内的方向再导向和漫射所述接收的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及漫射体，且更明确地说，涉及可使视角移位离开与光入射所自的方向相关联的镜面反射的方向的全息漫射体。本文中所揭示的漫射体可与基于机电系统的显示装置集成。
技术介绍
机电系统(EMS)包含具有电和机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜和光学薄膜)和电子装置的装置。EMS装置或元件可以多种尺度来制造，包含(但不限于)微尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围为约一微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀刻掉衬底和/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电和机电装置的其它微机械加工工艺来产生机电元件。一个类型的EMS装置称为干涉式调制器(IMOD)。术语IMOD或干涉式光调制器指使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD显示元件可包含一对传导板，其中的一者或两者可整体或部分为透明和/或反射性的，且能够在施加适当电信号后即进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积于衬底上方、沉积于衬底上或由衬底支撑的固定层，且另一板可包含与固定层由气隙分开的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于IMOD显示元件上的光的光学干涉。基于IMOD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期用于改善现有产品和产生新产品，尤其具有显示能力的那些产品。各种显示装置中的最亮视角常常与入射光从显示装置的不同零件(例如，显示元件、防护玻璃罩等)镜面反射所沿着的方向一致。已开发各种系统和方法来减少来自镜面反射入射光的眩光以增强显示装置的亮度。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和装置各具有若干创新方面，其中无单一者单独负责本文中所揭示的合乎需要的属性。本专利技术中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种光再导向器中。所述光再导向器包括具有表面法线的光接收表面，所述光接收表面经配置以接收来自相对于所述表面法线成角度的入射方向的近准直光。镜面反射的方向与所述入射方向相关联。所述入射方向可相对于所述表面法线形成在约20度与约50度之间的角。所述光再导向器进一步包括全息层，所述全息层包含经配置以朝向与所述光接收表面相对的侧大体上沿着相对于所述表面法线在±20度内的方向再导向且漫射所述接收的光的多个透射性全息光再导向特征。在各种实施方案中，所述多个全息光再导向特征可包含体积全息图。所述全息层可具有在约5μm与约50μm之间的厚度。在各种实施方案中，所述多个全息光再导向特征可经配置以使得在相对于所述表面法线在±10度内的角范围中从与所述光接收表面相对的侧入射的光不由所述多个全息光再导向特征再导向。所述光导向器可包含于包含反射式显示元件的显示装置中。在各种实施方案中，所述光再导向器可安置于所述反射式显示元件上方。所述反射式显示元件可包含至少一个干涉式调制器。在各种实施方案中，所述反射式显示元件可安置于衬底的第一侧上且所述光再导向器可安置于所述衬底的与所述第一侧相对的第二侧上。在各种实施方案中，所述全息层可充当光再导向器和光漫射体。所述全息层可为是光再导向器和光漫射体的单一光学元件。本专利技术中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种光再导向器中，所述光再导向器包括光接收表面，所述光接收表面具有表面法线且经配置以接收来自相对于所述表面法线成角度的入射方向的近准直光。镜面反射的方向与所述入射方向相关联。所述光再导向器进一步包括包含用于以全息方式再导向光的多个透射性装置的层。所述透射光再导向装置经配置以朝向与所述光接收表面相对的侧大体上沿着相对于所述表面法线在±20度内的方向再导向且漫射所述接收的光。在各种实施方案中，所述多个透射性光再导向装置可包含多个透射性全息特征。所述透射全息特征可包含体积全息图。在各种实施方案中，所述层可为是光再导向器和漫射体的单一光学元件。本专利技术中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种制造光再导向器的方法中。所述方法包括提供衬底，所述衬底包含具有表面法线的光接收表面，所述光接收表面经配置以接收来自相对于所述表面法线成角度的入射方向的近准直光。镜面反射的方向与所述入射方向相关联。所述方法进一步包括相对于所述衬底安置多个透射性全息光再导向特征。所述多个透射性全息光再导向特征经配置以朝向与所述光接收表面相对的侧大体上沿着相对于所述表面法线在±20度内的方向再导向且漫射所述接收的光。在所述方法的各种实施方案中，安置多个透射性全息光再导向特征可进一步包含在所述光接收表面前方或后方安置第一全息介质和在所述第一全息介质中形成所述多个透射性全息特征。所述第一全息介质可包含光聚合物。所述多个透射性全息特征可通过使用单一相干多波长激光光束在所述第一全息介质上复制包含于主全息图中的多个全息特征来形成。可使用入射在第二全息介质上的两个相干激光光束来记录包含所述多个全息特征的所述主全息图，所述两个光束包含蓝色、绿色和红色光谱区域中的多个波长。在所述方法的各种实施方案中，漫射体可安置于所述两个光束中的一者的光学路径中。可用以不同方位角入射在所述第二全息介质上的所述相干激光光束中的一者来记录所述多个全息光再导向特征。本专利技术中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节在随附图式和以下描述中阐明。虽然本专利技术中所提供的实例主要就基于EMS和MEMS的显示器来描述，但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如，液晶显示器、有机发光二极管(“OLED”)显示器和场发射显示器。其它特征、方面和优势从描述、图式和权利要求书将变得显而易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。附图说明图1说明从入射方向入射的光沿着与入射方向相关联的镜面反射的方向反射的反射式显示装置的实施方案。图2说明反射式显示器的实施方案的随视角而变的反射率和对比率。图3针对四个种类的漫射体描绘漫射光的强度随视角而变的变化。图4A说明包含显示元件、光再导向器和漫射体的显示装置的实施方案。图4B说明光再导向器对入射环境光的影响。图4C说明光再导向器对从显示元件的表面反射的光的影响。图5说明全息体积光栅随与布勒格(Bragg)条件的角偏差而变的绕射效率。图6说明包含经配置以接收并再导向从两个不同进入方向入射的光的两个全息图的显示装置的实施方案。图7说明体积光栅随与布勒格条件的波长偏差而变的绕射效率。图8说明包含安置于显示元件前面的全息光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光再导向器，其包括：光接收表面，其具有表面法线且经配置以接收来自相对于所述表面法线成角度的入射方向的近准直光，且其中镜面反射的方向与所述入射方向相关联；以及全息层，其包含多个透射性全息光再导向特征，所述多个透射性全息光再导向特征经配置以朝向与所述光接收表面相对的侧大体上沿着相对于所述表面法线在±20度内的方向再导向且漫射所述接收的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.08 US 61/901,970;2014.05.08 US 14/272,9131.一种光再导向器，其包括：
光接收表面，其具有表面法线且经配置以接收来自相对于所述表面法线成角度的
入射方向的近准直光，且其中镜面反射的方向与所述入射方向相关联；以及
全息层，其包含多个透射性全息光再导向特征，所述多个透射性全息光再导向特
征经配置以朝向与所述光接收表面相对的侧大体上沿着相对于所述表面法线在±20
度内的方向再导向且漫射所述接收的光。
2.根据权利要求1所述的光再导向器，其中所述入射方向相对于所述表面法线形成在
约20度与约50度之间的角度。
3.根据权利要求1所述的光再导向器，其中所述全息层具有在约5μm与约50μm之
间的厚度。
4.根据权利要求1所述的光再导向器，其中所述多个全息光再导向特征经配置以使得
在相对于所述表面法线在±10度内的角范围中从与所述光接收表面相对的所述侧
入射的光不由所述多个全息光再导向特征再导向。
5.根据权利要求1所述的光再导向器，其中所述多个全息光再导向特征包含体积全息
图。
6.一种显示装置，其包含安置于反射式显示元件上方的根据权利要求1所述的光再导
向器。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述反射式显示元件包含至少一个干涉式调
制器。
8.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述反射式显示元件安置于衬底的第一侧上
且所述光再导向器是安置于所述衬底的与所述第一侧相对的第二侧上。
9.根据权利要求6所述的显示装置，其进一步包括：
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以
及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其进一步包括经配置以将至少一个信号发送到所
述显示元件的驱动器电路。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其进一步包括经配置以将所述图像数据的至少
一部分发送到所述驱动器电路的控制器。
12.根据权利要求9所述的显示装置，其进一步包括经配置以将所述图像数据发送到所
述处理器的图像源模块。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发
射器中的至少一者。
14.根据权利要求9所述的显示装置，其进一步包括经配置以接收输入数据且将所述输
入数据传达到所述处理器的输入装...

【专利技术属性】
技术研发人员：马健，李可宾，J·H·洪，T·Y·张，
申请(专利权)人：高通MEMS科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US