本发明专利技术披露了包括主体的透射反射器，所述主体具有第一表面和第二表面，所述第二表面是包括棱镜形结构的结构化表面，所述棱镜形结构具有第一小面和第二小面。所述透射反射器主体这样构造，使得在反射模式中，以反射入射角入射到所述第一表面上的光折射穿过所述第一表面，在第一棱镜形结构的所述第一小面处反射，在第二棱镜形结构的所述第二小面处反射，然后以大约反射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。所述透射反射器主体还这样构造，使得在透射模式中，以透射入射角入射到所述第二表面上的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约透射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。本发明专利技术还披露了包括主体的透射反射器，所述主体具有第一表面和第二表面，所述第二表面是包括棱镜形结构的结构化表面，所述棱镜形结构具有第一小面和第二小面。所述透射反射器主体这样构造，使得在反射模式中，以反射入射角入射到所述第一表面上的光折射穿过所述第一表面，在第一棱镜形结构的所述第一小面处反射，在第二棱镜形结构的所述第二小面处反射，然后以大约反射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。所述透射反射器主体还这样构造，使得在透射模式中，以透射入射角入射到所述第二表面上的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约透射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。本发明专利技术还披露了制造透射反射器的方法、以及结合了这种透射反射器的显示装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透射反射器，更具体地说，涉及这样一种光学元件，该光学元件使在一定的入射光线角度范围内入射到其一个表面上的光反射，并使在其它的入射光线角度范围内入射到另一个表面上的光透射。
技术介绍
包括用于向观看者传达信息的电子显示器的基于微处理器的装置几乎已经无处不在。移动电话、手持电脑、个人数字助理、电子游戏机、车载立体声系统以及指示器、公共显示器、自动柜员机、商店内的公用电话、家用电器、电脑监视器以及其他都是包括日常观看的信息显示器的装置的例子。设置在这些装置上的许多显示器是液晶显示器(“LCD”)。 与阴极射线管(CRT)显示器不同，LCD不发光，从而需要单独的光源以便观看形成在这种显示器上的图像。环境光照明对于某些应用而言是足够的，但对于许多LCD，比如大部分大面积高性能LCD，环境光会引起眩光，从而降低了可读性。另一方面，某些应用需要在环境光照明不充分或其强度不够的条件下观看显示。因此，为了提高可读性，某些LCD包括位于显示器后面的光源，一般称为“背光装置”。 既可利用环境光照明又可利用背光照明来观看的LCD一般称为“透射反射式”显示器。目前可得到的透射反射器的例子包括部分镜面透射反射器和利用反射偏振器的透射反射器。利用反射偏振器的透射反射器通常具有较高的亮度，但它们的输出常常具有图像旋转180度(图像倒置)的特征。部分镜面透射反射器没有显示出图像倒置，但它们的输出亮度较低。通常目前可得到的透射反射器还需要在透射模式中的输出亮度与反射模式中的输出亮度之间的折衷。 透射反射式LCD通常包括置于两个偏振器之间的液晶材料层。第一偏振器确保光以恰当的偏振态供应给液晶层，液晶材料选择性地改变光的偏振态，而第二偏振器分析光。具体而言，第二偏振器使其偏振态与该偏振器的透射轴对准的光透射，从而产生亮点。透射到前偏振器的其偏振态与该前偏振器的透射轴不对准的光至少部分被所述前偏振器阻挡，从而产生暗点。每一个这种点一般称为像素。像素合在一起形成了能够向观看者传达信息的图像。 由于通常的LCD的透射率低，因此在设计LCD及其背光装置中电力保存和降低能耗是重要考虑的事项。光的有效使用对于电池供电的电子显示器比如蜂窝电话、个人数字助理以及膝上型电脑中所使用的显示器尤其重要。在这些和类似的应用中，通常针对电池尺寸和装置的总尺寸仔细地平衡电池寿命。通过提高发光效率，能够增加电池寿命和/或缩小电池尺寸。因此，正需要能够用于LCD中的更有效的光学元件，从而能够降低它们的能耗。
技术实现思路
本专利技术涉及具有第一表面和第二表面的透射反射器。所述第二表面是包括棱镜形结构的结构化表面，所述棱镜形结构具有第一小面和第二小面。所述透射反射器这样构造，使得在反射模式中，以反射入射角入射到所述第一表面上的光折射穿过所述第一表面，在第一棱镜形结构的所述第一小面处反射，在第二棱镜形结构的所述第二小面处反射，然后以大约反射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。在透射模式中，以透射入射角入射到所述第二表面上的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约透射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。 本专利技术还涉及包括透射式成像装置、背光装置以及具有第一表面和第二表面的透射反射器的显示组件。所述第二表面是包括棱镜形结构的结构化表面，所述棱镜形结构具有第一小面和第二小面。所述透射反射器设置在所述成像装置和所述背光装置之间，使得所述第一表面面向所述成像装置，所述第二表面面向所述背光装置。所述透射反射器这样构造，使得在反射模式中，在所述第一表面处透射穿过所述成像装置并以反射入射角入射到所述第一表面上的光折射穿过所述第一表面，在第一棱镜形结构的所述第一小面处反射，在第二棱镜形结构的所述第二小面处反射，折射穿过所述第一表面，然后以大约反射出射角且以最大强度透射穿过所述成像装置。在透射模式中，发自所述背光装置并以透射入射角入射到所述第二表面的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，折射穿过所述第一表面，然后以大约透射角且以最大强度透射穿过所述成像装置。 本专利技术还涉及制造透射反射器的方法，该方法包括以下步骤选择反射入射角；选择透射入射角；选择反射出射角；选择透射出射角；以及构造具有第一表面和第二表面的透射反射器，所述第二表面是包括棱镜形结构的结构化表面。所述透射反射器主体这样构造，使得在反射模式中，以反射入射角入射到所述第一表面上的光折射通过所述第一表面到达第一棱镜形结构，由所述第一棱镜形结构引导至第二棱镜形结构，由所述第二棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约反射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。在透射模式中，以透射入射角入射到所述第二表面上的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约透射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。 通过以下详细说明以及附图，根据本专利技术构造的透射反射器和显示组件的这些和其他方面对本领域技术人员而言将变得显而易见。 附图的简要说明 为使本专利技术所属
的技术人员易于理解如何制造和使用本专利技术，将参考附图详细说明其实施例，其中 附图说明图1是根据本专利技术构造的示例性棱镜形透射反射器的部分横截面图，示出其在反射模式中的操作； 图2是根据本专利技术构造的示例性棱镜形透射反射器的部分横截面图，示出其在透射模式中的操作； 图3是显示组件的示意性横截面图，其包括根据本专利技术构造的示例性透射反射器； 图4是针对多个小面角f0(27度、30度、33度、35度、38度、40度和42度)中的每一个示出反射出射角αe与小面角f1的关系图，其中，入射反射角αi设为大约30度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.6； 图5A示出满足TIR条件的小面角对，其中，反射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.4； 图5B示出满足TIR条件的小面角对，其中，反射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.5； 图5C示出满足TIR条件的小面角对，其中，反射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.6； 图5D示出满足TIR条件的小面角对，其中，反射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.7； 图6A示出这样一些小面角对，对于这些小面角对，被第一棱镜形结构引导的光线与第二棱镜形结构的第二小面相交，其中，透射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n为大约1.5； 图6B示出这样一些小面角对，对于这些小面角对，被第一棱镜形结构引导的光线与第二棱镜形结构的第二小面相交，其中，透射入射角为大约30度，透射反射器主体的折射率n为大约1.6； 图7是针对多个小面角f0(27度、30度、33度、35度、38度、40度和42度)中的每一个示出反射出射角βe与小面角f1的关系图，其中，入射反射角βi设为大约-100度，透射反射器主体的折射率n设为大约1.6； 图8示意性地示出从(+)入射方向和从(-)入射方向被引导至示例性透射反射器的结构化表面上的光； 图9示出对应于反射模式和透射模式的小面角对的图，其中，透射反射器主体的折射率设为大约1.6，反射入射角αi设为大约30度，透射入射角βi设为大约+或-100度，其中，出射角βe和αe设为大约0度、-10度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透射反射器，包括：具有第一表面和第二表面的透射反射器主体；所述第二表面是包括多个棱镜形结构的结构化表面，所述棱镜形结构具有第一小面和第二小面；所述第一小面相对于所述第二小面成的角不超过大约７０度；其中，在反射模式中，以反 射入射角入射到所述第一表面上的光折射穿过所述第一表面，在第一棱镜形结构的所述第一小面处反射，在第二棱镜形结构的所述第二小面处反射，然后以大约反射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面，并且在透射模式中，以透射入射角入射到所述第二表面 上的光由棱镜形结构引导至所述第一表面，然后以大约透射出射角且以最大强度折射穿过所述第一表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯A爱泼斯坦，基思M科奇克，帕特里克H马鲁申，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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