專(zhuān)利名稱(chēng)：：帶有多個(gè)光學(xué)腔的顯示裝置的制作方法帶有多個(gè)光學(xué)腔的顯示裝置
背景技術(shù)：
：用機(jī)械光調(diào)制器制成的顯示器是對(duì)基于液晶技術(shù)的顯示器的一個(gè)具有吸引力的替代。機(jī)械光調(diào)制器足夠快速以顯示具有良好視角和大范圍的色彩和灰度的視頻內(nèi)容。機(jī)械光調(diào)制器已成功地應(yīng)用于投射顯示器中。采用機(jī)械光調(diào)制器的背光式顯示器尚未展示出足夠的有吸引力的亮度和低功率的組合。本領(lǐng)域存在對(duì)于結(jié)合了速度、亮度和低功率的屬性的顯示器的需要。在共同擁有的于2005年9月2日遞交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/218,690中(該專(zhuān)利申請(qǐng)全文通過(guò)引用結(jié)合在此)公開(kāi)了用于改進(jìn)包括孔陣列的顯示器的光學(xué)效率的一種結(jié)構(gòu)，通過(guò)形成這樣的孔或透光區(qū)域作為一個(gè)本來(lái)是反射表面(稱(chēng)為"反射孔層")的一部分。在與包括一個(gè)第二反射表面的背光耦接時(shí)，這種反射孔層形成一種光學(xué)腔，該光學(xué)腔允許不立即穿過(guò)這些孔的光線進(jìn)行再循環(huán)。所描述的顯示器具有在40%至60%范圍內(nèi)的光通量效率，雖然在該反射層中形成的孔具有低至8%到20%的面積比。發(fā)明概述總而言之，本發(fā)明涉及一種顯示器，它具有改進(jìn)的光學(xué)腔以提供增強(qiáng)的光方向性和效率。一方面，本發(fā)明涉及的一種顯示器包括帶有多個(gè)光調(diào)制器的一個(gè)陣列、一個(gè)光導(dǎo)以及前朝向和后朝向的多個(gè)反射表面。該光導(dǎo)包括多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向中心，以從該背光提出光。這些轉(zhuǎn)向中心的不同實(shí)施方案描述于美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,005,108、5,202,950、5,884,872、6,079,838、6,174，064、6,731,355、6,827,456、7,014,349和7,046,905之中，這些專(zhuān)利全文通過(guò)引用結(jié)合在此。在不同實(shí)施方案中，顯示器還包括定位于該后朝向反射表面之后的一個(gè)轉(zhuǎn)向膜和/或一個(gè)亮度增強(qiáng)膜。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，顯示器包括一個(gè)光注入系統(tǒng)，該光注入系統(tǒng)包括一個(gè)燈和一種光準(zhǔn)直器，該光準(zhǔn)直器用于將由該燈輸出的光的非隨機(jī)部分引入光導(dǎo)以產(chǎn)生在一個(gè)預(yù)定角度范圍內(nèi)的準(zhǔn)直光。準(zhǔn)直光包括輸入光的任何分布，其中在一個(gè)預(yù)定的角度范圍內(nèi)高于隨機(jī)百分比的光朝被指向該反射孔層。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，005,108、5,884,872、6,079,838和7，046,卯5中描述了適合用在顯示器中的不同的光準(zhǔn)直和注入技術(shù)，這些專(zhuān)利全文通過(guò)引用結(jié)合在此。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些光調(diào)制器是基于MEMS的光調(diào)制器，例如，快門(mén)，這些快門(mén)選擇性地干擾穿過(guò)在后朝向反射層中的相應(yīng)孔的光。在另一個(gè)實(shí)施方案中，這些快門(mén)是基于液體的快門(mén)，這些基于液體的快門(mén)使用一種被稱(chēng)為電潤(rùn)濕的機(jī)制可以選擇性地干擾光。在另一個(gè)實(shí)施方案中，這些光調(diào)制器是液晶小室。該光調(diào)制器陣列限定一個(gè)顯示器表面。該顯示器面優(yōu)選基本上呈平面形。該光導(dǎo)包括前表面和后表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，光導(dǎo)后表面的約50%至約95%之間的面積基本上平行于顯示器表面。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，該光導(dǎo)至少50%的后表面的面積基本上平行于顯示器表面。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該光導(dǎo)的后表面的至少60%的面積基本上平行于顯示器表面。在又另一個(gè)實(shí)施方案中，該光導(dǎo)的后表面的至少70%的面積基本上平行于顯示器表面。在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施方案中，這種光導(dǎo)的后表面的至少80%的面積基本上平行于該顯示器表面。在再另一個(gè)實(shí)施方案中，這種光導(dǎo)的后表面的至少80%的面積基本上平行于顯示器表面。這些幾何光轉(zhuǎn)向器在此還被稱(chēng)為出光中心、出光結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)器。這些轉(zhuǎn)向器的功能是從光導(dǎo)向觀看者引出光。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些光轉(zhuǎn)向器呈棱柱形。可替代地，這些光轉(zhuǎn)向器呈圓形、曲線形、梯形、橢圓形。優(yōu)選這些光轉(zhuǎn)向器的表面是光滑的。這些光轉(zhuǎn)向器能夠引出光，其中，在一個(gè)預(yù)定的角度范圍內(nèi)高于隨機(jī)百分比的光被導(dǎo)向反射孔層。在某些實(shí)施方案中，這些光導(dǎo)向器具有朝向一個(gè)燈的前表面和背向該燈的后表面。到達(dá)前朝向反射表面上的轉(zhuǎn)向器的前面的覆蓋區(qū)的面積可能大于該轉(zhuǎn)向器的后面的類(lèi)似覆蓋區(qū)的面積?？商娲兀@些光轉(zhuǎn)向器的前面和后面的覆蓋區(qū)的面積相等。此外，該光導(dǎo)中的這些光轉(zhuǎn)向器的填充密度可隨著這些光轉(zhuǎn)向器與該燈的距離而變化。該后朝向反射層(在此也被稱(chēng)為反射孔層)包括多個(gè)孔并且被定位于該光導(dǎo)之前，即在該光導(dǎo)與所要到達(dá)的觀看者之間。優(yōu)選地該后朝向反射層定位在這些光調(diào)制器之后。在一個(gè)實(shí)施方案中，該后朝向反射層是由在該光導(dǎo)的前表面上的一種金屬的淀積所形成。還可用一個(gè)電介質(zhì)鏡或用包括電介質(zhì)和多個(gè)金屬層的薄膜疊層來(lái)形成該后朝向反射層。該后朝向反射層優(yōu)選以90°/。至98%范圍內(nèi)的反射率來(lái)將光鏡面反射。根據(jù)一種特征，該后朝向反射層優(yōu)選定位于光調(diào)制器的陣列的附近。在一個(gè)實(shí)施方案中，該后朝向反射層定位于距該光調(diào)制器陣列0.5mm之內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)光調(diào)制器的一個(gè)陣列形成在一個(gè)基底上，并且該后朝向反射層與該光調(diào)制器陣列之間的距離小于該基底的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該后朝向反射層具有限定孔之間距離的一個(gè)間距，并且該后朝向反射層與該光調(diào)制器陣列之間的距離小于該間距。根據(jù)另一特征，這些孔與該光調(diào)制器陣列中特定的光調(diào)制器相關(guān)^:。這種關(guān)聯(lián)可以是一對(duì)一、一對(duì)多、或多對(duì)一。每個(gè)孔允許一個(gè)光通量通過(guò)。對(duì)于任何一組孔與相關(guān)聯(lián)的光調(diào)制器而言，這些光調(diào)制器基本上對(duì)通過(guò)該孔的整個(gè)光通量進(jìn)行調(diào)制。更具體地說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)單一的光調(diào)制器基本上對(duì)通過(guò)一個(gè)單一的相關(guān)聯(lián)的孔的全部光通量進(jìn)行調(diào)制。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)單一光調(diào)制器基本上對(duì)通過(guò)多個(gè)相關(guān)聯(lián)孔的光通量進(jìn)行調(diào)制。在又另一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)光調(diào)制器一起基本上對(duì)通過(guò)一個(gè)單一孔的所有光通量進(jìn)行調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施方案中，該前朝向反射層(在此也稱(chēng)為背反射體或背反射表面)基本上平行于該顯示器表面。即，它優(yōu)選與該顯示器表面成小于約10度的角。在一個(gè)實(shí)施方案中，該前朝向反射層平行于該顯示器表面。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，該前朝向反射層是淀積在該光導(dǎo)的后表面上的一種金屬。該前朝向反射層還可用一個(gè)電介質(zhì)鏡或用包括電介質(zhì)和多個(gè)金屬層的薄膜疊層來(lái)形成?？商娲兀撉俺蚍瓷鋵油ㄟ^(guò)一個(gè)氣隙與該光導(dǎo)分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，該前朝向反射層將光鏡面反射。它優(yōu)選具有在90%至98%范圍內(nèi)的反射率。此類(lèi)顯示器將所發(fā)射的光集中在圍繞垂直于該顯示器平面的一個(gè)軸線(稱(chēng)為"顯示器法線，，)的一個(gè)角度范圍內(nèi)。例如，光可以如此集中，這樣以圍繞該顯示器法線的一個(gè)有用的角度范圍內(nèi)的角度從該后朝向反射表面反射出并且朝向該前朝向反射層的高于一個(gè)隨機(jī)百分比的光同樣以圍繞該顯示器法線的有用角度范圍內(nèi)的角度被轉(zhuǎn)向該反射孔層。在不同的實(shí)施方案中，該有用角度的范圍是在距該顯示器法線從約20度至約40度的范圍內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，該有用的角度范圍包括在顯示器法線的20度以內(nèi)的角度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該有用的角度的范圍包括顯示器法線的30度以內(nèi)的角度。在又另一個(gè)實(shí)施方案中，該有用的角度的范圍包括顯示器法線的40度以內(nèi)的角度。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少50%以該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度反射離開(kāi)后朝向反射表面的光同樣以在該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度離開(kāi)該光導(dǎo)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，至少70%以該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度反射離開(kāi)該后朝向反射表面的光同樣以在該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度離開(kāi)該光導(dǎo)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，至少90%以該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度反射離開(kāi)該后朝向反射表面的光同樣以在該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度離開(kāi)該光導(dǎo)。在另一方面，本發(fā)明涉及利用改進(jìn)的光學(xué)腔形成圖像的一種方法。這種方法包括提供多個(gè)光調(diào)制器的一個(gè)陣列，該陣列限定一個(gè)顯示表面，該顯示表面在一個(gè)光學(xué)腔附近。該光學(xué)腔包括作為前表面的一個(gè)后朝向反射孔層、一個(gè)后表面、以及定位于該前表面與該后表面之間的一個(gè)光導(dǎo)。光被反射離開(kāi)該后朝向反射孔層。該光的一部分被反射到圍繞垂直于顯示器表面的顯示器軸線的有用角度范圍內(nèi)。這部分光具有一個(gè)初始總的光強(qiáng)度。然后，所反射的光被光腔的后表面轉(zhuǎn)向。在圍繞該顯示器法線的有用角度范圍內(nèi)朝向該反射孔層被轉(zhuǎn)向的光具有該初始強(qiáng)度的至少50%的強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方案中，在圍繞該顯示軸線的有用角度范圍之內(nèi)的被轉(zhuǎn)向的光的強(qiáng)度是初始全部光強(qiáng)度的至少700/o。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍之內(nèi)被轉(zhuǎn)向的光的強(qiáng)度是初始全部光強(qiáng)度的至少90%。在一個(gè)實(shí)施方案中，圍繞法線的有用角度范圍是圍繞該法線約40度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，圍繞該法線的有用的角度范圍是圍繞該法線約30度。在又另一個(gè)實(shí)施方案中，圍繞該法線的有用角度范圍是圍繞該法線約20度。這種將以有用的角度接收的光以有用的角度轉(zhuǎn)向的能力在此被稱(chēng)為錐形反射能力。更具體地說(shuō)，將錐形反射能力定義為一個(gè)背光或照明系統(tǒng)接收在一個(gè)預(yù)定角度(相對(duì)于入射軸線進(jìn)行測(cè)量)范圍內(nèi)的入射光錐并且然后沿著一個(gè)等效射出軸線重新發(fā)射或反射這種光的能力，其中以相同的預(yù)定角度范圍繞著該射出軸線測(cè)量的該射出光的積分強(qiáng)度(或輻射功率)大于積分的入射光的一個(gè)限定的部分。該入射光錐優(yōu)選照亮直徑至少為2mm的一個(gè)背光的面積，并且該輻射功率優(yōu)選是通過(guò)在一個(gè)類(lèi)似的或更大的面積上積分的反射光來(lái)確定。附圖筒要說(shuō)明參考下面的附圖，從本發(fā)明的詳細(xì)描述中將更容易理解前面的論述圖1A是一個(gè)顯示裝置的一個(gè)截面視圖。圖1B是另一顯示裝置的一個(gè)截面視圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的一個(gè)截面視圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的一個(gè)截面視圖。圖3A是用于錐形反射能力性能測(cè)量的示意性光學(xué)布局。圖3B展示了在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中采用的背光的光輸出強(qiáng)度隨著立體角的變化。4A和4B是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖5A至5D是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖6A至6D是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖7A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的顯示裝置的一個(gè)截面視圖。圖7B至7D是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖8A和8B是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分的截面視圖。圖8C是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的等軸視圖。圖9A至9C是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖IOA、IOB、IOC和IOD是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示器中使用的一個(gè)光導(dǎo)連同相關(guān)聯(lián)的光注入系統(tǒng)的等軸視圖。圖11A和IIB在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示器中使用的一個(gè)光導(dǎo)連同相關(guān)聯(lián)的光注入系統(tǒng)的等軸視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中不同部件的一個(gè)組裝圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中不同部件的一個(gè)組裝圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中不同部件的一個(gè)組裝圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中不同部件的一個(gè)組裝圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中不同部件的一個(gè)組裝圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的截面視圖。圖18A和18B是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置中使用的一個(gè)光導(dǎo)的多個(gè)部分連同它們的相關(guān)聯(lián)的前朝向反射層的截面視圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的截面視圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的截面視圖。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的一個(gè)顯示裝置的截面視圖。某些示例性實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明為了提供對(duì)本發(fā)明的全面了解，將對(duì)某些示例性實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明，包括顯示設(shè)備以及其多個(gè)組成部件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，在此說(shuō)明的裝置可根據(jù)所致力的用途適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改裝和修改，并且在此說(shuō)明的系統(tǒng)和方法可用在其他適當(dāng)?shù)挠猛局?，并且這些添加和修改不會(huì)背離本發(fā)明的范圍。名稱(chēng)為"用于空間光調(diào)制的方法和裝置"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/218，690說(shuō)明了具有增加的光學(xué)效率的一種背光式顯示器，該顯示器依賴于多個(gè)快門(mén)組件和多個(gè)孔徑的一個(gè)陣列。在一個(gè)給定像素上的快門(mén)組件用于將穿過(guò)相應(yīng)的孔徑的光學(xué)路徑交替地打開(kāi)或關(guān)閉。這些孔徑形成為原本一種反射性表面中的透光區(qū)域，我們將其稱(chēng)為反射孔層。該顯示器包括一個(gè)第二反射表面，它可形成為一個(gè)背光的一部分。圖1A中給出了在美國(guó)專(zhuān)利11/218,690中所說(shuō)明的一個(gè)顯示裝置的圖示。在該顯示裝置101中，將孔102限定在孔層104中，該層可用反射材料制成。這些孔可被快門(mén)106交替地打開(kāi)或關(guān)閉，這些快門(mén)可與快門(mén)組件108中的機(jī)電致動(dòng)器一起形成。這些快門(mén)構(gòu)成在光調(diào)制基底109上。調(diào)制基底109定位于背光110的頂部上，該背光進(jìn)而由燈112照明?？蓮挠?005年10月14日遞交的共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)11/251035中獲知對(duì)用于打開(kāi)和關(guān)閉這些快門(mén)的機(jī)械致動(dòng)器的進(jìn)一步說(shuō)明，該專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合在此。如圖1A所示的顯示器可具有多個(gè)孔開(kāi)口，這些孔開(kāi)口包括一小部分(5%至25%)的可用像素。于是，在許多情況下，光的通量效率將以類(lèi)似的方式受到限制，即該背光中的僅有5至25%的可用照明功率成為可供給觀看者。然而，在用反射材料形成該孔層104并且這種背光也具有一個(gè)背反射表面114的情況下，這種背光就能夠使最初并不穿過(guò)該孔到達(dá)觀看者的光線再循環(huán)。在該圖中將這種再循環(huán)的光的示例性光線展示為118。由于這些再循環(huán)的光線，所以一個(gè)更大部分的可用背光功率就最終能夠到達(dá)觀看者。表1示出了從帶有不同部分的孔開(kāi)口的背光系列以及來(lái)自其金屬表面的反射效率計(jì)算出的效率結(jié)果?？蓪?shí)現(xiàn)高達(dá)75%的通量效率。帶有這種改進(jìn)的通量的顯示器在等效的燈功率下可向觀看者傳送更大的亮度，或者反之，可通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)相比在該背光中降低的功率傳送相同的亮度。下面將利用具有反射性能或再循環(huán)性能的多個(gè)孔層的顯示器稱(chēng)為反射孔顯示器。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表1該顯示裝置101包括一個(gè)燈112。多種不同類(lèi)型的燈可用在這些顯示器中，它們包括但并不僅限于白熾燈、熒光燈、激光器、或發(fā)光二極管(LED)。進(jìn)而，顯示裝置101的燈112實(shí)際上可以代表多個(gè)燈的一個(gè)組件。例如，紅色、綠色和藍(lán)色LED的一個(gè)組合可與小型半導(dǎo)體芯片中的白色LED相結(jié)合或?qū)⑵淙〈?，或組裝成小型多燈組裝件。類(lèi)似地，一個(gè)燈可以代表四色LED的一個(gè)組件，例如紅色、黃色、綠色和藍(lán)色LED的一個(gè)組合。在圖1A中，通過(guò)全內(nèi)反射將來(lái)自燈112的光分布在整個(gè)光導(dǎo)110。該光導(dǎo)包括多個(gè)散射中心116的一個(gè)陣列，它們的功能是從該光導(dǎo)引出光，即光線偏轉(zhuǎn)到不再滿足全內(nèi)反射的條件的方向。在典型的光導(dǎo)中，這些散射中心形成多個(gè)白點(diǎn)的一個(gè)陣列。將這些散射用絲網(wǎng)涂覆為隨機(jī)圖案以避免最終圖像的偽像。用白色涂料形成的點(diǎn)起到漫射反射體的作用，它們將所反射的光散射到隨機(jī)方向(見(jiàn)光線119的結(jié)果)中，并且理想地在入射光線的角度與出射光線的角度之間無(wú)相關(guān)性。在圖l中，向下偏轉(zhuǎn)并離開(kāi)該光導(dǎo)的光會(huì)通過(guò)從反射體114的反射返回光導(dǎo)。向上偏轉(zhuǎn)并朝向這些孔但并不穿過(guò)開(kāi)放的孔逸散的光可通過(guò)從該反射表面104反射而返回光導(dǎo)。從表面104反射之后，這種光會(huì)再次從表面114反射或入射一個(gè)白色涂料的點(diǎn)，在此它的方向?qū)⒃俅伪浑S機(jī)化。對(duì)這些散射中心116的密度被調(diào)節(jié)為確保從該光導(dǎo)發(fā)射的光的均勻性，典型地使低密度出光中心置于燈的附近并使更高的密度置于距燈最遠(yuǎn)處。不從圖1A所示的光導(dǎo)逸散并已被該涂料點(diǎn)116的陣列以隨機(jī)方式散射的光將以隨機(jī)分布的角度離開(kāi)該孔。其結(jié)果是，由觀看者感覺(jué)到的亮度(以堪德拉/cr^為單位)與相對(duì)于孔平面所成的角度無(wú)關(guān)。該照度(以堪德拉，或每秒鐘每單位立體角發(fā)射的光子#為單位)將遵守朗伯定律，并且以距該孔平面法線的角度的余弦下降。對(duì)于便攜式裝置而言，通?；蛟谄胀ǖ那闆r是這種裝置被設(shè)計(jì)用于單一用戶，且最常見(jiàn)的視角將在孔平面的法線上或在該法線附近。對(duì)于這種應(yīng)用，離開(kāi)這些孔的光的隨機(jī)分布或朗伯分布將不太理想?？梢詫l(fā)射成斜角且并不直接朝向觀看者的光認(rèn)為是浪費(fèi)的光。事實(shí)上，對(duì)于朗伯分布而言，僅將所發(fā)射的輻射功率的12%引導(dǎo)至最前向的20度的立體角中?？梢詫⑷枯椛涔β实母蟛糠?如30%或更多)引導(dǎo)至有益于用戶的方向的任何設(shè)計(jì)均有可能在功率效率上作出相當(dāng)大的改進(jìn)，這對(duì)便攜式電子設(shè)備而言是一個(gè)重要的特征。因此，通過(guò)提供用于將光集中到更接近于該顯示器法線的角度的裝置可以改進(jìn)包括反射孔層的顯示器，尤其是用于移動(dòng)用途的顯示器。提供這種光集中的常見(jiàn)方法，如用在液晶顯示設(shè)備中使用的方法，是在背光與光調(diào)制器之間配置一個(gè)棱柱形亮度增強(qiáng)膜(以及任選的一個(gè)漫射膜)。然而，這些方法卻出人意料地并不適于用在具有多個(gè)反射孔層的顯示器中。圖IB示出包括一個(gè)亮度增強(qiáng)膜的顯示結(jié)構(gòu)。圖IB中的顯示裝置150包括一個(gè)光調(diào)制基底159,它進(jìn)而包括一個(gè)反射孔層154、多個(gè)孔152的一個(gè)陣列、多個(gè)快門(mén)156以及多個(gè)快門(mén)組件158。該顯示裝置150還包括一個(gè)背光160,該背光包括一個(gè)燈162、多個(gè)散射中心166和一個(gè)背反射膜164。棱柱形亮度增強(qiáng)膜(或BEF膜)170和一個(gè)漫射膜172置于這些基底159和160之間。已知棱柱形亮度增強(qiáng)膜(或BEF膜)將液晶顯示器中向前方向(沿著顯示器法線)的照度增加50%至100%的量值。這些BEF膜用于重新分布光，在顯示器法線的+/-40度內(nèi)引導(dǎo)相對(duì)較多的光，并使較少的光得以沿著更傾斜于該法線的角度逸散。將這種效果的一個(gè)例子是光線169。然而，在反射孔顯示系統(tǒng)如顯示器150中的顯示器亮度或照度并未展示出類(lèi)似的光集中效果。所測(cè)得的來(lái)自顯示器150的光發(fā)射比的表1中的模型所預(yù)計(jì)的強(qiáng)度低，而且在角度上又更隨機(jī)地分布。顯示系統(tǒng)150的故障可在一方面歸因于漫射膜172的存在，尤其是歸因于它與反射孔層154的結(jié)合。一個(gè)BEF膜170被設(shè)計(jì)用于僅再循環(huán)以不利角度入射它的光的一部分，并且提供了漫射膜172以將這些不利光線的轉(zhuǎn)向或?qū)⑺鼈冸S機(jī)化。但是，在與反射孔154置于一個(gè)顯示器中時(shí)，這種漫射膜也起到將在從層154反射之后返回到該背光的帶有有利角度的光線(見(jiàn)光線168)轉(zhuǎn)向或隨機(jī)化的作用。更嚴(yán)重的是，由于在如系統(tǒng)150的顯示器中的光線可以再循環(huán)多達(dá)8次或12次，所以由這種BEF膜所產(chǎn)生的任何有利的集中作用可以被反復(fù)穿過(guò)漫射膜172而完全降質(zhì)或抵消。在顯示器150中使用多個(gè)白色涂料點(diǎn)166作為出光元件也墻加了顯示裝置150中方向效率的降級(jí)，因?yàn)檫@種涂料是設(shè)計(jì)用于以隨機(jī)或漫射方式來(lái)反射光。用于將光傳送到觀看者的并不依賴于使用漫射的一種更加有效的方法由圖2A中的顯示裝置201表示，這是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案。顯示裝置201包括一個(gè)燈202、一個(gè)燈反射體203、一個(gè)光導(dǎo)204、一系列出光元件205、一個(gè)光調(diào)制器基底206、一個(gè)反射孔層207、一系列快門(mén)組件208以及一系列孔209。該顯示裝置還包括一個(gè)背反射體210,它位于基本上與孔層207的平面平行的平面中。顯示裝置201不包括BEF膜，并且它不包括漫射層。與顯示裝置101相反，圖2中的出光元件205包括楔形或棱柱形偏轉(zhuǎn)器而不是用白色涂料制成的點(diǎn)。圖2中的這些偏轉(zhuǎn)器被設(shè)計(jì)為用于以鏡面方式反射并能夠?qū)?lái)自燈202的光轉(zhuǎn)方到對(duì)于觀看者更直接的方向(見(jiàn)光線211),且在許多情況下無(wú)需任何中間調(diào)制膜，如BEF膜。如同這些涂料點(diǎn)的分布，每個(gè)偏轉(zhuǎn)器205被設(shè)計(jì)為用于僅截取穿過(guò)該光導(dǎo)行進(jìn)的總光通量的一小部分。為了確保輸出的均勻性，以受控方式沿著該光導(dǎo)放置或分布這些偏轉(zhuǎn)器，在某些情況下，使較低密度的偏轉(zhuǎn)器205在燈源附近而更高密度的偏轉(zhuǎn)器遠(yuǎn)離該燈。將顯示裝置201的這些偏轉(zhuǎn)器205設(shè)計(jì)為主要以鏡面方式反射光，如光線211的偏轉(zhuǎn)所示。與采用涂料點(diǎn)將光散射成隨機(jī)方向的情況不同，可將這些鏡面偏轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)并定向?yàn)樵诠饨咏@些孔時(shí)保持對(duì)這種光的角分散度的控制，典型地是窄于光的隨機(jī)分布或朗伯分布的分散度。在利于用戶的方向中的角分布的控制是保存背光功率的一個(gè)途徑。在與反射孔一起使用時(shí)，提供由顯示裝置201展示的方向性的方法具有超過(guò)顯示裝置150的強(qiáng)有力的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗话ㄒ粋€(gè)漫射器。乂人該反射孔層返回到背光的光(如光線212)可以主要以鏡面方式在顯示器的后表面反射并返回用于在多個(gè)孔209的第二次通過(guò)，而這種光與法線所成的角度中無(wú)任何實(shí)質(zhì)性變化。對(duì)于與本發(fā)明的顯示器一起使用的背光而言，光的返回、反射或再循環(huán)而沒(méi)有在實(shí)質(zhì)上改變光的角度或方向性的能力是一個(gè)可取的特征。特別地，它對(duì)于包括光學(xué)腔是有利的，這種光學(xué)腔充分利用了具體的結(jié)構(gòu)性背光特征以便在這種光經(jīng)歷在一個(gè)反射孔層上的多次再循環(huán)反彈時(shí)保留了光的初始角,分布。在此將這種保持反射時(shí)的特別角分布的能力稱(chēng)為錐形反射能力。如就圖3A和3B所說(shuō)明的那樣，錐形反射能力是背光的一種可測(cè)量的特性。圖3A示出了一種可能的測(cè)量系統(tǒng)301,它包括一個(gè)背光302(也稱(chēng)為受測(cè)設(shè)備)、一個(gè)燈304、一個(gè)準(zhǔn)直透鏡306、一個(gè)半鍍銀4竟308、一個(gè)聚光透鏡310、一個(gè)物4免孔徑光闌312、一個(gè)照明孔313、一個(gè)聚焦透4竟314以及一個(gè)檢測(cè)器316。在運(yùn)行時(shí)，該燈通過(guò)包括透鏡306和310的透鏡系統(tǒng)將光聚焦到背光上。透鏡310與孔光闌312的組合保證僅允許特定角分散度內(nèi)的光入射在背光上。光會(huì)從該背光反射成多種角度，但僅允許聚分散度小于或等于入射錐的角分散度的光返回穿過(guò)透鏡310和該孔光闌312。然后，返回穿過(guò)孔該312的光能夠繼續(xù)穿過(guò)半鍍銀鏡308,并且在檢測(cè)器316對(duì)這種光進(jìn)行測(cè)量。該孔312是一種可調(diào)孔，這樣就可以響應(yīng)于多種更寬松的或更嚴(yán)格的多個(gè)錐角而確定該背光302的反射效率。更普遍地來(lái)講，錐形反射能力被定義為背光或照明系統(tǒng)在一個(gè)預(yù)定角度(相對(duì)于入射軸線進(jìn)^f亍測(cè)量)范圍內(nèi)接收一個(gè)入射光錐然后沿著等效射出軸線重新發(fā)射或反射這種光的能力，這里繞著該射出軸線測(cè)量的射出光的積分強(qiáng)度(或輻射功率)大于積分的入射功率的一個(gè)指定的部分。該輻射功率是通過(guò)在同一預(yù)定立體角范圍內(nèi)的照度(入射或出射的密度)的積分來(lái)確定的。優(yōu)選這種入射光錐照亮一個(gè)直徑至少為2mm的背光的面積，并且優(yōu)選通過(guò)在類(lèi)似的或更大的面積上對(duì)反射的光的積分來(lái)確定這種輻射功率。在一些情況下，這種預(yù)定的角度范圍將會(huì)是繞著參考軸40度，在一些情況下在30度之內(nèi)，并且在另一些情況下在20度之內(nèi)。適于用在反射孔顯示器中的指定部分(在預(yù)定角度上的積分)在一些情況下將大于積分的入射光的50%，在其他情況下大于70%，在其他情況下大于90%,在其他情況下大于95%。在一些實(shí)施方案中，用于這種錐形反射能力的測(cè)量的入射軸線和射出軸線將沿著該法線被引導(dǎo)至背光的水平表面。圖3B是一種比較圖表，它展示了這種錐形反射能力的測(cè)試的相關(guān)性。圖3B中的曲線A代表來(lái)自燈304的光在入射到背光302上時(shí)光的角分布。在該實(shí)例中，曲線A的形狀類(lèi)似于一條截短的高斯曲線的形狀。曲線B示出了如通常從照明系統(tǒng)測(cè)量的反射角分布，該照明系統(tǒng)例如包括在顯示器150中，這種照明系統(tǒng)包括與漫射膜結(jié)合的BEF膜。曲線C示出了如通常從如顯示系統(tǒng)201的背光測(cè)量的反射角分布。對(duì)于曲線B和C中的每一條而言，顯然已出現(xiàn)了這種光分布的某種散射或變寬，并且由于這種背光中的吸收，也已出現(xiàn)了積分強(qiáng)度的某種損失。然而，如曲線B所示，顯示裝置150返回的光帶有與在曲線C中所測(cè)量值相比明顯更寬或更隨機(jī)的分布。當(dāng)考慮到在一個(gè)再循環(huán)顯示器中典型的光線被反射多次(4次或更多)時(shí)>可以看出，在沿著該顯示器法線觀察時(shí)，與曲線C相比，示于曲線B中的光分布的變寬或降級(jí)如何能夠?qū)е嘛@著更低的亮度。將顯示器150和201的背光的錐形反射能力分別被定義為由標(biāo)記360指明的角范圍之間的曲線B和C的積分。當(dāng)表達(dá)為來(lái)自入射光即曲線A的積分強(qiáng)度的一部分時(shí)，這種錐形反射能力是來(lái)自背光的有用再循環(huán)效率或者嚴(yán)格定義為即使在多次再循環(huán)事件之后也投射并維持有用光錐的能力的一種再循環(huán)效率的直接表達(dá)。圖3B中展示的錐形反射行為是一種背光特性，獨(dú)立于它將來(lái)自照明燈如燈162和202的光轉(zhuǎn)向的能力。圖1B中的顯示裝置150和圖2A中的顯示裝置201均可提供在無(wú)任何反射孔時(shí)測(cè)量的光的類(lèi)似角分布。但圖2A中的顯示裝置201展示出一種特別的和額外的能力在多次再循環(huán)事件之后維持這種角分布，如由其改進(jìn)的圓錐形反射能力所證明。光引出圖2B至圖16說(shuō)明了用于在背光中提供方向性而并不依賴于如由涂料點(diǎn)116或漫射膜172所提供的漫射的多種方法。這些替代實(shí)現(xiàn)方式的共同要素是結(jié)合了幾何出光結(jié)構(gòu)，如在圖2B至圖，16中所說(shuō)明的偏轉(zhuǎn)器205或其他偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)。幾種光學(xué)配置有可能用于在這種燈與使用這些幾何出光結(jié)構(gòu)的反射孔之間控制顯示裝置中的光的角分布。在由圖2B的顯示裝置251所示的一種方法中，提供了將光注入具有特別角分散度的光導(dǎo)中的一個(gè)燈與透鏡系統(tǒng)，然后，這種光由主要鏡面反射保存并穿過(guò)而到達(dá)這些孔。顯示裝置251包括一個(gè)燈252、一個(gè)燈反射體253、一個(gè)光導(dǎo)254、一系列鏡面偏轉(zhuǎn)器255、一個(gè)光調(diào)制器基底256、一個(gè)孔層257、一系列快門(mén)組件258和一系列孔259。該光導(dǎo)254包括一個(gè)上光導(dǎo)表面260和一個(gè)下光導(dǎo)表面261。該顯示裝置還包括一個(gè)背反射體262,它位于基本上與孔層257的平面平行的平面中。該顯示裝置251包括一個(gè)注入系統(tǒng)263,該注入系統(tǒng)包括燈252和反射體253。該注入系統(tǒng)263被設(shè)計(jì)為用于控制進(jìn)入光導(dǎo)254的光的角分散度。這可通過(guò)向反射體253提供彎曲形狀并通過(guò)將該燈252置于焦點(diǎn)附近或置于該彎曲的反射體253的焦散區(qū)域內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該反射體253的形狀可以是圓柱形、球形、拋物線形、橢圓形、雙曲線形、扁圓形或這些形狀的任何組合。利用這種反射體的適當(dāng)形狀和這種燈的焦點(diǎn)放置，該注入器能夠以一個(gè)比朗伯分布更窄的固定角分布來(lái)發(fā)射光，例如到距x軸+/-25度的角度中。對(duì)于一些特殊的幾何設(shè)計(jì)而言，或者對(duì)于由該注入器263所產(chǎn)生的光線的某些子集而言，可以通過(guò)這種顯示裝置保存由這種注入器所產(chǎn)生的相同的角分散度，并可以通過(guò)多個(gè)孔259將相同的角分散度無(wú)改變地傳送到觀看者。顯示裝置251說(shuō)明了特定的一組設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，其中a)上光導(dǎo)表面260與下光導(dǎo)表面261平4亍b)后反射表面262與孔層257平行c)所有的偏轉(zhuǎn)器255與波導(dǎo)管的水平軸或x軸共用相同的角度注入光將被完全的內(nèi)反射包含在該光導(dǎo)254之內(nèi)，并且僅可以在被這些偏轉(zhuǎn)器255之一散射之后通過(guò)一個(gè)孔259被注入，這些偏轉(zhuǎn)器均展示出帶有相同的入射角的平坦偏轉(zhuǎn)表面。若將我們的思考進(jìn)一步限制于在x-z平面內(nèi)行進(jìn)的光線集合，那么射出該孔259的光線的分散度將與離開(kāi)該注入器263的光線的分散度相同。圍繞該顯示裝置251的周邊有一組側(cè)面或邊緣265。特別是在再循環(huán)顯示器的設(shè)計(jì)中，優(yōu)選這些邊緣由反射金屬包圍或用反射金屬涂覆，這樣在該光導(dǎo)的整個(gè)寬度上行進(jìn)的光都能夠通過(guò)反射而返回到該光導(dǎo)中。在其他的實(shí)現(xiàn)方式中，這些邊緣可由涂覆了一種漫反射材料(如白色涂料)的層包圍。在實(shí)踐中，在背光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中不必固守規(guī)則a)、b)或c),并且在某些情況下這也是不理想的。例如，有時(shí)比起平行板或厚片光導(dǎo)對(duì)于改進(jìn)從多個(gè)孔259發(fā)出的光的均勻度楔形光導(dǎo)是優(yōu)選的。類(lèi)似地，相對(duì)于x軸所成的多種偏轉(zhuǎn)器(255)角度或偏轉(zhuǎn)器角度的分布可用于擴(kuò)大和定制所發(fā)射的光線的角分布，以滿足用戶的需求。然而，一般來(lái)講，鏡面偏轉(zhuǎn)器的存在使之有可能在光線穿過(guò)這種顯示裝置時(shí)由這種光注入器提供的準(zhǔn)直性的某個(gè)方面得以保存或使其某種程度得以維持。下面結(jié)合圖IO和圖11進(jìn)一步說(shuō)明用于三維準(zhǔn)直的技術(shù)和設(shè)計(jì)。這些偏轉(zhuǎn)器255是以鏡面方式反射光的類(lèi)似于棱鏡元件的一個(gè)例子。在一些實(shí)施方案中，這些棱鏡可設(shè)有光滑的金屬涂層以確保鏡面反射而降低吸收損失。然而，多種替代幾何出光結(jié)構(gòu)是可能的，這些結(jié)構(gòu)中的一些依賴于折射而不是反射來(lái)可控地改變光的傳播方向。這些結(jié)構(gòu)中的一些包括至少一個(gè)平坦的和/或多平面的表面，其他的結(jié)構(gòu)是圓的或彎曲的。所有的這些結(jié)構(gòu)包括光滑而不粗糙的表面，以避免入射光的隨機(jī)的或不受控的轉(zhuǎn)向。下面就圖4至圖9對(duì)用于出光元件的替代設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。圖4A和4B示出了兩個(gè)反射棱鏡結(jié)構(gòu)401和451,它們適于包括在背光中，這種背光用于形成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔。將這些棱鏡結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)模制成光導(dǎo)409和459的底部表面，如顯示裝置251中的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器255那樣。圖4A和4B表示該光導(dǎo)中形成的結(jié)構(gòu)401和451的截面禍L圖。事實(shí)上，結(jié)構(gòu)401和451是均延伸到圖4A和4B的視圖范圍之內(nèi)和之外的伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。每個(gè)棱鏡401和451包括一個(gè)前棱鏡表面402和452以及一個(gè)后棱鏡表面403和453。該前棱4竟表面正對(duì)著燈。(燈并未在圖4A和4B中示出，但位于這些圖中的光導(dǎo)的左側(cè)。)后棱鏡表面403和483背向著燈。每個(gè)棱鏡401和451在左側(cè)和右側(cè)均連接到水平背反射表面404和454上。光滑的金屬反射涂層405和455位于與每個(gè)光導(dǎo)409和459的背側(cè)直接接觸的位置。分別用A、B和C或A，、B，和C，標(biāo)記沿著該背反射表面的特定點(diǎn)。多個(gè)箭頭406和456表示反射出該光導(dǎo)內(nèi)的一個(gè)軌跡并進(jìn)入更垂直方向(即從該光導(dǎo)出去)的光線，朝向這些孔并朝向該顯示器的觀看者。這些箭頭407和457表示光線(同樣沿著該光導(dǎo)內(nèi)的軌跡)，這些光線具有相對(duì)于水平線所成的高入射角并且恰好錯(cuò)過(guò)射中棱鏡401和451。在點(diǎn)A和B或A'和B'之間分別存在一個(gè)陰影區(qū)，在該陰影區(qū)內(nèi)，離開(kāi)燈行進(jìn)的光線很少的會(huì)射中該背反射表面?？赏ㄟ^(guò)注塑模制或沖壓將棱鏡401和451制成塑料光導(dǎo)的整體部分。還可將這些棱鏡用金剛石車(chē)削成或用激光加工到玻璃或塑料中。可在通過(guò)物理或化學(xué)汽相淀積(包括蒸發(fā)或?yàn)R射的薄膜技術(shù))成形之后添加這些反射層。這些棱鏡的高度和寬度可介于5微米與300微米之間。前棱鏡表面402和452以及后棱鏡表面403和453優(yōu)選是光滑的，且將粗糙度限制在小于2微米的物理尺寸，優(yōu)選小于0.5^鼓米，更優(yōu)選小于0.1微米。將背反射表面404和454定向在基本上平行于這種顯示裝置中的反射孔層(未示出)的平面內(nèi)。通過(guò)提供兩個(gè)相互朝向的反射層，指向該光導(dǎo)外部并且沒(méi)有離開(kāi)一個(gè)孔的光線(如光線406和456)可以得到在這些反射層之間再循環(huán)之后從一個(gè)孔射出的第二次和第三次機(jī)會(huì)。通過(guò)進(jìn)一步規(guī)定背反射表面404和454定向在基本上平行于該反射孔層的平面中，這些再循環(huán)的光線(如光線408)就可以被再循環(huán)而基本上沒(méi)有對(duì)它們相對(duì)于該孔層法線的射出角的任何實(shí)改變(該法線在圖4A中用z軸表示)。為了提供從該光導(dǎo)出去的均勻的引出光通量，改變這些棱鏡之間的距離是有用的，即點(diǎn)A與C或A，與C，之間的距離，優(yōu)選作為距該燈的距離的一個(gè)函數(shù)。這些棱鏡之間更近的間隔允許棱鏡間更高密度并因此允許一個(gè)更高的引出光與入射光之比。棱鏡密度中的這些變化能夠補(bǔ)償作為到該燈的距離的一個(gè)函數(shù)而自然發(fā)生的入射通量中的變化。就引出光效率而言，通常將點(diǎn)A與B之間或A'與B'之間的區(qū)域視為死空間。因此，這些棱鏡之間優(yōu)選的最小實(shí)際間隔是由A與B之間的距離確定的。就再循環(huán)效率而言，點(diǎn)A與B之間或A'與B'之間的反射表面的形狀仍是一種重要的設(shè)計(jì)考慮?？捎脤?duì)于棱鏡401或451所示的設(shè)計(jì)中的任何一種均增加這種背光系統(tǒng)的總體效率。在401棱鏡中，反射表面405與后棱鏡表面403之間的夾角小于反射表面405與前棱鏡表面402之間形成的夾角。其結(jié)果是，這樣就增加了在點(diǎn)A與B之間保留的水平背反射表面404的區(qū)域。這就反過(guò)來(lái)改進(jìn)了這種背光系統(tǒng)再循環(huán)光線(如光線408)的能力，而沒(méi)有實(shí)質(zhì)上改變這種光線與z軸所成的角度。與之相比，棱鏡結(jié)構(gòu)451示出了用于增加再循環(huán)效率的一種替代設(shè)計(jì)。棱鏡451的截面被設(shè)計(jì)成類(lèi)似于等腰三角形，其中，前棱鏡表面452和后棱鏡表面453均與水平后反射表面454形成類(lèi)似的角度。無(wú)論光線的移動(dòng)是從左至右(即離開(kāi)這種燈)還是從右至左(朝向這種燈)，該棱鏡451具有從該光導(dǎo)的相等的出光效率。而且，將這些棱鏡451設(shè)計(jì)為有效地相互作用以提高再循環(huán)效率。例如，所示出的光線458在從該孔層(未示出)再循環(huán)之后沿著大致平行于z軸的軌跡入射左側(cè)棱鏡451。這個(gè)光線由該左側(cè)棱鏡451引導(dǎo)到右側(cè)棱鏡451，這里它沿著仍基本上平行于z軸的路徑轉(zhuǎn)向返回這些孔。在棱鏡451附近，在點(diǎn)A'與B'之間仍存在相對(duì)于來(lái)自燈的照明的一個(gè)死區(qū)，而且，與棱鏡401相比，這種死區(qū)的一個(gè)小得多的百分比目前專(zhuān)用于水平背反射表面454。然而，像棱鏡451這樣的具有接近于等腰三角形的形狀的棱鏡即使以非常高的密度生產(chǎn)時(shí)仍能夠保持有效地再循環(huán)光的能力(例如，即使在A'與C'之間的距離小于A'與B'之間的距離的密度)。圖5A至圖5D示出了用于結(jié)合在背光中的幾種替代棱鏡結(jié)構(gòu)501、521、541以及561,這種背光用于形成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔。也可通過(guò)塑料注射模制或沖壓將這些結(jié)構(gòu)制成光導(dǎo)503、523、543以及563。棱鏡501是棱鏡401的一種倒置形狀，總體上形成為從該光導(dǎo)的突出件并且在水平后反射表面504下延伸。與這些棱鏡501、521、541以及561中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的這些光導(dǎo)表面分別與光滑的金屬膜涂層505、525、545以及565直接接觸。光線506、526、546以及566表明出可如何通過(guò)對(duì)應(yīng)的棱鏡501、521、541以及561使波導(dǎo)管內(nèi)行進(jìn)的被引出光并沿著法線或z軸且指向孔層(未示出)。與包圍帶有后反射表面404的棱鏡401的結(jié)構(gòu)相反，棱鏡501并不產(chǎn)生一個(gè)陰影區(qū)，且沿著后反射表面504的所有的點(diǎn)同樣有可能截取和反射在該光導(dǎo)內(nèi)行進(jìn)的光。其結(jié)果是，通常可用比棱鏡401更高的密度裝入這些棱鏡501。與棱鏡501相反，圖5B中的棱鏡521具有更類(lèi)似于等腰三角形的截面形狀，使兩個(gè)面與該水平后反射表面524呈現(xiàn)出類(lèi)似的角度。棱鏡521具有從該光導(dǎo)中引出光線時(shí)是同樣有效的，而無(wú)論這種光線的移動(dòng)是從左至右(即離開(kāi)燈)還是從右至左(朝向燈)。與前面所討論的棱鏡相反，圖5C中的棱鏡541具有在該水平后反射表面544上方和下方均延伸的一些特征，并且因此而具有來(lái)自于棱鏡401和501中的每一個(gè)的一些效率上的優(yōu)點(diǎn)和陰影。圖5D中的棱鏡561具有梯形截面。頂部表面567基本上平行于后反射表面564。該頂部表面567和該后反射表面564均能夠反射光，而沒(méi)有實(shí)質(zhì)上改變這些光線與這種背光系統(tǒng)中的法線或z軸所成的角度。如同對(duì)于棱鏡501,這些棱鏡561可以相互非常接近地裝入而不受來(lái)自陰影作用的效率損失。圖6A至圖6D表示適于包括在背光中的另一組幾何出光結(jié)構(gòu)601、621、641以及661,這種背光用于形成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的光學(xué)腔。這些出光結(jié)構(gòu)601、621、641以及661沒(méi)有一個(gè)包括與金屬涂層(如涂層405或455)的任何直接接觸。這些出光結(jié)構(gòu)601、621、641以及661被稱(chēng)為折射棱鏡結(jié)構(gòu)。通過(guò)塑料注射模制或沖壓可將這些棱鏡結(jié)構(gòu)601、621、641以及661形成為該光導(dǎo)的整體部分。這些棱鏡601、621、641和661通過(guò)折射或全內(nèi)反射來(lái)偏轉(zhuǎn)光。當(dāng)光當(dāng)光以高于臨界角的角度入射在一個(gè)電介質(zhì)界面上時(shí)，以100%的反射效率發(fā)生這種全內(nèi)反射。對(duì)于來(lái)自該光導(dǎo)內(nèi)的光線射在棱鏡601、621、641以及661上而言，只要該光導(dǎo)內(nèi)的折射率nl大于周?chē)橘|(zhì)的折射率n2,就容易地滿足全內(nèi)反射的條件。例如，用塑料或玻璃制成的光導(dǎo)通常會(huì)有在1.3至1.7的范圍中的折射率(nl),而空氣的折射率會(huì)在l.O至1.1的范圍中。每個(gè)棱鏡結(jié)構(gòu)601、621、641以及661分別具有與之關(guān)聯(lián)的一個(gè)后反射表面604、624、644以及664。可用金屬表面或用電介質(zhì)鏡形成這種后反射表面。(電介質(zhì)鏡包括多個(gè)薄膜電介質(zhì)層，已對(duì)這些薄膜電介質(zhì)層的厚度和折射率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使來(lái)自該表面的光反射最大化。)還可使用混合反射體，這些混合反射體包括與一個(gè)金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層?？赏ㄟ^(guò)一個(gè)氣隙將這些后反射表面604、624、644以及664與這些光導(dǎo)分離。這些后反射表面604、624、644和664被定向?yàn)樵诨旧掀叫杏陲@示裝置中的反射孔層(未示出)的一個(gè)平面內(nèi)。圖6A示出了在兩條不同的光線上的棱鏡601的效果，這兩條光線在光導(dǎo)602內(nèi)行進(jìn)之后與棱鏡601相交。光線605示出了一個(gè)光線，該光線由棱鏡601全內(nèi)反射并因此而轉(zhuǎn)向進(jìn)入更接近于法線或z軸(即從該光導(dǎo)出去)的一個(gè)角度而指向這些孔并指向顯示器的觀看者。光線606示出了在該光導(dǎo)602與外部介質(zhì)之間的界面上折射的光線。隨后光線606從后反射表面604反射并重新進(jìn)入該光32導(dǎo)。在重新進(jìn)入之后，光線606將不再滿足在光導(dǎo)602的上表面的全內(nèi)反射條件，且會(huì)被引出而向孔層行進(jìn)。折射棱鏡結(jié)構(gòu)601和621的形狀是相互倒置的?？傮w上棱柱621形成為從該光導(dǎo)622的一個(gè)突出件，并且它在光導(dǎo)622的水平面下方延伸。光線626由棱賴:621折射并在從后反射表面624反射之后它成為可用于從該光導(dǎo)的頂部表面引出。棱鏡601和621均具有類(lèi)似于等腰三角形的截面形狀，使兩個(gè)面與該光導(dǎo)的水平面呈現(xiàn)相似的角度。棱鏡601和621在從光導(dǎo)引出光線時(shí)是同等有效的，而無(wú)論這種光線的移動(dòng)是從左至右(即離開(kāi)這種燈)還是從右至左(朝向這種燈)。從棱鏡621的折射不會(huì)受到陰影作用的影響，因此，它能夠以比棱鏡601更高的密度來(lái)制造。棱鏡641被制造為有一個(gè)前棱鏡面643以及一個(gè)后棱鏡面645。該前棱鏡面643總體上朝向燈(未示出)的方向。該前棱鏡面643總體上形成相對(duì)于光導(dǎo)642的水平面的一個(gè)下角(65度或更小)，而該后棱鏡面645總體上形成相對(duì)于該水平面的一個(gè)大于65度的角。棱鏡641的形狀有助于控制所折射的光線的方向。光線648將被完全內(nèi)反射，而光線649將由棱鏡641折射。然而，光線649被返回光導(dǎo)而從不與后反射表面644相交。因此，可將光線649返回到光導(dǎo)而無(wú)任何強(qiáng)度的吸收損失。圖6D示出了相互接近放置的兩個(gè)折射棱鏡結(jié)構(gòu)的661和661'的效果。這些棱鏡均被形成為帶有前棱鏡面663和后棱鏡面665,這些面相對(duì)于光導(dǎo)662的水平面形成不同角度。光線669由棱鏡661折射，然后以更平行于該水平面的一個(gè)角度返回到光導(dǎo)。隨后光線669由棱鏡661'全內(nèi)反射，并因此而指向更接近于法線或z軸(即從該光導(dǎo)出去)的一個(gè)角度，指向這些孔并指向顯示器的觀看者。圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的顯示裝置701。顯示裝置701以楔形光導(dǎo)702為特征，該光導(dǎo)包括一個(gè)梯形后表面703。顯示裝置701還包括一個(gè)燈710、一個(gè)燈反射體711、一個(gè)光調(diào)制器基底713、一個(gè)孔層714、一系列快門(mén)組件715和一系列孔716。該快門(mén)組件715系列與該孔層714之間的距離小于該光調(diào)制器基底713的厚度。該顯示裝置還包括背反射體709，該背反射體位于基本上與孔層714的平面平行的平面內(nèi)。圖7A至圖7D示出了可以與光導(dǎo)702的梯形后表面一起使用的替代幾何出光結(jié)構(gòu)。如圖7B所示，該楔形光導(dǎo)702的底部部分包括將光導(dǎo)702中的多個(gè)梯形面706分離開(kāi)的多個(gè)有傾斜度的或多平面的表面704。這些有傾斜度的表面704被定向?yàn)閷?lái)自該光導(dǎo)702的光偏轉(zhuǎn)或引出。這些梯形面706被定向?yàn)榛旧掀叫杏诳讓?未示出)，而這些有傾斜度的表面704被定向?yàn)榕c該孔層成一個(gè)角度。在該光導(dǎo)702內(nèi)橫穿的光線707由這些有傾斜度的表面704反射，并因此被引導(dǎo)至更接近于該法線或z軸(即從該光導(dǎo)出去)的一個(gè)角度，指向這些孔并指向顯示器的觀看者。若再循環(huán)的光線如光線708入射到梯形面706,這種光線被再循環(huán)而基本上沒(méi)有對(duì)它們相對(duì)于孔層的法線(在圖7B中，該法線由z軸表示)的射出角的任何改變。與棱鏡結(jié)構(gòu)401或451相比，所示用于光導(dǎo)702的梯形結(jié)構(gòu)并不受多平面表面704之間的任何陰影的影響，這些多平面表面否則的或可能限制這種結(jié)構(gòu)中的出光效率或限制可能在這些多平面704之間的間隔。這些有傾斜度的表面704和梯形面706與一個(gè)光滑的金屬層709緊密接觸，該金屬層起到對(duì)光線707和708的一個(gè)反射表面的作用。圖7C示出了一種楔形光導(dǎo)的底部部分的一個(gè)替代實(shí)施方案。圖7C包括多個(gè)有傾斜度的表面724和多個(gè)梯形面726，類(lèi)似于多個(gè)有傾斜度的表面704和梯形面706那樣相對(duì)于該孔層定向。然而，有傾斜度的表面724和梯形面726并不與一個(gè)光滑的金屬層密切接觸。相反，有傾斜度的表面724和梯形面726由一個(gè)空隙分離，該空隙包括小于該楔形光導(dǎo)的介電常數(shù)的介電常數(shù)，以使來(lái)自有傾斜度的表面724和梯形面726的反射可通過(guò)全內(nèi)反射發(fā)生。后反射表面728與有傾斜度的表面724和梯形面726相關(guān)聯(lián)?？捎靡粋€(gè)金屬表面或用一個(gè)電介質(zhì)鏡形成該后反射表面728。(一個(gè)電介質(zhì)鏡包括多個(gè)薄膜電介質(zhì)層，已對(duì)這些薄膜電介質(zhì)層的厚度和折射率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使來(lái)自該表面的光反射最大化。)還可使用多個(gè)混合反射體，它們包括與金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。可通過(guò)氣隙將該后反射表面728與該光導(dǎo)分離開(kāi)。后反射表面728被定向在一個(gè)平面內(nèi)，它基本上平行于有傾斜度的表面724和梯形面726的平均定向。圖7D示出了一種楔形光導(dǎo)的底部部分的一個(gè)替代實(shí)施方案。圖7D包括多個(gè)有傾斜度的表面744和多個(gè)梯形面746,類(lèi)似于多個(gè)有傾斜度的表面704和梯形面706那樣相對(duì)于該孔層定向。然而，有傾斜度的表面744和梯形面746并不與一個(gè)光滑的金屬層密切接觸。相反，有傾斜度的表面744和梯形面746由一個(gè)空隙分離，該空隙包括小于該楔形光導(dǎo)的介電常數(shù)的介電常數(shù)，以使來(lái)自有傾斜度的表面744和梯形面746的反射可通過(guò)全內(nèi)反射發(fā)生。后反射表面748與有傾斜度的表面744和梯形面746相關(guān)聯(lián)?？捎靡粋€(gè)金屬表面或用一個(gè)電介質(zhì)鏡形成該后反射表面748。還可使用多個(gè)混合反射體，它們包括與金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層?？赏ㄟ^(guò)氣隙將該后反射表面748與該光導(dǎo)分離開(kāi)。后反射表面748被定向在一個(gè)平面內(nèi)，它基本上平行于在對(duì)應(yīng)的背光系統(tǒng)中發(fā)射孔層709。若定位于該光導(dǎo)的頂部表面即與該孔層完全相對(duì)的表面上，則諸如棱鏡結(jié)構(gòu)601、621、641以及661這樣的折射結(jié)構(gòu)也是有效的。圖8A和8B示出了可結(jié)合在光導(dǎo)802和822中的頂部表面棱鏡結(jié)構(gòu)801和821,這些光導(dǎo)用于形成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔的一部分。這些棱鏡結(jié)構(gòu)僅通過(guò)折射運(yùn)行，而避免在所有的棱鏡面的反射。圖8A中的棱鏡801包括朝向燈的一個(gè)前棱鏡表面803,和一個(gè)后棱鏡面805。在每個(gè)視圖中，該光導(dǎo)的水平頂部表面分別由804和824表示。在沿著該頂部表面定位時(shí)，相對(duì)于棱鏡結(jié)構(gòu)401、451、501、521、541、561、601、621、641以及661所展示的相同的幾何變化無(wú)限制地也是有用的。例如，這種棱鏡可在該光導(dǎo)的頂部水平面(如對(duì)于棱鏡821和表面824那樣)的上方延伸，或者，這種棱鏡可在該頂部水平面(如對(duì)于棱鏡801和表面804那樣)的下方延伸。該棱鏡可具有類(lèi)似于等腰三角形的形狀并在這些面與該水平面(如對(duì)于棱鏡821那樣)之間有類(lèi)似角度，或者，該棱4竟可具有與該頂部水平面(如對(duì)于棱鏡821那樣)形成很不同的角度的面。棱鏡801的前棱鏡表面803形成與該水平面804所成的一個(gè)大于65度的角。光線806和826示出了用于光線的示意性路徑，在分別在光導(dǎo)802和822內(nèi)穿過(guò)之后，這些路徑與這些頂部表面棱鏡結(jié)構(gòu)801和821相交。對(duì)于棱鏡結(jié)構(gòu)801和821而言，該光導(dǎo)具有折射率nl，而周?chē)慕橘|(zhì)具有折射率n2。折射率nl大于n2。與反射棱鏡結(jié)構(gòu)401、451、501或521相反，這些折射棱鏡結(jié)構(gòu)801和821并不具有使光轉(zhuǎn)向而離開(kāi)光導(dǎo)并進(jìn)入緊密平行于該z軸或直接指向觀看者的機(jī)制。從該光導(dǎo)引出的光的角度范圍仍很窄，但總體上指向的角度是從該水平面804或824的法線大于20度。正如將結(jié)合圖13至圖15所說(shuō)明的那樣，通過(guò)棱鏡片(有時(shí)候稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜)這些離軸光線可被轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂ň€的方向。圖8C示出了一個(gè)光導(dǎo)841,該光導(dǎo)包括一組底部棱鏡結(jié)構(gòu)842和一組頂部棱鏡結(jié)構(gòu)843，這兩組結(jié)構(gòu)均有助于根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔。這種光學(xué)腔還包括一個(gè)燈844，它直接在光導(dǎo)841的左側(cè)示出，以及一個(gè)后反射表面845,它基本上平行于該反射孔層(未示出)。底部棱鏡結(jié)構(gòu)842的系列具有類(lèi)似于折射棱鏡結(jié)構(gòu)621的形狀。這些頂部棱一鏡結(jié)構(gòu)843具有類(lèi)似于棱4竟821的形狀。這些結(jié)構(gòu)842和843中的棱鏡沿著垂直軸定向，這有助于朝向該垂直軸或z軸而使從該光導(dǎo)引出光的任何光轉(zhuǎn)向，而無(wú)論原始方向是沿著x軸還是y軸定向。至此所說(shuō)明的幾何出光結(jié)構(gòu)已包括了平坦表面和多平面表面。然而，示于圖9A至圖9C中的多個(gè)出光結(jié)構(gòu)卯l、921和941以修圓的或彎曲的表面為特征。這些結(jié)構(gòu)也適于包括在用于形成根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔的一部分的背光中。圖9A中的出光結(jié)構(gòu)901是提供作為光導(dǎo)902的頂部表面中的折射結(jié)構(gòu)。該光導(dǎo)具有大于外部介質(zhì)的折射率n2的一個(gè)折射率nl。該修圓的出光結(jié)構(gòu)901在水平面卯4的上方延伸。圖9A示出了兩條光線卯5和卯6,它們?cè)谄叫械穆窂缴线M(jìn)入該出光結(jié)構(gòu)，但之后在發(fā)散路徑上離開(kāi)該光導(dǎo)。因此，在執(zhí)行從光導(dǎo)出光的功能時(shí)，與由燈和注入器所提供的角分布相比，修圓的結(jié)構(gòu)可增加引出光線的角分布。在出光結(jié)構(gòu)卯l的一種替代形式中，還有可能使用多個(gè)》務(wù)圓的出光結(jié)構(gòu)，這些出光結(jié)構(gòu)不突出在水平面904的上方，而是凹入該光導(dǎo)的水平面的下方。圖9B中的修圓的出光結(jié)構(gòu)921是一個(gè)非平坦幾何出光結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)例。將修圓的出光結(jié)構(gòu)921被模制或沖壓進(jìn)入在水平面924上方延伸的光導(dǎo)922的底部表面。將修圓的出光結(jié)構(gòu)921被展示為一種折射結(jié)構(gòu)，且無(wú)與光導(dǎo)表面緊密接觸的金屬涂層。該光導(dǎo)具有大于外部介質(zhì)的折射率n2的一個(gè)折射率nl。圖9B示出了兩條光線925和926,它們由修圓的出光結(jié)構(gòu)921完全內(nèi)反射。這兩條光線在平行的路徑上遇到這種修圓的結(jié)構(gòu)，但在發(fā)散的路徑上反射之后射出。這兩個(gè)路徑現(xiàn)在均已獲取了足以從該光導(dǎo)(未示出)的頂部表面引出的角度。與注入的光相比，如同利用出光結(jié)構(gòu)901,修圓的出光結(jié)構(gòu)921可增加在引出光中的角度分布。與修圓的出光結(jié)構(gòu)921相關(guān)聯(lián)的是一個(gè)后反射表面927可用金屬表面或用電介質(zhì)鏡形成后反射表面927。還可使用混合反射體，它們包括與金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。可通過(guò)氣隙將后反射表面927與該光導(dǎo)分離。后反射表面927被定向在基本上平行于該顯示裝置中的反射孔層(未示出)的平面內(nèi)。還可使用一種替代結(jié)構(gòu)，其中用一種金屬將光導(dǎo)保形涂覆。對(duì)于其中的水平光導(dǎo)表面924用金屬保形涂覆的實(shí)施方案而言，水平面924起到背反射表面的作用。圖9C中的修圓的出光結(jié)構(gòu)941是一個(gè)非平坦幾何出光結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)例。將該修圓的出光結(jié)構(gòu)941模制或沖壓進(jìn)入在水平面944下方延伸的光導(dǎo)942的底部表面。將該修圓的出光結(jié)構(gòu)94HM示為一種折射結(jié)構(gòu)，且無(wú)與光導(dǎo)表面緊密^接觸的金屬涂層。該光導(dǎo)具有大于外部介質(zhì)的折射率n2的一個(gè)折射率nl。圖9C示出了由該修圓的結(jié)構(gòu)941折射出光導(dǎo)的一條光線945,在該修圓的結(jié)構(gòu)上將該光線反射離開(kāi)一個(gè)后反射表面947,該后反射表面的結(jié)構(gòu)和定向類(lèi)似于后反射表面927。然后將光線945返回光導(dǎo)，在該光導(dǎo)中，該光線現(xiàn)在處于有待從該光導(dǎo)的頂部表面引出的一個(gè)軌跡上。以上參照?qǐng)D5至圖9所說(shuō)明的幾何出光結(jié)構(gòu)的形狀可以是平坦的和多平面的或圓形。然而，在所有的情形中，優(yōu)選該幾何出光表面的至少一部分是光學(xué)上光滑的表面，以避免從該表面開(kāi)始的隨機(jī)或漫射光線散射。并不要求完美的光滑度或平整度，但優(yōu)選將剩余的表面的粗糙度限制到小于2微米的物理尺寸，優(yōu)選小于0.5微米，更優(yōu)選小于0.1微米。三維準(zhǔn)直-使用多個(gè)燈和多個(gè)注入器至此對(duì)光線的分析僅考慮了在單一平面內(nèi)穿過(guò)的光線，如示于圖2B中的X-z平面。然而，在三維中，光線軌跡的分析要復(fù)雜得多。來(lái)自燈252的在x-z平面中行進(jìn)的并且不平行于x軸的光線(即具有移入或移出圖2B中的頁(yè)面的角分量)會(huì)從偏轉(zhuǎn)器255反射開(kāi)，并且以與該法線或z軸所成的更斜的角度射出光導(dǎo)。如果所有的偏轉(zhuǎn)器255都被限制為傾斜包含在x-z平面中的角度，從這些孔的射出角的分布可以是高度非對(duì)稱(chēng)的，使x-z平面中建立角分布的嚴(yán)格控制，但沿著y-z平面保留極少或沒(méi)有(即使是朗伯)分布。為了提供狹窄的強(qiáng)度分布，對(duì)于進(jìn)入從這些射出孔的法線或極軸的任何方位角中的傾斜，考慮用于將該背光系統(tǒng)內(nèi)的光準(zhǔn)直的另外的手段是有利的。通過(guò)將其他的準(zhǔn)直能力加到這種燈或注入器組件的設(shè)計(jì)、通過(guò)提供匹配于來(lái)自該燈的輻射圖案的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器的形狀或布置或通過(guò)在該光導(dǎo)與孔陣列之間插入一個(gè)準(zhǔn)直裝置可實(shí)現(xiàn)這種校直。圖IOA至圖10D示出了用于將注入到背光中的光準(zhǔn)直的四種布置，該背光用于形成根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的改進(jìn)的光學(xué)腔的一部分。圖10A中的背光系統(tǒng)1001包括多個(gè)燈1002,這些燈各自與一個(gè)可選的背反射體1003和一個(gè)彎曲的反射體1004相關(guān)聯(lián)，以及一個(gè)光導(dǎo)板1005。這些燈1002與多個(gè)反射體1003和1004—起構(gòu)成一個(gè)光注入器1006。離開(kāi)這些燈1002的光線如光線1008在從該背反射體1003和從多個(gè)彎曲的反射體1004反射之后進(jìn)入相對(duì)于x軸實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的光導(dǎo)1005?？蓪⑸涑鲞@些彎曲的反射體的光線的發(fā)散控制在+/-50度以內(nèi),而且在某些情形中控制在窄至+/-20度的發(fā)分散度之內(nèi)。用在該彎曲的反射體1004內(nèi)使用的曲線可包括弧線，它們可大致為圓、拋物線、橢圓、雙曲線或它們的任何組合。反射體1004的曲率在沿著x-y平面截39取的截面以及沿著X-Z平面截取的平面中很清楚。從三維來(lái)看，可將該彎曲的反射體1004的曲率視為拋物線或橢圓柱面的一個(gè)表面截面、球體的一個(gè)截面或圓環(huán)的一個(gè)截面。將這些燈1002置于焦點(diǎn)附近或彎曲的反射體1004的焦散區(qū)域內(nèi)。.可用置于這些燈1002之前的光滑的金屬片形成這些彎曲的反射體1004,或者，可通過(guò)作為模制光導(dǎo)1005的外邊緣上的涂層所加的金屬薄膜形成這些彎曲的反射體1004。該光導(dǎo)1005包括多個(gè)反射體1010的一個(gè)陣列。將這些反射體1010布置成使它們的脊平行于y軸，即它們的平坦表面的法線包含在x-z平面內(nèi)。這些反射體1010在光導(dǎo)1005的底部表面上形成且在形狀上類(lèi)似于棱鏡451。棱鏡401、501、521、541、561、601、621、641、661、801、821、841、901、921、941中的任一個(gè)無(wú)限制地或多平面的梯形面如704均可替代棱鏡451而用在該光導(dǎo)1005中。在距該注入器1006較遠(yuǎn)的距離處的更近的間隔有助于提供所發(fā)射的光的均勻性。這些反射體1010被定向?yàn)榭傮w上沿著y軸相互平行。在替代實(shí)施方案中，這些反射體可具有彎曲的或起伏的外形，其中總體或平均的定向是沿著y軸。該背光系統(tǒng)1001是一種背光的實(shí)例，其中，主要通過(guò)來(lái)自該光注入器1006的準(zhǔn)直建立角發(fā)散的三維控制?？裳刂鴥蓚€(gè)垂直平面x-z平面和y-z平面考慮由這種注入器所提供的角發(fā)散，這兩個(gè)垂直平面x-z平面和y-z平面分布帶有多個(gè)發(fā)散角al和a2。假設(shè)來(lái)自這些反射體1010的是完美的鏡面反射和列于圖3中的其他平行關(guān)系條件a)、b)和c),則可由下面的等式給出從孔出去的最大發(fā)分散度等式1:Sin2(a)=sin2(al)andsin2(a2)然而，在實(shí)踐中，出于下列的一些原因，從孔的法線測(cè)得的發(fā)散角a可大于或小于等式1中的發(fā)散角。1.反射體1010之間的陰影通常會(huì)降低沿著x-z平面的發(fā)射角的范圍。2.通過(guò)折射的引出的光(例如，見(jiàn)圖6A)通常會(huì)發(fā)射出在一個(gè)角度范圍中的一個(gè)光線子集，這很不同于通過(guò)純粹的反射所實(shí)現(xiàn)的并且更接近于該光導(dǎo)的平面的情況。3.通過(guò)修圓的表面的引出光傾向于出現(xiàn)在較大的角度范圍內(nèi)，但這仍保持集中在該光導(dǎo)平面的附近。圖IOB中的背光系統(tǒng)1021是一種背光的另一種實(shí)例，其中，主要通過(guò)來(lái)自一個(gè)光注入器1026的準(zhǔn)直來(lái)建立角發(fā)散的三維控制。圖IOB中的背光系統(tǒng)1021包括多個(gè)燈1022，它們各自與一個(gè)準(zhǔn)直器1024和一個(gè)光導(dǎo)板1025相關(guān)聯(lián)。這些燈1022與多個(gè)準(zhǔn)直器1024—起構(gòu)成該光注入器1026。這些燈1022發(fā)出的光線如光線1028從這些準(zhǔn)直器1024的側(cè)面被反射，然后進(jìn)入相對(duì)于x軸大致上準(zhǔn)直的光導(dǎo)1025。發(fā)自這些彎曲的反射體的光線的發(fā)散可控制在+/-50度以內(nèi)，而且在某些情形中控制在窄到+/-20度的發(fā)^1度之內(nèi)。這些準(zhǔn)直器1024的形狀呈彎曲的漏斗狀或錐形，并帶有最接近于該燈1022的窄開(kāi)口和朝向光導(dǎo)1025的較寬開(kāi)口。雖然僅可在x-y截面中清楚地看出所示出的用于這些準(zhǔn)直器1024的漏斗形狀，但在其他實(shí)施方案中，這種漏斗形狀可以三維出現(xiàn)，其中，在x-z截面中也可清楚地看出這種漏斗形狀。可替代地，該注入器可以包括在x-z平面中的彎曲的反射體，如圖2B中所示的反射體253,以及如準(zhǔn)直器1024中所示的漏斗形狀。已知用于準(zhǔn)直器1024中的壁的某些彎曲形狀增加這些準(zhǔn)直器的通量效率。在本領(lǐng)域中將這些形狀稱(chēng)為復(fù)合拋物線準(zhǔn)直器，CPC(或有時(shí)稱(chēng)為復(fù)合拋物線集中器)。本領(lǐng)域中公知的許多CPC被形成為旋轉(zhuǎn)拋物面，但適于用在背光系統(tǒng)1021中的準(zhǔn)直器可具有在y-z平面中的更呈橢圓形的截面，帶有平行于y軸的一個(gè)更寬的軸線?？捎脧澢幕驔_壓的金屬形成這些準(zhǔn)直器1024,或者可通過(guò)金屬薄膜在模制的光導(dǎo)的表面上的涂覆形成這些準(zhǔn)直器1024?？商娲?，根本不必將這些準(zhǔn)直器1024的表面金屬化，因?yàn)樵S多CPC(復(fù)合拋物線準(zhǔn)直器)的設(shè)計(jì)通過(guò)采用來(lái)自模制的光導(dǎo)與其具有較低折射率的周?chē)橘|(zhì)的界面的全內(nèi)反射有效地運(yùn)行。注入器1026和1006均包括多個(gè)燈1022和1002,在前者的情形中，這些燈由CPC(復(fù)合拋物線準(zhǔn)直器)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直，在后者的情形中，這些燈由彎曲的鏡準(zhǔn)直。在替代實(shí)施方案中，一個(gè)燈系列可由一個(gè)折射透鏡系列來(lái)準(zhǔn)直，這些折射透鏡包括多個(gè)菲涅耳透鏡，它們還包括更有效類(lèi)型的TIR菲涅耳透鏡。該光導(dǎo)1025包括在光導(dǎo)1025的底部表面上形成的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1030的一個(gè)陣列。該偏轉(zhuǎn)器1030是一個(gè)三維物體。穿過(guò)該偏轉(zhuǎn)器1030的窄尺寸的截面是一個(gè)梯形，因此，類(lèi)似于棱鏡661。偏轉(zhuǎn)器1030沿著較長(zhǎng)軸線的截面也是一個(gè)梯形，但帶有長(zhǎng)得多的頂部表面。該偏轉(zhuǎn)器1030具有長(zhǎng)度與寬度的大于2:1的縱橫比，在某些情形中，大于20:1。將所有的偏轉(zhuǎn)器1030都安排為使其長(zhǎng)軸平行于y軸，即偏轉(zhuǎn)表面的法線含在x-z平面內(nèi)。將這些偏轉(zhuǎn)器1030安排成在光導(dǎo)1005內(nèi)具有不等間隔。在距注入器1006較遠(yuǎn)的距離處的更近的間隔有助于確保所發(fā)射的光的均勻性。雖然偏轉(zhuǎn)器1030的截面類(lèi)似于棱鏡661,但類(lèi)似的三維物體可由類(lèi)似于棱鏡結(jié)構(gòu)401、451、501、521、541、561、601、621、641、801、821、841、901、921、或941中的任何一個(gè)的截面形成，而無(wú)任何限制。42這些偏轉(zhuǎn)器1030的表面向入射光展示出一個(gè)真正三維的曲率，而這些偏轉(zhuǎn)器1010的表面起到簡(jiǎn)單的平面物體的作用。由于這些偏轉(zhuǎn)器1030的三維形狀并且在由注入器1026射入的光的準(zhǔn)直度不太完美的條件下，從偏轉(zhuǎn)器的面上會(huì)發(fā)生光的一些散射，該偏轉(zhuǎn)器的法線并不處于x-z平面內(nèi)。因此，與背光系統(tǒng)1001相比，按照相對(duì)于z軸的測(cè)量，系統(tǒng)1021的孔發(fā)出的光的發(fā)散角將會(huì)相當(dāng)大。然而，這些偏轉(zhuǎn)器1030的有限尺寸也允許這些偏轉(zhuǎn)器1030沿著光導(dǎo)1025的底部的密度中的更加精細(xì)的放置和變化。因此，可將從光導(dǎo)1021的光的發(fā)射設(shè)計(jì)用于高于在光導(dǎo)1001中可能的均勻度。還可將這些偏轉(zhuǎn)器1030的位置隨^M匕，因?yàn)檫@些偏轉(zhuǎn)器1030的規(guī)則或周期性的放置可導(dǎo)致顯示器中的莫爾條紋或照明假像。圖10C中的背光系統(tǒng)1041是背光的另一種實(shí)例，其中，主要通過(guò)來(lái)自一個(gè)光注入器1046的準(zhǔn)直建立角發(fā)散的三維控制。圖IOC中的背光系統(tǒng)1041包括多個(gè)燈1042和一個(gè)任選的彎曲的光反射體1043,它們?cè)诠馐鴶U(kuò)展器1044的端部被放置在一起。這些燈和反射體加上光束擴(kuò)展器一起構(gòu)^該光注入器1046。該背光系統(tǒng)還包括光導(dǎo)板1045。這些燈1042發(fā)出的光線如光線1048從光束擴(kuò)展器1044的側(cè)部中的平面反射，然后進(jìn)入相對(duì)于x軸大致準(zhǔn)直的光導(dǎo)1045?？蓪⒆⑷肫?046發(fā)出的光線的發(fā)散度控制在+/-50度以內(nèi)，而且在某些情形中控制在窄到+/-20度的發(fā)分散度之內(nèi)。如圖IOC所示，當(dāng)在x-y平面內(nèi)作為截面觀察時(shí)，該光束擴(kuò)展器1044具有類(lèi)似于在圖7A和7B中示出的用于楔形光導(dǎo)702的形狀。該光束擴(kuò)展器1044包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1047，它們將主要沿著y軸行進(jìn)的光轉(zhuǎn)向到主要沿著x軸準(zhǔn)直的光。該可選的光反射體1043以類(lèi)似于圖2B中的反射體253的方式彎曲，并且將這些燈1042可選地置于焦點(diǎn)附近或準(zhǔn)直彎曲的反射體1043的焦散區(qū)域內(nèi)。以這種方式該燈1042加上反射體1043能夠以比朗伯分布更窄的一個(gè)固定角分布發(fā)射光，例如進(jìn)入與x軸所成的+/-30度的角。在替代實(shí)施方案中，該彎曲的反射體1043可由復(fù)合拋物線準(zhǔn)直器代替，可將這種復(fù)合拋物線準(zhǔn)直器模制成該光束擴(kuò)展器1044的形狀的一部分并置于燈1042與光束擴(kuò)展器之間。在替代實(shí)施方案中，可通過(guò)利用置于這些燈1042與該光束控制器1044之間的菲涅耳透鏡或其他折射透鏡將更加準(zhǔn)直的光射入這種光束擴(kuò)展器。該光導(dǎo)1045包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)器的一個(gè)陣列，包括在該光導(dǎo)1045的底部表面上形成的偏轉(zhuǎn)器1050和1051。圖10C中的偏轉(zhuǎn)器1050類(lèi)似于偏轉(zhuǎn)器1030。偏轉(zhuǎn)器1051類(lèi)似于但高于偏轉(zhuǎn)器1050。每個(gè)偏轉(zhuǎn)器1050和1051的截面是一個(gè)有類(lèi)似角度的梯形。這些偏轉(zhuǎn)器1050和1051被安排成使它們的較長(zhǎng)的軸線平行于y軸，即這些折射表面的法線含在x-z平面內(nèi)。這些偏轉(zhuǎn)器1050和1051以相等的間隔被安排在光導(dǎo)1045的底部表面上，但允許這些偏轉(zhuǎn)器1050或1051的高度作為距該注入器1046的距離的一個(gè)函數(shù)而變化。通過(guò)控制穿過(guò)光導(dǎo)1045的偏轉(zhuǎn)器大小的變化，可以改進(jìn)所發(fā)射的光的均勻度。還可將這些偏轉(zhuǎn)器1050和1051的位置隨機(jī)化，以避免顯示器中的莫爾條紋或照明假像。雖然偏轉(zhuǎn)器1050的截面類(lèi)似于棱鏡661,但可形成類(lèi)似的三維物體，并具有類(lèi)似于棱鏡結(jié)構(gòu)401、451、501、521、541、561、601、621、641、801、821、841、901、921、941中的任何一個(gè)的截面，而無(wú)任何限制。圖10D中的背光系統(tǒng)1061是背光的另一種實(shí)例，其中，主要通過(guò)來(lái)自一個(gè)光注入器1066的準(zhǔn)直建立角發(fā)散的三維控制。圖10D中的背光系統(tǒng)1061包括多個(gè)燈1062、一個(gè)反射體1068以及一個(gè)注入器光導(dǎo)1064。該背光系統(tǒng)1061還包括光導(dǎo)板1065。一個(gè)后朝向棱鏡片1063置于該注入器光導(dǎo)1064與光導(dǎo)1065之間。這些燈1062、光導(dǎo)1064、反射體1068以及棱鏡片1063共同構(gòu)成該光注入器1066。該注入器光導(dǎo)1064可包括沿著其后邊緣的涂料點(diǎn)或熒光點(diǎn)1067的陣列，其功能在于將光散射到用于射出光導(dǎo)1064的一個(gè)角度范圍內(nèi)。該棱鏡片1063有兩個(gè)面前面和后面，前面是平坦的并朝向該注入器光導(dǎo)1064,后面包括一個(gè)棱鏡結(jié)構(gòu)系列并背向該光導(dǎo)1064。棱鏡片1063中的多個(gè)脊平行于z軸對(duì)齊。這些燈1062發(fā)出的光線如光線1078由多個(gè)涂料點(diǎn)1067散射，之后，這種光線射出該光導(dǎo)1064并遇到該后朝向棱鏡片1063。該后朝向棱鏡片1063執(zhí)行兩種功能它提取脫離角度光并在射入光導(dǎo)1065之前是之沿著x軸轉(zhuǎn)向；并且它從該光導(dǎo)1064提取x方向的光并將這種光返回到該光導(dǎo)1064中進(jìn)行再循環(huán)。通過(guò)使用該后朝向棱鏡片1063,可將射出該注入器1066的光線的發(fā)散度控制在+/-50度以內(nèi)，而且在某些情形中控制在窄到+/-20度發(fā)分散度之內(nèi)。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，該棱鏡片1063不是作為單獨(dú)的部件加入，而是將這些棱鏡形狀模制進(jìn)入并形成該注入器光導(dǎo)1064的整體部分。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，將該棱鏡片1063的定向被反轉(zhuǎn)以形成一個(gè)前朝向棱鏡片，它的棱鏡結(jié)構(gòu)朝向這些燈1062。該光導(dǎo)1065包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1070的一個(gè)陣列，這些偏轉(zhuǎn)器在光導(dǎo)1065的底部表面上形成并且類(lèi)似于偏轉(zhuǎn)器1010。還可將關(guān)于偏轉(zhuǎn)器1030、1050或1051所說(shuō)明的任何偏轉(zhuǎn)器變化在光導(dǎo)1065中進(jìn)行替代。將這些反射體1070被安排成使它們的脊平行于y軸，即它們的平坦表面的法線含在x-z平面內(nèi)。這些偏轉(zhuǎn)器IOIO被安排成在該光導(dǎo)1005內(nèi)具有不等間隔。在距該注入器1006較遠(yuǎn)的距離處的更近的間隔有助于改進(jìn)所發(fā)射的光的均勻性。正如前面所提及的那樣，這些背光系統(tǒng)1001、1021、1041以及1061可用于形成改進(jìn)的光學(xué)腔的一部分，以便用在定向的、光有效的顯示器中。利用多個(gè)徑向偏轉(zhuǎn)器的三維準(zhǔn)直圖IIA中的背光系統(tǒng)1101是背光的另一種實(shí)例，其中建立了角發(fā)散的三維控制并且這種背光適于包括在改進(jìn)的光學(xué)腔中。該背光系統(tǒng)1101包括多個(gè)燈1102和一個(gè)光導(dǎo)板1105。該光導(dǎo)板1105包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1110的一個(gè)陣列。這些偏轉(zhuǎn)器1110具有類(lèi)似于多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1010的形狀。將這些偏轉(zhuǎn)器沿著光導(dǎo)1105的底部安排在一個(gè)同心圓系列中。光線如光線1108和1109以x-y平面內(nèi)的徑向方向射出該燈1102,該徑向方向總體上垂直于這些偏轉(zhuǎn)器1110的定向。在從這些偏轉(zhuǎn)器1110反射之后，將這些光線1108和1109轉(zhuǎn)向進(jìn)入更接近于該法線或z軸(即從光導(dǎo)1105出去)的角度，指向這些孔(未示出)。還可在整個(gè)光導(dǎo)1105中有利地調(diào)節(jié)這些偏轉(zhuǎn)器1110的布置密度或這些同心環(huán)之間的間隔，以改進(jìn)所發(fā)射的光的均勻度。該背光系統(tǒng)1101能夠控制從這些孔以+/-50度的錐角發(fā)射的光的發(fā)散度，在某些情形中，這種錐角可窄到+/-20度。通過(guò)使這些偏轉(zhuǎn)器1110的布置基本上匹配于這些燈1102的輻射圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)這些角度的控制。這些偏轉(zhuǎn)器1110的較長(zhǎng)軸線定向?yàn)榇怪庇诠饩€(或徑向向量)，這些光線從這些燈1102發(fā)出。換言之，來(lái)自這些偏轉(zhuǎn)器1110的這些偏轉(zhuǎn)表面的法線含在包括該z軸和來(lái)自這些燈1102的徑向向量的一個(gè)平面內(nèi)。圖IIB中的背光系統(tǒng)1151是背光的另一種實(shí)例，其中，通過(guò)徑向偏轉(zhuǎn)器圖案建立了三維控制。該背光系統(tǒng)1151包括多個(gè)燈1152、一個(gè)光導(dǎo)板1155以及多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1160的一個(gè)陣列。這些偏轉(zhuǎn)器1160具有類(lèi)似于多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1030的形狀。這些分段的或三維的偏轉(zhuǎn)器1160沿著一系列圓的圓周放置且定向?yàn)榭傮w上平行于這一系列圓的圓周。這些分段偏轉(zhuǎn)器不必完全平行于該圓周方向，而是可具有圍繞沿著該圓周方向的一個(gè)平均定向的一種隨機(jī)化的布置。這些偏轉(zhuǎn)器1160的密度作為距這些燈1152的距離的一個(gè)函數(shù)而變化。在距這些燈1152較遠(yuǎn)的距離處的更近的間隔有助于確保所發(fā)射的光的均勻性。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可利用梯形光導(dǎo)702的原理構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的圓周偏轉(zhuǎn)器。正如在梯形光導(dǎo)702中那樣，底部表面可以包括多個(gè)有傾斜度的或多平面表面的一個(gè)平行的組，這些表面將該光導(dǎo)中平坦的或水平的梯形面分離開(kāi)。這些有傾斜度的或多平面表面各自將包括一個(gè)彎曲的外形，這種外形帶有的曲率的半徑以燈1102為中心。用在光導(dǎo)1105和1155中的任何偏轉(zhuǎn)器的截面可匹配于棱鏡401、451、501、521、541、561、601、621、641、801、821、841、901、921或941中的任何一個(gè)的截面，而無(wú)任何限制。利用多個(gè)BEF膜的三維準(zhǔn)直圖12是顯示器1201的透視圖，該顯示器結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的一個(gè)改進(jìn)的光學(xué)腔。該顯示器1201包括背光的另一個(gè)實(shí)例，其中建立了角發(fā)散的三維控制。該背光系統(tǒng)1201包括多個(gè)燈1202、一個(gè)燈反射體1203、一個(gè)光導(dǎo)1204、一系列偏轉(zhuǎn)器1206、一個(gè)背反射體1205、帶有多個(gè)快門(mén)1211的一個(gè)光調(diào)制器板1208和一個(gè)前朝向棱鏡片1210，該前朝向棱鏡片也稱(chēng)為亮度增強(qiáng)膜。該光調(diào)制器板1208包含限定了孔1213陣列的一個(gè)反射孔層1209。該孔層1209的反射表面總體上朝向該光導(dǎo)，這樣能夠?qū)⒉⒉淮┻^(guò)孔逸散的光返回到或再循環(huán)到該光學(xué)腔中。該前朝向棱鏡片1210有兩個(gè)面一個(gè)后面和一個(gè)前面，后面是平坦的并朝向光導(dǎo)1204，前面包括棱鏡結(jié)構(gòu)系列并背向光導(dǎo)1204。棱鏡片1210中的凹槽或脊平行于x軸對(duì)齊。該光導(dǎo)1204包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1206的一個(gè)陣列，它們的形狀類(lèi)似于偏轉(zhuǎn)器1010。關(guān)于偏轉(zhuǎn)器1010、1030、1050或1051所說(shuō)明的任何偏轉(zhuǎn)器變化也可用該光導(dǎo)1204中的這些偏轉(zhuǎn)器1206將替代。這些偏轉(zhuǎn)器1206,被安排成以它們的脊平行于y軸，即偏轉(zhuǎn)器1206的平表面的法線被包含在x-z平面中。這些偏轉(zhuǎn)器1206被安排成在光導(dǎo)1204內(nèi)具有不等間隔。在這些燈1202較遠(yuǎn)的距離處的偏轉(zhuǎn)器1206的更近的間隔有助于增加所發(fā)射的光的均勻性。這種光導(dǎo)包括一個(gè)后反射表面(未示出)，它可由該光導(dǎo)的后表面上的一個(gè)金屬反射涂層形成，這種金屬反射涂層類(lèi)似于涂層405、455、505或525。顯示器1201包括一個(gè)燈反射體1203,在以x-z平面中的截面中觀察時(shí)，該燈反射體是彎曲的(用于使光準(zhǔn)直)，但具有受限的或沒(méi)有在x-y平面內(nèi)用于注入光的準(zhǔn)直的裝置。然而，背光系統(tǒng)1201確實(shí)包括該前朝向棱鏡片1210,它也稱(chēng)為棱鏡亮度增強(qiáng)膜并能夠在光離開(kāi)光導(dǎo)1204之后使在y-z平面內(nèi)的光準(zhǔn)直。該前朝向棱鏡片1210的準(zhǔn)直功能以下列方式運(yùn)行離開(kāi)光導(dǎo)1204并傾斜離開(kāi)y-z平面內(nèi)的z軸的光線將由棱鏡片1210中的這些棱鏡折射并沿著更接近于z軸的路徑引導(dǎo)這種光線。離開(kāi)光導(dǎo)1204并更緊密地與z軸對(duì)齊的光線將通過(guò)全內(nèi)反射在棱^l免片1210的內(nèi)部反射并返回到光導(dǎo)1204中以進(jìn)行再循環(huán)。當(dāng)在y-z平面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，離開(kāi)棱鏡片1210并朝向這些孔行進(jìn)的全部光的大于30%可包含在與z軸所成的+A30度的角度內(nèi)。因此，將顯示器1201被設(shè)計(jì)用于通過(guò)一個(gè)彎曲的燈反射體1203沿著一個(gè)平面(x-z平面)的準(zhǔn)直，彎曲的燈反射體與來(lái)自棱鏡狀偏轉(zhuǎn)器1206的可能的鏡48面反射相耦合。進(jìn)一步的準(zhǔn)直是通過(guò)該前朝向棱鏡片1210沿著y-z平面實(shí)現(xiàn)的，這種前朝向棱鏡片也稱(chēng)為亮度增強(qiáng)片。在一些實(shí)施方案中，將一種漫射膜插在光導(dǎo)1204與棱鏡膜1210之間。這種漫射膜有助于去除由偏轉(zhuǎn)器1206的規(guī)則陣列所產(chǎn)生的視覺(jué)假像。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，將棱鏡片1210的定向倒置以形成一個(gè)后朝向棱鏡片，這種后朝向棱鏡片的棱鏡結(jié)構(gòu)朝向該光導(dǎo)1204,但其中棱鏡凹槽保持沿著x軸對(duì)齊。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，棱鏡片1210不作為單獨(dú)的部件提供，而是將這些棱鏡形狀模制進(jìn)入并形成該光導(dǎo)1204的頂部表面的整體部分。使用帶有幾何出光結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向膜背光系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到了多種可能矛盾的設(shè)計(jì)參數(shù)a)所發(fā)射的光的主方向的控制，b)所發(fā)射的光中發(fā)散角的控制，c)橫跨背光的強(qiáng)度的均勻性，d)照明或功率效率，以及e)制造成本。使用棱鏡狀偏轉(zhuǎn)器形狀可改進(jìn)設(shè)計(jì)人員對(duì)性能參數(shù)的控制，但通它們本身這些幾何出光結(jié)構(gòu)的使用并不能夠保證所有的性能參數(shù)是可以接受的。在某些情形中，將從光導(dǎo)出光的功能與控制出光的最終方向的功能分開(kāi)是有利的。在某些情形中，結(jié)合幾何出光結(jié)構(gòu)的棱鏡轉(zhuǎn)向膜的使用可引向一個(gè)改進(jìn)的系統(tǒng)。圖13是利用改進(jìn)的光學(xué)腔形成的另一種顯示器的透視圖。該顯示器1301包括與幾何出光結(jié)構(gòu)結(jié)合的一個(gè)轉(zhuǎn)向膜。該顯示器1301包括多個(gè)燈1302、一個(gè)燈罩1303、一個(gè)光導(dǎo)1304、以系列偏轉(zhuǎn)器1306、帶有多個(gè)快門(mén)1311的一個(gè)光調(diào)制板1308、和一個(gè)后朝向棱鏡片1310,該后朝向棱鏡片也稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜。這種光調(diào)制板含有限定多個(gè)孔1313的陣列的一個(gè)反射孔層1309。該后朝向棱鏡片1310有兩個(gè)面后面和前面，后面包括指向光導(dǎo)1304的一系列棱鏡結(jié)構(gòu)，而前面是平坦的并背向光導(dǎo)1304。棱鏡片1310中的棱鏡之間的凹槽平行于顯示器1301的y軸而對(duì)齊。示于圖13中的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器1306是類(lèi)似于偏轉(zhuǎn)器921和941的修圓的偏轉(zhuǎn)器。由這些偏轉(zhuǎn)器1306散射的光線1320傾向于以與該法線或z軸成大于20度的角射出該光導(dǎo)1304。該后朝向棱鏡片1310有能力使離軸軌跡的光轉(zhuǎn)向并沿著更平行于z軸的路徑送光線穿過(guò)孔1313。因此，后朝向棱鏡片1310被稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，該棱鏡片1310不是作為單獨(dú)的部件加入，而是將這些棱鏡形狀模制進(jìn)入并形成光導(dǎo)1304的頂部表面的整體部分或光調(diào)制板1308的底部表面的整體部分。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，將該棱鏡片1310的定向被倒置以形成一個(gè)前朝向棱鏡片，其棱鏡結(jié)構(gòu)背向光導(dǎo)1304,但其中多個(gè)棱鏡凹槽沿著y軸保持對(duì)齊。這些偏轉(zhuǎn)器1306被設(shè)計(jì)成帶有與轉(zhuǎn)向膜1310中的形狀互補(bǔ)的形狀。例如，像偏轉(zhuǎn)器801、821、卯l、921以及941那樣形狀的偏轉(zhuǎn)器傾向于優(yōu)先將它們的散射光送到傾斜角度內(nèi)，即實(shí)質(zhì)上不平行于z軸的方向，例如，以偏離z軸的大于20度的角度。這些偏轉(zhuǎn)器更適于結(jié)合在顯示器中，如顯示器1301，其中一個(gè)轉(zhuǎn)向膜1310被用于沿著z軸的光的轉(zhuǎn)方。只要將偏轉(zhuǎn)器的對(duì)應(yīng)的前面與后面之間的角度相對(duì)于光導(dǎo)1304的水平面基本上保持在低于45度，則這些偏轉(zhuǎn)器如偏轉(zhuǎn)器401、451、501、521、541、561、601、621、641也可有效地產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向膜如棱鏡片1310有利地匹配的傾斜射出角的范圍。在替代的多個(gè)實(shí)施方案中，還可對(duì)轉(zhuǎn)向膜1310中的棱鏡所形成的棱鏡角進(jìn)行調(diào)節(jié)，以匹配于來(lái)自光導(dǎo)1304的射出角的范圍。在片1310中的棱鏡的頂端形成的角度可在從60度至120度范圍的任何位置上。圖14中的顯示器1401是與光學(xué)腔內(nèi)的幾何出光結(jié)構(gòu)結(jié)合的轉(zhuǎn)向膜的使用的另一實(shí)例。顯示器1401包括多個(gè)燈1402、一個(gè)燈罩1403、一個(gè)光導(dǎo)1404、一系列偏轉(zhuǎn)器1406、帶有多個(gè)快門(mén)1411的一個(gè)光調(diào)制板1408、和一個(gè)后朝向棱鏡片1410,該后朝向棱鏡片也稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜。該光調(diào)制板1408含有限定了多個(gè)孔1413的一個(gè)陣列的反射孔層1409。該后朝向棱鏡片1410有兩個(gè)面后面和前面，后面包括指向光導(dǎo)1404的棱鏡結(jié)構(gòu)系列，且前面是平坦的并背向光導(dǎo)1404。與棱鏡片1310相反，棱鏡片1410中的凹槽沿著同心圓對(duì)齊，這些同心圓的半徑起始于燈1402。示于圖14中的這些偏轉(zhuǎn)器1406是類(lèi)似于偏轉(zhuǎn)器401或451的棱鏡狀偏轉(zhuǎn)器。為了產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向膜1410互補(bǔ)的出光角度，將前棱鏡面與光導(dǎo)1404的水平面之間的角度保持在基本上低于45度。這些偏轉(zhuǎn)器1406沿著同心圓對(duì)齊，與棱鏡片1410的凹槽平行。由偏轉(zhuǎn)器1406散射的光線傾向于以與該法線或z軸成大于20度的角度射出該光導(dǎo)1404。該后朝向棱鏡片1410有能力將來(lái)自離軸軌跡的光轉(zhuǎn)向并沿著更平行于z軸的路徑穿過(guò)孔1413發(fā)送這種光。因此，將后朝向棱鏡片1410被稱(chēng)為轉(zhuǎn)向膜。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，該棱鏡片1410不是作為單獨(dú)的元件提供，而是將這些棱鏡形狀沖莫制進(jìn)入并形成光導(dǎo)1404的頂部表面的整體部分或光調(diào)制^反1408的底部表面的整體部分。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，棱鏡片1410的定向被倒置以形成前朝向棱鏡片，這種前朝向棱鏡片的棱鏡結(jié)構(gòu)背向該光導(dǎo)1404，但在這種棱鏡結(jié)構(gòu)中，棱鏡凹槽在平行于這些偏轉(zhuǎn)器1406的圓中保持對(duì)齊。這些偏轉(zhuǎn)器1406被設(shè)計(jì)成帶有與轉(zhuǎn)向膜1410的形狀互補(bǔ)的形狀。例如，像偏轉(zhuǎn)器801、821、卯l、921和941那樣確定形狀的偏轉(zhuǎn)器傾向于優(yōu)先將這些偏轉(zhuǎn)器散射的光發(fā)送到傾斜角度內(nèi)，即實(shí)質(zhì)上并不平行于z軸的方向，例如，以對(duì)z軸偏離大于20度的角度。這些偏轉(zhuǎn)器理想地適于結(jié)合在顯示器中，如顯示器1401,其中轉(zhuǎn)向膜被用于改變沿著z軸的光的方向。只要將偏轉(zhuǎn)器的對(duì)應(yīng)的前面與后面之間的角度相對(duì)于光導(dǎo)1404的水平面基本上保持在低于45度，則這些偏轉(zhuǎn)器如偏轉(zhuǎn)器401、451、501、521、541、561、601、621、641也可有效地產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向膜如棱鏡片1410有利地匹配的傾斜射出角的范圍。在多個(gè)替代實(shí)施方案中，還可對(duì)轉(zhuǎn)向膜1410中的棱鏡所形成的棱鏡角進(jìn)行調(diào)節(jié)，以匹配于來(lái)自光導(dǎo)1404的射出角的范圍。在片1410中的棱鏡的頂端形成的角度可在60度至120度范圍的任何位置處。圖15中的顯示器1501是顯示器的另一種實(shí)例，其中建立了角發(fā)散的三維控制。顯示器1501包括多個(gè)燈1502、一個(gè)燈罩1503、一個(gè)光導(dǎo)1504、一系列偏轉(zhuǎn)器1506、帶有多個(gè)快門(mén)1511的一個(gè)光調(diào)制板1508、一個(gè)后朝向棱鏡片1510、和一個(gè)漫射片1512。光調(diào)制板1508含有限定孔1513陣列的一個(gè)反射孔層1509。52該后朝向棱鏡片1510有兩個(gè)面后面和前面，后面包括朝向光導(dǎo)1504的棱鏡結(jié)構(gòu)系列，且前面是平坦的并背向光導(dǎo)1504。棱鏡片1510中的棱鏡之間的凹槽被排列為平行于背光系統(tǒng)1501的y軸。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，將棱鏡片1510的定向被倒置以形成前朝向棱鏡片，這種前朝向棱鏡片的棱鏡結(jié)構(gòu)背向該光導(dǎo)1504。顯示器1501的運(yùn)行類(lèi)似于顯示器1301的運(yùn)行并帶有增加的漫射器1512。在某些情形中，可從背光出光的角度范圍非常斜，即基本上保持在該光導(dǎo)1504的平面的30度以內(nèi)。在此情形中，該漫射片1512可有效地增加可用角度的分散范圍，這樣就增加由該后朝向棱^:片1510有效地轉(zhuǎn)向的光的通量。將該漫射片1512被設(shè)計(jì)用于將入射光分散至有限的輸出角度范圍內(nèi)，例如，至小于或等于入射光線的+/-20度的錐面。該漫射片1512并不產(chǎn)生輸出光線的寬廣的朗伯輪廓，并因此不會(huì)過(guò)度地將在再循環(huán)過(guò)程中穿其中的光線的分布加寬。交叉BEF或交叉轉(zhuǎn)向膜圖16中的顯示器1601是顯示裝置的另一種實(shí)例，其中在光學(xué)腔中建立了角發(fā)散的三維控制。顯示器1601包括多個(gè)燈1602、一個(gè)燈罩1603、一個(gè)光導(dǎo)1604、一系列偏轉(zhuǎn)器1606、帶有多個(gè)快門(mén)1611的一個(gè)光調(diào)制板1608、和兩個(gè)前朝向棱鏡片1610和1612。這種光調(diào)制板1608含有限定孔1613陣列的反射孔層1609。該前朝向棱鏡片1610和1612各自有兩個(gè)面后面和前面，后面是平坦的并朝向光導(dǎo)1604,前面包括棱鏡結(jié)構(gòu)系列并背向光導(dǎo)1604。棱鏡片1210中的凹槽或脊被排列為平行于x軸。棱鏡片1610和1612中的這些凹槽被定向在正交或垂直的方向中。利用兩個(gè)棱4免片1610和1612,該顯示器1601有能力截耳又出自光導(dǎo)1604的幾乎隨機(jī)的輻射并提供在x-z平面和y-z平面內(nèi)均實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，將棱鏡片1610和1612的定向被倒置以形成后朝向棱鏡片，這些后朝向棱鏡片的棱鏡結(jié)構(gòu)均朝向該光導(dǎo)1604。在使用如顯示器組件1401中的徑向偏轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)時(shí)，還可使用兩個(gè)垂直定向的棱鏡膜。將這些棱鏡膜中的一個(gè)以周向方向定向，如棱鏡片1410,而第二個(gè)棱鏡片將包括以徑向方向定向的多個(gè)棱鏡。圖10至圖16中的顯示器包括不同的燈?？蓪⒋罅坎煌?lèi)型的燈用在這些顯示器中，這些燈包括但并不限于白熾燈、熒光燈、激光器、或發(fā)光二極管(LED)。而且，這些燈中的任4可一個(gè)，如在圖10至圖16中示出的燈1002、1022、1042或1102都可實(shí)際上代表多個(gè)燈的一個(gè)組件。例如，紅色、綠色和藍(lán)色LED的組合可與小型半導(dǎo)體芯片中的白色LED結(jié)合或替代這種白色LED或組裝成小型多燈包裝。類(lèi)似地，一個(gè)燈能夠代表四種或更多色彩的LED的一個(gè)組件，如紅色、黃色、綠色和藍(lán)色LED的組合。在使用多色彩燈的一種運(yùn)行實(shí)現(xiàn)方式(稱(chēng)為場(chǎng)序彩色)中，將來(lái)自三種不同色彩如紅色、綠色和藍(lán)色的LED的光各自依次引入該光學(xué)腔內(nèi)，并且20至600Hz的范圍內(nèi)交替這些LED的照明頻率。在以通?？煊谌庋勰軌驒z測(cè)到的超過(guò)100Hz的頻率將不同的色域引入時(shí)，肉眼將傾向于將它們感覺(jué)為是一個(gè)單色調(diào)的彩色圖像。肉眼所覺(jué)察到的色彩將會(huì)取決于由來(lái)自這些分開(kāi)的色燈的脈沖所采用的相對(duì)強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間。至此所展示的這些實(shí)施方案已對(duì)使用MEMS類(lèi)型的或快門(mén)類(lèi)型的光調(diào)制基底的顯示器進(jìn)行了說(shuō)明。圖n和顯示裝置1701示出了帶有反射孔的顯示裝置，這種顯示裝置采用根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的液晶光調(diào)制器。顯示裝置1701的方向性和照明效率也受益于使用幾何或光滑的多個(gè)偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)的錐形反射能力。顯示裝置1701包括一個(gè)背光1704、一個(gè)底部調(diào)制基底1706和一個(gè)頂部調(diào)制基底1708。該背光1704包括一個(gè)燈1702、一個(gè)燈反射體1703、一個(gè)光導(dǎo)1704、和一系列鏡面偏轉(zhuǎn)器1705。底部調(diào)制基底1706包括一個(gè)反射孔層1707、一系列孔開(kāi)口1709、和用于液晶的一個(gè)透明電極1720。這種顯示裝置還包括一個(gè)背反射體1712,它位于基本上與該孔層1707的平面平行的平面內(nèi)。該頂部調(diào)制基底1708包括一個(gè)有圖案的黑矩陣1722和用于液晶的一個(gè)透明電極1726。一個(gè)液晶層1724置于基底1706與1708之間。伴隨該液晶層1724的極化層和摩擦層并未在圖中示出。該液晶層1724響應(yīng)于加到電極1720和1726的電壓對(duì)穿過(guò)這些孔1709的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。該顯示器1701包括多個(gè)孔1709,這些孔1709包括小于70%的調(diào)制基底1706的表面上的可用面積。從燈1702注入的光由全內(nèi)反射包含在該光導(dǎo)1704內(nèi)，直到它由這些偏轉(zhuǎn)器1705之一散射之后朝向一個(gè)孔1709被引出。這些偏轉(zhuǎn)器1705展示出平坦的偏轉(zhuǎn)表面，這些表面帶有類(lèi)似的傾斜角。通過(guò)該反射孔層1707與該背反射層1712之間的反射實(shí)現(xiàn)有效的再循環(huán)，而無(wú)方向性的任何降級(jí)，如光線1728所示。圍繞該顯示裝置1701的周邊是一組側(cè)面或邊緣1715。這些邊緣由反射金屬包圍或涂覆，這樣行進(jìn)了該光導(dǎo)1704的整個(gè)寬度的光能夠通過(guò)反射到該光導(dǎo)1704內(nèi)而#皮返回。在本發(fā)明的多個(gè)替代實(shí)施方案中，替代光調(diào)制器可供使用，這些光調(diào)制器不同于顯示裝置1701的液晶光調(diào)制器或示于顯示裝置201或251中的機(jī)械快門(mén)。例如，可采用液體快門(mén)，即一種不透明液體或含染料液體可^皮選擇性地移動(dòng)到在后朝向反射層中的對(duì)應(yīng)孔之一的前方或從其移開(kāi)。可通過(guò)電潤(rùn)濕或通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉一個(gè)隔膜來(lái)啟動(dòng)此類(lèi)液體快門(mén)。圖18A至圖18B示出了在關(guān)注錐形反射能力的特性時(shí)可對(duì)背光中的再循環(huán)效率進(jìn)行的改進(jìn)。圖18A至圖18B示出了背光部件1801和1851的截面。這些背光元件中的一個(gè)元件1851具有比另一種背光系統(tǒng)即背光系統(tǒng)1801的錐形反射能力高的錐形反射能力。其結(jié)果是，背光系統(tǒng)1851允許帶有反射孔層的顯示器中的增加的效率。每個(gè)背光部件1801和1851包括一組棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802和1852。這些棱鏡偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1802和1852是延伸到圖18A和圖18B中的圖示的頁(yè)面之外的長(zhǎng)棱鏡結(jié)構(gòu)。這些棱鏡偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形成在對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)1803和1853的底部表面中。每個(gè)光導(dǎo)1803和1853的底部表面涂有金屬反射膜1804和1854。連接背光1801和1851中的每一個(gè)棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802和1852的是同樣涂有金屬反射膜的水平背反射表面1805和1855。這些水平背反射表面1805和1855基本上平行于反射孔層(未示出)。每個(gè)棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802和1852含有前棱鏡表面(1806和1856)和后棱鏡表面U808和1858)。棱鏡偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1802的形狀被認(rèn)為在截面中是對(duì)稱(chēng)的，因?yàn)槠叫杏诒彻饨Y(jié)構(gòu)(用虛線1807的長(zhǎng)度表示)的水平表面1805的前棱鏡表面1806的投影或覆蓋區(qū)的長(zhǎng)度(或以三維考慮時(shí)的面積)實(shí)質(zhì)上與后棱鏡表面1808的投影或覆蓋區(qū)1809的長(zhǎng)度相同。與此相比，棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1852的形狀被認(rèn)為在截面中是非對(duì)稱(chēng)的，因?yàn)槠叫杏诒彻饨Y(jié)構(gòu)(用虛線1857的長(zhǎng)度表示)的水平表面1855的前棱鏡表面1856的投影或覆蓋區(qū)大大長(zhǎng)于后棱鏡表面1808的投影或覆蓋區(qū)1809(或以三維考慮時(shí)面積更大)。這些棱鏡偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1802和1852均被設(shè)計(jì)為將來(lái)自燈(未示出)的光朝向觀看者偏轉(zhuǎn)，如光線1812和1862所示。與背光系統(tǒng)1801和1851相比，前棱鏡表面1806與水平表面1805形成的角度與背光1851中的這些前棱鏡表面1856所形成的角度相同。在這兩個(gè)背光系統(tǒng)1801和1851中，棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802和1852之間的數(shù)量密度或平均間隔也相同。因此，在對(duì)背光系統(tǒng)1801和1851將來(lái)自燈的光朝向觀看者轉(zhuǎn)向的能力進(jìn)行比較時(shí)，將這些背光系統(tǒng)1801和1851被設(shè)計(jì)為用于類(lèi)似的效率和方向性。就錐形反射能力(如關(guān)于圖2所說(shuō)明的那樣)而言，背光系統(tǒng)1801和1851的表現(xiàn)相當(dāng)不同。棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802的總投影面積比棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1852的總投影面積大得多。因此，背光系統(tǒng)1851的水平背反射表面1855的面積大于背光系統(tǒng)1801的多個(gè)水平背反射表面1805的面積。由于系統(tǒng)1851中的后表面的較大比例專(zhuān)用于水平的光滑反射表面1855,在這種系統(tǒng)中將發(fā)生隨機(jī)光散射的一個(gè)小得多的相對(duì)的部分。模擬錐形反射能力利用下面所說(shuō)明的模型可以估計(jì)一個(gè)背光所期望的錐形反射能力。這種模型估計(jì)在角度的有用范圍內(nèi)射到背光上的光的部分，該部分同樣在類(lèi)似的角度的有用范圍內(nèi)由該背光返回。對(duì)于示范性模型而言，角度的這種有用范圍是在從垂直于背光的前表面("顯示器法線，，)的軸線的+/-40度。即，以從顯示器法線的40度內(nèi)入射該背光的光的部分是由該背光以顯示器法線的40度內(nèi)的角度返回。替代模型可采用更寬或更窄的有用角度的范圍。這種模型包括以下假設(shè)。射到出光元件如多個(gè)棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802和1852的任何光都以傾斜角被偏轉(zhuǎn)并由全內(nèi)反射儲(chǔ)存在該光導(dǎo)內(nèi)或沿著該光導(dǎo)的邊緣4皮吸收。即，這種模型忽略了可將偏轉(zhuǎn)離開(kāi)出光元件的再循環(huán)的光返回到有用的角度范圍內(nèi)的可能性。僅有背光的水平背反射表面(即垂直于顯示器法線的前朝向反射表面，如背反射表面1805和1855)有助于這種背光的錐形反射能力。而且，還假設(shè)這些水平背反射表面以95%的效率將入射光鏡面反射。這樣以這種有用的角度范圍內(nèi)的角度射到這些水平背反射表面的光的95%將在這種有用的角度范圍內(nèi)的角度上被返回。根據(jù)這種模型，背光的錐形反射能力等于由這些水平背反射表面所占據(jù)的背光的總面積的百分比乘以這些水平背反射表面的反射率。就該背光系統(tǒng)1801而言，這些棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1802占據(jù)了整個(gè)后背光面積的60%。該背光系統(tǒng)1801的這些水平反射表面1805僅構(gòu)成40%。因此，根據(jù)這種模型，背光系統(tǒng)1801所期望的錐形反射能力為38%(即(40%的水平背反射面積)x(95%的反射率))。相反，在背光系統(tǒng)1852中，已將這些棱鏡偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)1852的截面積降低至總后面積的30°/。，而這些背反射表面1855構(gòu)成該面積的70%。因此，根據(jù)這種模型，預(yù)計(jì)背光系統(tǒng)1852具有66.5°/。(即(70%的水平背反射面積)x(95%的反射率))的錐形反射能力。從這種模型獲取的錐形反射能力的這些值可輸入到基于反射孔的顯示系統(tǒng)的再循環(huán)模型中。這種再循環(huán)模型假設(shè)10%的孔比(即該反射孔層中的這些孔占該層總面積的10%)和95%的反射孔層的反射率。這種再循環(huán)模型估算這種背光的再循環(huán)效率在該有用角度范圍內(nèi)，即，以一個(gè)有用角度引入該背光的光的百分比，該光以在該有用角度范圍內(nèi)的一個(gè)角度穿過(guò)一個(gè)孔。因此，根據(jù)這種模型，結(jié)合背光系統(tǒng)1801的基于反射孔的顯示器將具有12%的再循環(huán)效率。結(jié)合背光系統(tǒng)1851的基于反射孔的顯示器總體上具有19%58的再循環(huán)效率。背光1851已將該光通量提高到一個(gè)值，這種值幾乎是可從10%的孔比預(yù)計(jì)的通量的兩。背光1802的38%的錐形反射能力僅大約與用漫射器和朗伯反射體在相同的40度的立體角上所實(shí)現(xiàn)的錐形反射能力相同。在很大程度上通過(guò)提供大比例的專(zhuān)用于水平的、基本上平行的、并且鏡面背反射體的面積來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)自背光1851的方向性和效率的改進(jìn)結(jié)果，這有助于保持入射角分布。結(jié)果是(即使在再循環(huán)的反復(fù)反彈之后)用背光1851所構(gòu)成的顯示器將高于隨機(jī)部分的光投射到有利于用戶的方向中。作為對(duì)關(guān)于圖18A和圖18B所作評(píng)論的延伸，表2示出了隨著背光中出光元件(具有多種形狀，包括棱鏡偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1852)的面積密度的降低利用在此說(shuō)明的改進(jìn)的光學(xué)腔形成的顯示器的再循環(huán)效率如何提高。表2中的數(shù)據(jù)是用上述模型推導(dǎo)出的。即，這種數(shù)據(jù)是基于以下假設(shè)(i)該顯示器的背光中的偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)并不有助于錐形反射能力；(ii)該背光中的水平后反射表面具有95%的反射率(平行于孔)；(iii)沿著與該顯示器法線所成的+/-40的錐角測(cè)量錐形反射能力；以及(iv)該顯示器包括具有95%的反射率和10%的孔面積的一個(gè)反射孔層。表2:偏轉(zhuǎn)器密度對(duì)再循環(huán)效率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage60</column></row><table>從表2中，無(wú)論何時(shí)將專(zhuān)用于這些偏轉(zhuǎn)器或出光中心的面積保持低于該背光面積的50%,再循環(huán)效率中的強(qiáng)有力的益處就是明顯的，也不損失方向性。在將這些偏轉(zhuǎn)器的面積保持在低于20%時(shí)得到比較好的效果，在將這些偏轉(zhuǎn)器的面積保持在低于10%時(shí)得到更好的效果。類(lèi)似地，表2示出了可在使顯示器背光的錐形反射能力處于50%以上時(shí)實(shí)現(xiàn)再循環(huán)效率中的強(qiáng)有力的益處，而并不損失方向性。在使這種錐形反射能力處于70%以上時(shí)實(shí)現(xiàn)比較好的效果，且在使這種錐形反射能力處于卯％以上時(shí)實(shí)現(xiàn)甚至更好的效果?？蓮亩喾N幾何出光結(jié)構(gòu)獲取類(lèi)似的錐形反射能力，并因此而獲取類(lèi)似的再循環(huán)效率，這些幾何出光結(jié)構(gòu)是反射或折射幾何出光結(jié)構(gòu)并包括在圖4至圖9中所說(shuō)明的幾何出光結(jié)構(gòu)。而且，不必像表2中為了說(shuō)明目的而假設(shè)這些幾何出光中心具有完全吸收效果。以有用的角度將入射光的一部分返回的出光中心改進(jìn)了背光的錐形反射能力。修圓的多個(gè)出光中心如中心901和921是可有助于這種錐形反射能力的積極效果的出光中心的實(shí)例。像偏轉(zhuǎn)器561的梯形結(jié)構(gòu)也提高這種錐形反射能力的效杲。利用這些出光中心，就可得到超過(guò)95%的錐形反射能力并能夠?qū)崿F(xiàn)高于50%的再循環(huán)效率。已知像轉(zhuǎn)向膜1310和BEF膜1210這樣的光調(diào)制片改變?nèi)肷涔獾姆较?。然而，這些調(diào)制膜仍適用于某些反射孔顯示器，因?yàn)檫@些調(diào)制片的調(diào)制效果總體上與在錐形反射能力測(cè)試中所測(cè)得效果相反?？赏ㄟ^(guò)入射在這種背光系統(tǒng)(例如，帶有轉(zhuǎn)向膜1310)上的光的進(jìn)入這種光導(dǎo)的路徑上的轉(zhuǎn)向膜改變這種光的方向。然而，在反彈離開(kāi)這種光導(dǎo)內(nèi)部或后面的平行背反射表面之后，這種光可在穿過(guò)這種轉(zhuǎn)向膜返回時(shí)將其進(jìn)程反轉(zhuǎn)，這樣它仍能夠在規(guī)定的有用角范圍內(nèi)接近孔層，只要避免了這兩個(gè)反射表面之間的隨機(jī)漫射。多個(gè)組件和多個(gè)集成光導(dǎo)的說(shuō)明圖19是被稱(chēng)為MEMS向下配置根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的顯示器組件1900的截面視圖。該顯示器組件1900的特征為一個(gè)光導(dǎo)1916、一個(gè)反射孔層1924和一組快門(mén)組件1902,所有的這些部件都在分離的基底上構(gòu)成。這些快門(mén)組件l卯2在基底1904上構(gòu)成并定位為使這些快門(mén)組件直接與該反射孔層1924相對(duì)。這些快門(mén)組件與該反射孔層之間的垂直距離小于約0.5mm。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，這些快門(mén)組件與該反射孔層之間的距離大于0.5mm,但仍小于顯示器間距。顯示器間距被定義為像素之間的距離，并且在許多情形中，作為該后朝向反射層內(nèi)的孔之間的距離建立顯示器間距。當(dāng)這些快門(mén)組件與該反射孔層之間的距離小于該顯示器間距時(shí)，穿過(guò)這些孔的光的較大部分會(huì)由這些孔的相應(yīng)的快門(mén)組件截取。顯示器組件l卯O包括一個(gè)光導(dǎo)1916，該光導(dǎo)由一個(gè)或多個(gè)燈1918照明。這些燈1918可以例如是白熾燈、熒光燈、激光器、或發(fā)光二極管，而無(wú)任何限61制。這種燈組件包括用于在預(yù)定的角度范圍內(nèi)將光錐從該燈引入該光導(dǎo)內(nèi)的光反射體或準(zhǔn)直器1919。該光導(dǎo)包括用于使光轉(zhuǎn)向離開(kāi)光導(dǎo)并沿著該顯示器的縱軸的一組幾何出光結(jié)構(gòu)或偏轉(zhuǎn)器1917。用在這些偏轉(zhuǎn)器1917中的這些光學(xué)形狀或結(jié)構(gòu)可以是關(guān)于圖4至圖9所說(shuō)明的任何形狀或結(jié)構(gòu)，而無(wú)任何限制。這些偏轉(zhuǎn)器1917的密度隨著距燈1918的距離而變化。該顯示器組件1900包括一個(gè)前朝向反射層1920,該前朝向反射層定位于該光導(dǎo)1916之后。在顯示器組件1900中，將該前朝向反射層直接淀積在該光導(dǎo)1916的后表面上。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，由一個(gè)氣隙將該背反射層1920與該光導(dǎo)分離。在基本上與該反射孔層1924的平面平行的一個(gè)平面內(nèi)將該背反射層1920定向。一個(gè)任選的漫射器1912和一個(gè)任選的轉(zhuǎn)向膜1914插在該光導(dǎo)1916與這些快門(mén)組件1902之間?？装?922也插在該光導(dǎo)1916與這些快門(mén)組件1902之間。該反射孔層或后朝向反射層1924設(shè)置在該孔板1922的頂部表面上。該反射層1924限定多個(gè)表面孑L1908，且每個(gè)表面孔直接位于快門(mén)組件1902的這些快門(mén)1910之一的閉合位置之下。一個(gè)光學(xué)腔由后朝向反射層1924與前朝向反射層1920之間的光的反射形成?？捎貌ＡЩ蛩芰闲纬稍摽装?916。對(duì)于后朝向反射層1924而言，可將一個(gè)金屬層或薄膜淀積到該板1916上。多個(gè)高度反射的金屬層可以是精細(xì)顆粒的金屬膜，且無(wú)通過(guò)多種汽相淀積技術(shù)所形成的內(nèi)含物，這些技術(shù)包括'減射、蒸發(fā)、離子鍍層、激光燒蝕或化學(xué)汽相淀積。在這種反射用途中有效的金屬包括但不限于鋁、鉻、金、銀、銅、鎳、鉭、鈦、釹、鈮、硅，鉬和/或它們的合金。在淀積之后，可通過(guò)細(xì)微制造領(lǐng)域中公知的多種光刻和蝕刻技術(shù)中的任何一種形成這種金屬層的圖案，以限定多個(gè)孔l卯8的陣列。在另一實(shí)現(xiàn)方式中，可用一個(gè)鏡如電介質(zhì)鏡形成該后朝向反射層1924。一個(gè)電介質(zhì)鏡被制成電介質(zhì)薄膜疊層，這些電介質(zhì)薄膜在高折射率材料與低折射率材料之間交替。從折射率變化的每個(gè)界面反射入射光的一部分。通過(guò)將這些電介質(zhì)層的厚度控制在波長(zhǎng)的某種固定部分或多個(gè)波長(zhǎng)并通過(guò)增加來(lái)自多個(gè)平行的電介質(zhì)界面(在某些情形中多于6個(gè))的反射，就有可能產(chǎn)生具有超過(guò)98%的反射率的凈反射表面。還可使用混合反射體，這些混合反射體包括與一個(gè)金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。該基底1904形成該顯示器組件1900的前部。i殳置在該基底l卯4上的一個(gè)低反射率膜1906限定了位于這些快門(mén)組件1902與基底1904之間的多個(gè)表面孔1930。選擇用于膜1906的材料被設(shè)計(jì)成使環(huán)境光的反射最小化，并因此而增加顯示器的對(duì)比度。在一些實(shí)施方案中，該膜1906包括低反射率金屬，如鴒或鎢鈦合金。在其他實(shí)施方案中，膜1906是用光吸收材料或一個(gè)電介質(zhì)膜疊層制成，該疊層被設(shè)計(jì)為反射少于20%的入射光。附加的光學(xué)膜可置于基底l卯4的外表面上，即在最接近于觀看者的表面上。例如，在該外表面上包括多個(gè)圓形偏振片或多個(gè)薄膜陷波濾光器(它們?cè)试S這些燈1918的波長(zhǎng)的光通過(guò))可進(jìn)一步地減少環(huán)境光的反射，而并不以其他方式將該顯示器的亮度降級(jí)。一個(gè)金屬片或模制塑料組裝支架1934將孔板1922、多個(gè)快門(mén)組件1902、基底l卯4、光導(dǎo)1916和其他器件保持在這些邊緣周?chē)?。用螺釘或凹口突片將組裝支架1932緊固，以增加組合的顯示器組件1卯0的剛性。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂封裝化合物將光源1918模制在適當(dāng)?shù)奈恢谩＿@種組裝支架包括多個(gè)側(cè)朝向反射膜1936,它們定位于接近于光導(dǎo)1916和孔板1922的邊緣或側(cè)面的位置。這些反射膜通過(guò)將從這種光導(dǎo)或孔板的側(cè)面發(fā)出的任何光返回到該光學(xué)腔中減少這種光學(xué)腔中的光泄漏。優(yōu)選該光導(dǎo)的這些側(cè)面與這些側(cè)朝向反射膜1936之間的距離小于約0.5mm,更優(yōu)選小于約0.1mm。在不同實(shí)施方案中，這些側(cè)朝向反射膜1936提供從光導(dǎo)1916的這些側(cè)面逸散的光的鏡面反射或漫反射。圖20是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的一個(gè)顯示器組件2000的截面視圖。顯示器組件2000特征為一個(gè)反射孔層2024,該反射孔層結(jié)合到與該光導(dǎo)2016相同的基底上。這些快門(mén)組件2002構(gòu)建在一個(gè)分立的基底2004上并定位在MEMS向下配置中，例如使這些快門(mén)組件朝向與該反射孔層2024直才妄相對(duì)。該反射孔層中的這些孔具有一個(gè)間距，該間距小于約0.5mm。這些快門(mén)組件2002與該反射孔層2024之間的垂直距離小于該孔間距。將這種快門(mén)組件基底2004與該反射孔層2024對(duì)齊，以使該孔層2024內(nèi)的單個(gè)孔與單個(gè)快門(mén)組件對(duì)齊。即，由于這些快門(mén)組件2002與這些孔對(duì)齊且這些快門(mén)組件與該反射孔層相對(duì)接近，所以穿過(guò)指定孔的基本上所有的光由定位于^爭(zhēng)過(guò)它的快門(mén)組件2002調(diào)制?？蓪⑦@些光調(diào)制器同樣與這些反射孔層對(duì)齊，以使單個(gè)孔或孔組群與單個(gè)光調(diào)制器或光調(diào)制器組群相關(guān)聯(lián)，這些光調(diào)制器是包括在本說(shuō)明書(shū)中的其他實(shí)施方案中所說(shuō)明的液晶單元或快門(mén)組件。顯示器組件2000包括一個(gè)光導(dǎo)2016,該光導(dǎo)由一個(gè)或多個(gè)燈2018照明。這些燈2018可以是例如白熾燈、熒光燈、激光器或發(fā)光二極管，而無(wú)任何限制。這種燈組件包括在預(yù)定的角度范圍內(nèi)用于將光錐從這種燈引入該光導(dǎo)內(nèi)的光反射體或準(zhǔn)直器2019。該光導(dǎo)包括用于使光轉(zhuǎn)向從該光導(dǎo)出去并沿著該顯示器的z軸的一組幾何出光結(jié)構(gòu)或偏轉(zhuǎn)器2017。用在這些偏轉(zhuǎn)器2017中的這些光學(xué)形狀或結(jié)構(gòu)可以是關(guān)于圖4至圖9所說(shuō)明的任何形狀或結(jié)構(gòu)，而無(wú)任何限制。這些偏轉(zhuǎn)器2017的密度隨著距燈2018的距離而變化。該后朝向反射層2024是直接淀積到光導(dǎo)2016的外表面上的一個(gè)金屬層或薄膜。高度反射的多個(gè)金屬層可包括精細(xì)顆粒的金屬膜，且無(wú)通過(guò)多種汽相淀積技術(shù)所形成的內(nèi)含物，這些技術(shù)包括濺射、蒸發(fā)、離子鍍層、激光燒蝕或化學(xué)汽相淀積。在這種反射用途中有效的金屬包括但不限于鋁、鉻、金、銀、銅、鎳、鉭、鈦、釹、鈮、硅，鉬和/或它們的合金。在淀積之后，可通過(guò)細(xì)微制造領(lǐng)域中公知的多種光刻和蝕刻技術(shù)中的任何一種形成這種金屬層2024的圖案，以限定孔2008的陣列。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，可以用一個(gè)鏡(例如一個(gè)電介質(zhì)鏡)形成該反射層2024。一個(gè)電介質(zhì)鏡被制成電介質(zhì)薄膜疊層，這些電介質(zhì)薄膜在高折射率材料與低折射率材料之間交替。從折射率變化的每個(gè)界面反射入射光的一部分。通過(guò)將這些電介質(zhì)層的厚度控制在波長(zhǎng)的某種固定部分或多個(gè)波長(zhǎng)并通過(guò)增加來(lái)自多個(gè)平行的電介質(zhì)界面(在某些情形中多于6個(gè))的反射，就可產(chǎn)生具有超過(guò)98%的反射率的凈反射表面。還可使用混合反射體，這些混合反射體包括與一個(gè)金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。圖20還示出，一個(gè)透明的低折射率電介質(zhì)層2025定位于并淀積在該光導(dǎo)的基底上、直接在反射孔層2024之前并在反射孔層2024之下。該層2025的折射率小于下層光導(dǎo)的折射率，這樣用于全內(nèi)反射的條件存在于該光導(dǎo)與該低折射率層2025之間的界面。全內(nèi)反射是一種無(wú)損失方法，通過(guò)這種方法可以將來(lái)自燈2018的光線分布在該光導(dǎo)2016的整個(gè)寬度上。在顯示器組件1900中，這種低折射率層的功能由光導(dǎo)1916與(可任選的)漫射膜1914之間的氣隙執(zhí)行，或者，在替代實(shí)現(xiàn)方式中，由光導(dǎo)1916與孔板1922之間的氣隙執(zhí)行。在顯示器組件2000中，這種低折射率層2025可用多孔材料如硅氣凝膠或用低分子量甲基硅氧烷或用氟聚合物或用這些材料的任何組合形成?？捎貌ＡЩ蛩芰喜牧系慕M合制成該光導(dǎo)2016。對(duì)于圖20中的顯示器組件2000而言，將光導(dǎo)2016構(gòu)成為一種2片式復(fù)合體。這種復(fù)合光導(dǎo)的底層即層2021用塑料體或塑料膜形成，已將這種塑料體或塑料膜模制、沖壓或壓印以形成這些棱鏡或幾何出光結(jié)構(gòu)2019。這種復(fù)合光導(dǎo)的頂層即層2023是用玻璃制成。該玻璃層2023提供一種光滑的表面，用于低折射率層2025和反射孔層2024的形成。與塑料相比，玻璃還可耐受更高的處理溫度，這使之適合于從多種不同的薄膜材料和厚膜材料形成這些層2025和2024。復(fù)合光導(dǎo)2016的兩個(gè)層通過(guò)一個(gè)薄的透明指數(shù)匹配的粘合劑或環(huán)氧樹(shù)脂粘合。進(jìn)行粘合的粘合劑選擇為具有介于塑料層2021與玻璃層2023的折射率之間的一種折射率，這樣在該光導(dǎo)的這兩個(gè)半部之間的界面上避免反射。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)2016的底層2021和頂層2023均用塑料形成。在另一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)2016的底層2021和頂層2023均用玻璃形成。在再一些實(shí)現(xiàn)方式中，可用單片玻璃或塑料形成該光導(dǎo)2016。復(fù)合光導(dǎo)2016的邊緣涂有側(cè)朝向反射膜2036。反射膜如膜2036通過(guò)避免從該光導(dǎo)的側(cè)面的發(fā)射并將這種光返回到該光學(xué)腔來(lái)減少該光學(xué)腔中的光泄漏。該顯示器組件2000包括一個(gè)前朝向反射層2020,該前朝向反射層定位于該光導(dǎo)2016之后。在顯示器組件2000中，該背反射層2020通過(guò)氣隙與該光導(dǎo)分離。背反射層2020定向在與該反射孔層2024的平面平行的一個(gè)平面內(nèi)。該反射層2024限定了多個(gè)表面孔2008,每個(gè)表面孔直接位于多個(gè)快門(mén)組件2002的這些快門(mén)2010之一的閉合位置之下。將復(fù)合光導(dǎo)2016支撐在距這些快門(mén)組件2002的一個(gè)預(yù)定距離，從而形成一個(gè)空隙2026。優(yōu)選小于0.5mm的空隙2026由機(jī)械支架和/或由環(huán)氧樹(shù)脂密封2028保持，該環(huán)氧樹(shù)脂密封將光導(dǎo)2016附裝到該基底2004上。該快門(mén)組件基底2004形成該顯示器組件2000的前部。設(shè)置在該基底2004上的一個(gè)吸收膜2006限定了位于這些快門(mén)組件2002與基底2004之間的多個(gè)表面孔2030。該膜2006被設(shè)計(jì)為用于吸收環(huán)境光并因此而增加顯示器的對(duì)比度。環(huán)氧樹(shù)脂2028應(yīng)具有優(yōu)選低于約200。C的固化溫度，它應(yīng)具有優(yōu)選低于約50ppmTC的熱膨脹系數(shù)，且應(yīng)耐潮濕。示范性環(huán)氧樹(shù)脂2028是由EpoxyTechnology公司出售的EPO-TEKB9022陽(yáng)l。環(huán)氧樹(shù)脂密封2028密封在一種工作流體2032內(nèi)。該工作流體2032被設(shè)計(jì)成具有優(yōu)選低于約10厘泊的粘度、高于約2.0的介電常數(shù)、高于約104V/cm的電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度和與基底2016的折射率緊密匹配的折射率。該工作流體2032還可用作一種潤(rùn)滑劑。其機(jī)械和電氣性能可有效地降低在打開(kāi)與關(guān)閉位置之間移動(dòng)該快門(mén)所必需的電壓。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，工作流體2032具有低折射率，優(yōu)選小于1.5。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，工作流體2032具有與基底2004的折射率相匹配的折射率。適當(dāng)?shù)墓ぷ髁黧w2032包括但并不限于去離子水、曱醇、乙醇、硅油、氟化硅油、二甲基硅氧烷、聚二曱基硅氧烷、六曱基氧二硅烷和二乙基苯。.一個(gè)金屬片或模制塑料組裝支架2034將這些快門(mén)組件2002、基底2004、光導(dǎo)2016、背反射層2020和其他組成部件保持在這些邊緣周?chē)Ｓ寐葆敾虬伎谕黄瑢⒔M裝支架2032緊固，以增加組合的顯示器組件2000的剛性。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂封裝化合物將光源2018模制在適當(dāng)?shù)奈恢谩D21是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的顯示器組件2100的截面視圖。該顯示器組件2100特征在于全部集成在相同的基底上的多個(gè)快門(mén)組件2102、一個(gè)反射孔層2124和一個(gè)光導(dǎo)2116。將這些快門(mén)組件2102直接制作在該反射孔層2124的頂部上，就像在顯示裝置201和251中那樣。顯示裝置201、251和2100中的這些快門(mén)組件的配置被稱(chēng)為MEMS向上配置。該顯示器組件2100還包括蓋板2122,它在單獨(dú)的基底上制成并由一個(gè)空隙與這些快門(mén)組件2102分離。顯示器組件2100包括一個(gè)光導(dǎo)2116,該光導(dǎo)由一個(gè)或多個(gè)燈2118照明。這些燈2118可以是白熾燈、熒光燈、激光器、或發(fā)光二極管，而無(wú)任何限制。這種燈組件包括用于在預(yù)定的角度范圍內(nèi)將光錐從這種燈引入該光導(dǎo)內(nèi)的光反射體或準(zhǔn)直器2119。這種光導(dǎo)包括用于使光轉(zhuǎn)向從該光導(dǎo)出去并沿著該顯示器的縱軸或z軸的一組幾何出光結(jié)構(gòu)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)器2117。用在這些偏轉(zhuǎn)器2117中的這些光學(xué)形狀或結(jié)構(gòu)可以是關(guān)于圖4至圖9所說(shuō)明的任何形狀或結(jié)構(gòu)，而無(wú)任何限制。這些偏轉(zhuǎn)器2117的密度隨著距燈2118的距離而變化。后朝向反射層2124是作為光導(dǎo)2116的頂部上的薄膜結(jié)構(gòu)的一部分直接淀積的一個(gè)金屬層或薄膜。該金屬層可包括精細(xì)顆粒的金屬膜，且無(wú)通過(guò)多種汽相淀積技術(shù)所形成的內(nèi)含物，這些技術(shù)包括濺射、蒸發(fā)、離子電鍍、激光燒蝕或化學(xué)汽相淀積。在這種反射用途中有效的金屬包括但不限于鋁、鉻、金、銀、銅、鎳、鉭、鈦、釹、鈮、硅，鉬和/或它們的合金。在淀積之后，可通過(guò)細(xì)微制造領(lǐng)域中公知的多種光刻和蝕刻技術(shù)中的任何一種形成這種金屬層2124的圖案，以限定多個(gè)孔2108的一個(gè)陣列。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，可用一個(gè)鏡(例如一個(gè)電介質(zhì)鏡)形成反射層2124。將電介質(zhì)鏡制成一個(gè)電介質(zhì)薄膜疊層，這些電介質(zhì)薄膜在高折射率材料與低折射率材料之間交替。從折射率變化的每個(gè)界面反射入射光的一部分。通過(guò)將這些電介質(zhì)層的厚度控制在波長(zhǎng)的某種固定部分或多個(gè)波長(zhǎng)并通過(guò)增加來(lái)自多個(gè)平行的電介質(zhì)界面(在某些情形中多于6個(gè))的反射，就可產(chǎn)生具有超過(guò)98%的反射率的凈反射表面。還可使用多個(gè)混合反射體，這些混合反射體包括與一個(gè)金屬反射層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。圖21還示出，一個(gè)透明的低折射率電介質(zhì)層2125定位于并淀積在該光導(dǎo)的基底上、直接在反射孔層2124之前和之下。該層2125的折射率小于下層光導(dǎo)的折射率，這樣用于全內(nèi)反射的條件存在于該光導(dǎo)與低折射率層2125之間的界面上。全內(nèi)反射是一種無(wú)損失方法，通過(guò)這種方法可將來(lái)自燈2118的光線分布在光導(dǎo)2116的整個(gè)寬度上。在顯示器組件1900中，這種低折射率層的功能由光導(dǎo)1916與(可任選的)漫射膜1914之間的氣隙執(zhí)行，或者，在替代實(shí)現(xiàn)方式中，由光導(dǎo)1916與孔板1922之間的氣隙執(zhí)行。在顯示器組件2100中，這種低折射率層2125可用多孔材料如硅氣凝膠或用低分子量曱基硅氧烷或用氟聚合物或用這些材料的任何組合形成。69可用玻璃材料或塑料的組合制成光導(dǎo)2116。對(duì)于圖21中的顯示器組件2100而言，將該光導(dǎo)2116構(gòu)成為一種2片式復(fù)合體。這種復(fù)合光導(dǎo)的底層即層2121用塑料體或塑料膜形成，已將這種塑料體或塑料膜進(jìn)行模制、沖壓或壓印以形成這些棱鏡或集合出光結(jié)構(gòu)2119。這種復(fù)合光導(dǎo)的頂層即層2123用玻璃制成。該玻璃層2123提供一種光滑的表面，這種光滑的表面用于形成孔層2124和這些快門(mén)組件2102。與塑料相比，玻璃還可耐受更高的處理溫度，這使之適合于從多種不同的薄膜材料和厚膜材料形成這些層2124和2102。該復(fù)合光導(dǎo)2116的兩個(gè)層通過(guò)一個(gè)薄的透明折射率匹配的粘合劑或環(huán)氧樹(shù)脂粘合。進(jìn)行粘合的粘合劑選擇為具有介于塑料層2121與玻璃層2123的折射率之間的一種折射率，以在該光導(dǎo)的這兩個(gè)半部之間的界面避免反射。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)2116的底層2121和頂層2123均用塑料形成。在另一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)2116的底層2121和頂層2123均用玻璃形成。在再一些實(shí)現(xiàn)方式中，可用單片玻璃或塑料形成該光導(dǎo)2116。該顯示器組件2100包括一個(gè)前朝向反射層2120,它定位于該光導(dǎo)2116之后。在顯示器組件2100中，該背反射層2120通過(guò)一個(gè)氣隙與該光導(dǎo)分離。背反射層2120定向在與該反射孔層2124的平面平行的一個(gè)平面內(nèi)。該反射層2124限定多個(gè)表面孔2108，每個(gè)表面孔直接定位于快門(mén)組件2102的這些快門(mén)2110之一的閉合位置之下。于2006年2月23日遞交的共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/361,785中已公開(kāi)了用于以順序方式在相同的基底上形成反射孔2108以及這些快門(mén)組件2102的方法，該專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合在此。一個(gè)蓋纟反2122形成了顯示器組件2100的前部。該蓋纟反2122的后側(cè)可由一個(gè)黑矩陣2124覆蓋以提高對(duì)比度。該蓋板2122支撐在距這些快門(mén)組件2102的預(yù)定距離，從而形成一個(gè)空隙2126。優(yōu)選小于0.5mm的空隙2126由機(jī)械支架和/或由環(huán)氧樹(shù)脂密封2128保持，該環(huán)氧樹(shù)脂密封將蓋板2122附裝到包含這些快門(mén)組件2102的復(fù)合光導(dǎo)2116上。環(huán)氧樹(shù)脂2128應(yīng)具有優(yōu)選低于約20(TC的固化溫度，它應(yīng)具有優(yōu)選低于約50ppm/。C的熱膨脹系數(shù)，且應(yīng)耐潮濕。示范性環(huán)氧樹(shù)脂2128是由EpoxyTechnology公司出售的EPO-TEKB9022-l。環(huán)氧樹(shù)脂密封2128密封在一個(gè)工作流體2132中。工作流體2132被設(shè)計(jì)為具有類(lèi)似于工作流體2032的規(guī)格并且用與之類(lèi)似的材料制成。一個(gè)金屬片或模制塑料組裝支架2134將這些快門(mén)組件2102、復(fù)合光導(dǎo)2116、蓋板2122和背反射層2121—起保持在這些邊緣周?chē)Ｓ寐葆敾虬伎谕黄瑢⒔M裝支架2132緊固，以增加組合的顯示器組件2100的剛性。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂封裝化合物將光源2118模制在適當(dāng)?shù)奈恢谩＿@種組裝支架包括多個(gè)側(cè)朝向反射膜2136，它們定位于接近于復(fù)合光導(dǎo)2116的邊緣或側(cè)面的位置。這些反射膜通過(guò)將從這種光導(dǎo)的側(cè)面發(fā)出的任何光返回到該光學(xué)腔中減少這種光學(xué)腔中的光泄漏。優(yōu)選該光導(dǎo)的這些側(cè)面與這些側(cè)朝向的反射膜之間的距離小于約0.5mm，更優(yōu)選小于0.1mm。本發(fā)明可以在其他特定形式中得到體現(xiàn)，而不背離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征。因此，前面的實(shí)施方案應(yīng)在所有的方面被認(rèn)為是示范性的，而不是限制本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種顯示器，包括多個(gè)光調(diào)制器的一個(gè)陣列，該陣列定義了一個(gè)顯示表面；一個(gè)光導(dǎo)，該光導(dǎo)具有前表面和后表面以及在其中形成的多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向器；一個(gè)后朝向反射層，該后朝向反射層定位于該顯示表面附近，其中，該后朝向反射層具有在其中形成的多個(gè)孔；以及一個(gè)前朝向反射層，該前朝向反射層定位于該光導(dǎo)的后表面附近。2.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，該光調(diào)制器的陣列包括多個(gè)基于MEMS的光調(diào)制器，這些光調(diào)制器用于選擇性地允許光穿過(guò)在該后朝向反射層中的多個(gè)孔以便協(xié)助形成一個(gè)圖像。3.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)至少50。/。的后表面基本上平行于i亥顯示表面。4.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)至少70%的后表面基本上平行于該顯示表面。5.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)至少90%的后表面基本上平行于該顯示表面。6.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該后朝向反射層包括一個(gè)電介質(zhì)鏡。7.如權(quán)利要求l所述的顯示器，其中該后朝向反射層包括一個(gè)金屬層。8.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該后朝向反射層被淀積在該光導(dǎo)的前表面上。9.如權(quán)利要求1所述的顯示器，包括一個(gè)折射層，該折射層具有比該光導(dǎo)的折射率小的折射率并被設(shè)置在該光導(dǎo)的后朝向反射層與前表面之間。10.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)包括至少第一層和第二層的一個(gè)復(fù)合體。11.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中該光導(dǎo)的第一層包括玻璃與塑料中的一種。12.如權(quán)利要求11所述的顯示器，其中該光導(dǎo)的第二層包括玻璃與塑料中的一種。13.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中這些幾何光轉(zhuǎn)向器包括基本上光滑的多個(gè)反射表面。14.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該后朝和前朝向的反射層包括多個(gè)鏡面反射層。15.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該前朝向和后朝向的反射層中的至少一個(gè)包括基本上漫射性的反射材料。16.如權(quán)利要求1所述的顯示器，包括一個(gè)光注入系統(tǒng)，該光注入系統(tǒng)包括一個(gè)燈和一種光準(zhǔn)直器，該光準(zhǔn)直器用于將由該燈輸出的光的非隨機(jī)部分引入該光導(dǎo)的在一個(gè)預(yù)定角度范圍內(nèi)的準(zhǔn)直光之中。17.如權(quán)利要求1所述的顯示器，包括一個(gè)棱鏡轉(zhuǎn)向膜，該棱鏡轉(zhuǎn)向膜定位于該光導(dǎo)與該后朝向反射層之間。18.如權(quán)利要求1所述的顯示器，包括一個(gè)亮度增強(qiáng)膜，該亮度增強(qiáng)膜定位于該光導(dǎo)與該后朝向反射層之間。19.如權(quán)利要求1所述的顯示器，包括一個(gè)側(cè)朝向反射層，該側(cè)朝向反射層定位于該光導(dǎo)一側(cè)的附近。20.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向器包括多個(gè)棱鏡光轉(zhuǎn)向器。21.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中這些棱鏡光導(dǎo)向器具有朝向一個(gè)燈的一個(gè)第一表面以及背向該燈的一個(gè)第二表面，其中投射到該前朝向反射表面上的該第一表面的覆蓋區(qū)的面積大于投射到該前朝向反射表面上的該第二表面的覆蓋區(qū)的面積。22.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中這些棱鏡光導(dǎo)向器具有朝向一個(gè)燈的一個(gè)第一表面和背向該燈的一個(gè)第二表面，其中投射到該前朝向反射表面上的該第一表面的覆蓋區(qū)的面積大致上等于投射到該前朝向反射表面上的該第二表面的覆蓋區(qū)的面積。23.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向器包括多個(gè)折射性光轉(zhuǎn)向器。24.如權(quán)利要求l所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的40度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少50%是在該軸線的40度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。25.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的30度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少50°/。是在該軸線的30度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。26.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的20度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少50%是在該軸線的20度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。27.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的40度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少70%是在該軸線的40度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。28.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的30度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少750%是在該軸線的30度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。29.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的20度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少70%是在該軸線的20度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。30.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的40度之內(nèi)進(jìn)入該光導(dǎo)的光的至少90%在該軸線的40度內(nèi)從該光導(dǎo)射出。31.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的30度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少900/。是在該軸線的30度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。32.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中在垂直于該顯示表面的軸線的20度之內(nèi)從該后朝向反射層反射離開(kāi)的光的至少90%是在該軸線的20度之內(nèi)被轉(zhuǎn)向返回該后朝向反射層。33.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)中的該多個(gè)幾何光偏轉(zhuǎn)器的密度作為距一個(gè)燈的距離的一個(gè)函數(shù)而變化。34.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)中的該多個(gè)幾何光偏轉(zhuǎn)器的密度作為這些幾何光偏轉(zhuǎn)器相對(duì)于該光的角度的一個(gè)函數(shù)而變化。35.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該前朝向反射層與該顯示表面所成的角度小于約IO度。36.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該后朝向反射表面定位于該顯示表面的0.5mm之內(nèi)。37.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光調(diào)制器陣列具有一種光調(diào)制器間距，并且該后朝向反射表面與該顯示表面之間的距離小于該光調(diào)制器間距。38.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光調(diào)制器陣列形成在一個(gè)基底上，并且該后朝向反射層與該顯示表面之間的距離小于該基底的厚度。39.—種顯示器，包括多個(gè)光調(diào)制器；一個(gè)光導(dǎo)，該光導(dǎo)耦聯(lián)到該多個(gè)光調(diào)制器上并具有前和后表面以及形成在其中的多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向器；一個(gè)前朝向反射層，該前朝向反射層定位于該光導(dǎo)的后表面附近；以及一個(gè)后朝向反射層，該后朝向反射層定位于該光導(dǎo)與該多個(gè)光調(diào)制器之間并具有在其中形成的多個(gè)孔，其中，該多個(gè)孔中每一個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與該多個(gè)光調(diào)制器中至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。40.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)孔中每一個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與該多個(gè)光調(diào)制器中一個(gè)單一對(duì)應(yīng)的光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。41.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)孔中每一個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與該多個(gè)光調(diào)制器中多個(gè)對(duì)應(yīng)的光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。42.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)孔中多個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與一個(gè)單個(gè)對(duì)應(yīng)的光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。43.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)孔中的每一個(gè)孔允許一個(gè)光通量穿過(guò)該孔，并且其中一個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與一個(gè)對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光調(diào)制器之間的關(guān)聯(lián)包括一種關(guān)系，在該關(guān)系中，被允許穿過(guò)該對(duì)應(yīng)孔的基本上全部光通量是由該對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制。44.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)孔中的每個(gè)孔允許一個(gè)光通量在適合于協(xié)助圖像形成的一個(gè)角度范圍內(nèi)穿過(guò)該孔，并且其中在一個(gè)對(duì)應(yīng)的孔與一個(gè)對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光調(diào)制器之間的該關(guān)聯(lián)包括一種關(guān)系，在該關(guān)系中，被允許在該適合的角度范圍內(nèi)穿過(guò)該對(duì)應(yīng)的孔的基本上全部光通量是由該對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制。45.如權(quán)利要求39所述的顯示器，其中該多個(gè)光調(diào)制器包括多個(gè)基于MEMS的光調(diào)制器，用于選擇性地允許光穿過(guò)在該后朝向反射層內(nèi)的該多個(gè)孔中相關(guān)聯(lián)的孔以協(xié)助形成一個(gè)圖像。46.—種形成圖像的方法，包括提供多個(gè)光調(diào)制器的一個(gè)陣列，該陣列限定一個(gè)顯示表面，該顯示表面在一個(gè)光學(xué)腔附近，該光學(xué)腔包括作為該光學(xué)腔的前表面的一個(gè)后朝向反射孔層、一個(gè)后表面、以及定位于該前表面與該后表面之間的一個(gè)光導(dǎo)；將光從該后朝向反射孔層反射到在垂直于該顯示表面的圍繞一個(gè)顯示軸線的一個(gè)有用的角度范圍之內(nèi)；由該光學(xué)腔的后表面將反射到該有用的角度范圍內(nèi)的光的一部分朝向該顯示表面轉(zhuǎn)向，同樣在圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍之內(nèi)，這樣使圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍之內(nèi)被轉(zhuǎn)向的光的強(qiáng)度是初始全部光強(qiáng)度的至少50%。47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍是圍繞該顯示軸線約40度。48.如權(quán)利要求46所述的方法，其中圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍是圍繞該顯示軸線約30度。49.如權(quán)利要求46所述的方法，其中圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍之內(nèi)被轉(zhuǎn)向的光的強(qiáng)度是初始全部光強(qiáng)度的至少70%。50.如權(quán)利要求46所述的方法，其中圍繞該顯示軸線的有用的角度范圍之內(nèi)被轉(zhuǎn)向的光的強(qiáng)度是初始全部光強(qiáng)度的至少90%。51.—種顯示裝置，包括具有前表面、后表面以及至少兩個(gè)側(cè)表面的一個(gè)光導(dǎo)；以及多個(gè)鏡面反射表面，這些鏡面反射表面定位于該至少兩個(gè)側(cè)表面附近，但并不與它們直接接觸。52.如權(quán)利要求51所述的顯示裝置，其中定位于該至少兩個(gè)側(cè)表面附近的這些鏡面反射面是通過(guò)一個(gè)空氣間隙與該至少兩個(gè)側(cè)表面分隔開(kāi)。53.如權(quán)利要求52所述的顯示裝置，其中該氣隙的寬度介于約IO微米與約0.5mm之間。54.如權(quán)利要求52所述的顯示裝置，其中該氣隙的寬度小于約IO微米。55.如權(quán)利要求51所述的顯示裝置，其中這些鏡面反射表面中的至少一個(gè)包括一個(gè)金屬膜。56.如權(quán)利要求51所述的顯示裝置，包括一個(gè)鏡面反射表面，該鏡面反射表面定位于該光導(dǎo)的一個(gè)第三側(cè)表面附近。57.如權(quán)利要求51所述的顯示裝置，包括一個(gè)鏡面反射表面，該鏡面反射表面定位于該光導(dǎo)的后側(cè)附近。58.如權(quán)利要求57所述的顯示裝置，包括一個(gè)后朝向鏡面反射表面，該后朝向鏡面反射表面具有在其中形成的多個(gè)孔，這些孔定位于該光導(dǎo)的前表面附近。59.如權(quán)利要求58所述的顯示裝置，包括定位于該光導(dǎo)附近的多個(gè)基于MEMS的光調(diào)制器的一個(gè)陣列。60.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其中該光導(dǎo)包括至少兩個(gè)側(cè)表面，該顯示器包括定位于該至少兩個(gè)側(cè)表面附近的多個(gè)反射性側(cè)表面。61.如權(quán)利要求60所述的顯示器，其中這些反射性側(cè)表面包括多個(gè)鏡面反射表面。62.如權(quán)利要求60所述的顯示器，其中這些反射性側(cè)表面包括多個(gè)漫反射表面。63.如權(quán)利要求60所述的顯示器，包括一個(gè)氣隙，該氣隙在該至少兩個(gè)側(cè)面與這些對(duì)應(yīng)的反射性側(cè)表面之間。64.如權(quán)利要求63所述的顯示器，其中這些反射性側(cè)表面包括多個(gè)鏡面反射表面。65.如權(quán)利要求63所述的顯示器，其中這些反射性側(cè)表面包括多個(gè)漫反射表面。全文摘要一種顯示器1201包括限定一個(gè)顯示平面的光調(diào)制器1211的陣列、一個(gè)光導(dǎo)1204、以及前朝向和后朝向的反射表面(分別為1205和1209)。該光導(dǎo)1204包括多個(gè)幾何光轉(zhuǎn)向器1206，并且該光導(dǎo)至少50％的后表面平行于該顯示平面。該后朝向反射表面1209平行于該顯示平面并且包括多個(gè)孔1213。文檔編號(hào)G02B6/00GK101460876SQ200780020747公開(kāi)日2009年6月17日申請(qǐng)日期2007年6月5日優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日發(fā)明者J·甘德西,N·W·哈古德,R·W·巴滕申請(qǐng)人:皮克斯特羅尼克斯公司