用于达成不变的色彩偏轴视野的光纤阵列的制作方法_4

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10包含单一吸收体层,但吸收体堆叠610的替代性实 施方案可包含多个吸收体层。此外,在替代性实施方案中,吸收体堆叠610可非为部分反射。
[0072] 具有波长λ的入射波将干涉其自身的自镜堆叠605的反射以产生具有局部峰值及 空值的驻波。第一空值为来自镜的V2且随后的空值位于λ/2间隔处。对于那个波长来说,被 置放于所述空值位置中的一者处的薄吸收体层将吸收极少能量。
[0073]首先参看图6Α,当间隙高度630实质上等于光625的红色波长(本文中也称为红色) 的半波长时,吸收体堆叠610被定位于红色驻波干涉图案的空值处。光625的红色波长的吸 收接近于零,此是因为在吸收体处几乎不存在红光。在此配置下,在从吸收体堆叠610反射 的光的红色波长与自镜堆叠605反射的光的红色波长之间出现相长干涉。因此,具有实质上 对应于光625的红色波长的波长的光被有效地反射。其它色彩的光(包含光615的蓝色波长 及光620的绿色波长)在吸收体处具有高强度场且未通过相长干涉而加强。实情为,此光实 质上通过吸收体堆叠610而被吸收。
[0074] 图6Β描绘呈一配置的MS-HTOD 600,其中镜堆叠605经移动而更接近于吸收体堆叠 610(或反之亦然)。在此实例中,间隙高度630实质上等于光620的绿色波长的半波长。吸收 体堆叠610被定位于绿色驻波干涉图案的空值处。光620的绿色波长的吸收接近于零,此时 因为在吸收体处几乎不存在绿光。在此配置下,在自吸收体堆叠610反射的绿光与自镜堆叠 605反射的绿光之间出现相长干涉。具有实质上对应于光620的绿色波长的波长的光被有效 地反射。其它色彩的光(包含光625的红色波长及光615的蓝色波长)实质上通过吸收体堆叠 610而被吸收。
[0075] 在图6C中,镜堆叠605经移动而更接近于吸收体堆叠610(或反之亦然),使得间隙 高度630实质上等于光615的蓝色波长的半波长。具有实质上对应于光615的蓝色波长的波 长的光被有效地反射。其它色彩的光(包含光625的红色波长及光620的绿色波长)实质上通 过吸收体堆叠610而被吸收。
[0076] 然而,在图6D中,MS-IM0D 600呈间隙高度630实质上等于可见光范围中的平均色 彩的波长的1/4的配置。在此布置中,吸收体位于干涉驻波的强度峰值附近;归因于高场强 度的强吸收连同吸收体堆叠610与镜堆叠605之间的相消干涉使相对很少的可见光自MS-頂0D 600反射。本文中可将此配置称为"黑色状态"。在一些此等实施方案中,可使得间隙高 度630大于或小于图6D中所展示之间隙高度,以便加强在可见光范围外部的其它波长。因 此,图6D中所展示的MS-頂0D 600的配置仅提供MS-頂0D 600的黑色状态配置的一个实例。 [0077]图6E描绘呈吸收体堆叠610紧密接近镜堆叠605的配置的MS-MOD 600。在此实例 中,间隙高度630可忽略,此是因为吸收体堆叠610实质上邻近于镜堆叠605。具有宽广波长 范围的光自镜堆叠605有效地反射而未通过吸收体堆叠610在显著程度上吸收。本文中可将 此配置称为"白色状态"。然而,在一些实施方案中,可将吸收体堆叠610及镜堆叠605分开以 减少由充电(经由可在使两个层彼此接近时所产生的强电场)引起的静摩擦。在一些实施方 案中,可将具有约λ/2的总厚度的一或多个介电层安置于吸收体层的表面及/或镜像表面 上。因而,白色状态可对应于吸收体层被置放于来自镜堆叠605的镜像表面的驻波的第一空 值处的配置。
[0078] 例如MOD显示器或偏振控制显示器(例如,液晶显示器(IXD))的反射式显示器的 偏轴视野可导致色彩或对比度或两者的不需要的移位。在MS-MOD显示器中,当像素正显示 微红色(可见光谱中的最长波长)时,此效应尤为显著,此是因为任何色彩的反射比峰值朝 向蓝色移位达波长增量,所述波长增量与未移位的峰值波长成比例。可如下表达此波长增 量Δ λ:
[0079] Δ A = Aunshifted(l-cosa)(方程式 1)
[0080] 在方程式1中,Aunshlfted表示原始反射比峰值波长且a表示相对于表面法线的入射 角。图7A及7B中说明此等效应。
[0081 ]图7A展示正沿轴线所检视的MS-IM0D的实例,所述轴线实质上正交于镜堆叠的表 面。垂直于镜堆叠605而入射的光产生驻波干涉图案,所述驻波干涉图案以镜表面处的零能 量空值而开始且周期性地重复远离镜。空值位置每半波长而重复。因此,空值位置之间的距 离取决于光的光谱分量中的每一者的波长。
[0082]图7A展示以下各者的实例:光705a的红色波长的驻波干涉图案;光710的绿色波长 的驻波干涉图案;及光715的蓝色波长的驻波干涉图案。空值被描绘为所述驻波干涉图案的 最黑暗区域且峰值被描绘为所述驻波干涉图案的最明亮区域。由于光625的红色波长具有 最长波长,所以光625的红色波长的空值位置之间的距离大于光620的绿色波长或光615的 蓝色波长的空值位置之间的距离。
[0083] 在图7A中所展示的实例中,吸收体堆叠610被定位于光705a的红色波长的驻波干 涉图案的空值处。观测者720正检视沿实质上垂直于镜堆叠的表面的轴线而传播的光。吸收 体堆叠610使光被吸收而不管光谱分量在吸收体位置处具有空值位置,在所述状况下,很少 或无能量被吸收且光以高效率而被反射。
[0084] 因此,当MS-nTOD 600呈图7A中所展示的配置时,观测者720可察觉到自镜堆叠605 反射的光625的红色波长。其它色彩的光(包含光615的蓝色波长及光620的绿色波长)在吸 收体位置处具有较高强度场且实质上通过吸收体堆叠610而被吸收。
[0085]图7B展示正沿轴线所检视的MS-MOD的实例,所述轴线与镜堆叠的表面的法线成 角度α。吸收体堆叠610位于图7A中所展示的相同位置中。然而,尽管吸收体堆叠610的此位 置产生法线入射视野的红反射,但偏轴视野归因于由入射光及反射光所传播的增加的距离 而使边缘伸展一反余弦因子。此距离增加引起空值位置的移位(如在光705b的红色波长的 驻波干涉图案中所展示),从而使光625的一些入射的红色波长被吸收。
[0086]然而,处于相同入射角α的较短波长分量具有与相同吸收体位置一致的零能量空 值且因此以高效率反射。此通过光725的橙色波长的驻波干涉图案来展示。结果为,当观测 者720自偏轴位置检视MS-頂0D 600时,对于相同间隙630来说色彩发生明显移位(朝向蓝色 范围)。当MS-頂0D 600经配置以用于反射绿色、蓝色或其它色彩且予以离轴检视时,产生类 似的效应。
[0087]图8A及8B展示能够界定视角范围的光纤阵列的实例。在此实施方案中,退出光纤 阵列800的光被限制于某一范围的角度内而不管进入光纤阵列800的光805的入射角。在图 8A中,光805以与光纤815a的轴线810成入射角 〇1进入光纤阵列800且以小于或等于视角范 围Φ的角度自光纤815a射出。在图8B中,光805以与光纤815a的轴线810成入射角<1 2进入光纤 阵列800,所述入射角α2大于入射角αι。尽管如此,光805仍以小于或等于视角范围Φ的角度 自光纤815a射出。经由光纤阵列800而被反射回来(例如,自反射式显不器)的光将以小于或 等于视角范围Φ的角度自光纤阵列800射出。
[0088]在图8A及8B中所展示的实例中,在光纤815中的每一者中所携带的光805射出为具 有视角范围Φ的光锥,所述视角范围匹配每一光纤815的数值孔径。因此,可通过针对光纤 815中的每一者选定对应的数值孔径来选择光纤阵列800的视角范围φ。光纤815a的数值孔 径为光纤芯820a及光纤包层材料825a的折射率的函数。
[0089] 因此,可通过选择在光纤阵列800中的每一光纤815的光纤芯820a及光纤包层材料 825a的对应折射率来获得预定视角范围。在一些实施方案中,视角范围可为在自光纤阵列 800的光纤815的轴线810的30度至50度的范围中的角度。在一些实施方案中,轴线810可实 质上垂直于显示器表面。
[0090]通过以下方程式来给出光纤的数值孔径:
[0092] 在方程式2中,NA表不光纤815的数值孔径,而ncore及nciad分别表不光纤芯820及光 纤包层材料825的折射率。由于数值孔径也等于视角范围的半角的正弦,所以可通过选择 11。。:^及11。13〇1的适当值来确定视角范围。
[0093]图8A及8B中所展示的光纤815具有相异的长度δ。在一些实施方案中,光纤815具有 实质上随机长度S。当通过不相干光源(例如,太阳、典型室内照明或典型正面光或背光)来 照明时,自阵列中的每一纤维射出的光可相互不相干。然而,在替代性实施方案中,光纤815 可具有实质上相同长度。
[0094] 在一些实施方案中,光纤815中的每一者长于最小长度δηιη。最小长度可至少部分 地基于光纤的直径及光纤芯820的折射率。下文参看图10来更详细地论述光纤长度。
[0095] 图9展示包含光纤阵列的设备的实例。在此实例中,设备900包含衬底905,在此实 例中所述衬底为实质上透明的衬底。衬底905可包含可用以形成透明衬底20(上文参看图1 描述了所述透明衬底20)的材料中的一或多者。在此实施方案中,设备900包含显示器910。 显示器910可(例如)包含反射式显示器(例如,頂0D显示器)及/或偏振控制显示器(例如,液 晶显示器(IXD))。显示器910可为显示装置(例如,下文参看图15Α及15Β所描述的显示装置 40)的部分。
[0096] 此处,设备900包含安置于衬底905与显示器910之间的光纤阵列800。在一些实施 方案中,可将光纤阵列800制造于衬底905上。光纤阵列800可能能够使光805在衬底905与显 示器910之间透射。在一些实施方案中,光纤阵列800可能能够界定显示器910的视角范围。 如上文参看图8Α及8Β所提到,入射光可以各种入射角进入光纤阵列800,所述入射角中的一 些可大于视角范围Φ。尽管如此,对于本文中所描述的各种实施来说,光805仍以小于或等于 视角范围Φ的角度自光纤阵列800射出且被提供到显示器910。如果显示器910为反射式显示 器,则经由光纤阵列800而自显示器910反射回来的光将以小于或等于视角范围φ的角度自 光纤阵列800射出。
[0097] 光纤阵列800可包含具有实质上随机长度的光纤。然而,在一些实施方案中,光纤 可为至少最小长度Smin,且可通过位于光纤阵列与显示器面板之间的明确漫射体层来达到。 漫射体层可包含透明介电层,所述透明介电层跨越阵列而具有厚度的随机空间变化。在后 一实现例中,空间变化可经设计具有合适的特征大小分布以控制散射功率的程度,所述散 射功率的程度又控制頂0D应用的色饱和程度。
[0098] 图10展示个别光纤的横截面的实例。如果光纤815经设计以在"弹道"(直通型)传 播模式中支援某一范围的光入射角,其中光束与芯/包层接口 1005最小程度地互动,退出角 将主要地遵循入射角。举例来说,如果光纤芯820具有实质上不变的折射率且如果角度α足 够小以致于入射光805a留在光纤芯820内而未折射离开芯与包层接口 1005之间的接口(?), 则以与轴线810成角度α进入光纤815的入射光805a将以与轴线810成角度α而射出。此暗示 存在最小可接受的光纤长度,以便确保光805在未与芯/包层接口 1005充分互动的情况下不 穿过光纤815。可将最小长度表达为光纤815的直径及折射率以及待传播穿过光纤阵列800 的光的波长的函
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