聚合物分散液晶(PDLC)層可被用作與格柵膜一起以提供可變視角顯示器的可切換漫射體。然而，此類方法存在若干不足。例如，PDLC層在清晰狀態(tài)下具有霧度，該霧度足夠高以至于在許多顯示器應(yīng)用中不能采用。此外，格柵膜吸收背光系統(tǒng)中顯著部分的光并且這可導(dǎo)致低效率的顯示器。因此，存在改善可變視角顯示器的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本說(shuō)明書(shū)的一些方面，提供了光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括具有第一主表面的可切換漫射體、與第一主表面相反地鄰近可切換漫射體設(shè)置的低吸收光學(xué)部件和被設(shè)置用于從第一主表面照亮可切換漫射體的照明部件?？汕袚Q漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)。光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造成使得在可切換漫射體的第一主表面處存在空氣界面或者低折射率層被設(shè)置在照明部件與可切換漫射體之間。當(dāng)照明部件從第一主表面照亮可切換漫射體并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

在本說(shuō)明書(shū)的一些方面，提供了光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括光導(dǎo)、鄰近光導(dǎo)的可切換漫射體和與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體設(shè)置的或與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)設(shè)置的或與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面相反地鄰近光導(dǎo)設(shè)置的低吸收光學(xué)部件?？汕袚Q漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)。氣隙或低折射率層將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。當(dāng)光被輸入到光導(dǎo)中并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

在本說(shuō)明書(shū)的一些方面，提供了光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括包括了光提取特征結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)、鄰近光導(dǎo)的可切換漫射體和與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體設(shè)置的或與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)設(shè)置的或與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面相反地鄰近光導(dǎo)設(shè)置的低吸收光學(xué)部件?？汕袚Q漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)。當(dāng)光被輸入到光導(dǎo)中并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

附圖說(shuō)明

圖1為光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖2為光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖3為光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖4為光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖5為光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖6為可切換漫射體的前視圖；并且

圖7為光導(dǎo)的透視圖。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，參考了構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的一組附圖，并且在附圖中以例圖方式示出了具體實(shí)施方案。附圖未必按比例繪制。除非另外指明，否則用于一個(gè)實(shí)施方案的類似特征結(jié)構(gòu)可包括與用于其它實(shí)施方案的類似特征結(jié)構(gòu)相同的材料、具有與用于其它實(shí)施方案的類似特征結(jié)構(gòu)相同的屬性并且用作相同或類似的功能。即使未明確說(shuō)明，適當(dāng)時(shí)，針對(duì)一個(gè)實(shí)施方案描述的附加或任選的特征結(jié)構(gòu)也可為其它實(shí)施方案的附加或任選的特征結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本說(shuō)明書(shū)的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，可設(shè)想并進(jìn)行其它實(shí)施方案。因此，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)被視為具有限制意義。

除非另外指明，否則本文所使用的所有的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有在本領(lǐng)域中所普遍使用的含義。本文提供的定義旨在有利于理解本文頻繁使用的某些術(shù)語(yǔ)，并且不意味著限制本公開(kāi)的范圍。

除非另外指明，否則說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理性能的所有數(shù)字應(yīng)被理解為在所有情況下均被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則在上述說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，這些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容來(lái)尋求獲得的期望性能而變化。由端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍的使用包括該范圍內(nèi)的所有數(shù)字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及該范圍內(nèi)的任何范圍。

除非本文內(nèi)容另外清楚地規(guī)定，否則如本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中所使用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述/該”涵蓋了具有多個(gè)指代對(duì)象的實(shí)施方案。除非本文內(nèi)容另外清楚地規(guī)定，否則如本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“或”一般以包括“和/或”的意義使用。

如果在本文中使用空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)，包括但不限于“下部”、“上部”、“下面”、“下方”、“上方”、和“在頂部上”，則為了易于描述被用于描述一個(gè)或多個(gè)元件與另一個(gè)元件的空間關(guān)系。除了圖中所描繪的或本文所述的特定取向之外，此類空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)還涵蓋裝置在使用或操作中的不同取向。例如，如果附圖中所描繪的對(duì)象翻轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)，則先前描述為在其它元件下方或下面的部分應(yīng)當(dāng)在那些其它元件上方。

如本文所用，層、部件或元件可被描述為彼此鄰近。層、部件或元件可通過(guò)直接接觸、通過(guò)一種或多種其它部件連接或通過(guò)緊挨著彼此保持或彼此附接而彼此鄰近。直接接觸的層、部件或元件可被描述為緊鄰。

在本領(lǐng)域中已經(jīng)描述了聚合物分散液晶(PDLC)層在顯示器中與格柵膜連接使用以便獲得可切換私密膜。然而，格柵膜吸收光，尤其是在非法向入射下，并且因此當(dāng)用于回收的背光中時(shí)可為低效率的。而且已知的是，PDLC層可與折射元件一起使用以改變顯示器中的視角。然而，在此類顯示器中，PDLC層被定位在由折射元件和被定位為與折射元件相反地靠近光導(dǎo)的反射器提供的回收區(qū)域之外。選擇該定位使得在PDLC層的相對(duì)較清晰狀態(tài)下的固有霧度不妨礙回收過(guò)程。

申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，具有在可為折射元件的低吸收元件之間的區(qū)域中的可切換漫射體層和光導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)可提供廣角觀看模式下的高均勻性而無(wú)需使窄角觀看模式明顯降級(jí)。這是通過(guò)合適的選擇可切換漫射體來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？善谕麑⒌臀赵ㄎ辉诨厥涨恢?，因?yàn)榇祟悗缀涡螤钤试S構(gòu)造集成光學(xué)系統(tǒng)。例如，如在別處所詳細(xì)討論的，通過(guò)用光學(xué)清晰粘合劑將棱鏡膜層壓到可切換漫射體，棱鏡膜可與可切換漫射體層集成。

在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體包括近晶A液晶。當(dāng)可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，包括近晶A液晶的可切換漫射體的軸向霧度可為約3％或更小。在一些情況下，軸向霧度可低至1％。相比之下，當(dāng)處于其最清晰狀態(tài)時(shí)，PDLC漫射體的軸向霧度可大于5％。當(dāng)處于其清晰狀態(tài)時(shí)，PDLC漫射體的偏軸霧度顯著高于5％，同時(shí)近晶A漫射體的偏軸霧度保持為低偏軸。近晶A可切換漫射體和PDLC可切換漫射體的最大霧度接近100％。霧度可被定義為被散射使得其方向距入射光束的方向偏離多于2.5度的透射光的百分比，如在ASTM D1003-13“透明塑料的霧度和透光率的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)”中所指定的。霧度可遵從ASTM D1003-13標(biāo)準(zhǔn)使用購(gòu)自畢克-加德納有限公司(馬里蘭州希爾弗斯普林斯)(BYK-Gardner Inc.(Silver Springs,Md.))的HAZE-GARD PLUS計(jì)來(lái)測(cè)定。

如本文所用，“雙穩(wěn)態(tài)”可切換漫射體為具有一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的可電切換的漫射體，在該一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中每個(gè)區(qū)域具有兩個(gè)或更多個(gè)大體上穩(wěn)定的狀態(tài)。“大體上穩(wěn)定”意味著在可切換漫射體上沒(méi)有施加電壓的情況下，該狀態(tài)在諸如若干小時(shí)或若干天的時(shí)間段內(nèi)被維持。在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體包括為雙穩(wěn)態(tài)的近晶A液晶。使用近晶A液晶的可電切換的漫射體具有大體上穩(wěn)定的大體上清晰狀態(tài)和多個(gè)在各種霧度狀態(tài)下可由霧度值表征的大體上穩(wěn)定的霧度狀態(tài)。

本公開(kāi)的實(shí)施方案包括具有可切換漫射體的光學(xué)系統(tǒng)，可切換漫射體與從照明部件通過(guò)顯示面板并且通過(guò)低吸收光學(xué)部件延伸到輸出表面的光路相交。在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體被設(shè)置成使得光首先透射通過(guò)可切換漫射體并且然后透射到低吸收準(zhǔn)直部件。在一些情況下，此類實(shí)施方案可被描述為在沿著公共光路提供去準(zhǔn)直部件之后提供準(zhǔn)直部件。在一些實(shí)施方案中，低吸收光學(xué)部件被設(shè)置在回收腔中。在一些實(shí)施方案中，低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與可切換漫射體的第一主表面相反地鄰近可切換漫射體。在一些實(shí)施方案中，低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與照明部件相反地鄰近可切換漫射體或被設(shè)置為與可切換漫射體相反地鄰近照明部件或被設(shè)置為與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面相反地鄰近照明部件。在一些實(shí)施方案中，照明部件包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。在一些實(shí)施方案中，照明部件包括帶有被設(shè)置用于將光引入到光導(dǎo)的邊緣中的光源諸如LED的光導(dǎo)。合適的光導(dǎo)在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2010/0014027(Li等人)以及美國(guó)專利No.7,532,800(Iimura)和No.7,699,516(Lee)中有所描述。

圖1為具有輸出表面102并且包括照明部件110的光學(xué)系統(tǒng)100的示意性側(cè)視圖，照明部件110能夠產(chǎn)生具有光路112的光。光學(xué)系統(tǒng)100包括可電切換的漫射體120、顯示面板130和漫射體控制器140，漫射體120具有第一主表面122，顯示面板130可具有窄視角輸出131或?qū)捯暯禽敵?33，漫射體控制器140通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道141向可切換漫射體120提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)。照明部件110包括光源150和光導(dǎo)160。照明部件110被設(shè)置為與輸出表面102相反地鄰近可切換漫射體120。光學(xué)系統(tǒng)100也可包括任選的光學(xué)膜170并且包括光學(xué)部件180。任選的光學(xué)膜170和光學(xué)部件180中的任一者或兩者可為單層膜或可為可用光學(xué)清晰粘合劑層壓在一起或可用層之間的氣隙堆疊在一起的膜的堆疊。在一些實(shí)施方案中，包括任選的光學(xué)膜170并且任選的光學(xué)膜170為低折射率層。在一些實(shí)施方案中，不包括任選的光學(xué)膜170，使得只有氣隙將可切換漫射體120與光導(dǎo)160分開(kāi)并且使得在第一主表面122處存在空氣界面。在一些實(shí)施方案中，光學(xué)膜170為漫射體。

如本文所用，“低折射率”材料是指折射率小于或等于約1.45的材料。如本文所用，除非不同地指明，否則“折射率”是指在25℃下波長(zhǎng)為589nm的光(鈉D線)的折射率。在一些實(shí)施方案中，低折射率材料為折射率小于或等于約1.45或者小于或等于約1.42或者小于或等于約1.41或者小于或等于1.39的光學(xué)清晰粘合劑。合適的低折射率光學(xué)清晰粘合劑包括由制造商引證的折射率在1.315至1.44的范圍內(nèi)的Norland Optical Adhesives 1315、132、138、142和144(購(gòu)自新澤西州克蘭伯里的諾蘭德產(chǎn)品公司(Norland Products,Cranbury,NJ))。在一些實(shí)施方案中，低折射率層為折射率小于約1.3或小于約1.2或甚至小于約1.15的超低折射率(ULI)層。合適的ULI材料包括納米空隙材料，諸如在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2012/0038990(Hao等人)中所描述的那些。

顯示面板130可包括液晶顯示面板并且可包括其它部件諸如用于偏振回收的反射偏振片。另選地，可包括反射偏振片作為光學(xué)部件180層。光學(xué)系統(tǒng)100還可包括與可切換漫射體120相反地鄰近光導(dǎo)160設(shè)置的反射器，反射器可用于通過(guò)由任選的光學(xué)膜170、光學(xué)部件180或可與顯示面板130一起包括的反射偏振片提供對(duì)穿過(guò)光導(dǎo)160反射回的光的回收來(lái)增加效率。在一些實(shí)施方案中，光導(dǎo)160包括光反射背面。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體120處于第一狀態(tài)時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)100產(chǎn)生具有特征視角θ_W的寬視角輸出133，并且當(dāng)可切換漫射體120處于第二狀態(tài)時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)100產(chǎn)生具有特征視角θ_N的窄視角輸出131。特征視角可根據(jù)強(qiáng)度隨著半極大處全寬度的輸出角分布來(lái)定義。在一些實(shí)施方案中，存在沿著第一方向的第一特征視角和沿著與第一方向不同的第二方向的第二特征視角。例如，當(dāng)可切換漫射體120為第一狀態(tài)和第二狀態(tài)兩種狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有垂直方向上的窄視角輸出并且當(dāng)可切換漫射體120處于第一狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有水平方向上的寬視角輸出并且當(dāng)可切換漫射體120處于第二狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有水平方向上的窄視角輸出。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體120處于第一狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有垂直方向和水平方向兩個(gè)方向上的寬視角輸出，并且當(dāng)可切換漫射體120處于第二狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有垂直方向和水平方向兩個(gè)方向上的窄視角輸出。在一些實(shí)施方案中，第一狀態(tài)為第一霧度狀態(tài)并且第二狀態(tài)為大體上清晰狀態(tài)。

漫射體數(shù)據(jù)信道141被構(gòu)造成向可切換漫射體120提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)和切換信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，使用計(jì)算機(jī)中的中央處理單元(CPU)來(lái)實(shí)現(xiàn)漫射體控制器140。在一些實(shí)施方案中，使用設(shè)置在監(jiān)視器中的微控制器單元來(lái)實(shí)現(xiàn)漫射體控制器140。光學(xué)系統(tǒng)100被構(gòu)造成使得漫射體控制器140能夠通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道141向可切換漫射體120發(fā)送一個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)以使可切換漫射體改變狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，漫射體控制器140通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道141向切換裝置發(fā)送信號(hào)，切換裝置向可切換漫射體施加電壓波形以便使可切換漫射體改變狀態(tài)。

包括漫射體控制器和/或切換裝置的光學(xué)系統(tǒng)的各種實(shí)施方案在題為“可變視角光學(xué)系統(tǒng)(“Variable Viewing Angle Optical Systems)”且與本申請(qǐng)同一日期提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)序列N0.62/005542中有所討論，該專利申請(qǐng)的全文由此以引用方式并入本文。

在一些實(shí)施方案中，光學(xué)部件180包括一個(gè)或多個(gè)使從光導(dǎo)160輸出到顯示面板130的光部分準(zhǔn)直的棱鏡膜。當(dāng)可切換漫射體120處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，穿過(guò)光學(xué)部件180的部分準(zhǔn)直光在到達(dá)顯示面板130時(shí)仍部分準(zhǔn)直。然后來(lái)自顯示面板130的輸出被部分準(zhǔn)直，使得其以窄視角模式提供第一輸出光。當(dāng)可切換漫射體處于霧度狀態(tài)時(shí)，部分準(zhǔn)直光通過(guò)可切換漫射體部分漫射，導(dǎo)致較少的準(zhǔn)直光到達(dá)顯示面板130，使得其以寬視角模式提供第二輸出光。

在一些實(shí)施方案中，從光導(dǎo)160輸出的光被部分準(zhǔn)直并且光學(xué)部件180為以輸入角接收來(lái)自光導(dǎo)160的部分準(zhǔn)直光并且以與法線更接近的方向向顯示面板130透射部分準(zhǔn)直光的轉(zhuǎn)向膜。在一些實(shí)施方案中，光學(xué)部件180被構(gòu)造成當(dāng)向光學(xué)部件180提供具有第二角分布的輸出光時(shí)提供具有第一角分布的輸出光。在一些實(shí)施方案中，與第二角分布相比，第一角分布具有大體上與光學(xué)系統(tǒng)100的輸出表面102的法線更接近的平均輸出方向(即，光學(xué)部件180提供轉(zhuǎn)向作用)或大體上更準(zhǔn)直(即，光學(xué)部件180提供準(zhǔn)直作用)。

格柵膜吸收光，尤其是在非法向入射下，并且因此當(dāng)用于回收的背光中時(shí)可為低效率的。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，如果包括任選的光學(xué)膜170的話，則任選的光學(xué)膜170和光學(xué)部件180為低吸收的。如本文所用，“低吸收”膜或部件為吸收來(lái)自具有朗伯角(Lambertian)分布的標(biāo)準(zhǔn)照明體E的輸入光的光通量的小于約20％的膜或部件。標(biāo)準(zhǔn)照明體E為具有在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍(380nm至780nm)為恒定的光譜功率分布的等能量照明體。相比之下，格柵膜可吸收來(lái)自具有朗伯角分布的標(biāo)準(zhǔn)照明體E的輸入光的光通量的約30％。在一些實(shí)施方案中，使用吸收來(lái)自具有朗伯角分布的標(biāo)準(zhǔn)照明體E的輸入光的光通量的小于約15％或小于約10％或甚至小于約5％的低吸收部件或膜。如本文所用，“低吸收區(qū)域”為包含吸收來(lái)自具有朗伯角分布的標(biāo)準(zhǔn)照明體E的輸入光的光通量的小于約20％的材料或部件的矩形平行六面體形區(qū)域。在一些實(shí)施方案中，低吸收區(qū)域包含吸收來(lái)自具有朗伯角分布的標(biāo)準(zhǔn)照明體E的輸入光的光通量的小于約15％或小于約10％或甚至小于約5％的材料或部件。

在一些實(shí)施方案中，光學(xué)部件180為低吸收光學(xué)部件，其被設(shè)置為與第一主表面122相反地鄰近可切換漫射體120，并且當(dāng)照明部件110從第一主表面122照亮可切換漫射體120并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，光學(xué)部件180提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

在圖1所示的實(shí)施方案中，可切換漫射體120被定位在光導(dǎo)160與顯示面板130之間。在其它實(shí)施方案中，光導(dǎo)可被定位在顯示面板和可切換漫射體之間，可切換漫射體帶有與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體定位的反射器。這種類型的布置方式示于圖2。

圖2為具有輸出表面202并且包括照明部件210的光學(xué)系統(tǒng)200的示意性側(cè)視圖，照明部件210能夠產(chǎn)生具有從反射器214反射的光路212的光。光學(xué)系統(tǒng)200包括可電切換的漫射體220、顯示面板230和漫射體控制器240，漫射體220具有第一主表面222，顯示面板230可具有窄視角輸出231或?qū)捯暯禽敵?33，漫射體控制器240通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道241向可切換漫射體220提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)。照明部件210包括光源250和光導(dǎo)260。照明部件210被設(shè)置在顯示面板230與可切換漫射體220之間。光學(xué)系統(tǒng)200也包括第一任選的光學(xué)部件270、第二任選的光學(xué)部件275和第三任選的光學(xué)部件280中的一個(gè)或多個(gè)。任選的光學(xué)部件270、275和280中的一個(gè)或多個(gè)可為單層膜或可為可用光學(xué)清晰粘合劑層壓在一起或可用層之間的氣隙堆疊在一起的其它膜的堆疊。顯示面板230可包括液晶顯示面板并且可包括其它部件諸如用于偏振回收的反射偏振片。在一些實(shí)施方案中，不包括任選的光學(xué)部件275，使得只有氣隙將可切換漫射體220與光導(dǎo)260分開(kāi)并且使得在第一主表面222處存在空氣界面。

在一些實(shí)施方案中，第一任選的光學(xué)部件270為所包括的并且被設(shè)置為與光導(dǎo)260相反地鄰近可切換漫射體220的低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，第二任選的光學(xué)部件275為所包括的并且被設(shè)置為與光學(xué)系統(tǒng)200的輸出表面202相反地鄰近光導(dǎo)260的低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，第三任選的光學(xué)部件280為所包括的并且被設(shè)置為與可切換漫射體220相反地鄰近光導(dǎo)260的低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，包括任選的光學(xué)部件270、275和280中的一個(gè)或多個(gè)，并且當(dāng)光被輸入到光導(dǎo)260中并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，任選的光學(xué)部件270、275和280中的一個(gè)或多個(gè)提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。例如，第一任選的光學(xué)部件270或第二任選的光學(xué)部件275可為帶有面向光導(dǎo)260的棱鏡尖的棱鏡膜并且光導(dǎo)260可包括在遠(yuǎn)離光導(dǎo)260的法線的方向上提取部分準(zhǔn)直的光的提取特征結(jié)構(gòu)。然后，棱鏡膜充當(dāng)提供在與垂直于顯示面板230的方向更接近的方向上的部分準(zhǔn)直輸出的轉(zhuǎn)向膜。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體220處于第一狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200產(chǎn)生具有特征視角θ_W的寬視角輸出233，并且當(dāng)可切換漫射體220處于第二狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200產(chǎn)生具有特征視角θ_N的窄視角輸出231。特征視角可根據(jù)強(qiáng)度隨著半極大處全寬度的輸出角分布來(lái)定義。在一些實(shí)施方案中，存在沿著第一方向的第一特征視角和沿著與第一方向不同的第二方向的第二特征視角。例如，當(dāng)可切換漫射體220為第一狀態(tài)和第二狀態(tài)兩種狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200可具有垂直方向上的窄視角輸出并且當(dāng)可切換漫射體220處于第一狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)100可具有水平方向上的寬視角輸出并且當(dāng)可切換漫射體220處于第二狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200可具有水平方向上的窄視角輸出。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體220處于第一狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200可具有垂直方向和水平方向兩個(gè)方向上的寬視角輸出，并且當(dāng)可切換漫射體220處于第二狀態(tài)時(shí)光學(xué)系統(tǒng)200可具有垂直方向和水平方向兩個(gè)方向上的窄視角輸出。

漫射體數(shù)據(jù)信道241被構(gòu)造成向可切換漫射體220提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)和切換信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，使用計(jì)算機(jī)中的CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)漫射體控制器240。在一些實(shí)施方案中，使用設(shè)置在監(jiān)視器中的微控制器單元來(lái)實(shí)現(xiàn)漫射體控制器240。系統(tǒng)被構(gòu)造成使得漫射體控制器240能夠通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道241向可切換漫射體發(fā)送一個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)以使可切換漫射體220改變狀態(tài)。

在一些實(shí)施方案中，任選的光學(xué)部件270、275和280中的一個(gè)或多個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)使從光導(dǎo)260輸出到顯示面板230的光部分準(zhǔn)直的膜。例如，第三任選的光學(xué)部件280可為帶有面向顯示面板230的棱鏡尖的棱鏡膜。在這種情況下，當(dāng)可切換漫射體220處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，棱鏡膜回收傳播方向與垂直于顯示面板230的方向有大角度的導(dǎo)致部分準(zhǔn)直輸出的光。然后來(lái)自顯示面板的部分準(zhǔn)直輸出以窄視角模式提供第一輸出光。當(dāng)可切換漫射體處于霧度狀態(tài)時(shí)，從光導(dǎo)260輸出的光通過(guò)可切換漫射體部分漫射，導(dǎo)致較少的準(zhǔn)直光到達(dá)顯示面板230，使得其以寬視角模式提供第二輸出光。在一些實(shí)施方案中，任選的光學(xué)部件270、275和280中的一個(gè)或多個(gè)被構(gòu)造成當(dāng)向光學(xué)部件270、275和280提供具有第二角分布的輸出光時(shí)提供具有第一角分布的輸出光。在一些實(shí)施方案中，與第二角分布相比第一角分布具有大體上與光學(xué)系統(tǒng)200的輸出表面202的法線更接近的平均輸出方向或大體上更準(zhǔn)直。

如在別處所提到的，格柵膜吸收光，尤其是在非法向入射下，并且因此當(dāng)用于回收的背光中時(shí)可為低效率的。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，如果包括任選的光學(xué)部件270、275和280的話，則任選的光學(xué)部件270、275和280為低吸收部件。

光學(xué)系統(tǒng)100或光學(xué)系統(tǒng)200可用于顯示器或可用于照明系統(tǒng)。例如，照明系統(tǒng)可使用不帶有顯示面板130的光學(xué)系統(tǒng)100或不帶有顯示面板230的光學(xué)系統(tǒng)200作為照明設(shè)備。本文所述的光學(xué)系統(tǒng)中的任一個(gè)可用于顯示器應(yīng)用或可用于照明設(shè)備應(yīng)用。

具有圖1的光學(xué)系統(tǒng)100的通用結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的實(shí)施方案示于圖3，其中不包括任選的光學(xué)膜170并且光學(xué)部件180為轉(zhuǎn)向膜。

圖3為包括了照明部件310、反射器314、具有第一主表面322的可切換漫射體320、顯示面板330和通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道341向可切換漫射體320提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)的漫射體控制器340的光學(xué)系統(tǒng)300的示意性側(cè)視圖。照明部件310包括光源350和光導(dǎo)360。光學(xué)系統(tǒng)300能夠產(chǎn)生具有光路312a的光和具有光路312b的光。光學(xué)系統(tǒng)300也包括轉(zhuǎn)向膜380，轉(zhuǎn)向膜380為設(shè)置有面朝照明部件310的棱鏡的棱鏡膜。顯示面板330可包括液晶顯示面板并且可包括用于偏振回收的反射偏振片。包括反射器314以提供對(duì)從轉(zhuǎn)向膜380和/或從與顯示面板330一起包括的反射偏振片反射的光的回收。

光學(xué)系統(tǒng)300包括從光導(dǎo)360延伸通過(guò)轉(zhuǎn)向膜380并且橫跨可切換漫射體320的第一主表面322延伸的區(qū)域390，轉(zhuǎn)向膜380可為低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，區(qū)域390為低吸收區(qū)域。

光導(dǎo)360提供具有帶有相對(duì)于光導(dǎo)的法線成θ_O角的峰值強(qiáng)度的角分布的輸出光。這可通過(guò)使用如本領(lǐng)域中已知的光導(dǎo)中的各種提取特征結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。合適的提取特征結(jié)構(gòu)包括可通過(guò)注塑、在光導(dǎo)的表面上印刷點(diǎn)或模塑光導(dǎo)的頂表面和/或底表面來(lái)形成的微觀結(jié)構(gòu)。提取特征結(jié)構(gòu)可為衍射或折射的。提取特征結(jié)構(gòu)也可包括到光導(dǎo)的會(huì)聚的錐形表面。提取特征結(jié)構(gòu)和提供提取特征結(jié)構(gòu)的方法在例如美國(guó)專利No.6,039,533(Lundin等人)和美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2009/0244690(Lee)中有所描述。適用于本說(shuō)明書(shū)實(shí)施方案的光導(dǎo)的示例示于圖7，圖7為光導(dǎo)760的透視圖。光導(dǎo)760具有包括光提取特征結(jié)構(gòu)764的第一主表面762。

光導(dǎo)的輸出可沿著由角θ_O定義的方向被部分準(zhǔn)直。θ_O可例如在約30度至約75度的范圍內(nèi)。來(lái)自光導(dǎo)360的光穿過(guò)可切換漫射體320到轉(zhuǎn)向膜380。轉(zhuǎn)向膜380被構(gòu)造成使具有由角θ_O指定的傳播方向的光轉(zhuǎn)向顯示面板的法線。以與θ_O顯著不同的輸入角入射在轉(zhuǎn)向膜380上的光將不必被轉(zhuǎn)向顯示面板的法線。換句話講，轉(zhuǎn)向膜380具有優(yōu)選輸入角并且當(dāng)提供具有優(yōu)選輸入角的光時(shí)將提供優(yōu)選的輸出，但當(dāng)提供其它輸入分布時(shí)將一般不提供優(yōu)選輸出。

當(dāng)可切換漫射體320處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，光穿過(guò)可切換漫射體320而沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)散射，使得光以轉(zhuǎn)向膜的優(yōu)選輸入角提供給轉(zhuǎn)向膜380。然后光被轉(zhuǎn)向膜380轉(zhuǎn)向，使得光具有比其在不存在轉(zhuǎn)向膜380的情況下應(yīng)具有的輸出方向與顯示面板的法線更接近的輸出方向。例如，當(dāng)漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，光線可沿循光路312a。當(dāng)可切換漫射體320處于霧度狀態(tài)時(shí)，來(lái)自光導(dǎo)360的光可在其穿過(guò)可切換漫射體320到轉(zhuǎn)向膜380時(shí)被偏轉(zhuǎn)，使得光沒(méi)有以轉(zhuǎn)向膜的優(yōu)選輸入角提供給轉(zhuǎn)向膜380。這允許光以相對(duì)于顯示面板的法線成大角度離開(kāi)顯示面板。例如，當(dāng)漫射體處于霧度狀態(tài)時(shí)，光線可沿循光路312b。

轉(zhuǎn)向膜一般包括微結(jié)構(gòu)化表面，并且該膜被設(shè)置成使得微結(jié)構(gòu)化表面面向照明部件的光輸出表面。微結(jié)構(gòu)化表面可包括任何微結(jié)構(gòu)化特征結(jié)構(gòu)(任何形狀或尺寸)，只要來(lái)自照明部件的光可根據(jù)需要被重新導(dǎo)向?？捎玫霓D(zhuǎn)向膜包括微結(jié)構(gòu)化特征結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)化特征結(jié)構(gòu)為棱鏡；這種示例性轉(zhuǎn)向膜包括3M透射型直角膜II，也稱為TRAF II，以及3M增亮膜，也稱為BEF，這兩者均購(gòu)自3M公司(3M Company)(明尼蘇達(dá)州圣保羅(St.Paul,MN))。一般來(lái)講，轉(zhuǎn)向膜可具有任何形狀、尺寸、表面結(jié)構(gòu)、和/或取向的特征結(jié)構(gòu)，只要實(shí)現(xiàn)所期望的光重新導(dǎo)向功能。如果使用多個(gè)特征結(jié)構(gòu)，那么特征結(jié)構(gòu)的數(shù)量和/或布置方式可用于實(shí)現(xiàn)所期望的光重新導(dǎo)向功能?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任意種方法來(lái)制備轉(zhuǎn)向膜。此類方法包括但不限于利用雕刻、壓印、激光燒蝕、或平版印刷方法來(lái)制備工具，隨后利用該工具經(jīng)由澆注-固化或擠出復(fù)制技術(shù)來(lái)形成結(jié)構(gòu)化膜/層。轉(zhuǎn)向膜可由在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有低吸光度的光學(xué)材料制得，使得轉(zhuǎn)向膜為低吸收膜。

可用于構(gòu)造光導(dǎo)、轉(zhuǎn)向膜、棱鏡膜和其它光學(xué)部件的材料包括丙烯酸類樹(shù)脂，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯和硅氧烷。

在圖3所示的實(shí)施方案中，只有氣隙326將可切換漫射體320與光導(dǎo)360分開(kāi)，使得在第一主表面322處存在空氣界面327。在其它實(shí)施方案中，低折射率層將可切換漫射體320與光導(dǎo)360分開(kāi)。

具有圖1的光學(xué)系統(tǒng)100的通用結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案示于圖4中，其中不包括任選的光學(xué)膜170并且光學(xué)部件180包括交叉的棱鏡膜。

圖4為包括了照明部件410、反射器414、具有第一主表面422的可切換漫射體420、顯示面板430和通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道441向可切換漫射體420提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)的漫射體控制器440的光學(xué)系統(tǒng)400的示意性側(cè)視圖。照明部件410包括光源450和光導(dǎo)460。光學(xué)系統(tǒng)400也包括膜堆疊480，膜堆疊480包括第一棱鏡膜482、第二棱鏡膜484和光學(xué)耦合層486。顯示面板430可包括液晶顯示面板并且可包括用于偏振回收的反射偏振膜。光學(xué)系統(tǒng)400包括從光導(dǎo)460延伸通過(guò)膜堆疊480并且橫跨可切換漫射體420的第一主表面422延伸的區(qū)域490，膜堆疊480可為低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，區(qū)域490為低吸收區(qū)域。

棱鏡膜為購(gòu)自3M公司(3M Company)(明尼蘇達(dá)州圣保羅(St.Paul,MN))的增亮膜(BEF)。在一些實(shí)施方案中，使用兩個(gè)棱鏡膜。例如，第一棱鏡膜482可具有沿第一方向延伸的線型棱鏡并且第二棱鏡膜484可具有沿與第一方向不同的第二方向延伸的棱鏡。在一些實(shí)施方案中，第一方向和第二方向?yàn)榇篌w上垂直。棱鏡膜可使用在別處針對(duì)制備轉(zhuǎn)向膜所述的技術(shù)來(lái)制備。

光學(xué)耦合層486可為任何光學(xué)清晰粘合劑。合適的光學(xué)清晰粘合劑包括3M光學(xué)清晰粘合劑8142KCL或3M光學(xué)清晰粘合劑8146-X，這兩者均購(gòu)自3M公司(3M Company)(明尼蘇達(dá)州圣保羅(St.Paul,MN))。在一些實(shí)施方案中，選擇折射率接近第二棱鏡膜484的折射率的光學(xué)耦合層486。例如，在一些實(shí)施方案中，在25℃下對(duì)于波長(zhǎng)為589nm(鈉D線)的光折射率為1.474的3M光學(xué)清晰粘合劑8146-X與在25℃下對(duì)于波長(zhǎng)為589nm(鈉D線)的光折射率為1.491的丙烯酸類樹(shù)脂棱鏡膜一起使用。

從照明部件410輸出的光穿過(guò)可切換漫射體420并且與棱鏡膜482和棱鏡膜484相互作用。如果可切換漫射體420處于大體上清晰狀態(tài)，則棱鏡膜482和棱鏡膜484將具有高入射角(即，相對(duì)于法向軸的大輸入角)的光朝向反射器414反射，然后反射器414將光朝向棱鏡膜482和棱鏡膜484反射回。反射器414可為漫射或半鏡面反射器，使得遠(yuǎn)離反射器414反射的一部分光的反射角與入射角不同。光學(xué)系統(tǒng)400可回收光以產(chǎn)生部分準(zhǔn)直輸出。通過(guò)回收機(jī)構(gòu)增加準(zhǔn)直的棱鏡膜在本領(lǐng)域中是已知的，并且在例如美國(guó)專利No.4,542,449(Whitehead)、No.5,175,030(Lu等人)和No.5,183,597(Lu)中有所描述。如果可切換漫射體420處于霧度狀態(tài)，則由于穿過(guò)可切換漫射體420，到棱鏡膜482和棱鏡膜484中的輸入具有部分隨機(jī)化的角分布。在這種情況下，棱鏡膜在使輸出光部分準(zhǔn)直中為不太有效的并且因此所得的輸出光為寬視角輸出。膜堆疊480可由在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有低吸光度的光學(xué)材料制成，使得膜堆疊480為低吸收膜堆疊。

可以類似于用于描述使用轉(zhuǎn)向膜的實(shí)施方案的那些術(shù)語(yǔ)來(lái)描述該實(shí)施方案。膜堆疊480具有優(yōu)選的角輸入分布，由此使得當(dāng)供應(yīng)具有該角輸入分布的光時(shí)，膜堆疊480輸出部分準(zhǔn)直光。當(dāng)供應(yīng)其它角光分布，例如通過(guò)穿過(guò)漫射體部分隨機(jī)化的角光分布時(shí)，膜堆疊480在使輸出光準(zhǔn)直中不那么有效。

在圖4所示的實(shí)施方案中，只有氣隙426將可切換漫射體420與光導(dǎo)460分開(kāi)，使得在第一主表面422處存在空氣界面427。在其它實(shí)施方案中，低折射率層將可切換漫射體420與光導(dǎo)460分開(kāi)。

具有圖2的光學(xué)系統(tǒng)200的通用結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案示于圖5中，其中不包括第一任選的光學(xué)部件270和第二任選的光學(xué)部件275并且第三任選的光學(xué)部件280為轉(zhuǎn)向膜。

圖5為包括了照明部件510、反射器514、可切換漫射體520、顯示面板530和通過(guò)漫射體數(shù)據(jù)信道541向可切換漫射體520提供漫射體狀態(tài)數(shù)據(jù)的漫射體控制器540的光學(xué)系統(tǒng)500的示意性側(cè)視圖。照明部件510包括光源550和光導(dǎo)560。光學(xué)系統(tǒng)500能夠產(chǎn)生具有光路512a的光和具有光路512b的光。光學(xué)系統(tǒng)500也包括轉(zhuǎn)向膜580，轉(zhuǎn)向膜580設(shè)置有面朝照明部件510的棱鏡。光學(xué)系統(tǒng)500包括從反射器514延伸通過(guò)轉(zhuǎn)向膜580并且橫跨可切換漫射體520的第一主表面522延伸的區(qū)域590，轉(zhuǎn)向膜580可為低吸收光學(xué)部件。在一些實(shí)施方案中，區(qū)域590為低吸收區(qū)域。

光導(dǎo)560提供具有帶有相對(duì)于光導(dǎo)的向下法線成θ_O角的峰值強(qiáng)度的角分布的輸出光。如在別處所討論的，這可通過(guò)使用本領(lǐng)域中已知的光導(dǎo)中的各種提取特征結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。θ_O可例如在約30至約75度的范圍內(nèi)。光導(dǎo)的輸出可沿著由角θ_O定義的方向被部分準(zhǔn)直。

來(lái)自光導(dǎo)560的光穿過(guò)可切換漫射體520到反射器514，在反射器514中光反射，并且然后光通過(guò)光導(dǎo)560朝向轉(zhuǎn)向膜580透射。反射器514可為大體上鏡面反射器，諸如購(gòu)自3M公司(3M Company)(明尼蘇達(dá)州圣保羅(St.Paul,MN))的增強(qiáng)的鏡面反射器(ESR)。轉(zhuǎn)向膜580被構(gòu)造成使具有由角θ_O指定的傳播方向的光轉(zhuǎn)向顯示面板的法線。以與θ_O顯著不同的輸入角入射在轉(zhuǎn)向膜580上的光將不必被轉(zhuǎn)向顯示面板的法線。換句話講，轉(zhuǎn)向膜580具有優(yōu)選輸入角并且當(dāng)提供具有優(yōu)選輸入角的光時(shí)將提供優(yōu)選的輸出，但當(dāng)提供其它輸入分布時(shí)將一般不提供優(yōu)選輸出。

當(dāng)可切換漫射體520處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，光穿過(guò)可切換漫射體520而沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)散射，使得光以轉(zhuǎn)向膜的優(yōu)選輸入角提供給轉(zhuǎn)向膜580。然后光被轉(zhuǎn)向膜580轉(zhuǎn)向，使得光具有比其在不存在轉(zhuǎn)向膜580的情況下應(yīng)具有的輸出方向與顯示面板的法線更接近的輸出方向。例如，當(dāng)漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，光線可沿循光路512a。當(dāng)可切換漫射體520處于霧度狀態(tài)時(shí)，來(lái)自光導(dǎo)560的光可在其穿過(guò)可切換漫射體514到反射體514時(shí)和/或在其從反射器514穿過(guò)到轉(zhuǎn)向膜580時(shí)被偏轉(zhuǎn)，使得光沒(méi)有以轉(zhuǎn)向膜的優(yōu)選輸入角提供給轉(zhuǎn)向膜580。這允許光以相對(duì)于顯示面板的法線成大角度離開(kāi)顯示面板。例如，當(dāng)漫射體處于霧度狀態(tài)時(shí)，光線可沿循光路512b。

在圖5所示的實(shí)施方案中，只有氣隙526將可切換漫射體520與光導(dǎo)560分開(kāi)，使得在第一主表面522處存在空氣界面527。在其它實(shí)施方案中，低折射率層將可切換漫射體520與光導(dǎo)560分開(kāi)。

在本說(shuō)明書(shū)的任一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，低吸收光學(xué)部件可為提供準(zhǔn)直作用和/或轉(zhuǎn)向作用的透鏡。在一些實(shí)施方案中，透鏡為全內(nèi)反射透鏡(TIR透鏡)，其中通過(guò)可切換漫射體進(jìn)入透鏡的來(lái)自照明部件的光經(jīng)由TIR從透鏡的外表面反射出。

在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體具有一個(gè)或多個(gè)可獨(dú)立尋址的區(qū)域。每個(gè)區(qū)域能夠處于第一狀態(tài)和與第一狀態(tài)不同的第二狀態(tài)。例如，第一狀態(tài)可為霧度狀態(tài)并且第二狀態(tài)可為大體上清晰狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域能夠處于第一狀態(tài)、與第一狀態(tài)不同的第二狀態(tài)以及與第一狀態(tài)和第二狀態(tài)不同的第三狀態(tài)。例如，第一狀態(tài)可為具有第一霧度的第一霧度狀態(tài)，第二狀態(tài)可為具有與第一霧度不同的第二霧度的第二霧度狀態(tài)，并且第三狀態(tài)可為大體上清晰狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域能夠處于大體上清晰狀態(tài)和第一霧度狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域能夠處于大體上清晰狀態(tài)、第一霧度狀態(tài)和與第一霧度狀態(tài)不同的第二霧度狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域可處于具有可通過(guò)可切換漫射體實(shí)現(xiàn)的最大霧度的最大霧度狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)區(qū)域可處于大體上清晰狀態(tài)和多種霧度狀態(tài)中的任一種，多種霧度狀態(tài)可從大體上清晰狀態(tài)大體上連續(xù)變化成最大霧度狀態(tài)。

在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域包括至少四個(gè)無(wú)源矩陣可尋址區(qū)域。如圖6所示可電切換的漫射體具有多個(gè)可尋址區(qū)域，圖6示出了具有可獨(dú)立尋址的區(qū)域621、622、623和624的可切換漫射體620。在圖6所示的實(shí)施方案中，四個(gè)區(qū)域621至624以區(qū)域的矩形陣列來(lái)布置。在其它實(shí)施方案中，區(qū)域被布置為鄰近條帶，條帶中的每個(gè)可沿著顯示器的長(zhǎng)度或?qū)挾妊由臁?/p>

可向可切換漫射體施加電壓波形以便改變漫射體的狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，使用切換裝置施加波形。在一些實(shí)施方案中，切換裝置被提供為可切換漫射體的部件。在一些實(shí)施方案中，切換裝置可被設(shè)置在包含可切換漫射體的顯示器外殼中。在一些實(shí)施方案中，切換裝置可被提供為位于包含可切換漫射體的顯示器外殼外部的物理上分開(kāi)的部件。在一些實(shí)施方案中，可切換漫射體包括近晶A材料層。在一些實(shí)施方案中，近晶A材料的厚度在5微米至20微米的范圍內(nèi)。

使近晶A材料或其它可切換漫射體材料改變狀態(tài)所需的電壓波形在本領(lǐng)域中是已知的。合適的波形在例如美國(guó)專利No.4,893,117(Blomley等人)中有所描述。在一些實(shí)施方案中，施加低頻波形以將區(qū)域從清晰狀態(tài)切換為霧度狀態(tài)，并且使用高頻波形以將區(qū)域從霧度狀態(tài)切換為清晰狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，低頻波形的頻率在約10Hz至約100Hz的范圍內(nèi)(例如，約50Hz)。在一些實(shí)施方案中，高頻波形的頻率在約0.5kHz至約4kHz的范圍內(nèi)(例如，約1kHz)。

霧度狀態(tài)可通過(guò)向處于清晰狀態(tài)的可切換漫射體施加電壓波形的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)。例如，向處于大體上清晰狀態(tài)的可切換漫射體施加第一時(shí)間段的低頻波形可導(dǎo)致具有第一霧度的第一霧度狀態(tài)，并且向處于大體上清晰狀態(tài)的可切換漫射體施加第二時(shí)間段的低頻波形可導(dǎo)致具有與第一霧度不同的第二霧度的第二霧度狀態(tài)。例如，第一時(shí)間段可為800ms并且第二時(shí)間段可為400ms，從而導(dǎo)致第一霧度高于第二霧度。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體處于其中一些區(qū)域處于清晰狀態(tài)并且一些區(qū)域處于霧度狀態(tài)并且需要清晰到霧度和霧度到清晰兩種狀態(tài)改變的狀態(tài)時(shí)，漫射體控制器被構(gòu)造成用于首先向要從清晰狀態(tài)改變成霧度狀態(tài)的那些區(qū)域施加低頻波形，接下來(lái)向要從霧度狀態(tài)改變成清晰狀態(tài)的那些區(qū)域施加高頻波形。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體處于其中一些區(qū)域處于清晰狀態(tài)并且一些區(qū)域處于霧度狀態(tài)并且需要清晰到霧度和霧度到清晰兩種狀態(tài)改變的狀態(tài)時(shí)，漫射體控制器被構(gòu)造成用于首先向要從霧度狀態(tài)改變成清晰狀態(tài)的那些區(qū)域施加高頻波形，接下來(lái)向要從清晰狀態(tài)改變成霧度狀態(tài)的那些區(qū)域施加低頻波形。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)可切換漫射體處于其中一些區(qū)域處于清晰狀態(tài)并且一些區(qū)域處于霧度狀態(tài)并且需要清晰到霧度和霧度到清晰兩種狀態(tài)改變的狀態(tài)時(shí)，漫射體控制器被構(gòu)造成用于在第一時(shí)間段內(nèi)向要從清晰狀態(tài)改變成霧度狀態(tài)的那些區(qū)域施加低頻波形，并且在第二時(shí)間段內(nèi)向要從霧度狀態(tài)改變成清晰狀態(tài)的那些區(qū)域施加高頻波形，其中第一時(shí)間段和第二時(shí)間段重疊。

以下為本說(shuō)明書(shū)的示例性實(shí)施方案的列表。

項(xiàng)目1為光學(xué)系統(tǒng)，其包括：

具有第一主表面的可切換漫射體，可切換漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)；

低吸收光學(xué)部件，其被設(shè)置為與第一主表面相反地鄰近可切換漫射體；以及

照明部件，其被設(shè)置用于從第一主表面照亮可切換漫射體，

其中光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造成使得在可切換漫射體的第一主表面處存在空氣界面或者低折射率層被設(shè)置在照明部件與可切換漫射體之間，并且當(dāng)照明部件從第一主表面照亮可切換漫射體并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

項(xiàng)目2為項(xiàng)目1的光學(xué)系統(tǒng)，其中照明部件包括光源和光導(dǎo)。

項(xiàng)目3為項(xiàng)目2的光學(xué)系統(tǒng)，其中可切換漫射體被設(shè)置為鄰近光導(dǎo)，第一主表面面向光導(dǎo)。

項(xiàng)目4為項(xiàng)目3的光學(xué)系統(tǒng)，其中只有氣隙將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。

項(xiàng)目5為項(xiàng)目3的光學(xué)系統(tǒng)，其中低折射率層將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。

項(xiàng)目6為項(xiàng)目5的光學(xué)系統(tǒng)，其中低折射率層為折射率小于或等于約1.42的光學(xué)清晰粘合劑。

項(xiàng)目7為項(xiàng)目1的光學(xué)系統(tǒng)，其中從照明部件延伸通過(guò)低吸收光學(xué)部件并且橫跨可切換漫射體的第一主表面延伸的區(qū)域?yàn)榈臀諈^(qū)域。

項(xiàng)目8為光學(xué)系統(tǒng)，其包括：

光導(dǎo)；

鄰近光導(dǎo)的可切換漫射體，可切換漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)；

低吸收光學(xué)部件，其被設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體或被設(shè)置為與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)或被設(shè)置為與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面相反地鄰近光導(dǎo)，

其中氣隙或低折射率層將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)，并且當(dāng)光被輸入到光導(dǎo)中并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

項(xiàng)目9為項(xiàng)目8的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體。

項(xiàng)目10為項(xiàng)目9的光學(xué)系統(tǒng)，其中從光導(dǎo)延伸通過(guò)低吸收光學(xué)部件并且橫跨可切換漫射體的第一主表面延伸的區(qū)域?yàn)榈臀諈^(qū)域。

項(xiàng)目11為項(xiàng)目8的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)，并且光學(xué)系統(tǒng)還包括反射器，所述反射器備設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體。

項(xiàng)目12為項(xiàng)目11的光學(xué)系統(tǒng)，其中從反射器延伸通過(guò)低吸收光學(xué)部件并且橫跨可切換漫射體的第一主表面延伸的區(qū)域?yàn)榈臀諈^(qū)域。

項(xiàng)目13為項(xiàng)目8的光學(xué)系統(tǒng)，其中只有氣隙將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。

項(xiàng)目14為項(xiàng)目8的光學(xué)系統(tǒng)，其中低折射率層將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。

項(xiàng)目15為光學(xué)系統(tǒng)，其包括：

包括光提取特征結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)；

鄰近光導(dǎo)的可切換漫射體，可切換漫射體能夠處于大體上清晰狀態(tài)或處于第一霧度狀態(tài)；

低吸收光學(xué)部件，其被設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體或被設(shè)置為與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)或被設(shè)置為與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面相反地鄰近光導(dǎo)，

其中當(dāng)光被輸入到光導(dǎo)中并且可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)，低吸收光學(xué)部件提供準(zhǔn)直作用或轉(zhuǎn)向作用。

項(xiàng)目16為項(xiàng)目15的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體。

項(xiàng)目17為項(xiàng)目16的光學(xué)系統(tǒng)，其中從光導(dǎo)延伸到低吸收光學(xué)部件并且橫跨可切換漫射體的第一主表面延伸的區(qū)域?yàn)榈臀諈^(qū)域。

項(xiàng)目18為項(xiàng)目15的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件被設(shè)置為與可切換漫射體相反地鄰近光導(dǎo)，并且光學(xué)系統(tǒng)還包括反射器，所述反射器被設(shè)置為與光導(dǎo)相反地鄰近可切換漫射體。

項(xiàng)目19為項(xiàng)目18的光學(xué)系統(tǒng)，其中從反射器延伸到低吸收光學(xué)部件并且橫跨可切換漫射體的第一主表面延伸的區(qū)域?yàn)榈臀諈^(qū)域。

項(xiàng)目20為項(xiàng)目15的光學(xué)系統(tǒng)，其中氣隙將可切換漫射體與光導(dǎo)分開(kāi)。

項(xiàng)目21為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件包括被設(shè)置用于增加光學(xué)系統(tǒng)輸出光的準(zhǔn)直的棱鏡膜。

項(xiàng)目22為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件包括被設(shè)置用于使光學(xué)系統(tǒng)輸出光從第一方向轉(zhuǎn)到與第一方向不同的第二方向的棱鏡膜。

項(xiàng)目23為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中低吸收光學(xué)部件被構(gòu)造成當(dāng)向低吸收光學(xué)部件提供具有第二角分布的輸入光時(shí)提供具有第一角分布的輸出光，與第二角分布相比，第一角分布具有大體上與光學(xué)系統(tǒng)的輸出表面的法線更接近的平均輸出方向或大體上更準(zhǔn)直。

項(xiàng)目24為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)可切換漫射體處于大體上清晰狀態(tài)時(shí)以窄視角模式產(chǎn)生第一輸出光并且當(dāng)可切換漫射體處于第一霧度狀態(tài)時(shí)以寬視角模式產(chǎn)生第二輸出光。

項(xiàng)目25為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中可切換漫射體能夠處于與第一霧度狀態(tài)不同的第二霧度狀態(tài)。

項(xiàng)26為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中可切換漫射體為雙穩(wěn)態(tài)的。

項(xiàng)27為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中可切換漫射體包括近晶A液晶。

項(xiàng)28為項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)，其中可切換漫射體包括多個(gè)可尋址區(qū)域。

項(xiàng)目29為包括項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)的顯示器。

項(xiàng)目30為包括項(xiàng)目1至項(xiàng)目20中任一項(xiàng)的光學(xué)系統(tǒng)的照明設(shè)備。

雖然本文已經(jīng)舉例說(shuō)明并描述了具體實(shí)施方案，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)知道，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，可用多種另選和/或等同形式的具體實(shí)施來(lái)代替所示出的和所描述的具體實(shí)施方案。本專利申請(qǐng)旨在涵蓋本文所討論的具體實(shí)施方案的任何調(diào)整或變型。因此，本公開(kāi)旨在僅受權(quán)利要求書(shū)及其等同形式的限制。