專(zhuān)利名稱(chēng)：角度掃描式全息技術(shù)照明器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向顯示元件提供光的系統(tǒng)及方法。 背景技水
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)包括微機(jī)械組件、致動(dòng)器和電子器件。可使用沉積、蝕刻和 /或蝕刻掉襯底和/或所沉積的材料層的部分或添加層而形成電氣和機(jī)電裝置的其它微機(jī) 械加工工藝來(lái)制造微機(jī)械組件。 一種類(lèi)型的MEMS裝置被稱(chēng)為干涉式調(diào)制器。如本文 中所使用，術(shù)語(yǔ)干涉式調(diào)制器或干涉光調(diào)制器是指一種使用光學(xué)干涉的原理來(lái)選擇性地 吸收和/或反射光的裝置。在一些實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器可包含一對(duì)導(dǎo)電板，其一者或 兩者可在整體或部分上為透明和/或反射的，且能夠在施加適當(dāng)電信號(hào)的情況下進(jìn)行相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。在一特定實(shí)施例中， 一個(gè)板可包含沉積于襯底上的靜止層，且另一板可包含通過(guò) 氣隙而與所述靜止層分離的金屬膜。如本文中較詳細(xì)地描述， 一個(gè)板相對(duì)于另一板的位 置可改變?nèi)肷溆谒龈缮媸秸{(diào)制器上的光的光學(xué)干涉。此些裝置具有廣泛的應(yīng)用，且在 此項(xiàng)技術(shù)中利用和/或修改這些類(lèi)型的裝置的特征以使得其特征可用以改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品并 制造尚未開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品將是有益的。
圖1為描繪干涉式調(diào)制器顯示器的一實(shí)施例的一部分的等角視圖，其中第一干涉式 調(diào)制器的可活動(dòng)反射層位于放松位置，且第二干涉式調(diào)制器的可活動(dòng)反射層位于致動(dòng)位置。
圖2為說(shuō)明并入有3x3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。 圖3為針對(duì)圖1的干涉式調(diào)制器的一示范性實(shí)施例的可活動(dòng)鏡面位置對(duì)所施加電壓 的圖。
圖4為可用以驅(qū)動(dòng)干涉式調(diào)制器顯示器的一組行電壓及列電壓的說(shuō)明。 圖5A說(shuō)明圖2的3x3干涉式調(diào)制器顯示器中的顯示數(shù)據(jù)的一示范性幀。 圖5B說(shuō)明可用以寫(xiě)入圖5A的幀的行信號(hào)及列信號(hào)的一示范性時(shí)序圖。 圖6A及圖6B為說(shuō)明包含多個(gè)干涉式調(diào)制器的視覺(jué)顯示裝置的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框
8圖。
圖7A為圖1的裝置的橫截面。
圖7B為干涉式調(diào)制器的一替代性實(shí)施例的橫截面。 圖7C為干涉式調(diào)制器的另一替代性實(shí)施例的橫截面。 圖7D為干涉式調(diào)制器的又一替代性實(shí)施例的橫截面。 圖7E為干涉式調(diào)制器的一額外替代性實(shí)施例的橫截面。
圖8為具有經(jīng)定位以使光射入到顯示元件中的光導(dǎo)的顯示元件陣列的橫截面。 圖9為具有漸細(xì)光導(dǎo)的顯示元件陣列的橫截面，所述漸細(xì)光導(dǎo)包含定位成靠近顯示 元件的全息圖。
圖10A為漸細(xì)光導(dǎo)的橫截面，所述漸細(xì)光導(dǎo)具有定位成靠近光導(dǎo)的第一表面的全息圖。
圖IOB為漸細(xì)光導(dǎo)的橫截面，所述漸細(xì)光導(dǎo)具有定位成靠近光導(dǎo)的第二表面的全息圖。
圖IIA到圖IIF為具有嵌入于光導(dǎo)中的全息圖的光導(dǎo)的其它實(shí)施例的橫截面。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述是針對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以多種不同方式來(lái) 實(shí)施。在此描述中，參考了多個(gè)圖式，其中在全文中相同部分由相同數(shù)字來(lái)表示。如將 從以下描述明白，所述實(shí)施例可實(shí)施于經(jīng)配置以顯示圖像的任何設(shè)備中，無(wú)論是運(yùn)動(dòng)圖 像(例如，視頻)還是靜止圖像(例如，靜態(tài)圖像)且無(wú)論是文本圖像還是圖形圖像。 更特定來(lái)說(shuō)，預(yù)期所述實(shí)施例可實(shí)施于多種電子設(shè)備中或與其相關(guān)聯(lián)，所述電子設(shè)備例 如為(但不限于)移動(dòng)電話、無(wú)線設(shè)備、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持式或便攜式計(jì)算 機(jī)、GPS接收器/導(dǎo)航器、相機(jī)、MP3播放器、攝像機(jī)、游戲控制臺(tái)、腕表、鐘表、計(jì) 算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、自動(dòng)顯示器(例如，里程表顯示器等)、 駕駛艙控制器和/或顯示器、相機(jī)視圖顯示器(例如，車(chē)輛中的后視相機(jī)的顯示器)、電 子照片、電子廣告牌或標(biāo)志、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、封裝和美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如， 一件珠寶上 的圖像的顯示器)。與本文中所描述的MEMS設(shè)備結(jié)構(gòu)相似的MEMS設(shè)備還可用于非顯 示器應(yīng)用中，例如電子開(kāi)關(guān)設(shè)備。
例如(例如)干涉式調(diào)制MEMS裝置、LCD等的顯示元件可包括經(jīng)配置以將顯示
元件照亮為適當(dāng)水平以供觀看的光源。與光源進(jìn)行組合，光導(dǎo)可耦合到靠近光源的顯示
元件陣列，以將光分布于顯示元件陣列上。光導(dǎo)可相對(duì)于顯示元件以各種定向來(lái)定位，
9例如，在顯示元件后方(例如，背光)，或在顯示元件前方(例如，前光)。在本文所描 述的系統(tǒng)及方法中，各種形狀的光導(dǎo)經(jīng)配置以調(diào)整一光束中的個(gè)別光線在光導(dǎo)內(nèi)的角 度，使得將各自光線的角度調(diào)整朝向嵌入于光導(dǎo)內(nèi)的全息圖的接受角。嵌入于光導(dǎo)中的 全息圖經(jīng)配置以在各自光線處于一接受角范圍內(nèi)時(shí)朝向顯示元件射出個(gè)別光線。
在圖1中說(shuō)明包含干涉MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實(shí)施例。在這些裝 置中，像素處于明亮狀態(tài)或黑暗狀態(tài)。在明亮("接通"或"打開(kāi)")狀態(tài)下，所述顯 示元件將較大部分的入射可見(jiàn)光反射到使用者。在黑暗("切斷"或"關(guān)閉")狀態(tài)下， 所述顯示元件將極少入射可見(jiàn)光反射到使用者。依據(jù)所述實(shí)施例，"接通"和"切斷" 狀態(tài)的光反射特性可顛倒。MEMS像素可經(jīng)配置以主要反射選定色彩，進(jìn)而允許除黑色 和白色外的彩色顯示器。'
圖1為描繪視覺(jué)顯示器的一系列像素中的兩個(gè)鄰近像素的等角視圖，其中每一像素 均包含一 MEMS干涉式調(diào)制器。在一些實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器顯示器包含這些干涉 式調(diào)制器的行/列陣列。每一干涉式調(diào)制器均包括一對(duì)反射層，所述反射層以彼此相距可 變且可控的距離而定位，以形成具有至少一可變尺寸的諧振光學(xué)間隙。在一實(shí)施例中， 所述反射層中的一者可在兩個(gè)位置之間移動(dòng)。在第一位置(在本文中被稱(chēng)為放松位置) 中，可移動(dòng)反射層位于距固定的部分反射層相對(duì)較大距離處。在第二位置(在本文中被 稱(chēng)為致動(dòng)位置)中，可移動(dòng)反射層定位得較緊密鄰近于所述部分反射層。依據(jù)可移動(dòng)反 射層的位置，從兩個(gè)層反射的入射光相長(zhǎng)或相消地干涉，進(jìn)而針對(duì)每一像素產(chǎn)生總體反 射或非反射狀態(tài)。
圖1中的像素陣列的所描繪部分包括兩個(gè)鄰近干涉式調(diào)制器12a與12b。在左側(cè)干 涉式調(diào)制器12a中，可移動(dòng)反射層14a被說(shuō)明為處于距光學(xué)堆疊16a預(yù)定距離處的放松 位置中，所述光學(xué)堆疊16a包括部分反射層。在右側(cè)干涉式調(diào)制器12b中，可移動(dòng)反射 層14b被說(shuō)明為處于鄰近于光學(xué)堆疊16b的致動(dòng)位置中。
如本文所參考，光學(xué)堆疊16a和16b(統(tǒng)稱(chēng)為光學(xué)堆疊16)通常包含若干融合層(fmed layer),所述融合層可包括例如氧化銦錫(ITO)的電極層、例如鉻的部分反射層和透明 電介質(zhì)。光學(xué)堆疊16因此為導(dǎo)電的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通過(guò)將 上述層中的一者或一者以上沉積到透明襯底20上而制造。部分反射層可由部分反射的 多種材料形成，例如各種金屬、半導(dǎo)體和電介質(zhì)。部分反射層可由一個(gè)或一個(gè)以上材料 層形成，且所述層中的每一者均可由單一材料或材料的組合形成。
在一些實(shí)施例中，光學(xué)堆疊16的各層被圖案化為平行條帶，且可形成如下文進(jìn)一
步描述的顯示裝置中的行電極?？梢苿?dòng)反射層14a、 14b可形成為一 (或多個(gè))所沉積的金屬層的一系列平行條帶(與行電極16a、 16b正交)，所述層沉積于支柱18的頂部 上且沉積于在支柱18之間沉積的介入犧牲材料上。當(dāng)蝕刻掉犧牲材料時(shí)，可移動(dòng)反射 層14a、 14b通過(guò)所界定的間隙19而與光學(xué)堆疊16a、 16b分離。高度導(dǎo)電且反射的材 料(例如鋁)可用于反射層14，且這些條帶可在顯示裝置中形成列電極。
在未施加電壓的情況下，間隙19保持在可移動(dòng)反射層14a與光學(xué)堆疊16a之間， 其中可移動(dòng)反射層14a處于機(jī)械放松狀態(tài)，如圖1中的像素12a所說(shuō)明。然而，當(dāng)將電 位差施加到選定的行和列時(shí)，在對(duì)應(yīng)像素中，在行電極和列電極的交叉處形成的電容器 開(kāi)始帶電，且靜電力一起拉動(dòng)所述電極。如果電壓足夠高，則可移動(dòng)反射層14a變形且 被迫抵靠光學(xué)堆疊16。光學(xué)堆疊16內(nèi)的介電層(在此圖中未說(shuō)明)可防止短路并控制 層14與16之間的分離距離，如圖1的右側(cè)像素12b所說(shuō)明。不管所施加的電位差的極 性如何，此行為均相同。以此方式，可控制反射對(duì)非反射像素狀態(tài)的行/列致動(dòng)類(lèi)似于常 規(guī)LCD和其它顯示器技術(shù)中所使用的許多方式。
圖2到圖5B說(shuō)明在顯示器應(yīng)用中使用干涉式調(diào)制器陣列的一示范性過(guò)程和系統(tǒng)。 圖2為說(shuō)明可并入本發(fā)明的若干方面的電子裝置的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。在所述示范 性實(shí)施例中，所述電子裝置包括處理器21，其可為任何通用單芯片或多芯片微處理器， 例如ARM、 Pentium 、 Pentium II 、 Pentium III 、 Pentium IV 、 Pentium Pro、 8051、 MIPS 、 Power PC 、 ALPHA ;或任何特殊用途微處理器，例如數(shù)字信號(hào)處理器、微控 器或可編程門(mén)陣列。如此項(xiàng)技術(shù)中常見(jiàn)的，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行一個(gè)或一個(gè)以上 軟件模塊。除執(zhí)行操作系統(tǒng)外，處理器可經(jīng)配置以執(zhí)行一個(gè)或一個(gè)以上軟件應(yīng)用程序， 包括網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。
在一實(shí)施例中，處理器21還經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動(dòng)器22通信。在一實(shí)施例中，陣列
驅(qū)動(dòng)器22包括將信號(hào)提供到顯示陣列或面板30的行驅(qū)動(dòng)器電路24和列驅(qū)動(dòng)器電路26。
圖1中所說(shuō)明的陣列的橫截面在圖2中由線1-1展示。對(duì)于MEMS干涉式調(diào)制器，行/
列致動(dòng)協(xié)議可利用圖3中所說(shuō)明的這些裝置的滯后特性。可能需要(例如)IO伏特電位
差以促使可移動(dòng)層從放松狀態(tài)變形到致動(dòng)狀態(tài)。然而，當(dāng)電壓從此值降低時(shí)，可移動(dòng)層
隨著電壓下降回到低于IO伏特而維持其狀態(tài)。在圖3的示范性實(shí)施例中，可移動(dòng)層不
完全放松直到電壓下降到低于2伏特。因此，在圖3中所說(shuō)明的實(shí)例中，存在約3V到
7V的所施加電壓窗口，在所述窗口內(nèi)，所述裝置穩(wěn)定于放松或致動(dòng)狀態(tài)。此窗口在本
文中被稱(chēng)為"滯后窗口"或"穩(wěn)定窗口"。對(duì)于具有圖3的滯后特征的顯示陣列，行/
列致動(dòng)協(xié)議可經(jīng)設(shè)計(jì)以使得在行選通期間，選通行中的待致動(dòng)的像素暴露于約10伏特
的電壓差，且待放松的像素暴露于接近零伏特的電壓差。在選通后，所述像素暴露于約5伏特的穩(wěn)定狀態(tài)電壓差以使得所述像素保持在行選通將其置于的任何狀態(tài)。在被寫(xiě)入 后，在此實(shí)例中，每一像素均經(jīng)歷3到7伏特的"穩(wěn)定窗口"內(nèi)的電位差。此特征使圖 1中所說(shuō)明的像素設(shè)計(jì)在同一所施加的電壓條件下穩(wěn)定于致動(dòng)或放松預(yù)存狀態(tài)。因?yàn)樗?述干涉式調(diào)制器的每一像素(不管處于致動(dòng)狀態(tài)還是放松狀態(tài))基本上為由固定和移動(dòng) 反射層形成的電容器，所以可在幾乎不具有功率耗散的情況下以滯后窗口內(nèi)的電壓保持 此穩(wěn)定狀態(tài)。如果所施加的電位是固定的，則基本上沒(méi)有電流流動(dòng)到像素中。
在典型應(yīng)用中，通過(guò)根據(jù)第一行中的所致動(dòng)的像素的所要集合來(lái)斷定列電極的集合 而建立顯示幀。接著將行脈沖施加到行1電極，進(jìn)而致動(dòng)對(duì)應(yīng)于所斷定的列線的像素。 接著將列電極的所斷定的集合改變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二行中的所致動(dòng)的像素的所要集合。接著 將脈沖施加到行2電極，進(jìn)而根據(jù)所斷定的列電極來(lái)致動(dòng)行2中的適當(dāng)像素。行l(wèi)像素 不受行2脈沖影響，且保持于其在行1脈沖期間被設(shè)置的狀態(tài)中?？梢匝蚍绞綄?duì)整個(gè) 系列的行重復(fù)此過(guò)程，以產(chǎn)生幀。通常，通過(guò)以每秒某一所要數(shù)目的幀來(lái)不斷重復(fù)此過(guò) 程，而使用新的顯示數(shù)據(jù)刷新和/或更新幀。用于驅(qū)動(dòng)像素陣列的行電極和列電極以產(chǎn)生 顯示幀的廣泛多種協(xié)議也是眾所周知的，且可結(jié)合本發(fā)明而使用。
圖4、 5A和5B說(shuō)明用于在圖2的3x3陣列上產(chǎn)生顯示幀的一種可能的致動(dòng)協(xié)議。 圖4說(shuō)明可用于展現(xiàn)圖3的滯后曲線的像素的列電壓電平與行電壓電平的可能集合。在
圖4實(shí)施例中，致動(dòng)像素涉及將適當(dāng)列設(shè)置為-Vb,as且將適當(dāng)行設(shè)置為+AV，其可分別對(duì) 應(yīng)于-5伏特和+5伏特。放松像素可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)將適當(dāng)列設(shè)置為+Vb,as且將適當(dāng)
行設(shè)置為相同+AV，進(jìn)而在像素上產(chǎn)生零伏特的電位差。在行電壓保持于零伏特的那些
行中，所述像素穩(wěn)定于其初始所處的任何狀態(tài)，而不管列處于+Vb,as還是-Vb,as。還如圖
4中所說(shuō)明，將了解，可使用與上文所述的極性相反的極性的電壓，例如，致動(dòng)像素可
涉及將適當(dāng)列設(shè)置為+Vbias且將適當(dāng)行設(shè)置為-AV。在此實(shí)施例中，釋放像素是通過(guò)以下 方式實(shí)現(xiàn)將適當(dāng)列設(shè)置為-Vb,M且將適當(dāng)行設(shè)置為相同-AV，進(jìn)而在像素上產(chǎn)生零伏特
的電位差。
圖5B是展示施加到圖2的3x3陣列的一系列行信號(hào)和列信號(hào)的時(shí)序圖，其將產(chǎn)生 圖5A中所說(shuō)明的顯示布置(其中所致動(dòng)的像素為非反射的)。在寫(xiě)入圖5A中所說(shuō)明的 幀之前，所述像素可處于任何狀態(tài)，且在此實(shí)例中，所有行均處于o伏特且所有列均處 于+5伏特。在這些所施加的電壓的情況下，所有像素均穩(wěn)定于其現(xiàn)有的致動(dòng)或放松狀態(tài) 中。
在圖5A幀中，像素(1,1)、 (1,2)、 (2,2)、 (3,2)禾n (3,3)被致動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)此，在
行1的"線時(shí)間"期間，將列1和2設(shè)置為-5伏特，且將列3設(shè)置為+5伏特。此不會(huì)改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因?yàn)樗邢袼鼐３衷?到7伏特的穩(wěn)定窗口中。接著通過(guò)從0 升到5伏特且回落到零的脈沖而選通行1。此將致動(dòng)(1,1)禾H (1,2)像素并放松(1,3) 像素。陣列中的其它像素不受影響。為了在需要時(shí)設(shè)置行2，將列2設(shè)置為-5伏特，且 將列1和3設(shè)置為+5伏特。施加到行2的相同選通接著將致動(dòng)像素(2,2)和放松像素 (2,1)禾Q (2,3)。同樣，陣列的其它像素不受影響。以類(lèi)似方式通過(guò)將列2和3設(shè)置為-5 伏特且將列1設(shè)置為+5伏特而設(shè)置行3。行3選通設(shè)置行3像素，如圖5A中所示。在 寫(xiě)入所述幀之后，行電位為零，且列電位可保持于+5或-5伏特，且顯示器穩(wěn)定于圖5A 的布置中。應(yīng)了解，相同程序可用于數(shù)十或數(shù)百行和列的陣列。還應(yīng)了解，在上文概述 的一般原理內(nèi)，可廣泛改變用以執(zhí)行行和列致動(dòng)的電壓的時(shí)序、序列和電平，且以上實(shí) 例僅為示范性的，且任何致動(dòng)電壓方法均可與本文中所描述的系統(tǒng)和方法一起使用。
圖6A和6B為說(shuō)明顯示裝置40的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。顯示裝置40可為(例如) 蜂窩式電話或移動(dòng)電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其微小變化還說(shuō)明各種類(lèi)型 的顯示裝置，例如電視和便攜式媒體播放器。
顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚(yáng)聲器45、輸入裝置48和麥克風(fēng) 46。通常由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的多種制造工藝(包括注射模制和真空成形) 中的任一者形成外殼41。此外，外殼41可由多種材料中的任一者制成，包括(但不限 于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷，或其組合。在一實(shí)施例中，外殼41包括可移除 部分(未圖示)，其可與不同色彩、或含有不同標(biāo)識(shí)、圖片或符號(hào)的其它可移除部分互 換。
示范性顯示裝置40的顯示器30可為多種顯示器中的任一者，包括如本文中所描述 的雙穩(wěn)態(tài)顯示器。在其它實(shí)施例中，顯示器30包括如上所述的平板顯示器(例如等離 子體、EL、 OLED、 STN LCD或TFTLCD)或非平板顯示器(例如CRT或其它顯像管 裝置)，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。然而，出于描述本實(shí)施例的目的，顯示器 30包括干涉式調(diào)制器顯示器，如本文中所描述。
在圖6B中示意性地說(shuō)明示范性顯示裝置40的一實(shí)施例的組件。所說(shuō)明的示范性顯
示裝置40包括外殼41且可包括至少部分被封閉于其中的額外組件。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí)
施例中，示范性顯示裝置40包括網(wǎng)絡(luò)接口 27，網(wǎng)絡(luò)接口 27包括耦合到收發(fā)器47的天
線43。收發(fā)器47連接到處理器21，處理器21連接到調(diào)節(jié)硬件52。調(diào)節(jié)硬件52可經(jīng)配
置以調(diào)節(jié)信號(hào)(例如，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波)。調(diào)節(jié)硬件52連接到揚(yáng)聲器45和麥克風(fēng)46。
處理器21還連接到輸入裝置48和驅(qū)動(dòng)器控制器29。驅(qū)動(dòng)器控制器29耦合到幀緩沖器
28且耦合到陣列驅(qū)動(dòng)器22，陣列驅(qū)動(dòng)器22又耦合到顯示陣列30。電源50將電力提供到如由特定示范性顯示裝置40設(shè)計(jì)所需的所有組件。
網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線43和收發(fā)器47，使得示范性顯示裝置40可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與一個(gè) 或一個(gè)以上裝置通信。在一實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27還可具有某些處理能力以減輕對(duì)處 理器21的要求。天線43為用于傳輸和接收信號(hào)的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何天線。 在一實(shí)施例中，所述天線根據(jù)IEEE.802.il標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802.11 (a)、 (b)或(g)) 來(lái)傳輸和接收RF信號(hào)。在另一實(shí)施例中，所述天線根據(jù)藍(lán)牙(BLUETOOTH)標(biāo)準(zhǔn)來(lái) 傳輸和接收RF信號(hào)。在蜂窩式電話的情況下，天線經(jīng)設(shè)計(jì)以接收CDMA、 GSM、 AMPS 或用以在無(wú)線手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的其它已知信號(hào)。收發(fā)器47預(yù)處理從天線43接收的 信號(hào)，使得其可由處理器21接收并進(jìn)一步操縱。收發(fā)器47還處理從處理器21接收的 信號(hào)，使得其可經(jīng)由天線43從示范性顯示裝置40傳輸。
在替代實(shí)施例中，收發(fā)器47可被接收器取代。在另一替代實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口27 可被圖像源取代，圖像源可存儲(chǔ)或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器21的圖像數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，圖 像源可為含有圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻光盤(pán)(DVD)或硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，或產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件 模塊。
處理器21通常控制示范性顯示裝置40的總體操作。處理器21接收數(shù)據(jù)(例如來(lái) 自網(wǎng)絡(luò)接口 27或圖像源的經(jīng)壓縮圖像數(shù)據(jù))并將數(shù)據(jù)處理為原始圖像數(shù)據(jù)或處理為容 易處理為原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21接著將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器控制器29 或發(fā)送到幀緩沖器28以供存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常涉及識(shí)別圖像內(nèi)每一位置處的圖像特征 的信息。舉例來(lái)說(shuō)，此些圖像特征可包括色彩、飽和度和灰度水平。
在一實(shí)施例中，處理器21包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制示范性顯示裝置 40的操作。調(diào)節(jié)硬件52通常包括放大器和濾波器以用于將信號(hào)傳輸?shù)綋P(yáng)聲器45以及用 于從麥克風(fēng)46接收信號(hào)。調(diào)節(jié)硬件52可為示范性顯示裝置40內(nèi)的離散組件或可并入 在處理器21或其它組件中。
驅(qū)動(dòng)器控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28取得由處理器21產(chǎn)生的原始圖
像數(shù)據(jù)且適當(dāng)?shù)刂匦赂袷交紙D像數(shù)據(jù)以供高速傳輸?shù)疥嚵序?qū)動(dòng)器22。具體來(lái)說(shuō)，驅(qū)
動(dòng)器控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化為具有光柵狀格式的數(shù)據(jù)流，使得其具有適
于在顯示陣列30上進(jìn)行掃描的時(shí)間次序。接著，驅(qū)動(dòng)器控制器29將經(jīng)格式化的信息發(fā)
送到陣列驅(qū)動(dòng)器22。盡管驅(qū)動(dòng)器控制器29 (例如LCD控制器)通常作為獨(dú)立集成電路
(IC)而與系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但可以許多方式實(shí)施此些控制器。其可作為硬件嵌入
于處理器21中、作為軟件嵌入于處理器21中，或以硬件與陣列驅(qū)動(dòng)器22完全整合。
通常，陣列驅(qū)動(dòng)器22從驅(qū)動(dòng)器控制器29接收經(jīng)格式化的信息，并將視頻數(shù)據(jù)重新格式化為一組平行波形，所述波形每秒多次地被施加到來(lái)自顯示器的x-y像素矩陣的數(shù) 百且有時(shí)數(shù)千個(gè)導(dǎo)線。
在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29、陣列驅(qū)動(dòng)器22和顯示陣列30對(duì)于本文中所描述 的多種類(lèi)型顯示器中的任一者均適用。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29為 常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實(shí)施 例中，陣列驅(qū)動(dòng)器22為常規(guī)驅(qū)動(dòng)器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動(dòng)器(例如，干涉式調(diào)制器顯示 器)。在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29與陣列驅(qū)動(dòng)器22整合在一起。此實(shí)施例在高度 整合的系統(tǒng)(例如蜂窩式電話、手表和其它小面積顯示器)中是常見(jiàn)的。在又一實(shí)施例 中，顯示陣列30為典型顯示陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示陣列(例如，包括干涉式調(diào)制器陣列的 顯示器)。
輸入裝置48允許使用者控制示范性顯示裝置40的操作。在一實(shí)施例中，輸入裝置 48包括小鍵盤(pán)(例如QWERTY鍵盤(pán)或電話小鍵盤(pán))、按鈕、開(kāi)關(guān)、觸敏屏幕或壓敏或 熱敏膜。在一實(shí)施例中，麥克風(fēng)46為用于示范性顯示裝置40的輸入裝置。當(dāng)麥克風(fēng)46 用于將數(shù)據(jù)輸入到裝置中時(shí)，可由使用者提供語(yǔ)音命令以控制示范性顯示裝置40的操 作。
電源50可包括如此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知的多種能量存儲(chǔ)裝置。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí)施 例中，電源50為可再充電電池組，例如鎳鎘電池組或鋰離子電池組。在另一實(shí)施例中， 電源50為可再生能源、電容器或太陽(yáng)能電池(包括，塑料太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池涂 料)。在又 -實(shí)施例中，電源50經(jīng)配置以從墻上插座接收電力。
在一些實(shí)施例中，如上所述，控制可編程性駐留于可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干位 置中的驅(qū)動(dòng)器控制器中。在一些實(shí)施例中，控制可編程性駐留于陣列驅(qū)動(dòng)器22中。所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，上述優(yōu)化可實(shí)施于任何數(shù)目的硬件和/或軟件組件中且實(shí)施 于各種配置中。
根據(jù)上文陳述的原理而操作的干涉式調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可廣泛變化。舉例來(lái)說(shuō)，
圖7A到圖7E說(shuō)明可移動(dòng)反射層14和其支撐結(jié)構(gòu)的五個(gè)不同的實(shí)施例。圖7A為圖1
的實(shí)施例的橫截面，其中金屬材料14的條帶沉積于正交延伸的支撐件18上。在圖7B
中，可移動(dòng)反射層14僅在系鏈32上在拐角處附接到支撐件。在圖7C中，可移動(dòng)反射
層14從可變形層34懸垂，可變形層34可包含柔性金屬?？勺冃螌?4在可變形層34
的周邊周?chē)苯踊蜷g接地連接到襯底20。這些連接在本文中被稱(chēng)為支撐柱。圖7D中所
說(shuō)明的實(shí)施例具有支撐柱插塞42，可變形層34擱置于所述支撐柱插塞42上。可移動(dòng)反
射層14保持懸垂在間隙上(如在圖7A到圖7C中)，但可變形層34不通過(guò)填充在可變
15形層34與光學(xué)堆疊16之間的孔而形成支撐柱。而是，支撐柱由平坦化金屬形成，所述 金屬用以形成支撐柱插塞42。圖7E中所說(shuō)明的實(shí)施例是基于圖7D中所示的實(shí)施例， 但還可經(jīng)調(diào)適以與圖7A到圖7C中所說(shuō)明的實(shí)施例以及未圖示的額外實(shí)施例中的任一者 一起運(yùn)作。在圖7E中所展示的實(shí)施例中，金屬或其它導(dǎo)電材料的額外層已用于形成總 線結(jié)構(gòu)44。此允許信號(hào)沿干涉式調(diào)制器的背面路由，進(jìn)而消除可能原本必須在襯底20 上形成的許多電極。
在例如圖7中所展示的實(shí)施例的實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器充當(dāng)直視型裝置，其中從 透明襯底20的前側(cè)看到圖像，所述側(cè)與上面布置有調(diào)制器的側(cè)相反。在這些實(shí)施例中， 反射層14光學(xué)屏蔽干涉式調(diào)制器在與襯底20相反的反射層(包括可變形層34)的側(cè)上 的部分。此允許屏蔽區(qū)域可在不負(fù)面影響圖像質(zhì)量的情況下經(jīng)配置和操作。此屏蔽允許 實(shí)現(xiàn)圖7E中的總線結(jié)構(gòu)44，其提供使調(diào)制器的光學(xué)特性與調(diào)制器的機(jī)電特性(例如尋 址或由此尋址引起的移動(dòng))分離的能力。此可分離的調(diào)制器架構(gòu)允許選擇用于調(diào)制器的 機(jī)電方面和光學(xué)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料并彼此獨(dú)立地作用。此外，圖7C到圖7E中所展 示的實(shí)施例具有由反射層14的光學(xué)特性與其機(jī)械特性去耦而得到的額外益處，其是由 可變形層34實(shí)行。此允許用于反射層14的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料在光學(xué)特性方面經(jīng)優(yōu)化，且 用于可變形層34的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料在所要機(jī)械特性方面經(jīng)優(yōu)化。
圖8為具有經(jīng)定位以向顯示元件810中發(fā)射光的光導(dǎo)820的顯示元件陣列810的橫
截面。顯示元件810可包含各種類(lèi)型的元件，例如(例如)類(lèi)似于上文所述的元件的LCD
顯示元件或干涉式調(diào)制器顯示元件。在圖8的實(shí)施例中，以陣列配置來(lái)布置多個(gè)顯示元
件810。如上文所述，許多顯示器包括個(gè)別顯示元件的陣列。類(lèi)似地，顯示器的個(gè)別像
素可構(gòu)成一個(gè)或一個(gè)以上顯示元件。在圖8的實(shí)施例中，多個(gè)顯示元件810可為例如蜂
窩式電話或PDA的顯示器的較大顯示器的部分。光導(dǎo)820經(jīng)定位成靠近顯示元件810
中的每一者且經(jīng)配置以在光導(dǎo)內(nèi)傳播射入到其邊緣中的光。光導(dǎo)進(jìn)一步經(jīng)配置以將在光
導(dǎo)中傳播的光射出到顯示元件810中的每一者。例如LED的光源830經(jīng)定位成靠近光
導(dǎo)820，且提供行進(jìn)穿過(guò)光導(dǎo)820且分布到顯示元件810上的光。在其它實(shí)施例中，一
個(gè)或一個(gè)以上光源及光導(dǎo)的配置可變化，以便向顯示元件陣列提供光。舉例來(lái)說(shuō)，在一
實(shí)施例中，例如LED的線性光源陣列可沿著光導(dǎo)的長(zhǎng)度而延伸。在另一實(shí)施例中，在
一末端處被泵送光的細(xì)長(zhǎng)線性光導(dǎo)可用以向顯示元件810提供光。舉例來(lái)說(shuō)，例如冷陰
極熒光管(CCFT)的其它光源及此項(xiàng)技術(shù)中已知或稍后開(kāi)發(fā)的其它光導(dǎo)也可結(jié)合本文
所描述的系統(tǒng)及方法而可使用。
在圖8的實(shí)施例中，光導(dǎo)820包含全息圖840，其經(jīng)配置以使以接受角入射于全息
16圖840上的光朝向顯示元件而射出光導(dǎo)。雖然在本文中被稱(chēng)作接受角，但接受角可包含 一角度范圍。舉例來(lái)說(shuō)，全息圖可經(jīng)配置以射出在45度到45.5度的范圍內(nèi)入射于全息 圖上的光線。在其它實(shí)施例中，由全息圖射出的接受角可處于(例如)小于約0.2、 0.25、 0.5、 0.75、 l或2度的寬度范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，全息圖840對(duì)于以在全息圖的接受 角以外的角度在光導(dǎo)內(nèi)傳播的光線大體上無(wú)影響，且因此，以在接受角以外的角度從光 源830發(fā)射到光導(dǎo)820中的光線未被全息圖840射出到顯示裝置810上。舉例來(lái)說(shuō)，如 果全息圖840的接受角是從45度到45.5度且從光源830發(fā)射的光線相對(duì)于全息圖840 以40度的角度在光導(dǎo)內(nèi)傳播，則因?yàn)楣鈱?dǎo)820的第一表面822與第二表面824平行， 所以隨著光線交替地從第一表面822和第二表面824反射而傳播通過(guò)光導(dǎo)820，光線相 對(duì)于全息圖840的角度將保持處于40度。因此，在圖8的實(shí)施例中，發(fā)射到光導(dǎo)820 中的光中的至少一些光未從光導(dǎo)820射出到顯示元件810上，因?yàn)樗龉饩€不在全息圖 840的接受角范圍內(nèi)。在某些實(shí)施例中，全息圖840可包含表面全息圖、體積全息圖或 任何其它類(lèi)型的全息圖。
圖9為具有漸細(xì)光導(dǎo)920的顯示元件陣列910的橫截面，所述錐形光導(dǎo)920包含經(jīng) 定位成靠近顯示元件910的全息圖940。圖9的光導(dǎo)920包含第一表面922及第二表面 924，所述表面經(jīng)定位成使得第一表面922與第二表面924之間的距離在光導(dǎo)920的第 二末端926處小于在光導(dǎo)920的第一末端927處。光導(dǎo)920的此厚度變化有利地使得從 光導(dǎo)920反射的光的角度隨著光傳播通過(guò)光導(dǎo)920而得以調(diào)整。在本文中將第一表面922 與第二表面924的角度差稱(chēng)作錐角。在圖9的實(shí)施例中，從光源930發(fā)射到光導(dǎo)920中 的光線的處于全息圖940的接受角以外的角度可隨著光線傳播通過(guò)光導(dǎo)920而得以調(diào) 整，直到各自光線的角度處于全息圖940的接受角內(nèi)且光線從光導(dǎo)920射出到顯示元件 910上。因此，光導(dǎo)920在不增加全息圖940的接受角范圍的情況下有利地增加處于全 息圖940的接受角內(nèi)的光的量，且因此增加從光導(dǎo)920射出的光的量。 一般來(lái)說(shuō)，具有 較廣接受角的全息圖將射出較多角度的入射光，但同樣可能產(chǎn)生不合意的視覺(jué)假影。光 導(dǎo)920有利地調(diào)整發(fā)射到光導(dǎo)920中的光線的角度，使得以較廣范圍的角度從光源發(fā)射 的光線可隨著各自光線的角度經(jīng)調(diào)整朝向全息圖940的接受角而在光導(dǎo)的各種位置處從 光導(dǎo)920射出。光線在光導(dǎo)920內(nèi)的角度的調(diào)整也允許具有較窄接受角的全息圖940的 使用，因此減少了與較廣接受角相關(guān)聯(lián)的視覺(jué)假影。
在一實(shí)施例中，全息圖940經(jīng)設(shè)計(jì)以將光線轉(zhuǎn)向?yàn)榉浅＝咏鈱?dǎo)920的全內(nèi)反射
(TIR)角而傳播。因此，光導(dǎo)920經(jīng)設(shè)計(jì)以隨著光遠(yuǎn)離光源930移動(dòng)通過(guò)光導(dǎo)920而將
所有傳播光線移向此角度。因此，從光源930接近TIR角而進(jìn)入光導(dǎo)920的光將在光源930附近從光導(dǎo)射出。幾乎水平于全息圖940而進(jìn)入光導(dǎo)930的光將傳播通過(guò)光導(dǎo)920 的較大部分，其中各自光線與全息圖940之間的角度增加，例如，越來(lái)越垂直于從光導(dǎo) 920的第一表面922及第二表面924的每一反射，直到角度處于全息圖940的接受角內(nèi)。 在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)920的第一表面922與第二表面924之間的角度差(也被稱(chēng) 作錐角)相對(duì)較小，例如，小于1度。本文中(例如，圖9到圖11中)所說(shuō)明的光導(dǎo) 的實(shí)施例包括經(jīng)夸示的漸細(xì)，以便較佳地說(shuō)明根據(jù)本文所描述的系統(tǒng)及方法為可能的光 導(dǎo)的各種實(shí)施例。
圖9說(shuō)明從光源930以不同角度射入到光導(dǎo)920中的兩個(gè)光線950、 952的示范性 路徑。在此實(shí)例中，在光線950、 952進(jìn)入光導(dǎo)920后，光線952與全息圖940之間的 角度大于光線950與全息圖之間的角度。因此，光線952將在比光線950更接近光源930 的位置處達(dá)到全息圖940的接受角。如圖9所說(shuō)明，在從第一表面922及第二表面924 反射之后，光線950、 952相對(duì)于全息圖940的角度已使光導(dǎo)920的錐角增加了兩倍。 因此，如果含有嵌入式全息圖940的光導(dǎo)920具有45度的接受角且光導(dǎo)920的錐角為 二分之一度，則每一光線相對(duì)于全息圖的角度在從光導(dǎo)的第一表面222及第二表面224 反射之后將增加約1度。光線950、 952的角度經(jīng)夸示以更好地說(shuō)明光線的角度隨著光 線傳播通過(guò)光導(dǎo)920的改變。
在圖9的實(shí)施例中，全息圖940平行于第二表面924，且因此，從第二表面924反 射的光線相對(duì)于全息圖940的角度不會(huì)改變。因此，在此實(shí)施例中，整個(gè)錐角處于全息 圖940與第一表面922之間，使得以錐角的兩倍調(diào)整從第一表面922反射的光線的角度 且不調(diào)整從第二表面924反射的光線的角度。在其它實(shí)施例中，全息圖940可能不平行 于第一表面及第二表面中的任一者，使得相對(duì)于全息圖調(diào)整從每一表面的反射角度。因 此，通常，在光線從光導(dǎo)的頂部表面及底部表面反射之后，光線的角度已使光導(dǎo)的錐角 改變了約兩倍。
出于說(shuō)明的冃的，光導(dǎo)920被說(shuō)明為具有0.5度的錐角。在此錐角的情況下，光線 的角度在光線從第一表面222及第二表面224反射之后已改變了約1.0度。如上文所述， 在第二表面224平行于全息圖940的情況下，光線的角度的1.0度的改變均由于反射離 開(kāi)第一表面222而發(fā)生，而光線相對(duì)于全息圖940的角度不由于從第二表面224的反射 而改變。
示范性全息圖940具有在44.5度與45.5度之間的接受角。因此，當(dāng)光線952以約
43度的角度進(jìn)入光導(dǎo)920時(shí)，光線952在全息圖的接受角以外1.5度，且因此，從第一
表面922的兩次反射將使光線952的角度增加到約45度，使得其處于全息圖940的接
18受角內(nèi)。類(lèi)似地，當(dāng)光線950以約42度的角度進(jìn)入光導(dǎo)920時(shí)，光線950在全息圖的 接受角以外2.5度，且因此，從第一表面922的三次反射將使光線950的角度增加到約 45度，使得其處于全息圖940的接受角內(nèi)。
如圖9所示，當(dāng)從光源930發(fā)射不同角度的光時(shí)，光導(dǎo)920有利地使光線在光導(dǎo)920 的第一末端927與第二末端926之間的不同位置處從光導(dǎo)920射出。如上文所述，在其 它實(shí)施例中，接受角可能寬于或窄于參看圖9而描述的示范性1度的接受角寬度。另外， 接受角范圍可以例如30度、35度、40度、50度、55度或60度的其它角度為中心。在 其它實(shí)施例中，光導(dǎo)的錐角也可變化，例如，以呈0.1度、0.2度、0.8度、l度、2度、 4度或8度漸細(xì)。在一實(shí)施例中，光導(dǎo)的錐角(例如，在圖9中為0.5度)小于全息圖 的接受角范圍(例如，在圖9中為1度)，使得個(gè)別光線將不跳過(guò)接受角且未能由全息 圖射出。
圖10A及圖10B為各包含第一表面1022及第二表面1024的漸細(xì)光導(dǎo)1020A及 1020B的橫截面。在圖IOA的實(shí)施例中，光導(dǎo)1020A包含經(jīng)定位成靠近第一表面1022A 的全息圖1040A，而在圖10B的實(shí)施例中，光導(dǎo)1020B包含經(jīng)定位成靠近光導(dǎo)1020B 的第二表面1022B的全息圖1040B。有利的是，光導(dǎo)1020及其它光導(dǎo)內(nèi)的全息圖1040 可經(jīng)設(shè)計(jì)以使得其在光導(dǎo)內(nèi)的位置可變化，而不顯著地影響光導(dǎo)的功能性。依據(jù)用以制 造光導(dǎo)的制造工藝，全息圖可較容易地在第一表面1022上或第二表面1024上而非在光 導(dǎo)的中間部分中嵌入于光導(dǎo)中(例如，光導(dǎo)920的全息圖940)。在其它實(shí)施例中，可將 全息圖定位于光導(dǎo)內(nèi)的其它位置處。在一實(shí)施例中，全息圖1040A是反射性全息圖，其 經(jīng)配置以反射處于接受角內(nèi)的光線以使得其從光導(dǎo)1020A射出。在一實(shí)施例中，全息圖 1040B是透射性全息圖，其經(jīng)配置以透射所有光線且調(diào)整處于接受角內(nèi)的光線的角度以 使得其從光導(dǎo)1020B射出。通常(雖然不總是這樣)，透射性全息圖及反射性全息圖兩 者均透射處于各自全息圖的接受角以外的光線，而對(duì)那些光線的角度產(chǎn)生極小影響或不 對(duì)其產(chǎn)生影響。
圖IIA到圖IIF各為各具有嵌入于光導(dǎo)中的全息圖1140的光導(dǎo)1120A到1120F的
其它實(shí)施例的橫截面。光導(dǎo)1120A到1120F中的每一者包含第一表面1122及第二相對(duì)
表面1124，其使第一表面和/或第二表面的至少一部分相對(duì)于另一表面而傾斜，以便提
供使第一表面1122與第二表面1124的至少部分分離的距離上的變化。光導(dǎo)1120的這
些傾斜部分有利地調(diào)整傳播通過(guò)光導(dǎo)1120的光線的角度。如上文參看圖9所描述，通
過(guò)調(diào)整光線在光導(dǎo)1120內(nèi)的傳播角度，個(gè)別光線將在沿著光導(dǎo)1120的長(zhǎng)度的各種位置
處達(dá)到全息圖1140的接受角。以此方式，在一些實(shí)施例中，由全息圖1140從光導(dǎo)1120射出的光可沿著光導(dǎo)1120的長(zhǎng)度較均勻地分布。
圖IIA說(shuō)明光導(dǎo)1120A，其在第一表面1122A與第二表面1124A之間具有加速的 錐度。因此，隨著光線進(jìn)一步移動(dòng)遠(yuǎn)離光源1130A，提供入射于第一表面上的光的較大 偏轉(zhuǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，接近光源1130A的第一表面1122A可以一度的角度傾斜，而遠(yuǎn)離光源 1130A的第一表面1122A可以2度、3度或4度或更大的角度傾斜。如圖11A所示，此 傾斜可隨著距光源的距離的增加而漸進(jìn)地增加。因此，在某些實(shí)施例中，第一表面1122A 是彎曲的。
由于第一表面1122的傾斜提供光線在光導(dǎo)中的偏轉(zhuǎn)，所以包含跨越第一表面1122B 的長(zhǎng)度的多個(gè)脊?fàn)钗?123的光導(dǎo)1120B可正如同單一傾斜表面(如圖9所示的平坦表 面) 一般而工作。以如上文所述的類(lèi)似方式，脊?fàn)钗?123中的每一者調(diào)整從每一脊?fàn)?物1123反射的光相對(duì)于全息圖1140B的角度。在此實(shí)施例中，脊?fàn)钗?123經(jīng)配置以調(diào) 整入射光線相對(duì)于全息圖1140B的角度，使得光線在沿著光導(dǎo)1120B的長(zhǎng)度的各種位置 處達(dá)到全息圖1140B的接受角。每一脊?fàn)钗锞哂?例如)約4度的傾斜，且因此以與例 如圖9所示的楔狀光導(dǎo)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的方式反射入射于其上的光。然而，有利的是，與例如 圖9所示的光導(dǎo)相比，對(duì)于例如圖IIB所示的光導(dǎo)，光導(dǎo)的總厚度變化減小，因?yàn)楹穸?在每一脊?fàn)钗锏拈_(kāi)始處增加。因此，較薄的光導(dǎo)可提供與需要較大厚度變化且因此需要 整體較大厚度(例如，在光源末端處)的楔狀光導(dǎo)相同的傾斜量。
圖11C說(shuō)明包含跨越第一表面1122C的長(zhǎng)度的多個(gè)脊?fàn)钗?125的光導(dǎo)1120C。類(lèi) 似于圖IIB的實(shí)施例，脊?fàn)钗?125經(jīng)配置以調(diào)整入射光線的角度，使得在從脊?fàn)钗?125 的一次或一次以上反射之后，各自光線將處于全息圖1140C的接受角內(nèi)，且因此將從光 導(dǎo)1120C射出到一個(gè)或一個(gè)以上顯示裝置上?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及制造約束來(lái)調(diào)整脊?fàn)钗?1123、 1125 (圖IIB及圖11C)的角度及包括于光導(dǎo)的第一表面1122或第二表面1124 中的脊?fàn)钗锏臄?shù)目。在一個(gè)實(shí)施例中，將脊?fàn)钗锒ㄎ挥诘诙砻?124上，使得防止污 垢及其它物質(zhì)積存于脊?fàn)钗镏小?br>
其它配置是可能的。具有不同形狀的脊?fàn)钗镆彩强赡艿?。舉例來(lái)說(shuō)，雖然第一表面 1122A具有鋸齒狀圖案，其中脊?fàn)钗锇ㄅ_(tái)階部分及傾斜平面部分，但在其它設(shè)計(jì)中， 傾斜部分無(wú)需是平面的，或臺(tái)階高度從一臺(tái)階到另一臺(tái)階無(wú)需為相等的。另外，臺(tái)階到 臺(tái)階的間距可變化，且傾斜及形狀在脊?fàn)钗镏g可為不同的。
圖IID說(shuō)明包含第一表面1122D的光導(dǎo)1120D，所述第一表面1122D越過(guò)光導(dǎo)1120D
的第一部分1126遠(yuǎn)離平坦第二表面1124D而傾斜。在此實(shí)施例中，第一表面1122D越
過(guò)光導(dǎo)1120D的第二部分1127朝向第二表面1124D而傾斜。因此，光在第一部分1126與第二部分1127中的偏轉(zhuǎn)為不同的。入射于光導(dǎo)1120D的第一部分1126中的第一表面 1122D上的光線的反射角度將減小，而入射于光導(dǎo)1120D的第二部分1127中的第一表 面1122D上的光線的反射角度將增加。在一實(shí)施例中，光導(dǎo)1120D的接近光源的末端接 收到比需要在光導(dǎo)1120D的那個(gè)部分處所射出的光線多的光線。因此，為了使光線沿著 光導(dǎo)1120D的長(zhǎng)度的射出規(guī)格化，不通過(guò)光導(dǎo)的漸細(xì)來(lái)調(diào)整光線在第一部分1126中的 角度。因此，在此第一部分1126中，由全息圖1140D射出的光線的數(shù)目可實(shí)際上減少。 隨著光線通過(guò)第一部分1126且進(jìn)入第二部分1127，光線的角度由于第二部分1127的漸 細(xì)而得以調(diào)整，且額外光線將從光導(dǎo)1120D射出。
圖11E說(shuō)明包含單一脊?fàn)钗?123的光導(dǎo)1120E。在此實(shí)施例中，在光導(dǎo)1120E的 第一部分1128中，第一表面1122E與第二表面1124E為平行的。然而，在光導(dǎo)1120E 的第二部分1129中，第一表面1126相對(duì)于第二表面1129而傾斜。在第二部分1129中 提供光相對(duì)于全息圖1140E的增加的偏轉(zhuǎn)。因此，在圖IIE的實(shí)施例中，僅由光源1130E 以全息圖1140E的接受角而發(fā)射的光線將在光導(dǎo)1120E的第一部分1128中射出，而在 光導(dǎo)1120E的第二部分1129中，由光源1130E以小于接受角的角度而發(fā)射的光線將隨 著從第--表面1122E及第二表面1124E的每一反射而經(jīng)歷角度增加，直到各自光線處于 全息圖1140E的接受角且從光導(dǎo)1120E射出。
圖11F說(shuō)明包含非平坦第一表面1122F及第二表面1124F的光導(dǎo)1120F。在此實(shí)施 例中，第一表面1122F與第二表面1124F之間的距離在光導(dǎo)1120F的第一部分1131中 增加且在光導(dǎo)1120F的第二部分1132中減小。第一部分1131及第二部分1132自身在 此實(shí)施例中均為平面的，但可使用其它形狀。在圖11F的實(shí)施例中，光源1130F經(jīng)定位 成靠近第一部分1131，且另一光源1150經(jīng)定位成靠近第二部分1132。在此配置中，來(lái) 自光源1130F的光線的角度通過(guò)第一部分1131而減小且通過(guò)第二部分1132而增加，而 來(lái)自光源1150的光線通過(guò)第二部分1132而減小且通過(guò)第一部分1131而增加。各種實(shí) 施例可當(dāng)在光導(dǎo)的相對(duì)末端上提供光源時(shí)提供較均勻的光分布。
在另一實(shí)施例中，可通過(guò)反射器來(lái)取代第二光源1150,使得未由全息圖U40F射出 的光在其從光源1130F傳遞到反射器時(shí)在相對(duì)方向上被反射回到光導(dǎo)1120F中。在此實(shí) 施例中，可通過(guò)光導(dǎo)1120F的第一部分1131中的第一表面1122F及第二表面1124F上 的反射將光線的角度調(diào)整朝向全息圖1140F的接受角。
以上所描述的實(shí)施例為示范性的且不意欲限制提供本文所描述的有利功能的可能
光導(dǎo)配置的范圍。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)1120的第一表面1122及第二表面1124的部
分相對(duì)于全息圖1140而傾斜。設(shè)計(jì)及配置及使用的多種變化均為可能的。前述描述詳述了本發(fā)明的某些實(shí)施例。然而，應(yīng)了解，無(wú)論前述內(nèi)容在文本中看上 去如何詳細(xì)，均可以許多方式來(lái)實(shí)踐本發(fā)明。如上文也陳述的，應(yīng)注意，在描述本發(fā)明 的某些特征或方面時(shí)對(duì)特定術(shù)語(yǔ)的使用不應(yīng)被視為暗示在本文中對(duì)所述術(shù)語(yǔ)進(jìn)行重新 定義以限于包括本發(fā)明的與所述術(shù)語(yǔ)相關(guān)聯(lián)的特征或方面的任何特定特征。因此，應(yīng)根 據(jù)所附權(quán)利要求書(shū)及其任何等效物來(lái)解釋本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)備，其包含光源；具有第一和第二相對(duì)表面的光導(dǎo)，其中所述第一表面的至少一部分相對(duì)于所述第二表面而傾斜，所述光源經(jīng)安置以使光射入到所述光導(dǎo)中；嵌入于所述光導(dǎo)中的全息圖，所述全息圖經(jīng)配置以使所述射入光射出所述光導(dǎo)，所述傾斜的第一表面隨著入射于所述全息圖上的所述光傳播通過(guò)所述光導(dǎo)而改變所述光的角度的分布；以及顯示元件，其相對(duì)于所述光導(dǎo)而安置以接收從所述光導(dǎo)射出的所述光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光導(dǎo)包含圍繞所述第一和第二相對(duì)表面而安 置的側(cè)部，其中所述光源經(jīng)安置以經(jīng)由所述側(cè)部中的至少一者使光射入到所述光導(dǎo)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光導(dǎo)為楔狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二表面的至少一部分相對(duì)于所述全息圖而 傾斜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一表面包含至少一個(gè)臺(tái)階。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)臺(tái)階包含一垂直于所述全息圖的表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)臺(tái)階包含一相對(duì)于所述全息圖而傾 斜的表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)傾斜部分中的每一者相對(duì)于所述全息圖 而處于第一角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一傾斜部分相對(duì)于所述全息圖而處于第一角度，且第二傾斜部分相對(duì)于所述全息圖而處于第二角度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖經(jīng)配置以經(jīng)由所述光導(dǎo)的所述第一表 面而使光射出所述光導(dǎo)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖經(jīng)配置以經(jīng)由所述光導(dǎo)的所述第二表 面而使光射出所述光導(dǎo)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一表面及所述第二表面中的至少一者是彎 曲的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述第一表面相對(duì)于所述全息圖的斜度沿著所 述光導(dǎo)的長(zhǎng)度而加速。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述第一表面相對(duì)于所述全息圖的斜度在所述 光導(dǎo)的至少一第一部分上為正。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述第一表面相對(duì)于所述全息圖的斜度在所述 光導(dǎo)的至少一第二部分上為負(fù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一表面及所述第二表面中的至少一者是平 面的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖位于所述第一表面上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖位于所述第二表面上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖位于所述第一表面與所述第二表面之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述全息圖使在接受角范圍內(nèi)入射于所述全息圖 上的光射出所述光導(dǎo)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述范圍小于約0.25度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述范圍小于約0.5度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述范圍小于約l度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述全息圖反射在所述接受角范圍內(nèi)的入射于 所述全息圖上的光，使得所述反射光從所述光導(dǎo)朝向空間光調(diào)制器而射出。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述全息圖透射在所述接受角范圍內(nèi)的入射于 所述全息圖上的光，使得所述透射光從所述光導(dǎo)朝向所述空間光調(diào)制器射出。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中當(dāng)各自光線從所述第一表面反射時(shí)所述各自光線 相對(duì)于所述全息圖的角度增加。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述空間光調(diào)制器被定位成靠近所述第一表面。
28. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述空間光調(diào)制器被定位成靠近所述第二表面。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光源被定位成靠近所述光導(dǎo)的第一末端。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中第二光源被定位成靠近所述光導(dǎo)的第二末端。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中反射器被定位成靠近所述光導(dǎo)的第二末端。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光源及所述光導(dǎo)包含背光。
33. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光源及所述光導(dǎo)包含前光。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述顯示元件包含空間光調(diào)制器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述空間光調(diào)制器包含干涉式調(diào)制器。
36. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述顯示元件包含EL、 LCD、 OLED、 STN LCD及TFT LCD顯示元件中的一者。
37. —種光導(dǎo)，其包含包含大體上光學(xué)透射的材料的主體，所述主體具有第一和第二相對(duì)表面，所述第 一和第二相對(duì)表面具有相對(duì)于彼此而傾斜的至少一部分，以便提供使所述第一表面 和所述第二表面的至少部分分離的距離上的變化；以及全息圖，其嵌入于所述主體中且經(jīng)配置以射出在所述主體內(nèi)經(jīng)由所述第一表面和 所述第二表面中的一者而引導(dǎo)的光。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的光導(dǎo)，其中所述第一與第二相對(duì)表面之間的角度差大于約 0.5度。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的光導(dǎo)，其中所述第一與第二相對(duì)表面之間的角度差大于約 1度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含顯示器，其包含所述光源、所述光導(dǎo)、所述全息圖及所述空間光調(diào)制器； 處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；及存儲(chǔ)器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含經(jīng)配置以向所述顯示器發(fā)送至少一個(gè) 信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含經(jīng)配置以向所述驅(qū)動(dòng)器電路發(fā)送所述 圖像數(shù)據(jù)的至少一部分的控制器。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含經(jīng)配置以向所述處理器發(fā)送所述圖像 數(shù)據(jù)的圖像源模塊。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器及傳輸器中的至少一者。
45. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入 數(shù)據(jù)傳送到所述處理器的輸入裝置。
46. —種設(shè)備，其包含用于提供光的構(gòu)件；用于引導(dǎo)光的構(gòu)件，其包含相對(duì)于彼此而安置以在所述光引導(dǎo)構(gòu)件中引導(dǎo)光的第 一及第二全內(nèi)反射構(gòu)件，其中所述第一全內(nèi)反射構(gòu)件的至少一部分相對(duì)于所述第二 全內(nèi)反射構(gòu)件而傾斜，且所述光提供構(gòu)件經(jīng)安置以使光射入到所述光引導(dǎo)構(gòu)件中；用于衍射所述射入光且使其射出所述光引導(dǎo)構(gòu)件的構(gòu)件，其中所述第一全內(nèi)反射 構(gòu)件的所述傾斜部分隨著入射于所述光射出構(gòu)件上的光傳播通過(guò)所述光引導(dǎo)構(gòu)件 而改變所述光的角度的分布；以及用于顯示的構(gòu)件，其相對(duì)于所述光引導(dǎo)構(gòu)件而安置以接收從所述光引導(dǎo)構(gòu)件射出 的所述光。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述第一全內(nèi)反射構(gòu)件及所述第二全內(nèi)反射構(gòu) 件包含各自的第一和第二相對(duì)表面。
48. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述第一全內(nèi)反射構(gòu)件的所述傾斜部分包含一 個(gè)或一個(gè)以上臺(tái)階。
49. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述射出構(gòu)件包含嵌入于所述光引導(dǎo)構(gòu)件中的全息圖。
50. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述顯示構(gòu)件包含一個(gè)或一個(gè)以上干涉式調(diào)制明器-
51. —種制造光導(dǎo)的方法，所述方法包含制造包含大體上光學(xué)透射的材料的主體，所述主體具有第一和第二相對(duì)表面，所 述第一和第二相對(duì)表面具有相對(duì)于彼此而傾斜的至少一部分，以便提供使所述第一表面與所述第二表面的至少部分分離的距離上的變化；以及將全息圖嵌入于所述主體中，其中所述全息圖經(jīng)配置以射出在所述主體內(nèi)經(jīng)由所述第--表面與所述第二表面中的一者而引導(dǎo)的光。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述第一和第二相對(duì)表面之間的角度差大于約 0.5度。
53. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述第一和第二相對(duì)表面之間的角度差大于約 1度。
全文摘要
各種形狀的光導(dǎo)經(jīng)配置以調(diào)整一光束中的個(gè)別光線在所述光導(dǎo)內(nèi)的角度，以便朝向嵌入于所述光導(dǎo)內(nèi)的全息圖的接受角調(diào)整各自光線的所述角度。嵌入于所述光導(dǎo)中的所述全息圖經(jīng)配置以在所述各自光線處于一接受角范圍內(nèi)時(shí)朝向顯示元件射出個(gè)別光線。
文檔編號(hào)G02B5/32GK101512403SQ200780031875
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月28日
發(fā)明者杰弗里·B·桑普塞爾 申請(qǐng)人:高通Mems科技公司