專利名稱：具有用于對(duì)一個(gè)面板進(jìn)行背面照明并對(duì)另一面板進(jìn)行正面照明的照明組合件的雙重顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)包括微機(jī)械元件、激勵(lì)器及電子元件。微機(jī)械元件可采用沉 積、蝕刻或其他可蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的若干部分或可添加若干層以形成電和 機(jī)電裝置的微機(jī)械加工工藝制成。 一種類型的MEMS裝置被稱為干涉式調(diào)制器。本文所用術(shù) 語干涉式調(diào)制器或干涉式光調(diào)制器是指一種使用光學(xué)干涉原理來選擇性地吸收及/或反 射光的裝置。在某些實(shí)施例中， 一干涉式調(diào)制器可包含一對(duì)導(dǎo)電板，其中的一或二者均可全 部或部分地透明及/或?yàn)榉瓷湫?，且在施加適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí)能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一特定的實(shí) 施例中，一個(gè)板可包含一沉積在一襯底上的靜止層，而另一個(gè)板可包含一通過一氣隙與該 靜止層隔開的金屬薄膜。如本文所更詳細(xì)說明，其中一個(gè)板相對(duì)于另一個(gè)板的位置可改變 入射于干涉式調(diào)制器上的光的光學(xué)干涉。這些裝置具有廣泛的應(yīng)用范圍，且在所屬領(lǐng)域中， 利用及/或修改這些類型裝置的特性、以使其性能可用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品及制造目前尚未開 發(fā)的新產(chǎn)品將頗為有益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置均具有多個(gè)方面，任一單個(gè)方面均不能單獨(dú)決定其所 期望的特性?，F(xiàn)在，將簡(jiǎn)要說明較主要的特性，但此并不限定本發(fā)明的范圍。在查看這一說 明，尤其是在閱讀了標(biāo)題為"具體實(shí)施方式
"的部分之后，人們即可理解本發(fā)明的器件如何 提供優(yōu)于其他顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明包括顯示系統(tǒng)及對(duì)一顯示器進(jìn)行照明的方法。 一個(gè)實(shí)施例包括一顯示裝 置，其包括一透射式顯示器，其包含一正面及一背面，所述透射式顯示器經(jīng)配置以透過所 述背面進(jìn)行照明；一反射式顯示器，其包含一正面及一背面，所述反射式顯示器經(jīng)配置以透 過所述正面進(jìn)行照明；一光源，其相對(duì)于所述透射式顯示器的背面設(shè)置以透過所述背面對(duì) 所述透射式顯示器進(jìn)行照明；及一光導(dǎo)管，其相對(duì)于所述光源設(shè)置以自其接收光，所述光導(dǎo) 管經(jīng)配置以傳播光，以使所述光對(duì)所述反射式顯示器提供正面照明。 另一實(shí)施例包括一種制作一顯示裝置的方法，所述顯示裝置包括一反射式顯示 器、一透射式顯示器、及一光源，所述反射式顯示器及所述透射式顯示器以一背對(duì)背形態(tài)定位，所述方法包括將所述光源相對(duì)于所述透射式顯示器的一背面部分設(shè)置，以透過所述背 面對(duì)所述透射式顯示器進(jìn)行照明；將一光導(dǎo)管相對(duì)于所述光源設(shè)置以自其接收光；及將所 述反射式顯示器相對(duì)于所述光導(dǎo)管設(shè)置，以使射出所述光導(dǎo)管的光對(duì)所述反射式顯示器提 供正面照明。再一實(shí)施例包括一種通過此種方法制成的顯示裝置。 另一實(shí)施例包括一種顯示裝置，其包括一第一反射式顯示器，其包含一可視表面 及一背面；一第二反射式顯示器，其包含一可視表面及一背面，所述第一顯示器的所述背面 大致面對(duì)所述第二顯示器的所述背面設(shè)置并定位于所述第二顯示器的所述背面附近；一光 源；及光導(dǎo)管，其耦合至所述光源并耦合至所述第一顯示器與所述第二顯示器二者的一邊 緣或表面，以將自所述光源發(fā)出的光傳送至所述第一顯示器與所述第二顯示器二者的所述 可視表面的一部分中，從而對(duì)所述第一顯示器與所述第二顯示器進(jìn)行照明。另一實(shí)施例包 括一種顯示裝置，其包括用于顯示一圖像的第一構(gòu)件，所述第一顯示構(gòu)件包含一正面及一 背面，所述第一顯示構(gòu)件經(jīng)配置以透過所述背面進(jìn)行照明；用于透過所述背面對(duì)所述第一 顯示構(gòu)件進(jìn)行照明的構(gòu)件；用于顯示一圖像的第二構(gòu)件，其包含一正面及一背面，所述第二 顯示構(gòu)件經(jīng)配置以透過所述正面進(jìn)行照明；及用于透過所述第二顯示構(gòu)件的所述正面對(duì)所 述第二顯示構(gòu)件進(jìn)行照明的構(gòu)件，其中用于所述第二顯示構(gòu)件的照明構(gòu)件使用來自用于所 述第一顯示構(gòu)件的照明構(gòu)件的光。 另一實(shí)施例包括一種形成圖像的方法。在此種方法中，在一包含一正面及一背面 的透射式顯示器上顯示一圖像。使用一光源透過所述背面對(duì)所述透射式顯示器進(jìn)行照明。 還在一包含一正面及一背面的反射式顯示器上顯示一圖像。使用所述光源透過所述正面對(duì) 所述反射式顯示器進(jìn)行照明。 另一實(shí)施例提供一種顯示裝置，其包括第一及第二反射式顯示器、一光源、及光導(dǎo) 管。所述第一反射式顯示器包含一可視表面及一背面。所述第二反射式顯示器也包含一可 視表面及一背面。所述第一顯示器的所述背面大致面對(duì)所述第二顯示器的所述背面設(shè)置并 定位于所述第二顯示器的所述背面附近。所述光導(dǎo)管光學(xué)耦合至所述光源并還光學(xué)耦合至 所述第一顯示器與所述第二顯示器二者的一邊緣或表面，以將自所述光源發(fā)出的光傳送至 所述第一顯示器及所述第二顯示器二者的所述可視表面的一部分內(nèi)，從而對(duì)所述第一顯示 器及所述第二顯示器進(jìn)行照明。 另一實(shí)施例包括一種制造一顯示裝置的方法。在此種方法中，提供一包含一可視 表面及一背面的第一反射式顯示器。提供一包含一可視表面及一背面的第二反射式顯示 器。所述第一顯示器的所述背面大致面對(duì)所述第二顯示器的所述背面設(shè)置并定位于所述第 二顯示器的所述背面附近。另外，提供一光源及光導(dǎo)管。所述光導(dǎo)管光學(xué)耦合至所述光源 并還光學(xué)耦合至所述第一顯示器與所述第二顯示器二者的一邊緣或表面，以將自所述光源 發(fā)出的光傳送至所述第一顯示器及所述第二顯示器二者的所述可視表面的一部分內(nèi)，從而 對(duì)所述第一顯示器及所述第二顯示器進(jìn)行照明。 另一實(shí)施例包括一種對(duì)一具有一第一反射式顯示器及一第二反射式顯示器的裝 置進(jìn)行照明的方法，所述第一反射式顯示器具有一可視表面及一背面，且所述第二反射式 顯示器具有一可視表面及一背面。所述第一顯示器的所述背面大致面對(duì)所述第二顯示器的 所述背面設(shè)置并定位于所述第二顯示器的所述背面附近。所述方法包括自一光源發(fā)出光， 收集自所述光源發(fā)出的光，及將所述所收集的光提供至所述第一顯示器及所述第二顯示器的所述可視表面的一部分，以對(duì)所述顯示器進(jìn)行照明。 另一實(shí)施例包括一種顯示裝置，其包括第一顯示構(gòu)件，其包含一可視表面及一背 面；第二顯示構(gòu)件，其包含一可視表面及一背面，所述第一顯示構(gòu)件的所述背面大致面對(duì)所 述第二顯示構(gòu)件的所述背面設(shè)置并定位于所述第二顯示構(gòu)件的所述背面附近；用于提供光 的構(gòu)件；及用于傳播光的構(gòu)件，其用于將光自所述光提供構(gòu)件傳播至所述第一顯示構(gòu)件及 所述第二顯示構(gòu)件，以對(duì)所述第一顯示構(gòu)件及所述第二顯示構(gòu)件進(jìn)行照明。


圖1為一等軸圖，其繪示一干涉式調(diào)制器顯示器的一實(shí)施例的一部分，其中一第 一干涉式調(diào)制器的一可移動(dòng)反射層處于一松弛位置，且一第二干涉式調(diào)制器的一可移動(dòng)反 射層處于一受激勵(lì)位置。 圖2為一系統(tǒng)方塊圖，其圖解說明一包含一3X3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置 的一實(shí)施例。 圖3為圖1所示干涉式調(diào)制器的一實(shí)例性實(shí)施例的可移動(dòng)鏡位置-所施加電壓的 關(guān)系圖。 圖4為一組可用于驅(qū)動(dòng)干涉式調(diào)制器顯示器的行與列電壓的示意圖。 圖5A圖解說明圖2所示3X3干涉式調(diào)制器顯示器中的一個(gè)實(shí)例性顯示數(shù)據(jù)幀。 圖5B顯示可用于寫入圖5A的幀的行信號(hào)及列信號(hào)的一實(shí)例性時(shí)序圖。 圖6A及6B為系統(tǒng)方塊圖，其圖解說明一包含復(fù)數(shù)個(gè)干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝
置的一實(shí)施例。 圖7A為一圖1所示裝置的剖面圖。
圖7B為一干涉式調(diào)制器的一替代實(shí)施例的剖面圖。
圖7C為一干涉式調(diào)制器的另一替代實(shí)施例的剖面圖。
圖7D為一干涉式調(diào)制器的再一替代實(shí)施例的剖面圖。
圖7E為一干涉式調(diào)制器的又一替代實(shí)施例的剖面圖。 圖8為一示意性地圖解說明一具有一蛤殼狀結(jié)構(gòu)的移動(dòng)電話的圖式，所述移動(dòng)電 話包含一設(shè)置于所述蛤殼外表面上的副顯示器。 圖9為一示意性地圖解說明一具有一蛤殼狀結(jié)構(gòu)的移動(dòng)電話的圖式，所述移動(dòng)電 話包括一設(shè)置于所述蛤殼內(nèi)表面上的主顯示器。 圖10為一示意性地圖解說明一設(shè)置于主顯示器與副顯示器之間的背光燈的剖面 圖的圖式。 圖11為一示意性地圖解說明背光燈表面上的光射出區(qū)域的圖式。 圖12為一示意性地圖解說明一包含一背光燈的顯示裝置的剖面圖，所述背光燈
經(jīng)配置以對(duì)一反射性副顯示器及一透射性主顯示器進(jìn)行照明。 圖13A示意性地繪示一顯示裝置實(shí)施例的正視圖，所述顯示裝置包括一由背光燈 通過一環(huán)形光導(dǎo)管進(jìn)行照明的副顯示器，所述環(huán)形光導(dǎo)管向副顯示器的每一側(cè)提供光。
圖13B示意性地繪示圖13A所示環(huán)形光導(dǎo)管、背光燈及副顯示器的透視圖。
圖13C示意性地繪示圖13A所示環(huán)形光導(dǎo)管的透視圖。 圖14為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置具有一使用光導(dǎo)管對(duì)一反射式顯示器進(jìn)行照明的背光燈。 圖15為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置包含 一通過一構(gòu)造為光導(dǎo)管的背板為一副顯示器提供照明的背光燈。 圖16為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置包含
一通過一構(gòu)造為光導(dǎo)管的背板及光學(xué)耦合材料為一副顯示器提供照明的背光燈。 圖17為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置包含
一設(shè)置于一反射式顯示器前面的大致光學(xué)透射性組件。 圖18為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置由溢 至顯示器正面上的光進(jìn)行照明。 圖19為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置由以 受控方式分布于顯示器正面上的光進(jìn)行照明。 圖20為一剖面圖，其示意性地圖解說明一顯示裝置的實(shí)施例，所述顯示裝置具有
第一及第二背板，所述第一及第二背板將光分別引導(dǎo)至第一及第二反射式顯示器。 圖21示意性地繪示一具有散射形體或照明點(diǎn)的空間光調(diào)制器的實(shí)例。 圖22示意性地繪示一與背光燈一起使用的照明點(diǎn)圖案的實(shí)施例。 圖23示意性地繪示照明點(diǎn)陣列的可能位置的若干實(shí)施例。 圖24為一流程圖，其顯示用于制造具有照明點(diǎn)的空間光調(diào)制器的不同方法。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明的某些具體實(shí)施例。然而，本發(fā)明可通過多種不同的 方式實(shí)施。在本說明中，會(huì)參照附圖，在所有附圖中，使用相同的編號(hào)標(biāo)識(shí)相同的部件。根 據(jù)以下說明容易看出，本發(fā)明可在任一經(jīng)配置以顯示圖像-無論是動(dòng)態(tài)圖像(例如視頻) 還是靜態(tài)圖像(例如靜止圖像)，無論是文字圖像還是圖片圖像-的裝置中實(shí)施。更具體而 言，本發(fā)明可在例如(但不限于)以下等眾多種電子裝置中實(shí)施或與這些電子裝置相關(guān)聯(lián) 移動(dòng)電話、無線裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)、GPS接收器/導(dǎo) 航器、照像機(jī)、MP3播放器、攝錄機(jī)、游戲控制臺(tái)、手表、時(shí)鐘、計(jì)算器、電視監(jiān)視器、平板顯示 器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器(例如里程表顯示器等)、駕駛艙控制裝置及/或顯示器、照 相機(jī)景物顯示器(例如車輛的后視照相機(jī)顯示器)、電子照片、電子告示牌或標(biāo)牌、投影儀、 建筑結(jié)構(gòu)、包裝及美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如一件珠寶上的圖像顯示器)。與本文所述MESE裝置具有 類似結(jié)構(gòu)的MEMS裝置也可用于非顯示應(yīng)用，例如用于電子切換裝置。 本文所述的各種實(shí)施例包括使用光源及光導(dǎo)管對(duì)顯示器進(jìn)行照明的裝置及方法。 例如，在一實(shí)施例中，一種顯示器包括一經(jīng)配置以透過一背面進(jìn)行照明的透射式顯示器及 一經(jīng)配置以透過一正面進(jìn)行照明的反射式顯示器。所述顯示器包含夾于所述透射式顯示器 與所述反射式顯示器之間的單個(gè)光源。所述光源透過所述透射式顯示器的背面對(duì)所述透射 式顯示器進(jìn)行照明。 一光導(dǎo)管自所述光源接收光并傳播所述光，以使其透過所述顯示器的 一正面或邊緣對(duì)所述反射式顯示器進(jìn)行照明。視顯示器的應(yīng)用而定，所述光導(dǎo)管及所述光 源可具有各種實(shí)施例。 蜂窩式電話便為一其中可在顯示器中使用MEMS裝置的產(chǎn)品實(shí)例。以"蛤殼狀"結(jié) 構(gòu)為特征的蜂窩式電話在不使用時(shí)通常合上，而此后在接收電話時(shí)則打開。此種蜂窩式電話在電話合上時(shí)使人們無法看到位于蛤殼內(nèi)表面上的主顯示器。因此，可在蛤殼外表面上 包含一較小、不太復(fù)雜的第二顯示器_在本文中有時(shí)將其稱作"副顯示器"，其可在電話合 上時(shí)觀看以提供"快檢"信息，而不需要用戶打開電話。所述主顯示器及副顯示器可為使用 背側(cè)照明的透射式或穿透反射式LCD。為降低蜂窩式電話的成本及復(fù)雜度并使蛤殼保持盡 可能薄，可使用一置于主顯示器與副顯示器之間的單個(gè)背光燈對(duì)這兩個(gè)顯示器進(jìn)行照明。 在一實(shí)施例中，所述背光燈透過主顯示器的后表面對(duì)主顯示器進(jìn)行照明。所述背光燈在其 后表面上構(gòu)造有一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)于副顯示器區(qū)域的漏光區(qū)域。可使用光控制圖案，例如附 著至背光燈上的薄膜上的圖案或者直接設(shè)置于背光燈自身上的圖案，以使在后表面上泄漏 至副顯示器的光損失不會(huì)干擾自背光燈正面發(fā)出的光的均勻性。 當(dāng)以使用正面照明的反射式顯示器(例如干涉式調(diào)制器(MEMS裝置))取代透射 式或半透反射式副顯示器時(shí)，由于射出背光燈后表面的光將照射于反射式顯示器的不透明 背面上且不提供有用的照明，因而更加難以共享背光燈。 一種解決方案是為反射式顯示器 配備一前燈。此種解決方案可行，但其具有幾種不利的后果。首先，額外的光會(huì)增加產(chǎn)品的 成本及復(fù)雜度。第二，前燈會(huì)增加顯示器及包含所述顯示器的移動(dòng)電話的厚度，且因而降低 產(chǎn)品的合乎市場(chǎng)需要性。 本文所述的方法及系統(tǒng)包括使用單個(gè)背光燈對(duì)反射式顯示器進(jìn)行照明，以減小與 增加一額外的前燈相關(guān)聯(lián)的尺寸及成本?？墒褂靡还鈱?dǎo)管將來自背光燈的光引導(dǎo)至反射式 顯示器的一部分，例如顯示器的邊緣或者顯示器的正面。例如，在一雙重顯示器蛤殼式蜂窩 電話中， 一背光燈對(duì)位于蛤殼一個(gè)面上的透射式顯示器或其一部分提供背面照明，并同時(shí) 通過光導(dǎo)管結(jié)構(gòu)為一位于蛤殼相反面上的反射式顯示器(例如干涉式調(diào)制器顯示器)提供 正面照明。在某些實(shí)施例中，可將光導(dǎo)管至少部分地包含入反射式顯示器的背板中。在某 些實(shí)施例中，可使用具有一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)管的單個(gè)光源對(duì)位于裝置兩個(gè)面上的反射式顯示 器進(jìn)行照明。 在圖1中圖解說明一個(gè)包含干涉式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，像素處于亮或暗狀態(tài)。在亮("開(on)"或"打開(open)")狀態(tài)下，顯示元 件將入射可見光的一大部分反射至用戶。在處于暗("off(關(guān))"或"關(guān)閉(closed)")狀 態(tài)下時(shí)，顯示元件幾乎不向用戶反射入射可見光。視不同的實(shí)施例而定，可顛倒"開(on)" 及"關(guān)(off)"狀態(tài)的光反射性質(zhì)。MEMS像素可配置為主要在所選色彩下反射，以除黑色和 白色之外還可實(shí)現(xiàn)彩色顯示。 圖1為一等軸圖，其繪示一視覺顯示器的一系列像素中的兩相鄰像素，其中每一 像素包含一 MEMS干涉式調(diào)制器。在某些實(shí)施例中， 一干涉式調(diào)制器顯示器包含一由這些干 涉式調(diào)制器構(gòu)成的行/列陣列。每一干涉式調(diào)制器包括一對(duì)反射層，該對(duì)反射層定位成彼 此相距一可變且可控的距離，以形成一具有至少一個(gè)可變尺寸的光學(xué)諧振腔。在一實(shí)施例 中，其中一個(gè)反射層可在兩個(gè)位置之間移動(dòng)。在本文中稱為松弛位置的第一位置上，所述可 移動(dòng)層定位于距一固定的局部反射層相對(duì)遠(yuǎn)的距離處。在本文中稱作受激勵(lì)位置的第二位 置上，可移動(dòng)反射層定位成更緊密地鄰近局部反射層。根據(jù)可移動(dòng)反射層的位置而定，從
這兩個(gè)層反射的入射光會(huì)以相長(zhǎng)或相消方式干涉，從而形成各像素的總體反射或非反射狀 態(tài)。 在圖1中所示的像素陣列部分包括兩個(gè)相鄰的干涉式調(diào)制器12a和12b。在左側(cè)
8的干涉式調(diào)制器12a中，顯示一可移動(dòng)反射層14a處于一松弛位置，該松弛位置距一包含一 局部反射層的光學(xué)堆疊16a—預(yù)定距離。在右側(cè)的干涉式調(diào)制器12b中，顯示一可移動(dòng)反 射層14b處于一鄰近光學(xué)堆疊16b的受激勵(lì)位置處。 本文中所提及的光學(xué)堆疊16a及16b(統(tǒng)稱為光學(xué)堆疊16)通常由數(shù)個(gè)熔合的層 構(gòu)成，此可包括一電極層(例如氧化銦錫(IT0))、一局部反射層(例如鉻)、及一透明電介 質(zhì)。光學(xué)堆疊16因此為導(dǎo)電性、局部透明及局部反射性，并可例如通過將上述各層中的一 個(gè)或多個(gè)層沉積至一透明襯底20上來制成。在某些實(shí)施例中，所述層被圖案化成平行條 帶，且可形成一顯示裝置中的行電極，如將在下文中所進(jìn)一步說明。可移動(dòng)反射層14a、14b 可形成為由沉積在支柱18頂部的一個(gè)或多個(gè)沉積金屬層(與行電極16a、16b正交)及一 沉積在支柱18之間的中間犧牲材料構(gòu)成的一系列平行條帶。在犧牲材料被蝕刻掉后，可移 動(dòng)反射層14a， 14b與光學(xué)堆疊16a， 16b相隔一規(guī)定氣隙19。反射層14可使用一具有高度 導(dǎo)電性及反射性的材料(例如鋁)，且這些條帶可形成一顯示裝置中的列電極。
在不施加電壓時(shí)，空腔19保持處于可移動(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)械松弛狀態(tài)，如圖1中的像素12a所示。然而，在向一所選行和列 施加電位差之后，在對(duì)應(yīng)像素處的所述行和列電極相交處形成的電容器變成充電狀態(tài)，且 靜電力將這些電極拉向一起。如果所述電壓足夠高，則可移動(dòng)反射層14會(huì)變形并受迫壓抵 光學(xué)堆疊16。光學(xué)堆疊16內(nèi)的一介電層(在該圖中未顯示)可防止短路并控制層14與 16之間的間隔距離，如圖1中右邊的像素12b所示。無論所施加的電位差極性如何，其行為 均相同。由此可見，可控制反射與非反射像素狀態(tài)的行/列激勵(lì)與傳統(tǒng)的LCD及其他顯示 技術(shù)中所用的行/列激勵(lì)在許多方面相似。 圖2至圖5B圖解說明一個(gè)在一顯示應(yīng)用中使用一干涉調(diào)制器陣列的實(shí)例性過程 及系統(tǒng)。 圖2為一系統(tǒng)方塊圖，其圖解說明一可包含本發(fā)明各個(gè)方面的電子裝置的一個(gè)實(shí) 施例。在該實(shí)例性實(shí)施例中，該電子裝置包括一處理器21，該處理器21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 、PentiumIV 、 Pentium Pro 、8051、 MIPS 、Power PC⑧、ALPIL^，或任何專用微處理器，例如數(shù)字信號(hào) 處理器、微控制器或可編程門陣列。按照業(yè)內(nèi)慣例，可將處理器21配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 軟件模塊。除執(zhí)行一操作系統(tǒng)外，處理器還可經(jīng)配置以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用程序，包括 網(wǎng)頁瀏覽器、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其他軟件應(yīng)用程序。
在一實(shí)施例中，處理器21還經(jīng)配置以與一陣列驅(qū)動(dòng)器22進(jìn)行通信。在一實(shí)施例 中，陣列驅(qū)動(dòng)器22包括向一面板或顯示陣列(顯示器)30提供信號(hào)的一行驅(qū)動(dòng)電路24及 一列驅(qū)動(dòng)電路26。圖1中所示陣列的剖面圖在圖2中以線1-1示出。對(duì)于MEMS干涉式調(diào) 制器，所述行/列激勵(lì)協(xié)議可利用圖3所示的這些裝置的滯后性質(zhì)。其可能需要例如一 10 伏的電位差來使一可移動(dòng)層自松弛狀態(tài)變形至受激勵(lì)狀態(tài)。然而，當(dāng)該電壓自該值降低時(shí)， 在該電壓降低回至10伏以下時(shí)，該可移動(dòng)層將保持其狀態(tài)。在圖3所示的實(shí)例性實(shí)施例中， 在電壓降低至2伏以下之前，可移動(dòng)層不完全松弛。因此，在圖3所示實(shí)例中，存在一大約 為3至7伏的電壓范圍，在該電壓范圍內(nèi)存在一所施加電壓窗口 ，在該窗口內(nèi)，該裝置穩(wěn)定 在松弛或受激勵(lì)狀態(tài)。在本文中將其稱為"滯后窗口"或"穩(wěn)定窗口"。對(duì)于一具有圖3所 示滯后特性的顯示陣列而言，行/列激勵(lì)協(xié)議可設(shè)計(jì)成在行選通期間，使所選通行中將被激勵(lì)的像素承受一約io伏的電壓差，并使將被松弛的像素承受一接近o伏的電壓差。在選
通之后，使像素承受一約5伏的穩(wěn)態(tài)電壓差，以使其保持在行選通使其所處的任何狀態(tài)。在 此實(shí)例中，在被寫入之后，每一像素均承受一處于3-7伏"穩(wěn)定窗口 "內(nèi)的電位差。該特性 使圖1所示的像素設(shè)計(jì)在相同的所施加電壓條件下穩(wěn)定在一既有的受激勵(lì)狀態(tài)或松弛狀 態(tài)。由于干涉式調(diào)制器的每一像素，無論處于受激勵(lì)狀態(tài)還是松弛狀態(tài)，實(shí)質(zhì)上均是一由所 述固定反射層及移動(dòng)反射層所構(gòu)成的電容器，因此，該穩(wěn)定狀態(tài)可在一滯后窗口內(nèi)的電壓 下得以保持而幾乎不消耗功率。如果所施加的電位固定不變，則基本上沒有電流流入像素。
在典型應(yīng)用中，可通過根據(jù)第一行中所期望的一組受激勵(lì)像素確定一組列電極而 形成一顯示幀。此后，將一行脈沖施加至第1行的電極，從而激勵(lì)與所確定的列線對(duì)應(yīng)的像 素。此后，將所確定的一組列電極變成與第二行中所期望的一組受激勵(lì)像素對(duì)應(yīng)。此后，將 一脈沖施加至第2行的電極，從而根據(jù)所確定的列電極來激勵(lì)第2行中的相應(yīng)像素。第l行 的像素不受第2行的脈沖的影響，且因而保持其在第1行的脈沖期間所設(shè)定到的狀態(tài)?？?按一依序方式對(duì)整個(gè)系列的行重復(fù)上述步驟，以形成該幀。通常，通過以某一所需幀數(shù)/秒 的速度連續(xù)重復(fù)該過程來用新顯示數(shù)據(jù)刷新及/或更新這些幀。還有很多種用于驅(qū)動(dòng)像素 陣列的行及列電極以形成顯示幀的協(xié)議為人們所熟知，且可與本發(fā)明一起使用。
圖4、5A及5B圖解說明一種用于在圖2所示的3X3陣列上形成一顯示幀的可能 的激勵(lì)協(xié)議。圖4圖解說明一組可能的列及行電壓電平，其可用于呈現(xiàn)出圖3所示滯后曲 線的像素。在圖4的實(shí)施例中，激勵(lì)一像素包括將相應(yīng)的列設(shè)定至_V{fiffi，并將相應(yīng)的行設(shè) 定至+ A V-其可分別對(duì)應(yīng)于_5伏及+5伏。使像素松弛則是通過將相應(yīng)的列設(shè)定至+V{fiffi 并將相應(yīng)的行設(shè)定至相同的+ A V以在像素兩端形成一 0伏的電位差來實(shí)現(xiàn)。在那些行電 壓保持為0伏的行中，無論列是處于+乂{|^還是4{|^，像素均穩(wěn)定于其最初所處的任何狀 態(tài)。如也在圖4中所顯示，應(yīng)了解，也可使用與上面所述電壓具有相反極性的電壓，例如，激 勵(lì)一像素可涉及到將相應(yīng)的列設(shè)定至+￥{|^并將相應(yīng)的行設(shè)定至-A V。在該實(shí)施例中，釋 放像素則是通過將相應(yīng)的列設(shè)定至4{|^并將相應(yīng)的行設(shè)定至相同的-A V、從而在像素兩 端形成一 0伏的電位差來實(shí)現(xiàn)。 圖5B為一顯示一系列行及列信號(hào)的時(shí)序圖，這些信號(hào)施加至圖2所示的3X3陣 列，其將形成圖5A所示的顯示布置，其中受激勵(lì)像素為非反射性。在寫入圖5A所示的幀之 前，像素可處于任何狀態(tài)，且在該實(shí)例中，所有行均處于0伏，且所有列均處于+5伏。在這 些所施加電壓下，所有像素穩(wěn)定于其現(xiàn)有的受激勵(lì)狀態(tài)或松弛狀態(tài)。 在圖5A所示的幀中，像素(l，l)、 (1，2)、 (2，2)、 (3，2)及(3，3)受到激勵(lì)。為實(shí) 現(xiàn)這一效果，在第1行的一"線時(shí)間"期間，將第1列及第2列設(shè)定為-5伏，并將第3列設(shè) 定為+5伏。此不會(huì)改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因?yàn)樗邢袼鼐３痔幱?-7伏的穩(wěn)定窗口內(nèi)。 此后，通過一自0伏上升至5伏然后又下降回到0伏的脈沖來選通第l行。由此激勵(lì)像素 (l，l)和(1，2)并使像素(1，3)松弛。陣列中的其他像素均不受影響。為將第2行設(shè)定為 所期望狀態(tài)，將第2列設(shè)定為-5伏，并將第1列及第3列設(shè)定為+5伏。此后，施加至第2行 的相同的選通脈沖將激勵(lì)像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)松弛。同樣，陣列中的其他 像素均不受影響。類似地，通過將第2列和第3列設(shè)定為-5伏、并將第1列設(shè)定為+5伏來 設(shè)定第3行。第3行選通脈沖將第3行像素設(shè)定為圖5A所示的狀態(tài)。在寫入幀之后，行電 位為O，而列電位可保持在+5或-5伏，且此后顯示將穩(wěn)定于圖5A所示的布置。應(yīng)了解，可對(duì)由數(shù)十或數(shù)百個(gè)行和列構(gòu)成的陣列使用相同的程序。還應(yīng)了解，用于實(shí)施行和列激勵(lì)的 電壓的時(shí)序、順序及電平可在以上所概述的一般原理內(nèi)變化很大，且上述實(shí)例僅為實(shí)例性， 任何激勵(lì)電壓方法均可與本文所述的系統(tǒng)及方法一起使用。 圖6A及6B為圖解說明一顯示裝置40的一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖。顯示裝置40例 如可為蜂窩式電話或移動(dòng)電話。然而，顯示裝置40的相同組件及其稍作變化的形式也可作 為例如電視及便攜式媒體播放器等各種類型顯示裝置的例證。 顯示裝置40包括一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚(yáng)聲器45、一輸入裝置48 及一麥克風(fēng)46。外殼41通常由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的許多種制造工藝中的任何一 種制成，包括注射成型及真空成形。另外，外殼41可由許多種材料中的任何一種制成，包括 但不限于塑料、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷，或其一組合。在一實(shí)施例中，外殼41包括可拆卸部 分(未示出)，其可與其他具有不同顏色或包含不同標(biāo)志、圖片或符號(hào)的可拆卸部分互換。
實(shí)例性顯示裝置40的顯示器30可為眾多種顯示器中的任一種，包括本文所述的 雙穩(wěn)顯示器。在其他實(shí)施例中，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，顯示器30包括一平板顯 示器，例如上文所述的等離子體顯示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD，或一非平板顯示器， 例如CRT或其他顯像管裝置。然而，為便于說明本實(shí)施例，如本文中所述，顯示器30包括一 干涉式調(diào)制器顯示器。 圖6B示意性地圖解說明實(shí)例性顯示裝置40的一實(shí)施例中的組件。所示實(shí)例性顯 示裝置40包括一外殼41，并可包括其他至少部分地封閉于其中的組件。例如，在一實(shí)施例 中，實(shí)例性顯示裝置40包括一網(wǎng)絡(luò)接口 27，網(wǎng)絡(luò)接口 27包括一耦接至一收發(fā)器47的天線 43。收發(fā)器47連接至處理器21，處理器21又連接至調(diào)節(jié)硬件52。調(diào)節(jié)硬件52可經(jīng)配置 以對(duì)一信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如對(duì)一信號(hào)進(jìn)行濾波)。調(diào)節(jié)軟件52連接至一揚(yáng)聲器45及一麥 克風(fēng)46。處理器21還連接至一輸入裝置48及一驅(qū)動(dòng)控制器29。驅(qū)動(dòng)控制器29耦接至一 幀緩沖器28并耦接至陣列驅(qū)動(dòng)器22，陣列驅(qū)動(dòng)器22又耦接至一顯示陣列30。 一電源50 根據(jù)具體實(shí)例性顯示裝置40的設(shè)計(jì)所要求為所有組件供電。 網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線43及收發(fā)器47，以使實(shí)例性顯示裝置40可通過網(wǎng)絡(luò)與一 個(gè)或多個(gè)裝置進(jìn)行通信。在一實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27還可具有某些處理功能，以降低對(duì)處 理器21的要求。天線43是為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的任一種用于發(fā)射和接收信號(hào)的天 線。在一實(shí)施例中，該天線根據(jù)IEEE 802. ll標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802. 11 (a) ， (b)，或(g))來 發(fā)射及接收RF信號(hào)。在另一實(shí)施例中，該天線根據(jù)藍(lán)牙(BLUETOOTH)標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)射及接收RF 信號(hào)。倘若為蜂窩式電話，則該天線被設(shè)計(jì)成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在無線移動(dòng) 電話網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的習(xí)知信號(hào)。收發(fā)器47對(duì)自天線43接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以使其 可由處理器21接收及進(jìn)一步處理。收發(fā)器47還處理自處理器21接收到的信號(hào)，以使其可 通過天線43自實(shí)例性顯示裝置40發(fā)射。 在一替代實(shí)施例中，可使用一接收器取代收發(fā)器47。在再一替代實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接 口 27可由一可存儲(chǔ)或產(chǎn)生要發(fā)送至處理器21的圖像數(shù)據(jù)的圖像源替代。例如，該圖像源 可為數(shù)字視盤(DVD)或一含有圖像數(shù)據(jù)的硬盤驅(qū)動(dòng)器、或一產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。
處理器21通常控制實(shí)例性顯示裝置40之整體運(yùn)行。處理器21自網(wǎng)絡(luò)接口 27或 一圖像源接收數(shù)據(jù)，例如經(jīng)壓縮的圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或一種易于 處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。然后，處理器21將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)控制器29或發(fā)
11送至幀緩沖器28進(jìn)行存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常是指識(shí)別一圖像內(nèi)每一位置處的圖像特征的信 息。例如，這些圖像特征可包括顏色、飽和度及灰度級(jí)。 在一實(shí)施例中，處理器21包括一微控制器、CPU、或用于控制實(shí)例性顯示裝置40的 運(yùn)行的邏輯單元。調(diào)節(jié)硬件52通常包括用于向揚(yáng)聲器45發(fā)射信號(hào)及從麥克風(fēng)46接收信 號(hào)的放大器及濾波器。調(diào)節(jié)硬件52可為實(shí)例性顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或者可并入處 理器21或其他組件內(nèi)。 驅(qū)動(dòng)控制器29直接自處理器21或自幀緩沖器28獲取由處理器21產(chǎn)生的原始圖 像數(shù)據(jù)，并適當(dāng)?shù)貙⒃紙D像數(shù)據(jù)重新格式化以便高速傳輸至陣列驅(qū)動(dòng)器22。具體而言，驅(qū) 動(dòng)控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化成一具有光柵狀格式的數(shù)據(jù)流，以使其具有一適 合于掃描顯示陣列30的時(shí)間次序。然后，驅(qū)動(dòng)控制器29將格式化后的信息發(fā)送至陣列驅(qū) 動(dòng)器22。盡管一驅(qū)動(dòng)控制器29(例如一LCD控制器)常常作為一獨(dú)立的集成電路(IC)與 系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但這些控制器可按許多種方式進(jìn)行構(gòu)建。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、或以硬件形式與陣列驅(qū)動(dòng)器22完全集成。
通常，陣列驅(qū)動(dòng)器22自驅(qū)動(dòng)控制器29接收格式化后的信息并將視頻數(shù)據(jù)重新格 式化成一組平行的波形，該組平行的波形每秒許多次地施加至來自顯示器的x-y像素矩陣 的數(shù)百條且有時(shí)數(shù)千條引線。 在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器29、陣列驅(qū)動(dòng)器22、及顯示陣列30適用于本文所述的 任一類型的顯示器。例如，在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器29是一傳統(tǒng)的顯示控制器或一雙穩(wěn) 顯示控制器(例如一干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實(shí)施例中，陣列驅(qū)動(dòng)器22為一傳統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)器或一雙穩(wěn)顯示驅(qū)動(dòng)器(例如一干涉式調(diào)制器顯示器)。在一實(shí)施例中，一驅(qū)動(dòng)控制器 29與陣列驅(qū)動(dòng)器22集成在一起。這種實(shí)施例在例如蜂窩式電話、手表及其他小面積顯示器 等高度集成的系統(tǒng)中很常見。在又一實(shí)施例中，顯示陣列30是一典型的顯示陣列或一雙穩(wěn) 顯示陣列(例如一包含一干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。 輸入裝置48使用戶能夠控制實(shí)例性顯示裝置40的運(yùn)行。在一實(shí)施例中，輸入裝 置48包括一小鍵盤(例如一 QWERTY鍵盤或一電話小鍵盤)、一按鈕、一開關(guān)、一觸敏屏幕、 一壓敏或熱敏薄膜。在一實(shí)施例中，麥克風(fēng)46是實(shí)例性顯示裝置40的輸入裝置。當(dāng)使用 麥克風(fēng)46向該裝置輸入數(shù)據(jù)時(shí)，可由用戶提供語音命令來控制實(shí)例性顯示裝置40的運(yùn)行。
電源50可包括眾多種能量?jī)?chǔ)存裝置，此在所屬領(lǐng)域中眾所周知。例如，在一實(shí)施 例中，電源50為一可再充電式電池，例如鎳_鎘電池或鋰離子電池。在另一實(shí)施例中，電源 50為一可再生能源、電容器或太陽能電池，包括一塑料太陽能電池及太陽能電池涂料。在另 一實(shí)施例中，電源50經(jīng)配置以從墻上的插座接收電力。 在某些實(shí)施方案中，控制可編程性如上文所述駐存于一驅(qū)動(dòng)控制器中，該驅(qū)動(dòng)控 制器可位于電子顯示系統(tǒng)中的數(shù)個(gè)位置上。在某些情形中，控制可編程性駐存于陣列驅(qū)動(dòng) 器22中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可在任意數(shù)量的硬件及/或軟件組件中及在不同 的構(gòu)造中實(shí)施上述優(yōu)化。 按照上述原理工作的干涉式調(diào)制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)可千變?nèi)f化。例如，圖7A-7E圖解 說明可移動(dòng)反射層14及其支撐結(jié)構(gòu)的五個(gè)不同的實(shí)施例。圖7A為圖1所示實(shí)施例的剖面 圖，其中在正交延伸的支撐件18上沉積一金屬材料條帶14。在圖7B中，可移動(dòng)反射層14 僅在隅角處在系鏈32上附接至支撐件。在圖7C中，可移動(dòng)反射層14懸掛于一可變形層34上，可變形層34可包含一種柔性金屬?？勺冃螌?4直接或間接地在可變形層34的周邊周 圍連接至襯底20上。這些連接在本文中稱作支撐柱。圖7D中所示的實(shí)施例具有支撐柱栓 塞42，可變形層34即位于支撐柱栓塞42上。如在圖7A-7C中所示，可移動(dòng)反射層14保持 懸置于空腔上面，但可變形層34并未通過填充可變形層34與光學(xué)堆疊16之間的孔來形成 支撐柱。而是，由用于形成支撐柱栓塞42的平坦化材料形成所述支撐柱。圖7E中所示的 實(shí)施例是基于圖7D中所示的實(shí)施例，但也可經(jīng)修改以與圖7A-7C中所示的任一實(shí)施例以及 未顯示的其他實(shí)施例一起使用。在圖7E中所示的實(shí)施例中，已使用額外的一層金屬或其他 導(dǎo)電材料來形成一總線結(jié)構(gòu)44。此使信號(hào)能夠沿干涉式調(diào)制器的背面路由，從而消除了原 本可能須形成于襯底20上的若干電極。 在例如在圖7A-7E所示的那些實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器用作直視式裝置，其中自 透明襯底20的前側(cè)(與上面布置有調(diào)制器的側(cè)相對(duì)的側(cè))觀看圖像。在這些實(shí)施例中，反 射層14在光學(xué)上屏蔽干涉式調(diào)制器的位于與襯底20相對(duì)的反射層側(cè)上的某些部分，包括 可變形層34及總線結(jié)構(gòu)44。這使得能夠配置及操作被屏蔽區(qū)域，而不會(huì)不利地影響圖像 品質(zhì)。此種可分離的調(diào)制器架構(gòu)使對(duì)調(diào)制器的機(jī)電方面所用的與對(duì)調(diào)制器的光學(xué)方面所用 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料能夠相互獨(dú)立地加以選擇及發(fā)揮作用。而且，圖7C-7E中所示的實(shí)施例 具有因?qū)⒎瓷鋵?4的光學(xué)特性自其機(jī)械特性解耦合(此由可變形層34來實(shí)施)而得到的 額外優(yōu)點(diǎn)。此使反射層14的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及所用材料可在光學(xué)特性方面得到優(yōu)化，且可變形層 34的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所用材料可在所期望機(jī)械特性方面得到優(yōu)化。 參見圖8及9，有許多移動(dòng)裝置-例如"蛤殼式"移動(dòng)電話82-包含一主顯示器84 及一副顯示器80，主顯示器84位于蛤殼的一半的內(nèi)表面上，而副顯示器80則位于蛤殼中與 主顯示器84相同的一半的外表面上。可用作主顯示器84及副顯示器80的反射式裝置的 實(shí)例包括LCD及干涉式調(diào)制器。在本文所述的實(shí)施例中，主顯示器84及/或副顯示器80 可包含干涉式調(diào)制器。如果主顯示器84與副顯示器80 二者均為反射式裝置，則其可在環(huán) 境光不足以觀看所顯示信息時(shí)通過接受額外的照明而受益。用于提供額外照明的裝置的實(shí) 例包括發(fā)光二極管(LED)、白熾燈及熒光燈。本文中所述的用于為主顯示器84提供光的方 法也可用于為副顯示器80提供光，反之亦然。 圖10顯示一雙重顯示器100的一實(shí)施例，其中使用一背光光源90為一主顯示器 84及一副顯示器80提供光。在該實(shí)施例中，主顯示器84與副顯示器80 二者均可為例如 LCD裝置，其使來自背光燈90的光能夠借助經(jīng)配置的向LCD裝置的光泄漏通過顯示器背面 進(jìn)入主顯示器84及副顯示器80。當(dāng)顯示器可經(jīng)配置以允許光從后面進(jìn)入所述裝置(例如 通過顯示裝置的后面板的一部分)時(shí)，從一共用背光燈90為這兩個(gè)顯示器提供照明比較有 效。顯示器84及80也可為反射式裝置。在此種實(shí)施例中，背光燈90可包含漏光區(qū)域或通 道，其專門設(shè)計(jì)用于允許光直接自背光燈90傳播至顯示器80、84的正面，從而對(duì)顯示器84、 80進(jìn)行正面照明。其他實(shí)施例可包含不止一個(gè)光源來對(duì)顯示器84、80進(jìn)行照明。
圖11及12圖解說明一雙重顯示器100的實(shí)施例，其包括一通過第一及第二光導(dǎo) 管112、 114為主顯示器84及反射式副顯示器80提供光的背光燈90。背光燈中用于漏光區(qū) 域102U04的孔的尺寸及形狀可有所變化。在某些實(shí)施例中，所述漏光區(qū)域可與副顯示器 80的區(qū)域的尺寸大致一致，或者與副顯示器80的形狀大致一致，或者大于副顯示器80的周 界的尺寸，如參照?qǐng)D13所述。另外，背光燈90上所設(shè)置的孔或漏光區(qū)域102、104的數(shù)量可
13有所變化。例如，可通過移除背光燈背面上一反射性背襯的某些部分而形成孔來形成漏光 點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，可在漏光區(qū)域102、104的孔中放置光學(xué)透射性材料。漏光區(qū)域102、 104的位置并不僅限于背光燈的背面，其可位于背光燈中任何不會(huì)干擾對(duì)主顯示器84的照 明或觀看的區(qū)域中。例如，在某些實(shí)施例中，將漏光區(qū)域102、104設(shè)置于背光燈90上副顯 示器后面的區(qū)域中。在其他實(shí)施例中，則可將漏光區(qū)域布置于背光燈上副顯示器正后面及 /或一位于副顯示器正后面區(qū)域上方、下方或一側(cè)或多側(cè)上的區(qū)域中(例如參見圖ll)。在 某些實(shí)施例中，光可透過背光燈90的側(cè)面(未顯示)、或者通過背光燈90表面中面對(duì)主顯 示器84但不被主顯示器84覆蓋的一部分射出背光燈。 如在圖12中所示，來自漏光區(qū)域102、104的光可通過一光學(xué)媒介(例如第一及第 二光導(dǎo)管112U14)提供至副顯示器80。圖12中所示的雙重顯示裝置IOO包含一背光燈 90，其對(duì)一設(shè)置于背光燈90 —側(cè)上的主顯示器84及一設(shè)置于背光燈90相反側(cè)上的副顯 示器80進(jìn)行照明。圖12中所示的副顯示器80包含一背板116并光學(xué)耦合至光導(dǎo)管112、 114。光導(dǎo)管112、114(圖12)可覆蓋設(shè)置于背光燈90面對(duì)副顯示器80的一側(cè)上和背光燈 中未被副顯示器80覆蓋的區(qū)域中的漏光區(qū)域102、 104 (圖11)，以使光自背光燈90傳播至 光導(dǎo)管112、114中。光導(dǎo)管112、114還耦合至副顯示器80的一正面邊緣。在某些實(shí)施例 中，光導(dǎo)管112、114包含大致光學(xué)透射性的材料，例如(舉例而言)聚碳酸酯或丙烯酸塑料 材料。光導(dǎo)管112、114可包含例如一通過全內(nèi)反射(TIR)對(duì)光進(jìn)行導(dǎo)向的實(shí)心光導(dǎo)。在某 些實(shí)施例中，光導(dǎo)管112、114包含光纖，例如一光纖束。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14 也可是空心的，并具有反射(例如金屬化)表面，以使光穿過其中的空心區(qū)域傳播。光導(dǎo)管 也可具有其他設(shè)計(jì)。 來自光源90的光可直接耦合至光導(dǎo)管112U14內(nèi)。為提高耦合效率，光源90的 發(fā)光表面可靠近或可能接觸光導(dǎo)管112U14的輸入表面111設(shè)置。在所示實(shí)施例中，入射 點(diǎn)111位于背光燈90的平面中，對(duì)應(yīng)于背光燈90的漏光區(qū)域104。在其他實(shí)施例中，來自 光源90的光可通過一中間組件或材料耦合至光導(dǎo)管112、 114中。 此種光學(xué)透射性光導(dǎo)管112U14經(jīng)配置以將來自背光光源90的光傳播至副顯示 器80，例如傳播至副顯示器80的一側(cè)或一側(cè)的一部分、或者傳播至副顯示器80的一表面或 一表面的一部分。光導(dǎo)管還具有一射出區(qū)域118，光在此處輸出耦合及自光導(dǎo)管114傳送至 副顯示器80。 副顯示器80可包含一光學(xué)透射性襯底(例如，在圖1中顯示為襯底20)。如在下 文中參照?qǐng)D17所更全面論述，在某些實(shí)施例中，副顯示器80可具有一設(shè)置于襯底正面中的 前板(例如圖17中的光學(xué)板152)。在不同的實(shí)施例中，光導(dǎo)管光學(xué)耦合至襯底及/或前 板。 在圖12中所示的實(shí)施例中，射出面或孔118大體垂直于入射面或孔111定向。射 出點(diǎn)118可靠近副顯示器80的前板及/或襯底的邊緣設(shè)置。通過此種方式，將從背光燈90 泄漏的光輸出耦合至前板及/或襯底的邊緣中，前板及/或襯底中的一者或二者均可在其 中對(duì)光進(jìn)行光學(xué)導(dǎo)向。 在某些實(shí)施例中，由單個(gè)光導(dǎo)管112為副顯示器80提供光。在其他實(shí)施例中，則 由兩個(gè)或更多個(gè)光導(dǎo)管112、114為副顯示器80提供光。在某些實(shí)施例中，光可在特定點(diǎn)處 進(jìn)入副顯示器80。可如下文所更全面論述，可使用各種擴(kuò)展或分布技術(shù)使光擴(kuò)展于整個(gè)顯示器80中。可通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)管112、114加以配置以沿副顯示器80的一部分或整個(gè)邊緣接觸副顯示器80，而沿副顯示器80的一個(gè)或多個(gè)邊緣將光提供至副顯示器80。
如上文所述，可對(duì)光導(dǎo)管加以配置，以將光自背光燈90耦合至襯底或者一設(shè)置于襯底前面的前板。在某些實(shí)施例中，襯底或前板可包含有助于使光改向至副顯示器80的光調(diào)制元件的光學(xué)形體。例如，襯底或前板的一表面上的或者襯底或前板中的光學(xué)形體可使通過襯底或前板進(jìn)行導(dǎo)向的光改向。在其他其中光溢至襯底或前板的表面上的其他實(shí)施例中，表面上或者襯底或前板中的光學(xué)形體可使原本不會(huì)透射過前板或襯底的以掠入射狀態(tài)入射于襯底或前板上的光改向至顯示器的光調(diào)制元件。這些光學(xué)形體可包含例如使光發(fā)生散射的散射形體或者微光學(xué)元件，包括但不限于使光改向的迷你棱鏡及微透鏡。光學(xué)形體可包含模制光學(xué)器件。相應(yīng)地，光學(xué)形體可按確定性或非確定性方式對(duì)光起作用。這些光學(xué)形體可包含一個(gè)或多個(gè)反射或折射光的表面(例如，類似于菲涅耳透鏡中的表面或者一拐角薄膜)，以使光朝光調(diào)制元件改向。所述光學(xué)元件既可對(duì)稱也可不對(duì)稱，且可為周期性及/或非周期性。所述光學(xué)元件可一同形成例如一全息圖或衍射光學(xué)元件或一漫射器。這些光學(xué)元件不需要限定為表面形體，而是也可包含例如體漫射器或全息圖中的體積形體。相應(yīng)地，可使用反射、折射、衍射、漫射、隨機(jī)或偽隨機(jī)散射技術(shù)、或其任一組合使光改向。也可存在其他構(gòu)造及方法。 在其中光導(dǎo)管112、114將光耦合至襯底中的實(shí)施例中，光學(xué)耦合件可提供折射率匹配來減少在光導(dǎo)管與襯底之間界面處的反射。在某些較佳實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14的出射口具有一與襯底的數(shù)值孔徑或范圍大致匹配的數(shù)值孔徑或范圍。在某些實(shí)施例中，光學(xué)耦合件提供與襯底的數(shù)值孔徑或范圍相匹配的數(shù)值孔徑或范圍。此種光學(xué)耦合件可例如改變光導(dǎo)管112U14的數(shù)值孔徑或范圍，以與襯底的數(shù)值孔徑或范圍大致匹配。例如，可使用一成像或非成像光學(xué)組件來實(shí)現(xiàn)此種數(shù)值孔徑或范圍的轉(zhuǎn)換。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14的端部經(jīng)定形及配置以提供此種轉(zhuǎn)換。 類似地，如下文所述，在其中光導(dǎo)管112、114將光耦合至一光學(xué)板、薄片、層或薄膜中的實(shí)施例中，光學(xué)耦合件可提供折射率匹配以減少反射。同樣地，可使范圍大致匹配，以使通過量增大或最大化。在其中光導(dǎo)管112U14同時(shí)耦合至襯底與上面的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)板、薄片、層或薄膜的某些實(shí)施例中，也可使范圍大致匹配以增大通過量。
圖13A-C圖解說明一顯示裝置120的另一實(shí)施例，其中一環(huán)形光導(dǎo)管122將光自背光燈190提供至副顯示器80的邊緣。圖13A示意性地繪示安裝于背光燈90上的環(huán)形光導(dǎo)管122的一實(shí)施例的正視圖，其中副顯示器80插入于環(huán)形光導(dǎo)管122的中心處。在此種配置中，背光燈90通過環(huán)形光導(dǎo)管122將光提供至副顯示器的所有側(cè)上。圖13B示意性地繪示圖13A所示環(huán)形光導(dǎo)管及背光燈的透視圖，其中顯示副顯示器80插入環(huán)形光導(dǎo)管122中。圖13C示意性地繪示在不存在副顯示器80情況下圖13A所示的環(huán)形光導(dǎo)管，并圖解說明環(huán)形光導(dǎo)管的出射口 118。 環(huán)形光導(dǎo)管122具有一光入射點(diǎn)(未顯示)，其大小或位置可有所變化。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)管122的入射點(diǎn)具有與副顯示器80的外形輪廓近似相同形狀及大小、或者略微更大或更小的內(nèi)尺寸。另外，環(huán)形光導(dǎo)管122的入射區(qū)域可與背光燈90上一漏光區(qū)域的形狀及大小相對(duì)應(yīng)。在圖13A及13B所示的實(shí)施例中，環(huán)形光導(dǎo)管122的形狀確定成與副顯示器80的四個(gè)邊緣一致并向所述四個(gè)邊緣提供光。光導(dǎo)管122經(jīng)配置以使環(huán)形光導(dǎo)管的出射部分118可將光傳播至副顯示器80邊緣的各部分中。光導(dǎo)管的入射點(diǎn)的大小可有所變化，且其截面積可相同于、大于或小于光導(dǎo)管出射點(diǎn)的截面積。較佳地，對(duì)光導(dǎo)管的入射點(diǎn)及出射點(diǎn)加以配置，從而使光以減少或最小的光損失有效地射入光導(dǎo)管122、通過光導(dǎo)管傳播并射出光導(dǎo)管。然而，并不要求從背光燈90泄漏出的所有光均在出射部分118處射出光導(dǎo)管122。例如，某些在開始時(shí)未通過光導(dǎo)管出射點(diǎn)射出光導(dǎo)管的光可通過光導(dǎo)管反向循環(huán)并進(jìn)入背光燈90。此種循環(huán)光可穿過背光燈90來對(duì)主顯示器進(jìn)行照明或者重新進(jìn)入光導(dǎo)管122以便最終對(duì)副顯示器80進(jìn)行照明。如上文所述，光導(dǎo)管122可包含一實(shí)心或空心光學(xué)管或者光纖或光纖束，且也可存在其他變化形式。在一實(shí)施例中，光導(dǎo)管可包含可例如通過注射成型模制而成的聚合物材料。也可使用其他用于制造環(huán)形光導(dǎo)管122的方法。在某些實(shí)施例中，環(huán)形光導(dǎo)管122可配置成一附連裝置，其將副顯示器80緊固于顯示裝置120中并光學(xué)耦合至副顯示器80。 存在諸多種以單個(gè)背光燈對(duì)一雙重顯示器進(jìn)行照明的替代實(shí)施方案。例如，圖14圖解說明對(duì)一其中主顯示器84的背面面對(duì)副顯示器80的背面的雙重顯示裝置進(jìn)行的照明，其中在主顯示器84的邊緣處從一光源191對(duì)主顯示器84進(jìn)行照明。從同一光源191通過一光導(dǎo)管193在該顯示器的邊緣處對(duì)副顯示器80進(jìn)行照明。光導(dǎo)管193光學(xué)耦合至副顯示器80的邊緣，以使光均勻地分散于整個(gè)副顯示器80中。在該實(shí)施例中，光學(xué)耦合件154將光導(dǎo)管193耦合至副顯示器80。主顯示器84可為經(jīng)配置以在顯示器邊緣上進(jìn)行照明的任一類型的顯示器。在某些實(shí)施例中，副顯示器80及/或主顯示器84具有設(shè)置于顯示器上或顯示器前面(例如，設(shè)置于觀看者與副顯示器80或主顯示器84的反射性光調(diào)制部分之間的表面上)的散射形體或其他光學(xué)結(jié)構(gòu)。 另外，副顯示器的背板可用作光導(dǎo)管的一部分或全部。在某些實(shí)施例中，來自背光燈的漏光點(diǎn)可例如包含一由副顯示器的區(qū)域所界定的例如實(shí)質(zhì)為正方形或矩形的區(qū)域。在圖15及16中顯示兩個(gè)實(shí)例，其中在光入射點(diǎn)132處以陰影線表示光傳送區(qū)域。參見圖15，副顯示器80的背板134可經(jīng)修改以用作光導(dǎo)管。在其中背板134充當(dāng)光導(dǎo)管的某些實(shí)施例中，背板可具有類似于上文所述光導(dǎo)管112、114及環(huán)形光導(dǎo)管122的特征。例如，背板134可包含光學(xué)透射性材料，光可透過所述光學(xué)透射性材料傳播。背板134可例如包含模制或形成為一適當(dāng)形狀(例如以環(huán)繞并固定副顯示器80并光學(xué)耦合至漏光區(qū)域132)的聚合物材料。在某些實(shí)施例中，背板可包含一中空區(qū)域，光可透過所述中空區(qū)域傳播。另外，背板可光學(xué)耦合至副顯示器80，或者例如通過光學(xué)水泥耦合至一接近所述顯示器的薄片、板或薄膜。 背板134可圍繞顯示器80設(shè)置，以在顯示器與背板之間形成一空腔。副顯示器80的背板134配置成一光導(dǎo)管，其通過一光入射點(diǎn)132接收光并將光傳播至副顯示器80的前邊緣，光在此處通過光出射點(diǎn)136、138射出背板/光導(dǎo)管134并射入副顯示器80。類似于圖12及13中的光導(dǎo)管114，背板134可按各種方式配置以將光提供至副顯示器80的邊緣的一部分或整個(gè)邊緣。 現(xiàn)在參見圖16，背板134可延伸出副顯示器80的邊緣之外，并經(jīng)設(shè)置以使背板134的光出射區(qū)域位于副顯示器80的邊緣附近。在某些實(shí)施例中，可使用光學(xué)耦合件142、144在光學(xué)上橋接存在于背板134的光出射區(qū)域與副顯示器80之間的任何間隙。光學(xué)耦合件142、144可例如為一小的光導(dǎo)管或光學(xué)耦合黏合劑。光學(xué)耦合件142、144可在其中包含
16反射面，以將光自背板134引導(dǎo)至顯示器內(nèi)。通過此種方式，由背板134與光學(xué)耦合件142、 144的組合來充當(dāng)用于將光自背光燈90提供至副顯示器80的光導(dǎo)管。
圖17顯示一設(shè)置于副顯示器80前面的大致光學(xué)透射性組件152。在某些實(shí)施例 中，所述大致光學(xué)透射性組件為一光學(xué)板，且在下文對(duì)一實(shí)施例的論述中，將所述大致光學(xué) 透射性組件稱作光學(xué)板152。在其他實(shí)施例中，所述大致光學(xué)透射性組件則為一光學(xué)薄片、 薄膜或?qū)印Ｔ谀承?shí)施例中，所述大致光學(xué)透射性組件包含一光導(dǎo)。相應(yīng)地，本文根據(jù)光學(xué) 板152所提供的論述也可適用于光學(xué)薄片、薄膜或?qū)印?光導(dǎo)管112、 114可經(jīng)配置以將光自背光燈90耦合至設(shè)置于副顯示器80前面(例 如副顯示器80與副顯示器80的觀看者之間)的光學(xué)板152。在某些實(shí)施例中，光學(xué)板152 可包含有助于使光改向至副顯示器80的光調(diào)制元件的光學(xué)形體。例如，光學(xué)板152的一表 面上或光學(xué)板152中的光學(xué)形體可例如通過全內(nèi)反射使經(jīng)由光學(xué)板152導(dǎo)向的光改向。在 其中光溢至光學(xué)板152表面上的其他實(shí)施例中，光學(xué)板152的表面上或光學(xué)板152中的光 學(xué)形體可使以掠入射或接近掠入射狀態(tài)入射于光學(xué)板152上的光改向。使此種原本將不透 射過光學(xué)板152的經(jīng)過改向的光射至顯示器的光調(diào)制元件上并對(duì)所述光調(diào)制元件進(jìn)行照 明。這些光學(xué)形體可包含例如使光發(fā)生散射的散射形體或者微光學(xué)元件，包括但不限于使 光改向的迷你棱鏡及微透鏡。光學(xué)形體可包含模制光學(xué)器件。相應(yīng)地，光學(xué)形體可按確定 性或非確定性方式對(duì)光起作用。這些光學(xué)形體可包含一個(gè)或多個(gè)反射或折射光的表面(例 如，類似于菲涅耳透鏡中的表面或者一拐角轉(zhuǎn)向薄膜，例如3M公司的四分之一轉(zhuǎn)向薄膜的 變化形式)，以使光朝光調(diào)制元件改向。所述光學(xué)元件既可對(duì)稱也可不對(duì)稱，且可為周期性 及/或非周期性。所述光學(xué)元件可一同形成例如一全息圖或衍射光學(xué)元件或一漫射器。這 些光學(xué)元件不需要限定為表面形體，而是也可包含例如體漫射器或全息圖中的體積形體。 相應(yīng)地，可使用反射、折射、衍射、漫射、隨機(jī)或偽隨機(jī)散射技術(shù)、或其任一組合使光改向。也 可存在其他構(gòu)造及方法。 光學(xué)板152可包含例如玻璃或塑料或者任何大致光學(xué)透射性(或透明)的材料。 在某些實(shí)施例中，光學(xué)板152包含一光學(xué)薄片、薄膜或?qū)印４朔N光學(xué)薄片、薄膜或?qū)右部砂?含例如玻璃、聚合物或其他大致光學(xué)透射性材料。在某些實(shí)施例中，將一光學(xué)薄膜152層壓 至在上面一個(gè)或多個(gè)層上形成有空間光調(diào)制器元件的襯底上。在其他實(shí)施例中，光學(xué)薄膜 152可生長(zhǎng)而成或者可通過其他方式形成，例如可將光學(xué)結(jié)構(gòu)作為一永久性或可移開式光 學(xué)薄膜直接模制至副顯示器上。 光學(xué)板152可通過各種各樣的技術(shù)光學(xué)耦合至光導(dǎo)管112、114。例如，可使用黏 合劑或其他耦合材料作為光學(xué)耦合件154、156，或者光導(dǎo)管112、114可靠近或接觸光學(xué)板 152。光學(xué)耦合件154、156可提供折射率匹配，以減少光導(dǎo)管112U14與光學(xué)板152之間界 面處的反射。在某些較佳實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14的出射口具有一與光學(xué)板152的數(shù)值 孔徑或范圍大致匹配的數(shù)值孔徑或范圍。在某些實(shí)施例中，光學(xué)耦合件114、156提供一與 光學(xué)板152的數(shù)值孔徑或范圍相匹配的數(shù)值孔徑或范圍。此種光學(xué)耦合件可例如改變光導(dǎo) 管的數(shù)值孔徑或范圍，以與光學(xué)板152的數(shù)值孔徑或范圍大致匹配。例如，可使用一成像或 非成像光學(xué)組件來實(shí)現(xiàn)此種數(shù)值孔徑或范圍的轉(zhuǎn)換。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14的 端部經(jīng)定形及配置以提供此種轉(zhuǎn)換。 光學(xué)板152可經(jīng)配置以使來自光導(dǎo)管112、114的光均勻地分散于整個(gè)副顯示器表面上。在某些實(shí)施例中，背板116包含一將光耦合至光學(xué)板152內(nèi)的光導(dǎo)管。
圖18圖解說明一其中光導(dǎo)管H2、114將光162溢至副顯示器80上或一光學(xué)板 (薄片、薄膜或?qū)拥鹊?上(例如圖17中所示的光學(xué)板152上)的實(shí)施例。光導(dǎo)管的形狀 及出射區(qū)域的形狀可經(jīng)設(shè)計(jì)以使光以受控方式分布。在某些實(shí)施例中，副顯示器80或光學(xué) 板152可經(jīng)配置以使光分散于整個(gè)顯示器中。如上文所述，可使用光學(xué)形體使光朝光調(diào)制 元件改向。例如，參見對(duì)圖17的論述及相關(guān)的論述。 圖19圖解說明一其中光導(dǎo)管112、114進(jìn)一步包含末端部分164U66的實(shí)施例， 末端部分164、166經(jīng)配置以控制光的分布，例如使光168以一預(yù)定圖案分布至副顯示器80 上。在某些實(shí)施例中，光導(dǎo)管112U14的末端部分164、166可經(jīng)結(jié)構(gòu)化以模仿使用LED進(jìn) 行的邊緣照明。知曉結(jié)構(gòu)化外溢的圖案使得能夠?qū)Ω憋@示器80進(jìn)行配置以使用例如顯示 器中的光學(xué)形體、如上文參照?qǐng)D17所述的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)板152(或薄片、薄膜或?qū)?使光 均勻地分散于整個(gè)顯示器中。光導(dǎo)管112U14的末端部分164、166可為耦合至光導(dǎo)管112、 114的單獨(dú)組件，或者末端部分164U66可集成為光導(dǎo)管112U14的一部分。
本文所述的實(shí)施例不僅涉及通過一雙重顯示器光源為副顯示器提供光，而且還涉 及為主顯示器提供光。例如，如果主顯示器為一不能通過其面對(duì)背光燈的背面接收光的反 射式顯示器，則可利用上文所述的光導(dǎo)管及背板構(gòu)造對(duì)主顯示器進(jìn)行照明。例如，圖20圖 解說明一雙重顯示器，其配備有設(shè)置于副顯示器80與一主顯示器182之間的第一光源192 及第二光源194。光導(dǎo)181、 183、 185、 187將光源192、 194光學(xué)耦合至也為光導(dǎo)的背板116、 117。光通過額外的光導(dǎo)管186、188、196、198匯集至顯示器80、84。在圖20中，所述額外的 光導(dǎo)管186、 188、 196、 198光學(xué)耦合至一設(shè)置于顯示器80、84前面的光學(xué)薄膜或板174、 184。 光學(xué)薄膜或板174、184可包含如上文所述使光朝光調(diào)制元件改向的光學(xué)形體。此外，如上 文所述，光導(dǎo)管186、 188、 196、 198及光學(xué)板152、 184可按一種會(huì)增加光的傳送的方式進(jìn)行 光學(xué)耦合。然而，在某些實(shí)施例中，則不使用額外的光學(xué)管181、 183、 185、 187、 186、 188、 196、 198及/或光學(xué)板或薄膜174、184，且背板116、117經(jīng)配置以將光自光源192、194傳播至整 個(gè)顯示器80、 182或傳播至可包含散射形體的顯示器的邊緣。類似地，除耦合至光學(xué)薄膜或 板174、184之外或并非耦合至光學(xué)薄膜或板174、184，而是可將光通過光導(dǎo)管耦合至襯底 中?？刹捎美缭谏衔募霸诒疚闹衅渌胤剿龅呐渲眉霸O(shè)計(jì)的各種各樣的變化形式。例 如，如權(quán)利要求30所述的顯示裝置，其中光導(dǎo)管包含用于為第一顯示器及第二顯示器二者 提供光的單個(gè)背板。還可存在另一些變化形式。 如上文所述，雙重顯示裝置可包含使光改向(例如散射)至反射式顯示器的 形體。這些形體可例如包含照明點(diǎn)，此闡述于名稱為"集成調(diào)制器照明(Integrated Modulatorlllumination)"的共同擁有的第10/794， 825號(hào)美國專利申請(qǐng)案中。
在圖21中顯示一純粹反射式顯示器的一實(shí)施例，所述反射式顯示器包含一具有 照明點(diǎn)的空間光調(diào)制器。本實(shí)例中的空間光調(diào)制器包含例如上文所述的用作雙重顯示裝置 的一部分的干涉式調(diào)制器。 一漫射器206設(shè)置于空間光調(diào)制器的前面。圖21中所示的干涉 式調(diào)制器形成于一光學(xué)透射性襯底200上?？煞謩e啟用空間光調(diào)制器陣列的每一元件204 來調(diào)制通過漫射器206及通過襯底200傳播到達(dá)元件204的光。每一調(diào)制器元件在被啟用 時(shí)，均可用于將經(jīng)調(diào)制或未經(jīng)調(diào)制的光引導(dǎo)至襯底200的相對(duì)側(cè)上的觀看者214。該實(shí)施 例包含一可不透明的調(diào)制器背板202，從而使此種類型的調(diào)制器難以與背光照明一起使用。
18元件204自身不透明，此使得更難以進(jìn)行背光照明。 在對(duì)雙重顯示器應(yīng)用采用本文所述的邊緣照明方案時(shí)，形成于漫射器206與襯底 200之間界面處的照明點(diǎn)208可為顯示器提供照明。每一點(diǎn)208均由一反射性的第一層210 及一吸收性的第二層212構(gòu)成，其中第一層210朝調(diào)制器陣列設(shè)置，而第二層212朝觀看者 214設(shè)置。照明點(diǎn)可通過各種類型的印刷或薄膜沉積技術(shù)形成于光學(xué)透射性襯底200的表 面或漫射器206上(或者一個(gè)或多個(gè)形成或耦合于上面的層上，例如光學(xué)板152上)。也可 采用其他形成光學(xué)形體的方法。 所述照明點(diǎn)與一與顯示器相關(guān)聯(lián)的光源一起可補(bǔ)充環(huán)境光，從而增大顯示器的亮 度。在完全黑暗時(shí)，照明點(diǎn)及相關(guān)聯(lián)的光源可為顯示器提供所有必要的照明。圖21顯示一 位于光學(xué)透射性襯底200的一個(gè)邊緣處的光源216，例如一冷陰極熒光管或一發(fā)光二極管 (LED)。在某些實(shí)施例中，可改為采用一由LED進(jìn)行照明的邊緣發(fā)光型光導(dǎo)管作為光源216。 由光源216發(fā)出并正確注入襯底200內(nèi)的光在襯底200中通過全內(nèi)反射的導(dǎo)引而傳播穿過 襯底。如圖所示，照射于一照明點(diǎn)上的光沿?cái)?shù)個(gè)不同的方向反射；例如參見點(diǎn)220及222。 如上文所述，在某些實(shí)施例中，圖21中的光源216可為一光導(dǎo)管，其對(duì)顯示器邊緣進(jìn)行照 明，或者對(duì)位于顯示器前面的一光學(xué)板、薄片、薄膜或?qū)舆M(jìn)行照明。 可根據(jù)例如照明類型及分布及可在其中使用調(diào)制器的環(huán)境以及空間光調(diào)制器的 設(shè)計(jì)來配置及布置所述點(diǎn)。圖22顯示一并不均勻的點(diǎn)圖案的實(shí)例。在不同的實(shí)施例中，點(diǎn) 布置可在許多方面有所不同，并可例如為不規(guī)則的布置。點(diǎn)布置的不規(guī)則程度可從完全隨 機(jī)到局部地隨機(jī)及局部地規(guī)則再到均勻且呈周期性不等?？蓪?duì)所述布置加以選擇，以減輕 因光調(diào)制元件在調(diào)制器陣列中的周期性而引起的莫爾(Moire)效應(yīng)或減小固定圖案噪聲。 此外，如上文所述，可對(duì)所述點(diǎn)加以布置，以便針對(duì)一給定照明配置以一特定方式分布(例 如)將光均勻地分布于整個(gè)顯示器中。點(diǎn)圖案中的各個(gè)點(diǎn)(例如點(diǎn)302)使光偏轉(zhuǎn)或散射， 光隨后射到調(diào)制器元件(例如元件304a及304b)上。從點(diǎn)302偏轉(zhuǎn)或散射的光在射到點(diǎn) 302上及發(fā)生偏轉(zhuǎn)或散射之前可能已在襯底200內(nèi)發(fā)生數(shù)次內(nèi)反射。 如上文所述，注入光學(xué)透射性襯底200內(nèi)的光在襯底200中發(fā)生內(nèi)反射。倘若不 存在點(diǎn)或某種其他干擾結(jié)構(gòu)，該光可能會(huì)繼續(xù)穿過襯底200。所述點(diǎn)會(huì)中斷或干擾光在襯底 200內(nèi)的傳播，從而使光散射至空間光調(diào)制器元件304上。所述點(diǎn)可布置成一圖案形式，以 實(shí)現(xiàn)光在空間光調(diào)制器陣列上的特定分布。在某些實(shí)施例中，例如，點(diǎn)圖案可在空間光調(diào)制 器元件陣列上形成均勻的照明。 在各種實(shí)施例中，點(diǎn)的大小非常小以致于無法由在正常觀看距離處觀看顯示器的 觀察者的視力分辨出。帶有無法單獨(dú)分辨出的形體的陣列有時(shí)仍可形成不利的假象。所述 圖案可使這些不利的假象得以減輕或消除。如上文所述，所述圖案也可控制光在空間光調(diào) 制器上的分布。 除點(diǎn)的圖案化的變化以外，上面放置所述點(diǎn)的表面也可有所變化。在圖23中，顯 示所述點(diǎn)位于漫射器502與光學(xué)透射性襯底500之間的界面處。在某些實(shí)施例中，使漫射 器502與光學(xué)透射性襯底500相配合。出于圖23的目的，已將漫射器抬離襯底500?？蓪?所述點(diǎn)圖案化至襯底500的表面上(例如點(diǎn)504)。點(diǎn)504具有一朝向調(diào)制器陣列的反射性 部分508(未顯示)及一朝向觀看者214的吸收性部分506。在一替代實(shí)施例中，可將所述點(diǎn)布置于漫射器502的表面上(例如點(diǎn)510)。所述點(diǎn)也可形成于漫射器502或襯底500上的一個(gè)或多個(gè)層上，或者可形成于其他位置(例如 一設(shè)置于反射式顯示器與顯示器觀看者之間的光學(xué)板上)。改變點(diǎn)的位置可修改點(diǎn)處理順 序。襯底表面上的點(diǎn)(例如點(diǎn)504)可沉積有一第一反射材料508并隨后覆蓋一吸收性材 料表涂層506。如果所述點(diǎn)位于漫射器502的表面上(例如點(diǎn)510)，則可首先放置吸收性 材料512，隨后是反射性材料514。此種方法會(huì)保持所述層相對(duì)于調(diào)制器及觀看者214的恰 當(dāng)定向。 所述光學(xué)形體可位于其他位置。例如，可將所述光學(xué)形體設(shè)置于一光學(xué)板(薄片、 薄膜或?qū)?的表面上。所述光學(xué)形體也可設(shè)置于襯底或光學(xué)板(薄片、薄膜或?qū)?上。還 可具有另一些變化形式。 盡管在圖21-23中顯示具有特定形狀及構(gòu)造的點(diǎn)，然而也可在副顯示器的襯底中 或者在一位于副顯示器前面的光學(xué)板、薄片或薄膜中使用其他類型的形體。這些形體可例 如包括微結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)陣列(包含例如凸塊、點(diǎn)或凹陷)。所述形體可包含凹面或凸面(例 如形成透鏡或小透鏡的凹面或凸面)。在某些實(shí)施例中，所述形體是細(xì)長(zhǎng)的且包含例如既 可平直也可不平直的肋、凸脊或凹槽。也可使用傾斜或彎曲的表面。也可具有各種各樣的 其他形狀、幾何結(jié)構(gòu)及構(gòu)造。在某些實(shí)施例中，所述幾何結(jié)構(gòu)可確定性地將光改向至顯示器 內(nèi)。如上文所述，例如，可使用例如微透鏡、棱鏡及拐角轉(zhuǎn)向薄膜等微光學(xué)器件。所述形體可 例如將以任意角度處于顯示器表面上的光改向以折入顯示器內(nèi)，從而恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行照明?？?采用非確定性方法。所述光學(xué)形體可包含形成一漫射器、一衍射光學(xué)元件、或一全息圖的形 體。 這些形體可具有規(guī)則或不規(guī)則的形狀并可具有不同的尺寸。所述形體可包含不透 明或大致光學(xué)透射性材料。所述形體可為局部或完全反射性、透射性及/或吸收性。所述 形體可在某些實(shí)施例中包含金屬或者可包含電介質(zhì)。所述形體可包含與上面形成所述形體 的表面(例如襯底、漫射器、光學(xué)板、其他層等等)具有相同或不同折射率的電介質(zhì)。某些 微結(jié)構(gòu)陣列可具有微米數(shù)量級(jí)的尺寸。 也可通過不同的方式制作所述形體。例如，可通過印刷或微影方式、通過注射成型 或激光蝕刻來應(yīng)用所述形體。可將所述形體作為一薄膜應(yīng)用于一表面上。在一替代實(shí)施例 中，光散射及/或引導(dǎo)微結(jié)構(gòu)可使用經(jīng)澆注及固化以形成所需微結(jié)構(gòu)的樹脂，例如使用紫 外線硬化的樹脂，來制造并結(jié)合至顯示器、光學(xué)薄膜或板的表面上。也可使用其他制作散射 形體的方法。 除在顯示器的各種表面上形成光學(xué)形體的靈活性及關(guān)于所述光學(xué)形體形成何種 圖案及密度的靈活性之外，還存在關(guān)于在制造過程中的哪一點(diǎn)處形成所述光學(xué)形體的顯著 的靈活性。在圖24中顯示用于制造具有照明點(diǎn)的空間光調(diào)制器陣列的某些實(shí)例性方法。
在一實(shí)施例中，所述過程首先在方塊600中提供一大致光學(xué)透射性襯底。在方塊 602中，對(duì)光學(xué)透射性襯底或者對(duì)位于顯示器前面的任一光學(xué)板、薄片或薄膜152應(yīng)用照明 點(diǎn)。在方塊604中，制造空間光調(diào)制器。在方塊606中制成調(diào)制器，其可包括例如附著一背 板等任務(wù)。在方塊608中，在所述照明點(diǎn)上面對(duì)襯底或?qū)ξ挥陲@示器前面的任一光學(xué)板152 應(yīng)用漫射器。也可包含其他組件。 在一替代實(shí)施例中，在方塊610中在大致光學(xué)透射性襯底的"背面"(遠(yuǎn)離觀看者) 上制造空間光調(diào)制器。在方塊612中制成空間光調(diào)制器。在一實(shí)施例中，在方塊614中對(duì)襯底正面應(yīng)用照明點(diǎn)，且在方塊616中應(yīng)用漫射器。 在另一替代實(shí)施例中，在方塊612中制成調(diào)制器之后或者與制造及制成調(diào)制器的 過程平行地在方塊618中提供一漫射器。在方塊620中對(duì)漫射器應(yīng)用照明點(diǎn)，并在方塊622 中對(duì)襯底應(yīng)用漫射器。 也可使用其他方法。列出這些過程并不意味著任何次序，因?yàn)樗龃涡蚩筛鶕?jù)實(shí) 施例而變化。另外，可增加或移除某些處理步驟。 如上文所述，所述光學(xué)形體可在諸多印刷程序中的一種中形成，包括例如在微影 印刷、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷或任意其他類型的印刷技術(shù)中形成。也可使用不基于印刷的方 法。所述光學(xué)形體可例如浮雕至表面上或者模制而成。所述光學(xué)形體可形成于一層壓或附 著至襯底或光學(xué)板或其他層的表面上。也可采用另外其他技術(shù)，包括在所屬領(lǐng)域中眾所周 知的技術(shù)以及仍有待設(shè)想的技術(shù)?？蓪?duì)光學(xué)形體的形狀及構(gòu)造加以控制，以提高或使有效 性最大化。如上文所述，可使用低于人眼分辨率的分辨率來制作光學(xué)形體，以免影響觀看者 所看到的圖像品質(zhì)。 盡管上文詳細(xì)說明是顯示、說明及指出本發(fā)明的適用于各種實(shí)施例的新穎特征， 然而應(yīng)了解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在形式及細(xì)節(jié)上對(duì)所示裝置或工藝作出各種省略、替 代及改變，此并不背離本發(fā)明的精神。應(yīng)知道，由于某些特征可與其他特征相獨(dú)立地使用或 付諸實(shí)踐，因而可在一并不提供本文所述的所有特征及優(yōu)點(diǎn)的形式內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種顯示裝置，其包括用于顯示一圖像的第一構(gòu)件，所述第一顯示構(gòu)件是反射式的；用于提供光的構(gòu)件，其置于所述第一顯示構(gòu)件的后面；用于傳播光的第一構(gòu)件，其放置以接收來自所述光提供構(gòu)件的光；用于傳播光的第二構(gòu)件，其置于所述第一顯示構(gòu)件的前面，其中所述第一光傳播構(gòu)件光學(xué)耦合到所述第二光傳播構(gòu)件以使得自所述第一光傳播構(gòu)件發(fā)出的光被導(dǎo)入所述第二光傳播構(gòu)件以向所述第一顯示構(gòu)件提供正面照明。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，進(jìn)一步包括用于顯示一圖像的第二構(gòu)件，其中所述第二顯示構(gòu)件放置以使得所述光提供構(gòu)件置于所述第二顯示構(gòu)件的后面，且其中所述光提供構(gòu)件照明所述第二顯示構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述用于傳播光的第一構(gòu)件包括置于所述第一顯示構(gòu)件后面的背板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述用于傳播光的第一構(gòu)件包括一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述第二光傳播構(gòu)件包括光學(xué)板、薄片或薄膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述第二光傳播構(gòu)件包括所述第一顯示構(gòu)件的襯底。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述第二光傳播構(gòu)件包括一光導(dǎo)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述第一顯示構(gòu)件包括復(fù)數(shù)個(gè)光調(diào)制元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)光調(diào)制構(gòu)件包括復(fù)數(shù)個(gè)干涉式調(diào)制器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述第二光傳播構(gòu)件包含光學(xué)形體，其經(jīng)配置以使耦合在所述光學(xué)形體中的所述光改變方向至所述第一光學(xué)構(gòu)件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中所述光學(xué)形體包含迷你棱鏡、微透鏡、全息圖、衍射光學(xué)元件或一漫射器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，進(jìn)一步包括處理器，其與所述第一顯示構(gòu)件電通信，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)器裝置，其與所述處理器電通信。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)配置以向所述第一顯示構(gòu)件發(fā)送至少一個(gè)信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制器，所述控制器經(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)的至少部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其中所述第一光傳播構(gòu)件包括光導(dǎo)的第一部分，且其中所述第二光傳播構(gòu)件包括所述光導(dǎo)的第二部分。
16. —種制造顯示裝置的方法，所述方法包括提供第一顯示器，所述第一顯示器是反射式的；提供置于所述第一顯示器后面的光源；提供一個(gè)或多個(gè)第一光導(dǎo)，其放置以接收來自所述光源的光；以及提供在所述第一顯示器前面的第二光導(dǎo)，以使得所述一個(gè)或多個(gè)第一光導(dǎo)光學(xué)耦合到 所述第二光導(dǎo)以使得自所述一個(gè)或多個(gè)第一光導(dǎo)發(fā)出的光導(dǎo)入所述第二光導(dǎo)，以向所述第 一顯示器提供正面照明。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括提供第二顯示器以使得所述光源置于所 述第一顯示器的后面，其中所述光源向所述第二顯示器提供照明。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)第一光導(dǎo)包含置于所述第一顯 示器后面的背板。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二光導(dǎo)包括光學(xué)板、薄片或薄膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二光導(dǎo)包括所述第一顯示器的襯底。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一顯示器包含復(fù)數(shù)個(gè)光調(diào)制元件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)光調(diào)制元件包含復(fù)數(shù)個(gè)干涉式調(diào)制器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中第二光導(dǎo)包含光學(xué)形體，其經(jīng)配置以使耦合在 所述光學(xué)形體中的所述光改變方向至所述第一顯示器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述光學(xué)形體包含迷你棱鏡、微透鏡、全息圖、 衍射光學(xué)元件或一漫射器。
全文摘要
本發(fā)明揭示各種用于對(duì)一顯示器進(jìn)行照明的裝置及方法。在一實(shí)施例中，例如，一種顯示裝置包括一透射式顯示器及一反射式顯示器，所述透射式顯示器經(jīng)配置以透過一背面進(jìn)行照明，且所述反射式顯示器經(jīng)配置以透過一正面進(jìn)行照明。相對(duì)于所述透射式顯示器的所述背面設(shè)置一光源，以透過所述背面對(duì)所述透射式顯示器進(jìn)行照明。相對(duì)于所述光源設(shè)置一光導(dǎo)管以自所述光源接收光，且所述光導(dǎo)管經(jīng)配置以傳播所述光，以使所述光對(duì)所述反射式顯示器提供正面照明。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK101762906SQ20091021552
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者杰弗里·B·桑普塞爾 申請(qǐng)人:Idc公司