CN101675295A - 用于为显示器照明的双膜光导 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括多个嵌入的表面特征的前部光导面板。所述前部光面板经配置以将来自设置于所述前部光面板的一侧处的人工光源的均匀照明传递到位于所述前部光导后的显示元件阵列，同时允许来自透射穿过所述光导面板的环境照射的照明的选择。所述表面嵌入的表面起伏特征在所述光导面板内产生气袋。入射于所述光导的侧表面上的光经由所述光导传播，直到其一致地撞击所述气袋上的空气/光导材料界面。所述光接着通过全内反射而经由大角度转向，使得其退出设置于所述显示元件阵列前的输出面。

Description

用于为显示器照明的双膜光导

技术领域

本发明大体上涉及前光式显示器(例如，LCD显示器)，且确切地说，涉及前光式显示器的光导的双膜配置。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器及电子设备。可使用沉积、蚀刻及/或其它蚀刻掉衬底及/或沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的微机械加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。在本文中使用时，术语干涉式调制器或干涉光调制器意指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一者或二者可整体或部分地具有透明及/或反射性，且能够在施加适当电信号后发生相对运动。在特定实施例中，一个板可包含沉积在衬底上的固定层，且另一板可包含通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。所述装置具有广泛应用，且利用及/或修改这些类型装置的特性使得其特征可用以改进现有产品和产生尚未开发的新产品在此项技术中将是有利的。

发明内容

本文中描述的各种实施例包含用于将光分布于显示元件阵列上的光导。所述光导可包括表面起伏特征以使在光导中传播的光转到所述显示元件阵列上。所述表面起伏特征可包含反射光的刻面。为了保护这些刻面，将所述刻面嵌入于所述光导中。也揭示了其它实施例。

本发明的一个实施例包含一种光导，其包含具有顶部表面及底部表面的上部部分及具有顶部表面及底部表面的下部部分。上部部分的底部表面为波状。下部部分的顶部表面也为波状。上部部分设置于下部部分上，使得上部部分的波状底部表面及下部部分的波状顶部表面在上部部分与下部部分之间形成腔。

本发明的另一实施例包含一种光导，其包含：具有顶部表面及底部表面的覆盖层；具有顶部表面及底部表面的膜，其中膜的顶部表面为波状；及光导板，其具有顶部表面及底部表面。覆盖层设置于膜上，使得覆盖层的底部表面及膜的顶部波状表面在覆盖层与膜之间形成腔。膜设置于覆盖层与光导板之间。

本发明的另一实施例包含一种光导，其包含具有平面表面的覆盖层、具有第一表面及第二表面的膜及具有顶部平面表面及底部平面表面的光导板。膜的第一表面包含多个凹表面起伏特征，且膜的第二表面为平面的。膜设置于光导板上，使得平面的第二表面邻近光导板，且所述第一表面的凹表面起伏特征背离光导板。覆盖层经设置而邻近膜，使得覆盖层的平面表面及膜的凹表面特征在覆盖层与膜之间形成腔。

本发明的另一实施例包含一种光导，其包含用于导引光的第一装置及用于导引光的第二装置。所述第一光导引装置及所述第二光导引装置具有用于将所述第一光导引装置与所述第二光导引装置配对在一起的相应装置。所述第一光导引装置及所述第二光导引装置两者的配对装置为波状，使得当所述第一光导引装置与所述第二光导引装置配对在一起时，在其间形成用于反射光的装置。

本发明的另一实施例包含一种光导，其包含用于导引光的第一装置、用于导引光的第二装置及用于覆盖所述第二光导引装置的装置。所述覆盖装置经设置使得第二光导引装置处于覆盖装置与第一光导引装置之间。第二光导引装置及覆盖装置具有用于将第二光导引装置与覆盖装置配对在一起的相应装置。第二光导引装置的配对装置为波状，使得当第二光导引装置与覆盖装置配对在一起时，在其间形成用于反射光的装置。

附图说明

图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。

图2是说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框图。

图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜面位置对所施加电压的图。

图4是可用以驱动干涉式调制器显示器的一组行电压及列电压的说明。

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。

图5B说明可用以写入图5A的帧的行信号及列信号的一个示范性时序图。

图6A及图6B是说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统框图。

图7A是图1的装置的横截面。

图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。

图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。

图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。

图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。

图8描绘用于包含线性光源及前部光导面板的平板显示器的前部光导单元。

图9描绘前光式显示器，其包含反射性显示器面板、具有嵌入的表面特征的双膜前部光导面板及光源。

图10描绘图9的双膜光导的顶部及底部膜。

图11描绘来自显示器面板经由图9的光导传播的光线。

图12描绘来自环境光经由光导传播到显示器面板的光线。

图13描绘前部光导的替代实施例，其中表面特征之间的距离在光导的长度上变化。

图14描绘具有嵌入的表面特征的前部光导的替代实施例。

图15描绘前光式显示器的替代实施例，其包含反射性显示器面板、具有嵌入的表面特征的前部光导面板及光源。

图16描绘具有嵌入的表面特征的前部光导的替代实施例。

图17描绘入射于图16的前部光导的嵌入的表面特征中的一者上的光线。

图18描绘具有嵌入的表面特征(其具有反射涂层)的前部光导的替代实施例。

图19描绘展示多刻面嵌入的表面特征的前部光导的替代实施例的一部分的详细视图。

图20描绘展示嵌入的表面特征(其具有弯曲刻面)的前部光导的替代实施例的一部分的详细视图。

图21描绘前光式显示器的替代实施例，其包含反射性显示器面板及具有嵌入的表面特征的前部光导面板，其中所述嵌入的表面特征设置于膜的面向光导面板的侧上。

图22描绘类似于图21的前光式显示器的前光式显示器的替代实施例，其中所述嵌入的表面特征具有垂直壁。

具体实施方式

以下详细描述是针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在此描述中参看图式，其中相同零件始终用相同数字表示。

在本文中描述的各种实施例中，边缘照明前部光导面板包括多个嵌入的表面特征。嵌入的表面起伏特征可在光导面板内形成可填充间隙或腔，例如气袋。射入到光导的边缘内的光经由光导传播，直到其一致地撞击气袋上的空气/光导材料界面。光接着通过全内反射经由大角度而转向，使得其退出设置于显示器面板前的输出面。为了产生气袋，一对导引部分具有相互接触的波状表面。本文中也揭示了其它实施例。

如从以下描述将容易明白，所述实施例可在任何经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是固定图像(例如，静态图像)，且无论是文字图像还是图形图像)的装置中实施。更确切地说，预期所述实施例可在多种电子装置中实施或与其相关联，所述电子装置例如(但不限在)是移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航仪、相机、MP3播放机、便携摄像机、游戏控制台、腕表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、自动显示器(例如，里程计显示器等)、驾驶舱控制器及/或显示器、相机视野显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子展板或电子标志、投影仪、建筑结构、封装及美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示)。

显示装置(例如，干涉调制MEMS装置、LCD等)可包括光源，其经配置以将显示元件阵列照亮到适当水平以用于观看。与光源结合，光导可靠近光源而耦合到显示元件阵列以使光分布于显示元件阵列上。可在相对于显示元件的各种定向上定位光导，例如，在显示元件后(例如，背光)或者在显示元件前(例如，前光)。在本文中描述的系统及方法中，前部光导面板设置于显示元件阵列前以将均匀照明从人工光源传递到显示元件阵列，同时允许来自环境照射的经由显示元件中的反射层的照明的选择。

图1中说明一个包含干涉MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。在亮(“接通”或“打开”)状态下，显示元件将大部分入射可见光反射到用户。当在暗(“断开”或“关闭”)状态下，显示元件将极少入射可见光反射到用户。“接通”及“断开”状态的光反射性质可视实施例而逆转。MEMS像素可经配置以主要在选定色彩下反射，从而允许除黑白外的彩色显示。

图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包含一MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制器的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，两者彼此相距可变且可控距离而定位以形成具有至少一个可变尺寸的光学共振间隙。在一个实施例中，所述反射层中的一者可在两个位置之间移动。在第一位置(本文称为松弛位置)处，可移动反射层定位在距固定部分反射层相对较大距离处。在第二位置(本文称为激活位置)处，可移动反射层定位在较紧密邻近于所述部分反射层处。从两个层反射的入射光视可移动反射层的位置而发生相长或相消干涉，从而为每一像素产生总体反射或非反射状态。

图1中的像素阵列的所描绘部分包括两个相邻干涉式调制器12a及12b。在左边的干涉式调制器12a中，可移动反射层14a被说明为位于距光学堆叠16a预定距离的松弛位置处，所述光学堆叠16a包括部分反射层。在右边的干涉式调制器12b中，可移动反射层14b被说明为位于邻近于光学堆叠16b的激活位置处。

如本文所参考，光学堆叠16a及16b(统称为光学堆叠16)通常包含若干融合层(fusedlayer)，所述融合层可包括例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层及透明电介质。光学堆叠16因此是导电、部分透明且部分反射性的，且可(例如)通过在透明衬底20上沉积上述层中的一者或一者以上来制造。部分反射层可由例如各种金属、半导体及电介质的具有部分反射性的多种材料形成。部分反射层可由一层或一层以上材料形成，且所述层中的每一者可由单一材料或材料组合形成。

在一些实施例中，如以下进一步描述，光学堆叠16的层被图案化为平行条带，且可形成显示装置中的行电极。可将可移动反射层14a、14b形成为沉积在柱18的顶部上的沉积金属层(垂直于行电极16a、16b)及沉积在柱18之间的介入牺牲材料的一系列平行条带。当牺牲材料被蚀刻掉时，可移动反射层14a、14b由所界定的间隙19与光学堆叠16a、16b分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。

在不施加电压的情况下，如由图1中的像素12a所说明，间隙19保持在可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态。然而，当将一电位差施加到选定行及列时，形成在对应像素处的行电极与列电极的相交处的电容器变得带电，且静电力将电极拉到一起。如果电压足够高，则可移动反射层14变形，且被迫抵靠着光学堆叠16。如由图1中的右边的像素12b所说明，光学堆叠16内的介电层(未在此图中说明)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离。无论所施加的电位差的极性如何，所述行为不变。以此方式，可控制反射对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD及其它显示技术中所用的方法。

图2到图5B说明一种在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的示范性过程及系统。

图2是说明可并入有本发明的方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所述示范性实施例中，电子装置包括处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、

Pentium

Pentium

Pentium

Pro、8051、

Power

或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。如此项技术中的常规，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统外，处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包括网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，阵列驱动器22包括将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图1中所说明的阵列的横截面由图2中的线1-1展示。对于MEMS干涉式调制器，行/列激活协议可利用图3中所说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏电位差来使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层随着电压降回到10伏以下而维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下才完全松弛。因此，在图3中所说明的实例中存在约3V到7V的所施加电压窗，装置在所述窗内稳定地处于松弛或激活状态。此窗在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列，可对行/列激活协议进行设计以使得在行选通期间，将选通的行中的待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且将待松弛的像素暴露于接近于零伏的电压差。在选通之后，将像素暴露于约5伏的稳态电压差，使得其保持在行选通将其置于的任何状态。在被写入之后，在此实例中每一像素在3到7伏的“稳定窗”内见到一电位差。此特征使图1中所说明的像素设计在相同所施加电压条件下稳定在激活或松弛预存在状态。由于干涉式调制器的每一像素无论处于激活状态还是松弛状态基本上均为由固定及移动反射层形成的电容器，因而此稳定状态可在滞后窗内的电压下得以保持而几乎无功率耗散。如果所施加的电位是固定的，则基本上无电流流进像素中。

在典型应用中，可通过根据第一行中的所要激活像素集合来断言列电极集合而产生显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于断言的列线的像素。接着将断言的列电极集合改变为对应于第二行中的所要激活像素集合。接着向行2电极施加一脉冲，从而根据所断言的列电极激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且保持在其在行1脉冲期间被设定的状态。可以顺序方式对整个行系列重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所要数目帧不断重复此过程而用新的显示数据刷新及/或更新帧。用以驱动像素阵列的行及列电极以产生显示帧的多种协议也是众所周知的，且可结合本发明而使用。

图4、图5A及图5B说明一种用以在图2的3×3阵列上产生显示帧的可能的激活协议。图4说明可用于展现出图3的滞后曲线的像素的可能的列及行电压电平集合。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，及将适当行设定为+ΔV，其可分别对应于-5伏及+5伏。通过将适当列设定为+V_bias且将适当行设定为相同+ΔV从而产生跨越像素的零伏电位差来实现对像素的松弛。在行电压保持在零伏的那些行中，无论列处于+V_bias还是-V_bias像素均稳定在其最初所处的任何状态。也如图4中所说明，将了解，可使用极性与上述电压的极性相反的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+V_bias及将适当行设定为-ΔV。在此实施例中，通过将适当列设定为-V_bias且将适当行设定为相同-ΔV从而产生跨越像素的零伏电位差来实现对像素的释放。

图5B是展示施加到将产生图5A中所说明的显示布置(其中激活像素为非反射性的)的图2的3×3阵列的一系列行及列信号的时序图。在写入图5A中所说明的帧之前，所述像素可处于任何状态，且在此实例中，所有行处于0伏，且所有列处于+5伏。在这些所施加电压下，所有像素均稳定在其现有激活或松弛状态。

在图5A帧中，激活像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)。为实现此目的，在行1的“线时间”期间，将列1及2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。此不改变任何像素的状态，因为所有像素均保持在3到7伏的稳定窗内。接着使用从0伏升到5伏又返回到零的脉冲对行1进行选通。此激活(1，1)及(1，2)像素并松弛(1，3)像素。阵列中的其它像素不受影响。为按需要设定行2，将列2设定为-5伏且将列1及3设定为+5伏。施加到行2的相同选通将接着激活像素(2，2)并松弛像素(2，1)及(2，3)。同样，阵列的其它像素不受影响。通过将列2及3设定为-5伏且将列1设定为+5伏而类似地设定行3。行3选通如图5A中所示对行3像素进行设定。在写入帧之后，行电位为零，且列电位可保持在+5或-5伏，且显示器于是稳定在图5A的布置。将了解，相同程序可用于几十或几百行及列的阵列。也将了解，在上文概述的一般原理内，可广泛地改变用以执行行及列激活的电压的时序、顺序及电平，且以上实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。

图6A及图6B是说明显示装置40的实施例的系统框图。显示装置40可为(例如)蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化也说明各种类型的显示装置，例如电视及便携式媒体播放器。

显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41一般由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺(包括注射模制及真空成型)中的任一者形成。此外，外壳41可由多种材料(包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合)中的任一者制成。在一个实施例中，外壳41包括可与具有不同色彩或含有不同标识、图片或符号的其它可移除部分互换的可移除部分(未图示)。

示范性显示装置40的显示器30可为多种显示器(包括如本文所述的双稳态显示器)中的任一者。在其它实施例中，显示器30包括如上所述的平板显示器(例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)，或所属领域的技术人员众所周知的非平板显示器(例如CRT或其它管式装置)。然而，为描述本实施例的目的，显示器30包括如本文所述的干涉式调制器显示器。

图6B中示意地说明示范性显示装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置40包括外壳41，且可包括至少部分封闭在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置40包括一包括天线43的网络接口27，所述天线43耦合到收发器47。收发器47连接到处理器21，所述处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28，且耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器22又耦合到显示器阵列30。电源50向特定示范性显示装置40设计所需的所有组件提供电力。

网络接口27包括天线43及收发器47，以使得示范性显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口27还可具有一些处理能力以缓解对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的任何用以发射及接收信号的天线。在一个实施例中，天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，天线根据蓝牙标准来发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线经设计以接收用以在无线蜂窝电话网络内进行通信的CDMA、GSM、AMPS或其它已知信号。收发器47对从天线43接收的信号进行预处理，使得所述信号可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47还处理从处理器21接收的信号，使得所述信号可经由天线43而从示范性显示装置40发射。

在替代实施例中，收发器47可由接收器替代。在又一替代实施例中，网络接口27可由图像源替代，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。举例来说，图像源可为含有图像数据的数字视频盘(DVD)或硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。

处理器21通常控制示范性显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如压缩图像数据)，且将所述数据处理为原始图像数据或处理为容易处理为原始图像数据的格式。处理器21接着将经处理的数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以进行存储。原始数据通常意指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，所述图像特性可包括色彩、饱和度及灰度级。

在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装置40的操作。调节硬件52通常包括用以将信号发射到扬声器45且用以从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件，或可并入在处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28获得由处理器21产生的原始图像数据，且将原始图像数据适当重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。特定而言，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流，使得所述数据流具有适合用以跨越显示器阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但所述控制器可以许多方式来实施。其可作为硬件嵌入在处理器21中，作为软件嵌入在处理器21中，或以硬件的形式与阵列驱动器22完全集成。

通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收经格式化的信息，且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个引线。

在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30适用于本文所述的任何类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示控制器或双稳态显示控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例通用于例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器的高度集成系统。在又一实施例中，显示器阵列30是典型显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包括小键盘，例如QWERTY键盘或电话小键盘、按钮、开关、触敏式屏幕或者压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46来将数据输入到装置时，可由用户提供语音命令以控制示范性显示装置40的操作。

电源50可包括如此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池(包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料)。在另一实施例中，电源50经配置以从壁装插座接收电力。

如上所述，在一些实施例中，控制可编程性驻存在可位于电子显示系统中的若干位置处的驱动器控制器中。在一些实施例中，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，上述最佳化可以任何数目的硬件及/或软件组件且以各种配置来实施。

根据上述原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地改变。举例来说，图7A到图7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动反射层14仅在拐角处在系栓32上附着到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从可变形层34悬浮，所述可变形层34可包含柔性金属。可变形层34直接或间接地连接到在可变形层34的周边周围的衬底20。这些连接在本文中称为支撑柱。图7D中所说明的实施例具有在上面搁置可变形层34的支撑柱插塞42。与在图7A到图7C中一样，可移动反射层14保持悬浮在腔上，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。实情为，支撑柱由用以形成支撑柱插塞42的平坦化材料形成。图7E中所说明的实施例是基于图7D中所示的实施例，但也可适于与图7A到图7C中所说明的实施例中的任一者以及未展示的额外实施例一起起作用。在图7E中所示的实施例中，已使用额外金属层或其它导电材料来形成总线结构44。此允许沿干涉式调制器的背面来导引信号，从而消除原本可能必须形成在衬底20上的若干电极。

在例如图7中所示的实施例的实施例中，干涉式调制器充当直观式装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与在上面布置调制器的侧相对。在这些实施例中，反射层14光学上遮蔽干涉式调制器在反射层的与衬底20相对的侧上的部分，包括可变形层34。此允许所遮蔽区域在不对图像质量造成负面影响的情况下被配置并操作。此遮蔽允许图7E中的总线结构44提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如寻址及由所述寻址产生的移动)分离的能力。此可分离调制器架构允许用于调制器的机电方面及光学方面的结构设计及材料可彼此独立选择并起作用。此外，图7C到图7E中所示的实施例具有从使反射层14的光学性质与其机械性质分离得到的额外益处，所述机械性质由可变形层34实行。此允许用于反射层14的结构设计及材料相对于光学性质而最佳化，且允许用于可变形层34的结构设计及材料相对于所要机械性质而最佳化。

在显示器技术中，人工照射可用以使显示器可见。为进行此，将来自例如荧光管或LED的光源的光捕获到薄板形光导内，且将其传递到显示器。可通过“背光照射”或“前光照射”来提供照明。

平板显示器通常由光导板(常被称作“背光装置”)“背光照射”，所述光导板将来自线性光源的光重新导向以将均匀照明传输到显示器面板的后表面。在光导面板内导引沿着光导面板的边缘射入的光，且位于光导面板的后或前表面上的提取器特征可用以中断光在光导面板内的传播且使光朝向显示器均匀地射出于面板的前表面上。

或者，平板反射显示器可由从显示器面板的观看侧传递均匀照明的前部光导“前光照射”。所述显示器也可反射环境光，借此增加其在良好照射环境光条件下的亮度。在一些配置中，前光可仅用于低光环境条件。

在前光式系统中，如图8中所示，使来自线性光源2(例如，荧光管、LED或LED阵列或由LED照明的条灯)的光射入到位于显示器面板4之前的薄板形光导面板1003内。

沿着光导1003的长度导引射入到光导内的光5。为了将均匀照明提供到显示器面板，使光5经由大角度(大约九十度)转向，使得其经由光导1003的厚度传播且经由输出面1031离开。可经由含有多个转向特征的表面起伏结构实现光转向。

如以上关于图8所论述，通过全内反射使进入到光输入表面1033的光束5朝向光导1003的相对侧面经由前部光导3传播。观看面1032进一步含有多个光转向结构，例如，沿着观看面1032的宽度按图案布置的棱镜微结构1040。棱镜微结构1040可包含相对于彼此成角度的两个或两个以上的转向刻面1042及1044，其用于在刻面/空气界面处反射光，从而使光经由大角度转向。举例来说，多个成对的邻近刻面1042及1044可包含一个浅长刻面及一短得多但更陡峭倾斜的刻面。如果如图8中所示，光依次撞击第一浅刻面且接着撞击第二较陡峭的刻面，则在两个刻面/空气界面处均发生全内反射，且光经由大角度转向。接着经由输出面朝向邻近显示器面板将遵循此路径的光提取出光导。因此，遇到这些结构1040中的一者的光束5经漫反射或镜面反射，且大量地经由输出面1031发射。多个内反射增强了光在光导板3内的混合，此有助于在光输出面1031上输出的光中提供均匀性。

这些棱镜表面起伏特征制造于光导的表面内(例如，通过压印、注射模制浇铸或其它技术)或者制造于薄膜内，薄膜又附着到平坦光导的表面。在某些设计中，棱镜表面起伏特征位于光导的顶部表面(亦即，与光输出面相对的暴露表面)上。结果，如果未经保护免受环境条件的影响，则转向刻面易受到来自灰尘、水或其它污染物的污染。举例来说，灰尘的存在可毁坏在刻面界面处的全内反射，且降低棱镜微结构的光转向性能。陷入于此棱镜微结构的凹处中的尘土或颗粒污染物也将光直接散射到观看者眼睛中且因此降低了显示器对比度。

因此，在显示器的制造及使用寿命期间保护棱镜表面起伏结构是有利的。这是一个重大问题，且已限制了此技术的广泛应用。无尘室设施可用以在制造期间防止表面起伏污染；但此方法增加了制造成本。此外，密封的盖板可用以在装置使用期间保护棱镜表面。然而，这对光导的厚度及制造的复杂性有影响。因此，可产生性能增强、简化制造及/或降低成本的其它设计可为需要的。

图9展示实例前光式显示器，其包含线性光源2及前部光导面板或板103(LGP)。举例来说，此线性光源2可包含冷阴极荧光管(CCFL)灯、LED、OLED、由LED或LED阵列照明的条灯、荧光管或任一其它合适线性光源。此光源2经对准与前部光导板103的边缘平行，使得来自线性光源2的光入射于光导板103的光输入表面133上。

前部光导103包含大体上光学透射材料，其能够在输出面的平面表面上重新导向且均匀地重新分布来自线性光源2的光。光导103包含光输入表面133、垂直于光输入表面的光输出面131及与光输出面131相对的观看面132。

来自线性光源2的光5进入光导板103的光输入表面133，且如将在以下更详细地加以解释，沿着光导板103的长度L传播，从而在光导板103的前面132与背面131之间反射，且由光导板103内的特征转向以经由光输出面131退出光导板103且朝向显示器面板4传播。

在某些实施例中，前部光导103包含矩形板或薄板，其具有相互平行的输出面131及观看面132。在一个实施例中，前部光导103可包含楔形板，其中光输出面131与观看面132相对于彼此成角度。在另一实施例中，光输出面131与观看面132的若干部分相对于彼此成角度，且其它部分相互平行。在另一实施例中，光输出面131与观看面132相互不平行，举例来说，观看面132可具有锯齿图案(未图示)。

在某些实施例中，前部光导可包含上部部分及下部部分，其每一者具有接合在一起的波状表面，使得面对的波状表面产生嵌入于上部部分与下部部分之间的多个转向特征。举例来说，如图9中所示，前部光导103可包含经接合在一起的两个聚合物膜136及138，使得光导103的光转向特征140驻留于聚合物膜136及138的两个邻近面上，且因此嵌入于所得的光导面板103中。

如在图10中更详细地展示，光导103包括底部膜136(更远离观看者而定位)及顶部膜138(更靠近观看者而定位)。底部膜136具有形成所得光导板的输出面131的扁平的平面表面，以及包括多个在膜136的宽度上间隔开的表面起伏特征140a的相对的结构表面135。同样，顶部膜138包含形成所得光导103的观看面132的扁平的平面表面，以及包括多个在膜138的宽度上间隔开的表面起伏特征140b的相对的结构表面137。可通过以下方式产生光导板103：将两个膜136及138接合在一起，其结构侧135与137相互面对，使得表面特征140a及104b变得嵌入于所得膜103中且借此受到保护以不受外部损坏或污染。在所说明的实施例中，膜136及138经光学耦合，使得当膜136及138的结构面135及137中的每一者对准且接合在一起时，表面起伏特征140a及140b形成在光导板103的长度上间隔开的一系列可填充间隙或腔150(见图9)。然而，在替代实施例中，相对的表面特征140a及140b可并不沿着顶部膜及底部膜136及138的表面135及137均等地间隔，且替代地，可有意地偏移(例如)以提供沿着光导板的长度的不同光转向效应。

在一个实施例中，顶部膜及底部膜136及138具有相同的折射率，使得当接合时，其在光学上变为一个光导，如同一个膜般操作，在其间无光学界面，且多个腔嵌入于其中。在使用中，撞击刻面中的一者与嵌入的气袋之间的界面的经导引的光将在所述界面处优先地经历全内反射，且借此经由大角度(例如，75°与90°之间)而转向。在某些实施例中，腔可填充有填充物材料以对光导板提供机械稳定性及强度。填充物材料可具有与光导材料不同的折射率以确保仍发生刻面/腔界面处的全内反射。

因此，腔可为空的。如上所述，这些腔也可填充有材料。术语腔用以描述以下任一情况：当容积为空时(例如，填充有空气或气体)，及当容积填充有例如具有不同光学性质(例如，折射率)的光学透射材料的材料时。

表面特征140a及140b及因此所得腔150(见图9)的形状及大小也可经选择以广泛地与入射于输入面上的经导引的光相互作用且增加或最大化提取效率，例如，以在输出面上以所要角度提供光的均匀分布。因此，表面特征140a及140b可包含用于致使从大体上与输出面131平行的侧输入面133射入的光在大角度上转向且从输出面131射出的任何合适形状。同时，表面特征140a及140b可经成形以准许入射于观看面132上的光(例如，大体上垂直于观看面132的环境光)相对不受影响地透射穿过光导板103及表面特征且以大体上垂直于输出面的角度从输出面131射出。举例来说，表面特征可包含多个重复棱镜微结构，其每一者包含两个邻近的对称刻面。或者，表面特征可包含多个重复棱镜微结构，其每一者包含具有相对于膜的不同倾斜角度的两个邻近刻面。其它配置也是可能的。

在一个实施例中，表面特征140a及140b足够小，其对观看者并不显眼。在某些实施例中，表面特征140a及140b在膜136及138的长度L上可为相同的，例如，重复相同角定向、形状或尺寸(如上所述)。或者，表面特征140a及140b的形状、角定向及/或大小在膜136及138的长度上可变化。

在某些实施例中，表面特征140a可为表面特征140b的镜面相对物，或者，表面特征140a可为相对于表面特征140b的互补形状，一者至少部分地配合于另一者中。当接合在一起时，来自相对的顶部膜及底部膜136及138的表面特征140a及140b可产生嵌入于两个膜之间的多个对称腔150。或者，来自相对的顶部膜及底部膜136及138的表面特征140a及140b可产生嵌入于所述膜之间的非对称腔。在某些实施例中，所述非对称腔可经设计以减小刻面/空气界面的长度，且借此减少当光线撞击界面时发生的有害的费涅(Fresnel)反射。因为腔是通过表面特征140a与140b的接合来产生，所以可产生更复杂的转向特征。举例来说，可在不在任一膜中形成凹角性质的情况下产生凹角结构，而是在顶部膜及底部膜136及138的表面特征140a与140b接合时产生凹角结构。

举例来说，在图10中详细展示的说明的实施例中，底部膜136上的表面特征140a包含在结构表面135的长度上间隔开且由多个平坦间隔物143分隔的多个交替的微棱镜142。微棱镜142由相对于彼此成角度的邻近刻面形成，使得入射于微棱镜142的尖部上的光线5将进入棱镜且随后在微棱镜/空气界面处内反射，且借此经由大角度而转向以从光导103的输出面131作为光线6射出。顶部膜138上的表面特征140b包含在结构表面137的长度上间隔开的多个凹槽144。凹槽144包含邻近的成角度的表面，其相对于彼此具有使得在膜138的长度上全内反射的全内反射(TIR)光线及入射于凹槽144上的具有接近TIR的角度的光线将在凹槽144的宽度上直线折射的角度。因此，如图9中所示，当膜136与138结合以形成光导板103时，表面特征140a与140b协作形成嵌入的腔150，其沿着光导板103的长度间隔开。这些腔150在微棱镜142的表面处产生空气/光导材料界面，其使经由微棱镜142的尖部行进的光经由大角度而转向，因此将入射于输入面133上的光线5重新分布且重新导向，使其作为光6经由输出面131且朝向显示器4射出。

在使用中，如图8、图10到图11中所示，当使来自线性光源2的光线5射入到前部光导板103内时，使光线5经由全内反射(TIR)经由光导板103传播，全内反射为一光学现象，其中，从具有较高折射率的媒体(例如，玻璃)行进到具有较低折射率的媒体(例如，空气)的光以使得所述光从媒体边界反射的角度入射于媒体边界上。当经由光导板导引这些光线时，其最终撞击表面特征140a的微棱镜142的刻面。由于在由腔150形成的空气/光导材料界面处的空气与光导材料之间的折射率的差异，光线5经由大角度而转向且从光导板103的光输出面131射出。从光导板103的光输出面131射出的光线6在空气间隙上传播且入射于显示器面板4(例如，干涉式调制器显示器面板)上，其中所述光线经调制且朝向光导的光输出面131而反射回。如图11中所示，来自显示器面板4的经调制的光线7入射于光导板103的光输出面131上。这些光线7经由光导板103透射且从观看面132退出，因此，其可由观看者看到。因此，在各种实施例中，表面特征140a与140b及因此腔150经成形使得以法线角或接近法线角入射于光输出面131上的光经由光导板103及腔150透射，而无大量的干扰或偏离。

如图12中所示，如果环境光水平足够高，则可不需要来自线性光源2的额外照明来对显示器面板4照明。此处，使以法线角或接近法线角入射于观看面132上的环境光线8同样经由光导板103及腔150传播，而无大量的干扰。如上所述，环境光线8接着从光输出面131射出且在空气间隙上传播到显示器4。因此，光导板103提供广泛地与入射于光输入面上的经导引的光相互作用同时仅稍微干扰入射于输出及观看面上的未经导引的光的能力。此外，通过在两个膜之间嵌入表面特征，光导板103提供对光转向特征的保护以免受损坏或污染。

在某些实施例中，表面特征140a及140b的大小、形状间距或其它特性可在光导板103的长度L上变化，例如，以获得在光输出面131的长度上的均匀光提取。如图13中所示，展示一特定光导面板103(如图9到图12中所说明)，其中成对的对应表面特征140a与140b之间的距离在光导板的宽度上从50微米到450微米变化。举例来说，在所说明的实施例中，表面特征140a与140b之间的间距随着距光源2的距离的增加而减小。举例来说，在光导板103的最靠近光源2的区域A中，成对的表面特征140a与140b之间的间距为约450微米；在中间区域B中，成对的表面特征140a与140b之间的间距为约150微米；且在最远区域C中，成对的表面特征140a与140b之间的间距为约50微米。成对的表面特征140a与140b之间的距离的减小使得光导板103的距光源2最远的区域中的提取效率增加。此提取效率抵消了实际到达光导103的较远区域的光通量的减小，且使得光输出面131的表面上的输出更均匀。或者，如上所述，光导板103的观看面132可相对于输出面131成角度以形成楔形光导板103，这也提高了光导板的距光源2最远的区域中的提取效率。

可通过使膜136及138印刻有经设计的表面起伏(例如，在图10中描绘的底部膜136上的微棱镜142或在顶部膜136上的刻面凹槽144)来制造光导103。可通过压印、注射模制或此项技术中已知的任一其它合适技术来产生这些表面起伏特征。一旦所述表面特征已经模制于顶部膜及底部膜上，则所述膜可经对准且接合在一起以产生光导板103。举例来说，可通过用任何合适的粘合剂层压来将所述膜接合在一起。合适的粘合剂可包括压敏粘合剂、热固化粘合剂、UV或电子束固化粘合剂或具有合适的光学及机械性质的任何其它粘合剂。然而，在一些实施例中，当层压膜时，必须小心不要用粘合剂材料填充表面特征之间空的腔，从而可能毁坏腔的光转向性质。在一些实施例中，膜的厚度在约70微米与80微米之间，然而，表面特征的深度仅在约7微米与8微米之间。因此，若无应有的小心，则当施加压力以接合膜时，用以接合顶部膜与底部膜的层压粘合剂可能会渗出或渗漏到由表面特征产生的空的腔且填充所述空的腔。通过控制在顶部膜与底部膜之间涂覆的层压材料的厚度以防止过多粘合剂可避免此结果。或者，可使用光反应性粘合剂，且所述光反应性粘合剂可由UV光固化，从而不需要在两个膜上的过度压力来接合两个膜。或者，可在两个膜之间涂覆薄金属涂层，且接着通过RF能量使其固化。在某些实施例中，可在使膜印刻有表面起伏特征前涂覆层压材料。当将表面特征印刻于每一膜上时，层压材料将从表面特征移除，且因此当使两个膜在此处接合时，将没有任何过多的材料渗漏到空的腔内。在某些实施例中，如上所述，空的腔可填充有折射率比光导材料低的填充物材料。可在层压前添加此填充物材料，使得填充物材料提供防止任何层压材料渗漏到腔内且填充腔的附加功能。

其它方法也是可能的。在替代实施例中，嵌入于光导中的转向特征可由层压到平坦膜的单个波状膜产生。举例来说，如图14到图15中所示，光导203可包含层压到光导板223(例如，塑料或玻璃光导)的顶部平面表面的单个波状膜238。在所展示的实施例中，膜238的波状表面比平面表面离显示器面板远。此处，通过将平坦塑料覆盖层260涂覆到膜238的波状表面，可保护转向刻面。举例来说，膜238可包含塑料膜，例如，丙烯酸、聚碳酸酯、

或此项技术中已知的任何其它合适塑料。可使膜238印刻有通过压印、注射模制或任何其它合适技术产生的重复表面起伏结构。表面起伏特征240可包含多个刻面242及244，其可为对称或非对称的。可接着使膜238附着或层压到光导板223的顶部表面，使得经压印的膜238有效地变为光导板223的一部分。可使用率匹配的粘合剂。经印刻的表面起伏特征240仍然作为膜238的顶部暴露表面。接着使覆盖层260附着或层压到膜238的暴露表面。如上所述，如果膜238与覆盖层260两者的折射率类似，则将表面起伏特征240有效地嵌入于复合(单个整体)光导203中。

如图15中所示，类似于以上论述的腔的腔(例如，气袋)250产生于表面起伏特征240与覆盖层260之间。在使用中，来自光源2的多个光线5在光输入表面233处进入光导203，且经由光线在光导203与周围空气之间的界面处的全内反射被沿着光导的长度导引。当光线5以比用于全内反射的临界角大的角度撞击由嵌入的腔250中的一者产生的光导材料/空气界面时，光线5将同样经历全内反射。然而，由于由表面起伏特征240的刻面242及244产生的空气/光导材料界面的角度，经由大角度(通常为九十度或更大)使经全内反射的光转向，且接着所述光可经由光输出面231朝向显示器面板4退出光导203。

在某些实施例(例如，图16中所示的横截面图)中，表面起伏特征340可经配置使得光导303中的腔(例如，气袋)350具有非对称形状。确切地说，如图所示，较靠近光源2的侧与较远离光源2的侧不同。举例来说，两个刻面342与344的陡度不同。在图16中，表面起伏特征340包含两个邻接的刻面342与344，其中第一刻面342为短的陡峭刻面，且第二刻面344为垂直刻面。腔350的非对称形状减小了光导材料/空气界面的长度，且借此减少了当光撞击界面时发生的有害的费涅反射。刻面也可具有其它角度，且可以不同方式成形。

嵌入的表面起伏特征的另一优点在于，由腔350形成的嵌入的空气/光导材料界面的使用更有效率地中继来自侧光源2的光5。举例来说，如图17中所示，当具有大约30°的半角的锥形内含有的光线5经由光导303传播且在腔350处撞击光导材料/空气界面时，如上所述通过全内反射使光6中的一些光转向下，同时，经由所述界面使光7中的一些光折射到腔350内。此处，光7可经由腔350传播，直到其在垂直刻面344处撞击空气/光导材料界面。光7接着在此界面处折射，且借此被准准直回到光导材料内。如果此光接着在光导的表面处撞击空气/光导材料界面，则光7将被全内反射且保持处于光导中。相反，如果表面起伏特征并不包含具有两个嵌入的光导-空气界面的腔，则任何未在表面起伏特征的光导材料/空气界面处全内反射的光将经由所述界面折射且离开光导。因此，通过嵌入腔且提供第二空气/光导材料界面以防止一些经折射的光离开光导来改良光导的效率。

在替代实施例中，如图18中所示，转向刻面242及244可涂布有反射涂层280，例如，银或任何其它合适金属涂层。反射涂层280还可通过使任何先前将已经由光导材料/空气界面折射而非经由全内反射转向的光通过反射涂层而向下反射到显示器面板来改良光导的效率。如上所述，在某些实施例中，腔250也可填充有一填充物材料以为结构提供机械稳定性及强度。在某些实施例中，替代涂覆反射涂层，填充物材料可为反射性的。

转向刻面242及244可为任何用于使光在由表面特征240产生的光导材料/空气界面处在大角度上转向的合适形状。此外，如上所述，可变化刻面的大小、形状、间距或其它特性以获得在光导203的长度上的均匀光提取。在某些实施例中，如图19中所示，表面起伏特征240可包含多个多刻面表面442及444，而非单刻面表面242及244(如图15中所示)。多刻面表面可增加入射光转向的角范围，且因此增加由邻近表面特征240转向的光(例如，在图19中所示)将在显示器面板4处重叠的机率，因此改良入射于显示器面板4上的光的均匀性。当显示器面板4与嵌入的表面起伏特征240间隔得较近而使得经转向的光线可散布的距离D较小时，这一点尤其有利。举例来说，如图19中所示，在不同高度处撞击多刻面转向表面442的光线15通过全内反射在不同角度上转向，所述角度取决于其撞击转向表面的角度。

在一替代实施例中，如图20中所描绘，转向表面542及544可替代地包含单个弯曲表面。通过依据入射光撞击转向刻面542及544的位置而变化空气/光导材料界面的界面角度，弯曲表面542及544可提供如上所论述的相同优点。这又增加了光全内反射的角范围，且借此增加当由邻近表面特征240反射的光撞击显示器面板4时其将重叠的机率，因此改良入射于显示器面板4上的光的均匀性。

在一替代实施例中，如图21中所描绘，复合光导603可包含具有第一平面表面及第二波状表面的膜638及具有顶部平面表面及底部平面表面的塑料或玻璃光导板623，第二波状表面具有在膜的第一侧的长度上延伸的凹表面起伏特征640。可使膜638附着或层压到光导板623的底部表面，使得膜638的平面表面邻近光导的平坦底部表面，且膜638有效地变为光导板623的一部分。

膜638的波状表面背离光导板623，使得凹表面起伏特征640仍处于膜638的暴露表面上，从而也背离光导板623。在某些实施例中，可通过将平坦塑料覆盖层660涂覆到膜638的波状表面以在膜638与覆盖层660之间嵌入表面特征来保护凹表面特征640。如上所述，如果膜638与覆盖层660两者的折射率类似，则将表面起伏特征640有效地嵌入于复合光导603中。或者，可将膜638的凹表面直接附着或层压到显示元件阵列，使得凹表面特征嵌入于膜638与显示元件阵列之间。凹表面起伏特征640可包含多个邻近刻面，其可为对称或非对称的。在所展示的实施例中，凹表面起伏特征640包含成坡度的侧壁或刻面642及644，其具有相同坡度，但在不同实施例中，坡度可不同。这些成坡度的侧壁642及644经歪斜使得腔650随着到膜638内的深度而变宽。同样，每一刻面642及644的最接近显示元件4的边缘比每一刻面642及644的最远离显示器的边缘相互靠近。

在某些实施例中，如图21中所描绘，表面起伏特征640可经成形且其大小可经确定而使得经由光导603传播的经导引的光将在空气/光导材料界面处全内反射。在使用中，来自光源2的多个光线5在光输入表面633处进入光导603，且沿着光导的长度经由光线在光导603与周围空气之间的界面处的全内反射而导引。当光线5以比全内反射的临界角大的角度撞击由嵌入的腔(例如，气袋)650中的一者产生的空气/光导材料界面时，光线5将在刻面642处经历全内反射。由于由表面起伏特征640的刻面642及644产生的空气/光导材料界面的角度，全内反射的光经由大角度(通常为九十度或更大(相对于光输出面631))转向，且接着可经由光输出面631朝向显示元件4的阵列退出光导603。

在替代实施例中，如图22中所描绘，表面起伏特征740可经成形且其大小可经确定而使得经由光导703传播的经导引的光将通过光线在空气/光导材料界面处的折射而朝向显示元件阵列转向。类似于以上论述的腔的腔(例如，气袋)750产生于表面起伏特征740与覆盖层760之间。在所展示的实施例中，表面起伏特征740包含垂直侧壁或刻面742及744，但在不同实施例中，形状可不同。

在使用中，来自光源2的光线5在光输入表面733处进入光导703，且沿着光导的长度经由光线在光导503与周围空气之间的界面处的全内反射而导引。当光线5撞击由嵌入的腔750中的一者产生的空气/光导材料界面时，由于光导与空气之间的折射率的改变，光线5将被折射。由于由表面起伏特征740的刻面742产生的空气/光导材料界面的角度，光将被弯曲使得其经由光输出面731退出光导703，且被引向显示元件4的阵列。

各种各样的其它变化也是可能的。可添加、移除、重新排序或重新布置结构特征。可取代不同的结构特征。组件的类型、布置及配置可不同。可添加或移除组件。类似地，可添加或移除或重新排序处理步骤。同样，虽然将一些实施例描述为板，但这些实施例否则可包含膜或薄板。另外，如本文中所使用的术语膜及层包含膜堆叠及多层。虽然在干涉式显示器的上下文中论述这些实施例，但所属领域的技术人员将认识到，所述技术可适用于对于反射、透射及透反射技术中的任一者的任何定向照射的解决方案，包括室内照射及显示器照射。

虽然以上详细描述已展示、描述且指出了本发明适用于各种实施例的新颖特征，但应理解，所属领域的技术人员可在并不脱离本发明的精神的情况下对所说明的装置或过程的形式及细节进行各种省略、替代及改变。如以上也陈述，应注意，在描述本发明的某些特征或方面时对特定术语的使用不应被视为暗示在本文中将所述术语重新定义为局限于包括本发明的特征或方面的与所述术语相关联的任何具体特性。本发明的范围由随附的权利要求书而非前文的描述指示。属于所述权利要求书的等效物的意义及范围内的所有改变将包含于其范围内。

Claims (171)

1.一种光导，其包含：

上部部分，其具有顶部表面及底部表面，所述上部部分的所述底部表面为波状；及

下部部分，其具有顶部表面及底部表面，所述下部部分的所述顶部表面为波状，

其中所述上部部分设置于所述下部部分上，使得所述上部部分的所述波状底部表面及所述下部部分的所述波状顶部表面在所述上部部分与所述下部部分之间形成腔。

2.根据权利要求1所述的光导，其中所述上部部分及下部部分包含具有印刻有表面起伏特征的波状表面的膜。

3.根据权利要求2所述的光导，其中所述表面起伏特征包含多个细长微棱镜。

4.根据权利要求3所述的光导，其中所述微棱镜每一者包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面。

5.根据权利要求4所述的光导，其中所述至少两个邻近刻面具有相对于所述膜的不同倾斜角。

6.根据权利要求5所述的光导，其中所述倾斜角在所述膜的长度上变化。

7.根据权利要求4所述的光导，其中所述两个邻近刻面包含弯曲表面。

8.根据权利要求4所述的光导，其中所述微棱镜包含两个侧，每一侧均为多刻面。

9.根据权利要求2所述的光导，其中表面起伏特征之间的距离的范围为50微米到450微米。

10.根据权利要求2所述的光导，其中邻近表面起伏特征之间的距离在所述膜的所述长度上变化。

11.根据权利要求10所述的光导，其中所述上部部分及下部部分包括边缘，经由所述边缘可射入光，且其中随着与所述边缘的距离增加，邻近表面起伏特征之间的所述距离减小。

12.根据权利要求1所述的光导，其中所述光导包括边缘，经由所述边缘可射入光，所述射入的光在所述腔处被散射出所述光导。

13.根据权利要求1所述的光导，其中所述腔包含气袋。

14.根据权利要求13所述的光导，其中所述气袋为非对称的。

15.根据权利要求1所述的光导，其中所述腔填充有填充物材料。

16.根据权利要求1所述的光导，其中所述光导包括边缘，经由所述边缘可射入光，所述光导进一步包含经定位而邻近所述边缘的光源。

17.根据权利要求16所述的光导，其中来自所述光源的光由所述腔表面散射出所述下部部分的所述底部表面。

18.根据权利要求1所述的光导，其中所述上部部分的所述波状底部表面及所述下部部分的所述波状顶部表面包含多个细长凹槽。

19.根据权利要求18所述的光导，其中所述凹槽包含倾斜平面表面。

20.根据权利要求18所述的光导，其中所述上部部分的所述底部表面中的所述凹槽中的至少一些具有相同形状，或所述下部部分的所述顶部表面中的所述凹槽中的至少一些具有相同形状。

21.根据权利要求18所述的光导，其中所述凹槽为非对称的。

22.根据权利要求18所述的光导，其中所述凹槽之间的距离在所述膜的所述长度上变化。

23.根据权利要求18所述的光导，其中所述凹槽之间的所述距离的范围为50微米到450微米。

24.根据权利要求1所述的光导，其中所述上部部分的所述顶部表面平行于所述下部部分的所述底部表面。

25.根据权利要求1所述的光导，其中所述上部部分的所述顶部表面的第一部分不平行于所述下部部分的所述底部表面的第一部分。

26.根据权利要求25所述的光导，其中所述上部部分的所述顶部表面的第二部分平行于所述下部部分的所述底部表面的第二部分。

27.根据权利要求1所述的光导，其中所述上部部分的所述顶部表面不平行于所述下部部分的所述底部表面。

28.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含：

显示元件阵列；

处理器，其与所述显示元件电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其与所述处理器电连通。

29.根据权利要求28所述的装置，其进一步包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示元件的驱动器电路。

30.根据权利要求29所述的装置，其进一步包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

31.根据权利要求28所述的装置，其进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。

33.根据权利要求28所述的装置，其进一步包含经配置以接收输入数据及将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

34.一种光导，其包含：

覆盖层，其具有顶部表面及底部表面；

膜，其具有顶部表面及底部表面，所述膜的所述顶部表面为波状；及

光导板，其具有顶部表面及底部表面；

其中所述覆盖层设置于所述膜上，使得所述覆盖层的所述底部表面及所述膜的所述顶部波状表面在所述覆盖层与所述膜之间形成腔；且

其中所述膜设置于所述覆盖层与所述光导板之间。

35.根据权利要求34所述的光导，其中所述膜包含印刻有多个表面起伏特征的顶部表面。

36.根据权利要求35所述的光导，其中所述多个表面起伏特征包含细长微棱镜。

37.根据权利要求36所述的光导，其中所述多个表面起伏特征包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面。

38.根据权利要求37所述的光导，其中所述至少两个邻近刻面具有相对于所述膜的不同倾斜角。

39.根据权利要求38所述的光导，其中所述倾斜角在所述膜的长度上变化。

40.根据权利要求37所述的光导，其中所述两个邻近刻面包含弯曲表面。

41.根据权利要求37所述的光导，其中所述微棱镜包含为多刻面的邻近侧。

42.根据权利要求37所述的光导，其中所述刻面在其上具有反射涂层。

43.根据权利要求34所述的光导，其中表面起伏特征之间的距离的范围为50微米到450微米。

44.根据权利要求34所述的光导，其中表面起伏特征之间的距离在所述膜的宽度上变化。

45.根据权利要求44所述的光导，其中所述膜包括边缘，经由所述边缘可射入光，且其中随着与所述边缘的距离增加，表面起伏特征之间的所述距离减小。

46.根据权利要求35所述的光导，其中所述光导包括边缘，经由所述边缘可射入光，所述射入的光在所述腔处被散射出所述光导。

47.根据权利要求34所述的光导，其中所述腔包含气袋。

48.根据权利要求47所述的光导，其中所述气袋为非对称的。

49.根据权利要求34所述的光导，其中所述腔填充有填充物材料。

50.根据权利要求49所述的光导，其中所述填充物材料为反射性的。

51.根据权利要求34所述的光导，其中所述光导包括边缘，经由所述边缘可射入光，所述光导进一步包含经定位而邻近所述边缘的光源。

52.根据权利要求34所述的光导，其中所述膜、所述光导及所述覆盖层具有相同折射率。

53.根据权利要求34所述的光导，其中所述光导板设置于显示元件阵列上，所述光导板比所述覆盖层更靠近所述显示元件。

54.根据权利要求34所述的光导，其中所述覆盖层设置于显示元件阵列上，所述覆盖层比所述光导板更靠近所述显示元件。

55.根据权利要求34所述的光导，其中所述覆盖层包含显示元件阵列。

56.根据权利要求34所述的光导，其中所述覆盖层的所述顶部表面平行于所述光导板的所述底部表面。

57.根据权利要求34所述的光导，其中所述覆盖层的所述顶部表面的第一部分不平行于所述光导板的所述底部表面的第一部分。

58.根据权利要求57所述的光导，其中所述覆盖层的所述顶部表面的第二部分平行于所述光导板的所述底部表面的第二部分。

59.根据权利要求34所述的光导，其中所述覆盖层的所述顶部表面不平行于所述光导板的所述底部表面。

60.一种光导，其包含：

覆盖层，其具有平面表面；

膜，其具有第一及第二表面，所述第一表面包含多个凹表面起伏特征且所述第二表面为平面的；及

光导板，其具有顶部平面表面及底部平面表面；

其中所述膜设置于所述光导板上，使得所述平面的第二表面邻近所述光导板，且所述第一表面的所述凹表面起伏特征背离所述光导板；且

其中所述覆盖层经设置而邻近所述膜，使得所述覆盖层的所述平面表面及所述膜的所述凹表面特征在所述覆盖层与所述膜之间形成腔。

61.根据权利要求60所述的光导，其中所述多个凹表面特征包含细长微棱镜。

62.根据权利要求61所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面。

63.根据权利要求62所述的光导，其中所述至少两个邻近刻面具有相对于彼此的不同倾斜角。

64.根据权利要求61所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征包含两个垂直刻面。

65.根据权利要求62所述的光导，其中所述两个邻近刻面包含弯曲表面。

66.根据权利要求61所述的光导，其中所述微棱镜包含为多刻面的邻近侧。

67.根据权利要求60所述的光导，其中所述多个凹表面特征在其上具有反射涂层。

68.根据权利要求60所述的光导，其中所述腔包含气袋。

69.根据权利要求60所述的光导，其中所述腔填充有填充物材料。

70.根据权利要求69所述的光导，其中所述填充物材料为反射性的。

71.根据权利要求60所述的光导，其中所述膜设置于所述光导板的所述顶部平面表面上。

72.根据权利要求60所述的光导，其中所述膜设置于所述光导板的所述底部平面表面上。

73.根据权利要求60所述的光导，其中所述覆盖层设置于显示元件阵列上。

74.根据权利要求60所述的光导，其中所述覆盖层包含显示元件阵列。

75.根据权利要求60所述的光导，其中所述覆盖层包含具有顶部平面表面及底部平面表面的膜。

76.根据权利要求60所述的光导，其中所述膜、覆盖层及光导板具有相同折射率。

77.根据权利要求60所述的光导，其中所述光导包括边缘，经由所述边缘可射入光，所述射入的光在所述腔处被散射出所述光导。

78.根据权利要求77所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面，使得经由所述边缘射入的光在所述腔处折射。

79.根据权利要求77所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面，使得经由所述边缘射入的光在所述腔处经由全内反射而转向。

80.根据权利要求60所述的光导，所述覆盖层进一步包含：

观看面，其经定位而与所述平面表面相对。

81.根据权利要求80所述的光导，所述观看面为平面的。

82.根据权利要求81所述的光导，所述观看面为非平面的。

83.一种光导，其包含：

用于导引光的第一装置；及

用于导引光的第二装置，所述第一及第二光导引装置具有用于将所述第一及第二光导引装置配对在一起的相应装置，

其中用于所述第一及第二光导引装置两者的所述配对装置为波状，使得当所述第一及第二光导引装置配对在一起时，用于反射光的装置形成于其间。

84.根据权利要求83所述的光导，其中所述第一光导引装置包含所述光导的上部部分，且所述第二光导引装置包含所述光导的下部部分。

85.根据权利要求84所述的光导，其中所述第一光导引装置的所述配对装置包含所述上部部分的底部表面，且所述第二光导引装置的所述配对装置包含所述下部部分的顶部表面。

86.根据权利要求85所述的光导，其中所述反射装置包含光学腔。

87.根据权利要求83所述的光导，其中所述第一导引装置包含顶部表面及底部表面，且所述第二导引装置包含顶部表面及底部表面，所述第一导引装置的所述底部表面经设置而邻近所述第二导引装置的所述顶部表面。

88.根据权利要求87所述的光导，其中所述反射光装置经配置以使在所述光导中传播的光朝向所述第二导引装置的所述底部表面转向。

89.根据权利要求87所述的光导，其中所述第一及第二导引装置每一者包含具有带有表面起伏特征的波状表面的一个或一个以上膜。

90.根据权利要求87所述的光导，其中所述第一导引装置的所述底部表面及所述第二导引装置的所述顶部表面包含多个细长凹槽。

91.根据权利要求90所述的光导，其中所述凹槽包含倾斜平面表面。

92.根据权利要求90所述的光导，其中所述第一导引装置的所述底部表面中的所述凹槽中的一者或一者以上具有相同形状，或所述第二导引装置的所述顶部表面中的所述凹槽中的一者或一者以上具有相同形状。

93.根据权利要求90所述的光导，其中所述凹槽为非对称的。

94.根据权利要求90所述的光导，其中所述凹槽之间的距离在所述第一导引装置或所述第二导引装置的长度上变化。

95.根据权利要求90所述的光导，其中所述凹槽之间的所述距离为约50微米到约450微米。

96.根据权利要求87所述的光导，其中所述第一导引装置的所述顶部表面平行于所述第二导引装置的所述底部表面。

97.根据权利要求87所述的光导，其中所述第一导引装置的所述顶部表面不平行于所述第二导引装置的所述底部表面。

98.根据权利要求89所述的光导，其中所述表面起伏特征包含多个细长微棱镜。

99.根据权利要求98所述的光导，其中所述微棱镜每一者包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面。

100.根据权利要求98所述的光导，其中所述微棱镜包含弯曲表面。

101.根据权利要求98所述的光导，其中所述微棱镜包含两个侧，每一侧均为多刻面。

102.根据权利要求99所述的光导，其中所述至少两个邻近刻面具有相对于所述膜中的至少一者的平面表面的不同倾斜角。

103.根据权利要求102所述的光导，其中所述微棱镜的所述倾斜角在所述膜中的至少一者的长度上变化。

104.根据权利要求83到103中任一权利要求所述的光导，其中所述反射装置之间的距离在约50微米与约450微米之间。

105.根据权利要求83到104中任一权利要求所述的光导，其中邻近的反射装置之间的距离变化。

106.根据权利要求83到105中任一权利要求所述的光导，其中所述第一及第二导引装置包含经配置以允许光进入所述光导的边缘。

107.根据权利要求106所述的光导，其进一步包含经定位而邻近所述边缘的光源。

108.根据权利要求106所述的光导，其中随着与所述边缘的距离增加，邻近的反射装置之间的距离减小。

109.根据权利要求83所述的光导，其中所述反射光装置包含腔，所述腔包含气袋。

110.根据权利要求109所述的光导，其中所述气袋为非对称的。

111.根据权利要求83所述的光导，其中所述反射光装置包含含有填充物材料的腔。

112.根据权利要求83所述的光导，其进一步包含：

显示元件阵列；

处理器，其与所述显示元件电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其与所述处理器电连通。

113.根据权利要求112所述的光导，其进一步包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示元件的驱动器电路。

114.根据权利要求113所述的光导，其进一步包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

115.根据权利要求112所述的光导，其进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。

116.根据权利要求115所述的光导，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。

117.根据权利要求112所述的光导，其进一步包含经配置以接收输入数据及将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

118.一种光导，其包含：

用于导引光的第一装置；

用于导引光的第二装置；及

用于覆盖所述第二光导引装置的装置，其经设置使得所述第二光导引装置处于所述覆盖装置与所述第一光导引装置之间，所述第二光导引装置及所述覆盖装置具有用于将所述第二光导引装置与所述覆盖装置配对在一起的相应装置，

其中用于所述第二光导引装置的所述配对装置为波状，使得当所述第二光导引装置与所述覆盖装置配对在一起时，用于反射光的装置形成于其间。

119.根据权利要求118所述的光导，其中所述第一光导引装置包含光导板。

120.根据权利要求119所述的光导，其中所述第二光导引装置包含膜。

121.根据权利要求120所述的光导，其中所述覆盖装置包含覆盖层。

122.根据权利要求121所述的光导，其中用于所述第二光导引装置的所述配对装置包含位于所述膜上的表面，且用于所述覆盖装置的所述配对装置包含位于所述覆盖层上的表面。

123.根据权利要求122所述的光导，其中所述反射装置包含光学腔。

124.根据权利要求118所述的光导，其中所述覆盖装置包含覆盖顶部表面及覆盖底部表面，所述第一导引装置包含第一顶部表面及第一底部表面，且所述第二导引装置包含第二顶部表面及第二底部表面。

125.根据权利要求124所述的光导，其中所述覆盖装置的所述顶部表面平行于所述第二导引装置的所述底部表面。

126.根据权利要求124所述的光导，其中所述覆盖顶部表面经设置而邻近所述第二底部表面，其中所述第二底部表面为波状，且所述第一底部表面经设置而邻近所述第二顶部表面。

127.根据权利要求124所述的光导，其中所述覆盖底部表面经设置而邻近所述第二顶部表面，其中所述第二顶部表面为波状，且所述第二底部表面经设置而邻近所述第一顶部表面。

128.根据权利要求124所述的光导，其中所述覆盖顶部表面的一部分不平行于所述第二底部表面的一部分。

129.根据权利要求118所述的光导，其中所述第二导引装置包含印刻有多个表面起伏特征的顶部表面。

130.根据权利要求129所述的光导，其中所述多个表面起伏特征包含细长微棱镜。

131.根据权利要求129所述的光导，其中所述多个表面起伏特征包含相对于彼此成角度的两个或两个以上邻近刻面。

132.根据权利要求131所述的光导，其中所述微棱镜包含为多刻面的邻近侧。

133.根据权利要求132所述的光导，其中所述两个或两个以上邻近刻面具有相对于所述第二导引装置的不同倾斜角。

134.根据权利要求132所述的光导，其中所述两个或两个以上邻近刻面包含弯曲表面。

135.根据权利要求133所述的光导，其中所述倾斜角在所述第二导引装置的长度上变化。

136.根据权利要求118所述的光导，其中所述反射装置包含在其上具有反射涂层的刻面。

137.根据权利要求118所述的光导，其中所述反射装置之间的距离在约50微米与约450微米之间。

138.根据权利要求118所述的光导，其中所述反射装置之间的距离在所述第二导引装置上变化。

139.根据权利要求138所述的光导，其中所述第一或第二导引装置包括边缘，经由所述边缘可射入光，且其中随着与所述边缘的距离增加，所述反射装置之间的所述距离减小。

140.根据权利要求118所述的光导，其中所述反射装置包含气袋。

141.根据权利要求140所述的光导，其中所述反射装置为非对称的。

142.根据权利要求118所述的光导，其中所述反射装置包含填充有填充物材料的腔。

143.根据权利要求142所述的光导，其中所述填充物材料为反射性的。

144.根据权利要求118所述的光导，其进一步包含经定位而邻近所述第一或第二导引装置的边缘的光源，所述边缘经配置以将来自所述光源的光接收到所述光导中。

145.根据权利要求118所述的光导，其中所述第二导引装置、所述第一导引装置及所述覆盖装置具有大体上相同的折射率。

146.根据权利要求118所述的光导，其中所述第一导引装置经设置而邻近显示元件阵列，所述第一导引装置经设置比所述覆盖装置更靠近所述显示元件。

147.根据权利要求118所述的光导，其中所述第二导引装置包含多个凹表面起伏特征。

148.根据权利要求147所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征中的一者或一者以上包含两个垂直刻面。

149.根据权利要求147所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征中的所述一者或一者以上包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面，使得在所述光导中传播的光在所述凹表面起伏特征处折射。

150.根据权利要求147所述的光导，其中所述多个凹表面起伏特征包含相对于彼此成角度的至少两个邻近刻面，使得在所述光导中传播的光在所述表面起伏特征处经由全内反射而转向。

151.根据权利要求118所述的光导，其进一步包含：

显示元件阵列；

处理器，其与所述显示元件电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其与所述处理器电连通。

152.根据权利要求151所述的光导，其进一步包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示元件的驱动器电路。

153.根据权利要求152所述的光导，其进一步包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

154.根据权利要求151所述的光导，其进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。

155.根据权利要求154所述的光导，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。

156.根据权利要求151所述的光导，其进一步包含经配置以接收输入数据及将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

157.一种制造光导的方法，所述方法包含：

在第一光导引装置的底部表面上形成第一波状表面；

在第二光导引装置的顶部表面上形成第二波状表面；及

连接所述第一导引装置的所述第一波状表面与所述第二导引装置的所述第二波状表面以在所述第一导引装置与所述第二导引装置之间形成一个或一个以上光学腔。

158.根据权利要求157所述的制造光导的方法，其中所述第一及第二导引装置包含膜。

159.根据权利要求157所述的制造光导的方法，其进一步包含用填充物材料填充所述一个或一个以上光学腔。

160.根据权利要求157所述的制造光导的方法，其中所述表面起伏特征包含微棱镜。

161.根据权利要求157所述的制造光导的方法，其中形成所述第一及第二表面起伏特征包含压印所述顶部表面及所述底部表面。

162.根据权利要求157所述的制造光导的方法，其中形成所述第一及第二表面起伏特征包含通过注射模制形成所述顶部表面及所述底部表面。

163.根据权利要求159所述的制造光导的方法，其中所述填充物材料具有与所述第一导引装置或所述第二导引装置的材料的折射率不同的折射率。

164.一种制造光导的方法，所述方法包含：

提供第一光导引装置；

提供第二光导引装置；

在所述第二导引装置上设置盖，使得反射装置形成于其间，且使得所述第二导引装置处于所述盖与所述第一导引装置之间。

165.根据权利要求157所述的方法，其中所述第一导引装置包含顶部表面及底部表面，其中所述第二导引装置包含顶部表面及底部表面，使得所述第二导引装置的所述底部表面邻近所述第一导引装置的所述顶部表面，所述第二导引装置的所述顶部表面为波状，其中所述盖设置于所述第二导引装置的所述波状顶部表面上，其中所述反射装置经配置以使经由所述光导传播的光的至少一部分朝向所述第一导引装置的所述底部表面转向。

166.根据权利要求165所述的方法，其中所述第一及第二导引装置包含膜。

167.根据权利要求165所述的方法，其中所述反射装置包含一个或一个以上光学腔。

168.根据权利要求167所述的方法，其进一步包含用填充物材料填充所述一个或一个以上光学腔。

169.根据权利要求165所述的方法，其中所述第二导引装置的所述波状顶部表面包含表面起伏特征。

170.根据权利要求169所述的方法，其进一步包含通过压印所述第二导引装置的所述顶部表面来形成所述表面起伏特征。

171.根据权利要求169所述的方法，其进一步包含通过注射模制在所述第二导引装置的所述顶部表面上形成所述表面起伏特征。

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