CN101861658B - 有源显示器的光收集 - Google Patents

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Abstract

在本发明所描述的各种实施例中，提供一种显示器装置(85)，其包含光收集膜(80、84)及安置于所述收集膜(80、84)的边缘(88)上的光伏装置(86、100、200)。所述收集膜(80、84)具有用于在所述收集膜(80、84)的前及后表面与所述光伏装置(86、100、200)之间重新引导光的多个光转向特征(94、108)。在一些实施例中，光源(90、174)也安置于所述收集膜(80、84)的边缘(88)上且发射由所述光转向特征(94、108)朝向显示器转向的光。

Description

有源显示器的光收集
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2008年9月2日申请的第61/093,686号美国临时申请案及2007年11月16日申请的第11/941,851号美国专利申请案的优先权。本申请案与2008年9月9日申请的第12/207,270号美国专利申请案有关。 
技术领域
本发明涉及微机电系统(MEMS)。 
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。微机械元件可使用沉积、蚀刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层的其它微机械加工工艺来产生以形成电气及机电装置。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器(“IMOD”)。如本文中所使用，术语“干涉式调制器”、“干涉式光调制器”或“IMOD”指代使用光学干涉原理选择地吸收及/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传导板，其中一者或两者可为完全或部分透明及/或反射的且能够在施加适当电信号后即相对运动。在特定实施例中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含通过气隙与固定层隔开的金属膜。如本文中更详细地描述，一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。 
IMOD可以可寻址阵列布置以形成有源显示器。类似地，例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)(包括有机LED(OLED))、电泳及场致发射显示器(FED)等其它MEMS及非MEMS技术均用作用于电视、计算机监视器、蜂窝式电话或个人数字助理(PDA)屏幕等的有源显示器。此类装置具有广泛范围的应用，且在此项技术中利用及/或修改这些类型的装置的特性以使得其特征可用于改进现有产品及形成尚未开发的新产品将为有益的。 
发明内容
在一个实施例中，一种显示器装置包括：有源显示像素阵列，其具有用于面向观察者的前显示表面及后显示表面；至少一个收集膜，其邻近于前或后显示表面中的一者，所述收集膜具有前收集膜表面、后收集膜表面、至少一个边缘及多个光转向特征，其中光转向特征经配置以在收集膜的前或后收集膜表面与边缘之间重新引导光；及光伏装置，其安置于收集膜的边缘上且经定向以接收从光转向特征横向透射穿过收集膜的光。 
在另一实施例中，一种显示器装置包括显示像素阵列。至少一个收集膜紧接于显示像素阵列而安置。收集膜具有多个光转向特征，其中光转向特征经配置以在收集膜的前或后收集膜表面与边缘之间重新引导光。至少一个光伏装置安置于收集膜的边缘上，其中光伏装置经定向以接收从光转向特征横向透射穿过收集膜的光。至少一个光源安置于边缘上，其中光源发射横向穿过收集膜以由光转向特征朝向显示像素阵列转向的光。 
在另一实施例中，一种显示器装置包括用于在显示像素阵列上显示图像的装置、用于将光能转换成替代形式的能量的装置及用于将光从入射于显示表面上的方向转向到沿显示表面朝向用于将光能转换成替代形式的能量的装置的横向方向的装置。 
在另一实施例中，一种光收集及图像显示方法包括：在图像区域中主动显示图像；收集来自图像区域的光；将光从图像区域转向到图像区域的至少一个边缘；及将光转换成电流。 
在另一实施例中，一种制造显示器装置的方法包括将收集膜操作性地耦合到有源显示像素阵列的前或后显示表面。收集膜具有前收集膜表面、后收集膜表面、至少一个边缘及多个光转向特征。所述方法还包括使光伏装置与收集膜的边缘对准，使得光转向特征将环境光从前收集膜表面重新引导到收集膜的边缘处的光伏装置以转换成电能。 
附图说明
图1为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等距视图，其中第一干涉式调制器的活动反射层处于松弛位置中且第二干涉式调制器的活动反射层处于激活位置中。 
图2为说明并入有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为图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的活动反射镜位置与外加电压的图。 
图4为可用来驱动干涉式调制器显示器的一组行及列电压的说明。 
图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的一个示范性显示数据帧。 
图5B说明可用来写入图5A的帧的行及列信号的一个示范性时序图。 
图6A及6B为说明包含多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。 
图7A为图1的装置的横截面。 
图7B为干涉式调制器的替代性实施例的横截面。 
图7C为干涉式调制器的另一替代性实施例的横截面。 
图7D为干涉式调制器的又一替代性实施例的横截面。 
图7E为干涉式调制器的额外替代性实施例的横截面。 
图8为上覆于显示像素阵列的收集膜及相关联光伏装置以及下伏于显示像素阵列的另一此类收集膜的横截面的示意性表示。 
图9为上覆于显示像素阵列的收集膜及相关联光伏装置和光源以及下伏于显示像素阵列的另一此类收集膜的横截面的示意性表示。 
图10A为具有光转向特征的收集膜的俯视平面视图，其中光伏装置及光源在收集膜的一个隅角处彼此紧接安置。 
图10B为具有光伏装置及光源的收集膜的一个实施例的隅角的示意性表示。 
图10C为展示光伏装置及光源配置的额外实施例的示意性表示。 
图11A为包含多个棱镜特征以收集光及将其导引到光伏装置的棱镜收集膜的示意性横截面侧视图。 
图11B为包含多个棱镜特征以收集光及将其导引到光伏装置的棱镜收集膜的另一示意性截面图。 
图11C为包含多个棱镜狭缝以收集光及将其导引到光伏装置的棱镜收集膜的另一示意性截面图。 
图11D说明包含两层具有交错特征的堆叠棱镜收集膜以便以较大效率收集光及将其导引到光伏装置的实施例。 
图12为包括衍射转向特征的收集膜的示意性表示。 
图13A示意性地说明安置于收集膜的上表面上的包含透射全息图的光转向特征。 
图13B示意性地说明安置于收集膜的下表面上的包含反射全息图的光转向特征。 
图14为在前侧上具有收集膜的反射式干涉式调制器显示器的一个实施例的示意性横截面。 
图15为在后侧上具有收集膜的反射式干涉式调制器显示器的另一实施例的示意性横截面。 
图16为以行及列布置的有源显示像素阵列的示意性平面视图。 
图17A为并入有背光的透反射式干涉式调制(IMOD)显示器的示意性横截面。 
图17B为背光由具有转向特征的收集/照明膜提供的透反射式IMOD显示器的示意性横截面。 
图18为在前侧上具有收集膜的发射式显示器装置的实施例的示意性横截面。 
图19为在后侧上具有收集膜的发射式显示器装置的另一实施例的示意性横截面。 
图20为在有源显示像素与背光之间具有收集膜的发射式显示器装置的另一实施例的示意性横截面。 
图21为具有具不对称转向特征的收集膜的发射式显示器装置的另一实施例的示意性横截面。 
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，本发明可以众多不同方式来体现。在此描述中，参看图式，其中始终以相同标号指定相同部分。如将从以下描述显而易见，所述实施例可实施于经配置以可编程地显示图像的任何装置中，无论所述图像为运动图像(例如，视频)还是固定图像(例如，静止图像)，且无论其为文本图像还是图形图像。更明确地说，预期所述实施例可实施于例如(但不限于)以下各者等多种电子装置中或与其相关联：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/导航器、相机、MP3播放器、可携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器及/或显示器、相机视图显示器(例如，交通工具中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、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)。 
本发明的某些实施例是针对一种收集膜，其与光伏装置耦合以用于聚集穿过有源显示区的光且将光转换成电能。放置于显示像素阵列上方或下方的收集膜具有光转向特征，其重新引导有源显示区上所接收的光中的一些光且使光分路到收集膜的定位有至少一个光伏装置的边缘。在一些实施例中，例如LED等光源也放置于同一膜的边缘处且发射由光转向特征重新引导以照明显示器的光。 
尽管图8到图20的实施例可结合多种显示技术采用收集膜与光伏装置，但图1到图7E说明对图8到图20的实施例有用的干涉式调制器(IMOD)显示技术。 
图1中说明包含干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“接通”或“开启”)状态中，显示元件将大部分入射可见光反射到用户。在处于暗(“断开”或“关闭”)状态中时，显示元件将 极少入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可逆转“接通”与“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要反射选定色彩，从而除黑及白以外还允许色彩显示。 
图1为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图，其中每一像素包含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，所述反射层以彼此相距可变及可控距离定位以形成具有至少一个可变尺寸的共振光学间隙。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。在本文中称为松弛位置的第一位置中，活动反射层定位于距固定部分反射层的相对较大距离处。在本文中称为激活位置的第二位置中，活动反射层较紧密地邻近于部分反射层而定位。依据活动反射层的位置而定，从两个层反射的入射光相长或相消地干涉，从而产生每一像素的全反射或非反射状态。 
图1中的像素阵列的所描绘部分包括两个邻近干涉式调制器12a及12b。在左侧的干涉式调制器12a中，活动反射层14a经说明为处于距包括部分反射层的光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中。在右侧的干涉式调制器12b中，活动反射层14b经说明为处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。 
如本文中参考的光学堆叠16a及16b(共同称为光学堆叠16)通常包含若干熔合层，所述熔合层可包括例如氧化铟锡(ITO)等电极层、例如铬等部分反射层及透明电介质。光学堆叠16因此为导电的、部分透明的及部分反射的，且可(例如)通过将以上层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。部分反射层可由部分反射的多种材料(例如，各种金属、半导体及电介质)形成。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，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，光学堆叠16的层经图案化成平行条带，且可形成显示器装置中的行电极，如下文进一步描述。活动反射层14a、14b可形成为沉积于柱18及在柱18之间沉积的居间牺牲材料的顶部上的沉积金属层的一系列平行条带(与16a、16b的行电极正交)。在蚀刻掉牺牲材料时，活动反射层14a、14b通过经界定的间隙19与光学堆叠16a、16b分隔。例如铝等高导电及反射材料可用于反射层14，且这些条带可形成显示器装置中的列电极。 
如图1中的像素12a所说明，在无外加电压的情况下，间隙19保留在活动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中活动反射层14a处于机械松弛状态中。然而，在将电位差施加到选定行及列时，在对应像素处在行与列电极的交点处形成的电容器变得带电，且静电力将电极牵拉在一起。如果电压为足够高的，则活动反射层14变形且被迫使抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(此图中未说明)可防止短路且控制层14与 16之间的间距，如由图1中右侧的像素12b所说明。不管外加电位差的极性如何，所述行为均为相同的。以此方式，可控制反射与非反射像素状态的行/列激活在许多方面与常规LCD及其它显示技术中使用的行/列激活类似。 
图2到图5B说明用于在显示应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺及系统。 
图2为说明可并入有本发明的若干方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在示范性实施例中，电子装置包括处理器21，其可为：任何通用单或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium
Figure GPA00001138132800061
、Pentium II、Pentium III
Figure GPA00001138132800063
、Pentium IV、Pentium
Figure GPA00001138132800065
Pro、8051、MIPS
Figure GPA00001138132800066
、Power PC
Figure GPA00001138132800067
、ALPHA
Figure GPA00001138132800069
；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。如在此项技术中为常规的，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统以外，处理器还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包括向显示阵列或面板30提供信号的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图1中说明的阵列的横截面是通过图2中的线1-1来展示。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏电位差以致使活动层从松弛状态变形到激活状态。然而，在电压从所述值减小时，活动层随着电压降低回到10伏以下而维持其状态。在图3的示范性实施例中，活动层直到电压降低到2伏以下时才完全松弛。因此，在图3中说明的实例中存在约3V到7V的外加电压窗，在所述窗内，装置稳定于松弛或激活状态中。这在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列来说，可设计行/列激活协议以使得在行选通期间，经选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近于零伏的电压差。在选通之后，像素暴露于约5伏的稳态电压差，使得其保持于行选通使其处于的任何状态中。在被写入之后，每一像素经历此实例中为3到7伏的“稳定窗”内的电位差。此特征使得图1中说明的像素设计在相同外加电压条件下稳定于激活或松弛的预先存在的状态中。由于干涉式调制器的每一像素(无论处于激活还是松弛状态中)本质上为由固定及移动反射层形成的电容器，所以此稳定状态可在几乎无功率耗散的情况下保持于滞后窗内的电压下。如果外加电位固定，则本质上无电流流入到像素中。 
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形成显示帧。接着将行脉冲施加到第1行电极，从而激活对应于所断言列线的像素。接着将 所断言列电极集合改变为对应于第二行中的所要激活像素集合。接着将脉冲施加到第2行电极，从而根据所断言列电极激活第2行中的适当像素。第1行像素不受第2行脉冲影响，且保持在其在第1行脉冲期间所设定的状态中。这可以顺序型式针对整个系列的行来重复以产生帧。一般来说，通过以每秒某所要数目的帧连续地重复此过程来以新显示数据刷新及/或更新帧。用于驱动像素阵列的行及列电极以产生显示帧的广泛多种协议也为众所周知的且可结合本发明使用。 
图4、图5A及图5B说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一种可能激活协议。图4说明可用于展现图3的滞后曲线的像素的列及行电压电平的可能集合。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-Vbias且将适当行设定为+ΔV，-Vbias及+ΔV可分别对应于-5伏及+5伏。使像素松弛是通过将适当列设定为+Vbias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。在行电压保持于零伏的那些行中，无论列处于+Vbias还是-Vbias，像素均稳定于其最初所处的任何状态中。如图4中还说明，将了解，可使用具有与上文所述的那些电压相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+Vbias且将适当行设定为-ΔV。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-Vbias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。 
图5B为展示施加到图2的3×3阵列的将产生图5A中说明的显示布置的一系列行及列信号的时序图，其中激活像素为非反射的。在写入图5A中说明的帧之前，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。在这些外加电压下，所有像素稳定于其现有激活或松弛状态中。 
在图5A帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)被激活。为实现此，在用于第1行的“线时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，且将第3列设定为+5伏。这不改变任何像素的状态，因为所有像素保持在3到7伏稳定窗中。接着以从0伏开始达到5伏且返回到零的脉冲来选通第1行。这激活了(1，1)及(1，2)像素且使(1，3)像素松弛。阵列中的其它像素不受影响。为了按需要设定第2行，将第2列设定为-5伏，且将第1列及第3列设定为+5伏。施加到第2行的相同选通将接着激活像素(2，2)且使像素(2，1)及(2，3)松弛。再次，阵列的其它像素不受影响。第3行是通过将第2列及第3列设定为-5伏且将第1列设定为+5伏来类似地设定。如图5A中所示，第3行选通设定第3行像素。在写入帧之后，行电位为零，且列电位可保持在+5或-5伏，且接着显示器稳定于图5A的布置中。将了解，相同程序可用于几十或几百个行及列的阵列。还将了解，用于执行行及列激活的电压的时序、序列及电平可在以上概述的一般原理内广泛变化，且以上实例仅为示范性的，且任何激活电压方法可与本文中描述的系统 及方法一起使用。 
图6A及图6B为说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其轻微变化还说明例如电视及便携式媒体播放器等各种类型的显示器装置。 
显示器装置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大体上由所属领域的技术人员所众所周知的多种制造工艺中的任一者(包括注射模制及真空成形)形成。另外，外壳41可由包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合的多种材料中的任一者制成。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志、图片或符号的其它可移除部分互换的可移除部分(未图示)。 
示范性显示器装置40的显示器30可为包括双稳态显示器(如本文中描述)的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，显示器30包括：如上所述的平板显示器，例如等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或所属领域的技术人员所众所周知的非平板显示器，例如CRT或其它管装置。然而，出于描述本实施例的目的，显示器30包括如本文中描述的干涉式调制器显示器。 
示范性显示器装置40的一个实施例的组件示意性地说明于图6B中。所说明的示范性显示器装置40包括外壳41且可包括至少部分封闭于其中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包括网络接口27，其包括耦合到收发器47的天线43。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及阵列驱动器22，所述阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。如特定示范性显示器装置40设计所需要，电源50向所有组件提供电力。 
网络接口27包括天线43及收发器47，使得示范性显示器装置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还可具有减轻处理器21的需求的一些处理能力。天线43为所属领域的技术人员已知的用于发射及接收信号的任何天线。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))发射及接收RF信号。在另一实施例中，天线根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线经设计以接收用来在无线蜂窝式电话网络内通信的CDMA、GSM、AMPS或其它已知信号。收发器47预处理从天线43接收的信号，使得所述信号可由处理器21接收且进一步操纵。收发器47还处理从处理器21接收的信号，使得所述信号 可从示范性显示器装置40经由天线43发射。 
在替代性实施例中，收发器47可由接收器替换。在又一替代性实施例中，网络接口27可由图像源替换，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光盘(DVD)或硬盘驱动器或者产生图像数据的软件模块。 
处理器21大体上控制示范性显示器装置40的总操作。处理器21接收来自网络接口27或图像源的例如压缩图像数据等数据，且将数据处理成原始图像数据或处理成容易处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类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器装置40的操作。调节硬件52大体上包括用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并入于处理器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取得由处理器21产生的原始图像数据，且适当地将原始图像数据重新格式化以用于高速发射到阵列驱动器22。明确地说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30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。尽管例如LCD控制器等驱动器控制器29常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但是此类控制器可以许多方式实施。其可作为硬件嵌入于处理器21中，作为软件嵌入于处理器21中，或与阵列驱动器22一起完全集成于硬件中。 
通常，阵列驱动器22接收来自驱动器控制器29的经格式化的信息且将视频数据重新格式化成每秒多次施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百及有时数千个引线的平行波形集合。 
在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文中描述的所述类型的显示器中的任一者。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29为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为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。此实施例在例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成系统中为常见的。在又一实施例中，显示阵列30为 典型显示阵列或双稳态显示阵列(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器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包括例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、触敏屏幕或者压敏或热敏膜。在一个实施例中，麦克风46为示范性显示器装置40的输入装置。在使用麦克风46将数据输入到装置时，可由用户提供语音命令以用于控制示范性显示器装置40的操作。 
电源50可包括如在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为可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50为可再生能源、电容器或包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料的太阳能电池。在另一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收电力。 
在一些实施例中，如上所述，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统的若干位置中的驱动器控制器中。在一些实施例中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，以上描述的优化可在任何数目的硬件及/或软件组件中且以各种配置来实施。 
根据以上阐述的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图7A到图7E说明活动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A为图1的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积于正交延伸的支撑物18上。在图7B中，活动反射层14仅在隅角处在栓绳32上附接到支撑物。在图7C中，活动反射层14从可包含柔性金属的可变形层34悬置。可变形层34围绕可变形层34的周边直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支撑物18，其可采取柱、支柱、轨或壁的形式。图7D中说明的实施例具有可变形层34搁置于上面的支撑柱塞42。如在图7A到图7C中，活动反射层14保持悬置于间隙上方，但是可变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。而是，支撑物18由用来形成支撑柱塞42的平面化材料形成。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例，但是还可适于与图7A到图7C中说明的实施例中的任一者以及未展示的额外实施例一起工作。在图7E中展示的实施例中，额外金属或其它导电材料层已用来形成总线结构44。这允许沿干涉式调制器的背部路由信号，从而消除可能原本必须在衬底20上形成的多个电极。 
在例如图7A到图7E中展示的那些实施例等实施例中，干涉式调制器充当直观式装置，其中从透明衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观察图像。在这些实施例中，反射层14在光学上屏蔽反射层的与衬底20相对的侧上的干涉式调制器的部分，包括可变形层34。这允许在不负面影响图像质量的情况下配置及操作屏蔽区域。 此屏蔽允许图7E中的总线结构44，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如，寻址及由所述寻址引起的移动)分离的能力。此可分离的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彼此独立地选择及起作用。此外，图7C到图7E中展示的实施例具有从反射层14的光学性质与其由可变形层34实行的机械性质的去耦得到的额外益处。这允许用于反射层14的结构设计及材料相对于光学性质来优化，且用于可变形层34的结构设计及材料相对于所要机械性质来优化。 
在如图8及图9中所示的一些实施例中，前收集膜80安置于显示像素阵列82的前侧上方或安置于显示像素阵列82的前侧上。后收集膜84安置于显示像素阵列82的后侧下方或安置于显示像素阵列82的后侧上。显示像素阵列82可为反射式的且采取LCD、MEMS装置(例如，干涉式调制器或IMOD显示器)、电泳装置或反射来自前侧或观察侧的光的任何其它类型的显示技术的形式。显示像素阵列82可为发射式的且采取液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、场致发射显示器(FED)、背照式微机电系统(MEMS)装置(例如，透反射式及背照式干涉式调制器显示器(IMOD))或在内部产生及发射光的任何其它类型的显示技术的形式。如本文中所使用，“发射式”显示技术包括背照式技术。 
在某些实施例中，显示器装置85可经形成为仅具有前收集膜80。在其它实施例中，显示器装置85可经形成为仅具有后收集膜84。图8说明其中前收集膜80及后收集膜84各自具有安置在收集膜80、84的边缘88上的光伏(PV)装置86的一个实施例。图8为示意性的且大体上传达收集膜、PV装置及有源显示器的相对位置，使得还将由显示器或图像区域接收的光的部分分路到PV装置。 
图9说明其中光伏装置86及光源90两者均安置在收集膜80、84的边缘88上的另一实施例。在一些实施例中，光伏装置86及光源90可紧接于彼此而安置。在其它实施例中，光伏(PV)装置86及光源90安置在收集膜80、84的边缘88上的不同位置中。如同图8，所述装置可包括前侧收集膜80、后侧收集膜84或如图所示包括两者。类似于图8，将来自或去往有源显示器的图像区域的光的部分分路到图像区域的边缘上的PV装置；另外，收集膜将来自边缘处的光源的光中的一些光转向显示阵列82的图像区域。请注意，PV装置86及光源90无需处于收集膜80、84的同一边缘或边缘88的同一侧。 
在由图9表示的实施例中，收集膜80、84可具有与图8的那些结构类似的结构。然而，就来自光源90的光在与到达光伏装置86的光相反的方向上行进来说，这些膜80、84还可充当照明膜。如将从以下论述的图11A到图13B更好地理解，收集膜80、84包括光转向特征。所述光源可包含(例如)发光二极管(LED)。 
收集膜80、84各自包含两个表面。上表面经配置以接收环境光。底表面安置于上表面之下。收集膜80、84在周围由边缘88定界。通常，收集膜80、84的长度及宽度实质上大于收集膜80、84的厚度。收集膜80、84的厚度可在(例如)0.5mm与10mm之间变化。收集膜80、84的主表面的面积可在0.01cm2与10,000cm2之间变化。在一些实施例中，组成收集膜80、84的材料的折射率可显著高于周围介质，以便在收集膜80、84内通过全内反射(TIR)导引大部分环境光。 
图10A到图10C说明用于将光伏装置86及光源90两者放置于收集膜80、84的边缘88上的各种配置。在一些实施例中，可省略光源90。在如图10A所示的实施例中，光伏装置86及光源90并排安置于收集膜80、84的一个隅角92处。收集膜80、84包含光转向特征94，其由收集膜80、84的表面上的弧示意性地说明。光转向特征可为棱镜特征、衍射特征、全息特征或用于将光从入射于收集膜80、84的上或下表面上的方向转向到横向朝向收集膜80、84的边缘88的方向的任何其它机构。在一些实施例中，光伏装置86及/或光源90可沿边缘88的一侧居中安置而非安置于收集膜80、84的隅角92处。尽管图10A示范紧接于彼此放置的光伏装置86及光源90，但光伏装置86及光源90也可为同心的或重叠的，如在图10B及图10C中所见，或可布置在收集膜80、84的边缘88上的不同位置中，例如彼此对置。在一些实施例中，收集膜80、84具有放置在收集膜80、84的边缘88上的各个位置中的多个光伏装置86及/或光源90。 
图11A到图13B说明可用于显示器装置85的光收集及光伏转换或收集及照明两者的具有光转向特征的收集膜的实例。 
图11A中展示用于将环境光操作性地耦合到光伏装置中的棱镜收集膜的一个实施例。棱镜光导引收集器是基于互反性原理。换句话说，光可沿棱镜收集膜的表面与边缘之间的路径在前向及反向方向上行进。图11A说明包含相对于光伏装置100安置的收集膜104的实施例的侧视图。在一些实施例中，收集膜104包含衬底105及形成于其上或其中的多个棱镜特征108。收集膜104可包含顶表面130及底表面140，其中在所述表面之间具有多个边缘110。入射于收集膜104上的光112可由多个棱镜特征108重新引导到收集膜104中且通过顶及底表面处的多次全内反射在收集膜104内横向导引。收集膜104可包含对在光伏装置敏感的一个或一个以上波长处的辐射为透明的光学透射材料。举例来说，在一个实施例中，收集膜104可对可见及近红外区中的波长为透明的。在其它实施例中，收集膜104可对紫外或红外区中的波长为透明的。收集膜104可由例如玻璃或丙烯酸等刚性或半刚性材料形成，以便向实施例提供结构稳定性。或者，收集膜104可由例如柔性聚合物等柔性材料形成。 
在一个实施例中，如图11A中所示，呈棱镜特征108形式的光转向特征定位于衬底105的底表面140上或远离光源。棱镜特征108大体上为形成于衬底105的底表面140上的细长凹槽。凹槽可填充有光学透射材料。棱镜特征108可通过模制、压印、蚀刻或其它替代技术形成于衬底105的底表面上。或者，棱镜特征108可安置于可层压于衬底105的底表面上的膜上。在包含棱镜膜的一些实施例中，光可单独在棱镜膜内被导引。在这些实施例中，衬底105可单独提供结构稳定性。棱镜特征108可包含多种形状。举例来说，棱镜特征108可为线性v型凹槽或狭缝。或者，棱镜特征108可包含曲线凹槽或非线性形状。 
图11B展示呈线性v型凹槽116形式的棱镜特征的放大视图。如图11B中所示，v型凹槽116包含两个平面刻面F1及F2，其经布置为在其间具有角α。刻面之间的角距α可依据收集膜104或周围介质的折射率而定且可在15度与120度之间变化。在一些实施例中，刻面F1及F2可具有相等长度。在所说明的不对称实施例中，所述刻面中的一者的长度大于另一者。两个连续v型凹槽之间的距离‘a’可在0.01mm与0.5mm之间变化。由‘b’指示的v型凹槽宽度可在0.001mm与0.100mm之间变化，而由‘d’指示的v型凹槽深度可在0.001mm与0.5mm之间变化。 
图11C展示呈不对称狭缝108形式的棱镜特征的放大视图。狭缝108包含与收集膜表面成角β布置的两个实质上平行的平面刻面F3及F4。收集膜表面与狭缝之间的角β可依据收集膜104或周围介质的折射率而定且可在5度与70度之间变化。平面刻面F3通过前收集膜表面130及后收集膜表面140处的多次内反射将来自前收集膜表面130的光横向朝向收集膜104的一个边缘110重新引导。平面刻面F4通过前收集膜表面130及后收集膜表面140上的多次内反射将来自后收集膜表面140的光112重新引导到收集膜104的相对边缘110。 
参看图11A及图11C，光伏装置100相对于收集膜104横向地且邻近于膜104的边缘110而安置。光伏装置100经配置且经定向以接收被棱镜特征108重新引导穿过收集膜104的光。光伏装置100可包含单或多层p-n结且可由硅、非晶硅或例如碲化镉等其它半导体材料形成。在一些实施例中，光伏装置100可基于光电化学电池、聚合物或纳米技术。光伏装置100还可包含薄多谱层。多谱层可进一步包含分散于聚合物中的纳米晶体。若干多谱层可经堆叠以增加光伏装置100的效率。图11A及图11B展示其中光伏装置100沿收集膜104的一个边缘110(例如，在收集膜104的左侧)安置的实施例。然而，另一光伏装置还可安置于收集膜104的另一边缘处(例如，在收集膜104的右侧)。如图11C中所示，多个光伏装置可安置于收集膜104的相对边缘处(例如，在收集膜104 的左侧及右侧)。将光伏装置100相对于收集膜104定位的其它配置也是可能的。 
入射于收集膜104的上表面上的光如光路径112指示而透射穿过收集膜104。在撞击棱镜特征108的刻面后，光通过来自收集膜104的上表面130及底表面140的多次反射而被全部内反射。在撞击收集膜104的边缘110之后，光线出射于收集膜104且光学耦合到光伏装置100。透镜或光管可用以将来自收集膜104的光光学耦合到光伏装置100。在一个实施例中，举例来说，在朝向较靠近光伏装置100的末端处，收集膜104可没有棱镜特征108。收集膜104的不具有任何棱镜特征的部分可充当光管。可被收集且导引穿过收集膜的光的量将依据棱镜特征的几何形状、类型及密度而定。所收集的光的量还将依据光导引材料的折射率而定，所述折射率决定数值孔径。 
光因此通过全内反射(TIR)而被导引穿过收集膜104。尽管任何特定射线可相对于上或下表面成角度定向，但净重新引导是从入射到膜的主要(顶或底)表面的方向到朝向膜104的边缘110且大体上与光入射于上面的表面平行的横向方向。所导引的光可能归因于收集膜中的吸收及从其它刻面散射而遭受损失。为了减少所导引的光中的此损失，需要将收集膜104的横向长度限制到数十英寸或更小以便减少反射的次数。然而，限制收集膜104的长度可能减小在上面收集光的区域。因此，在一些实施例中，收集膜104的长度可增加到大于数十英寸。在一些其它实施例中，可将光学涂层沉积在收集膜104的表面上以减少菲涅耳(Fresnel)损失。 
在光线撞击收集膜104的没有棱镜特征108的部分(其通常将占膜表面的大多数)时，其可透射穿过收集膜且不转向到收集膜中。在以下所述的需要允许大部分入射光穿过膜的实施例中，透射光可照明有源显示器。然而，可能需要调谐经转向的光的量以增加光伏装置100的收集。为了增加朝向光伏装置100分路的光的量，堆叠包含棱镜特征的若干收集膜层可能为有利的，其中如图11D中说明，棱镜特征相对于彼此偏移。图11D说明包含具有棱镜特征208的第一收集膜层204及具有棱镜特征216的第二收集膜层212的实施例。光伏装置200相对于两个收集膜层204及212横向安置。棱镜特征208及216经设计成相对于彼此偏移或经随机化以具有光转向特征未对准的高可能性。如上所述将光线220转向且导引穿过第一收集膜204。将在A点处穿过第一收集膜204的光线224转向且导引穿过第二收集膜212。以此方式使棱镜特征208及216偏移减小了特征之间的空间且增加了棱镜特征的密度。使特征偏移可增加光学耦合到光伏装置的光的量，进而增加光伏装置的电输出(以透射光为代价)。由于收集膜层204、212可为薄的，所以堆叠多个收集膜层且增加耦合到PV电池的光的量是可能的。可堆叠在一起的层的数目除针对所要应用(例如，透过层来观察显示器装置)的透射光的可容许损失以外还 依据每一层的大小及/或厚度以及每一层的界面处的菲涅耳损失而定。在一些实施例中，两个到十个收集膜层可堆叠在一起。 
使用棱镜光导引板、片或膜以收集、集中光且将其朝向光伏装置导引的优点是可能需要较少的光伏装置来实现所要电输出。因此，此技术有可能会减少以光伏装置产生能量的成本。另一优点是在光到反射式显示器或从任何类型的显示器的透射不会过度减少的情况下收集光以用于产生电力的能力。 
图12说明另一收集膜，其中转向特征包含衍射特征308而非棱镜特征。在各种优选实施例中，衍射特征308经配置以成某一角度重新引导入射于收集膜104上的光(例如，射线312)，光经由所述角度在收集膜104内传播离开收集膜104的边缘110且进入光伏装置100中。光可(例如)经由全内反射以(例如)约40°或更大的掠射角(如从收集膜104的表面的法线测量)沿收集膜104的长度传播。此角度可为通过斯涅尔定律(Snell’s law)确立的临界角或大于通过斯涅尔定律确立的临界角。衍射射线312经重新引导为接近与收集膜104的长度正交。衍射特征308可包含表面或体积衍射特征。衍射特征308可包括于收集膜104的第一侧130上的衍射转向膜上。衍射特征可包含全息特征。同样，在一些实施例中，衍射转向膜可包含全息图或全息膜。依据材料的相对折射率或反射率而定，衍射微结构可处于收集膜104的顶部、底部或侧面上。 
图13A及图13B说明包含另一类型的光转向元件242的收集膜240的实施例。光转向元件242可为微结构化薄膜。在一些实施例中，光转向元件242可包含体积或表面衍射特征或全息图。光转向元件242可为薄板、片或膜。在一些实施例中，光转向元件242的厚度可在约1μm到约100μm的范围内，但是可更大或更小。在一些实施例中，光转向元件或层242的厚度可在5μm与50μm之间。在一些其它实施例中，光转向元件或层242的厚度可在1μm与10μm之间。光转向元件242可通过粘合剂而附接到收集膜240的衬底244上的层。粘合剂可与组成衬底244的材料折射率匹配。在一些实施例中，粘合剂可与组成光转向元件242的材料折射率匹配。在一些实施例中，光转向元件242可层压于衬底244上以形成收集膜240。在某些其它实施例中，体积或表面衍射特征或全息图可通过沉积或其它工艺形成于衬底244的上或下表面上。 
体积或表面衍射元件或全息图可以透射或反射模式操作。透射衍射元件或全息图大体上包含光学透射材料且使穿过其的光衍射。反射衍射元件及全息图大体上包含反射材料且使从其反射的光衍射。在某些实施例中，体积或表面衍射元件/全息图可为透射及反射结构的混合。衍射元件/全息图可包括彩虹全息图、计算机产生的衍射元件或全息图，或其它类型的全息图或衍射光学元件。在一些实施例中(例如，在显示器的后侧上)， 在应将高比例的入射光分路到光伏装置(及在一些实施例中，来自光源)的情况下，反射全息图可比透射全息图优选，因为反射全息图可能能够比透射全息图更好地收集及导引白光。在需要较高透明度的那些实施例中(例如，在显示器的前侧上)，可使用透射全息图。在包含多个层的实施例中，透射全息图可比反射全息图优选。在以下所述的某些实施例中，透射层的堆叠对于增加光学性能尤其有用。如所提及，透射层对于收集膜位于显示器前侧上方的实施例也可为有用的，使得高比例的入射光可穿过收集膜向位于收集膜下方的显示器传递且从所述显示器传递。 
以下参看图13A及图13B解释光转向元件242的一个可能优点。图13A展示其中光转向元件242包含透射全息图且安置于衬底244的上表面上以形成收集膜240的实施例。环境光线246i以入射角θ1入射于光转向元件242的顶表面上。光转向元件242使入射光线246转向或衍射。衍射光线246r入射于衬底244上，使得射线246r在衬底244中的传播角度为θ″1，其大于θTIR。因此，在无光转向元件242的情况下原本会从收集膜240中透射出且不会在衬底244内横向导引的光线246i现在在存在光转向元件242的情况下得以收集且在收集膜240内横向导引。因此，光转向元件242可增加收集膜240的收集效率。相反，来自膜240的边缘处的光源的光更可能转向上表面。 
图13B说明其中光转向元件242包含反射全息图且安置于衬底244的底表面上的实施例。射线248以角度θ1入射于收集膜240的上表面上，使得射线248的折射角为θ1′。折射射线248r在撞击光转向元件242后由光转向元件242以大于衬底244的临界角θTIR的角度θ1″反射成射线248b。由于角度θ1″大于临界角θTIR，所以射线248b随后经由多次全内反射在收集膜240内导引。因此，原本不会由衬底244导引的光线248i现在由于存在光转向元件242而在收集膜240内导引。相反，来自膜240的边缘处的光源的光更可能转向上表面。 
图14说明显示器装置85的一个实施例，其中收集膜80安置于反射式显示器82的有源像素阵列的前显示表面上。在所说明的实施例中，反射式显示器82包含有源MEMS阵列，且更明确地说，具有以阵列布置的可个别寻址的像素的有源干涉式调制器(IMOD)，如上文相对于图1到图7E所揭示。在其它实施例中，反射式显示器82可包含LCD、DLP或电泳有源显示技术。图14中展示的反射式显示器82包括上面附有收集膜80的前显示表面。前显示表面通过间隔物300及/或围绕显示像素阵列82的固定玻璃料连接到背板87。阵列82包括衬底20、包括固定(透明)电极的光学堆叠16及通过支撑物18连接到衬底20的活动电极或反射镜14。出于说明的目的，图14及图15中的IMOD阵列由单一IMOD示意性地表示。 
在图14的实施例中，前收集膜80具有前收集膜表面80a及后收集膜表面80b以及至少一个边缘88。光伏装置86安置在收集膜80的边缘88上且光源90紧接于光伏装置86或在另一边缘位置处定位。前收集膜表面80a接收环境光95。收集膜80的光转向特征94将环境光95引导朝向膜80的边缘88以由光伏装置86接收并转化为电能。光源90发射通过光转向特征94转向反射式显示器82的光以在无充足环境光95的情况下照明显示器82或结合环境光95使反射式显示器82变亮。在一些实施例中，可省略光源90。 
图15说明反射式显示器装置85的另一实施例，其中相同元件由相同参考标号指示，其中具有前收集膜表面84a及后收集膜表面84b的收集膜84安置于显示器82的有源像素阵列的后侧上。环境光95穿过支撑物18或显示器82的作用区之间的其它透明的非作用区以由后收集膜84的前收集膜表面84a接收。收集膜84的光转向特征94将光95朝向收集膜84的边缘88重新引导以由光伏装置86转换成电能。 
图16说明反射式显示器82的像素161的阵列的平面视图。显示像素161以行162及列163布置。行162及列163之间的区域或非作用区包括支撑物18及间隙164。通常，例如支撑物18及间隙164等非作用区以黑色掩模遮蔽以便最小化来自这些区域的反射、最小化显示像素161的对比率且改进性能。在其中显示像素161为反射式的本发明的一些实施例中，光可经由反射式显示器82的行162及列163之间的柱18及间隙164穿过到后收集膜84。转向特征可与非作用区对准以便最大化光的收集或照明，无论收集膜是在显示器82的前侧还是后侧上。因而可消除黑色掩模，因为通常将由黑色掩模吸收的光改为分路到收集膜80、84的边缘上的光伏装置86。因此减少了来自这些区域的反射及对比度损失，同时在这些区域中接收的光可用于产生电力。通过消除黑色掩模材料、黑色掩模沉积及图案化步骤，可减少制造显示器装置85的总成本。在收集膜84位于后侧上(图15)的情况下，可在行或列之间的间隙164中的电极条带中形成开口165，以增加光的透射。因为图16说明其中行电极162为透明的IMOD实例，所以仅反射列电极163需要在列电极163跨越行162之间的间隙164的位置中具有开口165。图16的列电极163对应于图14及图15的活动电极或反射镜14，同时图16的行电极162对应于图14及图15的光学堆叠16(并入有固定透明电极)。 
图17A示意性地说明透反射式显示器82’，其中一些光穿过显示器82′且一些光在主动更改的图像中被反射离开显示器82’的像素。在某些实施例中，穿过有源显示像素阵列的可见光的百分比在约5％到约50％的范围内。图17中说明的显示器82’为在图式中由包含衬底170、吸收器层171、光学共振腔172、部分反射器层173及光源174的单一 IMOD表示的透明干涉式调制器(IMOD)的阵列。衬底170为至少部分光学透明的。吸收器层171定位在衬底170下方，且吸收器层171为部分光学透射的。反射器层173定位在衬底170下方且与吸收器层171间隔开，其中吸收器层171定位在衬底170与反射器层173之间。根据以上IMOD描述，部分反射器173可在光学腔172中移动。反射器层173也为部分反射及部分透射的。光源174相对于衬底170定位，使得吸收器层171及反射器层173位于衬底170与光源174之间。尽管未展示，但背板可定位在部分反射器173与背光174之间。 
在某些实施例中，在第一方向175上从显示器82′发射的光包含第一部分光、第二部分光及第三部分光。第一部分光入射于衬底170上透射穿过衬底170、透射穿过吸收器层171、由反射器层173反射、透射穿过吸收器层171、透射穿过衬底170且在第一方向175上从衬底170发射。第二部分光入射于衬底170上、透射穿过衬底170、由吸收器层171反射、透射穿过衬底170且在第一方向175上从衬底170发射。第三部分光来自光源174且入射于反射器层173上、透射穿过反射器层173、透射穿过吸收器层171、透射穿过衬底170且在第一方向175上从衬底170发射。 
在某些实施例中，衬底170包含玻璃或塑料材料。在某些实施例中，吸收器层171包含铬。在某些实施例中，反射器层173包含金属层(例如，具有小于300埃的厚度的铝层)。在某些实施例中，反射器层173的透射率依据反射器层173的厚度而定。 
对于所说明的透反射式IMOD，吸收器层171及反射器层173中的至少一者可选择性地移动以便改变吸收器层171与反射器层173之间的间距，使得使用干涉原理选择性地产生两种光学状态。在某些实施例中，显示器装置85包含显示系统的可激活元件(例如，像素或子像素)。 
在某些实施例中，根据相对于图1到图7E论述的正常IMOD操作，第一部分光与第二部分光干涉以产生具有第一色彩的光。第一色彩依据可在至少两种状态之间改变的光学腔的大小而定。 
在某些实施例中，光源174可选择性地更改第一部分与第二部分光的干涉总和的色彩。光源174可经接通以形成产生不同色彩的第三状态。然而，可在无环境光的情况下产生不同色彩。 
在某些实施例中，显示器装置85可从第一方向175及大体上与第一方向相反的第二方向176两者观察。举例来说，某些此类实施例的显示器装置85可从显示器装置85的第一侧上的第一位置及从显示器装置85的第二侧上的第二位置观察。在某些实施例中，在第二方向176上从显示器装置85发射的光包含第四部分光、第五部分光及第六 部分光。在某些实施例中，第四部分光入射于衬底170上、透射穿过衬底170、透射穿过吸收器层171、透射穿过反射器层173且在第二方向176上从显示器装置85发射。在某些实施例中，第五部分光入射于反射器层173上、透射穿过反射器层173、从吸收器层171反射、透射穿过反射器层173且在第二方向176上从显示器装置85发射。在某些实施例中，第六部分光入射于反射器层173上、从反射器层173反射且在第二方向176上从显示器装置85发射。在某些实施例中，第五部分光包含由光源174发射的光，且第六部分光包含由光源174发射的光。如同前侧一样，依据背光174是接通还是断开以及是否存在环境光而定，额外色彩状态可从后侧或第二方向176可见。 
参看图17B，图17A的背光可由后收集膜84替换，所述后收集膜84接收来自光源90的光(例如，沿收集膜84的边缘88注入)，沿收集膜84导引光，且朝向透反射式显示器82′的像素重新引导并发射光，进而提供后侧照明。收集膜84可包括定位在收集膜84内或定位在收集膜84上的转向特征，其中断光在收集膜84内的传播以在后收集膜84的整个前表面84a上朝向显示器82′的前表面均一地发射。此外，可通过来自光源90的前照亮结合透反射式IMOD显示器82′的前侧上的前收集/照明膜80产生额外色彩状态。可在前侧收集膜80或后侧收集膜84上提供光伏装置86。 
图18说明具有安置于发射式显示器82”的前显示表面82a上方的前收集膜80的显示器装置85的实施例。显示器82”的像素为发射式的，例如LCD、LED、OLED、FED技术，或显示器82”包括背光。在一些实施例中，显示像素为透反射式的，例如图17A或图17B的背照式IMOD，其允许一些光穿过显示器82”的作用像素区。 
环境光95由前收集膜80的前收集膜表面80a接收且经由光转向特征94重新引导到收集膜80的边缘88以由光伏装置86转换成电能。来自发射式显示器82”的光发射由前收集膜80的后收集膜表面80b接收的光。光转向特征94将光朝向收集膜80的边缘88重新引导以由光伏装置86转换成电能。来自发射式显示器82”的光发射穿过转向特征84之间的光，其可照明显示器装置85。 
图19说明显示器装置85的实施例，其中后收集膜84安置在发射式显示器82”下方。如所说明，与图17B的透反射式IMOD 82′类似，后收集膜84耦合到光源90且充当光收集单元及背光两者。并入有图19的背光的发射式显示器82”可使用任何背照式有源显示技术，例如背照式LCD。 
如图19中所见，环境光95穿过显示器82”且经由光转向特征94从后收集膜84的前收集膜表面84a重新引导到后收集膜84的边缘88以由光伏装置86转换成电能。光源90安置在后收集膜84的边缘88上且发射光，所述光经由光转向特征94朝向显示器 82”重新引导以便照明显示器装置85。 
图20说明安置在发射式显示器82”与用于发射式显示器82”的背光174之间的后收集膜84。环境光95穿过显示器82”以由后收集膜84的前收集膜表面84a接收且经由光转向特征94重新引导到后收集膜84的边缘88，以由光伏装置86转换成电能。背光174发射由后收集膜84的后收集膜表面84b接收的光，其中光也由光转向特征94重新引导到后收集膜84的边缘88以由光伏装置86(或由不同边缘上的不同PV装置)转换成电能。背光174还引导光穿过显示器82”以照明显示器装置85。将收集膜84放置在发射式显示器82”与背光174之间且使光转向特征与显示器装置85的非作用区对准可替换显示像素161上的黑色掩模，这是因为环境光95及发射光分路到收集膜84的边缘处的光伏装置86以转换成电能，从而减少从非作用区反射或透射到观察者的光。黑色掩模的减少褪色(即，增加有源像素的对比度)的功能可通过收集膜满足，同时产生电力，且省略形成黑色掩模的步骤。如先前所论述，消除黑色掩模可减少总处理成本及制造时间。 
图21说明具有安置于反射式显示器82上方的前收集膜80的实施例。如在此实施例中说明，前收集膜80包含不对称光转向特征108，例如图11C的那些光转向特征。环境光95由前收集膜80的前收集膜表面80a接收且由光转向特征108重新引导到所述收集膜80的一个边缘88以由光伏装置86转换成电能。光源90定位于前收集膜80的另一相对边缘处且发射光，所述光由光转向特征108朝向显示器82重新引导以便照明显示器装置85。 
尽管上述详细描述揭示了本发明的若干实施例，但应理解，此揭示内容仅为说明性的且不限制本发明。应了解，所揭示的特定配置及操作可不同于上文所述的配置及操作，且本文中描述的方法可用于除制造半导体装置以外的情形中。 

Claims (31)

1.一种显示器装置，其包含：
有源干涉式调制器(IMOD)显示像素阵列，其具有用于面向观察者的前显示表面及后显示表面；
至少一个收集膜，其邻近于所述前或后显示表面中的一者，所述收集膜具有前收集膜表面、后收集膜表面、至少一个边缘及多个光转向特征，其中所述光转向特征经配置以将入射在所述前或后收集膜表面的环境光重新引导向所述收集膜的边缘；及
用于产生电力的光伏装置，其被安置为使得出射于所述收集膜的边缘的光光学耦合到所述光伏装置。
2.根据权利要求1所述的显示器装置，其进一步包含耦合到所述收集膜的光源。
3.根据权利要求2所述的显示器装置，其中所述光源包含发光二极管(LED)。
4.根据权利要求2所述的显示器装置，其中所述光源安置到所述收集膜的一边缘，并且其中所述光伏装置安置到所述收集膜的相同边缘。
5.根据权利要求2所述的显示器装置，其中所述光伏装置安置到所述收集膜，并且其中所述光源安置到所述收集膜上的与所述光伏装置不同的位置。
6.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述收集膜包含具有在0.5mm到10mm之间的厚度的薄膜。
7.根据权利要求1所述的显示器装置，其进一步包含呈堆叠结构的多个收集膜，每一收集膜具有前收集膜表面、后收集膜表面、至少一个边缘及多个光转向特征，其中所述光转向特征经配置以在所述收集膜的所述前或后收集膜表面与边缘之间重新引导光。
8.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述收集膜的所述光转向特征包含棱镜特征。
9.根据权利要求8所述的显示器装置，其中所述棱镜特征为对称的。
10.根据权利要求8所述的显示器装置，其中所述棱镜特征为不对称的。
11.根据权利要求10所述的显示器装置，其中所述棱镜特征包含狭缝。
12.根据权利要求10所述的显示器装置，其中所述光伏装置及光源安置到所述收集膜的相对边缘，且所述收集膜的所述不对称棱镜特征经配置以将环境光从所述前收集膜表面重新引导到所述光伏装置且将从所述光源发射的光重新引导到所述后收集膜表面。
13.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述光转向特征包含衍射特征。
14.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述光转向特征包含全息特征。
15.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述收集膜安置于所述有源显示像素阵列的所述前显示表面上。
16.根据权利要求1所述的显示器装置，其中所述收集膜安置于所述有源显示像素阵列的所述后显示表面上。
17.根据权利要求16所述的显示器装置，其中第二收集膜安置于所述有源显示像素阵列的所述前显示表面上。
18.根据权利要求16所述的显示器装置，其中环境光能够穿过所述阵列的作用像素区之间的至少一个非作用区。
19.根据权利要求18所述的显示器装置，其中所述有源显示像素阵列中的所述像素为透反射式的，其中一部分环境光穿过作用像素区以到达所述收集膜。
20.根据权利要求18所述的显示器装置，其中所述非作用区包含像素之间的区域。
21.根据权利要求18所述的显示器装置，其中5％到50％百分比的可见光被允许穿过所述有源显示像素阵列。
22.一种显示器装置，其包含：
显示像素阵列；
至少一个收集膜，其安置于所述显示像素阵列的前表面上，所述收集膜具有多个光转向特征，其中所述光转向特征经配置以将入射在前收集膜表面的环境光重新引导向所述收集膜的一个或多个边缘；
至少一个用于产生电力的光伏装置，其被安置为使得出射于所述收集膜的边缘的光光学耦合到所述光伏装置；及
至少一个光源，其耦合到所述收集膜。
23.一种显示器装置，其包含：
用于显示及更改反射式干涉式调制器(IMOD)的图像的装置；
用于将光能转换为替代形式的能量来产生电力的装置；及
用于将入射于所述用于显示图像的装置上的环境光转向到沿显示表面朝向所述用于将光能转换为替代形式的能量来产生电力的装置的横向方向的装置。
24.根据权利要求23所述的显示器装置，其进一步包含用于发射光的装置。
25.根据权利要求23所述的显示器装置，其中所述用于显示图像的装置包含具有前显示表面、后显示表面及至少一个边缘的有源显示像素阵列。
26.根据权利要求23所述的显示器装置，其中所述用于将光能转换为替代形式的能量来产生电力的装置包含光伏装置。
27.根据权利要求23所述的显示器装置，其中所述用于将环境光转向的装置包含具有前收集膜表面、后收集膜表面及多个光转向特征的收集膜，其中所述光转向特征经配置以将入射在所述前或后收集膜表面的环境光重新引导向所述收集膜的边缘。
28.一种光收集及图像显示方法，其包含：
在图像区域中主动显示图像，其中主动显示包含移动微机电系统(MEMS)反射镜，且其中所述图像区域包含操作性地耦合到至少一个收集膜的显示像素阵列；
收集入射于所述图像区域的环境光；
将入射于所述图像区域的所述环境光转向到所述图像区域的至少一个边缘；及
将所转向的光转换为电流来产生电力。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包含从所述图像区域的边缘发射光及将所述光转向到所述图像区域。
30.一种制造显示器装置的方法，其包含：
将收集膜操作性地耦合到有源显示像素阵列的前显示表面，所述收集膜具有前收集膜表面、后收集膜表面、至少一个边缘及多个光转向特征；及
使用于产生电力的光伏装置与所述收集膜的所述边缘对准，使得所述光转向特征将环境光从所述前收集膜表面重新引导到所述收集膜的所述边缘处的所述光伏装置以被转换成电能。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包含在所述收集膜的边缘上安置光源以发射光。
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