CN104053947B - 在台阶区上具有至少部分非透射涂层的光波导 - Google Patents

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Abstract

本发明提供与用于显示装置的照明系统有关的系统、方法及设备。在一个方面中，所述照明系统包含光波导(902)，所述光波导具有：观察区(914)，其直接上覆显示器的显示元件；及台阶区(916)，其处于所述观察区与将光注入到所述光波导中的光源(904)之间。所述台阶区涂布有至少部分非透射层(922)。所述层可为至少部分吸收性的及/或至少部分反射的。在一些实施方案中，所述层可包含微结构，所述微结构经配置以使陡角度光转向以使得光被以较浅角度跨越所述光波导重导向。在一些实施方案中，所述光波导的所述台阶区与所述观察区之间的边界可具有非直线型形状。

Description

在台阶区上具有至少部分非透射涂层的光波导
技术领域
本发明涉及照明系统，包含用于显示器的照明系统，明确地说，具有光波导的照明系统，所述光波导在光波导的光源与观察区之间具有台阶区，且涉及机电系统。
背景技术
机电系统包含具有电及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜面)及电子装置的装置。可按包含(但不限于)微尺度及纳米尺度的多种尺度来制造机电系统。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有在从约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加若干层以形成电及机电装置的其它微机械加工工艺来创制机电元件。
一种类型的机电系统装置被称为干涉调制器(IMOD)。如本文所使用，术语“干涉调制器”或“干涉光调制器”是指使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可完全地或部分地为透明的及/或反射的，且能够在施加适当电信号后随即进行相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一个板可包含与静止层分离开气隙的反射隔膜。一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉调制器上的光的光学干涉。干涉调制器装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品及创制新产品(尤其是具有显示能力的产品)。
反射的环境光用以在一些显示装置中形成图像，例如，使用由干涉调制器形成的显示元件的反射显示器。这些显示器的所感知的亮度取决于被反射朝向观察者的光的量。在低环境光条件中，来自具有人工光源的照明装置的光可用以照明反射显示元件，反射显示元件接着将光反射朝向观察者从而产生图像。为了满足显示装置的市场需求及设计准则，包含反射型及透射型显示器，正连续不断地开发新照明装置及用于形成新照明装置的方法。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，所述方面中无单个方面独自地负责本文所揭示的合乎需要的属性。
本发明中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种照明系统中，所述照明系统包含第一光源及光波导。所述光波导可包含顶部主要表面、底部主要表面、用于接收来自所述第一光源的光的第一光输入边缘、包含多个光转向特征的观察区，以及包含所述第一光输入边缘与所述观察区之间的区域的台阶区。在所述台阶区中，所述光波导的所述顶部主要表面及/或所述底部主要表面可涂布有至少部分非透射层。在一些实施方案中，所述部分非透射层可为反射的。在某些实施方案中，所述部分非透射层可为实质上吸收性的。在一些实施方案中，所述至少部分非透射层可包含多个微结构，所述多个微结构经配置以使来自所述第一光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述顶部主要表面的角度小于所述光相对于所述顶部主要表面的入射角。在某些实施方案中，所述台阶区与所述观察区之间的边界可具有非直线型形状。在一些实施方案中，所述至少部分非透射层可包含多个子层。在某些实施方案中，所述多个子层可形成三层黑色掩模，所述三层黑色掩模包含反射层、底层光学透射层及在所述光学透射层下的部分反射层。在一些实施方案中，所述第一光源可邻近于所述第一光输入边缘而安置，且第二光源可邻近于与所述第一光输入边缘对置的第二光输入边缘而安置，且所述台阶区可进一步包含所述第二光输入边缘与所述观察区之间的区域。在某些实施方案中，第一横向边缘可布置于所述第一光输入边缘与所述第二光输入边缘之间，且第二横向边缘可与所述第一横向边缘对置而布置且布置于所述第一光输入边缘与所述第二光输入边缘之间。所述台阶区可进一步包含所述第一横向边缘及所述第二横向边缘中的每一者与所述观察区之间的区域，以使得所述台阶区外接所述观察区。
本发明中所描述的标的物的另一个创新方面可实施于一种照明系统中，所述照明系统包含光源及光波导。所述光波导可包含顶部主要表面、与所述顶部主要表面对置的底部主要表面、包含用于使光转向的装置的观察区、处于第一光输入边缘与所述观察区之间的台阶区，以及用于阻挡光在所述台阶区中离开所述光波导的装置。所述光阻挡装置可在所述台阶区中安置于所述光波导的所述顶部主要表面及所述底部主要表面中的至少一者上。
本发明中所描述的标的物的另一个创新方面可实施于一种制造照明系统的方法中。所述方法包含提供光波导，所述光波导包含顶部主要表面、底部主要表面、用于接收来自光源的光的第一边缘，以及包含多个光转向特征的观察区。所述方法进一步包含在所述光波导的观察区中提供多个光转向特征，及在台阶区中在所述光波导的所述顶部主要表面及所述底部主要表面中的至少一者上提供至少部分非透射层，所述台阶区包含所述第一边缘与所述观察区之间的区域。在一些实施方案中，可通过化学气相沉积将所述部分非透射层沉积到所述光波导的所述顶部主要表面及所述底部主要表面中的至少一者上。在某些实施方案中，可将所述部分非透射层图案化以在所述至少部分非透射层与所述观察区之间形成具有非直线型形状的边界。在一些实施方案中，提供所述至少部分非透射层可包含在所述台阶区中在所述光波导的所述顶部主要表面及所述底部主要表面中的至少一者上形成多个微结构，所述微结构经配置以使来自所述光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述顶部主要表面的角度小于所述光相对于所述顶部主要表面的入射角。在某些实施方案中，光源可邻近于所述第一边缘而安置，所述光源经配置以将光注入到所述第一边缘中。
在附图及下文描述中阐述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面及优点将从所述描述、所述图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，随附各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。
图2展示说明并有3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置相对于施加电压的图解的实例。
图4展示说明在施加各种共同电压及段电压时的干涉调制器的各种状态的表格的实例。
图5A展示说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图解的实例。
图5B展示可用以写入图5A所说明的显示数据帧的共同信号及段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分截面的实例。
图6B到6E展示干涉调制器的不同实施方案的截面的实例。
图7展示说明用于干涉调制器的制造工艺的流程图的实例。
图8A到8E展示在制造干涉调制器的方法中的各种阶段的截面示意性说明的实例。
图9A展示照明系统的平面图的实例。
图9B展示图9A中所展示的照明系统的截面图的实例。
图10A展示包含具有涂布台阶区的至少部分非透射层的光波导的照明系统的平面图的实例。
图10B展示图10A中所展示的照明系统的截面图的实例。
图11A展示包含具有涂布台阶区的至少部分非透射层的光波导的照明系统的平面图的实例。
图11B展示图11A中所展示的照明系统的截面图的实例。
图12A展示包含在台阶区中具有至少部分非透射层及光转向微结构的光波导的照明系统的平面图的实例。
图12B展示图12A中所展示的照明系统的截面图的实例。
图13A展示包含在观察区与台阶区之间具有非直线型边界的光波导的照明系统的平面图的实例。
图13B展示图13A中所展示的照明系统的截面图的实例。
图14展示包含在台阶区中具有至少部分非透射层的光波导的照明系统的一部分的扩展截面图的实例。
图15展示说明用于具有至少部分非透射台阶的光波导的制造工艺的流程图的实例。
图16A及16B展示说明包含多个干涉调制器的显示装置的系统框图的实例。
各图式中的相似参考数字及命名指示相似元件。
具体实施方式
以下详细描述涉及用于描述创新方面的目的的某些实施方案。然而，本文中的教示可以多种不同方式来应用。可以任何装置来实施所描述实施方案，所述任何装置经配置以显示图像(无论在运动中(例如，视频)还是为静止的(例如，静态图像)，且无论为文字、图形还是图片的)。更明确地说，预期所述实施方案可实施于多种电子装置中或与多种电子装置相关联，所述电子装置例如(但不限于)：移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、蓝牙装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持型或便携式计算机、迷你笔记型计算机、笔记型计算机、智能笔电(smartbook)、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、GPS接收器/导航仪、摄像机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、自动显示器(例如，里程表显示器，等等)、座舱控制件及/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中后视摄像机的显示器)、电子相片、电子广告牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波、电冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时表、封装(例如，MEMS及非MEMS)、美学结构(例如，关于一件珠宝的图像的显示)，以及多种机电系统装置。本文的教示还可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、回转仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、可变电抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺，及电子测试装备。因此，所述教示不希望限于仅在诸图中描绘的实施方案，而是具有广泛适用性，这对于一股所属领域的技术人员将易于显而易见。
用于显示器的照明系统可具有光波导，光波导包含处于光源与观察区之间的“台阶”区，光源定位于光波导的边缘处，显示元件定位于观察区之下且观察者可在观察区中观察图像。光可由于各种原因而从台阶区中泄漏出。一股来说，光波导可允许光通过全内反射(TIR)传播穿过光波导，其中以比临界角浅的角度(相对于表面进行测量)撞击光波导表面的光被反射离开所述表面。尽管可以足够浅的角度(对于TIR)将从光源发出的大量光注入到光波导中，但一些光可以致使其以比临界角陡的角度(相对于表面)撞击光波导的主要表面的角度进入到光波导中。因此，此陡角度光可能不会经历TIR且可从那些主要表面中泄漏出。此光泄漏可能在台阶区中最显著，其中陡角度光可能最先照射在主要表面中的一者上。另外，归因于主要表面中的局部缺陷，原本将反射离开表面的光可能不会经历TIR，这是因为缺陷致使表面的一部分为成角度的，因此光在缺陷上的入射角可能在TIR所需的角度之外。因此，光从缺陷中泄漏出。归因于光泄漏，图像质量可能降级，其中光泄漏降低显示器的所感知对比度，从而造成照明不均匀性及/或造成眩光。为了防止此泄漏，可涂覆至少部分非透射层以涂布台阶区。在一些实施方案中，所述层可为部分吸收性的及/或部分反射的。所述层可在台阶区中覆盖光波导的上表面及下表面的各个部分。在某些实施方案中，光转向微结构可形成于具有部分非透射层的台阶区中。这些微结构可使陡角度光转向以使得其被以较浅角度重导向以促进通过TIR传播跨越光波导。在某些实施方案中，台阶区与观察区之间的边界可以非直线型配置布置，以便减少视觉伪影(例如，亮带)在观察区的边缘处的出现，如本文中进一步论述。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下可能的优点中的一或多者。举例来说，本文中所揭示的照明系统的各种实施方案可通过减少台阶区中的光泄漏而实现增加的视觉对比度、改善的照明均匀性，及照明伪影的减少。在包含部分反射层或光转向微结构与至少部分非透射层的实施方案中，可通过将原本在台阶区中逃离光波导的光重导向以使得经重导向的光可沿着光波导的长度传播且借此用以照明显示器来改善效率及显示器亮度。另外，光转向特征可经配置以使光分散于光波导的平面中以进一步增加照明均匀性。
所描述实施方案可适用的合适MEMS装置的实例为反射显示装置。反射显示装置可并有干涉调制器(IMOD)以使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反射入射在IMOD上的光。IMOD可包含吸收体、可相对于吸收体移动的反射体，及界定于吸收体与反射体之间的光学谐振腔。可将反射体移动到两个或两个以上不同位置，此情形可改变光学谐振腔的大小且借此影响干涉调制器的反射率。IMOD的反射光谱可创制相当宽的光谱带，其可跨越可见波长而移位以产生不同色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度(即，通过改变反射体的位置)来调整光谱带的位置。
图1展示描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。IMOD显示装置包含一或多个干涉MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“松弛”、“开启”或“接通”)状态下，显示元件(例如)向用户反射入射可见光的大部分。相反地，在黑暗(“致动”、“关闭”或“断开”)状态下，显示元件几乎不反射入射可见光。在一些实施方案中，可颠倒接通状态与断开状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而除允许黑色及白色以外还允许彩色显示。
IMOD显示装置可包含IMOD的行/列阵列。每一IMOD可包含定位于彼此相距可变且可控距离以形成气隙(也被称作光学间隙或空腔)的一对反射层，即，可移动反射层及固定部分反射层。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对较大距离处。在第二位置(即，致动位置)中，可移动反射层可定位成更接近于部分反射层。从两个层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置而相长地或相消地干涉，从而针对每一像素产生总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD在未经致动时可处于反射状态，从而反射在可见光谱内的光，且在经致动时可处于黑暗状态，从而反射在可见光范围之外的光(例如，红外线光)。然而，在一些其它实施方案中，IMOD在未经致动时可处于黑暗状态，且在经致动时可处于反射状态。在一些实施方案中，施加电压的引入可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，施加电荷可驱动像素改变状态。
图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个邻近干涉调制器12。在左侧的IMOD12(如所说明)中，可移动反射层14经说明为处于距光学堆叠16预定距离的松弛位置，光学堆叠16包含部分反射层。跨越左侧的IMOD12施加的电压V0不足以造成可移动反射层14的致动。在右侧的IMOD12中，可移动反射层14经说明为处于靠近或邻近光学堆叠16的致动位置。跨越右侧的IMOD12施加的电压Vbias足以维持可移动反射层14处于致动位置。
在图1中，一股用指示入射在像素12上的光13的箭头及从左侧的像素12反射的光15说明像素12的反射性质。尽管未详细说明，但一股所属领域的技术人员将理解，入射在像素12上的光13中的大部分将朝向光学堆叠16透射穿过透明衬底20。入射在光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将被反射回穿过透明衬底20。透射穿过光学堆叠16的光13的部分将在可移动反射层14处被反射回朝向(且穿过)透明衬底20。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长或相消)将确定从像素12反射的光15的(多个)波长。
光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述(多个)层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明介电层中的一或多者。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通过将以上各层中的一或多者沉积到透明衬底20上来制造。电极层可由多种材料形成，例如，各种金属(例如，氧化铟锡(ITO))。部分反射层可由部分地反射的多种材料形成，例如，各种金属(例如，铬(Cr))、半导体及电介质。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含充当光学吸收体与导体两者的单个半透明厚度的金属或半导体，而不同的更多导电层或部分(例如，光学堆叠16或IMOD的其它结构的导电层或部分)可用以在IMOD像素之间用总线传送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层的一或多个绝缘或介电层，或导电/吸收层。
在一些实施方案中，光学堆叠16的所述(多个)层可经图案化成平行条带，且可在显示装置中形成行电极，如下文进一步所描述。所属领域的技术人员将理解，术语“经图案化”在本文中用以指遮蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如，铝(Al))用于可移动反射层14，且这些条带可在显示装置中形成列电极。可移动反射层14可形成为一或多个所沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)，以形成沉积在支柱18之上的列及沉积在支柱18之间的介入牺牲材料。当蚀刻掉牺牲材料时，经界定间隙19或光学空腔可形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间。在一些实施方案中，支柱18之间的间隔可为约1微米到1000微米，而间隙19可小于10,000埃。
在一些实施方案中，IMOD的每一像素(不管处于致动还是松弛状态)基本上为由固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如通过图1中左侧的像素12说明，其中间隙19处于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电位差(例如，电压)施加到所选择行及列中的至少一者时，在对应像素处形成于行电极与列电极的相交部分处的电容器变得充电，且静电力将所述电极牵拉在一起。如果施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且靠近或相抵于光学堆叠16而移动。光学堆叠16内的介电层(未图示)可防止短路且控制层14与层16之间的分离距离，如通过图1中右侧的经致动像素12说明。不管施加电位差的极性如何，行为皆相同。尽管阵列中的一系列像素在一些实例中可被称作“行”或“列”，但一股所属领域的技术人员将易于理解，将一个方向称作“行”且将另一个方向称作“列”是任意的。再声明，在一些定向上，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可以正交行及列(“阵列”)来均匀地布置，或以非线性配置来布置，例如，具有相对于彼此的某些位置偏移(“马赛克(mosaic)”)。术语“阵列”及“马赛克”可指任一配置。因此，尽管将显示器称作包含“阵列”或“马赛克”，但元件自身不需要彼此正交地布置，或以均匀散布来安置，而在任何实例中可包含具有不对称形状及不均匀散布元件的布置。
图2展示说明并有3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。电子装置包含处理器21，处理器21可经配置以执行一或多个软件模块。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用程序，包含web浏览程序、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图1所说明的IMOD显示装置的截面是通过图2中的线1-1展示。尽管为了清晰起见，图2说明3×3IMOD阵列，但显示阵列30可含有极大量的IMOD，且在行中可具有与列中的IMOD数目不同的数目个IMOD，且反过来也一样。
图3展示说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置相对于施加电压的图解的实例。对于MEMS干涉调制器，行/列(即，共同/段)写入程序可利用这些装置的滞后性质(如图3所说明)。干涉调制器可能需要(例如)约10伏特的电位差，以致使可移动反射层或镜面从松弛状态改变成致动状态。当电压从所述值缩减时，随着电压下降回到低于(例如)10伏特，可移动反射层维持其状态，然而，在电压下降到低于2伏特以前，可移动反射层不会完全地松弛。因此，存在一电压范围(如图3所示，大约3伏特到7伏特)，其中存在施加电压窗，在所述施加电压窗内，装置稳定处于松弛状态或致动状态。此窗在本文中被称作“滞后窗”或“稳定性窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30来说，可设计行/列写入程序以便每次寻址一或多个行，以使得在寻址给定行期间，将经寻址行中欲致动的像素暴露于约10伏特的电压差，且将欲松弛的像素暴露于接近零伏特的电压差。在寻址之后，将像素暴露于稳态或约5伏特的偏压电压差，以使得像素保持处于先前选通状态。在此实例中，在寻址之后，每一像素经历在约3伏特到7伏特的“稳定性窗”内的电位差。此滞后性质特征使得像素设计(例如，图1所说明)能够在相同施加电压条件下保持稳定处于致动状态或松弛预先存在状态。由于每一IMOD像素(无论处于致动状态还是松弛状态)基本上为由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此可在滞后窗内的稳定电压下保持此稳定状态，而不会实质上消耗或损耗电力。此外，如果施加电压电位保持实质上固定，那么基本上几乎没有电流流入IMOD像素中。
在一些实施方案中，可通过根据对给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在的话)沿着所述组列电极以“段”电压的形式施加数据信号来创制图像的帧。可依次寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于第一行中的像素的所要状态的段电压施加在列电极上，且可将呈特定“共同”电压或信号的形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着可改变所述组段电压以对应于对第二行中的像素的状态的所要改变(如果存在的话)，且可将第二共同电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的段电压的改变影响，且保持处于其在第一共同电压行脉冲期间被设置到的状态。对于整个系列的行(或者，列)，可以依序方式重复此过程以产生图像帧。可通过以每秒某所要数目个帧不断地重复此过程来用新图像数据刷新及/或更新帧。
跨越每一像素施加的段信号与共同信号的组合(即，每一像素上的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示说明在施加各种共同电压及段电压时的干涉调制器的各种状态的表格的实例。如一股所属领域的技术人员将易于理解，可将“段”电压施加到列电极或行电极，且可将“共同”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如图4(以及图5B所示的时序图)所说明，当沿着共同线施加释放电压VCREL时，沿着共同线的所有干涉调制器元件将置于松弛状态(或者被称作释放或未经致动状态)，而不管沿着段线施加的电压(即，高段电压VSH及低段电压VSL)。明确地说，当沿着共同线施加释放电压VCREL时，调制器上的电位电压(或者被称作像素电压)在沿着用于所述像素的对应段线施加高段电压VSH及施加低段电压VSL两种情况时皆处于松弛窗(参见图3，也被称作释放窗)内。
当在共同线上施加保持电压(例如，高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)时，干涉调制器的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD将保持处于松弛位置，且经致动IMOD将保持处于致动位置。可选择保持电压，使得像素电压在沿着对应段线施加高段电压VSH及施加低段电压VSL两种情况时皆将保持处于稳定性窗内。因此，段电压摆动(即，高段电压VSH与低段电压VSL之间的差)小于正或负稳定性窗的宽度。
当在共同线上施加寻址或致动电压(例如，高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)时，可通过沿着相应段线施加段电压而沿着所述线将数据选择性地写入到调制器。可选择段电压，使得致动取决于所施加的段电压。当沿着共同线施加寻址电压时，一个段电压的施加将导致稳定性窗内的像素电压，从而造成像素保持未经致动。与此对比，另一段电压的施加将导致在稳定性窗外的像素电压，从而导致像素的致动。造成致动的特定段电压可取决于使用哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共同线施加高寻址电压VCADD_H时，高段电压VSH的施加可造成调制器保持处于其当前位置，而低段电压VSL的施加可造成调制器的致动。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，段电压的效应可相反，其中高段电压VSH造成调制器的致动，而低段电压VSL不影响调制器的状态(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用始终产生调制器上的相同极性的电位差的保持电压、寻址电压及段电压。在一些其它实施方案中，可使用交替调制器的电位差的极性的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可缩减或抑制在单个极性的重复写入操作之后可能发生的电荷累积。
图5A展示说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图解的实例。图5B展示可用以写入图5A所说明的显示数据帧的共同信号及段信号的时序图的实例。可将信号施加到(例如)图2的3×3阵列，其将最终导致图5A所说明的线时间60e显示布置。图5A中的经致动调制器处于黑暗状态，即，其中反射光的实质部分处于可见光谱外部，以便导致在(例如)观察者看来的黑暗外观。在写入图5A所说明的帧之前，像素可处于任何状态，但图5B的时序图中所说明的写入程序假定：在第一线时间60a之前，每一调制器已释放且驻留于未经致动状态。
在第一线时间60a期间：将释放电压70施加在共同线1上；施加在共同线2上的电压以高保持电压72开始，且移动至释放电压70；且沿着共同线3施加低保持电压76。因此，沿着共同线1的调制器(共同1，段1)、(共同1，段2)及(共同1，段3)保持处于松弛或未经致动状态历时第一线时间60a的持续时间，沿着共同线2的调制器(共同2，段1)、(共同2，段2)及(共同2，段3)将移动到松弛状态，且沿着共同线3的调制器(共同3，段1)、(共同3，段2)及(共同3，段3)将保持处于其先前状态。参看图4，沿着段线1、2及3施加的段电压将不影响干涉调制器的状态，这是因为在线时间60a期间(即，VCREL-松弛及VCHOLD_L-稳定)共同线1、2或3中无一者正暴露于造成致动的电压电平。
在第二线时间60b期间，共同线1上的电压移动到高保持电压72，且沿着共同线1的所有调制器保持处于松弛状态，而不管所施加的段电压如何，这是因为无寻址或致动电压施加在共同线1上。沿着共同线2的调制器归因于释放电压70的施加而保持处于松弛状态，且当沿着共同线3的电压移动到释放电压70时，沿着共同线3的调制器(共同3，段1)、(共同3，段2)及(共同3，段3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过将高寻址电压74施加在共同线1上来寻址共同线1。因为在此寻址电压的施加期间沿着段线1及2施加低段电压64，所以调制器(共同1，段1)及(共同1，段2)上的像素电压大于调制器的正稳定性窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且调制器(共同1，段1)及(共同1，段2)经致动。相反地，因为沿着段线3施加高段电压62，所以调制器(共同1，段3)上的像素电压小于调制器(共同1，段1)及(共同1，段2)的像素电压，且保持处于调制器的正稳定性窗内；调制器(共同1，段3)因此保持松弛。而且在线时间60c期间，沿着共同线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共同线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿着共同线2及3的调制器处于松弛位置。
在第四线时间60d期间，共同线1的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共同线1的调制器处于其相应寻址状态。共同线2上的电压减小到低寻址电压78。因为沿着段线2施加高段电压62，所以调制器(共同2，段2)上的像素电压低于调制器的负稳定性窗的下端，从而造成调制器(共同2，段2)致动。相反地，因为沿着段线1及3施加低段电压64，所以调制器(共同2，段1)及(共同2，段3)保持处于松弛位置。共同线3上的电压增大到高保持电压72，从而使沿着共同线3的调制器处于松弛状态。
最后，在第五线时间60e期间，共同线1上的电压保持处于高保持电压72，且共同线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿着共同线1及2的调制器处于其相应寻址状态。共同线3上的电压增大到高寻址电压74以寻址沿着共同线3的调制器。因为将低段电压64施加在段线2及3上，所以调制器(共同3，段2)及(共同3，段3)致动，而沿着段线1施加的高段电压62造成调制器(共同3，段1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A所示的状态，且将保持处于所述状态，只要沿着共同线施加保持电压即可，而不管在正寻址沿着其它共同线(未图示)的调制器时可发生的段电压的变化。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含使用高保持及寻址电压或低保持及寻址电压。一旦已针对给定共同线完成写入程序(且将共同电压设置为极性相同于致动电压的极性的保持电压)，像素电压随即保持处于给定稳定性窗内，且在将释放电压施加在所述共同线上以前不会传递通过松弛窗。此外，因为在寻址调制器之前，作为写入程序的部分而释放每一调制器，所以调制器的致动时间(而不是释放时间)可确定必要的线时间。具体来说，在调制器的释放时间大于致动时间的实施方案中，可施加释放电压历时长于单个线时间的时间，如图5B所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共同线或段线施加的电压可变化以考量不同调制器(例如，不同色彩的调制器)的致动电压及释放电压的变化。
根据上文所阐述的原理而操作的干涉调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图6A到6E展示干涉调制器(包含可移动反射层14及其支撑结构)的不同实施方案的截面的实例。图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交地延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14一股为正方形或矩形形状，且在系链32上于拐角处或靠近拐角附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14一股为正方形或矩形形状，且从可变形层34悬置，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34在可移动反射层14的周界周围直接地或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中被称作支撑支柱。图6C所示的实施方案具有得自可移动反射层14的光学功能与可移动反射层14的机械功能解耦的额外益处，所述机械功能是通过可变形层34执行。此解耦允许用于反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料独立于彼此而优化。
图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14搁置于例如支撑支柱18等支撑结构上。支撑支柱18提供可移动反射层14与下部静止电极(即，所说明IMOD中的光学堆叠16的部分)的分离，使得(例如)当可移动反射层14处于松弛位置时，间隙19形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间。可移动反射层14也可包含可经配置以充当电极的导电层14c，及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置在支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置在支撑层14b的接近衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的，且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含介电材料(例如，氮氧化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))的一或多个层。在一些实施方案中，支撑层14b可为层堆叠，例如，SiO2/SiON/SiO2三层堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金，或另一反射金属材料。在介电支撑层14b上方及下方使用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强型导电。在一些实施方案中，出于多种设计目的(例如，在可移动反射层14内实现特定应力剖面)，反射子层14a及导电层14c可由不同材料形成。
如图6D所说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于不旋光区中(例如，在像素之间或在支柱18下)以吸收周围光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示器的不活性部分反射或透射穿过显示器的不活性部分来改进显示装置的光学性质，借此增大对比率。另外，黑色掩模结构23可为导电的，且经配置以充当电总线传送层(electrical bussing layer)。在一些实施方案中，行电极可连接到黑色掩模结构23以缩减所连接行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的多种方法来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一或多个层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收体的钼-铬(MoCr)层、层，及充当反射体及总线传送层的铝合金，其中厚度的范围分别为约30埃到80埃、500埃到1000埃及500埃到6000埃。一或多个层可使用多种技术来图案化，所述技术包含光刻及干式蚀刻，包含(例如)用于MoCr及SiO2层的四氟化碳(CF4)及/或氧气(O2)及用于铝合金层的氯气(Cl2)及/或三氯化硼(BCl3)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为校准器或干涉堆叠结构。在此干涉堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收体可用以在每一行或列的光学堆叠16中的下部静止电极之间传输信号或用总线传送信号。在一些实施方案中，间隔层35可用以一股地使吸收体层16a与黑色掩模23中的导电层电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14是自支撑的。与图6D形成对比，图6E的实施方案不包含支撑支柱18。替代地，可移动反射层14在多个部位处接触底层光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够支撑，使得当干涉调制器上的电压不足以造成致动时，可移动反射层14返回到图6E的未经致动位置。此处为了清晰起见而展示可含有多个若干不同层的光学堆叠16，其包含光学吸收体16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收体16a既可充当固定电极又可充当部分反射层。
在例如图6A到6E所示的实施方案等实施方案中，IMOD充当直视装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与布置有调制器的侧对置的侧)观察图像。在这些实施方案中，可配置及操作装置的背部分(即，在可移动反射层14之后的显示装置的任何部分，包含(例如)图6C所说明的可变形层34)，而不影响或负面地影响显示装置的图像质量，这是因为反射层14光学地屏蔽装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，在可移动反射层14之后可包含总线结构(未图示说明)，此情形提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质分离的能力，例如，电压寻址及由此寻址引起的移动。另外，图6A到6E的实施方案可简化例如图案化等处理。
图7展示说明用于干涉调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的截面示意性说明的实例。在一些实施方案中，除图7中未图示的其它框之外，还可实施制造工艺80以制造(例如)图1及6所说明的一股类型的干涉调制器。参看图1、6及7，工艺80在框82处开始，在框82处，在衬底20之上形成光学堆叠16。图8A说明形成于衬底20之上的此光学堆叠16。衬底20可为例如玻璃或塑料等透明衬底，其可为柔性的或相对硬质且不弯曲的，且可能已经受先前准备工艺(例如，清洁)以促进光学堆叠16的有效率形成。如上文所论述，光学堆叠16可为导电的、部分透射且部分反射的，且可(例如)通过将具有所要性质的一或多个层沉积到透明衬底20上来制造。在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可配置有光学吸收性质及导电性质两者(例如，组合式导体/吸收体子层16a)。另外，子层16a、16b中的一或多者可经图案化成平行条带，且可在显示装置中形成行电极。此图案化可通过所属领域中已知的遮蔽及蚀刻工艺或另一合适工艺来执行。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或介电层，例如，沉积于一或多个金属层(例如，一或多个反射及/或导电层)之上的子层16b。另外，光学堆叠16可经图案化成形成显示器的行的个别及平行条带。
工艺80在框84处继续，在框84处，在光学堆叠16之上形成牺牲层25。稍后去除牺牲层25(例如，在框90处)以形成空腔19，且因此，在图1所说明的所得干涉调制器12中未展示牺牲层25。图8B说明包含形成于光学堆叠16之上的牺牲层25的部分制造的装置。在光学堆叠16之上形成牺牲层25可包含以经选择以在后续去除之后提供具有所要设计大小的间隙或空腔19(也参见图1及8E)的厚度来沉积例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)等二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如，溅镀)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来执行牺牲材料的沉积。
工艺80在框86处继续，在框86处，形成支撑结构，例如，如图1、6及8C所说明的支柱18。支柱18的形成可包含图案化牺牲层25以形成支撑结构孔隙，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如，氧化硅)沉积到孔隙中以形成支柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔隙可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者到底层衬底20，使得支柱18的下端接触衬底20，如图6A所说明。或者，如图8C所描绘，形成于牺牲层25中的孔隙可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E说明接触光学堆叠16的上表面的支撑支柱18的下端。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25之上且图案化位于远离牺牲层25中的孔隙处的支撑结构材料的部分来形成支柱18或其它支撑结构。支撑结构可位于孔隙内(如图8C所说明)，而且可至少部分地在牺牲层25的一部分之上延伸。如上文所提及，牺牲层25及/或支撑支柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺执行，而且可通过替代蚀刻方法执行。
工艺80在框88处继续，在框88处，形成可移动反射层或隔膜，例如，图1、6及8D所说明的可移动反射层14。可通过使用一或多个沉积步骤(例如，反射层(例如，铝、铝合金)沉积)以及一或多个图案化、遮蔽及/或蚀刻步骤来形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的，且被称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含多个子层14a、14b、14c，如图8D所示。在一些实施方案中，所述子层中的一或多者(例如，子层14a、14c)可包含针对其光学性质而选择的高度反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质而选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处形成的部分制造的干涉调制器中，因此可移动反射层14在此阶段通常不可移动。含有牺牲层25的部分制造的IMOD在本文中还可被称作“未释放的”IMOD。如上文结合图1所描述，可移动反射层14可被图案化成形成显示器的列的个别及平行条带。
工艺80在框90处继续，在框90处，形成空腔，例如，如图1、6及8E所说明的空腔19。可通过将牺牲材料25(在框84处所沉积)暴露给蚀刻剂来形成空腔19。举例来说，例如Mo或非晶Si等可蚀刻牺牲材料可通过干式化学蚀刻来去除，例如，通过将牺牲层25暴露给气态或蒸气蚀刻剂(例如，从固体XeF2得到的蒸气)历时一段时间，所述时间段有效地去除所要量的材料(通常相对于环绕空腔19的结构而选择性地去除)。还可使用其它蚀刻方法(例如，湿式蚀刻及/或等离子蚀刻)。由于在框90期间去除牺牲层25，因此可移动反射层14在此阶段之后通常可移动。在去除牺牲材料25之后，所得的完全或部分制造的IMOD在本文中可被称作“释放的”IMOD。
图9A展示照明系统的平面图的实例。照明系统900包含光波导902及一或多个光源904。光源904邻近于第一光输入边缘910及第二光输入边缘912而布置。在所说明的实例中，光源904包含多个离散的间隔开的光源，例如发光二极管(LED)。在一些其它实施方案中，光源904可包含任何合适的光源，例如白炽灯泡。在一些其它实施方案中，可用(例如)跨越光输入边缘910及912中的一者或两者延伸的缘杆、白炽灯及/或LED灯条来替换光源904的阵列。
图9B展示图9A中所展示的照明系统的截面图的实例。光波导902包含顶部主要表面906及底部主要表面908。在某些实施方案中，将来自光源904的光注入到光波导902中，以使得光的一部分在跨越光波导902的至少一部分的方向上以相对于光波导902的顶部主要表面906及底部主要表面908的低的低掠角传播，以使得光在光波导902内通过全内反射(TIR)而被反射离开光波导的顶部主要表面906及底部主要表面908。在一些实施方案中，折射率低于光波导902的折射率的光学包层(未图示)(例如，比光波导902的折射率低约0.05或低更多，或比光波导902的折射率低约0.1或低更多)可安置于光波导902的顶部主要表面906及底部主要表面908上以促进TIR从而离开那些表面。在各种实施方案中，光波导902可由以下材料中的一或多者形成：丙烯酸树脂、丙烯酸酯共聚物、UV可固化树脂、聚碳酸酯、环烯聚合物、聚合物、有机材料、无机材料、矽酸盐、氧化铝、蓝宝石、玻璃、聚对苯二甲酸伸乙酯(“PET”)、聚乙烯对苯乙二醇(“PET-G”)、氮氧化硅，及/或其它光学透明材料。
光波导902可用作定位于反射显示元件阵列920的前方的正面光的部分。反射显示元件可为(例如)干涉调制器(例如，图1中所展示的IMOD12)。在一些其它实施方案中，光波导902可安置于显示元件阵列的后方，以用作背光。
继续参看图9B，光波导902中的光转向特征918可以一角度将光重导向朝向显示元件阵列920，所述角度足以使得至少一些光从光波导902中传递到阵列920。从光波导902中传递出的经重导向的光可被视为从光波导902中提取出。在一些实施方案中(例如，所说明的实例)，光转向特征918为形成于光波导902的顶部主要表面906中的凹口的部分。凹口的侧面可为反射的。举例来说，填充凹口的空气或其它材料可允许通过TIR进行反射。在一些其它实施方案中，如本文中进一步论述，光转向特征918可在光转向特征918的表面上包含一或多个不同材料层，如涂层(未图示)。此类涂层可经配置以(例如)通过包含反射金属层而增加光转向特征918的反射率。
参看图9A及9B两者，光波导902可划分成两个区：观察区914及台阶区916。光波导902的观察区914实质上直接与阵列920对准，以使得观察者将感知到图像显示于观察区914中。观察区914可包含多个光转向特征918，其经配置以将来自光源904的光(例如，901b到901d)重导向朝向底层显示元件阵列920。如上所注，在一些实施方案中，反射显示元件可将经重导向的光向前反射穿过光波导902且朝向观察者(未图示)。在一些其它实施方案中，显示元件可为透射型的且光可在阵列920的与光波导902对置的一侧上传播穿过阵列920到达观察者(未图示)。
台阶区916至少包含光源904与观察区914之间的区域。在某些实施方案中，台阶区916还可包含在观察区914与横向边缘902a及902b之间延伸的光波导902的那些区，横向边缘902a及902b在光输入边缘910与912之间延伸。如所说明，在一些实施方案中，台阶区916可外接观察区914。
尽管从光源904发出的大量光可被注入到光波导902中且可通过TIR沿着光波导902的长度传播，但一部分光可被注入且以陡角度进入光波导902中，因此此部分光不会经历TIR。举例来说，光线901b到901c说明通过光源904注入到光波导902中的光的路径。光线901b到901c是以相对于顶部主要表面906的相对较浅角度注入，且因此沿着光波导902传播，直到其撞击光转向特征918中的一者且借此被从光波导902中提取出为止。与此对比，光线901a及901e是以相对于光波导908的顶部主要表面906测量的相对较陡角度注入到光波导902中。此陡角度光可在台阶区916中从光波导902中泄漏出，如图9B中所展示。在某些情形中，如本文中所论述，光可在台阶区916中从光波导902中泄漏出，这是因为光以足够陡从而破坏全内反射条件的角度撞击光波导902的顶部主要表面906或底部主要表面908。在台阶区916中的光泄漏的另一个原因(也如本文中所论述)可归因于光波导902的顶部主要表面906或底部主要表面908中的缺陷。撞击此类缺陷的光还可在台阶区916中从光波导902中泄漏出。如本文中所论述，台阶区中的光泄漏一股为不合需要的，这是因为此光不会有助于显示元件阵列920的照明。另外，此光可到达观察者且减损由显示器产生的图像的质量。
图10A展示包含具有涂布台阶区的至少部分非透射层的光波导的照明系统的平面图的实例。如所说明，层922涂覆于台阶区916中，邻近光波导902的光输入边缘910及912。层922可为至少部分非透射的，借此减少来自台阶区916的光泄漏。在某些实施方案中，层922还可为部分反射的、部分吸收性的及/或部分透射的。层922可包含多个子层，如本文中进一步描述。如所说明，层922可定位于台阶区916中，在光波导902的顶部主要表面906与底部主要表面908两者之上。在一些其它实施方案中，层922可定位于光波导902的顶部主要表面及底部主要表面中的仅一者之上。在一些实施方案中，层922可在观察区914与最近的光波导边缘910或912之间的台阶区916的实质上整个区域之上延伸。在一些其它实施方案中，层922可仅部分地在观察区914与最近的光波导边缘910或912之间的台阶区916的区域之上延伸。
图10B展示图10A的照明系统的截面图。部分非透射层922的存在减少了台阶区916中的光泄漏。举例来说，从光源904发出的陡角度光(例如，光线901f及901i)可由部分非透射层922吸收。在不存在层922的情况下，此陡角度光可离开光波导，具有本文中所论述的伴随问题。其它浅角度光线901g及901h可保持不受层922影响。在一些其它实施方案中(其中层922为部分反射的)，陡角度光线可被反射(901f及901i)而不是被吸收。层922的非透射可达到不同程度。举例来说，在某些实施方案中，实质上所有入射光被层922吸收或反射。在其它实施方案中，仅一小部分入射光被吸收或被反射。举例来说，层922可透射小于约70％、小于约50％、小于约30％或小于约20％的从光波导902内入射在所述层上的光。通过使层922的透射率变化，准许从光波导902中泄漏出或到达观察区914的陡角度光的量可得到控制。可(例如)通过使层922的厚度变化或通过对形成层922的材料的适当选择来完成此变化。另外，层922的反射或吸收可达到不同程度。在某些实施方案中，层922为实质上反射的，且实质上所有入射光被反射。在一些其它实施方案中，层922可为实质上吸收性的，且实质上所有入射光被吸收。
可通过多种方法将部分非透射层沉积到光波导902的顶部主要表面906或底部主要表面908。举例来说，可使用化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、溅镀或旋涂来沉积层922。层922的组合物可取决于所要光学、物理及/或化学特性而变化。举例来说，在一些实施方案中，层922可包含经掺杂或涂刷于台阶区的表面上的吸收材料、经层压到台阶区的表面上的中性密度滤光片，及/或形成于台阶区中的三层“黑色掩模”结构，如本文中所描述。在一些实施方案中，部分非透射层可包含稀土过渡元素、硒化物，及/或具有高消光系数(例如，大约为约10-2毫米或更大)的其它分子。
图11A展示包含具有涂布台阶区的至少部分非透射层的光波导的照明系统的平面图的实例。图11A及11B中所说明的实例类似于上文关于图10A及10B所描述的实例。然而，在一些实施方案中，如所说明，可在观察区914与最近的光输入边缘910或912之间的光波导902的部分之外将层922涂覆到台阶区916。除涂布有层922的那些区域(在图10A及10B中所说明的实例中)之外，还可对属于观察区914之外且位于邻近于光波导902的观察区914及横向边缘902a及902b处并处于光波导902的观察区914及横向边缘902a及902b之间的光波导902的那些部分涂布层922。在一些实施方案中，观察区914可外接台阶区916且层922可外接观察区914。在一些其它实施方案中，台阶区916可能并不延伸到完全环绕观察区914且层922仅部分地在观察区914周围延伸。
图11B展示图11A的照明系统的截面图。对观察区914与横向边缘902a及902b之间的额外区域覆盖以层922可进一步减少光泄漏以改善图像质量。在这些额外区域中，可归因于光波导902的主要表面中的缺陷(如本文中所论述)及/或归因于由来自边缘902a及902b的反射造成的角度的改变而发生光泄漏。举例来说，传播跨越光波导902的光可照射在边缘902a及902b中的一者上，且被以不会经历TIR的角度反射朝向主要表面906或908中的一者。可通过对观察区914周围的整个台阶区916(包含距光源904最远的台阶区916的那些部分)涂布层922来减少沿着横向边缘902a及902b的光泄漏。如同先前实例，陡角度光线901j及901m可撞击层922，至少部分地被反射或被吸收，且因此，减少台阶区916中的泄漏。以相对浅角度从光源904发出的其它光线(例如，光线901k及901l)可保持不受层922的存在影响，这是由于那些光线可能不会照射在层922上。
图12A展示包含在台阶区中具有至少部分非透射层及光转向微结构的光波导的照明系统的平面图的实例。在一些实施方案中，层922进一步包含遍及整个层的微结构924。在一些实施方案中，个别微结构的大小可在从小于一微米到若干微米的范围内，例如，介于约0.5微米与约8微米之间，或介于约1微米与约5微米之间，或介于约1微米与约3微米之间。关于微结构924的分布，在一些实施方案中，邻近微结构在层922的至少一部分之上具有粗略均匀的分离(也被称为“间距”)。在一些实施方案中，间距可在从若干微米到数十微米的范围内，例如，介于约1微米与约100微米之间，介于约2微米与约70微米之间，或介于约3微米与约40微米之间。在一些实施方案中，微结构924可形成于光波导902的表面上，且层922可接着形成于微结构之上。在其它实施方案中，微结构924可集成于层922内且两者可同时形成于光波导902的表面上。如本文中所论述，层922可形成于光波导902的顶部主要表面906及底部主要表面908中的任一者或两者上，且可包含邻近于光波导902的横向边缘的台阶区。
图12B展示图12A的照明系统的截面图。在一些实施方案中，微结构可经配置以将入射光重导向以使得光被以比入射角浅的角度反射。举例来说，光线901q及901r可以陡角度撞击嵌入于层922内的微结构924。光线901q及901r可接着被以较浅角度重导向，借此准许光沿着光波导902的长度传播且有助于显示元件(未图示)的照明。在一些实施方案中，较浅角度足够浅以允许经重导向的光经历TIR。在一些其它实施方案中，微结构924可经配置以反射入射光，而不必变更入射光的角度。举例来说，光线901n及901p撞击微结构924且被以类似于其入射角的角度反射。此类微结构924在层922内的存在可使得层922为部分非透射的及部分反射的。如上所注，在一些其它实施方案中，层922可基于材料的选择而为部分非透射的及部分反射的，且无需分离微结构。如同本文中所注释的其它实例，从光源904发出的浅角度光(例如，光线901o)可保持基本上不受层922及微结构924的存在影响。在一些实施方案中，微结构924可另外用以使光横向地散射(当从上方观察时)。举例来说，入射在转向微结构924上的陡角度光既可被以较浅角度沿着光波导902的长度重导向，又可横向地散射于光波导902的平面内。此散射可通过更均匀地将光分布于光波导902内而有助于增加的照明均匀性。在一些实施方案中，微结构924可为突起或凹痕。在一些其它实施方案中，光转向微结构924可形成于层922与光波导902之间的分离层中。
图13A展示包含在观察区与台阶区之间具有非直线型边界的光波导的照明系统的平面图的实例。观察区914与台阶区916的界面界定边界926。在某些实施方案中，台阶区916与观察区914之间的陡峭边界926可在观察区中产生某些视觉伪影(例如，亮带)。层922在台阶区916中的存在可进一步有助于此效应。举例来说，分别撞击光波导902的顶表面906或底表面908的光可在光波导902内被反射。在台阶区916之外的与顶表面906或底表面908的第一接触点处(例如，在观察区914中)，一部分光可从光波导902中泄漏出。光可归因于玻璃中的缺陷或归因于入射角而泄漏。在任一情况下，此光泄漏可导致跨越观察区914的亮带。在第一接触点处未泄漏出的部分光被反射回从而接触光波导902的对置表面。在观察区914中的此第二接触点处，可形成第二带，但第二带不如第一带亮。此图案可继续从台阶区916开始减小亮度，从而产生一系列周期性带。为了减少这些伪影的出现，台阶区916与观察区914之间的边界926可具有非直线型形状。举例来说，不同于图9A到12B中所说明的实施方案，在图13A及13B中，边界926具有锯齿图案。除锯齿之外，还可使用其它图案。这些图案包含(例如)有缺口的、正弦曲线或不规则边界形状。边界926的非直线型形状导致原本将形成亮线的泄漏的光“散布开”。光在光波导902的分布区域之上泄漏，且因此亮带伪影的可见性得以降低。
图13B展示图13A的照明系统的截面图。如所说明，层922如先前本文中所描述股起作用。陡角度光(例如，光线901s、901t、901w及901x)可撞击层922且被吸收或可能被从层922反射。在任一情况下，禁止陡角度光线在台阶区916中从光波导902中泄漏出。然而，台阶区916与观察区914之间的非直线型边界926的存在有助于避免光在陡峭直线型边界处过渡时被层922吸收或反射且被从光波导902中提取出。如上所注，此非直线型边界926因此可减少伪影且改善照明均匀性。如同先前实例，浅角度光(例如，光线901u及901v)可保持不受层922的存在影响。
应理解，虽然图13A及13B说明单独层922，但在其它实施方案中，层922可进一步包含微结构，如图12A及12B中所说明。另外，虽然外接检查区914的台阶区916完全涂布有层922，但应理解，在一些其它实施方案中，仅台阶区916的一部分涂布有层922，例如，类似于图10A及10B中所说明的实例。
图14展示包含在台阶区中具有至少部分非透射层922的光波导的照明系统的一部分的扩展截面图的实例。层922可由多个子层形成。举例来说，如所说明，在台阶区916中涂覆于光波导902上的层922可包含三个子层922a、922b及922c。层922可配置为具有以下各者的干涉堆叠：部分反射层922a、在部分反射层922a下的光学透射型间隔层922b，及将在光波导902内传播的光重导向或反射的反射层922c。间隔层922b安置于反射层922c与部分反射层922a之间且通过其厚度界定光学谐振腔。
干涉堆叠可经配置而给予层922黑暗外观，如观察者从上方所见，且因此在一些实施方案中可被称作“黑色掩模”。举例来说，可将光反射离开反射层922c及部分反射层922a中的每一者，其中间隔物922b的厚度经选择以使得反射的光相消地干涉，从而使得层922显现为黑色或黑暗的(如从上方所见)。
反射层922c可(例如)包含金属层，例如铝(Al)、镍(Ni)、银(Ag)、钼(Mo)、金(Au)及铬(Cr)。反射层922c的厚度可介于约100埃与约700埃之间。在一个实施方案中，反射层922c的厚度为约300埃。间隔层922b可包含各种光学透射型材料，例如空气、氮氧化硅(SiOxN)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氟化镁(MgF2)、铬(III)氧化物(Cr3O2)、氮化硅(Si3N4)、透明导电氧化物(TCO)、氧化铟锡(ITO)及氧化锌(ZnO)。在一些实施方案中，间隔层922b的厚度介于约500埃与约1500埃之间。在一个实施方案中，间隔层922b的厚度为约800埃。部分反射层922a可包含各种材料，例如钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)等，以及合金(例如，MoCr)。在一些实施方案中，部分反射层922a的厚度可介于约20埃与约300埃之间。在一个实施方案中，部分反射层922a的厚度为约80埃。在一些实施方案中，反射层922c、间隔层922b及部分反射层922a可分别包含Al膜、SiO2膜及MoCr膜。
在某些实施方案中，观察区914中的光转向特征918可涂布有涂布到台阶区916的相同子层922a、922b及922c。在一些实施方案中，可将子层922a、922b及922c沉积于光波导的整个表面之上，后接续对各个区中的子层进行图案化及去除，同时保持台阶区916及光转向特征918中的子层。在一些其它实施方案中，光转向特征918之上的子层的组合物可不同于台阶区916之上的子层922a、922b及922c的组合物。举例来说，在某些实施方案中，可颠倒台阶区中的子层的次序，以使得922a为反射层，922b仍为光学透射型间隔层，且922c为部分反射层。此情形将“黑色掩模”倒置以使得来自光波导内的入射光被“黑色掩模”相消地干涉。此黑色掩模可允许通过适当控制间隔层922b的厚度而控制光的吸收及反射。举例来说，可选择间隔层922b的厚度以造成某些波长下的光的干涉，同时允许反射其它波长下的光，借此提供对光波导902中的光的波长分布的某种控制。
在一些其它实施方案中，可包含更少或更多的子层。举例来说，在某些实施方案中，层922可包含两个、三个、四个、五个、六个或更多个子层。对于本文中所描述的各种实施方案中的每一者，至少部分非透射层922可包含多个子层，如图14中所说明。
图15展示说明用于具有至少部分非透射台阶的光波导的制造工艺的流程图的实例。工艺1500可在框1504处开始，在框1504处，提供具有用于接收来自光源的光的边缘的光波导。光源可包含任何合适的光源，例如LED、白炽灯泡、缘杆、荧光灯、LED灯条、LED阵列，及/或另一光源。光波导可为由以下材料中的一或多者形成的实质上平面光学薄片：丙烯酸树脂、丙烯酸酯共聚物、UV可固化树脂、聚碳酸酯、环烯聚合物、聚合物、有机材料、无机材料、矽酸盐、氧化铝、蓝宝石、玻璃、聚对苯二甲酸伸乙酯(“PET”)、聚乙烯对苯乙二醇(“PET-G”)、氮氧化硅，及/或其它光学透明材料。光波导902可经配置以使得从光源接收的至少一些光能够通过全内反射沿着光波导的长度传播。举例来说，可将折射率低于光波导的折射率的包层提供于光波导的主要表面上以促成TIR。工艺1500在框1506处继续，在框1506处，在光波导的观察区中提供多个光转向特征。光转向特征可包含凹口、凹痕、印刷圆点，或用于使光转向以便从光波导中提取光的其它合适机构。可对光转向特征涂布一层金属或其它反射材料以便增加提取效率。光转向特征可形成于光波导的顶部主要表面及底部主要表面中的一者或两者上。工艺1500在框1508处继续，在框1508处，在台阶区中在光波导的顶表面及/或底表面上提供至少部分非透射层。如先前本文中所描述，台阶区为在观察区之外的光波导的区域，包含观察区与一或多个光源之间的光波导的区域。在某些实施方案中，至少部分非透射层还可为至少部分反射的及/或至少部分吸收性的。另外，在一些实施方案中，部分非透射层可包含嵌入于其内的微结构。微结构可为反射的，且在一些实施方案中，微结构可经配置而以比入射角更浅的角度将入射光重导向。可将部分非透射层涂覆于整个台阶区之上。在其它实施方案中，可仅将部分非透射层涂覆到台阶区的数个部分。如上所注，部分非透射层可包含经掺杂或涂刷到台阶区的表面上的吸收材料、经层压到台阶区的表面上的中性密度滤光片，及/或形成于台阶区中的三层“黑色掩模”结构。在一些实施方案中，部分非透射层可包含稀土过渡元素、硒化物，及/或具有高消光系数的其它分子。在一些其它实施方案中，部分非透射层可包含充当“黑色掩模”的三层结构，如本文中更详细描述。可通过化学气相沉积、物理气相沉积、旋涂或任何其它合适方法来涂覆部分非透射层。虽然为了便于说明及描述而将各框说明为通过箭头互连的单独框，但可以不同于通过箭头指示的次序的次序来执行各框，或可同时执行多个框。举例来说，框1506及1508的数个部分可在时间上重叠。举例来说，还可在台阶区中沉积经沉积以形成光转向特征的层以在所述台阶区中形成至少部分非透射层。在一些实施方案中，提供至少部分非透射层可包含在台阶区中在光波导的顶部主要表面及/或底部主要表面上形成多个微结构。这些微结构可经配置以使来自光源的入射光转向以使得经转向光被以比入射光浅的角度发出。在某些实施方案中，光源可邻近于光波导的第一边缘而安置，以使得光源经配置以将光注入到第一边缘中。
图16A及16B展示说明包含多个干涉调制器的显示装置40的系统框图的实例。显示装置40可为(例如)蜂窝或移动电话。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、电子阅读器及便携式媒体播放器。
显示装置40包含外壳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可通过多种制造工艺中的任一者形成，包含射出模制及真空成型。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。外壳41可包含可与具不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它卸除式部分互换的卸除式部分(未图示)。
显示器30可为如本文中所描述的多种显示器中的任一者，包含双稳态或模拟显示器。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如，等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)，或非平板显示器(例如，CRT或其它管装置)。另外，显示器30可包含如本文中所描述的干涉调制器显示器。
在图16B中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地围封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，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也连接到输入装置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，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电力供应器50可按照特定显示装置40设计要求而向所有组件提供电力。
网络接口27包含天线43及收发器47，以使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE802.11标准(包含IEEE802.11a、b、g或n)来发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准来发射及接收RF信号。在蜂窝电话的情况下，天线43经设计成接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆上集群无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订A、EV-DO修订B、高速包存取(HSPA)、高速下行链路包存取(HSDPA)、高速上行链路包存取(HSUPA)、演进型高速包存取(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS，或用以在无线网络(例如，利用3G或4G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预先处理从天线43所接收的信号，使得可由处理器21接收及进一步操纵所述信号。收发器47也可处理从处理器21所接收的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
在一些实施方案中，可用接收器替换收发器47。另外，可用可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源替换网络接口27。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21接收数据(例如，来自网络接口27或图像源的压缩图像数据)，且将数据处理成原始图像数据或处理成易于经处理成原始图像数据的格式。处理器21可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以供存储。原始数据通常指识别图像内的每一部位处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含色彩、饱及度及灰度阶。
处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含放大器及滤波器以用于将信号发射到扬声器45，及用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为显示装置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可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化原始图像数据以用于高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有似光栅格式的数据流，使得其具有适于跨越显示阵列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，但此类控制器可以许多方式来实施。举例来说，控制器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，或以硬件形式与阵列驱动器22完全地集成。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息，且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述波形每秒许多次被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百个且有时数千个(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文所描述的类型的显示器中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案常见于高度集成系统(例如，蜂窝电话、手表及其它小面积显示器)中。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕，或者压敏或热敏隔膜。麦克风46可配置为用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含如所属领域中所熟知的多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池组，例如，镍-镉电池组或锂离子电池组。电力供应器50还可为再生能源、电容器或太阳能电池(包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆)。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程序性驻留于可位于电子显示系统中的若干处的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程序性驻留于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及/或软件组件及以各种配置来实施。
可将结合本文所揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已一股地按功能性予以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中加以说明。以硬件还是软件来实施此功能性取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
用以实施结合本文所揭示的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备可用以下各者来实施或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处理器，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定步骤及方法可由为给定功能所特有的电路执行。
在一或多个方面中，所描述的功能可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含在本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或其任何组合来实施。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为编码于计算机存储媒体上的一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)以供数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。
所属领域的技术人员可易于显而易见对本发明所描述的实施方案的各种修改，且本文所界定的一股原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施方案。因此，权利要求书不希望限于本文所示的实施方案，而应符合与本文所揭示的本发明、原理及新颖特征一致的最广范围。词语“示范性”在本文中独占式地用以意味着“充当实例、例子或说明”。未必将本文中描述为“示范性”的任何实施方案解释为较其它实施方案优选或有利。另外，一股所属领域的技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用于便于描述各图，且指示对应于在适当定向的页面上的图的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的适当定向。
本说明书中在单独实施方案的上下文中所描述的某些特征也可在单个实施方案中以组合形式来实施。相反地，在单个实施方案的上下文中所描述的各种特征也可单独地在多项实施方案中或以任何合适子组合来实施。此外，尽管上文可能将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此进行主张，但来自所主张组合的一或多个特征在一些情况下可被从所述组合删除，且所主张组合可涉及子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但不应将此理解为需要按所展示的特定次序或按循序次序执行此类操作或需要执行所有所说明的操作以实现合乎需要的结果。另外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一或多个实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性说明的实例过程中。举例来说，可在所说明操作中的任一者之前、之后、同时地或在所说明操作中的任一者之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务及并行处理可为有利的。此外，不应将在上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离理解为在所有实施方案中需要此分离，且应理解，所描述的程序组件及系统一股可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在随附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序执行且仍实现合乎需要的结果。

Claims (37)

1.一种照明系统，其包括：
第一光源；以及
光波导，其包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一光输入边缘，其用于接收来自所述第一光源的光，所述第一光输入边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区；以及
所述第一表面及所述第二表面的台阶区，所述台阶区包含所述第一光输入边缘与所述观察区之间的区域，其中所述台阶区内的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者在所述台阶区中涂布有至少部分非透射层，
其中所述至少部分非透射层包含多个微结构，其中所述微结构经配置以使来自所述第一光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述第一表面的角度小于所述光相对于所述第一表面的入射角。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述台阶区中的所述至少部分非透射层为反射的。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少部分非透射层为实质上吸收性的。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述台阶区与所述观察区之间的边界具有非直线型形状。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其中所述非直线型形状是从由以下各者组成的群组中选择：锯齿形状、正弦曲线形状、有缺口的形状及随机形状。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少部分非透射层包含多个子层。
7.根据权利要求6所述的照明系统，其中所述多个子层形成三层黑色掩模，所述三层黑色掩模包含反射层、底层光学透射层及在所述光学透射层下的部分反射层。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少部分非透射层为薄膜。
9.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述第一光源邻近于所述第一光输入边缘而安置，其中第二光源邻近于与所述第一光输入边缘对置的第二光输入边缘而安置，且其中所述台阶区进一步包含所述第二光输入边缘与所述观察区之间的区域。
10.根据权利要求7所述的照明系统，其进一步包括：
第一横向边缘，其布置于所述第一光输入边缘与所述第二光输入边缘之间及所述第一表面与所述第二表面之间；
第二横向边缘，其与所述第一横向边缘对置且布置于所述第一光输入边缘与所述第二光输入边缘之间及所述第一表面与所述第二表面之间；
其中所述台阶区进一步包含所述第一横向边缘及所述第二横向边缘中的每一者与所述观察区之间的区域，以使得所述台阶区外接所述观察区。
11.一种包括根据权利要求1所述的系统的显示系统，所述显示系统进一步包括在所述观察区中在所述第二表面下的多个显示元件，其中所述观察区包括多个光转向特征，且其中所述光转向特征经配置以使光转向离开所述光波导且朝向所述显示元件。
12.根据权利要求11所述的显示系统，其进一步包括：
显示器，其包含所述多个显示元件；
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
13.根据权利要求12所述的显示系统，其进一步包括：
驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及
控制器，其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。
14.根据权利要求12所述的显示系统，其进一步包括：
图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。
15.根据权利要求14所述的显示系统，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。
16.根据权利要求12所述的显示系统，其进一步包括：
输入装置，其经配置以接收输入数据及将所述输入数据传达到所述处理器。
17.一种照明系统，其包括：
第一光源；以及
光波导，其包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一光输入边缘，其用于接收来自所述第一光源的光，所述第一光输入边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区，其中所述观察区包含通过所述第一表面及所述第二表面中的一者中的凹痕界定的多个光转向特征；以及
所述第一表面及所述第二表面的台阶区，所述台阶区包含所述第一光输入边缘与所述观察区之间的区域，其中所述台阶区内的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者在所述台阶区中涂布有至少部分非透射层，
其中所述凹痕的表面具有涂层。
18.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述至少部分非透射层是由与所述涂层相同的材料形成。
19.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述凹痕的表面具有包含多个子层的涂层，每一子层具有特定组合物，且其中所述至少部分非透射层包含相等数目个子层，每一子层具有与所述涂层的所述子层中的一者相同的组合物。
20.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述台阶区中的所述至少部分非透射层为反射的。
21.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述台阶区与所述观察区之间的边界具有非直线型形状。
22.一种照明系统，其包括：
光源；以及
光波导，其包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一光输入边缘，其用于接收来自所述第一光源的光，所述第一光输入边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区，其中所述观察区包含用于使光转向的装置；
所述第一表面及所述第二表面的台阶区，所述台阶区安置于所述光波导的所述第一光输入边缘与所述观察区之间；以及
用于阻挡光在所述台阶区中离开所述光波导的装置，其中所述光阻挡装置在所述台阶区中安置于所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上，
其中所述光阻挡装置包含多个微结构，其中所述微结构经配置以使来自所述第一光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述第一表面的角度小于所述光相对于所述第一表面的入射角。
23.根据权利要求22所述的照明系统，其中所述观察区包含具有反射表面、衍射结构或其组合以用于将光重导向的多个光转向特征；且其中所述光阻挡装置包含至少部分非透射层，所述至少部分非透射层在所述台阶区中涂布于所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上。
24.一种制造照明系统的方法，所述方法包括：
提供光波导，其中所述光波导包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一边缘，其用于接收来自光源的光，所述第一边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区，其中所述观察区包含多个光转向特征；
在所述光波导的观察区中提供多个光转向特征；以及
在台阶区中在所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上提供至少部分非透射层，其中所述台阶区包含所述第一边缘与所述观察区之间的所述第一表面及所述第二表面的区域，
其中所述至少部分非透射层包含多个微结构，其中所述微结构经配置以使来自所述光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述第一表面的角度小于所述光相对于所述第一表面的入射角。
25.根据权利要求24所述的方法，其中提供所述至少部分非透射层包含将所述至少部分非透射层沉积到所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上。
26.根据权利要求25所述的方法，其中沉积所述至少部分非透射层包含化学气相沉积所述至少部分非透射层。
27.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括将所述所沉积的至少部分非透射层图案化以在所述至少部分非透射层与所述观察区之间形成具有非直线型形状的边界。
28.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括邻近于所述第一边缘安置光源，所述光源经配置以将光注入到所述第一边缘中。
29.一种制造照明系统的方法，所述方法包括：
提供光波导，其中所述光波导包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一边缘，其用于接收来自光源的光，所述第一边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区；
在所述光波导的观察区中提供多个光转向特征，所述光转向特征是通过所述第一表面及所述第二表面中的一者中的凹痕来界定，其中所述凹痕具有涂层；以及
在台阶区中在所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上提供至少部分非透射层，其中所述台阶区包含所述第一边缘与所述观察区之间的所述第一表面及所述第二表面的区域。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述至少部分非透射层是由与所述涂层相同的材料形成。
31.根据权利要求29所述的方法，其中提供所述至少部分非透射层包含将所述至少部分非透射层沉积到所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上。
32.一种照明系统，其包括：
第一光源；以及
光波导，其包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一光输入边缘，其用于接收来自所述第一光源的光，所述第一光输入边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区；以及
所述第一表面及所述第二表面的台阶区，所述台阶区包含所述第一光输入边缘与所述观察区之间的区域，其中所述台阶区内的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者在所述台阶区中涂布有至少部分非透射层，
其中所述至少部分非透射层包含多个子层。
33.根据权利要求32所述的照明系统，其中所述多个子层形成三层黑色掩模，所述三层黑色掩模包含反射层、底层光学透射层及在所述光学透射层下的部分反射层。
34.根据权利要求33所述的照明系统，其中所述观察区包含通过所述第一表面及所述第二表面中的一者中的凹痕界定的多个光转向特征，且其中所述凹痕的表面具有包含多个子层的涂层，每一子层具有与所述至少部分非透射层的所述子层中的一者相同的组合物。
35.一种制造照明系统的方法，所述方法包括：
提供光波导，其中所述光波导包含：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面对置；
第一边缘，其用于接收来自光源的光，所述第一边缘横切所述第一表面及所述第二表面且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
所述第一表面及所述第二表面的观察区；以及
在台阶区中在所述光波导的所述第一表面及所述第二表面中的至少一者上提供至少部分非透射层，其中所述台阶区包含所述第一边缘与所述观察区之间的所述第一表面及所述第二表面的区域，所述至少部分非透射层包含多个子层。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述至少部分非透射层包含多个微结构，所述微结构经配置以使来自所述第一光源的入射光转向以使得所述经转向光相对于所述第一表面的角度小于所述光相对于所述第一表面的入射角。
37.根据权利要求35所述的方法，其进一步包括将所述所沉积的至少部分非透射层图案化以在所述至少部分非透射层与所述观察区之间形成具有非直线型形状的边界。
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