CN104364684A - 具有嵌入式菲涅耳反射器的光导 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于包含光导及多个有角度狭槽的光学系统的系统、方法和设备。所述有角度狭槽是由所述光导中的底切界定且填充有填充物材料，所述填充物材料具有与光导材料的折射率失配约0.3或更小的折射率。所述有角度狭槽经配置以主要通过菲涅耳反射将光喷射出所述光导。由所述填充物材料形成的层可沿着所述光导的底部及顶部主表面中的每一者而安置。在一些实施方案中，所述光导附接到光源。所述光源发射被注射到所述光导中的光且所述有角度狭槽朝向所要的目标将所述光重新引导出所述光导。在一些实施方案中，所述目标是显示器。

Description

具有嵌入式菲涅耳反射器的光导
技术领域
本发明大体上涉及用于导引光的光学系统，且更具体来说，涉及利用菲涅耳反射器结构来重新引导光的光导。
背景技术
机电系统包含具有电气和机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜)和电子器件的装置。机电系统可在多种尺度下制造，包含(但不限于)微尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小的结构，包含(例如)小于数百纳米的大小。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生机电元件。
一种类型的机电系统装置被称为干涉式调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指使用光学干涉的原理来选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式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为整体或部分透明和/或反射性的，且能够在施加适当电信号时相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含通过气隙与所述静止层分开的反射膜。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。干涉式调制器装置具有广泛范围的应用，且预期用于改善现有产品且创造新产品，尤其是具有显示能力的产品。
经反射的环境光用于在一些显示装置中形成图像，所述显示装置例如为使用由干涉式调制器形成的显示元件的反射式显示器。这些显示器的所感知的亮度取决于朝向观看者反射的光的量。在低环境光条件中，来自具有人工光源的照射装置的光可用于照射反射式显示元件，所述反射式显示元件可随后朝向观看者反射光以产生图像。为了满足市场需求及显示装置(包含反射式及透射式显示器)的设计准则，正在开发新的照射装置及其形成方法。更一般地说，正在开发具有光导的光学系统以提供改进的光导引及光重新引导性质。
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，其中没有单个方面单独负责本文所揭示的合乎需要的属性。
本发明中描述的标的物的一个新颖方面可实施于光学系统中。所述光学系统可包含由具有一折射率的材料形成的光导。所述光导可包含第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、由从所述第一主表面朝向所述第二主表面且部分穿过所述光导而延伸的底切界定的多个有角度狭槽。所述多个有角度狭槽可用具有一折射率的填充物材料填充。所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.3或更小。在一些实施方案中，所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.1或更小，或0.05或更小。
本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施于光学系统中。所述光学系统包含由具有一折射率的材料形成的光导。所述光导包含第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面，及用于喷射传播穿过所述光导的光的装置。所述光通过全内反射传播穿过所述光导且所述用于喷射光的装置可主要通过使用菲涅耳反射来喷射所述光，使得所述光穿过所述第一主表面退出所述光导。
本发明中所描述的标的物的又一新颖方面可实施于用于制造光学系统的方法中。所述方法包含提供由具有一折射率的材料形成的光导，且形成由从所述第一主表面部分穿过所述光导而延伸的底切界定的多个有角度狭槽。所述光导包含第一主表面及与所述第一主表面相对的第二主表面。所述多个有角度狭槽可用具有一折射率的填充物材料填充，且所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.3或更小。
本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施于光学系统中。所述光学系统包含光导，所述光导由具有一折射率的材料形成且具有多个有角度狭槽。所述光导包含第一主表面及与所述第一主表面相对的第二主表面。所述多个有角度狭槽可由从所述第一主表面朝向所述第二主表面且至少部分穿过所述光导而延伸的底切界定。所述多个有角度狭槽可包含第一侧壁及第二侧壁。所述第一侧壁可大体上平行于所述第二侧壁。所述多个有角度狭槽可用具有一折射率的填充物材料填充，且所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.3或更小。
在附图和下文描述中阐述本说明书中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、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图的实例。
图2展示说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示说明针对图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加的电压的图的实例。
图4展示说明在施加各种共同和片段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。
图5A展示说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的帧的图的实例。
图5B展示可用于写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同和片段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例。
图6B到6E展示干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示说明干涉式调制器的制造工艺的流程图的实例。
图8A到8E展示制作干涉式调制器的方法中的各个阶段的横截面示意性说明的实例。
图9A到9B展示具有有角度狭槽的光学系统的横截面的实例。
图10A到10B展示有角度狭槽的横截面的实例。
图11展示菲涅耳反射对有角度狭槽的折射率失配的曲线图的实例。
图12展示具有光源的光学系统的横截面的实例。
图13展示具有光接收装置的光学系统的横截面的实例。
图14A到14B展示具有显示器的光学系统的横截面的实例。
图15A到15B展示具有在不同方向上定向的有角度狭槽的光学系统的横截面图的实例。
图16展示沿着光导的主表面具有包层的光学系统的横截面的实例。
图17A到17B是各种光学系统的俯视平面图的实例。
图18展示说明制造光学系统的方法的流程图的实例。
图19A和19B展示说明包含多个干涉式调制器的显示装置的系统框图的实例。
各种图式中的相同参考数字和标示指示相同元件。
具体实施方式
以下详细描述针对于用于描述创新方面的目的的一些实施方案。然而，本文的教示可以许多不同方式应用。可在经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)，且无论是文本图像、图形还是绘画图像)的任何装置中实施所描述的实施方案。更特定来说，预期所述实施方案可实施于多种电子装置中或与所述多种电子装置相关联，所述电子装置例如为(但不限于)移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真机装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、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、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等等)、驾驶舱控制和/或显示器、相机取景显示器(例如车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、磁带录音机或播放器、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、停车计时器、包装(例如，MEMS和非MEMS)、美学结构(例如，一件首饰上的图像的显示)和多种机电系统装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、动作感测装置磁力计、用于消费型电子器件的惯性组件、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、制造工艺和电子测试设备。因此，所述教示无意受限于仅图中所描绘的实施方案，而是具有如所属领域的技术人员将容易明白的较广适用性。
本文中揭示的一些实施方案包含一种具有光导的光学系统，所述光导具有光转向特征，所述光转向特征是由用折射率失配的材料填充的有角度狭槽形成的。在一些实施方案中，所述光导是大体上平面的，且所述有角度狭槽可用非气态、透明的折射率失配的材料填充。所述有角度狭槽可由从第一主表面朝向光导的第二主表面延伸的底切界定。在一些实施方案中，所述有角度狭槽部分延伸穿过所述光导，且在一些实施方案中，所述狭槽至少部分延伸穿过所述光导。所述狭槽可具有大体上平行的侧壁。所述多个有角度狭槽可用具有一折射率的填充物材料填充，所述折射率相对于所述光导材料的折射率失配约0.3或更小。在一些实施方案中，所述折射率失配为约0.3或更小、约0.1或更小，或约0.05或更小。经填充的有角度狭槽的界面或侧壁处的小折射率失配致使在所述光导内行进的光的小部分在每一界面处被重新引导出光导，同时大部分入射光保持在所述光导内且可继续通过全内反射(TIR)在所述光导内传播。被重新引导出所述光导的光可被视为被提取出所述光导且进而由所述光导发射。
在一些实施方案中，可沿着所述光导的顶部和/或底部主表面提供包层。所述包层可由与填充物材料相同的材料形成。所述包层可包含(例如)透明粘合材料，例如UV可固化环氧树脂，其还用以将所述光导层压到另一衬底，例如显示器、玻璃盖片、透明覆层或触摸面板。所述包层可用以例如在所述包层的折射率小于基础光导材料的折射率时提高在光导内行进的光的全内反射。
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优点中的一或多者。举例来说，本文中揭示的一些实施方案利用包含有角度狭槽的光转向特征，所述有角度狭槽用折射率稍微失配的材料填充以反射入射在狭槽上的光的小部分，同时将大部分入射光传递到下一有角度狭槽。因为在每一有角度狭槽的边界处反射的入射光的百分比较小，所以可在整个光导上放置大量有角度狭槽以提供对从光导发射的光的分布的精细控制，以便提供从所述光导的主表面的光的发射的均匀或其它所要的曲线。举例来说，有角度狭槽的几何形状、位置、深度、间距及轮廓可变化，以实现所要的光发射曲线。
在一些实施方案中，可跨越具有大面积的光导获得大体上均匀的光发射。在一些实施方案中，通过提供具有大体上平面边界的有角度狭槽，狭槽的总光提取效率可较高，同时可将非所要方向上的光的散射保持在较低水平。另外，可保持穿过所述光导的光的高水平的传输。所述较高的光传输可通过允许与在狭槽的反射性较高且光传输较低的情况相比有更大部分的光传播穿过光导而促进均匀或其它光发射曲线。在其中光导用于前照灯中以照射反射式显示器的实施方案中，所述狭槽的较高光传输针对从显示器朝向观看者反射的光提供低水平的光散射或其它光学假影。
在前照灯实施方案中，举例来说，例如LED等一或多个光源可将光注射到光导的一或多个侧面或拐角中，且当来自光源的光跨越光导行进时，穿过每一有角界面的光的小部分被朝向反射式显示器反射。从显示器反射的光往回传递穿过光导以用于在来自有角度狭槽的低失真及传输损耗的情况下进行外部观看。由于本文中所述的优点中的一或多者，可显示高质量图像。
在用于LCD或其它透射式显示器的背光实施方案中，举例来说，一或多个光源可将光注射到具有经填充的有角度狭槽的光导的一或多个侧面中。在所注射的光穿过每一经填充的狭槽时，小部分被反射出光导的主表面且穿过显示器，同时剩余部分的光朝向下一狭槽继续。在住宅或商业照明实施方案中，举例来说，注射到光导或面板的一或多个侧面中的光被重新引导出光面板的主表面。可在需要时在整个光面板上调整狭槽深度、间距、轮廓及位置以实现整个面板上的大体上均匀的发射曲线或其它曲线。在相反操作模式中，具有经填充的有角度狭槽的光导可经配置以朝向光导的一或多个侧面或拐角重新引导入射在光导的主表面上的光中的一些光，其中可定位例如光电检测器或成像装置等传感器。在太阳能窗实施方案中，一或多个光伏装置或太阳能电池可沿着光导的一或多个边缘或拐角定位，从而允许穿过所述窗的一些光被转换为电，同时其余光穿过以供观看及照明目的。在其它实施方案中，狭槽可弯曲以提供透镜化或聚焦动作，借此撞击在光导的主表面上的光被重新引导并聚焦到沿着光导的边缘或拐角的一或多个点上。相反，所述狭槽可弯曲以允许来自沿着光导的边缘或拐角定位的一或多个LED或光源的光被重新引导、提取且从平面光导的主表面发射。
可应用所描述的实施方案的合适的MEMS装置的实例是反射式显示装置。反射式显示装置可并入干涉式调制器(IMOD)以使用光学干涉的原理选择性地吸收和/或反射入射于其上的光。IMOD可包含吸收器、可相对于吸收器移动的反射器，及在吸收器与反射器之间界定的光学谐振腔。所述反射器可移动到两个或更多不同位置，其可改变光学谐振腔的大小，且进而影响干涉式调制器的反射性。IMOD的反射光谱可产生相当广的光谱带，所述光谱带可跨可见波长移位以产生不同的色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度，即，通过改变反射器的位置，来调整光谱带的位置。
图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图的实例。所述IMOD显示装置包含一或多个干涉式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(“经松弛”、“打开”或“接通”)状态下，所述显示元件将较大部分的入射可见光反射到(例如)用户。相反，在黑暗(“经激活”、“关闭”或“断开”)状态下，所述显示元件反射极少的入射可见光。在一些实施方案中，可颠倒接通和断开状态的光反射特性。MEMS像素可经配置以主要反射特定波长，从而允许除了黑白以外的彩色显示。
IMOD显示装置可包含IMOD的行/列阵列。每一IMOD可包含一对反射层，即可移动反射层和固定部分反射层，其定位在彼此相距可变且可控的距离处以形成气隙(还被称作光学间隙或腔)。所述可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，经松弛位置)中，可移动反射层可定位在距固定部分反射层相对较大的距离处。在第二位置(即，经激活位置)中，可移动反射层可定位成更靠近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD在未被激活时可处于反射状态中，从而反射可见光谱内的光，且在被激活时可处于黑暗状态中，从而反射可见范围之外的光(例如，红外光)。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未被激活时处于黑暗状态中，且在被激活时处于反射状态中。在一些实施方案中，所施加的电压的引入可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加的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式调制器12。在左边上的IMOD12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于距包含部分反射层的光学堆叠16预定距离处的经松弛位置中。跨左边上的IMOD 12而施加的电压V0不足以致使激活可移动反射层14。在右边上的IMOD 12中，说明可移动反射层14处于光学堆叠16附近或邻近处的经激活位置中。跨右边上的IMOD 12而施加的电压Vbias足以将可移动反射层14维持在经激活位置中。
在图1中，一般用指示入射在像素12上的光13及从左边上的像素12反射的光15的箭头说明像素12的反射性质。虽然未详细说明，但所属领域的技术人员将理解，入射在像素12上的光13的大多数将朝向光学堆叠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处朝向(及穿过)透射衬底20反射回。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(若干)波长。
光学堆叠16可包含单一层或若干层。所述层可包含电极层、部分反射和部分透射层及透明电介质层中的一或多者。在一些实施方案中，光学堆叠16具导电性、部分透明性及部分反射性，且可(例如)通过将上述层中的一或多者沉积到透明衬底20上而制造。所述电极层可由多种材料(例如各种金属，例如氧化铟锡(ITO))形成。所述部分反射层可由具部分反射性的多种材料(例如各种金属(例如铬(Cr))、半导体及电介质)形成。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层的每一者可由单一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器与导体两者的单一半透明厚度的金属或半导体，而(例如，光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更多导电层或部分可用来汇流IMOD像素之间的信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/吸收层的一或多个绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，光学堆叠16的(若干)层可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用以指代掩盖以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，高导电及反射材料(例如铝(Al))可用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为经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)以形成沉积在柱18顶部上的列及沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当所述牺牲材料被蚀刻掉时，所界定的间隙19或光学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，柱18之间的间隔可为约1um到1000um，而间隙19可小于10,000埃
在一些实施方案中，IMOD的每一像素(无论处于经激活还是经松弛状态)本质上为由固定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(如由图1中的左边上的像素12所说明)，其中间隙19介于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电位差(例如电压)施加到选定行及列中的至少一者时，对应像素处的形成在行与列电极的交叉点处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果所施加的电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且在光学堆叠16附近移动或抵着光学堆叠16移动。光学堆叠16内的电介质层(未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右边上的经激活的像素12所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。虽然阵列中的一系列像素可在一些例子中被称为“行”或“列”，但所属领域的技术人员将易于理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”是任意的。应重申，在一些定向中，行可被视为列且列可被视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行及列(“阵列”)或布置成(例如)具有相对于彼此的某些位置偏移的非线性配置(“马赛克”)。术语“阵列”及“马赛克”可指代任一配置。因此，虽然显示器被称为包含“阵列”或“马赛克”，但在任何情况下，元件本身无需彼此正交布置或安置成均匀分布，但可包含具有非对称形状及不均匀分布元件的布置。
图2展示说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含可经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除了执行操作系统外，处理器21可经配置以执行一或多个软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
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。由图2中的线1-1展示图1中所说明的IMOD显示装置的横截面。虽然为了清晰起见图2说明IMOD的3×3阵列，但显示阵列30可含有极大量的IMOD且可使行中的IMOD数目不同于列中的IMOD数目，且反之亦然。
图3展示说明针对图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加的电压的图的实例。对于MEMS干涉式调制器，行/列(即，共同/片段)写入程序可利用这些装置的滞后性质，如图3中所说明。干涉式调制器可需要(例如)约10伏电位差以致使可移动反射层或镜从经松弛状态改变到经激活状态。当所述电压从所述值减小时，可移动反射层因所述电压回降到低于(例如)10伏而维持其状态，然而，可移动反射层未完全松弛，直到所述电压下降到低于2伏为止。因此，存在约3伏到7伏的电压范围(如图3中所展示)，其中存在使装置稳定于经松弛或经激活状态的所施加电压窗。此窗在本文中被称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行/列写入程序可经设计以每次寻址一或多个行，使得在给定行的寻址期间，经寻址行中的待激活的像素被暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素被暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，所述像素被暴露于稳定状态或约5伏的偏置电压差以使得其保持处于先前选通状态。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使(例如)图1中所说明的像素设计能够在相同的所施加电压条件下保持稳定于经激活或经松弛的预先存在状态。由于每一IMOD像素(无论处于经激活状态还是经松弛状态)本质上为由固定及移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗内的稳定电压处保持此稳定状态而实质上不消耗或损失电力。另外，如果所施加的电压电位保持大体上固定，那么实质上很少或无电流流入到IMOD像素中。
在一些实施方案中，根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，可通过沿列电极集合施加呈“片段”电压的形式的数据信号而产生图像的帧。可依次寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入所述帧。为将所要数据写入到第一行中的像素，可将与所述第一行中的像素的所要状态对应的片段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共同”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可改变片段电压的集合以对应于第二行中的像素的状态的所要变化(如果存在)，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，所述第一行中的像素不受沿列电极而施加的片段电压的变化影响，且保持于第一共同电压行脉冲期间对其所设定的状态。可以连续方式针对整个系列的行或列重复此过程以产生所述图像帧。可通过以每秒某所要数目的帧不断重复此过程而用新的图像数据刷新及/或更新所述帧。
跨越每一像素而施加的片段与共同信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示说明在施加各种共同和片段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将容易理解，可将“片段”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中所展示的时序图)中所说明，当沿共同线施加释放电压VCREL时，无论沿片段线而施加的电压(即，高片段电压VSH及低片段电压VSL)如何，均将使沿所述共同线的全部干涉式调制器元件置于经松弛状态(或称为经释放或未激活状态)中。特定来说，当沿共同线施加释放电压VCREL时，跨越调制器的电位电压(或称为像素电压)在松弛窗(参看图3，也称为释放窗)内，此时沿所述像素的对应片段线施加高片段电压VSH与低片段电压VSL两种情况。
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，干涉式调制器的状态将保持恒定。例如，经松弛的IMOD将保持处于经松弛位置，且经激活的IMOD将保持处于经激活位置。保持电压可经选择以使得在沿对应片段线施加高片段电压VSH与低片段电压VSL两种情况时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，片段电压摆动(即，高片段电压VSH与低片段电压VSL之间的差)小于正或负稳定窗的宽度。
当在共同线上施加寻址或激活电压(例如高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)时，可通过沿相应片段线施加片段电压而沿所述线将数据选择性地写入到调制器。所述片段电压可经选择以使得激活取决于所施加的片段电压。当沿共同线施加寻址电压时，片段电压的施加将产生稳定窗内的像素电压以导致像素保持未被激活。相比之下，另一片段电压的施加将产生超出所述稳定窗的像素电压以导致像素的激活。导致激活的特定片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，当沿共同线施加高寻址电压VCADD_H时，高片段电压VSH的施加可导致调制器保持处于其当前位置，而低片段电压VSL的施加可导致所述调制器的激活。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，片段电压的效应可相反，其中高片段电压VSH导致所述调制器的激活且低片段电压VSL不影响所述调制器的状态(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用始终产生跨越调制器的相同极性电位差的保持电压、寻址电压及片段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制可发生在单一极性的重复写入操作之后的电荷积累。
图5A展示说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的帧的图的实例。图5B展示可用于写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同和片段信号的时序图的实例。所述信号可施加到(例如)图2的3×3阵列，此将最终产生图5A中所说明的线时间60e显示布置。图5A中的经激活调制器处于黑暗状态，即，其中反射光的实质部分在可见光谱之外以便向(例如)观看者产生暗色外观。在写入图5A中所说明的帧之前，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，每一调制器已被释放且驻留于未激活状态中。
在第一线时间60a期间：在共同线1上施加释放电压70；施加在共同线2上的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿共同线3施加低保持电压76。因此，沿共同线1的调制器(共同1，片段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于经松弛或未激活状态，沿共同线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到经松弛状态，且沿共同线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态。参考图4，由于共同线1、2或3均未暴露于在线时间60a期间导致激活的电压电平(即，VCREL-松弛及VCHOLD_L-稳定)，因此沿片段线1、2及3而施加的片段电压将不影响干涉式调制器的状态。
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，且因为共同线1上未施加寻址或激活电压，所以无论所施加的片段电压如何，沿共同线1的全部调制器均保持处于经松弛状态。沿共同线2的调制器因施加释放电压70而保持于经松弛状态，且当沿共同线3的电压移动到释放电压70时，沿共同线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过在共同线1上施加高寻址电压74而寻址共同线1。因为在此寻址电压的施加期间沿片段线1及2施加低片段电压64，所以跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于所述调制器的正稳定窗的高端(即，电压微分超过预定义阈值)且调制器(1，1)及(1，2)被激活。相反，因为沿片段线3施加高片段电压62，所以跨越调制器(1，3)的像素电压小于调制器(1，1)及(1，2)的像素电压且保持在所述调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。同样在线时间60c期间，沿共同线2的电压减小到低保持电压76，且沿共同线3的电压保持处于释放电压70以使沿共同线2及3的调制器处于经松弛位置。
在第四线时间60d期间，共同线1上的电压返回到高保持电压72，以使沿共同线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。因为沿片段线2施加高片段电压62，所以跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的低端，从而导致调制器(2，2)激活。相反，因为沿片段线1及3施加低片段电压64，所以调制器(2，1)及(2，3)保持于经松弛位置。共同线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿共同线3的调制器处于经松弛状态。
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上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿共同线3的调制器。当在片段线2及3上施加低片段电压64时，调制器(3，2)及(3，3)激活，同时沿片段线1而施加的高片段电压62导致调制器(3，1)保持处于经松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态，且无论在沿其它共同线(未展示)的调制器被寻址时可发生的片段电压的变化如何，只要沿共同线施加保持电压，3×3像素阵列将保持处于所述状态。
在图5B的时序图中，给定的写入程序(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。一旦已针对给定的共同线而完成写入程序(且共同电压被设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)之后，像素电压保持在给定的稳定窗内且不通过松弛窗，直到将释放电压施加在所述共同线上为止。此外，因为在寻址每一调制器之前释放所述调制器被以作为写入程序的部分，所以调制器的激活时间(非释放时间)可确定所需的线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可施加释放电压达长于单一线时间，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿共同线或片段线而施加的电压可变化以考虑到不同的调制器(例如不同色彩的调制器)的激活及释放电压的变化。
根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。例如，图6A到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14大体上呈方形或矩形形状且在系链32上在隅角处或隅角附近附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14大体上呈方形或矩形形状且从可包含柔性金属的可变形层34悬垂下来。可变形层34可围绕可移动反射层14的周边而直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图6C中所展示的实施方案具有由可移动反射层14的光学功能与由可变形层34实施的其机械功能的解耦得到的额外益处。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搁置于支撑结构(例如支撑柱18)上。支撑柱18使可移动反射层14与下部固定电极(即，所说明IMOD中的光学堆叠16的部分)分离，使得(例如)在可移动反射层14处于经松弛位置时，使间隙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还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安置于支撑层14b的一个侧上(在衬底20的远端处)，且反射子层14a安置于支撑层14b的另一侧上(在衬底20的近端处)。在一些实施方案中，反射子层14a可具导电性且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含一或多层电介质材料(例如氮氧化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))。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％的铜(Cu)的铝(Al)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的导电性。在一些实施方案中，反射子层14a及导电层14c可由用于多种设计用途(例如，实现可移动反射层14内的特定应力分布)的不同材料形成。
如图6D中所说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非作用区(例如，介于像素之间或柱18下方)中以吸收周围或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示器的非作用部分反射或抑制光透射穿过显示器的非作用部分而改善显示装置的光学性质，借此增加对比度。另外，黑色掩模结构23可具导电性且经配置以用作电汇流层。在一些实施方案中，行电极可连接到黑色掩模结构23以减小所连接的行电极的电阻。可使用多种方法(包含沉积及图案化技术)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。例如，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼铬(MoCr)层、间隔物层(其可由(例如)SiO2形成)，及充当反射器及汇流层的铝合金，其分别具有约30埃到80埃、500埃到1000埃及500埃到6000埃范围内的厚度。可使用多种技术(包含光刻及干式蚀刻)来图案化所述一或多个层，包含(例如)用于MoCr及SiO2层的四氟甲烷(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可为标准具(etalon)或干涉式堆叠结构。在此类干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用以传输或汇流每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间的信号。在一些实施方案中，间隔层35可用来使吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体上电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自撑式。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够支撑，使得在跨越干涉式调制器的电压不足以导致激活时，可移动反射层14返回图6E的未激活位置。为清晰起见，可含有多个若干不同层的光学堆叠16在此处展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极与部分反射层两者。
在例如图6A到6E中所展示的实施方案中，IMOD用作直观式装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可配置及操作显示装置的背部(即，可移动反射层14后方的显示装置的任何部分，包含(例如)图6C中所说明的可变形层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光学屏蔽装置的那些部分。例如，在一些实施方案中，可移动反射层14后方可包含总线结构(未说明)，其提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如电压寻址及由此寻址引起的移动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理，例如图案化。
图7展示说明干涉式调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的横截面示意性说明的实例。在一些实施方案中，除了图7中未展示的其它框之外，可实施制造工艺80以制造(例如)图1及6中所说明的一般类型的干涉式调制器。参考图1、6及7，工艺80开始于框82处，其中在衬底20上形成光学堆叠16。图8A说明形成于衬底20上方的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可具柔性或相对刚性且不弯曲，且可能已经受先前制备过程(例如清洁)以促进光学堆叠16的有效形成。如上所论述，光学堆叠16可具导电性、部分透明性及部分反射性且可(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的子层。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与导电性质两者，例如经组合导体/吸收器子层16a。另外，子层16a、16b中的一或多者可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极。可通过此项技术中已知的掩盖及蚀刻工艺或另一适合工艺而执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一或多个金属层(例如，一或多个反射层及/或导电层)上的子层16b。另外，光学堆叠16可被图案化成形成显示器的行的个别且平行的条带。
工艺80在框84处继续，其中在光学堆叠16上形成牺牲层25。稍后移除牺牲层25(例如，在框90处)以形成腔19，且因此，图1所说明的所得干涉式调制器12中未展示牺牲层25。图8B说明包含形成于光学堆叠16上的牺牲层25的经部分制造装置。在光学堆叠16上形成牺牲层25可包含以在后续移除之后提供具有所要设计尺寸的间隙或腔19(也参看图1及8E)而选择的厚度来沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料(例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si))。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)或旋涂的沉积技术来进行牺牲材料的沉积。
工艺80在框86处继续，其中形成支撑结构，例如图1、6及8C中所说明的柱18。柱18的形成可包含：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口；接着，使用沉积方法(例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂)来将材料(例如，聚合物或无机材料(例如氧化硅))沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的所述支撑结构孔口可穿过牺牲层25与光学堆叠16两者而延伸到下伏衬底20，使得柱18的下端接触衬底20，如图6A中所说明。或者，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的所述孔口可延伸穿过牺牲层25，但未穿过光学堆叠16。例如，图8E说明支撑柱18的下端与光学堆叠16的上表面接触。可通过将一层支撑结构材料沉积于牺牲层25上且图案化所述支撑结构材料的远离牺牲层25中的孔口而定位的部分而形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内(如图8C中所说明)，但也可至少部分在牺牲层25的一部分上延伸。如上所述，牺牲层25及/或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺而执行，且也可通过替代性蚀刻方法而执行。
工艺80在框88处继续，其中形成可移动反射层或隔膜，例如图1、6及8D中所说明的可移动反射层14。通过使用一或多个沉积步骤，如反射层(例如，铝、铝合金)沉积连同一或多个图案化、掩蔽及/或蚀刻步骤，可形成可移动反射层14。可移动反射层14可具导电性且被称为导电层。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中所展示。在一些实施方案中，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仍存在于框88处所形成的经部分制造的干涉式调制器中，所以可移动反射层14通常不可在此阶段处移动。含有牺牲层25的经部分制造IMOD在本文中也可被称为“未释放的”IMOD。如以上结合图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且平行的条带。
工艺80在框90处继续，其中形成腔，例如，如图1、6及8E中所说明的腔19。可通过将牺牲层25(框84处所沉积)暴露于蚀刻剂而形成腔19。举例来说，可例如通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气状蚀刻剂(例如源自固体XeF2的蒸汽)并持续对移除所要量的材料(通常相对于环绕腔19的结构而选择性地移除)为有效的时间周期，而通过干式化学蚀刻移除可蚀刻牺牲材料(例如Mo或非晶Si)。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期间移除牺牲层25，所以可移动反射层14通常可在此阶段之后移动。在移除牺牲材料25之后，所得的经完全或部分制造的IMOD在本文可被称为“释放的”IMOD。
因为例如IMOD显示器等反射性显示器使用环境光以产生图像，所以此类显示器可受益于在环境中的入射环境光的水平低于所要的水平的情况下增强或取代所述环境光的照明装置。此类照明装置可称为前照灯，这是因为其存在于显示器的“前”侧，这是显示器的面向观看者的侧。在一些前照灯中，如本文所描述，可利用光导中的菲涅耳反射来照射显示器。另外，还可在其它应用中使用具有基于菲涅耳反射的光转向特征的光导，所述其它应用包含但不限于一般环境照明，如本文进一步描述。
图9A到9B展示具有有角度狭槽的光学系统的横截面的实例。所述光学系统各自包含光导190，所述光导是由光学透射材料形成且包含由第一多个110a有角度狭槽100形成的多个光转向特征。所述多个有角度狭槽100可由从所述第一主表面190b朝向所述第二主表面190c且至少部分穿过所述光导190而延伸的底切界定。第二主表面190c与第一主表面190b相对且可大体上平行于第一主表面190b。所述多个有角度狭槽100用非气态的光学透射填充物材料填充，所述填充物材料具有不同于形成光导190的材料的折射率的折射率。所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.3或更小。在一些实施方案中，所述填充物材料及所述光导材料的折射率可失配约0.2或更小、0.1或更小，或约0.05或更小。随着光导材料与填充物材料之间的折射率失配减小，在所述两种材料之间反射的入射光的量减少，从而允许对在每一界面处反射或以其它方式转向的光的量进行控制。在某一实施方案中，如所说明，由箭头表示的光(其中所述箭头的方向指示光的方向)可注射到光导190的边缘中且穿过第二主表面190c喷射出光导190。如所说明，在一些实施方案中，形成于第一主表面190b上的有角度狭槽100经配置且相对于例如LED等光源而定向，以便将光喷射出与第一主表面190b相对的第二主表面190c。然而，在其它实施方案中，形成于主表面上的有角度狭槽100可相对于光源而定向以便将光喷射出上面形成有角度狭槽100的相同的主表面。“光源”还可包含反射回到光导190中的再循示环光((例如，如图15B中所示)。
参考图9B，在一些实施方案中，所述光学系统可进一步包含由从第二主表面190c部分穿过光导190而延伸的底切界定的第二多个110b有角度狭槽100。在一些实施方案中，所述第二多个110b有角度狭槽100不同于从第一主表面190b延伸的所述多个有角度狭槽100。举例来说，在一些实施方案中，第二多个110b有角度狭槽100可用不同于第一多个110a有角度狭槽100的填充物材料的填充物材料填充，且所述填充物材料与光导材料之间的折射率差异可不同。在一些实施方案中，有角度狭槽100的表面与在其中形成所述表面的主表面之间界定的角度可在形成于第一主表面190b上的有角度狭槽100与形成于第二主表面190c上的有角度狭槽之间不同。在一些实施方案中，第一主表面190b中的角度狭槽100可指向与第二主表面190c上的角度狭槽相反的方向。如所说明，在一些实施方案中，形成于第一主表面190b上的第一多个110a有角度狭槽中的有角度狭槽100相对于光源而定向，以便将光喷射出与第一主表面190b相对的第二主表面190c，而形成于第二主表面190c上的第二多个110b有角度狭槽中的有角度狭槽100相对于光源而定向，以便将光喷射出相同的主表面，即，第二主表面190c。在一些实施方案中，表面190c上的第二多个110b有角度狭槽100的分布可不同于表面190b上的第一多个110a有角度狭槽100的分布。举例来说，第二多个110b狭槽100的狭槽可与第一多个110a狭槽100的狭槽之间的间隙垂直对准，其可通过跨越光导190提供狭槽100的均匀分布而促进高度均匀的光发射。举例来说，光导190的每一侧面上的狭槽100的有角侧壁可经配置以使得有角侧壁提供跨越第二主表面190c的大体上连续的反射表面，使得注射到光导190的一侧中的光转向且反射出第二主表面190c的一部分或全部。
所述光导190可由光学透射材料的一或多个层形成。材料的实例可包含以下各者：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、硅酸盐、氧化铝、蓝宝石、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、氮氧化硅，和/或其组合。在一些实施方案中，所述光学透射材料是玻璃。光导190的厚度可依据其中使用光导190的应用而变化。在一些实施方案中，光导190可为约300微米到约700微米厚。在一些实施方案中，光导190可具有在约50微米与约500微米之间的厚度。在一些实施方案中，光导190的厚度可在约10微米与约100微米之间。
图10A到10B展示有角度狭槽的横断面的实例。参考图10A及10B两者，在一些实施方案中，有角度狭槽100可包含第一侧壁195及第二侧壁196。在一些实施方案中，第一侧壁195可大体上平行于第二侧壁196。有角度狭槽100的底表面197可大体上平行于第一主表面190b和/或第二主表面190c。有角度狭槽100可由第一侧壁195与光导190的第一主表面190b之间的角度界定。在一些实施方案中，所述角度小于90度。在一些实施方案中，所述角度是约45度。还预期大于或小于45度的角度，且允许视需要改变所发射或喷射的光的方向。虽然为了易于论述及说明而说明为具有直的侧壁及底表面，但还可通过提供外形(例如，从侧面或从上方观看的不同成角度的表面或弯曲侧壁)和/或这些侧壁或表面中的一或多者中的非均匀拓扑来改变所发射光的方向。在一些实施方案中，底表面197可垂直于侧壁195或196而形成。
参考图10A，在一些实施方案中，有角度狭槽100部分延伸穿过光导190。参考图10B，在一些实施方案中，有角度狭槽100完全延伸穿过光导190，其相对于仅部分延伸穿过光导190的有角度狭槽可提供更大的反射表面及较高水平的光提取。第一侧壁195及第二侧壁196可与第二主表面190c邻接。
参考图10A及10B两者，有角度狭槽100填充有填充物材料。在一些实施方案中，填充物材料可包含经配置以附接其它结构(例如保护盖或显示器)的透明粘合剂。在一些实施方案中，填充物材料是环氧树脂，其可提供大体上无空隙的组装并且还促进其它结构(例如，其它层、显示器等)的附接。在一些实施方案中，填充物材料是UV可固化环氧树脂或复合物。在一些实施方案中，填充物材料可包含非气态、透明的填充物材料，包含但不限于丙烯酸、聚碳酸酯、透明的聚合物、透明的环氧树脂、透明的粘合剂、硅酮，或其组合。归因于光提取对填充物材料的折射率的敏感性，在一些实施方案中，材料的折射率能够承受对环境条件(例如，UV、温度及湿度)的暴露且在具备有角度狭槽100的装置的预期使用寿命期间大体上稳定。部分延伸穿过光导190的有角度狭槽100可允许高水平的机械稳定性及填充狭槽的简易性。因为部分穿过的狭槽已经具有底部，所以不需要提供底部以阻止在制造期间填充物材料的泄漏。
在一些实施方案中，填充物材料的一部分可含有漫射颗粒，其可漫射所提取的光。替代地或另外，可在光导190上方或下方提供漫射层。在一些其它实施方案中，为了减少非所要的镜面反射，可将抗反射涂层应用于表面190b、190c及197或侧壁195或196中的一或多者。
继续参考图10A及10B两者，有角度狭槽100的宽度可在整个光导190上或内变化以增加或减少光导190中每区域的界面的数目，进而分别增加或减少光导190的每区域所提取的光的量。在一些实施方案中，有角度狭槽100的宽度可为约5到50微米、约25到250微米，或约100到1000微米。所述宽度是有角度狭槽100的相对的侧面195及196之间的最大距离，所述距离是沿着大体上平行于其中形成了有角度狭槽的表面的轴线而测量的。在一些实施方案中，有角度狭槽100的宽度小于沿着所述轴线的有角度狭槽100之间的平均距离。举例来说，所述平均距离可比有角度狭槽100的宽度大约1倍或更多、约2倍或更多、约5倍或更多，或约10倍或更多。将了解，有角度狭槽100折射继续传播穿过那些狭槽的光，以使得所述光被移位或以不同于在其进入狭槽时的水平退出狭槽。这在图10A及10B两者中说明。可通过相对窄的宽度的有角度狭槽来减少所述移位，这是因为移位的量与狭槽的宽度成比例。
在一些实施方案中，有角度狭槽100可部分或完全延伸穿过光导190，其中邻近狭槽之间的间距约为光导190的厚度；垂直于光导190的主表面而测量的有角度狭槽100的深度可为光导厚度的小部分、可全部延伸穿过光导190，或可在之间的某处。举例来说，有角度狭槽190可具有约25微米的宽度且一半延伸穿过500微米厚的光导，其中间距为约250微米。狭槽深度可在整个光导190上是均匀的或变化的，以允许对所发射光的空间强度进行控制。有角度狭槽100的其它几何特征(例如其长度、邻近狭槽之间的间隔，及其在整个光导190上的图案)还可允许对所发射光的空间强度进行控制。
还将了解，第一侧壁195处的光的折射可致使光以不同于第一侧壁195的角度撞击在第二侧壁196上。因此，由第二侧壁196提取的光的角度可不同于由第一侧壁195提取的光的角度。在一些实施方案中，此差异可用于在所发射光的方向上提供一些变化(例如，在特定方向上增加光发射及观看角度)或可通过使第二侧壁196成角度以补偿第一侧壁195处的光的折射来减少所述变化。
图11展示菲涅耳反射对有角度狭槽的折射率失配的实例曲线图。在一些实施方案中，有角度狭槽100可经配置以重新引导光，使得光主要通过菲涅耳反射被喷射出第一主表面190b和/或第二主表面190c中的一者。在一些实施方案中，填充物材料直接与有角度狭槽100的侧壁195及196接触，且在那些侧壁上不存在由另一材料形成的反射性(例如，金属)涂层的情况下反射离开那些侧壁。在光穿过具有不同折射率的两种介电材料(例如，玻璃及空气或两种类型的塑料)之间的界面时，可出现菲涅耳反射。
将了解，对于不具有明显的折射率失配的材料，不出现菲涅耳反射。具有小失配的材料产生少量的菲涅耳反射，从而允许将许多有角度狭槽100定位在光导190中，其中每一有角度狭槽100反射小部分的光，同时将剩余的光传输到下一有角度狭槽100。举例来说，如图11中所示，针对45度有角度狭槽100绘制以百分比计的分数菲涅耳反射对光导材料与填充物材料之间的折射率的差异。展示光导材料的三种不同折射率(n＝1.45、1.5及1.55)的曲线。具有高于或低于光导材料的折射率的材料致使光的菲涅耳反射行进穿过光导190。将了解，约0.05的折射率失配产生每侧壁195及196约0.05％的分数反射率。折射率上的此失配的两倍产生菲涅耳反射率上的三到六倍的增加。举例来说，如图11中所示，约0.1的折射率失配产生每侧壁195及196约0.17％的分数反射率。
再次参看图10A到B，每一侧壁195及196处的折射率失配致使在光导190内行进的光的小部分被重新引导出第二主表面190c，同时未经受菲涅耳反射的光保持在光导190内且传播穿过有角度狭槽100。分数菲涅耳反射可在较广范围上变化，例如从零到百分之几或更多，其取决于侧壁195及196的角度及折射率失配的程度。在一些实施方案中，经填充的有角度狭槽100可经配置以喷射在侧壁195及196中的每一者处入射的光的约0.01％到约3％。在一些实施方案中，有角度狭槽100(图10A及10B)的表面195及196中的一者处入射的光的约97％或更多、99％或更多、99.5％或更多、99.8％或更多、99.9％或更多、99.95％或更多或99.98％或更多被传输且传播穿过那些表面而非被反射。
图12展示具有光源的光学系统的横截面的实例。在一些实施方案中，光导190包含用于从光源192接收光的第一光输入边缘190a。在一些实施方案中，一或多个光源192可位于光导190的一侧的至少一个边缘、拐角或中心上。光源192可包含发光二极管(LED)，但其它发光装置也是可能的。举例来说，光源192可为任何发光装置，例如(但不限于)白炽灯泡、激光，或荧光管。在一些实施方案中，光源192可为沿光输入边缘190a排列的多个发光装置。在某些实施方案中，光源192可为沿光输入边缘190a的大部分长度延伸的光棒。
继续参考图12，从光源192发射的光传播到光导190中。光在其中(例如)经由其表面处的全内反射被导引，所述表面可与空气或一些其它周围流体或固体媒介形成界面。在一些实施方案中，具有比光导190的折射率低的折射率(例如，比光导190的折射率低大约0.05或更多，或比光导190的折射率低大约0.1或更多)的光学包层(未图示)可安置在光导190的上部和/或下部主表面190b及190c上以促进TIR离开那些表面。
在一些实施方案中，环境光191可在第一主表面190b与第二主表面190c之间的任一方向上以极少的失真或强度上的损耗行进穿过光导190的厚度。因此，将了解，在具有有角度狭槽100的光导中，从光源192进入光导的光可主要仅从一个表面190c发射，其中从一个主表面到另一主表面穿越光导的光具有最小的失真或强度上的损耗。在一些实施方案中，光导190可经配置以在通过第一主表面190b及第二主表面190c观看时是大体上透明的。因此，光线191可自由传播穿过光导190。
在一些实施方案中，光导190的一些部分可在通过第一主表面190b及第二主表面190c观看时不是大体上透明的。举例来说，例如归因于其它结构(例如，光导190的主表面上的沉积的金属膜或彩色涂料)的存在，光导190的第一主表面190b或第二主表面190c的多个部分可有颜色、刷白、刷黑、不透明、镀银、具反射性或镜面化。照明面板(例如)可包含一或多个光源192，具有填充有折射率失配的透明材料的多个有角度狭槽100的平面光导190，且其中主表面190b或190c中的一者是镜面化或有颜色(例如，白色的)主表面，使得注射到光导190的边缘中的光将被有角度狭槽100喷射出主表面190c或190b中的另一者。在一些实施方案中，有角度狭槽100的有角侧壁可经配置以将在光导190内行进的光重新引导出未涂覆的主表面，其中另一主表面涂覆或未涂覆有例如沉积的金属膜或有颜色的涂料等结构。替代地，有角度狭槽可经配置以将在光导190内行进的光重新引导到一个主表面上的反射性或色散涂层上，所述重新引导的光随后往回穿越到光导190中并穿过光导190的厚度且穿出另一主表面。
图13展示具有光接收装置的光学系统的横截面的实例。在一些实施方案中，所述光接收装置可包含一或多个光学传感器和/或光伏电池，其可定位在光导190的边缘或拐角的一部分或更多上以接收光。举例来说，光学系统可进一步包含安置在光导190的边缘190d处的光伏电池193。在存在光源192的情况下，光伏电池可用于将环境光转换为电能和/或通过将来自光源192的未提取的光转换为电能来使来自光源192的能量再循环。在一些实施方案中，有角度狭槽100经配置以主要通过菲涅耳反射朝向光伏电池193将入射环境光喷射出光导190的边缘190d。在一些实施方案中，光导190形成透射结构，例如窗，其允许光以较低的失真水平透射穿过其，同时还将此光的一些重新引导到光伏电池193。此光导190可具备或可不具备光源192。在存在光源192的情况下，光导190可充当环境光，以便(例如)在外面较黑时照射其中安放所述窗的空间。
在一些实施方案中，所述光学系统可包含安置在光导190的边缘处的光传感器。在一些实施方案中，进入第一主表面190b(或第二主表面190c)的光的一部分被有角度狭槽100重新引导向光传感器。在一些实施方案中，可省略光源192。有角度狭槽100可弯曲以重新引导环境光且将环境光聚焦到沿着光导的一或多个侧面或拐角的一或多个光伏电池或光传感器上。
图14A到14B展示具有显示元件的光学系统的横截面的实例。参考图14A及14B两者，光导190可邻近于目标198而安置，以使得光导190的主表面(例如，第二主表面190c)面向目标198。在一些实施方案中，所述目标可为显示器。有角度狭槽100可经配置以从光源192朝向显示器198喷射光。显示器198可包含各种显示元件，例如多个空间光调制器、干涉式调制器、液晶元件、电泳元件等，其可平行于面板198的主表面而布置。在一些实施方案中，显示器198可包含例如图1的干涉式调制器12等干涉式调制器。在一些实施方案中，在显示元件具反射性的情况下，包含光导190的系统充当前照灯。光被提取出光导190且被朝向显示器198引导，随后从显示器198反射并朝向观看者往回透射穿过且穿出光导190。在一些其它实施方案中，在显示元件具透射性的情况下，包含光导190的系统充当背光。光被提取出光导190且朝向观看者透射穿过显示器198。虽然为了易于说明而展示为均匀地间隔，但在一些实施方案中，有角度狭槽100的位置可“随机化”或略微不同于均匀的间隔，这可在有角度狭槽100与显示元件重叠时减少光学假影，例如波纹图案。有角度狭槽100在图14A中展示为在光导190的单一表面上，且在图14B中展示为在光导190的两个主表面上。例如透明的粘合剂(未图示)等偶合层可定位在光导190与显示器198之间。在一些实施方案中，所述偶合层可包含或充当漫射器。
图15A到15B展示具有在不同方向上定向的有角度狭槽的光学系统的横截面图的实例。在一些实施方案中，一或多个光导可邻近于彼此而安置或堆叠在彼此上。参考图15A及15B两者，在一些实施方案中，第一光导190堆叠在第二光导190′上。在一些实施方案中，下部折射率包层(未展示，但在图12的论述中简要地描述)可安置在第一和第二光导190及190′之间以防止所述两个光导之间的非所要的漏光。在一些实施方案中，第一光导190的有角度狭槽100在与形成于第二光导190′中的有角度狭槽100相反的方向上定向。举例来说，光导190的有角度狭槽100的侧壁及第二光导190′的有角度狭槽100的侧壁可在一般相反的方向上指向远离第一主表面190b。在一些实施方案中，形成于第一光导190及第二光导190′中的有角度狭槽100经配置以重新引导从光源192入射的入射光，使得光传播出光导190及190′(例如，传播到第二主表面190′c的外部)。在一些实施方案中，第一和第二光导190及190′大体上相同。在一些实施方案中，第一和第二光导190及190′可不同。举例来说，第一和第二光导190及190′可由不同材料(例如，具有不同折射率的材料)形成且/或可具有有角度狭槽100的不同分布和/或大小。
参考图15A，在一些实施方案中，所述光学系统可包含两个或更多光源。在一些实施方案中，光源192邻近于第一光导190的光输入边缘190a而安置，且第二光源192′邻近于第二光导190′的光输入边缘190′d而安置。在一些实施方案中，从光源192发射的光穿过光输入边缘190a传播到第一光导190中。在一些实施方案中，从第二光源192′发射的光穿过光输入边缘190′d传播到第二光导190′中。在一些实施方案中，(例如)经由分别在光导190及190′的表面处的全内反射来导引从光源192及192′发射的光，所述表面可与具有较低折射率的空气或一些其它周围流体或固体媒介形成界面。可从复合光导190及190′获得增加的光输出。三个或更多个光导190可以类似方式与三个或更多个侧面上的光源堆叠(未图示)。替代地或除此之外，经填充的有角度狭槽100可以纵横交错或交叉影线的方式配置以适应多个侧面上的光源。
在一些实施方案中，未被提取出光导190的光可再循环，进而增加光学系统的效率。参考图15B，在一些实施方案中，所述光学系统可在边缘190d上包含一体的表面或附接的再循环结构1510以用于将敲击与光源192相对的边缘190d的光再循环。举例来说，在一些实施方案中，边缘190d可包含再循环结构1510，所述再循环结构经配置以重新引导逃离光导190的光，使得所述光被重新引导以在光导190′内传播。在一些实施方案中，再循环结构1510具备将从光导190逃离的光反射到光导190′中的平面和/或弯曲表面。再循环结构1510可包含镜面化表面。
图16展示沿着光导的主表面具有包层的光学系统的横截面的实例。在一些实施方案中，所述光学系统可包含安置在第一包层1610和/或第二包层1620之间的光导190。在一些实施方案中，例如玻璃或塑料衬底等透明衬底可充当包层。在一些实施方案中，反射离开有角度狭槽100的侧壁195及196的光朝向目标198反射出第二主表面190c，所述目标在一些实施方案中可为显示器。在一些实施方案中，反射出第二主表面190c的光通过光导190的主表面190c及190b被重新引导回。在一些实施方案中，第一和第二包层1610及1620是由光学透射材料制成。所述光学透射材料可(例如)为玻璃或聚合物。在一些实施方案中，所述光学透射材料可具有与有角度狭槽100的填充物材料的折射率类似或相同的折射率。因此，在一些实施方案中，有角度狭槽100的填充物材料的折射率比光导190的折射率低约0.3或更小、约0.1或更小，或约0.05或更小。如所说明，此折射率匹配可针对穿过有角度狭槽100垂直地传播的光提供低水平的反射，进而促进穿过光导190的厚度的光的有效且低假影传播。
在一些实施方案中，层1610及1620可具有类似于光导190的折射率的折射率且可不充当包层。在一些实施方案中，例如透明粘合剂(未图示)等薄包层可安置在层1610及1620之间。所述薄包层可经选择以具有比光导190小的折射率，以促进沿着光导190的长度行进的光线的TIR。在一些实施方案中，有角度狭槽100完全延伸穿过光导190，其可通过减少在观看者与显示器之间由不同材料形成的界面的数目来进一步促进穿过光导190的厚度的光的传播。将了解，一些反射可出现在每一界面处及其中有角度狭槽100完全延伸穿过光导100的厚度的区域中，可移除至少一个可能的界面(在狭槽100与光导190之间)。
将了解，各图中展示的有角度狭槽100是示意性的。有角度狭槽100的大小、形状、密度、位置等可不同于所描绘的大小、形状、密度、位置等，以实现所要的光重新引导性质。举例来说，有角度狭槽100可以各种图案分布在光导190中以实现所要的光转向性质。将了解，在许多应用中需要每一面积的功率的均匀性以均匀地照射例如显示器等目标。有角度狭槽100可经布置以实现每一面积的功率的高度均匀性。
在一些实施方案中，多个有角度狭槽100中的一或多者可跨越光导190的宽度大体上连续地延伸。在一些实施方案中，多个有角度狭槽100跨越光导190的宽度形成离散片段。在一些实施方案中，不同密度的有角度狭槽100允许每单位面积的所提取的光在光导190的区域上高度均匀。随着光传播穿过光导190，一些量的光接触有角度狭槽100且被重新引导出光导190。因此，传播穿过光导190的剩余的光随着距光源192的距离而减少，因为越来越多的光通过接触有角度狭槽100而被重新引导。为了补偿传播穿过光导190的减少的量的光，有角度狭槽100的密度可随着距光源192的距离而增加。
图17A到17B是各种光学系统的俯视平面图的实例。在一些实施方案中，光导190的第一和第二主表面190b及190c(图17A到B)中的一者或两者中的有角度狭槽100的密度随着距光源192的距离增加而增加。示意性地说明的线的密度指示有角度狭槽100的密度。虽然所说明的线表明有角度狭槽100跨越光导190的宽度大体上连续地延伸，如先前所述，但在一些实施方案中，多个有角度狭槽100形成作为光导190的宽度的一部分的离散的短片段。
参考图17A，每单位面积的有角度狭槽100的数目随着距直接邻近于光源192的光导190的边缘的距离增加而增加。在一些实施方案中，有角度狭槽100(不论是片段还是大体上跨越光导的宽度而延伸)可形成平行于光源192的一般直的线。
参考图17B，有角度狭槽100还可围绕光源192弯曲(从俯视图看)。每单位面积的有角度狭槽100的数目还可随着距光源192的距离而增加。举例来说，光源192可安置在光导190的拐角中。有角度狭槽100可形成围绕光源192弯曲的半圆形片段。在一些实施方案中，可在沿着光导190的边缘的离散点(例如，中点)处提供光源192，且有角度狭槽100可围绕所述离散点弯曲。在一些实施方案中，可在光导190中的内部点处提供光源192，且有角度狭槽100可围绕所述内部点弯曲。可(例如)使用如上文关于图15A到15B所描述的多层光导190来适应沿着一或多个侧面或拐角的光源192的提供。或者或另外，有角度狭槽100可以纵横交错或交叉影线图案配置，以允许额外的光源及视需要重新引导来自那些光源192的光。在一些配置中，有角度狭槽100可以光导190的片段配置，例如光导190的二分之一片段或四分之一片段。
将了解，有角度狭槽100的密度是指光导190的每单位面积由有角度狭槽100占据的面积。给定面积中的单一大有角度狭槽100或多个较小有角度狭槽100可具有相同的密度。因此，所述密度可归因于(例如)每一面积的有角度狭槽100的大小和/或数目上的改变而改变。举例来说，在一些实施方案中，有角度狭槽100可随着距光源192的距离增加而进一步延伸到光导190的主体中，且/或个别分段的有角度狭槽100的大小可随着距光源192的距离增加而增加。
参考图17A及17B两者，光导190的边缘可具反射性和/或吸收性。举例来说，可在边缘中的一或多者处或在一或多个边缘上局部地提供镜面化层，以促进光在光导190中的再循环，进而通过增加注射到光导190中的光将保持在光导中且将以允许提取光的角度撞击在有角度狭槽100上的概率来增加效率。在一些实施方案中，可在一或多个边缘处或在一或多个边缘上局部地提供吸收器，以吸收未提取的光，进而降低从边缘散射的光将逃离光导190或以导致非所要的光发射模式的角度撞击在有角度狭槽100上的概率。在一些实施方案中，一些有角度狭槽100(例如，邻近于光导190的边缘的有角度狭槽)可填充有光吸收材料，以在尚未被提取的光到达光导190的边缘之前吸收所述光。
在一些实施方案中，本文中所描述的光导190可用于周围环境的照射以提供(例如)住宅或商业照明(包含架构或面板照明)。举例来说，目标198(图14A及14B)可为周围环境中的物体，例如桌子或房间边界。在一些实施方案中，光导190可经设定大小以适用于周围环境。举例来说，为了有效地耦合到更大的光源且允许光在大区域上传播，在一些照明应用中，光导190的厚度可为约0.5mm到约10mm。在一些照明应用中，光导190可以各种形状弯折或弯曲。举例来说，光导190可卷成圆柱体或放置在非平面表面上。平面或弯曲光导190可用于提供周围照射。平面光导的宽度及长度可具有较广的范围。举例来说，光导可具有1cm到1m或更大的边缘尺寸，且以正方形、矩形、圆形或其它合适的形状形成。光导可视需要再成形为圆筒、部分圆锥或其它形状。
图18展示说明制造光学系统的方法的流程图的实例。方法1800包含用于提供光导的框1810。方法1800还包含用于提供填充有填充物材料的多个有角度狭槽的框1820。所述有角度狭槽可由从第一主表面延伸的底切界定。填充物材料可具有与形成光导的材料的折射率失配的折射率。在一些实施方案中，所述填充物材料及所述光导材料的折射率失配约0.3或更小。
可通过各种方法形成有角度狭槽。在一些实施方案中，在形成光导时界定所述有角度狭槽。举例来说，可通过挤塑穿过模而形成光导，所述模具有对应于光导的横截面形状的开口并且还在模中具有对应于有角度狭槽的凸出部。在其中有角度狭槽延伸的方向上将形成光导的材料推动和/或抽取穿过模，进而形成具有所要的横截面形状且具有有角度狭槽的一段材料。随后将所述段材料切割成用于光导的所要的尺寸。
在一些实施方案中，光导可通过浇注或注射模制形成，其中材料放置于模具中且允许硬化。所述模具含有对应于有角度狭槽的延伸部。一旦经硬化，便从模具移除光学透射材料。所述模具可对应于单一光导，以使得所移除的硬化的材料可用作单一光导。在其它实施方案中，模具产生较大的材料薄片，可将所述材料薄片切割成用于一或多个光导的所要的尺寸。
在一些实施方案中，在形成光导之后形成有角度狭槽。举例来说，可通过在光导中盖印有角度狭槽的形状而形成有角度狭槽。此可通过(例如)压印来实现，其中抵靠着光传播材料来按压具有对应于有角度狭槽的凸出部的模以在所述材料中形成有角度狭槽。可对所述材料加热，使得所述材料具充分的延展性而呈现有角度狭槽的形状。在一些其它实施方案中，光导经受冲压、烫印、冲孔和/或辊压以形成有角度狭槽。
在一些实施方案中，从光导移除材料以形成有角度狭槽。举例来说，可通过蚀刻、机械加工或切入主体中或以其它方式移除材料来形成有角度狭槽100。在一些实施方案中，通过激光切除从主体移除材料。合适的移除工艺的其它实例包含机械加工、抛光及组装；锯切及抛光；热刀切割及3-D光机械加工。在一些实施方案中，圆锯或带锯的锯条可用于切割狭槽。所述锯条可制造成具有锥形边缘以允许形成具有平坦底部的有角度狭槽。
在一些实施方案中，光导可以若干区段形成，稍后将所述若干区段进行组合。可使用本文中揭示的方法形成所述区段。可使用折射率匹配材料将所述区段粘附或以其它方式附接在一起以形成单一光导主体。光导主体的逐区段形成允许形成弯曲的有角度狭槽，特定方法原本可能难以作为单一连续结构形成所述弯曲的有角度狭槽。在一些实施方案中，光导的区段被机械加工或锯切，且随后被抛光并组装在一起以形成整个光导。
有角度狭槽可在形成期间和/或之后用填充物材料填充。在一些实施方案中，形成多个有角度狭槽包含用光学透射材料填充有角度狭槽且随后允许材料硬化。在一些实施方案中，所述材料可为环氧树脂、UV可固化环氧树脂、UV可固化化合物、丙烯酸、聚碳酸酯、透明的聚合物、透明的环氧树脂、透明的粘合剂、硅酮，或合适的非气态填充物材料。
在一些实施方案中，光导可随后附接到光源以形成照明系统。还可将额外的层或结构(例如，扩散器、包层或抗反射性涂层)应用于光导。在一些实施方案中，光导可附接到其它衬底，例如显示器、玻璃盖片、透明的覆层或触摸面板。
图19A和19B展示说明包含多个干涉式调制器的显示装置40的系统框图的实例。显示装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视、电子阅读器和便携式媒体播放器的各种类型的显示装置。
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和麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，所述制造工艺包含注射模制和真空成形。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(未展示)。
如本文中描述，显示器30可为多种显示器(包含双稳态或模拟显示器)中的任一者。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或其它显像管装置)。另外，显示器30可包含干涉式调制器显示器，如本文中所描述。
图19B中示意地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至少部分围封于所述外壳中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，所述网络接口包含耦合到收发器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和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器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进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示装置40设计的要求，电力供应器50可将电力提供到所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器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的数据处理需求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g或n)来发射和接收RF信号。在一些其它实施方案中，所述天线43根据蓝牙标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)，GSM/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS，或用于在无线网络(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可预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行操纵。收发器47还可处理从处理器21接收到的信号，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，收发器47可由接收器取代。另外，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源取代。处理器21可控制显示装置40的整个操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将已处理的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。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。
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将信号发射到扬声器45及从麦克风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获取由处理器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将其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类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30而扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已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)通常与系统处理器21相关联以作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。举例来说，控制器可作为硬件嵌入处理器21中、作为软件嵌入处理器21中或与阵列驱动器22完全集成于硬件中。
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，所述组平行波形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(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适合于本文中所述的任何类型的显示器。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)。另外，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。此实施方案在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成的系统中是常见的。
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键盘或电话小键盘的小键盘、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕，或者压敏或热敏薄膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的话音命令可用于控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。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，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干位置中的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。
可将结合本文中所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的此互换性已大致关于其功能性而描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中进行说明。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
可用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来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备。通用处理器可为微处理器，或任何常规的处理器、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、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。在一些实施方案中，可由专用于给定功能的电路来执行特定步骤及方法。
在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述的功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。
所属领域的技术人员将易于明白本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施方案。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施方案，而是将赋予本发明与本文中所揭示的此揭示内容、原理和新颖特征相一致的最广范围。词语“示范性”在本文中专门用于表示“充当实例、例子或说明”。在本文中描述为“示范性”的实施方案不一定解释为比其它实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用以使图式描述简易，且指示与适当定向页上的图式的定向对应的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的适当定向。
在单独实施方案的背景下描述于本说明书中的某些特征还可组合地实施于单一实施方案中。相反，还可在多个实施方案中单独地或以任何适合子组合实施在单一实施方案的背景下所描述的各种特征。再者，虽然特征可在上文中被描述为以某些组合作用且甚至最初被如此主张，但在一些情况下，可从所述组合删除来自所主张的组合的一或多个特征，且所述所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然图式中以特定次序描绘操作，但此不应被理解为需要以所展示的特定次序或以连续次序执行此类操作或需要执行全部所说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或在其之间执行一或多个额外的操作。在某些状况中，多任务处理及并行处理可为有利的。再者，上述实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为全部实施方案中需要此分离，且应了解，所描述的程序组件及系统可一般一起集成在单一软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所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意的结果。

Claims (38)

1.一种光学系统，其包括：
光导，其由具有一折射率的材料形成，所述光导包含：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；及
多个有角度狭槽，其由从所述第一表面朝向所述第二表面且部分穿过所述光导而延伸的底切界定，其中所述多个有角度狭槽填充有具有一折射率的填充物材料，所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.3或更小。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.1或更小。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.05或更小。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述有角度狭槽经配置以主要通过菲涅耳反射将光喷射出所述第一表面及所述第二表面中的一者。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述有角度狭槽的侧壁经配置以将入射在所述侧壁上的所述光的约0.01％到约3％喷射出所述第一表面及所述第二表面中的一者。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述填充物材料是环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽相对于所述第一表面成约45度的角度。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽包含与所述第一表面邻接的第一侧壁及第二侧壁，其中所述第一侧壁大体上平行于所述第二侧壁。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括至少一个光源，其中所述光导包含用于从所述光源接收光的第一光输入边缘。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其中所述至少一个光源位于所述光导的一侧的至少一个边缘、拐角或中心上。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽的底表面大体上平行于所述第一表面或所述第二表面。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括安置在所述光导的边缘处的光伏电池，其中所述有角度狭槽经配置以主要通过菲涅耳反射朝向所述光伏电池将光喷射出所述光导的所述边缘。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括安置在所述光导的边缘处的光传感器，其中所述有角度狭槽经配置以朝向所述光传感器喷射进入所述第一表面及所述第二表面中的一者的光的一部分。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽是分段的。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽沿着所述第一表面是弯曲的。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括由从所述第二表面部分穿过所述光导而延伸的底切界定的另外多个有角度狭槽。
17.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述填充物材料包括经配置以附接覆盖物的透明粘合剂。
18.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括：
包含多个显示元件的显示器，所述显示元件面向所述第一表面及所述第二表面中的一者，其中所述多个有角度狭槽经配置以将光重新引导出所述光导且朝向所述显示元件重新引导光。
19.根据权利要求18所述的光学系统，其中所述显示器是反射式显示器。
20.根据权利要求18所述的光学系统，其中所述显示器的所述显示元件包含干涉式调制器。
21.根据权利要求18所述的光学系统，其进一步包括：
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；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
22.根据权利要求21所述的光学系统，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。
23.根据权利要求22所述的光学系统，其进一步包括：
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。
24.根据权利要求21所述的光学系统，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。
25.根据权利要求24所述的光学系统，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。
26.根据权利要求21所述的光学系统，其进一步包括：
输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。
27.一种光学系统，其包括：
光导，其由具有一折射率的材料形成，所述光导包含：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；及
用于喷射光的装置，所述光通过全内反射传播穿过所述光导、主要通过菲涅耳反射通过所述第一表面离开所述光导。
28.根据权利要求27所述的光学系统，其中所述用于喷射光的装置包括由从所述第一和第二表面中的一者部分穿过所述光导而延伸的底切界定的多个有角度狭槽。
29.根据权利要求28所述的光学系统，其中所述多个有角度狭槽填充有具有一折射率的填充物材料，所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.3或更小。
30.根据权利要求28所述的光学系统，其进一步包括安置在所述光导的一或多个边缘处的光伏电池及光传感器中的至少一者。
31.一种制造光学系统的方法，其包括：
提供由具有一折射率的材料形成的光导，所述光导包含：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；及
提供由从所述第一表面部分穿过所述光导而延伸的底切界定的多个有角度狭槽，其中所述多个有角度狭槽填充有具有一折射率的填充物材料，所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.3或更小。
32.根据权利要求31所述的方法，其中提供所述光导包含切割光学透射材料的薄片的至少一部分以界定所述光导。
33.根据权利要求31所述的方法，其中提供所述多个有角度狭槽包含移除形成所述光导的所述材料的一部分以界定所述底切。
34.根据权利要求33所述的方法，其中提供所述多个有角度狭槽包含用环氧树脂填充所述有角度狭槽。
35.根据权利要求31所述的方法，其中所述填充物材料的所述折射率低于所述光导材料的所述折射率。
36.一种光学系统，其包括：
光导，其由具有一折射率的材料形成，所述光导包含：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；及
多个有角度狭槽，其由从所述第一表面朝向所述第二表面且至少部分穿过所述光导而延伸的底切界定，其中所述多个有角度狭槽包含第一侧壁和第二侧壁，其中所述第一侧壁大体上平行于所述第二侧壁，其中所述多个有角度狭槽填充有具有一折射率的填充物材料，所述填充物材料及所述光导材料的所述折射率失配约0.3或更小。
37.根据权利要求36所述的光学系统，其中直接相邻的有角度狭槽之间的间隔跨越所述光导而变化。
38.根据权利要求36所述的光学系统，其中所述有角度狭槽的深度跨越所述光导而变化。
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