CN104428693A - 用于反射显示器的环状散射漫射体 - Google Patents

用于反射显示器的环状散射漫射体 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于增强显示装置(900)的亮度和/或对比度的系统、方法和设备。在一个方面中，所述显示装置(900)可包含环状漫射体(1200)，所述环状漫射体经配置以将光散射到环形区域中。所述环状漫射体(1200)可包含多个轴棱锥透镜或全息特征。所述反射显示器(900)可包含环状漫射体(1200)以将大部分经调制的光散射时所沿的方向(920，925)从光被所述显示装置镜面反射时所沿的方向(911)移开，以减少镜面眩光并且增强亮度和/或对比度。

Description

用于反射显示器的环状散射漫射体
技术领域
本发明涉及漫射体并且更具体来说涉及可以将观看角度从与光的入射方向相关联的镜面反射方向移开的漫射体。本文中揭示的漫射体可以与基于机电系统的显示装置集成。
背景技术
机电系统(EMS)包含具有电和机械元件、致动器、变换器、传感器、光学组件(例如镜面和光学膜层)和电子器件的装置。机电系统可以在多种尺度上制造，包含但不限于微型尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有从大约一微米到几百微米或者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，举例来说，小于几百纳米的大小)的结构。可以使用沉积、蚀刻、光刻和/或其它微加工工艺来形成机电元件，所述其它微加工工艺蚀刻掉衬底和/或沉积的材料层的一些部分，或者增加层以形成电和机电装置。
一种类型的机电系统装置称为干涉调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语干涉调制器或干涉光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收和/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传导板，其中的一个或两个可以完全或部分地是透明的和/或反射的，并且能够在施加了适当的电信号后即刻进行相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积在衬底上的固定层，并且另一板可包含通过气隙从固定层分开的反射薄膜。一个板相对于另一板的位置可以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多种多样的应用，并且预期用于改进现有产品和创造新产品，尤其是具有显示能力的产品。
各种显示装置中的最亮的观看角度经常与入射光从显示装置的不同部分(举例来说，显示元件、盖板玻璃等)镜面反射时沿着的方向重合。世人已经研发出各种系统和方法来减少镜面反射的入射光产生的眩光以提高显示装置的亮度。
发明内容
本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有哪一个创新方面单独地负责本文中揭示的期望属性。
本发明中所描述的主题的一个创新方面可以在具有表面法线的显示装置中实施。入射在所述显示装置上的光的至少一部分是从相对于表面法线的一入射方向入射的。镜面反射方向与所述入射方向相关联。所述显示装置包括经配置以调制入射在显示装置上的光的多个反射性显示元件，和安置在所述多个反射性显示元件上的第一漫射体层。所述第一漫射体层经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布到相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度θ2大于所述第一角度θ1，并且所述第一角度θ1大于0度。在各种实施方案中，θ2-θ1的值可以大于5度。在各种实施方案中，θ1可以在大概5度与大概15度之间。在各种实施方案中，θ2可以在大概10度与大概30度之间。
在各种实施方案中，第一漫射体层可包含多个轴棱锥透镜。所述多个轴棱锥透镜中的每一者是锥形的，并且具有底部、顶点和将所述顶点接合到所述底部的倾斜侧壁。所述多个轴棱锥透镜可以布置成任意样式。在各种实施方案中，所述倾斜侧壁可以是直的或弯曲的。在各种实施方案中，底部的表面可以是平坦的或弯曲的。锥形的倾斜侧壁与底部之间的角度可以选择成为第一角度θ1提供期望的值。在各种实施方案中，底部和侧壁中的至少一者可以用一曲率弯曲。所述多个轴棱锥透镜可以安置在每一反射性显示像素上。在各种实施方案中，所述多个轴棱锥透镜的数目可以在每个显示像素大约10个与10,000个轴棱锥透镜之间。所述多个轴棱锥透镜中的每一者可以具有所述反射性显示像素的面积的大概0.01％到大概10％之间的底部的面积。所述多个轴棱锥透镜的密度可以在每平方厘米大概105个与每平方厘米大概109个之间。在各种实施方案中，第一漫射体层可包含多个全息特征。在各种实施方案中，第二漫射体可以安置在所述多个反射性显示元件上。
本发明中所描述的主题的另一创新方面可以在具有表面法线的显示装置中实施，其中入射光的至少一部分是从相对于表面法线的一入射方向入射的，并且其中镜面反射方向与入射方向相关联。所述显示装置包括经配置以调制入射在显示装置上的光的多个反射性显示元件，和用于重新引导光的装置。所述重新引导装置安置在所述多个反射性显示元件上。所述重新引导装置是经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布在相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度大于所述第一角度，并且所述第一角度大于0度。在各种实施方案中，所述重新引导装置可包含具有多个轴棱锥透镜的漫射体层。
本发明中所描述的主题的另一创新方面可以在一种制造显示装置的方法中实施。所述方法包括提供经配置以调制入射在显示装置上的光的多个反射性显示元件，和提供安置在显示装置的多个反射性显示元件上的漫射体层。所述显示装置具有表面法线。入射光的至少一部分是从相对于表面法线的一入射方向入射的，并且镜面反射方向与入射方向相关联。所述漫射体层经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布在相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度大于所述第一角度，并且所述第一角度大于0度。
在各种实施方案中，所述漫射体层可包含多个光学特征，包含但不限于多个轴棱锥透镜和多个全息特征。在各种实施方案中，可以通过包含压花、压印和表面光刻中的至少一者的工艺形成所述光学特征。在各种实施方案中，所述多个反射性显示元件可以安置在衬底的第一侧上，并且漫射体层可以安置在衬底的第二侧上，第二侧与第一侧相对。在各种实施方案中，漫射体层可以用压敏粘合剂来安置。在各种实施方案中，漫射体层可以层压在衬底的第二侧上。在各种实施方案中，所述多个反射性显示元件和所述漫射体层可以安置在衬底的相同侧上。在各种实施方案中，漫射体层可以安置在衬底与多个反射性显示元件之间。
附图和下面的描述中阐述了本说明书中所描述的主题的一或多个实施方案的细节。通过描述、图式和权利要求书，将明白其它特征、方面和优点。请注意，下列各图的相对尺寸可能不是按比例绘制的。
附图说明
图1展示了描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图的实例。
图2展示了图解说明并入有3x3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示了图解说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置对所施加的电压的图表的实例。
图4展示了图解说明当施加各种共用和片段电压时干涉调制器的各种状态的表格的实例。
图5A展示了图解说明图2的3x3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图表的实例。
图5B展示了可以用于写入图5A中图解说明的显示数据帧的共用和片段信号的时序图的实例。
图6A展示了图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例。
图6B-6E展示了干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示了图解说明干涉调制器的制造过程的流程图的实例。
图8A-8E展示了干涉调制器的制造方法中的各个阶段的横截面示意说明的实例。
图9图解说明了反射显示装置的实施方案，其中从入射方向入射的光沿着与入射方向相关联的镜面反射方向反射。
图10图解说明了随着观看角度而变的反射性显示装置的实施方案的反射率和对比度。
图11图解说明了常规漫射体的实施方案和环状漫射体的实施方案的散射曲线。
图12A图解说明了具有环状前向散射曲线的漫射体的实施方案。
图12B图解说明了具有图12A中图解说明的环状漫射体的反射性显示装置的实施方案。
图13A-13D是轴棱锥的各种实施方案的横截面图。
图14A图解说明了在准直光束穿过轴棱锥传播时轴棱锥对准直光束的影响。
图14B-14C图解说明了具有弯曲表面的轴棱镜的实施方案的光线分散属性。
图15A-15C图解说明了轴棱镜的各种实施方案的模拟结果。
图16是图解说明包含环状漫射体的显示装置的制造方法的实施方案的流程图。
图17A和17B展示了图解说明包含多个干涉调制器的显示装置的系统框图的实例。
各图中相似的参考标号和标示指示相似的元件。
具体实施方式
下面的描述是针对用于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，本文中的教示可以用许多种不同方式来应用。所描述的实施方案可以在任何可以经配置以显示图像(无论是运动的(举例来说，视频)还是固定的(举例来说，静态图像)并且无论是文本的、图形的还是图片的)的装置或系统中实施。更具体来说，预期所描述的实施方案可以包含在多种电子装置中，或者与多种电子装置相关联，所述电子装置例如但不限于是：移动电话、支持因特网的多媒体蜂窝电话、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、传真装置、GPS接收器/导航仪、相机、MP3播放器、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(举例来说，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(举例来说，里程表显示器，速度计显示器等)、座舱控件和/或显示器、相机视图显示(举例来说，车辆中的后视相机的显示)、电子照片、电子广告牌或标识、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、卡带录音机或播放器、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、洗衣烘干一体机、停车仪、封装(举例来说，在机电系统(EMS)、微机电系统(MEMS)和非MEMS应用中)、美学结构(例如在一件珠宝上的图像显示)和多种EMS装置。本文中的教示还可以用于非显示应用，例如但不限于电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感应装置、磁力计、用于消费型电子器件的惯性组件、消费型电子器件产品的零件、变容二极管、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，所述教示不意在限于仅在图中描绘的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将容易明白的广泛适用性。
如下所述，在显示装置的某些实施方案中，可以通过显示装置的显示元件来调制入射在显示装置上的光，并且将所述光朝观看方向散射。还可以通过显示装置的顶部部分中可能包含的盖板窗和/或其它层来镜面反射入射在显示装置上的光。在一些实施方案中，经调制的光最亮的观看方向基本上与镜面反射方向重合，并且镜面反射的光可能会减少或降低经调制的光的亮度。另外，镜面反射方向与具有最大亮度的观看方向基本上重合，可能会减少或降低显示装置的对比度。
因此，在本文中描述的各种实施方案中，可以使用漫射体将经调制的光的方向从镜面反射方向移开以减少或消除镜面反射的光所产生的眩光。举例来说，漫射体可以具有前向散射曲线，其中来自传入方向的光被散射而离开传入方向并且进入相对于传入方向的环状的环形区域中。在各种实施方案中，漫射体可包含轴棱镜透镜或全息特征的阵列。轴棱镜透镜可以具有将光折射到环状区域中的圆锥形表面。漫射体可以有利地与反射性显示装置一起使用，其中显示元件包含机电系统装置(举例来说，干涉调制器)。
可以使用本发明中描述的主题的特定实施方案以实现下列潜在优点中的一或多个。可以使用包含具有环状前向散射曲线的漫射体的显示装置的各种实施方案来减少或消除来自显示装置的经调制的光的传播方向与从显示装置的各种部分(举例来说，显示器盖板、显示元件等)镜面反射的光的传播方向之间的重合，以减少、缓和和/或消除从显示装置的不同部分的表面镜面反射的入射光所产生的眩光。另外，包含具有环状前向散射曲线的漫射体的显示装置的各种实施方案可以高效地使用显示器照明或可用的环境光，方法是通过引导经调制的光离开光的镜面反射方向。因此，包含具有环状前向散射曲线的漫射体的显示装置的各种实施方案可以具有增加的亮度和/或对比度(与没有这样的漫射体的装置相比)。减少或消除来自显示装置的经调制的光的传播方向与从显示装置的各种部分镜面反射的光的传播方向之间的重合，还可以改进显示器色彩的色彩饱和度。
可以被应用所描述的实施方案的合适的EMS或MEMS装置的实例是反射性显示装置。反射性显示装置可以并入有干涉调制器(IMOD)以使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射入射在反射性显示装置上的光。IMOD可包含吸收体、可相对于吸收体移动的反射体和在吸收体与反射体之间定义的光学谐振腔。反射体可以被移动到两个或更多个不同位置，这样可以改变光学谐振腔的大小，并且因而影响干涉调制器的反射率。IMOD的反射率光谱可以产生相当宽的光谱带，所述光谱带可以跨可见波长位移以产生不同色彩。可以通过改变光学谐振腔的厚度来调整光谱带的位置。改变光学谐振腔的一种方式是通过改变反射体的位置。
图1展示了描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图的实例。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显示元件的像素可以处在明亮状态或黑暗状态。在明亮(“松弛”、“打开”或“开”)的状态中，显示元件将一大部分入射可见光(举例来说)反射给用户。相反，在黑暗(“致动”、“关闭”或“关”)的状态中，显示元件反射很少的入射可见光。在一些实施方案中，在开和关的状态下光的反射属性可以反过来。MEMS像素可以经配置以主要在特定波长下反射，从而除了黑色和白色之外还允许进行彩色显示。
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，定位成彼此相隔可变并且可控的距离以形成气隙(也称为光学间隙或腔)的可移动反射层和固定部分反射层。可移动反射层可以在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可以位于离固定部分反射层相对大的一段距离之外。在第二位置(即致动位置)中，可移动反射层可以位于更接近部分反射层之处。取决于可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光可以相干或者相消地干涉，从而为每一像素产生整体反射或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD可以在未被致动时处于反射状态，反射可见光谱内的光，并且可以在被致动时处于黑暗状态，吸收和/或相消地干涉可见范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可以在未被致动时处于黑暗状态，并且在被致动时处于反射状态。在一些实施方案中，引入所施加的电压可以驱动像素以改变状态。在一些其它实施方案中，所施加的电荷可以驱动像素以改变状态。
图1中的像素阵列的所描绘的部分包含两个邻近干涉调制器12。在左侧上的IMOD 12中(如图解说明的)，图解说明可移动反射层14处于离光学堆叠16一段预定距离的松弛位置中，光学堆叠16包含部分反射层。在左侧上的IMOD 12两端所施加的电压V0不足以使得可移动反射层14致动。在右侧上的IMOD 12中，图解说明可移动反射层14处在靠近或者邻近光学堆叠16的致动位置中。在右侧上的IMOD 12两端所施加的电压Vbias足以使可移动反射层14维持在致动位置中。
在图1中，总体上用指示入射在像素12上的光的箭头13和从左侧的像素12反射的光15图解说明像素12的反射属性。虽然没有具体图解说明，但是所属领域的技术人员将理解，入射在像素12上的大部分光13将穿过透明衬底20朝光学堆叠16透射。入射在光学堆叠16上的一部分光将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，并且一部分将穿过透明衬底20被反射回来。透射穿过光学堆叠16的光13的部分将在可移动反射层14处反射，向后朝向(并且穿过)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(相长的或相消的)将确定从像素12反射的光15的波长。
光学堆叠16可包含单个层或几个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层和透明电介质层中的一或多个。在一些实施方案中，光学堆叠16是导电的、部分透明并且部分反射的，并且可以(举例来说)通过将上述层中的一或多个沉积到透明衬底20上而制造。电极层可以从多种材料形成，例如各种金属，举例来说氧化铟锡(ITO)。部分反射层可以从多种部分反射的材料形成，例如各种金属(例如铬(Cr))、半导体和电介质。部分反射层可以由一或多层材料形成，所述层中的每一者可以由单个材料或材料组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单个半透明厚度的金属或半导体，其用作光学吸收体和电导体两者，而(例如，光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更加导电的层或部分可以用于在IMOD像素之间传送信号。光学堆叠16还可包含一或多个覆盖着一或多个传导层或导电/光学吸收层的绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，光学堆叠16的层可以被图案化成平行条带，并且可以形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用于指代掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可以对可移动反射层14使用非常传导和反射的材料，例如铝(Al)，并且这些条带可以形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可以形成为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和沉积在支柱18之间的介入牺牲材料顶上的列。当牺牲材料被蚀刻掉时，可以在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成限定的间隙19或光学腔。在一些实施方案中，支柱18之间的间距可以是大概1-1000um，而间隙19可以小于＜
在一些实施方案中，IMOD的每一像素无论是处在致动状态还是松弛状态，基本上都是通过固定和移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，如图1中左侧的像素12所图解说明，可移动反射层14保持在机械松弛状态，其中可移动反射层14与光学堆叠16之间存在间隙19。然而，当向选定行和列中的至少一者施加了电位差(电压)时，在对应像素处的行电极与列电极的交叉点处形成的电容器被充电，并且静电力将电极拉到一起。如果所施加的电压超过阈值，则可移动反射层14可能变形并且移动靠近或者离开光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未图示)可以防止短路并且控制层14与16之间的分离距离，如通过图1中右侧的致动像素12所图解说明。不管所施加的电位差的极性如何，所述行为是相同的。虽然在一些例子中可以将阵列中的一系列像素称为“行”或“列”，但是所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称为“行”和将另一方向称为“列”是任意的。再次重申，在一些定向中，行可以被视为列，而列可以被视为行。此外，显示元件可以均匀地布置成正交的行和列(“阵列”)，或者布置成非直线配置，举例来说，相对于彼此具有某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可以指代任一种配置。因此，虽然在任何例子中，将显示器称为包含“阵列”或“马赛克”，但是所述元件本身并不需要彼此正交地布置，或者安置成均匀分布，而可以包含具有不对称形状和不均匀分布的元件的布置。
图2展示了图解说明并入有3x3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。电子装置包含可以经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除了执行操作系统之外，处理器21还可以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可以经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含行驱动器电路24和列驱动器电路26，其向(举例来说)显示阵列或面板30提供信号。图1中图解说明的IMOD显示装置的横截面在图2中通过线1-1展示。虽然为了清楚起见，图2图解说明了IMOD的3x3阵列，但是显示阵列30可以包含非常多的IMOD，并且可以在行中与列中具有不同数目的IMOD，并且反之亦然。
图3展示了图解说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置对所施加的电压的图表的实例。对于MEMS干涉调制器，行/列(即，共用/片段)写入程序可以利用这些装置的滞后属性，如图3中所图解说明。在一个实例实施方案中，干涉调制器可以使用大约10伏的电位差来使得可移动反射层或镜面从松弛状态改变成致动状态。当电压从所述值减小时，可移动反射层在电压降回到(在这个实例中)10伏以下时维持其状态，然而，直到电压降到2伏以下时为止，可移动反射层才会完全松弛。因此，在这个实例中，如图3中展示，存在一个电压范围(大概3到7伏)，其中有一个所施加的电压窗，在这个所施加的电压窗内，装置稳定在松弛状态或致动状态中。这在本文中称为“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，可以将行/列写入程序设计成一次寻址一或多个行，使得在寻址给定行期间，所寻址的行中有待致动的像素暴露于(在这个实例中)大约10伏的电压差，并且有待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，像素可以暴露于稳态或大概5伏的偏置电压差(在这个实例中)，使得所述像素保持在先前选通状态。在这个实例中，在被寻址之后，每一像素在“稳定性窗”内经历大约3-7伏的电位差。这个滞后属性特征使得像素设计(例如图1中图解说明的像素设计)能够在相同所施加的电压条件下保持稳定在致动或松弛的预先存在的状态下。由于每一IMOD像素(无论是处在致动状态还是松弛状态中)本质上都是通过固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以在滞后窗内可以在稳定的电压下保持这个稳定状态，而不会实质性消耗或丢失功率。而且，如果所施加的电压电位保持基本上固定，则基本上很少有或者没有电流流动到IMOD像素中。
在一些实施方案中，通过根据向给定行中的像素状态的期望变化(如果有任何变化的话)，沿着所述组列电极施加“片段”电压的形式的数据信号，可以创建图像帧。继而可以寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将期望的数据写入到第一行中的像素，可以在列电极上施加对应于第一行中的像素的期望状态的片段电压，并且可以向第一行电极施加特定“共用”电压或信号的形式的第一行脉冲。接着，可以将所述组片段电压改变成对应于向第二行中的像素的状态的期望变化(如果有变化的话)，并且可以向第二行电极施加第二共用电压。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极所施加的片段电压的变化的影响，并且保持在其在第一共用电压行脉冲期间被设置的状态中。可以用循序的方式对整个系列的行或者(替代地)列重复这个过程。通过每秒某个期望数目帧地不断地重复这个过程，可以用新的图像数据刷新和/或更新所述帧。
在每一像素两端所施加的片段信号和共用信号的组合(也就是说，每一像素两端的电位差)决定每一像素的所得状态。图4展示了图解说明当施加各种共用和片段电压时干涉调制器的各种状态的表格的实例。所属领域的技术人员将理解，可以向列电极或行电极施加“片段”电压，并且可以向列电极或行电极中的另一个施加“共用”电压。
如图4中(以及图5B中展示的时序图中)图解说明，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，沿着共用线的所有干涉调制器元件将被置于松弛状态，或者被称为释放或未致动状态，不论沿着片段线所施加的电压如何(即，高片段电压VSH和低片段电压VSL)。具体来说，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，调制器像素两端的电位电压(替代地称为像素电压)在松弛窗(见图3，也称为释放窗)内，在沿着所述像素的对应片段线施加高片段电压VSH和低片段电压VSL时都是这样。
当在共用线上施加保持电压(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不变。举例来说，松弛IMOD将保持在松弛位置，并且致动IMOD将保持在致动位置。保持电压可以被选择成使得像素电压将保持在稳定性窗内，当沿着对应片段线施加高片段电压VSH和低片段电压VSL时都是这样。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)小于正稳定性窗或负稳定性窗的宽度。
当在共用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，可以通过沿着相应片段线施加片段电压而向沿着所述线的调制器选择性地写入数据。片段电压可以选择成使得致动取决于所施加的片段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，施加一个片段电压将产生稳定性窗内的像素电压，从而使得像素保持未致动。相比之下，施加其它片段电压将产生稳定性窗之外的像素电压，从而使得像素致动。引起致动的特定片段电压可以依据使用哪个寻址电压而变。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VCADD_H时，施加高片段电压VSH可能使得调制器保持在其当前位置，而施加低片段电压VSL可能使得调制器致动。必然的结果是，当施加低寻址电压VCADD_L时，片段电压的影响可能是相反的，其中高片段电压VSH使得调制器致动，而低片段电压VSL对调制器的状态没有影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可以使用保持电压、寻址电压和片段电压，这会在调制器两端产生相同极性的电位差。在一些其它实施方案中，可以使用让调制器的电位差的极性不时地改变的信号。调制器两端的极性的变化(也就是说，写入程序的极性的变化)可以减少或抑制电荷累积，在单个极性的重复写入操作之后，可能发生这样的电荷累积。
图5A展示了图解说明图2的3x3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图表的实例。图5B展示了可以用于写入图5A中图解说明的显示数据帧的共用和片段信号的时序图的实例。类似于图2的阵列，可以向3x3阵列施加信号，这将最终产生图5A中图解说明的线时间60e显示布置。图5A中的致动调制器处在暗状态，即，其中反射光的实质性部分在可见光谱之外，从而向(举例来说)观看者产生暗外观。在写入图5A中图解说明的帧之前，像素可以处在任何状态，但是图5B的时序图中图解说明的写入程序假设在第一线时间60a之前每一调制器已经被释放并且驻留在未致动状态。
在第一线时间60a期间：在共用线1上施加释放电压70；施加在共用线2上的电压在高保持电压72下开始，并且移动到释放电压70；并且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，片段1)、(1，2)和(1，3)在第一线时间60a的持续时间中保持在松弛或未致动状态，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)和(2，3)将移动到松弛状态，并且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)和(3，3)将保持在其先前状态。参照图4，沿着片段线1、2和3所施加的片段电压将对干涉调制器的状态没有影响，因为共用线1、2或3在线时间60a期间都未暴露于引起致动的电压电平(即，VCREL-松弛，并且VCHOLD_L-稳定)。
在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，并且沿着共用线1的所有调制器保持在松弛状态，不论所施加的片段电压如何，因为未在共用线1上施加寻址或致动电压。由于施加了释放电压70，所以沿着共用线2的调制器保持在松弛状态，并且在沿着共用线3的电压移动到释放电压70时，沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)和(3，3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过在共用线1上施加高寻址电压74来寻址共用线1。因为在施加这个寻址电压期间沿着片段线1和2施加了低片段电压64，所以调制器(1，1)和(1，2)两端的像素电压大于调制器的正稳定性窗的高端(即，电压差超出了预定义的阈值)，并且调制器(1，1)和(1，2)被致动。相反，因为沿着片段线3施加了高片段电压62，所以调制器(1，3)两端的像素电压小于调制器(1，1)和(1，2)的像素电压，并且保持在调制器的正稳定性窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。也在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小为低保持电压76，并且沿着共用线3的电压保持在释放电压70，从而使得沿着共用线2和3的调制器处在松弛位置。
在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共用线1的调制器处在其相应的寻址状态。共用线2上的电压降低为低寻址电压78。因为沿着片段线2施加了高片段电压62，所以调制器(2，2)两端的像素电压低于调制器的负稳定性窗的下端，从而使得调制器(2，2)致动。相反，因为沿着片段线1和3施加了低片段电压64，所以调制器(2，1)和(2，3)保持在松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使得沿着共用线3的调制器处在松弛状态。
最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持在高保持电压72，并且共用线2上的电压保持在低保持电压76，从而使得沿着共用线1和2的调制器处在其相应寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿着共用线3的调制器。因为在片段线2和3上施加了低片段电压64，所以调制器(3，2)和(3，3)致动，而沿着片段线1施加的高片段电压62使得调制器(3，1)保持在松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3x3像素阵列处在图5A中展示的状态，并且只要沿着共用线施加了保持电压就将保持在所述状态，与正在寻址沿着其它共用线(未图示)的调制器时可能发生的片段电压的变化无关。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a-60e)可包含使用高保持和寻址电压或低保持和寻址电压。一旦针对给定共用线完成了写入程序(并且共用电压被设置成具有与致动电压相同的极性的保持电压)，像素电压就保持在给定稳定性窗内，并且直到在共用线上施加了释放电压为止才穿过松弛窗。此外，因为在寻址调制器之前作为写入程序的一部分释放每一调制器，所以调制器的致动时间而不是释放时间可以决定线时间。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，施加释放电压的时间可以比单个线时间长，如图5B中描绘的。在一些其它实施方案中，沿着共用线或片段线所施加的电压可以变化，以考虑到不同调制器(例如不同色彩的调制器)的致动和释放电压的变化。
根据上文阐述的原理操作的干涉调制器的结构的细节可以广泛地变化。举例来说，图6A-6E展示了干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例，包含可移动反射层14及其支撑结构。图6A展示了图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例，其中一条金属材料(即，可移动反射层14)沉积在从衬底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总体上是正方形或矩形形状的，并且在系绳32上附接到角落上或者角落附近的支撑件。在图6C中，可移动反射层14总体上是正方形或矩形形状的，并且从可变形层34上悬置，可变形层34可以包含柔性金属。可变形层34可以围绕可移动反射层14的周长直接地或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支撑柱。图6C中展示的实施方案具有额外的益处，这些益处是源于使可移动反射层14的光学功能与其机械功能分开，这一点可以由可变形层34执行。这个分离允许用于反射层14的结构设计和材料与用于可变形层34的结构设计和材料彼此独立地得到优化。
图6D展示了IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射性子层14a。可移动反射层14搁置在支撑结构(例如支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，图解说明的IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，以便(举例来说)在可移动反射层14处在松弛位置时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含传导层14c(其可以经配置以用作电极)和支撑层14b。在这个实例中，传导层14c安置在支撑层14b的一侧上(衬底20的远端)，并且反射子层14a安置在支撑层14b的另一侧上(衬底20的近端)。在一些实施方案中，反射子层14a可以是传导性的，并且可以安置在支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含电介质材料(举例来说，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可以是层的堆叠，例如，举例来说，SiO2/SiON/SiO2三层堆叠。反射子层14a和传导层14c中的任一者或两者可包含(举例来说)含有大约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金，或者另一种反射性金属材料。在电介质支撑层14b上方和下方采用传导层14a、14c，可以平衡应力并且提供增强的传导。在一些实施方案中，反射子层14a和传导层14c可以由不同材料形成，以便实现多种设计目的，例如在可移动反射层14内实现特定的应力曲线。
如图6D中图解说明的，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可以形成在光学上非活性的区域中(举例来说，在像素之间或者在支柱18下面)以吸收环境光或杂散光。黑色掩模结构23还能改进显示装置的光学属性，方法是通过抑制光从显示器的非活性部分反射或者透射穿过显示器的非活性部分，从而增加对比度。另外，黑色掩模结构23可以是传导性的，并且经配置以用作电总线层。在一些实施方案中，行电极可以连接到黑色掩模结构23以减少连接的行电极的电阻。可以使用多种方法(包含沉积和图案化技术)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。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含：钼铬(MoCr)层，其用作光学吸收体；一层；和铝合金，其用作反射体和总线层，这些层的厚度分别在大约 和的范围中。所述一或多个层可以使用多种技术来图案化，包含光刻和干式蚀刻，举例来说，对MoCr和SiO2层使用四氟化碳(CF4)和/或氧气(O2)，并且对铝合金层使用氯气(Cl2)和/或三氯化硼(BCl3)。在一些实施方案中，黑色掩模23可以是标准具或干涉堆叠结构。在这样的干涉堆叠黑色掩模结构23中，可以使用传导吸收体在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间发射或传送信号。在一些实施方案中，间隔物层35可以用于总体上电地隔离吸收体层16a与黑色掩模23中的传导层。
图6E展示了IMOD的另一实例，其中可移动反射层14是自支撑的。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在多个位置上接触下伏光学堆叠16，并且可移动反射层14的曲面提供充分的支撑，使得当干涉调制器两端的电压不足以引起致动时，可移动反射层14返回到图6E的未致动位置。这里为了清楚起见，将光学堆叠16(可以包含几个不同层中的多个)展示为包含光学吸收体16a和电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收体16a可以既用作固定电极，又用作部分反射层。在一些实施方案中，光学吸收体16a比可移动反射层14薄一个数量级(十倍或以上)。在一些实施方案中，光学吸收体16a比反射子层14a薄。
在例如图6A-6E中展示的那些的实施方案中，IMOD用作直视装置，其中从透明衬底20的前侧(也就是说，与布置着调制器的那侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，装置的后部(也就是说，显示装置的在可移动反射层14后面的任何部分，包含举例来说图6C中图解说明的可变形层34)可以被配置并且被操作，而不会对显示装置的图像质量造成冲击或负面影响，因为反射层14光学上遮蔽了装置的那些部分。举例来说，在一些实施方案中，可移动反射层14后面可以包含总线结构(未图解说明)，其提供了将调制器的光学属性与调制器的机电属性(例如电压寻址和此寻址所产生的移动)分开的能力。另外，图6A-6E的实施方案能简化处理，例如，举例来说，图案化。
图7展示了图解说明干涉调制器的制造过程80的流程图的实例，并且图8A-8E展示了这个制造过程80的对应阶段的横截面示意说明的实例。在一些实施方案中，可以实施制造过程80以制造机电系统装置，例如图1和6中图解说明的一股类型的干涉调制器。制造机电系统装置还可能包含图7中未展示的其它框。参照图1、6和7，过程80在框82处开始，其中在衬底20上形成光学堆叠16。图8A图解说明在衬底20上形成的这样一个光学堆叠16。衬底20可以是透明衬底，例如玻璃或塑料，所述衬底可以是柔性或相对坚硬和不易弯曲的，并且可以已经接受了事先的准备工艺，例如清洁，以便于高效地形成光学堆叠16。如上所述，光学堆叠16可以是导电的、部分透明的并且部分反射的，并且可以(举例来说)通过将具有期望属性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和16b的多层结构，但是在一些其它实施方案中可以包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一个可以经配置以具有光学吸收属性和导电属性两者，例如组合的导体/吸收体子层16a。另外，子层16a、16b中的一或多个可以图案化到平行条中，并且可以形成显示装置中的行电极。通过掩蔽和蚀刻工艺或者所属领域中已知的另一合适的工艺，可以执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一个可以是绝缘层或电介质层，例如沉积在一或多个金属层(举例来说，一或多个反射层和/或传导层)上的子层16b。此外，可以将光学堆叠16图案化成各个并且平行的条，所述条形成显示器的行。应注意，图8A-8E可能不是按比例绘制的。举例来说，在一些实施方案中，光学堆叠的子层中的一个(光学吸收性层)可能非常薄，但是在图8A-8E中将子层16a、16b展示得略厚。
过程80在框84处继续，其中在光学堆叠16上形成牺牲层25。之后将牺牲层25移除(举例来说，在框90处)以形成腔19，并且因此在图1中图解说明的所得的干涉调制器12中未展示牺牲层25。图8B图解说明了部分地制造的装置，其包含形成在光学堆叠16上的牺牲层25。在光学堆叠16上形成牺牲层25可以包含以选定厚度沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料(例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si))，以便在随后移除之后提供具有期望设计大小的间隙或腔19(也见图1和8E)。可以使用例如物理气相沉积(PVD，其包含许多不同技术，例如溅射)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来沉积牺牲材料。
过程80在框86处继续，其中形成图1、6和8C中图解说明的例如支柱18等支撑结构。形成支柱18可以包含图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口，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)沉积到孔口中以形成支柱18。在一些实施方案中，在牺牲层中形成的支撑结构孔口可以延伸穿过牺牲层25和光学堆叠16两者，到达下伏衬底20，使得支柱18的下端接触衬底20，如图6A中图解说明的。替代地，如图8C中描绘的，在牺牲层25中形成的孔口可以延伸穿过牺牲层25，但是不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的与光学堆叠16的上表面接触的下端。可以这样形成支柱18或其它支撑结构：在牺牲层25上沉积支撑结构层，并且图案化支撑结构材料的离牺牲层25中的孔口较远的部分。所述支撑结构可以位于孔口内，如图8C中图解说明的，但是也可以至少部分地在牺牲层25的一部分上延伸。如上所述，牺牲层25和/或支撑柱18的图案化可以通过图案化和蚀刻工艺来执行，但是也可以通过替代的蚀刻方法来执行。
过程80在框88处继续，其中形成例如图1、6和8D中图解说明的可移动反射层14等可移动反射层或薄膜。可以通过采用一或多个沉积步骤来形成可移动反射层14，所述沉积步骤包含(举例来说)反射层(例如铝、铝合金或其它反射层)沉积，以及一或多个图案化、掩蔽和/或蚀刻步骤。可移动反射层14可以是导电性的，并且称为导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可以包含图8D中展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一或多个(例如子层14a、14c)可以包含针对其光学属性选择的高反射性子层，并且另一子层14b可以包含针对其机械属性选择的机械子层。由于在框88处形成的部分制造的干涉调制器中仍然存在牺牲层25，所以在这个阶段，可移动反射层14通常不能移动。含有牺牲层25的部分制造的IMOD在本文中也可以称为“未释放”IMOD。如上文结合图1所述，可以将可移动反射层14图案化成各个平行条，其形成显示器的列。
过程80在框90处继续，其中形成图1、6和8E中图解说明的例如腔19等腔。通过使(在框84处沉积的)牺牲材料25暴露于蚀刻剂，可以形成腔19。举例来说，可以通过干式化学蚀刻来移除例如Mo或非晶Si等可蚀刻牺牲材料，方法是通过在能够有效移除期望数量的材料的时间周期中使牺牲层25暴露于气体或蒸汽蚀刻剂，例如，从固体XeF2得到的蒸汽。通常相对于腔19周围的结构选择性地移除牺牲材料。还可以使用其它蚀刻方法，例如湿式蚀刻和/或等离子蚀刻。由于在框90期间移除了牺牲层25，所以在这个阶段之后可移动反射层14通常是可移动的。在移除牺牲材料25之后，所得的完全或部分制造的IMOD在本文中可以称为“释放”IMOD。
类似于上文描述的装置的包含多个反射性显示元件的显示装置可以依赖于白天或者明亮的环境中的环境照明来照射显示元件。此外，可以提供内部照明源(举例来说，正面照明体)以便在黑暗的周围环境中照射显示元件。入射在显示装置上的环境光或者来自额外照明源的光可以从显示装置的各个部分镜面反射。举例来说，入射在显示装置上的光可以被显示器盖镜面反射。作为另一实例，入射在显示装置上的光可以被反射性显示元件镜面反射。在一些实施方案中，经调制的光最亮的观看方向可能与光被镜面反射的方向基本上重合。镜面反射的光所产生的眩光可能影响经调制的光的亮度或对比度。可以将显示元件调制的光的传播方向从入射光被镜面反射的方向移开的漫射体，可以用于减少或者消除经调制的光最亮的方向与光被镜面反射的方向之间的重合，并且可以改进显示装置的亮度和对比度。本文中描述的实施方案包含具有前向散射曲线的漫射体，所述漫射体可以用于减少或消除来自显示装置的经调制的光的传播方向与从显示装置的各个部分镜面反射的光的传播方向之间的重合，以便减少、缓和和/或消除从显示装置的各个部分镜面反射的入射光所产生的眩光，所述显示装置部分不限于显示器盖、显示元件和显示装置的任何其它部分反射表面或界面。
图9图解说明了反射性显示装置900的实施方案，其中从入射方向907入射的光沿着与入射方向907相关联的镜面反射方向909反射。举例来说，从几何光学方面看，镜面反射方向909可以与入射方向907相关联，使得相对于表面法线908，入射角度θi等于反射角度θr。图9中图解说明的反射性显示装置900包含多个反射性显示元件901。显示元件901可包含上述干涉调制器的各种实施方案。显示装置900可以任选地包含一或多个层903和905，例如漫射体、显示器盖、一或多个滤光片、抗反射层和/或其它光学层。
显示装置900具有前侧(图9的1侧)和背侧(图9的2侧)。来自安置在显示装置900的前侧上的源的光的一部分(沿着入射方向907入射)可以沿着镜面反射方向909被显示装置900的各种部分(举例来说，反射性显示元件901和/或所述多个层903和905)镜面反射。未被镜面反射的一部分光(通过光线910a表示)由显示装置900调制，并且朝显示装置的前侧反射或散射，如通过光线910b所表示。在各种实施方案中，一大部分经调制的光沿着平行于(或重合于)镜面反射方向909的方向911被反射或散射，如图9所示。在一些实施方案中，为了将经调制的光910b与沿着镜面反射方向909反射的光分开，可以使用常规漫射体将经调制的光910b扩散或散射成锥体。在此些实施方案中，可以沿着远离镜面反射方向909的方向观看显示器。常规漫射体和(因此)显示装置900可以沿着镜面反射方向909具有最大前向散射，使得当沿着镜面反射方向909观看时，显示装置900看起来最亮。然而，从装置的上部层镜面反射的光可能使显示装置900的对比度降级，如下文参照图10所述。
图10图解说明了随着观看角度而变的反射性显示装置的实施方案的反射率和对比度，其中将从显示装置的表面的法线左边入射的光引导到相对于法线大概35度。所述反射性显示装置可以类似于上述含有常规漫射体的反射性显示装置900。可以相对于显示装置的正面的法线(举例来说，图9所示的法线908)测量观看角度。通过反射率曲线1010指示反射性显示装置的反射率。反射率曲线1010可以提供当在各种观看角度上观看反射性显示装置时的光的数量的量度，并且可以通过测量具有常规漫射体的反射性显示装置沿着不同方向反射和散射的光的数量而获得反射率曲线1010。在图10中，当反射性显示装置关闭时测量反射性显示装置所反射的光的数量，以获得反射率曲线1010。通过曲线1005指示显示装置的对比度。在各种实施方案中，可以通过确定沿着不同观看角度观看反射性显示装置时最亮的色彩(举例来说，白色)与最暗的色彩(举例来说，黑色)的比率来获得对比度曲线1005。
在图10中，反射率曲线1010的峰值与显示器的镜面反射角度重合，即相对于显示器法线35度。而且，反射率曲线1010的峰值与对比度曲线1005减小为最小值时的角度重合。这个效应可能部分地归因于反射率曲线1010的峰值与镜面反射角度的重合，因为镜面反射的光与显示装置调制的光组合，并且增加了黑色状态的明度，并且因此，这会减小显示装置产生的图像的对比。从图10中还观察到，当从相对于显示装置的正面的法线大概0度与相对于显示装置的正面的法线大概20到25度之间的角度观看时，会发生对比度曲线1005的峰值。对比度曲线1005的峰值可以部分地归因于从显示装置的镜面反射率(从反射率曲线1010观察到)的减小。从图10中的实例反射率和对比曲线1010和1005总体上可以推断出，当观看角度更靠近镜面角度时，显示装置的对比度减小，这可能是因为显示装置的镜面反射率增加。因此，当显示装置的观看角度与入射光被镜面反射时所沿着的方向重合时，显示装置的对比度可能明显降级。因此，期望减少因为镜面反射所致的眩光，从而使得可以沿着对应于最大亮度的方向观看显示装置，还不会使对比度降级。
反射性显示装置的各种实施方案具备漫射体，使得能远离镜面方向观看显示器。在各种实施方案中，具备常规漫射体的显示装置可包含抗反射涂层以减少镜面反射。然而，常规漫射体通常会在锥形区域中散射传入的光，所述锥形区域包含并且围绕光被镜面反射时所沿着的方向。这个锥形区域的角宽度通常小于大约10度。举例来说，当光穿过雾度75(haze 75)的高斯漫射体时，最大光强度的一半时的漫射光的角宽度大约是9度；从而使得在靠近镜面反射时所沿着的方向保持重要光功率。虽然抗反射涂层可能能够将镜面眩光减少到较小程度，但是镜面反射的光的残余眩光可能使对比度降级和/或降低装置所显示的色彩的饱和度。
因此，所述显示装置不是使用常规漫射体，而是可包含一或多个层，所述一或多个层经配置以将经调制的光具有最大前向散射时所沿着的方向从镜面反射方向移开。当从这样的“位移”方向观看装置时，镜面反射的光可能对观看者察觉到的光的贡献不大，从而减少或者消除了镜面反射产生的眩光。在此些实施方案中，由于显示器看起来最亮时所沿着的观看角度不会与光被镜面反射时所沿着的方向重合，所以所述显示装置可以经过优化以提供增强的亮度、增加的对比度和改进的色彩饱和度。在各种实施方案中，可能有利的是如果经调制的光具有最大前向散射时所沿着的方向从镜面反射方向位移开从大约10度到大约30度的范围中的角度，以便减少在镜面反射方向上散射的经调制的光的数量，和/或增加显示装置的亮度和对比度。这个位移的角度可以大于常规漫射体提供的锥形角度(如上所述通常小于大约10度)。
为了提供位移的观看方向，本文中描述的各种实施方案包含漫射体，所述漫射体具有不同于常规漫射体的散射曲线。漫射体具有在图11中图解说明和参照图11所描述的环状前向散射曲线，并且在本文中称为环状漫射体。
图11图解说明了常规漫射体的实施方案和环状漫射体的实施方案的散射曲线。如果传入的光被视为相对于常规漫射体的实施方案的表面的法线在大概0度下入射，那么如上所述，入射光将在锥形区域中散射，所述锥形区域包含并且围绕光被镜面反射时所沿着的方向，后一个方向基于反射定律相对于法线也将在大概0度。常规漫射体的散射曲线由点线1105展示。在图11中，在最大强度的一半时由常规漫射体散射的光的完整角宽度是大约20度。相比之下，在相对于环状漫射体的实施方案的表面的法线大概0度下入射的光被散射到环状的环形区域中，如散射曲线1110(通过实线表示)所示。
散射曲线1110包含两个裂片1115a和1115b，指示环状的环形区域。环状漫射体的散射曲线包含两个裂片1115a和1115b之间的暗区域1125，暗区域1125紧密围绕着光被镜面反射时所沿着的方向。两个裂片1115a和1115b可以是对称的。替代地，在环状漫射体的一些实施方案中，两个裂片1115a和1115b可以是不对称的。散射曲线1110可包含峰值1120a和1120b，其对应于最亮或者具有最大光强度的区域。虽然图11展示暗区域1125中的光强度大概是0，但是在环状漫射体的其它实施方案中，暗区域1125中的光强度可以是最大光强度的分数。在各种实施方案中，暗区域1125中的光强度可以是散射曲线的峰值1120a和1120b中的最大光强度的1/2、1/4、1/8、1/10等。
如图11所示，环状漫射体的散射曲线中的暗区域1125可以具有完整的角宽度2θ1，并且亮的环状环形区域可以具有一个角宽度θ2-θ1。角θ2和θ1可以对应于光强度是散射曲线的峰值1120a和1120b中的最大光强度的1/2、1/4、1/8、1/10等等时的散射角。在各种实施方案中，θ1可以具有大概5度到15度之间的值，并且θ2可以具有大概10度到30度之间的值，使得θ2-θ1的值大于大概5度。
图12A图解说明了具有环状前向散射曲线的漫射体1200的实施方案。举例来说，漫射体1200可以具有图11中图解说明的散射曲线1110(通过实线展示)。漫射体1200具有第一表面1201a和第二表面1201b。漫射体1200经配置以在环绕漫射体1200的第二侧(图12A的2侧)上的表面法线N的环1210中散射从漫射体的第一侧(图12A的1侧)沿着入射方向1205入射在第一表面1201a上的光。所述环状的环形区域1210在相对于表面法线N具有角度θ2的第一区域1215与相对于表面法线N具有角度θ1的第二区域1220之间。因此，通过θ2-θ1表达环1210的角宽度。如上所述，在各种实施方案中，θ1可以具有大概5度到15度之间的值，并且θ2可以具有大概10度到30度之间的值，使得θ2-θ1的值大于大概5度。第一和第二区域1215和1220可以是圆形的、椭圆形的或具有其它某个形状。沿着表面法线N并且被环1210封围的锥形区域1225与环1210相比相对较暗，因为漫射体1200把光从法线N散射开并且散射到环1210中。可以在显示装置900中提供环状漫射体1200的各种实施方案，如下文进一步论述的。
图12B图解说明了具有图12A中图解说明的环状漫射体1200的反射性显示装置900的实施方案。显示装置900可以总体上类似于下文参照图17A和17B所描述的显示装置40。如图12B所示，从入射方向907入射的入射光将沿着镜面方向909被镜面反射。总体上反射的光线将在等于入射角的角度上但是在表面905a的法线908的相对侧上行进。在没有环状漫射体1200的情况下，从显示元件反射的带有图像数据的经调制的光将会被沿着光线911(展示为虚线)定向，光线911与镜面反射方向909重合或者平行于镜面反射方向909。实情为，由于存在环状漫射体1200，所以会在图解说明的单个光线920和925所定义的环状区域中引导经调制的光，从而使其落到参照图12A所描述的环1210内。总体上，在一些实施方案中，如图15A-15C中所描述的，漫射体1200形成的中央的暗圆圈(图12A中的锥形区域1225)可以与镜面反射方向909和光线911重合。这是因为，在一些实施方案中，暗环的中心随输入角度大概线性地位移，如下文进一步描述的。在各种实施方案中，环状漫射体1200可以经配置使得沿着与镜面反射方向909重合或平行于镜面反射方向909的方向911产生参照图12A所描述的锥形暗区域1225的暗区域。举例来说，可以沿着方向920或925观看显示装置900，方向920或925对应于环1210内的方向。在此些实施方案中，环状漫射体1200的存在使得来自经调制的光的很少的光功率沿着镜面反射方向909散射。在各种实施方案中，当2θ1相对较大(举例来说，大于大概10度)时，镜面眩光可能很大程度上被忽略，因为观看方向920、925从镜面反射方向909移开。在此些实施方案中，与具备可能会影响经调制的光的方向但是维持了镜面反射方向909上的最大反射(如通过图11中的散射曲线1105图解说明的)的常规漫射体或其它光学元件的显示装置相比，显示装置产生的图像有利地可以具有增加的亮度和增加的对比度。在各种实施方案中，环状漫射体1200可以经配置以使得可以用舒适的角度公差和良好的均匀性来观看显示装置。在各种实施方案中，通过(θ2-θ1)表达的显示装置的观看角度的范围可以在相对于镜面反射方向大概5度与大概30度之间。如图11中看到的，环状漫射体1200可以形成两个裂片，其包含经显示器调制的含有图像的光，并且因此考虑这两个裂片，可以说观看角度的完整范围通过2(θ2-θ1)表达，其可以是10到60度。
在各种实施方案中，环状漫射体1200可包含光学特征，例如，举例来说，透镜或全息特征(举例来说，计算机产生的全息图)。在各种实施方案中，光学特征可以在漫射体1200的一个或两个表面上布置成任意样式。在各种实施方案中，光学特征的大小可以相当于或者小于显示元件的大小。在光学特征的大小相当于显示元件的大小的实施方案中，每一光学特征可以与每一显示元件对齐。在一些实施方案中，光学特征的大小可以在显示元件的大小的大概1％到50％之间，这可以减少莫尔条纹的出现。举例来说，每个显示元件或像素可以存在大约10到10,000个光学特征。在各种实施方案中，光学特征的密度可以在每平方厘米大概105个与每平方厘米大概109个之间。
在环中分布入射光的一种方法是使用多个轴棱锥透镜。不限于任何特定理论，轴棱锥包含具有锥形表面的透镜。轴棱锥透镜可包含旋转对称的棱镜。轴棱锥可以将点源成像为一条线。轴棱锥透镜可以将准直的光束(举例来说，来自激光器的光束)投影成环。下文更详细地论述轴棱锥透镜的实例及其光传输属性。
图13A-13D是轴棱锥1300的各种实施方案的横截面图。图13A中图解说明的轴棱锥1300是锥形的，并且具有底部1305和锥形区域1307，锥形区域1307包含顶点1310和将底部1305接合到顶点1310的倾斜侧壁1315a和1315b。倾斜侧壁1315a和1315b中的每一者可以与底部1305形成角度α。在各种实施方案中，倾斜壁可以是直的，如图13A-13C中展示的。在一些实施方案中，倾斜壁可以是弯曲的。举例来说，如图13D中展示的，倾斜壁1315a可以是凹面的。在其它实施方案中，倾斜壁1315a可以是凸面的。在各种实施方案中，底部1305的一或多个表面可以是弯曲的。举例来说，如图13B中展示的，底部1305的离顶点1310更远的表面1305a是凸面的。作为另一实例，底部的表面1305a可以是凹面的。作为另一实例，如图13C中展示的，底部1305的更靠近顶点1310的表面1305b是凹面的。作为又一实例，底部1305的表面1305b可以是凸面的。在各种实施方案中，底部1305可包含折射系数不同于锥形区域1307中包含的材料的折射系数的材料。
在各种实施方案中，角度α可以在大概10度到大概40度之间。通过几何学原理，顶点1310处的轴棱锥顶点角度是180-2α度。在各种实施方案中，底部1305可以具有圆形的横截面，直径为D。如上所述，在一些实施方案中，底部1305的一个或两个表面可以是弯曲的，曲率半径为R。在各种实施方案中，与底部1305的直径D或轴棱锥1300的大小相比，底部1305的弯曲表面的曲率半径R可能非常大，使得底部1305的表面可以被视为相对平坦。入射在图13A-13D中图解说明的轴棱锥1300的各种实施方案上的光在类似于上文参照图12A论述的环1210的环中前向散射。在各种实施方案中，底部1305的曲率半径R和直径D可以选择成使得轴棱锥1300产生的环的角宽度(θ2-θ1)在大约5到30度之间。当直径D相对于传入光的波长较大时，举例来说，当直径D是传入光的光谱的最大可感知分量的10倍或更大时，于是将以折射效应为主。在这个体系中，总的来说，环的角宽度(θ2-θ1)可能受到底部1305和倾斜侧壁1315a和1315b中的一或多个的曲率半径R的影响。举例来说，当所有表面都是平坦的时候，那么在一些实施方案中，环的角宽度可能非常小(举例来说，大概为零)，并且轴棱锥1300将形成角宽度很小或者没有角宽度的狭窄的亮环。当底部1305和倾斜侧壁1315a和1315b中的一或多个是弯曲的时候，那么环的角宽度(θ2-θ1)可以是较大的，并且在各种实施方案中可以在大约5到30度之间。
在(举例来说)底部1305的直径D的大小大概类似于传入光的波长的各种其它实施方案中，举例来说，当直径D小于传入光的光谱的最大可感知分量的十倍并且大于传入光的光谱的最小可感知分量的十分之一时，那么轴棱锥1300产生的折射和衍射效应都可以有助于轴棱锥1300产生的环状的环形区域的形状。举例来说，在直径D较小并且轴棱锥1300的所有表面都是平坦的此体系中，轴棱锥1330产生的环状区域的角宽度可能主要起因于衍射，并且当底部的直径D大概是时可以大概为5度。在一些其它此些实施方案中，底部1305的一或多个表面可以是弯曲的，并且衍射和折射两者都可以对角宽度有显著贡献，从而使得环形区域的角宽度(θ2-θ1)大于5度。因此，可以选择表面的曲率半径和轴棱锥的大小两者以便提供环状的环形区域的期望角宽度。在各种实施方案中，底部1305的横截面可以是椭圆形的或多边形的，而不是圆形的。底部1305可以通过厚度t表征。在各种实施方案中，厚度t可以是大概10-3cm或更小。
图14A图解说明了在准直光束穿过轴棱锥传播时轴棱锥对准直光束的影响。入射在轴棱锥1300的底部1305上的具有波束直径db的光束1400作为具有外径dL的环形区域在离轴棱锥1300的顶点1310的距离L处投影到平面1410上。环形区域包含中央的暗部分1405和亮环1407。环1407可以类似于上文参照图12A论述的环1210。环1407的内边缘1409a在轴棱锥1310的顶点对向角度θ1。环1407的外边缘1409b在轴棱锥1310的顶点对向角度θ2。轴棱锥1300产生的环1407具有厚度x。环1210的直径与图像平面1410离轴棱锥1300的距离L成比例。举例来说，如果图像平面1410的距离增加，则环形区域的直径dL也增加。入射在倾斜侧壁1315b上的光束1400的一部分被倾斜侧壁折射，使得其相对于穿过轴棱锥1300的顶点的光轴形成角度γ1。在图解说明的实施方案中，当衍射不被考虑并且γ1＝θ2时，随着图像平面1410的距离L改变，环1210的厚度x保持不变。可以使用公式dL＝2L tan[(n-1)α]计算环形区域的直径dL，其中n是轴棱锥的材料的折射系数。可以使用公式x＝db cos(α+γ1)/2cosα来计算环的厚度x。
在所有表面都是平坦的轴棱锥1300的那些实施方案中，角γ1和θ2彼此相等并且可以称为共同角度γ。在此些实施方案中，γ与角度α和轴棱锥的材料的折射系数‘n’有关，并且可以通过公式γ＝sin-1(n sinα)-α来计算。在此些实施方案中，可以使用公式x＝db cos(α+γ)/2cosα来计算环的厚度x。从这个公式可以看出，当尺寸db非常小时，x的尺寸将也非常小，并且因此，对于图解说明的具有平坦表面的轴棱锥1300来说，环状环将非常薄，并且角宽度(θ2-θ1)将是可以忽略的，环状的环因此是一条细线。此外，应理解的是，在各种实施方案中，远离轴棱锥1300(也就是说，当L与db相比非常大的时候)，γ1≈θ1。
图14B-14C图解说明了具有弯曲表面的轴棱镜的实施方案的光线分散属性。图14B图解说明轴棱锥的实施方案的光线分散属性，所述轴棱锥具有类似于图13C中图解说明的实施方案的弯曲的底部表面。由于底部的弯曲表面是凹面的，所以图14B中图解说明的轴棱锥1300用作分散透镜或负透镜，从而得到θ2＞γ1。图14C图解说明了轴棱锥的实施方案的光线分散属性，所述轴棱锥具有类似于图13D中图解说明的实施方案的弯曲侧壁。在具有弯曲侧壁的轴棱锥的一些实施方案中，角度θ2可以大于γ1。此外，从图14B和14C可以看出，在离轴棱锥非常大的距离处，γ1≈θ1。当轴棱锥大约是显示装置中的像素的大小或者更小时，大部分法线观看距离将被视为离轴棱锥非常远。
如上所述，轴棱锥在环中重新分布入射光，使得入射光方向(或入射光被镜面反射时所沿着的方向)上的光强度最小。不限于任何特定理论，轴棱锥的各种实施方案的传播特性与光入射在显示装置或轴棱锥上的角度大概无关，这样说是指如下意义：当环境光在显示器表面上的入射角度(以及镜面反射角度)从法线移开时，图12A中展示的环的中心中的暗圆圈(锥形区域1225)也移位，从而使得镜面反射角度保持在暗圆圈内。这是因为，暗环的中心随在轴棱锥上的入射角度从法线大概线性地移位，并且如图12B中图解说明的，入射在环状漫射体1200上的光凭借其从显示元件901的反射而沿着镜面反射方向。举例来说，相对于轴棱锥的底部的法线大约0度入射的光和相对于轴棱锥的底部的法线大约35度入射的光两者都将在入射光方向(或者入射光被镜面反射时所沿着的方向)上产生具有最小能量(或强度)的环状区域。因此，当光从轴棱锥的底部上的法线大概0度入射时，轴棱锥产生的暗圆圈也以离法线大概0度为中心。类似地，轴棱锥在被在相对于轴棱锥底部的法线大约35度入射的光照射时产生的环包含暗圆圈，所述暗圆圈的中心大概在相对于轴棱锥底部的法线大约35度上。参照图15A-15C更详细地解释这一点。
图15A-15C图解说明了轴棱镜的各种实施方案的模拟结果。图15A展示了轴棱锥的实施方案输出的光的模拟结果。所述模拟结果是通过光线追踪软件(举例来说，华盛顿州雷德蒙市的Radiant Zemax有限责任公司出品的ZEMAX光学设计软件)获得的。为了进行模拟，考虑了具有直径10mm并且顶点角度大概3度的底部的轴棱锥1501的实施方案，并且所有表面都是平坦的。相对于轴棱锥1501的光轴大概0度下入射的光线1505a(为了便于说明，图解说明为单个光线)和相对于所述光轴大概10度下入射的光线1505b(为了便于说明，图解说明为单个光线)投影在观察平面1515上，观察平面1515的位置离轴棱锥透镜1501大概250mm。从图15A观察到，轴棱锥1501将入射光线1505a投影为环1510a，环1510a作为围绕暗中央区域1520a的亮环1510a出现在观察平面1515上。由于入射光线1505a是在离法线0度上入射的，所以暗中央区域1520a的中心离轴棱锥1501的中心大概也是0度。轴棱锥透镜1501将入射光线1505b作为环1510b投影，环1510b作为围绕暗中央区域1520b的环1510b出现在观察平面1515上。暗中央区域1520a和1520b的模拟完整角宽度大概是3度。如下文进一步论述的，被轴棱锥透镜投影的环的各种属性至少部分地取决于轴棱锥透镜的几何形状。举例来说，通过改变轴棱锥的几何形状，可以改变环的暗中央区域的角宽度和/或外表面的角宽度。
图15B展示了相对于轴棱锥1501的光轴在大概0度入射的光线1505a的观察平面1515的模拟光强度样式。模拟光强度样式图解说明了被环1510a围绕的中央暗区域1520a。图15C展示了相对于轴棱锥1501的光轴在大概10度入射的光线1505b的观察平面1515的模拟光强度样式。模拟光强度样式图解说明了被环1510b围绕的中央暗区域1520b。图15C中的光强度样式与10度的入射角度一致地位移(与图15B中展示的样式相比)。也就是说，中央暗区域1520b的中心从穿过轴棱锥的中心的轴棱锥底部的法线位移大约10度(模拟展示了中央暗区域的中心不是恰好10度，而是离10度大约～0.35度)。因此，可以说暗圆圈的中心的位置随输入角度大概线性地位移。从图15B和15C还观察到，暗中央区域1520a和暗中央区域1520b具有大概相同的角度范围(跨内圆锥的完整顶点大概3度)，但是围绕中央暗区域1520b的环1510b与围绕中央暗区域1520a的环1510a相比略微不对称。从图15B和15C可以推断出，对于入射在轴棱锥上的光来说，中央暗区域1520a、1520b内部将有非常小的光学能量。
由于轴棱锥1300经配置以在环状区域中分布入射光，所以环状漫射体1200的各种实施方案可包含多个轴棱锥透镜1300。所述多个轴棱锥透镜1300可以安置在漫射体1200的一个或两个表面1201a和1201b上或者漫射体1200的体积中，或者部分是在漫射体1200的表面上并且部分是在漫射体1200的体积中。在各种实施方案中，所述多个轴棱锥透镜1300可以安置在任意阵列中。在各种实施方案中，所述多个轴棱锥透镜1300中的每一者的光轴可以沿着环状漫射体1200的表面法线对准。在各种实施方案中，所述多个轴棱锥透镜1300中的每一者的光轴可以相对于环状漫射体1200的表面法线在一个角度上对准。
参照图12B中展示的显示装置900，轴棱锥漫射体1200可以安置在所述多个显示元件901上。在各种实施方案中，漫射体1200的一个或两个表面1201a、1201b包含多个轴棱锥透镜1300。举例来说，在一些这样的实施方案中，轴棱锥提供在漫射体的一个表面上，并且漫射体1200可以定向成使得轴棱锥在比表面1201b(近端)离显示元件901更远(远端)的表面1201a上。因此，在这样的实施方案中，多个轴棱锥透镜1300的底部1305在显示元件901近端，并且多个轴棱锥透镜1300的顶点在显示元件901远端。在其它实施方案中，可以另外或者替代地在表面1201b上提供轴棱锥。举例来说，在某些这样的实施方案中，一些轴棱锥1300的底部1305在显示元件901远端，并且所述轴棱锥的顶点在显示元件901近端。如上所述，轴棱锥可以具有相当于或者小于显示元件的大小的大小。在轴棱锥的大小相当于显示元件的大小的实施方案中，每一轴棱锥可以与对应显示元件匹配的和/或对准。
所述多个轴棱锥1300的几何形状(举例来说，顶点角度、底部1305的半径、底部1305的厚度t)可以确定成使得角度在大概5度与大概15度之间，并且通过θ2-θ1.表达的环1210的角宽度在大概10度与大概30度之间。
在各种实施方案中，可能有利的是使轴棱锥1300的倾斜侧壁1315a和1315b和/或底部的一或多个表面1305a和1305b弯曲，举例来说如图13B-13D所示。模拟结果显示，使轴棱锥1300的底部的一或多个表面1305a和1305b弯曲，可以使光在更宽的角度θ2上扩展，从而使得环1210的环宽度θ2-θ1增加。更宽的环宽度可以增加显示装置的观看角度的范围。举例来说，由于可以沿着环内的在直径上彼此相反的方向(举例来说，见图12B中的观看方向920和925)观看显示装置900，所以显示装置的观看角度的范围可以是大约2(θ2-θ1)。在各种实施方案中，轴棱锥角度α(和/或顶点角度)可以选择成提供具有期望的角宽度2θ1的暗区域。轴棱锥底部1305的一或多个表面1305a和1305b的曲率可以选择成提供环的期望角宽度θ2-θ1。因此，在某些实施方案中，可以使用轴棱锥的一或多个几何属性来调谐漫射体的光学属性，以便将经调制的光的方向从镜面方向移开，从而同时实现装置的相对低的镜面眩光和相对高的色彩对比。
在各种实施方案中，可以在环状漫射体前方或后方提供第二漫射体(举例来说，常规漫射体(和/或抗眩光涂层))，以进一步扩展光以便改进显示器上的图像的美观度。
图16是图解说明包含环状漫射体的显示装置的制造方法的实施方案的流程图。所述方法包含如框1605处所示提供多个反射性显示元件，所述反射性显示元件经配置以调制入射在显示装置上的光，以及如框1610处所示提供漫射体层，所述漫射体层经配置以在环中分布经调制的光。漫射体层可以经配置以重新分布入射在装置上的光，使得从显示元件反射的光在第一圆形区域(相对于镜面反射方向具有第一角度θ1)与第二圆形区域(相对于镜面反射方向具有第二角度θ2)之间的环形区域中重新分布。第二角度θ2可以大于第一角度θ1，第一角度θ1可以大于0度。在各种实施方案中，环状漫射体可以在与光经配置以入射在多个显示装置上的侧相同的显示元件侧上位于所述显示元件上。在各种实施方案中，显示元件可以安置在衬底的第一侧上。在各种实施方案中，环状漫射体可以安置在衬底的与衬底的第一侧相对的第二侧上。在各种实施方案中，环状漫射体可以安置在衬底的与安置反射性显示元件的侧相同的侧上。在各种实施方案中，漫射体层可以安置在衬底与反射性显示元件之间。在各种实施方案中，在安置反射性显示元件之前，可以在衬底上制造和/或安置漫射体层。在各种实施方案中，可以使用压敏粘合剂安置环状漫射体，或者可以将环状漫射体层压到衬底上。环状漫射体可包含光学特征，例如，举例来说，多个轴棱锥透镜或全息特征。所述光学特征可以使用例如(举例来说)压花、压印、表面光刻等工艺形成。
已经参照反射性显示装置900描述了漫射体1200的某些实施方案。然而，这只是为了方便呈现，并不意在是限制性的。在其它实施方案中，漫射体1200可以与透射性或半透反射性显示装置一起使用。漫射体层1200的实施方案可以与例如照明装置、光导、灯具等等其它光学设备一起使用。
图17A和17B展示了图解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可以总体上类似于上文描述的显示装置900的实施方案。举例来说，显示装置40可包含上文描述的漫射体1200的实施方案。显示装置40可以是(举例来说)智能手机、蜂窝或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微的变化形式还说明各种类型的显示装置，例如电视、平板、电子阅读器、手持装置和便携式媒体播放器。
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和麦克风46。外壳41可以由多种制造工艺中的任一种形成，包含注射模制和真空成型。此外，外壳41可以由多种材料中的任一种形成，包含但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。外壳41可包含可移除部分(未图示)，其可以与具有不同颜色或含有不同标识、图片或符号的其它可移除部分互换。
显示器30可以是多种显示器中的任一种，包含双稳态或模拟显示器，如本文中描述的。在一些实施方案中，显示器30可以类似于反射性显示装置900，并且包含上述环状漫射体1200。显示器30还可以经配置以包含平板显示器，例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD，或者非平板显示器，例如CRT或其它管式装置。此外，显示器30可包含干涉调制器显示器，如本文中描述的。
图17B中示意性地图解说明了显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，并且可包含至少部分地封围在其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，其包含耦合到收发器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可以经配置以调节信号(举例来说，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还连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28并且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。在一些实施方案中，电力供应器50可以向特定显示装置40设计中的基本上所有的组件提供电力。
网络接口27包含天线43和收发器47，使得显示装置40可以经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可以具有一些处理能力，用以(举例来说)分担处理器21的数据处理要求。天线43可以发射和接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE16.11标准(包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g，n，及其其它实施方案)发射和接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射和接收RF信号。在蜂窝电话的情况下，天线43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/通用分组无线电服务(GPRS)、增强数据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可以预处理从天线43接收到的信号，使得所述信号可以被处理器21接收并且进一步操纵。收发器47还可以处理从处理器21接收到的信号，使得可以经由天线43从显示装置40发射所述信号。
在一些实施方案中，可以用接收器取代收发器47。此外，在一些实施方案中，可以用图像源取代网络接口27，图像源可以存储或产生有待被发送到处理器21的图像数据。处理器21可以控制显示装置40的整体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收例如压缩图像数据等数据，并且将所述数据处理成原始图像数据或者处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可以将经处理的数据发送到驱动器控制器29或者发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度等级。
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可包含放大器和滤波器，用于将信号发射到扬声器45，并且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可以是显示装置40内的离散组件，或者可以并入在处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可以直接从处理器21或从帧缓冲器28取得处理器21产生的原始图像数据，并且可以适当地对原始图像数据进行再次格式化以便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可以将原始图像数据再次格式化成具有光栅类格式的数据流，使得其具有适合于跨显示阵列30扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然例如LCD控制器等驱动器控制器29往往作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但是此些控制器可以用许多方式实施。举例来说，控制器可以作为硬件嵌入在处理器21中、作为软件嵌入在处理器21中或者在硬件中与阵列驱动器22完全集成。
阵列驱动器22可以从驱动器控制器29接收格式化的信息，并且可以将视频数据再次格式化成平行波形组，其被每秒多次施加到成百并且有时候成千(或更多)根来自显示器的x-y像素矩阵的引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30对于本文中描述的显示器类型中的任一种是合适的。举例来说，驱动器控制器29可以是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(举例来说，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可以是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(举例来说，IMOD显示器驱动器)。而且，显示阵列30可以是常规显示阵列或双稳态显示阵列(举例来说，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可以与阵列驱动器22集成。此实施方案可以用于高度集成的系统，举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。
在一些实施方案中，输入装置48可以经配置以允许(举例来说)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇臂、触敏屏幕、与显示阵列30集成的触敏屏幕，或压敏或热敏薄膜。麦克风46可以配置成用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可以使用通过麦克风46的语音命令来控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含多种能量储存装置。举例来说，电力供应器50可以是可再充电的电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可以使用来自(举例来说)壁装插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可以无线地充电。电力供应器50还可以是可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电力供应器50还可以经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留在驱动器控制器29中，其可以位于电子显示系统中的多个位置。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留在阵列驱动器22中。可以在任何数目的硬件和/或软件组件和在各种配置中实施上述优化。
配合本文中揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实施为电子硬件、计算机软件或这两者的组合。硬件与软件的可互换性已经在功能性方面总体上加以描述并且在上文描述的各种说明性组件、块、模块、电路和步骤中加以说明。此些功能性是在硬件还是软件中实施，是取决于特定应用和施加于整个系统的设计约束。
可以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)或其它经设计以执行本文中描述的功能的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行用于实施配合本文中揭示的方面所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。通用处理器可以是微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以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、一或多个微处理器配合DSP核心或任何其它此配置。在一些实施方案中，可以通过专用于给定功能的电路来执行特定步骤和方法。
在一或多个方面中，所描述的功能可以在硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中揭示的结构及其结构等效物)或其任何组件中实施。本说明书中所描述的主题的实施方案还可以实施为一或多个计算机程序(即，编码在计算机存储媒体上以用于由数据处理设备执行或者控制数据处理设备的操作的计算机程序指令的一或多个模块)。
如果在软件中实施，则可以将功能作为一或多个指令或代码在计算机可读媒体上存储或传输。本文中揭示的方法或算法的步骤可以在可以驻留在计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体与包含任何能够将计算机程序从一处传递到另一处的媒体的通信媒体两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说，并且并非限制，此些计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、或可用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机存取的任何其它媒体。此外，任何连接都可以恰当地称为计算机可读媒体。本文中使用的磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光光学地复制数据。上述各项的组合也可以包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为一个代码和指令或代码和指令的任何组合或一组代码和指令而驻留在机器可读媒体和计算机可读媒体上，所述机器可读媒体和计算机可读媒体可以并入到计算机程序产品中。
对本揭示中描述的实施方案的各种修改对于所属领域的技术人员来说可能是显而易见的，并且本文中定义的一股原理可以应用于其它实施方案，而不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书不意在限于本文中展示的实施方案，而是应被赋予与本文中揭示的本发明、原理和新颖特征相一致的最广的范围。本文中使用词语“示范性”仅意味着“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必要被理解为比其它可能性或实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将容易明白，有时候使用术语“上部”和“下部”以便更容易描述各图，并且指示对应于图在适当地定向的页上的定向的相对位置，并且可以不反映所实施的IMOD的适当定向。
本说明书在分开的实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合实施。相反，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方案中分开实施或者用任何合适的子组合来实施。而且，虽然上文可能将特征描述为以某些组合来起作用并且甚至起初是这样要求的，但是在一些情况下可以从组合中去除来自所要求的组合的一或多个特征，并且所要求的组合可以针对子组合或者子组合的变化形式。
类似地，虽然图式中以特定次序描绘了操作，但是所属领域的技术人员将容易认识到，此些操作不需要以所展示的特定次序或者以循序次序执行，或者需要执行所有图解说明的操作才能实现期望结果。进而，图式可以用流程表的形式示意性地描绘一或多个实例过程。然而，可以在示意性地图解说明的实例过程中并入未描绘的其它操作。举例来说，可以在任何图解说明的操作之前、之后、同时地或在其间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有利的。而且，上文描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应理解为在所有的实施方案中都要求这样的分离，并且应理解所描述的程序组件和系统总体上可以在单个软件产品中集成在一起，或者封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下可以用不同的次序执行权利要求书中陈述的动作，并且仍然实现期望的结果。

Claims (31)

1.一种具有表面法线的显示装置，其中入射光的至少一部分从相对于所述表面法线的一入射方向入射，并且其中镜面反射方向与所述入射方向相关联，所述显示装置包括：
多个反射性显示元件，其经配置以调制入射在所述显示装置上的光；和
安置在所述多个反射性显示元件上的第一漫射体层，所述第一漫射体层经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布到相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度θ2大于所述第一角θ1，并且所述第一角度θ1大于0度。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一漫射体层包含多个轴棱锥透镜，所述多个轴棱锥透镜中的每一者是锥形的，并且具有底部、顶点和将所述顶点接合到所述底部的倾斜侧壁。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述多个轴棱锥透镜布置成任意样式。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述倾斜侧壁是直的。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述倾斜侧壁是弯曲的。
6.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述底部的表面是平坦的。
7.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述底部的表面是弯曲的。
8.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述锥形的所述倾斜侧壁与所述底部之间的角度被选择成为所述第一角度θ1提供期望的值。
9.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述底部和所述侧壁中的至少一者以一曲率弯曲。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中θ2-θ1的值大于5度。
11.根据权利要求2所述的显示装置，其中多个轴棱锥透镜安置在每一反射性显示像素上。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述多个轴棱锥透镜的数目在每个显示像素大约10个与10,000个轴棱锥透镜之间。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述多个轴棱锥透镜中的每一者具有是所述反射性显示像素的面积的大概0.01％到大概10％之间的所述底部的面积。
14.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述多个轴棱锥透镜的密度在大概每平方厘米105个与每平方厘米大概109个之间。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一漫射体层包含多个全息特征。
16.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一角度θ1在大概5度与大概15度之间。
17.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二角度θ2在大概10度与大概30度之间。
18.根据权利要求1所述的显示装置，其进一步包含安置在所述多个反射性显示元件上的第二漫射体。
19.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述多个反射性显示元件中的每一者包含至少一个干涉调制器。
20.一种具有表面法线的显示装置，其中入射光的至少一部分从相对于所述表面法线的一入射方向入射，并且其中镜面反射方向与所述入射方向相关联，所述显示装置包括：
多个反射性显示元件，其经配置以调制入射在所述显示装置上的光；和
用于重新引导光的装置，所述重新引导装置安置在所述多个反射性显示元件上，所述重新引导装置经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布在相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度大于所述第一角度，并且所述第一角度大于0度。
21.根据权利要求20所述的显示装置，其中所述重新引导装置包含具有多个轴棱锥透镜的漫射体层。
22.根据权利要求21所述的显示装置，其中所述多个轴棱锥透镜布置成任意样式。
23.一种制造显示装置的方法，所述方法包括：
提供多个反射性显示元件，所述多个反射性显示元件经配置以调制入射在所述显示装置上的光，所述显示装置具有表面法线，其中所述入射光的至少一部分是从相对于所述表面法线的一入射方向入射的，并且其中镜面反射方向与所述入射方向相关联；和
提供漫射体层，所述漫射体层安置在所述多个反射性显示元件上，所述漫射体层经配置以重新分布所述入射光，使得从所述显示元件反射的所述光重新分布在相对于所述镜面反射方向具有第一角度θ1的第一圆形区域与相对于所述镜面反射方向具有第二角度θ2的第二圆形区域之间的环形区域中，所述第二角度大于所述第一角度，并且所述第一角度大于0度。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述漫射体层包含多个光学特征。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述光学特征包含多个轴棱锥透镜。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述光学特征包含多个全息特征。
27.根据权利要求24所述的方法，其中通过包含压花、压印和表面光刻中的至少一者的工艺形成所述光学特征。
28.根据权利要求23所述的方法，其中所述多个反射性显示元件安置在衬底的第一侧上，并且其中所述漫射体层用压敏粘合剂安置在所述衬底的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。
29.根据权利要求23所述的方法，其中所述多个反射性显示元件安置在衬底的第一侧上，并且其中所述漫射体层层压在所述衬底的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。
30.根据权利要求23所述的方法，其中所述多个反射性显示元件和漫射体层安置在衬底的相同侧上。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述漫射体层安置在所述衬底与所述多个反射性显示元件之间。
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