TW201518796A - 用於達到不變的色彩偏軸視野之光纖陣列 - Google Patents

Abstract

本文中所描述之一些實施涉及界定一視角範圍，其在本文中亦被稱為一視野錐。可由一顯示器上之一光纖陣列來產生該視野錐。該光纖陣列可包括能夠增加透射穿過該光纖陣列之光之量的錐形光纖。該光纖陣列可為一分級折射率式光纖陣列，其中光纖芯之該折射率沿該等光纖之軸線而變化。

Description

用於達到不變的色彩偏軸視野之光纖陣列 優先權主張

本申請案主張2013年9月11日申請且題目為「OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING CONSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING」之美國臨時專利申請案第61/876,673號(代理人案號QUALP197P/132873P1)的優先權，該案以引用之方式併入本文中。本申請案亦主張2013年10月17日申請且題目為「OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING CONSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING」之美國專利申請案第14/056,720號(代理人案號QUALP197US/132873)的優先權，該案以引用之方式併入本文中。

本發明係關於機電系統及器件，且更特定言之係關於用於實施反射式顯示器件之機電系統。

機電系統(EMS)包括具有電及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(諸如，鏡面及光學膜)及電子儀器之器件。可按包括(但不限於)微尺度及奈米尺度之多種尺度來製造EMS器件或元件。舉例而言，微機電系統(MEMS)器件可包括具有範圍為約一微米至數百微米或更大之大小的結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包括具有小於一微米之大小(包括(例如)小於數百奈米之大小)的結構。可使用沈 積、蝕刻、微影及/或蝕刻掉基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電器件的其他微機械加工製程來產生機電元件。

一個類型之EMS器件被稱為干涉調變器(IMOD)。術語IMOD或干涉光調變器指代使用光學干涉之原理來選擇性地吸收及/或反射光的器件。在一些實施中，IMOD顯示元件可包括一對導電板，該對導電板中之一者或兩者可完全或部分地為透明型及/或反射型且在施加一適當電信號後即能夠進行相對運動。舉例而言，一個板可包括安置於基板上方、基板上或由基板支撐的固定層且另一板可包括藉由氣隙而與該固定層分開的反射膜。一個板相對於另一板的位置可改變入射於IMOD顯示元件上之光的光學干涉。基於IMOD之顯示器件具有廣泛之應用範圍，且被預期用於改良現有產品及產生新產品(尤其係具有顯示能力之新產品)。

一些IMOD為雙態IMOD，此意謂其可僅被組態於兩個位置(打開或閉合)中。單一影像像素可包括三個或三個以上之雙態IMOD，該等雙態IMOD中之每一者對應於一子像素。在包括多狀態干涉調變器(MS-IMOD)或類比IMOD(A-IMOD)之顯示器件中，可藉由單一IMOD之吸收體堆疊與反射器堆疊之間的間隙間距或「間隙高度」來判定像素之反射色彩。一些A-IMOD可以實質上連續之方式而被定位於大量間隙高度之間，而MS-IMOD可大體被定位於少量間隙高度中。結果，可將A-IMOD視為MS-IMOS之類別的特殊狀況(即，視為具有極大量之可控間隙高度的MS-IMOD)。因此，本文中可將A-IMOD與MS-IMOD兩者稱為MS-IMOD或簡單地稱為IMOD。

在諸如IMOD顯示器或偏振控制顯示器(例如，液晶顯示器(LCD))之反射式顯示器中，偏軸視野常常導致色彩之不良移位或甚至對比度反轉。在MS-IMOD顯示器中，當像素顯示微紅色彩時，此效應尤為顯著，此係因為任何色彩之反射比峰值朝向藍色移位。

本發明之系統、方法及器件各自具有若干創新態樣，該等態樣中無單一態樣單獨地負責本文中所揭示之所要屬性。

本發明中所描述之標的物的一個創新態樣可實施於一種裝置中，該裝置可包括一顯示器；一實質上透明之基板；及一光纖陣列，其安置於該基板與該顯示器之間。該光纖陣列可能夠使光在該基板與該顯示器之間透射。該光纖陣列可包括具有實質上隨機長度之光纖。

在一些實施中，該光纖陣列可能夠界定該顯示器之一視角範圍。該光纖陣列可包括具有錐形光纖芯之光纖。可將低折射率光纖包層材料安置於該等錐形光纖芯之間。舉例而言，該光纖包層材料可包括光吸收材料。在一些實施中，該光纖陣列可包括具有光纖芯之光纖，該等光纖芯具有沿該等光纖之一軸線而變化的一分級折射率。

該裝置可包括能夠照明該光纖陣列之一實質上不相干光源。在一些此等實施中，自該陣列中之一第一光纖射出的光與自該陣列中之一第二光纖射出的光可相互不相干。

一種顯示器件可包括該裝置。該顯示器件可包括一干涉調變器(IMOD)顯示器。該顯示器件可包括能夠控制該顯示器件之一控制系統。該控制系統可能夠處理影像資料。

該顯示器件可包括：一驅動器電路，其能夠將至少一個信號發送至該顯示器件之一顯示器；及一控制器，其能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。該控制系統亦可包括：一處理器；及一影像源模組，其能夠將該影像資料發送至該處理器。該影像源模組可包括一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。該顯示器件亦可包括一輸入器件，該輸入器件能夠接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該控制系統。

本發明中所描述之標的物的另一創新態樣可實施於一種器件 中，該器件包括：用於顯示影像之裝置；一實質上透明之基板；及用於使光在該基板與該顯示器之間透射的裝置。用於使光透射之該裝置可包括安置於該基板與用於顯示影像之該裝置之間的一光纖陣列。該光纖陣列可能夠界定該顯示器之一視角範圍。

在一些實施中，該光纖陣列中之每一光纖可包括一光纖芯及一光纖包層。該光纖芯及該光纖包層之折射率可經選擇以提供該視角範圍。在一些實施中，每一光纖之一數值孔徑可至少部分地基於該光纖芯之該折射率與該光纖包層之該折射率之間的差的一平方根。

在一些實施中，該光纖陣列可包括具有實質上隨機長度之光纖。根據一些實施，該光纖陣列中之每一光纖可長於一最小長度。該最小長度可至少部分地基於一光纖直徑及/或一光纖芯折射率。

根據一些實施，該光纖陣列可包括具有錐形光纖芯之光纖。在一些實例中，該光纖陣列可包括具有光纖芯之光纖，該等光纖芯具有沿該等光纖之一軸線而變化的一分級折射率。

在隨附圖式及以下描述中陳述此說明書中所描述之標的物之一或多個實施的細節。雖然此概述中所提供之實例係主要就基於機電系統(EMS)之顯示器來描述，但本文中所提供之概念可適用於其他類型之顯示器(諸如，液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、電泳顯示器及場發射顯示器)以及適用於其他非顯示器EMS器件(諸如，EMS麥克風、感測器及光學開關)。其他特徵、態樣及優勢自描述、圖式及申請專利範圍將變得顯而易見。應注意，以下諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。

1-1‧‧‧線

12‧‧‧IMOD顯示元件

13‧‧‧光

14‧‧‧可移動反射層

14a‧‧‧子層

14b‧‧‧子層

14c‧‧‧子層

15‧‧‧光

16‧‧‧光學堆疊

16a‧‧‧子層

16b‧‧‧子層

18‧‧‧支撐柱

19‧‧‧空腔

20‧‧‧基板

21‧‧‧處理器

22‧‧‧陣列驅動器

24‧‧‧列驅動器電路

25‧‧‧犧牲層

26‧‧‧行驅動器電路

27‧‧‧網路介面

28‧‧‧圖框緩衝器

29‧‧‧驅動器控制器

30‧‧‧顯示陣列/顯示器

36‧‧‧EMS元件陣列

40‧‧‧顯示器件

41‧‧‧外殼

43‧‧‧天線

45‧‧‧揚聲器

46‧‧‧麥克風

47‧‧‧收發器

48‧‧‧輸入器件

50‧‧‧電源供應器

52‧‧‧調節硬體

91‧‧‧EMS封裝

92‧‧‧背板

93‧‧‧凹口

94a‧‧‧背板組件

94b‧‧‧背板組件

96‧‧‧導電通路

97‧‧‧機械支座

98‧‧‧電接點

600‧‧‧MS-IMOD

605‧‧‧鏡面堆疊

610‧‧‧吸收體堆疊

615‧‧‧光

620‧‧‧光

625‧‧‧光

630‧‧‧間隙高度

705a‧‧‧光

705b‧‧‧光

710‧‧‧光

715‧‧‧光

720‧‧‧觀測者

725‧‧‧光

800‧‧‧光纖陣列

805‧‧‧光

805a‧‧‧入射光

805b‧‧‧光

810‧‧‧軸線

815‧‧‧光纖

815a‧‧‧光纖

820‧‧‧光纖芯

820a‧‧‧光纖芯

825a‧‧‧光纖包層材料

900‧‧‧裝置

905‧‧‧基板

910‧‧‧顯示器

1005‧‧‧芯/包層介面

1205‧‧‧低折射率包層材料

1405‧‧‧光纖芯堆疊

1410‧‧‧光阻

dS‧‧‧無窮小表面元件

dΩ‧‧‧立體角

n_s‧‧‧法線

V0‧‧‧電壓

Vbias‧‧‧電壓

α₁‧‧‧入射角

α₂‧‧‧入射角

γ‧‧‧圓錐角

δ‧‧‧長度

δ_min‧‧‧最小長度

θ‧‧‧繞射角

φ‧‧‧視角範圍

圖1展示描繪在IMOD顯示器件之一系列顯示元件或一顯示元件陣列中之兩個鄰近實例干涉調變器(IMOD)顯示元件的等角視圖說明。

圖2展示說明併有一基於IMOD之顯示器之實例電子器件的系統方塊圖，該基於IMOD之顯示器包括IMOD顯示元件之三元件×三元件陣列。

圖3展示說明用於IMOD顯示器或顯示元件之實例製造製程的流程圖。

圖4A至圖4E展示在製造IMOD顯示器或顯示元件之實例製程中之各種階段的橫截面說明。

圖5A及圖5B為機電系統(EMS)封裝之一部分之示意性分解部分透視圖，該EMS封裝包括EMS元件陣列及背板。

圖6A至圖6E展示多狀態IMOD(MS-IMOD)可如何經組態以產生不同色彩之實例。

圖7A展示正沿一軸線所檢視之MS-IMOD之實例，該軸實質上正交於鏡面堆疊之表面。

圖7B展示正沿一軸線所檢視之MS-IMOD之實例，該軸線與鏡面堆疊之表面的法線成角度α。

圖8A及圖8B展示能夠界定視角範圍之光纖陣列之實例。

圖9展示包括光纖陣列之裝置之實例。

圖10展示個別光纖之橫截面之實例。

圖11展示紅色視角相依性之u'v'色空間特徵化之實例。

圖12A及圖12B展示用於增加透射穿過光纖陣列之光之量的實施之實例。

圖13展示光學擴展量守恆定律之參數之實例。

圖14A至圖14C說明製造具有光纖芯之光纖陣列的製程，該等光纖芯具有分級折射率。

圖15A及圖15B展示說明可包括複數個IMOD顯示元件之實例顯示器件的系統方塊圖。

各圖式中相同參考數字及標號均指示相同元件。

以下描述係有關出於描述本發明之創新態樣之目的的某些實施。然而，一般熟習此項技術者將易於認識到，可以眾多不同方式來應用本文中之教示。所描述之實施可實施於能夠顯示影像(不管處於運動(諸如，視訊)抑或固定(諸如，靜態影像)，且不管係文字、圖形抑或圖像)之任何器件、裝置或系統中。更特定言之，預期所描述之實施可被包括於多種電子器件中或與多種電子器件相關聯，該等電子器件係諸如(但不限於)：行動電話、已啟用多媒體網際網路之蜂巢式電話、行動電話接收器、無線器件、智慧電話、Bluetooth®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或攜帶型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧本、平板電腦、印表機、複印機、掃描儀、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航儀、攝影機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄相機、遊戲控制台、手錶、時鐘、計算器、電視監控器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如，電子閱讀器)、電腦監控器、音訊顯示器(包括里程錶及速度計顯示器等)、座艙控制件及/或顯示器、攝影機視圖顯示器(諸如，車輛中之後視圖攝影機的顯示器)、電子照片、電子告示牌或廣告牌、投影儀、架構結構、微波、電冰箱、立體聲系統、盒式記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電、攜帶型記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣機/乾衣機、停車計時器、封裝(諸如，在包括微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(諸如，一件珠寶或衣服上之影像之顯示)及多種EMS器件。本文中之教示亦可用於非顯示應用中，諸如(但不限於)：電子開關器件、射頻濾波器、感測器、加速計、迴轉儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子儀器之慣性組件、消費型電子產品之零件、可變電抗器、液 晶器件、電泳器件、驅動方案、製造製程及電子測試設備。因此，該等教示並不意欲限於僅在諸圖中描繪之實施，而實情為，具有如一般熟習此項技術者將易於顯而易見之廣泛適用性。

本文中所描述之一些實施涉及界定視角範圍(本文中亦稱為視野錐)。可由顯示器(諸如，IMOD顯示器)上之光纖陣列來產生視野錐。在一些實施中，光纖陣列包括能夠增加透射穿過光纖陣列之光之量的錐形光纖。光纖陣列可為分級折射率式光纖陣列，其中光纖芯之折射率沿光纖之軸線而變化。

可實施本發明中所描述之標的物的特定實施以實現以下潛在優勢中之一或多者。一些實施可提供一反射式顯示器，對於該反射式顯示器而言，由顯示器提供之經再現色彩在視角範圍內未明顯改變。在視角範圍外部，顯示器可呈現為黑暗，使得視野錐可被視為秘密區。在一些實施中，錐形光纖可提供高孔徑比且可增加透射穿過光纖陣列之光的量及對偏軸視野特性之較好控制。

所描述之實施可適用之合適EMS或MEMS器件或裝置之實例為反射式顯示器件。反射式顯示器件可併有干涉調變器(IMOD)顯示元件，可實施該等IMOD顯示元件以使用光學干涉之原理來選擇性地吸收及/或反射入射於其上之光。IMOD顯示元件可包括：部分光學吸收體；反射器，其可相對於吸收體移動；及光學諧振腔，其界定於吸收體與反射器之間。在一些實施中，反射器可移動至兩個或兩個以上之不同位置，該等位置可改變光學諧振腔之大小且藉此影響IMOD之反射比。IMOD顯示元件之反射譜可產生相當寬廣之光譜帶，該等光譜帶可經移位跨越可見波長以產生不同色彩。可藉由改變光學諧振腔之厚度來調整光譜帶之位置。一種改變光學諧振腔之方式係藉由改變反射器相對於吸收體之位置。

圖1為描繪在IMOD顯示器件之一系列顯示元件或一顯示元件陣 列中之兩個鄰近實例干涉調變器(IMOD)顯示元件的等角視圖說明。IMOD顯示器件包括一或多個干涉EMS(諸如，MEMS)顯示元件。在此等器件中，可在明亮狀態抑或黑暗狀態下定位干涉MEMS顯示元件。在明亮(「鬆弛」、「開放」或「接通」等)狀態下，顯示元件反射入射可見光之大部分。相反地，在黑暗(「致動」、「閉合」或「斷開」等)狀態下，顯示元件反射很少之入射可見光。MEMS顯示元件可能夠主要地在特定光波長下反射從而允許除黑白之外的彩色顯示。在一些實施中，藉由使用多個顯示元件，可達到不同色原強度及灰度。

IMOD顯示器件可包括可按列及行配置之IMOD顯示元件陣列。陣列中之每一顯示元件可包括至少一對反射層及半反射層，諸如可移動反射層(亦即，可移動層，亦稱為機械層)及固定之部分反射層(亦即，固定層)，該對反射層及半反射層被定位於距彼此一可變及可控制距離處以形成氣隙(亦稱為光學間隙、空腔或光學諧振腔)。可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。舉例而言，在第一位置(亦即，鬆弛位置)中，可移動反射層可以距固定之部分反射層一距離來定位。在第二位置(亦即，致動位置)中，可移動反射層可經定位成較接近於部分反射層。自該兩個層反射之入射光可取決於可移動反射層之位置及入射光之波長而相長地及/或相消地干涉，從而針對每一顯示元件而產生總體反射或非反射狀態。在一些實施中，顯示元件可在未致動時處於反射狀態從而反射可見光譜內之光，且可在致動時處於黑暗狀態從而吸收及/或相消地干涉可見光範圍內之光。然而，在一些其他實施中，IMOD顯示元件可在未致動時處於黑暗狀態且在致動時處於反射狀態。在一些實施中，所施加之電壓的引入可驅動顯示元件以改變狀態。在一些其他實施中，所施加之電荷可驅動顯示元件以改變狀態。

圖1中之陣列之所描繪部分包括呈IMOD顯示元件12之形式的兩個鄰近干涉MEMS顯示元件。在右邊之顯示元件12中(如所說明)，可移動反射層14經說明為位於接近於、鄰近於或觸摸光學堆疊16之致動位置中。跨越右邊之顯示元件12所施加之電壓V_bias足以移動且亦維持可移動反射層14處於致動位置中。在左邊之顯示元件12中(如所說明)，可移動反射層14經說明為位於距光學堆疊16一距離(其可基於設計操作加以預定)處之鬆弛位置中，該光學堆疊包括部分反射層。跨越左邊之顯示元件12所施加之電壓V₀不足以使可移動反射層14致動至一致動位置(諸如，右邊之顯示元件12的致動位置)。

在圖1中，IMOD顯示元件12之反射性質係大體上用箭頭來說明，該等箭頭指示入射於IMOD顯示元件12上之光13及自左邊之顯示元件12反射之光15。入射於顯示元件12上之大部分光13可透射穿過透明基板20，朝向光學堆疊16行進。入射於光學堆疊16上之光的一部分可透射穿過光學堆疊16之部分反射層，且一部分將反射回，穿過透明基板20。光13的透射穿過光學堆疊16之部分可自可移動反射層14反射，返回朝向(且穿過)透明基板20。自光學堆疊16之部分反射層反射之光與自可移動反射層14反射之光之間的干涉(相長及/或相消)將部分地判定在器件之視野或基板側上自顯示元件12反射之光15之波長的強度。在一些實施中，透明基板20可為玻璃基板(有時稱為玻璃板或面板)。玻璃基板可為或可包括(例如)硼矽玻璃、鹼石灰玻璃、石英、派熱斯玻璃或其他合適之玻璃材料。在一些實施中，玻璃基板可具有0.3、0.5或0.7毫米之厚度，但在一些實施中，玻璃基板可較厚(諸如，幾十毫米)或較薄(諸如，小於0.3毫米)。在一些實施中，可使用非玻璃基板，諸如聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸伸乙二酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)基板。在此實施中，非玻璃基板將很可能具有小於0.7毫米之厚度，但基板可取決於設計考慮事項而較厚。在一 些實施中，可使用非透明基板，諸如基於金屬箔片或不鏽鋼之基板。舉例而言，基於反轉IMOD之顯示器(其包括固定反射層及可移動反射層，其為部分透射且部分反射的)可經調適成自與圖1之顯示元件12對置的基板側檢視且可藉由非透明基板來支撐。

光學堆疊16可包括單一層或若干層。該(等)層可包括電極層、部分反射且部分透射層及透明介電層中之一或多者。在一些實施中，光學堆疊16係導電的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)藉由將上述層中之一或多者沈積至透明基板20上而製造。電極層可由諸如各種金屬(例如，氧化銦錫(ITO))之多種材料形成。部分反射層可由為部分反射之多種材料(諸如，各種金屬(例如，鉻及/或鉬)、半導體及介電質)形成。部分反射層可由一或多個材料層形成，且該等層中之每一者可由單一材料或材料之組合形成。在一些實施中，光學堆疊16之某些部分可包括單一半透明厚度之金屬或半導體，其充當部分光學吸收體與電導體兩者，而不同的導電性較強之層或部分(例如，屬於光學堆疊16或顯示元件之其他結構)可用以在IMOD顯示元件之間用匯流排傳送信號。光學堆疊16亦可包括覆蓋一或多個導電層或一導電/部分吸收層之一或多個絕緣或介電層。

在一些實施中，光學堆疊16之該等層中的至少一些可經圖案化成平行條帶，且可形成顯示器件中之列電極，如下文予以進一步描述。如由一般熟習此項技術者將理解，術語「經圖案化」在本文中用以指代遮蔽以及蝕刻製程。在一些實施中，可將高度導電且反射之材料(諸如，鋁(Al))用於可移動反射層14，且此等條帶可形成顯示器件中之行電極。可移動反射層14可經形成為一(多個)所沈積金屬層之一系列平行條帶(正交於光學堆疊16之列電極)，以形成沈積於支撐件(諸如，所說明之柱18)及位於柱18之間的介入犧牲材料之頂部上的行。當蝕刻掉該犧牲材料時，可在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成 所界定的間隙19或光學空腔。在一些實施中，柱18之間的間距可為大約1μm至1000μm，而間隙19可大約小於10,000埃(Å)。

在一些實施中，每一IMOD顯示像素(不管處於致動狀態抑或鬆弛狀態)可被視為由固定反射層及移動反射層形成之電容器。當未施加電壓時，可移動反射層14保持處於機械鬆弛狀態，如由圖1中之左側顯示元件12所說明，其中間隙19位於可移動反射層14與光學堆疊16之間。然而，當將電位差(亦即，電壓)施加至所選擇列及行中之至少一者時，在對應顯示元件處形成於列電極與行電極之相交處的電容器變得充電，且靜電力將該等電極牽拉在一起。若所施加電壓超出臨限值，則可移動反射層14可變形且移動從而接近或抵靠住光學堆疊16。如由圖1中之右側致動之顯示元件12所說明，光學堆疊16內之介電層(未圖示)可防止短路且控制層14與16之間的分離距離。不管所施加電位差之極性如何，行為可均為相同的。雖然陣列中之一系列顯示元件可在一些例子中被稱為「列」或「行」，但一般熟習此項技術者將易於理解，將一方向稱為「列」且將另一方向稱為「行」係任意的。再聲明，在一些定向上，可將列視為行，且將行視為列。在一些實施中，可將列稱為「共同」線且可將行稱為「區段」線，或反之亦然。此外，顯示元件可均勻地配置於正交的列及行(「陣列」)中，或以非線性組態配置，例如，具有相對於彼此之某些位置偏移(「馬賽克」)。術語「陣列」及「馬賽克」可指代任何組態。因此，雖然將顯示器稱為包括「陣列」或「馬賽克」，但元件自身不需要彼此正交地配置，或按均勻分佈安置，而在任何例子中可包括具有不對稱形狀及不均勻分佈之元件的配置。

圖2展示說明併有一基於IMOD之顯示器之實例電子器件的系統方塊圖，該基於IMOD之顯示器包括IMOD顯示元件之三元件×三元件陣列。該電子器件包括可能夠執行一或多個軟體模組之處理器21。除 執行作業系統之外，處理器21亦可能夠執行一或多個軟體應用程式，該一或多個軟體應用程式包括網頁瀏覽程式、電話應用程式、電子郵件程式或任何其他軟體應用程式。

處理器21可能夠與陣列驅動器22通信。陣列驅動器22可包括將信號提供至(例如)顯示陣列或面板30之列驅動器電路24及行驅動器電路26。圖1中所說明之IMOD顯示器件之橫截面係藉由圖2中之線1-1來展示。雖然出於清晰起見圖2說明IMOD顯示元件之3×3陣列，但顯示陣列30可含有極大數目之IMOD顯示元件，且可在列與行中具有不同數目個IMOD顯示元件，且反之亦然。

圖3展示說明用於IMOD顯示器或顯示元件之實例製造製程的流程圖。圖4A至圖4E展示在用於製造IMOD顯示器或顯示元件之實例製程中之各種階段的橫截面說明。在一些實施中，可實施製造製程80以製造一或多個EMS器件(諸如，IMOD顯示器或顯示元件)。此EMS器件之製造亦可包括圖3中未展示之其他區塊。製程80在區塊82處以在基板20上方形成光學堆疊16開始。圖4A說明形成於基板20上方之此光學堆疊16。基板20可為諸如玻璃或塑膠(諸如，上文關於圖1所論述之材料)之透明基板。基板20可具有可撓性或相對剛性且不彎曲，且可已經受先前之預備製程(諸如，清潔)以促進光學堆疊16之有效形成。如上文所論述，光學堆疊16可導電、部分透明、部分反射且部分吸收，且可(例如)藉由將具有所要性質之一或多個層沈積至透明基板20上製造該光學堆疊。

在圖4A中，雖然在一些其他實施中可包括更多或更少子層，但光學堆疊16包括具有子層16a及16b之多層結構。在一些實施中，子層16a及16b中之一者可包括光學吸收與導電性質兩者(諸如，組合之導體/吸收體子層16a)。在一些實施中，子層16a及16b中之一者可包括鉬-鉻(鉬鉻或MoCr)或具有合適之複折射率的其他材料。另外，子層16a 及16b中之一或多者可經圖案化為平行條帶，且可形成顯示器件中之列電極。可藉由遮罩及蝕刻製程或此項技術中已知之另一合適製程來執行此圖案化。在一些實施中，子層16a及16b中之一者可為絕緣或介電層，諸如沈積於一或多個下伏之金屬層及/或氧化物層(諸如，一或多個反射層及/或導電層)上方的上子層16a。另外，光學堆疊16可經圖案化為形成顯示器之列的個別及平行條帶。在一些實施中，即使在圖4A至圖4E中子層16a及16b經展示為有點厚，光學堆疊之子層中的至少一者(諸如，光學吸收層)仍可非常薄(例如，相對於本發明中所描繪之其他層)。

製程80在區塊84處以在光學堆疊16上方形成犧牲層25而繼續。由於犧牲層25稍後被移除(見區塊90)以形成空腔19，所以在所得IMOD顯示元件中未展示犧牲層25。圖4B說明部分製造之器件，該器件包括形成於光學堆疊16上方之犧牲層25。在光學堆疊16上方形成犧牲層25可包括以一厚度沈積二氟化氙(XeF₂)可蝕刻材料(諸如，鉬(Mo)或非晶矽(Si))，該厚度經選擇以在隨後的移除之後提供具有所要之設計大小的間隙或空腔19(亦見圖4E)。可使用諸如以下各者之沈積技術來實施犧牲材料之沈積：物理氣相沈積(PVD，其包括諸如濺鍍之許多不同技術)、電漿增強型化學氣相沈積(PECVD)、熱化學氣相沈積(熱CVD)或旋塗。

製程80在區塊86處以形成支撐結構(諸如，支撐柱18)而繼續。支撐柱18之形成可包括：圖案化犧牲層25以形成一支撐結構孔徑；接著使用諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋塗之沈積方法將材料(諸如，聚合物或如氧化矽之無機材料)沈積至孔徑中以形成支撐柱18。在一些實施中，形成於犧牲層中之支撐結構孔徑可延伸穿過犧牲層25及光學堆疊16而至下伏基板20，使得支撐柱18之下端接觸基板20。替代地，如圖4C中所描繪，形成於犧牲層25中之孔徑可延伸穿過犧牲層25但 不延伸穿過光學堆疊16。舉例而言，圖4E說明支撐柱18之下端接觸光學堆疊16之上表面。可藉由將支撐結構材料之層沈積於犧牲層25上方且圖案化遠離犧牲層25中之孔徑的支撐結構材料之若干部分來形成支撐柱18或其他支撐結構。支撐結構可位於孔徑內(如圖4C中所說明)，但亦可至少部分地延伸於犧牲層25之一部分上方。如上文所註釋，犧牲層25及/或支撐柱18之圖案化可藉由遮罩及蝕刻製程來執行，但亦可藉由替代性圖案化方法來執行。

製程80在區塊88處以形成可移動反射層或膜(諸如，圖4D中所說明之可移動反射層14)而繼續。可藉由使用一或多個沈積步驟(例如，包括反射層(諸如，鋁、鋁合金或其他反射材料)沈積)連同一或多個圖案化、遮罩及/或蝕刻步驟來形成可移動反射層14。可移動反射層14可經圖案化為形成(例如)顯示器之行的個別及平行條帶。可移動反射層14可導電，且稱為導電層。在一些實施中，可移動反射層14可包括如圖4D中所展示之複數個子層14a、14b及14c。在一些實施中，該等子層中之一或多者(諸如，子層14a及14c)可包括針對其光學性質而被選擇之高度反射子層，且另一子層14b可包括針對其機械性質而被選擇之機械子層。在一些實施中，機械子層可包括介電質材料。由於犧牲層25仍存在於在區塊88處形成的部分製造之IMOD顯示元件中，所以可移動反射層14在此階段通常不可移動。含有犧牲層25之部分製造之IMOD顯示元件在本文中亦可稱為「未經釋放」IMOD。

製程80在區塊90處以形成空腔19而繼續。可藉由將犧牲材料25(在區塊84處沈積)曝露至蝕刻劑來形成空腔19。舉例而言，可藉由乾式化學蝕刻、藉由將犧牲層25曝露至氣態或蒸氣狀蝕刻劑(諸如，得自固體XeF₂之蒸氣)歷時對移除所要量之材料有效的時間週期來移除可蝕刻犧牲材料(諸如，Mo或非晶Si)。該犧牲材料通常係相對於包圍空腔19之結構而被選擇性地移除。亦可使用其他蝕刻方法(諸如，濕 式蝕刻及/或電漿蝕刻)。由於犧牲層25在區塊90期間被移除，因此可移動反射層14在此階段之後通常可移動。在移除犧牲材料25之後，所得完全或部分製造之IMOD顯示元件在本文中可稱為「經釋放」IMOD。

在一些實施中，EMS組件或器件(諸如，基於IMOD之顯示器)之封裝可包括背板(替代地稱為底板、背玻璃或凹陷之玻璃)，該背板能夠保護EMS組件不受損壞(諸如，不受機械干涉或潛在破壞性物質)。背板亦可為廣泛範圍之組件提供結構支撐，該等組件包括(但不限於)驅動器電路、處理器、記憶體、互連陣列、蒸氣障壁、產品外殼及其類似者。在一些實施中，背板之使用可促進組件之整合且藉此減小攜帶型電子器件之體積、重量及/或製造成本。

圖5A及圖5B為EMS封裝91之一部分之示意性分解部分透視圖，該EMS封裝包括EMS元件陣列36及背板92。圖5A經展示為具有背板92之兩個隅角(其被切掉以更好地說明背板92之某些部分)，而圖5B則經展示為無隅角被切掉。EMS陣列36可包括基板20、支撐柱18及可移動層14。在一些實施中，EMS陣列36可包括具有位於透明基板上之一或多個光學堆疊部分16的IMOD顯示元件陣列，且可移動層14可經實施為可移動反射層。

背板92可本質上為平坦的或可具有至少一個波狀形表面(例如，背板92可經形成具有凹區及/或突起)。背板92可由任何合適材料(不管係透明抑或不透明、導電抑或絕緣)製成。用於背板92之合適材料包括(但不限於)玻璃、塑膠、陶瓷、聚合物、層壓件、金屬、金屬箔片、可伐合金(Kovar)及電鍍之可伐合金。

如圖5A及圖5B中所展示，背板92可包括可部分或完全地嵌入於背板92中之一或多個背板組件94a及94b。如可在圖5A中所見，背板組件94a嵌入於背板92中。如可在圖5A及圖5B中所見，背板組件94b 安置於經形成於背板92之表面中的凹口93內。在一些實施中，背板組件94a及/或94b可自背板92之表面突起。雖然背板組件94b安置於背板92之面向基板20的側上，但在其他實施中，背板組件可安置於背板92之相反側上。

背板組件94a及/或94b可包括一或多個主動或被動式電組件，諸如電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體、開關及/或積體電路(IC)(諸如，已封裝、標準或離散IC)。可用於各種實施中之背板組件的其他實例包括天線、電池及感測器(諸如，電感測器、觸摸感測器、光學感測器或化學感測器或薄膜沈積器件)。

在一些實施中，背板組件94a及/或94b可與EMS陣列36之若干部分形成電連通。導電結構(諸如，跡線、凸塊、柱或通路)可形成於背板92或基板20中之一者或兩者上且可彼此或與其他導電組件接觸以在EMS陣列36與背板組件94a及/或94b之間形成電連接。舉例而言，圖5B包括位於背板92上之一或多個導電通路96，其可與自EMS陣列36內之可移動層14向上延伸的電接點98對準。在一些實施中，背板92亦可包括一或多個絕緣層，其使背板組件94a及/或94b與EMS陣列36之其他組件電絕緣。在其中背板92由蒸氣可透過材料形成之一些實施中，可以蒸氣障壁(未圖示)來塗佈背板92之內部表面。

背板組件94a及94b可包括一或多個乾燥劑，其起吸收可能進入EMS封裝91之任何濕氣的作用。在一些實施中，可與任何其他背板組件分開地提供乾燥劑(或諸如吸氣劑之其他濕氣吸收材料)，(例如)以作為藉由黏附劑而被安裝至背板92(或形成於其中之凹口中)的薄片。替代地，可將乾燥劑整合至背板92中。在一些其他實施中，可直接或間接地將乾燥劑塗覆於其他背板組件上方(例如，藉由噴塗、絲網印刷或任何其他合適方法)。

在一些實施中，EMS陣列36及/或背板92可包括機械支座97，其 用以維持背板組件與顯示元件之間的距離且藉此防止彼等組件之間的機械干涉。在圖5A及圖5B中所說明之實施中，機械支座97經形成為自背板92突起且與EMS陣列36之支撐柱18對準的柱。替代地或另外，可沿EMS封裝91之邊緣來提供機械支座(諸如，軌道或柱)。

雖然圖5A及圖5B中未說明，但可提供部分地或完全環繞EMS陣列36之密封件。該密封件與背板92及基板20一起可形成圍封EMS陣列36之保護腔。密封件可為半氣密型密封件(諸如，習知之基於環氧樹脂之黏附劑)。在一些其他實施中，密封件可為氣密型密封件(諸如，薄膜金屬熔接或玻璃粉)。在一些其他實施中，密封件可包括聚異丁烯(PIB)、聚胺基甲酸酯、液態旋塗式玻璃、焊料、聚合物、塑膠或其他材料。在一些實施中，可使用加強密封劑來形成機械支座。

在替代實施中，密封環可包括背板92或基板20中之任一者或兩者的延伸部。舉例而言，密封環可包括背板92之機械延伸部(未圖示)。在一些實施中，密封環可包括一分離部件(諸如，O形環或其他環狀部件)。

在一些實施中，EMS陣列36及背板92在被附接或耦接在一起之前分開地加以形成。舉例而言，可將基板20之邊緣附接並密封至背板92之邊緣，如上文所論述。替代地，可將EMS陣列36及背板92形成並一同接合為EMS封裝91。在一些其他實施中，可以任何其他合適之方式(諸如，藉由利用沈積在EMS陣列36上方形成背板92之組件)來製造EMS封裝91。

圖6A至圖6E展示多狀態IMOD(MS-IMOD)可如何經組態以產生不同色彩之實例。如上文所註釋，類比IMOD(A-IMOD)及多狀態IMOD(MS-IMOD)被視為MS-IMOD之較寬廣類別的實例。

在MS-IMOD中，可藉由改變吸收體堆疊與反射器堆疊之間的間隙高度來使像素之反射色彩變化。在圖6A至圖6E中，MS-IMOD 600 包括鏡面堆疊605及吸收體堆疊610。在此實施中，吸收體堆疊610為部分反射且部分吸收。此處，鏡面堆疊605包括至少一個金屬反射層，其在本文中亦可稱為鏡像表面或金屬鏡面。

在一些實施中，吸收體堆疊610之吸收體層可由部分吸收且部分反射之層形成。吸收體層可為包括其他層(諸如，一或多個介電層、電極層等)之吸收體堆疊的部分。根據一些此等實施，吸收體堆疊610可包括介電層、金屬層及鈍化層。在一些實施中，介電層可由二氧化矽(SiO₂)、氮氧化矽(SiON)、氟化鎂(MgF₂)、氧化鋁(Al₂O₃)及/或其他介電質材料。在一些實施中，金屬層可由鉻(Cr)及/或鉬鉻(MoCr，鉬-鉻合金)。在一些實施中，鈍化層可包括Al₂O₃或另一介電質材料。

鏡像表面可(例如)由反射金屬(諸如，鋁(Al)、銀(Ag)等)形成。鏡像表面可為包括其他層(諸如，一或多個介電層)之反射器堆疊的部分。此等介電層可由以下各者形成：氧化鈦(TiO₂)、氮化矽(Si₃N₄)、氧化鋯(ZrO₂)、五氧化二鉭(Ta₂O₅)、三氧化二銻(Sb₂O₃)、二氧化鉿(IV族)(HfO₂)、氧化鈧(III族)(Sc₂O₃)、氧化銦(III族)(In₂O₃)、經錫摻雜之氧化銦(III族)(Sn：In₂O₃)、SiO₂、SiON、MgF₂、Al₂O₃、氟化鉿(HfF₄)、氟化鐿(III族)(YbF₃)、冰晶石(Na₃AlF₆)及/或其他介電質材料。

在圖6A至圖6E中，鏡面堆疊605經展示為相對於吸收體堆疊610而位於五個位置處。然而，MS-IMOD 600可相對於鏡面堆疊605而在實質上5個以上的位置之間可移動。舉例而言，一些MS-IMOD可定位於8或8個以上的間隙高度630、10或10個以上的間隙高度630、16或16個以上的間隙高度630、20或20個以上的間隙高度630、32或32個以上的間隙高度630等中。一些MS-IMOD亦可組態於對應於其他色彩(諸如，黃色、橙色、紫羅蘭色、青色及/或洋紅色)的間隙高度630中。在一些A-IMOD實施中，鏡面堆疊605與吸收體堆疊610之間的間隙高度630可以實質上連續之方式而變化。在一些此等MS-IMOD 600中， 間隙高度630可經控制而具有高精度水平(例如，具有10nm或更小之誤差)。

雖然在此實例中吸收體堆疊610包括單一吸收體層，但吸收體堆疊610之替代性實施可包括多個吸收體層。此外，在替代性實施中，吸收體堆疊610可非為部分反射。

具有波長λ之入射波將干涉其自身之自鏡面堆疊605的反射以產生具有局部峰值及空值之駐波。第一空值為來自鏡面之λ/2且隨後之空值位於λ/2間隔處。對於彼波長而言，被置放於該等空值位置中之一者處的薄吸收體層將吸收極少能量。

首先參看圖6A，當間隙高度630實質上等於光625之紅色波長(本文中亦稱為紅色)的半波長時，吸收體堆疊610被定位於紅色駐波干涉圖案之空值處。光625之紅色波長的吸收接近於零，此係因為在吸收體處幾乎不存在紅光。在此組態下，在自吸收體堆疊610反射之光的紅色波長與自鏡面堆疊605反射之光的紅色波長之間出現相長干涉。 因此，具有實質上對應於光625之紅色波長之波長的光被有效地反射。其他色彩之光(包括光615之藍色波長及光620之綠色波長)在吸收體處具有高強度場且未藉由相長干涉而加強。實情為，此光實質上藉由吸收體堆疊610而被吸收。

圖6B描繪呈一組態之MS-IMOD 600，其中鏡面堆疊605經移動而更接近於吸收體堆疊610(或反之亦然)。在此實例中，間隙高度630實質上等於光620之綠色波長的半波長。吸收體堆疊610被定位於綠色駐波干涉圖案之空值處。光620之綠色波長的吸收接近於零，此係因為在吸收體處幾乎不存在綠光。在此組態下，在自吸收體堆疊610反射之綠光與自鏡面堆疊605反射之綠光之間出現相長干涉。具有實質上對應於光620之綠色波長之波長的光被有效地反射。其他色彩之光(包括光625之紅色波長及光615之藍色波長)實質上藉由吸收體堆疊610而 被吸收。

在圖6C中，鏡面堆疊605經移動而更接近於吸收體堆疊610(或反之亦然)，使得間隙高度630實質上等於光615之藍色波長的半波長。具有實質上對應於光615之藍色波長之波長的光被有效地反射。其他色彩之光(包括光625之紅色波長及光620之綠色波長)實質上藉由吸收體堆疊610而被吸收。

然而，在圖6D中，MS-IMOD 600呈間隙高度630實質上等於可見光範圍中之平均色彩之波長的¼的組態。在此配置中，吸收體位於干涉駐波之強度峰值附近；歸因於高場強度之強吸收連同吸收體堆疊610與鏡面堆疊605之間的相消干涉使相對很少之可見光自MS-IMOD 600反射。本文中可將此組態稱為「黑色狀態」。在一些此等實施中，可使得間隙高度630大於或小於圖6D中所展示之間隙高度，以便加強在可見光範圍外部之其他波長。因此，圖6D中所展示之MS-IMOD 600之組態僅提供MS-IMOD 600之黑色狀態組態的一個實例。

圖6E描繪呈吸收體堆疊610緊密接近鏡面堆疊605之組態的MS-IMOD 600。在此實例中，間隙高度630可忽略，此係因為吸收體堆疊610實質上鄰近於鏡面堆疊605。具有寬廣波長範圍之光自鏡面堆疊605有效地反射而未藉由吸收體堆疊610在顯著程度上吸收。本文中可將此組態稱為「白色狀態」。然而，在一些實施中，可將吸收體堆疊610及鏡面堆疊605分開以減少由充電(經由可在使兩個層彼此接近時所產生之強電場)引起之靜摩擦。在一些實施中，可將具有約λ/2之總厚度的一或多個介電層安置於吸收體層之表面及/或鏡像表面上。因而，白色狀態可對應於吸收體層被置放於來自鏡面堆疊605之鏡像表面的駐波之第一空值處的組態。

諸如IMOD顯示器或偏振控制顯示器(例如，液晶顯示器(LCD))之反射式顯示器的偏軸視野可導致色彩或對比度或兩者之不需要的移 位。在MS-IMOD顯示器中，當像素正顯示微紅色(可見光譜中之最長波長)時，此效應尤為顯著，此係因為任何色彩之反射比峰值朝向藍色移位達波長增量，該波長增量與未移位之峰值波長成比例。可如下表達此波長增量△λ：△λ=λ_unshifted(1-cos α) (方程式1)

在方程式1中，λ_unshifted表示原始反射比峰值波長且α表示相對於表面法線之入射角。圖7A及圖7B中說明此等效應。

圖7A展示正沿一軸線所檢視之MS-IMOD之實例，該軸線實質上正交於鏡面堆疊之表面。垂直於鏡面堆疊605而入射之光產生駐波干涉圖案，該等駐波干涉圖案以鏡面表面處之零能量空值而開始且週期性地重複遠離鏡面。空值位置每半波長而重複。因此，空值位置之間的距離取決於光之光譜分量中之每一者的波長。

圖7A展示以下各者之實例：光705a之紅色波長之駐波干涉圖案；光710之綠色波長之駐波干涉圖案；及光715之藍色波長之駐波干涉圖案。空值被描繪為該等駐波干涉圖案之最黑暗區域且峰值被描繪為該等駐波干涉圖案之最明亮區域。由於光625之紅色波長具有最長波長，所以光625之紅色波長的空值位置之間的距離大於光620之綠色波長或光615之藍色波長的空值位置之間的距離。

在圖7A中所展示之實例中，吸收體堆疊610被定位於光705a之紅色波長之駐波干涉圖案的空值處。觀測者720正檢視沿實質上垂直於鏡面堆疊之表面之軸線而傳播的光。吸收體堆疊610使光被吸收而不管光譜分量在吸收體位置處具有空值位置，在該狀況下，很少或無能量被吸收且光以高效率而被反射。

因此，當MS-IMOD 600係呈圖7A中所展示之組態時，觀測者720可察覺到自鏡面堆疊605反射之光625的紅色波長。其他色彩之光(包括光615之藍色波長及光620之綠色波長)在吸收體位置處具有較高強 度場且實質上藉由吸收體堆疊610而被吸收。

圖7B展示正沿一軸線所檢視之MS-IMOD之實例，該軸線與鏡面堆疊之表面的法線成角度α。吸收體堆疊610係位於圖7A中所展示之相同位置中。然而，儘管吸收體堆疊610之此位置產生法線入射視野之紅反射，但偏軸視野歸因於由入射光及反射光所傳播之增加之距離而使邊緣伸展一反餘弦因子。此距離增加引起空值位置之移位(如在光705b之紅色波長之駐波干涉圖案中所展示)，從而使光625之一些入射的紅色波長被吸收。

然而，處於相同入射角α之較短波長分量具有與相同吸收體位置一致之零能量空值且因此以高效率反射。此係藉由光725之橙色波長之駐波干涉圖案來展示。結果係，當觀測者720自偏軸位置檢視MS-IMOD 600時，對於相同間隙630而言色彩發生明顯移位(朝向藍色範圍)。當MS-IMOD 600經組態以用於反射綠色、藍色或其他色彩且予以離軸檢視時，產生類似之效應。

圖8A及圖8B展示能夠界定視角範圍之光纖陣列之實例。在此實施中，退出光纖陣列800之光被限制於某一範圍之角度內而不管進入光纖陣列800之光805的入射角。在圖8A中，光805以與光纖815a之軸線810成入射角α₁進入光纖陣列800且以小於或等於視角範圍φ之角度自光纖815a射出。在圖8B中，光805以與光纖815a之軸線810成入射角α₂進入光纖陣列800，該入射角α₂大於入射角α₁。儘管如此，光805仍以小於或等於視角範圍φ之角度自光纖815a射出。經由光纖陣列800而被反射回來(例如，自反射式顯示器)的光將以小於或等於視角範圍φ之角度自光纖陣列800射出。

在圖8A及圖8B中所展示之實例中，在光纖815中之每一者中所攜帶的光805射出為具有視角範圍φ之光錐，該視角範圍匹配每一光纖815之數值孔徑。因此，可藉由針對光纖815中之每一者選定對應之數 值孔徑來選擇光纖陣列800之視角範圍φ。光纖815a之數值孔徑係光纖芯820a及光纖包層材料825a之折射率的函數。

因此，可藉由選擇在光纖陣列800中之每一光纖815之光纖芯820a及光纖包層材料825a的對應折射率來獲得一預定視角範圍。在一些實施中，視角範圍可為在自光纖陣列800之光纖815之軸線810的30度至50度之範圍中的角度。在一些實施中，軸線810可實質上垂直於顯示器表面。

藉由以下方程式來給出光纖之數值孔徑：

在方程式2中，NA表示光纖815之數值孔徑，而n_core及n_clad分別表示光纖芯820及光纖包層材料825之折射率。由於數值孔徑亦等於視角範圍之半角的正弦，所以可藉由選擇n_core及n_clad之適當值來判定視角範圍。

圖8A及圖8B中所展示之光纖815具有相異之長度δ。在一些實施中，光纖815具有實質上隨機長度δ。當藉由不相干光源(諸如，太陽、典型室內照明或典型正面光或背光)來照明時，自陣列中之每一纖維射出的光可相互不相干。然而，在替代性實施中，光纖815可具有實質上相同長度。

在一些實施中，光纖815中之每一者長於最小長度δ_min。最小長度可至少部分地基於光纖之直徑及光纖芯820之折射率。下文參看圖10來更詳細地論述光纖長度。

圖9展示包括光纖陣列之裝置之實例。在此實例中，裝置900包括基板905，在此實例中該基板為實質上透明之基板。基板905可包括可用以形成透明基板20(上文參看圖1描述了該透明基板20)之材料中的一或多者。在此實施中，裝置900包括顯示器910。顯示器910可(例如)包括反射式顯示器(諸如，IMOD顯示器)及/或偏振控制顯示器(諸 如，液晶顯示器(LCD))。顯示器910可為顯示器件(諸如，下文參看圖15A及圖15B所描述之顯示器件40)之部分。

此處，裝置900包括安置於基板905與顯示器910之間的光纖陣列800。在一些實施中，可將光纖陣列800製造於基板905上。光纖陣列800可能夠使光805在基板905與顯示器910之間透射。在一些實施中，光纖陣列800可能夠界定顯示器910之視角範圍。如上文參看圖8A及圖8B所注意，入射光可以各種入射角進入光纖陣列800，該等入射角中之一些可大於視角範圍φ。儘管如此，對於本文中所描述之各種實施而言，光805仍以小於或等於視角範圍φ之角度自光纖陣列800射出且被提供至顯示器910。若顯示器910為反射式顯示器，則經由光纖陣列800而自顯示器910反射回來的光將以小於或等於視角範圍φ之角度自光纖陣列800射出。

光纖陣列800可包括具有實質上隨機長度之光纖。然而，在一些實施中，光纖可為至少最小長度δ_min，且可藉由位於光纖陣列與顯示器面板之間的明確漫射體層來達到。漫射體層可包括一透明介電層，該透明介電層跨越陣列而具有厚度之隨機空間變化。在後一實現例中，空間變化可經設計具有一合適之特徵大小分佈以控制散射功率之程度，該散射功率之程度又控制IMOD應用之色飽和程度。

圖10展示個別光纖之橫截面之實例。若光纖815經設計以在「彈道」(直通型)傳播模式中支援某一範圍之光入射角，其中光束與芯/包層介面1005最小程度地互動，退出角將主要地遵循入射角。舉例而言，若光纖芯820具有實質上不變之折射率且若角度α足夠小以致於入射光805a留在光纖芯820內而未折射離開芯與包層介面1005之間的介面(？)，則以與軸線810成角度α進入光纖815的入射光805a將以與軸線810成角度α而射出。此暗示存在最小可接受之光纖長度，以便確保光805在未與芯/包層介面1005充分互動的情況下不穿過光纖815。可將 最小長度表達為光纖之直徑及折射率以及待傳播穿過光纖陣列800之光之波長的函數。

藉由圖10中所展示之光805b之路徑來說明最小長度。自芯與包層之間的邊界發生之邊緣繞射具有所界定之繞射角θ，其係藉由以下方程式而特徵化：θ=λ/n_coreD (方程式3)

在方程式3中，D表示光纖芯之直徑，n_core表示光纖芯820之折射率，且λ表示光波長。舉例而言，λ可表示可見光範圍中之最短或實質上最短之光波長。

為防止彈道運輸效應，繞射光線(諸如，光805b)應在光纖長度內照在光纖之相反壁上。可如下應用此條件以判定光纖815之最小長度δ_min。可使角度θ等於D與此最小長度δ_min之比率，以根據以下方程式來判定最小長度：δ_min=n_core(D²/λ) (方程式4)

舉例而言，若吾人假定1.5微米之光纖直徑D、1.5之n_core值及0.4微米之λ值，則方程式4產生8.44um之對應的最小光纖長度，其係在微影沈積及蝕刻製程之領域內。已展示包括具有至少最小長度且具有在0.3至0.4之範圍中之數值孔徑的光纖陣列以產生可接受之少量的視角相依性。然而，在替代性實施中，光纖陣列800可包括具有不同最小長度、不同直徑及/或在此範圍外部之數值孔徑的光纖。舉例而言，在一些實施中，D可小於一微米(例如，0.5微米)。

圖11展示紅色樣本之視角相依性之u'v'色空間特徵化之實例。在此實例中，當檢視MS-IMOD上之紅色斑貼時，藉由DMS Autronic機器(具有精密測角儀之分光光度計)來量測圖11中所展示之值。「NA」值對應於三個不同光纖陣列800之數值孔徑值，每一光纖陣列具有6微米之光纖芯直徑。具有擴散跨越u'v'色空間中之相對較大區域之值的 組態(例如，具有數值孔徑1之光纖陣列)指示相對較大之紅色視角相依性。對應於H78漫射體、NA1光纖陣列及45um芯光纖陣列之資料點皆以法線入射條件而開始且在入射角以5度之步幅逐步增加至30度(包括30度)時逆時針方向而移動。重要觀測係：1)光纖陣列樣本NA0.66及NA0.35光纖陣列展現好得多的色飽和度，如由軌跡自u'v'曲線原點之距離所描繪；及2)大多數光纖陣列展現小得多的u'v'旋轉，此指示較大之色恆定性水平。

雖然光纖陣列800(諸如，圖8A及圖8B中所展示之光纖陣列800)可產生令人滿意之結果，但此等實施可引起與入射光相比所透射之光之強度的顯著減小。因此，可需要增加穿過光纖陣列之光透射的量。

圖12A及圖12B展示用於增加透射穿過光纖陣列之光之量的實施之實例。圖12A展示安置於一實質上透明之基板905上之光纖陣列800之橫截面圖，在此實例中該基板為玻璃基板。光纖陣列800安置於基板905與顯示器910之間，在此實例中該顯示器包括IMOD像素。然而，在其他實施中，其他類型之顯示器像素可安置成接近光纖陣列。在此實施中，已將光纖陣列800製造於玻璃基板上。

此處，光纖芯820成錐形，使得光纖815之入口孔徑(面向基板905)大於出口孔徑(背向基板905)。如圖12B之仰視圖(自玻璃基板側)中所展示，在此實例中陣列之光纖具有六邊形橫截面，從而達到接近100%孔徑比。在一些實施中，光纖芯820具有沿光纖815之軸線810而變化的分級折射率。

在此實施中，已用低折射率包層材料1205來使光纖陣列800平坦化。除提供其上將製造有IMOD像素之實質上平坦表面之外，低折射率包層材料1205亦充當光纖芯820之間的包層。在一個實例中，低折射率包層材料1205可包括旋塗玻璃。在一些實施中，低折射率包層材料1205包括光吸收材料(諸如，奈米粒子或量子點)或染料。

如上文所展示，錐形纖維允許光纖陣列達到高孔徑比。然而，具有均一折射率之錐形纖維將根據光學擴展量守恆定律拒絕自一大角度入射於光纖陣列800上之光，如以下方程式中所展示：n ² dScosθdΩ=常數。 (方程式5)

圖13展示光學擴展量守恆定律之參數之實例。在此實例中，一無窮小表面元件dS(具有法線n _s )被浸入於折射率為n之介質中。表面與被限制至立體角dΩ(與法線n _s 成角度θ)之光交叉(或發射該光)。在光傳播方向上投影之dS之區域為dS cos θ。若入射角係在立體角dΩ內，則吾人可假定θ=0。

對於具有均一折射率之錐形光纖芯820而言，當減小光纖退出區域(dS)時，離開光纖之光的立體角dΩ增大。當退出光角度之dΩ超過光纖之數值孔徑(NA)時，光將被吸收抑或被反射回來。另外，光角度之放大增加色去飽和度。

已以以下之不同形式來重新書寫方程式5：

參看方程式5'，吾人可見：若光纖退出表面處之折射率(n_out)大於入口處之折射率(n_in)，則吾人具有達到以下各者之機會：(1)減小退出孔徑(dS_out)而不增加退出光錐角度(dΩ_out)或減小視角(dΩ_in)；及(2)在相同或甚至較大視角(dΩ_in)的情況下減小(dΩ_out)，藉此達到較好之色飽和度。

圖14A至圖14C說明製造具有光纖芯之光纖陣列的製程，該等光纖芯具有分級折射率。首先參看圖14A，依序地將若干薄膜層沈積於玻璃基板(例如，IMOD玻璃基板)上，在此實例中此係以低折射率材料而開始。隨後之層中之每一者的折射率可大於下伏層，使得光纖芯堆疊1405之折射率逐漸增加。可使得光纖芯堆疊1405之總厚度大於或 等於最小所要光纖長度(例如，如上文所描述)。

在一個實例中，將TiO₂之薄膜沈積於基板上。接著，將Si₃N₄之薄膜沈積於TiO₂層上。另外，接著依序沈積Al₂O₃、SiO₂及MgF₂之薄膜層。然而，在替代性實施中，可沈積更多或更少之層。此外，可將不同材料用於光纖芯堆疊1405中。

在替代性實例中，可將相同材料用於整個光纖芯820，但可變更沈積方法以便逐漸增大折射率。在一個此實例中，可首先藉由物理氣相沈積(PVD)或化學氣相沈積(CVD)來沈積氮氧化矽(SiON)。藉由改變氧與氮之比率，可調諧SiON薄膜之折射率。

如圖14B中所展示，可接著用光阻1410來圖案化光纖芯堆疊1405，以便界定錐形光纖芯820之窄端。在此製程之後可為將光阻1410加熱及造型化的回焊製程。可接著蝕刻光纖芯堆疊1405以便達到所要圓錐角γ，如圖14C中所展示。替代地，可使用灰階遮罩來達到所要圓錐角γ。

可將低折射率包層材料沈積於錐形光纖芯820之間，如圖12A中所展示。在一些實施中，低折射率包層材料1205可包括光吸收材料。

圖15A及圖15B展示說明包括複數個IMOD顯示元件之實例顯示器件的系統方塊圖。在一些實施中，IMOD顯示元件可為如在本文中之別處所描述的MS-IMOD顯示元件。顯示器件40可為(例如)智慧電話、蜂巢式電話或行動電話。然而，顯示器件40之相同組件或其稍微變化亦說明各種類型之顯示器件，諸如電視、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持型器件及攜帶型媒體播放器。

顯示器件40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入器件48及麥克風46。外殼41可由多種製造製程(包括射出成形及真空成形)中之任一者形成。另外，外殼41可由多種材料中之任一者製成，該等材料包括(但不限於)：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其 組合。外殼41可包括可與不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。顯示器件40之一些實施可包括用於顯示器30之光源(諸如，正面光或背光)。在一些實施中，光源可為不相干光源。

顯示器30可為如本文中所描述之多種顯示器中之任一者，包括雙穩態或類比顯示器。顯示器30亦可包括平板顯示器(諸如，電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板顯示器(諸如，CRT或其他管器件)。另外，顯示器30可包括基於IMOD之顯示器。該顯示器可包括MS-IMOD(諸如，本文中所描述之MS-IMOD)。

在此實例中，顯示器件40包括安置於顯示器30上之光纖陣列800。光纖陣列800可能夠界定顯示器30之視角範圍。光纖陣列800可包括具有實質上隨機長度之光纖。在一些實施中，光纖陣列800可包括能夠增加透射穿過光纖陣列之光之量的錐形光纖。光纖陣列800中之光纖芯的折射率可沿光纖之軸線而變化。

顯示器件40之組件示意性地說明於圖15A中。顯示器件40包括外殼41，且可包括至少部分地圍封於其中之額外組件。舉例而言，顯示器件40包括網路介面27，該網路介面包括可耦接至收發器47之天線43。網路介面27可為可顯示於顯示器件40上之影像資料的來源。因此，網路介面27為影像源模組之一個實例，但處理器21及輸入器件48亦可充當影像源模組。收發器47連接至處理器21，該處理器連接至調節硬體52。調節硬體52可能夠調節一信號(諸如，濾波或在其他方面操縱一信號)。調節硬體52可連接至揚聲器45及麥克風46。處理器21亦可連接至輸入器件48及驅動器控制器29。驅動器控制器29可耦接至圖框緩衝器28及陣列驅動器22，陣列驅動器又可耦接至顯示陣列30。顯示器件40中之一或多個元件(包括圖15A中未具體地描繪之元件)可能夠充當記憶體器件且能夠與處理器21通信。在一些實施中，電源供 應器50可將電力提供至特定顯示器件40設計中之實質上所有組件。

網路介面27包括天線43及收發器47使得顯示器件40可經由網路與一或多個器件通信。網路介面27亦可具有一些處理能力以減輕(例如)處理器21之資料處理要求。天線43可傳輸及接收信號。在一些實施中，天線43根據IEEE 16.11標準(包括IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11標準(包括IEEE 802.11a、b、g、n)及其另外實施來傳輸及接收RF信號。在一些其他實施中，天線43根據Bluetooth®標準來傳輸及接收RF信號。在蜂巢式電話之狀況下，天線43可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、陸上集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用以在無線網路(諸如，利用3G、4G或5G技術之系統)內通信之其他已知信號。收發器47可預先處理自天線43接收之信號，使得該等信號可由處理器21接收及進一步操縱。收發器47亦可處理自處理器21接收之信號使得該等信號可經由天線43自顯示器件40傳輸。

在一些實施中，可用接收器替換收發器47。另外，在一些實施中，可用影像源替換網路介面27，該影像源可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料。處理器21可控制顯示器件40之整體操作。處理器21自網路介面27或影像源接收資料(諸如，壓縮之影像資料)，且將該資料處理成原始影像資料或可容易被處理成原始影像資料之格式。處理器21可將經處理之資料發送至驅動器控制器29或圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常指代識別一影像內之每一位置處之影像特性的資 訊。舉例而言，此等影像特性可包括顏色、飽和度及灰度階。

處理器21可包括用以控制顯示器件40之操作的微控制器、CPU或邏輯單元。在一些實施中，處理器21可對應於控制系統或形成控制系統之一組件。驅動器控制器29及/或陣列驅動器亦可被視為控制系統之組件。因此，在一些實施中，處理器21、驅動器控制器29及/或陣列驅動器可能夠至少部分地執行本文中所描述之方法。舉例而言，處理器21、驅動器控制器29及/或陣列驅動器可為控制系統之部分，該控制系統能夠控制顯示器30之MS-IMOD 600的待相對於彼此而被定位於複數個位置中的吸收體堆疊610及鏡面堆疊605。調節硬體52可包括用於將信號傳輸至揚聲器45及用於自麥克風46接收信號的放大器及濾波器。調節硬體52可為顯示器件40內之離散組件，或可併入處理器21或其他組件內。

驅動器控制器29可直接自處理器21抑或自圖框緩衝器28取得由處理器21所產生之原始影像資料，且可適當地重新格式化該原始影像資料以用於高速傳輸至陣列驅動器22。在一些實施中，驅動器控制器29可將原始影像資料重新格式化為具有光柵狀格式之資料流，使得其具有適合於跨越顯示陣列30掃描之時間次序。接著驅動器控制器29將經格式化之資訊發送至陣列驅動器22。儘管諸如LCD控制器之驅動器控制器29常常作為獨立積體電路(IC)而與系統處理器21相關聯，但可以許多方式來實施此等控制器。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入於處理器21中、作為軟體嵌入於處理器21中，或以硬體與陣列驅動器22完全整合。

陣列驅動器22可自驅動器控制器29接收經格式化之資訊，且可將視訊資料重新格式化為一組平行之波形，該組波形被每秒許多次地施加至來自顯示器之x-y顯示元件矩陣之數百且有時數千個(或更多)引線。

在一些實施中，驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適合於本文所描述之任何類型的顯示器。舉例而言，驅動器控制器29可為習知之顯示器控制器、雙穩態顯示器控制器或多狀態顯示器控制器(諸如，IMOD顯示元件控制器)。另外，陣列驅動器22可為習知之驅動器、雙穩態顯示器驅動器或多狀態顯示器驅動器(諸如，IMOD顯示元件驅動器)。此外，顯示陣列30可為習知之顯示陣列、雙穩態顯示陣列或多狀態顯示陣列(諸如，包括IMOD顯示元件陣列之顯示器)。在一些實施中，驅動器控制器29可與陣列驅動器22整合。此實施在高度整合型系統(例如，行動電話、攜帶型電子器件、手錶或小區域顯示器)中可為有用的。

在一些實施中，輸入器件48可能夠允許(例如)使用者控制顯示器件40之操作。輸入器件48可包括小鍵盤(諸如，QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、搖臂、觸敏螢幕、與顯示陣列30整合之觸敏螢幕，或壓敏性或熱敏性膜。麥克風46可能夠充當顯示器件40之輸入器件。在一些實施中，可將經由麥克風46產生之語音命令用於控制顯示器件40之操作。

電源供應器50可包括多種能量儲存器件。舉例而言，電源供應器50可為可再充電電池(諸如，鎳鎘電池或鋰離子電池)。在使用可再充電電池之實施中，可再充電電池可為可使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件或陣列之電力充電的。替代地，可再充電電池可為可以無線方式充電的。電源供應器50亦可為再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠太陽能電池或太陽能電池漆)。電源供應器50亦可能夠自壁式插座接收電力。

在一些實施中，控制可程式化性駐留於可位於電子顯示系統中之若干處的驅動器控制器29中。在一些其他實施中，控制可程式化性駐留於陣列驅動器22中。以上所描述之最佳化可實施於任何數目個硬 體及/或軟體組件中且以各種組態來實施。

如本文中所使用，提及項目清單「中之至少一者」的片語指彼等項目之任何組合，包括單一成員。作為一個實例，「a、b或c中之至少一者」意欲涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。

可將結合本文中所揭示之實施而描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已大體按功能性描述，且說明於上述各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中。將此功能性實施於硬體抑或軟體中取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。

用以實施結合本文中所揭示之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可藉由經設計以執行本文中所描述之功能的通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任何組合來實施或執行。通用處理器可為微處理器、或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合，諸如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此類組態。在一些實施中，特定步驟及方法可由特定用於給定功能之電路執行。

在一個或多個態樣中，所描述之功能可實施於硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括在此說明書中揭示之結構及其結構等效物)或其任何組合中。此說明書中所描述之標的物之實施亦可經實施為編碼於電腦儲存媒體上的一或多個電腦程式(亦即，電腦程式指令之一或多個模組)以供資料處理裝置執行或以控制資料處理裝置之操作。

本發明中所描述之實施之各種修改對於熟習此項技術者而言可 為易於顯而易見的，且可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下將本文中所界定之一般原理應用於其他實施。因此，申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施，而應符合與本文中所揭示之本發明、原理及新穎特徵相一致之最廣範疇。另外，一般熟習此項技術者將易於瞭解，有時出於描述諸圖之容易性而使用術語「上」及「下」，且該等術語指示對應於在恰當定向之頁面上該圖之定向的相對位置，且可並非反映(例如)如所實施之IMOD顯示元件的恰當定向。

在單獨實施之情況下描述於此說明書中之某些特徵亦可在單一實施中以組合形式實施。相反地，在單一實施例之情況下所描述之各種特徵亦可單獨地在多個實施中或以任何合適之子組合加以實施。此外，雖然上文可將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張，但來自所主張之組合的一或多個特徵在一些狀況下可自該組合刪除，且所主張之組合可針對子組合或子組合之變化。

類似地，儘管在圖式中以特定次序來描繪操作，但一般熟習此項技術者將易於認識到，此等操作無需以所展示之特定次序或以依序次序執行，或所有所說明操作經執行以達到所要結果。另外，圖式可按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例製程。然而，未描繪之其他操作可併入於示意性說明之實例製程中。舉例而言，可在所說明操作中之任何者前、後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情況下，多任務及並行處理可為有利的。此外，不應將在上述實施中之各種系統組件之分離理解為在所有實施中需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統可大體被一同整合於單一軟體產品中或經封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施係在以下申請專利範圍之範疇內。在一些狀況下，申請專利範圍中所敍述之動作可以不同次序執行且仍達到所要結果。

800‧‧‧光纖陣列

810‧‧‧軸線

815‧‧‧光纖

820‧‧‧光纖芯

905‧‧‧基板

910‧‧‧顯示器

1205‧‧‧低折射率包層材料

Claims (21)

1. 一種裝置，其包含：一顯示器；一實質上透明之基板；及一光纖陣列，其安置於該基板與該顯示器之間，該光纖陣列能夠使光在該基板與該顯示器之間透射，該光纖陣列包括具有實質上隨機長度之光纖。
2. 如請求項1之裝置，其中該光纖陣列能夠界定該顯示器之一視角範圍。
3. 如請求項1之裝置，其中該光纖陣列包括具有錐形光纖芯之光纖。
4. 如請求項3之裝置，其進一步包含安置於該等錐形光纖芯之間的低折射率光纖包層材料。
5. 如請求項4之裝置，其中該光纖包層材料包括光吸收材料。
6. 如請求項1之裝置，其中該光纖陣列包括具有光纖芯之光纖，該等光纖芯具有沿該等光纖之一軸線而變化的一分級折射率。
7. 如請求項1之裝置，其進一步包含能夠照明該光纖陣列之一實質上不相干光源，其中自該陣列中之一第一光纖射出之光與自該陣列中之一第二光纖射出之光相互不相干。
8. 如請求項1之裝置，其中該顯示器包括一干涉調變器(IMOD)顯示器。
9. 一種顯示器件，其包括如請求項1之裝置。
10. 如請求項9之顯示器件，其進一步包括能夠控制該顯示器件之一控制系統，其中該控制系統能夠處理影像資料。
11. 如請求項10之顯示器件，其中該控制系統進一步包含： 一驅動器電路，其能夠將至少一個信號發送至該顯示器件之一顯示器；及一控制器，其能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
12. 如請求項10之顯示器件，其中該控制系統進一步包含：一處理器；及一影像源模組，其能夠將該影像資料發送至該處理器，其中該影像源模組包括一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
13. 如請求項10之顯示器件，其進一步包含：一輸入器件，其能夠接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該控制系統。
14. 一種裝置，其包含：用於顯示影像之構件；一實質上透明之基板；及用於使光在該基板與該顯示器之間透射的構件，其中用於使光透射之該構件包括安置於該基板與用於顯示影像之該構件之間的一光纖陣列，該光纖陣列能夠界定該顯示器之一視角範圍。
15. 如請求項14之裝置，其中該光纖陣列中之每一光纖包括一光纖芯及一光纖包層，且其中該光纖芯及該光纖包層之折射率經選擇以提供該視角範圍。
16. 如請求項14之裝置，其中每一光纖之一數值孔徑係至少部分地基於該光纖芯之該折射率與該光纖包層之該折射率之間的一差的一平方根。
17. 如請求項14之裝置，其中該光纖陣列包括具有實質上隨機長度之光纖。
18. 如請求項14之裝置，其中該光纖陣列中之每一光纖長於一最小長度。
19. 如請求項18之裝置，其中該最小長度係至少部分地基於一光纖直徑及一光纖芯折射率。
20. 如請求項14之裝置，其中該光纖陣列包括具有錐形光纖芯之光纖。
21. 如請求項14之裝置，其中該光纖陣列包括具有光纖芯之光纖，該等光纖芯具有沿該等光纖之一軸線而變化的一分級折射率。