TW201617682A - 非對稱光轉向特徵 - Google Patents

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吉安 馬
約翰 元丘 洪
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高通微機電系統科技公司
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Abstract

本發明提供用於包括非對稱光轉向特徵之光導引層的系統、方法及裝置。在一個態樣中，該等非對稱光轉向特徵可包括以將光轉向出該光導引層之一角度定向的一前邊緣，及減少自該光導引層之光洩漏的一幾乎垂直後邊緣。在另一態樣中，該光導引層之該等非對稱光轉向特徵可在相同或類似方向上定向，且可分佈成鄰近一光源而密度減小以提供更均勻的照明。

Description

非對稱光轉向特徵
本發明係關於前燈系統，且詳言之，係關於可單獨使用或結合反射式顯示器使用之前燈系統。
機電系統(EMS)包括具有電元件及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(諸如，鏡子及光學薄膜)及電子裝置的器件。EMS器件或元件可以多種尺度來製造，包括(但不限於)微尺度及奈米尺度。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器件及機電器件的其他微機械加工製程來產生機電組件。
一種類型之EMS器件被稱為干涉調變器(IMOD)。術語IMOD或干涉光調變器指使用光學干涉原理選擇性地吸收及/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整體或部分為透明及/或反射性的，且能夠在施加適當電信號後即進行相對運動。舉例而言，一個板可包括沈積於基板上方、沈積於基板上或由基板支撐之固定層，且另一板可包括與固定層分離達一氣隙之反射膜。一個板相對於另一板之位置可改變入射於 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範圍的應用，且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彼等產品。
本發明之系統、方法及器件各自具有若干創新態樣，其中無單一者單獨負責本文中所揭示之所要屬性。
本發明中所描述之標的物之一創新態樣可實施於一種光轉向結構中，該光轉向結構包含：一基板，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；及呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷，其形成於該基板之該第一表面中，該複數個凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括相對於該第一表面之一法線形成一第一角度且經組態以將一部分入射光反射出該基板的一前邊緣及相對於該第一表面之該法線形成一第二角度的一後邊緣，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
在一些實施中，該第一角度可介於31°與35°之間。在一些實施中，該第二角度可介於1°與5°之間。在一些實施中，該複數個凹陷可具有一橢球形橫截面。在一些實施中，該複數個凹陷中之每一者可包括該光基板之該第一表面中的一橢球形開口及一橢球形底座，其中該橢球形開口與該橢球形底座非同心。
在一些實施中，該基板可包括一第一材料，且該結構可另外包括形成於該基板之該第一表面上方的一包覆層，其中該包覆層由一第二材料形成，且其中該第一材料之折射率大於該第二材料之折射率。
在一些實施中，該基板可包括一第一邊緣，且該複數個凹陷之該等傾斜側壁的該前邊緣可大體上對準以面向該基板之該第一邊緣。在一些其他實施中，該複數個凹陷之密度可隨增加離該基板之該第一邊緣的距離而增加。
本發明中所描述之標的物之另一創新態樣可實施於一種反射式顯示器件中，該反射式顯示器件包含：一反射式顯示元件陣列；及一前燈系統，其經組態以照明該反射式顯示元件陣列，該前燈系統包括：一光導引層，其具有一第一邊緣、一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；一光源，其經組態以穿過該光導引層之該第一邊緣將光射出至該光導引層中；及呈非對稱錐台之形狀的複數個光轉向特徵，其形成於該光導引層之該第一表面中且經組態以穿過該光導引層之該第二表面且朝向該反射式顯示元件陣列將光反射出該光導引層。
在一些實施中，該複數個凹陷中之每一者可具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括相對於該光導引層之該第一表面之一法線形成一第一角度的一前邊緣，及相對於該第一表面之該法線形成一第二角度的一後邊緣，其中該第一角度實質上大於該第二角度。在一些實施中，該器件可另外包括安置於該第二包覆層之與該光導引層對置的側上的一觸控感測器陣列。
本發明中所描述之標的物之另一創新態樣可實施於一種光轉向結構中，該光轉向結構包含：一基板，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；及用於將一部分入射光反射出該基板的構件，其中反射出該基板的入射光之量取決於該反射構件上之入射方向而變化。
在一些實施中，該反射構件可包括形成於該基板之該第一表面中的呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷，該複數個凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括相對於該第一表面之一法線形成一第一角度且經組態以將一部分入射光反射出該基板的一前邊緣，及相對於該第一表面之該法線形成一第二角度的一後邊緣，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
本發明中所描述之標的物之另一創新態樣可實施於一種製造一光轉向結構之方法中，該方法包含：將呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷壓印至一基板之一第一大體上平坦表面中，該基板包括具有一第一折射率之一第一材料；及在將該複數個凹陷壓印至該基板中之後將一包覆層塗覆於該基板之該第一表面上方，該包覆層包括具有小於該第一折射率之一第二折射率的一第二材料。
在一些實施中，該等凹陷中之每一者可具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括相對於該第一表面之法線形成一第一角度且經組態以將一部分入射光反射出該基板的一前邊緣，及相對於該第一表面之該法線形成一第二角度的一後邊緣，其中該第一角度實質上大於該第二角度。在一些實施中，壓印複數個凹陷及塗覆一包覆層可作為一卷軸式製造程序之部分而執行。在一些實施中，該方法可另外包括在塗覆該包覆層之前將一抗反射塗層沈積於該基板之該經壓印第一表面上方。
本發明中所描述之標的物的一或多個實施之細節在隨附圖式及下文描述中闡述。儘管本發明中所提供之實例主要就基於EMS及MEMS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、有機發光二極體(「OLED」)顯示器及場發射顯示器。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，下列諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
12‧‧‧IMOD顯示元件
13‧‧‧光
14‧‧‧可移動反射層
15‧‧‧光
16‧‧‧光學堆疊
18‧‧‧柱
19‧‧‧間隙
20‧‧‧透明基板
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧圖框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列
40‧‧‧顯示器件
41‧‧‧外殼
43‧‧‧天線
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧麥克風揚聲器
47‧‧‧收發器
48‧‧‧輸入器件
50‧‧‧電源供應器
52‧‧‧調節硬體
110‧‧‧光導引層
112‧‧‧邊緣
114‧‧‧上表面
116‧‧‧下表面
120‧‧‧光轉向特徵
122‧‧‧反射表面/傾斜表面/側壁
124‧‧‧開放頂部
128‧‧‧法線
130‧‧‧發光二極體(LED)
132‧‧‧光
132a‧‧‧第一光射線
132b‧‧‧第二光射線
132c‧‧‧第三射線
134‧‧‧光
134a‧‧‧光
134b‧‧‧射線
134c‧‧‧射線
136c‧‧‧射線
138c‧‧‧射線
142‧‧‧上部包覆層
144‧‧‧下部包覆層
150‧‧‧前燈系統
210‧‧‧光導引層
214‧‧‧上部層/上部平坦表面
220‧‧‧非對稱光轉向特徵
222a‧‧‧前邊緣
222b‧‧‧側邊緣
222c‧‧‧後邊緣
224‧‧‧開放頂部
226‧‧‧底座
228‧‧‧法線
232b‧‧‧光射線
234b‧‧‧光射線
236b‧‧‧射線
238b‧‧‧射線
310‧‧‧光導引層
400‧‧‧前燈系統
404‧‧‧反射式顯示器
406‧‧‧保護蓋罩
410a‧‧‧顯示基板
410b‧‧‧黏著層/透光黏著劑
410c‧‧‧光轉向子層
420‧‧‧非對稱光轉向特徵
442‧‧‧上部包覆層
444‧‧‧下部包覆層
460‧‧‧多層結構
500‧‧‧前燈系統/顯示器件
506‧‧‧蓋罩
508‧‧‧觸控系統
510a‧‧‧顯示基板
510c‧‧‧光轉向薄膜
542‧‧‧上部包覆層
608‧‧‧觸控系統
610‧‧‧高折射率薄膜
614‧‧‧上表面/上部平坦表面
620‧‧‧光轉向特徵
622a‧‧‧前邊緣
622c‧‧‧後邊緣
642‧‧‧低折射率包覆層
660‧‧‧多層結構
670‧‧‧多層結構
700‧‧‧用於包括非對稱光轉向特徵之多層結構的製造程序
圖1A展示前燈系統之實例的側視橫截面，該前燈系統經組態以使出自器件之平面的入射光轉向。
圖1B展示藉由包覆層包圍的圖1A之前燈系統之側視橫截面。
圖2為前燈系統之光轉向特徵的詳細橫截面圖，其說明來自前燈系統之光洩漏。
圖3A為包括呈非對稱錐台形式之非對稱光轉向特徵之陣列的光 導引層之區段的俯視平面圖。
圖3B為沿圖3A之線3B-3B截得的圖3A之光導引層之不對稱光轉向特徵中之一者的詳細橫截面圖。
圖3C為沿圖3A之線3C-3C截得的圖3A之光導引層之不對稱光轉向特徵中之一者的詳細橫截面圖。
圖3D為圖3A之光導引層之區段的透視圖。
圖4為前燈系統之俯視平面圖，其中非對稱錐台之密度隨離光源之距離的增加而變化。
圖5為包括前燈系統之顯示器件的橫截面圖，該前燈系統包括非對稱光轉向特徵。
圖6為包括前燈系統之顯示器件之替代性實施的橫截面圖，該前燈系統包括非對稱光轉向特徵。
圖7A至圖7D說明用於形成包括非對稱光轉向特徵之多層結構的製造程序中的各種階段。
圖8為說明用於包括非對稱光轉向特徵之多層結構的製造程序之流程圖。
圖9為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個鄰近IMOD顯示元件之等角視圖說明。
圖10A及圖10B為說明包括複數個IMOD顯示元件之顯示器件之系統方塊圖。
各圖式中相同參考數字及編號均指示相同元件。
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。所描述之實施可在可經組態以顯示影像之任何器件、裝置或系統中實施，不論影像是運動的(諸如，視訊)抑或靜止的 (諸如，靜態影像)且不論影像是文字的、圖形的抑或圖片的。更明確而言，預期所描述之實施可包括於諸如(但不限於)以下各者之多種電子器件中或與該等電子器件相關聯：行動電話、具備多媒體網際網路能力之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型手機、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、智慧筆記型電腦、平板電腦、印表機、影印機、掃描器、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、攝影機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、腕錶、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(包括里程錶及速度計顯示器等)、座艙控制器及/或顯示器、攝影機視野顯示器(諸如，載具中的後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標牌、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、匣式錄音機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、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，關於一件珠寶或服裝的影像之顯示)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、加速度計、陀螺儀、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、製造程序，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。
為照明反射式顯示器或其他物件，可將前燈系統安置於有待照明之物件上方。光可自前燈系統之側射出，且射出至光導引薄膜中。 光可於光導引薄膜內傳播直至其照在光轉向特徵上，且向下反射且自光導引薄膜反射出以照明下伏物件。在一些實施中，此等光轉向特徵可包括具有反射塗層之傾斜表面，但此類反射塗層之形成可增加製造程序之成本及複雜性。在其他實施中，光導引薄膜可由相比上覆材料具有較高折射率之材料形成，且光轉向特徵可替代地利用全內反射(TIR)，以將光向下轉向且將其轉向出光導引層。然而，因為不具有反射塗層，所以一些光可自此等光轉向特徵洩漏，而非得以反射。藉由利用非對稱光轉向特徵，可重新俘獲一些被洩漏之光，從而改良前燈系統之操作。
可實施本發明中所描述的標的物之特定實施以實現以下潛在優點中之一或多者。在非對稱錐台被用作與反射式顯示器一起使用之前燈系統中之光轉向特徵的實施中，減少之光洩漏可改良顯示器之對比率。亦可將此類光轉向特徵衝壓或壓印於塑膠層中，且可使用便宜卷軸式製造程序來形成多層前燈系統。此類實施可在無需在光轉向特徵上方形成反射塗層所涉及之複雜性及費用的情況下提供更有效前燈系統。
所描述實施可適用的合適EMS或MEMS器件或裝置之實例為反射式顯示器件。反射式顯示器件可合併干涉調變器(IMOD)顯示元件，該等顯示元件可經實施以使用光學干涉原理選擇性地吸收及/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、可相對於吸收體移動之反射體及界定於吸收體與反射體之間的光學諧振腔。在一些實施中，反射體可移動至兩個或兩個以上不同位置，此移動可改變光學諧振腔之大小且藉此影響IMOD之反射率。IMOD顯示元件之反射光譜可產生相當廣之光譜帶，該等光譜帶可跨越可見波長移位以產生不同色彩。可藉由改變光學諧振腔之厚度來調整光譜帶之位置。改變光學諧振腔之一種方式為改變反射體相對於吸收體之位置。其他 反射式顯示器件可包括(例如)反射式液晶顯示器(LCD)及電子墨水顯示器。
在某些實施中，前燈系統可用以提供用於顯示器件或有待照明之其他物件的主要或補充照明。詳言之，諸如基於干涉調變器之器件或其他機電系統(EMS)器件之反射式顯示器件可歸因於EMS器件之不透明度而將前燈系統用於照明。雖然反射式顯示器(諸如，基於干涉調變器之顯示器)在一些實施中可在環境光中可見，但反射式顯示器的一些特定實施可包括呈前燈系統形式之補充照明。
在一些實施中，前燈系統可包括：一或多個光導引薄膜或光導引層，光可經由其進行傳播；及一或多個光轉向特徵，其引導光離開光導引層。光可被射出至光導引層中，且光轉向特徵可用以使光導引層內的光朝向反射式顯示器反射且穿過光導引層朝向檢視者反射回。只要光導引層之材料具有大於周圍層之折射率的折射率，所射出之光便可借助於全內反射在光導引層內傳播，直至光到達光轉向特徵為止。此前燈系統允許照明光源定位於自顯示器或有待照明之其他物件偏移的位置處，諸如定位於前燈系統之邊緣中之一者處。
圖1A展示前燈系統之實例的側視橫截面，該前燈系統經組態以使出自器件之平面的入射光轉向。前燈系統150包括光導引層110，其可具有大於空氣或任何周圍層之折射率，如上文所論述。光導引層110亦可包括沿光導引層110之上表面114安置的複數個光轉向特徵120。此等光轉向特徵120包括定向為與光導引層110之上表面114及下表面116成一角度的反射表面122。前燈系統150亦包括一或多個光源，諸如鄰近光導引層110之邊緣112安置的LED 130。
LED 130將光132射至光導引層110中，該光如所展示借助於全內反射傳播直至其照在光轉向特徵120上為止。自光轉向特徵120反射離開之光134朝向光導引層110之下表面116向下轉向。當光134以足夠接 近光導引層110之下表面116之法線的角度反射時，光134穿過光導引層110之下表面116，而不會被反射回至光導引層110中。
儘管為方便起見稱作光導引層110，但光導引層110在一些實施中可為多層結構，該多層結構由具有足夠接近於彼此之折射率的多個層形成，使得光導引層110大體上充當單一薄膜，其中光導引薄膜層之各種子層之間具有可忽略或不顯著折射及/或全內反射。
前燈系統150因此重新引導在光導引層110內傳播之光132向下穿過前部之下表面116。如圖1A中所說明，前燈系統150依賴於光導引層110之高折射率材料與空氣之間的界面，以提供全內反射(TIR)。然而，前燈系統常常被用作多層結構之部分，且光導引層110與另一高折射率材料之間的接觸可抑制全內反射且防礙前燈系統150如吾人所需操作。
圖1B展示藉由包覆層包圍的圖1A之前燈系統之側視橫截面。在一些實施中，可藉由用上部包覆層142及下部包覆層144包圍光導引層110來達成類似全內反射效能。上部包覆層142及下部包覆層144可由相比光導引層110具有較低折射率之材料形成。如圖1B中可見，上部包覆層形成於光導引層110之上表面114上方且填充光轉向特徵120之凹陷，從而在光轉向特徵120之傾斜表面122處於低折射率上部包覆層142與高折射率光導引層110之間形成界面。
在一些實施中，光轉向特徵可塗覆有反射材料，以確保入射於光轉向特徵120上之所有光反射。然而，塗覆光轉向特徵120通常需要精密製造程序，從而增加製造程序之成本及複雜性。即使反射層在另一側遮蔽，在前燈系統內使用不透明反射材料仍可更改下伏顯示器或物件之外觀。然而，缺乏不透明反射層會在光以接近法線之角度照在光轉向特徵120之傾斜表面122上時產生一些光洩漏。
圖2為前燈系統之光轉向特徵的詳細橫截面圖，其說明來自前燈 系統之光洩漏。入射於光轉向特徵120之傾斜表面122上之第一光射線132a向下反射為光134a，且離開光導引層110。然而，以接近於或平行於表面122之法線128的角度入射於光轉向特徵120之傾斜表面122上之第二光射線132b並不經歷全內反射，而替代地作為射線134b穿過光轉向特徵120之開放頂部124，向上且離開光導引層110。
除射線134b之直接洩漏外，在光穿過光轉向特徵120且入射於光轉向特徵120之對置面上時將出現一些洩漏。第三射線132c以足夠接近於或平行於表面122之法線的角度入射於光轉向特徵120之傾斜表面122上，使得射線132c作為射線134c穿過表面122而非經歷全內反射。不同於穿過光轉向特徵120之開放頂部124的射線134b，射線134c入射於光轉向特徵120之對置側上，且射線134c之一部分光傳遞至光導引層110中，且以歸因於光轉向特徵120之邊界處的折射而不同於射線134c的角度作為射線136c繼續行進。然而，光的一部分將在具有不同折射率之兩個媒體之間的邊界處歸因於菲涅耳反射而得以反射。歸因於光轉向特徵120之側壁122的角度，由菲涅耳反射產生之射線138c將通常如所展示向上且朝向檢視者經引導。經折射為射線136c且反射為射線138c的射線134c之光的相對量藉由菲涅耳等式予以描述，且係取決於入射角度及邊界之任一側上的兩個媒體之折射率。歸因於直接光洩漏及菲涅耳反射兩者，來自光導引層110之光洩漏將更改前燈系統及正被照明之下伏顯示器或物件的視覺外觀，從而降低對比率且可能造成其他視覺假影。
圖3A為包括呈非對稱錐台形式之非對稱光轉向特徵陣列的光導引層之區段的俯視平面圖。光導引層210包括呈非對稱錐台之形式的複數個光轉向特徵220，其具有與光轉向特徵之頂部224非同心的底座226，使得底座226之一側更接近於頂部224之鄰近邊緣。在所說明之實施中，底座226及頂部224兩者通常為環形，但亦可使用其他形狀， 諸如卵形、橢圓形或任何其他合適的形狀。
圖3B為沿圖3A之線3B-3B截得的圖3A之光導引層的不對稱光轉向特徵中之一者的詳細橫截面圖。在圖3B中可見：非對稱光轉向特徵220之前邊緣222a與光導引層210之平坦上表面214之法線構成角度ΘL，該角度比後邊緣222c與平坦上表面之法線所構成的角度ΘT大得多。在一些實施中，前緣角ΘL可大致為33°，但在其他實施中，其可介於31°與35°之間、大於35°，或小於31°。在一些實施中，後邊緣222c可幾乎為垂直的，且後緣角ΘL可為3°，但在其他實施中，其可介於1°與5°之間、大於5°，或小於1°。非對稱光轉向特徵220之頂部224的寬度在一些實施中大致為15um，且非對稱光轉向特徵220之底座226的寬度在一些實施中大致為5um，但在其他實施中可使用廣泛多種其他形狀及廣泛範圍的其他大小，且相對大小可取決於前緣角ΘL及後緣角ΘT。
儘管光導引層210之上部平坦表面214與光導引層210之前邊緣222a及後邊緣222c之間的轉變部分被描繪為尖銳拐角，但可存在歸因於衝壓製程或用以形成光轉向特徵220之其他製造程序的一些曲率。在一些實施中，對於具有類似於如上文所論述之例示性尺寸之尺寸的光轉向特徵，曲面部分可具有小於0.5um之半徑。
藉由減小後緣角ΘT之大小，可在不顯著更改入射於非對稱光轉向特徵220之前邊緣222a上的光之反射的情況下減少非對稱光轉向特徵220之頂部224的面積。在此情況下，否則將穿過圖2之光轉向特徵120之頂部124而漏泄出的一些光可替代地被重新俘獲且防止漏泄出。詳言之，以接近於或平行於表面222a之法線228的角度入射於光轉向特徵220之傾斜前邊緣222a上的光射線232b同樣不經歷全內反射，從而穿過光轉向特徵220之前邊緣222a。替代向上傳遞且穿過光轉向特徵220之開放頂部224完全離開光導引層210，光射線234b穿過幾乎垂 直之後邊緣222c重新進入光導引層210，且藉由光導引層210之上部層214進行全內反射。此經重新俘獲之光作為射線236b在光導引層210內繼續傳播。
類似地，後邊緣222c之幾乎垂直的定向可減少菲涅耳反射對前燈系統之光學外觀的影響。光射線232b以足夠接近於前邊緣222a之法線的角度入射於光轉向特徵220之前邊緣222a上，使得光射線232b的一部分穿過前邊緣222a且藉由該前邊緣折射為射線234b。射線234b入射於光轉向特徵220之後邊緣222c上，且射線234b之一部分穿過光轉向特徵220之後邊緣222c且在該後邊緣處折射。射線234b之另一部分經由菲涅耳反射而反射為射線238b。與圖2之射線138c對比，射線234b以較小角度反射至平坦上表面214，此歸因於光轉向特徵220之後邊緣222c的較陡角度。因為光轉向特徵220之非對稱形狀，藉由菲涅耳反射而反射之光更可能被引導至側面，且不大可能被引導於檢視者處。因此，除減少如上文所論述的直接光洩漏外，使用非對稱光轉向特徵220亦可減少藉由菲涅耳反射產生的光學效應。
圖3C為沿圖3A之線3C-3C截得的圖3A之光導引層的不對稱光轉向特徵中之一者的詳細橫截面圖。在圖3C中可見：光轉向特徵220之側邊緣222b與光導引層210之平坦上表面214之法線形成角度ΘS，該角度大於後邊緣222c之角度ΘT(參見圖3B)且小於前邊緣222b之角ΘL(參見圖3B)。光導引層210內的許多傳播將在接近與光導引層210之平面平行的方向上行進，該傳播直接自光源至光轉向特徵220，或在反射離開光導引層210之上部平坦表面214及下部平坦表面(圖中未示)時呈z字形型樣。光轉向特徵220之側邊緣222b及後邊緣222c在將光向下轉向時將不太有效，此係因為側邊緣222b及後邊緣222c之法線與光轉向特徵220之平面更緊密對準。因此，以較寬範圍之角度入射於側邊緣222b及後邊緣222c上的光將穿過側邊緣222b或後邊緣222c，而非被全 內反射且向下轉向。
圖3D為圖3A之光導引層之透視圖。在圖3D中可見：非對稱光轉向特徵220通常經對準以面向光導引層210之一側。使用具有非對稱光轉向特徵220之光導引層210的前燈系統之效率通常可藉由僅自光導引層210的非對稱光轉向特徵220之前邊緣所面向的側射出光來改良。因為射出至光導引層210中的大部分光將入射於光轉向特徵220之前邊緣222a上，所以作為光轉向表面的光轉向特徵220之側邊緣222b及後邊緣222c的相對低效將不會顯著影響光導引層210之光轉向性質。
取決於光源之大小及所使用光源之數目，光轉向特徵220之特定對準可變化。在一些實施中，光轉向特徵220可均具有相同定向，其中前邊緣222a之部分與光導引層210的最接近光導引層210之上面安置有光源的邊緣的上部平坦表面214形成最大角度。在光源為僅沿光導引層210之邊緣之一部分延伸的單一光源的一些實施中，光轉向特徵220可部分地或完全地與光源徑向對準，使得前邊緣222a的與光導引層210之上部平坦表面214形成最大角度的部分朝向光源自身轉向。
入射於光轉向特徵220上的光之強度取決於光轉向特徵220與光源之間的距離。較接近於光源的光轉向特徵相比較遠離光源之相同光轉向特徵將會將更多光向下轉向，且向下伏顯示器或其他物件提供更多照明。為達成更均勻的照明，可隨與光源之距離增加來增加光轉向特徵220的密度。對於不同大小及形狀的光導引薄膜，且對於不同大小及形狀的光轉向特徵，可使用光轉向特徵之適當配置及其間的適當間隔來提供所要量及所要分佈之照明。另外，錐台之準確位置可經略微隨機化，以便抑制藉由週期性結構所造成的波紋(Moiré)假影之形成。
圖4為前燈系統之俯視平面圖，其中非對稱錐台之密度隨離光源之距離增加而變化。光導引層310包括大量非對稱錐台，其中錐台之 密度沿光導引層310之右側較大。若光源(圖中未示)沿光導引層310之左方定位，則射出至光導引層310中的實質上均勻量的光將向下轉向，以照明下伏顯示器或物件。
圖5為包括前燈系統之顯示器件的橫截面視圖，該前燈系統包括非對稱光轉向特徵。在圖5之實施中，光導引層410為多層結構，其包括顯示基板410a、形成有不對稱光轉向特徵420之光轉向子層410c，及將顯示基板410a緊固至光轉向子層410c的透光黏著劑410b。
在一些實施中，顯示基板410a可包括玻璃，且可具有大致為1.53之折射率。光轉向子層410c亦由高折射率材料形成，且在一些實施中可為具有大致1.58之折射率的聚碳酸酯層。光轉向子層410c亦足夠厚，使得其中可形成非對稱光轉向特徵420，且在一些實施中厚度可大致為100um。黏著層410b可由具有介於顯示基板410a之折射率與光轉向子層410c之折射率之間的折射率的透光黏著劑形成，且在一些實施中可具有介於約1.53與1.55之間的折射率。然而，亦可使用其他材料、厚度及配置的層。
在顯示基板410a形成光導引層410之一部分的諸如圖5之顯示器件500的實施中，低折射率下部包覆層444可安置於顯示基板410a與藉由顯示基板410a支撐之反射式顯示器404之間。在一些實施中，可在形成反射式顯示器404之部分的諸如干涉調變器(下文更詳細地論述)之反射式顯示元件之陣列的形成之前形成下部包覆層444。在一些實施中，下部包覆層444可為具有小於1.39之折射率的旋塗式玻璃層，但亦可使用其他材料。
上部包覆層442形成於光轉向子層410c上方。在所說明之實施中，如上文所論述，上部包覆層可填充光轉向子層410c之上表面中的光轉向特徵420。在其他實施中，上部包覆層442可為大體上平坦層，其上覆於光轉向特徵420但並不填充光轉向特徵，但光轉向特徵420內 的殘餘空氣可在某些情況下造成非所要光學效應。在一些實施中，如下文更詳細地論述，光轉向子層410c及上部包覆層442可為形成為卷軸式製程或其他製造程序之部分的多層結構460，且黏附至顯示基板410a。保護蓋罩406可安置於上部包覆層406上方，且在一些實施中可為防護玻璃罩。
圖6為包括觸控感測系統之顯示器件以及包括非對稱光轉向特徵之前燈系統的替代性實施之橫截面視圖。圖6之前燈系統500類似於圖5之前燈系統400，惟前燈系統500包括安置於上部包覆層542與蓋罩506之間的觸控系統508之一或多個層除外。觸控系統508可包括(例如)可由諸如氧化銦錫(ITO)之透明氧化物或諸如鋁(Al)之導電金屬形成的導電電極或感測器之柵格或其他配置。觸控系統508可為多層結構570之部分，其可形成為卷軸式製程或其他製造程序的部分，且黏附至顯示基板510a。
圖7A至圖7D說明用於形成包括非對稱光轉向特徵之多層結構的製造程序中的各種階段。在圖7A中，提供高折射率薄膜610，該薄膜將隨後經處理以形成光轉向薄膜，諸如圖5之光轉向薄膜410c或圖6之光轉向薄膜510c。在一些實施中，如下文更詳細地論述，高折射率薄膜610將充當壓印或衝壓製程中的坯料。高折射率薄膜610可為容易在其中形成光轉向特徵之任何高折射率材料或材料堆疊。如上文所論述，在一些實施中高折射率薄膜可為塑膠薄膜，且在一些特定實施中可為厚度大致為100um之聚碳酸酯薄膜，但亦可使用廣泛多種材料及厚度。在一些實施中，可在此階段對高折射率薄膜加熱，以促進稍後衝壓。
在圖7B中，光轉向特徵620形成於高折射率薄膜610之上表面614中，以形成光轉向薄膜。如上文所論述，此等光轉向特徵620係不對稱的，其中前邊緣622a相對於高折射率薄膜610之上部平坦表面614傾 斜，且後邊緣622c幾乎垂直且與高折射率薄膜610之上表面614之法線幾乎對準。此等光轉向特徵620亦大體上彼此對準，其中前邊緣622a指向相同方向，或稍微轉向使得前邊緣622a指向特定點或區域。
在一些實施中，如上文所論述，光轉向特徵620可藉由衝壓或壓印製程使用金屬模具或其他足夠剛性之模具形成。金屬模具可藉由(例如)在光阻或任何其他可圖案化材料中形成原始光轉向薄膜之形狀來製得。灰度雷射微影或灰度電子束微影技術可用以達成必要精確度，但亦可使用廣泛多種其他處理技術。可使用電鍍技術形成主模具，其包括作為凸起的非對稱錐台之倒轉光轉向特徵，且可移除光阻或其他原始材料。模具可接著被應用於捲筒，且用作卷軸式壓印或衝壓製程的部分。取決於壓印或衝壓捲筒之大小，可使用多個金屬模具以提供高製造產出量。
在圖7C中，低折射率包覆層642形成於高折射率薄膜610之上表面614上方。在一些實施中，此低折射率包覆層642填充形成於高折射率薄膜610中之光轉向特徵620。低折射率包覆層642在一些實施中可為透光樹脂(OCR)且具有大致為1.33之折射率。低折射率包覆層642亦可作為卷軸式製程之部分塗覆，其中在形成光轉向特徵620之衝壓製程之後經由第二或後續捲筒塗覆低折射率包覆層642。樹脂之可變形性質可連同在卷軸式製造程序期間所施加的壓力促進形成於高折射率薄膜610中之光轉向特徵620的填充。
所得多層結構660可用作前燈系統之部分。在一些實施中，多層結構660可經層壓至或以其他方式黏附至另一高折射率基板，諸如圖5之顯示基板410a或圖6之顯示基板510a。折射率大體上匹配的透光黏著劑可用以將多層結構660緊固至G該另一高折射率基板，且低折射率包覆層可安置於高折射率基板之對置側上，以允許光歸因於全內反射而在高折射率層內傳播。在其他實施中，多層結構660亦可包括低 折射率包覆層，其可塗覆至高折射率薄膜610之下表面。在此類實施中，多層結構660可充當自含前燈系統之部分，其可被應用於任何合適的器件或物件。
在一些實施中，亦可在塗覆低折射率包覆層642之前塗覆抗反射塗層，使得沿低折射率包覆層642與高折射率薄膜610之間的邊界安置抗反射塗層。合適抗反射塗層之一個實例為氧化矽層(SiO2)。在一些實施中，抗反射塗層可為大致90nm厚的SiO2層，但亦可使用廣泛多種其他厚度及材料。
在一些實施中，亦可形成觸控感測器陣列且經由卷軸式製程應用該觸控感測器陣列。在圖7D中，將觸控系統608應用於低折射率包覆層642上方。觸控系統608可為分別形成且經由卷軸式製程應用的多層結構，或可為經由卷軸式製程連續應用的一系列個別層。觸控系統608可包括十字交叉電極柵格或任何其他合適的觸控感測系統。多層結構670可經層壓至或以其他方式黏附至另一高折射率基板(諸如，圖5之顯示基板410a或圖6之顯示基板510a)，以便提供光轉向特徵及觸控感測器陣列之組件兩者。替代地，可將低折射率包覆層塗覆至高折射率薄膜610之下表面以提供多層結構670，該多層結構可充當前燈系統及觸控系統之自含組件。此類系統可應用於任何合適的器件或物件。
圖8為說明用於包括非對稱光轉向特徵之多層結構的製造程序之流程圖。在製造程序700之區塊705中，在高折射率薄膜中形成複數個非對稱光轉向特徵。如上文所論述，高折射率薄膜可為諸如聚碳酸酯之塑膠薄膜，且可使用卷軸式製程或類似製造程序將非對稱光轉向特徵壓印或衝壓至高折射率薄膜中。非對稱光轉向特徵可包括經組態以使光轉向以離開高折射率薄膜的前邊緣，及幾乎垂直以便增加自薄膜洩漏出之光的重新俘獲的後邊緣。
在製造程序700之區塊710中，將低折射率包覆層塗覆於複數個非對稱光轉向特徵上方。可塗覆低折射率包覆層以便填充複數個非對稱光轉向特徵。在一些實施中，低折射率包覆層可為透光樹脂，但亦可使用其他材料。作為卷軸式製程的部分，亦可塗覆低折射率包覆層。
如上所提到，在一些實施中可在塗覆低折射率包覆層之前塗覆抗反射塗層。可在塗覆低折射率包覆層之後塗覆包括觸控系統之額外層。可接著將多層結構黏附至顯示基板以形成前燈系統之部分，或可將額外低折射率包覆層塗覆於高折射率薄膜之對置側上作為第一低折射率包覆層，以便形成前燈系統之自含光轉向組件。
前燈系統及組件之以上實施可用以照明廣泛多種物件，包括(但不限於)反射式顯示器。可與本文中所描述之前燈系統及組件一起使用的反射式顯示器類型之一個非限制性實例為基於干涉調變器(IMOD)之顯示器。
圖9為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個鄰近IMOD顯示元件之等角視圖說明。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，干涉MEMS顯示元件可經組態以處於明亮或暗狀態。在明亮(「鬆弛」、「開通」或「接通」等)狀態中，顯示元件反射大部分入射可見光。相反地，在暗(「致動」、「閉合」或「關斷」)狀態中，顯示元件反射極少入射可見光。MEMS顯示元件可經組態以主要在光之特定波長下進行反射，從而允許除黑色及白色之外的彩色顯示。在一些實施中，藉由使用多個顯示元件，可達成不同強度之原色及不同灰度。
IMOD顯示器件可包括可配置成列及行之IMOD顯示元件之陣列。該陣列中之每一顯示元件可包括至少一對反射及半反射層，諸如 可移動反射層(亦即，可移動層，亦被稱作機械層)及固定部分反射層(亦即，靜止層)，該等層經定位為彼此相距可變及可控制距離以形成氣隙(亦被稱作光學間隙、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，可移動反射層可定位在距固定部分反射層某一距離處。在第二位置(亦即，致動位置)中，可移動反射層可定位成較接近於部分反射層。自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或相消地干涉，從而針對每一顯示元件產生整體反射或非反射狀態。在一些實施中，顯示元件可在未經致動時處於反射狀態中，從而反射可見光譜內之光，且可在經致動時處於暗狀態中，從而吸收及/或相消地干涉可見範圍內之光。然而，在一些其他實施中，IMOD顯示元件可在未經致動時處於暗狀態中，且在經致動時處於反射狀態中。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9中之陣列的所描繪部分包括呈IMOD顯示元件12之形式的兩個鄰近的干涉MEMS顯示元件。在右方之顯示元件12(如所說明)中，說明可移動反射層14處於接近、鄰近或碰觸光學堆疊16的致動位置中。在右方之顯示元件12上施加的電壓Vbias足以移動可移動反射層14以及將可移動反射層14維持於致動位置中。在左方之顯示元件12中(如所說明)，將可移動反射層14說明為處於離光學堆疊16(其包括部分反射層)相距某一距離(其可基於設計參數而預定)之鬆弛位置中。在左方之顯示元件12上所施加的電壓V0不足以引起可移動反射層14至致動位置(諸如，右方之顯示元件12之彼致動位置)之致動。
在圖9中，大體上用指示入射於IMOD顯示元件12上之光13及自左方之顯示元件12反射之光15的箭頭說明IMOD顯示元件12之反射性質。入射於顯示元件12上的大部分光13可透射穿過透明基板20，朝向 光學堆疊16。入射於光學堆疊16上的光之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之透射穿過光學堆疊16的部分可自可移動反射層14朝向(且穿過)透明基板20反射回。在自光學堆疊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檢視或基板側自顯示元件12反射的光15之波長之強度。在一些實施中，透明基板20可為玻璃基板(有時被稱作玻璃板或面板)。玻璃基板可為或可包括(例如)硼矽酸玻璃、鹼石灰玻璃、石英、派熱司玻璃(Pyrex)或其他合適的玻璃材料。在一些實施例中，玻璃基板可具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米之厚度，但在一些實施例中，玻璃基板可較厚(諸如，數十毫米)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、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)基板。在此類實施中，非玻璃基板將很可能具有小於0.7毫米之厚度，但取決於設計考慮因素該基板可較厚。在一些實施中，可使用非透明基板，諸如基於金屬箔或不鏽鋼之基板。舉例而言，包括固定反射層及部分透射且部分反射之可移動層的基於反向IMOD之顯示器可經組態以自基板之對置側檢視為圖9之顯示元件12且可由非透明基板支撐。
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。可由諸如各種金屬(例如，氧化銦錫(ITO))之多種材料形成電極層。該部分反射層可由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的組合形成。在一些實施中，光學堆疊16之某 些部分可包括充當部分光學吸收體及電導體兩者的單一半透明厚度之金屬或半導體，而不同的更多導電層或部分(例如，光學堆疊16或顯示元件之其他結構的導電層或部分)可用以在IMOD顯示元件之間用匯流排傳送(bus)信號。光學堆疊16亦可包括覆蓋一或多個導電層或一導電層/部分吸收層之一或多個絕緣層或介電層。
在一些實施中，光學堆疊16之該(等)層中之至少一些層可經圖案化為平行條帶，且可形成顯示器件中之列電極，如下文進一步描述。如一般熟習此項技術者將理解，術語「經圖案化」在本文中用以指遮罩以及蝕刻製程。在一些實施中，可將高度導電且反射之材料(諸如，鋁(Al))可用於可移動反射層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可形成為一或多個所沈積金屬層之一系列平行條帶(與光學堆疊16之列電極正交)，以形成沈積於諸如所說明之柱18的支撐件及位於柱18之間的介入犧牲材料之頂部上的多個行。當蝕刻掉犧牲材料時，所定義間隙19或光學空腔可形成於可移動反射層14與光學堆疊16之間。在一些實施中，柱18之間的間距可為大約1um至1000um，而間隙19可大約小於10,000埃(Å)。
在一些實施中，可將每一IMOD顯示元件(無論是處於致動抑或鬆弛狀態中)視為由固定反射層及移動反射層形成之電容器。如由圖9中左方之顯示元件12所說明，當未施加電壓時，可移動反射層14保持處於機械鬆弛狀態中，其中間隙19處於可移動反射層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，在對應顯示元件處的列電極與行電極之相交處形成的電容器變得帶電，且靜電力將該等電極牽拉在一起。若所施加電壓超過臨限值，則可移動反射層14可變形且移動至光學堆疊16附近或與光學堆疊16相抵。光學堆疊16內之介電層(未展示)可防止短路且控制層14與層16之間的分離距離，如由在圖9中右方之經致動顯示元件12所說明。 無關於所施加電位差之極性，行為係相同的。儘管陣列中之一系列顯示元件可在一些情況下被稱作「列」或「行」，但一般熟習此項技術者將易於理解，將一個方向稱作「列」且將另一方向稱作「行」係任意的。重申，在一些定向上，可將列視為行，且可將行視為列。在一些實施中，可將列稱為「共同」線路且可將行稱為「區段」線路，或可將列稱為「區段」線路且可將行稱為「共同」線路。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，相對於彼此具有某些位置偏移(「馬賽克」)。術語「陣列」及「馬賽克」可指任何組態。因此，儘管將顯示器稱作包括「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，而在任何情況下可包括具有不對稱形狀及不均勻分佈之元件的配置。
圖10A及圖10B為說明包括複數個IMOD顯示元件之顯示器件40之系統方塊圖。顯示器件40可為(例如)智慧型手機、蜂巢式或行動電話。然而，顯示器件40之相同組件或其略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器件。
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。可由多種製造程序(包括射出模製及真空成型)中之任一者形成外殼41。此外，外殼41可由多種材料中之任一者製成，多種材料包括(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30可為如本文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亦可經組態以包括：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或其他管式器件。另外，顯示器30可包括如本文中所描述的基於IMOD之顯示器。
顯示器件40之組件示意性地說明於圖10A中。顯示器件40包括外殼41，且可包括至少部分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可經組態以調節信號(諸如，對信號進行濾波或以其他方式操縱信號)。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及耦接至陣列驅動器22，該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(包括在圖10A中未特定描繪之元件)可經組態以充當記憶體器件且經組態以與處理器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亦可具有用以減輕(例如)處理器21之資料處理要求的一些處理能力。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®標準傳輸及接收RF信號。在蜂巢式電話之情況下，天線43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，以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接收之信號以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，可用可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料的影像源替換網路介面27。處理器21可控制顯示器件40之總體操作。處理器21接收資料(諸如，來自網路介面27或影像源之經壓縮影像資料)，且將資料處理成原始影像資料或處理成可易於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或發送至圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常指識別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色彩、飽和度及灰度階。
處理器21可包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯示器件40之操作。調節硬體52可包括用於將信號傳輸至揚聲器45且用於接收來自麥克風46之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，或可併入於處理器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獲取由處理器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，使得其具有適於橫跨顯示陣列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類控制器。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入處理器21中、作為軟體嵌入處理器21中，或以硬體與陣列驅動器22完全整合。
陣列驅動器22可接收來自驅動器控制器29之經格式化資訊，且可將視訊資料重新格式化為一組平行波形，該組波形被每秒許多次地施加至來自顯示器的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適用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可為習知顯示器控制器或雙穩態顯示器控制器(諸如，IMOD顯示元件控制器)。另外，陣列驅動器22可為習知驅動器或雙穩態顯示器驅動器(諸如，IMOD顯示元件驅動器)。此外，顯示陣列30可為習知顯示陣列或雙穩態顯示陣列(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。此類實施可適用於高度整合系統(例如，行動電話、攜帶型電子器件、腕錶或小面積顯示器)中。
在一些實施中，輸入器件48可經組態以允許(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、觸敏式螢幕、與顯示陣列30整合之觸敏式螢幕，或壓敏或熱敏膜。麥克風46可經組態為用於顯示器件40之輸入器件。在一些實施中，經由麥克風46之語音命令可用於控制顯示器件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可為可再充電蓄電池，諸如鎳鎘蓄電池或鋰離子蓄電池。在使用可再充電蓄電池之實施中，可使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件 或陣列之電力對可再充電蓄電池充電。替代地，可再充電蓄電池可為可無線充電的。電源供應器50亦可為可再生能源、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亦可經組態以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/或軟體組件及各種組態中。
如本文中所使用，指項目清單「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。作為實例，「a、b或c中的至少一者」意欲涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
結合本文中所揭示之實施所描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、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進行描述，且說明於以上描述之各種說明性組件、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上之設計約束。
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、離散硬體組件或其經設計以執行本文中所描述之功能的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。
在一或多個態樣中，所描述之功能可以硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括在此說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或其任何組合來實施。此說明書中所描述之標的物的實施亦可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，且本文中所界定之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。因此，申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施，而應符合與本文中揭示之本發明、原理及創新特徵相一致之最廣泛範疇。另外，一般熟習此項技術者將容易地瞭解，有時為了易於描述諸圖而使用術語「上部」及「下部」，且該等術語指示對應於在適當定向之頁面上的圖之定向的相對位置，且可能並不反映(例如)如所實施之IMOD顯示元件的適當定向。
在單獨實施之情況下描述於本說明書中的某些特徵亦可以組合方式實施於單一實施中。相反，在單一實施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子組合而實施。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之一或多個特徵在一些情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順序次序執行，或所有所說明操作經執行以達成合乎需要的結果。另外，圖式可按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例程序。然而，未描繪之其他操作可併入於示意性說明之實例程序中。舉例而言，可在所說明操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操 作。在某些情況下，多任務及平行處理可為有利的。此外，不應將上文所描述之實施中的各種系統組件之分離理解為在所有實施中皆需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統可一般在單一軟體產品整合在一起或封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施處於下列申請專利範圍之範疇內。在一些情況下，申請專利範圍中所引證之動作可以不同次序執行且仍達成所要結果。
400‧‧‧前燈系統
404‧‧‧反射式顯示器
406‧‧‧保護蓋罩
410a‧‧‧顯示基板
410b‧‧‧黏著層/透光黏著劑
410c‧‧‧光轉向子層
420‧‧‧非對稱光轉向特徵
442‧‧‧上部包覆層
444‧‧‧下部包覆層
460‧‧‧多層結構

Claims (30)

  1. 一種光轉向結構，其包含：一基板，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；及呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷，其形成於該基板之該第一表面中，該複數個凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括：一前邊緣，其相對於該第一表面之一法線形成一第一角度，且經組態以將一部分入射光反射出該基板，及一後邊緣，其相對於該第一表面之該法線形成一第二角度，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
  2. 如請求項1之結構，其中該第一角度介於31°與35°之間。
  3. 如請求項1之結構，其中該第二角度介於1°與5°之間。
  4. 如請求項1之結構，其中該複數個凹陷具有一橢球形橫截面。
  5. 如請求項1之結構，其中該複數個凹陷中之每一者包括該光基板之該第一表面中的一橢球形開口及一橢球形底座，其中該橢球形開口與該橢球形底座非同心。
  6. 如請求項1之結構，其中該基板包括一第一材料，該結構另外包括形成於該基板之該第一表面上方的一包覆層，其中該包覆層由一第二材料形成，且其中該第一材料之折射率大於該第二材料之折射率。
  7. 如請求項6之結構，其中該包覆層填充該複數個凹陷。
  8. 如請求項6之結構，其中該第二材料為一透光樹脂。
  9. 如請求項6之結構，其另外包括安置於該基板與該包覆層之間的一抗反射塗層。
  10. 如請求項1之結構，其另外包括經由一透光黏著劑密封至該第一基板之該第二表面的一第二基板，其中該第一基板、該第二基板及該透光黏著劑中之每一者包括具有類似折射率之材料。
  11. 如請求項1之結構，其中該基板包括一第一邊緣，且其中該複數個凹陷之該等傾斜側壁之該等前邊緣大體上經對準以面向該基板之該第一邊緣。
  12. 如請求項11之結構，其中該複數個凹陷之一密度隨增加離該基板之該第一邊緣的距離而增加。
  13. 一種反射式顯示器件，其包含：一反射式顯示元件陣列；及一前燈系統，其經組態以照明該反射式顯示元件陣列，該前燈系統包括：一光導引層，其具有一第一邊緣、一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；一光源，其經組態以穿過該光導引層之該第一邊緣將光射出至該光導引層中；及呈非對稱錐台之形狀的複數個光轉向特徵，其形成於該光導引層之該第一表面中且經組態以穿過該光導引層之該第二表面且朝向該反射式顯示元件陣列將光反射出該光導引層。
  14. 如請求項13之器件，其中該複數個凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括：一前邊緣，其相對於該光導引層之該第一表面的一法線形成一第一角度，及一後邊緣，其相對於該第一表面之該法線形成一第二角度，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
  15. 如請求項14之器件，其中該第一角度介於31°與35°之間，且其中 該第二角度介於1°與5°之間。
  16. 如請求項13之器件，其中該複數個凹陷中之每一者包括該光導引層之該第一表面中的一橢球形開口及一橢球形底座，其中該橢球形開口與該橢球形底座非同心。
  17. 如請求項13之器件，其另外包括安置於該光導引層與該反射式顯示元件陣列之間的一第一包覆層，及安置於該光導引層之與該第一包覆層對置的側上的一第二包覆層，其中該第一包覆層及該第二包覆層之折射率小於該光導引層之折射率。
  18. 如請求項17之器件，其另外包括一觸控感測器陣列，其安置於該第二包覆層之與該光導引層對置的側上。
  19. 如請求項13之器件，其另外包括：一處理器，其經組態以與該反射式顯示元件陣列通信，該處理器經組態以處理影像資料；及一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。
  20. 如請求項19之器件，其另外包括：一驅動器電路，其經組態以將至少一個信號發送至該反射式顯示元件陣列；及一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  21. 如請求項19之器件，其另外包括經組態以將該影像資料發送至該處理器之一影像源模組，其中該影像源模組包含一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
  22. 如請求項19之器件，其另外包括經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器的一輸入器件。
  23. 一種光轉向結構，其包含：一基板，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦 表面；及用於將一部分入射光反射出該基板的構件，其中被反射出該基板的入射光之量取決於該反射構件上的入射方向而變化。
  24. 如請求項23之結構，其中該反射構件包括：呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷，其形成於該基板之該第一表面中，該複數個凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，該傾斜側壁包括：一前邊緣，其相對於該第一表面之一法線形成一第一角度，且經組態以將一部分入射光反射出該基板，及一後邊緣，其相對於該第一表面之該法線形成一第二角度，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
  25. 如請求項24之結構，其中該第一角度介於31°與35°之間，且其中該第二角度介於1°與5°之間。
  26. 如請求項24之結構，其中該基板包括一第一材料，該結構另外包括形成於該基板之該第一表面上方的一包覆層，其中該包覆層由一第二材料形成，且其中該第一材料之折射率大於該第二材料之折射率。
  27. 一種製造一光轉向結構之方法，其包含：將呈非對稱錐台之形狀的複數個凹陷壓印至一基板之一第一大體上平坦表面中，該基板包括具有一第一折射率的一第一材料；及在將該複數個凹陷壓印至該基板中之後將一包覆層塗覆於該基板之該第一表面上方，該包覆層包括具有小於該第一折射率之一第二折射率的一第二材料。
  28. 如請求項27之方法，其中該等凹陷中之每一者具有一傾斜側壁，其包括： 一前邊緣，其相對於該第一表面之法線形成一第一角度，且經組態以將一部分入射光反射出該基板，及一後邊緣，其相對於該第一表面之該法線形成一第二角度，其中該第一角度實質上大於該第二角度。
  29. 如請求項27之方法，其中壓印複數個凹陷及塗覆一包覆層係作為一卷軸式製造程序之部分執行。
  30. 如請求項27之方法，其另外包括在塗覆該包覆層之前將一抗反射塗層沈積於該基板之該經壓印第一表面上方。
TW104132238A 2014-10-14 2015-09-30 非對稱光轉向特徵 TW201617682A (zh)

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