TW201640176A - 具有多個角度光轉向特徵之前光源系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於光導引層之系統、方法及裝置，光導引層包括具有相對光導引層成不同角度定向之多個反射表面的光轉向特徵。在一個態樣中，該等多個反射表面可定位於每一個別光轉向特徵上，而在另一態樣中，該等多個反射表面可定位於單獨的光轉向特徵上。使用成不同角度定向之多個反射表面可改良使用此光導引層之一前燈系統的效率及外觀。

Description

具有多個角度光轉向特徵之前光源系統
本發明係關於前燈系統，且特定言之，係關於可單獨使用或結合反射式顯示器使用的前燈系統。
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(諸如鏡及光學薄膜)及電子裝置之器件。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之其他微機械加工過程來產生機電元件。
一種類型之EMS器件被稱為干涉調變器(IMOD)。術語IMOD或干涉光調變器係指使用光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光之器件。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，且另一板可包括由氣隙與固定層分離之反射膜。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應用範圍，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新穎態樣，其中無單一者僅僅負責本文中所揭示之所需屬性。本發明中所描述之標的物的一個新穎態樣可實施於一光轉向結構中，該光轉向結構包含：一光導引層，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；及複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，該複數個反射式光轉向特徵中之每一者具有一側壁，該側壁包括：一第一反射表面，其接近該光導引層之該第一表面、相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；及一第二反射表面，其自該第一反射表面遠離該光導引層之該第一表面，其中該第二反射表面之至少一部分相對該光導引層之該第一表面之該法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
在一些實施中，該第二反射表面可為圓錐形的。在一些實施中，該第二反射表面可為自該第一反射表面之遠端邊緣延伸的一平截頭體之一部分。在一些實施中，該第二反射表面可為彎曲的。在一些實施中，該複數個反射式光轉向特徵可具有一橢圓形截面。在一些實施中，該複數個反射式光轉向特徵中之每一者可關於正交於該光導引層之該第一表面的一軸線旋轉對稱。
在一些實施中，該複數個反射式光轉向特徵中之每一者可包括：一遮蔽層；及一反射層，其位於該光轉向層與該遮蔽層之間。在一些其他實施中，該遮蔽層可為不透明的且反射性低於該反射層。在一些其他實施中，該遮蔽層可覆蓋該反射層中面向該遮蔽層之側。在 一些實施中，該光轉向層可包括一第一材料，且該結構可另外包括形成於該光轉向層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。
本發明中所描述之標的物之另一新穎態樣可實施於一反射式顯示器件中，該反射式顯示器件包含：反射式顯示元件之一陣列；及一前燈系統，其經組態以照明反射式顯示元件之該陣列，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，其經組態以經由該光導引層之該第一邊緣將光射入至該光導引層中；及複數個光轉向特徵，該複數個光轉向特徵經組態以經由該光導引層之該第二表面且向著反射式顯示元件之該陣列使光反射出該光導引層，該複數個光轉向特徵包括：第一複數個反射表面，該第一複數個反射表面面向該光導引層之該第一邊緣且相對該光導引層之該第一表面成一第一角度定向；及第二複數個反射表面，該第二複數個反射表面面向該光導引層之該第一邊緣且相對該光導引層之該第一表面成一第二角度定向。
在一些實施中，該第二反射表面可為圓錐形的。在一些實施中，該第二反射表面可為自該第一反射表面之遠端邊緣延伸的一平截頭體之一部分。在一些實施中，該第二反射表面可為彎曲的。在一些實施中，該複數個光轉向特徵可包括：光轉向特徵之一第一子集，其包括該第一複數個反射表面；及光轉向特徵之一第二子集，其包括該第二複數個反射表面。
本發明中所描述之標的物之另一新穎態樣可實施於一光轉向結構中，該光轉向結構包含：一光導引層，其經組態以經由全內反射來約束在其中傳播之光，該光導引層具有一第一邊緣、一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；第一光轉向構件，其用於以允許經反射光穿過該第二大體上平坦表面的一角度向著該第二大體上表面轉 向最後反射離開該第一大體上平坦表面之光；及第二光轉向構件，其用於以允許該經反射光穿過該第二大體上平坦表面的一角度向著該第二大體上平坦表面轉向最後反射離開該第二大體上平坦表面之光。
在一些實施中，該結構可包括複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，其中：該第一光轉向構件可包括該複數個光轉向特徵之一反射表面，其接近該第一大體上平坦表面定位且相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；且該第二光轉向構件可包括該複數個光轉向特徵之一第二反射表面，其自該第一反射表面遠離該光導引層之該第一大體上平坦表面而定位，其中該第二反射表面之至少一部分相對該光導引層之該第一表面之該法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
在一些實施中，該結構可包括複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，其中該複數個反射式光轉向特徵可包括光轉向特徵之一第一子集及光轉向特徵之一第二子集；該第一光轉向構件包括光轉向特徵之該第一子集之一反射表面，其相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；且該第二光轉向構件可包括光轉向特徵之該第二子集之一反射表面，其相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
本發明中所描述之標的物之一或多個實施之細節係在隨附圖式及以下描述中闡述。雖然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、態樣及優點將自描述、圖式及申請專利範圍顯而易見。應注意，以下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‧‧‧顯示器
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
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
124‧‧‧反射層
126‧‧‧遮蔽層
130‧‧‧發光二極體(LED)
132‧‧‧光線
134‧‧‧光線
142‧‧‧上部包覆層/光線
144‧‧‧下部包覆層/光線
150‧‧‧前燈系統
160‧‧‧前燈系統
210‧‧‧光導引層
212‧‧‧邊緣
214‧‧‧上表面
216‧‧‧下表面
220‧‧‧光轉向特徵
222‧‧‧第一反射表面
223‧‧‧第二反射表面
224‧‧‧反射層
226‧‧‧遮蔽層
230‧‧‧光源
232‧‧‧第一光線
234‧‧‧第二光線
242‧‧‧上部包覆層
244‧‧‧下部包覆層
250‧‧‧前燈系統
260‧‧‧前燈系統
270‧‧‧法線
320‧‧‧光轉向特徵
322‧‧‧第一反射表面
323‧‧‧第二反射表面
410‧‧‧光導引層
414‧‧‧上表面
416‧‧‧下表面
420a‧‧‧第一類型之光轉向特徵
420b‧‧‧第二類型之光轉向特徵
422‧‧‧反射表面
423‧‧‧反射表面
432‧‧‧光線
460‧‧‧前燈系統
472‧‧‧光線
474‧‧‧光線
500‧‧‧製造程序
505‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
515‧‧‧步驟
600‧‧‧顯示器件
604‧‧‧反射式顯示器
610‧‧‧光導引層
610a‧‧‧顯示基板
610b‧‧‧光學透明黏著劑
610c‧‧‧光轉向子層
620‧‧‧光轉向特徵
642‧‧‧上部包覆層
644‧‧‧下部包覆層
V0‧‧‧電壓
Vbias‧‧‧電壓
圖1A展示前燈系統之一實例的側向截面，該前燈系統經組態以將入射光轉出前燈系統之平面。
圖1B展示由包覆層包圍的圖1A之實例前燈系統之側向截面。
圖2展示圖1B的前燈系統之側向截面，說明取決於入射光線之路徑的反射角之差異。
圖3為離開前燈系統之光之強度的實例曲線，其為與法線之角度之函數。
圖4A為包括具有多個反射表面之光轉向特徵的前燈系統之側向截面。
圖4B為離開圖4A的前燈系統之光之強度的實例曲線，其為與法線之角度之函數。
圖5為圖4A的前燈系統之光轉向特徵的詳圖。
圖6為具有多個反射表面之光轉向特徵之另一實施的詳圖，其中該等表面中之一者係彎曲的。
圖7為包括多個類型之光轉向特徵的前燈系統之側向截面。
圖8為說明用於包括以多個角度定向之光轉向特徵之多層結構的製造程序之流程圖。
圖9為包括前燈系統之顯示器件之截面視圖，該前燈系統包括具有以多個角度定向之反射表面的光轉向特徵。
圖10為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列或陣列之顯示元件中的兩個鄰近IMOD顯示元件之等角視圖說明。
圖11A及圖11B為說明包括複數個IMOD顯示元件的顯示器件之系統方塊圖。
各種圖式中之類似參考數字及指定指示類似元件。
以下描述係針對出於描述本發明的新穎態樣之目的之某些實施。然而，一般熟習此項技術者將容易認識到，本文中之教示可以許多不同方式來應用。所描述實施可以可經組態以顯示影像(無論係運動(諸如，視訊)抑或靜止(諸如，靜態影像)的，且無論係文字、圖形抑或圖像)的任何器件、裝置或系統來實施。更明確而言，預期所描述實施可包括於諸如(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功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型電話、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、相機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、手錶、時鐘、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、攝影機檢視顯示器(諸如，車輛中的後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標誌、投影儀、架構結構、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、乾燥機、洗衣機/乾燥機、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、迴轉儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子器件之慣性組件、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，教示並不意欲限於僅在諸圖中所描繪之實施，而實情為，具有廣 泛適用性，如一般熟習此項技術者將顯而易見。
為照明反射式顯示器或其他物件，可將前燈系統安置於待照明之物件上方。光可自前燈系統之側面射出且射入至光導引薄膜中。光可於光導引薄膜內傳播，直至其照在反射式光轉向特徵上，且向下反射且反射出自光導引薄膜以照明底層物件為止。當光在光導引薄膜內傳播時，許多光線可在照在反射式光轉向特徵之表面之前，自光導引薄膜之上部或下部平坦表面中之至少一者反射離開。入射角將取決於光線最後是否自上部或下部平坦表面反射離開。藉由在單一光轉向特徵之同一側上提供具有多個反射表面的光轉向特徵，可以經最佳化以使反射離開光導引薄膜之上部或下部平坦表面中之不同者的光轉向的角度來定向反射表面中之每一者。
可實施本發明中所描述之標的物之特定實施以實現下列潛在優勢中之一或多者。藉由聚集近乎垂直於前燈系統之主要表面處的多個反射條件，可改良前燈系統之整體效率，此係因為較大量光可自系統轉出以照明底層物件。另外，因為增大了在接近法線之角度處的自系統轉出之光的聚集，所以可減少與法線成較大角度發射之光的縮減，從而改良顯示器之對比率。當光轉向特徵在同一光轉向特徵上包括多個反射表面時，光轉向特徵可被更深地壓印至光導引層中，從而在不增大光轉向特徵之佔據面積的情況下改良前燈系統之效率。
所描述實施可適用的合適EMS或MEMS器件或裝置之實例係反射式顯示器件。反射式顯示器件可併有干涉調變器(IMOD)顯示元件，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器、相對於吸收器可移動之反射器及界定於吸收器與反射器之間的光學諧振腔。在一些實施中，反射器可移動至兩個或兩個以上不同位置，此舉可改變光學諧振腔之大小且從而影響IMOD之反射率。IMOD顯示元件之反 射光譜可產生相當寬之光譜帶，該等光譜帶可橫跨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方式為藉由改變反射器相對於吸收器之位置。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針對反射式顯示器件或其他待照明之物件的主要或補充照明。特定言之，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層(光可經由其進行傳播)，以及引導出自光導引層之光的一或多個光轉向特徵。可將光射入至光導引層中，且光轉向特徵可用以向著反射式顯示器反射光導引層內的光且經由光導引層藉由顯示器反射回至檢視者。只要光導引層之材料具有顯著大於周圍層之折射率的折射率，所射出之光便即可借助於全內反射在光導引層內傳播，直至光達到光轉向特徵為止。此前燈系統允許照明光源定位於自顯示器或待照明之其他物件偏移的一位置處，諸如定位於前燈系統之邊緣中之一者處。
圖1A展示前燈系統之一實例的側向截面，該前燈系統經組態以將入射光轉出前燈系統之平面。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包括形成於光導引層110中之凹口上方的反射層124。凹口之形狀可為圓錐形或截頭圓錐體，以使得反射層124的接觸凹口之傾斜側壁的部分形成相對光導引層110之上表面114及下表 面116成一角度定向的反射表面122。該等光轉向特徵亦可包括安置於與光轉向薄膜110相對的反射層124之側面上的一或多個遮蔽層126。在一些實施中，遮蔽層126可為不透明黑色材料，諸如黑色光阻劑、碳奈米粒子或銀奈米粒子，其可吸收入射在遮蔽層126上之光的大部分。在此等實施中，遮蔽層126將防止在未背對光導引層110的反射層124之上表面上入射的環境光被反射層124反射。前燈系統150亦包括鄰近光導引層110之邊緣112安置的一或多個光源，諸如LED 130。
LED 130將光線132射入至光導引薄膜110中，光線如所示地借助於全內反射傳播，直至光線照在光轉向特徵120之反射表面122上為止。自光轉向特徵120之反射表面122反射離開的光線134向著光導引層110之下表面116向下轉向。當光線134在充分接近於光導引層110之下表面116之法線的方向上反射時，光線134穿過光導引層110之下表面116而不被反射回至光導引層110中。
在所說明實施中，在傾斜反射表面122上入射的所有光將藉由反射表面122反射，向著前燈薄膜110之下表面116向下轉向。對比而言，在依賴於類似光轉向特徵之傾斜表面處之全內反射的前燈系統中，到達類似光轉向特徵之傾斜表面之光的反射或透射可取決於光132入射於光轉向特徵之反射表面處所成的角度。使用反射層124可因此減少來自光轉向特徵120之漏光，從而改良前燈系統150之效率，此係因為可向下且向著反射式顯示器或待照明之其他物件引導較大量光。
儘管為方便起見被稱作前燈薄膜110，但前燈薄膜110在一些實施中可為由多個層形成之多層結構，該等層具有彼此足夠接近之折射率使得前燈薄膜110通常充當單一薄膜，且前燈薄膜110之各種子層之間具有最小折射及/或全內反射。
前燈系統150因此經由光導引系統110之下表面116向下重新引導 在光導引層內傳播之光132。如圖1A中所說明，前燈系統依賴於空氣與前燈薄膜110之上表面114及下表面116之平坦段之間的界面，以經由全內反射(TIR)來約束在前燈薄膜110內傳播之光134。然而，前燈系統常常被用作多層結構之部分，且前燈薄膜110與鄰近高折射率材料之間的接觸可如吾人所希望地阻撓全內反射且阻止前燈系統150操作。
圖1B展示由包覆層包圍的圖1A之實例前燈系統之側向截面。在一些實施中，可藉由用上部包覆層142及下部包覆層144圍繞光導引層110來達成類似的全內反射效能。上部包覆層142及下部包覆層144可由具有充分低於前燈薄膜110之折射率的材料形成。如圖1B中可見，上部包覆層形成於前燈薄膜110之上表面114上方，且接觸在光轉向特徵120之間延伸的光導引層110之上表面114之平坦部分，從而填充光轉向特徵120之上表面中的凹口。此等接觸區域形成較低折射率上部包覆層142與較高折射率光導引層110之平坦段之間的界面，以便有助於在光導引層內傳播之光在其達到光轉向特徵120之前的全內反射。
在所說明實施中，光轉向特徵120係藉由用反射材料層124塗佈底層光導引層110中之凹口來形成，以確保入射於光轉向特徵120上的所有光134得以反射。然而，塗佈光轉向特徵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上被遮蔽，在前燈薄膜內使用不透明反射材料亦可更改底層顯示器或物件之外觀。若光轉向特徵之大小可減小，則對底層物件之外觀的影響可減少。歸因於對準容限，經光微影圖案化之光轉向特徵120可包括反射層124及遮蔽層126之段，該等段大於底層凹口118，以確保底層凹口完全由光轉向特徵120之層覆蓋。在一些實施中，反射層124及遮蔽層126亦可使用無遮罩製程來製造，其中反射層124及遮蔽層126可在形成凹口118的同一處理步驟或一系列處理步驟期間形成。在此等實施 中，反射層124及遮蔽層126之尺寸可與凹口118精確對準，使得無需使用向外延伸反射層124及遮蔽層126之段來補償微影對準容限。
圖2展示圖1B的前燈系統之側向截面，說明取決於入射光線之路徑的反射角之差異。在圖2中，第一光線132最後反射離開光導引層110之上表面114，之後反射離開光轉向特徵120之反射表面122且經重新導向為光線134自光導引層之下表面116射出。對比而言，第二光線142最後反射離開光導引層122之下表面116，之後反射離開光轉向特徵120之反射表面122且經重新導向為朝向光導引層之下表面116之光線144。由於光線132及142入射於光轉向特徵120之反射表面122上的不同入射角，反射光線134及144將以不同角達至光導引層110之下表面116。
反射表面122在一些實施中可以最佳化光線132及反射離開上表面114之其他光線之光轉向角的角度定向。在其他實施中，反射表面122可以最佳化光線142及反射離開下表面116之其他光線之光轉向角的角度定向。在針對最後反射離開上表面114之光線132之反射最佳化反射表面122之角的實施中，反射光線134將在正交或近乎正交於下表面116的方向上向著光導引層110之下表面116重新導向。對比而言，反射光線144將相對下表面116之法線成較大角度而重新導向。因為光線144相比光線134而言相對法線成較大角度入射於下表面116上，所以穿過下表面116之反射光線144將以間接角度照明底層物件。在此等實施中，法線方向(典型檢視方向)上的能量之量可減少，從而導致亮度減小。類似地，若光轉向特徵120之反射表面122成使光線142經反射為正交或近乎正交於下表面116之光線144的角度定向，則光線134將相對法線成較大角度而入射於下表面116上。
圖3為離開前燈系統之光之強度的實例曲線，其為與法線之角度之函數。由於最後反射離開上表面114之光線132與最後反射離開下表 面116之光線134之間的入射角之差異，離開光導引層110之光的角分佈可具有兩個不同尖峰。雖然彼等尖峰中之一者可與法線對準，但離位角度下的具有類似強度之第二尖峰中的光子能對於顯示器亮度幾乎沒有貢獻，且被浪費。
圖4A為包括具有多個反射表面之光轉向特徵的前燈系統之側向截面。前燈系統250包括光導引層210，其兩側分別由上部包覆層242及下部包覆層244包圍。鄰近光導引層210之邊緣212的光源230將光射入至光導引層210中，該光在光導引層中傳播，直至其照在光轉向特徵220上為止。光轉向特徵220具有多個反射表面，包括接近光導引層210之上表面214的第一反射表面222，及位於遠離光導引層210之上表面214的第一反射表面222之遠端的第二反射表面223。如下文關於圖5更詳細地論述，更接近於光導引層210之上表面214定位的第一反射表面222相對上表面214之法線成第一角度定向，該第一角度小於第二反射表面223與上表面214之法線所成的第二角度。
如圖4中可見，在到達光轉向特徵220之前即刻反射離開光導引層210之上表面214的第一光線232以大體上正交或近乎正交於下表面216之平面的角度向著光導引層210之下表面216向下轉向。類似地，在到達光轉向特徵220之前即刻反射離開光導引層210之下表面216的第二光線234在其照在光轉向特徵220之第二反射表面223上的情況下亦將以大體上正交或近乎正交於下表面216之平面的角度向著光導引層210之下表面216向下轉向。
最後反射離開光導引層210之上表面214之光線(諸如光線232)可在光線經反射離開光轉向特徵220之第二反射表面223的情況下相對光導引層210之下表面216之法線成較大角度而反射。類似地，最後反射離開光導引層210之下表面216之光線(諸如光線234)可在其照在光轉向特徵220之第二反射表面223上的情況下相對下表面216之法線成較 大角度而反射。如上文所論述，相對光導引層210之下表面216之法線成較大角度的光轉向可導致相對下表面216之法線成相當大角度而反射的光之量的整體減少。然而，由於第二反射表面223比第一反射表面222更深，因此自光導引層210之下表面216反射的光線相交之可能性比自光導引層210之上表面214反射的光線更大。第二反射表面223因此提供用於以允許反射光穿過下表面216之角度向著下表面216轉向最後反射離開下表面216之光的光轉向構件。同樣，反射表面222使自表面214反射之光線相交之可能性比自表面216反射之光線更大。第一反射表面222因此提供用於以允許反射光穿過下表面216之角度向著下表面216轉向最後反射離開上表面214之光的光轉向構件。因此，圖4的前燈系統260在垂直或近乎垂直照明下比圖1B的前燈系統160更有效。
圖4B為離開圖4A的前燈系統之光之強度的實例曲線，其為與法線之角度之函數。與圖3之曲線對比，圖4B中所示的光之角分佈大體上以法線為中心，且不包括導致圖3之顯要離位尖峰的峰間間隔。使用具有成多個角度之反射表面之光轉向特徵使圖3之離位尖峰向著法線移位，從而導致增大之對稱性。因為自上表面214反射之光線更可能藉由第一反射表面222反射，且自下表面216反射之光線更可能藉由第二反射表面223反射，所以所產生的角度光分佈更加對稱。
儘管關於最佳化多個反射表面以聚集經全內反射離開上表面214及下表面216之光線的近乎垂直反射而描述圖4A之實施，但可最佳化其他實施以聚集其他光線之近乎垂直反射。舉例而言，在另一實施中，反射表面可經配置以聚集直接行進至光轉向特徵220之光線，以及經全內反射離開上表面214之光線或經全內反射離開下表面216之光線的近乎垂直反射。另外，在一些實施中，光轉向特徵可包括相對基板成各種角度定向的兩個以上反射表面。舉例而言，在一個特定實施 中，光轉向特徵可包括三個反射表面，該三個反射表面經配置以聚集直接行進至光轉向特徵220之光線、經全內反射離開上表面214之光線及經全內反射離開下表面216之光線的近乎垂直反射。
圖5為圖4A的前燈系統之光轉向特徵的詳圖。圖5中亦可見，光轉向特徵220之遮蔽層226填充反射層224內的凹口。如下文更詳細地論述，遮蔽層226之形狀及厚度可基於用以形成光轉向特徵220之製造技術而不同。
圖5中亦可見，第一反射表面222與光導引層210之上表面214之法線270成一角 θ 1 。第二反射表面與光導引層210之上表面214之法線270成一角 θ 2 ，其中角 θ 2 大於角 θ 1 。
在所說明實施中，可見，光轉向特徵逐漸變窄至位於其下部末端處的一點，其中第一反射表面222具有由平截頭體的外部漸狹側壁界定之形狀，且其中第二反射表面223具有圓錐形狀。在其他實施(圖中未示)中，第二反射表面亦可呈平截頭體的外部漸狹側壁之形式，且光轉向特徵可具有平坦底部，而非逐漸變窄至一點。
圖6為具有多個反射表面之光轉向特徵之另一實施的詳圖，其中該等表面中之一者係彎曲的。光轉向特徵320包括第一反射表面322及第二反射表面323。相比於圖4及圖5之光轉向特徵220，第二反射表面323為非線性彎曲表面。在所說明實施中，第二反射表面為圓頂狀，使得光轉向特徵220之底部係彎曲的。彎曲反射表面323因此提供替代性光轉向構件，其用於以允許反射光穿過光導引層之下表面的角度向著該下表面轉向最後反射離開該下表面之光。
在一些實施中，如所示，第一反射表面322與第二反射表面323之間可存在拐角。然而，在其他實施中，第一反射表面322可更加平滑地過渡至第二反射表面323。在所說明實施中，第一反射表面322之截面為線性的，但在其他實施中，第一反射表面322及第二反射表面 及323中之任一者或兩者可為彎曲的。曲率可如所示為凸面的，但亦可為凹面的。在一些實施中，曲率可小於圖6中所說明之曲率，但在其他實施中，一或多個彎曲區段之曲率可更大。
圖7為包括多個類型之光轉向特徵的另一前燈系統之側向截面。圖7的前燈系統460類似於圖4的前燈系統260，但不同之處在於：圖7的前燈系統460包括兩個不同類型之光轉向特徵。第一類型之光轉向特徵420a呈具有側壁之平截頭體的形式，該側壁具有相對光導引層410之上表面414成第一角度定向的反射表面422。第二類型之光轉向特徵420b亦呈具有具反射表面423之側壁之平截頭體的形式，但光轉向特徵420b之反射表面423相對光導引層410之上表面414成一不同角度定向。不同於圖4的前燈系統260，前燈系統460包括反射表面，該等反射表面經組態以將經全內反射離開光導引層410之上表面414的光線432及經全內反射離開光導引層410之下表面416的光線472之近乎垂直時的反射聚集至光轉向特徵420b。如上文所論述，光線之任何其他組合可經由反射表面422及423之適當定向而聚集於法線附近。
由於反射表面422及423之不同定向，最後反射離開光導引層410之上表面414的光線432藉由光轉向特徵420a之反射表面422成近乎垂直於光導引層410之下表面416及待照明之任何底層物件(諸如，反射式顯示器之顯示面板)的角度重新導向，類似地，最後反射離開光導引層410之下表面416的光線474藉由光轉向特徵420b之反射表面423成近乎垂直於光導引層410之下表面416及待照明之任何底層物件(諸如，反射式顯示器之顯示面板)的角度重新導向。可選擇反射表面422及423之角度，使得自兩個表面反射之第二離位尖峰經移位至正角及負角，從而形成寬的對稱檢視剖面，諸如圖4B中所示之彼剖面。第一反射表面422提供用於以允許反射光穿過下表面416之角度向著下表面416轉向最後反射離開上表面414之光的光轉向構件，且第二反射表 面423提供用於以允許反射光穿過下表面416之角度轉向直接入射於光轉向特徵上之光的光轉向構件。
圖8為說明用於包括以多個角度定向之光轉向特徵之多層結構的製造程序之流程圖。在製造程序500之步驟505中，在具有高折射率之薄膜中形成複數個光轉向特徵，該等光轉向特徵包括以多個角度定向之反射表面。該高折射率薄膜可為諸如聚碳酸酯之塑膠薄膜，且可使用卷軸式程序或其他合適的製造程序將對應於複數個光轉向特徵之形狀的凹口壓印或衝壓至該高折射率薄膜中。在光轉向特徵具有圓錐形底部或以其他方式朝內逐漸變窄的實施中，可將光轉向特徵製作為比具有單一平截頭體形狀之光轉向特徵更深。此等較深光轉向特徵可更有效地將光轉出高折射率薄膜，且可在不增大光轉向特徵自身之佔據面積的情況下進行此操作。
可經由薄膜沈積技術將諸如鋁或鋁合金之反射層製造於高折射率層上，以覆蓋高折射率薄膜中之凹口的表面，從而形成反射表面。亦可使用其他製造程序來達成凹口之表面之保形金屬化。在一些實施中，金屬化可在製造程序中以一個點覆蓋高折射率薄膜之整個上表面，且可藉由任何合適的程序移除遍及光轉向特徵之間的平坦表面之金屬，該等程序包括電化學程序及使用高能源以提供局部加熱的地形選擇性去金屬化(demetallization)。
在製造程序500之步驟510中，遮蔽光轉向特徵之反射層以防止反射層之上表面將光直接反射回檢視者，從而造成不合需要的光學效應。在一些實施中，遮罩可為不透明材料，諸如深色或黑色光阻劑。在一些實施中，可使用自對準光微影製程對光阻劑進行圖案化，其中將光轉向特徵之反射材料用作用於上覆光阻劑之遮罩。在一些實施中，填充光轉向特徵之遮罩材料可經回蝕或以其他方式平坦化至大致高折射率薄膜之上表面的位準。
在製造程序500之步驟515中，可將高折射率薄膜黏著至具有相同或較低折射率之較硬質層。在一些實施中，硬質層可為(例如)塑膠基板或玻璃基板，但亦可使用其他合適的材料。可使用折射率如下的黏著材料：相同於或低於高折射率層之折射率且高於硬質層之折射率，或介於高折射率層之折射率與硬質層之折射率之間。
亦可應用諸如較低折射率包覆層之額外層。抗反射塗層可在一些實施中應用，且可在低折射率包覆層之應用之前進行。可在塗應用折射率包覆層之後應用包括觸控系統之額外層。亦可將多層結構黏著至顯示基板或相對於顯示基板緊固多層結構，以形成前燈系統之部分。
圖9為包括前燈系統之顯示器件之截面視圖，前燈系統包括具有以多個角度定向之反射表面的光轉向特徵。在圖9之實施中，光導引層610為一多層結構，其包括：顯示基板610a；光轉向子層610c，其中形成有光轉向特徵620；及光學透明黏著劑610b，其將顯示基板610a緊固至光轉向子層610c。
在一些實施中，顯示基板610a可包括玻璃，且可具有大致1.53之折射率。光轉向子層610c由折射率高於基板610a之高折射率材料形成，且可在一些實施中為具有大致1.58之折射率的聚碳酸酯層。光轉向子層4610c亦足夠厚，使得其中可形成非對稱光轉向特徵620，且在一些實施中厚度可大致100um。黏著層610b可由具有介於顯示基板610a之折射率與光轉向子層610c之折射率之間的折射率的光學透明黏著劑形成，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610a形成多層光導引層610之一部分的實施(諸如圖9之顯示器件600)中，低折射率下部包覆層644可安置於顯示基板410a與藉由顯示基板610a支撐之反射式顯示器604之間。在一些實施中， 可在形成反射式顯示器604之部分的反射式顯示元件(諸如干涉調變器(下文更詳細地論述))之陣列的形成之前形成下部包覆層644。在一些實施中，下部包覆層644可為具有小於1.39之折射率的旋塗式玻璃層，或具有大致1.46或1.47之折射率的氧化矽層(SiO2)，但亦可使用其他材料。
上部包覆層642形成於光轉向子層610c上方。在一些實施中，光轉向子層610c及上部包覆層642可為形成為卷軸式程序或其他製造程序之部分且黏著至顯示基板610a的多層結構。額外組件亦可包括於顯示器件之各種實施中，諸如抗反射薄膜、觸控感測系統及保護蓋玻璃。
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。可與本文中所描述的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10為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列或陣列之顯示元件中的兩個鄰近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顯示元件可經組態處於明亮或黑暗狀態。在明亮(「鬆弛」、「開通」或「接通」等)狀態下，顯示元件反射大部分入射可見光。相反地，在黑暗(「致動」、「關閉」或「斷開」)狀態下，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反射特定波長之光，除黑色及白色外，亦允許色彩顯示。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灰度陰影。
IMOD顯示器件可包括可以列及行配置之IMOD顯示元件的陣列。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，亦被稱作機械層)及固定之部分反射 層(亦即，靜止層)，該等層相對於彼此以可變且可控制之距離定位以形成氣隙(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成與固定之部分反射層相距某一距離。在第二位置(亦即，致動位置)中，可移動反射層可定位為較接近部分反射層。取決於可移動反射層之位置及入射光之波長，自該兩個層反射之入射光可相長或相消地干涉，從而針對每一顯示元件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下，從而反射可見光譜內之光，且可在致動時處於黑暗狀態下，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顯示元件可在未致動時處於黑暗狀態下，且在致動時處於反射狀態下。在一些實施中，施加電壓之引入可驅動顯示元件改變狀態。在一些其他實施中，施加之電荷可驅使顯示元件改變狀態。
圖10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。在右側之顯示元件12中(如所說明)，可移動反射層14經說明處於接近、鄰近或碰觸光學堆疊16的致動位置中。跨越右側之顯示元件12所施加的電壓Vbias足以移動可移動反射層14且亦將其維持於致動位置中。在左側之顯示元件12中(如所說明)，可移動反射層14經說明處於與光學堆疊16(其包括部分反射層)相距一距離(其可基於設計參數而預定)之鬆弛位置中。跨越左側之顯示元件12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，右側之顯示元件12之彼致動位置)之致動。
在圖10中，通常用指示入射於IMOD顯示元件12上之光13及自左側之顯示元件12反射之光15的箭頭來說明IMOD顯示元件12之反射性質。入射於顯示元件12上之光13的大部分可透射穿過透明基板20，從而朝向光學堆疊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，且一部分將穿過透明基板20反射回來。光13之透射穿過光學堆疊16的部分可自可移動反射層14反射，朝向(且穿過)透明基板20返回。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之波長的強度。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)。玻璃基板可為或包括(例如)硼矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃、石英、Pyrex或其他合適的玻璃材料。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，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、丙烯酸系物、聚對苯二甲酸乙二酯(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，但視設計考慮而定，基板可能更厚。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反向的基於IMOD之顯示器可經組態以自基板之相反側檢視看被視為圖10之顯示元件12且可由非透明基板支撐。
光學堆疊16可包括單層或若干層。該(等)層可包括電極層、部分反射且部分透射之層及透明介電層中之一或多者。在一些實施中，光學堆疊16導電、部分透明且部分反射，且可(例如)藉由將以上層中之一或多者沈積至透明基板20上來製造。電極層可由多種材料(諸如，各種金屬，例如，氧化銦錫(ITO))形成。該部分反射層可由諸如各種金屬(例如，鉻及/或鉬)、半導體及介電質的部分反射性之多種材料形成。部分反射層可由一或多個材料層形成，且該等層中的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之某些部分可包括充當部分光學吸收器及電導體兩者的單一半透明厚度之金屬或 半導體，而不同的導電性更強之層或部分(例如，光學堆疊16或顯示元件之其他結構的層或部分)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之一或多個絕緣層或介電層，或導電/部分吸收層。
在一些實施中，光學堆疊16之該(等)層中之至少一些可圖案化為平行條帶，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可形成為一或多個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。當蝕刻掉犧牲材料時，經界定間隙19或光學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之間的間隔可為大約1μm至1000μm，而間隙19可大約小於10,000埃(Å)。
在一些實施中，可將每一IMOD顯示元件(無論是處於致動或鬆弛狀態)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10中左側之顯示元件12所說明，且可移動反射層14與光學堆疊16之間有間隙19。然而，當將電位差(亦即，電壓)施加至所選列及行中之至少一者時，對應顯示元件處的列電極與行電極之交叉點處所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可變形且靠近或偏離光學堆疊16移動。光學堆疊16內的介電層(圖中未示)可避免短路且控制層14與層16之間的分離距離，如藉由在圖10右側之致動顯示元件12所說明。與所施加電位差之極性無關，行為可為相同的。雖然陣列中之一系列顯示元件可在一些情況 下被稱為「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」為任意的。再聲明，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，可將列稱作「共同」線且可將行稱作「段」線，或反之亦然。此外，顯示元件可以正交的列及行(「陣列」)均勻地配置，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」可指任一組態。因此，儘管顯示器被稱作包括「陣列」或「馬賽克」，但在任何情況下，元件自身無需彼此正交地配置，或以均勻分佈而安置，但可包括具有不對稱形狀及非均勻分佈之元件的配置。
圖11A及圖11B為說明包括複數個IMOD顯示元件的顯示器件40之系統方塊圖。顯示器件40可為(例如)智慧型電話、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。外殼41可自多種製造程序(包括射出成形及真空成形)中之任一者形成。另外，外殼41可由包括(但不限於)以下多種材料中之任一者製成：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。外殼41可包括可與色彩不同或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(圖中未示)。
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11A中。顯示器件40包括外殼41，且可包括至少部分地圍封於外殼中之額外組件。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，濾波或以另外方式操縱信號)。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且耦接至陣列驅動器22，該陣列驅動器又可耦接至顯示器陣列30。顯示器件40中之一或多個元件(包括未在圖11A中特定地描繪之元件)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亦可具有降低(例如)處理器21之資料處理要求之一些處理能力。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)及其其他實施來傳輸及接收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)、陸地集群無線電(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，使得該等信號可藉由處理器21接收且進一步操縱。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，收發器47可由接收器替換。此外，在一些實施中，網路介面27可由影像源替換，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之總體操作。處理器21自網路介面27或影像源接收資料，諸如經壓縮之影像資料，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，以使得資料流具有適合於跨越顯示器陣列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)與系統處理器21相關聯，但此等控制器可以許多方式來實施。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，或與陣列驅動器22一起完全整合於硬體中。
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，該等波形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個且有時數千個(或更多)導線。
在一些實施中，驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示器陣列30適用於本文所描述之該等類型之顯示器中之任一者。舉例而言，驅動器控制器29可為習知顯示控制器或雙穩態顯示控制器(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驅動器(諸如，IMOD顯示元件驅動器)。此外，顯示器陣列30可為習知顯示器陣列或雙穩態顯示器陣列(諸如，包括IMOD顯示元件之陣列之顯示器)。在一些實施中，驅動器控制器29可與陣列驅動器22整合。此實施可適用於高度整合系統(例如，行動電話、攜帶型電子器件、手錶或小面積顯示器)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、與顯示器陣列30整合之觸敏式螢幕，或壓敏或熱敏式膜。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可包括各種能量儲存器件。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，可再充電電池可為使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件或陣列之電力可充電的。或者，可再充電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。上文所描述之最佳化可在任何數目個硬體及/或軟體組件中實施且以各種組態實施。
如本文中所使用，指項目之清單「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。
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根據功能性描述，且在以上描述之各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中予以說明。以硬體抑或軟體來實施此功能性取決於特定應用及強加於整個系統之設計限制。
用以實施結合本文中所揭示之態樣所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用以下各者來實施或執行：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)或經設計以執行本文中所描述之功能的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。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，例如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，或任何其他此組態。在一些實施中，特定步驟及方法可藉由特定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(包括本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。本說明書中所描述之標的物之實施亦可實施為一或多個電腦程式(亦即，電腦程式指令之一或多個模組)，電腦程式編碼於電腦儲存媒體上以由資料處理裝置執行或用以控制資料處理裝置之操作。
本發明中所描述之實施的各種修改對於熟習此項技術者而言可顯而易見，且本文中所定義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，申請專利範圍不欲限於本文中所展示之實施，但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泛範疇。另外，一般熟習此項技術者將易於瞭解，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恰當定向之頁面上的圖之定向的相對位置，且可能不反映如所實施之(例如)IMOD顯示元件之恰當定向。
在單獨實施之內容脈絡中描述於本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，在單一實施之內容脈絡中所描述之各種特徵亦可分開地在多個實施中或在任何合適之子組合中實施。此外，儘管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，但來自所主張組合之一或多個特徵在一些狀況下可自該組合刪除，且所主張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成合乎需要的結果。此外，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所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。在某些情形下，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需要此分 離，且應理解，所描述程式組件及系統可大體上一起整合於單一軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施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成合乎需要的結果。
410‧‧‧光導引層
414‧‧‧上表面
416‧‧‧下表面
420a‧‧‧第一類型之光轉向特徵
420b‧‧‧第二類型之光轉向特徵
422‧‧‧反射表面
423‧‧‧反射表面
432‧‧‧光線
460‧‧‧前燈系統
472‧‧‧光線
474‧‧‧光線

Claims (22)

  1. 一種光轉向結構，其包含：一光導引層，其包括一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；及複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，該複數個反射式光轉向特徵中之每一者具有一側壁，該側壁包括：一第一反射表面，其接近該光導引層之該第一表面、相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；及一第二反射表面，其自該第一反射表面遠離該光導引層之該第一表面，其中該第二反射表面之至少一部分相對該光導引層之該第一表面之該法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
  2. 如請求項1之結構，其中該第二反射表面係圓錐形的。
  3. 如請求項1之結構，其中該第二反射表面為自該第一反射表面之遠端邊緣延伸之一平截頭體的一部分。
  4. 如請求項1之結構，其中該第二反射表面係彎曲的。
  5. 如請求項1之結構，其中該複數個反射式光轉向特徵具有一橢圓形截面。
  6. 如請求項1之結構，其中該複數個反射式光轉向特徵中之每一者關於正交於該光導引層之該第一表面之一軸線旋轉對稱。
  7. 如請求項1之結構，其中該複數個反射式光轉向特徵中之每一者包括：一遮蔽層；及一反射層，其位於該光轉向層與該遮蔽層之間。
  8. 如請求項7之結構，其中該遮蔽層係不透明的且反射性低於該反射層。
  9. 如請求項7之結構，其中該遮蔽層覆蓋該反射層的面向該遮蔽層之側。
  10. 如請求項1之結構，其中該光轉向層包括一第一材料，該結構另外包括形成於該光轉向層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。
  11. 一種反射式顯示器件，其包含：反射式顯示元件之一陣列；及一前燈系統，其經組態以照明反射式顯示元件之該陣列，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，其經組態以經由該光導引層之該第一邊緣將光射入至該光導引層中；及複數個光轉向特徵，該複數個光轉向特徵經組態以經由該光導引層之該第二表面且向著反射式顯示元件之該陣列使光反射出該光導引層，該複數個光轉向特徵包括：第一複數個反射表面，該第一複數個反射表面面向該光導引層之該第一邊緣且相對該光導引層之該第一表面成一第一角度定向；及第二複數個反射表面，該第二複數個反射表面面向該光導引層之該第一邊緣且相對該光導引層之該第一表面成一第二角度定向。
  12. 如請求項11之反射式顯示器件，其中該第二反射表面係圓錐形的。
  13. 如請求項11之反射式顯示器件，其中該第二反射表面為自該第一反射表面之遠端邊緣延伸之一平截頭體的一部分。
  14. 如請求項11之反射式顯示器件，其中該第二反射表面係彎曲的。
  15. 如請求項11之反射式顯示器件，其中該複數個光轉向特徵包括：光轉向特徵之一第一子集，其包括該第一複數個反射表面；及光轉向特徵之一第二子集，其包括該第二複數個反射表面。
  16. 如請求項11之反射式顯示器件，其另外包括：一處理器，其經組態以與反射式顯示元件之該陣列通信，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。
  17. 如請求項16之反射式顯示器件，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反射式顯示元件之該陣列；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。
  18. 如請求項16之反射式顯示器件，其另外包括一影像源模組，該影像源模組經組態以將該影像資料發送至該處理器，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。
  19. 如請求項16之反射式顯示器件，其另外包括一輸入器件，該輸入器件經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
  20. 一種光轉向結構，其包含：一光導引層，其經組態以經由全內反射來約束在其中傳播之光，該光導引層具有一第一邊緣、一第一大體上平坦表面及一第二大體上平坦表面；第一光轉向構件，其用於以允許經反射光穿過該第二大體上平坦表面的一角度向著該第二大體上表面轉向最後反射離開該 第一大體上平坦表面之光；及第二光轉向構件，其用於以允許該經反射光穿過該第二大體上平坦表面的一角度向著該第二大體上平坦表面轉向最後反射離開該第二大體上平坦表面之光。
  21. 如請求項20之結構，其中該結構包括複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，其中：該第一光轉向構件包括該複數個光轉向特徵之一反射表面，其接近該第一大體上平坦表面而定位且相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；且該第二光轉向構件包括該複數個光轉向特徵之一第二反射表面，其自該第一反射表面遠離該光導引層之該第一大體上平坦表面而定位，其中該第二反射表面之至少一部分相對該光導引層之該第一表面之該法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
  22. 如請求項20之結構，其中該結構包括複數個反射式光轉向特徵，該複數個反射式光轉向特徵延伸至該光導引層中且鄰近該光導引層之該第一表面，其中：該複數個反射式光轉向特徵包括光轉向特徵之一第一子集及光轉向特徵之一第二子集；該第一光轉向構件包括光轉向特徵之該第一子集之一反射表面，其相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第一角度定向；且該第二光轉向構件包括光轉向特徵之該第二子集之一反射表面，其相對於該光導引層之該第一表面之一法線成一第二角度定向，該第二角度大於該第一角度。
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