TWI388915B - 顯示器用觸控螢幕 - Google Patents

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TWI388915B TW094132663A TW94132663A TWI388915B TW I388915 B TWI388915 B TW I388915B TW 094132663 A TW094132663 A TW 094132663A TW 94132663 A TW94132663 A TW 94132663A TW I388915 B TWI388915 B TW I388915B
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William J Cummings
Brian J Gally
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Description

顯示器用觸控螢幕
本發明領域係關於微機電系統(MEMS)。
微機電系統(MEMS)包括微機械元件、觸發器及電子設備。微機械元件可使用沉積、蝕刻及/或其它蝕刻掉基板及/或沉積材料層之部分或添加(若干)層以形成電氣裝置及機電裝置之其它微機械方法來創建。一類MEMS裝置被稱為干涉調變器。如本文中所使用的，術語干涉調變器或干涉光調變器係指一種使用光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光之裝置。在某些實施例中，一干涉調變器可包含一對傳導板，該等傳導板中之一者或其兩者可為全部或部分透明及/或反射性的，且能在施加一適當電訊號時作出相對運動。在一特定實施例中，一個傳導板可包含一沉積於一基板上之穩定層，且另一個傳導板可包含一由一空氣間隙而與該穩定層分離之金屬薄膜。如本文中更詳細描述的，一個傳導板相對於另一個傳導板之位置可改變入射至干涉調變器上之光的光學干涉。該等裝置具有廣泛的應用範圍，且可在所屬技術領域中有益地利用及/或修正此等類型裝置之特徵，以使其特徵可用於改良現有產品及創建目前尚未開發之新產品中。
本發明之系統、方法及裝置各自具有若干態樣，任一單一態樣均不可單獨決定其所期望之屬性。在不限定本發明之範疇之前提下，現將簡要論述本發明之更突出之特徵。在研究此論述後，且尤其係在閱讀了題為"實施方式"之部分後，吾等即可理解本發明之特徵是如何提供優於其它顯示裝置之優點。
在一實施例中，提供一顯示器，該顯示器包含：一光調變陣列；及一觸控螢幕，該觸控螢幕安置於該光調變陣列之前，以使來自光學調變陣列之光穿過該觸控螢幕，該觸控螢幕包括使來自該光調變陣列之光在該光傳播通過該觸控螢幕時漫射的漫射材料。
在另一實施例中，提供一製造一顯示器之方法，該方法包含：形成一光調變陣列；及形成一觸控螢幕，該觸控螢幕安置於該光調變陣列之前，以使來自該光調變陣列之光穿過該觸控螢幕，該觸控螢幕包括使來自該光調變陣列之光在該光傳播通過該觸控螢幕時漫射的漫射材料。
在另一實施例中，提供一顯示器，該顯示器包含：用於調變光之構件及用於經由觸摸來接收來自一使用者之訊號的構件。該訊號接收構件係安置於該光調變構件之前，以使來自該光調變構件之光穿過該訊號接收構件。該顯示器進一步包含用於使來自該光調變構件之光在該光傳播通過該訊號接收構件時漫射的構件。
在另一實施例中，提供一顯示器，該顯示器包含：一光調變陣列；一觸控螢幕，該觸控螢幕安置於該光調變陣列之前，以使來自該光學調變陣列之光穿過該觸控螢幕；及一在該光調變陣列與該觸控螢幕之間的光源，其中該觸控螢幕包括一將來自該光源之光重新定向至該光調變陣列之層。
在另一實施例中，提供一製造一顯示器之方法，該方法包含：形成一光調變陣列；形成一觸控螢幕，該觸控螢幕安置於該光調變陣列之前，以使來自該光學調變陣列之光穿過該觸控螢幕；及形成一在該光調變陣列與該觸控螢幕之間的光源，其中該觸控螢幕包括一將來自該光源之光重新定向至該光調變陣列之層。
在另一實施例中，提供一顯示器，該顯示器包含：用於調變光之構件及用於接收一來自一使用者之觸摸訊號之構件。該訊號接收構件係安置於該光調變構件之前，以使來自該光調變構件之光穿過該訊號接收構件。該顯示器進一步包含安置於該光調變構件與訊號接收構件之間的用於產生光之構件。該顯示器亦包含用於使來自該光產生構件之光離開該訊號接收構件並重新定向至該光調變構件的構件。
微機電系統(MEMS)包括微機械元件、觸發器及電子設備。微機械元件可使用沉積、蝕刻、及/或可蝕刻掉基板及/或沉積材料層之部分或添加(若干)層以形成電氣裝置及機電裝置之其它微機械方法來創建。一類MEMS裝置被稱為干涉調變器。如本文中所使用的，術語干涉調變器或干涉光調變器係指一種可使用光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光之裝置。在某些實施例中，一干涉調變器可包含一對傳導板，該等傳導板中之一者或其兩者可為全部或部分透明及/或反射性的，且能在施加一適當電訊號時作出相對運動。在一特定實施例中，一個傳導板可包含一沉積於一基板上之穩定層，且另一個傳導板可包含一由一空氣間隙而與該穩定層分離之金屬薄膜。如本文中更詳細描述的，一個傳導板相對於另一個傳導板之位置可改變入射至干涉調變器上之光的光學干涉。此等裝置具有廣泛的應用範圍，且可在所屬技術領域中有益地利用及/或修正此等類型之裝置的特徵，以使其特徵可用於改良現有產品及創建目前尚未開發之新產品。
在本發明之各種實施例中，提供一干涉光調變顯示裝置，其具有一在該光調變顯示裝置上之觸控螢幕。該觸控螢幕可具有一為該觸控螢幕之部分的漫射材料。在一些實施例中，該漫射材料可用以降低或最小化色移或可用以改變由該顯示器反射之光之特性，以使光調變顯示裝置顯現出較多漫射及較少鏡面反射。在其它實施例中，可提供一在該觸控螢幕之下的光源且可提供一或多個反射面，以使導向至該觸控螢幕之來自該光源之光的至少一部分反射至該光調變裝置而不穿過該觸控螢幕。在其它實施例中，提供一可使用不同尺寸之散射體使光散射之漫射材料。
於圖1中說明一個包含一干涉MEMS顯示元件之干涉調變器顯示器實施例。在此等裝置中，像素處於明亮狀態或黑暗狀態中之任一者。在明亮("接通"或"打開")狀態下，顯示元件將大部分入射可見光反射給使用者。在黑暗("斷開"或"關閉")狀態下，顯示元件幾乎不將入射可見光反射給使用者。視實施例而定，可使"接通"及"斷開"狀態之光反射性質顛倒。MEMS像素可組態以主要反射選定之色彩，從而允許除黑色及白色之外的彩色顯示。
圖1為描繪一視覺顯示器之一系列像素中的兩個相鄰像素的等角視圖，其中每一像素包含一MEMS干涉調變器。在一些實施例中，一干涉調變器顯示器包含一陣列列/行陣列之此等干涉調變器。每一干涉調變器包括一對反射層，該等反射層係彼此相距一可變且可控制距離定位以形成一具有至少一可變尺寸的光學共振腔。在一實施例中，該等反射層之一可在兩位置之間移動。在第一位置(本文中稱其為鬆地位置)中，該可移動反射層係定位於距離一固定部分反射層相對較遠處。在第二位置(本文中稱其為觸發位置)中，該可移動反射層係更緊密地鄰近於該部分反射層定位於。由該等兩個層反射之入射光可視該可移動反射層之位置而發生相長干涉或相消干涉，從而產生每一像素之一全部反射(overall reflective)或不反射狀態。
圖1中描繪之部分像素陣列包括兩個相鄰干涉調變器12a及12b。在左側之干涉調變器12a中，說明一可移動反射層14a，其處於一距離一光學堆疊16a一預定距離處之一鬆地位置中，該光學堆疊包括一部分反射層。在右側之干涉調變器12b中，說明可移動反射層14b，其處於一與該光學堆疊16b相鄰之觸發位置處。
本文中所參考之光學堆疊16a及16b(其共同稱為光學堆疊16)通常包含若干個熔融層，該等熔融層可包括一電極層(諸如氧化銦錫(ITO))、一部分反射層(諸如鉻)及一透明介電層。因此，該光學堆疊16係導電的、部分透明及部分反射的，且其可藉由(例如)於一透明基板20上沉積一或多個上述層來製造。在一些實施例中，該等層可經圖案化為平行條，且如下文所進一步描述的，該等層可形成一顯示裝置中之列電極。該等可移動反射層14a，14b可形成為沉積在柱子18頂部上之一或多個沉積金屬層(垂直於16a、16b之列電極)及沉積在柱子18之間的介入犧牲材料的一系列平行條。當犧牲材料經蝕刻掉時，該等可移動反射層14a、14b係藉由一經界定之間隙19而與該等光學堆疊16a、16b分離。諸如鋁之高導電反射材料可用於該等反射層14，及此等條可形成一顯示裝置中之行電極。
如圖1中之像素12a所說明的，由於未施加電壓，空腔19保持在可移動反射層14a與光學堆疊16a之間，並且該可移動反射層14a處於一機械鬆弛狀態下。然而，當將一電位差施加至一選定之列及行時，形成於相應像素之列電極與行電極之相交處的電容器得以充電，且靜電力使該等電極聚在一起。若電壓足夠高，則該可移動反射層14發生變形且壓迫該光學堆疊16。如圖1中右側之像素12b所說明的，該光學堆疊16內之一介電層(此圖中未說明)可防止短路並控制層14與16之間的分離距離。不管所施加之電位差之極性如何，此行為均相同。以此方式，可控制反射－不反射像素狀態之行/列觸發在很多方面類似於習知LCD及其它顯示技術中所使用之行/列觸發。
圖2至圖5B說明在一顯示器應用中使用一干涉調變器陣列之一例示性方法及系統。
圖2為說明可併有本發明之態樣之一電子裝置之一實施例的系統方塊圖。在該例示性實施例中，該電子裝置包括一處理器21，該處理器21可為任何通用的單晶片或多晶片微處理器，諸如ARM、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或其可為任何專用微處理器，諸如數位訊號處理器、微控制器或可程式化閘極陣列。如此項技術中所習知的，該處理器21可經組態以執行一或多個軟體模組。除執行一操作系統外，該處理器亦可經組態以執行一或多個軟體應用程式，其包括網頁瀏覽器、電話應用程式、電子郵件程式或任何其它軟體應用程式。
在一實施例中，該處理器21亦可經組態以與一陣列驅動器22通信。在一實施例中，該陣列驅動器22包括提供訊號至一顯示陣列或面板30之一列驅動器電路24及一行驅動器電路26。圖2中之線1－1展示出圖1中所說明之陣列之截面。對MEMS干涉調變器而言，列/行觸發協定可利用圖3中所說明之此等裝置之滯後性質。可能需要(例如)一10伏特之電位差以使一可移動層自鬆弛狀態變形至觸發狀態。然而，當電壓自該值降低時，該可移動層隨電壓下降至10伏特之下而仍保持其狀態。在圖3之例示性實施例中，該可移動層直到電壓下降至2伏特以下才完全鬆弛。因此，在圖3所說明之實例中存在一大約3 V至7 V的電壓範圍，在該電壓範圍中存在一外施電壓窗口，在該窗口中，該裝置在鬆弛狀態或觸發狀態下均為穩定的。在本文中將此窗口稱為"滯後窗口"或"穩定窗口"。對一具有圖3之滯後特徵之顯示陣列而言，列/行觸發協定可經設計以使在列選通期間，待觸發之選通列中之像素被曝露至一大約10伏特之電壓差下，且待鬆弛之像素被曝露至一接近零伏特之電壓差下。選通後，該等像素被曝露至一大約5伏特之穩態電壓差下，以使其保持在列選通使其所處之任何狀態。寫入後，此實例中之每一像素均經歷3－7伏特之"穩定窗口"內的一電位差。此特徵使得圖1中說明之像素設計在相同外施電壓的條件下穩定在一預先存在之觸發狀態或鬆弛狀態。由於干涉調變器之每一像素無論是處於觸發狀態還是處於鬆弛狀態，其基本上皆為一由固定反射層及運動反射層形成之電容器，故此穩定狀態可保持在滯後窗口內之一電壓下而幾乎無功率耗散。若所施加電位為固定的，則基本上無電流流入至該等像素中。
在典型應用中，一顯示圖框可藉由根據第一行中所要之觸發像素組確定行電極組來產生。接著，將一列脈衝施加至列1電極，從而觸發對應已確定之行線之像素。接著，改變已確定行電極組以對應第二列中之所要觸發之像素組。接著，將一脈衝施加至列2電極，從而根據已確定行電極來觸發列2中之適當像素。該列1像素不受列2脈衝影響且保持其在列1脈衝期間所設定之狀態。可按一順序方式在列之整個系列中重複此過程以產生圖框。一般而言，此等圖框係藉由以所要圖框數/秒之速度連續重複此過程而以新的顯示資料來刷新及/或更新。用於驅動像素陣列之列電極及行電極以產生顯示圖框之各種協定亦係眾所周知的，且其可與本發明結合使用。
圖4、圖5A及5B說明用於在圖2之3×3陣列上創建一顯示圖框之一個可能觸發協定。圖4說明可用於展現圖3之滯後曲線之像素的一組可能之行電壓及列電壓位準。在圖4之實施例中，觸發一像素涉及將適當行設定為－V偏 壓 及將適當列設定為＋△V，－V偏 壓 及＋△V可分別對應於－5伏特及＋5伏特。鬆弛像素係藉由將適當行設定為＋V偏 壓 且將適當列設定為相同＋△V，從而在像素上產生一零伏特電位差來實現。在列電壓保持為0伏特之彼等列中，無論該等行是處於＋V偏 壓 還是－V偏 壓 ，該等像素穩定於其最初所處之任何狀態。亦如圖4中所說明的，應瞭解，可使用相反極性之電壓而不是彼等上述電壓，例如，觸發一像素可涉及將適當行設定為＋V偏 壓 及將適當列設定為－△V。在此實施例中，釋放像素係藉由將適當行設定為－V偏 壓 及將適當列設定為相同－△V，從而在像素上產生一零伏特電位差來實現。亦如圖4中所說明的，應瞭解，可使用相反極性之電壓而不是彼等上述電壓，例如，觸發一像素可涉及將適當行設定為＋V偏 壓 及將適當列設定為－△V。在此實施例中，釋放像素係藉由將適當行設定為－V偏 壓 及將適當列設定為相同之－△V，從而在像素上產生一零伏特電位差來實現。圖5B為展示施加至圖2之3×3陣列之一系列列及行訊號的時序圖，該等訊號導致圖5A中所說明之顯示排列，其中觸發像素為不反射的。在寫入圖5A中所說明之圖框之前，該等像素可處於任何狀態，且在此實例中，所有列均處於0伏特且所有行均處於＋5伏特。由於此等外施電壓，所有像素均穩定於其當前觸發狀態或鬆弛狀態。
在圖5A之圖框中，像素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)及(3,3)被觸發。為實現此目的，在列1之"線時間(line time)"期間，將行1及行2設定為－5伏特且將行3設定為＋5伏特。因為所有像素均保持在3－7伏特之穩定窗口中，所以此操作不改變任何像素之狀態。接著，利用一自0伏特上升至5伏特、然後又下降回至0伏特的脈衝來選通列1。此操作觸發像素(1,1)及(1,2)且使像素(1,3)鬆弛。該陣列中之其它像素皆不受影響。為按所要地設定列2，可將行2設定為－5伏特，且將行1及行3設定為＋5伏特。接著，施加至列2之相同選通脈衝將觸發像素(2,2)並使像素(2,1)及(2,3)鬆弛。同樣，該陣列中之其它像素皆不受影響。列3係藉由將行2及行3設定為－5伏特及將行1設定為＋5伏特而類似地加以設定。如圖5A中所示，列3之選通脈衝設定列3像素。在寫入該圖框後，列電位為0，且行電位可保持在＋5伏特或－5伏特，且該顯示器接著穩定在圖5A所示之排列。應瞭解，相同程序可用於數十或數百個列及行構成之陣列。亦應瞭解，用以執行列觸發及行觸發之電壓的時序、序列及位準可在上述一般原理內廣泛變化，且上述實例僅為例示性的，且任何觸發電壓方法皆可用於本文中所描述之系統及方法。
圖6A及圖6B為說明一顯示裝置40之一實施例的系統方塊圖。該顯示裝置40可為(例如)一蜂窩式電話或行動電話。然而，顯示裝置40之相同組件或其輕微變化亦可說明各種類型之顯示裝置，如電視及攜帶型媒體播放器。
該顯示裝置40包括一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚聲器44、一輸入裝置48及一麥克風46。該外殼41通常係由彼等熟習此項技術者所熟知之多種製造方法中(包括射出成形及真空成形)中之任何一種來形成。另外，該外殼41可由多種材料中之任何一種製成，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。在一實施例中，該外殼41包括可與具有不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其它可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。如本文中所述的，例示性顯示裝置40之顯示器30可為包括雙穩態顯示器之多種顯示器中之任何一種。在其它實施例中，如彼等熟習此項技術者所熟知的，該顯示器30包括一平板顯示器，諸如，上述之電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或一非平板顯示器，如CRT或其它電子管裝置。然而，出於描述本實施例之目的，如本文中所述的，該顯示器30包括一干涉調變器顯示器。
於圖6B中示意地說明例示性顯示裝置40之一實施例的組件。所說明之例示性顯示裝置40包括一外殼41且可包括至少部分地密封於該外殼41內之額外組件。舉例而言，在一實施例中，該例示性顯示裝置40包括一網絡介面27，該網絡介面27包括一耦接至一收發器47之天線43。該收發器47係連接至一與調節硬體52相連之處理器21。該調節硬體52可經組態以調節一訊號(例如，對訊號進行濾波)。該調節硬體52係連接至一揚聲器44及一麥克風46。該處理器21亦被連接至一輸入裝置48及一驅動器控制器29。該驅動器控制器29係耦接至一圖框緩衝器28且耦接至一陣列驅動器22，該陣列驅動器22又耦接至一顯示陣列30。一電源50按該特定例示性顯示裝置40之設計要求為所有組件提供電力。
該網絡介面27包括天線43及收發器47，使得該例示性顯示裝置40可經由一網絡而與一或多個裝置通信。在一實施例中，該網絡介面27亦可具有某些處理功能以減輕對處理器21之要求。該天線43為彼等熟習此項技術者已知之用於發射及接收訊號之任何天線。在一實施例中，該天線根據IEEE 802.11標準(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))發射及接收RF訊號。在另一實施例中，該天線根據藍牙(BLUETOOTH)標準發射及接收RF訊號。在一蜂窩式電話中，天線被設計成接收CDMA、GSM、AMPS或用於在一無線蜂窩電話網絡中進行通信之其它已知訊號。該收發器47預處理自該天線43接收之訊號，以使此等訊號可為該處理器21所接收並由其進行進一步處理。該收發器47亦處理自該處理器21接收之訊號，以使該等訊號可經由該天線43自該例示性顯示裝置40發射。
在一替代實施例中，該收發器47可用一接收器來替代。在另一替代實施例中，網絡介面27可用一可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料的影像源來替代。舉例而言，該影像源可為一數位影音光碟(DVD)或一含有影像資料之硬盤驅動器或一產生影像資料之軟體模組。
處理器21通常控制該例示性顯示裝置40之整體運作。該處理器21接收來自該網絡介面27或一影像源之資料(諸如，壓縮影像資料)並將該資料處理成原始影像資料或一種易於處理成原始影像資料的格式。處理器21接著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以進行儲存。原始資料通常係指標識一影像內之每一位置處之影像特徵的資訊。舉例而言，該等影像特徵可包括色彩、飽和度及灰度級。
在一實施例中，該處理器21包括一微控制器、CPU或邏輯單元以控制該例示性顯示裝置40之運作。調節硬體52通常包括用於向揚聲器44發射訊號及自麥克風46接收訊號之放大器及濾波器。調節硬體52可為該例示性顯示裝置40內之離散組件或可倂入該處理器21或其它組件中。
該驅動器控制器29直接自該處理器21或自該圖框緩衝器28獲得由該處理器21產生之原始影像資料，並將該原始影像資料適當地重新格式化，以便高速傳輸至陣列驅動器22。具體而言，該驅動器控制器29將該影像資料重新格式化為一具有一光柵類格式之資料流，以使其具有一適用於掃描整個顯示陣列30之時間次序。該驅動器控制器29接著將格式化之資訊發送至該陣列驅動器22。儘管一驅動器控制器29(諸如，一LCD控制器)經常作為一獨立積體電路(IC)而與系統處理器21相關聯，但該等控制器可以多種方式實施。其可作為硬體嵌入處理器21中，作為軟體嵌入處理器21中，或以硬體形式與陣列驅動器22完全整合在一起。
通常，該陣列驅動器22自該驅動器控制器29接收格式化之資訊並將視訊資料重新格式化為一組平行波形，該組平行波形每秒被多次施加至顯示器之x－y像素矩陣的數百、有時為數千條引線。
在一實施例中，該驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適用於本文中所述之任何類型之顯示器。舉例而言，在一實施例中，驅動器控制器29為一習知顯示控制器或一雙穩態顯示控制器(例如，一干涉調變器控制器)。在另一實施例中，陣列驅動器22為一習知驅動器或一雙穩態顯示驅動器(例如，一干涉調變器顯示器)。在一實施例中，一驅動器控制器29係與該陣列驅動器22整合在一起。此實施例在諸如蜂窩式電話、表及其它小面積顯示器之高度整合系統中很常見。在又一實施例中，顯示陣列30為一典型顯示陣列或一雙穩態顯示陣列(例如，一包括一系列干涉調變器之顯示器)。
輸入裝置48允許一使用者控制該例示性顯示裝置40之運作。在一實施例中，輸入裝置48包括一鍵盤(諸如，一QWERTY鍵盤或一電話鍵盤)、一按鈕、一開關、一觸控螢幕、一壓敏或熱敏膜。在一實施例中，該麥克風46為該例示性顯示裝置40之一輸入裝置。當該麥克風46用於向該裝置輸入資料時，語音指令可由一使用者來提供以用於控制該例示性顯示裝置40之運作。
電源50可包括此項技術中所熟知之多種能量儲存裝置。舉例而言，在一實施例中，電源50為一可充電電池，諸如鎳鎘電池或鋰離子電池。在另一實施例中，電源50為一可再生能源、一電容器或一包括塑膠太陽能電池及太陽能電池塗料之太陽能電池。在另一實施例中，電源50經組態以自一壁式插座接收電能。
如上所述，在一些實施例中，控制可程式性存在於一可位於電子顯示系統中之若干位置上的驅動器控制器中。在一些狀況下，控制可程式性存在於該陣列驅動器22中。彼等熟習此項技術者將瞭解，可以任何數目之硬體及/或軟體組件及各種組態來實施上述之最優化。
根據上述原理運作之干涉調變器之結構的細節可有很大不同。舉例而言，圖7A－圖7E說明可移動反射層14及其支撐結構的五個不同實施例。圖7A為圖1之實施例的截面，其中一金屬材料條14係沉積於正交延伸之支撐件18上。在圖7B中，可移動反射層14係僅藉由系繩32而附著至支撐件之端角處。在圖7C中，可移動反射層14懸掛在一可包含一可撓金屬之可變形層34下。該可變形層34可直接或間接地連接至基板20，環繞該可變形層34之周邊。此等連接件在本文中被稱為支撐柱。圖7D中說明之實施例具有可擱置該可變形層34之支撐柱塞42。如圖7A－7C中所示，可移動反射層14保持懸掛於空腔上方，但可變形層34並不藉由填補可變形層34與光學堆疊16之間的孔而形成該等支撐柱。實情為，該等支撐柱係由一用以形成支撐柱塞42之平坦化材料形成。圖7E中說明之實施例係基於圖7D中所示之實施例，但其亦可經調適以與圖7A－7C中說明之該等實施例中之任一者以及未圖示之額外實施例一起作用。在圖7E所示之實施例中，一額外金屬層或其它導電材料已用於形成一匯流排結構44。此允許訊號路由沿著干涉調變器之背面，從而消除了其它情況下必須形成於該基板20上之許多電極。
在諸如圖7所示之彼等實施例之實施例中，該等干涉調變器充當直視裝置，其中影像可自透明基板20之前側檢視，該透明基板20之前側與上面排列有調變器之一側相對。在此等實施例中，該反射層14光學遮蔽位於與基板20相對之該反射層之側上的干涉調變器之部分(包括可變形層34)。此允許該被遮蔽區域在不對影像品質產生負面影響之前提下經組態及運作。此遮蔽允許圖7E中之匯流排結構44，該結構提供將該調變器之光學性質與該調變器之機電性質分離之能力，諸如定址及由該定址引起之運動。此可分離式調變器架構允許選擇用於調變器之機電態樣及光學態樣之結構設計及材料且可彼此獨立地工作。此外，圖7C－7E所示之該等實施例具有得自將反射層14之光學性質與其機械性質分離之額外益處，此係藉由可變形層34來執行。此允許相對於光學性質來最優化用於反射層14之結構設計及材料，且允許相對於所需之機械性質來最優化用於可變形層34之結構設計及材料。
如上所述，一直視顯示器之圖像元素(像素)可包含諸如圖7A－7E所示之元件。在各種實施例中，具有一未偏轉狀態下之鏡子14之此等調變器元件將為明亮或'接通'的。當鏡子14向空腔之前面移動至其全部設計深度而進入空腔時，空腔之變化將導致所得像素變成''黑暗''或斷開。對彩色像素而言，各別調變元件之接通狀態可為白色、紅色、綠色、藍色或視調變器組態及顯示器色彩機制而定之其它顏色。在使用紅/綠/藍(GRB)像素之一些實施例中，例如，一單一彩色像素可包含創建干涉藍光之許多調變器元.件、類似數目之創建干涉紅光之元件及類似數目之創建干涉綠光之元件。藉由根據顯示資訊移動該等鏡子，該調變器可產生完整之彩色影像。
各種實施例均包括對一使用各種光學膜之干涉調變器所作之改良。該等光學膜包括來自捲筒或薄片之膜。該膜係附著至該干涉調變器或靠近該干涉調變器且經定位，以使由該干涉調變器反射之光在其傳播至一觀察者時穿過該膜。該等光學膜亦可包括以散佈、濺鍍或其它方法沉積於干涉調變器之一表面上的塗層，以使由該干涉調變器反射之光在其傳播至一觀察者時穿過該膜。
該等膜通常沉積於干涉調變器之一外部表面上，以使所需光學特徵可達成而不改變干涉調變器本身。本文中所用之"外部"係指在所製造之干涉調變器之外之膜之方位(例如，在一干涉調變器之基板的外部表面上)，以使該外部膜可在製造該干涉調變器顯示器之後塗覆。該外部膜可安置於首先接收入射光之干涉調變器之表面上或靠近該表面安置，該表面在本文中被稱為干涉調變器之外部表面。該外部表面亦可為最接近一觀察干涉調變器之人定位之表面。該外部膜可位於形成干涉調變器之該等層上或其可形成於在該干涉調變器上形成的一或多個層上。儘管本文所述之各種實施例通常在干涉調變器顯示器之外，但亦可在其它實施例中之干涉調變器之內製造此等類型之膜，及/或所述之該等外部膜之特徵可倂入該干涉調變器之中(例如，在干涉調變器之製造期間)以達成一類似效果。
如圖8A所說明的，一顯示器100A之一實施例包括一空間光調變器105及一定位於該空間光調變器105之外部表面115上或靠近該外部表面115定位之外部膜110。該空間光調變器105為一干涉調變器裝置之一代表，其可包括(例如)一基板、一導體層、一部分反射層、一介電層及若干可移動反射器(亦稱為鏡子)，該等反射器經組態為該等可移動鏡子與該介電層之間的一間隙。該空間光調變器105可為(但不限於)一全色、單色或黑白干涉調變器顯示裝置。干涉調變器之設計及運作係詳細地描述於(例如)美國專利案第6,650,455號、第5,835,255號、第5,986,796號、及第6,055,090號中，其全部以引用之方式併入本文中。
該外部膜110可以多種方式製造，該等方式包括(例如)：使用將該外部膜110澆注、旋塗、沉積於或層壓於顯示器上之製造技術。在一些實施例中，該外部膜110為一單一膜層，而在其它實施例中，該外部膜110包括一個以上之膜層。若該外部膜110包含一個以上之膜層，則各個膜層可具有影響由該空間光調變器105反射且傳播通過該外部膜110之光的一或多個特徵之不同性質。一多層外部膜110之每一層可藉由相同的膜製造技術或一不同的膜製造技術來製造，例如，任何單一層可(例如)澆注、旋塗、沉積於或層壓於一鄰近層上製造。其它定向及組態亦係可能的。
參看圖8B，一顯示器100B之一實施例具有一在包含彩色干涉調變器之一RGB空間光調變器105B之一外部表面115上的外部膜110。在此實施例中，該RGB空間光調變器105B包含一在一多層125上之基板120，該多層包含(例如)一傳導層(其係至少部分透射的)、一部分反射層及介電層125，該基板又位於一組包括紅光反射器150、綠光反射器160及藍光反射器170之反射器(例如，鏡子)之上，該等反射器各自分別具有一對應於紅光、綠光及藍光之不同間隙寬度175、180、190。在某些實施例中，如圖8B中所描繪的，該基板120可位於該外部膜110與該等反射器150、160、170之間。在其它實施例中，該等反射器150、160、170可位於該外部膜110與該基板120之間。
在其它實施例中，該外部膜可安置於單色或黑白干涉調變器上。如圖8C所示，該單色或黑白空間光調變器105C包含一位於一傳導層、一部分反射層124、一介電層125上之基板120，該基板又位於一組反射器(例如，鏡子)130、135、140之上。該單色空間光調變器105C可經製造以具有反射器130、135、140，該等反射器130、135、140經組態以具有該等反射器130、135、140與該介電層125之間的一單一間隙寬度145。
在某些實施例中，該外部膜可使由干涉調變器顯示器反射之光散射。由干涉調變器顯示器反射之光可至少部分散射，以使該顯示器具有一類似於紙張之外觀(例如，顯示器顯現出漫射性反射)。
參看圖9，一顯示器300可包括一定位於該空間光調變器105上之外部漫射膜305。入射於該顯示器300上之光320為反射型空間光調變器105所鏡面反射。當鏡面反射光307自該顯示器300傳播時，漫射膜305改變該鏡面反射光307之特徵，其被轉變為散射光330。散射體305亦使入射於該等干涉調變器上之光散射。
漫射膜305可由多種材料製造且可包括一或多個漫射材料層。該散射體305可包括具有表面變化(例如，波紋及不平)之材料或各種材料。此變化可使不同實施例中之光折射或散射。多種散射體305亦係可能的且不限於本文所述之彼等散射體。
圖10說明可產生散射反射光之一顯示器400之一例示性實施例。該顯示器400包括一附著至一空間光調變器105之外部膜405。該外部膜405包括材料410，該材料410包含使由該空間光調變器105反射之光403散射以將該干涉調變器裝置發射之光407之特徵自反射變至散射的散射部件(例如，粒子)。
在一些實施例中，該外部漫射膜305包括一改變反射光403之光譜特徵的材料及一改變該反射光之散射或反射特徵的材料。此材料可包括於該外部膜305、405(圖9及圖10)之一單一層中。或者，改變反射光之光譜特徵之材料可併入該外部膜305的一個層中，且改變反射光之散射或反射特徵之材料可併入外部膜之一單獨層中。在一實施例中，該漫射材料可包括於一在該外部膜305與該空間光調變器105之間使用的一黏合劑中(圖9)。
如上所提及的，一些類型之散射體係用於干涉調變器顯示器中，其中需要顯示器300、400具有紙張外觀而非一鏡子外觀。當然，在一些實施例中，可能需要顯示器300、400之外觀或顯示器之一部分為高度反射性或"類似於鏡子"的，且在此等實施例中，顯示器可具有一覆蓋干涉顯示裝置305、405之全部或僅一部分之漫射膜305、405。在一些實施例中，一光學透射層可經"磨砂"以達成所需散射。舉例而言，該顯示器105之外部表面(圖9)可經磨砂以提供反射光之散射。若表面經重度磨砂，則相比於經輕度磨砂之表面，光將較多地散射。在一些實施例中，該經磨砂之光學透射層可包含一玻璃層或聚合物層。
在一些實施例中，包括一光源(本文中被稱為"前部光")以將額外光提供至干涉調變器(例如)以用於在黑暗或低環境照明條件下觀察該干涉調變器係有利的。參看圖11A，一顯示器500A之一實施例包括一定位於一前板505之側上之光源515。此前板505包含對來自該光源515之光507大體上光學透射之材料。在一些實施例中，該前板505可包含(例如)玻璃或塑膠。該前板505具有經組態以阻斷光在該前板中之傳播並將該光重新定向至該干涉調變器顯示裝置105之光學部件(例如，諸如槽之輪廓)。一空氣間隙525將該外形/槽形前板505與該空間光調變器105隔開。操作上，該光源515提供進入該前板505中之光507，其中光520反射離開傾斜的表面部件506且向該空間光調變器105行進。對於進入該顯示器500中之環境光，因為空氣間隙525中之空氣與用以形成該前板505及該空間光調變器105之材料之間的折射率之差異，所以該空氣間隙525降低該顯示器500A之感知對比度。
參看圖11B，顯示器500B提供至該空間光調變器105之光的更有效透射，因為該顯示器500B不具有一將該前板505與該顯示器105隔開之空氣間隙。替代地，該前板505係附著至該空間光調變器105。當顯示器500B之組態增加至該空間光調變器105之光透射時，將該等兩個零件附著在一起不是一良好的製造實踐，因為該前板505及該空間光調變器105均為相對較昂貴之零件，且若任一零件在製造期間展示出一缺陷，則兩件零件均將失效。
現參看圖11C，顯示器500C說明如何使用一外部膜而非一前板來克服圖11A及11B中之該等顯示器500A、500B所遭遇之問題。如圖11C所示，該顯示器500C包括一靠近經一外部膜530層壓之空間光調變器105之一邊緣定位之光源515，該外部膜530具有一包含經組態以將光重新定向至該空間光調變器105之光學部件(諸如外形(例如槽或傾斜表面)部件)的表面514。該光源515可(例如)安置於一支撐該干涉調變器裝置105之基板之一邊緣處。該外部膜530係附著至該空間光調變器105或層壓於該空間光調變器105上。可使用一黏合劑。與一槽形前玻璃板505(圖11A、1lB)之成本相比，該外部膜530係相對較便宜的，因此，若該顯示器105出現缺陷，在可將其處理掉而無大的額外損失。操作上，該外部膜530接收來自該光源515之光511。當該光傳播通過該空間光調變器105(例如，該干涉調變器裝置之基板)及該外部膜530時，該光511將反射離開該等外形/槽形表面514之一內部部分且該反射光513將傳播通過該干涉調變器裝置之基板且反射離開該干涉調變器之鏡表面。
現參看圖12A，在其它實施例中，一顯示器600可包含一附著至該空間光調變器105之外部表面的外部膜605，其中該外部膜包含降低或最小化該顯示器之視野的複數個結構603。在一實施例中，結構603為可形成於一柵格中且可在該外部膜605中"下陷"或散射之垂直排列之微小障礙物。在另一實施例中，該外部膜605之材料可提供垂直排列結構603。該等結構603可被稱為擋板。該等擋板603可為大體上不透明的。該等擋板603可為大體上為吸收性或反射性。
圖12B說明如何大體上阻斷一大體上非垂直方向中反射之光退出該外部膜605及如何使一大體上垂直方向中反射之光609大體上不受該等結構603阻礙。在圖12A及12B所示之實施例中，視野視該等擋板結構603之形狀(及定向)、尺寸(例如，長度)及間距而受到限制。舉例而言，該等擋板603可具有一尺寸、形狀及間距以提供自一垂直於該顯示器600之一前表面606之平面610量測之不大於約20度或不大於約40度的視野。因此，自法線量測時，該視野可在約20、25、30、35及40度或更小的範圍內。在一例示性實施例中，該等擋板603提供該顯示器600一約30度之視野。如本文中所使用的，術語擋板包括(但不限於)圖12A及12B中所描繪之該等結構603。
該等擋板結構603可根據圖12C及12D中所描繪之實施例來構造。舉例而言，複數個大體上垂直排列之柱形部件612可包含一成圓柱形狀之透射材料，其在該圓柱形透射材料之一外部表面612a上具有一不透明材料塗層。該等柱形部件612可捆紮在一起且排列。該等垂直排列之柱形部件612之間的間隔可由一形成此等垂直排列之柱形部件612之一基質613的透射材料(諸如聚碳酸脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))來填充。可穿過線A－A垂直切割具有安置於其中之該等柱形部件612之該基質613以產生一薄膜。於圖12D中描繪經切割以形成該外部膜605之部分的俯視圖。在此實施例中，該等柱形部件612之不透明外部表面612a可大體上阻斷在大體上非垂直方向上退出該外部膜605之光。
亦可根據諸如參看圖12E及12F所描述之其它實施例來構造該等擋板結構603。在圖12E中，構造一具有複數個堆疊層之多層結構618。該多層結構618具有一大體上透射材料615之交替層及大體上不透明材料之層614。為製造此多層結構618，可形成一包含一輕微漫射材料之光學透射層615且可於其上形成一包含一大體上不透明材料之不透明層614。可重複此等步驟，直至已形成所要數目之層。然後可穿過線A－A垂直切割該多層結構618。於圖12F中描繪該經切割以形成該外部膜605之部分的俯視圖。該等大體上不透明層614形成大體上阻斷在一大體上非垂直方向上退出該外部膜605之光。
如圖12G中所述，該外部膜605包含一包含水平不透明層616及垂直不透明層617之二維柵格。此二維柵格可使用一對自該多層結構618(圖12E)切割之部分來製造，並且諸如圖12F中所描繪的，一個部分安置在另一個部分之前。該等部分之一係相對於其它外部膜結構605大體上垂直地定向。其它定向及組態亦係可能的。
在某些實施例中，圖12C－12G中所示之該等擋板結構603可包含反射材料。舉例而言，參看圖12H，若最靠近該空間光調變器105之該等擋板結構603之一部分625係大體上反射性的，則入射於該擋板之反射部分625上之由該空間光調變器105反射之光將不穿過該外部膜結構605，卻將被反射回至該空間光調變器105。或者，該等擋板結構603之外部表面603a及603b可由一大體上之反射材料製成，諸如該等擋板結構603上之大體上之反射材料之一閃光塗層(flash coating)。在此實施例中，該等擋板結構603之底部部分625亦可以該大體上之反射材料來閃光塗布。
在一些實施例中，一干涉調變器可併入一亦可改變由該干涉調變器反射之光之一特徵的使用者輸入裝置中。舉例而言，圖13A中之顯示器700包括一連接至空間光調變器105之外部表面的觸控螢幕705。該觸控螢幕705包括一具有一經組態以接收來自一使用者之觸摸訊號之外部接觸表面730的外部觸控螢幕部分715及一附著至該顯示器105之觸控螢幕內部部分720。該觸控螢幕內部部分720及觸控螢幕外部部分715為一間隔710所隔開且藉由間隔物717保持分離。對使用者輸入而言，該觸控螢幕705可以此項技術中之一熟知方式來運作，例如，一使用者施加壓力於其它觸控螢幕部分715上之接觸表面730，其將與該觸控螢幕內部部分720接觸並啟動一經組態以在啟動時發送一訊號之電路。除提供使用者輸入功能外，該觸控螢幕705亦可以該觸控螢幕內部部分720中之一光漫射材料731及/或該觸控螢幕外部部分715中之一光漫射材料725來組態。
圖13B為具有一漫射材料之該觸控螢幕外部部分715及/或該觸控螢幕內部部分720之一實施例的側視圖。在此實施例中，該漫射材料為一上部層750a及一下部層750b之間的一擴散黏合劑751。該擴散黏合劑751可為一與充當散射光之散射中心之填補粒子751a混合之黏合劑。使光折射、反射或之任何適當材料均可用作該等填補粒子751a。舉例而言，該等填補粒子751a可由諸如(但不限於)下列聚合物之材料製成：聚苯乙烯矽石(polystyrene silica)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及中空聚合物粒子。在另一實施例中，該擴散黏合劑751可經組態以具有可折射光之空氣氣泡。在其它實施例中，可使用不透明之不反射粒子。該上部層750a及/或該下部層750b可包含諸如聚碳酸酯、丙烯酸及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之材料及其它材料。圖13C為包含一漫射材料之觸控螢幕外部部分715及/或觸控螢幕內部部分720之另一實施例，其中漫射材料752被併入一形成該觸控螢幕之上部部分及/或下部部分715、720之層750中。圖13D為漫射材料753位於該觸控螢幕705與該空間光調變器105之間的一實施例。舉例而言，在圖13D中，該漫射材料753係塗布於該空間光調變器105之外部表面754之頂部上。在此實施例中，可在該顯示器105之外部表面754上圖案化該漫射材料753，其中該漫射材料753係位於該空間光調變器105之外部表面754與該觸控螢幕705之間。在一些實施例中，該漫射材料753可旋塗於(例如)該空間光調變器105之一玻璃外部表面上。在某些實施例中，該漫射材料可包含與一紫外線環氧樹脂(ultraviolet epoxy)或熱固化之環氧樹脂(thermally cured epoxy)混合之散射部件。當使用環氧樹脂時，該漫射材料753可為與該環氧樹脂混合之填補粒子，其中該等填補粒子充當散射中心以使光散射。其它組態亦係可能的。
圖14A展示包括一觸控螢幕705之一顯示器800的一實施例，該觸控螢幕705具有一附著至一包括一基板之空間光調變器105的內部部分720及一具有一用於接收使用者輸入之觸控螢幕表面730的外部部分715。間隔物717係安置於一在該內部部分720與該外部部分715之間的間隙710內。該顯示器800亦包括一經組態以提供光719至該觸控螢幕705(例如，該內部部分720、該外部部分715或其兩者)之光源740。在一實施例中，該觸控螢幕705可包括光學結構，該等結構可重新定向該光719以使該光入射於該空間光調變器105上。在一些實施例中，該等光學結構包含該觸控螢幕705內之斜坡之或傾斜表面。在一些實施例中，可使用全內反射(TIR)元件。又，在某些實施例中，該等光學元件包含使光散射之粒子，以使散射光之一部分入射於該空間光調變器105上。在一些實施例中，該觸控螢幕705之內部部分720中之材料745及/或該觸控螢幕705之外部部分715中之材料735可包括磷光材料。該磷光材料在被來自該光源740之光719激活時發射光，直接將光提供至該觸控螢幕705及該空間光調變器105，該光然後可被反射回至該觸控螢幕705。
在圖14B1及14B2所描繪之其它實施例中，具有一觸控螢幕705之該顯示器800亦可包括一外形之光導。舉例而言，在圖14B1中，該觸控螢幕705之內部部分720可包含一具有一外形(例如，槽形)表面765之板或層760a。此外形表面765可包括複數個傾斜部分。此表面765可具有(例如)一鋸齒形狀。然後可將一透射材料760b置放在該表面765之輪廓或槽中以形成一在該板/層760a上方之大體上較平坦表面760c。該光源740將光719導入至該板或層760a中，其中該光719被光學引導。在該板760a中傳播之光反射離開該表面765之傾斜部分並向該空間光調變器105行進。在使用光導板或層760a或任何其它適當之光導之實施例中，一漫射材料可被併入在該板760a上方或其下之該顯示器800中。舉例而言，該漫射材料可在該觸控螢幕705之外部部分715中或可在該空間光調變器105之外部表面754之上。
在圖14B2所描繪之另一實施例中，該板或層760a可置放於該觸控螢幕705與該空間光調變器105之間。在此實施例中，該透射材料760b(圖14B1)並不置放於該板760a之表面765上。相反，空氣或真空佔據該板/層760a與該觸控螢幕705之間的一空腔760c。
在圖14C所說明之另一實施例中，可將該光源740之光719導入該觸控螢幕705之一邊緣中且可引導其通過該觸控螢幕705之至少一部分，且該觸控螢幕705可包含將此光重新定向至該空間光調變器105之部件。舉例而言，在圖14C之中，該觸控螢幕705之內部表面720可併有使朝向該空間光調變器105之光散射的粒子770。如圖14D所說明的，該內部部分720可為一具有混合入一在一上部層750a與一下部層750b之間的黏合劑中之粒子之多層。該上部層750a及/或下部層750b可包含諸如聚碳酸酯、丙烯酸及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之材料或其它材料。在諸如圖14E所描繪之其它實施例中，散射部件或粒子770係塗布於該空間光調變器105之外部表面754之頂部上。此等散射部件或粒子770可將光重新定向至該等干涉調變器之可移動反射器，參見(例如)以引用之方式併入本文中之2004年3月5日申請且題為"Integrated Modulator Illumination"之美國專利申請案第10/794,825號。在此實施例中，該等散射部件或粒子770可於該顯示器105之外部表面754上被圖案化，其中該等散射部件770位於該空間光調變器105之外部表面754與該觸控螢幕705之間。在某些實施例中，該等散射部件770可旋塗於該空間光調變器105之一玻璃表面上。在一些實施例中，散射部件係與一紫外線環氧樹脂或熱固化之環氧樹脂混合。當使用環氧樹脂時，該等散射部件770可包含與環氧樹脂混合之粒子，其中該等粒子充當將光重新定向至該等干涉調變器之反射面之散射中心。
圖15A為一使用入射於該等主動反射區域之間的非主動區域上之光之顯示器1100之一實施例的示意圖。如本文中所使用的，術語非主動區域包括(但不限於)一干涉調變器之該等反射區域(諸如鏡子)之間的間隔。如本文中所使用的，該主動區域包括(但不限於)(例如)形成一光學空腔之反射區域的一干涉調變器之該等反射區域(諸如鏡子)。
參看圖15A，一顯示器1100包括一連接至一空間光調變器105之外部表面的膜1105。紅色主動反射區域1121、綠色主動反射區域1122及藍色主動反射區域1123係展示於空間光調變器105之底部之上且其代表該顯示器1100之眾多主動反射區域(例如，光學共振腔)。一第一間隔1110將該紅色主動反射區域1121與該綠色主動反射區域1122隔開，該綠色主動反射區域1122係藉由一第二間隔1111而與該藍色主動反射區域隔開。該等間隔1110及1111可為約2至10微米寬且彼此相隔分開約125至254微米。類似地，重新定向光之該膜1105中之該等間隔1110及1111中之光學部件可為約2至10微米寬其彼此相隔分開約125至254微米。在此等範圍外之尺寸亦係可能的。
一般而言，沒有膜1105時，入射於該第一間隔1110或該第二間隔1111之區域上之光將不會到達該等主動反射區域1121、1122、1123中之一。為增加干涉調變器1100之反射率，入射於該等主動反射區域(例如，第一間隔1110與第二間隔1111)之間的之非主動區域上之光可被重新定向至該等主動反射區域1121、1122、1123中之一。由於該等非主動區域及該等主動反射區域之位置係已知的，故該外部膜1105可組態以將該等非主動區域1110、1111中之膜1105上之入射光1115重新定向回至主動反射區域1121、1122、1123(例如，光學空腔)中，如箭頭1120所示。在一些實施例中，該膜1105包括重新定向光之反射器。在一些實施例中，該膜1105經組態以在該等間隔1110、1111之區域中具有一定製之折射率以重新定向該光。在其它實施例中，該膜1105可含有在該等間隔1110、1111之區域中之散射元件，以使該光之至少一部分散射至一主動反射區域(例如，光學空腔)中且落在該主動反射區域上。
在圖15B所描繪另一實施例中，該膜1105可置放於反射區域1121、1122、1123之上但卻在該空間光調變器105之基板之下。因此，該膜1105位於該空間光調變器105中。在此實施例中，該膜1105經組態以重新定向光1115，如箭頭1120所示，該光1115入射於一主動區域上但正常情況下其應進入一非主動區域中、該等主動反射區域1121、1122、1123中。
參看圖16A－H，其說明該外部膜之各種實施例。在圖16A中，外部膜1205具有使光散射之散射區域1212。如圖16A所描繪的，使光散射之此等散射區域1212可介入不散射光之區域1217。該等散射區域1212可(例如)藉由反射或折射來使光散射。參看圖16B，外部膜1205具有在一包含具較低折射率之材料之基質或膜中之具有較高折射率之區域。此實施例使用TIR來重新定向光。舉例而言，若具有一高折射率之該外部膜1205的間隔係置放於一干涉調變器之主動區域上且具有一低折射率之該等間隔係置放於該干涉調變器之非主動區域上，則正常情況下應穿過以至非主動區域之入射於該外部膜1205之低折射區域上之光的一些將會被重新定向至該干涉調變器之該等主動區域。參看圖16C，外部膜1205可具有充當凹透鏡之該外部膜之一單一表面上之凹陷區域1213。參看圖16D，該外部膜1205可具有一在該等區域1214中之菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。在其它實施例中，全像或繞射光學元件可安置於該等區域1214處。此等光學元件可使光散射或繞射且可(例如)利用將入射於透鏡上之光重新定向至主動區域之負功率而如同透鏡一樣運作。參看圖16E，外部膜1205可具有反相傾斜表面1215以在相反方向向不同主動區域折射光。圖16F展示具有類似定位之表面1215之該外部膜1205，以便在相同方向上折射光。參看圖16G，外部膜1205可具有向主動區域反射光之一或多個反射傾斜表面1216。亦可在該外部膜1205處達成所要之光的重新定向之許多其它組態亦係可能的。
現參看圖17，一干涉調變器1200可包括一連接至該空間光調變器105之外部表面的外部膜1205，其中該膜1205經組態以收集以一寬角度範圍入射之光且將該光在一較狹之角度範圍中導向至該等光調變元件上。在圖17中，該外部膜1205經組態以接收各個角度之入射光1206、1207且大體上校準光(由箭頭1208、1209表示)且將該光導向至該等主動反射器1211。在一些實施例中，諸如圖17所示之該實施例，該外部膜1205包括大體上可校準光之校準元件1218。在一些實施例中，該外部膜1205包括複數個非成像光學元件(例如，複合拋物線集光器)1218。該等非影像性光學元件(例如，複合拋物線集光器)1218可校準以一角度範圍入射於該外部膜1205上之光1206及1207中之至少一些。然後，光1208及1209之一部分以一更垂直之角退出該等複合拋物線集光器1218且可將該光導向至該等主動反射器1211。然後光1208及1209之一些被該等主動反射器1211反射且如自該顯示器1200出去之光1210a及1210b一樣，以一有限角度範圍退出該顯示器1200。因此，該膜1205具有一有限視野。在一些實施例中，光1210a及1210b中之至少一些以一不大於約70度之錐角自一垂直於該外部膜1205之一前面之平面610退出該顯示器1200。在一些實施例中，自該垂直於外部膜1205之前面的平面610計，錐角之角度不大於約65、60、55、50、45、40、35、30、25或20度。因為光一般不會以一大體上大於入射角之角度自該顯示器1200出去，所以該等校準元件1205有效地限制了該裝置1200之視野。因此，如自法線所量測的，該外部膜之視野為約70、65、60、55、50、45、40、35、30、25或20度或更少。此等角皆為半角。在此等範圍外之其它值亦係可能的。
圖18A－C描繪一顯示器1300之另一實施例，該顯示器1300包括一安置於該空間光調變器105之前的光學膜1305。該光學膜1305經組態以接收以一寬範圍角度入射之光並將該光在一較狹範圍之角度中導向至該等光調變元件上。該光學膜1305亦使光散射。在某些實施例中，該光學膜1305經組態以使光散射，以使入射於該散射元件上之光比該入射光可更校準的導向至該等光調變元件。
在一實施例中，該光學膜1305包含一全像擴散器。該全像擴散器包含經配置以操作光(例如)在一狹窄範圍之角度上產生一增高之亮度分佈的繞射部件。在另一實施例中，該光學膜1305包括複數個非成像光學元件(例如，諸如上述之複數個複合拋物線集光器)及一在該光學膜1305之一上部表面1340上的漫射材料薄層。在另一實施例中，該光學膜1305包括在外部表面1340上具有一漫射材料膜之其它校準元件。
參看圖18A，該膜1305經組態以接收入射光1310。參看圖18B，該膜亦可經組態以大體上重新定向該入射光1310(該經大體上重新定向之光可用箭頭1315來表示)，該入射光係向垂直於主動反射器之表面的方向而導向至該空間光調變器105中之主動反射器。對於在＋/－75度範圍外之入射光，經重新定向之光可在＋/－35度之範圍內，其中該等角度係自法線量測的。在此實施例中，該經重新定向之光為大體上經校準的。在一些實施例中，該等反射器可位於該空間光調變器105之一底部部分。參看圖18C，由該等主動反射器反射之光1325進入膜1305之下部表面1330。該膜1305經組態以於其下部表面1330接收該經反射之反射光並在其作為漫射光自該膜1305發射之前將其散射。在一些實施例中，光在其傳播通過該膜1305散射。在其它實施例中，該光係於該膜1305之上部表面1340(或下部表面1330)上散射。在以上範圍外之其它組態或值亦係可能的。
前述說明詳細地描述了本發明之某些實施例。然而，應瞭解，不論前述說明在文中顯得多麼詳細，本發明亦可以多種方式實踐。亦如上所闡釋的，應注意，在描述本發明之某些特徵或態樣時使用之特定術語不應理解為暗示該術語在本文中經重新界定以限定包括與該術語相關之本發明之特徵或態樣的任何特定特徵。
1．．．列1，行1
2．．．列2，行2
3．．．列3，行3
12a、12b．．．干涉調變器
14a、14b．．．可移動反射層
16a、16b．．．光學堆疊
18．．．柱子
19、710．．．間隙
20．．．基板/透明基板
21．．．處理器
22．．．陣列驅動器
24．．．列驅動器電路
26．．．行驅動器電路
27．．．網絡介面
28．．．圖框緩衝器
29．．．驅動器控制器
30．．．顯示陣列/面板/顯示器
32．．．系繩
34．．．可變形層
40．．．顯示裝置
41．．．外殼
42．．．支撐柱塞
43．．．天線
44．．．揚聲器
46．．．麥克風
47．．．收發器
48．．．輸入裝置
50．．．電源
52．．．調節硬體
100A、100B、300、400、500A、500B、500C、600、700、800、1300．．．顯示器
105．．．空間光調變器/顯示器/干涉調變器顯示裝置
105B、105C．．．空間光調變器
110、530、1205．．．外部膜
115．．．外部表面
120．．．基板
124．．．部分反射層
125．．．多層/介電層
130、135、140．．．反射器
145、175、180、190．．．間隙寬度
150．．．紅光反射器
160．．．綠光射器
170．．．藍光反射器
305．．．外部漫射膜/外部膜/干涉顯示裝置
307、320、403、407、507、511、513、520、719、1210a、1210b、1325．．．光
330．．．漫射光
405．．．外部膜/干涉顯示裝置
410、735、745．．．材料
505．．．前板
506．．．表面部件
515、740．．．光源
525．．．空氣間隙
514．．．表面
603．．．擋板結構
603a、612a．．．外部表面
605．．．外部膜
606．．．前表面
610．．．平面
612．．．柱形部件
613．．．基質
614．．．不透明層
615．．．光透射層
616．．．水平不透明層
617．．．垂直不透明層
618．．．多層結構
625．．．擋板結構之底部部分
705．．．觸控螢幕
715．．．觸控螢幕之外部部分
717．．．間隔物
720．．．觸控螢幕之內部部分
725、731．．．光漫射材料
730．．．觸控螢幕表面
750．．．層
750a．．．上部層
750b．．．下部層
751．．．擴散黏合劑
751a．．．填補粒子
752、753．．．漫射材料
754．．．空間光調變器之外部表面
760a．．．層/板
760b．．．透射材料
760c．．．空腔/表面
765．．．表面
770．．．散射部件
1100．．．干涉調變器，顯示器
1105．．．外部膜
1110、1111．．．間隔
1115、1206、1207、1208、1209、1310．．．入射光
1120、1208、1209、1315．．．箭頭
1121、1122、1123．．．主動反射區域
1200．．．干涉調變器/顯示器
1211．．．主動反射器
1212．．．散射區域
1213．．．凹陷區域
1214．．．區域
1215．．．反相傾斜表面
1216．．．反射傾斜表面
1217．．．區域
1218．．．校準元件
1305．．．光學膜
1330．．．光學膜1305之下部表面
1340．．．光學膜1305之上部表面/外部表面
圖1為描繪一干涉調變器顯示器之一實施例之一部分的等角視圖，其中一第一干涉調變器之一可移動反射層處於一鬆地位置且一第二干涉調變器之一可移動反射層處於一觸發位置。
圖2為說明一併有一3×3干涉調變器顯示器之電子裝置之一實施例的系統方塊圖。
圖3為圖1之一干涉調變器之一例示性實施例之可移動鏡子位置與外施電壓的關係圖。
圖4為可用於驅動一干涉調變器顯示器之一組列電壓及行電壓的說明。
圖5A說明圖2之3×3干涉調變器顯示器中之顯示資料的例示性圖框。
圖5B說明可用於記錄圖5A之圖框之列訊號及行訊號的例示性時序圖。
圖6A及6B為說明包含複數個干涉調變器之一視覺顯示裝置之一實施例的系統方塊圖。
圖7A為圖1之裝置的截面。
圖7B為一干涉調變器之替代實施例之截面。
圖7C為一干涉調變器之另一替代實施例之截面。
圖7D為一干涉調變器之又一替代實施例之截面。
圖7E為一干涉調變器之額外替代實施例之截面。
圖8A為具有一外部膜之一顯示裝置之側視圖。
圖8B為組態以顯示RGB色彩資訊之一干涉調變器裝置的側視圖。
圖8C為組態以顯示黑白資訊之一干涉調變器裝置的側視圖。
圖9為經組態以在外部表面具有一光擴散劑之一干涉調變器裝置的側視圖。
圖10為經組態以在外部表面具有一光擴散劑之一干涉調變器裝置的側視圖，其中該光擴散器包括擴散粒子。
圖11A為經組態以具有一槽型前部光板之一干涉調變器裝置的側視圖，該槽型前部光板係藉由一空氣間隙而與該干涉調變器裝置分離。
圖11B為經組態以具有一連接至一干涉調變器裝置之槽型前部光板之干涉調變器裝置的側視圖。
圖11C為經組態具有一外部膜之一干涉調變器裝置的側視圖，該外部膜具有一外形外部表面，以使由一光源提供之光重新定向至干涉調變器裝置且將該光反射出干涉調變器至一觀察者。
圖12A為經組態以具有一外部膜之一干涉調變器裝置的側視圖，該外部膜包括限制干涉調變器裝置之視野之擋板結構。
圖12B為展示包含於外部膜中之擋板結構如何限制反射光之方向之一干涉調變器裝置之一實施例的側視圖。
圖12C及12D為具有包含不透明柱之擋板結構之一外部膜的實施例。
圖12E－12G為具有包含不透明部分之擋板結構之外部膜的實施例。
圖12H描繪具有包含反射材料之擋板結構之一外部膜。
圖13A為包括一觸控螢幕之一干涉調變器顯示器的側視圖。
圖13B－D展示用於併入一漫射材料之不同方法。
圖14A為經組態以具有一觸控螢幕之一干涉調變器裝置的側視圖，該觸控螢幕包含可將來自一光源之光向干涉調變器裝置散射之漫射材料。
圖14B1及14B2展示用於將來自一光源之光傳遞至干涉調變器裝置之不同組態。
圖14C－E說明將漫射材料整合於用於將來自一光源之光導向至干涉顯示裝置之顯示器中的不同方法。
圖15A及15B為經組態以具有一膜之干涉調變器裝置的側視圖，該膜將入射於主動反射區域之間的間隔上之光的至少一部分導向至該等主動反射區域。
圖16A為具有散射光之區域之一外部膜的側視圖。
圖16B為具有一具重新定向光之較低折射率材料之基質中的具較高折射率之區域之一外部膜的側視圖。
圖16C為具有一具有充當凹透鏡之凹陷區域之表面之一外部膜的側視圖。
圖16D為具有一包含菲涅耳透鏡之表面之一外部膜的側視圖。
圖16E為具有經組態可於相對方向上折射光之相反傾斜表面的一外部膜的側視圖。
圖16F為具有經組態以向一個方向折射光之傾斜表面之一外部膜的側視圖。
圖16G為具有經組態以反射光之傾斜表面之一外部膜的側視圖。
圖17為經組態具有一外部膜之一干涉調變器裝置的側視圖，該外部膜可改變入射在該外部膜上之光的方向，以便以一較外部膜處之入射角更垂直之角度將該光提供至該干涉調變器裝置之主動反射區域。
圖18A為經組態以一具有外部膜之一干涉調變器裝置的側視圖，該外部膜包含一經組態以校準導向至該干涉調變器裝置之光的散射元件。
圖18B為圖18A之干涉調變器的側視圖，其展示校準入射光並將其重新定向至該干涉調變器裝置之該等主動反射區域。
圖18C為圖18A之干涉調變器裝置的側視圖，其展示由該干涉調變器裝置之該等主動性區域反射之光可藉由該外部膜來散射。
105．．．空間光調變器/顯示器/干涉調變器顯示裝置
700．．．顯示器
705．．．觸控螢幕
710．．．間隔/間隙
715．．．觸控螢幕外部部分
717．．．間隔物
720．．．觸控螢幕內部部分
725、731．．．光漫射材料
730．．．外部接觸表面

Claims (52)

  1. 一種觸控螢幕顯示器，該顯示器包含：一空間光調變器，其包含主動反射區域及非主動區域；一膜，其經組態以將入射至該空間光調變器之非主動區域中之該膜上之光重新定向回至該空間光調變器之一主動反射區域；及一觸控螢幕，其安置於該空間光調變器之前，以使來自該空間光調變器之光穿過該觸控螢幕，該觸控螢幕包括使來自該空間光調變器之光在該光傳播通過該觸控螢幕時漫射之漫射材料。
  2. 如請求項1之顯示器，其中該膜包括散射部件，該等散射部件包含嵌入一基質中之具有一第一折射率之至少部分光學透明的粒子，該基質具有一不同於該第一折射率之第二折射率，以使入射至該等粒子上之光折射。
  3. 如請求項1之顯示器，其中該漫射材料包括包含反射材料之散射部件。
  4. 如請求項1之顯示器，其中該漫射材料包括包含不透明非反射材料之散射部件。
  5. 如請求項1之顯示器，其中該漫射材料包括包含空氣之散射部件。
  6. 如請求項1之顯示器，其進一步包含一相對於該空間光調變器及該觸控螢幕定位之光源，以便將光提供至該空間光調變器之至少一部分而不穿過該觸控螢幕。
  7. 如請求項6之顯示器，其中該觸控螢幕包括一將來自該光 源之光重新定向至該空間光調變器之層。
  8. 如請求項1之顯示器，其進一步包含：一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經組態以處理影像資料；一記憶體裝置，其經組態以與該處理器通信。
  9. 如請求項8之顯示器，其進一步包含：一經組態以將至少一訊號發送至該顯示器之驅動器電路。
  10. 如請求項9之顯示器，其進一步包含：一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之控制器。
  11. 如請求項8之顯示器，其進一步包含：一經組態以經該影像資料發送至該處理器之影像源模組。
  12. 如請求項11之顯示器，其中該影像源模組包含一接收器、一收發器或發射器。
  13. 如請求項8之顯示器，其進一步包含：一經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳遞至該處理器之輸入裝置。
  14. 如請求項1之顯示器，其中該空間光調變器包含複數個干涉調變器。
  15. 如請求項1之顯示器，其中該膜係處於該空間光調變器及該觸控螢幕之間。
  16. 如請求項1之顯示器，其中該膜係安置於該空間光調變器 之一外部表面上。
  17. 如請求項1之顯示器，其中該膜係安置於該空間光調變器之內部。
  18. 一種製造一觸控螢幕顯示器之方法，該方法包含：形成一空間光調變器，其包含主動反射區域及非主動區域；形成一膜，其經組態以將入射至該空間光調變器之非主動區域中之該膜上之光重新定向回至該空間光調變器之一主動反射區域；形成一觸控螢幕，其安置於該空間光調變器之前，以使來自該空間光調變器之光穿過該觸控螢幕，該觸控螢幕包括使來自該空間光調變器之光在該光傳播通過該觸控螢幕時漫射之漫射材料。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含：相對於該空間光調變器及該觸控螢幕定位一光源以將光提供至該空間光調變器之至少一部分而不穿過該觸控螢幕。
  20. 如請求項19之方法，其中該觸控螢幕包括一將來自該光源之光重新定向至該空間光調變器之層。
  21. 如請求項18之方法，其中該空間光調變器包含複數個干涉調變器。
  22. 如請求項18之方法，其中形成該膜包含形成處於該空間光調變器及該觸控螢幕之該膜。
  23. 一種觸控螢幕顯示器，該顯示器包含：用於調變光之構件，該構件包含主動反射區域及非主 動區域；一膜，其經組態以將入射至該空間光調變器之非主動區域中之該膜上之光重新定向回至該光調變構件之一主動反射區域；用於經由觸摸來接收來自一使用者之訊號的構件，該訊號接收構件安置於該光調變構件之前，以使來自該光調變構件之光穿過該訊號接收構件；及用於使來自該光調變構件之光在該光傳播通過該訊號接收構件時漫射的構件。
  24. 如請求項23之顯示器，其中該光調變構件包含一空間光調變器。
  25. 如請求項24之顯示器，其中該空間光調變器包含複數個干涉調變器。
  26. 如請求項24或25之顯示器，其中該訊號接收構件包含一觸控螢幕。
  27. 如請求項26之顯示器，其中該漫射構件包含漫射材料，該觸控螢幕包括該漫射材料。
  28. 如請求項23之顯示器，其中該膜係處於該光調變構件及該訊號接收構件之間。
  29. 一種觸控螢幕顯示器，該顯示器包含：一空間光調變器，其包含具有主動反射區域及非主動區域之複數個干涉調變器；一膜，其經組態以將入射至該空間光調變器之非主動區域中之該膜上之光重新定向回至該空間光調變器之一 主動反射區域；一觸控螢幕，其安置於該空間光調變器之前，以使來自該空間光調變器之光穿過該觸控螢幕；及一在該空間光調變器與該觸控螢幕之間的光源，其中該觸控螢幕包括一將來自該光源之光重新定向至該空間光調變器之層。
  30. 如請求項29之顯示器，其中該層包含散射元件。
  31. 如請求項29之顯示器，其中該層包含磷光材料。
  32. 如請求項29之顯示器，其中該層包含傾斜之反射面。
  33. 如請求項29之顯示器，其中該層包含一外形結構。
  34. 如請求項33之顯示器，其中該外形結構包含一鋸齒形反射結構、一槽形反射結構或複數個傾斜之反射部件。
  35. 如請求項33之顯示器，其中該外形結構經組態以經由全內反射或藉由折射來重新定向光。
  36. 如請求項29之顯示器，其進一步包含一在該觸控螢幕下之高指數區域，該高指數區域具有一高於該層之折射率，以使該光可由該層全部內反射。
  37. 如請求項29之顯示器，其進一步包含：一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經組態以處理影像資料；一記憶體裝置，其經組態以與該處理器通信。
  38. 如請求項37之顯示器，其進一步包含一經組態以將至少一訊號發送至該空間光調變器之驅動器電路。
  39. 如請求項38之顯示器，其進一步包含： 一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之控制器。
  40. 如請求項37之顯示器，其進一步包含：一經組態以將該影像資料發送至該處理器之影像源模組。
  41. 如請求項40之顯示器，其中該影像源模組包含一接收器、收發器及發射器中之至少一者。
  42. 如請求項37之顯示器，其進一步包含：一經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳遞至該處理器之輸入裝置。
  43. 一種製造一觸控螢幕顯示器之方法，該方法包含：形成一空間光調變器，其包含具有主動反射區域及非主動區域之複數個干涉調變器；形成安置於該空間光調變器上之一膜，其經組態以將入射至該空間光調變器之非主動區域中之該膜上之光重新定向回至該空間光調變器之一主動反射區域；形成一觸控螢幕，其安置於該空間光調變器之前，以使來自該空間光調變器之光穿過該觸控螢幕；及形成一在該空間光調變器與該觸控螢幕之間的光源，其中該觸控螢幕包括一將來自該光源之光重新定向至該空間光調變器之層。
  44. 如請求項43之方法，其中該層包含散射元件。
  45. 如請求項43之方法，其中該層包含一或多個傾斜之反射面。
  46. 如請求項43之方法，其中該層包含磷光材料。
  47. 如請求項43之方法，其中該層包含一全內反射面。
  48. 一種觸控螢幕顯示器，該顯示器包含：一空間光調變器，其包含具有主動反射區域及非主動區域之複數個干涉調變器；用於接收一來自一使用者之觸摸訊號的構件，該訊號接收構件安置於該空間光調變器之前，以使來自該空間光調變器之光穿過該訊號接收構件；用於產生光之構件，該光產生構件安置於該空間光調變器與該訊號接收構件之間；及第一用於重新定向光之構件，使來自該光產生構件之光離開該訊號接收構件並至該空間光調變器；第二用於重新定向光之構件，其將入射至該空間光調變器之非主動區域中之光重新定向回至該空間光調變器之一主動反射區域。
  49. 如請求項48之顯示器，其中該訊號接收構件包含一觸控螢幕。
  50. 如請求項48之顯示器，其中該光產生構件包含一光源。
  51. 如請求項48之顯示器，其中該第一光重新定向構件包含一將來自該光源之光重新定向至該空間光調變器之層。
  52. 如請求項48之顯示器，其中該第二光重新定向構件包含一膜。
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