TWI510827B - 具有嵌入式菲涅耳反射器之光導 - Google Patents

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Description

具有嵌入式菲涅耳反射器之光導
本案大體係關於用於導光的光學系統，且更特定言之，係關於利用菲涅耳反射器結構來重定向光的光導。
機電系統包括具有電氣及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(例如，鏡子)以及電子裝置的設備。機電系統可以在各種尺度上製造，包括但不限於微米尺度和奈米尺度。例如，微機電系統(MEMS)裝置可包括具有範圍從大約一微米到數百微米或以上的大小的結構。奈米機電系統(NEMS)裝置可包括具有小於一微米的大小(包括，例如小於幾百奈米的大小)的結構。機電子群元件可使用沉積、蝕刻、光刻及/或蝕刻掉基板及/或所沉積材料層的部分或添加層以形成電氣及機電裝置的其他微機械加工製程來製作。
一種類型的機電系統裝置稱為干涉量測(interferometric)調變器(IMOD)。如本文所使用的，術語干涉量測調變器或干涉量測光調變器是指使用光學干涉原理來選擇性地吸收及/或反射光的裝置。在一些實現中，干涉量測調變器可包括一對導電板，此對導電板中的一者或兩者可以 完全或部分地是透明的及/或反射性的，且能夠在施加了合適電信號時進行相對運動。在一實現中，一塊板可包括沉積在基板上的靜止層，而另一塊板可包括與該靜止層相隔一氣隙的反射膜。一塊板相對於另一塊板的位置可改變入射在該干涉量測調變器上的光的光學干涉。干涉量測調變器裝置具有範圍廣泛的應用，且預期將用於改善現有產品以及創造新產品，尤其是具有顯示能力的彼等產品。
經反射的環境光被用於在一些顯示裝置中形成圖像，諸如使用由干涉量測調變器形成的顯示元件的反射式顯示器。該等顯示器的感知亮度取決於朝觀察者反射的光的量。在低環境光狀況下，來自帶有人造光源的照明設備的光可用來點亮反射式顯示元件，該等反射式顯示元件隨後可朝觀察者反射光以產生圖像。為了滿足對顯示裝置(包括反射式和透射式顯示器)的市場需求和設計準則，正在開發用於形成該等顯示裝置的新的照明設備和方法。更一般而言，帶有光導的光學系統正被開發以提供經改善光導向和光重定向特性。
本案的系統、方法和設備各自具有若干個創新性態樣，其中並不由任何單個態樣全權負責本文中所揭示的期望屬性。
本案中所描述的標的的一個創新性態樣可在光學系統中實現。該光學系統可包括由具有折射率的材料形成的光導。該光導可包括第一主表面、與該第一主表面相對的第二 主表面，以及複數個成角度的狹縫，此複數個成角度的狹縫由從該第一主表面朝著該第二主表面延伸並且部分地穿過該光導的底切(undercut)定義。此複數個成角度的狹縫可填充有具有折射率的填充材料。該填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.3或更少。在一些實現中，填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.1或更少，或者失配約0.05或更少。
本案中所描述的標的的另一創新性態樣可在光學系統中實現。該光學系統包括由具有折射率的材料形成的光導。該光導包括第一主表面、與該第一主表面相對的第二主表面，以及用於使正傳播穿過該光導的光射出的手段。光藉由全內反射(TIR)傳播穿過該光導並且用於使光射出的該手段可主要藉由使用菲涅耳反射來使光射出，從而光經由該第一主表面離開該光導。
本案描述的標的的又一創新性態樣可在用於製造光學系統的方法中實現。該方法包括以下步驟：提供由具有折射率的材料形成的光導，並且形成複數個成角度的狹縫，此複數個成角度的狹縫由從第一主表面延伸以部分地穿過該光導的底切定義。該光導包括第一主表面和與該第一主表面相對的第二主表面。此複數個成角度的狹縫可填充有具有折射率的填充材料，並且該填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.3或更少。
本案中所描述的標的的另一創新性態樣可在光學系統中實現。該光學系統包括由具有折射率的材料形成且具有 複數個成角度的狹縫的光導。該光導包括第一主表面和與該第一主表面相對的第二主表面。此複數個成角度的狹縫可由從該第一主表面朝著該第二主表面延伸並且至少部分地穿過該光導的底切定義。此複數個成角度的狹縫可包括第一側壁和第二側壁。該第一側壁可以基本上與該第二側壁平行。此複數個成角度的狹縫可填充有具有折射率的填充材料，並且該填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.3或更少。
本說明書中所描述的標的的一或多個實現的詳情在附圖及以下描述中闡述。其他特徵、態樣和優點將從該描述、附圖和申請專利範圍中變得明瞭。注意，以下附圖的相對尺寸可能並非按比例繪製。
12‧‧‧IMOD
13‧‧‧箭頭
14‧‧‧可移動反射層
14a‧‧‧反射子層
14b‧‧‧支承層
14c‧‧‧傳導層
15‧‧‧箭頭、光
16‧‧‧光學堆疊
16a‧‧‧吸收器層
16b‧‧‧電媒體
18‧‧‧支承柱
19‧‧‧腔、間隙
20‧‧‧透明基板
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
23‧‧‧黑色掩模
24‧‧‧列驅動器電路
25‧‧‧犧牲層
26‧‧‧行驅動器電路
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧訊框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列
32‧‧‧繫帶
34‧‧‧可形變層
35‧‧‧分隔物層
40‧‧‧顯示裝置
41‧‧‧外殼
43‧‧‧天線
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧話筒
47‧‧‧收發機
48‧‧‧輸入裝置
50‧‧‧電源
52‧‧‧調節硬體
80‧‧‧製造程序
82‧‧‧方塊
84‧‧‧方塊
86‧‧‧方塊
88‧‧‧方塊
90‧‧‧方塊
100‧‧‧狹縫
110a‧‧‧複數個
110b‧‧‧複數個
190‧‧‧光導
190'‧‧‧第二光導
190a‧‧‧光輸入邊緣
190b‧‧‧第一主表面
190c‧‧‧第二主表面
190'c‧‧‧第二主表面
190d‧‧‧邊緣
190'd‧‧‧光輸入邊緣
191‧‧‧環境光
192‧‧‧光源
192'‧‧‧第二光源
193‧‧‧光伏電池
195‧‧‧側壁
196‧‧‧側壁
197‧‧‧底部表面
198‧‧‧目標
1510‧‧‧回收結構
1610‧‧‧第一覆層
1620‧‧‧第二覆層
1800‧‧‧方法
1810‧‧‧方塊
1820‧‧‧方塊
圖1示出圖示了干涉量測調變器(IMOD)顯示裝置的一系列像素中的兩個毗鄰像素的等軸視圖的實例。
圖2示出圖示納入了3x3干涉量測調變器顯示器的電子設備的系統方塊圖的實例。
圖3示出圖示圖1的干涉量測調變器的可移動反射層位置相對於所施加電壓的圖示的實例。
圖4示出圖示在施加各種共用電壓和分段電壓時干涉量測調變器各種狀態的表的實例。
圖5A示出圖示圖2的3x3干涉量測調變器顯示器中的一訊框顯示資料的圖示的實例。
圖5B示出可用於寫圖5A中所圖示的該訊框顯示資 料的共用信號和分段信號的時序圖的實例。
圖6A示出圖1的干涉量測調變器顯示器的局部橫截面的實例。
圖6B-6E示出干涉量測調變器的不同實現的橫截面的實例。
圖7示出圖示干涉量測調變器的製造程序的流程圖的實例。
圖8A-8E示出製作干涉量測調變器的方法中的各個階段的橫截面示意圖示的實例。
圖9A-9B示出具有成角度的狹縫的光學系統的橫截面實例。
圖10A-10B示出成角度的狹縫的橫截面實例。
圖11示出菲涅耳反射相對於成角度的狹縫的折射率失配的標繪的實例。
圖12示出具有光源的光學系統的橫截面實例。
圖13示出具有光接收設備的光學系統的橫截面實例。
圖14A-14B示出具有顯示器的光學系統的橫截面的實例。
圖15A-15B示出帶有取向在不同方向上的成角度的狹縫的光學系統的橫截面視圖實例。
圖16示出具有沿著光導的主表面的覆層的光學系統的橫截面的實例。
圖17A-17B是各種光學系統的俯視平面圖實例。
圖18示出圖示用於製造光學系統的方法的流程圖的實例。
圖19A和圖19B示出圖示包括複數個干涉量測調變器的顯示裝置的系統方塊圖的實例。
各個附圖中相似的元件符號和命名指示相似元件。
以下詳細描述針對意欲用於描述創新性態樣的某些實現。然而，本文的教示可用眾多不同方式來應用。所描述的實現可在配置成顯示圖像的任何設備中實現，無論該圖像是運動的(例如，視訊)還是駐止的(例如，靜止圖像)，且無論其是文字的、圖形的、還是畫面的。更具體而言，構想了該等實現可在各種各樣的電子設備中實現或與各種各樣的電子設備相關聯，該等電子設備諸如但不限於：行動電話、具有網際網路能力的多媒體蜂巢式電話、行動電視接收器、無線設備、智慧型電話、藍芽®設備、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、掌上型或可攜式電腦、小筆電、筆記本、智慧型電腦、平板電腦、印表機、影印機、掃瞄器、傳真設備、GPS接收器/導航儀、相機、MP3播放機、攝錄影機、遊戲控制台、手錶、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀設備(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛座艙控制項及/或顯示器、相機取景顯示器(例如，車輛中的後視相機的顯示器)、電子照片、電子告示牌或招牌、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體音響系統、卡式答錄機或播放機 、DVD播放機、CD播放機、VCR、無線電、可攜式記憶體晶片、洗衣機、烘乾機、洗衣/烘乾機、停車計時器、封裝(例如，MEMS和非MEMS)、美學結構(例如，關於一件珠寶的圖像的顯示)以及各種各樣的機電系統設備。本文中的教示亦可用在非顯示器應用中，諸如但不限於：電子交換設備、射頻濾波器、感測器、加速計、陀螺儀、運動感測設備、磁力計、用於消費者電子設備的慣性元件、消費者電子產品的部件、可變電抗器、液晶設備、電泳設備、驅動方案、製造製程以及電子測試裝備。因此，該等教示無意被局限於只是在附圖中圖示的實現，而是具有如本領域一般技藝人士將容易明白的廣泛應用性。
本文中揭示的一些實現包括具有光導的光學系統，該光導具有由填充有折射率失配的材料的成角度的狹縫形成的光轉向特徵。在一些實現中，該光導是基本上平面的並且該等成角度的狹縫可填充有非氣態的、透明的、折射率失配的材料。該等成角度的狹縫可由從光導的第一主表面朝著第二主表面延伸的底切來定義。在一些實現中，成角度的狹縫延伸以部分地穿過該光導，並且在一些實現中，該等狹縫延伸以至少部分地穿過該光導。該等狹縫可具有基本上平行的側壁。此複數個成角度的狹縫可填充有具有相對於光導材料的折射率失配約0.3或更少的折射率的填充材料。在一些實現中，折射率失配為約0.3或更少、約0.1或更少，或者約0.05或更少。經填充的成角度的狹縫的介面或側壁處的小折射率失配使在該光導內行進的光中的一小部分光在每個介面處被重 定向到該光導外，而入射光中的大部分光留在該光導內並且可繼續藉由全內反射(TIR)在該光導內傳播。被重定向到該光導外的光可被認為是從該光導提取出來的且藉此是由該光導發射的。
在一些實現中，可沿著光導的頂部及/或底部主表面提供覆層。該覆層可由與填充材料相同的材料形成。例如，該覆層可包括亦用作將光導層疊到另一基板(諸如顯示器、玻璃罩、透明覆蓋，或觸摸面板)的透明黏合材料(諸如UV光固化環氧樹脂)。該覆層可用於提高在該光導內行進的光的全內反射，諸如當該覆層的折射率小於基光導材料的折射率時。
可實現本案中所描述的標的的具體實現以達成以下潛在優點中的一項或更多項。例如，本文中揭示的一些實現利用包括填充有輕微折射率失配材料的成角度的狹縫的光轉向特徵來反射入射在該等狹縫上的光中的一小部分光，而同時將入射光中的大部分光傳遞到下一成角度的狹縫。因為在每個成角度的狹縫的邊界處被反射的入射光百分比很小，所以大量的成角度的狹縫可被置於遍及該光導各處以提供對從該光導發射的光的分佈的精細控制，從而提供來自該光導的主表面的光發射的均勻的或其他期望的分佈。例如，成角度的狹縫的幾何性、位置、深度、節距和輪廓可被改變以達成期望的光發射分佈。
在一些實現中，可獲得跨具有大面積的光導的基本上均勻的光發射。在一些實現中，藉由為成角度的狹縫提供 基本上平面的邊界，可使得該等狹縫的聚總光提取效率很高，而同時能將在不期望方向上的光散射保持在低水平。另外，可保留高程度的穿過光導的光透射。該高光透射可藉由允許與其中狹縫的反射性較高而光透射較低的情況相比而言更大分數部分的光傳播穿過該光導來促成均勻的或其他的光發射分佈。在其中光導被用在前光中以點亮反射式顯示器的實現中，狹縫的高光透射為從顯示器朝著觀察者反射的光提供低程度的光散射或其他光學偽像。
在前光實現中，例如，一或多個光源(諸如LED)可將光注入到光導的一側或更多側或一或多個角上，並且隨著來自該等光源的光行進越過該光導，穿過每個成角度的介面的光中的一小部分光被反射成去往反射式顯示器。從該顯示器反射的光隨後往回穿過該光導以供外部觀看，其因成角度的狹縫導致的畸變和透射損失很低。作為本文中指出的一或多個優勢的結果，可顯示高品質圖像。
在LCD或其他透射式顯示器的背光實現中，例如，一或多個光源可將光注入到帶有經填充的成角度的狹縫的光導的一側或更多側上。隨著所注入光穿過每個經填充的狹縫，一小部分光被反射成到該光導的主表面外且穿過該顯示器，而其餘部分的光繼續去往下一狹縫。在住宅或商用照明實現中，例如，被注入到光導或面板的一側或更多側中的光被重定向到該光面板的主表面外。狹縫深度、節距、輪廓和位置可在遍及該光面板各處被調整以在整個面板之上達成基本上均勻的發射分佈或如所期望的其他分佈。在反向操作模式 中，具有經填充的成角度的狹縫的光導可被配置成將入射在該光導的主表面上的光中的一些光重定向成去往該光導的一側或多側或一或多個角，其中諸如光電偵測器或成像設備之類的感測器可被定位在該光導的該一側或更多側或一或多個角處。在太陽能訊窗實現中，一或多個光伏設備或太陽能電池可沿著光導的一或多個邊或角放置，從而允許一些光穿過該訊窗以被轉換成電力而同時使剩餘光穿過以用於觀看和照明目的。在其他實現中，該等狹縫可以是彎曲的以提供透鏡化或聚焦動作，藉此照射在光導的主表面上的光被重定向且聚集到沿著該光導的邊或角的一或多個點上。相反，狹縫可以是彎曲的以允許來自沿著該光導的邊或角放置的一或多個LED或光源的光被重定向、提取且從該平面光導的主表面發射。
可應用所描述實現的合適MEMS裝置的實例是反射式顯示裝置。反射式顯示裝置可納入干涉量測調變器(IMOD)以使用光學干涉原理來選擇性地吸收及/或反射入射在其上的光。IMOD可包括吸收器、可相對於該吸收器移動的反射器，以及限定在吸收器與反射器之間的光學諧振腔。該反射器可被移至兩個或兩個以上不同位置，此情況可以改變光學諧振腔的大小並由此影響該干涉量測調變器的反射。IMOD的反射譜可建立相當廣的光譜帶，該等光譜帶可跨可見波長移位以產生不同顏色。光譜帶的位置可藉由改變光學諧振腔的厚度(亦即，藉由改變反射器的位置)來調整。
圖1示出圖示了干涉量測調變器(IMOD)顯示裝置 的一系列像素中的兩個毗鄰像素的等軸視圖的實例。該IMOD顯示裝置包括一或多個干涉量測MEMS顯示元件。在該等設備中，MEMS顯示元件的像素可處於亮狀態或暗狀態。在亮(「馳豫」、「打開」或「接通」)狀態，顯示元件將入射可見光的很大部分反射掉(例如，去往使用者)。相反，在暗(「致動」、「關閉」或「關斷」)狀態，顯示元件幾乎不反射所入射的可見光。在一些實現中，可顛倒接通和關斷狀態的光反射性質。MEMS像素可配置成主導性地在特定波長上發生反射，從而除了黑白以外亦允許彩色顯示。
IMOD顯示裝置可包括IMOD的列/行陣列。每個IMOD可包括一對反射層，亦即，可移動反射層和固定的部分反射層，該等反射層位於彼此相距可變且可控的距離處以形成氣隙(亦稱為光學間隙或腔)。可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。在第一位置(亦即，馳豫位置)，可移動反射層可定位在離該固定的部分反射層有相對較大距離處。在第二位置(亦即，致動位置)，該可移動反射層可位於更靠近該部分反射層。取決於可移動反射層的位置，從此兩個層反射的入射光可相長地或相消地干涉，從而產生每個像素整體上的反射或非反射的狀態。在一些實現中，IMOD在未致動時可處於反射狀態，此時反射可見譜內的光，並且在致動時可處於暗狀態，此時反射在可見範圍之外的光(例如，紅外光)。然而，在一些其他實現中，IMOD可在未致動時處於暗狀態，而在致動時處於反射狀態。在一些實現中，所施加電壓的引入可驅動像素改變狀態。在一些其他實現中，所施 加電荷可驅動像素改變狀態。
圖1中所圖示的像素陣列部分包括兩個毗鄰的干涉量測調變器12a與12b。在左側(如圖所示)的IMOD 12a中，可移動反射層14圖示為處於離光學堆疊16有預定距離的弛豫位置，光學堆疊16包括部分反射層。跨左側的IMOD 12a施加的電壓V0 不足以引起對可移動反射層14的致動。在右側的IMOD 12b中，可移動反射層14圖示為處於靠近或毗鄰光學堆疊16的致動位置。跨右側的IMOD 12b施加的電壓V偏置 足以將可移動反射層14維持在致動位置。
在圖1中，IMOD 12a與12b的反射性質用指示入射在IMOD 12a與12b上的光的箭頭13以及從左側的IMOD 12a反射的光的箭頭15來一般化地圖示。儘管未詳細地圖示，但本領域一般技藝人士將理解，入射在IMOD 12a與12b上的光13的絕大部分將透射穿過透明基板20去往光學堆疊16。入射在光學堆疊16上的光的一部分將透射穿過光學堆疊16的部分反射層，且一部分將被反射回去穿過透明基板20。光13透射穿過光學堆疊16的彼部分將在可移動反射層14處朝向透明基板20反射回去(且穿過透明基板20)。從光學堆疊16的部分反射層反射的光與從可移動反射層14反射的光之間的干涉(相長的或相消的)將決定從IMOD 12a與12b反射的光15的(諸)波長。
光學堆疊16可包括單層或若干層。該(些)層可包括電極層、部分反射且部分透射層以及透明介電層中的一者或更多者。在一些實現中，光學堆疊16是導電的、部分透明 且部分反射的，並且可以例如藉由將上述層中的一者或更多者沉積在透明基板20上來製造。電極層可由諸如各種金屬之類的各種各樣的材料形成，例如氧化銦錫(ITO)。部分反射層可由各種各樣的部分反射的材料形成，諸如各種金屬(例如鉻(Cr))、半導體以及電媒體。部分反射層可由一層或更多層材料形成，且每一層可由單種材料或由諸材料的組合形成。在一些實現中，光學堆疊16可包括單個半透明的金屬或半導體厚層，其既用作光吸收器又用作導體，而(例如，IMOD的光學堆疊16或其他結構的)不同的、傳導性更高的層或部分可用於在IMOD像素之間匯流信號。光學堆疊16亦可包括覆蓋一或多個傳導層或傳導/吸收層的一或多個絕緣或介電層。
在一些實現中，光學堆疊16的(諸)層可被圖案化為平行條帶，並且可如下文進一步描述地形成顯示裝置中的列電極。如本領域技藝人士將理解的，術語「圖案化」在本文中用於指掩模以及蝕刻製程。在一些實現中，可將高傳導性和高反射性的材料(諸如，鋁(Al))用於可移動反射層14，且該等條帶可形成顯示裝置中的行電極。可移動反射層14可形成為一或多個沉積金屬層的一系列平行條帶(與光學堆疊16的列電極正交)，以形成沉積在支承柱18以及各個支承柱18之間所沉積的居間犧牲材料頂上的行。當該犧牲材料被蝕刻掉時，便可在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成限定的間隙19或即光學腔。在一些實現中，各個支承柱18之間的間距可約為1-1000um，而間隙19可小於10000埃(Å)。
在一些實現中，IMOD的每個像素(無論處於致動狀態還是馳豫狀態)實質上是由該固定反射層和移動反射層形成的電容器。在無電壓被施加時，可移動反射層14保持在機械馳豫狀態，如由圖1中左側的IMOD 12a所圖示的，其中在可移動反射層14與光學堆疊16之間存在間隙19。然而，當將電位差(例如，電壓)施加到所選列和行中的至少一者時，在對應像素處的該列電極和行電極的交叉處形成的電容器變為帶電的，且靜電力將該等電極拉向一起。若所施加電壓超過閾值，則可移動反射層14可形變並且移動到靠近或靠倚光學堆疊16。光學堆疊16內的介電層(未圖示)可防止短路並控制層14與層16之間的分隔距離，如圖1中右側的致動IMOD 12b所圖示的。不管所施加電位差的極性如何，行為皆是相同的。儘管陣列中的一系列像素在一些實例中可被稱為「列」或「行」，但本領域一般技藝人士將容易理解，將一個方向稱為「列」並將另一方向稱為「行」是任意的。要重申的是，在一些取向中，列可被視為行，而行被視為列。此外，顯示元件可均勻地排列成正交的列和行(「陣列」)，或排列成非線性配置，例如關於彼此具有某些位置偏移(「馬賽克」)。術語「陣列」和「馬賽克」可以指任一種配置。因此，儘管將顯示器稱為包括「陣列」或「馬賽克」，但在任何實例中，該等元件本身不一定要彼此正交地排列，或部署成均勻分佈，而是可包括具有非對稱形狀以及不均勻分佈的元件的佈局。
圖2示出圖示納入了3x3干涉量測調變器顯示器的電 子設備的系統方塊圖的實例。該電子設備包括處理器21，其可配置成執行一或多個軟體模組。除了執行作業系統，處理器21亦可配置成執行一或多個軟體應用程式，包括web瀏覽器、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可配置成與陣列驅動器22通訊。陣列驅動器22可包括例如向顯示器陣列或面板30提供信號的列驅動器電路24和行驅動器電路26。圖1中所圖示的IMOD顯示裝置的橫截面由圖2中的線1-1示出。儘管圖2為清晰起見圖示了3x3的IMOD陣列，但顯示陣列30可包含很大數目的IMOD，並且可在列中具有與行中不同的數目的IMOD，反之亦然。
圖3示出圖示圖1的干涉量測調變器的可移動反射層位置相對於所施加電壓的圖示的實例。對於MEMS干涉量測調變器，列/行(亦即，共用/分段)寫規程可利用該等裝置的如圖3中所圖示的滯後性質。干涉量測調變器可能需要例如約10伏的電位差以使可移動反射層或鏡從馳豫狀態改變為致動狀態。當電壓從該值減小時，可移動反射層隨電壓降回至例如10伏以下而維持其狀態，然而，可移動反射層並不完全馳豫，直至電壓降至2伏以下。因此，如圖3中所示，存在一電壓範圍(大約為3至7伏)，在此電壓範圍中有該裝置要麼穩定於馳豫狀態要麼穩定於致動狀態的所施加電壓訊窗。該訊窗在本文中稱為「滯後訊窗」或「穩定態訊窗」。對於具有圖3的滯後特性的顯示陣列30，列/行寫規程可被設計成每次定址一列或更多列，以使得在對給定列定址期間，被定址列中要 被致動的像素暴露於約10伏的電壓差，而要被馳豫的像素暴露於接近0伏的電壓差。在定址之後，該等像素暴露於約5伏的穩態或偏置電壓差，以使得其保持在先前的選通狀態中。在該實例中，在被定址之後，每個像素皆經受落在約3-7伏的「穩定態訊窗」內的電位差。該滯後性質特徵使得(例如圖1中所圖示的)像素設計能夠在相同的所施加電壓條件下保持穩定在要麼致動要麼馳豫的事先存在的狀態中。由於每個IMOD像素(無論是處於致動狀態還是馳豫狀態)實質上是由固定反射層和移動反射層形成的電容器，因此該穩定狀態在落在該滯後訊窗內的平穩電壓處可得以保持，而基本上不消耗或損失功率。此外，若所施加電壓電位保持基本上固定，則實質上很少或沒有電流流入IMOD像素中。
在一些實現中，可根據對給定列中像素的狀態所期望的改變(若有)，藉由沿該組行電極施加「分段」電壓形式的資料信號來建立圖像的訊框。可輪流定址該陣列的每一列，以使得以每次一列的形式寫該訊框。為了將期望資料寫到第一列中的像素，可在諸列電極上施加與該第一列中的像素的期望狀態相對應的分段電壓，並且可向第一列電極施加特定的「共用」電壓或信號形式的第一列脈衝。該組分段電壓隨後可被改變為與對第二列中像素的狀態的期望改變(若有)相對應，且可向第二列電極施加第二共用電壓。在一些實現中，第一列中的像素不受沿諸行電極施加的分段電壓上的改變的影響，而是保持於其在第一共用電壓列脈衝期間被設定的狀態。可按順序方式對整個列系列(或替換地對整個 行系列)重複此程序以產生圖像訊框。藉由以每秒某個期望訊框數來不斷地重複此程序，便可用新圖像資料來刷新及/或更新該等訊框。
跨每個像素施加的分段信號和共用信號的組合(亦即，跨每個像素的電位差)決定每個像素結果所得的狀態。圖4示出圖示在施加各種共用電壓和分段電壓時干涉量測調變器各種狀態的表的實例。如本領域一般技藝人士將容易理解的，可將「分段」電壓施加於行電極或列電極，並且可將「共用」電壓施加於行電極或列電極中的另一者。
如圖4中(以及圖5B中所示的時序圖中)所圖示的，當沿共用線施加有釋放電壓VC釋放 時，沿該共用線的所有干涉量測調變器元件將被置於弛豫狀態(或者被稱為釋放狀態或未致動狀態)，而不管沿各分段線所施加的電壓如何(亦即，高分段電壓VSH 和低分段電壓VSL )。具體而言，當沿共用線施加有釋放電壓VC釋放 時，在沿該像素的對應分段線施加高分段電壓VSH 和低分段電壓VSL 此兩種情況下，跨該調變器的電位電壓(或者被稱為像素電壓)皆落在馳豫訊窗(參見圖3，亦稱為釋放訊窗)內。
當在共用線上施加有保持電壓時(諸如高保持電壓VC保持_H 或低保持電壓VC保持_L )，干涉量測調變器的狀態將保持恆定。例如，馳豫的IMOD將保持在馳豫位置，而致動的IMOD將保持在致動位置。保持電壓可被選擇成使得在沿對應的分段線施加高分段電壓VSH 和低分段電壓VSL 此兩種情況下，像素電壓皆將保持落在穩定態訊窗內。因此，分段電壓擺 幅(亦即，高分段電壓VSH 與低分段電壓VSL 之差)小於正穩定態訊窗或負穩定態訊窗任一者的寬度。
當在共用線上施加有定址或即致動電壓(諸如高定址電壓VC定址_H 或低定址電壓VC定址_L )時，藉由沿各自相應的分段線施加分段電壓，就可選擇性地將資料寫入到沿該線的各調變器。分段電壓可被選擇成使得致動取決於所施加的分段電壓。當沿共用線施加定址電壓時，施加一個分段電壓將產生落在穩定態訊窗內的像素電壓，從而使該像素保持未致動。相反，施加另一個分段電壓將產生超出該穩定態訊窗的像素電壓，從而導致該像素的致動。引起致動的特定分段電壓可取決於使用了哪個定址電壓而變化。在一些實現中，當沿共用線施加有高定址電壓VC定址_H 時，施加高分段電壓VSH 可使調變器保持在其當前位置，而施加低分段電壓VSL 可引起該調變器的致動。作為推論，當施加有低定址電壓VC定址_L 時，分段電壓的效果可以是相反的，其中高分段電壓VSH 引起該調變器的致動，而低分段電壓VSL 對該調變器的狀態無影響(亦即，保持穩定)。
在一些實現中，可使用總是產生相同極性的跨調變器電位差的保持電壓、定址電壓和分段電壓。在一些其他實現中，可使用使調變器的電位差的極性交變的信號。跨調變器極性的交變(亦即，寫規程極性的交變)可減少或抑制在反覆的單極性寫操作之後可能發生的電荷累積。
圖5A示出圖示圖2的3x3干涉量測調變器顯示器中的一訊框顯示資料的圖示的實例。圖5B示出可用於寫圖5A中 所圖示的該訊框顯示資料的共用信號和分段信號的時序圖的實例。可將該等信號施加於例如圖2的3x3陣列，此舉將最終導致圖5A中所圖示的線時間60e的顯示佈局。圖5A中的致動調變器處於暗狀態，亦即，其中所反射光的大體部分在可見譜之外，從而給例如觀看者造成暗觀感。在寫圖5A中所圖示的訊框之前，該等像素可處於任何狀態，但圖5B的時序圖中所圖示的寫規程假設了在第一線時間60a之前，每個調變器皆已被釋放且常駐在未致動狀態中。
在第一線時間60a期間：在共用線1上施加釋放電壓70；在共用線2上施加的電壓始於高保持電壓72且移向釋放電壓70；並且沿共用線3施加低保持電壓76。因此，沿共用線1的調變器(共用1，分段1)、(1,2)和(1,3)在第一線時間60a的歷時裡保持在馳豫或即未致動狀態，沿共用線2的調變器(2,1)、(2,2)和(2,3)將移至馳豫狀態，而沿共用線3的調變器(3,1)、(3,2)和(3,3)將保持在其先前狀態中。參考圖4，沿分段線1、2和3施加的分段電壓將對諸干涉量測調變器的狀態沒有影響，此是因為線上時間60a期間，共用線1、2或3皆不暴露於引起致動的電壓位準(亦即，VC釋放 -弛豫和VC保持_L -穩定)。
在第二線時間60b期間，共用線1上的電壓移至高保持電壓72，並且由於沒有定址或即致動電壓施加在共用線1上，因此沿共用線1的所有調變器皆保持在馳豫狀態中，不管所施加的分段電壓如何。沿共用線2的諸調變器由於釋放電壓70的施加而保持在馳豫狀態中，而當沿共用線3的電壓移至釋放 電壓70時，沿共用線3的調變器(3,1)、(3,2)和(3,3)將馳豫。
在第三線時間60c期間，藉由在共用線1上施加高定址電壓74來定址共用線1。由於在該定址電壓的施加期間沿分段線1和2施加了低分段電壓64，因此跨調變器(1,1)和(1,2)的像素電壓大於該等調變器的正穩定態訊窗的高端(亦即，電壓差分超過了預定義閾值)，並且調變器(1,1)和(1,2)被致動。相反，由於沿分段線3施加了高分段電壓62，因此跨調變器(1,3)的像素電壓小於調變器(1,1)和(1,2)的像素電壓，並且保持在該調變器的正穩定態訊窗內；調變器(1,3)因此保持馳豫。同樣線上時間60c期間，沿共用線2的電壓減小至低保持電壓76，且沿共用線3的電壓保持在釋放電壓70，從而使沿共用線2和3的調變器留在馳豫位置。
在第四線時間60d期間，共用線1上的電壓返回至高保持電壓72，從而讓沿共用線1的調變器處於其各自相應的被定址狀態中。共用線2上的電壓減小至低定址電壓78。由於沿分段線2施加了高分段電壓62，因此跨調變器(2,2)的像素電壓低於該調變器的負穩定態訊窗的下端，從而導致調變器(2,2)致動。相反，由於沿分段線1和3施加了低分段電壓64，因此調變器(2,1)和(2,3)保持在馳豫位置。共用線3上的電壓增大至高保持電壓72，從而讓沿共用線3的調變器留在馳豫狀態中。
最終，在第五線時間60e期間，共用線1上的電壓保持在高保持電壓72，且共用線2上的電壓保持在低保持電壓76 ，從而使沿共用線1和2的調變器留在其各自相應的被定址狀態中。共用線3上的電壓增大至高定址電壓74以定址沿共用線3的調變器。由於在分段線2和3上施加了低分段電壓64，因此調變器(3,2)和(3,3)致動，而沿分段線1施加的高分段電壓62使調變器(3,1)保持在馳豫位置。因此，在第五線時間60e結束時，該3x3像素陣列處於圖5A中所示的狀態，且只要沿該等共用線施加有保持電壓，該3x3像素陣列就將保持在該狀態中，而不管在沿其他共用線(未圖示)的調變器正被定址時可能發生的分段電壓變化如何。
在圖5B的時序圖中，給定的寫規程(亦即，線時間60a-60e)可包括高保持和定址電壓的使用，或低保持和定址電壓的使用。一旦針對給定的共用線已完成該寫規程(且該共用電壓被設為與致動電壓具有相同極性的保持電壓)，該像素電壓就保持在給定的穩定態訊窗內且不會穿越馳豫訊窗，直至在該共用線上施加釋放電壓。此外，由於作為該寫規程的一部分每個調變器在被定址之前被釋放，因此調變器的致動時間而非釋放時間可決定必需的線時間。具體地，在調變器的釋放時間大於致動時間的實現中，釋放電壓可被施加達長於單個線時間，如圖5B中所圖示的。在一些其他實現中，沿共用線或分段線施加的電壓可變化以計及不同調變器(諸如不同顏色的調變器)的致動電壓和釋放電壓的變化。
根據上文闡述的原理來操作的干涉量測調變器的結構細節可以廣泛地變化。例如，圖6A-6E示出包括可移動反射層14及其支承結構的干涉量測調變器的不同實現的橫截面的 實例。圖6A示出圖1的干涉量測調變器顯示器的局部橫截面的實例，其中金屬材料條帶(亦即，可移動反射層14)沉積在從基板20正交延伸出的支承柱18上。在圖6B中，每個IMOD的可移動反射層14的形狀為大致方形或矩形，且在角上或角附近靠繫帶32附連到支承件。在圖6C中，可移動反射層14為大致方形或矩形的形狀且懸掛於可形變層34，可形變層34可包括柔性金屬。可形變層34可圍繞可移動反射層14的周界直接或間接地連接到基板20。該等連接在本文中稱為支承柱。圖6C中所示的實現具自可移動反射層14的光學功能與其機械功能(其由可形變層34實施)解耦的附加益處。此種解耦允許用於反射層14的結構設計和材料與用於可形變層34的結構設計和材料彼此被獨立地最佳化。
圖6D示出IMOD的另一實例，其中可移動反射層14包括反射子層14a。可移動反射層14支托在支承結構(諸如，支承柱18)上。支承柱18提供了可移動反射層14與下靜止電極(亦即，所圖示IMOD中的光學堆疊16的部分)的分離，從而使得(例如當可移動反射層14處在馳豫位置時)在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成間隙19。可移動反射層14亦可包括傳導層14c和支承層14b，該傳導層14c可配置成用作電極。在此實例中，傳導層14c佈置在支承層14b的在基板20遠端的一側上，而反射子層14a佈置在支承層14b的在基板20近端的另一側上。在一些實現中，反射子層14a可以是傳導性的並且可佈置在支承層14b與光學堆疊16之間。支承層14b可包括一層或更多層介電材料，例如氧氮化矽(SiON)或二氧化 矽(SiO2 )。在一些實現中，支承層14b可以是諸層的堆疊，諸如舉例而言SiO2 /SiON/SiO2 三層堆疊。反射子層14a和傳導層14c中的任一者或此兩者可包括例如具有約0.5%銅(Cu)的鋁(Al)合金，或其他反射性金屬材料。在介電支承層14b上方和下方採用傳導層14a、14c可平衡應力並提供增強的傳導性。在一些實現中，反射子層14a和傳導層14c可由不同材料形成以用於各種各樣的設計目的，諸如達成可移動反射層14內的特定應力分佈。
如圖6D中所圖示的，一些實現亦可包括黑色掩模結構23。黑色掩模結構23可形成於光學非活躍區域中(例如，在各像素之間或在支承柱18下方)以吸收環境光或雜散光。黑色掩模結構23亦可藉由抑制光從顯示器的非活躍部分反射或透射穿過顯示器的非活躍部分來改善顯示裝置的光學性質，以由此提高對比。另外，黑色掩模結構23可以是傳導性的並且配置成用作電匯流層。在一些實現中，列電極可連接到黑色掩模結構23以減小所連接的列電極的電阻。黑色掩模結構23可使用各種各樣的方法來形成，包括沉積和圖案化技術。黑色掩模結構23可包括一層或更多層。例如，在一些實現中，黑色掩模結構23包括用作光學吸收器的鉬鉻(MoCr)層、分隔物層(可由例如SiO2 層形成)以及用作反射器和匯流層的鋁合金，其厚度分別在約30-80Å、500-1000Å和500-6000Å的範圍內。此一層或更多層可使用各種各樣的技術來圖案化，包括光刻和幹法蝕刻，包括例如用於MoCr及SiO2 層的四氟化碳(CF4 )及/或氧氣(O2 )，以及用於鋁合金層的氯(Cl2 )及/或三氯化硼(BCl3 )。在一些實現中，黑色掩模結構23可以是標準量具(etalon)或干涉量測堆疊結構。在此類干涉量測堆疊黑色掩模結構23中，傳導性的吸收器可用於在每列或每行的光學堆疊16中的下靜止電極之間傳送或匯流信號。在一些實現中，分隔物層35可用於將吸收器層16a與黑色掩模結構23中的傳導層大體上電隔離。
圖6E示出IMOD的另一實例，其中可移動反射層14是自支承的。與圖6D形成對比的是，圖6E的實現不包括支承柱18。作為代替，可移動反射層14在多個位置處接觸底下的光學堆疊16，且可移動反射層14的曲度提供足夠的支承以使得在跨干涉量測調變器的電壓不足以引起致動時，可移動反射層14返回至圖6E的未致動位置。為清楚起見，可包含複數個(若干)不同層的光學堆疊16在此處被示為包括光學吸收器16a和電媒體16b。在一些實現中，光學吸收器16a既可用作固定電極又可用作部分反射層。
在諸實現中，諸如圖6A-6E中所示的彼等實現中，IMOD用作直視設備，其中是從透明基板20的前側(亦即，與佈置調變器的一側相對的彼側)來觀看圖像。在該等實現中，可對該設備的背部(亦即，該顯示裝置的在可移動反射層14後面的任何部分，包括例如圖6C中所圖示的可形變層34)進行配置和操作而不衝突或不利地影響該顯示裝置的圖像品質，因為反射層14在光學上遮罩了該設備的彼等部分。例如，在一些實現中，在可移動反射層14後面可包括匯流排結構(未圖示)，此情況提供了將調變器的光學性質與該調變器 的機電性質(諸如，電壓定址和由此類定址所導致的移動)分離的能力。另外，圖6A-6E的實現可簡化處理(諸如，舉例而言圖案化)。
圖7示出圖示用於干涉量測調變器的製造程序80的流程圖的實例，並且圖8A-8E示出此類製造程序80的相應階段的橫截面示意圖示的實例。在一些實現中，可實現製造程序80加上圖7中未圖示的其他方塊以製造例如圖1和圖6中所圖示的一般類型的干涉量測調變器。參考圖1、圖6和圖7，製程80在方塊82開始於在基板20上方形成光學堆疊16。圖8A圖示了在基板20上方形成的此類光學堆疊16。基板20可以是透明基板(諸如，玻璃或塑膠)，其可以是柔性的或是相對堅硬且不易彎曲的，並且可能已經歷了在先製備製程(例如，清洗)以便於高效地形成光學堆疊16。如上文所論述的，光學堆疊16可以是導電的、部分透明且部分反射的，並且可以是例如藉由將具有期望性質的一層或更多層沉積在透明基板20上來製造的。在圖8A中，光學堆疊16包括具有子層16a和16b的多層結構，但在一些其他實現中可包括更多或更少的子層。在一些實現中，子層16a、16b中的一者可配置成具有光學吸收和傳導性質兩者，諸如組合式導體/吸收器子層16a。另外，子層16a、16b中的一者或更多者可被圖案化成平行條帶，並且可形成顯示裝置中的列電極。可藉由掩模和蝕刻製程或本領域所知的另一合適製程來執行此類圖案化。在一些實現中，子層16a、16b中的一者可以是絕緣層或介電層，諸如沉積在一或多個金屬層(例如，一或多個反射及/或傳導層)上 方的子層16b。另外，光學堆疊16可被圖案化成形成顯示器的諸列的個體的且平行的條帶。
製程80在方塊84繼續以在光學堆疊16上方形成犧牲層25。犧牲層25稍後被移除(例如，在方塊90)以形成腔19，且因此在圖1中所圖示的結果所得的干涉量測調變器12中未圖示犧牲層25。圖8B圖示包括形成在光學堆疊16上方的犧牲層25的經部分製造的裝置。在光學堆疊16上方形成犧牲層25可包括以所選厚度來沉積二氟化氙(XeF2 )可蝕刻材料(諸如，鉬(Mo)或非晶矽(a-Si))，該厚度被選擇成在後續移除之後提供具有期望設計大小的間隙或腔19(亦參見圖1和圖8E)。沉積犧牲材料可使用諸如物理汽相沉積(PVD，例如濺鍍)、電漿增強型化學汽相沉積(PECVD)、熱化學汽相沉積(熱CVD)，或旋塗等沉積技術來實施。
程序80在方塊86處繼續以形成支承結構(例如，圖1、圖6和圖8C中所圖示的支承柱18)。形成支承柱18可包括：圖案化犧牲層25以形成支承結構孔，隨後使用沉積方法(諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋塗)將材料(例如，聚合物或無機材料，例如氧化矽)沉積至該孔中以形成支承柱18。在一些實現中，在犧牲層中形成的支承結構孔可延伸穿過犧牲層25和光學堆疊16兩者到達底下的基板20，從而支承柱18的下端接觸基板20，如圖6A中所圖示的。或者，如圖8C中所圖示的，在犧牲層25中形成的孔可延伸穿過犧牲層25，但不穿過光學堆疊16。例如，圖8E圖示了支承柱18的下端與光學堆疊16的上表面接觸。可藉由在犧牲層25上方沉積支承結構材 料層並將該支承結構材料的位於遠離犧牲層25中的孔的部分圖案化來形成支承柱18或其他支承結構。該等支承結構可位於該等孔內(如圖8C中所圖示的)，但是亦可至少部分地延伸在犧牲層25的一部分上方。如上所述，對犧牲層25及/或支承柱18的圖案化可藉由圖案化和蝕刻製程來執行，但亦可藉由替換的蝕刻方法來執行。
程序80在方塊88處繼續以形成可移動反射層或膜，諸如圖1、圖6和圖8D中所圖示的可移動反射層14。可移動反射層14可藉由採用一或多個沉積步驟(例如，反射層(例如，鋁、鋁合金)沉積)連同一或多個圖案化、掩模及/或蝕刻步驟來形成。可移動反射層14可以是導電的，且被稱為導電層。在一些實現中，可移動反射層14可包括如圖8D中所示的複數個子層14a、14b、14c。在一些實現中，該等子層中的一者或更多者(諸如子層14a、14c)可包括為其光學性質所選擇的高反射性子層，且另一子層14b可包括為其機械性質所選擇的機械子層。由於犧牲層25仍存在於在方塊88形成的經部分製造的干涉量測調變器中，因此可移動反射層14在此階段通常是不可移動的。包含犧牲層25的經部分製造的IMOD在本文亦可稱為「未脫模」IMOD。如上文結合圖1所描述的，可移動反射層14可被圖案化成形成顯示器的諸行的個體的且平行的條帶。
程序80在方塊90處繼續以形成腔，例如圖1、圖6和圖8E中所圖示的腔19。腔19可藉由將(在方塊84處沉積的)犧牲層25暴露於蝕刻劑來形成。例如，可蝕刻的犧牲材料( 諸如Mo或非晶Si)可藉由幹法化學蝕刻來移除，例如藉由將犧牲層25暴露於氣態或蒸汽蝕刻劑(諸如，由固態XeF2 得到的蒸汽)長達能有效地移除期望量的材料(其通常是相對於圍繞腔19的結構被選擇性地移除的)的一段時間來移除的。亦可使用其他蝕刻方法，例如濕法蝕刻及/或電漿蝕刻。由於在方塊90期間移除了犧牲層25，因此可移動反射層14在此階段之後通常是可移動的。在移除犧牲層25之後，結果所得的已完全或部分製造的IMOD在本文中可被稱為「已脫模」IMOD。
因為諸如IMOD顯示器之類的反射式顯示器使用環境光來產生圖像，所以此類顯示器在其中環境光水平低於期望的環境中可從增強或替換入射環境光的照明設備獲益。此類照明設備可被稱為前光，因為其位於顯示器的「前」側，該「前」側是該顯示器的面向觀察者的一側。在一些前光中，如本文所描述，光導中的菲涅耳反射可被利用來點亮顯示器。另外，帶有基於菲涅耳反射的光轉向特徵的光導亦可用在其他應用中，包括但不限於一般環境照明，如本文進一步描述。
圖9A-9B示出帶有成角度的狹縫的光學系統的橫截面的實例。該等光學系統各自包括由光學透射性材料形成且包括由第一複數個(110a)成角度的狹縫100形成的複數個光轉向特徵的光導190。該等成角度的狹縫100可由從光導的第一主表面190b朝著第二主表面190c延伸且部分穿過光導190的底切來定義。第二主表面190c與第一主表面190b相對並且 可基本上與第一主表面190b平行。此複數個成角度的狹縫100填充有非氣態光學透射性填充材料，該非氣態光學透射性填充材料具有與形成光導190的材料的折射率不同的折射率。該填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.3或更少。在一些實現中，填充材料的折射率與光導材料的折射率可失配約0.2或更少，失配約0.1或更少，或者失配約0.05或更少。隨著光導材料和填充材料之間的折射率失配減小，在此兩種材料之間的介面處被反射的入射光的量減少，從而允許對在每個介面處反射或以其他方式轉向的光的量進行控制。在一些實現中，如所圖示，由箭頭表示的光可被注入到光導190的邊緣中且藉由第二主表面190c從光導190射出，其中箭頭的方向指示光的方向。如所圖示，在一些實現中，在第一主表面190b上形成的成角度的狹縫100是相對於諸如LED之類的光源來配置和取向的，以使光從與第一主表面190b相對的第二主表面190c射出。然而，在其他實現中，在主表面上形成的成角度的狹縫100可相對於光源取向成使光從其上形成有該等成角度的狹縫100的同一主表面射出。「光源」亦可包括反射回到光導190中的經回收光(例如，如圖15B所示)。
參照圖9B，在一些實現中，該光學系統亦可包括第二複數個(110b)成角度的狹縫100，此第二複數個(110b)成角度的狹縫100由從第二主表面190c延伸以部分穿過光導190的底切定義。在一些實現中，該第二複數個(110b)成角度的狹縫100與從第一主表面190b延伸的此複數個成角度的狹縫100不同。例如，在一些實現中，該第二複數個(110b) 成角度的狹縫100可填充有與該第一複數個110a成角度的狹縫100的填充材料不同的填充材料，並且填充材料和光導材料之間的折射率差異可以是不同的。在一些實現中，在第一主表面190b上形成的成角度的狹縫100與第二主表面190c上形成的彼等成角度的狹縫100之間，成角度的狹縫100的表面與在其中形成該等成角度的狹縫100的主表面之間定義的角度可有所不同。在一些實現中，第一主表190b中的成角度的狹縫100可指向與第二主表面190c上的彼等成角度的狹縫100相對的方向。如所圖示，在一些實現中，在第一主表面190b上形成的第一複數個(110a)成角度的狹縫中的成角度的狹縫100相對於光源取向成使光從與第一主表面190b相對的第二主表面190c射出，而在第二主表面190c上形成的第二複數個(110b)成角度的狹縫中的成角度的狹縫100相對於光源取向成使光從同一主表面(亦即，第二主表面190c)射出。在一些實現中，該第二複數個(110b)成角度的狹縫100在表面190c上的分佈可不同於該第一複數個110a成角度的狹縫100在表面190b上的分佈。例如，第二複數個(110b)狹縫100中的狹縫可與第一複數個(110a)狹縫100中的狹縫之間的間隙垂直地對準，此情況可藉由提供狹縫100跨光導190的均勻分佈來促成高度均勻的光發射。例如，光導190的每一側上的狹縫100的成角度的側壁可配置成使成角度的側壁提供跨第二主表面190c的基本上連續的反射表面，從而被注入到光導190的一側中的光被轉向且從第二主表面190c的一部分或全部反射出來。
光導190可由一層或更多層光學透射性材料形成。材料的實例可包括以下：丙烯酸、丙烯酸酯共聚物、UV光固化樹脂、聚碳酸酯、環烯聚合物、聚合物、有機材料、無機材料、矽酸鹽、氧化鋁、藍寶石、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸乙二醇酯醇(PET-G)、氧氮化矽及/或其組合。在一些實現中，該光學透射性材料是玻璃。光導190的厚度可取決於在其中使用該光導190的應用而變。在一些實現中，光導190可以為約300微米到700微米厚。在一些實現中，光導190可具有約50微米與約500微米之間的厚度。在一些實現中，光導190的厚度可以在約10微米與約100微米之間。
圖10A-10B示出成角度的狹縫的橫截面實例。參照圖10A和圖10B兩者，在一些實現中，成角度的狹縫100可包括第一側壁195和第二側壁196。在一些實現中，第一側壁195可以基本上與第二側壁196平行。成角度的狹縫100的底部表面197可以基本上與第一主表面190b及/或第二主表面190c平行。成角度的狹縫100可由第一側壁195和光導190的第一主表面190b之間的角度φ來定義。在一些實現中，角φ小於90度。在一些實現中，角φ為約45度。亦設想了比45度大或小的角度，並且其允許根據需要來改變所發射或射出的光的方向。儘管為便於論述和圖示而圖示了直的側壁和底部表面，但是藉由在該等側壁或表面中的一者或更多者中提供各種輪廓(例如，成不同角度的表面，或者如從側面或從上面看呈彎曲的側壁)及/或非均勻的拓撲來改變所發射光的方向。在一些實現中，底部表面197可被形成為與側壁195或196垂直。
參照圖10A，在一些實現中，成角度的狹縫100延伸以部分地穿過光導190。參照圖10B，在一些實現中，成角度的狹縫100完全地延伸穿過光導190，相對於延伸以僅部分穿過光導190的成角度的狹縫而言，此情況可提供更大的反射表面和更高程度的光提取。第一側壁195和第二側壁196可與第二主表面190c毗連。
參照圖10A和圖10B兩者，成角度的狹縫100填充有填充材料。在一些實現中，該填充材料可包括配置成黏附諸如防護罩或顯示器之類的其他結構的透明黏合劑。在一些實現中，該填充材料是環氧樹脂，該環氧樹脂可提供基本上無空隙的組裝件並且亦促成其他結構(例如，其他層、顯示器等)的黏附。在一些實現中，該填充材料是UV光固化環氧樹脂或化合物。在一些實現中，該填充材料可包括非氣態透明填充材料，該非氣態透明填充材料包括但不限於丙烯酸、聚碳酸酯、透明聚合物、透明環氧樹脂、透明黏合劑、矽樹脂，或其組合。由於光提取對填充材料的折射率的敏感性，在一些實現中，該材料的折射率能夠經受住暴露於各環境條件(例如，UV、溫度和濕度)並且在提供有成角度的狹縫100的裝置的預期壽命上基本穩定。延伸以部分穿過光導190的成角度的狹縫100可允許高程度的機械穩定性並且便於填充該等狹縫。因為部分穿過的狹縫已具有底部，因而不需要再提供底部以在製造期間阻止填充材料的洩漏。
在一些實現中，填充材料的一部分可包含漫射顆粒，該等漫射顆粒可使所提取的光漫射。另外或其他，可在光 導190的上方或下方提供漫射層。在一些其他實現中，為了減少不期望的鏡面反射，可將抗反射塗層敷設於表面190b、190c和197中的一者或更多者，或者敷設於側壁195或196。
繼續參照圖10A和圖10B兩者，成角度的狹縫100的寬度可遍及光導190或在光導190內變化以增加或減少光導190中每單位面積的介面數目，由此分別增加或減少光導190的每單位面積提取的光的量。在一些實現中，成角度的狹縫100的寬度可以為約5-50微米、約25-250微米，或者約100-1000微米。該寬度是成角度的狹縫100的相對側195和196之間的最大距離，該距離是沿與在其中形成成角度的狹縫的表面基本上平行的軸線量測的。在一些實現中，成角度的狹縫100的寬度小於成角度的狹縫100之間沿該軸線的平均距離。例如，該平均距離可以為成角度的狹縫100的寬度的約1倍或以上、約2倍或以上、約5倍或以上，或者約10倍或以上。將領會，成角度的狹縫100使繼續傳播穿過彼等狹縫的光發生折射，從而該光以與在該光進入狹縫時相比而言不同的水平移位或離開狹縫。此情況在圖10A和圖10B兩者中圖示。該移位可藉由寬度相對較窄的成角度的狹縫來減小，因為移位量與狹縫的寬度成比例。
在一些實現中，成角度的狹縫100可部分地或完全地延伸穿過光導190，其中諸毗鄰狹縫之間的分隔在光導190的厚度的數量級上；如垂直於光導190的主表面所量測的成角度的狹縫100的深度可以是光導厚度的一小分數部分、可以延伸一直穿過光導190，或者可以在之間的某個地方。例如，成角 度的狹縫190可具有約25微米的寬度並且延伸穿過500微米厚的光導的一半，其節距為約250微米。遍及光導190，該狹縫深度可均勻或變化以允許對所發射光的空間強度進行控制。成角度的狹縫100的其他幾何特徵(諸如其長度、毗鄰狹縫之間的分隔及其遍及光導190的圖案)亦可允許對所發射光的空間強度進行控制。
將領會，第一側壁195處的光折射可使光以與第一側壁195不同的角度照射第二側壁196。由此，由第二側壁196提取的光的角度可與由第一側壁195提取的光的角度不同。在一些實現中，該差異可被利用來提供所發射光的方向上的某種變化(例如，以增大在一特定方向上的光發射和視角)或者可藉由使第二側壁196成角度以補償第一側壁195處的光折射來減小該變化。
圖11示出菲涅耳反射相對於成角度的狹縫的折射率失配的示例標繪。在一些實現中，成角度的狹縫100可配置成使光重定向，以主要藉由菲涅耳反射來使光從第一主表面190b及/或第二主表面190c之一射出。在一些實現中，填充材料直接接觸成角度的狹縫100的側壁195和196，並且在彼等側壁上的反射是在彼等側壁上沒有由另一材料形成的反射性(例如，金屬)塗層的情況下發生的。菲涅耳反射可在光經由具有不同折射率的兩種介電材料(諸如玻璃和空氣或者兩種類型的塑膠)之間的介面時發生。
應當領會，對於不具有可觀的的折射率失配的材料而言，不會發生菲涅耳反射。具有較小失配的材料導致少量 的菲涅耳反射，從而允許許多成角度的狹縫100被定位在光導190中，其中每個成角度的狹縫100反射光的一小部分而同時將其餘光傳送到下一成角度的狹縫100。例如，如圖11中所示，針對45度的成角度的狹縫100，相對於光導材料與填充材料之間的折射率上的差異標繪了以百分比計的少量菲涅耳反射。圖示關於光導材料的三種不同的折射率(n=1.45、1.5和1.55)的曲線。具有比光導材料高或低的折射率的材料導致行進穿過光導190的光發生菲涅耳反射。應當領會，約0.05的折射率失配導致每側壁195和196約0.05%的少量反射。此折射率失配的加倍導致菲涅耳反射增加3-6倍。例如，如圖11所示，約0.1的折射率失配導致每側壁195和196約0.17%的少量反射。
再次參照圖10A-10B，每個側壁195和196處的折射率失配使在光導190內行進的光中的小部分光被重定向到第二主表面190c外，而不經受菲涅耳反射的光留在光導190內並且傳播穿過成角度的狹縫100。取決於側壁195和196的角度φ以及折射率失配的程度，此少量菲涅耳反射可在很寬範圍上變化，例如，從0到數個百分點或更多。在一些實現中，經填充成角度的狹縫100可配置成使在側壁195和196中的每一者處入射的光的約0.01%到約3%射出。在一些實現中，入射到成角度的狹縫100(圖10A和10B)的表面195和196中的一者處的光的約97%或以上、99%或以上、99.5%或以上、99.8%或以上、99.9%或以上、99.95%或以上、99.98%或以上被透射並且傳播傳過彼等表面，而不是被反射。
圖12示出具有光源的光學系統的橫截面的實例。在 一些實現中，光導190包括用於從光源192接收光的第一光輸入邊190a。在一些實現中，一或多個光源192可被定位於光導190的至少一個邊緣、角或一側的中心處。光源192可包括發光二極體(LED)，但是其他發光裝置亦是可能的。例如，光源192可以是任何發光裝置，諸如但不限於白熾燈泡、雷射器，或螢光管。在一些實現中，光源192可以是沿光輸入邊緣190a佈陣的複數個發光裝置。在某些實現中，光源192可以是沿光輸入邊緣190a的長度的大部分延伸的燈管。
繼續參照圖12，從光源192發射的光傳播進入光導190。例如，經由光導的表面處的全內反射，光在光導中被引導，該等表面可與空氣或某種其他周圍的流體或固體媒體形成介面。在一些實現中，具有比光導190的折射率低(例如，比光導190的折射率低約0.05或更多，或者比光導190的折射率低約0.1或更多)的折射率的光學覆層(未圖示)可佈置在光導190的上及/或下主表面190b和190c上以促成彼等表面的TIR。
在一些實現中，環境光191可在第一主表面190b與第二主表面190c之間在兩個方向中的任一方向上以很少的畸變或者強度損失行進穿過光導190的厚度。由此，將領會，在帶有成角度的狹縫100的光導中，從光源192進入該光導的光可以主導地從僅一個表面190c射出，其中從一個主表面到另一主表面地橫穿該光導的光的畸變或強度損失是最小限度的。在一些實現中，光導190可配置成在透過第一主表面190b和第二主表面190c觀看時基本上是透明的。由此，光線191可自由 地傳播穿過光導190。
在一些實現中，光導190的一些部分在透過第一主表面190b和第二主表面190c觀看時可以不是基本上透明的。例如，由於諸如光導190的主表面上所沉積的金屬薄膜或色漆之類的其他結構的存在，光導190的第一主表面190b或第二主表面190c的諸部分可能是著色的、經白化的、經黑化的、不透明的、鍍銀的、反射性的或者鏡式的。例如，照明面板可包括一或多個光源192、具有填充有折射率失配的透明材料的複數個成角度的狹縫100的平面光導190，並且其中主表面190b或190c中的一者是鏡式的或者著色(例如，白色)的主表面，以使得注入光導190的邊緣的光將被成角度的狹縫100從主表面190c或190b中的另一者射出。在一些實現中，成角度的狹縫100的成角度的側壁可被配置成將在光導190內行進的光重定向成從未經塗敷的主表面離開，其中另一主表面塗敷有或者未塗敷有諸如沉積金屬膜或色漆之類的結構。或者，成角度的狹縫可被配置成將在光導190內行進的光重定向到一個主表面上的反射性或彌散性塗層上，經重定向的光隨後穿越回光導190中並且穿過光導190的厚度並從另一主表面離開。
圖13示出具有光接收設備的光學系統的橫截面的實例。在一些實現中，該光接收設備可包括一或多個光學感測器及/或光伏電池，其可定位在光導190的邊緣或角的一部分或更多部分上以接收光。例如，該光學系統亦可包括置於光導190的邊緣190d處的光伏電池193。在光源192存在的情形中， 光伏電池可用來將環境光轉換成電能，並且/或者藉由將來自光源192的未被提取的光轉換成電能來回收來自光源192的能量。在一些實現中，成角度的狹縫100配置成主要藉由菲涅耳反射來使入射的環境光從光導190的邊緣190d射出去往光伏電池193。在一些實現中，光導190形成諸如訊窗之類的透射式結構，該透射式結構允許光以低畸變程度透射穿過該透射式結構，而同時亦將該光中的一些光重定向到光伏電池193。此類光導190可以具有亦可以不具有光源192。在光源192存在的場合，光導190可用作環境光，以照亮該訊窗所位於的空間，例如，當該空間是黑暗的外界時。
在一些實現中，該光學系統可包括置於光導190的邊緣處的光感測器。在一些實現中，進入第一主表面190b(或第二主表面190c)的光中的一部分光被成角度的狹縫100重定向去往該光感測器。在一些實現中，光源192可被省略。成角度的狹縫100可被彎曲以將環境光重定向並且聚焦到沿著該光導的一側或更多側或一或多個角的一或多個光伏電池或光感測器上。
圖14A-14B示出具有顯示裝置的光學系統的橫截面的實例。參照圖14A和圖14B兩者，光導190可置成毗鄰於目標198，從而，光導190的主表面(例如，第二主表面190c)面向目標198。在一些實現中，該目標可以是顯示器。成角度的狹縫100可配置成使光從光源192射往顯示器198。顯示器198可以包括可與面板198的主表面平行地佈置的各種顯示元件，例如，複數個空間光調變器、干涉量測調變器、液晶元件、 電泳元件等。在一些實現中，顯示器198可包括諸如圖1的干涉量測調變器12之類的干涉量測調變器。在一些實現中，在顯示元件是反射式的場合，包括光導190的系統用作前光。光從光導190被提取出來並且定向成去往顯示器198，隨後從顯示器198反射並且傳送回來穿過光導190並且從光導190出來去往觀看者。在一些其他實現中，在顯示元件是透射式的場合，包括光導190的系統用作背光。光從光導190被提取出來並且傳輸穿過顯示器198去往觀看者。儘管為了方便圖示被示為均勻地間隔，但在一些實現中，成角度的狹縫100的位置可以是「隨機化的」或與均勻間隔略微不同，此情況可減少諸如在成角度的狹縫100與顯示元件重疊時產生的諸如Moiré圖案之類的光學偽像。成角度的狹縫100在圖14A中的光導190的單個表面上示出，並且在圖14B中的光導190的兩個主表面上均示出。諸如透明黏合劑之類的耦合層(未圖示)可定位在光導190和顯示器198之間。在一些實現中，該耦合層可包括或用作漫射器。
圖15A-15B示出帶有被取向在不同方向上的成角度的狹縫的光學系統的橫截面視圖實例。在一些實現中，一或多個光導可置成毗鄰於彼此或堆疊在彼此上。參照圖15A和圖15B，在一些實現中，第一光導190堆疊在第二光導190’上。在一些實現中，較低折射率的覆層(未圖示，但在對圖12的論述中簡要描述)可置於第一和第二光導190和190’之間以防止此兩個光導之間的不期望的光洩漏。在一些實現中，第一光導190的成角度的狹縫100被取向在與形成在第二光導190’ 中的成角度的狹縫100相對的方向上。例如，光導190的成角度的狹縫100的側壁和第二光導190’的成角度的狹縫100的側壁可在大致相反的方向上指向成離開第一主表面190b。在一些實現中，形成在第一光導190和第二光導190’中的成角度的狹縫100配置成將來自光源192的入射光重定向成使得該光傳播離開光導190和190’(例如，到第二主表面190’c之外)。在一些實現中，第一和第二光導190和190’是基本上相同的。在一些實現中，第一和第二光導190和190’可以是不同的。例如，第一和第二光導190和190’可由不同材料(諸如具有不同折射率的材料)形成並且/或者可具有不同分佈及/或尺寸的成角度的狹縫100。
參照圖15A，在一些實現中，該光學系統可包括兩個或兩個以上光源。在一些實現中，光源192置成毗鄰於第一光導190的光輸入邊緣190a並且第二光源192’置成毗鄰於第二光導190’的光輸入邊緣190’d。在一些實現中，從光源192發射的光穿過光輸入邊緣190a傳播到第一光導190中。在一些實現中，從第二光源192’發射的光穿過光輸入邊緣190’d傳播到第二光導190’中。在一些實現中，從光源192和192’發射的光例如分別經由光導190和190’的表面處的全內反射被引導，該等表面可與空氣或某種其他具有較低折射率的周圍的流體或固體媒體形成介面。增大的光輸出可從複合光導190和190’獲得。三個或三個以上光導190可以相似的方式堆疊，其中在三側或更多側上有光源(未圖示)。另外或其他，經填充的成角度的狹縫100可以十字交叉或交叉影線的方式配置以容適多 側上的光源。
在一些實現中，未從光導190提取出的光可被回收，藉此提高該光學系統的效率。參照圖15B，在一些實現中，該光學系統可包括邊緣190d上的整體表面或附接回收結構1510以用於回收照射到與光源192相對的邊緣190d的光。例如，在一些實現中，邊緣190d可包括回收結構1510，回收結構1510配置成重定向逸出光導190的光，以使該光被重定向成在光導190’內傳播。在一些實現中，回收結構1510設有使從光導190逸出的光反射到光導190’中的平坦及/或彎曲表面。回收結構1510可包括鏡式表面。
圖16示出具有沿著光導的主表面的覆層的光學系統的橫截面的實例。在一些實現中，該光學系統可包括置於第一覆層1610及/或第二覆層1620之間的光導190。在一些實現中，諸如玻璃或塑膠基板之類的透明基板可用作覆層。在一些實現中，從成角度的狹縫100的側壁195和196反射掉的光被反射到第二主表面190c外以去往目標198，在一些實現中該目標198可以是顯示器。在一些實現中，反射到第二主表面190c外來的光被重定向回來穿過光導190的主表面190c和190b。在一些實現中，第一和第二覆層1610和1620由光學透射性材料製成。該光學透射材料可以是例如玻璃或聚合物。在一些實現中，該光學透射性材料可具有與成角度的狹縫100的填充材料的折射率相似或相同的折射率。因此，在一些實現中，成角度的狹縫100的填充材料的折射率比光導190的折射率低約0.3或更少，低約0.1或更少，或低約0.05或更少。如所圖示，此 類折射率匹配可為垂直地傳播穿過成角度的狹縫100的光提供低程度的反射，藉此促成光穿過光導190的厚度的高效且低偽像的傳播。
在一些實現中，層1610和1620可具有與光導190的折射率相似的折射率並且可不用作覆層。在一些實現中，諸如透明黏合劑之類的薄覆層(未圖示)可置於層1610和1620之間。該薄覆層可選擇成具有比光導190小的折射率以鼓勵對沿著光導190的長度行進的光線的TIR。在一些實現中，成角度的狹縫100延伸以完全穿過光導190，此舉可藉由減少由觀看者和顯示器之間的不同材料形成的介面的數目來進一步促成光穿過光導190的厚度的傳播。將領會，一定的反射可發生在每個介面處以及成角度的狹縫100延伸以完全地穿過光導100的厚度的區域中，(狹縫100和光導190之間的)至少一個可能的介面可被移除。
將領會，附圖中示出的成角度的狹縫100是示意性的。成角度的狹縫100的大小、形狀、密度、位置等可不同於所圖示的大小、形狀、密度、位置等以達成期望的光重定向性質。例如，成角度的狹縫100可按各種圖案分佈在光導190中以達成期望的光轉向性質。應當領會，在許多應用中，期望每單位面積功率的均勻性以均勻地照明諸如顯示器之類的目標。成角度的狹縫100可被安排以達成每單位面積的功率上很高的均勻性。
在一些實現中，此複數個成角度的狹縫100中的一或多個成角度的狹縫可基本上連續地跨光導190的寬度延 伸。在一些實現中，此複數個成角度的狹縫100形成跨光導190的寬度的離散片段。在一些實現中，成角度的狹縫100的不同密度允許每單位面積所提取的光在光導190的面積上高度均勻。隨著光傳播穿過光導190，一些量的光接觸成角度的狹縫100並且被重定向到光導190外來。因此，隨著有越來越多的光藉由與成角度的狹縫100接觸而被重定向，傳播穿過光導190的剩餘光隨離光源192的距離而減少。為了補償傳播穿過光導190的光的量的減少，成角度的狹縫100的密度可隨離光源192的距離而增大。
圖17A-17B是各種光學系統的俯視平面圖實例。在一些實現中，光導190(圖17A-17B)的第一和第二主表面190b和190c中的一者或兩者中的成角度的狹縫100的密度隨著離光源192的距離增大而增大。示意性地圖示的線的密度指示成角度的狹縫100的密度。儘管所圖示的線暗示成角度的狹縫100基本上連續地跨光導190的寬度延伸，但如先前所指出，在一些實現中，此複數個成角度的狹縫100形成作為光導190的寬度的一分數部分的離散的短片段。
參照圖17A，每單位面積的成角度的狹縫100數目隨著離光導190直接毗鄰於光源192的邊緣的距離增大而增大。在一些實現中，成角度的狹縫100(無論是片段還是基本上跨光導的寬度延伸)可形成大致與光源192平行的直線。
參照圖17B，成角度的狹縫100亦可繞光源192彎曲(如從俯視圖可見)。每單位面積的成角度的狹縫100數目亦可隨著離光源192的距離而增大。例如，光源192可置 於光導190的角上。成角度的狹縫100可形成繞光源192彎曲的半圓型片段。在一些實現中，光源192可設在沿著光導190的邊緣的離散點(例如，中點)處並且成角度的狹縫100可繞該離散點彎曲。在一些實現中，光源192可設在光導190中的內部點處並且成角度的狹縫100可繞該內部點彎曲。光源192沿著一側或更多側側或一或多個角的設置可例如如以上參照圖15A-15B所描述地用多層光導190來容適。另外或其他，成角度的狹縫100可以十字交叉或交叉影線的圖案來配置，以允許附加光源和來自彼等光源192的光如所期望地被重定向。在一些配置中，成角度的狹縫100可配置在光導190的片段中，諸如光導190的半片段或四分之一片段。
將領會，成角度的狹縫100的密度是指光導190的每單位面積被成角度的狹縫100所佔據的面積。給定面積中的單個較大的成角度的狹縫100或複數個較小的成角度的狹縫100可具有相同密度。由此，該密度可因例如每單位面積成角度的狹縫100的大小及/或數目的變化而改變。例如，在一些實現中，成角度的狹縫100可隨著離光源192的距離增大而進一步延伸到光導190的主體中，並且/或者個體的被分成片段的成角度的狹縫100的大小可隨著離光源192的距離增大而增大。
參照圖17A和圖17B兩者，光導190的邊緣可以是反射式及/或吸收式的。例如，鏡式層可設在諸邊緣中的一或多個邊緣處，或者局部地位於一或多個邊緣上，以促成光在光導190中的再循環，藉此藉由增大被注入到光導190中的 光將保持在該光導中並且將以允許光被提取的角度照射在成角度的狹縫100上的概率來提高效率。在一些實現中，吸收器可設在一或多個邊緣處，或者局部地位於一或多個邊緣上，以吸收未被提取的光，藉此減小從該等邊緣散射的光將逸出光導190或者以導致不期望的光發射圖案的角度照射在成角度的狹縫100上的概率。在一些實現中，一些成角度的狹縫100(例如，毗鄰於光導190的邊緣的彼等成角度的狹縫100)可填充有光吸收材料，以吸收在抵達光導190的邊緣之前尚未被提取的光。
在一些實現中，本文中描述的光導190可用於對周圍環境的照明以提供例如住宅或商用照明(包括架構或面板照明)。例如，目標198(圖14A和圖14B)可以是周圍環境中的諸如桌子或房間邊界之類的物體。在一些實現中，可使光導190的尺寸適合於周圍環境。例如，在一些照明應用中，為了高效地耦合到較大光源並且允許光在大面積之上傳播，光導190的厚度可以是約0.5mm到約10mm。在一些照明應用中，光導190可彎折或彎曲成各種形狀。例如，光導190可卷成圓筒形或放在非平面表面上。平面或彎曲光導190可用來提供環境照明。平面光導的寬度和長度可具有很廣的範圍。例如，光導可具有1cm到1m或更大的邊緣維度，並且形成正方形、矩形、圓形或其他合適形狀。光導可重定形為圓筒形、部分式的錐形，或其他所期望形狀。
圖18示出圖示用於製造光學系統的方法的流程圖的實例。方法1800包括用於提供光導的方塊1810。方法1800 亦包括用於提供填充有填充材料的複數個成角度的狹縫的方塊1820。該等成角度的狹縫可由從第一主表面延伸的底切定義。填充材料可具有與形成光導的材料的折射率失配的折射率。在一些實現中，填充材料和光導材料的折射率失配約0.3或更少。
成角度的狹縫可藉由各種方法來形成。在一些實現中，在形成光導時定義成角度的狹縫。例如，可經由具有與光導的橫截面形狀相對應的開口並且亦在其中具有與成角度的狹縫相對應的突出部分的模子藉由擠壓來形成光導。在成角度的狹縫延伸的方向上將形成光導的材料推送及/或拖拉穿過該模子，由此形成具有期望的橫截面形狀並且具有成角度的狹縫的一長段材料。該長段材料隨後被切成光導的期望尺寸。
在一些實現中，光導可藉由在其中材料被置於模具中並且被允許硬化的鑄造或注模來形成。該模具包含與成角度的狹縫相對應的延伸部分。一旦硬化了，光學透射性材料就從模具中被移除。該模具可對應於單個光導，以使得被移除的硬化了的材料可被用作單個光導。在其他實現中，該模具產生大的材料板，該材料板可被切成一或個光導的期望尺寸。
在一些實現中，在光導形成之後形成成角度的狹縫。例如，可藉由在光導中壓印成角度的狹縫的形狀來形成成角度的狹縫。此舉可例如藉由壓花法來達成，其中具有與成角度的狹縫相對應的突起部分的模子被抵壓在光傳播材料 上以在該材料中形成成角度的狹縫。該材料可被加熱，從而使該材料充分可塑以呈現成角度的狹縫的形狀。在一些其他實現中，光導經受衝壓、熱衝壓、沖孔及/或輥筒軋壓以形成成角度的狹縫。
在一些實現中，從光導移除材料以形成成角度的狹縫。例如，可藉由蝕刻、機械加工或切入主體或以其他方式移除材料來形成成角度的狹縫100。在一些實現中，藉由雷射消融術來從主體移除材料。合適的移除製程的其他實例包括機械加工、拋光和裝配；鋸切和拋光；熱封刀切割；及3D光機械加工。在一些實現中，圓鋸或帶鋸的鋸條可被用於切割狹縫。鋸條可被製造成具有楔形邊緣以允許形成具有平底的成角度的狹縫。
在一些實現中，可將光導形成為各個區段，該等區段在稍後被組合。該等區段可使用本文中所揭示的方法來形成。該等區段可用折射率匹配材料黏附在一起或以其他方式附連在一起以形成單個光導主體。光導主體的逐區段的形成允許形成彎曲的成角度的狹縫，否則要由特定的方法來將該等彎曲的成角度的狹縫作為單個連續結構來形成可能是困難的。在一些實現中，光導的諸區段被機械加工或鋸切，並且隨後拋光和裝配在一起以形成整個光導。
成角度的狹縫可在形成期間及/或之後用填充材料來填充。在一些實現中，形成此複數個成角度的狹縫包括用光學透射性材料來填充該等成角度的狹縫並且隨後允許該材料硬化。在一些實現中，該材料可以是環氧樹脂、UV光固化 環氧樹脂、UV光固化化合物、丙烯酸、聚碳酸酯、透明聚合物、透明環氧樹脂、透明黏合劑、矽樹脂，或合適的非氣態填充材料。
在一些實現中，光導可隨後附連至光源以形成照明系統。附加的層或結構(例如，漫射器、覆層，或抗反射塗層)亦可被應用於光導。在一些實現中，光導可被附連至諸如顯示器、玻璃罩、透明覆蓋或觸摸面板之類的其他基板。
圖19A和圖19B示出圖示包括複數個干涉量測調變器的顯示裝置40的系統方塊圖的實例。顯示裝置40可以是例如蜂巢或行動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其稍有變動的變體亦圖示諸如電視、電子閱讀器和可攜式媒體播放機等各種類型的顯示裝置。
顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入裝置48以及話筒46。外殼41可由各種各樣的製造製程(包括注模和真空成形)中的任何製造製程來形成。另外，外殼41可由各種各樣的材料中的任何材料製成，包括但不限於：塑膠、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷，或其組合。外殼41可包括可拆卸部分(未圖示)，其可與具有不同顏色或包含不同徽標、圖片或符號的其他可拆卸部分互換。
顯示器30可以是各種各樣的顯示器中的任何顯示器，包括雙穩態顯示器或類比顯示器，如本文中所描述的。顯示器30亦可配置成包括平板顯示器(諸如，電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)，或非平板顯示器(諸如，CRT或其他電子管設備)。另外，顯示器30可包括干涉量測 調變器顯示器，如本文中所描述的。
在圖19B中示意性地圖示顯示裝置40的組件。顯示裝置40包括外殼41，並且可包括被至少部分地包封於其中的附加組件。例如，顯示裝置40包括網路介面27，該網路介面27包括耦合至收發機47的天線43。收發機47連接至處理器21，該處理器21連接至調節硬體52。調節硬體52可配置成調節信號(例如，對信號濾波)。調節硬體52連接到揚聲器45和話筒46。處理器21亦連接到輸入裝置48和驅動器控制器29。驅動器控制器29耦合至訊框緩衝器28並且耦合至陣列驅動器22，該陣列驅動器22進而耦合至顯示陣列30。電源50可如該特定顯示裝置40設計所要求地向所有組件供電。
網路介面27包括天線43和收發機47，從而顯示裝置40可在網路上與一或多個設備通訊。網路介面27亦可具有一些處理能力以減輕例如對處理器21的資料處理要求。天線43可發射和接收信號。在一些實現中，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或n)發射和接收RF信號。在一些其他實現中，天線43根據藍芽標準來發射和接收RF信號。在蜂巢式電話的情形中，天線43設計成接收分碼多工存取(CDMA)、分頻多工存取(FDMA)、分時多工存取(TDMA)、行動通訊全球系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、地面集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、進化資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修訂版A、EV-DO 修訂版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)、進化高速封包存取(HSPA+)、長期進化(LTE)、AMPS，或用於在無線網路(諸如，利用3G或4G技術的系統)內通訊的其他已知信號。收發機47可預處理從天線43接收的信號，以使得該等信號可由處理器21接收並進一步操縱。收發機47亦可處理從處理器21接收的信號，以使得可從顯示裝置40經由天線43發射該等信號。
在一些實現中，收發機47可由接收器代替。另外，網路介面27可由圖像源代替，該圖像源可儲存或產生要發送給處理器21的圖像資料。處理器21可控制顯示裝置40的整體操作。處理器21接收資料(諸如來自網路介面27或圖像源的經壓縮圖像資料)，並將該資料處理成原始圖像資料或容易被處理成原始圖像資料的格式。處理器21可將經處理資料發送給驅動器控制器29或發送給訊框緩衝器28以進行儲存。原始資料通常是指識別圖像內每個位置處的圖像特性的資訊。例如，此類圖像特性可包括色彩、飽和度和灰度級。
處理器21可包括微控制器、CPU，或用於控制顯示裝置40的操作的邏輯單元。調節硬體52可包括用於將信號傳送至揚聲器45以及用於從話筒46接收信號的放大器和濾波器。調節硬體52可以是顯示裝置40內的個別元件，或者可被納入在處理器21或其他組件內。
驅動器控制器29可直接從處理器21或者可從訊框緩衝器28取由處理器21產生的原始圖像資料，並且可適當 地重新格式化該原始圖像資料以用於向陣列驅動器22高速傳輸。在一些實現中，驅動器控制器29可將原始圖像資料重新格式化成具有類光柵格式的料流，以使得其具有適合跨顯示陣列30進行掃瞄的時間次序。隨後，驅動器控制器29將經格式化的資訊發送至陣列驅動器22。儘管驅動器控制器29(諸如，LCD控制器)往往作為自立的積體電路(IC)來與系統處理器21相關聯，但此類控制器可用許多方式來實現。例如，控制器可作為硬體嵌入在處理器21中、作為軟體嵌入在處理器21中，或以硬體形式完全與陣列驅動器22整合在一起。
陣列驅動器22可從驅動器控制器29接收經格式化的資訊並且可將視訊資料重新格式化成一組並行波形，該等波形被每秒許多次地施加至來自顯示器的x-y像素矩陣的數百條且有時是數千條(或更多)引線。
在一些實現中，驅動器控制器29、陣列驅動器22以及顯示陣列30適用於本文中所描述的任何類型的顯示器。例如，驅動器控制器29可以是習知顯示器控制器或雙穩態顯示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，陣列驅動器22可以是習知驅動器或雙穩態顯示器驅動器(例如，IMOD顯示器驅動器)。此外，顯示陣列30可以是習知顯示陣列或雙穩態顯示陣列(例如，包括IMOD陣列的顯示器)。在一些實現中，驅動器控制器29可與陣列驅動器22整合在一起。此類實現在諸如蜂巢式電話、手錶和其他小面積顯示器等高度整合系統中是常見的。
在一些實現中，輸入裝置48可配置成允許例如使用 者控制顯示裝置40的操作。輸入裝置48可包括按鍵板(諸如，QWERTY鍵盤或電話按鍵板)、按鈕、開關、搖桿、觸敏螢幕，或壓敏或熱敏膜。話筒46可配置成作為顯示裝置40的輸入裝置。在一些實現中，可使用經由話筒46的語音命令來控制顯示裝置40的操作。
電源50可包括各種如本領域中所周知的能量儲存裝置。例如，電源50可以是可再充電電池，諸如鎳鎘電池或鋰離子電池。電源50亦可以是可再生能源、電容器或太陽能電池，包括塑膠太陽能電池或太陽能電池塗料。電源50亦可配置成從牆上插座接收電力。
在一些實現中，控制可程式設計性常駐在驅動器控制器29中，驅動器控制器29可位於電子顯示系統中的若干個地方。在一些其他實現中，控制可程式設計性常駐在陣列驅動器22中。上述最佳化可以用任何數目的硬體及/或軟體組件並在各種配置中實現。
結合本文中所揭示的實現來描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路和演算法步驟可實現為電子硬體、電腦軟體，或此兩者的組合。硬體與軟體的此種可互換性已以其功能性的形式作了一般化描述，並在上文描述的各種說明性元件、方塊、模組、電路和步驟中作了圖示。此類功能性是以硬體還是軟體來實現取決於具體應用和加諸於整體系統的設計約束。
用於實現結合本文中所揭示的態樣描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組和電路的硬體和資料處理裝置可用 通用單晶片或多晶片處理器、數位訊號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、現場可程式設計閘陣列(FPGA)或其他可程式設計邏輯裝置、個別閘門或電晶體邏輯、個別的硬體元件，或其設計成執行本文中描述的功能的任何組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，或者是任何一般的處理器、控制器、微控制器，或狀態機。處理器亦可以被實現為計算設備的組合，例如DSP與微處理器的組合、複數個微處理器、與DSP核心協調的一或多個微處理器，或任何其他此類配置。在一些實現中，特定步驟和方法可由專門針對給定功能的電路系統來執行。
在一或多個態樣，所描述的功能可以用硬體、數位電子電路系統、電腦軟體、韌體(包括本說明書中所揭示的結構及其結構均等物)或其任何組合來實現。本說明書中所描述的標的的實現亦可實現為一或多個電腦程式，亦即，編碼在電腦儲存媒體上以供資料處理裝置執行或用於控制資料處理裝置的操作的電腦程式指令的一或多個模組。
對本案中描述的實現的各種改動對於本領域技藝人士可能是明顯的，並且本文中所定義的普適原理可應用於其他實現而不會脫離本案的精神或範圍。由此，請求項並非意欲被限定於本文中示出的實現，而是應被授予與本案、本文中所揭示的原理和新穎性特徵一致的最廣義的範圍。本文中專門使用詞語「示例性」來表示「用作示例、實例或圖示」。本文中描述為「示例性」的任何實現不必然被解釋為優於或勝過其他實現。另外，本領域一般技藝人士將容易領會，術 語「上/高」和「下/低」有時是為了便於描述附圖而使用的，且指示與取向正確的頁面上的附圖取向相對應的相對位置，且可能並不反映如所實現的IMOD的正當取向。
本說明書中在分開實現的上下文中描述的某些特徵亦可組合地實現在單個實現中。相反，在單個實現的上下文中描述的各種特徵亦可分開地實現在多個實現中或以任何合適的子組合實現。此外，儘管諸特徵在上文可能被描述為以某些組合的方式起作用且甚至最初是如此主張的，但來自所主張的組合的一或多個特徵在一些情形中可從該組合被切除，且所主張的組合可以針對子組合或子組合的變體。
類似地，儘管在附圖中以特定次序圖示了諸操作，但此情況不應當被理解為要求此類操作以所示的特定次序或按順序次序來執行，或要執行所有所圖示的操作才能達成期望的結果。此外，附圖可能以流程圖的形式示意性地圖示一或多個示例程序。然而，未圖示的其他操作可被納入示意性地圖示的示例程序中。例如，可在任何所圖示操作之前、之後、同時或之間執行一或多個附加操作。在某些環境中，多工處理和並行處理可能是有利的。此外，上文所描述的實現中的各種系統組件的分開不應被理解為在所有實現中皆要求此類分開，並且應當理解，所描述的程式組件和系統一般可以一起整合在單個軟體產品中或封裝成多個軟體產品。另外，其他實現亦落在所附申請專利範圍的範圍內。在一些情形中，請求項中敘述的動作可按不同次序來執行並且仍達成期望的結果。
100‧‧‧狹縫
110a‧‧‧複數個
190‧‧‧光導
190b‧‧‧第一主表面
190c‧‧‧第二主表面

Claims (38)

  1. 一種光學系統，包括：由具有一折射率的一材料形成的一光導，該光導包括：一第一表面；與該第一表面相對的一第二表面；及複數個成角度的狹縫，其由從該第一表面朝著該第二表面延伸且部分地穿過該光導的底切定義，其中該複數個成角度的狹縫填充有具有一折射率的一填充材料，該填充材料的折射率與光導材料的折射率失配約0.3或更少。
  2. 如請求項1述及之光學系統，其中該填充材料的折射率與該光導材料的折射率失配約0.1或更少。
  3. 如請求項2述及之光學系統，其中該填充材料的折射率與該光導材料的折射率失配約0.05或更少。
  4. 如請求項1述及之光學系統，其中該等成角度的狹縫配置成主要藉由菲涅耳反射使光從該第一表面和該第二表面中的一者射出。
  5. 如請求項4述及之光學系統，其中該等成角度的狹縫的一側壁配置成使入射在該側壁上的光的約0.01%到約3%從該第一表面和該第二表面中的一者射出。
  6. 如請求項1述及之光學系統，其中該填充材料是環氧樹脂。
  7. 如請求項1述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫相對於該第一表面成約45度的角度。
  8. 如請求項1述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫包括與該第一表面毗連的一第一側壁和一第二側壁，其中該第一側壁基本上與該第二側壁平行。
  9. 如請求項1述及之光學系統，亦包括至少一個光源，其中該光導包括用於從該光源接收光的一第一光輸入邊緣。
  10. 如請求項9述及之光學系統，其中該至少一個光源定位在該光導的至少一個邊緣、角或一側的中心上。
  11. 如請求項1述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫的一底部表面基本上與該第一表面或該第二表面平行。
  12. 如請求項1述及之光學系統，亦包括置於該光導的一邊緣處的一光伏電池，其中該等成角度的狹縫配置成主要藉由菲涅耳反射使光從該光導的該邊緣射出去往該光伏電池。
  13. 如請求項1述及之光學系統，亦包括置於該光導的一邊緣 處的一光感測器，其中該等成角度的狹縫配置成使進入該第一表面和該第二表面中的一者的光中的一部分光射往該光感測器。
  14. 如請求項1述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫是分成片段的。
  15. 如請求項1述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫是沿著該第一表面彎曲的。
  16. 如請求項1述及之光學系統，亦包括由從該第二表面延伸以部分地穿過該光導的底切定義的另外複數個成角度的狹縫。
  17. 如請求項1述及之光學系統，其中該填充材料包括配置成附接一罩子的一透明黏合劑。
  18. 如請求項1述及之光學系統，進一步包括：包括複數個顯示元件的一顯示器，該等顯示元件面向該第一表面和該第二表面中的一者，其中該複數個成角度的狹縫配置成將光重定到該光導外來並且去往該等顯示元件。
  19. 如請求項18述及之光學系統，其中該顯示器是一反射式顯示器。
  20. 如請求項18述及之光學系統，其中該顯示器的該等顯示元件包括干涉量測調變器。
  21. 如請求項18述及之光學系統，進一步包括：配置成與該顯示器通訊的一處理器，該處理器被配置成處理圖像資料；及配置成與該處理器通訊的一記憶體設備。
  22. 如請求項21述及之光學系統，進一步包括：一驅動器電路，其配置成將至少一個信號發送給該顯示器。
  23. 如請求項22述及之光學系統，進一步包括：配置成向該驅動器電路發送該圖像資料的至少一部分的一控制器。
  24. 如請求項21述及之光學系統，進一步包括：一圖像源模組，配置成將該圖像資料發送給該處理器。
  25. 如請求項24述及之光學系統，其中該圖像源模組包括一接收器、收發機和發射器中的至少一者。
  26. 如請求項21述及之光學系統，進一步包括： 一輸入裝置，其配置成接收輸入資料並將該輸入資料傳達給該處理器。
  27. 一種光學系統，包括：由具有一折射率的一材料形成的一光導，該光導包括：一第一表面；與該第一表面相對的一第二表面；及射出手段，用於主要藉由菲涅耳反射，使藉由全內反射傳播穿過該光導的光的約0.01%到約3%穿過該第一表面從該光導射出。
  28. 如請求項27述及之光學系統，其中用於使光射出的該射出手段包括由從該第一表面和該第二表面中的一者延伸以部分地穿過該光導的底切定義的複數個成角度的狹縫。
  29. 如請求項28述及之光學系統，其中該複數個成角度的狹縫填充有具有一折射率的一填充材料，該填充材料的折射率和該光導材料的折射率失配約0.3或更少。
  30. 如請求項28述及之光學系統，亦包括置於該光導的一或多個邊緣處的一光伏電池和一光感測器中的至少一者。
  31. 一種用於製造光學系統的方法，該方法包括以下步驟：提供由具有一折射率的一材料形成的一光導，該光導包 括：一第一表面；與該第一表面相對的一第二表面；及提供複數個成角度的狹縫，該複數個成角度的狹縫由從該第一表面延伸以部分地穿過該光導的底切定義，其中該複數個成角度的狹縫填充有具有一折射率的一填充材料，該填充材料的折射率與光導材料的折射率失配約0.3或更少。
  32. 如請求項31述及之方法，其中提供該光導之步驟包括以下步驟：切割光學透射性材料板的至少一部分以定義該光導。
  33. 如請求項31述及之方法，其中提供該複數個成角度的狹縫之步驟包括以下步驟：移除形成該光導的該材料的一部分以定義該等底切。
  34. 如請求項33述及之方法，其中提供該複數個成角度的狹縫之步驟包括以下步驟：用環氧樹脂填充該等成角度的狹縫。
  35. 如請求項31述及之方法，其中該填充材料的折射率低於該光導材料的折射率。
  36. 一種光學系統，包括： 由具有一折射率的一材料形成的一光導，該光導包括：一第一表面；與該第一表面相對的一第二表面；及複數個成角度的狹縫，其由從該第一表面朝著該第二表面延伸且至少部分地穿過該光導的底切定義，其中該複數個成角度的狹縫包括一第一側壁和一第二側壁，其中該第一側壁基本上與該第二側壁平行，其中該複數個成角度的狹縫填充有具有折射率的填充材料，該填充材料的折射率與光導材料的折射率失配約0.3或更少。
  37. 如請求項36述及之光學系統，其中直接相鄰的成角度的狹縫之間的一間隔跨該光導而變。
  38. 如請求項36述及之光學系統，其中該等成角度的狹縫的一深度跨該光導而變。
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