用于光导照明的微结构 相关申请案的交叉参考
本申请案主张 2009 年 8 月 3 日申请的第 61/230,978 号美国申请案的权益， 所述 申请案的全部以引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及微机电系统 (MEMS)， 且更特定来说， 涉及用以操纵光导内的光强度轮 廓的光学干涉微结构。背景技术
微机电系统 (MEMS) 包括微机械元件、 激活器和电子器件。可使用沉积、 蚀刻和 / 或蚀刻掉衬底和 / 或所沉积的材料层的部分或者添加层以形成电气设备和机电设备的其 它微机械加工工艺来制造微机械元件。一种类型的 MEMS 设备被称为干涉式调制器。如本 文中所使用， 术语干涉式调制器或干涉式光调制器指使用光学干涉的原理来选择性地吸收 和 / 或反射光的设备。在特定实施例中， 干涉式调制器可包含一对导电板， 所述对导电板 中的一者或两者可为整体或部分透明和 / 或反射性的， 且能够在施加适当电信号时相对运 动。 在一特定实施例中， 一个板可包含沉积于衬底上的静止层， 且另一板可包含通过气隙与 所述静止层分开的金属膜。如本文中较详细地描述， 一个板相对于另一板的位置可改变入 射于干涉式调制器上的光的光学干涉。这些设备具有广泛的应用范围， 且在此项技术中利 用和 / 或修改这些类型的设备的特性以使得其特征可用于改进现有产品并制造尚未开发 出的新产品过程中将是有益的。 发明内容
某些实施例预期一种照明设备， 其包含具有向前和向后表面的光导。所述光导进 一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘。 所述光导包含支持光沿着所述光导的长度 传播的材料。所述边缘中的至少一者的至少一部分包含微结构阵列， 所述微结构包含多个 棱镜和多个透镜。
在一些实施例中， 所述照明设备进一步包含所述棱镜与所述透镜中的不同者之间 的多个间隙， 所述间隙包含平行于所述边缘中的所述至少一者的平坦表面。所述棱镜中的 至少一者可包含不对称结构。 所述不对称结构可包含形成直角的所述至少一个边缘上的第 一和第二表面。所述棱镜可包含具有第一平面表面和第二平面表面的圆柱形微结构， 当从 垂直于所述至少一个边缘的横截面观看时， 所述第一平面表面与所述第二平面表面相对于 彼此以约 90°的角度定向。
在一些实施例中， 所述多个透镜包含圆柱形透镜。 在一些实施例中， 所述照明设备 包含以第一周期性图案包括于所述阵列中的多个所述棱镜， 和以第二周期性图案包括于所 述阵列中的第二多个透镜。在一些实施例中， 具有实质上相同横截面的微结构在所述阵列 中周期性地出现， 且通过具有不同横截面的微结构而分离。在一些实施例中， 具有实质上相同大小的微结构在所述阵列中周期性地出现， 且 通过具有不同大小的微结构而分离。在一些实施例中， 具有实质上相同间隔的微结构在所 述阵列中周期性地出现， 且通过具有不同间隔的微结构而分离。 在一些实施例中， 所述多个 微结构包含形成重复的图案的微结构子集。在一些实施例中， 所述微结构具有在约 5 微米 与约 500 微米之间的宽度。在一些实施例中， 所述微结构具有在约 0.1mm 与约 3mm 之间的 高度。
在某些实施例中， 所述微结构具有小于或等于约 500 微米的间隔。所述光导可包 含弯曲形状的光学入口窗， 且所述微结构可安置于所述弯曲光学入口窗上。一些实施例进 一步包含光源， 所述光源相对于所述光导而安置以经由所述微结构注入光并使光进入到所 述光导中。 在一些实施例中， 所述微结构经配置以接收来自光源的光， 且相对于所述光导上 的平坦光学表面扩展所述光在所述光导内的角度分布， 所述平坦光学表面用于接收来自所 述光源的光， 其不包括所述微结构。
在一些实施例中， 所述微结构经配置以接收来自光源的光， 且将所述光在所述光 导内的所述角度分布扩展超出相对于法线的一角度， 所述角超过所述光导的临界角。在一 些实施例中， 所述光导的所述临界角为至少 37 度。在一些实施例中， 所述光导的所述临界 角为至少 42 度。 在一些实施例中， 所述微结构经配置以接收来自光源的光且提供所述光在所述光 导内的角度分布， 所述角度分布具有安置于基架上的中心峰值。 在一些实施例中， 所述微结 构经配置以接收来自光源的光且提供光在所述光导内的角度分布， 所述角度分布具有相对 于较大角的轴心亮度的降低。在一些实施例中， 所述微结构经配置以接收来自光源的光且 提供光在所述光导内的角度分布， 所述角度分布具有从中心轴线实质上均匀的衰落。
在某些实施例中， 所述光源为发光二极管。 在某些实施例中， 所述光导表面安置于 多个空间光调制器的前部以照明所述多个所述空间光调制器。在一些实施例中， 所述多个 空间光调制器包含干涉式调制器阵列。 在一些实施例中， 所述微结构包含第一组较大特征， 第二组较小特征位于所述第一组较大特征上。在一些实施例中， 所述第一组或所述第二组 包含平面部分。在某些实施例中， 所述第一组特征或所述第二组特征包含弯曲部分。
所述第一组特征可包含弯曲部分且所述第二组可包含平面部分。或者， 所述第一 特征组可包含平面部分且所述第二组可包含弯曲部分。在某些实施例中， 所述第一组特征 可包含透镜且所述第二组可包含棱镜特征， 或所述第一组特征可包含棱镜特征且所述第二 组可包含透镜。所述微结构在 +/-45°的视角内可提供小于 10％的不均匀性。在一些实施 例中， 所述微结构在 +/-60°的视角内提供小于 10％的不均匀性。在一些实施例中， 所述微 结构实质上经由折射而非通过反射或衍射来重新引导光。
在一些实施例中， 所述照明设备进一步包含 ： 显示器 ； 处理器， 其经配置以与所述 显示器通信， 所述处理器经配置以处理图像数据 ； 以及存储器装置， 其经配置以与所述处理 器通信。所述设备可进一步包含驱动器电路， 其经配置以将至少一个信号发送到所述显示 器。所述设备可进一步包含控制器， 其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述 驱动器电路。所述设备可进一步包含图像源模块， 其经配置以将所述图像数据发送到所述 处理器。在一些实施例中， 所述图像源模块包含接收器、 收发器和发射器中的至少一者。所 述设备可进一步包含输入装置， 其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处
理器。在一些实施例中， 所述显示器包含干涉式调制器阵列。
某些实施例预期一种照明设备， 其包含具有向前和向后表面的光导， 所述光导进 一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘。 所述光导包含支持光沿着所述光导的长度 传播的材料。所述边缘中的至少一者的至少一部分包含微结构阵列。所述微结构包含位于 第二组特征中的每一者上的第一组特征， 所述第二组特征中的每一者小于所述第一组特征 中的每一者。在一些实施例中， 所述第一组和所述第二组中的至少一者的所述微结构包含 平面部分。
在一些实施例中， 所述第一组和所述第二组中的至少一者的所述微结构可包含弯 曲部分。在一些实施例中， 所述第一组特征包含透镜， 且所述第二组特征包含棱镜。在一些 实施例中， 所述第一组特征包含棱镜， 且所述第二组特征包含透镜。
某些实施例预期一种照明设备， 其包含具有向前和向后表面的用于导光的装置。 所述导光装置进一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘， 所述导光装置包含支持光 沿着所述导光装置的长度传播的材料。 所述边缘中的至少一者的至少一部分包含用于引导 光的装置阵列。所述光引导装置包含多个第一光引导装置和多个第二光引导装置。所述第 一光引导装置包含成角度的平面表面， 且所述第二光引导装置包含弯曲表面。 在某些实施例中， 所述导光装置包含光导， 或所述光引导装置包含微结构， 或所述 第一光引导装置包含棱镜， 或所述第二光引导装置包含透镜。
某些实施例预期一种照明设备， 其包含具有向前和向后表面的用于导光的装置。 所述导光装置进一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘。 所述导光装置包含支持光 沿着所述导光装置的长度传播的材料。 所述边缘中的至少一者的至少一部分包含用于引导 光的装置阵列， 所述光引导装置包含用于引导光的第二组装置中的每一者上的用于引导光 的第一组装置。 所述第二组光引导装置中的每一者可小于所述第一组光引导装置中的每一 者。
在某些实施例中， 所述导光装置包含光导， 或所述光引导装置包含微结构， 或所述 第一组光引导装置包含第一组微结构， 或所述第二组光引导装置包含第二组微结构。
某些实施例预期一种制造照明设备的方法， 所述方法包含提供具有向前和向后表 面的光导， 所述光导进一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘。所述光导包含支持 光沿着所述光导的长度传播的材料。 所述制造方法进一步包含在所述边缘中的至少一者的 至少一部分上形成微结构阵列， 所述微结构包含多个棱镜和多个透镜。
某些实施例预期一种制造照明设备的方法， 所述方法包含 ： 提供具有向前和向后 表面的光导， 所述光导进一步包含所述向前与向后表面之间的多个边缘， 所述光导包含支 持光沿着所述光导的长度传播的材料。 所述制造方法进一步包含在所述边缘中的至少一者 的至少一部分上形成微结构阵列， 所述微结构包含位于第二组特征中的每一者上的第一组 特征， 所述第二组特征中的每一者小于所述第一组特征中的每一者。
附图说明
图 1 为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等距视图， 其中第一干 涉式调制器的可移动反射层处于经松弛位置， 且第二干涉式调制器的可移动反射层处于经 激活位置。图 2 为说明并入有 3×3 干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框 图 3 为用于图 1 的干涉式调制器的一个实例的可移动镜面位置对所施加的电压的图。
图。 图 4 为可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行电压和列电压的说明。
图 5A 和 5B 说明可用于将显示数据帧写入到图 2 的 3×3 干涉式调制器显示器的 行和列信号的时序图。
图 6A 和 6B 为说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统框图。
图 7A 为图 1 的装置的横截面。
图 7B 为干涉式调制器的一替代实施例的横截面。
图 7C 为干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。
图 7D 为干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。
图 7E 为干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。
图 8 为具有凸弯曲输出窗的光源 ( 例如， LED)。
图 9 示意性地说明相对于安置于空间光调制器阵列的前部的光导的边缘而定位 的光源的一个实施例。
图 10 为相对照度对从光源发出的光的指向强度轮廓的度数的轴心的曲线图， 所 述指向强度轮廓的度数分别在例如图 8 和图 9 中所展示的空气中和实质上平坦的光导中进 行测量。
图 11 示意性地说明平面光导的等角透视图， 所述平面光导在其边缘中的至少一 者的一部分上具有微结构阵列。
图 12 示意性地说明光源和图 11 的展示半圆形横截面的平面光导的自顶向下透视 图。
图 13 为指向性对以下各项的 θ 的轴心曲线图 ： (i) 针对耦合到实质上平坦的光 学入口窗的光源的光导中的所得指向强度轮廓， (ii) 当具有半圆形横截面的一系列圆柱形 微结构 ( 在彼此之间无间隔 ) 存在于耦合窗处时的所得轮廓， 和 (iii) 当半圆形形状的微 结构彼此之间隔开大约 0.045mm 时的所得轮廓。
图 14 示意性地说明由入射于实质上平面的微结构表面上的光产生的折射角。
图 15 示意性地说明由入射于实质上凸的微结构表面上的光产生的折射角。
图 16 示意性地说明包含 45° -90° -45°等腰三角形锯齿状微结构的实施例的等 角透视图。
图 17 为由图 16 的实施例的微结构产生的指向强度轮廓的曲线图。
图 18 示意性地说明一实施例的等角透视图， 其中锯齿的锐度减小以产生梯形微 结构。
图 19 为由图 18 的实施例的微结构产生的指向强度轮廓的曲线图。
图 20 示意性地说明包含呈重复图案的弯曲微结构与梯形微结构两者的实施例的 等角透视图。
图 21 为图 20 的实施例的微结构的自顶向下视图。
图 22 为由图 21 的实施例的微结构产生的指向强度轮廓的曲线图。
图 23 示意性地说明包含弯曲横截面三角形微结构与不对称横截面三角形微结构 两者的实施例的等角透视图。
图 24 为图 23 的实施例的微结构的自顶向下视图。
图 25 为由图 23 的实施例的微结构产生的指向强度轮廓的曲线图。
图 26 示意性地说明具有安置于一组较大特征上的一组较小特征的光微结构的又 一替代实施例的自顶向下视图。
图 27 示意性地说明具有安置于一组较大特征上的一组较小特征的光微结构的又 一替代实施例的自顶向下视图。
图 28 示意性地说明相对于具有与微结构排成一行的凹的凹进部分的光导而定位 的光源的又一替代实施例。
图 29 为图 28 的实施例的光导的自顶向下视图。 具体实施方式
以下详细描述针对本发明的特定具体实施例。然而， 可以大量不同方式来实施本 发明。在此描述中参看图式， 图式中始终以相同标号表示相同部分。可在经配置以显示图 像 ( 无论是运动图像 ( 例如， 视频 ) 还是静止图像 ( 例如， 静态图像 )， 且无论是文本图像还 是图形图像 ) 的任何装置中实施所述实施例。更特定来说， 预期所述实施例可实施于例如 ( 但不限于 ) 以下各者的多种电子装置中或与其相关联而实施 ： 移动电话、 无线装置、 个人 数据助理 (PDA)、 手持式或便携式计算机、 GPS 接收器 / 导航器、 相机、 MP3 播放器、 录像机、 游戏控制台、 手表、 钟表、 计算器、 电视监视器、 平板显示器、 计算机监视器、 自动显示器 ( 例 如， 里程表显示器等 )、 驾驶舱控制器和 / 或显示器、 相机视图显示器 ( 例如， 车辆中的后视 相机的显示器 )、 电子照片、 电子广告牌或标记、 投影仪、 建筑结构、 封装和美学结构 ( 例如， 一件珠宝上的图像显示 )。与本文中所描述的 MEMS 装置结构类似的 MEMS 装置还可用于例 如电子开关装置的非显示器应用中。
如下文更全面论述， 在某些优选实施例中， 用于引导光的装置 ( 即， 微结构 ) 可并 入于导光装置 ( 即， 光导 ) 的输入窗中以控制分布于光导内的光强度。在某些实施例中， 可 修改进入光导的光的指向强度以实现跨越光导的更有效分布。在一些实施例中， 微结构可 包含用于引导光的弯曲装置 ( 即， 透镜 ) 或用于引导光的成角度的装置 ( 即， 棱镜 )。这些 微结构用来使入射光折射。在某些实施例中， 沿光导的至少一个边缘而安置的微结构重新 引导来自光源的光以在光导内形成所要指向强度轮廓。 可选择这些轮廓以便使由显示元件 接收到的光更均匀地分布。 为了实现特定轮廓， 微结构在不同实施例中可采用多种形状。 数 个实例横截面包括大体上弯曲的三角形 ( 等腰三角形、 等边三角形、 不对称三角形 ) 和半圆 形。在各种实施例中， 各种形状的微结构将以促进在光导内产生不同光强度轮廓的图案排 列。在一些实施例中， 可接着重新引导通过光导的光以进入到包括一个或一个以上干涉式 调制器的多个显示元件中。
在图 1 中说明包含干涉 MEMS 显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装 置中， 像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮 (“经松弛” 或 “打开” ) 状态下， 所述显示元 件将较大部分的入射可见光反射到用户。在黑暗 (“经激活” 或 “关闭” ) 状态下， 所述显示 元件将极少入射可见光反射到用户。依据所述实施例， “接通” 和 “切断” 状态的光反射特性可颠倒。 MEMS 像素可经配置以主要反射选定色彩， 进而允许除黑色和白色外的彩色显示器。
图 1 为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图， 其中每一像 素均包含一 MEMS 干涉式调制器。在一些实施例中， 干涉式调制器显示器包含这些干涉式调 制器的行 / 列阵列。每一干涉式调制器均包括一对反射层， 所述反射层以彼此相距可变且 可控的距离而定位， 以形成具有至少一可变尺寸的谐振光学腔。 在一个实施例中， 所述反射 层中的一者可在两个位置之间移动。 在第一位置 ( 在本文中被称为松弛位置 ) 中， 可移动反 射层位于距固定的部分反射层相对较大距离处。在第二位置 ( 在本文中被称为激活位置 ) 中， 可移动反射层定位得较紧密邻近于所述部分反射层。 依据可移动反射层的位置， 从两个 层反射的入射光相长或相消地干涉， 进而针对每一像素产生总体反射或非反射状态。
图 1 中的像素阵列的所描绘部分包括两个邻近干涉式调制器 12a 与 12b。在左侧 干涉式调制器 12a 中， 可移动反射层 14a 被说明为处于距光学堆叠 16a 预定距离处的经松 弛位置中， 所述光学堆叠 16a 包括部分反射层。在右侧干涉式调制器 12b 中， 可移动反射层 14b 被说明为处于邻近于光学堆叠 16b 的经激活位置中。
如本文所参考， 光学堆叠 16a 和 16b( 统称为光学堆叠 16) 通常包含若干融合层 (fused layer)， 所述融合层可包括例如氧化铟锡 (ITO) 的电极层、 例如铬的部分反射层和 透明电介质。 光学堆叠 16 因此为导电的、 部分透明的且部分反射的， 且可 ( 例如 ) 通过将上 述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底 20 上而制造。部分反射层可由部分反射的多种 材料形成， 例如各种金属、 半导体和电介质。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成， 且所述层中的每一者均可由单一材料或材料的组合形成。 在一些实施例中， 光学堆叠 16 的各层被图案化为平行条带， 且可形成如下文进一 步描述的显示装置中的行电极。可移动反射层 14a、 14b 可形成为所沉积的金属层的一系列 平行条带 ( 与行电极 16a、 16b 正交 )， 以形成沉积于支柱 18 的顶部上的列和沉积于支柱 18 之间的介入牺牲材料。当蚀刻掉牺牲材料时， 可移动反射层 14a、 14b 通过所界定的间隙 19 而与光学堆叠 16a、 16b 分离。高度导电且反射的材料 ( 例如铝 ) 可用于反射层 14， 且这些 条带可在显示装置中形成列电极。注意， 图 1 可能未按比例。在一些实施例中， 柱 18 之间 的间距可大约为 10-100μm， 而间隙 19 可大约＜ 1000 埃。
在未施加电压的情况下， 间隙 19 保持在可移动反射层 14a 与光学堆叠 16a 之间， 其中可移动反射层 14a 处于机械松弛状态， 如图 1 中的像素 12a 所说明。然而， 当将电位 ( 电压 ) 差施加到选定的行和列时， 在对应像素中， 在行电极和列电极的交叉处形成的电容 器开始带电， 且静电力一起拉动所述电极。如果电压足够高， 则可移动反射层 14 变形且被 迫抵靠光学堆叠 16。光学堆叠 16 内的介电层 ( 在此图中未说明 ) 可防止短路并控制层 14 与 16 之间的分离距离， 如图 1 的右侧的经激活的像素 12b 所说明。不管所施加的电位差的 极性如何， 此行为均相同。
图 2 到 5 说明用于在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性过程和系 统。
图 2 为说明可并入有干涉式调制器的电子装置的一个实施例的系统方框图。所述 电子装置包括处理器 21， 其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器， 例如， ARM 、 Pentium 、 8051、 MIPS 、 Power PC 或 ALPHA ， 或任何专用微处理器， 例如， 数字信号处理器、 微控制 器或可编程门阵列。如此项技术中常规的， 处理器 21 可经配置以执行一个或一个以上软件
模块。 除执行操作系统外， 处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序， 包括网络 浏览器、 电话应用程序、 电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
在一个实施例中， 处理器 21 还经配置以与阵列驱动器 22 通信。在一个实施例中， 阵列驱动器 22 包括将信号提供到显示阵列或面板 30 的行驱动器电路 24 和列驱动器电路 26。图 1 中所说明的阵列的横截面在图 2 中由线 1-1 展示。注意， 虽然为了清晰起见， 图2 说明干涉式调制器的 3×3 阵列， 但显示阵列 30 可含有非常大的数目的干涉式调制器， 且在 行中的干涉式调制器的数目可不同于在列中的干涉式调制器的数目 ( 例如， 每行 300 个像 素乘每列 190 个像素 )。
图 3 为图 1 的干涉式调制器的一个实例的可移动镜面位置对所施加的电压的图。 对于 MEMS 干涉式调制器， 行 / 列激活协议可利用如图 3 中所说明的这些装置的滞后特性。 干涉式调制器可能需要 ( 例如 )10 伏电位差以致使可移动层从松弛状态变形到激活状态。 然而， 当电压从此值降低时， 可移动层随着电压下降回到低于 10 伏而维持其状态。在图 3 的实例中， 可移动层不完全松弛直到电压下降到低于 2 伏。因此在图 3 中所说明的实例中， 存在约 3V 到 7V 的电压范围， 其中存在所施加电压窗， 在所述窗内， 所述装置稳定于松弛或 激活状态。此窗在本文中被称为 “滞后窗” 或 “稳定窗” 。对于具有图 3 的滞后特征的显示 阵列， 行 / 列激活协议可经设计以使得在行选通期间， 选通行中的待激活的像素暴露于约 10 伏的电压差， 且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通后， 所述像素暴露于约 5 伏的稳定状态或偏置电压差以使得所述像素保持在行选通将其置于的任何状态。在被写 入后， 在此实例中， 每一像素均经历 3 到 7 伏的 “稳定窗” 内的电位差。此特征使图 1 中所 说明的像素设计在同一所施加的电压条件下稳定于激活或松弛预先存在的状态。 因为所述 干涉式调制器的每一像素 ( 不管处于激活状态还是松弛状态 ) 基本上为由固定和移动反射 层形成的电容器， 所以可在几乎不具有功率耗散的情况下以滞后窗内的电压保持此稳定状 态。如果所施加的电位是固定的， 则基本上没有电流流动到像素中。
如下进一步描述， 在典型应用中， 可通过根据第一行中的所要的一组经激活像素 而跨越一组列电极发送一组数据信号 ( 每一者具有某一电压电平 ) 来创建图像的帧。接着 将行脉冲施加到第一行电极， 从而激活对应于所述组数据信号的像素。接着改变所述组数 据信号以对应于第二行中的所要的经激活像素集合。接着将脉冲施加到第二行电极， 从而 根据数据信号激活第二行中的适当像素。第一行像素不受第二行脉冲影响， 且保持于其在 第一行脉冲期间被设定于的状态中。可以依序方式针对整个系列的行重复此过程以产生 帧。通常， 通过以每秒某一所要数目的帧来不断重复此过程， 而使用新的图像数据刷新和 / 或更新帧。可使用用于驱动像素阵行的行和列电极以产生图像帧的广泛多种协议。
图 4 和 5 说明用于在图 2 的 3x3 阵列上产生显示帧的一种可能的激活协议。图 4 说明可用于展现图 3 的滞后曲线的像素的列电压电平与行电压电平的可能集合。在图 4 实 施例中， 激活像素涉及将适当列设置为 -Vbias 且将适当行设置为 +ΔV， 其可分别对应于 -5 伏和 +5 伏。松弛像素可通过以下方式实现 ： 将适当列设置为 +Vbias 且将适当行设置为相同 +ΔV， 进而在像素上产生零伏的电位差。 在行电压保持于零伏的那些行中， 所述像素稳定于 其初始所处的任何状态， 而不管列处于 +Vbias 还是 -Vbias。还如图 4 中所说明， 可使用与上文 所述的极性相反的极性的电压， 例如， 激活像素可涉及将适当列设置为 +Vbias 且将适当行设 置为 -ΔV。在此实施例中， 释放像素是通过以下操作实现 ： 将适当列设置为 -Vbias 且将适当行设置为相同 -ΔV， 进而在像素上产生零伏的电位差。
图 5B 是展示施加到图 2 的 3x3 阵列的一系列行信号和列信号的时序图， 其将产生 图 5A 中所说明的显示布置 ( 其中所激活的像素为非反射的 )。在写入图 5A 中所说明的帧 之前， 所述像素可处于任何状态， 且在此实例中， 所有行最初均处于 0 伏且所有列均处于 +5 伏。在这些所施加的电压的情况下， 所有像素均稳定于其现有的经激活或经松弛状态中。
在图 5A 帧中， 像素 (1， 1)、 (1， 2)、 (2， 2)、 (3， 2) 和 (3， 3) 被激活。为实现此， 在行 1的 “线时间” 期间， 将列 1 和 2 设置为 -5 伏， 且将列 3 设置为 +5 伏。此不会改变任何像素 的状态， 因为所有像素均保持在 3 到 7 伏的稳定窗中。接着通过从 0 伏升到 5 伏且回落到 零的脉冲而选通行 1。此将激活 (1， 1) 和 (1， 2) 像素并松弛 (1， 3) 像素。阵列中的其它像 素不受影响。为了在需要时设置行 2， 将列 2 设置为 -5 伏， 且将列 1 和 3 设置为 +5 伏。施 加到行 2 的相同选通接着将激活像素 (2， 2) 和松弛像素 (2， 1) 和 (2， 3)。同样， 阵列的其 它像素不受影响。以类似方式通过将列 2 和 3 设置为 -5 伏且将列 1 设置为 +5 伏而设置行 3。行 3 选通设置行 3 像素， 如图 5A 中所示。在写入所述帧之后， 行电位为零， 且列电位可 保持于 +5 或 -5 伏， 且显示器稳定于图 5A 的布置中。相同程序可用于数十或数百行和列的 阵列。 在上文概述的一般原理内， 可广泛改变用以执行行和列激活的电压的时序、 序列和电 平， 且以上实例仅为示范性的， 且任何激活电压方法均可与本文中所描述的系统和方法一 起使用。 图 6A 和 6B 为说明显示装置 40 的一个实施例的系统框图。显示装置 40 可为 ( 例 如 ) 蜂窝式电话或移动电话。然而， 显示装置 40 的相同组件或其微小变化还说明各种类型 的显示装置， 例如电视和便携式媒体播放器。
显示装置 40 包括外壳 41、 显示器 30、 天线 43、 扬声器 45、 输入装置 48 和麦克风 46。通常由多种制造工艺 ( 包括注射模制和真空成形 ) 中的任一者形成外壳 41。此外， 外 壳 41 可由多种材料中的任一者制成， 包括 ( 但不限于 ) 塑料、 金属、 玻璃、 橡胶和陶瓷， 或其 组合。在一个实施例中， 外壳 41 包括可移除部分 ( 未图示 )， 其可与不同色彩、 或含有不同 标识、 图片或符号的其它可移除部分互换。
示范性显示装置 40 的显示器 30 可为多种显示器中的任一者， 包括如本文中所描 述的双稳态显示器。在其它实施例中， 显示器 30 包括如上所述的平板显示器 ( 例如等离子 体、 EL、 OLED、 STN LCD 或 TFT LCD) 或非平板显示器 ( 例如 CRT 或其它显像管装置 )。然而， 出于描述本实施例的目的， 显示器 30 包括干涉式调制器显示器， 如本文中所描述。
在图 6B 中示意性地说明示范性显示装置 40 的一个实施例的组件。所说明的示范 性显示装置 40 包括外壳 41 且可包括至少部分被封闭于其中的额外组件。举例来说， 在一 个实施例中， 示范性显示装置 40 包括网络接口 27， 网络接口 27 包括耦合到收发器 47 的天 线 43。收发器 47 连接到处理器 21， 处理器 21 连接到调节硬件 52。调节硬件 52 可经配置 以调节信号 ( 例如， 对信号进行滤波 )。调节硬件 52 连接到扬声器 45 和麦克风 46。处理 器 21 还连接到输入装置 48 和驱动器控制器 29。驱动器控制器 29 耦合到帧缓冲器 28 且耦 合到阵列驱动器 22， 阵列驱动器 22 又耦合到显示阵列 30。电源 50 将电力提供到如由特定 示范性显示装置 40 设计所需的所有组件。
网络接口 27 包括天线 43 和收发器 47， 使得示范性显示装置 40 可经由网络与一个 或一个以上装置通信。在一个实施例中， 网络接口 27 还可具有某些处理能力以减轻对处理
器 21 的要求。天线 43 为用于发射和接收信号的任何天线。在一个实施例中， 所述天线根 据 IEEE 802.11 标准 ( 包括 IEEE 802.11(a)、 (b) 或 (g)) 来发射和接收 RF 信号。在另一 实施例中， 所述天线根据蓝牙 (BLUETOOTH) 标准来发射和接收 RF 信号。在蜂窝式电话的情 况下， 天线经设计以接收 CDMA、 GSM、 AMPS、 W-CDMA 或用以在无线手机网络中进行通信的其 它已知信号。收发器 47 预处理从天线 43 接收的信号， 使得其可由处理器 21 接收并进一步 操纵。收发器 47 还处理从处理器 21 接收的信号， 使得其可经由天线 43 从示范性显示装置 40 发射。
在替代实施例中， 收发器 47 可被接收器取代。在另一替代实施例中， 网络接口 27 可被图像源取代， 图像源可存储或产生待发送到处理器 21 的图像数据。举例来说， 图像源 可为含有图像数据的数字视频光盘 (DVD) 或硬盘驱动器， 或产生图像数据的软件模块。
处理器 21 通常控制示范性显示装置 40 的总体操作。处理器 21 接收数据 ( 例如 来自网络接口 27 或图像源的经压缩图像数据 ) 并将数据处理为原始图像数据或处理为容 易处理为原始图像数据的格式。处理器 21 接着将经处理的数据发送到驱动器控制器 29 或 发送到帧缓冲器 28 以供存储。原始数据通常涉及识别图像内每一位置处的图像特征的信 息。举例来说， 此些图像特征可包括色彩、 饱和度和灰度水平。
在一个实施例中， 处理器 21 包括微控制器、 CPU 或逻辑单元以控制示范性显示装 置 40 的操作。调节硬件 52 通常包括放大器和滤波器以用于将信号发射到扬声器 45 以及 用于从麦克风 46 接收信号。调节硬件 52 可为示范性显示装置 40 内的离散组件或可并入 在处理器 21 或其它组件中。
驱动器控制器 29 直接从处理器 21 或从帧缓冲器 28 取得由处理器 21 产生的原始 图像数据且适当地重新格式化原始图像数据以供高速发射到阵列驱动器 22。具体来说， 驱 动器控制器 29 将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流， 使得其具有适于 在显示阵列 30 上进行扫描的时间次序。接着， 驱动器控制器 29 将经格式化的信息发送到 阵列驱动器 22。尽管驱动器控制器 29( 例如 LCD 控制器 ) 通常作为独立集成电路 (IC) 而 与系统处理器 21 相关联， 但可以许多方式实施此些控制器。 其可作为硬件嵌入于处理器 21 中、 作为软件嵌入于处理器 21 中， 或以硬件与阵列驱动器 22 完全集成。
通常， 阵列驱动器 22 从驱动器控制器 29 接收经格式化的信息， 并将视频数据重新 格式化为一组平行波形， 所述波形每秒多次地被施加到来自显示器的 x-y 像素矩阵的数百 且有时数千个导线。
在一个实施例中， 驱动器控制器 29、 阵列驱动器 22 和显示阵列 30 对于本文中所描 述的多种类型显示器中的任一者均适用。举例来说， 在一个实施例中， 驱动器控制器 29 为 常规显示器控制器或双稳态显示器控制器 ( 例如， 干涉式调制器控制器 )。在另一实施例 中， 阵列驱动器 22 为常规驱动器或双稳态显示器驱动器 ( 例如， 干涉式调制器显示器 )。 在 一个实施例中， 驱动器控制器 29 与阵列驱动器 22 集成在一起。此实施例在高度集成的系 统 ( 例如蜂窝式电话、 手表和其它小面积显示器 ) 中是常见的。在又一实施例中， 显示阵列 30 为典型显示阵列或双稳态显示阵列 ( 例如， 包括干涉式调制器阵列的显示器 )。
输入装置 48 允许用户控制示范性显示装置 40 的操作。在一个实施例中， 输入装 置 48 包括小键盘 ( 例如 QWERTY 键盘或电话小键盘 )、 按钮、 开关、 触敏屏幕或压敏或热敏 膜。在一个实施例中， 麦克风 46 为用于示范性显示装置 40 的输入装置。当麦克风 46 用于将数据输入到装置中时， 可由用户提供语音命令以控制示范性显示装置 40 的操作。
电源 50 可包括如此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说， 在一个实 施例中， 电源 50 为可再充电电池， 例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中， 电源 50 为可再生能源、 电容器或太阳能电池 ( 包括， 塑料太阳能电池和太阳能电池涂料 )。在又一 实施例中， 电源 50 经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中， 如上所述， 控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若 干位置中的驱动器控制器中。在一些情况下， 控制可编程性驻留于阵列驱动器 22 中。上述 优化可实施于任何数目的硬件和 / 或软件组件中且实施于各种配置中。
根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来 说， 图 7A 到 7E 说明可移动反射层 14 和其支撑结构的五个不同的实施例。 图 7A 为图 1 的实 施例的横截面， 其中金属材料 14 的条带沉积于正交延伸的支撑件 18 上。在图 7B 中， 每一 干涉式调制器的可移动反射层 14 在形状上为正方形或矩形且仅在系链 32 上在转角处附接 到支撑件。在图 7C 中， 可移动反射层 14 在形状上为正方形或矩形且从可变形层 34 悬垂， 可变形层 34 可包含可挠性金属。可变形层 34 在可变形层 34 的周边周围直接或间接地连 接到衬底 20。这些连接在本文中被称为支撑柱。图 7D 中所说明的实施例具有支撑柱插塞 42， 可变形层 34 搁置于所述支撑柱插塞 42 上。可移动反射层 14 保持悬垂在间隙上 ( 如在 图 7A 到 7C 中 )， 但可变形层 34 不通过填充在可变形层 34 与光学堆叠 16 之间的孔而形成 支撑柱。而是， 支撑柱由平坦化金属形成， 所述金属用以形成支撑柱插塞 42。图 7E 中所说 明的实施例是基于图 7D 中所示的实施例， 但还可经调适以与图 7A 到 7C 中所说明的实施例 以及未图示的额外实施例中的任一者一起运作。在图 7E 中所展示的实施例中， 金属或其它 导电材料的额外层已用于形成总线结构 44。此允许信号沿干涉式调制器的背面路由， 进而 消除可能原本必须在衬底 20 上形成的许多电极。
在例如图 7 中所展示的实施例的实施例中， 干涉式调制器充当直视型装置， 其中 从透明衬底 20 的前侧看到图像， 所述侧与上面布置有调制器的侧相反。在这些实施例中， 反射层 14 光学屏蔽干涉式调制器在与衬底 20 相反的反射层 ( 包括可变形层 34) 的侧上的 部分。此允许屏蔽区域可在不负面影响图像质量的情况下经配置和操作。举例来说， 此屏 蔽允许图 7E 中的总线结构 44， 其提供使调制器的光学特性与调制器的机电特性 ( 例如寻址 或由此寻址引起的移动 ) 分离的能力。此可分离的调制器架构允许选择用于调制器的机电 方面和光学方面的结构设计和材料并彼此独立地作用。此外， 图 7C 到 7E 中所展示的实施 例具有由反射层 14 的光学特性与其机械特性去耦而得到的额外益处， 其是由可变形层 34 实行。 此允许用于反射层 14 的结构设计和材料在光学特性方面经优化， 且用于可变形层 34 的结构设计和材料在所要机械特性方面经优化。
如上文所描述， 干涉式调制器为反射性显示元件， 且在一些实施例中， 其可依赖于 用于其操作的环境照明或内部照明。在这些实施例中的一些实施例中， 照明源将光引导到 安置于显示元件的前部的光导中， 此后可将光从光导重新引导到显示元件中。光在光导内 的分布将确定光显示元件的角度分布或均匀亮度。如果光导内的光具有狭窄指向强度轮 廓， 则其可在光导内产生黑暗隅角且因而产生显示元件的不良照明。 因此， 控制引导光导中 的光的指向强度轮廓将为有利的。
图 8 说明自由空间中的光源发射器 800。还展示与显示装置的定向坐标有关的坐标系统 802。在其它实施例中， 光源 800 可为例如 ( 但不限于 ) 以下各项的发光装置 ： 一个 或一个以上发光二极管 (LED)、 光棒、 一个或一个以上激光器， 或任何其它形式的光发射器。 光源的子弹形封装上的凸输出表面提供窄化的光分布。
图 9 说明安置于光导 900 的边缘处的光源 800 的等角视图。光导 900 可包含透光 材料 ( 例如， 玻璃或塑料 )。透射通过光导边缘 66 的光将在光导 900 内被重新引导朝向显 示元件 901， 显示元件 901 将接着反射光 801。通过光导 900 的光优选到达尽可能多的显示 元件 901。光导内的指向强度轮廓影响可用于显示元件中的每一者的光的量。边缘 66 处介 于光导 900 与光源 800 之间的界面显著有助于贯穿光导的所得指向轮廓。光源 800 可安置 于光导的一个隅角中， 但在各种实施例中， 光源 800 可位于包含转向特征的同心弯曲路径 的曲率中心处。在一些实施例中， 光源 800 可沿光导的一个或一个以上边缘而安置。
为了论证界面对光导平面中的所得指向强度轮廓的影响， 图 10 说明针对露天 LED 光源的所计算的分布指向强度轮廓 54 和针对安置于光导的边缘处的 LED 的指向强度轮廓 55 的曲线图。如可看到， 光学媒体 900 中的指向强度轮廓 55 比光通过空气时的所得轮廓 54 窄。较窄的指向轮廓可导致光导内的黑暗隅角， 所述黑暗隅角可能向显示元件提供不足 的光和不均匀性。正常地， 对于呈 +/-90 度 ( 从垂直于表面进行测量， 例如， 图 9 的表面 66 与 x 方向 ) 的 LED 发出的光， 光导内部的光分布在 +/- 光导的全内反射 (TIR) 角或临界角 内。举例来说， 在某些聚碳酸酯光导中， 临界角或全内反射角将为 37°到 39° ； 对于玻璃， 临界角或全内反射角将为大约 42° ； 等等。( 参见例如图 10 中的指向强度轮廓 54)。在各 种实施例中， 将需要照明源与光导媒体之间的界面产生指向强度轮廓， 所述指向强度轮廓 减小黑暗隅角并提供跨越显示元件的增加的均匀性。 为了有利地实现多种指向强度轮廓， 本发明的某些实施例 ( 例如， 图 11 和图 12 中 所展示的那些实施例 ) 使用安置于光导 900 的面向照明源 800 的边缘 66 的至少一部分上 的微结构阵列 56， 以便修改光导内的指向强度轮廓。 在一些实施例中， 主要通过折射来修改 指向强度轮廓。特定来说， 微结构可控制耦合于光导内部的来自照明源 800 的光的角度分 布， 照明源 800 通过气隙而与输入边缘分离。在许多其它可能的修改当中， 控制可包含将角 范围扩展超出光导的临界角和 TIR 极限 ( 参见例如图 10)、 增加中心轴线周围的强度均匀性 ( 参见例如图 13、 曲线 57)、 通过降低的轴心亮度 ( 参见例如图 19) 或增强的轴心亮度 ( 参 见例如图 13、 曲线 58) 使角范围增加到超出光导的临界角。
微结构可在各种实施例中采用多种形状， 但此处展示为 ( 并未按比例 ) 平行于 y-z 平面的具有半圆形横截面的部分直圆柱体阵列。这些圆柱体朝向照明源方向更窄， 且具有 倾斜侧壁， 倾斜侧壁的斜率改变以便以多种不同角接受来自照明源的光。虽然此处展示为 从边缘 66 突出， 但所属领域的技术人员将易于认识到， 各种实施例的这些和其它微结构可 通过进入光导 900 中的凹进部分或通过突起与凹进部分的组合来形成。通过以不同于平面 角的角接受光， 可实现更宽广且更易扩展的角强度轮廓。多种横截面为可能的， 且可 ( 例 如 ) 为三角形 ( 例如， 等腰三角形、 等边三角形、 不对称三角形 )、 大体上圆形或梯形。虽然 此处展示为圆柱形， 但所属领域的技术人员将认识到， 微结构可采用多种不同结构和形状 以实现各种指向轮廓。在某些实施例中， 微结构具有在 5 微米到 500 微米的范围内的宽度。 在一些实施例中， 5 微米对应于可使用的某些微制造技术的典型尺寸 ( 例如， 平坦表面的菱 形点 (diamond point) 转向 - 划刻沟槽 (inscribing groove)- 其接着用作注射模制空腔
中的模具嵌件以界定光导的输入边缘 )。 虽然在一些实施例中大小可小于 500 微米， 但微结 构的大小可超过此值。在某些实施例中， 微结构阵列可具有类似于 LED 宽度的大小 ( 在某 些例子中， 为 2 到 4mm)， 且因此阵列中的每一微结构可为阵列大小的一部分。类似地， 微结 构可采用多种高度， 在某些实施例中， 在 0.1 到光导或 LED 的高度 ( 例如， 厚度 ) 的范围内。 在一些实施例中， 微结构的高度从 0.1mm 到 1mm 或 3mm。
需要在从上方观看光导 900 时 ( 即， 观看者从 z 方向向下观看的情况 )， 维持角均 匀性。具体来说， 尽管为不同视角 Φ， 但优选维持角均匀性。虽然在各图中将 Φ 展示为 Z 与 Y 之间的角， 但所属领域的技术人员将易于认识到， 可将 Φ 选择为 Z 与 X-Y 平面之间的任 何角。举例来说， Φ 可指示 Z 与 X 之间的角。对于在 +/-45°的范围内的 Φ 或在 +/-60° 的范围内的其它 Φ， 当前实施例中的某些实施例能够防止实质可见的不连续性 ( 即， 小于 5％或 10％的不均匀性 )。
为了论证这些实施例中的一些实施例的有效性， 图 13 说明由照明源到具有不同 界面的光导的应用产生的指向强度轮廓的曲线图。为了比较， 提供由平坦光学窗产生的轮 廓 ( 图 10 的曲线 55) 以用于参考。曲线 57 为由通过半径为 0.105mm 的弯曲微结构阵列 ( 在所述弯曲微结构之间无任何空间 ) 的光产生的指向强度轮廓。曲线 58 为由通过半径 为 0.105mm 的弯曲微结构阵列 ( 在所述弯曲微结构中的每一者之间具有从边缘到边缘测得 的 0.045mm 空间 ) 的光产生的指向强度轮廓。如可看到， 曲线 57 和曲线 58 在其光分布方 面比由平面界面产生的曲线 55 更宽广且更有效。此外， 曲线 58 的分布比曲线 55 的简单类 高斯分布更动态。曲线 58 的角度分布具有安置于基架上的中心峰值或被每一侧上的肩部 或旁瓣环绕的中心峰值。通过不仅挑选微结构的形状而且挑选微结构之间的间隔， 可有利 地提供若干不同轮廓。在某些实施例中， 间隙距离可在零到尺寸上相当于微结构的宽度的 间隙的范围内。然而， 当间隙宽度远远大于微结构宽度时， 输入边缘变成实质上平坦的， 且 微结构的效应被减轻。在各种实施例中， ( 例如， 平均 ) 间隙宽度小于或等于 ( 例如， 平均 ) 微结构宽度。 在某些实施例中， 至少 50％的输入边缘包含微结构。 因此， 微结构不仅有利地 促进更宽广的强度轮廓， 而且促进对光分布的更多控制。
图 14 和图 15 说明微结构借以影响不同光分布的原理。图 14 描绘平面光导表面 62 与光源 800 之间的平坦界面的效应。光导具有比周围媒体高的折射率。所发射的光线 59 从光源 800 行进且被折射 ( 如通过斯涅尔定律的原理预测 )， 以变成经重新引导的光线 61， 经重新引导的光线 61 遵循较靠近法线 66 的路径， 而非作为原始方向光线 60 继续透射 穿过光导 62。此情形本质上是由光导与周围材料之间的不同折射媒体产生。
与图 14 的设计形成对比， 图 15 描绘本发明的某些实施例如何实现有利更宽广的 角强度轮廓。在空气与光导的实质上可透射的媒体之间的弯曲界面 65( 而非平面表面 ) 准 许传入的光线在通过界面后即刻维持其传播方向。虽然仍经受斯涅尔定律的影响， 但所发 射的光线 63 平行于微结构的弯曲界面 65 的法线进入， 且借此继续作为相同方向光线 64。 因此， 另外将通过平面表面而被重新引导朝向法线 66 的大量光线现在能够在多种广角导 向路径上继续。 追踪广角路径的光线的存在导致比在通过平面界面时可实现的分布宽广得 多的分布。
虽然图 15 论证了实施弯曲形状微结构界面 ( 例如， 具有半圆形形状横截面 ) 的实 施例的效应， 但所属领域的技术人员将易于认识到， 给予替代路径置换的广泛多种形状为可能的。举例来说， 除弯曲形状微结构之外， 包括 ( 但不限于 ) 三角形和梯形的其它实施例 为可能的。 需要借以定制其指向轮廓的更多自由度的设计者可使用具有以循环图案存在的 两个或两个以上形状的微结构的组合阵列。 因此可修改形状、 图案、 密度和连续微结构之间 的间隔以及多种其它参数的挑选以实现特定指向强度轮廓。如先前所提及， 微结构可从光 导突出且侵入到光导中。
举例来说， 图 16 说明三角形或锯齿微结构阵列 68 的一个实施例。在此实施例中， 光导边缘 67 的个别微结构 69 采用等腰三角形形状。可修改个别微结构之间的空间 70 以 实现各种指向强度轮廓。图 17 绘制由图 16 的微结构实施例产生的指向强度轮廓。
在通过图 18 说明的又一实例中， 不同横截面为可能的。阵列 72 的个别微结构 71 可采用梯形形状。同样， 可使空间 70 变化以促进产生多种指向强度轮廓。图 19 绘制由图 18 的微结构实施例产生的指向强度轮廓。 如图 19 中所展示， 一些微结构可使得轴心亮度小 于较大角。图 19 展示与其它角相比的轴心的明显下降。
如上文所论述， 可通过将不同形状的微结构组合成单一阵列来实现对轮廓分布的 更多控制。不仅形状的挑选而且形状布置于光导边缘上的方式的挑选均将确定所得轮廓。
举例来说， 图 20 说明又一实施例， 其中阵列 75 由具有弯曲形状 73 和 / 或梯形形 状 74 的微结构组成。如图 21 中所说明， 特定形状的微结构可作为图案的部分而交替以实 现所要指向光强度轮廓。大小和形状可在整个阵列中变化以实现不同类型的轮廓。图 22 绘制针对图 20 的阵列的所得指向强度轮廓。
到此为止所揭示的实例已各自产生如在图 17、 图 19 和图 22 中可看到的对称强度 轮廓。还可通过适当地选择微结构形状、 间隔和图案化的挑选来产生各种不对称轮廓。举 例来说， 在图 23 中所说明的又一实施例中， 阵列 78 包含不对称的三角形微结构 76 和弯曲 微结构 77。如此处所展示， 三角形微结构可为 30° -90° -60°三角形。这些特定形状可 以图 24 中所展示的图案布置以实现不对称的指向光强度轮廓。图 25 绘制由此图案产生的 强度轮廓， 其中弯曲微结构具有为 0.105mm 的半径， 且三角形微结构具有为 0.105mm 的三角 形高度。
除上文所揭示的各种实施例之外， 图 26 和图 27 说明其它实施例， 其中第一组较大 微结构 261 具有叠加于其上的第二组较小微结构 262。举例来说， 图 26 展示包含较大弯曲 基底 ( 例如， 具有实质上半圆形横截面 ) 的第一组微结构 261 和安置于所述第一组微结构 上的第二组较小多面体微结构 262。较大的大体上弯曲结构 261 可包含 ( 例如 ) 安置于其 上的具有棱镜特征的弯曲微透镜。棱镜和透镜可 ( 例如 ) 为圆柱形的。棱镜特征 262 展示 为具有在棱镜的顶点处汇合的两个倾斜平面表面。在其它实施例中， 一组特征可具有不同 大小、 形状、 密度， 或可以其它方式变化。可使用 ( 例如 ) 具有多个表面或多个表面之间具 有不同角度的棱镜。另外， 棱镜特征可为较大的或较小的。类似地， 透镜可为较大的或较小 的且具有不同形状， 且可为 ( 例如 ) 凸的或凹的。其它形状、 大小和配置是可能的。一组中 的特征可如上文关于图 20 到图 25 所论述而变化 ( 例如， 周期性地或非周期性地 )。因此， 广泛多种布置是可能的。
图 27 展示关系被颠倒的另一实施例， 即第一组结构 271 大体上为多面体， 且弯曲 的第二组特征 272 安置于第一组结构 271 上。 在其它实施例中， 第一组与第二组两者可为棱 镜， 或第一组与第二组两者可为透镜。额外的组 ( 例如， 2 个、 3 个、 4 个组 ) 可安置于彼此顶部上， 且可选择形状的各种组合。所述形状可不同于所展示的多面体和弯曲形状。举例来 说， 虽然此处展示为凸的， 但特征可包含凹的特征 ； 因此突起或凹口或其组合是可能的。此 外， 在本申请案中在其它地方所描述的不同类型的实施例可结合将一组微结构叠加于另一 组微结构上而使用。 同样， 所述组中的任一者可包括本文中所描述的各种特性， 所述特性包 括 ( 但不限于 ) 形状、 大小、 间隔、 图案、 布置等。
所属领域的技术人员将易于认识到， 上文所揭示的设计可以各种方式来修改且可 变更指向轮廓的分布。举例来说， 图 26 和图 27 说明其它某些实施例， 其中凹的耦合窗 79 准许具有凸弯曲输出窗的照明源 800 部分插入到光导中。
虽然已描述了本发明的某些实施例， 但这些实施例仅以实例的方式呈现， 且无意 限制本发明的范围。广泛多种替代配置也是可能的。举例来说， 可添加、 移除或重新布置组 件 ( 例如， 层 )。类似地， 可添加、 移除或重新排序处理和方法步骤。
因此， 虽然上文已描述了某些优选实施例和实例， 但所属领域的技术人员将理解， 本发明扩展超出具体揭示的实施例到其它替代实施例和 / 或用途和其显而易见的修改和 均等物。 另外， 虽然已详细展示且描述了若干变化形式， 但所属领域的技术人员将容易基于 本发明而明白在本发明的范围内的其它修改。还预期， 可作出实施例的特定特征和方面的 各种组合或子组合且其仍处于本发明的范围内。应理解， 所揭示实施例的各种特征和方面 可彼此组合或取代以便形成不同模式和实施例。因此， 期望本文中所揭示的本发明的范围 不应受上文所描述的特定所揭示的实施例限制。