具有用于对一个面板进行背面照明并对另一面板进行正面照明的照明组合件的双重显示器.pdf

本发明揭示各种用于对一显示器进行照明的装置及方法。在一实施例中，例如，一种显示装置包括一透射式显示器及一反射式显示器，所述透射式显示器经配置以透过一背面进行照明，且所述反射式显示器经配置以透过一正面进行照明。相对于所述透射式显示器的所述背面设置一光源，以透过所述背面对所述透射式显示器进行照明。相对于所述光源设置一光导管以自所述光源接收光，且所述光导管经配置以传播所述光，以使所述光对所述反射式显示器提供正面照明。

权利要求书
1.  一种显示装置，其包括：
用于显示一图像的第一构件，所述第一显示构件是反射式的；
用于提供光的构件，其置于所述第一显示构件的后面；
用于传播光的第一构件，其放置以接收来自所述光提供构件的光；
用于传播光的第二构件，其置于所述第一显示构件的前面，其中所述第一光传播构件光学耦合到所述第二光传播构件以使得自所述第一光传播构件发出的光被导入所述第二光传播构件以向所述第一显示构件提供正面照明。

2.  根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括用于显示一图像的第二构件，其中所述第二显示构件放置以使得所述光提供构件置于所述第二显示构件的后面，且其中所述光提供构件照明所述第二显示构件。

3.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述用于传播光的第一构件包括置于所述第一显示构件后面的背板。

4.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述用于传播光的第一构件包括一个或多个光导。

5.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二光传播构件包括光学板、薄片或薄膜。

6.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二光传播构件包括所述第一显示构件的衬底。

7.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二光传播构件包括一光导。

8.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一显示构件包括复数个光调制元件。

9.  根据权利要求8所述的显示装置，其中所述复数个光调制构件包括复数个干涉式调制器。

10.  根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二光传播构件包含光学形体，其经配置以使耦合在所述光学形体中的所述光改变方向至所述第一光学构件。

11.  根据权利要求10所述的显示装置，其中所述光学形体包含迷你棱镜、微透镜、全息图、衍射光学元件或一漫射器。

12.  根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
处理器，其与所述第一显示构件电通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及
存储器装置，其与所述处理器电通信。

13.  根据权利要求12所述的显示装置，其进一步包括一驱动电路，所述驱动电路经配置以向所述第一显示构件发送至少一个信号。

14.  根据权利要求13所述的显示装置，其进一步包括一控制器，所述控制器经配置以向所述驱动器电路发送所述图像数据的至少部分。

15.  根据权利要求13所述的显示装置，其中所述第一光传播构件包括光导的第一部分，且其中所述第二光传播构件包括所述光导的第二部分。

16.  一种制造显示装置的方法，所述方法包括：
提供第一显示器，所述第一显示器是反射式的；
提供置于所述第一显示器后面的光源；
提供一个或多个第一光导，其放置以接收来自所述光源的光；以及
提供在所述第一显示器前面的第二光导，以使得所述一个或多个第一光导光学耦合到所述第二光导以使得自所述一个或多个第一光导发出的光导入所述第二光导，以向所述第一显示器提供正面照明。

17.  根据权利要求16所述的方法，进一步包括提供第二显示器以使得所述光源置于所述第一显示器的后面，其中所述光源向所述第二显示器提供照明。

18.  根据权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个第一光导包含置于所述第一显示器后面的背板。

19.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第二光导包括光学板、薄片或薄膜。

20.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第二光导包括所述第一显示器的衬底。

21.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一显示器包含复数个光调制元件。

22.  根据权利要求16所述的方法，其中所述复数个光调制元件包含复数个干涉式调制器。

23.  根据权利要求16所述的方法，其中第二光导包含光学形体，其经配置以使耦合在所述光学形体中的所述光改变方向至所述第一显示器。

24.  根据权利要求23所述的方法，其中所述光学形体包含迷你棱镜、微透镜、全息图、衍射光学元件或一漫射器。

说明书具有用于对一个面板进行背面照明并对另一面板进行正面照明的照明组合件的双重显示器
分案申请的相关信息
本申请为申请日为2005年8月26日，申请号为PCT/US2005/030441，发明名称为“具有用于对一个面板进行背面照明并对另一面板进行正面照明的照明组合件的双重显示器”的PCT申请进入中国国家阶段后申请号为200580030964.X的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)。
背景技术
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器及电子元件。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其他可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。本文所用术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指一种使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反射光的装置。在某些实施例中，一干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一或二者均可全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加适当的电信号时能够相对运动。在一特定的实施例中，一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，而另一个板可包含一通过一气隙与该静止层隔开的金属薄膜。如本文所更详细说明，其中一个板相对于另一个板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广泛的应用范围，且在所属领域中，利用及/或修改这些类型装置的特性、以使其性能可用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。
发明内容
本发明的系统、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望的特性。现在，将简要说明较主要的特性，但此并不限定本发明的范围。在查看这一说明，尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本发明的器件如何提供优于其他显示装置的优点。
本发明包括显示系统及对一显示器进行照明的方法。一个实施例包括一显示装置，其包括：一透射式显示器，其包含一正面及一背面，所述透射式显示器经配置以透过所述背面进行照明；一反射式显示器，其包含一正面及一背面，所述反射式显示器经配置以透过所述正面进行照明；一光源，其相对于所述透射式显示器的背面设置以透过所述背面对所述透射式显示器进行照明；及一光导管，其相对于所述光源设置以自其接收光，所述光导管经配置以传播光，以使所述光对所述反射式显示器提供正面照明。
另一实施例包括一种制作一显示装置的方法，所述显示装置包括：一反射式显示器、一透射式显示器、及一光源，所述反射式显示器及所述透射式显示器以一背对背形态定位，所述方法包括：将所述光源相对于所述透射式显示器的一背面部分设置，以透过所述背面对所述透射式显示器进行照明；将一光导管相对于所述光源设置以自其接收光；及将所述反射式显示器相对于所述光导管设置，以使射出所述光导管的光对所述反射式显示器提供正面照明。再一实施例包括一种通过此种方法制成的显示装置。
另一实施例包括一种显示装置，其包括：一第一反射式显示器，其包含一可视表面及一背面；一第二反射式显示器，其包含一可视表面及一背面，所述第一显示器的所述背面大致面对所述第二显示器的所述背面设置并定位于所述第二显示器的所述背面附近；一光源；及光导管，其耦合至所述光源并耦合至所述第一显示器与所述第二显示器二者的一边缘或表面，以将自所述光源发出的光传送至所述第一显示器与所述第二显示器二者的所述可视表面的一部分中，从而对所述第一显示器与所述第二显示器进行照明。另一实施例包括一种显示装置，其包括：用于显示一图像的第一构件，所述第一显示构件包含一正面及一背面，所述第一显示构件经配置以透过所述背面进行照明；用于透过所述背面对所述第一显示构件进行照明的构件；用于显示一图像的第二构件，其包含一正面及一背面，所述第二显示构件经配置以透过所述正面进行照明；及用于透过所述第二显示构件的所述正面对所述第二显示构件进行照明的构件，其中用于所述第二显示构件的照明构件使用来自用于所述第一显示构件的照明构件的光。
另一实施例包括一种形成图像的方法。在此种方法中，在一包含一正面及一背面的透射式显示器上显示一图像。使用一光源透过所述背面对所述透射式显示器进行照明。还在一包含一正面及一背面的反射式显示器上显示一图像。使用所述光源透过所述正面对所述反射式显示器进行照明。
另一实施例提供一种显示装置，其包括第一及第二反射式显示器、一光源、及光导管。所述第一反射式显示器包含一可视表面及一背面。所述第二反射式显示器也包含一可视表面及一背面。所述第一显示器的所述背面大致面对所述第二显示器的所述背面设置并定位于所述第二显示器的所述背面附近。所述光导管光学耦合至所述光源并还光学耦合至所述第一显示器与所述第二显示器二者的一边缘或表面，以将自所述光源发出的光传送至所述第一显示器及所述第二显示器二者的所述可视表面的一部分内，从而对所述第一显示器及所述第二显示器进行照明。
另一实施例包括一种制造一显示装置的方法。在此种方法中，提供一包含一可视表面及一背面的第一反射式显示器。提供一包含一可视表面及一背面的第二反射式显示器。所述第一显示器的所述背面大致面对所述第二显示器的所述背面设置并定位于所述第二显示器的所述背面附近。另外，提供一光源及光导管。所述光导管光学耦合至所述光源并还光学耦合至所述第一显示器与所述第二显示器二者的一边缘或表面，以将自所述光源发出的光传送至所述第一显示器及所述第二显示器二者的所述可视表面的一部分内，从而对所述第一显示器及所述第二显示器进行照明。
另一实施例包括一种对一具有一第一反射式显示器及一第二反射式显示器的装置进行照明的方法，所述第一反射式显示器具有一可视表面及一背面，且所述第二反射式显示器具有一可视表面及一背面。所述第一显示器的所述背面大致面对所述第二显示器的所述背面设置并定位于所述第二显示器的所述背面附近。所述方法包括：自一光源发出光，收集自所述光源发出的光，及将所述所收集的光提供至所述第一显示器及所述第二显示器的所述可视表面的一部分，以对所述显示器进行照明。
另一实施例包括一种显示装置，其包括：第一显示构件，其包含一可视表面及一背面；第二显示构件，其包含一可视表面及一背面，所述第一显示构件的所述背面大致面对所述第二显示构件的所述背面设置并定位于所述第二显示构件的所述背面附近；用于提供光的构件；及用于传播光的构件，其用于将光自所述光提供构件传播至所述第一显示构件及所述第二显示构件，以对所述第一显示构件及所述第二显示构件进行照明。
附图说明
图1为一等轴图，其绘示一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一松弛位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射层处于一受激励位置。
图2为一系统方块图，其图解说明一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一实施例。
图3为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜位置-所施加电压的关系图。
图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行与列电压的示意图。
图5A图解说明图2所示3×3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示数据帧。
图5B显示可用于写入图5A的帧的行信号及列信号的一实例性时序图。
图6A及6B为系统方块图，其图解说明一包含复数个干涉式调制器的视觉显示装置的一实施例。
图7A为一图1所示装置的剖面图。
图7B为一干涉式调制器的一替代实施例的剖面图。
图7C为一干涉式调制器的另一替代实施例的剖面图。
图7D为一干涉式调制器的再一替代实施例的剖面图。
图7E为一干涉式调制器的又一替代实施例的剖面图。
图8为一示意性地图解说明一具有一蛤壳状结构的移动电话的图式，所述移动电话包含一设置于所述蛤壳外表面上的副显示器。
图9为一示意性地图解说明一具有一蛤壳状结构的移动电话的图式，所述移动电话包括一设置于所述蛤壳内表面上的主显示器。
图10为一示意性地图解说明一设置于主显示器与副显示器之间的背光灯的剖面图的图式。
图11为一示意性地图解说明背光灯表面上的光射出区域的图式。
图12为一示意性地图解说明一包含一背光灯的显示装置的剖面图，所述背光灯经配置以对一反射性副显示器及一透射性主显示器进行照明。
图13A示意性地绘示一显示装置实施例的正视图，所述显示装置包括一由背光灯通过一环形光导管进行照明的副显示器，所述环形光导管向副显示器的每一侧提供光。
图13B示意性地绘示图13A所示环形光导管、背光灯及副显示器的透视图。
图13C示意性地绘示图13A所示环形光导管的透视图。
图14为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置具有一使用光导管对一反射式显示器进行照明的背光灯。
图15为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置包含一通过一构造为光导管的背板为一副显示器提供照明的背光灯。
图16为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置包含一通过一构造为光导管的背板及光学耦合材料为一副显示器提供照明的背光灯。
图17为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置包含一设置于一反射式显示器前面的大致光学透射性组件。
图18为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置由溢至显示器正面上的光进行照明。
图19为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置由以受控方式分布于显示器正面上的光进行照明。
图20为一剖面图，其示意性地图解说明一显示装置的实施例，所述显示装置具有第一及第二背板，所述第一及第二背板将光分别引导至第一及第二反射式显示器。
图21示意性地绘示一具有散射形体或照明点的空间光调制器的实例。
图22示意性地绘示一与背光灯一起使用的照明点图案的实施例。
图23示意性地绘示照明点阵列的可能位置的若干实施例。
图24为一流程图，其显示用于制造具有照明点的空间光调制器的不同方法。
具体实施方式
以下详细说明是针对本发明的某些具体实施例。然而，本发明可通过多种不同的方式实施。在本说明中，会参照附图，在所有附图中，使用相同的编号标识相同的部件。根据以下说明容易看出，本发明可在任一经配置以显示图像-无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，无论是文字图像还是图片图像-的装置中实施。更具体而言，本发明可在例如(但不限于)以下等众多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如里程表显示器等)、驾驶舱控制装置及/或显示器、照相机景物显示器(例如车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如一件珠宝上的图像显示器)。与本文所述MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。
本文所述的各种实施例包括使用光源及光导管对显示器进行照明的装置及方法。例如，在一实施例中，一种显示器包括一经配置以透过一背面进行照明的透射式显示器及一经配置以透过一正面进行照明的反射式显示器。所述显示器包含夹于所述透射式显示器与所述反射式显示器之间的单个光源。所述光源透过所述透射式显示器的背面对所述透射式显示器进行照明。一光导管自所述光源接收光并传播所述光，以使其透过所述显示器的一正面或边缘对所述反射式显示器进行照明。视显示器的应用而定，所述光导管及所述光源可具有各种实施例。
蜂窝式电话便为一其中可在显示器中使用MEMS装置的产品实例。以“蛤壳状”结构为特征的蜂窝式电话在不使用时通常合上，而此后在接收电话时则打开。此种蜂窝式电话在电话合上时使人们无法看到位于蛤壳内表面上的主显示器。因此，可在蛤壳外表面上包含一较小、不太复杂的第二显示器-在本文中有时将其称作“副显示器”，其可在电话合上时观看以提供“快检”信息，而不需要用户打开电话。所述主显示器及副显示器可为使用背侧照明的透射式或穿透反射式LCD。为降低蜂窝式电话的成本及复杂度并使蛤壳保持尽可能薄，可使用一置于主显示器与副显示器之间的单个背光灯对这两个显示器进行照明。在一实施例中，所述背光灯透过主显示器的后表面对主显示器进行照明。所述背光灯在其后表面上构造有一个或多个对应于副显示器区域的漏光区域。可使用光控制图案，例如附着至背光灯上的薄膜上的图案或者直接设置于背光灯自身上的图案，以使在后表面上泄漏至副显示器的光损失不会干扰自背光灯正面发出的光的均匀性。
当以使用正面照明的反射式显示器(例如干涉式调制器(MEMS装置))取代透射式或半透反射式副显示器时，由于射出背光灯后表面的光将照射于反射式显示器的不透明背面上且不提供有用的照明，因而更加难以共享背光灯。一种解决方案是为反射式显示器配备一前灯。此种解决方案可行，但其具有几种不利的后果。首先，额外的光会增加产品的成本及复杂度。第二，前灯会增加显示器及包含所述显示器的移动电话的厚度，且因而降低产品的合乎市场需要性。
本文所述的方法及系统包括使用单个背光灯对反射式显示器进行照明，以减小与增加一额外的前灯相关联的尺寸及成本。可使用一光导管将来自背光灯的光引导至反射式显示器的一部分，例如显示器的边缘或者显示器的正面。例如，在一双重显示器蛤壳式蜂窝电话中，一背光灯对位于蛤壳一个面上的透射式显示器或其一部分提供背面照明，并同时通过光导管结构为一位于蛤壳相反面上的反射式显示器(例如干涉式调制器显示器)提供正面照明。在某些实施例中，可将光导管至少部分地包含入反射式显示器的背板中。在某些实施例中，可使用具有一个或多个光导管的单个光源对位于装置两个面上的反射式显示器进行照明。
在图1中图解说明一个包含干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，显示元件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“off(关)”或“关闭(closed)”)状态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“开(on)”及“关(off)”状态的光反射性质。MEMS像素可配置为主要在所选色彩下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。
图1为一等轴图，其绘示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一像素包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，该对反射层定位成彼此相距一可变且可控的距离，以形成一具有至少一个可变尺寸的光学谐振腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置上，所述可移动层定位于距一固定的局部反射层相对远的距离处。在本文中称作受激励位置的第二位置上，可移动反射层定位成更紧密地邻近局部反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状态。
在图1中所示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动反射层14a处于一松弛位置，该松弛位置距一包含一局部反射层的光学堆叠16a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动反射层14b处于一邻近光学堆叠16b的受激励位置处。
本文中所提及的光学堆叠16a及16b(统称为光学堆叠16)通常由数个熔合的层构成，此可包括一电极层(例如氧化铟锡(ITO))、一局部反射层(例如铬)、及一透明电介质。光学堆叠16因此为导电性、局部透明及局部反射性，并可例如通过将上述各层中的一个或多个层沉积至一透明衬底20上来制成。在某些实施例中，所述层被图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动反射层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部的一个或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉后，可移动反射层14a，14b与光学堆叠16a，16b相隔一规定气隙19。反射层14可使用一具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且这些条带可形成一显示装置中的列电极。
在不施加电压时，空腔19保持处于可移动反射层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所示。然而，在向一所选行和列施加电位差之后，在对应像素处的所述行和列电极相交处形成的电容器变成充电状态，且静电力将这些电极拉向一起。如果所述电压足够高，则可移动反射层14会变形并受迫压抵光学堆叠16。光学堆叠16内的一介电层(在该图中未显示)可防止短路并控制层14与16之间的间隔距离，如图1中右边的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，其行为均相同。由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其他显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。
图2至图5B图解说明一个在一显示应用中使用一干涉调制器阵列的实例性过程及系统。
图2为一系统方块图，其图解说明一可包含本发明各个方面的电子装置的一个实施例。在该实例性实施例中，该电子装置包括一处理器21，该处理器21可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pro、8051、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。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软件模块。除执行一操作系统外，处理器还可经配置以执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其他软件应用程序。
在一实施例中，处理器21还经配置以与一阵列驱动器22进行通信。在一实施例中，阵列驱动器22包括向一面板或显示阵列(显示器)30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示阵列的剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如一10伏的电位差来使一可移动层自松弛状态变形至受激励状态。然而，当该电压自该值降低时，在该电压降低回至10伏以下时，该可移动层将保持其状态。在图3所示的实例性实施例中，在电压降低至2伏以下之前，可移动层不完全松弛。因此，在图3所示实例中，存在一大约为3至7伏的电压范围，在该电压范围内存在一所施加电压窗口，在该窗口内，该装置稳定在松弛或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间，使所选通行中将被激励的像素承受一约10伏的电压差，并使将被松弛的像素承受一接近0伏的电压差。在选通之后，使像素承受一约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在此实例中，在被写入之后，每一像素均承受一处于3-7伏“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在一既有的受激励状态或松弛状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于受激励状态还是松弛状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电位固定不变，则基本上没有电流流入像素。
在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将一行脉冲施加至第1行的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将一脉冲施加至第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第2行中的相应像素。第1行的像素不受第2行的脉冲的影响，且因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按一依序方式对整个系列的行重复上述步骤，以形成该帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复该过程来用新显示数据刷新及/或更新这些帧。还有很多种用于驱动像素阵列的行及列电极以形成显示帧的协议为人们所熟知，且可与本发明一起使用。
图4、5A及5B图解说明一种用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的可能的激励协议。图4图解说明一组可能的列及行电压电平，其可用于呈现出图3所示滞后曲线的像素。在图4的实施例中，激励一像素包括将相应的列设定至-V偏压，并将相应的行设定至+ΔV-其可分别对应于-5伏及+5伏。使像素松弛则是通过将相应的列设定至+V偏压并将相应的行设定至相同的+ΔV以在像素两端形成一0伏的电位差来实现。在那些行电压保持为0伏的行中，无论列是处于+V偏压还是-V偏压，像素均稳定于其最初所处的任何状态。如也在图4中所显示，应了解，也可使用与上面所述电压具有相反极性的电压，例如，激励一像素可涉及到将相应的列设定至+V偏压并将相应的行设定至-ΔV。在该实施例中，释放像素则是通过将相应的列设定至-V偏压并将相应的行设定至相同的-ΔV、从而在像素两端形成一0伏的电位差来实现。
图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加至图2所示的3×3阵列，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有像素稳定于其现有的受激励状态或松弛状态。
在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激励。为实现这一效果，在第1行的一“线时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，并将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回到0伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并使像素(1，3)松弛。阵列中的其他像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，并将第1列及第3列设定为+5伏。此后，施加至第2行的相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)松弛。同样，阵列中的其他像素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏、并将第1列设定为+5伏来设定第3行。第3行选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5A所示的布置。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于实施行和列激励的电压的时序、顺序及电平可在以上所概述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，任何激励电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。
图6A及6B为图解说明一显示装置40的一实施例的系统方块图。显示装置40例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件及其稍作变化的形式也可作为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。
显示装置40包括一外壳41、一显示器30、一天线43、一扬声器45、一输入装置48及一麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员所熟知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳41可由许多种材料中的任何一种制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其一组合。在一实施例中，外壳41包括可拆卸部分(未示出)，其可与其他具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可拆卸部分互换。
实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的双稳显示器。在其他实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包括一平板显示器，例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD，或一非平板显示器，例如CRT或其他显像管装置。然而，为便于说明本实施例，如本文中所述，显示器30包括一干涉式调制器显示器。
图6B示意性地图解说明实例性显示装置40的一实施例中的组件。所示实例性显示装置40包括一外壳41，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置40包括一网络接口27，网络接口27包括一耦接至一收发器47的天线43。收发器47连接至处理器21，处理器21又连接至调节硬件52。调节硬件52可经配置以对一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节软件52连接至一扬声器45及一麦克风46。处理器21还连接至一输入装置48及一驱动控制器29。驱动控制器29耦接至一帧缓冲器28并耦接至阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接至一显示阵列30。一电源50根据具体实例性显示装置40的设计所要求为所有组件供电。
网络接口27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口27还可具有某些处理功能，以降低对处理器21的要求。天线43是为所属领域的技术人员所知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，该天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)，(b)，或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线移动电话网络中进行通信的习知信号。收发器47对自天线43接收的信号进行预处理，以使其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以使其可通过天线43自实例性显示装置40发射。
在一替代实施例中，可使用一接收器取代收发器47。在再一替代实施例中，网络接口27可由一可存储或产生要发送至处理器21的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为数字视盘(DVD)或一含有图像数据的硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。
处理器21通常控制实例性显示装置40之整体运行。处理器21自网络接口27或一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将该数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器21将处理后的数据发送至驱动控制器29或发送至帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指识别一图像内每一位置处的图像特征的信息。例如，这些图像特征可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器21包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置40的运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性显示装置40内的离散组件，或者可并入处理器21或其他组件内。
驱动控制器29直接自处理器21或自帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器22。具体而言，驱动控制器29将原始图像数据重新格式化成一具有光栅状格式的数据流，以使其具有一适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动控制器29将格式化后的信息发送至阵列驱动器22。尽管一驱动控制器29(例如一LCD控制器)常常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。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、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。
通常，阵列驱动器22自驱动控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器29、阵列驱动器22、及显示阵列30适用于本文所述的任一类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器29是一传统的显示控制器或一双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22为一传统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其他小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30是一典型的显示阵列或一双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装置48包括一小键盘(例如一QWERTY键盘或一电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。
电源50可包括众多种能量储存装置，此在所属领域中众所周知。例如，在一实施例中，电源50为一可再充电式电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50为一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括一塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从墙上的插座接收电力。
在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述驻存于一驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在不同的构造中实施上述优化。
按照上述原理工作的干涉式调制器的详细结构可千变万化。例如，图7A-7E图解说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1所示实施例的剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积一金属材料条带14。在图7B中，可移动反射层14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图7C中，可移动反射层14悬挂于一可变形层34上，可变形层34可包含一种柔性金属。可变形层34直接或间接地在可变形层34的周边周围连接至衬底20上。这些连接在本文中称作支撑柱。图7D中所示的实施例具有支撑柱栓塞42，可变形层34即位于支撑柱栓塞42上。如在图7A-7C中所示，可移动反射层14保持悬置于空腔上面，但可变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔来形成支撑柱。而是，由用于形成支撑柱栓塞42的平坦化材料形成所述支撑柱。图7E中所示的实施例是基于图7D中所示的实施例，但也可经修改以与图7A-7C中所示的任一实施例以及未显示的其他实施例一起使用。在图7E中所示的实施例中，已使用额外的一层金属或其他导电材料来形成一总线结构44。此使信号能够沿干涉式调制器的背面路由，从而消除了原本可能须形成于衬底20上的若干电极。
在例如在图7A-7E所示的那些实施例中，干涉式调制器用作直视式装置，其中自透明衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射层14在光学上屏蔽干涉式调制器的位于与衬底20相对的反射层侧上的某些部分，包括可变形层34及总线结构44。这使得能够配置及操作被屏蔽区域，而不会不利地影响图像品质。此种可分离的调制器架构使对调制器的机电方面所用的与对调制器的光学方面所用的结构设计及材料能够相互独立地加以选择及发挥作用。而且，图7C-7E中所示的实施例具有因将反射层14的光学特性自其机械特性解耦合(此由可变形层34来实施)而得到的额外优点。此使反射层14的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望机械特性方面得到优化。
参见图8及9，有许多移动装置-例如“蛤壳式”移动电话82-包含一主显示器84及一副显示器80，主显示器84位于蛤壳的一半的内表面上，而副显示器80则位于蛤壳中与主显示器84相同的一半的外表面上。可用作主显示器84及副显示器80的反射式装置的实例包括LCD及干涉式调制器。在本文所述的实施例中，主显示器84及/或副显示器80可包含干涉式调制器。如果主显示器84与副显示器80二者均为反射式装置，则其可在环境光不足以观看所显示信息时通过接受额外的照明而受益。用于提供额外照明的装置的实例包括发光二极管(LED)、白炽灯及荧光灯。本文中所述的用于为主显示器84提供光的方法也可用于为副显示器80提供光，反之亦然。
图10显示一双重显示器100的一实施例，其中使用一背光光源90为一主显示器84及一副显示器80提供光。在该实施例中，主显示器84与副显示器80二者均可为例如LCD装置，其使来自背光灯90的光能够借助经配置的向LCD装置的光泄漏通过显示器背面进入主显示器84及副显示器80。当显示器可经配置以允许光从后面进入所述装置(例如通过显示装置的后面板的一部分)时，从一共用背光灯90为这两个显示器提供照明比较有效。显示器84及80也可为反射式装置。在此种实施例中，背光灯90可包含漏光区域或通道，其专门设计用于允许光直接自背光灯90传播至显示器80、84的正面，从而对显示器84、80进行正面照明。其他实施例可包含不止一个光源来对显示器84、80进行照明。
图11及12图解说明一双重显示器100的实施例，其包括一通过第一及第二光导管112、114为主显示器84及反射式副显示器80提供光的背光灯90。背光灯中用于漏光区域102、104的孔的尺寸及形状可有所变化。在某些实施例中，所述漏光区域可与副显示器80的区域的尺寸大致一致，或者与副显示器80的形状大致一致，或者大于副显示器80的周界的尺寸，如参照图13所述。另外，背光灯90上所设置的孔或漏光区域102、104的数量可有所变化。例如，可通过移除背光灯背面上一反射性背衬的某些部分而形成孔来形成漏光点。在某些实施例中，可在漏光区域102、104的孔中放置光学透射性材料。漏光区域102、104的位置并不仅限于背光灯的背面，其可位于背光灯中任何不会干扰对主显示器84的照明或观看的区域中。例如，在某些实施例中，将漏光区域102、104设置于背光灯90上副显示器后面的区域中。在其他实施例中，则可将漏光区域布置于背光灯上副显示器正后面及/或一位于副显示器正后面区域上方、下方或一侧或多侧上的区域中(例如参见图11)。在某些实施例中，光可透过背光灯90的侧面(未显示)、或者通过背光灯90表面中面对主显示器84但不被主显示器84覆盖的一部分射出背光灯。
如在图12中所示，来自漏光区域102、104的光可通过一光学媒介(例如第一及第二光导管112、114)提供至副显示器80。图12中所示的双重显示装置100包含一背光灯90，其对一设置于背光灯90一侧上的主显示器84及一设置于背光灯90相反侧上的副显示器80进行照明。图12中所示的副显示器80包含一背板116并光学耦合至光导管112、114。光导管112、114(图12)可覆盖设置于背光灯90面对副显示器80的一侧上和背光灯中未被副显示器80覆盖的区域中的漏光区域102、104(图11)，以使光自背光灯90传播至光导管112、114中。光导管112、114还耦合至副显示器80的一正面边缘。在某些实施例中，光导管112、114包含大致光学透射性的材料，例如(举例而言)聚碳酸酯或丙烯酸塑料材料。光导管112、114可包含例如一通过全内反射(TIR)对光进行导向的实心光导。在某些实施例中，光导管112、114包含光纤，例如一光纤束。在某些实施例中，光导管112、114也可是空心的，并具有反射(例如金属化)表面，以使光穿过其中的空心区域传播。光导管也可具有其他设计。
来自光源90的光可直接耦合至光导管112、114内。为提高耦合效率，光源90的发光表面可靠近或可能接触光导管112、114的输入表面111设置。在所示实施例中，入射点111位于背光灯90的平面中，对应于背光灯90的漏光区域104。在其他实施例中，来自光源90的光可通过一中间组件或材料耦合至光导管112、114中。
此种光学透射性光导管112、114经配置以将来自背光光源90的光传播至副显示器80，例如传播至副显示器80的一侧或一侧的一部分、或者传播至副显示器80的一表面或一表面的一部分。光导管还具有一射出区域118，光在此处输出耦合及自光导管114传送至副显示器80。
副显示器80可包含一光学透射性衬底(例如，在图1中显示为衬底20)。如在下文中参照图17所更全面论述，在某些实施例中，副显示器80可具有一设置于衬底正面中的前板(例如图17中的光学板152)。在不同的实施例中，光导管光学耦合至衬底及/或前板。
在图12中所示的实施例中，射出面或孔118大体垂直于入射面或孔111定向。射出点118可靠近副显示器80的前板及/或衬底的边缘设置。通过此种方式，将从背光灯90泄漏的光输出耦合至前板及/或衬底的边缘中，前板及/或衬底中的一者或二者均可在其中对光进行光学导向。
在某些实施例中，由单个光导管112为副显示器80提供光。在其他实施例中，则由两个或更多个光导管112、114为副显示器80提供光。在某些实施例中，光可在特定点处进入副显示器80。可如下文所更全面论述，可使用各种扩展或分布技术使光扩展于整个显示器80中。可通过对一个或多个光导管112、114加以配置以沿副显示器80的一部分或整个边缘接触副显示器80，而沿副显示器80的一个或多个边缘将光提供至副显示器80。
如上文所述，可对光导管加以配置，以将光自背光灯90耦合至衬底或者一设置于衬底前面的前板。在某些实施例中，衬底或前板可包含有助于使光改向至副显示器80的光调制元件的光学形体。例如，衬底或前板的一表面上的或者衬底或前板中的光学形体可使通过衬底或前板进行导向的光改向。在其他其中光溢至衬底或前板的表面上的其他实施例中，表面上或者衬底或前板中的光学形体可使原本不会透射过前板或衬底的以掠入射状态入射于衬底或前板上的光改向至显示器的光调制元件。这些光学形体可包含例如使光发生散射的散射形体或者微光学元件，包括但不限于使光改向的迷你棱镜及微透镜。光学形体可包含模制光学器件。相应地，光学形体可按确定性或非确定性方式对光起作用。这些光学形体可包含一个或多个反射或折射光的表面(例如，类似于菲涅耳透镜中的表面或者一拐角薄膜)，以使光朝光调制元件改向。所述光学元件既可对称也可不对称，且可为周期性及/或非周期性。所述光学元件可一同形成例如一全息图或衍射光学元件或一漫射器。这些光学元件不需要限定为表面形体，而是也可包含例如体漫射器或全息图中的体积形体。相应地，可使用反射、折射、衍射、漫射、随机或伪随机散射技术、或其任一组合使光改向。也可存在其他构造及方法。
在其中光导管112、114将光耦合至衬底中的实施例中，光学耦合件可提供折射率匹配来减少在光导管与衬底之间界面处的反射。在某些较佳实施例中，光导管112、114的出射口具有一与衬底的数值孔径或范围大致匹配的数值孔径或范围。在某些实施例中，光学耦合件提供与衬底的数值孔径或范围相匹配的数值孔径或范围。此种光学耦合件可例如改变光导管112、114的数值孔径或范围，以与衬底的数值孔径或范围大致匹配。例如，可使用一成像或非成像光学组件来实现此种数值孔径或范围的转换。在某些实施例中，光导管112、114的端部经定形及配置以提供此种转换。
类似地，如下文所述，在其中光导管112、114将光耦合至一光学板、薄片、层或薄膜中的实施例中，光学耦合件可提供折射率匹配以减少反射。同样地，可使范围大致匹配，以使通过量增大或最大化。在其中光导管112、114同时耦合至衬底与上面的一个或多个光学板、薄片、层或薄膜的某些实施例中，也可使范围大致匹配以增大通过量。
图13A-C图解说明一显示装置120的另一实施例，其中一环形光导管122将光自背光灯190提供至副显示器80的边缘。图13A示意性地绘示安装于背光灯90上的环形光导管122的一实施例的正视图，其中副显示器80插入于环形光导管122的中心处。在此种配置中，背光灯90通过环形光导管122将光提供至副显示器的所有侧上。图13B示意性地绘示图13A所示环形光导管及背光灯的透视图，其中显示副显示器80插入环形光导管122中。图13C示意性地绘示在不存在副显示器80情况下图13A所示的环形光导管，并图解说明环形光导管的出射口118。
环形光导管122具有一光入射点(未显示)，其大小或位置可有所变化。在某些实施例中，光导管122的入射点具有与副显示器80的外形轮廓近似相同形状及大小、或者略微更大或更小的内尺寸。另外，环形光导管122的入射区域可与背光灯90上一漏光区域的形状及大小相对应。在图13A及13B所示的实施例中，环形光导管122的形状确定成与副显示器80的四个边缘一致并向所述四个边缘提供光。光导管122经配置以使环形光导管的出射部分118可将光传播至副显示器80边缘的各部分中。光导管的入射点的大小可有所变化，且其截面积可相同于、大于或小于光导管出射点的截面积。较佳地，对光导管的入射点及出射点加以配置，从而使光以减少或最小的光损失有效地射入光导管122、通过光导管传播并射出光导管。然而，并不要求从背光灯90泄漏出的所有光均在出射部分118处射出光导管122。例如，某些在开始时未通过光导管出射点射出光导管的光可通过光导管反向循环并进入背光灯90。此种循环光可穿过背光灯90来对主显示器进行照明或者重新进入光导管122以便最终对副显示器80进行照明。如上文所述，光导管122可包含一实心或空心光学管或者光纤或光纤束，且也可存在其他变化形式。在一实施例中，光导管可包含可例如通过注射成型模制而成的聚合物材料。也可使用其他用于制造环形光导管122的方法。在某些实施例中，环形光导管122可配置成一附连装置，其将副显示器80紧固于显示装置120中并光学耦合至副显示器80。
存在诸多种以单个背光灯对一双重显示器进行照明的替代实施方案。例如，图14图解说明对一其中主显示器84的背面面对副显示器80的背面的双重显示装置进行的照明，其中在主显示器84的边缘处从一光源191对主显示器84进行照明。从同一光源191通过一光导管193在该显示器的边缘处对副显示器80进行照明。光导管193光学耦合至副显示器80的边缘，以使光均匀地分散于整个副显示器80中。在该实施例中，光学耦合件154将光导管193耦合至副显示器80。主显示器84可为经配置以在显示器边缘上进行照明的任一类型的显示器。在某些实施例中，副显示器80及/或主显示器84具有设置于显示器上或显示器前面(例如，设置于观看者与副显示器80或主显示器84的反射性光调制部分之间的表面上)的散射形体或其他光学结构。
另外，副显示器的背板可用作光导管的一部分或全部。在某些实施例中，来自背光灯的漏光点可例如包含一由副显示器的区域所界定的例如实质为正方形或矩形的区域。在图15及16中显示两个实例，其中在光入射点132处以阴影线表示光传送区域。参见图15，副显示器80的背板134可经修改以用作光导管。在其中背板134充当光导管的某些实施例中，背板可具有类似于上文所述光导管112、114及环形光导管122的特征。例如，背板134可包含光学透射性材料，光可透过所述光学透射性材料传播。背板134可例如包含模制或形成为一适当形状(例如以环绕并固定副显示器80并光学耦合至漏光区域132)的聚合物材料。在某些实施例中，背板可包含一中空区域，光可透过所述中空区域传播。另外，背板可光学耦合至副显示器80，或者例如通过光学水泥耦合至一接近所述显示器的薄片、板或薄膜。
背板134可围绕显示器80设置，以在显示器与背板之间形成一空腔。副显示器80的背板134配置成一光导管，其通过一光入射点132接收光并将光传播至副显示器80的前边缘，光在此处通过光出射点136、138射出背板/光导管134并射入副显示器80。类似于图12及13中的光导管114，背板134可按各种方式配置以将光提供至副显示器80的边缘的一部分或整个边缘。
现在参见图16，背板134可延伸出副显示器80的边缘之外，并经设置以使背板134的光出射区域位于副显示器80的边缘附近。在某些实施例中，可使用光学耦合件142、144在光学上桥接存在于背板134的光出射区域与副显示器80之间的任何间隙。光学耦合件142、144可例如为一小的光导管或光学耦合黏合剂。光学耦合件142、144可在其中包含反射面，以将光自背板134引导至显示器内。通过此种方式，由背板134与光学耦合件142、144的组合来充当用于将光自背光灯90提供至副显示器80的光导管。
图17显示一设置于副显示器80前面的大致光学透射性组件152。在某些实施例中，所述大致光学透射性组件为一光学板，且在下文对一实施例的论述中，将所述大致光学透射性组件称作光学板152。在其他实施例中，所述大致光学透射性组件则为一光学薄片、薄膜或层。在某些实施例中，所述大致光学透射性组件包含一光导。相应地，本文根据光学板152所提供的论述也可适用于光学薄片、薄膜或层。
光导管112、114可经配置以将光自背光灯90耦合至设置于副显示器80前面(例如副显示器80与副显示器80的观看者之间)的光学板152。在某些实施例中，光学板152可包含有助于使光改向至副显示器80的光调制元件的光学形体。例如，光学板152的一表面上或光学板152中的光学形体可例如通过全内反射使经由光学板152导向的光改向。在其中光溢至光学板152表面上的其他实施例中，光学板152的表面上或光学板152中的光学形体可使以掠入射或接近掠入射状态入射于光学板152上的光改向。使此种原本将不透射过光学板152的经过改向的光射至显示器的光调制元件上并对所述光调制元件进行照明。这些光学形体可包含例如使光发生散射的散射形体或者微光学元件，包括但不限于使光改向的迷你棱镜及微透镜。光学形体可包含模制光学器件。相应地，光学形体可按确定性或非确定性方式对光起作用。这些光学形体可包含一个或多个反射或折射光的表面(例如，类似于菲涅耳透镜中的表面或者一拐角转向薄膜，例如3M公司的四分之一转向薄膜的变化形式)，以使光朝光调制元件改向。所述光学元件既可对称也可不对称，且可为周期性及/或非周期性。所述光学元件可一同形成例如一全息图或衍射光学元件或一漫射器。这些光学元件不需要限定为表面形体，而是也可包含例如体漫射器或全息图中的体积形体。相应地，可使用反射、折射、衍射、漫射、随机或伪随机散射技术、或其任一组合使光改向。也可存在其他构造及方法。
光学板152可包含例如玻璃或塑料或者任何大致光学透射性(或透明)的材料。在某些实施例中，光学板152包含一光学薄片、薄膜或层。此种光学薄片、薄膜或层也可包含例如玻璃、聚合物或其他大致光学透射性材料。在某些实施例中，将一光学薄膜152层压至在上面一个或多个层上形成有空间光调制器元件的衬底上。在其他实施例中，光学薄膜152可生长而成或者可通过其他方式形成，例如可将光学结构作为一永久性或可移开式光学薄膜直接模制至副显示器上。
光学板152可通过各种各样的技术光学耦合至光导管112、114。例如，可使用黏合剂或其他耦合材料作为光学耦合件154、156，或者光导管112、114可靠近或接触光学板152。光学耦合件154、156可提供折射率匹配，以减少光导管112、114与光学板152之间界面处的反射。在某些较佳实施例中，光导管112、114的出射口具有一与光学板152的数值孔径或范围大致匹配的数值孔径或范围。在某些实施例中，光学耦合件114、156提供一与光学板152的数值孔径或范围相匹配的数值孔径或范围。此种光学耦合件可例如改变光导管的数值孔径或范围，以与光学板152的数值孔径或范围大致匹配。例如，可使用一成像或非成像光学组件来实现此种数值孔径或范围的转换。在某些实施例中，光导管112、114的端部经定形及配置以提供此种转换。
光学板152可经配置以使来自光导管112、114的光均匀地分散于整个副显示器表面上。在某些实施例中，背板116包含一将光耦合至光学板152内的光导管。
图18图解说明一其中光导管112、114将光162溢至副显示器80上或一光学板(薄片、薄膜或层等等)上(例如图17中所示的光学板152上)的实施例。光导管的形状及出射区域的形状可经设计以使光以受控方式分布。在某些实施例中，副显示器80或光学板152可经配置以使光分散于整个显示器中。如上文所述，可使用光学形体使光朝光调制元件改向。例如，参见对图17的论述及相关的论述。
图19图解说明一其中光导管112、114进一步包含末端部分164、166的实施例，末端部分164、166经配置以控制光的分布，例如使光168以一预定图案分布至副显示器80上。在某些实施例中，光导管112、114的末端部分164、166可经结构化以模仿使用LED进行的边缘照明。知晓结构化外溢的图案使得能够对副显示器80进行配置以使用例如显示器中的光学形体、如上文参照图17所述的一个或多个光学板152(或薄片、薄膜或层)使光均匀地分散于整个显示器中。光导管112、114的末端部分164、166可为耦合至光导管112、114的单独组件，或者末端部分164、166可集成为光导管112、114的一部分。
本文所述的实施例不仅涉及通过一双重显示器光源为副显示器提供光，而且还涉及为主显示器提供光。例如，如果主显示器为一不能通过其面对背光灯的背面接收光的反射式显示器，则可利用上文所述的光导管及背板构造对主显示器进行照明。例如，图20图解说明一双重显示器，其配备有设置于副显示器80与一主显示器182之间的第一光源192及第二光源194。光导181、183、185、187将光源192、194光学耦合至也为光导的背板116、117。光通过额外的光导管186、188、196、198汇集至显示器80、84。在图20中，所述额外的光导管186、188、196、198光学耦合至一设置于显示器80、84前面的光学薄膜或板174、184。光学薄膜或板174、184可包含如上文所述使光朝光调制元件改向的光学形体。此外，如上文所述，光导管186、188、196、198及光学板152、184可按一种会增加光的传送的方式进行光学耦合。然而，在某些实施例中，则不使用额外的光学管181、183、185、187、186、188、196、198及/或光学板或薄膜174、184，且背板116、117经配置以将光自光源192、194传播至整个显示器80、182或传播至可包含散射形体的显示器的边缘。类似地，除耦合至光学薄膜或板174、184之外或并非耦合至光学薄膜或板174、184，而是可将光通过光导管耦合至衬底中。可采用例如在上文及在本文中其他地方所述的配置及设计的各种各样的变化形式。例如，如权利要求30所述的显示装置，其中光导管包含用于为第一显示器及第二显示器二者提供光的单个背板。还可存在另一些变化形式。
如上文所述，双重显示装置可包含使光改向(例如散射)至反射式显示器的形体。这些形体可例如包含照明点，此阐述于名称为“集成调制器照明(Integrated ModulatorIllumination)”的共同拥有的第10/794,825号美国专利申请案中。
在图21中显示一纯粹反射式显示器的一实施例，所述反射式显示器包含一具有照明点的空间光调制器。本实例中的空间光调制器包含例如上文所述的用作双重显示装置的一部分的干涉式调制器。一漫射器206设置于空间光调制器的前面。图21中所示的干涉式调制器形成于一光学透射性衬底200上。可分别启用空间光调制器阵列的每一元件204来调制通过漫射器206及通过衬底200传播到达元件204的光。每一调制器元件在被启用时，均可用于将经调制或未经调制的光引导至衬底200的相对侧上的观看者214。该实施例包含一可不透明的调制器背板202，从而使此种类型的调制器难以与背光照明一起使用。元件204自身不透明，此使得更难以进行背光照明。
在对双重显示器应用采用本文所述的边缘照明方案时，形成于漫射器206与衬底200之间界面处的照明点208可为显示器提供照明。每一点208均由一反射性的第一层210及一吸收性的第二层212构成，其中第一层210朝调制器阵列设置，而第二层212朝观看者214设置。照明点可通过各种类型的印刷或薄膜沉积技术形成于光学透射性衬底200的表面或漫射器206上(或者一个或多个形成或耦合于上面的层上，例如光学板152上)。也可采用其他形成光学形体的方法。
所述照明点与一与显示器相关联的光源一起可补充环境光，从而增大显示器的亮度。在完全黑暗时，照明点及相关联的光源可为显示器提供所有必要的照明。图21显示一位于光学透射性衬底200的一个边缘处的光源216，例如一冷阴极荧光管或一发光二极管(LED)。在某些实施例中，可改为采用一由LED进行照明的边缘发光型光导管作为光源216。由光源216发出并正确注入衬底200内的光在衬底200中通过全内反射的导引而传播穿过衬底。如图所示，照射于一照明点上的光沿数个不同的方向反射；例如参见点220及222。如上文所述，在某些实施例中，图21中的光源216可为一光导管，其对显示器边缘进行照明，或者对位于显示器前面的一光学板、薄片、薄膜或层进行照明。
可根据例如照明类型及分布及可在其中使用调制器的环境以及空间光调制器的设计来配置及布置所述点。图22显示一并不均匀的点图案的实例。在不同的实施例中，点布置可在许多方面有所不同，并可例如为不规则的布置。点布置的不规则程度可从完全随机到局部地随机及局部地规则再到均匀且呈周期性不等。可对所述布置加以选择，以减轻因光调制元件在调制器阵列中的周期性而引起的莫尔(Moire)效应或减小固定图案噪声。此外，如上文所述，可对所述点加以布置，以便针对一给定照明配置以一特定方式分布(例如)将光均匀地分布于整个显示器中。点图案中的各个点(例如点302)使光偏转或散射，光随后射到调制器元件(例如元件304a及304b)上。从点302偏转或散射的光在射到点302上及发生偏转或散射之前可能已在衬底200内发生数次内反射。
如上文所述，注入光学透射性衬底200内的光在衬底200中发生内反射。倘若不存在点或某种其他干扰结构，该光可能会继续穿过衬底200。所述点会中断或干扰光在衬底200内的传播，从而使光散射至空间光调制器元件304上。所述点可布置成一图案形式，以实现光在空间光调制器阵列上的特定分布。在某些实施例中，例如，点图案可在空间光调制器元件阵列上形成均匀的照明。
在各种实施例中，点的大小非常小以致于无法由在正常观看距离处观看显示器的观察者的视力分辨出。带有无法单独分辨出的形体的阵列有时仍可形成不利的假象。所述图案可使这些不利的假象得以减轻或消除。如上文所述，所述图案也可控制光在空间光调制器上的分布。
除点的图案化的变化以外，上面放置所述点的表面也可有所变化。在图23中，显示所述点位于漫射器502与光学透射性衬底500之间的界面处。在某些实施例中，使漫射器502与光学透射性衬底500相配合。出于图23的目的，已将漫射器抬离衬底500。可将所述点图案化至衬底500的表面上(例如点504)。点504具有一朝向调制器阵列的反射性部分508(未显示)及一朝向观看者214的吸收性部分506。
在一替代实施例中，可将所述点布置于漫射器502的表面上(例如点510)。所述点也可形成于漫射器502或衬底500上的一个或多个层上，或者可形成于其他位置(例如一设置于反射式显示器与显示器观看者之间的光学板上)。改变点的位置可修改点处理顺序。衬底表面上的点(例如点504)可沉积有一第一反射材料508并随后覆盖一吸收性材料表涂层506。如果所述点位于漫射器502的表面上(例如点510)，则可首先放置吸收性材料512，随后是反射性材料514。此种方法会保持所述层相对于调制器及观看者214的恰当定向。
所述光学形体可位于其他位置。例如，可将所述光学形体设置于一光学板(薄片、薄膜或层)的表面上。所述光学形体也可设置于衬底或光学板(薄片、薄膜或层)上。还可具有另一些变化形式。
尽管在图21-23中显示具有特定形状及构造的点，然而也可在副显示器的衬底中或者在一位于副显示器前面的光学板、薄片或薄膜中使用其他类型的形体。这些形体可例如包括微结构或微结构阵列(包含例如凸块、点或凹陷)。所述形体可包含凹面或凸面(例如形成透镜或小透镜的凹面或凸面)。在某些实施例中，所述形体是细长的且包含例如既可平直也可不平直的肋、凸脊或凹槽。也可使用倾斜或弯曲的表面。也可具有各种各样的其他形状、几何结构及构造。在某些实施例中，所述几何结构可确定性地将光改向至显示器内。如上文所述，例如，可使用例如微透镜、棱镜及拐角转向薄膜等微光学器件。所述形体可例如将以任意角度处于显示器表面上的光改向以折入显示器内，从而恰当地进行照明。可采用非确定性方法。所述光学形体可包含形成一漫射器、一衍射光学元件、或一全息图的形体。
这些形体可具有规则或不规则的形状并可具有不同的尺寸。所述形体可包含不透明或大致光学透射性材料。所述形体可为局部或完全反射性、透射性及/或吸收性。所述形体可在某些实施例中包含金属或者可包含电介质。所述形体可包含与上面形成所述形体的表面(例如衬底、漫射器、光学板、其他层等等)具有相同或不同折射率的电介质。某些微结构阵列可具有微米数量级的尺寸。
也可通过不同的方式制作所述形体。例如，可通过印刷或微影方式、通过注射成型或激光蚀刻来应用所述形体。可将所述形体作为一薄膜应用于一表面上。在一替代实施例中，光散射及/或引导微结构可使用经浇注及固化以形成所需微结构的树脂，例如使用紫外线硬化的树脂，来制造并结合至显示器、光学薄膜或板的表面上。也可使用其他制作散射形体的方法。
除在显示器的各种表面上形成光学形体的灵活性及关于所述光学形体形成何种图案及密度的灵活性之外，还存在关于在制造过程中的哪一点处形成所述光学形体的显著的灵活性。在图24中显示用于制造具有照明点的空间光调制器阵列的某些实例性方法。
在一实施例中，所述过程首先在方块600中提供一大致光学透射性衬底。在方块602中，对光学透射性衬底或者对位于显示器前面的任一光学板、薄片或薄膜152应用照明点。在方块604中，制造空间光调制器。在方块606中制成调制器，其可包括例如附着一背板等任务。在方块608中，在所述照明点上面对衬底或对位于显示器前面的任一光学板152应用漫射器。也可包含其他组件。
在一替代实施例中，在方块610中在大致光学透射性衬底的“背面”(远离观看者)上制造空间光调制器。在方块612中制成空间光调制器。在一实施例中，在方块614中对衬底正面应用照明点，且在方块616中应用漫射器。
在另一替代实施例中，在方块612中制成调制器之后或者与制造及制成调制器的过程平行地在方块618中提供一漫射器。在方块620中对漫射器应用照明点，并在方块622中对衬底应用漫射器。
也可使用其他方法。列出这些过程并不意味着任何次序，因为所述次序可根据实施例而变化。另外，可增加或移除某些处理步骤。
如上文所述，所述光学形体可在诸多印刷程序中的一种中形成，包括例如在微影印刷、喷墨印刷、丝网印刷或任意其他类型的印刷技术中形成。也可使用不基于印刷的方法。所述光学形体可例如浮雕至表面上或者模制而成。所述光学形体可形成于一层压或附着至衬底或光学板或其他层的表面上。也可采用另外其他技术，包括在所属领域中众所周知的技术以及仍有待设想的技术。可对光学形体的形状及构造加以控制，以提高或使有效性最大化。如上文所述，可使用低于人眼分辨率的分辨率来制作光学形体，以免影响观看者所看到的图像品质。
尽管上文详细说明是显示、说明及指出本发明的适用于各种实施例的新颖特征，然而应了解，所属领域的技术人员可在形式及细节上对所示装置或工艺作出各种省略、替代及改变，此并不背离本发明的精神。应知道，由于某些特征可与其他特征相独立地使用或付诸实践，因而可在一并不提供本文所述的所有特征及优点的形式内实施本发明。