用于達(dá)成不變的色彩偏軸視野的光纖陣列的制作方法
【專利說明】
[00011 優(yōu)先權(quán)主張
[0002] 本申請案主張2013年9月11日申請且題目為"用于達(dá)成不變的色彩偏軸視野的光 纖陣列（OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING CONSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING)" 的 第61/876,673號(hào)美國臨時(shí)專利申請案(代理人案號(hào)01從1^197?/132873?1)的優(yōu)先權(quán)，所述案 以引用的方式并入本文中。本申請案還主張2013年10月17日申請且題目為"用于達(dá)成不變 的色彩偏軸視野的光纖陣列（OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING ⑶NSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING)" 的第 14/056,720號(hào)美國專利申請案（代理人案號(hào)QUALP197US/132873) 的優(yōu)先權(quán)，所述案以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及機(jī)電系統(tǒng)及裝置，且更特定言之涉及用于實(shí)施反射式顯示裝置的機(jī)電 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 機(jī)電系統(tǒng)(EMS)包含具有電及機(jī)械元件、致動(dòng)器、換能器、感應(yīng)器、光學(xué)組件(例如， 鏡及光學(xué)膜)及電子儀器的裝置。可按包含(但不限于)微尺度及納米尺度的多種尺度來制 造 EMS裝置或元件。舉例來說，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置可包含具有范圍為約一微米至數(shù)百微 米或更大的大小的結(jié)構(gòu)。納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)裝置可包含具有小于一微米的大小(包含(例 如)小于數(shù)百納米的大?。┑慕Y(jié)構(gòu)。可使用沉積、蝕刻、光刻及/或蝕刻掉襯底及/或所沉積材 料層的部分或添加層以形成電及機(jī)電裝置的其它微機(jī)械加工過程來產(chǎn)生機(jī)電元件。
[0005] -個(gè)類型的EMS裝置被稱為干涉調(diào)制器（MOD)。術(shù)語頂0D或干涉光調(diào)制器指使用 光學(xué)干涉的原理來選擇性地吸收及/或反射光的裝置。在一些實(shí)施方案中JM0D顯示元件可 包含一對導(dǎo)電板，所述對導(dǎo)電板中的一者或兩者可完全或部分地為透明型及/或反射型且 在施加適當(dāng)電信號(hào)后即能夠進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。舉例來說，一個(gè)板可包含安置于襯底上方、襯底 上或由襯底支撐的固定層且另一板可包含通過氣隙而與所述固定層分開的反射膜。一個(gè)板 相對于另一板的位置可改變?nèi)肷溆贛OD顯示元件上的光的光學(xué)干涉。基于MOD的顯示裝置 具有廣泛的應(yīng)用范圍，且被預(yù)期用于改良現(xiàn)有產(chǎn)品及產(chǎn)生新產(chǎn)品（尤其是具有顯示能力的 新產(chǎn)品）。
[0006] -些MOD為雙態(tài)IM0D，此意謂其可僅被配置于兩個(gè)位置(斷開或閉合）中。單一圖 像像素可包含三個(gè)或三個(gè)以上的雙態(tài)頂0D，所述雙態(tài)頂0D中的每一者對應(yīng)于一子像素。在 包含多狀態(tài)干涉調(diào)制器(MS-MOD)或模擬MOD(A-MOD)的顯示裝置中，可通過單一MOD的 吸收體堆疊與反射器堆疊之間的間隙間距或"間隙高度"來確定像素的反射色彩。一些A-IM0D可以實(shí)質(zhì)上連續(xù)的方式而被定位于大量間隙高度之間，而MS-MOD可大體被定位于少 量間隙高度中。結(jié)果，可將A-niOD視為MS-IM0S的類別的特殊狀況（即，視為具有極大量的可 控間隙高度的]^-頂00)。因此，本文中可將六-]00與]\^-頂00兩者稱為15-頂00或簡單地稱 為頂0D。
[0007] 在例如MOD顯示器或偏振控制顯示器(例如，液晶顯示器(IXD))的反射式顯示器 中，偏軸視野常常導(dǎo)致色彩的不良移位或甚至對比度反轉(zhuǎn)。在MS-MOD顯示器中，當(dāng)像素顯 示微紅色彩時(shí)，此效應(yīng)尤為顯著，此是因?yàn)槿魏紊实姆瓷浔确逯党蛩{(lán)色移位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，所述方面中無單一方面單獨(dú) 地負(fù)責(zé)本文中所揭示的所要屬性。
[0009] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)創(chuàng)新方面可實(shí)施于一種設(shè)備中，所述設(shè)備可包含 顯示器;實(shí)質(zhì)上透明的襯底;及光纖陣列，其安置于所述襯底與所述顯示器之間。所述光纖 陣列可能能夠使光在所述襯底與所述顯示器之間透射。所述光纖陣列可包含具有實(shí)質(zhì)上隨 機(jī)長度的光纖。
[0010] 在一些實(shí)施方案中，所述光纖陣列可能能夠界定所述顯示器的視角范圍。所述光 纖陣列可包含具有錐形光纖芯的光纖?？蓪⒌驼凵渎使饫w包層材料安置于所述錐形光纖芯 之間。舉例來說，所述光纖包層材料可包含光吸收材料。在一些實(shí)施方案中，所述光纖陣列 可包含具有光纖芯的光纖，所述光纖芯具有沿所述光纖的軸線而變化的分級(jí)折射率。
[0011] 所述設(shè)備可包含能夠照明所述光纖陣列的實(shí)質(zhì)上不相干光源。在一些此等實(shí)施方 案中，自所述陣列中的第一光纖射出的光與自所述陣列中的第二光纖射出的光可相互不相 干。
[0012] 一種顯示裝置可包含所述設(shè)備。所述顯示裝置可包含干涉調(diào)制器（MOD)顯示器。 所述顯示裝置可包含能夠控制所述顯示裝置的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可能能夠處理圖像 數(shù)據(jù)。
[0013] 所述顯示裝置可包含：驅(qū)動(dòng)器電路，其能夠?qū)⒅辽僖粋€(gè)信號(hào)發(fā)送到所述顯示裝置 的顯示器;及控制器，其能夠?qū)⑺鰣D像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。所述控 制系統(tǒng)還可包含:處理器;及圖像源模塊，其能夠?qū)⑺鰣D像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器。所述 圖像源模塊可包含接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。所述顯示裝置還可包含輸入裝 置，所述輸入裝置能夠接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳達(dá)到所述控制系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一創(chuàng)新方面可實(shí)施于一種裝置中，所述裝置包含： 用于顯示圖像的設(shè)備；實(shí)質(zhì)上透明的襯底;及用于使光在所述襯底與所述顯示器之間透射 的設(shè)備。用于使光透射的所述設(shè)備可包含安置于所述襯底與用于顯示圖像的所述設(shè)備之間 的光纖陣列。所述光纖陣列可能能夠界定所述顯示器的視角范圍。
[0015] 在一些實(shí)施方案中，所述光纖陣列中的每一光纖可包含光纖芯及光纖包層。所述 光纖芯及所述光纖包層的折射率可經(jīng)選擇以提供所述視角范圍。在一些實(shí)施方案中，每一 光纖的數(shù)值孔徑可至少部分地基于所述光纖芯的所述折射率與所述光纖包層的所述折射 率之間的差的平方根。
[0016] 在一些實(shí)施方案中，所述光纖陣列可包含具有實(shí)質(zhì)上隨機(jī)長度的光纖。根據(jù)一些 實(shí)施方案，所述光纖陣列中的每一光纖可長于最小長度。所述最小長度可至少部分地基于 光纖直徑及/或光纖芯折射率。
[0017] 根據(jù)一些實(shí)施方案，所述光纖陣列可包含具有錐形光纖芯的光纖。在一些實(shí)例中， 所述光纖陣列可包含具有光纖芯的光纖，所述光纖芯具有沿所述光纖的軸線而變化的分級(jí) 折射率。
[0018] 在隨附圖式及以下描述中陳述此說明書中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案 的細(xì)節(jié)。雖然此概述中所提供的實(shí)例主要就基于機(jī)電系統(tǒng)(EMS)的顯示器來描述，但本文中 所提供的概念可適用于其它類型的顯示器（例如，液晶顯示器（LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管 (0LED)顯示器、電泳顯示器及場發(fā)射顯示器）以及適用于其它非顯示器EMS裝置(例如，EMS 麥克風(fēng)、感應(yīng)器及光學(xué)開關(guān)）。其它特征、方面及優(yōu)勢自描述、圖式及權(quán)利要求書將變得顯而 易見。應(yīng)注意，以下諸圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說明】
[0019] 圖1展示描繪在頂0D顯示裝置的一系列顯示元件或一顯示元件陣列中的兩個(gè)鄰近 實(shí)例干涉調(diào)制器(MOD)顯示元件的等角視圖說明。
[0020] 圖2展示說明并有基于IM0D的顯示器的實(shí)例電子裝置的系統(tǒng)框圖，所述基于頂0D 的顯示器包含MOD顯示元件的三元件X三元件陣列。
[0021] 圖3展示說明用于BTOD顯示器或顯示元件的實(shí)例制造過程的流程圖。
[0022]圖4A至4E展示在制造 IM0D顯示器或顯示元件的實(shí)例過程中的各種階段的橫截面 說明。
[0023]圖5A及5B為機(jī)電系統(tǒng)(EMS)封裝的一部分的示意性分解部分透視圖，所述EMS封裝 包含EMS元件陣列及背板。
[0024] 圖6A到6E展示多狀態(tài)BTOD(MS-nroD)可如何經(jīng)配置以產(chǎn)生不同色彩的實(shí)例。
[0025]圖7A展示正沿軸線所檢視的MS-BTOD的實(shí)例，所述軸實(shí)質(zhì)上正交于鏡堆疊的表面。 [0026]圖7B展示正沿軸線所檢視的MS-MOD的實(shí)例，所述軸線與鏡堆疊的表面的法線成 角度α。
[0027]圖8Α及8Β展示能夠界定視角范圍的光纖陣列的實(shí)例。
[0028]圖9展示包含光纖陣列的設(shè)備的實(shí)例。
[0029] 圖10展示個(gè)別光纖的橫截面的實(shí)例。
[0030] 圖11展示紅色視角相依性的u ' ν '色空間特征化的實(shí)例。
[0031] 圖12Α及12Β展示用于增加透射穿過光纖陣列的光的量的實(shí)施方案的實(shí)例。
[0032]圖13展示光學(xué)擴(kuò)展量守恒定律的參數(shù)的實(shí)例。
[0033]圖14Α到14C說明制造具有光纖芯的光纖陣列的過程，所述光纖芯具有分級(jí)折射 率。
[0034]圖15Α及15Β展示說明可包含多個(gè)BTOD顯示元件的實(shí)例顯示裝置的系統(tǒng)框圖。
[0035]各圖式中相同參考數(shù)字及標(biāo)號(hào)均指示相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下描述是有關(guān)出于描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面的目的的某些實(shí)施方案。然而，所屬 領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到，可以眾多不同方式來應(yīng)用本文中的教示。所描述的實(shí) 施方案可實(shí)施于能夠顯示圖像(不管處于運(yùn)動(dòng)(例如，視頻)抑或固定(例如，靜態(tài)圖像），且 不管為文字、圖形抑或圖片）的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中。更特定言之，預(yù)期所描述的實(shí)施方 案可被包含于多種電子裝置中或與多種電子裝置相關(guān)聯(lián)，所述電子裝置為例如（但不限 于）：移動(dòng)電話、已啟用多媒體因特網(wǎng)的蜂窩蜂窩式電話、移動(dòng)電話接收器、無線裝置、智能 電話、Bluetooth?裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或便攜式計(jì)算 機(jī)、迷你筆記型計(jì)算機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)、智能本、平板計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、傳真 裝置、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器/導(dǎo)航儀、攝像機(jī)、數(shù)字媒體播放器(例如，MP3播放器）、攝 錄像機(jī)、游戲控制臺(tái)、手表、時(shí)鐘、計(jì)算器、電視監(jiān)控器、平板顯示器、電子閱讀裝置(例如，電 子閱讀器）、計(jì)算機(jī)監(jiān)控器、音頻顯示器(包含里程表及速度計(jì)顯示器等）、座艙控制件及/或 顯示器、攝像機(jī)視圖顯示器(例如，車輛中的后視圖攝像機(jī)的顯示器）、電子照片、電子告示 牌或廣告牌、投影儀、架構(gòu)結(jié)構(gòu)、微波、電冰箱、立體聲系統(tǒng)、盒式記錄器或播放器、DVD播放 器、CD播放器、VCR、無線電、便攜式存儲(chǔ)器芯片、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、洗衣機(jī)/干衣機(jī)、停車計(jì)時(shí) 器、封裝(例如，在包含微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)應(yīng)用的機(jī)電系統(tǒng)(EMS)應(yīng)用以及非EMS應(yīng)用中）、美 學(xué)結(jié)構(gòu)(例如，一件珠寶或衣服上的圖像的顯示)及多種EMS裝置。本文中的教示也可用于非 顯示應(yīng)用中，例如(但不限于）：電子開關(guān)裝置、射頻濾波器、感應(yīng)器、加速計(jì)、回轉(zhuǎn)儀、運(yùn)動(dòng)感 應(yīng)裝置、磁力計(jì)、用于消費(fèi)型電子儀器的慣性組件、消費(fèi)型電子產(chǎn)品的零件、可變電抗器、液 晶裝置、電泳裝置、驅(qū)動(dòng)方案、制造過程及電子測試設(shè)備。因此，所述教示并不意欲限于僅在 諸圖中描繪的實(shí)施，而實(shí)情為，具有如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于顯而易見的廣泛適 用性。
[0037] 本文中所描述的一些實(shí)施方案涉及界定視角范圍（本文中也稱為視野錐）。可由顯 示器(例如，頂0D顯示器)上的光纖陣列來產(chǎn)生視野錐。在一些實(shí)施方案中，光纖陣列包含能 夠增加透射穿過光纖陣列的光的量的錐形光纖。光纖陣列可為分級(jí)折射率式光纖陣列，其 中光纖芯的折射率沿光纖的軸線而變化。
[0038] 可實(shí)施本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的特定實(shí)施方案以實(shí)現(xiàn)以下潛在優(yōu)勢中的一或 多者。一些實(shí)施