用于增强干涉式调制器的色彩偏移的装置的制作方法

专利名称：用于增强干涉式调制器的色彩偏移的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机电系统(MEMS)和类似装置，例如静态干涉式装置。
背景技术：
微机电系统包括微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀 刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺 来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语干涉式 调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装 置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透 明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板 可包含沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包含通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如 本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学 干涉。在另一实施例中，两个板均相对于彼此固定以形成干涉式堆叠。这些装置具有广泛 范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性以使得其特征可被发 掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。

发明内容
在一个实施例中，提供一种组合件，其包括干涉式调制器堆叠，其包括吸收器 层，其至少部分透射入射光；反射层，其相对于所述吸收器层固定；以及间隔物层，其安置 于所述吸收器层与所述反射层之间且在所述干涉式调制器堆叠内界定干涉式间隙；以及纹 理化层，其安置于所述吸收器层的与所述反射层相对的侧上。在另一实施例中，提供一种光学结构，其包括显示器元件，其中所述显示器元件 所反射的光波长依据观看角度而变；以及上覆层，其包括具有大致随机纹理的表面，其中所 述纹理化表面形成具有第一折射率的第一材料与具有第二折射率的第二材料之间的边界， 且其中所述显示器元件所反射的光在所述纹理化表面处折射以改变所述显示器元件上的 有效观看角度。在另一实施例中，提供一种显示器元件，其包括干涉式调制器，所述干涉式调制 器包括吸收器；以及反射器，其下伏于所述吸收器层下方；以及额外层，其包含至少一个 光学特征，所述额外层上覆于所述干涉式调制器的均勻部分上方，其中所述吸收器层与所 述反射器分离大致均勻的距离，其中从所述均勻部分中的第一点反射到观看者的光包含第 一峰值波长的光，且从所述均勻部分中的第二点反射到所述观看者的光包含第二峰值波长 的光，所述第一峰值波长不同于所述第二峰值波长，其中所述第一或第二峰值波长的光均不包含另一者的谐波。在一个实施例中，提供一种光学结构，其包括用于干涉式调制光的装置，其中所述调制装置所反射的色彩依据观看角度而改变；以及用于折射所述调制装置所反射的光以 改变所述调制装置上的有效观看角度的装置。


专利或申请案文件含有以色彩实行的至少一个图式。专利局将根据要求且收取必 要费用来提供本专利或专利申请公开案的具有彩色图式的复本。图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干 涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活 位置。图2是说明并入有3X3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。图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置对所施加电压的 图。图4是可用以驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。图5A说明图2的3X3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。图5B说明可用以写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。图6A和图6B是说明包含多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框 图。图7A是图1的装置的横截面。图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。图8是包含接合到衬底的纹理化层压板的干涉式调制器堆叠的横截面。图9A是沉积于衬底上的干涉式调制器堆叠的横截面。图9B和图9C说明在两个不同观看角度处的图9A的结构的频谱响应。图9D是说明当观看角度改变时由图9A的结构反射的色彩的色度图。图IOA是具有接合到其的纹理化层压板的干涉式调制器堆叠的横截面，其中所述 纹理化层压板包括棱镜结构。图IOB是图10的结构的俯视图。图11是具有包括接合到其的棱镜结构的层压板的干涉式调制器堆叠的替代实施 例的横截面。图12A是具有包括接合到其的球面透镜结构的层压板的干涉式调制器堆叠的横 截面。图12B是图12A的结构的俯视图。图12C是具有包括接合到其的两个球面透镜的层压板的干涉式调制器堆叠的替 代实施例的横截面。
图13A到图13D是包含干涉式调制器阵列和纹理化层的组合件的替代实施例的横 截面。图14A是说明随着间隔物高度改变的针对与图9A的结构类似的结构的第一级和 第二级色彩的改变的色度图。图14B是说明依据观看角度而变的第二级色彩的色彩改变的色度图。图14C是说明依据观看角度而变的第一级色彩的色彩改变的色度图。
图14D是说明当与用于创建图14B的间隔物相比而增加间隔物材料的折射率时图 9A的堆叠的色彩改变的色度图。图15A和图15B是具有半透射性的干涉式调制器堆叠的实施例。图15C是描绘图15A的结构的吸收器侧上的透射色彩与反射色彩的色度图。图15D是描绘图15A的结构的反射器侧上的透射色彩与反射色彩的色度图。图16是在干涉式调制器阵列的每一侧上包含纹理化层的双侧组合件的横截面。图17A到图17B是其中物体悬置在粘合剂层内的组合件的横截面。图18A是包含集成前灯的组合件的横截面。图18B是包含单独后灯的组合件的横截面。图18C是包含集成后灯的组合件的横截面。图19是说明用于设计包含定位于干涉式调制器与观看者之间的纹理化层的干涉 式调制器装置的示范性过程的流程图。图20是上覆于上面形成有干涉式调制器的调制器衬底上方的纹理化玻璃层的俯 视彩色照片。图21是在不同角度处获取的图20的纹理化玻璃层和干涉式调制器衬底的彩色照 片。图22是上覆于瓦片式调制器衬底上方的纹理化玻璃层的俯视彩色照片。
具体实施例方式以下详细描述针对于本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式 来实施。在本描述内容中参看了附图，在附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描 述中将了解，所述实施例可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如， 静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期所述实施例可 实施在多种装置或组件中或与多种装置或组件相关联，所述多种装置或组件包括但不限于 建筑或美学结构，例如瓦片或其它装饰面板或者涂层。在其它实施例中，其可结合显示器装 置来使用，所述显示器装置包括但不限于无线装置、手持式或便携式计算机、腕表、时钟或 者电子广告牌或标志。在某些实施例中，在美学上需要利用干涉式调制器的色彩偏移性质以提供所要的 光学输出。此光学输出可通过在观察者与干涉式调制器之间定位纹理化层来修改。静态干 涉式调制器可用于某些实施例中。图1中说明包含干涉式MEMS显示器元件的一个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(“接通”或“开启”)状态下，显示器 元件将大部分入射可见光反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示器元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要以选定色彩进行反射，从而允许除黑色和白色以外的 彩色显示器。图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图，其中每一像 素包含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。每一干涉式调制器包括一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距 离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学间隙。在一个实施例中，可在两个位置之间移 动所述反射层中的一者。在第一位置(本文中称为松弛位置)中，可移动反射层定位成距 固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层 定位成较紧密邻近所述部分反射层。依据可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的 入射光相长地或相消地进行干涉，从而针对每一像素产生全反射状态或非反射状态。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和12b。在左侧 干涉式调制器12a中，说明可移动反射层14a处于距包括部分反射层的光学堆叠16a预定 距离处的松弛位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动反射层14b处于邻近于光 学堆叠16b的激活位置中。如本文所引用的光学堆叠16a和16b (统称为光学堆叠16)通常包含若干熔合层， 所述熔合层可包括例如氧化铟锡(ITO)等电极层、例如铬等部分反射层和透明电介质。因 此，光学堆叠16是导电的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通过将上述层的一者或 一者以上沉积到透明衬底20上来制造。部分反射层可由部分反射的多种材料(例如，各种 金属、半导体及电介质)形成。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 每一者可由单一材料或材料组合形成。在一些实施例中，光学堆叠16的层经图案化成为平行条带，且如下文中进一步描 述，可在显示器装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层的一系列 平行条带(与行电极16a、16b正交)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺 牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时，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。例如铝等高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些条带 可在显示器装置中形成列电极。在不施加电压的情况下，间隙19保留在可移动反射层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 差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带 电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动反射层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中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表 现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类 似于常规LCD和其它显示器技术中所使用的行/列激活。图2到图5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系 统。图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所 述示范性实施例中，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 、pentium II ,Pentium III ,Pentium IV ,Pentium Pro、8051、MIPS 、 Power PC ,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做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。 除了执行操作系统外，所述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， 所述阵列驱动器22包括将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动 器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的 横截面。对于MEMS干涉式调制器， 行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏的电位 差来致使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在 电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏 以下时才完全松弛。因此，在图3中所说明的实例中，存在约3到7V的经施加电压窗口，在 所述窗口内，装置在松弛状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“滞后窗口，， 或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列，可设计行/列激活协议以使得在 行选通期间，已选通行中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。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差以使得其保持在行选 通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3到7伏的“稳定窗 口”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或松弛 预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态) 本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗口内的一电压下保持 此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像 素中。在典型应用中，可通过根据第一行中所要组的激活像素断言所述组列电极来产生 显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于所断言的列线的像素。接着改变 所述组已断言列电极以对应于第二行中所要组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极， 从而根据已断言的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且保持 在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式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的速度连续地重复此过程来用新的显示数据刷新 且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的广泛种类的协议也是 众所周知的且可结合本发明使用。图4、图5A和图5B说明用于在图2的3X3阵列上创建显示帧的一个可能的激活 协议。图4说明可用于使像素展现图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4 实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-Vbias且将适当行设定为+ Δ V，其分别可对应于_5 伏和+5伏。松弛像素是通过以下方式来实现的将适当列设定为+Vbias，且将适当行设定为 相同的+ Δ V，从而在像素上产生零伏电位差。在行电压保持在零伏的那些行中，不管列处于 +Vbias还是-Vbias，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。同样如图4中所说明，将了 解，可使用具有与上述电压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定 为+Vbias且将适当行设定为V。在此实施例中，释放像素是通过以下方式来实现的将适 当列设定为-Vbias，且将适当行设定为相同的- AV，从而在像素上产生零伏电位差。
图5B是展示施加到图2的3X3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的 行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图5A中 说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于0伏，且所有列 均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其现有的激活或松弛状态中均是 稳定的。在图5A的帧中，像素(1，1)、(1,2), (2,2), (3,2)和(3,3)被激活。为了实现此 目的，在行1的“线时间”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有 像素均保持在3到7伏的稳定窗口中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到 5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且松弛了(1，3)像素。阵列 中的其它像素均不受影响。为了视需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为 +5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且松弛像素(2，1)和(2，3)。同样， 阵列中的其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似 地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在对帧进行写入之后，行电位为零， 且列电位可保持在+5或_5伏，且接着显示器稳定在图5A的布置中。将了解，可将相同程 序用于数十或数百个行和列的阵列。还将了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和 电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且以上实例仅为示范性的，且任何激活电压 方法均可与本文描述的系统和方法一起使用。图6A和图6B是说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为 (例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其稍微变化形式也说 明例如电视和便携式媒体播放器或装饰面板等各种类型的显示器装置。此类显示器装置可 能不包括(例如)扬声器、麦克风或调节硬件，且可能可使用下文所论述的某些其它组件来 以无线方式控制。显示器装置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。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺中的任一者形成，所述工 艺包括注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包括 (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)，所述可移除部分可与其它具有不同色彩或含有不同标记、图画或符号的可 移除部分互换。如本文中所描述，示范性显示器装置40的显示器30可为包括双稳态显示器在内 的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30 包括例如如上所述的等离子、EL、OLED, STN IXD或TFT IXD等平板显示器或例如CRT或其 它电子管装置等非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器 30包括干涉式调制器显示器。图6B中示意性说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性 显示器装置40包括外壳41且可包括至少部分封闭在所述外壳41中的额外组件。举例来 说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包括网络接口 27，所述网络接口 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也连接到输入装置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，所述阵列驱动器22又耦合到显示器阵列30。根据特定 示范性显示器装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。 网络接口 27包括天线43和收发器47以使得示范性显示器装置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也可具有某些处理能力以减轻对 处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的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，所述天线根据蓝牙标准来发射和接收RF信号。在 蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线手机网络 内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述 信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号以使得可 经由天线43从示范性显示器装置40发射所述信号。在替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口 27 可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可 为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。处理器21大体上控制示范性显示器装置40的全部操作。处理器21接收例如来 自网络接口 27或图像源的压缩图像数据等数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处 理成易被处理成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。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特 性的信息。举例来说，这些图像特性可包括色彩、饱和度和灰度级。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器 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，且 用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并 入在处理器21或其它组件内。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，并适当地重新格式化所述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类似光栅的格式的数据流，使得其 具有适于在显示器阵列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IXD控制器)通常与系统处理器 21相关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌 入处理器21中，作为软件嵌入处理器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从驱动器控制器29接收经格式化的信息且将视频数据重新 格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度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引线。在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描 述的任意类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示器控制 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 是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。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显 示器等高度集成系统中是常见的。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(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器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包括例如QWERTY键盘或电话键区等键区、按钮、开关、触敏屏幕或压敏或热敏薄膜。 在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示器装置40的输入装置。当使用麦克风46将 数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以用于控制示范性显示器装置40的操作。电源50可包括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是例如镍镉电池或锂离子电池等可再充电电池。在另一实施例中，电源50是 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。在另一实施例 中，电源50经配置以从壁式插座接收功率。在某些实施例中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，所述驱 动器控制器可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些实施例中，控制可编程性驻存 在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将了解，上述优化可实施在任何数目的硬件和/ 或软件组件中且可以各种配置实施。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及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实 施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动 反射层14在系链32上仅在隅角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从可包含 柔性金属的可变形层34悬置下来。所述可变形层34直接或间接地连接到围绕可变形层34 的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图7D中说明的实施例具有支柱插塞42， 可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图7A到7C所示，可移动反射层14保持悬置在 间隙上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支 柱。而是，支柱由平坦化材料形成，其用于形成支柱插塞42。图7E中说明的实施例是基于 图7D中所展示的实施例，但也可适于与图7A到7C中所说明的实施例以及未展示的额外实 施例中的任一者一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的 额外层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而消除许多 原本可能必须形成在衬底20上的电极。在例如图7中所示的那些实施例等实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置， 其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施 例中，反射层14以光学方式遮蔽处于反射层的与衬底20相对的侧上的干涉式调制器的部 分，其包括可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会负面影响图像质量。此 遮蔽允许图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质分离的 能力，例如寻址或由所述寻址产生的移动。这种可分离的调制器结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且使其彼此独立而起作用。此外，图7C到7E中 所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述益处由 可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以优化，且 用于可变形层34的结构设计和材料在所要的机械性质方面得以优化。将了解，虽然上文论述的干涉式调制器的实施例涉及具有可移动层的干涉式调制 器，但其它实施例也是可能的。明确地说，可提供静态干涉式调制器，其包括第一部分反射 层和至少部分反射的第二层，其通过由光透射性材料(例如介电材料)界定的干涉式间隙分离。将了解，第二反射层可为部分反射的，或可为完全反射的，这取决于实施例。为方便 起见，第一部分反射层将在本文中称为部分反射层，且第二反射层将称为反射层，且所述两 个层一起可统称为反射层，但将了解，使用术语反射层不希望排除部分反射层。类似地，部 分反射层可替代地称为吸收器。在此静态干涉式调制器中，不需要选择或包括导电材料以用作电极，因为所述静 态干涉式调制器不希望为可以静电方式激活的。类似地，反射层不需要彼此电隔离，因为不 需要跨越所述两个层施加电压。因此，可使用非导电材料来形成反射层，且可使用导电材料 来界定干涉式间隙。在替代实施例中，静态干涉式调制器可包含气隙来代替光透射性层。在 另外实施例中，静态干涉式调制器可与可激活干涉式调制器相同，且可简单地不被激活。将 了解，然而，除了下文论述的另外可能优点以外，使用固体材料来界定气隙还可提供额外的 稳定性。
特定干涉式调制器所反射的波长依据上面入射光的初始反射层与第二反射层之 间的光学路径长度而变。因此，此光学路径将依据入射角度与观看角度而改变，因为光学 路径将在以与法线成角度观看时增加，其中光学路径长度随着与法线所成的角度增加而增 力口。因此，即使对于静态干涉式调制器，也可通过相对于观察者倾斜干涉式调制器以改变观 看角度来更改所反射波长。图8说明示范性静态干涉式调制器结构100，其包含形成于衬底102上的干涉式堆 叠110，所述衬底102接合到层压材料120。干涉式堆叠110包含静态干涉式调制器结构， 其包括吸收器112、反射器116和间隔物114，所述间隔物114控制吸收器112与反射器116 之间的干涉式间隙的大小。在所说明的实施例中，干涉式调制器堆叠经配置以通过衬底102来观看。衬底102 因此理想地包含光透射性材料，例如玻璃、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。在某些 实施例中，吸收器112可包含具有恰当厚度的例如钼、铬或钛等材料以反射一部分入射光 且使一部分入射光透射穿过其中，但将了解，可使用其它材料。间隔物114可包含介电层， 例如具有所要厚度的氧化硅、氧化锌或氧化铝，且可具有部分或完全反射的厚度，但还可使 用其它材料。反射器116可包含(例如)铝或金，但还可使用其它合适的反射材料。虽然所说明的实施例经配置为可从衬底侧观看，但倘若反射器116和吸收器112 的位置被颠倒，那么堆叠110将经配置为可从相反侧观看。在此实施例中，反射器116和衬 底102可包含具有足够机械强度的单个反射层。与上文论述的有源干涉式调制器(其中反射器可能可朝向吸收器以静电方式激 活，或反之亦然)相反，例如调制器堆叠110等静态干涉式调制器可能不以静电方式驱动。 因此，与有源干涉式调制器相比，较广范围的材料可能适合用于静态干涉式调制器。举例来 说，间隔物层114不需要包含介电材料，且吸收器112和反射器116不需要包含导电材料。 反射116层和吸收器层112两者也可在不考虑其机械柔性的情况下进行选择。干涉式调制器堆叠110所反射的光由光线130a、130b和130c展示。所述光所采 用的变动路径是由于其所穿过的各种层的折射率引起的。光线130a从干涉式调制器反射 且以与法线成角度132a行进穿过衬底102，衬底102具有折射率W。在到达衬底102与层 压板120 (其具有折射率N2)之间的边界后，光发生折射且以角度132b沿光线130b行进。 类似地，在到达层压板120与空气或其它介质(在其中观看结构100且其具有折射率N3)之间的边界后，光再次发生折射且沿光线130c行进到观看者。当从一种介质传递到下一介质时发生的折射量可由斯涅耳定律确定Nxsin( e x) = Nysin( e y)其描述当光从介质x传递到介质y中时所述两种材料的折射率Nx、Ny与入射角 9 X和折射角e x之间的关系。所述角度是在入射点处从法线测量的，其中法线正交于两种 介质之间的边界。因此，光从具有较高折射率的介质传递到具有较低折射率的介质中，折射 角将大于入射角。如果入射角或两个折射率之间的差足够高，那么光将发生全内反射，且不 传递到具有较低折射率的介质中。观看干涉式结构100所处的角度将改变朝向观看者反射的光的光学路径，从而在 与法线所成的角度增加时增加光学路径且因此增加干涉式腔的有效高度。此光学路径长度 变化将影响峰值反射波长，从而改变观看者所见的可见光的色彩。干涉式调制器的有效观 看角度将由此折射更改。因此，堆叠材料和厚度、衬底材料以及层压板材料和设计的选择可 用以更改所感知的色彩。图9A说明形成于衬底102上的示范性干涉式堆叠110。为简单起见，本实施例中 不使用层压板120。在此特定实施例中，衬底102包含具有折射率1. 61的PET，吸收器112 包含80人钼层，间隔物114包含4200 A氧化硅层，且反射器116包含50C人铝层。从干涉式 调制器堆叠110以角度132d观看光线130d。当沿着法线(132d = 0° )观看干涉式调制器 堆叠时，第二级反射率峰值位于约640nm (红光)处，且第三级反射率峰值位于约430nm (蓝 光)处，从而产生所感知的品红色。图9B中说明频谱响应。当从衬底内以非零角度观看图9A的装置时，反射率峰值将偏移。随着角度132d 增加，反射率峰值偏移到较短波长。图9C说明当以与法线成25°角度(132d = 25° )观 看时图9A的装置的频谱响应。图9D是当角度132d从点134a处的0°改变为点134b处 的50°时观看者从衬底内所见的各种色彩的说明，其在CIE 1931色彩空间色度图上展示。 色度图描绘依据其色度而与其亮度无关的色彩。图9D还说明可见光的有效边界136以及 sRGB空间的边界。如可见，随着观看角度132d增加，这例如通过相对于观看者倾斜所述装置或通过 观看相对于装置移动，观看者所见的感知色彩将显著变化。虽然开始为品红色且循环回通 过品红色，但观看者所感知的色彩将从品红色移动且通过例如绿色和蓝色等色彩。通过改变干涉式堆叠中的材料的厚度和组成，可产生当以特定观看角度观看时的 特定色彩。在其它实施例中，如下文中将更详细论述，反射器可为至少部分透射的，且频谱 响应可在从任一侧观看时依据观看角度而变化。另外，在观看者与干涉式堆叠110之间施加层压板120可用以修改由于观看角度 引起的色彩偏移范围。在特定实施例中，其中层压板为大致平坦的，层压板可用以限制角度 色彩偏移范围。在例如图8的结构100等结构中，其中衬底102和层压板120包含具有折 射率1.61的PET，如果以45°角度(使得132c = 45° )观看结构100，那么角度132a和 132b将为大概26. 1°。如果角度增加到几乎90° (即，平面结构100的最大角度)，那么 角度132a和132b将仅增加到大概38. 4。这可显著减小在观看角度变化时的频谱响应的改 变速率并且限制当观看角度改变时所感知的潜在色彩范围。在其它实施例中，层压板120和衬底102的折射率可能是不同的。在这些实施例中，角度132a和132b将由于在层压板120与衬底102之间的边界处发生折射而不同。在 一个实施例中，层压板可包含具有折射率1. 61的PET，且衬底可包含具有折射率1. 54的玻 璃。在此实施例中，假定使用具有与所述两个层中的一者相同的折射率的折射率匹配粘合 剂，那么当角度132c为45°时，角度132b为26. 1°，且角度132a为27. 4°。因为层压板 120的折射率大于下伏衬底102的折射率，所以光当从衬底传递到层压板时在法线方向上 发生折射，且当从层压板传递到外部介质(例如，空气)时折射离开法线。在某些实施例中，此色彩偏移可能是在美学上合乎需要的，且干涉式调制器的色 彩偏移性质可以各种方式利用。明确地说，在某些实施例中，可提供一种组合件，其中例如 具有非平面表面的层压板等纹理化表面定位于观察者与干涉式调制器之间，以便更改从干 涉式调制器反射的至少一部分光的路径。明确地说，将了解，原本将在远离观看者的方向上 反射的光现在可能由于纹理化表面的形状而朝向观看者反射，如下文中将更详细描述。观 看者因此可在与纹理化表面的形状有关的图案中观察到一定范围的色彩。在某些实施例中，层压板220可包含以与干涉式调制器成非零角度定向的表面。 图10A说明包含此类表面的干涉式结构200的实施例。结构200包含接合到层压板220的 干涉式调制器堆叠110，所述层压板220包含呈棱镜条带222的形式的光学特征，所述棱镜 条带222具有与干涉式调制器堆叠110成非零角度定向的表面222a。为简单起见，所说明 的实施例不包括衬底，但将了解，在其它实施例中，例如衬底102(见图8)等衬底可安置于 层压板120b与干涉式堆叠110之间。第一光线230a的光以与堆叠110成角度232a离开干涉式调制器堆叠110，且在 层压板220的平面部分处穿过层压板而朝向观看者，其中所述光发生折射且以与法线成角 度232b沿着光线230b朝向观看者行进。第二光线的光230c以与堆叠110成角度232c离 开干涉式调制器堆叠110且穿过棱镜条带222的成角度表面222a传递离开层压板220而 朝向观看者，其中所述光发生折射且以与法线成角度232d沿着光线230d朝向观看者行进。 可以看到，虽然到达观看者的所述两个光线的光230c和230d沿着平行路径行进，但所述两 个光线(由光线230a和230b展示)的初始路径不是平行的。因此，当在图8所示的位置和角度处观看结构200时，光线230b的光将由观看者 感知为如同以与法线成角度232a观看非层压式干涉式堆叠110将所见的色彩，且光线230d 的光将被感知为如同以与法线成角度232c观看堆叠110将所见的色彩。图10B说明观看 者将见到的图案，其中棱镜条带222呈现为第一色彩，且棱镜条带222之间的层压板220的 若干部分呈现为第二色彩。在特定实施例中，堆叠110可包含先前相对于图9A所论述的堆叠，其中吸收器112 包含80人钼，间隔物114包含4200 A氧化硅，且反射器116包含500人铝。层压板220包含 具有折射率1. 61的PET层，且也包含PET的衬底102 (未图示)可安置于层压板220与堆 叠110之间。层压板220的上表面包含10mm宽且间隔开10mm的棱镜条带，其中成角度表 面222a以与层压板220的平面部分成30°角度定向。当以45°角度观看结构200 (即，角 度232b和232d为45° )时，角度232a将为26. 1°，且角度232c将为39. 3°。因此，条 带222将呈现具有近似470nm的峰值波长的蓝色，且条带222之间的空间将呈现具有大概 560nm的峰值的绿色。因为此特定堆叠具有图9D所示的频谱响应，所以观看者在任何给定位置处所见的色彩由沿着表示当堆叠的观看角度改变时所见的色彩范围的色彩路径的点给出。在此特 定实施例和定向中，条带222的色彩由色度图上的点134c处的色彩给出，且条带之间的区 域中的层压板的色彩由点134c处的色彩给出。随着结构200的观看角度改变，条带和其之 间的空间的色彩将沿着图9D所示的色彩路径而改变。在某些实施例中，例如棱镜条带222等特征可能可由站在所要距离处的观看者辨 别，使得可观察到特定图案。在其它实施例中，所述特征中的一些或全部可具有某种大小或 密度，使得个别特征不是可个别辨别的。在此实施例中，那些区域可引起色彩混合或扩散效 应，例如彩色显示器中用以通过利用多个组件像素(例如具有基色的组件像素)来显示特 定色彩的效应。在这些实施例中，朝向观看者反射的光可能具有无法由独立的干涉式调制器堆叠 产生的波长成分。举例来说，倘若上文所论述的特征以小得多的尺度来形成，或倘若观看者 位于足够远离所述结构处，那么所得光将是来自所述结构的各个部分的蓝色和绿色波长的 组合。明确地说，光可在470nm和560nm两者处具有峰值。具有此波长成分的光无法仅使 用上文论述的特定堆叠来形成，但在层压板上或层压板内包括光学特征使得此类波长组合 成为可能。图11说明包含呈棱镜条带222的形式的光学特征的结构200b的另一实施例。与 图10A的实施例(其中棱镜条带222的表面中的一者大致垂直于干涉式堆叠110)相反，图 11的实施例包含具有以与干涉式堆叠110成比较浅角度定向的另一平面表面222b的棱镜 条带。以角度232e离开堆叠110的光线230e在表面222b处发生折射且以与法线成角度 232f沿着光线230f离开层压板220。由于表面222a和222b相对于衬底而定位的相对较 浅角度，两者均可在广泛范围的角度上看到，从而当从广泛范围的角度观看时产生三种色 彩的混合。在其它实施例中，可使用包含弯曲或以其它方式连续变化的表面的光学特征。图 12A说明包括干涉式调制器堆叠110和层压板320的结构300，所述层压板320包含成弯曲 表面的形式的光学特征，例如球面透镜结构322。可以看到，光线330a以角度332a离开干 涉式堆叠110且在球面透镜结构322的边缘处发生折射，从而以与法线成角度332b沿着光 线330b朝向观看者行进。以不同于角度332的角度332c离开堆叠110的光线330c穿过球 面透镜结构322的不同部分且发生折射以便以角度332d沿着光线330d朝向观看者行进， 其中角度332d大致平行于角度332b。与包含可呈现为具有大致恒定色彩的离散区域的成角度平面表面的棱镜结构相 反，弯曲或连续可变表面将呈现为色彩梯度。图12B说明包含正球面透镜结构322的结构 300的俯视图。在此实施例中，当以某一角度观看时，正球面透镜结构322的邻近于观看者 的部分将比透镜结构322的远离观看者的侧上的部分展现更多的角度色彩偏移。透镜结构的高度(或在可采用层压板中的圆化凹陷形式的负透镜结构的情况下， 深度)也影响色彩偏移的程度。图12C说明包含球面透镜特征322和324的结构300b的 另一实施例，其中透镜324比透镜322浅。可以看到，光线330e离开堆叠100所处的角度 332e与光线320f离开堆叠110所处的角度332f之间的差小于角度332a与332c之间的 差，且浅透镜结构324上的角度色彩偏移将小于透镜322所展现的角度色彩偏移。在其它实施例中，可使用刻面特征来代替棱镜或弯曲结构，且可使用此类特征的任何组合。举例来说，单个光学特征可包含平面表面与弯曲表面两者。棱镜结构可相对于 彼此以不同角度定向，使得在不同位置和观看角度处观看到不同表面。任何类型的光学特 征可为离散的、透镜状的，布置成图案或预定义形状或图像或者随机布置以获得美学效果。此组合件可在广泛多种应用中使用。在某些应用中，所述组合件可在建筑、设计和 构造领域中使用，且可集成到建筑材料中或用作设计元素。举例来说，包含此类组合件的瓦 片可用于构造。同样，包含此组合件的墙板可用于构造或设计。此组合件可集成到多种设 计元素中，例如集成在框架的背景中。呈所要形状的干涉式调制器可用于此组合件中以提 供在美学上令人愉快且引人注目的标志。预期广泛多种其它使用且是可能的。图13A到图13D以横截面说明包括定位在邻近于支撑干涉式调制器阵列的衬底处 的纹理化玻璃层的潜在结构。图13A中可以看到，组合件400a包含调制器衬底102，其支 撑干涉式调制器阵列或堆叠410。纹理化层420a(例如上文所论述的层压板)经由粘合剂 408紧固到衬底102的与干涉式调制器阵列410相对的侧。虽然经展示为具有随机纹理，但 将了解，同样可使用采用本文中论述的光学特征的规则图案。在某些实施例中，纹理化层可 具有大致随机图案，使得观察者不能立即辨别出纹理中可能存在的任何图案。在图13A所说明的实施例中，纹理化层420a仅在单侧上被纹理化，所述单侧在 所说明的实施例中为位于远离干涉式调制器阵列处的那侧，但在其它实施例中，纹理化层 420a可被颠倒，使得折射变化更改干涉式调制器阵列410所反射的光的有效光学路径。在 图13B中，可以看到，组合件400b与图13A的组合件400a的不同之处在于层420b的纹理 化侧在面向调制器衬底102的那侧上被纹理化。在图13C中，可以看到，纹理化层420c在 两侧上被纹理化。在图13D中，层420d的纹理可为微纹理，其看起来大致平坦，且在替代实 施例中，可在层内包含纹理，例如通过在层420d内包括空气或其它气泡。此类纹理化层(不管是大致随机的还是包含规则图案)的效果可用以提供所述组 合件所反射的色彩图案。在某些实施例中，与经设计以提供均勻色彩或最小化依据观看角 度而变的色彩偏移的校正层相反，这些色彩图案可能可容易由观看者辨别，以便提供令人 愉快的光学效果。如上文所述，这些色彩图案可在棱镜特征的情况下包含相异色彩区段，或 可在弯曲特征或大致随机纹理的情况下包含色彩梯度。纹理化层420a和其它纹理化层可包含多种材料中的任一者，包括但不限于玻璃 和聚合物。除了本申请案中其它地方所论述的光学特征，此类层还可包含子层或条痕，且可 在某些实施例中为液态或半液态的，且可通过额外层固持在恰当位置。层420a和其它纹理 化层可在某些实施例中不覆盖整个干涉式调制器阵列或整个干涉式调制器，以便利用来自 纹理化材料的边缘的美学效果。在某些实施例中，可仅提供纹理化粘合剂层来代替单独的纹理化层和粘合剂。可 因此提供光透射性粘合剂层，对其进行压印，且接着将其固化以形成所要形状。在其它实施 例中，粘合剂层可能不延伸越过衬底102与纹理化层420a和420b之间的整个区域，且可能 存在位于纹理化层与衬底的若干部分之间的气隙。在特定实施例中，尤其当纹理化层包含 邻近于衬底的纹理化层(如图13B中所示)时，可仅在纹理化层接触或靠近衬底的地方放 置粘合剂。在其它实施例中，可使用机械组件来将相对于调制器衬底紧固纹理化表面，例如 夹具或其它扣件，或者所述两者可相对于彼此独立地固持在恰当位置。在某些实施例中，如下文将更详细描述，结构内的某些层(例如，粘合剂或反射表面中的一者或两者)可能被褪色或上色以便进一步影响透过其中的光的波长。组合件的色 彩偏移特性可因此以加成方式增强或改变，因为除了干涉式调制器阵列的色彩以外，观察 者所见的色彩还受纹理化层和粘合剂的色彩影响。作为实例，结合绿色纹理化玻璃使用的 品红色干涉式调制器将在所得图案的若干部分中产生白色。在某些实施例中，纹理化层的纹理可在本质上为随机的，例如包括有空气气泡的 “雨点玻璃”或建筑玻璃。在其它实施例中，如上文所述，纹理可具有特定图案或特定光学性 质，例如槽纹玻璃。在特定实施例中，纹理可包含(例如)透镜设计，例如上文论述的类型 的透镜结构。在某些实施例中，此透镜设计可为传统透镜或菲涅耳透镜以允许使用较平坦 的纹理化层。如上文所描述，透镜可经设计以在某些角度处产生特定色彩偏移或控制色彩 偏移范围。透镜可经设计以在特定观看角度处产生图像或图案。在其它实施例中，棱镜或 全息结构可用作纹理化层或补充纹理化层。如上文所述，在某些实施例中，粘合剂可与邻近层折射率匹配，以便最小化粘合剂 层与折射率匹配的邻近层之间的边界处的折射。然而，在其它实施例中，粘合剂层可包含不 同于邻近层的折射率的折射率，从而在每一边界处产生折射。在某些实施例中，粘合剂经选 择以具有小于调制器衬底的折射率的折射率，以便防止或最小化朝向干涉式调制器阵列引 导的光的全内反射。然而，通过改变粘合剂层的折射率及所得全内反射角度，可以所要方式 改变组合件的色彩偏移特性。通过控制全内反射角度，干涉式调制器所反射的光的最大光 学路径可得以控制，进而控制色彩偏移。在某些实施例中，干涉式调制器阵列可安置在纹理化层的背表面上。然而，将了 解，通过提供与纹理化表面相异的调制器衬底，可在可用于纹理化表面的材料方面获得较 大灵活性。明确地说，纹理化表面可在玻璃层的情况下在将损害或破坏干涉式调制器的温 度下回火，以便提供额外结构强度。在某些实施例中，纹理化层可为用于组合件的主要结构 支撑件。任何合适的现成纹理化玻璃可因此用于制造所述组合件。此外，在层在两侧上被 纹理化的情况下，可能难以涂覆纹理化表面以便形成干涉式调制器阵列。在某些实施例中， 纹理化层可包含玻璃层，其厚度为约2. 3mm或更大，但将了解，所述层的大小可依据组合件 的成分和既定用途而显著变化。举例来说，在纹理化层包含接合到衬底的层压板的实施例 中，纹理化层或衬底中的一者可包含比较厚的层，其提供机械强度，从而允许将较薄层用作 另一层。 虽然描述为阵列，但将了解，任何数目的干涉式调制器元件可提供于衬底上，包括 少至单个干涉式调制器延伸越过所述衬底的部分或全部。另外，虽然将干涉式调制器阵列 104描绘为位于衬底102的与纹理化表面和粘合剂相对的侧上，但将了解，静态干涉式调制 器阵列104可提供于衬底的与纹理化表面相同的那侧上。静态干涉式调制器结构的刚性可 准许纹理化层直接粘附到干涉式调制器阵列。在此实施例中，可能需要颠倒部分反射层与 反射层的位置，使得部分反射层定位于反射层与纹理化表面之间。此外，如上文所述，在此 实施例中，调制器衬底不需要反射光，且可包含任何合适的透射性或不透明材料。
在某些实施例中，可提供单个干涉式调制器结构，其可延伸越过衬底的部分或全 部。在其它实施例中，可提供具有不同光学间隙的静态干涉式调制器的瓦片式结构，且纹理 化玻璃可用以将各种色彩掺合在一起且模糊瓦片的边缘。在替代实施例中，可提供具有变 动光学间隙的单个干涉式调制器结构，例如通过沉积具有变动厚度的介电间隔物层。此类可变厚度干涉式调制器的厚度变化范围可被控制，以便提供所要色彩。在其它实施例中，不 同的干涉式调制器可具有相同的光学间隙，但可在材料选择上变化，以在不同干涉式调制 器之间提供不同的色彩特性(在法线角度处和在偏离法线角度处的表观色彩)。然而，虽然本文中所论述的实施例主要相对于静态干涉式调制器结构来论述，但 将了解，其可与例如图1的干涉式调制器16等有源干涉式调制器结构一起使用。然而，在 某些方面中，这些实施例可不同于例如干涉式调制器显示器等装置。举例来说，如果所述装置正用作建筑玻璃或类似装饰组件，那么所述装置不需要 具有与显示器相同的分辨率。在某些实施例中，可将像素制作得非常大，且在某些实施例 中，可同时驱动多个或甚至所有像素。在特定实施例中，可同时在第一状态与第二状态之间 驱动整个阵列。刷新速率在装饰应用中也可比在显示器中慢得多，从而允许使用较不复杂 的驱动器电路以及使用可将干涉式调制器的激活减缓到显示器中可能无法接受的程度的 材料。即使在不需要观看者能够辨别图案的组件的实施例中，也可将组件或像素制作得 比在显示器中大得多。可这样做是因为观看者可站在远离例如建筑玻璃等实施例的距离比 他们将远离显示器的距离远得多，且因为纹理化玻璃可模糊具有均勻色彩的像素或区域之 间的边界。二十-二十视力被界定为分辨分开1弧分角度的空间图案的能力。在5m的距离 处，具有20-20视力的观看者能够看到1. 5mm或大概17像素/英寸的特征分离，但在50cm 的距离处，可观看分离为大概0. 15mm或175像素/英寸。另外，因为可同时寻址阵列的较大部分，所以可降低驱动器、总线连接和寻址系统 的复杂性。层遮蔽可能是较不必要的，同样例如总线连接层或支撑结构等未遮蔽组件可能 在大规模实施例中较不显眼。虽然在色彩状态与黑暗状态之间进行切换的干涉式调制器可 用于此类实施例中，但在两个不同色彩之间进行切换的双色干涉式调制器可能在某些应用 中更合乎需要。将了解，干涉式间隙的厚度可经修改以界定观察者可观看到的图案内所反射的潜 在色彩范围，因为可能色彩的范围取决于气隙。因此，可使用特定尺寸来界定图案内可观看 到的特定所需色彩范围。在广泛范围的色彩合乎需要的特定实施例中，干涉式间隙的厚度 可经选择以便提供第一级红色或第二或较高级色彩。第二级色彩将通常提供跨越装置的较 广范围的色彩偏移，以及较饱和的色彩，这在某些实施例可能是合乎需要的。图14A说明展 示图9B的堆叠的依据间隔物层从900 A到4500 A的变化而变的轴上第一级色彩502与第 二级色彩504的改变的色度图500。由间隔物层的厚度改变引起的轴上色彩偏移等同于由 归因于针对某些间隔物厚度的观看角度改变的光学路径增加引起的色彩改变。可以看到， 在色度图外侧上的第二级色彩504展现比靠近图内部的第一级色彩502大的饱和度。还可 看到，较短路径长度改变上的快速或显眼色彩过渡的区域可提供依据观看角度而变的视觉 上较敏锐的色彩偏移，且可提供观看者可观察到的广泛范围的色彩。举例来说，如果间隔物 厚度经选择以使得所得的第二色彩级由色彩506给定，那么等同于增加观看角度的间隔物 层增加将产生快速且相异的色彩改变，从而提供视觉上引人注意的效果。图14B和图14C更详细地比较说明针对较高级色彩的增加效果，其展示在观看角 度从0° (轴上)改变为25°时两个不同堆叠的可见色彩范围。图14B说明针对具有包含 3400 A氧化硅层的间隔物层的堆叠的色度图，其产生第二级绿色的轴上峰值色彩(525nm)。相反地，图14C说明针对具有包含1620 A氧化硅层的间隔物层的堆叠的色度图，其产生第一 级绿色的轴上峰值色彩(525nm)。可以看到，对于相同的观看角度变化，第二级绿色堆叠提 供比第一级绿色堆叠的色彩偏移512多得多的色彩偏移510。干涉式调制器堆叠110的性质还可通过改变内部所含有的层的成分而改变。举例 来说，如果图14B的间隔物层用包含2500人氧化锌层(其具有比氧化硅高的折射率)的间 隔物层来替代，从而产生具有与图14B的堆叠相同的轴上色彩(处于525nm的第二级绿色) 的堆叠。然而，可以看到，当观看角度从0° (轴上)变化到25°时，色彩514的变化小于 当在图14B中间隔物层包含氧化硅时的变化。因此，在一些实施例中，依据观看角度而变的 色彩偏移可通过增加间隔物层的折射率而减小。可做出对各种层(包括吸收器、反射器和 衬底)的其它修改以改变光学堆叠的性质，且还可使用多层或多腔结构来更改干涉式堆叠 的频谱输出。另外，两个层的反射率可经选择以提供至少半透射性的干涉式调制器。透射的程 度可依据所要的应用而更改。在特定实施例中，干涉式调制器阵列的仅一部分可为透明的， 且反射部分可形成所要形状，或反之亦然。图15A说明可充当透射性干涉式调制器结构的结构600的一个实施例。结构600 包含上面形成有干涉式堆叠610的衬底102，以及形成在每一侧上的纹理化层压板620a和 620b。堆叠包括80人钼吸收器612、4200 A氧化硅间隔物614和反射器616，所述反射器616 包含部分透明厚度的铝，其可在一些实施例中介于约30 A与120人之间。在特定实施例中， 反射器616可包含80人铝层，其将具有大概20%到25%的峰值透射。图15B说明经稍微修 改的结构600b，其中堆叠610包括位于反射器616与纹理化层压板620b之间的额外间隔物 层618。在某些实施例中，此额外层618可提供对装置的额外色彩控制，或可在半透明和反 射性干涉式调制器堆叠两者上使用以提供对邻近堆叠的物理保护。例如结构600等半透射性干涉式调制器结构从吸收器侧和反射器侧两者处反射 特定色彩。随着反射器616的厚度减少，从吸收器侧反射的色彩的饱和度也减少，且从反射 器侧反射的色彩的饱和度增加。除了所反射色彩以外，色彩还将透射穿过干涉式堆叠610。 在以上实施例中，所透射的色彩类似于从吸收器侧反射的色彩，而从反射器侧反射的色彩 将为大致互补的。在某些实施例中，半透射性干涉式调制器结构可经配置以从两侧反射大 致相同的色彩。这可例如通过使用对称的调制器堆叠来进行，其中吸收器和反射器包含具 有相同厚度的相同材料。举例来说，一个此调制器堆叠在间隔物层的每一侧上包含具有介 于30 A与120人之间的厚度的铝层。在此实施例中，将从两侧反射大致相同的色彩，且所透 射的色彩可为近似互补的。图15C是说明在间隔物层614从2000人变化到3700人时图15A的装置的吸收器 侧上的所透射色彩630和所反射色彩632的色度图。可以看到，吸收器侧上的所透射色彩 630和所反射色彩632的改变是相似的。图15D是说明装置的反射器侧上的所透射色彩630 和所反射色彩634是大概彼此互补的色度图。可提供双侧干涉式调制器，其包含第一部分反射性或吸收器层、界定第一干涉式 间隙的第一间隔物层、反射层、界定第二干涉式间隙的第二间隔物层以及第二部分反射性 或吸收器层。因此，从每一侧，双侧干涉式调制器如上文相对于单侧干涉式调制器所述那样 起作用。虽然材料和厚度可为相似或相同的以在两侧上提供相似的光学响应，但厚度或材
19料在其它实施例中可为不同的以在每一侧上提供不同的光学响应。另外，此双侧干涉式调 制器的一侧或两侧可包含如上文论述的纹理化层。在某些实施例(例如图16所描绘的组合件700)中，可提供双侧组合件，其包含调 制器衬底102和纹理化层720，所述纹理化层720经由粘合剂层108粘附到调制器衬底102 的每一侧。在一个实施例中，调制器衬底可包含光透射性衬底，其中双侧干涉式调制器定位 在调制器衬底的一侧上。在其它实施例中，调制器衬底可包含位于调制器衬底的每一侧上 的干涉式调制器阵列(未图示)。在其它实施例中，调制器阵列可包含位于调制器衬底的一 侧上的单个半透射性干涉式调制器阵列。虽然被描绘为包含在设计和定向上类似于图13A 的纹理化层的纹理化层，但将了解，图13A到13D中任一者的纹理化层和定向以及任何其它 合适的纹理化层可结合此实施例和以下实施例来使用。在另一实施例中，一个或一个以上物体可悬置在干涉式调制器的前方。在特定实 施例(例如图17A的组合件800a和图17B的组合件800b)中，此类物体804可悬置在粘合 剂层108内，或可抵靠着纹理化层820的内部表面而悬置。在特定实施例中，这些物体可为 半透明的，使得其可从后面由干涉式调制器阵列所反射的光照射。在特定实施例中，这些物 体可为装饰性的、半透明的或透明的，且可为多种多样的物体中的任一者，包括但不限于例 如微球体或装饰性薄片或纸张等物体。在此实施例中，对物体804的照射可与观看角度无 关，使得用相对恒定色彩的光照射物体，而周围区域的色彩随着观看角度而变化。在某些实施例中，可向干涉式调制器阵列提供照射。图18A到18C说明可结合各 种组合件结构使用的照明系统的各种实施例。在图18A中，可以看到，组合件900a包括安 置于粘合剂层108与调制器衬底102之间的前灯光引导层904，其可包含位于衬底的每一侧 上的干涉式调制器或堆叠且经配置以使得从前灯散射或反射的光将由干涉式调制器或堆 叠调制且反射或透射到观看者。在所说明的实施例中，光引导层904位于纹理化层920下 方，使得纹理化层不干涉前灯的操作。在其它实施例中，前灯可在光学上与衬底102分离。 在一些实施例中，可提供双侧装置，如上文论述，其中在衬底102的每一侧上具有前灯引导 层 904。如将了解，前灯光引导层904可经配置以沿着层904的长度透射光，且可包含例如 墨点、漫射体和棱镜或全息膜等结构，其经配置以朝向干涉式调制器阵列反射光。在其它实 施例中，前灯可经配置以将光反射远离干涉式调制器阵列，以提供不同效果。粘合剂层108 优选地包含具有比前灯层904低的折射率的材料，以便促进光经由全内反射沿层904向下 传播。在某些实施例中，这可为低折射率压敏粘合剂。在其它实施例中，纹理化层920可包 含低折射率材料。图18B说明替代组合件900b，其中调制器衬底102为至少部分光透射性的，且其中 干涉式调制器阵列或堆叠(未图示)是半透明的。在此实施例中，可提供安置于干涉式调 制器阵列或堆叠后面的光源914以穿过干涉式调制器提供光且照射组合件。类似地，图18C说明适合与半透明调制器堆叠或阵列一起使用的另一组合件。在 图18C中，可以看到，组合件900c在结构上类似于图18B的组合件900b，不同之处只是后灯 采用类似于图18A的前灯光引导层904的后灯光引导层916的形式。后灯层916经配置以 将光反射穿过调制器衬底和半透明干涉式调制器阵列。后灯还可用以增加干涉式调制器或 堆叠在邻近后灯的那侧上反射的光，使得后灯本质上充当将光透射穿过干涉式调制器或堆叠的后灯以及照射堆叠或阵列的邻近侧的前灯两者。在某些实施例中，上文描述的照明组件可经配置以输出全色(白色)光。在其它 实施例中，照明组件可经配置以输出单色(彩色)光。举例来说，在某些实施例中，光源可 经配置以输出具有对应于干涉式堆叠或调制器的轴上峰值波长的波长的光。在此实施例 中，干涉式堆叠或调制器所反射的光的量随着观看角度增加且峰值反射波长移动远离光源 的波长而逐渐变少。在另一实施例中，可使用除了干涉式调制器或堆叠的轴上峰值以外的 波长，例如对应于特定离轴观看角度处的峰值的波长，使得亮度随着观看者移动远离法线 而增加。在其它实施例中或结合以上实施例，可使用彩色或染色层来提供类似效果。举例 来说，透射某些波长的光多于其它波长的光的层可用以强调或最小化在特定观看角度处反 射的色彩。在某些实施例中，包含干涉式调制器阵列的调制器衬底可提供为待通过最终用户 而与所要粘合剂和纹理化层集成的组件。因为待由组合件反射的图案和色彩可受其它组件 的成分、大小和形状显著影响，所以最终用户可非常自由地配置组合件以提供所要光学输 出。在另外实施例中，调制器衬底可连同关于用以完成组合件的合适组件的信息以及用于 组装所述组件的指令一起提供在封装中。所提供的信息可包括(例如)可由所出售的调制 器衬底反射的潜在色彩的范围以及关于可用特定粘合剂或纹理化层获得的较多有限范围 的信息。可向所悬置物体提供的大致恒定照射的成分也可包括在此信息中。此外，还可包 括关于特定组件针对给定用途的合适性的信息，例如关于可较适合于(例如)室外使用的 严酷条件的粘合剂或纹理化层的信息。在另外实施例中，所提供的封装可包括要使用的粘合剂。此粘合剂可单独封装，或 可预施加到调制器衬底，且可(例如)通过剥离层或其它保护性封装来保护。在要使用经 显著纹理化的层且纹理化层与衬底之间没有气隙是合乎需要的实施例中，使用单独封装的 粘合剂而非预施加的粘合剂可能是合乎需要的。在其它另外实施例中，此调制器衬底可包 括集成照明，例如前灯或后灯光引导层。在其它实施例中，可提供合适的纹理化层。用于设计装饰性干涉式调制器装置的工艺流程1000的一个实施例可如下进行。 所述工艺在步骤1010处开始，其中可选择轴上色彩。因为轴上色彩表示干涉式调制器堆叠 (或收缩式干涉式调制器)的最短光学路径，所以轴上色彩将界定干涉式调制器结构所产 生的可能色彩的一个限度，且可用以界定各种层的合适成分和厚度。然而，如下文中将更详 细论述，后续设计考虑将致使重访或修改对轴上色彩的选择。所述工艺接着移动到步骤1020，其中确定干涉式调制器结构的类型。如果装置将 为背光式的，那么将使用半透明干涉式调制器。如果将从多侧观看装置，那么将使用半透明 干涉式调制器或双侧干涉式调制器。如果将仅从单侧观看装置且不需要为背光式的，那么 将通常使用单侧干涉式调制器，但也可使用双侧或半透明干涉式调制器。工艺接着移动到步骤1030，其中确定所要色彩饱和度。如果需要较少色彩饱和度， 那么将使用选定轴上色彩的第一级色彩。如果需要较大色彩饱和度，那么使用选定轴上色 彩的第二或较高级。工艺接着移动到步骤1040，其中确定所要的色彩偏移量。如果需要大量色彩偏移， 那么可使用具有高剖面和与干涉式堆叠或调制器成陡峭角度的表面的表面纹理特征，且可
21使用可离散观看的纹理特征。另外，可使用具有低折射率的间隔物材料。如果色彩偏移非常 重要，那么可使用对选定色彩的修改以拾取靠近归因于观看角度或间隔物厚度的色彩变化 最大值的色彩。如果需要少量色彩偏移，那么可做出相反设计选择，其使用具有低剖面和浅 角度的光学特征、使用具有高折射率的间隔物材料且使用靠近色彩变化最小值的色彩。另 外，可能需要使用位于层压板或其它纹理化层内的嵌入式特征而非表面特征。最后，工艺移动到步骤1050，其中选择纹理或光学特征以提供所要的色彩变化效 果。如果需要具有大致恒定色彩的离散区域，那么可使用具有平面表面的特征，例如上文论 述的棱镜条带。如果需要逐步的色彩改变，那么可使用例如上文论述的球面透镜特征等特 征或圆化随机图案。虽然以上工艺流程陈述了装饰性特征设计中的示范性步骤，但将了解，可做出其 它步骤和设计决策，且可省略以上步骤中的某些步骤。举例来说，可预期使用有源干涉式调 制器结构连同此结构的细节。图20到图22是说明上文描述的色彩偏移特性的彩色照片。图20是上覆于上面 形成有干涉式调制器的调制器衬底上方的纹理化玻璃层的俯视彩色照片，所述图片是在大 致平行于调制器衬底的法线的角度处获取的。在此实施例中，所述干涉式调制器经形成具 有第二级红色和第三级蓝色的组合。图21是在几乎平行于调制器衬底的角度处获取的图 20的纹理化玻璃层和干涉式调制器衬底的彩色照片。请注意，所感知色彩取决于光相对于 观看者的角度以及观看者相对于纹理化玻璃层和干涉式调制器的表面的角度。举例来说， 从纹理化玻璃的边缘的反射呈现为黄色，透过纹理化玻璃的边缘观看到的色彩展示绿色与 紫色的彩色斑点，而从纹理化玻璃的顶部表面所见的色彩展示黄色、金色、红色、绿色与紫 色的变动色泽。图22是上覆于瓦片式调制器衬底上方的纹理化玻璃层的俯视彩色照片，其 说明干涉式调制器瓦片的边界的模糊化。尽管以上详细描述已展示、描述并指出应用于各种实施例的本发明的新颖特征， 但将了解，所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神的情况下做出对所说明的装置或 工艺的形式和细节的各种省略、替代和改变。举例来说，上文论述的类型的纹理化层可结合 任何显示器装置来使用，其中所反射的色彩依据观看角度而变化。如将认识到，本发明可以 不提供本文中所陈述的全部特征和益处的形式来实施，因为一些特征可与其它特征分开地 使用或实践。
权利要求
一种组合件，其包含干涉式调制器堆叠，其包含吸收器层，其至少部分地透射入射光；反射层，其相对于所述吸收器层固定；以及间隔物层，其安置于所述吸收器层与所述反射层之间且在所述干涉式调制器堆叠内界定干涉式间隙，以及纹理化层，其安置于所述吸收器层的与所述反射层相对的侧上。
2.根据权利要求1所述的组合件，其中所述纹理化层经配置以使得所述组合件反射多 个色彩的图案。
3.根据权利要求2所述的组合件，其中所述组合件所反射的所述色彩图案可由观察者 辨别。
4.根据权利要求2所述的组合件，其中所述色彩图案依据观看角度而改变。
5.根据权利要求1所述的组合件，其中所述间隔物层具有大致恒定厚度。
6.根据权利要求1所述的组合件，其中所述纹理化层包含光学特征，所述光学特征经 配置以更改干涉式调制器堆叠的至少一部分的有效观看角度。
7.根据权利要求6所述的组合件，其中所述光学特征包含棱镜结构。
8.根据权利要求6所述的组合件，其中所述光学特征包含球面透镜。
9.根据权利要求6所述的组合件，其中所述衬底包含位于邻近所述干涉式堆叠处的第 一表面和位于所述衬底的与所述干涉式堆叠相对的侧上的第二表面，其中所述衬底的所述 第一表面包含所述光学特征。
10.根据权利要求6所述的组合件，其中所述衬底包含位于邻近所述干涉式堆叠处的 第一表面和位于所述衬底的与所述干涉式堆叠相对的所述侧上的第二表面，其中所述衬底 的所述第二表面包含所述光学特征。
11.根据权利要求6所述的组合件，其中纹理化层包含平面外表面，且其中所述光学特 征安置于所述纹理化层内。
12.根据权利要求1所述的组合件，其额外包含安置于所述纹理化层与所述吸收器层 之间的衬底，其中所述衬底经由粘合剂接合到所述纹理化层。
13.根据权利要求12所述的组合件，其中所述粘合剂包含具有与邻近层大致相同的折 射率的材料。
14.根据权利要求12所述的组合件，其中所述粘合剂包含安置于所述粘合剂内的光学结构。
15.根据权利要求1所述的组合件，其中所述组合件内的所述层中的至少一者是有色的。
16.根据权利要求1所述的组合件，其中所述反射层至少部分地透射入射光。
17.根据权利要求16所述的组合件，其中所述吸收器和所述反射器包含大致相同的材 料和厚度。
18.根据权利要求16所述的组合件，其额外包含安置于所述干涉式调制器堆叠的邻近 所述反射层的侧上的第二纹理化层。
19.根据权利要求16所述的组合件，其额外包含安置于所述干涉式调制器堆叠的邻近所述反射层的所述侧上的光引导层，其中所述光引导层经配置以朝向所述干涉式调制器堆 叠反射光。
20.根据权利要求1所述的组合件，其额外包含安置于所述纹理化层与所述吸收器层 之间的光引导层，其中所述光引导层经配置以朝向所述吸收器层反射光。
21.根据权利要求1所述的组合件，其中所述干涉式调制器堆叠经配置以在垂直于所 述干涉式调制器堆叠的角度处观看时反射处于可见光范围内的至少第二级色彩。
22.一种光学结构，其包含显示器元件，其中所述显示器元件所反射的光波长依据观看角度而变；以及上覆层，其包含具有大致随机纹理的表面，其中所述纹理化表面形成具有第一折射率 的第一材料与具有第二折射率的第二材料之间的边界，且其中所述显示器元件所反射的光 在所述纹理化表面处折射以改变所述显示器元件上的有效观看角度。
23.根据权利要求22所述的光学结构，其中所述显示器元件经配置以使得随着所述观 看角度增加，所述观看角度的增加将导致显著的色彩偏移。
24.根据权利要求22所述的光学结构，其中所述纹理化表面包含相对于所述显示器元 件以非零角度定向的大致平面区。
25.根据权利要求22所述的光学结构，其中所述纹理化表面包含弯曲区。
26.根据权利要求22所述的光学结构，其中所述纹理化表面不包含可由观察者立即辨 别的图案。
27.—种显示器元件，其包含干涉式调制器，所述干涉式调制器包含吸收器；以及反射器，其下伏于所述吸收器层下方；以及额外层，其包含至少一个光学特征，所述额外层上覆于所述干涉式调制器的均勻部分 上方，其中所述吸收器层与所述反射器分离大致均勻的距离，其中从所述均勻部分中的第 一点反射到观看者的光包含第一峰值波长的光，且从所述均勻部分中的第二点反射到所述 观看者的光包含第二峰值波长的光，所述第一峰值波长不同于所述第二峰值波长，其中所 述第一或第二峰值波长的光均不包含另一者的谐波。
28.根据权利要求27所述的显示器元件，其中所述第一峰值波长对应于所述干涉式调 制器在第一观看角度处反射的峰值波长，且所述第二峰值波长对应于所述干涉式调制器在 第二观看角度处反射的峰值波长，其中所述第一角度不同于所述第二角度。
29.一种光学结构，其包含用于干涉式调制光的装置，其中所述调制装置所反射的色彩依据观看角度而改变；以及用于折射所述调制装置所反射的光以改变所述调制装置上的有效观看角度的装置。
30.根据权利要求29所述的光学结构，其中所述调制装置包含干涉式调制器。
31.根据权利要求29所述的光学结构，其中所述折射装置包含具有大致随机纹理的表
全文摘要
干涉式调制器所反射的色彩可依据观看角度而改变。因此，可通过相对于观察者旋转所述干涉式调制器来观看到一定范围的色彩。通过将纹理化层放置在观察者与干涉式调制器之间，所述观察者可观看到包括所述范围的色彩的图案，且因此可从单个观看角度观看到所述范围的色彩。
文档编号G02B5/28GK101809471SQ200880101189
公开日2010年8月18日 申请日期2008年7月29日 优先权日2007年7月31日
发明者乔纳森·C·格里菲斯, 埃里克·沃辛顿, 戈拉芙·塞蒂, 马尼什·科塔里 申请人:高通Mems科技公司