专利名称：：具有全息光导的照明装置的制作方法
技术领域：
：本发明大体上涉及照明装置。更特定来说，本发明涉及利用全息结构来导引光以(例如)照明显示器的照明装置。本发明还涉及这些装置的使用和制造方法。
背景技术：
：微机电系统(MEMS)包含微机械元件、致动器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的若干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和/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包括一对导电板，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后即刻进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细地描述，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。此些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型的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造尚未开发的新产品将是有益的。
发明内容在一些实施例中，提供一种照明设备。所述照明设备包括全息膜，其包括全息片。所述全息片包括多个衍射折射率结构。点光源安置于所述全息膜的边缘处。所述点光源的发光面面向所述边缘。所述衍射折射率结构的密度随着距所述光源的距离增加而增加。在一些其它实施例中，提供一种用于照明显示器的设备。所述设备包括全息膜，其中记录有多个衍射折射率结构。所述衍射折射率结构经配置以主要在对应于红色、绿色和蓝色的波长下衍射光。光源安置于全息膜的边缘处。在一些其它实施例中，提供一种照明设备。所述照明设备包括第一装置，其用于产生光且引导所述光通过平面主体；以及第二装置，其用于均勻地以全息方式重定向所述光，使其退出所述主体的表面。在一些其它实施例中，提供一种用于照明显示器的方法。所述方法包括在全息膜的边缘处提供点光源。将来自所述点光源的光直接投射到所述全息膜的所述边缘中，所述光传播通过所述全息膜。所述光接触衍射折射率结构且被引导退出所述全息膜的主表面。朝所述显示器的像素重定向的光的每区域功率在所述全息膜的所述主表面上大体上均勻。在一些其它实施例中，提供一种用于制造显示装置的方法。所述方法包括提供包括全息片的全息膜，所述全息片包括多个衍射折射率结构。所述衍射折射率结构的密度随着距所述光源的距离增加而增加。将点光源附接于所述全息膜的边缘处。所述点光源的发光面面向所述边缘。将显示器附接到所述全息膜。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致动位置。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是可用于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器数据的一个示范性帧。图5B说明可用于写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。图6A和图6B是说明包括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8A是显示装置的实施例的横截面。图8B是显示装置的另一实施例的横截面。图8C是显示装置的实施例的透视图。图8D是显示装置的另一实施例的透视图。图9A是图8C的显示装置的俯视平面图。图9B是图8D的显示装置的俯视平面图。图IOA和图IOB是全息膜的俯视平面图。图IOC是图IOA和图IOB的结构的横截面。图IlA是全息膜和相关支撑结构的横截面。图IlB是图IlA的全息膜和相关支撑结构的实施例的俯视平面图。图IlC是图IlA的全息膜和相关支撑结构的另一实施例的俯视平面图。具体实施例方式以下详细描述是针对某些特定实施例。然而，本文的教示可以大量不同方式来应用。在本描述内容中参看了附图，附图中所有相同部分用相同标号表示。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电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)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、摄像机、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)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。本文所揭示的一些实施例包含照明系统，其包含光源和具有全息光“转向”膜的光导面板。所述光源可为点光源(例如，发光二极管(LED))或线光源。全息膜包含具有衍射折射率(DRI)结构的全息片。来自光源的光注入到光导面板中，传播通过面板且接触DRI结构。DRI结构重定向所述光使其退出面板，(例如)到达由(例如)干涉式调制器形成的显示器。在一些实施例中，DRI结构的密度随着距光源的距离增加而增加。有利的是，经重定向以退出面板的光的通量可在面板的所要区域上高度均勻，所述区域例如为对应于显示器的安置像素的有源区域的区域。图1中说明包括干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“松弛”或“开启”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“致动”或“关闭”)状态下时，显示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”状态的光反射特性。MEMS像素可经配置以主要在所选颜色下反射，从而除了黑色和白色以外还允许彩色显示器。图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，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之一。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(本文中称为致动位置)中，可移动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视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中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器1和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动反射层Ha处于距包含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的致动位置中。如本文所引用的光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包括若干熔合层(fusedlayer)，所述熔合层可包含例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。因此，光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将上述层的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。部分反射层可由为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，且层中的每一者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的层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、16b正交)，以形成沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上的列。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装置中形成列电极。注意，图1可能未按比例绘制。在一些实施例中，柱18之间的间距可大约为IOum到lOOum，而间隙19可大约为<1000埃。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，形成在对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内的电介质层(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中右侧的致动像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。图2到图5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是说明可并入有干涉式调制器的电子装置的一个实施例的系统框图。所述电子装置包含处理器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、PowerPc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，包含网络浏览器、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包含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来展示图1中说明的阵列的横截面。注意，虽然图2为了清楚而说明3X3干涉式调制器阵列，但显示阵列30可含有非常大数目的干涉式调制器，且可在行中具有与列中不同数目的干涉式调制器(例如，每行300个像素乘每列190个像素)。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。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列致动协议可利用如图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伏的电位差来致使可移动层从松弛状态变形为致动状态。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伏以下才完全松弛。因此，在图3中说明的实例中存在约3V到7V的电压范围，在所述范围内存在所施加电压的窗口，在所述窗口内，装置在松弛状态或致动状态中均是稳定的。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来说，可设计行/列致动协议，使得在行选通期间，已选通行中待致动的像素暴露于约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伏的稳态或偏压差，使得其维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致动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(不论处于致动还是松弛状态)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维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。如下文进一步描述，在典型应用中，可通过根据第一行中所要组的致动像素跨所述组列电极发送一组数据信号(各自具有某一电压电平)来产生图像的帧。接着将行脉冲施加到第一行电极，从而致动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所要组的致动像素。接着将脉冲施加到第二行电极，从而根据数据信号而致动第二行中的适当像素。第一行像素不受第二行脉冲影响，且维持在其在第一行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图像数据刷新且/或更新所述帧。可使用各种各样的用于驱动像素阵列的行电极和列电极以产生图像帧的协议。图4和图5说明用于在图2的3X3阵列上形成显示帧的一个可能的致动协议。图4说明可用于使像素展示出图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，致动像素涉及将适当列设定为-Vbias，且将适当行设定为+Δν，其分别可对应于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为士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而实现的。在行电压维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，可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压，例如，致动像素可涉及将适当列设定为士Vbias，且将适当行设定为H在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-Vbias，且将适当行设定为相同的-ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。图5Β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5Α中说明的显示器布置，其中被致动像素为非反射的。在对图5Α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初始处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的致动或松弛状态中均是稳定的。在图5Α的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3,3)被致动。为了实现此目的，在行1的“线时间(linetime)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3伏到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伏升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这致动了(1，1)和(1，2)像素且松弛了(1，3)像素。阵列中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的相同选通接着将致动像素(2,且松弛像素(2，1)和(2,3)0同样，阵列中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。在写入所述帧之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器在图5A的布置中稳定。相同程序可用于数十或数百个行和列的阵列。用于执行行和列致动的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何致动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是说明显示装置40的实施例的系统框图。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的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器等各种类型的显示装置。9显示装置40包含外壳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通常由多种制造工艺中的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另夕卜，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含(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包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。如本文中所描述，示范性显示装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stabledisplay)在内的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，显示器30包含例如如上所述的等离子体、EL、0LED、STNIXD或TFTIXD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包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器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进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。网络接口27包含天线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IEEE802.11标准(包含IEEE802.11(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，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS、W-CDMA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接收到的信号使得可经由天线43从示范性显示装置40发射所述信号。在一替代实施例中，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大致上控制示范性显示装置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的数据，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接着将已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，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。在一个实施例中，处理器21包含微控制器、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通常包含放大器和滤波器，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将已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。驱动器控制器29可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已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χ-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适用于本文描述的类型的显示器中的任一者。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的高度集成系统中是普遍的。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，包含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包含例如QWERTY键盘或电话键区等键区、按钮、开关、触敏屏幕、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便控制示范性显示装置40的操作。电源50可包含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，包含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电力。在某些实施方案中，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。在某些情况下，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。上述优化可在任何数目的硬件和/或软件组件中实施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到图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，每一干涉式调制器的可移动反射层14的形状是正方形或矩形的，且仅在隅角处在系链(tether)32上附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14的形状是正方形或矩形的，且从可包括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到图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中展示的实施例，但也可适于与图7A到图7C中说明的实施例以及未图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的实施例中，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以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对侧的干涉式调制器的部分，其包含可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。举例来说，这种遮蔽允许实现图7E中的总线结构44，所述总线结构44提供使调制器的光学特性与调制器的机电特性(例如，寻址与所述寻址导致的移动)分离的能力。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发挥作用。此外，图7C到图7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学特性与其机械特性脱离的额外益处，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特性方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所要的机械特性方面得以优化。入射在干涉式调制器上的光取决于光学堆叠16与反射层14之间的距离，因相长或相消干涉而被反射或吸收。使用干涉式调制器的显示器的所感知亮度和质量取决于入射在所述显示器上的光，因为所述光经反射以产生显示器中的图像。在一些情况下，例如在低环境光条件下，可使用照明系统来照明显示器以产生图像。图8A是包含照明系统的显示装置的横截面图，所述照明系统包含安置在邻近显示器81之处的光导面板80。光导面板80包含全息光转向膜89，其中记录有全息片。在一些实施例中，全息膜89附接到支撑板83且由支撑板83支撑，如所说明。显示器81可包含各种显示元件，例如多个空间光调制器、干涉式调制器、液晶元件等，其可平行于全息膜89的主表面而布置。全息膜89引导光传播通过光导面板80进入显示器81中。在一些实施例中，照明系统是前灯，且从显示器81反射的光朝向用户返回透射通过且退出光导面板80。显示器81在一些实施例中可为显示器30(图6A和图6B)。全息膜89由可支持全息片的形成且还支持光通过膜89的传播的材料形成。在一些实施例中，支撑板83也由可支持光通过板83的传播且具有足够的结构完整性来支撑全息膜89的材料形成。举例来说，支撑板83可由玻璃、塑料或其它高度透明的材料形成。在一些实施例中，支撑板83直接附接到全息膜89；板83和全息膜89形成单个单元，光经由(例如)全内反射而传播通过所述单元。在其它实施例中，板83通过折射率匹配层耦合到全息膜89，所述匹配层促进光从板83传播到全息膜89中(且反之亦然)以用于全内反射。在一些其它实施例中，板83与全息膜89光学去耦，且朝显示器转向的光大体上通过全内反射而仅传播通过全息膜89。板83和全息膜89可因形成这些部分的材料的折射率的差异或因插入这些部分之间的折射率去耦层而光学去耦。将了解，折射率去耦层可具有充分不同于板83和/或全息膜89的材料的折射率，以使板83与全息膜89之间的光传播减到最小。参见图8B，在一些其它实施例中，全息膜89安置于两个支撑板83a与8之间，以实现进一步机械支撑和/或保护全息膜89。板83a可由与板83b类似的材料形成。全息膜89可与板83a和83b光学耦合或去耦，如上文参见图8A而论述。在一些布置中，全息膜89可耦合到板83a、83b中的一者且从板83a、83b中的另一者去耦。如图8C中所示，光可由包含光条90的光源注入到光导面板中。光条90具有用于从光发射器92接收光的第一端90a。光发射器92可包含发光二极管(LED)，但其它发光装置也是可能的。光条90包括支持光沿着光条90的长度传播的大体上光学透射的材料。从光发射器92发射的光传播到光条90中。光(例如)经由光条90的侧壁处的全内反射而在光条90中被导向，所述侧壁与空气或某一其它周围的流体或固体媒介形成界面。举例来说，在光条90由具有与光面板80和全息膜89类似的折射率的材料形成的情况下，光条90可通过空气、流体或固体媒介而与面板80分离，以促进光条90内的全内反射。光条90在至少一侧(例如，与光导面板80大致相对的侧90b)上包含转向微结构。转向微结构经配置以使入射在光条90的侧90b上的光转向，且引导所述光退出光条90(例如，退出侧90c)进入面板80中。光条90的转向微结构包含多个转向特征91，其具有朝向面板80反射入射光的小面91a。将了解，图8C所示的特征91是示意性的，且大小和其间的间距被夸大。特征91的大小、形状、密度、位置等可与所描绘的大小、形状、密度、位置等不同以实现所要的光转向作用。所述照明设备可进一步包含光条90与光导面板80之间的耦合光学器件(未图示)。举例来说，耦合光学器件可对从光条90传播来的光进行校准、放大、扩散、改变其颜色等。因此，光在光条90的第二端90d的方向上行进离开第一端90a，且可再次朝第一端90a反射回来。沿此路径，光可朝邻近的光导面板80转向。光导面板80相对于光条90而安置，以便接收已由所述转向微结构转向并被引导离开光条90的光。参见图8D，在优选实施例中，光源可为点光源93，其具有简化照明系统、显示装置及其制造的优点。点光源93可为发光二极管(LED)或其它发光装置。在所说明的实施例中，点源93安置于光导面板80的边缘(例如，隅角)处。点源93的发光面94面向面板80的边缘。将了解，光从发光面94逸出点源93。点源93使光在光面板80的平面上在某一范围的角度上分散，所述角度范围足以在整个光面板80上注入光。在其它实施例中，取决于点源93是否在对于进入光面板80的所要光注入来说足够的角度范围上分散光，点源93可定位于除了光面板80的隅角以外的位置。举例来说，在180°弧上分散光的点源93可定位于(例如)面板80的边缘中的凹口中。继续参见图8D，光导面板80包含支撑板83和全息膜89，其面向显示器81安置。如上文所论述，光导面板80可具备额外的支撑板(例如)以将全息膜89夹在中间，和/或位于支撑板与全息膜89之间的折射率耦合或去耦层。在通过例如点源93(图8D)等光源注入光导面板80中之后，传播通过面板80的光通过形成于面板80中的衍射折射率(DRI)结构朝显示器81(图8A到图8D)重定向。DRI结构可以各种图案分布于全息膜89上以实现所要的光转向特性。将了解，每区域功率的均勻性在许多应用中对于均勻地点亮显示器81是需要的。DRI结构可经布置以实现每区域功率的良好均勻性。在一些实施例中，朝显示器81引导的光的每区域功率在全息膜83的对应于显示器81的区域上是大体均勻的。在某些实施例中，在全息膜的对应于显示器的像素的总区域上的每区域重定向光的最小与最大通量的比率大于0.20。参见图9A和图9B，DRI结构的密度随着距光源的距离增加而增加。参见图9A，每单位区域的DRI结构的数目随着距直接邻近线源90的全息膜的边缘的距离增加而增加。参见图9B，每单位区域的DRI结构的数目随着距点源93的距离增加而增加。DRI结构密度的增加由图9A和图9B中的阴影的密度示意性地表示。在一些实施例中，DRI结构的变化的密度允许每单位区域重定向的光的通量在全息膜89的对应于显示器81(图8A到图8D)的区域上高度均勻。在光传播通过光导面板80时，某一量的光接触DRI结构且经重定向而退出面板80。因此，传播通过面板80的其余量的光随着距光源的距离增加而减小，因为越来越多的光因与DRI结构的接触而重定向。为了补偿传播通过面板80的光的量的减小，DRI结构的密度可随着距光源的距离增加而增加。将了解，DRI结构的密度与光导面板80的提取效率有关。提取效率是被引导退出面板80的光的量与继续在面板80内传播的光的量相比的量度。由于DRI结构的密度随着距光源的距离增加而增加，提取效率随着距光源越远而越高，且随着距光源越近而减小。一般来说，为了促进光通过面板80的传播，提取效率较低。在一些实施例中，提取效率为约50%或50%以下，或约40%或40%以下。因此，传播通过面板80的光的少于约50%或少于约40%被引导退出面板80。将了解，面板80中的DRI结构的密度指代面板80的每单位体积由DRI结构占据的体积。给定体积中的单个大DRI结构或多个较小DRI结构可具有相同密度。因此，密度可由于(例如)每体积的DRI结构的大小和/或数目的改变而改变。DRI结构是全息片的元件且是通过将全息片记录在全息膜中来形成。全息片可通过此项技术中已知的各种方法来记录。在一些实施例中，参见图IOA到图10C，提供全息膜88用于记录。如所说明，可提供附接到支撑板83的全息膜88。在其它实施例中，全息膜88可在全息片的记录之后附接到支撑板83。虽然本文为了便于描述而称为“膜”，但全息膜88、89(图8A到图9B)可采用除了材料片或简单的材料层以外的各种三维形状。此外，全息膜88、89可由能够形成全息片且支持光传播通过媒介的一种或一种以上材料形成。用于全息膜88、89的材料的实例包含重铬酸盐明胶、光聚合物膜、卤化银乳剂和此项技术中已知的其它材料。继续参见图IOA到图10C，将全息片记录在全息膜88中以形成全息膜89(图8A到图9B)，其中已记录有全息片。从两个主要方向将多个激光束引导到全息膜88。第一组激光束从膜的边缘引导进入全息膜88，且第二组激光束入射在全息膜88的主表面上。此第一组激光束的方向和入射对应于将稍后从光源引导进入全息膜88的光的方向和入射。在一些实施例中，参见图10A，激光束入射在边缘95上，来自线光源的光稍后将进入所述边缘95中而注入膜88中。在某些其它实施例中，参见图10B，激光束入射在边缘92上，来自点光源的光稍后将进入所述边缘92中而注入膜88中。第二组激光束被引导到全息膜88的主表面上且对应于从光源重定向退出全息膜89的光的所要方向和位置(图8A到图9B)。在一些实施例中，参见图10C，第二组激光束被大体上垂直于全息膜88而引导，且还相对于法线在从约A到约B的角度范围内引导。在一些实施例中，角度A和B相等且为30°或30°以下，或约15°或15°以下。在某些实施例中，从A到B的角度范围对应于将通过由全息膜89转向的光点亮的显示器的所要观看角度。举例来说，所得DRI结构可于在相对于主表面的法线测量约士30°或士30°以下或约士15°或士15°以下的角度上延伸的圆锥中重定向退出全息膜89的主表面的光。相对较窄的光锥对于显示器81的所感知亮度可有益，因为重定向退出全息膜89的光在较窄范围内集中。另外，在一些应用中，相对较窄的光锥可对于保密益处是合意的，因为窄圆锥限制了显示器81的观看角度。通过全息膜89点亮的显示器可为具有显示不同色彩的像素的彩色显示器。因此，在一些实施例中，所记录的DRI结构经设计以使对应于由所述像素显示的色彩的光转向。举例来说，像素可显示对应于红色、绿色和蓝色的光，其中这些色彩的不同组合形成各种色彩。因此，DRI结构可经形成以主要在对应于红色、绿色和蓝色的波长下衍射光。这可通过例如以下方法来实现使用具有允许在第一位置中照明全息膜的选定部分的开口的掩模，且将掩模移位到其它位置(例如，第二和第三其它位置)，同时在掩模处于每一位置时使全息膜暴露于光，以形成用于不同的所要波长或色彩(例如红、绿和蓝)的转向的区域或“像素”。在每一位置处，全息膜可暴露于不同波长的激光，激光的波长经选择以对应于像素需要进行转向的光的色彩。激光包含大体上垂直于全息膜而定向的激光束。另外，可具有与大体上垂直的激光束相同波长的次要光束被以与来自稍后安装的用于照明显示器的光源的光的所要角度和方向相同的角度和方向引导进入全息膜中。像素区域不重叠且可横向分离。因此，可形成像素化全息膜，其中每一像素择优使一特定色彩转向。在其它实施例中，可将具有某一范围的不同波长的激光束同时引导到全息膜，以同时形成主要使所要波长的光转向的DRI结构。在其它布置中，激光的波长可保持恒定，且可通过改变用以形成DRI结构的激光束之间的角度来致使全息膜使不同波长的光转向。可应用此布置以在全息记录材料中形成所要DRI结构，所述材料并不响应原本将用以形成DRI结构的所有波长的激光。有利的是，全息材料所响应的波长的激光可用以形成所有DRI结构，其中按需要变化激光束之间的角度以实现所要波长的光处的光转向。参见图IlA到图11C，DRI结构可形成为具有随着距光源的距离增加而增加的密度。可使用具有多个激光或光阻挡结构96的掩模在全息片记录期间实现此密度改变。光阻挡结构96的密度随着距光源的直线距离增加而减小。因此，随着距光源的距离增加，允许较多的激光通过掩模且到达全息膜88上，从而形成随着距离增加而密度变大的DRI结构。如图IlB所示，光阻挡结构96的密度可随着距边缘90的距离增加而减小，其中线光源将与全息膜88配对。如图IlC所示，光阻挡结构96的密度可随着距边缘92的距离增加而减小，其中点光源将与全息膜88配对。在记录之后，光阻挡结构96对应于全息膜中不含DRI结构的区域。将了解，光阻挡结构96和膜88的相对大小已为了便于说明而夸大。在一些实施例中，光阻挡结构96较小以促进光转向的均勻性。光阻挡结构96可具有例如矩形形状等规则形状。在其它实施例中，光阻挡结构可具有其它形状，或在形状和/或大小上有所变化。在全息片的记录之后，在一些实施例中，将例如线源90或点源93等光源附接到全息膜89(图8A到图9B)。在一些实施例中，还将显示器81附接到全息膜89，进而形成具有包含膜89的照明系统的显示装置。所属领域的技术人员将理解，尽管已在某些优选实施例和实例的上下文中揭示了本发明，但本发明超越特定揭示的实施例而延伸到其它替代实施例和/或延伸到对本发明及其明显修改和均等物的使用。另外，虽然已详细展示并描述了本发明的若干变化形式，但基于本发明，在本发明的范围内的其它修改对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。还预期可对实施例的特定特征和方面进行各种组合或子组合，且其仍属于本发明的范围内。应理解，所揭示的实施例的各种特征和方面可彼此组合或代替以便形成所揭示的本发明的不同模式。因此，希望本文中所揭示的本发明的范围不应受以上所描述的特定所揭示实施例限制，而是应仅由所附权利要求书确定。权利要求1.一种照明设备，其包括全息膜，其包括全息片，所述全息片包括多个衍射折射率结构，所述全息膜经配置以耦合到安置于所述全息膜的边缘处的点光源，使得所述点光源的发光面面向所述边缘，其中所述衍射折射率结构的密度随着距所述光源的距离增加而增加。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述全息膜包括不含所述衍射折射率结构的多个规则形状区域，其中所述规则形状区域的密度随距所述光源的距离增加而减小。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述规则形状区域具有矩形形状。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述衍射折射率结构经配置以衍射来自所述光源的光，所述经衍射的光线以所测量的相对于垂直于所述全息膜的主表面的线士30°或士30°以下的角度传播退出所述主表面。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述角度为士15°或士15°以下。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个衍射折射率结构具有约50%或50%以下的提取效率。7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括局部化于所述全息膜的隅角处且经配置以仅从所述隅角处引导光进入所述全息膜中的光源。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述光源是发光二极管。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述衍射折射率结构经配置以主要在对应于红色、绿色和蓝色的波长下衍射光。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述全息膜附接到玻璃板，其中折射率匹配层安置于所述全息膜与所述玻璃板之间。11.根据权利要求9所述的设备，其中所述全息膜附接到玻璃板，其中折射率去耦层安置于所述全息膜与所述玻璃板之间。12.根据权利要求9所述的设备，其进一步包括平行于所述全息膜的主表面而附接的多个干涉式调制器。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述衍射折射率结构被分组为三组不重叠的横向邻近的像素，每一组像素主要使对应于与主要由其它组像素转向的光不同的色彩的光转向。14.一种照明设备，其包括第一装置，其用于产生光且引导所述光通过平面主体；以及第二装置，其用于均勻地以全息方式重定向所述光，使其退出所述主体的表面。15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二装置包括全息片，所述全息片包括多个衍射折射率结构，所述全息片被记录在所述平面主体中。16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一装置包括发光二极管。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述发光二极管局部化于所述全息膜的隅角处。18.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括第三装置，所述第三装置用于通过所述平面主体显示图像。19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第三装置包括多个干涉式调制器，所述干涉式调制器形成像素元件。20.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括显不器；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。21.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括经配置以向所述显示器发送至少一个信号的驱动器电路。22.根据权利要求21所述的设备，其进一步包括经配置以向所述驱动器电路发送所述图像数据的至少一部分的控制器。23.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括经配置以向所述处理器发送所述图像数据的图像源模块。24.根据权利要求23所述的设备，其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。25.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。26.一种用于对显示器进行照明的方法，其包括在全息膜的边缘处提供点光源；将来自所述点光源的光直接投射到所述全息膜的所述边缘中，所述光传播通过所述全息膜；以及使所述光与衍射折射率结构接触以引导所述光退出所述全息膜的主表面，其中朝向所述显示器的像素重定向的光的每区域功率在所述全息膜的所述主表面上是大体上均勻的。27.根据权利要求沈所述的方法，其中在所述全息膜的对应于所述显示器的像素的整个区域上的每区域经重定向光的最小与最大通量的比率大于0.20。28.一种用于制造显示装置的方法，其包括提供包括全息片的全息膜，所述全息片包括多个衍射折射率结构；在所述全息膜的边缘处附接点光源，所述点光源的发光面面向所述边缘；以及将显示器附接到所述全息膜，其中所述衍射折射率结构的密度随着距所述光源的距离增加而增加。29.根据权利要求观所述的方法，其中提供包括所述全息片的所述全息膜包括使全息膜暴露于大体上垂直于所述全息膜而引导的第一激光束；以及同时使所述全息膜暴露于第二激光束，所述第二激光束是以与来自所述光源的光的所要角度和方向相同的角度和方向被引导进入所述全息膜中。30.根据权利要求四所述的方法，其进一步包括提供邻近所述全息膜的多个光阻挡结构，所述光阻挡结构屏蔽所述全息膜的一些区域使其不受所述第一激光束影响，其中所述光阻挡结构的线性密度随着距所述光源的所要放置的距离增加而减小。31.根据权利要求观所述的方法，其中提供包括所述全息片的所述全息膜包括通过包括多个开口的掩模使所述全息膜暴露于第一激光束，所述掩模相对于所述全息膜处于第一位置；将所述掩模移位到第二位置；通过处于所述第二位置的所述掩模使所述全息膜暴露于第二激光束；将所述掩模移位到第三位置；以及通过处于所述第三位置的所述掩模使所述全息膜暴露于第三激光束，其中使所述全息膜暴露于所述第一、第二和第三激光束包括使所述全息膜同时暴露于以与来自所述光源的光的所要角度和方向相同的角度和方向被引导进入所述全息膜中的次要激光束。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一、第二和第三激光束具有对应于不同色彩的波长。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述次要激光的波长依据所述第一、第二和第三激光束的波长而变化，其中在使所述全息膜暴露于所述第一激光束期间，所述次要激光束大体上等于所述第一激光束的所述波长，其中在使所述全息膜暴露于所述第二激光束期间，所述次要激光束的所述波长大体上等于所述第二激光束的所述波长，且其中在使所述全息膜暴露于所述第三激光束期间，所述次要激光束的所述波长大体上等于所述第三激光束的所述波长。34.一种通过根据权利要求28所述的方法制造的显示装置。全文摘要一种照明装置包含全息膜89和光源93，例如点光源。所述点光源93定位于所述全息膜的边缘处，且具有面向所述全息膜89的所述边缘的发光面。所述全息膜89包含由衍射折射率结构形成的全息片。所述衍射折射率结构的密度随着距所述光源93的距离增加而增加。光例如通过全内反射从所述光源93传播通过所述全息膜89。所述衍射折射率结构使所述光转向，进而致使所述光在所要方向上传播退出所述全息膜89。在一些实施例中，传播退出所述全息膜89的所述光在所述全息膜89的表面上具有高均匀性。文档编号F21V8/00GK102077016SQ200980124902公开日2011年5月25日申请日期2009年6月25日优先权日2008年6月30日发明者克拉伦斯·徐,徐刚,约恩·比塔,马雷克·米恩克,鲁塞尔·韦恩·格鲁尔克申请人:高通Mems科技公司