用于达成不变的色彩偏轴视野的光纤阵列的制作方法
【专利说明】
[00011 优先权主张
[0002] 本申请案主张2013年9月11日申请且题目为"用于达成不变的色彩偏轴视野的光 纤阵列（OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING CONSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING)" 的 第61/876,673号美国临时专利申请案(代理人案号01从1^197?/132873?1)的优先权，所述案 以引用的方式并入本文中。本申请案还主张2013年10月17日申请且题目为"用于达成不变 的色彩偏轴视野的光纤阵列（OPTICAL FIBER ARRAY FOR ACHIEVING ⑶NSTANT COLOR OFF-AXIS VIEWING)" 的第 14/056,720号美国专利申请案（代理人案号QUALP197US/132873) 的优先权，所述案以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及机电系统及装置，且更特定言之涉及用于实施反射式显示装置的机电 系统。
【背景技术】
[0004] 机电系统(EMS)包含具有电及机械元件、致动器、换能器、感应器、光学组件(例如， 镜及光学膜)及电子仪器的装置。可按包含(但不限于)微尺度及纳米尺度的多种尺度来制 造 EMS装置或元件。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围为约一微米至数百微 米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(包含(例 如)小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材 料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工过程来产生机电元件。
[0005] -个类型的EMS装置被称为干涉调制器（MOD)。术语頂0D或干涉光调制器指使用 光学干涉的原理来选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中JM0D显示元件可 包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可完全或部分地为透明型及/或反射型且 在施加适当电信号后即能够进行相对运动。举例来说，一个板可包含安置于衬底上方、衬底 上或由衬底支撑的固定层且另一板可包含通过气隙而与所述固定层分开的反射膜。一个板 相对于另一板的位置可改变入射于MOD显示元件上的光的光学干涉。基于MOD的显示装置 具有广泛的应用范围，且被预期用于改良现有产品及产生新产品（尤其是具有显示能力的 新产品）。
[0006] -些MOD为双态IM0D，此意谓其可仅被配置于两个位置(断开或闭合）中。单一图 像像素可包含三个或三个以上的双态頂0D，所述双态頂0D中的每一者对应于一子像素。在 包含多状态干涉调制器(MS-MOD)或模拟MOD(A-MOD)的显示装置中，可通过单一MOD的 吸收体堆叠与反射器堆叠之间的间隙间距或"间隙高度"来确定像素的反射色彩。一些A-IM0D可以实质上连续的方式而被定位于大量间隙高度之间，而MS-MOD可大体被定位于少 量间隙高度中。结果，可将A-niOD视为MS-IM0S的类别的特殊状况（即，视为具有极大量的可 控间隙高度的]^-頂00)。因此，本文中可将六-]00与]\^-頂00两者称为15-頂00或简单地称 为頂0D。
[0007] 在例如MOD显示器或偏振控制显示器(例如，液晶显示器(IXD))的反射式显示器 中，偏轴视野常常导致色彩的不良移位或甚至对比度反转。在MS-MOD显示器中，当像素显 示微红色彩时，此效应尤为显著，此是因为任何色彩的反射比峰值朝向蓝色移位。
【发明内容】
[0008] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，所述方面中无单一方面单独 地负责本文中所揭示的所要属性。
[0009] 本发明中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种设备中，所述设备可包含 显示器;实质上透明的衬底;及光纤阵列，其安置于所述衬底与所述显示器之间。所述光纤 阵列可能能够使光在所述衬底与所述显示器之间透射。所述光纤阵列可包含具有实质上随 机长度的光纤。
[0010] 在一些实施方案中，所述光纤阵列可能能够界定所述显示器的视角范围。所述光 纤阵列可包含具有锥形光纤芯的光纤。可将低折射率光纤包层材料安置于所述锥形光纤芯 之间。举例来说，所述光纤包层材料可包含光吸收材料。在一些实施方案中，所述光纤阵列 可包含具有光纤芯的光纤，所述光纤芯具有沿所述光纤的轴线而变化的分级折射率。
[0011] 所述设备可包含能够照明所述光纤阵列的实质上不相干光源。在一些此等实施方 案中，自所述阵列中的第一光纤射出的光与自所述阵列中的第二光纤射出的光可相互不相 干。
[0012] 一种显示装置可包含所述设备。所述显示装置可包含干涉调制器（MOD)显示器。 所述显示装置可包含能够控制所述显示装置的控制系统。所述控制系统可能能够处理图像 数据。
[0013] 所述显示装置可包含：驱动器电路，其能够将至少一个信号发送到所述显示装置 的显示器;及控制器，其能够将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。所述控 制系统还可包含:处理器;及图像源模块，其能够将所述图像数据发送到所述处理器。所述 图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。所述显示装置还可包含输入装 置，所述输入装置能够接收输入数据且将所述输入数据传达到所述控制系统。
[0014] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种装置中，所述装置包含： 用于显示图像的设备；实质上透明的衬底;及用于使光在所述衬底与所述显示器之间透射 的设备。用于使光透射的所述设备可包含安置于所述衬底与用于显示图像的所述设备之间 的光纤阵列。所述光纤阵列可能能够界定所述显示器的视角范围。
[0015] 在一些实施方案中，所述光纤阵列中的每一光纤可包含光纤芯及光纤包层。所述 光纤芯及所述光纤包层的折射率可经选择以提供所述视角范围。在一些实施方案中，每一 光纤的数值孔径可至少部分地基于所述光纤芯的所述折射率与所述光纤包层的所述折射 率之间的差的平方根。
[0016] 在一些实施方案中，所述光纤阵列可包含具有实质上随机长度的光纤。根据一些 实施方案，所述光纤阵列中的每一光纤可长于最小长度。所述最小长度可至少部分地基于 光纤直径及/或光纤芯折射率。
[0017] 根据一些实施方案，所述光纤阵列可包含具有锥形光纤芯的光纤。在一些实例中， 所述光纤阵列可包含具有光纤芯的光纤，所述光纤芯具有沿所述光纤的轴线而变化的分级 折射率。
[0018] 在随附图式及以下描述中陈述此说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案 的细节。虽然此概述中所提供的实例主要就基于机电系统(EMS)的显示器来描述，但本文中 所提供的概念可适用于其它类型的显示器（例如，液晶显示器（LCD)、有机发光二极管 (0LED)显示器、电泳显示器及场发射显示器）以及适用于其它非显示器EMS装置(例如，EMS 麦克风、感应器及光学开关）。其它特征、方面及优势自描述、图式及权利要求书将变得显而 易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0019] 图1展示描绘在頂0D显示装置的一系列显示元件或一显示元件阵列中的两个邻近 实例干涉调制器(MOD)显示元件的等角视图说明。
[0020] 图2展示说明并有基于IM0D的显示器的实例电子装置的系统框图，所述基于頂0D 的显示器包含MOD显示元件的三元件X三元件阵列。
[0021] 图3展示说明用于BTOD显示器或显示元件的实例制造过程的流程图。
[0022]图4A至4E展示在制造 IM0D显示器或显示元件的实例过程中的各种阶段的横截面 说明。
[0023]图5A及5B为机电系统(EMS)封装的一部分的示意性分解部分透视图，所述EMS封装 包含EMS元件阵列及背板。
[0024] 图6A到6E展示多状态BTOD(MS-nroD)可如何经配置以产生不同色彩的实例。
[0025]图7A展示正沿轴线所检视的MS-BTOD的实例，所述轴实质上正交于镜堆叠的表面。 [0026]图7B展示正沿轴线所检视的MS-MOD的实例，所述轴线与镜堆叠的表面的法线成 角度α。
[0027]图8Α及8Β展示能够界定视角范围的光纤阵列的实例。
[0028]图9展示包含光纤阵列的设备的实例。
[0029] 图10展示个别光纤的横截面的实例。
[0030] 图11展示红色视角相依性的u ' ν '色空间特征化的实例。
[0031] 图12Α及12Β展示用于增加透射穿过光纤阵列的光的量的实施方案的实例。
[0032]图13展示光学扩展量守恒定律的参数的实例。
[0033]图14Α到14C说明制造具有光纤芯的光纤阵列的过程，所述光纤芯具有分级折射 率。
[0034]图15Α及15Β展示说明可包含多个BTOD显示元件的实例显示装置的系统框图。
[0035]各图式中相同参考数字及标号均指示相同元件。
【具体实施方式】
[0036]以下描述是有关出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属 领域的一般技术人员将易于认识到，可以众多不同方式来应用本文中的教示。所描述的实 施方案可实施于能够显示图像(不管处于运动(例如，视频)抑或固定(例如，静态图像），且 不管为文字、图形抑或图片）的任何装置、设备或系统中。更特定言之，预期所描述的实施方 案可被包含于多种电子装置中或与多种电子装置相关联，所述电子装置为例如（但不限 于）：移动电话、已启用多媒体因特网的蜂窝蜂窝式电话、移动电话接收器、无线装置、智能 电话、Bluetooth?装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持型或便携式计算 机、迷你笔记型计算机、笔记型计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真 装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、摄像机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器）、摄 录像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监控器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电 子阅读器）、计算机监控器、音频显示器(包含里程表及速度计显示器等）、座舱控制件及/或 显示器、摄像机视图显示器(例如，车辆中的后视图摄像机的显示器）、电子照片、电子告示 牌或广告牌、投影仪、架构结构、微波、电冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放 器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时 器、封装(例如，在包含微机电系统(MEMS)应用的机电系统(EMS)应用以及非EMS应用中）、美 学结构(例如，一件珠宝或衣服上的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示也可用于非 显示应用中，例如(但不限于）：电子开关装置、射频滤波器、感应器、加速计、回转仪、运动感 应装置、磁力计、用于消费型电子仪器的惯性组件、消费型电子产品的零件、可变电抗器、液 晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程及电子测试设备。因此，所述教示并不意欲限于仅在 诸图中描绘的实施，而实情为，具有如所属领域的一般技术人员将易于显而易见的广泛适 用性。
[0037] 本文中所描述的一些实施方案涉及界定视角范围（本文中也称为视野锥）。可由显 示器(例如，頂0D显示器)上的光纤阵列来产生视野锥。在一些实施方案中，光纤阵列包含能 够增加透射穿过光纤阵列的光的量的锥形光纤。光纤阵列可为分级折射率式光纤阵列，其 中光纤芯的折射率沿光纤的轴线而变化。
[0038] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优势中的一或 多者。一些实施