具有稜鏡光轉向特徵的光收集裝置的製作方法

2023-04-25 12:02:01

專利名稱：：具有稜鏡光轉向特徵的光收集裝置的製作方法
技術領域：
：本發明大體來說涉及光收集裝置。更明確來說，本發明涉及利用稜鏡結構將光導引到(例如)光伏電池的光收集。本發明還涉及這些裝置的使用方法和製造方法。
背景技術：
：微機電系統(MEMQ包含微機械元件、激活器和電子元件。可使用沉積、蝕刻和/或其它蝕刻掉襯底和/或已沉積材料層的部分或者添加層以形成電裝置和機電裝置的微加工工藝來產生微機械元件。一種類型的MEMS裝置稱為幹涉式調製器。如本文所使用，術語幹涉式調製器或幹涉式光調製器指的是一種使用光學幹涉原理選擇性地吸收且/或反射光的裝置。在某些實施例中，幹涉式調製器可包括一對導電板，其中之一或兩者可能整體或部分透明且/或具有反射性，且能夠在施加適當電信號時進行相對運動。在特定實施例中，一個板可包括沉積在襯底上的固定層，且另一個板可包括通過氣隙與固定層分離的金屬薄膜。如本文更詳細描述，一個板相對於另一個板的位置可改變入射在幹涉式調製器上的光的光學幹涉。這些裝置具有廣範圍的應用，且在此項技術中，利用且/或修改這些類型裝置的特性使得其特徵可被發掘用於改進現有產品和創建尚未開發的新產品，將是有益的。
發明內容在一些實施例中，提供一種光收集設備。所述設備包含光伏電池和光轉向主體，所述光轉向主體由支持光傳播穿過所述光轉向主體的長度的光傳播材料形成。所述光轉向主體包括第一主表面、與第一主表面相對的第二主表面，以及安置於所述光轉向主體中的第一多個間隔開的縫隙。所述第一多個縫隙中的每一縫隙由所述第一或第二主表面的一者中的底切形成。所述第一多個縫隙中的每一縫隙還經配置以使入射於所述第一主表面上的光朝向所述光伏電池重定向。在一些其它實施例中，提供一種光收集設備。所述設備包含第一構件，其用於引導入射於光收集設備的主表面上的光傳播穿過光轉向主體；以及第二構件，其用於接收光並將所述光轉化為電能。在另外其它實施例中，提供一種用於收集光的方法。所述方法包含使撞擊由光轉向主體的表面中的底切形成的多個縫隙的小面的光重定向。所述光經重定向以傳播穿過光轉向主體而到達光接收器。在一些其它實施例中，提供一種用於製造光收集裝置的方法。所述方法包含提供光傳播材料的主體，所述光傳播材料支持光傳播穿過所述主體的長度。多個間隔開的底切提供於所述主體中。將具有間隔開的底切的主體附接到光伏電池。在一些其它實施例中，提供一種通過此方法製造的光收集裝置。圖1是描繪幹涉式調製器顯示器的一個實施例的一部分的等角視圖，其中第一幹涉式調製器的可移動反射層處於鬆弛位置，且第二幹涉式調製器的可移動反射層處於激活位置。圖2是說明併入有3X3幹涉式調製器顯示器的電子裝置的一個實施例的系統框圖。圖3是圖1的幹涉式調製器的一個示範性實施例的可移動鏡位置對所施加電壓的圖。圖4是可用於驅動幹涉式調製器顯示器的一組行和列電壓的說明。圖5A說明圖2的3X3幹涉式調製器顯示器中的顯示器數據的一個示範性幀。圖5B說明可用於寫入圖5A的幀的行和列信號的一個示範性時序圖。圖6A和圖6B是說明包括多個幹涉式調製器的視覺顯示裝置的實施例的系統框圖。圖7A是圖1的裝置的橫截面。圖7B是幹涉式調製器的替代實施例的橫截面。圖7C是幹涉式調製器的另一替代實施例的橫截面。圖7D是幹涉式調製器的又一替代實施例的橫截面。圖7E是幹涉式調製器的額外替代實施例的橫截面。圖8是顯示裝置的一實施例的橫截面。圖9是光收集裝置的橫截面。圖IOA是光收集裝置的一實施例的橫截面。圖IOB是光轉向特徵的橫截面。圖IOC到圖IOE是光轉向特徵的實施例的橫截面。圖IlA是光轉向面板的實施例的橫截面。圖IlB是顯示裝置的一實施例的俯視平面圖。圖12是光收集裝置的一實施例的等距視圖。圖13A是光收集裝置的另一實施例的等距視圖。圖13B是圖13A的光收集裝置的俯視平面圖。圖14是光收集裝置的一實施例的橫截面。圖15是光收集裝置的另一實施例的透視圖。圖16是光收集裝置的又一實施例的透視圖。具體實施例方式以下詳細描述針對某些特定實施例。然而，本文的教示可以許多不同方式應用。在本描述內容中參看了附圖，附圖中所有相同或類似部分用相同標號表示。所述實施例可實施在經配置以顯示不論運動(例如，視頻)還是固定(例如，靜止圖像)的且不論文字還是圖畫的圖像的任何裝置中。更明確地說，預期所述實施例可實施在多種電子裝置中或與多種電子裝置關聯，所述多種電子裝置例如(但不限於)行動電話、無線裝置、個人數據助理(PDA)、手持式或可攜式計算機、GPS接收器/導航器、相機、MP3播放器、攝像機、遊戲控制臺、手錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、計算機監視器、汽車顯示器(例如，裡程表顯示器等)、座艙控制器和/或顯示器、相機視圖的顯示器(例如，車輛中後視相機的顯示器)、電子相片、電子廣告牌或指示牌、投影儀、建築結構、包裝和美學結構(例如，一件珠寶上的圖像顯示器)。具有與本文中描述的裝置類似的結構的MEMS裝置也可用於例如電子切換裝置的非顯示器應用中。本文中所揭示的某些實施例包括具有光導的光收集裝置，在所述光導的主體中具有底切(undercut)。所述底切形成使傳播穿過光導主體的光轉向或重定向的稜鏡特徵。舉例來說，底切的壁形成在所要方向上反射光的小面(facet)。在一些實施例中，入射在光導的主表面上的光通過底切重定向以在光導主體內傳播，藉此俘獲所述光。所俘獲的光可傳播穿過光導主體並最終撞擊光伏電池。舉例來說，在一些實施例中，來自光源的光可射入到光導主體中，傳播穿過所述主體且接觸所述底切的小面。所述小面使光重定向使得其繼續在光導主體內傳播。傳播的方向可經選擇使得光最終行進離開光導主體(例如)以撞擊光伏電池。在一些實施例中，光導主體形成用於照明顯示裝置的照明裝置的一部分。所述照明裝置包括光源，且光導主體使來自光源的光朝向由(例如)幹涉式調製器形成的顯示器轉向。在這些實施例中，使用光導主體來使光轉向以用於顯示器的照明以及光收集兩者，例如用於將光供應到光伏電池。圖1中說明包括幹涉式MEMS顯示元件的一個幹涉式調製器顯示器的實施例。在這些裝置中，像素處於明亮狀態或黑暗狀態。在明亮(「鬆弛」或「開啟」)狀態下，顯示元件將入射可見光的大部分反射到用戶。當在黑暗(「激活」或「關閉」)狀態下時，顯示元件將極少的入射可見光反射到用戶。依據實施例而定，可顛倒「接通」和「斷開」狀態的光反射性質。MEMS像素可經配置以主要在所選顏色下反射，從而除了黑色和白色以外還允許彩色顯示器。圖1是描述視覺顯示器的一系列像素中的兩個相鄰像素的等角視圖，其中每一像素包括MEMS幹涉式調製器。在一些實施例中，幹涉式調製器顯示器包括這些幹涉式調製器的一行/列陣列。每一幹涉式調製器包含一對反射層，其定位成彼此相距可變且可控制的距離以形成具有至少一個可變尺寸的諧振光學間隙。在一個實施例中，可在兩個位置之間移動所述反射層之一。在第一位置(本文中稱為鬆弛位置)中，可移動反射層定位成距固定部分反射層相對較大的距離。在第二位置(本文中稱為激活位置)中，可移動反射層定位成更緊密鄰近所述部分反射層。視可移動反射層的位置而定，從所述兩個層反射的入射光相長地或相消地進行幹涉，從而針對每一像素產生全反射狀態或非反射狀態。圖1中像素陣列的所描繪部分包含兩個相鄰幹涉式調製器1和12b。在左側幹涉式調製器12a中，說明可移動反射層Ha處於距包含部分反射層的光學堆疊16a預定距離處的鬆弛位置中。在右側幹涉式調製器12b中，說明可移動反射層14b處於鄰近於光學堆疊16b的激活位置中。如本文所引用的光學堆疊16a和16b(統稱為光學堆疊16)通常包括若干熔合層(fusedlayer)，所述熔合層可包含例如氧化銦錫(ITO)的電極層、例如鉻的部分反射層和透明電介質。因此，光學堆疊16是導電的、部分透明且部分反射的，且可通過(例如)將上述層的一者或一者以上沉積到透明襯底20上來製造。部分反射層可由為部分反射的多種材料(例如，各種金屬、半導體及電介質)形成。部分反射層可由一個或一個以上材料層形成，且層中的每一者可由單一材料或材料的組合形成。在一些實施例中，光學堆疊16的層經圖案化成為多個平行條帶，且如下文中進一步描述，可在顯示裝置中形成行電極。可移動反射層14a、14b可形成為沉積金屬層(一層或多層)的一系列平行條帶(與行電極16a、16b垂直)以形成列，其沉積在柱18和沉積於柱18之間的介入犧牲材料的頂部上。當蝕刻去除犧牲材料時，可移動反射層14a、14b通過所界定的間隙19而與光學堆疊16a、16b分離。例如鋁的高度導電且反射的材料可用於反射層14，且這些條帶可在顯示裝置中形成列電極。應注意，圖1可能未按比例繪製。在一些實施例中，柱18之間的間隔可為約lO-lOOum，而間隙19可為約Powerpc或ALPHA)，或任何專用微處理器(例如數位訊號處理器、微控制器或可編程門陣列)。如此項技術中常規的做法，處理器21可經配置以執行一個或一個以上軟體模塊。除了執行作業系統外，所述處理器可經配置以執行一個或一個以上軟體應用程式，包含網絡瀏覽器、電話應用程式、電子郵件程序或任何其它軟體應用程式。在一個實施例中，處理器21還經配置以與陣列驅動器22通信。在一個實施例中，所述陣列驅動器22包含將信號提供到顯示器陣列或面板30的行驅動器電路M和列驅動器電路沈。在圖2中以線1-1展示圖1中說明的陣列的橫截面。應注意，雖然為了清晰起見圖2說明幹涉式調製器的3X3陣列，但顯示陣列30可含有大量幹涉式調製器，且可在行中具有與列中數目不同數目的幹涉式調製器(例如，每行300個像素乘每列190個像素)。圖3是圖1的幹涉式調製器的一個示範性實施例的可移動鏡位置對所施加電壓的圖。對於MEMS幹涉式調製器來說，行/列激活協議可利用如圖3中說明的這些裝置的滯後性質。幹涉式調製器可能需要(例如)10伏的電位差來促使可移動層從鬆弛狀態變形為激活狀態。然而，當電壓從所述值減小時，可移動層在電壓降回10伏以下時維持其狀態。在圖3的示範性實施例中，可移動層直到電壓降到2伏以下時才完全鬆弛。因此，在圖3中所說明的實例中，存在約3到7V的電壓範圍，其中存在所施加電壓窗口，在所述窗口內，裝置在鬆弛狀態或激活狀態中均是穩定的。此窗口在本文中稱為「滯後窗口」或「穩定窗口」。對於具有圖3的滯後特性的顯示器陣列來說，可設計行/列激活協議使得在行選通期間，已選通行中待激活的像素暴露於約10伏的電壓差，且待鬆弛的像素暴露於接近零伏的電壓差。在選通之後，所述像素暴露於約5伏的穩態電壓差或偏壓差使得其維持在行選通使其所處的任何狀態中。在此實例中，每一像素在被寫入之後經歷3-7伏的「穩定窗口」內的電位差。此特徵使圖1中說明的像素設計在相同的施加電壓條件下在激活或鬆弛預存在狀態下均是穩定的。因為幹涉式調製器的每一像素(不論處於激活還是鬆弛狀態)本質上是由固定反射層和移動反射層形成的電容器，所以可在滯後窗口內的一電壓下維持此穩定狀態而幾乎無功率消耗。本質上，如果所施加的電壓是固定的，那麼沒有電流流入像素中。如下文進一步描述，在典型應用中，可通過根據第一行中所需組的激活像素跨越所述組列電極發送一組數據信號(每一者具有特定電壓電平)來產生圖像的幀。接著將行脈衝施加到第一行電極，從而激活對應於所述組數據信號的像素。所述組數據信號接著經改變以對應於第二行中所需組的激活像素。接著將脈衝施加到第二行電極，從而根據數據信號而激活第二行中的適當像素。第一行像素不受第二行脈衝影響，且維持在其在第一行脈衝期間被設定的狀態中。可以連續方式對整個系列的行重複此過程以產生幀。通常，通過以每秒某一所需數目的幀的速度連續地重複此過程來用新的圖像數據刷新且/或更新所述幀。可使用用於驅動像素陣列的行和列電極以產生圖像幀的廣泛種類的協議。圖4和圖5說明用於在圖2的3X3陣列上形成顯示幀的一個可能的激活協議。圖4說明可用於使像素展示出圖3的滯後曲線的一組可能的列和行電壓電平。在圖4實施例中，激活像素涉及將適當列設定為-Vbias，且將適當行設定為+Δν，其分別可對應於-5伏和+5伏。鬆弛像素是通過將適當列設定為+Vbias，且將適當行設定為相同的+AV，從而在像素上產生零伏電位差而實現的。在行電壓維持在零伏的那些行中，不管列處於+Vbias還是-Vbias，像素在任何其最初所處的狀態中均是穩定的。同樣如圖4中所說明，可使用具有與上述電壓的極性相反的極性的電壓，例如，激活像素可涉及將適當列設定為+Vbias，且將適當行設定為H在此實施例中，釋放像素是通過將適當列設定為-Vbias，且將適當行設定為相同的-ΔV，從而在像素上產生零伏電位差而實現的。圖5Β是展示施加到圖2的3X3陣列的一系列行和列信號的時序圖，所述系列的行和列信號將產生圖5Α中說明的顯示器布置，其中被激活像素為非反射的。在對圖5Α中說明的幀進行寫入之前，像素可處於任何狀態，且在本實例中所有行初始均處於0伏，且所有列均處於+5伏。在這些所施加的電壓的情況下，所有像素在其既有的激活或鬆弛狀態中均是穩定的。在圖5Α的幀中，像素(1，1)、(1,2),(2,2),(3,2)和(3,3)被激活。為了實現此目的，在行1的「線時間(linetime)」期間，將列1和2設定為-5伏，且將列3設定為+5伏。因為所有像素均保留在3-7伏的穩定窗口中，所以這並不改變任何像素的狀態。接著用從0升到5伏且返回零的脈衝選通行1。這激活了(1，1)和(1,像素且鬆弛了(1，3)像素。陣列中其它像素均不受影響。為了視需要設定行2，將列2設定為-5伏，且將列1和3設定為+5伏。施加到行2的相同選通接著將激活像素(2,且鬆弛像素(2，1)和0，3)。同樣，陣列中其它像素均不受影響。通過將列2和3設定為-5伏且將列1設定為+5伏來類似地設定行3。行3選通設定行3像素，如圖5A中所示。在對幀進行寫入之後，行電位為零，且列電位可維持在+5或-5伏，且接著顯示器在圖5A的布置中是穩定的。可將相同程序用於數十或數百個行和列的陣列。用於執行行和列激活的電壓的時序、序列和電平可在上文所概述的一般原理內廣泛變化，且上文的實例僅為示範性的，且任何激活電壓方法均可與本文描述的系統和方法一起使用。圖6A和圖6B是說明顯示裝置40的實施例的系統框圖。顯示裝置40可為(例如)蜂窩式電話或行動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其稍微變化形式也說明例如電視和可攜式媒體播放器的各種類型的顯示裝置。顯示裝置40包含外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入裝置48和麥克風46。外殼41通常由多種製造工藝的任一者形成，所述工藝包含注射模製和真空成形。另外，外殼41可由多種材料的任一者製成，所述材料包含(但不限於)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷，或其組合。在一個實施例中，外殼41包含可去除部分(未圖示)，所述可去除部分可與其它具有不同顏色或含有不同標記、圖畫或符號的可去除部分互換。如本文中所描述，示範性顯示裝置40的顯示器30可為包含雙穩態顯示器(bi-stabledisplay)在內的多種顯示器的任一者。在其它實施例中，顯示器30包含例如如上所述的等離子、EL、OLED,STNIXD或TFTIXD的平板顯示器，或例如CRT或其它電子管裝置的非平板顯示器。然而，出於描述本實施例的目的，如本文中所描述，顯示器30包含幹涉式調製器顯示器。圖6B中示意說明示範性顯示裝置40的一個實施例的組件。所說明的示範性顯示裝置40包含外殼41且可包含至少部分封圍在所述外殼41中的額外組件。舉例來說，在一個實施例中，示範性顯示裝置40包含網絡接口27，所述網絡接口27包含耦合到收發器47的天線43。收發器47連接到處理器21，處理器21連接到調節硬體52。調節硬體52可經配置以調節信號(例如，對信號進行濾波)。調節硬體52連接到揚聲器45和麥克風46。處理器21也連接到輸入裝置48和驅動器控制器四。驅動器控制器四耦合到幀緩衝器28且耦合到陣列驅動器22，所述陣列驅動器22進而耦合到顯示器陣列30。根據特定示範性顯示裝置40設計的要求，電源50將功率提供到所有組件。網絡接口27包含天線43和收發器47使得示範性顯示裝置40可經由網絡與一個或一個以上裝置通信。在一個實施例中，網絡接口27也可具有某些處理能力以減輕對處理器21的要求。天線43是用於發射和接收信號的任何天線。在一個實施例中，所述天線根據IEEE802.11標準(包含IEEE802.11(a),(b)或(g))來發射和接收RF信號。在另一實施例中，所述天線根據藍牙(BLUETOOTH)標準來發射和接收RF信號。在蜂窩式電話的情況下，所述天線經設計以接收CDMA、GSM、AMPS、W-CDMA或其它用於在無線手機網絡內通信的已知信號。收發器47預處理從天線43接收到的信號，使得處理器21可接收所述信號並進一步對所述信號進行處理。收發器47還處理從處理器21接收到的信號使得可經由天線43從示範性顯示裝置40發射所述信號。在一替代實施例中，收發器47可由接收器代替。在又一替代實施例中，網絡接口27可由可存儲或產生待發送到處理器21的圖像數據的圖像源代替。舉例來說，所述圖像源可為數字視頻光碟(DVD)或含有圖像數據的硬碟驅動器，或產生圖像數據的軟體模塊。處理器21大致上控制示範性顯示裝置40的全部操作。處理器21接收例如來自網絡接口27或圖像源的壓縮圖像數據的數據，並將所述數據處理成原始圖像數據或處理成易被處理成原始圖像數據的格式。處理器21接著將已處理的數據發送到驅動器控制器四或發送到幀緩衝器觀以供存儲。原始數據通常是指識別圖像內每一位置處的圖像特性的信息。舉例來說，這些圖像特性可包含顏色、飽和度和灰度級。在一個實施例中，處理器21包含微控制器、CPU或邏輯單元以控制示範性顯示裝置40的操作。調節硬體52通常包含放大器和濾波器，以用於將信號發射到揚聲器45，且用於從麥克風46接收信號。調節硬體52可為示範性顯示裝置40內的離散組件，或可併入在處理器21或其它組件內。驅動器控制器四直接從處理器21或從幀緩衝器28取得由處理器21產生的原始圖像數據，並適當地重新格式化所述原始圖像數據以供高速發射到陣列驅動器22。具體來說，驅動器控制器四將原始圖像數據重新格式化為具有類似光柵的格式的數據流，使得其具有適於在顯示器陣列30上進行掃描的時間次序。接著，驅動器控制器四將已格式化的信息發送到陣列驅動器22。儘管驅動器控制器四(例如IXD控制器)通常與系統處理器21關聯而作為獨立的集成電路(IC)，但可以許多方式實施這些控制器。其可作為硬體嵌入處理器21中，作為軟體嵌入處理器21中，或與陣列驅動器22完全集成在硬體中。通常，陣列驅動器22從驅動器控制器四接收已格式化的信息且將視頻數據重新格式化為一組平行波形，所述波形以每秒多次的速度被施加到來自顯示器的χ-y像素矩陣的數百且有時數千個引線。在一個實施例中，驅動器控制器四、陣列驅動器22和顯示器陣列30適用於本文描述的任意類型的顯示器。舉例來說，在一個實施例中，驅動器控制器四是常規顯示器控制器或雙穩態顯示器控制器(例如，幹涉式調製器控制器)。在另一實施例中，陣列驅動器22是常規驅動器或雙穩態顯示器驅動器(例如，幹涉式調製器顯示器)。在一個實施例中，驅動器控制器四與陣列驅動器22集成。此實施例在例如蜂窩式電話、手錶和其它小面積顯示器的高度集成系統中是普遍的。在又一實施例中，顯示器陣列30是典型的顯示器陣列或雙穩態顯示器陣列(例如，包含幹涉式調製器陣列的顯示器)。輸入裝置48允許用戶控制示範性顯示裝置40的操作。在一個實施例中，輸入裝置48包含例如QWERTY鍵盤或電話鍵區的鍵區、按鈕、開關、觸敏屏幕、壓敏或熱敏薄膜。在一個實施例中，麥克風46是用於示範性顯示裝置40的輸入裝置。當使用麥克風46將數據輸入到所述裝置時，用戶可提供聲音命令以便控制示範性顯示裝置40的操作。電源50可包含此項技術中眾所周知的多種能量存儲裝置。舉例來說，在一個實施例中，電源50是例如鎳鎘電池或鋰離子電池的可再充電電池。在另一實施例中，電源50是可再生能源、電容器或太陽能電池，包含塑料太陽能電池和太陽能電池塗料。在另一實施例中，電源50經配置以從壁式插座接收功率。在某些實施方案中，如上文中所描述，控制可編程性駐存在驅動器控制器中，所述驅動器控制器可位於電子顯示器系統中的若干位置中。在某些情況下，控制可編程性駐存在陣列驅動器22中。上述優化可實施在任何數目的硬體和/或軟體組件中且可以各種配置實施。根據上文陳述的原理而操作的幹涉式調製器的結構的細節可廣泛變化。舉例來說，圖7A-7E說明可移動反射層14及其支撐結構的五個不同實施例。圖7A是圖1的實施例的橫截面，其中金屬材料條帶14沉積在垂直延伸的支撐件18上。在圖7B中，每一幹涉式調製器的可移動反射層14為正方形或矩形形狀，且在系鏈(tether)32上僅在隅角處附接到支撐件。在圖7C中，可移動反射層14為正方形或矩形形狀，且從可包括柔性金屬的可變形層34懸置下來。所述可變形層34直接或間接地連接到圍繞可變形層34的周邊的襯底20。這些連接在本文中稱為支柱。圖7D中說明的實施例具有支柱插塞42，可變形層34擱置在所述支柱插塞42上。如圖7A-7C所示，可移動反射層14保持懸置在間隙上方，但可變形層34並不通過填充可變形層34與光學堆疊16之間的孔而形成所述支柱。而是，支柱由平坦化材料形成，其用於形成支柱插塞42。圖7E中說明的實施例是基於圖7D中展示的實施例，但也可適於與圖7A-7C中說明的實施例以及未圖示的額外實施例的任一者一起發揮作用。在圖7E中所示的實施例中，已使用金屬或其它導電材料的額外層來形成總線結構44。這允許信號沿著幹涉式調製器的背面進行路由，從而消除許多原本可能必須形成在襯底20上的電極。在例如圖7中所示的那些實施例的實施例中，幹涉式調製器充當直接觀看裝置，其中從透明襯底20的前側觀看圖像，所述側與上面布置有調製器的一側相對。在這些實施例中，反射層14以光學方式遮蔽在反射層的與襯底20相對側的幹涉式調製器的部分，其包含可變形層34。這允許對遮蔽區域進行配置和操作而不會消極地影響圖像質量。舉例來說，此遮蔽允許圖7E中的總線結構44，其提供使調製器的光學性質與調製器的機電性質分離的能力，例如，尋址或由所述尋址引起的移動。這種可分離的調製器結構允許選擇用於調製器的機電方面和光學方面的結構設計和材料且使其彼此獨立而發揮作用。此外，圖7C-7E中所示的實施例具有源自反射層14的光學性質與其機械性質脫離的額外益處，所述益處由可變形層34執行。這允許用於反射層14的結構設計和材料在光學性質方面得以優化，且用於可變形層34的結構設計和材料在所需的機械性質方面得以優化。視光學堆疊16與反射層14之間的距離而定，入射於幹涉式調製器上的光歸因於相長幹涉或相消幹涉而被反射或吸收。使用幹涉式調製器的顯示器的感知亮度和質量視入射於顯示器上的光而定，因為光經反射以在顯示器中產生圖像。在一些情況下，例如在低環境光條件下，可使用照明系統來照明顯示器以產生圖像。圖8是具有照明系統的顯示裝置的橫截面，所述照明系統包括光源190和光導主體180。光導主體180可呈面板的形式，例如所說明的面板。光導主體180由可支持光傳播穿過光導主體180的長度的大體上光學透射材料形成。舉例來說，光導主體180可由玻璃、塑料或其它高度透明的材料形成。光導主體180利用縫隙100作為光轉向特徵。縫隙100經配置以使來自光源190的光朝向顯示器181轉向。光源190可為(例如)點光源或線光源。光導主體180安置成鄰近於且面對顯示器181。在一些實施例中，照明系統為前燈，且從顯示器181反射的光往回透射穿過光導主體180並離開光導主體180朝向用戶。顯示器181可包括各種顯示元件(例如，多個空間光調製器、幹涉式調製器、液晶元件、電泳元件等)，其可布置成平行於光導主體180的主表面。在一些實施例中，顯示器181為顯示器30(圖6A和圖6B)。顯示裝置還可包括一個或一個以上光伏電池200(圖10A)，其用於將光轉化為電能。來自光源190的接觸縫隙100的光朝向顯示器181轉向，而例如來自光導主體180的與顯示器181相對的一側的撞擊光導主體180的光朝向光伏電池200轉向。所述光通過全內反射從縫隙100傳播穿過光導主體180到達光伏電池200。將了解，朝向光伏電池200轉向的光可為環境光，例如日光。在其它布置中，光源190和光伏電池200在光導主體180的同一側上。在此類布置中，光導主體180可充當背光，且顯示器181和環境光源在光導主體180的同一側上。將了解，縫隙100提供優於其它稜鏡光轉向特徵的各種優點。舉例來說，已發現，例如圖9中的橫截面所示的光轉向特徵容易遭受光損失，此可減少經重定向到光伏電池的光的量。光轉向特徵82由與表面83形成大於90°的角度Q1的小面8和82b形成。撞擊特徵8的小面82b的光可在光伏電池200的方向上通過全內反射而被反射穿過光導主體80。然而，在某一點處，一些光可撞擊特徵82i的小面82a，在小面8處，當光被引導離開光導主體80時光遭受損失。此損失的光不利地減少針對光伏電池200俘獲或朝向光伏電池200重定向的光的量。參看圖10A，縫隙100提供減少光離開主體180的重定向的小面配置。撞擊縫隙IOO0的光在光伏電池200的方向上通過全內反射而被反射穿過光導主體180。縫隙IOO1的小面成角度安置使得在接觸縫隙IOO1後光即刻傳播穿過縫隙100並繼續朝向光伏電池200，而不是經重定向離開光導主體1800另外，相對於特徵82(見圖9)，縫隙100減少未經由全內反射反射的光的損失。參看圖10B，特徵82由分別與表面83a、8;3b形成大於90°的角度θJPθ2的小面8和82b形成。通常，入射於小面82a的光朝向顯示器(未圖示)反射或可通過全內反射繼續在光導主體80內部傳播。然而，以接近法線角入射於小面82a的光未被反射，且可傳播離開光導主體80，藉此造成光損失。在光收集應用中，此光損失可減小光收集效率。參看圖10C，縫隙100通過再循環傳播離開光導主體180的光來減少光損失。舉例來說，光線103傳播離開主體180，但接著再射入到主體180中，其中所述光線繼續經由全內反射傳播直到其傳播離開主體180以接觸光伏電池200(未圖示)為止。繼續參看圖10C，縫隙100為光導主體180中的底切，且由小面104和106界定。當表面108面向上定位時，由「底切」界定的體積至少部分地直接在光導主體180的表面108下方延伸。在一些實施例中，小面106與表面108始終鄰接且界定小於90°的角度110。將了解，雖然無形成光導主體180的材料，但縫隙100可用促進在主體180中的全內反射的另一種材料來填充。在其它實施例中，縫隙100可具有開放體積且可完全不具有固體材料。參看圖10D，在一些實施例中，用抗反射塗層112對縫隙100加襯。抗反射塗層112具有減少不當光反射的優點。舉例來說，對於射出小面104的光，塗層112可使離開小面106的光反射最小化，藉此促進光再射入到主體180中。抗反射塗層的實例包括(但不限於)二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiN4)和氧化鋁(Al2O3)塗層。在所說明的實施例中，縫隙100形成向表面108開放的體積。在一些其它實施例中，參看圖10E，縫隙100可完全安置於光導主體180內。舉例來說，縫隙100可形成於表面108下方，其中縫隙100與表面108之間具有窄連接部件114。每一縫隙100的末端處的部件114可(例如)通過形成光導主體180的材料的天然彈性或通過在那些部件上塗覆密封劑或粘合劑而密封。對部件114的密封可通過保護縫隙100使其免受可接觸縫隙100的小面104和106的邊緣的外部物件的影響來減少對縫隙100的汙染或損壞。在一些其它實施例中，未密封窄部件114，但由所述部件界定的開口與所說明的縫隙100的橫向截面面積相比相對較窄，藉此保護縫隙100。將了解，所說明的縫隙100未必按比例繪製，且其相對大小可不同。此外，小面104和106的相對角度可與所說明的角度不同。舉例來說，縫隙100的橫截面面積可變化，且由小面104、106界定的相對定向和角度可在縫隙間變化。參看圖IOC到圖10E，在一些實施例中，小面104與106可大體上平行，且小面104、106可由平行於表面108的單一縫隙側壁105接合。縫隙100可因此界定具有平行四邊形的形狀的體積。縫隙側壁105的平行定向有利地促進光在主體102內的全內反射，因為平行側壁105以類似於表面108的角度反射光。參看圖11A，縫隙100可安置在光導主體180的單一或一個以上表面上。舉例來說，縫隙100可安置於主體180的相對主表面108和109上。在多個表面上形成縫隙100可具有光導主體190的每單位長度更有效率地使光轉向的優點。此外，對於每單位長度燈條190上的縫隙100的給定密度，通過在表面108和109兩者上形成縫隙100，相對於僅在表面108、109的一者上形成縫隙100，可增加每一表面108和109上的縫隙100之間的間隔。此間隔增加可具有促進位造密集縫隙圖案的優點。為實現所要光轉向特性，將了解，表面108和109中的縫隙可在總數、橫向截面形狀、尺寸和形成於所述縫隙與主表面之間的角度中的一者或一者以上方面有所不同。參看圖11B，另一組縫隙100可提供於光導主體182的邊緣184處。邊緣184處的縫隙100成角度以使光重定向進入對應於顯示器(未圖示)的區域183中。一組或一組以上其它縫隙100可沿其上部和/或下部主表面而形成於區域183中以使光重定向到顯示器。縫隙100可通過(例如)切割或衝壓光導主體182而形成。除了照明顯示器(例如見圖8)，光導主體180還可用於各種其它照明應用中。在一些應用中，將具有縫隙100的光導主體180併入在用於室內或室外用途的照明系統中。舉例來說，光導主體180可使來自光源的光重定向以提供對房間和其它室內空間的頭頂照明(或用於室外空間)，同時還為光伏電池收集光。在一些其它實施例中，光導主體180在未耦合到光源的情況下用於專門的光收集系統中。將了解，光伏電池200可相對於光導主體180布置在各個位置。舉例來說，光伏電池200可安置在主體180的一個或一個以上隅角或邊緣處。縫隙100的位置、密度和角度經配置以在隅角或邊緣處將所收集的光引導到光伏電池200。參看圖12，在一些實施例中，光收集單元201包括安置成接近光導主體180的中心的一個或一個以上光伏電池200。縫隙100形成圍繞光伏電池200的一個或一個以上圓。所述圓可為同心圓，且光伏電池200可安置在圓的中心處。縫隙100成角度以將入射在光導主體180的主表面109上的光(例如，日光)引導到光伏電池200。縫隙100可形成連續圓，或可形成圓的片段。如所說明，光導主體180的外周長具有圓形形狀。光導主體180的主表面的周長可具有各種其它形狀，包括三角形或正方形形狀。繼續參看圖12，一對背對背光伏電池200佔據接近光導主體180的中心的開放體積。在其它實施例中，可提供單一或兩個以上光伏電池200。舉例來說，多個光伏電池200可經布置以在光導主體180的中心處形成三角形、正方形或圓形形狀。參看圖13A和圖13B，在一些實施例中，光收集單元201可包括定位在距光導主體180—距離處的光伏電池200。舉例來說，光伏電池200可定位於光導主體180上方或下方。如所說明，一個或一個以上光伏電池200可定位於光導主體180的水平面下方。光導主體180包括用於使在所述主體180中俘獲或傳播穿過所述主體180的光重定向的結構。舉例來說，如所說明，光導主體180具有形成在中心切口中的小面202。入射在光導主體180的主表面109上的光通過縫隙100朝向小面202轉向。小面202以一角度形成以使傳播穿過主體180的光向下朝向下伏的光伏電池200轉向。在一些實施例中，兩個或兩個以上光導主體180可堆疊。參看圖14，光導主體180a堆疊在光導主體180b上，光導主體180b堆疊在光導主體180c上。光導主體180a、180b和180c分別具備縫隙100a、IOOb和100c。縫隙100a、100b、IOOc可在總數、橫向截面形狀、尺寸和形成於所述縫隙與形成有縫隙的轉向主體的表面之間的角度中的一者或一者以上方面彼此不同。在一些實施例中，縫隙IOOaUOOb和IOOc相對於上部主表面109a以不同角度形成，使得每一組縫隙經優化以以不同角度俘獲入射於光導主體180a、180b和180c上的光。所述不同角度有利地允許光導主體180a、180b和180c的堆疊從廣範圍的角度收集撞擊主表面109a的光，藉此增加當環境光源相對於堆疊移動時光收集的效率。舉例來說，此相對移動可在一天中太陽移動越過天空的過程期間發生，且所述堆疊無需移動以跟蹤太陽的移動。為增加所收集的光的量，可利用多個光收集單元201。參看圖15，多個光收集單元201形成光收集系統203。單元201附接到支撐結構(例如，板)。參看圖16，為將光收集單元201更緊密地壓緊在一起，單元201可形成為具有六角形形狀。有利地，六角形形狀允許光收集單元201彼此接觸而壓緊，從而增加每單位面積單元201的數目。將了解，在一些實施例中，光收集單元201單獨形成且稍後組合以形成光收集系統203(見圖15和圖16)。在一些其它實施例中，對應於多個光收集單元201的縫隙100可直接以單片材料形成。舉例來說，縫隙100可以所述薄片界定於圍繞光伏電池200的所要位置的同心圓中。針對光收集單元201或光收集系統203的縫隙100可通過各種方法形成。在一些實施例中，縫隙100形成在例如玻璃或塑料等光學透射材料的已形成的主體中。從所述材料主體移除材料以形成縫隙100。舉例來說，可通過機械加工或切入主體來形成縫隙100。在其它實施例中，通過雷射切除從主體移除材料，其中主體暴露於從主體移除材料的雷射束。有利地，此類方法可用於在材料主體中形成任意形狀，例如圓形或其它彎曲(例如見圖12到圖13B)。在另一實例中，可通過壓印形成縫隙100，其中將具有對應於縫隙100的突起的壓模按壓在光傳播材料的主體上以在主體中形成縫隙100。可加熱所述主體，使主體具有足夠延展性以得到縫隙100的形狀。接著將具有縫隙100的所得材料主體切割或衝壓成光導主體或包括多個光收集單元的光收集系統的所要形狀。在一些實施例中，提供已具有所要形狀的材料主體，且接著在所述材料主體中形成縫隙100。在一些其它實施例中，在形成例如光導主體等光傳播材料的主體的同時形成縫隙100。光導主體可採取面板的形式，且此類方法可具有以高產量形成包括具有沿縫隙100的長度的極少彎曲的縫隙100的大面板的特定優點。在一個實例中，通過擠壓穿過壓模，可形成光傳播材料的主體，所述壓模具有對應於光導主體的橫截面形狀的開口且還具有對應於縫隙100的在壓模中的突出物。在縫隙100將延伸的方向上推進和/或拉動形成主體的材料穿過壓模，藉此形成具有所要橫截面形狀和縫隙100的材料長度。為形成彎曲延伸(例如，為半圓片段)的縫隙100，可在材料移動穿過壓模時使材料旋轉。接著將材料長度切割為用於例如光導面板的所要尺寸。在另一實例中，可通過澆鑄形成光傳播材料的主體，其中將材料放置於模具中且允許其硬化。所述模具含有對應於縫隙的延伸物。一旦經硬化，便從模具移除光傳播材料的主體。所述模具可對應於單一光轉向主體。在其它實施例中，所述模具產生大的材料薄片，將其切割為用於一個或一個以上光轉向主體的所要尺寸。在又一實例中，通過注射模製來形成光傳播材料的主體，其中流體材料經注入到模具中且接著在硬化後從模具脫出。在模具對應於單一面板的情況下，可將光傳播材料的經移除的主體用作單一光轉向面板。所述模具也可用於產生大的材料薄片，且將所述薄片切割為用於一個或一個以上光轉向面板的所要尺寸。在一些其它實施例中，光導主體形成於稍後加以組合的部分中。可使用本文中揭示的方法中的任一者形成所述部分。將所述部分與折射率匹配材料膠接或以其它方式附接在一起以形成單一面板。面板的逐部分形成允許形成原本對於特定方法來說可能難以形成為單一連續結構的彎曲縫隙100。在經形成後，將光導主體附接到光伏電池。在一些實施例中，光導主體還附接到顯示器和光源以形成具有光收集能力的顯示裝置。所屬領域的技術人員將理解，儘管已在某些優選實施例和實例的上下文中揭示了本發明，但本發明超越具體揭示的實施例而擴展到其它替代實施例和/或擴展到對本發明及其明顯修改和等效物的使用。此外，雖然已詳細展示且描述了本發明的若干變型，但所屬領域的技術人員基於本發明將容易了解在本發明的範圍內的其它修改。還預期，可進行實施例的特定特徵和方面的各種組合或子組合且其仍落在本發明的範圍內。應理解，所揭示的實施例的各種特徵和方面可彼此組合或替換以便形成所揭示的本發明的變化模式。因此，希望本文中所揭示的本發明的範圍不應受到以上描述的特定揭示的實施例限制，而是應僅由所附權利要求書確定。權利要求1.一種光收集設備，其包含光伏電池；以及光轉向主體，其由支持光傳播穿過所述光轉向主體的長度的光傳播材料形成，所述光轉向主體包含第一主表面；與所述第一主表面相對的第二主表面；以及安置於所述光轉向主體中的第一多個間隔開的縫隙，所述第一多個縫隙中的每一縫隙由所述第一或所述第二主表面的一者中的底切形成，所述第一多個縫隙中的每一縫隙經配置以使入射於所述第一主表面上的光朝向所述光伏電池重定向。2.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一多個縫隙的所述縫隙中的每一者具有至少部分由第一和第二小面界定的橫向截面形狀，所述第一和第二小面彼此相對。3.根據權利要求2所述的設備，其中所述小面中的每一者延伸到光導主體的表面，其中所述縫隙向所述光導主體的所述表面開放。4.根據權利要求2所述的設備，其中所述第一多個縫隙中的每一縫隙的所述第一和第二小面彼此大體平行。5.根據權利要求2所述的設備，其中所述第一小面與所述第一主表面之間形成的角度在所述第一多個縫隙中間變化。6.根據權利要求2所述的設備，其中所述第一小面的表面積在所述第一多個縫隙中間變化。7.根據權利要求2所述的設備，其中所述橫截面形狀大體為平行四邊形。8.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含所述縫隙的表面上的抗反射塗層。9.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一多個縫隙由所述第一主表面中的底切形成。10.根據權利要求9所述的設備，其中所述光轉向主體進一步包含第二多個縫隙，所述第二多個縫隙的所述縫隙由所述第二主表面中的底切形成。11.根據權利要求10所述的設備，其中所述第一多個縫隙在數目、橫向截面形狀、尺寸和形成於所述縫隙與所述主表面之間的角度中的一者或一者以上方面不同於所述第二多個縫隙。12.根據權利要求1所述的設備，其中所述光導主體形成照明裝置，所述光收集設備進一步包含光源，其經配置以使光傳播穿過所述光導主體；以及由所述第一或第二主表面的一者或兩者中的底切形成的縫隙，所述縫隙經配置以引導來自所述光源的所述光穿過所述第一和第二主表面的一者或兩者離開所述光導主體。13.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含顯不器；處理器，其經配置以與所述顯示器通信，所述處理器經配置以處理圖像數據；以及存儲器裝置，其經配置以與所述處理器通信。14.根據權利要求13所述的設備，其進一步包含經配置以將至少一個信號發送到所述顯示器的驅動器電路。15.根據權利要求14所述的設備，其進一步包含經配置以將所述圖像數據的至少一部分發送到所述驅動器電路的控制器。16.根據權利要求13所述的設備，其進一步包含經配置以將所述圖像數據發送到所述處理器的圖像源模塊。17.根據權利要求16所述的設備，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發器和發射器中的至少一者。18.根據權利要求13所述的設備，其進一步包含經配置以接收輸入數據並將所述輸入數據傳送到所述處理器的輸入裝置。19.根據權利要求13所述的設備，其中所述光導主體構成顯示器燈，所述光收集設備進一步包含經配置以使光傳播穿過所述光導主體朝向所述顯示器的光源。20.根據權利要求19所述的設備，其進一步包含經配置以使來自所述光源的所述光朝向所述顯示器重定向的第三多個縫隙，所述第三多個縫隙由所述第一和第二主表面的一者或一者以上中的底切形成。21.根據權利要求20所述的設備，其中所述光導主體由第一和第二相對邊緣、第三和第四相對邊緣以及所述第一和第二相對主表面界定，其中所述第一和第二主表面在所述第一邊緣與所述第二邊緣和所述第三邊緣與所述第四邊緣之間延伸。22.根據權利要求20所述的設備，其中所述第一和第三多個縫隙包含所述相同縫隙中的一者或一者以上。23.根據權利要求21所述的設備，其進一步包含由所述第一邊緣中的底切形成的第四多個縫隙。24.根據權利要求23所述的設備，其中所述第四多個縫隙經配置以使從所述第三邊緣傳播的光跨越所述光導主體朝向所述第二邊緣重定向。25.根據權利要求19所述的設備，其中所述顯示器包含多個幹涉式調製器，所述幹涉式調製器形成像素元件。26.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一多個縫隙的所述縫隙界定若干間隔開的同心圓或半圓。27.根據權利要求沈所述的設備，其中所述光伏電池接近所述光轉向主體的邊緣而安置。28.根據權利要求沈所述的設備，其中所述光伏電池接近所述同心圓的中心而安置。29.根據權利要求觀所述的設備，其進一步包含接近所述同心圓的中心而安置的至少一個額外光伏電池，所述光伏電池和所述至少一個額外光伏電池面向至少兩個不同方向且經配置以接收從所述第一多個縫隙的所述縫隙重定向的光。30.根據權利要求沈所述的設備，其進一步包含接近所述同心圓的所述中心的折射結構，所述折射結構經配置以使從所述第一多個縫隙的所述縫隙重定向的光朝向所述光伏電池重定向。31.根據權利要求30所述的設備，其中所述光轉向主體安置在第一垂直水平面上，其中所述光伏電池安置在第二垂直水平面上。32.根據權利要求1所述的設備，其進一步包含堆疊在所述光轉向主體上的一個或一個以上額外光轉向主體，所述額外光轉向主體的每一者包含由所述額外光轉向主體中的底切形成的多個縫隙。33.根據權利要求32所述的設備，其中所述光轉向主體的每一者的縫隙在數目、橫向截面形狀、尺寸和界定於所述縫隙與形成有所述縫隙的所述轉向主體的表面之間的角度中的一者或一者以上方面不同於所述光轉向主體的其它者的縫隙。34.根據權利要求1所述的設備，其中所述光轉向主體的邊緣界定六角形。35.一種光收集設備，其包含第一構件，其用於引導入射於所述光收集設備的主表面上的光傳播穿過光轉向主體;以及第二構件，其用於接收所述光並將所述光轉化為電能。36.根據權利要求35所述的設備，其中所述第一構件包含由所述光轉向主體的表面中的底切形成的多個縫隙。37.根據權利要求36所述的設備，其中所述縫隙是安置於所述光轉向主體的所述表面下方的開放體積。38.根據權利要求36所述的設備，其中所述光轉向主體是平坦膜。39.根據權利要求35所述的設備，其中所述第二構件包含光伏電池。40.根據權利要求35所述的設備，其進一步包含用於經由所述光轉向主體顯示圖像的第三構件。41.根據權利要求40所述的設備，其中所述第三構件包含多個幹涉式調製器，所述幹涉式調製器形成像素元件。42.一種用於收集光的方法，其包含使撞擊由光轉向主體的表面中的底切形成的多個縫隙的小面的光重定向，所述光經重定向以傳播穿過所述光轉向主體而到達光接收器。43.根據權利要求42所述的方法，其中使所述光重定向包含使太陽輻射重定向。44.根據權利要求42所述的方法，其中所述光接收器是光伏電池，所述方法進一步包含將所述光轉化為電能。45.根據權利要求42所述的方法，其中所述光轉向主體由第一和第二相對邊緣、第三和第四相對邊緣以及在所述第一邊緣與所述第二邊緣和所述第三邊緣與所述第四邊緣之間延伸的第一和第二相對主表面界定，其中所述多個縫隙由所述第一主表面中的底切形成。46.根據權利要求45所述的方法，其進一步包含提供由所述第二主表面中的底切形成的第二多個縫隙，所述第二多個縫隙經配置以使所述光重定向穿過所述光轉向主體到達所述光接收器。47.根據權利要求46所述的方法，其進一步包含提供一個或一個以上額外光轉向主體，所述額外光轉向主體堆疊在所述光轉向主體上，所述額外光轉向主體中的每一者包含由所述額外光轉向主體中的底切形成的多個縫隙。48.根據權利要求47所述的方法，其中所述光轉向主體的所述縫隙經配置以以第一角度重定向入射於所述光轉向主體上的光，其中所述一個或一個以上額外光轉向主體中的縫隙經配置以以不同於所述第一角度的一個或一個以上角度重定向入射於所述光轉向主體上的光。49.根據權利要求42所述的方法，其進一步包含提供顯示器，所述光轉向主體的主表面附接到顯示表面。50.根據權利要求49所述的方法，其進一步包含將來自所述顯示器的光射出所述光主體的主表面。全文摘要一種光收集裝置，其包括光導主體(180)和多個間隔開的縫隙(100)。所述縫隙(100)由所述光導主體(180)中的底切形成。所述縫隙(100)的側面形成小面，所述小面使撞擊所述小面(100)的光重定向。在一些實施例中，所述光收集主體(180)附接到光伏電池(200)。撞擊所述光收集主體的光通過所述縫隙(100)而朝向所述光伏電池(200)重定向。所述光伏電池(200)將所述光轉化為電能。文檔編號F21V8/00GK102132086SQ200980133150公開日2011年7月20日申請日期2009年8月31日優先權日2008年9月2日發明者K·S·納拉亞南,卡斯拉·哈澤尼,徐剛,約恩·比塔,馬尼什·科塔裡申請人:高通Mems科技公司