TWI521275B - 一種光的操控裝置，及其操作及製造方法及一種發光螢幕 - Google Patents

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Description

一種光的操控裝置，及其操作及製造方法及一種發光螢幕
文中的具體實施例概括而言係關於發光系統。
使用背光照亮螢幕的顯示裝置，傳統上由於光會從背光滲漏，故受到對比度降低的影響。此外，將發光二極體(LED，Light Emitting Diode)設置成矩陣以改良對比度會增加功率消耗、增加成本及增加背光溫度，更加重控制散熱的需求。
文中所提供的某些具體實施例係關於光的操控裝置。在某些具體實施例中，該光的操控裝置可以包括一導光體和一致動器，其在該導光體上方。該致動器可以包括一底部電極、一可致動層及一頂端電極，其在該底部電極上方。該光的操控裝置更可以包括至少一個透鏡連接至該可致動層。該至少一個透鏡和該導光體可以具有大體上相似的折射率。
在某些具體實施例中，提供操作光的操控裝置之方法。該方法可以包括提供光的操控裝置，其包括一導光體和一致動器，其在該導光體上方。該致動器可以包括一底部電極、一頂端電極及一可致動層，其在該底部電極與該頂端電極之間。該光的操控裝置更可以包括至少一個透鏡連接至該可致動層。該至少一個透鏡和該導光體可以具有大體上相似的折射率。該方法更可以包括藉由彎折該致動器而使該至少一個透鏡與該導光體接觸。該方法亦可以包括提供光至該導光體。該方法更可以包括當該至少一個透鏡接觸該導光體時，將導電體的光穿越該至少一個透鏡，從而操作該光的操控裝置。
在某些具體實施例中，提供製造光的操控裝置之方法。該方法可以包括在第一軟式薄膜之頂端表面上形成至少一第一電極。該方法更可以包括在該第一軟式膜之底部表面上形成至少一第二電極。該方法更可以包括穿越該第一軟式薄膜形成至少一個孔。該方法更可以包括在該至少一個孔中提供至少一個透鏡。
在某些具體實施例中，提供發光螢幕。該發光螢幕可以包括一導光體和一致動器，其在該導光體上方。該致動器可以包括一底部電極、一頂端電極及一可致動層，其在該底部電極與該頂端電極之間。該發光螢幕更可以包括一球面透鏡之陣列，其在該可致動層內。該球面透鏡之陣列之該至少一個透鏡可以具有折射率充分相似於該導光體之折射率，以當該球面透鏡之陣列之至少一個透鏡碰觸該導光體時，允許光學傳輸。
前述僅係例示性，且係不欲以任何方式限制。除了上述該等例示性態樣、具體實施例及特徵之外，藉由參照所附圖式和以下實施方式，進一步的態樣、具體實施例及特徵應變得顯而易見。
100‧‧‧光的操控裝置；發光螢幕
101‧‧‧致動器
102‧‧‧透鏡；球面透鏡
103‧‧‧頂端電極；第二電極
104‧‧‧可致動層；第一軟式薄膜
105‧‧‧底部電極；第一電極
106‧‧‧導光體
107、108‧‧‧光源
109‧‧‧孔
201‧‧‧電源
202、203、204、205‧‧‧開關
301a、301b、301c、301d、301e‧‧‧光阻
304‧‧‧光塑膠有機薄膜
400‧‧‧製程
410、420、430、440‧‧‧區塊
500‧‧‧影像
510‧‧‧球面透鏡陣列
R‧‧‧反射率
α‧‧‧入射角
β‧‧‧折射角
n1‧‧‧材料1之反射率
n2‧‧‧材料2之反射率
第一圖係描繪根據某些具體實施例之光的操控裝置之透視圖。
第二圖係根據某些具體實施例之光的操控裝置的示意圖。
第三A-三Q圖係描繪如何製作根據某些具體實施例之光的操控裝置的示意圖。
第四圖係例示用於製作光的操控裝置之某些具體實施例的流程圖。
第五圖係描繪光的操控裝置之某些具體實施例的圖式。
在以下實施方式中，參照形成其一部分之所附圖式。在所附圖式中，相似的符號通常識別相似的組件，除非上下文另外指定。在實施方式、所附圖式及申請專利範圍中所說明的該等例示性具體實施例並非意謂著限制。可利用其他的具體實施例，且可做其他的改變，而不悖離文中進行描述的主旨之精神或範疇。顯然應可理解，本文所揭示內容之該等態 樣，如於文中概括所說明並例示於所附圖示中，可以廣泛多種之不同的配置設置、取代、結合、分開及設計，於文中明確列入考慮所述一切。
在某些具體實施例中，於文中所揭示的該等方法和裝置概括而言係關於光的操控裝置。在某些具體實施例中，該光的操控裝置可以包括一導光體和一致動器，其在該導光體上方並有至少一個透鏡連接至該致動器。該至少一個透鏡和該導光體可以具有大體上相似的折射率。在某些具體實施例中，該致動器可以係膠體致動器。在某些具體實施例中，該至少一個透鏡可以係近乎球面。在某些具體實施例中，該透鏡接觸該導光體可以允許在該導光體中傳輸光以穿過該透鏡。在某些具體實施例中，這允許藉由該導光體沿著區域一般供應光，同時如所需允許藉由該透鏡聚焦和/或特定釋放該光。
第一圖係描繪根據某些具體實施例之光的操控裝置100之透視圖。在某些具體實施例中，光的操控裝置100可以包括一導光體106。在某些具體實施例中，光的操控裝置100可以包括一個或多個透鏡102。在某些具體實施例中，透鏡102之一個或多個可以係近乎球面。如第一圖(和第二圖)所示，透鏡102可以橫跨致動器101設置成陣列。在某些具體實施例中，透鏡102可以連接至致動器101。在某些具體實施例中，致動器101可以在導光體106上方。致動器101可以包括一底部電極105、一可致動層104及一頂端電極103，其在底部電極105上方。在某些具體實施例中，可致動層104可以包括一膠體。在某些具體實施例中，可致動層104可以包括一軟式有機薄膜。在某些具體實施例中，該有機薄膜可以包括一電活性聚合物致動器。在某些具體實施例中，該電活性聚合物致動器可以包括穿越離子交換膜的離子移動。在某些具體實施例中，該電活性聚合物致動器可以包括一電活性聚合物人造肌。在某些具體實施例中，該電活性聚合物致動器可以包括一介電質材料、一有塑化劑(例如己二酸二丁酯(DBA，Dibutyl Adipate))的介電質材料、一包括離子材料、聚合物和/或奈米碳管的膠體。在某些具體實施例中，致動器101可以配置成朝向底部電極105彎折。
在某些具體實施例中，光的操控裝置100可以包括一光源 107，其配置成發出光進入該導光體。在某些具體實施例中，光源107可以在該導光體之側壁上提供，即使其不需要如此定位(located)。這樣的設置可以允許單一光源橫跨該陣列之整個長度以提供光。在某些具體實施例中，可以在該陣列之x-軸和/或y軸上使用多個光源。在某些具體實施例中，該光源可以係光源之組合，例如紅色、綠色及藍色，因此多種顏色之組合和/或多種強度可以穿越單一透鏡(例如該等諸光源落入相同的導光體或不同的透鏡(例如有供給多種透鏡的多個導光體，且每個光源皆前進至分開的導光體)任一者傳送。在某些具體實施例中，該光源係配置成提供白色光或其他組合之波長作為背光源，舉例來說藉由(a)結合三原色色(紅色：例如700nm；綠色：例如546.1nm；和/或藍色：例如435.8nm)，或者(b)基於磷的發光二極體(LED，Light Emitting Diode)(例如藍色光譜465nm+在大約500-700nm的寬頻斯托克斯位移光(broadband Stokes-shifted light))。
在某些具體實施例中，導光體106可以具有如透鏡102中至少一者相同的折射率。在某些具體實施例中，導光體106可以具有如透鏡102中至少一者大體上相似的折射率(例如相似得足以允許由於涉及該導光體該透鏡在反射和傳輸之不同的狀態下所需來自該透鏡的發光差異量)。在某些具體實施例中，導光體106可以在複數個透鏡102的下方引導光。在某些具體實施例中，致動器101係配置成偏轉朝向底部電極105。在某些具體實施例中，當致動器101係偏轉朝向底部電極105時，透鏡102中至少一者可以接觸導光體106。在某些具體實施例中，該透鏡可以由透明且具有大體上相同或夠接近之反射率的材料製成，舉例來說，多種有機玻璃例如丙烯酸樹脂(acrylic resin)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA，Poly(Metythyl Methacrylate))、環烯聚合物(cycloolefin polymer)和/或聚碳酸酯(polycarbonate)。
在某些具體實施例中，構成致動器101的頂端電極103和底部電極105可以由塑膠材料製成。舉例來說，在某些具體實施例中，頂端電極103和底部電極105中至少一者可以包括至少一個奈米碳管。在某些具體實施例中，頂端電極103和底部電極105中至少一者可以包括一導電聚合物。
如以上所提及，在某些具體實施例中，可致動層104可以位於頂端電極103與底部電極105之間。在某些具體實施例中，可致動層104可以包括一有機薄膜。舉例來說，在某些具體實施例中，可致動層104可以係電活性聚合物致動器。在某些具體實施例中，該電活性聚合物可以係介電質電活性聚合物(EAP，Electroactive Polymer)、鐵電聚合物(ferroelectric polymer)、電致伸縮嫁接聚合物(electrostrictive graft polymer)、液晶聚合物(liquid crystalline polymer)、陰離子電活性聚合物(anionic EAP)、電流變流體(electrorheological fluid)、離子聚合物-金屬複合材料(ionic polymer-metal composite)。該電活性聚合物致動器可以基於下列而致動：介電質材料之電致伸縮、穿越離子交換膜的離子移動、在聚合物或電活性聚合物人造肌(EPAM，Electroactive Polymer Artificial Muscle)中的結構性改變。在某些具體實施例中，該可致動層可以不需要位於該等頂端與底部電極之間，但反之可以位於該等頂端和底部電極的上方或下方，只要偏轉仍然可以透過該等頂端和底部電極發生，例如該電極對可以偏轉，且其偏轉仍然在該可致動層上施加力量。
在某些具體實施例中，第一圖可以例示發光螢幕100。發光螢幕100可以包括一導光體106和一致動器101，其在導光體106上方。該致動器可以包括一底部電極105、一頂端電極103及一可致動層104，其在底部電極105與頂端電極103之間。該發光螢幕更可以包括一球面透鏡102之陣列，其在可致動層104內。在某些具體實施例中，球面透鏡102之陣列之至少一個透鏡可以具有折射率充分相似於導光體106之折射率，以當球面透鏡102之陣列之該至少一個透鏡碰觸導光體106時，允許光學傳輸。
在某些具體實施例中，發光螢幕100可以用作背光單元。球面透鏡102之陣列可以讓在螢幕中的區域調光控制(local dimming)更有效。在某些具體實施例中，在螢幕中的區域調光控制可以藉由縮小球面透鏡102之尺寸(例如直徑)或縮小球面透鏡102之間距並增加其數量而達成。
第二圖係根據某些具體實施例之光的操控裝置之示意圖。第二圖例示在光的操控裝置100中的兩個球面透鏡1O2，其中透鏡102之一與 導光體106接觸，而透鏡102之另一者不與導光體106接觸。
第二圖顯示操作光的操控裝置100之方法之某些具體實施例。該方法可以包括提供光的操控裝置100。在某些具體實施例中，光的操控裝置100可以包括一導光體106和一致動器101，其在導光體106上方。致動器101可以包括一底部電極105、一頂端電極103及一可致動層104，其在底部電極105與頂端電極103之間。在某些具體實施例中，光的操控裝置100亦可以包括至少一個透鏡102連接至可致動層104。在某些具體實施例中，至少一個透鏡102和導光體106可以具有大體上相似的折射率。在某些具體實施例中，該方法更可以包括藉由彎折和/或偏轉致動器101而使至少一個透鏡102與導光體106接觸。在某些具體實施例中，該方法更可以包括提供光至導光體106。在某些具體實施例中，該方法更可以包括當至少一個透鏡102接觸導光體106時，將在導光體106的光穿越至少一個透鏡102，從而操作光的操控裝置100。
在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法可以包括藉由彎折致動器101而使至少一個透鏡102與導光體106接觸。在某些具體實施例中，該方法更可以包括施加電壓於底部電極105與頂端電極103之間以從而彎折該致動器。在某些具體實施例中，底部電極105和頂端電極103可以與電源201電通訊。在某些具體實施例中，當開關204和205係關閉時，該電壓可以施加於底部電極105與頂端電極103之間。如在第二圖中所例示，當施加該電壓時，在可致動層104中的該等正離子可以被吸引至底部電極105(陽極)，而在可致動層104中的該等負離子可以被吸引至頂端電極103(陰極)。可致動層104可以被耗盡(depleted)，因此致動層104可以朝向底部電極105彎折。在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法可以包括透過該經施加之電壓迫使致動器101朝向底部電極105。
在某些具體實施例中，致動器101可以包括一聚合物，且迫使致動器101朝向底部電極105可以包括減少該聚合物之厚度。舉例來說，當施加電壓於該聚合物時，該聚合物之正極側和負極側由於靜電力而被吸引，這可以導致該聚合物在厚度上被減少(例如被壓縮)並在平面方向伸 展。
在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法可以包括提供光至導光體106。在某些具體實施例中，一個或多個光源108可以傳送光進入導光體106。在某些具體實施例中，一個或多個光源108可以係一個或多個發光二極體(LED，Light-emitting Diode)。在某些具體實施例中，一個或多個光源108可以位於導光體106之一個或多個側壁上。
在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法可以包括當至少一個透鏡102充分接觸導光體106時，透過至少一個透鏡102將光穿越導光體106。
在某些具體實施例中，至少一個透鏡102可以係近乎球面或係球面。進入球面透鏡102之底部點的該光可以在透鏡102之相對側上離開透鏡102。在某些具體實施例中，當至少一個透鏡102和導光體106具有相同的折射率且係與彼此接觸時，光不在至少一個透鏡102與導光體106之間的介面反射，且該光可以通過該透鏡(如在第二圖之B部分中所顯示)。在某些具體實施例中，當至少一個透鏡102和導光體106並未有效具有相同的折射率且係與彼此接觸時，光在至少一個透鏡102與導光體106之間的該介面折射。這可以導致穿越至少一個透鏡102的光萃取(extraction)效率之損失。在某些具體實施例中，該等組件不需要具有相同的折射率，只要傳送充分或所需的光量。在某些具體實施例中，此領域技術者可能採用菲涅耳公式(Fresnel's equation)(公式1)和司乃耳定律(Snell's law)(公式2)以判定可接受的範圍，舉例來說，如以下所概述。
其中R係反射率、α係入射角、β係折射角、n1係材料1(例如導光體106)之反射率，且n2係材料2(例如透鏡102)之反射率。舉例來說，若光之入射角係30度，且若使用反射率係1.49的丙烯酸樹脂作為導光體106，且亦使用丙烯酸樹脂作為透鏡102，則反射率R係0(100%透明)。若n1係1.49(丙烯酸樹脂)，且若使用具有n2 1.48反射率(99%相同於n1)的材料作為透鏡，則R係3.49*10-5。若n1係1.49(丙烯酸樹脂)，且若使用具有n2 1.42反射率(95%相同於n1)的材料作為透鏡，則R係8.94*10-4。R值依該入射角而變化。
在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法更可以包括移除至少一個透鏡102使其不與導光體106接觸。在某些具體實施例中，移除至少一個透鏡102可以藉由反轉在底部電極105與頂端電極103之間的電壓而達成。在某些具體實施例中，移除透鏡102可以藉由移除或減少在底部電極105與頂端電極103之間的電壓而達成。在某些具體實施例中，移除或減少在底部電極105與頂端電極103之間的該電壓，可以藉由打開開關202和203而達成。在某些具體實施例中，當減少或移除該電壓時，可致動層104可以包含足夠的彈力以充分移除至少一個透鏡102使其不接觸導光體106。
在某些具體實施例中，操作光的操控裝置100之該方法更可以包括當至少一個透鏡102不再接觸導光體106(例如第二圖A部分)時，在導光體106內部反射光。一個或多個光源108可以傳送光進入導光體106，其可以入射至導光體106與空氣之間的介面上。在某些具體實施例中，由於導光體106與空氣之該等折射率之間的差異，故光可以完全內部反射，因此光並未離開導光體106。在某些具體實施例中，光即使一度到達導光體106之末端，仍可以重新引導回該導光體，因此其可以具有更多的機會透過一致動透鏡離開該導光體。這樣的具體實施例可以進一步增加該系統之效率。
這些陣列有多種配置，以及當然，製造這樣的陣列有多種方 式。第三A圖至第三Q圖係描繪如何製作根據某些具體實施例之光的操控裝置之示意圖。
如第三A圖所示，在某些具體實施例中，在第一軟式薄膜104之頂端表面上形成至少第一電極105。在某些具體實施例中，形成至少第一電極105可以包括在第一軟式薄膜104之該頂端表面上沉積第一導電薄膜。此外，形成至少第一電極105可以包括圖案化該第一導電薄膜以形成第一電極105，如第三B圖所示。在某些具體實施例中，圖案化該第一導電薄膜可以包括在第一電極105即將形成電極之部分上施加光阻301a。在某些具體實施例中，圖案化該第一導電薄膜更可以包括蝕刻該第一導電薄膜，如第三C圖所示。舉例來說，蝕刻該第一導電薄膜可以包括乾式或濕式蝕刻。在第三D圖中，在某些具體實施例中，圖案化該第一導電薄膜更可以包括移除光阻301a。
如第三E圖所示，在某些具體實施例中，光阻301b可以施加於第一軟式薄膜104的該頂端表面和第一電極105上。在某些具體實施例中，製造光的操控裝置100之該方法可以包括上下翻轉(inverting)第一軟式薄膜104、第一電極105及光阻301b整體，如第三F圖所示。製程現在可以在第一軟式薄膜104之底部表面上發生。
在第三G圖中，在某些具體實施例中，該方法可以包括在第一軟式薄膜104之該底部表面上形成至少一第二電極103。在某些具體實施例中，形成至少第二電極103可以包括在第一軟式薄膜104之該底部表面上沉積第二導電薄膜。此外，形成至少第二電極103可以包括圖案化該第二導電薄膜以形成第二電極103，如第三H圖所示。在某些具體實施例中，圖案化該第二導電薄膜可以包括在第二電極103即將形成電極之部分上施加光阻301c。在某些具體實施例中，圖案化該第二導電膜更可以包括蝕刻該第二導電膜，如第三I圖所示。舉例來說，蝕刻該第二導電薄膜可以包括乾式或濕式蝕刻。在第三J圖中，在某些具體實施例中，圖案化該第二導電薄膜更可以包括移除光阻301c。
在某些具體實施例中，該方法可以包括穿越該第一軟式薄膜104形成至少一個孔109。在某些具體實施例中，形成至少一個孔109可以 包括在第二電極103上和第一軟式薄膜104之該底部表面之一部分上施加光阻301d，如第三K圖所示。在某些具體實施例中，形成至少一個孔109可以包括蝕刻第一軟式薄膜104和光阻301b之一部分，如第三L圖所示。在某些具體實施例中，在第三M圖中，形成至少一個孔109更可以包括移除光阻301d。
在某些具體實施例中，該方法可以包括在至少一個孔109中提供至少一個透鏡102，如第三N圖所示。在某些具體實施例中，提供至少一個透鏡102可以包括使用刮刀印刷(squeegee blade printing)以在至少一個孔109中提供至少一個透鏡102。
在某些具體實施例中，該方法更可以包括將至少一個透鏡102固定於第一軟式薄膜104。該透鏡可以多種方式固定，且在某些具體實施例中，不需要藉由分開的步驟固定。在某些具體實施例中，固定至少一個透鏡102可以包括在第一軟式薄膜104之頂端、底部或頂端與底部表面上和至少一個透鏡102上沉積光塑膠有機薄膜304，如第三O圖所示。在某些具體實施例中，該光塑膠可以係單體(monomer)和/或低聚合物(oligomer)(例如環氧丙烯酸酯(acrylate epoxy)、丙烯酸氨酯(acrylic urethane)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)等)。此外，在某些具體實施例中，固定至少一個透鏡102可以包括在光塑膠有機薄膜304之一部分上沉積光阻301e。在某些具體實施例中，該方法更可以包括硬化光塑膠有機薄膜304之至少一部分(第三P圖)。在某些具體實施例中，該方法更可以包括溶解光塑膠有機薄膜304之至少一未硬化部分。在某些具體實施例中，該方法更可以包括第一軟式薄膜104之該表面移除光阻301b(如第三Q圖所示)。
第四圖係例示用於製作光的操控裝置之某些具體實施例的流程圖。在某些具體實施例中，製程400可以涉及在第一軟式薄膜之頂端表面上形成至少一第一電極(區塊410)。在某些具體實施例中，製程400更涉及在該第一軟式薄膜之底部表面上形成至少一第二電極(區塊420)。在某些具體實施例中，製程400更涉及穿越該第一軟式薄膜形成至少一個孔(區塊430)。在某些具體實施例中，製程400更涉及在該至少一個孔中 提供至少一個透鏡(區塊440)。
此領域技術者應可瞭解，對於文中所揭示之此製程與其他製程和方法，在該等製程和方法中所執行的該等函式(functions)可以不同的順序實行。再者，該等經概述之步驟和操作僅提供作為範例，且某些該等步驟和操作可能係視需要、結合成較少步驟和操作或擴充成更多的步驟和操作，而不減損該等所揭示的具體實施例之本質。
第五圖描繪球面透鏡陣列510可以用作背光單元以產生影像500的某些具體實施例。在某些具體實施例中，藉由從在所需區域中的該等透鏡發出光，可能更有效在螢幕中執行區域調光控制。在即將顯示暗處或「黑色(black)」(或任何較低級別光度)的區域中，來自該等球面透鏡的發光係控制成關閉，然而在即將於螢幕上顯示為「明亮(bright)」的區域中，發光係控制成開啟。在所需係較高解析度或對比度的具體實施例中，可以藉由舉例來說(1)縮小尺寸(球面透鏡之直徑)和/或(2)縮小球面透鏡之間距並增加其數量，而以經增加之密度和解析度執行區域調光控制。據此，可能在某些具體實施例中以較高解析度顯示影像。
在某些具體實施例中，任何光源皆可以用於供應光至該導光體。在某些具體實施例中，該光源可以係螢光光源(諸如冷陰極螢光燈)、二極體、雷射及白熾光源，或者僅係已重新引導之環境光。在某些具體實施例中，該光源包括一白色發光二極體(LED，Light-Emitting Diode)和/或紅色、綠色和/或藍色發光二極體(LED，Light-Emitting Diode)。
在某些具體實施例中，該裝置和/或陣列包括一單一導光體。在某些具體實施例中，該裝置包括多個導光體，其用於該陣列之各部分。在某些具體實施例中，貫穿該整個陣列該裝置包括多個導光體。在某些具體實施例中，該導光體係在該等透鏡下方的單一平面。在某些具體實施例中，該導光體係塑形以在該陣列之整個或大部分下方。在某些具體實施例中，該導光體具有圖案或設計，因此一個光源可以提供光至該圖案，而另一個光源可以提供光至經不同圖案化之導光體(其在某些具體實施例中，可以鄰接該第一導光體之該陣列之該區域)。
在某些具體實施例中，當被致動時，透鏡將僅接觸單一導光 體。在某些具體實施例中，當被致動時，該透鏡可以接觸一個或多個導光體，允許在該等一個或多個導光體中的光穿越該透鏡發出。
在某些具體實施例中，提供單一透鏡。在某些具體實施例中，提供多於一個透鏡，例如2、3、5、10、100、1,000、10,000、100,000、1,000,000或更多個透鏡(包括高於任何前述數值的任何範圍和在前述數值之任兩者之間的任何範圍)。在某些具體實施例中，前述數值係每平方英寸之透鏡密度。在某些具體實施例中，所嵌入的透鏡之最大數量係(顯示寬度)/2r，其中r係透鏡之半徑。
在某些具體實施例中，該透鏡大體上可以係球面。在某些具體實施例中，該透鏡可以係不同的形狀。在某些具體實施例中，該透鏡之該上半部分(在該致動器上方)和該下半部分(在該致動器下方)可以塑形為彼此之鏡像(例如每個皆係半球面形)。在其他的具體實施例中，該透鏡在每個側面上皆可以具有不同的形狀。在某些具體實施例中，該較低部分可以被弄平或拉平，以允許與該導光體更多表面接觸。在某些具體實施例中，該下半部分可以係更有角(angular)，以減少光之傳輸量。在某些具體實施例中，該較高部分可以被弄平或拉平，以將發光改變為更有引導性方式。在某些具體實施例中，該較高部分可以係更有角，以用不同的方式引導發光。
在某些具體實施例中，該導光體之一部分可能向上偏轉以符合該等透鏡之一個或多個，而非重新定位該等透鏡。
如此領域技術者應可瞭解，給定本文所揭示內容，於文中所提供的該等陣列可以運用於多種用途和應用。在某些具體實施例中，該陣列係設置成背光源系統或其部分。該背光源設置可以用於背光源所需的任何應用。在某些具體實施例中，該陣列係設定用於液晶螢幕(LCD，Liquid Crystal Display)或其他的可視螢幕之背光源，例如電視、電腦螢幕、儀表板、車用螢幕、電話、號誌、遊戲設備、時鐘、平板、觸控螢幕。因此，在某些具體實施例中，該陣列係LCD螢幕或即將照亮的其他裝置之部分，且係據此定位。在某些具體實施例中，該陣列係定位以在螢幕或可視螢幕之至少一部分上提供可控制但均勻的照亮。在某些具體實施例中，設定該 陣列和該LCD或其他螢幕之該系統，因此當在該LCD或螢幕上需要真正的黑色時，該透鏡並未對著該導光體，確保最小的漏光。在某些具體實施例中，當該LCD(或其他的)螢幕係提供明亮(或非黑色)信號時，則該透鏡係對著該導光體定位。
在某些具體實施例中，該等透鏡之密度係符合其所照亮的該裝置之該等像素之密度。在某些具體實施例中，該等透鏡之密度和/或間隔係大於即將照亮的該螢幕之該等像素，因此相較於該影像顯示解析度，可以提供較高的發光解析度；然而，這在各具體實施例中並非必須。在某些具體實施例中，透鏡對LCD像素之比率可以依該裝置之該等所需特性而變化。在某些具體實施例中，該比率可以係1000：1、100：1、10：1、1：1、1：10、1：100或1：1000，包括定義於這些比率之任兩者之間的任何範圍之比率，以及在這些比率之任一者下的任何範圍之比率。
在某些具體實施例中，該等陣列直接提供光至觀看者(而非照亮LCD或用作背光)。因此，在某些具體實施例中，每個該等透鏡皆可以用作像素(或次像素，例如緊鄰彼此定位的紅色、綠色及藍色次像素)。在某些具體實施例中，該等陣列因此係定位成可由對象直接(或間接)可視。
在某些具體實施例中，可以設定該等透鏡之致動頻率以避免或減少影像閃爍。在某些具體實施例中，可以提供70Hz(赫茲)或以上之垂直掃描頻率。在某些具體實施例中，該致動器之回應速度可以如同所照亮的該螢幕之刷新速率般高或更高。在某些具體實施例中，該頻率係70、100、1,000、10,000、20,000、30,000、40,000、50,000、60,000Hz或更高，包括高於任何前述數值的任何範圍和在前述數值之任兩者之間的任何範圍。
在某些具體實施例中，於文中所提供的該陣列和/或系統可以採用作為用於任何所需裝置或用途的背光源系統。
範例 範例1 做出陣列之方法
藉由在該第一軟式薄膜之該頂端表面上沉積第一導電薄膜，在第一軟式薄膜之頂端表面上形成至少一第一電極。該第一導電薄膜隨後係圖案化以形成該第一電極。圖案化該第一導電薄膜包括在該第一電極即將形成電極的之部分上施加光阻。隨後藉由乾式蝕刻來蝕刻該第一導電薄膜。隨後可以移除該光阻。
接著，光阻施加於該第一軟式薄膜之該頂端表面和該第一電極上。隨後上下翻轉該第一軟式薄膜、該第一電極及該光阻整體，以處理該第一軟式薄膜之該底部表面。
隨後藉由在該第一軟式薄膜之該底部表面上沉積第二導電薄膜，並圖案化該第二導電薄膜以形成該第二電極，在該第一軟式薄膜之該底部表面上形成至少一第二電極。圖案化包括在該第二電極即將形成電極之部分上施加光阻、濕式蝕刻該第二導電膜，以及隨後移除該光阻。
隨後藉由刮刀印刷穿越該第一軟式薄膜形成至少一個孔並提供透鏡進入該孔。隨後藉由在該第一軟式薄膜之該頂端表面上沉積光塑膠有機薄膜，將該至少一個透鏡固定於該軟式薄膜。擋住該透鏡本身的任何光塑膠有機薄膜若妨礙該透鏡之該等光學特性，隨後則可以移除。
範例2 操控陣列之方法
首先提供光的操控裝置，其包括一導光體和一致動器，其在該導光體上方。該致動器包括一底部電極、一頂端電極和一可致動層，其在該底部電極與該頂端電極層之間。該光的操控裝置包括一透鏡之陣列，其連接至該可致動層。該透鏡之陣列和該導光體具有大體上相似的折射率，以當該透鏡係與該導光體接觸時，允許在該導光體中內部反射光通過該透鏡。隨後藉由彎折和/或偏轉該致動器，而讓該等透鏡之一接觸該導光體。已存在於該導光體中的光通過該透鏡，且隨後從該透鏡發出。
範例3 操作陣列作為背光之方法
範例2之該方法係與LCD裝置之操作一起採用，其中該陣列係定位以照亮該LCD表面。影像係在該LCD表面上產生，其包括光亮 區域和黑色區域。即將光亮的部分具有來自經致動之該陣列的透鏡之對應組合，以在這些位置中提供額外的照亮至該LCD表面。在該LCD上保持黑色的部分具有來自未經致動之該陣列的該透鏡之對應組合，以在該LCD之該顯示表面上減少該等黑色區域之任何照亮。當該LCD螢幕之該等光亮和黑色部分由於在該LCD上的該影像改變而改變時，在該陣列中的該等對應透鏡相應而更新，以維持即將在該螢幕上光亮的區域之照亮，並保持仍是黑色的那些部分未照亮。該LCD應具有60Hz之刷新率，且該照亮陣列應具有1kHz之刷新率。
範例4 操作陣列作為螢幕之方法
範例2之該方法可以用於從該陣列提供影像。該所提供的透鏡陣列係1,000乘1,000透鏡。每個透鏡皆設定為像素，且當該像素即將被照亮時致動。信號發送至該陣列，致動該等透鏡之第一組合以提供光至觀看者，而讓透鏡之第二組合不致動，從而提供該陣列之對比較暗部分。該透鏡之第一組合與該透鏡之第二組合之間在照亮度上的差異產生可以由該觀看者觀看的影像。該影像可以1kHz之速率刷新。
本文所揭示內容不在本申請中所說明的該等特定具體實施例方面被限制，其係欲作為各態樣之例示。許多修飾例和變化例可以被做到而不悖離其精神與範疇，如此領域技術者應可顯而易見。除了文中所列舉的那些之外，此領域技術者從前述說明應可顯而易見，在所揭示內容之範疇內的功能性相等方法和設備。這樣的修飾例和變化例係欲落於所附申請專利範圍之範疇內。本文所揭示內容係僅由所附申請專利範圍之該等用語限制，其伴隨著此類申請專利範圍有權享有(entitled)的相等物之完整範疇。應可理解所揭示內容不限於固然可以變化的特定方法、化合物、組成物或系統。亦應可理解文中所使用的術語係僅為了說明特定具體實施例之目的，且係不欲為限制。
涉及文中大體上任何複數和/或單數用語之使用，此領域技術者可以從該複數轉化成該單數和/或從該單數轉化成該複數，如對於該上下文和/或應用係適當。該等各種單數/複數置換為了清楚表示，可於文中明 白提出。
此領域人士應可理解，概括而言，文中以及尤其在所附諸申請專利範圍中所使用的用語(例如所附申請專利範圍之本體)，通常係欲作為「開放式(open)」用語(例如用語「包括(including)」應解譯為「包括但不限於(including but not limited to)」；用語「具有(having)」應解譯為「具有至少(having at least)」；用語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於(includes but isnot limited to)」等)。此領域人士應可進一步理解，若所欲係特定數量之經採用之申請專利範圍陳述，則這樣的意向應在該申請專利範圍中明確陳述，而在缺少這樣的陳述時，不存在這樣的意向。舉例來說，為幫助理解，以下所附申請專利範圍權利可包含該等介紹性片語「至少一個(at least one)」和「一個或多個(one or more)」之用法，以採用申請專利範圍陳述。然而，此類片語之使用不應被理解為暗示由該等不定冠詞「一(a)」或「一(an)」採用的申請專利範圍陳述，將包含此類經採用之申請專利範圍陳述的任何特定申請專利範圍，限制於僅包含一個此類陳述的具體實施例，即使當相同的申請專利範圍包括該等介紹性片語「一個或多個(one or more)」或「至少一個(at least one)」以及不定冠詞如「一(a)」或「一(an)」(例如「一(a)」和/或「一(an)」應解譯為意謂著「至少一個(at least one)」或「一個或多個(one or more)」)時；用於採用申請專利範圍陳述的定冠詞之使用同樣適用。此外，即使特定數量之經採用之申請專利範圍陳述係明確陳述，但此領域技術者應認可此類陳述應解譯為意謂著至少該經陳述之數量(例如沒有其他修飾詞的「兩個陳述(two recitations)」之裸陳述，意謂著至少兩個陳述，或者兩個或更多個陳述)。再者，在使用對於「A、B及C中至少一者等(at least one of A,B,and C,etc.)」之慣用類比的那些範例中，通常這樣的結構在此領域技術者應理解該慣用之意向下係所欲(例如「具有A、B及C中至少一者的系統(a system having at least one of A,B,and C)」應包括但不限於單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、同時具有A和B、同時具有A和C、同時具有B和C和/或同時具有A、B及C等的系統)。在使用對於「A、B及C中至少一者等(at least one of A,B,and C,etc.)」之慣用類比的那些範例中，通常這樣的結構在此領 域技術者應理解該慣用之意向下係所欲(例如「具有A、B或C中至少一者的系統(a system having at least one of A,B,or C)」應包括但不限於單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、同時具有A和B、同時具有A和C、同時具有B和C和/或同時具有A、B及C等的系統)。此領域人士應可進一步理解，幾乎任何表示兩個或更多個其他用語的反意字詞和/或片語，無論在說明、申請專利範圍或圖式中，皆應被理解為列入考慮包括該等用語之一、該等用語之任一者或該等用語兩者之該等可能性。舉例來說，片語「A或B」應可理解為包括「A」或「B」或「A和B」之該等可能性。
從前述應可瞭解，本文所揭示內容之各種具體實施例為了例示之目的已於文中說明，且各種修飾例可做到而不悖離本文所揭示內容之範疇與精神。據此，文中所揭示的該等各種具體實施例不欲為限制，且真正的範疇與精神係由以下申請專利範圍指示。
100‧‧‧光的操控裝置
101‧‧‧致動器
102‧‧‧透鏡
103‧‧‧頂端電極
104‧‧‧可致動層
105‧‧‧底部電極
106‧‧‧導光體
107、108‧‧‧光源

Claims (38)

  1. 一種光的操控裝置，該裝置包含：一導光體；一致動器，其在該導光體上方，該致動器包含：一底部電極；一可致動層；以及一頂端電極，其在該底部電極上方；以及至少一個透鏡，其連接至該可致動層，其中該至少一個透鏡和該導光體具有一大體上相似的折射率，以及其中該可致動層係位於該底部電極與該頂端電極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該至少一個透鏡係近乎球面。
  3. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該可致動層包含一膠體。
  4. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該可致動層包含一軟式有機薄膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該致動器係配置成偏轉朝向該底部電極。
  6. 如申請專利範圍第5項之光的操控裝置，其中該至少一個透鏡係配置成若當該致動器偏轉朝向該底部電極時，直接接觸該導光體。
  7. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，更包含一光源，其配置成發出光至該導光體。
  8. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該頂端電極和該底部電極中至少一者包含至少一個奈米碳管。
  9. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該頂端電極和該底部電極中至少一者包含一導電聚合物。
  10. 如申請專利範圍第1項之光的操控裝置，其中該可致動層係位於該底部電極與該頂端電極之間。
  11. 一種操作光的操控裝置之方法，該方法包含：提供該光的操控裝置，該裝置包含： 一導光體；一致動器，其在該導光體上方，該致動器包含：一底部電極；一頂端電極；以及一可致動層，其在該底部電極與該頂端電極之間；以及至少一個透鏡，其連接至該可致動層，其中該至少一個透鏡和該導光體具有一大體上相似的折射率；藉由彎折該致動器而使該至少一個透鏡與該導光體接觸；接收光至該導光體中；以及當該至少一個透鏡接觸該導光體時，將在導光體的該光穿越該至少一個透鏡，從而操作該光的操控裝置。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，更包含施加一電壓於該底部電極與該頂端電極之間。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，更包含透過該經施加之電壓迫使該致動器朝向該底部電極。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該致動器包含一聚合物，且其中迫使該致動器朝向該底部電極包含減少該聚合物之一厚度。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該至少一個透鏡係球面，且其中進入該球面透鏡之一底部點的光在該透鏡之一相對側上離開該透鏡。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該可致動層包含一有機薄膜。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該有機薄膜包含一電活性聚合物致動器。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該電活性聚合物致動器包含一可動式離子交換膜。
  19. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該電活性聚合物致動器包含一電活性聚合物人造肌。
  20. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該電活性聚合物致動器包含一介電質材料。
  21. 如申請專利範圍第11項之方法，更包含移除該至少一個透鏡使其不與 該導光體接觸。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中移除該至少一個透鏡係藉由反轉在該底部電極與該頂端電極之間的一電壓而達成。
  23. 如申請專利範圍第21項之方法，其中移除該至少一個透鏡係藉由移除或減少在該底部電極與該頂端電極之間的一電壓而達成。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該可致動層包含一彈力，以當該電壓係減少或移除時，移除該至少一個透鏡使其不接觸該導光體。
  25. 如申請專利範圍第21項之方法，更包含當該至少一個透鏡不再接觸該導光體時，在該導光體中內部反射光。
  26. 一種製造光的操控裝置之方法，該方法包含：在一第一軟式薄膜之一頂端表面上形成至少一第一電極；在該第一軟式薄膜之一底部表面上形成至少一第二電極；穿越該第一軟式薄膜形成至少一個孔；以及在該至少一個孔中提供至少一個透鏡。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中形成至少該第一電極包含：在該第一軟式薄膜之該頂端表面上沉積一第一導電薄膜；以及圖案化該第一導電薄膜以形成該第一電極。
  28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中圖案化該第一導電薄膜包含蝕刻該第一導電薄膜。
  29. 如申請專利範圍第26項之方法，其中形成至少該第二電極包含：在該第一軟式薄膜之該底部表面上沉積一第二導電薄膜；以及圖案化該第二導電薄膜以形成該第二電極。
  30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中圖案化該第二導電薄膜包含蝕刻該第二導電薄膜。
  31. 如申請專利範圍第26項之方法，更包含在該第一軟式薄膜之頂端、底部或頂端與底部表面上和該至少一個透鏡上沉積一光塑膠有機薄膜。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，更包含硬化該光塑膠有機薄膜之至少一部分。
  33. 如申請專利範圍第32項之方法，更包含溶解該光塑膠有機薄膜之至少 一非硬化部分。
  34. 如申請專利範圍第26項之方法，其中提供該至少一個透鏡包含使用刮刀印刷(squeegee blade printing)以在該至少一個孔中形成該至少一個透鏡。
  35. 一種發光螢幕，該螢幕包含：一導光體；一致動器，其在該導光體上方，該致動器包含：一底部電極；一頂端電極；以及一可致動層，其在該底部電極與該頂端電極之間；以及一球面透鏡之陣列，其在該可致動層內，其中該球面透鏡之陣列之至少一個透鏡具有一折射率充分相似於該導光體之一折射率，以當該球面透鏡之陣列之至少該透鏡碰觸該導光體時，允許光學傳輸。
  36. 如申請專利範圍第35項之發光螢幕，其中該可致動層包含一膠體。
  37. 如申請專利範圍第35項之發光螢幕，其中該可致動層包含一軟式有機薄膜。
  38. 如申請專利範圍第35項之發光螢幕，其中該致動器係配置成朝向該底部電極彎折。
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