(57)【要約】【課題】所定のスペクトル応答をもつ反射率のための方法及び装置【解決手段】本発明の種々の実施形態において、ディスプレイ装置は異なる時間で異なる色の光を放射するように構成された照射装置と、前記照射装置によって照射される少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器とを具備する。好ましい実施形態において、インターフェロメトリック光変調器は、異なる色光で短時間照射される。該時間間隔は人間の目によって認知される色融合あるいは色の混合が生成されるのに十分短い。インターフェロメトリック光変調器は、一状態において白の光を反射する白のインターフェロメトリック光変調器を備える。インターフェロメトリック光変調器は少なくとも２つの色ピークを含む反射率スペクトルをもつ。【選択図】    図７Ｂ
2006113560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置であって、
光を反射するように構成され、可視スペクトル内に２つまたはそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答を持つ少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器と、
前記２つまたはそれ以上の反射率ピークの一方に少なくとも部分的に重複する少なくとも１つの放射ピークを含む放射スペクトルをもつ光源と、
を具備するディスプレイ装置。
【請求項２】
光を前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器に伝播するように構成された光ガイドをさらに具備する請求項１の装置。
【請求項３】
前記光源は、複数の前記２つあるいはそれ以上の反射率ピークに少なくとも部分的に重複する、複数の放射ピークを含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記光ガイドは、少なくとも１つの前記放射ピークが選択されるように構成される請求項３記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、間にギャップをもつ一対の反射面によって形成される光学空洞を具備する請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記ギャップは、前記スペクトル応答における前記２つまたはそれ以上の反射率ピークを生成する空洞高さを規定する請求項５記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
複数のインターフェロメトリック光変調器をさらに具備し、前記複数のインターフェロメトリック光変調器の各々は、開放状態と密閉状態を具備する光学空洞を有し、前記複数のインターフェロメトリック光変調器は、開放状態において実質的に同じスペクトル応答をもち、密閉状態において実質的に同じスペクトル応答をもつように構成される請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器の前記スペクトル応答は、前記可視スペクトルにおける３つまたはそれ以上の反射率ピークを含み、前記３つまたはそれ以上の反射率ピークは、赤色、緑色、青色ピークを具備する請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
画素アレイをさらに具備し、各画素は少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器をさらに具備する請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記画素における前記少なくとも１つのインターフェロメトリック変調器の反射率を制御して、前記画素がイメージを表示するように構成された制御システムをさらに具備する請求項９記載のディスプレイ装置
【請求項１１】
イメージのための表示信号を受信するように構成され、前記画素の照射を制御して、前記画素が前記イメージを表示するように構成された制御システムをさらに具備する請求項９記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記制御システムは、色シーケンス、デュ−ティサイクル、あるいは前記画素を照射する光の強度を制御するように構成される請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記光源はＬＥＤを具備する請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記インターフェロメトリック変調器と電気的通信関係にあり、イメージデータを処理するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと電気的通信関係にあるメモリデバイスと、
をさらに具備する請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの信号を前記インターフェロメトリック変調器に送信するように構成されたドライバ回路をさらに具備する請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記イメージデータの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されたコントローラをさらに具備する請求項１５記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記イメージデータを前記プロセッサに送信するように構成されたイメージ源モジュールをさらに具備する請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記イメージ源モジュールは、受信機、トランシーバ、送信機の少なくとも１つを具備する請求項１７記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
入力データを受信し、該入力されたデータを前記プロセッサに通信するように構成された入力装置をさらに具備する請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
ディスプレイ装置であって、
光をインターフェロメトリックに変調するための手段であって、可視スペクトル内に複数の強度ピークをもつ光を反射することが可能な手段と、
前記可視スペクトルに少なくとも前記複数の強度ピークを含む光によって前記変調手段を選択的に照射する手段と、
を具備するディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記変調手段は、少なくとも１つのインターフェロメトリック変調器を具備する請求項２０記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記照射手段は、少なくとも１つの光源を具備する請求項２０記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
前記変調手段の選択的照射を制御するための手段をさらに具備する請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記制御手段は、色シーケンス、デュ−ティサイクル、あるいは前記変調手段を照射する光の強度を制御するように構成される請求項２０記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記照射手段からの光を前記変調手段に先導するための手段をさらに具備する請求項２０記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
前記可視スペクトルにおける前記複数の強度ピークは、赤色、緑色、及び青色のピークかあるいはシアン及び黄色のピークを具備する請求項２０記載のディスプレイ装置。
【請求項２７】
ディスプレイ装置を製造する方法であって、
複数の画素を提供することであって、各画素は、可視スペクトル内に２つ又はそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答をもつ少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器を具備することと、
前記２つまたはそれ以上の反射率ピークに実質的に重複する１つ又はそれ以上のスペクトルピークをもつ光によって、前記複数の画素を選択的に照射するように構成される光源を提供することと、
を具備する方法。
【請求項２８】
前記光源と前記画素間の光路におけるスペクトルフィルタを位置合わせすることをさらに含み、前記スペクトルフィルタは前記１つまたはそれ以上のスペクトルピークを生成するように構成されている請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
光を前記光源から前記画素に伝達するために、前記光源及び前記画素に関して光ガイドを位置合わせすることをさらに具備する請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記光ガイドは、前記１つまたはそれ以上のスペクトルピークを生成するように構成されている請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記インターフェロメトリック光変調器はそれぞれ、所定の距離だけ分離された一対の反射面によって形成された光学空洞を具備する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の画素の前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、開放状態と密閉状態とを有する光学空洞を具備し、前記複数の画素の前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、開放状態において実質的に同じスペクトル応答をもち、密閉状態において実質的に同じスペクトル応答をもつように構成される請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、前記可視スペクトル内に３つまたはそれ以上の強度ピークを含む光を反射するように構成されている請求項２７記載の方法。
【請求項３４】
前記１つあるいはそれ以上のスペクトルピークで前記画素の選択的照射を制御するように構成された制御システムを提供することをさらに具備する請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
前記制御システムは、色シーケンス、デュ−ティサイクル及び前記画素を照射する光の強度を制御するように構成される請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記制御システムは、前記画素内の前記インターフェロメトリック変調器を異なる出力状態間で切り替えるように構成される請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記光源はＬＥＤを具備する請求項２７記載の方法。
【請求項３８】
請求項２７の方法によって製造されたディスプレイ装置。
【請求項３９】
イメージを表示するための方法であって、
光源からの光によって少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器を照射することと、
前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器を前記光から反射することと、を具備し、
前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、（ｉ）前記可視スペクトル内に２つまたはそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答を有し、（ｉｉ）前記光源は、前記２つまたはそれ以上の反射率ピークの一方に少なくとも部分的に重複する少なくとも１つの放射ピークを含む放射スペクトルを持つ、方法。
【請求項４０】
ディスプレイ装置であって、
各々の画素が異なる反射状態間で切り替え可能なインターフェロメトリック光変調器を具備する複数の画素と、
前記複数の画素を異なる時間で異なる色で選択的に照射するように構成された照射装置と、
を具備するディスプレイ装置。
【請求項４１】
色融合(color fusion)によって所望の色を生成するために前記色の光によって前記画素の連続的照射を制御するように構成された制御システムをさらに具備する請求項４０に記載のディスプレイ装置。
【請求項４２】
前記画素の前記反射状態を制御するように構成された制御システムをさらに具備する請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４３】
前記複数の画素と電気的通信を行うとともに、イメージデータを処理するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと電気的通信を行うメモリ装置と、
をさらに具備するディスプレイ装置。
【請求項４４】
少なくとも１つの信号を前記複数の画素に送信するように構成されたドライバ回路をさらに具備するディスプレイ装置。
【請求項４５】
前記イメージデータの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されたコントローラをさらに具備する請求項４４記載のディスプレイ装置。
【請求項４６】
前記イメージデータを前記プロセッサに送信するように構成されたイメージ源モジュールをさらに具備する請求項４３記載のディスプレイ装置。
【請求項４７】
前記イメージ源モジュールは、受信機、トランシーバ、送信機の少なくとも１つを具備する請求項４６記載のディスプレイ装置。
【請求項４８】
入力データを受信し、当該入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力装置をさらに具備する請求項４３に記載のディスプレイ装置。
【請求項４９】
ディスプレイ装置であって、
異なる反射状態間で切り替え可能な光をインターフェロメトリックに変調する手段と、
異なる時間で異なる色の光で前記変調手段を選択的に照射するための手段と、
を具備するディスプレイ装置。
【請求項５０】
前記変調手段は、各画素がインターフェロメトリック光変調器を具備する複数の画素を具備する請求項４９記載のディスプレイ装置。
【請求項５１】
前記照射手段は照射装置を具備する請求項５０記載のディスプレイ装置。
【請求項５２】
前記照射装置は光源を具備する請求項５１記載のディスプレイ装置。
【請求項５３】
ディスプレイ装置を製造する方法であって、
各画素が異なる反射状態間で切り替え可能なインターフェロメトリック光変調器を具備する複数の画素を提供することと、
前記複数の画素を異なる時間で異なる色の光で選択的に照射するように、照射装置を、前記複数の画素に関して堆積することと、
を具備するディスプレイ装置を製造する方法。
【請求項５４】
請求項５３の方法によって製造されたディスプレイ装置。
【請求項５５】
イメージを表示する方法であって、
複数の画素を異なる時間で異なる色の光で複数の画素を選択的に照射することであって、各画素が異なる反射状態間で切り替え可能なインターフェロメトリック光変調器を具備することと、
前記光を前記複数の画素の少なくとも一部から反射することと、
を具備する方法。
【請求項５６】
ディスプレイ装置であって、
時間とともに変化するスペクトル出力をもつ放射スペクトルを具備する光を放射するように構成された照射装置と、
前記照射装置からの光を反射するように構成され、一対の反射面によって形成された光学空洞を具備する少なくとも１つの光変調器と、
前記照射装置のスペクトル出力を変化させるように構成された制御システムと、
を具備するディスプレイ装置。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの光変調器は広帯域光変調器である請求項５６記載のディスプレイ装置。
【請求項５８】
前記制御装置は、少なくとも１つの光変調器の異なる反射状態を選択するように構成されている請求項５６記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関するものである。本発明は、より詳細には、インターフェロメトリック光変調を含む、光変調に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械要素、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械要素は、基板及び／又は蒸着させた材料層の一部をエッチングによって除去するか又は材料層を追加することによって電気デバイス及び電気機械デバイスを形成する、蒸着、エッチング、及び／又はその他のマイクロ加工プロセスを用いて製作することができる。
【０００３】
空間光変調器は、ＭＥＭＳシステムの一例である。イメージングへの応用に使用される空間光変調器は、多くの異なる形態を有する。透過性液晶装置（ＬＣＤ）変調器は、光を遮蔽あるいは透過させるために、結晶材料の捩れ及び／またはアライメントを制御することによって光を変調する。反射空間光変調は、イメージング表面に対して反射された光の量を制御するために種々の物理的効果を利用する。そのような反射性変調器の一例は、反射性ＬＣＤ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）（登録商標）を含む。
【０００４】
空間光変調器の他の例は、干渉による光を変調するインターフェロメトリック変調器である。インターフェロメトリック変調器は、一対の伝導性プレートを具備し、その一方または両方が全体あるいは一部において透過性及び／あるいは反射性であり、適切な電気信号を印加したときに相対移動を行う。一方のプレートは、基板上に蒸着された静止層を具備しており、他方のプレートは、エアギャップによって該静止層から分離された金属膜を具備している。そのような装置は、広範な応用を有しており、この種の装置の特性を利用及び／または変更することは当業界において有益なことであり、これによって、この特徴は、既存の製品を改善するとともにまだ開発されていない新たな製品を作る場合に生かすことができる。ｉＭｏＤ（登録商標）はインターフェロメトリック光変調器の一例である。ｉＭｏＤは少なくとも１つの移動可能あるいは屈折可能な壁をもつ空洞を使用する。概して少なくとも一部は金属からなる壁が、空洞の前面に向けて移動するときに、前面から見た光の色に影響を与える干渉が発生する。ｉＭｏＤが直視（direct-view）装置なので、前面は概して観察者により観察されるイメージが現れる表面となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のシステム、方法そして装置はそれぞれ、いくつかの側面をもつが、それらのうちの一つの側面がそれだけで所望の属性となるわけではない。本発明の範囲を限定することなしに、より顕著な特徴について以下に簡単に説明する。この議論を考慮した後に、そして、“ある実施形態の詳細な説明”の部分を読んだ後に、本発明の特徴がいかにして他のディスプレイ装置に対して利点を提供するかを理解するであろう。
【０００６】
一実施形態において、光を反射するように構成された少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器と、光源とを具備するディスプレイ装置が提供される。前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、可視スペクトル内に２つまたはそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答をもつ。前記光源は、前記２つまたはそれ以上の反射率ピークの１つに少なくとも部分的に重複する少なくとも１つの放射ピークを含む放射スペクトルをもつ。
【０００７】
他の実施形態において、光を変調する手段と、前記変調手段に光を選択的に照射する手段とを具備するディスプレイ装置が提供される。前記変調手段は、可視スペクトル内に複数の強度ピークをもつ光を反射することが可能である。
【０００８】
他の実施形態において、ディスプレイ装置を製造する方法が提供される。当該方法は、複数の画素を提供することと、光によって前記複数の画素を選択的に照射するように構成された光源を提供することとを具備する。前記画素は、可視スペクトル内に２つまたはそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答をもつ少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器を具備する。前記光は、前記２つまたはそれ以上の反射率ピークに実質的に重複する１つまたはそれ以上のピークをもつ。
【０００９】
他の実施形態は、イメージを表示する方法を具備する。当該方法は、光源からの光によって少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器を照射することと、前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器からの前記光を反射することとを具備する。前記少なくとも１つのインターフェロメトリック光変調器は、可視スペクトル内に２つまたはそれ以上の反射率ピークを含むスペクトル応答をもつ。前記光源は、前記２つまたはそれ以上の反射率ピークの１つに少なくとも部分的に重複する、少なくとも１つの放射ピークを含む放射スペクトルをもつ。
【００１０】
他の実施形態において、ディスプレイ装置は、複数の画素と、照射装置とを具備する。各画素は、異なる反射状態間で交換可能な複数のインターフェロメトリック光変調器を具備し、前記照射装置は、異なる時間で異なる色の光によって前記複数の画素を選択的に照射するように構成されている。
【００１１】
他の実施形態において、表示装置は、異なる反射状態間で交換可能な光をインターフェロメトリックに変調するための手段と、異なる時間で異なる色の光で前記変調手段を選択的に照射するための手段とを具備する。
【００１２】
他の実施形態はディスプレイ装置を製造する方法を具備する。この方法において、複数の画素が提供される。各画素は異なる反射状態間で交換可能なインターフェロメトリック光変調器を具備する。照射装置は、異なる時間で異なる色の光で前記複数の画素を選択的に照射するように前記複数の画素に関連して配置される。
【００１３】
他の実施形態はイメージを表示するための方法を具備する。この方法において、複数の画素は異なる時間で異なる色の光で選択的に照射される。各画素は異なる反射状態間で交換可能なインターフェロメトリック変調器を具備する。光は前記複数の画素の少なくとも一部から反射される。
【００１４】
他の実施形態において、ディスプレイ装置は、照射装置と、少なくとも１つの光変調器と、制御システムとを具備する。前記照射装置は、時間とともに変化するスペクトル出力をもつ放射スペクトルを具備する光を放射するように構成される。少なくとも１つの光変調器は照射装置からの光を反射するように構成される。前記少なくとも１つの光変調器は、一対の反射面によって形成される光学空洞(optical cavity)を具備する。制御システムは、前記照射装置のスペクトル出力を変化させるように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の種々の実施形態において、複数のインターフェロメトリック変調器は、異なる時間で異なる色の光を放射する照射装置によって照明される。この照射装置は、反復されるシーケンスにおいて異なる色（例えば、赤、緑及び青）を放射する。照射装置は例えば、赤、緑及び青のＬＥＤを具備する。インターフェロメトリック変調器は、この場合、第1の時間間隔において赤の光で照射され、第2の時間間隔において緑の光で照射され、第3の時間間隔において青の光で照射される。このような色彩光はインターフェロメトリック変調器から観察者に反射される。好ましい実施形態において、時間間隔の期間は、観察者の目によって知覚できるような色の融合（fusion）あるいは色の混合（blending）を生成するのに十分短い期間である。インターフェロメトリック光変調器は上記時間間隔よりも高速に切り替わる。インターフェロメトリック光変調器は、１つの状態での光を反射する白色インターフェロメトリック光変調器を具備する。この白色インターフェロメトリック変調器は照射装置からの色彩光を反射する。インターフェロメトリック光変調器は少なくとも２つの色ピークを含む反射率スペクトルをもつ。これらの２つの色ピークは照射装置によって放射された色と重複する。
【００１６】
好ましくは、種々の実施形態は複数のインターフェロメトリック光変調器を具備し、光変調要素のそれぞれは、実質的に同じ光学特性を提供するように設計された光学空洞を含む。一実施形態においては、例えば、光学空洞がインターフェロメトリック光変調器の一方に関して閉じられたとき、黒色がスペクトル応答となる。これとは逆に、光学空洞が開放されている場合、光は所定のスペクトル応答をもって反射される。この所定の光学的応答は、広帯域の白色であり、これによって、ミラーに当たる広い範囲の色は、略等しい強度で反射される。あるいは、この光学的応答は、照射装置によって生成される色に類似した、赤、青、緑の色ピークなどの、複数の別個の色ピークを含む。
【００１７】
上記したように、照射装置は、多色光源を具備する。インターフェロメトリック光変調器によって反射された色は、多色光源によって放射される光のスペクトルによって制御され、光変調器に向けて先導される。所望の色をもつイメージを生成するために、インターフェロメトリック変調器を制御する制御システムが提供される。一実施形態において、制御システムは、光源の出力すなわち、インターフェロメトリック変調器の照射をも制御する。制御システムはここでは制御プロセッサとして実現され、１つまたはそれ以上の電子装置あるいは他の制御あるいは計算装置を具備する。制御システムは例えば、プロセッサとアレイコントローラを具備する。ある実施形態では、制御システムはマイクロプロセッサを具備する。
【００１８】
次の詳細な記述は、本発明の特定された実施形態に関している。しかしながら、本発明は複数の異なる方法によって実現される。この記述では図面を参照して説明がされ、図面において同一の部分は明細書全体に渡って同じ数字で指定される。次の記述から明らかなように、本発明は、動的（例えば映像）であるかあるいは静的（例えば静止画像）であるか、あるいはテキストであるかあるいは画像であるかにかかわらず、イメージを表示するように構成された任意のデバイスにおいて実現される。より詳細には、本発明は、携帯電話、無線装置、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドあるいは携帯コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、置き時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、車両ディスプレイ（例えば速度計のディスプレイなど）、コックピット制御及び／またはディスプレイ、カメラのディスプレイ(車両内のリアビューカメラのディスプレイ、等)、電子写真、電子広告掲示板又は看板、プロジェクター、建築構造物、梱包、美的構造物（宝石上におけるイメージの表示、等）（但し、これらの電子機器に限定するものではない）の内部に又はこれらの電子機器と関連させて実装することができるようにすることが企図されている。さらに、本出願明細書において説明されているＭＥＭＳデバイスと同様の構造を有するＭＥＭＳデバイスは、電子式開閉装置等の表示以外の用途においても使用することができる。
【００１９】
インターフェロメトリックＭＥＭＳ表示素子を具備する一インターフェロメトリック変調器ディスプレイが図１に示されている。これらのデバイスにおいて、画素は、明るい状態又は暗い状態のいずれかである。明るい（「オン」又は「開いた」）状態においては、該表示素子は、入射可視光の大部分をユーザーに対して反射させる。暗い（「オフ」又は「閉じた」）状態においては、該表示素子は、ユーザーに対して入射可視光をほとんど反射させない。該「オン」状態及び「オフ状態」の光反射特性は反転させることができ、実施形態に依存する。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラーディスプレイを考慮して、主に選択された色において反射するように構成させることができる。
【００２０】
図１は、ビジュアルディスプレイの一連の画素内の２個の隣接する画素を描いた等大図であり、各画素は、ＭＥＭＳインターフェロメトリック変調器を具備している。いくつかの実施形態においては、インターフェロメトリック変調器ディスプレイは、これらのインターフェロメトリック変調器のロー／コラムアレイ（横列／縦列）を具備している。各インターフェロメトリック変調器は、一対の反射層を含んでいる。これらの一対の反射層は、可変でかつ制御可能な距離に互いに配置されており、少なくとも１つの可変寸法を有する共鳴光学空洞を形成している。１つの実施形態においては、該反射層のうちの１つは、２つの位置の間を移動させることができる。第１の位置（本出願明細書では解放状態と呼んでいる）においては、該移動可能な反射層は、固定された部分的反射層から相対的に遠く離れた距離に配置されている。第２の位置においては、該移動可能な層は、該部分的反射層のほうにより近づけて配置されている。これらの２つの層から反射された入射光は、該移動可能な反射層の位置に依存して建設的に又は破壊的に干渉し、各画素に関して全体的な反射状態又は非反射状態を作り出す。
【００２１】
図１において、画素アレイのうちの描かれた部分は、２つの隣接するインターフェロメトリック変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左側のインターフェロメトリック変調器１２ａにおいては、移動可能で反射能力が高い反射層１４ａが、固定された部分的反射層１６ａから予め決められた距離にある位置において解放状態になっている。右側のインターフェロメトリック変調器１２ｂにおいては、移動可能で反射能力が非常に高い反射層１４ｂが、固定された部分的反射層１６ｂに隣接した作動位置にある。
【００２２】
上記の固定層１６ａ及び１６ｂは、電導性で、部分的に透明でさらに部分的反射性であり、例えば、各々がクロム及びインジウム−スズ酸化物から成る１つ以上の層を透明な基板２０上に蒸着することによって製作する。後述するように、これらの層は、平行なストリップから成るパターンが付けられており、ディスプレイデバイス内においてロー電極を形成している。移動可能層１４ａ及び１４ｂは、ポスト１８の頂部に蒸着した（ロー電極１６ａ及び１６ｂと直交の）蒸着金属層の一連の平行ストリップとして及びポスト１８間に蒸着した介在犠牲材料として形成することができる。該犠牲材料をエッチングによって取り除くと、変形可能な金属層が定められたエアギャップ１９よって固定金属層から分離される。変形可能な層には伝導性が高い反射性材料（アルミニウム、等）を用いることができ、これらのストリップは、ディスプレイデバイス内においてコラム電極を形成する。
【００２３】
図１において画素１２ａによって例示されているように、電圧が印加されていない状態では、空洞１９は層１４ａ及び１６ａの間にとどまっており、変形可能層は、機械的に解放された状態になっている。しかしながら、選択したロー及びコラムに電位差を印加すると、対応する画素におけるロー電極及びコラム電極の交差部において形成されているコンデンサが荷電され、静電力がこれらの電極を引き寄せる。図１内の右側の画素１２ｂによって例示されているように、電圧が十分に高い場合は、移動可能層が変形されて固定層に押しつけられる（本図に示していない誘電材料を固定層に蒸着することによって短絡を防止すること及び分離距離を制御することができる）。この挙動は、印加した電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射性対非反射性画素状態を制御することができるロー／コラム作動は、従来のＬＣＤ及びその他の表示技術において用いられている作動と多くの点で類似している。
【００２４】
図２乃至５は、表示用途においてインターフェロメトリック変調器レイを用いるための１つの典型的なプロセス及びシステムを例示した図である。
【００２５】
図２は、本発明のいくつかの側面を組み入れることができる電子デバイスの１つの実施形態を例示したシステムブロック図である。この典型的実施形態においては、該電子デバイスはプロセッサ２１を含んでおり、該プロセッサ２１は、あらゆる汎用の単チップ又は多チップのマイクロプロセッサ（例えば、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＩ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＩＩ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  Ｐｒｏ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、ＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）、等）、又は、あらゆる専用マイクロプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイ、等）にすることができる。当業においては従来の方法であるが、プロセッサ２１は、１つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成することができる。プロセッサ２１は、オペレーティングシステムを実行することに加えて、１つ以上のソフトウェアアプリケーション（例えば、ウェブブラウザー、電話に関するアプリケーション、電子メールプログラム、又はその他のあらゆるソフトウェアアプリケーション）を実行するように構成することができる。
【００２６】
１つの実施形態においては、プロセッサ２１は、アレイコントローラ２２と通信するようにも構成されている。１つの実施形態においては、アレイコントローラ２２は、表示アレイ又はパネル３０に信号を提供するロードライバ回路２４及びコラムドライバ回路２６を含む。図１に示した該アレイの横断面は、図２では線１−１によって示してある。ＭＥＭＳインターフェロメトリック変調器においては、ロー／コラム作動プロトコルは、図３に示したこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。例えば、移動可能層を解放状態から作動状態に変形させるためには１０Ｖの電位差が必要である。しかしながら、同値から電圧を減じたときには、移動可能層は、電圧が低下して再び１０Ｖよりも低くなる間にその状態を維持する。図３に示した典型的実施形態においては、移動可能層は、電圧が２Ｖよりも低くなるまで完全には解放されない。このため、図３に示した例においては、約３乃至７Ｖの電圧範囲が存在しており、デバイスが解放された状態又は作動された状態において安定している印加電圧の窓が存在している。本出願明細書では、この窓を「ヒステリシスウインドー」又は「安定ウインドー」と呼んでいる。図３に示したヒステリシス特性を有する表示アレイの場合は、ローストローブ中に、ストローブされたロー内の作動対象画素が約１０Ｖの電圧差にさらされ、さらに、解放対象画素が約ゼロＶの電圧差にさらされることになるように、ロー／コラム作動プロトコルを設計することができる。ストローブ後は、画素は、約５Ｖの定常状態電圧差にさらされ、このため、ローストローブによって置かれたあらゆる状態にとどまる。本例においては、各画素は、書かれた後には、３乃至７Ｖの「安定ウインドー」内において電位差にさらされる。この特長は、図１に示した画素設計を、作動状態又は先在する解放状態のいずれであるかにかかわらず同じ印加電圧状態の下で安定させることになる。インターフェロメトリック変調器の各画素は、作動状態又は解放状態のいずれであるかにかかわらず、本質的には、固定反射層及び移動可能反射層によって形成されたコンデンサであるため、この安定状態は、電力散逸がほとんどゼロの状態でヒステリシスウインドー内のある１つの電圧において保持することができる。本質的に、印加電位が固定されている場合は、画素内には電流は流れ込まない。
【００２７】
典型的な用途においては、第１のロー内の希望する作動画素の組に従ってコラム電極の組を選択することによって表示フレームを製造する。次に、ローパルスをロー１電極に加え、選択されたコラムラインに対応する画素を作動させる。次に、選択されたコラム電極の組を変更し、第２ロー内の希望される作動画素の組に対応させる。次に、ロー２電極にパルスを加え、選択されたコラム電極に従ってロー２内の該当画素を作動させる。この際、ロー１の画素は、ロー２のパルスによる影響を受けず、ロー１のパルス中に設定された状態にとどまる。このプロセスが一連のロー全体に関して逐次的に繰り返されることによって表示フレームが製造される。一般的には、これらの表示フレームは、希望する何らかの１秒当たりのフレーム数の時点において、該プロセスを連続的に繰り返すことによって一新されるか及び／又は新しい表示データによって更新される。画素アレイのロー電極及びコラム電極を駆動して表示フレームを製造するためのプロトコルは非常に様々であることがよく知られており、これらのプロトコルを、インターフェロメトリック変調器を利用するディスプレイとともに使用することができる。
【００２８】
図４、図５Ａ及び図５Ｂは、図２の３ｘ３のアレイ上において表示フレームを製造するための１つの可能な作動プロトコルを例示した図である。図４は、図３のヒステリシス曲線を示している画素に関して使用することができる一組のコラム／ロー電圧レベルを示した図である。図４の実施形態において、画素を作動させることは、該当するコラムを−Ｖｂｉａｓに設定すること及び該当するローを＋ΔＶに設定することが関わっており、これらの電圧は、−５Ｖ及び＋５Ｖにそれぞれ該当する。画素の解放は、該当するコラムを＋Ｖｂｉａｓに設定してさらに該当するローを同じ＋ΔＶに設定し、該画素においてゼロボルトの電位差を作り出すことによって達成させる。ロー電圧がゼロボルトに保持されているローにおいては、画素は、コラムが＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれであるかにかかわらず、最初に置かれていた状態において安定している。同じく図４において例示されているように、上述した電圧と反対の極性を有する電圧を使用可能であること、例えば、画素を作動させることは、該当するコラムを＋Ｖｂｉａｓに設定すること及び該当するローを−ΔＶに設定することを含めることが可能である点が高く評価されることになる。この実施形態においては、画像の解放は、該当するコラムを−Ｖｂｉａｓに設定して該当するローを同じ−ΔＶに設定し、該画素においてゼロボルトの電位差を作り出すことによって達成させる。
【００２９】
図５Ｂは、図２の３ｘ３のアレイに加えた一連のロー信号及びコラム信号を示したタイミング図であり、結果的には、図５Ａに示した表示配置になる（同図における作動画素は非反射性である）。図５Ａに示したフレームを書く前においては、画素はあらゆる状態になることが可能であり、本例では、すべてのローが０Ｖ、すべてのコラムが＋５Ｖである。これらの電圧を印加した状態では、すべての画素は、印加以前における作動状態又は解放状態で安定している。
【００３０】
図５Ａのフレームにおいては、画素（１、１）、（１、２）、（２、２）、（３、２）及び（３、３）を作動させる。該作動させるためには、ロー１に関する「ラインタイム」中に、コラム１及び２を−５Ｖに設定し、コラム３を＋５Ｖに設定する。この場合、すべての画素が３Ｖ乃至７Ｖの安定ウインドー内にとどまっているためいずれの画素の状態も変化しない。次に、パルスを用いてロー１をストローブし、０から最高５Ｖまで上昇させて０に戻る。この動作は、画素（１、１）及び（１、２）を作動させ、画素（１、３）を解放する。画素アレイ内のその他の画素は影響を受けない。ロー２を希望どおりに設定するためには、コラム２を−５Ｖに設定し、コラム１及び３を＋５Ｖに設定する。これで、ロー２に加えられた同じストローブが、画素（２、２）を作動させ、画素（２，１）及び（２、３）を解放する。この場合も、画素アレイ内のその他の画素は影響を受けない。同様に、コラム２及び３を−５Ｖに設定し、コラム１を＋５Ｖに設定することによってロー３を設定する。ロー３のストローブは、ロー３の画素を図５Ａに示したように設定する。表示フレームを書いた後は、ロー電位はゼロであり、コラム電位は、＋５Ｖ又は−５Ｖのいずれかにとどまることができ、従って、図５Ａに示した配置において表示が安定する。この手順は、何十ものローとコラムのアレイさらには何百ものローとコラムのアレイに関しても採用できるという点が高く評価されることになる。さらに、ロー及びコラムの作動を実施するために用いるタイミング、順序、及び電圧レベルは、上述した一般原理内において大きく変化させることが可能である点、及び、上例は典型的な例であるにすぎず、任意の駆動電圧方法が本発明とともに使用可能である。
【００３１】
上記のように記述した原理に従って動作するインターフェロメトリック変調器の構造の詳細については多くの変更が可能である。例えば、図６Ａ−６Ｃは移動ミラー構造の３つの異なる実施形態を示す。図６Ａは、図１の実施形態の断面図であり、一片の金属材料１４は直交する方向に延在する支持体１８上に堆積される。図６Ｂにおいて、可動反射材料１４の角部は繋ぎ部材(tether)３２によってのみ支持体に接続されている。図６Ｃにおいて、可動反射材料１４は変形可能な層３４から吊るされている。この実施形態は、構造設計と反射材料１４に用いられる材料とが光学特性に関して最適化されるとともに、構造設計と変形可能な層３４に用いられる材料とが所望の機械特性に関して最適化されるという利点がある。種々のタイプのインターフェロメトリックデバイスの製造について、例えば米国公開出願第２００４／００５１９２９を含む種々の発行文書に記載されている。一連の材料堆積、パターニング、エッチング工程を用いる、上記の構造を生成するために広範な既知の技術が用いられる。
【００３２】
上記したように、一実施形態において、インターフェロメトリック変調器は、異なる時間で提供される照射の色を変更する照射装置からの光で照射される。したがって、例えば、赤、緑、青などの色の系列がインターフェロメトリック変調器を照射するために使用される。インターフェロメトリック変調器はカラーイメージを生成するためにこの光を選択的に反射する。
【００３３】
上記したように、インターフェロメトリック変調器は、アレイ状で提供され、所望の表示を提供するためにアドレス指定（addressed）される。アドレス指定は、選択された変調器が所定の光学応答を提供するように導く。当該要素は個々にアドレス指定されるか或いは好ましい実施形態では電極の一組をストローブすることによってアドレス指定可能であり、他の電極にデータを提供する。（アドレス指定の１つの好ましい方法は、ディスプレイを駆動するのに必要な制御信号の数を少なくする。これについては米国特許第５９８６７９６号（発明の名称：“可視スペクトル変調器アレイ）に詳細に記載されている。）
従って、種々の実施形態は、インターフェロメトリック変調器のアレイをもつディスプレイを具備し、適切に駆動された多色光源と組み合わせることにより、カラーイメージを生成するのに使用される。そのようなディスプレイは直視（direct view）カラーディスプレイまたは投影カラーディスプレイとして用いられる。上記したように、一実施形態において、光学共鳴空洞が収縮した（collapsed）状態でインターフェロメトリック変調器を駆動すると黒の状態が生成される。空洞が開放状態で開放位置にあるならば、インターフェロメトリック変調器は、所定の反射特性を提供するように設計され、ミラーに当たる色の範囲がほぼ等しい強度で反射されるかあるいは重複するあるいは多色光源によって伝達される色に対応する複数の反射率ピークをもつ反射率スペクトルを持つように同調される。上記のタイプの変調器アレイが、赤、緑、青の光などの原色の組によってアレイの連続照射と組み合わされるならば、フルカラーの直視及び投影ディスプレイが実現される。ＬＥＤなどの高速な光源を用いることによって、色フィールド時間を目の応答時間よりもはるかに短くすることが可能であり、色融合が実現される。
【００３４】
インターフェロメトリック変調器の一様なアレイを用いて、実現すべきフルカラーディスプレイを実装することによって、ディスプレイアレイの製造プロセスは簡略化される。これは、インターフェロメトリック変調器が、空気ギャップの高さが均一でありかつ、機械層の設計が一様であるからである。このことは言い換えれば、固有の電圧整合が得られ、電極に印加された電圧に対する光学応答は実質的に同一である。さらに、各色に対する充填率は実質的に同一となる。これは画素の全領域が各色に対して使用され、ビット深さが画素レイアウトとは無関係であるからである。一実施形態において、製造されたディスプレイは適切な光源を選択することによって広範囲の色を提供し、周囲光のレベルが低い環境における放射性モードにおける電力消費を低くすることができる。
【００３５】
一実施形態によれば、３つの一体化された部分を提供する：（１）可視スペクトルにおける３つまたはそれ以上の反射率ピークで反射するように設計されたインターフェロメトリック変調器レイ、（２）インターフェロメトリック変調器レイの反射率ピークに一致するように選択された放射スペクトルで一組の赤、緑、青の光を放射することが可能光放射ダイオードまたはダイオードの組などに、一組の原色を放射可能な光源、（３）多色光源からの光でインターフェロメトリック変調器レイを照射するように設計された光ガイド。インターフェロメトリック変調器レイは、赤、緑、青の光によって連続的に照射される。光は１つまたはそれ以上の光ガイドによってアレイに関して案内される。これらの光ガイドは、波形状部などの（反射性あるいは散乱などの）特徴を有しており、光の一部を屈折させて通常の入射によってアレイを照射する。当該光は変調され、少なくとも一部が直角に屈折された後、光ガイドを介して観察者へと先導される。
【００３６】
他の実施形態は３つの一体化された部分を提供する：（１）可視スペクトルにおける３つまたはそれ以上の反射率ピークで反射するように設計されたインターフェロメトリック変調器レイ、（２）インターフェロメトリック変調器レイの反射率ピークに対応する放射スペクトルの少なくとも部分的な重複を含む光の広帯域スペクトルをもつ光源、（３）広帯域光源からの光の特定のスペクトルでインターフェロメトリック変調器レイ（あるいはその一部）を照射するように設計されたスペクトルフィルタ。この実施形態は、前記スペクトルフィルタを通過する光でインターフェロメトリック変調器レイ（あるいはその一部）を照射するように設計された光ガイドを提供する。
【００３７】
例示的なインターフェロメトリック変調器レイの一実施形態が図７Ａに示されている。特に、図７Ａは、２つの隣接するインターフェロメトリック変調器構造を示す。このようなインターフェロメトリック変調器に関するさらなる詳細は、上記した通りである。図７Ａに示されるインターフェロメトリック変調器において、吸収層２０５の薄膜は、支持体２０２に堆積される。この例示的実施形態において、導電／吸収層２０５はクロム及びＩＴＯから形成され、支持体２０２はガラスから形成される。導電／吸収層２０５、誘電性層２０４の上には概して酸化物が堆積される。支持ポスト２０６は、光学応答を提供するように設計された誘電層２０４から上方に所定の高さで機械／ミラー素子２０８をぶらさげるように提供される。インターフェロメトリック変調器構造の製造において使用されるさらなる幾何学構造及び材料については米国特許第５８３５２５５号及び前記した米国特許第０９／９６６８４３号に詳細に述べられている。上記したように他の変形例も可能である。
【００３８】
図７Ａにおいて、２つの別個の変調器は、変調器の光学応答を決定する光学空洞２１０ａ及び２１０ｂを有する。これらの空洞は互いに独立して駆動あるいは解放される。一実施形態において、ディスプレイの変調器はすべて実質的に同じ光学応答を有する。しかしながら、それらが表示する色は、照射する光源の色によって決定され、それらは、光の複数の波長を反射するように設計される。図では２つの変調器のみを示しているが、これは例として示したのであり、ディスプレイはより多くの変調を備えることが可能である。
【００３９】
図７Ａに示される例示的実施形態において、インターフェロメトリック変調器はそれぞれ同じ空気ギャップの距離（ｄair）を用いる。光学特性は反射光の波長のモードの関数(function)として同調されるため、空洞は、複数の波長を反射するように設計される。図８に戻って、空洞高さ（ｄair）は、反射率におけるピークとして表わされる少なくとも３つの波長（λ１、λ２、λ３）に対して解放状態において高反射性になるように選択される。一実施形態において、これらのピークは、多色光源によって放射される青、緑、赤の光の波長に対応する。ここに開示された教義は図示されているものよりも少ないあるいはより多くの反射率ピークがある場合にも適用可能である。さらに、変調器が、光の可視スペクトルを横断する広帯域の応答反射ピークを提供する場合にも適用される。例えば、一実施形態において、空洞高さ（ｄair）は、シアン及び黄色などの少なくとも２つの波長に対して解放状態において高反射率となるように設計される。反射率のピークが、光源によって伝達される光の色の１つに対応しない波長の周囲に存在するならば、これらのピークは単に使用されず、本動作に大きな影響を与えない。他の実施形態において、光変調器は、光の可視スペクトルに渡って広い範囲の波長を反射する広帯域応答を提供する広帯域白色光の変調器である。光源及び／又はスペクトルフィルタは、それが入力される光スペクトルを反射するので、どの色が光変調器によって反射されるかを制御する。
【００４０】
図７Ｂは、ディスプレイの一構成例を示している。光源２５６は異なる色を提供する。一実施形態において、光源は光の原色を連続的に放射可能なＬＥＤである。一実施形態において、光源２５６は第１の時間間隔で赤の光を放射し、第２の時間間隔で緑の光を放射し、第３の時間間隔で青の光を放射する。ランプ及び色ホイール、回転ランプ及びフィルタアッセンブリ及び、ランプ／フィルタ／回転プリズム組み合わせなどの、色を連続的に放射することができる任意の光源が使用され、原色である赤、緑及び青の最も知られた組に限定されることはない。
【００４１】
光は１つまたはそれ以上の光ガイド２５０を通過する。光は、光ガイド２５０を介してインターフェロメトリック変調器レイ２５２に先導される。インターフェロメトリック変調器レイ２５２は支持体２５４上に提供される。例示的な光ガイドは、光の一部が屈折されてアレイを直交入射で照射させる光ガイド上の波形部などの特徴（反射特性、散乱特性など）を有する。アレイ２５２に向かう光の直交屈折が理想的であるが、直交反射角は。図７Ｂに示すように、支配的な反射角ではない。その一方で、光の一部は変調され、インターフェロメトリック変調器レイ２５２によって直角に反射され、光ガイドを介して観察者へと先導される。前記したように、アレイ２５２によって反射された光の一部は直角ではない。
【００４２】
図９は、例示的なディスプレイのブロック図を提供する。制御プロセッサ４０８はディスプレイ４００に対して信号を供給する。ディスプレイ４００は多数の画素からなる。画素４０２ａ−４０２ｉは一例として示されている。画素４０２ａ−４０２ｉは独立してアドレス指定可能である。従来より、画素４０２ａ−４０２ｉは、赤色、青色、緑色を表示する役目を持つ色特定のサブ画素を具備する。しかしながら、一実施形態において、画素４０２ａ−４０２ｉは、３つすべての色を表示可能であり、表示された色は光源４１０によって放射された光の色によって決定される。この特定の実施形態において、画素４０２ａ−４０２ｉはインターフェロメトリック変調器を用いて実現される。
【００４３】
人間の目は脳との組み合わせにより、個々に観察する能力よりも高速で変更されるイメージを一体化する。このような一体化によって高速でフラッシュされる一連のイメージが観察者に連続する動画として見える。人間の視覚のこの一体化の側面は、異なる方法でここに記述されているものとして利用される。赤色と青色とが十分高速で観察者に交互にフラッシュされた場合、観察者は、紫を観察することになるだろう。なぜならば、人間の脳は急激に変化するイメージを実質的に一体化すなわち低域通過でろ波するからである。
【００４４】
従って、制御プロセッサ４０８は、画素４０２ａ−ｉの各々によって表示されるべき所望の色の表示を受信する。コントロールプロセッサ４０８はこの色を生成するのに必要な赤、緑及び青の比率を決定する。この比率をもとにして、光源４１０が赤の光を放射する間に、インターフェロメトリック変調器４０２ａ−ｉの第１の数は解放された位置（空洞が開放される）に選択される。また、光源４１０が緑の光を放射する間に、インターフェロメトリック変調器４０２ａ−ｉの第２の数は解放された位置（空洞が開放される）に選択される。また、光源４１０が青の光を放射する間に、インターフェロメトリック変調器４０２ａ−ｉの第３の数は解放された位置（空洞が開放される）に選択される。赤色、緑色、青色を十分高速で連続してストローブすることにより、任意に大きな色全域が実現される。
【００４５】
表示された色の強度を調整するために、制御プロセッサ４０８は一時的なディザリングを用い、これによって、選択された画素４０２ａ−ｉの変調器を駆動しつつ、表示された色は所定の間隔で画素４０２ａ−ｉの第２の数でフラッシュされる。画素４０２ａ−ｉの変調器が駆動されるとき、画素は黒を表示する。この黒の状態をフラッシュシーケンスに一体化することによって、上記した方法により生成された色の強度は低減される。好ましい実施形態において、正しい強度と色とを表示する最適な画素パターンを提供するために、上記した２つの方法が互いに関連させて用いられる。すなわち、色をアクティブ状態で表示するフレームは、強度を調整するために黒を表示するフレームと組み合わせることが可能である。
【００４６】
さらに、種々の実施形態は、制御プロセッサ４０８が色シーケンス、デュ−ティサイクル及び／または光源４１０の強度を制御可能することにより、表示上の柔軟性を提供する。光源の出力はイメージの内容あるいは他の状態によって可変される。たとえば、より少ない色（小さな色域）を要する条件の下では、１つ以上の光源を駆動しないようにする。このことは表示の電力消費を低減できるという利点がある。
【００４７】
図１０は、制御プロセッサ４０８の動作を示している。ブロック５００で、制御プロセッサ４０８は、画素４０２ａ−ｉに関する色及び強度情報を受信する。ブロック５０２において、制御プロセッサ４０８は、その赤サイクル、青サイクル、緑サイクルの間に、光源４１０からの光を反射するように設定された画素の数と位置を決定する。ブロック５０４において、制御プロセッサ４０８はシェーディングフレームのデュ−ティサイクルを決定する。シェーディングフレームとは、所定の量の黒シェーディングを表示された色に一体化することによって表示される色の強度を低減するために、画素４０２ａ−ｉのすべてあるいは一部が駆動されるブラックフレームである。ブロック５０６で、制御プロセッサ４０８は、上記の方法で決定されたパラメータに従って、ディスプレイ４００を駆動する。
【００４８】
図１１は、インターフェロメトリック変調器の他の構造を提供する。変調器６００は概してＩＴＯから製造された低い電極６２２を具備する。電極６２２の上部にはSiO2などの第１の誘電体６２０が堆積される。誘電体６２０の上部にはクロム等の吸収体／導電体材料６１８からなる薄膜が堆積されるとともに、吸収層の上部には、Ａｌ2Ｏ3などの材料から製造される、電気的に分離した層６１６が堆積される。ポスト６１２の第一の対はミラー６１０を支持するために提供され、これによって第１の光学空洞６１４が形成される。ミラー６１０は概してアルミニウムから製造され、電極として機能する。ミラー６１０の上部には、第２の対のポスト６０６が形成される。これは、例示的実施形態ではＳiＯ2からなる誘電層６０４を支持するために提供される。これによって第２の空洞６０８が形成される。誘電層６０４の上部には高い電極６０２が形成される。この変調器は下からみたとき、駆動されていない状態において黒を表示する。ミラー６１０と電極６０２間に電界が印加されたとき、空洞６０８が収縮して、変調器は光学空洞の垂直寸法によって部分的に規定されるスペクトル特性をもつ。ミラー６１０と電極６２２間に電界が印加されたとき、空洞６１４が収縮し、変調器は入射光の全ての周波数について高反射率をもつ広帯域ミラーになる。一実施形態において、層６１６は非常に薄く、これによって、ミラー６１０と、空洞６１４が収縮したときに電極６２２の下部に位置する支持体（図示せず）との分離距離が最小になる。一実施形態において、層６１６は１００オングストロームの厚さである。
【００４９】
この変調器は上記の他の実施形態に関連して記載されたように動作するが、駆動されていない色が黒、すなわち低い反射率であるモードで動作する。これは、例えば実質的な部分が黒であるイメージを書くために駆動するのに要する画素の数を低減できるという利点がある。
【００５０】
図１２Ａ及び１２Ｂはディスプレイ装置２０４０の実施形態を示すブロック図である。ディスプレイ装置２０４０は例えばセルラあるいはモバイル電話である。しかしながら、ディスプレイ装置２０４０の同一の構成要素あるいはそれらのわずかな変形例である、テレビ及び携帯用メディアプレーヤなどの種々のタイプのディスプレイ装置にも適用できる。
【００５１】
ディスプレイ装置２０４０は、ハウジング２０４１、ディスプレイ２０３０、アンテナ２０４３、スピーカ２０４５、入力装置２０４８、マイクロフォン２０４６を含む。ハウジング２０４１は概して、当業者に既知の種々の製造プロセスから選択されたものから形成され、射出成形及び真空成形を含む。さらに、ハウジング２０４１は種々の材料から選択されたものから製造され、プラスチック、金属、ガラス、ゴム及びセラミックあるいはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されることはない。一実施形態において、ハウジング２０４１は、異なる色、あるいは異なるロゴ、絵、あるいはシンボルを含む他の除去可能な部分と交換可能な除去可能な部分（図示せず）を含む。
【００５２】
例示的ディスプレイ装置２０４０のディスプレイ２０３０は、種々のディスプレイから選択されたものであり、ここに記述されるようなバイステーブルディスプレイを含む。他の実施形態において、ディスプレイ２０３０は、上述のような、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ、ＬＣＤあるいはＴＦＴ ＬＣＤフラットパネルディスプレイあるいは、ＣＲＴあるいは当業者に既知の他のブラウン管などの非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を記述するに当たって、ディスプレイ２０３０は上記したように、インターフェロメトリック変調器ディスプレイを含む。
【００５３】
例示的ディスプレイ装置２０４０の一実施形態の要素は、図１２Ｂに示されている。一例としてのディスプレイ装置２０４０はハウジング２０４１を含み、その中に少なくとも部分的に密閉された付加的な要素を含む。例えば、一実施形態において、例示的なディスプレイ装置２０４０は、トランシーバ２０４７に結合されたアンテナ２０４３を含むネットワークインタフェース２０２７を含む。トランシーバ２０４７はプロセッサ２０２１に接続され、該プロセッサ２０２１はコンディショニングハードウェア２０５２に接続されている。コンディショニングハードウェア２０５２は信号を調整（例えば信号のろ波）するように構成される。コンディショニングハードウェア２０５２はスピーカ２０４５及びマイクロフォン２０４６に接続されている。プロセッサ２０２１は入力装置２０４８及びドライバコントローラ２０２９に接続されている。ドライバコントローラ２０２９はフレームバッファ２０２８及びアレイドライバ２０２２に結合され、アレイドライバ２０２２はディスプレイアレイ２０３０に結合されている。パワーサプライ２０５０は、特定の例示的ディスプレイ装置２０４０の設計によって要求されるように、すべての要素に電力を提供する。
【００５４】
ネットワークインタフェース２０２７はアンテナ２０４３及びトランシーバ２０４７を含み、これによって例示的ディスプレイ装置２０４０はネットワークを介して１つ以上のデバイスと通信する。一実施形態において、ネットワークインタフェース２０２７は、プロセッサ２０２１の要件を軽減するためにある種の処理能力を備えている。アンテナ２０４３は、信号を送信及び受信するために当業者に既知の任意のアンテナである。一実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）あるいは（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に従ってＲＦ信号を送信及び受信する。他の実施形態において、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）標準に従ってＲＦ信号を送信及び受信する。セルラ電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳあるいはワイヤレスセル電話網内で通信するのに用いられる他の既知の信号を受信するように設計されている。トランシーバ２０４７はアンテナ２０４３から受信された信号を前処理し、前処理された信号はプロセッサ２０２１によって受信されてさらに処理される。トランシーバ２０４７はプロセッサ２０２１から受信した信号を処理し、該処理された信号は例示的ディスプレイ装置２０４０からアンテナ２０４３を介して送信される。
【００５５】
他の実施形態においては、トランシーバ２０４７はレシーバによって置き換えられる。さらの他の実施形態においては、ネットワークインタフェース２０２７は、プロセッサ２０２１に送信されるべきイメージデータを記憶或いは生成可能なイメージ源によって置き換えられる。例えば、イメージ源はデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）あるいはイメージデータを含むハードディスクドライブ、あるいはイメージデータを生成するソフトウェアモジュールである。
【００５６】
プロセッサ２０２１は概して例示的ディスプレイ装置２０４０の全体動作を制御する。プロセッサ２０２１はネットワークインタフェース２０２７あるいはイメージ源からの圧縮されたイメージデータなどのデータを受信し、該受信したデータを生のイメージデータあるいは生のイメージデータに容易に処理されるフォーマットに処理される。プロセッサ２０２１は次に当該処理されたデータをドライバコントローラ２０２９あるいは蓄積のためのフレームバッファ２０２８に送信する。ここで、生のデータは概してイメージ内の各位置でのイメージ特性を識別する情報を意味する。例えば、そのようなイメージ特性は、色、飽和、グレイスケールレベルを含む。
【００５７】
一実施形態において、プロセッサ２０２１は、例示的なディスプレイ装置２０４０の動作を制御するために、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、あるいはロジックユニットを含む。コンディショニングハードウェア２０５２は概して、スピーカ２０４５に信号を送信し、マイクロフォン２０４６からの信号を受信するための増幅器とフィルタとを含む。コンディショニングハードウェア２０５２は、例示的ディスプレイ装置２０４０内の離散的要素であるかあるいは、プロセッサ２０２１内部あるいは他の要素内に組み込まれている。
【００５８】
ドライバコントローラ２０２９は、プロセッサ２０２１によって生成された生のイメージデータをプロセッサ２０２１から直接あるいは、フレームバッファ２０２８から取り出し、当該生のイメージデータをアレイドライバ２０２２への高速転送に適した形に再フォーマットする。特に、ドライバコントローラ２０２９は、それがディスプレイアレイ２０３０を横断して走査するのに適した時間オーダをもつように、生のイメージデータをラスタ状フォーマットをもつデータフローに再フォーマットする。次にドライバコントローラ２０２９はフォーマットされた情報をアレイドライバ２０２２に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２０２９はしばしばスタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２０２１に関連するが、そのようなコントローラは多くの方法により実現される。それらはハードウェアとしてプロセッサ２０２１内に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２０２１に埋め込まれるか、あるいはアレイドライバ２０２２と共にハードウェア内に完全に集積される。
【００５９】
概して、アレイドライバ２０２２は、ドライバコントローラ２０２９からのフォーマットされた情報を受信して、当該ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙ画素マトリックスから到来する数百あるいは数千のリードに対して秒あたり多くの回数適用される並列セットの波形に再フォーマットする。
【００６０】
一実施形態において、ドライバコントローラ２０２９、アレイドライバ２０２２、ディスプレイアレイ２０３０は、ここに記述されたディスプレイの任意のタイプに好適する。例えば、一実施形態において、ドライバコントローラ２０２９は、従来のディスプレイコントローラあるいはバイステーブルディスプレイコントローラ（例えばインターフェロメトリック変調器コントローラ）である。他の実施形態において、ドライバコントローラ２０２９はアレイドライバ２０２２と一体化される。そのような実施形態は、セルラ電話、腕時計、及び他の小領域ディスプレイなどの高度に集積されたシステムに共通である。さらに他の実施形態において、ディスプレイアレイ２０３０は一般的なディスプレイアレイあるいはバイステーブルディスプレイアレイ（例えば、インターフェロメトリック変調器を含むディスプレイ）である。
【００６１】
入力装置２０４８は、ユーザーが例示的なディスプレイ装置２０４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態において、入力装置２０４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボード、電話キーパッド、ボタン、スイッチ、接触感知式スクリーン、圧力あるいは熱感知部材などのキーパッドを含む。一実施形態において、マイクロフォン２０４６が例示的なディスプレイ装置２０４０にデータを入力するのに使用されるとき、例示的なディスプレイ装置２０４０の動作を制御するために音声コマンドがユーザーによって提供される。
【００６２】
パワーサプライ２０５０は当業界でよく知られた種々のエネルギ蓄積装置を含む。例えば、一実施形態において、パワーサプライ２０５０はニッケルカドニウムバッテリあるいはリチウムイオンバッテリなどの再充電可能なバッテリである。他の実施形態において、パワーサプライ２０５０は、プラスチック太陽電池、太陽電池ペイントを含む、更新可能なエネルギ源、キャパシタ、あるい太陽電池である。他の実施形態において、パワーサプライ２０５０は壁の差込口から電力を受信するように構成される。
【００６３】
ある実装において、制御プログラム可能性は上記したように、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置可能なドライバコントローラ内に存在する。
【００６４】
当業者ならば、上記した最適化が任意の数のハードウェア及び／又はソフトウェア部品及び種々の構成において実現されることを認識するであろう。
【００６５】
上記の詳細な説明は、種々の実施形態に適用したときの本発明の新規な特徴を示し、記述し、指摘しているが、当業者ならば、例示された装置あるいはプロセスの形態及び詳細の種々の削除、置き換え、変更が本発明の精神から逸脱することなしに可能である。認識されるように、本発明は、いくつかの特徴は他と別個に使用あるいは実行されるので、ここに記述された特徴及び利点のすべてを提供しない形態内で実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、第1のインターフェロメトリック変調器の可動反射層が解放された位置にあり、第2のインターフェロメトリック変調器の可動反射層が駆動された位置にあるときのインターフェロメトリック変調ディスプレイの一実施形態の一部を示す等大図である。
【図２】図２は、3×３のインターフェロメトリック変調器ディスプレイを組み込む電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図３は、図１のインターフェロメトリック変調器の一実施形態のための可動ミラー位置対印加電圧の図である。
【図４】図４は、インターフェロメトリック変調器ディスプレイを駆動するために用いられる一組のロー及びカラム電圧を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図２の３×３のインターフェロメトリック変調器ディスプレイにおける一フレームの表示データを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａのフレームを書き込むのに使用されるロー及びカラム信号に対する一タイミング図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、図１の装置の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、インターフェロメトリック変調器の他の実施形態の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、インターフェロメトリック変調器のさらに他の実施形態の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実質的に同一の変調器からなるインターフェロメトリック変調器レイを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示される変調器アレイとウェーブガイド及び多色光源とを一体化した図である。
【図８】図８は、一インターフェロメトリック変調器の反射応答の、反射率対波長の軸に関する図である。
【図９】図９は、システム内で発生する空間及び時間混合（mixing）を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、多色光源に関連するインターフェロメトリック変調器アレイの制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、インターフェロメトリック光変調器の一例である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、複数のインターフェロメトリック変調器を具備するビジュアルディスプレイ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、複数のインターフェロメトリック変調器を具備するビジュアルディスプレイ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【外国語明細書】
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