(57)【要約】【課題】ディスプレイのアクティブ領域の方へ光を方向付けるための光学膜を提供する。【解決手段】  本発明のさまざまな実施形態では、干渉計測ディスプレイデバイスは、光をディスプレイの非アクティブ領域からディスプレイのアクティブ領域に方向付ける複数の構造体を備えた外部膜を有する。一般にディスプレイの非アクティブ領域に向かって連続している外部膜への入射光が、光学キャビティを形成する可動反射面と静止反射面とを備えるディスプレイのアクティブ領域の方へ反射されるか回折されるか散乱される。【選択図】図１５Ａ
2011180611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定める可動反射面と静止反射面を有する複数の光変調素子と、
間隙によって分離された複数の光学素子とを備え、
前記光学素子間の間隙は前記アクティブ反射体領域の上にあり、前記光学素子は前記実質的非反射部分の上にあり、前記光学素子は入射光を前記アクティブ反射体領域に再方向付ける、ディスプレイ。
【請求項２】
前記複数の光学素子が、前記複数の光変調素子の上にある光学層の中に配置されている、請求項１のディスプレイ。
【請求項３】
さらに基板を備えており、前記光学層が前記複数の光変調素子と前記基板との間に配置されている、請求項２のディスプレイ。
【請求項４】
さらに基板を備えており、前記基板が前記光学層と前記複数の光変調素子との間に配置されている、請求項２のディスプレイ。
【請求項５】
前記光学素子が反射表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項６】
前記光学素子が、前記光学素子間の間隙とは異なる屈折率を有している、請求項１のディスプレイ。
【請求項７】
前記光学素子が、入射光を散乱する散乱素子を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項８】
前記光学素子がレンズを備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項９】
前記光学素子が、負のパワーを有するレンズを備えている、請求項８のディスプレイ。
【請求項１０】
前記光学素子が、凹レンズを形成する凹面を備えている、請求項９のディスプレイ。
【請求項１１】
前記光学素子がフレネルレンズを備えている、請求項８のディスプレイ。
【請求項１２】
前記光学素子が回折光学素子を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１３】
前記光学素子がホログラフィー領域を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１４】
前記光学素子が傾斜表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１５】
前記光学素子が反対側傾斜表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１６】
前記光学素子が約２〜１０ミクロンの幅を有している、請求項１のディスプレイ。
【請求項１７】
前記光学素子が、約１２５〜２５４ミクロンの間隔を置いて離して配置されている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１８】
前記複数の光変調素子と電気的通信状態にある、画像データを処理するように構成されたプロセッサー、
前記プロセッサーと電気的通信状態にあるメモリ素子とをさらに備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１９】
前記複数の光変調素子に少なくとも一つの信号を送るように構成されたドライバーをさらに備えている、請求項１８のディスプレイ。
【請求項２０】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバーに送るように構成されたコントローラーをさらに備えている、請求項１９のディスプレイ。
【請求項２１】
前記画像データを前記プロセッサーに送るように構成された像源モジュールをさらに備えている、請求項１８に記載のディスプレーシステム。
【請求項２２】
前記像源モジュールが、レシーバーとトランシーバーとトランスミッターの少なくとも一つを備えている、請求項２１に記載のディスプレーシステム。
【請求項２３】
入力データを受け取るとともに前記入力データを前記プロセッサーに通信するように構成された入力デバイスをさらに備えている、請求項１８に記載のディスプレーシステム。
【請求項２４】
前記複数の光変調素子が複数の光干渉変調器を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項２５】
ディスプレイを製造する方法であり、
実質的非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定める可動反射面と静止反射面を有する複数の光変調素子を形成し、
間隙によって分離された複数の光学素子を設け、
前記光学素子間の前記間隙は前記アクティブ反射体領域の上にあり、前記光学素子は前記実質的非反射部分の上にあり、前記光学素子は入射光を前記アクティブ反射体領域に再方向付ける、方法。
【請求項２６】
前記複数の光学素子が、前記複数の光変調素子の上にある光学層の中に配置されている、請求項２５の方法。
【請求項２７】
さらに基板を備えており、前記光学層が前記複数の光変調素子と前記基板との間に配置されている、請求項２６の方法。
【請求項２８】
さらに基板を備えており、前記基板が前記光学層と前記複数の光変調素子との間に配置されている、請求項２６の方法。
【請求項２９】
前記光学素子が反射表面を備えている、請求項２５の方法。
【請求項３０】
前記光学素子が、前記光学素子間の間隙とは異なる屈折率を有している、請求項２５の方法。
【請求項３１】
前記光学素子が、入射光を散乱する散乱素子を備えている、請求項２５の方法。
【請求項３２】
請求項２５〜３１のいずれかの方法によって形成されたディスプレイ。
【請求項３３】
光を反射するための第一および第二の手段を備えている光を変調するための手段を備え、前記第一の反射手段は可動であり、前記第二の反射手段は静止しており、前記第一および第二の反射手段は非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定めており、
前記アクティブ反射体領域に光を再方向付けるための手段を備え、前記光再方向付け手段は間隙によって分離されており、
前記光再方向付け手段間の間隙は前記アクティブ反射体領域の上にあり、前記光再方向付け手段は前記実質的非反射部分の上にある、ディスプレイ。
【請求項３４】
前記光変調手段が複数の光変調素子を備えている、請求項３３のディスプレイ。
【請求項３５】
前記第一の反射手段が可動反射面を備え、前記第二の反射手段が静止反射面を備えている、請求項３３または３４のディスプレイ。
【請求項３６】
前記複数の光変調素子が複数の光干渉変調器を備えている、請求項３４または３５のディスプレイ。
【請求項３７】
前記光再方向付け手段が複数の光学素子を備えている、請求項３３または３４、３５、３６のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積およびまたはエッチング、ほかのマイクロマシーニングプロセスを用いて作製しうる。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や干渉計測光変調器との用語は、光干渉の法則を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。ある実施形態では、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態では、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から離れた金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。
【発明の概要】
【０００３】
本発明のシステムと方法とデバイスのおのおのにはいくつかの観点があり、それらのただ一つが単独でその所望の特質を担うものではない。本発明の要旨を限定するものではなく、その顕著な特徴をいま簡単に説明する。この議論を考慮した後、また特に「発明を実施するための最良の形態」と題した部分を読んだ後、本発明のどのような特徴がほかのディスプレイデバイスに対する利点を提供するか理解できよう。
【０００４】
一実施形態では、ディスプレイが提供され、そのディスプレイは、実質的非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定める可動反射面と静止反射面を有する複数の光変調素子と、間隙によって分離された複数の光学素子とを備え、光学素子間の間隙はアクティブ反射体領域の上にあり、光学素子は実質的非反射部分の上にあり、光学素子は入射光をアクティブ反射体領域に再方向付ける。
【０００５】
別の実施形態では、ディスプレイを製造する方法が提供され、その方法は、実質的非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定める可動反射面と静止反射面を有する複数の光変調素子を形成し、間隙によって分離された複数の光学素子を設け、光学素子間の間隙はアクティブ反射体領域の上にあり、光学素子は実質的非反射部分の上にあり、光学素子は入射光をアクティブ反射体領域に再方向付ける。
【０００６】
別の実施形態では、ディスプレイが提供される。そのディスプレイは、光を反射するための第一および第二の手段を備えている光を変調するための手段を備えている。第一の反射手段は可動であり、第二の反射手段は静止している。第一および第二の反射手段は、実質的非反射部だけ間隔を置いて離して配置されたアクティブ反射体領域を定めている。ディスプレイはさらに、アクティブ反射体領域に光を再方向付けるための手段を備えている。光再方向付け手段は間隙によって分離されている。光再方向付け手段間の間隙はアクティブ反射体領域の上にあり、光再方向付け手段は実質的非反射部分の上にある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一の光干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第二の光干渉変調器の可動反射層が作動位置にある光干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描く等角投影図である。
【図２】３×３光干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図１の光干渉変調器の一つの代表的な実施形態における可動ミラー位置対印加電圧の図である。
【図４】光干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用しうる１セットの行および列電圧を示している。
【図５Ａ】図２の３×３光干渉変調器の表示データの一つの代表的なフレームを示している。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。
【図６Ａ】複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】光干渉変調器の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】光干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】光干渉変調器のまた別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】光干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８Ａ】外部膜を備えているディスプレイデバイスの側面図である。
【図８Ｂ】情報をＲＧＢ色で表示するように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図８Ｃ】情報を白黒で表示するように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図９】その外側表面に光拡散体を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１０】その外側表面に光拡散体を備えるように構成され、光拡散体が拡散粒子を含んでいる光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１１Ａ】空隙によって光干渉変調器デバイスから分離された溝付き正面光プレートを備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１１Ｂ】光干渉変調器デバイスに結合された溝付き正面光プレートを備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１１Ｃ】光源から供給される光が光干渉変調器デバイスに方向付けされ、光干渉変調器から出て視聴者へ反射されるように、起伏外側表面を有する外部膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１２Ａ】光干渉変調器デバイスの視野を制限するバッフル構造体を含む外部膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１２Ｂ】光干渉変調器デバイスの一実施形態の側面図であり、外部膜に含まれたバッフル構造体がどのように反射光の方向を制限するかを示している。
【図１２Ｃ】不透明柱を備えているバッフル構造体を有する外部膜の実施形態である。
【図１２Ｄ】不透明柱を備えているバッフル構造体を有する外部膜の実施形態である。
【図１２Ｅ】不透明部分を備えているバッフル構造体を有する外部膜の実施形態である。
【図１２Ｆ】不透明部分を備えているバッフル構造体を有する外部膜の実施形態である。
【図１２Ｇ】不透明部分を備えているバッフル構造体を有する外部膜の実施形態である。
【図１２Ｈ】反射物質を備えているバッフル構造体を有する外部膜を表している。
【図１３Ａ】タッチスクリーンを含む光干渉変調器ディスプレイの側面図である。
【図１３Ｂ】拡散物質を組み込むための異なるアプローチを示している。
【図１３Ｃ】拡散物質を組み込むための異なるアプローチを示している。
【図１３Ｄ】拡散物質を組み込むための異なるアプローチを示している。
【図１４Ａ】光源からの光を光干渉変調器デバイスの方へ散乱させる拡散体物質を備えているタッチスクリーンを備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１４Ｂ１】光源から光を光干渉変調器デバイスの方へ放射するための異なる構成を示している。
【図１４Ｂ２】光源から光を光干渉変調器デバイスの方へ放射するための異なる構成を示している。
【図１４Ｃ】光源からの光を干渉計測ディスプレイデバイスに方向付けるためにディスプレイに拡散体を一体化するための異なるアプローチを説明している。
【図１４Ｄ】光源からの光を干渉計測ディスプレイデバイスに方向付けるためにディスプレイに拡散体を一体化するための異なるアプローチを説明している。
【図１４Ｅ】光源からの光を干渉計測ディスプレイデバイスに方向付けるためにディスプレイに拡散体を一体化するための異なるアプローチを説明している。
【図１５Ａ】アクティブ反射体領域間の空間への入射光の少なくとも一部をアクティブ反射体領域に方向付ける膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１５Ｂ】アクティブ反射体領域間の空間への入射光の少なくとも一部をアクティブ反射体領域に方向付ける膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１６Ａ】光を散乱する領域を有する外部膜の側面図である。
【図１６Ｂ】光を再方向付ける低屈折率物質のマトリックス中に高屈折率領域を有している外部膜の側面図である。
【図１６Ｃ】凹レンズとして作用するくぼみ領域を有する表面を有する外部膜の側面図である。
【図１６Ｄ】フレネルレンズを備えている表面を有する外部膜の側面図である。
【図１６Ｅ】光を反対方向に屈折させるように構成された逆傾斜表面を有する外部膜の側面図である。
【図１６Ｆ】光を一方向に屈折させるように構成された傾斜表面を有する外部膜の側面図である。
【図１６Ｇ】光を反射するように構成された傾斜表面を有する外部膜の側面図である。
【図１７】外部膜への入射光の方向を変更して、光を光干渉変調器デバイスのアクティブ反射体領域に外部膜における入射角よりも垂直な角度で供給する外部膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１８Ａ】光干渉変調器デバイスの方へ方向付けられた光を平行化するように構成された拡散素子を備えている外部膜を備えるように構成された光干渉変調器デバイスの側面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの光干渉変調器の側面図であり、入射光が光干渉変調器デバイスのアクティブ反射体領域に平行化され方向付けされることを示している。
【図１８Ｃ】図１８Ａの光干渉変調器デバイスの側面図であり、光干渉変調器デバイスのアクティブ領域から反射された光が外部膜によって拡散されることを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積およびまたはエッチング、ほかのマイクロマシーニングプロセスを用いて作製しうる。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や干渉計測光変調器との用語は、光干渉の法則を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。ある実施形態では、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態では、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から離れた金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。
【０００９】
本発明のさまざまな実施形態では、干渉計測ディスプレイデバイスは、光をディスプレイの非アクティブ領域からディスプレイのアクティブ領域に方向付ける複数の構造体を備えた外部膜を有する。一般にディスプレイの非アクティブ領域に向かって連続している外部膜への入射光が、光学キャビティを形成する可動反射面と静止反射面とを備えるディスプレイのアクティブ領域の方へ反射されるか回折されるか散乱される。
【００１０】
干渉計測ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えている一つの光干渉変調器ディスプレイ実施形態を図１に示す。これらのデバイスでは、画素は明暗状態のいずれかにある。明（「オン」または、「開放」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーへ反射する。暗（「オフ」または「閉鎖」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーへほとんど反射しない。実施形態によっては、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は逆であってもよい。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラー表示を考慮し、特定の色で主に反射するように構成することが可能である。
【００１１】
図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の二つの隣接画素を描いた等角投影図であり、各画素はＭＥＭＳ光干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備えている。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含んでおり、少なくとも一つの可変次元をもつ共振光学キャビティを形成している。一実施形態では、一方の反射層が二つの位置の間で移動されうる。第一の位置（ここでは弛緩位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置している。第二の位置（ここでは作動位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層に隣接し密接して位置している。二つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合ってまたは弱め合って干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。
【００１２】
図１の画素アレイの図示部分は二つの隣接する光干渉変調器１２ａと１２ｂを含んでいる。左側の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは光学スタック１６ａからの所定距離の弛緩位置に図示されており、光学スタック１６ａは部分的反射層を含んでいる。右側の光干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に図示されている。光学スタック１６ａと１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、ここに参照するように、典型的にはいくつかの融合層からなり、それらは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分的反射層、透明誘電体を含みうる。したがって、光学スタック１６は、電気的に伝導性で、部分的に透明で、部分的に反射的であり、たとえば透明基板２０上に上記の層の一つ以上を堆積することにより作られうる。いくつかの実施形態では、層は平行ストリップにパターニングされ、後述するようにディスプレイデバイス中の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ，１４ｂは、ポスト１８の上面およびポスト１８間に堆積された介在犠牲物質の上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）一つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成してもよい。犠牲物質をエッチング除去すると、可動反射層１４ａ，１４ｂが光学スタック１６ａ，１６ｂから規定間隙１９だけ離れる。アルミニウムなどの高伝導反射物質を反射層１４に使用してもよく、これらのストリップがディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。
【００１３】
印加電圧がないとき、図１の画素１２ａに示すように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にキャビティ１９が残り、可動反射層１４ａは機械的弛緩状態にある。しかしながら、選択した行と列に電位差を印加すると、対応する画素の行電極と列電極の交差により形成されたコンデンサーがチャージされ、静電力が電極同士を引き寄せる。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形し、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側の画素１２ｂに示されるように、光学スタック１６内の（この図には示していない）誘電体層が短絡するのを防ぐとともに層１４と層１６の間の分離距離を制御しうる。その振る舞いは印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射対非反射画素状態を制御することができる行／列作動は、従来のＬＣＤおよびほかのディスプレイ技術で使用される行／列作動に多くの点で類似している。
【００１４】
図２〜５Ｂは、表示用途の光干渉変調器のアレイを使用するための一つの代表的なプロセスとシステムを示している。
【００１５】
図２は、本発明の観点を組み込んでよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。この代表的な実施形態では、電子デバイスは、ＡＲＭやＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサー、またはデジタルシグナルプロセッサーやマイクロコントローラー、プログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含んでいる。この分野で一般に行なわれているように、プロセッサー２１は一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されうる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、ウェブブラウザや電話アプリケーション、電子メールプログラム、ほかのソフトウェアアプリケーションを含め、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてもよい。
【００１６】
一実施形態では、プロセッサー２１もアレイドライバー２２と通信するように構成されている。一実施形態では、アレイドライバー２２は、ディスプレイアレイすなわちパネル３０に信号を供給する行ドライバー回路２４と列ドライバー回路２６を含んでいる。図１に示したアレイの断面は図２の１−１線によって示されている。ＭＥＭＳ光干渉変調器については、行／列作動プロトコルは、図３に示したデバイスのヒステリシス特性を利用してよい。可動層を弛緩状態から作動状態まで変形させるにはたとえば１０ボルトの電位差を必要としてよい。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が１０ボルト未満に降下する際、可動層はその状態を維持する。図３の代表的な実施形態では、電圧が２ボルト未満の降下するまで可動層は完全に弛緩しない。したがって、デバイスが弛緩または作動状態で安定している印加電圧の窓が存在する電圧の範囲（図３に示した例では約３〜７Ｖ）がある。ここでは、これを「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイは、行ストロービングのあいだ、ストローブされた行中の作動されるべき画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素が０ボルト近くの電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルを設計することが可能である。ストローブの後、画素は、行ストローブによっておかれた状態のままであるように、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書き込み後、各画素は、この例の３−７ボルトの「安定窓」内の電位差にある。この特徴は、図１に示した画素設計を同じ印加電圧状態の下で作動または弛緩の事前状態のいずれかに安定にする。光干渉変調器の各画素は、作動状態であれ弛緩状態であれ、実質的に固定反射層と可動反射層によって形成されるコンデンサーであるので、この安定状態は、ほとんど消費電力を伴わないヒステリシス窓内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されていれば、実質的に電流は画素に流れ込まない。
【００１７】
代表的アプリケーションでは、表示フレームは、第一行中の作動画素の所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることにより作成してよい。次に行パルスを行１電極に印加し、アサートされた列線に対応する画素を作動させる。次に列電極のアサートされたセットを変更し、第二行中の作動画素の所望のセットに対応させる。次にパルスを行２電極に印加し、行２中の適当な画素をアサートされた列電極にしたがって作動させる。行１画素は行２パルスに影響されず、行１パルスのあいだに設定された状態のままである。これを一連の行の完全にわたり順次に繰り返してフレームを生成してよい。一般に、フレームは、毎秒所望のフレーム数でこのプロセスを絶えず繰り返すことにより、新しい表示データでリフレッシュおよび／またはアップデートされる。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極と列電極を駆動するための種々さまざまなプロトコルもまた周知であり、これは本発明と共に使用してよい。
【００１８】
図４と５Ａと５Ｂは、図２の３×３アレイに表示フレームを生成するための一つの可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に使用してよい列と行の電圧レベルの可能なセットを示している。図４の実施形態において、画素を作動させることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行を＋ΔＶにセットすることを含んでおり、それらは、それぞれ、−５ボルトと＋５ボルトに一致していてもよい、画素を弛緩させることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶにセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生成することより実施する。行電圧がゼロボルトに保持される行では、画素は、列が＋Ｖｂｉａｓか−Ｖｂｉａｓかにかかわらず、それらがもとあった状態で安定している。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を作動させることが適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を開放することは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行に−ΔＶをセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を作動させることが適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を開放することは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行に−ΔＶをセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。
【００１９】
図５Ｂは、図５Ａに示したディスプレイ配列をもたらす図２の３×３アレイに印加する一連の行と列の信号を示しているタイミング図であり、ここで作動画素は非反射である。図５Ａに示したフレームを書き込む前に、画素は任意の状態であってもよく、この例では、すべての行が０ボルト、すべての列が＋５ボルトにある。これらの印加電圧では、すべての画素はそれらの既存の作動状態または弛緩状態で安定している。
【００２０】
図５Ａのフレーム中では、画素（１，１）と（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が作動される。これを実施するため、行１の「線時間」のあいだ、列１と列２は−５ボルトにセットし、列３は＋５ボルトにセットする。これは任意の画素の状態を変更しない。なぜなら、すべての画素は３〜７ボルトの安定窓にあるままであるからである。次に行１を、０から５ボルトまで上がってゼロに戻るパルスでストローブする。これは（１，１）と（１，２）画素を作動させ、（１，３）画素を弛緩させる。アレイ中のほかの画素は影響されない。行２を望むようにセットするため、列２を−５ボルトにセットし、列１と列３を＋５ボルトにセットする。次に行２に印加した同じストローブは、画素（２，２）を作動させ、画素（２，１）と（２，３）を弛緩させる。再び、アレイ中のほかの画素は影響されない。列２と列３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトにセットすることにより行３を同様にセットする。行３のストローブは図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋５または−５ボルトの一方のままとなることが可能であり、ディスプレイは次に図５Ａの配列で安定する。多数すなわち何百もの行と列に対して同じ手順を使用することが可能であることがわかるであろう。行と列の作動を実施するのに使用される電圧のタイミングとシーケンスとレベルは、上に概説した一般的な原理の範囲内で広く変えることが可能であり、上述の例は代表的なだけであり、任意の作動電圧方法もここに説明したシステムと方法で使用することが可能である。
【００２１】
図６Ａと６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０はたとえば携帯（移動）電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０またはそれの少しの変形の同じコンポーネントは、テレビやポータブルメディアプレイヤーなどのさまざまなタイプのディスプレイデバイスの例ともなる。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１とディスプレイ３０とアンテナ４３とスピーカー４４と入力デバイス４８とマイクロホン４６とを含んでいる。ハウジング４１は一般に、射出成形と真空成形を含む、当業者に周知なさまざまな製造プロセスのいずれかから形成される。さらに、ハウジング４１は、これらに限定されないが、プラスチックや金属、ガラス、ゴム、陶器、またはそれらの組み合わせを含む、さまざまな物質のいずれかから作られうる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色のまたは異なるロゴや絵や記号を有しているほかの着脱部と交換されてよい（図示しない）着脱部を含んでいる。
【００２２】
代表的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、ここに説明するように、双安定ディスプレイを含むさまざまなディスプレイのいずれかであってもよい。ほかの実施形態では、ディスプレイ３０は、当業者に周知なように、プラズマやＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、上述したＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴやほかのチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含んでいる。しかしながら、本実施形態を説明する目的のため、ディスプレイ３０は、ここに説明するように、光干渉変調器ディスプレイを含んでいる。代表的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントを図６Ｂに概略的に示す。図示の代表的なディスプレイデバイス４０はハウジング４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に囲まれた追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、一実施形態では、代表的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバー４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含んでいる。トランシーバー４７はプロセッサー２１に連結されており、それはコンディショニングハードウェア５２に連結されている。コンディショニングハードウェア５２は信号を整える（たとえば信号をフィルター処理する）ように構成されうる。コンディショニングハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロホン４６に連結されている。プロセッサー２１も入力デバイス４８とドライバーコントローラー２９に連結されている。ドライバーコントローラー２９はフレームバッファ２８とアレイドライバー２２に接続され、これはさらにディスプレイアレイ３０に接続されている。電源５０は、特定の代表的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべてのコンポーネントにパワーを供給する。
【００２３】
ネットワークインターフェース２７は、代表的なディスプレイデバイス４０がネットワーク上の一つ以上のデバイスと通信できるように、アンテナ４３とトランシーバー４７を含んでいる。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７はまたいくつかの処理容量を有し、プロセッサー２１の要件を取り除いてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信用の当業者に周知の任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格によりＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）や（ｂ）や（ｇ）を含むＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるＣＤＭＡやＧＳＭ（登録商標）、ＡＭＰＳ、ほかの既知信号を受信するように設計されている。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信した信号を、それらがプロセッサー２１によって受信されさらに操作されうるように前処理する。トランシーバー４７はまたプロセッサー２１から受信した信号を、それらがアンテナ４３を介して代表的なディスプレイデバイス４０から送信されうるように処理する。
【００２４】
代替実施形態では、トランシーバー４７はレシーバーと交換することが可能である。また別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース２７は像源と取り替えることが可能であり、像源はプロセッサー２１に送る画像データを記憶または生成することができる。たとえば、像源は、画像データを収容したデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）やハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【００２５】
プロセッサー２１は一般に、代表的なディスプレイデバイス４０の動作全体を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７や像源からの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを行画像データに、または行画像データへ容易に処理されるフォーマットに処理する。次にプロセッサー２１は処理したデータを記憶のためにドライバーコントローラー２９またはフレームバッファ２８へ送る。生データは、典型的には画像内の各場所における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色と彩度とグレースケールレベルを含みうる。
【００２６】
一実施形態では、プロセッサー２１は、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ、論理演算装置を含み、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するために、またマイクロホン４６から信号を受信するために、一般に増幅器とフィルターを含んでいる。コンディショニングハードウェア５２は代表的なディスプレイデバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってもよく、またはプロセッサー２１やほかのコンポーネント内に組み込まれていてもよい。
【００２７】
ドライバーコントローラー２９は、プロセッサー２１によって生成された行画像データをプロセッサー２１から直接またはフレームバッファ２８からとり、アレイドライバー２２への高速伝送に適切な行画像データに再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２９は行画像データを、ラスター状フォーマットを有するデータ流れに再フォーマットし、それは、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順序を有している。次にドライバーコントローラー２９はフォーマットした情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラーなどのドライバーコントローラー２９はしばしばスタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサー２１に付随されるが、そのようなコントローラーは多くの手法によって実現されてよい。それらはハードウェアとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、ソフトとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、アレイドライバー２２にハードウェアに完全に集積されてもよい。
【００２８】
典型的には、アレイドライバー２２はドライバーコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリックスの画素から来る何百もの時には何千ものリードに毎秒何度も印加される波形の並列セットに再フォーマットする。
【００２９】
一実施形態では、ドライバーコントローラー２９とアレイドライバー２２とディスプレイアレイ３０は、ここに説明したディスプレイのどのタイプにも適切である。たとえば、一実施形態では、ドライバーコントローラー２９は、従来のディスプレイコントローラーや双安定ディスプレイコントローラー（たとえば光干渉変調器コントローラー）である。別の実施形態では、アレイドライバー２２は、従来のドライバーや双安定ディスプレイドライバー（たとえば光干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバーコントローラー２９はアレイドライバー２２に集積されている。そのような実施形態は、携帯電話、時計、ほかの小面積ディスプレイなどの高集積システムに共通している。また別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイや双安定ディスプレイアレイ（たとえば光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００３０】
入力デバイス４８は、ユーザーが代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態では、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードや電話キーパッドなどのキーパッドや、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧または感熱膜を含んでいる。一実施形態では、マイクロホン４６は代表的なディスプレイデバイス４０用の入力デバイスである。マイクロホン４６を使用してデバイスにデータを入力するとき、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するためにユーザーがボイスコマンドを与えてもよい。
【００３１】
この分野で周知なように、電源５０はさまざまなエネルギー蓄積装置を含みうる。たとえば、一実施形態では、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源とコンデンサー、プラスチック太陽電池と太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電源５０は壁付コンセントからパワーを受け取るように構成される。
【００３２】
いくつかの実施においては、上述したように、電子ディスプレイシステムのいくつかの場所に配置することが可能であるドライバーコントローラーに、制御プログラム化が存在する。いくつかのケースでは、制御プログラム化はアレイドライバー２２に存在する。たくさんのハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよびさまざまな構成に対して上述した最適化が実現されてよいことは当業者であればわかるであろう。
【００３３】
上述した原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は広く変更されてよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４をその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属物質１４のストリップが直交して延びている支持体１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４がつなぎ３２によってコーナーだけで支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が変形可能層３４からつるされており、変形可能層３４は可撓性金属で構成されうる。変形可能層３４は、直接または間接的に、変形可能層３４の周囲の周りの基板２０に連結している。これらの接続はここでは支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示した実施形態は、その上に変形可能層３４が横たわる支持ポストプラグ４２を有している。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はキャビティの上につるされるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６の間の穴を満たすことにより、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは平坦化物質から作られ、それは支持ポストプラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示した実施形態に基づくが、図示しない追加の実施形態と同様に、図７Ａ〜７Ｃに示した実施形態のいずれに適用してもよい。図７Ｅに示した実施形態では、金属またはほかの伝導物質の追加層がバス構造４４を形成するために使用された。これは信号を光干渉変調器の背面に沿って方向付けるのを可能にし、さもなければ基板２０上に形成されなければならないであろう多くの電極を取り除く。
【００３４】
図７に示した実施形態では、光干渉変調器は直視型デバイスとして機能し、画像は透明基板２０の正面側つまり変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態では、変形可能層３４を含め、反射層１４は、基板２０に対向する反射層の側にある光干渉変調器の部分を光学的に遮へいする。これは、遮へい領域が像品質に悪影響を与えずに構成され動作されることを可能にする。そのような遮へいは図７Ｅのバス構造４４を可能にし、これは変調器の光学的特性をアドレシングとそのアドレシングに起因する動作などの変調器の電気機械の特性から分離する能力を提供する。この分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械的観点と光学的観点のために使用される構造設計と物質が互い独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示した実施形態は、反射層１４の光学的特性の機械的特性からの減結合を得るという追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実現される。これは、反射層１４に使用する構造設計と物質を光学的特性に対して最適化し、また変形可能層３４に使用する構造設計と物質を所望の機械的特性に対して最適化すること可能にする。
【００３５】
上述したように、直視型ディスプレイからの絵素（画素）は、図７Ａ〜７Ｅに示したもののような要素で構成されうる。さまざまな実施形態では、非偏向状態にあるミラー１４を備えたこれらの変調器素子は、明すなわち「オン」になる。ミラー１４がキャビティの前表面に向かってキャビティ内へ設計深さいっぱいに移動するとき、キャビティの変化は結果の画素を「暗」すなわちオフにする。色画素に対しては、個々の変調素子のオン状態は、変調器の構成と表示の色彩配合に応じて、白か赤、緑、青、ほかの色であってもよい。たとえば、赤／緑／青（ＲＧＢ）画素を使用しているいくつかの実施形態では、単一の色画素は、干渉計測青色光を生成する多数の変調器素子と、干渉計測青赤光を生成する同数の変調器素子と、干渉計測緑色光を生成する同数の変調器素子とから構成される。表示情報にしたがってミラーを移動させることによって、変調器はフルカラー画像を生成することができる。
【００３６】
さまざまな実施形態は、さまざまな光学膜を使用して光干渉変調器デバイスになすことができる改善を含んでいる。光学膜は、ロールまたはシートの膜を含んでいる。膜は、光干渉変調器に取り付けられるか、その近くに位置し、光干渉変調器から反射された光が膜を通って視聴者に伝搬するように位置決めされる。光学膜は、光干渉変調器から反射された光が膜を通って視聴者に伝搬するように、光干渉変調器の表面に塗布したか、スパッタしたか、さもなければ堆積させたコーティングを含むことも可能である。
【００３７】
光干渉変調器自体を変更することなく所望の光学特性を達成しうるように、一般に膜は光干渉変調器の外部表面に配置される。ここで使用する「外部」は、製造した光干渉変調器の外側への（たとえば光干渉変調器の基板の外側表面上への）膜の配置をいい、外部膜は、光干渉変調器ディスプレイを製造した後に適用することができる。外部膜は、入射光を最初に受ける光干渉変調器の表面（ここでは光干渉変調器の外側表面と呼ぶ）上かその近くに配置してよい。この外側表面は、光干渉変調器を見る人の近くに位置する表面でもある。外部膜は、光干渉変調器を形成する層の上に位置してもよく、光干渉変調器上で形成された一つ以上の層の上に形成されてもよい。さまざまな実施形態はここでは一般に光干渉変調器ディスプレイの外側にあるとして述べるが、これらのタイプの膜はまたほかの実施形態中の光干渉変調器の内部に製造することが可能である、および／または、説明した外部膜の特性はまた光干渉変調器に（たとえば光干渉変調器の製造中に）組み込んで同様の効果を達成することが可能である。
【００３８】
図８Ａに示すように、ディスプレイ１００Ａの一実施形態は、空間光変調器１０５と、空間光変調器１０５の外側表面１１５上かその近くに配置した外部膜１１０とを有している。空間光変調器１０５は、たとえば、基板と導体層、部分的反射体層、誘電体層、可動ミラーと誘電体の間の間隙を備えるように構成された可動反射体（ミラーとも呼ぶ）を含みうる光干渉変調器デバイスを表現したものである。空間光変調器１０５は、これに限らないが、フルカラーか単色か黒白の光干渉変調器ディスプレイデバイスであってもよい。光干渉変調器の設計と動作は、たとえば米国特許第６，６５０，４５５号と第５，８３５，２５５号、第５，９８６，７９６号、第６，０５５，０９０号とに詳細に説明されており、それらはすべて参照によってここに組み込まれる。
【００３９】
外部膜１１０は、たとえば、外部膜１１０をディスプレイ上に注ぐか引き延ばすか堆積させるか積層する製造技術を使用することを含め、さまざまな方法により製造することができる。いくつかの実施形態では、外部膜１１０は単一の膜層であり、一方、ほかの実施形態では、外部膜１１０は二つ以上の膜層を含んでいる。外部膜１１０が二つ以上の膜層で構成される場合、各膜層が、空間光変調器１０５から反射し外部膜１１０を通って伝搬する光の特性の一つ以上に影響する異なる特性を有することができる。たとえば、多重膜外部膜１１０の層はそれぞれ同じ膜製造技術あるいは異なる膜製造技術によって製造することが可能である、任意の単一層は、たとえば、隣接層に注ぐか回すか堆積させるか積層することができる。ほかの配置と構成も可能である。
【００４０】
図８Ｂを参照すると、ディスプレイ１００Ｂの一実施形態は、カラー光干渉変調器を構成するＲＧＢ空間光変調器１０５Ｂの外側表面１１５の上に外部膜１１０を有している。この実施形態では、ＲＧＢ空間光変調器１０５Ｂは、たとえば、（少なくとも部分的に透過性がある）導電層と部分的反射層と誘電体層とを備えている多層１２５の上に基板１２０を備えており、多層１２５は、赤と緑と青の色に対応している、おのおのが異なる間隙幅１７５，１８０，１９０をそれぞれ有する赤１５０と緑１６０と青１７０の反射体を含む一組の反射体（たとえばミラー）の上にある。ある実施形態では、図８Ｂに示すように、基板１２０は外部膜１１０と反射体１５０，１６０，１７０との間に配置することができる。ほかの実施形態では、反射体１５０，１６０，１７０は外部膜１１０と基板１２０との間に配置することができる。
【００４１】
ほかの実施形態では、外部膜は単色か白黒の光干渉変調器の上に配置してよい。図８Ｃに示すように、単色か白黒の空間光変調器１０５Ｃは、導電層と部分的反射層１２４と誘電体層１２５の上に基板１２０を備えており、誘電体層１２５は一組の反射体（たとえばミラー）１３０，１３５，１４０の上にある。単色の空間光変調器１０５Ｃは、反射体１３０，１３５，１４０と誘電体層１２５との間に単一の間隙幅１４５を備えるように構成された反射体１３０，１３５，１４０を有するように製造することができる。
【００４２】
ある実施形態では、外部膜は光干渉変調器ディスプレイから反射する光を拡散することができる。光干渉変調器ディスプレイから反射する光は、ディスプレイが紙に似た外観を有する（たとえば、ディスプレイが広がって反射して現われる）ように、少なくとも部分的に拡散されるとよい。
【００４３】
図９を参照すると、ディスプレイ３００は、空間光変調器１０５上に配置された外部拡散膜３０５を有することが可能である。ディスプレイ３００への入射光３２０は、反射型空間光変調器１０５によって正反射的に反射される。正反射光３０７はディスプレイ３００から伝搬するので、拡散膜３０５は正反射光３０７の特性を変化させ、正反射光３０７は拡散光３３０に変わる。拡散体３０５はまた、光干渉変調器への入射光を拡散させる。
【００４４】
拡散膜３０５は多くの物質から製造することができ、拡散物質の一つ以上の層を含むことができる。拡散体３０５は、表面変化（たとえば波形と粗さ）のある物質または物質の変化を含んでいてよい。この変化は、異なる実施形態において光を屈折させるか散乱させることができる。種々さまざまの拡散体３０５が可能であり、ここに説明したものに限定されない。
【００４５】
図１０は、拡散反射光を生成するディスプレイ４００の代表的な実施形態を示している。ディスプレイ４００は、空間光変調器１０５に外部膜４０５が取り付けられている。外部膜４０５は、空間光変調器１０５から反射する光４０３を散乱させて光干渉変調器デバイスから射出される光４０７の特性を正反射から拡散に変える散乱特徴（たとえば粒子）を構成する物質４１０を含んでいる、拡散するのに反射する
いくつかの実施形態では、外部拡散膜３０５は、反射光４０３のスペクトル特性を変える物質と、反射光の拡散または正反射の特性を変える物質とを含んでいる。そのような物質は、外部膜３０５，４０５（図９と１０）の単一層内に含めることができる。あるいは、反射光のスペクトル特性を変える物質は、外部膜３０５の一つの層に組み込むことができ、また反射光の拡散または正反射の特性を変える物質は、外部膜の別個の層に組み込むことができる。一実施形態では、拡散物質は、外部膜３０５と空間光変調器１０５（図９）の間に使用する接着剤中に含めることができる。
【００４６】
上述したように、いくつかのタイプの拡散体は、ディスプレイ３００，４００がミラーよりは紙の外観を有することが望ましい光干渉変調器ディスプレイに有用である。もちろん、いくつかの実施形態では、ディスプレイ３００，４００またはディスプレイの一部の外観に高い反射性があるすなわち「ミラー状」であることが望まれることもありえ、それらの実施形態では、ディスプレイは、干渉計測ディスプレイデバイス３０５，４０５の全体または一部だけを覆う拡散膜３０５，４０５を有していてよい。いくつかの実施形態では、光透過性層は所望の拡散を達成するために「つや消し」である。たとえば、ディスプレイ１０５（図９）の外側表面はつや消しにして反射光の拡散を提供することができる。表面が極度につや消しである場合、光は、表面が軽くつや消しである場合よりも拡散される。いくつかの実施形態では、つや消しである光透過性層はガラスかポリマーの層で構成されうる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、たとえば暗く低い周囲照明状態で光干渉変調器を見るために、光干渉変調器に補助光を提供する光源（ここでは「正面光」と呼ぶ）を含めることは有利になりうる。図１１Ａを参照すると、ディスプレイ５００Ａの一実施形態は、正面プレート５０５の横に配置した光源５１５を有している。この正面プレート５０５は光源５１５からの光５０７に対して実質的に光透過性のある物質で構成されている。正面プレート５０５は、いくつかの実施形態では、たとえばガラスかプラスチックで構成されうる。正面プレート５０５は、正面プレート中の光の伝搬を分断するとともに光を光干渉変調器ディスプレイデバイス１０５の方へ方向付けるように構成された光学特徴（たとえば溝などの起伏）を有している。空隙５２５は、空間光変調器１０５から起伏／溝のある正面プレート５０５を分ける。動作中、光源５１５は正面プレート５０５内へ光５０７を提供し、光５２０は傾斜表面特徴５０６で反射して空間光変調器１０５に向かって伝わる。ディスプレイ５００に入る周囲光に対して、空隙５２５は、空隙５２５中の空気と正面プレート５０５および空間光変調器１０５を形成するために使用する物質との間の屈折率の差のためにディスプレイ５００Ａの感覚コントラストを低減する。
【００４８】
図１１Ｂを参照すると、ディスプレイ５００Ｂは、空間光変調器１０５への光のより効率的な伝達を提供する。なぜなら、それには正面プレート５０５とディスプレイ１０５を分離する空隙がないからである。その代わりに、正面プレート５０５は空間光変調器１０５に取り付けられている。ディスプレイ５００Ｂの構成は空間光変調器１０５への光の伝達を増加させるが、二つの部品をはり付けることは良い製造の実施ではない。なぜなら、正面プレート５０５と空間光変調器１０５は共に比較的高価な部品であり、製造中に一方の部分が不合格となると両方の部分を失うからである。
【００４９】
いま図１１Ｃを参照すると、ディスプレイ５００Ｃは、図１１Ａと１１Ｂのディスプレイ５００Ａ，５００Ｂに起こる問題が正面プレートではなく外部膜を使用してどのように解決されるかを示している。図１１Ｃに示すように、ディスプレイ５００Ｃは、外部膜５３０が積層された空間光変調器１０５の端５３１に配置された光源５１５を有しており、外部膜５３０は、空間光変調器１０５の方へ光を方向付けるように構成された起伏（たとえば溝や傾斜表面特徴）などの光学的特徴を備えている表面５１４を有している。光源５１５は、たとえば、光干渉変調器デバイス１０５を支持する基板の端に配置してもよい。外部膜５３０は、空間光変調器１０５に取り付けられているか、空間光変調器１０５上に積層されている。接着剤が使用されてもよい。外部膜５３０は、溝付き正面ガラスプレート５０５（図１１Ａ，図１１Ｂ）のコストに比べて比較的安価であり、したがって、ディスプレイ１０５が不合格になっても、大きな追加損失を伴わずにそれを廃棄することができる。動作中、外部膜５３０は光源５１５からの光５１１を受ける。光は空間光変調器１０５（たとえば光干渉変調器デバイスの基板）と外部膜５３０を通って伝搬するので、光５１１は、起伏／溝のある表面５１４の内側部で反射し、反射光５１３は光干渉変調器デバイスの基板を通って伝搬し、光干渉変調器のミラー表面で反射する。
【００５０】
いま図１２Ａを参照すると、ほかの実施形態では、ディスプレイ６００は、空間光変調器１０５の外側表面に取り付けられた外部膜６０５を備えていてよく、外部膜は、ディスプレイの視野を低減するか最小にする複数の構造体６０３を備えている。一実施形態では、構造体６０３は、外部膜６０５内にグリッドおよび「くぼみ」に形成しうるか拡散しうる小さな垂直に整列した障害物である。別の実施形態では、外部膜６０５の物質が垂直に整列した構造体６０３を提供する。これらの構造体６０３はバッフルと呼んでよい。バッフル６０３は実質的に不透明でよい。バッフル６０３は実質的に吸収性か反射性があってもよい。
【００５１】
図１２Ｂは、実質的に非垂直の方向６０７に反射された光がどのように外部膜６０５を出て行くかないように実質的に遮断され、また実質的に垂直の方向に反射された光がどのように構造体６０３によって実質的に妨害されないかを示している。図１２Ａと１２Ｂに示した実施形態では、視野が、バッフル構造体６０３の形状（および配置）と大きさ（たとえば長さ）と間隔によって制限されている。たとえば、バッフル６０３は、ディスプレイ６００の正面表面６０６に垂直な平面６１０から測定して、約２０度以下または約４０度以下の視野を提供する大きさと形状と間隔を有していてよい。したがって、視野は、法線から測定して、約２０，２５，３０，３５，４０度未満の間にあってもよい。一つ代表的な実施形態では、バッフル６０３は、約３０度の視野を備えたディスプレイ６００を提供する。ここで使用するバッフルという用語は図１２Ａと１２Ｂに示した構造体６０３を含むが、これに限定されない。
【００５２】
バッフル構造体６０３は、図１２Ｃと１２Ｄに示す実施形態にしたがって構成されてもよい。たとえば、複数の実質的に垂直に整列した円柱特徴６１２は、その外側表面６１２ａに不透明物質のコーティングを有する円柱形状の透過性物質で構成されてもよい。円柱特徴６１２は一緒に束ねられ整列されてよい。垂直に整列した円柱特徴６１２の間の空間は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフテレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの、垂直に整列した円柱特徴６１２のマトリックス６１３を形成する透過性物質で充てんされてよい。その中に配置された円柱特徴６１２を有するマトリックス６１３は、Ａ−Ａ線を横切って垂直に切断して薄膜を生産してよい。外部膜６０５を形成するために切断した断面の平面図を図１２Ｄに示す。この実施形態では、円柱特徴６１２の不透明外側表面６１２ａは、実質的に非垂直の方向に外部膜６０５を出て行く光を実質的に遮断する。
【００５３】
バッフル構造体６０３はまた、図１２Ｅと１２Ｆを参照して説明するほかの実施形態にしたがって構成されてもよい。図１２Ｅでは、複数の層を積み重ねた多層構造６１８が構成されている。多層構造６１８は、実質的透過性物質６１５の層と実質的不透明物質の層６１４とが交互に並んでいる。この多層構造６１８を製造するため、軽い拡散物質で構成してよい光透過性層６１５を形成し、実質的不透明物質で構成した不透明層６１４をその上に形成する。これらのステップは、所望の層数を形成するまで繰り返してよい。多層構造６１８は次にＡ−Ａ線を横切って垂直に切断してよい。外部膜６０５を形成するために切断した断面の平面図を図１２Ｆに示す。実質的不透明層６１４は、実質的に非垂直の方向に外部膜６０５を出て行く光を実質的に遮断するバッフル６０３を形成する。
【００５４】
図１２Ｇに示すように、外部膜６０５は、水平不透明層６１６と垂直不透明層６１７とで構成された二次元グリッドで構成されている。この二次元グリッドは、多層構造６１８（図１２Ｅ）から切断した一対の断面を使用し、一方の断面を図１２Ｆに示した他方の前に配置して製造してよい。一方の断面は、他方の外部膜構造６０５に対して実質的に垂直に配置する。ほかの配置と構成も可能である。
【００５５】
ある実施形態では、図１２Ｃ〜１２Ｇに示したバッフル構造体６０３が反射性物質を備えていてもよい。たとえば、図１２Ｈを参照すると、空間光変調器１０５に最も近いバッフル構造体６０３の一部６２５が実質的に反射性を有していると、バッフルの反射部６２５に入射する空間光変調器１０５から反射された光６２０は外部膜構造６０５を通り抜けずに、空間光変調器１０５に反射し返される。あるいは、バッフル構造体６０３の外側表面６０３ａと６０３ｂを、バッフル構造体６０３上への実質的反射物質のフラッシュコーティングなど、実質的反射物質で作ってよい。この実施形態では、バッフル構造体６０３の底部６２５を実質的反射物質でフラッシュコートしてもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、光干渉変調器は、光干渉変調器から反射される光の特性を変えることもできるユーザー入力デバイスを組み込むことができる。たとえば、図１３Ａのディスプレイ７００は、空間光変調器１０５の外側表面に結合されたタッチスクリーン７０５を有している。タッチスクリーン７０５は、ユーザーからタッチ信号を受け取るように構成された外側タッチ表面７３０を有する外側タッチスクリーン部７１５と、ディスプレイ１０５にはり付けられたタッチスクリーン内側部７２０とを有している。タッチスクリーン内側部７２０とタッチスクリーン外側部７１５は空間７１０によって分離され、スペーサー７１７によって離して保持されている。ユーザー入力については、タッチスクリーン７０５はこの分野で周知な手法によって動作することができ、たとえば、ユーザーがほかのタッチスクリーン部７１５のタッチ表面７３０に圧力を与え、タッチスクリーン部７１５がタッチスクリーン内側部７２０に接触し、作動したときに信号を送るように構成された回路を作動させる。ユーザー入力機能を提供することに加えて、タッチスクリーン７０５は、タッチスクリーン内側部７２０の中に光拡散体７３１を備えるように、および／または、タッチスクリーン外側部７１５の中の光拡散体７２５を備えるように構成することができる。
【００５７】
図１３Ｂは、拡散体を有しているタッチスクリーン外側部７１５および／またはタッチスクリーン内側部７２０の実施形態の側面図である。この実施形態では、拡散体は、上側層７５０ａと下側層７５０ｂの間の拡散接着剤７５１である。拡散接着剤７５１は、光を散乱させるための散乱中心として作用する充てん材粒子７５１ａを混合した接着剤であってもよい。光を屈折させるか反射するか散乱させる任意の適切な物質を充てん材粒子７５１ａとして使用してよい。たとえば、充てん材粒子７５１ａは、これに限定されないが、次の重合体、ポリスチレンシリカやポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、中空ポリマー粒子などの物質で作られうる。代替実施形態では、拡散接着剤７５１は、光を屈折させる気泡を有する構成されている。ほかの実施形態では、不透明非反射粒子を使用してもよい。上側７５０ａおよび／または下側７５０ｂの層は、ポリカーボネートやアクリル樹脂、ポリエチレンテレフテレート（ＰＥＴ）などの物質はもちろん、ほかの物質で構成されてもよい。図１３Ｃは、拡散体を有しているタッチスクリーン外側部７１５および／またはタッチスクリーン内側部７２０の別の実施形態であり、拡散体７５２がタッチスクリーンの上側および／または下側部７１５，７２０を形成する層７５０に組み込まれている。図１３Ｄは、拡散体７５３がタッチスクリーン７０５と空間光変調器１０５の間にある実施形態である。たとえば、図１３Ｄでは、拡散体７５３が空間光変調器１０５の外側表面７５４の上面に塗られている。この実施形態では、拡散体７５３は空間光変調器１０５の外側表面７５４とタッチスクリーン７０５の間にあり、拡散体７５３はディスプレイ１０５の外側表面７５４にパターニングして形成してもよい。いくつかの実施形態では、拡散体７５３は、たとえば空間光変調器１０５のガラス外側表面上に引き延ばしてよい。ある実施形態では、拡散体は、紫外線エポキシと熱硬化エポキシに混合した散乱特徴を備えてよい。エポキシを使用するとき、拡散体７５３はエポキシに混合した充てん材粒子であってよく、充てん材粒子が光を散乱する散乱中心として作用する。ほかの構成も可能である。
【００５８】
図１４Ａは、空間光変調器１０５（これは基板を含む）に取り付けられた内側部７２０と、ユーザー入力を受けるためのタッチスクリーン表面７３０を有する外側部７１５とを備えたタッチスクリーン７０５を有するディスプレイ８００の実施形態を示している。内側部７２０と外側部７１５の間の間隙７１０にスペーサー７１７が配置されている。ディスプレイ８００はまた、タッチスクリーン７０５に、たとえば内側部７２０か外側部７１５がそれら両方に、光７１９を供給するように構成された光源７４０を有している。一実施形態では、タッチスクリーン７０５は、光が空間光変調器１０５に入射するように、光７１９を再方向付ける光学構造体を有することができる。いくつかの実施形態では、光学構造体は、タッチスクリーン７０５の内部の勾配または傾斜の表面を備える。いくつかの実施形態では、全反射（ＴＩＲ）素子を使用してよい。また、ある実施形態では、光学素子が、散乱光の一部が空間光変調器１０５に入射するように光を散乱させる粒子を備えている。いくつかの実施形態では、タッチスクリーン７０５の内側部７２０中の物質７４５および／または外側部７１５中の物質７３５に燐光物質を含めることができる。この燐光物質は、光源７４０からの光７１９によって活性化されたときに光を発し、タッチスクリーン７０５と空間光変調器１０５に光を直接供給し、それは次にタッチスクリーン７０５に反射し返されうる。
【００５９】
図１４Ｂ１と１４Ｂ２に示すほかの実施形態では、タッチスクリーン７０５を備えたディスプレイ８００が起伏ライトガイドを有していてもよい。たとえば、図１４Ｂ１では、タッチスクリーン７０５の内側部７２０は、起伏のある（たとえば溝を彫った）表面７６５を有するプレートまたは層の７６０ａを備えていてよい。この起伏のある表面７６５は複数の傾斜部を有していてよい。この表面７６５は、たとえば、鋸歯形状を有していてよい。次に表面７６５の起伏または溝に透過性物質７６０ｂに配置してプレート／層７６０ａの上に実質的平面表面７６０ｃを形成してもよい。光源７４０は光７１９をプレートまたは層７６０ａの中へ方向付け、光７１９は光学的にガイドされる。プレート７６０ａ中を伝搬する光は、表面７６５の傾斜部から反射し、空間光変調器１０５の方へ伝わる。ライトガイドプレートまたは層７６０ａあるいはほかの適切なライトガイドを使用する実施形態では、プレート７６０ａの上または下のディスプレイ８００に拡散体物質を組み込んでよい。たとえば、拡散体は、タッチスクリーン７０５の外側部７１５内に、または空間光変調器１０５の外側表面７５４上にあってもよい。
【００６０】
図１４Ｂ２に示した代替実施形態では、プレートまたは層７６０ａはタッチスクリーン７０５と空間光変調器１０５の間に配置してよい。この実施形態では、透過性物質７６０ｂ（図１４Ｂ１）はプレート７６０ａの表面７６５に配置されていない。むしろ、プレート／層７６０ａとタッチスクリーン７０５の間のキャビティ７６０ｃを空気または真空が占めている。
【００６１】
図１４Ｃに示した別の実施形態では、光源７４０の光７１９がタッチスクリーン７０５の端に方向付けられてよく、タッチスクリーン７０５の少なくとも一部を通ってガイドされてよく、タッチスクリーン７０５がこの光を空間光変調器１０５へ再方向付ける特徴を備えていてよい。たとえば、図１４Ｃでは、タッチスクリーン７０５の内側部７２０が、空間光変調器１０５の方へ光を散乱させる粒子７７０を含んでいてよい。図１４Ｄに示すように、内側部７２０は、上側層７５０ａと下側層７５０ｂの間の接着剤の中に粒子７７０が混合された多層であってもよい。上側７５０ａおよび／または下側７５０ｂの層は、ポリカーボネートやアクリル樹脂、ポリエチレンテレフテレート（ＰＥＴ）など物質や、ほかの物質で構成されてもよい。図１４Ｅに示すほかの実施形態の中では、散乱特徴または粒子７７０が空間光変調器１０５の外側表面７５４の上面に塗られている。これらは散乱特徴または粒子７７０は、粒子７７０は、光干渉変調器の可動反射体の方へ光を再方向付けてよい（参照によってここに組み込まれる２００４年３月５日に提出された「集積変調器照明（Integrated Modulator Illumination）」と題する米国特許出願１０／７９４，８２５号参照）。この実施形態では、散乱特徴または粒子７７０はディスプレイ１０５の外側表面７５４にパターニングして形成しており、散乱特徴または粒子７７０は空間光変調器１０５の外側表面７５４とタッチスクリーン７０５の間にある。ある実施形態では、散乱特徴７７０は空間光変調器１０５のガラス表面上に引き延ばしてよい。いくつかの実施形態では、散乱特徴は、紫外線エポキシまたは熱硬化エポキシに混合されている。エポキシを使用するとき、散乱特徴７７０はエポキシに混合した粒子を備えていてよく、その粒子は、光干渉変調器のミラー仕上げ表面の方へ光を再方向付ける散乱中心として作用する。
【００６２】
図１５Ａは、アクティブ反射体領域の間の非アクティブ領域への入射光を使用するディスプレイ１１００の一実施形態を表現したものである。ここに使用する非アクティブ領域という用語は光干渉変調器の反射領域（たとえばミラー）間の空間を含むが、これに限定されない。ここに使用するアクティブ領域という用語は、たとえば光学キャビティを形成する光干渉変調器の反射領域（たとえばミラー）を含むが、これに限定されない。
【００６３】
図１５Ａを参照すると、ディスプレイ１１００は、空間光変調器１０５の外側表面に結合された膜１１０５を有している。赤１１２１と緑１１２２と青１１２３のアクティブ反射体領域は空間光変調器１０５の底部に図示され、ディスプレイ１１００の多数のアクティブ反射体領域（たとえば共振光学キャビティ）を表わしている。第一の空間１１１０は赤のアクティブ反射体領域１１２１を緑のアクティブ反射体領域１１２２から分離し、緑のアクティブ反射体領域１１２２は第二の空間１１１１によって青のアクティブ反射体領域から分離されている。空間１１１０と１１１１は約２〜１０ミクロン幅の間にあってよく、互いに約１２５〜２５４ミクロンだけ離して配置される。同様に、光を再方向付ける膜１１０５中の空間１１１０と１１１１中の光学特徴は、幅約２〜１０ミクロン幅の間にあってよく、互いに約１２５〜２５４ミクロンだけ離して配置される。これらの範囲から外れた寸法も可能である。
【００６４】
一般に、膜１１０５なしでは、第一の空間１１１０または第二の空間１１１１の領域への入射光は、アクティブ反射体領域１１２１，１１２２，１１２３のいずれにも到達しえない。光干渉変調器１１００の反射率を高めるため、アクティブ反射体領域間の非アクティブ領域（たとえば第一の空間１１１０と第二の空間１１１１）への入射光をアクティブ反射体領域１１２１，１１２２，１１２３のいずれかに再方向付けることができる。非アクティブ領域とアクティブ反射体領域の場所はわかっているので、外部膜１１０５は、矢印１１２０によって示されるように、非アクティブ領域１１１０，１１１１中の膜１１０５への入射１１５光をアクティブ反射体領域１１２１，１１２２，１１２３（たとえば光学キャビティ）中へ再方向付けるように構成することができる。いくつかの実施形態では、膜１１０５が、光を再方向付ける反射体を含んでいる。いくつかの実施形態では、膜１１０５が、光を再方向付ける空間１１１０，１１１１の領域中に個別調整した屈折率を備えるように構成されている。ほかの実施形態では、膜１１０５に空間１１１０，１１１１の領域中に散乱素子を入れて、光の少なくとも一部が散乱されてアクティブ反射体領域（たとえば光学キャビティ）に入射するようにすることができる。
【００６５】
図１５Ｂに示した代替実施形態では、膜１１０５は反射体領域１１２１，１１２２，１１２３の上に、ただし空間光変調器１０５の基板の下に配置してよい。したがって、膜１１０５は空間光変調器１０５内にある。この実施形態では、膜１１０５は、矢印１１２０によって示されるように、光１１１５（それはアクティブ領域に入射するが非アクティブ領域に通常進むであろう）をアクティブ反射体領域１１２１，１１２２，１１２３へ方向付けるように構成されている。
【００６６】
図１６Ａ〜Ｈを参照すると、さまざまな実施形態の外部膜が示してある。図１６Ａでは、外部膜１２０５は、光を散乱させる散乱領域１２１２を有している。図１６Ａに示すように、光を散乱させるそれら散乱領域１２１２は、光を散乱させない領域１２１７の間に配置してよい。散乱領域１２１２は、たとえば反射や屈折によって、光を散乱させてよい。図１６Ｂを参照すると、外部膜１２０５は、低屈折率物質で構成されたマトリックスまたは膜の中に高屈折率領域を有している。この実施形態は、ＴＩＲを使用して光を再方向付ける。たとえば、高屈折率を有する外部膜１２０５の空間を光干渉変調器の活性領域上に配置し、低屈折率を有する空間を光干渉変調器の不活性領域上に配置すると、非アクティブ領域へ通常通過して行くであろう外部膜１２０５の低屈折率領域への入射光のいくらかが光干渉変調器のアクティブ領域に方向付けられる。図１６Ｃを参照すると、外部膜１２０５が、外部膜の単一表面上に凹レンズとして作用するくぼみ領域１２１３を有していてよい。図１６Ｄを参照すると、外部膜１２０５が、領域１２１４中にフレネルレンズを有していてよい。ほかの実施形態では、ホログラフィー光学素子または回折光学素子が領域１２１４に配置されてよい。たとえば、これらの光学素子は、光を散乱または回折させてよく、また、たとえば入射光を活性領域へ再方向付ける負のパワーを有するレンズとして動作してよい。図１６Ｅを参照すると、外部膜１２０５が、光を異なる活性領域の方へ反対方向に屈折させる対向傾斜表面１２１５を有していてよい。図１６Ｆは、光を同じ方向に屈折させるように同様に方向づけられた表面１２１５を有する外部膜１２０５を示している。図１６Ｇを参照すると、外部膜１２０５が、光を活性領域の方へ反射する一つ以上の反射傾斜表面１２１６を有していてよい。外部膜１２０５で光の所望の方向付けをさらに遂行するほかの多くの構成が可能である。
【００６７】
いま図１７を参照すると、光干渉変調器１２００は、空間光変調器１０５の外側表面に結合された外部膜１２０５を有することができ、ここで、膜１２０５は、広範囲の角度での入射光を集め、光を狭範囲の角度で光変調素子上に方向付けるように構成されている。図１７では、外部膜１２０５は、さまざまな角度での入射光１２０６，１２０７を受け、光を実質的に平行化し（矢印１２０８，１２０９によって表わされる）、光をアクティブ反射体１２１１の方へ方向付けるように構成される。いくつかの実施形態では、その一つを図１７に示すように、外部膜１２０５は、光を実質的に平行化するコリメート素子１２１８を有している。いくつかの実施形態では、外部膜１２０５は、複数非結像光学素子（たとえば複合放物面コレクター）１２１８を有している。非結像光学素子（たとえば複合放物面コレクター１２１８）は、ある範囲の角度での外部膜１２０５への入射光１２０６，１２０７のいくらかを少なくとも平行化する。光１２０８と１２０９の一部は次により垂直な角度で複合放物面コレクター１２１８を出て、アクティブ反射体１２１１の方へ方向付けられる。光１２０８と１２０９のいくらかは次にアクティブ反射体１２１１によって反射され、制限された範囲の角度でディスプレイ１２００から出て行く光１２１０ａと１２１０ｂとしてディスプレイ１２００を出る。したがって、膜１２０５は、制限された視野を有する。いくつかの実施形態では、光１２１０ａと１２１０ｂの少なくともいくらかは、外部膜１２０５の正面表面に垂直な平面６１０から約７０度以下のテーパー角度でディスプレイ１２００を出る。いくつかの実施形態では、テーパー角度は、外部膜１２０５の正面表面に垂直な平面６１０から約６５か６０か５５か５０か４５か４０か３５か３０か２５か２０度以下である。コリメート素子１２０５はデバイス１２００の視野を効果的に制限する。なぜなら、光はディスプレイ１２００から入射角よりも実質的に大きい角度で一般に出て行かないからである。したがって、外部膜の視野は、法線から測定して、約７０か６５か６０か５５か５０か４５か４０か３５か３０か２５か２０度未満であってもよい。これらの角度は半値角である。これらの範囲から外れたほかの値も可能である。
【００６８】
図１８Ａ〜Ｃは、空間光変調器１０５に前に配置した光学膜１３０５を有するディスプレイ１３００の別の実施形態を示している。光学膜１３０５は、広範囲の角度での入射光を受け、より狭範囲の角度で光変調素子上に光を方向付けるように構成されている。光学膜１３０５はまた光を拡散させる。ある実施形態では、光学膜１３０５は、拡散体素子への入射光がさらに平行化されて光変調素子の方へ方向付けられるように光を拡散させるように構成されている。
【００６９】
一実施形態では、光学膜１３０５はホログラフィー拡散体を備えている。ホログラフィー拡散体は、光を操作するために（たとえば狭範囲の角度にわたって高めた強度分布を生成するために）配置された回折特徴を備えている。別の実施形態では、光学膜１３０５は複数の非結像光学素子（たとえば上述したような複数の複合放物面コレクターや光学膜１３０５の上側表面１３４０上の拡散体の薄層）を有している。別の実施形態では、光学膜１３０５は、外側表面１３４０上の拡散体の膜を備えたほかの平行化素子を有している。
【００７０】
図１８Ａを参照すると、膜１３０５は入射光１３１０を受けるように構成されている。図１８Ｂを参照すると、膜はまた、入射光１３１０（それは空間光変調器１０５内のアクティブ反射体に方向付けられている）をアクティブ反射体の表面に立てた法線の方へ実質的に再方向付ける（実質的に方向付けられた光が矢印１３１５によって表わされている）ように構成されている。±７５度の範囲に超える入射光に対して、再方向付けられた光は±３５度の範囲内にすることができる。ここで角度は法線から測定している。この実施形態では、再方向付けられた光は実質的に平行化される。いくつかの実施形態では、反射体は空間光変調器１０５の底部にあってもよい。図１８Ｃを参照すると、アクティブ反射体から反射された光１３２５が膜１３０５の下側表面１３３０に入る。膜１３０５はその下側表面１３３０における正反射光を受けるように構成されており、散乱光として膜１３０５から射出される前に拡散される。いくつかの実施形態では、光は膜１３０５を通って伝搬する際に拡散される。ほかの実施形態では、光は膜１３０５の上側表面１３４０（または下側表面１３３０）で拡散される。上記の範囲を外れたほかの構成や値も可能である。
【００７１】
前記の説明は本発明のある実施形態を詳述している。しかしながら、前記のものがどのように文字で表現されていても、本発明はさまざまな手法で実施できることはわかるであろう。上にも述べたように、本発明のある特徴や様相を説明する際の特定の用語の使用は、その用語をここに再定義してその用語に関連して本発明の特徴や様相の任意の特定の特性を含んでいることに限定していることを示唆していると解するべきではないことに留意すべきである。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ１】
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【図１４Ｂ２】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイであって、
基板と、
複数の光変調素子を有する光変調アレイであって、アクティブ領域と非アクティブ領域を備えている光変調アレイと、
前記光変調アレイの前記アクティブ領域と比較して前記光変調アレイの前記非アクティブ領域に集中するように前記光変調素子の片側に配置された複数の再方向付け素子とを備えており、前記再方向付け素子は、前記再方向付け素子と前記基板の上方から伝搬して前記再方向付け素子に入射する光を前記光変調アレイの前記アクティブ領域の中に再方向付けるように構成されており、前記アクティブ領域は互いに間隔を置いて離して配置されており、
前記ディスプレイが反射型ディスプレイである、ディスプレイ。
【請求項２】
前記再方向付け素子が前記光変調素子と前記基板との間に配置されている、請求項１のディスプレイ。
【請求項３】
前記基板が前記再方向付け素子と前記光変調素子との間に配置されている、請求項１のディスプレイ。
【請求項４】
前記再方向付け素子が反射表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項５】
前記再方向付け素子が、入射光を散乱する散乱素子を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項６】
前記再方向付け素子がレンズを備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項７】
前記レンズが、負のパワーを有している、請求項６のディスプレイ。
【請求項８】
前記レンズが、凹レンズを形成する凹面を備えている、請求項７のディスプレイ。
【請求項９】
前記レンズがフレネルレンズを備えている、請求項６のディスプレイ。
【請求項１０】
前記再方向付け素子が回折光学素子を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１１】
前記再方向付け素子がホログラフィー領域を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１２】
前記再方向付け素子が傾斜表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１３】
前記再方向付け素子が反対側傾斜表面を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１４】
前記再方向付け素子が全反射素子を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１５】
前記再方向付け素子が約２〜１０ミクロンの幅を有している、請求項１のディスプレイ。
【請求項１６】
前記再方向付け素子が、約１２５〜２５４ミクロンの間隔を置いて離して配置されている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１７】
前記光変調アレイと電気的通信状態にある、画像データを処理するように構成されたプロセッサーと、
前記プロセッサーと電気的通信状態にあるメモリ素子とをさらに備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項１８】
少なくとも一つの信号を前記光変調アレイに送る第一のコントローラーと、
前記画像データの少なくとも一部を前記第一のコントローラーに送る第二のコントローラーとをさらに備えている、請求項１７のディスプレイ。
【請求項１９】
前記画像データを前記プロセッサーに送るように構成された像源モジュールをさらに備えている、請求項１７のディスプレイ。
【請求項２０】
前記像源モジュールが、レシーバーとトランシーバーとトランスミッターの少なくとも一つを備えている、請求項１９のディスプレイ。
【請求項２１】
入力データを受け取るとともに前記入力データを前記プロセッサーに通信するように構成された入力デバイスをさらに備えている、請求項１７のディスプレイ。
【請求項２２】
前記光変調素子が、画像を形成するように構成された空間光変調器を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項２３】
前記光変調素子が、可動反射面と、静止反射面と、前記可動反射面と前記静止反射面の間にある空洞光共振器とを備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項２４】
前記光変調素子が電気機械ミラーを備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項２５】
前記光変調素子が光干渉変調器を備えている、請求項１のディスプレイ。
【請求項２６】
前記アクティブ領域が空洞光共振器を含んでいる、請求項２３のディスプレイ。
【請求項２７】
前記非アクティブ領域が、隣接する前記アクティブ領域の間の空間を含んでいる、請求項１のディスプレイ。
【請求項２８】
ディスプレイであって、
光を変調するための手段を備え、前記光変調手段は複数のアクティブ領域と非アクティブ領域を含んでおり、前記アクティブ領域は互いに間隔を置いて離して配置されており、
前記光変調手段を支持するための手段を備え、
光を再方向付けるための手段であって、前記光再方向付け手段と前記支持手段の上方から伝搬してきて前記光再方向付け手段に入射する光を前記光変調手段の前記アクティブ領域に再方向付けるための手段を備え、前記光再方向付け手段は、前記光変調手段の前記アクティブ領域と比較して前記光変調手段の前記非アクティブ領域に集中するように前記光変調手段の片側に配置されており、
前記ディスプレイが反射型ディスプレイである、ディスプレイ。
【請求項２９】
前記支持手段が基板を含んでいるか、前記光変調手段が複数の光変調素子を含んでいるか、前記光再方向付け手段が複数の光再方向付け素子を含んでいる、請求項２８のディスプレイ。
【請求項３０】
ディスプレイを製造する方法であり、
基板上の光変調アレイの片側に複数の光再方向付け素子を配置し、前記光変調アレイは複数の光変調素子を含んでおり、前記光変調アレイは複数のアクティブ領域と非アクティブ領域を含んでおり、前記アクティブ領域は互いに間隔を置いて離して配置されており、
前記複数の光再方向付け素子は、前記光変調アレイの前記非アクティブ領域の上方に集中しており、
前記光再方向付け素子は、前記光再方向付け素子と前記基板の上方から伝搬して前記光再方向付け素子に入射する光を前記光変調アレイの前記アクティブ領域の中に再方向付けるように構成されており、
前記ディスプレイが反射型ディスプレイである、ディスプレイ。
【請求項３１】
請求項３０の方法によって製造された反射型ディスプレイ。
【外国語明細書】
2011180611000001.pdf