(57)【要約】  本開示によれば、表示デバイス上でのタッチセンシングのためのシステム、方法および装置が提供される。一態様では、双安定表示素子およびタッチセンシング素子を含んだディスプレイであって、表示素子とタッチセンシング素子の間に接地遮蔽層がないディスプレイに対する電気的干渉を低減するための方法が提供される。この方法は、ディスプレイドライバ回路機構を使用して、双安定表示素子のアレイの少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するステップと、表示素子を選択された状態に維持するステップと、表示素子が選択された状態を維持している間、ディスプレイドライバ回路機構とは異なるタッチセンシングドライバ回路機構を使用して、タッチセンシング素子から信号を取得するステップとを含むことができる。
2014529786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイに対する電気的干渉を低減するための方法であって、
ディスプレイドライバ回路機構を使用して、表示素子のアレイの少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するステップと、
前記表示素子を前記選択された状態に維持するステップと、
実質的に前記表示素子が前記選択された状態を維持している間のみ、前記ディスプレイドライバ回路機構とは異なるタッチセンシングドライバ回路機構を使用して、タッチセンシング素子から信号を取得するステップと
を含む方法。
【請求項２】
表示素子の前記アレイの前記部分に一定の保持電圧を印加することによって前記選択された状態が維持される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記タッチセンシング素子が表示素子の前記アレイの前記部分の近傍に配置される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、
前記タッチセンシング素子から前記信号を取得するステップの間、前記ディスプレイドライバ回路機構を使用して、前記アレイの少なくとも第2の部分を第2の選択された状態に設定するステップ
をさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、
前記ディスプレイドライバ回路機構を使用して、前記タッチセンシング素子から信号を取得するステップと平行して、前記アレイの異なる部分を前記選択された状態に設定するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記表示素子が干渉変調器の行および列アレイを形成し、個々の干渉変調器が、
可動反射層と、
前記可動反射層から可変制御距離に配置された固定部分反射層であって、前記可動反射層の位置がピクセル観察状態を決定する固定部分反射層と
を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって前記干渉変調器を選択された状態に設定するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記コモンラインが前記アレイの行または列に沿って配置された電極を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記コモンラインに沿って保持電圧が印加される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記タッチセンシング素子がアレイで配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
タッチセンシング素子のキャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から信号を取得するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
タッチセンシング素子が透明導体を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
タッチセンシング能力を備えた表示装置であって、
表示素子のアレイと、
タッチセンシング素子のアレイであって、前記タッチセンシング素子が、接地遮蔽層によって分離されることなく前記表示素子の上に形成されるアレイと、
前記タッチセンシング素子の少なくとも一部の部分からの入力を検出するように構成されたタッチセンシングドライバ回路と、
前記表示素子の少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するように構成されたディスプレイドライバ回路であって、その後、前記表示素子の前記部分を前記選択された状態に維持するように構成されるディスプレイドライバ回路と、
プロセッサであって、
前記ディスプレイドライバ回路に画像データを書き込み、
前記表示素子の前記部分が前記選択された状態に維持されている場合に、タッチセンシング素子の前記少なくとも一部の部分からタッチセンシング入力を取得する
ように構成されたプロセッサと
を備える表示装置。
【請求項１４】
タッチセンシング素子の前記部分が表示素子の前記部分の近傍に配置される、請求項13に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記ディスプレイドライバ回路が、前記プロセッサがタッチセンシング素子の前記部分からタッチセンシング入力を取得している間、表示素子の前記アレイの少なくとも第2の部分を第2の選択された状態に設定するように構成される、請求項14に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記ディスプレイドライバ回路が、表示素子の前記アレイの異なる部分を前記選択された状態に設定するように構成され、前記アレイの前記異なる部分を設定するステップが、前記タッチセンシングドライバ回路からタッチセンシング入力を取得するステップと平行して実施される、請求項13に記載の表示装置。
【請求項１７】
表示素子の前記アレイが干渉変調器の行および列アレイを形成し、個々の干渉変調器が、
可動反射層と、
前記可動反射層から可変制御距離に配置された固定部分反射層であって、前記可動反射層の位置がピクセル観察状態を決定する固定部分反射層と
を含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記ディスプレイドライバ回路が、前記アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって干渉変調器を前記選択された状態に設定するように構成される、請求項17に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記コモンラインが前記アレイの行または列に沿って配置された電極を含む、請求項18に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記コモンラインに沿って保持電圧が印加される、請求項19に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記タッチセンシングドライバ回路が、前記タッチセンシング素子のキャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から信号を取得するようにさらに構成される、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
タッチセンシング素子が透明導体を含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記プロセッサが画像データを処理するようにさらに構成され、前記双安定表示装置が、
前記プロセッサと通信するように構成されるメモリ素子
をさらに含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記画像データの少なくとも一部の部分を前記ディスプレイドライバ回路に送るように構成されたコントローラ
をさらに備える、請求項23に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記画像データを前記プロセッサに送るように構成された画像源モジュール
をさらに備える、請求項23に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記画像源モジュールが受信機、トランシーバおよび送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項25に記載の表示装置。
【請求項２７】
入力データを受け取り、かつ、前記入力データを前記プロセッサに送るように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項23に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記表示素子が双安定表示素子を含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２９】
表示素子の前記アレイとタッチセンシング素子の前記アレイの間に接地遮蔽層が存在しない、請求項13から16のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項３０】
タッチセンシング能力を備えた表示装置であって、
表示素子のアレイの少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するための手段と、
前記表示素子を前記選択された状態に維持するための手段と、
実質的に前記表示素子が前記選択された状態に維持されている場合にのみ、タッチセンシング素子から信号を取得するための手段と
を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機械システムおよび位置をタッチセンシングすることができる関連する表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システムには、電気素子および機械素子を有するデバイス、アクチュエータ、変換器、センサ、光学コンポーネント(例えば鏡)および電子機器が含まれている。電気機械システムは、それらに限定されないが、マイクロスケールおよびナノスケールを始めとする様々なスケールで製造することができる。例えば微小電気機械システム(MEMS)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶ範囲のサイズを有する構造を含むことができる。超微小電気機械システム(NEMS)デバイスは、1ミクロンより小さいサイズを有する構造を含むことができ、例えば数百ナノメートルより小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気機械素子は、薄膜形成、エッチング、リソグラフィ、および/または基板の一部および/または薄膜形成した部材層の一部をエッチング除去処理し、あるいは層を追加して電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成する他の微小機械加工プロセスを使用して生成することができる。
【０００３】
あるタイプの電気機械システムデバイスは、干渉変調器(IMOD)と呼ばれている。本明細書において使用されているように、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理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意味している。いくつかの実施態様では、干渉変調器は、一対の導電板を含むことができ、そのうちの一方または両方の一部または全体を透明および/または反射性にすることができ、また、適切な電気信号を印加することによって相対運動させることができる。一実施態様では、一方の導電板は、基板の上に配置された静止層を含むことができ、また、もう一方の導電板は、エアギャップによって静止層から間隔を隔てた金属膜を含むことができる。一方の導電板のもう一方の導電板に対する位置によって、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることができる。干渉変調器デバイスは、広範囲にわたる用途を有しており、既存の製品を改善するための使用、および新しい製品、とりわけ表示機能を備えた製品を創造するための使用が期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの革新的態様を有しており、それらのうちのどの態様も、単独では本明細書において開示される望ましい属性に対する役割を担っていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示で説明されている主題の一革新的態様によれば、ディスプレイに対する電気的干渉を低減するための方法の一実施態様が提供される。ディスプレイは、表示素子とタッチセンシング素子の間に接地遮蔽層がない双安定表示素子およびタッチセンシング素子を含む。上記方法は、ディスプレイドライバ回路機構を使用して、表示素子のアレイの少なくとも一部を選択された状態に設定するステップを含む。上記方法は、表示素子を選択された状態に維持するステップをさらに含む。上記方法は、実質的に一定の保持電圧が印加されている間のみ、ディスプレイドライバ回路機構とは異なるタッチセンシングドライバ回路機構を使用して、タッチセンシング素子から信号を取得するステップをさらに含む。表示素子は、干渉変調器の行および列アレイを形成することができる。干渉変調器は、アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって選択された状態に設定することができる。保持電圧は、列ラインに沿って印加することができる。信号は、キャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から取得することができる。
【０００６】
本開示の他の態様によれば、タッチセンシング能力を備えた表示装置の一実施態様が提供される。表示装置は表示素子のアレイを含む。表示装置は、タッチセンシング素子のアレイをさらに含む。タッチセンシング素子は、接地遮蔽層によって分離されることなく表示素子の上に形成される。表示装置は、タッチセンシング素子からの入力を検出するように構成されたタッチセンシングドライバ回路をさらに含む。表示装置は、表示素子を選択された状態に設定するように構成されたディスプレイドライバ回路をさらに含む。ディスプレイドライバ回路は、その後、表示素子を選択された状態に維持するように構成されている。表示装置は、電源およびプロセッサをさらに含む。プロセッサは、ディスプレイドライバ回路に画像データを書き込むように構成されている。プロセッサは、実質的に表示素子が選択された状態に維持されている場合にのみ、タッチセンシングドライバ回路からタッチセンシング入力を取得するようにさらに構成されている。表示素子は、干渉変調器の行および列アレイを形成することができる。干渉変調器は、アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって選択された状態に設定することができる。保持電圧はコモンラインに印加することができる。タッチセンシング回路は、タッチセンシング素子のキャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から信号を取得するように構成することができる。
【０００７】
本開示のさらに他の態様によれば、タッチセンシング能力を備えた表示装置の一実施態様が提供される。表示装置は、表示素子およびタッチセンシング素子を含み、表示素子とタッチセンシング素子の間に接地遮蔽層はない。表示装置は、表示素子のアレイの少なくとも一部を選択された状態に設定するための手段を含む。表示装置は、表示素子を選択された状態に維持するための手段をさらに含む。表示装置は、実質的に表示素子が選択された状態に維持されている場合にのみ、タッチセンシング素子から信号を取得するための手段をさらに含む。
【０００８】
本明細書の中で説明されている主題の1つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明の中で示されている。他の特徴、態様および利点については、以下の説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、必ずしも縮尺通りには描かれていないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】干渉変調器(IMOD)表示デバイスの一連のピクセル内の隣接する2つのピクセルを示す等角図の一例を示す図である。
【図２】3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。
【図３】図1の干渉変調器の可動反射層の位置対印加電圧を示す概略図の一例を示す図である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加された場合の干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示す図である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイ内の表示データのフレームを示す概略図の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図5Aに示されている表示データのフレームを書き込むために使用することができるコモン信号およびセグメント信号のタイミング図の一例を示す図である。
【図６Ａ】図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面の一例を示す図である。
【図６Ｂ】干渉変調器の様々な実施態様の断面の例を示す図である。
【図６Ｃ】干渉変調器の様々な実施態様の断面の例を示す図である。
【図６Ｄ】干渉変調器の様々な実施態様の断面の例を示す図である。
【図６Ｅ】干渉変調器の様々な実施態様の断面の例を示す図である。
【図７】干渉変調器の製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図である。
【図８Ａ】干渉変調器を製造する方法における様々なステージを概略的に示す断面の例を示す図である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製造する方法における様々なステージを概略的に示す断面の例を示す図である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製造する方法における様々なステージを概略的に示す断面の例を示す図である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製造する方法における様々なステージを概略的に示す断面の例を示す図である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製造する方法における様々なステージを概略的に示す断面の例を示す図である。
【図９】タッチセンシング層を備えたディスプレイのための典型的な構成の一例を示す図である。
【図１０Ａ】図9の一般構成によるタッチセンシング層を備えた干渉変調器表示層の横断面の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】干渉変調器表示層およびタッチセンシング層の一代替実施態様の横断面の一例を示す図である。
【図１１】干渉変調器ディスプレイ上の接触をセンシングするための方法を示す流れ図の一例を示す図である。
【図１２】干渉変調器ディスプレイ上の接触をセンシングするための他の方法を示す流れ図の一例を示す図である。
【図１３】3×3干渉変調器ディスプレイおよびタッチセンシング層を組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。
【図１４Ａ】複数の干渉変調器を含んだ表示デバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。
【図１４Ｂ】複数の干渉変調器を含んだ表示デバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
様々な図における同様の参照番号および指定は、同様の構成要素を表している。
【００１１】
以下の詳細な説明は、革新的態様を説明するために特定の実施態様を対象にしている。しかしながら、本明細書における教示は、多くの異なる方法で適用することができる。説明されている実施態様は、動画(例えばビデオ)であれ、あるいは静止画像(例えばスチール画像)であれ、また、文字であれ、図形または絵であれ、画像を表示するように構成される任意のデバイスの中で実施することができる。より詳細には、これらの実施態様は、それらに限定されないが、移動電話、マルチメディアインタネットイネーブルセルラ電話、移動テレビジョンレシーバ、無線デバイス、スマートフォン、ブルートゥースデバイス、パーソナルデータアシスタント(PDA)、無線電子メールレシーバ、ハンドヘルドすなわち携帯型コンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、プリンタ、複写機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPSレシーバ/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、時計、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス(例えば電子リーダ)、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ(例えば走行距離計ディスプレイ、等々)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(例えば車両内の後方ビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子掲示板またはサイン、プロジェクタ、建築構造物、マイクロ波、冷凍機、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、携帯型メモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パッケージング(例えば電気機械システム(EMS)、MEMSおよび非MEMS)、美的構造物(例えば宝石へのイメージの表示)および様々な電気機械システムデバイスなどの様々な電子デバイスの中で、あるいはこれらの電子デバイスと関連して実施することができることが企図されている。また、本明細書における教示は、それらに限定されないが、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、運動センシングデバイス、磁力計、家庭用電化製品のための慣性コンポーネント、家庭用電化製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動スキーム、製造プロセス、電子試験機器などの非表示用途に使用することも可能である。したがってこれらの教示には、単に図に示されている実施態様に限定されることは意図されておらず、それとは全く逆に、当業者には容易に明らかであるように、広範囲にわたる用途を有している。
【００１２】
いくつかの実施態様では、以下で説明する表示デバイスは、タッチセンシング能力を組み込むことができる。タッチセンシング層と表示層の間の望ましくない干渉のため、タッチセンサをディスプレイから遮蔽するための追加層を含まなければならないことがしばしばである。追加層は、反射型表示デバイスの性能に悪影響を及ぼすことがある。一代替解決法として、タッチセンシング層は、ディスプレイが更新されていない場合にのみ「センシング」することができる。いくつかの表示素子タイプの場合、双安定表示素子は一例であり、ディスプレイドライバ回路は、一定の保持電圧を印加することによって素子を選択された状態に置き、かつ、素子を選択された状態に維持することができる。タッチセンシングドライバ回路機構は、ディスプレイが画像の更新と更新の間で選択された状態にある場合にセンシングを実施することができる。したがって本明細書において開示される方法およびシステムのいくつかの実施態様は、ディスプレイの性能またはタッチセンシング性能を犠牲にすることなく、追加層の必要性を除去することができる。例えば以下で説明する干渉変調器(IMOD)タイプのディスプレイのいくつかの実施態様は、タッチセンサの精度またはIMODの輝度あるいは色忠実度の低下を伴うことなくタッチパネルを組み込むことができる。
【００１３】
説明されている実施態様を適用することができる適切なMEMSデバイスの一例は、反射型表示デバイスである。反射型表示デバイスは、反射型表示デバイスに入射する光を光学干渉の原理を使用して選択的に吸収および/または反射させるためにIMODを組み込むことができる。IMODは、吸収体、該吸収体に対して移動させることができる反射体、および吸収体と反射体の間に規定される光共振キャビティを含むことができる。反射体は、複数の異なる位置へ移動させることができ、それにより光共振キャビティの大きさを変更することができ、延いては干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことができる。IMODの反射率スペクトルは、異なる色を生成するために可視波長全体にわたってシフトさせることができる極めて広いスペクトル帯域を生成することができる。スペクトル帯域の位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、つまり反射体の位置を変更することによって調整することができる。
【００１４】
図1は、IMOD表示デバイスの一連のピクセル内の隣接する2つのピクセルを示す等角図の一例を示したものである。IMOD表示デバイスには、1つまたは複数の干渉MEMS表示素子が含まれている。これらのデバイスでは、MEMS表示素子のピクセルは、明るい状態または暗い状態のいずれかにすることができる。明るい(「休止」、「開」または「オン」の)状態では、表示素子は、入射する可視光の大部分を例えば使用者に向かって反射する。一方、暗い(「駆動」、「閉じた」または「オフ」の)状態では、表示素子は、入射する可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態およびオフ状態の光反射率特性を逆にすることができる。MEMSピクセルは、特定の波長を主として反射するように構成することができ、それにより黒および白に加えてカラー表示することができる。
【００１５】
IMOD表示デバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。個々のIMODは、エアギャップ(光学ギャップまたはキャビティとも呼ばれている)を形成するために、可変で、かつ、制御可能な距離を隔てて互いに配置された一対の反射層、つまり可動反射層および固定部分反射層を含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間を移動させることができる。第1の位置、つまり休止位置では、固定部分反射層から比較的遠くに離れた位置に可動反射層を配置することができる。第2の位置、つまり駆動位置では、部分反射層により近い位置に可動反射層を配置することができる。これらの2つの層で反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合って、あるいは弱め合って干渉し、それによりピクセル毎に全体的に反射状態または全体的に非反射状態のいずれかを生成することができる。いくつかの実施態様では、非駆動時にIMODを反射状態にして可視スペクトル内の光を反射させることができ、また、非駆動時にIMODを暗い状態にして可視範囲外の光(例えば赤外光)を反射させることができる。しかしながら、いくつかの他の実施態様では、非駆動時にIMODを暗い状態にし、また、駆動時にIMODを反射状態にすることができる。いくつかの実施態様では、印加電圧を導入することにより、ピクセルを駆動して状態を変化させることができる。いくつかの他の実施態様では、印加される電荷がピクセルを駆動して状態を変化させることができる。
【００１６】
図1に示されているピクセルアレイの部分には、隣接する2つの干渉変調器12が含まれている。左側のIMOD12には(図に示されているように)、部分反射層を含んだ光スタック16から所定の距離を隔てた休止位置に位置している可動反射層14が示されている。左側のIMOD12の両端間に印加されている電圧V0は、可動反射層14を駆動するには不十分である。右側のIMOD12には、光スタック16の近傍、または光スタック16に隣接する駆動位置に位置している可動反射層14が示されている。右側のIMOD12の両端間に印加されている電圧Vbiasは、可動反射層14を駆動位置に維持するには十分である。
【００１７】
図1では、ピクセル12の反射特性は、ピクセル12に入射する光を示す矢印13、および左側のピクセル12で反射する光15で概ね示されている。図には詳細に示されていないが、ピクセル12に入射する光13のほとんどは、光スタック16に向かって透明基板20を透過することは当業者には理解されよう。光スタック16に入射する光の一部は、光スタック16の部分反射層を透過し、また、一部は透明基板20を通って後方に反射する。光13のうちの光スタック16を透過する部分は、可動反射層14で透明基板20に向かって(また、透明基板20を透過して)後方へ反射する。光スタック16の部分反射層で反射した光と、可動反射層14で反射した光の間の干渉(強め合う干渉または弱め合う干渉)により、ピクセル12で反射した光15の1つまたは複数の波長を決定することができる。
【００１８】
光スタック16は、単一の層または複数の層を含むことができる。層は、電極層、部分反射および部分透過層、および透明誘電体層のうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光スタック16は、導電性で、部分的に透明で、かつ、部分的に反射性であり、また、光スタック16は、例えば上記層のうちの1つまたは複数を透明基板20の上に薄膜形成させることによって製造することができる。電極層は、様々な金属、例えば酸化インジウムスズ(ITO)などの様々な部材から形成することができる。部分反射層は、様々な金属、例えばクロム(Cr)、半導体および誘電体などの部分的に反射性である様々な部材から形成することができる。部分反射層は、部材の1つまたは複数の層で形成することができ、これらの層の各々は、単一の部材または複数の部材の組合せで形成することができる。いくつかの実施態様では、光スタック16は、光吸収体および導体の両方として働き、その一方で、異なる、より導電性の層または部分(例えば光スタック16の、あるいはIMODの他の構造の)は、IMODピクセル間のバス信号に対して働くことができる金属または半導体の単一の半透明厚さを含むことができる。また、光スタック16は、1つまたは複数の導電層または導電/吸収層を覆う1つまたは複数の絶縁層すなわち誘電体層を含むことも可能である。
【００１９】
いくつかの実施態様では、光スタック16の層を平行ストリップにパターン化することができ、また、以下でさらに説明するように、表示デバイス中に複数の行電極を形成することができる。当業者には理解されるように、「パターン化される」という用語は、本明細書においては、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを意味するべく使用されている。いくつかの実施態様では、可動反射層14には、アルミニウム(Al)などの高度に導電性で、かつ、高度に反射性の部材を使用することができ、これらのストリップは、表示デバイス中に複数の列電極を形成することができる。可動反射層14は、ポスト18の上部に薄膜形成される列、およびポスト18間に薄膜形成される中間犠牲部材を形成するための、1つまたは複数の薄膜形成金属層の一連の平行ストリップ(光スタック16の行電極に対して直角の)として形成することができる。犠牲部材がエッチング除去処理されると、規定ギャップ19、すなわち光学キャビティを可動反射層14と光スタック16の間に形成することができる。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は約1〜1000umにすることができ、一方、ギャップ19は約10,000オングストローム(Å)未満にすることができる。
【００２０】
いくつかの実施態様では、IMODの個々のピクセルは、駆動状態であっても、あるいは休止状態であっても、本質的には固定反射層および可動反射層によって形成されるコンデンサである。電圧が印加されていない場合、可動反射層14aは、図1の左側のピクセル12で示されているように機械的に休止した状態を維持し、可動反射層14と光スタック16の間にギャップ19が規定されている。しかしながら、選択された行および列のうちの少なくとも一方に、電位差、例えば電圧が印加されると、対応するピクセルの行電極および列電極の交点に形成されるコンデンサが充電されるようになり、静電力によって電極が共に引っ張られる。印加される電圧が閾値より高い場合、可動反射層14が変形し、光スタック16の近傍または光スタック16まで移動することになる。光スタック16内の誘電体層(図示せず)は、図1の右側の駆動状態のピクセル12で示されているように、層14と16の間の短絡を防止し、かつ、これらの間の分離距離を制御することができる。挙動は、印加される電位差の極性に無関係に同じである。アレイ内の一連のピクセルは、いくつかの例では「行」または「列」と呼ぶことができるが、1つの方向を「行」と呼び、他の方向を「列」と呼ぶことは任意であることは当業者には容易に理解されよう。繰り返すが、配向によっては行を列とみなし、列を行とみなすことも可能である。さらに、表示素子は、直交する行および列で一様に配置することができ(「アレイ」)、あるいは非線形構成で配置することも可能であり、例えば互いに対して一定の位置オフセットを持たせることができる(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、どちらも構成と呼ぶことができる。したがってディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして参照されているが、いずれの場合においても素子自体を互いに直交配置する必要はなく、あるいは一様な分布で配置する必要もなく、非対称形状および非一様に分布した素子を有する配置を含むことができる。
【００２１】
図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示したものである。電子デバイスには、1つまたは複数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が含まれている。オペレーティングシステムの実行に加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話用途、電子メールプログラムまたは任意の他のソフトウェアアプリケーションを含む1つまたは複数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することができる。
【００２２】
プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成することができる。アレイドライバ22は、例えばディスプレイアレイすなわちパネル30に信号を提供する行ドライバ回路24および列ドライバ回路26を含むことができる。図1に示されているIMOD表示デバイスの断面は、図2の線1-1によって示されている。分かり易くするために図2にはIMODの3×3アレイが示されているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多くのIMODを含むことができ、また、行と列とでそれぞれ異なる数のIMODを含むことも可能である。
【００２３】
図3は、図1の干渉変調器の可動反射層の位置対印加電圧を示す概略図の一例を示したものである。MEMS干渉変調器の場合、行/列(つまりコモン/セグメント)書込み手順には、図3に示されている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。可動反射層つまり鏡を休止状態から駆動状態に変化させるためには、干渉変調器には場合によっては例えば約10ボルトの電位差が必要である。しかしながら電圧がその値から低くなって例えば10ボルト未満に降下しても可動反射層はその状態を維持し、電圧が2ボルト未満に降下するまで可動反射層は完全に休止しない。したがって図3に示されているように約3ボルトから7ボルトの電圧範囲が存在し、この電圧範囲に印加電圧のウィンドウが存在しており、このウィンドウの中ではデバイスは休止状態または駆動状態のいずれかで安定である。これは、本明細書においては「ヒステリシスウィンドウ」または「安定ウィンドウ」と呼ばれている。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ30の場合、行/列書込み手順は、所与の行をアドレス指定している間、アドレス指定された駆動すべき行のピクセルが約10ボルトの電圧差にさらされ、また、休止させるべきピクセルがゼロボルトに近い電圧差にさらされるよう、1つまたは複数の行を一度にアドレス指定するように設計することができる。アドレス指定されると、ピクセルは、それらがその前のストローブ状態を維持するよう、定常状態、つまり約5ボルトのバイアス電圧差にさらされる。この例では、個々のピクセルは、アドレス指定されると、約3〜7ボルトの「安定ウィンドウ」内の電位差に遭遇することになる。このヒステリシス特性の特徴により、例えば図1に示されているように、同じ印加電圧条件の下で、その時点における駆動状態または休止状態のいずれかで安定した状態を維持するようにピクセルを設計することができる。個々のIMODピクセルは、駆動状態であれ、あるいは休止状態であれ、本質的には固定反射層および可動反射層によって形成されるコンデンサであるため、実質的に電力を消費することなく、つまり実質的に電力を損失することなく、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧でこの安定状態を保持することができる。さらに、印加される電圧電位が実質的に一定を維持する場合、IMODピクセルには本質的にほとんど電流が流れないか、あるいは全く流れない。
【００２４】
いくつかの実施態様では、所与の行のピクセルの状態への所望の変化(存在すれば)に従って、「セグメント」電圧の形態のデータ信号を列電極のセットに沿って印加することによって画像のフレームを生成することができる。引き続いて、一度に1行ずつフレームが書き込まれるよう、アレイの個々の行をアドレス指定することができる。所望のデータを第1の行のピクセルに書き込むために、第1の行のピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧を列電極に印加することができ、また、特定の「コモン」電圧すなわち信号の形態の第1の行パルスを第1の行電極に印加することができる。次に、第2の行のピクセルの状態への所望の変化(存在すれば)に対応するよう、セグメント電圧の設定を変更することができ、また、第2のコモン電圧を第2の行電極に印加することができる。いくつかの実施態様では、第1の行のピクセルは、列電極に沿って印加されるセグメント電圧の変化に影響されず、第1のコモン電圧行パルスの間に設定された状態を維持する。一連のすべての行に対して、あるいは別法として一連のすべての列に対して、逐次方式でこのプロセスを繰り返すことによって画像フレームを生成することができる。これらのフレームは、1秒当たりいくつかの所望のフレーム数でこのプロセスを連続的に反復することにより、新しい画像データを使用してリフレッシュおよび/または更新することができる。
【００２５】
個々のピクセルの両端間に印加されるセグメント信号およびコモン信号の組合せ(つまり個々のピクセルの両端間の電位差)によって、結果として得られる個々のピクセルの状態が決まる。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧を印加した場合の干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示したものである。当業者には容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれか一方に印加することができ、また、「コモン」電圧は、列電極または行電極のもう一方に印加することができる。
【００２６】
図4(ならびに図5Bに示されているタイミング図)に示されているように、開放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されると、セグメントラインに沿って印加される電圧、つまり高セグメント電圧VSHおよび低セグメント電圧VSLに無関係に、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器素子が、開放状態または非駆動状態とも呼ばれる休止状態に置かれる。詳細には、開放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されると、変調器の両端間の電位電圧(ピクセル電圧とも呼ばれる)は、高セグメント電圧VSHおよび低セグメント電圧VSLの両方が、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って印加されると、休止ウィンドウ(開放ウィンドウとも呼ばれ、図3を参照されたい)内である。
【００２７】
高保持電圧VCHOLD_Hまたは低保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンラインに印加されると、干渉変調器の状態が一定に維持される。例えば休止状態のIMODは休止位置を維持し、また、駆動状態のIMODは、駆動位置を維持する。保持電圧は、高セグメント電圧VSHおよび低セグメント電圧VSLの両方が、対応するセグメントラインに沿って印加されると、ピクセル電圧が安定ウィンドウ内を維持するように選択することができる。したがってセグメント電圧スイング、つまり高セグメント電圧VSHと低セグメント電圧VSLの差が、正または負のいずれかの安定ウィンドウの幅未満になる。
【００２８】
アドレス指定する、つまり駆動する場合、高アドレス指定電圧VCADD_Hまたは低アドレス指定電圧VCADD_Lなどの電圧がコモンラインに印加され、対応する個々のセグメントラインに沿ってセグメント電圧を印加することにより、そのラインに沿った変調器にデータを選択的に書き込むことができる。セグメント電圧は、駆動が、印加されるセグメント電圧に依存するように選択することができる。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されると、あるセグメント電圧を印加することによって安定ウィンドウ内のピクセル電圧が得られ、したがってピクセルは非駆動状態を維持する。一方、他のセグメント電圧を印加することによって安定ウィンドウ外のピクセル電圧が得られ、それによりピクセルが駆動される。駆動をもたらす特定のセグメント電圧は、使用されるアドレス指定電圧に応じて変化する。いくつかの実施態様では、高アドレス指定電圧VCADD_Hがコモンラインに沿って印加されると、高セグメント電圧VSHを印加することによって変調器をその現行の位置に維持することができ、一方、低セグメント電圧VSLを印加することによって変調器を駆動することができる。必然的な結果として、低アドレス指定電圧VCADD_Lが印加されると、セグメント電圧の影響が逆になり、高セグメント電圧VSHによって変調器が駆動され、また、低セグメント電圧VSLは、変調器の状態に対して何の影響も有さない(つまり安定状態を維持する)。
【００２９】
いくつかの実施態様では、変調器の両端間に常に同じ極性の電位差を生成する保持電圧、アドレス指定電圧およびセグメント電圧を使用することができる。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を反転させる信号を使用することができる。変調器の両端間の極性を反転させる(つまり書込み手順の極性を反転させる)ことにより、単一の極性による反復書込み動作後に生じる可能性のある電荷の蓄積を少なくすることができ、あるいは禁止することができる。
【００３０】
図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイ内の表示データのフレームを示す概略図の一例を示したものである。図5Bは、図5Aに示されている表示データのフレームを書き込むために使用することができるコモン信号およびセグメント信号のタイミング図の一例を示したものである。これらの信号は、例えば図2の3×3アレイに印加することができ、それにより最終的に、図5Aに示されているライン時間60e表示構造が得られる。図5Aに示されている駆動状態の変調器は暗い状態にあり、つまり反射光の実質的な部分が可視スペクトルの外側であり、したがって例えば観察者にとっては暗く見えることになる。図5Aに示されているフレームを書き込む前のピクセルの状態は任意であるが、図5Bのタイミング図に示されている書込み手順では、個々の変調器は予め開放済みであり、第1のライン時間60aの前は非駆動状態にあることが仮定されている。
【００３１】
第1のライン時間60aの間、開放電圧70がコモンライン1に印加され、コモンライン2に印加される電圧は、高保持電圧72で始まって開放電圧70まで降下し、また、低保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがってコモンライン1に沿った変調器(コモン1、セグメント1)、(1、2)および(1、3)は、第1のライン時間60aの間、休止状態または駆動状態を維持し、コモンライン2に沿った変調器(2、1)、(2、2)および(2、3)は休止状態へ移動し、また、コモンライン3に沿った変調器(3、1)、(3、2)および(3、3)は、それらのその前の状態を維持する。図4を参照すると、セグメントライン1、2および3に沿って印加されるセグメント電圧は、コモンライン1、2または3は、いずれも、ライン時間60aの間、駆動をもたらすことになる電圧レベル(つまりVCREL-休止およびVCHOLD_L-安定)にさらされていないため、干渉変調器の状態に対する影響は有していない。
【００３２】
第2のライン時間60bの間、コモンライン1の電圧が高保持電圧72まで上昇し、また、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、コモンライン1にアドレス指定電圧または駆動電圧が印加されていないため、印加されるセグメント電圧に無関係に休止状態を維持する。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70が印加されているため、休止状態を維持し、また、コモンライン3に沿った変調器(3、1)、(3、2)および(3、3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70まで降下すると休止する。
【００３３】
第3のライン時間60cの間、コモンライン1に高アドレス指定電圧74を印加することによってコモンライン1がアドレス指定される。このアドレス指定電圧が印加されている間、低セグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるため、変調器(1、1)および(1、2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の正の安定ウィンドウの高い方の末端より高く(つまり電圧差が定義済み閾値より大きい)、したがって変調器(1、1)および(1、2)が駆動される。一方、高セグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるため、変調器(1、3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1、1)および(1、2)の両端間のピクセル電圧より低く、変調器の正の安定ウィンドウ内を維持し、したがって変調器(1、3)は休止状態を維持する。同じくライン時間60cの間、コモンライン2に沿った電圧が低保持電圧76まで降下し、また、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70を維持し、それによりコモンライン2および3に沿った変調器を休止位置に放置する。
【００３４】
第4のライン時間60dの間、コモンライン1の電圧が高保持電圧72まで復帰し、コモンライン1に沿った変調器をそれらの対応する個々のアドレス指定状態にする。コモンライン2の電圧は、低アドレス指定電圧78まで降下する。高セグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されているため、変調器(2、2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定ウィンドウの低い方の末端より低く、したがって変調器(2、2)を駆動する。一方、低セグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されているため、変調器(2、1)および(2、3)は休止位置を維持する。コモンライン3の電圧が高電圧72まで上昇し、コモンライン3に沿った変調器を休止状態にする。
【００３５】
最後に、第5のライン時間60eの間、コモンライン1の電圧が高保持電圧72を維持し、また、コモンライン2の電圧が低保持電圧76を維持し、コモンライン1および2に沿った変調器をそれらの対応する個々のアドレス指定状態にする。コモンライン3の電圧が高アドレス指定電圧74まで上昇し、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定する。低セグメント電圧64がセグメントライン2および3に印加されているため、変調器(3、2)および(3、3)が駆動され、一方、セグメントライン1に沿って高セグメント電圧62が印加されているため、変調器(3、1)は休止位置を維持する。したがって第5のライン時間60eの終了時には、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示されている状態になり、また、保持電圧がコモンラインに沿って印加されている限り、他のコモンラインに沿った変調器(図示せず)がアドレス指定されている場合に生じる可能性があるセグメント電圧の変化に無関係にその状態を維持する。
【００３６】
図5Bのタイミング図では、所与の書込み手順(つまりライン時間60a〜60e)には、高保持電圧と高アドレス指定電圧、または低保持電圧と低アドレス指定電圧のうちのどちらかの使用を含むことができる。所与のコモンラインに対する書込み手順が完了すると(かつ、コモン電圧が駆動電圧の極性と同じ極性を有する保持電圧に設定されると)、ピクセル電圧は、所与の安定ウィンドウ内を維持し、そのコモンラインに開放電圧が印加されるまで休止ウィンドウを通過しない。さらに、個々の変調器は、変調器をアドレス指定する前に、書込み手順の一部として開放されるため、開放時間ではなく、変調器の駆動時間が必要なライン時間を決定することができる。特に、変調器の開放時間が駆動時間より長い実施態様では、図5Bに示されているように、単一のライン時間より長い時間にわたって開放電圧を印加することができる。いくつかの他の実施態様では、色が異なる変調器などの異なる変調器における駆動電圧および開放電圧の変化を考慮するために、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧を変化させることができる。
【００３７】
上で説明した原理に従って動作する干渉変調器の構造の細部は、広範囲にわたって変更することができる。例えば図6A〜図6Eは、可動反射層14およびその支持構造を含んだ干渉変調器の様々な実施態様の断面の例を示したものである。図6Aは、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面の一例を示したもので、金属部材のストリップすなわち可動反射層14は、基板20から直角に延在しているサポート18の上に薄膜形成されている。図6Bでは、個々のIMODの可動反射層14は、その形が概ね正方形または長方形であり、テザー32の上の隅または隅の近傍でサポートに取り付けられている。図6Cでは、可動反射層14は、その形が概ね正方形または長方形であり、可撓金属を含むことができる変形可能層34から懸垂されている。変形可能層34は、可動反射層14の周囲の周りの基板20に直接または間接的に接続することができる。これらの接続は、本明細書においては支持ポストと呼ばれている。図6Cに示されている実施態様は、変形可能層34によって実施されるその機械的機能と、可動反射層14の光学機能とを切り離すことによって得られる追加利点を有している。この切り離しにより、反射層14のために使用される構造設計および部材と、変形可能層34のために使用される構造設計および部材を互いに独立して最適化することができる。
【００３８】
図6Dは、IMODの他の例を示したもので、可動反射層14には反射性副層14aが含まれている。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造の上に載っている。支持ポスト18は、例えば可動反射層14が休止位置に位置すると、可動反射層14と光スタック16の間にギャップ19が形成されるよう、下部静止電極(つまり図に示されているIMOD内の光スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を提供している。また、可動反射層14は、電極および支持層14bとして働くように構成することができる導電層14cを含むことも可能である。この例では、導電層14cは、基板20から遠位の、支持層14bの一方の側に配置されており、また、反射性副層14aは、基板20から近位の、支持層14bのもう一方の側に配置されている。いくつかの実施態様では、反射性副層14aは導電性であってもよく、また、支持層14bと光スタック16の間に配置することができる。支持層14bは、誘電部材、例えばシリコンオキシナイトライド(SiON)または二酸化ケイ素(SiO2)の1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層14bは、複数の層のスタックであってもよく、例えばSiO2/SiON/SiO2の3層スタックなどであってもよい。反射性副層14aおよび導電層14cのいずれか一方または両方が、例えばCuが約0.5%のAl合金または他の反射性金属部材を含むことができる。誘電体支持層14bの上下に導電層14a、14cを使用することによって応力を平衡させることができ、また、伝導を改善することができる。いくつかの実施態様では、反射性副層14aおよび導電層14cは、可動反射層14内における特定の応力プロファイルの達成などの様々な設計目的のために異なる部材で形成することができる。
【００３９】
また、図6Dに示されているように、いくつかの実施態様は、ブラックマスク構造23を含むことも可能である。ブラックマスク構造23は、周辺光または迷光を吸収するために光学的に不活性の領域に形成することができる(例えばピクセルとピクセルの間、またはポスト18の下方とポスト18の下方の間)。また、ブラックマスク構造23は、ディスプレイの不活性部分からの光の反射を禁止し、あるいはその部分の光の透過を禁止、それによりコントラスト比を大きくすることによって表示デバイスの光学特性を改善することも可能である。さらに、ブラックマスク構造23は導電性であってもよく、また、電気バッシング層として機能するように構成することも可能である。いくつかの実施態様では、行電極をこのブラックマスク構造23に接続し、接続された行電極の抵抗を小さくすることができる。ブラックマスク構造23は、薄膜形成およびパターニング技法を始めとする様々な方法を使用して形成することができる。ブラックマスク構造23は、1つまたは複数の層を含むことができる。例えばいくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23には、光吸収体として働くモリブデン-クロム(MoCr)層、SiO2層、および反射体およびバッシング層として働くアルミニウム合金が含まれており、それらの厚さの範囲は、それぞれ約30〜80Å、500〜1000Åおよび500〜6000Åである。例えばMoCr層およびSiO2層に対する四フッ化炭素(CF4)および/または酸素(O2)、また、アルミニウム合金層に対する塩素(Cl2)および/または三塩化ホウ素(BCl3)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを始めとする様々な技法を使用して、1つまたは複数の層をパターン化することができる。いくつかの実施態様では、ブラックマスク23は、エタロンまたは干渉スタック構造であってもよい。このような干渉スタックブラックマスク構造23の場合、導電性吸収体を使用して、個々の行または列の光スタック16内の下部静止電極間で信号を伝送し、あるいはバス転送することができる。いくつかの実施態様では、スペーサ層35は、ブラックマスク23内の導電層から吸収体層16aを一括して電気的に隔離するように働くことができる。
【００４０】
図6Eは、IMODの他の例を示したもので、可動反射層14は自立型である。図6Dとは対照的に、図6Eの実施態様には支持ポスト18は含まれていない。その代わりに可動反射層14は、複数の位置で下方の光スタック16と接触しており、可動反射層14の曲率が十分な支持を提供しており、干渉変調器の両端間の電圧が干渉変調器を駆動するには不十分になると、可動反射層14は図6Eの非駆動位置へ復帰する。光スタック16は、複数のいくつかの異なる層を含むことができるが、ここでは分かり易くするために、光吸収体16aおよび誘電体16bを含んだ光スタック16が示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体16aは、固定電極および部分反射層の両方として働くことができる。
【００４１】
図6A〜図6Eに示されている実施態様などの実施態様では、IMODは直視デバイスとして機能し、透明基板20の前面、つまり変調器が配置されている側とは反対側から画像が観察される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(つまり可動反射層14の後方の表示デバイスのあらゆる部分であって、例えば図6Cに示されている変形可能層34を含む部分)は、反射層14がデバイスのこれらの部分を光学的に遮蔽するため、表示デバイスの画像品質に影響を及ぼさないように、つまり画像品質に悪影響を及ぼさないように構成することができ、かつ、画像品質に悪影響を及ぼすことなく動作させることができる。例えば、いくつかの実施態様では、可動反射層14の後方に、電圧アドレス指定およびこのようなアドレス指定によって生じる運動などの変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を分離する能力を提供するバス構造(図示せず)を含むことができる。さらに、図6A〜図6Eの実施態様は、例えばパターニングなどの処理を単純化することができる。
【００４２】
図7は、干渉変調器の製造プロセス80を示す流れ図の一例を示したものであり、また、図8A〜図8Eは、このような製造プロセス80の対応するステージの略断面図の例を示したものである。いくつかの実施態様では、製造プロセス80は、図7には示されていない他のブロックに加えて、例えば図1および図6に示されている汎用タイプの干渉変調器を製造するために実施することができる。図1、図6および図7を参照すると、プロセス80は、基板20の上に光スタック16を形成するブロック82で開始される。図8Aは、基板20の上に形成されたこのような光スタック16を示したものである。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であってもよく、基板20は、可撓性であっても、あるいは比較的硬くて、曲げることができなくてもよく、また、基板20は、光スタック16の効果的な形成を容易にするために、例えば洗浄などの先行準備プロセスを施すことができる。上で説明したように、光スタック16は、導電性で、部分的に透明で、かつ、部分的に反射性にすることができ、また、例えば所望の特性を有する1つまたは複数の層を透明基板20の上に薄膜形成させることによって製造することができる。図8Aでは、光スタック16には、副層16aおよび16bを有する多層構造が含まれているが、いくつかの他の実施態様では、もっと多くの、あるいはもっと少ない副層を含むことができる。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの一方は、結合導体/吸収体副層16aなどの、光学的に吸収性の特性と導電性の特性の両方を備えた構成にすることができる。さらに、これらの副層16a、16bのうちの一方または両方を平行ストリップにパターン化することができ、また、表示デバイス内の行電極を形成することができる。このようなパターニングは、マスキングプロセスおよびエッチングプロセス、または当分野で知られている他の適切なプロセスによって実施することができる。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの一方を、1つまたは複数の金属層(例えば1つまたは複数の反射層および/または導電層)の上に薄膜形成される副層16bなどの絶縁層すなわち誘電体層にすることができる。さらに、光スタック16は、ディスプレイの行を形成する個別の平行ストリップにパターン化することも可能である。
【００４３】
プロセス80は、次にブロック84へ進行し、光スタック16の上に犠牲層25が形成される。この犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で除去され(例えばブロック90で)、したがって犠牲層25は、結果として得られる、図1に示されている干渉変調器12には示されていない。図8Bは、部分的に製造されたデバイスを示したもので、光スタック16の上に形成された犠牲層25が含まれている。光スタック16上への犠牲層25の形成には、後続する除去の後、所望の設計サイズを有するギャップすなわちキャビティ19(同じく図1および図8E参照)が提供されるように選択される厚さの、例えばモリブデン(Mo)または非晶質シリコン(Si)などのキセノンジフルオライド(XeF2)-エッチング可能部材の薄膜形成を含むことができる。犠牲部材の薄膜形成は、物理蒸着(PVD、例えばスパッタリング)、プラズマ増速化学蒸着(PECVD)、熱化学蒸着(熱CVD)またはスピン塗布などの薄膜形成技法を使用して実施することができる。
【００４４】
プロセス80は、次にブロック86へ進行し、支持構造、例えば図1、図6および図8Cに示されているようなポスト18が形成される。ポスト18の形成には、支持構造アパーチャを形成するための犠牲層25のパターニングと、それに引き続く、ポスト18を形成するための、PVD、PECVD、熱CVDまたはスピン塗布などの薄膜形成方法を使用した、上記アパーチャ中への部材(例えば重合体または無機部材、例えば酸化ケイ素)の薄膜形成を含むことができる。いくつかの実施態様では、図6Aに示されているようにポスト18の下部端が基板20に接触するよう、犠牲層の中に形成される支持構造アパーチャを犠牲層25および光スタック16の両方を貫通して下方の基板20まで延在させることができる。別法としては、図8Cに示されているように、犠牲層25の中に形成されるアパーチャを、光スタック16を貫通しないよう、犠牲層25のみを貫通して延在させることも可能である。例えば図8Eには、光スタック16の上部表面に接触している支持ポスト18の下部端が示されている。ポスト18または他の支持構造は、犠牲層25の上に支持構造部材の層を薄膜形成させ、かつ、犠牲層25中のアパーチャから離れた位置に位置している支持構造部材の部分をパターニングすることによって形成することができる。支持構造は、図8Cに示されているようにアパーチャの中に配置することができるが、少なくとも一部を犠牲層25の一部の上に延在させることも可能である。上で言及したように、犠牲層25および/または支持ポスト18のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実施することができるが、代替エッチング方法によって実施することも可能である。
【００４５】
プロセス80は、次にブロック88へ進行し、図1、図6および図8Dに示されている可動反射層14などの可動反射層すなわち膜が形成される。可動反射層14は、1つまたは複数の薄膜形成ステップ、例えば1つまたは複数のパターニングステップ、マスキングステップおよび/またはエッチングステップと共に、反射層(例えばアルミニウム、アルミニウム合金)薄膜形成ステップを使用することによって形成することができる。可動反射層14は導電性であってもよく、また、可動反射層14は導電層と呼ばれている。いくつかの実施態様では、可動反射層14は、図8Dに示されているように複数の副層14a、14b、14cを含むことができる。いくつかの実施態様では、副層14a、14cなどのこれらの副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学特性のために選択された高度に反射性の副層を含むことができ、また、他の副層14bは、その機械的特性のために選択された機械的副層を含むことができる。犠牲層25は、ブロック88で形成された、部分的に製造された干渉変調器の中に依然として存在しているため、可動反射層14は、通常、この段階では可動ではない。部分的に製造された、犠牲層25を含んだIMODは、本明細書においては「開放されていない」IMODと呼ぶことも可能である。図1に関連して上で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個別の平行ストリップにパターン化することができる。
【００４６】
プロセス80は、次にブロック90へ進行し、キャビティ、例えば図1、図6および図8Eに示されているキャビティ19が形成される。キャビティ19は、犠牲部材25(ブロック84で薄膜形成された)をエッチング用試薬に露出することによって形成することができる。例えばMoまたは非晶質Siなどのエッチング可能犠牲部材は、ドライ化学エッチングによって除去することができ、例えば固体XeF2から引き出される蒸気などのガス状または蒸気状エッチング用試薬に、所望の量の部材を除去するのに有効な時間期間にわたって犠牲層25を露出することによって除去することができ、一般的にはキャビティ19の周囲の構造に対して選択的に除去される。他のエッチング方法、例えばウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングを使用することも可能である。犠牲層25はブロック90の間に除去されるため、可動反射層14は、通常、このステージの後は可動である。犠牲部材25が除去されると、結果として得られる、完全に、あるいは部分的に製造されたIMODは、本明細書においては「開放された」IMODと呼ぶことができる。
【００４７】
IMODディスプレイアレイは、上で説明した原理によれば、スクリーンディスプレイアプリケーションにおける特徴の図式対話形選択を可能にするための接触位置センシングコンポーネントをさらに含むことができる。接触位置センシングは、いくつかの異なる手法を使用して実施することができる。このような手法の1つは容量性センシングに基づいている。容量性タッチスクリーンは、通常、透明タッチセンサを形成するために酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導体がコーティングされ、あるいはパターン化されたガラスなどの絶縁体を含む。直交トレースの2つの層を使用することにより、これらの層が交差する点でキャパシタンスをセンシングすることができる。交点のキャパシタンスは、指などの他の導体がトレースの交点に近接すると変化する。キャパシタンスのこの変化を測定し、かつ、使用して接触位置データを展開することができる。
【００４８】
接触位置センシングを含んだ多くのディスプレイでは、容量性タッチセンサは、しばしば表示素子の近くに配置される。したがって個々のトレースの交点のキャパシタンスは、表示素子の動作を制御するために送られる信号によって不注意な影響を受けることになる。例えばIMOD表示素子を動作させるためにデータラインに沿って送られる電圧が変化すると、タッチセンシング層のキャパシタンスに影響を及ぼし、その結果、誤った接触位置データがもたらされることがある。したがって、通常、表示層とタッチセンシング層の電気的な動作を分離するための追加層を含む必要がある。追加層によって光が部分的に吸収され、あるいは乱されることがあるため、追加層を追加することにより、IMODデバイスなどの反射型表示素子の性能に悪影響を及ぼすことがある。
【００４９】
図9は、タッチセンシング層を備えたディスプレイのための典型的な構成を示したものである。表示デバイス98は、表示層100、接地遮蔽層102、タッチセンシング層104および透明カバー108を含むことができる。一実施態様では、タッチセンシング層104は、典型的には透明タッチセンサ106を形成するために酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導体がコーティングされ、あるいはパターン化されたガラスなどの絶縁体を含んだ容量性タッチスクリーンであってもよい。人の指などの導体がタッチスクリーンに近接すると、センサのキャパシタンスが変化し、この変化を測定し、かつ、使用して接触の位置を決定することができる。タッチセンシングパネル104にさらに表示層100が統合されると、表示層とタッチセンシングパネルが近接しているため、表示層100上の画像を更新するために印加される電圧がキャパシタンスセンシング信号を干渉し、そのために誤った接触位置データがもたらされることになる。いくつかの実施態様では、この間隔は3ミリメートル未満であり、間隔が狭くなるにつれて干渉が大きくなる。表示層100とタッチセンシング層104の間の望ましくない干渉を小さくするために、タッチセンシング層104と表示層100の間にITO遮蔽層などの接地遮蔽層102を設定することができる。
【００５０】
図10Aは、図9の一般構成によるタッチセンシング層を備えた干渉変調器表示層の横断面の一例を示したものである。図10Aには、2つの干渉変調器(IMOD)を備えた干渉変調器表示層112が示されている。同じく図1にも示されているように、表示層112は、この実施態様では双安定表示素子を形成している可撓反射層114および透明層120を含む。埋設タッチセンサ106を備えたタッチセンシング層104は、絶縁層110および透明カバー層108と共にIMOD表示層の上に含まれている。上で説明した原理によれば、IMOD表示層112の両端間に特定の電圧を印加することによってIMODが駆動され、その状態が例えば駆動位置または非駆動位置に変化する。これらの電圧によるタッチセンシング素子106のセンシング信号に対する干渉を防止するために、IMOD表示層112とタッチセンシング層104の間に接地ITO遮蔽層102が置かれている。
【００５１】
図10Aの構成は、IMODディスプレイの性能に重大な影響を及ぼす可能性がある。図10Aに示されているように、周辺光111は、タッチセンシング層104および接地遮蔽層102の各々を二度通過して移動する。これらの層は、IMOD素子の層に入射し、あるいはIMOD素子の層で反射する周辺光111を反射または吸収することになる。個々のIMOD表示素子の観察状態は、その反射特性によって決まるため、吸収された光は表示性能に重大な影響を及ぼすことがある。さらに、透明導体は必ずしも光のすべての波長を同じ割合で吸収するわけではなく、そのためにディスプレイに望ましくない色合いをもたらすことがある。例えばITOは、より多くの割合で青色光を吸収し、ITO層を備えたスクリーンに赤みがかった色合いをもたらす傾向がある。したがって図10Aは、IMODディスプレイの性能に悪影響を及ぼす可能性のある望ましくない構成を示している。
【００５２】
図10Bは、干渉変調器表示層およびタッチセンシング層の一代替実施態様の横断面の一例を示したものである。図10Bでは、IMOD表示層112の上にタッチセンシング層104が示されており、接地遮蔽層は使用されていない。同じく図1にも示されているように、表示層112は、この実施態様では双安定表示素子を形成している可撓反射層114および透明層120を含む。この構成では、周辺光111は、1つのタッチセンシング層104のみを通過して移動することになる。この構成によれば、ITO層による不利な反射および吸収が低減される。
【００５３】
図10Bに示されているように、IMOD表示層112とタッチセンシング層104の間の干渉を小さくするために、ディスプレイが更新されていない場合にのみ、あるいはディスプレイが実質的に更新されていない場合にのみ、選択的にタッチセンサを「センシング」することができる。IMODディスプレイの場合、IMODが選択された状態に置かれた(つまり新しい画像データがIMOD素子に書き込まれた)後、ディスプレイドライバ回路は、上で言及した高保持電圧VCHOLD_Hまたは低保持電圧VCHOLD_Lなどの一定の保持電圧をコモンラインに印加することができる。印加された電位は、実質的に一定の電位を維持するため、干渉変調器は安定した状態を維持することができ、また、ディスプレイドライバ回路は電流をほとんど生成しなくてもよく、あるいは電流を全く生成しなくてもよい。したがって画像の更新と更新の間、印加された保持電圧が一定の電圧を維持するため、タッチセンサは場合によっては一切の電磁障害に遭遇しないことになる。センシングとIMODディスプレイの更新の重畳を回避することにより、個々の動作は、他の動作を干渉することなく機能することができる。本明細書において具体的に説明されているIMOD表示デバイスのいくつかの実施態様の場合、一定の保持電圧を印加することは、ディスプレイを選択された状態に維持する方法の1つであるが、これは、この技法の唯一のアプリケーションではない。本明細書において開示されている技法は、IMODディスプレイ以外に、様々なタイプのディスプレイに適用することができることは当業者には理解されよう。例えばある時間期間の間、画像が更新されていないか、あるいはリフレッシュされていない場合に、また、ディスプレイドライバ電圧および電流の変化がタッチセンシング電子工学と比較して比較的小さい場合に、画像が著しく劣化しない選択された状態に設定することができる任意のディスプレイ技術は、本明細書において開示されている技法を利用することができる。
【００５４】
図11は、IMOD表示層112とタッチセンシング層104の間の干渉を小さくするための方法であって、図10Bに示されているデバイスと共に使用することができる干渉変調器ディスプレイ上の接触をセンシングするための方法を示す流れ図の一例を示したものである。この方法はブロック150で開始することができ、IMODディスプレイアレイが選択された状態に置かれる。いくつかの実施態様では、IMODディスプレイアレイは、ディスプレイ上の画像に従って個々のIMOD素子に画像データを書き込むことによって選択された状態に設定することができる。画像データが書き込まれると、ブロック152でディスプレイが選択された状態に保持される。一実施態様では、これは、個々のIMOD素子の両端間に一定の保持電圧を印加し、IMODアレイを選択された状態に保持することによって実施することができる。この方法は、ブロック154へ進行し、ディスプレイアレイが選択された状態に保持されると、タッチセンシング素子から信号が取得される。この期間の間、ディスプレイを選択された状態に維持することにより、タッチセンサから受け取る信号に対するIMODディスプレイによる電磁障害のレベルが低減される。
【００５５】
ブロック154で説明したようにタッチセンシング素子から信号が取得されると、その信号を処理して接触位置データを決定することができる。ディスプレイアレイは、接触位置データを決定するためにタッチセンサ信号が処理されている間、場合によっては必ずしも選択された状態に保持する必要はない。接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、タッチセンシング素子から信号が取得されると、いつでも実施することができ、また、ディスプレイアレイを選択された状態に設定するのと同時に、ディスプレイアレイを選択された状態に設定する前に、あるいはディスプレイアレイを選択された状態に置いた後に実施することができる。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、ディスプレイアレイまたは表示素子が選択された状態に維持されている時間の間に実施しても、あるいはその時間の間に実施しなくてもよい。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、表示素子への画像データの書込みと平行して実施することができる。
【００５６】
図12は、IMOD表示層112とタッチセンシング層104の間の干渉を小さくするための方法であって、図10Bに示されているデバイスと共に使用することができる干渉変調器ディスプレイ上の接触をセンシングするための他の方法を示す流れ図の一例を示したものである。この方法はブロック160で開始され、個々の行に沿った個々のピクセルが、アレイドライバ回路を使用して、ディスプレイ上の画像部分に対応する選択された状態に置かれるよう、設定された数のピクセル行に画像データが書き込まれる。画像データが行に書き込まれると、この方法はブロック162へ進行し、アレイドライバ回路がピクセルを選択された状態に維持する。一実施態様では、これは、その前に書き込まれた行の各々に一定の保持電圧を印加し、個々の行に沿ったピクセルを選択された状態に維持することによって実施することができる。行が選択された状態に置かれると、この方法はブロック164へ進行し、タッチセンシング回路機構を使用して、ピクセル行に沿って配置されたタッチセンシング素子から信号が取得される。この実施態様によれば、ディスプレイドライバ回路を使用して多数のディスプレイラインを書き込むことができ、引き続いてタッチセンシングドライバ回路を使用して、反復方式でタッチセンシング層の1つまたは複数のラインがセンシングされる。
【００５７】
ブロック164で説明したようにタッチセンシング素子から信号が取得されると、その信号を処理して接触位置データを決定することができる。上で説明したように、接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、タッチセンシング素子から信号が取得されると、いつでも実施することができ、また、表示素子を選択された状態に設定するのと同時に、表示素子を選択された状態に設定する前に、あるいは表示素子を選択された状態に置いた後に実施することができる。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、表示素子が選択された状態に維持されている時間の間に実施しても、あるいはその時間の間に実施しなくてもよい。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、表示素子への画像データの書込みと平行して実施することができる。
【００５８】
さらに、様々な他の方法を使用して、図11および図12で説明した結果を達成することができることは当業者には理解されよう。一実施態様では、ディスプレイアレイドライバは、センシング回路ドライバがタッチセンシングを実施している間、IMODピクセルのアレイ全体を選択された状態に保持することができる。他の実施態様では、ディスプレイアレイドライバは、センシング回路ドライバがサブアレイの近傍のタッチセンシング素子上のタッチセンシングを実施している間、ディスプレイの選択サブアレイまたは任意の他の規定領域を選択された状態に保持することができる。他の実施態様では、ディスプレイアレイドライバは、規定領域を選択された状態に保持することができ、また、センシング回路ドライバは、ディスプレイアレイドライバがディスプレイの他の領域を更新している間、その規定領域でタッチセンシングを実施することができる。
【００５９】
図13は、3×3干渉変調器ディスプレイおよびタッチセンシング層を組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示したものである。この電子デバイスは、1つまたは複数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121を含む。プロセッサ121は、ディスプレイアレイドライバ124と通信するように構成することができる。ディスプレイアレイドライバは、信号を例えばディスプレイアレイすなわちパネル122に提供する行ドライバ回路128および列ドライバ回路126を含むことができる。図に示されているディスプレイアレイ122は、分かり易くするためにIMODの3×3アレイである。ディスプレイアレイ122は、異なる数のIMODを含むことができる。さらに、個々の行のIMODの数および個々の列のIMODの数は、様々な実施態様で同じであっても、あるいは異なっていてもよい。
【００６０】
さらに、プロセッサ121は、センシング回路ドライバ130と通信するように構成することができる。センシング回路ドライバ130は、行センシング回路132および列センシング回路134を含むことができる。センシング回路ドライバ130は、タッチセンシング素子106を備えたタッチセンシング層104を駆動する能力、つまりタッチセンシング層104に信号を印加する能力を有することができる。図に示されているタッチセンシング層104は、タッチセンシング素子106を備えた層を単に代表したものにすぎない。当業者には、タッチセンシング層104を実施するために可能な様々な方法および構成が認識されよう。例えば容量性センシング層では、導電トレース(例えば酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導体)の2つの直交する行が絶縁基板中の層の中に配置され、かつ、絶縁保護表面がオーバコーティングされる。例えば指がある交差トレースに近接すると、その位置でセンシングされるキャパシタンスが変化する。別法としては、抵抗性タッチパネルなどの非容量性タッチセンシングデバイスを実施することも可能であり、この場合、圧力によって非容量性タッチセンシングデバイスの電極層が変形し、それにより電極層が下方の層に接続され、したがって接触点の電圧が変化する。接触は、接触点の電圧を測定することによって検出することができる。
【００６１】
容量性タッチセンシング層の場合、センシング回路は、層の中に埋め込まれた導電トレースの2つの層に接続することができ、それらが交差する2つのトレースの間のキャパシタンスを測定することができる。この方法によれば、実効キャパシタンスを測定し、かつ、期待キャパシタンスと比較することができ、それによりある領域が接触されているかどうか決定することができる。キャパシタンスの変化をセンシングするための様々なセンシング回路機構および方法を提供することができる。一実施態様(図示せず)では、キャパシタンスは、2つのトレースの交点に結合された実効キャパシタンスで決まるL-C共振周波数で動作する発振器として機能させるために、誘導基準素子Lおよび帰還増幅器回路に結合することができる。期待発振周波数とは異なる測定発振周波数は、コンタクトとの接触またはコンタクトへの近接が明らかであることを示している。インダクタ値は、形成される共振回路の発振周波数がディスプレイピクセルのアレイの走査に関連する周波数範囲より高くなるように選択することができる。この特定の実施態様は、キャパシタンスを測定し、かつ、接触を決定するための単なる一例にすぎず、網羅的であることは意図されていない。
【００６２】
図13に示されているように、プロセッサ121は、上で説明し、かつ、図11および図12に示した方法を達成するために、ディスプレイアレイドライバ124およびセンシング回路ドライバ130の両方と通信することができる。例えばプロセッサ121は、画像データをディスプレイに書き込むためにディスプレイアレイドライバ124と通信することができる。画像データが書き込まれると、ディスプレイアレイドライバ124は、ピクセルを選択された状態に保持するために、ピクセルの両端間に一定の保持電圧を印加することができる。プロセッサ121は、次に、ピクセルが選択された状態にある間、センシングを実施するためにセンシング回路ドライバと通信することができる。
【００６３】
センシングが実施されると、プロセッサ121は、タッチセンサ信号を処理して接触位置データを決定することができる。プロセッサ121は、タッチセンシング素子のセンシングが実施されると、いつでも接触位置データを決定することができ、この決定は、ディスプレイへの画像データの書込みと同時、ディスプレイへの画像データの書込みの前、あるいはディスプレイへの画像データの書込みの後であってもよい。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、ピクセルが選択された状態に保持されている時間の間に実施しても、あるいはその時間の間に実施しなくてもよい。したがって接触位置データを決定するためのタッチセンサ信号の処理は、表示素子への画像データの書込みと平行して実施することができる。
【００６４】
したがって上で説明した実施態様によれば、例えばIMODタイプのディスプレイは、タッチセンサの精度またはIMODの輝度あるいは色の忠実度の低下を伴うことなくタッチパネルを利用することができる。説明されている実施態様は、広範囲にわたる様々なディスプレイタイプおよびタッチセンサ構成の中で実施することができることを理解されたい。例えば実施態様は、広範囲にわたる様々な放出型/透過型(LCDディスプレイまたはCH-LCDディスプレイなど)、反射型(電気泳動ディスプレイまたはエレクトロウェッティングディスプレイなど)、またはタッチスクリーン能力を備えた半透過型ディスプレイの中に組み込むことができる。例えばLCDディスプレイまたはeInkディスプレイの場合、上で説明した方法および実施態様は、ディスプレイドライバに内蔵させることができる。当業者には、以下でさらに言及するアレイドライバのための様々な他の構成および他のドライバ回路が認識されよう。
【００６５】
図14Aおよび図14Bは、複数の干渉変調器を含んだ表示デバイス40を示すシステムブロック図の例を示したものである。表示デバイス40は、例えばセルラ電話または移動電話であってもよい。しかしながら、表示デバイス40またはその若干の変形形態の同じコンポーネントも、テレビジョン、電子リーダおよび携帯型メディアプレーヤなどの様々なタイプの表示デバイスの実例である。
【００６６】
表示デバイス40には、ハウジング41、ディスプレイ30、アンテナ43、スピーカ45、入力デバイス48およびマイクロホン46が含まれている。ハウジング41は、射出成形および真空成形を始めとする様々な製造プロセスのうちの任意のプロセスを使用して形成することができる。さらに、ハウジング41は、それらに限定されないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはそれらの組合せを始めとする様々な部材のうちの任意の部材で構築することができる。ハウジング41は、色が異なる、あるいは異なるロゴ、絵または記号を含んだ他の取外し可能部分と交換することができる取外し可能部分(図示せず)を含むことができる。
【００６７】
ディスプレイ30は、本明細書において説明されている双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを始めとする様々なディスプレイのうちの任意のディスプレイであってもよい。また、ディスプレイ30は、プラズマ、EL、OLED、STN LCDまたはTFT LCDなどのフラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の真空管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成することも可能である。さらに、ディスプレイ30は、本明細書において説明されている干渉変調器ディスプレイを含むことも可能である。
【００６８】
図14Bは、表示デバイス40のコンポーネントを概略的に示したものである。表示デバイス40にはハウジング41が含まれており、その中に少なくとも部分的に含まれた追加コンポーネントを含むことができる。例えば表示デバイス40には、アンテナ43を含んだネットワークインタフェース27が含まれており、アンテナ43はトランシーバ47に結合されている。トランシーバ47はプロセッサ21に接続されており、プロセッサ21は調整用ハードウェア52に接続されている。調整用ハードウェア52は、信号を調整する(例えば信号をフィルタリングする)ように構成することができる。調整用ハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロホン46に接続されている。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続されている。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22に結合されており、アレイドライバ22は、ディスプレイアレイ30に結合されている。電源50は、個々の表示デバイス40の設計に必要なすべてのコンポーネントに電力を提供することができる。
【００６９】
ネットワークインタフェース27には、アンテナ43およびトランシーバ47が含まれており、したがって表示デバイス40は、ネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができる。また、ネットワークインタフェース27は、例えばプロセッサ21のデータ処理要求事項を軽減するための若干の処理機能を有することも可能である。アンテナ43は、信号を送受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ43は、IEEE 16.11(a)、(b)または(g)を含むIEEE 16.11規格に従って、あるいはIEEE 802.11a、b、gまたはnを含むIEEE 802.11規格に従ってRF信号を送受信している。いくつかの他の実施態様では、アンテナ43は、BLUETOOTH(登録商標)規格に従ってRF信号を送受信している。セルラ電話の場合、アンテナ43は、符号分割多重アクセス(CDMA)信号、周波数分割多重アクセス(FDMA)信号、時分割多重アクセス(TDMA)信号、移動通信のための広域システム(GSM(登録商標))信号、GSM(登録商標)/General Packet Radio Service(GPRS)信号、Enhanced Data GSM(登録商標) Environment(EDGE)信号、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)信号、Wideband-CDMA(W-CDMA)信号、Evolution Data Optimized(EV-DO)信号、1xEV-DO信号、EV-DO Rev A信号、EV-DO Rev B信号、High Speed Packet Access(HSPA)信号、High Speed Downlink Packet Access(HSDPA)信号、High Speed Uplink Packet Access(HSUPA)信号、Evolved High Speed Packet Access(HSPA+)信号、Long Term Evolution(LTE)信号、AMPS信号、または他の知られている、3G技術4G技術を利用しているシステムなどの無線ネットワーク内での通信に使用されている信号を受け取るように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受け取った信号を、プロセッサ21が受け取ることができ、かつ、さらに操作することができるよう、予備処理することができる。また、トランシーバ47は、プロセッサ21から受け取った信号を、アンテナ43を介して表示デバイス40から送信することができるように処理することも可能である。
【００７０】
いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機に置き換えることができる。さらに、ネットワークインタフェース27は、プロセッサ21に送られる画像データを記憶し、あるいは生成することができる画像源に置き換えることができる。プロセッサ21は、表示デバイス40全体の動作を制御することができる。プロセッサ21は、圧縮画像データなどのデータをネットワークインタフェース27または画像源から受け取り、かつ、受け取ったデータ処理をして生画像データにし、あるいは容易に生画像データに処理することができるフォーマットにする。プロセッサ21は、処理済みのデータを記憶するためにドライバコントローラ29またはフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像中の個々の位置における画像特性を識別する情報と呼ばれている。例えばこのような画像特性には、色、飽和およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００７１】
プロセッサ21は、表示デバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPUまたは論理ユニットを含むことができる。調整用ハードウェア52は、信号をスピーカ45に送信し、また、マイクロホン46から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含むことができる。調整用ハードウェア52は、表示デバイス40内の離散コンポーネントであっても、あるいはプロセッサ21または他のコンポーネント内に組み込むことも可能である。
【００７２】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接取得し、あるいはフレームバッファ28から取得することができ、また、取得した生画像データをアレイドライバ22に高速転送するために適切に書式変更することができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、ディスプレイアレイ30全体を走査するのに適した時間順序を有するよう、生画像データをラスタ様フォーマットを有するデータフローに書式変更することができる。ドライバコントローラ29は、次に、フォーマット化された情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、独立型集積回路(IC)としてしばしばシステムプロセッサ21に結合されるが、このようなコントローラは、多くの方法で実施することができる。例えばコントローラは、ハードウェアとして、またはソフトウェアとしてプロセッサ21の中に埋め込むことができ、あるいはハードウェアの中でアレイドライバ22と完全に統合することができる。
【００７３】
アレイドライバ22は、フォーマット化された情報をドライバコントローラ29から受け取ることができ、また、ビデオデータを、ディスプレイのx-y行列のピクセルに接続されている数百、場合によっては数千(またはそれ以上)のリード線に毎秒多数回にわたって供給される並列セットの波形に書式変更することができる。
【００７４】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22およびディスプレイアレイ30は、本明細書において説明されているすべてのタイプのディスプレイアレイに対して適切である。例えばドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラすなわち双安定ディスプレイコントローラ(例えばIMODコントローラ)であってもよい。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバすなわち双安定ディスプレイドライバ(例えばIMODディスプレイドライバ)であってもよい。また、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイすなわち双安定ディスプレイアレイ(例えばIMODのアレイを含んだディスプレイ)であってもよい。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、アレイドライバ22と共に統合することができる。このような実施態様は、セルラ電話、時計および他の微小面積ディスプレイなどの高度に統合されたシステムではごく普通である。
【００７５】
いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、例えば使用者がディスプレイデバイス40の操作を制御することができるように構成することができる。入力デバイス48は、QWERTYキーパッドあるいは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、接触感応スクリーンまたは圧力感応膜あるいは熱感応膜を含むことができる。マイクロホン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成することができる。いくつかの実施態様では、マイクロホン46を介した音声コマンドを使用して、ディスプレイデバイス40の動作を制御することができる。
【００７６】
電源50は、当分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。例えば電源50は、ニッケル-カドミウム電池またはリチウム-イオン電池などの蓄電池であってもよい。また、電源50は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池あるいは太陽電池ペイントを始めとする太陽電池であってもよい。また、電源50は、壁付きコンセントから電力を受け取るように構成することも可能である。
【００７７】
いくつかの実施態様では、制御プログラム可能性は、電子表示システム内の複数の場所に配置することができるドライバコントローラ29の中に存在している。いくつかの他の実施態様では、制御プログラム可能性は、アレイドライバ22の中に存在している。上で説明した最適化は、任意の数のハードウェアコンポーネントおよび/またはソフトウェアコンポーネントの中で、様々な構成で実施することができる。
【００７８】
本明細書において開示されている実施態様に関連して説明した様々な実例論理、論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはそれらの両方の組合せとして実施することができる。ハードウェアおよびソフトウェアの互換性は、一般に機能に関して説明されており、上で説明した様々な実例コンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップの中で示されている。このような機能がハードウェアの中で実施されるか、あるいはソフトウェアの中で実施されるかどうかは、個々の用途およびシステム全体に課せられる設計制約で決まる。
【００７９】
本明細書において開示されている態様に関連して説明した様々な実例論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実施するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書において説明されている機能を実行するために設計された、汎用シングルチッププロセッサまたは汎用マルチチッププロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、専用集積回路(ASIC)、書替え可能ゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組合せを使用して実施または実行することができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサまたは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたは状態マシンであってもよい。また、プロセッサは、計算デバイスの組合せ、例えばDSPと、マイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連した1つまたは複数のマイクロプロセッサとの組合せ、あるいは任意の他のこのような構成として実施することができる。いくつかの実施態様では、所与の機能に対して特化された回路によって特定のステップおよび方法を実行することができる。
【００８０】
1つまたは複数の態様では、上で説明した機能は、本明細書において開示されている構造、およびそれらの構造的等価物を始めとするハードウェア、ディジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアの中で実施することができ、あるいはそれらの任意の組合せの中で実施することができる。また、本明細書の中で説明されている主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、つまりコンピュータ記憶媒体上に符号化された、データ処理装置が実行するための、あるいはデータ処理装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして実施することも可能である。
【００８１】
当業者には、本開示の中で説明されている実施態様に対する様々な修正が容易に明らかであり、本明細書において定義されている包括的な原理は、本開示の精神または範囲を逸脱することなく他の実施態様に適用することができる。したがって本開示には、本明細書において示されている実施態様に限定されるのではなく、本明細書において開示されている特許請求の範囲、原理および新規な特徴に矛盾しない最も広義の範囲と一致することが意図されている。「例示的」という語は、本明細書においては、「一例、実例または例証として働く」ことを意味するべく排他的に使用されている。本明細書において「例示的」として説明されているすべての実施態様は、他の実施態様に優る好ましい、あるいは有利な実施態様として必ずしも解釈してはならない。さらに、「上部」および「下部」という用語は、図の説明を容易にするために、また、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すためしばしば使用されており、実施する際のIMODの適切な配向を必ずしも反映していないことは当業者には容易に理解されよう。
【００８２】
また、本明細書において、個別の実施態様の文脈で記述されている特定の特徴は、単一の実施態様における組合せの中で実施することも可能である。それに対して、単一の実施態様の文脈で記述されている様々な特徴は、複数の実施態様の中で、個別に、あるいは任意の適切な副組合せの中で実施することも可能である。さらに、特徴は、上では、特定の組合せで作用するものとして記述することができ、最初はそのように特許請求さえされているが、特許請求されている組合せからの1つまたは複数の特徴は、いくつかのケースではその組合せから削除することができ、また、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形形態を対象にすることができる。
【００８３】
同様に、図面には特定の順序での操作が示されているが、望ましい結果を達成するためには、図に示されている特定の順序で、あるいは連続する順序でこのような操作を実行する必要があり、あるいは図に示されているすべての操作を実行する必要があるものとして理解してはならない。特定の状況では、場合によっては多重タスキングおよび並列処理が有利である。さらに、上で説明した実施態様における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実施態様にこのような分離が必要であるものとして理解してはならず、説明されているプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般に単一のソフトウェア製品の中にまとめて統合することができ、あるいは複数のソフトウェア製品にパッケージ化することができるものとして理解されたい。さらに、他の実施態様は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。いくつかのケースでは、請求項に記載されているアクションは、異なる順序で実行することができ、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【００８４】
100  表示層
102  接地遮蔽層(接地ITO遮蔽層)
104  タッチセンシング層(タッチセンシングパネル)
106  透明タッチセンサ(埋設タッチセンサ、タッチセンシング素子)
108  透明カバー(透明カバー層)
110  絶縁層
111  周辺光
112  干渉変調器表示層
114  可撓反射層
【図１】
2014529786.tif 000003
【図２】
2014529786.tif 000004
【図３】
2014529786.tif 000005
【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６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
2014529786.tif 000014
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2014529786.tif 000016
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2014529786.tif 000018
【図８Ｅ】
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【図９】
2014529786.tif 000020
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月3日(2014.3.3)
【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】
ディスプレイに対する電気的干渉を低減するための方法であって、
ディスプレイドライバ回路機構を使用して第1の電圧を印加することにより、表示素子のアレイの少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するステップと、
前記ディスプレイドライバ回路機構を使用して、表示素子の前記アレイの前記部分に前記第1の電圧の極性と同じ極性の第2の電圧を印加することにより、前記表示素子を前記選択された状態に維持するステップと、
実質的に前記表示素子が前記選択された状態を維持している間のみ、前記ディスプレイドライバ回路機構とは異なるタッチセンシングドライバ回路機構を使用して、タッチセンシング素子から信号を取得するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記タッチセンシング素子が表示素子の前記アレイの前記部分の近傍に配置される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、
前記タッチセンシング素子から前記信号を取得するステップの間、前記ディスプレイドライバ回路機構を使用して、前記アレイの少なくとも第2の部分を第2の選択された状態に設定するステップ
をさらに含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、
前記ディスプレイドライバ回路機構を使用して、前記タッチセンシング素子から信号を取得するステップと平行して、前記アレイの異なる部分を前記選択された状態に設定するステップ
をさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記表示素子が干渉変調器の行および列アレイを形成し、個々の干渉変調器が、
可動反射層と、
前記可動反射層から可変制御距離に配置された固定部分反射層であって、前記可動反射層の位置がピクセル観察状態を決定する固定部分反射層と
を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって前記干渉変調器を選択された状態に設定するステップをさらに含む、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記コモンラインが前記アレイの行または列に沿って配置された電極を含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記コモンラインに沿って保持電圧が印加される、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記タッチセンシング素子がアレイで配置される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
タッチセンシング素子のキャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から信号を取得するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
タッチセンシング素子が透明導体を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
タッチセンシング能力を備えた表示装置であって、
表示素子のアレイと、
タッチセンシング素子のアレイであって、前記タッチセンシング素子が、接地遮蔽層によって分離されることなく前記表示素子の上に形成されるアレイと、
前記タッチセンシング素子の少なくとも一部の部分からの入力を検出するように構成されたタッチセンシングドライバ回路と、
第1の電圧を印加することによって前記表示素子の少なくとも一部の部分を選択された状態に設定するように構成された、前記タッチセンシングドライバ回路とは異なるディスプレイドライバ回路であって、その後、表示素子の前記アレイの前記部分に前記第1の電圧の極性と同じ極性の第2の電圧を印加することにより、前記表示素子の前記部分を前記選択された状態に維持するように構成されるディスプレイドライバ回路と、
プロセッサであって、
前記ディスプレイドライバ回路に画像データを書き込み、
前記表示素子の前記部分が前記選択された状態に維持されている場合に、タッチセンシング素子の前記少なくとも一部の部分からタッチセンシング入力を取得する
ように構成されたプロセッサと
を備える表示装置。
【請求項１３】
タッチセンシング素子の前記部分が表示素子の前記部分の近傍に配置される、請求項12に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記ディスプレイドライバ回路が、前記プロセッサがタッチセンシング素子の前記部分からタッチセンシング入力を取得している間、表示素子の前記アレイの少なくとも第2の部分を第2の選択された状態に設定するように構成される、請求項13に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記ディスプレイドライバ回路が、表示素子の前記アレイの異なる部分を前記選択された状態に設定するように構成され、前記アレイの前記異なる部分を設定するステップが、前記タッチセンシングドライバ回路からタッチセンシング入力を取得するステップと平行して実施される、請求項12に記載の表示装置。
【請求項１６】
表示素子の前記アレイが干渉変調器の行および列アレイを形成し、個々の干渉変調器が、
可動反射層と、
前記可動反射層から可変制御距離に配置された固定部分反射層であって、前記可動反射層の位置がピクセル観察状態を決定する固定部分反射層と
を含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記ディスプレイドライバ回路が、前記アレイのコモンラインにアドレス指定電圧を印加することによって干渉変調器を前記選択された状態に設定するように構成される、請求項16に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記コモンラインが前記アレイの行または列に沿って配置された電極を含む、請求項17に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記コモンラインに沿って保持電圧が印加される、請求項18に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記タッチセンシングドライバ回路が、前記タッチセンシング素子のキャパシタンスをセンシングすることによってタッチセンシング素子から信号を取得するようにさらに構成される、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
タッチセンシング素子が透明導体を含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記プロセッサが画像データを処理するようにさらに構成され、双安定な前記表示装置が、
前記プロセッサと通信するように構成されるメモリ装置
をさらに含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記画像データの少なくとも一部の部分を前記ディスプレイドライバ回路に送るように構成されたコントローラ
をさらに備える、請求項22に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記画像データを前記プロセッサに送るように構成された画像源モジュール
をさらに備える、請求項22に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記画像源モジュールが受信機、トランシーバおよび送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項24に記載の表示装置。
【請求項２６】
入力データを受け取り、かつ、前記入力データを前記プロセッサに送るように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項22に記載の表示装置。
【請求項２７】
前記表示素子が双安定表示素子を含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２８】
表示素子の前記アレイとタッチセンシング素子の前記アレイの間に接地遮蔽層が存在しない、請求項12から15のいずれか一項に記載の表示装置。
【国際調査報告】
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2014529786.tif 000029