(57)【要約】  本開示は、ディスプレイデバイスによって生成された画像中のアーティファクトを低減するための、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラムを含む、システム、方法および装置を提供する。一態様では、データがディスプレイに書き込まれ、ディスプレイ要素の位置が、保持電圧パターンの印加に基づいて維持される。保持電圧パターンは、あるパターンにおいて1つの次元に沿った交番する極性と、あるパターンにおいて第2の次元に沿った交番する極性とを含む。第1のパターンおよび第2のパターンの極性は、各ディスプレイ要素の両端間で実質的に一定の大きさの電圧を維持する形で切り替えられ得る。
2014535074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ上に画像を表示する方法であって、前記ディスプレイは、第1の方向と、前記第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含み、前記方法は、
前記ディスプレイ要素のアレイに画像データを書き込むステップと、
前記ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するステップであって、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて前記第1の方向に沿った第1の電圧信号の極性を交番するステップと、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて前記第2の方向に沿った第2の電圧信号の極性を交番するステップとを含む、現在位置を維持するステップと、
ディスプレイアクティビティの第1の期間に、前記第1のパターンおよび前記第3のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するステップと、
ディスプレイアクティビティの第2の期間に、前記第2のパターンおよび前記第4のパターンの前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するステップと
を含む方法。
【請求項２】
周期的に交番するステップが、各ディスプレイ要素の両端間で実質的に一定の大きさの電圧を維持する形で、前記電圧信号の前記極性を交番するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記アレイが、複数のディスプレイ要素をそれぞれ含む複数のピクセルを含み、前記第1のパターン、前記第2のパターン、前記第3のパターン、および前記第4のパターンが、ピクセルごとの極性交番である、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが、ディスプレイ要素の列に印加された電圧信号の極性のパターンに対応し、前記第3のパターンおよび前記第4のパターンが、ディスプレイ要素の行に印加された電圧信号の極性のパターンに対応する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
乱数または擬似乱数を生成するステップと、前記生成された数に基づいて、前記ディスプレイアクティビティの第1の期間から前記ディスプレイアクティビティの第2の期間へ移行するステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ディスプレイを駆動するための装置であって、前記ディスプレイは、第1の方向と、前記第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含み、前記装置は、
前記ディスプレイ要素のアレイを駆動するように構成された第1のドライバであって、前記第1の方向に沿って前記ディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第1の駆動信号ラインを含む第1のドライバと、
前記ディスプレイ要素のアレイを駆動するための第2のドライバであって、前記第2の方向に沿って前記ディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第2の駆動信号ラインを含む第2のドライバと
を備え、
前記第1のドライバは、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて前記複数の第1の駆動信号ラインの極性を交番することによって、前記ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するように構成され、
前記第2のドライバは、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて前記複数の第2の駆動信号ラインの前記極性を交番するように構成され、
ディスプレイアクティビティの第1の期間に、前記第1のドライバは、前記第1のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、前記第2のドライバは、前記第3のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成され、
ディスプレイアクティビティの第2の期間に、前記第1のドライバは、前記第2のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成され、前記第2のドライバは、前記第4のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成される装置。
【請求項７】
前記第1のドライバおよび前記第2のドライバが、各ディスプレイ要素の両端間で実質的に一定の大きさの電圧を維持する形で、前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成される、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記第1のドライバがセグメントドライバであり、前記第2のドライバがコモンドライバである、請求項6に記載の装置。
【請求項９】
前記アレイが、複数のディスプレイ要素をそれぞれ含む複数のピクセルを含み、前記第1のパターン、前記第2のパターン、前記第3のパターン、および前記第4のパターンが、ピクセルごとの極性交番である、請求項6に記載の装置。
【請求項１０】
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが、ディスプレイ要素の列に印加された電圧信号の極性のパターンに対応し、前記第3のパターンおよび前記第4のパターンが、ディスプレイ要素の行に印加された電圧信号の極性のパターンに対応する、請求項6に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、乱数または擬似乱数を生成するように構成されたコントローラをさらに備え、前記コントローラが、前記生成された数に基づいて、前記ディスプレイアクティビティの第1の期間から前記ディスプレイアクティビティの第2の期間へ移行するように、前記第1のドライバおよび前記第2のドライバを制御するように構成される、請求項6に記載の装置。
【請求項１２】
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項6に記載の装置。
【請求項１３】
入力データを受け取り、前記入力データを前記プロセッサに伝達す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12に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
前記画像ソースモジュールが、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14に記載の装置。
【請求項１６】
前記画像データの少なくとも一部分を、前記第1のドライバおよび前記第2のドライバのうちの少なくとも1つへ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12に記載の装置。
【請求項１７】
ディスプレイ上に画像を表示するための装置であって、前記ディスプレイは、第1の方向と、前記第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含み、前記装置は、
前記第1の方向に沿って前記ディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第1の駆動信号ラインを駆動するための手段と、
前記第2の方向に沿って前記ディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第2の駆動信号ラインを駆動するための手段と
を備え、
前記第1の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて前記複数の第1の駆動信号ラインの極性を交番することによって、前記ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するように構成され、
前記第2の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて前記複数の第2の駆動信号ラインの前記極性を交番するように構成され、
ディスプレイアクティビティの第1の期間に、前記第1の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、前記第1のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、前記第2の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、前記第3のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成され、
ディスプレイアクティビティの第2の期間に、前記第1の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、前記第2のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成され、前記第2の駆動信号ラインを駆動するための前記手段は、前記第4のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番するように構成される装置。
【請求項１８】
前記第1の駆動信号ラインを駆動するための前記手段がセグメントドライバに対応し、前記第2の駆動信号ラインを駆動するための前記手段がコモンドライバに対応する、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
周期的に交番することが、各ディスプレイ要素の両端間で実質的に一定の大きさの電圧を維持する形で、前記電圧信号の前記極性を交番することを含む、請求項17に記載の装置。
【請求項２０】
前記アレイが、複数のディスプレイ要素をそれぞれ含む複数のピクセルを含み、前記第1のパターン、前記第2のパターン、前記第3のパターン、および前記第4のパターンが、ピクセルごとの極性交番である、請求項17に記載の装置。
【請求項２１】
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが、ディスプレイ要素の列に印加された電圧信号の極性のパターンに対応し、前記第3のパターンおよび前記第4のパターンが、ディスプレイ要素の行に印加された電圧信号の極性のパターンに対応する、請求項17に記載の装置。
【請求項２２】
第1の方向と、前記第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置された複数のディスプレイ要素を含む、ディスプレイを駆動するように構成されたプログラムのためのデータを処理するためのコンピュータプログラムであって、
前記ディスプレイ要素のアレイに画像データを書き込むこと、
前記ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持することであって、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて前記第1の方向に沿った第1の電圧信号の極性を交番すること、および第3のパターンまたは第4のパターンにおいて前記第2の方向に沿った第2の電圧信号の極性を交番することを含む、現在位置を維持すること、
ディスプレイアクティビティの第1の期間に、前記第1のパターンおよび前記第3のパターンにおいて前記電圧信号の前記極性を周期的に交番すること、ならびに
ディスプレイアクティビティの第2の期間に、前記第2のパターンおよび前記第4のパターンの前記電圧信号の前記極性を周期的に交番すること
を処理回路に行わせるためのコードを備えるコンピュータプログラム。
【請求項２３】
周期的に交番することが、各ディスプレイ要素の両端間で実質的に一定の大きさの電圧を維持する形で、前記電圧信号の前記極性を交番することを含む、請求項22に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２４】
前記アレイが、複数のディスプレイ要素をそれぞれ含む複数のピクセルを含み、前記第1のパターン、前記第2のパターン、前記第3のパターン、および前記第4のパターンが、ピクセルごとの極性交番である、請求項22に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２５】
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが、ディスプレイ要素の列に印加された電圧信号の極性のパターンに対応し、前記第3のパターンおよび前記第4のパターンが、ディスプレイ要素の行に印加された電圧信号の極性のパターンに対応する、請求項22に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２６】
乱数または擬似乱数を生成することを処理回路に行わせるためのコードと、前記生成された数に基づいて、前記ディスプレイアクティビティの第1の期間から前記ディスプレイアクティビティの第2の期間へ移行することを処理回路に行わせるためのコードとをさらに備える、請求項22に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機械ディスプレイ要素を含むディスプレイを駆動するための方法およびシステムに関する。詳細には、本開示は、干渉変調器ディスプレイによって表示されたアーティファクトを低減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS:microelectromechanical system)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS:nanoelectromechanical system)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(IMOD:interferometric modulator)と呼ばれる。本明細書で使用する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指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、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ある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【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発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担当するとは限らない。
【０００５】
一態様によれば、ディスプレイ上に画像を表示する方法が開示される。ディスプレイは、第1の方向と、第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含む。この方法は、ディスプレイ要素のアレイに画像データを書き込むステップと、ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するステップとを含む。現在位置を維持するステップは、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて第1の方向に沿った第1の電圧信号の極性を交番するステップと、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて第2の方向に沿った第2の電圧信号の極性を交番するステップとを含む。この方法はまた、ディスプレイアクティビティの第1の期間に、第1のパターンおよび第3のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するステップと、ディスプレイアクティビティの第2の期間に、第2のパターンおよび第4のパターンの電圧信号の極性を周期的に交番するステップとを含む。
【０００６】
別の態様によれば、ディスプレイを駆動するための装置が開示される。ディスプレイは、第1の方向と、第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含む。この装置は、ディスプレイ要素のアレイを駆動するように構成された第1のドライバであって、第1の方向に沿ってディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第1の駆動信号ラインを含む第1のドライバと、ディスプレイ要素のアレイを駆動するための第2のドライバであって、第2の方向に沿ってディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第2の駆動信号ラインを含む第2のドライバとを含む。第1のドライバは、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて複数の第1の駆動信号ラインの極性を交番することによって、ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するように構成される。第2のドライバは、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて複数の第2の駆動信号ラインの極性を交番するように構成される。ディスプレイアクティビティの第1の期間に、第1のドライバは、第1のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、第2のドライバは、第3のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、ディスプレイアクティビティの第2の期間に、第1のドライバは、第2のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、第2のドライバは、第4のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成される。
【０００７】
別の態様によれば、ディスプレイ上に画像を表示するための装置が開示される。ディスプレイは、第1の方向と、第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置されたディスプレイ要素を含む。この装置は、第1の方向に沿ってディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第1の駆動信号ラインを駆動するための手段と、第2の方向に沿ってディスプレイ要素のアレイに接続された複数の第2の駆動信号ラインを駆動するための手段とを含む。第1の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて複数の第1の駆動信号ラインの極性を交番することによって、ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持するように構成される。第2の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて複数の第2の駆動信号ラインの極性を交番するように構成される。ディスプレイアクティビティの第1の期間に、第1の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第1のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、第2の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第3のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成される。ディスプレイアクティビティの第2の期間に、第1の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第2のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成され、第2の駆動信号ラインを駆動するための手段は、第4のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番するように構成される。
【０００８】
別の態様によれば、第1の方向と、第1の方向と交差する第2の方向とを有するアレイに配置された複数のディスプレイ要素を含む、ディスプレイを駆動するように構成されたプログラムのためのデータを処理するためのコンピュータプログラム製品が開示される。このコンピュータプログラム製品は、ディスプレイ要素のアレイに画像データを書き込むこと、およびディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持することを、処理回路に行わせるためのコードを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体を含む。現在位置を維持することは、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて第1の方向に沿った第1の電圧信号の極性を交番すること、および第3のパターンまたは第4のパターンにおいて第2の方向に沿った第2の電圧信号の極性を交番することを含む。このコードはまた、ディスプレイアクティビティの第1の期間に、第1のパターンおよび第3のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番すること、ならびにディスプレイアクティビティの第2の期間に、第2のパターンおよび第4のパターンの電圧信号の極性を周期的に交番することを、処理回路に行わせる。
【０００９】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、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一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。
【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である。
【図３】図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。
【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とき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におけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｃ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｄ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｅ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図７】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図９】複数のコモンラインと複数のセグメントラインとを含むディスプレイ要素のアレイの一例を概略的に示す図である。
【図１０】ディスプレイ要素の両端間の異なる保持状態バイアス電圧の印加によるギャップ高さの変動の一例を示す図である。
【図１１Ａ】保持状態中にディスプレイを駆動するための例示的なバイアス電圧パターンを示す図である。
【図１１Ｂ】保持状態中にディスプレイを駆動するための例示的なバイアス電圧パターンを示す図である。
【図１２】保持状態中に保持電圧の極性を交番する1つの方法を示す図である。
【図１３】2つのディスプレイ構成間で切り替わる第1の保持状態モードを示す図である。
【図１４】2つのディスプレイ構成間で切り替わる第2の保持状態モードを示す図である。
【図１５】いくつかの実施態様による、保持状態中に保持電圧の極性を交番する方法のフローチャートである。
【図１６Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図１６Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
【００１２】
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと(たとえば、ビデオ)、静止していようと(たとえば、静止画像)、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像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施され得る。より具体的には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、BLUETOOTH（登録商標）(登録商標)デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、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、電子リーディングデバイス(電子リーダー)、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ(たとえば、オドメータディスプレイなど)、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(たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメーター、パッケージング(たとえば、MEMSおよび非MEMS)、審美構造物(たとえば、1つの宝飾品上の画像のディスプレイ)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プ
ロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１３】
反射型ディスプレイデバイスなどのディスプレイデバイスは、ディスプレイ要素のアレイを含み得る。いくつかの例では、干渉変調器などのディスプレイ要素を作動させ、開放するように構成される2つの電極の両端間で、同じ極性電位差を引き起こす駆動信号が使用され得る。他の例では、ディスプレイ要素の両端間で電位差の極性を交番する駆動信号が使用され得る。ディスプレイ要素の両端間の極性の交番は、ディスプレイ要素の両端間の同じ極性電圧差の期間に続いて起こることがある、電極上の電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００１４】
時々、フレーム更新間に、ディスプレイ要素は、バイアス電圧の印加によって保持状態に維持され得る。バイアス電圧は、ディスプレイ要素のアレイの一方の次元に沿って印加される保持電圧と、他方の次元に沿って印加されるセグメント電圧とを含み得る。ディスプレイ中の電荷蓄積を低減または抑止するために、異なるディスプレイ要素に印加されたバイアス電圧の極性が、保持状態中に上記で説明したように交番され得る。いくつかの例では、保持電圧は、セグメント電圧の大きさにかかわらず、保持電圧の極性の交番がディスプレイ要素の両端間の電位の極性の交番を生じるような、大きさを有する。
【００１５】
保持状態中に、異なるディスプレイ要素に対するバイアス電圧の大きさにいくつかの変動(たとえば、ディスプレイ要素の両端間の保持電圧とセグメント電圧との間の差)が存在することがあり、ディスプレイ要素によって反射される光は、表示されている画像データが同じであり得るとしても、バイアス電圧の変動に基づいて異なり得る。変動の影響を低減するために、変動がユーザにとってあまり知覚可能でないように、高周波成分を含むバイアス電圧パターンが使用され得る。次いで、電圧の極性は、ディスプレイデータを書き直すことなしに、ディスプレイが保持状態にある間、電荷集積を低減するために交番され得る。いくつかの例では、極性交番は、ディスプレイアクティビティの第1の期間中に印加された電圧パターンの極性を交番するために、かつ、ディスプレイアクティビティの第2の期間中に異なる保持電圧パターンの極性を交番するために実行される。たとえば、極性が変化しても、各ディスプレイ要素の両端間の電圧の大きさが変化しないように、電圧の極性が交番され得る。
【００１６】
本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するように実施され得る。極性が交番されるとき、バイアス電圧の大きさを維持することによって、保持状態のディスプレイの視覚的外観におけるシフトが低減される。
【００１７】
説明する実施態様が適用され得る好適なMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するために干渉変調器(IMOD)を組み込むことができる。IMODは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
【００１８】
図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和」、「開」または「オン」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」または「オフ」)状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
【００１９】
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら2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、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲外の光(たとえば、赤外光)を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、IMODは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００２０】
図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V0は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧Vbiasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。
【００２１】
図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光13と、左側のピクセル12から反射する光15とを示す矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の波長を決定することになる。
【００２２】
光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの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、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、より伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または伝導性/吸収層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２３】
いくつかの実施態様では、光学スタック16の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が可動反射層14のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層14は、(光学スタック16の行電極に直交する)1つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト18の上に堆積された列とポスト18間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は約1〜1000μmであり得、ギャップ19は約10,000オングストローム(Å)であり得る。
【００２４】
いくつかの実施態様では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14は、図1中の左側のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間のギャップ19がある。しかしながら、電位差、たとえば電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形し、光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1中の右側の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００２５】
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す。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され得るプロセッサ21を含む。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21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または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され得る。
【００２６】
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され得る。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行ドライバ回路24と列ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1-1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含んでいることがあり、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。
【００２７】
図3は、図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書込みプロシージャが、図3に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、たとえば、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、約10ボルトの電位差を必要とし得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、10ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が2ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図3に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約3〜7ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。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/列書込みプロシージャは、一度に1つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約10ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ0ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約5ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば図1に示したピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各IMODピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくIMODピクセルに流れ込まない。
【００２８】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に1行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第1の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第1の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第1の行パルスが第1の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第2の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変更され得、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第1の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第1のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新され得る。
【００２９】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって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に印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３０】
図4に(ならびに図5Bに示すタイミング図に)示すように、開放電圧(release voltage)VCRELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧VSHおよび低いセグメント電圧VSLにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されると、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高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧(代替的にピクセル電圧と呼ばれる)は緩和ウィンドウ(図3参照、開放ウィンドウとも呼ばれる)内にある。
【００３１】
高い保持電圧VCHOLD_Hまたは低い保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和IMODは緩和位置にとどまることになり、作動IMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いVSHと低いセグメント電圧VSLとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３２】
高いアドレス指定電圧VCADD_Hまたは低いアドレス指定電圧VCADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧VCADD_Hがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧VSHの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧VSLの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧VCADD_Lが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧VSHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VSLは変調器の状態に影響しない(すなわち、安定したままである)ことがある。
【００３３】
いくつかの実施態様では、変調器の両端間で同じ極性電位差を常に引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番(すなわち、書込みプロシージャの極性の交番)は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００３４】
図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図2の3×3アレイに印加され得、これは、図5Aに示すライン時間60eディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図5A中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗い外観をもたらすように可視スペクトルの外にある。図5Aに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図5Bのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第1のライン時間60aの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００３５】
第1のライン時間60a中に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、開放電圧70に移動し、低い保持電圧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の持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図4を参照すると、コモンライン1、2または3のいずれも、ライン時間60a中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので(すなわち、VCREL-緩和、およびVCHOLD_L-安定)、セグメントライン1、2および3に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
【００３６】
第2のライン時間60b中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、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に移動するとき、緩和することになる。
【００３７】
第3のライン時間60c中に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、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性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、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)のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、コモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００３８】
第4のライン時間60d中に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン2上の電圧は低いアドレス電圧78に減少される。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部(lower end)を下回り、変調器(2,2)が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は緩和位置にとどまる。コモンライン3上の電圧は、高い保持電圧72に増加し、コモンライン3に沿った変調器を緩和状態のままにする。次いで、コモンライン2上の電圧は移行して低い保持電圧76に戻る。
【００３９】
最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン3上の電圧は、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧74に増加する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3上に印加されるので、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、セグメントライン1に沿って印加された高いセグメント電圧62は、変調器(3,1)が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第5のライン時間60eの終わりに、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示す状態にあり、他のコモンライン(図示せず)に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００４０】
図5Bのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると(また、コモン電圧が、作動電圧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、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図5Bに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、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が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００４１】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図6Aから図6Eは、可動反射層14とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図6Aは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層14が、基板20から直角に延在する支持体18上に堆積される、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー32に接して支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層34から吊るされる。変形可能層34は、可動反射層14の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図6Cに示す実施態様は、変形可能層34によって行われる可動反射層14の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層14のために使用される構造設計および材料と、変形可能層34のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００４２】
図6Dは、可動反射層14が反射副層(reflective sub-layer)14aを含む、IMODの別の例を示している。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造上に載る。支持ポスト18は、たとえば、可動反射層14が緩和位置にあるとき、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が形成されるように、下側静止電極(すなわち、図示のIMODにおける光学スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として働くように構成され得る伝導性層14cと、支持層14bとをも含むことができる。この例では、伝導性層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの一方の面に配設され、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層14aは、伝導性であることがあり、支持層14bと光学スタック16との間に配設され得る。支持層14bは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素(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、たとえば、SiO2/SiON/SiO23層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層14aと伝導性層14cのいずれかまたは両方は、たとえば、約0.5%の銅(Cu)または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム(Al)合金を含むことができる。誘電支持層14bの上および下で伝導性層14a、14cを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層14aおよび伝導性層14cは、可動反射層14内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００４３】
図6Dに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造23をも含むことができる。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、光学不活性領域において(たとえば、ピクセル間にまたはポスト18の下に)形成され得る。ブラックマスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造23に接続され得る。ブラックマスク構造23は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。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。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23は、それぞれ、約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム(MoCr)層と、反射体として働くアルミニウム合金層と、バス層とを含む。1つまたは複数の層は、たとえば、MoCr層およびSiO2層の場合は、四フッ化炭素(CF4)および/または酸素(O2)、ならびにアルミニウム合金層の場合は、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含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。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り得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造23では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック16における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層35が、ブラックマスク23中の伝導性層から吸収層16aを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００４４】
図6Eは、可動反射層14が自立している、IMODの別の例を示している。図6Dとは対照的に、図6Eの実施態様は支持ポスト18を含まない。代わりに、可動反射層14は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック16に接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック16は、ここでは明快のために、光吸収体16aと誘電体16bとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体16aは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
【００４５】
図6Aから図6Eに示す実施態様などの実施態様では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図6Cに示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図6Aから図6Eの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００４６】
図7は、干渉変調器のための製造プロセス80を示す流れ図の一例を示しており、図8Aから図8Eは、そのような製造プロセス80の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス80は、図7に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図1および図6に示した一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施され得る。図1、図6および図7を参照すると、プロセス80はブロック82において開始し、基板20上への光学スタック16の形成を伴う。図8Aは、基板20上で形成されたそのような光学スタック16を示している。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り得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック16の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板20上に、所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、組み合わせられた導体/吸収体副層16aなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層16a、16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または伝導性層)上に堆積された副層16bなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００４７】
プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16上への犠牲層25の形成を伴う。犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で(たとえば、ブロック90において)除去され、したがって、犠牲層25は、図1に示した得られた干渉変調器12には示されていない。図8Bは、光学スタック16上で形成された犠牲層25を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック16上での犠牲層25の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ19(図1および図8Eも参照)を与えるように選択された厚さの、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a-Si)など、フッ化キセノン(XeF2)エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積(PVD、たとえば、スパッタリング)、プラズマ強化化学堆積(PECVD)、熱化学堆積(熱CVD)、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００４８】
プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1、図6および図8Cに示すポスト18の形成を伴う。ポスト18の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層25をパターニングし、次いで、PVD、PECVD、熱CVD、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト18を形成するために開口中に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素)を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト18の下側端部が図6Aに示すように基板20に接触するように、犠牲層25と光学スタック16の両方を通って、下にある基板20まで延在することがある。代替的に、図8Cに示すように、犠牲層25中に形成された開口は、犠牲層25は通るが、光学スタック16は通らないで、延在することがある。たとえば、図8Eは、光学スタック16の上側表面(upper surface)と接触している支持ポスト18の下側端部を示している。ポスト18、または他の支持構造は、犠牲層25上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層25中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図8Cに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層25の一部分の上で延在することもある。上述のように、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行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００４９】
プロセス80はブロック88において続き、図1、図6および図8Dに示す可動反射層14などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、1つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金)堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層14は、電気伝導性であり、電気伝導性層(electrically conductive layer)と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層14は、図8Dに示すように複数の副層14a、14b、14cを含み得る。いくつかの実施態様では、副層14a、14cなど、副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層14bは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層25は、ブロック88において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層14は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層25を含んでいる部分的に作製されたIMODは、本明細書では「非開放」IMODと呼ばれることもある。図1に関して上記で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００５０】
プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1、図6および図8Eに示すキャビティ19の形成を伴う。キャビティ19は、(ブロック84において堆積された)犠牲材料25をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、MoまたはアモルファスSiなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ19を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体XeF2から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層25をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層25がブロック90中に除去されるので、可動反射層14は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料25の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたIMODは、本明細書では「開放」IMODと呼ばれることがある。
【００５１】
図9は、複数のコモンライン112a〜d、114a〜d、および116a〜dと、複数のセグメントライン122a〜d、124a〜d、および126a〜dとを含む、ディスプレイ要素102のアレイの一例を概略的に示す。いくつかの実施態様では、ディスプレイ要素102は、干渉変調器を含み得る。複数のセグメント電極またはセグメントライン122a〜d、124a〜d、および126a〜d、ならびに複数のコモン電極またはコモンライン112a〜d、114a〜d、および116a〜dは、ディスプレイ要素102をアドレス指定するために使用され得、その理由は、各ディスプレイ要素102が、セグメント電極122a〜d、124a〜d、および126a〜dのうちの1つ、ならびにコモン電極112a〜d、114a〜d、および116a〜dのうちの1つと導通することになるからである。セグメントドライバ回路26は、所望の電圧波形をセグメント電極122a〜d、124a〜d、および126a〜dの各々に印加するように構成され、コモンドライバ回路24は、所望の電圧波形をコモン電極112a〜d、114a〜d、および116a〜dの各々に印加するように構成される。電圧波形は、たとえば、図5Bを参照しながら上記で説明したようなものであり得る。
【００５２】
さらに図9を参照すると、ディスプレイ30がカラーディスプレイまたは白黒のグレースケールディスプレイを含む一実施態様では、個々のディスプレイ要素102(干渉変調器など)は、ピクセルにそれぞれ対応するディスプレイ要素102のグループに配置され得、ピクセルは、いくつかのディスプレイ要素102を含む。アレイが、複数のディスプレイ要素102を含むカラーディスプレイを含む一実施態様では、所与のコモンラインに沿った実質的にすべてのディスプレイ要素102が、同じ色を表示するように構成されたディスプレイ要素102を含むように、様々な色がコモンラインに沿って整列され得る。カラーディスプレイのいくつかの実施態様は、赤色、緑色、および青色ディスプレイ要素102の交互のラインを含む。たとえば、コモンライン112a〜dは、赤色ディスプレイ要素102の対応する行を駆動するために使用され得、コモンライン114a〜dは、緑色ディスプレイ要素102の対応する行を駆動するために使用され得、コモンライン116a〜dは、青色ディスプレイ要素102の対応する行を駆動するために使用され得る。一実施態様では、ディスプレイ要素102の各3×3アレイは、ピクセル130a〜130d、132a〜132d、134a〜134d、および136a〜136dなどのピクセルを形成する。図9は、詳細な例示の明快のために4×4ピクセルアレイとして示されるが、より多くのピクセルが一般に設けられる。拡張グラフィックスアレイ(XGA:extended graphics array)フォーマットでは、たとえば、アレイは、セグメントライン方向に沿った1024ピクセルと、コモンライン方向に沿った768ピクセルとであり得る。
【００５３】
各ディスプレイ要素の状態(たとえば、作動または非作動)は、ディスプレイに書き込まれる画像データに基づく。保持状態は、アレイ中のディスプレイ要素102の各々の現在位置を維持するために使用され得る。たとえば、特定の時間期間にわたって静止画像を表示するために、保持状態は、アレイ中のディスプレイ要素102の各々の現在位置を維持するために使用され得る。そのような状況は、たとえば、ユーザ入力を待機している間にホームスクリーンが表示されているか、または、プレゼンテーションのスライドが、後続のスライドに進むより前に表示されているとき、起こり得る。ディスプレイアレイを保持状態に維持することで、従来のディスプレイパネルでしばしば行われるように、同じディスプレイデータを連続的にリフレッシュすることよりも、はるかに少ないエネルギーを消費することができる。
【００５４】
ディスプレイ要素102を現在位置に維持するために、保持電圧+/-Vch(図4を参照すると、VCHOLD_HおよびVCHOLD_Lとも呼ばれる)が、ディスプレイ要素102に接続されたコモンラインに印加され得る。ディスプレイ要素102に印加されたセグメントライン電圧は、+/-Vs(図4を参照すると、VSHおよびVSLとも呼ばれる)の値をとり得る。保持電圧+/-Vchおよびセグメント電圧+/-Vsは、印加されているセグメント電圧の極性および保持電圧の極性にかかわらず、(保持電圧-セグメント電圧である)ディスプレイ要素102の両端間の電位差が(図3を参照しながら上記で説明したような)安定性ウィンドウ内に維持されるように設定され得る。たとえば、本明細書では状態1と呼ぶ(Vch-Vs)、本明細書では状態2と呼ぶ(Vch+Vs)、本明細書では状態3と呼ぶ(-Vch-Vs)、または本明細書では状態4と呼ぶ(-Vch+Vs)の電位差は、すべて、ディスプレイ要素102を現在位置に維持することになる大きさを有し得る。
【００５５】
これらの電位差のすべてが、ディスプレイ要素102を現在位置に維持するように構成されるが、保持状態中の電位差の異なる大きさが、IMODを含み得るディスプレイ要素102によって反射された光に影響を及ぼし得る。安定性ウィンドウ内であるときでも、IMOD(図1に示すIMOD12など)の反射層14と光学スタック16との間のより大きい大きさの電圧差は、反射層14を光学スタック16のより近くに引き得る。図10は、ディスプレイ要素102の両端間の異なる保持状態バイアス電圧の印加によるギャップ高さの変動の一例を示す。図10に示すように、ディスプレイ要素の両端間の電位差の大きさがVchおよびVsの大きさの和であるとき、これは、ディスプレイ要素102が、電位差の大きさがVchおよびVsの大きさの間の差であるときよりも、反射層14および光学スタック16の電極間でより小さいギャップを呈する結果となり得る。この効果は、より大きい大きさの電圧差における反射層14の電極と光学スタック16の電極との間のより大きい引力から生じ得る。たとえば、コモンラインに印加された保持状態電圧Vchが+12Vまたは-12Vのいずれかである場合、かつ、セグメントラインに印加された保持状態セグメント電圧が+3Vまたは-3Vである場合、保持状態の所与のディスプレイ要素は、9Vまたは15Vのいずれかの電位差の大きさを見ることになり得る。開放されたディスプレイ要素では、15Vの電位差が、9Vの電位差よりも電極を引き合わせることになる。ディスプレイ要素102のためのギャップ高さにおけるそのような差を、図10に概念的に示し、図10では、相対寸法は一定の縮尺でない。図10に示すように、Vch-Vsに等しい電圧差ΔV1において、ディスプレイ要素102のギャップ高さは、距離aに等しい。Vch+Vsに等しい電圧差ΔV2において、ディスプレイ要素102のギャップ高さは、距離aよりも小さい距離bに等しい。たとえば、Vchが+5Vに等しく、+Vsが+1Vに等しく、-Vsが-1Vに等しい場合、ΔV1は(5V-1V)すなわち+4Vに等しいが、ΔV2は(5V-(-1V))すなわち6Vに等しい。保持状態(たとえば、4V電圧差に対応する保持状態、および6V電圧差に対応する保持状態)におけるこれらの差の結果として、ディスプレイ要素102は、光を反射することにおいてある量の変動を呈することがあり、その理由は、ディスプレイ要素102が基づいている干渉原理がギャップ高さに依存するからである。
【００５６】
単一の画像がディスプレイ30上で保持される期間中に、ディスプレイ要素102のすべての両端間の電圧が安定性ウィンドウ内であるとしても、異なる大きさの保持電圧による反射層14の位置のこれらの変動が、反射特性における可視の差を引き起こす可能性がある。たとえば、ユーザの視覚系は、いくつかのディスプレイ要素102に印加された1つのバイアス電圧と、アレイ中の他のディスプレイ要素102に印加される異なる大きさのバイアス電圧とに対応する、ディスプレイ要素102のギャップ高さの間で引き起こされる色差に敏感であり得る。駆動電圧に基づいて、2つのバイアス電圧状態(たとえば、Vch-VsとVch+Vsとの)間で輝度の差が大きくなり得る(たとえば、10%よりも大きい、またはさらには30%よりも大きい)。
【００５７】
アレイの異なるディスプレイ要素に対して使用される保持状態バイアス電圧のパターンを制御することによって、これらの差をあまり視覚的に明らかでないようにすることができる。図11A〜図11Bは、保持状態中にディスプレイ30を駆動するための例示的なバイアス電圧パターンを示す。図11Aに示すように、ディスプレイ要素102のアレイを駆動するように構成されたコモンライン(たとえば、112a〜d、114a〜d、および116a〜d)は、ピクセルごとに交番する極性(たとえば、+Vch、-Vch、+Vch、-Vch)を有するように設定され得る。同様に、セグメントラインもまた、ピクセルごとに交番する極性(たとえば、+Vs、-Vs、+Vs、-Vs)を有するように設定され得る。このことは、図11Bに示すようなピクセル保持状態電圧の大きさのチェッカーボードパターンを生じ、図11Bでは、白いピクセル(たとえば、136a、136cなど)は、保持状態中により小さい大きさの電位差(たとえば、Vch-Vsまたは-Vch+Vs)におけるピクセルに対応し、クロスハッチのピクセル(たとえば、136b、136dなど)は、保持状態中により大きい大きさの電位差(たとえば、Vch+Vsまたは-Vch-Vs)におけるピクセルに対応する。
【００５８】
この駆動方式の場合、ディスプレイ要素102のための保持状態中に、ユーザによって閲覧されるときの各ピクセルによる反射光の変動の視覚的に知覚可能な効果が低減され、その理由は、ピクセルの変動の頻度が、人間の視覚系によって正確に知覚され得る頻度よりも高いからである。図11Aの駆動方式では、コモンライン駆動信号(たとえば、X方向)がピクセルごとに交番する頻度は、最大可能な割合(たとえば、各ピクセルが3ライン幅であるので、3ラインごとの極性の交番)である。いくつかの例(図示せず)では、最大可能な割合は、X方向に沿ったアレイ中の各連続ラインに沿った極性の交番であり得る。同様に、セグメントライン駆動信号(たとえば、Y方向)がピクセルごとに交番する頻度もまた、最大可能な割合(たとえば、3ラインごとの極性の交番)である。さらに、図示されていないが、Y方向に沿った最大可能な割合は、Y方向に沿ったアレイ中の各連続ラインに沿った極性の交番であり得る。
【００５９】
図12は、保持状態中に保持電圧の極性を交番する1つの方法を示す。保持状態は、図11に示された構成と同じである、150と示された構成において開始し得る。各ピクセルの保持電圧状態を、上記に記載したように、状態1、2、3、または4として示す。この構成150の時間期間、たとえば、数秒後、各ピクセル列に対するセグメント電圧は、極性を変更し、ディスプレイを構成152へ移動させ得る。数秒後、各ピクセル行に対するコモン電圧は、極性を変更し、ディスプレイを構成154へ移動させ得る。数秒後、各ピクセル列に印加されたセグメント電圧は、極性を変更し、ディスプレイを構成156へ移動させ得る。その数秒後、各ピクセル行に印加されたコモン電圧は、極性を変更し、ディスプレイを構成150へ戻るように移動させ得る。次いで、このプロセスは繰り返し、ディスプレイが保持状態にある間、構成150、152、154、および156を巡回し得る。この時間中に、ディスプレイ要素の両端間の電圧は(ディスプレイ要素の状態に影響を及ぼさないために十分速い、移行自体中を除いて)常に安定性ウィンドウ内にあるので、表示された画像データは変化せず、各ディスプレイ要素は、状態1、状態2、状態3、および状態4の各々を巡回する。
【００６０】
ただし、ディスプレイのピクセルが、大きい大きさの保持電圧から小さい大きさの保持電圧へ状態を変化させるか、またはその逆である(状態1または状態4と、状態2または状態3との間で移行するときに起こる)とき、ディスプレイの外観における視覚的シフトが時々観察され得ることがわかっている。したがって、セグメント電圧またはコモン電圧が、上記で説明したように数秒ごとに極性を変更するとき、表示されている画像データが変化しなくても、ディスプレイの外観は変化し得る。
【００６１】
この影響は、画像が保持状態で表示されているとき、図12に示す4つのディスプレイ構成のうちの2つのみを使用することによって回避され得る。これを図13および図14に示す。
【００６２】
図13は、2つのディスプレイ構成間で切り替わる第1の保持状態モードを示す。「モード1」では、画像のための保持状態が、構成150と構成154との間で往復して切り替わる。これを達成するために、セグメント電圧極性とコモン電圧極性の両方が、図12の実施態様において行われたように一方または他方ではなく、同時に切り替えられる。このモード1では、各ピクセルが状態1と状態4との間、または状態2と状態3との間のいずれかで、往復して切り替わる。状態1および状態4における保持電圧の大きさは(極性は異なるが)同じであるので、状態1と状態4との間で切り替わるピクセルは、極性切替え中に外観において著しく変化しない。同様に、状態2および状態3における保持電圧の大きさは(極性は異なるが)同じであるので、状態2と状態3との間で切り替わるピクセルは、極性切替え中に外観において著しく変化しない。これによって、極性が往復して切り替えられるとき、画像の外観におけるいかなる視覚的シフトをも低減または除去する。
【００６３】
図14は、2つのディスプレイ構成間で切り替わる第2の保持状態モードを示す。「モード2」では、画像のための保持状態が、構成152と構成156との間で往復して切り替わる。上記で説明したモード1の場合と同様に、各ピクセルが状態1と状態4との間、または状態2と状態3との間のいずれかで、往復して切り替わり、この場合も、極性が往復して切り替えられるとき、画像の外観におけるいかなる視覚的シフトをも低減または除去する。上記で説明した極性反転プロセスは、図示したチェッカーボードパターンのみでなく、セグメントラインおよびコモンラインに印加された保持状態電圧の任意のパターンに適用可能である。コモンライン電圧とセグメントライン電圧の両方が同時に切り替えられる場合、切替えより前にセグメントラインおよびコモンラインに印加された電圧信号のパターンにかかわらず、各ディスプレイ要素には、同じ大きさの保持電圧が印加されることになる。
【００６４】
各ディスプレイ要素が、ほぼ等しい時間量で状態1、2、3、および4の各々にあることは、さらに望ましくなり得る。図12の実施態様では、このことは、ディスプレイが保持状態にあるときはいつでも、すべての4つのディスプレイ構成を巡回することによって達成される。図13および図14の実施態様が使用される場合、このことはさらに、いくつかの保持状態中にモード1を使用すること、および、ほぼ等しい数の他の保持状態でモード2を使用することによって達成され得る。このことは、幅広い方法で実施され得る。ディスプレイドライバは、たとえば、ディスプレイが保持状態に入るたびに、モード1とモード2との間で交番するように構成され得る。代替的に、ドライバは、ディスプレイデバイスが電源投入されるか、またはスリープモードから出るたびに、保持状態でのモード1の使用と保持状態でのモード2の使用との間で切り替わり得る。モード間のランダムまたは擬似ランダム切替えもまた実施され得る。たとえば、ディスプレイデバイスが電源投入されるたびに、乱数または擬似乱数が生成され得、1つまたは複数の後続の保持状態のためのモードが、生成された数の値に基づいて選択され得る。
【００６５】
図15は、いくつかの実施態様による、保持状態中に保持電圧の極性を交番する方法のフローチャートである。図15に示すように、方法1500は、ブロック1502に示すように、第1の方向と、第1の方向と交差する第2の方向とに配置されたディスプレイ要素のアレイに、画像データを書き込むことを含む。たとえば、ディスプレイ要素のアレイは、図9に示すように行および列で配置され得る。方法1500は、第1のパターンまたは第2のパターンにおいて第1の方向に沿った第1の電圧信号の極性を交番すること、および、第3のパターンまたは第4のパターンにおいて第2の方向に沿った第2の電圧信号の極性を交番することによって、ディスプレイ要素のアレイの各ディスプレイ要素の現在位置を維持することを含む。たとえば、図13〜図14に示すように、第1のパターンは、ピクセルのセグメントラインに沿った+-+-パターンに対応し得、第2のパターンは、ピクセルのセグメントラインに沿った-+-+パターンに対応し得、第3のパターンは、ピクセルのコモンラインに沿った+-+-パターンに対応し得、第4のパターンは、ピクセルのコモンラインに沿った-+-+パターンに対応し得る。ブロック1506に示すように、ディスプレイアクティビティの第1の期間に、方法1500は、第1のパターンおよび第3のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番することを含む。たとえば、第1のパターンおよび第3のパターンにおいて電圧信号の極性を交番することは、図13のモード1を参照しながら説明したような動作に対応し得る。ブロック1508に示すように、ディスプレイアクティビティの第2の期間に、方法1500は、第2のパターンおよび第4のパターンにおいて電圧信号の極性を周期的に交番することを含む。たとえば、第2のパターンおよび第4のパターンにおいて電圧信号の極性を交番することは、図14のモード2を参照しながら説明したような動作に対応し得る。
【００６６】
図16Aおよび図16Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形はまた、テレビジョン、電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【００６７】
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45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、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含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。
【００６８】
ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、またはTFT LCDなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【００６９】
ディスプレイデバイス40の構成要素は図16Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52に接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタ処理する)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続される。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にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定のディスプレイデバイス40設計が必要とするすべての構成要素に電力を与えることができる。
【００７０】
ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40が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ように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および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、IEEE16.11(a)、(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、b、gまたはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。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信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM（登録商標）)、GSM（登録商標）/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM（登録商標） Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【００７１】
いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーション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、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００７２】
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス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。調整ハードウェア52は、スピーカー45に信号を送信するための、およびマイクロフォン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み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【００７３】
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、またはフレームバッファ28から取ることができ、アレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、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再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマット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、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21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。
【００７４】
アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx-y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。
【００７５】
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、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、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または双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であり得る。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であり得る。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と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【００７６】
いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまた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、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン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され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが使用され得る。
【００７７】
電源50は、当技術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。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【００７８】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【００７９】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、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、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【００８０】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、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、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるい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、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【００８１】
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、また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、実施され得る。
【００８２】
ソフトウェアで実施する場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、1つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【００８３】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、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が、実施されたIMODの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【００８４】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【００８５】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、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】
【００８６】
21  プロセッサ、システムプロセッサ
22  アレイドライバ
23  ブラックマスク構造
24  行ドライバ回路、コモンドライバ回路
25  犠牲層、犠牲材料
26  列ドライバ回路、セグメントドライバ回路
27  ネットワークインターフェース
28  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイアレイ、パネル、ディスプレイ
【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６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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