(57)【要約】  本開示は、干渉変調器ディスプレイの中央領域に向けて入射光を導くための方法、システム、および装置を提供する。一態様では、ディスプレイが、基板の第１の表面に隣接して基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含む。基板の第１の表面上に光変調器のアレイが配設され得る。光変調器は、対応するマイクロレンズ上に配設され得る。マイクロレンズは、対応する光変調器の中央領域上に入射光を集束または集中させることができる。マイクロレンズは、単一要素レンズ、複合レンズ、および／またはグレーデッドインデックスレンズを含み得る。また、そのようなディスプレイを製造する様々な方法を開示する。
2014504371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ要素を製造する方法であって、前記方法は、
第１の表面と第２の表面とを有する基板中にマイクロレンズを形成することであって、前記第１の表面が前記第２の表面から離間され、前記マイクロレンズが前記基板の前記第１の表面に隣接して配設された、形成することと、
前記基板の前記第１の表面上に光変調器を形成することであって、前記光変調器が、前記マイクロレンズ上に配設され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、形成することと
を備える、方法。
【請求項２】
前記マイクロレンズを形成することは、
前記基板の前記第１の表面中にキャビティを形成することと、
前記第１の表面上に第１の誘電体層を形成することであって、前記第１の誘電体層が、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を備え、前記第１の誘電体層が、前記基板の前記第１の表面中の前記キャビティを少なくとも部分的に充填する、形成することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の誘電体層の前記屈折率が前記基板の前記屈折率よりも大きい、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板がガラスを備え、前記第１の誘電体層が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記キャビティを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
エッチング液で前記基板をエッチングすることと
を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記エッチング液が等方性エッチング液を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板がガラスを備え、前記エッチング液がフッ化水素を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロレンズを形成することが、前記第１の誘電体層を平坦化することをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の誘電体層を平坦化することが、前記第１の誘電体層の表面を化学機械研磨することを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記マイクロレンズを形成することが、前記平坦化された第１の誘電体層上にスペーサ層を形成することをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記マイクロレンズを形成することが、前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成することであって、前記第２の誘電体層が、前記第１の誘電体層の前記屈折率とは異なる屈折率を備える、形成することをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも前記第２の誘電体層を平坦化することをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロレンズを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
前記基板中にドーパントを拡散させることであって、前記ドーパントが、前記基板の屈折率を変化させるように選択された、拡散させることと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーパントが、前記基板の前記屈折率を増加させるように選択された、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板がガラスを備え、前記ドーパントがホウ素を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドーパントを拡散させることが、前記基板を加熱することを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記光変調器を形成することは、
前記基板の前記第１の表面上に部分反射体を形成することと、
前記部分反射体上に可動反射体を形成することであって、前記可動反射体が、前記光キャビティを与えるために前記部分反射体から離間され、前記可動反射体が、前記光キャビティ中の光を干渉的に変調するために前記部分反射体に対して移動するように構成された、形成することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
各ディスプレイ要素が請求項１に記載の方法に従って製造された、複数のディスプレイ要素を備えるディスプレイ。
【請求項１９】
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、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１８に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を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２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
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１９に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
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つを備える、請求項２２に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
第１の面と第２の面とを有する基板であって、基板屈折率を有する、基板と、
前記基板中に配設されたマイクロレンズであって、前記マイクロレンズが、前記基板の前記第１の面に隣接し、前記マイクロレンズが、第１の屈折率を有する第１のレンズと第２の屈折率を有する第２のレンズとを備え、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、マイクロレンズと、
前記基板の前記第１の面上に配設された光変調器であって、前記光変調器が、前記マイクロレンズと実質的に整合され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、光変調器と
を備える、電気機械システムデバイス。
【請求項２６】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、または前記第１のレンズと前記第２のレンズの両方が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記第１のレンズが第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面が前記第２の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第２のレンズが第３の表面と第４の表面とを有し、前記第３の表面が前記第４の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第３の表面が前記第２の表面と接触している、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記第１の表面、前記第２の表面、および前記第３の表面が、実質的に球体の部分である、請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記光変調器が第１の横サイズを有し、前記マイクロレンズが第２の横サイズを有し、前記第２の横サイズが前記第１の横サイズをほぼ下回る、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記光変調器の前記第１の横サイズをほぼ上回る、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記第２のレンズが前記第１のレンズ中に少なくとも部分的に配設された、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記第１のレンズが、実質的に平面の第１の表面を備え、前記第２のレンズが、実質的に平面の第２の表面を備え、前記第１の表面および前記第２の表面が、前記基板の前記第１の面と実質的に共面である、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記第１のレンズが、湾曲した第３の表面を備え、前記第２のレンズが、湾曲した第４の表面を備え、前記第３の表面の少なくとも一部分および前記第４の表面の少なくとも一部分が、前記基板の前記第１の面から離れて前記基板の前記第２の面に向かって延在する、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記第３の表面および前記第４の表面のうちの少なくとも１つが実質的に球体の一部分である、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記第１のレンズがメニスカスレンズを備え、前記第２のレンズが平凸レンズを備える、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記光変調器が、
前記基板の前記第１の面上に配設された部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記基板の前記第１の面と前記光変調器との間に配設されたスペーサ層をさらに備える、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３９】
電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
光を屈折させるための手段であって、前記屈折手段が、第１の面および第２の面と基板屈折率とを有する基板中に配設され、前記屈折手段が、前記基板の前記第１の面に隣接して配設され、前記屈折手段が、第１の屈折率を有する光を屈折させるための第１の手段と、第２の屈折率を有する光を屈折させるための第２の手段とを備え、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、光を屈折させるための手段と、
前記基板の前記第１の面上に配設された、光を変調するための手段であって、前記光変調手段が、前記屈折手段と実質的に整合され、前記光変調手段が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、光を変調するための手段と
を備える、電気機械システムデバイス。
【請求項４０】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４１】
光を屈折させるための前記手段がマイクロレンズを備え、前記第１の屈折手段が第１のレンズを備え、前記第２の屈折手段が第２のレンズを備える、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記第２のレンズが前記第１のレンズ中に少なくとも部分的に配設された、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記第１のレンズがメニスカスレンズであり、前記第２のレンズが平凸レンズである、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記光変調手段が干渉光変調器を備える、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４５】
前記干渉光変調器が、
前記基板の前記第１の面上に配設された部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４６】
前記光屈折手段と前記光変調手段とを分離するための手段をさらに備え、前記分離手段が前記基板の前記第１の面と前記光変調手段との間に配設された、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４７】
前記分離手段がスペーサ層を備える、請求項４６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年１０月１８日に出願され、「DISPLAY HAVING AN EMBEDDED MICROLENS ARRAY」と題され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許出願第１２／９０６，４３３号の優先権を主張する。先願の開示は、本開示の一部と見なされ、参照により本開示に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本開示は電気機械システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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）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。いくつかの実装形態では、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。一実装形態では、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金属膜を含み得る。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】
【０００５】
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わけではない。
【０００６】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、ディスプレイ要素を製造する方法において実装され得る。本方法は、第１の表面と第２の表面とを有する基板中にマイクロレンズを形成することを含む。第１の表面は第２の表面から離間され、マイクロレンズは基板の第１の表面に隣接して配設される。本方法は、基板の第１の表面上に光変調器を形成することをさらに含み、光変調器はマイクロレンズ上に配設される。光変調器は、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを含むことができる。
【０００７】
マイクロレンズを形成することは、基板の第１の表面中にキャビティを形成することと、第１の表面上に第１の誘電体層を形成することとを含むことができる。第１の誘電体層は、基板の屈折率とは異なる屈折率を含むことができ、第１の誘電体層は、基板の第１の表面中のキャビティを少なくとも部分的に充填することができる。マイクロレンズを形成することは、第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成することであって、第２の誘電体層が、第１の誘電体層の屈折率とは異なる屈折率を含む、形成することをさらに含むことができる。マイクロレンズを形成することは、少なくとも１つの開口を含むマスクで基板の第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることと、基板中にドーパントを拡散させることとを含むことができる。ドーパントは、基板の屈折率を変化させるように選択され得る。
【０００８】
光変調器を形成することは、基板の第１の表面上に部分反射体を形成することと、部分反射体上に可動反射体を形成することとを含むことができる。可動反射体は、光キャビティを与えるために部分反射体から離間され得、可動反射体は、光キャビティ中の光を干渉的に変調するために部分反射体に対して移動するように構成され得る。
【０００９】
ディスプレイは複数のディスプレイ要素を含むことができ、その場合、ディスプレイ要素のうちの１つ、一部、または全部が、本方法の実装形態に従って形成され得る。
【００１０】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システムデバイスにおいて実装され得る。本デバイスは、第１の面と第２の面とを有する基板を含むことができる。基板は基板屈折率を有することができる。本デバイスは、基板中に配設されたマイクロレンズをも含むことができる。マイクロレンズは、基板の第１の面に隣接して配設され得る。マイクロレンズは、第１の屈折率を有する第１のレンズと第２の屈折率を有する第２のレンズとを含むことができる。第２の屈折率は第１の屈折率とは異なり得る。第１の屈折率および第２の屈折率のうちの少なくとも１つは基板屈折率とは異なり得る。本デバイスは、基板の第１の面上に配設された光変調器をも含むことができる。光変調器は、マイクロレンズと実質的に整合され得る。光変調器は、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを含むことができる。
【００１１】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システムデバイスにおいて実装され得る。本デバイスは、光を屈折させるための手段を含むことができる。屈折手段は、第１の面および第２の面と基板屈折率とを有する基板中に配設され得る。屈折手段は、基板の第１の面に隣接して配設され得る。屈折手段は、第１の屈折率を有する光を屈折させるための第１の手段と、第２の屈折率を有する光を屈折させるための第２の手段とを含むことができる。第２の屈折率は第１の屈折率とは異なり得、第１の屈折率および第２の屈折率のうちの少なくとも１つは基板屈折率とは異なり得る。本デバイスは、基板の第１の面上に配設された、光を変調するための手段をも含むことができる。光変調手段は、屈折手段と実質的に整合され得る。光変調手段は、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを含むことができる。
【００１２】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、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】
【００１３】
【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を示す図。
【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。
【図３Ａ】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図。
【図３Ｂ】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。
【図４Ａ】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。
【図４Ｂ】図４Ａ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図。
【図５Ａ】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す図。
【図５Ｂ】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の例を示す図。
【図５Ｃ】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の例を示す図。
【図５Ｄ】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の例を示す図。
【図５Ｅ】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の例を示す図。
【図６】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。
【図７Ａ】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例を示す図。
【図７Ｂ】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例を示す図。
【図７Ｃ】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例を示す図。
【図７Ｄ】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例を示す図。
【図７Ｅ】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例を示す図。
【図８】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の一例を示す図。
【図９Ａ】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の例を示す図。
【図９Ｂ】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の例を示す図。
【図９Ｃ】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の例を示す図。
【図９Ｄ】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の例を示す図。
【図９Ｅ】基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを含むディスプレイの断面の例を示す図。
【図１０】基板中に埋め込まれたマイクロレンズによる光の集束によって生じる、光変調器の中央の近くでの照度（illumination）の増加の例示的な計算を示すグラフを示す図。
【図１１Ａ】マイクロレンズを有する光変調器についての光強度の分布の例示的な計算の平面図を示す照度プロットを示す図。
【図１１Ｂ】マイクロレンズを有する光変調器についての光強度の分布の例示的な計算の平面図を示す照度プロットを示す図。
【図１２Ａ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｂ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｃ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｄ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｅ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｆ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１２Ｇ】マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ａ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｂ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｃ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｄ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｅ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｆ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１３Ｇ】複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１４Ａ】グレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１４Ｂ】グレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１４Ｃ】グレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示す図。
【図１５】光変調器とマイクロレンズとを含むディスプレイ要素を製造する方法を示すフローチャートの一例を示す図。
【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例を示す図。
【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例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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、いくつかの実装形態を対象とする。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。説明する実装形態は、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装され得る。より詳細には、実装形態は、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）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、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（たとえば、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、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装されるかまたはそれらに関連付けら得ると考えられる。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、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、単に図に示す実装形態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。
【００１６】
光変調器のいくつかの実装形態では、入射光が光変調器の中央領域に向けておよび光変調器のエッジから離して導かれた場合、その変調器によって生成される反射率および／または色飽和度（color saturation）は改善され得る。光変調器に電力を与える電気的接続はディスプレイデバイス上の設計スペースを占め、それらの接続に入射する光は、一般に、デバイスによって生成される画像に寄与しない。変調器の中央領域に向けて入射光を導くことは、通常ならば電気的接続に入射するであろう光が、変調器によって変調され、画像に寄与することを可能にし得、これによりデバイスの輝度を改善することができる。したがって、本明細書で説明するディスプレイデバイスのいくつかの実装形態は、光変調器と、光変調器の中央領域に向けて入射光を集中、集束、および／または合焦させるためのマイクロレンズとをそれぞれ含む、複数のディスプレイ要素を含む。マイクロレンズは、光変調器がその上に配設された実質的に透明な基板（たとえば、ガラス）の表面に隣接して、その基板中に埋め込まれ得る。いくつかのそのような実装形態では、マイクロレンズは、（たとえば、光変調器から離れて基板の反対側の表面に配設されたマイクロレンズと比較して）光変調器に比較的近接し、比較的広い範囲の角度から光を集中させることができる。マイクロレンズは、単一要素レンズ、（２つ以上の要素を含む）複合レンズ、またはグレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）レンズであり得る。
【００１７】
本開示で説明する主題の特定の実装形態は、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装され得る。マイクロレンズを有するディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスは、改善された反射率、色飽和度、輝度、および／またはコントラストを与え得る。たとえば、マイクロレンズは、反射率の変動および／または色飽和度低下（color desaturation）の量が低減され得るように、ディスプレイ要素の反射層の中央領域に向けて（および反射層のエッジから離して）入射光を集束または集中させ得る。また、反射層の中央領域に向けて入射光を集束または集中させることによって、通常ならば黒いマスク（使用する場合）に入射するであろう一部の光が、ディスプレイ要素によって反射されることになり、それにより、ディスプレイデバイスによって生成される画像に寄与することになる。
【００１８】
説明する実装形態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整され得る。
【００１９】
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している。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。いくつかの実装形態では、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。
【００２０】
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。いくつかの実装形態では、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、作動していない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、いくつかの他の実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光を示す矢印１３と、左側のピクセル１２から反射する光１５と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（１つまたは複数の）波長を決定することになる。
【００２３】
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（１つまたは複数の）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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、光吸収器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。
【００２４】
いくつかの実装形態では、光学スタック１６の（１つまたは複数の）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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、ポスト１８間の間隔は１〜１０００μｍ程度であり得、ギャップ１９は＜１０，０００オングストローム（Å）程度であり得る。
【００２５】
いくつかの実装形態では、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１４ａ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。
【００２６】
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ている。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。
【００２７】
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。
【００２８】
図３Ａ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している。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３Ａに示すこれらのデバイスのヒステリシス特性（hysteresis property）を利用し得る。干渉変調器は、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、たとえば、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３Ａ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３Ａのヒステリシス特性（hysteresis characteristics）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に、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。
【００２９】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。
【００３０】
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３Ｂ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。
【００３１】
図３Ｂに（ならびに図４Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧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３Ａ参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【００３２】
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。
【００３３】
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。いくつかの実装形態では、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。
【００３４】
いくつかの実装形態では、常に変調器の両端間で同じ極性電位差を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。いくつかの他の実装形態では、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。
【００３５】
図４Ａ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している。図４Ｂは、図４Ａ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している。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４Ａ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４Ａ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４Ａ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４Ｂ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。
【００３６】
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３Ｂ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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４Ａ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。
【００４１】
図４Ｂ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装形態では、開放電圧は、図４Ｂ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。いくつかの他の実装形態では、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。
【００４２】
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５Ａ〜図５Ｅ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装形態の断面図の例を示している。図５Ａ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５Ｂ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５Ｃ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５Ｃに示す実装形態は、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。
【００４３】
図５Ｄは、可動反射層１４が反射副層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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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Ｃｕまたは別の反射金属材料を用いた、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。いくつかの実装形態では、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。
【００４４】
図５Ｄに示すように、いくつかの実装形態は黒いマスク構造２３をも含むことができる。黒いマスク構造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。黒いマスク構造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（optical properties）を改善することができる。さらに、黒いマスク構造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。いくつかの実装形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、黒いマスク構造２３に接続され得る。黒いマスク構造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。黒いマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実装形態では、黒いマスク構造２３は、光吸収器として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ2層と、反射体およびバス層として働く、アルミニウム合金とを含み、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さである。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、ＣＦ4および／またはＯ2、ならびにアルミニウム合金層の場合は、Ｃｌ2および／または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。いくつかの実装形態では、黒いマスク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黒マスク構造２３では、伝導性吸収器は、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。いくつかの実装形態では、スペーサ層３５が、概して、黒いマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００４５】
図５Ｅ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５Ｄとは対照的に、図５Ｅの実装形態は支持ポスト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５Ｅ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、光吸収器１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実装形態では、光吸収器１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
【００４６】
図５Ａ〜図５Ｅに示す実装形態などの実装形態では、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。これらの実装形態では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図５Ｃ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、いくつかの実装形態では、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５Ａ〜図５Ｅの実装形態は、処理（たとえば、パターニング）を簡略化することができる。
【００４７】
図６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７Ａ〜図７Ｅ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。いくつかの実装形態では、製造プロセス８０は、図６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５に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実装され得る。図１、図５および図６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７Ａは、基板２０上に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７Ａ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、いくつかの他の実装形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収器副層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。いくつかの実装形態では、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。
【００４８】
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７Ｂは、光学スタック１６上に形成された犠牲層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上への犠牲層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７Ｅ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（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、物理蒸着（ＰＶＤ、たとえば、スパッタリング）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、熱化学蒸着（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。
【００４９】
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５および図７Ｃ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をパターニングすることと、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）を堆積させることとを含み得る。いくつかの実装形態では、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５Ａ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７Ｃ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７Ｅは、光学スタック１６の上側表面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と、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とによって形成され得る。支持構造は、図７Ｃ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の一部分の上に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。
【００５０】
プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図５および図７Ｄ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、電気伝導性層と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、可動反射層１４は、図７Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実装形態では、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（unreleased）」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。
【００５１】
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５および図７Ｅ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をエッチング液（etchant）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時間期間の間、固体ＸｅＦ2から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチング液に犠牲層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。
【００５２】
いくつかの実装形態では、干渉変調器を含むディスプレイは、ディスプレイによって生成される画像の品質の低減につながることがあるいくつかの欠陥を有することがある。たとえば、干渉変調器の反射層１４の反射率は反射層１４にわたって非一様であり得、これは、変調器から反射される光の非一様性につながることある。反射層１４は、非フラット、たとえば、わずかに湾曲していることがあり、これは、変調器によって反射される光の色の変動につながることがある。そのような色変動は、変調器によって生成される色の飽和度を低下させる傾向がある。また、変調器に電圧を与える電気的接続は、ディスプレイ上のスペースを占め、それにより、画像のための光を反射するために使用可能であるエリアを低減する。いくつかの実装形態では、電気的接続は、ディスプレイのコントラスト比を維持するために、黒いマスクによって隠される。黒いマスクに入射する光は、ディスプレイによって生成される反射画像に寄与しない。
【００５３】
本明細書で説明する実装形態は、これらの欠陥の一部または全部を低減または回避するように構成される。たとえば、いくつかの実装形態では、反射層１４の中央領域は、反射層１４全体と比較して、より平坦であり、（波長に応じて）より一様な反射率を有する傾向がある。したがって、反射層１４の中央領域に向けて（および反射層のエッジから離して）入射光を集束または集中させることは、反射率の変動と変調器の色飽和度低下の量とを低減し得る。また、変調器の中央領域に向けて入射光を集束または集中させることによって、通常ならば黒いマスクに入射するであろう一部の光が、変調器によって反射され、それにより、ディスプレイによって生成される画像に寄与することになる。変調器の中央に向けて光を集束または集中させるために、本明細書で開示するいくつかの実装形態は、変調器に隣接して基板中に埋め込まれたマイクロレンズのアレイを使用する。入射光は、マイクロレンズによって屈折され、反射層の中央領域上に集束、集中、および／または合焦される。
【００５４】
図８は、複数のディスプレイ要素８０１を含むディスプレイ８００の断面の一例を示している。ディスプレイ要素８０１は１次元アレイまたは２次元アレイで配置され得、これは周期的および／または非周期的であり得る。図示した実装形態では、各ディスプレイ要素８０１は、レンズまたはマイクロレンズ８０４と光変調器８０２とを含む。様々な実装形態では、光変調器８０２は、たとえば、図１および図５Ａ〜図５Ｅを参照しながら図示および説明した干渉変調器のいずれかなど、本明細書で説明する光変調器のいずれかを含むことができる。
【００５５】
図８に示す実装形態では、光変調器８０２は、たとえば、光学スタック１６内などの、部分反射体と、たとえば、可動反射層１４などの、可動反射体とを含む。部分反射体は、光キャビティ８０６を与えるために、（たとえば、ポスト１８によって）可動反射体から離間されるか、またはそれから離れて配置される。可動反射体は、光キャビティ８０６とギャップ１９の高さとを調整し、それにより光キャビティ８０６中の光の干渉変調を調整するために、（好適な電気信号に応答して）部分反射体に向かってまたはそれから離れて移動され得る。
【００５６】
光変調器８０２は、基板２０の第１の表面８１８上に配設され得る。たとえば、図８に示す実装形態では、光変調器８０２は第１の表面８１８に配設される（たとえば、光学スタック１６は第１の表面８１８に配設される）。他の実装形態では、１つまたは複数の層（たとえば、スペーサ層、パッシベーション層、フィルタ層、ディフューザ層など）が、基板２０の第１の表面８１８と光変調器８０２との間に配設され得る。基板２０は、基板２０の厚さによって第１の表面８１８から離間された第２の表面８１６を有する。使用中に、ディスプレイ８００は、概して、基板２０の第２の表面８１６がユーザの近位にあり、基板２０の第１の表面８１８がユーザの遠位にあるように、配向される。ディスプレイ８００に入射する光は、光変調器８０２が開状態と閉状態との間で作動されるにつれて、様々な量で反射される。
【００５７】
図８に示す実装形態では、マイクロレンズ８０４は、開状態と閉状態との間で作動される第１の表面８１８に隣接して基板２０中に配設される（たとえば、基板２０中に埋め込まれる）。マイクロレンズ８０４は、マイクロレンズ８０４が基板２０の第２の表面８１６から離間されるように、サイズ決定され、整形され得る。図８に概略的に示すように、マイクロレンズ８０４の一部分（たとえば、表面８１９）は、基板２０の第１の表面８１８と実質的に同一平面であり得る。様々な実施形態では、マイクロレンズ８０４の各々は、マイクロレンズが第１の表面８１８の内部に埋め込まれるかまたは第１の表面８１８から突出しているように、第１の表面８１８の約１００μｍ以内に配設された、表面８１９を有する。他の実装形態では、マイクロレンズ８０４の表面８１９は、第１の表面８１８の約５０μｍ以内、第１の表面８１８の約２５μｍ以内、第１の表面８１８の約１５μｍ以内、第１の表面８１８の約１０μｍ以内、第１の表面８１８の約５μｍ以内、または第１の表面８１８からの何らかの他の好適な距離内にある。いくつかの実装形態では、マイクロレンズ８０４は、光変調器８０２のピッチをほぼ下回るピッチで第１の表面８１８に隣接して配設される。
【００５８】
マイクロレンズ８０４は、基板２０の屈折率とは異なる屈折率（または複数の屈折率）を有する１つまたは複数の材料を含むことができる。マイクロレンズの屈折率は、マイクロレンズ８０４が正の（または集束）レンズであるように、基板２０の屈折率よりも大きいことがある。たとえば、マイクロレンズ８０４は、約２．０５の屈折率を有する窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含み得、基板２０は、約１．５１の屈折率を有するガラス（たとえば、ＳｉＯ2）を含み得る。マイクロレンズ８０４は、（追加または代替として）酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、ポリイミド、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アモルファスシリコン、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、またはそれらの組合せを含み得る。図８に概略的に示すように、マイクロレンズ８０４は、平凸レンズを形成するように実質的に球体の一部分（たとえば、半球）として整形され得る。たとえば、楕円体、卵形、円柱、角柱、多面体など、他の形状も使用され得る。マイクロレンズ８０４のサイズは、光変調器８０２のピッチに相当することがある。たとえば、マイクロレンズの直径（または横サイズ）は、上記ピッチをほぼ下回るかまたはそれにほぼ等しいことがある。マイクロレンズ８０４の曲率半径は、光変調器のサイズをほぼ上回るか、それにほぼ等しいか、またはそれをほぼ下回ることがある。たとえば、図８に概略的に示すマイクロレンズ８０４の曲率半径は、光変調器８０２のサイズの約１／２である。いくつかの実装形態では、マイクロレンズ８０４の曲率半径は、光変調器のピッチＤの約１／２である（たとえば、図９Ａ参照）。マイクロレンズの曲率半径は、光変調器の中央に向けた光の集束または集中の好適な程度を与えるように選択され得る。いくつかの実装形態では、マイクロレンズ８０４のピッチは、光変調器のピッチＤに実質的に一致している。
【００５９】
いくつかの実装形態では、各光変調器８０２は、対応するマイクロレンズ８０４上に実質的に配設される。たとえば、図８に概略的に示すように、各光変調器８０２の中央は、それの対応するマイクロレンズ８０４の中心と実質的に整合される。他の実装形態では、光変調器８０２は、２つ以上のマイクロレンズ上に配設され得る。
【００６０】
図８は、埋込みマイクロレンズ８０４の特徴を例示するためのものであり、その特徴を限定するためのものでない、一例を概略的に示している。図８では、光線８１２が、ディスプレイ８００に入射するものとして示されている。ディスプレイ８００中でマイクロレンズ８０４が使用されていなければ、光線８１２は、点線によって概略的に示される経路に沿って伝搬し、位置８０７において反射層１４と交わるであろう。ディスプレイ８００中にマイクロレンズ８０４が存在することにより、光線８１２は、破線によって概略的に示される経路に沿って屈折し、位置８０７よりも反射層の中央に近接している位置８０８において反射層１４と交わる。したがって、この例は、マイクロレンズ８０４が反射層１４の中央に向けて光をどのように集束または集中させることができるかを概略的に示している（図１１Ａおよび図１１Ｂも参照）。いくつかの実施形態では、マイクロレンズ８０４の焦点距離は、反射層１４上に光を合焦させるように、または光キャビティ８０６中で焦点を与えるように、選択され得る。
【００６１】
マイクロレンズアレイが基板２０の第１の表面８１８に隣接して配設されたディスプレイ８００の実装形態は、マイクロレンズアレイが基板の第２の表面８１６（たとえば、ユーザの近位にある表面）に隣接して配設されたディスプレイ８００と比較して利点を有し得る。いくつかの実装形態では、基板２０の厚さは、一般に、隣接するディスプレイ要素間のピッチまたは間隔よりもはるかに大きいことがある。たとえば、ピッチは約１０μｍから５０μｍまでの範囲内にあり得、基板厚さは約２００μｍから１０００μｍまでの範囲内にあり得る。したがって、基板２０の第１の表面８１８に隣接して配設されたマイクロレンズアレイは、一般に、基板２０の第２の表面８１６に隣接して配設されたマイクロレンズアレイよりも、光変調器にはるかに近接していることになる。光変調器８０２の近くに配設されたマイクロレンズアレイは、基板２０にほぼ垂直である狭い範囲の角度のみから変調器上に光を集中させることができる、変調器からはるかに遠くに配設されたマイクロレンズアレイよりも、広い範囲の角度から変調器に向けて光を集中させるように実装され得る。また、第１の表面８１８に隣接して基板２０中に配設されたマイクロレンズアレイは、基板の第２の表面８１６中にまたは第２の表面８１６に配設されたマイクロレンズアレイであって、より露出しやすく、かき傷をつけられるかまたは損傷を与えられることがあるマイクロレンズアレイよりも、ディスプレイ８００の日常的な使用によって損傷を与えられる可能性が低いことになる。
【００６２】
マイクロレンズアレイの詳細は大きく異なり得る。図９Ａ〜図９Ｅは、マイクロレンズ８０４のアレイを含むディスプレイ８００の異なる実装形態を概略的に示す断面の例を示している。図９Ａは、図８に示した例と概して同様である一例を示している。光変調器８０２（またはディスプレイ要素８０１）のアレイのピッチはＤである。この実装形態では、各変調器８０２は、対応するマイクロレンズ８０４上に配設され、したがって、マイクロレンズ８０４のアレイのピッチもＤである。いくつかの実装形態では、マイクロレンズ８０４の焦点距離は、光変調器８０２のアレイのピッチＤに相当するように選択される。
【００６３】
図９Ｂは、スペーサ層８２０がマイクロレンズ８０４と光変調器８０２とを分離する、ディスプレイ８００の一実装形態を示している。スペーサ層８２０は、マイクロレンズ８０４によって屈折された光が、スペーサ層８２０を有しないいくつかの実装形態においてよりも、光変調器８０２の中央に近づくことを可能にすることがある。いくつかの実装形態では、スペーサ層８２０の厚さは約０．０１μｍから約２μｍまでの範囲内にある。たとえば、約５μｍ未満、約１０μｍ未満など、スペーサ層８２０の他の厚さも使用され得る。スペーサ層８２０は実質的に透明な材料（たとえば、ガラス）であり得る。いくつかの実装形態では、スペーサ層８２０は、基板２０の屈折率にほぼ等しい屈折率をもつ材料を含む。スペーサ層８２０は、光をフィルタ処理するためのフィルタ材料（たとえば、カラーフィルタ）および／または光を拡散させるためのディフューザ材料を含み得る。いくつかの実装形態では、複数のスペーサ層８２０、たとえば、実質的に透明なスペーサ層およびディフューザ層が使用され得る。スペーサ層８２０の多くの変形形態が可能である。１つまたは複数のスペーサ層８２０が、本明細書で説明する実装形態のいずれかとともに使用され得る。図９Ｃは、マイクロレンズ８０４が、互いにマージされ、基板２０の第１の表面８１８の近くで重なり、互いから離間された個別要素でない、実装形態を概略的に示している。基板２０の第１の表面８１８に隣接するマイクロレンズアレイの一部分８２２が、実質的に、マイクロレンズ８０４と光変調器８０２とを分離するスペーサ層として、機能する。
【００６４】
図９Ｄは、マイクロレンズ８０４が、第１のレンズ８２４と第２のレンズ８２８とを含む複合レンズを含む、実装形態を概略的に示している。この実装形態では、第１のレンズ８２４は、凸外表面８３２ａと、凹内表面８３２ｂと、実質的に平面の表面８３２ｃとを有するメニスカスレンズである。第２のレンズ８２８は、凸外表面８３４ａと実質的に平面の表面８３４ｂとを有する平凸レンズである。図示した実装形態では、第２のレンズ８２８の凸外表面８３４ａは、第１のレンズ８２４の凹内表面８３２ｂと接触している。第１のレンズ８２４は、第２のレンズ８２８を含む材料の屈折率とは異なる屈折率を有する材料を含むことができる。第１および第２のレンズ８２４、８２８の屈折率の一方または両方が、基板２０の屈折率とは異なることがある。いくつかの実装形態では、第２のレンズ８２８の屈折率は第１のレンズ８２４の屈折率よりも小さい。そのような実装形態の１つの潜在的な利点は、第２のレンズ８２８が反射層１４に垂直な方向に向けて光を屈折させる傾向があり、これにより変調器８０２の色応答を改善し得ることである。他の実装形態では、複合レンズは、図９Ｄに概略的に示す２つのレンズ８２４、８２８よりも多くのレンズを含むことができる。また、他の実装形態では、レンズ８２４、８２８は、図９Ｄに概略的に示すのとは別様に整形および／またはサイズ決定され得る。
【００６５】
様々な実装形態では、第２のレンズ８２８は、第１のレンズ８２４中に少なくとも部分的に配設されるかまたは埋め込まれる。第１のレンズ８２４は、実質的に平面の表面８３２ｃを含むことができ、第２のレンズは、実質的に平面の表面８３４ｂを含むことができ、その結果、実質的に平面の表面８３２ｃおよび実質的に平面の表面８３４ｂは、基板２０の第１の表面８１８と実質的に共面である。いくつかの実装形態では、外表面８３２ａの少なくとも一部分および／または外表面８３４ａの少なくとも一部分は、基板２０の第１の表面８１８から離れて基板の第２の表面８１６に向かって延在する。表面８３２ａ、８３４ａのうちの少なくとも１つは、実質的に球体の一部分であり得る。
【００６６】
図９Ｅは、マイクロレンズ８０４がグレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）レンズを含む、実装形態を概略的に示している。グレーデッドインデックスレンズでは、屈折率は（たとえば、マイクロレンズ８０４に示す斑点（stippling）によって概略的に表されるように）レンズの中心と表面との間で変動する。グレーデッドインデックスレンズのいくつかの実装形態では、屈折率は、レンズの表面の近くでよりも、レンズの中心の近くで大きい。（ファクタの中でも）屈折率の変動は、レンズによって屈折される光の集束または集中の所望の程度を与えるように選択され得る。
【００６７】
図１０は、基板中に埋め込まれたマイクロレンズによる光の集束によって生じる、光変調器の中央の近くでの照度の増加の例示的な計算を示すグラフを示している。垂直軸は輝度効率比であり、これは、マイクロレンズがない場合に発生するであろう平均光強度に対する（図９Ａ〜図９Ｅに示す構成において、マイクロレンズの中心の真上で変調器の中央において測定された）ピーク光強度の比である。水平軸は、基板２０の第１の表面８１８と光変調器８０２との間の分離である。この例示的な計算は、アリゾナ州ツーソンのＢｒｅａｕｌｔ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎから入手可能なＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｐｒｏｇｒａｍ（ＡＳＡＰ（登録商標））を使用して実行された。この計算では、マイクロレンズは、１５μｍの半径の半球状であり、ＳｉＮから形成され、２．０５の屈折率をもつと仮定された。基板は、ガラスであり、１．５１の屈折率をもつと仮定された。光は基板に対して垂直に入射した。図１０は、この例示的な計算において輝度効率比が約１．６（０．０１μｍの分離の場合）から約２（約２μｍの分離の場合）に増加することを示している。
【００６８】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、マイクロレンズを有する光変調器についての光強度の分布の例示的な計算の平面図を示す照度プロットを示している。図１１Ａおよび図１１Ｂでは、基板２０の第１の表面８１８と光変調器との間の分離は、それぞれ０．０１μｍおよび２．０μｍである。これらの例示的な平面図では、光変調器は、図１１Ａおよび図１１ＢのＸ−Ｙ平面における方向の各々において−１００μｍから＋１００μｍの間に延在する。マイクロレンズの中心は照度プロットの中心に（たとえば、Ｘ＝０，Ｙ＝０に）配置される。マイクロレンズの断面は、曲線８５２によって示す円形であり、１５μｍの半径を有する。各グラフの右側および下部の挿入図は、照度プロットの中心を通る、それぞれ垂直カットおよび水平カットに沿った強度プロファイル（たとえば、任意の単位での、フラックス／μｍ2）を示している。照度プロットおよび挿入図は、マイクロレンズの中心の真下の位置８５０における光強度が、レンズ８５２の外側の位置８５３における強度と比較して増加していることを示している。中心８５０に向けた光の集束により、照度分布は、中心８５０から約１５μｍの距離のところでより低い強度の円形の「谷」８５４を有する。以下の表に、基板の下側表面と光変調器との間の異なる分離の場合の例示的な（任意の単位での）強度と輝度効率比とを列挙する。
【表１】
2014504371.tif 000003
【００６９】
図１２Ａ〜図１２Ｇは、マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示している。この実装形態では、マイクロレンズおよび光変調器は、ピッチＤを有する周期的アレイで配設される。アレイが２次元である実装形態では、ピッチは各次元で異なることがある。他の実装形態では、マイクロレンズおよび／または光変調器は、１次元または２次元で非周期的に配置され得る。いくつかの実装形態では、（アレイの一方または両方の次元での）光変調器のピッチは、（一方または両方の次元での）マイクロレンズのピッチに実質的に一致していることがある。
【００７０】
図１２Ａでは、基板２０の第１の表面８１８は、マイクロレンズのピッチＤで離間された開口１００８を用いてパターニングされたマスク１００４でマスキングされる。各開口１００８はマイクロレンズの中心に対応することがある。開口１００８は、たとえば、リソグラフィを介して、形成され得る。マスク１００４は、開口１００８を通って基板２０をエッチングすることができるエッチング液の影響を阻止するために使用される。基板２０の第２の表面８１６も、第２の表面８１６のエッチングを防ぐために開口なしにマスキングされ得る（図１２Ａには示されていない）。実質的に対称型のマイクロレンズが望まれる実装形態では、ガラス（ＳｉＯ2）基板をエッチングするために、たとえば、フッ化水素酸（ＨＦ）など、等方性エッチング液が使用され得る。図１２Ｂを参照すると、基板２０は、キャビティ１１１２を形成するのに十分な時間の間、エッチング液に浸漬され得る。等方性エッチングの場合、キャビティ１１１２は実質的に半球状であり得る。マイクロレンズが個別の分離された要素であるディスプレイ実装形態の場合（たとえば、図９Ａおよび図９Ｂ参照）、エッチングは、キャビティ１１１２が、互いにマージし、少なくとも部分的に重なる前に、停止される（たとえば、キャビティの半径はピッチＤの１／２よりも小さい）。マイクロレンズが互いにマージするディスプレイ実装形態の場合（たとえば、図９Ｃ参照）、エッチングは、キャビティ１１１２が所望の量だけ重なるように、より長い時間の間、続けられる。エッチングの後で、マスク１００４は除去され得る（たとえば、図１２Ｃ参照）。
【００７１】
図１２Ｄに概略的に示すように、基板２０の屈折率とは異なる屈折率を有する誘電材料の層１１１６が、基板２０の第１の表面８１８に形成され得る。たとえば、基板２０がガラスを含む場合、層１１１６は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、またはポリイミドなどの誘電材料を含み得る。誘電体層１１１６は、誘電材料でキャビティ１１１２を実質的に充填するのに十分である厚さを有することができる。たとえば、図１２Ｄに概略的に示す実装形態では、誘電体層１１１６はキャビティ１１１２を充填し、誘電体層１１１６の一部分は表面８１８の下方に延在する。いくつかの実装形態では、誘電体層１１１６はキャビティ１１１２を少なくとも部分的に充填する。層１１１６が、平坦化され得る材料を含むならば、有利である。誘電体層１１１６は、共形の層、膜、またはコーティングを含み得る。層１１１６は、たとえば、化学蒸着（ＣＶＤ）など、薄膜技法を使用して基板２０上に堆積され得る。（たとえば、光変調器を形成するための）後の処理ステップが高温を使用し得るので、誘電体層１１１６が、高温処理に耐えることができる材料を含むならば、有利である。
【００７２】
図１２Ｅに概略的に示すように、誘電体層１１１６は、基板２０の第１の表面８１８まで平坦化され得る。それにより、マイクロレンズ８０４が第１の表面８１８に隣接して基板２０中に形成される。いくつかの実装形態では、表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）が使用され得る。たとえば、ＣＭＰは、誘電体層１１１６がＳｉＯＮを含むときに使用され得る。他の実装形態では、表面８１８をカバーする誘電体層１１１６が十分に厚い場合、平坦化のために均一なエッチングバックが使用され得る。たとえば、酸化、化学エッチング、スパッタリングなど、他の平坦化技法が使用され得る。
【００７３】
図１２Ｆは、マイクロレンズ８４０と光変調器８０２との間にスペーサ層８２０を与えるために使用され得る随意のステップを概略的に示している。この随意のステップでは、スペーサ層８２０は、基板２０の第１の表面８１８に形成される。スペーサ層８２０は、たとえば、ＣＶＤによって堆積され得る。スペーサ層８２０は、たとえば、ガラスなど、誘電材料を含むことができる。所望される場合、追加のスペーサ層、フィルタ層、ディフューザ層、パッシベーション層などを与えるために、追加の随意の処理ステップが使用され得る。図９Ｃに示したディスプレイ８００に関して説明したように、他の実装形態では、図１２Ｂを参照しながら上記で説明したように、キャビティ１１１２を形成するためのエッチング時間を増加させることによって、スペーサ層８２４が与えられ得る。いくつかの実装形態では、エッチング時間は、マイクロレンズ８０４が、少なくとも部分的に重なり、層８２４を形成するのに、十分に長く、スペーサ層８２０も基板２０の第１の表面８１８に形成される。
【００７４】
図１２Ｇに概略的に示すように、光変調器８０２のアレイが、基板２０の第１の表面８１８上に形成され得る。いくつかの実装形態では、光変調器８０２は、部分反射体を含む光学スタック１６と、可動反射層１４とを含み、光学スタック１６と可動反射層１４とは、それらの間に光キャビティ８０６を画定する。光変調器８０２は、たとえば、基板２０の第１の表面８１８上に部分反射体を形成することと、支持構造（たとえば、ポスト１８）を形成することと、部分反射体上に犠牲層を形成することと、犠牲層上に可動反射体を形成することとによって、基板２０の第１の表面８１８上に形成され得る。犠牲層は、光キャビティ８０６を形成するためにエッチング除去され得る。基板２０上に形成された光変調器８０２のアレイは、基板２０中に埋め込まれたマイクロレンズ８０４のアレイと同じピッチＤを有することができる。いくつかの実装形態では、各光変調器８０２は、対応するマイクロレンズ８０４と整合される。たとえば、各光変調器８０２の中央は、各マイクロレンズ８０４の中心と実質的に整合され得る。いくつかの実装形態では、基板２０上のマイクロレンズ８０４のパターンは、処理中に容易に検出可能であることがあり、対応するマイクロレンズ８０４との光変調器８０２の整合は容易に達成され得る。
【００７５】
光変調器８０２を形成するための別の実装形態では、光学スタック１６の層が、基板２０の第１の表面８１８上に形成され、平行ストリップにパターニングされ得る。平行ストリップはディスプレイ８００における行電極を形成し得る。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、たとえば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体のうちの１つまたは複数を含むことができる、いくつかの層を含む。いくつかの実装形態では、光学スタック１６の層のうちの１つまたは複数が堆積によって形成される。可動反射層１４は、（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、可動反射層１４はギャップ１９によって光学スタック１６から分離され、それによって、光を変調するための光キャビティ８０６を与える。光変調器８０２は、電気信号に応答して（たとえば、行電極および列電極を介して）個々にアドレス指定可能であり、作動されるように、構成され得る。たとえば、可動反射層１４は、光キャビティ８０６中の光を干渉的に変調するために、光学スタック１６に向かってまたはそれから離れて移動するように電気的に作動され得る。
【００７６】
光変調器８０２は、基板２０の第１の表面８１８に形成され得る。たとえば、光学スタック１６は第１の表面８１８に形成され得る。随意のスペーサ層８２０を含む実装形態では、光変調器８０２は、スペーサ層８２０の下側表面に形成され得る。
【００７７】
図１３Ａ〜図１３Ｇは、複合マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイ８００を製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示している。本方法では、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す処理が、図１２Ａ〜図１２Ｃに示した処理と概して同様であることがある。図１３Ｄに概略的に示すように、基板２０の屈折率とは異なる屈折率を有する誘電材料の第１の層１１１６ａが、基板２０の第１の表面８１８に形成され得る。第１の誘電体層１１１６ａは、共形の層、膜、またはコーティングを含むことができる。第１の誘電体層１１１６ａは、たとえば、ＣＶＤなど、薄膜技法を使用して基板２０上に堆積され得る。第１の誘電体層１１１６ａは、基板２０中に形成されたキャビティ１１１２を少なくとも部分的に充填するのに十分に厚く、第１の誘電体層１１１６ａの下側表面１１１７の下方に開口１１２０を与えるのに十分に薄い、厚さを有することができる。第１の誘電体層１１１６ａは、以下で説明するように複合マイクロレンズを形成するための追加の材料の導入を可能にするために、開口１１２０が基板２０の第１の表面８１８の上方に延在するように、構成され得る。いくつかの実装形態では、開口１１２０は、ほぼ球体の一部分である形状（たとえば、半球）を有する。たとえば、卵形、楕円体、円柱、角柱、多面体など、他の形状が可能である。
【００７８】
図１３Ｅに概略的に示すように、第２の誘電体層１１１６ｂが第１の誘電体層１１１６ｂ上に形成される。第２の誘電体層１１１６ｂは、共形の層、膜、またはコーティングを含み得る。図１３Ｅに示す実装形態では、第２の誘電体層１１１６ｂは開口１１２０を実質的に充填する。第２の誘電体層１１１６ｂは、第１の誘電体層１１１６ａの屈折率とは異なる屈折率をもつ材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、（たとえば、図９Ｄを参照しながら上記で説明したように）第２の層１１１６ｂの屈折率は第１の層１１１６ａの屈折率よりも小さい。層１１１６ａ、１１１６ｂは、たとえば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、またはポリイミドなど、様々な誘電材料を含み得る。いくつかの実装形態では、層１１１６ａ、１１１６ｂが、平坦化され得る材料であって、光変調器を形成するために一般に使用されるより高い処理温度に耐えることができる材料を含むならば、有利であり得る。
【００７９】
図１３Ｆに概略的に示すように、誘電体層１１１６ａおよび１１１６ｂは、基板２０の第１の表面８１８まで平坦化される。たとえば、いくつかの実装形態では、平坦化のためにＣＭＰが使用され得る。それにより、複合マイクロレンズ８０４が第１の表面８１８に隣接して基板２０中に形成される。図１３Ｆに示す複合マイクロレンズ８０４は、（第１の誘電体層１１１６ａからの材料を含む）第１のレンズ８２４と（第２の誘電体層１１１６ｂからの材料を含む）第２のレンズ８２８とを含む。ファクタ（たとえば、キャビティ１１２０の半径）の中でも、誘電体層１１１６ａ、１１１６ｂの屈折率および／または厚さは、マイクロレンズ８０４の所望の光学的特性（optical characteristics）（たとえば、焦点距離）を与えるように選択され得る。他の実装形態では、平坦化より前に、３つ以上のレンズを含む複合レンズを形成するために追加の誘電体層が第１の層１１１６ａおよび第２の層１１１６ｂ上に形成され得る。
【００８０】
図１３Ｇに概略的に示すように、光変調器８０２のアレイが、基板２０の第１の表面８１８上に形成される。光変調器８０２は、図１２Ｇを参照しながら上記で説明したのと概して同様に形成され得る。いくつかの実装形態では、光変調器を形成するより前に、１つまたは複数のスペーサ層、フィルタ層、ディフューザ層、パッシベーション層などが、基板２０の第１の表面８１８上に形成され得る（たとえば、図１２Ｆ参照）。
【００８１】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、グレーデッドインデックス（またはグラディエントインデックス）マイクロレンズと光変調器とを含むディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを製造する方法を概略的に示す例示的な断面を示している。図１４Ａに概略的に示すように、基板２０の第１の表面８１８は、ドーパントを実質的に通さない材料を含むマスク１１３０でマスキングされる。マスク１１３０は、ドーパントが開口１１３４を通って基板２０中に拡散することを可能にする、開口１１３４を用いてパターニングされる。図１４Ａに示す実装形態では、開口１１３４は、マイクロレンズのアレイのためのピッチＤで離間される。いくつかの実装形態では、基板の第２の表面８１６は、第２の表面８１６を通って基板２０中にドーパントが拡散することを抑止するために、（開口なしに）マスキングされる。ドーパントは、基板２０の光学的特性を変化させるように選択され得る。たとえば、ドーパントは、基板２０の屈折率を変化させる（たとえば、増加または減少させる）ように選択され得る。ガラス（たとえば、ＳｉＯ2）基板の場合、ドーパントの一例は、ガラスの屈折率を増加させるホウ素である。他の実装形態では、追加のおよび／または異なるドーパントが使用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、リンがドーパントとして使用され得る。
【００８２】
基板２０は、ドーパントがある場合、開口１１３４を通っておよび基板２０中にドーパントを拡散させるのに十分な温度まで加熱され得る。いくつかの実装形態では、基板２０は、所望の量のドーパントが基板２０に拡散することを可能にするのに、および／または基板２０において所望の濃度勾配を与えるのに、十分な持続時間の間、この温度に維持される。拡散プロセスは、ドーパントの濃度が、開口１１３４の近くで概して最も高く、開口１１３４から離れるにつれて減少するように、その濃度の勾配を作成する。基板の屈折率を変化させるドーパントの場合、そのドーパントの濃度勾配は、各開口１１３４の近くで基板２０の屈折率の勾配を与え（たとえば、図９Ｅ、図１４Ｂおよび図１４Ｃ参照）、それによりグレーデッドインデックスマイクロレンズ８０４を与える。様々な実装形態では、加熱の持続時間および／または温度、ドーパントのタイプ、開口１１３４のサイズ／形状などを含むファクタは、グレーデッドインデックスマイクロレンズ８０４の所望の光学的特性（たとえば、マイクロレンズの焦点距離、サイズ／形状など）を与えるように選択され得る。マスク１１３０（および／または使用する場合、第２の表面８１６上のマスク）がディスプレイ８００の所望の光学的特性に干渉する場合、一方の（または両方の）マスクは除去され得る（図１４Ｂは、マスク１１３０が除去されている実装形態を示している）。
【００８３】
いくつかの実装形態では、図１４Ａ〜図１４Ｃを参照しながら図示および説明する処理ステップへの追加の処理ステップが使用され得る。たとえば、基板２０の第１の表面８１８は、マイクロレンズ８０４の形成後に（たとえば、ＣＭＰを介して）平坦化され得る。第１の表面８１８に隣接したグレーデッドインデックスマイクロレンズの形成からの応力が、基板２０のゆがみを引き起こす傾向があり得る場合、その応力を補償するために、同様の、ただしパターニングされていない（unpatterned）ドーパントが第２の表面８１６に適用され得る。１つまたは複数のスペーサ層、ディフューザ層、フィルタ層、および／またはパッシベーション層が、基板２０の第１の表面８１８に形成され得る。
【００８４】
図１４Ｃに概略的に示すように、図１２Ｇおよび図１３Ｇを参照しながら上記で説明した方法を使用して、光変調器８０２が、基板２０の第１の表面８１８上に形成され得る。
【００８５】
所望される場合、マイクロレンズのアレイは、そのアレイが単一要素レンズ（たとえば、図８および図９Ａ〜図９Ｃ参照）、複合レンズ（たとえば、図９Ｄ参照）、および／またはグレーデッドインデックスレンズ（たとえば、図９Ｄ参照）を含むように、基板中に形成され得る。たとえば、基板２０はマスキングされ得、図１２Ａ〜図１２Ｅを参照しながら説明した方法を使用して、第１の複数の単一要素レンズが形成され得る。次いで、基板２０は再びマスキングおよびパターニングされ得、図１３Ａ〜図１３Ｆを参照しながら説明した方法を使用して、第２の複数の複合レンズが形成され得、ならびに／または図１４Ａおよび図１４Ｂを参照しながら説明した方法を使用して、第３の複数のグレーデッドインデックスレンズが形成され得る。本明細書で説明するようにそれらのマイクロレンズ上に光変調器が形成され得る。多くの変形形態が可能であり、本明細書で説明する方法およびプロセスのいずれも、互いとともにおよび／または他の製造プロセスとともに使用され得る。
【００８６】
図１５は、光変調器８０２とマイクロレンズ８０４とを含むディスプレイ要素８０１を製造する方法１２００を示すフローチャートの一例を示している。ブロック１２０４において、基板２０の第１の表面８１８に隣接して基板２０中にマイクロレンズ８０４を形成する。様々な実装形態では、マイクロレンズ８０４は、図１２Ａ〜図１２Ｅを参照しながら説明したように単体レンズ（たとえば、単一の要素）として、図１３Ａ〜図１３Ｆを参照しながら説明したように複合レンズ（たとえば、２つの要素）として、および／または図１４Ａ〜図１４Ｂを参照しながら説明したようにグレーデッドインデックスレンズとして形成され得る。随意のブロック１２０８において、基板２０の第１の表面８１８上に１つまたは複数のスペーサ層８２０、８２４を形成する。スペーサ層のうちの１つまたは複数は、フィルタ層、ディフューザ層、パッシベーション層などを含み得る。ブロック１２１２において、基板２０の第１の表面８１８上に光変調器８０２を形成する。したがって、そのような実装形態では、基板２０中にマイクロレンズ８０４が形成された後、基板２０上に光変調器８０２が形成される。光変調器８０２は、マイクロレンズ８０４と実質的に整合され得る。光変調器８０２は、本明細書で説明する光変調器の実装形態のいずれかを含むことができる。たとえば、光変調器８０２は、反射型光変調器、干渉光変調器などを含み得る。いくつかの実装形態では、光変調器８０２は、基板２０の第１の表面８１８に形成されるか、または、随意のスペーサ層８２０が使用される場合、スペーサ層の下側表面に形成される。ディスプレイ要素８０１は、１次元アレイまたは２次元アレイ（規則的または不規則的）で形成され得る。ディスプレイ要素８０１は、使用中に、ディスプレイ８００に入射する（たとえば、第２の表面８１６に入射する）光が、基板２０を通過し、次いでマイクロレンズ８０４を通過し、次いでスペーサ層８２０（使用する場合）を通過し、次いで光変調器８０２の光キャビティ８０６に入るように、構成され得る。ディスプレイ８００は複数のディスプレイ要素８０１を含むことができ、ディスプレイ要素８０１の各々は方法１２００に従って形成される。
【００８７】
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している。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の軽微な変形が、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。
【００８８】
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、また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。
【００８９】
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。
【００９０】
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が、特定の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構成要素に電力を与えることができる。
【００９１】
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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ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／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  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。
【００９２】
いくつかの実装形態では、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。いくつかの実装形態では、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装され得る。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。
【００９５】
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。
【００９６】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。そのような実装形態は、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。
【００９７】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。
【００９８】
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。
【００９９】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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装され得る。
【０１００】
本明細書で説明するデバイス（たとえば、ディスプレイ、ディスプレイ要素、マイクロレンズ、および／または光変調器）を形成するためのプロセスにおける変形形態が可能である。たとえば、追加のステップが含まれ得、ステップが削除され得、ステップが組み合わせられ得、および／またはステップの順序が変更され得る。同様に、デバイスは、本明細書で図示および説明するのとは別様に構成され得る。たとえば、追加の構成要素が追加され得、構成要素が削除され得、構成要素が組み合わせられ得、あるいは構成要素の順序および／または配置が変更され得る。構成要素は、異なるサイズ、形状、および／または構成要素に組み込まれた特徴を有し得る。構成要素はまた、追加のおよび／または異なる材料を含み得る。構成要素の要素の配置およびその構成、ならびにデバイスの使用方法および／またはデバイスを製造する方法における、さらに他の変形形態も可能である。
【０１０１】
本明細書で開示する実装形態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装され得る。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装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、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。
【０１０２】
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、および回路を実装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装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。プロセッサはまた、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装され得る。いくつかの実装形態では、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。
【０１０３】
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装され得る。また、本明細書で説明する主題の実装形態は、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、実装され得る。
【０１０４】
本開示で説明する実装形態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装形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本明細書で開示する特許請求の範囲、原理および新規の特徴に一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「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。「例示的」として本明細書で説明するいかなる実装形態も、必ずしも他の実装形態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、実装された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。
【０１０５】
また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せて実装され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明された様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実装され得る。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。
【０１０６】
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。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、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態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、他の実装形態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。
【図１】
2014504371.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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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８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
2014504371.tif 000043
【図１４Ａ】
2014504371.tif 000044
【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
2014504371.tif 000047
【図１６Ａ】
2014504371.tif 000048
【図１６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年6月7日(2013.6.7)
【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】
反射型ディスプレイ要素を製造する方法であって、前記方法は、
第１の表面と第２の表面とを有する基板中にマイクロレンズを形成することであって、前記第１の表面が前記第２の表面から離間され、前記マイクロレンズが前記基板の前記第１の表面に隣接して配設され、前記基板中に前記マイクロレンズを形成することは、
前記基板の前記第１の表面中にキャビティを形成することと、
前記第１の表面上に第１の誘電体層を形成することであって、前記第１の誘電体層が、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を備え、前記第１の誘電体層が、前記基板の前記第１の表面中の前記キャビティを少なくとも部分的に充填し、前記第１の誘電体層は複数の穴を含む、第１の誘電体層を形成することと、
前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成することであって、前記第２の誘電体層が、前記第１の誘電体層の前記屈折率とは異なる屈折率を備える、第２の誘電体層を形成することと
を備える、マイクロレンズを形成すること、
および
前記基板の前記第１の表面上に反射型光変調器を形成することであって、前記光変調器が、前記マイクロレンズ上に配設され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、形成することと
を備え、
前記光変調器を形成することは、前記基板の前記第１の表面上または前記基板の第１の表面と前記光変調器の間に配設されたスペーサ層上に光学スタックを形成することを備える、方法。
【請求項２】
前記第１の誘電体層の前記屈折率が前記基板の前記屈折率よりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板がガラスを備え、前記第１の誘電体層が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記キャビティを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
エッチング液で前記基板をエッチングすることと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチング液が等方性エッチング液を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基板がガラスを備え、前記エッチング液がフッ化水素を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロレンズを形成することが、前記第１の誘電体層を平坦化することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の誘電体層を平坦化することが、前記第１の誘電体層の表面を化学機械研磨することを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記マイクロレンズを形成することが、前記平坦化された第１の誘電体層上にスペーサ層を形成することをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも前記第２の誘電体層を平坦化することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記マイクロレンズを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
前記基板中にドーパントを拡散させることであって、前記ドーパントが、前記基板の屈折率を変化させるように選択された、拡散させることと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドーパントが、前記基板の前記屈折率を増加させるように選択された、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板がガラスを備え、前記ドーパントがホウ素を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーパントを拡散させることが、前記基板を加熱することを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記光変調器を形成することは、
前記基板の前記第１の表面上に部分反射体を形成することと、
前記部分反射体上に可動反射体を形成することであって、前記可動反射体が、前記光キャビティを与えるために前記部分反射体から離間され、前記可動反射体が、前記光キャビティ中の光を干渉的に変調するために前記部分反射体に対して移動するように構成された、形成することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の誘電体層の屈折率が前記第１の誘電体層の屈折率より小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
各ディスプレイ要素が請求項１に記載の方法に従って製造された、複数のディスプレイ要素を備えるディスプレイ。
【請求項１８】
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、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１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項１８に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を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１９に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
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１８に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
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つを備える、請求項２１に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１８に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
第１の面と第２の面とを有する基板であって、基板屈折率を有する、基板と、
前記基板中に配設されたマイクロレンズであって、前記マイクロレンズが、前記基板の前記第１の面に隣接し、前記マイクロレンズが、第１の屈折率を有する第１のレンズと第２の屈折率を有する第２のレンズとを備え、前記第２のレンズが少なくとも部分的に第１のレンズに配設され、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、マイクロレンズと、
前記基板の前記第１の面上に配設された反射型光変調器であって、前記光変調器が、前記マイクロレンズと実質的に整合され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備え、前記光変調器は、導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射的である光学スタックを含み、前記光学スタックは、前記基板の前記第１の表面上または前記基板の第１の表面と前記光変調器の間に配設されるスペーサ層上に配設される、反射型光変調器と
を備える、電気機械システムデバイス。
【請求項２５】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、または前記第１のレンズと前記第２のレンズの両方が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記第１のレンズが第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面が前記第２の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第２のレンズが第３の表面と第４の表面とを有し、前記第３の表面が前記第４の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第３の表面が前記第２の表面と接触している、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記第１の表面、前記第２の表面、および前記第３の表面が、実質的に球体の部分である、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記光変調器が第１の横サイズを有し、前記マイクロレンズが第２の横サイズを有し、前記第２の横サイズが前記第１の横サイズをほぼ下回る、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記光変調器の前記第１の横サイズをほぼ上回る、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記第１のレンズが、実質的に平面の第１の表面を備え、前記第２のレンズが、実質的に平面の第２の表面を備え、前記第１の表面および前記第２の表面が、前記基板の前記第１の面と実質的に共面である、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記第１のレンズが、湾曲した第３の表面を備え、前記第２のレンズが、湾曲した第４の表面を備え、前記第３の表面の少なくとも一部分および前記第４の表面の少なくとも一部分が、前記基板の前記第１の面から離れて前記基板の前記第２の面に向かって延在する、請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記第３の表面および前記第４の表面のうちの少なくとも１つが実質的に球体の一部分である、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記第１のレンズがメニスカスレンズを備え、前記第２のレンズが平凸レンズを備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記光変調器が、
部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記光学スタックが、前記基板の前記第１の面と前記光変調器との間に配設されたスペーサ層上に配設される、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３７】
電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
光を屈折させるための手段であって、前記屈折手段が、第１の面および第２の面と基板屈折率とを有する基板中に配設され、前記屈折手段が、前記基板の前記第１の面に隣接して配設され、前記屈折手段が、第１の屈折率を有する光を屈折させるための第１の手段と、第２の屈折率を有する光を屈折させるための第２の手段とを備え、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、光を屈折させるための手段と、
前記基板の前記第１の面上に配設された、光を変調するための手段であって、前記光変調手段が、反射型変調手段を含み、前記光変調手段が、前記屈折手段と実質的に整合され、前記光変調手段が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備え、前記光変調器は、導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射的である光学スタックを含み、前記光学スタックは、前記基板の前記第１の表面上または前記基板の第１の表面と前記光変調器の間に配設される分離手段上に配設される、光を変調するための手段と
を備える、電気機械システムデバイス。
【請求項３８】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項３９】
光を屈折させるための前記手段がマイクロレンズを備え、前記第１の屈折手段が第１のレンズを備え、前記第２の屈折手段が第２のレンズを備える、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項４０】
前記第１のレンズがメニスカスレンズであり、前記第２のレンズが平凸レンズである、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記光変調手段が干渉光変調器を備える、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記光学スタックが前記基板の前記第１の表面にわたって配設された部分反射体が配設され、
前記干渉光変調器が、
部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記光学スタックが前記基板の前記第１の面と前記光変調手段との間に配設された分離手段上に配設される、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記分離手段がスペーサ層を備える、請求項３７に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
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。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、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態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、他の実装形態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。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ディスプレイ要素を製造する方法であって、前記方法は、
第１の表面と第２の表面とを有する基板中にマイクロレンズを形成することであって、前記第１の表面が前記第２の表面から離間され、前記マイクロレンズが前記基板の前記第１の表面に隣接して配設された、形成することと、
前記基板の前記第１の表面上に光変調器を形成することであって、前記光変調器が、前記マイクロレンズ上に配設され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、形成することと
を備える、方法。
［２］前記マイクロレンズを形成することは、
前記基板の前記第１の表面中にキャビティを形成することと、
前記第１の表面上に第１の誘電体層を形成することであって、前記第１の誘電体層が、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を備え、前記第１の誘電体層が、前記基板の前記第１の表面中の前記キャビティを少なくとも部分的に充填する、形成することと
を備える、［１］に記載の方法。
［３］前記第１の誘電体層の前記屈折率が前記基板の前記屈折率よりも大きい、［２］に記載の方法。
［４］前記基板がガラスを備え、前記第１の誘電体層が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、［２］に記載の方法。
［５］前記キャビティを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
エッチング液で前記基板をエッチングすることと
を備える、［２］に記載の方法。
［６］前記エッチング液が等方性エッチング液を備える、［５］に記載の方法。
［７］前記基板がガラスを備え、前記エッチング液がフッ化水素を備える、［５］に記載の方法。
［８］前記マイクロレンズを形成することが、前記第１の誘電体層を平坦化することをさらに備える、［２］に記載の方法。
［９］前記第１の誘電体層を平坦化することが、前記第１の誘電体層の表面を化学機械研磨することを備える、［８］に記載の方法。
［１０］前記マイクロレンズを形成することが、前記平坦化された第１の誘電体層上にスペーサ層を形成することをさらに備える、［８］に記載の方法。
［１１］前記マイクロレンズを形成することが、前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成することであって、前記第２の誘電体層が、前記第１の誘電体層の前記屈折率とは異なる屈折率を備える、形成することをさらに備える、［２］に記載の方法。
［１２］少なくとも前記第２の誘電体層を平坦化することをさらに備える、［１１］に記載の方法。
［１３］前記マイクロレンズを形成することは、
マスクで前記基板の前記第１の表面の少なくとも一部分をマスキングすることであって、前記マスクが少なくとも１つの開口を備える、マスキングすることと、
前記基板中にドーパントを拡散させることであって、前記ドーパントが、前記基板の屈折率を変化させるように選択された、拡散させることと
を備える、［１］に記載の方法。
［１４］前記ドーパントが、前記基板の前記屈折率を増加させるように選択された、［１３］に記載の方法。
［１５］前記基板がガラスを備え、前記ドーパントがホウ素を備える、［１３］に記載の方法。
［１６］前記ドーパントを拡散させることが、前記基板を加熱することを備える、［１３］に記載の方法。
［１７］前記光変調器を形成することは、
前記基板の前記第１の表面上に部分反射体を形成することと、
前記部分反射体上に可動反射体を形成することであって、前記可動反射体が、前記光キャビティを与えるために前記部分反射体から離間され、前記可動反射体が、前記光キャビティ中の光を干渉的に変調するために前記部分反射体に対して移動するように構成された、形成することと
を備える、［１］に記載の方法。
［１８］各ディスプレイ要素が［１］に記載の方法に従って製造された、複数のディスプレイ要素を備えるディスプレイ。
［１９］前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、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、［１８］に記載のディスプレイ。
［２０］前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、［１９］に記載のディスプレイ。
［２１］前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、［２０］に記載のディスプレイ。
［２２］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、［１９］に記載のディスプレイ。
［２３］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つを備える、［２２］に記載のディスプレイ。
［２４］入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、［１９］に記載のディスプレイ。
［２５］電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
第１の面と第２の面とを有する基板であって、基板屈折率を有する、基板と、
前記基板中に配設されたマイクロレンズであって、前記マイクロレンズが、前記基板の前記第１の面に隣接し、前記マイクロレンズが、第１の屈折率を有する第１のレンズと第２の屈折率を有する第２のレンズとを備え、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、マイクロレンズと、
前記基板の前記第１の面上に配設された光変調器であって、前記光変調器が、前記マイクロレンズと実質的に整合され、前記光変調器が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、光変調器と
を備える、電気機械システムデバイス。
［２６］前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、［２５］に記載のデバイス。
［２７］前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、または前記第１のレンズと前記第２のレンズの両方が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびポリイミドのうちの少なくとも１つを備える、［２５］に記載のデバイス。
［２８］前記第１のレンズが第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面が前記第２の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第２のレンズが第３の表面と第４の表面とを有し、前記第３の表面が前記第４の表面よりも前記基板の前記第２の面に近接して延在し、前記第３の表面が前記第２の表面と接触している、［２５］に記載のデバイス。
［２９］前記第１の表面、前記第２の表面、および前記第３の表面が、実質的に球体の部分である、［２８］に記載のデバイス。
［３０］前記光変調器が第１の横サイズを有し、前記マイクロレンズが第２の横サイズを有し、前記第２の横サイズが前記第１の横サイズをほぼ下回る、［２５］に記載のデバイス。
［３１］前記マイクロレンズの焦点距離が前記光変調器の前記第１の横サイズをほぼ上回る、［３０］に記載のデバイス。
［３２］前記第２のレンズが前記第１のレンズ中に少なくとも部分的に配設された、［２５］に記載のデバイス。
［３３］前記第１のレンズが、実質的に平面の第１の表面を備え、前記第２のレンズが、実質的に平面の第２の表面を備え、前記第１の表面および前記第２の表面が、前記基板の前記第１の面と実質的に共面である、［２５］に記載のデバイス。
［３４］前記第１のレンズが、湾曲した第３の表面を備え、前記第２のレンズが、湾曲した第４の表面を備え、前記第３の表面の少なくとも一部分および前記第４の表面の少なくとも一部分が、前記基板の前記第１の面から離れて前記基板の前記第２の面に向かって延在する、［３３］に記載のデバイス。
［３５］前記第３の表面および前記第４の表面のうちの少なくとも１つが実質的に球体の一部分である、［３４］に記載のデバイス。
［３６］前記第１のレンズがメニスカスレンズを備え、前記第２のレンズが平凸レンズを備える、［２５］に記載のデバイス。
［３７］前記光変調器が、
前記基板の前記第１の面上に配設された部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、［２５］に記載のデバイス。
［３８］前記基板の前記第１の面と前記光変調器との間に配設されたスペーサ層をさらに備える、［２５］に記載のデバイス。
［３９］電気機械システムデバイスであって、前記デバイスは、
光を屈折させるための手段であって、前記屈折手段が、第１の面および第２の面と基板屈折率とを有する基板中に配設され、前記屈折手段が、前記基板の前記第１の面に隣接して配設され、前記屈折手段が、第１の屈折率を有する光を屈折させるための第１の手段と、第２の屈折率を有する光を屈折させるための第２の手段とを備え、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率とは異なり、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率のうちの少なくとも１つが前記基板屈折率とは異なる、光を屈折させるための手段と、
前記基板の前記第１の面上に配設された、光を変調するための手段であって、前記光変調手段が、前記屈折手段と実質的に整合され、前記光変調手段が、光を干渉的に変調するように調整されるように構成された光キャビティを備える、光を変調するための手段と
を備える、電気機械システムデバイス。
［４０］前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さい、［３９］に記載のデバイス。
［４１］光を屈折させるための前記手段がマイクロレンズを備え、前記第１の屈折手段が第１のレンズを備え、前記第２の屈折手段が第２のレンズを備える、［３９］に記載のデバイス。
［４２］前記第２のレンズが前記第１のレンズ中に少なくとも部分的に配設された、［４１］に記載のデバイス。
［４３］前記第１のレンズがメニスカスレンズであり、前記第２のレンズが平凸レンズである、［４１］に記載のデバイス。
［４４］前記光変調手段が干渉光変調器を備える、［３９］に記載のデバイス。
［４５］前記干渉光変調器が、
前記基板の前記第１の面上に配設された部分反射体と、
前記部分反射体からギャップによって離間され、それによって前記光キャビティを与える、可動反射体と
を備える、［４４］に記載のデバイス。
［４６］前記光屈折手段と前記光変調手段とを分離するための手段をさらに備え、前記分離手段が前記基板の前記第１の面と前記光変調手段との間に配設された、［３９］に記載のデバイス。
［４７］前記分離手段がスペーサ層を備える、［４６］に記載のデバイス。
【国際調査報告】
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