(57)【要約】多様な形状の導光板が、導光板内部の光束中の個々の光線の角度を調整するように構成されて、個々の光線の角度が導光板内部に埋め込まれたホログラムの許容角度に調整されるようになる。個々の光線が許容角度内にある場合に、導光板に埋め込まれたホログラムが、ディスプレイ素子に向けて個々の光線を放出するように構成される。
2010503017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
対向する第一及び第二表面を有する導光板であって、前記第一表面の少なくとも一部が前記第二表面に対して傾斜していて、前記光源が該導光板内に光を投入するように配置されている、導光板と、
前記導光板内に埋め込まれていて、前記投入された光を前記導光板の外へ放出するように構成されたホログラムであって、前記光が前記導光板を伝播すると、前記傾斜した第一表面が該ホログラム上に入射する前記光の角度の分布を変更する、ホログラムと、
前記導光板から放出された前記光を受光するように前記導光板に対して配置されたディスプレイ素子とを備えた装置。
【請求項２】
前記導光板が前記対向する第一及び第二表面の周囲に配置された側面を備え、前記光源が前記側面の少なくとも一つを介して前記導光板内に光を投入するように配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導光板が楔型である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第二表面の少なくとも一部が前記ホログラムに対して傾斜している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一表面が少なくとも一つの段差を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの段差が、前記ホログラムに直交する表面を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの段差が、前記ホログラムに対して傾斜している表面を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
複数の傾斜している部分のそれぞれが前記ホログラムに対して第一角度を成している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
第一の傾斜している部分が前記ホログラムに対して第一角度を成していて、第二の傾斜している部分が前記ホログラムに対して第二角度を成している、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ホログラムが、前記導光板の第一表面を介して前記導光板の外に光を放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ホログラムが、前記導光板の第二表面を介して前記導光板の外に光を放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一及び第二表面の少なくとも一方が曲面状である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ホログラムに対する前記第一表面の傾斜が、前記導光板の長さ方向に沿って加速度的に増大している、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ホログラムに対する前記第一表面の傾斜が、前記導光板の少なくとも第一部分にわたって正である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ホログラムに対する前記第一表面の傾斜が、前記導光板の少なくとも第二部分にわたって負である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記第一及び第二表面の少なくとも一方が平坦である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ホログラムが前記第一表面上に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記ホログラムが前記第二表面上に配置されている。請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記ホログラムが前記第一表面と前記第二表面との間に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記ホログラムが、許容角度の範囲内で前記ホログラム上に入射する光を前記導光板の外に放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記範囲が略０．２５度未満である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記範囲が略０．５度未満である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記範囲が略１度未満である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記ホログラムが前記許容角度の範囲内で前記ホログラム上に入射する光を反射して、該反射した光が前記導光板から空間光変調器に向けて放出される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記ホログラムが前記許容角度の範囲内で前記ホログラム上に入射する光を透過させて、該透過した光が前記導光板から空間光変調器に向けて放出される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
前記ホログラムに対する各光線の角度が、該各光線が前記第一表面から反射される際に増大する、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
空間光変調器が前記第一表面に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
空間光変調器が前記第二表面に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記光源が前記導光板の第一端部に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
第二の光源が前記導光板の第二端部に近接して配置されている、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
反射器が前記導光板の第二端部に近接して配置されている、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記光源及び前記導光板がバックライトを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光源及び前記導光板がフロントライトを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記ディスプレイ素子が空間光変調器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記空間光変調器が干渉変調器を備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記ディスプレイ素子が、ＥＬ、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ及びＴＦＴ  ＬＣＤディスプレイ素子のうちの一つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
実質的に光透過性の物質を備え、対向する第一及び第二表面を有するボティであって、該第一及び第二表面が、該第一及び第二表面の少なくとも一部を離隔する距離を変更するように互いに対して傾斜している少なくとも一部分を有している、ボディと、
前記ボディ内に埋め込まれ、前記ボディ内に導かれた光を前記第一及び前記第二表面の一方を介して放出するように構成されているホログラムとを備えた導光板。
【請求項３８】
前記対向する第一及び第二表面の間の角度の差が略０．５度よりも大きい、請求項３７に記載の導光板。
【請求項３９】
前記対向する第一及び第二表面の間の角度の差が略１度よりも大きい、請求項３７に記載の導光板。
【請求項４０】
前記光源と、前記導光板と、前記ホログラムと、空間光変調器とを備えたディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されていて、画像データを処理するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリ装置とを更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項４１】
少なくとも一つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されているドライバ回路を更に備えた請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されている制御装置を更に備えた請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールを更に備えた請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
前記画像ソースモジュールが受信機、送受信機、送信機のうちの少なくとも一つを備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
入力データを受信して、該入力データを前記プロセッサに送信するように構成されている入力装置を更に備えた、請求項４０に記載の装置。
【請求項４６】
光提供手段と、
第一及び第二全内部反射手段を有する導光手段であって、該第一及び第二全内部反射手段が該導光手段内に光を導くように互いに対して配置されていて、該第一全内部反射手段の少なくとも一部が該第二全内部反射手段に対して傾斜していて、前記光提供手段が該導光手段内に光を投入するように配置されている、導光手段と、
前記投入された光を偏向させて前記導光手段の外に放出する光放出手段であって、前記第一全内部反射手段の傾斜している部分が、前記導光手段を光が伝播する際に、該光放出手段上に入射する光の角度の分布を変更する、光放出手段と、
前記導光手段から放出された前記光を受光するように前記導光手段に対して配置された表示手段と備えた装置。
【請求項４７】
前記第一及び第二全内部反射手段がそれぞれ対向する第一及び第二表面を有する、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記第一全内部反射手段の傾斜している部分が一つ以上の段差を有する、請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
前記光放出手段が前記導光手段に埋め込まれたホログラムを備える、請求項４６に記載の装置。
【請求項５０】
前記表示手段が一つ以上の干渉変調器を備える、請求項４６に記載の装置。
【請求項５１】
導光板の製造方法であって、
実質的に光透過性の物質を備え、対向する第一及び第二表面を有するボディであって、該対向する第一及び第二表面が、該第一及び第二表面の少なくとも一部を離隔する距離を変更するように互いに対して傾斜している少なくとも一部分を有する、ボディを形成する段階と、
前記ボディ内にホログラムを埋め込む段階であって、該ホログラムが前記ボディ内に導かれた光を前記第一及び第二表面の一方を介して放出するように構成されている、ホログラムを埋め込む段階とを備えた製造方法。
【請求項５２】
前記対向する第一及び第二表面の間の角度の差が略０．５度よりも大きい、請求項５１に記載の製造方法。
【請求項５３】
前記対向する第一及び第二表面の間の角度の差が略１度よりも大きい、請求項５１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ素子に対して光を提供するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び、電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及び／又は、他の微小機械プロセス（基板及び／又は堆積させた物質層の一部をエッチングしたり、電気的及び電気機械的装置を形成するための層を追加したりする）を用いて、形成され得る。ＭＥＭＳ装置の一種類は、干渉変調器と呼ばれる。本願において、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光干渉原理を用いて光を選択的に吸収及び／又は反射する装置を称する。特定の実施形態において、干渉変調器は、一対の導電性板を備える。その一対の導電性板の一方または両方は、その全体または一部が透明及び／又は反射性であり、適切な電気信号の印加に対して相対的に動くことができる。特別な実施形態において、一方の板は、基板上に堆積させた静止層を備え、他方の板は、空隙によって静止層から離隔された金属膜を備える。本願において詳述されるように、他方の板に対する一方の板の位置によって、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることができる。このような装置は広範な応用を有し、こうした種類の装置の特性を利用及び／又は変更する分野において有益であり、その特徴を、既存の製品を改善し、また、未だ開発されていない新規製品を創作するのに活かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３２９１９号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下の詳細な記載は、本発明の特定の実施形態に対するものである。しかしながら、本発明は、多種多様な方法で実施可能である。この記載においては、全体にわたり同様の部分には同様の参照符号を付した図面を参照する。以下の記載から明らかになるように、動的な画像（例えば、ビデオ）または静的な画像（例えば、静止画）や、文字または図表の画像を表示するように設計されているあらゆる装置において、本実施形態を実装可能である。更に、携帯電話、無線装置、ＰＤＡ、携帯型コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計等）、コックピット制御機器及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車の後方ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板または電光サイン、プロジェクタ、建築物、パッケージング、審美的構造（例えば、宝石上の画像表示）等の多種多様な電子機器において、本実施形態を実装可能であるが、これらに限定されるものではない。本願で開示されるような構造のＭＥＭＳ装置は、電子スイッチ装置などのディスプレイ以外の応用においても使用可能である。
【０００５】
干渉変調ＭＥＭＳ装置、ＬＣＤ等のディスプレイ素子は、視聴用の適切なレベルにディスプレイ素子を照らすように構成された光源を含み得る。光源と組み合わせて、導光板が光源に近接してディスプレイ素子のアレイに結合され得て、ディスプレイ素子のアレイにわたって光を分布させる。導光板はディスプレイ素子に関して様々な位置で配置可能であり、ディスプレイ素子の後方、例えばバックライトや、ディスプレイ素子の前方、例えばフロントライトが挙げられる。本願で説明されるシステム及び方法において、多様な形状の導光板が、導光板内部の光束中の個々の光線の角度を調整するように構成されて、個々の光線の角度が導光板内部に埋め込まれたホログラムの許容角度に調整されるようになる。個々の光線が許容角度内にある場合に、導光板に埋め込まれたホログラムが、ディスプレイ素子に向けて個々の光線を放出するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一番目の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、二番目の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を示す等角図である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込む電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉変調器の実施形態の一例に対する可動ミラーの位置対印加電圧の図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用可能な行及び列の電圧の組の図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイの表示データのフレームの一例である。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを描くために使用可能な行及び列の信号用のタイミング図の一例である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備えた画像表示装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を備えた画像表示装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１の装置の断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の代替的な実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の他の代替的な実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器の更に他の代替的な実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の更なる代替的な実施形態の断面図である。
【図８】ディスプレイ素子に光が入射するように配置された導光板を有するディスプレイ素子のアレイの断面図である。
【図９】ディスプレイ素子に近接した配置されたホログラムを備えたテーパ型導光板を有するディスプレイ素子のアレイの断面図である。
【図１０Ａ】導光板の第一表面に近接して配置されたホログラムを有するテーパ型導光板の断面図である。
【図１０Ｂ】導光板の第二表面に近接して配置されたホログラムを有するテーパ型導光板の断面図である。
【図１１Ａ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【図１１Ｃ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【図１１Ｄ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【図１１Ｅ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【図１１Ｆ】導光板内に埋め込まれたホログラムを有する導光板の他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた干渉変調器ディスプレイの一実施形態を、図１に示す。この装置において、画素は、明状態または暗状態のどちらかである。明（“オン”、“オープン”）状態において、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分を使用者に反射する。暗（“オフ”、“クローズ”）状態において、ディスプレイ素子は、入射可視光の僅かしか使用者に反射しない。実施形態に応じて、“オン”及び“オフ”状態の光の反射性を逆にしてもよい。ＭＥＭＳ画素は、選択された色を主に反射するように構成可能であり、白黒に加えてカラーディスプレイが可能である。
【０００８】
図１は、画像ディスプレイの一続きの画素の内の二つの隣接する画素を示す等角図である。ここで、各画素は、ＭＥＭＳ干渉変調器を備えている。一部の実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これら干渉変調器の行列のアレイを備える。各干渉変調器は、互いに可変で制御可能な距離に配置された一対の反射層を含み、少なくとも一つの可変寸法を備えた共鳴光学ギャップを形成する。一実施形態において、反射層の一方は、二つの位置の間を移動し得る。第一の位置（緩和位置と称する）では、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的離れた位置に在る。第二位置（作動位置と称する）では、可動反射層は、部分反射層により近づいて隣接する位置に在る。これら二つの層から反射される入射光は、可動反射層の位置に応じて、建設的にまたは破壊的に干渉して、各画素に対して全体的な反射状態または非反射状態のどちらかがもたらされる。
【０００９】
図１に示される画素アレイの一部は、二つの隣接する干渉変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａが、光学積層体１６ａ（部分反射層を含む）から所定の距離離れた緩和位置で示されている。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂが、光学積層体１６ｂに隣接した作動位置で示されている。
【００１０】
本願において、光学積層体１６ａ及び１６ｂ（まとめて光学積層体１６と称する）は典型的に複数の結合層から構成され、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ，ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）等の電極層、クロム等の部分反射層、及び、透明誘電体を含み得る。従って、光学積層体１６は、導電性であり、部分的には透明で部分的には反射性であり、例えば、透明基板２０上に上述の層を一層以上堆積させることによって、製造可能である。部分反射層は、多様な金属、半導体、誘電体等の部分反射性である多様な物質から形成可能である。部分反射層は一層以上の物質層で形成可能であり、各層は単一の物質または複数の物質の組み合わせで形成可能である。
【００１１】
一部の実施形態では、光学積層体１６の層が平行なストリップにパターニングされて、以下に記載するようなディスプレイ装置の行電極を形成し得る。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８の上面と、ポスト１８間に堆積させた介在犠牲物質の上面とに堆積させた堆積金属層（一層または複数層）の一続きの平行なストリップ（１６ａ及び１６ｂの行電極に直交する）として形成され得る。犠牲物質がエッチングされると、画定されたギャップ１９によって、可動反射層１４ａ、１４ｂが光学積層体１６ａ、１６ｂから離隔される。反射層１４用には、アルミニウム等の高導電性及び反射性物質を使用可能であり、そのストリップが、ディスプレイ装置の列電極を形成し得る。
【００１２】
電圧が印加されていないと、図１の画素１２ａに示されるように、可動反射層１４ａと光学積層体１６ａとの間にギャップ１９が残ったままであり、可動反射層１４ａは、機械的に緩和状態にある。一方で、選択された行と列に電位差が印加されると、対応する画素の行電極と列電極の交差する部分に形成されるキャパシタが帯電して、静電力が電極を互いに引き寄せる。電圧が十分に高いと、可動反射層１４が変形して、光学積層体１６に押し付けられる。光学積層体１６内の誘電体層（この図には示さず）は、短絡を防止して、図１の右側の画素１２ｂに示されるように、層１４と層１６との間の間隔を制御することができる。印加される電位差の極性に関わり無く、挙動は同じである。このように、反射画素状態対非反射画素状態を制御可能な行／列の作動は、従来のＬＣＤや他のディスプレイ技術で用いられているものと多くの点で類似している。
【００１３】
図２から図５は、ディスプレイ応用における干渉変調器のアレイを用いるためのプロセス及びシステムの一例を示す。
【００１４】
図２は、本発明の複数の側面を組み込み得る電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。例示的な実施形態では、電子装置はプロセッサ２１を含み、そのプロセッサ２１は、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＶ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）等の一般的なシングルチップまたはマルチチップのマイクロプロセッサであり、または、デジタル信号プロセッサや、マイクロコントローラやプログラマブルゲートアレイ等の専用マイクロプロセッサであり得る。従来技術のように、プロセッサ２１は、一つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得る。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、ｅメールプログラムや、他のソフトウェアアプリケーション等の一つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００１５】
一実施形態では、プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するようにも構成されている。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を提供する行ドライバ回路２４及び列ドライバ回路２６を含む。図１に示されるアレイの断面図は、図２の線１‐１に沿ったものである。ＭＥＭＳ干渉変調器に対しては、行／列の作動プロトコルは、図３に示される装置のヒステリシス特性を利用し得る。例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるには、１０ボルトの電位差が必要とされる。一方で、この値よりも電圧が減少すると、電圧が１０ボルト未満に下がっても、可動層がその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が２未満に下がるまでは完全に緩和しない。従って、その範囲内では装置が緩和状態または作動状態のどちらかで安定している印加電圧のウィンドウ（図３に示される例では略３から７Ｖ）が存在する。これを本願では、“ヒステリシスウィンドウ”または“安定ウィンドウ”と称する。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイに対しては、行／列の作動プロトコルを以下のように構成可能である。即ち、行のストローブ中には、作動されるべきストローブ行が略１０ボルトの電圧に晒されて、緩和されるべき画素がゼロボルトに近い電圧に晒されるように構成可能である。ストローブ後には、画素が略５ボルトの安定状態電圧に晒されて、画素が、行のストローブによって与えられた状態を保つ。描かれた後には、各画素は、本実施例では３〜７ボルトの“安定ウィンドウ”内の電位差を見る。この特徴は、図１に示される画素構造を、同一の印加電圧条件の下において、作動または緩和の既存状態のどちらかで安定させる。干渉変調器の各画素（作動または緩和状態）は本質的に、固定反射層及び可動反射層によって形成されたキャパシタであるので、ほぼ電力消費無く、ヒステリシスウィンドウ内の電圧において、この安定状態を保持することができる。印加電位が固定されていれば、本質的に電流は画素内に流れない。
【００１６】
典型的な応用では、表示フレームは、第１番目の行（行１）の作動画素の所望の組に従った列電極の組をアサートすることによって、生成され得る。その後、行パルスが行１の電極に印加されて、アサートされた列ラインに対応する画素を作動させる。その後、第２番目の行（行２）の作動画素の所望の組に対応するために、列電極のアサートされる組を変更する。その後、パルスが行２の電極に印加されて、アサートされた列電極に従った行２の適切な画素を作動させる。行１の画素は、行２のパルスによって影響されず、行１のパルスの間に設定された状態のままである。このことが、一続きの行全体に対して逐次的に反復されて、フレームを生成する。一般的に、秒毎の所望のフレーム数でこのプロセスを連続的に反復することによって、フレームがリフレッシュされ及び／又は新しい表示データに更新される。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極及び列電極を駆動するプロトコルは、多種多様なものが周知であり、本発明と組み合わせて使用可能である。
【００１７】
図４、５Ａ及び５Ｂは、図２の３×３アレイ上に表示フレームを生成する作動プロトコルとして考えられるものの一つを示す。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に対して使用され得る列及び行の電圧レベルの組として考えられるものの一つを示す。図４の実施形態において、画素を作動させることには、適切な列を−Ｖバイアスに設定し、適切な行を＋ΔＶに設定することが含まれ、それぞれ−５ボルトと＋５ボルトに対応し得る。画素の緩和は、適切な列を＋Ｖバイアスに設定し、適切な行を同じ＋ΔＶに設定して、画素に対する電位差をゼロボルトにすることによって、達成される。行の電圧がゼロボルトに保たれている行においては、列が＋Ｖバイアスであるか−Ｖバイアスであるかに関わらず、元々の状態で安定である。また、図４に示されるように、上述のものとは逆極性の電圧も使用可能であるということを認識されたい。例えば、画素を作動させることは、適切な列を＋Ｖバイアスに設定し、適切な行を−ΔＶに設定することを含むことができる。この実施形態では、画素の緩和は、適切な列を−Ｖバイアスに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定して、画素に対して電位差をゼロボルトにすることによって、達成される。
【００１８】
図５Ｂは、図２の３×３アレイに印加される一続きの行及び列の信号を示すタイミング図であり、図５Ａに示される表示配置がもたらされる。ここで、駆動画素は非反射性である。図５Ａに示されるフレームを描く前においては、画素はいずれの状態であってもよく、この例では、全ての行は０ボルトであり、全ての列は＋５ボルトである。これらの印加電圧に対しては、全ての画素は、作動または緩和のその時点での状態で安定である。
【００１９】
図５Ａのフレームでは、画素（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が作動している。これを達成するためには、行１に対する“ライン時間”中に、列１及び列２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。全ての画素が３〜７ボルトの安定ウィンドウ内のままであるので、これによっては、いずれの画素の状態も変化しない。その後、行１が、０から５ボルトに上がりゼロに戻るパルスで、ストローブされる。これによって、（１，１）及び（１，２）の画素を作動させて、（１，３）の画素を緩和する。アレイの他の画素は影響を受けない。要求どおりに行２を設定するため、列２を−５ボルトに設定し、列１及び列３を＋５ボルトに設定する。その後、行２に印加される同じストローブによって、画素（２，２）を作動させて、画素（２，１）及び（２，３）を緩和する。ここでも、アレイの他の画素は影響を受けない。同様に、列２及び列３を−５ボルトに設定して、列１を＋５ボルトに設定することによって、行３を設定する。行３のストローブは、行３の画素を図５Ａに示されるように設定する。フレームを描いた後において、行の電位はゼロであり、列の電位は＋５または−５ボルトのどちらかを保つことができ、そうして、ディスプレイは図５Ａに示される配置で安定である。同じ手順を、数十または数百の行列のアレイに対して用いることができるということを認識されたい。また、行及び列の作動を実施するために用いられるタイミング、シーケンス及び電圧レベルは、上述の基本原理内において多様に変更可能であり、上述の例は単の例示的なものであり、他の作動電圧方法を本願のシステム及び方法で使用可能であることも認識されたい。
【００２０】
図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイ装置４０の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイ装置４０は例えば携帯電話である。しかしながら、ディスプレイ装置４０の同一の構成要素またはその僅かな変形体は、テレビや携帯型メディアプレーヤー等の多種多様なディスプレイ装置の実例にもなる。
【００２１】
ディスプレイ装置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、入力装置４８と、マイク４６とを含む。ハウジング４１は、当業者に周知の多種多様な製造方法のいずれかによって一般的には形成され、射出成形、真空成形が挙げられる。また、ハウジング４１は、多種多様な物質のいずれかから形成可能であり、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、セラミック、それらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、ハウジング４１は、取り外し可能部（図示せず）を含む。該取り外し可能部は、色の異なるまたは異なるロゴや画像やシンボルを含む他の取り外し可能部と交換可能である。
【００２２】
例示的なディスプレイ装置４０のディスプレイ３０は、多種多様なディスプレイのいずれかであり得て、本願に記載されるような双安定性（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）ディスプレイが含まれる。他の実施形態では、ディスプレイは、当業者に周知なように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、ＴＦＴ  ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイや、ＣＲＴや他のチューブデバイス等の非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本願の実施形態を説明するために、ディスプレイは、本願に記載されるような干渉変調器ディスプレイを含む。
【００２３】
図６Ｂに、例示的なディスプレイ装置４０の一実施形態の構成要素を概略的に示す。図示されている例示的なディスプレイ装置４０は、ハウジング４１を含み、また、それに少なくとも部分的に封入される追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイ装置４０は、送受信機４７に結合されているアンテナ４３を含むネットワークインターフェイス２７を備える。送受信機４７はプロセッサ２１に接続されていて、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続されている。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば信号をフィルタリングする）ように構成可能である。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５及びマイク４６に接続されている。また、プロセッサ２１は、入力装置４８及びドライバ制御装置２９にも接続されている。ドライバ制御装置２９は、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２に結合されている。アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０に結合されている。電源５０は、この特定の例示的なディスプレイ装置４０の構成に必要とされるような全ての構成要素に電力を供給する。
【００２４】
ネットワークインターフェイス２７は、アンテナ４３及び送受信機４７を含み、例示的なディスプレイ装置４０が、ネットワーク上の一つ以上の装置と通信できるようになっている。一実施形態では、ネットワークインターフェイス２７は、プロセッサ２１の要求を軽減するためにある程度の処理能力を有し得る。アンテナ４３は、信号の送受信用として当業者に知られているアンテナのいずれかである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格（ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）または（ｇ）を含む）に準拠したＲＦ信号を送受信する。他の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に準拠したＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合には、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ等の無線携帯電話ネットワーク内で通信するために用いられる周知の信号を受信するようにアンテナが設計されている。送受信機４７は、アンテナ４３から受信した信号を前処理して、その後、信号がプロセッサ２１によって受信されて、更に処理されるようにし得る。また、送受信機４７は、プロセッサ２１から受信した信号も処理して、その後、信号が、アンテナ４３を介して例示的なディスプレイ装置４０から送信されるようにし得る。
【００２５】
代替的な一実施形態では、送受信機４７が、受信機に交換可能である。更の他の代替的な実施形態では、ネットワークインターフェイス２７が、プロセッサ２１に送信されるべき画像データを記憶することまたは発生させることが可能な画像ソースに交換可能である。例えば、画像ソースは、画像データを発生するソフトウェアモジュールや、画像データを含むＤＶＤやハードディスクドライブであり得る。
【００２６】
プロセッサ２１は一般的に、例示的なディスプレイ装置４０の動作全体を制御する。プロセッサ２１は、データ（ネットワークインターフェイス２７や画像ソースからの圧縮画像データ等）を受信し、そのデータを生の画像データに処理するか、または、生の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。その後、プロセッサ２１は、記憶用のフレームバッファ２８にまたはドライバ制御装置２９に処理されたデータを送信する。生データとは典型的に、画像内の各位置において画像特性を識別する情報のことを称す。例えば、各画像特性は、色、彩度、グレイスケールレベルを含むことができる。
【００２７】
一実施形態では、プロセッサ２１は、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するマイクロ制御装置、ＣＰＵ、または、論理ユニットを含む。調整ハードウェア５２は一般的に、スピーカー４５に信号を送信するための、また、マイク４６から信号を受信するためのアンプ及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、例示的なディスプレイ装置４０内の個別の構成要素であってもよく、プロセッサ２１や他の構成要素に組み込まれたものであってもよい。
【００２８】
ドライバ制御装置２９は、プロセッサ２１が発生させた生の画像データを、プロセッサから直接、または、フレームバッファ２８から受信し、アレイドライバ２２に対する高速送信用に適切な生の画像データに再フォーマットする。特に、ドライバ制御装置２９は、生の画像データを、ラスタ状フォーマットを有するデータフローに再フォーマットして、データフローが、ディスプレイアレイ３０にわたる走査に適した時間オーダを有するようになる。その後、ドライバ制御装置２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送信する。ＬＣＤ制御装置等のドライバ制御装置２９は、独立型の集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関係していることが多いが、このような制御装置は多種多様な方法で実装可能である。このような制御装置は、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に組み込み可能であるし、ソフトウェアとしてプロセッサ２１内に組み込み可能であるし、アレイドライバ２２と共にハードウェア内に完全に集積可能でもある。
【００２９】
典型的には、アレイドライバ２２は、ドライバ制御装置２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、波形の並列的な組に再フォーマットする。この波形の並列的な組は、ディスプレイの画素のｘ‐ｙマトリクスによってもたらされる数百の（数千のこともある）リードに対して、一秒間に何度も印加される。
【００３０】
一実施形態では、ドライバ制御装置２９、アレイドライバ２２及びディスプレイアレイ３０は、本願で記載されるあらゆる種類のディスプレイに対しても適合するものである。例えば、一実施形態では、ドライバ制御装置２９は、従来のディスプレイ制御装置、または、双安定性ディスプレイ制御装置（例えば、干渉変調器制御装置）である。他の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来のドライバ、または、双安定性ディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバ制御装置２９は、アレイドライバ２２と集積される。このような実施形態は、携帯電話、腕時計、他の小型ディスプレイ等の高集積システムにおいて一般的である。更に他の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイ、または、双安定性ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００３１】
入力装置４８によって、使用者が例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御することを可能になる。一実施形態では、入力装置は、キーパッド（ＱＷＥＲＴＹキーパッドや電話のキーパッド等）、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、感圧または感熱膜を含む。一実施形態では、マイク４６が、例示的なディスプレイ装置４０用の入力装置になる。マイク４６を用いて装置にデータを入力する場合には、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するために、使用者によって音声命令が提供され得る。
【００３２】
電源５０は、当該分野で周知の多種多様なエネルギー蓄積装置を含むことができる。例えば、一実施形態では、電源５０は、ニッケル・カドミウム電池やリチウムイオン電池等の充電可能な電池である。他の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、または、太陽電池であり、プラスチック太陽電池や太陽電池ペイントが挙げられる。他の実施形態では、電源５０は、壁コンセントから電力を供給されるように構成されている。
【００３３】
一部の実施形態においては、上述のように、電子ディスプレイシステム内の複数の位置に配置可能なドライバ制御装置に、プログラム可能性が備わっている。一部の場合では、プログラム可能性は、アレイドライバ２２に備わっている。当業者は、上述の最適化が、如何なる数のハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素においても、また、多種多様な構成において実施可能であるということを認識されたい。
【００３４】
上述の原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、多種多様なものであり得る。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４とその支持構造の五つの異なる実施形態を示す。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属物質のストリップ１４が、直交して延伸する支持構造体１８の上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４が、テザー３２に対して、角でのみ支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が、フレキシブル金属を含み得る変形可能層３４から懸架されている。変形可能層３４は、該変形可能層３４の周囲において、基板２０に直接的または間接的に接続する。この場合、この接続部のことを支持ポストと称す。図７Ｄに示される実施形態は、支持ポストプラグ４２を有する。この支持ポストプラグ４２の上に、変形可能層が横たわる。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はギャップ上に懸架されている。しかしながら、変形可能層３４と光学積層体１６との間のホールを充填することによって、変形可能層３４が支持ポストを形成していない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するために用いられる平坦化物質で形成されている。図７Ｅに示される実施形態は、図７Ｄに示される実施形態をベースにしたものであるが、図７Ａ〜７Ｃに示される実施形態、並びに、図示されていない追加の実施形態のいずれにおいても機能し得るものである。図７Ｅに示される実施形態では、金属または他の導電性物質の追加的な層が用いられて、バス構造４４を形成している。これによって、信号が、干渉変調器の背面に沿ってルーティングすることが可能になり、基板上に形成しなければならなかった多数の電極を省略することが可能になる。
【００３５】
図７に示されるような実施形態では、干渉変調器は、直視型装置として機能し、画像は透明基板２０の前面から視られ、その反対側に変調器が配置されている。こうした実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む基板２０の反対側の反射層の側において、干渉変調器の一部を光学的に遮蔽する。これによって、遮蔽された領域を、画像の質に悪影響を与えずに、構成及び動作させることが可能になる。このような遮蔽によって、変調器の光学的特性を変調器の電気機械的特性（アドレシングやアドレシングの結果による移動等）から分離する性能を提供する図７Ｅのバス構造４４が可能になる
。この分離可能な変調器の設計によって、変調器の電気機械的側面及び光学的側面用に用いられる構造設計及び物質が、互いに独立に選択され、また、機能することが可能になる。更に、図７Ｃ〜７Ｅに示される実施形態は、反射層１４の光学的特性をその機械的特性から切り離すこと（このことは、変形可能層３４によって達成される）に因る追加的な利点を有する。これによって、光学的特性に関して、反射層に用いられる構造設計及び物質を最適化することが可能になり、また、所望の機械的特性に関して、変形可能層３４に用いられる構造設計及び物質を最適化することが可能になる。
【００３６】
図８は、ディスプレイ素子８１０内に光を放出するように配置された導光板８２０を有するディスプレイ素子８１０のアレイの断面図である。ディスプレイ素子８１０は、多様な種類の素子を備え得て、例えば、ＬＣＤディスプレイ素子や上述のような干渉変調器ディスプレイ素子等が挙げられる。図８の実施形態では、複数のディスプレイ素子８１０がアレイ構成で配置されている。上述のように、多くのディスプレイは個々のディスプレイ素子のアレイを含む。同様に、ディスプレイの個々の画素は、一つ以上のディスプレイ素子を備え得る。図８の実施形態では、多数のディスプレイ素子８１０は、より大型のディスプレイ（携帯電話やＰＤＡのディスプレイ等）の一部であり得る。導光板８２０は各ディスプレイ素子８１０に近接して配置され、そのエッジに投入される光を導光板内部に伝播するように構成されている。導光板は更に、導光板内を伝播する光を各ディスプレイ素子８１０内に放出するように構成されている。光源８３０（ＬＥＤ等）は、導光板８２０に近接して配置されて、導光板８２０を伝わりディスプレイ素子８１０上に分布される光を提供する。他の実施形態では、一つ以上の光源及び導光板の構成が、ディスプレイ素子のアレイに光を提供するために変更され得る。例えば、一実施形態では、光源（ＬＥＤ等）の線形のアレイが導光板の長さ方向に沿って延伸し得る。他の実施形態では、一端部において光でポンピングされる長い線形の導光板が使用されて、ディスプレイ素子８１０に光を提供し得る。当該分野において周知のまたは今後開発される他の光源（例えば、ＣＣＦＴ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｔｕｂｅ，冷陰極蛍光管）及び他の導光板も、本願で説明されるシステム及び方法と組み合わせて使用可能である。
【００３７】
図８の実施形態では、導光板８２０はホログラム８４０を備える。ホログラム８４０は、或る許容角度でホログラム８４０に入射する光を導光板からディスプレイ素子に向けて放出するように構成されている。ここでは或る許容角度と称しているが、許容角度は或る範囲の角度を有し得る。例えば、ホログラムは、４５〜４５．５度の範囲内でホログラムに入射する光線を放出するように構成可能である。他の実施形態では、ホログラムによって放出される許容角度は、例えば、略０．２、０．２５、０．５、０．７５、１又は２度未満の範囲幅であり得る。一実施形態では、ホログラム８４０は、ホログラムの許容角度外の角度で導光板内を伝播する光線には実質的に影響せず、従って、許容角度外の角度で光源８３０から導光板８２０内に放出された光線は、ホログラム８４０によってディスプレイ装置８１０上に放出されない。例えば、ホログラム８４０の許容角度が４５〜４５．５度であり、光源８３０から放出された光線がホログラム８４０に対して４０度の角度で導光板内部を伝播する場合には、導光板８２０の第一表面８２２及び第二表面８２４が平行であるので、光線が導光板８２０を伝播する間、ホログラム８４０に対する光線の角度は４０度のままであり、第一及び第二表面８２２、８２４から交互に反射する。従って、図８の実施形態では、導光板８２０内に放出される光の少なくとも一部は、導光板８２０からディスプレイ素子８１０上に放出されない。何故ならば、その光線はホログラム８４０の許容角度の範囲内にはないからである。特定の実施形態では、ホログラム８４０は表面ホログラム、体積ホログラム、または、他の種類のホログラムを有し得る。
【００３８】
図９は、ディスプレイ素子９１０に近接して配置されたホログラム９４０を備えたテーパ型導光板９２０を有するディスプレイ素子９１０のアレイの断面図である。図９の導光板９２０は、第一表面９２２及び第二表面９２４を有する。第一表面９２２及び第二表面９２４は、導光板９２０の第一端部９２７よりも導光板９２０の第二端部９２６において、第一表面９２２と第二表面９２４との間の距離が短くなるように、配置される。光が導光板９２０を伝播するにつれて、導光板９２０内のこの厚さの変化によって、導光板９２０から反射される光の角度が有利に調整される。第一及び第二表面９２２、９２４の角度の差を本願ではテーパ角と称する。図９の実施形態では、ホログラム９４０の許容角度外で光源９３０から導光板９２０内に放出される光線の角度は、個々の光線の角度がホログラム９４０の許容角度内になり光線が導光板９２０からディスプレイ素子９１０上に放出されるまで、光線が導光板９２０を伝播するにつれて調整される。従って、導光板９２０はホログラム９４０の許容角度内の光量を有利に増加させ、よって、ホログラム９４０に対する許容角度の範囲を増大させることなく導光板９２０から放出される光量を増加させる。一般的に、広範な許容角度を有するホログラムはより大きな角度の入射光を放出するが、望ましくない視覚的アーティファクトも同様に生成され得る。導光板９２０は、個々の光線の角度がホログラム９４０の許容角度に向けて調節されるにつれて、広範囲の角度で光源から放出された光が導光板の様々な位置において放出されるように、導光板９２０内に放出された光線の角度を有利に調整する。また、導光板９２０内の光線の角度調整によって、狭い許容角度を有するホログラム９４０の使用が可能になり、従って、広範な許容角度に関連した視覚的アーティファクトが減じられる。
【００３９】
一実施形態では、ホログラム９４０は、導光板９２０の全内部反射（ＴＩＲ，Ｔｏｔａｌ−ｉｎｔｅｒｎａｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）角の非常に近くを伝播する光線の方向を変えるように設計されている。従って、導光板９２０は、光が光源９３０から離れて導光板９２０を移動すると、伝播している全光線がこの角度に向けて移動するように設計されている。よって、ＴＩＲ角付近で光源９３０から導光板９２０に入射する光は、光源９３０の近くで導光板から放出される。ホログラム９４０に対してほぼ水平に導光板９３０に入射する光は、個々の光線とホログラム９４０との間の角度を増大させながら（例えば、導光板９２０の第一及び第二表面９２２、９２４からの各反射で増加的に直交するように）、その角度がホログラム９４０の許容角度内になるまで、導光板９２０のより長い部分を伝播する。
【００４０】
特定の実施形態では、導光板９２０の第一及び第二表面９２２、９２４の間の角度の差（テーパ角とも称される）は、１度未満等と比較的小さい。図９〜１１等の本願に示される導光板の実施形態には、本願で説明されるシステム及び方法に従って可能である導光板の多様な実施形態をより良く例示するために、誇張してテーパ化されている場合が含まれる。
【００４１】
図９は、異なる角度で光源９３０から導光板９２０内に放出される二つの光線９５０、９５２の例示的な経路を示す。この例では、導光板９２０内への光線９５０、９５２の入射時において、光線９５２とホログラム９４０との間の角度の方が、光線９５０とホログラムとの間の角度よりも大きい。従って、光線９５２は、光線９５０よりも光源９３０に近い位置でホログラム９４０の許容角度に達する。図９に示されるように、第一及び第二表面９２２、９２４から反射された後では、ホログラム９４０に対する光線９５０、９５２の角度が、導光板９２０のテーパー角の二倍だけ増大している。従って、埋め込まれたホログラム９４０を含む導光板９２０が４５度の許容角度を有し、導光板のテーパ角が二分の一度である場合、ホログラムに対する各光線の角度は、導光板の第一及び第二表面９２２、９２４から反射された後には、略１度だけ増大する。光線９５０、９５２の角度は、導光板９２０を伝播するにつれた光線の角度の変化をより良く図示するために誇張されている。
【００４２】
図９の実施形態では、ホログラム９４０は第二表面９２４に平行であり、第二表面９２４から反射する光線の角度は、ホログラム９４０に対して変化しない。従って、本実施形態では、全テーパ角はホログラム９４０と第一表面９２２との間のものであり、第一表面９２２から反射する光線の角度はテーパ角の二倍だけ調整されるようになり、第二表面９２４から反射する光線の角度は調整されない。他の実施形態では、ホログラム９４０は、第一及び第二表面のどちらかと平行ではなくあり得て、各表面からの反射の角度がホログラムに対して調整される。従って、原則として光線の角度は、導光板の上面及び下面の両方から反射された後に、導光板のテーパ角の略二倍だけ変化する。
【００４３】
例示目的で、導光板９２０は０．５度のテーパ角を有するものとして示されている。このテーパ角では、光線の角度は、第一及び第二表面９２２、９２４から反射した後に、略１．０度だけ変化する。上述のように、第二表面９２４はホログラム９４０に平行であり、光線の角度の１．０度の変化は全て、第一表面９２２からの反射の結果として起きる。一方、ホログラム９４０に対する光線の角度は第二表面９２４からの反射によっては変更されない。
【００４４】
例示的なホログラム９４０は４４．５度から４５．５度の間の許容角度を有する。従って、光線９５２が略４３度で導光板９２０に入射する場合、光線９５２は、ホログラムの許容角度から１．５度外れていて、第一表面９２２からの二回の反射によって、光線９５２の角度が略４５度に増大し、ホログラム９４０の許容角度内になる。同様に、光線９５０が略４２度の角度で導光板９２０に入射する場合、光線９５０は許容角度から２．５度外れていて、第一表面９２２からの三回の反射によって、光線９５０の角度が略４５度に増大し、ホログラム９４０の許容角度内になる。
【００４５】
図９に示されるように、異なる角度の光が光源９３０から放出されると、導光板９２０によって有利に、導光板９２０の第一端部９２７と第二端部９２６との間の異なる位置において、光線が導光板９２０から放出される。上述のように、他の実施形態では、許容角度は、図９に関して示される例示的な１度の許容角度幅よりも広かったり狭かったりし得る。従って、許容角度の範囲は他の角度（例えば、３０、３５、４０、５０、５５、６０度）付近を中心とし得る。導光板のテーパ角を他の実施形態では変更し得て、０．１、０．２、０．８、１、２、４、８度等にテーパ化される。一実施形態では、導光板のテーパ角（例えば図９では０．５度）はホログラムの許容角度の範囲（例えば図９では１度）未満であり、個々の光線が許容角度を飛び越えず、また、ホログラムによって放出されない。
【００４６】
図１０Ａ及び１０Ｂは、テーパ型導光板１０２０Ａ及び１０２０Ｂの断面図であり、それぞれが第一表面１０２２及び第二表面１０２４を有している。図１０Ａの実施形態では、導光板１０２０Ａは、第一表面１０２２Ａに近接して配置されたホログラム１０４０Ａを有する。一方、図１０Ｂの実施形態では、導光板１０２０Ｂは、導光板１０２０Ｂの第二表面１０２２Ｂに近接して配置されたホログラム１０４０Ｂを有する。有利には、導光板１０２０及び他の導光板内のホログラム１０４０は、導光板内部でのその位置が導光板の機能性に重大な影響を与えずに変更可能であるように設計可能である。導光板の製造に用いられる製造プロセスに応じて、ホログラムを、導光板の中間部分（導光板９２０のホログラム９４０等）よりもむしろ、第一表面１０２２または第二表面１０２４上において導光板内に埋め込むことの方がより容易であり得る。他の実施形態では、ホログラムは、導光板内部の他の位置に配置され得る。一実施形態では、ホログラム１０４０Ａは、許容角度内にある光線を反射するように構成された反射型ホログラムであり、光線が導光板１０２０Ａから放出されるようになる。一実施形態では、ホログラム１０４０Ｂは、全ての光線を透過させて、かつ、許容角度内の光線の角度を調整するように構成された透過型ホログラムであり、光線が導光板１０２０Ｂから放出されるようになる。一般的に（常にではないが）、透過型及び反射型ホログラムの両方は、光線の角度にほとんど又は全く影響を与えず、個々のホログラムの許容角度外の光を透過させる。
【００４７】
図１１Ａ〜１１Ｆはそれぞれ、導光板内に埋め込まれたホログラム１１４０をそれぞれが有する他の実施形態の導光板１１２０Ａ〜１１２０Ｆの断面図である。各導光板１１２０Ａ〜１１２０Ｆは、対向する第一及び第二表面１１２２及び１１２４を有する。第一及び／又は第二表面の少なくとも一部は、他方の表面に対して傾斜していて、第一及び第二表面１１２２、１１２４の少なくとも一部を離隔する距離を変化させるようになっている。この導光板１１２０の傾斜部は、導光板１１２０を伝播する光線の角度を有利に調整する。図９に関して上述したように、導光板１１２０内の光線の伝播角度を調整することによって、個々の光線が、導光板１１２０の長さ方向に沿った多様な位置において、ホログラム１１４０の許容角度に達する。このように、一部の実施形態では、ホログラム１１４０によって導光板１１２０から放出される光は、導光板１１２０の長さ方向に沿ってより均等に分布され得る。
【００４８】
図１１Ａは、第一及び第二表面１１２２Ａ、１１２４Ａの間において加速度的にテーパ化されている導光板１１２０Ａを有する。従って、光源１１３０Ａから光線が離れるほど、第一表面に入射する光がより大きく偏向される。例えば、光源１１３０Ａ付近の第一表面１１２２Ａは、１度の角度で傾斜している一方、光源１１３０Ａから離れた第一表面１１２２Ａは、２、３、４度またはそれ以上の角度で傾斜し得る。この傾斜は、図１１Ａに示されるように、光源からの距離が増大するにつれて漸増し得る。結果として、特定の実施形態では、第一表面１１２２Ａが曲面状にされる。
【００４９】
第一表面１１２２の傾斜は導光板内の光線を偏向させるものであるので、第一表面１１２２Ｂの長さ方向に沿って複数のリッジ１１２３を有する導光板１１２０Ｂは、図９に示される平坦な表面のような単一の傾斜表面とちょうど同じ様に機能し得る。上述の方法と同様に、各リッジは、ホログラム１１４０Ｂに対して各リッジ１１２３から反射される光の角度を調整する。本実施形態では、リッジ１１２３は、ホログラム１１４０Ｂに対する入射光線の角度を調整するように構成されていて、光線が、導光板１１２０Ｂの長さ方向に沿った様々な位置において、ホログラム１１４０Ｂの許容角度に達するようになる。各リッジは、例えば略４度の傾斜を有し、図９に示されるような楔型導光板構造と同様の方法で、その上に入射する光を反射する。しかしながら、有利には、図１１Ｂに示されるような導光板に対しては、導光板の全体の厚さの変化は、図９に示されるような導光板よりも減少する。何故ならば、厚さが各リッジの始点で増大するからである。従って、より薄型の導光板によって、楔型導光板（より大きな厚さの変化、及び、たとえば光源側の端部においてより厚い全体的な厚さを必要とする）と同量の傾斜を提供することが可能である。
【００５０】
図１１Ｃは、第一表面１１２２Ｃの長さ方向に沿った複数のリッジ１１２５を備えた導光板１１２０Ｃを示す。図１１Ｂの実施形態と同様に、リッジ１１２５は、リッジ１１２５からの一回以上の反射の後に個々の光線がホログラム１１４０Ｃの許容角度内にあり、一つ以上のディスプレイ装置上へと導光板１１２０Ｃから放出されるように、入射光線の角度を調整するように構成される。導光板の第一表面１１２２または第二表面１１２４のいずれかに含まれるリッジ１１２３、１１２５の角度（図１１Ｂ及び１１Ｃ）とリッジの数とは、設計パラメータ及び製造条件に従って調整可能である。一実施形態では、リッジが第二表面１１２４上に位置していて、ほこりや他の物質がリッジにたまることが防止されるようになる。
【００５１】
他の構成も可能である。異なる形状を備えたリッジも可能である。例えば、第一表面１１２２は鋸歯型のパターンを有して、リッジが段差部及び傾斜した平坦部を有しているが、他の設計においては、傾斜部が平坦である必要はなく、または、段差の高さが段差毎に一定である必要なない。従って、段差間の間隔が変化し得て、傾斜及び形状がリッジ間で異なり得る。
【００５２】
図１１Ｄは、導光板１１２０Ｄの第一部分１１２６にわたって、平坦な第二表面１１２４Ｄから離れるように傾斜している第一表面１１２２Ｄを有する導光板１１２０Ｄを示す。本実施形態では、第一表面１１２２Ｄは、導光板１１２０Ｄの第二部分１１２７にわたって、第二表面１１２４Ｄに向かうように傾斜している。従って、第一及び第二部分１１２６、１１２７における光の偏向は異なる。導光板１１２０Ｄの第一部分１１２６の第一表面１１２２Ｄに入射する光線の反射角は減少する一方で、導光板１１２０Ｄの第二部分１１２７の第一表面１１２２Ｄに入射する光線の反射角は増大する。一実施形態では、光源に近い導光板１１２０の一端部は、導光板１１２０Ｄのその部分から放出される必要のある光線よりも多くの光線を受光する。従って、導光板１１２０Ｄの長さ方向に沿って光線の放出を標準化するために、第一部分１１２６の光線の角度は、導光板のテーパ化によっては調整されない。従って、この第一部分１１２６においては、ホログラム１１４０Ｄによって放出される光線の数が実質的に減少する。光線が第一部分１１２６を通過して第二部分１１２７に入射すると、光線の角度が第二部分１１２７のテーパ化によって調整されて、追加の光線が導光板１１２０Ｄから放出される。
【００５３】
図１１Ｅは、単一のリッジ１１２３を有する導光板１１２０Ｅを示す。本実施形態では、導光板１１２０Ｅの第一部分１１２８において、第一表面及び第二表面１１２２Ｅ、１１２４Ｅは平行である。一方で、導光板１１２０Ｅの第二部分１１２９において、第一表面１１２６は、第二表面１１２９に対して傾斜している。第二部分１１２９においては、ホログラム１１４０Ｅに対して光が大きく偏向される。従って、図１１Ｅの実施形態では、ホログラム１１４０Ｅの許容角度で光源１１３０Ｅによって放出される光線のみが、導光板１１２０Ｅの第一部分１１２８において放出され、一方で、導光板１１２０の第二部分１１２９においては、許容角度未満で光源１１３０Ｅから放出される光線は、個々の光線がホログラム１１４０Ｅの許容角度になるまで、第一及び第二表面１１２２Ｅ、１１２４Ｅからの反射毎の角度の増大を経て、導光板１１２０Ｅから放出される。
【００５４】
図１１Ｆは、非平坦な第一及び第二表面１１２２Ｆ、１１２４Ｆを有する導光板１１２０Ｆを示す。本実施形態では、第一及び第二表面１１２２Ｆ、１１２４Ｆの間の距離は、導光板１１２０Ｆの第一部分１１３１では増大して、導光板１１２０Ｆの第二部分１１３２では減少する。第一部分１１３１及び第二部分１１３２自体は本実施形態において平坦であるが、他の形状を用いてもよい。図１１Ｆの実施形態では、一つの光源１１３０Ｆは、第一部分１１３１に近接して配置され、他の光源１１５０が第二部分１１３２に近接して配置されている。この構成では、光源１１３０Ｆからの光線の角度は、第一部分１１３１にわたって減少し、第二部分１１３２にわたって増大する。一方で、光源１１５０からの光線の角度は、第二部分１１３２にわたって減少し、第一部分１１３１にわたって増大する。導光板の両端に光源を提供する場合には、多様な実施形態において、より一様な光分布を提供可能である。
【００５５】
他の実施形態では、第二光源１１５０が反射器に置き換えられて、光源１１３０Ｆから反射に向かって通過した際にホログラム１１４０Ｆによって放出されなかった光が、反対方向に導光板１１２０Ｆ内を反射して戻るようになる。本実施形態では、光線の角度が、導光板１１２０Ｆの第一部分１１３１において第一及び第二表面１１２２Ｆ、１１２４Ｆでの反射によって、ホログラム１１４０Ｆの許容角度に向けて調整され得る。
【００５６】
上述の実施形態は例示的なものであって、本願で説明した有利な機能を提供する導光板の構成として可能なものの範囲を限定するものではない。特定の実施形態では、導光板１１２０の第一及び第二表面１１２２、１１２４の両方の部分がホログラム１１４０に対して傾斜している。設計、構成及び使用における多種多様な変形例が可能である。
【００５７】
以上の説明において本発明の特定の実施形態を詳述した。しかしながら、上述の説明が文言どおりに詳細なものであろうとも、本発明は多様な方法で実現可能であることを認識されたい。また、既述のように、本発明の特定の特徴や側面を説明する際の特定の用語の使用は、その用語を、その用語に関連した本発明の特徴や側面の具体的な特性を含むように限定するために、再定義しようとするものではない点に留意されたい。従って、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲及びその均等物によって定められるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１２  干渉変調器（画素）
１４  可動反射層
１６  光学積層体
１８  ポスト
１９  ギャップ
２０  透明基板
８１０  ディスプレイ素子
８２０  導光板
８３０  光源
８４０  ホログラム
【図１】
2010503017.tif 000003
【図２】
2010503017.tif 000004
【図３】
2010503017.tif 000005
【図４】
2010503017.tif 000006
【図５Ａ】
2010503017.tif 000007
【図５Ｂ】
2010503017.tif 000008
【図６Ａ】
2010503017.tif 000009
【図６Ｂ】
2010503017.tif 000010
【図７Ａ】
2010503017.tif 000011
【図７Ｂ】
2010503017.tif 000012
【図７Ｃ】
2010503017.tif 000013
【図７Ｄ】
2010503017.tif 000014
【図７Ｅ】
2010503017.tif 000015
【図８】
2010503017.tif 000016
【図９】
2010503017.tif 000017
【図１０Ａ】
2010503017.tif 000018
【図１０Ｂ】
2010503017.tif 000019
【図１１Ａ】
2010503017.tif 000020
【図１１Ｂ】
2010503017.tif 000021
【図１１Ｃ】
2010503017.tif 000022
【図１１Ｄ】
2010503017.tif 000023
【図１１Ｅ】
2010503017.tif 000024
【図１１Ｆ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月12日(2008.9.12)
【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】
光源と、
対向する第一及び第二表面を有する導光板であって、前記第一表面の少なくとも一部が、該導光板が前記光源から遠ざかる方向に細くなるように前記第二表面に対して傾斜していて、前記光源が該導光板内に光を投入するように配置されている、導光板と、
前記導光板内に埋め込まれていて、前記投入された光を前記導光板の外へ放出するように構成されたホログラムであって、前記光が前記導光板を伝播すると、前記傾斜した第一表面が該ホログラム上に入射する前記光の角度の分布を変更し、該ホログラムは許容角度の範囲内で該ホログラム上に入射する光線を放出し、該ホログラムは該許容角度の範囲外で該ホログラム上に入射する光線に対して効果を有さない、ホログラムと、
前記導光板から放出された前記光を受光するように前記導光板に対して配置されたディスプレイ素子とを備えた装置。
【請求項２】
前記導光板が前記対向する第一及び第二表面の周囲に配置された側面を備え、前記光源が前記側面の少なくとも一つを介して前記導光板内に光を投入するように配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導光板が楔型である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第二表面の少なくとも一部が前記ホログラムに対して傾斜している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一表面が少なくとも一つの段差を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの段差が、前記ホログラムに直交する表面を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの段差が、前記ホログラムに対して傾斜している表面を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記導光板が複数の傾斜している部分を有し、該複数の傾斜している部分のそれぞれが前記ホログラムに対して第一角度を成している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
第一の傾斜している部分が前記ホログラムに対して第一角度を成していて、第二の傾斜している部分が前記ホログラムに対して第二角度を成している、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ホログラムが、前記導光板の第一表面を介して前記導光板の外に光を放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ホログラムが、前記導光板の第二表面を介して前記導光板の外に光を放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一及び第二表面の少なくとも一方が曲面状である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ホログラムに対する前記第一表面の傾斜が、前記導光板の長さ方向に沿って加速度的に増大している、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第一及び第二表面の少なくとも一方が平坦である、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記ホログラムが前記第一表面上に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ホログラムが前記第二表面上に配置されている。請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ホログラムが前記第一表面と前記第二表面との間に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記範囲が略０．２５度未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記範囲が略０．５度未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記範囲が略１度未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記ホログラムが前記許容角度の範囲内で前記ホログラム上に入射する光を反射して、該反射した光が前記導光板から前記ディスプレイ素子に向けて放出される、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記ホログラムが前記許容角度の範囲内で前記ホログラム上に入射する光を透過させて、該透過した光が前記導光板から前記ディスプレイ素子に向けて放出される、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ホログラムに対する各光線の角度が、該各光線が前記第一表面から反射される際に増大する、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記ディスプレイ素子が前記第一表面に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記ディスプレイ素子が前記第二表面に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記光源が前記導光板の第一端部に近接して配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
第二の光源が前記導光板の第二端部に近接して配置されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
反射器が前記導光板の第二端部に近接して配置されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記光源及び前記導光板がバックライトを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記光源及び前記導光板がフロントライトを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記ディスプレイ素子が空間光変調器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記空間光変調器が干渉変調器を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ディスプレイ素子が、ＥＬ、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ及びＴＦＴ  ＬＣＤディスプレイ素子のうちの一つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記光源と、前記導光板と、前記ホログラムと、前記ディスプレイ素子とを備えたディスプレイと、
前記ディスプレイ素子と通信するように構成されていて、画像データを処理するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリ装置とを更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
少なくとも一つの信号を前記ディスプレイ素子に送信するように構成されているドライバ回路を更に備えた請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されている制御装置を更に備えた請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールを更に備えた請求項３４に記載の装置。
【請求項３８】
前記画像ソースモジュールが受信機、送受信機、送信機のうちの少なくとも一つを備える、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
入力データを受信して、該入力データを前記プロセッサに送信するように構成されている入力装置を更に備えた、請求項３４に記載の装置。
【請求項４０】
光提供手段と、
第一及び第二全内部反射手段を有する導光手段であって、該第一及び第二全内部反射手段が該導光手段内に光を導くように互いに対して配置されていて、該第一全内部反射手段の少なくとも一部が、該導光手段が前記光提供手段から遠ざかる方向に細くなるように該第二全内部反射手段に対して傾斜していて、前記光提供手段が該導光手段内に光を投入するように配置されている、導光手段と、
前記投入された光を偏向させて前記導光手段の外に放出する光放出手段であって、前記第一全内部反射手段の傾斜している部分が、前記導光手段を光が伝播する際に、該光放出手段上に入射する光の角度の分布を変更し、該光放出手段は許容角度の範囲内で該光放出手段上に入射する光線を放出し、該光放出手段は該許容角度の範囲外で該放出手段上に入射する光線に対して効果を有さない、光放出手段と、
前記導光手段から放出された前記光を受光するように前記導光手段に対して配置された表示手段と備えた装置。
【請求項４１】
前記第一及び第二全内部反射手段がそれぞれ対向する第一及び第二表面を有する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第一全内部反射手段の傾斜している部分が一つ以上の段差を有する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記光放出手段が前記導光手段に埋め込まれたホログラムを備える、請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
前記表示手段が一つ以上の干渉変調器を備える、請求項４０に記載の装置。
【請求項４５】
前記光提供手段が光源を備え、前記導光手段が導光板を備え、前記表示手段がディスプレイ素子を備える、請求項４０に記載の装置。
【国際調査報告】
2010503017.tif 000026
2010503017.tif 000027
2010503017.tif 000028