(57)【要約】  複数の実施形態は、ディスプレイにおける、モアレ(Moire：波紋)、または干渉、パターンのようなビジュアルアーティファクトを低減するためのシステムおよび方法を含む。一実施形態は、複数の光変調器に光を方向付けるよう構成された複数の照明素子を有する光学装置を含む。複数の照明素子の方向付けられた光は、不均一に変化するパターンの光を集合的に規定する。
2010507103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に配置され、不均一に変化するパターンの光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
基板の上に形成された複数の光変調器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記照明素子のそれぞれは、前記基板に対して角度を規定する少なくとも１つの表面を有し、前記表面のそれぞれは、前記光変調器に光を方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも２つの照明素子の表面は、前記基板に対して異なった角度を規定することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の照明素子に光を供給するよう構成された光源をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記照明素子は不均一なパターンに配列されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記照明素子のそれぞれは、少なくとも１つの他の照明素子に隣接して配置され、前記照明素子のそれぞれは、前記少なくとも１つの他の照明素子から不均一なオフセットで配置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記オフセットは２次元内のオフセットを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記照明素子の少なくとも２つは、異なった大きさを持つことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記照明素子は複数のラインに配列され、前記ラインは互いに非平行であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記ラインのそれぞれは中心を有し、前記ラインの中心は、前記複数の照明素子内で不均一に配列されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
複数の光変調器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記光変調器は干渉光変調器を有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記光変調器と電気的に接続され、イメージデータを処理するよう構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと電気的に接続されたメモリ装置と、
をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの信号を前記光変調器に送るよう構成された駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記イメージデータの少なくとも１部を前記駆動回路に送るよう構成されたコントローラをさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記イメージデータを前記プロセッサに送るよう構成されたイメージソースモジュールをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記イメージソースモジュールは、受信器、送受信器、および送信器の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
入力データを受け取り、前記プロセッサに前記入力データを伝えるよう構成されたインプット装置をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に不均一なパターンに配置され、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２１】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に配置され、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子であって、可視のモアレパターンを作り出すことなく光変調器を照明するよう適合させられた前記複数の照明素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２２】
光をガイドするための手段と、
不均一に変化するパターンの光によって複数の光変調器を照明するための手段と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２３】
光を変調するための手段をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
光変調手段は複数の干渉変調器を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
照明手段は光を反射するための手段を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
照明手段は複数の照明素子を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記照明素子のそれぞれは、基板に対する角度を規定する表面を有し、前記表面のそれぞれは、光を前記光変調手段に方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
光ガイドを形成する段階と、
前記光ガイドの上に、不均一に変化するパターンの光を光変調器のアレイに方向付けるよう構成された複数の照明素子を形成する段階と、
を有することを特徴とする照明器を作る方法。
【請求項２９】
基板の上に光変調器のアレイを形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の照明素子を形成する段階は、前記基板の上に複数の照明素子を形成する段階を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の照明素子のそれぞれを形成する段階は、光変調器のアレイの上に不均一に変化するパターンの光を方向付けるよう構成された少なくとも１つの表面を形成する段階を有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記照明素子の少なくとも２つの表面は、光変調器が形成される基板に対して異なった角度を規定することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記照明素子は不均一なパターンに配列されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記照明素子のそれぞれは、少なくとも１つの他の照明素子に隣接する位置に形成され、前記照明素子のそれぞれは、前記少なくとも１つの他の照明素子から不均一なオフセットでの位置に形成されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記照明素子は複数のラインに配列され、前記ラインは互いに非平行であることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記ラインのそれぞれは中心を有し、前記ラインの中心は、前記複数の照明素子内で不均一に配列されることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
光変調器は干渉光変調器を有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
光によって複数の照明素子を照明する段階と、
不均一に変化するパターンの光を前記照明素子から複数の光変調器に方向付ける段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３９】
前記照明素子のそれぞれを照明する段階は、基板に対する角度を規定する少なくとも１つの表面を有し、前記表面のそれぞれは、光を前記光変調器に方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記照明素子は不均一なパターンに配列されることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
不均一に変化するパターンの光を変調する段階を、さらに有することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
不均一に変化するパターンの光を変調する段階は、光を干渉的に変調する段階を有することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野はディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイシステムは、光変調器に方向付けられた光を変調することにより、表示されたイメージを作るための光変調器を含むことができる。このようなディスプレイシステムは、光変調器に少なくとも部分的に光を供給するための照明源を含みうる。光変調器の一実施形態は、ミクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）を有する。堆積（蒸着）、エッチング、および、基板の一部および／または堆積された材料層をエッチング除去するか、または、電気的および電気機械的装置を形成するために層を追加する、他のミクロ機械加工プロセスを使って、ミクロ機械素子が作られうる。１つのタイプのＭＥＭＳ装置は干渉変調器と呼ばれる。ここで使用されるように、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学的干渉の原理を使って光を選択的に吸収および／または反射する装置のことをいう。ある特定の実施形態では、干渉変調器は伝導性のプレートの対を有しうる。そして、それらの一方または両方が全体的または部分的に透明および／または反射性でありうる。また、適切な電気信号の適用の際に相対的な動作をすることが可能である。特定の実施形態では、一つのプレートが基板上に堆積された固定層を有し、そして、他のプレートが空気ギャップによって固定層から分離された金属薄膜を有しうる。ここでさらに詳細に記載するように、他のプレートに対する一つのプレートの位置が干渉変調器の上に入射する光の光学的干渉を変更することができる。このような装置は広範囲の用途を有し、それらの特徴が、既存の製品を改良すること、および、まだ開発されていないような新しい製品を創出することに利用できるように、これらのタイプの装置の特徴を利用、および／または、修正することは当技術分野において有益であろう。例えば、光変調器ベースのディスプレイに対する照明源を改善するための必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明のシステム、方法、および装置は、それぞれいくつかの局面を持ち、それらのどの１つもが、専らその望ましい特性のためだけに関与しているのではない。以下の請求項によって表現されるような本発明の範囲を制限することなく、その一層顕著な特徴をここで手短かに論じることになる。この議論を考慮に入れた後で、そして、特に「発明を実施するための形態」という項目を読んだ後で、照明されたディスプレイシステムにおいて低減されたビジュアル（視覚）アーティファクト(visual artifact)または低減されたノイズを含むという利点を、本発明の特徴がいかに提供するか、を理解することになろう。
【０００４】
一実施形態はある光学装置を有する。この装置は、不均一に変化するパターンの光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子を有する。
【０００５】
他の実施形態はある光学装置を有する。この光学装置は、不均一なパターンに配列され、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子を有する。
【０００６】
一実施形態はある光学装置を有する。この装置は、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子を有する。この複数の照明素子は、可視のモアレパターン（moire pattern：波紋パターン）作り出すことなく光変調器を照明するよう適合させられる。
【０００７】
一実施形態はある光学装置を有する。この装置は、光をガイドするための手段と、不均一に変化するパターンの光によって複数の光変調器を照明するための手段とを有する。
【０００８】
他の実施形態は照明器を作る方法を有する。この方法は、不均一に変化するパターンの光を光変調器のアレイに方向付けるよう構成された複数の照明素子を形成する段階を有する。
【０００９】
他の実施形態は、光によって複数の照明素子を照明する段階を備えた方法を有する。この方法は、不均一に変化するパターンの光を前記照明素子から複数の光変調器に方向付ける段階を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２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んだ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の干渉変調器の例示的な一実施形態の可動ミラー位置対加えた電圧の図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用することができる、１式の行列電圧を示す図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイの表示データの１つの例示的なフレームを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書き込むために使用することができる、行列信号の１つの例示的なタイミング図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備えた画像ディスプレイ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ディスプレイ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】干渉変調器の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８】図１に示された、照明器によって照明される装置のような、光変調器のアレイを有するディスプレイシステムの一例の断面図である。
【図９】反射性光偏向素子のアレイを備えた照明器によって照明される光変調器のアレイを有する、図８に示されたようなディスプレイシステムの一例の断面図である。
【図１０Ａ】図８に示されたような周期的に間隔をあけた光偏向素子を有する照明器の一例の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示されたような周期的に間隔をあけた反射性光偏向素子を有する照明器の一例の斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに示されたような周期的に間隔をあけた反射性光偏向素子を有する照明器の一例の上面図である。
【図１１Ａ】図１０Ｂに示されたような周期的に配置された反射性光偏向素子を有する照明器の断面図を示す。
【図１１Ｂ】周期的に配置された反射性光偏向素子、および図９に示されたような光変調器アレイを有する照明器の図式的断面図を示す。
【図１２】重ねられた２つの周期的なラインのアレイの、３つのセットによって形成されたモアレパターン(moire pattern：波紋パターン)を例示する上面図である。
【図１３Ａ】不均一に配列された反射性光偏向素子を有する照明器の断面図を示す。
【図１３Ｂ】不均一に配列された反射性光偏向素子、および図１３Ａに示されたような光変調器アレイを有する照明器の図式的断面図を示す。
【図１４】図１３Ａに示された不均一に配列された光偏向素子上面図を示す。
【図１５Ａ】図１３Ａと概念的に同様な、不均一に配列された反射性光偏向素子を有する照明器の他の実施形態の上面図を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａの光偏向素子のアレイの一部の、さらに詳細な上面図を示す。
【図１６Ａ】図１５Ａに示されたような光偏向アレイの一実施形態における、素子の分布を説明する均一な分布のグラフ表示である。
【図１６Ｂ】図１５Ａに示されたような光偏向アレイの一実施形態における、素子の不均一な分布を説明する正規分布のグラフ表示である。
【図１７Ａ】図１５Ａと概念的に同様な、不均一に配列された反射性光偏向素子を有する照明器の他の実施形態の上面図を示す。
【図１７Ｂ】図１５Ａと概念的に同様な、不均一に配列された反射性光偏向素子を有する照明器の他の実施形態の上面図を示す。
【図１８Ａ】図１３Ａと概念的に同様な、不均一に配列された光偏向アレイのさらに他の実施形態の断面図を示す。
【図１８Ｂ】ディスプレイに対し、図１８Ａの不均一に配列された光偏向アレイの図式的断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明は、発明の特定の実施形態を対象としている。しかし、本発明は多数の異なる方法で実施することができる。この明細書では、図面に対する参照符号が、同様の部材が全体を通して同様の番号で示すようにして、図面に対して付される。以下の説明から明らかなように、実施形態は、移動（例えば、ビデオ）または固定（例えば、静止画）であるかに関わらず、テキストまたは画像であるかに関わらず、画像を表示するように構成されたあらゆる装置で実施することができる。特に、実施形態はこれに限らないが、携帯電話、無線装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、手持ち式または持ち運び可能コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、ビデオカメラ、ゲームコンソール、腕時計、置時計、計算機、テレビモニタ、平面パネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピット制御および／またはディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、車両の後方視野カメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板またはサイン、投影機、アーキテクチャ構造物、パッケージ、および審美構造物（例えば、１片の宝石上の画像のディスプレイ）などの様々な電子装置内で実施することができ、またはこれに関連させることができると考えられる。ここで記載したのと同様の構造のＭＥＭＳ装置はまた、電子切換装置などの非ディスプレイ用途で使用することもできる。
【００１２】
反射性および干渉性のディスプレイを含む光変調器ベースのディスプレイは、ビデオ信号のピクセルレイアウトに対応するために、一般に周期的に配置された光変調器を有する。このような光変調器は、光のあるパターンを光変調器に方向付ける照明器または光ガイドを使って照明することができる。この照明器は、光の周期的なパターンを光変調器のアレイに方向付ける、周期的に配置された光偏向（および／または光放出）素子を有することができる。光変調器の周期的に配置されたアレイが、照明器からの光の周期的なパターンで照明される場合、２つの周期的なアレイの重ね合わせは可視のモアレパターン(moire pattern：波紋パターン)をもたらす。不均一に変化するパターンの光を光変調器に方向付ける照明素子の不均一な配列が、このようなディスプレイシステムにおけるこの重ね合わせに起因するモアレパターンを低減するか、または実質的に排除さえする、ということが見出された。従って、このような不均一に配列された（例えば、光変調器の配列とは無関係となるように不規則に非周期的に配置された）照明アレイが、ここに開示される。
【００１３】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらの装置では、ピクセルは明るい状態または暗い状態のいずれかである。明るい（「オン」または「開」）状態では、ディスプレイ素子は入射する可視光の大部分をユーザに反射させる。暗い（「オフ」または「閉」）状態では、ディスプレイ素子は入射する可視光をユーザにほとんど反射させない。実施形態に応じて、「オン」および「オフ」状態の光反射特性を逆転させることができる。ＭＥＭＳピクセルは、選択した色で優先的に反射するように構成することができ、白黒に加えてカラー表示を可能にする。
【００１４】
図１は、画像ディスプレイの一連のピクセルの２つの隣接するピクセルを示す等角図であり、各ピクセルはＭＥＭＳ干渉変調器を含んでいる。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、行／列アレイのこれらの干渉変調器を備えている。各干渉変調器は、少なくとも１つの可変寸法の共鳴光学キャビティを形成するように、互いに可変および制御可能距離に位置決めされた１対の反射層を備えている。一実施形態では、反射層の一方は２つの位置の間で移動させることができる。本明細書では緩和位置と呼ばれる第１の位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置決めされている。本明細書では作動位置と呼ばれる第２の位置では、可動反射層は部分反射層により密接して位置決めされている。２層から反射する入射光は、可動反射層の位置によって強めあうように、または弱めあうように干渉して、各ピクセルに対して全反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。
【００１５】
図１に示したピクセルアレイの部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａおよび１２ｂを備えている。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは部分反射層を含む光学スタック１６ａから所定の距離の緩和位置にあるように示されている。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接した作動位置にあるように示されている。
【００１６】
本明細書で言及するような、光学スタック１６ａおよび１６ｂ（集合的に、光学スタック１６と呼ぶ）は典型的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含むことができるいくつかの溶融層からなっている。したがって、光学スタック１６は導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射性であり、例えば透明基板２０の上に上記層の１つまたは複数を蒸着させることによって製造することができる。いくつかの実施形態では、層は平行ストリップにパターン化され、以下にさらに説明するようなディスプレイ装置内に行電極を形成することができる。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８の上部に蒸着された１つまたは複数の蒸着金属層（１６ａ、１６ｂの行電極と垂直である）およびポスト１８の間に蒸着された介在犠牲材料の一連の平行ストリップとして形成することができる。犠牲材料がエッチングされると、可動反射層１４ａ、１４ｂは規定の間隙１９によって光学スタック１６ａ、１６ｂから離される。アルミニウムなどの高い導電性および反射性材料は、反射層１４に使用することができ、これらのストリップはディスプレイ装置内に列電極を形成することができる。
【００１７】
電圧が加えられない状態では、キャビティ１９は可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にあるままであり、可動反射層１４ａは図１のピクセル１２ａで示すように、機械的に緩和状態にある。しかし、電位差が選択した行列に加えられると、対応するピクセルでの行および列電極の交点に形成されたコンデンサは充電され、静電力が電極を互いに引っ張る。電圧が十分高い場合、可動反射層１４は変形され、光学スタック１６に対して押される。光学スタック１６内の誘電層（この図には図示せず）は、図１の右側のピクセル１２ｂで示すように、短絡を防ぎ、層１４と１６の間の分離距離を制御することができる。この挙動は、加えられた電位差の極性に関わらず同じである。このように、反射性対非反射性ピクセル状態を制御することができる行／列作動は、従来のＬＣＤおよび他の表示技術で使用されるものと多くの方法で同様である。
【００１８】
図２から５Ｂは、ディスプレイ用途での一列の干渉変調器を使用する１つの例示的な過程およびシステムを示している。
【００１９】
図２は、本発明の態様を組み込むことができ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、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）などのあらゆる汎用単一チップまたは多チップマイクロプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、またはプログラム可能ゲートアレイなどのあらゆる専用マイクロプロセッサであってもよいプロセッサ２１を含んでいる。当技術分野では、従来にあるように、プロセッサ２１は１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成することができる。オペレーティングシステムを実行するのに加えて、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、またはあらゆる他のソフトウェアアプリケーションを含む１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成することができる。
【００２０】
一実施形態では、プロセッサ２１はまた、アレイドライバ２２と通信するように構成することができる。一実施形態では、アレイドライバ２２は、パネルまたはディスプレイアレイ（ディスプレイ）３０に信号を提供する、行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を備えている。図１に示すアレイの断面は、図２の線１−１で示されている。ＭＥＭＳ干渉変調器では、行／列作動プロトコルは、図３に示すこれらの装置のヒステリシス特性を利用することができる。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である可能性がある。しかし、電圧がその値から小さくなると、可動層は電圧が１０ボルトより下に低下したときに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ボルトより下に低下するまで完全には緩和しない。したがって、図３に示す例では約３から７Ｖまでの電圧範囲があり、装置が緩和または作動状態のいずれかにある印加電圧のウィンドウが存在する。これは本明細書では、「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特徴を有するディスプレイアレイでは、行／列作動プロトコルは、行ストローブ(strobe)中に、作動されるストローブ行内のピクセルは約１０ボルトの電圧差に曝され、緩和されるピクセルはゼロボルトに近い電圧差に曝される。ストローブの後に、ピクセルは行ストローブが置かれるどんな状態にも留まるように、約５ボルトの定常電圧差に曝される。書き込まれた後に、各ピクセルは、この例では、３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。この特性は、図１に示すピクセル設計を作動または緩和された既存の状態のいずれかで同じ印加電圧状態で安定させる。干渉変調器の各ピクセルは作動または緩和状態であるかどうかに関わらず、基本的に固定および移動反射層によって形成されたコンデンサであるので、この安定状態はほぼ電力損失がない状態でヒステリシスウィンドウ内にある電圧で保持することができる。基本的に、印加電位が固定されている場合、電流はピクセル内に流れない。
【００２１】
典型的な用途では、ディスプレイフレームは、第１の行内の所望の設定の作動ピクセルにより列電極の設定をアサート(assert)することによって作り出すことができる。行パルスはその後、行１電極に加えられて、アサートされた列ラインに対応するピクセルを作動させる。アサートされた設定の列電極は、第２の行内の所望の設定の作動ピクセルに対応するように変更される。パルスはその後、行２電極に加えられて、アサートされた列電極内の行２内の適切なピクセルを作動させる。行１ピクセルは、行２パルスによって影響を受けず、行１パルス中に設定された状態に留まる。これは、フレームを作り出すように連続した方法で一連の行全体に対して繰り返すことができる。普通、フレームは、この過程をいくつかの所望の数のフレーム毎秒で断続的に繰り返すことによって、新しい表示データによってリフレッシュかつ／または更新される。表示フレームを作り出すようにピクセルアレイの行および列電極を駆動する幅広いプロトコルもまた、よく知られており、本発明と合わせて使用することができる。
【００２２】
図４および５は、図２の３×３アレイ上に表示フレームを作り出す１つの可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用することができる可能な設定の列および行電圧レベルを示している。図４の実施形態では、ピクセルを作動させることは、それぞれ−５ボルトおよび＋５ボルトに対応しうる、−Ｖｂｉａｓに対する適切な列および＋ΔＶに対する適切な行を設定することが必要である。ピクセルを緩和することは、＋Ｖｂｉａｓに対する適切な列および同じ＋ΔＶに対する適切な行を設定することによって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を作り出す。行電圧がゼロボルトに保持されたこれらの行では、ピクセルは列が＋Ｖｂｉａｓまたは−Ｖｂｉａｓであるかどうかに関わらず、元にあったあらゆる状態で安定している。また、図４に示すように、上記以外の反対の極性の電圧を使用できること、例えばピクセルを作動させることが、＋Ｖｂｉａｓに対する適切な列および−ΔＶに対する適切な行を設定することを含みうること、が評価されるべきである。この実施形態では、ピクセルを解放することは、−Ｖｂｉａｓに対する適切な列および同じ−ΔＶに対する適切な行を設定することによって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を作り出す。
【００２３】
図５Ｂは、作動ピクセルが非反射性である、図５Ａに示すディスプレイ配置につながる、図２の３×３アレイに加えられた一連の行および列信号を示すタイミング図である。図５Ａに示すフレームに書き込む前に、ピクセルをあらゆる状態にすることができ、この例では、行は全て０ボルトであり、列は全て＋５ボルトである。これらの印加電圧では、全てのピクセルはその既存の作動または緩和状態で安定している。
【００２４】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）および（３，３）が作動される。これを達成するために、行１に対する「ライン時間」中に、列１および２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。これは、いかなるピクセルの状態も変更しない。というのは、ピクセルは全て３〜７ボルト安定性ウィンドウ内に留まっているからである。行１はその後、０から、最大５ボルトに達し、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）および（１，２）ピクセルを作動させ、（１，３）ピクセルを緩和する。アレイ内の他のピクセルは影響を受けない。行２を所望の通り設定するためには、列２は−５ボルトに設定され、列１および３は＋５ボルトに設定される。行２に加えられた同じストローブがその後、ピクセル（２，２）を作動させ、ピクセル（２，１）および（２，３）を緩和する。また、アレイの他のピクセルは影響を受けない。行３も同様に列２および３を−５ボルト、列１を＋５ボルトに設定することにより設定される。行３ストローブは、図５Ａに示すように行３ピクセルを設定する。フレームに書き込んだ後に、行電位はゼロであり、列電位は＋５または−５ボルトのいずれかに留まることができ、ディスプレイはその後、図５Ａの配置で安定している。同じ手順を、数十または数百の行および列のアレイに利用できることが分かるだろう。また、行および列作動を行うのに使用されるタイミング、シーケンス、および電圧のレベルは、上に概略を説明した原則内で幅広く変えることができ、上の例は単に例示的なものであり、あらゆる作動電圧方法が本明細書に記載したシステムおよび方法で使用できることが分かるだろう。
【００２５】
図６Ａおよび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、携帯電話であってもよい。しかし、ディスプレイ装置４０の同じ構成部品、またはその僅かな変更はまた、テレビおよび携帯メディアプレーヤなどの様々なタイプのディスプレイ装置を示すものである。
【００２６】
ディスプレイ装置４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力装置４８、およびマイク４６を備えている。ハウジング４１は普通、射出成形、および真空成形を含む、当業者によく知られている様々な製造過程のいずれかで形成されている。加えて、ハウジング４１はこれに限らないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミックを含む様々な材料のいずれか、またはその組み合わせで作ることができる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、図柄、または記号を含む他の除去可能部分と交換することができる除去可能部分（図示せず）を含んでいる。
【００２７】
例示的なディスプレイ装置４０のディスプレイ３０は、本明細書に記載するように、双安定ディスプレイを含む、様々なディスプレイのいずれかであってもよい。他の実施形態では、ディスプレイ３０は、上に記載するようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなどの平面パネルディスプレイ、または当業者によく知られているようなＣＲＴまたは他の管装置などの非平面パネルディスプレイを備えている。しかし、本実施形態を説明する目的で、ディスプレイ３０は本明細書に記載するように、干渉変調器ディスプレイを備えている。
【００２８】
例示的なディスプレイ装置４０の一実施形態の構成部品が、図６Ｂに略図的に示されている。図示した例示的なディスプレイ装置４０は、ハウジング４１を備えており、少なくとも部分的に中に囲まれた追加の構成部品を備えることができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイ装置４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を備えたネットワークインターフェイス２７を備えている。トランシーバ４７は、調整ハードウェア５２に接続された、プロセッサ２１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）ように構成することができる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイク４６に接続されている。プロセッサ２１はまた、入力装置４８およびドライバコントローラ２９に接続されている。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８、およびその後ディスプレイアレイ３０に結合されるアレイドライバ２２に結合されている。電力供給装置５０は、特定の例示的なディスプレイ装置４０の設計が必要とするような構成部品全てに電力を与える。
【００２９】
ネットワークインターフェイス２７は、アンテナ４３およびトランシーバ４７を備えており、それによって例示的なディスプレイ装置４０はネットワーク上の１つまたは複数の装置と通信することができる。一実施形態では、ネットワークインターフェイス２７はまた、プロセッサ２１の要件を緩和するいくつかの処理能力を有することができる。アンテナ４３は、信号を送受信するための、当業者に知られている何らかのアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ  ８０２．１２（ａ）、（ｂ）または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ  ８０２．１２標準によりＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ標準によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線携帯電話ネットワーク内で通信するのに使用される、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、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ている。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信した信号を予め処理し、それによってプロセッサ２１によって受信することができ、さらに操作することができる。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を処理し、それによってアンテナ４３を介して例示的なディスプレイ装置４０から伝達することができる。
【００３０】
代替実施形態では、トランシーバ４７は受信機に置き換えることができる。さらに別の代替実施形態では、ネットワークインターフェイス２７は、プロセッサ２１に送信する画像データを記憶または生成することができる、画像源に置き換えることができる。例えば、画像源は、画像データを収容するデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）またはハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールであってもよい。
【００３１】
プロセッサ２１は普通、例示的なディスプレイ装置４０の全体動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェイス２７または画像源から圧縮画像データなどのデータを受信し、データを生画像データ、または生画像データに簡単に処理されるフォーマットに処理する。プロセッサ２１はその後、ドライバコントローラ２９、または記憶のためにフレームバッファ２８に処理データを送信する。生データは普通、画像内の各位置で画像特徴を特定する情報のことを言う。例えば、このような画像特徴は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００３２】
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コントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを備えている。調整ハードウェア５２は普通、信号をスピーカ４５に伝達し、信号をマイク４６から受信する増幅器およびフィルタを備えている。調整ハードウェア５２は、例示的なディスプレイ装置４０内の別個の構成部品であってもよい。あるいは、プロセッサ２１または他の構成部品内に組み込むことができる。
【００３３】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１またはフレームバッファ２８のいずれかから直接プロセッサ２１によって生成された生画像データを取り、アレイドライバ２２への高速伝達のために適切に生画像データを再フォーマット化する。特に、ドライバコントローラ２９は、ディスプレイアレイ３０にわたる走査に適切な時間順序を有するように、生画像データをラスター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化する。その後、ドライバコントローラ２９はフォーマット化した情報をアレイドライバ２２に送信する。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、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に結合されるが、このようなコントローラは多くの方法で実施することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込むことができ、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込むことができ、または、アレイドライバ２２とハードウェア内で完全に一体化させることができる。
【００３４】
普通、アレイドライバ２２はドライバコントローラ２９からフォーマット化した情報を受信し、ディスプレイのｘ−ｙ行列のピクセルから来る数百および時に数千のリードに多数回毎秒加えられる並列設定の波形に映像データを再フォーマット化する。
【００３５】
一実施形態では、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、本明細書で記載するディスプレイのタイプのいずれかに適している。例えば、一実施形態では、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（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、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、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化される。このような実施形態は、携帯電話、腕時計、および他の小面積ディスプレイなどの高集積システムにおいて一般的である。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定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。
【００３６】
入力装置４８は、ユーザ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する。一実施形態では、入力装置４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話機キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンサ画面、感圧または感熱膜を備えている。一実施形態では、マイク４６は例示的なディスプレイ装置４０用の入力装置である。マイク４６を装置にデータを入力するのに使用する場合、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するために、音声コマンドをユーザによって与えることができる。
【００３７】
電力供給装置５０は、当技術分野でよく知られているように、様々なエネルギー貯蔵装置を備えることができる。例えば、一実施形態では、電力供給装置５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電力供給装置５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電力供給装置５０は壁コンセントから電力を受けるように構成されている。
【００３８】
いくつかの実装においては、制御プログラムの可能性が、上に記載するように、電子ディスプレイシステム内のいくつかの位置に配置することができるドライバコントローラ内にある。いくつかの場合では、制御プログラムの可能性が、アレイドライバ２２内にある。当業者ならば、上記最適化をいくつかの数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成部品内、および様々な構成内で実施することができることが分かるだろう。
【００３９】
上に記載した原理により動作する干渉変調器の構造の詳細は、幅広く変更することができる。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４およびその支持構造の５つの様々な実施形態を示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属材料１４のストリップが垂直に延びる支持体１８上に蒸着されている。図７Ｂでは、可動反射層１４は、テザー３２上で隅部だけの支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４は、可撓性金属を含むことができる変形可能層３４から懸架されている。変形可能層３４は、変形可能層３４の周面周りで基板２０に直接的または間接的に連結している。これらの連結部は、本明細書では支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示す実施形態は、変形可能層３４が上に載る支持ポストプラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃと同様に、キャビティの上に懸架されたままであるが、変形可能層３４は変形可能層３４と光学スタック１６の間の孔を充填することによって支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するのに使用される、平坦化材料でできている。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示す実施形態に基づいているが、図７Ａ〜７Ｃに図示する実施形態のいずれかと、図示しない追加の実施形態と協働するようにすることもできる。図７Ｅに示す実施形態では、金属または他の導電性材料の余分な層が、バス構造４４を形成するのに使用されていた。これにより、干渉変調器の背面に沿った信号ルーティングが可能になり、別の方式では基板２０上に形成しなければならなかったような、多くの電極を取り除くことができる。
【００４０】
図７に示すものの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、画像は変調器が配置される側とは反対側の透明基板２０の正面側から見られる。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４およびバス構造４４を含む、基板２０と反対側の反射層の側において干渉変調器の部分のいくつかを光学的に遮蔽する。これにより、画質に悪影響を与えることなく、遮蔽領域を構成および作動させることが可能になる。このような分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械態様および光学態様に使用される構造設計および材料を互いに独立して選択し、機能することが可能になる。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示す実施形態は、変形可能層３４によって行われる、反射層１４の光学性状のその機械性状との分離に由来する追加の利点を有する。これにより、反射層１４に使用される構造的設計および材料を光学性状に関して最適化することが可能になり、変形可能層３４で使用される構造的設計および材料を所望の機械的性状に関して最適化することが可能になる。
【００４１】
図８は、照明または光偏向素子１１２のアレイを有する照明器１１０によって照明された、光変調器３０のアレイの例を備えたディスプレイシステムの一例の断面図である。図８のシステム例に示されたように、光偏向素子１１２は、光源１２２から光変調器１２６へ、そしてそれから視覚位置１２８へ、のように光１２４を方向付ける。一実施形態では、光変調器１２６は、図１、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、および７Ｅに示されたような干渉変調器のような反射性の光変調器を有する。他の実施形態は他のタイプの光変調器を有することができる。一実施形態では、光偏向素子１１２は、光１２４を光変調器１２６に方向付けるよう構成された反射面を少なくとも部分的に有する。他の実施形態では、照明器１１０は、光変調器１２６を照明するよう構成された様々な構造を有することができる。例えば、光偏向素子１１２は、光変調器１２６に光のパターンを方向付けるための他の何らかの適切な構造を有しうる。さらに、光偏向素子１１２は、例えば、光変調器１２６に照明のパターンを方向付けるよう構成された光発光性または電子発光性の材料を有することができる。
【００４２】
図９は、反射性光偏向素子１１２のアレイによって照明された光変調器１２６のアレイ３０を有する、図８に示されたようなディスプレイシステムの一例の断面図である。図９における一例の光偏向素子１１２は、それぞれ、光を光変調器１２６に方向付けるよう構成された表面１３０と１３２を有する。示された実施形態では、光１２４は照明器１１０の側面を通って入る。照明器１１０は、光１２４が表面１３０と１３２に当たり、それによって１つ以上の光変調器１２６上に方向付けられるまで、内部で光１２４を反射する。そして、光１２４を順次変調し、調整された光の一部を視覚位置１２８に方向付ける。一実施形態では、照明器１１０は、光偏向素子１１２によって光変調器１２６の方へと反射される時を除いて、照明器１１０内の光１２４の全反射が光１２４の損失を低減するように、光源（例えば図８の光源１２２）に対して配置される。
【００４３】
図１０Ａは、図９に示されたような照明器１１０における周期的に間隔をあけた光偏向素子１１２のアレイの一例の断面図である。図１０において、それぞれの光偏向素子１１２は概略的に表され、そして照明器１１０における光偏向素子１１２の周期性を示す実質的に固定された距離ＰＦＬによって隣接した光偏向素子１１２から隔てられる。いくつかの実施形態では、照明器１１０内の距離が光源から増加するにつれて、距離ＰＦＬが次第に減少する、ということに注意されたい。しかしながら、特定の行の光偏向素子ＰＦＬに対し、このような実施形態におけるそれぞれの隣接する光偏向素子１１２の間の距離ＰＦＬは実質的に同じである。従って、モアレパターンが依然可視でありうる。
【００４４】
図１０Ｂは、図１０Ａに示されたような周期的に間隔をあけた反射性光偏向素子１１２のアレイを有する、照明器１１０の一例の斜視図である。図１０Ｂに示された実施形態では、表面１３０と１３２はライン、例えば、照明器１１０の１つの軸に概ね沿った行と列を形成する。従ってそれぞれの光偏向素子１１２は、複数の光変調器１２６、例えば光変調器１２６の１つ以上の行と列を照明することができる。光偏向素子１１２のアレイの周期ＰＦＬは、光偏向素子１１２のそれぞれの反射面１３０と１３２について示されている。図１０Ｃは、図１０Ｂに示されたような周期的に間隔をあけた反射性光偏向素子１１２の周期的なアレイを有する照明器１１０の例をさらに示す上面図である。
【００４５】
図１１Ａは周期的に配置された光偏向素子１１２と図１０Ａに示されたような光変調器アレイの図式的断面図を示す。それぞれの光偏向素子１１２は、光偏向素子１１２のアレイの周期性を示す距離ＰＦＬによって分離される。図１１Ａは、光偏向素子１１２によって変調器アレイ３０に周期的に方向付けられた光１２４を示す。
【００４６】
図１１Ｂは、図１１Ａに示されたような周期的に配置された反射性光偏向アレイ１１０の例の断面図を示す。示された光偏向素子１１２のそれぞれの光反射面１３０と１３２は、θＦＬの角度で配置される。
【００４７】
光偏向素子１１２の周期的なアレイが光変調器１２６の周期的なアレイと光変調器１２６の視覚位置１２８との間に配置される時、２つの周期的な構造の重ね合わせがビジュアルアーティファクト(artifact：不適切な影響)を作る傾向がある、ということが見出された。これらのビジュアルアーティファクトは、普通、干渉またはモアレパターンとして形成された光のライン、または二次元パターンを有する。
【００４８】
図１２は、重ねられた２つの周期的な配置の、３つのセットによって形成されたモアレパターンを例示する上面図である。特に図１２は、領域２１２、２１４、および２１６において形成されるモアレパターンを示し、ラインのパターン２０２とラインのパターン２０８が、それぞれ１０°、２０°、および３０°の角度で重なった。重なった領域２１２、２１４、および２１６のそれぞれにおいて示したように、干渉パターンは幾分水平なライン（図１２の右下隅の方に少し傾斜された）である。図１２のモアレパターンが異なった角度で重なるラインのパターンによって形成される一方で、それは、モアレパターンのアーティファクトを生じる重ねられた周期性における結果としての違いである、ということが理解されるべきである。従って、このようなアーティファクトは、２つのアレイの配置にかかわらず、照明器１１０と光変調器アレイ３０のような２つの重なった周期的なパターンによって生じうる。照明器１１０の光偏向素子１１２を、不均一に変化するパターンの光を光変調器１２６に方向付けるように配置することによって、モアレパターンが実質的に減少される、ということが見出された。図１１Ａでのような光偏向素子１１２の周期的な配置が、一般に、光の不均一なパターンを作り出す、ということに注意されたい。しかしながら、光変調器１２６上の光のこのようなパターンは、光偏向素子１１２のパターンに応じて実質的に一様に変化する。以下で様々な実施形態に対してさらに詳細に記載するように、光偏向素子１１２の不均一な配置は、光偏向素子１１２の不均一な配置に応じて不均一に変化する、光変調器１２６上の不均一に変化するパターンの光を方向付ける。
【００４９】
図１３Ａは、光偏向素子１１２が非周期的または不均一に間隔をあけられた光偏向アレイ１１０の一例の図式的断面図を示す。光偏向素子１１２のそれぞれは、隣接した光偏向素子１１２から異なった距離、例えば、Ｐｉ、Ｐｉ＋１、Ｐｉ＋２などで配置される。従って、光偏向素子１１２によって反射された光線１２４は、光変調器１２６を照明する非周期的、または不均一に変化する光のパターンを集合的に規定する。
【００５０】
図１３Ｂは、図１３Ａで概略的に示されたような不均一に配置された反射性光偏向アレイ１１０の断面図を示す。図１３Ｂに示された実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２の表面１３０は、同じ光偏向素子１１２の表面１３２に対して実質的に同じ角度θＦＬで配置される。それと対照的に、光偏向素子１１２のそれぞれの隣接したラインの位置は、例えば、距離Ｐｉ、Ｐｉ＋１、Ｐｉ＋２で変化する。例えば、一実施形態では、アレイ中のそれぞれの値Ｐｉは異なる。他の実施形態では、その距離は、光偏向アレイ１１０内で、光変調器アレイ３０との相互作用が実質的なビジュアルアーティファクトを作り出さないような実質的に低い周波数で繰り返す。
【００５１】
図１４は、図１３Ｂで示された不均一に配置された光偏向アレイ１１０の上面図を示す。図１４は、光偏向素子１１２のそれぞれの位置Ｘｉ’、Ｘｉ＋１’、Ｘｉ＋２’などを示す（例えば表面１３０と表面１３２の交点の位置）。これらのＸｉ’、Ｘｉ＋１’、Ｘｉ＋２’のそれぞれは、対応する周期的に間隔を置かれた位置Ｘｉ’、Ｘｉ＋１’、Ｘｉ＋２’から、距離１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ（集合的にオフセット距離１４０）だけオフセットされる（ずらされる）。オフセット距離１４０のそれぞれは、特定のアレイ１１０で異なりうる。その代わりに、特定のアレイ１１０のオフセット距離１４０のそれぞれは、例えば広く利用可能な範囲のオフセットのうちからランダムに選択されうる。この明細書で使われるように、ランダムとはランダムおよび擬似的ランダムの選択のことをいう、ということに注意されたい。さらに他の実施形態では、それぞれのオフセット距離１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅは、何らかの実質的なビジュアルアーティファクトをもたらすにはあまりにも低すぎる周波数でアレイ１１０全体にわたって反復するパターンを持つよう選択することができる。このオフセット距離１４０は、ランダム、またはそうでないように、ある範囲の距離のうちで例えば特定の分布に従って分布させるように、選択することができる。例えば、その距離は均一分布またはガウス分布で分布させることができる。一実施形態では、それぞれのオフセット距離（Ｘ’ｉ−Ｘｉ）は、（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）または（Ｘｉ−Ｘｉ−１）のような第１の隣接する単位からの間隔と、−１から＋１の間のランダムな数を乗じることによって決定される。他の実施形態では、ランダムな乗数は−０．５から＋０．５の間である。さらに他の実施形態では、少なくとも２つのオフセット距離が、選択され、そしてそれぞれの光偏向素子Ｘｉに対してランダムな順序で適用される（この順序は完全にランダムでありうる。あるいは、フィボナッチ(Fibonacci),トゥー−モース(Thue-Morse)のような、または他の類似のランダム数の連続のような、規定されたランダムな連続でありうる）。一実施形態では、少なくとも２つのオフセット距離は、少なくともそれらの１つが光偏向素子間の平均間隔の１０％より大きくあるようにランダムに選択される。光偏向素子１１２の配列におけるランダムな選択が、一般に設計あるいは製造段階において組み込まれる、ということが理解されるべきである。製造の際に、光偏向素子１１２の特定のアレイが、実質的に一回または多数回再現しうる。
【００５２】
図１５Ａは、図１３Ａに概念的に類似した光偏向素子１１２を不均一に配置したアレイを有する、他の例の照明器の他の実施形態の上面図を示す。図１５Ａに示された例では、光偏向素子１１２は、反射面１３０と１３２を含む照明器１１０の領域を有する。図１５Ａの光偏向素子１１２は、縦および横方向の大きさの一方または両方において、照明器１１０が不均一に変化するパターンの光を変調器アレイ３０（図示しない）に方向付けるように、大きさと位置の両方が変化しうる。図１５Ａに示された実施形態では、光偏向素子１１２のラインは、ラインＸｊ，Ｘｊ＋１，．．．，Ｘｋに一様に沿って分布させられる。示された実施形態では、光偏向素子１１２のそれぞれは、ラインＸｊ，．．．，Ｘｋの１つに沿った位置から縦（Ｙ）および横（Ｘ）方向の両方においてランダムな距離だけオフセットされる。縦および横方向のオフセットは、図１４に対して論じたものを含めて、何らかの適切な方法で決定することができる。一実施形態では、縦のオフセットはゼロでありうる。
【００５３】
図１５Ｂは、図１５Ａの照明器１１０の部分１５０の上面図をさらに詳細に示す。部分１５０の例は、軸Ｘｋに沿って横方向においてそれぞれオフセットされた光偏向素子１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃを有する。ここで、ｋは１からＮの間の値で、特定の照明器におけるラインの数であり、そして、ｋは、照明器１１０における光偏向素子の特定の縦のラインを表す。一実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２ａ，１１２ｂ，および１１２ｃの反射面１３０と１３２のオフセットは、位置Ｙｋｊを変える横方向のオフセットによって変化し、ここで、ｊは１からＭの間の値で、特定の照明器の特定のラインにおける光偏向素子１１２の番号であって、ｊは、光偏向素子１１２のラインｋにおける、特定の光偏向素子１１２の特定の縦位置を表す。光偏向素子１１２、例えば素子１１２ｂの縦の長さは、対応する縦位置Ｙｋｊ、および隣接する素子の１１２ｃの縦位置Ｙｋｊ＋１によって決定される。それぞれの縦位置Ｙｋｊは、それぞれの光偏向素子１１２が、特定の範囲、例えばΔＹｍｉｎとΔＹｍａｘ内で縦の大きさまたは範囲を有するように、選択することができる。一実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２の縦の大きさは、例えばΔＹｍｉｎとΔＹｍａｘの範囲内でランダムに分布させられる。縦の位置Ｙｋｊにおける光変更素子１１２ｂも、ラインＸｋから大きさΔＸｋｊだけオフセットされる。一実施形態では、Ｙｋｊは、例えばΔＸｍｉｎとΔＸｍＡＸとの間の距離の特定または所定の範囲内に分布させられる。一実施形態では、位置Ｙｋｊは、複数距離の範囲内にランダムに分布させられ。一実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２がの縦および横方向の両方において望ましくオフセットされる一方で、他の実施形態では、光偏向素子１１２は、縦または横方向の一方にのみオフセットされうる、ということが理解されるべきである。従って、図１５Ａおよび図１５Ｂの照明器１１０は、不均一に変化するパターンの光を、図１１Ａの光変調器１２６のアレイ３０のような変調器に方向付けるよう構成される。
【００５４】
図１６Ａは、照明器１１０の一実施形態における光偏向素子１１２の不均一な分布を説明する均一な分布のグラフ表示である。上記の通り、一実施形態では、光偏向素子のラインに沿った光偏向素子１１２の横方向のオフセット位置Ｘｋｊは、例えばΔＹｍｉｎとΔＹｍａｘの距離の範囲内でランダムに分布させられる。一実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２のためのオフセットは、図１６Ａに示されたような均一な分布に従って選択することができる。それ故、オフセットの分布は、光偏向素子の不均一な配置をもたらす均一な分布である。
【００５５】
図１６Ｂは、照明器１１０の一実施形態における光偏向素子１１２の不均一な分布を説明する正規分布のグラフ表示である。一実施形態では、それぞれの光偏向素子１１２のためのオフセットは、図１６Ａに示されたような正規（ガウス）分布に従って選択することができる。様々な実施形態では、光偏向素子１１２が実質的に不均一なアレイを生じる何らかの適切な数学的分布に基づいて分布させられうる、ということが理解されるべきである。
【００５６】
図１７Ａは、図１３Ａに概念的に類似する不均一に配置された光偏向素子１１２のアレイを有する照明器１１０の他の例の上面図を示す。図１７Ａに示された実施形態では、不均一に変化するパターンの反射した光は、それぞれの光偏向素子１１２を角度ａｋだけ位置１７０の周りに回転することによって、達成される。それぞれの光偏向素子１１２は、ａｍｉｎからａｍａｘの範囲内に分布された（例えば縦のラインＸｋからの）異なった回転の角度ａｋを持つことができる。一実施形態では、角度ａｋは、例えば均一な分布またはガウス分布に従った範囲内にランダムに分布させられる。この角度は、図１４を参照して論じられたのと類似の方法によることを含む、何らかの適切な方法で選択することができる。
【００５７】
図１７Ｂは、図１７Ａに概念的に類似する不均一に配置された光偏向素子１１２のアレイを有する照明器１１０の他の例の上面図を示す。図１７Ａの例では、それぞれの光偏向素子１１２が、それぞれのラインＸｋに沿って、位置１７０の周りに回転させられる。そして位置１７０は、照明器１１０上のそれぞれのラインＸｋの間で、水平方向に実質的に等しい距離ＰＦＬにある。図１７Ｂの例では、それぞれの光偏向素子１１２は、Ｘｋに沿った距離Ｘ’ｋにおいてランダムに選択される位置の周りを回転させられる。それぞれのラインＸｋの距離Ｘ’ｋは、例えば、Ｘ’ｍｉｎとＸ’ｍａｘの距離の範囲から選択されうる。一実施形態では、距離Ｘ’ｋは、例えば均一な分布またはガウス分布に従った範囲内でランダムに分布させられる。従って、図１７Ｂの光偏向素子１１２から光変調器３０（図示せず）に方向付けられた光のパターンの周期性は、図１７Ａに示された実施形態に対してさらに低減される。他の実施形態では、オフセット距離ｘ’ｋは、ある組から選択されうる。そしてその組におけるそれぞれの距離は、１回またはそれ以上の回数使われる。このような一実施形態において、特定のオフセットＸ’ｋの何回かの反復は最小にされ、そして好ましくは、隣接する光偏向素子１１２のオフセット距離Ｘ’ｋは異なっている。距離Ｘ'ｋは、図１４を参照して論じられたものを含む、何らかの適切な方法で決定することができる。
【００５８】
図１８Ａは、図１３Ａに概念的に類似する不均一に配置された光偏向素子１１２のアレイを有する照明器１１０の他の例の上面図を示す。図１８Ａの例では、それぞれの光偏向素子１１２は、それぞれのラインＸｋに沿って配置される。不均一に変化するパターンの光を方向付けるために、それぞれの光偏向素子１１２、例えば素子１１２ａ、の反射面１３０は、ある角度、例えばθｋで反射面１３２に交差する。一実施形態では、少なくとも隣接した光偏向素子１１２のそれぞれに対応する角度θｋ、θｋ＋１、θｋ＋２は、異なっている。例えば、それぞれの光偏向素子１１２は、θｍｉｎからθｍａｘの範囲内に分布させられた異なった角度θｋを有しうる。一実施形態では、角度θｋは、例えば均一な分布またはガウス分布に従った範囲内でランダムに分布させられる。他の実施形態では、角度θｋは、ある組から選択されうる。そしてその組におけるそれぞれの角度は、１回またはそれ以上の回数使われる。このような一実施形態において、角度θｋの何回かの反復は最小にされ、そして好ましくは、隣接する光偏向素子１１２の角度は異なっている。θｋは、図１４を参照して論じられたのと類似の方法によることを含む、何らかの適切な方法で選択することができる。一実施形態では、θｍｉｎからθｍａｘの範囲は、θｋ回転した平面と＋／−１°の平面内とにおいて、照明器により発せられる光の縦の角度相違のより大きい方を超えるよう選択される。それは、通常、人間の目によって集められるとがった円錐である。
【００５９】
図１８Ｂは、光変調器１３０のアレイ３０と関係して、図１８Ａの不均一に配置された照明器１１０の図式的断面図を示す。図式的に示したように、それぞれの光偏向素子１１２は、照明器１１０からの光を、不均一に変化するパターンの、示された例においては光変調器１２６のアレイ３０によって変調され反射される光１２４を生成するように異なった角度で方向付けられる。特に、アレイ３０に方向付けられた光線１２４の間の距離Ｐｉ、Ｐｉ＋１は、照明器１１０内で不均一に変化する。
【００６０】
一実施形態では、照明器１１０は、光変調器アレイ３０とは別に形成され、その次にアレイ３０に貼り付けられる。他の実施形態では、照明器１１０は、基板２０の直上または上方に形成される。
【００６１】
ある特定の実施形態が横方向または縦方向の軸に対して開示された一方で、他の実施形態では、照明器１１０の構成要素または光変調器アレイ３０の配列が横方向および縦方向の軸に対して逆にされうる、ということが理解されるべきである。さらに、種々の実施形態が、不均一に変化するパターンの光を光変調器アレイ１３０に方向付ける光偏向素子１１２の、開示した例に対して記載した特徴の組み合わせを、そのような組み合わせがここで明示的に開示されるかどうかにかかわらず、含むことができる、ということが理解されるべきである。
【００６２】
上記詳細な説明において、本発明の新規な特徴を示し、記述し、様々な実施形態に適用するように指摘した一方で、示された装置またはプロセスの形式および詳細の様々な省略、代替、および変更が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者によってなされうる、ということが理解されよう。理解されるであろうように、本発明は、いくつかの特徴が使われ、あるいは他のものから分離して実施されうるので、ここで説明された特徴および利益のすべてを供給するわけではないという形態で実施することができる。本発明の範囲は、前述の記載によるよりは、むしろ添付された特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味と範囲のうちに収まるすべての変更は、それらの範囲内で許容されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１２ａ  ピクセル（干渉変調器）
１２ｂ  ピクセル（干渉変調器）
１４  可動反射層（金属材料）
１４ａ  可動反射層
１４ｂ  可動反射層
１６ａ  光学スタック
１６ｂ  光学スタック
１８  ポスト（支持体）
１９  キャビティ（間隙）
２０  基板（透明基板）
２１  システムプロセッサ
２２  アレイドライバ
２４  行ドライバ回路
２６  列ドライバ回路
２７  ネットワークインターフェイス
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ（ディスプレイ）
３２  テザー
３４  変形可能層
４０  ディスプレイ装置
４１  ハウジング
４２  支持ポストプラグ
４３  アンテナ
４４  バス構造
４５  スピーカ
４６  マイク
４７  トランシーバ
４８  入力装置
５０  電力供給装置
５２  調整ハードウェア
１１０  照明器
１１２  光偏向素子
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ  光偏向素子
１２２  光源
１２４  光
１２６  光変調器
１２８  視覚位置
１３０、１３２  表面（光反射面）
１４０  オフセット距離
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ  オフセット距離
１７０  位置
２０２  パターン
２０８  パターン
２１２、２１４、２１６  領域
【図１】
2010507103.tif 000003
【図２】
2010507103.tif 000004
【図３】
2010507103.tif 000005
【図４】
2010507103.tif 000006
【図５Ａ】
2010507103.tif 000007
【図５Ｂ】
2010507103.tif 000008
【図６Ａ】
2010507103.tif 000009
【図６Ｂ】
2010507103.tif 000010
【図７Ａ】
2010507103.tif 000011
【図７Ｂ】
2010507103.tif 000012
【図７Ｃ】
2010507103.tif 000013
【図７Ｄ】
2010507103.tif 000014
【図７Ｅ】
2010507103.tif 000015
【図８】
2010507103.tif 000016
【図９】
2010507103.tif 000017
【図１０Ａ】
2010507103.tif 000018
【図１０Ｂ】
2010507103.tif 000019
【図１０Ｃ】
2010507103.tif 000020
【図１１Ａ−１１Ｂ】
2010507103.tif 000021
【図１２】
2010507103.tif 000022
【図１３Ａ−１３Ｂ】
2010507103.tif 000023
【図１４】
2010507103.tif 000024
【図１５Ａ】
2010507103.tif 000025
【図１５Ｂ】
2010507103.tif 000026
【図１６Ａ】
2010507103.tif 000027
【図１６Ｂ】
2010507103.tif 000028
【図１７Ａ】
2010507103.tif 000029
【図１７Ｂ】
2010507103.tif 000030
【図１８Ａ】
2010507103.tif 000031
【図１８Ｂ】
2010507103.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月14日(2008.7.14)
【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】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に複数の非平行なラインに配置され、不均一に変化するパターンの光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
基板の上に形成された複数の光変調器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記照明素子のそれぞれは、前記基板に対して角度を規定する少なくとも１つの表面を有し、前記表面のそれぞれは、前記光変調器に光を方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも２つの照明素子の表面は、前記基板に対して異なった角度を規定することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の照明素子に光を供給するよう構成された光源をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記照明素子は不均一なパターンに配列されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記照明素子の少なくともいくつかは、少なくとも１つの他の照明素子に隣接して配置され、前記照明素子の少なくともいくつかは、前記少なくとも１つの他の照明素子から不均一なオフセットで配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記オフセットは２次元内のオフセットを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記照明素子の少なくとも２つは、異なった大きさを持つことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
第１のラインの照明素子は第２のラインの照明素子に対してある角度で配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
複数の光変調器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記光変調器は干渉光変調器を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記光変調器と電気的に接続され、イメージデータを処理するよう構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと電気的に接続されたメモリ装置と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの信号を前記光変調器に送るよう構成された駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記イメージデータの少なくとも１部を前記駆動回路に送るよう構成されたコントローラをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記イメージデータを前記プロセッサに送るよう構成されたイメージソースモジュールをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記イメージソースモジュールは、受信器、送受信器、および送信器の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
入力データを受け取り、前記プロセッサに前記入力データを伝えるよう構成されたインプット装置をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に複数の非平行なラインに配置され、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子であって、第１のラインの照明素子が第２のラインの照明素子に対してある角度で配置される複数の照明素子
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２０】
内部に光をガイドするよう構成された光ガイドと、
前記光ガイドの上に複数の非平行なラインに配置され、光を複数の光変調器に方向付けるよう構成された複数の照明素子であって、可視のモアレパターンを作り出すことなく光変調器を照明するよう適合させられた前記複数の照明素子と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２１】
光をガイドするための手段と、
不均一に変化するパターンの光によって複数の光変調器を照明するための手段であって、複数の非平行なラインに配置された複数の照明素子を有する前記照明するための手段
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２２】
光を変調するための手段をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
光変調手段は複数の干渉変調器を有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
照明手段は光を反射するための手段を有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記照明素子のそれぞれは、基板に対する角度を規定する表面を有し、前記表面のそれぞれは、光を前記光変調手段に方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
光ガイドを形成する段階と、
前記光ガイドの上に、複数の非平行なラインに、不均一に変化するパターンの光を光変調器のアレイに方向付けるよう構成された複数の照明素子を形成する段階と、
を有することを特徴とする照明器を作る方法。
【請求項２７】
基板の上に光変調器のアレイを形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の照明素子を形成する段階は、前記基板の上に複数の照明素子を形成する段階を有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の照明素子のそれぞれを形成する段階は、光変調器のアレイの上に不均一に変化するパターンの光を方向付けるよう構成された少なくとも１つの表面を形成する段階を有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記照明素子の少なくとも２つの表面は、光変調器が形成される基板に対して異なった角度を規定することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記照明素子は不均一なパターンに配列されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記照明素子の少なくともいくつかは、少なくとも１つの他の照明素子に隣接して配置され、前記照明素子の少なくともいくつかは、前記少なくとも１つの他の照明素子から不均一なオフセットで配置されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
第１のラインの照明素子は第２のラインの照明素子に対してある角度で配置されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
光変調器は干渉光変調器を有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
光によって複数の非平行なラインに配置された複数の照明素子を照明する段階と、
不均一に変化するパターンの光を前記照明素子から複数の光変調器に方向付ける段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３６】
前記照明素子のそれぞれを照明する段階は、基板に対する角度を規定する少なくとも１つの表面を照明する段階を有し、前記表面のそれぞれは、光を前記光変調器に方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記照明する段階は、不均一なパターンに配列される照明素子を照明する段階を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
不均一に変化するパターンの光を変調する段階を、さらに有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
不均一に変化するパターンの光を変調する段階は、光を干渉的に変調する段階を有することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【国際調査報告】
2010507103.tif 000033
2010507103.tif 000034
2010507103.tif 000035