(57)【要約】  本開示は、複数の仮想光源を生成し、少なくとも部分的には光をコリメートするシステム、方法および装置を提供するものである。１つの態様では、光をコリメートするマニホールドは、ディスプレイを照明するための光ガイド中に光を入射させるために使用される複数の仮想光源を生成することができる。このマニホールドは、光学的に透過性の材料で構成することができ、光源からの光を受けるための裏面と、その裏面と反対側の、光を出力するための前壁面とを有することができる。前壁面は、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含むことができ、これらの出力部分の各々が、別個の仮想光源を形成する。マニホールドの上壁面、底壁面および側壁面は、曲線に沿って裏面から前壁面に延びることができ、光ガイドの平面の外に延びる方向に伝搬する光をコリメートするように構成することができる。
2015510654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、
仮想光源を生成するように構成されたマニホールドシステム。
【請求項２】
前記本体が、前記前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および前記本体の前記裏面から前記前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で光を出力するように構成され、前記光が、前記平面外の軸上では、前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記非発光領域が、前記裏面に向かって延びる少なくとも２つの湾曲側面を有するノッチを含み、前記ノッチが、前記前壁面の前記第１の出力部分と前記第２の出力部分とを分離する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の壁面の前記第１の出力部分および前記第２の出力部分が、仮想光源を生成するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ノッチの前記側面が、各々反射性材料で被覆される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記細長い本体が、前記裏面の穴に通じる開口を有する中空の内容積を画定する１つまたは複数の内側壁面を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記本体の前記前壁面上に複数のレンズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記前壁面の前記第１の部分および前記第２の部分の一方の、前記レンズと反対側の側面が、湾曲している、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記前壁面の前記第１の部分および前記第２の部分の一方の、前記レンズと反対側の前記側面が、凸状形状を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記本体の前記前壁面上に複数のレンズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の側壁面および前記第２の側壁面が、前記裏面から前記前壁面にベジェ曲線に沿って延びる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の側壁面および前記第２の側壁面が、各々反射性材料で被覆される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記裏面と光学的に連絡した前記光源をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記前壁面が、前記光源からの光を光学的に透過性のパネルに出力するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光学的に透過性のパネルが、前記パネル内部を伝搬する光が、前記パネルの主要表面の外に伝搬するように曲げるように構成された光を曲げるフィーチャを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パネルの前記主要表面と対向する主要ディスプレイ表面を有するディスプレイをさらに含み、前記光を曲げるフィーチャが、前記パネルから出て前記ディスプレイに向かうように光を曲げるように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ディスプレイが、反射性ディスプレイ要素を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記反射性ディスプレイ要素が干渉変調器を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
【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駆動回路と、
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とをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。
【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１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記画像ソースモジュールが、受信機と、トランシーバと、送信機とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
ディスプレイ要素のアレイと、
光源と、
前記光源によって生成された光を前記ディスプレイ要素の前記アレイに向けて向け直すように構成された光を曲げるフィーチャを有する光ガイドと、
前記光源から複数の仮想光源を生成するための仮想光生成手段とを含む、ディスプレイデバイス。
【請求項２５】
前記仮想光生成手段が、前記光源によって生成された光をコリメートし、前記前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および前記本体の前記裏面から前記前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で前記コリメートされた光を出力するように構成され、前記光が、前記平面外の軸上では、前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有し、前記仮想光生成手段が、前記コリメートされた光を前記光ガイド中に出力するように位置決めされる、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２６】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが、干渉変調器を含む、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２７】
前記コリメート手段が、
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を前記光を曲げるフィーチャに出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２８】
光ガイドパネルを準備するステップと、
光源を準備するステップと、
前記光源と前記光ガイドパネルとの間に光コリメートマニホールドを準備するステップとを含む、ディスプレイデバイスを製作する方法であって、
前記光コリメートマニホールドが、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分から光を出力するように構成される、方法。
【請求項２９】
前記光コリメートマニホールドが、前記光源からの光を、前記光ガイドパネルの平面外では、前記光ガイドパネルの前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布で出力するように構成される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記光コリメート手段が、
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記マニホールド本体をくりぬいて、前記裏面に開くマニホールド本体内部空洞を画定するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記光ガイドパネルを準備するステップが、光学的に透過性のパネル内に複数の光を曲げるフィーチャを形成するステップを含み、前記光学的に透過性のパネルが、前記光ガイドパネルを形成する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記光ガイドパネルの下にディスプレイを取り付けるステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記ディスプレイが、複数の干渉変調器を含み、前記干渉変調器が、前記ディスプレイのピクセルを形成する、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光のコリメートに関し、より詳細には、仮想光源に光をコリメートするためのマニホールドおよびそれに関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素（たとえば、ミラー）と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶ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（ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＮＥＭＳ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
１つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）（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。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００４】
干渉変調器によって形成されたピクセルを使用する反射性ディスプレイなどのいくつかのディスプレイデバイスでは、画像を形成するのに、反射された周辺光が使用される。これらのディスプレイの感知される明度は、閲覧者の方へ反射される光量に依存する。周辺光が少ない状態では、反射性ピクセルを照光するのに、人工光源を有する照明デバイスからの光が使用され、次いで、反射性ピクセルによって閲覧者の方へ反射されて画像を生成する。反射性ディスプレイおよび透過性ディスプレイを含むディスプレイデバイスに関する市場需要および設計基準を満たすために、新規の照明デバイスが継続的に開発されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【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だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【０００６】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、仮想光源を生成するように構成されたマニホールドシステムにおいて実施することができる。マニホールドシステムは、光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む。マニホールド本体は、光源からの光を受けるように構成された裏面を含む。マニホールド本体は、光源からの光を出力するように構成された、裏面と反対側の前壁面をさらに含む。前壁面は、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む。マニホールド本体は、裏面から前壁面に延びる湾曲上壁面と、裏面から前壁面に延びる湾曲下壁面と、裏面から前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、裏面から前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む。１つの態様では、本体は、前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および本体の裏面から前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で光を出力するように構成することができる。この光は、上記の平面外の軸上では、上記の平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有することができる。１つの態様では、非発光領域は、裏面に向かって延びる少なくとも２つの湾曲側面を有するノッチを含むことができる。ノッチは、前壁面の第１の出力部分と第２の出力部分とを分離することができる。
【０００７】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイデバイスにおいて実施することができる。ディスプレイデバイスは、ディスプレイ要素のアレイと、光源と、光ガイドとを含む。前記光ガイドは、前記光源によって生成された光を前記ディスプレイ要素のアレイに向けて向け直すように構成された光を曲げるフィーチャを有する。ディスプレイデバイスは、前記光源から複数の仮想光源を生成するための仮想光生成手段をさらに含む。仮想光生成手段は、光源によって生成された光をコリメートし、前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および本体の裏面から前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で上記のコリメートされた光を出力するように構成される。この光は、上記の平面外の軸上では、上記の平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有することができる。仮想光生成手段は、コリメートされた光を光ガイド中に出力するように位置決めすることができる。
【０００８】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイデバイスを製作する方法において実施することができる。この方法は、光ガイドパネルを準備するステップと、光源を準備するステップと、光源と光ガイドパネルとの間に光コリメートマニホールドを準備するステップとを含む。光コリメートマニホールドは、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分から光を出力するように構成される。１つの態様では、光コリメートマニホールドは、光源からの光を、光ガイドパネルの平面外では、光ガイドパネルの平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布で出力するように構成することができる。
【０００９】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図３】図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｃ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｄ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｅ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図７】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図９Ａ】フロントライトを含むディスプレイシステムの断面の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａのディスプレイシステムの上面図の一例を示す図である。
【図１０】光マニホールドを備えたディスプレイシステムの断面の一例を示す図である。
【図１１】図１０のディスプレイシステムの上面図の一例を示す図である。
【図１２Ａ】マニホールドの側面図の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】マニホールドの上面図の一例を示す図である。
【図１２Ｃ】マニホールドの斜視図の一例を示す図である。
【図１２Ｄ】マニホールドの前面図の一例を示す図である。
【図１３】マニホールドの断面側面図の一例を示す図である。
【図１４】ベジェ曲線の一例を示す図である。
【図１５】マニホールドの別の断面側面図の一例を示す図である。
【図１６】マニホールド側壁面の曲線を示すグラフの一例を示す図である。
【図１７】マニホールドの断面側面図の別の例を示す図である。
【図１８】ディスプレイシステムを製作する方法の一例を示す図である。
【図１９Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図１９Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【００１２】
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より詳細には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（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、パーキングメーター、パッケージング（たとえば、ＭＥＭＳおよび非ＭＥＭＳ）、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実装されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１３】
いくつかの実施態様では、マニホールドは、複数の仮想光源を生成し、少なくとも部分的には光をコリメートするように構成される。たとえば、マニホールドは、１つの光源から光を受け、その光が２つの別個の離間した光源から発出されたように見えるようにその光を出力することができる。この２つの別個の離間した光源を、本明細書では仮想光源と呼ぶ。「仮想光源」は、光の発出源であるように見える位置に物理的な光源が存在しないという意味で、「仮想」と述べており、仮想光源の見かけの位置は、マニホールドの光学的特性によって決まる。いくつかの実施態様では、マニホールドは、光源と光ガイドパネルの間に配置されることもある。いくつかの実施態様では、光源が光を生成し、この光が、マニホールドに進入して、そのマニホールドによって少なくとも部分的にコリメートされる。マニホールドは、非発光領域によって分離された複数の出力部分を有し、各出力部分が、仮想光源を形成することができる。いくつかの実施形態では、出力された光を光ガイドパネルに入射させることができ、光ガイドパネルは、この光をディスプレイのピクセルに向かって方向転換させる。
【００１４】
仮想光源を形成するのに加えて、マニホールドは、普通なら光ガイドパネルの平面外に延びる方向に伝搬するはずの光をコリメートするように構成することができる。コリメート光は、比較的狭い範囲の方向に伝搬することができ、光ガイドパネルの平面に対してより平行に進行することができる。ここで、光ガイドパネルの平面は、（上面図に示すように）光ガイドの長さおよび幅によって規定される。逆に、コリメートされていない、またはコリメートの不十分な光は、光ガイドパネルの平面内を比較的広い範囲の方向に伝搬する可能性がある。いくつかの実施態様では、マニホールドは、マニホールドの前壁面の長さ方向に沿って水平に延びる第１の軸と、マニホールドの裏面からマニホールドの前壁面に延びる第２の軸とによって規定される平面内の光を出力するように構成される。出力光は、この平面から外れる軸上では比較的狭い角度分布を有し、光ガイドパネルの平面に対応することがある上記平面内では比較的広い角度分布を有する。
【００１５】
マニホールドは、マニホールドの裏面が光源から光を受け、前壁面から光を出力するように、光透過性材料で構成することができる。前壁面は、裏面の反対側に位置し、非発光領域によって分離された複数の出力部分に分割され、複数のレンズを含むことができる。マニホールドの上壁面、下壁面および側壁面は、裏面から前壁面に向かって曲線に沿って延びることができる。この曲線は、ベジェ壁面とすることができる。前壁面は、たとえば、上壁面および下壁面によって縦寸法が規定され、側壁面によって横寸法が規定される、ほぼ方形の形状とすることができる。前壁面は、非発光領域を含むことができる。いくつかの実施態様では、マニホールドは、内部空洞が裏面に開くようにした中空構造にすることができる。
【００１６】
本開示で説明される主題の特定の実施態様は、以下の可能性のある利点のうち１つまたは複数を実現するように実施することができる。たとえば、複数の仮想光源から照明することにより、ディスプレイの知覚輝度をほぼ均一にするために使用される従来の光源の数を減少させることができる。したがって、使用される光源の数が減少するので、製造コストを削減することができる。さらに、光源の数が増えることにより、たとえばクロスハッチアーチファクトなどのディスプレイアーチファクトを見えにくくすることができる。さらに、仮想光源は、従来の光源の比較的大きなサイズを考えた場合に通常可能であると考えられる間隔より、互いに接近させることができる。これにより、比較的広く離間した光源が生じる光学的アーチファクトを減少させることができる。別の例として、このマニホールドを光源とともに使用するときには、光源からの面外光をコリメートすることにより、ディスプレイデバイスの知覚輝度を高めることができる。普通なら光ガイドの面外に伝搬するはずの光を、光ガイド内部の全体の内反射によって伝搬するようにコリメートすることにより、光ガイドから逃がさずにディスプレイの照明に使用できるようにすることができる。ただし、すでに光ガイドの平面内を伝搬している光は、コリメートされないことがあり、広い範囲の角度に伝搬することにより、光ガイドの全領域にわたって均一度の高い分布を与える。この均一性により、均一度の高い知覚輝度をディスプレイに与えることができる。
【００１７】
説明する実施態様が適用され得る好適なＭＥＭＳデバイスの一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
【００１８】
図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
【００１９】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲外の光（たとえば、赤外光）を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００２０】
図１中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖ０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
【００２１】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光１３と左側のピクセル１２から反射する光１５とを示す、矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ピクセル１２から反射される光１５の波長を決定することになる。
【００２２】
光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム（Ｃｒ）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、より伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで運ぶ（ｂｕｓ）ように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または伝導性／吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２３】
いくつかの実施態様では、光学スタック１６の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００２４】
いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のピクセル１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ピクセル１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配列されるか（「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、非線形構成で配列され得る（「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、互いに直交して配列される必要がなく、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列を含み得る。
【００２５】
図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示している。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。
【００２６】
プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示したＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。
【００２７】
図３は、図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込プロシージャが、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、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３に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込プロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図１に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくＩＭＯＤピクセルに流れ込まない。
【００２８】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００２９】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ピクセルの両端間の電位差）は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３０】
図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧（ｒｅｌｅａｓｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【００３１】
高い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｈまたは低い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｌなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤは緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｎｇ）、すなわち、高いＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３２】
高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈまたは低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、各々のセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳＨの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳＬの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳＨは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳＬは変調器の状態に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００３３】
いくつかの実施態様では、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。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番（すなわち、書込プロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００３４】
図５Ａは、図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示している。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５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配列を最終的にもたらすことになる。図５Ａ中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込プロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００３５】
第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣＲＥＬ−緩和、およびＶＣＨＯＬＤ＿Ｌ−安定）、セグメントライン１、２および３に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
【００３６】
第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。
【００３７】
第３のライン時間６０ｃ中に、コモンライン１は、コモンライン１上に高いアドレス電圧７４を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および２に沿って印加されるので、変調器（１，１）および（１，２）の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく（すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた）、変調器（１，１）および（１，２）は作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメントライン３に沿って印加されるので、変調器（１，３）の両端間のピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００３８】
第４のライン時間６０ｄ中に、コモンライン１上の電圧は、高い保持電圧７２に戻り、コモンライン１に沿った変調器を、それらの各々のアドレス指定された状態のままにする。コモンライン２上の電圧は低いアドレス電圧７８に減少される。高いセグメント電圧６２がセグメントライン２に沿って印加されるので、変調器（２，２）の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部（ｌｏｗｅｒ  ｅｎｄ）を下回り、変調器（２，２）が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および３に沿って印加されるので、変調器（２，１）および（２，３）は緩和位置にとどまる。コモンライン３上の電圧は、高い保持電圧７２に増加し、コモンライン３に沿った変調器を緩和状態のままにする。
【００３９】
最後に、第５のライン時間６０ｅ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２にとどまり、コモンライン２上の電圧は低い保持電圧７６にとどまり、コモンライン１および２に沿った変調器を、それらの各々のアドレス指定された状態のままにする。コモンライン３上の電圧は、コモンライン３に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧７４に増加する。低いセグメント電圧６４がセグメントライン２および３上に印加されるので、変調器（３，２）および（３，３）は作動するが、セグメントライン１に沿って印加された高いセグメント電圧６２は、変調器（３，１）が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第５のライン時間６０ｅの終わりに、３×３ピクセルアレイは、図５Ａに示す状態にあり、他のコモンライン（図示せず）に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００４０】
図５Ｂのタイミング図では、所与の書込プロシージャ（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プロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００４１】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ａ〜図６Ｅは、可動反射層１４とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図６Ａは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層１４が、基板２０から直角に延在する支持体１８上に堆積される、図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図６Ｂでは、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図６Ｃに示す実施態様は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００４２】
図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層１４ａを含む、ＩＭＯＤの別の例を示している。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるように、下側静止電極（すなわち、図示のＩＭＯＤにおける光学スタック１６の一部）からの可動反射層１４の分離を可能にする。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る伝導性層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、伝導性層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配設され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａは、伝導性であることがあり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと伝導性層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で伝導性層１４ａ、１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａおよび伝導性層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００４３】
図６Ｄに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造２３をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において（たとえば、ピクセル間にまたはポスト１８の下に）形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造２３は、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、反射体として働くアルミニウム合金層と、バス層とを含む。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ２層の場合は、四フッ化炭素（ＣＦ４）および／または酸素（Ｏ２）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク２３はエタロン（ｅｔａｌｏｎ）または干渉スタック（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｓｔａｃｋ）構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層３５が、ブラックマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００４４】
図６Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤの別の例を示している。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実施態様は支持ポスト１８を含まない。代わりに、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック１６は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
【００４５】
図６Ａ〜図６Ｅに示す実施態様などの実施態様では、ＩＭＯＤは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板２０の正面、すなわち、変調器が配列された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図６Ｃに示す変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａ〜図６Ｅの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００４６】
図７は、干渉変調器のための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａ〜図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス８０は、図７に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図１および図６に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施され得る。図１、図６および図７を参照すると、プロセス８０はブロック８２において開始し、基板２０の上の光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０の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８Ａでは、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の金属層（たとえば、１つまたは複数の反射層および／または伝導性層）上に堆積された副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００４７】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６の上の犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で（たとえば、ブロック９０において）除去され、したがって、犠牲層２５は、図１に示した得られた干渉変調器１２には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６の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の上への犠牲層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８Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理蒸着（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。
【００４８】
プロセス８０はブロック８６において続き、支持構造、たとえば、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８の形成を伴う。ポスト１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングし、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト１８を形成するために開口中に材料（たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素）を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト１８の下側端部が図６Ａに示すように基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在し得る。代替的に、図８Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通るが、光学スタック１６を通らずに延在し得る。たとえば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図８Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００４９】
プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図６および図８Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、１つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層（たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金）堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層１４は、図８Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実施態様では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放（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。
【００５０】
プロセス８０はブロック９０において続き、キャビティ、たとえば、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９の形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体ＸｅＦ２から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層２５をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【００５１】
干渉変調器ディスプレイなどのディスプレイは、反射光を使用して画像を生成する。たとえばいくつかの室内環境または夜間環境など、暗い環境または低照明環境では、周辺光が、有用な画像を生成するには不十分であることもある。このような環境では、フロントライトを使用して、周辺光を増強する、または周辺光の代替とすることができる。フロントライトは、ディスプレイのディスプレイ要素の前方に配置することができ、光源からの光をディスプレイ要素に向けて後方に向け直すことができる。この光は、前方にフロントライトを通過してたとえば閲覧者に向かって反射され、可視画像を生成する。
【００５２】
図９Ａは、フロントライト１０２を含むディスプレイシステム１００の断面の一例を示す図である。光源１１０は、光ガイド１２０の側面（たとえば左側面、ただし複数の側面に入射させる場合も含めて、その他の側面も本発明の範囲内である）に光を入射させる。光は、光ガイド１２０の（この例では）左側面から右側面に向かって伝搬する。光は、光ガイド１２０内で全体の内反射によって反射することができ、光を曲げるフィーチャ１３０で反射して、光ガイド１２０から射出することができる。たとえば、光線１４０を光ガイド１２０に入射させ、光ガイド１２０の境界に当たって全体の内反射（ＴＩＲ）によって光ガイド１２０内を伝搬させることができる。光線１４０は、光を曲げるフィーチャ１３０の１つに当たると、光ガイド１２０の後方に設けられたディスプレイ１５０のディスプレイ要素に向かって反射することができる。ディスプレイ１５０は、この光を、前方に、閲覧者に向かって反射する。ディスプレイ要素は、干渉変調器１２（図１）などの干渉変調器を含むことができる。
【００５３】
光源１１０からの光は、広い範囲の角度で光ガイド１２０に入射する可能性がある。その結果として、この光のすべてが、ＴＩＲが起こる角度で光ガイド１２０に入射するとは限らない可能性がある。光線１６０など光の一部は、単純に光ガイド１２０を通過して、反射されずに外部に出る可能性がある。他にも、光線１７０は、光ガイド１２０に進入せずに外部に反射される角度で光ガイド１２０に入射する可能性がある。その結果として、光源１１０の出力光の一部は、光ガイド１２０に出入りせず、ディスプレイ１５０に向けられることもないという意味で、「浪費」される。その結果として、ディスプレイ１５０は、所与の光出力を有する光源１１０で通常実現できる可能性がある明るさより、閲覧者には暗く見える。
【００５４】
図９Ｂは、図９Ａのディスプレイシステム１００の上面図の一例を示す図である。ディスプレイシステム１００は、光源１１０のアレイと、光ガイド１２０とを含むことができる。図９Ｂには３つの光源１１０が示してあるが、当業者なら、任意数の光源を使用することができることを理解するであろう。
【００５５】
いくつかの実施態様では、各光源１１０は、パッケージ１１２と、ライトが直接発光する発光器１１４とを含むことができる。発光器１１４は、発光器１１４を支持して発光器からの発光を容易にするハウジングまたはその他の構造的および電的構成要素を含む可能性があるパッケージ１１２より、占める面積を小さくすることができる。様々な実施態様では、発光器１１４は、たとえば長さをパッケージ１１２の半分未満、３分の１未満、または４分の１未満にするなど、パッケージ１１２より大幅に小さくすることができる。したがって、パッケージ１１２のサイズによって、光が入射する光ガイド１２０の側面に沿って設けることができる光源１１０の数が制限される可能性がある。
【００５６】
いくつかの実施態様では、発光器１１４は、様々な角度で光ガイド１２０に光を入射させるように構成することができる。たとえば、発光器１１４は、光線１７１〜１７９を光ガイド１２０に入射させることができる。いくつかの実施態様では、光ガイド１２０の屈折率によって、発光器１１４が光ガイド１２０に光を入射させることができる角度が制限されることがある。たとえば、発光器１１４が、角度θより大きな角度では光ガイド１２０に所望量の光を入射させることができないこともある。これは、光ガイド１２０と光ガイドと光源１１０を隔てる空気ギャップとの間の屈折率の差によって、いくつかの角度では光ガイド１２０に入射する光のうち光ガイドに入射する部分より反射される部分の方が大きくなる可能性があるからである。
【００５７】
発光器１１４が特定の角度では光ガイド１２０に光を入射させない可能性があるので、各発光器１１４からの光が様々に重なり合うことにより、光ガイド１２０が受ける光が領域によって多くなったり少なくなったりする可能性がある。このように各発光器１１４からの光の集束がまちまちであることにより、クロスハッチパターンなどの光学的アーチファクトが生じる可能性がある。たとえば、光ガイド１２０の領域１９０は、複数の発光器１１４の照明領域の間に位置するので、受ける光が比較的少ない可能性がある。一方、領域１９２は、少なくとも１つの発光器１１４の照明領域内に位置するので、受ける光が多くなる可能性がある。領域１９４は、少なくとも２つの発光器１１４の照明内に位置するので、受ける光がさらに多くなる可能性があり、以下同様に領域ごとに受ける光の量が異なる可能性がある。一般に、光源が遠いほど、領域１９０、１９２および１９４は大きくなり、視認性が高くなる。
【００５８】
いくつかの実施態様では、マニホールドを使用して、図９Ａおよび図９Ｂに関連して上述した問題に対処することができる。たとえば、マニホールドは、近接して離間した仮想光源を効果的に形成することができるので、クロスハッチアーチファクトを引き起こすビューコーン（ｖｉｅｗｃｏｎｅ）を制限することができる。さらに、マニホールドを使用して光をコリメートして、輝度を高めることができる。
【００５９】
次に、図１０を参照して、光のコリメートについて述べる。図１０は、光マニホールド３００を備えるディスプレイシステム２００の断面図の一例を示す図である。ディスプレイシステム２００は、１つまたは複数の光源２１０を含むことができる照明デバイス２０２と、マニホールド３００と、光ガイド２２０とを含むことができる。光源２１０は、マニホールド３００を介して光ガイド２２０に入射される光を生成する。マニホールド３００は、普通なら光ガイド２２０の平面外の方向に伝搬するはずの光をコリメートするように構成して、コリメートされた光が光ガイド２２０の平面とほぼ平行な方向に伝搬し、かつ／またはこれらの方向が、この光を光ガイド２２０中に導くことができ、かつ光ガイド２２０内でＴＩＲを起こすことができる比較的狭い角度範囲内に収まるようにすることができる。いくつかの実施態様では、光ガイド２２０の平面内を伝搬する光は、コリメートされないか、またはコリメートされる程度が低く、この平面内を比較的広い範囲の角度で伝搬することにより、光ガイド２２０内で均一度の高い光分布を与える。マニホールド３００は、光源２１０からの光のうち全体の内反射によって光ガイド２２０のパネル内を伝搬する割合を高めることにより、ディスプレイ２５０に向け直される光を増大させ、ディスプレイ２５０の輝度を高めることができる。
【００６０】
引き続き図１０を参照すると、光源２１０は、発光ダイオードおよび／または蛍光灯など、当技術分野で既知の様々な光源とすることができる。マニホールド３００は、光ガイド２２０と直接境界を接していることもあれば、中間結合構造または中間結合材料層を介して光ガイド２２０に光を入射させることもある。光ガイド２２０は、光の透過および伝搬に対応する材料で構成することができる。たとえば、光ガイド２２０は、光学的に透明な材料で構成することができ、パネル形態とすることができる。
【００６１】
光ガイド２２０は、光を曲げるための反射表面を有する複数の光を曲げるフィーチャ２３０を含むことができる。光を曲げるフィーチャ２３０の表面の一部または全体を、たとえば金属フィルムなどの反射性フィルムで被覆してもよいし、あるいは全体の内反射によって光を曲げてもよい。光を曲げるフィーチャ２３０の水平表面および傾斜表面は、鋭角の角部で接することができる。いくつかの実施態様では、光を曲げるフィーチャ２３０の角部を、湾曲させる、または丸み付けする。丸み付けすることにより、光は、鋭角の角部で反射される場合と比較して、より広い範囲の角度で光を曲げるフィーチャ２３０から反射されるので、光を曲げるフィーチャ２３０から反射される光の均一度を高め、光ガイド２２０の全体にわたる光の均一度を高めることができる。角部に丸み付けする代わりに、または角部に丸み付けすることに加えて、光を曲げるフィーチャ２３０は、粗化した表面を有することもできる。粗面は、光を散乱することができるので、光ガイド２２０の全体にわたる反射光の均一度が高まる。
【００６２】
いくつかの実施態様では、光源２１０によって生成された光を、マニホールド３００によってコリメートして、マニホールド３００に進入したときよりも光ガイド２２０の主要表面に対して平行になるようにすることができる。光線２４０は、このようなコリメート光の一例である。光線２４０は、光源２１０から遠ざかるように伝搬し、マニホールド３００に進入し、マニホールド３００によってコリメートされ、マニホールド３００から出射され、光ガイド２２０に入射する。光線２４０は、光ガイド２２０内を伝搬し、光を曲げるフィーチャ２３０によってディスプレイ２５０に向かって向け直され、ディスプレイ２５０でたとえば閲覧者に向けて前方に反射される。なお、ディスプレイ２５０が、図１に示す干渉変調器１２などの反射性ディスプレイ要素を備えることができることは理解されるであろう。
【００６３】
コリメート光線２４０は、マニホールド３００に進入したときよりも光ガイドパネル２２０の主要表面２２２と２２４の一方または両方に対して平行にすることができる。当業者なら、コリメート光線２４０は、主要表面２２２、２２４と厳密に平行ではないこともあることを理解するであろう。たとえば、コリメート光線２４０は、主要表面２２２、２２４に対して角度をなしてマニホールド３００から出ることもある。いくつかの実施態様では、光は、主要表面２２２、２２４とほぼ平行になるようにマニホールド３００から出射して、光ガイドパネル２２０内でＴＩＲを起こす、または光を曲げるフィーチャ２３０によって向け直されるようにすることができる。
【００６４】
図１１は、図１０のディスプレイシステム２００の上面図の一例を示す図である。ディスプレイシステム２００は、光源２１０のアレイと、マニホールド３００とを含むことができる。図１１には３対の光源２１０およびマニホールド３００が示してあるが、当業者なら、任意数の光源２１０およびマニホールド３００を使用することができることを理解するであろう。マニホールド３００は、光ガイドパネル２２０の平面内を伝搬する光がコリメートされないように構成することができる。たとえば、（図１０に示すように）光ガイドパネル２２０の平面外に延びる方向にマニホールド３００中に伝搬する光線２４０などの光の角度分布が狭いのに対して、マニホールド３００から出射され、光ガイドパネル２２０の平面内を伝搬する光線２６０、２６２、２６４、２６６、２６８および２７０は、広い角度分布を有することができる。
【００６５】
いくつかの実施態様では、各光源２１０は、パッケージ２１２と、ライトが直接発光する発光器２１４とを含むことができる。発光器２１４は、発光器２１４を支持して発光器からの発光を容易にするハウジングまたはその他の構造的および電的構成要素を含む可能性があるパッケージ２１２より、占める面積を小さくすることができる。様々な実施態様では、発光器２１４は、たとえば長さをパッケージ２１２の半分未満、３分の１未満、または４分の１未満にするなど、パッケージ２１２より大幅に小さくすることができる。したがって、本明細書で述べるように、パッケージ２１２のサイズによって、光が入射する光ガイド２２０の側面に沿って設けることができる光源２１０の数が制限される可能性がある。
【００６６】
いくつかの実施態様では、マニホールド３００は、光源２１０を複数の仮想光源２８０に分割するように構成することができる。たとえば、光線２６４は、マニホールド３００に進入し、第１の側壁面３５０で反射され、前壁面３２０（図１２Ａ）の第１の出力部分３２０ａからマニホールド３００を出ることができる。一方、光線２６６は、同じマニホールド３００に進入し、第２の側壁面３６０で反射され、第１の出力部分から分離された前壁面３２０の第２の出力部分３２０ｂからマニホールド３００を出ることができる。図示のように、いくつかの実施態様では、第１の側壁面３５０および第２の側壁面３６０は、関連する光源２１０からの光を、同様の角度および強度の範囲内で、各々第１の出力部分３２０ａおよび第２の出力部分３２０ｂから出るように反射するように構成される。たとえば、第１の出力部分３２０ａを含むマニホールド３００の半分と第２の出力部分３２０ｂを含むマニホールド３００の半分は、対称にすることができる。
【００６７】
引き続き図１１を参照すると、第１の出力部分３２０ａおよび第２の出力部分３２０ｂは、仮想光源２８０として作用することができる。光源２１０をこれらの仮想光源２８０に分割することにより、光源２１０の場合に通常可能であるよりも互いに近接させて仮想光源２８０を離間させることができる可能性がある。近接して離間した仮想光源２８０を通して光を光ガイド２２０に入射させることにより、間隔の広い光源の場合より、クロスハッチパターン（図９Ｂを参照して上述した）などの光学的アーチファクトの出現を減少させることができる。
【００６８】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、各々マニホールド３００の側面図、上面図、斜視図および前面図である。図１２Ａ参照すると、マニホールド３００は、裏面３１０と、裏面３１０と対向する前壁面３２０とを有する。上壁面３３０および下壁面３４０は、裏面３１０から前壁面３２０に延びる。いくつかの実施態様では、前壁面３２０に複数のレンズ３２２を設けることができる。図１２Ｂを参照すると、側壁面３５０および３６０を上面図で見ることができる。マニホールド３００は、非発光領域３９０を含むことができる。図示の実施態様では、非発光領域３９０は、前壁面３２０を第１の出力部分３２０ａおよび第２の出力部分３２０ｂに分割する、内側面３７０および３８０によって形成されたノッチを含む。第１の出力部分３２０ａおよび第２の出力部分３２０ｂは、光源からの光を出力するように構成することができ、非発光領域３９０は、光源からの光をほぼ阻止するように構成することができる。したがって、出力部分３２０ａおよび３２０ｂを通して出力される光の光路をトレースすることにより、トレースした光路の交差点を、仮想光源と呼ぶことができる。これは、出力された光が、それらの交差点に位置する光源から生成されたように閲覧者には見えるからである。
【００６９】
非発光領域３９０は、いくつかの実施態様では、第１の内側側壁面３７０および第２の内側側壁面３８０で構成することができる。第１および第２の内側側壁面３７０および３８０は、湾曲させることができる。いくつかの実施態様では、第１の内側側壁面３７０の曲線は、第１の側壁面３５０の曲線の一部分とほぼ同じ曲率を有することができる。いくつかの実施態様では、第２の内側側壁面３８０の曲線は、第２の側壁面３６０の曲線の一部分とほぼ同じ曲率を有することができる。図１２Ａ〜図１２Ｄでは、非発光領域３９０をギャップまたはノッチとして示してあるが、本開示は、これらの構造に限定されるわけではない。たとえば、１つの実施態様では、非発光領域３９０を、固体の非透過性材料で充填する、または固体の非透過性材料で構成することもできる。別の実施態様では、非発光領域３９０は、前壁面３２０の非透過性部分とすることができる。たとえば、前壁面３２０の非発光領域３９０を、不透明な材料の反射性コーティングで被覆してもよい。
【００７０】
図１２Ｃおよび図１２Ｄを参照すると、いくつかの実施態様では、前壁面３２０は、複数のレンズ３２２を備えることができる。これらの複数のレンズ３２２は、光を向け直し、拡散させるのを助けるように構成することができることは、当業者なら容易に理解するであろう。レンズ３２２は、前壁面３２０上の突起や、前壁面３２０上の格子など、様々な形態をとることができる。いくつかの実施態様では、レンズ３２２は、前壁面３２０の幅に沿って延びる縞状の突起を含むことができる。平坦な前壁面３２０と比較して、このような縞状の突起は、面外方向の光のコリメートに有意な影響を及ぼすことなく、光ガイド２２０（図１１）の平面内で光を分布させる角度の範囲を増大させることができる。たとえば、光ガイド２２０の平面内では、これらの突起は、出射光を広く分散させることができる湾曲または屈曲した断面を有することができるが、平面から外れる方向には、突起の各表面をほぼ平坦にすることができ、これにより、出力光の分散に及ぼす影響を小さくすることができる。レンズ３２２は、前壁面３２０と一体化して、たとえば前壁面３２０と同じ材料で構成し、前壁面３２０の材料を除去することによって画定してもよいし、あるいは前壁面３２０に取り付けられた構造にして、たとえば前壁面３２０と同じまたは異なる材料で構成し、その後前壁面３２０に接着してもよい。
【００７１】
図１３は、マニホールド３００の断面側面図の一例を示す図である。マニホールド３００は、固体の光学的に透過性の材料で構成することができる。上壁面３３０の外側表面３３０ａは湾曲させることができ、同様に、下壁面３４０の外側表面３４０ａも湾曲させることができる。いくつかの実施態様では、外側表面３３０ａおよび３４０ａに当たる光は、曲線の形状によって反射角が決まるようにして反射することができる。曲線は、反射光がコリメートされるように選択することができる。この反射は、ＴＩＲで起こることができる。いくつかの他の実施態様では、反射性コーティングを表面３３０ａおよび３４０ａに塗布して、光がＴＩＲを起こさない場合にマニホールド３００から出る光の損失を低減または防止することにより、マニホールド３００の効率を高めることができる。さらに、いくつかの実施態様では、外側側壁面および内側側壁面３５０、３６０、３７０および３８０（図１２Ｂ）などその他の側壁面に当たる光を、曲線の形状によって反射角が決まるようにして反射することができる。曲線は、出力される反射光がコリメートされるように選択することができる。これらの反射も、ＴＩＲで起こることができる。いくつかの他の実施態様では、表面３３０ａおよび３４０ａと同様に、反射性コーティングを外側側壁面および内側側壁面３５０、３６０、３７０および３８０のうちの１つまたは複数に塗布して、光がＴＩＲを起こさない場合にマニホールド３００から出る光の損失を低減または防止することにより、マニホールド３００の効率を高めることができる。
【００７２】
外側表面３３０ａおよび３４０ａの各々で、曲線の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。たとえば、光ガイド２２０（図１０）が平行な主要表面２２２および２２４を有する場合には、曲線は、全体的な形状は同じにして（ただし上下の向きは逆になっている）、マニホールド３００から出射される光が両主要表面２２２および２２４と同じように相互作用するようにすることができる。いくつかの他の実施態様では、主要表面２２２と２２４が平行でない場合には、外側表面３３０ａおよび３４０ａの曲線が異なっていて、たとえばマニホールド３００からの光がＴＩＲが起こる角度で主要表面２２２および２２４の各々に確実に当たるようにすることができる。
【００７３】
いくつかの実施態様では、外側表面３３０ａと３４０ａの一方または両方が、裏面３１０から前面３２０に流れるベジェ曲線に沿って延びるようにすることができる。さらに、いくつかの他の実施態様では、内側側壁面３７０と３８０（図１２Ｂ）の一方または両方は、裏面３１０から前面３２０に流れる同様のベジェ曲線３７５および３８５の一部に沿って延びることができる。１つの例では、曲線は、以下のパラメトリック形式を有する３次ベジェ曲線である。
Ｂ（ｔ）＝（１−ｔ）３Ｐ０＋３（１−ｔ）２ｔＰ１＋３（１−ｔ）ｔ２Ｐ２＋ｔ３Ｐ３，  ｔ∈［０，１］
【００７４】
図１４は、外側表面３３０ａと３４０ａの一方または両方がそれに沿って延びることができるベジェ曲線の一例を示す図である。図１４は、Ｘ−Ｙ平面上の断面で見た外側表面３３０ａおよび３４０ａの曲線を示している。一方の表面の曲線は、もう一方の表面の曲線をＸ軸について上下を逆さまにしたものであることは理解されるであろう。四角の点は、この曲線の制御点を示し、この曲線はベジェ曲線である。制御点は、以下のＴａｂｌｅ  １（表１）に示す通りである。
【００７５】
【表１】
2015510654.tif 000003
【００７６】
いくつかの実施態様では、ベジェ曲線は、マニホールド３００内を伝搬する光のコリメートを容易にすることが分かっている。いくつかの実施態様では、内側側壁面３７０と３８０（図１２Ｂ）の一方または両方は、裏面３１０から前面３２０に流れるベジェ曲線３７５および３８５（図１３に関連して上述した）の一部に沿って延びることができる。
【００７７】
図１５は、マニホールド３００の別の断面側面図の一例を示す図である。マニホールド３００の本体を中空にすることにより、内部空洞または内容積３８７を形成することができる。空洞３８７は、開口３８８を介して裏面３１０に開く。空洞３８７は、上壁面３３０の内側表面３３０ｂ、下壁面３４０の内側表面３４０ｂ、および前壁面３２０の内側表面３９０によって画定される。図示のように、内側表面３９０は、平坦にすることができる。いくつかの実施態様では、内側表面３３０ｂと３４０ｂの一方または両方を湾曲させることができ、また、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂは、各表面からの反射によって出射される光の所望の方向に応じて、同じ曲線に沿っていても異なる曲線に沿っていてもよい。たとえば、光ガイド２２０の主要表面２２２および２２４（図１０）が非平行である場合には、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂの曲線を異なるものにして、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂの各々から反射された光が主要表面２２２および２２４のうちの対応する表面とほぼ平行になるようにすることができる。
【００７８】
いくつかの実施態様では、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂは、ベジェ曲線に沿って延びる。ベジェ曲線は、外側表面３３０ａおよび３４０ａが沿って延びる曲線とは異なっていてもよい。同様に、外側側壁面および内側側壁面３５０、３６０、３７０および３８０（図１２Ｂ）の表面は、異なるベジェ曲線に沿って延びていてもよい。これは、曲線の中心点を変化させることによって実現することができる。たとえば、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂの曲線は、壁面３３０および３４０が裏面３１０から離れるほど厚くなるように構成することができる。このような構成の一例を、図１６に示す。図１６は、マニホールドの側壁面の曲線のグラフの一例を示す図である。点線は、外側表面３３０ａの曲線を示し、実線は、内側表面３３０ｂの曲線を示す。湾曲した外側表面３３０ａおよび内側表面３３０ｂは、光線３９２が示すように、光のコリメートに有効である可能性がある。光線３９２は、内側表面３３０ｂに当たり、壁面３３０の材料によって屈折し、外側表面３３０ａで反射される。いくつかの実施態様では、外側表面３３０ａによる反射をＴＩＲとすることができる、または反射性層を外側表面上に設けることができる。
【００７９】
壁面３３０および３４０の内側表面および外側表面、ならびに外側側壁面および内側側壁面３５０、３６０、３７０および３８０の曲率は、それらの壁面を構成する材料による光の屈折を考慮に入れて、光のコリメートのための適当な反射角をもたらすことができることを、当業者なら理解するであろう。いくつかの実施態様では、これらの壁面を構成する材料の屈折率は、約１．３以上である。いくつかの他の実施態様では、屈折率は、約１．５以上である。
【００８０】
側壁面３５０、３６０、３７０および３８０（図１２Ｃ）のうちの１つまたは複数も、上壁面３３０および下壁面３４０について本明細書で述べるように湾曲させることができることは、理解されるであろう。いくつかの実施態様では、側壁面３５０、３６０、３７０および３８０の曲率は、側壁面で反射される光に広い角度分布を与えるように選択することができる。さらに、これらの側壁面３５０、３６０、３７０および３８０に入射する光ではコリメートが望ましくないこともあるので、いくつかの実施態様では、上壁面３３０および下壁面および３４０には反射性フィルムを設けない（それにより上壁面および下壁面に入射する光のコリメート度を高める）一方で、側壁面３５０、３６０、３７０および３８０には反射性フィルムを設ける（それにより効率を高める）ことができる。
【００８１】
図１７は、マニホールドの断面側面図の別の例を示す図である。前壁面３２０の内側表面３９０を湾曲させて、所望の平面内の光のコリメートをさらに容易にすることができる。いくつかの実施態様では、この湾曲は凸状にすることができる。
【００８２】
図１５および図１７を参照すると、光源２１０（図１１）から受けた光を出力する効率を高めるために、外側表面３３０ａおよび３４０ａ、内側表面３３０ｂおよび３４０ｂ、外側側壁面３５０および３６０（図１２Ａ〜図１２Ｄ）ならびに／または内側側壁面３７０および３８０を、反射性フィルムで被覆することができる。いくつかの実施態様では、外側表面３３０ａおよび３４０ａを反射性フィルムで被覆して、図１６に示すように壁面３３０および３４０による屈折を可能にする。他の実施態様では、壁面３３０、３４０、３５０、３６０、３７０および３８０のうちの１つまたは複数は、反射性フィルムを備えない。反射性フィルムを省略することにより、より高い程度のコリメートを容易にすることができることが分かっている。たとえば、フィルムを省略することにより、いくつかの実施態様では、フィルムを設ける場合と比較して約３８％以上コリメート度を高めることができる。これは、反射性フィルムがすべての入射角で光を反射し、かつマニホールドの壁面の湾曲がこれらのすべての入射角からの光のコリメートを特に実現するようには構成されていない可能性があるからである。一方、ＴＩＲでは、比較的狭い範囲の角度でマニホールドの壁面に入射する光を反射することにより、マニホールド３００の壁面の湾曲を、その光をコリメートするように特に構成することができるようにし、それにより反射される光のコリメート度を高める。
【００８３】
マニホールド３００が非常に小型の光コリメート構造を実現することは、当業者なら理解するであろう。再度図１６および図１７を参照すると、開口３８８は、幅ＷＢＳを有し、前壁面３２０は、幅ＷＦＷを有し、マニホールド３００は、奥行きＤを有する。いくつかの実施態様では、ＷＢＳに対するＷＦＷの比を、約２．５：１以下、約２：１以下、または約１．７：１以下にすることができるので有利である。さらに、マニホールド３００は、比較的浅く構成することができる。いくつかの実施態様では、ＷＢＳに対するＤの比を、約５：１以下、または約３：１以下にすることができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ＷＦＷを約０．８ｍｍとし、ＷＢＳを約０．４５ｍｍとすることができる。いくつかの実施態様では、ＷＢＳは、発光器２１４（図１１）のサイズと一致するように選択することができる。同様に、ＷＦＷも、光ガイド２２０の厚さと一致するように選択することができる。
【００８４】
本明細書に記載した実施態様には、様々な修正を加えることができる。たとえば、光を曲げるフィーチャ２３０は、光ガイド２２０（図９Ａ）の一方の表面上に設けても、両方の表面上に設けてもよい。また、光を曲げるフィーチャ２３０以外の光を曲げるフィーチャを利用して、光をディスプレイ２５０に向けることもできる。たとえば、ホログラフィによる光を曲げるフィーチャを利用することもできる。
【００８５】
また、照明デバイス２０２（図１０）は、バックライトとして適用することもできる。光ガイド２２０を通過させて前方に光を反射させるディスプレイ２５０の前方に配置する代わりに、光ガイド２２０は、ディスプレイ２５０の後方に配置して、ディスプレイ２５０のディスプレイ要素を通して前方に、たとえば閲覧者に向けて光を送ることもできる。
【００８６】
図１８は、ディスプレイシステムを製作する方法の一例を示す図である。図１０および図１１に関連して上述したディスプレイシステム２００を参照して図１８の方法を説明するが、図１８の方法は、その他の任意の適当なシステムによって実施することができることを、当業者なら理解するであろう。本明細書では、特定の順序に関連して図１８の方法を説明するが、様々な実施形態では、本明細書の各ブロックを別の順序で実行する、または省略することができ、また、追加のブロックを追加することもできる。
【００８７】
引き続き図１８を参照すると、最初に、ブロック５００で、光ガイド２２０（図１０）を準備する。いくつかの実施態様では、光ガイド２２０を準備するステップは、光学的に透過性のパネル、すなわち光ガイド２２０を構成する光学的に透過性のパネル内に複数の光を曲げるフィーチャ２３０を形成するステップを含むことがある。いくつかの実施態様では、ディスプレイ２５０は、光ガイド２２０の下に設けられる。ディスプレイ２５０は、複数の干渉変調器を含むことができ、これらの干渉変調器が、ディスプレイ２５０のピクセルを構成することができる。
【００８８】
次に、ブロック５１０で、光源を準備する。いくつかの実施態様では、光源は、図１０の光源２１０とすることができる。次いで、ブロック５２０で、光コリメートマニホールド３００を準備する。光コリメートマニホールド３００は、光源２１０と光ガイド２２０との間に設けられる。光コリメートマニホールド３００は、光源からの光を、光ガイドパネルの平面外には比較的狭い角度分布で出力し、光ガイドパネルの平面内では比較的広い角度分布で出力するように構成される。光コリメートマニホールド３００は、さらに、光源２１０の光から複数の仮想光源２８０（図１１）を生成するように構成される。いくつかの実施態様では、マニホールド３００を準備するステップは、マニホールドの本体をくりぬいて、開口３８８を介して裏面に開くマニホールド本体内部空洞３８７（図１５）を画定するステップを含むことができる。
【００８９】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはディスプレイデバイス４０の軽微な変形が、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。
【００９０】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【００９１】
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。
【００９２】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１９Ｂ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、信号をフィルタリングする）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。
【００９３】
ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇまたはｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）標準による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。
【００９４】
いくつかの実施態様では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００９５】
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。
【００９６】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実装され得る。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。
【００９７】
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。
【００９８】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（たとえば、ＩＭＯＤコントローラ）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（たとえば、ＩＭＯＤディスプレイドライバ）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（たとえば、ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイ）であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【００９９】
いくつかの実施態様では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１００】
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。
【０１０１】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１０２】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１０３】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１０４】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１０５】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本明細書で開示する本開示、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。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたＩＭＯＤの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１０６】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１０７】
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連続した順序で実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１２  干渉変調器、ピクセル
１４  可動反射層
１４ａ  反射副層
１４ｂ  支持層
１４ｃ  伝導性層
１６  光学スタック
１６ａ  光吸収体、副層
１６ｂ  誘電体、副層
１８  ポスト
１９  ギャップ
２０  基板
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２３  ブラックマスク構造
２５  犠牲層
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ、ディスプレイ
３２  テザー
３４  変形可能層
３５  スペーサ層
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカー
４６  マイクロフォン
４７  トランシーバ
４８  入力デバイス
５０  電力システム、電源
５２  調整ハードウェア
１００  ディスプレイシステム
１０２  フロントライト
１１０  光源
１１２  パッケージ
１１４  発光器
１２０  光ガイド
１３０  光を曲げるフィーチャ
１４０  光線
１５０  ディスプレイ
１６０  光線
１７０  光線
１７１  光線
１７２  光線
１７３  光線
１７４  光線
１７５  光線
１７６  光線
１７７  光線
１７８  光線
１７９  光線
１９０  領域
１９２  領域
１９４  領域
２００  ディスプレイシステム
２０２  照明デバイス
２１０  光源
２１２  パッケージ
２１４  発光器
２２０  光ガイド
２２２  主要表面
２２４  主要表面
２３０  光を曲げるフィーチャ
２４０  光線
２５０  ディスプレイ
２６０  光線
２６２  光線
２６４  光線
２６６  光線
２６８  光線
２７０  光線
２８０  仮想光源
３００  光マニホールド
３１０  裏面
３２０  前壁面
３２０ａ  第１の出力部分
３２０ｂ  第２の出力部分
３２２  レンズ
３３０  上壁面
３３０ａ  外側表面
３３０ｂ  内側表面
３４０  下壁面
３４０ａ  外側表面
３４０ｂ  内側表面
３５０  第１の側壁面
３６０  第２の側壁面
３７０  第１の内側側壁面
３７５  ベジェ曲線
３８０  第２の内側側壁面
３８５  ベジェ曲線
３８７  内部空洞
３８８  開口
３９０  非発光領域／内側表面
３９２  光線
【図１】
2015510654.tif 000004
【図２】
2015510654.tif 000005
【図３】
2015510654.tif 000006
【図４】
2015510654.tif 000007
【図５Ａ】
2015510654.tif 000008
【図５Ｂ】
2015510654.tif 000009
【図６Ａ】
2015510654.tif 000010
【図６Ｂ】
2015510654.tif 000011
【図６Ｃ】
2015510654.tif 000012
【図６Ｄ】
2015510654.tif 000013
【図６Ｅ】
2015510654.tif 000014
【図７】
2015510654.tif 000015
【図８Ａ】
2015510654.tif 000016
【図８Ｂ】
2015510654.tif 000017
【図８Ｃ】
2015510654.tif 000018
【図８Ｄ】
2015510654.tif 000019
【図８Ｅ】
2015510654.tif 000020
【図９Ａ】
2015510654.tif 000021
【図９Ｂ】
2015510654.tif 000022
【図１０】
2015510654.tif 000023
【図１１】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月23日(2013.9.23)
【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】
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、
仮想光源を生成するように構成されたマニホールドシステム。
【請求項２】
前記本体が、前記前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および前記本体の前記裏面から前記前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で光を出力するように構成され、前記光が、前記平面外の軸上では、前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記非発光領域が、前記裏面に向かって延びる少なくとも２つの湾曲側面を有するノッチを含み、前記ノッチが、前記前壁面の前記第１の出力部分と前記第２の出力部分とを分離する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の壁面の前記第１の出力部分および前記第２の出力部分が、仮想光源を生成するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ノッチの前記側面が、各々反射性材料で被覆される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記細長い本体が、前記裏面の穴に通じる開口を有する中空の内容積を画定する１つまたは複数の内側壁面を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記本体の前記前壁面上に複数のレンズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記前壁面の前記第１の部分および前記第２の部分の一方の、前記レンズと反対側の側面が、湾曲している、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記前壁面の前記第１の部分および前記第２の部分の一方の、前記レンズと反対側の前記側面が、凸状形状を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記本体の前記前壁面上に複数のレンズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の側壁面および前記第２の側壁面が、前記裏面から前記前壁面にベジェ曲線に沿って延びる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の側壁面および前記第２の側壁面が、各々反射性材料で被覆される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記裏面と光学的に連絡した前記光源をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記前壁面が、前記光源からの光を光学的に透過性のパネルに出力するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光学的に透過性のパネルが、前記パネル内部を伝搬する光が、前記パネルの主要表面の外に伝搬するように曲げるように構成された光を曲げるフィーチャを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パネルの前記主要表面と対向する主要ディスプレイ表面を有するディスプレイをさらに含み、前記光を曲げるフィーチャが、前記パネルから出て前記ディスプレイに向かうように光を曲げるように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ディスプレイが、反射性ディスプレイ要素を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記反射性ディスプレイ要素が干渉変調器を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
【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駆動回路と、
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とをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。
【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１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記画像ソースモジュールが、受信機と、トランシーバと、送信機とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
ディスプレイ要素のアレイと、
光源と、
前記光源によって生成された光を前記ディスプレイ要素の前記アレイに向けて向け直すように構成された光を曲げるフィーチャを有する光ガイドと、
前記光源から反射した光から複数の仮想光源を生成するための仮想光生成手段とを含む、ディスプレイデバイス。
【請求項２５】
前記仮想光生成手段が、前記光源によって生成された光をコリメートし、前壁面の長さに沿って水平方向に延びる第１の軸および前記本体の裏面から前記前壁面に延びる第２の軸によって規定される平面内で前記コリメートされた光を出力するように構成され、前記光が、前記平面外の軸上では、前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布を有し、前記仮想光生成手段が、前記コリメートされた光を前記光ガイド中に出力するように位置決めされる、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２６】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが、干渉変調器を含む、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２７】
前記仮想光生成手段が、
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を前記光を曲げるフィーチャに出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２８】
光ガイドパネルを準備するステップと、
光源を準備するステップと、
前記光源と前記光ガイドパネルとの間に光コリメートマニホールドを準備するステップとを含む、ディスプレイデバイスを製作する方法であって、
前記光コリメートマニホールドが、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分から前記光源から反射した光を出力するように構成される、方法。
【請求項２９】
前記光コリメートマニホールドが、前記光源からの光を、前記光ガイドパネルの平面外では、前記光ガイドパネルの前記平面内の光の角度分布に対して比較的狭い角度分布で出力するように構成される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記光コリメート手段が、
光源からの光を受けるように構成された裏面と、
前記光源からの光を出力するように構成された、前記裏面と反対側の、非発光領域によって分離された第１の出力部分および第２の出力部分を含む前壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲上壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる湾曲下壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第１の湾曲側壁面と、
前記裏面から前記前壁面に延びる第２の湾曲側壁面とを含む、
光学的に透過性の材料の細長いマニホールド本体を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記マニホールド本体をくりぬいて、前記裏面に開くマニホールド本体内部空洞を画定するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記光ガイドパネルを準備するステップが、光学的に透過性のパネル内に複数の光を曲げるフィーチャを形成するステップを含み、前記光学的に透過性のパネルが、前記光ガイドパネルを形成する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記光ガイドパネルの下にディスプレイを取り付けるステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記ディスプレイが、複数の干渉変調器を含み、前記干渉変調器が、前記ディスプレイのピクセルを形成する、請求項３３に記載の方法。
【国際調査報告】
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