(57)【要約】  本開示は、光を分配するのに光ガイドを使用することによって照明をもたらすためのシステム、方法および装置を提供するものである。照明システムには、第1の面と、第1の面の反対側の第2の面とを有する基板が備わっている。基板は、光学的に透過性であって、光を分配するための光ガイドの一部分を形成することができる。基板の第1の面は、第1の加工技術を使用して処理される。第1の面を処理するステップは、第1の面に光を曲げるフィーチャを形成するステップと、光を曲げるフィーチャの上に保護層を形成するステップとを含む。ディスプレイ要素を形成するために、第2の面が第2の加工技術を使用して処理され、その間、保護層が第1の面を損傷から保護する。第1の加工技術と第2の加工技術は、同一のツールセットを使用して遂行することができる。保護層は、第1の面を保護することに加えて、光クラッドおよび/または不活性化層として機能し得る。
2015500504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイデバイスを製作する方法であって、
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する基板を用意するステップと、
第１の加工技術を使用して前記第１の面を処理するステップであって、
前記基板の前記第１の面に、複数の光を曲げるフィーチャを形成するステップ、および
前記光を曲げるフィーチャの上に第１の保護層を形成するステップ
を含むステップと、
続いて、第２の加工技術を使用して前記第２の面を処理するステップであって、
前記基板の前記第２の面にディスプレイ要素のアレイを形成するステップ
を含むステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記第１の加工技術が、前記第２の加工技術のものと実質的に同一のツールセットを使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の保護層が傷防止層である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の保護層が、前記ディスプレイ要素の前記アレイを形成するためのエッチングの化学的物質に対して耐性がある、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の保護層に対する化学的機械的研磨によって前記第１の保護層を平坦化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の保護層が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の保護層が自己平坦化材料で形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記自己平坦化材料がスピンオンガラス（ＳＯＧ）材料である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の保護層の上に第２の保護層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の保護層が前記第１の保護層よりも硬い、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディスプレイ要素の前記アレイを形成するステップが、堆積およびパターニングを遂行することによって複数の干渉変調器を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する基板と、
前記第１の面のくぼみによって画定された、複数の光を曲げるフィーチャと、
前記光を曲げるフィーチャの上にあり、前記くぼみの中へ実質的に延在する、実質的に平坦な第１の保護層と、
前記第２の面に形成されたディスプレイ要素のアレイとを備える、ディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが前記基板に直接接触して形成される、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基板が光ガイドを構成する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光ガイドが、前記基板の前記第１の面に光を曲げるフィルムを含み、前記くぼみが前記光を曲げるフィルムの中に形成される、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第１の保護層が光クラッド層を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第１の保護層が不活性化層を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記光を曲げるフィーチャが、前記第１の保護層の下にあって前記くぼみのそれぞれの中に反射層を含み、前記不活性化層が前記反射層の腐食を防止する、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記反射層がブラックマスクの一部分であり、前記ブラックマスクが、
前記反射層と、
部分的反射層と、
前記反射層を前記部分的反射層から分離するスペーサ層とを含む、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第１の保護層が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第１の保護層が自己平坦化材料で形成されている、請求項１２のディスプレイデバイス。
【請求項２２】
前記自己平坦化材料がスピンオンガラス（ＳＯＧ）材料である、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記第１の保護層の上に、前記第１の保護層よりも硬い第２の保護層をさらに備える、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記第２の保護層が、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、および窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のうち少なくとも１つを含む、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが、反射性のディスプレイ要素を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記反射性のディスプレイ要素が干渉変調器（ＩＭＯＤ）である、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ディスプレイ要素がディスプレイを形成し、前記デバイスには、
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がさらに備わっている、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
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２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
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２７に記載のデバイス。
【請求項３０】
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２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
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２７に記載のデバイス。
【請求項３２】
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する基板と、
前記第１の面上の、複数の光を曲げるフィーチャと、
前記光を曲げるフィーチャを保護するための手段と、
前記第２の面に形成されたディスプレイ要素のアレイとを備える、ディスプレイデバイス。
【請求項３３】
前記保護するための手段が光クラッド層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記保護するための手段が不活性化層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記複数の光を曲げるフィーチャが前記基板の前記第１の面のくぼみの中に形成され、前記保護するための手段が、前記くぼみの中へ延在する傷防止層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディスプレイ用の照明システムを含む照明システムに関し、詳細には、光を曲げるフィーチャを伴う光ガイドを有する照明システムおよび電気機械システムに関する。
【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ディスプレイ要素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、反射性ディスプレイ要素を照光するのに、人工光源を有する照明デバイスからの光が使用され得、次いで、反射性ディスプレイ要素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、ディスプレイデバイスを形成するための新規の照明デバイスおよび方法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】
本開示で説明される主題の発明的態様は、ディスプレイデバイスを製造する方法において実施され得る。方法は、第1の面および第1の面の反対側の第2の面を有する基板を用意するステップを含む。方法は、第1の加工技術を使用して第1の面を処理するステップをさらに含む。第1の面を処理するステップは、基板の第1の面に、複数の光を曲げるフィーチャを形成するステップを含む。第1の面を処理するステップは、光を曲げるフィーチャの上に第1の保護層を形成するステップと、次に第2の加工技術を使用して第2の面を処理するステップとをさらに含む。第2の面を処理するステップは、基板の第2の面にディスプレイ要素のアレイを形成するステップを含む。一実施態様では、第1の加工技術は、第2の加工技術のものと実質的に同一のツールセットを使用することができる。一実施態様では、第1の保護層は傷防止層であり得る。一実施態様では、第1の保護層は、ディスプレイ要素のアレイを形成するためのエッチングの化学的物質に対して耐性があり得る。
【０００７】
本開示で説明され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され得る。ディスプレイデバイスは、第1の面および第1の面の反対側の第2の面を有する基板を含む。ディスプレイデバイスは、第1の面のくぼみによって画定された、複数の光を曲げるフィーチャをさらに含む。ディスプレイデバイスは、光を曲げるフィーチャの上にあり、くぼみの中へ実質的に延在する、実質的に平坦な第1の保護層をさらに含む。ディスプレイデバイスは、第2の面に形成されたディスプレイ要素のアレイをさらに含む。一実施態様では、ディスプレイ要素のアレイは、基板に直接接触させて形成することができる。一実施態様では、基板は光ガイドを構成することができる。
【０００８】
本開示で説明され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され得る。ディスプレイデバイスは、第1の面および第1の面の反対側の第2の面を有する基板を含む。ディスプレイデバイスは、第1の面に、複数の光を曲げるフィーチャをさらに含む。ディスプレイデバイスは、光を曲げるフィーチャを保護するための手段と、第2の面に形成されたディスプレイ要素のアレイとをさらに含む。一実施態様では、保護手段は光クラッド層を含むことができる。一実施態様では、保護手段は不活性化層を含むことができる。一実施態様では、複数の光を曲げるフィーチャは基板の第1の面のくぼみの中に形成することができ、保護手段は、くぼみの中へ延在する傷防止層を含むことができる。
【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９】照明システムの断面の一例を示す図である。
【図１０Ａ】いくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における1つの段階の概略断面図を示す一例である。
【図１０Ｂ】いくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における1つの段階の概略断面図を示す一例である。
【図１０Ｃ】いくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における1つの段階の概略断面図を示す一例である。
【図１０Ｄ】いくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における1つの段階の概略断面図を示す一例である。
【図１１Ａ】他のいくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイの要素アレイを製作する方法における1つの段階の概略断面図を示す一例である。
【図１１Ｂ】他のいくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイの要素アレイを製作する方法における1つの段階の例を示す概略断面図である。
【図１２Ａ】図10Aおよび図11Bの光ガイドのいくつかの実施態様を示す概略断面図である。
【図１２Ｂ】図10Aおよび図11Bの光ガイドの別の実施態様を示す概略断面図である。
【図１２Ｃ】図10Aおよび図11Bの光ガイドのさらに別の実施態様を示す概略断面図である。
【図１３】一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイの製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図１４Ａ】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１４Ｂ】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、照明システムには、第1の面と、第1の面の反対側の第2の面とを有する基板が備わっている。基板は、光学的に透過性であって、光を分配するための光ガイドの一部分を形成することができる。基板の第1の面は、第1の加工技術を使用して処理することができる。いくつかの実施態様では、第1の加工技術は、特定の処理ツールのセット(処理装置の第1のセットまたは第1の処理チャンバなど)を使用するステップを含むことができる。第1の加工技術は、1つまたは複数の第1の構造を形成することができる1つまたは複数の第1の堆積プロセスおよび/またはパターニングプロセスに利用され得る。
【００１４】
第2の加工技術を使用して第2の面を処理することができ、その間、保護層が第1の面を損傷から保護する。いくつかの実施態様では、第2の加工技術は、特定の処理ツールのセットを使用するステップを含むことができ、1つまたは複数の第2の堆積プロセスおよび/またはパターニングプロセスを含むことができる。第2の加工技術は、第1の面に形成された構造とは異なり得る1つまたは複数の構造を形成することができる。たとえば、第2の面を処理するステップは、基板の第2の面にディスプレイ要素を形成するステップを含むことができる。第1の加工技術と第2の加工技術が同じツールセット(たとえば同じ処理装置または処理チャンバ)を利用し得ることに留意されたい。
【００１５】
いくつかの実施態様では、基板の第1の面を処理するステップは、光を曲げるフィーチャを第1の面に形成するステップと、光を曲げるフィーチャの上に第1の保護層を形成するステップとを含むことができる。第1の保護層は、第1の面を保護することに加えて、光クラッドおよび/または不活性化層として機能し得る。いくつかの実施態様では、保護層の上に第2の保護層を形成することができる。いくつかの実施態様では、第2の保護層は、第1の保護層と比較して、より高度な傷防止性および/または第2の加工技術の化学的物質との反応に対する耐性を有することができる。
【００１６】
照明システムは、ディスプレイおよびディスプレイを照光するためのディスプレイ照明を含んでいる集積化デバイスでよい。たとえば、光を曲げるフィーチャは、光が基板を出てディスプレイ要素上に当たることによって、ディスプレイ要素で形成されているディスプレイを照光するように、基板の内部で伝搬する光を曲げるように構成することができる。したがって、基板は、照明機能のための光ガイドとして、また、ディスプレイ要素の製造中にディスプレイ要素の支持体として、両方に機能することができる。加えて、いくつかの実施態様では、保護層は、ディスプレイ要素の製造中に光を曲げるフィーチャを保護することができ、また、全体としての内反射によって光ガイド内で光の伝搬を助長するためのクラッド層として、および/または不活性化層として動作することもできる。
【００１７】
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、本明細書で開示される方法の様々な実施態様により、単一の基板上にディスプレイ要素および光を曲げるフィーチャの両方の一体型製造が可能になる。それと対照的に、ディスプレイ要素を別個に形成して、ディスプレイ要素を有する光ガイドと結合することは高くつく可能性があり、光ガイドとディスプレイ基板の間の境界面が光伝送を妨げることがあって最終デバイスの明度が低減する。たとえば、光ガイドとディスプレイ基板の間の境界面に、望ましくないフレネル反射がある可能性がある。したがって、製造中にディスプレイ要素を支持すること、およびディスプレイ照明の一部分として機能することの両方が可能な基板を有する一体型デバイスによって、前面光の明度が改善され、制作費が低減され得る。加えて、本明細書で開示される方法の様々な実施態様は、一体型基板の第1の面に、実質的に平坦な保護層を設ける。保護層は、可能性のある問題を緩和するのに役立つことができ、可能性のある問題には、それだけではないが、第2の面の処理中に使用される化学物質からの第1の面に対する処理傷と、第2の面の処理中に加工面およびロボットのエンドエフェクタと接触することによる、第1の面に対する引っかき傷および取扱い傷と、第2の面の処理中の、第1の面から除去されている損傷を受けた光を曲げるフィーチャ部分によるフロントエンド処理システムの汚染と、第2の面の処理中の、存在する粒子状物質による光を曲げるフィーチャの汚染と、第2の面の処理中の、第1の面の表面の突出部による真空センサーの誤差とが含まれる。さらに、保護層がクラッド層および/または不活性化層としても機能し得ることにより、ディスプレイ照明における光の伝搬が助長され、かつ/または腐食の影響を受けやすい金属反射層などの部分を備えた光を曲げるフィーチャの腐食が低減される。可能性のあるこれらの利点のうちの1つまたは複数により、製造の時間および/またはコストが低減され、製品の歩留まりが向上し、同時にディスプレイの性能も改善され得る。
【００１８】
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。
【００１９】
図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。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。
【００２０】
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、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。
【００２１】
図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V0は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧Vbiasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。
【００２２】
図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光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。
【００２３】
光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、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。
【００２４】
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1〜1000μm程度であり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満程度であり得る。
【００２５】
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。
【００２６】
図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示している。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００２７】
プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成され得る。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行ドライバ回路24と列ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1-1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含んでいることがあり、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。
【００２８】
図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。
【００２９】
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。
【００３０】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図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。
【００３１】
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。
【００３２】
高い保持電圧VCHOLD_Hまたは低い保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和IMODは緩和位置にとどまることになり、作動IMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いVSHと低いセグメント電圧VSLとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３３】
高いアドレス指定電圧VCADD_Hまたは低いアドレス指定電圧VCADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
第1のライン時間60a中に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、開放電圧70に移動し、低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、(1,2)および(1,3)は、第1のライン時間60aの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図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。
【００３７】
第2のライン時間60b中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70に移動するとき、緩和することになる。
【００３８】
第3のライン時間60c中に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1,1)および(1,2)のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、コモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００３９】
第4のライン時間60d中に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらの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。
【００４０】
最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらの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。
【００４１】
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。
【００４２】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16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。
【００４９】
プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1、図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。
【００５０】
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/またはエッチング動作とともに、1つまたは複数の堆積、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。
【００５１】
プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1、図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。
【００５２】
図9は、照明システムの断面の一例を示す。光ガイド1070は光源130から光を受け取る。光ガイド1070の中の複数の光を曲げるフィーチャ1030は、光源130後部からの光(たとえば光線150)の方向を、ディスプレイ要素の下にあるアレイ1060の方へ変えるように構成されている。ディスプレイ要素のアレイ1060には、方向を変えられた光を、前方に閲覧者170の方へ反射する反射性のディスプレイ要素が含まれ得る。いくつかの実施態様では、反射性のディスプレイ要素は、(図1に示されたIMOD 12などの)IMODを含むことができる。いくつかの他の実施態様では、ディスプレイ要素は透過性でよく、光は、アレイ1060によって、光ガイド1070の反対側のアレイ1060側の閲覧者(図示せず)に伝搬し得る。
【００５３】
引き続き図9を参照して、ディスプレイ要素が反射性である実施態様では、入射光が光ガイド1070からディスプレイ要素のアレイ1060への厚さを通り、ディスプレイ要素のアレイ1060から反射された光も光ガイド1070から閲覧者170への厚さを通って戻るように、光ガイド1070は、ディスプレイ要素のアレイ1060に対して平行して結合された実質的に平坦な光学デバイスでよい。
【００５４】
光源130は、たとえば白熱電球、エッジバー(edge bar)、発光ダイオード(「LED」)、蛍光灯、LEDの光バー、LEDのアレイ、および/または別の光源といった任意の適切な光源を含んでよい。特定の実施態様では、光源130からの光は、光ガイド1070に導入され、光の一部分が、ディスプレイ要素のアレイ1060に整列した光ガイド1070の表面に対する低い着発角(low-graze angle)で光ガイド1070の少なくとも一部分を横切る方向に伝搬し、この光は、光ガイドの第1の面1012および第2の面1014からの(off of)全体の内反射(「TIR」)によって、光ガイド1070内で反射される。いくつかの実施態様では、第1の面1012および/または第2の面1014には、それらの面からのTIRを助長するために、光ガイド1070よりも屈折率が低い(たとえば0.05または0.1未満)の光クラッド層(図示せず)が配置されてよい。いくつかの実施態様では、光ガイド1070に光を導入する光源130はライトバーを含む。光発生装置(たとえばLED)から光バーに入る光は、光バーの全長のいくらかまたはすべてに沿って伝搬してよく、光バーの全長の一部分またはすべてにわたって光バーの表面またはエッジから出る。光バーを出る光は、光ガイド1070のエッジに入り、次いで、光ガイド1070内を伝搬してよい。
【００５５】
光ガイド1070の中の光を曲げるフィーチャ1030は、光の少なくともいくらかを光ガイド1070からディスプレイ要素のアレイ1060の方へ進ませるのに十分な角度で、光の方向を、ディスプレイ要素のアレイ1060のディスプレイ要素の方へ変える。方向を変えられて光ガイド1070から出る光は、光ガイド1070から抽出されると考えてもよい。光を曲げるフィーチャ1030は、全体でコーティング層1040と称さる別々の材料(たとえば図12Aに関して本明細書で説明されているもの)の1つまたは複数の層を含んでよい。コーティング層1040は、たとえば反射性の金属層を含むことによって、光を曲げるフィーチャ1030の反射率を向上させるように構成され得る。
【００５６】
いくつかの実施態様では、光ガイド1070の中に光を曲げるフィーチャ1030が形成され、IMOD(図1に示されたIMOD 12など)は、ディスプレイ要素の製造中にアレイ1060のディスプレイ要素を支持するための基板として光ガイド1070を使用して別個に製作される。光を曲げるフィーチャ1030は、堆積および/またはパターニングを伴い得る第1の加工技術を使用して光ガイド1070の中に形成することができ、IMODは、これも堆積およびパターニングを伴い得る第2の加工技術を使用してディスプレイ要素のアレイ1060の中に形成することができる。どちらの技術も、いくつかの実施態様で、同じツールセットを使用してよい。
【００５７】
様々な実施態様において、保護層は、第2の加工技術を使用するときなどの後続の処理中に、光を曲げるフィーチャ1030を保護することができる。いくつかの実施態様では、保護層は、製造プロセスの最後に除去することができる。本明細書で論じられたように、いくつかの実施態様では、保護層を、製造プロセスの最後に、保護層、不活性化層、および/またはクラッド層として残すことができる。保護層は、第1の面1012の光を曲げるフィーチャ1030を、第2の面1014の処理中に、化学的損傷および/または機械的損傷から保護するに足りるほど厚くすることができる。たとえば、保護層は、傷防止層および/または不活性化層になり得る。不活性化層は、下にあるフィーチャの吸湿および化学的損傷を低減することができる。不活性化層は、光ガイド1070の中に存在し得る、金属を含む光を曲げるフィーチャなど湿気の影響を受けやすい下にあるフィーチャを保護するために、湿気またはガスの防護壁をもたらし得る。したがって、光を曲げるフィーチャ1030の腐食または他の好ましくない変化が、緩和されるかまたは回避され得る。いくつかの実施態様では、保護層は平坦化することもできる。保護層を平坦化すると、平坦な基板裏面を有する基板に使用するように設計された処理装置との互換性をもたらすことができる。
【００５８】
図10A〜図10Dは、いくつかの実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における様々な段階の例を示す概略断面図である。方法は、光を曲げるフィーチャおよびディスプレイ要素を、単一基板の反対側の面に与えることができる。さらに、図10A〜図10Dに示された方法は、さらなる処理ために、たとえば他の構造との一体化(たとえば取付け)を容易にする実質的に平坦な頂面を設けることによって、光を曲げるフィーチャの表面を準備してよい。
【００５９】
図10Aを参照して、基板1010を含んで部分的に形成されたディスプレイデバイス、光を曲げるフィルム1020、くぼみの中に形成された1つまたは複数の光を曲げるフィーチャ1030、およびコーティング層1040が用意されている。基板1010は第1の面1012および第2の面1014を有し、第1の面1012に、光を曲げるフィルム1020が配置されている。光を曲げるフィルム1020と基板1010は、どちらも、その全長に沿って光が伝搬し得る実質的に光学的透過性の材料で形成されてよい。たとえば、光を曲げるフィルム1020および基板1010は、それぞれが、アクリル、アクリレートコポリマー、紫外線硬化性樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリマー、有機材料、無機材料、シリケート、アルミナ、サファイア、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、ポリエチレンテレフタレートグリコール(「PETG」)、シリコンオキシナイトライド、および/または他の光学的に透明な材料といった材料の1つまたは複数を含んでよい。機械的および化学的安定性のために、光を曲げるフィルム1020を形成する材料は、低い吸湿性と、後の処理で使用される材料および温度に対する熱的耐性および化学的耐性とを有してよく、ガス発生が限定的であるかまたは実質的にゼロであり得る。いくつかの実施態様では、光を曲げるフィルム1020はSiONの層であり得る。
【００６０】
いくつかの実施態様では、光を曲げるフィルム1020は選択的にパターニングすることができ、角を成す側壁を有する光を曲げるフィーチャ1030の形成を支援するように、十分な構造的整合性を有する。複数の光を曲げるフィーチャ1030が、図解および説明の容易さのために分離して示されているが、光を曲げるフィルム1020にわたって配置されてもよい。図示の実施態様では、光を曲げるフィルム1020の中の光を曲げるフィーチャ1030は、光を曲げるフィルム1020から基板1010までずっと延在する。別の実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030は、光を曲げるフィルム1020の全域にわたって延在しなくてもよく、基板1010に到達しないこともある。別の実施態様では、光を曲げるフィルム1020を個別に用意することなく、基板1010の中に光を曲げるフィーチャ1030を直接形成してもよい。たとえば、基板1010に、光を曲げるフィーチャを直接形成するために、表面1012上に凹部を画定するように、基板1010をパターニングし、エッチングしてよい。
【００６１】
引き続き図10Aを参照して、光を曲げるフィルム1020の上にコーティング層1040を堆積することができる。堆積は、化学蒸着(CVD)または物理蒸着(PVD)などの共形ブランケット堆積でよい。コーティング1040は反射性であり得、それによって、光を曲げるフィーチャ1030によって光を曲げることが容易になる。たとえば、コーティング1040は反射性の金属層であり得る。いくつかの実施態様では、コーティング1040は、2つ以上の順次に堆積された構成層(たとえば図12Aに関して以下で説明される層1242、1244および1246など)のスタックを含むことができる。一実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030の幅は、約3μm〜約10μmの間であり得る。一実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030は、約43°〜約47°の角度の側壁を含むことができる。
【００６２】
次に図10Bを参照して、基板1010の第1の面1012上の、光を曲げるフィルム1020とコーティング層1040との上に、保護層1050が形成される。様々な実施態様において、保護層1050は、化学的安定性があり、熱的安定性があり、かつ/または機械的に強いものであり得る。保護層1050は、第2の面1014の処理中に、光を曲げるフィーチャ1030を、機械的剥離、化学的侵蝕、および/または極端な温度から保護することができる。一実施態様では、保護層1050は、たとえば後続のCVD処理中に生じる可能性がある350℃より高い温度から下部層を保護するのに十分な材料および厚さに選択することができる。別の例として、保護層1050は、第2の面1014のディスプレイ要素の処理中に使用されるエッチャントから下部層を保護するのに十分な材料および厚さに選択することができる。そのようなエッチャントの例には、バッファ付きの酸化物エッチング(BOE)、リン酸ストリッパー、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)などが含まれる。いくつかの実施態様では、不活性化層は、下にある材料を腐食から保護するために、約1g/m2/日以下、または約0.01g/m2/日以下、または約0.0001g/m2/日の湿気透過係数を有する。いくつかの実施態様では、不活性化層の重さ当りの吸湿量は約0.5%未満である。言い換えれば、不活性化層が吸収する湿気は、100gの不活性化層材料ごとに約0.5g未満であり得る。いくつかの実施態様では、不活性化層は低い拡散係数を有してよい。
【００６３】
いくつかの実施態様では、保護層1050は、たとえば実質的な平面を形成して堆積された材料、または堆積された後の処理で実質的に平面を有するように作ることができる材料を使用して形成され得る。たとえば、保護層1050は、平坦化ポリマーをスピンコーティングすることによって形成することができる。平坦化ポリマーは、高温低屈折率ポリマーであり得る。平坦化ポリマーの例には、旭硝子株式会社、東京都千代田区によって商標AGC-ALX543(商標)で販売されている有機ポリマー、旭硝子株式会社、東京都千代田区によるAGC-ALX2000(商標)、および/またはHP Microsystems of Parlin, NJによるHD-4100(商標)が含まれる。別の例として、保護層1050は、パターニングすることができるスピンオンガラス材を含むスピンオンガラス材をスピンコーティングすることによって形成することができる。様々な実施態様において、保護層1050には、Honeywell International, Inc. of Morristown, NJによってAccuglass T-12(商標)という商標で販売されている材料、Honeywell International, Inc. of Morristown, NJによる512B(商標)、Honeywell International, Inc. of Morristown, NJによるPTS-R(商標)、Honeywell International, Inc. of Morristown, NJによるPTS-T(商標)、東京応化工業株式会社、神奈川県川崎市中野区によるTOK-Trial 009(商標)などのスピンオンガラス材が含まれ得る。様々な実施態様において、保護層1050は、東京応化工業株式会社、神奈川県川崎市中原区によってTOK-OLiM-iF(商標)という商標で販売されている材料などの光パターニングが可能なスピンオンガラス材を含むことができる。いくつかの実施態様において、保護層1050は、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社、静岡県掛川市千浜3330によって販売されているAZLExp(商標)を含むことができる。平坦化層は、光を曲げるフィーチャ1030を満たし、実質的に平坦な頂面をもたらす。
【００６４】
いくつかの実施態様では、保護層1050はSiO2の厚いコーティングである。様々な実施態様において、保護層1050の厚さは約1000Å〜約3μmであり得る。SiO2はプラズマCVDプロセスを使用して形成することができる。別の実施態様では、SiO2はスパッタリングプロセスを使用して形成することができる。保護層1050は、光を曲げるフィーチャ1030を満たし、1つまたは複数の表面突起1052を含んでよい。表面突起1052は、たとえば保護層1050の頂部を通って増殖された(propagated through)、下にある基板1010のトポロジにおける突起によってもたらされ得る。
【００６５】
次に図を10C参照して、(たとえば保護層1050が堆積されたとき平面を形成しない)いくつかの実施態様では、保護層1050を平坦化することができる。たとえば、保護層1050が、形成後に表面突起1052をもたらす材料を含んでいる実施態様では、保護層1050を平坦化してよい。一実施態様では、平坦化は化学的機械的研磨(CMP)プロセスを使用して達成することができる。いくつかの実施態様では、堆積された保護層1050の約1.5μm〜約3.0μmは、後続の平坦化の間に除去される。いくつかの実施態様では、保護層は、実質的に約15Å未満または約7Å未満の平均絶対偏差(MAD)を有する平面を有するように平坦化することができる。保護層1050が、堆積されたとき実質的な平面を形成する材料を含んでいる実施態様では、平坦化プロセスを省略することができる。
【００６６】
いくつかの実施態様では、保護層1050は、基板1010および/または光を曲げるフィルム1020のものと実質的に一致する屈折率を有する材料を含む。たとえば、保護層1050および光を曲げるフィルム1020の屈折率は、互いの約0.03以内、または約0.02以内であり得る。いくつかの実施態様では、基板1010および光を曲げるフィルム1020が光ガイド1070を形成してよい。さらに、保護層1050は、光ガイド1070のいくつかの部分を形成してよく、保護層1050の上部面でTIRを支持してよい。いくつかの他の実施態様では、保護層1050には、光を曲げるフィルム1020より低屈折率を有し、保護層1050と光を曲げるフィルム1020の間の境界面でTIRを支援するのに十分な材料が含まれ得る。たとえば、保護層1050の屈折率は、光を曲げるフィルム1020の屈折率から、約0.05、約0.08、または約0.1よりも小さくなり得る。したがって、保護層1050はクラッド層として機能することができる。それに加えて、またはその代わりに、いくつかの実施態様では、保護層1050は、1つまたは複数の下部層を酸化から保護するのに十分な材料で形成された不活性化層であり得る。
【００６７】
次に図10Dを参照して、基板1010の第2の面1014にディスプレイ要素のアレイ1060が形成される。いくつかの実施態様では、アレイ1060は、基板1010を反転することによって基板1010の第2の面1014に形成することができる。いくつかの実施態様では、アレイ1060は複数のIMOD(図1に示されたIMOD 12など)を含むことができる。アレイ1060は、図10A〜図10Cに関して上記で説明された、光を曲げるフィーチャ1030を形成するために使用される、同一の、もしくは実質的に類似の処理装置またはツールセットを使用して形成することができる。いくつかの実施態様では、アレイ1060は、図6〜図8に関して上記で説明されたプロセスを使用して形成することができ、それらの図では基板1010が基板20の代わりをしている。他のいくつかの実施態様では、第2の面1014にクラッド層(たとえばSiO2の層)が形成されてよく、次いで、クラッド層上に直接、または接触させて、アレイ1060のディスプレイ要素が製作される。
【００６８】
引き続き図10Dを一緒に参照して、基板1010および光を曲げるフィルム1020は光ガイド1070を形成することができる。様々な実施態様において、基板1010と光を曲げるフィルム1020は実質的に類似の屈折率を有する同一の材料または別々の材料で形成することができ、それによって、光が、層の間を前後に伝搬することができ、また光ガイド1070を水平方向に横切って伝搬することができる。いくつかの実施態様では、光を曲げるフィルム1020および基板1010の屈折率は、互いから約0.05、約0.03、または約0.02の範囲内にある。
【００６９】
次に図11Aおよび図11Bを参照して、他のいくつかの実施態様では、複数の保護層が設けられてよい。図11Aおよび図11Bは、いくつかの他の実施態様による、一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製作する方法における様々な段階の例を示す概略断面図である。いくつかの実施態様では、保護層1050は、その上に1つまたは複数のさらなる保護層が堆積され得る第1の保護層である。いくつかの実施態様では、保護層1050には、堆積されたとき平面を形成する第1の保護材料が含まれ得る。たとえば、第1の保護層は、スピンオンガラス(SOG)または高温低屈折率ポリマーコーティングで形成されてよい。第1の保護層は第2の保護層で覆われ得、第2の保護層は、化学的相互作用または機械的剥離に対して、第1の保護層よりも強く、かつ/または耐性があり得る。示される方法は、CMPなどの平坦化プロセスなしで保護層をもたらすことができる。他のいくつかの実施態様では、CMPが採用されてもよい。
【００７０】
図11Aを参照して、基板1010、光を曲げるフィルム1020、1つまたは複数の光を曲げるフィーチャ1030、コーティング層1040、第1の保護層1050、および第2の保護層1155が設けられている。基板1010は第1の面1012および第2の面1014を有し、第1の面1012には光を曲げるフィルム1020が与えられている。基板の第1の面1012上の、光を曲げるフィルム1020とコーティング層1040との上に、第1の保護層1050が形成されている。上記で図10A〜図10Dに関して論じたように、第1の保護層1050は、たとえば実質的な平面を形成して堆積された材料、または堆積された後の処理で実質的に平面を有するように作ることができる材料を使用して形成され得る。たとえば、第1の保護層1050は、平坦化ポリマーまたはパターニングすることができるスピンオンガラス材を含むスピンオンガラス材をスピンコーティングすることによって形成することができる。一実施態様では、第1の保護層1050は、光を曲げるフィーチャ1030を満たし、実質的に平坦な頂面をもたらす。
【００７１】
引き続き図11Aを参照して、第1の保護層1050の上に第2の保護層1155が形成される。いくつかの実施態様では、第2の保護層1155が含み得る材料は、より強く、より硬質で、より傷防止性能が高く、かつ/または第2の保護層1155が第1の保護層1050よりもさらされる度合いが大きくなる化学物質に対してより優れた耐性を有し、また、後続の裏面処理中に、第1の保護層1050ならびに他の下部層1020および1040に対してさらなる保護をもたらし得る。いくつかの実施態様では、第1の保護層1050が、基板1010の第2の面1014の処理に耐えるほど強くないことがある。第2の保護層1155の他の可能性のある用途には、基板1010の第2の面1014の処理中に吸湿およびガス放出を低減するかまたは防止することが含まれる。様々な実施態様において、第2の保護層1155の厚さは約0.1μm〜約3μmの間であり得る。
【００７２】
いくつかの実施態様では、第2の保護層1155は、SiON、SiO2、窒化シリコン(SiNx)またはそれらの組合せのうちの1つを含むことができる。第2の保護層1155は、プラズマCVDプロセスを使用して形成することができる。別の実施態様では、第2の保護層1155は、スパッタリングプロセスを使用して形成することができる。第2の保護層1155は、第1の保護層1050が実質的に平面であるため、図10Bに関して上記で説明された表面突起1052を含んでいない可能性がある。
【００７３】
次に図11Bを参照して、基板1010の第2の面1014にアレイ1060が形成される。たとえば本明細書で図10Dに関して説明されたように、アレイ1060が形成されてよい。
【００７４】
図12Aは、図10A〜図11Bの光ガイド1070のいくつかの実施態様の概略断面図を示す。図示の実施態様では、コーティング層1040は3つの構成層1242、1244および1246を形成することができ、これらは、以下で説明されるように「ブラックマスク」を形成し得る。特定の実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030のコーティング層1040(図9)は、光ガイド100内を伝搬する光を向け直すかまたは反射する反射層1242と、光学的に透過性のスペーサ層1244と、スペーサ層1244の上に重なる部分的反射層1246とを有する干渉スタックとして構成されてよい。反射層1242と部分的反射層1246の間にスペーサ層1244が配置され、その厚さによって光学的共振空洞を画定する。
【００７５】
干渉スタックは、閲覧者170(図9)に対してコーティング1040を黒く見せるように構成することができ、したがって、いくつかの実施態様では「ブラックマスク」と称されることがある。たとえば、反射された光が弱め合って干渉して、閲覧者170が上から見たとき、コーティング1040が黒く、または暗く見えるようにスペーサ1244の厚さを選択して、反射層1242および部分的反射層1246からそれぞれ光を反射することができる。
【００７６】
反射層1242は、たとえばアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、金(Au)、クロム(Cr)といった金属の層を含んでよい。反射層1242の厚さは、約100Å〜約700Åの間であり得る。一実施態様では、反射層1242の厚さは約300Åである。スペーサ層1244は、たとえば空気、シリコンオキシナイトライド(SiOxN)、二酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化チタン(TiO2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、3価クロム酸化物(Cr3O2)、窒化シリコン(Si3N4)、透明な導電性酸化物(TCO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、および酸化亜鉛(ZnO)といった様々な光学的に透過性の材料を含むことができる。いくつかの実施態様では、スペーサ層1244の厚さは約500Å〜約1500Åの間である。一実施態様では、スペーサ層1244の厚さは約800Åである。部分的反射層1246は、たとえばモリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングステン(W)、クロム(Cr)などの様々な材料、ならびに、たとえばMoCrといった合金を含むことができる。いくつかの実施態様では、部分的反射層1246の厚さは、約20Å〜約300Åの間であり得る。一実施態様では、部分的反射層1246の厚さは約80Åである。いくつかの実施態様では、反射層1242、スペーサ層1244、および部分的反射層1246は、それぞれAlフィルム、SiO2フィルム、およびMoCrフィルムを含むことができる。
【００７７】
図12Bは、図10A〜図11Bの光ガイド1070の別の実施態様の概略断面図を示す。いくつかの実施態様では、コーティング層1040は開口1280を含むことができる。光を曲げるフィーチャ1030の面1290は、主として、光の方向をディスプレイ要素のアレイ1060(図9)の方へ変えるために使用されるので、いくつかの実施態様では、コーティング層1040には光を伝えることができる開口1280が備わっていてよい。開口1280は、周辺光の、ディスプレイ要素のアレイ1060への伝搬および/または反射光の閲覧者170への伝搬を容易にすることができる。開口1280は、コーティング層1040の上にパターン付きマスクを設け、コーティング層1040をエッチングして開口1280を画定することによって形成されてよい。
【００７８】
図12Cは、図10A〜図11Bの光ガイドのさらに別の実施態様の概略断面図を示す。いくつかの実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030はコーティング層1040(図12A)を含まなくてもよい。むしろ、光を曲げるフィーチャ1030は、その表面からの全体の内反射によって光の方向を変える。そのような実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030を形成するくぼみを、クラッド層の材料(たとえばSiO2など)などの比較的屈折率の低い材料で満たすことができ、それによって、光を曲げるフィーチャ1030の表面における全体の内反射を助長する。
【００７９】
図13は、一体型の照明およびディスプレイ要素のアレイの製造プロセス1300を示す流れ図の一例である。製造プロセス1300の様々な段階が、図10A〜図11Bに関して上記で示されかつ説明されている。いくつかの実施態様では、製造プロセス1300は、たとえば図9に示された一般的なタイプの一体化された照明およびディスプレイ要素のアレイを製造するために実施することができる。本明細書では、プロセス1300のブロックが図9および図10A〜図10Dに関して説明されているが、当業者なら、プロセス1300が他の構造に適用され得ることを理解するであろう。たとえば、プロセス1300は、図11Aおよび図11Bの構造にも適用することができる。さらに、プロセス1300のブロックは任意の順番で遂行することができ、ブロックは省略したり変更したりすることができ、かつ／または本開示の範囲内でさらなるブロックを追加することもできる。
【００８０】
製造プロセス1300は、ブロック1310で基板1010(図10)を用意することから始まる。基板1010は、第1の面と、第1の面の反対側の第2の面とを有する。プロセス1300はブロック1320に続き、第1の加工技術を使用して第1の面を処理する。いくつかの実施態様では、基板1010の中に、複数の光を曲げるフィーチャ1030が形成される。基板1010および光を曲げるフィーチャ1030の上に保護層1050が形成される。光ガイド1070は、保護層1050、光を曲げるフィーチャ1030、および基板1010を含むことができる。上記で論じたように、光を曲げるフィーチャ1030は、光を曲げるフィルム1020の中に形成するか、または基板1010の中に直接形成することができる。いくつかの実施態様では、光ガイド1070は、光ガイド1070(図9)であり得る。光ガイド1070は、全体の内反射によって、光を、光ガイド1070の長手方向に沿って伝搬させるように構成することができる。
【００８１】
いくつかの実施態様では、光を曲げるフィーチャ1030の中にコーティング層1040を形成することができる。いくつかの実施態様では、コーティング層1040は、最終的に形成される光を曲げるフィーチャの反射率を向上するように、かつ/または閲覧者170(図9)によって観測されたときディスプレイ要素のアレイ1060のコントラストを改善するための閲覧者側からのブラックマスクとして機能するように構成することができる。いくつかの実施態様では、コーティング層1040の上に平坦化層1035がさらに堆積される。次いで、プロセス1300はブロック1330に移行する。
【００８２】
ブロック1330で、第2の加工技術を使用して基板1010の第2の面を処理することができる。いくつかの実施態様では、第2の加工技術は、第1の加工技術と同一のもの、または実質的に類似のものであり得る。いくつかの実施態様では、基板1010の第2の面を処理するステップは、基板1010の第2の面にアレイ1060を形成するステップを含むことができる。いくつかの実施態様では、アレイ1060は、基板1010を反転することによって基板1010の第2の面に形成することができる。いくつかの実施態様では、アレイ1060は、図6〜図8に関して上記で説明されたプロセスを使用して形成することができる。いくつかの実施態様では、基板1010の第2の面に対するそれぞれの処理操作の前に、第1の保護層1050を硬化させてさらに加熱乾燥することができる。いくつかの実施態様では、ブロック1330の前にブロック1320を遂行することができる。いくつかの他の実施態様では、ブロック1320と1330を時間的に重複させることができる。
【００８３】
図14Aおよび図14B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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
ディスプレイデバイス40の構成要素は図14B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。
【００８７】
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(登録商標)/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM(登録商標) Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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】
【０１０２】
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
1010  基板
1012  第1の面
1014  第2の面1014
1020  光を曲げるフィルム
1030  光を曲げるフィーチャ
1040  コーティング層
1050  保護層、第1の保護層
1060  アレイ
1070  光ガイド
1155  第2の保護層
【図１】
2015500504.tif 000003
【図２】
2015500504.tif 000004
【図３】
2015500504.tif 000005
【図４】
2015500504.tif 000006
【図５Ａ】
2015500504.tif 000007
【図５Ｂ】
2015500504.tif 000008
【図６Ａ】
2015500504.tif 000009
【図６Ｂ】
2015500504.tif 000010
【図６Ｃ】
2015500504.tif 000011
【図６Ｄ】
2015500504.tif 000012
【図６Ｅ】
2015500504.tif 000013
【図７】
2015500504.tif 000014
【図８Ａ】
2015500504.tif 000015
【図８Ｂ】
2015500504.tif 000016
【図８Ｃ】
2015500504.tif 000017
【図８Ｄ】
2015500504.tif 000018
【図８Ｅ】
2015500504.tif 000019
【図９】
2015500504.tif 000020
【図１０Ａ】
2015500504.tif 000021
【図１０Ｂ】
2015500504.tif 000022
【図１０Ｃ】
2015500504.tif 000023
【図１０Ｄ】
2015500504.tif 000024
【図１１Ａ】
2015500504.tif 000025
【図１１Ｂ】
2015500504.tif 000026
【図１２Ａ】
2015500504.tif 000027
【図１２Ｂ】
2015500504.tif 000028
【図１２Ｃ】
2015500504.tif 000029
【図１３】
2015500504.tif 000030
【図１４Ａ】
2015500504.tif 000031
【図１４Ｂ】
2015500504.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月16日(2014.7.16)
【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】
ディスプレイデバイスを製作する方法であって、
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する透明基板を用意するステップと、
第１の加工技術を使用して前記第１の面を処理するステップであって、
前記基板の前記第１の面に、複数の光を曲げるフィーチャを形成するステップ、および
前記光を曲げるフィーチャの上に第１の保護層を堆積させるステップ
を含むステップと、
続いて、第２の加工技術を使用して前記第２の面を処理するステップであって、
前記基板の前記第２の面にディスプレイ要素のアレイを作製するステップ
を含むステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記第１の加工技術が、前記第２の加工技術のものと同一の処理チャンバを使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の保護層が傷防止層である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の保護層が、前記ディスプレイ要素の前記アレイを形成するためのエッチングの化学的物質に対して耐性がある、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の保護層に対する化学的機械的研磨によって前記第１の保護層を平坦化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の保護層が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の保護層が自己平坦化材料で形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記自己平坦化材料がスピンオンガラス（ＳＯＧ）材料である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の保護層の上に第２の保護層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の保護層が前記第１の保護層よりも硬い、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディスプレイ要素の前記アレイを形成するステップが、堆積およびパターニングを遂行することによって複数の干渉変調器を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する透明基板と、
前記第１の面のくぼみによって画定された、複数の光を曲げるフィーチャと、
前記光を曲げるフィーチャの上に堆積され、前記くぼみの中へ実質的に延在する、実質的に平坦な第１の保護層と、
前記第２の面に作製されたディスプレイ要素のアレイとを備える、ディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが前記基板に直接接触して形成される、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基板が光ガイドを構成する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光ガイドが、前記基板の前記第１の面に光を曲げるフィルムを含み、前記くぼみが前記光を曲げるフィルムの中に形成される、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第１の保護層が光クラッド層を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第１の保護層が不活性化層を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記光を曲げるフィーチャが、前記第１の保護層の下にあって前記くぼみのそれぞれの中に反射層を含み、前記不活性化層が前記反射層の腐食を防止する、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記反射層がブラックマスクの一部分であり、前記ブラックマスクが、
前記反射層と、
部分的反射層と、
前記反射層を前記部分的反射層から分離するスペーサ層とを含む、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第１の保護層が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第１の保護層が自己平坦化材料で形成されている、請求項１２のディスプレイデバイス。
【請求項２２】
前記自己平坦化材料がスピンオンガラス（ＳＯＧ）材料である、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記第１の保護層の上に、前記第１の保護層よりも硬い第２の保護層をさらに備える、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記第２の保護層が、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、および窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のうち少なくとも１つを含む、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記ディスプレイ要素の前記アレイが、反射性のディスプレイ要素を含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記反射性のディスプレイ要素が干渉変調器（ＩＭＯＤ）である、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ディスプレイ要素がディスプレイを形成し、前記デバイスには、
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がさらに備わっている、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
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２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
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２７に記載のデバイス。
【請求項３０】
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２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
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２７に記載のデバイス。
【請求項３２】
第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を有する透明基板と、
前記第１の面上の、複数の光を曲げるフィーチャと、
前記光を曲げるフィーチャを保護するための手段と、
前記第２の面に作製されたディスプレイ要素のアレイとを備える、ディスプレイデバイス。
【請求項３３】
前記保護するための手段が光クラッド層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記保護するための手段が不活性化層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記複数の光を曲げるフィーチャが前記基板の前記第１の面のくぼみの中に形成され、前記保護するための手段が、前記くぼみの中へ延在する傷防止層を含む、請求項３２に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2015500504.tif 000033
2015500504.tif 000034