(57)【要約】  本開示は、吸収膜スタックのためのシステム、方法および装置を提供する。一態様では、吸収膜スタックは、光の選択された波長の場合に、材料スタック内に定在波を構成することによって、スタックの表面から反射される光を低減する干渉吸収膜スタックである。いくつかの実施態様では、定在波干渉パターンのピークに吸収層を配置することができる。吸収層は、光の選択された波長を吸収し、望ましくない反射の量を実質的に低減するように実現することができる。いくつかの他の実施態様では、吸収層の反対側にあるスタックの表面上に反射面を形成することができる。
2016504609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に近接して配置される基板層を備え、
前記基板層は、
光が前記基板層を通り抜けることができるようにするアパーチャと、
吸収膜スタックと、を有し、
前記吸収膜スタックは、
光反射材料層と、
前記光反射材料層上に配置され、前記光反射材料層から一定の距離を置いて配置される光吸収材料層と、
第１の屈折率の誘電体材料層および第２の屈折率の誘電体材料層を含む干渉吸収膜スタックと、を含み、
前記誘電体材料層の厚さは、前記干渉吸収膜スタックから反射された光が前記干渉吸収膜スタック上に入射する光と干渉し、前記光吸収材料層においてピーク振幅が生じる干渉定在波を有するように選択される、デバイス。
【請求項２】
第１の屈折率の前記誘電体材料層および第２の屈折率の前記誘電体材料層が、前記干渉吸収膜スタックの表面に垂直な軸に対して０度から５０度の間の角度で入射する光の反射を低減するように選択される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記一定の距離は、前記吸収膜スタック内の前記干渉定在波の実質的なピーク振幅の位置に前記吸収材料層を配置する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光反射材料層と前記吸収材料層との間に配置される透過性材料のスペーシング層をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記スペーシング層は、前記光反射材料層から前記一定の距離を置いて前記吸収層を配置するための厚さを有する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光反射材料層は、可視光のスペクトルを通じて７０％より高い反射率を有する金属層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記光反射材料層は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）および銀（Ａｇ）の群から選択された層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記干渉吸収膜スタック上に配置される透明導電層をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記光吸収材料の反対側にある前記光反射材料層の表面上に配置される反射膜をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記反射膜が第１の屈折率を有する第１の材料および第２の屈折率を有する第２の材料を有する誘電体薄膜スタックを含み、前記第１の材料および前記第２の材料がそれぞれ前記光源からの光の略４分の１波長の厚さを有する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記干渉吸収膜スタックの上方に配置される流体層をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記光源は、１つの光源を含むか、または赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）をそれぞれ中心にした異なる波長スペクトルで光を放射する複数の光源を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
第１の屈折率の前記誘電体材料層が略３４ｎｍの厚さを有し、第２の屈折率の前記誘電体材料層が略１５ｎｍの厚さを有する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
第１の屈折率の前記誘電体材料層が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、第２の屈折率の前記誘電体材料層が二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記基板層は前記アパーチャからの光を遮断するか、または通過させるための可動シャッタを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
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１に記載のデバイス。
【請求項１７】
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１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
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、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１９】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに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１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
光反射材料層を設けるステップと、
前記光反射材料層の上方に光吸収膜を形成するステップと、を含む製造する方法であって、前記光吸収膜は、
光吸収材料層と、
第１の屈折率および略２５ｎｍから４０ｎｍの第１の厚さを有する第１の材料層ならびに第２の屈折率および略１０ｎｍから２０ｎｍの第２の厚さを有する第２の材料層と、を有し、
第１の層および第２の層のそれぞれの厚さは、選択された波長範囲内で、かつ前記吸収膜に垂直な軸に対して略３０度より大きな入射角で、光の干渉による減衰を与えるように選択される、方法。
【請求項２１】
前記干渉による減衰によって形成された定在波の実質的なピーク振幅の位置に前記吸収材料層を配置するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記光反射層と前記吸収材料層との間に、前記光反射層から反射される光の略４分の１波長だけ前記光反射層から間隔を置いて前記吸収材料層を配置するように選択された厚さを有する透過性材料のスペーシング層を設けるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
基板と前記光吸収膜との間に膜スタックを形成するステップをさらに含み、前記膜スタックは、
第１の屈折率を有する第１の材料および第２の屈折率を有する第２の材料を有し、前記第１の材料および前記第２の材料はそれぞれ、反射される光の略４分の１波長の厚さを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の材料が略８０ｎｍから略１１０ｎｍの間の厚さを有し、前記第２の材料が略５０ｎｍから略６５ｎｍの間の厚さを有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の材料が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、前記第２の材料が二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記光反射材料層が金属層である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の材料層を形成するステップは、
化学気相成長、物理気相成長、プラズマ化学気相成長、熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）、およびスピンコーティングからなる群から選択されたプロセスを用いて前記第１の層を堆積するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
光反射材料層を設けるステップは、
第１の位置から第２の位置に移動可能であり、光反射材料層を備える表面を有するシャッタを設けるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記光吸収膜を形成するステップは、
前記シャッタの前記光反射材料層の上方に前記光吸収膜を形成するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
光が基板層を通り抜けることができるようにするアパーチャを有し、第１の波長の光源に近接して配置された基板層を備える薄膜スタックであって、
前記基板層が、
第１の側および第２の側を有する光反射材料層と、
前記光反射材料層の前記第２の側に配置され、０度から５０度の角度で入射しかつ前記第１の波長で伝搬する光の反射率を低減するように選択された厚さおよび屈折率を有する２つの誘電体材料層を有する、干渉吸収スタックと、
前記光反射材料層の前記第１の側に配置され、０度から５０度の角度で入射しかつ前記第１の波長において伝搬する光の９０％より高い明所視的に重み付けされた反射率を実現するように選択された厚さおよび屈折率を有する１つまたは複数の対をなす誘電体材料層を有する、高反射率スタックと、を含む、薄膜スタック。
【請求項３１】
前記基板層は明所視的に透明な材料層を含む、請求項３０に記載の薄膜スタック。
【請求項３２】
前記アパーチャに近接して配置され、画像内のピクセルを提供するために前記アパーチャを通り抜ける光を通過及び遮断させるように前記アパーチャにわたって移動可能であるシャッタをさらに含む、請求項３０に記載の薄膜スタック。
【請求項３３】
前記光源は、異なるそれぞれの波長で光を生成する複数の光源を含む、請求項３０に記載の薄膜スタック。
【請求項３４】
前記干渉吸収スタックは、異なるそれぞれの波長で伝搬する光の明所視的に重み付けされた反射率を低減するように選択された厚さおよび屈折率を有する２つの誘電体材料層を含む、請求項３３に記載の薄膜スタック。
【請求項３５】
前記高反射率スタックは、異なるそれぞれの波長で伝搬する光の９５％より高い明所視的に重み付けされた反射率を実現するように選択された厚さおよび屈折率を有する１つまたは複数の対をなす誘電体材料層を含む、請求項３３に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は２０１２年１０月３０日に出願された米国特許出願第１３／６６４，２７６号の利益を主張するものであり、その開示は全体が引用により本明細書に引用される。
【０００２】
本開示はディスプレイの分野に関し、より詳細には、表面を通り抜ける光を通過させるか、または遮断する一体形成の光変調器を備える表面を有するディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のデジタル微小電気機械シャッタ（ＤＭＳ）ディスプレイでは、基板の表面上に複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）シャッタが作製される。ＭＥＭＳシャッタは基板上に格子として形成され、各ＭＥＭＳシャッタは、シャッタに近接して形成されるアパーチャを通り抜ける光を変調する。このために、各シャッタは、アパーチャの上方に移動するか、またはアパーチャから後退することによって光を遮断するか、または通過させることができるため、各シャッタはピクセルまたはピクセルの一部分をディスプレイに形成する。シャッタの動作はディスプレイコントローラによって制御され、ディスプレイコントローラは、光を遮断するか、または通過させるようにシャッタを動かし、それにより、ディスプレイ上に画像を作成する。
【０００４】
この従来の設計では、シャッタは、シャッタと、シャッタを開閉するように駆動するための１つまたは複数の電極と、他の要素とを含むアセンブリとして形成される。これらのアセンブリは基板、通常はガラスなどの絶縁材料上に形成される。各アセンブリは正方形の周縁部を有し、アセンブリのシャッタおよび他の構成要素はそれぞれの周縁部の境界内に収まる。通常、多数のこれらのアセンブリが２次元アレイ、または行および列からなる格子に配列され、それにより、ディスプレイを形成する。
【０００５】
動作時に、シャッタはアパーチャの上方に移動し、アパーチャの上方に位置すると、シャッタは、アパーチャを通り抜けてディスプレイの表面に向かって進行する光を遮断する。特定のシャッタを開いて光を通過させ、他のシャッタを閉じて光を遮断するように命令するデータに画像を符号化することによって、シャッタの格子はディスプレイ上に画像を再現することができる。
【０００６】
ディスプレイが画像を生成する能力、詳細には、輪郭がはっきりした画像を生成する能力は、少なくとも一部は、各シャッタが、アパーチャを通り抜け、ディスプレイの表面を通り抜ける光の量を変調する能力によって決まる。具体的には、画像の鮮明度は、開いたシャッタが明るいように、開いたシャッタが干渉を最小限に抑えて光を通過させると改善される。同様に、画像の鮮明度もまた、閉じたシャッタができる限り暗くなるように、閉じたシャッタができる限り完全に光を遮断すると改善される。鮮明な画像を生成する能力は、開いたシャッタと閉じたシャッタとの間の輝度の差が大きいときに向上する。
【０００７】
これらのディスプレイは極めて良好に機能するが、表示される画像のコントラスト比を改善することが依然として必要とされており、詳細には、開いたシャッタの輝度と閉じたシャッタの輝度との間の差を改善することが依然として必要とされている。
【０００８】
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、これらのうちの１つが、本明細書において開示される望ましい特性に単独で関与することはない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示において説明される発明内容の１つの発明的態様は、光源に近接して配置され、光が基板層を通り抜けられるようにするアパーチャを有する基板層と、光反射材料層、および光反射材料層上に配置され、光反射材料層から一定の距離を置いて配置される光吸収材料層を含む吸収膜スタックと、第１の屈折率の誘電体材料層および第２の屈折率の誘電体材料層を含む干渉吸収膜スタックと、を有するデバイスにおいて実現することができ、誘電体材料層の厚さは、干渉吸収膜スタックから反射された光が干渉吸収膜スタックに入射する光と干渉するように、かつ光吸収材料層においてピーク振幅が生じる干渉定在波を有するように選択される。
【００１０】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、干渉吸収膜スタックの表面に垂直な軸に対して０度から５０度の間の角度で入射する光の反射を低減するように選択される、第１の屈折率の誘電体材料層と、第２の屈折率の誘電体材料層とを含むことができる。
【００１１】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、干渉吸収膜スタック内の干渉定在波の実質的なピーク振幅の位置に吸収材料層を配置する一定の距離を有することができる。
【００１２】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、可視光のスペクトルを通して７０％より高い反射率を有する金属層を含む光反射材料層を含むことができる。いくつかの実施態様では、そのデバイスは、干渉吸収膜スタック上に配置される透明導電層を含むことができる。いくつかの実施態様では、そのデバイスは、光吸収材料の反対側の光反射材料層の表面上に配置される反射膜を含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、第１の屈折率を有する第１の材料と第２の屈折率を有する第２の材料とを有する誘電体薄膜スタックを有する反射膜を含むことができ、第１の材料および第２の材料はそれぞれ、光源からの光の約４分の１波長の厚さを有する。
【００１４】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、干渉吸収膜スタックの上方に配置される流体層を含むことができる。
【００１５】
いくつかの実施態様では、そのデバイスは、赤色、緑色および青色（ＲＧＢ）をそれぞれ中心にした異なる波長スペクトルで光を放射する１つまたは複数の光源を含むことができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、そのデバイスは、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、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含むことができる。いくつかの実施態様では、そのデバイスは、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、ドライバ回路に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備える。いくつかの実施態様では、そのデバイスは、プロセッサに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含むことができ、画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバおよび送信機のうちの少なくとも１つを備える。いくつかの実施態様では、そのデバイスは、入力データを受信し、入力データをプロセッサに通信するように構成された入力デバイスを含むことができる。
【００１７】
本開示において説明される発明内容の別の発明的態様は、光反射材料層を設けることと、光反射材料層の上方に、光吸収材料層を有する光吸収薄膜、第１の屈折率および約２５ｎｍから約４０ｎｍの第１の厚さを有する第１の材料層、ならびに第２の屈折率および約１０ｎｍから約２０ｎｍの第２の厚さを有する第２の材料層を形成することとを含む、製造する方法において実現することができ、第１の層および第２の層のそれぞれの厚さは、選択された波長範囲内で、吸収膜に垂直な軸に対して約３０度より大きな入射角で光の干渉による減衰を与えるように選択される。
【００１８】
いくつかの実施態様では、その方法は、干渉による減衰によって形成された定在波の実質的なピーク振幅の位置に吸収材料層を配置することを含むことができる。
【００１９】
いくつかの実施態様では、その方法は、光反射層と吸収材料層との間に、光反射層から反射された光の約４分の１波長だけ光反射層から間隔を置いて吸収材料層を配置するように選択された厚さを有する透過性材料のスペーシング層を設けることを含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施態様では、その方法は、基板と光吸収膜との間に、第１の屈折率を有する第１の材料および第２の屈折率を有する第２の材料を有する膜スタックを形成することを含むことができ、第１の材料および第２の材料はそれぞれ、反射されることになる光の約４分の１波長の厚さを有する。いくつかの実施態様では、第１の材料は約８０ｎｍから約１００ｎｍの厚さを有し、第２の材料は約５０ｎｍから約６５ｎｍの厚さを有する。いくつかの実施態様では、第１の材料は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、第２の材料は二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む。
【００２１】
いくつかの実施態様では、光反射材料層は金属層である。第１の材料層を形成することは、以下のプロセス：化学気相成長、物理気相成長、プラズマ化学気相成長、熱化学気相成長（すなわち、熱ＣＶＤ）およびスピンコーティングのうちの１つまたは複数を用いて第１の層を堆積することを含むことができる。いくつかの実施態様では、光反射材料層を設けることは、第１の位置から第２の位置まで移動可能であり、光反射材料層を備える表面を有するシャッタを設けることを含む。いくつかの実施態様では、光吸収膜を形成することは、シャッタの光反射材料層の上方に光吸収膜を形成することを含む。
【００２２】
本開示において説明される発明内容の別の発明的態様は、光が基板層を通り抜けられるようにするアパーチャを有し、第１の波長の光源に近接して配置された基板層を備え、基板層が第１の側および第２の側を有する光反射材料層と、光反射材料層の第２の側に配置され、０度から５０度の角度において入射しかつ第１の波長において伝搬する光の反射率を低減するように選択された厚さおよび屈折率を有する２つの誘電体材料層を有する干渉吸収スタックと、光反射材料層の第１の側に配置され、０度から５０度の角度において入射し、第１の波長において伝搬する光の７０％より高いかまたは９０％より高い明所視的に重み付けされた反射率（ｐｈｏｔｏｐｉｃａｌｌｙ  ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を実現するように選択された厚さおよび屈折率を有する一対または複数対の誘電体材料層を有する、高反射率スタックとを含む、薄膜スタックにおいて実現することができる。
【００２３】
いくつかの実施態様では、基板層は明所視的に透明な材料層を含む。いくつかの実施態様では、シャッタは、アパーチャに近接して配置することができ、アパーチャを通って生じる光を通過させ、遮断するためにアパーチャにわたって移動可能とすることができる。いくつかの実施態様では、アパーチャを通って生じる光は、ピクセル内の画像の一部分を形成することができる。
【００２４】
いくつかの実施態様では、光源は異なるそれぞれの波長で光を生成する複数の光源を含む。いくつかの実施態様では、干渉吸収スタックは、異なるそれぞれの波長で伝搬する光の明所視的に重み付けされた反射率を低減するように選択された厚さおよび屈折率を有する２つの誘電体材料層を含む。いくつかの実施態様では、高反射率スタックは、異なるそれぞれの波長で伝搬する光に対して少なくとも７０％、多くの場合に９５％より高い明所視的に重み付けされた反射率を実現するように選択された厚さおよび屈折率を有する一対または複数対の誘電体材料層を含む。
【００２５】
本開示において説明される発明内容の１つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明において記載される。本開示において与えられる例は、主に、電気機械システム（ＥＭＳ）および微小電気機械（ＭＥＭＳ）に基づくディスプレイに関して説明されるが、本明細書において提供される概念は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイおよび電界放出ディスプレイのような他のタイプのデバイスにも適用することができる。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ろう。以下の図の相対寸法は、縮尺どおりに描かれてはいない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一例のディスプレイ装置の平面図である。
【図２】図１のＭＥＭＳに基づくディスプレイに組み込むのに適した例示的なシャッタに基づく光変調器を示す図である。
【図３】図２のシャッタアセンブリのようなシャッタアセンブリを通る光を例示する概略破断図である。
【図４】ディスプレイの表面上で用いるのに適した１つの膜スタックの絵画図である。
【図５】複数の異なる光源を有する光源によって生成された光の波長のグラフである。
【図６Ａ】干渉吸収層に入射し、反射される光の絵画図である。
【図６Ｂ】干渉吸収層に入射し、反射される光の絵画図である。
【図６Ｃ】干渉吸収層に入射し、反射される光の絵画図である。
【図７Ａ】図４に示されるタイプの膜スタックの反射率スペクトルのグラフである。
【図７Ｂ】図４に示されるタイプの膜スタックの明所視的に重み付けされた反射率の図である。
【図８Ａ】高い反射率を有する膜スタックの例を示す図である。
【図８Ｂ】高い反射率を有する膜スタックの例を示す図である。
【図９】図８Ａの膜のような高反射率膜の角度分布のグラフである。
【図１０Ａ】本明細書において説明されるディスプレイとともに用いるのに適したタイプのディスプレイデバイスおよびコントローラの例を示す図である。
【図１０Ｂ】本明細書において説明されるディスプレイとともに用いるのに適したタイプのディスプレイデバイスおよびコントローラの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
種々の図面における類似の参照符号および記号は、類似の要素を示している。
【００２８】
以下の説明は、本開示の発明的態様を説明するための特定の実施態様に向けられる。しかしながら、本明細書における教示が多数の異なる方法において適用できることは当業者には容易に認識されよう。説明される実施態様は、動いている（ビデオなど）にしても、動いていない（静止画像）にしても、そして、文字にしても、グラフィックにしても、写真にしても、画像を表示するように構成することができる任意のデバイス、装置またはシステムにおいて実現することができる。より詳細には、説明される実施態様は、限定はしないが、モバイル電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビ受像機、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、ハンドヘルドもしく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、複写機、スキャナ、ファクシミリデバイス、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（ＭＰ３プレーヤなど）、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス（たとえば、電子リーダ）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（走行距離計、速度計ディスプレイなど）、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（車載の後方視認カメラのディスプレイなど）、電子写真、電子掲示板もしくは標識、プロジェクタ、建築物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダもしくはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、パッケージング（微小電気機械（ＭＥＭＳ）アプリケーションおよび非ＥＭＳアプリケーションを含む、電気機械システム（ＥＭＳ）アプリケーションなど）、美的構造（宝石類もしくは衣類上の画像表示など）および種々のＥＭＳデバイスのような、種々の電子デバイスに含まれるか、または関連付けられる場合があることが、企図される。本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、運動検知デバイス、磁力計、家庭電化製品のための慣性構成要素、家庭電化製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動機構、製造工程および電子試験機器のような非ディスプレイのアプリケーションにおいて用いることもできる。したがって、それらの教示は、単に図面だけの示される実施態様に限定されることを意図するものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるような広い適用可能性を有する。
【００２９】
本明細書において説明されるシステムおよび方法は、数ある中でも、光変調素子を担持するか、または別の方法で支持する基板を有するディスプレイを含む。光変調素子は、通常、光源からの光を完全に通過させるか、または完全に遮断し、完全に明るくした状態と完全に暗くした状態との間で変調することによって光を変調することになるが、実施態様によっては、中間レベルの照明を実現することもできる。光を変調することによって、ディスプレイ上に画像を生成することができる。画像の品質は、一部は、画像のためのコントラスト比によって決まる。コントラスト比は、基板の表面から反射する光によって悪影響を及ぼされる可能性がある。いくつかの実施態様では、基板の表面は、光の選択された１つまたは複数の波長の場合に、スタック表面から反射される光を低減する干渉吸収膜スタックを含む。
【００３０】
いくつかの実施態様では、干渉吸収膜スタックは、反射光と入射光との間で弱め合う干渉を引き起こすために、スタックの表面から光がいかに反射されるかを制御する。通常、弱め合う干渉は、材料のスタック内に定在波を構成する。吸収材料を定在波干渉パターンのピークに、または実質的なピークに配置することによって、吸収材料は、反射光のパワーを減衰させ、望ましくない反射の量をさらに低減する。
【００３１】
いくつかの実施態様では、吸収膜スタックは、反射層と、スペーサと、吸収層と、異なる屈折率を有する一対の層として配置される２つの誘電体材料層と、静電荷を散逸させるための外部層としてのオプションの透明導電層とを含むことができる。対をなす層の厚さ、屈折率および屈折率分散特性は、散乱し、望ましくない反射に特有の角度において進行する光の反射率を低減するように選択することができ、そのタイプの光は画像のコントラスト比を下げる可能性がある。また、対をなす層の厚さ、屈折率および屈折率分散特性は、可視光のスペクトル内にあるか、または少なくともそのスペクトルのブロード部分にあり、ディスプレイを照明する光源によって生成される光の反射を低減するように選択することもできる。
【００３２】
さらに、いくつかの実施態様では、基板の表面は、光源に面する側を有する。この側では、基板は高反射性の表面を有することができる。これらの実施態様において、高反射性表面は、吸収膜スタックの同じ反射層を共有することができ、その表面に入射し、光源の１つまたは複数の波長において伝搬する光の、７０％より高く、９０％より高く、さらには９５％より高い明所視的に重み付けされた反射率を実現するように選択された厚さおよび屈折率を有する２つ以上の誘電体材料層を有する高反射率スタックを含むことができる。
【００３３】
本開示において説明される発明内容の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実施することができる。反射層を共有することによって、有利には、作製プロセスは、製造中の金属化ステージを不要にすることができる。その場合に、いくつかの実施態様では、層の厚さは、光源のパワースペクトルと、望ましくない光の角度分布とに基づいて、明所視的に重み付けされた反射率を低減するように選択される。明所視的に重み付けされた反射率は、人間の視覚の平均スペクトル感度を記述する、１９３１ＣＩＥ明所視視感度関数のような、明所視視感度関数に従って反射光を重み付けるする反射率の指標である。いくつかの実施態様では、スタック内の屈折率および層厚は、光源のパワースペクトルと、通常４５度未満である望ましくない光の角度分布とに従って明所視的に重み付けされた反射率を最小化するように選択される。非反射光は吸収層によって吸収され、吸収層は、その層を通り抜ける光を吸収する金属層とすることができる。これは、望ましくない反射を低減し、コントラスト比を改善することができる。
【００３４】
図１は、一例のディスプレイ装置１００の平面図である。ＭＥＭＳに基づくディスプレイ装置は、本明細書において説明されるシステムおよび方法のディスプレイのタイプの一例である。しかしながら、ディスプレイ装置１００は一例にすぎず、本明細書において説明されるシステムおよび方法を用いて、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、エレクトロウェッティングディスプレイまたは他のディスプレイタイプのような非ＭＥＭＳディスプレイを含む、数多くの他のディスプレイを実現することもできる。
【００３５】
図示されるディスプレイ装置１００は、行１２０および列１２２に配列された複数の光変調器１０２（全体として「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａは開いた状態にあり、それにより、光がアパーチャ１０９を通り抜けることができる。光変調器１０２ｂは閉じた状態にあり、光の通過を遮断する。光変調器１０２の状態を選択的に設定することによって、１つまたは複数のランプ１０５によって照明される場合に、ディスプレイ装置１００を利用して、バックライト付きディスプレイ用の画像を形成することができる。別の実施態様では、装置１００は、装置の前面から生じる周囲光の反射によって、画像を形成することができる。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前面に配置された１つまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわちフロントライトを使用して、画像を形成することができる。閉じた状態または開いた状態のうちの１つの状態において、光変調器１０２は、たとえば、限定はしないが、光を遮断するか、反射するか、吸収するか、フィルタリングするか、偏光するか、回折させるか、または別の方法で光の特性もしくは経路を変更することによって、光路内で光と干渉する。
【００３６】
ディスプレイ装置１００において、各光変調器１０２は画像内のピクセルに対応する。他の実施態様では、ディスプレイ装置１００は、複数の光変調器１０２を利用して、画像内のピクセルを形成することができる。たとえば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含むことができる。特定のピクセルに対応する色固有光変調器１０２のうちの１つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は、画像内のカラーピクセルを生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像内のグレースケールを与えるために、ピクセルごとに２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、「ピクセル」は、画像の解像度によって規定される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造的構成要素に関して、「ピクセル」という用語は、画像の単一のピクセルを形成する光を変調するのに使用される、機械的構成要素と電気的構成要素との組合せを指す。
【００３７】
さらに、図示されるディスプレイ装置１００は、結像光学系を必要としないという点で直視型ディスプレイである。ユーザはディスプレイ装置１００を直接見ることによって画像を見る。代替の実施態様では、ディスプレイ装置１００は投写型ディスプレイに組み込まれる。そのような実施態様では、ディスプレイは、スクリーンまたは壁に光を投影することによって画像を形成する。直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作することができる。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後方に配置された１つまたは複数のランプから生じる光をフィルタリングするか、または選択的に遮断する。ランプからの光はオプションで導光体または「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイの実施態様は、光変調器を含む１つの基板がバックライトのすぐ上に配置されるアセンブリ構成を容易にするために、多くの場合に、透明またはガラス基板上に構築することができる。いくつかの透過型ディスプレイの実施態様では、カラーフィルタ材料を各光変調器１０２と関連付けることによって、色固有光変調器が作り出される。他の透過型ディスプレイの実施態様では、異なる原色を有するランプの交互照明によって、フィールドシーケンシャルカラー方式を用いて色を生成することができる。
【００３８】
各光変調器１０２は、シャッタ１０８およびアパーチャ１０９を含む。画像内のピクセルを照明するために、シャッタ１０８は、視認者に向かって光がアパーチャ１０９を通り抜けることができるように位置決めされる。ピクセルを未点灯のまま保つために、シャッタ１０８は、光がアパーチャ１０９を通り抜けるのを遮断するように位置決めされる。図示される例におけるアパーチャ１０９は、反射材料または光吸収材料を通してパターニングされた開口部によって画定される。
【００３９】
ディスプレイ装置はまた、基板および光変調器に接続され、シャッタの移動を制御するための制御マトリクスを含む。制御マトリクスは、ピクセルの行ごとに、少なくとも１つの書込みイネーブル相互接続１１０（「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる）と、各ピクセルの列ごとに１つのデータ相互接続１１２と、すべてのピクセルに、または少なくとも、ディスプレイ装置１００中の複数の列と複数の行の両方からのピクセルに共通電圧を与える１つの共通相互接続１１４とを含む、一連の電気的相互接続（たとえば、相互接続１１０、１１２および１１４）を含む。適切な電圧（「書込みイネーブル電圧、Ｖｗｅ」）を印加するのに応答して、所与のピクセル行に対する書込みイネーブル相互接続１１０は、行中のピクセルに、新規シャッタ移動命令を受け入れるように準備させる。データ相互接続１１２は、データ電圧パルスの形で新規移動命令を通信する。データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実施態様では、シャッタの静電的移動に直接寄与する。他の実施態様では、データ電圧パルスは、通常、データ電圧よりも振幅が大きい別の作動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する、トランジスタまたは他の非線形回路素子のようなスイッチを制御する。その際、これらの作動電圧を印加する結果として、シャッタ１０８が静電的に駆動されて移動し、シャッタ１０８が第１の位置から第２の位置に移動する。いくつかの実施態様では、これは、シャッタ１０８を開いた位置から閉じた位置に移動させる。しかし、いくつかの他の実施態様では、作動電圧は、開いた位置と閉じた位置との間の中間にある第１の位置と第２の位置との間にシャッタを駆動することができる。
【００４０】
場合によっては、制御電子回路がシャッタを開いた状態と閉じた状態のそれぞれに静電的に駆動することができるように、シャッタアセンブリの一部として、２つ１組の「開」アクチュエータおよび「閉」アクチュエータを設けることができる。
【００４１】
ディスプレイ装置１００は、代替の実施態様では、横方向シャッタに基づく光変調器以外の光変調器を含む。たとえば、代替の実施態様は、図１のＭＥＭＳに基づくディスプレイ装置１００の代替の実施態様に組み込むのに適したローリングアクチュエータシャッタに基づく光変調器を含むことができる。さらに他のＭＥＭＳ光変調器が知られており、本明細書において説明される実施態様に役に立つように組み込むことができることは理解されよう。同様に、シャッタのアレイを制御マトリクスによって制御して、適切なグレースケールを有する画像、多くの場合に動画像を生成することができる方法を含む、本明細書において説明されるディスプレイとともに、他のタイプのシャッタ制御システムを利用することができる。場合によっては、制御は、ディスプレイの周囲にあるドライバ回路に接続される行相互接続および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて成し遂げられる。他の場合には、ディスプレイの速度、グレースケールおよび／または電力損性能のいずれかを改善するために、アレイ（いわゆるアクティブマトリクス）の各ピクセル内に切替素子および／またはデータ記憶要素を含むことが適切である。本明細書において説明されるシステムおよび方法とともに、これらの制御システムのいずれかを利用することができる。
【００４２】
シャッタアセンブリ１０２は、シャッタ１０８およびアパーチャ１０９を包囲する長方形包囲面として、図１に示される包囲面１１８を有する。一実施態様では、各シャッタアセンブリ１０２の包囲面１１８は、表面１１８から反射される光の強度を低減する光吸収層を含む。一実施態様では、光吸収層１１８は、ディスプレイ１００を支持する土台または基板上に膜のスタックとして形成される複数の膜を含む。通常、膜材料のスタックは、シャッタアセンブリ１０２の形成中に半導体製造プロセスによって形成され、シャッタアセンブリは、この実施態様では、通常、リソグラフィ作製プロセスを通して形成されるＭＥＭＳシャッタアセンブリである。
【００４３】
図２は、図１のＭＥＭＳに基づくディスプレイに組み込むのに適した例示的なシャッタに基づく光変調器を示す図である。図２は、図１に示されるシャッタアセンブリ１０２のような、リソグラフィによって形成されたシャッタアセンブリの一例をさらに詳細に示す。詳細には、図２は、４つのシャッタアセンブリ２０２のアレイ２２０を示す。各シャッタアセンブリは、３つのスロット２１２Ａ、２１２Ｂおよび２１２Ｃを有するシャッタ２１０と、基板２０４上に形成されるアパーチャ層２２２内に形成される複数のアパーチャ２２４とを含む。１つまたは複数のアクチュエータ２０３が、シャッタ２１０のスロット２１２をアパーチャ２２４に対して位置合わせするようにシャッタ２１０を駆動する。アレイ２２０はさらに、アパーチャ層２２２上に担持される光吸収材料を含む表面２１２を含む。いくつかの実施態様では、表面２１２は、アレイ２２０のシャッタアセンブリ２０２の製造中にオプションで基板２０４上に堆積される薄膜のスタックとして形成される。
【００４４】
シャッタ２１０は移動可能であり、スロットをアパーチャの上方に位置合わせするか、またはシャッタ２１０をアパーチャから通り抜ける光を遮断するように位置合わせするように、アパーチャ２２４の上方に位置合わせすることができる。一実施態様では、基板２０４は、ガラスもしくはプラスチックのような透明材料から形成されるか、または可視スペクトル内の光を通過させる何らかの他の材料から形成される。別の実施態様では、基板２０４は、不透明な材料から作られ、基板内に穴をエッチングしてアパーチャ２２４を形成する。
【００４５】
シャッタアセンブリ２０２は、マイクロマシニングの技術に類似の技法を用いて、または微小機械（すなわち、ＭＥＭＳ）デバイスの製造から作製される。たとえば、シャッタアセンブリ２０２は、化学気相成長プロセスによって堆積されたアモルファスシリコンの薄膜から形成することができる。
【００４６】
いくつかのオプションの実施態様では、シャッタアセンブリ２０２は、アクチュエータ２０３とともに、双安定にすることができる。すなわち、シャッタは、いずれかの位置にシャッタを保持するためにパワーをほとんどまたはまったく必要とすることなく、少なくとも２つの均衡位置（たとえば開いた位置または閉じた位置）において存在することができる。より具体的には、シャッタアセンブリ２０２は、機械的に双安定とすることができる。シャッタアセンブリ２０２のシャッタが適所に設定されると、その位置を維持するのに、電気エネルギーまたは保持電圧は不要である。シャッタアセンブリ２０２の物理要素にかかる機械的応力が、シャッタを所定の位置に保持することができる。
【００４７】
さらにオプションでは、シャッタアセンブリ２０２は、アクチュエータ２０３とともに、電気的に双安定にすることができる。電気的に双安定のシャッタアセンブリでは、シャッタアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、（シャッタが開いているか、または閉じている状態で）閉アクチュエータに印加されると、シャッタに相反する力が加えられたとしても、アクチュエータを閉じた状態に、かつシャッタを適所に保持する。相反する力は、シャッタに基づく光変調器２０２内のばね２０７のようなばねによって加えることができるか、または相反する力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向するアクチュエータによって加えることができる。
【００４８】
光変調器アレイ２２０は、ピクセルごとに単一のＭＥＭＳ光変調器を有するように示されている。各ピクセル内に複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられる他の実施態様も可能であり、それにより、各ピクセル内の単なる２進「オン」または「オフ」光学状態以上の可能性を与える。ピクセル内に複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられ、光変調器の各々に関連付けられたアパーチャ２２４が等しくない面積を有する、特定の形の符号化されたエリア分割グレースケール（ｃｏｄｅｄ  ａｒｅａ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｇｒａｙ  ｓｃａｌｅ）が可能である。
【００４９】
アレイ２２０の表面は、アレイ２２０の表面２１８から反射された光、通常、明所視光の強度を低減する光吸収層２１８を含むことができる。図２は、表面２１８からの反射を低減することによって、開いたシャッタと背景との間のコントラストが改善されることを示す。
【００５０】
図３は図２のシャッタアセンブリのようなシャッタアセンブリを通る光を例示する概略破断図である。図３は、シャッタアセンブリ２２０の表面から反射される光を低減するためのシャッタアセンブリ２２０の光吸収表面２１８の作用を絵画的に示す。詳細には、図３は、ディスプレイ３００の破断絵画図を示しており、ディスプレイ３００は複数のシャッタアセンブリ３０２を含み、シャッタアセンブリは、それぞれのアパーチャ３０８を通り抜ける光の輝度を変調するためにアパーチャ３０８の上方に移動し、アパーチャから離れることができるシャッタ３０３を含む。すなわち、シャッタ３０３は、アパーチャ３０８を通って進行する光を遮断するか、または通過させることによって、画像内の特定のピクセルの輝度を変調、すなわち、変更する。シャッタが開いているときのピクセルの輝度と、シャッタが閉じているときの同じピクセルの輝度との間で測定されるようなコントラスト比は、そのディスプレイ上で画像をいかに鮮明に提示することができるかの指標を表す。アパーチャを通り抜ける光を遮断するシャッタの有効性が、少なくとも一部は、ディスプレイ３００に対するコントラスト比を決定する。
【００５１】
図３は、アパーチャ３０８を通り抜ける光を変調するために、シャッタ３０３がアパーチャ３０８にわたっていかに移動するか、および閉じたシャッタ３０３を通り抜ける光が、シャッタアセンブリ３０２の表面から反射することによって画像鮮明度をいかに下げる場合があるかを、さらに詳細に示す。詳細には、図３は、光源３１８から生成された光線３２１Ａおよび３２１Ｂのような光を遮断するためにアパーチャ３０８の上方に移動するシャッタ３０３を含むディスプレイ３００を示す。光源３１８は光を導光体３１６に誘導し、導光体は、シャッタアセンブリ３０２の表面下に光を導光する。反射面３２０が、シャッタ３０３によって変調するためのアパーチャ３０８に向かって、光を上方に反射する。カバープレート３２２がシャッタアセンブリ３０２の一方の側に対して配置される。
【００５２】
図３は、アパーチャ３０８Ａの上方に配置されるようなシャッタ３０３Ａを示す。また、図３は、光源３１８からの光が導光体３１６からアパーチャ３０８Ｂを通って、カバープレート３２２を通り抜けることができるように、アパーチャ３０８Ｂから距離を置いて配置されるようなシャッタ３０３Ｂも示す。図３は、開いた位置にあるシャッタ３０３Ｂおよび閉じた位置にあるシャッタ３０３Ａを示す。閉じた位置にあるシャッタ３０３Ａは、光源３１８からの光が、アパーチャ３０８Ａを通り抜けるのを、かつカバープレート３２２を通って進むのを遮断することになる。しかしながら、図３は、閉じた位置にあっても、ある角度をなす光がアパーチャ３０８Ａを通り抜け、閉じたシャッタ３０３Ａとシャッタアセンブリ３０２Ａの下面との間に存在する間隙３２６を通り抜ける場合があることを示す。シャッタ３０３Ａによって閉じられているアパーチャ３０８Ａのようなアパーチャを通り抜ける光は、シャッタが開いた位置にあるとき、および閉じた位置にあるときに、アパーチャ３０８Ａを通り抜けることになる光の量を変調するためのそれぞれのシャッタ３０３Ａの有効性を低減する。図３に示される間隙３２６によって、十分に高い角度をなす光が、光源に面するシャッタ３０３Ａの表面から反射し、シャッタアセンブリ３０２Ａの反対面から再び反射できるようになる。図示される例では、シャッタ３０３の水平面に対して３０度から５０度の角度、もしかすると０度から５０度の角度で進行する光が、シャッタ３０３Ａによって遮断されるのを回避し、間隙３２６を通って漏出する場合がある。間隙３２６を通って進行する光３２１Ａは、閉じたシャッタの輝度と開いたシャッタの輝度との間のコントラスト比を低減する場合がある。
【００５３】
これに対処するために、シャッタアセンブリ３０２の表面は、シャッタアセンブリ３０２の製造中にオプションで基板３３８上に堆積される薄膜からなる光吸収スタック３３６を含むことができる。光吸収スタック３３６は、シャッタアセンブリ３０２から反射される光の量を低減することができ、特に、３０度から５０度の角度、もしかすると０度から５０度の角度、または間隙３２６を光が通り抜ける場合に予想される他の角度においてシャッタアセンブリ３０２に入射する光を低減することができる。したがって、いくつかの実施態様では、光吸収スタック３３６は、図示されるスタック３３６の水平な上面に垂直な軸に対して角度が測定され得るときに、そのような低角度の漏出光の反射を低減することができる。さらに、いくつかの実施態様では、光吸収スタック３３６は、光源３１８の波長の光を低減する。したがって、光吸収スタック３３６は、いくつかの例において、間隙３２６を通り抜ける光の角度および波長において光を低減するように調整することができる。
【００５４】
特定のオプションの実施態様において、カバープレート３２２をシール３２８によって封止して、カバープレート３２２と基板３３８との間に流体密封チャンバを設けることが図３から確認することができる。シール３２８はチャンバ内に作動流体３３０を保持する。作動流体３３０は、約１０センチポアズを下回り得る粘度、約２．０を上回り得る比誘電率、および約１０４Ｖ／ｃｍを上回る絶縁破壊強度を有することができる。作動流体３３０は、潤滑剤としての役割を果たすことができる。いくつかの実施態様では、作動流体３３０は、高い表面湿潤性を有する疎水性液体である。１つの特定の実施態様では、作動流体３３０は、約１．３８の屈折率ｎを有する。しかし、本明細書において説明されるシステムおよび方法では、他の屈折率および他の光学特性を有する他の流体を利用することもできる。流体の屈折率は光吸収スタック３３６の干渉特性に影響を及ぼす場合があり、通常、明所視的に重み付けされた反射率を低減するか、実質的に最小化するために光吸収スタック３３６の設計に含まれる。
【００５５】
適切な作動流体３３０は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコン油、フッ素化シリコン油、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑剤を含む。有用な作動流体は、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサンのようなポリジメチルシロキサン、またはヘキシルペンタメチルジシロキサンのようなアルキルメチルシロキサンとすることができる。有用な作動流体は、オクタンまたはデカンのようなアルカンとすることができる。有用な流体は、ニトロメタンのようなニトロアルカンとすることができる。有用な流体は、トルエンまたはジエチルベンゼンのような芳香族化合物とすることができる。有用な流体は、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンのようなケトンとすることができる。有用な流体は、クロロベンゼンのようなクロロカーボンとすることができる。有用な流体は、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンのようなクロロフルオロカーボンとすることができる。これらのディスプレイアセンブリに対して考えられる他の流体は、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドを含む。
【００５６】
多くの実施態様において、上記の流体の混合物を組み込むことが有利である。たとえば、混合物がある範囲の分子量を有する分子を含む場合、アルカンの混合物またはポリジメチルシロキサンの混合物が有用であり得る。また、異なる族の流体、または異なる特性を有する流体を混合することによって特性を最適化することもできる。たとえば、ヘキサメチルジシロキサンの表面湿潤性を、ブタノンの低い粘性と組合せて、改善された流体を作り出すことができる。
【００５７】
先に言及されたように、シャッタアセンブリ３０２の表面３３６からの望ましくない光の反射を低減するために、表面３３６は、基板３３８上に堆積された薄膜からなる光吸収スタックを含むことができる。本明細書において説明されるシステムおよび方法は、干渉吸収膜、すなわち、いくつかの実施態様では、光の選択された波長の場合に、材料スタック内に定在波を構成し、定在波干渉パターンのピークに薄い吸収層を配置することによって反射光を吸収する吸収膜スタックを提供する。通常、薄い吸収層は、数ナノメートルから数十ナノメートルの範囲の厚さを有し、１０ｎｍから５００ｎｍ、より詳細には、約１０ｎｍから約１００ｎｍとすることができる。しかしながら、吸収層の厚さは、利用される材料、および達成されることになる吸収量に応じて異なる場合があり、任意の適切な厚さを用いることができる。吸収膜スタックは、反射光のパワーを減衰させ、そしてシャッタアセンブリ３０２の表面からの反射量を実質的に低減するものと理解されたい。
【００５８】
いくつかの実施態様では、吸収膜スタックは、金属反射層（アルミニウム（Ａｌ）など）、誘電体スペーサ（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）など）、吸収層（モリブデンクロム（ＭｏＣｒ）など）、一対の高低屈折率整合層（二酸化チタン／二酸化ケイ素（ＴｉＯ２／ＳｉＯ２）など）、および静電荷を散逸させるための最も外側の層としての薄い透明導電層（酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など）から構成される。
【００５９】
それらの層の厚さは、光源のパワースペクトルと、望ましくない反射光の角度分布とに基づいて、選択された、場合によっては最小であることが好ましい、明所視的に重み付けされた反射率を達成するように選択することができる。具体的には、スタック内の屈折率および層厚は、材料スタック内に定在波を構成し、光源のパワースペクトル、および望ましくない漏出光の角度分布、通常４５度未満の範囲内で、スタック層から反射される光の中で弱め合う干渉を形成するように選択される。非反射光は主として吸収層において吸収される。
【００６０】
図４はディスプレイの表面上で使用するのに適した１つの膜スタックの絵画図である。図４は、干渉吸収膜スタックを有する一例を示す。詳細には、図４は、膜スタック４０２と、オプションの液体潤滑剤４０４と、基板４２２とを含む、図１および図２に示されるディスプレイのようなディスプレイの一部分４００を示す。図示されるオプションの液体潤滑剤４０４は、透明であるか、または実質的に明所視的に透明であり、空気の屈折率とは異なる屈折率を有する。ここで、明所視的とは、平均的な人の目によって知覚される波長の輝度に関連すると理解されたい。図４において、光線４２４Ａは膜スタック４０２に対して入射するように示され、反射光線４２４Ｂは、スタック４０２の表面から反射する。反射光線４２４Ｂは、反射光線４２４Ｂが入射光線４２４Ａに比べて低いパワーを有することを示すために、破線として示される。
【００６１】
膜スタック４０２は基板４２２上に堆積され、基板は、本明細書において説明される薄膜スタックのような薄膜スタックを支持するのに適した任意の基板とすることができ、通常、半導体製造技法を通してその上にシャッタアセンブリ２０２が形成される図２に示される基板２０４のような基板を含むことになる。図示される膜スタック４０２は、光、特に明所視的に検出可能な光を反射することができる光反射金属層４２０を有する。図示される膜スタック４０２において、光反射金属材料はアルミニウム（Ａｌ）であり、約５０ｎｍ以上の厚さを有するように示される。他の実施態様では、反射金属層４２０の厚さは、１５ｎｍから１５０ｎｍの間の厚さ、または３５ｎｍから６５ｎｍの間の厚さ、または４９ｎｍから５１ｎｍの間の厚さとすることができる。この層４２０の厚さは、応用形態、反射材料として利用される材料のタイプに対処するために、かつ利用される堆積技法が異なる結果として異なる場合があり、いくつかの実施態様では、反射材料は金属であるが、他の実施態様では、金属複合材または他の材料とすることができる。膜スタック４０２は、光反射金属層４２０の上方にある距離を置いて配置される光吸収材料層４１６をさらに含む。このために、膜スタック４０２は、光反射金属層４２０と吸収材料層４１６との間に配置される透明、または実質的に透明な材料のスペーシング層４１８を含む。図示される実施態様では、スペーシング層４１８はＳｉＯ２層を含み、この例では、９１ｎｍ厚である。いくつかの他の実施態様では、スペーシング層４１８の厚さは、３０ｎｍから３００ｎｍの間の厚さ、または６０ｎｍから１２０ｎｍの間の厚さ、または８９ｎｍから９３ｎｍの間の厚さとすることができる。この層４１８の厚さは、応用形態、反射される光の１つまたは複数の波長に対処するために、かつ利用される堆積技法が異なる結果として異なる場合がある。
【００６２】
光吸収層４１６上に配置されるのは、一対の誘電体材料４１２および４１４である。図示される実施態様では、誘電体対は、約１５ｎｍ厚であり、他の実施態様では、５ｎｍから４５ｎｍの間の厚さ、または１０ｎｍから２０ｎｍの間の厚さ、または１３ｎｍから１７ｎｍの間の厚さとすることができるＴｉＯ２の層と、約３４ｎｍ厚であり、他の実施態様では、１０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さ、または２０ｎｍから４５ｎｍの間の厚さ、または２９ｎｍから４０ｎｍの間の厚さとすることができるＳｉＯ２の層とを含む。これらの層の厚さは、応用形態、反射される波長に対処するために、かつ利用される堆積技法が異なる結果として異なる場合がある。図示される膜スタック４０２は、オプションの導電層４１０をさらに含み、この例では、約１０ｎｍ厚のＩＴＯ層を含む。他の実施態様では、導電層４１０は、３ｎｍから３０ｎｍの間の厚さ、または７ｎｍから１３ｎｍの間の厚さ、または９ｎｍから１１ｎｍの間の厚さとすることができる。この層４１０の厚さは、応用形態、表面上の予想される電荷、反射される波長に対処するために、かつ利用される堆積技法の結果として異なる場合がある。
【００６３】
図示される実施態様では、膜スタック４０２は可視波長のスペクトルにわたって、特有の平均屈折率ｎを有する液体によって覆われ、この場合、ｎ＝１．３８である。スタック４０２内の薄膜の厚さは、ｎ＝１．３８の液体の場合に、明所視的に重み付けされた反射を低減し、実質的に最小化するように選択される。しかしながら、液体の使用はオプションであり、いくつかの他の実施態様では、シャッタは、空気もしくは他の気体環境、または真空のような、非液体充填環境内にある。さらに、シャッタを液体環境に置くそれらの実施態様は、通常、可動部品の摩擦を低減する液体を使用する。液体のタイプおよび液体の屈折率は異なる場合があり、任意の適切な液体を使用することができる。いくつかの実施態様では、液体は、脱イオン水、シリコン油またはエタノールであるが、他の液体を利用することもできる。
【００６４】
先に言及されたように、膜スタック４０２は、アルミニウムの光反射金属層４２０と、ＳｉＯ２のスペーシング層４１８と、ＭｏＣｒの光吸収層４１６と、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２の一対の高低屈折率整合層と、ＩＴＯのオプションの透明導電層４１０とを含む。この導電層を用いて、表面上の静電荷を散逸させるのを助けることができる。
【００６５】
対をなす材料ＴｉＯ２およびＳｉＯ２は一般的に明所視的に透過性の材料である。いずれの材料も、屈折率の分散特性を有し、２つの材料の屈折率および分散特性は異なる。ＳｉＯ２は可視スペクトルにわたって約１．５の平均屈折率ｎを有する。ＴｉＯ２は可視スペクトルにわたって約２．５の平均屈折率ｎを有する。いくつかの他の実施態様では、屈折率は異なる場合があり、屈折率は通常、膜堆積の条件に応じて異なる。また、先に言及されたように、材料の屈折率は通常、材料を通り抜ける光の波長によっても異なる。材料を選択された厚さで互いに重ね合わせて層にすること、およびオプションで複数の対をなして層にすることは、吸収膜スタックを通り抜ける光に所望の位相シフトを導入する。吸収膜スタック４０２が干渉によって反射率を低減する場合、インピーダンス整合を達成し、通常、可視スペクトル帯内の広範な波長範囲にわたってインピーダンス整合を実質的に最適化するように、位相シフトが選択される。スタック４０２を通り抜ける光波の実質的なピーク強度の位置に、スタック４０２の光吸収層４１６が配置される。その結果、吸収膜スタック４０２からの光４２４Ｂの全体的な反射率が実質的に低減される。
【００６６】
オプションで、±５％、そして場合によっては±２．５％以下の許容範囲を確実に達成するだけの十分な精度で堆積することができる膜厚が選択される。そのような許容範囲を達成することは反射率の変動を低減し、そのような変動は、弱め合う干渉を引き起こす位相シフトを達成するために形成される層が厚すぎても、薄すぎても生じる可能性がある。以下の表１は、ナノメートル単位において与えられる膜厚例を提示する。
【００６７】
【表１】
2016504609.tif 000003
【００６８】
表１において提示される厚さは例示にすぎないこと、および他の実施態様では、異なる材料および異なる厚さが利用される場合があることは理解されよう。さらに、依然として有益な結果をもたらしながら、±１０％、または±５％、または±２．５％程度を含む、厚さの変動は存在することができる。たとえば、吸収層は、光のパワーを吸収する任意の適切な材料とすることができ、たとえば、モリブデン（Ｍｏ）、Ｍｏ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、または他の光吸収材料を含むことができる。上記の例における光反射材料はアルミニウムであるが、光を反射するのに適した任意の材料とすることができる。通常、反射金属層は、たとえば、７０％以上、または通常９０％以上の反射率を有する高反射率材料である、可視光を反射する金属材料であり、大きな反射率を達成するのに十分に厚い層で形成され、たとえば、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｒ、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）もしくは銀（Ａｇ）またはそれらの組合せのような光反射性金属とすることができる。
【００６９】
図示される層４１２および４１４は通常、屈折率の異なる分散特性を有する誘電体材料であり、誘電体材料の２つの層４１２および４１４の厚さは、低減され、通常は実質的に最小化された明所視的に重み付けされた反射を達成するように選択される。二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などの他の高屈折率高分散材料をＴｉＯ２の代わりに用いることができる。同様に、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの他の低屈折率低分散材料をＳｉＯ２の代わりに用いることができる。
【００７０】
したがって、膜スタック４０２は、光源からの反射を低減するために選択された材料および厚さを有する。オプションで、光源は複合光源とすることができる。図５は、複数の異なるスペクトル成分を有する光源によって生成される光の波長のグラフ表示である。詳細には、図５は、赤色成分５０４、緑色成分５０６および青色成分５０８を有する複合光の正規化された照明スペクトルのグラフ５００を示す。詳細には、図５は、正規化されたパワーを表すＹ軸５０２と、波長を表すＸ軸５０４とを有するグラフ５００を示す。図示されたスペクトルは３つのピークを有し、第１のピーク５１０は、約４６０ｎｍにおいて生じ、複合光源の青色成分５０８の場合の正規化されたピークパワーを表す。ピーク５１２は、複合光源の緑色成分５０６の場合の正規化されたピークパワーを表し、ピーク５１４は、複合光源の赤色成分５０４の場合の正規化されたピークパワーを表す。破線５０９は、複合光源の３つの個別の成分、赤色５０４、緑色５０６および青色５０８のパワースペクトルの和を表す。図５から確認することができるように、光源は、ホワイトバランスのために４５０ｎｍから６５０ｎｍの間の波長に３つのピークが位置するような不均一なパワー分布を有する。他の光源は、１つ、２つ、４つまたは他のピーク数を有することもできる。ピークは、４００ｎｍから７００ｎｍの間、８００ｎｍもしくは９００ｎｍ、または可視スペクトルの一部分を含む何らかの範囲内に位置することができ、光源内のピークおよび光源のスペクトルは、対処される応用形態、および対処される応用形態の場合に利用可能なリソースによって異なることになる。このパワースペクトル分布を、明所視的な視感度関数および薄膜スタックの光学反射率とともに用いて、明所視的に重み付けされた反射率を計算する。
【００７１】
図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、膜スタック４０２のような干渉吸収構造上の光の反射の絵画図である。詳細には、図６Ａは、吸収膜６０８およびミラー６１０に向かって送られる入射光６０２を示す。さらに、図６Ａは、ミラー６１０から、吸収膜６０８を通って戻るように進行する反射光６０４も示す。図６Ｂは、ミラー６１０から反射された光の電力損を表す回路モデルを示す。吸収スタックのインピーダンスが、入射光の媒質、この場合には空気（Ｚｏ＝３７７Ω）のインピーダンスと、通常実質的に同一であることによって整合するとき、低減された、通常は最小の光反射を有することになる。図６Ｃは、入射波と反射波との間の干渉によって確立される定在波を絵画的に表す。定在波のピーク、たとえば、位置６０１に吸収材料を配置することによって、エネルギー、通常、最も大量のエネルギーを吸収できるようになる。光エネルギーは通常、スタックを介して熱を通して散逸し、少ない量の光が反射されることになる。しかしながら、吸収材料のばらつき、すなわち、屈折率が波長とともに変化するという特性に起因して、すべての波長に対してインピーダンス整合を得るのは難しい。吸収層の上に配置される一対の高分散材料（ＴｉＯ２など）および低分散材料（ＳｉＯ２など）を用いて、位相整合を確立し、反射を低減することができる。良好なインピーダンス整合を達成するのに適した分散特性を有する単一のインピーダンス整合層を用いることもできる。
【００７２】
図７Ａおよび図７Ｂは、図４に示されるタイプの膜スタックの反射特性のグラフ表示である。図７Ａおよび図７Ｂは図４に示されるスタック４０２のような薄膜吸収スタックの性能を示すコンピュータシミュレーションデータを提示する。詳細には、図７Ａは、種々の角度において膜上に入射する光の反射率対波長のグラフ表示である。詳細には、図７Ａは、種々の角度において膜の表面に入射する光のパーセント反射率を示すＹ軸７０２を有するグラフ７００を示す。Ｘ軸は、種々の角度において入射し、光吸収膜の表面から反射される光のｎｍ単位の波長を表す。そのグラフは４つの曲線を示しており、第１の曲線７１０は０度の角度において入射する光に関連付けられ、第２の曲線７１２は２０度において入射する光に関連付けられ、第３の曲線７１４は３０度で入射する光に関連付けられ、第４の曲線７１６は４０度の角度で入射する光に関連付けられる。図３において光線３２１Ａによって示されるように、シャッタアセンブリのシャッタと基板表面との間の間隙を通り抜け、基板表面からディスプレイの外に反射する光の挙動をモデル化するために、この例では、０度から４０度の入射角範囲が選択された。いずれの場合でも、グラフ７００は、図５に示される光源のような複合光源に関連付けられるパワースペクトルのすべての波長における反射率が、２パーセント未満の反射率のままであることを示す。図７Ｂは、異なる入射角における複合光の明所視的に重み付けされた反射率を提示する表７５０を示す。詳細には、図７Ｂは、入射角を列挙する第１の列７５２と、関連付けられる明所視的に重み付けされた反射率を与える第２の列７５４とを含む表７５０を示す。その表に示されるように、０度、１０度、２０度、３０度および４０度の列７５２内に設定された入射角の場合、明所視的に重み付けされた反射率は入射角ごとに１００分の１５パーセント未満のままであり、約１００分の１０パーセントの角度による重み付け平均を有する。
【００７３】
３１６の導光体内の改善された光再利用効率を達成するために、導光体３１６に面する吸収薄膜スタック４０２の他の側に、高い明所視的反射率の膜スタックが形成される。図８Ａおよび図８Ｂは高い反射率を有する膜スタックの２つの例である。詳細には、図８Ａは膜８００を示しており、その膜は、光反射層８２０、通常、７０％より高く、通常９０％より高い反射率を有する金属層上に配置される光吸収膜スタック８０２と、光反射層８２０の反対側に配置される高反射率膜スタック８０４とを含む。
【００７４】
詳細には、図８Ａは、先に開示された光吸収スタックに類似の光吸収スタック８０２を含む薄膜スタック８００を示す。しかしながら、スタック８００は、約５０ｎｍ以上の厚さの反射材料８２０、この場合にはアルミニウムと、第１の屈折率を有する第１の材料と第２の異なる屈折率を有する第２の材料とを含む一対または複数対の誘電体膜とを含む高反射率スタック８０４も含む。スタック８０４は、高い屈折率の膜および低い屈折率の膜からなる交互材料の多層スタックを有する薄膜ブラッグ反射体として形成することができ、その膜は通常約４分の１波長厚である。
【００７５】
図８Ａの例では、第１の材料および第２の材料はＳｉＯ２およびＴｉＯ２であり、ＳｉＯ２は、５００ｎｍの波長において、可視スペクトルにわたって約１．５の平均屈折率ｎを有し、ＴｉＯ２は可視スペクトルにわたって約２．５の平均屈折率ｎを有する。屈折率の厳密な値は薄膜堆積条件とともに変化すること、ならびに材料の厚さおよび純度のような薄膜設計は設計パラメータに応じて調整されることは当業者には容易に理解されよう。図８Ａによってさらに示されるように、異なる複数対の誘電体材料は異なる厚さを有し、その厚さは、選択された波長範囲において、選択された入射角範囲を有する光の実質的な反射率を与える強め合う干渉を確立するように選択される。反射スタック８０４の層は、光源のパワースペクトルと、高反射率スタック８０４上の照明光の角度分布とに基づいて、増加した、そして好ましくは最大の明所視的に重み付けされた反射率を達成するように選択される。このため、図８Ａは薄いアルミニウム層と、アルミニウム層と接合される三対のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層とを示す。
【００７６】
先に言及されたように、選択された厚さを有するように高反射率スタック８０４において材料を層にし、オプションで複数対において層にすることは、高反射率スタック８０４を通り抜ける光に、選択された位相シフトを導入する。高反射率スタック８０４が干渉によって高反射率を達成する場合、位相シフトは、層から反射される光の間で強め合う干渉を引き起こすように選択される。いくつかの実施態様では、層の厚さは、光源のパワースペクトル内にあり、高反射率スタック８０４上に直接入射する光源内の光の角度分布を有する光に対して高い反射率を与える強め合う干渉を達成するために、約４分の１波長厚になるように選択される。
【００７７】
以下の表２は、１つの高反射率スタック８０４の場合にｎｍ単位で与えられる膜厚例を提示する。
【００７８】
【表２】
2016504609.tif 000004
【００７９】
ＺｒＯ２およびＳｉ３Ｎ４のような高い屈折率を有する他の材料を、ＴｉＯ２の代わりに用いることもできる。同様に、ＭｇＦ２およびＡｌ２Ｏ３のような低屈折率を有する他の材料をＳｉＯ２の代わりに用いることもできる。層の厚さは、設計パラメータに応じて、最大反射率を達成するために再び最適化される必要があることは当業者には容易に理解されよう。
【００８０】
図９は、図８Ａの膜のような高反射率膜の角度分布のグラフ表示である。詳細には、図９は、計算された反射率を表すＹ軸と、波長を表すＸ軸とを含むグラフ９００を示す。４つの光の入射角０度、２０度、３０度および４０度の場合の反射率が示される。高反射率膜スタックに対して入射する光の角度は、５０度より小さい角度に限られ、光の大部分は４０度未満の角度を有するので、これらの曲線は、スタック８０４がスタック８０４上に入射する光に対して高いレベルの反射率を与えることを示す。それらの曲線は、特に、反射率が、高い明所視的な視感度値を有するスペクトルの場合に高いことを示す（たとえば、反射率は５５０ｎｍ、すなわち、明所視的な視感度関数のピークにおいて約９９％より高い）。その場合に、明所視的に重み付けされた反射率は、すべての入射角の場合に９７％より大きい。
【００８１】
アルミニウム層は５０ｎｍ厚以上の薄層である。８９．９／５６．７ｎｍのＳｉＯ２／ＴｉＯ２対、１０６．０／５７．０ｎｍの第２のＳｉＯ２／ＴｉＯ２対、および１０６．０／５８．０ｎｍの第３のＳｉＯ２／ＴｉＯ２対が存在する。許容範囲は、上記のように、図４の吸収膜スタック４０２とともに変化することができる。たとえば、他の実施態様では、反射金属層８２０の厚さは、１５ｎｍから１５０ｎｍの間の厚さ、または３５ｎｍから６５ｎｍの間の厚さ、または４９ｎｍから５１ｎｍの間の厚さとすることができる。この層８２０の厚さは、応用形態、反射材料として利用される材料のタイプに対処するために、かつ利用される堆積技法が異なる結果として異なる場合があり、いくつかの実施態様では、反射材料は金属であるが、他の実施態様では、金属複合材または他の材料とすることができる。ＳｉＯ２／ＴｉＯ２対の厚さは他の実施態様では異なる場合があり、いくつかの実施態様では、ＳｉＯ２の厚さは３０ｎｍから３００ｎｍまで変化する場合があり、他の実施態様では、８０ｎｍから１００ｎｍまで変化する場合があり、いくつかの他の実施態様では、８７ｎｍから９１ｎｍまで変化する場合がある。対をなすＴｉＯ２層はそれぞれ１５ｎｍから１５０ｎｍまで異なる場合があり、他の実施態様では、４０ｎｍから７０ｎｍまで異なる場合があり、いくつかの他の実施態様では、５５ｎｍから５９ｎｍまで異なる場合がある。これらの薄膜層は、物理気相成長（ＰＶＤ、たとえば、スパッタリング）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）、スピンコーティングまたは他の半導体製造プロセスのような堆積技法を通して作製することができる。
【００８２】
上記の例は三対のＳｉＯ２／ＴｉＯ２層を利用するが、他の実施態様では、二対のＳｉＯ２／ＴｉＯ２層または一対を用いることもできる。これらの代替の実施態様では、少ない数の層を利用することができ、対の数が少なくなる結果として、その応用形態の場合に規定される反射率が低下する。１つのそのような実施態様が図８Ｂに示される。図８Ｂに示されるように、高反射率スタック８６２は二対のＳｉＯ２／ＴｉＯ２層、それぞれ８５０および８５２を有する。いずれの対も、５０．０ｎｍより厚いアルミニウムの反射層の上方に層をなし、それにより、１つ少ない材料対で高い反射率を与えるが、その反射率は、三対のＳｉＯ２／ＴｉＯ２層の場合より一般的に小さい。
【００８３】
他の実施態様を用いて、上記の光吸収面の反対側に高反射率面を設けることができ、用いられる実施態様は、対処されることになる応用形態によって決まり、すべてのそのような実施態様は、本明細書において説明されるシステムおよび方法の範囲内に入る。
【００８４】
上記のディスプレイはコンピュータシステム、セルラー電話、ワイヤレスデバイス、電子リーダ、ネットブック、ノートブック、タブレットまたは視覚ディスプレイを含む任意の他のデバイスにおいて用いることができる。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本明細書において説明されるディスプレイとともに用いるのに適したタイプのディスプレイデバイスおよびコントローラの例を示す図である。詳細には、図１０Ａおよび図１０Ｂは、本明細書において説明されるようなディスプレイを含む場合がある１つのそのようなディスプレイデバイス１０４０を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス１０４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス１０４０の同じ構成要素またはそのわずかな変形形態は、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子リーダ、ハンドヘルドデバイス、およびポータブルメディアデバイスなどの種々のタイプのディスプレイデバイスも例示する。ディスプレイデバイス１０４０は、ハウジング１０４１と、ディスプレイ１０３０と、アンテナ１０４３と、スピーカ１０４５と、入力デバイス１０４８と、マイクロフォン１０４６とを含む。ハウジング１０４１は、射出成形および真空成形を含む、種々の製造プロセスのうちのいずれかから形成することができる。さらに、ハウジング１０４１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、種々の材料のうちのいずれかから形成することができる。ハウジング１０４１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む他の取外し可能な部分と交換することができ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１０３０は、本明細書で説明されるような、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む、種々のディスプレイのうちのいずれかとすることができる。また、ディスプレイ１０３０は、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤもしくはＴＦＴ  ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他のチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成することもできる。さらに、ディスプレイ１０３０は、本明細書において説明されるような、光変調器に基づく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１０４０の構成要素が、図１０Ａに概略的に示される。ディスプレイデバイス１０４０は、ハウジング１０４１を含み、その中に少なくとも部分的に包囲されたさらなる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１０４０はネットワークインターフェース１０２７を含み、ネットワークインターフェース１０２７はアンテナ１０４３を含み、アンテナ１０４３はトランシーバ１０４７に結合することができる。ネットワークインターフェース１０２７は、ディスプレイデバイス１０４０上に表示することができる画像データのためのソースとすることができる。したがって、ネットワークインターフェース１０２７は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ１０２１および入力デバイス１０４８も、画像ソースモジュールとしての役割を果たすことができる。トランシーバ１０４７はプロセッサ１０２１に接続され、プロセッサ１０２１は調整ハードウェア１０５２に接続される。調整ハードウェア１０５２は、（信号をフィルタリングするか、または別の方法で操作するなど）信号を調整するように構成することができる。調整ハードウェア１０５２は、スピーカ１０４５およびマイクロフォン１０４６に接続することができる。プロセッサ１０２１は、入力デバイス１０４８およびドライバコントローラ１０２９にも接続することができる。ドライバコントローラ１０２９は、フレームバッファ１０２８およびアレイドライバ１０２２に結合することができ、アレイドライバ１０２２はさらにディスプレイアレイ１０３０に結合することができる。図１０Ａに具体的に示されない要素を含む、ディスプレイデバイス１０４０における１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように構成することができ、プロセッサ１０２１と通信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、電源１０５０は、特定のディスプレイデバイス１０４０の設計における実質的に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１０２７は、ディスプレイデバイス１０４０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できるように、アンテナ１０４３およびトランシーバ１０４７を含む。また、ネットワークインターフェース１０２７は、たとえば、プロセッサ１０２１のデータ処理要件を緩和するためのいくつかの処理能力も有することができる。アンテナ１０４３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１０４３は、ＩＥＥＥ  １６．１１標準規格、たとえばＩＥＥＥ  １６．１１（ａ）、（ｂ）、もしくは（ｇ）、またはＩＥＥＥ  ８０２．１１標準規格、たとえばＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、およびそのさらなる実施態様に従って、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１０４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）標準規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ１０４３は、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／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ）、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＋：Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇ技術を利用するシステムなど、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他の既知の信号を受信するように設計することができる。トランシーバ１０４７は、アンテナ１０４３から受信された信号を、プロセッサ１０２１によって受信でき、さらにプロセッサ１０２１によって操作できるように前処理することができる。また、トランシーバ１０４７は、プロセッサ１０２１から受信された信号を、アンテナ１０４３を介してディスプレイデバイス１０４０から送信できるように処理することもできる。
【００８８】
いくつかの実施態様では、トランシーバ１０４７は、受信機で置き換えることができる。さらに、いくつかの実施態様では、ネットワークインターフェース１０２７は、プロセッサ１０２１に送られることになる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で置き換えることができる。プロセッサ１０２１は、ディスプレイデバイス１０４０の動作全体を制御することができる。プロセッサ１０２１は、圧縮された画像データなどのデータを、ネットワークインターフェース１０２７または画像ソースから受信し、そのデータを生の画像データに、または生の画像データに容易に処理することができるフォーマットに処理する。プロセッサ１０２１は、処理されたデータをドライバコントローラ１０２９に、または記憶のためにフレームバッファ１０２８に送ることができる。生データは通常、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している。たとえば、そのような画像特性は、色、彩度およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００８９】
プロセッサ１０２１は、ディスプレイデバイス１０４０の動作を制御するマイクロコントローラ、ＣＰＵまたは論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア１０５２は、スピーカ１０４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン１０４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含むことができる。調整ハードウェア１０５２は、ディスプレイデバイス１０４０内の個別構成要素とすることができるか、またはプロセッサ１０２１もしくは他の構成要素に組み込むことができる。
【００９０】
ドライバコントローラ１０２９は、プロセッサ１０２１によって生成された生画像データを、プロセッサ１０２１から直接、またはフレームバッファ１０２８から取り込むことができ、生画像データをアレイドライバ１０２２への高速送信に向けて適切に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１０２９は、生画像データを、ディスプレイ１０３０にわたって走査するのに適した時間的順序を有するように、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る。その後、ドライバコントローラ１０２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ１０２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ１０２９は多くの場合に、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ１０２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは、多くの方法で実現することができる。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１０２１中に埋め込むことができるか、ソフトウェアとしてプロセッサ１０２１中に埋め込むことができるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ１０２２と完全に統合することができる。
【００９１】
アレイドライバ１０２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ１０２９から受信することができ、ビデオデータを、ディスプレイ要素のディスプレイのｘ−ｙマトリクスから来る数百、場合によっては数千（またはそれよりも多く）のリード線（ｌｅａｄ）に１秒当たり多数回適用される並列な１組の波形に再フォーマットすることができる。
【００９２】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ１０２９、アレイドライバ１０２２、およびディスプレイ１０３０は、本明細書において説明されるタイプのディスプレイ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１０２９は、従来型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（光変調器ディスプレイ要素コントローラなど）とすることができる。さらに、アレイドライバ１０２２は、従来型のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（光変調器ディスプレイ要素ドライバなど）とすることができる。さらに、ディスプレイアレイ１０３０は、従来型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（光変調器ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイなど）とすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ１０２９は、アレイドライバ１０２２と統合することができる。そのような実施態様は、集積度の高いシステム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、時計または小型ディスプレイ（ｓｍａｌｌ−ａｒｅａ  ｄｉｓｐｌａｙ）において有用である可能性がある。
【００９３】
いくつかの実施態様では、入力デバイス１０４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス１０４０の動作を制御できるように構成することができる。入力デバイス１０４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしく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、ディスプレイアレイ１０３０と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧膜もしくは感熱膜を含むことができる。マイクロフォン１０４６は、ディスプレイデバイス１０４０のための入力デバイスとして構成することができる。いくつかの実施態様では、マイクロフォン１０４６を通してのボイスコマンドをディスプレイデバイス１０４０の動作を制御するために用いることができる。
【００９４】
電源１０５０は、種々の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１０５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池とすることができる。充電式電池を用いる実施態様では、充電式電池は、たとえば、壁コンセントまたは光起電デバイスもしくはアレイから来る電力を用いて充電可能にすることができる。代替的には、充電式電池はワイヤレスで充電可能とすることができる。電源１０５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池とすることもできる。また、電源１０５０は、壁コンセントから電力を受け取るように構成することができる。
【００９５】
いくつかの実施態様では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置することができるドライバコントローラ１０２９に制御プログラムを常駐させることができる。いくつかの他の実施態様では、アレイドライバ１０２２に制御プログラムを常駐させることができる。上記の最適化は、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、かつ種々の構成において実現することができる。
【００９６】
本明細書において用いられるときに、項目リストのうちの「少なくとも１つ」を指している言い回しは、単一の部材を含む、それらの部材の任意の組合せを指している。一例として、「ａ、ｂまたはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃおよびａ−ｂ−ｃを含むことを意図している。
【００９７】
本明細書において開示された実施態様に関連して説明された種々の例示的な論理、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現することができる。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、全体的に機能に関して説明され、上記の種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて例示されてきた。そのような機能がハードウェアで実現されるか、ソフトウェアで実現されるかは、特定の応用形態およびシステム全体に課された設計上の制約によって決まる。
【００９８】
本明細書において開示された態様に関連して説明された種々の例示的な論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実現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プロセッサもしくは汎用マルチチッププロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（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）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタロジック、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書において説明され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で、実現または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサ、また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、もしくは状態機械とすることができる。また、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つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実現することができる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行することができる。
【００９９】
１つまたは複数の態様では、説明された機能は、本明細書において開示された構造およびそれらの構造の同等物を含む、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、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せにおいて実現することができる。また、本明細書において説明された発明内容の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行するために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上に符号化された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現することもできる。
【０１００】
本開示において説明された実施態様に対する種々の変更形態が当業者には容易に明らかになる場合があり、本明細書において規定される一般的原理は、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することができる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書において示される実施態様に限定されることを意図するものではなく、本開示、本明細書において開示される原理および新規の特徴と合致する最も広い範囲を与えられるべきである。さらに、「上側」および「下側」という用語が、図を説明するのを容易にするために使用されることがあり、適切に向けられたページ上の図の向きに対応する相対的な位置を示しており、たとえば、実現されるようなディスプレイ要素の適切な向きを反映していない場合があることは、当業者には容易に理解されよう。
【０１０１】
個別の実施態様との関連で本明細書において説明される特定の特徴は、単一の実施態様において組合せて実現することもできる。逆に、単一の実施態様との関連で説明される種々の特徴は、複数の実施態様において別々に、または任意の適切な部分的な組合せにおいて実現することもできる。さらに、特徴は特定の組合せにおいて機能するように先に説明される場合があり、当初はそういうものとして特許請求される場合があるが、特許請求される組合せからの１つまたは複数の特徴を、場合によっては、その組合せから削除することができ、特許請求される組合せは、部分的な組合せまたは部分的な組合せの変形に向けられる場合もある。
【０１０２】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、所望の結果を達成するために、そのような動作が図示された特定の順序でもしくは順次に実行される必要はないこと、またはすべての示された動作が実行される必要はないことは当業者には容易に認識されよう。さらに、図面は、１つまたは複数の例示的なプロセスを流れ図の形で概略的に示す場合がある。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示される例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、１つまたは複数の追加の動作を、例示された動作のいずれかの前に、後に、同時に、または例示された動作のいずれかの間に実行することができる。特定の状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利な場合がある。さらに、上記の実施態様における種々のシステム構成要素の区分けは、すべての実施態様においてそのような区分けを必要とするものと理解されるべきではなく、説明されるプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品において統合することができるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化できることは理解されたい。さらに、他の実施態様も、以下の特許請求の範囲に入る。場合によっては、請求項において記載される動作は、異なる順序で実行することができ、それでも望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  ディスプレイ装置
１０２  光変調器
１０２ａ  光変調器
１０２ｂ  光変調器
１０８  シャッタ
１０９  アパーチャ
１１０  書込みイネーブル相互接続
１１２  データ相互接続
１１４  共通相互接続
１１８  包囲面
１２０  行
１２２  列
２０２  シャッタアセンブリ
２０３  アクチュエータ
２０４  基板
２０７  ばね
２１０  シャッタ
２１２  表面
２１２Ａ  スロット
２１２Ｂ  スロット
２１２Ｃ  スロット
２２０  アレイ
２２２  アパーチャ層
２２４  アパーチャ
３００  ディスプレイ
３０２  シャッタアセンブリ
３０２Ａ  シャッタアセンブリ
３０３  シャッタ
３０３Ａ  シャッタ
３０３Ｂ  シャッタ
３０８  アパーチャ
３０８Ａ  アパーチャ
３０８Ｂ  アパーチャ
３１６  導光体
３１８  光源
３２０  反射面
３２１Ａ  光線
３２１Ｂ  光線
３２２  カバープレート
３２６  間隙
３２８  シール
３３０  作動流体
３３６  光吸収スタック
３３８  基板
４００  ディスプレイの一部分
４０２  膜スタック
４０４  液体潤滑剤
４１０  導電層
４１２  誘電体材料
４１４  誘電体材料
４１６  光吸収材料層
４１８  スペーシング層
４２０  光反射金属層
４２２  基板
４２４Ａ  光線
４２４Ｂ  反射光線
５００  グラフ
５０２  Ｙ軸
５０４  Ｘ軸
５０４  赤色成分
５０６  緑色成分
５０８  青色成分
５０９  破線
５１０  ピーク
５１２  ピーク
５１４  ピーク
６０１  場所
６０２  入射光
６０４  反射光
６０８  吸収膜
６１０  ミラー
７００  グラフ
７０２  Ｙ軸
７１０  第１の曲線
７１２  第２の曲線
７１４  第３の曲線
７１６  第４の曲線
７５０  表
７５２  第１の列
７５４  第２の列
８００  薄膜スタック
８０２  光吸収膜スタック
８０４  高反射率膜スタック
８２０  光反射層
８５０  ＳｉＯ２
８５２  ＴｉＯ２
８６２  高反射率スタック
９００  グラフ
１０２１  プロセッサ
１０２２  アレイドライバ
１０２７  ネットワークインターフェース
１０２８  フレームバッファ
１０２９  ドライバコントローラ
１０３０  ディスプレイ
１０４０  ディスプレイデバイス
１０４１  ハウジング
１０４３  アンテナ
１０４５  スピーカ
１０４６  マイクロフォン
１０４７  トランシーバ
１０４８  入力デバイス
１０５０  電源
１０５２  調整ハードウェア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016504609.tif 000009
【図６Ａ】
2016504609.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2016504609.tif 000013
【図７Ｂ】
2016504609.tif 000014
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2016504609.tif 000016
【図９】
2016504609.tif 000017
【図１０Ａ】
2016504609.tif 000018
【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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2016504609.tif 000021
2016504609.tif 000022
2016504609.tif 000023
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