(57)【要約】  本開示は、ディスプレイデバイスの輝度および／またはコントラスト比を向上させるためのシステム、方法および装置を提供する。一態様では、ディスプレイデバイスは光リダイレクタ（４０３）を含むことができる。光リダイレクタ（４０３）は、受光面と、複数の透過ホログラフィック特徴（４０３ａ、４０３ｂ）を含むホログラフィック層とを含み、複数の透過ホログラフィック特徴（４０３ａ、４０３ｂ）は、受光面への法線に対する非法線角度において略コリメート光を受光し、受光面の反対の側面に向かって表面法線に対して＋／−２０度内にある方向に沿って、受光された光をリダイレクトし、拡散させることができる。
2016538592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面法線を有し、前記表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成された受光面と、ここにおいて、鏡面反射の方向が前記入射方向に関連する、
前記受光面の反対の側面に向かって前記表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って前記受光された光をリダイレクトし、拡散させるように構成された複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を含むホログラフィック層と
を備える、光リダイレクタ。
【請求項２】
前記入射方向が、前記表面法線に対して約２０度から約５０度の間の角度を形成する、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項３】
前記ホログラフィック層が約５μｍから約５０μｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項４】
前記複数のホログラフィック光リダイレクト特徴は、前記表面法線に対して±１０度内にある角度範囲内で前記受光面とは反対の前記側面から入射した光が、前記複数のホログラフィック光リダイレクト特徴によってリダイレクトされないように構成された、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項５】
前記複数のホログラフィック光リダイレクト特徴が体積ホログラムを含む、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項６】
反射ディスプレイ要素の上に配設された、請求項１に記載の前記光リダイレクタを含むディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記反射ディスプレイ要素が少なくとも１つの干渉変調器を含む、請求項６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記反射ディスプレイ要素が基板の第１の側面上に配設され、前記光リダイレクタが前記第１の側面の反対側の前記基板の第２の側面上に配設された、請求項６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサが画像データを処理するように構成され、
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６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記ディスプレイ要素に少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１１】
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をさらに備える、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１２】
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９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１３】
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１２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１４】
入力データを受信することと、前記入力データを前記プロセッサに通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１５】
前記ホログラフィック層が光リダイレクタおよび光拡散器として機能する、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項１６】
前記ホログラフィック層が、光リダイレクタと光拡散器とである単一の光学要素である、請求項１に記載の光リダイレクタ。
【請求項１７】
表面法線を有し、前記表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成された受光面と、ここにおいて、鏡面反射の方向が前記入射方向に関連する、
光をホログラフィー的にリダイレクトするための複数の透過手段を含む層と、前記透過光リダイレクト手段が、前記受光面の反対の側面に向かって前記表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って前記受光された光をリダイレクトし、拡散させるように構成される、
を備える、光リダイレクタ。
【請求項１８】
前記複数の透過光リダイレクト手段が複数の透過ホログラフィック特徴を含む、請求項１７に記載の光リダイレクタ。
【請求項１９】
前記透過ホログラフィック特徴が体積ホログラムを含む、請求項１８に記載の光リダイレクタ。
【請求項２０】
前記層が、光リダイレクタと光拡散器とである単一の光学要素である、請求項１７に記載の光リダイレクタ。
【請求項２１】
光リダイレクタを製造する方法であって、前記方法は、
表面法線を有し、前記表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成された受光面を含む基板を設けることと、ここにおいて、鏡面反射の方向が前記入射方向に関連する、
前記基板に対して複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を配設することと、前記複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴が、前記受光面の反対の側面に向かって前記表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って前記受光された光をリダイレクトし、拡散させるように構成される、
を備える、方法。
【請求項２２】
複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を配設することが、
前記受光面の前方または後方に第１のホログラフィック媒体を配設することと、
前記第１のホログラフィック媒体中に前記複数の透過ホログラフィック特徴を形成することと
をさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のホログラフィック媒体がフォトポリマーを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の透過ホログラフィック特徴が、単一のコヒーレント多波長レーザービームを使用して、マスタホログラム中に含まれる複数のホログラフィック特徴を前記第１のホログラフィック媒体上に複製することによって形成される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のホログラフィック特徴を含む前記マスタホログラムは、第２のホログラフィック媒体に入射した２つのコヒーレントレーザービームを使用して記録され、前記２つのビームが、青、緑、および赤のスペクトル領域中の複数の波長を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記２つのビームのうちの１つの光路中に拡散器が配設される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のホログラフィック光リダイレクト特徴が、異なる方位角において前記第２のホログラフィック媒体に入射している前記コヒーレントレーザービームのうちの１つを用いて記録される、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は拡散器（diffuser）に関し、より詳細には、光がそこから入射する方向に関連する鏡面反射（specular reflection）の方向から離れて閲覧角（viewing angle）をシフトすることができるホログラフィック拡散器（holographic diffuser）に関する。本明細書で開示する拡散器は、電気機械システムベースディスプレイデバイスと一体化され得る。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
[0002]  電気機械システム（ＥＭＳ：electromechanical system）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、ミラーおよび光学フィルムなどの光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたは要素は、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（ＭＥＭＳ：microelectromechanical system）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（ＮＥＭＳ：nanoelectromechanical system）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（deposition）、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】
[0003]  １つのタイプのＥＭＳデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：interferometric modulator）と呼ばれる。ＩＭＯＤ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。いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素が導電性プレートのペアを含み得、導電性プレートの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明および／または反射性であり、適切な電気信号の印加時に相対運動が可能であり得る。たとえば、一方のプレートが、基板の上に堆積されたか、基板上に堆積されたか、または基板によって支持された固定層を含み得、他方のプレートが、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、ＩＭＯＤディスプレイ要素に入射する光の光学干渉を変化させることができる。ＩＭＯＤベースのディスプレイデバイスは、広範囲の適用例を有しており、既存の製品を改善し、新しい製品、特にディスプレイ能力をもつ製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００４】
[0004]  様々なディスプレイデバイスにおける最も明るい閲覧角は、しばしば、入射光がディスプレイデバイスの異なる部分（たとえば、ディスプレイ要素、カバーガラスなど）からそれに沿って鏡面反射される方向と一致する。ディスプレイデバイスの輝度を向上させるために鏡面反射された入射光からグレア（glare）を低減するための様々なシステムおよび方法が開発されてきた。
【発明の概要】
【０００５】
[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革新的な態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担当するとは限らない。
【０００６】
[0006]  本開示で説明する主題の１つの革新的な態様は、光リダイレクタ（light redirector）において実装され得る。光リダイレクタは、表面法線（surface normal）に対してある角度にある入射方向から略コリメート光（near-collimated light）を受光するように構成された、表面法線を有する受光面を備える。鏡面反射の方向は入射方向に関連する。入射方向は、表面法線に対して約２０度から約５０度の間の角度を形成することができる。
【０００７】
[0007]  光リダイレクタは、受光面の反対の側面に向かって表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って受光された光をリダイレクト（redirect）し、かつ拡散（diffuse）させるように構成された複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴（transmissive holographic light redirecting feature）を含むホログラフィック層をさらに備える。様々な実装形態では、複数のホログラフィック光リダイレクト特徴は体積ホログラム（volume hologram）を含むことができる。ホログラフィック層は約５μｍから約５０μｍの間の厚さを有することができる。様々な実装形態では、複数のホログラフィック光リダイレクト特徴は、表面法線に対して±１０度内にある角度範囲内で受光面とは反対の側面（side）から入射した光が、複数のホログラフィック光リダイレクト特徴によってリダイレクトされないように構成され得る。
【０００８】
[0008]  光ダイレクタは、反射ディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス中に含められ得る。様々な実装形態では、光リダイレクタは反射ディスプレイ要素の上に配設され得る。反射ディスプレイ要素は少なくとも１つの干渉変調器を含むことができる。様々な実装形態では、反射ディスプレイ要素は基板の第１の側面上に配設され得、光リダイレクタは第１の側面の反対側の基板の第２の側面上に配設され得る。
【０００９】
[0009]  様々な実装形態では、ホログラフィック層は、光リダイレクタおよび光拡散器として機能することができる。ホログラフィック層は、光リダイレクタと光拡散器とである単一の光学要素であり得る。
【００１０】
[0010]  本開示で説明する主題の別の革新的な態様は、表面法線を有し、表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成された受光面を備える光リダイレクタにおいて実装され得る。鏡面反射の方向は入射方向に関連する。
【００１１】
[0011]  光リダイレクタは、光をホログラフィー的にリダイレクトする複数の透過手段を含む層をさらに備える。透過光リダイレクト手段は、受光面の反対の側面に向かって表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って受光された光をリダイレクトし、拡散させるように構成される。
【００１２】
[0012]  様々な実装形態では、複数の透過光リダイレクト手段（transmissive light redirecting means）は、複数の透過ホログラフィック特徴（transmissive holographic feature）を含むことができる。透過ホログラフィック特徴は体積ホログラムを含むことができる。様々な実装形態では、層は、光リダイレクタと光拡散器とである単一の光学要素であり得る。
【００１３】
[0013]  本開示で説明する主題の別の革新的な態様は、光リダイレクタを製造する方法において実装され得る。本方法は、表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成された、表面法線を有する受光面を含む基板を設けることを備える。鏡面反射の方向は入射方向に関連する。本方法は、基板に対して複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を配設することをさらに備える。複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴は、受光面の反対の側面に向かって表面法線に対して実質的に±２０度内にある方向に沿って受光された光をリダイレクトし、拡散させるように構成される。
【００１４】
[0014]  本方法の様々な実装形態では、複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を配設することは、受光面の前方または後方に第１のホログラフィック媒体を配設することと、第１のホログラフィック媒体中に複数の透過ホログラフィック特徴を形成することとをさらに備えることができる。
【００１５】
[0015]  第１のホログラフィック媒体はフォトポリマー（photopolymer）を含むことができる。複数の透過ホログラフィック特徴は、単一のコヒーレント多波長レーザービーム（coherent multi-wavelength laser beam）を使用して、マスタホログラム中に含まれる複数のホログラフィック特徴を第１のホログラフィック媒体上に複製することによって形成され得る。複数のホログラフィック特徴を含むマスタホログラムは、第２のホログラフィック媒体に入射した２つのコヒーレントレーザービームを使用して記録され得、２つのビームは、青、緑および赤スペクトル領域中の複数の波長を含む。本方法の様々な実装形態では、２つのビームのうちの１つの光路中に拡散器が配設され得る。複数のホログラフィック光リダイレクト特徴は、異なる方位角（azimuthal angle）において第２のホログラフィック媒体に入射しているコヒーレントレーザービームのうちの１つを用いて記録され得る。
【００１６】
[0016]  本開示で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載されている。本開示で与える例は、主にＥＭＳおよびＭＥＭＳベースのディスプレイに関して説明されるが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（organic light-emitting diode）（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用され得る。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】
【００１７】
【図１】[0017]  入射方向から入射した光が、入射方向に関連する鏡面反射の方向に沿って反射される反射ディスプレイデバイスの実装形態を示す図。
【図２】[0018]  閲覧角（viewing angle）に応じた反射ディスプレイデバイスの実装形態の反射率（reflectance）とコントラスト比（contrast ratio）とを示す図。
【図３】[0019]  ４種類の拡散器についての視野角（view angle）に応じた拡散光の強度の変動を示す図。
【図４Ａ】[0020]  ディスプレイ要素と光リダイレクタと拡散器とを含むディスプレイデバイスの実装形態を示す図。
【図４Ｂ】[0021]  入射周辺光に対する光リダイレクタの効果を示す図。
【図４Ｃ】ディスプレイ要素の表面から反射された光に対する光リダイレクタの効果を示す図。
【図５】[0022]  ブラッグ条件（Bragg condition）からの角度偏差（angular deviation）に応じたホログラフィック体積格子（holographic volume grating）の回折効率（diffraction efficiency）を示す図。
【図６】[0023]  ２つの異なる入射方向から入射した光を受光し、リダイレクトするように構成された２つのホログラムを含むディスプレイデバイスの実装形態を示す図。
【図７】[0024]  ブラッグ条件からの波長偏差（wavelength deviation）に応じた体積格子の回折効率を示す図。
【図８】[0025]  ディスプレイ要素の前方に配設されたホログラフィック光学要素を含むディスプレイデバイスの実装形態を示す図。
【図９Ａ】[0026]  拡散器としても機能するホログラフィック光リダイレクタを記録するために使用され得るシステムを示す図。
【図９Ｂ】[0027]  複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を含む光リダイレクタを製造する方法の実装形態について説明するフローチャート。
【図９Ｃ】[0028]  ホログラフィック媒体中に複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を形成する方法の実装形態について説明するフローチャート。
【図１０Ａ】[0029]  蛍光灯によって照明されるディスプレイパネルの実装形態を示す図。
【図１０Ｂ】拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素を備えたディスプレイパネルによって表示される画像を示す図。
【図１０Ｃ】７８のヘイズ値（haze value）をもつ従来の拡散器を備えたディスプレイパネルによって表示される画像を示す図。
【図１１】[0030]  干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図（isometric view illustration）。
【図１２Ａ】[0031]  複数のＩＭＯＤディスプレイ要素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。
【図１２Ｂ】複数のＩＭＯＤディスプレイ要素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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0032]  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。
【００１９】
[0033]  以下の説明は、本開示の革新的な態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いていようと（ビデオなど）、静止していようと（静止画像など）、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得る任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。より詳細には、説明する実施形態は、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、全地球測位システム（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（オドメータおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、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（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、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、（マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：microelectromechanical system）適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ：electromechanical system）適用例、ならびに非ＥＭＳ適用例などにおける）パッケージング、審美構造物（aesthetic structure）（１つの宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなど）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、様々な電子デバイス中に含ま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（inertial component）、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ（varactor）、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、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者に容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００２０】
[0034]  本明細書で説明するシステムおよび方法は、光リダイレクタの受光面への法線に対して非０角度において受光面に入射した略コリメート光（near-collimated light）（たとえば、快晴の日における日光、または、さもなければ十分に照明されない場所（room）における光源からの光）を受光し、受光された光をリダイレクトするように構成された光リダイレクタを含む。光リダイレクタは、略コリメート入射光が、反射ディスプレイデバイスに向かって受光面に実質的に垂直である方向に沿って光リダイレクタの後方に伝搬するように、略コリメート入射光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクタからリダイレクトされた光を拡散させるために、光リダイレクタの後方およびディスプレイデバイスの前方に拡散器（たとえば、位相拡散器（phase diffuser））が配設され得る。拡散器の存在は、ディスプレイデバイスから反射された光の大部分がホログラフィック光リダイレクタと相互作用しないように、ディスプレイデバイスから反射された光の位相を有利にランダム化する。様々な実装形態では、光リダイレクタは、リダイレクトされた光を拡散させるように構成され得、したがって、別個の拡散器が設けられない。様々な実装形態では、光リダイレクタは、入射略コリメート光をリダイレクトし、拡散させるように構成された体積ホログラムを含む。様々な実装形態では、光リダイレクタは、いくつかの異なる方位角からの入射略コリメート光をリダイレクトし、拡散させることができるいくつかの角度多重（angle multiplexed）体積ホログラムを含む。様々な実装形態では、略コリメート光は、赤、緑および青波長を含む白色光であり得る。いくつかの実装形態では、ホログラフィック光リダイレクタは、複数の波長（たとえば、赤、緑、青）において記録される。いくつかの実装形態では、赤、緑および青ホログラムの回折効率は同じであり得る。しかしながら、他の実装形態では、赤、緑および青ホログラムの回折効率は、反射ディスプレイからの色誤差（color error）を補償するために異なり得る。
【００２１】
[0035]  本開示で説明する主題の特定の実装形態は、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ために使用され得る。拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素を含むディスプレイデバイスの様々な実装形態は、ディスプレイデバイスからの変調された光の伝搬方向とディスプレイデバイスの様々な部分（たとえば、ディスプレイカバー、タッチ層および他のディスプレイ層など）から鏡面反射された光の伝搬方向との間の一致が低減または除去され得るように、非法線角度において入射する略コリメート光をリダイレクトし、拡散させるために使用され得る。これは、ディスプレイデバイスの異なる部分の表面から鏡面反射される入射光からのグレア（glare）を低減、緩和および／または除去することができる。さらに、ホログラフィック光リダイレクタを使用して反射ディスプレイに垂直な光をリダイレクトすることによって、反射ディスプレイは周辺光をより効率的に使用することができる。さらに、光がそれに沿って鏡面反射される方向から離れて、変調された光をダイレクトすることによって、ディスプレイの輝度および／またはコントラスト比は（拡散器に光学的に結合されたそのようなホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素がないデバイスと比較して）増加され得る。また、ディスプレイデバイスからの変調された光の伝搬方向とディスプレイデバイスの様々な部分から鏡面反射される光の伝搬方向との間の一致を低減または除去することは、ディスプレイ色の色飽和度を改善することができる。最も重要なことには、拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素を含むディスプレイデバイスの様々な実装形態は、直接照明が角度角度にあるとき、閲覧者がディスプレイ表面に垂直な角度においてディスプレイを見ることを可能にし、その結果、それは、閲覧角に関連するディスプレイカラーシフトを低減または除去する。
【００２２】
[0036]  説明する実装形態が適用され得る好適なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスまたは装置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実装され得る干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を組み込むことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、部分光吸収体（absorber）、吸収体に対して可動である反射体（reflector）、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（optical resonant cavity）を含むことができる。いくつかの実装形態では、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、それによってＩＭＯＤの反射スペクトル（reflectance spectrum）に影響を及ぼすことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反射スペクトルは、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かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができる。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調整され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、吸収体に関して反射体の位置を変更することによる方法である。
【００２３】
[0037]  上記で説明したデバイスと同様の複数の反射ディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスは、ディスプレイ要素を照明するための、昼光または採光の良い環境における周囲照明に依拠することがある。さらに、内部照明光源（たとえば、前面照明器）は、暗い周囲環境においてディスプレイ要素を照明するために設けられ得る。方向性周辺光は、ディスプレイデバイスの様々な部分から鏡面反射され得る。たとえば、ディスプレイデバイスに入射する光は、ディスプレイカバーによって鏡面反射され得る。いくつかの実装形態では、変調された光が最も明るい閲覧方向は、光が鏡面反射される方向と実質的に一致することがある。鏡面反射光から生じるグレアは、変調された光の輝度またはコントラスト比に影響を及ぼすことがある。
【００２４】
[0038]  したがって、入射光が鏡面反射される方向から離れて、および／または閲覧角を増加させるためにディスプレイ要素によって変調される光の伝搬方向をシフトするために、ディスプレイデバイスにおいて拡散器が使用され得る。しかしながら、拡散器のいくつかの実装形態では、最も明るい閲覧角は、ディスプレイ要素のカバーガラスと他の層とからの鏡面反射と一致することができる。そのような実装形態では、拡散器とともに反射防止コーティングが鏡面グレア（specular glare）を大幅に低減することができるが、残差グレア（residual glare）はコントラスト比をかなり劣化させ、色の飽和度を低下させることがある。閲覧角が鏡面角度から１５度超だけ離れてシフトされるとき、鏡面グレアの影響は低減され得る。本明細書で説明する実装形態は、ディスプレイカバー、タッチパネルおよびホログラムの上に位置するディスプレイデバイスの他の部分的に反射する表面またはインターフェースに限定されないディスプレイデバイスの様々な部分から鏡面反射される入射光からのグレアを低減、緩和および／または除去するために、ディスプレイデバイスからの変調された光の伝搬方向とディスプレイデバイスの様々な部分から鏡面反射される光の伝搬方向との間の一致を低減または除去するために、非垂直角度における略コリメート入射をリダイレクトし、拡散させるために、拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ（holographic light redirector）、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素（single holographic optical element）を含む。
【００２５】
[0039]  図１に、入射方向１０７から入射した光が、入射方向１０７に関連する鏡面反射の方向１０９に沿って反射される反射ディスプレイデバイス１００の実装形態を示す。たとえば、幾何光学から、鏡面反射の方向１０９は、表面法線１０８に対して、入射角θiが反射角θrに等しくなるように入射方向１０７に関連することができる。図１に示された反射ディスプレイデバイス１００は、基板１０３の後方に配設された複数の反射ディスプレイピクセル１０１を含む。ディスプレイピクセル１０１は、上記で説明した干渉変調器の様々な実装形態を含むことができる。ディスプレイデバイス１００は、基板１０３の前方に配設された拡散器１０５を含む。ディスプレイデバイスは、ディスプレイカバー、１つまたは複数の光学フィルタ、反射防止層、および／または他の光学層などの追加の層をさらに含むことができる。
【００２６】
[0040]  ディスプレイデバイス１００は、前面（図１の側面１）と裏面（図１の側面２）とを有する。入射方向１０７に沿って入射するディスプレイデバイス１００の前面上に配設された光源からの光の一部分は、鏡面反射の方向１０９に沿ってディスプレイデバイス１００の様々な部分（たとえば、反射ディスプレイ要素１０１ならびに／または複数の層１０３および１０５）によって鏡面反射され得る。光線１１０ａによって表される光の一部分は、ディスプレイデバイス１００によって変調され、光線１１０ｂによって表されるように、ディスプレイデバイスの前面の方へ反射される。それは、次いで、拡散器１０５によって拡散させられる。様々な実装形態では、変調された光の大部分は、図１に示されるように、鏡面反射の同じ方向１０９に沿った方向１１１に沿って反射され、拡散させられる。従来の拡散器、したがってディスプレイデバイス１００は、鏡面反射の方向１０９に沿って見られるときにディスプレイデバイス１００が最も明るく見えるように、鏡面反射の方向１０９に沿って最大前方散乱を有することができる。しかしながら、デバイスの上側層から鏡面反射された光は、図２に関して以下で説明するように、ディスプレイデバイス１００のコントラスト比を劣化させることがある。
【００２７】
[0041]  図２に、閲覧角に応じた反射ディスプレイデバイスの実装形態の反射率とコントラスト比とを示す。示されている実装形態では、直接光が、ディスプレイデバイスの表面への法線に対して約−３５度において法線の左側から入射する。反射ディスプレイデバイスは、従来の拡散器を含む上記で説明した反射ディスプレイデバイス１００と同様であり得る。閲覧角は、ディスプレイデバイスの前面への法線（たとえば、図１に示された法線１０８）に対して測定され得る。反射ディスプレイデバイスの反射率は反射率曲線２１０によって示される。反射率曲線２１０は、反射ディスプレイデバイスが様々な閲覧角において閲覧されるときの光の量の測度を与えることができ、異なる方向に沿って従来の拡散器を有する反射ディスプレイデバイスによって反射および散乱される光の量を測定することによって取得され得る。図２では、反射ディスプレイデバイスによって反射される光の量は、反射率曲線２１０を取得するために反射ディスプレイデバイスがホワイト状態に設定されたときに測定された。ディスプレイデバイスのコントラスト比は、曲線２０５によって示されている。様々な実装形態では、コントラスト比曲線２０５は、最も明るい色（たとえば、白）の比を決定することによって取得され得、反射ディスプレイデバイスとして最も暗い色（たとえば、黒）は、異なる閲覧角に沿って閲覧される。
【００２８】
[0042]  図２では、反射率曲線２１０のピークは、ディスプレイの鏡面反射角度、すなわち、ディスプレイ法線に対して３５度と一致する。また、反射率曲線２１０のピークは、コントラスト比曲線２０５が最小値まで減少する角度と一致する。この影響は、鏡面反射光がディスプレイデバイスによって変調された光と合成し、ブラック状態の輝度を増加させ、その結果、それにより、ディスプレイデバイスによって生成された画像のコントラストを低減するので、反射率曲線２１０のピークと鏡面反射角度との一致に部分的に起因することがある。また、図２から、反射ディスプレイデバイスがディスプレイデバイスの前面への法線に対する約０度からディスプレイデバイスの前面表面への法線に対する約２０〜２５度の間の角度から閲覧されるとき、コントラスト比曲線２０５のピークが生じることがわかる。コントラスト比曲線２０５中のピークは、反射率曲線２１０からわかるように、ディスプレイデバイスからの鏡面反射率の低減に部分的に起因することがある。閲覧角が、ディスプレイデバイスの鏡面反射率の増加に起因することがある鏡面角度により近いとき、ディスプレイデバイスのコントラスト比が減少することは、概して、図２中の例示的な反射率曲線２１０およびコントラスト曲線２０５から推論され得る。したがって、ディスプレイデバイスの閲覧角が、入射光がそれに沿って鏡面反射される方向と一致するとき、ディスプレイデバイスのコントラスト比は著しく劣化することがある。したがって、コントラスト比を劣化させることなしに最大輝度に対応する方向に沿ってディスプレイデバイスが閲覧され得るように、鏡面反射によるグレアを低減するために、鏡面反射の方向から離れてディスプレイの閲覧角をシフトすることが望ましい。
【００２９】
[0043]  図２から、鏡面反射の方向から約１５度だけ離れて閲覧角をシフトすることにより、鏡面反射からのグレアを低減することができることに留意されたい。上記で説明したように、反射ディスプレイデバイスの様々な実装形態は、鏡面反射の方向から離れて閲覧角をシフトすることができる拡散器を含むことができる。様々な実装形態では、従来の拡散器を備えたディスプレイデバイスは、鏡面反射を低減するために反射防止コーティングを含むことができる。しかしながら、従来の拡散器は、一般に、図３に関して詳細に説明するように、光がそれに沿って鏡面反射される方向を含み、かつ囲む円錐形状の領域中で入射光を散乱させる。
【００３０】
[0044]  図３に、４種類の拡散器についての視野角に応じた拡散光の強度の変動を示す。図３からわかるように、従来の拡散器は、光がそれに沿って鏡面反射される方向を含み、かつ囲む０度の視野角に対応する垂直閲覧方向に対して約１０度以下の角度幅を有する領域中で入射光を散乱する。したがって、有意な光パワーは、光がそれに沿って鏡面反射される方向の近くに残っている。鏡面グレアをわずかに低減するために反射防止コーティングが設けられ得るが、鏡面反射光の残差グレアは、コントラスト比を劣化させ、および／またはデバイスによって表示される色の飽和度を低下させることがある。
【００３１】
[0045]  したがって、従来の拡散器を使用するのではなく、ディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイスから反射された光（たとえば、変調された光）がそれに沿ってダイレクトされる方向を鏡面反射の方向から離れてシフトするように構成された１つまたは複数の層を含むことができる。デバイスがそのような「シフトされた（shifted）」方向、好ましくは垂直方向から閲覧されるとき、鏡面反射光は、閲覧者によって知覚される光にわずかに寄与し、それによって、鏡面反射からのグレアを低減または除去し得る。そのような実装形態では、ディスプレイがそれに沿って最も明るく見える閲覧角は、光がそれに沿って鏡面反射される方向と一致しないので、ディスプレイデバイスは、輝度の向上と、コントラスト比の増加と、色飽和度の改善と、カラーシフトの除去とを与えるために最適化され得る。様々な実装形態では、それは、ディスプレイデバイスからそれに沿って反射された光（たとえば、変調された光）方向が鏡面反射の方向から約２０度から約５０度までの範囲内の角度だけ離れてシフトされ、好ましくはディスプレイ表面に垂直である場合に有利であり得る。これは有利には、鏡面反射の方向に散乱される変調された光の量を低減し、および／またはディスプレイデバイスの輝度とコントラスト比とを増加させることができ、およびカラー角度シフトを除去する。様々な実装形態では、変調された光は、ディスプレイデバイスの表面への法線に対して約５度の角度幅を有する円錐域でダイレクト（direct）される。様々な実装形態では、ディスプレイから反射された光は、所望の設計角度にほぼ等しい半対頂角（semi vertical angle）を有する円錐形領域中でダイレクトされ得る。様々な実装形態では、別個の拡散器を設けるのではなく、拡散機能は光リダイレクタに組み込まれ得る。光リダイレクタに拡散機能を組み込むことは、２つの機能、光リダイレクトと拡散（light redirecting and diffusion）、を単一の光学要素に組み合わせ、それにより、デバイス構造を簡略化し、視覚的アーティファクト（visual artifact）を低減する。
【００３２】
[0046]  シフトされた閲覧方向を与えるために、本明細書で説明する様々な実装形態は、光リダイレクタに光学的に結合された拡散器を含む。光リダイレクタは、受光面への法線に対して非０角度において光リダイレクタの受光面に入射した略コリメート光を受光し、受光された光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクタは、略コリメート入射光が、ディスプレイデバイスに向かって受光面に実質的に垂直である方向に沿って光リダイレクタの後方に伝搬するように、略コリメート入射光をリダイレクトするように構成される。様々な実装形態では、光リダイレクタはホログラフィック光リダイレクト特徴を含むことができる。様々な実装形態では、拡散器は光リダイレクタに組み込まれ得る。様々な実装形態では、光リダイレクタはホログラフィック拡散器であり得る。これらおよび他の特徴について以下でさらに詳細に説明する。
【００３３】
[0047]  鏡面反射の方向から離れてディスプレイデバイスから反射された光をリダイレクトするために、拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素が使用され得る。拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素は、ディスプレイデバイスの表面により垂直である方向に沿って、ディスプレイから反射された光をステアリングするために使用され、それにより、コントラスト比の増加が与えられ得る。拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素は、ディスプレイデバイスの表面により垂直である方向に沿って、ディスプレイから反射された光をステアリングすることができるので、それらは、ディスプレイデバイスがある角度において閲覧されるとき、ディスプレイデバイスから反射された光のカラーシフト（たとえば、ブルーシフト）を有利に低減または除去することができる。ディスプレイがディスプレイ法線に対して角度θにおいて閲覧されるとき、知覚される波長λは、設計された波長λoからシフトされる。様々な実装形態では、知覚される波長λは、式λoｃｏｓθによって与えられ得る。図２からわかるように、従来の拡散器の場合、鏡面反射からの低い寄与と、高いコントラスト比とを有する最適な閲覧角は、法線から、０度から約２０度までの間にある。約２０度の角度で閲覧されるとき、知覚される波長λは、約０．９４である係数ｃｏｓ（２０°）でシフトされ得る。シフトのこの量は有意であり、人間の眼によって容易に識別可能であり得る。垂直方向またはほぼ垂直方向に沿って入射光をリダイレクトするホログラフィック光リダイレクタを使用することによって、ディスプレイデバイスは、垂直方向またはほぼ垂直方向において照明され得る。したがって、ディスプレイデバイスから反射された光はまた、閲覧角が０度に近くなるように垂直方向またはほぼ垂直方向に沿ってダイレクトされることになる。したがって、カラーシフトは、ホログラフィック光リダイレクタを使用して除去され得る。
【００３４】
[0048]  図４Ａに、ディスプレイ要素１０１と光リダイレクタ４０３と拡散器４０５とを含むディスプレイデバイスの実装形態を示す。ディスプレイ要素１０１は、基板４０７の第１の側面上に配設される。光リダイレクタ４０３と拡散器４０５が基板４０７の反対側にあるように、拡散器４０５は基板４０７の第１の側面上に配設され、光リダイレクタ４０３は基板４０７の第２の面上に配設される。様々な実装形態では、ディスプレイ要素１０１は反射性であり得る。様々な実装形態では、ディスプレイ要素１０１は、図１１に関して以下で説明するＩＭＯＤなどの電気機械システムベースのデバイスであり得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素１０１はＬＣＤデバイスを含むことができる。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素１０１は電気泳動デバイスを含むことができる。基板４０７は、光を透過する透過性材料を含む。たとえば、基板４０７は、ガラス、プラスチック、ポリマーなどを含むことができる。様々な実装形態では、光リダイレクタ４０３は、１つまたは複数のホログラフィック特徴を含むホログラフィック光リダイレクタであり得る。様々な実装形態では、ホログラフィック特徴は体積ホログラムであり得る。たとえば、いくつかの実装形態では、体積ホログラフィック媒体（たとえば、約２０ｕｍの厚さのホログラフィックフォトポリマーフィルム）中に複数のホログラムが重畳され得る。様々な実装形態では、拡散器４０５は、ディスプレイ要素１０１に入射した入射放射線の光位相をランダム化する位相拡散器であり得る。いくつかの実装形態では、拡散器４０５は、所望の拡散角度分布を作成するように設計された位相分布をもつミクロンおよびサブミクロンピクセルを含むことができる。いくつかの実装形態では、拡散器４０５は、ディスプレイ要素１０１の極近傍に配設され得る。ディスプレイ要素１０１の極近傍に配設された拡散器４０５の構成は、拡散器４０５がディスプレイ要素１０１からより遠くに配設されたときに生じることがある画像ぼけを低減または除去することができる。これは、ディスプレイ要素４０５が完全なネイティブピクセル解像度を達成することを可能にすることができる。図４Ａに示された実装形態では、光リダイレクタ４０３は、（たとえば、基板４０７の反対側の）拡散器４０５の上の遠い距離において配置される。たとえば、様々な実装形態では、光リダイレクタ４０３は拡散器４０５の遠距離上にあり得る。拡散器４０５と共同して光リダイレクタ４０３は、ディスプレイがほぼ垂直方向において閲覧されるときに輝度を増加させ、グレアを低減することができる。光リダイレクタ４０３は、受光面に実質的に垂直である方向に沿って非垂直角度において光リダイレクタ４０３の受光面に入射した入射光をリダイレクトすることができる。したがって、複数の角度からの照明光は、ディスプレイ要素１０１に実質的に垂直である方向に沿ってリダイレクトされ得る。たとえば、様々な実装形態では、光リダイレクタ４０３は、法線に対して±５°内にある方向に沿って、受光面への法線に対して約２０°〜５０°の間の角度において入射した入射光をリダイレクトすることができる。拡散器４０５は、リダイレクトされた光がディスプレイ��バイス１０１に入射する前に、リダイレクトされた光を拡散させることができる。たとえば、この機能を達成するために、透過拡散器が採用され得る。図４Ａに示された構成を使用してディスプレイ要素１０１に照明を与えることの一例について、以下で説明する。
【００３５】
[0049]  入射光（たとえば、太陽またはランプなどの光源からの光）は、ディスプレイ要素１０１に対して実質的に垂直になるように光リダイレクタ４０３によってリダイレクトされ、拡散器４０５に入射させられる。リダイレクトされた光は拡散器４０５を出て、ディスプレイ要素１０１に入射する。ディスプレイ要素１０１から反射された光は、拡散器４０５によってさらに拡散させられ、光リダイレクタ４０３に入射する。ディスプレイ要素１０１によって反射される光の波面は、ディスプレイ要素１０１から反射された拡散光が平面波でなくなるように、拡散器４０５によって変更される。したがって、ディスプレイ要素１０１から反射された光の大部分は、ブラッグ不整合（Bragg mismatch）により光リダイレクタ４０３のホログラフィック特徴と相互作用せず、ディスプレイ要素１０１に実質的に垂直である方向に沿ってそこを通って直進することになる。このようにして、ディスプレイ要素１０１から反射された光は、鏡面反射の方向から離れてシフトされる。光リダイレクタ４０３中のホログラフィック特徴は、複数の角度からの光を集光することによって、および鏡面反射の方向から離れてディスプレイ要素から反射された拡散光のピークをリダイレクトすることによって、垂直閲覧角において輝度を増加させることができる。様々な実装形態では、入射光は、コリメートまたは略コリメートであり得る。たとえば、入射光は、快晴の日にディスプレイデバイスに入射した日光、または、さもなければ十分に照明されない場所における、およびディスプレイからある距離離れた、光源からの光であり得る。
【００３６】
[0050]  図４Ｂに、入射周辺光に対する光リダイレクタ４０３の効果を示す。図４Ｃに、ディスプレイ要素１０１の表面から反射された光に対する光リダイレクタ４０３の効果を示す。体積ホログラフィック格子を含むホログラフィック光リダイレクタの実装形態では、ディスプレイ要素から反射された光が、記録されたホログラム角度（たとえば、ブラッグ角）から逸脱した場合、それは、ホログラムを「見ない（not "see"）」か、またはホログラムと相互作用せず、図４Ｂおよび図４Ｃに示されているように、「触れられずに（untouched）」または影響を受けずにホログラムから抜けることになる。図４Ｂおよび図４Ｃを参照すると、ブラッグ角は、非垂直角である周辺光の入射角である。ディスプレイ要素１０１から反射された光は、ホログラフィック光リダイレクタ４０３に同等に垂直でなく、ブラッグ角から逸脱する方向に沿って入射するので、それは、影響を受けずにホログラフィック光リダイレクタ４０３を通過する。
【００３７】
[0051]  図５に、ブラッグ条件（Bragg condition）からの角度偏差（angular deviation）に応じたホログラフィック体積格子（holographic volume grating）の回折効率（diffraction efficiency）を示す。図５は、０．０１４５の格子屈折率変調（grating refractive index modulation）をもつ１７μｍの厚さの体積ホログラフィック格子の場合の回折効率対角度偏差のシミュレーション結果である。図５から、角度偏差がブラッグ条件から±５°よりも大きいとき、回折効率は極めて小さくなり、光は回析されないことに留意されたい。したがって、拡散器４０５は、光リダイレクタ４０３によって２回目の回折の量を低減する。光リダイレクタ４０３の表面への法線から角度領域±５度内の拡散光は、および光リダイレクタ４０３の表面に同等に垂直でない、ホログラフィック光リダイレクタ４０３によって回析されないことになる。図３に示された拡散光角度プロファイルを検査することにより、拡散器４０５から後ろに散乱される±５度範囲内の光は、それらがブラッグ条件を満たすので、ホログラムによって相互に離れて回析されるが、光の残余は、所望の方向に沿って伝搬されることがわかる。いくつかの実装形態では、拡散器機能は、一方または両方の記録レーザービームの光路中に所望の拡散器を設けることによってホログラム記録中にホログラムと組み合わせられる。したがって、そのような実装形態では、ディスプレイ要素１０１から反射された光のためのブラッグ不整合条件は自動的に満たされ得る。
【００３８】
[0052]  様々な実装形態では、光リダイレクタ４０３は、光リダイレクタ４０３の表面に実質的に垂直である方向に沿って、異なる入射方向から入射した光をリダイレクトするように構成された複数の体積ホログラムを含むことができる。様々な実装形態では、光リダイレクタ４０３は、異なる方位角に沿って入射した光をダイレクトすることができる複数のホログラムを含むことができる。たとえば、受光面を閲覧するときに見られるような、時計の１２時、１０時（１０：３０）および２時（１：３０）の位置の方位角に対応する角度と、約４５度の仰角とにおいて入射した入射略コリメート光（incident near-collimated light）。これは有利には、複数角度から光照明をリダイレクトし、ほぼ垂直な閲覧方向においてディスプレイデバイスの輝度を向上させることができる。
【００３９】
[0053]  図６に、２つの異なる入射方向から入射した光を受光し、リダイレクトするように構成された２つのホログラム４０３ａおよび４０３ｂを含むディスプレイデバイスの実装形態を示す。２つのホログラム４０３ａおよび４０３ｂは体積ホログラム（たとえば、ホログラム格子）を含むことができる。様々な実装形態では、２つのホログラム４０３ａおよび４０３ｂは、同じホログラフィック媒体中に重畳され得る。いくつかの実施形態では、２つのホログラム４０３ａおよび４０３ｂは、異なるホログラフィック媒体上に記録され得る。２つの異なる入射方向から入射した光をリダイレクトすることに加えて、２つのホログラム４０３ａおよび４０３ｂは、光の異なる波長をリダイレクトするように構成されたホログラフィック特徴を含むことができる。たとえば、いくつかの実装形態では、ホログラム４０３ａは、波長の第１の範囲内で入射した光をリダイレクトするように構成され得、ホログラム４０３ｂは、波長の第２の範囲内で入射した光をリダイレクトするように構成され得る。いくつかの実装形態では、波長の第１の範囲と波長の第２の範囲とは重複することがある。しかしながら、他の実装形態では、波長の第１の範囲と波長の第２の範囲とは重複しないことがある。また他の実装形態では、波長の第１の範囲と波長の第２の範囲とは同じであり得る。
【００４０】
[0054]  ホログラフィック光リダイレクタの様々な実装形態は、薄い複数の透過ホログラムを含むことができる。たとえば、様々な実装形態では、ホログラムは、約５μｍから約５０μｍの間の厚さを有するホログラフィック層中に記録され得る。ホログラフィック層は薄くなり得るので、ホログラフィック光リダイレクタは波長偏差に鈍感であり得る。図７に、ブラッグ条件からの波長偏差に応じた体積格子の回折効率を示す。図７は、０．０１４５の格子屈折率変調をもつ１７μｍの厚さの体積ホログラフィック格子の場合の波長偏差に応じた回折効率のシミュレーション結果である。シミュレーションでは、ホログラムは緑波長レーザーを使用して記録されると考えられ、したがって、回折効率は緑において１００％である。図７から、回折効率は、青および赤色光の場合、約８５％まで低下することがわかる。光の波長の変動を伴う回折効率の低減または低下は、たとえば、レインボーアーティファクト（rainbow artifact）などの視覚的アーティファクトをもたらすことがある。レインボーアーティファクトを低減するために、回折効率が波長とともに著しく変動しないように、異なる波長において複数のホログラムを同時に記録するために、赤、緑、および青波長の３つのレーザーが使用され得る。
【００４１】
[0055]  図８に、ディスプレイ要素１０１の前方に配設されたホログラフィック光学要素８０５を含むディスプレイデバイス８００の実装形態を示す。ホログラフィック光学要素８０５は、拡散器と一体化されたホログラフィック光リダイレクタであり得る。したがって、ホログラフィック光学要素８０５は、光リダイレクタと拡散器の両方として機能する。したがって、拡散器機能は、拡散機能と光リダイレクション機能とが同じ光学的構成要素８０５によって実行されるようにホログラフィック特徴に組み込まれる。この構成はディスプレイデバイスの構造を簡略化し、構成要素数を低減し、製造上のコスト削減を実現することができる。また、光をリダイレクトし、拡散させるように構成された単一の光学要素８０５は、薄い体積ホログラムに関連するレインボーアーティファクトを減少させることができる。
【００４２】
[0056]  図示された実装形態８００では、ホログラフィック光学要素８０５は基板４０７の第１の側面上に配設され、ディスプレイ要素１０１は基板４０７の第２の面上に配設される。第１の側面からの光は、ホログラフィック光学要素８０５の表面への法線に対して非垂直角度においてホログラフィック光学要素８０５に入射する。入射した非垂直光は、表面法線に対してほぼ垂直である方向に沿ってホログラフィック光学要素８０５によってリダイレクトされる。リダイレクトされた光はまた、ホログラフィック光学要素８０５によって同時に拡散させられる。図示された実装形態８００では、ホログラフィック光学要素８０５とディスプレイ要素１０１が基板の反対側に配設されるが。他の実装形態では、ホログラフィック光学要素８０５は、ディスプレイ要素１０１上に直接配設され得る。
【００４３】
[0057]  拡散器機能は、ホログラムを記録するときに拡散器（diffusers）を配置することによってホログラムに組み込まれ得る。図９Ａに、拡散器としても機能するホログラフィック光リダイレクタを記録するために使用され得るシステム９００を示す。図９Ａのシステムは、拡散器機能を組み込む白色光輝度向上ホログラムを記録するために使用され得る。図示されたシステム９００は、第１の波長範囲内で光を出力するように構成された第１の光源９０１ａと、第２の波長範囲内で光を出力するように構成された第２の光源９０１ｂと、第３の波長範囲内で光を出力するように構成された第３の光源９０１ｃとを含む。様々な実装形態では、３つの異なる光源９０１ａ、９０１ｂおよび９０１ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）波長領域中の波長を有するレーザーであり得る。３つの異なる波長範囲内の３つの異なる光源９０１ａ、９０１ｂおよび９０１ｃを利用することは、多波長ホログラム（たとえば、白色光ホログラム）を同時に記録するために有益であり得る。異なる光源９０１ａ〜９０１ｃの各々から出力された光は、半波長板（half-wave plate）９０５および／または偏光子（polarizer）９０７などの光学的構成要素を使用することによって調整され得る。様々な実装形態では、反射によるレーザー出力の不安定化を防ぐために、アイソレータ９０３が光源９０１ａ〜９０１ｃのうちの１つまたは複数の出力に配設され得る。異なる光源９０１ａ〜９０１ｃの各々から出力された光は、合成多波長ビーム（ombined multi-wavelength beam）を生成するためにミラー９０９とビームスプリッタ９１１および９１３との組合せを使用して合成され得る。ホログラフィック媒体９２９の露出を制御するために、合成多波長ビームの光路中にシャッター９１５が配設され得る。合成多波長ビームのスポットサイズは、ビームエキスパンダ９１７と開口９１９との組合せを使用することによって、所望の値に調整され得る。合成多波長ビームは、ホログラフィック媒体９２９に垂直である第１の経路と、ホログラフィック媒体９２９に対して非垂直角度にある第２の経路とに沿ってホログラフィック媒体９２９のほうへ合成多波長ビームをダイレクトするビームスプリッタ９２１に入射する。第１および第２の光路に沿ってホログラフィック媒体９２９に入射した合成多波長ビームは干渉し、ホログラフィック媒体９２９内に干渉縞を形成する。このようにして、非垂直角度において入射光を受光し、ほぼ垂直角度においてそれをリダイレクトするホログラフィック光リダイレクタが記録される。様々な実装形態では、ホログラフィック媒体９２９は、フォトポリマー、光屈折材料、フォトレジストなどを含むことができる。
【００４４】
[0058]  拡散機能を組み込むために、拡散器９２５は、システム９００に示されているように第２の光路中に設けられる。図示された実装形態では、拡散器は第２の光路中に配設されているが、他の実装形態では、拡散器は、第１の光路、または第１および第２の光路中に配設され得る。記録光効率の効率を増加させ、および／または回折効率を増加させるために、随意のコリメーティングレンズ（collimating lens）９２７が、拡散器９２５から、レンズ９２７の焦点距離に等しい距離だけ離れて配置され得る。ホログラフィック媒体９２９は、異なる方位角においてホログラムを記録するために、ホログラフィック媒体９２９の表面への法線に直交する平面において回転され得る。このようにして記録されるホログラムは、光拡散と輝度向上とを単一の構成要素中に組み合わせる。
【００４５】
[0059]  様々な実装形態では、マスタホログラムが、図９Ａに示されたシステムと同様の２つのコヒーレント多波長レーザービームを使用して記録され得る。マスタホログラムは、ホログラム複製方法を使用してホログラムを生成するために使用され得る。ホログラム複製方法の実装形態は、単一の多波長レーザービーム（たとえば、赤、緑および青波長を含む）と、記録されたマスタホログラムと、ホログラムがその上に複製されるホログラム媒体とを含む。したがって、ホログラム複製方法は単一のコヒーレントビームを含むことができる。
【００４６】
[0060]  図９Ｂは、複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を含む光リダイレクタを製造する方法９５０の実装形態について説明するフローチャートである。方法９５０は、ブロック９５１に示されているように、受光面を含む基板を設けることを含む。様々な実装形態では、基板は透過基板であり得る。基板は、たとえば、ガラス、プラスチック、ポリマーなどの透過性材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、基板は剛性であり得る。他の実装形態では、基板は可とう性であり得る。基板は、表面法線を有する受光面を含み、表面法線に対してある角度にある入射方向から略コリメート光を受光するように構成される。
【００４７】
[0061]  方法９５０は、ブロック９５３に示されているように、基板に対して複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を配設することをさらに含む。複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴は、基板の受光面の前方または後方に配設され得る。
【００４８】
[0062]  図９Ｃは、ホログラフィック媒体中に複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を形成する方法９５５の実装形態について説明するフローチャートである。方法９５５は、ブロック９５７に示されているように、基板の受光面の前方または後方に第１のホログラフィック媒体を配設することを含む。第１のホログラフィック媒体は、フォトポリマー、光屈折材料、フォトレジストなどを含むことができる。第１のホログラフィック媒体は約１０μｍから約１００μｍの間の厚さを有することができる。他の実装形態では、第１のホログラフィック媒体は約１００μｍから約１ｍｍの間の厚さを有することができる。様々な実装形態では、第１のホログラフィック媒体は、物理的または化学的堆積方法を使用して配設され得る。
【００４９】
[0063]  方法９５５は、ブロック９５９に示されているように、第１のホログラフィック媒体中に複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴を形成することをさらに含む。様々な実装形態では、複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴は、上記で説明したように、コヒーレント多波長ビームとマスタホログラムとを使用して形成され得る。他の実装形態では、複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴は、図９Ａに示し、上記で説明したシステム９００と同様のシステムを使用して形成され得る。ホログラフィック光リダイレクタを製造する他の方法も使用され得る。
【００５０】
[0064]  様々な実装形態では、第１のホログラフィック媒体は基板として使用され、それにより、別個の基板の必要をなくすことができる。様々な実装形態では、複数の透過ホログラフィック光リダイレクト特徴は、基板の表面に積層された第１のホログラフィック媒体中に形成され得る。様々な実装形態では、基板は、ディスプレイ要素を担持する基板を含むことができる。
【００５１】
[0065]  図１０Ａに、蛍光灯によって照明されるディスプレイパネル１００１の実装形態を示す。様々な実装形態では、ディスプレイパネル１００１は複数のディスプレイ要素１０１を含むことができる。様々な実装形態では、ディスプレイパネルは、以下の図１１を用いて詳細に説明する複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むことができる。図１０Ｂに、上記で説明したように、拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素を備えたディスプレイパネルによって表示される画像を示す。図１０Ｃに、７８のヘイズ値（haze value）をもつ従来の拡散器を備えたディスプレイパネルによって表示される画像を示す。光は、図１０Ａに示されているように、ディスプレイパネル１００１の上面への法線に対して約４５°の角度にある方向に沿ってディスプレイパネル１００１に入射する。ディスプレイパネル１００１によって表示されるビューをキャプチャするために、ディスプレイパネル１００１の上面に垂直な方向に沿ってカメラ（図示せず）が設けられる。図１０Ｂと図１０Ｃとを比較すると、上記で説明したように、拡散器に光学的に結合されたホログラフィック光リダイレクタ、または光をリダイレクトし、拡散させることができる単一のホログラフィック光学要素を備えたディスプレイパネル１００１からのビューは、従来の拡散器を備えたディスプレイパネル１００１からのビューと比較してかなり明るいことに留意されたい。
【００５２】
[0066]  図１１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図である。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＥＭＳ（ＭＥＭＳなど）ディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素は、明状態または暗状態のいずれかに構成され得る。明（「緩和」、「開」または「オン」など）状態では、ディスプレイ要素は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」など）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。ＭＥＭＳディスプレイ要素は、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光の特定の波長で反射するように構成され得る。いくつかの実装形態では、複数のディスプレイ要素を使用することによって、原色の様々な強度およびグレーの様々な濃淡が達成され得る。
【００５３】
[0067]  ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、行と列に構成され得るＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むことができる。アレイ中の各ディスプレイ要素は、（光ギャップ、キャビティまたは光共振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、可動反射層（すなわち、機械層とも呼ばれる可動層）と固定部分反射層（すなわち、固定層）など、少なくとも反射層と半反射層のペア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。たとえば、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。それらの２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置と入射光の（１つまたは複数の）波長とに応じて、強め合うようにおよび／または弱め合うように干渉し、各ディスプレイ要素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。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素は、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、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、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。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。いくつかの他の実装形態では、印加電荷が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。
【００５４】
[0068]  図１１中のアレイの図示の部分は、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の形態の２つの隣接する干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。（図示のような）右側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、それに隣接する、またはそれに接触する作動位置に示されている。右側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧ＶBIASは、可動反射層１４を移動させ、またそれを作動位置に維持するのに十分である。（図示のような）左側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む光学スタック１６から（設計パラメータに基づいてあらかじめ決定され得る）ある距離をおいた緩和位置に示されている。左側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧Ｖ0は、右側のディスプレイ要素１２の作動位置などの作動位置への可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。
【００５５】
[0069]  図１１では、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の反射特性が、概して、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２に入射する光１３を示す矢印と、左側のディスプレイ要素１２から反射する光１５とを用いて示されている。ディスプレイ要素１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過し、光学スタック１６に向かい得る。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し得、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を透過した光１３の部分は、可動反射層１４から反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻り得る。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（強め合うおよび／または弱め合う）干渉が、デバイスの閲覧側または基板側のディスプレイ要素１２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長の強度を部分的に決定することになる。いくつかの実装形態では、透明基板２０は（ガラスプレートまたはパネルと呼ばれることがある）ガラス基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英、パイレックス（登録商標）、または他の好適なガラス材料であるかまたはそれらを含み得る。いくつかの実装形態では、ガラス基板は、０．３、０．５または０．７ミリメートルの厚さを有し得るが、いくつかの実装形態では、ガラス基板は（数十ミリメートルなど）より厚いことも（０．３ミリメートル未満など）より薄いこともある。いくつかの実装形態では、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：polyethylene terephthalate）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyether ether ketone）基板など、非ガラス基板が使用され得る。そのような実装形態では、非ガラス基板は０．７ミリメートル未満の厚さを有する可能性があるが、基板は設計考慮事項に応じてより厚いことがある。いくつかの実装形態では、金属箔またはステンレス鋼ベースの基板など、不透明基板が使用され得る。たとえば、固定反射層と、部分に透過性で、部分的に反射性である可動層とを含む逆方向（reverse）ＩＭＯＤベースのディスプレイは、図１１のディスプレイ要素１２として基板の反対側から閲覧されるように構成され得、不透明基板によってサポートされ得る。
【００５６】
[0070]  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（１つまたは複数の）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。いくつかの実装形態では、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：indium tin oxide）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、クロムおよび／またはモリブデン）、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。いくつかの実装形態では、光学スタック１６のいくつかの部分は、部分光吸収体と電気導体の両方として働く、単一の半透明の厚み（single semi-transparent thickness）の金属または半導体を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはディスプレイ要素の他の構造の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤディスプレイ要素間で信号を運ぶ（bus）ように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の導電層または電気伝導性／部分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。
【００５７】
[0071]  いくつかの実装形態では、光学スタック１６の（１つまたは複数の）層の少なくともいくつかは、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」という用語を、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する。いくつかの実装形態では、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平行ストリップのシリーズとして形成されて、図示されたポスト１８など、支持体の上に堆積された列と、ポスト１８間に位置する介在する犠牲材料（sacrificial material）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。いくつかの実装形態では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は約１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００５８】
[0072]  いくつかの実装形態では、各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、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と見なされ得る。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１１中の左側のディスプレイ要素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との間にギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、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、対応するディスプレイ要素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１１中の右側の作動ディスプレイ要素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り得る。いくつかの事例ではアレイ中のディスプレイ要素のシリーズが「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。いくつかの実装形態では、行は「コモン」ラインと呼ばれることがあり、列は「セグメント」ラインと呼ばれることがあり、その逆も同様である。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置されるか（「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、非線形構成で配置され得る（「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、互いに直交して配置される必要がなく、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置を含み得る。
【００５９】
[0073]  図１２Ａおよび図１２Ｂは、複数のＩＭＯＤディスプレイ要素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である。ディスプレイデバイス４０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それの軽微な変形は、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、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、様々なタイプのディスプレイデバイスをも示す。
【００６０】
[0074]  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、また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。
【００６１】
[0075]  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ＩＭＯＤベースのディスプレイを含むことができる。
【００６２】
[0076]  ディスプレイデバイス４０の構成要素が図１２Ａ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に結合され得るアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。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上に表示され得る画像データのためのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も画像ソースモジュールとして働き得る。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、（信号をフィルタ処理するかまたはさもなければ操作するなど）信号を調整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とマイクロフォン４６とに接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８とドライバコントローラ２９とに接続され得る。ドライバコントローラ２９はフレームバッファ２８とアレイドライバ２２とに結合され得、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合され得る。図１２Ａに特に示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０中の１つまたは複数の要素が、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において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。
【００６３】
[0077]  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。いくつかの実装形態では、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、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ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４３は、３Ｇ、４Ｇまたは５Ｇ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）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標）：Global System for Mobile communications）、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（登録商標） Environment）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Terrestrial Trunked Radio）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶ−ＤＯ：Evolution Data Optimized）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＡ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＢ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：High Speed Packet Access）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：High Speed Downlink Packet Access）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋：Evolved High Speed Packet Access）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ（登録商標）：Long Term Evolution）、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得る。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。
【００６４】
[0078]  いくつかの実装形態では、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、いくつかの実装形態では、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得るフォーマットに、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（color, saturation and gray-scale level）を含むことができる。
【００６５】
[0079]  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。
【００６６】
[0080]  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。いくつかの実装形態では、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。
【００６７】
[0081]  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、ディスプレイのディスプレイ要素の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印加される。
【００６８】
[0082]  いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で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（ＩＭＯＤディスプレイ要素コントローラなど）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（ＩＭＯＤディスプレイ要素ドライバなど）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（ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイなど）であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であり得る。
【００６９】
[0083]  いくつかの実装形態では、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、ディスプレイアレイ３０と一体化された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。いくつかの実装形態では、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。
【００７０】
[0084]  電源５０は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。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセント（wall socket）あるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。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。
【００７１】
[0085]  いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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装され得る。
【００７２】
[0086]  本明細書で使用する、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す句は、単一のメンバーを含むそれらの項目の任意の組合せを指す。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を包含するものとする。
【００７３】
[0087]  本明細書で開示する実装形態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装され得る。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装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、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。
【００７４】
[0088]  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、および回路を実装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装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。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せなどのコンピューティングデバイスの組合せ、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装され得る。いくつかの実装形態では、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。
【００７５】
[0089]  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装され得る。また、本明細書で説明する主題の実装形態は、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、実装され得る。
【００７６】
[0090]  本開示で説明した実装形態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装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。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、たとえば、実装されたＩＭＯＤディスプレイ要素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。
【００７７】
[0091]  また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せて実装され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明された様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実装され得る。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。
【００７８】
[0092]  同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。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、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態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、他の実装形態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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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