(57)【要約】  本開示は、流体充填キャビティを含むディスプレイのためのシステム、方法および装置を提供する。ディスプレイは、複数の光変調器と、可視部分と、不可視部分とを含み得る。泡発生器は、キャビティの不可視部分内に配置され、不可視部分内で泡を形成するように配列され得る。ディスプレイの不可視部分は、1つまたは複数の泡が発生させられ、移動することが可能にされる領域を含み得る。ディスプレイは、泡発生器の動作を制御するように配列されたコントローラを含み得る。ディスプレイはまた、ディスプレイ装置の温度または圧力を測定するように配列された温度センサまたは圧力センサを含み得る。コントローラは、温度センサ、圧力センサ、または両方の、いずれかからの信号に応答して、泡発生器の動作を制御し得る。
2016517541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光変調器を含むキャビティであって、液体で充填され、可視部分と不可視部分とを含むキャビティと、
前記キャビティの前記不可視部分内に配置され、前記不可視部分内で泡を形成するように構成される、泡発生器と
を含むディスプレイ装置。
【請求項２】
前記泡発生器の動作を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記ディスプレイ装置の温度を測定するように構成された温度センサをさらに含む、請求項2に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記温度センサからの信号に応答して、前記泡発生器の前記動作を制御する、請求項3に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記温度センサが前記キャビティ内に置かれる、請求項3に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記キャビティと物理的に通信しており、前記コントローラと電気的に通信している、圧力センサをさらに含み、前記コントローラが、前記圧力センサからの信号に応答して、前記泡発生器の前記動作を制御する、請求項2に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記泡発生器が熱源を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記熱源が、コントローラからの信号に応答して、熱を発生させるように構成された抵抗器を含む、請求項7に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記不可視部分が、泡が形成されること、または移動することが可能にされる領域を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記ディスプレイ装置が、プロセッサと通信するように構成され、前記プロセッサが、画像データを処理し、メモリデバイスと通信し、入力デバイスから入力データを受信するように構成される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記ディスプレイ装置が、コントローラから前記画像データの少なくとも一部分を受信するように構成されたドライバ回路から、少なくとも1つの信号を受信する、請求項10に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記プロセッサが、画像ソースモジュールから画像データを受信するように構成され、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11に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
ディスプレイ内の泡形成を制御するための方法であって、
複数の光変調器を含むキャビティを設けるステップであって、前記キャビティは可視部分と不可視部分とを含む、ステップと、
前記キャビティを液体で充填するステップと、
前記キャビティの前記不可視部分内に配置された泡発生器を使用して、泡を発生させるステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記ディスプレイの温度を測定するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディスプレイの前記温度を測定することに応答して、前記泡発生器の動作を制御するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
ディスプレイ内の泡形成を制御するためのシステムであって、
複数の光変調器を含むキャビティであって、液体で充填され、可視部分と不可視部分とを含むキャビティと、
前記キャビティの前記不可視部分内で泡を発生させるための手段と
を含むシステム。
【請求項１７】
前記キャビティの前記不可視部分内で前記泡を発生させるための前記手段の動作を制御する手段をさらに含む、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムが、前記ディスプレイの温度を測定する手段をさらに含み、前記キャビティの前記不可視部分内で前記泡を発生させるための前記手段の前記動作を制御する前記手段が、前記温度を測定する前記手段から信号を受信する、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
ディスプレイアセンブリを製造する方法であって、
第1の基板と第2の基板とを設けるステップと、
泡発生器を、前記第1の基板および前記第2の基板のうちの少なくとも1つの上に設けるステップと、
前記泡発生器がキャビティの不可視部分内に置かれるように、前記キャビティを形成するために、前記第1の基板および前記第2の基板の周囲を部分的に囲んで配列されたシーリング材を介して、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合するステップと、
前記キャビティを流体で実質的に充填するステップと、
前記キャビティを密閉するステップと
を含む方法。
【請求項２０】
少なくとも1つの泡捕捉領域を、前記第1の基板および前記第2の基板のうちの少なくとも1つの表面上に形成するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディスプレイの分野に関し、より詳細には、液体充填ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システム(EMS)は、電気および機械要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサ、鏡および光学膜などの光学的構成要素、ならびにエレクトロニクス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)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上にわたるサイズを有する構造を含み得る。ナノ電気機械システム(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み得る。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、あるいは、基板および/もしくは堆積材料層の部分をエッチング除去するか、または、層を追加して電気および電気機械デバイスを形成する、他のマイクロマシニングプロセスを使用して、作成され得る。
【０００３】
MEMSデバイスは、セルラー電話、コンシューマーエレクトロニクスデバイス、およびテレビジョンモニタまたはディスプレイなどのデバイスのための、スイッチ、センサ、およびディスプレイ要素として機能することができる。いくつかのディスプレイは、可動の電気機械要素を使用して、光変調を実行する、機械的光変調器を組み込んでいる。これらのディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスにおいて、要素の毎回の動きは、電気機械デバイスの性能および信頼性を無効にするか、または大幅に低減することがある、不整合の影響を受けやすい。
【０００４】
液晶ディスプレイとは異なり、MEMS方式ディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含む。いくつかのデバイスでは、毎回の要素の動きは、要素のうちの1つまたは複数を静止摩擦が無効にする機会を与える。この動きは、作動流体(流体とも呼ばれる)にすべての部品を浸すことによって補助され、作業流体は通常、摩擦係数が低く、長期にわたり劣化の影響が最小のものである。
【０００５】
さらに、使用されるいかなる作動流体も、デバイスの光路の一部(および、したがって、その光学的品質と一体)になるので、作動流体の状態における最小の変化が、デバイスの外観および動作に有害な影響を与え得る。MEMS直視型装置中の流体を含む壁は、ディスプレイの一部を形成する。実際は、それらの壁がMEMSダイレクトディスプレイの最大部分であることが一般的である。このために、ビルダーは、作動流体が動作する際に受ける圧力の量を制限することを余儀なくされる。大きすぎる圧力およびディスプレイ基板は、中心で膨れ、その光学的品質に影響を及ぼし得る。その一方で、内圧が低すぎると、作動流体が液体である場合、流体を沸騰させることになり、流体が泡を形成し得る。
【０００６】
作動流体が、オイルなどの液体であるとき、気泡が少なくとも2つの主なソースから形成され得る。第1のソースは、製造プロセス中に捕捉されたか、またはシールを通して漏れ込んだ可能性がある空気であり、第2のソースは、低圧状況によって作り出されたオイル蒸気である。実際には、温度が下がるにつれて、オイルは、エンクロージャを形成する基板の速度とは異なる速度で収縮する。これが起こり、事前に泡が存在しないとき、1つまたは複数の泡が、ディスプレイの1つまたは複数のロケーションにおいて急激に再結晶し得る。これらの泡が、ユーザが見る可視部分内に形成されるとき、これらの泡が目障りになり、通常、デバイスの交換につながる。
【０００７】
したがって、ディスプレイ泡の形成とディスプレイ内の泡のロケーションとを制御し、泡がユーザによって可視ではないディスプレイの部分内で形成されるようにする必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【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、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。
【０００９】
本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、複数の光変調器を有するキャビティを含むディスプレイ装置において実施することができ、そこで、キャビティは液体で充填される。キャビティはまた、可視部分と不可視部分とを含む。ディスプレイ装置はまた、キャビティの不可視部分内に配置され、不可視部分内で泡を形成するように構成される、泡発生器を含む。
【００１０】
いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置は、泡発生器の動作を制御するように構成されたコントローラを含む。ディスプレイ装置はまた、ディスプレイ装置の温度を測定するように構成された温度センサを含み得る。いくつかの実装形態では、コントローラは、温度センサからの信号に応答して、泡発生器の動作を制御する。温度センサは、キャビティ内、キャビティの外部、またはキャビティに近接して置かれ得る。
【００１１】
ディスプレイ装置は、キャビティと物理的に通信しており、コントローラと電気的に通信している、圧力センサを含み得る。コントローラは、圧力センサからの信号に応答して、泡発生器の動作を制御し得る。泡発生器は、熱源を含み得る。熱源は、コントローラからの信号に応答して、熱を発生させるように構成された抵抗器または抵抗素子を含み得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置の不可視部分は、泡が形成されること、または移動することが可能にされる領域を含む。
【００１２】
ディスプレイ装置は、プロセッサと通信するように構成されてよく、そこで、プロセッサは、画像データを処理し、メモリデバイスと通信するように構成される。ディスプレイ装置は、コントローラから画像データの少なくとも一部分を受信するように構成されたドライバ回路から、少なくとも1つの信号を受信し得る。プロセッサは、画像ソースモジュールから画像データを受信するように構成されてよく、そこで、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つを含む。プロセッサは、入力デバイスから入力データを受信するように構成され得る。プロセッサは、泡発生のためのコントローラとして機能し得る。
【００１３】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ内の泡形成を制御するための方法において実施され得る。方法は、複数の光変調器を有するキャビティを設けるステップであって、キャビティは可視部分と不可視部分とを含む、ステップと、キャビティを液体で充填するステップと、キャビティの不可視部分内に配置された泡発生器を使用して、泡を発生させるステップとを含む。方法はまた、ディスプレイの温度を測定するステップを含み得る。いくつかの実装形態では、方法は、ディスプレイの温度を測定することに応答して、泡発生器の動作を制御するステップを含む。測定するステップは、キャビティ内に置かれた温度センサによって実行され得る。泡発生器の動作を制御するプロセスは、キャビティと物理的に通信している圧力センサからの信号に応答して実行され得る。泡発生器は、熱源を含み得る。熱源は、コントローラからの信号に応答して、熱を発生させるようにされた抵抗器を含み得る。
【００１４】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ内の泡形成を制御するためのシステムにおいて実施され得る。システムは、複数の光変調器を有し、液体で充填されたキャビティを含む。キャビティは、可視部分と不可視部分とを含む。システムはまた、キャビティの不可視部分内で泡を発生させるための手段を含む。いくつかの実装形態では、システムは、キャビティの不可視部分内で泡を発生させるための手段の動作を制御する手段を含む。システムはまた、ディスプレイの温度を測定する手段を含み、キャビティの不可視部分内で泡を発生させるための手段の動作を制御する手段が、温度を測定する手段から信号を受信するようにし得る。
【００１５】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイアセンブリを製造する方法において実施され得る。方法は、第1の基板と第2の基板とを設けるステップと、泡発生器を、第1の基板および第2の基板のうちの少なくとも1つの上に設けるステップと、泡発生器がキャビティの不可視部分内に置かれるように、キャビティを形成するために、第1の基板および第2の基板の周囲を部分的に囲んで配列されたシーリング材を介して、第1の基板と第2の基板とを接合するステップと、キャビティを流体で実質的に充填するステップと、キャビティを密閉するステップとを含む。方法はまた、少なくとも1つの泡捕捉領域を、第1の基板および第2の基板のうちの少なくとも1つの表面上に形成するステップを含み得る。
【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を、添付の図面および以下の説明において示す。本開示で提供する例を、主にEMSおよびMEMS方式ディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、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など、他のタイプのディスプレイに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、一定の縮尺で描かれてはいない場合があることに留意されたい。
【００１７】
上記の説明は、以下の図面を参照しながら、以下の発明を実施するための形態からより容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】例示的なディスプレイ装置の等角図である。
【図１Ｂ】図1Aのディスプレイ装置のブロック図である。
【図２】図1AのMEMS方式ディスプレイへの組込みに適した例示的なシャッター式光変調器の透視図である。
【図３Ａ】図1AのMEMS方式ディスプレイに組み込まれた光変調器を制御するために適した制御マトリクスの概略図である。
【図３Ｂ】図3Aの制御マトリクスに接続されたシャッター式光変調器アレイの透視図である。
【図４Ａ】開状態における二重作動シャッターアセンブリの平面図である。
【図４Ｂ】閉状態における二重作動シャッターアセンブリの平面図である。
【図５】シャッター式ディスプレイ装置の断面図である。
【図６Ａ】泡発生器を含むディスプレイアセンブリの図である。
【図６Ｂ】抵抗素子を含むディスプレイアセンブリの図である。
【図７Ａ】基板上で泡発生器と泡捕捉領域とを含む、ディスプレイアセンブリの図である。
【図７Ｂ】基板上で泡発生器と泡捕捉領域とを含む、ディスプレイアセンブリの図である。
【図７Ｃ】基板上で泡発生器と泡捕捉領域とを含む、ディスプレイアセンブリの図である。
【図８】泡発生器と、基板の周囲に沿った連続泡捕捉領域とを含む、ディスプレイアセンブリの別の図である。
【図９】泡捕捉領域を有するディスプレイアセンブリのまた別の図である。
【図１０Ａ】基板の幾何学的マッチングによって形成された泡捕捉領域ロケーションを含む、ディスプレイアセンブリの図である。
【図１０Ｂ】基板の幾何学的マッチングによって形成された泡捕捉領域ロケーションを含む、ディスプレイアセンブリの図である。
【図１１Ａ】スペーサと壁泡捕捉領域構成とを含む、ディスプレイアセンブリの上面図である。
【図１１Ｂ】スペーサと壁泡捕捉領域構成とを含む、ディスプレイアセンブリの断面図である。
【図１２】ディスプレイアセンブリ中の泡の形成を制御するためのプロセスのフロー図である。
【図１３】泡発生器を含むディスプレイアセンブリを製造するためのプロセスのフロー図である。
【図１４Ａ】複数の光変調器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である。
【図１４Ｂ】複数の光変調器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である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明は、本開示の発明的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は、当業者には容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いている(ビデオなど)か、動いていない(静止画像など)かにかかわらず、および、テキストであるか、グラフィックであるか、絵であるかにかかわらず、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施され得る。より詳細には、説明する実装形態は、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、時計、計算機、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、自動ディスプレイ(オドメーターディスプレイ、および速度計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(車両中のリア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、パーキングメーター、パッケージング(マイクロ電気機械システム(MEMS)適用例を含む電気機械システム(EMS)適用例、ならびに、非MEMS適用例におけるものなど)、審美構造物(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、またはそれに関連付けられ得ることが企図される。本明細書の教示はまた、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、
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も使用され得る。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ことを意図しておらず、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。
【００２０】
いくつかのディスプレイは、液体充填キャビティを使用して、光を変調するために使用される光変調器を収容し、それによって、見ている人に画像を提供する。キャビティは、前面ガラス基板と後面ガラス基板とによって画定され、エポキシによってその辺に沿って密閉され得る。ガラス基板の熱係数が、キャビティを充填するために使用される液体とは異なるので、ディスプレイの温度が下がるにつれて、液体がガラスよりも速い速度で収縮し、キャビティ内で泡の形成を生じる。ディスプレイの可視部分内に形成される泡は、ディスプレイ画像を不都合に妨害し、ディスプレイ品質の劣化を生じる。また、泡は、光変調器の損傷を生じ、ディスプレイ品質の低下を生じることがある。キャビティ内の泡形成を防止する代わりに、1つの手法は、泡形成の悪影響を防止する方法で、泡の形成を制御することである。
【００２１】
これは、たとえば、光変調器を収容する液体充填キャビティを含むディスプレイ装置を有することによって達成することができ、そこで、キャビティは、可視部分と不可視部分とを含む。泡発生器は、キャビティの不可視部分内に配置され、不可視部分内で泡を形成するように構成される。不可視部分中の泡の形成を促進することによって、可視部分内の泡の形成が抑制される。
【００２２】
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ように実装され得る。泡発生器を、ディスプレイの流体充填キャビティの不可視部分中など、特定のロケーション中に含めることによって、キャビティの可視部分中ではなく、不可視部分内の泡の形成が促進される。したがって、キャビティの可視部分中の不都合な泡形成が抑制される。加えて、様々な実装形態は、温度センサを利用して、キャビティ中の流体の温度を測定し、温度データをコントローラに提供し得る。コントローラは、温度データを使用して、泡がキャビティの望ましくない部分中に形成され得る前に、いつ泡発生器を使用して泡形成を開始するべきであるかを予測的に決定し得る。コントローラは、ディスプレイキャビティ内またはその外部の複数の温度センサと有利にインターフェースして、ディスプレイアセンブリ温度を正確に、高い信頼性で評価し得る。その上、様々な実装形態は、圧力データをコントローラへ送る圧力センサを含み得る。コントローラは、温度および圧力のうちの1つ、または両方に応答して、泡発生器を制御し得る。泡発生器を実装することによって、特定の実装形態はまた、ディスプレイの製造またはアセンブリ中に泡をキャビティに導入する必要を回避する。さらに、泡発生器が、必要とされるときにキャビティ中で泡を誘導することができるので、もはやディスプレイキャビティ中の泡の維持に関する懸念がない。
【００２３】
図1Aは、例示的な直視型MEMS方式ディスプレイ装置100の概略図を示している。ディスプレイ装置100は、行および列に配列された複数の光変調器102a〜102d(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および102dは開状態にあり、光を通させる。光変調器102bおよび102cは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器102a〜102dの状態を選択的にセットすることによって、ディスプレイ装置100は、1つのランプまたは複数のランプ105で照射された場合、バックライト付きディスプレイ用の画像104を形成するのに利用することができる。別の実装形態では、装置100は、装置の前面から発する周辺光の反射によって、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つのランプ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。
【００２４】
いくつかの実装形態では、各光変調器102は、画像104中の画素106に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置100は、複数の光変調器を利用して、画像104中の画素106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を含み得る。特定の画素106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104中のカラー画素106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104中のルミナンスレベルを提供するために、画素106ごとに2つ以上の光変調器102を含む。画像に関して、「画素」は、画像の解像度によって定義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の構造構成要素に関して、「画素」という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに使用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。
【００２５】
ディスプレイ装置100は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、ユーザは、光変調器を含み、場合によってはディスプレイ上で見られる輝度および/またはコントラストを増強するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって、画像を見る。
【００２６】
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し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置された1つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングし、または選択的に遮断する。場合によっては、各画素を均一に照明できるように、ランプからの光は、光ガイドまたは「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイは、光変調器を含む一方の基板がバックライトのすぐ上に配置されるサンドイッチアセンブリ配列を円滑にするように、透明基板またはガラス基板の上に構築されることが多い。
【００２７】
各光変調器102は、シャッター108および開口109を含むことができる。画像104中の画素106を照明するために、シャッター108は、見ている人に向かって光が開口109を通るように配置される。画素106を未点灯のまま保つために、シャッター108は、光が開口109を通過するのを妨げるように配置される。開口109は、各光変調器102中の反射材料または光吸収材料を通じてパターニングされた開口部によって画定される。
【００２８】
ディスプレイ装置は、シャッターの移動を制御するための、基板と、光変調器とに接続された制御マトリクスも含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに、少なくとも1つの書込み許可相互接続110(「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる)と、各画素列に対する1つのデータ相互接続112と、すべての画素に、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にある画素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(「書込み許可電圧、VWE」)の印加に応じて、所与の画素行に対する書込み許可相互接続110は、行中の画素を、新規シャッター移動命令を受諾するように準備する。データ相互接続112は、新規移動命令を、データ電圧パルスの形で伝達する。データ相互接続112に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態において、シャッターの静電的な移動に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、スイッチ、たとえばトランジスタ、または、データ電圧よりも通常、規模が高い別個の作動電圧の、光変調器102への印加を制御する他の非線形回路要素を制御する。次いで、これらの作動電圧を印加した結果、シャッター108の静電駆動移動が生じる。
【００２９】
図1Bは、例示的なホストデバイス120(すなわち、セルフォン、スマートフォン、PDA、MP3プレーヤ、タブレット、電子リーダー、ネットブック、ノートブックなど)のブロック図を示している。ホストデバイス120は、ディスプレイ装置128、ホストプロセッサ122、環境センサ124、ユーザ入力モジュール126、および電源を含む。
【００３０】
ディスプレイ装置128は、複数のスキャンドライバ130(「書込み許可電圧源」とも呼ばれる)、複数のデータドライバ132(「データ電圧源」とも呼ばれる)、コントローラ134、共通ドライバ138、ランプ140〜146、ランプドライバ148、および、図1Aに示す光変調器102などのディスプレイ要素のアレイ150を含む。スキャンドライバ130は、スキャンライン相互接続110に書込み許可電圧を印加する。データドライバ132は、データ相互接続112にデータ電圧を印加する。
【００３１】
ディスプレイ装置のいくつかの実装形態において、データドライバ132は、特に画像104のルミナンスレベルがアナログ方式で導出されるべきである場合、ディスプレイ要素のアレイ150にアナログデータ電圧を提供するように構成される。アナログ動作において、光変調器102は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続112を通して印加されると、シャッター108における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、画像104におけるある範囲の中間照明状態すなわちルミナンスレベルが生じるように設計される。他の場合には、データドライバ132は、2つ、3つまたは4つのデジタル電圧レベルの縮小セットのみをデータ相互接続112に印加するように構成される。これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター108の各々に対して、開状態、閉状態、または他の不連続状態(discrete state)をセットするように設計される。
【００３２】
スキャンドライバ130およびデータドライバ132は、デジタルコントローラ回路134(「コントローラ134」とも呼ばれる)に接続される。コントローラはデータを、いくつかの実装形態では、あらかじめ決定され、行および画像フレームでグルーピングされ得る、シーケンスに編成されて、ほぼ直列方式でデータドライバ132に送る。データドライバ132は、直列並列データコンバータと、レベルシフティングと、一部のアプリケーション向けにはデジタルアナログ電圧コンバータとを含み得る。
【００３３】
ディスプレイ装置は、場合によっては、共通電圧源とも呼ばれる1組の共通ドライバ138を含む。いくつかの実装形態において、共通ドライバ138は、たとえば、一連の共通相互接続114に電圧を供給することによって、ディスプレイ要素のアレイ150内のすべてのディスプレイ要素にDC共通電位を提供する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ138は、コントローラ134からのコマンドに従って、ディスプレイ要素のアレイ150に対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイ150の複数の行および列中のすべてのディスプレイ要素の同時作動を駆動および/または開始することが可能であるグローバル作動パルスを出す。
【００３４】
異なるディスプレイ機能のためのドライバ(たとえば、スキャンドライバ130、データドライバ132、および共通ドライバ138)はすべて、コントローラ134によって時間同期される。コントローラからのタイミングコマンドが、ランプドライバ148と、ディスプレイ要素のアレイ150内の特定の行の書込み許可およびシーケンシングと、データドライバ132からの電圧の出力と、ディスプレイ要素作動を可能にする電圧の出力とにより、赤、緑および青および白色ランプ(それぞれ140、142、144、および146)の照明を調整する。いくつかの実装形態では、ランプは、発光ダイオード(LED)である。
【００３５】
コントローラ134は、シャッター108の各々が、新規画像104に適した照明レベルにリセットされ得るためのシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新規画像104は、周期的間隔でセットされ得る。たとえば、ビデオディスプレイの場合、カラー画像104またはビデオフレームは、10〜300ヘルツ(Hz)の範囲の周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態において、アレイ150への画像フレームの設定は、交替画像フレームが、赤、緑および青など、交替する一連の色で照射されるように、ランプ140、142、144、および146の照明と同期される。それぞれの色のための画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが、20Hzを超過する周波数で交替される場合、人間の脳は、交替するフレーム画像を、広い連続する範囲の色を有する画像の知覚に平均する。代替実装形態では、原色をもつ4つ以上のランプが、ディスプレイ装置100において利用されてよく、赤、緑、および青以外の原色を利用する。
【００３６】
ディスプレイ装置100が、開状態と閉状態との間のシャッター108のデジタル切替えのために設計されるいくつかの実装形態において、コントローラ134は、前述のように、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置100は、画素ごとに複数のシャッター108を使用することによって、グレースケールを提供することができる。
【００３７】
いくつかの実装形態において、画像104の状態についてのデータは、コントローラ134によって、ディスプレイ要素アレイ150に、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によりロードされる。シーケンス中の行すなわちスキャンラインごとに、スキャンドライバ130は、アレイ150のその行について、書込み許可相互接続110に書込み許可電圧を印加し、続いて、データドライバ132が、選択された行中の各列について、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このプロセスは、アレイ150中のすべての行についてデータがロードされるまで繰り返す。いくつかの実装形態において、データローディングのための選択された行のシーケンスは、線形であり、アレイ150中の上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、選択された行のシーケンスは、視覚的アーティファクトを最小限にするために擬似ランダム化される。また、いくつかの他の実装形態では、シーケンシングはブロックで編成され、この場合、ブロックに対して、画像104の状態の特定の一部のみについてのデータが、たとえば、シーケンス中のアレイ150の5行おきにのみアドレス指定することによってアレイ150にロードされる。
【００３８】
いくつかの実装形態において、アレイ150に画像データをロードするためのプロセスは、アレイ150のディスプレイ要素を作動させるプロセスとは、時間的に分離される。これらの実装形態において、ディスプレイ要素アレイ150は、アレイ150中の各ディスプレイ要素に対するデータメモリ要素を含むことができ、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されたデータに従って、シャッター108の同時作動を開始するためのトリガ信号を、共通ドライバ138から搬送するためのグローバル作動相互接続を含み得る。
【００３９】
代替実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150と、ディスプレイ要素を制御する制御マトリクスとが、方形の行および列以外の構成で配列され得る。たとえば、ディスプレイ要素は、六角形アレイまたは曲線をなす行および列で配列され得る。概して、本明細書で使用するスキャンラインという用語は、書込み許可相互接続を共有する、任意の複数のディスプレイ要素を指すものである。
【００４０】
ホストプロセッサ122は全般的に、ホストの動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ122は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサであり得る。ホストデバイス120内に含まれるディスプレイ装置128に対して、ホストプロセッサ122は、画像データならびにホストに関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量を含むホストに関する情報、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および/または画像モードを選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。
【００４１】
ユーザ入力モジュール126は、ユーザの個人的好みをコントローラ134に直接、またはホストプロセッサ122を介して伝える。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール126は、ユーザが「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしているソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ134への複数のデータ入力はコントローラに対し、最適な画像化特性に対応する様々なドライバ130、132、138および148にデータを提供するように指示する。
【００４２】
環境センサモジュール124も、ホストデバイス120の一部として含まれ得る。環境センサモジュール124は、温度および/または周辺の採光条件など、周辺環境に関するデータを受信する。センサモジュール124は、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい昼光の中の屋外環境で動作しているのか、夜間の屋外環境で動作しているのかを区別するようにプログラムされ得る。センサモジュール124は、コントローラ134が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ134に通信する。
【００４３】
図2は、例示的なシャッター式光変調器200の透視図を示している。シャッター式光変調器200は、図1Aの直視型MEMS方式ディスプレイ装置100への組込みに適している。光変調器200は、アクチュエータ204に結合されたシャッター202を含む。アクチュエータ204は、2つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ205(「アクチュエータ205」)から形成され得る。シャッター202は、一方では、アクチュエータ205に結合する。アクチュエータ205は、表面203に対して実質的に平行である運動面における表面203の上方で、シャッター202を横方向に移動する。シャッター202の反対側は、アクチュエータ204によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング207に結合する。
【００４４】
各アクチュエータ205は、シャッター202をロードアンカ208に接続するコンプライアントロードビーム206を含む。ロードアンカ208は、コンプライアントロードビーム206とともに、機械的サポートとして働き、シャッター202を、表面203に近接して懸架されたまま保つ。表面203は、光を通過させるための1つまたは複数の開口穴211を含む。ロードアンカ208は、コンプライアントロードビーム206とシャッター202とを表面203に物理接続し、ロードビーム206を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気接続する。
【００４５】
基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板204を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴211が形成される。基板204がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板203に堆積された遮光材料の層に開口穴211が形成される。開口穴211は概して、円形、楕円、多角形、蛇行状、または形状が不規則でよい。
【００４６】
各アクチュエータ205は、各ロードビーム206に隣接して配置されたコンプライアント駆動ビーム216も含む。駆動ビーム216は、一方の端部において、駆動ビーム216の間で共有される駆動ビームアンカ218に結合する。各駆動ビーム216の他端は、自由に移動する。各駆動ビーム216は、駆動ビーム216の自由端と、ロードビーム206の固定端との近くのロードビーム206に最接近するように湾曲される。
【００４７】
動作時、光変調器200を組み込むディスプレイ装置は、駆動ビームアンカ218を介して駆動ビーム216に電位を印加する。第2の電位が、ロードビーム206に印加され得る。駆動ビーム216とロードビーム206との間の得られる電位差は、駆動ビーム216の自由端を、ロードビーム206の固定端の方に引き付け、ロードビーム206のシャッター端を、駆動ビーム216の固定端の方に引き付け、そうすることによって、シャッター202を、駆動アンカ218に向かって横に駆動する。コンプライアント部材206は、ビーム206および216の電位にわたる電圧が除去されたとき、ロードビーム206がシャッター202をその初期位置に押し戻すように、スプリングとして働き、ロードビーム206に蓄えられた応力を解放する。
【００４８】
光変調器200などの光変調器は、電圧が除去された後にシャッターをその休止位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、「開」および「閉」アクチュエータの2種セット、ならびにシャッターを開状態または閉状態のいずれかに移動させるための「開」および「閉」電極の別個のセットを組み込むことができる。
【００４９】
制御マトリクスによりシャッターおよび開口のアレイを制御して、画像が生じるようにし、多くの場合、適切なルミナンスレベルで画像を移動させるための様々な方法がある。一部のケースでは、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た行および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて遂行される。他のケースでは、ディスプレイの速度、ルミナンスレベルおよび/または電力消散性能を向上させるために、切替えおよび/またはデータ記憶要素を、アレイ(いわゆるアクティブマトリクス)の各画素中に含めることが適切である。
【００５０】
図3Aは、例示的な制御マトリクス300の概略図を示している。制御マトリクス300は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図3Bは、図3Aの制御マトリクス300に接続された例示的なシャッター式光変調器アレイ320の透視図を示している。制御マトリクス300は、画素アレイ320(「アレイ320」)をアドレス指定することができる。各画素301は、アクチュエータ303によって制御される、図2のシャッターアセンブリ200などの弾性シャッターアセンブリ302を含み得る。各画素は、開口324を含む開口層322も含み得る。
【００５１】
制御マトリクス300は、シャッターアセンブリ302が形成される基板304の表面に、拡散または薄膜堆積電気回路として組み立てられる。制御マトリクス300は、制御マトリクス300中の画素301の各行に対するスキャンライン相互接続306と、制御マトリクス300中の画素301の各列に対するデータ相互接続308とを含む。各スキャンライン相互接続306は、書込み許可電圧源307を、対応する画素301の行中の画素301に電気接続する。各データ相互接続308は、データ電圧源309(「Vdソース」)を、対応する画素の列中の画素301に電気接続する。制御マトリクス300中で、Vdソース309は、シャッターアセンブリ302の作動に使用されるエネルギーの大部分を提供する。このように、データ電圧源、Vdソース309は、作動電圧源としても働く。
【００５２】
図3Aおよび図3Bを参照すると、画素アレイ320中の各画素301または各シャッターアセンブリ302に対して、制御マトリクス300は、トランジスタ310とキャパシタ312とを含む。各トランジスタ310のゲートは、画素301が置かれているアレイ320中の行のスキャンライン相互接続306に電気接続される。各トランジスタ310のソースは、それに対応するデータ相互接続308に電気接続される。各シャッターアセンブリ302のアクチュエータ303は、2つの電極を含む。各トランジスタ310のドレインは、対応するキャパシタ312の1つの電極、および対応するアクチュエータ303の電極のうちの1つと並列に電気接続される。シャッターアセンブリ302内のキャパシタ312の他方の電極およびアクチュエータ303の他方の電極は、共通または接地電位に接続される。代替実装形態では、トランジスタ310は、半導体ダイオードおよび/または金属絶縁体金属サンドイッチ型スイッチ素子で置き換えることができる。
【００５３】
動作時、画像を形成するために、制御マトリクス300は、各スキャンライン相互接続306にVweを順に印加することによって、シーケンス中のアレイ320中の各行を書込み可能にする。書込み可能にされた行に対して、行中の画素301のトランジスタ310のゲートへのVweの印加により、トランジスタ310を通してデータ相互接続308に電流が流れて、シャッターアセンブリ302のアクチュエータ303に電位が印加される。行が書込み可能にされている間、データ電圧Vdが、データ相互接続308に選択的に印加される。アナロググレースケールを与える実装形態では、各データ相互接続308に印加されるデータ電圧は、書込み可能にされたスキャンライン相互接続306とデータ相互接続308との交差に置かれた画素301の所望の輝度との関係で変えられる。デジタル制御方式を提供する実装形態では、データ電圧は、比較的低規模の電圧(すなわち、グランドに近い電圧)になるように、またはVat(作動閾電圧)を満たし、もしくは超えるように選択される。データ相互接続308へのVatの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ内のアクチュエータ303が作動し、シャッターアセンブリ302内のシャッターを開く。データ相互接続308に印加された電圧は、制御マトリクス300が行にVweを印加するのをやめた後でも、画素301のキャパシタ312に蓄えられたままとどまる。したがって、シャッターアセンブリ302が作動するのに十分な程長い時間、行において電圧Vweを待ち、保持する必要はなく、そのような作動は、書込み許可電圧が行から除去された後も進行し得る。キャパシタ312は、アレイ320内のメモリ要素としても機能し、画像フレームの照明のために作動命令を記憶する。
【００５４】
アレイ320の画素301ならびに制御マトリクス300は、基板304上に形成される。アレイ320は、基板304上に配設された開口層322を含み、開口層322は、アレイ320中のそれぞれの画素301に対する1組の開口324を含む。開口324は、各画素中のシャッターアセンブリ302と整列される。いくつかの実装形態では、基板304は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板304は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口324を形成する。
【００５５】
シャッターアセンブリ302は、アクチュエータ303とともに、双安定にされ得る。すなわち、シャッターは、いずれかの位置にシャッターを保持するための電力がほとんどまたはまったく要求されることなく、少なくとも2つの均衡位置(たとえば開または閉)に存在し得る。より具体的には、シャッターアセンブリ302は、機械的に双安定であり得る。シャッターアセンブリ302のシャッターが正しい位置でセットされると、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要求されない。シャッターアセンブリ302の物理要素に対する機械的圧力が、シャッターを所定の場所で保持し得る。
【００５６】
シャッターアセンブリ302はまた、アクチュエータ303とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッター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、(シャッターが開または閉のいずれかの状態で)閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。対向力は、図2に示すシャッター式光変調器200内のスプリング207などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。
【００５７】
光変調器アレイ320は、画素ごとに単一のMEMS光変調器を有するものとして示されている。各画素中に複数のMEMS光変調器が設けられる他の実装形態も可能であり、そうすることによって、各画素中の単なる2進「オン」または「オフ」光学状態以上のものを可能にする。画素中の複数の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開口324が不等面積をもつ符号化面積分割グレースケールのいくつかの形が可能である。
【００５８】
図4Aおよび図4Bは、例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリ400の図を示している。図4Aに示す二重アクチュエータシャッターアセンブリ400は、開状態にある。図4Bは、閉状態にある二重アクチュエータシャッターアセンブリ400を示している。シャッターアセンブリ200とは対照的に、シャッターアセンブリ400は、シャッター406の両側にアクチュエータ402および404を含む。各アクチュエータ402および404は、独立に制御される。第1のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ402は、シャッター406を開くのを担当する。第2の対向アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ404は、シャッター406を閉じるのを担当する。アクチュエータ402および404は両方とも、コンプライアントビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ402および404は、シャッターがその上方で懸架されている開口層407に対して実質的に、平行な平面にあるシャッター406を駆動することによって、シャッター406を開閉する。シャッター406は、アクチュエータ402および404に取り付けられたアンカ408によって、開口層407の少し上方で懸架される。シャッター406の移動軸に沿って、シャッター406の両端に取り付けられたサポートを含むことにより、シャッター406の面外運動が低減され、運動を基板に対して実質的に平行な平面に閉じ込める。図3Aの制御マトリクス300との類似性によって、シャッターアセンブリ400とともに使用するのに適した制御マトリクスは、対向するシャッター開アクチュエータ402およびシャッター閉アクチュエータ404の各々につき、1つのトランジスタおよび1つのキャパシタを含み得る。
【００５９】
シャッター406は、光が通り得る2つのシャッター開口412を含む。開口層407は、3つの開口409からなるセットを含む。図4Aにおいて、シャッターアセンブリ400は開状態にあり、したがって、シャッター開アクチュエータ402は作動しており、シャッター閉アクチュエータ404はその弛緩位置にあり、かつシャッター開口412の中心線が開口層の開口409のうちの2つの中心線と一致する。図4Bにおいてシャッターアセンブリ400は閉状態に移されており、したがって、シャッター開アクチュエータ402はその弛緩位置にあり、シャッター閉アクチュエータ404は作動しており、かつシャッター406の遮光部分はこのとき、開口409(点線として示す)を通る光の透過を遮断するための所定の位置にある。
【００６０】
各開口は、その周囲に、少なくとも1つの辺をもつ。たとえば、方形開口409は、4つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が開口層407に形成される代替実装形態では、各開口は、単一辺のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数学的な意味において分離され、または独立する必要はなく、連結されてよい。すなわち、開口の一部または成形断面が、各シャッターとの対応を維持し得る間、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続外周が複数のシャッターによって共有されるように連結され得る。
【００６１】
様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口412および409に通すために、開口層407中の開口409の対応する幅またはサイズよりも大きい幅またはサイズをシャッター開口412に与えることが有利である。閉状態において光が漏れるのを効果的に阻止するために、シャッター406の遮光部分が開口409と重なるのが好ましい。図4Bは、シャッター406内の遮光部分の辺と、開口層407内に形成される開口409の1つの辺との間の所定の重複416を示す。
【００６２】
静電アクチュエータ402および404は、その電圧変位挙動により、シャッターアセンブリ400に双安定特性が与えられるように設計される。シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータの各々について、作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、そのアクチュエータが閉状態である(シャッターは開または閉のいずれかである)間に印加されると、対向アクチュエータに作動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。そのような対向力に対してシャッターの位置を維持するのに必要とされる最小電圧は、維持電圧Vmと呼ばれる。
【００６３】
図5は、シャッター式光変調器(シャッターアセンブリ)502を組み込んだ例示的なディスプレイ装置500の断面図を示している。各シャッターアセンブリ502は、シャッター503とアンカ505とを組み込んでいる。アンカ505とシャッター503との間で接続されると、表面の少し上でシャッター503を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ502は、プラスチックまたはガラスで作られた基板など、透明基板504上に配設される。基板504上に配設された後ろ向き反射層、反射膜506が、シャッターアセンブリ502のシャッター503の閉位置の下に置かれた複数の表面開口508を画定する。反射膜506は、表面開口508を通らない光を、ディスプレイ装置500の後ろに向かって逆反射する。反射開口層506は、スパッタリング、蒸着、イオンめっき、レーザアブレーション、または化学気相堆積(CVD)を含むいくつかの気相堆積技法によって薄膜方式で形成された含有物をもたない微粒金属膜であり得る。いくつかの他の実装形態では、後ろ向き反射層506は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折率の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として作製され得る。シャッターが自由に移動する反射膜506からシャッター503を分離する垂直ギャップは、0.5〜10ミクロンの範囲内である。垂直ギャップの規模は、図4Bに示す重複416など、閉状態における、シャッター503の辺と、開口508の辺との間の横の重複よりも小さいことが好ましい。
【００６４】
ディスプレイ装置500は、基板504を平面光ガイド516から分離する随意のディフューザ512および/または随意の輝度増強膜514を含む。光ガイド516は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド516は、1つまたは複数の光源518によって照射され、バックライトを形成する。光源518は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード(LED)でよい。反射体519は、ランプ518から光ガイド516に光を向けるのを助ける。前向き反射膜520が、バックライト516の後ろに配設され、シャッターアセンブリ502に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ502のうちの1つを通らない、バックライトからの光線521などの光線は、バックライトに戻され、膜520から再度反射される。この方式において、第1のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置500を離れることができない光は、リサイクルし、シャッターアセンブリ502のアレイ中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光リサイクルは、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。
【００６５】
光ガイド516は、ランプ518から開口508の方に、したがってディスプレイの前面の方に光を向け直す1組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム517を含む。光リダイレクタ517は、交替で断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド516のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム517の密度は概して、ランプ518からの距離とともに増大する。
【００６６】
いくつかの実装形態では、開口層506は、光吸収材料で作ることができ、代替実装形態では、シャッター503の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングすることができる。いくつかの他の実装形態では、開口層506は、光ガイド516の表面に直接堆積され得る。いくつかの実装形態では、開口層506は、(後で説明するMEMSダウン構成の場合のように)シャッター503およびアンカ505と同じ基板上に配設される必要はない。
【００６７】
いくつかの実装形態では、光源518は、異なる色、たとえば、赤色、緑色、および青色のランプを含み得る。人間の脳が、異なる色の画像を単一の多色画像に平均するのに十分なレートで、異なる色のランプで画像を連続して照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターアセンブリ502のアレイを使用して形成される。別の実装形態では、光源518は、4つ以上の異なる色を有するランプを含む。たとえば、光源518は、赤色、緑色、青色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および黄色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、光源518は、シアン色、マゼンタ色、黄色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および白色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源518に含まれ得る。たとえば、5つの色を使用する場合、光源518は、赤色、緑色、青色、シアン色および黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源518は、白色、オレンジ色、青色、紫色および緑色ランプ、または白色、青色、黄色、赤色およびシアン色ランプを含み得る。6つの色を使用する場合、光源518は、赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色および黄色ランプ、または白色、シアン色、マゼンタ色、黄色、オレンジ色および緑色ランプを含み得る。
【００６８】
カバープレート522は、ディスプレイ装置500の前面を形成する。カバープレート522の後ろ側は、コントラストを増すために、ブラックマトリクス524でカバーされ得る。代替実装形態では、カバープレートは、カラーフィルタ、たとえば、シャッターアセンブリ502のうちの異なるものに対応する、固有の赤色、緑色、および青色フィルタを含む。カバープレート522は、シャッターアセンブリ502から、いくつかの実装形態では、あらかじめ決定され得る、距離だけ離れて支えられ、ギャップ526を形成する。ギャップ526は、機械的サポートもしくはスペーサ527によって、および/またはカバープレート522を基板504に付着させる粘着シール528によって維持される。
【００６９】
粘着シール528は、流体530を封じ込める。流体530は、好ましくは約10センチポアズを下回る粘度、好ましくは約2.0を上回る比誘電率、および約104V/cmを上回る絶縁破壊強度で工作される。流体530は、潤滑剤としても働き得る。いくつかの実装形態では、流体530は、高い表面湿潤性をもつ疎水性液体である。代替実装形態では、流体530は、基板504の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率を有する。
【００７０】
機械的光変調器を組み込んだディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスでは、要素の毎回の動きは、要素のうちの1つまたは複数を静止摩擦が無効にする機会を与える。この動きは、流体(流体530とも呼ばれる)にすべての部品を浸し、MEMSディスプレイセルの流体空間またはギャップ内に(たとえば、接着剤で)流体を密閉することによって、補助される。流体530は通常、摩擦係数が低く、粘度が低く、長期的に劣化の影響が最小のものである。MEMS方式ディスプレイアセンブリが流体530用に液体を含むとき、液体は少なくとも部分的に、MEMS方式光変調器の可動部のうちのいくつかを囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を下げるために、液体は、70センチポアズを下回る粘度を有する。いくつかの他の実装形態では、液体は、10センチポアズを下回る粘度を有する。70センチポアズを下回る粘度をもつ液体は、4000グラム/モルを下回るか、または場合によっては400グラム/モルを下回る低分子量を有する材料を含み得る。そのような実装形態にも好適であり得る流体530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、シリコーンオイル、フッ化シリコーンオイル、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。有用な流体は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、たとえば、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、またはアルキルメチルシロキサン、たとえば、ヘキシルペンタメチルジシロキサン(hexylpentamethyldisiloxane)であり得る。有用な流体はアルカン、たとえば、オクタンまたはデカンであり得る。有用な流体はニトロアルカン、たとえば、ニトロメタンであり得る。有用な流体は芳香族化合物、たとえば、トルエンまたはジエチルベンゼンであり得る。有用な流体はケトン、たとえば、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンであり得る。有用な流体はクロロカーボン、たとえば、クロロベンゼンであり得る。有用な流体はクロロフルオロカーボン、たとえば、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であり得る。これらのディスプレイアセンブリについて考えられる他の流体には、酢酸ブチルおよびジメチルホルムア
ミドが含まれる。これらのディスプレイについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび2-トリフルオロメチル-3-エトキシドデカフルオロヘキサン(2-trifluoromethyl-3-ethoxydodecafluorohexane)が含まれる。
【００７１】
板金または成形プラスチックアセンブリブラケット532は、カバープレート522と、基板504と、バックライトと、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット532は、複合ディスプレイ装置500に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブ(indent tab)で固定される。いくつかの実装形態では、光源518は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体536は、光ガイド516の辺から漏れた光を光ガイド516に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ502およびランプ518に制御信号ならびに電力を与える電気相互接続は、図5に示していない。
【００７２】
ディスプレイ装置500は、MEMSアップ構成と呼ばれ、したがって、MEMS方式光変調器が、基板504の前面、すなわち見ている人の方を向く表面上に形成される。シャッターアセンブリ502は、反射開口層506のすぐ上に構築される。MEMSダウン構成と呼ばれる代替実装形態では、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。MEMSダウン構成において、MEMS方式光変調器を収容する基板は、ディスプレイ装置500におけるカバープレート522に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド516の方を向く表面にMEMS方式光変調器が配置されるように配向される。MEMS方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層506からのギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、MEMS変調器が形成される基板とを接続する、一連のスペーサポストによって維持され得る。いくつかの実装形態では、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素間に配設される。MEMS光変調器を、それらの対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは10ミクロン未満、または重複416など、シャッターと開口との間の重複よりも小さい距離である。
【００７３】
図6Aは、泡発生器602を含むディスプレイアセンブリ600の図である。ディスプレイアセンブリはまた、可視部分606と不可視部分608とを有する、キャビティ604を含む。泡発生器602は、コントローラ610と電子的に接続される。ディスプレイアセンブリは、コントローラ610と電子的に接続される温度センサ612をさらに含む。温度センサ612は、ディスプレイアセンブリ600に近接して置かれ得る。図6Aは、キャビティ604の外部に置かれている温度センサを示すが、温度センサ612は、キャビティ604の外部、その内側、それに隣接して、またはそれと物理的に接触して置かれ得る。温度センサ612は、キャビティ604内に配置されて、キャビティ604内の液体の温度をより直接的に測定することができる。センサはまた、ディスプレイアセンブリ600と接触してもよい。液体は、本明細書で図5に関して説明したものなど、作動流体であり得る。加えて、温度センサ612は、泡発生器602に近接して置かれ得る。温度センサ612は、キャビティ604の外部に置かれて、周囲の環境の周辺温度を測定することができる。いくつかの実装形態では、複数の温度センサ612があってよく、そこで、各温度センサ612は、キャビティ604の外部、その内側、それに隣接して、またはそれと物理的に接触して置かれる。
【００７４】
泡発生器602は、キャビティ604内で気泡を形成することが可能な任意のタイプのデバイスを含み得る。泡発生器602は、限定はしないが、泡を発生させるための熱エネルギー源、音波エネルギー源、電気エネルギー源、または化学エネルギー源を含み得る。いくつかの実装形態では、泡発生器602は、コントローラ610と電気通信している抵抗素子を含む。コントローラ610からの電気パルスまたは電流に応答して、抵抗素子は、熱エネルギーを放出し、抵抗素子の周囲の流体の一部分を有効に加熱することができる。抵抗素子は、周囲の流体が液相から気相への相変化を経験するように、その周囲の流体の温度を上げ得る。したがって、抵抗素子は、泡発生器602として動作することができる。
【００７５】
泡発生器602は、受動泡発生器または能動泡発生器を含み得る。受動泡発生器は、泡形成を促進する受動核生成部位を含み得る。受動核生成部位は、泡形成を促進するために、特定の材料(エポキシなど)または工作された表面(表面欠陥、不連続性、または表面不整合など)を含み得る。能動泡発生器は、上記で説明したような抵抗器または抵抗素子などの加熱要素を含み得るが、能動泡発生は、他の方法で実施され得る。たとえば、泡発生器602は、電気分解を利用して気泡を形成し得る。代替的に、泡発生器602は、音波または音響圧力波を発生させて、泡を作り出し得る。また、いくつかの実装形態では、泡発生器602は、能動泡発生要素および受動泡発生要素の組合せを含み得る。
【００７６】
いくつかの実装形態では、コントローラ610は、温度センサ612からの信号に応答して、泡発生器602の動作を制御する。設定された温度、たとえば、泡が液体充填キャビティ604内で形成されることが期待されるときの臨界温度を摂氏1度(℃)またはそれ以上の温度(℃)が、センサ612によって測定されるとき、コントローラ610は、電流またはパルスを泡発生器602に与えることによって、泡発生器602を活性化させるように構成され得る。
【００７７】
動作時、キャビティ604は、作動流体で少なくとも部分的に充填される。いくつかの実装形態では、キャビティ604は、作動流体が典型的な周辺温度を下回る温度である間に、充填されるが、いくつかの他の実装形態では、その温度はより高くなり得る。周辺温度は、すべての季節および地理的ロケーション下の周囲の環境の温度を含み得る。本明細書で説明するディスプレイのための動作の周辺温度は、約-20℃から約60℃までの範囲を含んでよく、そのようなディスプレイは、その範囲を超えて実行することが期待される。本明細書で説明するディスプレイの記憶のための周辺温度は、約-30℃から約80℃までの温度範囲を含む。典型的な周辺温度は、約15〜30℃の範囲内の温度を含み得る。ディスプレイアセンブリ600の温度が下がるにつれて、作動流体およびディスプレイアセンブリ600の構成要素は、収縮する。ただし、作動流体は、ディスプレイアセンブリ600構成要素よりも速い速度で収縮し、減圧と、キャビティ604内の空隙または泡の形成とを生じ得る。可視部分606中の泡の形成を防止するために、コントローラ610および泡発生器602は、代わりに不可視部分608中の泡の形成を指示するように実装され得る。コントローラ610は、温度センサ612からの温度信号を監視することができる。温度が、設定されたしきい値温度、たとえば、約6℃まで下がるとき、コントローラ610は、電子信号を送り、泡発生器602を活性化させることができる。泡発生器602は、次に、1つまたは複数の泡を不可視部分608内で発生させ、それによって、キャビティ604内の他のどこかでの泡の形成が抑制される。
【００７８】
キャビティ604内部の圧力が、ほぼ温度しきい値で流体の蒸気圧に達するとき、1つまたは複数の泡が、泡発生器602によって発生させられ得る。ただし、泡が形成されると、キャビティ604中の圧力は、泡が存在する限り、所与の温度で一定のままになり、その理由は、泡が膨張または収縮して、残りの流体の体積変化を補償することができるからである。したがって、泡が不可視部分608中で泡発生器602によって形成されると、圧力は、所与の温度で十分に安定したままになり、キャビティ604の別のロケーション中の泡形成を防止することになる。いくつかの実装形態では、ディスプレイアセンブリ600中の流体の臨界温度は、約5℃であり得る。したがって、コントローラ610のための温度しきい値は、たとえば、約6℃に設定されて、泡形成が、キャビティ604内の他のどこかではなく、泡発生器602において起こることが保証され得る。
【００７９】
図6Bは、抵抗素子652を含むディスプレイアセンブリ650の図である。ディスプレイアセンブリ650は、可視部分658と不可視部分660とを有する、液体充填キャビティ656を含む。ディスプレイアセンブリ650は、抵抗素子652およびセンサ654と電気通信しているコントローラ662を含む。センサ654は、温度センサ、圧力センサであってよく、または、圧力と温度の両方のセンサを含み得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイアセンブリ650は、複数のセンサ654を含み得る。たとえば、ディスプレイアセンブリ650は、1つまたは複数の温度センサ654と、1つまたは複数の圧力センサ654とを含み得る。各センサ654は、温度センサであるかまたは圧力センサであるかにかかわらず、キャビティ656の外部、その内側、それに隣接して、またはそれと物理的に接触して置かれ得る。
【００８０】
動作時、キャビティ656は、作動流体で少なくとも部分的に充填される。いくつかの実装形態では、キャビティ656は、作動流体が典型的な周辺温度を下回る温度である間に、充填される。ただし、他の場合には、温度はより高くなり得る。ディスプレイアセンブリ650の温度が下がるにつれて、作動流体は収縮する。可視部分658中の泡の形成を防止するために、コントローラ662は、代わりに不可視部分660中の泡の形成を指示する。コントローラ662は、センサ654からの信号を監視する。センサ654信号が、いくつかの実装形態ではあらかじめ定義され得るしきい値を超えるか、またはしきい値を下回って低下すると、コントローラ662が判断するとき、コントローラ662は、不可視部分660内の抵抗素子652へ電子信号を送る。コントローラ662は、約6℃で抵抗素子652において泡形成を開始するように構成され得る。泡発生器からの熱が、次いで、抵抗素子652に近接した液体の温度を約6℃まで上げて、一部の作動流体が相を気体に変化させ、不可視部分660中に置かれている抵抗素子652に近接した泡の形成を生じるようにする。
【００８１】
より一般的には、泡形成温度は、ディスプレイアセンブリが密閉される際の温度に依存しているので、コントローラ662は、ディスプレイアセンブリが密閉される際の温度に基づいて、泡発生器を活性化させるために、いくつかの実装形態ではあらかじめ決定され得る温度設定またはしきい値で構成され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイは、蒸気泡が形成され得る前に、密閉温度を15〜20℃下回る温度に冷却することができる。たとえば、ディスプレイアセンブリが22℃で密閉される場合、蒸気泡は、22-15℃、すなわち7℃で形成され得る。別の例では、ディスプレイが0℃で密閉される場合、泡が形成され得る際の温度は、約-15℃になる。ディスプレイは、設計制約および密閉温度に応じて、泡が形成され得る前に、これらの例で説明したよりもなお一層冷却し得ることは、当業者には容易に理解されよう。いくつかの実装形態では、泡は、流体がその蒸気圧に極めて近いとき、すなわち、小さい温度変化が相に影響を及ぼし得るところで、形成され得る。したがって、いくつかの実装形態では、温度しきい値設定は、ディスプレイアセンブリを密閉する時間に、ディスプレイアセンブリまたは流体の温度を測定することによって決定される。代替的に、コントローラ662は、温度しきい値で構成またはプログラムされてよく、密閉の時間における温度は、10〜20度または15〜40度など、温度しきい値を約5〜80度上回るように制御される。
【００８２】
コントローラ662はまた、圧力センサ654から圧力信号情報を受信し得る。コントローラ662は、キャビティ656とともに測定された圧力に応答して、抵抗素子652の活性化を調整し得る。たとえば、コントローラ662は、電流を抵抗素子652へ送り、泡の形成を引き起こし得るが、次いで、キャビティ656内の圧力を監視し、抵抗素子652への電流の量を調整して、キャビティ656内の圧力を制御し得る。キャビティ656内の圧力が高圧力制限を超えるとき、コントローラ662は、抵抗素子652へ電流またはパルスを送ることを中止し得る。ディスプレイ内部の圧力は、ガラスがキャビティ604または656中の流体とともにそれ以上収縮することを妨げられるとき、下がることになる。これは、キャビティ604または656を画定する基板上のバンプまたはスペーサが、ガラスが流体収縮に従うことを防止することによるものであり得る。この時点で、キャビティ604または656内部の圧力は、ディスプレイが冷却するにつれて低下することになる。キャビティ604または656内部の圧力が流体の蒸気圧に達するとき、泡がその圧力および温度で形成されることになる。キャビティ604または656内の圧力は、泡が存在する限り、一定のままになる。温度が下がり続ける場合、泡が形成されたままになるので、コントローラ610または662は、もはや、泡発生器602もしくは652を活性化させなくてよく、またはパルシング信号を泡発生器602もしくは652へ送らなくてよい。温度が上がり、泡が存在する場合、キャビティ604または656中の圧力は、一定のままになる。圧力は、泡が消えるときにのみ、上がることになる。したがって、コントローラ662は、設定された圧力しきい値に達するとき、電流またはパルスを抵抗素子652へ送ることを非活性化させるか、または中止してよい。コントローラ662は、圧力変化が検出されるとき、抵抗素子652などの泡発生器を活性化または非活性化させ得る。いくつかの実装形態では、コントローラ662は、泡発生器652を制御するために、温度と圧力の両方の検知のためのセンサ654を使用する。
【００８３】
図7A〜図7Cは、基板上で、それぞれ、泡発生器708、710および714と泡捕捉領域704、706および718とを含む、ディスプレイアセンブリ700の図である。図6Aおよび図6Bにそれぞれ示すような可視部分606および658など、ディスプレイのある部分内の泡の形成を除去するために、泡発生器708、710または714は、1つまたは複数の泡を、ディスプレイの異なる部分内で形成されるように誘導する。ディスプレイの異なる部分は、カバーの下であるエリアを含み得る。泡発生器708、710または714は、図5におけるものなど、シーリング材および基板によって封入されたキャビティ中、または、図6Aおよび図6Bのキャビティ604および656中に含まれる、作動流体体積の一部分内で、1つまたは複数の泡を誘導し得る。図6Aおよび図6Bにそれぞれ示すような、ディスプレイアセンブリ600または650内のキャビティ604および656は、ギャップを介して互いに対向する2つの基板表面、およびそれらを接合するシーリング材によって画定され得る。ある泡が、ディスプレイアセンブリ600の寿命全体にわたって、不可視部分608または空間内で維持される場合、その泡は、他の泡が形成されることを防止することになる。ただし、条件が、(たとえば、高圧、高温、または他の条件のために)すべての泡の消滅につながる場合、泡は、条件がその形成にとって最適であるとき、作動流体の任意のロケーション内で再形成され得る。図7A〜図7Cは、シールによって封入されたキャビティの部分を画定する基板のいずれかまたは両方内の(および、好ましくは、デバイス動作を干渉しないロケーション中の)、1つまたは複数の泡発生器708、710および714と泡捕捉領域704、706、718との位置決め、ならびに、キャビティの不可視部分内の泡の誘導を示している。
【００８４】
図5に示す粘着シール528の高さによって主に決定される、泡捕捉領域の高さからの毛管作用、および、エネルギー的に有利である作動流体の選択(一例はオイルであるが、同様の特性をもつ任意の作動流体が好適であり得る)のために、泡が泡捕捉領域704、706および718中に存在するようになると、泡は、主にそれ自体をその中で変位させながら、そこに残ることになる。泡702、712および716は、その体積が泡捕捉領域704、706および718内で利用可能な体積を超えない限り、漏れることはない。このようにして、泡捕捉領域内またはそれに近接した泡発生器708、710および714を使用して、泡を作成および維持すること、ならびに、泡対泡捕捉領域比を設計することによって、ディスプレイアセンブリ700は、任意のディスプレイ泡702、712および716のロケーションを制御することができる。
【００８５】
泡捕捉領域704、706および718のサイズおよび深さは、いくつかのファクタによって影響され得る。これらは、限定はしないが、作動流体の性質、ディスプレイ中で使用されている作動流体の体積(それ自体がディスプレイサイズおよび基板間の高さのおおよその寸法)、ディスプレイがさらされることになる、期待される最低および最高温度、ならびに、作動流体と基板の両方および/または作動流体体積を形成する他の材料の、膨張係数を含む。それらおよび他のファクタを考慮しながら、(典型的には最低温度で)形成されることが期待される最大可能な泡を保持し、すべての条件下で泡捕捉領域から泡があふれ出ることを可能にすることがないように、十分に大きい泡捕捉領域704、706および718が作成される。一般に、その深さの2倍から3倍の幅である泡捕捉領域704、706および718が最適であり得るが、他の組合せが有効である。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域の深さは、約10ミクロンから約500ミクロン(基板の機械的完全性を損なうことのない、基板の厚さの関数)であり、上記で説明したようなそれぞれの幅であり得る。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域704、706および718は、トレンチの形態または形状である。トレンチは、ディスプレイアセンブリまたはデバイスのために最適であり得るものであり、その場合、ディスプレイアセンブリの辺は、機械的な取付けのために使用される活性領域の外部であり、ユーザによって可視ではない(図6Aに示す不可視部分608など)か、またはより小さい光学値のものであるかのいずれかである。これらのデバイスのそのようなエリア中の泡発生器602ならびに泡捕捉領域704、706および718は、泡がディスプレイアセンブリの動作または知覚品質のいずれかにおいて与え得る、いかなる有害な影響をも最小限に抑えるか、または除去しながら、作成され得る。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域704、706および718のロケーションおよび形状は、円、正方形、長方形など、任意の数の他の幾何学的形状であり得る。
【００８６】
いくつかの実装形態では、各泡捕捉領域704、706および718は、様々な方法を介して作成され得る。これらには、酸性エッチング、レーザエッチング、スパーク切断(spark-cutting)、プラズマエッチング、機械的ドリリングまたはソーイング、サンドブラスト、および所望の形状で材料を除去することができる任意の他の方法が含まれ得る。使用される方法は、泡捕捉領域704、706および718の形状を決定し得る。たとえば、機械的ミリング手段(ソー、プラズマエッチングなど)が使用されて、鋭い縁の泡捕捉領域が作成され得る。代替的に、多数のアブレーション方法(レーザエッチング、サンドブラスト、ならびにいくつかの化学的方法の形態など)は、掘り出された、トレンチの、またはすくい出された泡捕捉領域704、706および718を作成し得る。
【００８７】
図5の基板504および522など、いずれかの基板内の泡捕捉領域704、706および718は、製造プロセス中に任意の数のステップで作成され得る。そのプロセスが薄膜処理前に行われる場合、埋戻し材料がトポグラフィに対する処理の感度を助けることになることを、半導体およびガラス作製の当業者は諒解されよう。代替的に、すべてのMEMS作成ステップが実行された後にいずれかの基板上で作成されたいかなる泡捕捉領域704、706および718も、繊細な機械部品を、形成されたいかなる破片からも保護するべきである。いくつかの実装形態では、これは、泡捕捉領域作成後に実質的に除去される保護層の追加によって達成され得る。いくつかの他の実装形態では、泡捕捉領域704、706および718の壁を光吸収膜で被覆するなど、追加のステップが行われ得る。
【００８８】
図7A〜図7Cは、泡捕捉領域704、706および718を実装するために使用され得る、様々なレイアウトを示している。図7Aでは、泡捕捉領域704は、ディスプレイアセンブリ700の側面に沿って実装される。図7Aはまた、泡捕捉領域704内またはそれに隣接した泡発生器708を示している。泡702は、利用可能な泡捕捉領域704の体積の一部分を占有する。図7Bに見られるように、複数の個別の泡捕捉領域704および706が、対応する泡発生器708および710とともに実装され得る。各泡捕捉領域704および706は、泡702および712を含み得る。図7Cは、同じディスプレイアセンブリ700内の3つの個別の泡捕捉領域704、706および718の構成を示しており、そこで、各々は、泡発生器708、710および714を、泡702、712および716とともに含んでいる。
【００８９】
図8は、泡発生器806と、ディスプレイアセンブリ800の周囲に沿った連続泡捕捉領域804とを含む、ディスプレイアセンブリ800の別の図である。例示的な実装形態では、泡捕捉領域804は、ディスプレイアセンブリ800の側面の大部分を占有する。いくつかの他の実装形態では、泡捕捉領域804は、ディスプレイアセンブリ800のすべての側面に沿って延在することができる。
【００９０】
図9は、泡捕捉領域948を有するディスプレイアセンブリ900の断面図である。ディスプレイアセンブリ900は、周囲を囲むシーリング材922によってギャップを介して開口プレート902に結合された、MEMSダウン変調器基板908を利用するディスプレイの一例である。シーリング材922、ならびに前述の第1の基板および第2の基板は、シールによって封入された空間またはキャビティ920を作成し、それが次いで流体で実質的に充填される。泡捕捉領域948は、開口基板902の少なくとも1つの辺の大部分に沿って延在するトレンチの形状で作成されている。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域948は、不可視部分内など、ディスプレイアセンブリ900の可視部分の外部に置かれる。ディスプレイアセンブリ900は、泡捕捉領域948内またはそれに近接している泡発生器を含み得る。
【００９１】
ディスプレイアセンブリ900は、コントローラ910と、基板902と基板908との間の電気的接続924とを、追加として組み込み得る。コントローラ910は、センサと、または泡発生器と、または両方と電気通信していてよい。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域948は、第2の基板902の表面内に作成されるが、第1の基板908は泡捕捉領域を有してない。いくつかの他の実装形態では、泡捕捉領域948は、第1の基板908表面上に含まれる。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の泡捕捉領域は、基板902と908の両方の上に含まれ得る。
【００９２】
ディスプレイアセンブリ900は、光変調器がMEMSダウン構成である泡捕捉領域948の例示的なものであるが、いくつかの実装形態では、泡捕捉領域948は、光変調器がMEMSアップ構成である場合に形成され得る。その構成では、たとえば、泡捕捉領域948は、図5に示す、基板504などの変調器基板、またはカバープレート522などのカバープレートのいずれかに形成され得る。
【００９３】
様々な態様はまた、液晶ディスプレイとの組込みのためにも適用可能である。液晶ディスプレイは、しばしば、高粘度(100センチポアズよりも高い)および比較的低い蒸気圧の液体を組み込むが、それにもかかわらず、泡が流体充填または製造プロセスの一部として液晶内に導入され得ることが知られている。これらの泡は、次いで、周辺温度および/またはディスプレイ上の圧力に応じて、不要で制御されていない体積の増加または減少を受ける。LCDディスプレイアセンブリキャビティへの泡捕捉領域の組込みは、特にその泡捕捉領域がディスプレイの1つの辺の大部分に沿って延在する場合、泡のロケーションを含むために利用され得る。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域が変調器基板上に置かれ得るが、いくつかの他の実装形態では、カラーフィルタ基板上に置かれ得ることを、当業者はすぐに把握されよう。その上、これらの実装形態は、泡発生器および泡捕捉領域が、流体の運動のための駆動信号を与える変調器基板、またはカバープレートのいずれかとともに配列され、またはその上に形成され得る、エレクトロウェッティングディスプレイにも適用可能である。
【００９４】
泡捕捉領域が作成され、泡発生器が泡捕捉領域に近接して配列されると、基板が互いに慎重に整合および接合されて、キャビティが作成され得る。
【００９５】
図10Aおよび図10Bは、基板1002、1004および1006の幾何学的マッチングによって形成された泡捕捉領域1016を含む、ディスプレイアセンブリ1000の図である。いくつかの実装形態では、泡捕捉領域または泡ホスティング機能は、棚の張出し(shelf overhang)によって作り出される空間または凹部と同様に、互いの上の基板の幾何学配置によって達成され得る。図10Aは、開口基板1002の上部にスペーサ1010によって維持されたギャップを介してMEMSダウン変調器基板1004を配置することによって、これが達成される構成を示している。図10Aは、中心基板1004が変調器基板であり得るが、別のディスプレイアセンブリでは、それが開口であってよく、さらなるディスプレイアセンブリでは、薄膜であってよいことを示している。いくつかの実装形態では、中心基板1004は、変調器基板1002に一致するようにサイズ決定される、第3の基板1006に取り付けられた開口基板である。いくつかの他の実装形態では、中心基板1004は、開口基板1002の反対側の第3の基板1006に取り付けられた変調器基板であり得る。いくつかの実装形態では、第3の基板1006は開口基板のままであるが、中心基板1004は薄膜またはテープである。
【００９６】
シール1008が周囲を囲んで使用されてよく、それによって、シーリング材1008によって封入されたキャビティ1014が作成される。キャビティ1014は、図6Aおよび図6Bに関して説明したように誘導され得る泡1012によって占有される、泡捕捉領域1016のうちの1つまたは複数内の体積の部分を除いて、流体によって実質的に充填され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ1010は、ディスプレイアセンブリ1000の活性光学エリアまたは可視部分を有効に含みながら、基板間のギャップを維持する。このギャップは、1ミクロンほどに小さく、または15〜20ミクロンほどに大きく、約10ミクロンなどであり得る。この泡捕捉領域1016の高さは、シール材1008の高さと中心基板1004の厚さとから得られる。
【００９７】
いくつかの実装形態では、泡捕捉領域1016は、スペーサ1010によって作成されたギャップの高さの少なくとも2倍を占有して、(図6Aに示すような、可視部分606などの)ユーザが見るように意図される基板間のギャップへの、泡の移行を防止する。いくつかの他の実装形態では、泡捕捉領域1016は、中心基板1004を完全に囲んでいる、中心棚として作成される。いくつかの実装形態では、同様の効果は、3つの側面の棚、2つの側面の棚、または1つの側面の棚を作成することによって達成される。
【００９８】
同様の棚効果(shelf effect)を、図10Bに示す実装形態において達成することができ、その場合、基板1005がより高い厚さで作成され、辺の周囲の1つまたは複数の空間が(泡捕捉領域を作成する際に使用されるものと同様の機械的または化学的手段を再び使用して)破損またはミリングされて、泡1012がこの空間に置かれたままであることが保証される。
【００９９】
いくつかの実装形態では、ディスプレイアセンブリ1000は、シール1008によって封入された空間内の基板表面への電気的接続を含む。図9に示すように、いくつかの実装形態では、これは、基板間の電気的接続924によって達成される。図10Aまたは図10Bの例に示すように、これはまた、この空間またはキャビティ1014の内部でも達成され得る。いくつかの実装形態では、これは、適切な信号をもつパッドを基板のうちの1つの上に、ビアをもつ同様のパッドを、ギャップを介した基板上に配置し、次いで、非導電性スペーサ1010構造の代わりに、導電性または銀エポキシスペーサ1011(または同様の硬化導電性材料)を配置することによって達成され得る。このようにして、ディスプレイアセンブリ1000の両方の側面が、基板間のギャップを介した接続を介して接続されるようになる。図10Bにおける泡捕捉領域の場合と同様に、導電性パッドおよびスペーサ1011は、上側基板と下側基板とを電気的に接続するために使用され得る。また、図10Aの幾何学的場合と同様に、棚が周囲全体で、3つの側面で、2つの側面で、または1つの側面で構築され得る。
【０１００】
図11Aおよび図11Bは、密な間隔で離間されたスペーサ1110のスペーサ壁を利用して、泡捕捉領域を作成する、ディスプレイアセンブリ1100の上面図および断面図である。ディスプレイアセンブリ1100はまた、図6Aおよび図6Bに関して説明したものなど、泡発生器1118を含む。泡発生器1118は、図6Aおよび図6Bに関して説明したようなコントローラ610および662など、コントローラによって制御され得る。この構成は、泡を収容するために、より大きいかまたはより高い泡捕捉領域または空間が作成される他の構成とは異なり、完全なディスプレイアセンブリ1100内で単一のギャップ距離を使用する利点を有する。基板1104は、別の基板1102上に配置される。図9の場合と同様に、基板1104は、他の基板1102がそれを補完するものである限り、開口基板または変調器基板のいずれかであり得る。シーリング材1108は、作動流体で充填されることになる、シールによって封入されたキャビティまたは空間1116を作成するために使用される。スペーサ1110は、基板間の正しいギャップ距離を維持するために使用される。図示した構成では、スペーサ1110は、ディスプレイエリアとシーリング材1108との間にギャップを有して、壁構造を作成するために、密に置かれる。
【０１０１】
シールによって封入されたキャビティは、1つまたは複数のプラグ1109の使用を通して外界に対して密閉されるが、泡1112は、図6Aおよび図6Bに関して説明したように形成される。この周囲のコリドー(corridor)は、シールによって封入されたキャビティ中のパーティションとして働いて、いかなる発生した泡がディスプレイアセンブリ600または1100の内部可視部分606または1114に入ることも制限する。この構成では、泡捕捉領域の高さが、シールによって封入されたキャビティの高さに等しいので、スペーサ壁1110を介したディスプレイの可視部分への泡の移行を防止するために、特別な対処が行われる。これは、スペーサ壁1110を介したスペーサ壁開口部1106のサイズを約1または2ミクロンに最小化することによって、達成される。これによって、泡1112を泡捕捉領域内に保ちながら、流体の流れが可能になる。ただし、スペーサ壁開口部1106のサイズが、ディスプレイデバイスの設計制約に応じて調節され得ることは、当業者には容易に理解されよう。
【０１０２】
いくつかの実装形態では、泡捕捉領域は、シールによって封入されたキャビティ内の基板の部分を、オイルが湿らせない高表面張力被覆で処理することによって、作成される。前述のように、これは、辺に沿って、または適切であると見なされる任意のエリア中で行われ得る。オイルは、被覆で処理されたエリアを容易に湿らせないので、泡発生器1118によって発生させられるいかなる泡も、被覆で処理されたエリア上で形成され、残ることになる。
【０１０３】
図12は、上記で説明したディスプレイアセンブリ600、700、800、900、1000および1100など、ディスプレイアセンブリ中の泡の形成を制御するためのプロセス1200のフロー図である。ディスプレイ内の泡形成を制御するためのプロセス1200は、複数の光変調器を有するキャビティを設けることを含み、そこで、キャビティは、可視部分と不可視部分とを含む(ブロック1202)。キャビティは、液体で充填され得る(ブロック1204)。そして、泡が、ディスプレイアセンブリの不可視部分内に配置され得る泡発生器を使用して発生させられ得る(ブロック1206)。
【０１０４】
プロセス1200はまた、ディスプレイアセンブリの温度を測定することを含み得る。いくつかの実装形態では、プロセス1200は、ディスプレイアセンブリの温度を測定することに応答して、泡発生器の動作を制御することを含む。測定することは、キャビティ内に置かれた温度センサによって実行され得る。泡発生器の動作を制御するプロセスは、キャビティと物理的に通信している圧力センサからの信号に応答して実行され得る。泡発生器は、熱源を含み得る。熱源は、コントローラからの信号に応答して、熱を発生させるように構成された抵抗器を含み得る。
【０１０５】
図13は、上記で説明したディスプレイアセンブリ600、700、800、900、1000および1100など、泡発生器を含む、ディスプレイアセンブリを製造するためのプロセス1300のフロー図である。ディスプレイアセンブリを製造するプロセス1300は、第1の基板と第2の基板とを設けることを含む(ブロック1302)。泡発生器が、第1の基板および第2の基板のうちの少なくとも1つの上に設けられ得る(ブロック1304)。第1の基板および第2の基板は、たとえば、シーリング材を使用することによって、互いに接合され得る。シーリング材は、キャビティを形成するために、第1の基板および第2の基板の周囲を部分的に囲んで配列され得る。第1の基板および第2の基板は、泡発生器がキャビティの不可視部分内に置かれるように、接合され得る(ブロック1306)。キャビティは、実質的に、液体で充填され得る(ブロック1308)。そして、キャビティが密閉され得る(ブロック1310)。プロセス1300はまた、少なくとも1つの泡捕捉領域を、第1の基板および第2の基板のうちの少なくとも1つの表面上に形成することを含み得る。
【０１０６】
図14Aおよび図14Bは、複数の光変調器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。光変調器ディスプレイ要素は、本明細書で図6A〜図13に関して説明したものなど、1つまたは複数のディスプレイアセンブリを含み得る。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の若干異なる形態はまた、テレビ、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示す。
【０１０７】
ディスプレイデバイス40は、ハウジング41、ディスプレイ30、アンテナ43、スピーカ45、入力デバイス48およびマイクロフォン46を含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形など、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形成され得る。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む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)を含み得る。
【０１０８】
ディスプレイ30は、本明細書で説明したように、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様々なデバイス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され得る。加えて、ディスプレイ30は、本明細書で説明するように、光変調器方式ディスプレイを含み得る。
【０１０９】
ディスプレイデバイス40の構成要素は、図14A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を含んでおり、その中に少なくとも部分的に包囲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はネットワークインターフェース27を含んでおり、ネットワークインターフェース27はアンテナ43を含んでおり、アンテナ43はトランシーバ47に結合され得る。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に表示されることのある画像データ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の働きをすることができる。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され得る。調整ハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロフォン46に接続され得る。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にも接続され得る。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22に結合されてよく、アレイドライバ22は、次いでディスプレイアレイ30に結合され得る。図14Aに明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス40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は、特定のディスプレイデバイス40の設計における実質的にすべての構成要素に電力を提供することができる。
【０１１０】
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できるように、アンテナ43およびトランシーバ47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緩和するためのいくつ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、IEEE 16.11規格、たとえばIEEE 16.11(a)、(b)、もしくは(g)、またはIEEE 802.11規格、たとえばIEEE 802.11a、b、g、n、およびそ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(登録商標)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、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)/汎用パケット無線サービス(GPRS:General Packet Radio Service)、拡張データGSM(登録商標)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)、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を、プロセッサ21によって受信でき、さらにプロセッサ21によって操作できるように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を、アンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信できるように処理することができる。
【０１１１】
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の動作全体を制御することができる。プロセッサ21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27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へ、または生の画像データに素早く変換できるフォーマットへと処理する。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す。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み得る。
【０１１２】
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み得る。調整ハードウェア52は、スピーカ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40内の個別構成要素であってよく、またはプロセッサ21もしくは他の構成要素に組み込まれてもよい。
【０１１３】
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、直接プロセッサ21から、またはフレームバッファ28から取得でき、かつ生画像データをアレイドライバ22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。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ディスプレイアレイ30でスキャン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。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、独立型集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられることが多いが、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中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれること、またはアレイドライバ22とハードウェアで完全に統合されることがある。
【０１１４】
アレイドライバ22は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ29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波形の並列セットに再フォーマットすることができる。
【０１１５】
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タイプのデバイス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)であり得る。さらに、アレイドライバ22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)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30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)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と統合され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小型ディスプレイ(small-area display)において有用であり得る。
【０１１６】
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キーパッ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30と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧性もしくは感熱性の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、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために使用され得る。
【０１１７】
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した実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントまたは光起電デバイスもしく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、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であってもよい。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。
【０１１８】
いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置し得るドライバコントローラ29に制御プログラマビリティが存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ22に制御プログラマビリティが存在する。上述の最適化は、任意の数のハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、またはそれらの組合せにおいて、および様々な構成で実施され得る。
【０１１９】
本明細書で使用する、アイテムのリスト「のうちの少なくとも1つ」を指すフレーズは、単一メンバーを含む、それらのアイテム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を包含するように意図される。
【０１２０】
本明細書で開示した実装形態に関連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のプロセスは、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は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、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。
【０１２１】
本明細書で開示した態様に関連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)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論理、個別ハードウェア構成要素、または、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で、実装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、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、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装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１２２】
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示し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で実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、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る実行のために、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装され得る。
【０１２３】
本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れることなく他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１２４】
さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。
【０１２５】
個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる1つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にし得る。
【０１２６】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、1つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す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は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、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への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
21  プロセッサ、システムプロセッサ
22  アレイドライバ
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
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
46  マイクロフォン
47  トランシーバ
48  入力デバイス
50  電源
52  調整ハードウェア
100  直視型MEMS方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置、装置
102  光変調器、色固有光変調器
102a、102b、102c、102d  光変調器
104  画像、新規画像、カラー画像
105、140、142、144、146  ランプ
106  画素、カラー画素
108、202、406、503  シャッター
109、324  開口
110  書込み許可相互接続、相互接続、スキャンライン相互接続
112  データ相互接続、相互接続
114  共通相互接続、相互接続
120  ホストデバイス
122  ホストプロセッサ
124  環境センサ、環境センサモジュール、センサモジュール
126  ユーザ入力モジュール
128  ディスプレイ装置
130  スキャンドライバ、ドライバ
132  データドライバ、ドライバ
134  コントローラ、デジタルコントローラ回路、ディスプレイコントローラ
138  共通ドライバ、ドライバ
148  ランプドライバ、ドライバ
150  アレイ、ディスプレイ要素アレイ
200  シャッター式光変調器、光変調器、シャッターアセンブリ
203  表面、基板
204  アクチュエータ、基板
205  コンプライアント電極ビームアクチュエータ、アクチュエータ
206  コンプライアントロードビーム、ロードビーム、コンプライアント部材、ビーム
207  スプリング
208  ロードアンカ
211  開口穴
216  コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
218  駆動ビームアンカ、駆動アンカ
300  制御マトリクス
301  画素
302  弾性シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
303  アクチュエータ
304  基板
306  スキャンライン相互接続
307  書込み許可電圧源
308  データ相互接続
309  データ電圧源、Vdソース
310  トランジスタ
312  キャパシタ
320  シャッター式光変調器アレイ、画素アレイ、アレイ、光変調器アレイ
322、407  開口層
400  二重アクチュエータシャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
402  アクチュエータ、シャッター開アクチュエータ、静電アクチュエータ
404  アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
408、505  アンカ
409  開口、方形開口
412  シャッター開口、開口
416  重複
500  ディスプレイ装置、複合ディスプレイ装置
502  シャッター式光変調器、シャッターアセンブリ
504  透明基板、基板、光変調器基板
506  後ろ向き反射層、反射膜、反射開口層、開口層
508  表面開口、開口
512  ディフューザ
514  輝度増強膜
516  平面光ガイド、光ガイド、バックライト
517  幾何学的光リダイレクタ、プリズム、光リダイレクタ
518  光源、ランプ
519、536  反射体
520  前向き反射膜、膜
521  光線
522  カバープレート
524  ブラックマトリクス
526  ギャップ
527  機械的サポートもしくはスペーサ
528  粘着シール
530  流体
532  板金または成形プラスチックアセンブリブラケット、アセンブリブラケット
600、650、700、800、900、1000、1100  ディスプレイアセンブリ
602、708、710、714、806、1118  泡発生器
606  可視部分、内部可視部分
604、656  キャビティ、液体充填キャビティ
608、660  不可視部分
610、662、910  コントローラ
612  温度センサ、センサ
652  抵抗素子、泡発生器
654  センサ、温度センサ、圧力センサ
658  可視部分
702、712、716  泡、ディスプレイ泡
704、706、718、948、1016  泡捕捉領域
804  連続泡捕捉領域、泡捕捉領域
902  開口プレート、開口基板、基板、第2の基板
908  MEMSダウン変調器基板、基板、第1の基板
920、1014  キャビティ
922、1108  シーリング材
924  電気的接続
1002  基板、開口基板、変調器基板
1004  基板、MEMSダウン変調器基板、中心基板
1005、1102、1104  基板
1006  基板、第3の基板
1008  シール、シーリング材、シール材
1010  スペーサ、非導電性スペーサ
1011  導電性または銀エポキシスペーサ、スペーサ
1012、1112  泡
1106  スペーサ壁開口部
1109  プラグ
1110  スペーサ、スペーサ壁
1114  内部可視部分
1116  シールによって封入されたキャビティまたは空間
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【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】
複数の光変調器を含む密閉キャビティであって、前記密閉キャビティは、液体で充填され、可視部分と不可視部分とを含む、密閉キャビティと、
前記不可視部分内に置かれた泡捕捉領域であって、前記キャビティ内の泡のロケーションを制約するように構成された泡捕捉領域と、
前記泡捕捉領域内またはそれに隣接して配置され、前記泡捕捉領域中の前記液体内で気泡を形成するように構成される、気泡発生器と
を含むディスプレイ装置。
【請求項２】
前記気泡発生器の動作を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記ディスプレイ装置の温度を測定するように構成された温度センサをさらに含む、請求項2に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記温度センサからの信号に応答して、前記気泡発生器の前記動作を制御する、請求項3に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記温度センサが前記密閉キャビティ内に置かれる、請求項3に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記密閉キャビティと物理的に通信しており、前記密閉キャビティ内の前記液体の圧力示度を取得するように構成され、前記コントローラと電気的に通信している、圧力センサをさらに含み、前記コントローラが、前記液体の圧力を示す前記圧力センサからの信号に応答して、前記気泡発生器の前記動作を制御する、請求項2に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記気泡発生器が熱源を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記熱源が、コントローラからの信号に応答して、熱を発生させるように構成された抵抗器を含む、請求項7に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ディスプレイ装置が、プロセッサと通信するように構成され、前記プロセッサが、画像データを処理し、メモリデバイスと通信し、入力デバイスから入力データを受信するように構成される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記ディスプレイ装置が、コントローラから前記画像データの少なくとも一部分を受信するように構成されたドライバ回路から、少なくとも1つの信号を受信する、請求項9に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記プロセッサが、画像ソースモジュールから画像データを受信するように構成され、前記画像ソースモジュールが、a)受信機、b)トランシーバ、およびc)送信機からなる群から選択された少なくとも1つのアイテムを含む、請求項10に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
ディスプレイ内の泡形成を制御するための方法であって、
複数の光変調器を含む密閉キャビティを設けるステップであって、前記密閉キャビティは可視部分と不可視部分とを含む、ステップと、
前記不可視部分内に置かれた泡捕捉領域を設けるステップであって、前記泡捕捉領域は、前記キャビティ内の泡のロケーションを制約するように構成された、ステップと、
前記泡捕捉領域内またはそれに隣接して配置された気泡発生器を設けるステップと、
前記密閉キャビティを液体で充填するステップと、
前記気泡発生器を使用して、気泡を発生させるステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記ディスプレイの温度を測定するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記ディスプレイの前記温度を測定することに応答して、前記気泡発生器の動作を制御するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
ディスプレイ内の泡形成を制御するためのシステムであって、
複数の光変調器を含む密閉キャビティであって、前記密閉キャビティは、液体で充填され、可視部分と不可視部分とを含む、密閉キャビティと、
前記不可視部分内に置かれた泡捕捉領域であって、前記キャビティ内の泡のロケーションを制約するように構成された泡捕捉領域と、
前記泡捕捉領域内またはそれに隣接して置かれた、前記泡捕捉領域内で気泡を発生させるための手段と
を含むシステム。
【請求項１６】
前記泡捕捉領域内で前記気泡を発生させるための前記手段の動作を制御する手段をさらに含む、請求項15に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システムが、前記ディスプレイの温度を測定する手段をさらに含み、前記泡捕捉領域内で前記気泡を発生させるための前記手段の前記動作を制御する前記手段が、前記温度を測定する前記手段から信号を受信し、前記信号に少なくとも部分的に応答して、前記泡捕捉領域内で前記気泡を発生させるための前記手段の前記動作を制御する、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
ディスプレイアセンブリを製造する方法であって、
第1の基板と第2の基板とを設けるステップと、
キャビティを形成するために、前記第1の基板および前記第2の基板の周囲を部分的に囲んで配列されたシーリング材を介して、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合するステップであって、前記キャビティは可視部分と不可視部分とを含む、ステップと、
泡捕捉領域が前記キャビティの前記不可視部分内に置かれるように、前記泡捕捉領域を、前記第1の基板および前記第2の基板のうちの少なくとも1つの上に設けるステップと、
気泡発生器が前記泡捕捉領域内またはそれに隣接して置かれるように、前記気泡発生器を、前記第1の基板および前記第2の基板のうちの少なくとも1つの上に設けるステップと、
前記キャビティを流体で実質的に充填するステップと、
前記キャビティを密閉するステップと
を含む方法。
【国際調査報告】
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