(57)【要約】  本開示は、ディスプレイにおいて湾曲部を利用するシステム、方法および装置を提供する。いくつかの実装形態では、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスは、光変調器の移動の軸に沿って低い剛性を、他の方向で高い剛性を有する湾曲部を含むことができる。湾曲部は、ＭＥＭＳ構造をアンカーに機械的に連結する１つまたは複数のビームを含み得る。ビームは、ヒンジ部分に連結され得、ヒンジ部分は、ＭＥＭＳ構造および湾曲部による面外移動を抑制するように構成される。湾曲部はまた、補強部分を使用して面外移動を抑制し得る。補強部分は、湾曲部のヒンジ部分または少なくとも１つのビームに機械的に連結され得る。補強部分の断面幾何形状を変化させることによって、補強部分の剛性は、湾曲部を面外方向で移動させるために必要とされる力を増大させるように制御され得る。
2016533519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビーム４１２、および前記第１のビーム４１２と実質的に平行に配置された第２のビーム４１８を有し、前記第１のビーム４１２および第２のビーム４１８は第１の方向に延在し、前記第１のビーム４１２の第１の端部に位置するとともに前記第１のビーム４１２を前記第２のビーム４１８に連結するヒンジ４０２とを有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）湾曲部４００を備える電気機械デバイスであって、前記ヒンジ４０２は、
第２の方向で前記第１および第２のビームと横方向に延在する第１のヒンジビーム４１４と、
前記第１のヒンジビーム４１２に第１のロケーションで連結された補強部分４０４とを有し、前記補強部分４０４は、第１の面と実質的に平行な面に延在する２次元表面を含む、電気機械デバイス。
【請求項２】
前記補強部分の断面が可変である、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項３】
前記補強部分はｚ−方向にくぼみがある、請求項２に記載の電気機械デバイス。
【請求項４】
前記補強部分の質量は、前記ｚ−方向を通じて変化する、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項５】
前記第１のビームは、アンカーに連結され、ここにおいて、前記アンカーは、基板に取り付けられる、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項６】
前記第２のビームは、光変調器に連結される、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項７】
前記ヒンジは、前記補強部分に連結された４セグメント部分をさらに含む、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項８】
前記第２のビームを第３のビームに連結する第２のヒンジをさらに備える請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項９】
前記第１の方向はｘ−方向に対応し、前記第２の方向はｙ−方向に対応し、前記第１の面はｘｙ−平面に対応する、請求項１に記載の電気機械デバイス。
【請求項１０】
基板に連結されたアンカー７０２と、
第１の方向に延在するとともに前記アンカー７０２に連結された第１のビーム７０６と、
第２の方向に延在するとともに前記第１のビーム７０６に連結された第２のビーム７１０と、
前記第１の方向に延在するとともに前記第２のビーム７１０と光変調器７１６との間に連結された第３のビーム７２６とを備える電気機械デバイスであって、ここにおいて、前記第１のビーム７０６、前記第２のビーム７１０および前記第３のビーム７２６のうちの少なくとも１つは、補強部分７２４に連結される、電気機械デバイス。
【請求項１１】
前記補強部分の断面が可変である、請求項１０に記載の電気機械デバイス。
【請求項１２】
前記補強部分はｚ−方向にくぼみがある、請求項１１に記載の電気機械デバイス。
【請求項１３】
前記補強部分の質量は、前記ｚ−方向を通じて変化する、請求項１２に記載の電気機械デバイス。
【請求項１４】
前記補強部分は、前記アンカーに連結される、請求項１０に記載の電気機械デバイス。
【請求項１５】
前記補強部分は、前記光変調器に連結される、請求項１０に記載の電気機械デバイス。
【請求項１６】
前記光変調器は、前記第１の方向で前記基板と実質的に平行に移動する、請求項１０に記載の電気機械デバイス。
【請求項１７】
基板手段に連結されたアンカー手段と、
第１の方向に延在するとともに前記アンカー手段に連結された第１のビーム手段と、
第２の方向に延在するとともに前記第１のビーム手段に連結された第２のビーム手段と、
前記第１の方向に延在するとともに前記第２のビーム手段と光変調器手段との間に連結された第３のビーム手段とを備える電気機械デバイスであって、ここにおいて、前記第１のビーム手段、前記第２のビーム手段および前記第３のビーム手段のうちの少なくとも１つは、補強された手段に連結される、電気機械デバイス。
【請求項１８】
前記補強された手段の断面が可変である、請求項１７に記載の電気機械デバイス。
【請求項１９】
前記補強された手段はｚ−方向にくぼみがある、請求項１８に記載の電気機械デバイス。
【請求項２０】
前記補強された手段の質量は、前記ｚ−方向を通じて変化する、請求項１９に記載の電気機械デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[001]本特許出願は、その両方が参照により組み込まれる、２０１４年８月５日に出願された「ＭＩＣＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＦＬＥＸＵＲＥ  ＤＥＳＩＧＮ  ＵＳＩＮＧ  ＳＩＤＥＷＡＬＬ  ＢＥＡＭ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ」と題する米国特許出願第１４／４５１，６６３号、および２０１３年９月３０日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＩＣＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＦＬＥＸＵＲＥ  ＤＥＳＩＧＮ  ＵＳＩＮＧ  ＳＩＤＥＷＡＬＬ  ＢＥＡＭ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ」と題する米国仮特許出願第６１／８８４，６８７号の優先権を主張する。
【０００２】
[002]本開示は、ディスプレイの分野における電気機械システムおよびデバイスに関し、詳細には、ＭＥＭＳ柔軟ビーム構造を有するディスプレイ、ならびにそれを設計および製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[003]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、ミラーおよび光学膜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、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上の範囲の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）デバイスは、たとえば数百ナノメートルより小さいサイズなど、１ミクロンより小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに／あるいは基板および／もしくは堆積材料層の一部をエッチング除去する、または電気的および電気機械デバイスを形成するために層を追加する他の微細加工プロセスを使用して作成され得る。
【０００４】
[004]いくつかのＭＥＭＳシャッターベースの光変調器ディスプレイは、シャッターベースの光変調器を画素の開口に対して移動させるために、湾曲部などの機械的な微細構造を利用する。湾曲部は、移動の特定の面で光変調器を移動させるためのスプリングとして働く。光変調器は、移動の面内方向で柔軟である（低い剛性を有する）ように設計される。しかしながら、振動すること、平行移動すること、回転すること、またはねじれることによる面外移動は、ＭＥＭＳ微細構造を故障させることがある。故障は、微細構造の破損、およびＭＥＭＳ微細構造が隣接する機能に衝突することから生じる吸着をもたらすことがある。
【発明の概要】
【０００５】
[005]本開示のシステム、方法、およびデバイスは、いくつかの革新的な態様をそれぞれ有し、それらの態様は、１つとして、本明細書に開示される望ましい属性を単独で担うものではない。
【０００６】
[006]本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）湾曲部を含む電気機械デバイスで実施され得る。デバイスは、第１のビーム、および第１のビームと実質的に平行に配置された第２のビームを有し、第１のビームおよび第２のビームは第１の方向に延在し、ヒンジは、第１のビームの第１の端部に位置するとともに第１のビームを第２のビームに連結し、ヒンジが、第２の方向で第１および第２のビームと横方向に延在する第１のヒンジビームと、第１のヒンジビームに第１のロケーションで連結された補強部分とを有し、補強部分は、第１の面と実質的に平行な面に延在する２次元表面を含む。
【０００７】
[007]いくつかの実装形態では、補強部分の断面は可変であってよい。いくつかの実装形態では、補強部分はｚ−方向にくぼみがあってよい。いくつかの実装形態では、補強部分の質量は、ｚ−方向を通じて変化してよい。いくつかの実装形態では、第１のロケーションは可変であってよい。いくつかの実装形態では、第１のビームは、アンカーに連結されてよく、アンカーは、基板に取り付けられてよい。いくつかの実装形態では、第２のビームは、光変調器に連結されてよい。いくつかの実装形態では、ヒンジは、補強部分に連結された４セグメント部分を含んでよい。いくつかの実装形態では、電気機械デバイスは、第２のビームを第３のビームに連結する第２のヒンジを含んでよい。
【０００８】
[008]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板に連結されたアンカーを含む電気機械デバイスで実施され得る。第１の方向に延在するとともにアンカーに連結された第１のビームと、第２の方向に延在するとともに第１のビームに連結された第２のビームと、第１の方向に延在するとともに第２のビームと光変調器との間に連結された第３のビームとを含み、ここにおいて、第１のビーム、第２のビームおよび第３のビームのうちの少なくとも１つは、補強部分に連結される、デバイス。いくつかの実装形態では、補強部分の断面は可変であってよい。いくつかの実装形態では、補強部分はｚ−方向にくぼみがあってよい。いくつかの実装形態では、補強部分の質量は、ｚ−方向を通じて変化してよい。いくつかの実装形態では、補強部分は、アンカーに連結されてよい。いくつかの実装形態では、補強部分は、光変調器に連結されてよい。いくつかの実装形態では、光変調器は、第１の方向で基板と実質的に平行に移動してよい。
【０００９】
[009]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板手段に連結されたアンカー手段と、第１の方向に延在するとともにアンカー手段に連結された第１のビーム手段と、第２の方向に延在するとともに第１のビーム手段に連結された第２のビーム手段と、第１の方向に延在するとともに第２のビーム手段と光変調器手段との間に連結された第３のビーム手段とを含む電気機械デバイスで実施され得、ここにおいて、第１のビーム手段、第２のビーム手段および第３のビーム手段のうちの少なくとも１つは、補強された手段に連結される。いくつかの実装形態では、補強された手段の断面は可変であってよい。いくつかの実装形態では、補強された手段はｚ−方向にくぼみがあってよい。いくつかの実装形態では、補強された手段の質量は、ｚ−方向を通じて変化してよい。
【００１０】
[0010]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。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。以下の図面の相対的な寸法は、縮尺通りに描かれていないこともあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】[0011]例示的な直視型微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイ装置の概略図。
【図１Ｂ】[0012]例示的なホストデバイスのブロック図。
【図２Ａ】[0013]例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリの図。
【図２Ｂ】例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリの図。
【図３】[0014]シャッターベース表示湾曲部を示す図。
【図４】[0015]補強部分を含むヒンジを有する例示的なシャッターベース表示湾曲部の平面図。
【図５】[0016]ヒンジ部分の断面を含む、例示的なシャッターベース表示湾曲部の例示的なモデルを示す図。
【図６】[0017]例示的なＭＥＭＳディスプレイ装置の透視図。
【図７】[0018]例示的なＭＥＭＳディスプレイ装置の別の透視図。
【図８】[0019]複雑な断面を有する例示的なビームの例示的なモデルを示す図。
【図９】複雑な断面を有する例示的なビームの例示的なモデルを示す図。
【図１０Ａ】[0020]シャッターベースのディスプレイの湾曲部において使用され得る例示的な断面の例示的なモデルを示す図。
【図１０Ｂ】シャッターベースのディスプレイの湾曲部において使用され得る例示的な断面の例示的なモデルを示す図。
【図１０Ｃ】シャッターベースのディスプレイの湾曲部において使用され得る例示的な断面の例示的なモデルを示す図。
【図１０Ｄ】シャッターベースのディスプレイの湾曲部において使用され得る例示的な断面の例示的なモデルを示す図。
【図１１Ａ】[0021]複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図。
【図１１Ｂ】複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図。
【００１２】
[0022]様々な図面における同じ参照番号および呼称は、同じ要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0023]以下の説明は、本開示の革新的な態様を説明するための特定の実装態様を対象としたものである。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、画像を表示することができる任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。本開示において提供される概念および例は、１つまたは複数のディスプレイ技術からの機能を搭載するディスプレイに加えて、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、電界放出ディスプレイ、ならびに電気機械システム（ＥＭＳ）および微小電気機械（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイなどの、様々なディスプレイに適用可能であり得る。
【００１４】
[0024]説明する実装態様は、限定はされないが、モバイル電話、マルチメディアのインターネットへの接続が可能なセルラー電話、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、ゲームコンソール、腕時計、ウェアラブルデバイス、置き時計、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、電子読取りデバイス（電子リーダーなど）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなど）、コックピット制御装置および／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両のバックミラーカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子掲示板または標識、プロジェクタ、建築構造物、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、洗濯乾燥機、パーキングメータ、パッケージング（非ＥＭＳの適用例に加えて、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ）の適用例などにおける）、美的構造（宝石または服の上の画像の表示など）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどの、様々な電子デバイスに含まれ得、または関連付けられ得る。
【００１５】
[0025]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、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、これらの教示は、図面のみに示される実装形態に限定されるように意図されているのではなく、当業者には容易に明らかになるように、幅広い適用性を有する。
【００１６】
[0026]いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは、光変調器の移動の軸に沿って低い剛性を、他の方向で高い剛性を有する湾曲部を含むことができる。湾曲部は、ＥＭＳデバイス内でのＭＥＭＳ構造の面外移動を抑制し得、それによって、ＭＥＭＳ構造の衝撃および振動への感受性を抑制し得る。さらに、湾曲部は、ＭＥＭＳ構造の破砕とその後の故障を防止し得る。湾曲部は、ＭＥＭＳ構造（光変調器などの）をアンカーに機械的に連結する１つまたは複数のビームを含み得る。ビームは、ヒンジ部分によって連結され得、ヒンジ部分は、ＭＥＭＳ構造および湾曲部の面外移動を抑制することが可能である。
【００１７】
[0027]湾曲部はまた、補強部分を使用して面外移動を抑制し得る。補強部分は、湾曲部のヒンジ部分または少なくとも１つのビームに機械的に連結され得る。補強部分の断面幾何形状を変化させることによって、補強部分の剛性が、補強部分の幾何形状に応じて制御され得る。したがって、湾曲部を面外方向で移動させるために必要な力は、補強部分の幾何形状の結果として増大する。さらに、ＭＥＭＳ構造の移動の面に直交する面に沿って補強部分の質量を変化させることによって、強度および剛性が、大幅に余分な質量の付加を必要とすることなく補強部分に加えられ得る。
【００１８】
[0028]本開示で説明され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実施され得る。本明細書で説明されるデバイス、システムおよび方法は、ＭＥＭＳ構造を故障させることがある振動すること、平行移動すること、回転すること、またはねじれることを減らすことによって、ＭＥＭＳ構造の面外移動を低減し得る。本明細書で説明されるシステムおよび方法は、シャッターベースディスプレイ製作プロセス内での湾曲部の設計が、ＭＥＭＳ構造の面外移動を低減するためにＭＥＭＳ構造に接続される湾曲部の一部分の剛性を制御することを可能にする。一般の垂直側壁のビームプロファイルと比較すると、本明細書で説明される湾曲部ビームは、大きい慣性モーメントとねじれ係数とをもたらし、それによって、面外移動を抑制する断面を有する。さらに、アンカー近くの湾曲部を補強することによって、湾曲部は、応力による反りを防止される。湾曲部における反りを低減または排除することによって、アクチュエータの長さに沿ったシャッタースプリングと駆動電極との間のギャップは、より良く制御され得る。
【００１９】
[0029]図１Ａは、例示的な直視型ＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００の概略図を示す。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、光を通過させる。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の状態を選択的に設定することによって、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によって照明される場合、バックライト付きディスプレイ用の画像１０４を形成するために利用され得る。別の実装形態では、装置１００は、装置の前方から発する周辺光の反射によって画像を形成し得る。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前方に配置された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、フロントライトの使用によって画像を形成し得る。
【００２０】
[0030]いくつかの他の実装形態では、各光変調器１０２は、画像１０４の中の画素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、画像１０４の中の画素１０６を形成するために、複数の光変調器を利用し得る。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の中のカラー画素１０６を生成し得る。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４の中に輝度レベルを形成するために、画素１０６あたり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の構造的な構成要素に関して、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ために利用される、組み合わされた機械的および電気的な構成要素を指す。
【００２１】
[0031]ディスプレイ装置１００は、投影用途において一般に見られる結像光学素子を含まないことがあるという点で、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の上に形成された画像は、スクリーンの上にまたは壁の上に投影される。ディスプレイ装置は、投影される画像よりも実質的に小さい。直視型ディスプレイでは、画像は、ディスプレイ装置を直接注視することによって見られ得、ディスプレイ装置は、ディスプレイ上で見られるブライトネスおよび／またはコントラストを高めるために、光変調器および随意にバックライトまたはフロントライトを含む。
【００２２】
[0032]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。透視型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後方に配置された１つ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または選択的に遮断する。ランプからの光は、各画素が一様に照明され得るように、ライトガイドまたはバックライトへ随意に注入される。透視直視型ディスプレイは、光変調器を含む１つの基板がバックライトにわたって配置されるサンドイッチ組立方式を容易にするために、しばしば、透明基板の上に作られる。いくつかの実装形態では、透明基板は、ガラス基板（時々、ガラスプレートまたはガラスパネルと呼ばれる）またはプラスチック基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ワインガラス、融解石英、ソーダ石灰ガラス、水晶、人口水晶、パイレックス（登録商標）、または他の適当なガラス材料であってよく、またはそれらを含んでもよい。
【００２３】
[0033]各光変調器１０２は、シャッター１０８と、開口１０９とを含むことができる。画像１０４の中の画素１０６を照明するために、シャッター１０８は、光が開口１０９を通過することを可能にす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、開口１０９を通る光の通路を妨げるように配置される。開口１０９は、各光変調器１０２において、反射型材料または吸光型材料を通してパターニングされた開口部によって画定される。
【００２４】
[0034]ディスプレイ装置はまた、シャッターの動作を制御するための、基板および光変調器に連結された制御マトリクスを含む。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部１１０（走査線相互接続部とも呼ばれる）と、画素の各列に対して１つのデータ相互接続部１１２と、ディスプレイ装置１００の中のすべての画素または少なくとも複数の列と複数の行の両方からの画素に共通電圧を供給する１つの共通相互接続部１１４とを含む、一連の電気相互接続部（相互接続部１１０、１１２および１１４などの）を含む。適切な電圧（書込み許可電圧、ＶWE）の印加に応答して、画素の所与の行に対する書込み許可相互接続部１１０は、行の中の画素を、新しいシャッター動作命令を受諾するように準備する。データ相互接続部１１２は、新しい動作命令をデータ電圧パルスの形態で通信する。データ相互接続部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では、シャッターの静電動作に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、通常はデータ電圧よりも値が大きい別個の駆動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する、トランジスタまたは他の非線形回路要素などのスイッチを制御する。これらの駆動電圧の印加は、シャッター１０８の静電駆動された動作をもたらす。
【００２５】
[0035]制御マトリクスはまた、それだけに限らないが、各シャッターアセンブリと関連したトランジスタやキャパシタなどの回路を含むことがある。いくつかの実装形態では、各トランジスタのゲートは、走査線相互接続部に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのソースは、対応するデータ相互接続部に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのドレインは、対応するキャパシタの電極および対応するアクチュエータの電極と並列に、電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各シャッターアセンブリと関連したキャパシタおよびアクチュエータの他の電極は、共通電位または接地電位に接続され得る。いくつかの他の実装形態では、トランジスタは、半導体ダイオード、または金属絶縁体金属スイッチング要素と置き換えられてよい。
【００２６】
[0036]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、時計、ウェアラブルデバイス、ラップトップ、テレビジョン、または他の電子デバイス）のブロック図を示す。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８（図１Ａに示すディスプレイ装置１００などの）と、ホストプロセッサ１２２と、環境センサー１２４と、ユーザ入力モジュール１２６と、電源とを含む。
【００２７】
[0037]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）と、複数のデータドライバ１３２（データ電圧源とも呼ばれる）と、コントローラ１３４と、共通ドライバ１３８と、ランプ１４０〜１４６と、ランプドライバ１４８と、図１Ａに示す光変調器１０２などの表示要素のアレイ１５０とを含む。スキャンドライバ１３０は、書込み許可電圧を走査線相互接続部１３１に印加する。データドライバ１３２は、データ電圧をデータ相互接続部１３３に印加する。
【００２８】
[0038]ディスプレイ装置のいくつかの実装形態では、データドライバ１３２は、特に画像の輝度レベルがアナログ方式で引き出されるべき場合、アナログデータ電圧を表示要素のアレイ１５０に供給することができる。アナログ動作において、表示要素は、中間的な電圧の範囲がデータ相互接続部１３３を通じて印加されるとき、その結果得られる画像の中に中間的な照明状態または輝度レベルの範囲を生じるように設計される。いくつかの他の実装形態では、データドライバ１３２は、デジタル電圧レベルとしての２、３または４などの、低減されたセットのみをデータ相互接続部１３３に印加することができる。表示要素が図１Ａに示す光変調器１０２などのシャッターベースの光変調器である実装形態では、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、または他の離散的な状態が設定されるように設計される。いくつかの実装形態では、ドライバは、アナログモードとデジタルモードとの間で切り替わることができる。
【００２９】
[0039]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１３４は、いくつかの実装形態では、前もって決定され得るとともに行によって、また画像フレームによってグループ化され得るシーケンスに編成されたデータを、たいていはシリアル方式でデータドライバ１３２へ送る。データドライバ１３２は、シリーズパラレルデータ変換器、レベルシフティング、およびいくつかの適用例に対してデジタルアナログ電圧変換器を含むことができる。
【００３０】
[0040]ディスプレイ装置は、共通電圧源とも呼ばれる１組の共通ドライバ１３８を随意に含む。いくつかの実装形態では、共通ドライバ１３８は、たとえば一連の共通相互接続部１３９に電圧を供給することによって、表示要素のアレイ１５０内のすべての表示要素にＤＣ共通電位を供給する。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、電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイの複数の行および列の中のすべての表示要素の同時作動を駆動および／または起動することができるグローバルな作動パルスを、表示要素のアレイ１５０に発行する。
【００３１】
[0041]異なるディスプレイ機能のためのドライバの各々（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などの）は、コントローラ１３４によって時間同期され得る。コントローラ１３４からのタイミングコマンドは、ランプドライバ１４８を介した赤色、緑色、青色および白色のランプ（それぞれ、１４０、１４２、１４４および１４６）の照明、表示要素のアレイ１５０内の特定の行の書込み許可および順序付け、データドライバ１３２からの電圧の出力、ならびに表示要素の作動をもたらす電圧の出力を調整する。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。
【００３２】
[0042]コントローラ１３４は、それによって表示要素の各々が新しい画像１０４に対して適切な照明レベルにリセットし得る順序付け、すなわちアドレッシング方式を決定する。新しい画像１０４は、周期的な間隔において設定され得る。たとえば、ビデオディスプレイ用に、ビデオのカラー画像またはフレームは、１０〜３００ヘルツ（Ｈｚ）にわたる周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態では、画像フレームの表示要素のアレイ１５０への設定は、交互の画像フレームが赤色、緑色、青色および白色などのカラーの交替する系列を用いて照明されるように、ランプ１４０、１４２、１４４および１４６の照明と同期される。各それぞれのカラーに対する画像フレームは、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を越える周波数で交替される場合、人間の視覚系（ＨＶＳ）は、交替するフレーム画像を、広くて連続した範囲のカラーを有する画像の知覚へ平均する。いくつかの他の実装形態では、ランプは、赤色、緑色、青色および白色以外の原色を採用することができる。いくつかの実装形態では、原色を用いる４つよりも少ない、または４つよりも多いランプが、ディスプレイ装置１２８において採用されてよい。
【００３３】
[0043]ディスプレイ装置１２８が図１Ａに示すシャッター１０８のような開状態と閉状態との間でのシャッターのデジタルスイッチング向けに設計されるいくつかの実装形態では、コントローラ１３４は、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１２８は、画素あたり複数の表示要素の使用を通じてグレースケールを形成することができる。
【００３４】
[0044]いくつかの実装形態では、画像状態のためのデータが、コントローラ１３４によって表示要素のアレイ１５０に、走査線とも呼ばれる個々の行の順次的なアドレッシングによってロードされる。シーケンスの中の各行すなわち走査線に対して、スキャンドライバ１３０は、表示要素のアレイ１５０のその行に対する書込み許可相互接続部１３１に書込み許可電圧を印加し、その後、データドライバ１３２は、アレイの選択された行の中の各列に対して、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。このアドレッシングプロセスは、表示要素のアレイ１５０の中のすべての行に対してロードされるまで反復することができる。いくつかの実装形態では、データローディングのために選択された行のシーケンスは線形であり、表示要素のアレイ１５０の中の最上部から最下部へ進む。いくつかの他の実装形態では、潜在的な視覚的アーティファクトを低減するために、選択された行のシーケンスは、擬似ランダム化される。いくつかの他の実装形態では、順序付けはブロックによって編成され、その場合、ブロックに対して画像のいくつかの断片のみに関するデータが、表示要素のアレイ１５０にロードされる。たとえば、シーケンスは、表示要素のアレイ１５０の５つの行ごとだけに順々にアドレス指定するように実施され得る。
【００３５】
[0045]いくつかの実装形態では、画像データを表示要素のアレイ１５０にロードするためのアドレッシングプロセスは、表示要素を作動させるプロセスから時間的に分離される。そのような実装形態では、表示要素のアレイ１５０は、各表示要素のためのデータメモリ要素を含み得、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されているデータに従って表示要素の同時作動を起動するために、共通ドライバ１３８からのトリガ信号を搬送するためのグローバルな作動相互接続部を含み得る。
【００３６】
[0046]いくつかの実装形態では、表示要素のアレイ１５０および表示要素を制御する制御マトリクスは、方形の行および列以外の構成で配列されてよい。たとえば、表示要素は、六角形アレイまたは曲線的な行および列で配列されてよい。
【００３７】
[0047]ホストプロセッサ１２２は、概して、ホストデバイス１２０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の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のために、ホストプロセッサ１２２は、画像データ、およびホストデバイス１２０に関するさらなるデータを出力する。そのような情報は、周辺光もしくは温度などの環境センサー１２４からのデータ、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストデバイスの電源の中に残っている電力の量を含むホストデバイス１２０に関する情報、画像データのコンテンツに関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／またはイメージングモードを選択する際に使用するためのディスプレイ装置１２８のための命令を含んでよい。
【００３８】
[0048]いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、直接またはホストプロセッサ１２２を介してのいずれかで、ユーザの個人的な選好のコントローラ１３４への伝達を可能にする。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが個人的な選好、たとえば、カラー、コントラスト、電力、ブライトネス、コンテンツ、ならびに他のディスプレイ設定およびパラメータ選好を入力す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、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが個人的な選好を入力するハードウェアによって制御される。いくつかの実装形態では、ユーザは、これらの選好を、音声コマンド、１つまたは複数のボタン、スイッチもしくはダイヤルを介して、またはタッチ機能を用いて入力し得る。コントローラ１３４への複数のデータ入力は、最適なイメージング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、コントローラに指示する。
【００３９】
[0049]環境センサーモジュール１２４はまた、ホストデバイス１２０の一部として含まれ得る。環境センサーモジュール１２４は、温度およびまたは周囲の照明状態などの周囲環境に関するデータを受信することが可能であり得る。センサーモジュール１２４は、たとえば、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、明るい日光の中での屋外環境で動作しているのか、それとも夜間の屋外環境で動作しているのかを識別するようにプログラムされ得る。コントローラ１３４が周囲環境に応じて視聴状態を最適にすることができるように、センサーモジュール１２４は、この情報をディスプレイコントローラ１３４へ通信する。
【００４０】
[0050]図２Ａおよび図２Ｂは、例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００の図を示す。デュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００は、図２Ａに示すように開状態にある。図２Ｂは、閉状態でのデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００を示す。シャッターアセンブリ２００は、シャッター２０６の両側にアクチュエータ２０２および２０４を含む。各アクチュエータ２０２および２０４は、独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッターオープンアクチュエータ２０２は、シャッター２０６を開く働きをする。第２の対向するアクチュエータ、シャッタークローズアクチュエータ２０４は、シャッター２０６を閉じる働きをする。アクチュエータ２０２および２０４の各々は、柔軟ビーム電極アクチュエータとして実装され得る。アクチュエータ２０２および２０４は、実質的に、シャッターがその上に浮遊する、開口レイヤ２０７と平行な面でシャッター２０６を駆動することによって、シャッター２０６を開き、閉じる。シャッター２０６は、アクチュエータ２０２および２０４に取り付けられたアンカー２０８によって、開口レイヤ２０７の上の短い距離に浮遊する。アクチュエータ２０２および２０４を、それの動作の軸に沿ったシャッター２０６の対向する端部に付着させることは、シャッター２０６の面外移動を低減し、基板（図示せず）と平行な面への移動を大幅に制限する。
【００４１】
[0051]示される実装形態では、シャッター２０６は、光がそこを通って通過することができる２つのシャッター開口２１２を含む。開口レイヤ２０７は、３つの開口２０９のセットを含む。図２Ａでは、シャッターアセンブリ２００は開状態にあり、したがって、シャッターオープンアクチュエータ２０２が作動しており、シャッタークローズアクチュエータ２０４がその緩和位置にあり、シャッター開口２１２の中心線が開口レイヤの開口２０９のうちの２つの中心線に一致する。図２Ｂでは、シャッターアセンブリ２００は閉状態に移されており、したがって、シャッターオープンアクチュエータ２０２がその緩和位置にあり、シャッタークローズアクチュエータ２０４が作動しており、シャッター２０６の遮光部分は今や開口２０９を通る光の送信（点線として図示される）を遮断するための位置にある。
【００４２】
[0052]各開口は、その周辺部を囲むように少なくとも１つの縁部を有する。たとえば、方形開口２０９は４つの縁部を有する。円形、楕円形、卵形、または他の曲線状の開口が開口レイヤ２０７において形成されるいくつかの実装形態では、各開口は単一の縁部のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数理的な意味で分離または解体される必要はないが、代わりに接続され得る。すなわち、開口の部分または整形されたセクションは、各シャッターへの対応を維持し得るが、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続的な外辺部が複数のシャッターによって共有されるように接続され得る。
【００４３】
[0053]様々な出口角を有する光が開状態において開口２１２および２０９を通過することを可能にするために、シャッター開口２１２の幅またはサイズは、開口レイヤ２０７の中の開口２０９の、対応する幅またはサイズよりも大きくなるように設計され得る。閉状態で光が洩れることを効果的に遮断するために、シャッター２０６の遮光部分は、開口２０９の縁部にオーバーラップするように設計され得る。図２Ｂは、シャッター２０６の中の遮光部分の縁部と、開口レイヤ２０７の中に形成される開口２０９の１つの縁部との間の、いくつかの実装形態では前もって定義され得るオーバーラップ２１６を示す。
【００４４】
[0054]静電アクチュエータ２０２および２０４は、それらの電圧変位挙動が双安定特性をシャッターアセンブリ２００にもたらすように設計される。シャッターオープンアクチュエータおよびシャッタークローズアクチュエータに関して、たとえ駆動電圧が対向するアクチュエータに印加された後であっても、そのアクチュエータが閉状態にある間に印加される場合（シャッターが開または閉のいずれかであって）、アクチュエータを閉じシャッターを定位置に保持する作動電圧よりも低い電圧の範囲が存在する。そのような対向する力に対してシャッターの位置を維持するために必要な最小電圧は、維持電圧Ｖmと呼ばれる。
【００４５】
[0055]シャッターベース表示湾曲部製作プロセスは、湾曲部を構成する１つまたは複数のビームを形成するために、側壁堆積を採用する。図３は、シャッターベース表示湾曲部３００を示す。湾曲部３００は、長さ３１４と幅３１０とを有するビーム３０２を含む。湾曲部３００はまた、ビーム３０２に連結され、長さ３１６と幅３１２とを有するビーム３０４を含む。ビーム３０２は接続点３０８において質量に（たとえば、ＭＥＭＳ構造に）接続し、全体的な湾曲部はアンカー３０６に連結される。湾曲部３００は、ｙ−方向に沿って柔軟であるように設計され、したがって、ｙ−方向で面内移動３２０を生み出す。シャッターベース表示側壁ビーム製作プロセスはビーム幅の制御を可能にしないので、各ビームの幅３１０および３１２は等しく、製作プロセスによって固定される。したがって、湾曲部３００において、湾曲部３００の設計厚さ３１２は製作プロセスによって制約され、剛性を増大させ面外移動（すなわち、ｘ−方向またはｚ−方向での）を低減するように、より厚く作ることができない。
【００４６】
[0056]図４は、２つのヒンジ部分を有する例示的なシャッターベース表示湾曲部４００の平面図を示す。シャッターベース表示湾曲部４００は２つのヒンジ部分とともに示されるが、いくつかの実装形態では、シャッターベース表示湾曲部は、２つよりも多いまたは少ないヒンジ部分を有してよい。ヒンジ部分４０２は、補強部分４０４を含む。シャッターベース表示湾曲部４００は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるような光変調器２００に関して説明されるように、湾曲部２０２または電極湾曲部２０４として使用され得る湾曲部の一例である。シャッターベース表示湾曲部４００は、接続されている５つのビーム４１２、４１４、４１８、４２０および４２２を有して示されるが、より多いまたはより少ないビームが湾曲部を作成するために使用され得る。シャッターベース表示湾曲部４００は、第１の方向（ｘ−方向のような）に延在する第１のビーム４１２と、第１のビーム４１２と実質的に平行な、第１の方向に延在する第２のビーム４１８とを含む。シャッターベース表示湾曲部４００はまた、２つのヒンジ部分４０２および４２４を有して示されるが、より多いまたはより少ないヒンジ部分が湾曲部を作成するために使用され得る。ヒンジ部分４０２は、第２の方向（ｙ−方向のような）でビーム４１２および４１８と横方向に延在するとともにビーム４１２と４１８とを連結するヒンジビーム４１４を含む。ビーム４１２は、接続点４０８において質量（ＭＥＭＳ構造などの）に結合され得る。全体的な湾曲部４００はアンカー４０６に連結され得、それによって、基板に固定され得る。
【００４７】
[0057]シャッターベース表示湾曲部４００では、図３に示すような湾曲部３００のビーム３０４は、代替の幾何学的断面を有するヒンジセグメント４０２と置き換えられる。代替の幾何学的断面は、複数の順序のより複雑なマルチセグメント断面を含み得る。たとえば、図４は、ヒンジ４０２が補強部分４０４と、補強部分４０４に連結された４セグメント部分４１６とを含む、５つのセグメントを有する湾曲部４００を示す。いくつかの実装形態では、ヒンジ部分４０２は、５つよりも多いまたは少ないセグメントを有してよい。５セグメントヒンジ部４０２によって生み出される大きいねじれ係数は、ＭＥＭＳ構造のｙ−方向での面内移動４１０を依然として可能にしながら、ｚ−方向での移動の強い抑制をもたらし得る。ヒンジ部分４０２の５つのセグメントはまた、面外移動における湾曲部４００のねじりおよび平行移動を防止し得る。図３に示すような湾曲部３００のビーム３０４をさらなるセグメントと置き換えることによって、ｙ軸を中心とする慣性モーメントは増大され得る。マルチセグメントヒンジ部４０２によって生み出されたｙ軸を中心とする増大した慣性モーメントは、面外のＭＥＭＳ構造の動作を導くことになる回転を抑制し得る。
【００４８】
[0058]湾曲部４００の５セグメントヒンジ部分４０２は、ヒンジビーム４１４に連結された補強部分４０４を含む。図４に示すように、補強部分４０４は、ヒンジビーム４１４のほぼ中心においてヒンジビーム４１４に連結されるが、いくつかの実装形態では、ヒンジビーム４１４に連結された補強部分４０４のロケーションは可変である。補強部分４０４は、ｘｙ−平面と実質的に平行な面において延在し、第１のヒンジビーム４１４を湾曲部の中の少なくとも１つの他のビーム（ビーム４１６などの）に機械的に連結する２次元表面を含み得る。補強部分４０４の断面の幾何形状は、可変である。たとえば、補強部分４０４は、ｚ−方向にくぼみがあってよく（ページに入り込むように）、または代替としてｚ−方向に引き上げられた突起であってよく（ページから離れるように）、またはそれら２つの組合せであってよい。さらに、補強部分４０４の質量は、ｚ−方向で変化してよい。補強部分４０４の幾何形状と質量とを変化させることによって、湾曲部４００の面外剛性は増大され得る。図５は、湾曲部５００の補強部分の断面５５０および５５５を含む例示的なシャッターベース表示湾曲部５００の例示的なモデルを示す。シャッターベース表示湾曲部５００は、図４の湾曲部４００として使用され得る湾曲部の一例である。湾曲部５００は、ヒンジ部分５０２および５１０を含む。２つのヒンジ部分が示されるが、シャッターベース表示湾曲部５００は、より多いまたはより少ないヒンジ部分を含んでよい。ヒンジ部分５０２は、補強部分５０４を含む。ヒンジ部分５１０は、補強部分５１２を含む。各ヒンジ部分５０２および５１０は１つの補強部分を含むが、ヒンジ部分５０２および５１０は、１つよりも多い補強部分を含んでよく、または、いくつかの実装形態では、補強部分をまったく含まなくてもよい。いくつかの実装形態では、補強部分の形状は、補強部分５０４および５１２と異なってよい。たとえば、図１０は、補強部分の異なる形状の様々な例を示す。
【００４９】
[0059]補強部分５０４および５１２における質量は、ｚ−方向を通じて変化し、著しく大きな質量を湾曲部に加えることなく面外移動（ｚ−方向におけるような）を低減するための、より大きい剛性を生み出し得る。補強部分５０４の幾何形状は、ｚ−方向で変化し得る。断面５５０および５５５に示すように、補強部分５０６および５０８を含むシャッターベース表示湾曲部５００は、基板５１４の上方に浮遊する。いくつかの実装形態では、補強部分５０４は、ｚ−方向にくぼみがある（すなわち、ページに入り込む）。線５０６に沿った補強部分５０４の断面５５５を見ると、補強部分５０４が基板５１４に向かってくぼみがあることが示される。補強部分５１２はまた、ｚ−方向に引き上げられ得る（すなわち、ページから離れる）。線５０８に沿った断面５５０を見ると、補強部分５１２が基板５１４から離れて引き上げられることが示される。ヒンジ部５０２および５１０はまた、依然としてシャッターベースディスプレイ製作プロセスを使用して製作されながら、より大きい剛性を面外方向にもたらし得る。
【００５０】
[0060]図６は、例示的なＭＥＭＳディスプレイ装置６００の透視図を示す。ディスプレイ装置６００は、図２Ｂに示すタイプのＭＥＭＳシャッター６１４を含む。図６のディスプレイ装置６００は、図１Ａに示す光変調器アセンブリ１０２Ａ〜１０２Ｄとして使用され得る。ＭＥＭＳシャッター６１４は、湾曲部６０２および６０４に連結される。湾曲部６０２および６０４は、それぞれ、ヒンジ部分６１０および６１２を含む。湾曲部６０２および６０４は、図４および図５に関して説明されるものと同じタイプの湾曲部であってよい。
【００５１】
[0061]図２Ａおよび図２Ｂの光変調器アセンブリ２００と同様に、湾曲部６０２および６０４は、それぞれ、電極６０６および６１６に対向する。湾曲部６０２および６０４は柔軟であり、ＭＥＭＳシャッター６１４がその移動６０８の面で移動するにつれて移動する。電極６０６および６１６は１つの端部において固定され、対向する端部は湾曲部６０２および６０４に向かって自由に移動するようにされる。したがって、電極６０６および６１６は、電位差が印加されると、自由にシャッターに向かって移動しギャップを閉じる。このことは、作動力を増大させることができ、ＭＥＭＳシャッター６１４の低電圧動作を可能にし得る。ＭＥＭＳシャッター６１４を移動させるために、シャッターを所望の方向で移動させるように、電位差が、電極６０６および６１６のうちの少なくとも１つと、対応する湾曲部６０２および６０４との間に印加される。たとえば、湾曲部６０２が電極６０６に引き寄せられるように電位差が電極６０６と湾曲部６０２との間に印加される場合、湾曲部６０２は、電極６０６へ「屈曲」し、「ジッパー式」に締まり、それによって、ＭＥＭＳシャッター６１４をｙ−方向に平行移動させる。湾曲部６０２が電極６０６へジッパー式に締まるにつれて、湾曲部６０４は、電極６１６から離れて屈曲する。湾曲部６０２および６０４が導電性であるので、静電容量が、湾曲部６０２および６０４と、電極６０６および６１６との間に生み出される。静電容量は、静電力を生み出すための電荷を保持し得、シャッター６１４を定位置に保持し得る。この実装形態では、図１Ｂに示すコントローラ１５６などのコントローラは、シャッター６１４を移動６０８の面に沿って移動させるように各電極−湾曲部の組合せの動作を制御し得、図１Ａ、図２Ａおよび図２Ｂに関して説明されるように、光を遮断すること、または光に開口を通過させることの、いずれかを行い得る。
【００５２】
[0062]ヒンジ部分６１０および６１２の剛性の結果として、シャッター６１４の面外動作は、移動６０８の面におけるシャッター６１４の動作に最低限の影響を有しながら低減され得る。ヒンジ部分６１０および６１２はまた、図４および図５に関して説明されるような補強部分を含み得る。湾曲部６０２および６０４は、任意の適当な材料から作られてよく、たとえば、湾曲部６０２および６０４は、金属（Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉなどの）もしくは半導体（Ｓｉ、Ｇｅ  ＧａＡｓなどの）、または複数の材料のスタックから作られてよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２  Ｓｉ３Ｎ４などの）が、湾曲部材料を覆ってよい。電極６０６および６１６は、任意の適当な材料から作られてよく、たとえば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）またはエピタキシャルシリコンなどの半導体材料から作られてよい。電極６０６および６１６はまた、金属（Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉなどの）もしくは半導体（Ｓｉ、Ｇｅ  ＧａＡｓなどの）、または複数の材料のスタックから作られてよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２  Ｓｉ３Ｎ４などの）が、電極材料を覆ってよい。
【００５３】
[0063]図７は、例示的なＭＥＭＳディスプレイ装置７００の別の透視図を示す。ディスプレイ装置７００は、図２Ｂに示すタイプのＭＥＭＳシャッター７１６を含む。ディスプレイ装置７００は、図１Ａに示す光変調器アセンブリ１０２Ａ〜１０２Ｄとして使用され得る。ＭＥＭＳシャッター７１６は、開口７１８を含み、湾曲部７１０および７１２に連結される。湾曲部７１０は、コネクティングビーム７０６とビーム７２６との間に連結され、湾曲部７１２は、コネクティングビーム７０８に連結される。コネクティングビーム７０６は、基板に接続され得るアンカー７０２に連結される。コネクティングビーム７０８は、基板に連結され得るアンカー７０４に連結される。ディスプレイ装置７００における各湾曲部は、ヒンジ部分を含む。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の湾曲部は、１つよりも多いヒンジ部分を含んでよく、またはヒンジ部分をまったく含まなくてもよい。湾曲部７１０は、ヒンジ部分７１４を含む。ヒンジ部分７１４は、ＭＥＭＳシャッター７１６に連結された補強部分７２４を含む。断面７５０は、断面線７２０に沿った補強部分７２４の複雑な断面図を示す。断面７５０は、補強部分の幾何形状がｚ−方向で変化することを示す。湾曲部のヒンジ部分の幾何形状を変化させることに加えて、コネクティングロッド７０６および７０８の断面も、変化し得る。たとえば、断面７５５は、断面線７２２に沿ったコネクティングロッド７０８の断面を示す。断面７５５に示すように、コネクティングロッド７０８の幾何形状も、ｚ−方向で変化する。特定の幾何学的断面が断面７５０および７５５において示されるが、任意の適当な幾何学的断面形状がＭＥＭＳディスプレイ装置７００の湾曲部およびコネクティングロッドに関して使用され得ることを、当業者は容易に理解するであろう。変化したコネクティングビーム７０６および７０８の幾何学的断面、ならびに変化した湾曲部７１０および７１２の幾何断面は、湾曲部およびコネクティングロッドの剛性を増大させることができ、ＭＥＭＳシャッター７１６の面外移動を低減することができる。
【００５４】
[0064]図８および図９は、複雑な断面を有する例示的なビームの例示的なモデルを示す。図８および図９は、湾曲部の剛性を増大させるために使用され得る複雑な断面の多くのタイプのうちの１つの例を示す。図８は、補強部分８２６を含む湾曲部ビーム８２４を示す。断面８３０は、断面線８２８に沿った補強部分８２６の断面を示す。補強部分８２６は、ｚ−方向に引き上げられた幾何形状を含む５セグメント部分である。図８に示すように、補強部分８２６は、湾曲部８２４において、第１のビーム８４６を第２のビーム８４８に機械的に連結する。同様に、補強部分８２６は、アンカーまたはＭＥＭＳシャッターと構造的に無関係である。いくつかの実装形態では、補強部分は、５つよりも多いまたは少ないセグメントを含んでよい。たとえば、図９は、湾曲部ビーム９３２に連結され３つのセグメント９３８、９４０および９４２を有する補強部分９３４を示す。図８および図９の補強部分８２６および９３４は、それぞれ、図７に関して説明されるようなヒンジ部分もしくは湾曲部の一部として、またはコネクティングロッドの一部として、使用され得る。
【００５５】
[0065]図１０Ａ〜図１０Ｄは、シャッターベースディスプレイの湾曲部において使用され得る例示的な断面の例示的なモデルを示す。図１０Ａ〜図１０Ｄに示す断面は、図６および図７の光変調器アセンブリ６００および７００において使用され得る。図１０Ａは、補強部分１０６２を含む６つのセグメント１００２〜１０１２を有する湾曲部を示す。図１０Ｂは、湾曲部が補強部分１０６３を含む７つのセグメント１０１４〜１０２６を有するを示す。図１０Ｃは、補強部分１０６４を含む８つのセグメント１０２８〜１０４２を有する湾曲部を示す。図１０Ｄは、補強部分１０６８を含む９つのセグメント１０４４〜１０６０を有する湾曲部を示す。いくつかの実装形態では、湾曲部は、９つよりも多いセグメントまたは６つよりも少ないセグメントを含んでよい。断面の特定の実装の選択は、様々な方向で必要とされる剛性によって規定され得る。図１１Ａおよび図１１Ｂは、複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイス１１４０のシステムブロック図を示す。ディスプレイデバイス１１４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話、またはモバイル電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス１１４０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。
【００５６】
[0066]ディスプレイデバイス１１４０は、ハウジング１１４１と、ディスプレイ１１３０と、アンテナ１１４３と、スピーカー１１４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン１１４６とを含む。ハウジング１１４１は、射出成形、および真空成型を含む様々な製造プロセスのいずれかから形成され得る。加えて、ハウジング１１４１は、それだけには限らないが、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、様々な材料のいずれかから作られ得る。ハウジング１１４１は、異なる色の、あるいは異なるロゴ、写真、またはシンボルを含む、他の取外し可能部分と交換され得る、取外し可能部分（図示せず）を含むことができる。
【００５７】
[0067]ディスプレイ１１３０は、本明細書で説明されるような双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む、様々なディスプレイのいずれかであり得る。ディスプレイ１１３０はまた、プラズマ、エレクトロルミネセント（ＥＬ）ディスプレイ、ＯＬＥＤ、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）ディスプレイ、ＬＣＤ、もしくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、または、陰極線管（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ことが可能であり得る。加えて、ディスプレイ１１３０は、本明細書で説明されるような機械的な光変調器ベースのディスプレイを含むことができる。
【００５８】
[0068]ディスプレイデバイス１１４０の構成要素が、図１１Ｂに概略的に示される。ディスプレイデバイス１１４０は、ハウジング１１４１を含み、少なくとも部分的にそこに封入されたさらなる構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス１１４０は、トランシーバ１１４７に結合され得るアンテナ１１４３を含むネットワークインターフェース１１２７を含む。ネットワークインターフェース１１２７は、ディスプレイデバイス１１４０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１１２７は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ１１２１および入力デバイス１１４８も画像ソースモジュールとして働き得る。トランシーバ１１４７は、プロセッサ１１２１に接続され、プロセッサ１１２１は調整ハードウェア１１５２に接続される。調整ハードウェア１１５２は、信号を調整するように構成され得る（信号をフィルタ処理または他の方法で操作するような）。調整ハードウェア１１５２は、スピーカー１１４５およびマイクロフォン１１４６に接続され得る。プロセッサ１１２１はまた、入力デバイス１１４８およびドライバコントローラ１１２９に接続され得る。ドライバコントローラ１１２９は、フレームバッファ１１２８およびアレイドライバ１１２２に結合され得、アレイドライバ１１２２は、ディスプレイアレイ１１３０に結合され得る。図１１Ａに特に示されない要素を含むディスプレイデバイス１１４０の中の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ことが可能であり得、プロセッサ１１２１と通信することが可能であり得る。いくつかの実装形態では、電源１１５０は、特定のディスプレイデバイス１１４０の設計において、実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。
【００５９】
[0069]ネットワークインターフェース１１２７は、ディスプレイデバイス１１４０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１１４３とトランシーバ１１４７とを含む。ネットワークインターフェース１１２７はまた、たとえば、プロセッサ１１２１のデータ処理要件を緩和するためのいくつかの処理機能を有してよい。アンテナ１１４３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１１４３は、ＩＥＥＥ１６．１１規格のいずれか、またはＩＥＥＥ８０２．１１規格のいずれかに従って、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１１４３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１１４３は、３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇ、またはそれらのさらなる実装の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 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１１４７は、それらがプロセッサ１１２１によって受信され、さらに操作され得るように、アンテナ１１４３から受信される信号を前処理することができる。トランシーバ１１４７はまた、それらがディスプレイデバイス１１４０からアンテナ１１４３を介して送信され得るように、プロセッサ１１２１から受信される信号を処理することができる。
【００６０】
[0070]いくつかの実装形態では、トランシーバ１１４７は、受信機によって置き換えられてよい。加えて、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１１２７は、プロセッサ１１２１へ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てよい。プロセッサ１１２１は、ディスプレイデバイス１１４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ１１２１は、ネットワークインターフェース１１２７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１１２１は、処理されたデータをドライバコントローラ１１２９へ、または記憶のためにフレームバッファ１１２８へ送ることができる。生データは、通常、画像内の各ロケーションにおいて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、カラー、サチュレーションおよびグレースケールレベルを含むことができる。
【００６１】
[0071]プロセッサ１１２１は、ディスプレイデバイス１１４０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１１５２は、スピーカー１１４５へ信号を送信するために、またマイクロフォン１１４６から信号を受信するために、増幅器とフィルタとを含み得る。調整ハードウェア１１５２は、ディスプレイデバイス１１４０内の個別の構成要素であってよく、またはプロセッサ１１２１内もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【００６２】
[0072]ドライバコントローラ１１２９は、プロセッサ１１２１によって生成された生画像データを、直接プロセッサ１１２１から、またはフレームバッファ１１２８からのいずれかで取ることができ、アレイドライバ１１２２への高速送信のために生画像データを適切に再フォーマッティングすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ１１２９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ティングして、ディスプレイアレイ１１３０にわたる走査に適した時間順序を有するようにすることができる。次いで、ドライバコントローラ１１２９は、フォーマッティングされた情報をアレイドライバ１１２２へ送る。ドライバコントローラ１１２９は、しばしば、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ１１２１と関連するが、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、プロセッサ１１２１の中にハードウェアとして組み込まれてよく、プロセッサ１１２１の中にソフトウェアとして組み込まれてよく、またはアレイドライバ１１２２とともにハードウェアの中に完全に統合されてもよい。
【００６３】
[0073]アレイドライバ１１２２は、フォーマッティングされた情報をドライバコントローラ１１２９から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ティングすることができ、波形の並列セットは、表示要素のディスプレイのｘ−ｙマトリクスから来る、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。いくつかの実装形態では、アレイドライバ１１２２およびディスプレイアレイ１１３０は、ディスプレイモジュールの一部である。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ１１２９、アレイドライバ１１２２、およびディスプレイアレイ１１３０は、ディスプレイモジュールの一部である。
【００６４】
[0074]いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ１１２９、アレイドライバ１１２２、およびディスプレイアレイ１１３０は、本明細書で説明されるディスプレイのタイプのいずれかにとって適切である。たとえば、ドライバコントローラ１１２９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（機械的な光変調器表示要素コントローラなどの）であり得る。さらに、アレイドライバ１１２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（機械的な光変調器表示要素コントローラなどの）であり得る。その上、ディスプレイアレイ１１３０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（機械的な光変調器表示要素のアレイを含むディスプレイなどの）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１１２９は、アレイドライバ１１２２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、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、時計、小エリアディスプレイにおいて有用であり得る。
【００６５】
[0075]いくつかの実装形態では、入力デバイス１１４８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１１４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ１１３０と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧膜もしくは感熱膜を含むことができる。マイクロフォン１１４６は、ディスプレイデバイス１１４０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、マイクロフォン１１４６を通じた音声コマンドは、ディスプレイデバイス１１４０の動作を制御するために使用され得る。さらに、いくつかの実装形態では、音声コマンドは、ディスプレイパラメータと設定とを制御するために使用され得る。
【００６６】
[0076]電源１１５０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１１５０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、壁コンセントまたは光起電性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。あるいは、充電式バッテリーは、ワイヤレスに充電可能であり得る。電源１１５０はまた、再生可能なエネルギーソース、キャパシタ、またはプラスチックの太陽電池もしくは太陽電池ペイント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信するように構成され得る。
【００６７】
[0077]いくつかの実装形態では、制御プログラマビリティは、電子ディスプレイシステムの中のいくつかの場所に位置し得るドライバコントローラ１１２９の中に存在する。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティは、アレイドライバ１１２２の中に存在する。上記で説明された最適化は、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で、また様々な構成で実施され得る。
【００６８】
[0078]本明細書で使用される品目のリスト「のうちの少なくとも１つ」という文句は、個々のメンバも含めて、それらの品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と、ｂと、ｃと、ａ−ｂと、ａ−ｃと、ｂ−ｃと、ａ−ｂ−ｃとを包含することが意図されている。
【００６９】
[0079]本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムプロセスは、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施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【００７０】
[0080]本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサ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コアと関連付けられた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。いくつかの実施態様では、特定のプロセスおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【００７１】
[0081]１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【００７２】
[0082]本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、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、最も広い範囲を与えられるべきである。
【００７３】
[0083]さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施された任意のデバイス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。
【００７４】
[0084]別個の実装形態の文脈で本明細書で説明された特定の特徴はまた、単一の実装形態において組合せで実装され得る。逆に、単一の実装形態という文脈で記載される様々な特徴も、複数の実装形態で、別個に、または任意の適当な部分的組合せで、実装され得る。さらに、特徴が特定の組合せで作用するものとして上記に記載され、最初にそのように請求されることもあるが、請求される組合せの１つまたは複数の特徴は、場合によっては、その組合せから切り離されることもあり、請求される組合せは、部分的組合せ、または部分的組合せの変形を対象とすることもある。
【００７５】
[0085]同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。しかしながら、示されていない他の動作も、概略的に図示されたそれらの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、図示の動作のいずれかの前または後に、それと同時に、またはそれらの間に、実行され得る。特定の状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上で説明した実装態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明した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。加えて、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に含まれる。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実施され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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