JP2008514994A - ディスプレイでの色を操作するための色フィルター - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスプレイでの色を操作するための色フィルターを提供する。
【解決手段】実施形態は、光干渉ディスプレイによって出力された光のスペクトルプロファイルと色域を制御するための方法とデバイスを含んでいる。そのようなデバイスは、選択された波長の光でディスプレイを照明することを含んでいる。実施形態はまた、異なる所定の色の光を出力する分離したセクションを備えているディスプレイを含んでいる。ほかの実施形態は、前述のデバイスを作る方法を含んでいる。
【選択図】

Description

本発明の分野は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積およびまたはエッチング、ほかのマイクロマシーニングプロセスを用いて作製しうる。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や光干渉光変調器との用語は、光干渉の法則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。ある実施形態では、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態では、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から離れた金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。
本発明のシステムと方法とデバイスのおのおのにはいくつかの観点があり、それらのただ一つが単独でその所望の特質を担うものではない。本発明の要旨を限定するものではなく、その顕著な特徴をいま簡単に説明する。この議論を考慮した後、また特に「発明を実施するための最良の形態」と題した部分を読んだ後、本発明のどのような特徴がほかのディスプレイデバイスに対する利点を提供するか理解できよう。
一実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器を有している。変調器は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つのカラーフィルターを有している。フィルターは、選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように構成されている。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅より狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態は、ディスプレイを作る方法を含んでいる。その方法は、特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器を形成することを含んでいる。変調器は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。方法はさらに、第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つのカラーフィルターを形成することを含んでいる。フィルターは、選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように形成されている。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するための手段を有している。反射手段は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、光を選択的にフィルター処理し透過するための手段を有している。フィルター手段は、白色光によって照明されたときにフィルター手段が色光を透過するような第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。フィルター手段は、選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように構成されている。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器を有している。変調器は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つの色光源を含んでいる。光源は、選択的反射光が第三のスペクトルピークによって特徴づけられるように変調器を照明するように構成されている。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅より狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するための手段を有している。反射手段は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する色光で光を選択的に反射するための手段を照明するための手段を有している。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器を含んでいる。変調器は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有する第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル分布を有する色光を発するように構成された光ルミネッセンス物質を有している。
別の実施形態は、ディスプレイをする方法を含んでいる。その方法は、特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器を形成することを含んでいる。変調器は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。方法はさらに、光を吸収するとともに第二のスペクトルピークによって特徴づけられた色光を発するように構成された光ルミネッセンス物質を含む層を形成することを含んでいる。発せられた光は、第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように少なくとも一つの変調器によって変調される。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している。
別の実施形態はディスプレイを含んでいる。そのディスプレイは、特有の色を有する光を選択的に反射するための手段を有している。その手段は、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有している。ディスプレイはさらに、第二のスペクトルピークによって特徴づけられた色光を発するための手段を有している。発せられた光は、第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように少なくとも一つの変調器によって変調される。第三のスペクトルピークは、第一のスペクトルピークのスペクトル幅実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している。
続く詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、本発明は多くの異なる手法で具体化することができる。この説明では、同様の部材は同様の符号で示す参照符号を図面に付す。続く説明から明らかように、実施形態は、動画（たとえばビデオ）か静止画（たとえばスチル画像）かを問わず、さらに文字か絵かを問わず、画像を表示するように構成されたあらゆるデバイスにおいて実施しうる。特に、実施形態は、これに限定されないが、移動電話や無線デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたは携帯型コンピューター、ＧＰＳレシーバー／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビジョンモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューターモニター、自動ディスプレイ（たとえば走行記録計ディスプレイその他）、コックピットのコントロールやディスプレイ、カメラ視のディスプレイ（たとえば乗り物の背面カメラのディスプレイ）、電子写真、電子の広告板や標識、プロジェクター、建築物、パッケージング、美的構造物（たとえば一つの宝石の画像）など、さまざまな電子デバイスにおいて実施しうるか関連しうることが予想される。ここに説明したものと同様の構造体のＭＥＭＳデバイスは電子スイッチデバイスなどの非ディスプレイ用途において使用することもできる。
一実施形態は、変調器によって受け取られた光が色フィルターまたは波長フィルターを使用してフィルター処理された変調器により出力される光の飽和を増大させることによってディスプレイの色域を増大させる色光干渉変調器を有するディスプレイである。別の実施形態は、ディスプレイの色域を改善するように変調器によって出力される光の飽和を増大させる狭スペクトル量を有する光を使用して照明される色光干渉変調器を有するディスプレイである。そのような一実施形態では、照明は光ルミネッセンス物質によって提供される。ほかの実施形態は、異なる所定の色の光を出力する分離した領域またはセクションを備えているディスプレイを含んでいる。
光干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えている一つの光干渉変調器ディスプレイ実施形態を図１に示す。これらのデバイスでは、画素は明暗状態のいずれかにある。明（「オン」または、「開放」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーへ反射する。暗（「オフ」または「閉鎖」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーへほとんど反射しない。実施形態によっては、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は逆であってもよい。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラー表示を考慮し、特定の色で主に反射するように構成することが可能である。
図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の二つの隣接画素を描いた等角投影図であり、各画素はＭＥＭＳ光干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備えている。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含んでおり、少なくとも一つの可変次元をもつ共振光学キャビティを形成している。一実施形態では、一方の反射層が二つの位置の間で移動されうる。第一の位置（ここでは弛緩位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置している。第二の位置（ここでは作動位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層に隣接し密接して位置している。二つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合ってまたは弱め合って干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。
図１の画素アレイの図示部分は二つの隣接する光干渉変調器１２ａと１２ｂを含んでいる。左側の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは光学スタック１６ａからの所定距離の弛緩位置に図示されており、光学スタック１６ａは部分的反射層を含んでいる。右側の光干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に図示されている。光学スタック１６ａと１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、ここに参照するように、典型的にはいくつかの融合層からなり、それらは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分的反射層、透明誘電体を含みうる。したがって、光学スタック１６は、電気的に伝導性で、部分的に透明で、部分的に反射的であり、たとえば透明基板２０上に上記の層の一つ以上を堆積することにより作られうる。いくつかの実施形態では、層は平行ストリップにパターニングされ、後述するようにディスプレイデバイス中の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ，１４ｂは、ポスト１８の上面およびポスト１８間に堆積された介在犠牲物質の上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）一つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成してもよい。犠牲物質をエッチング除去すると、可動反射層１４ａ，１４ｂが光学スタック１６ａ，１６ｂから規定間隙１９だけ離れる。アルミニウムなどの高伝導反射物質を反射層１４に使用してもよく、これらのストリップがディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。
印加電圧がないとき、図１の画素１２ａに示すように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にキャビティ１９が残り、可動反射層１４ａは機械的弛緩状態にある。しかしながら、選択した行と列に電位差を印加すると、対応する画素の行電極と列電極の交差により形成されたコンデンサーがチャージされ、静電力が電極同士を引き寄せる。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形し、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側の画素１２ｂに示されるように、光学スタック１６内の（この図には示していない）誘電体層が短絡するのを防ぐとともに層１４と層１６の間の分離距離を制御しうる。その振る舞いは印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射対非反射画素状態を制御することができる行／列作動は、従来のＬＣＤやほかのディスプレイ技術で使用される行／列作動に多くの点で類似している。
図２〜５は、表示用途の光干渉変調器のアレイを使用するための一つの代表的なプロセスとシステムを示している。
図２は、本発明の観点を組み込んでよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。この代表的な実施形態では、電子デバイスは、ＡＲＭやＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサー、またはデジタルシグナルプロセッサーやマイクロコントローラー、プログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含んでいる。この分野で一般に行なわれているように、プロセッサー２１は一つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されうる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、ウェブブラウザや電話アプリケーション、電子メールプログラム、ほかのソフトウェアアプリケーションを含め、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてもよい。
一実施形態では、プロセッサー２１もアレイドライバー２２と通信するように構成されている。一実施形態では、アレイドライバー２２は、ディスプレイアレイすなわちパネル３０に信号を供給する行ドライバー回路２４と列ドライバー回路２６を含んでいる。図１に示したアレイの断面は図２の１−１線によって示されている。ＭＥＭＳ光干渉変調器については、行／列作動プロトコルは、図３に示したデバイスのヒステリシス特性を利用してよい。可動層を弛緩状態から作動状態まで変形させるにはたとえば１０ボルトの電位差を必要としてよい。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が１０ボルト未満に降下する際、可動層はその状態を維持する。図３の代表的な実施形態では、電圧が２ボルト未満の降下するまで可動層は完全に弛緩しない。したがって、デバイスが弛緩または作動状態で安定している印加電圧の窓が存在する電圧の範囲（図３に示した例では約３〜７Ｖ）がある。ここでは、これを「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイは、行ストロービングのあいだ、ストローブされた行中の作動されるべき画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素が０ボルト近くの電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルを設計することが可能である。ストローブの後、画素は、行ストローブによっておかれた状態のままであるように、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書き込み後、各画素は、この例の３−７ボルトの「安定窓」内の電位差にある。この特徴は、図１に示した画素設計を同じ印加電圧状態の下で作動または弛緩の事前状態のいずれかに安定にする。光干渉変調器の各画素は、作動状態であれ弛緩状態であれ、実質的に固定反射層と可動反射層によって形成されるコンデンサーであるので、この安定状態は、ほとんど消費電力を伴わないヒステリシス窓内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されていれば、実質的に電流は画素に流れ込まない。
代表的アプリケーションでは、表示フレームは、第一行中の作動画素の所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることにより作成してよい。次に行パルスを行１電極に印加し、アサートされた列線に対応する画素を作動させる。次に列電極のアサートされたセットを変更し、第二行中の作動画素の所望のセットに対応させる。次にパルスを行２電極に印加し、行２中の適当な画素をアサートされた列電極にしたがって作動させる。行１画素は行２パルスに影響されず、行１パルスのあいだに設定された状態のままである。これを一連の行の完全にわたり順次に繰り返してフレームを生成してよい。一般に、フレームは、毎秒所望のフレーム数でこのプロセスを絶えず繰り返すことにより、新しい表示データでリフレッシュおよび／またはアップデートされる。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極と列電極を駆動するための種々さまざまなプロトコルもまた周知であり、これは本発明と共に使用してよい。
図４と５は、図２の３×３アレイに表示フレームを生成するための一つの可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に使用してよい列と行の電圧レベルの可能なセットを示している。図４の実施形態において、画素を作動させることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行を＋ΔＶにセットすることを含んでおり、それらは、それぞれ、−５ボルトと＋５ボルトに一致していてもよい、画素を弛緩させることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶにセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生成することより実施する。行電圧がゼロボルトに保持される行では、画素は、列が＋Ｖｂｉａｓか−Ｖｂｉａｓかにかかわらず、それらがもとあった状態で安定している。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を作動させることが適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を開放することは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行に−ΔＶをセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。
図５Ｂは、図５Ａに示したディスプレイ配列をもたらす図２の３×３アレイに印加する一連の行と列の信号を示しているタイミング図であり、ここで作動画素は非反射である。図５Ａに示したフレームを書き込む前に、画素は任意の状態であってもよく、この例では、すべての行が０ボルト、すべての列が＋５ボルトにある。これらの印加電圧では、すべての画素はそれらの既存の作動状態または弛緩状態で安定している。
図５Ａのフレーム中では、画素（１，１）と（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が作動される。これを実施するため、行１の「線時間」のあいだ、列１と列２は−５ボルトにセットし、列３は＋５ボルトにセットする。これは任意の画素の状態を変更しない。なぜなら、すべての画素は３〜７ボルトの安定窓にあるままであるからである。次に行１を、０から５ボルトまで上がってゼロに戻るパルスでストローブする。これは（１，１）と（１，２）画素を作動させ、（１，３）画素を弛緩させる。アレイ中のほかの画素は影響されない。行２を望むようにセットするため、列２を−５ボルトにセットし、列１と列３を＋５ボルトにセットする。次に行２に印加した同じストローブは、画素（２，２）を作動させ、画素（２，１）と（２，３）を弛緩させる。再び、アレイ中のほかの画素は影響されない。列２と列３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトにセットすることにより行３を同様にセットする。行３のストローブは図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋５または−５ボルトの一方のままとなることが可能であり、ディスプレイは次に図５Ａの配列で安定する。多数すなわち何百もの行と列に対して同じ手順を使用することが可能であることがわかるであろう。行と列の作動を実施するのに使用される電圧のタイミングとシーケンスとレベルは、上に概説した一般的な原理の範囲内で広く変えることが可能であり、上述の例は代表的なだけであり、任意の作動電圧方法もここに説明したシステムと方法で使用することが可能である。
図６Ａと６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態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はたとえば携帯（移動）電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０またはそれの少しの変形の同じコンポーネントは、テレビやポータブルメディアプレイヤーなどのさまざまなタイプのディスプレイデバイスの例ともなる。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４４と入力デバイス４８とマイクロホン１６とを含んでいる。ハウジング４１は一般に、射出成形と真空成形を含む、当業者に周知なさまざまな製造プロセスのいずれかから形成される。さらに、ハウジング４１は、これらに限定されないが、プラスチックや金属、ガラス、ゴム、陶器、またはそれらの組み合わせを含む、さまざまな物質のいずれかから作られうる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色のまたは異なるロゴや絵や記号を有しているほかの着脱部と交換されてよい（図示しない）着脱部を含んでいる。
代表的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、ここに説明するように、双安定ディスプレイを含むさまざまなディスプレイのいずれかであってもよい。ほかの実施形態では、ディスプレイ３０は、当業者に周知なように、プラズマやＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、上述したＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴやほか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んでいる。しかしながら、本実施形態を説明する目的のため、ディスプレイ３０は、ここに説明するように、光干渉変調器ディスプレイを含んでいる。代表的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントを図６Ｂに概略的に示す。図示の代表的な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囲まれた追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、一実施形態では、代表的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバー４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含んでいる。トランシーバー４７はプロセッサー２１に連結されており、それはコンディショニングハードウェア５２に連結されている。コンディショニングハードウェア５２は信号を整える（たとえば信号をフィルター処理する）ように構成されうる。コンディショニングハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロホン４６に連結されている。プロセッサー２１も入力デバイス４８とドライバーコントローラー２９に連結されている。ドライバーコントローラー２９はフレームバッファ２８とアレイドライバー２２に接続され、これはさらにディスプレイアレイ３０に接続されている。電源５０は、特定の代表的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべてのコンポーネントにパワーを供給する。
ネットワークインターフェース２７は、代表的なディスプレイデバイス４０がネットワーク上の一つ以上のデバイスと通信できるように、アンテナ４３とトランシーバー４７を含んでいる。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７はまたいくつかの処理容量を有し、プロセッサー２１の要件を取り除いてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信用の当業者に周知の任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格によりＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）や（ｂ）や（ｇ）を含むＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるＣＤＭＡ−やＧＳＭ、ＡＭＰＳ、ほかの既知信号を受信するように設計されている。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信した信号を、それらがプロセッサー２１によって受信されさらに操作されうるように前処理する。トランシーバー４７はまたプロセッサー２１から受信した信号を、それらがアンテナ４３を介して代表的なディスプレイデバイス４０から送信されうるように処理する。
代替実施形態では、トランシーバー４７はレシーバーと交換することが可能である。また別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース２７は像源と取り替えることが可能であり、像源はプロセッサー２１に送る画像データを記憶または生成することができる。たとえば、像源は、画像データを収容したデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）やハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
プロセッサー２１は一般に、代表的なディスプレイデバイス４０の動作全体を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７や像源からの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを行画像データに、または行画像データへ容易に処理されるフォーマットに処理する。次にプロセッサー２１は処理したデータを記憶のためにドライバーコントローラー２９またはフレームバッファ２８へ送る。生データは、典型的には画像内の各場所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、色と彩度とグレースケールレベルを含みうる。
一実施形態では、プロセッサー２１は、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ、論理演算装置を含み、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するために、またマイクロホン４６から信号を受信するために、一般に増幅器とフィルターを含んでいる。コンディショニングハードウェア５２は代表的なディスプレイデバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってもよく、またはプロセッサー２１やほかのコンポーネント内に組み込まれていてもよい。
ドライバーコントローラー２９は、プロセッサー２１によって生成された行画像データをプロセッサー２１から直接またはフレームバッファ２８からとり、アレイドライバー２２への高速伝送に適切な行画像データに再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２９は行画像データを、ラスター状フォーマットを有するデータ流れに再フォーマットし、それは、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順序を有している。次にドライバーコントローラー２９はフォーマットした情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラーなどのドライバーコントローラー２９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ー２１に付随されるが、そのようなコントローラーは多くの手法によって実現されてよい。それらはハードウェアとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、ソフトとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、アレイドライバー２２にハードウェアに完全に集積されてもよい。
典型的には、アレイドライバー２２はドライバーコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリックスの画素から来る何百もの時には何千ものリードに毎秒何度も印加される波形の並列セットに再フォーマットする。
一実施形態では、ドライバーコントローラー２９とアレイドライバー２２とディスプレイアレイ３０は、ここに説明したディスプレイのどのタイプにも適切である。たとえば、一実施形態では、ドライバーコントローラー２９は、従来のディスプレイコントローラーや双安定ディスプレイコントローラー（たとえば光干渉変調器コントローラー）である。別の実施形態では、アレイドライバー２２は、従来のドライバーや双安定ディスプレイドライバー（たとえば光干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバーコントローラー２９はアレイドライバー２２に集積されている。そのような実施形態は、携帯電話、時計、ほかの小面積ディスプレイなどの高集積システムに共通している。また別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイや双安定ディスプレイアレイ（たとえば光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
入力デバイス４８は、ユーザーが代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態では、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードや電話キーパッドなどのキーパッドや、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧または感熱膜を含んでいる。一実施形態では、マイクロホン４６は代表的なディスプレイデバイス４０用の入力デバイスである。マイクロホン４６を使用してデバイスにデータを入力するとき、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するためにユーザーがボイスコマンドを与えてもよい。
この分野で周知なように、電源５０はさまざまなエネルギー蓄積装置を含みうる。たとえば、一実施形態では、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源とコンデンサー、プラスチック太陽電池と太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電源５０は壁付コンセントからパワーを受け取るように構成される。
いくつかの実施においては、上述したように、電子ディスプレイシステムのいくつかの場所に配置することが可能であるドライバーコントローラーに、制御プログラム化が存在する。いくつかのケースでは、制御プログラム化はアレイドライバー２２に存在する。たくさんのハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよびさまざまな構成に対して上述した最適化が実現されてよいことは当業者であればわかるであろう。
上述した原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は広く変更されてよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４をその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属物質１４のストリップが直交して延びている支持体１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４がつなぎ３２によってコーナーだけで支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が変形可能層３４からつるされており、変形可能層３４は可撓性金属で構成されうる。変形可能層３４は、直接または間接的に、変形可能層３４の周囲の周りの基板２０に連結している。これらの接続はここでは支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示した実施形態は、その上に変形可能層３４が横たわる支持ポストプラグ４２を有している。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はキャビティの上につるされるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６の間の穴を満たすことにより、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは平坦化物質で形成され、それは支持ポストプラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示した実施形態に基づくが、図示しない追加の実施形態と同様に、図７Ａ〜７Ｃに示した実施形態のいずれに適用してもよい。図７Ｅに示した実施形態では、金属またはほかの伝導物質の追加層がバス構造４４を形成するために使用された。これは信号を光干渉変調器の背面に沿って転送するのを可能にし、さもなければ基板２０上に形成されなければならないであろう多くの電極を取り除く。
図７に示した実施形態では、光干渉変調器は直視型デバイスとして機能し、画像は透明基板２０の正面側つまり変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態では、変形可能層３４とバス構造４４を含め、反射層１４は、基板２０に対向する反射層の側にある光干渉変調器の部分を光学的に遮へいする。これは、遮へい領域が像品質に悪影響を与えずに構成され動作されることを可能にする。この分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械的観点と光学的観点のために使用される構造設計と物質が互い独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示した実施形態は、反射層１４の光学的特性の機械的特性からの減結合を得るという追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実現される。これは、反射層１４に使用する構造設計と物質を光学的特性に対して最適化し、また変形可能層３４に使用する構造設計と物質を所望の機械的特性に対して最適化すること可能にする。
図１に関連して上述したように、変調器１２（すなわち変調器１２ａと１２ｂの両方）は、反射層１４（すなわち反射層１４ａと１４ｂ）と１６（それぞれ反射層１６ａと１６ｂ）の間に形成された光学キャビティを有している。光学キャビティの特有の距離すなわち有効光路長ｄは、光学キャビティの、したがって光干渉変調器１２の共振波長λを決定する。光干渉変調器１２のピーク共振可視波長λは、一般に、変調器１２によって反射される光の知覚色に対応している。数学的に、光路長ｄは、Ｎを自然数として、１／２Ｎλに等しい。したがって、得られる共振波長λは、１／２λ（Ｎ＝１），λ（Ｎ＝２），３／２λ（Ｎ＝３），その他の光路長ｄを有する光干渉変調器１２によって反射される。整数Ｎは、反射光の干渉の次数と呼びうる。ここに使用されるように、変調器１２の次数もまた、反射層１４が少なくとも一つの位置にあるときに変調器１２によって反射された光の次数Ｎを示す。たとえば、一次の赤色光干渉変調器１２は、約６５０ｎｍの波長に対応して、約３２５ｎｍの光路長ｄを有してうる。したがって、二次の赤色光干渉変調器１２は、約６５０ｎｍの光路長ｄを有してうる。
ある実施形態では、光路長ｄは、光干渉変調器の光学キャビティを形成する反射層間の距離と実質的に等しい。反射層間の空間が約１の屈折率を有するガス（たとえば空気）だけからなる場合、有効光路長は反射層間の距離と実質的に等しい。ある実施形態中では、光路中の誘電体物質の層。そのような誘電体物質は典型的には１より大きい屈折率を有する。そのような実施形態では、光学キャビティは、反射層間の距離と、誘電体層（または反射層間の任意のほかの層）の屈折率との両方を選択することによって、所望の光路長ｄを有するように形成される。たとえば、光学キャビティが空隙に加えて誘電体の層を有する実施形態では、光路長ｄはｄ１ｎ１＋ｄ２ｎ２と等しい。ここで、ｄ１は誘電体層の厚さであり、ｎ１は誘電体層の屈折率であり、同様に、ｄ２は空隙の厚さであり、ｎ２は空隙の屈折率である。
一般に、変調器１２は、強度に対して波長をプロットするとき、一つ以上のスペクトルピークを有する光を反射する。変調器１２によって生成された光の知覚色は、可視スペクトル内の変調器１２のこれらのピークのスペクトルの数と位置とスペクトル幅によって決まる。そのようなピークのスペクトル幅は、ピークが、反射光の強度の半値（たとえば半値全幅）などの特定のしきい値強度を超える波長範囲によって特徴づけられうる。一般に、高次の変調器１２は、たとえばより狭いピークまたはより高い「Ｑ」値を有する、波長のより狭い範囲の光を反射し、したがってより飽和した色光を生成する。色画素を備えている変調器１２の飽和は、ディスプレイの色域や白色点などのディスプレイの特性に影響を与える。たとえば、二次の変調器１２を使用するディスプレイが、同じ一般的な色の光を反射する一次の変調器を有するディスプレイと同じ白色点またはカラーバランスを有するために、二次の変調器１２は異なる中心ピーク光波長を有するように選択されうる。
光干渉変調器１２を使用するディスプレイを設計する際、変調器１２は反射光の彩度を増大させるように形成されうる。飽和は、色光の出力波長の分布の狭さのものさしである。高度に飽和した色調は鮮明で強烈な色を有するが、低く飽和した色調はくすんで淡く見える。たとえば、レーザーは非常に狭帯域の波長を生成し、高度に飽和した光を生成する。反対に、典型的な白熱電球は、不飽和の赤色か青色を有しうる白色光を生成する。一実施形態では、高次たとえば二次や三次の干渉に対応する距離ｄを有し、反射色光の飽和を増大させる変調器１２が作られる。
代表的なカラーディスプレイは赤と緑と青の表示素子を有している。ほかの色は、そのようなディスプレイにおいて、赤と緑と青の素子によって生成される光の相対強度を変えることにって生成される。赤と緑と青などの原色のそのような混合は、人間の目にはほかの色と知覚される。そのようなカラーシステムにおける赤と緑と青の相対値は、人間の目の敏感な部分、赤色光と緑色光と青色光の刺激に関して三刺激値と呼びうる。特定のディスプレイによって生成することのできる色の範囲はディスプレイの色域と呼びうる。一般に、原色の飽和を増大させることは、色域、またはディスプレイによって生成することのできる色の範囲を増大させる。赤と緑と青に基づいた代表的なカラーシステムをここに開示するが、ほかの実施形態では、ディスプレイは赤や緑や青以外の原色のセットに関してほかのカラーシステムを定める色のセットを有する変調器１２を有していてもよい。
ある実施形態中では、明るく見える光を生成することと飽和した色を生成する（それによりディスプレイの色域を増大させる）こととの間にトレードオフが存在する、一般に、同じ相対強度レベルが与えられると、広いすなわち広域の光変調器の出力のスペクトルピークは、狭いものよりも明るく見える。しかしながら、より広いスペクトルはより明るく見えるだろうが、それはまた色が淡くすなわち飽和がより少なく見えるだろう。
一実施形態では、光干渉変調器１２を有するディスプレイによって出力された光の飽和はカラーフィルターを使用して増大される。特に、そのようなディスプレイは、変調器１２の可視光波長応答ピークよりも狭い波長応答ピークを有する光を出力するように構成されたカラーフィルターを有しているとよい。
図８は、波長フィルターを通して見た光干渉変調器１２を有する代表的なディスプレイのスペクトル応答を示すグラフによる概略図である。縦軸は、白色光によって照明されたときに光干渉変調器によって反射されるまたは波長フィルターを透過する、光干渉変調器に入射する光の光強度の総フラクションを表わしている。一実施形態では、変調器１２は、白色光によって照明されたときに特定色として知覚される光を反射するように構成されている。トレース１０２は、波長フィルターなしで見たときの光干渉変調器１２のスペクトル応答を示している。トレース１０４は、波長フィルター単体のスペクトル応答を示している。トレース１０６は、波長フィルターと光干渉変調器１２とを有するディスプレイの実施形態の反射光のスペクトル応答を示している。トレース１０２は、可視スペクトルに単一のピークを有している。トレース１０４は、幅がより狭い可視スペクトルに、トレース１０２によって定められたピーク内に実質的に中心にくる単一のピークを有している。波長フィルターを通して見たときの光干渉変調器１２のピークスペクトル応答は実質的に狭くなる。特に、トレース１０６によって示されるように、波長フィルターと光干渉変調器との複合光学系のピーク応答は、その幅が波長フィルターのピークの幅と同様になるまで低減する。波長フィルターのピークの幅は、変調器１２単体のピークスペクトル応答の幅よりも小さい。ディスプレイのより狭いとがった応答はより多くの飽和した色を、それにより改善された色域を提供する。したがって、ディスプレイの色域は光干渉変調器１２のスペクトル応答を修正することなく調節しうる。
図９は、波長フィルターを通して見た光干渉変調器１２を有する別の代表的なディスプレイのスペクトル応答を示すグラフによる概略図である。縦軸は、光干渉変調器によって反射されるまたは波長フィルターを透過する、光干渉変調器に入射する光の光強度の総フラクションを表わす。トレース１０２は、波長フィルターなしで見たときの光干渉変調器１２のスペクトル応答を示している。トレース１０８は、波長フィルター単体のスペクトル応答を示している。トレース１０８は、波長フィルターと光干渉変調器１２とを有するディスプレイの実施形態の反射光のスペクトル応答を示している。トレース１０２は、可視スペクトルに単一のピークを有している。トレース１０８は、トレース１０２よりも幅がより狭い可視スペクトルに単一のピークを有している。図８に示すように、トレース１０８下の領域は、トレース１０２下の領域に完全に重なるのではなく、トレース１０２下で定まる領域に部分的に重なる。波長フィルターを通して見たとき、光干渉変調器１２のピークスペクトル応答は、図８のトレース１０６によって示されるピークシステム応答よりいっそう狭くなる。特に、トレース１１０によって示されるように、波長フィルターと光干渉変調器との複合光学系のピーク応答は波長フィルターのピークより狭い。したがって、スペクトルピーク下に非重なり領域を持つ波長フィルターを使用すると、図８に示したスペクトル特性を持つフィルターを使用するよりもよりいっそう飽和した色が得られる。さらに、波長フィルターと光干渉変調器１２によって形成された複合光学系のスペクトル応答は、フィルターと光干渉変調器１２の分離したピーク応答からシフトした中心ピークスペクトル応答を有する。たとえば、図９において、線Ａ１は、光干渉変調器１２のピーク応答のほぼ中心を示している。線Ａ２は、変調器１２とフィルターとの複合出力のピーク応答のシフトした中心を示している。したがって、そのようなフィルターを使用して、トレース１０２によって示されるようにトレース１１０によって示されるシステムのスペクトル応答のスペクトルプロファイルを変調器１２のスペクトル応答に対して狭くするとともにシフトさせることによって、ディスプレイの飽和と色調の両方を調節しうる。
図１０、光干渉変調器１２と波長フィルター１１４とを有する代表的なディスプレイの側面の断面図。図示の実施形態では、波長フィルター１１４は、フィルター１１４と変調器１２の間の基板２０とともに配置されている。しかしながら、ほかの実施形態では、フィルター１１４は基板２０と変調器１２の間に配置されてもよい。
一実施形態では、フィルター１１４は、図８と９にそれぞれ示したトレース１０４と１０８によって示されるような、可視スペクトル中にスペクトルピークを有する光を選択的に透過する光吸収性素材の一つ以上の層を有している。一実施形態では、物質が二つ以上の透過スペクトルピークを有していてもよい。たとえば、一実施形態では、カラーディスプレイ用のフィルターが可視スペクトルの赤と緑と青の部分に透過ピークを有していてもよい。
一実施形態では、フィルター１１４は、基板上に、たとえば光干渉変調器１２の一つ以上の層と基板２０との間に堆積された物質の一つ以上の層を備えている。別の実施形態では、フィルター１１４は、基板２０に堆積されたか塗布された膜を備えていてもよい。そのような一実施形態では、フィルターは、基板２０が１１４と変調器１２との間にあるように塗布される。
別の実施形態では、フィルター１１４は、一つ以上の干渉フィルターを定める光学スタックを有している。一実施形態では、干渉フィルターは、誘電体物質の一つ以上の層によって分離された二つの部分的反射層を有している。別の実施形態では、フィルター１１４は、干渉フィルターと吸収フィルターの組み合わせを有している。
図８と９と１０に関連して示した実施形態では、変調器１２は、波長フィルター１１４によってフィルター処理した光源によって効果的に照明される。ほかの実施形態では、そのようなフィルター処理効果は、光干渉変調器１２を狭帯域光源で照明することによって得られる。
図１１は、一つ以上の狭帯域照明源１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを有する代表的なカラーディスプレイを示す部分概略図である。特に、一実施形態では、赤と緑と青の光源１３２ａと１３２ｂと１３２ｃは位置決めされ、それぞれ、赤と緑と青の光変調器１２ａと１２ｂと１２ｃを照明する。一実施形態では、ミラー１３４などの一つ以上のミラーまたはプリズムが光源１３２からの光を変調器１２に方向付けるように構成されている。別の実施形態の中では、図１３に示されるような光ガイド板１５２を使用して光源１３２からの光を変調器１２に方向付けてもよい。図１１において、変調器１２ａと１２ｂと１２ｃのおのおのとそれぞれの光源１３２ａと１３２ｂと１３２ｃは、たとえば図８と９に示されるようなフィルタースペクトル応答１０４と１０８と同様な対応スペクトル応答を有するように構成されている。一実施形態では、光源１３２は適切なスペクトル応答を持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）を有している。たとえば、適切なＬＥＤは日亜化学工業株式会社 Mountville ペンシルベニア州によって生産されている。そのようなＬＥＤの一つは日亜化学工業株式会社の部品番号ＮＳＴＭ５１５ＡＳである。この特定のＬＥＤは、共通の陽極リード線と赤と青と緑用の別個の陰極リード線とを有している。
一実施形態では、赤の変調器１２ａが図８のトレース１０２によって定められた応答と同様の応答を有していてもよく、赤の光源１３２ａがトレース１０４によって定められた応答と同様の応答を有していてもよい。一実施形態では、緑と青の変調器１２ｂ，１２ｃと緑と青の光源１３２ｂ，１３２ｃが同様の特性を有していてもよい。いくつかの実施形態では、緑または青の変調器１２ｂ，１２ｃの一方または両方と光源１３２ｂ，１３２ｃが図９に示したスペクトル応答と同様のスペクトル応答を有していてもよい。ほかの実施形態では、赤と緑と青の変調器１２ａ，１２ｂ，１２ｃのおのおのと赤と緑と青の光源１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが図８または９に示された応答の一つと同様となるように選択されて異なる複合光学応答を定めてもよい。
ほかの構成もまた可能である。たとえば、いくつかの実施形態では、ほかの適切な照明源がまた使用されてもよい。さらに、さまざまな光干渉変調器が使用されてもよく、また光干渉変調器が、所望の最終色光を達成するように調整されたスペクトル特性と光路長ｄを有していてもよい。特定のスペクトルの重なりは本開示に照らして当業者によって決定することができ、またデバイスとほかの要因の特定の使用に応じて変更することができる。
図１２、光干渉変調器１２と光ルミネッセンス物質を含む光生成層１４２とを有する別の代表的なディスプレイの側面の断面図。一実施形態では、図１２のディスプレイの色域は、そばに示していられた応答のうちの一つに、たとえば図８と９のトレース１０４または１０８によってそれぞれ示された応答の一つと同様の選択されたスペクトル応答を有する光ルミネッセンス物質によって発せられた光を受け取ることによって増強される。図１２の代表的なディスプレイでは、光生成層１４２が基板２０と光干渉変調器１２との間にある。ほかの実施形態では、基板２０が光生成層１４２と変調器１２との間にある。光ルミネッセンス光生成層１４２は光ルミネッセンススクリーンと呼びうる。光ルミネッセンス光生成層１４２は、燐光物質や開花物質などを含んでいてもよい。
動作では、第一の波長の光の一つ以上の光子が層１４２の中の光ルミネッセンス物質によって受け取られるまでパス１４４に沿って進む。光は、太陽光などの周辺光または人工光であってもよい。あるいは、光は、ディスプレイに付随する前面光によって供給される光であってもよい。光ルミネッセンス物質は続いて、任意の方角に進みうる第二の波長の光子を発する。これらの光子の一部は、１４６などのパスに沿って進み、視野位置１４９に向けてパス１４８に沿って視聴者に反射される。光ルミネッセンス物質は種々さまざまな物質から選択されてよく、光ルミネッセンス物質の追加によって得られる特定の利点によって、ある程度、決まりうる。たとえば、一実施形態では、光ルミネッセンス物質はＵＶスペクトルにおいて吸収し、可視光スペクトルの狭帯域において発する。したがって、そのようなディスプレイは、光をＵＶまたはほかの非可視波長から光干渉変調器１２によって出力される波長域よりも狭い波長域の可視出力に変換することによって可視光のより大きい強度を出力する。別の実施形態では、光ルミネッセンス物質はさまざまな波長において吸収するが、比較的狭い波長域にわたって発する。したがって、そのような実施形態は、図８と９に関連して上述したように、高い強度の光を非常に狭い波長域にわたって供給して明るくて飽和した色を生成してもよい。可能な物質の例としては、ＬＵＭＩ（Global Trade Alliance社、Scottsdale、アリゾナ州からの長残光光ルミネッセンスピグメント）に米国特許第６，２７８，１３５号に記述されたものや、ＢＣ−４８２ＡとＢＣ−４８４を有する物質、波長シフターバー（Saint-Gobaln Crystals and Detectors、Newbury、オハイオ州）がある。
図１２の代表的なディスプレイでは、したがって、光干渉変調器１２は、自然光と層１４２によって発せられた光との両方によって照明される。したがって、ディスプレイの全体のスペクトル応答は、（たとえば白色光によって照明されたときの図８と９のトレース１０２によって示されるように）自然光に対する変調器１２の第一の応答と、層１４２によって発せられた光に対する変調器１２の第二の応答との組み合わせである。一実施形態では、層１４２によって発せられた光は、変調器１２の第二の応答がそれぞれのトレース１０６または１１０の一つと同様になるように、図８と９のトレース１０４と１０８によって示されたもの一つと同様のスペクトル応答を有している。一実施形態では、層１４２によって発せられ、変調器１２によって反射された光は、変調器１２の彩度が改善されるように、変調器１２によって反射された周辺光よりも強度が大きい。
図１３は、光干渉変調器１２と光源１５０とを有する代表的なディスプレイの横断面図である。代表的なディスプレイでは、光源１５０は光ガイド板１５２を介して変調器１２を照明する。一実施形態では、ライトガイド１５４は、光源１５０からの光を光ガイド板１５２に方向付けるように構成されている。光ガイド板１５２は、そこから光１６０が反射されうる角度付き表面１５８と１５９によって形成された溝１５６を有していてもよい。一実施形態では、光源１５０によって発せられた光１６０は、光１６０が表面１５８と１５９から反射され、基板２０を通って変調器１２内へ反射されるまで、全反射によって光ガイド板１５２内に維持される。ほかの実施形態では、任意の適切なガイド構造が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、光源１５０が、光干渉変調器１２を照明するように配置された前面光である。適切な光源の一つは、狭帯域スペクトル出力を有する一つ以上のカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光ガイド板１５２によって変調器１２内へ反射された光は、図１２に関連して説明したようにスペクトル応答を生成するように光生成層１４２を通り抜ける。いくつかの実施形態では、光源はＵＶエミッターであり、光生成層１４２は、ＵＶエミッターからのＵＶ光を適切な可視光域に変換する光ルミネッセンス物質を備えている。
光源からの光が変調器１２の反射面１４と１６に対して非垂直でディスプレイ３０に入射するとき、変調器１２に対する光源の位置がディスプレイのカラー出力のシフトをもたらしうる。図１１と１３の実施形態もまた、変調器１２の反射層１４と１６に対して光源が所定かつ不変の位置と距離にあるので、ディスプレイのそのような照明角依存色シフトを低減しうる。したがって、変調器１２に対する光源１５０の位置によって色シフトがあれば、光干渉変調器１２を調整してこの色シフトを低減または除去することができる。
図１３に示した実施形態は分離した光ガイド板１５２と光生成層１４２とを描いているが、いくつかの実施形態では、光ガイド板１５２が光ルミネッセンス層を有していてもよい。さらに、実施形態はまた、図１３に示されていないほかの層と特徴を有していてもよい。たとえば、一実施形態では、ディスプレイがまた、ディスプレイのスペクトル応答をさらに調節するフィルター層１１４を有していてもよい。
したがって、光ルミネッセンス層１４２を有するディスプレイは増大した飽和（それにより増大した色域）を有しうる。さらに、そのようなディスプレイはまた、層１４２による可視波長への不可視の変換によって増大した出力光強度を有しうる。
フルカラーディスプレイたとえば赤と緑と青の異なる陰影を表示することのできるディスプレイは、モノクロディスプレイよりも鮮やかでカラフルな出力を提供するが、フルカラーディスプレイは一般にモノクロディスプレイよりも多くのデータを処理するために、ディスプレイが含まれたデバイス４０を要求する。さらに、より複雑な制御回路を伴うより多くの変調器１２はまた一般にモノクロディスプレイよりもフルカラーディスプレイのいくつかの実施形態に含まれている。この複雑さは、カラーディスプレイを、同様のサイズと画素分解能のモノクロディスプレイよりも、生産するためにより費用がかかるものにする傾向がある。しかしながら、ある用途では、単一の所定の色の陰影のカラー出力は受け入れられないかもしれない。したがって、一実施形態は、異なる所定の色をおのおの出力する二つ以上のセクションまたは領域を備えているディスプレイを含んでいる。
図１４は、そのおのおの画像を異なる色で表示するいくつかの領域１８０を有する代表的なディスプレイ３０の正面図である。たとえば、領域１８０ａはインジケーター画像を第一の色たとえば緑で表示し、第二の代表的な領域１８０ｂは地図画像を第二の色たとえば青で表示し、第三の代表的な領域１８０ｃは方向を第三の色たとえば赤で表示する。
一実施形態では、特定の領域１８０の変調器１２は、可動反射層１４のおのおのが一つの位置にあるときに色光を出力するとともに可動層１４が別の位置にあるときに非反射すなわち黒となるように構成されうる。たとえば、そのような変調器１２は、可動反射層１４が弛緩位置にあるときに色光を出力するとともに作動位置にあるときに非反射になる（黒く見える）ように構成されてもよい。別の実施形態では、特定の領域の変調器１２は、可動反射層１４のおのおのが一つの位置にあるときに色光を、また可動層１４が別の位置にあるときに白（または白として知覚される光）を出力するように構成されてもよい。たとえば、そのような変調器１２は、可動反射層１４が弛緩位置にあるときに色光を出力するとともに作動位置にあるときに白色光を反射するように構成されてもよい。ディスプレイの色単色領域は、一実施形態では、特定色と黒（または特定色と白）だけを生成してよいことに注意のこと。ほかの実施形態では、一つ以上の単色の領域が、色と黒の間（または色と白の間）の特定色の複数の陰影を生成してもよい。
一実施形態では、二つ以上の領域１８０ａ，１８０ｂ，１８０ｃが同じ色で表示する。一実施形態では、一つ以上の領域が、赤か緑か青の狭帯域色（弛緩時）と黒（作動時）ではなく、白（作動時）または黒（弛緩時）を表示するように構成されている。一実施形態では、一つ以上の領域１８０が単一の所定の色たとえば緑とその陰影を表示するように構成されている一方で、一つ以上のほかの領域がフルカラー（赤と青と緑）で表示するように構成されている。たとえば、一実施形態では、領域１８０ａがデータを単色の緑（たとえば緑と黒）で表示し、領域１８０ｂがデータを単色の赤（たとえば赤と白）で表示し、領域１８０ｃが赤と緑と青の光生成変調器１２を使用してデータをフルカラーで表示する。
一実施形態では、単色の領域の画素のおのおのが単一のディスプレイ素子たとえば光干渉変調器１２を備えている。別の実施形態の中で、単色の領域の画素のおのおのがサブ画素を備えている。サブ画素のおのおのが、光干渉変調器などの一つ以上のディスプレイ素子を備えていてよい。
図１４に示されるようなそのようなディスプレイ３０は、情報の多重ストリームを同時に表示するがフルカラーディスプレイのコストは避けなければならないシステムに特に有用でありうる。情報を色により分割するとともにそれをディスプレイの分離したセクションに配置することによって、データのソースに関する混乱の危険も低減されうる。たとえば、一実施形態は、血圧を一つの色で、また心拍数を第二の色で診断表示画面上に表示するためのデバイスを含みうる。あるいは、ほかの実施形態では、デバイスは、所定のパターンまたは描写の有色光干渉変調器のさまざまな領域を含みうる。たとえば、色光干渉変調器１２の一つの領域が携帯電話の時間または通話情報を提供するために使用されてよく、その一方で、色光干渉変調器１２のほかの領域が「低バッテリー」インジケーターなどの警告インジケーターに準備されてよい。
上記の詳述な説明は、さまざまな実施形態に適用されるように本発明の新規な特徴を図示し説明し指摘したが、本発明の要旨スピリットから逸脱することなくさまざまな省略や置換や変更が当業者によってなされうることが理解されるであろう。認められるように、本発明は、いくつかの特徴がほかとは別に使用されるか実行されてよいので、ここに述べた特徴と利点のすべてを提供するとは限らない形態に具体化されてもよい。本発明の要旨は先の記述によってではなく添付の請求の範囲によって示される。請求項の等価の趣旨と範囲内にくる変更はすべて、それらの要旨内に包含されるべきである。
第一の光干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第二の光干渉変調器の可動反射層が作動位置にある光干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描く等角投影図である。 ３×３光干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。 図１の光干渉変調器の一つの代表的な実施形態における可動ミラー位置対印加電圧の図である。 光干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用しうる１セットの行および列電圧を示している。 図２の３×３光干渉変調器に表示データのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。 図２の３×３光干渉変調器に表示データのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 図１のデバイスの断面図である。 光干渉変調器の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器のまた別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。 波長フィルターを通して見た光干渉変調器を有する代表的なディスプレイのスペクトル応答を示すグラフによる概略図である。 波長フィルターを通して見た光干渉変調器１２を有する別の代表的なディスプレイのスペクトル応答を示すグラフによる概略図である。 光干渉変調器と波長フィルターとを有する代表的なディスプレイの横断面図である。 一つ以上の狭帯域照明源を有する代表的なカラーディスプレイを示す部分的概略図である。 光干渉変調器と光ルミネッセンス物質を含む光生成層とを有する別の代表的なディスプレイの横断面図である。 光干渉変調器と光源とを有する代表的なディスプレイの横断面図である。 そのおのおのが画像を異なる色で表示するいくつかの領域を有する代表的なディスプレイの正面図である。

Claims (61)

  1. 特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記変調器と、
    第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つのカラーフィルターであって、前記選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように構成された前記フィルターとを備えており、
    前記第三のスペクトルピークが、第一のスペクトルピークのスペクトル幅よりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイ。
  2. 前記フィルターが吸収フィルターを備えている、請求項１のディスプレイ。
  3. 前記フィルターが干渉フィルターを備えている、請求項１のディスプレイ。
  4. 前記少なくとも一つの光干渉変調器が、赤色光を出力するように構成された光干渉変調器と、緑色光を出力するように構成された光干渉変調器と、青色光を出力するように構成された光干渉変調器とを備えている、請求項１のディスプレイ。
  5. 第二のスペクトルピークのスペクトル幅は第一のスペクトルピークのスペクトル幅実質的に等しいかそれよりも狭い、請求項１のディスプレイ。
  6. 第三のスペクトルピークのスペクトル幅が第二のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭い、請求項１のディスプレイ。
  7. 前記第一のスペクトルピークのスペクトル幅が半値において前記第一のスペクトルピークの波長の範囲であり、前記第二のスペクトルピークのスペクトル幅が半値において前記第二のスペクトルピークの波長の範囲であり、第三のスペクトルピークのスペクトル幅が半値において前記第三のスペクトルピークの波長の範囲である、請求項１のディスプレイ。
  8. 特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記変調器を形成し、
    第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つのカラーフィルターであって、前記選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように構成された前記フィルターを形成し、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイを作る方法。
  9. 前記フィルターが吸収フィルターを備えている、請求項８の方法。
  10. 前記フィルターが干渉フィルターを備えている、請求項８の方法。
  11. 前記少なくとも一つの光干渉変調器が、赤色光を出力するように構成された光干渉変調器と、緑色光を出力するように構成された光干渉変調器と、青色光を出力するように構成された光干渉変調器とを備えている、請求項８の方法。
  12. 前記フィルターの前記成形は、前記フィルターと前記光干渉変調器の間にある基板の表面の物質の層を塗布することを含む、請求項８の方法。
  13. 前記フィルターの前記成形は基板上に物質の層を塗布することを含み、前記フィルターは前記基板と前記変調器の間に形成されている、請求項８の方法。
  14. 請求項８の方法によって形成されたディスプレイ。
  15. 特有の色を有する光を選択的に反射するための手段であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記手段と、
    光を選択的にフィルター処理し透過するための手段であって、白色光によって照明されたときに前記フィルター手段が色光を透過するような第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記フィルター手段であって、前記選択的反射光をフィルター処理して第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように構成された前記フィルター手段とを備えており、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイ。
  16. 光を選択的に反射するための前記手段が、少なくとも一つの光干渉変調器を備えている、請求項１５のディスプレイ。
  17. 前記フィルター手段が、赤色光と緑色光と青色光とを選択的にフィルター処理し透過するための手段を備えている、請求項１５のディスプレイ。
  18. 光を選択的に反射するための前記手段が、赤色光を選択的に反射するための手段と、緑色光を選択的に反射するための手段と、青色光を選択的に反射するための手段とを備えている、請求項１７のディスプレイ。
  19. 前記フィルター手段が吸収フィルターを備えている、請求項１５のディスプレイ。
  20. 前記フィルター手段が干渉フィルターを備えている、請求項１５のディスプレイ。
  21. 特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記変調器と、
    第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する少なくとも一つの色光源であって、前記選択的反射光が第三のスペクトルピークによって特徴づけられるように前記変調器を照明するように構成された前記光源と、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイ。
  22. 前記少なくとも一つの色光源は、広帯域光源とカラーフィルターとを備えている、請求項２１のディスプレイ。
  23. 実質的に第一の波長範囲の光を吸収するとともに実質的に第二の波長範囲の光を発するように構成された光ルミネッセンス物質をさらに備えており、前記発せられた光が前記少なくとも一つの変調器によって変調される、請求項２１のディスプレイ。
  24. 前記第二の波長範囲が前記第二のスペクトルピークのスペクトル幅よりも小さい、請求項２３のディスプレイ。
  25. 前記光ルミネッセンス物質が、紫外光を受け取ることに応じて前記光を発するように構成されている、請求項２３のディスプレイ。
  26. 前記少なくとも一つの光源が、紫外光を出力するように構成されている、請求項２１のディスプレイ。
  27. 第二のスペクトルピークのスペクトル幅が第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭い、請求項２１のディスプレイ。
  28. 第三のスペクトルピークのスペクトル幅が第二のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭い、請求項２１のディスプレイ。
  29. 前記少なくとも一つの光源からの光を前記少なくとも一つの光干渉変調器に方向付けるように構成された光ガイド板をさらに備えている、請求項２１のディスプレイ。
  30. 前記光ガイド板が光ルミネッセンス物質を備えている、請求項２９のディスプレイ。
  31. 前記少なくとも一つの光源が赤色光源と緑色光源と青色光源とを備えている、請求項２１のディスプレイ。
  32. 前記少なくとも一つの光干渉変調器が、赤色光を出力するように構成された光干渉変調器と、緑色光を出力するように構成された光干渉変調器と、青色光を出力するように構成された光干渉変調器とを備えている、請求項３１のディスプレイ。
  33. 特有の色を有する光を選択的に反射するための手段であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記手段と、
    第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する色光で光を選択的に反射するための前記手段を照明するための手段とを備えており、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイ。
  34. 光を選択的に反射するための前記手段が少なくとも一つの光干渉変調器を備えている、請求項３３のディスプレイ。
  35. 照明するための前記手段が赤色光と緑色光と青色光を供給するための手段を備えている、請求項３３のディスプレイ。
  36. 光を選択的に反射するための前記手段が、赤色光を選択的に反射するための手段と、緑色光を選択的に反射するための手段と、青色光を選択的に反射するための手段とを備えている、請求項３５のディスプレイ。
  37. 照明するための前記手段が発光ダイオードを備えている、請求項３３のディスプレイ。
  38. 照明するための前記手段が光ルミネッセンス物質を備えている、請求項３３のディスプレイ。
  39. 照明するための前記手段が、カラーフィルターと光源とを備えているフィルター光源を備えており、前記フィルター光源が、光を選択的に反射するための前記手段と前記光源との間に配置されている、請求項３３のディスプレイ。
  40. 特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記変調器と、
    第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有する第二のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル分布を有する色光を発するように構成された光ルミネッセンス物質とを備えている、ディスプレイ。
  41. 前記光ルミネッセンス物質が、赤色光と緑色光と青色光とを発するように構成された光ルミネッセンス物質を備えている、請求項４０のディスプレイ。
  42. 前記光ルミネッセンス物質が、紫外光を吸収しそれに応じて前記色光を発するように構成されている、請求項４０のディスプレイ。
  43. 前記変調器が、光を出力するように構成されており、前記出力光が、前記変調器に入射するとともにそれによって反射された周辺光であり、前記発せられた光が、前記変調器に入射するとともにそれによって反射された周辺光である、請求項４０のディスプレイ。
  44. 発せられ反射された光は強度が反射周辺光よりも大きく、それによって前記変調器の彩度が改善される、請求項４３のディスプレイ。
  45. 前記少なくとも一つの光干渉変調器が、赤色光を出力するように構成された光干渉変調器と、緑色光を出力するように構成された光干渉変調器と、青色光を出力するように構成された光干渉変調器とを備えている、請求項４１のディスプレイ。
  46. 前記光ルミネッセンス物質が、周辺光を受け取ることに応じて前記光を発するように構成されている、請求項４０のディスプレイ。
  47. 前記周辺光が太陽光である、請求項４６のディスプレイ。
  48. 前記第一のスペクトルピークのスペクトル幅が半値において前記第一のスペクトルピークの波長の範囲であり、前記第二のスペクトルピークのスペクトル幅が半値において前記第二のスペクトルピークの波長の範囲であり、波長の前記重なり範囲が、第一のスペクトルピークのスペクトル幅と第二のスペクトルピークのスペクトル幅の重なり部である、請求項４０のディスプレイ。
  49. 特有の色を有する光を選択的に反射するように構成された少なくとも一つの光干渉変調器であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記変調器を形成し、
    光を吸収するとともに第二のスペクトルピークによって特徴づけられた色光を発するように構成された光ルミネッセンス物質を備えている層を形成し、第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように前記発せられた光が前記少なくとも一つの変調器によって変調され、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイを作る方法。
  50. 前記光ルミネッセンス物質が、赤色光と緑色光と青色光とを発するように構成された光ルミネッセンス物質を備えている、請求項４９の方法。
  51. 前記少なくとも一つの光干渉変調器が、赤色光を出力するように構成された光干渉変調器と、緑色光を出力するように構成された光干渉変調器と、青色光を出力するように構成された光干渉変調器とを備えている、請求項５０の方法。
  52. 前記光ルミネッセンス物質が、周辺光を受け取ることに応じて前記光を発するように構成されている、請求項４９の方法。
  53. 前記第一の波長範囲のスペクトル幅が第一のスペクトルピークの半値にあり、前記第二の波長範囲のスペクトル幅が第二のスペクトルピークの半値にある、請求項４９の方法。
  54. 請求項４９の方法によって形成されたディスプレイ。
  55. 特有の色を有する光を選択的に反射するための手段であって、第一のスペクトルピークによって特徴づけられたスペクトル応答を有する前記手段と、
    第二のスペクトルピークによって特徴づけられた色光を発するための手段であって、第三のスペクトルピークによって特徴づけられた光を出力するように前記発せられた光が前記少なくとも一つの変調器によって変調され、
    前記第三のスペクトルピークが第一のスペクトルピークのスペクトル幅に実質的に等しいかそれよりも狭いスペクトル幅を有している、ディスプレイ。
  56. 光を選択的に反射するための前記手段が少なくとも一つの光干渉変調器を備えている、請求項５５のディスプレイ。
  57. 前記吸収手段が光ルミネッセンス物質を備えている、請求項５５のディスプレイ。
  58. 前記吸収手段が、赤色光と緑色光と青色光とを発するための手段を備えている、請求項５５のディスプレイ。
  59. 光を選択的に反射するための前記手段が、赤色光を選択的に反射するための手段と、緑色光を選択的に反射するための手段と、青色光を選択的に反射するための手段とを備えている、請求項５８のディスプレイ。
  60. 前記吸収手段が、周辺光を受け取ることに応じて前記光を発するための手段を備えている、請求項５５のディスプレイ。
  61. 前記周辺光が太陽光である、請求項６０のディスプレイ。
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