JP2015525444A - フレネル反射体を組み込んだ光ガイド - Google Patents

Abstract

本開示は、光ガイドおよび複数の傾斜スロットを含む光学系のための、システム、方法、および装置を提供するものである。傾斜スロットは、光ガイドの切込みによって画定され、屈折率を有する充填剤で満たされており、この屈折率は、光ガイド材料の屈折率に対して約０．３以下の不整合がある。傾斜スロットは、光ガイドからの光を、主にフレネル反射によって取り出すように構成されている。光ガイドの底部主面および頂部主面の各々に沿って、充填剤で形成された層を配設することができる。いくつかの実施態様では、光ガイドは光源に取り付けられる。光源が放射する光が光ガイドに注入され、傾斜スロットによって光ガイドから所望のターゲットの方へ方向を変えられる。いくつかの実施態様では、ターゲットはディスプレイである。

Description

本開示は、一般に光を導くための光学系に関し、より詳細には、光の方向を変えるのにフレネル反射体構造を利用する光ガイドに関する。

電気機械システムは、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、光学的構成要素（たとえば、ミラー）と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、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（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）（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むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。

１つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）（ＩＭＯＤ）と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。

干渉変調器によって形成されたディスプレイ要素を使用する反射性ディスプレイなどのいくつかのディスプレイデバイスでは、画像を形成するのに、反射された周辺光が使用される。これらのディスプレイの感知される明度は、閲覧者の方へ反射される光量に依存する。周辺光が少ない状態では、反射性ディスプレイ要素を照光するのに、人工光源を有する照明デバイスからの光が使用され得、次いで、反射性ディスプレイ要素によって閲覧者の方へ反射されて画像を生成し得る。反射性ディスプレイおよび透過性ディスプレイを含むディスプレイデバイスに関する市場需要および設計基準を満たすために、ディスプレイデバイスを形成するための新規の照明デバイスおよび方法が開発されている。より一般的には、導光および光の方向変換の特性を改善するために、光ガイドを有する光学系が開発されている。

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。

本開示で説明される主題の発明的態様の１つは、光学系において実施することができる。光学系は、屈折率を有する材料から形成されている光ガイドを含むことができる。光ガイドは、第１の主面と、第１の主面の反対側の第２の主面と、第１の主面から第２の主面に向かって部分的に光ガイドの中に延在する切込みによって画定された複数の傾斜スロットとを含むことができる。複数の傾斜スロットは、屈折率を有する充填剤で満たすことができる。充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．３以下の不整合があり得る。いくつかの実施態様では、充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．１以下、または０．０５以下の不整合があり得る。

本開示で説明される主題の別の発明的態様は、光学系において実施することができる。光学系は、屈折率を有する材料から形成されている光ガイドを含む。光ガイドは、第１の主面と、第１の主面の反対側の第２の主面と、光ガイドを通って伝搬する光を取り出すための手段とを含む。光は、内部全反射によって光ガイドを通って伝搬し、光を取り出すための手段は、光が第１の主面を通って光ガイドから出るように、主にフレネル反射を用いることによって光を取り出すことができる。

本開示に説明される主題のさらに別の発明的態様は、光学系を製造する方法において実施することができる。方法は、屈折率を有する材料から形成された光ガイドを用意するステップと、第１の主面から部分的に光ガイドの中に延在する切込みによって画定される複数の傾斜スロットを形成するステップとを含む。光ガイドは、第１の主面および第１の主面の反対側の第２の主面を含む。複数の傾斜スロットは屈折率を有する充填剤で満たすことができ、充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．３以下の不整合があり得る。

本開示で説明される主題の別の発明的態様は、光学系において実施することができる。光学系には、屈折率を有する材料から形成され、複数の傾斜スロットを有する光ガイドが含まれる。光ガイドは、第１の主面および第１の主面の反対側の第２の主面を含む。複数の傾斜スロットは、第１の主面から、第２の主面に向かって少なくとも部分的に光ガイドの中に延在する切込みによって画定されてよい。複数の傾斜スロットは、第１の側壁および第２の側壁を含むことができる。第１の側壁は、第２の側壁に対して実質的に平行であり得る。複数の傾斜スロットは屈折率を有する充填剤で満たすことができ、充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．３以下の不整合があり得る。

本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。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。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。

干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。 ３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。 図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。 様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。 図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。 図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。 図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。 干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。 傾斜スロットを有する光学系の断面図の一例である。 傾斜スロットを有する光学系の断面図の一例である。 傾斜スロットの断面図の一例である。 傾斜スロットの断面図の一例である。 傾斜スロットに関するフレネル反射対屈折率の不整合のグラフの一例である。 光源を有する光学系の断面図の一例である。 受光デバイスを有する光学系の断面図の一例である。 ディスプレイを有する光学系の断面図の一例である。 ディスプレイを有する光学系の断面図の一例である。 異なる方向に配向された傾斜スロットを有する光学系の断面図の一例である。 異なる方向に配向された傾斜スロットを有する光学系の断面図の一例である。 光ガイドの主面に沿ったクラッド層を有する光学系の断面図の一例である。 さまざまな光学系の平面図の一例である。 光学系の平面図の一例である。 光学系を製造する方法の流れ図の一例である。 複数の干渉変調器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の一例である。 複数の干渉変調器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の一例である。

様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。

以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より詳細には、実施態様は、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、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（たとえば、オドメータディスプレイなど）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ）、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、カセットレコーダーまたはプレーヤ、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（たとえば、ＭＥＭＳおよび非ＭＥＭＳ）、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実装されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、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、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、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。

本明細書で開示されるいくつかの実施態様は、屈折率が不整合の材料で満たされた傾斜スロットによって形成された光転向特徴体を有する光ガイドを備えた光学系を含む。いくつかの実施態様では、光ガイドは実質的に平坦であり、傾斜スロットを満たし得るのは、非ガスで、透明で、屈折率が不整合の材料である。傾斜スロットは、光ガイドの第１の主面から第２の主面の方へ延在する切込みによって画定されてよい。傾斜スロットは、いくつかの実施態様では、部分的に光ガイドの中に延在し、いくつかの実施態様では少なくとも部分的に光ガイドの中に延在する。スロットは、実質的に平行な側壁を有することができる。複数の傾斜スロットは、光ガイド材料の屈折率に対して約０．３だけ不整合な屈折率を有する充填剤で満たされ得る。いくつかの実施態様では、屈折率の不整合は、約０．３以下、約０．１以下、または約０．０５以下である。充填された傾斜スロットの境界面または側壁に小さい屈折率不整合があると、光ガイド内を進む光の小部分が、各境界面で光ガイドから方向を変えられるが、大部分の入射光は光ガイド内にとどまり、内部全反射（ＴＩＲ）によって光ガイド内を伝搬し続け得る。光ガイドから方向を変えられた光は、光ガイドから抽出され、それによって光ガイドによって放射されると見なされてよい。

いくつかの実施態様では、光ガイドの頂部および／または底部の主面に沿ってクラッド層が設けられてよい。クラッド層は、充填剤と同じ材料から形成されてよい。クラッド層は、たとえばディスプレイ、カバーガラス、透明なオーバレイ、またはタッチパネルなどの別の基板に光ガイドを積層する働きもする、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂などの透明な接着剤を含み得る。クラッド層は、クラッド層の屈折率が基部の光ガイド材料の屈折率未満であるときなど、光ガイド内を進む光の内部全反射を向上するのに役立ち得る。

本開示で説明される主題の特定の実施態様は、以下の可能性のある利点のうち１つまたは複数を実現するように実施することができる。たとえば、本明細書で開示されるいくつかの実施態様は、傾斜スロットを含んでいる光転向特徴体を利用しており、傾斜スロットは、屈折率がわずかに不整合の材料で満たされており、スロットへの入射光は、反射されるのは小部分で、大部分が次の傾斜スロットへ通される。個々の傾斜スロットの境界で反射される入射光の割合が小さいので、光ガイドの主面からの光の放射に対して、均一な、または他の所望のプロファイルを与えるように、光ガイドから放射される光の分布を精細に制御するために、多数の傾斜スロットを光ガイドの全体にわたって配置することができる。たとえば、傾斜スロットの寸法形状、位置、深さ、ピッチおよびプロファイルは、所望の光放射プロファイルを達成するために変化され得る。

いくつかの実施態様では、広い面積を有する光ガイドにわたって実質的に均一の光放射が達成され得る。いくつかの実施態様では、実質的に平坦な境界を有する傾斜スロットを設けることによって、スロットの総計の光抽出効率が高くなる一方で、望ましくない方向の光の散乱は低レベルに保たれ得る。加えて、光ガイドを通る光の透過を高レベルに保つことができる。光の透過が高ければ、スロットの反射率がより高かったり光透過がより少なかったりする場合よりも、光のより大きな部分が光ガイドを通って伝搬し得ることによって、光放射の均一なプロファイルまたは他のプロファイルが容易になり得る。反射性ディスプレイを照光するためのフロントライトにおいて光ガイドが使用される実施態様では、スロットの光透過が高ければ、ディスプレイから閲覧者の方へ反射される光の光散乱または他の光学アーチファクトが低レベルになる。

フロントライトの実施態様では、たとえばＬＥＤなどの１つまたは複数の光源が、光ガイドの１つまたは複数の面またはコーナーに光を注入することができ、光源からの光が光ガイドにわたって移動するとき、個々の傾斜境界面を通過する光の小部分が、反射性ディスプレイの方へ反射される。ディスプレイから反射された光は、次いで、傾斜スロットから、小さい歪みおよび伝送損で、外部で見るように光ガイドを通って戻る。本明細書で言及した利点の１つまたは複数の結果として、高品質の画像が表示され得る。

ＬＣＤまたは他の透過型ディスプレイ向けのバックライトの実施態様では、たとえば、１つまたは複数の光源が、充填された傾斜スロットを有する光ガイドの１つまたは複数の面に光を注入することができる。注入された光が個々の充填されたスロットを通過するとき、小部分が光ガイドの主面からディスプレイを通って反射され、光の残りの部分は、引き続き次のスロットの方へ進む。住居または商用の照明の実施態様では、たとえば、光ガイドまたはパネルの１つまたは複数の面に注入された光は、照明パネルの主面から方向を変えられる。実質的に均一な放射プロファイルまたは他の所望のプロファイルを照明パネルの全体にわたって達成するように、スロットの深さ、ピッチ、プロファイル、および位置を、光パネルの全体にわたって調整することができる。動作の反転モードでは、充填された傾斜スロットを有する光ガイドは、光ガイドの主面に入射する光のいくらかを、光検出器または撮像デバイスなどのセンサーが配置され得る光ガイドの１つまたは複数の面またはコーナーの方へ方向を変えるように構成され得る。太陽電池ウィンドウの実施態様では、１つまたは複数の光起電力デバイスまたは太陽電池が光ガイドの１つまたは複数のエッジまたはコーナーに沿って配置されてよく、ウィンドウを通過するいくらかの光が電気に変換され得、残りの光が表示および照明のために通り抜ける。他の実施態様では、スロットは、レンズ動作または合焦動作をするように湾曲してよく、それによって、光ガイドの主面に当たる光が、方向を変えられて、光ガイドのエッジまたはコーナーに沿った１つまたは複数のポイントに集中する。反対に、スロットは、光ガイドのエッジまたはコーナーに沿って配置された１つまたは複数のＬＥＤまたは光源からの光が、平坦な光ガイドの主面から方向を変えられ、抽出され、かつ放射され得るように、湾曲していてもよい。

説明する実施態様が適用され得る好適なＭＥＭＳデバイスの一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。

図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。

ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２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、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲外の光（たとえば、赤外光）を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。

図１中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ１２にわたって印加された電圧Ｖ_０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ１２にわたって印加された電圧Ｖ_ｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。

図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光１３と左側のピクセル１２から反射する光１５とを示す、矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ピクセル１２から反射される光１５の波長を決定することになる。

光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム（Ｃｒ）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の厚さを含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、より伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバス伝送するように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または伝導性／吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。

いくつかの実施態様では、光学スタック１６の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔はおおよそ１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。

いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のピクセル１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ピクセル１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配列されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配列され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配列される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配列を含み得る。

図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示している。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。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２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数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得る。

プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示したＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。

図３は、図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込プロシージャが、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、たとえば、約１０ボルトの電位差を必要とし得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込プロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図１に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくＩＭＯＤピクセルに流れ込まない。

いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。

各ピクセルにわたって印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ピクセルにわたる電位差）は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。

図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧ＶＣ_ＲＥＬがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳ_Ｈおよび低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣ_ＲＥＬがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳ_Ｈが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌが印加されたときも、変調器にわたる潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。

高い保持電圧ＶＣ_{ＨＯＬＤ＿Ｈ}または低い保持電圧ＶＣ_{ＨＯＬＤ＿Ｌ}などの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤは緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳ_Ｈが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング、すなわち、高いＶＳ_Ｈと低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。

高いアドレス指定電圧ＶＣ_{ＡＤＤ＿Ｈ}または低いアドレス指定電圧ＶＣ_{ＡＤＤ＿Ｌ}などのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、各々のセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧ＶＣ_{ＡＤＤ＿Ｈ}がコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳ_Ｈの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣ_{ＡＤＤ＿Ｌ}が印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳ_Ｈは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳ_Ｌは変調器の状態に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。

いくつかの実施態様では、常に変調器にわたって同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器にわたる極性の交番（すなわち、書込プロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。

図５Ａは、図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示している。それらの信号は、たとえば、図２の３×３アレイに印加され得、これは、図５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配列を最終的にもたらすことになる。図５Ａ中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込プロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。

第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣ_ＲＥＬ−緩和、およびＶＣ_{ＨＯＬＤ＿Ｌ}−安定）、セグメントライン１、２および３に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。

第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。

第３のライン時間６０ｃ中に、コモンライン１は、コモンライン１上に高いアドレス電圧７４を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および２に沿って印加されるので、変調器（１，１）および（１，２）にわたるピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく（すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた）、変調器（１，１）および（１，２）は作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメントライン３に沿って印加されるので、変調器（１，３）にわたるピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。

第４のライン時間６０ｄ中に、コモンライン１上の電圧は、高い保持電圧７２に戻り、コモンライン１に沿った変調器を、それらの各々のアドレス指定された状態のままにする。コモンライン２上の電圧は低いアドレス電圧７８に減少される。高いセグメント電圧６２がセグメントライン２に沿って印加されるので、変調器（２，２）にわたるピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部を下回り、変調器（２，２）が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および３に沿って印加されるので、変調器（２，１）および（２，３）は緩和位置にとどまる。コモンライン３上の電圧は、高い保持電圧７２に増加し、コモンライン３に沿った変調器を緩和状態のままにする。

最後に、第５のライン時間６０ｅ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２にとどまり、コモンライン２上の電圧は低い保持電圧７６にとどまり、コモンライン１および２に沿った変調器を、それらの各々のアドレス指定された状態のままにする。コモンライン３上の電圧は、コモンライン３に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧７４に増加する。低いセグメント電圧６４がセグメントライン２および３上に印加されるので、変調器（３，２）および（３，３）は作動するが、セグメントライン１に沿って印加された高いセグメント電圧６２は、変調器（３，１）が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第５のライン時間６０ｅの終わりに、３×３ピクセルアレイは、図５Ａに示す状態にあり、他のコモンライン（図示せず）に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。

図５Ｂのタイミング図では、所与の書込プロシージャ（すなわち、ライン時間６０ａ〜６０ｅ）は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込プロシージャが所与のコモンラインについて完了されると（また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると）、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込プロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。

上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ａ〜図６Ｅは、可動反射層１４とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図６Ａは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層１４が、基板２０から直角に延在する支持体１８上に堆積される、図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図６Ｂでは、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周のまわりで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図６Ｃに示す実施態様は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。

図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層１４ａを含む、ＩＭＯＤの別の例を示している。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるように、下側静止電極（すなわち、図示のＩＭＯＤにおける光学スタック１６の一部）からの可動反射層１４の分離を可能にする。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る伝導性層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、伝導性層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配設され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａは、伝導性であることがあり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ_２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ_２３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと伝導性層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で伝導性層１４ａ、１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａおよび伝導性層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。

図６Ｄに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造２３をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において（たとえば、ピクセル間にまたはポスト１８の下に）形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造２３は、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、（たとえば、ＳｉＯ_２で形成され得る）スペーサ層と、反射体として働くアルミニウム合金層と、バス層とを含む。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ_２層の場合は、四フッ化炭素（ＣＦ_４）および／または酸素（Ｏ_２）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ_２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク２３はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層３５が、ブラックマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。

図６Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤの別の例を示している。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実施態様は支持ポスト１８を含まない。代わりに、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、干渉変調器にわたる電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック１６は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。

図６Ａ〜図６Ｅに示す実施態様などの実施態様では、ＩＭＯＤは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板２０の正面、すなわち、変調器が配列された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図６Ｃに示す変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａ〜図６Ｅの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。

図７は、干渉変調器のための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａ〜図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス８０は、図７に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図１および図６に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施され得る。図１、図６および図７を参照すると、プロセス８０はブロック８２において開始し、基板２０の上の光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０の上に形成されたそのような光学スタック１６を示している。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック１６の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図８Ａでは、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の金属層（たとえば、１つまたは複数の反射層および／または伝導性層）上に堆積された副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。

プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６の上の犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で（たとえば、ブロック９０において）除去され、したがって、犠牲層２５は、図１に示した得られた干渉変調器１２には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図１および図８Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積（ＰＶＤ、たとえば、スパッタリング）、プラズマ強化化学堆積（ＰＥＣＶＤ）、熱化学堆積（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。

プロセス８０はブロック８６において続き、支持構造、たとえば、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８の形成を伴う。ポスト１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングし、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト１８を形成するために開口中に材料（たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素）を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト１８の下側端部が図６Ａに示すように基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在し得る。代替的に、図８Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通るが、光学スタック１６を通らずに延在し得る。たとえば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面（ｕｐｐｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図８Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。

プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図６および図８Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、１つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層（たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金）堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層１４は、図８Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実施態様では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放」ＩＭＯＤと呼ばれることもある。図１に関して上記で説明したように、可動反射層１４は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。

プロセス８０はブロック９０において続き、キャビティ、たとえば、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９の形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体ＸｅＦ_２から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層２５をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。

ＩＭＯＤディスプレイなどの反射性ディスプレイは画像を生成するのに周辺光を用いるので、そのようなディスプレイは、周辺光のレベルが所望のレベル未満である環境では、入射周辺光を増大するかまたは置換する照明デバイスから利益を得ることができる。そのような照明デバイスは、ディスプレイの、閲覧者に面する「前」面に存在するので、フロントライトと呼ばれることがある。いくつかのフロントライトにおいて、本明細書で説明されたように、ディスプレイを照光するのに光ガイドのフレネル反射が利用され得る。加えて、フレネル反射ベースの光転向特徴体を有する光ガイドは、本明細書でさらに説明されるように、一般的な周囲の照明を含めて、制限なしで、他の用途にも使用することができる。

図９Ａ〜図９Ｂは、傾斜スロットを有する光学系の断面の例を示す。これらの光学系の各々が光ガイド１９０を含んでおり、光ガイド１９０は、光学的に透過性の材料から形成されており、傾斜スロット１００の第１の複数１１０ａによって形成された複数の光転向特徴体を含む。傾斜スロット１００は、第１の主面１９０ｂから第２の主面１９０ｃの方へ、部分的に光ガイド１９０の中に延在する切込みによって画定されてよい。第２の主面１９０ｃは、第１の主面１９０ｂの反対側にあり、第１の主面１９０ｂに対して実質的に平行であり得る。複数の傾斜スロット１００は、光ガイド１９０を形成している材料の屈折率と異なる屈折率を有する、非ガスの光学的に透過性の充填剤で満たされている。充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．３以下の不整合があり得る。いくつかの実施態様では、充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．２以下、０．１以下、または約０．０５以下の不整合があり得る。光ガイド材料と充填剤の間の屈折率不整合が低減されるので、２つの材料間の境界面で反射される入射光の量が減少し、各境界面で反射されるかまたは曲げられる光量を制御することが可能になる。いくつかの実施態様では、図示のように、光の方向を示す矢印によって表された光が、光ガイド１９０のエッジに注入され、第２の主面１９０ｃを通って光ガイド１９０から取り出され得る。図示のように、いくつかの実施態様では、第１の主面１９０ｂ上に形成された傾斜スロット１００は、第１の主面１９０ｂの反対側の第２の主面１９０ｃから光を取り出すように、ＬＥＤなどの光源に対して構成され、かつ配向されている。しかしながら、他の実施態様では、主面上に形成された傾斜スロット１００は、傾斜スロット１００が形成されている同一の主面から光を取り出すように光源に対して配向され得る。「光源」は、（たとえば図１５Ｂに示されるように）光ガイド１９０へ反射して戻される再利用の光も含むことができる。

図９Ｂを参照して、いくつかの実施態様では、光学系は、第２の主面１９０ｃから部分的に光ガイド１９０の中に延在する切込みによって画定された、傾斜スロット１００の第２の複数１１０ｂをさらに含むことができる。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の第２の複数１１０ｂは、第１の主面１９０ｂから延在する複数の傾斜スロット１００とは異なるものである。たとえば、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の第２の複数１１０ｂは、傾斜スロット１００の第１の複数１１０ａの充填剤と異なる充填剤で満たすことができ、また、充填剤と光ガイド材料の間の屈折率の差が異なり得る。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の面と、それらが形成されている主面との間で定義される角度が、第１の主面１９０ｂ上に形成された傾斜スロット１００と第２の主面１９０ｃ上のものとの間で異なり得る。いくつかの実施態様では、第１の主面１９０ｂのスロット１００の角度は、第２の主面１９０ｃ上のものとは反対方向を指してもよい。図示のように、いくつかの実施態様では、第１の主面１９０ｂ上に形成された第１の複数の傾斜スロット１１０ａの傾斜スロット１００は、第１の主面１９０ｂの反対側の第２の主面１９０ｃから光を取り出すように、光源に対して配向されており、第２の主面１９０ｃ上に形成された第２の複数の傾斜スロット１１０ｂの傾斜スロット１００は、同じ主面、すなわち第２の主面１９０ｃから光を取り出すように、光源に対して配向されている。いくつかの実施態様では、面１９０ｃ上の傾斜スロット１００の第２の複数１１０ｂの分布は、面１９０ｂ上の傾斜スロット１００の第１の複数１１０ａのものと異なり得る。たとえば、スロット１００の第２の複数１１０ｂのスロットは、スロット１００の第１の複数１１０ａのスロット間のギャップに沿って垂直に整列されてよく、光ガイド１９０にわたってスロット１００を一様に分布させることによって、高度に均一な光放射が容易になり得る。たとえば、光ガイド１９０の各面のスロット１００の傾斜側壁は、第２の主面１９０ｃにわたって実質的に連続的な反射面をもたらすように構成されてよく、その結果、光ガイド１９０の面に注入された光が、第２の主面１９０ｃの一部分またはすべてから曲げられて反射される。

光ガイド１９０は、光学的に透過性の材料の１つまたは複数の層から形成され得る。材料の例には、アクリル、アクリレートコポリマー、紫外線硬化性樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリマー、有機材料、無機材料、シリケート、アルミナ、サファイア、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、シリコンオキシナイトライド、および／またはそれらの組合せが含まれ得る。いくつかの実施態様では、光学的に透過性の材料はガラスである。光ガイド１９０の厚さは、光ガイド１９０が使用される用途に依拠して変化され得る。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０の厚さは約３００ミクロンから約７００ミクロンであり得る。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０は、約５０ミクロンと約５００ミクロンとの間の厚さを有してよい。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０の厚さは、約１０ミクロンと約１００ミクロンとの間にあってよい。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、傾斜スロットの断面の例を示す。図１０Ａと図１０Ｂの両方を参照して、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は第１の側壁１９５および第２の側壁１９６を含むことができる。いくつかの実施態様では、第１の側壁１９５は、第２の側壁１９６に対して実質的に平行であり得る。傾斜スロット１００の底面１９７は、第１の主面１９０ｂおよび／または第２の主面１９０ｃに対して実質的に平行であり得る。傾斜スロット１００は、光ガイド１９０の第１の側壁１９５と第１の主面１９０ｂとの間の角度φによって画定され得る。いくつかの実施態様では、角度φは９０度未満である。いくつかの実施態様では、角度φは約４５度である。４５度よりも大きい角度または４５度未満の角度も意図され、光が放射される方向または取り出される方向が望み通り変化され得る。議論および図の容易さのために直線の側壁および底面を用いて示されているが、放射される光の方向は、曲線（たとえば、横または上から見たとき、それぞれ異なる傾斜面、または曲げられた側壁）および／またはこれらの側壁または面の１つまたは複数における不均一なトポロジを与えることによって変化されてもよい。いくつかの実施態様では、底面１９７は、側壁１９５または１９６に対して垂直に形成されてよい。

図１０Ａを参照して、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は、部分的に光ガイド１９０の中に延在する。図１０Ｂを参照して、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は、光ガイド１９０を貫通して延在することにより、光ガイド１９０の中に部分的にしか延在しない傾斜スロットに対して、より大きな反射面およびより高い光抽出のレベルをもたらすことができる。第１の側壁１９５および第２の側壁１９６は、第２の主面１９０ｃに接触し得る。

図１０Ａと図１０Ｂの両方を参照して、傾斜スロット１００は充填剤で満たされている。いくつかの実施態様では、充填剤は、保護カバーまたはディスプレイなどの他の構造体を貼り付けるように構成された透明な接着剤を含むことができる。いくつかの実施態様では、充填剤はエポキシ樹脂であり、実質的に気泡のない組立体をもたらし得、他の構造体（たとえば他の層、ディスプレイなど）の結合も容易になる。いくつかの実施態様では、充填剤はＵＶ硬化性のエポキシ樹脂または複合材である。いくつかの実施態様では、充填剤は非ガスの透明な充填剤を含むことができ、非ガスの透明な充填剤は、限定することなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート、透明なポリマー、透明なエポキシ樹脂、透明な接着剤、シリコーン、またはそれらの組合せを含む。充填剤の屈折率に対する光抽出の感度により、いくつかの実施態様では、材料の屈折率は、環境状態（たとえばＵＶ、温度、および湿度）への暴露に耐えることができ、傾斜スロット１００が備わっているデバイスの期待耐用年数にわたって実質的に安定している。部分的に光ガイド１９０の中に延在する傾斜スロット１００は、高レベルの機械的安定性およびスロットを容易に満たすことを可能にし得る。部分的に延在するスロットには既に底部があるので、組立て中に充填剤の漏れを止めるために底部を設ける必要はない。

いくつかの実施態様では、充填剤の一部分は、抽出された光を拡散し得る拡散粒子を含むことができる。その代わりに、またはそれに加えて、光ガイド１９０の上または下に拡散層が設けられてよい。いくつかの他の実施態様では、望ましくない鏡面反射を低減するために、面１９０ｂ、１９０ｃおよび１９７の１つもしくは複数または側壁１９５もしくは１９６に対して反射防止膜が与えられてよい。

引き続き図１０Ａと図１０Ｂの両方を参照して、光ガイド１９０の面積当たりの境界面の数を増加するかまたは減少するために、光ガイド１９０の全体にわたって、または光ガイド１９０内で、傾斜スロット１００の幅を変化させることができ、それによって、光ガイド１９０の面積当たりの抽出される光量が、増加するかまたは減少する。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の幅は、約５〜５０ミクロン、約２５〜２５０ミクロン、または約１００〜１０００ミクロンとすることができる。幅は、傾斜スロット１００の対向する面１９５と１９６との間の最大距離であり、傾斜スロットが形成されている面と実質的に平行な軸に沿って測定されるものである。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の幅は、傾斜スロット１００の間の軸に沿った平均距離よりも小さい。たとえば、平均距離は、傾斜スロット１００の幅よりも、約１倍以上、約２倍以上、約５倍以上、または約１０倍以上大きくてよい。光が、変位するか、またはスロットに入ったときとは異なるレベルでスロットを出るように、傾斜スロット１００が、スロットを通って伝搬し続ける光を屈折させることが理解されよう。これは、図１０Ａと図１０Ｂの両方に示されている。変位の量がスロットの幅に比例するので、傾斜スロットの幅が比較的狭ければ変位が低減され得る。

いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は、光ガイド１９０の中に部分的に延在するかまたは貫通して延在してよく、隣接したスロット間の分離は光ガイド１９０の厚さ程度であり、傾斜スロット１００の、光ガイド１９０の主面に対して垂直に測定された深さは、光ガイドの厚さのわずかな一部分であり得、光ガイド１９０を貫通して延在するか、またはその厚さの中ほどまで延在してよい。たとえば、傾斜スロット１９０は、幅が約２５ミクロンで、５００ミクロンの厚さの光ガイドの中ほどまで延在してよく、ピッチは約２５０ミクロンである。スロットの深さは均一でよく、または放射される光の空間の強度を制御することができるように、光ガイド１９０の全体にわたって変化されてもよい。長さ、隣接したスロット間の間隔、および光ガイド１９０の全体にわたるパターンなど、傾斜スロット１００の他の幾何学的特徴も、放射される光の空間強度に対する制御を可能にすることができる。

第１の側壁１９５における光の屈折が、光を、第２の側壁１９６に、第１の側壁１９５とは異なる角度で衝突させ得ることも理解されよう。したがって、第２の側壁１９６によって抽出された光の角度は、第１の側壁１９５によって抽出されたものとは異なり得る。いくつかの実施態様では、この差は、放射される光の方向に何らかの変化をもたらすために（たとえば特定方向における光の放射および視角を増加させるように）利用されてよく、または、第１の側壁１９５における光の屈折を補償するように、第２の側壁１９６に角度を付けることによって、この変化が低減されてもよい。

図１１は、フレネル反射対傾斜スロットに関する屈折率不整合の例示的グラフを示す。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は、光が主にフレネル反射によって第１の主面１９０ｂおよび／または第２の主面１９０ｃのうちの１つから取り出されるように、光の方向を変えるように構成され得る。いくつかの実施態様では、充填剤は、傾斜スロット１００の側壁１９５および１９６と直接接触し、それらの側壁からの反射が、それらの側壁上に別の材料から形成された反射性（たとえば金属の）コーティングがなくても生じる。光が、ガラスと空気、または２つのタイプのプラスチックなど、異なる屈折率を有する２つの誘電材料の間の境界面を通過するとき、フレネル反射が生じ得る。

はっきりと感知できる屈折率不整合のない材料については、フレネル反射が起こらないことが理解されよう。材料の不整合が小さければ、もたらされるフレネル反射も小さいので、光のわずかな部分しか反射せず残りの光を次の傾斜スロット１００に伝送する個々の傾斜スロット１００を有する光ガイド１９０には、多くの傾斜スロット１００を配置することができる。たとえば、図１１に示されるように、４５度の傾斜スロット１００に関して、部分的なフレネル反射が、光ガイド材料と充填剤との間の屈折率の差に対してパーセントでプロットされている。曲線は、光ガイド材料に関する３つの異なる屈折率（ｎ＝１．４５、１．５、および１．５５）に対して示されている。光ガイド材料の屈折率よりも高い屈折率または低い屈折率を有する材料は、光ガイド１９０を通って進む光のフレネル反射をもたらす。約０．０５の屈折率不整合が、側壁１９５および１９６ごとに約０．０５％の部分的な反射率をもたらすことが理解されよう。屈折率のこの不整合が２倍になると、フレネル反射率が３倍から６倍に増加する。たとえば、図１１に示されるように、約０．１の屈折率不整合が、側壁１９５および１９６ごとに約０．１７％の部分的な反射率をもたらす。

図１０Ａ〜図１０Ｂを再び参照して、各側壁１９５および１９６における屈折率不整合により、光ガイド１９０内を進む光の小部分が第２の主面１９０ｃから方向を変えられ、一方、フレネル反射の影響を受けない光は、光ガイド１９０内にとどまり、傾斜スロット１００を通って伝搬する。部分的なフレネル反射は、側壁１９５および１９６の角度φならびに屈折率不整合の度合いに依拠して、たとえば０から数パーセント以上まで広範囲にわたって変化し得る。いくつかの実施態様では、充填された傾斜スロット１００は、側壁１９５および１９６の各々に入射する光の約０．０１％から約３％を取り出すように構成することができる。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００（図１０Ａおよび図１０Ｂ）の面１９５および１９６のうちの１つに入射する光の、約９７％以上、９９％以上、９９．５％以上、９９．８％以上、９９．９％以上、９９．９５％以上、または９９．９８％以上が、反射されるのではなく伝送され、それらの面を通って伝搬する。

図１２は、光源を有する光学系の断面の一例を示す。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０は、光源１９２からの光を受け取るための第１の光入力エッジ１９０ａを含む。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０の面の少なくとも１つのエッジ、コーナーまたは中心に、１つまたは複数の光源１９２を配置することができる。光源１９２は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得るが、他の発光デバイスも可能である。たとえば、光源１９２は、限定することなく、白熱電球、レーザ、または蛍光灯などの任意の発光デバイスであり得る。いくつかの実施態様では、光源１９２は、光入力エッジ１９０ａに沿って配置された複数の発光デバイスでよい。特定の実施態様では、光源１９２は、光入力エッジ１９０ａの大部分の長さに沿って延在する光バーであり得る。

引き続き図１２を参照して、光源１９２から放射された光は、光ガイド１９０の中へ伝搬する。光は、たとえば、空気または何らかの他の周囲の液体もしくは固形媒体との境界面を形成することができる光ガイド１９０の各面における内部全反射によって、光ガイド１９０の中へ導かれる。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０の上部の主面１９０ｂおよび／または下部の主面１９０ｃからのＴＩＲを促進するために、光ガイド１９０の屈折率よりも低い屈折率（たとえば、光ガイド１９０の屈折率よりも約０．０５以上、または約０．１以上低い屈折率）を有する光クラッド層（図示せず）が、それらの面上に配置されてよい。

いくつかの実施態様では、周辺光１９１は、歪みまたは強度の損失をほとんど伴わず、第１の主面１９０ｂと第２の主面１９０ｃとの間のいずれかの方向に光ガイド１９０の厚さを通って進むことができる。したがって、傾斜スロット１００を有する光ガイドでは、光源１９２から光ガイドに入る光は、主にただ１つの面１９０ｃから放射され得、ある主面から別の主面まで光ガイドを横断する光の歪みまたは強度の損失が最小限であることが理解されよう。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０は、第１の主面１９０ｂおよび第２の主面１９０ｃを通して見たとき、実質的に透明に構成することができる。したがって、光線１９１は、光ガイド１９０を通って自由に伝搬し得る。

いくつかの実施態様では、光ガイド１９０のいくらかの部分は、第１の主面１９０ｂおよび第２の主面１９０ｃを通して見たとき、実質的に不透明でよい。たとえば、光ガイド１９０の第１の主面１９０ｂまたは第２の主面１９０ｃの各部分は、たとえば光ガイド１９０の主面上に堆積した金属フィルムまたは有色塗料などの他の構造体の存在のために、有色、白色、黒色、不透明、銀色、反射性または鏡面仕上げであり得る。照明パネルは、たとえば、１つまたは複数の光源１９２と、屈折率が不整合の透明材料で充填された複数の傾斜スロット１００を有する平坦な光ガイド１９０とを含み得て、主面１９０ｂまたは１９０ｃのうちの一方が鏡付きかまたは有色（たとえば白色）の主面であると、その結果、光ガイド１９０のエッジに注入された光は、傾斜スロット１００によって、主面１９０ｃまたは１９０ｂの他方から取り出されることになる。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の傾斜側壁は、光ガイド１９０内を進む光の方向を、コーティングされていない主面から変えるように構成され得、他方の主面は、堆積された金属フィルムまたは有色塗料などの構造体でコーティングされているか、またはコーティングされていない。あるいは、傾斜スロットは、光ガイド１９０内を進む光の方向を、一方の主面上の反射性かまたは分散性のコーティングへと変えるように構成することができ、方向を変えられた光は、次いで、光ガイド１９０の厚さに戻って横断して、他方の主面から出る。

図１３は、受光デバイスを有する光学系の断面の一例を示す。いくつかの実施態様では、受光デバイスは１つまたは複数の光学的センサーおよび／または光電池を含むことができ、それらは、光を受け取るために、光ガイド１９０のエッジまたはコーナーの一部分またはそれ以上に配置され得る。たとえば、光学系は、光ガイド１９０のエッジ１９０ｄに配設された光電池１９３をさらに含むことができる。光源１９２が存在する場合、周辺光を電気エネルギーに変換するために、かつ／または光源１９２からの抽出されない光を電気エネルギーに変換することによって光源１９２からのエネルギーを再利用するために、光電池が使用されてよい。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は、入射する周辺光を、光ガイド１９０のエッジ１９０ｄから光電池１９３へと、主にフレネル反射によって取り出すように構成されている。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０は、ウィンドウなどの透過性の構造体を形成し、これによって、光が同構造体を通って低レベルの歪みで伝送される一方で、この光のうちのいくらかが、光電池１９３へと方向変換もされ得る。そのような光ガイド１９０には、光源１９２が備わっていても備わっていなくてもよい。光源１９２が存在する場合、たとえば外部が暗いときに、光ガイド１９０が、ウィンドウが位置している空間を照光するために周辺光として機能してもよい。

いくつかの実施態様では、光学系は、光ガイド１９０のエッジに配設された光センサーを含むことができる。いくつかの実施態様では、第１の主面１９０ｂ（または第２の主面１９０ｃ）に入る光の一部分が、傾斜スロット１００によって光センサーの方へ方向を変えられる。いくつかの実施態様では、光源１９２が省略されてよい。傾斜スロット１００は、周辺光の方向を変えて、光ガイドの１つまたは複数の面またはコーナーに沿った１つまたは複数の光電池または光センサー上に合焦するように湾曲していてよい。

図１４Ａ〜図１４Ｂは、ディスプレイデバイスを有する光学系の断面の例を示す。図１４Ａと図１４Ｂの両方を参照して、光ガイド１９０は、光ガイド１９０の主面（たとえば第２の主面１９０ｃ）がターゲット１９８に対面するように、ターゲット１９８に隣接して配設されてよい。いくつかの実施態様では、ターゲットはディスプレイでよい。傾斜スロット１００は、光源１９２からの光をディスプレイ１９８の方へ取り出すように構成されてよい。ディスプレイ１９８は、たとえば複数の空間光変調器、干渉変調器、液晶要素、電気泳動要素などの様々なディスプレイ要素を含むことができ、これらはパネル１９８の主面と平行に配置することができる。ディスプレイ１９８は、いくつかの実施態様では、図１の干渉変調器１２などの干渉変調器を含むことができる。いくつかの実施態様では、ディスプレイ要素が反射性であると、光ガイド１９０を含むシステムは、フロントライトとして働く。光は、光ガイド１９０から抽出されてディスプレイ１９８の方へ導かれ、次いでディスプレイ１９８から反射され、光ガイド１９０を通って戻り、閲覧者の方へ伝送される。いくつかの他の実施態様では、ディスプレイ要素が透過性の場合、光ガイド１９０を含むシステムはバックライトとして働く。光は光ガイド１９０から抽出され、ディスプレイ１９８を通って閲覧者の方へ伝送される。図解の容易さのために一様に間隔を置くように示されているが、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の位置は「ランダム化」または均一の間隔からわずかに変化されてよく、こうすると、傾斜スロット１００がディスプレイ要素とオーバーラップするとき、干渉模様などの光学アーチファクトを低減することができる。傾斜スロット１００は、図１４Ａでは光ガイド１９０の１つの面上に示されており、図１４Ｂでは光ガイド１９０の両方の主面上に示されている。光ガイド１９０とディスプレイ１９８との間に透明な接着剤などの結合層（図示せず）が配置されてよい。いくつかの実施態様では、結合層は、ディフューザを含んでよく、またはディフューザとして働き得る。

図１５Ａ〜図１５Ｂは、別々の方向に配向された傾斜スロットを有する光学系の断面図の例を示す。いくつかの実施態様では、１つまたは複数の光ガイドが、互いに隣接して、または互いに積み重ねて配設されてよい。図１５Ａと図１５Ｂの両方を参照して、いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０は第２の光ガイド１９０’の上に積み重ねられる。いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０と第２の光ガイド１９０’との間に、２つの光ガイド間の望ましくない光漏れを防止するために、低屈折率のクラッド層（図示されていないが図１２の議論で簡単に説明されている）が配設されてよい。いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０の傾斜スロット１００は、第２の光ガイド１９０’に形成された傾斜スロット１００と反対の方向に配向される。たとえば、光ガイド１９０の傾斜スロット１００の側壁と第２の光ガイド１９０’の傾斜スロット１００の側壁は、第１の主面１９０ｂから離れて全体的に逆方向を向いてよい。いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０および第２の光ガイド１９０’に形成された傾斜スロット１００は、光源１９２からの入射光を、光が光ガイド１９０および１９０’から（たとえば第２の主面１９０’ｃから）伝搬するように入射方向を変えるように構成されている。いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０と第２の光ガイド１９０’は実質的に同一である。いくつかの実施態様では、第１の光ガイド１９０と第２の光ガイド１９０’は異なるものでもよい。たとえば、第１の光ガイド１９０と第２の光ガイド１９０’は、異なる材料（異なる屈折率を有する材料など）から形成されてよく、かつ／または傾斜スロット１００とは異なる分布および／またはサイズを有してよい。

図１５Ａを参照して、いくつかの実施態様では、光学系は２つ以上の光源を含んでよい。いくつかの実施態様では、光源１９２は、第１の光ガイド１９０の光入力エッジ１９０ａに隣接して配設されており、第２の光源１９２’は、第２の光ガイド１９０’の光入力エッジ１９０’ｄに隣接して配設されている。いくつかの実施態様では、光源１９２から放射された光は、光入力エッジ１９０ａを通って第１の光ガイド１９０へ伝搬する。いくつかの実施態様では、第２の光源１９２’から放射された光は、光入力エッジ１９０’ｄを通って第２の光ガイド１９０’へ伝搬する。いくつかの実施態様では、光源１９２および１９２’から放射された光は、たとえばそれぞれ光ガイド１９０および１９０’の面における内部全反射によって導かれ、これらは、空気または低屈折率を有する何らかの他の周囲の液体もしくは固形媒体と境界面を形成し得る。合成光ガイド１９０および１９０’から、増加した光出力が取得され得る。３つ以上の光ガイド１９０が、３つの以上の面（図示せず）上に光源とともに類似のやり方で積み重ねられてよい。その代わりに、またはそれに加えて、複数の面上に光源を適応させるために、充填された傾斜スロット１００が、交差して、またはクロスハッチのやり方で、構成されてよい。

いくつかの実施態様では、光ガイド１９０から抽出されない光は再利用することができ、それによって、光学系の効率が向上する。図１５Ｂを参照して、いくつかの実施態様では、光学系は、光源１９２の反対側のエッジ１９０ｄに当たる光を再利用するために、再利用構造体１５１０を一体化した面またはエッジ１９０ｄ上に取り付けたものを含み得る。たとえば、いくつかの実施態様では、エッジ１９０ｄは、光ガイド１９０から漏れる光の方向を変えるように構成された再利用構造体１５１０を含み得、その結果、この光は、光ガイド１９０’内に伝搬するように方向を変えられる。いくつかの実施態様では、再利用構造体１５１０には、光ガイド１９０から漏れる光を光ガイド１９０’へ反射する平坦な面および／または湾曲した面が備わっている。再利用構造体１５１０は、鏡付きの面を含み得る。

図１６は、光ガイドの主面に沿ったクラッド層を有する光学系の断面の一例を示す。いくつかの実施態様では、光学系は、第１のクラッド層１６１０および／または第２のクラッド層１６２０の間に配設された光ガイド１９０を含み得る。いくつかの実施態様では、ガラス基板またはプラスチック基板などの透明基板がクラッド層としての役割を果たし得る。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の側壁１９５および１９６から反射された光が、第２の主面１９０ｃから、いくつかの実施態様ではディスプレイであり得るターゲット１９８の方へ反射される。いくつかの実施態様では、第２の主面１９０ｃから反射された光は、方向を変えられ、光ガイド１９０の主面１９０ｃおよび１９０ｂを通って戻される。いくつかの実施態様では、第１のクラッド層１６１０および第２のクラッド層１６２０は光学的に透過な材料で製作されている。光学的に透過性の材料は、たとえばガラスまたはポリマーであり得る。いくつかの実施態様では、光学的に透過性の材料は、傾斜スロット１００の充填剤の屈折率と類似の、または同一の、屈折率を有することができる。したがって、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の充填剤の屈折率は、約０．３以下だけ、約０．１以下だけ、または約０．０５以下だけ、光ガイド１９０の屈折率よりも低い。図示のように、そのような屈折率整合は、傾斜スロット１００を通って垂直に伝搬する光に対する低レベルの反射をもたらすことができ、それによって、光ガイド１９０の厚さを通る光の、効率的かつアーチファクトの少ない伝搬を促進する。

いくつかの実施態様では、層１６１０および１６２０は、光ガイド１９０のものと類似の屈折率を有することがあり、クラッド層として機能しない可能性がある。いくつかの実施態様では、層１６１０と層１６２０との間に、透明な接着剤などの薄いクラッド層（図示せず）を配設することができる。薄いクラッド層は、光ガイド１９０の長さに沿って進む光線に対するＴＩＲを促進するために、光ガイド１９０よりも小さい屈折率を有するように選択されてよい。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００が光ガイド１９０を貫通して延在し、このことは、閲覧者とディスプレイの間の異なる材料によって形成された境界面の数を減らすことによって、光ガイド１９０の厚さを通る光の伝搬をさらに促進することができる。各境界面でいくらかの反射が生じる可能性があり、傾斜スロット１００が光ガイド１０９の厚さを貫通して延在する領域では、（スロット１００と光ガイド１９０との間の）少なくとも１つの可能な境界面が除去されてよいことが理解されよう。

傾斜スロット１００が示されているのは概略図であることが理解されよう。傾斜スロット１００のサイズ、形状、密度、位置などは、光の方向を変える所望の特性を達成するために、示されたものと異なる可能性がある。たとえば、傾斜スロット１００は、光を曲げる所望の特性を達成するために、光ガイド１９０の中で様々なパターンに分布され得る。多くの用途において、ディスプレイなどのターゲットを一様に照光するために、面積当たりのパワーの均一性が望まれることが理解されよう。傾斜スロット１００は、面積当たりのパワーの高い均一性を達成するように配置されてよい。

いくつかの実施態様では、複数の傾斜スロット１００のうち１つまたは複数が、光ガイド１９０の幅にわたって実質的に連続して延在することができる。いくつかの実施態様では、複数の傾斜スロット１００は、光ガイド１９０の幅にわたって個別のセグメントを形成する。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００の密度を変化させることにより、光ガイド１９０の領域にわたって、単位面積当たりの抽出される光を高度に均一にすることができる。光が光ガイド１９０を通って伝搬するとき、いくらかの光量が傾斜スロット１００と接触して、光ガイド１９０から方向を変えられる。したがって、ますます多くの光が傾斜スロット１００との接触によって方向を変えられるので、光ガイド１９０を通って伝搬する残りの光は、光源１９２からの距離に伴って低減される。光ガイド１９０を通って伝搬する光量の低減を補償するために、光源１９２からの距離に伴って傾斜スロット１００の密度を増加させることができる。

図１７Ａ〜図１７Ｂは、様々な光学系の平面図の例である。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０の第１の主面１９０ｂと第２の主面１９０ｃ（図１７Ａ〜図１７Ｂ）の一方または両方において、光源１９２からの距離が増すのに伴って傾斜スロット１００の密度が増加する。概略的に示されたラインの密度が、傾斜スロット１００の密度を示している。示されたラインは、傾斜スロット１００が、光ガイド１９０の幅にわたって実質的に連続して延在することを示唆しているが、前述のように、いくつかの実施態様では、複数の傾斜スロット１００が、光ガイド１９０の幅の小部分となる個別の短いセグメントを形成する。

図１７Ａを参照して、光源１９２に直接隣接している光ガイド１９０のエッジからの距離が増すのに伴って、単位面積当たりの傾斜スロット１００の数が増加する。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００は（複数のセグメントであろうと、光ガイドの幅にわたって実質的に延在するものであろうと）、全体的に、光源１９２と平行な直線を形成してよい。

図１７Ｂを参照して、各傾斜スロット１００が、（上から見たとき）光源１９２のまわりで曲線を描いてもよい。単位面積当たりの傾斜スロット１００の数が、光源１９２からの距離とともに増加してもよい。たとえば、光源１９２は光ガイド１９０のコーナーに配設されてよい。傾斜スロット１００は、光源１９２のまわりで湾曲した半円のセグメントを形成してよい。いくつかの実施態様では、光源１９２は、光ガイド１９０のエッジに沿って個別のポイント（たとえば中間）に設けられてよく、各傾斜スロット１００が、その個別のポイントのまわりで曲線を描いてよい。いくつかの実施態様では、光源１９２は、光ガイド１９０の内点に設けられてよく、各傾斜スロット１００が、その内点のまわりで曲線を描いてよい。１つまたは複数の面またはコーナーに沿って光源１９２を設けることは、たとえば図１５Ａ〜図１５Ｂに関して上記で説明したように、光ガイド１９０の複数の層に適応し得る。その代わりに、またはそれに加えて、光源の追加およびそれらの光源１９２からの光を望み通りに方向を変えることを可能にするために、傾斜スロット１００は、交差するパターンまたはクロスハッチのパターンに構成されてよい。いくつかの構成では、傾斜スロット１００は、光ガイド１９０の半分のセグメントまたは４分の１のセグメントなどの、光ガイド１９０のセグメントで構成されてよい。

傾斜スロット１００の密度は、光ガイド１９０の単位面積当たりの、傾斜スロット１００によって占有された面積を指すことが理解されよう。所与の領域における、単一の大きな傾斜スロット１００または複数のより小さい傾斜スロット１００は、同一の密度を有する可能性がある。したがって、密度は、たとえば面積当たりの傾斜スロット１００のサイズおよび／または数が変化することにより変化し得る。たとえば、いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００が、光ガイド１９０の本体の中に、光源１９２からの距離の増加を伴ってさらに延在してよく、かつ／または光源１９２からの距離が増加するにつれて、セグメント化された個々の傾斜スロット１００のサイズが増加してもよい。

図１７Ａと図１７Ｂの両方を参照して、光ガイド１９０のエッジは反射性かつ／または吸収性でよい。たとえば、光ガイド１９０の光の再循環を促進するために、鏡付きの層が、１つまたは複数のエッジに、または局所的に１つもしくは複数のエッジに与えられてよく、それによって、光ガイド１９０に注入された光が、光ガイドに存続して、光が抽出され得る角度で傾斜スロット１００に当たる確率が増加することによって効率が向上する。いくつかの実施態様では、抽出されていない光を吸収するために、吸収体が、１つまたは複数のエッジに、または局所的に１つもしくは複数のエッジに設けられてよく、それによって、エッジから散乱された光が、光ガイド１９０を脱出する確率、または望ましくない光放射パターンをもたらす角度で傾斜スロット１００に当たる確率が低下する。いくつかの実施態様では、傾斜スロット１００のうちのいくつか（たとえば光ガイド１９０のエッジに隣接したもの）は、抽出されていない光を、光ガイド１９０のエッジに達する前に吸収するように、光吸収材料で充填されてよい。

いくつかの実施態様では、本明細書で説明された光ガイド１９０は、たとえば住居または商用の照明（建築上の照明またはパネル照明を含む）を提供するための周囲環境の照明に利用することができる。たとえば、ターゲット１９８（図１４Ａおよび図１４Ｂ）は、周囲環境における机または部屋の境界などの対象であり得る。いくつかの実施態様では、光ガイド１９０は、周囲環境に適合するように大きさを合わせることができる。たとえば、いくつかの照明用途では、光ガイド１９０の厚さは、より大きな光源に対して効率的に結合して、光が広面積にわたって伝搬することを可能にするために、約０．５ｍｍから約１０ｍｍでよい。いくつかの照明用途では、光ガイド１９０は、様々な形状に曲げるかまたは湾曲させることができる。たとえば、光ガイド１９０は、円筒の中にまるめるか、または非平坦な面の上に配置してもよい。周囲の照明を提供するために、平坦な、または湾曲した光ガイド１９０が使用され得る。平坦な光ガイドの幅および長さは、広い範囲を有してよい。たとえば、光ガイドは、１ｃｍから１ｍ以上のエッジ寸法を有してよく、正方形、長方形、円形、または他の適切な形状に形成されてよい。光ガイドは、円筒、部分的な円錐、または要望通りの他の形状へと再修正されてよい。

図１８は、光学系を製造する方法の流れ図の一例を示す。方法１８００は、光ガイドを用意するためのブロック１８１０を含む。方法１８００は、充填剤で満たされた複数の傾斜スロットを用意するためのブロック１８２０も含む。傾斜スロットは、第１の主面から延在する切込みによって画定されてよい。充填剤は、光ガイドを形成する材料の屈折率と不整合の屈折率を有する可能性がある。いくつかの実施態様では、充填剤の屈折率と光ガイド材料の屈折率には、約０．３以下の不整合があり得る。

傾斜スロットは、様々な方法によって形成することができる。いくつかの実施態様では、傾斜スロットは、光ガイドが形成されるとき画定される。たとえば、光ガイドは、光ガイドの断面形状に相当する開口と、傾斜スロットに相当するダイの突部とを有するダイを通して押し出すことによって形成することができる。光ガイドを形成する材料が、傾斜スロットが延在する方向に、ダイを通って押され、かつ／または引かれ、それによって、所望の断面形状と、傾斜スロットとを有する材料の全長を形成する。次いで、材料の全長は、光ガイド用の所望の寸法に切断される。

いくつかの実施態様では、光ガイドは、材料が型に入れられて硬化され得る鋳造または射出成形によって形成することができる。型は、傾斜スロットに相当する延長部を含む。光学的に透過性の材料は、一旦硬化すると型から取り出される。型は、取り出された硬化した材料が単一の光ガイドとして使用され得るように、単一の光ガイドに相当し得る。他の実施態様では、型は、材料の大きなシートを生成し、これが、１つまたは複数の光ガイド用の所望の寸法に切断されてよい。

いくつかの実施態様では、傾斜スロットは、光ガイドが形成された後に形成される。たとえば、傾斜スロットは、光ガイドの傾斜スロットの形状をインプリントすることによって形成することができる。これは、たとえば、光伝搬材料の中に傾斜スロットを形成するために、傾斜スロットに相当する突部を有するダイを光伝搬材料に押し付けるエンボス加工によって達成することができる。この材料は、傾斜スロットの形状になるために十分柔軟になるように加熱されてよい。いくつかの他の実施態様では、光ガイドは、スタンピング、ホットスタンピング、パンチング、および／またはロールプレスによって傾斜スロットを形成する。

いくつかの実施態様では、光ガイドから材料が除去されて傾斜スロットを形成する。たとえば、傾斜スロット１００は、本体に、エッチングする、機械加工する、または本体を切ることによって、そうでなければ材料を除去することによって形成され得る。いくつかの実施態様では、材料が、レーザアブレーションによって本体から除去される。適切な除去プロセスの他の例には、機械加工、研磨、および組立てと、鋸引きおよび研磨と、ホットナイフ切断と、３Ｄフォトマシニングとが含まれる。いくつかの実施態様では、スロットを切るのに、丸鋸または帯鋸用の鋸刃が使用されてよい。平らな底部を有する傾斜スロットの形成を可能にするために、鋸刃は先細りのエッジを有して製造されてよい。

いくつかの実施態様では、光ガイドは、後に組み合わされる部分に形成されてよい。これらの部分は、本明細書で開示された方法を用いて形成することができる。これらの部分は、単一の光ガイド本体を形成するために、屈折率を整合させる材料を用いて、一体に貼り付けられるかそうでなければ取り付けられてよい。光ガイド本体を部分ごとに形成すると、そうしなければ、単一の連続構造体として形成するための特定の方法にとって困難であり得る湾曲した傾斜スロットを形成することが可能になる。いくつかの実施態様では、光ガイドの各部分は、機械加工されるかまたは鋸引きされ、次いで研磨され、一体に組み立てられて、全体の光ガイドを形成する。

傾斜スロットは、形成中に、および／または形成後に、充填剤で満たされてよい。いくつかの実施態様では、複数の傾斜スロットを形成するステップは、傾斜スロットを光学的に透過性の材料で充填するステップと、次いで、材料が硬化することを可能にするステップとを含む。いくつかの実施態様では、材料は、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性複合材、アクリル樹脂、ポリカーボネート、透明なポリマー、透明なエポキシ樹脂、透明な接着剤、シリコーン、または適切な非ガス充填剤であり得る。

いくつかの実施態様では、光ガイドは、照明システムを形成するために、後に光源に取り付けられてよい。追加の層または構造体（たとえばディフューザ、クラッド層、または反射防止コーティング）も、光ガイドに加えられてよい。いくつかの実施態様では、光ガイドは、ディスプレイ、カバーガラス、透明なオーバレイ、またはタッチパネルなどの他の基板に取り付けられてよい。

図１９Ａおよび図１９Ｂは、複数の干渉変調器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の例を示す。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、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ディスプレイデバイス４０の軽微な変形が、テレビジョン、電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。

ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。

ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。

ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１９Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。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、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタリングする）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。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にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０が、特定の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構成要素に電力を与えることができる。

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がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇまたはｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）標準によるＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇまたは４Ｇ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）、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）（登録商標）、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、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＋）、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、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る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、その信号を処理することができる。

いくつかの実施態様では、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、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。

プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。

ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。

アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も適用される。

いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（たとえば、ＩＭＯＤコントローラ）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（たとえば、ＩＭＯＤディスプレイドライバ）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（たとえば、ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイ）であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。

いくつかの実施態様では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。

電源５０は、当技術分野でよく知られている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。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。

いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。

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ステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。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、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、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。

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、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施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。

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。

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、本明細書で開示する本開示、原理および新規の特徴に一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。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ＩＭＯＤ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。

また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。

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連続した順序で実行されることを、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。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施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、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。

１２ 干渉変調器、ピクセル
１４ 可動反射層
１４ａ 反射副層
１４ｂ 支持層
１４ｃ 伝導性層
１６ 光学スタック
１６ａ 光吸収体、副層
１６ｂ 誘電体、副層
１８ ポスト
１９ ギャップ
２０ 基板
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２３ ブラックマスク構造
２５ 犠牲層
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
３２ テザー
３４ 変形可能層
３５ スペーサ層
４０ ディスプレイデバイス
４１ ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロフォン
４７ トランシーバ
４８ 入力デバイス
５０ 電力システム、電源
５２ 調整ハードウェア
１００ 傾斜スロット
１１０ａ 第１の複数
１１０ｂ 第２の複数
１９０ 光ガイド
１９０ａ 光入力エッジ
１９０ｂ 第１の主面
１９０ｃ 第２の主面
１９０ｄ エッジ
１９１ 周辺光
１９２ 光源
１９３ 光電池
１９５ 第１の側壁
１９６ 第２の側壁
１９７ 下部面
１９８ ターゲット
１５１０ 再利用構造体
１６１０ 第１のクラッド層
１６２０ 第２のクラッド層
１８００ 方法
１８１０ 光ガイドを用意するためのブロック
１８２０ 傾斜スロットを用意するためのブロック

Claims (38)

1. 屈折率を有する材料から形成された光ガイドであって、
   第１の面と、
   前記第１の面の反対側の第２の面と、
   前記第１の面から前記第２の面に向かって部分的に前記光ガイドの中に延在する切込みによって画定された複数の傾斜スロットであって、前記複数の傾斜スロットが、屈折率を有する充填剤で満たされており、前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の屈折率には約０．３以下の不整合がある複数の傾斜スロットとを含んでいる光ガイドを備える、光学系。
2. 前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の前記屈折率には約０．１以下の不整合がある、請求項１に記載の光学系。
3. 前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の前記屈折率には約０．０５以下の不整合がある、請求項２に記載の光学系。
4. 前記傾斜スロットが、前記第１の面および前記第２の面のうちの１つから、主にフレネル反射によって光を取り出すように構成されている、請求項１に記載の光学系。
5. 前記傾斜スロットの側壁が、前記第１の面および前記第２の面のうちの１つから、前記側壁に入射する光の約０．０１％から約３％を取り出すように構成されている、請求項４に記載の光学系。
6. 前記充填剤がエポキシ樹脂である、請求項１に記載の光学系。
7. 前記複数の傾斜スロットが、前記第１の面に対して約４５度で傾斜している、請求項１に記載の光学系。
8. 前記複数の傾斜スロットが、第１の側壁と、前記第１の面に接触する第２の側壁とを含み、前記第１の側壁が、前記第２の側壁に対して実質的に平行である、請求項１に記載の光学系。
9. 少なくとも１つの光源をさらに備える光学系であって、前記光ガイドが、前記光源から光を受け取るための第１の光入力エッジを含む、請求項１に記載の光学系。
10. 前記少なくとも１つの光源が、前記光ガイドの面の少なくとも１つのエッジ、コーナーまたは中心に配置されている、請求項９に記載の光学系。
11. 前記複数の傾斜スロットの底面が、前記第１の面または前記第２の面に対して実質的に平行である、請求項１に記載の光学系。
12. 前記光ガイドのエッジに配設された光電池をさらに備える光学系であって、前記傾斜スロットが、前記光ガイドの前記エッジからの光を、前記光電池の方へ、主にフレネル反射によって取り出すように構成されている、請求項１に記載の光学系。
13. 前記光ガイドのエッジに配設された光センサーをさらに備える光学系であって、前記傾斜スロットが、前記第１の面および前記第２の面のうちの１つに入る光の一部分を前記光センサーの方へ取り出すように構成されている、請求項１に記載の光学系。
14. 前記複数の傾斜スロットがセグメント化されている、請求項１に記載の光学系。
15. 前記複数の傾斜スロットが前記第１の面に沿って湾曲している、請求項１に記載の光学系。
16. 前記第２の面から部分的に前記光ガイドの中に延在する切込みによって画定された別の複数の傾斜スロットをさらに備える、請求項１に記載の光学系。
17. 前記充填剤が、カバーを取り付けるように構成された透明な接着剤を含む、請求項１に記載の光学系。
18. 複数のディスプレイ要素を含んでいるディスプレイであって、前記ディスプレイ要素が、前記第１の面および前記第２の面のうちの１つと対面しており、前記複数の傾斜スロットが、前記光ガイドからの光を前記ディスプレイ要素の方へ方向を変えるように構成されているディスプレイをさらに備える、請求項１に記載の光学系。
19. 前記ディスプレイが反射性ディスプレイである、請求項１８に記載の光学系。
20. 前記ディスプレイの前記ディスプレイ要素が干渉変調器を含んでいる、請求項１８に記載の光学系。
21. 前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに備える、請求項１８に記載の光学系。
22. 少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項２１に記載の光学系。
23. 前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２２に記載の光学系。
24. 前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項２１に記載の光学系。
25. 前記画像ソースモジュールが、受信機と、トランシーバと、送信機とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２４に記載の光学系。
26. 入力データを受け取って、その入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項２１に記載の光学系。
27. 屈折率を有する材料から形成された光ガイドであって、
    第１の面と、
    前記第１の面の反対側の第２の面と、
    内部全反射によって前記光ガイドを通って伝搬する光を、主にフレネル反射によって前記光ガイドから前記第１の面を通して取り出すための手段とを含んでいる光ガイドを備える、光学系。
28. 光を取り出すための前記手段が、前記第１の面および前記第２の面のうちの１つから部分的に前記光ガイドの中に延在する切込みによって画定された複数の傾斜スロットを含む、請求項２７に記載の光学系。
29. 前記複数の傾斜スロットが、屈折率を有する充填剤で満たされており、前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の前記屈折率には約０．３以下の不整合がある、請求項２８に記載の光学系。
30. 前記光ガイドの１つまたは複数のエッジに配設された、光電池および光センサーのうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項２８に記載の光学系。
31. 光学系を製造する方法であって、
    屈折率を有する材料から形成された光ガイドを用意するステップであって、前記光ガイドが、
    第１の面と、
    前記第１の面の反対側の第２の面とを含んでいるステップと、
    前記第１の面から部分的に前記光ガイドの中に延在する切込みによって画定された複数の傾斜スロットを用意するステップであって、前記複数の傾斜スロットが、屈折率を有する充填剤で満たされており、前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の屈折率には約０．３以下の不整合があるステップとを含む、方法。
32. 前記光ガイドを用意するステップが、１枚の光学的に透過性の材料の少なくとも一部分を切って前記光ガイドを画定するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記複数の傾斜スロットを用意するステップが、前記光ガイドを形成している材料の一部分を除去して前記切込みを画定するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
34. 前記複数の傾斜スロットを用意するステップが、前記傾斜スロットをエポキシ樹脂で充填するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記充填剤の屈折率が、前記光ガイドの材料の屈折率よりも低い、請求項３１に記載の方法。
36. 屈折率を有する材料から形成された光ガイドであって、
    第１の面と、
    前記第１の面の反対側の第２の面と、
    前記第１の面から前記第２の面に向かって少なくとも部分的に前記光ガイドの中に延在する切込みによって画定された複数の傾斜スロットであって、前記複数の傾斜スロットが、第１の側壁および第２の側壁を含み、前記第１の側壁が前記第２の側壁に対して実質的に平行であり、前記複数の傾斜スロットが、屈折率を有する充填剤で満たされており、前記充填剤の前記屈折率と前記光ガイドの材料の屈折率には約０．３以下の不整合がある複数の傾斜スロットとを含んでいる光ガイドを備える、光学系。
37. 直接的に近接する傾斜スロット間の間隔が、前記光ガイドにわたって変化する、請求項３６に記載の光学系。
38. 前記傾斜スロットの深さが前記光ガイドにわたって変化する、請求項３６に記載の光学系。

Images