JP2015534092A - 反射型ディスプレイ用環状散乱拡散器 - Google Patents

Abstract

本開示は、ディスプレイデバイス（９００）の輝度および／またはコントラスト比を増強するためのシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、ディスプレイデバイス（９００）は、光をリング状領域に散乱するように構成された環状拡散器（１２００）を含むことができる。環状拡散器（１２００）は、複数のアキシコンレンズまたはホログラフィック特徴部を含むことができる。反射型ディスプレイ（９００）は、正反射グレアを低減し、輝度および／またはコントラスト比を増強するために、変調された光の大部分が散乱される方向（９２０、９２５）を、光がディスプレイデバイスによって正反射される方向（９１１）から離れるようにシフトするために、環状拡散器（１２００）を含むことができる。

Description

本開示は、拡散器に関し、より具体的には、光が入射する方向に関連する正反射の方向から離れるように視野角をシフトすることができる拡散器に関する。本明細書で開示する拡散器は、電気機械システムベースのディスプレイデバイスと一体化することができる。

電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気的および機械的な要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサと、光学的構成要素（ミラーおよび光学フイルム層など）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（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、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（ＩＭＯＤ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）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一方のプレートの位置は、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。

様々なディスプレイデバイスの最も明るい視野角は、しばしば、入射光がディスプレイデバイスの異なる部分（たとえば、ディスプレイ要素、カバーガラス、など）から正反射される方向と一致する。ディスプレイデバイスの輝度を向上させるために、正反射された入射光からのグレアを低減するために、様々なシステムおよび方法が開発されてきた。

本開示のシステム、方法、およびデバイスは、各々、いくつかの革新的な態様を有し、それらのどの１つも、単独で、本明細書で開示される所望の属性の原因とはならない。

本開示に記載の主題の１つの革新的な態様は、表面法線を有するディスプレイデバイスで実装されてよい。ディスプレイデバイスに入射する光の少なくとも一部は、表面法線に関する入射方向から入射する。正反射の方向は、入射方向と関連する。ディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素と、複数の反射ディスプレイ要素の上に配置された第１の拡散器層とを備える。第１の拡散器層は、ディスプレイ要素から反射された光が、正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、入射光を再分配するように構成され、第２の角度θ_２は、第１の角度θ_１よりも大きく、第１の角度θ_１は、０度よりも大きい。様々な実施態様では、θ_２−θ_１の値は、５度よりも大きくてよい。様々な実施態様では、θ_１は、約５度と約１５度との間であってよい。様々な実施態様では、θ_２は、約１０度と約３０度との間であってよい。

様々な実施態様では、第１の拡散器層は、複数のアキシコンレンズを含むことができる。複数のアキシコンレンズの各々は、円錐状であり、基部と、頂点と、頂点を基部に結ぶ傾斜した側壁とを有する。複数のアキシコンレンズは、ランダムなパターンに配置されてよい。様々な実施態様では、傾斜側壁は、直線的または湾曲してよい。様々な実施態様では、基部の表面は、平坦または湾曲してよい。円錐の傾斜側壁と基部との間の角度は、第１の角度θ_１の所望の値を提供するように選択されてよい。様々な実施態様では、基部および側壁の少なくとも一方は、ある曲率で湾曲してよい。複数のアキシコンレンズは、各反射ディスプレイピクセルの上に配置されてよい。様々な実施態様では、複数のアキシコンレンズは、ディスプレイピクセルあたり約１０と１００００との間の数であってよい。複数のアキシコンレンズの各々は、反射ディスプレイピクセルの面積の約０．０１％から約１０％の間の基部の面積を有することができる。複数のアキシコンレンズの密度は、ｃｍ^２あたり約１０^５とｃｍ^２あたり約１０^９との間であってよい。様々な実施態様では、第１の拡散器層は、複数のホログラフィック特徴部を含むことができる。様々な実施態様では、第２の拡散器が、複数の反射ディスプレイ要素の上に配置されてよい。

本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、表面法線を有するディスプレイデバイスで実装されてよく、入射光の少なくとも一部は、表面法線に関する入射方向から入射し、正反射の方向は、入射方向と関連する。ディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素と、光を再方向転換させるための手段とを備える。再方向転換手段は、複数の反射ディスプレイ要素の上に配置される。再方向転換手段は、ディスプレイ要素から反射された光が、正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、入射光を再分配するように構成され、第２の角度は、第１の角度よりも大きく、第１の角度は、０度よりも大きい。様々な実施態様では、再方向転換手段は、複数のアキシコンレンズを有する拡散器層を含むことができる。

本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、ディスプレイデバイスを製造する方法で実施されてよい。方法は、ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素を設けるステップと、ディスプレイデバイスの複数の反射ディスプレイ要素の上に配置された拡散器層を設けるステップとを含む。ディスプレイデバイスは、表面法線を有する。入射光の少なくとも一部は、表面法線に関する入射方向から入射し、正反射の方向は、入射方向と関連する。拡散器層は、ディスプレイ要素から反射された光が、正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、入射光を再分配するように構成され、第２の角度は、第１の角度よりも大きく、第１の角度は、０度よりも大きい。

様々な実施態様では、拡散器層は、限定はしないが、複数のアキシコンレンズおよび複数のホログラフィック特徴部を含む、複数の光学的特徴部を含むことができる。様々な実施態様では、光学的特徴部は、エンボス加工、インプリンティング、および表面リソグラフィの少なくとも１つを含むプロセスによって形成されてよい。様々な実施態様では、複数の反射ディスプレイ要素は、基板の第１の側に配置されてよく、拡散器層は、基板の第２の側に配置されてよく、第２の側は、第１の側の反対側にある。様々な実施態様では、拡散器層は、感圧接着剤で配置されてよい。様々な実施態様では、拡散器層は、基板の第２の側に積層されてよい。様々な実施態様では、複数の反射ディスプレイ要素および拡散器層は、基板の同じ側に配置されてよい。様々な実施態様では、拡散器層は、基板と複数の反射ディスプレイ要素との間に配置されてよい。

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を示す図である。 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様々な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様々な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様々な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様々な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様々な段階の断面概略図の一例である。 入射方向から入射する光が入射方向に関連する正反射方向に沿って反射される反射型ディスプレイデバイスの実施態様を示す図である。 反射型ディスプレイデバイスの実施態様の反射率およびコントラスト比を視野角の関数として示す図である。 従来の拡散器の一実施態様および環状拡散器の一実施態様の散乱プロファイルを示す図である。 環状である前方散乱プロファイルを有する拡散器の一実施態様を示す図である。 図１２Ａに示す環状拡散器が設けられた反射型ディスプレイデバイスの実施態様を示す図である。 アキシコンの様々な実施態様の断面図である。 アキシコンの様々な実施態様の断面図である。 アキシコンの様々な実施態様の断面図である。 アキシコンの様々な実施態様の断面図である。 アキシコンを通って伝播する際の平行ビームに対するアキシコンの影響を示す図である。 曲面を有するアキシコンの実施態様の光線発散特性を示す図である。 曲面を有するアキシコンの実施態様の光線発散特性を示す図である。 アキシコンの様々な実施態様のためのシミュレーション結果を示す図である。 アキシコンの様々な実施態様のためのシミュレーション結果を示す図である。 アキシコンの様々な実施態様のためのシミュレーション結果を示す図である。 環状拡散器を含むディスプレイデバイスを製造する方法の実施態様を説明するフローチャートである。 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。

以下の説明は、本開示の発明的態様について説明するために、いくつかの実施態様に向けられる。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法において適用できることは、当業者は容易に認識されよう。説明される実施態様は、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することができる任意のデバイスまたはシステムにおいて実施することができる。より詳細には、説明される実施態様は、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およびスピードメータディスプレイ）、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、（たとえば、電気機械システム（ＥＭＳ）、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および非ＭＥＭＳ適用例における）パッケージング、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ＥＭＳデバイスなど、種々の電子デバイス中に含まれ得るかまたはそれらに関連付けられ得ることを企図している。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、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、運動検知デバイス、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、ディスプレイ以外の応用形態において使用することもできる。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、当業者には容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。

以下に説明するように、ディスプレイデバイスの特定の実施態様では、ディスプレイデバイスに入射する光は、ディスプレイデバイスのディスプレイ要素によって変調され、視野方向に向かって散乱され得る。ディスプレイデバイスに入射する光は、また、ディスプレイデバイスの上部に含まれ得るカバー窓および／または他の層によって正反射され得る。いくつかの実施態様では、変調された光が最も明るい視野方向が正反射の方向と実質的に一致し、正反射光は、変調された光の輝度を減少または低下させる可能性がある。加えて、正反射方向と、最大輝度を有する視野方向との実質的な一致は、ディスプレイデバイスのコントラスト比を減少または低下させる可能性がある。

したがって、本明細書で説明する様々な実施態様では、正反射光からのグレアを減少または低下させるために、変調された光の方向を正反射の方向から離れるようにシフトするために、拡散器が使用され得る。たとえば、拡散器は、入射方向からの光が、入射方向から離れるように、入射方向に関する環状のリング状領域に散乱される前方散乱プロファイルを有することができる。様々な実施態様では、拡散器は、アキシコンレンズまたはホログラフィック特徴部のアレイを含むことができる。アキシコンレンズは、環状領域に光を屈折させる円錐面を有することができる。拡散器は、有利には、ディスプレイ要素が電気機械システムデバイス（たとえば、干渉変調器）を有する反射型ディスプレイデバイスとともに使用され得る。

本開示に記載の主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点の１つまたは複数を実現するために使用され得る。環状の前方散乱プロファイルを有する拡散器を含むディスプレイデバイスの様々な実施態様は、ディスプレイデバイスの異なる部分の表面から正反射される入射光のグレアを低減、軽減、および／または排除するために、ディスプレイデバイスからの変調された光の伝播方向と、ディスプレイデバイスの様々な部分（たとえば、ディスプレイカバー、ディスプレイ要素、など）から正反射された光の伝播方向との間の一致を低減または排除するために使用され得る。加えて、環状の前方散乱プロファイルを有する拡散器を含むディスプレイデバイスの様々な実施態様は、変調された光を、光が正反射される方向から離れるように方向転換することによって、ディスプレイ照明または利用可能な周囲光を効率的に使用することができる。したがって、環状の前方散乱プロファイルを有する拡散器を含むディスプレイデバイスの様々な実施態様は、（そのような拡散器なしのデバイスと比較して）増大した輝度および／またはコントラスト比を有することができる。ディスプレイデバイスからの変調された光の伝播方向と、ディスプレイデバイスの様々な部分から正反射された光の伝播方向との間の一致を低減または排除することは、また、表示色の彩度を向上させることができる。

説明される実施態様が適合し得る適切なＥＭＳまたは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調節され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、反射体の位置を変更することによるものである。

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、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、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に入射する光と、左側のピクセル１２から反射する光１５とを示す矢印１３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、クロム（Ｃｒ）などの様々な金属、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、光吸収体と電気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、電気的に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電気伝導性／光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間の間隔は約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、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応する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置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。

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す。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）書込みプロシージャが、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、例示的な一実施態様では、約１０ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、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、この例では、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／列書込みプロシージャは、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、この例では、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、この例では約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。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、図１に示したピクセル設計などのピクセル設計が、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（どのようなものであれ）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（どのようなものであれ）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継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を示している。当業者によって理解されるように、「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、解放電圧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、代替的に解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、解放電圧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、変調器ピクセルにわたる電位電圧（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、解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、それぞれ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、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、時間ごとに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、書込みプロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込み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す。それらの信号は、図２のアレイと同様の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ディスプレイ配置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、暗い外観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みプロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、解放されており、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、解放電圧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、解放電圧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、解放電圧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に沿った電圧が解放電圧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に沿った電圧は解放電圧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、それらのそれぞれ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限を下回り、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、それらのそれぞれ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、所与の書込みプロシージャ（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。書込み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、解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みプロシージャの一部として解放されるので、解放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の解放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、解放電圧は、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解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から図６Ｅは、可動反射層１４とそ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の外周の周りで基板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、（たとえば、ピクセル間にまたはポスト１８の下に）光学不活性領域において形成され得る。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、ＳｉＯ_２層と、反射体として働くアルミニウム合金と、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層の場合はフォトリソグラフィ並びに、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伝送する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。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁（１０倍以上）薄い。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。

図６Ａから図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、変調器が配置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から図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から図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１および図６に示した一般的なタイプの干渉変調器などの電気機械システムデバイスを製造するために実施され得る。電気機械システムデバイスの製造は、図７に示されていない他のブロックをも含むことができる。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上への光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０上で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、洗浄などの事前準備プロセス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、光吸収特性と電気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。図８Ａから図８Ｅ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。たとえば、図８Ａから図８Ｅでは、副層１６ａ、１６ｂはやや厚く示されているが、いくつかの実施態様では、光学スタックの副層のうちの１つである光吸収層は極めて薄いことがある。

プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６上への犠牲層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上で形成された犠牲層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上での犠牲層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（スパッタリングなど、多くの様々な技法を含むＰＶＤ）、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、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８などの支持構造の形成を伴う。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（酸化ケイ素などのポリマー、または無機材料など）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まで延在することがある。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は通るが、光学スタック１６は通らないで、延在することがある。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、たとえば、反射層（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射層など）堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップ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「非解放」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、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９などのキャビティの形成を伴う。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、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から得られ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。犠牲材料は、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。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなどの他のエッチング方法も使用され得る。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「解放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。

上記で説明したデバイスと同様の複数の反射ディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスは、ディスプレイ要素を照明する昼光または照明のいい環境で、周囲光に依存することができる。加えて、暗い周囲環境でディスプレイ要素を照明するための内部照明源（たとえば、前方照明器）が設けられてよい。ディスプレイデバイスに入射する周囲光または追加の照明源からの光は、ディスプレイデバイスの様々な部分から正反射される可能性がある。たとえば、ディスプレイデバイスに入射する光は、ディスプレイカバーによって正反射される可能性がある。別の例として、ディスプレイデバイスに入射する光は、反射ディスプレイ要素によって正反射される可能性がある。いくつかの実施態様では、変調された光が最も明るい視野方向は、光が正反射される方向と実質的に一致する可能性がある。正反射された光から結果として生じるグレアは、変調された光の輝度またはコントラスト比に影響を与える可能性がある。ディスプレイ要素によって変調された光の伝播方向を、入射光が正反射される方向から離れるようにシフトすることができる拡散器は、変調された光の輝度が最も明るい方向と、光が正反射される方向との間の一致を低減または排除するのに有用であり得、ディスプレイデバイスの輝度およびコントラスト比を改善することができる。本明細書に記載の実施形態は、ディスプレイカバー、ディスプレイ要素、および、ディスプレイデバイスの任意の他の部分反射面または界面に限定されないディスプレイデバイスの様々な部分から正反射される入射光からのグレアを低減、軽減、および／または排除するために、ディスプレイデバイスからの変調された光の伝播方向と、ディスプレイデバイスの様々な部分から正反射された光の伝播方向との間の一致を低減または排除するために使用され得る前方散乱プロファイルを有する拡散器を含む。

図９は、入射方向９０７から入射する光が入射方向９０７に関連する正反射方向９０９に沿って反射される反射型ディスプレイデバイス９００の実施態様を示す。たとえば、幾何光学から、正反射方向９０９は、表面法線９０８に関して、入射角θ_ｉが反射角θ_ｒに等しくなるように、入射方向９０７に関連付けられてよい。図９に示す反射型ディスプレイデバイス９００は、複数の反射ディスプレイ要素９０１を含む。ディスプレイ要素９０１は、上記で説明した干渉変調器の様々な実施態様を含むことができる。ディスプレイデバイス９００は、任意選択的に、拡散器、ディスプレイカバー、１つもしくは複数の光学フィルタ、反射防止層、および／または他の光学層などの、１つまたは複数の層９０３および９０５を含むことができる。

ディスプレイデバイス９００は、前側（図９の側１）および裏側（図９の側２）を有する。入射方向９０７に沿って入射するディスプレイデバイス９００の前側に配置された光源からの光の一部は、ディスプレイデバイス９００の様々な部分（たとえば、反射ディスプレイ要素９０１ならびに／または複数の層９０３および９０５）によって、正反射方向９０９に沿って正反射される可能性がある。正反射されない光線９１０ａによって表される光の一部は、ディスプレイデバイス９００によって変調され、光線９１０ｂによって表されるように、ディスプレイデバイスの前側に向けて反射または散乱される。様々な実施態様では、変調された光の大部分は、図９に示すように、正反射方向９０９と平行な（または、一致する）方向９１１に沿って反射または散乱される。いくつかの実施態様では、正反射方向９０９に沿って反射された光から変調された光９１０ｂを分離するために、変調された光９１０ｂを円錐形に広げるまたは拡散するために、従来の拡散器が使用され得る。そのような実施態様では、ディスプレイは、正反射方向９０９から離れる方向に沿って見られ得る。従来の拡散器およびしたがってディスプレイデバイス９００は、ディスプレイデバイス９００が、正反射方向９０９に沿って見られたときに最も明るく見えるように、正反射方向９０９に沿って最大の前方散乱を有する可能性がある。しかしながら、デバイスの上層から正反射された光は、図１０を参照して以下に説明するように、ディスプレイデバイス９００のコントラスト比を低下させる可能性がある。

図１０は、法線に対して約３５度でディスプレイデバイスの表面に法線の左から入射する直接光による、反射型ディスプレイデバイスの実施態様の反射率およびコントラスト比を視野角の関数として示す。反射型ディスプレイデバイスは、従来の拡散器を含む、上記で説明した反射型ディスプレイデバイス９００と同様であってよい。視野角は、ディスプレイデバイスの前面に対する法線（たとえば、図９に示す法線９０８）に対して測定され得る。反射型ディスプレイデバイスの反射率は、反射率曲線１０１０によって示される。反射率曲線１０１０は、反射型ディスプレイデバイスが様々な視野角で見られたときの光量の測定値を提供することができ、異なる方向に沿って従来の拡散器を有する反射型ディスプレイデバイスによって反射および散乱された光の量を測定することによって得られ得る。図１０では、反射型ディスプレイデバイスによって反射された光の量は、反射率曲線１０１０を得るために、反射型ディスプレイデバイスがオフにされたときに測定された。ディスプレイデバイスのコントラスト比は、曲線１００５によって示される。様々な実施態様では、コントラスト比曲線１００５は、反射型ディスプレイデバイスが異なる視野角から見られたときの最も明るい色（たとえば、白色）および最も暗い色（たとえば、黒色）の比を決定することによって得られ得る。

図１０では、反射率曲線１０１０のピークは、ディスプレイの正反射角、すなわち、ディスプレイ法線に対して３５度に一致する。また、反射率曲線１０１０のピークは、コントラスト比曲線１００５が最小まで低下する角度と一致する。正反射光は、ディスプレイデバイスによって変調された光と結合し、黒色状態の輝度を上昇させ、結果として、ディスプレイデバイスによって生成される画像のコントラストを低下させるので、この効果は、反射率曲線１０１０のピークの正反射角との一致に部分的に起因する可能性がある。また、図１０から、コントラスト比曲線１００５のピークは、反射型ディスプレイデバイスが、ディスプレイデバイスの前面に対する法線に対して約０度と、ディスプレイデバイスの前面に対する法線に対して約２０〜２５度との間から見られたときに生じることが認められる。コントラスト比曲線１００５のピークは、反射率曲線１０１０から見たとき、ディスプレイデバイスからの正反射率の低下に部分的に起因する可能性がある。視野角がディスプレイデバイスの正反射率の上昇に起因し得る正反射角により近いとき、ディスプレイデバイスのコントラスト比が低下することは、図１０の例示的な反射率曲線１０１０およびコントラスト比曲線１００５から一般的に推論され得る。したがって、ディスプレイデバイスの視野角が、入射光が正反射される方向と一致するとき、ディスプレイデバイスのコントラスト比は、著しく低下する可能性がある。したがって、ディスプレイデバイスが、コントラスト比を低下させることなく、最大輝度に対応する方向に沿って見られ得るように、正反射によるグレアを低減することが望ましい。

反射型ディスプレイデバイスの様々な実施態様は、ディスプレイが正反射方向から離れて見られ得るように、拡散器が設けられる。様々な実施態様では、従来の拡散器が設けられたディスプレイデバイスは、正反射を低減するために、反射防止コーティングを含むことができる。しかしながら、従来の拡散器は、典型的には、光が正反射される方向を含んで取り囲む円錐状領域に、入射光を散乱させる。この円錐状領域の角度幅は、典型的には、約１０度未満である。たとえば、光がヘイズ７５のガウス拡散器を通過するとき、最大光強度の半分での拡散光の角度幅は、約９度であり、そのため、光が正反射される方向の近くにかなりの光強度が残る。反射防止コーティングは、正反射グレアを小さい程度に低減することができる可能性があるが、正反射光の残留グレアは、コントラスト比を低下させ、および／または、デバイスによって表示される色の彩度を低下する可能性がある。

したがって、従来の拡散器を使用する代わりに、ディスプレイデバイスは、変調された光が最大の前方散乱を有する方向を正反射の方向から離れるようにシフトするように構成された１つまたは複数の層を含むことができる。デバイスがそのような「シフトされた」方向から見られるとき、正反射光は、観察者によって知覚される光に実質的に寄与し得ず、それによって、正反射からのグレアを低減または排除する。そのような実施態様では、ディスプレイが最も明るく見える視野角は、光が正反射される方向と一致しないので、ディスプレイデバイスは、増強された輝度、増大されたコントラスト比、および改善された彩度を提供するように最適化され得る。様々な実施態様では、正反射の方向に散乱される変調された光の量を低減するために、および／または、ディスプレイデバイスの輝度およびコントラスト比を増大するために、最大の前方散乱を有する変調された光が、正反射の方向から離れるように約１０度から約３０度の範囲の角度だけシフトされる場合、有利であり得る。このシフト角は、（上記で説明したように、典型的には約１０度未満である）従来の拡散器によって提供される円錐角よりも大きくてよい。

シフトされた視野方向を提供するために、本明細書に記載の様々な実施態様は、従来の拡散器と異なる散乱プロファイルを有する拡散器を含む。拡散器は、図１１に示し、図１１を参照して説明するような、環状の前方散乱プロファイルを有し、本明細書では、環状拡散器と呼ばれる。

図１１は、従来の拡散器の一実施態様および環状拡散器の一実施態様の散乱プロファイルを示す。入射光が、従来の拡散器の実施態様の表面に対する法線に対して約０度で入射すると考えられる場合、上記で説明したように、入射光は、光が正反射される、また、反射の法則に基づく法線に対して約０度になる方向を含んで取り囲む円錐状領域に散乱されることになる。従来の拡散器の散乱プロファイルは、点線１１０５によって示される。図１１では、最大強度の半分で従来の拡散器によって散乱される光の全角度幅は、約２０度である。対照的に、環状拡散器の実施態様の表面に対する法線に対して約０度で入射する光は、実線で表される散乱プロファイル１１１０によって示されるように、環状のリング状領域に散乱される。

散乱プロファイル１１１０は、環状のリング状領域を示す２つのローブ１１１５ａおよび１１１５ｂを含む。環状拡散器の散乱プロファイルは、光が正反射される方向を直接取り囲む２つのローブ１１１５ａおよび１１１５ｂの間の暗い領域１１２５を含む。２つのローブ１１１５ａおよび１１１５ｂは、対称であってよい。代替的には、環状拡散器のいくつかの実施態様では、２つのローブ１１１５ａおよび１１１５ｂは、非対称であってよい。散乱プロファイル１１１０は、最も明るい、または最大光強度を有する領域に対応するピーク１１２０ａおよび１１２０ｂを含むことができる。図１１は、暗い領域１１２５の光強度を約０として示しているが、環状拡散器の他の実施態様では、暗い領域１１２５の光強度は、最大光強度の分数であってよい。様々な実施態様では、暗い領域１１２５の光強度は、散乱プロファイルのピーク１１２０ａおよび１１２０ｂでの最大光強度の１／２、１／４、１／８、１／１０などであってよい。

図１１に示すように、環状拡散器の散乱プロファイル内の暗い領域１１２５は、全角度幅２θ_１を有することができ、明るい環状のリング状領域は、角度幅θ_２−θ_１を有することができる。角度θ_２およびθ_１は、光強度が散乱プロファイルのピーク１１２０ａおよび１１２０ｂでの最大光強度の１／２、１／４、１／８、１／１０などである散乱角度に対応することができる。様々な実施態様では、θ_２−θ_１の値が約５度よりも大きくなるように、θ_１は、約５度と１５度との間の値を有することができ、θ_２は、約１０度と３０度との間の値を有することができる。

図１２Ａは、環状である前方散乱プロファイルを有する拡散器１２００の一実施態様を示す。たとえば、拡散器１２００は、図１１に示す（実線によって示される）散乱プロファイル１１１０を有することができる。拡散器１２００は、第１の表面１２０１ａおよび第２の表面１２０１ｂを有する。拡散器１２００は、拡散器の第１の側（図１２Ａの側１）から入射方向１２０５に沿って第１の表面１２０１ａに入射する光を、拡散器１２００の第２の側（図１２Ａの側２）上の表面法線Ｎの周りの環状部１２１０に散乱させるように構成される。環状のリング状領域１２１０は、表面法線Ｎに対して角度θ_２を有する第１の領域１２１５と、表面法線Ｎに対して角度θ_１を有する第２の領域１２２０との間にある。したがって、環状部１２１０の角度幅は、θ_２−θ_１によって与えられる。上記で説明したように、様々な実施態様では、θ_２−θ_１の値が約５度よりも大きくなるように、θ_１は、約５度と１５度との間の値を有することができ、θ_２は、約１０度と３０度との間の値を有することができる。第１および第２の領域１２１５および１２２０は、円形、楕円形、または他の形状を有することができる。表面法線Ｎに沿った、環状部１２１０によって囲まれた円錐形領域１２２５は、拡散器１２００が光を法線Ｎから離れるように環状部１２１０に散乱するので、環状部１２１０に比べて比較的暗い。環状拡散器１２００の様々な実施態様は、以下にさらに説明するように、ディスプレイデバイス９００に設けられ得る。

図１２Ｂは、図１２Ａに示す環状拡散器１２００が設けられた反射型ディスプレイデバイス９００の一実施態様を示す。ディスプレイデバイス９００は、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して以下に説明するディスプレイデバイス４０とほぼ同様であってよい。図１２Ｂに示すように、入射方向９０７から入射する入射光は、正反射方向９０９に沿って正反射されることになる。一般的に、反射された光線は、入射角と等しい角度で、しかし、表面９０５ａに対する法線９０８の反対側に進行することになる。画像データを担持するディスプレイ要素から反射された変調された光は、環状拡散器１２００なしでは、正反射方向９０９と一致するまたは平行な（破線として示される）光線９１１に沿って方向転換されていることになる。代わりに、変調された光は、環状拡散器１２００の存在により、図１２Ａを参照して説明した環状部１２１０内に入る図示の単一の光線９２０および９２５によって画定される環状領域に方向転換される。一般に、いくつかの実施態様では、図１５Ａ〜図１５Ｃに記載のように、拡散器１２００によって形成される中央の暗い円（図１２Ａ中の円錐領域１２２５）は、正反射方向９０９および光線９１１と一致する可能性がある。これは、いくつかの実施態様では、以下にさらに説明するように、暗いリングの中心が、入射角とともにほぼ線形にシフトするからである。様々な実施態様では、環状拡散器１２００は、図１２Ａを参照して説明した１２２５の円錐形の暗い領域と同様の暗い領域が、正反射方向９０９と一致するまたは平行な方向９１１に沿って生成されるように構成されてよい。ディスプレイデバイス９００は、たとえば、環状部１２１０内の方向に対応する方向９２０または９２５に沿って見られてよい。そのような実施態様では、環状拡散器１２００の存在は、変調された光からの光出力を正反射方向９０９に沿ってほとんど散乱させない。様々な実施態様では、２θ_１が比較的大きい（たとえば、約１０度よりも大きい）とき、視野方向９２０、９２５は、正反射方向９０９から離れるようにシフトされるので、正反射グレアは、ほとんど無視され得る。そのような実施態様では、ディスプレイデバイスによって生成された画像は、有利には、変調された光の方向に影響を与え得るが、図１１中の散乱プロファイル１１０５によって示すように、正反射方向９０９に最大の反射を維持する従来の拡散器または他の光学要素を備えるディスプレイデバイスと比較して、増大した輝度および増大したコントラスト比を有することができる。様々な実施態様では、環状拡散器１２００は、ディスプレイデバイスが、快適な角度許容度および良好な均一性で見られ得るように構成され得る。様々な実施態様では、（θ_２−θ_１）によって与えられるディスプレイデバイスの視野角の範囲は、正反射方向に対して約５度と約３０度との間であり得る。図１１に見られるように、環状拡散器１２００は、ディスプレイ変調された光含有画像を含む２つのローブを形成することができ、したがって、両方のローブを考慮すると、視野角の完全な範囲は、１０〜６０度であり得る２（θ_２−θ_１）によって与えられると言うことができる。

様々な実施態様では、環状拡散器１２００は、たとえば、レンズまたはホログラフィック特徴部（たとえば、コンピュータ生成ホログラム）などの光学的特徴部を含むことができる。様々な実施態様では、光学的特徴部は、拡散器１２００の一方のまたは両方の表面上にランダムなパターンで配置されてよい。様々な実施態様では、光学的特徴部のサイズは、ディスプレイ要素のサイズと同程度であってよく、またはそれよりも小さくてもよい。光学的特徴部のサイズがディスプレイ要素のサイズと同程度である実施態様では、各光学的特徴部は、各ディスプレイ要素と整合されてよい。いくつかの実施態様では、光学的特徴部のサイズは、モアレ縞の出現を低減することができるディスプレイ要素のサイズの約１％から５０％の間であってよい。たとえば、ディスプレイ要素またはピクセルあたり約１０〜１００００の光学的特徴部が存在してよい。様々な実施態様では、光学的特徴部の密度は、ｃｍ^２あたり約１０^５とｃｍ^２あたり約１０^９の間であってよい。

入射光を環状部に分布させる１つの方法は、複数のアキシコンレンズを使用することである。いかなる特定の理論に同意することもなく、アキシコンは、円錐面を有するレンズを含む。アキシコンレンズは、回転対称プリズムを含むことができる。アキシコンは、点光源を線に結像することができる。アキシコンレンズは、光の平行ビーム（たとえば、レーザからの光のビーム）を環状部として投影することができる。アキシコンレンズの例およびそれらの光透過特性は、以下でさらに詳細に説明される。

図１３Ａ〜図１３Ｄは、アキシコン１３００の様々な実施態様の断面図である。図１３Ａに示すアキシコン１３００は、円錐形状であり、基部１３０５および円錐領域１３０７を有し、円錐領域１３０７は、頂点１３１０と、基部１３０５を頂点１３１０に結ぶ傾斜側壁１３１５ａおよび１３１５ｂを含む。傾斜側壁１３１５ａおよび１３１５ｂの各々は、基部１３０５と角度αを形成することができる。様々な実施態様では、傾斜側壁は、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように直線的であってよい。いくつかの実施態様では、傾斜側壁は、湾曲してよい。たとえば、図１３Ｄに示すように、傾斜側壁１３１５ａは、凹状であってよい。他の実施態様では、傾斜側壁１３１５ａは、凸状であってよい。様々な実施態様では、基部１３０５の１つまたは複数の表面は、湾曲してよい。たとえば、図１３Ｂに示すように、頂点１３１０から遠い基部１３０５の表面１３０５ａは、凸状である。別の例として、基部の表面１３０５ａは、凹状であってよい。別の例として、図１３Ｃに示すように、頂点１３１０により近い基部１３０５の表面１３０５ｂは、凹状である。さらに別の例として、基部１３０５の表面１３０５ｂは、凸状であってよい。様々な実施態様では、基部１３０５は、円錐領域１３０７に含まれる材料の屈折率と異なる屈折率を有する材料を含むことができる。

様々な実施態様では、角度αは、約１０度から約４０度の間であってよい。幾何学的な原理によって、頂点１３１０でのアキシコン頂角は、１８０−２α度である。様々な実施態様では、基部１３０５は、直径Ｄを有する円形の断面を有することができる。上記で説明したように、いくつかの実施態様では、基部１３０５の一方または両方の表面は、曲率半径Ｒを有して湾曲してよい。様々な実施態様では、基部１３０５の湾曲表面の曲率半径Ｒは、基部１３０５の表面が比較的平坦であると見なされ得るように、基部１３０５の直径Ｄまたはアキシコン１３００のサイズと比較して、非常に大きくてよい。図１３Ａ〜図１３Ｄに示すアキシコン１３００の様々な実施態様に入射する光は、図１２Ａを参照して上記で説明した環状部１２１０と同様の環状部に前方散乱される。様々な実施態様では、基部１３０５の曲率半径Ｒおよび直径Ｄは、アキシコン１３００によって生成される環状部の角度幅（θ_２−θ_１）が約５から３０度の間になるように選択されてよい。直径Ｄが入射光の波長に比べて大きいとき、たとえば、直径Ｄが入射光のスペクトルの最大の明らかな成分よりも１０倍以上であるとき、屈折効果が支配的になる。そのようなレジームでは、一般に、環状部の角度幅（θ_２−θ_１）は、基部１３０５ならびに傾斜側壁１３１５ａおよび１３１５ｂの１つまたは複数の曲率半径Ｒによって影響される可能性がある。たとえば、すべての表面が平坦であるとき、環状部の角度幅は、いくつかの実施態様では、非常に小さい、たとえば、実質的にゼロである可能性があり、アキシコン１３００は、ほとんど角度幅がない狭い明るいリングを形成することになる。基部１３０５ならびに傾斜側壁１３１５ａおよび１３１５ｂの１つまたは複数が湾曲しているとき、環状部の角度幅（θ_２−θ_１）は、明らかであり得、様々な実施態様では、約５から３０度の間であり得る。

たとえば、基部１３０５の直径Ｄが入射光の波長とサイズにおいてほぼ同様である様々な他の実施態様では、直径Ｄが入射光のスペクトルの最大の明らかな成分の１０倍未満であり、入射光のスペクトルの最小の明らかな成分の１０分の１よりも大きいとき、アキシコン１３００によって生成される屈折効果と回折効果の両方は、アキシコン１３００によって生成される環状のリング状領域の形状に寄与する可能性がある。たとえば、直径Ｄが小さく、アキシコン１３００が平坦なそのようなレジームでは、アキシコン１３３０によって生成される環状領域の角度幅は、主に回折に起因する可能性があり、基部の直径Ｄが約６μｍであるとき、約５度であり得る。いくつかの他のそのような実施態様では、基部１３０５の１つまたは複数の表面は湾曲し得、ならびに、回折および屈折の両方は、環状領域の角度幅（θ_２−θ_１）が５度よりも大きくなるように、角度幅に大きく寄与し得る。したがって、表面の曲率半径およびアキシコンのサイズの両方は、環状のリング状領域の所望の角度幅を提供するように選択され得る。様々な実施態様では、基部１３０５の断面は、円形の代わりに楕円形または多角形であってよい。基部１３０５は、厚さｔによって特徴付けられ得る。様々な実施態様では、厚さｔは、約１０^−３ｃｍ以下であってよい。

図１４Ａは、平行ビームがアキシコンを通って伝播する際の平行ビームに対するアキシコンの効果を説明する。アキシコン１３００の基部１３０５に入射するビーム直径ｄｂを有する光のビーム１４００は、アキシコン１３００の頂点１３１０から距離Ｌの平面１４１０上に、外径ｄＬを有するリング状領域として投影される。リング状領域は、中央の暗い部分１４０５と、明るい環状部１４０７とを含む。環状部１４０７は、図１２Ａを参照して上記で説明した環状部１２１０と同様であってよい。環状部１４０７の内縁１４０９ａは、アキシコンの頂点１３１０における角度θ_１の範囲を定める。環状部１４０７の外縁１４０９ｂは、アキシコンの頂点１３１０における角度θ_２の範囲を定める。アキシコン１３００によって生成される環状部１４０７は、厚さｘを有する。環状部１２１０の直径は、アキシコン１３００からの画像平面１４１０の距離Ｌに比例する。たとえば、画像平面１４１０の距離が増大すると、リング状領域の直径ｄＬも増大する。傾斜側壁１３１５ｂに入射する光のビーム１４００の一部は、アキシコン１３００の頂点を通過する光軸に対して角度γ_１を形成するように傾斜側壁によって屈折される。図示の実施態様では、回折が考慮されず、γ_１＝θ_２であるとき、環状部１２１０の厚さｘは、画像平面１４１０の距離Ｌが変化する際に一定のままである。リング状領域の直径ｄＬは、式ｄＬ＝２Ｌｔａｎ［（ｎ−１）α］を使用して計算され得、ここで、ｎは、アキシコンの材料の屈折率である。リングの厚さｘは、式ｘ＝ｄｂ ｃｏｓ（α＋γ_１）／２ｃｏｓαを使用して計算され得る。

すべての表面が平坦であるアキシコン１３００のこれらの実施態様では、角度γ_１およびθ_２は、互いに等しく、共通の角度γによって指示されてよい。そのような実施態様では、γは、角度αに関連し、アキシコンの材料の屈折率「ｎ」は、式γ＝ｓｉｎ^−１（ｎ ｓｉｎα）−αによって計算され得る。そのような実施態様では、リングの厚さｘは、式ｘ＝ｄｂ ｃｏｓ（α＋γ）／２ｃｏｓαを使用して計算され得る。この式からわかるように、寸法ｄｂが非常に小さいとき、ｘの寸法も非常に小さくなり、したがって、図示のように平坦な表面を有するアキシコン１３００に関して、環状リングは、非常に薄くなり、角度幅（θ_２−θ_１）は、無視できるほどになり、したがって、環状リングは、細い線である。さらに、様々な実施態様では、アキシコン１３００から遠方では（すなわち、Ｌがｄｂに比べて非常に大きいとき）、γ_１≒θ_１であることが理解される。

図１４Ｂ〜図１４Ｃは、湾曲面を有するアキシコンの実施態様の光線発散特性を示す。図１４Ｂは、図１３Ｃに示す実施態様と同様の湾曲した基部の表面を有するアキシコンの一実施態様の光線発散特性を示す。基部の湾曲表面の凹形により、図１４Ｂに示すアキシコン１３００は、発散または負レンズとして機能し、結果としてθ_２＞γ_１をもたらす。図１４Ｃは、図１３Ｄに示す実施態様と同様の湾曲側壁を有するアキシコンの一実施態様の光線拡散特性を示す。湾曲側壁を有するアキシコンのいくつかの実施態様では、角度θ_２は、γ_１よりも大きくてよい。さらに、図１４Ｂおよび１４Ｃからわかるように、アキシコンから離れた極めて大きい距離では、γ_１≒θ_１である。アキシコンがディスプレイデバイスのピクセルのサイズ程度、またはそれよりも小さいとき、たいていの通常の視距離は、アキシコンから非常に遠いと考えられる。

上記で説明したように、アキシコンは、入射光の方向（または、入射光が正反射される方向）での光の強度が最小になるように、入射光を環状部に再分配する。いかなる特定の理論に同意することもなく、ディスプレイ表面への周囲光の入射角度（ならびに、正反射の角度）が法線から離れるようにシフトするにつれて、図１２Ａに示す環状部の中心（円錐領域１２２５）内の暗い円も、正反射角が暗い円の中に残るようにシフトするという意味で、アキシコンの様々な実施態様の拡散特性は、光がディスプレイデバイスまたはアキシコンに入射する角度とはほぼ無関係である。これは、暗いリングの中心が、アキシコンへの入射角とともに法線からほぼ線形にシフトするためであり、図１２Ｂに示すように、環状拡散器１２００に入射する光は、ディスプレイ要素９０１からのその反射によって、正反射方向に沿う。たとえば、アキシコンの基部に対する法線に対して約０度で入射する光、および、アキシコンの基部に対する法線に対して約３５度で入射する光は、両方とも、入射光の方向（または、入射光が正反射される方向）で最小のエネルギー（または、強度）を有する環状領域を生成することになる。したがって、アキシコンの基部に法線から約０度で光が入射すると、アキシコンによって生成される暗い円は、また、法線から約０度を中心とする。同様に、アキシコンの基部に対する法線に対して約３５度で入射する光によって照明されるとき、アキシコンによって生成される環状部は、アキシコンの基部に対する法線に対して約３５度をほぼ中心とする暗い円を含む。これは、図１５Ａ〜図１５Ｃを参照してより詳細に説明される。

図１５Ａ〜図１５Ｃは、アキシコンの様々な実施態様のためのシミュレーション結果を示す。図１５Ａは、アキシコンの一実施態様によって出力される光のシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果は、光線追跡ソフトウェア（たとえば、ワシントン州レドモンドのＲａｄｉａｎｔ Ｚｅｍａｘ， ＬＬＣから入手可能なＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウェア）によって得られた。シミュレーションの目的のため、直径１０ｍｍの基部および約３度の頂角を有するアキシコン１５０１の一実施形態が考慮され、すべての平面は、平坦である。アキシコン１５０１の光軸に対して約０度の角度で入射する（説明を容易にするために単一の光線として示される）光線１５０５ａ、および、光軸に対して約１０度で入射する（説明を容易にするために単一の光線として示される）光線１５０５ｂは、アキシコンレンズ１５０１から約２５０ｍｍに配置された観察面１５１５に投影された。図１５Ａから観察されるように、入射光線１５０５ａは、アキシコン１５０１によって環状部１５１０ａとして投影され、環状部１５１０ａは、暗い中央領域１５２０ａを取り囲む明るいリング１５１０ａとして観察面１５１５上に現れる。入射光線１５０５ａは、法線から０度で入射したので、暗い中央領域１５２０ａの中心も、アキシコン１５０１の中心から約０度である。入射光線１５０５ｂは、アキシコンレンズ１５０１によって環状部１５１０ｂとして投影され、環状部１５１０ｂは、暗い中央領域１５２０ｂを取り囲むリング１５１０ｂとして観察面１５１５上に現れる。暗い中央領域１５２０ａおよび１５２０ｂのシミュレートされた全角度幅は、約３度である。さらに以下に説明するように、アキシコンレンズによって投影された環状部の様々な特性は、少なくとも部分的に、アキシコンレンズの幾何学的形状に依存する。たとえば、暗い中央領域の角度幅、および／または、環状部の外側表面の角度幅は、アキシコンの幾何学的形状を変更することによって変更され得る。

図１５Ｂは、アキシコン１５０１の光軸に対して約０度で入射する光線１５０５ａに関する、観察面１５１５でのシミュレートされた光強度パターンを示す。シミュレートされた光強度パターンは、リング１５１０ａによって取り囲まれた中央の暗い領域１５２０ａを示す。図１５Ｃは、アキシコン１５０１の光軸に対して約１０度で入射する光線１５０５ｂに関する、観察面１５１５でのシミュレートされた光強度パターンを示す。シミュレートされた光強度パターンは、リング１５１０ｂによって取り囲まれた中央の暗い領域１５２０ｂを示す。図１５Ｃの光強度パターンは、１０度の入射角と一致して（図１５Ｂに示すパターンと比較して）シフトされる。すなわち、中央の暗い領域１５２０ｂの中心は、アキシコンの中心を通るアキシコン基部に対する法線から約１０度だけシフトされる（シミュレーションは、中央の暗い領域の中心が正確に１０度ではなく、１０度から約〜０．３５度ずれていることを示す）。結果として、暗い円の中心の位置は、入射角とともにほぼ線形にシフトすると言うことができる。図１５Ｂおよび図１５Ｃから、暗い中央領域１５２０ａおよび暗い中央領域１５２０ｂは、ほぼ同じ角度範囲（内側円錐の全頂点にわたって約３度の）を有するが、中央の暗い領域１５２０ｂを取り囲むリング１５１０ｂは、中央の暗い領域１５２０ａを取り囲むリング１５１０ａと比較してわずかに非対称であることも観察される。図１５Ｂおよび図１５Ｃから、アキシコンに入射する光に関する中央の暗い領域１５２０ａ、１５２０ｂ内に非常に少ない光エネルギーが存在することになることが推測され得る。

アキシコン１３００は、入射光を環状領域に分配するように構成されているので、環状拡散器１２００の様々な実施態様は、複数のアキシコンレンズ１３００を含むことができる。複数のアキシコンレンズ１３００は、拡散器１２００の表面１２０１ａおよび１２０１ｂの一方もしくは両方に、または、拡散器１２００のボリューム内に、または、部分的に拡散器１２００の表面上および部分的にボリューム内に配置されてよい。様々な実施態様では、複数のアキシコンレンズ１３００は、ランダムアレイに配置されてよい。様々な実施態様では、複数のアキシコンレンズ１３００の各々の光軸は、環状拡散器１２００の表面法線に沿って整列されてよい。様々な実施態様では、複数のアキシコンレンズ１３００の各々の光軸は、環状拡散器１２００の表面法線に対してある角度で整列されてよい。

図１２Ｂに示すディスプレイデバイス９００を参照すると、アキシコン拡散器１２００は、複数のディスプレイ要素９０１の上に配置されてよい。様々な実施態様では、拡散器１２００の表面１２０１ａ、１２０１ｂの一方または両方は、複数のアキシコンレンズ１３００を含む。たとえば、いくつかのそのような実施態様では、アキシコンは、拡散器の一方の表面上に設けられ、拡散器１２００は、アキシコンが表面１２０１ｂ（近位）よりもディスプレイ要素９０１から遠い（遠位）表面１２０１ａ上になるように配向されてよい。したがって、そのような実施態様では、複数のアキシコンレンズ１３００の基部１３０５は、ディスプレイ要素９０１の近位にあり、複数のアキシコンレンズ１３００の頂点は、ディスプレイ要素９０１の遠位にある。他の実施態様では、アキシコンは、追加でまたは代替的に、表面１２０１ｂ上に設けられてよい。たとえば、特定のそのような実施態様では、アキシコン１３００のいくつかの基部１３０５は、ディスプレイ要素９０１の遠位にあり、アキシコンの頂点は、ディスプレイ要素９０１の近位にある。上記で説明したように、アキシコンは、ディスプレイ要素のサイズと同等の、またはそれよりも小さいサイズを有することができる。アキシコンのサイズがディスプレイ要素のサイズと同等である実施態様では、各アキシコンは、対応するディスプレイ要素と一致および／または整列されてよい。

複数のアキシコン１３００の幾何学的形状（たとえば、頂角、基部１３０５の半径、基部１３０５の厚さ）は、角度θ_１が約５度と約１５度との間になり、θ_２−θ_１によって与えられる環状部１２１０の角度幅が約１０度と約３０度との間になるように決定されてよい。

様々な実施態様では、たとえば、図１３Ｂ〜図１３Ｄに示すように、傾斜側壁１３１５ａおよび１３１５ｂ、ならびに／または、アキシコン１３００の基部の１つもしくは複数の表面１３０５ａおよび１３０５ｂを湾曲させることが有利であり得る。シミュレーション結果は、アキシコン１３００の基部の１つまたは複数の表面１３０５ａおよび１３０５ｂを湾曲させることが、環状部１２１０の環状幅θ_２−θ_１が増大するように、光をより広い角度θ_２にわたって広げることができることを示している。より広い環状幅は、ディスプレイデバイスの視野角の範囲を増大することができる。たとえば、ディスプレイデバイス９００が、互いに直径方向に正反対の環状部内の方向（たとえば、図１２Ｂ中の視野方向９２０および９２５を参照）に沿って見られ得るので、ディスプレイデバイスの視野角の範囲は、約２（θ_２−θ_１）であり得る。様々な実施態様では、アキシコン角度α（および／または頂角）は、所望の角度幅２θ_１を有する暗い領域を提供するように選択されてよい。アキシコン基部１３０５の１つまたは複数の表面１３０５ａおよび１３０５ｂの曲率は、環状部の所望の角度幅θ_２−θ_１を提供するように選択されてよい。したがって、特定の実施態様では、アキシコンの１つまたは複数の幾何学的特性は、デバイスの比較的低い正反射グレアおよび比較的高い色コントラストが同時に達成されるように、変調された光の方向を正反射方向から離れるようにシフトするように拡散器の光学特性を調整するために使用され得る。

様々な実施態様では、ディスプレイ上の画像の美観を改善するために、光をさらに拡散させるために、第２の拡散器、たとえば、従来の拡散器（および／またはアンチグレアコーティング）が、環状拡散器の前方または後方のいずれかに設けられてよい。

図１６は、環状拡散器を含むディスプレイデバイスを製造する方法の一実施態様を説明するフローチャートである。方法は、ブロック１６０５に示すように、ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素を設けるステップと、ブロック１６１０に示すように、変調された光を環状部に分配するように構成された拡散器層を設けるステップとを含む。拡散器層は、ディスプレイ要素から反射された光が、正反射方向に対して第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、正反射方向に対して第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、デバイスに入射する光を再分配するように構成されてよい。第２の角度θ_２は、第１の角度θ_１よりも大きくてよく、第１の角度θ_１は、０度よりも大きくてよい。様々な実施態様では、環状拡散器は、ディスプレイ要素の光がディスプレイデバイスに入射するように構成された側と同じ側に、複数のディスプレイ要素の上にあってよい。様々な実施態様では、ディスプレイ要素は、基板の第１の側に配置されてよい。様々な実施態様では、環状拡散器は、基板の第１の側と反対側の基板の第２の側に配置されてよい。様々な実施態様では、環状拡散器は、基板の反射ディスプレイ要素が配置された側と同じ側に配置されてよい。様々な実施態様では、拡散器層は、基板と反射ディスプレイ要素との間に配置されてよい。様々な実施態様では、拡散器層は、反射ディスプレイ要素を配置する前に、基板上に製作および／または配置されてよい。様々な実施態様では、環状拡散器は、感圧性接着剤を使用して配置されてよく、または、基板に積層されてよい。環状拡散器は、たとえば、複数のアキシコンレンズまたはホログラフィック特徴部などの光学的特徴部を含むことができる。光学的特徴部は、たとえば、エンボス加工、インプリンティング、表面リソグラフィなどのプロセスを使用して形成されてよい。

拡散器１２００の特定の実施形態を、反射型ディスプレイデバイス９００を参照して説明してきた。しかしながら、これは、単に提示の便宜のためであり、限定であることを意図していない。他の実施態様では、拡散器１２００は、透過型または半透過型ディスプレイデバイスとともに使用されてよい。拡散器層１２００の実施態様は、照明デバイス、光ガイド、照明器具などの他の光学装置とともに使用されてよい。

図１７Ａおよび図１７Ｂ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、全体的に、上記で説明したディスプレイデバイス９００の実施態様と同様であってよい。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、上記で説明した拡散器１２００の実施態様を含むことができる。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはディスプレイデバイス４０の軽微な変形も、テレビジョン、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。いくつかの実施態様では、ディスプレイ３０は、反射型ディスプレイデバイス９００と同様であってよく、上記で説明した環状拡散器１２００を含むことができる。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１７Ｂ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。いくつかの実施態様では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。

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、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実施態様に従って、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規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇ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）、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、いくつかの実施態様では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、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、彩度、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施され得る。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。さらに、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）とすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化することができる。そのような実施態様は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であることがある。

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の動作を制御できるように構成することができる。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成することができる。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を通してのボイスコマンドを用いることができる。

電源５０は種々の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またはリチウムイオンバッテリなどの充電式バッテリとすることができる。充電式バッテリを使用する実施態様では、充電式バッテリは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的には、充電式バッテリはワイヤレス充電可能とすることができる。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とすることもできる。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することもできる。

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、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などのコンピューティングデバイスの組合せ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。

ソフトウェアで実施する場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含め得る。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、１つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。

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。「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、必ずしも他の可能性または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、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、またはすべての例示される動作が実行される必要があるとは限らないことは、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実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（ＩＭＯＤ）
１３ 入射する光
１４ 可動反射層
１４ａ 反射副層
１４ｂ 支持層
１４ｃ 上部金属層
１５ 反射する光
１６ 光学スタック
１６ａ 光吸収体
１８ ポスト
１９ ギャップ
２０ 透明基板
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２３ ブラックマスク構造
２４ 行ドライバ回路
２５ 犠牲層
２６ 列ドライバ回路
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
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
６０ａ〜６０ｅ ライン時間
６２、６４ セグメント電圧
７０ 解放電圧
７２、７６ 保持電圧
７４、７８ アドレス電圧
９００ 反射型ディスプレイデバイス
９０１ 反射ディスプレイ要素
９０３ 層
９０５ 層
９０７ 入射方向
９０８ 表面法線
９０９ 正反射方向
９１０ａ 正反射されない光線
９１０ｂ 光線、変調された光
９１１ 正反射方向９０９と平行な（または、一致する）方向
９２０ 光線、方向、視野方向
９２５ 光線、方向、視野方向
１００５ コントラスト比曲線
１０１０ 反射率曲線
１１０５ 従来の拡散器の散乱プロファイル
１１１０ 散乱プロファイル
１１１５ａ ローブ
１１１５ｂ ローブ
１１２０ａ ピーク
１１２０ｂ ピーク
１１２５ 暗い領域
１２００ 拡散器
１２０１ａ 第１の表面
１２０１ｂ 第２の表面
１２０５ 入射方向
１２１０ 環状部、環状のリング状領域
１２１５ 第１の領域
１２２０ 第２の領域
１２２５ 円錐形領域
１３００ アキシコン
１３０５ 基部
１３０５ａ 表面
１３０５ｂ 表面
１３０７ 円錐領域
１３１０ 頂点
１３１５ａ 傾斜側壁
１３１５ｂ 傾斜側壁
１４００ 光のビーム
１４０５ 中央の暗い部分
１４０７ 環状部
１４０９ａ 内縁
１４０９ｂ 外縁
１４１０ 平面、画像平面
１５０１ アキシコン、アキシコンレンズ
１５０５ａ 光線
１５０５ｂ 光線
１５１０ａ 環状部、明るいリング
１５１０ｂ 環状部、リング
１５１５ 観察面
１５２０ａ 暗い中央領域
１５２０ｂ 暗い中央領域

Claims (31)

1. 表面法線を有するディスプレイデバイスであって、入射光の少なくとも一部が、前記表面法線に関する入射方向から入射し、正反射の方向が、前記入射方向と関連し、前記ディスプレイデバイスが、
   前記ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素と、
   前記複数の反射ディスプレイ要素の上に配置された第１の拡散器層と
   を備え、前記第１の拡散器層が、前記ディスプレイ要素から反射された光が、前記正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、前記正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、前記入射光を再分配するように構成され、前記第２の角度θ_２が、前記第１の角度θ_１よりも大きく、前記第１の角度θ_１が、０度よりも大きい、ディスプレイデバイス。
2. 前記第１の拡散器層が、複数のアキシコンレンズを含み、前記複数のアキシコンレンズの各々が、円錐状であり、基部と、頂点と、前記頂点を前記基部に結ぶ傾斜した側壁とを有する、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
3. 前記複数のアキシコンレンズがランダムなパターンに配置された、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
4. 前記傾斜側壁が直線的である、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
5. 前記傾斜側壁が湾曲した、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
6. 前記基部の表面が平坦である、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
7. 前記基部の表面が湾曲した、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
8. 前記円錐の傾斜側壁と基部との間の角度が、前記第１の角度θ_１の所望の値を提供するように選択された、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
9. 前記基部および前記側壁の少なくとも一方が、ある曲率で湾曲した、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
10. θ_２−θ_１の値が５度よりも大きい、請求項９に記載のディスプレイデバイス。
11. 前記複数のアキシコンレンズが、各反射ディスプレイピクセルの上に配置された、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
12. 前記複数のアキシコンレンズが、ディスプレイピクセルあたり約１０と１００００との間の数である、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
13. 前記複数のアキシコンレンズの各々が、前記反射ディスプレイピクセルの面積の約０．０１％から約１０％の間の前記基部の面積を有する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
14. 前記複数のアキシコンレンズの密度が、ｃｍ^２あたり約１０^５とｃｍ^２あたり約１０^９との間である、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
15. 前記第１の拡散器層が、複数のホログラフィック特徴部を含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
16. 前記第１の角度θ_１が、約５度と約１５度との間である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
17. 前記第２の角度θ_２が、約１０度と約３０度との間である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
18. 前記複数の反射ディスプレイ要素の上に配置された第２の拡散器をさらに含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
19. 前記複数の反射ディスプレイ要素の各々が、少なくとも１つの干渉変調器を含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
20. 表面法線を有するディスプレイデバイスであって、入射光の少なくとも一部が、前記表面法線に関する入射方向から入射し、正反射の方向が、前記入射方向と関連し、前記ディスプレイデバイスが、
    前記ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素と、
    光を再方向転換させるための手段と
    を備え、前記再方向転換手段が、前記複数の反射ディスプレイ要素の上に配置され、前記再方向転換手段が、前記ディスプレイ要素から反射された光が、正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、前記正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、前記入射光を再分配するように構成され、前記第２の角度が、前記第１の角度よりも大きく、前記第１の角度が、０度よりも大きい、ディスプレイデバイス。
21. 前記再方向転換手段が、複数のアキシコンレンズを有する拡散器層を含む、請求項２０に記載のディスプレイデバイス。
22. 前記複数のアキシコンレンズが、ランダムなパターンで配置された、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
23. ディスプレイデバイスを製造する方法であって、前記方法が、
    前記ディスプレイデバイスに入射する光を変調するように構成された複数の反射ディスプレイ要素を設けるステップであって、前記ディスプレイデバイスが、表面法線を有し、前記入射光の少なくとも一部が、前記表面法線に関する入射方向から入射し、正反射の方向が、前記入射方向と関連する、ステップと、
    前記複数の反射ディスプレイ要素の上に配置された拡散器層を設けるステップと
    を含み、前記拡散器層が、前記ディスプレイ要素から反射された光が、前記正反射の方向に関する第１の角度θ_１を有する第１の円形領域と、前記正反射の方向に関する第２の角度θ_２を有する第２の円形領域との間のリング状領域に再分配されるように、前記入射光を再分配するように構成され、前記第２の角度が、前記第１の角度よりも大きく、前記第１の角度が、０度よりも大きい、方法。
24. 前記拡散器層が、複数の光学的特徴部を含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記光学的特徴部が、複数のアキシコンレンズを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記光学的特徴部が、複数のホログラフィック特徴部を含む、請求項２４に記載の方法。
27. 前記光学的特徴部が、エンボス加工、インプリンティング、および表面リソグラフィの少なくとも１つを含むプロセスによって形成された、請求項２４に記載の方法。
28. 前記複数の反射ディスプレイ要素が、基板の第１の側に配置され、前記拡散器層が、前記基板の第２の側に、感圧性接着剤を用いて配置され、前記第２の側が、前記第１の側の反対側にある、請求項２３に記載の方法。
29. 前記複数の反射ディスプレイ要素が、基板の第１の側に配置され、前記拡散器層が、前記基板の第２の側に積層され、前記第２の側が、前記第１の側の反対側にある、請求項２３に記載の方法。
30. 前記複数の反射ディスプレイ要素および拡散器層が、基板の同じ側に配置された、請求項２３に記載の方法。
31. 前記拡散器層が、前記基板と前記複数の反射ディスプレイ要素との間に配置された、請求項３０に記載の方法。

Images