JP5112450B2 - 多状態反射型変調器ディスプレイ用のハイブリッドカラー合成 - Google Patents

Description

本発明の分野は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、及び、特に、ＭＥＭＳを備えたディスプレイに関する。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）が、微小機械素子、アクチュエーター、及び電子機器を含む。微小機械素子が、堆積、エッチング及び／又は他のマイクロマシニングプロセスを使用して形成されてよく、このマイクロマシニングプロセスが、基板及び／若しくは堆積材料層の部分をエッチングし、又は電気及び電気機械デバイスを形成するように層を追加する。あるタイプのＭＥＭＳデバイスが、干渉型（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ）変調器と呼ばれる。本願明細書に使用されるものとして、干渉型変調器又は干渉型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及び／又は反射するデバイについて言及したものである。ある実施形態において、干渉型変調器が、一組の伝導板を備えてよく、この伝導板の一方又は両方が、その全体又は一部が透明である及び／又は反射するものであってよく、適切な電気信号を印加すると相対運動することが可能であってよい。特定の実施形態において、一方の板が、基板上に堆積された固定層を備えてよく、他方の板が、空隙によって固定層から分離された金属膜を備えてよい。本願明細書においてさらに詳しく記載されているように、他方に対しての一方の板の位置により、干渉型変調器上への入射光の光学干渉を変化させることが可能である。このようなデバイスが、広範囲の用途を有し、当業界において、これらのタイプのデバイスの特徴を活用する及び／又は変更するのに役立ち、これらの特徴が、既存製品の改善及び未だ開発されていない新規な製品の製造に利用されることが可能である。

米国特許第５９８６７９６号明細書

ある実施形態において、表示装置が、複数の光変調器、及び複数の光変調器の反射面上の複数のフィルター素子を備える。複数の光変調器が、第１の組の光変調器の、及び第２の組の光変調器を備える。複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１状態、第２状態、及び第３状態の間で選択的に切り替えられるように構成される。各状態が、異なるスペクトル反射を有する。複数のフィルター素子が、第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子、及び第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備える。第１の組のフィルター素子が、第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有する。

ある実施形態において、表示装置が、少なくとも第１の色、第２の色、及び第３の色の間の光を光学的に変調するための第１手段、第１の色、第２の色、及び第３の色の間の光を光学的に変調するための第２手段、第１変調手段によって変調された光をフィルタリングするための第１手段、並びに、第２変調手段によって変調された光をフィルタリングするための第２手段を備える。第１フィルタリング手段が、第２フィルタリング手段と異なる分光透過率を有する。

ある実施形態において、像を生成する方法が、複数の光変調器及び複数の光変調器の反射面上のフィルターを備えた表示装置を提供する段階を含む。複数の光変調器が、第１の組の光変調器及び第２の組の光変調器を備える。複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１状態、第２状態、及び第３状態の間で選択的に切り替えられるように構成される。各状態が、異なるスペクトル反射を有する。フィルターが、第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子、及び第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備える。第１の組のフィルター素子が、第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有する。この方法が、光源から表示装置の上に光を向かわせる段階と、これらの状態間で複数の光変調器を選択的に切り替える段階とをさらに備える。

ある実施形態において、表示装置を製造する方法が、複数の光変調器を形成する段階、及び複数の光変調器の反射面上に複数のフィルター素子を形成する段階を含む。複数の光変調器が、第１の組の光変調器及び第２の組の光変調器を備える。複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１状態、第２状態、及び第３状態の間で選択的に切り替えられるように構成される。各状態が、異なるスペクトル反射を有する。複数のフィルター素子が、第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子、及び第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備える。第１の組のフィルター素子が、第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有する。

ある実施形態の干渉型変調器ディスプレイの一部を図示した等角図であって、第１干渉型変調器の可動反射層が緩和位置（ｒｅｌａｘｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）内にあり、第２干渉型変調器の可動反射層が作動位置内にある。 ある実施形態の３×３干渉型変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを図示したシステムブロック図である。 図１の干渉型変調器のある例示的な実施形態に対して加えられた電圧対可動ミラー位置の図である。 干渉型変調器ディスプレイを駆動するために使用されうる行及び列の電圧の組の図である。 図２の３×３干渉型変調器ディスプレイにおける表示データのある例示的なフレームを図示したものである。 図５Ａのフレームを書くために使用されうる行及び列の信号に対するある例示的なタイミング図を図示したものである。 複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。 複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。 図１の装置の断面図である。 他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。 さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。 さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。 さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。 例となる多−状態干渉型変調器の図式的な垂直断面図を示したものである。 例となる多−状態干渉型変調器の図式的な垂直断面図を示したものである。 例となる多−状態干渉型変調器の図式的な垂直断面図を示したものである。 ある例となる複数のフィルター素子及び複数の干渉型変調器を備えたある実施形態のディスプレイの分解斜視図である。 多−状態干渉型変調器に対する反射スペクトルの例を示したものである。 例となるフィルター素子の分光透過率対波長をプロットしたチャートである。 複数のフィルター素子のさらなる例を示したものである。 複数のフィルター素子のさらなる例を示したものである。 複数のフィルター素子のさらなる例を示したものである。 複数のフィルター素子のさらなる例を示したものである。 ある実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 ある実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 ある実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 ある実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 他の実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 他の実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 他の実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 他の実施形態における複数のフィルター素子及び様々な状態の複数の干渉型変調器を含むディスプレイの分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 様々な状態の干渉型変調器の組及びフィルター素子に対応する組の他の実施形態の分解斜視図である。 複数のフィルター素子及び複数の干渉型変調器を含む投射型ディスプレイの略図である。

以下の詳細な記載は、本発明のある特定の実施形態を対象とするものである。しかしながら、本発明が、多数の異なる方法で具体化されることが可能である。この記載において、全体を通して、同種の部品が、同種の参照符号で示される図面を参照する。以下の記載から明らかになるように、動く（例えばビデオ）又は動かない（例えば静止像）、及びテキスト又は画像の像を表示するように構成されたいずれの装置において、本実施形態が、実施されてよい。特に、制限するものではないが、携帯電話、ワイヤレス機器、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）、ノート又はポータブルコンピューター、ＧＰＳ受信機／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビ用モニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューター用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計用ディスプレイ等）、コックピットコントロール及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車内における後方確認用カメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板又はサイン、プロジェクター、建築物、パッケージング、並びに、芸術的建造物（例えば、宝石類上の像のディスプレイ）のような、様々な電子デバイス内で又はこれと結合されて本実施形態が実施されてうると考えられる。本願明細書に記載されたそれらと同様な構造のＭＥＭＳ装置が、電子スイッチ装置のような非−ディスプレイ用途に使用されることも可能である。

ハイブリッド型の空間的−時間的な色合成を用いることにより、２つの光変調器を使用し、３つの原色からカラー画像を表現することが可能な装置が提供される。各光変調器が、３つのスペクトル反射を形成することが可能であり、１つ又は２つの原色を生成するように、フィルター素子と対を成す。カラーピクセルが、２つの他の原色を形成するフィルター素子と光変調器とが対をなしてひとつの原色を形成する光変調器及びフィルター素子を備えることにより、３つの原色を形成することが可能である。このような方法が、ピクセルの内部における光変調器（又は“サブーピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌｓ）”）の数を、３から２に減らし、従来型のＲＧＢディスプレイと同じ数のカラムドライバ（ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅｒｓ）を維持しながら、解像度を高め、固定パターン雑音を減らすことが可能である。あるいは、従来型のＲＧＢディスプレイと同じ解像度を維持しながら、カラムドライバの数が減らされてもよい。ある実施形態において、光変調器の大きさ及びフィルター素子に対応するそれらが、異なる原色の輝度からなるように最適化されてよい。光変調器が、狭帯域の光源よりもむしろ干渉型変調器を備える実施形態において、ブランキングフィールド（ｂｌａｎｋｉｎｇ ｆｉｅｌｄｓ）が有利に取り除かれ、バンド幅が増加することが可能である。光変調器が、色分解を行うことが可能であるため、このような変調器及びフィルターを備えた投射装置が、有利に、カラーホイール（ｃｏｌｏｒ ｗｈｅｅｌ）を取り除く。このような装置を使用した像の形成方法も提供される。

干渉型ＭＥＭＳ表示素子を備えたある干渉型変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらの装置において、ピクセルが、明るい又は暗い状態のいずれかである。明るい（“オン”又は“オープン”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光の大部分を反射する。暗い（“オフ”又は“クローズ”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光をほとんど反射しない。実施形態により、“オン”及び“オフ”状態の光の反射率特性が反対になる。ＭＥＭＳピクセルが、選択された色に対して大部分を反射するように構成されることが可能であり、黒及び白に加え、カラー表示を可能とする。

図１は、画像表示装置の一連のピクセル内における２つの隣接するピクセルを描いた等角図であり、各ピクセルが、ＭＥＭＳ干渉型変調器を備える。ある実施形態において、干渉型変調器ディスプレイが、これらの干渉型変調器の行／列アレイを備える。各干渉型変調器が、互いの距離が可変かつ制御可能に位置された一組の反射層を含み、少なくとも１つの可変寸法を持つ共鳴光学ギャップを形成する。ある実施形態において、反射層のひとつが、２つの位置の間を移動しうる。本願明細書において緩和位置と呼ばれる第１位置において、可動反射層が、固定された部分的反射層から比較的に大きく離れて位置される。本願明細書において作動位置と呼ばれる第２位置において、可動反射層が、部分的反射層とより密接に隣接して位置される。２つの層から反射する入射光が、可動反射層の位置により、発展的に又は破壊的に干渉し、各ピクセルに対し全体的な反射型又は非−反射型状態のいずれかを形成する。

図１におけるピクセルアレイの示された部分が、２つの隣接する干渉型変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左の干渉型変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａが、複数の反射層を含むオプティカルスタック（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｃｋ）１６ａから所定の距離だけ離れた緩和位置に示されている。右の干渉型変調器１２ｂにおいて、可動反射層１４ｂが、オプティカルスタック１６ｂに隣接する作動位置に示されている。

本願明細書において参照されるオプティカルスタック１６ａ及び１６ｂ（合わせてオプティカルスタック１６と呼ぶ）が、通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような電極層、クロムのような部分的反射層、及び透明誘電体を含むことが可能ないくつかの融合（ｆｕｓｅｄ）層を含む。従って、オプティカルスタック１６が、導電性であり、部分的に透明であり、及び部分的に反射型であり、例えば、透明基板２０の上に１つ又はそれ以上の上位層を堆積することにより、製造されてよい。部分的反射層が、様々な金属、半導体及び誘電体のような部分的に反射型である様々な材料から形成されることが可能である。部分的反射層が、材料の１つまたはそれ以上の層から形成されることが可能であり、各層が、単一の材料又は材料の組み合わせにより形成されることが可能である。

ある実施形態において、オプティカルスタック１６の層が、縞模様にパターン化され、以下にさらに記載されるように、表示装置内の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ、１４ｂが、柱１８の上端に堆積された堆積金属層又は層（複数）（行電極１６ａ、１６ｂと直交する）及び柱１８間に堆積された中間（ｉｎｔｅｒｖｅｎｉｎｇ）犠牲材料の一連の縞模様として形成されてよい。犠牲材料が、エッチングされた場合、可動反射層１４ａ、１４ｂが、定義された間隙１９だけ、オプティカルスタック１６ａ、１６ｂから分離される。反射層１４に対し、アルミニウムのような高導電性かつ反射性材料が、使用されてよく、これらのストリップが、表示装置内の列電極を形成しうる。

図１のピクセル１２ａによって示されるように、電圧をかけることなく、間隙１９が、可動反射層１４ａとオプティカルスタック１６ａとの間に残り、可動反射層１４ａが機械的に緩和状態にある。しかしながら、選択された行及び列に電位差が与えられた場合、対応するピクセルにおいて行及び列電極の交点に形成されたコンデンサが、帯電され、静電力により、電極を引き合わせる。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４が変形され、オプティカルスタック１６に押し付けられる。図１の右側のピクセル１２ｂによって示されるように、オプティカルスタック１６内の誘電層（この図には示さない）が、短絡を防ぎ、層１４と１６の間の分離距離を制御する。与えられた電位差の極性にかかわらず、この挙動は同じである。このように、反射型対非−反射型ピクセル状態を制御することが可能な行／列作動が、多くの点において従来型のＬＣＤ及び他のディスプレイ技術のそれと類似している。

図２から５Ｂが、ディスプレイ応用における干渉型変調器のアレイを使用するためのある例示的なプロセス及びシステムを示す。

図２は、本発明の態様を組み込みうるある実施形態の電子デバイスを示すシステムブロック図である。例示的な実施形態において、電子デバイスが、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ Ｐｒｏ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）のようないずれの汎用シングル−又はマルチ−チップマイクロプロセッサ、又は、デジタルシングルプロセッサ、マイクロコントローラー、若しくはプログラマブル ゲート アレイのようないずれの特殊用途マイクロプロセッサでありうるプロセッサ２１を含む。当業界において従来と同じように、プロセッサ２１が、１つ又はそれ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されてよい。オペレーティングシステムを実行するのに加え、プロセッサが、ウェブブラウザ、テレフォンアプリケーション、電子メールプログラム、又はいずれの他のソフトウェアアプリケーションを含む１つ又はそれ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてよい。

ある実施形態において、プロセッサ２１が、アレイドライバ２２と通信するように構成されてもよい。ある実施形態において、アレイドライバ２２が、ディスプレイアレイ又はパネル３０に信号を提供する行駆動回路２４及び列駆動回路２６を含む。図１に示されたアレイの断面が、図２における線１−１によって示される。ＭＥＭＳ干渉型変調器に対し、行／列作動プロトコルが、図３に示されたこれらの装置のヒステリシス特性を利用する。例えば、可動層が緩和状態から作動状態に変形するためには、１０ボルトの電位差を必要としうる。しかしながら、電圧がこの値から減らされた場合、電圧が、１０ボルト以下に戻るにつれて、可動層が、その状態を維持する。図３の例示的な実施形態において、電圧が２ボルト以下に下がるまで、可動層が、完全には緩和しない。従って、装置が、緩和又は作動状態のいずれかで安定する範囲内における印加電圧のウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）が存在し、図３に示された実施例における約３から７Ｖである。本願明細書において、これは、“ヒステリシスウインドウ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｗｉｎｄｏｗ）”又は“スタビリティウインドウ（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｎｄｏｗ）”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に対し、行ストロービング（ｓｔｒｏｂｉｎｇ）の間、作動されるストローブ行におけるピクセルが、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるピクセルが、ゼロボルトに近い電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルが、設計されることが可能である。ストローブの後で、ピクセルが、約５ボルトの電圧差の定常状態にさらされ、これらが、行ストローブがそれらをいずれの状態に位置させるように維持される。書き込まれた後、各ピクセルに、この実施例においては３−７ボルトの“スタビリティウインドウ”内の電圧差が与えられる。この特徴により、これまでの作動又は緩和状態のいずれかにおける同じ印加電圧条件下において、図１において示された画素設計が安定したものとなる。作動又は緩和状態のいずれかにおける干渉型変調器の各ピクセルが、本質的に、固定された及び移動する反射層によって形成されたコンデンサであるため、この安定状態が、ほぼワット損のないヒステリシスウインドウ内の電圧に維持されることが可能である。印加電位が固定される場合、本質的に、ピクセル内に電流が流れない。

主用途において、第１行における所望の組の作動ピクセルに従い、表示フレームが、列電極の組をアクティブな状態にすることにより形成されてよい。次に、行パルスが、行１電極に印加され、アクティブ化された列ラインに対応するピクセルを作動させる。次に、第２行における所望の組の作動ピクセルに対応して、列電極のアクティブ化された組が、変化させられる。次に、パルスが、行２電極に印加され、アクティブ化された列電極に従い、行２における適当なピクセルが作動される。行１ピクセルが、行２パルスによる影響を受けず、行１パルスの間にこれらが設定される状態に維持される。フレームを形成するために、順次的な方法で、全体の一連の行に対して、これが、繰り返されてよい。通常、フレームが、リフレッシュされる及び／又は毎秒ある所望の数のフレームにおいてこのプロセスを連続的に繰り返すことにより新たな表示データで更新される。また、表示フレームを形成するピクセルアレイの駆動行及び列電極のための多くの種類のプロトコルが、周知であり、本発明とともに使用されてよい。

図４、５Ａ及び５Ｂが、図２の３×３アレイ上の表示フレームを形成するためのある実行可能な作動プロトコルを示す。図４が、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用されうる列及び行電圧レベルの実行可能な組を示す。図４の実施形態において、ピクセルを作動させる段階が、適切な列を−Ｖ_バイアスに、適切な行を＋ΔＶに設定する段階を含み、これらは、それぞれ−５ボルト及び＋５ボルトに対応しうる。ピクセルを緩和する段階が、適切な列を＋Ｖ_バイアスに、適切な行を同じ＋ΔＶに設定する段階により達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。列が＋Ｖ_バイアス又は−Ｖ_バイアスのいずれであるにもかわらず、行電圧がゼロボルトに維持されているこれらの行において、これらがはじめにいずれの状態にあったにせよピクセルが安定している。また、図４に示されているように、上記のそれらと異極性の電圧が使用されることが可能であると理解され、例えば、ピクセルを作動する段階が、適切な列を＋Ｖ_バイアスに、適切な行を−ΔＶに設定する段階を含む。この実施形態において、ピクセルを解放する段階が、適切な列を−Ｖ_バイアスに、適切な行を同じ−ΔＶに設定する段階によって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。

図５Ｂは、図５Ａに示された表示装置を生じる図２の３×３アレイに与えられた一連の行及び列信号を示すタイミング図であり、ここで、作動ピクセルが、非−反射型である。図５Ａに示されたフレームを書き込む前に、ピクセルがいずれの状態にあることが可能であり、この実施例においては、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧を備え、それらが存在する作動又は緩和状態において、全てのピクセルが安定である。

図５Ａのフレームにおいて、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）が作動されている。これを達成するために、行１に対する“ラインタイム（ｌｉｎｅ ｔｉｍｅ）の間、列１及び２が、−５ボルトに設定され、列３が、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが、３−７ボルトのスタビリティウインドウに維持されるため、これが、いずれのピクセルの状態を変化させない。次に、行１が、０から最大５ボルトに達し、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これが、ピクセル（１，１）、（１，２）を作動し、ピクセル（１，３）を緩和する。アレイの他のピクセルは影響を受けない。要求どおりに行２を設定するために、列２が−５ボルトに設定され、列１及び３が＋５ボルトに設定される。次に、同じストローブが行２に適用され、ピクセル（２，２）が作動され、ピクセル（２，１）及び（２，３）が緩和される。同様に、アレイの他のピクセルは影響を受けない。列２及び３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトに設定することにより、行３が同様に設定される。図５Ａに示されるように、行３ストローブが、行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後、行電位がゼロであり、列電位が、＋５又は−５ボルトのいずれかのまま維持されることが可能であり、次に、ディスプレイが図５Ａの配置に安定する。同じ方法が、数十又は数百の行及び列のアレイに対して使用されることが可能であると考えられる。また、行及び列の作動を行うために使用される電圧のタイミング、順番、及びレベルが、上記のように一般的原理の範囲内において広く変更されることが可能であると考えられるが、上記実施例は、例示のみを目的とするものであり、本願明細書に記載されたシステム及び方法とともに、いずれの作動電圧法が、使用されることが可能である。

図６Ａ及び６Ｂが、表示装置４０の実施形態を示すシステムブロック図である。表示装置４０が、例えば、セル方式（ｃｅｌｌｕｌａｒ）携帯無線電話又は携帯電話であることが可能である。しかしながら、表示装置４０又はそれをわずかに変形させたものの同じ部品も、テレビ受信機及びポータブルメディアプレイヤーのような様々なタイプの表示装置の実例である。

表示装置４０が、ハウジング４１，ディスプレイ３０，アンテナ４３，スピーカー４５、入力装置４８、及びマイクロホン４６を含む。ハウジング４１が、通常、当業者に周知であるいずれの様々な製造プロセスから形成され、射出成形及び真空成形を含む。さらに、ハウジング４１が、いずれの様々な材料から形成されてよく、制限するものではないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミック、又はこれらの組み合わせを含む。ある実施形態において、ハウジング４１が、異なるロゴ、図、又は記号を含む異なる色の他の取り外し可能な部分と交換されうる取り外し可能な部分（示さない）を含む。

例示的な表示装置４０のディスプレイ３０が、本願明細書に記載されたような、双安定（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）ディスプレイを含むいずれの様々なディスプレイであってよい。他の実施形態において、ディスプレイ３０が、当業者に周知である上記のようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、又はＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、又はＣＲＴ若しくは他のチューブデバイスのような非−フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本願明細書に記載したように、本実施形態を記載する目的のために、ディスプレイ３０が、干渉型変調器ディスプレイを含む。

ある実施形態の例示的な表示装置４０の部品が、図６Ｂに図式的に示されている。示された例示的な表示装置４０が、ハウジング４１を含み、その中に少なくとも部分的に入れられた付加的な部品を含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、例示的な表示装置４０が、トランシーバ４７とつながれるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７が、調整用ハードウェア５２と接続されるプロセッサ２１と接続される。調整用ハードウェア５２が、信号を調整するように構成されてよい（例えば、信号をフィルターする）。調整用ハードウェア５２が、スピーカー４５及びマイクロホン４６と接続される。プロセッサ２１が、入力装置４８及びドライバコントローラー２９にも接続される。ドライバコントローラー２９が、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２と連結され、アレイドライバ２２が、順にディスプレイアレイ３０と連結される。特定の例示的な表示装置４０の設計により、電力供給装置５０が、要求に応じ全ての部品に電力を提供する。

例示的な表示装置４０が、ネットワーク上の１つ又はそれ以上の装置と通信することが可能となるように、ネットワークインターフェース２７が、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含む。ある実施形態において、プロセッサ２１の要求を軽減するように、ネットワークインターフェース２７が、いくつかの処理機能を有してもよい。アンテナ４３が、信号を送信及び受信するための、当業者に周知であるいずれのアンテナである。ある実施形態において、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）又は（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。他の実施形態において、ブルートゥース規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。セル方式携帯無線電話の場合、アンテナが、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＡＭＰＳ、又は無線セル方式携帯無線電話ネットワーク内において通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７が、アンテナ４３から受信した信号を前処理し、これらが、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうる。また、トランシーバ４７が、プロセッサ２１から受信した信号を処理し、これらが、アンテナ４３を介して、例示的な表示装置４０から送信されうる。

代替の実施形態において、トランシーバ４７が、レシーバによって置換されることが可能である。さらに他の代替の実施形態において、ネットワークインターフェース２７が、プロセッサ２１に送られる画像データを保存する又は生成することが可能な画像ソースによって置換されることが可能である。例えば、画像ソースが、画像データを含むハードディスクドライブ若しくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は画像データを生成するソフトウェアモジュールであることが可能である。

プロセッサ２１が、通常、例示的な表示装置４０の全体のオペレーションを制御する。プロセッサ２１が、ネットワークインターフェース２７又は画像ソースからの圧縮画像データのようなデータを受信し、データが原（ｒａｗ）画像データ又は原画像データに容易に処理されるフォーマットに処理される。次に、プロセッサ２１が、処理データをドライバコントローラー２９に、又は保存のためのフレームバッファ２８に送る。通常、原データが、画像内における各位置の画像特性を識別する情報を参照する。例えば、このような画像特性が、色、飽和状態（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）及びグレースケールレベルを含むことが可能である。

ある実施形態において、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御するために、プロセッサ２１が、マイクロコントローラー、ＣＰＵ、又は論理演算装置を含む。信号をスピーカー４５に送信し、マイクロホン４６からの信号を受信するために、調整用ハードウェア５２が、通常、増幅器及びフィルターを含む。調整用ハードウェア５２が、例示的な表示装置４０内において、個別部品であってよく、プロセッサ２１又は他の部品内に組み込まれてもよい。

ドライバコントローラー２９が、プロセッサ２１によって生成された原画像データを、プロセッサ２１から直接的に又はフレームバッファ２８から取り込み、アレイドライバ２２に高速で送信するために、原画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラー２９が、原画像データを、ラスタ様（ｒａｓｔｅｒ−ｌｉｋｅ）のフォーマットを有するデータフロー中に再フォーマットし、これが、ディスプレイアレイ３０にわたるスキャンニングに適したタイムオーダーを有する。次に、ドライバコントローラー２９が、フォーマット化された情報を、アレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラーのようなドライバコントローラー２９が、しばしば、スタンド−アローン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と結合されるが、このようなコントローラーが、多くの方法で実現されてよい。これらが、ハードウェアとしてプロセッサ２１に内蔵され、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に内臓されてよく、又はハードウェア内にアレイドライバ２２と完全に統合されてよい。

通常、アレイドライバ２２が、ドライバコントローラー２９からフォーマット化された情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙマトリックスから生じる数百及びときには数千のリードに毎秒何度も適応されるパラレルセット（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｅｔ）の波形に再フォーマットする。

ある実施形態において、ドライバコントローラー２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０が、本願明細書に記載されたいずれのタイプのディスプレイに適している。例えば、ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、従来型のディスプレイコントローラー又は双安定ディスプレイコントローラーである（例えば、干渉型変調器コントローラー）。他の実施形態において、アレイドライバ２２が、従来型のドライバ又は双安定ディスプレイドライバである（例えば、干渉型変調器ディスプレイ）。ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、アレイドライバ２２と統合される。このような実施形態が、セル方式の携帯無線電話、腕時計、及び他の狭い面積のディスプレイのような高度に統合されたシステムによく見られる。さらに他の実施形態において、ディスプレイアレイ３０が、標準的なディスプレイアレイ又は双安定ディスプレイアレイである（例えば、干渉型変調器のアレイを含むディスプレイ）。

入力装置４８により、ユーザが、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御することが可能となる。ある実施形態において、入力装置４８が、ＱＷＥＲＴＹキーボード又は電話キーボードのようなキーボード、ボタン、スイッチ、タッチセンサースクリーン、又は感圧若しくは感熱膜を含む。ある実施形態において、マイクロホン４６が、例示的な表示装置４０用の入力装置である。マイクロホン４６が、装置にデータを入力するために使用される場合、例示的な入力装置４０のオペレーションを制御するために、音声命令が、ユーザによって提供されてよい。

電力供給装置５０が、当業界において周知であるような様々なエネルギーストレージデバイスを含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、電力供給装置５０が、ニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池のような充電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、再生可能エネルギー源、コンデンサ、又はプラスチック太陽電池及び太陽電池ペイント（ｐａｉｎｔ）を含む太陽電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、壁コンセントから電力を受け取るように構成される。

ある実施形態において、上記のように、プログラム可能性の制御が、電子表示システムの様々な場所に位置することが可能であるドライバコントローラーに備わっている。アル実施形態において、プログラム可能性の制御が、アレイドライバ２２に備わっている。当業者は、上記の最適化が、いずれの数のハードウェア及び／又はソフトウェア部品、並びに様々な機器構成において実現されうることを理解するだろう。

上記に説明した原理に従って作動する干渉型変調器の構造の詳細が、大きく変更されてもよい。例えば、図７Ａ−７Ｅが、可動反射層１４及びその支持構造体の５つの異なる実施形態を示す。図７Ａが、図１の実施形態の断面であり、金属材料１４のストリップが、直交してのびる支持体１８上に堆積される。図７Ｂにおいて、可動反射層１４が、その角のみにある支持体、テザー（ｔｅｔｈｅｒ）３２に取り付けられている。図７Ｃにおいて、可動反射層１４が、柔軟性金属を備えうる可変層３４からつるされている。可変層３４が、直接的に又は間接的に可変層３４の周辺の基板２０と接続される。これらの接続を、本願明細書において、支柱と呼ぶ。図７Ｄにおける実施形態が、支柱プラグ４２を有し、可変層３４が、それ上に配置される。図７Ａ−７Ｃのように、可動反射層１４が、間隙上につるされたまま維持されるが、可変層３４とオプティカルスタック１６との間のホールで満たすことにより、可変層３４が、支柱を形成しない。正しくは、支柱が、支柱プラグ４２を形成するために使用される平坦化材料から形成される。図７Ｅに示された実施形態が、図７Ｄに示された実施形態をベースとしているが、また、図７Ａ−７Ｃ示されたいずれかの実施形態、及び示されない付加的な実施形態と連携するように適応されてよい。図７Ｅに示された実施形態において、金属又は他の導電材料の追加層が、バス構造４４を形成するために使用される。これにより、信号が、干渉型変調器の背面に沿ってルーティングされることが可能となり、別な方法で基板２０上に形成されうる多くの電極を排除する。

図７に示されたそれらのような実施形態において、干渉型変調器が、直視型（ｄｉｒｅｃｔ−ｖｉｅｗ）装置として機能し、画像が、透明基板２０の前側、変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態において、反射層１４が、可変層３４を含み、基板２０と反対の反射層の側上の干渉型変調器の部分を光学的にシールドする。これにより、画質に悪影響を与えることなく、シールド領域が、構成され、操作される。このようなシールディングが、図７Ｅにおけるバス構造４４を可能とし、アドレッシング及びそのアドレッシングの結果として生じる動作のような、変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を分離する能力を提供する。この分離可能な変調器アーキテクチャにより、変調器の電気機械的観点及び光学的観点のために使用される材料及び構造設計が、選択され、及び互いに独立して機能することが可能となる。さらに、図７Ｃ−７Ｅに示された実施形態が、可変層３４によって実行されるその機械的特性からの反射層１４の光学特性のデカップリングから生じる付加的な利点を有する。これにより、反射層１４のために使用される構造設計及び材料が、光学特性に関して最適化されることが可能となり、可変層３４のために使用される構造設計及び材料が、所望の機械的特性に関して最適されることが可能となる。

これらが自己発光型であるか又は非自己発光型であるかにかかわらず、全てのカラーディスプレイに共通する課題は、制限された原色の組からのフルカラー画像の合成である。色合成に対するいくつもの試みが、伝統的に、電子表示のために使用されてきた。これらの最も成功したものが、加法混色の原理に従うものであり、光学的な重ね合わせ、空間的（ｓｐａｔｉａｌ）色合成、及び時間的（ｔｅｍｐｏｒａｌ）色合成を含む。

３原色画像の直接的かつ光学的な重ね合わせが、効果的であり、投射型ディスプレイシステムにおける方法で一般的に使用されているが、多くの直視型カラーディスプレイ技術に容易に適応するものではない。空間的色合成が、色合成の著しく最も成功している方法であり、陰極線管（ＣＲＴ）及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような装置における、現代のカラーディスプレイ技術の基礎であり続けている。空間的色合成が、フルスペクトルを生成するために、３つまたはそれ以上の原色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ））のサブ−ピクセルをごく接近して混合する。しかしながら、空間的色合成が、画質及びディスプレイ効率を低減する２つの大きな制限を有する。

第一に、色合成のための利用可能な空間的領域の使用が、ディスプレイの空間的イメージングポテンシャルを減らすため、ポテンシャルディスプレイ解像度が、犠牲となっている。ヒューマンビジュアルシステム（ＨＶＳ）の空間的統合領域内に、原色要素が含まれなければならないため、空間的色合成が、高いサブ−ピクセル密度を必要とする。この素子（例えば、サブ−ピクセル）が大きすぎる場合、完全な色合成が失敗し、色縁が、画像内ではっきり見えるようになる。そのようなものとして、色合成のための利用可能な空間的領域の使用が、ディスプレイ用の空間的なイメージングポテンシャルを減らす。一般的に、フルカラー全範囲を合成するためのＲＧＢ空間的モザイクの使用が、結果として、色合成に対するディスプレイの解像度ポテンシャルの約２／３が犠牲となる。青のサブ−ピクセルが、輝度にほとんど寄与せず、短−波長が、ＨＶＳによって極めて低い空間的解像度でのみ処理されるため、青のサブ−ピクセルに割り当てられたディスプレイ領域が、特に無駄が多い。

第二に、原色サブ−ピクセルのモザイクが、特に青のサブ−ピクセル素子のために、固定パターン雑音を生成する。いくつかのモザイクにおける高い（ｈｉｇｈ）固定パターン雑音の主要供給源が、低−輝度青サブ−ピクセル（又は、一般的に使用されるストライプモザイクの場合における青ストライプ）であり、この低−輝度青サブ−ピクセルが、通常、表示された白い領域の輝度の約８％のみを占め、従って、比較的に周囲が明るい中で暗い領域として現れる。可視スペクトルの中で、緑、赤、及び青サブ−ピクセル領域が、同じ輝きを有する場合、ＨＶＳ発光効率関数が、スペクトルの緑領域でピークを示すため、緑領域が、３つのなかで最も明るく現れる。同様に、ＨＶＳ発光効率のため、赤領域が、明るくないように現れ、青領域が、輝度のさらなる減少を示す。輝度が、Ｒ、Ｇ、及びＢの加重値から算出される場合、Ｇに対する重み付け係数が、大きくなり（例えば、約０．５５から０．８）、Ｒに対する重み付け係数が、中間であり（例えば、約０．１５から０．３５）、Ｂに対する重み付け係数が、小さい（例えば、約０．０５から０．１５）。

時間的色（又は“フレーム−シーケンシャル”又は“フィールド−シーケンシャル”）合成が、空間的色合成に伴う空間的解像度の損失を回避し、固定パターン雑音を生成しない。空間的色合成とは異なり、時間的色合成が、空間的に分離された原色サブ−ピクセルの統合に依存しない。そのかわりに、原色ピクセルが、同じ網膜位置において時間内に連続して結像され、フルカラースペクトルを合成するように時間的に統合される（目及び／又は頭の動きにより位置シフトがない場合）。この時間的色による試みが、Ｒ、Ｇ、及びＢ放射源の逐次的活性化又は選択的に活性化することが可能な３つの原色フィルター（例えば、Ｒ、Ｇ、及びＢ又は黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ））を介した広帯域光の通過を含む様々な方法で達成されてよい。原色要素が、同じ空間的位置に全て結像され、空間的モザイクがないため、時間的色合成が、有利に、空間的解像度の損失を回避する。さらに、モザイクがないので、時間的色合成が、有利に、固定パターン雑音を生成しない。しかしながら、時間的色合成の２つの重要な制限が、時間的色合成を使用するディスプレイの効果を抑制する。

第一に、時間的色合成が、効果的な加法混色を生成するが、時間的に変化する要素間の輝度の差が、目に見える輝度フリッカーを生成することが可能である。個々の原色のフィールドが、全ディスプレイ表示期間の３分の１だけ存在するため、目に見えるフリッカーを最小化するために十分に早いリフレッシュ速度でフルカラー画像を生成するために、時間的色合成ディスプレイが、高システムバンド幅を必要とする。高システムバンド幅と同等で、フルカラーフレームリフレッシュ速度が、単色又は空間的色合成ディスプレイのそれに相当し（すなわち、空間的色合成ディスプレイのリフレッシュ速度の３倍のカラーフィールド速度）、連続するカラー画像フィールド間に存在する残りの輝度変調のため、時間的色合成ディスプレイが、いまだフリッカーを結像する傾向がある。

第二に、さらに困難な制限が、表示された画像と観察者の網膜との間の相対運動の結果として生じ、この運動が、画像から又は観察者の頭及び／若しくは目の動きから生じる。いずれにせよ、時間的に変化する色要素が、同じ網膜領域でもはや結像されず、観察者が、“色割れ（ｃｏｌｏｒ ｂｒｅａｋ−ｕｐ）”又は“レインボー効果（ｔｈｅ ｒａｉｎｂｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）”として知られるようになったもの経験する。多くの存在下においてＲＧＢ時間的色合成ディスプレイに対する色割れを回避するために、通常、高速な衝動性運動が、フリッカーを回避するために必要とされるそれらを十分に上回るリフレッシュ頻度を必要とし、通常、１秒あたり３６０から４８０フィールドの範囲におけるカラーフィールド速度を必要とし、ディスプレイ輝度及びコントラストが高い場合には１秒あたり１，０００フィールドを容易に越えることが可能である。これらの高いフィールド速度が、それらのドライブエレクトロニクスと同じように、時間的色合成ディスプレイに厳しいバンド幅制限を課し、原色画像フィールドの時間的隔離を極めて困難にする。

画質が、ディスプレイ技術の発展を支える原動力となっている。全ての主な市場区分において、高ディスプレイ解像度及び改良された色品質に対する動きが、避けられない。同じく、これが、空間的色合成及び時間的色合成の両方の制限を露呈し、色を合成するためのいずれかの方法が、増え続けるディスプレイ画質に対する要求を単に完全に満足することが可能であるのかどうかという疑問が生じる。色合成にたいする新規な試みが、ディスプレイ技術の発展を支えうる。

電子表示において色を合成するための従来型の方法の制限を認め、新規なハイブリッド空間的−時間的方法が、近年提案されており、空間的及び時間的分野の両方にわたる色合成機能を分配する。この方法のある実施形態が、透過型ＬＣＤｓに対して提案されている。ハイブリッド空間的−時間的色合成が、空間的及び時間的分野の両方にわたる色合成機能を分配する。一般的な試みが、原色サブ−ピクセルの数を３から２に減らし、時間的合成によって第３の原色を生成する。異なるスペクトルパワー分布を備えた２つの時間的に交互する光源が、通常使用され、２つのサブ−ピクセルの両方を通して光を放射し、それぞれが、色選択フィルターに対応して異なるものを有する。例えば、黄色及び青色の光源が、マゼンタ及びシアンカラーフィルターのモザイクを有するＬＣＤパネルと結合される。ある時間的フィールドの間に黄色の光源が、ターンオンされた場合、シアンカラーフィルターが、黄色スペクトル光分布の緑セグメントを送信するため、活性化されたシアンサブ−ピクセルにおけるディスプレイ出力が、緑であり、マゼンタカラーフィルターが、黄色スペクトル光分布の赤セグメントを送信するため、活性化されたマゼンタサブ−ピクセルにおけるディスプレイ出力が、赤となる。隣接する時間的フィールドの間に青色の光源が、ターンオンされた場合、シアン及びマゼンタカラーフィルターが、青色の光源の同じ短波長スペクトル領域を送信するため、活性化されたシアン及びマゼンタサブ−ピクセルにおけるディスプレイ出力が、青となる。

ＲＧＢ垂直ストライプピクセルモザイク及び空間的色合成を使用するフルカラーディスプレイと同じ数の水平サブ−ピクセル及び列ドライバを使用する場合、ハイブリッド空間的−時間的色合成が、無視できるほど低いレベルの固定パターン雑音とともに、水平及び垂直寸法に沿って最大３倍の効果的な空間的解像度の増加を提供することが可能である。あるいは、ハイブリッド空間的−時間的色合成が、減少したピクセル密度及び列ドライバとともに使用されることが可能であり、同程度の効果的な解像度を提供する。このような試みが、潜在的にコストを下げながら、減少したレベルの固定パターン雑音を保持することが可能であり、（増加したピクセル開口率によって）改善されたディスプレイ効率を提供することが可能である。しかしながら、ＬＣＤｓに対するハイブリッド空間的−時間的色合成を使用することの大きな妨げとなるのが、各フィールドにおける各光源によるサブ−ピクセルの同時照射である。

ＬＣＤｓにおいて同じ色を形成するために、ある時間的フィールドと第二の隣接する時間的フィールドとの間のブランキングフィールドを書き込む必要がある。例えば、赤、緑、及び青からシアンを形成することは、通常、緑と青を結合することによって達成される。上記実施例のＬＣＤにおいて緑及び青を形成するために、黄色の光源がターンオンされ、これによって、活性化されたシアンサブ−ピクセル内に緑を形成し、次に、サブ−ピクセル内に残りの緑が留まらないことを保障するために、ブランケットフィールドが、書き込まれる。次に、青色の光源が、ターンオンされ、これによって、活性化シアンサブ−ピクセル内に青を形成する。同じピクセル内における緑及び青の時間的な組み合わせが、観察者の目にシアンを形成する。サブ−ピクセル内に残りの青が留まらないことを保障するために、次の色が形成される前に、第二のブランキングフィールドが、書き込まれる。これらのブランキングフィールドが、時間をとり、この結果、ＬＣＤｓのスループットが減少する。同じ期間内で連続する色を形成するために、ブランキングフィールドを備えたＬＣＤが、増加した周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）を必要とし、さらに、過酷なバンド幅要件及び／又はフリッカーを必要とする。さらに、ブランキングフィールド間に放射された光の欠如を補うために、非−ブランキングフィールド間にＬＣＤ光源に提供される電力が、通常、増加し、ＬＣＤの電力消費が不利に増加する。

干渉型変調器技術が、フルカラーディスプレイを形成するための特有なチャレンジを提起する（すなわち、３つ又はそれ以上の原色がカラー画像を提供するディスプレイ）。これらのチャレンジが、以下の操作上の特徴から生じる：装置が、各サブ−ピクセル素子における反射スペクトルに対する制約を伴う反射型空間的光変調器である；サブ−ピクセルアレイの空間的構造及び密度が、デザインルール及びタイミングベースのアドレッシング制限によって制限される；通常、ピクセルオペレーションの双安定及びバイナリ特性（ｂｉｎａｒｙ ｎａｔｕｒｅ）が、空間的及び／又は時間的色合成によって、グレースケールレベルの合成を利用する；基礎的な操作上の制約及びグレースケール及びカラーの両方への高レベルの合成に対する必要性のため、高ピクセル密度干渉型変調器装置が、比較的低い時間的フレーム速度に制限されうる。

フルカラーディスプレイに対する干渉型変調器技術によって提起される特有のチャレンジと共に、装置のオペレーションの特有なモードによって絶好の機会が与えられる。特に、サブ−ピクセルレベルでの２つ又はそれ以上のスペクトル反射機能間を切り替えるための機能が、フルカラー干渉型変調器ディスプレイに対する色合成の方法に十分な柔軟性を提供する。

本願明細書に記載された干渉型変調器の実施形態が、１つ又はそれ以上の反射状態及び非−反射（例えば、黒）状で作動する。ある実施形態において、変調器１２が、反射状態にある場合、各反射状態が、白色光又は反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離によって決定された色の光を形成する。他の実施形態において、例えば、特許文献１に開示された実施形態では、キャビティ１９のサイズ、及びその結果としての反射光の色を変化させるように、反射層１４が、オプティカルスタック１６と相対的な位置の範囲に位置されてよい。

干渉型変調器１２が、反射層１４とオプティカルスタック１６との間に形成された光キャビティを含む。光キャビティ１９の効果的な光路長Ｌが、光キャビティ１９、及びその結果として干渉型変調器１２の共振波長λを決定する。ある実施形態において、効果的な光路長Ｌが、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離と実質的に等しい。ある実施形態において、白色光が、約１００Å（１０ｎｍ）未満の効果的な光路長Ｌを有することによって形成される。通常、干渉型変調器１２の共振波長λが、干渉型変調器１２によって反射された光の知覚色に対応し、ある実施形態において式１によって記載され、ここでＮは整数である。
Ｌ＝１／２・Ｎ・λ（式１）

従って、選択された共振波長λが、０．５λ（Ｎ＝１）、λ（Ｎ＝２）、１．５λ（Ｎ＝３）等の効果的な光路長Ｌを有する干渉型変調器１２によって反射される。整数Ｎが、反射光の干渉の“オーダー”と呼ばれてよい。本願明細書に使用されるものとして、反射層１４が、少なくとも１つの位置にある場合、干渉型変調器のオーダーも、干渉型変調器によって反射された光のオーダーＮを参照する。例えば、第１オーダー（Ｎ＝１）赤干渉型変調器が、約６５０ｎｍの波長λに対応する約３２５ｎｍの効果的な光路長Ｌを有してよい。従って、第２オーダー（Ｎ＝２）赤干渉型変調器が、約６５０ｎｍの効果的な光路長Ｌを有してよい。干渉型変調器ディスプレイに使用されるいくつかの一般的な色に対する波長範囲例のリストが、表１に示される。

キャビティ１９が、約１の屈折率を有する流体を含む場合（例えば空気）、効果的な光路長Ｌが、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離と実質的に等しい。キャビティ１９が、１より大きな屈折率を有する流体を含む場合、効果的な光路長Ｌが、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離と異なりうる。オプティカルスタック１６が、絶縁層を含む実施形態において、効果的な光路長Ｌが、絶縁層の屈折率及び厚さによって影響を受け、効果的な光路長Ｌが、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離と異なる。ある実施形態において、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離が、干渉型変調器１２の製造の間に反射層１４とオプティカルスタック１６との間に配置された犠牲材料の厚さを修正することによって、キャビティ１９内の流体及び／又はオプティカルスタック１６内の絶縁層を相殺するように、選択される。

通常、高いオーダーの変調器が、狭い範囲の波長にわたって光を反射し、この結果、さらに飽和した着色光を形成する。高いオーダーの変調器が、通常、反射層１４とオプティカルスタック１６との間の大きな距離を利用するすると考えられる。さらに、高いオーダーの変調器が、狭い範囲の波長を反射するため、反射された光子の数が、減少し、ディスプレイが、明るくない。

図９は、空間的−時間的色合成を使用することが可能な表示装置９０の分解組立て概略図である。表示装置９０が、複数の光変調器（例えば、干渉型変調器９１）及び複数のフィルター素子９５を含む。複数の光変調器９１が、第１の組の光変調器９２及び第２の組の光変調器９４を含む。第１の組の光変調器９２が、第２の組の光変調器９４と同じ又は異なっていてよい。例えば、ある実施形態において、第１の組の光変調器を形成する段階が、第１の組の工程段階を含み、第２の組の光変調器を形成する段階が、第２の組の工程段階を含み、第２の組の段階が、第１の段階を含む。各光変調器９１が、少なくとも第１状態、第２状態、及び第３状態の間で選択的に切り替えられるように構成され、各状態が、異なるスペクトル反射を有する。複数のフィルター素子９５が、複数の光変調器９１の反射側上に配置される。複数のフィルター素子９５が、第１の組の光変調器９２に対応する第１の組のフィルター素子９６及び第２の組の光変調器９４に対応する第２の組のフィルター素子９８を含む。第１の組のフィルター素子９６が、第２の組のフィルター素子９８と異なる分光透過率を有する。本願明細書に使用されるものとして、“対応する”という用語が、制限されるものではないが、例えば、同じサイズ、形状、配向、及び光路内の位置を有し、実施的に光路内に配置されることを含む広義語である。

図８Ａから８Ｃが、本願明細書に記載されたある実施形態に適合する例示的な多−状態干渉型変調器８０の略側断面図を示す。変調器８０が、オプティカルスタック１６内の電極とバススタック８２内の電極との間に位置され、緩和状態、第１作動状態、及び第２作動状態の間において移動可能な可動反射層１４を含む。多−状態干渉型変調器の他の構成も、本願明細書に記載されたある実施形態と適合する。

図８Ａから８Ｃの例示的な変調器８０において、バススタック８２が、柱１８と反対の反射層１４の側上に形成された柱８１上に形成されてよい。本願明細書において参照されるように、バススタック８２が、通常、アルミニウムのような導電性電極層、及び絶縁性誘電層を含むことが可能ないくつかの融合層を含む。ある好ましい実施形態において、反射層１４の導電性部とバススタック８２内の電極との間における電気的短絡を防ぐために、バススタック８２が、反射層１４とバススタック８２内の電極との間に絶縁層を含む。バススタック８２が、例えば、反射層１４の上端上に形成された犠牲層の上に１つ又はそれ以上の上部層を堆積することによって製造されてよい。

変調器８０が、第１状態における第１スペクトル反射、第２状態における第二２スペクトル反射、及び第３状態における第二３スペクトル反射、を形成することができる。図８Ａが、オプティカルスタック１６及びバススタック８２より遠位の反射層１４を備えた緩和状態における変調器８０を示す。緩和状態が、第１、第２、又は第３状態を含んでよい。図８Ｂが、オプティカルスタック１６に最も近い反射層１４を含む第１作動（ａｃｔｕａｔｅｄ）（又は“駆動（ｄｒｉｖｅｎ）”）状態の変調器８０を示す。第１作動状態が、第１、第２、又は第３状態を含んでよい。図８Ｃが、バススタック８２に最も近い反射層１４を備えた第２作動（又は“反対駆動（ｒｅｖｅｒｓｅ ｄｒｉｖｅｎ）”）状態の変調器８０を示す。第２作動状態が、第１、第２、又は第３状態を含んでよい。緩和状態、並びに第１及び第２作動状態のそれぞれにおける、反射層１４からオプティカルスタック１６内の部分的反射層までの距離、キャビティ１９内の流体、及びオプティカルスタック１６内の絶縁層の特性が、これらの状態における変調器８０のスペクトル反射に影響を及ぼすことが可能である。

当業者によって理解されるように、図８Ｃの反対駆動状態が、多くの方法で達成されることが可能である。ある実施形態において、反対駆動状態が、上向きに反射層１４を静電的に引き寄せることが可能であるバススタック８２内の電極又は導電層の使用を通して達成される。このような実施形態において、変調器８０が、基本的に、単一の可動反射層１４の周囲に対称的に配置された２つの干渉型変調器を含む。この構成により、オプティカルスタック１６及びバススタック８２の各電極が、相対する方向に反射層１４を引き付けることが可能となる。

バススタック８２の層を形成するために使用される材料が、オプティカルスタック１６を形成するために使用される材料と異なることが可能である。例えば、バススタック８２が、光を透過する必要はない。さらに、バススタック８２の導電層が、その変形した上方位置の反射層１４の届かない位置に配置された場合、変調器８０が、反射層１４とバススタック８２内の導電層との間の絶縁層を含んでも又は含まなくてもよい。

図８Ａの緩和状態から図８Ｂの駆動状態に反射層１４を駆動するためにオプティカルスタック１６に印加される電圧が、図８Ｃの反対駆動状態から図８Ｂの駆動状態に反射層１４を駆動するためにオプティカルスタック１６に印加される電圧と異なっていてよい。図８Ａの緩和状態から図８Ｃの反対駆動状態に反射層１４を駆動するためにバススタック８２に印加される電圧が、図８Ｂの駆動状態から図８Ｃの反対駆動状態に反射層１４を駆動するためにバススタック８２に印加される電圧と異なっていてよい。図８Ａの緩和状態又は図８Ｂの駆動状態から図８Ｃの反対駆動状態に反射層１４を駆動するためにバススタック８２に印加される電圧が、図８Ａの緩和状態又は図８Ｃの反対駆動状態から図８Ｂの駆動状態に反射層１４を駆動するためにオプティカルスタック１６に印加される電圧と同じであっても、同じでなくてもよい。このような電圧が、所望の用途及び偏位の量によって決まることが可能であり、本発明の開示内容を考慮して、当業者が決定することが可能である。

図１０が、本願明細書に記載されたある実施形態に従う多−状態干渉型変調器に対する反射スペクトルの実施例を示す。破線１０２によって描かれた第１状態のスペクトル反射が、実質的に黄色であり、点線１０４によって描かれた第２状態のスペクトル反射が、実質的にシアンであり、実線１０６によって描かれた第３状態のスペクトル反射が、実質的に黒である。このようなスペクトルを形成するために、図８Ａにおける反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離が、約２５０から２６０ｎｍの間（例えば、第１オーダーシアン反射に対して）、約５００から５２０ｎｍの間（例えば、第２オーダーシアン反射に対して）、又は約７５０から７８０ｎｍの間（例えば、第３オーダーシアン反射に対して）であってよく、図８Ｃにおける反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離が、約２８３から２９５ｎｍの間（例えば、第１オーダー黄色反射に対して）、約５６５から５９０ｎｍの間（例えば、第２オーダー黄色反射に対して）、又は約８４８から８８５ｎｍの間（例えば、第３オーダー黄色反射に対して）であってよい。高いオーダーに対応する距離も可能である。この距離が、キャビティ１９内の流体、オプティカルスタック１６内の絶縁層の特性、装置の全体厚さ、並びに装置の製造のために使用される堆積及び除去プロセスの精度によって決定されてよいと考えられる。

ある実施形態において、第１状態のスペクトル反射が、実施的に黄色であり、第２状態のスペクトル反射が、実施的に青であり、及び第３状態のスペクトル反射が、実施的に黒である。このような反射を形成するために、図８Ａにおける反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離が、約２２０から２５０ｎｍの間（例えば、第１オーダー青反射に対して）、約４４０から５００ｎｍの間（例えば、第２オーダー青反射に対して）、又は約６６０から７５０ｎｍの間（例えば、第３オーダー青反射に対して）であってよく、図８Ｃにおける反射層１４とオプティカルスタック１６との間の距離が、約２８３から２９５ｎｍの間（例えば、第１オーダー黄色反射に対して）、約５６５から５９０ｎｍの間（例えば、第２オーダー黄色反射に対して）、又は約８４８から８８５ｎｍの間（例えば、第３オーダー黄色反射に対して）であってよい。高いオーダーに対応する距離も可能である。

ある実施形態において、複数のフィルター素子９５が、各フィルター素子９５に対応する染め色又は色素の濃度を備えた透明材料（例えばガラス、プラスチック等）を含む。いくつかの実施形態において、複数のフィルター素子９５が、ハイブリッド空間的−時間的色合成を使用したＬＣＤディスプレイ用である同様な複数のフィルター素子の約半分の厚さである。いくつかの実施形態において、複数のフィルター素子９５が、ハイブリッド空間的−時間的色合成を使用したＬＣＤディスプレイにおいて含まれる同様な複数のフィルター素子の約半分の染め色又は色素の濃度を有する。例えば、日本の東京の凸版、及びミズーリ州ローラのＢｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．から適切なカラーフィルターを入手することが可能である。

図１１が、例となるフィルター素子９５の分光透過率対波長λをプロットしたチャートである。点線１１２で描かれたシアンフィルター素子が、実質的に約４３０から５３０ｎｍの光を透過する。破線１１４で描かれたマゼンタフィルター素子が、実質的に約３８０から４８０ｎｍ、及び約６００から７４０ｎｍの光を透過する。実線１１６で描かれた黄色フィルター素子が、実質的に約５００から７４０ｎｍの光を透過する。

ある実施形態において、各フィルター素子のサイズ及び形状が、対応する干渉型変調器（例えば、図９及び図１２Ａに示されたような）のサイズ及び形状に対応する。いくつかの実施形態において、複数のフィルター素子９５が、（例えば、図９に示されるように）２つの実質的に垂直な方向において、第１の組のフィルター素子９６が、第２の組のフィルター素子９８と交互する格子状パターンを形成する。いくつかの実施形態において、複数のフィルター素子９５が、（例えば、図１２Ａに示されるように）１つの方向において、第１の組のフィルター素子９６が、第２の組のフィルター素子９８と交互する一連の縦の列を形成する。

ある実施形態において、各フィルター素子９６、９８の形状が、（図９に示されるように）実質的に長方形である。いくつかの実施形態において、各フィルター素子のサイズ及び形状が、（図１２Ｂ及び１２Ｃに示されるような）複数の干渉型変調器のサイズ及び形状と対応する。このような実施形態において、フィルター素子の一部が、光変調器の光路内に配置され、これが、複数の光変調器における各光変調器に対応する。そのようなものとして、ピクセルが、一組の光変調器を備えてよく、それぞれが、フィルター素子に対応して異なる。本願明細書に使用されるものとして、“対応する（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｓ）”という用語が、制限されるものではないが、実質的に同じ寸法を有することを含む広義語である。いくつかの実施形態において、干渉型変調器９２，９４及び対応するフィルター素子９６，９８が、制限されるものではないが、正方形、三角形、台形、及び多角形を含む他の形状を含む。

図１３Ａから１３Ｄが、様々な状態にある複数の光変調器（例えば、干渉型変調器９１）を備えた例示的な表示装置９０を示す。複数の光変調器９１が、第１の組の光変調器９２及び第２の組の光変調器９４を含む。図１３Ａから１３Ｄに示された実施形態において、光変調器９２，９４が、可動反射層１４を含む複数の干渉型変調器を備える。表示装置９０が、シアンの分光透過率を有し第１の組の光変調器９２と対応する第１の組のフィルター素子９６、及びマゼンタの分光透過率を有し第２の組の光変調器９４と対応する第２の組のフィルター素子９８を含む複数のフィルター素子９５を備える。図１３Ａにおいて、光変調器９１が、全て、黒のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、反射層１４がオプティカルスタック１６に最も近い作動状態にある。対応するフィルター素子の分光透過率に係らず、図１３Ａの全ての変調器９１に対応するピクセルが、観察者９９には黒に見える。

図１３Ｂにおいて、光変調器９１が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、緩和状態にある。第１の組のフィルター素子９６を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第１の組のフィルター素子９６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。第２の組のフィルター素子９８を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第２の組のフィルター素子９８を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。図１３Ｃにおいて、光変調器９１が、青のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、反射層１４がバススタック８２に最も近い作動状態にある。対応するフィルター素子の分光透過率に係らず、図１３Ｃの全ての変調器９１に対応するピクセルが、観察者９９には青に見える。図１３Ｄにおいて、光変調器９１が、黄色、青、及び黒のスペクトル反射を有する様々な状態にある。従って、特定の光変調器９１を選択的に作動させることにより、表示装置９０が、緑、赤、青及び黒の領域を含むピクセルを備えた画像を形成することが可能である。

図１４Ａから１４Ｄが、様々な状態にある複数の光変調器（例えば、干渉型変調器９１）を備えた例示的な表示装置９０を示す。複数の光変調器９１が、第１の組の光変調器９２及び第２の組の光変調器９４を含む。図１３Ａから１３Ｄに示された実施形態において、光変調器９２，９４が、可動反射層１４を含む複数の干渉型変調器を備える。表示装置９０が、緑の分光透過率を有し第１の組の光変調器９２と対応する第１の組のフィルター素子９６、及びマゼンタの分光透過率を有し第２の組の光変調器９４と対応する第２の組のフィルター素子９８を含む複数のフィルター素子９５を備える。図１４Ａにおいて、光変調器９１が、全て、黒のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、反射層１４がオプティカルスタック１６に最も近い作動状態にある。対応するフィルター素子の分光透過率に係らず、図１４Ａの全ての変調器９１に対応するピクセルが、観察者９９には黒に見える。

図１４Ｂにおいて、光変調器９１が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、緩和状態にある。第１の組のフィルター素子９６を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第１の組のフィルター素子９６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。第２の組のフィルター素子９８を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第２の組のフィルター素子９８を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。図１４Ｃにおいて、光変調器９１が、シアンのスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器を使用した場合、各変調器９１が、反射層１４がバススタック８２に最も近い作動状態にある。第１の組のフィルター素子９６を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第１の組のフィルター素子９６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。第２の組のフィルター素子９８を介して透過され、光変調器９１から反射され、及び再び第２の組のフィルター素子９８を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。図１４Ｄにおいて、光変調器９１が、黄色、シアン、及び黒のスペクトル反射を有する様々な状態にある。従って、特定の光変調器９１を作動させることにより、表示装置９０が、緑、赤、青及び黒の領域を含むピクセルを備えた画像を形成することが可能である。他のスペクトル反射を備えた光変調器及び他の分光透過率を備えたフィルター素子を含むディスプレイも可能であると考えられる。

ある実施形態において、表示装置９０が、フルカラースペクトルを形成するように構成される（すなわち、カラー画像を表すために適した３つ又はそれ以上の原色を形成する表示装置）。適切なスペクトル反射及び分光透過率を備えた一組の光変調器及び一組のフィルター素子が、それぞれ、適切な空間的及び／又は時間的合成を備えたフルカラースペクトルを形成することが可能である。複数の光変調器及び複数のフィルター素子が、これによって、カラー画像を形成することが可能である。以下の実施例は、制限することを目的とするものではないが、第一、第二、及び他の色を使用した他の組み合わせも本願明細書に開示される。

図１５Ａから１５Ｇが、第１ピクセル素子１５１及び第２ピクセル素子１５２を備えたフルカラーディスプレイの一部の例示的な実施形態を示す。各ピクセル素子１５１，１５２が、それぞれ、黄色、青及び黒のスペクトル反射を有する状態間で切り替えられることが可能である光変調器１５３，１５５を備える。第１ピクセル素子１５１が、マゼンタの分光透過率を有する対応する第１フィルター素子１５４を含む。第２ピクセル素子１５２が、シアンの分光透過率を有する対応する第２フィルター素子１５６を含む。フルカラースペクトルを形成するために、ディスプレイが、空間的及び／又は時間的色合成を使用することが可能である。

図１５Ａ及び１５Ｂが、第１及び第２ピクセル素子１５１，１５２の空間的−時間的色合成を使用した白を形成する実施形態を図示する。図１５Ａにおいて、光変調器１５３，１５５が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器８０を使用した場合、各変調器１５３，１５５が、緩和状態にある。第１フィルター素子１５４を介して透過され、光変調器１５３から反射され、及び再び第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。第２フィルター素子１５６を介して透過され、光変調器１５５から反射され、及び再び第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。単一の時間的フィールドにおける赤及び緑のディスプレイが、観察者９９には黄色に見えると考えられる。図１５Ｂに図示された隣接する時間的フィールドにおいて、光変調器１５５が、黄色のスペクトル反射を有する状態のままであり、光変調器１５３が、青のスペクトル反射を有する状態である。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器８０を使用した場合、変調器１５３が、反射層１４がバススタック８２に最も近い作動状態にある。第１フィルター素子１５４を介して透過され、光変調器１５３から反射され、及び再び第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。第２フィルター素子１５６を介して透過され、光変調器１５５から反射され、及び再び第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見え続ける。単一の時間的フィールドにおける青及び緑のディスプレイが、観察者９９にはシアンに見えると考えられる。緑、青、及び赤のスペクトル反射を備えた光の空間的及び時間的混合が、適切な割合で白を合成することが可能である。いくつかの実施形態において、緑、赤及び青の重み付け係数が、それぞれ、約０．７１５２、０．２１２６及び０．０７２２である。いくつかの実施形態において、緑、赤及び青の重み付け係数が、それぞれ、約０．５８７、０．２９９及び０．１１４である。

図１５Ｃから図１５Ｇが、単一の時間的フィールドにおけるある他の原色の形成を図示する（例えば、それぞれ図１５Ａ及び図１５Ｂに対する上記の黄色及びシアンの色に加えて）。図１５Ｃにおいて、光変調器（例えば、干渉型光変調器）１５３，１５５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器８０を使用した場合、各変調器１５３，１５５が、反射層１４がオプティカルスタック１６に最も近い作動状態にある。光変調器１５３が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１５３によって破壊的に反射され、第１ピクセル素子１５１が、観察者９９には黒に見える。光変調器１５５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１５５によって破壊的に反射され、第２ピクセル素子１５３が、観察者９９には黒に見える。従って、ディスプレイが、黒を合成することが可能である。

図１５Ｄにおいて、光変調器１５３が、黒のスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１５５が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。光変調器１５３が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１５３によって破壊的に反射され、第１ピクセル素子１５１が、観察者９９には黒に見える。第２フィルター素子１５６を介して透過され、光変調器１５５から反射され、及び再び第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。従って、ディスプレイが、緑を合成することが可能である。

図１５Ｅにおいて、光変調器１５３，１５５が、青のスペクトル反射を有する状態にある。第１フィルター素子１５４を介して透過され、光変調器１５３から反射され、及び再び第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。第２フィルター素子１５６を介して透過され、光変調器１５５から反射され、及び再び第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。従って、ディスプレイが、青を合成することが可能である。第１光変調器１５３又は第２光変調器１５５のいずれか一方が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合に、ディスプレイが、青を合成することも可能であると考えられる。

図１５Ｆにおいて、光変調器１５３が、黄色のスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１５５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある。第１フィルター素子１５４を介して透過され、光変調器１５３から反射され、及び再び第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。光変調器１５５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１５５によって破壊的に反射され、第２ピクセル素子１５２が、観察者９９には黒に見える。従って、ディスプレイが、赤を合成することが可能である。

図１５Ｇにおいて、光変調器１５３が、黄色のスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１５５が、青のスペクトル反射を有する状態にある。第１フィルター素子１５４を介して透過され、光変調器１５３から反射され、及び再び第１フィルター素子１５４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。第２フィルター素子１５６を介して透過され、光変調器１５５から反射され、及び再び第２フィルター素子１５６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。従って、ディスプレイが、マゼンタを合成することが可能である。

色彩理論に従い、フルカラースペクトルを合成するために、赤、緑、及び青の様々な混合物が使用されることが可能である。実施例として、図１５Ｄの緑と図１５Ｆの赤とを時間的に混合することにより、オレンジを形成することが可能である。他の実施例として、図１５Ｄの緑、図１５Ｅの青、及び図１５Ｆの赤を時間的に混合することにより、白を形成することも可能である。構成要素の色が、好ましくは、１／６０秒未満（約１６ミリ秒）で時間的に混合され、ＨＶＳが、構成要素の色を解明する（ｒｅｓｏｌｖｅ）ことが出来ない。

図１６Ａから１６Ｆが、第１ピクセル素子１６１及び第２ピクセル素子１６２を備えたフルカラーディスプレイの一部の例示的な実施形態を示す。各ピクセル素子１６１，１６２が、それぞれ、黄色、シアン、及び黒のスペクトル反射を有する状態間で切り替えられることが可能な光変調器（例えば、干渉型変調器）１６３，１６５を備える。第１ピクセル素子１６１が、マゼンタの分光透過率を有する対応する第１フィルター素子１６４を含む。第２ピクセル素子１６２が、緑の分光透過率を有する対応する第２フィルター素子１６６を含む。フルカラースペクトルを形成するために、ディスプレイが、空間的及び／又は時間的色合成を使用することが可能である。

図１６Ａ及び１６Ｂが、第１及び第２ピクセル素子１６１，１６２の空間的時間的色合成を使用した白色を形成する実施形態を図示する。図１６Ａにおいて、光変調器１６３，１６５が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器８０を使用した場合、各変調器１６３，１６５が、緩和状態にある。第１フィルター素子１６４を介して透過され、光変調器１６３から反射され、及び再び第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。第２フィルター素子１６６を介して透過され、光変調器１６５から反射され、及び再び第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。単一の時間的フィールドにおける赤及び緑のディスプレイが、観察者９９には黄色に見えると考えられる。図１６Ｂに図示された隣接する時間的フィールドにおいて、光変調器１６５が、黄色のスペクトル反射を有する状態のままであり、光変調器１６３が、シアンのスペクトル反射を有する状態にある。例えば、図８Ａから８Ｃの変調器８０を使用した場合、変調器１６３が、反射層１４がバススタック８２に最も近い作動状態にある。第１フィルター素子１６４を介して透過され、光変調器１６３から反射され、及び再び第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。第２フィルター素子１６６を介して透過され、光変調器１６５から反射され、及び再び第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見え続ける。単一の時間的フィールドにおける青及び緑のディスプレイが、観察者９９にはシアンに見えると考えられる。緑、青、及び赤のスペクトル反射を備えた光の空間的及び時間的混合が、適切な割合で白を合成することが可能である。いくつかの実施形態において、緑、赤及び青の重み付け係数が、それぞれ、約０．７１５２、０．２１２６及び０．０７２２である。いくつかの実施形態において、緑、赤及び青の重み付け係数が、それぞれ、約０．５８７、０．２９９及び０．１１４である。また、光変調器１６５が、いずれかの時間的フィールドにおいてシアンのスペクトル反射を有する状態にあった場合に（即ち、第１ピクセル素子が、観察者９９には緑に見える）、白が形成されうると考えられる。

図１６Ｃから図１６Ｆが、単一の時間的フィールドにおけるある他の原色の形成を図示する（例えば、それぞれ図１６Ａ及び図１６Ｂに対する上記の黄色及びシアンの色に加えて）。図１６Ｃにおいて、光変調器１６３，１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある。光変調器１６３が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１６３によって破壊的に反射され、第１ピクセル素子１６１が、観察者９９には黒に見える。光変調器１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１６５によって破壊的に反射され、第２ピクセル素子１６２が、観察者９９には黒に見える。従って、ディスプレイが、黒を合成することが可能である。

図１６Ｄにおいて、光変調器１６３が、黒のスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１６５が、黄色のスペクトル反射を有する状態にある。光変調器１６３が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１６３によって破壊的に反射され、第１ピクセル素子１６１が、観察者９９には黒に見える。第２フィルター素子１６６を介して透過され、光変調器１６５から反射され、及び再び第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には緑に見える。従って、ディスプレイが、緑を合成することが可能である。また、光変調器１６５が、シアンのスペクトル反射を有する状態にある場合に（即ち、第１ピクセル素子が、観察者９９には緑に見える）、緑が形成されうると考えられる。

図１６Ｅにおいて、光変調器１６３が、シアンのスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある。第１フィルター素子１６４を介して透過され、光変調器１６３から反射され、及び再び第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には青に見える。光変調器１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１６５によって破壊的に反射され、第２ピクセル素子１６２が、観察者９９には黒に見える。従って、ディスプレイが、青を合成することが可能である。

図１６Ｆにおいて、光変調器１６３が、黄色のスペクトル反射を有する状態にあり、光変調器１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある。第１フィルター素子１６４を介して透過され、光変調器１６３から反射され、及び再び第１フィルター素子１６４を介して透過された光源９３からの光が、観察者９９には赤に見える。光変調器１６５が、黒のスペクトル反射を有する状態にある場合、第２フィルター素子１６６を介して透過された光源９３からの光が、実質的に、光変調器１６５によって破壊的に反射され、第２ピクセル素子１６２が、観察者９９には黒に見える。従って、ディスプレイが、赤を合成することが可能である。

色彩理論に従い、フルカラースペクトルを合成するために、赤、緑、及び青の様々な混合物が使用されることが可能である。実施例として、図１６Ｄの緑と図１６Ｆの赤とを時間的に混合することにより、オレンジを形成することが可能である。他の実施例として、図１６Ｄの緑、図１６Ｅの青、及び図１６Ｆの赤を時間的に混合することにより、白を形成することも可能である。

色の重み付け係数、又は例示的な実施形態及び他の適切な実施形態が、解像度を増加させ及び／又は固定パターン雑音を減少させるために最適化されてよい。例えば、第２ピクセル素子の光変調器が、時間の１００％に対する第１状態にある間、第１ピクセル素子の光変調器が、時間の７６．３％に対する第１状態及び時間の２３．７％に対する第２状態にあってよい。他の割合も可能である。他の実施例において、第１フィルター素子の領域が、第２フィルター素子よりも狭い領域を有してよい（例えば、第２フィルター素子の領域より約５０％から７５％狭い）。図１２Ｄが、第１の組のフィルター素子９６が、第２の組のフィルター素子９８よりも大きな実施形態を示す。他の割合も可能である。

上記のように、空間的−時間的色合成を使用したＬＣＤｓが、光源遷移（ｉｌｌｕｍｉｎａｎｔ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）間のブランキングフィールドを必要とする。個々のサブ−ピクセルレベルにおいて色反射率が制御可能であるため、光変調器を備えたディスプレイが、有利に、ブランキングフィールドを必要としない。例えば、隣接するサブ−ピクセルが、一度に同じ光源で必ず照射されるＬＣＤとは対象的に、１つのサブ−ピクセルが、隣接するサブ−ピクセルが黄色を反射すると同時に、青を反射しうる。ブランキングフィールドの除去が、有利に、光効率を増加させ、電力消費を減少させる。

ある実施形態において、光変調器によって反射された光が、外部環境広帯域光源から生じる。環境広帯域光源の例が、制限されるものではないが、太陽光、及び人工照明（例えば、蛍光灯又はフィラメント電球）を含む。ある実施形態において（例えば、下記の投射型ディスプレイ）、ディスプレイが、１つの光源又は複数の光源を含む。ハイブリッド空間的−時間的色合成を利用し、光源を含む光変調器ディスプレイが、有利に、広帯域光（例えば、メタルハライドランプから）又は狭帯域光（例えば、ＬＥＤ投射型照明器から）を提供しうる。いくつかの実施形態において、狭帯域光源が、良好なディスプレイカラー性能（例えば、彩度、色域）を提供する。

本願明細書に記載したハイブリッド空間的−時間的色合成を利用した光変調器ディスプレイが、投射型ディスプレイに組み込まれてもよい。図１７が、表示装置９０と同様な、複数の光変調器及び複数のフィルター素子を備えた投射型ディスプレイ７０を示す。投射型ディスプレイ１７０が、ランプ１７２、集光レンズ１７４、整形レンズ１７６、及び映写レンズ１７８をさらに備える。上記のように、ランプ１７２が、広帯域光源（例えば、メタルハライドランプ）又は複数の狭帯域光源（例えば、ＬＥＤｓ）を備えてよい。他の光源も可能である。レンズ１７４，１７６，１７８が、プラスチック、ガラス等を含んでよく、当業界において周知である。光変調器が、色分解を行うことが可能であるため（即ち、異なるスペクトル反射を備えた光を反射することよって）、このような投射型ディスプレイが、有利に、従来型の投射型ディスプレイ（例えば、ＤＬＰ）に含まれる集光レンズ１７４と整形レンズ１７６との間に配置されたカラーホイールを取り除くことが可能である。

様々な具体的な実施形態を上に記載した。本発明が、これらの具体的な実施形態を参照して記載されているが、この記載は、本発明の説明を目的とするものであり、制限を目的とするものではない。添付の特許請求の範囲に定義されたような本発明の正確な範囲から逸脱することなく、当業者が、様々な修正及び用途に気付きうる。

１２ 干渉型変調器
１４ 可動反射層
１６ オプティカルスタック
１８ 柱
１９ 間隙、キャビティ
２０ 透明基板
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２４ 行駆動回路
２６ 列駆動回路
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ー
３０ ディスプレイ
４０ 表示装置
４１ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ トランシーバ
４８ 入力装置
５０ 電力供給装置
５２ 調整用ハードウェア

Claims (30)

1. 第１の組の光変調器及び第２の組の光変調器を備えた複数の光変調器と、
   前記複数の光変調器の反射面上の複数のフィルター素子と、
   を備え、
   前記複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１位置、第２位置、及び第３位置の間で選択的に切り替えられるように構成された可動反射層を有し、
   前記各位置が異なるスペクトル反射を有し、
   前記複数のフィルター素子が、前記第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子、及び前記第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備え、
   前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有し、
   前記第１及び第２の組の光変調器のみを使用し、３つの原色からカラー表示を表示することが可能であることを特徴とする表示装置。
2. 前記各フィルター素子のサイズ及び形状が、対応する光変調器のサイズ及び形状に対応することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数のフィルター素子が、２つの実質的に垂直な方向において、前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子と交互する格子状パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記複数のフィルター素子が、１つの方向において、前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子と交互する縞模様のパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第１の光変調器の第１位置が、前記第２の光変調器の第１位置と同じスペクトル反射を有し、
   前記第１の光変調器の第２位置が、前記第２の光変調器の第２位置と同じスペクトル反射を有し、
   前記第１の光変調器の第３位置が、前記第２の光変調器の第３位置と同じスペクトル反射を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第１の組の光変調器の第１位置、第２位置、及び第３位置の少なくとも１つが、前記第２の組の光変調器の第１位置、第２位置、及び第３位置と異なるスペクトル反射を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 表示装置が、カラー画像を形成するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 表示装置が、カラー画像を表示するために適した３つの原色を形成するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 前記第１の組のフィルター素子が、マゼンタの分光透過率を有し、
   前記第２の組のフィルター素子が、シアンの分光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
10. 前記第１位置のスペクトル反射が、実質的に黄色であり、
    前記第２位置のスペクトル反射が、実質的に青であり、
    前記第３位置のスペクトル反射が、実質的に黒であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
11. 前記第１の組のフィルター素子が、マゼンタの分光透過率を有し、
    前記第２の組のフィルター素子が、緑の分光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
12. 前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子の領域よりも狭い領域を有することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記第１の組のフィルター素子の領域が、前記第２の組のフィルター素子の領域より約５０％から７５％狭いことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記第１位置のスペクトル反射が、実質的に黄色であり、
    前記第２位置のスペクトル反射が、実質的にシアンであり、
    前記第３位置のスペクトル反射が、実質的に黒であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
15. 前記第１位置のスペクトル反射が、実質的に白であり、
    前記第２位置のスペクトル反射が、実質的に狭帯域色であり、
    前記第３位置のスペクトル反射が、実質的に黒であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
16. 光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
17. 前記光源が、広帯域光源を含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記光源が、複数の狭帯域光源を含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
19. 前記複数の光変調器が、環境光を反射するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
20. 少なくとも第１色、第２色、及び第３色の間において光を光学的に変調するための第１手段と、
    前記第１色、第２色、及び第３色の間において光を光学的に変調するための第２手段と、
    前記第１変調手段によって変調された光をフィルタリングするための第１手段と、
    前記第２変調手段によって変調された光をフィルタリングするための第２手段と、
    を備え、
    前記第１フィルタリング手段が、前記第２フィルタリング手段と異なる分光透過率を有し、
    前記第１及び第２変調手段が、複数の光変調器を備え、
    前記複数の光変調器の各光変調器が、前記第１色、第２色、及び第３色の間で光を変調するために選択的に切り替えられるように構成された可動反射層を含み、
    前記第１及び第２変調手段のみを使用し、３つの原色からカラー表示を表示することが可能であることを特徴とする表示装置。
21. 前記第１フィルタリング手段が、前記第１変調手段と対応する第１の組のフィルター素子を備え、
    前記第２フィルタリング手段が、前記第２変調手段と対応する第２の組のフィルター素子を備えることを特徴とする請求項２０に記載の表示装置。
22. 第１の組の光変調器及び第２の組の光変調器を含む複数の光変調器、並びに前記複数の光変調器の反射面上のフィルターを備えた表示装置を提供する段階であって、前記複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１位置、第２位置、及び第３位置の間で選択的に切り替えられるように構成された可動反射層を有し、前記各位置が、異なるスペクトル反射を有し、前記フィルターが、前記第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子及び前記第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備え、前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有し、前記第１及び第２の組の光変調器のみを使用し、３つの原色からカラー表示を表示することが可能である表示装置を提供する段階と、
    前記表示装置の上に光源からの光を誘導する段階と、
    前記位置間において前記複数の光変調器を選択的に切り替える段階と、
    を含む画像を形成する方法。
23. 前記第１の組のフィルター素子が、マゼンタの透過スペクトルを有し、
    前記第２の組のフィルター素子が、シアンの透過スペクトルを有し、
    前記第１位置が、黄色のスペクトル反射を有し、
    前記第２位置が、青のスペクトル反射を有し、
    前記第３位置が、黒のスペクトル反射を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１の組のフィルター素子が、マゼンタの透過スペクトルを有し、
    前記第２の組のフィルター素子が、緑の透過スペクトルを有し、
    前記第１位置が、黄色のスペクトル反射を有し、
    前記第２位置が、シアンのスペクトル反射を有し、
    前記第３位置が、黒のスペクトル反射を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
25. 前記光を誘導する段階が、広帯域光源からの光を誘導する段階を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
26. 前記光を誘導する段階が、複数の狭帯域光源からの光を誘導する段階を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
27. 第１の組の光変調器及び第２の組の光変調器を含む複数の光変調器を形成する段階と、
    前記複数の光変調器の反射面上に複数のフィルター素子を形成する段階と、
    を含み、
    前記複数の光変調器の各光変調器が、少なくとも第１位置、第２位置、及び第３位置の間で選択的に切り替えられるように構成された可動反射層を有し、
    前記各位置が、異なるスペクトル反射を有し、
    前記複数のフィルター素子が、前記第１の組の光変調器に対応する第１の組のフィルター素子及び前記第２の組の光変調器に対応する第２の組のフィルター素子を備え、
    前記第１の組のフィルター素子が、前記第２の組のフィルター素子と異なる分光透過率を有し、
    前記第１及び第２の組の光変調器のみを使用し、３つの原色からカラー表示を表示することが可能であることを特徴とする表示装置を製造する方法。
28. 前記第１の組の光変調器を形成する段階が、第１の組の工程段階を含み、
    前記第２の組の光変調器を形成する段階が、第２の組の工程段階を含み、
    前記第２の組の段階が、前記第１の組の段階を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記複数の光変調器を形成する段階が、第１厚さを有する第１犠牲層及び第２厚さを有する第２犠牲層を堆積する段階を含み、
    前記第１及び第２犠牲層の厚さが、前記第１及び第２位置のスペクトル反射を決定することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
30. 光源を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。

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