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特許5763266干渉変調器における非接触の白状態を実現するためのデバイスおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5763266
(24)【登録日】2015年6月19日
(45)【発行日】2015年8月12日
(54)【発明の名称】干渉変調器における非接触の白状態を実現するためのデバイスおよび方法
(51)【国際特許分類】
G02B 26/00 20060101AFI20150723BHJP
G09F 9/37 20060101ALI20150723BHJP
G02B 26/02 20060101ALI20150723BHJP
【ＦＩ】
G02B26/00
G09F9/37
G02B26/02 E
【請求項の数】42
【全頁数】45
(21)【出願番号】特願2014-509392(P2014-509392)
(86)(22)【出願日】2012年5月2日
(65)【公表番号】特表2014-519619(P2014-519619A)
(43)【公表日】2014年8月14日
(86)【国際出願番号】US2012036153
(87)【国際公開番号】WO2012151298
(87)【国際公開日】20121108
【審査請求日】2013年12月26日
(31)【優先権主張番号】61/482,478
(32)【優先日】2011年5月4日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】13/308,324
(32)【優先日】2011年11月30日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】506109856
【氏名又は名称】クゥアルコム・メムス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＭＥＭＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100172580
【弁理士】
【氏名又は名称】赤穂 隆雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(72)【発明者】
【氏名】ホン、ジョン・エイチ．
(72)【発明者】
【氏名】ミグナルド、マーク・モーリス
【審査官】
小林 俊久
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１０−５３２４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５３８３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２７２２４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ２６／００
Ｂ８１Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を反射するように構成された反射体と、
第１の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第１のエアギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第２のエアギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記第１のエアギャップが前記第２のエアギャップよりも小さく、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と、
前記吸収体と前記反射体との間に前記第１のエアギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収体および前記反射体が分離されているときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過するように、前記反射体および前記吸収体に対して配設された光学要素と
を備える光デバイス。
第１の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第１のエアギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第２のエアギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記第１のエアギャップが前記第２のエアギャップよりも小さく、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と、
前記吸収体と前記反射体との間に前記第１のエアギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収体および前記反射体が分離されているときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過するように、前記反射体および前記吸収体に対して配設された光学要素と
を備える光デバイス。
【請求項2】
前記反射体は、前記光デバイスに対する電気信号の印加に伴って移動するように構成される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項3】
前記反射体および前記吸収体は金属を含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項4】
前記光学要素は回折格子を含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項5】
前記光学要素は少なくとも１つの波長選択反射フィルタを含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項6】
前記光学要素はホログラムを含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項7】
前記光学要素は、波長とともに変化する屈折率を有する材料の複数の層を含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項8】
前記光学要素は、複素屈折率を備える材料の少なくとも１つの層を含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項9】
前記光学要素は前記吸収体と前記反射体との間に配設される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項10】
前記エアギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射体は少なくとも約５０ｎｍ分離される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項11】
前記エアギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射体は少なくとも約１００ｎｍ分離される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項12】
前記吸収体および前記反射体がｚBlack＋ｚ0の距離だけ分離されているときに、前記光デバイスの実質的に黒色の出力が取得される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項13】
前記吸収体および前記反射体がｚBlack＋ｚ0を上回る距離だけ分離されているときに、前記光デバイスの異なる色の出力が取得される、請求項１２に記載の光デバイス。
【請求項14】
前記光デバイスは干渉変調器を含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項15】
請求項１４に記載の干渉変調器のアレイを有するディスプレイ。
【請求項16】
前記アレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項１５に記載のディスプレイ。
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項17】
光を受け取り、前記光の少なくとも一部分を通すように構成された吸収体と、
前記吸収体から光を受け取り、前記吸収体に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収体に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、第１の状態にある間に前記吸収体が第１のギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収体を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じ、第２の状態にある間に前記吸収体が第２のギャップによって前記反射面から離れているときに、前記干渉変調機は、非白色の出力を生じ、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さい、干渉変調器。
前記吸収体から光を受け取り、前記吸収体に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収体に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、第１の状態にある間に前記吸収体が第１のギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収体を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じ、第２の状態にある間に前記吸収体が第２のギャップによって前記反射面から離れているときに、前記干渉変調機は、非白色の出力を生じ、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さい、干渉変調器。
【請求項18】
前記吸収体を通過し、前記白色出力に含まれる前記波長構成要素は、赤色光、緑色光および青色光に対応する、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項19】
前記１つまたは複数の光学要素は、前記波長構成要素のうちの少なくとも１つを選択的に反射するように構成された少なくとも１つの薄膜反射フィルタを含み、その結果、異なる波長構成要素が、前記反射面から前記吸収体まで異なる距離を伝搬し、それにより、それらの間の異なる位相シフトがもたらされる、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項20】
前記１つまたは複数の光学要素は、異なる波長構成要素を異なる量だけ位相シフトさせるように構成された複数の位相シフト特徴を有する少なくとも１つのホログラムを含む、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項21】
前記ホログラムは、前記波構成要素を前記吸収体に反射し戻すように前記反射面を含む、請求項２０に記載の干渉変調器。
【請求項22】
前記ホログラムは透過型ホログラムであり、前記反射面は前記ホログラムの一部ではない、請求項２０に記載の干渉変調器。
【請求項23】
前記１つまたは複数の光学要素は、複数の光学層を含み、各層は厚さおよび屈折率を有し、それにより、前記複数の光学層を通過し、前記吸収体に戻る前記波長構成要素ごとに、前記異なる位相シフトがもたらされる、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項24】
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収体に反射し戻される波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように、複素屈折率を有する誘電体層および反射体層のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項25】
前記１つまたは複数の光学要素は、誘電体層と反射体層とを含み、前記吸収体、誘電体層および反射体層の各々は複素屈折率を有し、それにより、前記吸収体、誘電体層および前記反射体層は波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項26】
前記吸収体および前記誘電体層のうちの少なくとも１つは、波長に応じて上昇する前記複素屈折率の実部分を有する、請求項２５に記載の干渉変調器。
【請求項27】
前記１つまたは複数の光学要素は、波構成要素ごとに異なる経路長をもたらすように構成された回折格子を含み、経路長の差は、前記波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項28】
前記第１のギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項29】
前記第１のギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射面は少なくとも約１００ｎｍ分離される、請求項１７に記載の干渉変調器。
【請求項30】
光を反射するように構成された反射体と、
第１の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第１のギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第２のギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さく、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と
を備え、
前記反射体および前記吸収体のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記第１のギャップが前記反射体と前記吸収体との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過し、
前記他方に対して可動である前記反射体または前記吸収体が、前記第１の状態にある前記光学要素に接触しない、光デバイス。
第１の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第１のギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射体と吸収体との間に第２のギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さく、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と
を備え、
前記反射体および前記吸収体のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記第１のギャップが前記反射体と前記吸収体との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過し、
前記他方に対して可動である前記反射体または前記吸収体が、前記第１の状態にある前記光学要素に接触しない、光デバイス。
【請求項31】
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、請求項３０に記載の光デバイス。
【請求項32】
光を反射するための手段と、
第１の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第１のギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第２のギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さく、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と、
前記吸収手段と前記反射手段との間に前記第１のギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収手段および前記反射手段が分離されているときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過するように、前記反射手段および前記吸収手段に対して配設された光学要素と
を備え、
前記他方に対して可動である前記反射手段または前記吸収手段が、前記第１の状態にある前記光学要素に接触しない、光デバイス。
第１の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第１のギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第２のギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さく、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と、
前記吸収手段と前記反射手段との間に前記第１のギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収手段および前記反射手段が分離されているときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過するように、前記反射手段および前記吸収手段に対して配設された光学要素と
を備え、
前記他方に対して可動である前記反射手段または前記吸収手段が、前記第１の状態にある前記光学要素に接触しない、光デバイス。
【請求項33】
前記反射手段は反射体を含み、または前記吸収手段は吸収体を含む、請求項３２に記載の光デバイス。
【請求項34】
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、請求項３２に記載の光デバイス。
【請求項35】
光を反射するための手段と、
第１の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第１のエアギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第２のエアギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記第１のエアギャップが前記第２のエアギャップよりも小さく、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と
を備え、
前記反射手段および前記吸収手段のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記第１のエアギャップが前記反射手段と前記吸収手段との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過する、光デバイス。
第１の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第１のエアギャップをもたらし、第２の状態にある間に前記反射手段と吸収手段との間に第２のエアギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記第１のエアギャップが前記第２のエアギャップよりも小さく、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と
を備え、
前記反射手段および前記吸収手段のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記第１のエアギャップが前記反射手段と前記吸収手段との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過する、光デバイス。
【請求項36】
前記反射手段は反射体を含み、または前記吸収手段は吸収体を含む、請求項３５に記載の光デバイス。
【請求項37】
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、請求項３５に記載の光デバイス。
【請求項38】
光を受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部分を通すように構成された光を吸収するための手段と、
前記吸収手段から光を受け取り、前記吸収手段に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収手段に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、第１の状態にある間に前記吸収手段が第１のギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収手段を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じ、第２の状態にある間に前記吸収手段が第２のギャップによって前記反射面から離れているときに、前記干渉変調機は、非白色の出力を生じ、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さい、干渉変調器。
前記吸収手段から光を受け取り、前記吸収手段に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収手段に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、第１の状態にある間に前記吸収手段が第１のギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収手段を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じ、第２の状態にある間に前記吸収手段が第２のギャップによって前記反射面から離れているときに、前記干渉変調機は、非白色の出力を生じ、前記第１のギャップが前記第２のギャップよりも小さい、干渉変調器。
【請求項39】
前記吸収手段は吸収体を備える、請求項３８に記載の干渉変調器。
【請求項40】
前記吸収手段を通過し、前記白色出力に含まれる前記波長構成要素は、赤色光、緑色光および青色光に対応する、請求項３８に記載の干渉変調器。
【請求項41】
前記１つまたは複数の光学要素は、薄膜反射フィルタ、少なくとも１つのホログラム、複数の光学層、および回折格子のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８に記載の干渉変調器。
【請求項42】
前記第１のギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収手段および前記反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される、請求項３８に記載の干渉変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、電気機械システムおよびディスプレイ技術の分野に関し、たとえば、干渉変調器における非接触の白または他の色の状態を実現するためのデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素（たとえば、ミラー）と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（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、かつ／あるいは、基板および／もしく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。
【0003】
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。いくつかの実装形態では、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、透明でかつ／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。一実装形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【0004】
双安定またはバイナリＩＭＯＤと呼ばれる１つのタイプの干渉変調器は、２つの状態を有する。たとえば、１つの状態では、反射膜またはミラーは、別の状態の場合よりも基板（およびその上に堆積された吸収層）に近くなり得る。その結果、ＩＭＯＤが２つの異なる状態にあるときに、ＩＭＯＤからの光出力が異なり得る。たとえば、ＩＭＯＤは、一方の状態で１つの色を出力し、他方の状態で別の色を出力することがある。一実装形態では、たとえば、ＩＭＯＤは１つの状態で白を出力し、別の状態で赤を出力することがある。別の実装形態では、ＩＭＯＤは１つの状態で黒を出力し、別の状態で緑を出力することがある。異なる色の出力の他の組合せも考えられる。
【0005】
アナログ干渉変調器（ＩＭＯＤ）は、単一の変調器から黒と白とを含む、より多くの異なる色を表示できるという望ましい特性を有する。例示的なアナログＩＭＯＤは、たとえば、反射膜が基板にどのくらい近いかに応じて、赤、緑、青、黒または白を出力することができる。２つの異なる光出力を生成する２つの状態を有するのとは対照的に、アナログＩＭＯＤは、多くの異なる光出力のうちの１つを提供するように電子的に制御され得る。
【0006】
いくつかのＩＭＯＤでは、吸収層およびミラーなどの２つの表面を互いに非常に近づけること、または互いに接触するほど非常に近づけることによって、白の反射が実現され得る。しかしながら、いくつかのアナログＩＭＯＤ、およびいくつかのバイナリＩＭＯＤは、２つの表面が接触するか、または接触する可能性が高いほど近い状態に置かれることがある。そのような接触は、信頼性に影響を及ぼしかねない「スティクション」と呼ばれる状態をもたらし得る。状況によっては、２つの表面がくっついて、ＩＭＯＤが損なわれることがある。
【発明の概要】
【0007】
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【0008】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、光を反射するように構成された反射体と、吸収体と光学要素とを備える光デバイスで実施され得る。吸収体は、反射体と吸収体との間にギャップをもたらすように反射体に対して位置する。反射体および吸収体のうちの少なくとも１つは、他方に対して可動である。光学要素は、吸収体と反射体との間にギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ吸収体および反射体が分離されているときに、吸収体を透過され、反射体から反射された入射白色光が吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として吸収体を通過するように、反射体および吸収体に対して配設される。
【0009】
反射体は、光デバイスに対する電気信号の印加に伴って移動するように構成され得る。反射体および吸収体は金属を含み得る。
【0010】
いくつかの実装形態では、光学要素は少なくとも１つの波長選択反射フィルタを含む。様々な実装形態では、光学要素はホログラムを含む。いくつかの実装形態では、光学要素は反射格子などの回折格子を含む。いくつかの実装形態では、光学要素は、波長とともに変化する屈折率を有する材料の複数の層を含む。いくつかの実装形態では、光学要素は、複素屈折率を備える材料の少なくとも１つの層を含む。
【0011】
光学要素は、吸収体と反射体との間に配設され得る。ギャップはエアギャップを含み得る。たとえば、エアギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、吸収体および反射体は少なくとも約５０ｎｍ分離される場合がある。別の例では、エアギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、吸収体および反射体は少なくとも約１００ｎｍ分離される場合がある。
【0012】
吸収体および反射体がｚBlack＋ｚ0の距離だけ分離されているときに、光デバイスの実質的に黒色の出力が取得され得る。吸収体および反射体がｚBlack＋ｚ0を上回る距離だけ分離されているときに、光デバイスの異なる色の出力が取得され得る。
【0013】
いくつかの実装形態では、光デバイスは干渉変調器を含む。いくつかの実装形態は、干渉変調器のアレイを有するディスプレイを含み得る。ディスプレイは、たとえば、アレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに含むことができる。
【0014】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、光を受け取り、光の少なくとも一部分を通すように構成された吸収体と、吸収体から光を受け取り、吸収体に光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素とを含む干渉変調器で実施され得る。１つまたは複数の光学要素は、吸収体に反射し戻される光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、吸収体がギャップによって反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が吸収体を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じる。吸収体を通過し、白色出力に含まれる波長構成要素は、たとえば、赤色光、緑色光および青色光に対応し得る。
【0015】
いくつかの実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、波長構成要素のうちの少なくとも１つを選択的に反射するように構成された少なくとも１つの薄膜反射フィルタを含み、その結果、異なる波長構成要素が、反射面から吸収体まで異なる距離を伝搬し、それにより、それらの間の異なる位相シフトがもたらされる。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の光学要素はまた、異なる波長構成要素を異なる量だけ位相シフトさせるように構成された複数の位相シフト特徴を有する少なくとも１つのホログラムを含む。ホログラムは、波構成要素を吸収体に反射し戻すように反射面を含むことができる。ホログラムは透過型ホログラムであってよく、この場合、反射面はホログラムの一部ではない。
【0016】
いくつかの実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、複数の光学層を含み、各層は厚さおよび屈折率を有し、それにより、複数の光学層を通過し、吸収体に戻る波長構成要素ごとに、異なる位相シフトがもたらされる。
【0017】
いくつかの実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、吸収体に反射し戻される波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように、複素屈折率を有する誘電体層および反射体層のうちの少なくとも１つを含む。様々な実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、誘電体層と反射体層とを含み、吸収体、誘電体層および反射体層の各々は複素屈折率を有し、それにより、吸収体、誘電体層および反射体層は波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす。たとえば、吸収体および誘電体層のうちの少なくとも１つは、波長に応じて上昇する複素屈折率の実部分を有し得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、波構成要素ごとに異なる経路長をもたらすように構成された回折格子を含み、経路長の差は、波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす。
【0018】
ギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、吸収体および反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される場合がある。ギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、吸収体および反射面は少なくとも約１００ｎｍ分離される場合もある。
【0019】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、光を反射するように構成された反射体と、反射体と吸収体との間にギャップをもたらすように反射体に対して位置する吸収体とを備える光デバイスで実施され得る。反射体および吸収体のうちの少なくとも１つは、他方に対して可動である。加えて、反射体および吸収体のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、ギャップが反射体と吸収体との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、吸収体を透過され、反射体から反射された入射白色光が吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として吸収体を通過する。
【0020】
いくつかの実装形態では、光学要素は、少なくとも１つの波長選択反射色フィルタ、ホログラム、回折格子、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む。
【0021】
様々な実装形態は、光を反射するための手段と、光を吸収するための手段であって、反射手段と吸収手段との間にギャップをもたらすように反射手段に対して位置する手段とを備える光デバイスを含む。反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つは、他方に対して可動である。光デバイスはさらに、ギャップが吸収手段と反射手段との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、吸収手段を透過され、反射手段から反射された入射白色光が吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として吸収手段を通過するように、反射手段および吸収手段に対して配設された光学要素を含む。
【0022】
反射手段は反射体を含むことができ、または吸収手段は吸収体を含む。いくつかの実装形態では、光学要素は、少なくとも１つの波長選択反射色フィルタ、ホログラム、回折格子、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む。
【0023】
いくつかの実装形態は、光を反射するための手段と、反射手段と吸収手段との間にギャップをもたらすように反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段とを備える光デバイスを含む。反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、吸収手段および反射手段がギャップによって分離されているときに、吸収手段を透過され、反射手段から反射された入射白色光が吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として吸収手段を通過する。
【0024】
反射手段は反射体を備えることができ、または吸収手段は吸収体を備える。いくつかの実装形態では、光学要素は、少なくとも１つの波長選択反射色フィルタ、ホログラム、回折格子、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む。
【0025】
いくつかの実装形態は、光を受け取り、受け取られた光の少なくとも一部分を通すように構成された光を吸収するための手段を備える干渉変調器を含む。干渉変調器は、吸収手段から光を受け取り、吸収手段に光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素をさらに備える。１つまたは複数の光学要素は、吸収手段に反射し戻される光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、吸収手段がギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が吸収手段を実質的に通過して、干渉変調器から実質的に白色の出力が生じる。
【0026】
様々な実装形態では、吸収手段は吸収体を含み得る。吸収手段を通過し、白色出力に含まれる波長構成要素は、赤色光、緑色光および青色光に対応し得る。様々な実装形態では、１つまたは複数の光学要素は、薄膜反射フィルタ、少なくとも１つのホログラム、複数の光学層、および回折格子のうちの少なくとも１つを含み得る。様々な実装形態では、吸収手段と反射面との間のギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、吸収手段および反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される場合がある。
【0027】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明に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。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】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図。
【図2】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図。
【図4】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。
【図6B】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の一例を示す図。
【図6C】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の一例を示す図。
【図6D】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の一例を示す図。
【図6E】干渉変調器の異なる実装形態の断面図の一例を示す図。
【図7】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。
【図8A】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を示す図。
【図8B】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を示す図。
【図8C】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を示す図。
【図8D】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を示す図。
【図8E】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を示す図。
【図9A】各アナログ干渉変調器（ＩＭＯＤ）が吸収体と反射体との間に調整された間隔を有する、異なる色出力を有するアナログＩＭＯＤベースのピクセルを概略的に表す図。
【図10A】アナログＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の間隔を調整することによって白をもたらすようにアナログＩＭＯＤが調整され得る方法の一例を示す図。
【図10B】アナログＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の間隔を調整することによって黒をもたらすようにアナログＩＭＯＤが調整され得る方法の一例を示す図。
【図10C】アナログＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の間隔を調整することによって例示的な色である青をもたらすようにアナログＩＭＯＤが調整され得る方法の一例を示す図。
【図10D】アナログＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の間隔を調整することによって例示的な色である緑をもたらすようにアナログＩＭＯＤが調整され得る方法の一例を示す図。
【図10E】アナログＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の間隔を調整することによって例示的な色である赤をもたらすようにアナログＩＭＯＤが調整され得る方法の一例を示す図。
【図11A】吸収体と反射体との間に非ゼロ間隔があるときに白色出力が提供されるようにアナログＩＭＯＤが構成される例示的な実装形態を示す図。
【図12】いくつかの実装形態において、図１１Ａ〜図１１Ｅの例示的なＩＭＯＤが、吸収体と反射体との非ゼロ間隔により２つ以上の色成分を有する所望の出力を提供するように構成されたＩＭＯＤに一般化され得ることを示す図であって、波長ごとに異なる位相シフトをもたらす光学的構成要素を使用して、この色出力を生成する吸収体と反射体との非ゼロ間隔を確立することができる、図。
【図13】２つ以上の色成分が赤色、緑色および青色に対応し、それにより白色光を生成することができる、図１２のＩＭＯＤのより具体的な例を示す図であって、波長ごとに異なる位相シフトをもたらす光学的構成要素を使用して、この白出力を生成する吸収体と反射体との非ゼロ間隔を確立することができる、図。
【図15】反射色フィルタのチャープブラッグスタック（chirped Bragg stack）または多層スタックを使用して、異なる色の波に異なる位相をもたらすことで、非ゼロギャップによる白出力を実現し得る方法の一例を示す図であって、異なるロケーションからの異なる波長の反射から異なる位相が生じ、それにより、波長ごとに、ＩＭＯＤの吸収体と反射体との間の異なる経路長をもたらすことができる、図。
【図16】ホログラムを使用して、異なる色の波に異なる位相をもたらすことで、非ゼロギャップによる白出力を実現し得る方法の一例を示す図。
【図17】Ｎ個の層の光学スタックを使用して、異なる色の波に異なる位相をもたらすことで、非ゼロギャップによる白出力を実現し得る方法の一例を示す図であって、Ｎ個の層の厚さおよび材料の選択は数値計算に基づいて決定され得る、図。
【図18】ＩＭＯＤで使用される材料の複素屈折率を調整することにより、異なる色の波に異なる位相をもたらすことで、非ゼロギャップによる白出力を実現し得る方法の一例を示す図であって、異なる位相は、適切な複素屈折率、たとえば、波長の増加とともに上昇する実部と低損失をもたらす低い虚部とを有する屈折率を有するＩＭＯＤの吸収体、反射体、および誘電体層のうちの１つまたは複数から生じ得る、図。
【図19】白点反射スペクトル（white point reflectance spectrum）に関連する２０ｎｍのエアギャップ分離をもたらす適切な複素屈折率を伴う多層を有する例示的な薄膜設計に関する反射率（パーセント）および波長（ナノメートル）の軸上の白点反射スペクトルを示す図。
【図21A】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例を示す図。
【図21B】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例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0029】
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。
【0030】
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実装形態は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実装され得る。より具体的には、実装形態は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（たとえば、オドメータディスプレイなど）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメーター、パッケージング（たとえば、ＭＥＭＳおよび非ＭＥＭＳ）、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実装されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【0031】
本明細書で説明するように、いくつかの実装形態では、干渉変調器（ＩＭＯＤ）などのいくつかのディスプレイデバイスは、「スティクション」と呼ばれることがある影響を受ける。スティクションは、２つの表面が互いに接触したとき、または接触の可能性を高めるほど極めて接近したときに生じ得る。そのような影響により、２つの表面が分離せず、場合によってはＩＭＯＤが損なわれることがある。
【0032】
いくつかのＩＭＯＤ実装形態では、（吸収体および可動反射体などの）２つの反射面が接触しているときに、白色光が生成され得る。しかしながら、そのような場合にスティクションが問題を引き起こし得る。
【0033】
本明細書では、アナログＩＭＯＤを含むＩＭＯＤの様々な例について説明し、ここでは、ＩＭＯＤの（吸収体および反射体などの）２つの表面が接触しない、または接触するとは思えない状況で白色出力などの所望の出力が実現され得る。様々な実装形態では、波長ごとに異なる位相シフトをもたらす光学要素などの光学要素が使用され得る。この光学要素は、吸収体が可動反射体から非ゼロ距離にあるときに、（赤、緑、および青などの）複数の波長に位相シフトをもたらし、吸収体においてこれらの波長の低い電界振幅が生じるように構成され得る。結果として、これらの波長は吸収体によって実質的に吸収されず、ＩＭＯＤによって出力される。それにより、吸収体が可動反射体から分離されているときに、白色光出力が提供される。
【0034】
多種多様な構成、たとえば、多種多様な光学要素を使用して、様々な波長に位相シフトをもたらすことができる。たとえば、複数の異なる反射色フィルタ層がＩＭＯＤに含まれ、各層が異なるロケーションに位置することがある。反射色フィルタ層はそれぞれ、異なる色を反射することができ、それにより、それぞれの層によって反射される波長は、反射前および反射後に異なる距離を移動する。その結果、異なる光路長、ひいては異なる位相シフトが、異なる波長の各々にもたらされる。これらの波長が吸収体に到達したときに適切な位相をもたらすように、光路長の差が選択され得る。具体的には、位相により、様々な波長の電界強度が吸収体において低減され、その結果、これらの波長が吸収体において実質的に吸収されなくなることがある。
【0035】
別の例示的な実装形態では、ホログラムが、波長ごとに異なる位相をもたらすように構成され得る。同様に、異なる波長の各々にホログラムによってもたらされる位相シフトが、これらの波長が吸収体に到達したときに適切な位相をもたらすように選択され得る。
【0036】
別の例示的な実装形態では、回折格子などの回折光学要素が、角度によって異なる波長を回析するようにＩＭＯＤ内に含まれ得る。したがって、波長はそれぞれ、異なる光路に従い、ひいては異なる距離を移動する。これらの波長が吸収体に到達したときに適切な位相をもたらすように、異なる光路長が選択され得る。具体的には、位相により、様々な波長の電界強度が吸収体において低減され、その結果、これらの波長が吸収体によって実質的に吸収されなくなることがある。回折格子は反射格子を含み得る。
【0037】
別の例示的な実装形態では、ＩＭＯＤは、波長ごとに異なる屈折率を有する複数の層を含み得る。光が層を伝搬する中、異なる波長の各々に異なる位相シフトが与えられ得る。異なる波長の各々が、それぞれの波長が吸収体に到達したときに適切な位相を有するように、層の波長依存屈折率に従って、層の各々の厚さが選択され得る。
【0038】
別の例示的な実装形態では、ＩＭＯＤは、異なる波長の各々が吸収体において適切な位相を有するように、波長依存する複素屈折率を有する材料の少なくとも１つの層を含む。いくつかの実装形態では、たとえば、材料の複素屈折率の実部は、波長とともに上昇する。
【0039】
したがって、様々な実装形態では、様々な波長が吸収体において適切な位相を有するように、波長ごとに異なる位相シフトをもたらす光学要素が提供され得る。非ゼロ距離が可動ミラーと吸収体とを分離する場合に、吸収体における低い電界強度が、たとえば、吸収を低減し、その結果、複数の異なる波長構成要素が出力され、それにより、白色光を生成することがある。
【0040】
そのような特徴を有するＩＭＯＤはさらに、色ＩＭＯＤとして機能するように、黒およびＲＧＢ色を含め、白に加えて他の出力色をもたらすことができる。
【0041】
本開示で説明する主題の特定の実装形態は、１つまたは複数の潜在的な利点を実現するように実装され得る。たとえば、可動ミラーと吸収体とを接触させることによって白色光が出力されるＩＭＯＤ設計と比較して、白色光出力を生成するように構成されたＩＭＯＤにおいても、スティクションが低減され得る。
【0042】
説明する実装形態が適用され得る好適なＭＥＭＳデバイスの一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調整され得る。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方法である。
【0043】
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している。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。いくつかの実装形態では、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。
【0044】
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。いくつかの実装形態では、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、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、かつ／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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。
【0045】
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の両端間に印加された電圧Ｖ0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の両端間に印加された電圧Ｖbiasは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
【0046】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光１３を示す矢印と、左側のピクセル１２から反射する光１５と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（かつそれを通って）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（１つまたは複数の）波長を決定することになる。
【0047】
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（１つまたは複数の）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。いくつかの実装形態では、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）、半導体、および誘電体など、様々な金属など、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。いくつかの実装形態では、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膜（thickness）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、より伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで運ぶ（bus）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。
【0048】
いくつかの実装形態では、光学スタック１６の（１つまたは複数の）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」という用語を、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する。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。
【0049】
いくつかの実装形態では、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。
【0050】
図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示している。これらのＩＭＯＤは、限定はしないが、非ゼロ変調器ギャップ寸法を有する一方で白色出力を生成するＩＭＯＤを含む、上記で説明し、本出願中の他の箇所で説明するＩＭＯＤを含み得る。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【0051】
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。
【0052】
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している。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、一例では、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。
【0053】
いくつかの実装形態では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実装形態では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【0054】
各ピクセルの両端間に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、各ピクセルの両端間の電位差）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。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【0055】
図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧（release voltage）ＶＣREL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ＶＳHおよび低いセグメント電圧ＶＳLにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣREL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ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳLが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【0056】
高い保持電圧ＶＣHOLD_Hまたは低い保持電圧ＶＣHOLD_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ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳL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（voltage swing）、すなわち、高いＶＳHと低いセグメント電圧ＶＳL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。
【0057】
高いアドレス指定電圧ＶCADD_Hまたは低いアドレス指定電圧ＶCADD_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。いくつかの実装形態では、高いアドレス指定電圧ＶCADD_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ＶＳH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ＶＳL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ＶCADD_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ＶＳHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳL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。
【0058】
いくつかの実装形態では、変調器の両端間で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。いくつかの他の実装形態では、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。変調器の両端間の極性の交番（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。
【0059】
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している。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示している。それらの信号は、たとえば、図２の３×３アレイに印加され得、これは、図５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配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、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【0060】
第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣREL−緩和、およびＶＣHOLD_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。
【0061】
第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。
【0062】
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）の両端間の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）の両端間のピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【0063】
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）の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部（lower end）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。
【0064】
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。
【0065】
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、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実装形態では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実装形態では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【0066】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ａ〜図６Ｅは、可動反射層１４とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実装形態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に示す実装形態は、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。
【0067】
図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層（reflective sub-layer）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。いくつかの実装形態では、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（ＳｉＯ2）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ2／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ2３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。いくつかの実装形態では、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。
【0068】
図６Ｄに示すように、いくつかの実装形態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、（ピクセル間にまたはポスト１８の下になど）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。いくつかの実装形態では、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、いくつかの実装形態では、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、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ＳｉＯ2層の場合は、四フッ化炭素（ＣＦ4）および／または酸素（Ｏ2）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ2）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実装形態では、ブラックマスク２３はエタロン（etalon）または干渉スタック（interferometric stack）構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実装形態では、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。
【0069】
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の実装形態は支持ポスト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、干渉変調器の両端間の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。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁（１０倍以上）薄い。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【0070】
図６Ａ〜図６Ｅに示す実装形態などの実装形態では、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。これらの実装形態では、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、いくつかの実装形態では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａ〜図６Ｅの実装形態は、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。
【0071】
図７は、干渉変調器のための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａ〜図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実装形態では、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装され得る。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上での光学スタック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、いくつかの他の実装形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、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。
【0072】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６上での犠牲層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除去され（ブロック９０参照）、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（ＸｅＦ2）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、物理蒸着（ＰＶＤ、たとえば、スパッタリング）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、熱化学蒸着（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。
【0073】
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に示すようにポスト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（aperture）を形成するために犠牲層２５をパターニングすることと、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（酸化ケイ素など、ポリマーまたは無機材料などの）材料を堆積させることとを含み得る。いくつかの実装形態では、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と、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。
【0074】
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、（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射層など）反射層堆積を含む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（electrically conductive layer）と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放（unreleased）」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。
【0075】
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に示すようにキャビティ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、所望の量の材料を除去するのに有効である時間期間の間、固体ＸｅＦ2から生じた蒸気など、たとえば、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、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削除される。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、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「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【0076】
図１〜図８に関して本明細書で説明したように、干渉変調器が、２つのモード、すなわち、固有の色（たとえば、赤、緑または青の反射光）をもたらすモード、および、たとえば黒の状態をもたらすモードの間で動作するように構成され得る。そのような色固有のＩＭＯＤ（たとえば、赤、緑および青）の集合が、色ピクセルを形成するように配置され得る。
【0077】
上記で説明したように、２つモード、すなわち可動ミラーが完全に作動しているモードとミラーが緩和しているモードとを有するＩＭＯＤの様々な実装形態は、双安定と呼ばれ得る。可動層（反射体または吸収体のいずれか）が完全作動位置と緩和位置との間のギャップ内の１つまたは複数の中間位置に設定され得るＩＭＯＤの他の実装形態は、３状態ＩＭＯＤ（状態の総数が３つである場合）およびアナログＩＭＯＤと呼ばれ得る。可動層が異なる中間位置に設定されるとき、異なる色出力が生じ得る。
【0078】
ギャップ寸法に対するＩＭＯＤに関連する色の依存性を利用して、色ピクセルを単一の変調器から構成することができ、この場合、ギャップ寸法を調整して、様々な色をもたらすことができる。そのような変調器は、場合によってはアナログ色ＩＭＯＤと呼ばれ得る。
【0079】
アナログＩＭＯＤを含むいくつかのＩＭＯＤでは、（反射体と吸収体との間にギャップが形成されるように）反射体から離れた吸収体によって出力色が決定され得る。たとえば、図９Ａは、入射光（矢印１０２）を受け取っているディスプレイデバイス１００の２つの例示的なアナログ色ピクセルを概略的に示している。第１のピクセルは、ｚ１のギャップによって反射体１０４から離れた吸収体１０６を有することが示されており、第２のピクセルは、ｚ２のギャップによって反射体１０４から離れた吸収体１１０を有することが示されている。ピクセルは同じ反射体に基づいても基づかなくてもよいことに留意されたい。
【0080】
さらに、この例では、吸収体１０６および１１０は可動のものとして、反射体１０４は固定のものとして示されている。また、この例における光は、（反射体側ではなく）吸収体側からＩＭＯＤに入射している。光の少なくとも一部は、吸収体１０６および１１０を透過され、反射体１０４から反射し、別の部分は吸収体１０６および１１０から反射する。その結果、ＩＭＯＤの吸収体側にＩＭＯＤから反射された出力がもたらされる。そのような構成は多くの点で、図１および図６Ａ〜図６Ｅに示すＩＭＯＤと異なる。しかしながら、本明細書での考察は、両方のタイプの構成および他の構成に当てはまる。たとえば、様々な実装形態では、反射体は可動であり、吸収体は静的である。
【0081】
異なるギャップ寸法ｚ１およびｚ２に基づいて、第１および第２のピクセルは、入力光１０２の反射からそれぞれ第１および第２の色をもたらすものとして示されている。吸収体１０６および１１０ならびに／または反射体１０４は、いくつかの方法で移動してギャップ寸法を増加または減少させ得る。
【0082】
図９Ｂでは、２つの例示的な色ピクセルが、入力光１０２に対する黒および白（矢印１１４）の出力応答をもたらすためにｚBおよびｚWまで低減したそれらのギャップを有することが示されている。「白」反射は、人間の眼によって白色光として知覚される波長構成要素を有する光の反射を指し得る。いくつかの実装形態では、白反射は、白らしい色反射を作るように結合する波長のブロードバンドを有する反射光を含む。いくつかの実装形態では、白色光は、赤成分、緑成分および青成分などの明確な色成分を含み、たとえば、赤、緑および青の波長に集中した明確な色のピークを伴うスペクトルを有する。したがって、図９Ａおよび図９Ｂから、アナログＩＭＯＤが、単一の干渉変調器から、かなり多くの色ならびに黒および白を表示できるという望ましい特性を有することがわかる。
【0083】
いくつかのアナログＩＭＯＤの光学的動作について、図１０Ａ〜図１０Ｅに関して説明する。ＩＭＯＤは、図１０Ａ〜図１０Ｅに示すように、入射光を反射する（金属ミラーなどの）ミラー１３０を含み得る。波は、振幅でピークとヌルとを交番することによって特徴づけられ、振幅は、波のエネルギー（ピーク時に最高、ヌル時に実質的にない）を表す。水平線１７０は、波振幅に視覚的基準を提供するために含まれる。図１０Ａ〜図１０Ｅは、ミラー１３０からの距離に応じた様々な波長の有色光の波を概略的に示している。波は、定在波である。図１０Ａでは、様々な波長（色）の反射光の波が、赤色光の波を表すＲ１４０、緑色光の波を表すＧ１５０、および青色光の波を表すＢ１６０で示されている。ミラー１３０の反射面において、波Ｒ１４０，Ｇ１５０およびＢ１６０の各々は、金属ミラー面の境界条件によって課された基本的なヌルを有する。金属ミラー面におけるそのような境界条件は一般に、反射波の波長とは無関係である。
【0084】
図１０Ａ〜図１０Ｅに示すＩＭＯＤは、ミラー１３０に対する分離距離が調整され得る吸収体１２０をさらに含む。吸収体１２０は、所与の波のエネルギーを吸収するように構成され得る。波に関連するエネルギーに関して、吸収体１２０において波の振幅がそのヌルを一定量だけ上回るときに、エネルギー吸収が吸収体１２０によって生じ得る。一方、吸収体１２０において実質的なヌルを有する波のエネルギーは、一般に吸収されず、したがってその波は実質的に吸収体１２０を透過される。
【0085】
上記に基づいて、図１０Ａは、吸収体１２０がミラー１３０の反射面に位置するか、反射面にかなり近いところに位置する構成を示している。ミラー１３０の金属表面は、光の各波長がミラー１３０において基本的なヌルを有するという境界条件を課すので、波Ｒ１４０、Ｇ１５０およびＢ１６０の各々の振幅は一般に、吸収体１２０においてヌルである。したがって、３つの色すべてが吸収体１２０を透過され、ＩＭＯＤにおいて白色となる。
【0086】
本明細書の説明では、白色または白状態は、赤色、緑色および青色から生じるものとして説明される。しかしながら、２つ以上の色による他の組合せも、白色または任意の他の望ましい色をもたらすことができ、本開示の１つまたは複数の特徴はそのような状態に当てはまり得ることを理解されよう。
【0087】
図１０Ｂでは、吸収体１２０がミラー１３０の反射面から分離され、それにより、Ｒ波、Ｇ波、およびＢ波のすべての振幅（矢印１４２、１５２および１６２によって示される振幅の値）がヌル１７０を大幅に上回ることが示されている。いくつかの実装形態では、そのような位置にある吸収体１２０は、反射の正味効果が黒に見えるように、Ｒ波、Ｇ波、およびＢ波からほぼ等しい量のエネルギーを吸収し得る。
【0088】
図１０Ｃでは、吸収体１２０がミラー１３０の反射面からさらに分離され、それにより、Ｒ波１４０およびＧ波１５０の振幅１４２および１５２はヌル水準１７０を大幅に上回るが、Ｂ波の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｒ波１４０およびＧ波１５０は、吸収体１２０によって、異なる度合いで吸収され、Ｂ波１６０は透過されて、ＩＭＯＤは青色を表示する。
【0089】
図１０Ｄでは、吸収体１２０がミラー１３０の反射面からさらに分離され、それにより、Ｒ波１４０およびＢ波１６０の振幅１４２および１６２はヌル水準１７０を大幅に上回るが、Ｇ波１５０の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｒ波１４０およびＢ波１６０は、吸収体１２０によって、異なる度合いで吸収され、Ｇ波１５０は透過されて、ＩＭＯＤは緑色を表示する。
【0090】
図１０Ｅでは、吸収体１２０がミラー１３０の反射面からさらに分離され、それにより、Ｇ波１５０およびＢ波１６０の振幅１５２および１６２はヌル水準１７０を大幅に上回るが、Ｒ波１４０の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｇ波１５０およびＢ波１６０は、吸収体１２０によって、異なる度合いで吸収され、Ｒ波１４０は透過されて、ＩＭＯＤは赤色を表示する。
【0091】
同様の方法でＩＭＯＤによって他の色が表示され得る。
【0092】
図９および図１０に関して説明した例示的なＩＭＯＤでは、（たとえば、図９Ｂ第２のピクセル、右側のピクセルにおける、また図１０Ａにおける）白状態は、吸収体および反射体が接触するか、または十分に近くにあって、接触が避けられないか、もしくは接触する可能性が高いほどであることよって実現される。吸収体面が反射面に接触しているか、または十分に近くにあるとき、「スティクション」として知られる現象により、吸収体が望ましくない形で反射体にくっつくことがある。吸収体がくっついたそのようなＩＭＯＤは、永続的に損なわれ得る。
【0093】
したがって、スティクションを減らすための１つの手法として、反射体から吸収体を分離することがある。たとえば、ＩＭＯＤが黒状態、色状態、および白状態にあるときに、エアギャップが反射体から吸収体を分離するように、ＩＭＯＤは構成され得る。ＩＭＯＤの様々な出力状態に関する吸収体と反射体との間のエアギャップをもたらす様々な実装形態について、以下で説明する。
【0094】
図９および図１０に関して説明した例示的なＩＭＯＤでは、吸収体における入射光波の位相は一般に、吸収体から金属反射ミラーまでの距離によって決定される。これは、金属反射体が光波に境界条件を課すからである。境界条件は、すべての波長において、波の振幅が金属反射面においてヌルであることである。したがって、入射光が干渉性か非干渉性かにかかわらず、また波長にかかわらず、金属ミラー面から反射された波は、金属反射体面において実質的なヌルを有する。同様に、反射体面で位相基準が提供され、この位相基準はゼロ振幅に対応する。この境界条件によって確立された位相基準は、ＩＭＯＤにおける様々なロケーションにおける波の位相を決定する。さらに、この位相基準は、ＩＭＯＤに関し、どの１つまたは複数の波長が吸収体においてヌルを有し、ひいては吸収が低減するかを定める。同様に、この位相基準は、どの１つまたは複数の波長が吸収体を通過し、どの色がＩＭＯＤによって表示されるかを決定する。
【0095】
加えて、すべての波長が金属反射体面においてヌルであることを求める境界条件の結果として、白のＩＭＯＤ出力をもたらす吸収体のロケーションが決定される。特に、様々なＩＭＯＤ構成では、白状態は一般に、吸収体が金属ミラー面に接触しているか、または金属ミラー面に非常に近くて、吸収体において波長がヌルになるほどであるときに生じる。したがって、波長は実質的に吸収されず、白色光出力が生じる。
【0096】
しかしながら、本開示のいくつかの実装形態では、複数の波長がヌルである位相基準が、ミラー面以外のロケーションにおいて提供され得る。代わりに、複数の波長がヌルである位相基準が、反射体から離れたＩＭＯＤ内のロケーションにおいて提供され得る。様々な実装形態では、たとえば、位相基準が位置する反射体から非ゼロ距離に吸収体が位置することがある。吸収体が両方向において実質的に同じように動作すると仮定すると、吸収体において振幅ヌルを有する光波は、それにより、実質的に吸収されず、光波は通過することが許容される。
【0097】
反射体から離れた特定のロケーションにおいて様々な波長がヌルである位相基準が、非限定的な例として本明細書で説明する１つまたは複数の位相シフト光学要素によって提供され得る。そのような光学要素は、ＩＭＯＤに入射する波長ごとに異なる位相を与えるか、または生じさせるように構成され得る。そのような光学要素の例示的な実装形態は、波長ごとに異なる屈折率を有する材料の層を含む。これらの層を通じた光の伝搬により、様々な波長は位相シフトを経験し、この位相シフトは波長ごとに異なる。そのような光学要素の他の例示的な実装形態は、波長ごとに異なる位相シフトを与えるホログラムを含む。角度によって異なる波長を回析し、その結果、波長ごとに異なる光路距離を生じさせる反射回折格子などの光格子はまた、波長ごとに異なる位相シフトを生じさせる。たとえば、図１５〜図１９を参照されたい。他のタイプの光学要素も使用され得る。
【0098】
いくつかの実装形態では、そのような光学要素は、吸収体における反射波の得られる位相が振幅ヌルに対応するように、様々な波長を位相シフトさせるように構成され得る。たとえば、光学要素は、吸収体が反射体の表面からエアギャップによって離れているときに、吸収体において（Ｒ、ＧおよびＢなどの）様々な色が振幅ヌルを有するように、これらの色を位相シフトさせるように構成され得る。それにより、吸収体が反射体から特定の距離だけ分離されているときに、白表示出力が作られる。そのような構成は、吸収体が反射体と接触することによって白が生成される、ＩＭＯＤに関連する上述のスティクション問題を低減または解消し得る。
【0099】
たとえば、図１１Ａは、いくつかの実装形態において、ＩＭＯＤ２００が吸収体２２０と反射体２３０とを含み得ることを示している。ＩＭＯＤ２００は、ｚ0のギャップ２１０寸法から生じた反射波（たとえば、Ｒ波２３２、Ｇ波２３４およびＢ波２３６）が吸収体２２０において振幅ヌルを有して、吸収体２２０を通過し、白表示出力をもたらすように構成され得る。たとえば、様々な実装形態では、吸収体２２０および／または反射体２３０は可動であり、吸収体と反射体との間の距離ｚ0を確立するように移動し得る。したがって、吸収体は、Ｒ２３２、Ｇ２３４およびＢ２３６の波長にとってヌルに位置し、これらの波長は吸収体を通過することを許容される。
【0100】
いくつかの実装形態では、黒および様々な色の出力の形成が、図１０Ｂ〜図１０Ｅに関して説明した方法と同様の方法で、ｚ0（白出力）からギャップ寸法を増やすことによって実現され得る。より詳細には、図１１Ｂでは、吸収体２２０が反射体２３０から分離されて、ｚ0＋ｚBlackの寸法を有するギャップ２５２を画定し、それにより、反射Ｒ波２３２、Ｇ波２３４およびＢ波２３６のすべての振幅がヌル２４０を大幅に上回ることが示されている。いくつかの実装形態では、そのような位置にある吸収体２２０は、ＩＭＯＤ２００からの反射の正味効果が黒に見えるように、Ｒ波２３２、Ｇ波２３４、およびＢ波２３６からほぼ等しい量のエネルギーを吸収し得る。
【0101】
図１１Ｃでは、吸収体２２０が反射体２３０からさらに分離されて、ｚ0＋ｚBの寸法を有するギャップ２６２を画定し、それにより、反射Ｒ波２３２およびＧ波２３４の振幅はヌル２４０を大幅に上回るが、反射Ｂ波２３６の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｒ波２３２およびＧ波２３４は、吸収体２２０によって吸収され、Ｂ波２３６は透過されて、ＩＭＯＤは青色を表示する。
【0102】
図１１Ｄでは、吸収体２２０が反射体２３０からさらに分離されて、ｚ0＋ｚGの寸法を有するギャップ２７２を画定し、それにより、反射Ｒ波２３２およびＢ波２３６の振幅はヌル２４０を大幅に上回るが、反射Ｇ波２３４の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｒ波２３２およびＢ波２３６は、吸収体２２０によって吸収され、Ｇ波２３４は透過されて、ＩＭＯＤは緑色を表示する。
【0103】
図１１Ｅでは、吸収体２２０が反射体２３０からさらに分離されて、ｚ0＋ｚRの寸法を有するギャップ２８２を画定し、それにより、反射Ｇ波２３４およびＢ波２３６の振幅はヌル２４０を大幅に上回るが、反射Ｒ波２３２の振幅は実質的なヌルにあることが示されている。したがって、Ｇ波２３４およびＢ波２３６は、吸収体２２０によって吸収され、Ｒ波２３２は透過されて、ＩＭＯＤは赤色を表示する。
【0104】
同様の方法でＩＭＯＤによって他の色が表示され得る。
【0105】
本明細書で説明するように、複数の波長がヌルである、反射体から離れた位相基準が提供され得る。次いでＩＭＯＤの吸収体が、この位相基準のロケーションに移動し得る。それによって、吸収体が反射体から分離されているときに、ＩＭＯＤは白出力の形成を許容し得る。複数の波長がヌルである、反射体から離れた位相基準を提供するために、ＩＭＯＤは、位相基準のロケーションにおいて様々な波長がヌルとなるように、様々な波長の位相をシフトさせるように構成され得る。
【0107】
吸収体３０２は、ｚ0の距離だけ反射体３０４から分離されており、ギャップが、反射体３０４から吸収体３０２を分離している。このギャップはエアギャップを含み得る。このギャップは、不活性ガスで満たされることもあり、場合によっては真空であり得る。吸収体３０２と反射体３０４との間にこのオープン領域またはオープンキャビティが存在することにより、スティクション問題の可能性が低下する。いくつかの実装形態では、このギャップは、少なくとも５０ナノメートルまたは少なくとも１００ナノメートルであるが、より大きいまたはより小さい場合もある。
【0108】
上記で説明したように、吸収体３０２および反射体３０４の一方または両方が移動してこの距離ｚ0を確立し得るように、ＩＭＯＤ３００は構成され得る。しかしながら、この例を論じる際には、吸収体３０２は可動であるものとする。
【0109】
ＩＭＯＤ３００は、たとえば異なる波長の位相を異なる量だけシフトさせる光学要素３３８を使用して位相を与えるように構成され得る。光学要素３３８は、たとえば、図１５〜図１８に示すような光位相をシフトさせる光学要素を含み得る。光学要素３３８は、反射体３０４からｚ0であるロケーションにおいて２つ以上の異なる波長がヌルとなるように、２つ以上の異なる波長に位相シフトをもたらし得る。ＩＭＯＤの吸収体３０２は、これらの２つの波長が吸収体によって実質的に吸収されないように、その位置に配置され得る。同様に、対応する反射波は、実質的に吸収されることなく、戻って吸収体３０２を通過し、ＩＭＯＤ３００から出る。したがって、ＩＭＯＤ３００はブロードバンド光３１０を受け取り、光の少なくとも２つ以上の選択された波長（矢印３２２、３２４）を出力する。そのような２つ以上の波長を選択して、所望の色出力をもたらすことができる。
【0110】
光学要素は他の場所に位置し得ることに留意されたい。加えて、異なる実装形態では、２つ以上の光学要素３３８が使用される場合があり、異なるロケーションに配置される場合がある。
【0111】
図１２の構成のより具体的な例となるそのようなＩＭＯＤからの白色出力を考察することができる。図１３は、たとえばＩＭＯＤ３３０が、ｚ0の距離だけ反射体３３４から分離された吸収体３３２を含み得ることを示している。さらに、吸収体３３２は、ギャップによって反射体３３４から分離されており、それにより、スティクションの発生が減少する。上述したように、このギャップはエアギャップであり得る。このギャップは、不活性ガスで満たされることもあり、場合によっては真空であり得る。吸収体３３２と反射体３３４との間にこのオープン領域またはオープンキャビティが存在することにより、白色光を出力するときのスティクション問題の可能性が低下する。いくつかの実装形態では、このギャップは、少なくとも５０ナノメートルまたは少なくとも１００ナノメートルであるが、より大きいまたはより小さい場合もある。
【0112】
ＩＭＯＤ３３０は、様々な波長が反射体３３４からｚ0の距離のロケーションにおいてヌルまたは低減された電界強度を有するように、様々な波長に位相を与えるように構成された光学要素３３８を含み得る。吸収体３３２において電界が低減され、ひいては吸収が低減されることにより、反射波は戻って吸収体を通過し、ＩＭＯＤ３３０から出る。したがって、ＩＭＯＤ３３０は照明光３１０を受け取り、白色出力を生成するＲ、Ｇ、Ｂ（矢印３４２、３４４、３４６）などの光の波長構成要素をもたらすことができる。
【0113】
上記で説明したように、光学要素３３８は他の場所に位置し得る。また、上述のように、異なる実装形態では、２つ以上の光学要素３３８が使用される場合があり、異なるロケーションに配置される場合がある。
【0114】
いくつかの実装形態に関して、吸収体４２０および反射体４２５がギャップによって分離されているときに、ＩＭＯＤ４００が所望の色出力（たとえば、白色出力）をもたらす方法のさらなる説明を、図１４に関連して行う。たとえば、様々な実装形態では、ＩＭＯＤ４００が吸収体４２０において、低い電界に対応する基準位相φ＝φ0を有することが望ましい。図１４に示すように、ＩＭＯＤ４００に入射する光４１０の一部分４３０が、吸収体４２０を透過され、反射体４２５へ伝搬する。この光４３０の少なくとも一部分４４０が、反射体４２５から反射され、吸収体４２０に戻される。ＩＭＯＤ４００における反射体４２５から反射され、吸収体４２０に戻された波は、λの波長を有する波の場合、【数1】
【0115】
（上式で、ｚ0は、吸収体４２０と反射体４２５との間の所与の、または所望の非ゼロギャップを表す）の位相を与えられる。様々な実装形態では、吸収体４２０において得られる位相は、基準位相φ＝φ0に等しく、その結果、電界強度はヌルとなるか、大幅に低減される。
【0116】
いくつかの実装形態では、図１４のＩＭＯＤ４００は、たとえば、反射体４２５からｚ0のロケーションにおいて、様々な波長が同様に低い電界振幅を有するように、様々な波長に位相シフトを与え得る（想像線で示された）位相シフト光学要素４３８を提供され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤ４００は、反射体４２５からｚ0のロケーションにおいて、それぞれの電界が低減されるか、または実質的にヌルとなるように、少なくとも２つの特定の波長に、またいくつかの実装形態では少なくとも３つの特定の波長に適切な位相シフトを与えるように構成され得る。いくつかの実装形態では、少なくとも３つの波長は、赤色、緑色および青色に関連する波長を含み、吸収体４２０は、反射体４２５からｚ0のロケーションに位置する。
【0117】
いくつかの実装形態では、図１４のＩＭＯＤ４００は、式１によってもたらされた与えられた位相シフトにより、波長範囲において反射体４２５からｚ0のロケーションに位相φ＝φ0が生じる。いくつかの実装形態では、そのような範囲は、入射照明光４１０に関連する色の範囲を含み得る。いくつかの実装形態では、そのような範囲は赤色、緑色および青色を含み得る。
【0118】
様々な実装形態では、図１２〜図１４に関して説明した１つまたは複数の特徴を有するＩＭＯＤは、いくつかの方法で構成され得る。図１５〜図１８は、そのようなＩＭＯＤの非限定的な例を示している。図１５〜図１８は、たとえば、様々な波長がそれぞれ吸収体において実質的にヌルを有するように、波長ごとに異なる位相シフトをもたらした異なる光学要素を示している。
【0119】
図１５における例示的な構成６５０に示すように、反射体は、（薄膜反射フィルタなどの）いくつかの波長選択反射要素６５４ａ、６５４ｂ、６５４ｃを含み得る。各膜６５４ａ、６５４ｂ、６５４ｃは、特定の色、波長または波長範囲に比較的高い反射率をもたらす一方で、他の波長を透過するように調整され得る。それにより、たとえば、吸収体６５２からｚ0の距離に位置する（したがってギャップ６５６を提供する）第１の膜６５４ａは、選択的に青色光、光線６６６を反射し、緑および赤などの他の色を透過するように調整され得る。同様に、吸収体６５２から順にさらに離れて位置する第２の膜６５４ｂおよび第３の膜６５４ｃは、選択的に緑色光、光線６６４と赤色光、光線６６２とを反射するように調整され得る。緑反射フィルタ６５４ｂは、赤反射フィルタ６５４ｃによって反射される少なくとも赤色光を透過することができる。この例では、反射フィルタは、反射する波長が短いほど、吸収体６５２の近くに配置され、反射する波長が長いほど、吸収体６５２から離れる。したがって、波長が短い場合よりも長い場合の方が、光路長は長い。同様に、波長が長くなるほど、位相シフトは大きくなり得る。
【0120】
得られる反射色光線６７６、６７４および６７２が吸収体６５２に到達し、位相がそれらのそれぞれの移動距離によって影響されることが示されている。例示的な３つの薄膜反射フィルタ６５４の配置は、反射色光線６７６、６７４、および６７２がすべて、吸収体６５２においてまたはその近くで実質的なヌルを有し、それにより出力として白色状態（光線６８２、６８４および６８６）が生じるように選択され得る。
【0121】
ダイクロイックフィルタ、干渉フィルタ、または他のフィルタおよびフィルタの組合せが使用され得る。
【0122】
下記は、吸収体と赤、緑、および青の反射体の反射面との間の例示的な間隔を記載した表である。図１５を参照すると、ＬR＝ｚｏ＋ｚR、ＬG＝ｚｏ＋ｚG、およびＬB＝ｚｏ＋ｚBとなっている。【表1】
【0123】
図１６は例示的な構成７００を示しており、反射体７０４が、ｚ0の寸法を有するギャップ７０６を画定するように吸収体７０２から離れた反射ホログラムを含む。そのようなホログラムは、色ごとに異なる位相を与えるように構成され得る。たとえば、ホログラム７０４に入射した赤光線７１２、緑光線７１４、および青光線７１６は、ホログラム７０４によって与えられた異なる位相（ΔφR、ΔφG、ΔφB）を有する光線７２２、７２４および７２６に反射されることが示されている。いくつかの実装形態では、波長が長くなるほど、提供される位相シフトが大きくなる。
【0124】
それらのそれぞれの位相を有する得られる反射色光線７２２、７２４、７２６は、吸収体７０２においてまたはその近くで実質的なヌルを有するように吸収体７０２に到達し、それにより出力として白色状態（光線７３２、７３４、７３６）が生じることが示されている。図１６に示す実施形態などのいくつかの実装形態では、ホログラム７０４はそれ自体、別個の反射体が必要とされないように反射機能を提供し得る。２つ以上のホログラムが使用されることもある。ホログラムは、表面ホログラムまたは体積ホログラムであり得る。光学要素のいくつかの非限定的な例はまた、表面または体積回折光学要素と、回折と角度分散とをもたらすように構成された回折特徴を有するブラッグ層とを含み得る。
【0125】
図１７は例示的な構成７５０を示しており、吸収体７５２を通過して（ｚ0−ｄ1−ｄ2−ｄ3の寸法を有する）ギャップ７５６を横断する光線が、反射体７５４の前にいくつかの光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄに遭遇する。光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄのそのような集合は、所望の反射および位相導入特性をもたらすように構成され得る。詳細には、層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄに使用される材料は、波長ごとに異なる屈折率を有し得る。それにより、光が層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄを伝搬する中で、波長ごとに異なる位相シフトが与えられる。層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄの厚さは、様々な波長構成要素が吸収体において適切な位相を有するように適正な位相シフトをもたらすように選択され得る。吸収体７５２における位相は、たとえば、吸収体において複数の波長構成要素にヌルを提供することができる。いくつかの実装形態では、反射体７５４は、ミラー面を含むことができる。
【0126】
したがって、いくつかの実装形態では、各光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄは、計算された厚さｄと計算された屈折率ｎとを有する。たとえば、反射体７５４は、４つの層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄが前にあり、厚さがｄ1、ｄ2、ｄ3およびｄ4であり、波長λに依存する屈折率がｎ1（λ）、ｎ2（λ）、ｎ3（λ）およびｎ4（λ）であることが示されている。赤光線７６２、緑光線７６４、および青光線７６６は、４つの光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄを通過し、反射体７５４から反射されることが示されている。光線７６２、７６４、および７６６は、４つの例示的な光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄの一部または全部を通過する中で、（それぞれの屈折率ｎ1（λ）、ｎ2（λ）、ｎ3（λ）およびｎ4（λ）ならびに厚さｄ1、ｄ2、ｄ3およびｄ4に起因して）異なる位相変化を受ける。得られる反射色光線７７２、７７４、および７７６は、吸収体７５２においてまたはその近くで実質的なヌルを有するように吸収体７５２に到達し、それにより白色状態（光線７８２、７８４、７８６）出力が生じることが示されている。
【0127】
いくつかの実装形態では、光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃならびに７５５ｄの厚さｄ1、ｄ2、ｄ3およびｄ4ならびに屈折率ｎ1（λ）、ｎ2（λ）、ｎ3（λ）およびｎ4（λ）は、（たとえば、薄膜最適化ソフトウェアを使用して）数値計算を含むいくつかの方法で計算され得る。いくつかの実装形態では、吸収体７５２が反射体７５４からｚ0の距離にあるときに、Ｒ色光線、Ｇ色光線、Ｂ色光線の位相が吸収体７５２において実質的なヌルを有するように、光学層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄならびにそれらの厚さｄ1、ｄ2、ｄ3およびｄ4が選択され得る。それにより、吸収体７５２がたとえばエアギャップによって反射体７５４から分離されているときに白色状態がもたらされる。
【0128】
４つの層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄが図１７に示されているが、より多いまたはより少ない層を使用してもよい。加えて、層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄのロケーションは他の場所であり得る。たとえば、層７５５ａ、７５５ｂ、７５５ｃおよび７５５ｄの一部または全部は、反射層７５４よりも吸収体７５２に近くてよい。
【0129】
図１８は例示的な構成８００を示しており、吸収体８０２の１つもしくは複数の層、誘電体８０４の１つもしくは複数の層、および／または反射体８０６の１つもしくは複数の層が、所望の光学的特性をもたらすように所望の材料から形成され得る。詳細には、層８０２、８０４および８０６に使用される材料は、波長ごとに異なる屈折率を有し得る。それにより、光が層８０２、８０４および８０６を伝搬する中で、波長ごとに異なる位相シフトが与えられる。層の厚さは、様々な波長構成要素が吸収体８０２において適切な位相を有するように適正な位相シフトを提供するように選択され得る。吸収体８０２における位相は、たとえば、吸収体において複数の波長構成要素にヌルを提供することができる。
【0130】
この例では、赤光線８１２、緑光線８１４、および青光線８１６は、吸収体８０２を通過しており、反射される前に、反射体８０６の前にある誘電体８０４を通過することが示されている。図示の例では、吸収体８０２および誘電体８０４はギャップ８０８を画定する。いくつかの実装形態では、誘電体８０４は、たとえば、誘電体と反射体８０６との間にギャップが画定されるように、より吸収体８０２の方に位置し得る。
【0131】
得られる反射色光線８２２、８２４、８２６は、吸収体８０２が反射体８０６からｚ0だけずらされているときに、吸収体においてまたはその近くで実質的なヌルを有するように吸収層８０２に到達し、それにより出力として白色状態（光線８３２、８３４および８３６）が生じることが示されている。
【0132】
いくつかの実装形態では、図１８に関して説明した上述の設計は、数値計算が利用され得るという点で、図１７に関して説明した設計と同様であり得る。たとえば、関係する様々な光学層８０２、８０４および８０６の寸法および材料構成要素は、ＩＭＯＤが少なくとも１つの状態にあるときに吸収体が配置される位置において実質的なヌルをもたらすように調整され得る。しかしながら、いくつかの実装形態では、図１８に示す構成は、実質的に完全な複素屈折率が考慮され得るという点で、図１７の構成と異なり得る。
【0133】
所与の光学材料の場合、その複素屈折率はｎ＝ｎ＋ｉкによって表され、この式の実部分ｎは、位相速度を表す屈折率であり、虚部кは、材料における吸収損失を表す減衰係数である。したがって、複素屈折率（図１８の例ではｎ1、ｎ2、ｎ3）は、所望の材料構成に達するように変更することを許容され得る。いくつかの実装形態では、たとえば、吸収体８０２および誘電体層８０４のうちの少なくとも１つは、波長に応じて上昇する屈折率ｎ1、ｎ2を有し得る。屈折率のそのような上昇は、関係が逆である（波長に応じて屈折率ｎが低下する）多くの光学材料とは異なる。
【0134】
図１８に関連して吸収体８０２、誘電体８０４、および反射体８０６を、様々な波長構成要素に適正な位相シフトをもたらすように調整されるものとして論じているが、より多いまたはより少ない層の寸法および複素屈折率を考慮し、設定して所望の位相を実現することができる。さらなる層を追加してよく、１つまたは複数の層のロケーションは実装形態ごとに異なり得る。
【0135】
１つの例示的な薄膜設計では、適切な複素屈折率を有する多層が、図１９に示す白点反射スペクトルに関連する２０ｎｍのエアギャップ分離をもたらす。この薄膜設計に含まれる層は、複素屈折率の値とともに表２に記載されており、これは可視スペクトル内のミッドバンド周辺のＳＯＰＲＡデータベースからのものである。これらの材料の分散については、ここでは示していない。【表2】
【0136】
図１５〜図１８に関して説明した様々な例では、波長依存位相差の導入は、キャビティに対して位置する要素またはアセンブリを介して実施されるものとして説明している。そのような構成の各々について、そのような波長依存位相が，キャビティの１つもしくは複数の他のロケーションまたはキャビティの外部に、透過型動作モードおよび／または反射型動作モードの一方または両方を介して導入されることもあることが理解されよう。場合によっては，波長依存位相シフトをもたらす光学要素３３８の部分は、２つ以上のロケーションに分散され得る。そのような波長依存位相をもたらすそのような要素またはアセンブリが、表面または体積要素またはアセンブリとして実装され得ることも理解されよう。
【0137】
図２０は、図１２〜図１８に関して説明したＩＭＯＤと同様のＩＭＯＤを製作するように実施され得る例示的なプロセス３５０を示している。ブロック３５２に示すように、反射体３０４および３３４が提供され得る。ブロック３５４に示すように、ＩＭＯＤを形成するために反射体３０４および３３４に対して、吸収体３０２および３３２が配設され得る。ブロック３５６に示すように、変調器は、吸収体３０２および３３２と反射体３０４および３３４とが、スティクションの発生を低減するために両者間にギャップまたはオープン領域をもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ分離されているときに、所望の色出力（たとえば、白色出力）状態をもたらすように構成され得る。具体的には、図１５〜図１８に関連して上述した光学要素などの１つまたは複数の光学要素３３８が使用され得る。
【0138】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、吸収体と反射体とがｚ0の非ゼロ距離だけ分離されているとき、および実質的に白色の（ブロードバンド）光が干渉変調器に入射したときに、実質的に白色を反射することが可能な干渉変調器を含む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している。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。
【0139】
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、また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。
【0140】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【0141】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図２１Ｂ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、信号をフィルタ処理する）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべての構成要素に電力を与えることができる。
【0142】
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。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇまたはｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、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（登録商標））、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、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。
【0143】
いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【0144】
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。
【0145】
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。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。
【0146】
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。
【0147】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（たとえば、ＩＭＯＤコントローラ）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（たとえば、ＩＭＯＤディスプレイドライバ）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（たとえば、ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイ）であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実装形態は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【0148】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【0149】
電源５０は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【0150】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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、かつ様々な構成において実施され得る。
【0151】
本明細書で開示する実装形態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装され得る。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装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、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。
【0152】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。いくつかの実装形態では、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。
【0153】
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装され得る。また、本明細書で説明した主題の実装形態は、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、実装され得る。
【0154】
本開示で説明した実装形態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装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態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形態も、必ずしも他の実装形態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、実装された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。
【0155】
また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明した様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実装され得る。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。
【0156】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。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、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態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、他の実装形態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。以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
光を反射するように構成された反射体と、
前記反射体と吸収体との間にギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と、
前記吸収体と前記反射体との間に前記ギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収体および前記反射体が分離されているときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過するように、前記反射体および前記吸収体に対して配設された光学要素と
を備える光デバイス。
［２］
前記反射体は、前記光デバイスに対する電気信号の印加に伴って移動するように構成される、［１］に記載の光デバイス。
［３］
前記反射体および前記吸収体は金属を含む、［１］に記載の光デバイス。
［４］
前記光学要素は回折格子を含む、［１］に記載の光デバイス。
［５］
前記光学要素は少なくとも１つの波長選択反射フィルタを含む、［１］に記載の光デバイス。
［６］
前記光学要素はホログラムを含む、［１］に記載の光デバイス。
［７］
前記光学要素は、波長とともに変化する屈折率を有する材料の複数の層を含む、［１］に記載の光デバイス。
［８］
前記光学要素は、複素屈折率を備える材料の少なくとも１つの層を含む、［１］に記載の光デバイス。
［９］
前記光学要素は前記吸収体と前記反射体との間に配設される、［１］に記載の光デバイス。
［１０］
前記ギャップはエアギャップを含む、［１］に記載の光デバイス。
［１１］
前記エアギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射体は少なくとも約５０ｎｍ分離される、［１０］に記載の光デバイス。
［１２］
前記エアギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射体は少なくとも約１００ｎｍ分離される、［１０］に記載の光デバイス。
［１３］
前記吸収体および前記反射体がｚBlack＋ｚ0の距離だけ分離されているときに、前記光デバイスの実質的に黒色の出力が取得される、［１］に記載の光デバイス。
［１４］
前記吸収体および前記反射体がｚBlack＋ｚ0を上回る距離だけ分離されているときに、前記光デバイスの異なる色の出力が取得される、［１３］に記載の光デバイス。
［１５］
前記光デバイスは干渉変調器を含む、［１］に記載の光デバイス。
［１６］
［１５］に記載の干渉変調器のアレイを有するディスプレイ。
［１７］
前記アレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、［１６］に記載のディスプレイ。
［１８］
光を受け取り、前記光の少なくとも一部分を通すように構成された吸収体と、
前記吸収体から光を受け取り、前記吸収体に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収体に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、前記吸収体がギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収体を実質的に通過して、前記干渉変調器から実質的に白色の出力が生じる、干渉変調器。
［１９］
前記吸収体を通過し、前記白色出力に含まれる前記波長構成要素は、赤色光、緑色光および青色光に対応する、［１８］に記載の干渉変調器。
［２０］
前記１つまたは複数の光学要素は、前記波長構成要素のうちの少なくとも１つを選択的に反射するように構成された少なくとも１つの薄膜反射フィルタを含み、その結果、異なる波長構成要素が、前記反射面から前記吸収体まで異なる距離を伝搬し、それにより、それらの間の異なる位相シフトがもたらされる、［１８］に記載の干渉変調器。
［２１］
前記１つまたは複数の光学要素は、異なる波長構成要素を異なる量だけ位相シフトさせるように構成された複数の位相シフト特徴を有する少なくとも１つのホログラムを含む、［１８］に記載の干渉変調器。
［２２］
前記ホログラムは、前記波構成要素を前記吸収体に反射し戻すように前記反射面を含む、［２１］に記載の干渉変調器。
［２３］
前記ホログラムは透過型ホログラムであり、前記反射面は前記ホログラムの一部ではない、［２１］に記載の干渉変調器。
［２４］
前記１つまたは複数の光学要素は、複数の光学層を含み、各層は厚さおよび屈折率を有し、それにより、前記複数の光学層を通過し、前記吸収体に戻る前記波長構成要素ごとに、前記異なる位相シフトがもたらされる、［１８］に記載の干渉変調器。
［２５］
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収体に反射し戻される波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように、複素屈折率を有する誘電体層および反射体層のうちの少なくとも１つを含む、［１８］に記載の干渉変調器。
［２６］
前記１つまたは複数の光学要素は、誘電体層と反射体層とを含み、前記吸収体、誘電体層および反射体層の各々は複素屈折率を有し、それにより、前記吸収体、誘電体層および前記反射体層は波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす、［１８］に記載の干渉変調器。
［２７］
前記吸収体および前記誘電体層のうちの少なくとも１つは、波長に応じて上昇する前記複素屈折率の実部分を有する、［２６］に記載の干渉変調器。
［２８］
前記１つまたは複数の光学要素は、波構成要素ごとに異なる経路長をもたらすように構成された回折格子を含み、経路長の差は、前記波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらす、［１８］に記載の干渉変調器。
［２９］
前記ギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される、［１８］に記載の干渉変調器。
［３０］
前記ギャップは少なくとも約１００ｎｍであり、それにより、前記吸収体および前記反射面は少なくとも約１００ｎｍ分離される、［１８］に記載の干渉変調器。
［３１］
光を反射するように構成された反射体と、
前記反射体と吸収体との間にギャップをもたらすように前記反射体に対して位置した吸収体であって、前記反射体および吸収体のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、吸収体と
を備え、
前記反射体および前記吸収体のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記ギャップが前記反射体と前記吸収体との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収体を透過され、前記反射体から反射された入射白色光が前記吸収体に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収体を通過する、光デバイス。
［３２］
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、［３１］に記載の光デバイス。
［３３］
光を反射するための手段と、
前記反射手段と吸収手段との間にギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と、
前記吸収手段と前記反射手段との間に前記ギャップをもたらすｚ0の非ゼロ距離だけ前記吸収手段および前記反射手段が分離されているときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過するように、前記反射手段および前記吸収手段に対して配設された光学要素と
を備える光デバイス。
［３４］
前記反射手段は反射体を含み、または前記吸収手段は吸収体を含む、［３３］に記載の光デバイス。
［３５］
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、［３３］に記載の光デバイス。
［３６］
光を反射するための手段と、
前記反射手段と吸収手段との間にギャップをもたらすように前記反射手段に対して位置した、光を吸収するための手段であって、前記反射手段および吸収手段のうちの少なくとも１つが他方に対して可動である、手段と
を備え、
前記反射手段および前記吸収手段のうちの少なくとも１つは光学要素を含み、それにより、前記ギャップが前記反射手段と前記吸収手段との間にｚ0の非ゼロ距離を画定するときに、前記吸収手段を透過され、前記反射手段から反射された入射白色光が前記吸収手段に戻り、光デバイスからの実質的に白色の出力として前記吸収手段を通過する、光デバイス。
［３７］
前記反射手段は反射体を含み、または前記吸収手段は吸収体を含む、［３６］に記載の光デバイス。
［３８］
前記光学要素は、少なくとも１つの回折格子、ホログラム、波長選択反射色フィルタ、分散性材料の層、もしくは複素屈折率を有する材料の層、またはそれらの組合せを含む、［３６］に記載の光デバイス。
［３９］
光を受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部分を通すように構成された光を吸収するための手段と、
前記吸収手段から光を受け取り、前記吸収手段に前記光を反射し戻すように構成された反射面を含む１つまたは複数の光学要素と
を備え、
前記１つまたは複数の光学要素は、前記吸収手段に反射し戻される前記光の波長構成要素ごとに異なる位相シフトをもたらすように構成され、それにより、前記吸収手段がギャップによって前記反射面から離れているときに、複数の波長構成要素が前記吸収手段を実質的に通過して、前記干渉変調器から実質的に白色の出力が生じる、干渉変調器。
［４０］
前記吸収手段は吸収体を備える、［３９］に記載の干渉変調器。
［４１］
前記吸収手段を通過し、前記白色出力に含まれる前記波長構成要素は、赤色光、緑色光および青色光に対応する、［３９］に記載の干渉変調器。
［４２］
前記１つまたは複数の光学要素は、薄膜反射フィルタ、少なくとも１つのホログラム、複数の光学層、および回折格子のうちの少なくとも１つを含む、［３９］に記載の干渉変調器。
［４３］
前記ギャップは少なくとも約５０ｎｍであり、それにより、前記吸収手段および前記反射面は少なくとも約５０ｎｍ分離される、［３９］に記載の干渉変調器。