一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器
【課題】一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器を提供する。
【解決手段】空間光変調器４０は、一体化された光学補正構造物４１、例えば、基板４２と複数の個々にアドレス可能な光変調素子４４との間に配置された光学補正構造物、又は、基板に関して光変調素子の反対側に配置された光学補正構造物、を具備する。該個々にアドレス可能な光変調素子は、透明基板内を透過された光又は透明基板から反射された光を変調するように構成される。該空間光変調器を製造する方法は、光学補正構造物を基板上方に製造することと、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を該光学補正構造物上方に製造すること、とを含む。該光学補正構造物は、受動的光学補正構造物であることができる。
【解決手段】空間光変調器４０は、一体化された光学補正構造物４１、例えば、基板４２と複数の個々にアドレス可能な光変調素子４４との間に配置された光学補正構造物、又は、基板に関して光変調素子の反対側に配置された光学補正構造物、を具備する。該個々にアドレス可能な光変調素子は、透明基板内を透過された光又は透明基板から反射された光を変調するように構成される。該空間光変調器を製造する方法は、光学補正構造物を基板上方に製造することと、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を該光学補正構造物上方に製造すること、とを含む。該光学補正構造物は、受動的光学補正構造物であることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、米国仮特許出願一連番号６０／５４１，６０７（出願日：２００４年2月３日）、米国仮特許出願一連番号６０／６１３，４８２（出願日：２００４年９月２７日）、米国仮特許出願一連番号６０／６１３，５３６（出願日：２００４年９月２７日）、及び米国仮特許出願一連番号６０／６１３，５４２（出願日：２００４年９月２７日）に対する優先権を主張する米国特許出願番号１１／０３６，９６５（出願日：２００５年１月１４日）の継続出願である。
【０００２】
本発明は、インターフェロメトリックモジュレータ等の空間光変調器の製造及び性能に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
空間光変調器は、個々にアドレス可能な（ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ）光変調素子のアレイを含む表示デバイスである。空間光変調器例は、液晶ディスプレイ及びインターフェロメトリックモジュレータアレイを含む。該表示デバイス内の光変調素子は、典型的には、個々の素子を通じて反射又は透過された光の特性を変化させ、それによって該ディスプレイの外観を変えることによって機能する。
【０００４】
空間光変調器がますます精巧化するのに伴い、これらの空間光変調器を現在の製造プロセスによって製造することに関連する難題も増加することになると本発明者は予想している。
【発明の概要】
【０００５】
従って、本発明者は、一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器を開発し更にこれらの空間光変調器を製造する方法を開発した。
【０００６】
一実施形態は、基板と、該基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、光学補正構造物と、を含む空間光変調器であって、該光学補正構造物は、該基板と該複数の個々にアドレス可能な光変調素子との間に配置される、空間光変調器、を提供する。一定の実施形態においては、該光学補正構造物は、受動的光学補正構造物である。
【０００７】
一実施形態は、基板と、該基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、光学補正構造物と、を含む空間光変調器であって、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該基板と該光学補正構造との間に配置された、空間光変調器、を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうち少なくとも１つを具備する。
【０００８】
もう１つの実施形態は、透明な基板上方に光学補正構造物を製造することと、該光学補正構造上方に複数の個々にアドレス可能な光変調素子を製造すること、とを含む空間光変調器製造方法であって、これらの複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該透明基板内を透過された光を変調するように構成される、光変調素子製造方法、を提供する。一定の実施形態においては、該光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを含む。
【０００９】
もう１つの実施形態は、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に光学補正構造物を製造すること、とを含む空間光変調器製造方法であって、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成される、空間光変調器製造方法、を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、マスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１０】
もう１つの実施形態は、透明基板と、該透明基板上方に配置され更に該透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子であって、空洞および可動壁を具備する複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、前記透明基板と前記複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子との間に配置された少なくとも１つの光学補正構造物であって、カラーフィルタ又はディフューザを具備する光学補正構造物と、を含む空間光変調器を提供する。
【００１１】
もう１つの実施形態は、基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する手段と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段と、を含む空間光変調器であって、該光を補正する該手段は、該基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段との間において動作可能な形で配置された、空間光変調器、を提供する。複数の一定の実施形態においては、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する該手段は、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を受動的に補正する手段である。
【００１２】
もう１つの実施形態は、基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する手段と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段と、を含む空間光変調器であって、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する該手段は、該基板と該光を補正する該手段との間において動作可能な形で配置された、空間光変調器、を提供する。該基板内を透過された該光又は該基板から反射された該光を補正する該手段は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１３】
もう１つの実施形態は、光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を該光学補正構造物上方に製造することであって、該個々にアドレス可能な光変調素子は、該透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、とを含む方法、によって製造される空間光変調器を提供する。
【００１４】
もう１つの実施形態は、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、光学補正構造物を該個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、該個々にアドレス可能な光変調素子は、該光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを含む方法、によって製造される空間光変調器を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１５】
本明細書において説明されているその他の幾つかの実施形態は、幾つかの事例においては単純化された製造を提供することもできる。
【００１６】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、白黒の光変調素子と、カラーフィルタと、を具備する。該白黒の光変調素子は、第１の反射面と、第２の反射面と、これらの両反射面間の空隙と、を含む。第２の反射面は、第１の反射面を基準して移動可能である。該カラーフィルタは、白光によって照明時に色付きの光を透過させるように構成される。該カラーフィルタは、該光変調素子から出された光が該カラーフィルタによってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。
【００１７】
該白黒光変調素子は、白黒のインターフェロメトリックモジュレータを具備する。該白黒光変調素子は、その他の光変調素子（例えば、その他の白黒変調素子）のアレイ内に含めることができる。可能なことにアレイ内において、追加のカラーフィルタを含めることもできる。異なる光変調素子が異なる色（赤、緑、及び青）を作り出すようにするために、異なる反応を有するカラーフィルタを使用することができる。
【００１８】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、第１の反射面と、第２の反射面と、これらの両反射面間の空隙と、を含む複数の光変調素子を具備する。第２の反射面は、第１の反射面を基準にして移動可能である。該表示領域は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子をさらに具備する。該カラーフィルタ素子は、光変調素子から出された光が該カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。これらの複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。
【００１９】
該光変調素子は、白黒の光変調素子を具備することができる。該光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータ又はその他の型の変調器を具備することができる。該光変調素子は、例えば反射状態時に光を出すことができる。
【００２０】
複数のカラーフィルタ素子は、出力される異なる色（赤、緑、青、等）を作り出すように構成された２つ以上の又は３つ以上のカラーフィルタ素子を含む。これらのカラーフィルタ素子は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させる材料（染色フォトレジスト等の染色された材料）を具備する。様々な実施形態においては、この材料は、白光で照明時に色光を透過させることができる。
【００２１】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、複数の光変調素子と、カラーフィルタアレイと、を具備する。これらの光変調素子の各々は、第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞を含む。第２の反射面は、第１の反射面を基準して移動可能である。該カラーフィルタアレイは、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子を含む。該カラーフィルタアレイは、光変調素子から出された光が該カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。該複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。これらのカラーフィルタ素子の少なくとも２つは、出力される異なる色を作り出すように構成される。
【００２２】
もう１つの実施形態は、表示デバイスを製造する方法を含む。この方法においては、白黒の光変調素子が提供される。提供される該白黒光変調素子は、第１の光学面と、第２の光学面と、を含み、第２の光学面は、第１の光学面を基準して移動可能である。カラーフィルタは、光変調素子から出される白光が該カラーフィルタによってフィルタリングされるように該光変調素子を基準して位置決めされる。該カラーフィルタは、白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成される。
【００２３】
該白黒光変調素子は、白黒インターフェロメトリックモジュレータを具備することができる。該白黒光変調素子は、その他の光変調素子（例えば、その他の白黒変調素子）のアレイ内に含めることができる。更に、可能なことにアレイ内において、追加のカラーフィルタを含めることもできる。異なる光変調素子が異なる色（赤、緑、及び青）を作り出すようにするために、異なる反応を有するカラーフィルタを使用することができる。
【００２４】
もう１つの実施形態は、表示領域を製造する方法を含む。この方法においては、各々が第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含む複数の光変調素子が提供される。これらの複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。カラーフィルタ素子は、該光変調素子から出された光が各々のカラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。様々な実施形態においては、該カラーフィルタ素子は、広い帯域の波長で照明時に狭い帯域の波長を透過させるように構成された材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、該カラーフィルタ素子は、アレイ内に含められる。該アレイは、出力される異なる色を作り出すように構成された少なくとも２つのカラーフィルタ素子を含むことができる。
【００２５】
光変調素子は、白黒の光変調素子を具備することができる。該光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータ又はその他の型の変調器を具備することができる。該光変調素子は、例えば反射状態時に光を出すことができる。
【００２６】
複数のカラーフィルタ素子は、出力される異なる色（赤、緑、青、等）を作り出すように構成された２つ以上又は３つ以上のカラーフィルタ素子を含むことができる。該カラーフィルタ素子は、染色フォトレジスト等の染色された材料を具備することができる。該材料は、白光で照明時に色を透過させることができる。
【００２７】
もう１つの実施形態は、第１の光学面及び第２の光学面を含む変調白光信号生成手段を具備する表示デバイスであって、第２の光学面は第１の光学面を基準にして移動可能である表示デバイス、を含む。該表示デバイスは、該変調白光信号を色付き光信号に変換させるために該変調白光信号をフィルタリングする手段をさらに具備する。
【００２８】
以下では、上記の実施形態及びその他の実施形態がさらに詳細に説明される。
【００２９】
本発明の上記の側面及びその他の側面は、以下の説明及び添付図面から容易に理解されることになる。これらの説明及び添付図面は、本発明を例示することを目的とするものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（その１）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１Ａを参照）。
【図１Ｂ】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（その２）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１Ｂを参照）。
【図２】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図２を参照）。
【図３Ａ】光変調素子アレイが所在する基板面の対向反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その１）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ａを参照）。
【図３Ｂ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その２）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｂを参照）。
【図３Ｃ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その３）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｃを参照）。
【図３Ｄ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その４）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｄを参照）。
【図３Ｅ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その５）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｅを参照）。
【図３Ｆ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その６）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｆを参照）。
【図４】光変調素子が所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜（ディフューザ）を示した図である。
【図５Ａ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その１）。
【図５Ｂ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その２）。
【図５Ｃ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その３）。
【図６】光を散乱させる一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。
【図７Ａ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その１）。
【図７Ｂ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その２）。
【図８】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器を製造するための製造プロセス流れ図の実施形態を示した図である。
【図９】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
好ましい実施形態は、少なくとも１つの一体化された光学補正構造物を含むインターフェロメトリックモジュレータである。いくつかの構成においては、光学補正構造物は、インターフェロメトリックモジュレータの基板と光変調素子との間に配置される。その他の構成においては、光変調素子は、基板と光学補正構造物との間に配置される。
【００３２】
米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１では、様々なインターフェロメトリックモジュレータ例が説明されている。図１及び図２は、典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１と２及び対応する本文を参照）。図１Ａ及び１Ｂにおいて、２つのインターフェロメトリックモジュレータ構造物１１４及び１１６は、各々が、様々な技術のうちのいずれかを用いて上面（外面）１０３内にエッチングされた波形パターン１０４を有する二次鏡１０２を含む。この波形は、二次鏡１０２が形成されている膜１０６内までは延びておらず、このため、二次鏡１０２の内面１０８は平滑な状態である。図１Ｂは、該二次鏡上におけるエッチング波形１０４のパターンと、エッチング後に存在する平滑な内面１１２と、を示している。波形パターンは、様々な幾何形状（長方形、ピラミッド形、円錐形、等）で形成させることができ、二次鏡の構造上の剛性を提供し、それによって、材料応力の変動に対する耐性を向上させ、総質量を低減させ、さらに二次鏡が作動時における変形を防止する。
【００３３】
一般的には、電圧が印加されていないか又は相対的に定常状態の電圧、即ちバイアス電圧、が印加されているインターフェロメトリックモジュレータは、静止状態にあるとみなされ、特定の色（静色）を反射させる。米国特許公開番号２０２２／０１２６３６４ Ａ１において参照されているように、静色は、二次鏡が製造される犠牲スペーサーの厚さによって決定される。
【００３４】
各インターフェロメトリックモジュレータ１１４、１１６は、長方形であり、その４つの角が１２０及び１２２等の支持アームを通じて４つの柱１１８に接続される。幾つかの事例においては（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１における説明を参照）、インターフェロメトリックモジュレータアレイは、選択された一定のバイアス電圧で動作される。これらの場合においては、二次鏡１０２は、一般的には、バイアス電圧が印加されていない場合よりも対応する一次鏡１２８の方に近い静止位置を維持する。異なる大きさの支持アームを有するインターフェロメトリックモジュレータの製造は、各インターフェロメトリックモジュレータの機械的復元力が幾何形状によって決定されることを考慮したものである。従って、同じバイアス電圧が複数のインターフェロメトリックモジュレータに印加された場合は、各インターフェロメトリックモジュレータは、支持アームの寸法及びその結果得られるばね定数を制御することを通じて異なるバイアス位置（一次鏡からの距離）を維持することができる。この場合は、支持アームが太いほどばね定数が大きくなる。従って、異なる厚さのスペーサーを蒸着する必要なしに異なるインターフェロメトリックモジュレータによって異なる色（赤、緑、青、等）を表示することができる。代替として、製造中に蒸着され更に除去される単一のスペーサーを使用し、支持アームを定めるために用いられる単一のフォトリソグラフィステップ中に支持アームの寸法を変更することによって色が決定されるようにすることができる。例えば、図２において、インターフェロメトリックモジュレータ１１４、１１６は、両方とも、静止状態で同じバイアス電圧が印加されている。しかしながら、インターフェロメトリックモジュレータ１１４は各々の支持アームの寸法がインターフェロメトリックモジュレータ１１６よりも大きいため、インターフェロメトリックモジュレータ１１４に関する間隙１２６は、インターフェロメトリックモジュレータ１１６に関する間隙１２８よりも大きい。更に、その他の様々なインターフェロメトリックモジュレータ例も示されている。
【００３５】
米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１は、入射角の変化に伴うカラーシフト（干渉構造物に典型的な１つの特性）を極小化するための様々な受動的光学補正構造物及びに補足的な照明を供給するための能動的光学補正構造物についても説明している。例えば、図３Ａ乃至３Ｆにおいて示されているように（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ａ乃至６Ｆを参照）、光変調素子アレイが所在する基板面の対向面上に光学補正膜を製造することができる。これらの光学補正膜は、幾つかの方法で設計及び製造することができ、更に、互いに関連させて使用することができる。
【００３６】
図３Ａにおいて、受動的光学補正膜６００は、体積型又は表面レリーフ型のホログラフィー膜である。体積型ホログラフィー膜は、２つ以上のコヒーレントな光源（レーザー、等）を交差させることによって生み出された干渉パターンに感光性ポリマーを露出させることによって作り出すことができる。適切な周波数及びビーム方位を用いることによって、膜内における任意の周期的な屈折指数パターンを作り出すことができる。表面レリーフ型ホログラフィー膜は、当業者によって知られているあらゆる数の微細加工技術を用いて金属マスターを作り出すことによって生産することができる。この金属マスターは、のちに膜のパターン形成に用いられる。これらの膜は、定義可能な角円錐内における光の透過と反射の質を向上させてそれによって軸外光を極小化するために使用することができる。輝度は、該円錐外では有意な量だけ低下するため、軸上光を用いて観察されたディスプレイの色及び輝度が高められてカラーシフトが減少する。
【００３７】
図３Ｂにおいては、受動的光学補正構造物アレイ６０６が基板上に製造されるデバイス６０４に関するもう１つの手法が示されている。これらの構造物は、米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１において参照されている技術を用いて製造することができ、ジョンＤ．ジョアノプロス、等による著作物"Photonic Crystals"（フォトニック結晶）において説明されているように、フォトニック結晶であるとみなすことができる。これらの構造物は、基本的には、すべての角度からの干渉を実証する三次元干渉アレイである。このことは、一定の周波数の入射光を適切に色付けされた画素にチャネリングすること、一定の入射角の光を新たな入射角に変えること、又は両方の組合せ、を含む幾つかの機能を実施することができる導波管を設計することを可能にする。
【００３８】
図３Ｃに示されているもう１つの受動的光学補正構造物例においては、３層重合体膜６１０は、浮遊粒子を含む。これらの粒子は、実際には、微細プレートの形で製造されている単層又は多層の誘電鏡である。これらのプレートは、例えば、多層誘電膜を重合体シート上に蒸着することによって製造することができ、該シートは、溶解時に、これらのプレートを作り出すような形で「盛り上がる」ことができる膜を残す。これらのプレートは、その後に液体プラスチック先駆体内に混合される。これらのプレートの方位は、硬化プロセス中に電界を加えることによって、製造中に固定させることができる。鏡は、１つの範囲のグレージング角でしか反射しないように設計することができる。従って、光は、鏡に対する入射角に依存して反射又は透過される。図３Ｃにおいて、層６１２は、垂直により近い形で膜６１０内に入る高入射角光６０９を反射させるように方位が定められている。層６１４は、入射角がより小さい光６１３をより垂直な経路内に反射させる。層６１６は、角度がさらに小さい入射光６１５を修正する。これらの層は、垂直に接近する光に対して最小限の影響しか及ぼさないため、これらの層の各々が別々の「角度選択性入射フィルタ」として機能し、その結果、ランダムに方位が定められた入射光が、より高い垂直度を有する基板内に結合される。このことは、この膜を通じて見られたディスプレイのカラーシフトを極小化させる。
【００３９】
図３Ｄに示されているもう１つの受動的光学補正構造物例においては、マイクロレンズ６２２がデバイス６２０内のアレイにおいて使用される。各レンズ６２２は、各画素の能動域を実効的に拡大させることによってディスプレイの開口率を向上させるために使用することができる。この手法は、単独で又はその他のカラーシフト補正膜と共に使用することができる。
【００４０】
図３Ｅに示されている能動的光学補正構造物例においては、デバイス６２４は、フロント照明アレイ（ｆｒｏｎｔｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｒｒａｙ）の形態の補足照明を使用する。この場合は、有機発光材料６２６、例えば、Alq／ジアミン構造及びポリ（フェニリンビニレン）、を基板上に蒸着させてパターンを形成させることができる。図３Ｆの最上図は、下方のインターフェロメトリックモジュレータアレイに対応するパターン６２７を示している。即ち、発光域６２６は、インターフェロメトリックモジュレータ間の不活性域を隠して残りの領域内におけるクリアな開口を可能にするように設計されている。光は、能動的に基板内に放出されてインターフェロメトリックモジュレータ上に達し、その後に反射されてディスプレイを見ている人に向かう。逆に、パターンが形成された発光膜をディスプレイのバックプレートに塗布し、光が副画素間の間隙を通って前方に透過されるようにすることができる。この光は、ディスプレイ前部において鏡のパターン形成を行うことによって、反射させてインターフェロメトリックモジュレータアレイ上に戻すことができる。さらにもう１つの手法は、光源を膜とともに周辺部に配置して完全な内部反射に依存することである。米国特許公開番号６，０５５，０９０は、補足フロント照明源を含む能動的光学補正構造物を有するインターフェロメトリックモジュレータも開示している。
【００４１】
図４は、光変調素子が所在する基板面の対向面上に製造された受動的光学補正膜（ディフューザ２２）を具備するインターフェロメトリックモジュレータ１０を示した図である。ディフューザ２２は、一般的には、例えば反射アレイが鏡ではなく紙のように見えるようにすることによって、補正されていない空間光変調器アレイの鏡面反射性外観を補正する。図４において、光変調素子８は、可動壁又は素子１６と、空洞２０と、支持柱１８と、を具備する。図４において示されているように、可動壁１６は、空洞２０上方で支持柱１８によって支持されている。光学スタック１４が、可動壁１６の反対側の空洞２０の壁を形成している。光学スタック１４は、光変調素子８の一部であるとみなすことができる。光学スタック１４は透明基板１２上に製造され、ディフューザ２２は、光変調素子８に関して基板１２の対向端に製造される。動作時においては、可動壁１６は、空洞２０の前壁に平行な平面を通って移動する。可動壁１６は、反射性が高く、典型的には金属を具備する。可動壁１６が空洞１２の反対側の光学スタック１４の方に移動するのに従い、空洞２０内での（典型的には透明基板１２と光学スタック１４を通って入った）光の自己干渉が発生する。空洞から出て透明基板１２及び光学スタック１４を通って戻る反射光の色は、光学スタック１４と可動壁１６との間の距離を変えることによって制御することができる。光学スタック１４と接触している透明基板１２の面は、光変調素子８が製造される表面である。ディフューザ２２は、典型的には、光変調素子８の製造後に製造されるか又は透明基板１２の対向面に取り付けられる。
【００４２】
図４において示されており更に米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１によって開示されているように、空間光変調器用の受動的光学補正構造物は、典型的には、既存の製造プロセスの流れを容易にするために、光変調素子アレイが所在する基板面と反対の基板面上に製造される。全体的な表示システムの製造は、典型的には、受動的光学補正構造物、インターフェロメトリックモジュレータ構造物、ドライバ電子機器、グラフィックス制御機能、等の様々な構成要素を別々に作り出すことと、製造プロセスの流れにおけるのちの段階においてこれらの構成要素を一体化すること、とを含む。これらの様々な構成要素を別々に作り出してのちの段階で一体化することは、複雑な蒸着及び微細加工方式を実施する必要性を少なくすることによって、扱いの難しい光変調素子製造作業を単純化する。
【００４３】
空間光変調器の精巧度が増すに従い、これらの空間光変調器を現在の製造プロセス流によって製造することに関わる難題も増加することが予想される。従って、一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器及びこれらの空間光変調器の製造方法が開発されている。一実施形態は、一体化された光学補正構造物、例えば、基板と光変調素子との間に配置された光学補正構造物、又は、基板に関して光変調素子の反対側に配置された光学補正構造物、を有する空間光変調器を提供する。この関係においては、「受動的」光学補正構造物は、補足のフロント照明源を供給しない構造物である。
【００４４】
上述されているように、図４は、光変調素子が所在する基板面の対向面上に製造された受動的光学補正膜（ディフューザ２２）を示した図である。図４において、光変調素子８は、可動壁又は素子１６と、空洞１２と、支持柱１８と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック１４は、透明基板１２上に製造され、ディフューザ２２は、光変調素子８に関して基板１２の反対側に製造される。光学スタック１４は、光変調素子８の一部であるとみなすことができる。幾つかの実施形態においては、インターフェロメトリックモジュレータは、黒、即ち吸収状態、と反射状態との間で変調できることを当業者は理解することになる。反射状態は、白色のように見える非干渉に基づいた状態である。これらの実施形態における白色状態は、インターフェロメトリックモジュレータの干渉特性に特に依存するわけではない一方で、変調素子は、好ましいことに、干渉特性に依存するインターフェロメトリックモジュレータ実施形態と類似の構造を有しており、本明細書ではそのように言及される。インターフェロメトリックモジュレータは、吸収状態と干渉状態の間で、吸収状態と反射手段の間で、反射状態と干渉状態の間で、又は２つの異なる干渉状態の間で、変調することができる。
【００４５】
図５Ａは、図４に示されているように光変調素子に関して基板の反対側ではなく、基板４２と光変調素子４４との間に受動的光学補正構造物（ディフューザ４１）が配置された空間光変調器４０の実施形態を示した図である。図５Ａに示されている実施形態においては、光変調素子４４は、空洞４５と、可動壁４６と、光学スタック４３と、支持物４７と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック４３は、可動壁４６と反対側の空洞４５の壁上に所在する。図示されている実施形態においては、空間光変調器４０は、基板４２と光学スタック４３との間に平面化層４８をさらに具備する。可動壁４６及び光学スタック４３は両方とも反射性であり、このため、空間光変調器４０の動作は、一般的には、図４に示されている空間光変調器１０に関して説明されている動作と類似している。典型的には、基板４２は、少なくとも部分的に透明である。光変調素子４４は、透明基板上方に配置され更に該透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備するアレイ内において構成できることを当業者は理解することになる。
【００４６】
更に、図５Ａに示されているディフューザ４１は、基板と複数の個々にアドレス可能な光変調素子との間に配置することができる様々な光学補正構造物（能動型及び受動型の両方）の代表的な構造物であることを、当業者は理解することになる。例えば、能動的光学補正構造物は、補足のフロント照明源を供給することができる。受動的光学補正構造物例は、限定することなしに、反射防止層、回折光学素子、光を散乱させる構造物、ブラックマスク、カラーフィルタ、マイクロレンズアレイ、ホログラフィー膜（例えば、透明基板内を透過された光の入射角を基準にした場合における反射色のカラーシフトを軽減させる膜）、又はいずれかの組合せ、を含む。図５において、光変調素子４４は、インターフェロメトリックモジュレータを具備するが、その他の空間光変調器を使用することもできる。
【００４７】
図５Ｂは、受動的光学補正構造物（ブラックマスク３２）が透明基板１２と反射素子３１との間に配置された空間光変調器３３の実施形態を示した図である。反射素子３１は、光学スタックであることができる。ブラックマスク３２、等のブラックマスクは、空間光変調器構造物のうちで見ることが望ましくない部分を隠すために使用することができる。図５Ｂにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。例えば、図５Ｂの光変調素子は、図５Ａに関して上述されているように、反射素子３１上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備することができる。空間光変調器３３は、図５Ｂに示されているように、例えばブラックマスク３２と反射素子３１との間において平面化層３０を含むことができる。
【００４８】
図５Ｃは、（カラーフィルタ素子３４、３６、３８を具備する）受動的光学補正構造物が透明基板１２と反射素子３９との間に配置された空間光変調器３７の実施形態を示した図である。図５Ｂにおいて示されているように、反射素子３９は、光学スタックであることができる。示されている実施形態においては、カラーフィルタ素子３４、３６、３８は、それぞれ赤、緑、及び青であるが、当業者は、結果的に得られた空間光変調器が希望される色を作り出すようにするためにその他の色を選択することができる。図５Ｂに示されているように、図５Ｃにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。例えば、図５Ｃの光変調素子は、図５Ａに関して上述されているように、光学スタック上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備することができる。空間光変調器３７は、図５Ｃに示されているように、例えばカラーフィルタ素子３４，３６、３８と光学スタック３９との間において平面化層３０を含むことができる。
【００４９】
白黒のみを作り出すインターフェロメトリックモジュレータは、カラーフィルタと組み合わせて使用して色付きの光を作り出すことができる。インターフェロメトリックモジュレータは、空洞の大きさを変えることによって様々な色を作り出すように製造することができる。しかしながら、空洞の大きさを変えることは、製造プロセスを変更すること、例えば、赤光を作り出すインターフェロメトリックモジュレータに関する空洞とは異なる大きさの空洞を、緑光を作り出すインターフェロメトリックモジュレータに関して製造すること、を含むことがある。白黒インターフェロメトリックモジュレータをカラーフィルタと組み合わせて使用することは、該製造プロセスを実質的に簡素化することができる。図５Ｃに示されているように、カラーフィルタをインターフェロメトリックモジュレータ内に組み入れることによって製造プロセスのその他の改良も実現される。
【００５０】
図６は、受動的光学補正構造物１０５（散乱素子１１０を具備する平面化層）が透明基板１１５と光変調素子１２０との間に配置された空間光変調器１００の実施形態を示した図である。図６に示されている実施形態においては、光変調素子１２０は、空洞１３０と、可動壁１２５と、光学スタック１３５と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック１３５は、可動壁１２５の反対側の空洞１３０の壁上に所在する。可動壁１２５及び光学スタック１３５は両方とも反射性であり（光学スタック１３５は部分的に反射性である）、このため、空間光変調器１００の動作は、一般的には、図４に示されている空間光変調器１０に関して説明されている動作と類似している。光１４０は、可動壁１２５内のスロット１５０内を通り抜けて散乱素子１１０から反射する。散乱素子１１０は、光１４０を散乱させて可動壁１２５に戻し（更に、いくつかの場合においては散乱素子１１０に再び戻し）、究極的には、図６に示されているように透明基板１１５内を通り抜けて出る１６０、１６５。好ましいことに、散乱素子１１０は、光１４０がランダムに散乱されるように形成されている。説明を明確化するため、図６では単一の散乱素子１１０と単一のスロット１５０が示されているが、空間光変調器１００は、希望される量の散乱光を提供するように配置された複数の散乱素子とスロットを具備できることが理解されることになる。
【００５１】
図７Ａ及び７Ｂは、一体化された光学補正構造物の異なる組合せを具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。図７Ａは、（カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）受動的光学補正構造物が透明基板１２と光学スタック６１の間に配置された空間光変調器６０の実施形態を示した図である。図７Ｂは、（カラーフィルタ素子４０及びブラックマスク３２を具備する）第１の受動的光学補正構造物及び（ディフューザ２６を具備する）第２の受動的光学補正構造物が透明基板１２と光学スタック６３との間に配置された空間光変調器６２の実施形態を示した図である。図５Ｂ及び５Ｃと同様に、図７Ａ及び７Ｂにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。空間光変調器６０、６２は、例えば、図７Ａに示されているように（カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）受動的光学補正構造物と光学スタック６１との間に、又は、図７Ｂに示されているように第１の受動的光学補正構造物と第２の受動的光学補正構造物との間に、平面化層３０を含むことができる。空間光変調器は、追加の平面化層、例えば、図７Ｂに示されているように、（カラーフィルタ素子４０及びブラックマスク３２を具備する）第１の受動的光学補正構造物と光学スタック６３との間の平面化層３５、を含むことができる。
【００５２】
空間光変調器は、１つ以上の機能（例えば、図７Ａに示されているカラーフィルタとブラックマスク）を果たす光学補正構造物を具備することができ、及び／又は、該光学補正構造物は、（例えば図７Ｂにおいて示されているように）平面化層によって互いに任意で分離された複数の層を具備することができる。「光学補正構造物」という表現は、特定機能（ディフューザ２６、等）を有する構造物、（例えば、カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）複数の機能を有する層、又は、図７Ｂに示されているように各々が１つ以上の機能を有する複数の層（任意の平面化層を含む）を表すために使用できることを当業者は理解することになる。従って、空間光変調器は、能動的及び／又は受動的な光学補正構造物のあらゆる組合せ、例えば、ブラックマスクとカラーフィルタ、ブラックマスクとディフューザ、カラーフィルタとディフューザ、ブラックマスクとカラーフィルタとディフューザ、等、を具備することができる。透明基板内を透過された光を補正する手段は、本明細書において説明されている光学補正構造物を含む。
【００５３】
光学補正構造物を具備する空間光変調器は、該空間光変調器を製造するプロセスの中に該光学補正構造物の製造を組み入れることによって製造することができる。該プロセスの一例は、図８に示されている。このプロセスは、最初に、ステップ５０において基板が提供される。典型的には、該基板は、ガラス、プラスチック又はその他の透明な基板である。本明細書において用いられている「透明」という表現は、空間光変調器の動作波長にとって実質的に透明な材料を含み、従って、透明基板は、全波長の光を透過させる必要はなく、空間光変調器の動作波長において光の一部を吸収することができる。例えば、透明基板は、特定の用途のために希望される場合は色合いを付けること及び／又は偏光させることができる。従って、基板の透明性及び反射性は、希望される構成及び機能に依存して変えることができる。幾つかの実施形態においては、基板は、少なくとも部分的に透明であり、更に実質的に透明であることができる。その他の実施形態においては、基板は、少なくとも部分的反射性を有し、更に実質的反射性を有することができる。基板は、部分的に透明でありかつ部分的反射性を有することができることが理解されている。
【００５４】
図８に示されているプロセスは、ステップ５２に進み、光学補正構造物が製造される。製造のために用いられる材料及び方法は、該光学補正構造物に依存して異なる。例えば、個々にアドレス可能な光変調素子の製造に適合する技術及び方法、例えば、スピンコーティング法及び／又は化学蒸着法、を用いて光学補正構造物を製造したほうがしばしば好都合である。例えば、ディフューザ膜は、分散された散乱素子を含有するポリマー又はポリマー溶液を用いて基板をスピンコーティングすることによって製造することができる。例えば、該ポリマーは、ポリイミドであることができ、散乱素子は、微細なガラス玉であることができる。カラーフィルタ及びブラックマスクは、適切に染色され、既知のフォトレジスト法とマスキング法を用いて基板上に製造されたフォトレジストポリマーであることができる。ブラックマスクは、既知の蒸着法とマスキング法を用いて製造された無機材料であることもでき、例えば、これらの無機材料は、酸化クロム等であり、ブラッククロムとも呼ばれる。
【００５５】
図８に示されているプロセスは、ステップ５４に進み、平面化層が蒸着される。該平面化層は、典型的にはポリマー、例えば、ポリイミド、であり、既知の蒸着法とマスキング法を用いて蒸着することができる。平面化層の蒸着は任意であるが、後続する処理ステップのための適切な基板が得られるため好まれることがしばしばある。図８のプロセスはステップ５６に進み、光学補正構造物の上方及び存在する場合は平面化層の上方に個々にアドレス可能な光変調素子（例えば、インターフェロメトリックモジュレータ素子）が製造される。インターフェロメトリックモジュレータは、一般的には、例えば米国特許番号５，８３５，２５５と６，０５５，０９０において，及び米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１において説明されている薄膜蒸着プロセスを用いて製造される。同じく図８に示されているこのプロセスの変形は、ステップ５８において追加の平面化層を製造すること、及びその後にステップ５９において追加の光学補正構造物を製造することを含む。ステップ５９における製造後は、該製造プロセスは、追加の平面化層及び光学補正構造物を製造するためにステップ５８、５９に戻ることができ、又は、平面化層及び個々にアドレス可能な光変調素子を製造するためにステップ５４、５６に進むことができる。図８に示されているプロセス及びその変形は、本明細書において説明されている空間光変調器（限定することなしに、図５乃至７に示されている空間光変調器を含む）を製造するために使用できることを当業者は理解することになる。透明基板内を透過された光を変調する手段は、インターフェロメトリックモジュレータと、液晶ディスプレイと、を含む。
【００５６】
図９は、光変調素子２０５が基板２１０と光学補正構造物２１５との間に配置された空間光変調器２００の実施形態を示した図である。図９に示されている実施形態においては、光変調素子２０５は、空洞２２０と、可動壁２２５と、光学スタック２３０と、支持物２３５と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック２３０は、可動壁２２５の反対側の空洞２２０の壁上に所在する。光学補正構造物２１５は、本明細書において説明されているいずれかの光学補正構造物、例えば、補足のフロント照明源を供給する能動的光学補正構造物、及び／又は、受動的光学補正構造物、例えば、反射防止層、回折光学素子、光を散乱させる構造物、ブラックマスク、カラーフィルタ、ディフューザ、マイクロレンズアレイ、基板内を透過された光の入射角を基準にして反射色のカラーシフトを軽減するホログラフィー膜、又はその組合せ、であることができる。図９において、光変調素子２０５は、インターフェロメトリックモジュレータを具備するが、その他の空間光変調器を使用することもできる。
【００５７】
光変調素子が基板と光学補正構造物との間に配置された空間光変調器（例えば、図９に示されている空間光変調器）は、図８に示されているプロセスと同様のプロセスによって製造できるが、個々にアドレス可能な光変調素子は、基板上方に製造され、その後に、光学補正構造物が個々にアドレス可能な光変調素子の上方に製造される（例えば、図８のステップ５６は、ステップ５０の後で更にステップ５２の前に実施される）。任意で、個々にアドレス可能な光変調素子の上方に平面化層を製造し、その後に、該平面化層の上方に光学補正構造物を製造することができる。
【００５８】
上記の詳細な説明は、様々な実施形態に当てはまる本発明の斬新な特長を示している、説明している、及び強調している一方で、当業者は、本発明の精神を逸脱せずに、例示されたデバイス又はプロセスの形態及び詳細の様々な省略、代替、及び変更を行うことができることを理解するであろう。認識されることになるが、本発明は、本明細書において示されているすべての特長及び便益を提供することにはならない形態で具体化することができ、幾つかの特長は、その他の特長とは別個に使用又は実践することができる。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、米国仮特許出願一連番号６０／５４１，６０７（出願日：２００４年2月３日）、米国仮特許出願一連番号６０／６１３，４８２（出願日：２００４年９月２７日）、米国仮特許出願一連番号６０／６１３，５３６（出願日：２００４年９月２７日）、及び米国仮特許出願一連番号６０／６１３，５４２（出願日：２００４年９月２７日）に対する優先権を主張する米国特許出願番号１１／０３６，９６５（出願日：２００５年１月１４日）の継続出願である。
【０００２】
本発明は、インターフェロメトリックモジュレータ等の空間光変調器の製造及び性能に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
空間光変調器は、個々にアドレス可能な（ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ）光変調素子のアレイを含む表示デバイスである。空間光変調器例は、液晶ディスプレイ及びインターフェロメトリックモジュレータアレイを含む。該表示デバイス内の光変調素子は、典型的には、個々の素子を通じて反射又は透過された光の特性を変化させ、それによって該ディスプレイの外観を変えることによって機能する。
【０００４】
空間光変調器がますます精巧化するのに伴い、これらの空間光変調器を現在の製造プロセスによって製造することに関連する難題も増加することになると本発明者は予想している。
【発明の概要】
【０００５】
従って、本発明者は、一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器を開発し更にこれらの空間光変調器を製造する方法を開発した。
【０００６】
一実施形態は、基板と、該基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、光学補正構造物と、を含む空間光変調器であって、該光学補正構造物は、該基板と該複数の個々にアドレス可能な光変調素子との間に配置される、空間光変調器、を提供する。一定の実施形態においては、該光学補正構造物は、受動的光学補正構造物である。
【０００７】
一実施形態は、基板と、該基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、光学補正構造物と、を含む空間光変調器であって、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該基板と該光学補正構造との間に配置された、空間光変調器、を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうち少なくとも１つを具備する。
【０００８】
もう１つの実施形態は、透明な基板上方に光学補正構造物を製造することと、該光学補正構造上方に複数の個々にアドレス可能な光変調素子を製造すること、とを含む空間光変調器製造方法であって、これらの複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該透明基板内を透過された光を変調するように構成される、光変調素子製造方法、を提供する。一定の実施形態においては、該光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを含む。
【０００９】
もう１つの実施形態は、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に光学補正構造物を製造すること、とを含む空間光変調器製造方法であって、該複数の個々にアドレス可能な光変調素子は、該光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成される、空間光変調器製造方法、を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、マスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１０】
もう１つの実施形態は、透明基板と、該透明基板上方に配置され更に該透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子であって、空洞および可動壁を具備する複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、前記透明基板と前記複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子との間に配置された少なくとも１つの光学補正構造物であって、カラーフィルタ又はディフューザを具備する光学補正構造物と、を含む空間光変調器を提供する。
【００１１】
もう１つの実施形態は、基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する手段と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段と、を含む空間光変調器であって、該光を補正する該手段は、該基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段との間において動作可能な形で配置された、空間光変調器、を提供する。複数の一定の実施形態においては、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する該手段は、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を受動的に補正する手段である。
【００１２】
もう１つの実施形態は、基板と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する手段と、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を補正する手段と、を含む空間光変調器であって、該基板内を透過された光又は該基板から反射された光を変調する該手段は、該基板と該光を補正する該手段との間において動作可能な形で配置された、空間光変調器、を提供する。該基板内を透過された該光又は該基板から反射された該光を補正する該手段は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１３】
もう１つの実施形態は、光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を該光学補正構造物上方に製造することであって、該個々にアドレス可能な光変調素子は、該透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、とを含む方法、によって製造される空間光変調器を提供する。
【００１４】
もう１つの実施形態は、複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、光学補正構造物を該個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、該個々にアドレス可能な光変調素子は、該光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを含む方法、によって製造される空間光変調器を提供する。該光学補正構造物は、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する。
【００１５】
本明細書において説明されているその他の幾つかの実施形態は、幾つかの事例においては単純化された製造を提供することもできる。
【００１６】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、白黒の光変調素子と、カラーフィルタと、を具備する。該白黒の光変調素子は、第１の反射面と、第２の反射面と、これらの両反射面間の空隙と、を含む。第２の反射面は、第１の反射面を基準して移動可能である。該カラーフィルタは、白光によって照明時に色付きの光を透過させるように構成される。該カラーフィルタは、該光変調素子から出された光が該カラーフィルタによってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。
【００１７】
該白黒光変調素子は、白黒のインターフェロメトリックモジュレータを具備する。該白黒光変調素子は、その他の光変調素子（例えば、その他の白黒変調素子）のアレイ内に含めることができる。可能なことにアレイ内において、追加のカラーフィルタを含めることもできる。異なる光変調素子が異なる色（赤、緑、及び青）を作り出すようにするために、異なる反応を有するカラーフィルタを使用することができる。
【００１８】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、第１の反射面と、第２の反射面と、これらの両反射面間の空隙と、を含む複数の光変調素子を具備する。第２の反射面は、第１の反射面を基準にして移動可能である。該表示領域は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子をさらに具備する。該カラーフィルタ素子は、光変調素子から出された光が該カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。これらの複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。
【００１９】
該光変調素子は、白黒の光変調素子を具備することができる。該光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータ又はその他の型の変調器を具備することができる。該光変調素子は、例えば反射状態時に光を出すことができる。
【００２０】
複数のカラーフィルタ素子は、出力される異なる色（赤、緑、青、等）を作り出すように構成された２つ以上の又は３つ以上のカラーフィルタ素子を含む。これらのカラーフィルタ素子は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させる材料（染色フォトレジスト等の染色された材料）を具備する。様々な実施形態においては、この材料は、白光で照明時に色光を透過させることができる。
【００２１】
もう１つの実施形態においては、表示領域は、複数の光変調素子と、カラーフィルタアレイと、を具備する。これらの光変調素子の各々は、第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞を含む。第２の反射面は、第１の反射面を基準して移動可能である。該カラーフィルタアレイは、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子を含む。該カラーフィルタアレイは、光変調素子から出された光が該カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。該複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。これらのカラーフィルタ素子の少なくとも２つは、出力される異なる色を作り出すように構成される。
【００２２】
もう１つの実施形態は、表示デバイスを製造する方法を含む。この方法においては、白黒の光変調素子が提供される。提供される該白黒光変調素子は、第１の光学面と、第２の光学面と、を含み、第２の光学面は、第１の光学面を基準して移動可能である。カラーフィルタは、光変調素子から出される白光が該カラーフィルタによってフィルタリングされるように該光変調素子を基準して位置決めされる。該カラーフィルタは、白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成される。
【００２３】
該白黒光変調素子は、白黒インターフェロメトリックモジュレータを具備することができる。該白黒光変調素子は、その他の光変調素子（例えば、その他の白黒変調素子）のアレイ内に含めることができる。更に、可能なことにアレイ内において、追加のカラーフィルタを含めることもできる。異なる光変調素子が異なる色（赤、緑、及び青）を作り出すようにするために、異なる反応を有するカラーフィルタを使用することができる。
【００２４】
もう１つの実施形態は、表示領域を製造する方法を含む。この方法においては、各々が第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含む複数の光変調素子が提供される。これらの複数の光変調素子が光（例えば白光）を出すときには、第１の反射面は、該複数の光変調素子の各々に関して、実質的に等しい距離だけ第２の反射面から分離される。カラーフィルタ素子は、該光変調素子から出された光が各々のカラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように該光変調素子を基準にして位置決めされる。様々な実施形態においては、該カラーフィルタ素子は、広い帯域の波長で照明時に狭い帯域の波長を透過させるように構成された材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、該カラーフィルタ素子は、アレイ内に含められる。該アレイは、出力される異なる色を作り出すように構成された少なくとも２つのカラーフィルタ素子を含むことができる。
【００２５】
光変調素子は、白黒の光変調素子を具備することができる。該光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータ又はその他の型の変調器を具備することができる。該光変調素子は、例えば反射状態時に光を出すことができる。
【００２６】
複数のカラーフィルタ素子は、出力される異なる色（赤、緑、青、等）を作り出すように構成された２つ以上又は３つ以上のカラーフィルタ素子を含むことができる。該カラーフィルタ素子は、染色フォトレジスト等の染色された材料を具備することができる。該材料は、白光で照明時に色を透過させることができる。
【００２７】
もう１つの実施形態は、第１の光学面及び第２の光学面を含む変調白光信号生成手段を具備する表示デバイスであって、第２の光学面は第１の光学面を基準にして移動可能である表示デバイス、を含む。該表示デバイスは、該変調白光信号を色付き光信号に変換させるために該変調白光信号をフィルタリングする手段をさらに具備する。
【００２８】
以下では、上記の実施形態及びその他の実施形態がさらに詳細に説明される。
【００２９】
本発明の上記の側面及びその他の側面は、以下の説明及び添付図面から容易に理解されることになる。これらの説明及び添付図面は、本発明を例示することを目的とするものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（その１）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１Ａを参照）。
【図１Ｂ】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（その２）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１Ｂを参照）。
【図２】典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図２を参照）。
【図３Ａ】光変調素子アレイが所在する基板面の対向反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その１）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ａを参照）。
【図３Ｂ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その２）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｂを参照）。
【図３Ｃ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その３）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｃを参照）。
【図３Ｄ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その４）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｄを参照）。
【図３Ｅ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その５）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｅを参照）。
【図３Ｆ】光変調素子アレイが所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜を示した図である（その６）（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ｆを参照）。
【図４】光変調素子が所在する基板面の反対面上に製造された光学補正膜（ディフューザ）を示した図である。
【図５Ａ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その１）。
【図５Ｂ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その２）。
【図５Ｃ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その３）。
【図６】光を散乱させる一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。
【図７Ａ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その１）。
【図７Ｂ】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の様々な実施形態を示した図である（その２）。
【図８】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器を製造するための製造プロセス流れ図の実施形態を示した図である。
【図９】一体化された光学補正構造物を具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
好ましい実施形態は、少なくとも１つの一体化された光学補正構造物を含むインターフェロメトリックモジュレータである。いくつかの構成においては、光学補正構造物は、インターフェロメトリックモジュレータの基板と光変調素子との間に配置される。その他の構成においては、光変調素子は、基板と光学補正構造物との間に配置される。
【００３２】
米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１では、様々なインターフェロメトリックモジュレータ例が説明されている。図１及び図２は、典型的インターフェロメトリックモジュレータの一部の特性を示した図である（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図１と２及び対応する本文を参照）。図１Ａ及び１Ｂにおいて、２つのインターフェロメトリックモジュレータ構造物１１４及び１１６は、各々が、様々な技術のうちのいずれかを用いて上面（外面）１０３内にエッチングされた波形パターン１０４を有する二次鏡１０２を含む。この波形は、二次鏡１０２が形成されている膜１０６内までは延びておらず、このため、二次鏡１０２の内面１０８は平滑な状態である。図１Ｂは、該二次鏡上におけるエッチング波形１０４のパターンと、エッチング後に存在する平滑な内面１１２と、を示している。波形パターンは、様々な幾何形状（長方形、ピラミッド形、円錐形、等）で形成させることができ、二次鏡の構造上の剛性を提供し、それによって、材料応力の変動に対する耐性を向上させ、総質量を低減させ、さらに二次鏡が作動時における変形を防止する。
【００３３】
一般的には、電圧が印加されていないか又は相対的に定常状態の電圧、即ちバイアス電圧、が印加されているインターフェロメトリックモジュレータは、静止状態にあるとみなされ、特定の色（静色）を反射させる。米国特許公開番号２０２２／０１２６３６４ Ａ１において参照されているように、静色は、二次鏡が製造される犠牲スペーサーの厚さによって決定される。
【００３４】
各インターフェロメトリックモジュレータ１１４、１１６は、長方形であり、その４つの角が１２０及び１２２等の支持アームを通じて４つの柱１１８に接続される。幾つかの事例においては（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１における説明を参照）、インターフェロメトリックモジュレータアレイは、選択された一定のバイアス電圧で動作される。これらの場合においては、二次鏡１０２は、一般的には、バイアス電圧が印加されていない場合よりも対応する一次鏡１２８の方に近い静止位置を維持する。異なる大きさの支持アームを有するインターフェロメトリックモジュレータの製造は、各インターフェロメトリックモジュレータの機械的復元力が幾何形状によって決定されることを考慮したものである。従って、同じバイアス電圧が複数のインターフェロメトリックモジュレータに印加された場合は、各インターフェロメトリックモジュレータは、支持アームの寸法及びその結果得られるばね定数を制御することを通じて異なるバイアス位置（一次鏡からの距離）を維持することができる。この場合は、支持アームが太いほどばね定数が大きくなる。従って、異なる厚さのスペーサーを蒸着する必要なしに異なるインターフェロメトリックモジュレータによって異なる色（赤、緑、青、等）を表示することができる。代替として、製造中に蒸着され更に除去される単一のスペーサーを使用し、支持アームを定めるために用いられる単一のフォトリソグラフィステップ中に支持アームの寸法を変更することによって色が決定されるようにすることができる。例えば、図２において、インターフェロメトリックモジュレータ１１４、１１６は、両方とも、静止状態で同じバイアス電圧が印加されている。しかしながら、インターフェロメトリックモジュレータ１１４は各々の支持アームの寸法がインターフェロメトリックモジュレータ１１６よりも大きいため、インターフェロメトリックモジュレータ１１４に関する間隙１２６は、インターフェロメトリックモジュレータ１１６に関する間隙１２８よりも大きい。更に、その他の様々なインターフェロメトリックモジュレータ例も示されている。
【００３５】
米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１は、入射角の変化に伴うカラーシフト（干渉構造物に典型的な１つの特性）を極小化するための様々な受動的光学補正構造物及びに補足的な照明を供給するための能動的光学補正構造物についても説明している。例えば、図３Ａ乃至３Ｆにおいて示されているように（米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１の図６Ａ乃至６Ｆを参照）、光変調素子アレイが所在する基板面の対向面上に光学補正膜を製造することができる。これらの光学補正膜は、幾つかの方法で設計及び製造することができ、更に、互いに関連させて使用することができる。
【００３６】
図３Ａにおいて、受動的光学補正膜６００は、体積型又は表面レリーフ型のホログラフィー膜である。体積型ホログラフィー膜は、２つ以上のコヒーレントな光源（レーザー、等）を交差させることによって生み出された干渉パターンに感光性ポリマーを露出させることによって作り出すことができる。適切な周波数及びビーム方位を用いることによって、膜内における任意の周期的な屈折指数パターンを作り出すことができる。表面レリーフ型ホログラフィー膜は、当業者によって知られているあらゆる数の微細加工技術を用いて金属マスターを作り出すことによって生産することができる。この金属マスターは、のちに膜のパターン形成に用いられる。これらの膜は、定義可能な角円錐内における光の透過と反射の質を向上させてそれによって軸外光を極小化するために使用することができる。輝度は、該円錐外では有意な量だけ低下するため、軸上光を用いて観察されたディスプレイの色及び輝度が高められてカラーシフトが減少する。
【００３７】
図３Ｂにおいては、受動的光学補正構造物アレイ６０６が基板上に製造されるデバイス６０４に関するもう１つの手法が示されている。これらの構造物は、米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１において参照されている技術を用いて製造することができ、ジョンＤ．ジョアノプロス、等による著作物"Photonic Crystals"（フォトニック結晶）において説明されているように、フォトニック結晶であるとみなすことができる。これらの構造物は、基本的には、すべての角度からの干渉を実証する三次元干渉アレイである。このことは、一定の周波数の入射光を適切に色付けされた画素にチャネリングすること、一定の入射角の光を新たな入射角に変えること、又は両方の組合せ、を含む幾つかの機能を実施することができる導波管を設計することを可能にする。
【００３８】
図３Ｃに示されているもう１つの受動的光学補正構造物例においては、３層重合体膜６１０は、浮遊粒子を含む。これらの粒子は、実際には、微細プレートの形で製造されている単層又は多層の誘電鏡である。これらのプレートは、例えば、多層誘電膜を重合体シート上に蒸着することによって製造することができ、該シートは、溶解時に、これらのプレートを作り出すような形で「盛り上がる」ことができる膜を残す。これらのプレートは、その後に液体プラスチック先駆体内に混合される。これらのプレートの方位は、硬化プロセス中に電界を加えることによって、製造中に固定させることができる。鏡は、１つの範囲のグレージング角でしか反射しないように設計することができる。従って、光は、鏡に対する入射角に依存して反射又は透過される。図３Ｃにおいて、層６１２は、垂直により近い形で膜６１０内に入る高入射角光６０９を反射させるように方位が定められている。層６１４は、入射角がより小さい光６１３をより垂直な経路内に反射させる。層６１６は、角度がさらに小さい入射光６１５を修正する。これらの層は、垂直に接近する光に対して最小限の影響しか及ぼさないため、これらの層の各々が別々の「角度選択性入射フィルタ」として機能し、その結果、ランダムに方位が定められた入射光が、より高い垂直度を有する基板内に結合される。このことは、この膜を通じて見られたディスプレイのカラーシフトを極小化させる。
【００３９】
図３Ｄに示されているもう１つの受動的光学補正構造物例においては、マイクロレンズ６２２がデバイス６２０内のアレイにおいて使用される。各レンズ６２２は、各画素の能動域を実効的に拡大させることによってディスプレイの開口率を向上させるために使用することができる。この手法は、単独で又はその他のカラーシフト補正膜と共に使用することができる。
【００４０】
図３Ｅに示されている能動的光学補正構造物例においては、デバイス６２４は、フロント照明アレイ（ｆｒｏｎｔｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｒｒａｙ）の形態の補足照明を使用する。この場合は、有機発光材料６２６、例えば、Alq／ジアミン構造及びポリ（フェニリンビニレン）、を基板上に蒸着させてパターンを形成させることができる。図３Ｆの最上図は、下方のインターフェロメトリックモジュレータアレイに対応するパターン６２７を示している。即ち、発光域６２６は、インターフェロメトリックモジュレータ間の不活性域を隠して残りの領域内におけるクリアな開口を可能にするように設計されている。光は、能動的に基板内に放出されてインターフェロメトリックモジュレータ上に達し、その後に反射されてディスプレイを見ている人に向かう。逆に、パターンが形成された発光膜をディスプレイのバックプレートに塗布し、光が副画素間の間隙を通って前方に透過されるようにすることができる。この光は、ディスプレイ前部において鏡のパターン形成を行うことによって、反射させてインターフェロメトリックモジュレータアレイ上に戻すことができる。さらにもう１つの手法は、光源を膜とともに周辺部に配置して完全な内部反射に依存することである。米国特許公開番号６，０５５，０９０は、補足フロント照明源を含む能動的光学補正構造物を有するインターフェロメトリックモジュレータも開示している。
【００４１】
図４は、光変調素子が所在する基板面の対向面上に製造された受動的光学補正膜（ディフューザ２２）を具備するインターフェロメトリックモジュレータ１０を示した図である。ディフューザ２２は、一般的には、例えば反射アレイが鏡ではなく紙のように見えるようにすることによって、補正されていない空間光変調器アレイの鏡面反射性外観を補正する。図４において、光変調素子８は、可動壁又は素子１６と、空洞２０と、支持柱１８と、を具備する。図４において示されているように、可動壁１６は、空洞２０上方で支持柱１８によって支持されている。光学スタック１４が、可動壁１６の反対側の空洞２０の壁を形成している。光学スタック１４は、光変調素子８の一部であるとみなすことができる。光学スタック１４は透明基板１２上に製造され、ディフューザ２２は、光変調素子８に関して基板１２の対向端に製造される。動作時においては、可動壁１６は、空洞２０の前壁に平行な平面を通って移動する。可動壁１６は、反射性が高く、典型的には金属を具備する。可動壁１６が空洞１２の反対側の光学スタック１４の方に移動するのに従い、空洞２０内での（典型的には透明基板１２と光学スタック１４を通って入った）光の自己干渉が発生する。空洞から出て透明基板１２及び光学スタック１４を通って戻る反射光の色は、光学スタック１４と可動壁１６との間の距離を変えることによって制御することができる。光学スタック１４と接触している透明基板１２の面は、光変調素子８が製造される表面である。ディフューザ２２は、典型的には、光変調素子８の製造後に製造されるか又は透明基板１２の対向面に取り付けられる。
【００４２】
図４において示されており更に米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１によって開示されているように、空間光変調器用の受動的光学補正構造物は、典型的には、既存の製造プロセスの流れを容易にするために、光変調素子アレイが所在する基板面と反対の基板面上に製造される。全体的な表示システムの製造は、典型的には、受動的光学補正構造物、インターフェロメトリックモジュレータ構造物、ドライバ電子機器、グラフィックス制御機能、等の様々な構成要素を別々に作り出すことと、製造プロセスの流れにおけるのちの段階においてこれらの構成要素を一体化すること、とを含む。これらの様々な構成要素を別々に作り出してのちの段階で一体化することは、複雑な蒸着及び微細加工方式を実施する必要性を少なくすることによって、扱いの難しい光変調素子製造作業を単純化する。
【００４３】
空間光変調器の精巧度が増すに従い、これらの空間光変調器を現在の製造プロセス流によって製造することに関わる難題も増加することが予想される。従って、一体化された光学補正構造物を有する空間光変調器及びこれらの空間光変調器の製造方法が開発されている。一実施形態は、一体化された光学補正構造物、例えば、基板と光変調素子との間に配置された光学補正構造物、又は、基板に関して光変調素子の反対側に配置された光学補正構造物、を有する空間光変調器を提供する。この関係においては、「受動的」光学補正構造物は、補足のフロント照明源を供給しない構造物である。
【００４４】
上述されているように、図４は、光変調素子が所在する基板面の対向面上に製造された受動的光学補正膜（ディフューザ２２）を示した図である。図４において、光変調素子８は、可動壁又は素子１６と、空洞１２と、支持柱１８と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック１４は、透明基板１２上に製造され、ディフューザ２２は、光変調素子８に関して基板１２の反対側に製造される。光学スタック１４は、光変調素子８の一部であるとみなすことができる。幾つかの実施形態においては、インターフェロメトリックモジュレータは、黒、即ち吸収状態、と反射状態との間で変調できることを当業者は理解することになる。反射状態は、白色のように見える非干渉に基づいた状態である。これらの実施形態における白色状態は、インターフェロメトリックモジュレータの干渉特性に特に依存するわけではない一方で、変調素子は、好ましいことに、干渉特性に依存するインターフェロメトリックモジュレータ実施形態と類似の構造を有しており、本明細書ではそのように言及される。インターフェロメトリックモジュレータは、吸収状態と干渉状態の間で、吸収状態と反射手段の間で、反射状態と干渉状態の間で、又は２つの異なる干渉状態の間で、変調することができる。
【００４５】
図５Ａは、図４に示されているように光変調素子に関して基板の反対側ではなく、基板４２と光変調素子４４との間に受動的光学補正構造物（ディフューザ４１）が配置された空間光変調器４０の実施形態を示した図である。図５Ａに示されている実施形態においては、光変調素子４４は、空洞４５と、可動壁４６と、光学スタック４３と、支持物４７と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック４３は、可動壁４６と反対側の空洞４５の壁上に所在する。図示されている実施形態においては、空間光変調器４０は、基板４２と光学スタック４３との間に平面化層４８をさらに具備する。可動壁４６及び光学スタック４３は両方とも反射性であり、このため、空間光変調器４０の動作は、一般的には、図４に示されている空間光変調器１０に関して説明されている動作と類似している。典型的には、基板４２は、少なくとも部分的に透明である。光変調素子４４は、透明基板上方に配置され更に該透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備するアレイ内において構成できることを当業者は理解することになる。
【００４６】
更に、図５Ａに示されているディフューザ４１は、基板と複数の個々にアドレス可能な光変調素子との間に配置することができる様々な光学補正構造物（能動型及び受動型の両方）の代表的な構造物であることを、当業者は理解することになる。例えば、能動的光学補正構造物は、補足のフロント照明源を供給することができる。受動的光学補正構造物例は、限定することなしに、反射防止層、回折光学素子、光を散乱させる構造物、ブラックマスク、カラーフィルタ、マイクロレンズアレイ、ホログラフィー膜（例えば、透明基板内を透過された光の入射角を基準にした場合における反射色のカラーシフトを軽減させる膜）、又はいずれかの組合せ、を含む。図５において、光変調素子４４は、インターフェロメトリックモジュレータを具備するが、その他の空間光変調器を使用することもできる。
【００４７】
図５Ｂは、受動的光学補正構造物（ブラックマスク３２）が透明基板１２と反射素子３１との間に配置された空間光変調器３３の実施形態を示した図である。反射素子３１は、光学スタックであることができる。ブラックマスク３２、等のブラックマスクは、空間光変調器構造物のうちで見ることが望ましくない部分を隠すために使用することができる。図５Ｂにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。例えば、図５Ｂの光変調素子は、図５Ａに関して上述されているように、反射素子３１上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備することができる。空間光変調器３３は、図５Ｂに示されているように、例えばブラックマスク３２と反射素子３１との間において平面化層３０を含むことができる。
【００４８】
図５Ｃは、（カラーフィルタ素子３４、３６、３８を具備する）受動的光学補正構造物が透明基板１２と反射素子３９との間に配置された空間光変調器３７の実施形態を示した図である。図５Ｂにおいて示されているように、反射素子３９は、光学スタックであることができる。示されている実施形態においては、カラーフィルタ素子３４、３６、３８は、それぞれ赤、緑、及び青であるが、当業者は、結果的に得られた空間光変調器が希望される色を作り出すようにするためにその他の色を選択することができる。図５Ｂに示されているように、図５Ｃにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。例えば、図５Ｃの光変調素子は、図５Ａに関して上述されているように、光学スタック上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備することができる。空間光変調器３７は、図５Ｃに示されているように、例えばカラーフィルタ素子３４，３６、３８と光学スタック３９との間において平面化層３０を含むことができる。
【００４９】
白黒のみを作り出すインターフェロメトリックモジュレータは、カラーフィルタと組み合わせて使用して色付きの光を作り出すことができる。インターフェロメトリックモジュレータは、空洞の大きさを変えることによって様々な色を作り出すように製造することができる。しかしながら、空洞の大きさを変えることは、製造プロセスを変更すること、例えば、赤光を作り出すインターフェロメトリックモジュレータに関する空洞とは異なる大きさの空洞を、緑光を作り出すインターフェロメトリックモジュレータに関して製造すること、を含むことがある。白黒インターフェロメトリックモジュレータをカラーフィルタと組み合わせて使用することは、該製造プロセスを実質的に簡素化することができる。図５Ｃに示されているように、カラーフィルタをインターフェロメトリックモジュレータ内に組み入れることによって製造プロセスのその他の改良も実現される。
【００５０】
図６は、受動的光学補正構造物１０５（散乱素子１１０を具備する平面化層）が透明基板１１５と光変調素子１２０との間に配置された空間光変調器１００の実施形態を示した図である。図６に示されている実施形態においては、光変調素子１２０は、空洞１３０と、可動壁１２５と、光学スタック１３５と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック１３５は、可動壁１２５の反対側の空洞１３０の壁上に所在する。可動壁１２５及び光学スタック１３５は両方とも反射性であり（光学スタック１３５は部分的に反射性である）、このため、空間光変調器１００の動作は、一般的には、図４に示されている空間光変調器１０に関して説明されている動作と類似している。光１４０は、可動壁１２５内のスロット１５０内を通り抜けて散乱素子１１０から反射する。散乱素子１１０は、光１４０を散乱させて可動壁１２５に戻し（更に、いくつかの場合においては散乱素子１１０に再び戻し）、究極的には、図６に示されているように透明基板１１５内を通り抜けて出る１６０、１６５。好ましいことに、散乱素子１１０は、光１４０がランダムに散乱されるように形成されている。説明を明確化するため、図６では単一の散乱素子１１０と単一のスロット１５０が示されているが、空間光変調器１００は、希望される量の散乱光を提供するように配置された複数の散乱素子とスロットを具備できることが理解されることになる。
【００５１】
図７Ａ及び７Ｂは、一体化された光学補正構造物の異なる組合せを具備する空間光変調器の実施形態を示した図である。図７Ａは、（カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）受動的光学補正構造物が透明基板１２と光学スタック６１の間に配置された空間光変調器６０の実施形態を示した図である。図７Ｂは、（カラーフィルタ素子４０及びブラックマスク３２を具備する）第１の受動的光学補正構造物及び（ディフューザ２６を具備する）第２の受動的光学補正構造物が透明基板１２と光学スタック６３との間に配置された空間光変調器６２の実施形態を示した図である。図５Ｂ及び５Ｃと同様に、図７Ａ及び７Ｂにおいては、明確化するために、光変調素子（例えば、複数の個々にアドレス可能な光変調素子）は省かれているが、透明基板１２の上方に配置され更に透明基板１２内を透過された光を変調するように構成されていると理解されている。空間光変調器６０、６２は、例えば、図７Ａに示されているように（カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）受動的光学補正構造物と光学スタック６１との間に、又は、図７Ｂに示されているように第１の受動的光学補正構造物と第２の受動的光学補正構造物との間に、平面化層３０を含むことができる。空間光変調器は、追加の平面化層、例えば、図７Ｂに示されているように、（カラーフィルタ素子４０及びブラックマスク３２を具備する）第１の受動的光学補正構造物と光学スタック６３との間の平面化層３５、を含むことができる。
【００５２】
空間光変調器は、１つ以上の機能（例えば、図７Ａに示されているカラーフィルタとブラックマスク）を果たす光学補正構造物を具備することができ、及び／又は、該光学補正構造物は、（例えば図７Ｂにおいて示されているように）平面化層によって互いに任意で分離された複数の層を具備することができる。「光学補正構造物」という表現は、特定機能（ディフューザ２６、等）を有する構造物、（例えば、カラーフィルタ素子３４及びブラックマスク３２を具備する）複数の機能を有する層、又は、図７Ｂに示されているように各々が１つ以上の機能を有する複数の層（任意の平面化層を含む）を表すために使用できることを当業者は理解することになる。従って、空間光変調器は、能動的及び／又は受動的な光学補正構造物のあらゆる組合せ、例えば、ブラックマスクとカラーフィルタ、ブラックマスクとディフューザ、カラーフィルタとディフューザ、ブラックマスクとカラーフィルタとディフューザ、等、を具備することができる。透明基板内を透過された光を補正する手段は、本明細書において説明されている光学補正構造物を含む。
【００５３】
光学補正構造物を具備する空間光変調器は、該空間光変調器を製造するプロセスの中に該光学補正構造物の製造を組み入れることによって製造することができる。該プロセスの一例は、図８に示されている。このプロセスは、最初に、ステップ５０において基板が提供される。典型的には、該基板は、ガラス、プラスチック又はその他の透明な基板である。本明細書において用いられている「透明」という表現は、空間光変調器の動作波長にとって実質的に透明な材料を含み、従って、透明基板は、全波長の光を透過させる必要はなく、空間光変調器の動作波長において光の一部を吸収することができる。例えば、透明基板は、特定の用途のために希望される場合は色合いを付けること及び／又は偏光させることができる。従って、基板の透明性及び反射性は、希望される構成及び機能に依存して変えることができる。幾つかの実施形態においては、基板は、少なくとも部分的に透明であり、更に実質的に透明であることができる。その他の実施形態においては、基板は、少なくとも部分的反射性を有し、更に実質的反射性を有することができる。基板は、部分的に透明でありかつ部分的反射性を有することができることが理解されている。
【００５４】
図８に示されているプロセスは、ステップ５２に進み、光学補正構造物が製造される。製造のために用いられる材料及び方法は、該光学補正構造物に依存して異なる。例えば、個々にアドレス可能な光変調素子の製造に適合する技術及び方法、例えば、スピンコーティング法及び／又は化学蒸着法、を用いて光学補正構造物を製造したほうがしばしば好都合である。例えば、ディフューザ膜は、分散された散乱素子を含有するポリマー又はポリマー溶液を用いて基板をスピンコーティングすることによって製造することができる。例えば、該ポリマーは、ポリイミドであることができ、散乱素子は、微細なガラス玉であることができる。カラーフィルタ及びブラックマスクは、適切に染色され、既知のフォトレジスト法とマスキング法を用いて基板上に製造されたフォトレジストポリマーであることができる。ブラックマスクは、既知の蒸着法とマスキング法を用いて製造された無機材料であることもでき、例えば、これらの無機材料は、酸化クロム等であり、ブラッククロムとも呼ばれる。
【００５５】
図８に示されているプロセスは、ステップ５４に進み、平面化層が蒸着される。該平面化層は、典型的にはポリマー、例えば、ポリイミド、であり、既知の蒸着法とマスキング法を用いて蒸着することができる。平面化層の蒸着は任意であるが、後続する処理ステップのための適切な基板が得られるため好まれることがしばしばある。図８のプロセスはステップ５６に進み、光学補正構造物の上方及び存在する場合は平面化層の上方に個々にアドレス可能な光変調素子（例えば、インターフェロメトリックモジュレータ素子）が製造される。インターフェロメトリックモジュレータは、一般的には、例えば米国特許番号５，８３５，２５５と６，０５５，０９０において，及び米国特許公開番号２００２／０１２６３６４ Ａ１において説明されている薄膜蒸着プロセスを用いて製造される。同じく図８に示されているこのプロセスの変形は、ステップ５８において追加の平面化層を製造すること、及びその後にステップ５９において追加の光学補正構造物を製造することを含む。ステップ５９における製造後は、該製造プロセスは、追加の平面化層及び光学補正構造物を製造するためにステップ５８、５９に戻ることができ、又は、平面化層及び個々にアドレス可能な光変調素子を製造するためにステップ５４、５６に進むことができる。図８に示されているプロセス及びその変形は、本明細書において説明されている空間光変調器（限定することなしに、図５乃至７に示されている空間光変調器を含む）を製造するために使用できることを当業者は理解することになる。透明基板内を透過された光を変調する手段は、インターフェロメトリックモジュレータと、液晶ディスプレイと、を含む。
【００５６】
図９は、光変調素子２０５が基板２１０と光学補正構造物２１５との間に配置された空間光変調器２００の実施形態を示した図である。図９に示されている実施形態においては、光変調素子２０５は、空洞２２０と、可動壁２２５と、光学スタック２３０と、支持物２３５と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータである。光学スタック２３０は、可動壁２２５の反対側の空洞２２０の壁上に所在する。光学補正構造物２１５は、本明細書において説明されているいずれかの光学補正構造物、例えば、補足のフロント照明源を供給する能動的光学補正構造物、及び／又は、受動的光学補正構造物、例えば、反射防止層、回折光学素子、光を散乱させる構造物、ブラックマスク、カラーフィルタ、ディフューザ、マイクロレンズアレイ、基板内を透過された光の入射角を基準にして反射色のカラーシフトを軽減するホログラフィー膜、又はその組合せ、であることができる。図９において、光変調素子２０５は、インターフェロメトリックモジュレータを具備するが、その他の空間光変調器を使用することもできる。
【００５７】
光変調素子が基板と光学補正構造物との間に配置された空間光変調器（例えば、図９に示されている空間光変調器）は、図８に示されているプロセスと同様のプロセスによって製造できるが、個々にアドレス可能な光変調素子は、基板上方に製造され、その後に、光学補正構造物が個々にアドレス可能な光変調素子の上方に製造される（例えば、図８のステップ５６は、ステップ５０の後で更にステップ５２の前に実施される）。任意で、個々にアドレス可能な光変調素子の上方に平面化層を製造し、その後に、該平面化層の上方に光学補正構造物を製造することができる。
【００５８】
上記の詳細な説明は、様々な実施形態に当てはまる本発明の斬新な特長を示している、説明している、及び強調している一方で、当業者は、本発明の精神を逸脱せずに、例示されたデバイス又はプロセスの形態及び詳細の様々な省略、代替、及び変更を行うことができることを理解するであろう。認識されることになるが、本発明は、本明細書において示されているすべての特長及び便益を提供することにはならない形態で具体化することができ、幾つかの特長は、その他の特長とは別個に使用又は実践することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上方に配置され更に前記基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
光学補正構造物と、を具備し、前記光学補正構造物は、前記基板と前記複数のアドレス可能な光変調素子との間に配置される空間光変調器。
【請求項２】
前記個々にアドレス可能な光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記インターフェロメトリックモジュレータは、可動素子と、空洞と、を具備する請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記光学補正構造物は、ブラックマスクを具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタを具備する請求項１又は４に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記光学補正構造物は、ディフューザを具備する請求項１又は４に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記光学補正構造物は、反射防止層を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記光学補正構造物は、複数の散乱素子を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記光学補正構造物は、マイクロレンズアレイを具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記光学補正構造物は、前記基板内を透過された前記光の入射角に関して反射色のカラーシフトを軽減させるホログラフィー膜を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
前記光学補正構造物は、回折光学素子を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１２】
前記光学補正構造物は、前記基板内を透過された光が前記光学補正構造物内を通り抜けて前記光変調素子によって変調されるようにするために、前記光変調素子の前部に配置される請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記光学補正構造物は、散乱素子を具備する平面化層を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１４】
前記光学補正構造物は、受動的光学補正構造物である、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１５】
平面化層をさらに具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１６】
前記基板は、部分的に反射性である請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１７】
基板と、
前記基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する光学補正構造物と、を具備し、
前記複数のアドレス可能な光変調素子は、前記基板と前記光学補正構造物との間に配置される空間光変調器。
【請求項１８】
前記個々にアドレス可能な光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項１９】
前記インターフェロメトリックモジュレータは、可動素子と、空洞と、を具備する請求項１８に記載の空間光変調器。
【請求項２０】
前記光学補正構造物は、ブラックマスクを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２１】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタを具備する請求項１７又は２０に記載の空間光変調器。
【請求項２２】
前記光学補正構造物は、反射防止層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２３】
前記光学補正構造物は、散乱素子を具備する平面化層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２４】
前記光学補正構造物は、ブラックマスク及びディフューザを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２５】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタ及びディフューザを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２６】
平面化層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２７】
前記基板は、前記光変調素子が前記基板内を透過された光を変調するように少なくとも部分的に透明である請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２８】
前記基板は、少なくても部分的に反射性である請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２９】
空間光変調器を製造する方法であって、
光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を前記光学補正構造物上方に製造することであって、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、を具備する方法。
【請求項３０】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第２の光学補正構造物を前記透明基板上方に製造することをさらに具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
平面化層を前記光学補正構造物上方に製造することをさらに具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記光学補正構造物を製造することは、カラーフィルタ及びディフューザのうちの少なくとも１つを製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記光学補正構造物を製造することは、前記透明基板上に材料を蒸着し、前記透明基板内を透過された光が前記材料内を通り抜けて前記光変調素子によって変調されるようにすることを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記材料は、染色されたフォトレジスト又はスピンコーティングされたポリイミドを具備する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記透明基板は、プラスチック及びガラスのうちの少なくとも１つを具備する請求項２９に記載の方法によって製造された空間光変調器。
【請求項３９】
空間光変調器を製造する方法であって、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、
光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、前記光学補正構造物は、カラーフィルタ、マスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備し、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法。
【請求項４０】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
第２の光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することをさらに具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板は、プラスチック又はガラスを具備する請求項３９に記載の方法によって製造された空間光変調器。
【請求項４５】
透明基板と、
前記透明基板上方に配置され更に前記透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子であって、空洞及び可動壁を具備する複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
前記透明基板と前記複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子との間に配置された少なくとも１つの光学補正構造物であって、カラーフィルタ又はディフューザを具備する少なくとも１つの光学補正構造物とを具備する空間光変調器。
【請求項４６】
基板と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する手段と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段と、を具備し、前記光を補正する前記手段は、前記基板と前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段との間に動作可能な形で配置される空間光変調器。
【請求項４７】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項４８】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を変調する前記手段は、複数のインターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項４９】
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する前記手段は、回折光学素子、カラーフィルタ、ディフューザ、反射防止層、複数の散乱素子、マイクロレンズアレイ、又はホログラフィー膜を具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項５０】
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する前記手段は、カラーフィルタ又はディフューザを具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項５１】
基板と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する手段と、
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段であって、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する手段と、を具備し、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板と前記光を補正する前記手段との間に動作可能な形で配置される空間光変調器。
【請求項５２】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備する請求項５１に記載の空間光変調器。
【請求項５３】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、複数のインターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項５２に記載の空間光変調器。
【請求項５４】
光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を前記光学補正構造物上方に製造することであって、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法によって製造される空間光変調器。
【請求項５５】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５６】
前記方法は、第２の光学補正構造物を前記透明基板上方に製造することをさらに具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５７】
前記方法は、前記光学補正構造物上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項５６に記載の空間光変調器。
【請求項５８】
前記光学補正構造物を製造することは、カラーフィルタ及びディフューザのうちの少なくとも１つを製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５９】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項５８に記載の空間光変調器。
【請求項６０】
前記光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項６１】
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、
光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、前記光学補正構造物は、カラーフィルタ、反射防止フィルタ及びブラックマスクのうちの１つを具備し、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法によって製造される空間光変調器。
【請求項６２】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６３】
前記方法は、第２の光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することをさらに具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６４】
前記方法は、前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６５】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６６】
第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含み、前記第２の反射面は、前記第１の反射面を基準して移動可能である、白黒の光変調素子と、
白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成されたカラーフィルタと、を具備し、前記カラーフィルタは、前記光変調素子から出された光が前記カラーフィルタによってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして位置決めされる表示領域。
【請求項６７】
前記光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項６６に記載の表示領域。
【請求項６８】
前記第１の反射面を形成する光学スタックをさらに具備する請求項６６に記載の表示領域。
【請求項６９】
前記第１の反射面及び前記第２の反射面のうちの少なくとも１つは、部分的に反射性である請求項６６に記載の表示領域。
【請求項７０】
各々が第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含み、前記第２の反射面は、前記第１の反射面を基準して移動可能である、複数の光変調素子と、
より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子を具備するカラーフィルタアレイであって、前記光変調素子から出された光が前記カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして位置決めされるカラーフィルタアレイと、を具備し、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離され、前記カラーフィルタ素子のうちの少なくとも２つは、出力される異なる色を作り出すように構成される表示領域。
【請求項７１】
前記光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７２】
前記第１の反射面を形成する光学スタックをさらに具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７３】
前記カラーフィルタ素子のうちの少なくとも３つは、出力される異なる色を作り出すように構成される請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７４】
前記複数のカラーフィルタ素子は、赤、緑、及び青のカラーフィルタ素子を含む請求項７３に記載の表示領域。
【請求項７５】
前記複数のカラーフィルタ素子は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させる材料を具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７６】
前記材料は、染色された材料を具備する請求項７５に記載の表示領域。
【請求項７７】
表示デバイスを製造する方法であって、
第１の光学面と第２の光学面を含む白黒の光変調素子を提供することであって、前記第２の光学面は、前記第１の光学面を基準して移動可能であることと、
前記光変調素子から出された光がカラーフィルタによってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして前記カラーフィルタを位置決めすることであって、前記カラーフィルタは、白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成されること、とを具備する製造方法。
【請求項７８】
請求項７７に記載の方法によって製造された表示デバイス。
【請求項７９】
表示領域を製造する方法であって、
各々が第１の光学面と、第２の光学面と、両光学間の空洞と、を含む複数の光変調素子を提供することであって、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離されることと、
前記光変調素子から出された光が各々のカラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして前記カラーフィルタ素子を位置決めすることであって、前記カラーフィルタ素子は、広い帯域の波長で照明時に狭い帯域の波長を透過させるように構成された材料を具備すること、とを具備する方法。
【請求項８０】
光変調素子アレイを前記提供することは、インターフェロメトリックモジュレータアレイを提供することを具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
請求項７９に記載の方法によって製造される表示領域。
【請求項８２】
第１の光学面及び第２の光学面を含む変調白光信号生成手段であって、前記第２の光学面は、前記第１の光学面を基準にして移動可能である手段と、
前記変調された白光信号を色付きの光信号に変換するために前記変調された白光信号をフィルタリングする手段と、を具備する表示デバイス。
【請求項８３】
変調された白光信号を提供する前記手段は、光変調デバイスアレイを具備し、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離される請求項８２に記載の表示デバイス。
【請求項８４】
前記白光信号をフィルタリングする前記手段は、出力される異なる色を白光から作り出すように構成された少なくとも２つのカラー素子を具備するカラーフィルタアレイを具備する請求項８２に記載の表示デバイス。
【請求項１】
基板と、
前記基板上方に配置され更に前記基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
光学補正構造物と、を具備し、前記光学補正構造物は、前記基板と前記複数のアドレス可能な光変調素子との間に配置される空間光変調器。
【請求項２】
前記個々にアドレス可能な光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記インターフェロメトリックモジュレータは、可動素子と、空洞と、を具備する請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記光学補正構造物は、ブラックマスクを具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタを具備する請求項１又は４に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記光学補正構造物は、ディフューザを具備する請求項１又は４に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記光学補正構造物は、反射防止層を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記光学補正構造物は、複数の散乱素子を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記光学補正構造物は、マイクロレンズアレイを具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記光学補正構造物は、前記基板内を透過された前記光の入射角に関して反射色のカラーシフトを軽減させるホログラフィー膜を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
前記光学補正構造物は、回折光学素子を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１２】
前記光学補正構造物は、前記基板内を透過された光が前記光学補正構造物内を通り抜けて前記光変調素子によって変調されるようにするために、前記光変調素子の前部に配置される請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記光学補正構造物は、散乱素子を具備する平面化層を具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１４】
前記光学補正構造物は、受動的光学補正構造物である、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１５】
平面化層をさらに具備する請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１６】
前記基板は、部分的に反射性である請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項１７】
基板と、
前記基板上方に配置され更に光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する光学補正構造物と、を具備し、
前記複数のアドレス可能な光変調素子は、前記基板と前記光学補正構造物との間に配置される空間光変調器。
【請求項１８】
前記個々にアドレス可能な光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項１９】
前記インターフェロメトリックモジュレータは、可動素子と、空洞と、を具備する請求項１８に記載の空間光変調器。
【請求項２０】
前記光学補正構造物は、ブラックマスクを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２１】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタを具備する請求項１７又は２０に記載の空間光変調器。
【請求項２２】
前記光学補正構造物は、反射防止層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２３】
前記光学補正構造物は、散乱素子を具備する平面化層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２４】
前記光学補正構造物は、ブラックマスク及びディフューザを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２５】
前記光学補正構造物は、カラーフィルタ及びディフューザを具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２６】
平面化層をさらに具備する請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２７】
前記基板は、前記光変調素子が前記基板内を透過された光を変調するように少なくとも部分的に透明である請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２８】
前記基板は、少なくても部分的に反射性である請求項１７に記載の空間光変調器。
【請求項２９】
空間光変調器を製造する方法であって、
光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を前記光学補正構造物上方に製造することであって、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、を具備する方法。
【請求項３０】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第２の光学補正構造物を前記透明基板上方に製造することをさらに具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
平面化層を前記光学補正構造物上方に製造することをさらに具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記光学補正構造物を製造することは、カラーフィルタ及びディフューザのうちの少なくとも１つを製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記光学補正構造物を製造することは、前記透明基板上に材料を蒸着し、前記透明基板内を透過された光が前記材料内を通り抜けて前記光変調素子によって変調されるようにすることを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記材料は、染色されたフォトレジスト又はスピンコーティングされたポリイミドを具備する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを具備する請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記透明基板は、プラスチック及びガラスのうちの少なくとも１つを具備する請求項２９に記載の方法によって製造された空間光変調器。
【請求項３９】
空間光変調器を製造する方法であって、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、
光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、前記光学補正構造物は、カラーフィルタ、マスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備し、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法。
【請求項４０】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
第２の光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することをさらに具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板は、プラスチック又はガラスを具備する請求項３９に記載の方法によって製造された空間光変調器。
【請求項４５】
透明基板と、
前記透明基板上方に配置され更に前記透明基板内を透過された光を変調するように構成された複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子であって、空洞及び可動壁を具備する複数の個々にアドレス可能な光変調素子と、
前記透明基板と前記複数の個々にアドレス可能な干渉型光変調素子との間に配置された少なくとも１つの光学補正構造物であって、カラーフィルタ又はディフューザを具備する少なくとも１つの光学補正構造物とを具備する空間光変調器。
【請求項４６】
基板と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する手段と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段と、を具備し、前記光を補正する前記手段は、前記基板と前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段との間に動作可能な形で配置される空間光変調器。
【請求項４７】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項４８】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された前記光を変調する前記手段は、複数のインターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項４９】
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する前記手段は、回折光学素子、カラーフィルタ、ディフューザ、反射防止層、複数の散乱素子、マイクロレンズアレイ、又はホログラフィー膜を具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項５０】
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する前記手段は、カラーフィルタ又はディフューザを具備する請求項４６に記載の空間光変調器。
【請求項５１】
基板と、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する手段と、
前記基板内を透過された前記光又は前記基板から反射された前記光を補正する手段であって、カラーフィルタ、ブラックマスク、及び反射防止層のうちの少なくとも１つを具備する手段と、を具備し、
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板と前記光を補正する前記手段との間に動作可能な形で配置される空間光変調器。
【請求項５２】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、前記基板上方に配置された複数の個々にアドレス可能な光変調素子を具備する請求項５１に記載の空間光変調器。
【請求項５３】
前記基板内を透過された光又は前記基板から反射された光を変調する前記手段は、複数のインターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項５２に記載の空間光変調器。
【請求項５４】
光学補正構造物を透明基板上方に製造することと、
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を前記光学補正構造物上方に製造することであって、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記透明基板内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法によって製造される空間光変調器。
【請求項５５】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５６】
前記方法は、第２の光学補正構造物を前記透明基板上方に製造することをさらに具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５７】
前記方法は、前記光学補正構造物上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項５６に記載の空間光変調器。
【請求項５８】
前記光学補正構造物を製造することは、カラーフィルタ及びディフューザのうちの少なくとも１つを製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項５９】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項５８に記載の空間光変調器。
【請求項６０】
前記光学補正構造物を製造することは、受動的光学補正構造物を製造することを具備する請求項５４に記載の空間光変調器。
【請求項６１】
複数の個々にアドレス可能な光変調素子を基板上方に製造することと、
光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することであって、前記光学補正構造物は、カラーフィルタ、反射防止フィルタ及びブラックマスクのうちの１つを具備し、前記個々にアドレス可能な光変調素子は、前記光学補正構造物内を透過された光を変調するように構成されること、とを具備する方法によって製造される空間光変調器。
【請求項６２】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、空洞及び可動素子を製造することを具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６３】
前記方法は、第２の光学補正構造物を前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に製造することをさらに具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６４】
前記方法は、前記複数の個々にアドレス可能な光変調素子上方に平面化層を製造することをさらに具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６５】
前記個々にアドレス可能な光変調素子を製造することは、インターフェロメトリックモジュレータを製造することを具備する請求項６１に記載の空間光変調器。
【請求項６６】
第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含み、前記第２の反射面は、前記第１の反射面を基準して移動可能である、白黒の光変調素子と、
白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成されたカラーフィルタと、を具備し、前記カラーフィルタは、前記光変調素子から出された光が前記カラーフィルタによってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして位置決めされる表示領域。
【請求項６７】
前記光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項６６に記載の表示領域。
【請求項６８】
前記第１の反射面を形成する光学スタックをさらに具備する請求項６６に記載の表示領域。
【請求項６９】
前記第１の反射面及び前記第２の反射面のうちの少なくとも１つは、部分的に反射性である請求項６６に記載の表示領域。
【請求項７０】
各々が第１の反射面と、第２の反射面と、両反射面間の空洞と、を含み、前記第２の反射面は、前記第１の反射面を基準して移動可能である、複数の光変調素子と、
より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させるように構成された複数のカラーフィルタ素子を具備するカラーフィルタアレイであって、前記光変調素子から出された光が前記カラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして位置決めされるカラーフィルタアレイと、を具備し、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離され、前記カラーフィルタ素子のうちの少なくとも２つは、出力される異なる色を作り出すように構成される表示領域。
【請求項７１】
前記光変調素子は、インターフェロメトリックモジュレータを具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７２】
前記第１の反射面を形成する光学スタックをさらに具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７３】
前記カラーフィルタ素子のうちの少なくとも３つは、出力される異なる色を作り出すように構成される請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７４】
前記複数のカラーフィルタ素子は、赤、緑、及び青のカラーフィルタ素子を含む請求項７３に記載の表示領域。
【請求項７５】
前記複数のカラーフィルタ素子は、より広い帯域の波長で照明時により狭い帯域の波長を透過させる材料を具備する請求項７０に記載の表示領域。
【請求項７６】
前記材料は、染色された材料を具備する請求項７５に記載の表示領域。
【請求項７７】
表示デバイスを製造する方法であって、
第１の光学面と第２の光学面を含む白黒の光変調素子を提供することであって、前記第２の光学面は、前記第１の光学面を基準して移動可能であることと、
前記光変調素子から出された光がカラーフィルタによってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして前記カラーフィルタを位置決めすることであって、前記カラーフィルタは、白光で照明時に色付きの光を透過させるように構成されること、とを具備する製造方法。
【請求項７８】
請求項７７に記載の方法によって製造された表示デバイス。
【請求項７９】
表示領域を製造する方法であって、
各々が第１の光学面と、第２の光学面と、両光学間の空洞と、を含む複数の光変調素子を提供することであって、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離されることと、
前記光変調素子から出された光が各々のカラーフィルタ素子によってフィルタリングされるように前記光変調素子を基準にして前記カラーフィルタ素子を位置決めすることであって、前記カラーフィルタ素子は、広い帯域の波長で照明時に狭い帯域の波長を透過させるように構成された材料を具備すること、とを具備する方法。
【請求項８０】
光変調素子アレイを前記提供することは、インターフェロメトリックモジュレータアレイを提供することを具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
請求項７９に記載の方法によって製造される表示領域。
【請求項８２】
第１の光学面及び第２の光学面を含む変調白光信号生成手段であって、前記第２の光学面は、前記第１の光学面を基準にして移動可能である手段と、
前記変調された白光信号を色付きの光信号に変換するために前記変調された白光信号をフィルタリングする手段と、を具備する表示デバイス。
【請求項８３】
変調された白光信号を提供する前記手段は、光変調デバイスアレイを具備し、前記第１の反射面は、前記光変調素子が光を出すときに前記複数の光変調素子の各々に関して実質的に等しい距離だけ前記第２の反射面から分離される請求項８２に記載の表示デバイス。
【請求項８４】
前記白光信号をフィルタリングする前記手段は、出力される異なる色を白光から作り出すように構成された少なくとも２つのカラー素子を具備するカラーフィルタアレイを具備する請求項８２に記載の表示デバイス。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７５２６１（Ｐ２０１１−１７５２６１Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−３４４６６（Ｐ２０１１−３４４６６）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【分割の表示】特願２００６−５５２１９１（Ｐ２００６−５５２１９１）の分割
【原出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（５０６１０９８５６）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 (27)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＭＥＭＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】５７７５ Ｍｏｒｅｈｏｕｓｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ ９２１２１−１７１４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４４６６（Ｐ２０１１−３４４６６）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【分割の表示】特願２００６−５５２１９１（Ｐ２００６−５５２１９１）の分割
【原出願日】平成１７年２月２日（２００５．２．２）
【出願人】（５０６１０９８５６）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 (27)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＭＥＭＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】５７７５ Ｍｏｒｅｈｏｕｓｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ ９２１２１−１７１４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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