反射ディスプレイ用の照明デバイス
照明デバイスおよび照明デバイスを製作する方法を開示する。一実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の平面、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間にある長さを有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、第１の平面から外へ導光体の第２の端部に向かって伝搬する光を反射するように構成された複数の光転向特徴体と、導光体内の光をより有用な角度にリダイレクトするように構成された１つまたは複数の光リダイレクション特徴体とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体が本明細書に明示的に組み込まれている、２００９年５月２９日に出願した米国仮出願第６１／１８２，６６５号、名称「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ」の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の分野は、電気機械システムおよびその照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システムは、電気的および機械的要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサー、光学コンポーネント（例えば、ミラー）、ならびに電子機器を有するデバイスを備える。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、さまざまなスケールで製造されうる。例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、１ミクロン程度から数百ミクロン以上の範囲のサイズを有する構造を備えることができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスは、例えば数百ナノメートル未満のサイズを含む、１ミクロン未満のサイズを有する構造を備えることができる。電気機械要素は、蒸着、エッチング、リソグラフィ、および／またはエッチングにより基材および／または蒸着材料層の一部を取り去る、または層を加えて電気および電気機械デバイスを形成する他のマイクロマシニングプロセスを使用して製作されうる。電気機械システムのデバイスの一種に、干渉変調器と呼ばれるものがある。本明細書で使用されているように、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し、および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施形態において、干渉変調器は、一対の伝導プレートを備え、その一方または両方とも、全部または一部が透明性および／または反射性を有し、適切な電気信号が印加されると相対運動を行うことができる。特定の一実施形態では、一方のプレートは、基材上に堆積された固定層を備え、他方のプレートは、エアギャップにより固定層から分離された金属膜を備えうる。本明細書でさらに詳しく説明されるように、一方のプレートの他方のプレートに対する相対的な位置が、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させうる。このようなデバイスにはさまざまな用途があり、当技術分野において、これらの種類のデバイスの特徴を既存製品の改善およびまだ開発されていない新製品の製作に活用できるように、これらの種類のデバイスの特性を利用し、および／または修正することは有益なことであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のシステム、方法、およびデバイスは、それぞれ、複数の態様を有し、それらの態様のうちのどれ１つその望ましい属性に単独で関与することはない。そこで、本発明の範囲を制限することなく、そのより顕著な特徴について以下で簡単に説明する。この説明を考察した後、特に「発明を実施するための形態」を読んだ後であれば、当業者は、本発明のこれらの特徴が他の表示デバイスにどのように勝っているかを理解するであろう。
【０００５】
本明細書で説明されているさまざまな実施形態は、導光層（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を光転向特徴体（ｌｉｇｈｔ ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ）およびその中に形成された光リダイレクション特徴体（ｌｉｇｈｔ ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ）とともに備える照明デバイスを具備する。
【０００６】
一実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部の方に伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、１つまたは複数の方向にそって導光体内で入射した光をリダイレクトするように位置合わせされている少なくとも１つのリダイレクションセクションを有する少なくとも１つの光リダイレクション特徴体とを備える。
【０００７】
他の態様を本明細書で説明されている実施形態に含めることもできる。例えば、導光体は、反射ディスプレイに関して、導光体から転向された光が反射ディスプレイを照らすように配設されうる。いくつかの実施形態では、反射ディスプレイは、光変調アレイを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、光変調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ているプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスとを備えることができる。表示デバイスは、少なくとも１つの信号を光変調アレイに送信するように構成されているドライバ回路を備えることができる。表示デバイスは、画像データの少なくとも一部をドライバ回路に送信するように構成されているコントローラを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、画像データをプロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールを備える。画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成されている入力デバイスを備える。
【０００８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第１の表面上に配設され、また光を導光体の第２の表面から外へ転向するように構成され、少なくとも１つの光転向特徴体は、第２の表面上に配設され、また光を導光体の第１の表面から外へ転向するように構成されうる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、導光体の第１の表面および／または第２の表面上に配設される。転向特徴体のいくつかの実施形態は、細長い溝を備える。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、円錐形状を有し、円錐のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、円錐台の形状を有し、円錐台のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、角錐形状を有し、角錐のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、角錐台の形状を有し、角錐台のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、反射を介して光をリダイレクトする。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、屈折を介して光をリダイレクトする。
【０００９】
デバイスのいくつかの実施形態は、複数の光リダイレクション特徴体を備える。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体全体に均一なパターンで配設される。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体全体に非均一なパターンで配設される。いくつかの実施形態では、これらの光リダイレクション特徴体のうちの少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、サイズもしくは形状のうちの少なくとも一方について少なくとも１つの他の光リダイレクション特徴体と異なる。光リダイレクション特徴体は、光を平面内でリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、第１の表面に一般的に平行に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクション特徴体は、光を平面外にリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、第１の表面に対し一般的に法線方向となる方向に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクション特徴体は、光を平面外に、また平面内にリダイレクトするように構成されうる。
【００１０】
一実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、導光体の第２の表面の少なくとも一部上に配設されている光リダイレクション層とを備える。光リダイレクション層は、１つまたは複数の方向にそって導光体内で入射した光を反射するように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション層は、回折層を備える。光リダイレクション層は、体積回折要素を備えることができる。いくつかの実施形態では、回折層は、低ヘイズディフューザ（ｌｏｗ ｈａｚｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第１の表面上に配設され、また光を導光体の第２の表面から外へ転向するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第２の表面上に配設され、また光を導光体の第１の表面から外へ転向するように構成される。
【００１１】
別の実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、導光体内に少なくとも一部は埋め込まれている、導光体の屈折率特性と異なる屈折率特性を持つ材料を含む少なくとも１つの構造とを備える。
【００１２】
いくつかの実施形態では、構造は、１つまたは複数の表面によって少なくとも部分的に囲まれている空気を備える。いくつかの実施形態では、デバイスは、複数の構造を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの構造は、サイズもしくは形状のうちの一方について少なくとも１つの他の構造と異なる。構造は、三角形の断面を有する角錐を備えることができる。いくつかの実施形態では、構造は、導光体内に完全に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面内にリダイレクトするように構成される。構造は、第１の表面に一般的に平行になるように配設された平面上に光をリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面外にリダイレクトするように構成される。構造は、第１の表面に対して一般的に法線方向となる方向に配設された平面上に光をリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面内および平面外にリダイレクトするように構成される。
【００１３】
一実施形態では、照明デバイスは、光を送るための手段と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間のある長さ、を有する光を導くための手段であって、光源から出た光を導くための手段の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、光を導くための手段の第１の端部内に送られた光を送るための手段から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された光を導くための手段と、光を導くための手段から外へ導光手段の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように構成された光を転向するための複数の手段と、１つまたは複数の方向にそって光を誘導するための手段内で入射した光をリダイレクトするように構成された光をリダイレクトするための手段とを備える。いくつかの実施形態では、光を送るための手段は、発光ダイオードを備える。光を送るための手段は、ライトバーを備えることができる。いくつかの実施形態では、光を導くための手段は、導光体を備える。光をリダイレクトするための手段は、光を転向するための手段内に１つまたは複数の角錐形状の凹みを備えることができる。光をリダイレクトするための手段は、光を導くための手段の少なくとも一部と平行に配設された回折層を備えることができる。いくつかの実施形態では、光をリダイレクトするための手段は、光を導くための手段内に少なくとも一部は埋め込まれている、光を導くための手段の屈折率特性と異なる屈折率特性を持つ材料を含む構造を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を示す等角図である。
【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の一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉変調器の例示的な一実施形態について可動鏡位置と印加電圧の関係を示す図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用されうる一組の行と列の電圧を例示する図である。
【図５Ａ】表示データのフレームを図２の３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用されうる行および列の信号に対する１つの例示的なタイミング図を示す図である。
【図５Ｂ】表示データのフレームを図２の３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用されうる行および列の信号に対する１つの例示的なタイミング図を示す図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備える画像表示デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を備える画像表示デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の他の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに他の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替え実施形態を示す断面図である。
【図８】光源、導光体、および反射ディスプレイを有する表示デバイスの一実施形態の断面図である。
【図９Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｃ】光源とその上に転向フィルムが形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｄ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｃ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｄ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｅ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｆ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｇ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｈ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１１Ａ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｂ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｃ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｄ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｅ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１２Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１２Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１２Ｃ】導光体上に、または導光体上に配設されたフィルム上に形成されうる転向特徴体および／またはリダイレクション特徴体のパターンの一実施形態を例示する導光体を有する照明デバイスの平面図である。
【図１３Ａ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｂ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｃ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｄ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｅ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１４Ａ】転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示されている照明デバイスの側面図である。
【図１４Ｃ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の断面図である。
【図１４Ｄ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の斜視図である。
【図１４Ｅ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の斜視図である。
【図１５】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ａ】光源と光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ｂ】光源と光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ｃ】光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体の一実施形態の平面図である。
【図１７】光源と導光体との間に配設されているディフューザ層を備える照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１８Ａ】光源と光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに示されている照明デバイスの平面図である。
【図１９Ａ】光源と光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１９Ｂ】直線１９Ｂ−１９Ｂにそって切り取った図１９Ａに示されている照明デバイスの断面図である。
【図２０】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２１】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２２】光転向特徴体および変化する光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２３Ａ】光拡散層の上に配設されている導光体を有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示されている照明デバイスの側面図である。
【図２３Ｃ】図２３Ａに示されている照明デバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、いくつかの特定の実施形態を対象とするものである。しかし、本明細書の教示は、数多くの異なる方法で適用することができる。この説明では、全体を通して類似の部分は類似の番号を指定される図面が参照される。これらの実施形態は、動いている状態（例えば、ビデオ）であろうと、静止している状態（例えば、静止画）であろうと、またテキストであろうと画像であろうと、画像を表示するように構成されている任意のデバイスにおいて実装されうる。より具体的には、これらの実施形態は、限定はしないが、携帯電話、無線デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置き時計、電卓、テレビ受像機、フラットパネルディスプレイ、コンピュータ用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピット制御装置類および／またはディスプレイ、カメラビューの表示（例えば、自動車内のリアビューカメラの表示）、電子写真、電子看板または標識、プロジェクタ、建築構造物、パッケージング、および美的構造物（例えば、宝石の画像表示）など、さまざまな電子デバイスで実装されうるか、または関連付けられうることが意図されている。本明細書で説明されているのと似た構造のＭＥＭＳデバイスも、電子交換デバイスなど、非表示用途で使用されうる。
【００１６】
照明デバイスは、周囲の光が不十分な場合に反射ディスプレイ用に光を供給するために使用することができる。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、光源と光源から出る光を受ける導光体とを備える。しばしば、光源は、ディスプレイに相対的に位置決めされるか、またはオフセットされ、そのような位置では、十分な、もしくは均一な光を反射ディスプレイに直接当てることができない。したがって、照明デバイスは、光源から出た光をディスプレイの方へ転向する光転向特徴体も備えることがあり、そのような転向特徴体を導光体内に組み入れることができる。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、特定の角度範囲内で転向特徴体上に入射した光線を転向するが、その角度範囲内にない転向特徴体上に入射した光線については転向できない場合がある。光源は、転向特徴体が転向することができる角度範囲を外れた角度で光線を放射して導光体内に入れることがあり、そのため、光源から放射された光の一部が、「喪失する」ことがある。したがって、いくつかの実施形態では、導光体は、リダイレクトされた光がより有用な角度で伝搬するように導光体内でその上に入射した光をリダイレクトする１つまたは複数の光リダイレクション特徴体を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、ある平面上で進行する光を同じ平面上の新しい方向に、および／または同じ平面上にない方向にリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体として、円錐、円錐台、角錐、角錐台、または角錐特徴体が挙げられる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション層は、導光体とディスプレイとの間に配設され、ディフューザを備えることができる。光リダイレクション特徴体は、導光体内に埋め込まれた、導光体と異なる屈折率を有する材料を備えることができる。転向特徴体および／または光リダイレクション特徴体は、導光体または導光体に連結されたフィルム上に形成されうる。照明デバイスは、１つまたは複数の転向特徴体および／または１つまたは複数の光リダイレクション特徴体を備えることができる。
【００１７】
干渉ＭＥＭＳ表示要素を含む干渉変調器ディスプレイの一実施形態が図１に例示されている。これらのデバイスでは、ピクセルは、明状態か暗状態かのいずれかである。明（「緩和」または「開」）状態では、表示要素は、入射可視光の大部分をユーザーに対して反射する。暗（「作動」または「閉」）状態の場合、表示要素は、入射可視光のごく一部しかユーザーに対して反射しない。実施形態に応じて、「オン」および「オフ」状態の光反射特性が逆転されうる。ＭＥＭＳピクセルは、もっぱら選択された色で反射するように構成され、白黒に加えてカラーでの表示も可能にできる。
【００１８】
図１は、画像表示の一連のピクセル中の２つの隣接するピクセルを示す等角図であり、それぞれのピクセルはＭＥＭＳ干渉変調器を備える。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器を行と列に配置したアレイを備える。それぞれの干渉変調器は、互いから可変の制御可能な距離のところに位置決めされた一対の反射層を備え、少なくとも１つの可変の寸法を有する共鳴光学ギャップを形成する。一実施形態では、反射層の１つが２つの位置の間で移動できる。本明細書では緩和位置と称される、第１の位置において、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的大きな距離のところに位置決めされる。本明細書では作動位置と称される、第２の位置において、可動反射層は、部分反射層のより近くに隣接して位置決めされる。２つの相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ってまたは弱め合って干渉し、それぞれのピクセルについて全反射または非反射のいずれかの状態を引き起こす。
【００１９】
図１のピクセルアレイの示されている部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａおよび１２ｂを備える。左の干渉変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａは、部分反射層を含む、光学スタック１６ａから所定の距離のところの緩和位置に例示されている。右の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは、光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に例示されている。
【００２０】
光学スタック１６ａおよび１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、本明細書で参照されているように、典型的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含みうる、複数の融合層を備える。光学スタック１６は、したがって、導電性、部分的透明性、および部分的反射性を有し、例えば、上記の層の１つまたは複数を透明基材２０上に蒸着することにより加工されうる。部分的反射層は、さまざまな金属、半導体、および誘電体などの部分的に反射するさまざまな材料から形成されうる。部分的反射層は、１つまたは複数の材料層から形成され、それらの層のそれぞれは、単一材料または複合材料から形成されうる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、光学スタック１６の層は、平行に並ぶ複数のストリップにパターン形成され、以下でさらに説明されるように表示デバイス内の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ、１４ｂは、支柱１８の上に蒸着された列を形成するため（１６ａ、１６ｂの行電極に対し直交する）１つまたは複数の蒸着された金属層および支柱１８の間に蒸着された介在犠牲材料との一連の平行なストリップとして形成されうる。犠牲材料がエッチングで取り除かれると、可動反射層１４ａ、１４ｂは、画定されたギャップ１９によって光学スタック１６ａ、１６ｂから分離される。アルミニウムなどの導電性および反射性の高い材料は、反射層１４に使用され、それらのストリップは、表示デバイス内に列電極を形成しうる。図１は縮尺どおりでないことに留意されたい。いくつかの実施形態では、支柱１８の間の間隔は、約１０から約１００μｍまでの範囲内とすることができるが、ギャップ１９は、約１０００オングストローム未満であるものとしてよい。
【００２２】
電圧が印加されない状態では、ギャップ１９は、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間に残り、可動反射層１４ａは図１のピクセル１２ａによって例示されているように機械的に緩和した状態になっている。しかし、電位（電圧）差が、選択された行および列に施されると、対応するピクセルにおける行電極と列電極の交差点に形成されるキャパシタは、充電され、静電気力が電極どうしを引き寄せる。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４は変形し、光学スタック１６に押し付けられる。光学スタック１６内の誘電体層（この図には示されていない）は、図１の右の作動ピクセル１２ｂによって例示されているように、ショートするのを防ぎ、層１４と１６との間の分離距離を制御することができる。この挙動は、印加される電位差の極性に関係なく同じである。
【００２３】
図２から５は、表示用途において干渉変調器のアレイを使用するための例示的な一プロセスおよびシステムを示している。
【００２４】
図２は、干渉変調器を組み込むことができる電子デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。この電子デバイスは、ＡＲＭ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、またはＡＬＰＨＡ（登録商標）などの汎用のシングルチップまたはマルチチップのマイクロプロセッサ、またはデジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはプログラマブルゲートアレイなどの専用マイクロプロセッサとすることができるプロセッサ２１を備える。当業では通例のことであるが、プロセッサ２１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うる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、Ｗｅｂ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うる。
【００２５】
一実施形態では、プロセッサ２１は、さらに、アレイドライバ２２と通信するようにも構成される。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を送る行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を備える。図１に例示されているアレイの断面は、図２において直線１−１によって示されている。わかりやすくするため図２には干渉変調器の３×３アレイを例示しているが、ディスプレイアレイ３０は、非常に多くの干渉変調器を収納することができ、また行と列とで干渉変調器の数が異なっていてもよい （例えば、行は３００ピクセル、列は１９０ピクセルとすることができる）ことに留意されたい。
【００２６】
図３は、図１の干渉変調器の例示的な一実施形態について可動鏡位置と印加電圧の関係を示す図である。ＭＥＭＳ干渉変調器では、行／列作動プロトコルは、図３に例示されているようなデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。干渉変調器は、例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるのに１０ボルトの電位差を必要とする場合がある。しかし、電圧が、その値から下がると、電圧が１０ボルト以下に低下しても可動層はその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより低くなるまで完全に緩和することはない。したがって、デバイスが緩和状態または作動状態のいずれかにおいて安定している印加電圧のウィンドウが存在する、図３に例示されている例では約３から７Ｖまでである一定範囲の電圧がある。これは、本明細書において「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイでは、行／列作動プロトコルは、行のストロービング時に、作動されるストローブされた行内のピクセルが約１０ボルトの電圧差に曝され、緩和されるピクセルがゼロボルトに近い電圧差に曝されるように設計されうる。ストローブの後、ピクセルは、行ストローブで何らかの状態に入るが、その状態のままになるように約５ボルトの定常状態電圧またはバイアス電圧の差に曝される。書き込みが行われた後、それぞれのピクセルに、この実施例では３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差が現れる。この特徴により、図１に例示されているピクセル設計は、作動または緩和のいずれかの前から存在している状態において同じ印加電圧条件の下で安定する。干渉変調器のそれぞれのピクセルは、作動状態であろうと緩和状態であろうと、本質的に、固定および移動反射層によって形成されたキャパシタなので、この安定状態は、ほとんど電力消費のないままヒステリシスウィンドウ内のある電圧に維持できる。印加電位が固定されている場合には、ピクセル内に電流は本質的に一切流れ込まない。
【００２７】
以下でさらに説明されているように、典型的な用途において、画像のフレームは、第１の行内の所望の一組の作動ピクセルに従って一組の列電極上に一組のデータ信号（それぞれ特定の電圧レベルを有する）を送信することにより形成されうる。次いで、行パルスが第１の行電極に印加され、その一組のデータ信号に対応するピクセルを作動する。次いで、その一組のデータ信号が、第２の行内の所望の一組の作動ピクセルに対応するように変更される。次いで、パルスが第２の行電極に印加され、これらのデータ信号に従って第２の行内の適切なピクセルを作動する。ピクセルの第１の行は、第２の行パルスの影響を受けず、第１の行パルス発生時に設定された状態のままである。これは、フレームを生成するために一連の行全体について順次的に繰り返すことができる。一般に、フレームは、所望の毎秒フレーム数でこのプロセスを継続的に繰り返すことにより新しい画像データを用いてリフレッシュされ、および／または更新される。表示フレームを生成するためにピクセルアレイの行および列電極を駆動するためのさまざまなプロトコルも使用されうる。
【００２８】
図４および５は、図２の３×３アレイ上に表示フレームを作成するために使用可能な１つの作動プロトコルを例示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用されうる可能な一組の行と列の電圧レベルを例示している。図４の実施形態では、ピクセルを作動する段階は、適切な列を−Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を＋ΔＶに設定する段階を伴うが、これらはそれぞれ、−５ボルトおよび＋５ボルトに対応しうる。ピクセルを緩和する段階は、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を同じ＋ΔＶに設定し、そのピクセル全体にわたってゼロボルトの電位差を生じることにより行われる。行電圧がゼロボルトに維持される行では、ピクセルは、列が＋Ｖｂｉａｓであろうと−Ｖｂｉａｓであろうと関係なく元々置かれていた状態で、その状態が何であれ、安定する。また図４にも例示されているように、上述のと反対の極性の電圧を使用することができ、例えば、１つのピクセルは作動させる段階は、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を−ΔＶに設定する段階を伴うことがある。この実施形態では、ピクセルをリリースする段階は、適切な列を−Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定し、そのピクセル全体にわたってゼロボルトの電位差を生じることにより行われる。
【００２９】
図５Ｂは、作動ピクセルが反射しない場合に、結果として図５Ａに例示されているディスプレイ配列を構成する図２の３×３アレイに印加される一連の行および列の信号を示すタイミング図である。図５Ａに例示されているフレームを書き込む前に、ピクセルは任意の状態をとりえ、この例では、すべての行は最初に０ボルトであり、すべての列は＋５ボルトである。これらの印加電圧では、すべてのピクセルは、その既存の作動または緩和状態において安定している。
【００３０】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、および（３，３）が作動される。これを実行するために、行１に対する「ライン時間」において、列１および２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。こうしても、すべてのピクセルが３〜７ボルトの安定性ウィンドウ内に留まるので、どのピクセルの状態も変化しない。次いで、行１が、０から５ボルトまで上昇し、そしてゼロに戻るパルスによりストローブされる。これにより、（１，１）および（１，２）ピクセルが作動し、（１，３）ピクセルが緩和する。アレイ内の他のピクセルは影響を受けない。行２を所望の値に設定するために、列２が−５ボルトに設定され、例１および３が＋５ボルトに設定される。次いで、行２に印加される同じストローブにより、ピクセル（２，２）が作動し、ピクセル（２，１）および（２，３）が緩和する。ここでもまた、アレイの他のピクセルは影響を受けない。行３も、同様に、列２を３から−５ボルトに設定し、例１を＋５ボルトに設定することにより設定される。行３のストローブによって、行３のピクセルは図５Ａに示されているように設定される。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロとなり、列電位は＋５または−５ボルトのいずれかのままとなり、次いで、ディスプレイは図５Ａの配列において安定する。数十または数百の行および列のアレイに対し同じ手順を使用できる。行および列の作動を実行するために使用されるタイミング、シーケンス、および電圧のレベルは、上で概要を述べた一般原理の範囲内で大きく変更することができ、上記の実施例は例にすぎず、本明細書で説明されているシステムおよび方法とともに任意の作動電圧法が使用されうる。
【００３１】
図６Ａおよび６Ｂは、表示デバイス４０の一実施形態を例示するシステムブロック図である。例えば、表示デバイス４０は、セルラー方式電話または携帯電話とすることができる。しかし、表示デバイス４０の同じコンポーネントまたはそのわずかに異なる変更形態は、テレビおよびポータブルメディアプレーヤーなどのさまざまな種類の表示デバイスをも例示している。
【００３２】
表示デバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４５、入力デバイス４８、およびマイクロホン４６を備える。ハウジング４１は、一般に、射出成形および真空成形を含む、さまざまな製造プロセスのどれかで形成される。それに加えて、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、またはこれらの組み合わせを含む、さまざまな材料のどれかで作ることができる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、画像、もしくはシンボルを含む、他の取り外し可能な部分と交換できる取り外し可能な部分（図示せず）を備える。
【００３３】
例示的な表示デバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書で説明されているような、双安定ディスプレイを含む、さまざまなディスプレイのうちのどれであってもよい。他の実施形態では、ディスプレイ３０は、上で説明されているようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の真空管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含む。しかし、本発明を説明することを目的とするため、ディスプレイ３０は、本明細書で説明されているような、干渉変調器ディスプレイを含む。
【００３４】
例示的な表示デバイス４０の一実施形態のコンポーネントは、図６Ｂに概略が例示されている。示されている例示的な表示デバイス４０は、ハウジング４１を備え、その中に少なくとも部分的に入れられている追加のコンポーネントを備えることができる。例えば、一実施形態では、例示的な表示デバイス４０は、トランシーバ４７に結合された、アンテナ４３を備えるネットワークインターフェース２７を備える。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサはコンディショニングハードウェア５２に接続される。コンディショニングハードウェア５２は、信号を調節するように構成されうる（例えば、信号のフィルタリングを行う）。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロホン４６に接続される。プロセッサ２１は、さらに、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およびアレイドライバ２２に結合され、さらにディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０は、特定の例示的な表示デバイス４０の設計により必要に応じてすべてのコンポーネントに電力を供給する。
【００３５】
ネットワークインターフェース２７は、アンテナ４３およびトランシーバ４７を備え、例示的な表示デバイス４０は、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。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７は、さらに、プロセッサ２１の要件を緩和するいくつかの処理能力を有している場合がある。アンテナ４３は、信号を送信し、受信するための任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従ってＲＦ信号の送受信を行う。他の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ標準に従ってＲＦ信号の送受信を行う。セルラー方式電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＡＭＰＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、または無線携帯電話ネットワーク内での通信に使用される他の知られている信号を受信するように設計されている。トランシーバ４７は、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうるようにアンテナ４３から受信された信号を前処理する。トランシーバ４７は、さらに、アンテナ４３を介して例示的な表示デバイス４０から送信されうるようにプロセッサ２１から受信された信号を処理する。
【００３６】
代替的実施形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられうる。さらに他の代替的実施形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送信される画像データを格納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うる。例えば、画像ソースは、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）または画像データを格納するハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【００３７】
プロセッサ２１は、一般に、例示的な表示デバイス４０の全体的動作を制御する。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画像データなどのデータを受信し、そのデータを処理して、未加工画像データに、または未加工画像データに容易に処理できるフォーマットにする。次いで、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、またはフレームバッファ２８に送信して、格納する。未加工データは、典型的には、画像内の任意の位置における画像特性を識別する情報のことである。例えば、このような画像特性としては、色、彩度、およびグレースケールレベルがある。
【００３８】
一実施形態では、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを備え、例示的な表示デバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、一般に、信号をスピーカー４５に送り、マイクロホン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを備える。コンディショニングハードウェア５２は、例示的な表示デバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってよく、またはプロセッサ２１もしくは他のコンポーネント内に組み込まれうる。
【００３９】
ドライバコントローラ２９は、直接的にプロセッサ２１から、またはプロセッサ２１によって生成された未加工画像データをフレームバッファ２８から受け取り、その未加工画像データを適宜再フォーマットして、アレイドライバ２２への送信を高速化する。特に、ドライバコントローラ２９は、未加工画像データを、ラスター方式と同様のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットし、ディスプレイアレイ３０上の走査に適した時間順序を有するようにする。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に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは、多くの方法で実装されうる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはアレイドライバ２２とともにハードウェアに完全に集積化されうる。
【００４０】
典型的には、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け取り、ビデオデータを、毎秒何回もディスプレイのピクセルのｘ−ｙマトリクスから来る数百およびときには数千ものリードに適用される並列の一組の波形に再フォーマットする。
【００４１】
一実施形態では、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、本明細書で説明されている種類のディスプレイのどれにも適したものである。例えば、一実施形態では、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（例えば、干渉変調器コントローラ）である。他の実施形態では、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（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化される。このような一実施形態は、携帯電話、腕時計、および他の小面積のディスプレイなどの集積度の高いシステムにおいてふつうのものである。さらに他の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを備えるディスプレイ）である。
【００４２】
入力デバイス４８を使用することで、ユーザーは例示的な表示デバイス４０の動作を制御することができる。一実施形態では、入力デバイス４８として、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話用キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、または感圧もしくは感熱メンブレンがある。一実施形態では、マイクロホン４６は、例示的な表示デバイス４０のための入力デバイスである。マイクロホン４６がデータをデバイスに入力するために使用される場合、例示的な表示デバイス４０の動作を制御するためにユーザーが音声コマンドを発することができる。
【００４３】
電源５０は、当技術分野で知られているようなさまざまなエネルギー蓄積デバイスを含むものとしてよい。例えば、一実施形態では、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。他の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗料を含む太陽電池である。他の実施形態では、電源５０は、壁コンセントから電力を供給されるように構成される。
【００４４】
いくつかの実装では、電光表示システム内の複数の場所に配置されうるドライバコントローラに、上述のように制御プログラム機能が備えられる。いくつかの場合において、アレイドライバ２２に、制御プログラム機能が備えられる。上述の最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントで、またはさまざまな構成により実装されうる。
【００４５】
上述の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ることがある。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４とその支持構造物の５つの異なる実施形態を例示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属材料ストリップ１４が直交する方向に延びる支持材１８上に蒸着されている。図７Ｂでは、それぞれの干渉変調器の可動反射層１４は、正方形または矩形の形をしており、テザー３２上のコーナーでのみ支持材に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４は、正方形または矩形の形をしており、柔らかな金属を含みうる、変形可能層３４から吊り下げられている。変形可能層３４は、直接的にまたは間接的に、変形可能層３４の周囲で基材２０に接続する。これらの接続部は、本明細書では支持支柱と称される。図７Ｄに例示されている実施形態は、変形可能層３４が載る支持支柱プラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃのように、ギャップの上にぶら下がったままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６との間の孔を埋めることにより支持支柱を形成しない。むしろ、支持支柱は、支持支柱プラグ４２を形成するために使用される、平坦化材料で形成される。図７Ｅに例示されている実施形態は、図７Ｄに示されている実施形態に基づいているが、図７Ａ〜７Ｃに例示されている実施形態と、さらには図示されていない追加の実施形態とも、連携するように適合させることができる。図７Ｅに示されている実施形態では、金属または他の導電材料の付加的な層が、バス構造４４を形成するために使用されている。これにより、信号を干渉変調器の背後にそった経路で送信し、本来なら基材２０上に形成されていたはずのいくつかの電極をなくすことができる。
【００４６】
図７に示されているような実施形態では、干渉変調器は、直視型デバイスとして機能し、この場合、画像は、変調器が配列されているのと反対の側の、透明基材２０の正面から見られる。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む、基材２０と反対の反射層の側で干渉変調器の部分を光学的に遮蔽する。これにより、遮蔽された領域は、画質に悪影響を及ぼすことなく、構成し、動作させることができる。例えば、このような遮蔽は、図７Ｅのバス構造４４を可能にし、このバス構造４４は、アドレッシングおよびそのアドレッシングの結果生じる移動など、変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を隔てることを可能にする。この分離可能な変調器アーキテクチャにより、変調器の電気機械的側面および光学的側面に使用される構造設計および材料を選択し、互いに無関係に機能するようにできる。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示されている実施形態には、変形可能層３４が備える機械的特性から反射層１４の光学的特性を切り離すことで得られる付加的な利点がある。これにより、反射層１４に使用される構造設計および材料を光学的特性に関して最適化し、変形可能層３４に使用される構造設計および材料を所望の機械的特性に関して最適化することができる。
【００４７】
干渉変調器は、日光または明るい環境内で周囲照明を使用することができる反射表示要素である。周囲の光が十分ではない可能性がある場合、光源、直接的に、または光源から表示要素への伝搬経路を提供する導光体を通して、必要な照明を提供することができる。いくつかの場合において、照明デバイスが表示要素に光を送る。照明デバイスは、光源と導光体を備えることができる。導光体は、入射光が導光体を通りディスプレイに届き、ディスプレイから反射された光も導光体を通るように、ディスプレイの上に、また平行に配設された平面状光学デバイスでありうる。いくつかの実施形態では、光源は、点光源（例えば、発光ダイオード）から光を受けるように構成された、光を線光源として送り出す光学デバイス（例えば、ライトバー）を備える。ライトバーに入った光は、ライトバーの長さの一部または全部にそって伝搬し、ライトバーの長さの一部、または全部にわたってライトバーの表面もしくはエッジから出ることができる。ライトバーから出た光は、導光体のエッジから入り、次いで、導光体内に伝搬し、これにより、光の一部がディスプレイと位置を合わされた導光体の表面に関してローグレイズの角度（ｌｏｗ−ｇｒａｚｅ ａｎｇｌｅ）でディスプレイの少なくとも一部を横切る方向に伝搬し、これにより、光が全反射（「ＴＩＲ」）によって導光体内で反射される。
【００４８】
さまざまな実施形態において、導光体内の転向特徴体は、光を、その光の少なくとも一部が導光体を通って反射ディスプレイに届くような十分な角度で表示要素の方へ導く。転向特徴体は、特定の角度範囲内で転向特徴体上に入射した光線を転向するが、その角度範囲内にない転向特徴体上に入射した光線については転向できない場合がある。そのため、いくつかの実施形態では、光源から放射された光は、反射ディスプレイの方へ転向されず、「喪失」する可能性がある。喪失した光は、表示デバイスの全体的な効率および全体的な輝度を下げる可能性がある。それに加えて、光の喪失の結果、表示デバイス上の光抽出が不均一になる可能性がある。本明細書で説明されている実施形態のいずれにおいても、導光体は、リダイレクトされた光がより有用な角度で伝搬するように導光体内でその上に入射した光をリダイレクトする１つまたは複数の光リダイレクション特徴体も有するものとしてよい。光リダイレクション特徴体は、ある平面上で進行する光線を同じ平面上の新しい方向に、および／または同じ平面上にない方向にリダイレクトするように構成されうる。したがって、いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、喪失する光の量を減らし、表示デバイスの全体的な効率および輝度を高めることができる。
【００４９】
図８は、前灯照明を反射ディスプレイ８０５に当てるように構成された照明デバイスを備える表示デバイス８００の一実施形態の断面図である。表示デバイス８００は、図８に、第１の表面８０３ａと第１の表面８０３ａに対向する第２の表面８０３ｂとを有するように示されている導光体８０３を備える。一実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、導光体８０３の第２の表面８０３ｂの下に配設されうる。光源８０１は、導光体８０３の近くに配設され、図８に例示されている、導光体８０３の少なくとも１つのエッジまたは表面内に光を投入するように構成されうる。光源８０１は、好適な光源、例えば、白熱灯、ライトバー、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、蛍光灯、ＬＥＤライトバー、ＬＥＤのアレイ、および／または別の光源を備えることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５として、複数の反射要素、例えば、干渉変調器、ＭＥＭＳデバイス、反射空間光変調器、電気機械デバイス、液晶構造、および／または他の好適な反射ディスプレイが挙げられる。反射要素は、アレイとして構成することができる。いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、その上に入射した光を変調するように構成された第１の平面状側部と第１の平面状側部に対向して配設されている第２の平面状側部とを備える。反射ディスプレイ８０５のサイズは、用途に応じて異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、腕時計もしくはノートブックコンピュータのケーシング内に嵌合するサイズのものである。他の実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、携帯電話もしくは類似のモバイルデバイス内に嵌合するサイズのものである。
【００５１】
導光体８０３は、その長さにそって光が伝搬することを可能にする任意の実質的な光学的透過性を有する材料を含むものとしてよい。例えば、導光体８０３は、アクリル、アクリレート共重合体、ＵＶ硬化性樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリマー、有機材料、無機材料、ケイ酸塩、アルミナ、サファイア、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ＰＥＴ−Ｇ、酸窒化ケイ素、および／または他の光学的透明材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、導光体８０３は、複数の層（図示せず）を備える。一実施形態では、導光体８０３は、約１．５２の屈折率を有する。他の実施形態によれば、導光体の屈折率は、約１．４０から約２．０５までの範囲とすることができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、導光体８０３は、均一な材料片、または単一の層である。他の実施形態では、導光体８０３は、１つまたは複数の層を備える。別の材料（例えば、転向フィルムまたは転向層）は、導光体上に配設され、本明細書で説明されている転向特徴体またはリダイレクション特徴体のいずれかを含むことができ、これらは導光体に関して説明されている。導光体８０３は、さまざまな厚さおよび他の寸法を有することができる。例えば、一実施形態では、導光体８０３は、約４０から約１０００ミクロンまでの範囲の厚さを有する。一実施形態では、導光体８０３は、約１００ミクロンの厚さを有する。表示デバイス８００上の輝度の均一さと表示デバイスの効率は、導光体８０３の厚さの影響を受ける可能性がある。表示デバイスの照明効率は、光源８０１によって供給される光の量と反射ディスプレイ８０５から反射される光の量とを比較することによって決定され、照明効率は、表示デバイス８００の輝度に関連付けられうる。
【００５３】
導光体８０３は、導光体の第１の側面８０３ａ上に、または導光体の第１の側面８０３ａにそって配設されている１つまたは複数の転向特徴体８２０を備えることができる。添付の図面全体にわたって示されている転向特徴体は、概略であり、わかりやすくするためにサイズおよびそれらの間の間隔について誇張されている。転向特徴体８２０は、導光体８０３の長さにそって伝搬する光を受けて、光を大きな角度、例えば、約７０°から約９０°までの範囲の角度に転向するように構成されうる。転向特徴体８２０は、光を反射ディスプレイ８０５の方へ近法線入射で、またはそれに近い位置で反射する光転向セクション（例えば、ファセット、側壁、および／または角張った、もしくは湾曲した表面）を備えるように構成されうる。転向特徴体８２０は、導光体８０３内に、成形、エッチング、または機械加工で作り込むことができる。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、複数の表面特徴または体積特徴を含みうる。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、回折光学素子、および／または光を受けて転向するように構成された１つまたは複数の転向セクションを有する溝、陥凹部、もしくは窪みを備える。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、ホログラムまたはホログラフィック特徴体を備える。ホログラムは、ホログラフィック体積もしくは表面特徴体（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｖｏｌｕｍｅ ｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を備えることができる。転向特徴体８２０のサイズ、形状、数量、およびパターンは異なりうる。
【００５４】
図８をなおも参照すると、一実施形態では、光源８０１放射された光８０７は、１つまたは複数のエッジもしくは表面にそって進み導光体８０３内に入ることがわかる。光８０７の一部は、浅い（反射ディスプレイ８０５に対して近垂直でない）角度で導光体８０３内に伝搬し、一般的に、導光体８０３内に留まりうる。光８０７が転向特徴体８２０に当たると、この光は、ディスプレイ８０５の方へ垂直もしくは近垂直の角度に転向され、これにより、光８０７は、導光体内でＴＩＲを受けず、光がディスプレイ８０５を照らす。ディスプレイ８０５を照らす光８０７は、導光体８０３の第１の側面８０３ａに向かって反射され、表示デバイス８００から出て観察者の方へ向かうものとしてよい。ディスプレイ８０５の輝度および効率を最大化するために、光転向特徴体８２０を、ディスプレイに対して法線方向の角度、またはそれに近い角度で光を反射するように構成することができる。転向特徴体８２０から最初に反射しない光８０７は、導光体８０３を通じて伝搬し続け、その後、転向特徴体８２０から反射し反射ディスプレイ８０５の方へ向かうことができる。
【００５５】
図９Ａ〜９Ｄに示されているように、転向特徴体９２０は、反射、回折、および／または光散乱特徴体を備え、光を反射ディスプレイの方へ転向することができる。図９Ａおよび９Ｄは、一般的に多角形の断面形状を有する転向特徴体９２０を備える導光体９０３の実施形態を例示している。図９Ａおよび９Ｄの転向特徴体９２０は、光を１つまたは複数の方向に転向することができる。図９Ｂは、光線を１つまたは複数の方向へ（例えば、反射ディスプレイの方へ）転向するように構成された表面回折転向特徴体９２０ｂを備える導光体９０３の一実施形態を例示している。図９Ｃは、光を１つまたは複数の方向へ転向するために体積回折転向フィルムを備える転向特徴体９２０ｃの一実施形態を例示している。異なる種類の光転向特徴体（例えば、反射、回折、または光散乱）を、１つの導光体上で使用することができる。
【００５６】
転向特徴体９２０は、サイズと形状の点で異なりうる。図９Ａ〜９Ｄは、導光体９０３上のそれぞれの転向特徴体９２０が実質的に同じサイズおよび形状のものとしてよい実施形態を例示している。他の実施形態では、導光体９０３上の転向特徴体９２０は、サイズおよび／または形状の点で異なりうる。いくつかの実施形態では、導光体９０３は、異なる断面形状を有していてもよい複数の転向特徴体９２０を備えるか、またはそれぞれが一般的に類似している断面形状を有する複数の転向特徴体９２０を備える。いくつかの実施形態では、導光体９０３は、それぞれが一般的に類似している断面形状を有する転向特徴体９２０の第１のグループとそれぞれが一般的に類似している断面形状を有する転向特徴体９２０の第２のグループを備え、転向特徴体９２０の第１のグループは転向特徴体の第２のグループと一般的に異なる形状を有する。転向特徴体は、一般的に多角形の断面形状、例えば、正方形、矩形、台形、三角形、六角形、八角形、または他の何らかの多角形の形状を有するように構成されうる（例えば、一般的に三角形の断面形状を有する、図９Ａおよび９Ｄに示されている、また一般的に矩形の断面形状を有する、図９Ｂに示されている、転向特徴体９２０）。他の実施形態では、転向特徴体９２０は、一般的に曲線をなす断面形状、または一般的に不規則な断面形状を有する。転向特徴体９２０の断面形状は、対称的であっても、非対称的であってもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態では、転向特徴体の表面によって形成される形状は、円錐、円錐台（例えば、切頂円錐）、角錐、角錐台（例えば、切頂角錐）、角柱、多面体、または別の三次元形状に類似のものとすることができる。例えば、図９Ｄに示されている転向特徴体９２０ｄによって形成される形状は、円錐に似ている。頂部から見た転向特徴体９２０ｄの形状は、多角形、曲線形状、不規則形状、一般的に多角形、一般的に曲線形状、正方形、三角形、矩形、円形、丸形、または別の形状であるものとしてよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、転向特徴体は、導光体上に形成された１条のまたは数条の溝を備えることができる。これらの溝は、連続的であるか、または１本の線内に配置構成された一連のより小さな溝または線分として構成することができる。いくつかの実施形態では、溝は、光源に対して一般的に法線方向となる方向に延在する転向特徴体の個別のセグメントを備える。例えば、図１０Ａは、導光体を横切って垂直方向（例えば、ｙ方向）に伸びる平行な連続する溝を備える転向特徴体１０２０ａを有する導光体１００３ａの一実施形態を例示している。別の例では、図１０Ｂは、単一点から放射状に配設される曲線軌跡を描いて伸びる連続する溝を備える転向特徴体１０２０ｂを有する導光体１００３ｂの一実施形態を例示している。別の例では、図１０Ｃは、３つの異なる点から放射状に配設されるさまざまな曲線軌跡を描いて伸びる溝を備える転向特徴体１０２０ｃを有する導光体１００３ｃの一実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、複数の転向特徴体を、導光体上で１つまたは複数の直線にそって位置合わせすることができる。例えば、図１０Ｄでは、複数の光転向特徴体１０２０ｄが導光体１００３ｄ上の垂線において位置合わせされている。図１０Ｅ〜１０Ｈは、複数の転向特徴体１０２０が複数の曲線にそって位置合わせされている導光体１００３の実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、複数の転向特徴体８２０によって形成される曲線の形状もしくは軌跡は、光源の配置に一部は依存しうる。例えば、図１０Ｈは、４つの光源１００１ｈ〜１００１ｈ’’’の近くに配設されている導光体１００３ｈの一実施形態を例示している。図１０Ｈに例示されているように、導光体１００３ｈは、１つまたは複数の曲線形状構造、または光転向特徴体１０２０ｈによって形成され、４つの光源１００１ｈ〜１００１ｈ’’’から放射状に配設されている、１つまたは複数の曲線において位置合わせされている一連の構造を備えることができる。そのような湾曲構造は、そのような曲線形状構造を形成するように位置合わせされるか、または曲線形状構造に加えて含まれる１つまたは複数のリダイレクション特徴体も備えることができる。
【００５９】
転向特徴体の数量およびパターンは、異なる実施形態では異なることがある。例えば、図９Ａに例示されている実施形態における転向特徴体９２０ａの数量およびパターンは、図９Ｄに例示されている実施形態における転向特徴体９２０ｄの数量およびパターンと異なっている。転向特徴体の数量およびパターンは、表示デバイスの全体的効率および／または表示デバイス上の光抽出の均一性に影響を及ぼす可能性がある。それに加えて、導光体上の転向特徴体の数量およびパターンは、転向特徴体のサイズおよび／または形状に依存しうる。いくつかの実施形態では、導光体の上面の全表面積の約２％から約１０％が、転向特徴体とともに構成される。他の実施形態では、導光体の上面の全表面積の約５％が、転向特徴体とともに構成される。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、導光体上に、例えば、導光体の上面上に、互いに約１００ミクロン離して配設される。
【００６０】
図９Ａ、９Ｂ、および１０Ａ〜１０Ｅでは、導光体９０３、１００３内の転向特徴体９２０、１０２０に周期性がある。図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｄでは、転向特徴体９２０、１０２０は、一般的に図示されているように互いに平行であり、ｘ方向に周期性を有する。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、半周期性または非周期性を有する。図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｄの光転向特徴体９２０、１０２０は、垂直方向（ｙ方向）に延在する。いくつかの実施形態では、光転向特徴体は、周期性があり、水平方向（ｘ方向）または水平方向と垂直方向との間の方向に延在しうる。
【００６１】
光を導光体内に送り込むように構成されている光源は、照明デバイスの構成に応じて、導光体に相対的なさまざまな配置に位置決めされうる。いくつかの実施形態では、導光体は、４つの側面、１つの上面、および１つの底面を有して一般的に平面状である。図９Ａ〜１０Ａおよび１０Ｄは、光源９０１、１００１が導光体の４つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている一般的に平面状の導光体９０３、１００３の実施形態を例示している。他の実施形態では、光源は、４つよりも多い側面を有することができる。図１０Ｂおよび１０Ｅは、５つの側面を有する一般的に平面状の導光体１００３および５つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている光源１００１の実施形態を例示している。他の実施形態では、導光体は、５つよりも多い側面、１つの上面、および１つの底面を有することができる。例えば、図１０Ｃは、一般的に平面状であって、６つの側面、１つの上面、および１つの底面を有する導光体１００３ｃの一実施形態を例示している。３つの異なる光源１００３ｃ、１００３ｃ’、１００３ｃ’’は、３つの異なる側面に隣接する位置に配設される。いくつかの実施形態では、光転向特徴体の空間分布、サイズ、形状、数量、種類、および／またはパターンは、光源の種類、数量、および／または配置に基づいて選択される。
【００６２】
図１１Ａ〜１１Ｅは、本明細書において光の「ローブ」または「光ローブ」ともときには称される、さまざまな方向に光を放射して特定の光パターン１１０３を形成する光源１１０１の平面図のさまざまな実施形態を例示している。それぞれのローブ１１０３は、ｘ−ｙ平面に平行な平面にそってさまざまな方向に向けられている複数の光線１１０７を備える。光ローブ１１０３の方向およびサイズは、光源１１０１毎に異なることがあり、また光源から光を受ける導光体の入力表面／エッジの特性の影響も受ける可能性がある。言い換えると、粗い入力エッジまたは表面を持つ導光体は、導光体に入力される光ローブ１１０３の形状および／または方向に影響を及ぼしうるということである。例えば、図１１Ｂに例示されている光ローブ１１０３ｂは、図１１Ｃおよび１１Ａに例示されている光ローブ１１０３より広い。いくつかの実施形態では、光源１１０１から放射された光ローブ１１０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行な直線上に置くことができる。例えば、図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｄの光ローブ１１０３の中心は、ｘ軸に実質的に平行な直線にそって置かれる。他の実施形態では、光ローブ１１０３は、非対称的であること、および／またはその中心がｘ軸に実質的に平行な直線にそって置かれないことが可能である。例えば、図１１Ｃおよび１１Ｅは、ｘ軸に実質的に平行な直線上に中心を置いていない光ローブ１１０３の実施形態を例示している。
【００６３】
いくつかの実施形態では、光ローブ１１０３は、導光体内の転向特徴体によって転向されうる光線の角度範囲外の光線１１０７を含みうる。例えば、光ローブ１１０３は、広がっており、大きな角度範囲内の（例えば、約４５°より大きい）光線１１０７を含むことができる。または、光ローブ１１０３の中心は、ｘ軸に実質的に平行ということではない直線上に置かれ、ローブに含まれる光線１１０７のグループは、導光体内の転向特徴体によって転向されうる角度範囲を外れているｘ軸に関するある角度に指向させることがありうる。図１１Ｄは、光転向特徴体のグループによって転向されうる光線１１０７ｄのグループ１１１１ｄおよび光転向特徴体のそのグループによって転向されえない光線１１０７ｄのグループ１１１３ｄを含む光ローブ１１０３ｄの一実施形態を例示している。図１１Ｅは、導光体上の光転向特徴体のグループによって転向されうる光線１１０７ｅのグループ１１１１ｅおよび光転向特徴体のそのグループによって転向されえない光線１１０７ｅのグループ１１１３ｅを含む光ローブ１１０３ｅの別の実施形態を例示している。光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲を外れている光線１１０７ｅのグループ１１１３ｅは、その後反射ディスプレイの方へ転向され観察者の方へ反射されるということがないため、「喪失」した光と言うことができる。光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲は、導光体上の光転向特徴体のサイズ、形状、種類、パターン、数量、および配置だけでなく、導光体のサイズおよび形状にも、一部は依存する。そのため、光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲は、異なりうる。
【００６４】
図１２Ａおよび１２Ｂは、転向特徴体上の入射角のせいで導光体の上面上で光抽出が均一でない導光体１２０３の実施形態の平面図を例示している。図１２Ａは、光源１２０１ａが矩形の導光体１２０３ａの４つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている一実施形態を例示している。光源１２０１ａは、光転向特徴体１２２０ａによって転向されうる光の角度範囲内にある光線のグループ１２１１ａ、および光転向特徴体１２２０ａによって転向されうる光の角度範囲を外れている光線のグループ１２１３ａを含む光ローブを放射する。光線のグループ１２１３ａは、反射ディスプレイの方へ転向されず、および／または有用でない角度で反射ディスプレイの方へ転向され、その後観察者の方へ反射されるため、喪失した光と考えることができる。喪失した光１２１３ｂは、導光体１２０３ａ内に暗部（または「冷たい」部分）を生じさせる可能性があり、その結果、デバイス上の光抽出が不均一になる。
【００６５】
図１２Ｂは、５つの側面を備え、光源１２０１ｂがその５つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている、導光体１２０３ｂの一実施形態を例示している。光源１２０１ｂから放射される光は、導光体１２０３ｂが受け、いくつかの部分において反射ディスプレイの方へ転向される。いくつかの実施形態では、光源１２０１ｂによって放射される光ローブ（図示せず）は、導光体１２０３ｂのすべての部分の方へ指向される光線を含まず、導光体１２０３ｂ上の光抽出は、その結果、均一となりえない。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｂの他の部分よりも、第１の部分１２１７ｂにおいてより多くの光が抽出されうる。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｂの第２の部分１２１９ｂは、この第２の部分１２１９ｂにおいて反射ディスプレイの方へ光転向特徴体１２２０ｂによって転向される光はわずかしかないので比較的暗く見える可能性がある。導光体上の光抽出の均一性は、光抽出特徴体の数量、パターン、サイズ、形状、および／または配置を変化させることによって解消することができる。しかし、いくつかの実施形態では、それでも、放射された光が喪失すると、その結果、デバイス上で光が均一に抽出される場合であっても表示デバイスの効率は低下する可能性がある。
【００６６】
図１２Ｃは、斜めを向いた転向特徴体１２２０ｃ’のグループ１２２０ｃを備える導光体１２０３ｃを例示している。転向特徴体１２２０ｃ’の向きは、転向特徴体を一部として含むグループ１２２０ｃの向きと異なることがある。いくつかの実施形態では、個別の転向特徴体１２２０ｃ’は、垂直に配向されるか、または導光体１２０３ｃの第１のエッジ１２０４ｃに平行な方向に配向される。それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、グループ１２２０ｃの長さまたは導光体１２０３ｃの第１の端部１２０４ｃの長さに比べて小さい。いくつかの実施形態では、それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、人間の目の分解能と同様、かつ／または小さい。それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、個別の特徴体１２２０ｃ’が人間の目には見えず、また特徴体のグループ１２２０ｃが連続する線のように見えるくらいに小さいものとしてよい。一例では、転向特徴体１２２０ｃ’の１つ、または複数、またはすべての長さは、個別の転向特徴体１２２０ｃ’が肉眼では見分けが付かないくらいの長さである。肉眼とは、屈折力を持つ光学系、例えば、拡大鏡もしくは顕微鏡の助けを借りないことを意味する。例えば、人は、複数の明確に区別できる転向特徴体１２２０ｃ’が存在することを判定することができないか、または隣接する転向特徴体から単一の転向特徴体を区別することができない場合がある。転向特徴体１２２０ｃ’のグループ１２２０ｃは、導光体１２０３の幅の５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．３％、０．２％、０．１％、０．０５％、または０．０１％未満である長さ（導光体１２０３ｃの第１の側面１２０４ｃに平行な方向の）を有することができる。転向特徴体１２２０ｃ’は、他の転向特徴体および／または導光体１２０３ｃの端部および／またはエッジと接触しない２つの端部を有するものとしてよい。いくつかの実施形態では、特徴体１２２０ｃ’は、列をなす。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｃは、転向特徴体１２２０ｃ’の一部または全部の間に、またはその代わりに、配設されているリダイレクション特徴体（例えば、円錐または錐台形状のリダイレクション特徴体）を伴って構成されている。
【００６７】
それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’は、露出された部分を備えることができる。露出された部分は、ほぼ法線方向の角度で特徴体上に入射する導光体からの光を転向することが可能な特徴体１２２０ｃ’の一部分である。図１２Ｃに示されている例では、それぞれの１２２０ｃ’の露出されている部分は、要素１２２０ｃ’の長さ部分である。しかし、すべての転向特徴体１２２０ｃ’が、下方に向かうほど実質的に長い場合、転向特徴体１２２０ｃ’の底部分は、隣接する特徴体１２２０ｃ’が底部分を遮る可能性があるので露出しないことがある。いくつかの実施形態では、転向特徴体のグループの露出されている部分の中心は、一列に並ぶか、または実質的に直線上にあるものとしてよい。この直線は、導光体１２０３ｃの長さに対して斜めの線、および／または非法線方向にあるもの、および／または非平行であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、転向特徴体の側面の露出されている部分の中心は、一列に並ぶか、または実質的に直線上にあるものとしてよい。したがって、特徴体１２２０ｃ’の側面は、例えば、露出された側面として、その直線にそって配列されうる。転向特徴体１２２０ｃ’は、複数の平行な直線にそって配列されうる複数のグループ１２２０ｃを形成する。少なくとも約１０本の直線（および１０個のグループ１２２０ｃ）を含めることができる。それに加えて、少なくとも約１０個の転向特徴体１２２０ｃ’をそれぞれのグループ１２２０ｃに含めることができる。いくつかの実施形態では、斜めグループ１２２０ｃは、導光体の長さに比べて導光体の幅により平行である（幅には非平行であるが）。さまざまな実施形態では、例えば、斜めグループ１２２０ｃは、導光体の長さに関して約４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、または９０°を越える角度に配向される。
【００６８】
光は、特徴体１２２０ｃ’の垂直配向に対する実質的に法線方向の入射で垂直導光体１２０３ｃの第１の端部１２０４ｃから第２の端部１２０４ｃ’へ伝搬する。この配置構成により、光がコーナーにおいて実質的に法線方向の入射であっても特徴体１２２０ｃ’の垂直配向に対して実質的に法線方向の入射に向けられるため、エッジでの影効果が減少する。しかし、導光体１２０３ｃ上の光抽出は、実質的に均一でありうるが、特徴体１２２０ｃ’によって転向されえない角度で光源から放射された光は、喪失し、ディスプレイの全体的な照明効率を下げる可能性がある。
【００６９】
図１３Ａ〜１３Ｅは、光ローブ１３０３をさまざまな方向に放射する光源１３０１の側面図の異なる実施形態を例示している。それぞれの光ローブ１３０３は、ｘ−ｚ平面に平行な平面にそってさまざまな方向に向けられた複数の光線１３０７を備える。それぞれの光ローブ１３０３の幅および方向は、光源、および／または光ローブ１３０３が入力される導光体（図示せず）の特性に応じて異なるものとしてよい。いくつかの実施形態では、光ローブ１３０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行な直線または軸上に置くことができる。他の実施形態では、光ローブ１３０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行でない直線または軸にそって置くことができる。いくつかの実施形態では、光源１３０１は、複数の光ローブ１３０３を放射することができる。図１３Ｄおよび１３Ｅに示されているように、いくつかの実施形態では、光ローブ１３０３は、導光体内の転向特徴体によって転向されうる光線の角度範囲外の光線１３０７を含みうる。例えば、図１３Ｄおよび１３Ｅは、光転向特徴体（図示せず）によって転向されうる光線の角度範囲内にある光線１３０７の第１のグループ１３１１を含む光ローブ１３０３を例示している。それに加えて、図１３Ｄおよび１３Ｅは、光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲を外れている光線１３０７の第２のグループ１３１３を例示しており、したがって、第２のグループ１３１３は、反射ディスプレイから観察者の方へ反射されるということがないため喪失した光と考えることができる。
【００７０】
本明細書で開示されている導光体のいくつかの実施形態は、導光体上で一般的に光を均一に抽出しつつ表示デバイスの効率を高めるために光転向特徴体とともに光リダイレクション特徴体を備える。光リダイレクション特徴体は、新しい方向に光転向特徴体によって転向されえない導光体内で伝搬する光をリダイレクトして、光転向特徴体によって光を転向できるようにする。言い換えると、光リダイレクション特徴体は、光線が導光体内でそのまま誘導されるが、より有用な方向（例えば、光転向特徴体によって転向されうる方向）に伝搬するように与えられた光線の方向を変更するように構成されうる。本明細書で開示されている光リダイレクション特徴体の実施形態は、光を「平面内に」（例えば、導光体のｘ−ｙ平面に実質的に平行な平面にそって）、「平面外に」（例えば、導光体のｘ−ｚ平面に実質的に平行な平面にそって）、または平面内と平面外の両方にリダイレクトすることができる。
【００７１】
図１４Ａ〜１４Ｂは、光転向特徴体１４２０および光リダイレクション特徴体１４７０を有することができる導光体１４０３の実施形態を例示している。上述のように、光転向特徴体１４２０のサイズ、形状、種類、パターン、および数量は異なりうる。光リダイレクション特徴体１４７０も、同様に、そのサイズ、形状、種類、パターン、および数量が異なりうる。図１４Ａおよび１４Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１４７０は、導光体１４０３の頂部平面状表面内に形成された凹みまたは陥凹部を備える。凹みは、導光体１４０３内で伝搬する光を受けて転向するように構成された光リダイレクションセクション（例えば、ファセット、側壁、および／または角張った、もしくは湾曲した表面）を備えるように構成されうる。光リダイレクション特徴体１４７０は、さまざまな三次元形状を有することができる。例えば、光リダイレクション特徴体１４７０は、円錐、円錐台、角錐、角錐台、半球、一般的に曲線の形状、一般的に多角形の形状、一般的に不規則な形状、対称的な形状、非対称的な形状、角柱、または他の形状を有するものとしてよい。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、溝、窪み、表面回折特徴体、体積回折特徴体、ホログラム、または他の構造を含みうる。
【００７２】
光リダイレクション特徴体１４７０の深さおよび幅は、異なりうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、比較的低い頂角を持つ浅い円錐を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、浅い円錐台を備えることができる。いくつかの実施形態では、導光体１４０３上の光特徴体１４７０は、サイズおよび／または形状の点で互いに異なる。例えば、導光体１４０３は、第１の形状を有する光リダイレクション特徴体１４７０の第１のグループおよび第２の形状を有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１の形状は一般的に第２の形状と異なる。図１４Ｂに例示されているように、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、光転向特徴体１４２０ｂとサイズおよび／または形状の点で異なりうる。
【００７３】
図１４Ｃ〜１４Ｅは、回転対称である光リダイレクション特徴体１４７０の追加の実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１４７０は、導光体内に、または導光体の上に配設されている転向フィルム内に形成されうる。例示されているように、いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、一般的に円錐形状を有し、頂点を持つことができる。他の実施形態では、光リダイレクション特徴体は、一般的に錐台の形状、例えば、フラストコニカルの形状を有することができる。図１４Ｃは、錐台形状の転向特徴体１４７０ｃの一実施形態を例示している。転向特徴体１４７０ｃは、最大幅寸法１４６５ｃおよび深さ寸法１４６３ｃを持つ。幅寸法１４６５ｃおよび深さ寸法１４６３ｃは、転向特徴体１４７０ｃの頂部と同じ高さにある平面と転向特徴体の転向セクションとがなす鈍角１４６７ｃを形成するように選択することができる。いくつかの実施形態では、深さ１４６３ｃは、約０．５から約５．０ミクロンまでとすることができ、角度１４６７ｃは、約１７０度から１７９．５度までとすることができる。
【００７４】
角度１４６７ｃは、転向特徴体が形成される導光体内で光をリダイレクトするように選択されうる。いくつかの実施形態では、角度１４６７ｃは、約１３０°から約１８０°までの範囲とすることができる。例えば、角度１４６７ｃは、約１３０°、１３１°、１３２°、１３３°、１３４°、１３５°、１３６°、１３７°、１３８°、１３９°、１４０°、１４１°、１４２°、１４３°、１４４°、１４５°、１４６°、１４７°、１４８°、１４９°、１５０°、１５１°、１５２°、１５３°、１５４°、１５５°、１５６°、１５７°、１５８°、１５９°、１６０°、１６１°、１６２°、１６３°、１６４°、１６５°、１６６°、１６７°、１６８°、１６９°、１７０°、１７１°、１７２°、１７３°、１７４°、１７５°、１７６°、１７７°、１７８°、１７９°、１８０°、および／またはこれらの角度のうちのどれか２つの間の範囲内の任意の値とすることができる。一実施形態では、一般的に円錐形の転向特徴体は、約１０ミクロンの最大幅寸法１４６５ｃ、約０．５ミクロンの深さ寸法、および転向特徴体の頂部と同じ高さの平面と転向特徴体の側壁とがなす、約８４度の鈍角を有する。他の代替的構成も可能であり、例えば、コンポーネント（例えば、層）の追加、除去、または再配置が可能である。
【００７５】
いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、その上に入射した光をｘ−ｚ平面に一般的に平行な平面（例えば、平面外）上の新しい方向にリダイレクトするように構成されうる。図１４Ｂは、転向特徴体１４２０ｂおよび光リダイレクション特徴体１４７０ｂを備える導光体１４０３ｂの一実施形態の側面図である。例示されているように、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、その上に入射した光１４０７ｂをｘ−ｚ平面に一般的に平行な平面上の新しい方向にリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、光を表示デバイスの方へ転向するように構成することができ、他の実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体１４０３ｂ内において浅い角度でその上に入射する光をリダイレクトするように構成することができる。
【００７６】
図１５は、リダイレクション特徴体１５７０を備える導光体１５０３の一実施形態の上面図である。光リダイレクション特徴体１５７０は、その上に入射した光１５０７をｘ−ｙ平面に一般的に平行な平面（例えば、平面内）上の新しい方向にリダイレクトするように構成される。いくつかの実施形態では、図１５に例示されている光リダイレクション特徴体１５７０は、図１４Ａおよび１４Ｂに例示されている転向特徴体１４７０に類似の円錐を備えることができる。他の実施形態では、光リダイレクション特徴体１５７０は、円錐台を備えることができる。このような光転向特徴体１５７０は、その上に入射する光を平面内に、および／または平面外にリダイレクトするように構成されうる。
【００７７】
光リダイレクション特徴体のパターンおよび数量は、望ましい実装および光学的特性に応じて、変わりうる。図１６Ａは、光リダイレクション特徴体１６７０ａが導光体上に一般的に均一に配設されている導光体１６０３ａの一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１６７０ａのパターンおよび数量は、光転向特徴体１６２０ａのサイズおよび形状に、さらには光源１６０１ａの配光特性に、一部は依存しうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１６７０は、導光体１６０３ａ上の光抽出の均一性を高められるように一定パターンで配設することができる。例えば、一実施形態では、光を導光体１６０３ａの他の部分に（例えば、暗い隅に）リダイレクトするために、光リダイレクション特徴体１６７０ａを光源１６０１ａの近くに配設する。いくつかの実施形態では、複数の光転向特徴体１６２０ａを曲線形状に配設することができ、それぞれの光転向特徴体１６２０ａが光源に対して一般的に法線方向である方向に延在する。いくつかの実施形態では、複数の線分形状の転向特徴体１６２０ａが、湾曲した経路内に配設され、円錐または円錐台を備える光リダイレクション特徴体１６７０ａがその全体に散在する。図１６Ｂは、光リダイレクション特徴体１６７０ｂが光源１６０１ｂの近くに配設され、導光体１６０３ｂの他の部分上には配設されていない、導光体１６０３ｂの例示的な一実施形態を示している。図１６Ｃは、光転向特徴体１６２０ｃの間に配設された光リダイレクション特徴体１６７０ｃを有する導光体１６０３ｃの一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１６７０ｃは、導光体１６０３ｃ内に凹みまたは陥凹部、例えば、円錐もしくは円錐台を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１６７０ｃおよび光転向特徴体１６２０ｃは、類似の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、光転向特徴体１６２０ｃは、光源（図示せず）に対して一般的に法線方向となる方向に延在しうる。光リダイレクション特徴体１６７０ｃのパターンは、導光体１６０３ｃ上の暗い隅をなくすように、および／または明るいスポットの出現を減らすように選択することができる。いくつかの実施形態では、ライトバーを光源１６０１ｃとして使用することができ、ライトバーは非対称の光出力を行う。そのような実施形態では、光リダイレクション特徴体１６０１ｃを使用して、ライトバーの出力を導光体１６０３ｃ全体にわたって再分配することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、ナノインデンテーション法を使用して、光リダイレクション特徴体１６７０を導光体１６０３内に形成することができる。一実施形態では、整形され、硬化された先端を持つツールを、所望のパターンで軟らかい変形可能なプラスチックを備える導光体１６０３にぶつけて挿入する。例えば、ツールを導光体１６０３にぶつけて挿入し、類似の形状および深さを持つ凹みの均一な分布を形成することができる。いくつかの実施形態では、さまざまな先端を持つ複数のツールを使用して陥凹部のサイズおよび／または形状を変えることができる。所望の数量およびパターンの陥凹部を軟らかいプラスチック内に形成した後、ガイドとして使用する金型内に電鋳法を使用して導光体１６０３を複製し、その後の導光体１６０３を作製することができる。いくつかの実施形態では、知られている技術、例えば、ダイヤモンド旋削を使用して、軟質プラスチック導光体１６０３内に転向特徴体１６２０を形成し、光リダイレクション特徴体１６７０と光転向特徴体１６２０とを含む金型を形成することもできる。光リダイレクション特徴体１６７０も、当業者に知られているさまざまなフォトリソグラフィ技術を使用して形成することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、光源から放射された光が喪失するという問題を、光源と導光体との間に回折層を配設することによって解決することができる。図１７は、光源１７０１と導光体１７０３の入力エッジとの間に回折層１７０９が配設されている例示的な一実施形態を示している。回折層１７０９は、光源１７０１から放射された光を拡散し、拡散された光を、光線１７０７が導光体１７０３全体に向けられるように導光体１７０３内に入力するように構成されうる。いくつかの実施形態では、回折層１７０９は、光源１７０１の光出力を再分配して、転向特徴体１７２０によって転向されうる光線１７０７の角分布を形成することができる。いくつかの実施形態では、表示デバイスは、回折層１７０９および光リダイレクション特徴体、例えば、図１４Ａ〜１６Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１４７０、１５７０、１６７０を備えることができる。
【００８０】
図１８Ａ〜２２は、屈折を使用して光を平面内に（例えば、ｘ−ｙ軸に平行な平面上に）再分配する転向特徴体の実施形態を例示している。図１８Ａは、導光体１８０３および導光体内に埋め込まれている光リダイレクション特徴体１８７０の斜視図を例示している。光リダイレクション特徴体１８７０は、屈折率が導光体１８０３と異なる材料、例えば空気、から形成された任意の構造を備えることができる。光リダイレクション特徴体１８７０は、さまざまなプロセス、例えば、異方性反応性イオンエッチングまたは他のフォトリソグラフィプロセスを使用して、導光体内に形成することができる。光リダイレクション特徴体１８７０のサイズ、形状、数量、および／またはパターンは、導光体１８０３から導光体で、または導光体内で、異なることがある。
【００８１】
図１８Ｂは、図１８Ａの導光体１８０３の上面図である。光源１８０１から放射された光線１８０７は、光リダイレクション特徴体１８７０に近法線入射またはそれに近い位置で当たるものとしてよい。いくつかの実施形態では、次いで、光線１８０７は、ＴＩＲを破壊し、光リダイレクション特徴体１８７０から出て導光体１８０３内に再入するまで光リダイレクション特徴体１８７０内を伝搬することができる。光リダイレクション特徴体１８７０は、導光体１８０３の残り部分と異なる屈折率を持つ材料を含んでいるので、光線１８０７の方向は、光線が光リダイレクション特徴体１８７０と導光体１８０３との間の境界を横切ったときに変化する。光リダイレクション特徴体１８７０と導光体１８０３との間の境界における屈折度は、スネルの法則によって計算できる。
【００８２】
光リダイレクション特徴体１８７０は、さまざまな三次元形状、例えば、角柱、一般的に三角柱、直角三角柱、箱形、立方体、円柱、半円柱、くさび、球形、半球、対称形状、非対称形状、一般的に曲線をなす形状、一般的に多角形の形状、または不規則形状を含むことができる。図１８Ａおよび１８Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１８７０は、直角三角柱を含む。いくつかの実施形態では、転向特徴体１８７０のサイズは、反射ディスプレイから反射された光を屈折させることによって観察者へのディスプレイのコントラストに影響を及ぼしうる。したがって、いくつかの実施形態では、導光体１８０３の頂部から見たときに屈折特徴体１８７０の面積を制限することが好ましい場合がある。
【００８３】
図１９Ａおよび１９Ｂは、光リダイレクション特徴体１９７０が直角三角柱の外殻を含む一実施形態を例示している。図１９Ｂに示されているように、屈折光リダイレクション特徴体１９７０は、外側境界材料層１９０１と内側材料層１９０８とを備える。内側材料層１９０８は、導光体１９０３の屈折率と実質的に同じである屈折率を持つ材料を含むものとしてよい。いくつかの実施形態では、内側材料層１９０８は、導光体１９０３と同一の材料を含むことができる。外側境界材料層１９０１は、屈折率が導光体１９０３および内側材料層１９０８と異なる任意の材料、例えば空気を含むことができる。三次元形状の外殻を備える屈折リダイレクション特徴体１９７０の実施形態では、その中を伝搬する光線が屈折され、頂部から見た特徴体１９７０の表面積は、内側材料層１９０８の屈折率と導光体１９０３の残り部分とをマッチさせることによって最小にすることができる。
【００８４】
図２０および２１は、曲線状三次元形状を有する屈折光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の追加の実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０は、一方の導光体２００３、２１０３から別の導光体で、または与えられた導光体内において、サイズおよび／または形状の点で異なりうる。いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３は、第１の形状を有する光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の第１のグループおよび第２の形状を有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１の形状は一般的に第２の形状と異なる。同様に、いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３は、第１のサイズを有する光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の第１のグループおよび第２のサイズを有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１のサイズは一般的に第２のサイズと異なる。いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３上の光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０は、サイズまたは形状のうちの一方の点で互いに異なりうる。
【００８５】
図２２は、複数の屈折光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇを備える導光体２２０３の一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇは、導光体２２０３全体に光源２２０１から放射された光を再分配するために形状および／またはサイズの点で異なりうる。例示されている実施形態では、それぞれの光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇは、直角三角柱である。光リダイレクション特徴体２２７０における光源２２０１に一般的平行な直角三角形の斜辺と辺とのなす角度は、リダイレクション特徴体２２７０ａからリダイレクション特徴体２２７０ｄへ進むにつれ増加する。それに加えて、リダイレクション特徴体２２７０ｅ〜２２７０ｇは、リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｄのミラーリングであってもよい。光を平面内に再分配するか、またはリダイレクトするために、異なるパターン、サイズ、数量、および形状のリダイレクション特徴体２２７０を導光体２２０３上に形成することができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体２２７０は、光を平面外に、および／または平面内にリダイレクトするように構成された三次元形状を有することができる。いくつかの実施形態では、導光体２２０３は、光を平面内にリダイレクトする光リダイレクション特徴体２２７０のグループと光を平面外にリダイレクトする光リダイレクション特徴体２２７０のグループを備える。
【００８６】
次に、図２３Ａ〜２３Ｃを参照すると、回折リダイレクション層２３２１に平行に配設された導光体２３０３の一実施形態が例示されている。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は、その上に入射した光を導光体２３０３内の有用な方向にリダイレクトすることができる。図２３Ｂは、回折リダイレクション層２３２１上に入射した光２３０７が光線２３０７’へ導光体内でリダイレクトされる図２３Ａの実施形態の側面図を例示している。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は低ヘイズディフューザを備えるものとしてよく、ヘイズは回折層２３２１の拡散比を示す。図２３Ｂおよび２３Ｃに示されているように、回折層２３２１は、導光体内の光を平面内に、および／または平面外にリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、体積回折層２３２１を使用することで、角度変換特徴体を対称的な光転向特徴体の光に加えることができ、これらはウェハベースの微細加工によって形成される。いくつかの実施形態では、回折層２３２１を介した光散乱の量は、導光体２３０３の単位長さ当たりの光抽出量と一致しうる。いくつかの実施形態では、光散乱が抽出に比べて多い場合、導光体２３０３内で伝搬する光は、最終的に、ＴＩＲを破壊し、表示デバイスの効率を低下させる。いくつかの実施形態では、導光体２３０３は、例えば、上述の反射および／または屈折光リダイレクション特徴体に加えて、回折層２３２１を備える。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は、導光体２３０３の一部にのみ平行に配設されうる。
【００８７】
上述の説明では、さまざまな実施形態に適用されるような本発明の新規性のある特徴を示し、説明し、指摘しているが、例示されているデバイスまたはプロセスの形態および詳細のさまざまな省略、置換、および変更は、本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされうることは理解されるであろう。本発明の範囲は、上記の説明ではなく、付属の請求項により指示される。請求項の同等性の意味および範囲内にある変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８８】
１２ａ、１２ｂ 干渉変調器、ピクセル
１４ａ、１４ｂ 可動反射層
１６、１６ａ、１６ｂ 光学スタック
１８ 支柱
１９ ギャップ
２０ 透明基材
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２４ 行ドライバ回路
２６ 列ドライバ回路
２７ ネットワークインターフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラ
３０ ディスプレイアレイまたはパネル
３２ テザー
３４ 変形可能層
４０ 表示デバイス
４１ ハウジング
４２ 支持支柱プラグ
４３ アンテナ
４４ バス構造
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ トランシーバ
４８ 入力デバイス
５０ 電源
５２ コンディショニングハードウェア
８００ 表示デバイス
８０１ 光源
８０３ 導光体
８０３ａ 第１の表面
８０３ｂ 第２の表面
８０５ 反射ディスプレイ
８０７ 光
８２０ 転向特徴体
９０１、１００１ 光源
９０３、１００３ 導光体
９２０、１０２０ 転向特徴体
９２０ａ 転向特徴体
９２０ｂ 表面回折転向特徴体
９２０ｃ 転向特徴体
９２０ｄ 転向特徴体
１００１ｈ〜１００１ｈ’’’ 光源
１００３ａ 導光体
１００３ｂ 導光体
１００３ｃ 導光体
１００３ｃ、１００３ｃ’、１００３ｃ’’ 光源
１００３ｄ 導光体
１００３ｈ 導光体
１０２０ａ 転向特徴体
１０２０ｂ 転向特徴体
１０２０ｃ 転向特徴体
１０２０ｄ 光転向特徴体
１１０１ 光源
１１０３ ローブ
１１０３ｂ 光ローブ
１１０３ｄ 光線
１１０３ｅ 光線
１１０７ 光線
１１０７ｄ 光線
１１０７ｅ 光線
１１１１ｅ グループ
１１１３ｄ グループ
１１１３ｅ グループ
１２０１ａ 光源
１２０１ｂ 光源
１２０３ 導光体
１２０３ｂ 導光体
１２０３ｃ 導光体
１２０４ｃ 第１のエッジ
１２０４ｃ’ 第２の端部
１２１１ａ 光線のグループ
１２１３ａ 光線のグループ
１２１９ｂ 第２の部分
１２２０ａ 光転向特徴体
１２２０ｂ 光転向特徴体
１２２０ｃ グループ
１２２０ｃ’ 斜めを向いた転向特徴体
１３０１ 光源
１３０３ 光ローブ
１３０７ 光線
１３１１ 第１のグループ
１４０３ 導光体
１４２０ 光転向特徴体
１４２０ｂ 光転向特徴体
１４６３ｃ 深さ寸法
１４６５ｃ 最大幅寸法
１４６７ｃ 鈍角
１４７０ 光リダイレクション特徴体
１４７０ｂ 光リダイレクション特徴体
１４７０ｃ 錐台形状の転向特徴体
１５０３ 導光体
１５０７ 光
１５７０ リダイレクション特徴体
１６０１ａ 光源
１６０１ｂ 光源
１６０１ｃ 光リダイレクション特徴体
１６０３ａ 導光体
１６０３ｂ 導光体
１６０３ｃ 導光体
１６２０ａ 光転向特徴体
１６２０ｃ 光転向特徴体
１６７０ 光リダイレクション特徴体
１６７０ａ 光リダイレクション特徴体
１６７０ｂ 光リダイレクション特徴体
１６７０ｃ 光リダイレクション特徴体
１７０１ 光源
１７０３ 導光体
１７０７ 光線
１７０９ 回折層
１７２０ 転向特徴体
１８０３ 導光体
１８０７ 光線
１８７０ 光リダイレクション特徴体
１９０１ 外側境界材料層
１９０３ 導光体
１９０８ 内側材料層
１９７０ 光リダイレクション特徴体
２０７０、２１７０ 屈折光リダイレクション特徴体
２００３、２１０３ 導光体
２２０１ 光源
２２０３ 導光体
２２７０ 光リダイレクション特徴体
２２７０ａ〜２２７０ｇ 屈折光リダイレクション特徴体
２３０３ 導光体
２３０７ 光
２３０７’ 光線
２３２１ 回折リダイレクション層
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体が本明細書に明示的に組み込まれている、２００９年５月２９日に出願した米国仮出願第６１／１８２，６６５号、名称「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ」の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の分野は、電気機械システムおよびその照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システムは、電気的および機械的要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサー、光学コンポーネント（例えば、ミラー）、ならびに電子機器を有するデバイスを備える。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、さまざまなスケールで製造されうる。例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、１ミクロン程度から数百ミクロン以上の範囲のサイズを有する構造を備えることができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスは、例えば数百ナノメートル未満のサイズを含む、１ミクロン未満のサイズを有する構造を備えることができる。電気機械要素は、蒸着、エッチング、リソグラフィ、および／またはエッチングにより基材および／または蒸着材料層の一部を取り去る、または層を加えて電気および電気機械デバイスを形成する他のマイクロマシニングプロセスを使用して製作されうる。電気機械システムのデバイスの一種に、干渉変調器と呼ばれるものがある。本明細書で使用されているように、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し、および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施形態において、干渉変調器は、一対の伝導プレートを備え、その一方または両方とも、全部または一部が透明性および／または反射性を有し、適切な電気信号が印加されると相対運動を行うことができる。特定の一実施形態では、一方のプレートは、基材上に堆積された固定層を備え、他方のプレートは、エアギャップにより固定層から分離された金属膜を備えうる。本明細書でさらに詳しく説明されるように、一方のプレートの他方のプレートに対する相対的な位置が、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させうる。このようなデバイスにはさまざまな用途があり、当技術分野において、これらの種類のデバイスの特徴を既存製品の改善およびまだ開発されていない新製品の製作に活用できるように、これらの種類のデバイスの特性を利用し、および／または修正することは有益なことであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のシステム、方法、およびデバイスは、それぞれ、複数の態様を有し、それらの態様のうちのどれ１つその望ましい属性に単独で関与することはない。そこで、本発明の範囲を制限することなく、そのより顕著な特徴について以下で簡単に説明する。この説明を考察した後、特に「発明を実施するための形態」を読んだ後であれば、当業者は、本発明のこれらの特徴が他の表示デバイスにどのように勝っているかを理解するであろう。
【０００５】
本明細書で説明されているさまざまな実施形態は、導光層（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を光転向特徴体（ｌｉｇｈｔ ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ）およびその中に形成された光リダイレクション特徴体（ｌｉｇｈｔ ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ）とともに備える照明デバイスを具備する。
【０００６】
一実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部の方に伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、１つまたは複数の方向にそって導光体内で入射した光をリダイレクトするように位置合わせされている少なくとも１つのリダイレクションセクションを有する少なくとも１つの光リダイレクション特徴体とを備える。
【０００７】
他の態様を本明細書で説明されている実施形態に含めることもできる。例えば、導光体は、反射ディスプレイに関して、導光体から転向された光が反射ディスプレイを照らすように配設されうる。いくつかの実施形態では、反射ディスプレイは、光変調アレイを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、光変調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ているプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスとを備えることができる。表示デバイスは、少なくとも１つの信号を光変調アレイに送信するように構成されているドライバ回路を備えることができる。表示デバイスは、画像データの少なくとも一部をドライバ回路に送信するように構成されているコントローラを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、画像データをプロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールを備える。画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備えることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成されている入力デバイスを備える。
【０００８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第１の表面上に配設され、また光を導光体の第２の表面から外へ転向するように構成され、少なくとも１つの光転向特徴体は、第２の表面上に配設され、また光を導光体の第１の表面から外へ転向するように構成されうる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、導光体の第１の表面および／または第２の表面上に配設される。転向特徴体のいくつかの実施形態は、細長い溝を備える。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、円錐形状を有し、円錐のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、円錐台の形状を有し、円錐台のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、角錐形状を有し、角錐のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、角錐台の形状を有し、角錐台のリダイレクションセクションと導光体の第１の表面または第２の表面とは、約１７０から約１７９度までの範囲の鈍角をなす。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、反射を介して光をリダイレクトする。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、屈折を介して光をリダイレクトする。
【０００９】
デバイスのいくつかの実施形態は、複数の光リダイレクション特徴体を備える。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体全体に均一なパターンで配設される。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体全体に非均一なパターンで配設される。いくつかの実施形態では、これらの光リダイレクション特徴体のうちの少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、サイズもしくは形状のうちの少なくとも一方について少なくとも１つの他の光リダイレクション特徴体と異なる。光リダイレクション特徴体は、光を平面内でリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、第１の表面に一般的に平行に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクション特徴体は、光を平面外にリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、第１の表面に対し一般的に法線方向となる方向に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成される。光リダイレクション特徴体は、光を平面外に、また平面内にリダイレクトするように構成されうる。
【００１０】
一実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、導光体の第２の表面の少なくとも一部上に配設されている光リダイレクション層とを備える。光リダイレクション層は、１つまたは複数の方向にそって導光体内で入射した光を反射するように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション層は、回折層を備える。光リダイレクション層は、体積回折要素を備えることができる。いくつかの実施形態では、回折層は、低ヘイズディフューザ（ｌｏｗ ｈａｚｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第１の表面上に配設され、また光を導光体の第２の表面から外へ転向するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光転向特徴体は、導光体の第２の表面上に配設され、また光を導光体の第１の表面から外へ転向するように構成される。
【００１１】
別の実施形態では、照明デバイスは、光源と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間のある長さ、を有する導光体であって、光源から出た光を導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、導光体の第１の端部内に送られる光源から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、それぞれの光転向特徴体が導光体から外へ導光体の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを有する複数の光転向特徴体と、導光体内に少なくとも一部は埋め込まれている、導光体の屈折率特性と異なる屈折率特性を持つ材料を含む少なくとも１つの構造とを備える。
【００１２】
いくつかの実施形態では、構造は、１つまたは複数の表面によって少なくとも部分的に囲まれている空気を備える。いくつかの実施形態では、デバイスは、複数の構造を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの構造は、サイズもしくは形状のうちの一方について少なくとも１つの他の構造と異なる。構造は、三角形の断面を有する角錐を備えることができる。いくつかの実施形態では、構造は、導光体内に完全に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面内にリダイレクトするように構成される。構造は、第１の表面に一般的に平行になるように配設された平面上に光をリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面外にリダイレクトするように構成される。構造は、第１の表面に対して一般的に法線方向となる方向に配設された平面上に光をリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、構造は、光を平面内および平面外にリダイレクトするように構成される。
【００１３】
一実施形態では、照明デバイスは、光を送るための手段と、第１の表面、第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間のある長さ、を有する光を導くための手段であって、光源から出た光を導くための手段の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、光を導くための手段の第１の端部内に送られた光を送るための手段から出た光が第２の端部に向かって伝搬するように構成された光を導くための手段と、光を導くための手段から外へ導光手段の第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように構成された光を転向するための複数の手段と、１つまたは複数の方向にそって光を誘導するための手段内で入射した光をリダイレクトするように構成された光をリダイレクトするための手段とを備える。いくつかの実施形態では、光を送るための手段は、発光ダイオードを備える。光を送るための手段は、ライトバーを備えることができる。いくつかの実施形態では、光を導くための手段は、導光体を備える。光をリダイレクトするための手段は、光を転向するための手段内に１つまたは複数の角錐形状の凹みを備えることができる。光をリダイレクトするための手段は、光を導くための手段の少なくとも一部と平行に配設された回折層を備えることができる。いくつかの実施形態では、光をリダイレクトするための手段は、光を導くための手段内に少なくとも一部は埋め込まれている、光を導くための手段の屈折率特性と異なる屈折率特性を持つ材料を含む構造を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を示す等角図である。
【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の一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉変調器の例示的な一実施形態について可動鏡位置と印加電圧の関係を示す図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用されうる一組の行と列の電圧を例示する図である。
【図５Ａ】表示データのフレームを図２の３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用されうる行および列の信号に対する１つの例示的なタイミング図を示す図である。
【図５Ｂ】表示データのフレームを図２の３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用されうる行および列の信号に対する１つの例示的なタイミング図を示す図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備える画像表示デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を備える画像表示デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の他の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに他の代替え実施形態を示す断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替え実施形態を示す断面図である。
【図８】光源、導光体、および反射ディスプレイを有する表示デバイスの一実施形態の断面図である。
【図９Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｃ】光源とその上に転向フィルムが形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図９Ｄ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｃ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｄ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｅ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｆ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｇ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１０Ｈ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１１Ａ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｂ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｃ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｄ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１１Ｅ】光ローブを放射する光源の一実施形態の平面図である。
【図１２Ａ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１２Ｂ】光源とその上に転向特徴体が形成された導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１２Ｃ】導光体上に、または導光体上に配設されたフィルム上に形成されうる転向特徴体および／またはリダイレクション特徴体のパターンの一実施形態を例示する導光体を有する照明デバイスの平面図である。
【図１３Ａ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｂ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｃ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｄ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１３Ｅ】光ローブを放射する光源の一実施形態の側面図である。
【図１４Ａ】転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示されている照明デバイスの側面図である。
【図１４Ｃ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の断面図である。
【図１４Ｄ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の斜視図である。
【図１４Ｅ】光リダイレクション特徴体の一実施形態の斜視図である。
【図１５】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ａ】光源と光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ｂ】光源と光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１６Ｃ】光転向特徴体および光リダイレクション特徴体を持つ導光体の一実施形態の平面図である。
【図１７】光源と導光体との間に配設されているディフューザ層を備える照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１８Ａ】光源と光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに示されている照明デバイスの平面図である。
【図１９Ａ】光源と光リダイレクション特徴体を持つ導光体とを有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１９Ｂ】直線１９Ｂ−１９Ｂにそって切り取った図１９Ａに示されている照明デバイスの断面図である。
【図２０】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２１】光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２２】光転向特徴体および変化する光リダイレクション特徴体を持つ導光体を有する照明デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２３Ａ】光拡散層の上に配設されている導光体を有する照明デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示されている照明デバイスの側面図である。
【図２３Ｃ】図２３Ａに示されている照明デバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、いくつかの特定の実施形態を対象とするものである。しかし、本明細書の教示は、数多くの異なる方法で適用することができる。この説明では、全体を通して類似の部分は類似の番号を指定される図面が参照される。これらの実施形態は、動いている状態（例えば、ビデオ）であろうと、静止している状態（例えば、静止画）であろうと、またテキストであろうと画像であろうと、画像を表示するように構成されている任意のデバイスにおいて実装されうる。より具体的には、これらの実施形態は、限定はしないが、携帯電話、無線デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置き時計、電卓、テレビ受像機、フラットパネルディスプレイ、コンピュータ用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピット制御装置類および／またはディスプレイ、カメラビューの表示（例えば、自動車内のリアビューカメラの表示）、電子写真、電子看板または標識、プロジェクタ、建築構造物、パッケージング、および美的構造物（例えば、宝石の画像表示）など、さまざまな電子デバイスで実装されうるか、または関連付けられうることが意図されている。本明細書で説明されているのと似た構造のＭＥＭＳデバイスも、電子交換デバイスなど、非表示用途で使用されうる。
【００１６】
照明デバイスは、周囲の光が不十分な場合に反射ディスプレイ用に光を供給するために使用することができる。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、光源と光源から出る光を受ける導光体とを備える。しばしば、光源は、ディスプレイに相対的に位置決めされるか、またはオフセットされ、そのような位置では、十分な、もしくは均一な光を反射ディスプレイに直接当てることができない。したがって、照明デバイスは、光源から出た光をディスプレイの方へ転向する光転向特徴体も備えることがあり、そのような転向特徴体を導光体内に組み入れることができる。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、特定の角度範囲内で転向特徴体上に入射した光線を転向するが、その角度範囲内にない転向特徴体上に入射した光線については転向できない場合がある。光源は、転向特徴体が転向することができる角度範囲を外れた角度で光線を放射して導光体内に入れることがあり、そのため、光源から放射された光の一部が、「喪失する」ことがある。したがって、いくつかの実施形態では、導光体は、リダイレクトされた光がより有用な角度で伝搬するように導光体内でその上に入射した光をリダイレクトする１つまたは複数の光リダイレクション特徴体を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、ある平面上で進行する光を同じ平面上の新しい方向に、および／または同じ平面上にない方向にリダイレクトするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体として、円錐、円錐台、角錐、角錐台、または角錐特徴体が挙げられる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション層は、導光体とディスプレイとの間に配設され、ディフューザを備えることができる。光リダイレクション特徴体は、導光体内に埋め込まれた、導光体と異なる屈折率を有する材料を備えることができる。転向特徴体および／または光リダイレクション特徴体は、導光体または導光体に連結されたフィルム上に形成されうる。照明デバイスは、１つまたは複数の転向特徴体および／または１つまたは複数の光リダイレクション特徴体を備えることができる。
【００１７】
干渉ＭＥＭＳ表示要素を含む干渉変調器ディスプレイの一実施形態が図１に例示されている。これらのデバイスでは、ピクセルは、明状態か暗状態かのいずれかである。明（「緩和」または「開」）状態では、表示要素は、入射可視光の大部分をユーザーに対して反射する。暗（「作動」または「閉」）状態の場合、表示要素は、入射可視光のごく一部しかユーザーに対して反射しない。実施形態に応じて、「オン」および「オフ」状態の光反射特性が逆転されうる。ＭＥＭＳピクセルは、もっぱら選択された色で反射するように構成され、白黒に加えてカラーでの表示も可能にできる。
【００１８】
図１は、画像表示の一連のピクセル中の２つの隣接するピクセルを示す等角図であり、それぞれのピクセルはＭＥＭＳ干渉変調器を備える。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器を行と列に配置したアレイを備える。それぞれの干渉変調器は、互いから可変の制御可能な距離のところに位置決めされた一対の反射層を備え、少なくとも１つの可変の寸法を有する共鳴光学ギャップを形成する。一実施形態では、反射層の１つが２つの位置の間で移動できる。本明細書では緩和位置と称される、第１の位置において、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的大きな距離のところに位置決めされる。本明細書では作動位置と称される、第２の位置において、可動反射層は、部分反射層のより近くに隣接して位置決めされる。２つの相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ってまたは弱め合って干渉し、それぞれのピクセルについて全反射または非反射のいずれかの状態を引き起こす。
【００１９】
図１のピクセルアレイの示されている部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａおよび１２ｂを備える。左の干渉変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａは、部分反射層を含む、光学スタック１６ａから所定の距離のところの緩和位置に例示されている。右の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは、光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に例示されている。
【００２０】
光学スタック１６ａおよび１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、本明細書で参照されているように、典型的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含みうる、複数の融合層を備える。光学スタック１６は、したがって、導電性、部分的透明性、および部分的反射性を有し、例えば、上記の層の１つまたは複数を透明基材２０上に蒸着することにより加工されうる。部分的反射層は、さまざまな金属、半導体、および誘電体などの部分的に反射するさまざまな材料から形成されうる。部分的反射層は、１つまたは複数の材料層から形成され、それらの層のそれぞれは、単一材料または複合材料から形成されうる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、光学スタック１６の層は、平行に並ぶ複数のストリップにパターン形成され、以下でさらに説明されるように表示デバイス内の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ、１４ｂは、支柱１８の上に蒸着された列を形成するため（１６ａ、１６ｂの行電極に対し直交する）１つまたは複数の蒸着された金属層および支柱１８の間に蒸着された介在犠牲材料との一連の平行なストリップとして形成されうる。犠牲材料がエッチングで取り除かれると、可動反射層１４ａ、１４ｂは、画定されたギャップ１９によって光学スタック１６ａ、１６ｂから分離される。アルミニウムなどの導電性および反射性の高い材料は、反射層１４に使用され、それらのストリップは、表示デバイス内に列電極を形成しうる。図１は縮尺どおりでないことに留意されたい。いくつかの実施形態では、支柱１８の間の間隔は、約１０から約１００μｍまでの範囲内とすることができるが、ギャップ１９は、約１０００オングストローム未満であるものとしてよい。
【００２２】
電圧が印加されない状態では、ギャップ１９は、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間に残り、可動反射層１４ａは図１のピクセル１２ａによって例示されているように機械的に緩和した状態になっている。しかし、電位（電圧）差が、選択された行および列に施されると、対応するピクセルにおける行電極と列電極の交差点に形成されるキャパシタは、充電され、静電気力が電極どうしを引き寄せる。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４は変形し、光学スタック１６に押し付けられる。光学スタック１６内の誘電体層（この図には示されていない）は、図１の右の作動ピクセル１２ｂによって例示されているように、ショートするのを防ぎ、層１４と１６との間の分離距離を制御することができる。この挙動は、印加される電位差の極性に関係なく同じである。
【００２３】
図２から５は、表示用途において干渉変調器のアレイを使用するための例示的な一プロセスおよびシステムを示している。
【００２４】
図２は、干渉変調器を組み込むことができる電子デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。この電子デバイスは、ＡＲＭ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、またはＡＬＰＨＡ（登録商標）などの汎用のシングルチップまたはマルチチップのマイクロプロセッサ、またはデジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはプログラマブルゲートアレイなどの専用マイクロプロセッサとすることができるプロセッサ２１を備える。当業では通例のことであるが、プロセッサ２１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うる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、Ｗｅｂ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うる。
【００２５】
一実施形態では、プロセッサ２１は、さらに、アレイドライバ２２と通信するようにも構成される。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を送る行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を備える。図１に例示されているアレイの断面は、図２において直線１−１によって示されている。わかりやすくするため図２には干渉変調器の３×３アレイを例示しているが、ディスプレイアレイ３０は、非常に多くの干渉変調器を収納することができ、また行と列とで干渉変調器の数が異なっていてもよい （例えば、行は３００ピクセル、列は１９０ピクセルとすることができる）ことに留意されたい。
【００２６】
図３は、図１の干渉変調器の例示的な一実施形態について可動鏡位置と印加電圧の関係を示す図である。ＭＥＭＳ干渉変調器では、行／列作動プロトコルは、図３に例示されているようなデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。干渉変調器は、例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるのに１０ボルトの電位差を必要とする場合がある。しかし、電圧が、その値から下がると、電圧が１０ボルト以下に低下しても可動層はその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより低くなるまで完全に緩和することはない。したがって、デバイスが緩和状態または作動状態のいずれかにおいて安定している印加電圧のウィンドウが存在する、図３に例示されている例では約３から７Ｖまでである一定範囲の電圧がある。これは、本明細書において「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイでは、行／列作動プロトコルは、行のストロービング時に、作動されるストローブされた行内のピクセルが約１０ボルトの電圧差に曝され、緩和されるピクセルがゼロボルトに近い電圧差に曝されるように設計されうる。ストローブの後、ピクセルは、行ストローブで何らかの状態に入るが、その状態のままになるように約５ボルトの定常状態電圧またはバイアス電圧の差に曝される。書き込みが行われた後、それぞれのピクセルに、この実施例では３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差が現れる。この特徴により、図１に例示されているピクセル設計は、作動または緩和のいずれかの前から存在している状態において同じ印加電圧条件の下で安定する。干渉変調器のそれぞれのピクセルは、作動状態であろうと緩和状態であろうと、本質的に、固定および移動反射層によって形成されたキャパシタなので、この安定状態は、ほとんど電力消費のないままヒステリシスウィンドウ内のある電圧に維持できる。印加電位が固定されている場合には、ピクセル内に電流は本質的に一切流れ込まない。
【００２７】
以下でさらに説明されているように、典型的な用途において、画像のフレームは、第１の行内の所望の一組の作動ピクセルに従って一組の列電極上に一組のデータ信号（それぞれ特定の電圧レベルを有する）を送信することにより形成されうる。次いで、行パルスが第１の行電極に印加され、その一組のデータ信号に対応するピクセルを作動する。次いで、その一組のデータ信号が、第２の行内の所望の一組の作動ピクセルに対応するように変更される。次いで、パルスが第２の行電極に印加され、これらのデータ信号に従って第２の行内の適切なピクセルを作動する。ピクセルの第１の行は、第２の行パルスの影響を受けず、第１の行パルス発生時に設定された状態のままである。これは、フレームを生成するために一連の行全体について順次的に繰り返すことができる。一般に、フレームは、所望の毎秒フレーム数でこのプロセスを継続的に繰り返すことにより新しい画像データを用いてリフレッシュされ、および／または更新される。表示フレームを生成するためにピクセルアレイの行および列電極を駆動するためのさまざまなプロトコルも使用されうる。
【００２８】
図４および５は、図２の３×３アレイ上に表示フレームを作成するために使用可能な１つの作動プロトコルを例示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用されうる可能な一組の行と列の電圧レベルを例示している。図４の実施形態では、ピクセルを作動する段階は、適切な列を−Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を＋ΔＶに設定する段階を伴うが、これらはそれぞれ、−５ボルトおよび＋５ボルトに対応しうる。ピクセルを緩和する段階は、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を同じ＋ΔＶに設定し、そのピクセル全体にわたってゼロボルトの電位差を生じることにより行われる。行電圧がゼロボルトに維持される行では、ピクセルは、列が＋Ｖｂｉａｓであろうと−Ｖｂｉａｓであろうと関係なく元々置かれていた状態で、その状態が何であれ、安定する。また図４にも例示されているように、上述のと反対の極性の電圧を使用することができ、例えば、１つのピクセルは作動させる段階は、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を−ΔＶに設定する段階を伴うことがある。この実施形態では、ピクセルをリリースする段階は、適切な列を−Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定し、そのピクセル全体にわたってゼロボルトの電位差を生じることにより行われる。
【００２９】
図５Ｂは、作動ピクセルが反射しない場合に、結果として図５Ａに例示されているディスプレイ配列を構成する図２の３×３アレイに印加される一連の行および列の信号を示すタイミング図である。図５Ａに例示されているフレームを書き込む前に、ピクセルは任意の状態をとりえ、この例では、すべての行は最初に０ボルトであり、すべての列は＋５ボルトである。これらの印加電圧では、すべてのピクセルは、その既存の作動または緩和状態において安定している。
【００３０】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、および（３，３）が作動される。これを実行するために、行１に対する「ライン時間」において、列１および２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。こうしても、すべてのピクセルが３〜７ボルトの安定性ウィンドウ内に留まるので、どのピクセルの状態も変化しない。次いで、行１が、０から５ボルトまで上昇し、そしてゼロに戻るパルスによりストローブされる。これにより、（１，１）および（１，２）ピクセルが作動し、（１，３）ピクセルが緩和する。アレイ内の他のピクセルは影響を受けない。行２を所望の値に設定するために、列２が−５ボルトに設定され、例１および３が＋５ボルトに設定される。次いで、行２に印加される同じストローブにより、ピクセル（２，２）が作動し、ピクセル（２，１）および（２，３）が緩和する。ここでもまた、アレイの他のピクセルは影響を受けない。行３も、同様に、列２を３から−５ボルトに設定し、例１を＋５ボルトに設定することにより設定される。行３のストローブによって、行３のピクセルは図５Ａに示されているように設定される。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロとなり、列電位は＋５または−５ボルトのいずれかのままとなり、次いで、ディスプレイは図５Ａの配列において安定する。数十または数百の行および列のアレイに対し同じ手順を使用できる。行および列の作動を実行するために使用されるタイミング、シーケンス、および電圧のレベルは、上で概要を述べた一般原理の範囲内で大きく変更することができ、上記の実施例は例にすぎず、本明細書で説明されているシステムおよび方法とともに任意の作動電圧法が使用されうる。
【００３１】
図６Ａおよび６Ｂは、表示デバイス４０の一実施形態を例示するシステムブロック図である。例えば、表示デバイス４０は、セルラー方式電話または携帯電話とすることができる。しかし、表示デバイス４０の同じコンポーネントまたはそのわずかに異なる変更形態は、テレビおよびポータブルメディアプレーヤーなどのさまざまな種類の表示デバイスをも例示している。
【００３２】
表示デバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４５、入力デバイス４８、およびマイクロホン４６を備える。ハウジング４１は、一般に、射出成形および真空成形を含む、さまざまな製造プロセスのどれかで形成される。それに加えて、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、またはこれらの組み合わせを含む、さまざまな材料のどれかで作ることができる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、画像、もしくはシンボルを含む、他の取り外し可能な部分と交換できる取り外し可能な部分（図示せず）を備える。
【００３３】
例示的な表示デバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書で説明されているような、双安定ディスプレイを含む、さまざまなディスプレイのうちのどれであってもよい。他の実施形態では、ディスプレイ３０は、上で説明されているようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の真空管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含む。しかし、本発明を説明することを目的とするため、ディスプレイ３０は、本明細書で説明されているような、干渉変調器ディスプレイを含む。
【００３４】
例示的な表示デバイス４０の一実施形態のコンポーネントは、図６Ｂに概略が例示されている。示されている例示的な表示デバイス４０は、ハウジング４１を備え、その中に少なくとも部分的に入れられている追加のコンポーネントを備えることができる。例えば、一実施形態では、例示的な表示デバイス４０は、トランシーバ４７に結合された、アンテナ４３を備えるネットワークインターフェース２７を備える。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサはコンディショニングハードウェア５２に接続される。コンディショニングハードウェア５２は、信号を調節するように構成されうる（例えば、信号のフィルタリングを行う）。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロホン４６に接続される。プロセッサ２１は、さらに、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およびアレイドライバ２２に結合され、さらにディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０は、特定の例示的な表示デバイス４０の設計により必要に応じてすべてのコンポーネントに電力を供給する。
【００３５】
ネットワークインターフェース２７は、アンテナ４３およびトランシーバ４７を備え、例示的な表示デバイス４０は、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。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７は、さらに、プロセッサ２１の要件を緩和するいくつかの処理能力を有している場合がある。アンテナ４３は、信号を送信し、受信するための任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従ってＲＦ信号の送受信を行う。他の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ標準に従ってＲＦ信号の送受信を行う。セルラー方式電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＡＭＰＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、または無線携帯電話ネットワーク内での通信に使用される他の知られている信号を受信するように設計されている。トランシーバ４７は、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうるようにアンテナ４３から受信された信号を前処理する。トランシーバ４７は、さらに、アンテナ４３を介して例示的な表示デバイス４０から送信されうるようにプロセッサ２１から受信された信号を処理する。
【００３６】
代替的実施形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられうる。さらに他の代替的実施形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送信される画像データを格納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うる。例えば、画像ソースは、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）または画像データを格納するハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【００３７】
プロセッサ２１は、一般に、例示的な表示デバイス４０の全体的動作を制御する。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画像データなどのデータを受信し、そのデータを処理して、未加工画像データに、または未加工画像データに容易に処理できるフォーマットにする。次いで、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、またはフレームバッファ２８に送信して、格納する。未加工データは、典型的には、画像内の任意の位置における画像特性を識別する情報のことである。例えば、このような画像特性としては、色、彩度、およびグレースケールレベルがある。
【００３８】
一実施形態では、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを備え、例示的な表示デバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、一般に、信号をスピーカー４５に送り、マイクロホン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを備える。コンディショニングハードウェア５２は、例示的な表示デバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってよく、またはプロセッサ２１もしくは他のコンポーネント内に組み込まれうる。
【００３９】
ドライバコントローラ２９は、直接的にプロセッサ２１から、またはプロセッサ２１によって生成された未加工画像データをフレームバッファ２８から受け取り、その未加工画像データを適宜再フォーマットして、アレイドライバ２２への送信を高速化する。特に、ドライバコントローラ２９は、未加工画像データを、ラスター方式と同様のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットし、ディスプレイアレイ３０上の走査に適した時間順序を有するようにする。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に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは、多くの方法で実装されうる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはアレイドライバ２２とともにハードウェアに完全に集積化されうる。
【００４０】
典型的には、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け取り、ビデオデータを、毎秒何回もディスプレイのピクセルのｘ−ｙマトリクスから来る数百およびときには数千ものリードに適用される並列の一組の波形に再フォーマットする。
【００４１】
一実施形態では、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、本明細書で説明されている種類のディスプレイのどれにも適したものである。例えば、一実施形態では、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（例えば、干渉変調器コントローラ）である。他の実施形態では、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（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化される。このような一実施形態は、携帯電話、腕時計、および他の小面積のディスプレイなどの集積度の高いシステムにおいてふつうのものである。さらに他の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを備えるディスプレイ）である。
【００４２】
入力デバイス４８を使用することで、ユーザーは例示的な表示デバイス４０の動作を制御することができる。一実施形態では、入力デバイス４８として、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話用キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、または感圧もしくは感熱メンブレンがある。一実施形態では、マイクロホン４６は、例示的な表示デバイス４０のための入力デバイスである。マイクロホン４６がデータをデバイスに入力するために使用される場合、例示的な表示デバイス４０の動作を制御するためにユーザーが音声コマンドを発することができる。
【００４３】
電源５０は、当技術分野で知られているようなさまざまなエネルギー蓄積デバイスを含むものとしてよい。例えば、一実施形態では、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。他の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗料を含む太陽電池である。他の実施形態では、電源５０は、壁コンセントから電力を供給されるように構成される。
【００４４】
いくつかの実装では、電光表示システム内の複数の場所に配置されうるドライバコントローラに、上述のように制御プログラム機能が備えられる。いくつかの場合において、アレイドライバ２２に、制御プログラム機能が備えられる。上述の最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントで、またはさまざまな構成により実装されうる。
【００４５】
上述の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ることがある。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４とその支持構造物の５つの異なる実施形態を例示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属材料ストリップ１４が直交する方向に延びる支持材１８上に蒸着されている。図７Ｂでは、それぞれの干渉変調器の可動反射層１４は、正方形または矩形の形をしており、テザー３２上のコーナーでのみ支持材に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４は、正方形または矩形の形をしており、柔らかな金属を含みうる、変形可能層３４から吊り下げられている。変形可能層３４は、直接的にまたは間接的に、変形可能層３４の周囲で基材２０に接続する。これらの接続部は、本明細書では支持支柱と称される。図７Ｄに例示されている実施形態は、変形可能層３４が載る支持支柱プラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃのように、ギャップの上にぶら下がったままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６との間の孔を埋めることにより支持支柱を形成しない。むしろ、支持支柱は、支持支柱プラグ４２を形成するために使用される、平坦化材料で形成される。図７Ｅに例示されている実施形態は、図７Ｄに示されている実施形態に基づいているが、図７Ａ〜７Ｃに例示されている実施形態と、さらには図示されていない追加の実施形態とも、連携するように適合させることができる。図７Ｅに示されている実施形態では、金属または他の導電材料の付加的な層が、バス構造４４を形成するために使用されている。これにより、信号を干渉変調器の背後にそった経路で送信し、本来なら基材２０上に形成されていたはずのいくつかの電極をなくすことができる。
【００４６】
図７に示されているような実施形態では、干渉変調器は、直視型デバイスとして機能し、この場合、画像は、変調器が配列されているのと反対の側の、透明基材２０の正面から見られる。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む、基材２０と反対の反射層の側で干渉変調器の部分を光学的に遮蔽する。これにより、遮蔽された領域は、画質に悪影響を及ぼすことなく、構成し、動作させることができる。例えば、このような遮蔽は、図７Ｅのバス構造４４を可能にし、このバス構造４４は、アドレッシングおよびそのアドレッシングの結果生じる移動など、変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を隔てることを可能にする。この分離可能な変調器アーキテクチャにより、変調器の電気機械的側面および光学的側面に使用される構造設計および材料を選択し、互いに無関係に機能するようにできる。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示されている実施形態には、変形可能層３４が備える機械的特性から反射層１４の光学的特性を切り離すことで得られる付加的な利点がある。これにより、反射層１４に使用される構造設計および材料を光学的特性に関して最適化し、変形可能層３４に使用される構造設計および材料を所望の機械的特性に関して最適化することができる。
【００４７】
干渉変調器は、日光または明るい環境内で周囲照明を使用することができる反射表示要素である。周囲の光が十分ではない可能性がある場合、光源、直接的に、または光源から表示要素への伝搬経路を提供する導光体を通して、必要な照明を提供することができる。いくつかの場合において、照明デバイスが表示要素に光を送る。照明デバイスは、光源と導光体を備えることができる。導光体は、入射光が導光体を通りディスプレイに届き、ディスプレイから反射された光も導光体を通るように、ディスプレイの上に、また平行に配設された平面状光学デバイスでありうる。いくつかの実施形態では、光源は、点光源（例えば、発光ダイオード）から光を受けるように構成された、光を線光源として送り出す光学デバイス（例えば、ライトバー）を備える。ライトバーに入った光は、ライトバーの長さの一部または全部にそって伝搬し、ライトバーの長さの一部、または全部にわたってライトバーの表面もしくはエッジから出ることができる。ライトバーから出た光は、導光体のエッジから入り、次いで、導光体内に伝搬し、これにより、光の一部がディスプレイと位置を合わされた導光体の表面に関してローグレイズの角度（ｌｏｗ−ｇｒａｚｅ ａｎｇｌｅ）でディスプレイの少なくとも一部を横切る方向に伝搬し、これにより、光が全反射（「ＴＩＲ」）によって導光体内で反射される。
【００４８】
さまざまな実施形態において、導光体内の転向特徴体は、光を、その光の少なくとも一部が導光体を通って反射ディスプレイに届くような十分な角度で表示要素の方へ導く。転向特徴体は、特定の角度範囲内で転向特徴体上に入射した光線を転向するが、その角度範囲内にない転向特徴体上に入射した光線については転向できない場合がある。そのため、いくつかの実施形態では、光源から放射された光は、反射ディスプレイの方へ転向されず、「喪失」する可能性がある。喪失した光は、表示デバイスの全体的な効率および全体的な輝度を下げる可能性がある。それに加えて、光の喪失の結果、表示デバイス上の光抽出が不均一になる可能性がある。本明細書で説明されている実施形態のいずれにおいても、導光体は、リダイレクトされた光がより有用な角度で伝搬するように導光体内でその上に入射した光をリダイレクトする１つまたは複数の光リダイレクション特徴体も有するものとしてよい。光リダイレクション特徴体は、ある平面上で進行する光線を同じ平面上の新しい方向に、および／または同じ平面上にない方向にリダイレクトするように構成されうる。したがって、いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、喪失する光の量を減らし、表示デバイスの全体的な効率および輝度を高めることができる。
【００４９】
図８は、前灯照明を反射ディスプレイ８０５に当てるように構成された照明デバイスを備える表示デバイス８００の一実施形態の断面図である。表示デバイス８００は、図８に、第１の表面８０３ａと第１の表面８０３ａに対向する第２の表面８０３ｂとを有するように示されている導光体８０３を備える。一実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、導光体８０３の第２の表面８０３ｂの下に配設されうる。光源８０１は、導光体８０３の近くに配設され、図８に例示されている、導光体８０３の少なくとも１つのエッジまたは表面内に光を投入するように構成されうる。光源８０１は、好適な光源、例えば、白熱灯、ライトバー、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、蛍光灯、ＬＥＤライトバー、ＬＥＤのアレイ、および／または別の光源を備えることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５として、複数の反射要素、例えば、干渉変調器、ＭＥＭＳデバイス、反射空間光変調器、電気機械デバイス、液晶構造、および／または他の好適な反射ディスプレイが挙げられる。反射要素は、アレイとして構成することができる。いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、その上に入射した光を変調するように構成された第１の平面状側部と第１の平面状側部に対向して配設されている第２の平面状側部とを備える。反射ディスプレイ８０５のサイズは、用途に応じて異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、腕時計もしくはノートブックコンピュータのケーシング内に嵌合するサイズのものである。他の実施形態では、反射ディスプレイ８０５は、携帯電話もしくは類似のモバイルデバイス内に嵌合するサイズのものである。
【００５１】
導光体８０３は、その長さにそって光が伝搬することを可能にする任意の実質的な光学的透過性を有する材料を含むものとしてよい。例えば、導光体８０３は、アクリル、アクリレート共重合体、ＵＶ硬化性樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリマー、有機材料、無機材料、ケイ酸塩、アルミナ、サファイア、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ＰＥＴ−Ｇ、酸窒化ケイ素、および／または他の光学的透明材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、導光体８０３は、複数の層（図示せず）を備える。一実施形態では、導光体８０３は、約１．５２の屈折率を有する。他の実施形態によれば、導光体の屈折率は、約１．４０から約２．０５までの範囲とすることができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、導光体８０３は、均一な材料片、または単一の層である。他の実施形態では、導光体８０３は、１つまたは複数の層を備える。別の材料（例えば、転向フィルムまたは転向層）は、導光体上に配設され、本明細書で説明されている転向特徴体またはリダイレクション特徴体のいずれかを含むことができ、これらは導光体に関して説明されている。導光体８０３は、さまざまな厚さおよび他の寸法を有することができる。例えば、一実施形態では、導光体８０３は、約４０から約１０００ミクロンまでの範囲の厚さを有する。一実施形態では、導光体８０３は、約１００ミクロンの厚さを有する。表示デバイス８００上の輝度の均一さと表示デバイスの効率は、導光体８０３の厚さの影響を受ける可能性がある。表示デバイスの照明効率は、光源８０１によって供給される光の量と反射ディスプレイ８０５から反射される光の量とを比較することによって決定され、照明効率は、表示デバイス８００の輝度に関連付けられうる。
【００５３】
導光体８０３は、導光体の第１の側面８０３ａ上に、または導光体の第１の側面８０３ａにそって配設されている１つまたは複数の転向特徴体８２０を備えることができる。添付の図面全体にわたって示されている転向特徴体は、概略であり、わかりやすくするためにサイズおよびそれらの間の間隔について誇張されている。転向特徴体８２０は、導光体８０３の長さにそって伝搬する光を受けて、光を大きな角度、例えば、約７０°から約９０°までの範囲の角度に転向するように構成されうる。転向特徴体８２０は、光を反射ディスプレイ８０５の方へ近法線入射で、またはそれに近い位置で反射する光転向セクション（例えば、ファセット、側壁、および／または角張った、もしくは湾曲した表面）を備えるように構成されうる。転向特徴体８２０は、導光体８０３内に、成形、エッチング、または機械加工で作り込むことができる。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、複数の表面特徴または体積特徴を含みうる。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、回折光学素子、および／または光を受けて転向するように構成された１つまたは複数の転向セクションを有する溝、陥凹部、もしくは窪みを備える。いくつかの実施形態では、転向特徴体８２０は、ホログラムまたはホログラフィック特徴体を備える。ホログラムは、ホログラフィック体積もしくは表面特徴体（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｖｏｌｕｍｅ ｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を備えることができる。転向特徴体８２０のサイズ、形状、数量、およびパターンは異なりうる。
【００５４】
図８をなおも参照すると、一実施形態では、光源８０１放射された光８０７は、１つまたは複数のエッジもしくは表面にそって進み導光体８０３内に入ることがわかる。光８０７の一部は、浅い（反射ディスプレイ８０５に対して近垂直でない）角度で導光体８０３内に伝搬し、一般的に、導光体８０３内に留まりうる。光８０７が転向特徴体８２０に当たると、この光は、ディスプレイ８０５の方へ垂直もしくは近垂直の角度に転向され、これにより、光８０７は、導光体内でＴＩＲを受けず、光がディスプレイ８０５を照らす。ディスプレイ８０５を照らす光８０７は、導光体８０３の第１の側面８０３ａに向かって反射され、表示デバイス８００から出て観察者の方へ向かうものとしてよい。ディスプレイ８０５の輝度および効率を最大化するために、光転向特徴体８２０を、ディスプレイに対して法線方向の角度、またはそれに近い角度で光を反射するように構成することができる。転向特徴体８２０から最初に反射しない光８０７は、導光体８０３を通じて伝搬し続け、その後、転向特徴体８２０から反射し反射ディスプレイ８０５の方へ向かうことができる。
【００５５】
図９Ａ〜９Ｄに示されているように、転向特徴体９２０は、反射、回折、および／または光散乱特徴体を備え、光を反射ディスプレイの方へ転向することができる。図９Ａおよび９Ｄは、一般的に多角形の断面形状を有する転向特徴体９２０を備える導光体９０３の実施形態を例示している。図９Ａおよび９Ｄの転向特徴体９２０は、光を１つまたは複数の方向に転向することができる。図９Ｂは、光線を１つまたは複数の方向へ（例えば、反射ディスプレイの方へ）転向するように構成された表面回折転向特徴体９２０ｂを備える導光体９０３の一実施形態を例示している。図９Ｃは、光を１つまたは複数の方向へ転向するために体積回折転向フィルムを備える転向特徴体９２０ｃの一実施形態を例示している。異なる種類の光転向特徴体（例えば、反射、回折、または光散乱）を、１つの導光体上で使用することができる。
【００５６】
転向特徴体９２０は、サイズと形状の点で異なりうる。図９Ａ〜９Ｄは、導光体９０３上のそれぞれの転向特徴体９２０が実質的に同じサイズおよび形状のものとしてよい実施形態を例示している。他の実施形態では、導光体９０３上の転向特徴体９２０は、サイズおよび／または形状の点で異なりうる。いくつかの実施形態では、導光体９０３は、異なる断面形状を有していてもよい複数の転向特徴体９２０を備えるか、またはそれぞれが一般的に類似している断面形状を有する複数の転向特徴体９２０を備える。いくつかの実施形態では、導光体９０３は、それぞれが一般的に類似している断面形状を有する転向特徴体９２０の第１のグループとそれぞれが一般的に類似している断面形状を有する転向特徴体９２０の第２のグループを備え、転向特徴体９２０の第１のグループは転向特徴体の第２のグループと一般的に異なる形状を有する。転向特徴体は、一般的に多角形の断面形状、例えば、正方形、矩形、台形、三角形、六角形、八角形、または他の何らかの多角形の形状を有するように構成されうる（例えば、一般的に三角形の断面形状を有する、図９Ａおよび９Ｄに示されている、また一般的に矩形の断面形状を有する、図９Ｂに示されている、転向特徴体９２０）。他の実施形態では、転向特徴体９２０は、一般的に曲線をなす断面形状、または一般的に不規則な断面形状を有する。転向特徴体９２０の断面形状は、対称的であっても、非対称的であってもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態では、転向特徴体の表面によって形成される形状は、円錐、円錐台（例えば、切頂円錐）、角錐、角錐台（例えば、切頂角錐）、角柱、多面体、または別の三次元形状に類似のものとすることができる。例えば、図９Ｄに示されている転向特徴体９２０ｄによって形成される形状は、円錐に似ている。頂部から見た転向特徴体９２０ｄの形状は、多角形、曲線形状、不規則形状、一般的に多角形、一般的に曲線形状、正方形、三角形、矩形、円形、丸形、または別の形状であるものとしてよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、転向特徴体は、導光体上に形成された１条のまたは数条の溝を備えることができる。これらの溝は、連続的であるか、または１本の線内に配置構成された一連のより小さな溝または線分として構成することができる。いくつかの実施形態では、溝は、光源に対して一般的に法線方向となる方向に延在する転向特徴体の個別のセグメントを備える。例えば、図１０Ａは、導光体を横切って垂直方向（例えば、ｙ方向）に伸びる平行な連続する溝を備える転向特徴体１０２０ａを有する導光体１００３ａの一実施形態を例示している。別の例では、図１０Ｂは、単一点から放射状に配設される曲線軌跡を描いて伸びる連続する溝を備える転向特徴体１０２０ｂを有する導光体１００３ｂの一実施形態を例示している。別の例では、図１０Ｃは、３つの異なる点から放射状に配設されるさまざまな曲線軌跡を描いて伸びる溝を備える転向特徴体１０２０ｃを有する導光体１００３ｃの一実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、複数の転向特徴体を、導光体上で１つまたは複数の直線にそって位置合わせすることができる。例えば、図１０Ｄでは、複数の光転向特徴体１０２０ｄが導光体１００３ｄ上の垂線において位置合わせされている。図１０Ｅ〜１０Ｈは、複数の転向特徴体１０２０が複数の曲線にそって位置合わせされている導光体１００３の実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、複数の転向特徴体８２０によって形成される曲線の形状もしくは軌跡は、光源の配置に一部は依存しうる。例えば、図１０Ｈは、４つの光源１００１ｈ〜１００１ｈ’’’の近くに配設されている導光体１００３ｈの一実施形態を例示している。図１０Ｈに例示されているように、導光体１００３ｈは、１つまたは複数の曲線形状構造、または光転向特徴体１０２０ｈによって形成され、４つの光源１００１ｈ〜１００１ｈ’’’から放射状に配設されている、１つまたは複数の曲線において位置合わせされている一連の構造を備えることができる。そのような湾曲構造は、そのような曲線形状構造を形成するように位置合わせされるか、または曲線形状構造に加えて含まれる１つまたは複数のリダイレクション特徴体も備えることができる。
【００５９】
転向特徴体の数量およびパターンは、異なる実施形態では異なることがある。例えば、図９Ａに例示されている実施形態における転向特徴体９２０ａの数量およびパターンは、図９Ｄに例示されている実施形態における転向特徴体９２０ｄの数量およびパターンと異なっている。転向特徴体の数量およびパターンは、表示デバイスの全体的効率および／または表示デバイス上の光抽出の均一性に影響を及ぼす可能性がある。それに加えて、導光体上の転向特徴体の数量およびパターンは、転向特徴体のサイズおよび／または形状に依存しうる。いくつかの実施形態では、導光体の上面の全表面積の約２％から約１０％が、転向特徴体とともに構成される。他の実施形態では、導光体の上面の全表面積の約５％が、転向特徴体とともに構成される。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、導光体上に、例えば、導光体の上面上に、互いに約１００ミクロン離して配設される。
【００６０】
図９Ａ、９Ｂ、および１０Ａ〜１０Ｅでは、導光体９０３、１００３内の転向特徴体９２０、１０２０に周期性がある。図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｄでは、転向特徴体９２０、１０２０は、一般的に図示されているように互いに平行であり、ｘ方向に周期性を有する。いくつかの実施形態では、転向特徴体は、半周期性または非周期性を有する。図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｄの光転向特徴体９２０、１０２０は、垂直方向（ｙ方向）に延在する。いくつかの実施形態では、光転向特徴体は、周期性があり、水平方向（ｘ方向）または水平方向と垂直方向との間の方向に延在しうる。
【００６１】
光を導光体内に送り込むように構成されている光源は、照明デバイスの構成に応じて、導光体に相対的なさまざまな配置に位置決めされうる。いくつかの実施形態では、導光体は、４つの側面、１つの上面、および１つの底面を有して一般的に平面状である。図９Ａ〜１０Ａおよび１０Ｄは、光源９０１、１００１が導光体の４つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている一般的に平面状の導光体９０３、１００３の実施形態を例示している。他の実施形態では、光源は、４つよりも多い側面を有することができる。図１０Ｂおよび１０Ｅは、５つの側面を有する一般的に平面状の導光体１００３および５つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている光源１００１の実施形態を例示している。他の実施形態では、導光体は、５つよりも多い側面、１つの上面、および１つの底面を有することができる。例えば、図１０Ｃは、一般的に平面状であって、６つの側面、１つの上面、および１つの底面を有する導光体１００３ｃの一実施形態を例示している。３つの異なる光源１００３ｃ、１００３ｃ’、１００３ｃ’’は、３つの異なる側面に隣接する位置に配設される。いくつかの実施形態では、光転向特徴体の空間分布、サイズ、形状、数量、種類、および／またはパターンは、光源の種類、数量、および／または配置に基づいて選択される。
【００６２】
図１１Ａ〜１１Ｅは、本明細書において光の「ローブ」または「光ローブ」ともときには称される、さまざまな方向に光を放射して特定の光パターン１１０３を形成する光源１１０１の平面図のさまざまな実施形態を例示している。それぞれのローブ１１０３は、ｘ−ｙ平面に平行な平面にそってさまざまな方向に向けられている複数の光線１１０７を備える。光ローブ１１０３の方向およびサイズは、光源１１０１毎に異なることがあり、また光源から光を受ける導光体の入力表面／エッジの特性の影響も受ける可能性がある。言い換えると、粗い入力エッジまたは表面を持つ導光体は、導光体に入力される光ローブ１１０３の形状および／または方向に影響を及ぼしうるということである。例えば、図１１Ｂに例示されている光ローブ１１０３ｂは、図１１Ｃおよび１１Ａに例示されている光ローブ１１０３より広い。いくつかの実施形態では、光源１１０１から放射された光ローブ１１０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行な直線上に置くことができる。例えば、図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｄの光ローブ１１０３の中心は、ｘ軸に実質的に平行な直線にそって置かれる。他の実施形態では、光ローブ１１０３は、非対称的であること、および／またはその中心がｘ軸に実質的に平行な直線にそって置かれないことが可能である。例えば、図１１Ｃおよび１１Ｅは、ｘ軸に実質的に平行な直線上に中心を置いていない光ローブ１１０３の実施形態を例示している。
【００６３】
いくつかの実施形態では、光ローブ１１０３は、導光体内の転向特徴体によって転向されうる光線の角度範囲外の光線１１０７を含みうる。例えば、光ローブ１１０３は、広がっており、大きな角度範囲内の（例えば、約４５°より大きい）光線１１０７を含むことができる。または、光ローブ１１０３の中心は、ｘ軸に実質的に平行ということではない直線上に置かれ、ローブに含まれる光線１１０７のグループは、導光体内の転向特徴体によって転向されうる角度範囲を外れているｘ軸に関するある角度に指向させることがありうる。図１１Ｄは、光転向特徴体のグループによって転向されうる光線１１０７ｄのグループ１１１１ｄおよび光転向特徴体のそのグループによって転向されえない光線１１０７ｄのグループ１１１３ｄを含む光ローブ１１０３ｄの一実施形態を例示している。図１１Ｅは、導光体上の光転向特徴体のグループによって転向されうる光線１１０７ｅのグループ１１１１ｅおよび光転向特徴体のそのグループによって転向されえない光線１１０７ｅのグループ１１１３ｅを含む光ローブ１１０３ｅの別の実施形態を例示している。光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲を外れている光線１１０７ｅのグループ１１１３ｅは、その後反射ディスプレイの方へ転向され観察者の方へ反射されるということがないため、「喪失」した光と言うことができる。光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲は、導光体上の光転向特徴体のサイズ、形状、種類、パターン、数量、および配置だけでなく、導光体のサイズおよび形状にも、一部は依存する。そのため、光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲は、異なりうる。
【００６４】
図１２Ａおよび１２Ｂは、転向特徴体上の入射角のせいで導光体の上面上で光抽出が均一でない導光体１２０３の実施形態の平面図を例示している。図１２Ａは、光源１２０１ａが矩形の導光体１２０３ａの４つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている一実施形態を例示している。光源１２０１ａは、光転向特徴体１２２０ａによって転向されうる光の角度範囲内にある光線のグループ１２１１ａ、および光転向特徴体１２２０ａによって転向されうる光の角度範囲を外れている光線のグループ１２１３ａを含む光ローブを放射する。光線のグループ１２１３ａは、反射ディスプレイの方へ転向されず、および／または有用でない角度で反射ディスプレイの方へ転向され、その後観察者の方へ反射されるため、喪失した光と考えることができる。喪失した光１２１３ｂは、導光体１２０３ａ内に暗部（または「冷たい」部分）を生じさせる可能性があり、その結果、デバイス上の光抽出が不均一になる。
【００６５】
図１２Ｂは、５つの側面を備え、光源１２０１ｂがその５つの側面のうちの１つに隣接する位置に配設されている、導光体１２０３ｂの一実施形態を例示している。光源１２０１ｂから放射される光は、導光体１２０３ｂが受け、いくつかの部分において反射ディスプレイの方へ転向される。いくつかの実施形態では、光源１２０１ｂによって放射される光ローブ（図示せず）は、導光体１２０３ｂのすべての部分の方へ指向される光線を含まず、導光体１２０３ｂ上の光抽出は、その結果、均一となりえない。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｂの他の部分よりも、第１の部分１２１７ｂにおいてより多くの光が抽出されうる。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｂの第２の部分１２１９ｂは、この第２の部分１２１９ｂにおいて反射ディスプレイの方へ光転向特徴体１２２０ｂによって転向される光はわずかしかないので比較的暗く見える可能性がある。導光体上の光抽出の均一性は、光抽出特徴体の数量、パターン、サイズ、形状、および／または配置を変化させることによって解消することができる。しかし、いくつかの実施形態では、それでも、放射された光が喪失すると、その結果、デバイス上で光が均一に抽出される場合であっても表示デバイスの効率は低下する可能性がある。
【００６６】
図１２Ｃは、斜めを向いた転向特徴体１２２０ｃ’のグループ１２２０ｃを備える導光体１２０３ｃを例示している。転向特徴体１２２０ｃ’の向きは、転向特徴体を一部として含むグループ１２２０ｃの向きと異なることがある。いくつかの実施形態では、個別の転向特徴体１２２０ｃ’は、垂直に配向されるか、または導光体１２０３ｃの第１のエッジ１２０４ｃに平行な方向に配向される。それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、グループ１２２０ｃの長さまたは導光体１２０３ｃの第１の端部１２０４ｃの長さに比べて小さい。いくつかの実施形態では、それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、人間の目の分解能と同様、かつ／または小さい。それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’の長さは、個別の特徴体１２２０ｃ’が人間の目には見えず、また特徴体のグループ１２２０ｃが連続する線のように見えるくらいに小さいものとしてよい。一例では、転向特徴体１２２０ｃ’の１つ、または複数、またはすべての長さは、個別の転向特徴体１２２０ｃ’が肉眼では見分けが付かないくらいの長さである。肉眼とは、屈折力を持つ光学系、例えば、拡大鏡もしくは顕微鏡の助けを借りないことを意味する。例えば、人は、複数の明確に区別できる転向特徴体１２２０ｃ’が存在することを判定することができないか、または隣接する転向特徴体から単一の転向特徴体を区別することができない場合がある。転向特徴体１２２０ｃ’のグループ１２２０ｃは、導光体１２０３の幅の５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．３％、０．２％、０．１％、０．０５％、または０．０１％未満である長さ（導光体１２０３ｃの第１の側面１２０４ｃに平行な方向の）を有することができる。転向特徴体１２２０ｃ’は、他の転向特徴体および／または導光体１２０３ｃの端部および／またはエッジと接触しない２つの端部を有するものとしてよい。いくつかの実施形態では、特徴体１２２０ｃ’は、列をなす。いくつかの実施形態では、導光体１２０３ｃは、転向特徴体１２２０ｃ’の一部または全部の間に、またはその代わりに、配設されているリダイレクション特徴体（例えば、円錐または錐台形状のリダイレクション特徴体）を伴って構成されている。
【００６７】
それぞれの転向特徴体１２２０ｃ’は、露出された部分を備えることができる。露出された部分は、ほぼ法線方向の角度で特徴体上に入射する導光体からの光を転向することが可能な特徴体１２２０ｃ’の一部分である。図１２Ｃに示されている例では、それぞれの１２２０ｃ’の露出されている部分は、要素１２２０ｃ’の長さ部分である。しかし、すべての転向特徴体１２２０ｃ’が、下方に向かうほど実質的に長い場合、転向特徴体１２２０ｃ’の底部分は、隣接する特徴体１２２０ｃ’が底部分を遮る可能性があるので露出しないことがある。いくつかの実施形態では、転向特徴体のグループの露出されている部分の中心は、一列に並ぶか、または実質的に直線上にあるものとしてよい。この直線は、導光体１２０３ｃの長さに対して斜めの線、および／または非法線方向にあるもの、および／または非平行であるものとしてよい。いくつかの実施形態では、転向特徴体の側面の露出されている部分の中心は、一列に並ぶか、または実質的に直線上にあるものとしてよい。したがって、特徴体１２２０ｃ’の側面は、例えば、露出された側面として、その直線にそって配列されうる。転向特徴体１２２０ｃ’は、複数の平行な直線にそって配列されうる複数のグループ１２２０ｃを形成する。少なくとも約１０本の直線（および１０個のグループ１２２０ｃ）を含めることができる。それに加えて、少なくとも約１０個の転向特徴体１２２０ｃ’をそれぞれのグループ１２２０ｃに含めることができる。いくつかの実施形態では、斜めグループ１２２０ｃは、導光体の長さに比べて導光体の幅により平行である（幅には非平行であるが）。さまざまな実施形態では、例えば、斜めグループ１２２０ｃは、導光体の長さに関して約４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、または９０°を越える角度に配向される。
【００６８】
光は、特徴体１２２０ｃ’の垂直配向に対する実質的に法線方向の入射で垂直導光体１２０３ｃの第１の端部１２０４ｃから第２の端部１２０４ｃ’へ伝搬する。この配置構成により、光がコーナーにおいて実質的に法線方向の入射であっても特徴体１２２０ｃ’の垂直配向に対して実質的に法線方向の入射に向けられるため、エッジでの影効果が減少する。しかし、導光体１２０３ｃ上の光抽出は、実質的に均一でありうるが、特徴体１２２０ｃ’によって転向されえない角度で光源から放射された光は、喪失し、ディスプレイの全体的な照明効率を下げる可能性がある。
【００６９】
図１３Ａ〜１３Ｅは、光ローブ１３０３をさまざまな方向に放射する光源１３０１の側面図の異なる実施形態を例示している。それぞれの光ローブ１３０３は、ｘ−ｚ平面に平行な平面にそってさまざまな方向に向けられた複数の光線１３０７を備える。それぞれの光ローブ１３０３の幅および方向は、光源、および／または光ローブ１３０３が入力される導光体（図示せず）の特性に応じて異なるものとしてよい。いくつかの実施形態では、光ローブ１３０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行な直線または軸上に置くことができる。他の実施形態では、光ローブ１３０３の中心を、ｘ軸に実質的に平行でない直線または軸にそって置くことができる。いくつかの実施形態では、光源１３０１は、複数の光ローブ１３０３を放射することができる。図１３Ｄおよび１３Ｅに示されているように、いくつかの実施形態では、光ローブ１３０３は、導光体内の転向特徴体によって転向されうる光線の角度範囲外の光線１３０７を含みうる。例えば、図１３Ｄおよび１３Ｅは、光転向特徴体（図示せず）によって転向されうる光線の角度範囲内にある光線１３０７の第１のグループ１３１１を含む光ローブ１３０３を例示している。それに加えて、図１３Ｄおよび１３Ｅは、光転向特徴体によって転向されうる光の角度範囲を外れている光線１３０７の第２のグループ１３１３を例示しており、したがって、第２のグループ１３１３は、反射ディスプレイから観察者の方へ反射されるということがないため喪失した光と考えることができる。
【００７０】
本明細書で開示されている導光体のいくつかの実施形態は、導光体上で一般的に光を均一に抽出しつつ表示デバイスの効率を高めるために光転向特徴体とともに光リダイレクション特徴体を備える。光リダイレクション特徴体は、新しい方向に光転向特徴体によって転向されえない導光体内で伝搬する光をリダイレクトして、光転向特徴体によって光を転向できるようにする。言い換えると、光リダイレクション特徴体は、光線が導光体内でそのまま誘導されるが、より有用な方向（例えば、光転向特徴体によって転向されうる方向）に伝搬するように与えられた光線の方向を変更するように構成されうる。本明細書で開示されている光リダイレクション特徴体の実施形態は、光を「平面内に」（例えば、導光体のｘ−ｙ平面に実質的に平行な平面にそって）、「平面外に」（例えば、導光体のｘ−ｚ平面に実質的に平行な平面にそって）、または平面内と平面外の両方にリダイレクトすることができる。
【００７１】
図１４Ａ〜１４Ｂは、光転向特徴体１４２０および光リダイレクション特徴体１４７０を有することができる導光体１４０３の実施形態を例示している。上述のように、光転向特徴体１４２０のサイズ、形状、種類、パターン、および数量は異なりうる。光リダイレクション特徴体１４７０も、同様に、そのサイズ、形状、種類、パターン、および数量が異なりうる。図１４Ａおよび１４Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１４７０は、導光体１４０３の頂部平面状表面内に形成された凹みまたは陥凹部を備える。凹みは、導光体１４０３内で伝搬する光を受けて転向するように構成された光リダイレクションセクション（例えば、ファセット、側壁、および／または角張った、もしくは湾曲した表面）を備えるように構成されうる。光リダイレクション特徴体１４７０は、さまざまな三次元形状を有することができる。例えば、光リダイレクション特徴体１４７０は、円錐、円錐台、角錐、角錐台、半球、一般的に曲線の形状、一般的に多角形の形状、一般的に不規則な形状、対称的な形状、非対称的な形状、角柱、または他の形状を有するものとしてよい。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、溝、窪み、表面回折特徴体、体積回折特徴体、ホログラム、または他の構造を含みうる。
【００７２】
光リダイレクション特徴体１４７０の深さおよび幅は、異なりうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、比較的低い頂角を持つ浅い円錐を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、浅い円錐台を備えることができる。いくつかの実施形態では、導光体１４０３上の光特徴体１４７０は、サイズおよび／または形状の点で互いに異なる。例えば、導光体１４０３は、第１の形状を有する光リダイレクション特徴体１４７０の第１のグループおよび第２の形状を有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１の形状は一般的に第２の形状と異なる。図１４Ｂに例示されているように、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、光転向特徴体１４２０ｂとサイズおよび／または形状の点で異なりうる。
【００７３】
図１４Ｃ〜１４Ｅは、回転対称である光リダイレクション特徴体１４７０の追加の実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１４７０は、導光体内に、または導光体の上に配設されている転向フィルム内に形成されうる。例示されているように、いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体は、一般的に円錐形状を有し、頂点を持つことができる。他の実施形態では、光リダイレクション特徴体は、一般的に錐台の形状、例えば、フラストコニカルの形状を有することができる。図１４Ｃは、錐台形状の転向特徴体１４７０ｃの一実施形態を例示している。転向特徴体１４７０ｃは、最大幅寸法１４６５ｃおよび深さ寸法１４６３ｃを持つ。幅寸法１４６５ｃおよび深さ寸法１４６３ｃは、転向特徴体１４７０ｃの頂部と同じ高さにある平面と転向特徴体の転向セクションとがなす鈍角１４６７ｃを形成するように選択することができる。いくつかの実施形態では、深さ１４６３ｃは、約０．５から約５．０ミクロンまでとすることができ、角度１４６７ｃは、約１７０度から１７９．５度までとすることができる。
【００７４】
角度１４６７ｃは、転向特徴体が形成される導光体内で光をリダイレクトするように選択されうる。いくつかの実施形態では、角度１４６７ｃは、約１３０°から約１８０°までの範囲とすることができる。例えば、角度１４６７ｃは、約１３０°、１３１°、１３２°、１３３°、１３４°、１３５°、１３６°、１３７°、１３８°、１３９°、１４０°、１４１°、１４２°、１４３°、１４４°、１４５°、１４６°、１４７°、１４８°、１４９°、１５０°、１５１°、１５２°、１５３°、１５４°、１５５°、１５６°、１５７°、１５８°、１５９°、１６０°、１６１°、１６２°、１６３°、１６４°、１６５°、１６６°、１６７°、１６８°、１６９°、１７０°、１７１°、１７２°、１７３°、１７４°、１７５°、１７６°、１７７°、１７８°、１７９°、１８０°、および／またはこれらの角度のうちのどれか２つの間の範囲内の任意の値とすることができる。一実施形態では、一般的に円錐形の転向特徴体は、約１０ミクロンの最大幅寸法１４６５ｃ、約０．５ミクロンの深さ寸法、および転向特徴体の頂部と同じ高さの平面と転向特徴体の側壁とがなす、約８４度の鈍角を有する。他の代替的構成も可能であり、例えば、コンポーネント（例えば、層）の追加、除去、または再配置が可能である。
【００７５】
いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０は、その上に入射した光をｘ−ｚ平面に一般的に平行な平面（例えば、平面外）上の新しい方向にリダイレクトするように構成されうる。図１４Ｂは、転向特徴体１４２０ｂおよび光リダイレクション特徴体１４７０ｂを備える導光体１４０３ｂの一実施形態の側面図である。例示されているように、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、その上に入射した光１４０７ｂをｘ−ｚ平面に一般的に平行な平面上の新しい方向にリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１４７０ｂは、光を表示デバイスの方へ転向するように構成することができ、他の実施形態では、光リダイレクション特徴体は、導光体１４０３ｂ内において浅い角度でその上に入射する光をリダイレクトするように構成することができる。
【００７６】
図１５は、リダイレクション特徴体１５７０を備える導光体１５０３の一実施形態の上面図である。光リダイレクション特徴体１５７０は、その上に入射した光１５０７をｘ−ｙ平面に一般的に平行な平面（例えば、平面内）上の新しい方向にリダイレクトするように構成される。いくつかの実施形態では、図１５に例示されている光リダイレクション特徴体１５７０は、図１４Ａおよび１４Ｂに例示されている転向特徴体１４７０に類似の円錐を備えることができる。他の実施形態では、光リダイレクション特徴体１５７０は、円錐台を備えることができる。このような光転向特徴体１５７０は、その上に入射する光を平面内に、および／または平面外にリダイレクトするように構成されうる。
【００７７】
光リダイレクション特徴体のパターンおよび数量は、望ましい実装および光学的特性に応じて、変わりうる。図１６Ａは、光リダイレクション特徴体１６７０ａが導光体上に一般的に均一に配設されている導光体１６０３ａの一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１６７０ａのパターンおよび数量は、光転向特徴体１６２０ａのサイズおよび形状に、さらには光源１６０１ａの配光特性に、一部は依存しうる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１６７０は、導光体１６０３ａ上の光抽出の均一性を高められるように一定パターンで配設することができる。例えば、一実施形態では、光を導光体１６０３ａの他の部分に（例えば、暗い隅に）リダイレクトするために、光リダイレクション特徴体１６７０ａを光源１６０１ａの近くに配設する。いくつかの実施形態では、複数の光転向特徴体１６２０ａを曲線形状に配設することができ、それぞれの光転向特徴体１６２０ａが光源に対して一般的に法線方向である方向に延在する。いくつかの実施形態では、複数の線分形状の転向特徴体１６２０ａが、湾曲した経路内に配設され、円錐または円錐台を備える光リダイレクション特徴体１６７０ａがその全体に散在する。図１６Ｂは、光リダイレクション特徴体１６７０ｂが光源１６０１ｂの近くに配設され、導光体１６０３ｂの他の部分上には配設されていない、導光体１６０３ｂの例示的な一実施形態を示している。図１６Ｃは、光転向特徴体１６２０ｃの間に配設された光リダイレクション特徴体１６７０ｃを有する導光体１６０３ｃの一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体１６７０ｃは、導光体１６０３ｃ内に凹みまたは陥凹部、例えば、円錐もしくは円錐台を備えることができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体１６７０ｃおよび光転向特徴体１６２０ｃは、類似の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、光転向特徴体１６２０ｃは、光源（図示せず）に対して一般的に法線方向となる方向に延在しうる。光リダイレクション特徴体１６７０ｃのパターンは、導光体１６０３ｃ上の暗い隅をなくすように、および／または明るいスポットの出現を減らすように選択することができる。いくつかの実施形態では、ライトバーを光源１６０１ｃとして使用することができ、ライトバーは非対称の光出力を行う。そのような実施形態では、光リダイレクション特徴体１６０１ｃを使用して、ライトバーの出力を導光体１６０３ｃ全体にわたって再分配することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、ナノインデンテーション法を使用して、光リダイレクション特徴体１６７０を導光体１６０３内に形成することができる。一実施形態では、整形され、硬化された先端を持つツールを、所望のパターンで軟らかい変形可能なプラスチックを備える導光体１６０３にぶつけて挿入する。例えば、ツールを導光体１６０３にぶつけて挿入し、類似の形状および深さを持つ凹みの均一な分布を形成することができる。いくつかの実施形態では、さまざまな先端を持つ複数のツールを使用して陥凹部のサイズおよび／または形状を変えることができる。所望の数量およびパターンの陥凹部を軟らかいプラスチック内に形成した後、ガイドとして使用する金型内に電鋳法を使用して導光体１６０３を複製し、その後の導光体１６０３を作製することができる。いくつかの実施形態では、知られている技術、例えば、ダイヤモンド旋削を使用して、軟質プラスチック導光体１６０３内に転向特徴体１６２０を形成し、光リダイレクション特徴体１６７０と光転向特徴体１６２０とを含む金型を形成することもできる。光リダイレクション特徴体１６７０も、当業者に知られているさまざまなフォトリソグラフィ技術を使用して形成することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、光源から放射された光が喪失するという問題を、光源と導光体との間に回折層を配設することによって解決することができる。図１７は、光源１７０１と導光体１７０３の入力エッジとの間に回折層１７０９が配設されている例示的な一実施形態を示している。回折層１７０９は、光源１７０１から放射された光を拡散し、拡散された光を、光線１７０７が導光体１７０３全体に向けられるように導光体１７０３内に入力するように構成されうる。いくつかの実施形態では、回折層１７０９は、光源１７０１の光出力を再分配して、転向特徴体１７２０によって転向されうる光線１７０７の角分布を形成することができる。いくつかの実施形態では、表示デバイスは、回折層１７０９および光リダイレクション特徴体、例えば、図１４Ａ〜１６Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１４７０、１５７０、１６７０を備えることができる。
【００８０】
図１８Ａ〜２２は、屈折を使用して光を平面内に（例えば、ｘ−ｙ軸に平行な平面上に）再分配する転向特徴体の実施形態を例示している。図１８Ａは、導光体１８０３および導光体内に埋め込まれている光リダイレクション特徴体１８７０の斜視図を例示している。光リダイレクション特徴体１８７０は、屈折率が導光体１８０３と異なる材料、例えば空気、から形成された任意の構造を備えることができる。光リダイレクション特徴体１８７０は、さまざまなプロセス、例えば、異方性反応性イオンエッチングまたは他のフォトリソグラフィプロセスを使用して、導光体内に形成することができる。光リダイレクション特徴体１８７０のサイズ、形状、数量、および／またはパターンは、導光体１８０３から導光体で、または導光体内で、異なることがある。
【００８１】
図１８Ｂは、図１８Ａの導光体１８０３の上面図である。光源１８０１から放射された光線１８０７は、光リダイレクション特徴体１８７０に近法線入射またはそれに近い位置で当たるものとしてよい。いくつかの実施形態では、次いで、光線１８０７は、ＴＩＲを破壊し、光リダイレクション特徴体１８７０から出て導光体１８０３内に再入するまで光リダイレクション特徴体１８７０内を伝搬することができる。光リダイレクション特徴体１８７０は、導光体１８０３の残り部分と異なる屈折率を持つ材料を含んでいるので、光線１８０７の方向は、光線が光リダイレクション特徴体１８７０と導光体１８０３との間の境界を横切ったときに変化する。光リダイレクション特徴体１８７０と導光体１８０３との間の境界における屈折度は、スネルの法則によって計算できる。
【００８２】
光リダイレクション特徴体１８７０は、さまざまな三次元形状、例えば、角柱、一般的に三角柱、直角三角柱、箱形、立方体、円柱、半円柱、くさび、球形、半球、対称形状、非対称形状、一般的に曲線をなす形状、一般的に多角形の形状、または不規則形状を含むことができる。図１８Ａおよび１８Ｂに例示されている光リダイレクション特徴体１８７０は、直角三角柱を含む。いくつかの実施形態では、転向特徴体１８７０のサイズは、反射ディスプレイから反射された光を屈折させることによって観察者へのディスプレイのコントラストに影響を及ぼしうる。したがって、いくつかの実施形態では、導光体１８０３の頂部から見たときに屈折特徴体１８７０の面積を制限することが好ましい場合がある。
【００８３】
図１９Ａおよび１９Ｂは、光リダイレクション特徴体１９７０が直角三角柱の外殻を含む一実施形態を例示している。図１９Ｂに示されているように、屈折光リダイレクション特徴体１９７０は、外側境界材料層１９０１と内側材料層１９０８とを備える。内側材料層１９０８は、導光体１９０３の屈折率と実質的に同じである屈折率を持つ材料を含むものとしてよい。いくつかの実施形態では、内側材料層１９０８は、導光体１９０３と同一の材料を含むことができる。外側境界材料層１９０１は、屈折率が導光体１９０３および内側材料層１９０８と異なる任意の材料、例えば空気を含むことができる。三次元形状の外殻を備える屈折リダイレクション特徴体１９７０の実施形態では、その中を伝搬する光線が屈折され、頂部から見た特徴体１９７０の表面積は、内側材料層１９０８の屈折率と導光体１９０３の残り部分とをマッチさせることによって最小にすることができる。
【００８４】
図２０および２１は、曲線状三次元形状を有する屈折光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の追加の実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０は、一方の導光体２００３、２１０３から別の導光体で、または与えられた導光体内において、サイズおよび／または形状の点で異なりうる。いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３は、第１の形状を有する光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の第１のグループおよび第２の形状を有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１の形状は一般的に第２の形状と異なる。同様に、いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３は、第１のサイズを有する光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０の第１のグループおよび第２のサイズを有する光リダイレクション特徴体の第２のグループを備えることができ、第１のサイズは一般的に第２のサイズと異なる。いくつかの実施形態では、導光体２００３、２１０３上の光リダイレクション特徴体２０７０、２１７０は、サイズまたは形状のうちの一方の点で互いに異なりうる。
【００８５】
図２２は、複数の屈折光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇを備える導光体２２０３の一実施形態を例示している。光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇは、導光体２２０３全体に光源２２０１から放射された光を再分配するために形状および／またはサイズの点で異なりうる。例示されている実施形態では、それぞれの光リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｇは、直角三角柱である。光リダイレクション特徴体２２７０における光源２２０１に一般的平行な直角三角形の斜辺と辺とのなす角度は、リダイレクション特徴体２２７０ａからリダイレクション特徴体２２７０ｄへ進むにつれ増加する。それに加えて、リダイレクション特徴体２２７０ｅ〜２２７０ｇは、リダイレクション特徴体２２７０ａ〜２２７０ｄのミラーリングであってもよい。光を平面内に再分配するか、またはリダイレクトするために、異なるパターン、サイズ、数量、および形状のリダイレクション特徴体２２７０を導光体２２０３上に形成することができる。いくつかの実施形態では、光リダイレクション特徴体２２７０は、光を平面外に、および／または平面内にリダイレクトするように構成された三次元形状を有することができる。いくつかの実施形態では、導光体２２０３は、光を平面内にリダイレクトする光リダイレクション特徴体２２７０のグループと光を平面外にリダイレクトする光リダイレクション特徴体２２７０のグループを備える。
【００８６】
次に、図２３Ａ〜２３Ｃを参照すると、回折リダイレクション層２３２１に平行に配設された導光体２３０３の一実施形態が例示されている。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は、その上に入射した光を導光体２３０３内の有用な方向にリダイレクトすることができる。図２３Ｂは、回折リダイレクション層２３２１上に入射した光２３０７が光線２３０７’へ導光体内でリダイレクトされる図２３Ａの実施形態の側面図を例示している。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は低ヘイズディフューザを備えるものとしてよく、ヘイズは回折層２３２１の拡散比を示す。図２３Ｂおよび２３Ｃに示されているように、回折層２３２１は、導光体内の光を平面内に、および／または平面外にリダイレクトすることができる。いくつかの実施形態では、体積回折層２３２１を使用することで、角度変換特徴体を対称的な光転向特徴体の光に加えることができ、これらはウェハベースの微細加工によって形成される。いくつかの実施形態では、回折層２３２１を介した光散乱の量は、導光体２３０３の単位長さ当たりの光抽出量と一致しうる。いくつかの実施形態では、光散乱が抽出に比べて多い場合、導光体２３０３内で伝搬する光は、最終的に、ＴＩＲを破壊し、表示デバイスの効率を低下させる。いくつかの実施形態では、導光体２３０３は、例えば、上述の反射および／または屈折光リダイレクション特徴体に加えて、回折層２３２１を備える。いくつかの実施形態では、回折リダイレクション層２３２１は、導光体２３０３の一部にのみ平行に配設されうる。
【００８７】
上述の説明では、さまざまな実施形態に適用されるような本発明の新規性のある特徴を示し、説明し、指摘しているが、例示されているデバイスまたはプロセスの形態および詳細のさまざまな省略、置換、および変更は、本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされうることは理解されるであろう。本発明の範囲は、上記の説明ではなく、付属の請求項により指示される。請求項の同等性の意味および範囲内にある変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８８】
１２ａ、１２ｂ 干渉変調器、ピクセル
１４ａ、１４ｂ 可動反射層
１６、１６ａ、１６ｂ 光学スタック
１８ 支柱
１９ ギャップ
２０ 透明基材
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２４ 行ドライバ回路
２６ 列ドライバ回路
２７ ネットワークインターフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラ
３０ ディスプレイアレイまたはパネル
３２ テザー
３４ 変形可能層
４０ 表示デバイス
４１ ハウジング
４２ 支持支柱プラグ
４３ アンテナ
４４ バス構造
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ トランシーバ
４８ 入力デバイス
５０ 電源
５２ コンディショニングハードウェア
８００ 表示デバイス
８０１ 光源
８０３ 導光体
８０３ａ 第１の表面
８０３ｂ 第２の表面
８０５ 反射ディスプレイ
８０７ 光
８２０ 転向特徴体
９０１、１００１ 光源
９０３、１００３ 導光体
９２０、１０２０ 転向特徴体
９２０ａ 転向特徴体
９２０ｂ 表面回折転向特徴体
９２０ｃ 転向特徴体
９２０ｄ 転向特徴体
１００１ｈ〜１００１ｈ’’’ 光源
１００３ａ 導光体
１００３ｂ 導光体
１００３ｃ 導光体
１００３ｃ、１００３ｃ’、１００３ｃ’’ 光源
１００３ｄ 導光体
１００３ｈ 導光体
１０２０ａ 転向特徴体
１０２０ｂ 転向特徴体
１０２０ｃ 転向特徴体
１０２０ｄ 光転向特徴体
１１０１ 光源
１１０３ ローブ
１１０３ｂ 光ローブ
１１０３ｄ 光線
１１０３ｅ 光線
１１０７ 光線
１１０７ｄ 光線
１１０７ｅ 光線
１１１１ｅ グループ
１１１３ｄ グループ
１１１３ｅ グループ
１２０１ａ 光源
１２０１ｂ 光源
１２０３ 導光体
１２０３ｂ 導光体
１２０３ｃ 導光体
１２０４ｃ 第１のエッジ
１２０４ｃ’ 第２の端部
１２１１ａ 光線のグループ
１２１３ａ 光線のグループ
１２１９ｂ 第２の部分
１２２０ａ 光転向特徴体
１２２０ｂ 光転向特徴体
１２２０ｃ グループ
１２２０ｃ’ 斜めを向いた転向特徴体
１３０１ 光源
１３０３ 光ローブ
１３０７ 光線
１３１１ 第１のグループ
１４０３ 導光体
１４２０ 光転向特徴体
１４２０ｂ 光転向特徴体
１４６３ｃ 深さ寸法
１４６５ｃ 最大幅寸法
１４６７ｃ 鈍角
１４７０ 光リダイレクション特徴体
１４７０ｂ 光リダイレクション特徴体
１４７０ｃ 錐台形状の転向特徴体
１５０３ 導光体
１５０７ 光
１５７０ リダイレクション特徴体
１６０１ａ 光源
１６０１ｂ 光源
１６０１ｃ 光リダイレクション特徴体
１６０３ａ 導光体
１６０３ｂ 導光体
１６０３ｃ 導光体
１６２０ａ 光転向特徴体
１６２０ｃ 光転向特徴体
１６７０ 光リダイレクション特徴体
１６７０ａ 光リダイレクション特徴体
１６７０ｂ 光リダイレクション特徴体
１６７０ｃ 光リダイレクション特徴体
１７０１ 光源
１７０３ 導光体
１７０７ 光線
１７０９ 回折層
１７２０ 転向特徴体
１８０３ 導光体
１８０７ 光線
１８７０ 光リダイレクション特徴体
１９０１ 外側境界材料層
１９０３ 導光体
１９０８ 内側材料層
１９７０ 光リダイレクション特徴体
２０７０、２１７０ 屈折光リダイレクション特徴体
２００３、２１０３ 導光体
２２０１ 光源
２２０３ 導光体
２２７０ 光リダイレクション特徴体
２２７０ａ〜２２７０ｇ 屈折光リダイレクション特徴体
２３０３ 導光体
２３０７ 光
２３０７’ 光線
２３２１ 回折リダイレクション層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
第１の表面、前記第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびこれらの間のある長さ、を有する導光体であって、前記光源から出た光を前記導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、前記導光体の前記第１の端部内に送られる前記光源から出た光が前記第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、
それぞれの光転向特徴体が前記導光体から外へ前記導光体の前記第２の端部の方へ伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを備える複数の光転向特徴体と、
それぞれの光リダイレクション特徴体が、１つまたは複数の方向にそって前記導光体内でその上に入射した光をリダイレクトするように位置合わせされている少なくとも１つのリダイレクションセクションを備える少なくとも１つの光リダイレクション特徴体と
を備える照明デバイス。
【請求項２】
前記導光体は、反射ディスプレイに関して、前記導光体から転向された光が前記反射ディスプレイを照らすように配設される請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記反射ディスプレイは、光変調アレイを備える請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光変調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ているプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスと
をさらに備える請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
少なくとも１つの信号を前記光変調アレイに送信するように構成されているドライバ回路をさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されているコントローラをさらに備える請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールをさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成されている入力デバイスをさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項１０】
少なくとも１つの光転向特徴体は、前記導光体の前記第１の表面上に配設され、前記導光体の前記第２の表面から光を転向するように構成されている請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの光転向特徴体は、前記導光体の前記第２の表面上に配設され、前記導光体の前記第１の表面から光を転向するように構成されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、前記導光体の前記第１の表面上に配設されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、前記導光体の前記第２の表面上に配設されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記転向特徴体は、細長い溝を備える請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光リダイレクション特徴体は、円錐形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記円錐のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記光リダイレクション特徴体は、円錐台の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記円錐台のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記光リダイレクション特徴体は、角錐の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記角錐のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記光リダイレクション特徴体は、角錐台の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記角錐台のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記光リダイレクション特徴体は、反射を介して光をリダイレクトする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記光リダイレクション特徴体は、屈折を介して光をリダイレクトする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２５】
複数の光リダイレクション特徴体を備える請求項１に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記光リダイレクション特徴体は、前記導光体全体に均一なパターンで配設される請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２７】
前記光リダイレクション特徴体は、前記導光体を通して非均一なパターンで配設される請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２８】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、サイズもしくは形状のうちの少なくとも一方について少なくとも１つの他の光リダイレクション特徴体と異なる請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２９】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面内にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３０】
前記光リダイレクション特徴体は、前記第１の表面に一般的に平行に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成されている請求項２９に記載の照明デバイス。
【請求項３１】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面外にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３２】
前記光リダイレクション特徴体は、前記第１の表面に一般的に法線方向となる方向に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成されている請求項３１に記載の照明デバイス。
【請求項３３】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面外と平面内にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３４】
前記光リダイレクション特徴体は、１つまたは複数の方向にそって前記導光体内でその上に入射した光の一部をリダイレクトし、前記導光体からその上に入射した光の一部を転向するように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３５】
光を送るための手段と、
第１の表面、前記第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間のある長さ、を有する光を導くための手段であって、前記光源から出た光を、光を導くための前記手段の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、光を導くための前記手段の前記第１の端部内に送られた光を送るための前記手段から出た光が前記第２の端部に向かって伝搬するように構成されている光を導くための手段と、
光を導くための前記手段から外へ前記導光手段の前記第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように構成されている光を転向するための複数の手段と、
１つまたは複数の方向にそって光を導くための前記手段内でその上に入射した光をリダイレクトするように構成されている光をリダイレクトするための手段と
を備える照明デバイス。
【請求項３６】
光を送るための前記手段は、発光ダイオードを備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
光を送るための前記手段は、ライトバーを備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３８】
光を導くための前記手段は、導光体を備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３９】
光をリダイレクトするための前記手段は、光を転向するための前記手段において少なくとも１つの錐台の形状の凹みを備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項１】
光源と、
第１の表面、前記第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびこれらの間のある長さ、を有する導光体であって、前記光源から出た光を前記導光体の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、前記導光体の前記第１の端部内に送られる前記光源から出た光が前記第２の端部に向かって伝搬するように構成された導光体と、
それぞれの光転向特徴体が前記導光体から外へ前記導光体の前記第２の端部の方へ伝搬する光を転向するように位置合わせされている少なくとも１つの転向セクションを備える複数の光転向特徴体と、
それぞれの光リダイレクション特徴体が、１つまたは複数の方向にそって前記導光体内でその上に入射した光をリダイレクトするように位置合わせされている少なくとも１つのリダイレクションセクションを備える少なくとも１つの光リダイレクション特徴体と
を備える照明デバイス。
【請求項２】
前記導光体は、反射ディスプレイに関して、前記導光体から転向された光が前記反射ディスプレイを照らすように配設される請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記反射ディスプレイは、光変調アレイを備える請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光変調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ているプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスと
をさらに備える請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
少なくとも１つの信号を前記光変調アレイに送信するように構成されているドライバ回路をさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されているコントローラをさらに備える請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成されている画像ソースモジュールをさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成されている入力デバイスをさらに備える請求項４に記載のデバイス。
【請求項１０】
少なくとも１つの光転向特徴体は、前記導光体の前記第１の表面上に配設され、前記導光体の前記第２の表面から光を転向するように構成されている請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの光転向特徴体は、前記導光体の前記第２の表面上に配設され、前記導光体の前記第１の表面から光を転向するように構成されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、前記導光体の前記第１の表面上に配設されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、前記導光体の前記第２の表面上に配設されている請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記転向特徴体は、細長い溝を備える請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光リダイレクション特徴体は、円錐形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記円錐のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記光リダイレクション特徴体は、円錐台の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記円錐台のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記光リダイレクション特徴体は、角錐の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記角錐のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記光リダイレクション特徴体は、角錐台の形状を有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記角錐台のリダイレクションセクションおよび前記導光体の前記第１の表面または前記第２の表面は、約１７０度から約１７９．５度までの範囲の鈍角をなす請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記光リダイレクション特徴体は、反射を介して光をリダイレクトする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記光リダイレクション特徴体は、屈折を介して光をリダイレクトする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２５】
複数の光リダイレクション特徴体を備える請求項１に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記光リダイレクション特徴体は、前記導光体全体に均一なパターンで配設される請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２７】
前記光リダイレクション特徴体は、前記導光体を通して非均一なパターンで配設される請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２８】
少なくとも１つの光リダイレクション特徴体は、サイズもしくは形状のうちの少なくとも一方について少なくとも１つの他の光リダイレクション特徴体と異なる請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２９】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面内にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３０】
前記光リダイレクション特徴体は、前記第１の表面に一般的に平行に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成されている請求項２９に記載の照明デバイス。
【請求項３１】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面外にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３２】
前記光リダイレクション特徴体は、前記第１の表面に一般的に法線方向となる方向に配設されている平面上に光をリダイレクトするように構成されている請求項３１に記載の照明デバイス。
【請求項３３】
前記光リダイレクション特徴体は、光を平面外と平面内にリダイレクトするように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３４】
前記光リダイレクション特徴体は、１つまたは複数の方向にそって前記導光体内でその上に入射した光の一部をリダイレクトし、前記導光体からその上に入射した光の一部を転向するように構成されている請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３５】
光を送るための手段と、
第１の表面、前記第１の表面に対向して配設されている第２の表面、第１の端部、第２の端部、およびそれらの間のある長さ、を有する光を導くための手段であって、前記光源から出た光を、光を導くための前記手段の第１の端部内に受け入れるように位置決めされ、光を導くための前記手段の前記第１の端部内に送られた光を送るための前記手段から出た光が前記第２の端部に向かって伝搬するように構成されている光を導くための手段と、
光を導くための前記手段から外へ前記導光手段の前記第２の端部に向かって伝搬する光を転向するように構成されている光を転向するための複数の手段と、
１つまたは複数の方向にそって光を導くための前記手段内でその上に入射した光をリダイレクトするように構成されている光をリダイレクトするための手段と
を備える照明デバイス。
【請求項３６】
光を送るための前記手段は、発光ダイオードを備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
光を送るための前記手段は、ライトバーを備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３８】
光を導くための前記手段は、導光体を備える請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３９】
光をリダイレクトするための前記手段は、光を転向するための前記手段において少なくとも１つの錐台の形状の凹みを備える請求項３５に記載のデバイス。
【図５Ａ】
【図６Ａ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１０Ｇ】
【図１０Ｈ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１４Ｅ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ｂ】
【図６Ｂ】
【図６Ａ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１０Ｇ】
【図１０Ｈ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１４Ｅ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ｂ】
【図６Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５２８３６１（Ｐ２０１２−５２８３６１Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１３２６８（Ｐ２０１２−５１３２６８）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３６４７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３８７６２
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
【出願人】（５０８０９５３３７）クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (133)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３６４７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３８７６２
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
【出願人】（５０８０９５３３７）クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (133)
【Ｆターム（参考）】
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