JP2014534469A - 周辺の照明条件に基づいてディスプレイの明るさを制御するデバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、周辺の照明条件に基づいてディスプレイの明るさを制御するための、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラムを含むシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、ディスプレイデバイスは、反射型ディスプレイと、このディスプレイに補助光を与えるように構成された補助光源とを含み得る。このディスプレイデバイスは、外乱光の照度を測定するように構成されたセンサーシステムと、測定した照度に少なくとも部分的に基づいてディスプレイにある補助光の量を与えるために補助光源を調整するように構成されたコントローラとをさらに含むことができる。一態様では、補助光の量は、照度が第1の閾値を下回るときには、照度の増加に応じて実質的に同じままであるまたは実質的に増加し、照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、照度の増加に応じて実質的に減少する。

Description

本開示は、周辺の照明条件に基づいてディスプレイの明るさを制御するデバイスおよび方法に関する。

電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造されることができる。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS:microelectromechanical system)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶ範囲のサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS:nanoelectromechanical system)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。

1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(IMOD:interferometric modulator)と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を利用して光を選択的に吸収および/または反射するデバイスを指す。いくつかの実施形態では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、既存の製品を改善し、新しい製品、特にディスプレイ能力がある製品を作成する際に使用されることが予期される。

干渉変調器および従来の液晶素子は、光源として外乱光を使用できる反射型または半透過型ディスプレイに導入されることができる。1つまたは複数のセンサーは、外乱光の照度を検出でき、それに応じて補助光源を調整できる。ディスプレイ上に表示される画像は、全照度によるばかりでなく、外乱光の方向によっても影響を受けることがある。

本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。

本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、ディスプレイデバイスにおいて実施されることができる。たとえば、ディスプレイデバイスは、補助光源と、センサーシステムと、コントローラとを含むことができる。補助光源は、反射型ディスプレイに補助光を与えるように構成されることができる。センサーシステムは、反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を測定するように構成されることができる。コントローラは、センサーシステムと通信することができ、ある補助光の量を反射型ディスプレイに与えるために補助光源を調整するように構成されることができる。補助光の量は、外乱光の照度に少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、補助光の量は、外乱光の照度が第1の閾値を下回るときには、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままであるまたは平均して実質的に増加することができる。さらに、補助光の量は、外乱光の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に減少することができる。

第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、たとえば、約0ニット(nit)/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量も増加することができる。さらに、第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、たとえば、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量を減少させることができる。

ディスプレイデバイスの様々な実施形態では、コントローラは、与えられるべき補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスするように構成されることができる。いくつかの実施形態では、このLUTまたは式は、外乱光の照度の関数として補助光の量について単調でないモデルに基づくことができる。

いくつかの実施形態では、第1の閾値は約100ルクスよりも大きくすることができ、及びに、第2の閾値は約500ルクスよりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、第1の閾値は約150ルクスよりも大きくすることができ、及びに、第2の閾値は約300ルクスよりも小さくすることができる。外乱光の照度が第1の閾値と第2の閾値との間であるときには、補助光の量は、平均してほぼ同じ量であることができる。たとえば、外乱光の照度が第1の閾値と第2の閾値との間であるときには、補助光の量は、約20ニットから約30ニットの範囲にあることができる。

いくつかの実施形態では、第1の閾値は、第2の閾値にほぼ等しくあることができる。いくつかの他の実施形態では、補助光の量は、第1の閾値を上回り且つ第2の閾値を下回る外乱光の照度のピーク値を有することができる。補助光のピーク値は、補助光源によって与えられることができる最大限の光に対応することができる。たとえば、補助光のピーク値は、約20ニットから約30ニットの範囲にあることができる。

いくつかの実施形態では、外乱光の照度が、第1の閾値よりも小さい第3の閾値を下回るとき、補助光の量は、平均してほぼ同じままであることができる。たとえば、外乱光の照度が第3の閾値を下回るときには、補助光の量は、約5ニットから約10ニットまでの範囲にあることができる。第3の閾値は、約50ルクス未満であることができる。外乱光の照度が、第2の閾値よりも大きい第4の閾値を上回るときには、補助光の量はまた、約ゼロであることができる。第4の閾値は、約800ルクスよりも大きくすることができる。

いくつかの実施形態では、コントローラは、表示されているコンテンツに少なくとも部分的に基づいて補助光の量を決定するように構成されることができる。また、いくつかの実施形態では、コントローラは、閲覧者の好みに少なくとも部分的に基づいて補助光の量を決定するように構成されることができる。その上、コントローラは、拡散照度(diffuse illuminance)と、有向照度(directed illuminance)と、有向照度の方向と、および閲覧者が居る場所とのうち少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて補助光の量を決定するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイスはまた、たとえば、画像データを処理するためのプロセッサと、メモリデバイスとを含むことができる。プロセッサは反射型ディスプレイと通信するように構成され得、及びに、メモリデバイスはプロセッサと通信するように構成されることができる。ディスプレイデバイスのいくつかの実施形態は、反射型ディスプレイに少なくとも1つの信号を送信するように構成されたドライバ回路をさらに含むことができる。ディスプレイデバイスはまた、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送信するように構成されたドライバコントローラを含むことができる。加えて、ディスプレイデバイスは、プロセッサに画像データを送信するように構成された画像ソースモジュールを含むことができる。画像ソースモジュールは、受信機、およびトランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含むことができる。さらに、ディスプレイデバイスは、入力データを受信し、プロセッサに入力データを伝達するように構成された入力デバイスを含むことができる。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、反射型ディスプレイに補助光を与えるための手段と、反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を測定するための手段と、補助光手段を調整するための手段とを含むディスプレイデバイスにおいて実施されることができる。この調整手段は、外乱光の測定された照度に少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定するように構成されることができる。たとえば、補助光の量は、外乱光の照度が第1の閾値を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままである、または、平均して実質的に増加することができる。補助光の量はまた、外乱光の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に減少することができる。

一例として、第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量が増加することができる。別の例として、第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量が減少することができる。

ディスプレイデバイスの様々な実施形態では、反射型ディスプレイは光干渉変調器を含みむことができる。いくつかの実施形態では、補助光を与えるための手段は、フロントライトを含むことができる。いくつかの実施形態では、照度を測定するための手段は、光センサーを含むことができる。その上、調整手段は、表示されているコンテンツ、および閲覧者の好み、および拡散照度、および有向照度、および有向照度の方向、および閲覧者が居る場所のうち少なくとも1つに、少なくとも部分的に基づいて補助光の量を決定するように構成されることができる。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、反射型ディスプレイの補助照明を制御する方法において実施されることができる。一例として、この方法は、反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を光センサーによって測定するステップと、外乱光の照度に少なくとも部分的に基づいて反射型ディスプレイに補助光のある量を与えるために補助光源を自動的に調整するステップとを含むことができる。いくつかの実施形態では、補助光源を調整するステップは、外乱光の照度が第1の閾値を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に同じ補助光の量を維持する、または、補助光の量を平均して実質的に増加させるステップを含むことができる。補助光源を調整するステップはまた、外乱光の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、外乱光の照度の増加に応じて補助光の量を平均して実質的に減少させるステップも含むことができる。

いくつかの実施形態では、方法はまた、与えられるべき補助光の量をもたらすLUTまたは式にアクセスするステップも含むことができる。たとえば、このLUTまたは式は、外乱光の照度の関数として、補助光の量について単調でないモデルに基づくことができる。いくつかの実施形態では、平均して補助光の実質的に同じ量を維持する、または、平均して実質的に増加させるステップは、外乱光の照度が第1の閾値を下回るとき、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度を増加させるにつれて、補助光の量を増加させるステップを含むことができる。また、平均して実質的に減少させるステップは、外乱光の照度が第2の閾値を上回るとき、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度を増加させるにつれて、補助光の量を減少させるステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の閾値は、第2の閾値にほぼ等しくあることができる。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイデバイスの反射型ディスプレイの補助照明を制御するための命令を記憶された非一時的有形コンピュータ記憶媒体の中で実施されることができる。この命令は、コンピューティングシステムによって実行されると、コンピューティングシステムに動作を実行させることができる。一例として、この動作は、反射型ディスプレイを照らす外乱光の測定した照度をコンピュータ可読媒体から受信すること、および、外乱光の照度に少なくとも部分的に基づいて、反射型ディスプレイに与えるように、補助光の量を決定することを含むことができる。たとえば、補助光の量は、外乱光の照度が第1の閾値を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままである、または、平均して実質的に増加することができる。さらに、補助光の量は、外乱光の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に減少することができる。

第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量は増加することができる。第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスまでの範囲の率で、外乱光の照度が増加するにつれて、補助光の量は減少することができる。いくつかの実施形態では、第1の閾値は、第2の閾値にほぼ等しくあることができる。

非一時的コンピュータ記憶媒体のいくつかの実施形態では、動作は、反射型ディスプレイに光を与えるように構成された光源へ、補助照明の調整値を送信することをさらに含むことができる。補助照明の調整値は、補助光の量に少なくとも部分的に基づくことができる。いくつかの実施形態では、動作は、与えられるべき補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスすることをさらに含むことができる。このLUTまたは式は、外乱光の照度の関数として、補助光の量について単調でないモデルに基づくことができる。

本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、および態様、および利点は、説明、および図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。

干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセルにおける2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す図である。 3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。 図1の干渉変調器についての印加電圧に対する可動反射層の位置を示す図の一例を示す図である。 様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示す図である。 図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す図である。 図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す図である。 図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示す図である。 干渉変調器の異なる実施形態の断面図の一例を示す図である。 干渉変調器の異なる実施形態の断面図の一例を示す図である。 干渉変調器の異なる実施形態の断面図の一例を示す図である。 干渉変調器の異なる実施形態の断面図の一例を示す図である。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。 ディスプレイ面上の鏡面反射の一例を示す図である。 ディスプレイ面上のランバート反射の一例を示す図である。 拡散照明で照明された反射型ディスプレイ面の一例を示す図である。 鏡面反射とランバート反射との中間の反射の一例を示す図である。 閲覧者の上の高角度における有向照明(directed lighting)の一例を示す図である。 たとえば、高利得、および低利得、およびランバート特性を有するディスプレイの、鏡面反射方向からのビューアングルの関数としての、ディスプレイの明るさのグラフ図である。 ディスプレイデバイスの例示的な実施形態を示す図である。 拡散光センサーと有向光センサーとを含む例示的なセンサーシステムを示す図である。 例示的な有向光センサーに対する受光角θ_accの一例を示す図である。 複数の有向光センサーを含む例示的なセンサーシステムを示す図である。 単一の有向光センサーを含む例示的なセンサーシステムを示す図である。 例示的なディスプレイデバイスに対する例示的な実験結果と例示的な照明モデルとを示す図である。 フロントライト源を使用しない反射型ディスプレイデバイスと比較して、比較的明るく見える例示的な反射型ディスプレイデバイスに対する例示的な実験結果と例示的な照明モデルとを示す図である。 ディスプレイデバイスに追加するための補助光の量を決定するために、いくつかの実施形態で使用されることができる例示的なルックアップテーブルを示す図である。 利得を有するディスプレイデバイスに対する鏡面反射方向からのビューアングルの関数として、(任意単位における)相対強度のグラフ図である。 発光型(emissive)ディスプレイデバイスに対する2つの例示的な照明モデルを示す図である。 ディスプレイの照明を制御する例示的な方法を示す図である。 ディスプレイの照明を制御する別の例示的な方法を示す図である。 反射型ディスプレイに対する例示的な照明モデルを示す図である。 様々な照明条件(たとえば、「暗」、および「家」、および「オフィス」、および「屋外」)の下で様々な媒体に対する許容可能な快適度を有するディスプレイを生成した、反射型ディスプレイに対する補助光の量を決定するように求められた10人の閲覧者の試験の結果を示すグラフである。 反射型ディスプレイに対する例示的な照明モデルを示す図である。 反射型ディスプレイに対する別の例示的な照明モデルを示す図である。 反射型ディスプレイの補助照明を制御する例示的な方法を示す図である。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。

様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。

以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施形態を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用されることができる。説明する実施形態は、動いていようと(たとえば、ビデオ)、または静止していようと(たとえば、静止画像)、および、テキストであろうと、またはグラフィックであろうと、または絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より具体的には、実施形態は、限定はしないが、携帯電話、ならびにマルチメディアインターネット対応セルラー電話、ならびにモバイルテレビジョン受信機、ならびにワイヤレスデバイス、ならびにスマートフォン、ならびにBluetooth(登録商標)デバイス、ならびに携帯情報端末(PDA)、ならびにワイヤレス電子メール受信機、ならびにハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ならびにネットブック、ならびにノートブック、ならびにスマートブック、ならびにタブレット、ならびにプリンタ、ならびにコピー機、ならびにスキャナ、ならびにファクシミリデバイス、ならびにGPS受信機/ナビゲータ、ならびにカメラ、ならびにMP3プレーヤ、ならびにカムコーダ、ならびにゲーム機、ならびに腕時計、ならびにクロック、ならびに計算器、ならびにテレビジョンモニタ、ならびにフラットパネルディスプレイ、ならびに電子リーディングデバイス(たとえば、電子リーダー)、ならびにコンピュータモニタ、ならびに自動車ディスプレイ(たとえば、オドメータディスプレイなど)、ならびにコックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、ならびにカメラビューディスプレイ(たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ)、ならびに電子写真、ならびに電子ビルボードまたは標示、ならびにプロジェクタ、ならびにアーキテクチャ構造物、ならびに電子レンジ、ならびに冷蔵庫、ならびにステレオシステム、ならびにカセットレコーダーまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、ならびにCDプレーヤ、ならびにVCR、ならびにラジオ、ならびにポータブルメモリチップ、ならびに洗濯機、ならびに乾燥機、ならびに洗濯機/乾燥機、ならびにパーキングメーター、ならびにパッケージング(たとえば、電気機械システム(EMS)、MEMSおよび非MEMS)、ならびに審美構造物(たとえば、1つの宝飾品上の画像のディスプレイ)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイスにおいて実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、および無線周波フィルタ、およびセンサー、および加速度計、およびジャイロスコープ、および運動感知デバイス、および磁力計、およびコンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、およびコンシューマーエレクトロニクス製品の部品、およびバラクタ、および液晶デバイス、および電気泳動デバイス、および駆動方式、および製造プロセス、および電子テスト機器など、ディスプレイではない適用例において使用されることができる。したがって、本教示は、単に図に示す実施形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。

いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイスは、ディスプレイと、空間光変調要素(たとえば、干渉変調器)などのディスプレイ要素のセットとを使用して製作されることができる。ディスプレイデバイスは、ディスプレイ上に表示される画像が外乱光の照度による影響を受けることができるように、光源として外乱光を使用することができる。様々な実施形態では、ディスプレイデバイスは、外乱光の照度を測定するためのセンサーシステムを含むことができる。ディスプレイデバイスはまた、ディスプレイ要素のうち少なくともいくつかに追加の照明(たとえば、周辺の照明条件を超える)を与えるために、補助光源を調整するためのコントローラも含むことができる。補助光の量は、表示される画像の明るさを制御するために、測定された照度に少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、補助光の量は、「逆V形」照明モデルに基づくことができる。1つの逆V形モデルでは、周辺照度が一般的な家の照明レベルまで増加するにつれて補助光の量が増加し、次いで、周辺照度の量がさらに増加する(たとえば、オフィス環境または屋外環境)場合、補助光の量は減少する。いくつかの実施形態では、補助光の量はまた、表示されているコンテンツ(たとえば、テキスト、または画像、またはビデオ)、あるいは閲覧者の好み、あるいは拡散照度、あるいは有向照度、あるいは有向照度の方向、あるいは閲覧者が居る場所に少なくとも部分的に基づく照明モデルにも基づくことができる。

本開示で説明する主題の特定の実施形態は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するために使用されることができる。たとえば、様々な実施形態は、エネルギー効率の良いディスプレイデバイスを製造するように構成される。例えば、ディスプレイデバイスは、ディスプレイの閲覧者に許容可能な明るさの快適度も提供する電力消費量の少ないディスプレイデバイスを提供するために、外乱光の照度に少なくとも部分的に基づいて、もしあれば、どれだけの追加の照明がディスプレイデバイスに追加されることができるかを判断することができる。この判断は、デフォルトの「環境に優しい(green)」モードをもたらすようにディスプレイの明るさを調整するために使用されることができる。いくつかの実施形態ではまた、閲覧者の好みに基づいたディスプレイの明るさのさらなる調整が可能である。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイスは、もしあれば、ディスプレイ上により明るい画像を提供するために、どれだけの追加の照明がディスプレイデバイスに追加されることができるかを、外乱光の拡散照度および/もしくは有向照度、ならびに/または外乱光の方向、ならびに/または、測定されたり仮定されたり推定されたりした、デバイスの閲覧者が居る場所に少なくとも部分的に基づいて判断することができる。様々な実施形態はまた、表示されているコンテンツ(たとえば、コンテンツがテキストか、または画像か、またはビデオであるかどうか)に少なくとも部分的に基づいて、改善されたまたは最適化された閲覧経験を提供し得る。

説明する実施形態が適用され得る好適なEMSまたはMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するために、干渉変調器(IMOD)を組み込むことができる。IMODは、吸収体、ならびに吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティ(optical resonant cavity)を含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ得、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼす。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドを生成することができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされることができる。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変化させることによって、すなわち、反射体の位置を変化させることによって調節されることができる。

図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接するピクセルを示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和(relaxed)」、または「開(open)」または「オン(on)」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに入射する可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動(actuated)」、または「閉(closed)」または「オフ(off)」)状態では、ディスプレイ要素は入射する可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施形態では、オン状態の光反射特性及びオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、主に反射するように構成されることができる。

IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように、互いから可変且つ制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定された部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置(relaxed position)では、可動反射層は、固定された部分反射層からより大きい距離をおいて配置されることができる。第2の位置、すなわち、作動位置(actuated position)では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置されることができる。それら2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施形態では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲外の光(たとえば、赤外光)を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施形態では、IMODは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施形態では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施形態では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。

図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16から所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V₀は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧V_biasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。

図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光を示す矢印13と、左側のピクセル12から反射する光15とを用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は、光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の(1つまたは複数の)波長を決定することになる。

光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その(1つまたは複数の)層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、光学スタック16は、電気伝導性であり、及びに部分的に透明で、及びに部分的に反射性であり、ならびにたとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成されることができる。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成されることができる。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成されることでき、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成されることができる。いくつかの実施形態では、光学スタック16は、光吸収体及び導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、より伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または伝導性/吸収性層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。

いくつかの実施形態では、光学スタック16の(1つまたは複数の)層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行(row)電極を形成することができる。当業者によって理解されるように、「パターニングされた(patterned)」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施形態では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が、可動反射層14のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列(column)電極を形成し得る。可動反射層14は、(光学スタック16の行電極に直交する)堆積された1つまたは複数の金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト18の上に堆積された列及びポスト18の間に堆積された介在する犠牲材料(sacrifical amterial)とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成されることができる。いくつかの実施形態では、ポスト18の間の間隔は約1〜1000μmであり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満であり得る。

いくつかの実施形態では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定された反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14は、図1中の左側のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。もしも、印加された電圧が閾値を超える場合、可動反射層14は、変形し、且つ光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1中の右側の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に均等に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形な構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称な形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。

図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または任意の他のソフトウェアアプリケーションを含む、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。

プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成されることができる。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行(row)ドライバ回路24と列(column)ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1-1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含み得、及びに、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。

図3は、図1の干渉変調器についての印加電圧に対する可動反射層の位置を示す図の一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書込みプロシージャが、図3に示すようにこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変化させるために、たとえば、約10ボルトの電位差を必要とし得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、10ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はその状態を維持するが、電圧が2ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図3に示すように、約3〜7ボルトの電圧の範囲が、印加電圧のウィンドウがあるところにあり、そのウィンドウ内ではデバイスが緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ30の場合、行/列書込みプロシージャは、一度に1つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるようにアドレス指定された行におけるピクセルは約10ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ0ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態(strobing state)にとどまるような、定常状態または約5ボルトのバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図1に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧の条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各IMODピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定された反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費することまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持されることができる。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくIMODピクセルに流れ込まない。

いくつかの実施形態では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に1行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定されることができる。第1の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第1の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、且つ、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第1の行パルスが第1の行電極に印加されることができる。次いで、セグメント電圧のセットは、第2の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変化され得、及びに、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加されることができる。いくつかの実施形態では、第1の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、且つ第1のコモン電圧行パルスの間にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを連続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新されることができる。

各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、及びに、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加されることができる。

図4に(ならびに図5Bに示すタイミング図に)示すように、開放電圧(release voltage)VC_RELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧VS_Hおよび低いセグメント電圧VS_Lにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧VC_RELがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VS_Hが印加されたときも、低いセグメント電圧VS_Lが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧(代替的にピクセル電圧と呼ばれる)は緩和ウィンドウ(図3参照、開放ウィンドウとも呼ばれる)内にある。

高い保持電圧VC_{HOLD_H}または低い保持電圧VC_{HOLD_L}などの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和したIMODは緩和位置にとどまることになり、及びに、作動したIMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VS_Hが印加されたときも、低いセグメント電圧VS_Lが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択されることができる。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いセグメント電圧VS_Hと低いセグメント電圧VS_Lとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。

高いアドレス指定電圧VC_{ADD_H}または低いアドレス指定電圧VC_{ADD_L}などのアドレス指定電圧または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのラインに沿った変調器に選択的に書き込まれることができる。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施形態では、高いアドレス指定電圧VC_{ADD_H}がコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧VS_Hの印加は、変調器がそれの現在の位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧VS_Lの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧VC_{ADD_L}が印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧VS_Hは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VS_Lは変調器の状態に影響しない(すなわち、安定したままである)ことがある。

いくつかの実施形態では、常に変調器の両端間で同じ極性の電位差を引き起こす保持電圧、およびアドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施形態では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用されることができる。変調器の両端間の極性の交番(すなわち、書込みプロシージャの極性の交番)は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。

図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図2の3×3アレイに印加され得、これは、図5Aに示すライン時間60eディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図5A中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外側にある。図5Aに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることができるが、図5Bのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第1のライン時間60aの前に、開放されており、且つ非作動状態に属すると仮定する。

第1のライン時間60aの間に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、及びに開放電圧70に移動し、ならびに低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、および(1,2)および(1,3)は、第1のライン時間60aの間、緩和状態または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)および(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、ならびに、コモンライン3に沿った変調器(3,1)および(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図4を参照すると、コモンライン1または2または3のいずれも、ライン時間60aの間に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので(すなわち、VC_REL-緩和、およびVC_{HOLD_L}-安定)、セグメントライン1および2および3に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。

第2のライン時間60bの間に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定電圧または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)および(3,2)および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70に移動するとき、緩和することになる。

第3のライン時間60cの間に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義された閾値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60cの間に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、ならびにコモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、ならびにコモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。

第4のライン時間60dの間に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン2上の電圧は低いアドレス電圧78に減少される。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部(lower end)を下回り、変調器(2,2)が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は緩和位置にとどまる。コモンライン3上の電圧は、高い保持電圧72に増加し、コモンライン3に沿った変調器を緩和状態のままにする。

最後に、第5のライン時間60eの間に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン3上の電圧は、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧74に増加する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3上に印加されるので、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、セグメントライン1に沿って印加された高いセグメント電圧62は、変調器(3,1)が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第5のライン時間60eの終わりに、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示す状態にあり、他のコモンライン(図示せず)に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧における変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。

図5Bのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持電圧およびアドレス電圧、または低い保持電圧およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると(また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると)、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、且つ開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施形態では、開放電圧は、図5Bに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施形態では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。

上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図6A〜図6Eは、可動反射層14とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施形態の断面図の例を示している。図6Aは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層14が、基板20から直角に延在する支持体18上に堆積される、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、且つコーナーにおいてまたはその近くでテザー(ththers)32に接して支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能(deformable)層34から吊るされる。変形可能層34は、可動反射層14の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続できる。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図6Cに示す実施形態は、変形可能層34によって行われる可動反射層14の機械的機能からの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層14のために用いられる構造設計および材料と、変形可能層34のために用いられる構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。

図6Dは、可動反射層14が反射副層(reflective sub-layer)14aを含む、IMODの別の例を示している。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造上に載る。支持ポスト18は、たとえば、可動反射層14が緩和位置にあるとき、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が形成されるように、下側の静止電極(すなわち、図示のIMODにおける光学スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として働くように構成され得る伝導性層14cと、支持層14bとをも含むことができる。この例では、伝導性層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの一方の面上に配設され、及びに、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の面上に配設される。いくつかの実施形態では、反射副層14aは、伝導性であることができ、且つ支持層14bと光学スタック16との間に配設されることができる。支持層14bは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素(SiON)または二酸化ケイ素(SiO₂)などの、1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施形態では、支持層14bは、たとえば、SiO₂/SiON/SiO₂の3層スタックなど、複数の層のスタックであることができる。反射副層14aと伝導性層14cのいずれかまたは両方は、たとえば、約0.5%の銅(Cu)または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム(Al)合金を含むことができる。誘電支持層14bの上側および下側で伝導性層14a、14cを採用することは、応力のバランスをとり、且つ伝導の向上をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、反射副層14aおよび伝導性層14cは、可動反射層14内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成されることができる。

図6Dに示すように、いくつかの実施形態はブラックマスク構造23をも含むことができる。ブラックマスク構造23は、外乱光または迷光を吸収するために、光学不活性な領域において(たとえば、ピクセル間にまたはポスト18の下方に)形成されることができる。ブラックマスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であることができ、且つ電気的バス(bussing)層として機能するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造23に接続されることができる。ブラックマスク構造23は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成されることができる。ブラックマスク構造23は1つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ブラックマスク構造23は、光吸収器として働くモリブデンクロム(MoCr)層と、スペーサ層(たとえば、SiO₂)と、反射体およびバス層として働くアルミニウム合金とを含み、それぞれ、約30〜80Å、および500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さである。1つまたは複数の層は、たとえば、MoCr層およびSiO₂層の場合は、カーボンテトラフルオロメタン(CF₄)および/または酸素(O₂)、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素(Cl₂)および/または三塩化ホウ素(BCl₃)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされることができる。いくつかの実施形態では、ブラックマスク23はエタロンまたは干渉スタック構造であることができる。そのような干渉スタックブラックマスク構造23では、伝導性の吸収体は、各行または列の光学スタック16における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用されることができる。いくつかの実施形態では、スペーサ層35が、ブラックマスク23における伝導性層から吸収層16aを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。

図6Eは、可動反射層14が自立している、IMODの別の例を示している。図6Dとは対照的に、図6Eの実施形態は支持ポスト18を含まない。代わりに、可動反射層14は、複数の位置において、下方にある光学スタック16に接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るという、十分な支持をもたらす。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック16は、ここでは明快のために、光吸収体16aと誘電体16bとを含む状態で示されている。いくつかの実施形態では、光吸収体16aは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。

図6A〜図6Eに示す実施形態などの実施形態では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施形態では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図6Cに示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成されることができ、且つ作用されることができる得る。たとえば、いくつかの実施形態では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれることができ、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力をもたらす。さらに、図6A〜図6Eの実施形態は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。

図7は、干渉変調器のための製造プロセス80を示す流れ図の一例を示しており、図8A〜図8Eは、そのような製造プロセス80の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施形態では、製造プロセス80は、図7に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図1および図6に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施されることができる。図1および図6および図7を参照すると、プロセス80はブロック82において開始し、基板20上への光学スタック16の形成を伴う。図8Aは、基板20上で形成されたそのような光学スタック16を示している。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり得、光学スタック16の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板20上に、所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施形態では、副層16a、16bのうちの1つは、組み合わせられた導体/吸収体副層16aなどのように、光学的な吸収特性及び伝導特性の両方をともなうように構成されることができる。さらに、副層16a、16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、且つディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行されることができる。いくつかの実施形態では、副層16a、16bのうちの1つは、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または伝導性層)上に堆積された副層16bなどのように、絶縁層または誘電体層であることができる。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされることができる。

プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16上への犠牲層25の形成を伴う。犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で(たとえば、ブロック90において)除去され、したがって、犠牲層25は、図1に示した得られた干渉変調器12には示されていない。図8Bは、光学スタック16上で形成された犠牲層25を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック16上での犠牲層25の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ19(図1および図8Eも参照)をもたらすように選択された厚さの、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a-Si)などの、フッ化キセノン(XeF₂)エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積(PVD、たとえば、スパッタリング)、またはプラズマ強化化学堆積(PECVD)、または熱化学堆積(熱CVD)、またはスピンコーティングなどの、堆積技法を使用して行われ得る。

プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1および図6および図8Cに示すポスト18の形成を伴う。ポスト18の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層25をパターニングすることと、次いで、PVDまたはPECVDまたは熱CVDまたはスピンコーティングなどの、堆積方法を使用して、ポスト18を形成するために開口内に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素)を堆積させることとを含み得る。いくつかの実施形態では、犠牲層に形成された支持構造開口は、ポスト18の下側端部が図6Aに示すように基板20に接触するように、犠牲層25と光学スタック16の両方を通って、下方にある基板20まで延在することができる。代替的に、図8Cに示すように、犠牲層25内に形成された開口は、犠牲層25は通るが、光学スタック16は通らないで、延在することができる。たとえば、図8Eは、光学スタック16の上側表面(upper surface)と接触している支持ポスト18の下側端部を示している。ポスト18、または他の支持構造は、犠牲層25上に支持構造材料の層を堆積させることと、犠牲層25中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることとによって形成され得る。支持構造は、図8Cに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層25の一部分の上で延在することができる。上述のように、犠牲層25および/または支持ポスト18のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行されることができるが、代替のエッチング方法によっても実行されることができる。

プロセス80はブロック88において続き、図1および図6および図8Dに示す可動反射層14などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、1つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金)堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層14は、電気伝導性であり、電気伝導性層(electrically conductive layer)と呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、可動反射層14は、図8Dに示すように複数の副層14a、14b、14cを含み得る。いくつかの実施形態では、副層14a、14cなど、副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学的特性によって選択された高反射性副層を含み得、別の副層14bは、それの機械的特性によって選択された機械的副層を含み得る。犠牲層25は、ブロック88において形成された、部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層14は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層25を含んでいる部分的に作製されたIMODは、本明細書では「非開放(unreleased)」IMODと呼ばれることもある。図1に関して上記で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個々且つ平行ストリップにパターニングされることができる。

プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1および図6および図8Eに示すキャビティ19の形成を伴う。キャビティ19は、(ブロック84において堆積された)犠牲材料25をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、MoまたはアモルファスSiなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ19を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である時間の間、固体XeF₂から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層25をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層25がブロック90の間に除去されるので、可動反射層14は、典型的にはこの段階後に可動となる。犠牲材料25の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたIMODは、本明細書では「開放(released)」IMODと呼ばれることがある。

反射型ディスプレイ、たとえば干渉変調器を含むいくつかのディスプレイは、光源として外乱光を使用できるので、表示される画像は、外乱光の照度による影響を直接受けることがある。たとえば、低照度の外乱光の下で、たとえば暗室内では、ディスプレイは薄暗く見えることがある。高照度の外乱光で照明されるとき、たとえば明るい日光の下では、ディスプレイは明るく見えることがある。さらに、反射型ディスプレイは鏡面反射ディスプレイであり得るので、表示される画像はまた、外乱光の方向による影響も受けることがある。したがって、いくつかの実施形態では、反射型ディスプレイの性能を向上させるために、または、閲覧者の体験を改善するために、補助照明が反射型ディスプレイに与えられることができる。反射型ディスプレイのエネルギー効率を著しく損なうことなく反射型ディスプレイの性能を向上させるために、様々な周辺の照明条件のの下で補助照明の最適レベルを与えることができる、補助照明を制御するために使用可能な照明モデルのいくつかの例について、以下で詳細に説明する。

図9Aは、ディスプレイ面上の鏡面反射の一例を示す。鏡面反射では、有向照明101からの到来光100(たとえば、太陽、室内照明などの1つまたは複数の光源から到来する有向光)は、ディスプレイ面110から単一の方向120に反射する。ディスプレイ面110からの反射は、鏡面反射の方向120において最も明るく見えることができる。到来光100は有向照明101の下で一定方向120に反射するので、鏡面反射ディスプレイは、異なる方向においては異なって見えることがある。たとえば、閲覧者が、点A(鏡面反射の方向120)からディスプレイ面110を見る場合、ディスプレイ面110は、相対的に明るく見えることができる。しかしながら、閲覧者が、点B(鏡面反射の方向120ではない)においてディスプレイ面110を見る場合、ディスプレイ面110は、相対的に薄暗く見えることがある。

図9Bは、ディスプレイ面110上のランバート(Lambertian)反射の一例を示す。ランバート反射では、到来光100は、ディスプレイ面110から実質的にすべての方向121に反射し、ディスプレイ面110の見かけの明るさは、ビューアングルにかかわらずに実質的に同じに見える。たとえば、ディスプレイ面110は、点Aからまたは点Bからディスプレイ面110を観察するとき、実質的に同じ明るさを有する。

図9Cは、拡散照明102で照明された反射型ディスプレイ面110の一例を示す。図9Cに示すように、反射型ディスプレイ面110が拡散照明102(たとえば、表面110上の実質的にすべての方向から到来する光)を用いて照明される場合、到来する拡散光100は、実質的にすべての方向121に反射し、したがって、ディスプレイ面110の明るさは、閲覧者が居る場所にかかわらず、(ディスプレイ面110上の)すべての方向において実質的に同じように見え得る(たとえば、反射型ディスプレイは、拡散照明の環境下でランバート反射特性を有する)。いくつかの実施形態では、ディスプレイ面110上のすべての方向は、最大で2πステラジアンを含む立体角の範囲を含むことができる。ステラジアンは、単位球体の表面上の単位面積によって単位球体の中心において張る立体角として定義されることができる。球体は、4πステラジアンの立体角を張る。したがって、ディスプレイ面110上のすべての方向は、最大で半球の約半分の立体角、たとえば最大で2πステラジアンを含む立体角を有することができる。

反射型ディスプレイはまた、鏡面反射とランバート反射との中間の特性を示すことができる。図9Dは、鏡面反射とランバート反射との中間の反射の一例を示す。図9Dに示すように、到来光100は、方向122(いくつかの実施形態では鏡面反射方向であり得る)の周りの角度の範囲で散乱または反射する。表面110はまた、図9A〜図9Dに示す反射特性の組合せ、たとえば拡散照明および有向照明の環境下での表面110からの反射を、有することができる。表面110の外観(たとえば、明るさ)は、拡散照明および有向照明の量、有向照明を表面で受ける角度、表面110を見る方向、などを含む要因に依存し得る。

「利得(gain)を有するディスプレイ(display with gain)」は、鏡面反射と、鏡面反射とランバート反射との中間の特性、たとえば2πステラジアン未満の角度の範囲内に反射する光、を示し得るディスプレイであることができる。そのようなディスプレイが、鏡面反射に起因する実質的な有向成分を有する場合、ディスプレイが明るさを「得る(gain)」機会が存在することがある。光源が、ディスプレイ面への垂線からいくらかの角度範囲内にあるならば、ユーザは、その利得を利用し得る。図10は、閲覧者140の上方の高角度における有向照明130の一例を示す。図10に示すように、有向照明130からの到来光100は、ディスプレイ210から方向122に向けて反射できるように、ディスプレイ210を照明する。たとえば携帯電話などにおける携帯型ディスプレイに対して、閲覧者は、自然に、有向光122が彼らの目に向かって反射し、且つディスプレイ210が相対的に明るく見えるように、ディスプレイ210を保持する傾向がある。したがって、利得(または有向照明130)を有するディスプレイ210は、最高の明るさを有する反射光の方向122が、閲覧者140の目に向けられるように調整されることができる。

図11は、たとえば、高利得、および低利得、およびランバート特性を有するディスプレイの、鏡面反射方向からのビューアングルの関数としての、ディスプレイの明るさのグラフ図である。ビューアングルは、垂線方向325から、約-90度から約+90度まで変化することができる。ディスプレイの明るさは、カンデラ/m²(「ニット(nit)」と呼ばれることがある)の単位で測定された照度として表現されることができる。トレース310は相対的に高い利得のディスプレイを示し、トレース320は相対的に低い利得のディスプレイを示す。これらの例では、2つのトレース310および320は釣鐘状であり、ビューアングルにおいて、たとえば鏡面反射の方向において最大の明るさを有することができる。相対的に高い利得を示すトレース310は、相対的に低い利得を示すトレース320より大きい最大の明るさを有する。上記で説明したように、閲覧者140は、たとえば、最大の明るさの方向(またはより明るい反射の方向)が閲覧者の目の方を指すようにディスプレイ210を配向することによって、最大の明るさを利用するように、利得を有するディスプレイ210を調整することができる。たとえば、ディスプレイ210は、光源100の角度θ_sourceに対してビューアングルθ_viewを調整するために、(たとえば、垂直方向300に対して測定された)角度θ_displayにおいて調節されることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、垂線方向325からの鏡面反射の角度θ_specularは、垂線方向325からの光源100の角度θ_sourceにおおよそ等しいことができる。これらの実施形態では、鏡面反射方向からのビューアングルΔθは、θ_specula-θ_viewとして表現されることができる。ディスプレイ210の明るさは、たとえば図11に示すように、鏡面反射方向からの角度Δθの関数であることができる。

高照度の拡散照明の環境下、たとえば明るい曇りの日の下で、反射型ディスプレイ210のいくつかの実施形態は、相対的に明るく見えることがある。照度(1平方メートル当たりのルクスまたはルーメンの単位において)は、表面の単位面積上に入射する光束の測度である。低照度の拡散照明の環境下、たとえば暗い曇りの日の下で、反射型ディスプレイのいくつかの実施形態は、相対的に薄暗く見えることがある。上記で説明したように、拡散照明の環境下で、いくつかのタイプのディスプレイは、ランバート反射特性を有することができる。図11のトレース330に示すように、ランバート特性を有する例示的なディスプレイは、たとえ、ビューアングルが約-90度から約+90度まで変化するときでも、実質的に同じように見え得、たとえば、実質的に同じ明るさを有することができる。

照明が相対的に均一であるならば、いくつかのタイプのディスプレイ210は、ランバートディスプレイを超える「利得」の利点を有することができない。加えて、光は、拡散照明の環境下で広範囲の方向に拡散するので、同じ照度の光に対して、拡散照明で照明されたディスプレイは、有向照明で照明されたときより薄暗く見えることがある。したがって、ディスプレイデバイスの様々な実施形態は、補助光源、たとえばフロントライトまたはバックライトなどを介してディスプレイデバイスに与えられる追加の光の量を決定し、且つ制御するために、拡散照明による照明と有向照明による照明との間を区別するために、本明細書で説明するデバイスおよび方法を使用することができる。

図12は、ディスプレイデバイス200の例示的な実施形態を示す。ディスプレイデバイス200は、ディスプレイ210と、本明細書で説明する1つまたは複数の照明モデルに少なくとも部分的に基づいてディスプレイ210に補助光を与えるように構成された補助光源220とを含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス200は、照明モデルたとえば以下で説明する図18A〜図18Dに少なくとも部分的に基づいて、反射型ディスプレイにフロントライトの照度を与えることができる。ディスプレイデバイス200は、さらに、ディスプレイ210を照らす外乱光500の照度を測定する、たとえば測定するように構成されたセンサーシステム230を含むことができる。。ディスプレイデバイス200は、さらに、センサーシステム230と通信しているコントローラ240を含むことができる。たとえば制御用電子回路を含むコントローラ240は、ある補助光の量をディスプレイ210に与えるために補助光源220を調整するように構成されることができる。補助光の量は、センサーシステム230によって測定される照度に少なくとも部分的に基づくことができる。

いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス200は、携帯電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、ブルートゥースデバイス、携帯情報端末(PDAs)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、GPS受信機/ナビゲータ、カメラおよびカメラビューディスプレイ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、電子リーディングデバイス(たとえば、電子リーダー)、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、または任意の電子デバイスのためのディスプレイを含む、本明細書で説明するようなディスプレイ210を含むことができる。ディスプレイ210の形状は、たとえば、長方形であることができるが、正方形または楕円形などの他の形状が使用されてもよい。ディスプレイ210は、ガラス、またはプラスチック、または他の材料から作製されることができる。様々な実施形態では、ディスプレイ210は、反射型ディスプレイ、たとえば、本明細書で説明する反射型干渉変調器または液晶素子を含むディスプレイを含む。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイ210は、半透過型ディスプレイまたは発光型ディスプレイを含む。

ディスプレイデバイス200は、ディスプレイ210に補助光を与えるように構成された補助光源220を含むことができる。いくつかの実施形態では、補助光源220は、たとえば、反射型ディスプレイ用のフロントライトを含むことができる。いくつかの他の実施形態では、補助光源220は、たとえば、発光型または半透過型ディスプレイ用のバックライトを含むことができる。補助光源220は、任意のタイプの光源、たとえば発光ダイオード(LED)であることができる。いくつかの実施形態では、光ガイド(図示せず)が、光源220から光を受けて、且つディスプレイ210の1つまたは複数の部分に光をガイドするために使用されることができる。

図12に示す実施形態では、センサーシステム230は、広範囲の方向からの外乱光500の拡散照度を測定するように構成されることができ、および/または、相対的に狭い範囲の方向からの外乱光500の有向照度を測定するように構成されることができる。本明細書で説明するいくつかの実施形態では、照度、たとえば外乱光500の拡散照度または有向照度を測定するように構成されたセンサーシステム230を利用し得る。本明細書で説明するいくつかの他の実施形態では、外乱光500の拡散照度と有向照度との両方を測定するように構成されたセンサーシステム230を利用し得る。拡散照度は、広範囲の角度からセンサーシステム230に到達する外乱光500、たとえば、最大で約2πステラジアンの立体角を張る方向からディスプレイ210に到達する光、の照度の測度であることができる。有向照度は、2πステラジアン未満の立体角を張る方向からセンサーシステム230に到達する外乱光500、たとえば、以下でより詳細に説明する、1つまたは複数の相対的に狭い円錐角からセンサーシステム230に到達する光、の照度の測度であることができる。いくつかの実施形態では、有向照度は、約2πステラジアンよりも十分に小さい立体角を張る方向からセンサーシステム230に到達する外乱光500の照度の測度であることができる。たとえば、様々な実施形態では、円錐は、約5度〜約60度、たとえば、約5度〜約15度、約15度〜約30度、約30度〜約45度、約45度〜約60度の範囲内の角度幅(全幅)、またはいくつかの他の範囲の角度幅を有し得る。

図13Aは、拡散光センサー231と有向光センサー232とを含む例示的なセンサーシステム230を示す。拡散光センサー231は、拡散照度を測定するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、拡散光センサー231は、全方向性光センサー、たとえば、広範囲の方向からの光(たとえば、実質的にすべての方向からセンサーに入射する光)を感知するインシデンスメーター(incidence meter)であることができる。有向光センサー232は、有向照度を測定するように構成されることができる。図13Bは、例示的な有向光センサー232に対する受光角θ_accの一例を示す。たとえば、有向光センサー232は、たとえば、約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約55度、約60度、またはいくつかの他の角度の受光角θ_accを有する円錐内の方向から到来する光を感受し得る。有向光センサー232は、約5度〜約15度、約15度〜約30度、約30度〜約45度、約45度〜約60度の範囲内、またはいくつかの他の範囲の角度幅の受光角を有する円錐から受ける光を測定することができる。センサーシステム230は、有機センサーまたはナノ粒子センサーを含むことができる。センサーシステム230はまた、フォトダイオード、フォトトランジスタ、および/またはフォト抵抗器を含むことができる。。

図13Cは、複数の有向光センサー232を含む例示的なセンサーシステム230を示す。有向光センサー232のそれぞれは、特定の方向を向けることができ、2πステラジアン未満の、いくつかの実施形態では約2πステラジアンより十分に小さい立体角を張る円錐から受ける光を感受することができる。いくつかの実施形態では、有向光センサー232のうちの1つまたは複数の光感度の方向は、少なくとも部分的にオーバーラップされ得、センサー232のうちの1つが故障した場合にある程度の冗長性が提供され得る。いくつかの他の実施形態では、有向光センサー232のうちの1つまたは複数の光感度の方向は、2つ以上の有向光センサー232からの測定値の補間を介して、有向光源の角度位置の測定を可能にするために、少なくとも部分的にオーバーラップし得る。いくつかの実施形態では、複数の有向光センサー232が配列されてよく、それにより、有向光センサー232に対して相対的に広範囲の角度θ_range(たとえば、最大で約2πステラジアン)にわたって配設される有向光源が測定されることができる。たとえば、図13Cに示すセンサー232の直線的配列(linear array)は、配列の線に沿って最大で約120度、または最大で約140度、または最大で約160度の角度の範囲θrange内の有向光源を測定することができる。いくつかの他の実施形態では、有向光センサー232は、ディスプレイデバイス200に対して期待または予想される方向から到来する有向光源を感受するように配列され得る。

場合によっては、有向光センサー232のそれぞれは、たとえば、約5度、または約10度、または約15度、または約20度、または約25度、または約30度、または約35度、または約40度、または約45度、または約50度、または約55度、または約60度、またはいくつかの他の角度の受光角を有する円錐内の方向から到来する光を感受しうる。他の場合には、有向光センサー232は、異なる角度を有する円錐内の方向から到来する光を感受し得、たとえば、1つの有向光センサーは約40度に対して感受することができ、一方で別の有向光センサーは、約30度に対して感受することができる。いくつかの実施形態では、より狭い受光角を有する有向光センサー232が、予想される有向照度の位置において配列されることができる。いくつかの他の実施形態では、より狭い受光角を有する有向光センサー232およびより広い受光角を有する有向光センサー232からの測定値の補間を介して、有向光源の角度位置の測定を可能にするために、より狭い受光角を有する有向光センサー232が、より広い受光角を有する有向光センサー232とオーバーラップするように配列されることができる。いくつかの実施形態では、複数の有向光センサー232が、たとえば、図13Aに示す拡散光センサー231とともに使用されることができる。いくつかの他の実施形態では、拡散照度は複数の有向光センサー232によって測定されることができ、たとえば、有向光センサー232のそれぞれによって測定された照度の平均値が、有向光センサー232のそれぞれに対するそれぞれの受光角に基づいて重み付けされる。様々な実施形態では、複数のセンサー232は、図13Cに示すように直線的配列で、または2次元配列(たとえば、4×4または5×5配列)で、配設され得る。複数の有向光センサー232は、いくつかの実施形態では、フォトセンサー235またはフォトセンサー配列と組み合わされた、いくつかの開口233またはいくつかの管234として形成されることができる。たとえば、開口233の配列は、ディスプレイデバイス200のカバーの一部分に形成されてよく、及びに、フォトセンサー235は開口233のそれぞれの下に配設されてよい。開口233は、特定の方向を向く細長い開口部として形成されることができ、ならびに、開口233のサイズおよび/または開口角は、(フォトセンサー235またはフォトセンサー配列による)光の受容を特定の角度範囲に制限するために使用されることができる。様々な実施形態はまた、開口233の受光角を制限するためにレンズを含むことができる。

図13Dは、単一の有向光センサー232を含む例示的なセンサーシステムを示す。図13Dの左に示すように、有向光センサー232は、第1の位置において有向照度を測定することができる。有向光センサー232は、複数の方向から光を集めるために傾斜することができる。たとえば、図13Dの右に示すように、有向光センサー232は、第2の位置において、有向照度を測定するために傾斜することができる。様々な実施形態では、有向光センサー232は、垂線方向325から約±90度からの角度θ_tiltで傾斜することができる。有向照度は、異なる傾斜角θ_tiltにおいて有向光センサー232によって測定されることができる。拡散照度もまた、有向光センサー232によって測定されることができ、たとえば、測定された照度のすべてに対して有向光センサー232によって測定された照度の平均値が、異なる傾斜角θ_tiltのそれぞれに対するそれぞれの受光角に基づいて重み付けされる。ディスプレイデバイス200は、センサー232を自動的に傾斜させ得るアクチュエータ(図示せず)を含み得る。

図12に示すように、ディスプレイデバイス200は、さらに、センサーシステム230と通信しているコントローラ240を含むことができる。たとえば制御用電子回路を含むコントローラ240は、測定された照度に少なくとも部分的に基づいて、もしあれば、補助光のある量をディスプレイ210に与えるために補助光源220を調整するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、測定された外乱光500の照度は拡散照度を含むことができる。他の実施形態では、測定された照度は有向照度も含むことができる。

コントローラ240は、コンピュータ可読記憶媒体(たとえば、コントローラ240と通信しているメモリデバイス)から照度の測定を受信できる。コントローラ240は、光源220に、ディスプレイ210に追加する補助照明の調整値を送信できる。照明の調整値は、コントローラ240によって決定された補助光の量に少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、本明細書でさらに説明するように、補助光の量は、外乱光500の照度が第1の閾値を下回るとき、外乱光500の照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままであることができ、または、平均して実質的に増加することができる。また、本明細書で説明するように、補助光の量は、外乱光500の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るとき、外乱光500の照度の増加に応じて、平均して実質的に減少することができる。

いくつかの実施形態では、コントローラ240は、与えられるべき補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスするように構成されることができる。このLUTまたは式は、外乱光500の照度の関数として補助光の量について単調でないモデル(たとえば、図18B〜図18Dに示される例示的な照明モデル)に基づくことができる。このLUTまたは式はまた、表示されているコンテンツ(たとえば、テキスト、画像、またはビデオ)に少なくとも部分的に基づくモデルにも基づくことができる。いくつかの実施形態では、コントローラ240は、光源220を調整するように構成された照明コントローラに補助照明の調整値を送信し得る。

いくつかの実施形態では、照明モデルは、閲覧者の好みに基づいて調整できるデフォルトの照明モデルを提供することができる。たとえば、本明細書で説明するように、照明モデルは、閲覧者の大多数にとっての平均値に基づき得る。閲覧者の好みの違いに対応するために、ディスプレイデバイス200のいくつかの実施形態は、補助光源220によって反射型ディスプレイ210に与えられる補助光の量を閲覧者が調整できるユーザインターフェースをさらに含むことができる。このユーザインターフェースは、図20Bを参照して以下で説明する入力デバイス48に類似した様々な形態、たとえば、ノブ、キーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー(rocker)、タッチセンシティブスクリーン(touch-sensitive screen)、感圧膜または感熱膜(a pressure- or heat-sensitive emnbrane)、またはマイクロフォンであることができる。いくつかのそのような実施形態では、閲覧者は、補助光源220によって反射型ディスプレイ210に与えられる補助照明の量を調整するようにユーザインターフェースを操作することができる。

さらに、ディスプレイデバイス200のいくつかの実施形態は、閲覧者によって調整される周辺の照明条件に対する好みを(たとえば、コントローラ240と通信するメモリデバイス上に)記憶することができる。照明条件に対する閲覧者の好みは、閲覧者の照明モデルを提供するデフォルトの照明モデルを調整するために使用されることができる。異なるまたは同じ周辺の照明条件でディスプレイデバイス200を使用すると、いくつかの実施形態では、閲覧者の好みモデルを更新することができる。したがって、これらの実施形態では、コントローラ240は、与えられるべき補助光の量を与える閲覧者の好みモデルに任意選択でアクセスするように構成されることができる。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書で説明するように、照明モデルは、有向照度および/または拡散照度、および/または有向外乱光源への方向、および/または閲覧者が居る場所に少なくとも部分的に基づくことができる。さらに、いくつかの実施形態では、コントローラ240は、デフォルトの照明モデルを無効にし、且つ外乱光500に実質的に一致するために補助光源220を調整することができる。いくつかの実施形態におけるコントローラ240は、補助光源220をさらに調整するために、センサーシステム230に基づく閉ループ挙動(closed loop behavior)を可能にすることがある。

外乱光500の測定された有向照度および測定された拡散照度に少なくとも部分的に基づいた照明条件を決定するための例示的な方法は、測定された拡散光に対する測定された有向光の比、および、測定された外乱光の照度(たとえば、ルクスで測定された周辺照度)に少なくとも部分的に基づくことができる。コントローラ240は、もしあれば、どれだけの追加の照明が望ましいかを決定し、且つ、決定された追加の照明量に対して補助光源220を設定することができる。

図14Aは、例示的なディスプレイデバイスに対する例示的な実験結果と例示的な照明モデルとを示す。垂直軸は、(1平方メートル当たりのカンデラまたは「ニット」の単位で測定された)ディスプレイの明るさであり、水平軸は、(1平方メートル当たりのルクスまたはルーメンの単位の)周辺の照明の条件を示す。トレース400は、例示的なディスプレイデバイス200に対する最適可読性、たとえば、最適視力の推定値を示す。トレース410は、補助光源がゼロに設定された例示的なディスプレイデバイス200を示す。トレース420は、補助光源が40ニットに設定された例示的なディスプレイデバイス200を示す。高照度の環境下、たとえば、晴れおよび/または明るい曇りの条件の下では、追加の照明は要望され得ず、それによって、補助光源220は、ゼロ(または十分に小さい値)に設定されることができる。拡散照度がほとんどない環境下、たとえば、暗い曇りの条件に対しては、追加の照明が要望され得、それによって、補助光源220は、光源220によって生成されることができる最大の光量に一致するかまたは等しい値に設定されることができる。高い有向照度の環境、たとえば、オフィス環境に対しては、追加の照明は要望され得ず、それによって、補助光源220は、ゼロ(または十分に小さい値)に設定されることができる。有向照度がほとんどない環境、たとえば、家環境に対しては、追加の照明が要望され得、それによって、補助光源220は、周辺の照明条件の下で容易に閲覧可能なディスプレイを供給するのに十分な値に設定されることができる。図14Aに示すように、ディスプレイデバイス200のいくつかの実施形態に、ある量の補助光を与えることによって、ディスプレイデバイス200の明るさは、最適可読性の条件、たとえばトレース400に近づくことができる。図14Aに示す例示的な照明モデルでは、補助照明のこの値は40ニットである。図14Aに示す例示的な補助照明モデルは、明るさと電力使用との間を最適化できるので、エネルギーを節約し得る。したがって、いくつかの実施形態は、広範囲の周辺の照明条件の下で、十分に明るいディスプレイを提供することができる。加えて、バッテリー電源式ディスプレイデバイス200に対するバッテリー寿命が、延長され得る。

図14Bは、フロントライト源を使用しない反射型ディスプレイデバイスと比較して、相対的に明るく見える例示的な反射型ディスプレイデバイスに対する、例示的な実験結果と例示的な照明モデルとを示す。図14Aを参照しながら説明した例と同様に、高照度の環境下、たとえば、晴れ、および/または、明るい曇りの条件の下では、追加の照明はほとんどまたはまったく要望され得ないので、補助光源220はゼロ(または十分に小さい値)に設定されることができる。また、図14Aに示す例と同様に、拡散照度がほとんどない環境、たとえば、暗い曇りの条件では、補助光源220は、光源220によって生成することができる最大の光の量までの間または等しい値に設定されることができる。高い有向照度の環境、たとえば、オフィス環境に対しては、明るいディスプレイのために追加の照明が要望され得、それにより、補助光源220は、光源220によって生成されることができる最大光量以下、または最大光量と等しい値に設定されることができる。有向照度がほとんどない環境、たとえば、家環境に対しては、より多くの追加の照明が同様に要望され得、それにより、補助光源220は、図14Aのディスプレイに対して決定されたものよりも高い値、たとえば60ニット設定されることができる。図14Bのディスプレイデバイスは、図14Aのディスプレイデバイスよりも多くの補助光を使用できるので、図14Bのディスプレイデバイスは、図14Aのディスプレイデバイスより明るく見えることができる。しかしながら、補助光をほとんど使用しないことによって、図14Aのディスプレイデバイスは、図14Bのディスプレイデバイスと比較して、電力をあまり消費せず、且つエネルギーを節約し、且つ延長されたバッテリー寿命を有する。図14Aおよび図14Bを参照しながら説明した例示的な補助照明モデルは、例示として意図されており、制限するものではない。ディスプレイデバイス200のいくつかの他の実施形態では、他の補助照明モデルが使用されることができる。

図15Aは、ディスプレイデバイス200に追加するための補助光の量を決定するために、いくつかの実施形態で使用されることができる例示的なルックアップテーブルを示す。たとえば、図15Aの例示的なルックアップテーブルは、外乱光500の拡散照度と有向照度の両方を決定できるセンサーシステム230を利用するいくつかの実施形態で使用されることができる。ルックアップテーブルは、いくつかの実施形態では、たとえば、図14Aおよび図14Bの実験データに少なくとも部分的に基づいて生成されることができる。ルックアップテーブルのx座標は、外乱光の照度(たとえば、外乱光の拡散成分の照度)を表すことができる。y座標は、拡散光の量に対する有向光の量の比を表すことができる。任意のx-y座標における例示的なルックアップテーブル内の値は、ディスプレイに追加される補助光の量(単位ニット)である。この例では、非常に低照度の外乱光(ルックアップテーブル内で「40」で表される、たとえば、家環境)に対して、追加の照明が要望され得る一方で、拡散光に対する有向光の比にかかわらず、非常に高い照度の外乱光に対しては、要望され得ない(ルックアップテーブル内で「0」で表される、たとえば、効率のよいディスプレイに対する晴れの環境またはオフィス環境)。これらの両極端の間では、外乱光の同じ照度条件(たとえば、ルクス)に対しては、拡散光に対する有向光のより高い比によるよりも、拡散光に対する有向光のより低い比によって、ディスプレイデバイス200が照明されるとき、より多くの追加の光を有することが要望され得る(テーブルの上部におけるより低い値、たとえば家環境、と比較して、テーブルの下部におけるより高い値、たとえば暗い曇りの環境によって表される)。

いくつかの実施形態では、拡散光センサー231は、拡散照度、たとえばx座標を測定することができる。有向光センサー232は、有向照度を測定することができる。測定された拡散照度および測定された有向照度を使用して、コントローラ240は、測定された拡散照度に対する測定された有向照度の比、たとえばy座標を決定できる。次いで、コントローラ240は、外乱光の量(たとえば、拡散照度)と、拡散外乱光に対する有向光の比(たとえば、拡散照度に対する有向照度の比率)とに少なくとも部分的に基づいて、どれだけの補助光をディスプレイデバイス200に追加するかを決定するために、上記で説明したルックアップテーブルに概して類似し得るルックアップテーブルを使用し得る。

いくつかの他の実施形態では、コントローラ240は、ディスプレイデバイス200の補助光源220をいかにして調整するかを決定するために、式(またはアルゴリズム)を使用し得る。たとえば、拡散光の量および有向光の量は、式への入力の一部であり得る。いくつかの実施形態では、式はまた、測定された有向光源の一部または全部の(または推定もしくは仮定された)位置に依存し得る。式は、図15Aに示すものと非常に類似するかまたは同一の、あるいは異なる、調整された補助光のレベルを生じ得る。

図15Bは、利得を有するディスプレイデバイスに対する鏡面反射方向からのビューアングルの関数として、(任意単位における)相対強度のグラフ図である。上記で説明したように、鏡面反射方向からの角度Δθは、θ_specular-θ_viewとして表現されることができる。利得を有するいくつかのディスプレイでは、鏡面からのより大きな角度におて(たとえば、より大きなΔθを有して)配置された有向光源は、鏡面からのより小さな角度において(たとえば、より小さなΔθを有して)配置された有向光源より、閲覧者に対してより小さい相対強度を与える傾向があり得る。図15Bは、2つの有向光源502および504が存在する一例を示す。他の例では、たとえば、ゼロ、1、3、またはそれ以上など、異なる数の有向光源が存在し得る。鏡面反射方向からΔθ₁において配置された有向光源502は、I₁の強度を有し、及びに、鏡面反射方向からΔθ₂において配置された有向光源504は、この例ではΔθ₂<Δθ₁であるので、I₁より大きいI₂の強度を有する。図15Bに示す例では、閲覧者によって観察されるディスプレイデバイス200の強度Iは、I₁、およぼI₂、およびI_diffuseの和として表現されることができ、ここで、I_diffuseは拡散照度の強度である。

いくつかの実施形態では、N_s個の有向光源を有するディスプレイデバイス200の強度Iを決定するための一般的な式は、

として表現され得る。
ここで、I_k(Δθ_k)は、角度Δθ_kにおいて設置されたN_s個の有向光源のそれぞれからの強度である。強度I_kは、概して、様々な実施形態において、図11および図15Bに示す例示的な強度曲線に類似し得る。この方程式の右辺の加算は、全ての有向照明I_directedの推定値であることができる。ディスプレイデバイス200がどれだけ明るく見えるか(たとえば、強度I)を決定することによって、所望の補助光の量が、様々な実施形態において、I、I_directed、I_diffuse、I_directed/I_diffuse、などのうちの1つまたは複数に少なくとも部分的に基づいて決定されることができる。

上記の例は、反射型ディスプレイの一例に対するルックアップテーブルおよび式(たとえば、低照度を有する外乱光に対する追加の照明)を提供するが、ルックアップテーブルおよび/または式は、発光型または半透過型ディスプレイに対して提供されることができる。たとえば、発光型LCDは、光源としてバックライトを使用することがあるが、外乱光が反射して閲覧者の目に入るならば、ルックアップテーブルまたは式は、コントラストを低く保つためにバックライトをどれだけ調整するか、たとえば、外乱光が高照度であるとき、ディスプレイに対して追加の光をどれだけ増加させるか、または、外乱光が低照度であるとき、ディスプレイから光をどれだけ減少させるか、を提供することができる。たとえば、発光型ディスプレイ、たとえばバックライトを有する透過型液晶ディスプレイまたは直接発光する有機発光ダイオード(OLED)タイプは、外乱光の照度による影響を受けることができる。バックライトの明るさが実質的に一定の場合、ディスプレイの明るさも実質的に一定であることができる。しかしながら、外乱光が低照度を有し、たとえばバックライトの明るさよりも低い強度、の環境において使用されるとき、外乱光とバックライト出力との間の差は大きく、ディスプレイの画像が非常に明るく見え得る。逆に、外乱光が高照度を有し、たとえばバックライトの明るさよりも高い強度、の環境において使用されるとき、外乱光とバックライト出力との間の差は小さく、ディスプレイ上の画像が余りに薄暗く見え得る。さらに、ディスプレイ全体から反映される外乱光の寄与によって、表示される画像の暗領域と明領域との間のコントラストが劣化し得る。この場合にバックライトの強度を増加させることは、画像のより明るい領域の強度を選択的に増強し、且つ許容可能なコントラストを維持する働きをする。

したがって、発光型ディスプレイまたは半透過型ディスプレイを組み込んだいくつかの実施形態では、本明細書で説明するセンサーシステム230は、外乱光500の照度を検出できる。そのような実施形態では、バックライトの強度は、外乱光500の照度に少なくとも部分的に基づいて自動的に調整されることができる。たとえば、外乱光500の照度(たとえば、平方メートル当たりルクスまたはルーメン単位で測定される)が低いとき、バックライトの明るさ(たとえば、平方メートル当たりニットまたはカンデラ単位で測定される)は、上記で説明した差を減少させ、且つ電力を節約するために、より低い量に調整されることができる。一方、外乱光500の照度が高いとき、バックライトの明るさは、上記で説明した許容可能なコントラストを維持するために、より高い量に調整されることができる。

図16は、発光型ディスプレイデバイスに対する2つの例示的な照明モデルを示す。トレース510およびトレース520は、(任意単位における)全てのバックライトの強度の2つの応答を、発光型ディスプレイデバイスに対する周辺の照明(ルクスで測定される)の関数として表す。これらの例では、周辺の照明が増加するにつれて、バックライトの強度は、バックライトが最大値に到達するまで、ディスプレイの強度を増加させるように調節されることができる。トレース510は、トレース520によって表されるグレア状態(glare situation)よりコントラストが高い、より高いグレア状態を表す。より高いグレアを克服するために、発光型ディスプレイのバックライトは、より低いグレア状態(たとえば、トレース520に追従)よりも速い速度(たとえば、トレース510に追従)で増加されることができる。ディスプレイデバイスがどれほど明るく見えるかを決定することによって、バックライトは、ディスプレイに対して光を増加させるかまたはディスプレイから光を減少させるように調整されることができる。図16のトレース510および520は直線状であるが、他の実質的に増加する曲線、たとえば指数曲線または対数曲線、もいくつかの実施形態で使用されることができる。

有向外乱光源がディスプレイデバイス200に近いとき、様々な実施形態は、有向光の最も明るい源の方向を発見または推定することによって、外乱光源の方向を突き止めることができる。たとえば、ディスプレイデバイス200は、有向光センサー232によって検出された、異なる方向から到来する光の照度を重み付けすることによって、外乱光源の方向を突き止めることができる。たとえば、方向は、有向光源への推定角度(たとえば、図13Cに示す例示的な直線的配列を介して測定される)として、または推定角度のペア(たとえば、2次元センサー配列に対する高度角と方位角)として決定され得る。拡散光に対する有向光の比と、外乱光の照度と、有向光源の方向とに少なくとも部分的に基づいて、コントローラ240は、補助光源220を調整するように構成されることができる。

さらに別の実施形態では、ディスプレイデバイス220は、有向光源が存在するときに、推測される閲覧者が居る場所を決定できる。この実施形態は、閲覧者が居る場所を決定するために、後ろ向きの低解像度カメラ(たとえば、低解像度の画像センサーアレイ上の光を撮像するように構成された広角レンズ)を含むことができる。図13Cに示す有向光センサー232の2次元配列(低解像度カメラのように働くことができる)はまた、閲覧者の方向を検出するために使用されることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、閲覧者は、ディスプレイに対して垂線から数度外れ、少し後方に傾いているものと推定されることができる。いくつかの実施形態では、低解像度カメラは、閲覧者がその方向からの外乱光の一部を阻止することによって生じる、ディスプレイの前の「暗領域(dark spot)」の位置を特定することによって、閲覧者の位置を特定できる。

場合によっては、コントローラ240は、(たとえば、閲覧者の手中のディスプレイを手動で方向付けることによって)有向光源が閲覧者の目に向かって反射するように、閲覧者が、ディスプレイデバイス200を最適(またはほぼ最適)な位置に動的に調整したものと仮定し得る。図11および図15Bに示すように、ディスプレイデバイス200は、光源100の角度に対してビューアングルθ_viewを調整するために、(たとえば、垂直方向300に対して測定された)角度θ_displayにおいて調節されることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ200の角度θ_displayは、垂直位置300から約45度、または約43度と約47度との間、または約40度と約50度との間、または約35度と約55度との間にあるものと仮定されることができる。屋内で使用される場合、最も明るいビューアングルは、垂線方向325から約15度と約30度との間、または約17度と約28度との間、または約20度と約25度との間であるものと仮定されることができる。屋外で使用される場合、最も明るいビューアングルは、垂線方向325から約30度と約45度との間、または約33度と約43度との間、または約35度と約40度との間であるものと仮定されることができる。図13Bに示すように、例示的なセンサーシステム230に対する受光角θ_accは、ディスプレイデバイス200の方向に基づいて変化することができる。たとえば、ディスプレイデバイス200の角度θ_displayが、垂直位置300から約45度にある場合、センサーシステムに対する受光角θ_accは、約40度であることができる。

拡散光に対する有向光の比と、外乱光の照度と、有向光源への方向と、有向光源の位置に対して推測、または推定、または測定された閲覧者が居る場所とに少なくとも部分的に基づいて、コントローラ240は、補助光源220をそれに応じて調整するように構成されることができる。たとえば、上記で説明したように、いくつかの実施形態は、全強度、および有向強度、および拡散強度を決定するために、式(1)を使用し得る。

図17Aは、ディスプレイの照明を制御する例示的な方法を示す。図17Aでは、方法1000は、たとえば、外乱光500の拡散照度および有向照度を測定できるセンサーシステム230を利用でき、本明細書で説明するディスプレイデバイス200の様々な実施形態と適合する。たとえば、方法1000は、コントローラ240によって実施されることができる。方法1000は、ブロック1010で示すように、広範囲の方向からの外乱光500の拡散照度を測定するステップを含む。たとえば、拡散光センサー231は、ブロック1010で説明する測定を行うために使用されることができる。方法1000は、ブロック1020で示すように、相対的に狭い範囲の方向からの外乱光500の有向照度を測定するステップをさらに含む。たとえば、有向光センサー232は、ブロック1020で説明する測定を行うために使用されることができる。ブロック1030で示すように、方法1000は、照度条件(たとえば、外乱光500の測定された有向照度および/または測定された拡散照度)に少なくとも部分的に基づいて、補助光源220を調整するステップをさらに含む。たとえば、いくつかの実施形態では、コントローラ240は、外乱光の有向照度の測定値と拡散照度の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、追加の照明条件を決定できる。コントローラ240は、コンピュータ可読記憶媒体(たとえば、コントローラと通信しているメモリデバイス)から有向照度および拡散照度の測定値を受信できる。コントローラ240は、光をディスプレイ210に与えるように構成された光源220に、照明の調整値を送信できる。照明の調整値は、コントローラ240によって決定された追加の照明条件に少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、照明の調整値は、光源220によって与えられる照明が増加または減少されるべき量を含み得る。いくつかの実施形態では、コントローラ240は、光源220を調整するように構成された照明コントローラに追加の照明条件を送信し得る。

いくつかの実施形態では、補助光源220を調整するステップは、測定された拡散照度に対する測定された有向照度の比に少なくとも部分的に基づく。図17Aに示すように、方法1000はまた、随意のブロック1022で示す、外乱光500の方向を測定するステップを含むことができる。同じく図17Aに示すように、方法1000はまた、随意のブロック1023で示す、ディスプレイ210の閲覧者が居る場所を測定するステップを含むことができる。したがって、ブロック1030で示す補助光源220を調整するステップはまた、有向外乱光源への方向および/または閲覧者が居る場所に基づくものであることができる。

図17Bは、ディスプレイの照明を制御する別の例示的な方法を示す。例示的な方法2000は、コントローラ240によって実行されることができる。ブロック2010で示すように、方法2000は、外乱光500についての方向および強度の情報を集めるステップを含むことができる。外乱光500についての方向および強度の情報を集めるステップは、たとえば、図17Aのブロック1010で説明したように、広範囲の方向からの外乱光500の測定された拡散照度を集めるステップを含むことができる。外乱光500についての方向および強度の情報を集めるステップはまた、たとえば、図17Aのブロック1020で説明したように、相対的に狭い範囲の方向における外乱光500の測定された有向照度を集めるステップを含むことができる。外乱光500の照明が実質的に拡散である場合、ディスプレイ面の明るさは、(たとえば、ランバート反射特性を示して)ディスプレイ面上の全方向において実質的に同じように見える。補助光が要望される場合、方法のいくつかの実施形態は、ブロック2040で示すように、拡散照度に少なくとも部分的に基づいて補助光源220を調整するステップを含むことができる。たとえば、方法2000のいくつかの実施形態は、以下でさらに説明する、単調でない照明モデルに基づいて反射型ディスプレイのフロントライト源を調整するステップを含むことができる。以下でまたさらに説明する別の例として、方法2000のいくつかの実施形態は、外乱光の照度が第1の閾値を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、補助光の量が平均して実質的に同じままである、または、平均して実質的に増加する照明モデルに基づいて、フロントライト源を調整するステップを含むことができる。そのような一例では、フロントライト源を調整するステップはまた、外乱光の照度が、第1の閾値以上である第2の閾値を上回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、補助光の量が平均して実質的に減少する照明モデルに基づくことができる。一方、補助光が要望されない場合、いくつかの実施形態は、ブロック2050で示すように、補助光源をゼロ(または十分に小さい値)に設定するステップを含むことができる。

外乱光500の照明が有向成分を有する場合、ディスプレイは、鏡面反射と、鏡面反射とランバート反射との中間の特性とを示し得、たとえば、利得を有するディスプレイを示し得る。補助光が要望される場合、方法のいくつかの実施形態は、ブロック2030で示すように、外乱光の有向照度および/または拡散照度に少なくとも部分的に基づいて補助光源220を調整するステップを含むことができる。一方、補助光が要望されない場合、いくつかの実施形態は、ブロック2050で示すように、補助光源220をゼロ(または十分に小さい値)に設定するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、方法2000はまた、随意のブロック2022で示す、外乱光500の方向を測定するステップを含むことができる。これらの実施形態では、ブロック2030で補助光源220を調整するステップはまた、外乱光500の方向に基づくことができる。いくつかの実施形態では、方法2000は、随意のブロック2023で示す、閲覧者が居る場所を測定するステップを含むことができる。これらの実施形態では、ブロック2030で補助光源220を調整するステップはまた、仮定、推定、または測定された閲覧者が居る場所に基づくことができる。

いくつかの実施形態は、エネルギー効率の良いディスプレイデバイス、たとえば電力消費量の低い「環境に優しい」品質の、ディスプレイデバイスを提供し、ディスプレイの閲覧者にとって許容可能な明るさの快適度も提供する、1つまたは複数の照明モデルに基づくことができる。たとえば、いくつかの実施形態は、反射型ディスプレイに補助光を与えるためにフロントライトを含むことができる。これらの実施形態はまた、反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度(たとえば、拡散照度、または有向照度、または拡散照度と有向照度の両方)を測定するためにセンサーシステムも含むことができる。図18Aは、反射型ディスプレイに対する例示的な照明モデルを示す。図18Aに示すように、例示的な照明モデルは、周辺の照明(たとえば、ルクスの単位で測定される周辺の照明の量)の関数としてフロントライト照度(たとえば、フロントライトによってディスプレイ照度に追加される、ニットの単位で測定される補助光の量)として表されることができる。図18Aのトレース540によって示されるように、反射型ディスプレイに対する単純な照明モデルは、周辺の照明が増加するにつれて単調に減少する補助光を与え得る。たとえば、相対的に少ない周辺の照明がある暗い環境の下で、補助光の量は、ディスプレイに当たる多量の外乱光の欠如を補償するために相対的に高いことがあり得る。追加の外乱光が利用可能になるとき、フロントライトからの補助光の量が単調に減少することができる。

図18Bは、様々な照明環境(たとえば、「暗」、「家」、「オフィス」、および「屋外」)の下で様々な媒体に対する許容できる快適度を有するディスプレイを生成した、反射型ディスプレイに対する補助光の量を決定するように求められた10人の閲覧者の試験の結果を示すグラフである。この例示的な試験では、厚さ0.5mmのフロントライトを有する対角5.7インチのExtended Graphics Array(XGA)反射型ディスプレイを使用した。ディスプレイの前側は、反射防止且つアンチグレア(AR/AG)コーティングを有する積層された厚さ1.1mmのカバーガラスを含んでいた。周辺の照明(ルクス単位)は、図18Bに示される例示的な照明環境に対応することができる。たとえば、約0ルクスは例示的な「暗」照明環境に対応でき、約177ルクスは例示的な「家」照明環境に対応でき、約393ルクスは例示的な「オフィス」照明環境に対応でき、約977ルクスは例示的な「屋外」照明環境に対応することができる。図18Bは、周辺の照明(たとえば、異なる照明環境)の関数としてフロントライト照度(たとえば、10人の閲覧者の各々によって選択される、ニット単位の補助光の量)を示す。10人の閲覧者の各々の反応は、様々な記号によって表されることができる。閲覧者に示される様々な媒体は、カラー写真、テキスト、およびビデオを含んでいた。

以下のTable 1(表1)は、図18Bに示される試験の例示的な結果の最小値、最大値、および分位数を示す。以下のTable 2(表2)は、同じ結果に対する統計学的パラメータ(平均値および標準偏差を含む)を示す。

例示的な結果は、図18Bに示される箱ひげ図(box plots)を用いて示される。説明を簡単にするために、図18Bの箱ひげ図の様々な特徴について、「家」照明環境に対する箱ひげ図のみを参照して示される参照番号を使用して説明することに留意されたい。「暗」照明環境、「オフィス」照明環境、および「屋外」照明環境に対する箱ひげ図の対応する特徴は、図18Bから明らかであるはずである。図18Bの箱ひげ図は、照明環境の各々に対する所望の補助照明の量に対する下側の線600と上側の線700とを含む。線600および700は、隣接値、たとえば下側内堀より上のデータセット内の最小値、および、上側内堀より下のデータセット内の最大値をそれぞれ表すことができる。堀とは、データの幅(spread)の1きざみ外側、たとえば、箱の端625および675(すなわち「ヒンジ」)の1きざみ外側の値と定義されることができる。たとえばこの例で使用される1きざみは、箱の端625と675との間の差の1.5倍(たとえば、上部ヒンジと下部ヒンジとの間の差であることができるH幅の1.5倍)であることができる。線600および700は、データの外れ値を識別する助けとなることができる。たとえば、この試験では、「家」環境および「屋外」環境の場合、上方の隣接値よりも大きい点、たとえば上側の線700の上にある点は、外れ値と見なされることができる。この試験の「暗」環境および「オフィス」環境の場合、外れ値がないように思われ、たとえば、データは、線600および700によって表される隣接値に収まる。他の例示的な試験では、結果は、ヒストグラムまたはデータの統計学的提示のための他の道具を用いて表され得るまたは分析されることができる。

下側の線600と上側の線700の中に置かれた箱は、データの25パーセンタイル値および75パーセンタイル値における補助照明の量を示し、箱の下端625は25パーセンタイル値を表し、箱の上端675は75パーセンタイル値を表す。たとえば、「家」環境では、この試験における閲覧者の25%は約12.6ニットの補助照明を所望し、75%は約20.1ニットの補助照明を所望した。箱内の横線650は50パーセンタイル値(中央値)を表す。たとえば、「家」照明環境における補助照明の中央量は約15.6ニットであった。たとえば約800ルクスよりも高い、「屋外」照明環境の下では、多数の閲覧者は補助光を所望しなかった。たとえば、「屋外」照明環境において、補助照明を所望したのは、10人の閲覧者のうちわずか1人(たとえば、「-」という記号によって表される閲覧者8)であった。たとえば約250ルクスよりも高い、「オフィス」照明環境の下では、何人かの閲覧者、たとえば閲覧者の25%〜約半分は補助光を所望しなかった。本明細書で説明するように、閲覧者の好みは、1つまたは複数の照明モデルに基づくディスプレイデバイスのいくつかの実施形態において、対応されることができる。

上記の結果に基づいて、図18Aに示される単純なモデルよりも良い照明モデルを開発した。そのような照明モデルの一例が、図18Bのトレース550によって示されている。トレース550の全体的な形状は、平均(平均値)の試験データを結んだトレースセグメント550aおよび550bに基づく「逆V形」の形状である。図18Aに示される例示的な照明モデルとは対照的に、図18Bを参照して説明する試験の結果は、平均的な閲覧者によって好まれる補助光の量が単調でなく、且つ暗環境(たとえば、この試験では約0ルクス)ではなく、家環境(たとえば、この試験では177ルクス)においてピーク値を有するという予期しない結果を示す。この試験におけるピーク値は、家環境では約17ニット(たとえば、「逆V形」の頂点における値)であったが、暗環境における平均値は約13ニットであった。

この例示的な照明モデルでは、トレース550のトレースセグメント550aによって示されるように、「暗」照明環境および「家」照明環境という下方範囲(たとえば、約177ルクス未満)において照度のレベルを増加させる場合、補助光の量は増加した。前述のように、家環境では(たとえば、約177ルクスの周辺の照明では)、補助光の量は、補助光の約17ニットのピーク値に増加した。トレース550のトレースセグメント550bによって示されるように、「オフィス」照明環境および「屋外」照明環境の場合の照度のより高い範囲(たとえば、約177ルクスを超える)では、周辺照度のレベルが増加するにつれて、補助光の量は減少した。この試験では、上記で説明したように、屋外照明環境の場合、閲覧者の多くは補助照明を選択しなかった。したがって、いくつかの照明モデルでは、補助光の量は、上方の照度閾値(たとえば、場合によっては約500ルクス)より上では、ゼロに設定されることができる。

図18Cは、反射型ディスプレイに対する例示的な照明モデルを示す。図18Cの例示的な照明モデルは、いくつかの「逆V形」照明モデルの一般的な特性の一部分を示す。トレース570は、周辺の照明(たとえば、ルクス単位の周辺の照明の量)の関数としてフロントライト照度(たとえば、反射型ディスプレイに与えるための、ニット単位の補助光の量)を示す。トレース570のトレースセグメント570aによって示されるように、周辺の照明の第1の閾値T₁より下の少なくともいくつかの照度では、補助光の量は、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に増加することができる。たとえば、L₁は、周辺の照明が第1の閾値T₁であるときにディスプレイに追加する補助光の量を表す。L₀(この例では0ニット)は、周辺の照明が約0ルクスであるときにディスプレイに追加する補助光の量を表す。図18CのL₀は0ニットであると示されているが、L₀は、L₁よりも小さい、たとえば約0ニットからL₁の、何らかの値であることができる。

この例示的な照明モデルでは、補助光の量は、外乱光の照度を約0からT₁に増加させることに応じて、L₀からピーク値のL₁まで平均して実質的に増加することができる。平均して実質的に増加するとは、本明細書で用いる場合、ある範囲の値にわたって、範囲の一部分に対する補助光の量は減少してもよいが、補助光の量は、この範囲にわたって平均して増加することを意味することができる(たとえば、この量は、この範囲にわたって平均して増加し、範囲全体にわたって単調に増加してもよいが、単調に増加する必要はない)。いくつかの実施形態では、第1の閾値T₁は、約100ルクスと約300ルクスとの間、たとえば、約100ルクス、約200ルクス、または約300ルクスであることができる。いくつかの実施形態では、第1の閾値T₁は、約100ルクスと約200ルクスとの間、たとえば、約125ルクス、約150ルクス、または約175ルクスであることができる。さらに、いくつかの実施形態では、第1の閾値T₁は、約200ルクスと約300ルクスとの間、たとえば、約225ルクス、約250ルクス、または約275ルクスであることができる。T₁における補助光の量またはL₁のピーク値は、約15ニットと約35ニットとの間、たとえば、約15ニット、約20ニット、約25ニット、約30ニット、約35ニットとすることができ、またはフロントライトによって与えられ得る最大限の光であることができる。

いくつかの実施形態に対して周辺照度を0からT₁に増加させるにつれて補助光が増加する率は、約0ニット/ルクスと約0.05ニット/ルクスとの間、たとえば、約0.01ニット/ルクス、または約0.013ニット/ルクス、または約0.02ニット/ルクス、または約0.023ニット/ルクス、または約0.03ニット/ルクス、または約0.033ニット/ルクス、または約0.04ニット/ルクス、または約0.043ニット/ルクス、または約0.05ニット/ルクスであることができる。いくつかの実施形態では、周辺照度を0からT₁に増加させるにつれて補助光が増加する率は、約0ニット/ルクスと約1ニット/ルクスとの間、たとえば、約0.06ニット/ルクス、約0.07ニット/ルクス、約0.08ニット/ルクス、約0.09ニット/ルクス、または約1ニット/ルクスであり得る。いくつかの実施形態では、トレースセグメント570aは、図18Cに示されるように、実質的に直線状であることができる。いくつかの他の実施形態では、トレースセグメント570aは、何らかの他の実質的に増加する形状、たとえば指数曲線または対数曲線であることができる。トレースセグメント570aは、単調に増加してもよいが、単調に増加する必要はない。

様々な実施形態では、トレース570のトレースセグメント570pによって示されるように、外乱光の照度が第1の閾値T₁と第2の閾値T₂との間にあるとき、ピーク値L₁における補助光の量は、平均してほぼ同じであることができる。平均してほぼ同じとは、本明細書で用いる場合、ある範囲の値にわたって、範囲の一部分に対する補助光の量は増加または減少してもよいが、補助光の量は、この範囲にわたって平均してほぼ同じであることを意味することができる。

図18Cに示されるように、第2の閾値T₂は第1の閾値T₁よりも大きい。たとえば、第1の閾値は約100ルクスよりも大きくすることができ、第2の閾値は約500ルクスよりも小さくすることができる。一例として、T₁は約150ルクスであることができ、第2の閾値T₂は約300ルクスであることができる。別の例として、第1の閾値T₁は約150ルクスよりも大きくすることができ、第2の閾値T₂は約300ルクスよりも小さくすることができる。一例として、T₁は約175ルクスであることができ、第2の閾値T₂は約225ルクスであることができる。これらの実施形態では、外乱光の照度が第1の閾値T₁と第2の閾値T₂との間であるとき、補助光の量は、平均してほぼ同じ量であることができる。たとえば、第1の閾値T₁と第2の閾値T₂との間の補助光570pの量は、約15ニットと約35ニットとの間、たとえば、約15ニット、約20ニット、約25ニット、約30ニット、約35ニットでほぼ同じとすることができ、またはフロントライトによって与えられることができる最大限の光であり得る。

いくつかの他の実施形態では、第1の閾値T₁と第2の閾値T₂との間の補助光570pの量は、L₁における単一のピーク値を含むことができる。たとえば、第2の閾値T₂は第1の閾値T₁に等しくすることができる。いくつかのそのような照明モデルでは、ピークT₁=T₂の位置は、約100ルクスと約300ルクスとの間であることができる。たとえば、第1の閾値T₁および第2の閾値T₂は、または約100ルクス、または約125ルクス、または約150ルクス、または約175ルクス、または約200ルクス、または約225ルクス、または約250ルクス、または約275ルクス、または約300ルクスであり得る。これらの実施形態では、補助光の量は、外乱光の照度に対してピーク値L₁に到達することができる。ピーク値L₁は、たとえば、約20ニットと約40ニットとの間、たとえば、約20ニット、または約25ニット、または約30ニット、または約35ニット、または約40ニットであることができる。補助光の量のピーク値L₁は、いくつかの例では、フロントライト源によって与えられることができる最大限の光に対応することができる。

同様に図18Cにおいてトレース570のトレースセグメント570bによって示されるように、補助光の量は、外乱光の照度が第2の閾値T₂を上回るとき、少なくともいくつかの照度に対する外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に減少することができる。たとえば、L₁は、周辺の照明がT₂(この例では、補助光の量はT₁の場合と同じである)であるときにディスプレイに追加する補助光の量を表す。L₀は、周辺の照明が、T₂よりも大きいT_Uであるときにディスプレイに追加する補助光の量(この例では、補助光の量は約0ニットである)を表す。補助光の量は、外乱光の照度をT₂からT_Uに増加させることに応じて、L₁からL₀まで平均して実質的に減少することができる。平均して実質的に減少するとは、本明細書で用いる場合、ある範囲の値にわたって、範囲の一部分に対する補助光の量は増加してもよいが、補助光の量は、この範囲にわたって平均して減少することを意味することができる(たとえば、この量は、この範囲にわたって平均して減少し、範囲全体にわたって単調に減少してもよいが、単調に減少する必要はない)。

いくつかの実施形態では、第2の閾値T₂は、約100ルクスと約500ルクスとの間、たとえば、約100ルクス、または約150ルクス、または約200ルクス、または約250ルクス、または約300ルクス、または約350ルクス、または約400ルクス、または約500ルクスであることができる。T₂における補助光の量L₁値は、約15ニットと約35ニットとの間、たとえば、約15ニット、または約20ニット、または約25ニット、または約30ニット、または約35ニットとすることができ、またはフロントライトによって与えられ得る最大限の光であり得る。T_Uは、T₂よりも大きい何らかの値であることができる。

いくつかの実施形態に対する減少率は、約0.01ニット/ルクスと約0.05ニット/ルクスとの間、たとえば、約0.01ニット/ルクス、または約0.02ニット/ルクス、または約0.03ニット/ルクス、または約0.04ニット/ルクス、または約0.05ニット/ルクスであることができる。いくつかの実施形態では、第2の閾値T₂より上での減少率は、第1の閾値T₁より下での増加率と同じであることができる。いくつかの他の実施形態では、第2の閾値T₂より上での減少率は、第1の閾値T₁より下での増加率と異なることができる。いくつかの実施形態では、トレースセグメント570bは、図18Cに示されるように、実質的に直線状とすることができる。いくつかの他の実施形態では、トレースセグメント570bは、実質的に減少する何らかの他の形状であることができる。トレースセグメント570bは、単調に減少してもよいが、単調に減少する必要はない。図18Cに示されるように、いくつかの照明モデルにおける補助照明の量は、T_UにおけるL₀に対して約0ニットに減少することができる。T_UにおけるL₀は0ニットであることができるが、L₀は、L₁よりも小さい、たとえば約0ニットからL₁の、何らかの値であることができる。たとえばトレース570によって示されるようないくつかのモデルは、外乱光の照度の関数として補助光の量について形状が単調でないモデルであることができる。たとえば、図18Cに示されるモデルでは、補助光の量は、周辺の照明のレベルが約0とT₁との間で増加する場合は増加し、及びに、補助光の量は、周辺の照明のレベルが約T₂とT_Uとの間で増加する場合は減少する。

いくつかの実施形態では、図18Cに示されるように、照明モデル570のT_Uは、第2の閾値T₂よりも大きい上方閾値を表すことができる。上方閾値T_Uは、約600ニットと約1000ニットとの間、たとえば、約600ニット、または約650ニット、または約700ニット、または約750ニット、または約800ニット、または約850ニット、あるいはそれ以上であることができる。上記で説明したように、いく人かの閲覧者が、反射型ディスプレイは高照度で追加の補助光の量を必要としなくてよいと思うことがあるので、照明モデルは上方閾値T_Uを含んでよく、上方閾値T_Uより上では、ディスプレイ210に与えられる補助光の量は、トレースセグメント570cによって示されるように、約0ニットで平均してほぼ同じままである。他の実施形態では、外乱光の照度が上方閾値T_Uよりも大きいときの補助光の量はゼロでない、たとえば、約0ニットと約5ニットとの間であることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、外乱光の照度が上方閾値T_Uよりも大きいときの補助光の量は、約1ニット、または約1.5ニット、または約2ニット、または約2.5ニット、または約3ニット、または約3.5ニット、または約4ニット、または約4.5ニット、または約5ニットであることができる。

いくつかの実施形態では、図18Cの破線のトレースセグメント570Lによって示されるように、照明モデルは、低い照明レベルに比較的平坦な部分を含むことがある。たとえば、照明モデルは、第1の閾値T₁よりも小さい下方閾値T_Lを含むことができる。下方閾値T_Lを有する実施形態では、ディスプレイに与えるべき補助光の量は、外乱光の照度が下方閾値T_Lを下回るとき、破線のトレースセグメント570Lによって示される照度L_Lで平均して実質的に同じであることができる。照度L_Lは、約0ニットとL₁との間であり得る。たとえば、いくつかの照明モデルでは、L_LはL₁に等しく、及びに、ディスプレイに追加される補助光の量は、閾値T₂を下回る照度に対しては全体的に一定であり、及びに、補助光の量は、閾値T₂を上回る照度に対しては実質的に減少する。いくつかの実施形態では、下方閾値T_Lがないことがある。言い換えれば、T_Lは約0ルクスであることができ、且つL_Lは約0ニットであることができる。したがって、L_Lは、図18Cでは、正の補助光の量として示されているが、L_Lはゼロであることができる。様々な実施形態では、L_Lは、約0ニットと約30ニットとの間、たとえば、約0ニット、または約5ニット、または約10ニット、または約15ニット、または約20ニット、または約25ニット、または30ニットであり得る。

図18Dは、反射型ディスプレイに対する別の例示的な照明モデルを示す。この例示的な照明モデルも、「逆V形」モデルを一般的に表す。たとえば、トレース580は、反射型ディスプレイに追加する補助光の量を示す。補助光の量は、外乱光の照度が第1の閾値T₁を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、平均して実質的に増加することができる。図18Dに示されるように、第1の閾値は約200ルクスであることができる。0から約200ルクスの範囲は、完全な暗闇またはごく低い周辺照度を表すことができる。場合によってはワット数の低い単一の源、たとえば、60ワットまたは75ワットからの光を表す家の照明は、この範囲に収まることができる。トレースセグメント580aによって示されるように、補助光の量は、外乱光の照度がたとえば200ルクスを下回るとき、外乱光の照度を増加させるにつれて、平均して実質的に増加することができる。たとえば、トレースセグメント580aは、外乱光の0ルクスと約200ルクスとの間で、約10ニットから約20ニットに、または約0.05ニット/ルクスの増加率で、増加する。図18Cを参照して上記で説明したように、補助光の量はまた、外乱光の照度が第2の閾値T₂よりも大きいとき、外乱光の照度の増加に応じて減少することができる。

図18Dは、第2の閾値T₂が第1の閾値T₁にほぼ等しい、たとえば約200ルクスである例である。この例では、T₁=T₂における補助光の量は約20ニットであることができる。いくつかの実施形態では、この補助光の量はピーク値であることができる。いくつかの実施形態では、このピーク値は、フロントライト源によって与えられることができる最大限の光に対応し得る。

図18Dは、下方閾値T_Lがない、たとえばT_Lは0ルクスに実質的に等しい、例を示す。0ルクスの周辺の照明では、この例における補助照明の量は0ニットではなく、ゼロでない値、たとえば約10ニットである。また、図18Dの例に示されるように、照明モデル580は、たとえば約800ルクスに上方閾値T_Uを有することができる。約200ルクスから約800ルクスの範囲は、一般的に複数の光源(たとえば、コンパクト形蛍光ランプ(CFL)器具)を含むオフィス照明環境と、いくつかの屋外照明環境とを含むことができる。トレースセグメント580bによって示されるように、補助光の量は、平均して約200ルクス〜約800ルクスの周辺の照明に対して約20ニットから約0ニットに、または、たとえば約0.033ニット/ルクスの率で、実質的に減少することができる。800ルクスよりも大きい範囲は、屋外照明、たとえば雲の多い明るい環境および/または日のよく照る環境を含むことができる。この範囲における補助光の量は、外乱光の照度がこの上方閾値T_Uを上回るとき、ほぼゼロであることができる。

図18Dのトレース580によって示されるように、いくつかの実施形態では、外乱光の照度の関数として補助光の量に対して単調でないモデルを利用することができる。たとえば図18Dに示されるモデルでは、補助光の量は、約200ルクスより下では、周辺の照明のレベルの増加に対して増加し、及び約200ルクスでピーク値に到達し、及び約200ルクスより上では、周辺の照明のレベルの増加に対して減少する。

図18Dの点線のトレースセグメント580cによって示されるように、いくつかの実施形態では、補助光の量は、たとえばこの例では20ニットで、約0ルクスから周辺の照明の第1の閾値T₁まで平均して実質的に同じままであることができる。他の例では、補助光の量は、たとえば約10ニットと約30ニットとの間で、実質的に同じままであることができる。たとえば、補助光の量は、周辺の照明が第1の閾値T₁を下回るとき、約10ニット、または約15ニット、または約25ニット、または約30ニットで、実質的に状態を維持することができる。別の例示的な照明モデルは、図18Dの形状と形状が実質的に類似しているように見えることがあるが、補助光の量は、約0ルクスの周辺の照明において20ニットで始まり、及びに、周辺照度の低い範囲で上昇し、たとえば最大約200ルクスの周辺の照明に対して約30ニットに達する。いくつかの他の例示的な照明モデルでは、補助光の量は、約0ルクスの周辺の照明において50ニットで始まり、及びに、周辺照度の低い範囲で上昇し、たとえば最大約175〜200ルクスの周辺の照明に対して約65〜約70ニットに達する。これらのそのような例では、補助光の量は、実質的に減少することができ、約400ルクス以上の周辺の照明に対して約60ニットのままであることができる。これらの実施形態のうちいくつかは、電力消費量の増加につれて、より最適な快適度を提供し得る。。

コンテンツは、補助光の量に著しく影響を与えないことがあるが、少なくともいく人かの閲覧者にとって、写真に対してよりも、テキストおよびビデオに対してより多くの補助光を有することが望ましいことがある。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ240は、表示されているコンテンツに少なくとも部分的に基づいて補助光の量を決定するように構成されることができる。たとえば、写真画像が表示されているとき、コントローラ240は、表示されている画像にとって許容可能な快適度をディスプレイにもたらす照明モデルに少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定することができる。テキストが表示されているとき、コントローラ240は、表示されているテキストにとって許容可能な快適度をディスプレイにもたらす照明モデルに少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定することができる。その上、ビデオが表示されているとき、コントローラ240は、表示されているビデオにとって許容可能な快適度をディスプレイにもたらす照明モデルに少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定することができる。いくつかの実施形態では、テキストコンテンツおよび/またはビデオコンテンツに対する照明モデルは、写真画像に対する照明モデルよりも多くの補助光を与え得る。その上、いくつかの実施形態のコントローラ240は、閲覧者の好みおよび/または有向照度および/または拡散照度および/または有向外乱光源への方向および/または閲覧者が居る場所に少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定するように構成されることができる。

図18A〜図18Dは、ディスプレイデバイスの様々な実施形態で使用され得る照明モデルの例を概略的に示す。これらの例は、限定ではなく、説明を意図したものである。たとえば、トレース、数値、範囲、および条件は、これらの例示的な照明モデルを表し、他の照明モデルでは、トレース、数値、範囲、および条件は異なり得る。

図19は、反射型ディスプレイの補助照明を制御する例示的な方法を示す。図19では、方法3000は、本明細書で説明するディスプレイデバイス200の様々な実施形態で使用されることができる。たとえば、方法3000は、コントローラ240によって、反射型ディスプレイ210に対して実施されることができる。ブロック3010に示されるように、方法3000は、反射型ディスプレイ210を照らす外乱光500の照度を測定するステップを含む。たとえば、センサーシステム230は、ブロック3010で説明する決定を行うために使用されることができる。いくつかの実施形態では、センサーシステム230は、外乱光500の拡散照度を測定し得る。いくつかの他の実施形態では、センサーシステム230は、外乱光500の有向照度を測定し得る。その上、いくつかの実施形態では、センサーシステム230は、外乱光500の拡散照度と有向照度の両方を測定することができる。ブロック3020に示されるように、方法3000は、外乱光500の照度に少なくとも部分的に基づいて、ある補助光の量をディスプレイ210に与えるために、補助光源220を調整するステップをさらに含むことができる(たとえば、図18A〜図18D参照)。

一例として、いくつかの実施形態では、調整するステップは、外乱光の照度が第1の閾値T₁を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、補助光の量を平均して実質的に増加させるステップを含むことができる。別の例として、いくつかの実施形態では、調整するステップは、外乱光の照度が第1の閾値T₁を下回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、補助光の量は平均して実質的に同じままであるステップを含むことができる。調整するステップは、外乱光の照度が、第1の閾値T₁以上である第2の閾値T₂を上回るとき、外乱光の照度の増加に応じて、補助光の量を平均して実質的に減少させるステップも含むことができる。

いくつかの実施形態では、ブロック3020に示されるように、ディスプレイ210にある補助光の量を与えるために補助光源220を調整するステップは、表示されているコンテンツに少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、テキストが表示されているとき、補助光源220を調整するステップは、テキストコンテンツに少なくとも部分的に基づく照明モデルを使用することによって、補助光の量を調整するステップを含むことができる。画像(またはビデオ)が表示されているとき、補助光源220を調整するステップは、画像(またはビデオ)コンテンツに少なくとも部分的に基づく照明モデルを使用することによって補助光の量を調整するステップを含むことができる。

いくつかの実施形態では、ブロック3020に示されるように、ディスプレイ210にある補助光の量を与えるために補助光源220を調整するステップは、閲覧者の好みに少なくとも部分的に基づくことができる。たとえば、補助光源220を調整するステップは、補助光源220によってある補助光の量を与えるために閲覧者によってユーザインターフェースを調整するステップを含むことができる。

さらに、任意選択のブロック3030に示されるように、方法3000は、閲覧者の照明モデルを提供するように閲覧者の好みを更新するステップをさらに含むことができる。閲覧者の照明モデルは、(たとえばコントローラ240に関連するメモリに)記憶することができ、且つ周辺の照明条件に基づいてディスプレイに追加する補助光の量を与えるためにアクセスされることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイスは、閲覧者によって更新可能なデフォルトの照明モデルを含み得る。一例として、デフォルトの照明は、「逆V形」モデル(たとえば、図18B〜図18D参照)であってよい。特定の閲覧者(たとえば、図18Bにおいて「-」という記号によって表される閲覧者8)は、ある環境(たとえば、屋外環境)において、デフォルトの照明モデル(たとえば、図18Bのトレース550に示される)によって提供されるよりも多い補助光を所望することがある。閲覧者は、閲覧者の好みを入力することができ、且つコントローラ240は、将来使用するために、照明モデルに対するこれらの更新を記憶することができる。

いくつかの実施形態では、たとえばディスプレイの照明を制御するための図17Aおよび図17Bの方法に示されるように、補助光源220を調整するステップはまた、測定された有向照度および/または測定された拡散照度、および/または有向外乱光源への方向、および/または閲覧者が居る場所にも少なくとも部分的に基づくことができる。

図20Aおよび図20Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であることができる。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形はまた、テレビジョン、および電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。図12を参照しながら説明したディスプレイデバイス200(およびそれらの構成要素)は、概して、ディスプレイデバイス40に類似し得る。

ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカー45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ディスプレイ30は、本明細書で説明するディスプレイ210の様々な例を含むことができる。ハウジング41は、射出成型および真空成型を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、および金属、およびガラス、およびゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、またはピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。本明細書で説明するように、ハウジング41は、有向光センサーを形成するためにフォトセンサーと組み合わされた少なくとも1つの開口または管を含むことができる。ハウジング41はまた、複数の有向光センサーを形成するためにフォトセンサーと組み合わされた複数の開口または管を含み得る。

ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、またはEL、またはOLED、またはSTN LCD、またはTFT LCDなどのフラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成されることができる。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。

ディスプレイデバイス40の構成要素は図20Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、且つそれの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア(conditioning hardware)52に接続される。いくつかの実施形態では、プロセッサ21は、コントローラ240を含むことができ、または本明細書で説明するコントローラ240として機能することができる。本明細書で説明する方法、たとえば方法1000、2000および3000は、プロセッサ21によって命令を介して実行されることができる。調整ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタリングする)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50が、特定のディスプレイデバイス40設計によって必要とされるすべての構成要素に電力を与えることができる。

ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40がネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施形態では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、または(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、またはb、またはg、またはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。いくつかの他の実施形態では、アンテナ43は、BLUETOOTH(登録商標)規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM(登録商標))、GSM(登録商標)/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM(登録商標) Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA(登録商標))、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され得、且つ、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。

いくつかの実施形態では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられることができる。さらに、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられることができる。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、および飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。

プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、または中央処理装置(CPU)、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア52は、スピーカー45に信号を送信するための、およびマイクロフォン46から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。

ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接、またはフレームバッファ28から取得することができ、且つアレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施形態では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ラスタ様(raster-like)フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、しばしば、スタンドアロン集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。

アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx-y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。

いくつかの実施形態では、ドライバコントローラ29、およびアレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であることができる。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であることができる。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であることができる。いくつかの実施形態では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22と一体化されることができる。そのような実施形態は、セルラーフォン、およびウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。

いくつかの実施形態では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成されることができる。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、またはボタン、またはスイッチ、またはロッカー、またはタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成されることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが使用されることができる。

電源50は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであることができる。電源50はまた、再生可能エネルギー源、あるいはキャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であることができる。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、制御プログラマビリティ(control programmability)がドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置されることができる。いくつかの他の実施形態では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。

本明細書で開示する実施形態に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、およびモジュール、および回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、またはコンピュータソフトウェア、あるいは両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアとの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、およびモジュール、および回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械(state machine)であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施されうる。いくつかの実施形態では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。

1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施形態は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置によって実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして、実施されることができる。

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

本開示で説明した実施形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施形態に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたIMODの適切な配向を反映し得ないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。

また、別個の実施形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施形態において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施形態に関して説明した様々な特徴は、複数の実施形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。

12 干渉変調器、IMOD、ピクセル
13、15 光
14 可動反射層、層、反射層
14a 反射副層、伝導性層、副層
14b 支持層、誘電支持層、副層
14c 伝導性層、副層
16 光学スタック、層
16a 吸収層、光吸収体、副層、導体/吸収体副層
16b 誘電体、副層
18 ポスト、支持体、支持ポスト
19 ギャップ、キャビティ
20 透明基板、基板
21 プロセッサ、システムプロセッサ
22 アレイドライバ
23 ブラックマスク構造
24 行ドライバ回路
25 犠牲層、犠牲材料
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、パネル、ディスプレイ
32 テザー
34 変形可能層
35 スペーサ層
40 ディスプレイデバイス
41 ハウジング
43 アンテナ
45 スピーカー
46 マイクロフォン
47 トランシーバ
48 入力デバイス
50 電源
52 調整ハードウェア
60a 第1のライン時間、ライン時間
60b 第2のライン時間、ライン時間
60c 第3のライン時間、ライン時間
60d 第4のライン時間、ライン時間
60e ライン時間、第5のライン時間
62 高いセグメント電圧
64 低いセグメント電圧
70 開放電圧
72 高い保持電圧
74 高いアドレス電圧
76 低い保持電圧
78 低いアドレス電圧
100 光源
101 有向照明
102 拡散照明
110 ディスプレイ面
120 鏡面反射の方向
121 すべての方向
122 方向、有向光
130 有向照明
140 閲覧者
200 ディスプレイデバイス
210 ディスプレイ
220 補助光源
230 センサーシステム
231 拡散光センサー
232 有向光センサー
233 開口
234 管
235 フォトセンサー
240 コントローラ
300 垂直方向
310 トレース
320 トレース
325 垂線方向
330 トレース
400 トレース
410 トレース
420 トレース
500 外乱光
502 有向光源
504 有向光源
510 トレース
520 トレース
540 トレース
550 トレース
550a トレースセグメント
550b トレースセグメント
570 トレース、照明モデル
570L トレースセグメント
570a トレースセグメント
570b トレースセグメント
570c トレースセグメント
570p トレースセグメント、補助光
580 トレース、照明モデル
580a トレースセグメント
580b トレースセグメント
580c トレースセグメント
600 線
625 下端
650 横線
675 端
700 線
3010 ブロック
3020 ブロック
3030 ブロック

Claims (40)

1. 反射型ディスプレイに補助光を与えるように構成された補助光源と、
   前記反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を測定するように構成されたセンサーシステムと、
   前記センサーシステムと通信しているコントローラであって、前記外乱光の前記照度に少なくとも部分的に基づいて、ある補助光の量を前記反射型ディスプレイに与えるために、前記補助光源を調整するように構成されたコントローラと
   を備えるディスプレイデバイスにおいて、
   前記補助光の量が、
   前記外乱光の照度が第1の閾値を下回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままであるまたは平均して実質的に増加し、そして、
   前記外乱光の照度が、前記第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に減少する、
   ディスプレイデバイス。
2. 前記コントローラが、与えられるべき前記補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスするように構成される、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
3. 前記LUTまたは前記式が、前記外乱光の前記照度の関数として前記補助光の量について単調でないモデルに基づく、請求項2に記載のディスプレイデバイス。
4. 前記第1の閾値が前記第2の閾値にほぼ等しい、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
5. 前記第1の閾値が約100ルクスよりも大きく、且つ前記第2の閾値が約500ルクスよりも小さい、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
6. 前記外乱光の前記照度が前記第1の閾値と前記第2の閾値との間であるときには、前記補助光の量が平均してほぼ同じ量である、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
7. 前記外乱光の前記照度が前記第1の閾値と前記第2の閾値との間であるときには、前記補助光の量が約20ニットから約30ニットの範囲にある、請求項6に記載のディスプレイデバイス。
8. 前記外乱光の前記照度が、前記第1の閾値よりも小さい第3の閾値を下回るときには、前記補助光の量が、平均してほぼ同じままである、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
9. 前記外乱光の前記照度が前記第3の閾値を下回るときには、前記補助光の量が、約5ニットから約10ニットの範囲にある、請求項8に記載のディスプレイデバイス。
10. 前記第3の閾値が約50ルクス未満である、請求項8に記載のディスプレイデバイス。
11. 前記補助光の量が、前記第1の閾値を上回り且つ前記第2の閾値を下回る前記外乱光の照度のピーク値を有する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
12. 前記補助光の前記ピーク値が、前記補助光源によって与えられ得る最大限の光に対応する、請求項11に記載のディスプレイデバイス。
13. 前記補助光の前記ピーク値が約20ニットから約30ニットの範囲にある、請求項11に記載のディスプレイデバイス。
14. 前記外乱光の前記照度が、前記第2の閾値よりも大きい第4の閾値を上回るときには、前記補助光の量がほぼゼロである、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
15. 前記第4の閾値が約800ルクスよりも大きい、請求項14に記載のディスプレイデバイス。
16. 前記第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が増加する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
17. 前記第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が減少する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
18. 前記コントローラが、表示されているコンテンツに少なくとも部分的に基づいて前記補助光の量を決定するように構成される、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
19. 前記コントローラが、閲覧者の好みに少なくとも部分的に基づいて前記補助光の量を決定するように構成される、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
20. 前記コントローラが、拡散照度、有向照度、前記有向照度の方向、および閲覧者が居る場所のうち少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて前記補助光の量を決定するように構成される、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
21. 前記反射型ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
    をさらに備える、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
22. 前記反射型ディスプレイに少なくとも1つの信号を送信するように構成されたドライバ回路と、
    前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送信するように構成されたドライバコントローラと
    をさらに備える、請求項21に記載のディスプレイデバイス。
23. 前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像ソースモジュール
    をさらに備える、請求項21に記載のディスプレイデバイス。
24. 前記画像ソースモジュールが、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つを含む、請求項23に記載のディスプレイデバイス。
25. 入力データを受信して、前記プロセッサに前記入力データを伝達するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項21に記載のデバイス。
26. 反射型ディスプレイに補助光を与えるための手段と、
    前記反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を測定するための手段と、
    前記補助光の手段を調整するための手段であって、前記外乱光の前記測定された照度に少なくとも部分的に基づいて、補助光の量を決定するように構成された調整手段と
    を備えるディスプレイデバイスにおいて、
    前記補助光の量が、
    前記外乱光の照度が第1の閾値を下回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままであるまたは平均して実質的に増加し、そして、
    前記外乱光の照度が、前記第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に減少する、
    ディスプレイデバイス。
27. 前記反射型ディスプレイが光干渉変調器を含むか、前記補助光を与えるための手段がフロントライトを含むか、或いは、前記照度を測定するための手段が光センサーを含む、請求項26に記載のディスプレイデバイス。
28. 前記第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が増加する、請求項26に記載のディスプレイデバイス。
29. 前記第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が減少する、請求項26に記載のディスプレイデバイス。
30. 前記調整手段が、表示されているコンテンツ、閲覧者の好み、拡散照度、有向照度、前記有向照度の方向、および閲覧者が居る場所のうち少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて前記補助光の量を決定するように構成される、請求項26に記載のディスプレイデバイス。
31. 反射型ディスプレイの補助照明を制御する方法であって、
    前記反射型ディスプレイを照らす外乱光の照度を光センサーによって測定するステップと、
    前記外乱光の前記照度に少なくとも部分的に基づいて、ある補助光の量を前記反射型ディスプレイに与えるために、補助光源を自動的に調整するステップと
    を含み、前記調整するステップが、
    前記外乱光の照度が第1の閾値を下回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して補助光の実質的に同じ量を維持するまたは前記補助光の量を平均して実質的に増加させるステップと、
    前記外乱光の照度が、前記第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、前記補助光の量を平均して実質的に減少させるステップと
    を含む、方法。
32. 与えられるべき前記補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスするステップ
    をさらに含み、
    前記LUTまたは前記式が、前記外乱光の前記照度の関数として前記補助光の量について単調でないモデルに基づく、
    請求項31に記載の方法。
33. 前記第1の閾値が前記第2の閾値にほぼ等しい、請求項31に記載の方法。
34. 平均して補助光の実質的に同じ量を維持する、または平均して実質的に増加させるステップが、前記外乱光の前記照度が前記第1の閾値を下回るときには、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて前記補助光の量を増加させるステップを含む、請求項31に記載の方法。
35. 平均して実質的に減少させるステップが、前記外乱光の前記照度が前記第2の閾値を上回るときには、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて前記補助光の量を減少させるステップを含む、請求項31に記載の方法。
36. ディスプレイデバイスの反射型ディスプレイの補助照明を制御するための命令を記憶した非一時的有形コンピュータ記憶媒体であって、前記命令が、コンピューティングシステムによって実行されると、前記コンピューティングシステムに、
    反射型ディスプレイを照らす外乱光の測定した照度をコンピュータ可読媒体から受信すること、
    前記外乱光の前記照度に少なくとも部分的に基づいて、前記反射型ディスプレイに与えるための補助光の量を決定することであって、前記補助光の量が、
    前記外乱光の照度が第1の閾値を下回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に同じままであるまたは平均して実質的に増加し、そして、
    前記外乱光の照度が、前記第1の閾値以上である第2の閾値を上回るときには、前記外乱光の前記照度の増加に応じて、平均して実質的に減少する、
    補助光の量を決定すること、ならびに
    前記反射型ディスプレイに光を与えるように構成された光源へ、前記補助光の量に少なくとも部分的に基づく補助照明の調整値を送信すること
    を含む動作を実行させる、非一時的有形コンピュータ記憶媒体。
37. 前記動作が、
    与えられるべき前記補助光の量をもたらすルックアップテーブル(LUT)または式にアクセスすること
    をさらに含み、
    前記LUTまたは前記式が、前記外乱光の前記照度の関数として前記補助光の量について単調でないモデルに基づく、
    請求項36に記載の非一時的有形コンピュータ記憶媒体。
38. 前記第1の閾値が前記第2の閾値にほぼ等しい、請求項36に記載の非一時的有形コンピュータ記憶媒体。
39. 前記第1の閾値を下回る少なくともいくつかの照度に対して、約0ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が増加する、請求項36に記載の非一時的有形コンピュータ記憶媒体。
40. 前記第2の閾値を上回る少なくともいくつかの照度に対して、約0.01ニット/ルクスから約0.05ニット/ルクスの範囲の率で前記外乱光の照度を増加させるにつれて、前記補助光の量が減少する、請求項36に記載の非一時的有形コンピュータ記憶媒体。