JP2008538009A - 表示方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、MEMSベースの光変調器の動きを制御するための制御マトリクスを利用して、ディスプレイ上に画像を形成するための、方法および装置に関する。
【選択図】図1A
Description
一般に、本発明は、画像ディスプレイの分野に関し、特に、画像ディスプレイ内に組み込まれた光変調器を制御するための回路に関する。
機械的光変調器から構築されたディスプレイは、液晶技術に基づくディスプレイの、魅力的な代替選択肢である。機械的光変調器は、映像コンテンツを、良好な視野角と、広範なカラーおよびグレースケールとを伴って表示するために十分高速である。機械的光変調器は、投写型ディスプレイの適用例において成功を収めてきた。機械的光変調器を使用するバックライト付きディスプレイが、輝度と低電力との十分に魅力的な組み合わせであることはまだ示されていない。高速で、明るく、低電力の、機械的に作動させられるディスプレイが、当技術分野において必要とされている。特に、改良された画像品質と、削減された電力消費とのために、高速に、かつ低電圧で駆動されることが可能な、機械的に作動させられるディスプレイが必要とされている。
そのようなディスプレイは、シャッタ組立体の中に組み込まれたシャッタを開くこと、および閉じることのために構成された、スイッチと電極とを含む制御マトリクスと組み合わされた、MEMSベースのシャッタ組立体のアレイを使用して形成されてもよい。一態様では、本発明は、ディスプレイ装置に関する。一実施形態では、ディスプレイ装置は、ピクセルのアレイを含む。ピクセルのアレイは、複数のアパーチャと、アパーチャに対応する複数のシャッタとを有する基板を含む。各ピクセルは、少なくとも1つのアパーチャと、アパーチャに対応する1つのシャッタとを含む。ディスプレイ装置は、さらに、基板に接続された制御マトリクスを含む。ピクセルのアレイ内のピクセルに対して、制御マトリクスは、スイッチと、シャッタ開電極と、シャッタ閉電極とを含む。スイッチと電極とは、画像を形成するためにピクセルの方へ向けられた光を変調するために、ピクセルのシャッタが、基板に対して横方向に、選択的に移動することを可能にする。
本発明の全体的な理解を提供するために、ここで、画像を表示するための装置および方法を含む、特定の例示的実施形態を説明する。ただし、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、扱われる適用例にとって適切なように適合および修正されてもよいということと、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、他の適切な適用例の中で使用されてもよいということと、そのような他の追加および修正は、本明細書の範囲を逸脱するものではないということが、当業者によって理解されるであろう。
図2は、図1のディスプレイ装置100内への組み込みのために適切な、例示的シャッタ組立体200の図である。シャッタ組立体200は、アクチュエータ204に結合されたシャッタ202を含む。アクチュエータ204は、2つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ205から形成される。シャッタ202は、一方の側が、アクチュエータ205に結合されている。アクチュエータ205は、シャッタを、実質的に表面に平行な移動平面内で、表面の上を横方向に移動させる。シャッタの反対側は、アクチュエータ204によって及ぼされた力に対向する復元力を提供する、スプリング207に結合されている。
1./Vo−Vs/<Vmかつ/Vc−Vs/<Vmならば、
シャッタは、その機械的スプリングの平衡位置に弛緩する。
2./Vo−Vs/>Vmかつ/Vc−Vs/>Vmならば、
シャッタは移動しない、すなわち、開または閉状態のうち、最後の作動イベントによって確立されたいずれかの位置に保たれる。
3./Vo−Vs/>Vatかつ/Vc−Vs/<Vmならば、
シャッタは開位置に移動する。
4./Vo−Vs/<Vmかつ/Vc−Vs/>Vatならば、
シャッタは閉位置に移動する。
図5Aは、ピクセルのアレイをアドレス指定するために、ディスプレイ装置100内に含めるのに適した、制御マトリクス500の概念図である。図5Bは、制御マトリクス500を含む、ピクセルのアレイの部分の等角投影図である。各ピクセル501は、アクチュエータ503によって制御される、シャッタ組立体200などの、弾性シャッタ組立体502を含む。
フィールド順次式カラー(Field Sequential Color)
ディスプレイ装置100は、高品質ビデオ画像を、比較的低い電力を使用して提供する。シャッタベースのライトバルブの光学的スループット効率は、液晶ディスプレイによって提供されるよりも1桁高い可能性があり、その理由は、画像の生成において、偏光子も、カラーフィルタも必要とされないからである。
ディスプレイ内で利用可能な固有色の数は、3つのカラー画像のそれぞれの中で利用可能なグレースケールのレベルに、部分的に依存する。グレースケールを生成するための4つの主要な方法と、その組み合わせが、横方向シャッタディスプレイに適用可能である。
グレースケールを生成する第1の方法は、部分的作動電圧の印加に比例してシャッタがアパーチャを部分的にのみふさぐようにする、アナログ方法である。横方向シャッタは、例えば、図2に関連して上述したように、作動電極の形状を制御することによって、送出される光のパーセントが作動電圧に比例するように設計されてもよい。
横方向シャッタの適切な設計により、高速な、低電圧での切り換えが達成されてもよい。例えば図2に示すものなどの、横方向に駆動されるシャッタ組立体は、3マイクロ秒〜100マイクロ秒の範囲内の作動時間を有するように構築されてもよい。そのような高速作動により、作動させられるシャッタの相対的オン時間またはデューティサイクルを制御することによってコントラストが実現される、時分割グレースケールの実装が可能となる。時分割グレースケールは、デジタルグレースケールコーディングを使用して実装されてもよく、デジタルグレースケールコーディングにおいては、双安定シャッタ組立体を組み込んだ制御マトリクスが、オンまたはオフの、2つのシャッタ作動状態を認識する。グレースケールは、シャッタが開いている時間の長さを制御することによって実現される。
時分割グレースケールのアドレス指定速度と所要電力とを減少させることが可能な別の方法は、ピクセルにつき複数のシャッタとアクチュエータとを許容することである。6ビットの2進時分割方式(63の必要なタイムスロット)は、空間的または場所的領域内での追加のグレースケールビットの利用可能性を追加することによって、5ビット時間方式(31の必要なタイムスロット)に減らされてもよい。追加の空間ビットは、ピクセルごとに2つのシャッタとアパーチャとを使用して実現されてもよい(特に、シャッタ/アパーチャが等しくない面積を有する場合)。同様に、(等しくない面積を有する)4つのシャッタがピクセルごとに利用可能な場合、必要とされる時間ビットの数は3に減らされてもよく、その結果は、依然として、色ごとに実効的に64レベルのグレースケールであってもよい。
上のグレースケール技術の速度および/または面積の要件を緩和することが可能な別の方法は、照射グレースケールの使用である。カラー画像の照射により実現されるコントラストは、バックライトからの、変更された強度によって、調節されること、またはより細かいグレーレベルを与えられることが可能である。(LEDバックライトの場合のように)バックライトが高速に応答することが可能な場合、バックライトの輝度、またはその照射期間を変更することの、いずれかによって、コントラストが実現されてもよい。
グレースケールの4つの主要な手段は、アナロググレースケール、時分割グレースケール、領域分割グレースケール、および照射グレースケールである。上記の方法のいずれかの組み合わせによって、例えば、時分割および領域分割の使用と、部分的照射の使用との組み合わせによって、有用な制御方式が構築されてもよいということが理解されるべきである。グレースケールのさらなる分割は、ディザとしても知られる、補間法によっても得られる。時間領域ディザは、変動している一連の画像フレーム内にのみ、LSB時間ビットを挿入することを含む。ハーフトーニングとしても知られる、空間領域ディザは、部分的な輝度のみを有する局所化された領域を生成するために、隣接するピクセルの指定された割合を、制御するか、または開くことを含む。
図24Aは、ピクセルのアレイをアドレス指定するために、表示パネルA12内に含めるのに適した、制御マトリクスA500の概念図である。図24Bは、制御マトリクスA500を含む、ピクセルのアレイの部分の等角投影図である。各ピクセルA501は、アクチュエータA503によって制御される、弾性シャッタ組立体A502を含む。
図25Aは、本明細書で説明するハンドヘルド携帯型装置とともに使用するのに適した、シャッタベースの光変調パネルA600の一実施形態の断面図である。表示パネルA600は、光変調層A618の下に配置された光キャビティと、光源A612と、光変調層A618と、カバープレートA602とを含む。光キャビティは、光変調層A618内の後ろ向きの反射面と、光ガイドA628と、前向きの後部反射面A614と、拡散体A624と、輝度強化膜A622とを含む。
Claims (148)
- ピクセルのアレイと、制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記ピクセルのアレイは、
複数のアパーチャを有する基板と、
前記複数のアパーチャに対応する複数のシャッタと、を含み、
前記ピクセルのアレイ内のピクセルは、前記複数のアパーチャのうちの少なくとも1つのアパーチャと、それに対応する、前記複数のシャッタからのシャッタとを含み、
前記制御マトリクスは、前記基板に接続され、かつ、画像を形成するために前記ピクセルの方へ向けられた光を変調するために前記対応するシャッタを前記基板に対して横方向に選択的に移動させるためのスイッチと、シャッタ開電極と、シャッタ閉電極とを、前記ピクセルに対して含む、
ディスプレイ装置。 - 前記スイッチはトランジスタを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチはダイオードを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチはバリスタを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチは、前記シャッタ開電極に印加される電位を調節するように構成される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチは、前記シャッタ閉電極に印加される電位を調節するように構成される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記制御マトリクスは、前記シャッタ閉電極に印加される電位を調節するように構成された第2のスイッチを、前記ピクセルに対して備える、請求項5に記載のディスプレイ装置。
- 前記制御マトリクスは、シャッタ開相互接続と、シャッタ閉相互接続と、書き込み許可相互接続と、作動電圧相互接続とを、前記ピクセルに対して備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記書き込み許可相互接続は、書き込み許可電圧を受信するためのものである、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルは、前記シャッタ開相互接続に対応する第1のキャパシタと、前記シャッタ閉相互接続に対応する第2のキャパシタとを備える、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルは、前記シャッタ開相互接続に対応する第1の抵抗器と、前記シャッタ閉相互接続に対応する第2の抵抗器とを備える、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチは、前記シャッタ開相互接続と、前記第1のキャパシタと、前記作動電圧ラインとに電気的に接続され、かつ、前記ピクセルに対して、前記制御マトリクスは、前記シャッタ閉相互接続と、前記第2のキャパシタと、前記作動電圧相互接続との電気的通信を行う第2のスイッチを備える、請求項10に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ開相互接続による前記スイッチへの電圧の印加に応えて、前記スイッチは、前記第1のキャパシタの放電を促進することにより、前記対応するシャッタを作動させる、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ閉相互接続による前記第2のスイッチへの電圧の印加に応えて、前記第2のスイッチは、前記第2のキャパシタの放電を促進することにより、前記対応するシャッタを作動させる、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- 前記制御マトリクスは、前記複数のシャッタのうちの複数の、実質的に同時の作動を開始させるための、大域的作動回路を備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ開相互接続による前記スイッチへの電圧の印加に応えて、前記スイッチは、前記第1のキャパシタの充電を促進することにより、前記対応するシャッタを作動させる、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ閉相互接続による前記第2のスイッチへの電圧の印加に応えて、前記第2のスイッチは、前記第2のキャパシタの充電を促進することにより、前記対応するシャッタを作動させる、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- 前記作動電圧相互接続に電気的に接続された作動電圧源と、前記シャッタ開相互接続および前記シャッタ閉相互接続のうちの少なくとも1つに電気的に接続されたデータ電圧源とを備え、前記作動電圧源は、前記データ電圧源によって出力されるよりも大きさが大きい電圧を出力する、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記作動電圧源は、前記データ電圧源によって出力されるよりも少なくとも約5倍大きな大きさを有する電圧を出力する、請求項18に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルは、走査ライン内に配置され、前記走査ライン内の前記ピクセルは、共通の書き込み許可相互接続を共有する、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルのアレイ内のピクセルは、ピクセルの列内に配置され、ピクセルの前記列のうちの特定の1つの中のピクセルは、共通のシャッタ開相互接続およびシャッタ閉相互接続のうちの少なくとも1つを共有する、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルは、シャッタ移動指示を記憶するためのメモリ要素を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、キャパシタを備える、請求項22に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、SRAM回路およびDRAM回路のうちの1つを備える、請求項22に記載のディスプレイ装置。
- 前記書き込み許可相互接続への書き込み許可電圧の印加は、前記メモリ要素を、前記シャッタ移動指示を記憶するために準備させる、請求項22に記載のディスプレイ装置。
- 前記マトリクスは、前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルのメモリ要素内に記憶された、シャッタ移動指示の、実質的に同時の実行を開始させるための、大域的作動相互接続を備える、請求項25に記載のディスプレイ装置。
- ピクセルのアレイと、制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記ピクセルのアレイは、
複数のアパーチャを有する基板と、
前記複数のアパーチャのうちのそれぞれ1つに対応する複数のシャッタと、を含み、シャッタは、前記シャッタの移動範囲を、前記基板によって画定される平面に平行な移動平面に実質的に制限する少なくとも1つの機械的支持を有し、
前記ピクセルのアレイ内のピクセルは、前記複数のアパーチャのうちの少なくとも1つのアパーチャと、そのそれぞれの、前記複数のシャッタのうちのシャッタとを含み、
前記制御マトリクスは、画像を形成するために前記基板の方へ向けられた光を変調するために、前記基板に接続され、前記ピクセルに対して、前記制御マトリクスは、
シャッタ開電極と、
シャッタ閉電極と、
前記シャッタ開電極およびシャッタ閉電極のうちの1つへの電圧の印加を選択的に制御して、前記ピクセルに対応する前記シャッタと、前記シャッタ開電極および前記シャッタ閉電極のうちの1つとの間に電場を生成することにより、前記対応するシャッタを、前記基板に対して横方向の前記移動平面の実質的に内部で静電駆動するスイッチとを含む、ディスプレイ装置。 - ディスプレイ上に画像を形成する方法であって、
前記ディスプレイの走査ラインを選択するステップであって、前記走査ラインは、複数のピクセルを含むステップと、
前記選択された走査ライン内の前記複数のピクセルのうちの少なくとも1つに対して、シャッタ開アクチュエータおよびシャッタ閉アクチュエータのうちの1つの両端の電圧を選択的に調節することにより、前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つが、対応するシャッタを、基板内で画定されたアパーチャに隣接して横方向に移動させることを可能にするステップと、
画像を形成するために、光を、前記複数のピクセルの方へ向けるステップと、
を含む方法。 - 前記電圧を調節するステップは、キャパシタを充電するステップを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記電圧を調節するステップは、キャパシタを放電するステップを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記電圧を調節するステップは、第1の大きさを有する第1の電位をスイッチに印加して、大幅により大きな大きさを有する第2の電位の、前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つへの印加を調節するステップを含み、前記第2の電位の大きさは、前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つを作動させるのに十分なだけ大きい、請求項28に記載の方法。
- 前記電圧を調節するステップは、前記ピクセルに対応するメモリ要素上に、シャッタ移動指示を記憶するステップを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記メモリ要素は、キャパシタを備える、請求項32に記載の方法。
- 前記メモリ要素は、SRAM回路およびDRAM回路のうちの1つを備える、請求項32に記載の方法。
- 前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つが、前記対応するシャッタを移動させることを可能にすることは、前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つを作動させるステップを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つが、前記対応するシャッタを移動させることを可能にすることは、前記シャッタ開アクチュエータおよび前記シャッタ閉アクチュエータのうちの1つを作動させるために必要とされる、追加の最小電圧変化を実質的に減少させるステップを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記追加の最小電圧変化を提供して前記ピクセルを作動させるために、前記複数のピクセルに大域的作動電圧を印加するステップを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記選択された走査ラインを選択解除し、かつ、前記放電されたキャパシタを再充電するステップを含む、請求項30に記載の方法。
- 第2の走査ライン内に配置された第2の一連のピクセルを選択するステップであって、前記第2の一連のピクセルは、対応するシャッタ開エネルギー記憶とシャッタ閉エネルギー記憶とを有するステップと、
前記第2の走査ライン内の前記ピクセルのうちの少なくとも1つに対して、第2のシャッタ開アクチュエータおよび第2のシャッタ閉アクチュエータのうちの1つが、対応する第2のシャッタを、前記基板内の第2のアパーチャに隣接して横方向に移動させることを可能にするステップと
大域的作動電圧を印加することにより、前記対応するシャッタおよび前記第2の対応するシャッタの横方向の移動を、実質的に同時に開始させるステップと、
を含む請求項38に記載の方法。 - 前記第1の走査ラインを選択するステップは、前記走査ライン内の前記ピクセル間で共有される書き込み許可相互接続に、書き込み許可電圧を印加するステップを含む、請求項27に記載の方法。
- ピクセルのアレイと、制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記ピクセルのアレイは、
複数のアパーチャを有する基板と、
前記基板に対する横方向の移動のために構成された、前記複数のアパーチャに対応する複数のシャッタと、を含み、
前記制御マトリクスは、前記基板に接続され、かつ、前記ピクセルのアレイ内のピクセルに対して、i)前記ピクセルがデータ電圧に反応することを可能にするための書き込み許可相互接続と、ii)前記ピクセルを作動させるための十分な電圧を提供するための作動電圧相互接続と、iii)前記作動電圧相互接続によって提供される前記電圧の、前記ピクセルへの印加を選択的に統御するための第1のスイッチと、iv)前記第1のスイッチを制御することにより、それぞれのシャッタに接続されたアクチュエータの両端の前記作動電圧の前記印加を調節して、前記ディスプレイ上の画像の形成に対応する前記それぞれのシャッタの横方向の移動を可能にするデータ電圧相互接続と、
を含むディスプレイ装置。 - 前記作動電圧相互接続に電圧を提供するための作動電圧源と、
前記データ電圧相互接続に電圧を提供するためのデータ電圧源を備え、前記作動電圧源によって提供される前記電圧は、前記データ電圧源によって提供される前記電圧よりも大きい、請求項41に記載のディスプレイ装置。 - 前記作動電圧源は、前記データ電圧源によって提供される前記電圧よりも少なくとも約4倍大きい電圧を提供する、請求項42に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルに対して、第2のスイッチを制御するための第2のデータ電圧相互接続を備え、前記第1のデータ電圧相互接続への所定の電圧の印加は、前記対応するシャッタが開くことを可能にし、前記第2のデータ電圧相互接続への所定の電圧の印加は、前記シャッタが閉じることを可能にする、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記作動電圧の前記印加がない場合に、前記シャッタを、前記基板に対して横方向に移動させるための、前記シャッタのうちの少なくとも1つに接続された弾性部材を備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 意図されるシャッタ位置を記憶するためのメモリ要素を、前記ピクセルに対して備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、前記シャッタの現在意図される位置を記憶する、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、前記シャッタの後に意図される位置を記憶する、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、キャパシタを備える、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、前記キャパシタの放電に応じて横方向に移動する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、前記データ相互接続に印加される前記データ電圧を記憶する、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記メモリ要素は、SRAMおよびDRAM回路のうちの1つを備える、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルは、共通の作動電圧相互接続を共有する、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルは、前記作動電圧相互接続と、前記第1のスイッチとの間に配置された抵抗器を備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のスイッチはトランジスタを備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のスイッチはバリスタを備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記スイッチはMIMダイオードを備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルは、走査ラインを形成するように配置され、前記走査ライン内の前記ピクセルは、前記書き込み許可相互接続を共有する、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記可能にするステップは、前記アクチュエータを作動させるステップを含む、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記可能にするステップは、前記アクチュエータを作動させるために必要とされる追加の最小電圧変化を実質的に減少させるステップを含む、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- 前記制御マトリクスは、前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルに、少なくとも前記追加の最小電圧変化を発生させるための大域的作動相互接続を備える、請求項60に記載のディスプレイ装置。
- 前記可能にされたアクチュエータの作動を開始させるための大域的作動相互接続を備える、請求項41に記載のディスプレイ装置。
- ピクセルのアレイと、制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記ピクセルのアレイは、
複数のアパーチャを有する基板と、
前記複数のアパーチャに対応する複数のシャッタと、を含み、
シャッタは、前記シャッタの移動範囲を、前記基板によって画定される平面に平行な移動平面に実質的に制限する少なくとも1つの機械的支持を有し、
前記制御マトリクスは、前記基板上に配置され、かつ、前記ピクセルのアレイ内のピクセルに対して、i)前記ピクセルがデータ電圧に反応することを可能にするための書き込み許可相互接続と、ii)前記ピクセルを作動させるための十分な電圧を提供するための作動電圧相互接続と、iii)前記作動電圧相互接続によって提供される前記電圧の、前記ピクセルへの印加を選択的に統御するための第1のスイッチと、iv)前記第1のスイッチを制御することにより、それぞれのシャッタに接続されたアクチュエータの両端の前記作動電圧の前記印加を調節して、実質的に前記移動平面内での、前記それぞれのシャッタの静電駆動される移動を可能にするためのデータ電圧相互接続と、
を含むディスプレイ装置。 - ディスプレイ上に画像を形成する方法であって、
走査ライン内に配置された複数のピクセルに、書き込み許可電圧を印加するステップと、
前記走査ライン内の前記ピクセルのうちの少なくとも1つに、作動電圧を印加するステップと、
前記走査ライン内のピクセルに対応するスイッチにデータ電圧を選択的に印加して、前記ピクセル内のアクチュエータへの前記作動電圧の前記印加を調節することにより、前記スイッチに対応する前記アクチュエータに接続されたシャッタの位置を制御するステップと、を含み、
前記作動電圧は、前記データ電圧の少なくとも2倍であり、前記シャッタは、基板に隣接した横方向の移動のために構成される、
方法。 - 前記作動電圧は、前記データ電圧よりも少なくとも約4倍大きい、請求項64に記載の方法。
- 前記アクチュエータを接地することにより、弾性復元力が前記シャッタを静止位置まで横方向に駆動することを可能にするステップを含む、請求項64に記載の方法。
- 前記ピクセルにおける前記シャッタの意図される位置を記憶するステップを含む、請求項64に記載の方法。
- 前記意図されるシャッタ位置を記憶するステップは、キャパシタを充電するステップを含む、請求項67に記載の方法。
- 前記意図されるシャッタ位置を記憶するステップは、キャパシタを放電するステップを含む、請求項67に記載の方法。
- 前記意図されるシャッタ位置を記憶するステップは、前記ピクセル内に組み込まれた、SRAM回路およびDRAM回路のうちの1つの中に、前記シャッタ位置を記憶するステップを含む、請求項67に記載の方法。
- 前記シャッタの後続の意図される位置を、前記メモリ要素が記憶する、請求項67に記載の方法。
- 前記意図される位置を記憶するステップは、前記スイッチに印加される前記データ電圧を記憶するステップを含む、請求項67に記載の方法。
- ピクセルのアレイ内の複数のピクセルに大域的作動電圧を印加するステップを含む、請求項64に記載の方法。
- ピクセルのアレイと、制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記ピクセルのアレイは、行および列内に配置され、
複数のアパーチャを有する基板と、
前記複数のアパーチャに対応する、前記基板に対する横方向の移動のために構成された複数のシャッタと、を含み、
前記制御マトリクスは、前記基板上に配置され、
一組のピクセルの間での共通の電気的接続であって、前記一組のピクセルは、前記列のうちの少なくとも2つと、前記行のうちの少なくとも2つとの中のピクセルを含む電気的接続と、
前記列のうちの1つに対応するデータ電圧相互接続と、
前記データ電圧相互接続によって印加される電圧に応じて、対応するシャッタの作動を制御するための、前記ピクセルのうちの1つに対応するスイッチと、
を含むディスプレイ装置。 - 前記共通の電気的接続は、大域的作動相互接続である、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記共通の電気的接続に大域的作動電圧を印加するための大域的作動電圧源を備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記共通の電気的接続は、前記ピクセルのアレイ内の前記ピクセル内に蓄積された電荷を受け入れることにより、前記複数の対応するシャッタの作動を可能にするための、共通の電流ドレインを備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、双安定のシャッタ組立体によって支持される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ組立体は、電気的に双安定である、請求項78に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ組立体は、機械的に双安定である、請求項78に記載のディスプレイ装置。
- 前記データ電圧相互接続へのデータ電圧の印加は、前記シャッタのうちの1つを作動させるために必要とされる最小の追加の電圧変化を実質的に減少させる、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記共通の電気的接続は、前記最小の追加の電圧変化を供給する、請求項81に記載のディスプレイ装置。
- 前記ピクセルのアレイ内の少なくとも1つのピクセルは、前記シャッタを開くためのシャッタ開アクチュエータと、前記シャッタを閉じるためのシャッタ閉シャッタとを含む、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記1つのピクセルは、メモリ要素を備え、前記ピクセルに対応する前記スイッチは、前記メモリ要素による前記データ電圧の記憶を制御する、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- ディスプレイ上に画像を形成する方法であって、
前記ディスプレイの第1の走査ラインを選択するステップであって、前記走査ラインは、複数のピクセルを含むステップと、
前記選択された走査ライン内の複数のピクセルのうちの、少なくとも第1のピクセルに対して、第1のアクチュエータの両端の電圧を選択的に調節することにより、前記第1のアクチュエータが、対応する第1のシャッタを、基板内で画定された第1のアパーチャに対して移動させることを可能にするステップと、
第2の複数のピクセルを含む、前記ディスプレイの第2の走査ラインを選択するステップと、
前記選択された第2の走査ライン内の前記第2の複数のピクセルのうちの少なくとも第2のピクセルに対して、第2のアクチュエータの両端の電圧を選択的に調節することにより、前記第2のアクチュエータが、対応する第2のシャッタを、前記基板内で画定された第2のアパーチャに対して移動させることを可能にするステップと、
前記第1の走査ライン内の少なくとも2つのピクセルと、前記第2の走査ライン内の少なくとも2つのピクセルとの間で共有される大域的作動相互接続に、大域的作動電圧を印加することにより、前記第1および第2の可能にされたアクチュエータを作動させるステップと、
画像を形成するために、光を前記基板の方へ向けるステップと、
を含む方法。 - 前記大域的作動相互接続は、ピクセルの前記アレイ内の前記ピクセル内に蓄積された電荷を受け入れることにより、前記可能にされたアクチュエータの作動を可能にする共通の電流ドレインを提供する、請求項85に記載の方法。
- 前記シャッタは、双安定のシャッタ組立体によって支持される、請求項85に記載の方法。
- 前記シャッタ組立体は、電気的に双安定である、請求項87に記載の方法。
- 前記シャッタ組立体は、機械的に双安定である、請求項87に記載の方法。
- 前記第1のアクチュエータの両端の前記電圧は、前記第1のアクチュエータに対応するスイッチへのデータ電圧の印加によって調節される、請求項85に記載の方法。
- 前記スイッチによって調節される前記電圧の大きさは、前記データ電圧の大きさよりも大幅に大きい、請求項90に記載の方法。
- 前記第1および第2のアクチュエータを可能にするステップは、前記第1および第2のアクチュエータを作動させるために前記第1および第2のアクチュエータの両端に印加される必要がある追加の最小の電圧変化を、実質的に減少させるステップを含む、請求項85に記載の方法。
- 前記大域的作動電圧は、前記最小の追加の電圧変化を供給する、請求項92に記載の方法。
- 前記第1の走査ライン内の少なくとも1つのピクセルは、前記シャッタを開くためのシャッタ開アクチュエータと、前記シャッタを閉じるためのシャッタ閉シャッタとを含む、請求項85に記載の方法。
- 前記第1および第2のシャッタを、第1および第2のアパーチャに対して移動させるステップは、前記第1および第2のシャッタを、実質的に前記基板に平行な平面内で、横方向に移動させるステップを含む、請求項85に記載の方法。
- シャッタ組立体と制御マトリクスとを備えるディスプレイ装置であって、
前記シャッタ組立体は、シャッタと駆動電極とを備え、前記シャッタと前記駆動電極との間の電位差の生成に応じて、前記シャッタが前記駆動電極の方へ静電的に引かれるように構成され、
前記制御マトリクスは、
前記シャッタおよび前記駆動電極のうちの一方に第1の電圧を印加するための第1の電圧相互接続と、
前記シャッタおよび前記駆動電極のうちのもう一方に第2の電圧を印加することにより、前記シャッタ間に前記電位差を生成するための第2の電圧相互接続と、を含み、
前記第1の電圧は、前記第2の電圧よりも大きな大きさを有し、前記第1の電圧は、前記シャッタおよび前記駆動電極のうちのより低い静電容量を有する一方に印加される、ディスプレイ装置。 - 前記第2の電圧は、接地電圧またはほぼ接地電圧である、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記第2の電圧は、接地と、前記第1の電圧の約半分との間で変化する、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記第2の電圧相互接続は、大域的作動相互接続である、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ組立体は、第3の電圧相互接続に接続された第2の駆動電極を備える、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記駆動電極への前記第1の電圧の印加により、前記シャッタが開き、前記第2の駆動電極への第3の電圧の印加により、前記シャッタが閉じる、請求項100に記載のディスプレイ装置。
- 前記駆動電極への前記第1の電圧の前記印加により、前記シャッタが開く、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記第2の電圧の前記印加がない場合の、前記駆動電極への前記第1の電圧の前記印加により、前記シャッタが開く、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタへの前記第2の電圧の印加により、前記第1の電圧の前記印加に応じた前記シャッタの移動を阻止する、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ組立体は、前記シャッタの移動範囲を、実質的に、光源が向けられる先の平面に平行な移動平面に制限するための機械的支持を備える、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、実質的に前記移動平面内で、静電的に引かれる、請求項105に記載のディスプレイ装置。
- 画像を形成する方法であって、
シャッタと駆動電極とを備えるシャッタ組立体を提供するステップであって、前記シャッタ組立体は、前記シャッタと前記駆動電極との間の電位差の生成に応じて、前記シャッタが前記駆動電極の方へ静電的に引かれるように構成されるステップと、
前記シャッタおよび前記駆動電極のうちの一方に第1の電圧を印加するステップと、
前記シャッタおよび前記駆動電極のうちのもう一方に第2の電圧を印加することにより、前記シャッタ間に前記電位差を生成するステップと、を含み、
前記第1の電圧は、前記第2の電圧よりも大きな大きさを有し、前記第1の電圧は、前記シャッタおよび前記駆動電極のうちのより低い静電容量を有する一方に印加される、方法。 - 前記第2の電圧は、接地電圧またはほぼ接地電圧である、請求項107に記載の方法。
- 前記第2の電圧を、接地電圧と、前記第1の電圧の約半分との間で変化させるステップを含む、請求項107に記載の方法。
- 前記シャッタ組立体は、ピクセルのアレイ内のピクセルの部分を形成し、前記第2の電圧を変化させるステップは、前記ピクセルのアレイ内の複数のピクセルの大域的作動を提供する、請求項109に記載の方法。
- 前記シャッタ組立体は、第3の電圧相互接続に接続された第2の駆動電極を備える、請求項107に記載の方法。
- 前記駆動電極に前記第1の電圧を印加することにより、前記シャッタが開き、前記第2の駆動電極に第3の電圧を印加することにより、前記シャッタが閉じる、請求項111に記載の方法。
- 前記駆動電極への前記第1の電圧の印加により、前記シャッタが開く、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記第2の電圧の前記印加がない場合の、前記駆動電極への前記第1の電圧の印加により、前記シャッタが開く、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタへの前記第2の電圧の印加により、前記第1の電圧の前記印加に応じた前記シャッタの移動を阻止する、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタ組立体は、前記シャッタの移動範囲を、実質的に、光源が向けられる先の平面に平行な移動平面に制限するための、機械的支持を備える、請求項96に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、実質的に前記移動平面内で、静電的に引かれる、請求項105に記載のディスプレイ装置。
- ハウジングと表示パネルと制御マトリクスと電源とを備える携帯型ハンドヘルド装置であって、
前記表示パネルは、前記ハウジング内に取り付けられ、かつ、複数の横方向に移動可能なシャッタを有する光変調層を有し、前記光変調層は、伝播する光線の経路を通ってそれぞれのシャッタを横方向に移動させて、それぞれのピクセルをオン状態またはオフ状態に設定することによって、光を変調することが可能であり、
前記制御マトリクスは、前記横方向に移動可能なシャッタを移動させて光を変調するための、前記横方向に移動可能なシャッタのそれぞれに対する制御を提供するために、前記表示パネルに結合され、
前記電源は、前記ハウジング内に配置され、光源とコントローラとに結合される、
携帯型ハンドヘルド装置。 - 画像を表示するために、前記移動可能なシャッタ要素を制御するための、前記制御マトリクスに結合されたディスプレイコントローラをさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ディスプレイコントローラは、前記移動可能なシャッタのオンおよびオフ状態のシーケンスを決定することが可能な、かつ、カラー画像を表示するために、前記決定されたシーケンスを通じてそれぞれの移動可能なシャッタを駆動するカラー画像生成器を含む、請求項119に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記表示パネル内に配置された少なくとも1つのカラーフィルタをさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ディスプレイコントローラは、
前記表示パネルに結合され、移動可能なシャッタのグループを、選択された状態に、所定の間隔で移動させる同期パルスを生成する同期コントローラを含む、請求項119に記載の携帯型ハンドヘルド装置。 - 画像信号のための記憶装置を有し、前記コントローラに結合された画像メモリをさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- リムーバブルメモリ記憶装置をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記光変調層の下面に接合された透明基板と、
前記透明基板の下に配置された光源と、
をさらに備える請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。 - 前記光源は、選択された色をそれぞれが生成することが可能な複数の光源を備える、請求項125に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- カラー画像を表示するために、前記複数の光源を順次アクティブにする光コントローラをさらに備える、請求項126に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ハウジング内に配置され、前記移動可能なシャッタの方へ光を向けるために、前記光変調層の上に配置された光源をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ハウジングに結合され、ユーザコマンドに応答して入力信号を生成することが可能な、ユーザインタフェース装置をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記表示パネルの上面の上に配置され、ユーザによって押されている前記表示パネル上の位置を表す信号を生成することが可能なタッチセンシティブスクリーンをさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記表示パネルは、前記移動可能なシャッタを取り囲む流体材料をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ディスプレイコントローラは、画像を生成するために使用されるカラービットの数を制御するカラービットコントローラを含む、請求項119に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記表示パネルは、
前記光変調基板の上に配置された透明カバープレートと、
前記表示パネルの周囲の壁の回りに配置され、前記透明カバープレートの周辺端部を支持するための支持面を有するシールと、をさらに備える請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。 - 前記透明カバープレートは、外部の圧力に応じた内向きの変形を制限するために選択された厚さを有する、請求項133に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記光変調基板とカバープレートとの間に配置され、前記カバープレートを突き合わせて支持するように配置された支持体をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記光変調層は、前記移動可能なシャッタのそれぞれに関連付けられた複数のアパーチャを含み、
前記光変調層の下に配置され、前記光変調層に面した反射面を有する反射層をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。 - 前記反射層は、前記反射面の上に配置された光透過媒体を含むことにより、前記光変調層の下に光反射キャビティが形成される、請求項136に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記制御マトリクスは、複数の制御回路を有するアクティブマトリクスを含み、前記複数の制御回路のそれぞれは、それぞれの移動可能なシャッタに関連付けられる、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記電源に結合され、前記電源から消費される電力を選択的に調節するための複数の動作モードを有する電源コントローラをさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記電源コントローラは、光源に結合され、さらに、前記光源が駆動される振幅を、選択された期間の後で変更するためのタイマ含む、請求項139に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記電源コントローラは、光源に結合されて、振幅、または前記光源の切り換えのタイミングのうちの少なくとも1つを制御する、請求項139に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- さまざまな色の光を生成するための、複数の光源を有する光源をさらに備え、
前記電源コントローラは、より少ない電力を前記電源から消費する色を生成するために、前記光源のうちの少なくとも1つを切り換えるタイミングを制御する、請求項139に記載の携帯型ハンドヘルド装置。 - 前記電源コントローラは、切り換えが行われない光源を使用して単色光を生成するために、光源を制御する、請求項139に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記ハウジングの外部の光を測定するため、および、少なくとも部分的に前記測定に基づいて、前記電源から消費される電力を選択的に調節するために、前記電源コントローラに結合されるレベル検出器をさらに備える、請求項139に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- ゲームコンソール、携帯電話、オーディオプレーヤ、ビデオプレーヤ、腕時計、電子書籍、デジタルカメラ、テレビ受信機、GNSS受信機、およびラップトップコンピュータの群から選択される装置を含む、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- 前記光変調層の上に形成され、前記制御マトリクスに結合され、かつ、それぞれの移動可能なシャッタの方へ移動するように配置されることにより、前記シャッタを移動させるために印加される電圧を減少させる、可動接触子をさらに備える、請求項118に記載の携帯型ハンドヘルド装置。
- ハウジングと表示パネルと制御回路と光源と電源とを備える携帯型ハンドヘルド装置であって、
前記表示パネルは、前記ハウジング内に取り付けられ、その上に形成されてそれに接合される光変調層を備えた透明基板を有し、前記透明層を通過する光を変調するように配置される複数の移動可能要素を有し、
前記制御回路は、前記移動可能要素の移動を制御して光を変調するために、前記移動可能要素に結合され、
前記光源は、前記透明層を通して光を導くために、前記ハウジング内の前記透明基板の下に配置され、
前記電源は、前記ハウジング内に配置され、前記光源と、アクティブマトリクスとに結合される、
携帯型ハンドヘルド装置。 - ハウジングとアクティブマトリクス表示パネルと光源と電源とを備える携帯型ハンドヘルド装置であって、
前記アクティブマトリクス表示パネルは、前記ハウジング内に取り付けられ、かつ、透明基板上に形成されて前記透明基板に接合される光変調基板を有し、かつ、光を変調するように配置される複数の移動可能要素を有し、かつ、前記移動可能要素の移動を制御して光を変調するための、前記移動可能要素のそれぞれに関連付けられた複数の制御回路を有し、
前記光源は、前記ハウジング内に配置され、
前記電源は、前記ハウジング内に配置され、前記光源と、アクティブマトリクスとに結合される、
携帯型ハンドヘルド装置。
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