JP2014098924A - ディスプレイを作動させるための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、MEMSベースのディスプレイ装置に関する。特に、ディスプレイ装置は、2つの機械的にコンプライアントな電極を有するアクチュエータを含んでもよい。さらに、ディスプレイ装置に含まれる、双安定シャッタ組立体と、シャッタ組立体内でシャッタを支持するための手段とが開示される。
【選択図】図1
Description
Claims (101)
- アクチュエータと変調器とを備えるディスプレイ装置であって、
前記アクチュエータは、
第1のコンプライアント電極と、
第2のコンプライアント電極と、
を含み、
前記第2のコンプライアント電極は、前記第1のコンプライアント電極に隣接して配置され、前記第1および第2のコンプライアント電極の間に印加される電圧に応じて、前記第1および第2のコンプライアント電極を相互に引き寄せ、
前記変調器は、前記ディスプレイ装置上で画像を形成するために前記アクチュエータに結合される、
ディスプレイ装置。 - 基板を備え、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの少なくとも1つは、少なくとも2つの位置において前記基板に固定される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 基板を備え、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの少なくとも1つは、前記第2のコンプライアント電極の線形中心の付近において前記基板に固定される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの1つに直接結合される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極は、第1および第2の長さを有し、前記第1および第2のコンプライアント電極は、前記対応する第1および第2の長さの大部分に沿ってコンプライアントである、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータは、前記変調器上の第1の位置において前記変調器に結合され、前記ディスプレイ装置は、前記変調器上の第2の位置において前記変調器に結合される第2のアクチュエータを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器に結合された第2のアクチュエータを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記画像を形成するための光源を提供するために前記アクチュエータに結合されたバックライトを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極の間に印加される前記電圧に応じて、前記第1および第2のコンプライアント電極は、徐々に相互に引き寄せられる、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、シャッタを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極の高さは、前記第1および第2のコンプライアント電極の幅の少なくとも約1.4倍である、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極は、幅が約0.5μm〜約5μmである、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、前記画像を形成するために前記シャッタを光が通過することを許可するための複数のシャッタアパーチャを画定する、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- アパーチャを画定する基板をさらに備え、前記変調器は前記基板に隣接して配置され、前記変調器は、前記アパーチャを通過する光と選択的に相互作用することによって、前記画像を形成する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記基板は、実質的に透明な基板上に蒸着された、前記アパーチャを画定する反射膜を備える、請求項14に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、光との相互作用を、前記光をブロックすること、反射すること、吸収すること、およびフィルタリングすることのうちの1つによって行う、請求項14に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、反射面を備える、請求項16に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、光吸収材料を備える、請求項16に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、カラーフィルタを備える、請求項16に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント電極に電気的に結合された制御可能な電源を備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記電源は、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの1つの少なくとも第1の端部に電気的に結合される、請求項20に記載のディスプレイ装置。
- 前記電源は、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの1つの第1および第2の端部に電気的に結合される、請求項20に記載のディスプレイ装置。
- 前記電源は、パッシブマトリクスアレイとして構成される、請求項20に記載のディスプレイ装置。
- 前記電源は、アクティブマトリクスアレイとして構成される、請求項20に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、2つの機械的に安定な位置を有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記機械的に安定な変調器位置のうちの1つにおいて、前記第1および第2のコンプライアント電極は、第1の湾曲した形状に弓形に曲がり、前記2つの機械的に安定な変調器位置のうちの第2において、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの少なくとも1つは、第2の湾曲した形状に弓形に曲がる、請求項25に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータの作動に応じて、前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの少なくとも1つは、第1の安定した形状から第2の安定した形状に変形する、請求項25に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器に復元力を提供する弾性部材を備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記弾性部材はスプリングである、請求項28に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極のうちの少なくとも1つの上に配置された、絶縁体を備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記絶縁体は、約2.0よりも大きな誘電率を有する、請求項30に記載のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置上で画像を形成する方法であって、
光変調器を選択するステップと、
相互に隣接して配置された、第1および第2の機械的にコンプライアントな電極を備えるアクチュエータを提供するステップであって、前記第1の機械的にコンプライアントな電極は、シャッタに結合されるステップと、
前記第1および第2の機械的にコンプライアントな電極の間に電圧を生成することによって、前記アクチュエータを作動させることにより、i)前記第1および第2の機械的にコンプライアントな電極を、それらを相互により近くに引き寄せるように変形させ、ii)前記画像内のピクセルの照射に影響を及ぼすように、光路内にまたは光路から外に、前記シャッタを移動させるステップと、
を含む方法。 - 前記第1および第2のコンプライアント電極を変形させるステップは、前記第1および第2の機械的にコンプライアントな電極のうちの少なくとも1つの湾曲を変えるステップを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記アクチュエータを作動させるステップは、前記シャッタを、第1の機械的に安定な位置から、第2の機械的に安定な位置に移動させるステップを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記シャッタを移動させるステップは、前記シャッタを平行移動させるステップ、および前記シャッタを回転させるステップのうちの少なくとも1つを含む、請求項32に記載の方法。
- ディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイ装置上で画像を形成するために、光路内の光と相互作用するためのシャッタと、
作動電位を受け取るための電圧入力と、
前記電圧入力に印加される作動電位に応じて、前記シャッタを、面内の第1の機械的に安定な位置から、前記面内の第2の機械的に安定な位置まで移動させるためのアクチュエータと、
を備えるディスプレイ装置。 - 前記アクチュエータはスプリングを備える、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 第1のコンプライアント部材の剛性は、前記第1のコンプライアント部材の全長に沿って変化する、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、光が通過することが可能な複数のシャッタアパーチャを備える、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータは、前記電圧入力に印加される第2の作動電位に応じて、前記シャッタを、前記第1および第2の機械的に安定な状態のうちの1つから、第3の機械的に安定な状態に移動させる、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記画像を形成するために、前記電圧入力に前記作動電位を選択的に印加するためのパッシブマトリクスアレイを備える、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、複数のコンプライアントな接合によって結合された複数の非コンプライアント部材を含む、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 第1および第2の機械的に安定な状態を有するスタビライザを備え、前記シャッタの前記移動は、前記スタビライザの状態を、前記第1および第2の機械的に安定な状態間で切り換える、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記シャッタを前記第1の機械的に安定な位置から前記第2の機械的に安定な位置まで移動させるために必要とされる仕事が、前記シャッタを前記第2の機械的に安定な位置から前記第1の機械的に安定な位置まで移動させるために必要とされる仕事と実質的に等しいように構成される、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記シャッタを前記第1の機械的に安定な位置から前記第2の機械的に安定な位置まで移動させるために必要とされる仕事が、前記シャッタを前記第2の機械的に安定な位置から前記第1の機械的に安定な位置まで移動させるために必要とされる仕事よりも大きいように構成される、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタに結合された第2のアクチュエータを備え、前記第2のアクチュエータは、前記シャッタの前記第1および第2の機械的に安定な位置に対応する第1および第2の機械的に安定な状態を有する、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータは、前記シャッタに、第1の位置において結合され、前記第2のアクチュエータは、前記シャッタに、第2の位置において結合される、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータは、前記シャッタにおける第1の側に結合され、前記第2のアクチュエータは、前記シャッタにおける前記第1の側の実質的に反対側の第2の側に結合される、請求項46に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器の前記第1の機械的に安定な位置に対応する第1の機械的に安定な状態と、前記変調器の前記第2の機械的に安定な位置に対応する第2の機械的に安定な状態とを有する第1のコンプライアント部材を備える、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は第1のビームを備え、前記第1の機械的に安定な状態において、前記第1のビームは、第1の方向に弓形に曲がっており、前記第2の機械的に安定な状態において、前記ビームは、第2の方向に弓形に曲がっている、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記コンプライアント部材への力の印加がない場合に、実質的にまっすぐな形状を有する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1の機械的に安定な状態と、前記第2の機械的に安定な状態との両方において、前記第1のコンプライアント部材は実質的にまっすぐである、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記電圧入力の、前記作動電位の受け取りに応じて、前記第1のコンプライアント部材は、前記第1の安定な状態から前記第2の安定な状態に変形する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータを、前記第1および第2の機械的に安定な状態のいずれかから移動させるステップは、前記第1のコンプライアント部材に前記アクチュエータが力を印加することを必要とする、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記コンプライアント部材の高さは、前記コンプライアント部材の幅の少なくとも約1.4倍である、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記コンプライアント部材は、幅が約0.5μm〜約5μmである、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記第1のコンプライアント部材を少なくとも部分的に覆う絶縁体を備える、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記絶縁体の誘電率は、約2以上である、請求項57に記載のディスプレイ装置。
- 前記アクチュエータは第2のコンプライアント部材を備え、前記第2のコンプライアント部材は、対応する弓形の曲がりを有する第2のビームを有する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、対応する弓形の曲がりを有する第1のビームを備え、かつ、前記第1の機械的に安定な状態において、前記第2のビームの前記弓形の曲がりは、前記第1のビームの前記弓形の曲がりと実質的に同じであり、前記第2の機械的に安定な状態において、前記第2のビームの前記弓形の曲がりは、前記第1のビームの前記弓形の曲がりと実質的に反対である、請求項59に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記シャッタが上で移動させられる表面に前記第1のコンプライアント部材を接続する第1のアンカーに前記シャッタを結合する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記表面に前記第1のコンプライアント部材を接続する第2のアンカーに結合され、前記第1のアンカーは、前記第1のコンプライアント部材を、前記表面上の第1の位置に接続し、前記第2のアンカーは、前記第1のコンプライアント部材を、前記表面上の第2の位置に接続する、請求項61に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント部材間に配置された少なくとも約1.5の誘電率を有する作動流体を備える、請求項61に記載のディスプレイ装置。
- 第1および第2の機械的に安定な状態を有する第2のコンプライアント部材を備え、前記第1および第2の機械的に安定な状態のそれぞれにおいて、前記第2のコンプライアント部材は実質的にまっすぐである、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント部材は、前記シャッタ上の第1の位置において、前記シャッタに結合され、前記第2のコンプライアント部材は、第2の位置において、前記シャッタに結合される、請求項64に記載のディスプレイ装置。
- 前記第2のコンプライアント部材は、前記シャッタが上で移動させられる表面に前記第2のコンプライアント部材を接続するアンカーに結合される、請求項64に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント部材は電極であり、前記電極は、前記第1および第2のコンプライアント部材の間に印加される電圧に応じて相互に引き寄せられることにより前記シャッタを移動させる、請求項64に記載のディスプレイ装置。
- 第2のコンプライアント部材を備え、前記第1および第2のコンプライアント部材のそれぞれはビームを含み、前記ビームのうちの少なくとも一方は、前記ビームのうちのもう一方に面した平坦な側を有する、請求項49に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタを移動させるステップは、前記シャッタの回転または平行移動を含む、請求項36に記載のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置上で画像を形成する方法であって、
電圧入力に、作動電位を選択的に印加するステップと、
前記作動電位の前記印加に応じて、シャッタを、第1の機械的に安定な位置から第2の機械的に安定な位置まで面内で移動させることにより、画像の前記形成に光が寄与することを許可するステップと、
を含む方法。 - 前記シャッタを移動させるステップは、前記シャッタが結合されているコンプライアント部材を変形させるステップを含む、請求項70に記載の方法。
- シャッタを移動させるステップは、前記シャッタが結合されているコンプライアント部材の湾曲を変えるステップを含む、請求項70に記載の方法。
- 前記作動電位の前記印加に応じて、2つのコンプライアント部材間に電圧を生成させ、それらのコンプライアント部材を相互に引き寄せるステップを含む、請求項70に記載の方法。
- ディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイ装置上で画像を形成するために、光路内の光と選択的に相互作用するための変調器と、
前記変調器上の第1の位置から、前記変調器が上で支持される表面への支持的接続を提供する第1の機械的支持を提供する、制御可能な第1のアクチュエータと、
前記変調器上の第2の位置から、前記表面への支持的接続を提供する第2の機械的支持と、
を備え、
前記第1のアクチュエータは、前記シャッタを、前記表面に実質的に平行な面内で駆動する、ディスプレイ装置。 - 前記変調器は、シャッタを備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記シャッタは、前記シャッタを光が通過することを許可するための複数のシャッタアパーチャを備える、請求項75に記載のディスプレイ装置。
- 前記表面は、アパーチャを画定する、請求項75に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2の機械的支持は、前記変調器の前記平面から離れた移動を減らすように構成される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器の回転運動を減らすために、前記第1のアクチュエータは、少なくとも2つの位置において前記表面に接続される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、前記変調器の前記平面から離れた移動を減らすのに十分に堅い、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータと前記変調器との間の前記接続は、前記変調器の前記平面から離れた移動を減らすのに十分に太い、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、前記変調器の第1の側において前記変調器に結合され、前記第2の機械的支持は、前記変調器の第2の側において前記変調器に結合される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1の側は、前記第2の側の実質的に反対側である、請求項82に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、前記第1の側のほぼ中央に結合され、前記第2の機械的支持は、前記第2の側のほぼ中央に結合される、請求項82に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、カラーフィルタを備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器は、3つのカラーフィルタを備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、パッシブマトリクスアレイによって制御される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、アクティブマトリクスアレイによって制御される、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータおよび前記第2の機械的支持のうちの少なくとも1つは、機械的に双安定である、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータおよび前記第2の機械的支持は、幅が約0.5μm〜約5μmである、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、第1のコンプライアント電極を備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、前記第1のコンプライアント電極を引き寄せることにより前記シャッタを駆動する前記第1のコンプライアント電極に隣接する第2のコンプライアント電極を備える、請求項91に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータは、前記第1のコンプライアント電極を、前記変調器と前記表面に接続されたアンカーとのうちの1つに接続するスプリングを備える、請求項91に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のコンプライアント電極は、前記第1のコンプライアント部材の全長に沿った第1の位置において、第1の剛性を有し、前記第1のコンプライアント部材の全長に沿った第2の位置において、より大きな剛性を有する、請求項91に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1および第2のコンプライアント電極が相互に引き寄せられるのに応じて、前記変調器は、第1の位置から第2の位置に移動させられる、請求項92に記載のディスプレイ装置。
- 前記変調器と前記表面との間に配置された、少なくとも約1.5の誘電率を有する作動流体を備える、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータと、前記第2の機械的支持を含む第2のアクチュエータとは、前記変調器を、少なくとも2つの機械的に安定な位置に駆動する、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- 前記第1のアクチュエータと、前記第2の機械的支持を含む第2のアクチュエータとは、前記変調器を、少なくとも3つの機械的に安定な位置に駆動する、請求項74に記載のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置を製造するための方法であって、
光路内の光と選択的に相互作用するための変調器を形成するために、第1の表面をエッチングするステップと、
前記変調器とアンカーとを接続するアクチュエータを、前記第1の表面内でエッチングするステップと、
前記変調器と第2のアンカーとを接続する第2の機械的支持を、第1の表面内でエッチングするステップと、
を含み、
前記アンカーと前記アクチュエータとは、第2の表面上で前記変調器を物理的に支持する第1の機械的支持として働き、前記アクチュエータは、前記第2の表面に実質的に平行な面内で前記シャッタを駆動するように構成され、
前記第2の機械的支持は、前記第2の表面上で前記変調器を物理的に支持し、
前記第1のアンカーと前記第2のアンカーとは、前記第2の表面上の2つの別個の位置に接続される、
方法。 - 前記変調器と、アクチュエータと、第2の機械的支持とは、1つのエッチングステップ内で形成される、請求項99に記載の方法。
- 前記変調器と、アクチュエータと、第2の機械的支持とは、1つの材料層から形成される、請求項99に記載の方法。
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