JP2015503121A - アナログ干渉変調器を駆動するためのシステム、デバイス、および方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、反射する表示素子の可動導電層を正確に配置するためのコンピュータ記憶媒体において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、少なくとも1つまたは複数の固定導電層に対して可動導電層の初期位置が検知される。充電電圧は、初期位置に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。充電電圧は、可動導電層に印加され得る。

Description

本開示は、アナログ干渉変調器のための、および表示素子の2つの導体の間に配置される可動の導体の位置を検出するための駆動方式ならびに較正方法に関する。

電気機械システムには、電気的要素および機械的要素を有するデバイス、アクチュエータ、トランスジューサ、センサ、光学構成要素(ミラーなど)、および電子機器が含まれる。電気機械システムは、マイクロスケールおよびナノスケールを含むがそれらに限らない様々なスケールで製造されてもよい。たとえば、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)デバイスは、約1ミクロン〜数100ミクロン以上の範囲のサイズを有する構造を含んでもよい。ナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)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んでもよい。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに/あるいは基板および/もしくは堆積された材料層の一部をエッチングによって除去するか、または層を追加して電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成する他のマイクロマシーニングプロセスを使用して作製されてもよい。

ある種の電気機械システムは干渉変調器(IMOD)と呼ばれる。本明細書では、干渉変調器または干渉光変調器という語は、光学干渉の原則を使用して光を選択的に吸収しかつ/または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、干渉変調器は、一方または両方が全体的または部分的に透過性および/または反射性を有してもよく、かつ適切な電気信号が加えられたときに相対運動することができる一対の導電プレートを含んでもよい。一実装形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含んでもよく、他方のプレートは、空隙によって固定層から分離された反射膜を含んでもよい。一方のプレートの他方のプレートに対する位置によって、干渉変調器に入射する光の光学干渉が変化することがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の用途を有し、製品、特に表示機能を有する製品に関して、既存の製品を改良し新しい製品を作製するのに使用されることが期待されている。

本開示のシステム、方法、およびデバイスの各々は、いくつかの新規の態様を有し、これらのシステム、方法、およびデバイスのうちで、本明細書において開示される望ましい属性を単独で生じさせるものはない。

本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、表示素子を駆動するための装置において実装することができ、表示素子が可動導電層および1つまたは複数の固定導電層を含む。装置は、1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して可動導電層の初期位置を決定するように構成される回路と、初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定し、充電電圧を可動導電層に印加するように構成されるコントローラとを含む。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイにおける1つまたは複数の固定導電層に対して移動可能である可動導電層を配置する方法において実装することができる。方法は、1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して可動導電層の初期位置を決定するステップと、初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定するステップと、充電電圧を可動導電層に印加するステップとを含む。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、可動導電層および1つまたは複数の固定導電層を含むディスプレイを駆動するための装置において実装することができる。装置は、1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して可動導電層の初期位置を決定するための手段と、初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定するための手段と、充電電圧を可動導電層に印加するための手段とを含む。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイにおける1つまたは複数の固定導電層に対して移動可能である可動導電層を配置するためのコンピュータプログラム製品において実装することができる。コンピュータプログラム製品は、処理回路に1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して可動導電層の初期位置を決定させ、初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定させ、充電電圧を可動導電層に印加させるためのコードを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体を含む。

本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細が、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、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになろう。以下の図の相対的な寸法が、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。

ある状態における干渉変調器(IMOD)の画素を示す等角図の一例である。 図1Aとは異なる状態における干渉変調器(IMOD)の画素を示す等角図の一例である。 光学MEMS表示デバイスの駆動回路アレイを示す概略回路図の一例である。 図2の駆動回路の構造および関連する表示素子の一実装形態を示す概略部分断面図の一例である。 干渉変調器アレイおよび埋め込まれた回路を備えるバックプレートを有する光学MEMS表示デバイスの概略部分分解斜視図の一例である。 2つの固定層および1つの可動第3層を有する干渉変調器の実装形態の横断面である。 図5の構造を有する表示デバイスの駆動回路アレイを示す概略回路図の一例である。 図5に図示した干渉変調器および電圧源の概略図である。 いくつかの実装形態によるディスプレイアレイ駆動回路の一部を示す図である。 いくつかの実装形態による可動導電層の位置を制御するための方法のフローチャートである。 いくつかの実装形態によるディスプレイアレイ駆動および位置検知回路の一部を示す図である。 いくつかの実装形態による可動第3層806の連続調整の方法の一例を示す図である。 画素特性をテストするための回路を含むディスプレイアレイ駆動および検知回路の一部を示す図である。 いくつかの実装形態による開始状態Δx_Lを決定する方法のフローチャートである。 いくつかの実装形態によるバネ剛性Kを決定する方法のフローチャートである。 いくつかの実装形態による較正調整方法のフローチャートである。 可動第3層806に電荷を誘導するためのパルス電圧信号を生成するように構成された回路の一例を示す図である。 可動第3層806に電荷を誘導するためのパルス電圧信号を生成するように構成された回路の別の例を示す図である。 複数の干渉変調器を含む表示デバイスを示すシステムブロック図の一例である。 複数の干渉変調器を含む表示デバイスを示すシステムブロック図の一例である。 光学MEMSディスプレイを有する電子デバイスの概略分解斜視図の一例である。

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、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用されてもよい。詳細な実装形態は、動いている(映像など)か静止している(静止画像など)かにかかわらず、また文字であるか、絵であるか、写真であるかにかかわらず、画像を表示するように構成される任意のデバイスにおいて実現されてもよい。特に、実装形態は、モバイル電話、マルチメディアインターネットによって使用できる携帯電話、モバイルテレビ受像機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、bluetoothデバイス、パーソナルデータアシスタント(PDA)、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、プリンタ、複写機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス(電子書籍端末など)、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ(走行距離計ディスプレイなど)、コックピット制御機器および/またはディスプレイ、カメラ視野ディスプレイ(車両における後方視野カメラの表示など)、電子写真、街頭ビジョンまたは電子看板、映写機、建築構造、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯/乾燥機、駐車メータ、パッケージ構造(MEMSおよび非MEMSなど)、美的構造(宝石上への画像の表示など)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなどであるがそれらに限らない様々な電子デバイスで実施されるかまたはそれらの電子デバイスに関連付けられてもよい。本明細書の教示は、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動作検知デバイス、磁気計、家庭用電子機器用の慣性構成要素、家庭用電化製品の部品、バラクター、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、および電子試験機器などであるがそれらに限らない非表示用途に使用されてもよい。したがって、この教示は、各図にのみ示されている実装形態に限定されるものではなく、その代
わりに当業者に容易に明らかになる広い適用性を有する。

本明細書で説明するいくつかの方法およびデバイスは、アナログ干渉変調器の実装形態に関する。アナログ干渉変調器は、様々な光学応答を生成するように、様々な異なる位置に駆動され得る。アナログ干渉変調器の光学応答は、可動電極に存在する電荷、およびアナログ干渉変調器の他の電極に対する可動電極の対応する位置に応じて決まる。様々な光学応答を達成するためにアナログ干渉変調器の位置を較正し、制御するための方法およびシステムが開示される。

いくつかの実装形態によれば、アナログ表示素子の静止電極に対する可動電極の位置を制御するための方法および装置が開示される。本開示で説明する主題の特定の実装形態は、所望の位置に達するために可動電極に印加される電荷量を決定するために実施され得る。可動電極の位置応答は、印加されている電圧だけでなく、電圧の印加より前の特定の電極位置にも依存する。開示されたシステムおよび方法は、可動電極の現在の位置、および可動電極の最終的な所望の位置に少なくとも部分的に基づいて印加される電荷の正確な決定を含み得る。

本開示で説明する主題の特定の実装形態は、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ように実施されてもよい。本明細で開示するシステムおよび方法は、アナログ干渉変調器における可動電極の高速で正確な位置決めを可能にすることができる。さらに、本明細書で開示するシステムおよび方法は、アレイの変調器の物理的特性が、たとえば製造公差による異なる応答特性を含むときでも、表示デバイスにおける変調器の高性能アレイを生成する能力を高めることができる。さらに、いくつかの実装形態に従って後述するように順次の駆動および更新方式の使用は、有利には、連続的なフィードバック駆動方式を使用して駆動される変調器よりも遅い応答時間を有する変調器を駆動するために使用され得る。

いくつかの実装形態によれば、バイナリ表示素子を含むディスプレイに対して、優れた輝度、およびより高い色域が達成され得るように、アナログ表示素子(たとえば、3つ以上の状態を有するIMODなど)を駆動するための方法およびシステムが開示される。さらに、アナログ表示素子(たとえばIMODなど)を含むディスプレイは、ディスプレイの各画素を、赤、緑、または青の画素のうちの任意の1つとして構成することができ、それによって、異なる色を生成するための副画素のアレイの必要性が低減され、および/または除去される。その結果、アナログ表示素子(たとえばIMODなど)ディスプレイを含むディスプレイの空間分解能は、バイナリ表示素子を有するディスプレイに対して改善され得る。さらに、トーンスケール分解能も、バイナリ表示素子を有するディスプレイに対して、アナログ表示素子を含むディスプレイについて、改善され得る。

前述の各実装形態を適用することのできる適切なMEMSデバイスの例には反射表示デバイスがある。反射表示デバイスは、光学干渉の原則を使用して変調器自体に入射する光の選択的な吸収および/または反射を行う干渉変調器(IMOD)を組み込んでもよい。IMODは、吸収体と、吸収体に対して移動可能なリフレクタと、吸収体とリフレクタとの間に形成された光学共振空洞とを含んでもよい。光学共振空洞のサイズを変更し、それによって干渉変調器の反射に影響を与えることのできる2つ以上の異なる位置にリフレクタを移動させてもよい。IMODの反射スペクトルは、様々な色を生成するように可視波長全体においてずらすことのできるかなり広いスペクトル帯域を形成することができる。スペクトル帯域の位置は、光学共振空洞の厚さを変更し、すなわちリフレクタの位置を変更することによって調整されてもよい。

図1Aおよび図1Bは、2つの異なる状態における干渉変調器(IMOD)表示デバイスの画素を示す等角図の例を示している。IMOD表示デバイスは、1つまたは複数の干渉MEMS表示素子を含む。これらのデバイスでは、MEMS表示素子の画素は明状態または暗状態のいずれかであってもよい。明(「休止」、「開」、または「オン」)状態では、表示素子は入射した可視光の大部分をユーザなどに向けて反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」、または「オフ」)状態では、表示素子は入射した可視光をほとんど反射しない。いくつかの実装形態では、オン状態およびオフ状態の光反射特性を逆転してもよい。MEMS画素は、主として、白黒だけでなくカラー表示も可能にする特定の波長において反射するように構成されてもよい。図1Aおよび図1Bに示した例では、バイナリまたは2状態の表示素子が示される。アナログ表示素子(たとえば3つ以上の状態を有する表示素子など)については、図5を参照しながら以下でさらに説明する。

IMOD表示デバイスは、IMODの行列アレイを含んでもよい。各IMODは、一対の反射層、すなわち、空隙(光学ギャップまたは光学空洞とも呼ばれる)を形成するように互いに調節可能な可変距離に位置する可動反射層と固定部分反射層とを含んでもよい。可動反射層を少なくとも2つの位置の間を移動させてもよい。第1の位置、すなわち休止位置では、可動反射層を固定部分反射層から比較的遠い距離に位置させてもよい。第2の位置、すなわち作動位置では、可動反射層を部分反射層のより近くに位置させてもよい。2つの層から反射した入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合うかまたは弱め合うように干渉することができ、各画素の全体的な反射状態および非反射状態を生成する。いくつかの実装形態では、IMODは、非作動時に反射状態であり、可視スペクトル内の光を反射してもよく、作動時に暗状態であり、可視範囲外の光(赤外光など)を反射してもよい。しかし、いくつかの他の実装形態では、IMODは、非作動時に暗状態であり、作動時に反射状態であってもよい。いくつかの実装形態では、印加された電圧を導入することによって、画素を駆動して状態を変更してもよい。いくつかの他の実装形態では、電荷を印加することによって画素を駆動して状態を変更してもよい。

図1Aおよび図1Bに示されている画素は、IMOD12の2つの異なる状態を示している。図1A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(設計された、など)距離の休止位置に示されている。図1AではIMOD12の両端間に電圧が印加されていないので、可動反射層14は休止状態または非作動状態のままである。図1BのIMOD12では、可動反射層14は光学スタック16に隣接するかまたはほぼ隣接して作動位置に示されている。図1BのIMOD12の両端間に印加される電圧V_actuateは、可動反射層14を作動位置まで作動させるのに十分な電圧である。

図1Aおよび図1Bでは、画素12の反射特性は、画素12に入射した光と左側の画素12から反射した光15を示す矢印13によって概略的に示されている。詳しく図示されていないが、当業者には、画素12に入射した光13の大部分が透明な基板20を透過して光学スタック16の方へ送られることが理解されよう。光学スタック16に入射した光の部分は光学スタック16の部分反射層を透過し、一部は透明基板20を通して反射される。光学スタック16を透過した光13の部分は、可動反射層14の所で反射され、透明基板20の方へ戻る(かつ透過する)。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(強め合うかまたは弱め合う)干渉が、画素12から反射される光15の波長を決定する。

光学スタック16は、単一の層または複数の層を含んでもよい。各層は、電極層、部分反射部分透過層、および透明誘電層のうちの1つまたは複数を含んでもよい。いくつかの実装形態では、光学スタック16は、導電性を有し、部分的に透過性を有するとともに部分的に反射性を有し、たとえば、上記の層の1つまたは複数を透明基板20上に堆積することによって製造されてもよい。電極層は、様々な金属、たとえばインジウムスズ酸化物(ITO)のような様々な材料から形成されてもよい。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体のように部分的に反射性を有する様々な材料から形成されてもよい。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層で形成されてもよく、各層は単一の材料または材料の組合せで形成されてもよい。いくつかの実装形態では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方として働く単一の半透明な厚さの金属または半導体を含んでもよく、一方、より多くの導電層または導電部分(光学スタック16の導電層もしくは導電部分またはIMODの他の構造の導電層もしくは導電部分など)がIMOD画素同士の間で信号を送る(bus)働きをしてもよい。光学スタック16は、1つまたは複数の導電層または導電/吸収層を覆う1つまたは複数の絶縁層または誘電層を含んでもよい。

いくつかの実装形態では、光学スタック16または下部電極は各画素の所で接地される。いくつかの実装形態では、このことは、連続的な光学スタック16を基板20上に堆積し、連続的な光学スタック16の少なくとも一部を堆積された層の周囲に接地させることによって実現されてもよい。いくつかの実装形態では、アルミニウム(Al)のような導電性および反射性の高い材料を可動反射層14に使用してもよい。可動反射層14は、ポスト18の頂部に堆積された金属層およびポスト18同士の間に堆積された介在犠牲材として形成されてもよい。犠牲材をエッチングによって除去すると、可動反射層14と光学スタック16との間に定められたギャップ19または光学空洞を形成することができる。いくつかの実装形態では、ポスト18間の間隔は1〜1000μm程度であり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満程度であり得る。

いくつかの実装形態では、IMODの各画素は、作動状態であるか、それとも休止状態であるかにかかわらず、基本的に、固定反射層および可動反射層によって形成されたキャパシタである。電圧が印加されないと、可動反射層14aは、図1Aの画素12によって示されているように機械的に休止した状態のままであり、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が存在する。しかし、可動反射層14と光学スタック16の少なくとも一方に電圧などの電位差が印加されると、対応する画素に形成されたキャパシタが充電され、静電力によって電極同士が引っ張り合う。印加された電圧がしきい値を超えると、可動反射層14は変形し、光学スタック16に接近するかまたは離れることができる。光学スタック16内の誘電層(図示せず)は、図1Bにおいて作動された画素12によって示されているように、層14と層16との間の短絡を防止し、層14と層16との間の離隔距離を調節することができる。この挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じである。アレイ内の一連の画素はいくつかの例では「行」または「列」と呼ばれることもあるが、当業者には、一方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことが任意であることが容易に理解されよう。言い換えれば、向きによっては、行が列とみなされ、列が行とみなされることがある。また、表示素子は、互いに直交する行と列(「アレイ」)に均等に配置されても、非線形構成として配置され、たとえば互いに対してある位置ずれを有してもよい(「モザイク」)。語「アレイ」および「モザイク」はいずれの構成も指すことができる。したがって、ディスプレイは「アレイ」または「モザイク」を含むように記載されるが、いずれの例でも、各素子自体を互いに直交するように配置したり、均等に分配して配置したりする必要がなく、各素子は非対称形状および不均等に分配された素子を有する構成を含んでもよい。

一連のIMODまたはIMODのアレイのようないくつかの実装形態では、光学スタック16は、IMOD12の一方の側に共通の電圧を供給する共通の電極として働いてもよい。可動反射層14は、たとえばマトリクス形態に配置された別々のプレートのアレイとして形成されてもよい。別々のプレートには、IMOD12を駆動する電圧信号が供給されてもよい。

上述の原則に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は多様である場合がある。たとえば、各IMOD12の可動反射層14は、テザー上など、隅部においてのみ、支持体に取り付けられてもよい。図3に示されているように、平坦で比較的剛性の高い可動反射層14を、可撓性金属から形成されてもよい変形可能な層34から懸垂させてもよい。この構造は、変調器の電気機械的態様および光学態様に使用される構造設計および材料が選択され、互いに独立に機能するのを可能にする。したがって、可動反射層14に使用される構造設計および材料を光学特性に関して最適化してもよく、変形可能な層34に使用される構造設計および材料を所望の機械的特性に関して最適化してもよい。たとえば、可動反射層14部分はアルミニウムであってもよく、変形可能な層34の部分はニッケルであってもよい。変形可能な層34は、その周囲において基板20に直接的または間接的に接続されてもよい。これらの接続部は支柱18を形成してもよい。

図1Aおよび図1Bに示されているような実装形態では、IMODは、画像を透明基板20の前側、すなわち変調器が配置された側の反対側から見ることになる直視型デバイスとして機能する。これらの実装形態では、デバイスの後部(すなわち、たとえば図3に示されている変形可能な層34を含む可動反射層14の後方の、表示デバイスの部分)を表示デバイスの画質に悪影響を与えずに構成し動作させることができる。その理由は、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からである。たとえば、いくつかの実装形態では、変調器の光学特性を、電圧アドレッシングおよびそのようなアドレッシングによる移動のような変調器の電気機械特性から分離するのを可能にするバス構成(図示せず)を可動反射層14の後方に含めてもよい。

図2は、光学MEMS表示デバイス用の駆動回路アレイ200を示す概略回路図の一例を示している。駆動回路アレイ200は、アクティブマトリクスアドレッシング方式を実施してディスプレイアレイアセンブリの表示素子D₁₁〜D_mnに画像データを供給するのに使用されてもよい。

駆動回路アレイ200は、データドライバ210と、ゲートドライバ220と、第1のデータ線〜第mのデータ線DL1〜DLmと、第1のゲート線〜第nのゲート線GL1〜GLnと、スイッチまたはスイッチ回路のアレイS₁₁〜S_mnとを含む。データ線DL1〜DLmの各々は、データドライバ210から延びており、それぞれ、スイッチの対応する列S₁₁〜S_1n、S₂₁〜S_2n、...、S_m1〜S_mnに電気的に接続されている。ゲート線GL1〜GLnの各々は、ゲートドライバ220から延びており、それぞれ、スイッチの対応する列S₁₁〜S_m1、S₁₂〜S_m2、...、S_1n〜S_mnに電気的に接続されている。スイッチS₁₁〜S_mnは、データ線DL1〜DLmのうちの1本と表示素子D₁₁〜D_mnにおけるそれぞれの表示素子との間に電気的に結合され、ゲート線GL1〜GLnの1本を介してゲートドライバ220からスイッチング制御信号を受け取る。スイッチS₁₁〜S_mnは、単一のFETトランジスタとして示されているが、(両方向の電流用の)2つのトランジスタ伝送ゲートまたは場合によっては機械的MEMSスイッチのような様々な形態をとってもよい。

データドライバ210は、ディスプレイの外部から画像データを受け取り、その画像データを行ごとに電圧信号の形でデータ線DL1〜DLmを介してスイッチS₁₁〜S_mnに供給してもよい。ゲートドライバ220は、表示素子D₁₁〜D_m1、D₁₂〜D_m2、...、D_1n〜D_mnの選択された行に関連するスイッチS₁₁〜S_m1、S₁₂〜S_m2、...、S_1n〜S_mnをオンにすることによって表示素子D₁₁〜D_m1、D₁₂〜D_m2、...、D_1n〜D_mnの特定の行を選択してもよい。選択された行におけるスイッチS₁₁〜S_m1、S₁₂〜S_m2、...、S_1n〜S_mnがオンになると、データドライバ210からの画像データが表示素子D₁₁〜D_m1、D₁₂〜D_m2、...、D_1n〜D_mnの選択された行に渡される。

動作時には、ゲートドライバ220は、ゲート線GL1〜GLnの1本を介して選択された行におけるスイッチS₁₁〜S_mnのゲートに電圧信号を供給し、それによってスイッチS₁₁〜S_mnをオンにしてもよい。データドライバ210がすべてのデータ線DL1〜DLmに画像データを供給した後、選択された行のスイッチS₁₁〜S_mnをオンにして表示素子D₁₁〜D_m1、D₁₂〜D_m2、...、D_1n〜D_mnの選択された行に画像データを供給し、それによって画像の一部を表示してもよい。たとえば、行において作動させる画素に関連するデータ線DLを10ボルトなどの電圧(正であっても負であってもよい)に設定してもよく、行において解放される画素に関連するデータ線DLを0ボルトなどの電圧に設定してもよい。次いで、所与の行のゲート線GLをアサートし、その行のスイッチをオンにし、その行の各画素に選択されたデータ線電圧を印加する。これによって、10ボルトが印加された画素が充電されて作動し、0ボルトが印加された画素が放電され解放される。次いで、スイッチS₁₁〜S_mnをオフにしてもよい。表示素子D₁₁〜D_m1、D₁₂〜D_m2、...、D_1n〜D_mnは、スイッチがオフにされたときに作動している画素上の電荷が保持されているので画像データを保持することができる。絶縁体およびオフ状態のスイッチからある程度の漏れが生じるが、一般に、この漏れは、別の1組のデータが行に書き込まれるまで画素上に画像データを保持するのに十分なほど少ない。これらのステップを、すべての行が選択され、それらの行に画像データが供給されるまで後続の各行に対して繰り返してもよい。図2の実装形態では、光学スタック16は各画素の所で接地されている。いくつかの実装形態では、このことは、連続的な光学スタック16を基板上に堆積し、このシート全体を堆積された層の周囲に接地させることによって実現されてもよい。

図3は、図2の駆動回路および関連する表示素子の構造の一実装形態を示す概略部分断面図の一例である。駆動回路アレイ200の一部201は、第2の列および第2の行の所のスイッチS₂₂と、関連する表示素子D₂₂とを含む。図示の実装形態では、スイッチS₂₂はトランジスタ80を含む。駆動回路アレイ200内の他のスイッチは、スイッチS₂₂と同じ構成を有してもよく、またはたとえば、構造、極性、もしくは材料を変更することによって異なるように構成されてもよい。

図3は、ディスプレイアレイアセンブリ110の一部とバックプレート120の一部も含む。ディスプレイアレイアセンブリ110のこの部分は、図2の表示素子D₂₂を含む。表示素子D₂₂は、前部基板20の一部と、前部基板20上に形成された光学スタック16の部分と、光学スタック16上に形成された支持体18と、支持体18によって支持された可動反射層14(または変形可能な層34に接続された可動電極)と、可動反射層14をバックプレート120の1つまたは複数の構成要素に電気的に接続する相互接触部126とを含む。

バックプレート120の上記の部分は、バックプレート120に埋め込まれた、図2の第2のデータ線DL2およびスイッチS₂₂を含む。バックプレート120のこの部分は、少なくとも部分的に埋め込まれた第1の相互接続部128および第2の相互接続部124も含む。第2のデータ線DL2は、バックプレート120内を実質的に水平方向に延びている。スイッチS₂₂は、ソース82と、ドレーン84と、ソース82とドレーン84との間のチャネル86と、チャネル86と重なり合うゲート88とを有するトランジスタ80を含む。トランジスタ80は、たとえば薄膜トランジスタ(TFT)または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)であってよい。トランジスタ80のゲートは、バックプレート120内をデータ線DL2に垂直に延びるゲート線GL2によって形成されてもよい。第1の相互接続部128は、第2のデータ線DL2をトランジスタ80のソース82に電気的に結合する。

トランジスタ80は、バックプレート120内で1つまたは複数のビア160を通して表示素子D₂₂に結合されている。ビア160には、導電材料が充填され、ディスプレイアレイアセンブリ110の構成要素(たとえば、表示素子D₂₂)とバックプレート120の構成要素との電気的接続を実現している。図示の実装形態では、第2の相互接続部124は、ビア160を通して形成され、トランジスタ80のドレーン84をディスプレイアレイアセンブリ110に電気的に結合している。バックプレート120は、駆動回路アレイ200の前述の構成要素を電気的に絶縁する1つまたは複数の絶縁層129を含んでもよい。

図3の光学スタック16は、3つの層、すなわち、上述の頂部誘電層、同じく上述の中央部分反射層(クロムなど)、および透明導体(インジウムスズ酸化物(ITO))を含む下部層として示されている。この共通電極は、ITO層によって形成され、ディスプレイの周囲で接地するように結合されてもよい。いくつかの実装形態では、光学スタック16に含まれる層はこれよりも多くても少なくてもよい。たとえば、いくつかの実装形態では、光学スタック16は、1つまたは複数の導電層または組み合わされた導電/吸収層を覆う1つまたは複数の絶縁層または誘電層を含んでもよい。

図4は、干渉変調器アレイと埋め込まれた回路を備えるバックプレートとを有する光学MEMS表示デバイス30の概略分解部分斜視図の一例である。表示デバイス30は、ディスプレイアレイアセンブリ110とバックプレート120とを含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ110とバックプレート120は、互いに取り付けられる前に別々に事前に形成されてもよい。いくつかの他の実装形態では、表示デバイス30は、堆積によってディスプレイアレイアセンブリ110の上方にバックプレート120の構成要素を形成することのような任意の適切な方法で製造されてもよい。

ディスプレイアレイアセンブリ110は、前部基板20と、光学スタック16と、支持体18と、可動反射層14と、相互接続部126とを含んでもよい。バックプレート120は、少なくとも部分的に埋め込まれたバックプレート構成要素122と、1つまたは複数のバックプレート相互接続部124とを含んでもよい。

ディスプレイアレイアセンブリ110の光学スタック16は、前部基板20の少なくともアレイ領域を覆う実質的に連続的な層であってもよい。光学スタック16は、グランドに電気的に接続された実質的に透明な導電層を含んでもよい。反射層14は、互いに分離されてよく、方形状または矩形状などの形状を有してもよい。可動反射層14は、各可動反射層14が表示素子の一部を形成することができるようにマトリクス形に配置されてもよい。図4に示されている実装形態では、可動反射層14は、4つの隅部の所で支持体18によって支持されている。

ディスプレイアレイアセンブリ110の各相互接続部126は、それぞれの可動反射層14を1つまたは複数のバックプレート構成要素122(トランジスタSおよび/または他の回路素子など)に電気的に結合する働きをする。図示の実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ110の相互接続部126は、可動反射層14から延び、バックプレート相互接続部124に接触するように位置している。別の実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ110の相互接続部126、は少なくとも部分的に支持体18に埋め込まれ、一方、支持体18の頂面から露出されてもよい。そのような実装形態では、バックプレート相互接続部124をディスプレイアレイアセンブリ110の相互接続部126の露出した部分に接触するように位置させてもよい。別の実装形態では、バックプレート相互接続部124は、可動反射層14に接触し、それによって可動反射層14に電気的に接続されるようにバックプレート120から可動反射層14に向かって延びてもよい。

上述の干渉変調器は、休止状態と作動状態とを有する双安定素子として説明した。しかし、上記および下記の説明は、ある範囲の状態を有するアナログ干渉変調器と一緒に使用されてもよい。たとえば、アナログ干渉変調器は、赤状態、緑状態、青状態、黒状態、および白状態を、他の色状態とともに有してよい。いくつかの実装形態では、表示素子(たとえば以下でさらに説明する図5に図示されるアナログIMODなど)には、3、4、7、8、15、16、31、32、63、64、127、128、255、または256の状態がある。いくつかの実装形態では、状態は量子化されず、本質的に連続的に可変の状態が達成され得る。したがって、単一の干渉変調器は、広範囲の光スペクトルにわたる異なる光反射特性を有する様々な状態を有するように構成され得る。

図5は、2つの固定層および1つの可動第3層を有する干渉変調器の実装形態の横断面である。図示のように、図5の干渉変調器は、基板820の側から見られるように示される。図5は、固定第1層802、固定第2層804、および固定第1層802と固定第2層804との間に配置された可動第3層806を有するアナログ干渉変調器の実装形態を示す。層802、804および806の各々は、電極または他の導電材料を含み得る。たとえば、固定第1層802は、金属から製造された層を含み得る。固定第1層802および固定第2層804は、本明細書では、固定導電層と呼ばれ、一方、可動第3層806は、本明細書では、可動導電層と呼ばれ得る。層802、804および806の各々は、それぞれの層の上に形成される、または置かれる補強層を使用して補強され得る。一実装形態では、補強層は、誘電体を含む。補強層は、それが取り付けられる層を堅く、実質的に平坦に保つように使用され得る。干渉変調器のいくつかの実装形態は、3端子干渉変調器と呼ばれ得る。

本明細書において説明する実装形態のいくつかは、電極(たとえば固定第1層802または固定第2層804など)のうちの1つを省くことによって実施され得る。これらの実装形態では、電圧V_mは、接地に結合される単一の層に対して可変の位置を有する可動層に印加され得る。このようにして、3つではなく2つの端末を有するアナログ変調器が形成され得、本明細書で説明する方法は、そのような2端子変調器に適用され得る。

3つの層802、804および806は、絶縁ポスト810によって電気的に絶縁される。可動第3層806は、絶縁ポスト810からサスペンドされる。可動第3層806は、可動第3層806が基板820の方、および図5に示すように、固定第1層802の方にずらされ得る、または基板820から離れ、図5に示すように、固定第2層804の方にずらされ得るように、変形するように構成される。いくつかの実装形態では、固定第1層802はまた、基板820により近い電極層を指し得、一方、固定第2層804は、基板820からより遠い電極層を指し得る。

図5では、可動第3層806は、実線で平衡位置にあるものとして示されている。図示のように、d₁は、固定第2層804と可動第3層806との間の公称距離に対応し、一方、d₂は、固定第1層802と可動第3層806との間の公称距離に対応する。固定第1層802と固定第2層804との中間位置からの可動第3層806の位置(たとえばd₁=d₂の位置など)は、図5に示すように、値xによって示され得、xの正の値は、固定第1層802により近い位置に対応し、xの負の値は、固定第1層802からより遠い距離に対応する。固定第1層802と固定第2層804との間の実質的な中間点(たとえばd₁=d₂の位置など)に配置されるとき、可動第3層806の位置は、公称位置X₀に対応し得る。

図5に示すように、固定電圧差が固定第1層802と固定第2層804との間に適用され得る。図5の実装形態では、電圧V₀は固定第1層802に印加され、固定第2層804は接地される。代替の構成(電圧V₀が固定第2層804に印加され、固定第1層802が接地されるときなど)も可能であることを、当業者であれば理解されよう。可変電圧V_mが可動第3層806に印加される場合、その電圧V_mがV₀に接近するにつれて、可動第3層806は、固定第2層804の方に静電的に引かれる。その電圧V_mが接地に近づくにつれて、可動第3層806は、固定第1層802の方に静電的に引かれる。理想的には、これらの2つの電圧の中間点の電圧(この実装形態ではV₀/2)が可動第3層806に印加される場合、図5の実線で示されるその平衡位置において、可動第3層806が維持される。固定第1層802および固定第2層804における電圧の間にある可動第3層806に可変の電圧を印加することによって、可動第3層806は、固定第1層802と固定第2層804との間の所望の位置に配置され得、所望の光学応答が生成される。この所望の位置は、本明細書では、所望の位置または最終的な位置x_Fと呼ばれ得る。図5に示すように、固定第1層802および固定第2層804に対する可動第3層806の位置は、各状態が異なる光学応答を有するように、表示素子800の複数の状態に対応する。

固定第1層802と固定第2層804との間の電圧差V₀は、材料に応じて広く変わり得、多くの実装形態では、約5〜20ボルトの範囲であり得る。可動第3層806が平衡位置(X₀)から離れるにつれて、それは変形する、または曲がる。そのような変形したまたは曲がった構成では、弾性のあるバネ力は、平衡位置の方に可動第3層806に機械的にバイアスをかける。電圧V_mがそれに印加されるとき、この機械的な力(バネ剛性Kと呼ばれ得る)は、可動第3層806の最終的な位置にも寄与する。

可動第3層806は、基板820を介して干渉変調器に入る光を反射するためのミラーを含み得る。ミラーは、金属材料を含み得る。固定第2層804は、固定第2層804が吸収層として作用するような部分的な吸収材料を含み得る。この吸収材料は、図1に示した光学スタック16に関して上記で説明したようなものでもよい。可動第3層806から反射される光を可動第3層806に対向する基板820の側から見たとき、閲覧者は、反射光を特定の色として知覚することができる。可動第3層806の位置を調整することによって、光のいくつかの波長が選択的に反映され得る。

図6は、図5の構造を有する表示デバイスの駆動回路アレイを示す概略回路図の一例を示す。装置全体は、双安定の干渉変調器を使用する図2の構造との多くの類似点を共有する。しかしながら、図6に示すように、表示素子ごとに固定第1層802に対応する追加の層が提供される。固定第1層802は、図3および図4に示す可動層に対向するバックプレート120の内面に置かれ、図5に関して説明するように、電圧V₀をそれに印加することができる。図6のデータドライバ210およびゲートドライバ220は、2つのみの異なる電圧のうちの一方よりむしろ、データラインDL1-DLnに印加される電圧をV₀と接地との間の電圧の範囲にかけることができることを除いて、図2を参照しながら上記で説明したものと類似の方法で使用され得る。このようにして、行に沿った表示素子の可動第3層806はそれぞれ、その特定の行のゲートラインをアサートすることによって行が書き込まれるとき、固定第1層802と固定第2層804との間の任意の特定の所望の位置に、別個に配置することができる。

図7は、図5に図示した干渉変調器および電圧源の概略図である。この概略図では、変調器は、電圧源V₀およびV_mに結合される。干渉変調器および電圧源の等価回路モデルが図7に示される。各干渉変調器の画素は、スイッチS1によってデータライン(たとえばDL1-DLn)に、選択的に接続される。各データラインは、キャパシタンスC_Pとして示される、関連する寄生キャパシタンスを含むことができる。図示のように、各干渉変調器は、典型的に小さい、関連する寄生キャパシタンスC_P1およびC_P2も含む。固定第1層802と可動第3層806との間のギャップは、可変キャパシタンスC₂(x)に対応することができ、一方、可動第3層806と固定第2層804との間のギャップは、可変キャパシタンスC₁(x)に対応し得る。キャパシタンス値C₁(x)およびC₂(x)は各々、可動第3層806の位置(x)によって決まる。したがって、図7に示した概略図で、電圧源V₀は、結合されたキャパシタC_P1、C_P2、C₁(x)、およびC₂(x)にわたって接続され、一方、電圧源V_mは、平行結合キャパシタC_P1、C₁(x)と平行結合キャパシタC_P2、C₂(x)との間の中間層806に接続される。

しかしながら、上述したように、変調器に印加される電圧と可動第3層806の位置との間の関係が極めて非線形であり得るので、電圧源V₀およびV_mを使用して異なる位置に可動第3層806を正確に駆動することは、干渉変調器の多くの構成では困難であり得る。さらに、同じ電圧V_mを異なる干渉変調器の可動第3層806に印加することでは、それぞれの可動第3層806は、たとえば、ディスプレイ面全体にわたる可動第3層806の厚さまたは弾力における変化など、製造差により、各変調器の固定第1層802および固定第2層804に対して同じ位置に移動することができない場合がある。可動第3層806の位置がどんな色が干渉変調器から反映されるかを決定するので、上記で説明したように、所望の位置に可動第3層806を正確に駆動することは、表示された画像のより正確な制御を可能にする。以下でより詳細に説明する多くの実装形態では、スイッチS₁の動作を介して、分離された電荷(Q_m)は、可動第3層806を所望の位置の方に移動させるために、可動第3層806に適用され得る。

いくつかの実装形態によるディスプレイの動作の間、所与の画素は、対応する一連の所望の位置に従って画素において一連の分離された電荷Qを連続して配置し、分離することによって、画像データの一連のフレームに従って一連の所望の位置に配置され得る。中心の非偏向の位置X₀からの移動の大きさは、本明細書では、変数「x」によって示される。この変数xについての最初および最後の値は、それぞれx₀およびx₁と呼ばれ得る。以下でさらに詳細に説明するように、表示素子の位置は、新しい所望の位置x₁に層806を配置するために必要とされる所望の電荷Q_mを決定することによって調整され得る。次いで、層806がその現在の位置x₀にあるとき、中間層806にこの電荷を配置するのに必要な電圧が決定される(初期位置x₀は、図5を参照しながら上記で説明した非変位中心位置X₀と異なる可能性があり、またしばしばそうである)。それが位置x₀にあるとき、この電圧は、中間層に印加され、次いで、新しい電荷状態は、中間層806において分離され、次いで、中間層806は新しい位置x₁に移動する。所望の電荷を第3層806に配置するのに必要な時間に対して、印加電圧に対する可動第3層806の機械的応答が遅い可能性があるので、スイッチS1が閉じるときの非常に短い時間間隔の間、ミラー位置はあまり変化しない可能性がある。

ミラー806に配置する電荷量は、以下の式1に関してより詳細に説明する干渉変調器の応答をモデリングすることに基づき得る。ミラーの定常状態位置は、式1によって説明され得、これは、ミラー806上の静電力と復元バネ力とのバランスをとる。

この式では、Kはバネ剛性値であり、A_pは可動第3層806(ミラーなど)電極のエリアであり、V₀は固定第1層802と固定第2層804との間に適用される静的バイアスであり、Q_mは可動第3層806に対する分離された電荷であり、d₁はその公称位置からの非変形下での固定第2層804と可動第3層806との間の距離に対応し、d₂はその公称位置からの非変形下での固定第1層802と可動第3層806との間の距離に対応し、ε₀は誘電定数であり、Δx_Lは可動第3層806の「開始状態」である。本明細書で言及する可動第3層806の開始状態は、たとえば、製造で誘発される機械的バイアスなどのために、(たとえば、すべての3つの層802、804、および806が同じ電位であるときなど)それに作用している静電力がないときに可動第3層806が静止する位置に対応する。

xの関数として、電荷Q_mについて上記の式1を解くことによって、以下の式2が得られる。

テーラー級数による二乗根の展開は、以下の式3で表されるように、主要項が位置xに比例し、(V₀(d₁+d₂))と反比例して変化することを示す。

この式の負の値は、ジオメトリの選択に起因する。たとえば、上の図5で、固定第1層802における正の電圧は、負のx方向に向けられる電界をセットアップする。

ミラーが位置x=x₀にあるとき、ミラーにおけるQ_mの正味の電荷を生成するために必要とされる電圧V_mの値は、以下の式4によって与えられる。

式中、Q_mは、ミラーを所望の位置x₁に移動するために必要な電荷であり、したがって、同じようにするために必要な電圧が2つの位置変数、現在の位置x₀および次の位置x₁に応じて決まる。可動第3層806に関連付けられた可変のキャパシタンスの値は、式5によって与えられる。

可動第3層806が充電された後、可動第3層806は移動し、新しい位置x₁で落ち着き、その時点で、可動第3層における電圧が式6によって与えられる。

いくつかの実装形態では、データドライバ(たとえば図6のデータドライバ210)は、画素の初期位置および画素の最終的な所望の位置を決定するように構成される。この情報から、画素に配置される電荷が計算され、この電荷を取得するために中間層に印加される電圧が計算される。これらの計算は、上記の式(3)、(4)、および(5)を使用して行われ得る。次いで、この電圧は、適切なデータライン上に出力される。中間層を充電するのに十分長い、しかし、充電プロセスの間、中間層があまり位置を変えないほど短い時間期間の間、適切なゲートラインがアサートされる。たとえば、いくつかの実装形態では、約1μs〜約10μsの時間期間の間、適切なゲートラインがアサートされ得、一方、電圧の印加に対する中間層の応答時間は、約50μs〜約100μsの期間に対応し得る。充電電圧の印加に応じて、中間層は、次いで、その最終的な位置に移動する。

図8は、これらの原則に従って構成されるいくつかの実装形態による駆動回路の一部を示す。図8に示すように、データドライバ回路は、表示素子のアレイの駆動を制御し、調整するように構成されるコントローラ840を含み得る。図8の回路は、固定第1層802、固定第2層804、可動第3層806、およびスイッチS₁を含む画素の構成要素も示す。図示のように、固定第2層804は、接地電圧に接続されている。上記で説明したように、代替実装形態では、固定第1層802は、接地に接続され得、一方、固定第2層804は、電圧源V₀に接続され得る。

コントローラ840は、中間層の最終的な所望の位置を示す画像データを受信することができる。この画像データは、中間層の所望の最終的な位置を直接画定する数値データでもよい。あるいは、画像データは、所望の色、輝度、またはそれらの組合せを画定することができ、コントローラ840は、この画像データから最終的な位置値を生成することができる。コントローラ840は、メモリにおいて前の画素位置を保持する、またはバッファ842を介して前の画素位置を受信するように構成することもできる。新しい所望の位置および前に書き込まれた位置を使用して、コントローラ840は、出力バッファ848を介して可動第3層806に適用するために、上記で説明した方法で、電圧レベルV_mを決定することができる。コントローラは、アレイの列ごとに1つ、それぞれの追加の出力ドライバ848に接続する追加の出力850を有する。したがって、この実装形態、ならびに以下で説明する実装形態では、動作は、ディスプレイアレイの行におけるあらゆる画素において並行して実行され得る。

図9は、いくつかの実装形態による可動導電層の位置を制御するための方法のフローチャートを示す。方法900は、ブロック902によって示すように、1つまたは複数の固定導電層(たとえば固定第1層802および/または固定第2層804)のうちの少なくとも1つに対して、可動導電層(たとえば可動第3層806)の初期位置および最終的な位置を決定するステップを含む。ブロック904によって示すように、初期位置および最終的な位置に少なくとも部分的に基づいて、充電電圧が決定され得る。ブロック906によって示すように、可動導電層を所望の位置に移動させるために、充電電圧が可動導電層に印加され得る。

図8および図9の実装形態は、バネ定数Kおよび開始状態Δx_Lがわかっており、ディスプレイアレイの画素のすべてについて実質的に同じであると仮定する。そうであるとき、電圧V_mの計算は、これらの既知の値で、ならびに初期画素状態および所望の最終的な画素状態のみを使用して実行され得る。そうでないとき、異なる画素は、異なる電荷が同じ位置に移動することを必要とし得る。KおよびΔx_Lにおける画素ごとの変化を考慮するために、印加される電荷の画素ごとの調整は、様々な方法で行うことができる。そのような調整は、数ある方法の中でも、連続調整、ディスプレイの個々の画素のパラメータに基づく較正調整、またはそれらの組合せを含むことができる。連続調整方法について最初に説明し、次いで較正パラメータ調整方法について説明する。

一実装形態では、中間層806の実際の位置を検知するための位置検知回路は、駆動回路に組み込まれ得る。これは、図10に示されており、図10は、いくつかの実装形態によるディスプレイアレイ駆動および位置検知回路の一部を示す。図10において、コントローラは、アレイの列ごとに1つ、それぞれの追加の電圧センサ922および出力ドライバ848のための追加の入出力ライン850も有する。スイッチS1は、電圧V_mでミラーを駆動するために列駆動ライン(たとえば出力ドライバ848の出力にある)をミラー電極806に接続し、一方、S1のゲートは、チャージ行駆動ラインによって駆動される。ミラー電極806は、スイッチS1を介して列駆動ラインによって駆動されないとき、電圧センサ922に結合されたセンスライン935にそれを接続する(またはそこから分離する)ために、トランジスタ930によって切り替えることができるソースフォロワトランジスタ932によってサンプリングされ得る。図10の実装形態では、バイアス電圧V_bbに接続されているゲートを有するトランジスタ937(たとえば薄膜トランジスタ)によって示すように、センスライン935は、列の下部で電流源によってバイアスされる。

ミラーが位置xにあるときの近似の検知電圧V_Sが式7によって与えられる。

式3で導出されるQ_mの線形近似値を使用して、現在の位置x₀から位置x₁にミラーを駆動するために必要な駆動電圧が式8によって与えられ得る。

式8によれば、x₀からx₁に可動第3層806を移動させるために印加する電圧は、KおよびΔx_Lの近似値または平均値を使用して決定され得、これは、

および

と示される。この決定された電圧V_mが印加され、バネ定数が実際に

に等しく、開始状態が実際に

によって与えられる場合、ミラーは、正確にx₁に移動する。しかしながら、バネ定数Kおよび/または開始状態Δx_Lは、この画素について較正された初期値とは異なる場合、可動第3層806は、所望の位置とは異なる位置で終わり得る。KおよびΔx_Lの値が値

および

とは異なると仮定すると、可動第3層806の実際の位置は、式7を使用して、電圧センサ922で測定され得、印加された電荷は、実際の(不正確な)位置および所望の最終的な位置x₁に基づいて調整され得る。

図11は、いくつかの実装形態による可動第3層806の連続調整の方法の一例を示す。図11に示すように、第1の時間期間T1の間、画素位置は、前のフレームの間の位置に対応し得る。第1の時間期間T1の後、検知信号は、画素の中間層の電圧を検知するためにトリガされ得る。たとえば、再度図10を参照して、第1の検知時間T2の間、ゲートドライバセンスラインは、電圧検知トランジスタ932の出力をセンスライン935に、およびしたがって、ミラー層806によってセンストランジスタ932のゲートに印加される電圧V_Sを示す信号を取得するために、電圧センサ922に接続するためにアサートされ得る。(現在の位置を決定するために使用される)検知された電圧V_S、所望の最終的な位置、公称バネ剛性

および公称開始状態

に基づいて、可動第3層806に印加する電圧V_mが決定され、出力バッファ848を介してデータラインに印加され得る。第1の検知時間期間T2の後、ゲートドライバセンスラインは、電圧センサ922から可動第3層806を切断するためにデアサートされる。次いで、ゲートドライバチャージラインがアサートされ、電圧V_mは、第1の充電時間期間T3の間、可動第3層806に印加される。

第1の充電時間期間T3の後、および移行時間期間T4の間、可動第3層806は、印加された電圧V_mおよび対応する電荷Q_mに基づいて現在の位置(たとえばx₀)から次の位置(たとえばx₁)に移動する。図示のように、移行時間期間T4は、時間期間T2およびT3よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実装形態では、移行時間期間T4の間、コントローラ(たとえばコントローラ840)は、同じ手順を使用して、ディスプレイ30における画素の他の行にデータを順次書き込むように構成され得る。たとえば、充電時間期間T3の間の電圧V_mの印加の後、コントローラ840は、次の行における画素の現在の位置を検知し、次の行における画素の検知された位置および所望の位置に基づいて決定された電圧を印加するように構成され得る。このようにして、可動層806が現在の位置から次の位置まで移行する間、データは、ディスプレイ30に順次書き込まれ得る。移行時間期間T4は、第1の行に戻る前に、データをディスプレイ30のすべての行またはディスプレイ30のあるセクションに書き込むことができる期間に対応し得る。

移行時間期間T4の後、可動第3層806の現在の位置は、所望の位置から相殺され得る。現在の状況は、時間期間T2において行われるのと同じように、第2の検知時間期間T5の間、可動第3層806の電圧V_Sの第2の測定値に基づいて決定され得る。この測定された位置および所望の最終的な位置x₁に基づいて、可動層806の位置におけるこの最初のエラーを補正する新しい電圧V_mが導出され得る。

第2の充電時間T6の間印加される電圧V_mの決定は、式9に示すように実施することができる。

可動第3層806の位置は、同じフレーム時間の間、連続的に調整され得る。さらに、上記で説明したように、所与の行における画素の可動第3層806が印加電圧V_mに対応する位置に移行する間に、ディスプレイの他の行が書き込まれ得る。いくつかの実装形態では、15Hzのフレームレートでは、各画素は、1/15秒以内に少なくとも2回調整され得る。

連続調整方法の代わりに使用され得る、または連続調整方法との組合せで使用され得る可動第3層806の位置を調整する別の方法は、アレイの各画素に関連付けられた、機械的なパラメータKおよびΔx_Lの別々の測定値に基づく可動第3層806の特に較正された配置である。較正調整の一例について、図12〜図15を参照しながら説明する。

いくつかの実装形態では、較正調整方法は、画素の各々に関連した独立したパラメータの正確な測定値、および測定されたパラメータに基づく電圧V_mの決定を含み得る。測定されたパラメータは、各画素の開始位置Δx_Lおよびバネ剛性Kを含み得る。

図12は、画素特性をテストするための回路を含むディスプレイアレイ駆動および検知回路の一部を示す。この実装形態では、ゲートドライバは、n型トランジスタ1022、1024およびp型トランジスタ1026のゲートに結合された追加のテストライン出力を含む。ゲートドライバテストラインがアサートされると、トランジスタ1022は可動層806を接地に接続し、トランジスタ1026は固定層802を接地に接続する。テストラインがデアサートされると、可動層806は接地から切り離され、固定層802はp型トランジスタ1024を介してV₀に結合される。これらの接続は、上記の検知および駆動回路とともに、図13および図14を参照しながら後述するように、KおよびΔx_Lについて個々の値を決定するために使用され得る。画素ごとに決定される値は、ドライバ回路におけるルックアップテーブル(LUT)1030に記憶され、公称のまたは平均の値

に依存するよりむしろ、画素ごとにV_mの正しい値を計算するために使用され得る。これは、図10および図11を参照しながら上記で説明した連続補正手順の必要性をなくし得る。

図13は、いくつかの実装形態による開始状態Δx_Lを決定する方法のフローチャートである。方法1100は、ブロック1102によって示すように、固定第1層802を接地電圧に接続するステップを含み得る。たとえば、図12を再度参照して、ゲートドライバテストラインがアサートされ得、トランジスタ1024および1026をオンにし、したがって、固定第1層802を接地に接続する。次いで、(たとえば同じテストラインのアサートでトランジスタ1022をオンにすることによって)ブロック1104によって示すように、可動第3層806は、接地に接続され得る。これは、画素の層からすべての電荷を取り除き、中間層806は、純粋に機械的な平衡の位置に移動する。次いで、ブロック1106によって示すように、可動第3層806は、可動第3層806が浮動状態であるように、接地から切断され、ブロック1108によって示すように、固定第1層802は、バイアス電圧V₀に接続され得る。これらの行為の両方ともは、テストラインをデアサートすることによって、同時に達成され得る。ブロック1110で、可動第3層806の電圧V_Sが測定され得る(たとえばゲートドライバセンスラインをアサートすることによって)。可動第3層806の位置における任意の偏差は、製造で誘発される機械的バイアスなどに対応するので、この状態において測定される電圧V_Sは、開始状態Δx_Lに比例する。ブロック1112で、これらの状態の下で中間層の位置に関連する電圧V_Sに基づいて、可動第3層の開始状態Δx_Lが決定され得る。いくつかの実装形態では、決定された開始状態Δx_Lは、図12を参照しながら上記で説明したように、ルックアップテーブル(たとえばLUT1030)に保存され得る。

図14は、いくつかの実装形態によるある画素のバネ剛性Kを決定する方法のフローチャートである。方法1200は、ブロック1202によって示すように、固定第1層802を接地に接続するステップと、ブロック1204によって示すように、可動第3層806を接地に接続するステップとを含み、これらは、図12および図13を参照しながら上記で説明したように行われ得る。次いで、ブロック1206によって示すように、較正電圧V_Calがデータラインに印加され得る。較正電圧V_Calは、状態の変化を開始するために耐性のある静止位置キャパシタンスで、可動第3層806に対応する電圧レベル(たとえばV₀/2)に対応し得る。ブロック1208で、たとえば、図12のゲートドライバチャージラインをアサートすることによって、可動第3層806が較正電圧V_Calに接続され得る。ブロック1210によって示すように、次いで、(たとえばチャージラインをデアサートすることによって)可動第3層806が浮動状態であるように、可動第3層806が電圧信号V_Calから切断され得る。ブロック1212で、固定第1層802は、バイアス電圧V₀に接続され得る。ブロック1214によって示すように、可動第3層806が平衡状況に達するまで、時間期間の間、バイアス電圧V₀が固定第1層802に印加される。ブロック1216で、可動第3層806の電圧V_Sが測定され得る(たとえばゲートドライバセンスラインをアサートすることによって)。この状態で測定される電圧V_Sは、バネ剛性Kに関連し、ブロック1218で、可動第3層のバネ剛性Kが電圧V_Sに基づいて決定され得る。いくつかの実装形態では、決定されたバネ剛性Kは、図12を参照しながら上記で説明したように、ルックアップテーブル(たとえばLUT1030)に保存され得る。

開始状態Δx_L、バネ剛性K、ならびに前の画素位置および所望の画素位置の値の測定に基づいて、個々に画素ごとに可動第3層806に印加される電圧V_mが決定され得る。図15は、いくつかの実装態様による較正調整方法1300のフローチャートである。ブロック1304で、開始状態Δx_L、バネ剛性K、前の位置、および所望の位置を含む画素固有のパラメータが受信され、および/または決定され得る。たとえば、開始状態Δx_Lおよびバネ剛性Kは、それぞれ図11および図12を参照しながら説明した、図12のLUT1030に記憶されている測定値に従って決定され得る。ブロック1306で、電圧レベルV_mは、パラメータに少なくとも部分的に基づいて決定される。ブロック1308で、可動第3層806は、(たとえば、ゲートドライバチャージラインをアサートすることによって)データラインに接続され得る。その結果、可動第3層は、電圧V_mの印加によって正確に配置され得る。

上記で説明した実装形態では、LUT1030は、画素ごとに前に測定された画素パラメータΔx_LおよびKの組を記憶し、これらは、層806を現在の位置から所望の最終的な位置まで移動するV_mを導出するために取り出される。いくつかの実装形態では、LUTは、直接レベルV_m値を記憶することができ、それは初期位置および所望の最終的な位置の値によってアクセスされる。これらの実装形態では、レベルV_m値のテーブルは、画素ごとに個々に提供され得、各テーブルにおけるレベルV_mの値は、その画素についての固有のΔx_LおよびKの値に基づいて導出される。

上記で説明した実装形態では、可動第3層806に印加される電圧V_mは、データドライバによって出力される可変のアナログ電圧レベルである。代替実装形態では、印加される電圧は、パルスまたは一連のパルスを含み得る。パルス電圧信号は、1つまたは複数の固定基準電圧を使用して可動第3層806に所望の電荷Q_mを誘導する時間的に変調された電圧信号を含み得る。図16は、可動第3層806に電荷を誘導するためのパルス電圧信号を生成するように構成された回路の一例を示す。図16に示すように、行選択信号1402は、第1のトランジスタ1412および第2のトランジスタ1414への可動第3層806の接続を選択的に可能にするために使用され得る。第2のトランジスタ1414は、一定の電圧レベル(たとえばV₀)にバイアスされ、第1のトランジスタは接地にバイアスされる。第1のトランジスタ1412および第2のトランジスタ1414は、第1のトランジスタ1412のゲートに接続されている対応する第1の列電極1404、および第2のトランジスタ1414のゲートに接続されている第2の列電極1406を介して、順にオン/オフされる。電圧V₀および接地のうちの一方は、可動第3層806に接続された出力を有する第3のトランジスタ1410を介したパルス波形に従って適用される。図16の構成に基づいて、電極1404および1406は、正確な値が電荷注入プロセスの動作に重大でないバイナリ値の間で切り替わる。

図17は、可動第3層806に電荷を誘導するためのパルス電圧信号を生成するように構成された回路の別の例を示す。図17に示すように、第1のトランジスタのゲートは第1の選択信号1504に接続され、一方、第2のトランジスタのゲートは第2の選択信号1506に接続されている。図16の場合のように、第1のトランジスタ1412は一定の電圧レベルにバイアスされ、一方、第2のトランジスタは接地にバイアスされる。単一の電極1520は、第1のトランジスタ1412および第2のトランジスタ1414のうちの一方の出力を第3のトランジスタ1510に接続するように構成される。その結果、単一の列電極1520は、第1のトランジスタ1412および第2のトランジスタ1414の動作を介して、順にV₀と接地との間で切り替わる。行選択信号1402は、第3のトランジスタ1510の出力への可動第3層806の接続を可能にする。

図18Aおよび図18Bは、複数の干渉変調器を含む表示デバイス40を示すシステムブロック図の例を示している。この表示デバイス40はたとえば、携帯電話またはモバイル電話であってもよい。しかし、表示デバイス40の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形例は、テレビジョン、電子書籍端末およびポータブルメディアプレーヤのような様々な種類の表示デバイスも例示している。

表示デバイス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45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのいずれかによって形成されてもよい。また、ハウジング41は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含むがそれらに限らない様々な材料のいずれかから作られてもよい。ハウジング41は、異なる色を有するかまたはそれぞれの異なるロゴ、絵、または記号を含む取外し可能な他の部分と交換されてもよい取外し可能な部分(図示せず)を含んでもよい。

ディスプレイ30は、本明細書において説明するように双安定ディスプレイ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いずれかであってもよい。ディスプレイ30は、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、もしくはTFT LCDのようなフラットパネルディスプレイ、またはCRTもしくは他のチューブデバイスのようなノンフラットパネルディスプレイを含むように構成されてもよい。また、ディスプレイ30は、本明細書において説明するように、干渉変調器ディスプレイを含んでもよい。

表示デバイス40の構成要素が図10Bに概略的に示されている。表示デバイス40は、ハウジング41を含み、表示デバイス40内に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含んでもよい。たとえば、表示デバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を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、条件付けハードウェア52に接続されたプロセッサ21に接続されている。条件付けハードウェア52は、信号を条件付ける(信号をフィルタリングすることによってなど)ように構成されてもよい。条件付けハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロフォン46に接続されてもよい。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にも接続されている。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22に結合されており、アレイドライバ22はディスプレイアレイ30に結合されている。電源50は、特定の表示デバイス40設計によって要求されるようにすべての構成要素に電力を供給することができる。

ネットワークインターフェース27は、表示デバイス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、プロセッサ21などの他の構成要素のデータ処理要件を軽減するいくつかの処理機能を有してもよい。アンテナ43は、信号を送受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、IEEE16.11(b)、またはIEEE16.11(g)を含むIEEE16.11標準、あるいはIEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、またはIEEE802.11nを含むIEEE802.11標準に従ってRF信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ43は、BLUETOOTH(登録商標)標準に従ってRF信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナ43は、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)、Wideband-CDMA (W-CDMA)、Evolution Data Optimized (EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、High Speed Packet Access (HSPA)、High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)、High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)、Evolved High Speed Packet Access (HSPA+)、Long Term Evolution (LTE)、AMPS、または3G技術もしくは4G技術を利用するシステムのような、ワイヤレスネットワーク内で通信するのに使用される他の公知の信号を受信するように設計されている。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号をプロセッサ21によって受信しさらに操作することができるように前処理する。トランシーバ47は、プロセッサ21から受信された信号を表示デバイス40からアンテナ43を介して送信することができるように処理してもよい。

いくつかの実装形態では、トランシーバ47を受信機と置き換えてもよい。また、ネットワークインターフェース27を、プロセッサ21に送信すべき画像データを記憶または生成することのできる画像源と置き換えてもよい。プロセッサ21は、表示デバイス40の動作全体を制御してもよい。プロセッサ21は、圧縮された画像データなどのデータをネットワークインターフェース27または画像源から受信し、データを処理して生画像データまたは生の画像データに容易に処理されるフォーマットに変換する。プロセッサ21は、処理済みのデータを記憶できるようにドライバコントローラ29またはフレームバッファ28に送ってもよい。生データは通常、画像内の各位置での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、彩度、およびグレースケールレベルを含んでもよい。

プロセッサ21は、表示デバイス40の動作を制御するマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含んでもよい。条件付けハードウェア52は、信号をスピーカ45に送信し、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んでもよい。条件付けハードウェア52は、表示デバイス40内の離散構成要素であっても、プロセッサ21もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。

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から直接取り込んでも、フレームバッファ28から取り込んでもよく、かつ生画像データをアレイドライバ22に高速に送信できるように適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、図10および図12を参照しながら上記で説明したようにコントローラ840に対応し得る。いくつかの実装形態では、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。いくつかの実装形態では、アレイドライバ22は、図10および図12を参照しながら上記で説明したようにゲートドライブおよび出力ドライバ848のうちの1つまたは複数を含み得る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、スタンドアロン集積回路(IC)としてのシステムプロセッサ21に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは多数の方法で実現されてもよい。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に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ21に埋め込まれても、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てもよい。

アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマット済みの情報を受信してもよく、ディスプレイの画素のx-yマトリクスからの数百本、場合によっては数千本(またはそれよりも多く)のリード線に1秒当たりに何度も印加される互いに平行な1組の波形に、映像データを再フォーマットしてもよい。

いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書において説明するディスプレイの種類のうちのいずれにも適切である。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(IMODコントローラなど)であってもよい。また、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(IMODディスプレイドライバなど)であってもよい。さらに、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(IMODのアレイを含むディスプレイなど)であってもよい。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、アレイドライバ22と一体化されてもよい。そのような実装形態は、セルラーフォン、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。

アレイドライバ22は、別個の基板に実装され得る、または、ディスプレイアレイ30とは別個のチップを使用して実装され得る。上記の電圧源V₀およびV_mは、干渉変調器から離れて配置することもできる。たとえば、電圧源V₀およびV_mの一方または両方は、アレイドライバ22中に実装され得、および/あるいは、電圧源V₀およびV_mの一方または両方は制御され、またはアレイドライバ22、ドライバコントローラ29もしくはプロセッサ21から指示を受信することができる。

いくつかの実装形態では、入力デバイス48は、ユーザが表示デバイス40の動作を制御できるようするように構成され得る。入力デバイス48は、QWERTYキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチ感応スクリーン、または圧力感応膜もしくは熱感応膜を含んでもよい。マイクロフォン46は、表示デバイス40用の入力デバイスとして構成されてもよい。いくつかの実装形態では、マイクロフォン46を通じた音声コマンドを使用して表示デバイス40の動作を制御してもよい。

当技術分野でよく知られているように、電源50は、様々なエネルギー貯蔵デバイスを含んでもよい。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような再充電可能電池であってもよい。電源50は、再生可能なエネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池もしくは塗料型太陽電池を含む太陽電池であってもよい。電源50は、壁付きコンセントから電力を受けるように構成されてもよい。

いくつかの実装形態では、電子表示システム内のいくつかの場所に配置されてもよいドライバコントローラ29に制御プログラム性が存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ22に制御プログラム性が存在する。上述の最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および/またはソフトウェア構成要素ならびに様々な構成において実施されてもよい。

図19は、一実装形態による、図16Aおよび図16Bの電子デバイス40の概略分解斜視図の一例である。図示の電子デバイス40は、ディスプレイアレイ30用のくぼみ41aを有するハウジング41を含む。電子デバイス40は、ハウジング41のくぼみ41aの底部にプロセッサ21も含む。プロセッサ21は、ディスプレイアレイ30とデータ通信するためのコネクタ21aを含んでもよい。電子デバイス40は、少なくとも一部がハウジング41の内側に位置する他の構成要素を含んでもよい。他の構成要素には、上記に図18Bに関連して説明したような、ネットワーキングインターフェース、ドライバコントローラ、入力デバイス、電源、条件付けハードウェア、フレームバッファ、スピーカ、およびマイクロフォンを含めてもよいが、それらに限らない。

上記で説明したように、可動第3層806および可動第3層806の対応する位置の電荷が、供給された電圧V_mに応答して決定されるので、供給された電圧V_mを可動第3層806の実際の位置に相関させるために、テーブルまたは他のデータ構造が作成され得る。このようにして、可動第3層806に印加される電圧は、計算される代わりに、次の動作の間、ルックアップテーブルを介して所望の位置に基づいて取り出され、それによって、電力が節約され得る。さらに、テーブルは、可動第3層806を所望の位置に正しく駆動させるように、電圧V_mを供給する駆動回路が駆動電圧を調整することができるようにすることができる。テーブルは、相関した値が記憶され得る任意の構造または編集のデータでもよい。テーブルは、たとえば、上述した表示デバイス40に実装される記憶装置またはユニット(図示せず)など、揮発性または不揮発性のメモリに記憶され得る。電圧検知機能、および/または、データをテーブルに書き込むことは、プロセッサによって、たとえば、表示デバイス40のプロセッサ21によって実行され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ21は、表の値の一部または全部の記憶を含む。

ディスプレイアレイ30は、ディスプレイアレイアセンブリ110、バックプレート120、および可撓性の電気ケーブル130を含み得る。ディスプレイアレイアセンブリ110とバックプレート120は、たとえばシーラントを使用して互いに取り付けられてもよい。

ディスプレイアレイアセンブリ110は、表示領域101と周辺領域102とを含んでもよい。周辺領域102は、ディスプレイアレイアセンブリ110の上から見たときに表示領域101を囲む。ディスプレイアレイアセンブリ110は、表示領域101を通して画像を表示するように位置しかつ向きを定められた表示素子のアレイも含む。表示素子はマトリクス形に配置されてもよい。いくつかの実装形態では、各表示素子は干渉変調器であってもよい。また、いくつかの実装形態では、語「表示素子」は「画素」と呼ばれることもある。

バックプレート120は、実質的にディスプレイアレイアセンブリ110の裏面全体を覆ってもよい。バックプレート120は、たとえばガラス、高分子材料、金属材料、セラミック材料、半導体材料、または前述の材料のうちの2つ以上の組合せと、他の同様の材料とから形成されてもよい。バックプレート120は、同じ材料またはいくつかの異なる材料の1つまたは複数の層を含んでもよい。バックプレート120には、様々な構成要素の少なくとも一部が埋め込まれてもまたは取り付けられてもよい。そのような構成要素の例には、ドライバコントローラ、アレイドライバ(たとえば、データドライバおよびスキャンドライバ)、ルーティング線(たとえば、データ線およびゲート線)、スイッチング回路、プロセッサ(たとえば、画像データ処理プロセッサ)、および相互接続部が含まれるがそれらに限らない。

可撓性の電気ケーブル130は、電子デバイス40のディスプレイアレイ30と他の構成要素(たとえば、プロセッサ21)との間にデータ通信チャネルを確立する働きをする。可撓性の電気ケーブル130は、ディスプレイアレイアセンブリ110の1つもしくは複数の構成要素またはバックプレート120から延びてもよい。可撓性の電気ケーブル130は、互いに平行に延びる複数の導電ワイヤと、プロセッサ21のコネクタ21aまたは電子デバイス40の任意の他の構成要素に接続してもよいコネクタ130aとを含んでもよい。

本明細書において開示された実装形態に関連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、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実現されてもよい。ハードウェアとソフトウェアの互換性について、概して機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを示した。そのような機能がハードウェアにおいて実現されるかそれともソフトウェアにおいて実現されるかは、システム全体に課される用途および設計上の特定の制約によって決まる。

本明細書において開示された各態様に関連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、および回路を実現するのに使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書において説明した機能を実行するように設計された、汎用シングルチッププロセッサまたは汎用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)もしくは他のプログラム可能な論理デバイス、離散ゲートもしくはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組合せによって実現または実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、また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、もしくは状態マシンであってもよい。プロセッサは、複数の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の組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連動する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはそのような任意の他の構成として実現されてもよい。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法は、所定の機能に特有の回路で実行されてもよい。

1つまたは複数の態様では、前述の機能は、本明細書において開示された構造およびそれらの構造均等物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、またはそれらの任意の組合せにおいて実現されてもよい。本明細書において説明した主題の実装形態は、1つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行できるようにまたはデータ処理装置の動作を制御するために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命令の1つまたは複数のモジュールとして実現されてもよい。

ソフトウェアで実施する場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。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得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ってよい。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ぶことができる。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むことができる、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することができる。

当業者には、本開示において説明した実装形態の様々な修正形態が容易に明らかになろう。本明細書において定められた一般原則は、本開示の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実装形態に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書において示されている実装形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、本明細書において開示された原則および新規の特徴に整合した最も広い範囲が与えられるべきである。語「例示的な」は、本明細書では「例、事例または例示として働く」を意味するのに排他的に使用される。本明細書において「例示的な」として記載されたあらゆる実装形態は、必ずしも他の実装形態に対して好ましいかまたは有利であるとはみなされない。また、当業者には、語「上部」および「下部」が、時には各図の説明を容易にするために使用されており、適切な向きに定められた頁上の図の向きに対応する相対的な位置を示しており、実現されるIMODの適切な向きを反映しない場合があることが容易に理解されよう。

本明細書において別々の実装形態の文脈で説明したある特徴は、単一の実装形態において組み合わされて実現されてもよい。逆に、単一の実装形態の文脈で説明した様々な特徴を複数の実装形態において別々に実現しても、任意の適切な部分組合せとして実現してもよい。さらに、各特徴は、上記ではある組合せにおいて働くように記載されており、場合によっては最初からそのように請求されているが、請求された組合せの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実現されてもよく、請求された組合せは、部分組合せまたは部分組合せの変形例を対象とするものであってもよい。

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。また、各図面は、例示的な1つまたは複数のプロセスを流れ図の形で概略的に示してもよい。しかし、図示されていない他の動作を概略的に示されている例示的なプロセスに組み込んでもよい。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、例示された動作のうちの任意の動作の前もしくは後、または任意の動作と同時に、または任意の動作同士の間に実行されてもよい。ある状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。さらに、上記で説明した各実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離が必要とされるものと理解されるべきではなく、前述のプログラム構成要素およびシステムが概して単一のソフトウェアプロダクトとして一体化されるかまたは複数のソフトウェアプロダクトとしてパッケージ化されてもよいことを理解されたい。また、他の実装形態も以下の特許請求の範囲の範囲内である。場合によっては、特許請求の範囲に記載された動作を異なる順序で実行してもよく、しかも望ましい結果を実現することができる。

12 IMOD、画素
14 可動反射層、層、反射層
13、15 光
16 光学スタック、層
18 ポスト、支柱、支持体
19 ギャップ
20 基板、透明基板、前部基板

Claims (32)

1. 表示素子を駆動するための装置であって、前記表示素子が、可動導電層および1つまたは複数の固定導電層を含み、前記装置が、
   前記1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して前記可動導電層の初期位置を決定するように構成される回路と、
   前記初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定し、
   前記充電電圧を前記可動導電層に印加する
   ように構成されるコントローラと
   を備える装置。
2. 前記充電電圧が、前記可動導電層の目的の最終的な位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項1に記載の装置。
3. 前記コントローラが、前記可動導電層の機械的な応答時間未満のある時間期間の間、前記充電電圧を印加するように構成される、請求項1に記載の装置。
4. 前記可動導電層が前記印加された電圧に著しく反応する前に、前記充電電圧から前記可動導電層を分離するように構成されるスイッチを備える、請求項3に記載の装置。
5. 前記スイッチが金属酸化物薄膜トランジスタを備える、請求項4に記載の装置。
6. 前記金属酸化物薄膜トランジスタが、インジウムガリウム酸化亜鉛スイッチを備える、請求項5に記載の装置。
7. 前記可動導電層の初期位置を決定するように構成される前記回路が電圧センサを含む、請求項6に記載の装置。
8. 前記電圧センサが、前記充電電圧を印加した後、前記可動導電層の前記位置を検知するように構成され、前記コントローラが、
   前記充電電圧を印加した後に検知された前記位置に少なくとも部分的に基づいて、補正電圧を決定し、
   前記決定された補正電圧を前記可動導電層に印加する
   ように構成される
   請求項7に記載の装置。
9. 前記可動導電層および前記1つまたは複数の固定導電層が第1の表示素子に含まれ、前記第1の表示素子が、表示素子のアレイに配置される、請求項1に記載の装置。
10. 前記コントローラが、複数の表示素子に共通の機械的特性の値を使用して、前記アレイにおける前記複数の表示素子の各々に印加するための充電電圧を決定するように構成される、請求項9に記載の装置。
11. 前記複数の表示素子の各々に対応する値を有するルックアップテーブルをさらに備え、前記コントローラが、前記記憶された値を使用して表示素子ごとに前記充電電圧を決定するように構成される、請求項1に記載の装置。
12. 前記コントローラが、複数の表示素子の各々のそれぞれの機械的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記アレイにおける前記複数の表示素子の各々に印加するための充電電圧を決定するように構成される、請求項11に記載の装置。
13. 前記コントローラが、バネ定数、または前記可動導電層の開始バイアスの一方または両方を決定するように構成される、請求項1に記載の装置。
14. 前記可動導電層、および前記1つまたは複数の固定導電層が干渉変調器に含まれる、請求項1に記載の装置。
15. 前記可動導電層が、前記第1および第2の固定導電層の間に配置される、請求項1に記載の装置。
16. 前記第1および第2の固定導電層にわたってバイアス電圧を印加することをさらに備える、請求項5に記載の装置。
17. ディスプレイであり、前記表示素子が前記ディスプレイの表示素子のアレイにおけるものである、ディスプレイと、
    前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    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に記載の装置。
18. 前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに含み、コントローラが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るように構成される、請求項17に記載の装置。
19. 前記プロセッサに前記画像データを送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17に記載の装置。
20. 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19に記載の装置。
21. 入力データを受け取り、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17に記載の装置。
22. ディスプレイにおける1つまたは複数の固定導電層に対して移動可能である可動導電層を配置する方法であって、
    前記1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して前記可動導電層の初期位置を決定するステップと、
    前記初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定するステップと、
    前記充電電圧を前記可動導電層に印加するステップと
    を含む方法。
23. 前記充電電圧が、前記可動導電層の目的の最終的な位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項22に記載の方法。
24. 前記可動導電層の機械的な応答時間未満のある時間期間の間、前記充電電圧が印加される、請求項22に記載の方法。
25. 前記充電電圧を印加した後に、前記可動導電層の前記位置を検知するステップと、前記充電電圧を印加した後に検知された前記位置に少なくとも部分的に基づいて、補正電圧を決定するステップと、前記決定された補正電圧を前記可動導電層に印加するステップと
    を含む請求項22に記載の方法。
26. 可動導電層および1つまたは複数の固定導電層を含むディスプレイを駆動するための装置であって、
    前記1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して前記可動導電層の初期位置を決定するための手段と、
    前記初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定するための手段と、
    前記充電電圧を前記可動導電層に印加するための手段と
    を備える装置。
27. 前記初期位置を決定するための前記手段が電圧センサを備え、充電電圧を決定するための前記手段がコントローラを備え、前記充電電圧を印加するための前記手段がコントローラを備える、請求項26に記載の装置。
28. 前記可動導電層が前記印加された電圧に反応する前に、前記充電電圧から前記可動導電層を分離するための手段をさらに備える、請求項26に記載の装置。
29. 前記可動導電層を分離するための前記手段がスイッチを備える、請求項28に記載の装置。
30. ディスプレイにおける1つまたは複数の固定導電層に対して移動可能である可動導電層を配置するためのコンピュータプログラム製品であって、
    処理回路に、
    前記1つまたは複数の固定導電層のうちの少なくとも1つに対して前記可動導電層の初期位置を決定させ、
    前記初期位置に少なくとも部分的に基づいて充電電圧を決定させ、
    前記充電電圧を前記可動導電層に印加させる
    ためのコードを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体
    を備えるコンピュータプログラム製品。
31. 前記充電電圧が、前記可動導電層の目的の最終的な位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項30に記載のコンピュータプログラム製品。
32. 前記可動導電層の機械的な応答時間未満のある時間期間の間、前記充電電圧が印加される、請求項30に記載のコンピュータプログラム製品。

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