JP4594200B2 - 干渉変調におけるマルチレベル輝度のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

この発明の分野は、微小電気機械システム(microelectromechanical systems)（ＭＥＭＳ）に関する。

微小電気機械システム(ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び電子機器を含む。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及び、あるいは、基板及び／又は堆積された材料の一部分をエッチングして取り除く、若しくは電子装置及び電子機械装置を形成するために複数の層を付加する、その他のマイクロマシニングプロセスを使用して創り出されることができる。ＭＥＭＳ装置の１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。干渉変調器は、１対の導電性プレートを具備し、その一方又は両方が、全体あるいは一部分が透明である及び／又は反射でき、そして適切な電子信号の印加により相対的動きが可能である。一方のプレートは、基板上に堆積された静止層を具備し、他方のプレートは、エアーギャップにより静止層から分離された金属膜を具備することができる。そのような装置は、広範囲のアプリケーションを有し、これらのタイプの装置の特性を利用すること及び／又は変形することは、この技術において有益であり、その結果、自身の特徴は、既存の製品を改善することに活用されることができ、未だ開発されていない新たな製品を創り出すことに活用されることができる。

発明の概要

本発明のシステム、方法、及び装置は、それぞれ複数の態様を有し、そのいずれもが、その好ましい特性に単独で寄与するのではない。本発明の範囲を制限することなく、自身のより卓越した特徴が、ここに簡単に説明される。本明細書を熟考した後で、特に"特定の実施形態の詳細な説明"の項を読んだ後で、本発明の特徴が、その他のディスプレイ装置に対する利点をどのようにして提供するかを、理解するであろう。

一実施形態はディスプレイ素子を含む。ディスプレイ素子は複数の干渉変調器を含む。各干渉変調器は、干渉変調器中の静電力を変えることによりアクチュエートされるように構成される。ディスプレイ素子は、さらに、複数のアクティブエリアを有する少なくとも１つの電極を具備する。各アクティブエリアは、複数の干渉変調器の１つに相当する。アクティブエリアの少なくとも２つは、互いに異なるサイズを有する。干渉変調器中の静電力は、干渉変調器内の電極のアクティブエリアのサイズにおける変化により少なくとも一部分変わる。

他の実施形態はディスプレイ素子を含む。ディスプレイ素子は、光を変調するための複数の手段を含む。各変調手段は、変調手段内の静電力を変えることによりアクチュエートされるように構成される。ディスプレイ素子は、電気を導くための少なくとも１つの手段をさらに含む。導電手段は複数のアクティブエリアを有する。各アクティブエリアは複数の変調手段の１つに相当する。アクティブエリアの少なくとも２つは、互いに異なるサイズを有する。変調手段内の静電力は、変調手段内の導電手段のアクティブエリアのサイズにおける変化により少なくとも一部分変わる。

他の実施形態はディスプレイを含む。そのディスプレイは複数の反射ディスプレイ素子を含む。ディスプレイ素子の各々は、第１の電極と第２の電極を有する。第２の電極は実質的に不均一な幅を有し、少なくとも２つのディスプレイ素子にまたがる。

他の実施形態はディスプレイを含む。そのディスプレイは、光を反射するための複数の手段を含む。反射手段の各々は、電気を導くための第１の手段および電気を導くための第２の手段を含む。第２の導電手段は実質的に不均一な幅を有し、少なくとも２つの反射手段にまたがる。

他の実施形態はディスプレイ素子を含む。そのディスプレイ素子は、不均一な幅を有する第１の電極を含む。ディスプレイ素子はさらに第２の電極を含む。第１の電極は、第１の電極と第２の電極の間の電圧差を変えることに応じてディスプレイ素子の選択された部分を活性化するように構成される。

他の実施形態はディスプレイ素子を含む。ディスプレイ素子は、電気を導くための第１の手段を含む。第１の導電手段は不均一な幅を有する。ディスプレイ素子は、さらに、電気を導くための第２の手段を含む。第１の導電手段は、第１の導電手段と第２の導電手段の間の電圧差を変えることに応じてディスプレイ素子の選択された部分を活性化するように構成される。

他の実施形態は、ディスプレイ素子を始動させる方法を含む。この方法は複数の干渉変調器を供給することを含む。各干渉変調器は、干渉変調器内の静電力によってアクチュエートされるように構成される。この方法は、さらに、複数のアクティブエリアを有する少なくとも１つの電極を供給することを含む。各アクティブエリアは、複数の干渉変調器の１つに相当する。アクティブエリアの少なくとも２つは互いに異なるサイズを有する。

この方法はさらに干渉変調器内の静電力を変化させることを含む。

他の実施形態は方法を含む。この方法は、実質的に不均一な幅を有する電極に電圧を供給することを含む。この方法は、さらに、供給された電圧に応答して複数の反射ディスプレイ素子の選択された素子を活性化することを含む。

他の実施形態は、ディスプレイ素子を始動させる方法を含む。この方法は、第１の電極と第２の電極との間の電圧差を変化させることを含む。第１の電極と第２の電極の少なくとも１つは非均一な形状を有する。変化された電圧差は、干渉変調器の光学的特性に変化を生じさせる。この方法は、さらに、変化された電圧差に応答して、ディスプレイ素子の断片的な部分を選択的に活性化または非活性化する。

以下の詳細な記載は、この発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、この発明は多くの異なる方法で具現化することができる。この記載において、全体にわたって類似の部分が類似の数字で指定される図面が参照される。以下の記載から明らかであるであろうように、この発明は、動いていようと（例えば、ビデオ)または静止していようと（例えば、静止画)、およびテキストであろうとまたは画像であろうと、画像を表示するように構成される任意の装置において、実施してもよい。特に、この発明は、様々な電子装置において実施してもよいしまたは関連付けてもよいことが意図される。電子装置は、携帯電話機、無線装置、パーソナルディジタルアシスタンツ（ＰＤＡｓ）、ハンド−ヘルド又は携帯型コンピュータ、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、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイ、等）、コックピット制御装置及び／又はディスプレイ、カメラファインダのディスプレイ（例えば、自動車の後方監視カメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボード又はサイン、プロジェクタ、建築上の構造、パッケージング、及び芸術的な構造（例えば、宝石１個の画像のディスプレイ）のようなものであるが、限定されない。ここに説明されたものに類似の構造のＭＥＭＳ装置も、電子スイッチング装置のような、非−ディスプレイアプリケーションで使用されることもできる。

一実施形態は干渉変調器のアレイに向けられている。非均一幅の電極は、アレイ内のある干渉変調器を選択的に活性化するために供給される。ある干渉変調器用の電極のアクティブエリアのサイズは、干渉変調器の他のもののための電極のアクティブエリアより大きい。したがって、電極および対応する静電力に供給される電圧を変えることによって、始動する干渉変調器の数はコントロールすることができる。

干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を含む１つの干渉変調器ディスプレイ実施形態は、図１に示される。これらの装置において、ピクセルは、明または暗状態のいずれかである。明（"オン"又は"開路（open）"）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーに反射する。暗（"オフ"又は"閉路（close）"）状態にある場合は、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーに反射しない。実施形態に依存して、"オン"及び"オフ"状態の光反射率特性は、逆になることがある。ＭＥＭＳピクセルは、選択された色を主に反射するように構成されることができ、白黒に加えてカラー表示を可能にする。

図１は、視覚によるディスプレイ装置の一連のピクセル中の２つの隣接するピクセルを図示する等測図であり、ここでは、各ピクセルは、ＭＥＭＳ干渉変調器を具備する。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行／列アレイを具備する。各干渉変調器は、互いに可変であり制御可能な距離に位置する１対の反射層を含み、少なくとも１つの可変の大きさを有する共鳴光学的キャビティを形成する。１つの実施形態において、反射層の１つは、２つの位置の間を移動することができる。第１の位置では、ここではリリース状態（released state）と呼ぶ、可動層は、固定された部分反射層から比較的離れた距離に位置する。第２の位置では、可動層は、部分反射層により近くに隣接して位置する。２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に依存して、積極的に（constructively）又は消極的に（destructively）干渉して、各ピクセルに対して全体が反射状態又は非反射状態のいずれかを作る。

図１のピクセルアレイの図示された部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左の干渉変調器１２ａでは、可動かつ高反射層１４ａは、固定された部分反射層１６ａから所定の距離のリリースされた位置に図示される。右の干渉変調器１２ｂでは、可動高反射層１４ｂは、固定された部分反射層１６ｂに隣接するアクチュエートされた位置に図示される。

固定層１６ａ，１６ｂは、電気的に導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射する、そして、例えば、透明基板２０上にクロムとインジウム−スズ−酸化物のそれぞれの１又はそれより多くの層を堆積することにより製作されることができる。複数の層は、平行なストリップ(strips)にパターニングされ、下記にさらに説明されるようにディスプレイ装置中の行電極を形成できる。可動層１４ａ，１４ｂは、支柱１８の頂上及び複数の支柱１８の間に介在する犠牲材料上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）１層の堆積された金属層又は複数の層の一連の平行なストリップとして形成されることができる。犠牲材料がエッチされて除去されるときに、変形可能な金属層は、決められたエアーギャップ１９だけ固定金属層から分離される。アルミニウムのような非常に電導性があり反射する材料が、変形可能な層として使用されることができ、そして、これらのストリップは、ディスプレイ装置において列電極を形成できる。

印加電圧がないと、キャビティ１９は、２つの層１４ａ，１６ａの間に維持され、変形可能な層は、図１のピクセル１２ａに図示されたように機械的に弛緩(relax)した状態にある。しかしながら、電位差が選択された行及び列に印加されると、対応するピクセルにおいて行及び列電極の交差点に形成されたキャパシタは、充電され、静電力が電極を強制的に引きつける。電圧が十分に高ければ、可動層は、変形され、図１に右のピクセル１２ｂにより図示されたように、固定層に対して押し付けられる（この図に図示されていない誘電材料が、固定層上に堆積されることがあり、短絡することを防止し、分離距離を制御する）。この動きは、印加される電位差の極性に拘わらず同じである。このようにして、反射対非反射ピクセル状態を制御できる行／列アクチュエーションは、従来のＬＣＤ及びその他のディスプレイ技術において使用される多くの方法に類似している。

図２から図５は、ディスプレイ応用において干渉変調器のアレイを使用するための１つの具体例としてのプロセス及びシステムを説明する。図２は、本発明の態様を組み込むことができる電子装置の１実施形態を説明するシステムブロック図である。具体例としての実施形態において、電子装置は、プロセッサー２１を含む。そのプロセッサー２１は、いずれかの汎用のシングルチップ又は複数チップマイクロプロセッサー、例えば、ＡＲＭ，ペンティアム（登録商標）、ペンティアムＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＶ（登録商標）、ペンティアム（登録商標）プロ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、パワーＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）、若しくはディジタルシグナルプロセッサー、マイクロコントローラー、又はプログラム可能なゲートアレイのようないずれかの特殊用途マイクロプロセッサー、であることができる。本技術において通常であるように、プロセッサー２１は、１若しくはそれより多くのソフトウェアモジュールを実行するために構成されることができる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、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、若しくはいずれかのその他のソフトウェアアプリケーションを含む、１若しくはそれより多く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ることができる。

１実施形態では、プロセッサー２１は、また、アレイコントローラ２２と通信するように構成される。１実施形態では、アレイコントローラ２２は、ピクセルアレイ３０に信号を供給する行ドライバー回路２４及び列ドライバー回路２６を含む。図１に図示されたアレイの断面は、図２に線１−１により示される。ＭＥＭＳ干渉変調器に関して、行／列アクチュエーションプロトコルは、図３に説明されたこれらの装置のヒステリシス特性を利用することができる。これは、例えば、可動層をリリースされた状態からアクチュエートされた状態へ変形させるために１０ボルトの電位差を必要とすることがある。しかしながら、電圧がその値から減少される場合に、１０ボルトより下に電圧が降下して戻るとしても、可動層はその状態を維持する。図３の具体例としての実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより下に降下するまで完全にはリリースされない。そのようにして、図３に説明された例では、約３から７Ｖの電圧の範囲があり、そこでは、その範囲内で装置がリリースされた状態又はアクチュエートされた状態のいずれかで安定である、印加電圧のウィンドウが存在する。これは、ここでは"ヒステリシスウィンドウ"又は"安定ウィンドウ"として呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイに関して、行／列アクチュエーションプロトコルは、行ストロービング（strobing）の期間に、アクチュエートされるべきストローブされた行のピクセルは、約１０ボルトの電圧差を受け、そしてリリースされるべきピクセルは、零ボルトに近い電圧差を受ける。ストローブの後で、ピクセルは、約５ボルトの定常状態電圧差受け、その結果、ピクセルは、行ストローブがピクセルを置いたどんな状態にでも留まる。書き込まれた後で、各ピクセルは、電位差がこの例では３−７ボルトの"安定ウィンドウ"の範囲内であると判断する。この特徴は、アクチュエートされた又はリリースされた事前に存在する状態のいずれかに同じ印加された電圧条件の下で、図１に説明されたピクセル設計を安定にさせる。アクチュエートされた状態又はリリースされた状態であるかに拘わらず、干渉変調器の各ピクセルが、基本的に固定反射層と移動反射層とにより形成されたキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力消費なしにヒステリシスウィンドウの範囲内の電圧に保持されることができる。印加された電位が一定であるならば、基本的に電流は、ピクセルに流れ込まない。

典型的なアプリケーションにおいて、ディスプレイフレームは、第１の行のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに従って列電極のセットをアサートすることにより創り出しても良い。行パルスは、それから行１の電極に印加されて、示された列ラインに対応するピクセルをアクチュエートする。列電極の示されたセットは、その後、第２行中のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに対応するように変更される。パルスは、それから、行２の電極に印加されて、示された列電極にしたがって行２中の適切なピクセルをアクチュエートする。行１ピクセルは、行２パルスに影響されず、行１ピクセルは、行１パルスの間に設定された状態に留まる。これは、連続した方式で一連の行全体に対して繰り返され、フレームを生成する。一般に、フレームは、１秒当たり所望のフレームの数でこのプロセスを連続的に繰り返すことにより、新たなディスプレイデータでリフレッシュされる及び／又は更新される。ディスプレイフレームを生成するためにピクセルアレイの行及び列電極を駆動するための広範なプロトコルも、周知であり、本発明とともに使用されることができる。

図４及び図５は、図２の３×３アレイでディスプレイフレームを創り出すための１つの可能性のあるアクチュエーションプロトコルを説明する。図４は、ピクセルが図３のヒステリシス曲線を表すために使用されることがある、列及び行電圧レベルの可能性のあるセットを説明する。図４の実施形態では、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を−Ｖbiasに、そして適切な行を＋ΔＶに設定することを含む。これは、それぞれ−５Ｖ及び＋５Ｖに対応することができる。ピクセルをリリースさせることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、そして適切な行を同じ＋ΔＶに設定することにより達成され、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成する。そこでは行電圧が零ボルトに保持されるこれらの行では、列が＋Ｖbias又は−Ｖbiasであるかに拘らず、ピクセルが元々あった状態がどうであろうとも、ピクセルは、その状態で安定である。さらに図４に図解されるように、上述した電圧に比べて異極性の電圧を使用することができることは理解されるであろう。例えば、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を＋Ｖbiasに設定し、適切な行を−ΔＶに設定することを含むことができる。この実施形態において、ピクセルをリリースすることは、適切な列を−Ｖbiasに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定し、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成することにより成就される。

図５Ｂは、そこではアクチュエートされたピクセルが反射しない図５Ａに説明されたディスプレイ配列に結果としてなる、図２の３×３アレイに印加される一連の行及び列信号を示すタイミング図である。図５Ａに説明されたフレームを書き込むことに先立って、ピクセルは、任意の状態であることができ、そしてこの例では、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧で、全てのピクセルは、自身の現在のアクチュエートされた状態又はリリースされた状態で安定である。

図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）がアクチュエートされている。これを実現するために、行１に対する"ライン時間"の期間に、列１及び２は、−５ボルトに設定され、そして列３は、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが３−７ボルトの安定ウィンドウの中に留まるため、これは、どのピクセルの状態も変化させない。行１は、その後、０から５ボルトまで上がり、零に戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）及び（１，２）ピクセルをアクチュエートし、（１，３）ピクセルをリリースする。アレイ中のその他のピクセルは、影響されない。望まれるように行２を設定するために、列２は、−５ボルトに設定され、そして列１及び３は、＋５ボルトに設定される。行２に印加された同じストローブは、その後、ピクセル（２，２）をアクチュエートし、ピクセル（２，１）及び（２，３）をリリースする。この場合も先と同様に、アレイのその他のピクセルは、影響されない。行３は、列２及び３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することより同様に設定される。行３ストローブは、図５Ａに示されたように行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後、行電位は零に、そして列電位は＋５又は−５ボルトのいずれかに留まることができ、ディスプレイは、その後、図５Ａの配列で安定である。同じ手順が数十から数百の行及び列のアレイに対して採用されることができることが、理解されるであろう。しかも、行及び列アクチュエーションを実行するために使用された電圧のタイミング、シーケンス、及びレベルが、上記に概要を示された一般的な原理の範囲内で広範囲に変化されることができ、そして、上記の例は、具体的な例だけであり、任意のアクチュエーション電圧方法は、本発明とともに使用されることができることも理解されるであろう。

上記に説明された原理にしたがって動作する干渉変調器の構造の詳細は、広範に変化できる。例えば、図６Ａ−図６Ｃは、移動鏡構造の３つの異なる実施形態を図示する。

図６Ａは、図１の実施形態の断面であり、そこでは金属材料１４のストリップが、直角に延びている支柱１８上に堆積される。ラッチ電極１２はアクチュエートされた後に、金属材料１４をアクチュエートされた状態に保持するためにラッチ電圧を持つように構成されている。一実施形態において、電極１５は、図９Ａおよび図９Ｂを参照して以下に記載するように、異なる干渉変調器においてそれぞれの金属材料１４に基づいてアクティブエリアの異なるサイズを有するようにパターニングされる。

図６Ｂでは、可動反射材料１４は、連結部（tether）３２上に、角だけで支柱に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射材料１４は、変形可能な層３４から吊り下げられる。反射材料１４に使用される構造的な設計及び材料が光学的特性に関して最適化されることができるため、及び変形可能な層３４に使用される構造的な設計及び材料が所望の機械的特性に関して最適化できるため、この実施形態は、利点を有する。種々のタイプの干渉装置の製造は、例えば、米国公開出願２００４／００５１９２９を含む、種々の公開された文書に記載されている。多種多様な周知の技術が、一連の材料堆積、パターニング、及びエッチング工程を含む、上記に説明された構造を製造するために使用されることができる。

図７は、金属素材１４と行電極１６との間に印加された電位の関数として図６Ａの変調器からはずれた光学特性を図解する。この図解する曲線のセットにおいて、電圧はラッチ電極１２に印加されない。アクチュエーション電圧およびリリース電圧は、電極１６のエリアの関数である。電極１６のエリアが減少するとともに、光応答曲線は外側に移動する。

ヒステリシス曲線１００は、第１のエリア値でパターニングされた電極１６を有した変調器の光応答を表す。電極１６のエリアが減少するなら、変調器の光応答は曲線１０２によって表わされる。電極１６のエリアがさらに減少するなら、変調器の光応答は曲線１０４によって表わされる。

図８は、また、金属材料１４と行電極１６の間に印加される電位の関数として変調器の光応答を図解する。しかしながら、この場合、ラッチ電圧はラッチ電極１２に印加される。この例において、アクチュエーション電圧は、電極１６のエリアの関数として依然として変化するが、リリース電圧は、ラッチ電極１２に印加された電位により一定に保持される。これは、周辺電位が干渉変調器のリリース特性を支配するからである。これは共通のリリース曲線２００を持つことにより図８に図解される。それは、電極１６のエリアと無関係である。しかしながら、アクチュエーション曲線２０２、２０４および２０６は、電極１６のエリアの関数として変化する。電極のアクティブエリアが増加するように、電極１６と金属材料１４の間の対応する静電力も増加する。光応答曲線２０２は、第１のエリアの電極１６を備えた変調器のためのアクチュエーション曲線である。電極１６のエリアが減少するとともに、光応答曲線は外側に移動する。電極１６のエリアが減少するとともに、アクチュエーション曲線は曲線２０４に移動し、電極１６のエリアがさらに減少すると、アクチュエーション曲線は、光応答曲線２０６に移動する。

図９は、干渉変調器の例示実施形態の逆さまの図を図解する。図示するように、行電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃが示される。電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃの各々は、図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃの金属材料１４に相当する。図９Ａおよび９Ｂの電極３０４は、図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃの電極１６に相当し、これらの図の中で示される実施形態の中で使用してもよい。

図示するように、電極３０４は階段上の段がある形状を有する。実施形態に応じて、さらなる「階段」をその形状にもたらしてもよいし、さらなる電極３２のさらなる階段の各々に対して供給することができる。更に、一実施形態において、複数の電極がその形状内の階段のおのおのに供給される。さらに、その電極に対して他の構成を使用してもよい。

図９Ｂに示すように、電極３０４は非線形エッジを有する。

この実施形態において、３つの別個の印加電圧が、変調器３００の光応答を決定する。ラッチ電圧はラッチ電極３０６に印加される。ラッチ電極３０６は上述したように変調器３００のリリース特性を制御するために提供される。第２の電圧はパターニングされた電極３０４に印加され、第３の電圧レベルは、行電極３０２に印加される。一実施形態において、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃの各々はコモン電圧に接続される。他の実施形態において、３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃの電極の各々は、選択された電圧に個々に駆動することができる。図示する例において、電極３０２ａの下の電極３０４のアクティブエリアは、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃに対して最大である。それゆえ、電極３０４と３０２の間の電圧差が増加するので、電極３０２ａが最初に電極３０４にプルダウン(pulled down)され、第１の輝度レベル変化を生じる。電極３０２と電極３０４の間の電位差がさらに増加するので、電極３０２ｂは、アクチュエートされる変調器３００の第２の部分であり、変調器３００に第２の輝度レベル変化を生じる。この場合、電極３０２ａおよび電極３０２ｂの両方は、それらの間にキャビティ(cavity)を有するアクチュエートされた位置にあり、電極３０４が落ち込む。同様に、電位差がさらに増加するなら、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃのすべてが電極３０４と接触し、第３の光学変化を生じるように、電位差は、電極３０２ｃがアクチュエートされるレベルに到達するであろう。

変調器３００の光応答は図１０に示される。図示するように、光応答は、電極３０２と電極３０４との間の電位差の関数としてプロットされる。電極３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、および３０４との間の電位差が無いとき、光応答は、電極３０２ａ、３０２ｂ、および３０２ｃの間にキャビティを有する最大輝度である。そして、電極３０４は開路状態、すなわち、Ｉであり、光の強度は高く、１／Ｉの値は低い。電極３０４と、電極３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃとの間の電位差が増加するにつれ、電極３０２ａを第１の電圧Ｖ₁でアクチュエートするであろう。電極３０２ａは最大のアクティブエリアを有する。電位差がさらに増加すると、第２の電圧Ｖ₂で電極３０２ｂをアクチュエートするであろう。その結果、電極３０４と３０２の間の電位差がさらに増加すると、第３の電圧Ｖ₃で電極３０２ｃをアクチュエートするであろう。

図１１はマルチレベル変調器４００の３×３のアレイを図解する。この場合、各変調器の各々は図９および１０に関連して記載するように４つの送信状態に成り得る変調器である。ストローブ信号は行Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３に供給され、４つのレベルの電圧データ信号は、列Ｃ１、Ｃ２およびＣ３に供給される。ストローブ信号が存在するとき、列データ信号は行の変調器に書くことができる。例えば、ストローブパルスが、行１に存在し（そして、行Ｒ２およびＲ３に存在しない)とき、列Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３に供給される信号は、変調器４０２ａ、４０２ｂ、および４０２ｃの光応答を変更することができるが、行Ｒ２上の変調器（変調器４０４ａ、４０４ｂおよび４０４ｃ)または行３上の変調器（変調器４０６ａ、４０６ｂおよび４０６ｃ)の光応答に影響を与えないであろう。

図１２Ａは、図９に示されるマルチレベル変調器の光応答を図解する。例示実施形態において、干渉変調器が図４に示すようにアレイ内に供給され、＋Ｖ_Bまたは−Ｖ_Bの電圧を行電極３０２に印加することにより行が選択される。

一実施形態において、−Ｖ_Bの電圧が電極３０２に印加されることにより行が選択されるとき、電極３０４は、以下の有効な電圧値−Ｖ_B、Ｖ_B、Ｖ_B＋Δ₁およびＶ_B＋Δ₂を仮定することができる。これは、それぞれ０、２Ｖ_B、２Ｖ_B＋Δ₁、２Ｖ_B＋Δ₂の可能な値を受け取る電極３０２と３０４の間に電位差を生じるであろう。各電極対、例えば電極２０２ａと電極３０４または電極３０２ｂと電極３０４との間の電位差すべての電極をリリースされた位置に放置するであろう。この場合、電極３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃと電極３０４との間のギャップは完全に開かれる。一実施形態において、２Ｖ_Bの電極３０２ａおよび３０４間の電位差は、電極３０２ｂおよび３０２ｃをリリースされた位置にしたままで、アクチュエートさせる。電極３０２ａ、３０４と電極３０２ｂ、３０４との間の２Ｖ_B＋Δ₁の電位差は、電極３０２ｃをリリースされた位置にしたままで電極３０２ａおよび３０２ｂをアクチュエートさせる。電極３０２と３０４との間の２Ｖ_B＋Δ₂の電位差は、電極３０２ａ、３０２ｂ、および３０２ｃをアクチュエートさせるであろう。光応答の対称的性質を利用するこの能力は、動作上の利点を提供する。例えば、電界変調器の反復された応用によって、永久電荷がその構造内に形成されないように荷電平衡の利点を提供する。

一実施形態において、＋Ｖ_B電圧を電極３０２ａ、３０２ｂ、または３０２ｃの１つに印加することにより行が選択されるとき、電極３０４は、以下の有効な電圧値＋Ｖ_B、−Ｖ_B、−Ｖ_B−Δ₁および−Ｖ_B−Δ₂であると仮定することができる。これは、それぞれ０、−２Ｖ_B、−２Ｖ_B−Δ₁、−２Ｖ_B−Δ₂の可能な値をとる電極３０２および３０４の間に電位差を生じるであろう。各電極対間の電位差は、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃのすべてを、リリースされた位置のままにしておくだろう。この場合、電極３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃと電極３０４との間のギャップは完全に開かれる。一実施形態において、電極３０２ａと３０４との間の−２ＶBの電位差は、電極３０２ｂおよび３０２ｃをリリースされた位置にしたままで電極３０２ａをアクチュエートさせるであろう。電極３０２ａと３０４との間の−２Ｖ_B−Δ₁の電位差は、電極３０２ｃをリリースされた位置にしたまま電極３０２ａおよび３０２ｂをアクチュエートさせる。電極３０２と３０４との間の−２Ｖ_B−Δ₂の電位差は、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃを活性化させる。行が選択されないとき、低電圧、例えば０ボルトが電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃに印加される。この場合、一実施形態において、電極３０２と３０４との間に結果として生じる電位差は、−Ｖ_B、Ｖ_B、Ｖ_B＋Δ₁、Ｖ_B＋Δ₂、＋Ｖ_B、−Ｖ_B、−Ｖ_B−Δ₁および−Ｖ_B−Δ₂の値をとることができる。この実施形態において、これらの電位は、電極３０２のいずれをもアクチュエートまたはリリースするのに十分でない。なぜなら、これらの電位は、ヒステリシス領域にあるからである。この場合、変調器がリリース状態にあるなら、変調器は、電極をリリースした状態で開いたままになるであろう。そして、変調器アクチュエート状態にあるなら、変調器はアクチュエートされたままであろう。図１２Ｂは、上に示された情報を要約するテーブルを提供する。図１２Bにおいて、選択された行は、電極３０２と電極３０４との間の電圧差を示す。また以下の行は、どの電極、すなわち、電極３０２ａ(M１）、３０２ｂ（Ｍ２）、電極３０２ｃ(Ｍ３）が活性化されるかを示す。

図１３Ａ−１３Ｆは、変調器アレイ４００を駆動する信号を図解するタイミング図である。時間間隔ｔ１、すなわち、アレイ（４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃ）の行１内の変調器は、列Ｃ１、Ｃ２およびＣ３で供給されたデータ信号により光応答選択的に変更させるように選択される。時刻ｔ１において、−ＶB電位は行１に印加される。列Ｃ１に印加される電圧は、−Ｖ_Bである。従って、変調器４０２ａの行電極と列電極との間の電位は０であり、これらの３つの電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃはすべてにリリース位置にあるであろう。列Ｃ２に印加される電圧はＶ_B＋Δ₂である。従って、変調器４０２ｂの行電極と列電極との間の電位は、２Ｖ_B＋Δ₂であり、３つの電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃのすべてはアクチュエートされた位置にあるであろう。列Ｃ３に印加された電圧は、Ｖ_B＋Δ₁である。従って変調器の行電極と列電極の間の電位は、２Ｖ_B＋Δ₁であり、電極３０２ａ、３０２ｂは、アクチュエートされた位置にあり、電極３０２ｃは、リリースされた位置にあるであろう。

時間間隔ｔ２、すなわち、アレイ（４０４ａ、４０４ｂおよび４０４ｃ）の行２内の変調器は、列ラインＣ１、Ｃ２およびＣ３に供給されるデータ信号によってそれらの光応答を選択的に変更させるために選択される。時刻ｔ２において、−Ｖ_Bは行２に印加される。列Ｃ１に印加されたデータ電圧は、Ｖ_B＋Δ₂である。したがって、変調器４０４ａの行電極と列電極との間の電位は、２Ｖ_B＋Δ₂である。また、３つの電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃのすべては、アクチュエートされた位置に設定されるであろう。列Ｃ２に印加されたデータ電圧は−Ｖ_Bである。従って、変調器４０４ｂの行電極および列電極との間の電位は、０である。そして、３つの電極３０２ａ、３０２ｂ、および３０２ｃはすべてリリースされた位置にあるであろう。列Ｃ３に印加されたデータ電圧は、Ｖ_Bである。従って、変調器４０４ｃの行電極および列電極との間の電位は、２Ｖ_Bである。また電極３０２ａはアクチュエートされた位置にあり、電極３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置にあるであろう。

時間間隔ｔ３、すなわちアレイ（４０６ａ、４０６ｂおよび４０６ｃ）の行３内の変調器は、列ラインＣ１、Ｃ２およびＣ３上に供給されるデータ信号により光応答を選択的に変更させるように選択される。時刻ｔ２において、−Ｖ_Bは行３に印加される。列Ｃ１に印加されるデータ電圧は、Ｖ_Bである。従って、変調器４０６ａの行電極と列電極との間の電位は、２ＶBである。また電極３０２ａは、アクチュエートされ、電極３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ２に印加されたデータ電圧はＶBである。従って、変調器４０６ｂの行電極および列電極との間の電位は、２Ｖ_Bである。そして、電極３０２ａはアクチュエートされ、電極３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ３に印加されたデータ電圧は、−Ｖ_Bである。従って、行電極および列電極との間の電位は０である。そして、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃはリリースされた位置に設定されるであろう。

時間間隔ｔ４、すなわちアレイ（４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃ）の行１内の変調器は再び、列ラインＣ１、Ｃ２およびＣ３上に供給されるデータ信号により光応答が選択的に変更させるように選択される。時刻ｔ４において、＋Ｖ_Bは行１に印加される。列Ｃ１に印加されたデータ電圧は、−Ｖ_B−Δ₂である。従って変調器４０２ａの行電極と列電極との間の電位は、−２Ｖ_B−Δ₂であり、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃはアクチュエートされるであろう。列Ｃ２に印加されたデータ電圧は−Ｖ_B−Δ₁である。従って、変調器４０２ｂの行電極および列電極との間の電位は、−２Ｖ_B−Δ₁であり、電極３０２ａはアクチュエートされ、電極３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ３に印加されたデータ電圧はＶ_Bである。従って、変調器４０２ｃの行電極および列電極との間の電位は、０であり、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃはリリースされた位置に設定されるであろう。

時間間隔ｔ５、すなわちアレイ（４０４ａ、４０４ｂおよび４０４ｃ）の行２内の変調器は列ラインＣ１、Ｃ２およびＣ３により供給されるデータ信号により光応答を選択的に変更させるように選択される。時刻ｔ５において、＋Ｖ_Bは行２に印加される。列Ｃ１に印加された電圧はＶ_Bである。従って、変調器４０４ａの行電極と列電極との間の電位は、−０であり、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ2に印加されたデータ電圧は−Ｖ_B−Δ₂である。従って変調器４０４ｂの行電極および列電極との間の電位は−２Ｖ_B−Δ₁であり、電極３０２ａおよび３０２ｂはアクチュエートされ電極３０２ｃはリリースされた位置に設定される。列Ｃ３に印加されたデータ電圧は、−Ｖ_B−Δ₂である。従って、変調器４０４ｃの行電極および列電極との間の電位は、−２Ｖ_B−Δ₂であり、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃは、アクチュエートされた位置に設定されるであろう。

時間間隔ｔ６、すなわちアレイ（４０６ａ、４０６ｂおよび４０６ｃ）の行３内の変調器は、列ラインＣ１、Ｃ２およびＣ３に供給されるデータ信号により光応答を選択的に変更させるように選択される。時刻ｔ６において、−Ｖ_Bが行３に印加される。列Ｃ１に印加されたデータ電圧は、−Ｖ_B−Δ₁である。従って、変調器４０６ａの行電極と列電極の間の電位は、−２Ｖ_B−Δ₁であり、電極３０２ａおよび３０２ｂはアクチュエートされ電極３０２ｃはリリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ２に印加されたデータ電圧はＶＢである。従って、変調器４０６ｂの行電極と列電極の間の電位は、０であり、電極３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。列Ｃ３に印加されたデータ電圧は、−Ｖ_B−Δ₂である。従って、変調器４０６ｃの行電極と列電極との間の電位は、−Ｖ_B−Δ₁であり、電極３０２ａおよび３０２ｂは、アクチュエートされ、電極３０２ｃは、リリースされた位置に設定されるであろう。

図１４は、アナログ変調器の構造の一例を図解する。以前に記載したように、変調器のリリース特性を設定するためにラッチ電圧がラッチ電極５０６に印加される。アナログ電圧は、列電極５０４と行電極５０２の間に印加される。列電極５０４の幅が変化するように、列電極５０４をパターニングすることにより、電極の予測可能な一部分が、列電極５０４と行電極５０２との間のアナログ電圧の印加により予測可能な方法でアクチュエートすることができる。増加する電位差に応答して、評価してもよいように、（図１４の電極５０４の最高の部分のように)最も大きい電極５０４の部分は、電極５０４の他の部分がアクチュエートされる前に、電極５０４に隣接した電極５０２の部分のアクチュエーションを生じさせるであろう。図１５は、アナログ変調器５００の光応答を図解する。

図１５の外観検査でわかるように、変調器構造の所望の光応答は、電極５０２および５０４との間の正しいアナログ電位差を供給することにより、実現することができる。この印加された電圧差は、電極５０４および５０２の一部分を互いに接触させるであろう。図示するように、電圧差Ｖ１が供給された後、干渉変調器の輝度は、電位差をさらに増加させることに応答して、次第に暗くなる。アクチュエートされる干渉変調器の一部分は、反射される光の量を決定する。それは、次には表示されるピクセルの輝度を決定する。アナログ変調器５００のアレイは、上述したマルチレベル変調器のアレイと同じ方法で、対処することができる。１つの違いは、この場合におけるデータ電圧はアナログであり、任意の値をとることができ、任意の所望の光応答を供給することができる。

図１６Ａおよび１６Ｂは、ディスプレイ装置２０４０の一実施形態を図解するシステムブロック図である。ディスプレイ装置２０４０は、例えば、携帯電話であり得る。しかしながら、ディスプレイ装置２０４０の同じコンポーネントまたはそれらのわずかな変化は、また、テレビジョンおよびポータブルメディアプレイヤーのような種々のタイプのディスプレイ装置の実列である。

ディスプレイ装置２０４０は、ハウジング２０４１、ディスプレイ２０３０、アンテナ２０４３、スピーカー２０４５、入力装置２０４８およびマイクロフォン２０４６を含む。ハウジング２０４１は、射出成形、および真空成形を含む、当業者に良く知られた様々な製造プロセスのいずれかから一般的に形成される。さらに、ハウジング２０４１は、それらに限定されないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、陶器またはそれらの組み合わせを含む、様々な材料のいずれかから形成してもよい。一実施形態において、ハウジング２０４１は、異なる色の取り外し可能な部分、または異なるロゴ、画像、またはシンボルを含む取り外し可能な部分と置き換えてもよい取り外し可能な部分（図示せず)を含む。

ここに記載するように、例示ディスプレイ装置２０４０のディスプレイ２０３０は、双安定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よい。他の実施形態において、ディスプレイ２０３０は、当業者に良く知られているように、上述したように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤまたはＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴまたは他のチューブ装置のような非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、この実施形態を記載する目的のために、ディスプレイ２０３０は、ここに記載したように、干渉変調器ディスプレイを含む。

例示ディスプレイ装置２０４０の一実施形態のコンポーネントは概略的に図１６Ｂに図解される。図解された例示ディスプレイ装置２０４０は、ハウジング２０４１を含み、その中に少なくとも部分的に囲まれたさらなるコンポーネントを含むことができる。例えば、一実施形態において、例示ディスプレイ装置２０４０は、トランシーバー２０４７に接続されるアンテナ２０４３を含むネットワークインターフェース２０２７を含む。トランシーバー２０４７はプロセッサー２０２１に接続される。プロセッサー２０２１は調整ハードウェア２０５２に接続される。調整ハードウェア２０５２は信号を調整する（例えば、信号をフィルターする）ように構成してもよい。調整ハードウェア２０５２は、スピーカー２０４５およびマイクロフォン２０４６に接続される。プロセッサー２０２１は、また、入力装置２０４８およびドライバーコントローラー２０２９に接続される。ドライバーコントローラー２０２９は、フレームバッファー２０２８およびアレイドライバー２０２２に接続される。アレイドライバー２０２２は、ディスプレイアレイ２０３０に接続される。電源２０５０は、特別の例示ディスプレイ装置２０４０設計によって必要に応じてすべてのコンポーネントに電力を供給する。

ネットワークインターフェース２０２７はアンテナ２０４３およびトランシーバー２０４７に含まれるので、例示ディスプレイ装置２０４０は、ネットワークを介して１つ以上の装置と通信することができる。一実施形態において、ネットワークインターフェース２０２７は、また、プロセッサー２０２１の必要条件を軽減するいくつかの処理能力を有していてもよい。アンテナ２０４３は、信号を送信し受信するために当業者に知られた任意のアンテナである。一実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、(ｂ)または(ｇ)を含むＩＥＥＥ ８０２．１１に従ってＲＦ信号を送受信する。他の実施形態において、アンテナはブルートゥース規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合には、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳまたはセル方式の携帯無線電話ネットワーク内で通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。トランシーバー２０４７は、アンテナ２０４３から受信した信号を前処理するので、それらの信号はプロセッサー２０２１により受信され、さらにプロセッサー２０２１により操作される。トランシーバー２０４７は、また、プロセッサー２０２１から受信した信号を処理するので、それらの信号は、アンテナ２０４３を介して例示ディスプレイ装置２０４０から送信してもよい。

他の実施形態において、トランシーバー２０４７は、受信機により置き換えることができる。さらに他の実施形態において、ネットワークインターフェース２０２７は、画像ソースにより置き換えることができる。画像ソースは、プロセッサー２０２１に送信される画像データを記憶または発生することができる。例えば、画像ソースは、画像データ、または画像データを発生するソフトウェアモジュールを含むデジタルビデオディスク(ＤＶＤ）またはハードディスクドライブであり得る。

プロセッサー２０２１は、一般的に、例示ディスプレイ装置２０４０の全体動作を制御する。プロセッサー２０２１は、ネットワークインターフェースまたは画像ソースからの圧縮された画像データのような、データを受信し、データを生画像データ、または生画像データに即処理されるフォーマットに処理する。次に、プロセッサー２０２１は、記憶のためにデータをドライバーコントローラー２０２９またはフレームバッファー２０２８に送信する。生データは、典型的には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。例えば、そのような画像特性は色、飽和およびグレイスケールレベルを含むことができる。

一実施形態において、プロセッサー２０２１はマイクロコントローラー、ＣＰＵ、または例示ディスプレイ装置２０４０の動作を制御するための論理ユニットを含む。調整ハードウェア２０５２は、一般的に信号をスピーカー２０４５に送信し、マイクロフォン２０４６から信号を受信するための増幅器およびフィルターを含む。調整ハードウェア２０５２は、例示ディスプレイ装置２０４０内のディスクリートコンポーネントであってもよいし、または、プロセッサー２０２１または他のコンポーネント内に組み込まれてもよい。

ドライバーコントローラー２０２９は、プロセッサー２０２１から直接に、またはフレームバッファー２０２８から、プロセッサー２０２１により発生された生画像データを取り、アレイドライバー２０２２への高速送信のために生画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２０２９は、生画像データがディスプレイアレイ２０３０にわたって走査するのに適した時間順を有するように、生画像データをラスター状のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットする。次に、ドライバーコントローラー２０２９はフォーマットされた情報をアレイドライバー２０２２に送信する。ＬＣＤコントローラーのようなドライバーコントローラー２０２９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ー２０２１に関連するけれども、そのようなコントローラーは、多くの方法で実施してもよい。それらは、ハードウェアとしてプロセッサー２０２１内に埋め込んでもよいし、ソフトウェアとしてプロセッサー２０２１内に埋め込んでもよいし、またはアレイドライバー２０２２と一緒にハードウェアで完全に集積してもよい。

典型的には、アレイドライバー２０２２はドライバーコントローラー２０２９からフォーマットされた情報を受信し、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。波形の並列セットは、ディスプレイのｘ−ｙのピクセルの行列から来る何百および時として何千のリード線に毎秒多数回印加される。

一実施形態において、ドライバーコントローラー２０２９、アレイドライバー２０２２およびディスプレイアレイ２０３０は、ここに記述されたディスプレイのタイプのうちのどれにも適切である。例えば、一実施形態において、ドライバーコントローラー２０２９は、従来のディスプレイコントローラーまたは双安定ディスプレイコントローラー（例えば、干渉変調器コントローラー)である。他の実施形態において、アレイドライバー２０２２は、従来のドライバーまたは双安定ディスプレイドライバー（例えば、干渉変調器ディスプレイ)である。一実施形態において、ドライバーコントローラー２０２９は、アレイドライバー２０２２と一緒に集積される。そのような実施形態は、携帯電話、時計、および他の小型エリアのディスプレイのような高度に集積されたシステムにおいて一般的である。さらに、他の実施形態において、ディスプレイアレイ２０３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ)である。

入力装置２０４８は、ユーザーが例示ディスプレイ装置２０４０の動作を制御することを可能にする。一実施形態において、入力装置２０４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、圧力または熱感知可能な薄膜のようなキーパッドを含む。一実施形態において、マイクロフォン２０４６は例示ディスプレイ装置２０４０のための入力装置である。マイクロフォン２０４６がデータを装置へ入力するために使用されるとき、音声コマンドは、例示ディスプレイ装置２０４０の動作を制御するためのユーザーによって供給されてもよい。

電源２０５０は、技術的に良く知られているようにさまざまなエネルギー記憶装置を含むことができる。例えば、一実施形態において、電源２０５０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２次電池である。他の実施形態において、電源２０５０は、再生可能エネルギーソース、コンデンサーまたは、プラスチック太陽電池および太陽電池ペイントを含む太陽電池である。他の実施形態において、電源２０５０は、壁コンセントから電力を受信するように構成される。

上述したように、いくつかの実施において、制御プログラマビリティ(programmability)は、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置することができるドライバーコントローラー内に存在する。いくつかの場合において、制御プログラマビリティは、アレイドライバー２０２２内に存在する。当業者は、上述した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントでおよび種々の構成で実施してもよい。

上記詳細な記載は、この発明の新規な特徴を示し、記載し、指摘したけれども、この発明の精神から逸脱することなく図解された装置またはプロセスの形式および詳細におけるさまざまな省略、代替、および変更を当業者によりしてもよいことは理解されるであろう。

認識されるように、この発明は、いくつかの特徴が他のものとは別々に使用されるかまたは実行してもよいので、ここに述べられた特徴と利点のすべてを提供しない形式内に具現化してもよい。

図１は、干渉変調器ディスプレイの１実施形態の一部分を図示する等測図であり、そこでは、第１の干渉変調器の可動反射層は、リリースされた位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層は、アクチュエートされた位置にある。 図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んでいる電子装置の１実施形態を説明するシステムブロック図である。 図３は、図１の干渉変調器の１つの具体例としての実施形態に関する可動鏡位置対印加電圧の図である。 図４は、干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用されることができる行及び列電圧のセットの説明図である。 図５Ａは、図２の３×３干渉変調器ディスプレイ内のディスプレイデータの一例示フレームを図解する。 図５Ｂは、図５Ａのフレームを書くために使用してもよい行信号及び列信号のための一例示タイミング図を図解する。 図６Ａは図１のデバイスの断面である。 図６Ｂは、干渉変調器の他の実施例の断面である。 図６Ｃは、干渉変調器の他の実施例の断面である。 図７は、リリース特性を固定するためにラッチ電極のない変調器の光学特性に対する電極エリアサイズの影響を示す。 図８は、リリース特性を固定するためにラッチ電極を有する変調器の光学特性に対する電極エリアサイズの影響を示す。 図９Ａは、図１の干渉変調器の一実施形態の逆さまの断面図である。 図９Ｂは、図１の干渉変調器の他の実施形態の逆さまの断面図である。 図１０は、図９Ａおよび９Ｂの干渉変調器のための光応答曲線である。 図１１は干渉変調器の例示サブアレイである。 図１２Ａは、図９Ａおよび図９Ｂの干渉変調器のための光応答曲線の詳細を図解する。 図１２Ｂは、図９の干渉変調器の印加電圧とアクチュエーションとリリースを記載する表である。 図１３Ａは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１３Ｂは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１３Ｃは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１３Ｄは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１３Ｅは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１３Ｆは、図１１の干渉変調器を駆動する信号を図解するタイミング図である。 図１４は、干渉変調器の他の実施形態の逆さまの断面図である。 図１５は、図１４の干渉変調器のための光応答曲線である。 図１６Ａは、複数の干渉変調器を含むビジュアルディスプレイ装置の一実施形態を図解するシステムブロック図である。 図１６Ｂは、複数の干渉変調器を含むビジュアルディスプレイ装置の一実施形態を図解するシステムブロック図である。

Claims (67)

1. 下記を具備するディスプレイ装置：
   複数の干渉変調器、各干渉変調器は、前記干渉変調器内の静電力を変化させることによりアクチュエートされるように構成される、
   異なるサイズの複数のアクティブエリアを有する少なくとも１つの電極を備えた選択された干渉変調器、前記干渉変調器内の前記静電力は、前記選択された干渉変調器内の少なくとも１つの電極のアクティブエリアのサイズにおける変化により少なくとも一部が変化する、
   前記選択された干渉変調器の各々は、キャビティを備え、光は前記キャビティと前記少なくとも１つの電極により干渉的に変調される。
2. 前記少なくとも１つの電極は、前記ディスプレイ装置の斜視図から実質的に階段状の形状を有する、請求項１のディスプレイ装置。
3. 前記少なくとも１つの電極は、前記ディスプレイ装置の斜視図からピラミッド形状を有する、請求項１のディスプレイ素子。
4. 前記干渉変調器の少なくとも１つの活性化電圧閾値を変更するためのラッチ電極をさらに具備する、請求項１のディスプレイ装置。
5. 前記ラッチ電極は、前記干渉変調器のアクティブエリアの端部に隣接して配置される、請求項４のディスプレイ装置。
6. 下記を具備するディスプレイ装置：
   光を変調する複数の変調手段、各変調手段は、前記変調手段内の静電力を変化させることによりアクチュエートされるように構成された微小電気機械システム変調手段を備える、
   電気を導電する少なくとも１つの手段を備えた変調手段、前記導電手段は、異なるサイズの複数のアクティブエリアを有し、前記変調手段内の静電力は、少なくとも一部分、前記変調手段内の前記少なくとも１つの導電手段の前記アクティブエリアの前記サイズの変化により変化し、各変調手段はキャビティを備え、光は前記キャビティおよび前記少なくとも１つの導電手段により干渉的に変調される。
7. 各変調手段は、干渉変調器を具備する、請求項６のディスプレイ装置。
8. 前記導電手段は、電極を具備する、請求項６のディスプレイ装置。
9. 下記を具備するディスプレイ装置：
   複数の反射ディスプレイ素子、前記ディスプレイ素子の各々は下記を有する：
   第１の電極；
   実質的に非均一な幅を有する第２の電極、前記第２の電極は少なくとも２つのディスプレイ素子にまたがる；および
   前記第１の電極と前記第２の電極との間のキャビティ、光は前記キャビティおよび前記第１および第２の電極により干渉的に変調される。
10. 前記第１の電極は、第１の方向に沿って延伸し、前記第２の電極は、前記第１の電極に対して垂直である第２の方向に沿って延伸する、請求項９の装置。
11. 前記ディスプレイ素子は、前記第２の電極が前記第１の電極に対して非活性化された状態にあるとき第１の光学的性質を有し、前記ディスプレイ素子は、前記第２の電極が前記第１の電極に対して活性化された状態にあるとき第２の光学的性質を有する、請求項９の装置。
12. 前記第２の電極は、前記ディスプレイの斜視図から実質的に階段状の形状を有する、請求項９の装置。
13. 前記第２の電極は、前記ディスプレイの斜視図からピラミッド形状を有する、請求項９の装置。
14. 前記反射ディスプレイ素子の少なくとも１つの活性化電圧閾値を変更するためのラッチ電極をさらに具備する、請求項９の装置。
15. 前記ラッチ電極は、前記反射ディスプレイ素子のアクティブエリアの端部に隣接して配置される、請求項１４の装置。
16. さらに下記を具備する、請求項９の装置：
    前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも１つと電気的通信をするプロセッサー、前記プロセッサーは、画像データを処理するように構成される；および
    前記プロセッサーと電気的通信をするメモリ装置。
17. 前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも１つに少なくとも１つの信号を送信するように構成されたドライバー回路をさらに具備する、請求項１６の装置。
18. 前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバー回路に送信するように構成されたコントローラーをさらに具備する、請求項１７の装置。
19. 前記画像データを前記プロセッサーに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具備する、請求項１６の装置。
20. 前記画像ソースモジュールは、受信機、送信機、およびトランスミッターの少なくとも１つを具備する、請求項１９の装置。
21. 入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサーに通信するように構成された入力装置をさらに具備する、請求項１６の装置。
22. 下記を具備するディスプレイ装置：
    複数の反射ディスプレイ素子、前記ディスプレイ素子の各々は下記を有する：
    電気を導電するための第１の手段；
    電気を導電するための第２の手段、前記第２の導電手段は、実質的に非均一な幅を有し、前記第２の導電手段は、少なくとも２つの反射手段にまたがる；および
    前記第１および第２の導電手段の間のキャビティ、光は前記キャビティおよび前記第１および第２の導電手段により干渉的に変調される。
23. 前記第１の導電手段は、１つの電極を具備する、請求項２２のディスプレイ。
24. 前記第２の導電手段は、１つの電極を具備する、請求項２２のディスプレイ。
25. 下記を具備するディスプレイ素子：
    非均一な幅を有する第１の電極；および
    第２の電極、前記第１の電極の選択された部分は、前記第１の電極および前記第２の電極との間の電圧差を変えることに応答して活性化されるように構成され、前記第１および第２の電極は干渉変調器内に含まれ、それらの間にキャビティを形成し、光は、前記キャビティおよび前記第１および第２の電極により干渉的に変調される。
26. 前記第１の電極は、第１の方向に沿って延伸し、前記第２の電極は、前記第１の方向に実質的に垂直である第２の方向に沿って延伸する、請求項２５のディスプレイ素子。
27. 前記ディスプレイ素子の少なくとも１つの活性化電圧閾値を変更するためのラッチ電極をさらに具備する、請求項２５のディスプレイ素子。
28. 下記を具備するディスプレイ素子：
    電気を導電するための第１の手段、前記第１の導電手段は、非均一な幅を有する；および
    電気を導電するための第２の手段、前記第１の導電手段の選択された部分は、前記第１の導電手段および前記第２の導電手段との間の電圧差を変えることに応答して活性化されるように構成され、前記第１および第２の導電手段は干渉変調器内に含まれ、それらの間にキャビティを形成し、光は、前記キャビティおよび前記第１および第２の導電手段により干渉的に変調される。
29. 前記第１の導電手段は１つの電極を具備する、請求項２８のディスプレイ素子。
30. 前記第２の導電手段は、１つの電極を具備する、請求項２８のディスプレイ素子。
31. 下記を具備する、ディスプレイ素子をアクチュエートする方法：
    複数の干渉変調器を供給する、各干渉変調器は、キャビティを備え、前記干渉変調器は、前記干渉変調器内の静電力によりアクチュエートされるように構成される；
    複数のアクティブエリアを有する少なくとも１つの電極を供給する、各アクティブエリアは、前記複数の干渉変調器の１つに相当し、前記アクティブエリアの少なくとも２つは互いに異なるサイズを有する；および
    前記キャビティおよび前記少なくとも１つの電極により光を干渉的に変調するために前記干渉変調器内の静電力を変化させる。
32. 下記を具備する、ディスプレイを動作させる方法：
    実質的に非均一な幅を有する第１の電極に電圧を供給する；
    前記供給された電圧に応答して複数の反射ディスプレイ素子の選択された反射ディスプレイ素子を活性化する、干渉変調器を含む前記反射ディスプレイ素子は、第２の電極と、前記第１の非均一な幅を有する電極と前記第２の電極との間にキャビティを備えた干渉変調器を含む；および
    前記キャビティ、および前記第１および第２の電極により光を干渉的に変調する。
33. 前記反射ディスプレイ素子の少なくとも１つの活性化電圧閾値を変更するためにラッチ電極を供給することをさらに具備する、請求項３２の方法。
34. 前記電極は、前記ディスプレイの斜視図から実質的に階段状の形状を有する、請求項３２の方法。
35. 前記電極は、前記ディスプレイの斜視図からピラミッド形状を有する、請求項３２の方法。
36. 下記を具備する、ディスプレイ素子を活性化する方法：
    第１の電極と第２の電極の間の電圧差を変化させる、前記第１の電極と前記第２の電極の少なくとも１つは非均一な形状を有し、前記変化された電圧差は、干渉変調器の光学的特性に変化をもたらす；
    前記変化された電圧差に応答して前記ディスプレイ素子の小部分を選択的に活性化または非活性化する；および
    前記干渉変調器のキャビティおよび前記第１および第２の電極により光を干渉的に変調する、前記干渉変調器のキャビティは前記第１および第２の電極の間にある。
37. 前記ディスプレイ素子の前記アクチュエートされた部分をアクチュエートされた状態に維持するためにラッチ電圧を供給することをさらに具備する、請求項３６の方法。
38. 下記を具備するディスプレイ装置：
    実質的に非均一な幅を有する第１の電極；および
    前記第１の電極から分離された複数の第２の電極、前記第１および第２の電極の間のキャビティ内の光は、少なくとも一部分、前記電極の少なくとも１つにより干渉的に変調され、前記第２の電極の少なくとも２つは、それぞれ前記第１の電極のエリアにオーバーラップし、前記オーバーラップされたエリアは各々個別の異なるサイズであり、
    前記第２の電極は、前記第１および第２の電極の間の静電力に応答して選択的にアクチュエートするように構成され、前記ディスプレイ装置の輝度は前記第２の電極の選択的アクチュエーションに基づいて選択的に調節される。
39. 前記静電力を創り出すために前記第１および第２の電極の間の電位差を変えるように構成されたドライバー回路をさらに備え、前記変えることは前記アクチュエーション閾値に一部分基づいている、請求項３８のディスプレイ装置。
40. 前記ドライバー回路は、共通電圧レベルを、前記第１の電極の異なるサイズのエリアをオーバーラップする前記第２の電極に供給するようにさらに構成される、請求項３９のディスプレイ装置。
41. 前記ドライバー回路は、ディスクリート電圧レベルを、前記第１の電極の異なるサイズのエリアにオーバーラップする前記第２の電極の各々に供給するようにさらに構成される、請求項３９のディスプレイ装置。
42. 前記第１の電極は、前記実質的に非均一な幅を形成する１つ以上の非線形エッジを備える、請求項３８のディスプレイ装置。
43. 前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２の電極の各々に接続された鏡をさらに備え、入射光は、前記鏡により少なくとも一部分反射される、請求項３８のディスプレイ装置。
44. 前記第１の電極の異なるサイズのエリアをオーバーラップする少なくとも２つの電極のアクチュエーション閾値は、それぞれ異なる、請求項３８のディスプレイ装置。
45. 前記第１の電極の異なるサイズのエリアをオーバーラップする前記少なくとも２つの電極はピクセルを備える、請求項３８のディスプレイ装置。
46. 前記第１の電極の異なるサイズのエリアをオーバーラップする前記少なくとも２つの電極の各々の個別の輝度レベルは異なる、請求項３８のディスプレイ装置。
47. 請求項３８の複数のディスプレイ装置を備えたディスプレイアレイ。
48. 下記を具備する方法：
    実質的に非均一な幅を有する第１の電極に電圧を供給する；
    前記供給された電圧に応答して、複数の反射ディスプレイ素子の選択された反射ディスプレイ素子をアクチュエートする、前記反射ディスプレイ素子の各々は、第２の電極と、前記非均一な幅を有する電極と前記第２の電極との間にキャビティを備えた干渉変調器を備える；および
    前記キャビティの各々に入る光を干渉的に変調する。
49. 複数の反射ディスプレイ素子を含むディスプレイ装置の光の輝度は、前記複数の反射ディスプレイ素子の選択的なアクチュエーションに応答して変わる、請求項４８の方法。
50. 前記電圧を供給することは、前記反射ディスプレイ素子の前記選択された反射ディスプレイ素子をアクチュエートするのに十分な変化する静電力を創り出すために前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差を変えることを備えた、請求項４８の方法。
51. 前記第１の電極は、前記実質的に非均一な幅を形成する１つ以上の非線形エッジを備えた、請求項４８の方法。
52. 光を干渉的に変調することは、前記キャビティ内の鏡で入射光を少なくとも一部分反射させることを備え、前記鏡は前記電極の１つに接続される、請求項４８の方法。
53. 下記を具備するディスプレイ装置：
    電気を導くための第１の手段、前記第１の導電手段は少なくとも一部分光に対して透明である；および
    電気を導くための複数の第２の手段、前記複数の第２の導電手段は、前記第１および第２の導電手段の間の静電力に応答して第１の位置と第２の位置との間を移動するように構成される；
    前記第１の導電手段および前記第２の導電手段の１つ以上は、前記導電手段の１つに接続された鏡に連動して光を変調するように構成される；および
    さらに、前記第２の導電手段の一部は、前記第１の導電手段の異なるサイズの一部とオーバーラップし、前記第１の導電手段の前記異なるサイズの一部にオーバーラップする前記第２の導電手段の一部は、実質的に異なる静電力閾値に応答してアクチュエートする。
54. 前記第２の導電手段の選択された第２の導電手段をアクチュエートするために前記第１の導電手段と前記第２の導電手段との間の可変電位差を供給するための手段をさらに備えた、請求項５３のディスプレイ装置。
55. 前記ディスプレイ装置の視認エリアから見た輝度レベルは、前記第２の導電手段のどの部分がアクチュエートされるかに基づいて変わる、請求項５４のディスプレイ装置。
56. 下記を具備するディスプレイ装置：
    干渉変調器の少なくとも１つのアレイ、選択された干渉変調器は、異なるサイズの複数のアクティブエリアを有する少なくとも１つの電極を備え、前記選択された干渉変調器は、前記干渉変調器内の静電力を変えることに依存してアクチュエートする、前記干渉変調器内の前記静電力は、少なくとも一部分、前記選択された干渉変調器内の電極の前記アクティブエリアの前記サイズの変化により変化する、前記干渉変調器の各々はキャビティを備え、前記キャビティ内の光は、少なくとも一部分、前記電極の少なくとも１つにより干渉的に変調される。
57. 異なるサイズの前記複数のアクティブエリアを有する前記電極の少なくとも１つは前記ディスプレイ素子の斜視図から実質的に階段状の形状を有する、請求項５６のディスプレイ装置。
58. 異なるサイズの前記複数のアクティブエリアを有する前記電極の少なくとも１つは、前記ディスプレイ素子の斜視図からピラミッド形状を有する、請求項５６のディスプレイ装置。
59. 前記干渉変調器の少なくとも１つの活性化電圧閾値を変更するためのラッチ電極をさらに備えた、請求項５６のディスプレイ装置。
60. 前記ラッチ電極は、前記干渉変調器のアクティブエリアの端部に隣接して配置される、請求項５９のディスプレイ装置。
61. 異なるサイズの前記複数のアクティブエリアを有する前記電極の少なくとも１つは１つ以上の曲線縁を備えた、請求項５６のディスプレイ装置。
62. 前記電極の１つから前記キャビティ内に吊り下げられた鏡をさらに備え、入射光は前記鏡によって少なくとも一部分反射される、請求項５６のディスプレイ装置。
63. 前記干渉変調器の２つ以上の非活性化電圧を実質的に均一にするように構成されたラッチ電極をさらに備えた、請求項１のディスプレイ装置。
64. 前記反射ディスプレイ素子の２つ以上の非活性化電圧を実質的に均一にするように構成されたラッチ電極をさらに備えた、請求項９のディスプレイ装置。
65. 前記ラッチ電圧を供給することは、前記第２の電極のアクティブエリアに隣接して配置されたラッチ電極に前記ラッチ電圧を供給することを備え、さらに複数の反射ディスプレイ素子の選択された反射ディスプレイ素子を活性化することは、異なる電圧レベルに応答して前記反射ディスプレイ素子の２つ以上を活性化することと、実質的に同じ前記電圧レベルに応答して前記反射ディスプレイ素子の２つ以上を非活性化することを備えた、請求項３３の方法。
66. 前記実質的に非均一な幅を有する電極に供給された前記電圧は第１のレベルであり、前記方法はさらに下記を具備する請求項３３の方法：
    第２の電圧レベルを前記反射ディスプレイ素子の２つ以上の前記第２の電極に供給する、複数の反射ディスプレイ素子の前記選択された反射ディスプレイ素子を活性化することは、異なる第２の電圧レベルに応答して前記２つ以上の反射ディスプレイ素子を活性化することと、実質的に前記同じ第２の電圧レベルに応答して前記反射ディスプレイ素子の２つ以上を非活性化することを備える。
67. 前記第２の電圧を供給することは、前記２つ以上のディスプレイ素子の各々が前記活性化された状態または非活性化された状態を維持する範囲内に前記第２の電圧レベルを供給することを備えた、請求項６６の方法。

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