JP5823113B2 - 干渉変調器のアクチュエーション電圧とリリース電圧を検出する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 system)(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、静止層上につるされた金属膜を含んでいてもよい。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。

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。

一実施形態において、この発明は、微小電気機械装置(microelectromechanical device)のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する方法を含む。この方法は、装置に接続された少なくとも１つの電極に少なくとも２つの異なる電位を適用し、少なくとも２つの異なる電位で装置の少なくとも１つの電気的応答を検出することを含む。少なくとも一部分その応答に基づいて、少なくとも２つの異なる電位における装置の状態が決定される。少なくとも一部分状態を決定することに基づいて、アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方が決定される。

他の実施形態において、微小電気機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するためのシステムは、装置に接続された少なくとも１つの電極に少なくとも２つの異なる電位を印加する手段と、少なくとも２つの異なる電位において装置の少なくとも１つの電気的応答を検出する手段を含む。さらに、少なくとも一部分その応答に基づいて、少なくとも２つの異なる電位において装置の状態を決定する手段と、少なくとも一部分その決定に基づいてアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するための手段が提供される。

他の実施形態において、微小電気機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するシステムは、微小電気機械装置および電圧を微小電気機械装置に印加するように構成された駆動回路を含む。微小電気機械装置に接続されたセンサーは、少なくとも２つの異なる電位で微小電気機械装置の少なくとも１つの電気的応答を検出するために構成される。センサーはさらに、少なくとも一部分その応答に基づいて、少なくとも２つの異なる電位における装置の状態を決定し、および少なくとも一部分その決定に基づいてアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するように構成される。

他の実施形態において、ディスプレイシステムを製造する方法は、ディスプレイシステムのユーザーに表示データを提示するように構成された微小電気機械ピクセルのアレイを形成することを含む。この方法は、少なくとも１つのさらなる微小電気機械素子を形成すること；およびアクチュエーション電圧またはリリース電圧の一方または両方を感知するように構成されたセンサーをさらなる微小電気機械素子に接続することを含む。

他の実施形態において、ディスプレイシステムは、ディスプレイシステムのユーザーに表示データを提示するように構成された微小電気機械ピクセルのアレイと、少なくとも１つのさらなる微小電気機械素子と、センサーを含む。センサーは、さらなる微小電気機械ピクセルのアクチュエーション電圧とリリース電圧の一方または両方を検出するように構成される。

他の実施形態において、ディスプレイシステムは、ディスプレイシステムのユーザーにデータを表示するための手段と少なくとも１つの微小電気機械素子を含む。また、微小電気機械素子のアクチュエーション電圧またはリリース電圧の一方または両方を検出するための手段が提供される。

他の実施形態において、微小電気機械素子のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するためのシステムを製造する方法は、微小電気機械装置を形成し、電圧を微小電気機械装置に印加するように構成された駆動回路を接続することを含む。この方法は、また、センサーを微小電気機械装置に接続することを含む。センサーは、少なくとも２つの異なる電位において微小電気機械装置の少なくとも１つの電気的応答を検出するように構成され、さらに少なくとも一部分その応答に基づいて、少なくとも２つの異なる電位において装置の状態を決定するように構成される。センサーは、また、少なくとも一部分その決定に基づいて、アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する。

図1は、第１の干渉変調器の可動鏡が、固定鏡から所定の距離において反射または「オン」位置にあり、第２の干渉変調器の可動鏡が非反射、または「オフ」位置にある干渉変調器の一実施形態の一部を描写する等角投影図である。 図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを内蔵した電子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３Ａは、図１の干渉変調器の一例示実施形態のための可動鏡位置対印加電圧の図である。 図３Ｂは、干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用してもよい行電圧および列電圧のセットの説明図である。 図４Ａは、図２の３×３干渉変調器におけるディスプレイデータの一例示フレームを図解する。 図４Ｂは、図４Ａのフレームを書くために使用してもよい行信号および列信号のための一例示タイミング図を図解する。 図５Ａは、図１の装置の断面図である。 図５Ｂは、干渉変調器の他の実施形態の断面図である。 図５Ｃは、干渉変調器の他の実施形態の断面図である。 図６は、状態検出回路の一実施形態の概略／ブロック図である。 図７は、干渉変調器のための電圧パルスに対する電圧対時間応答を図解するグラフである。 図８は、状態検出回路の他の実施形態の概略／ブロック図である。 図９は、干渉変調器のための電圧パルスに対する電流対時間応答を図解するグラフである。 図１０は、状態検出処理のフローチャートである。 図１１は、干渉変調器の行を設定し、試験するための行電圧および列電圧を図解するタイミング図である。 図１２は、アレイに埋め込まれた変調器のための状態検出装置のブロック図である。 図１３は、状態検出処理の他の実施形態のフローチャートである。 図１４は、試験ピクセルを内蔵するディスプレイのブロック図である。 図１５は、干渉変調器のアクチュエーション電圧およびリリース電圧を決定するために使用してもよいピクセルに適用される電圧対時間のグラフである。 図１６は、図１５の電圧対時間電圧印加と共に使用されるアクチュエーション電圧およびリリース電圧を決定するために使用してもよい回路の概略図である。 図１７は、図１６の回路のタイミングを図解するグラフである。 図１８は、電圧対ピクセルおよび電流対干渉変調器の動作とリリースの電圧を決定するために使用されてもよい時間応答に適用された時間の別の実施形態の図示です。 図１９は、電圧対図１８の時間電圧印加を用いてアクチュエーション電圧およびリリース電圧を決定するために使用してもよい回路の概略図である。 図２０は、干渉変調器のアクチュエーション電圧とリリース電圧を決定するために使用してもよい回路の他の実施形態の概略図である。 図２１Ａは、複数の干渉変調器を含む視覚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２１Ｂは、複数の干渉変調器を含む視覚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。

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、この発明は請求項によって定義されカバーされるような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、全体を通して類似した部分が類似した数字で指定される図面が参照される。

この発明の実施形態は、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。より詳しくは、本発明が種々の電子装置で実行される若しくは電子装置に関連付けられることができることが、予想される。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こともできる。

干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を具備する１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に図示される。これらの装置において、ピクセルは、明又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ーは、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４Ｂ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、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）、若しくは任意の他の適切なプロセッサーであってよい。さらに、プロセッサー２１は、デジタルシグナルプロセッサー、マイクロコントローラー、または、プログラマブルゲートアレイのような任意の専用マイクロプロセッサーを含んでいてもよい。当技術分野で慣行のように、プロセッサー２１は、１つ以上のソフトウエアモジュールを実行するように構成してもよい。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。ここに記載される機能のすべては、全部または一部をハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組み合わせで実施してもよいことが理解されるであろう。

一実施形態では、プロセッサー２１は、しかも、アレイコントローラ２２と通信するように構成される。一実施形態では、アレイコントローラ２２は、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。アレイ制御２２は、制御信号を、アレイ３０を駆動するのに十分な１つの電圧または複数の電圧に変換するブースト回路３２を含む。一実施形態において、表示制御２２は、また、フレームバッファー３４を含む。フレームバッファーは、リフレッシュの目的のために現在表示されているフレームを記憶するための十分なメモリを典型的に含む。

複数のトライステートバッファー３６は、アレイ３０の列の各々および行の各々に有利に供給される。トライステートバッファー３６は、ホールドモード信号に接続される。ホールドモード信号は、アサートされると、アレイのそれぞれの行または列への接続を開く。ホールドモード選択ラインがアサートされると、ドライバーからアレイへの線が開かれ、各ピクセルキャパシタンス上に記憶される電荷のための任意の漏出経路を実質的に除去する。従って、ピクセルを横切る漏出を介してまたは非無限のトライステートオープン抵抗を介して電荷がゆっくりと消失するまで、ピクセルは、任意のドライバー入力無しに以前にチャージされたまたはディスチャージされた状態で保持される。直列ＦＥＴのような任意の制御可能な直列スイッチを用いて、このディスプレイ／ドライバーデカップリング(decoupling)を実施することができることは理解されるであろう。

ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行/列アクチュエーションプロトコルは、図３Ａに示すこれらの装置のヒステリシス特性を利用してもよい。それは、例えば、可動層をリリース状態からアクチュエート状態に変形させるために１０ボルトの電位差を必要するかもしれない。

しかしながら、電圧がその値から低減される場合、可動層は、１０ボルト未満の電圧降下としてその状態を維持する。図３Ａの例示実施形態において、可動層は、電圧が２ボルト未満に降下するまで完全にリリースしない。従って、図３Ａに示す例において、約３ボルト乃至７ボルトの電圧の範囲がある。そこには、装置がリリース状態またはアクチュエート状態で安定す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」あるいは「安定ウィンドウ」と呼ばれる。図３Ａのヒステリシス特性を持つディスプレイアレイの場合、行／列アクチュエーションプロトコルは、以下のように設計することができる。すなわち、行ストローブの期間、アクチュエートされるストローブされた行内のピクセルが約１０ボルトの電圧差にさらされ、リリースされるピクセルは、ゼロボルトに近い電圧差にさらされる。ストローブの後、以下のようにピクセルは約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。すなわち、ピクセルは、どのような状態であれ、行ストローブがピクセルを置く状態のままである。書かれた後に、各ピクセルはこの例において、３乃至７ボルトの「安定ウィンドウ」内の電位差に会う。この特徴は、アクチュエートされたまたはリリースされた先在する状態において、同じ印加された電圧条件下で、図１に示すピクセル設計を安定化させる。干渉変調器の各ピクセルは、アクチュエートされた状態であろうとリリースされた状態であろうと、実質的に固定反射層および移動反射層により形成されるキャパシターであるので、この安定状態は、ほとんど電力消費なくしてヒステリシスウィンドウ内の電圧で保持されることができる。本質的に、印加電位が固定なら電流はピクセルに流れない。

代表的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行内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ってもよい。次に、行パルスは、行１電極に印加され、アサート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。次に、アサートされた列電極のセットは、第２行内の所望のセットのアクチュエートされたピクセルに対応するように変更される。次に、パルスは、行２電極に印加され、アサートされた列電極に従って行２内の適当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、それらが行1パルス中にセットされた状態であり続ける。これはフレームを生成するために連続する方法で行の全シリーズのために繰り返されてもよい。一般に、フレームは、毎秒いくつかの所望数のフレームでこの処理を連続的に反復することにより新しいディスプレイデータを用いてリフレッシュおよび／または更新される。さらに、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電極および列電極を駆動するための種々様々のプロトコルが良く知られており、この発明と共に使用してもよい。

図３Ｂ、４Ａおよび４Ｂ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３Ｂは、ピクセルが図３Ａ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３Ｂ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。

図４Ｂ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４Ａ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４Ａ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４Ａ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。再び、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４Ａ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５Ａ−図５Ｃは、移動鏡構造の３つの異なる実施形態を図示する。図５Ａ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。図５Ｂでは、可動反射材料１４は、連結部（tether）３８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４０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４０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。

ピクセルが書かれた後、その状態を検出することは、有利であり得る。図1の双安定ディスプレイの場合、ピクセルの状態は以下の事実を利用することにより決定することができる。すなわち、ピクセル鏡間のキャパシタンスは、非常に大きく、ピクセルがリリースされた状態にあるときよりもピクセルがアクチュエートされた状態にあるときに大抵の場合約１０倍大きいという事実である。このピクセルキャパシタンス値は、ピクセルのキャパシタンスに依存する電気的特性を検出することにより様々な方法で検出することができる。そのうちのいくつかは以下により詳細に記載される。

ピクセル状態検出の原理は、図６−１０に示すように分離して単一のピクセルを参照して最初に記載されるであろう。図６を参照すると、ピクセルが書かれた後、全体のフレームが完全かまたはその時間以前かにかかわらず、すべての列トライステートバッファは、テストされるピクセルを含む１つの列を除いて開（デカップルされた)構成に配置することができる。次に、行ドライバーは、テストされるピクセルを含む行電極に低振幅パルスを印加する。行電極は、増大した電圧に応答して充電する。図７に示すように、ピクセル間の電圧は、回路のＲＣ時定数（τ）に従ってこの印加された電圧に応答して増大するであろう。分離した単一ピクセルの場合、キャパシタンスは、ピクセル５４のキャパシタンスであり、回路の抵抗は、行ドライバー出力インピーダンスおよび／または行電極と直列に配置されるかもしれない任意のフィルター抵抗５６を含んでいてもよい。ピクセル５４が低キャパシタンス状態（例えば、リリース状態)にあるときのテストポイント５８における電圧は、ピクセル５４が曲線６２により図示するように高キャパシタンス状態（例えば、アクチュエート状態)にあるときよりも曲線６０により示すようにより早く増大するであろう。ピクセル間の電圧がこの充電期間、例えば、τ／３において、決定されるなら、ピクセルの状態を決定することができる。この電圧は電圧検出回路６４によって検出し測定することができる。τ／３の期間を有するパルスがピクセルに印加されるなら、ピクセル間の電圧は、（図７にも示すように)トレース６６に示すように増加しおよび減少するであろう。この信号が、負入力に印加されるVthreshを備えたコンパレーター６８の入力に印加されるなら、ピクセル間の電圧がパルスの期間中のある時刻においてＶthreshを超えた場合にのみ、パルスは、コンパレーターから出力されるであろう。但し、Ｖthreshは、図７に示すように定義される。コンパレーター６８の出力はラッチされ、そのピクセルがアクチュエートされる（ラッチロウ)またはリリースされる（ラッチハイ)かどうかの表示を生成することができる。

図８および９は、ピクセル状態を検出する代替方法を示す。図８において、電流検出回路７０は、電圧検出回路よりもむしろ使用される。電圧パルスは上記のように印加され、ピクセルキャパシタンス電荷として電流パルスを生じさせる。図９で示すように、この電流パルスは、より小さなキャパシタンス（曲線７７)に対してよりもより大きなキャパシタンスのピクセル５４に対してよりゆっくりと減衰する(曲線７５)。電流パルスは、列ラインにおける直列抵抗７２両端の電圧を測定することにより電圧パルスに変更することができる（電流−電圧変換器として構成される増幅器を使用することもできる)。抵抗両端の電圧は、図８に示される積分器７４として形成された増幅器によって検出することができる。積分器の出力は、図６における場合のように、類似のコンパレーター７６およびラッチに送ることができる。コンパレーター７６は、回路を通過する電流パルスが、図８に示される閾値電圧Ｖthresh2より大きなコンパレーター入力における電圧を生成するのに（抵抗７２の値と積分器７４の時定数／増幅が与えられた)十分であるなら出力パルスを生成するだけであろう。図８は、抵抗７２を列ラインに切替えるために使用されるスイッチ７８を示す。しかし、もし、例えば適切なフィルター抵抗がすでに存在するならこれは必要ないことが理解されるであろう。

電流検出は、電圧検出よりわずかにより複雑な回路を必要とするが、別個の電流センサーを用いて同時に行に沿って各ピクセルに対して別箇に充電電流を測定することができるので、単一パルスによって行内のすべてのピクセルをプローブすることができることであろう。これらの実施形態において、各列に専用のセンサーがあってもよい。または、列電流のすべてではない一部が同時に検出されるように、電流センサーのセットが列の異なるグループ間でシーケンシャルに切替えられることも可能である。この最後の実施形態は、すべての行に対してセンサーを備えた実施形態より遅いであろう。しかし、時間検出における実施形態より早いであろう。

上述の原理に従って、図１０は、干渉変調器の開または閉状態を決定する例示プロセスを図解するフローチャートである。テストパルスはステップ８０において、ピクセルに印加される。ステップ８２において、パルスに対するキャパシタンスに依存する応答が測定される。ステップ８４において、応答は、閾値と比較されピクセルの状態を決定する。

ピクセル状態検出は、様々な理由により有利であり得る。例えば、次のフレーム更新またはリフレッシュにおいて、次の所望のフレームとは異なるピクセルのみが更新する必要がある。スタティックディスプレイの場合、ピクセルは監視され、電荷の漏出によるアクチュエート状態からリリース状態へどのピクセルが弛緩されたかを検出してもよい。

選択的な更新は様々な方法で実行することができる。例えば、一旦1つ以上のピクセルが所望の状態から変化すると、ドライバー回路は元に戻ってオンとなり、トライステートバッファーは閉じ、行ストローブは、所望でない状態にあるピクセルを含む行のみに限定することができる。他の行をスキップすることも可能である。これは、ディスプレイを更新するのに必要な合計エネルギーを低減する。ピクセルの行が書かれ、それらが正しく書かれたか否かを決定するためにチェックすることができるので、ピクセル状態検出は、フレーム書込みプロセスの期間においても有利であり得る。そうでなければ、正確であるまで行を再び書くことができる。ピクセル状態検出は、また、フレームバッファーのためのピークメモリ必要条件を有利に最小にすることができる。

この最後のプロセスの実施は図１１に示される。行１ライン時間９０の期間に行１を書いた後、行１テスト時間９２が入力される。この期間の第１の部分において、行１および列１のみがドライバー回路に接続され、約１ボルト未満のテストパルス９４が行１に印加される。上述したように、ピクセル（１，１)のキャパシタンスに依存する応答は、図５Ａに示すようにピクセルがアクチュエート状態にあることを確実にするために監視される。これは、行１テスト時間の次の部分の期間にピクセル（１，２)および（１，３)に対して反復される。次に、システムは行2ライン時間を入力するか、あるいは行1の中の1つ以上のピクセルが正確に書かれていないことが決定されるなら、行１ライン時間を反復する。テストのためのパルス期間は、書込みプロセスの期間、ピクセルをアクチュエートするために使用されるパルス期間に比較して非常に短くすることができるので、テスト電圧振幅は、一般的に所望のものより大きく示されており、テスト時間期間は通常必要であろうよりも長く示される。テストされているピクセル５４がすし詰め状態のピクセルの大きなアレイの一部であるとき、テストプロセスは多少より複雑になるかもしれない。これは、テストパルスがピクセルの全行に印加されるからである。したがって、充電プロセスの時定数は、全行電極とリターン列電極との間のキャパシタンスに依存し、図１２に再び示すように、テストされているピクセル５４の状態ではなく、行内のすべてのピクセルの関連状態によって影響を受けることがあり得る。キャパシタンスの支配的な要因はテストされているピクセルの状態になるであろう。しかし、行内に数百のピクセルがあってもよいので、残りの結合した影響は重要になり得る。同じ列電極を共有する異なる行内のピクセル間に静電結合がさらにある場合がある。この実際的な影響は、行内の他のピクセルの状態に依存して、与えられた行内のピクセルをテストするとき、パルス期間τ/3、Vthresh値あるいは両方を変えることは有利かもしれないということである。

この決定はいくつかの方法で行うことがでる。

図１２に示す一実施形態は、各行において、ディスプレイの視野領域の外側の行の終わりで、テストピクセル９８を含むことができる。このピクセルは状態間で切り替えることができ、テストパルスのための立ち上がり時間は、アクチュエート状態およびリリース状態の両方に対して決定することができる。このように、状態間に最大電圧差を有する期間、およびその間にＶthreshが位置しなければならない電圧値は、テストピクセル応答に基づいて決定することもあり得る。従って、これらの値は、行内の他のピクセルの状態をテストするために使用することもあり得る。

あるいは、テストピクセルの代わりにフィルター抵抗を行の終わりに配置するということもあり得る。従って、全体の行電極のための集合的なキャパシタンスの測定を行うということもあり得る。ドライバー制御回路は、この情報を用いて、τ／３、Ｖthresh、または両方を計算するか調べ、その行のピクセルをテストするということもあり得る。

行および列のアレイに埋め込まれたピクセルのこれらの原理を用いて一般的な状態を検出するプロセスは、図１３に示される。ステップ１０２において、行測定信号は、検出されるピクセルを含む行に印加される。これらの信号は、上述したように、テストピクセルをテストすること、または全体の行キャパシタンス測定を含むということもあり得る。ステップ１０４において、τ／３および／またはＶthreshのような適切なテストパラメータは、その行内の後のピクセルテストのために決定される。図１０における場合のように、テストパルスは、次に、ステップ１０６で行に印加される。ステップ１０８において、パルスに対するキャパシタンスに依存する応答が測定される。ステップ１１０において、その応答は、閾値と比較されその行内の選択されたピクセルの状態を決定する。

ピクセル状態検出プロセスのためのパルス振幅と期間は、様々な所望の要因に基づいて選択されてもよい。パルスは、行に注入される合計電荷を制御するように形成してもよい。分離されたピクセルの場合、パルス電流と時間プロファイルは、ピクセルのキャパシタンス値に関係なくあらかじめ選択された電荷がピクセルに注入されるように定義することができる。この場合、ピクセル間の結果として生じる電圧は、ピクセルキャパシタンスに反比例するであろう。同様にアレイ内のピクセルに対してこの方法を使用することは可能かもしれないが、その有効性は制限されるかもしれない。なぜなら行に注入される電荷は、複雑で予測することが困難な方法で数百の行ピクセルに分配されるかもしれないからである。パルス期間は、時間節約に好適な短いパルスを用いて、回路τ値に基づいて選択してもよい。このプロセスの期間中にピクセルに印加される電位は、ヒステリシスウィンドウ内のすべての時間において、維持されるので、状態検出プロセスは、それ自体検出されるピクセルの状態を変更しないことはもちろん望ましい。したがって、充電パルスを印加しないとき、およびトライステート増幅器によりデカップリングされないとき、ドライバーは、有利に適切なバイアス電圧を供給するであろう。そして、ドライバーは、印加されたピクセル電圧が決してヒステリシスウィンドウの外にないように十分小さい（例えば、典型的に１または２ボルト未満)このバイアス電圧から逸脱するパルスを発生するであろう。

ピクセル状態検出の他の有利なアプリケーションは、ピクセルのアクチュエーション電圧およびリリース電圧を決定するためにある。これらの電圧は、温度に依存し、同様に時間に対してシフトしてもよいので、これは、有効であり得る。より高い温度は、ガラス基板上の金属鏡に対して図３Ａの安定ウィンドウをシフトする傾向がある。材料層の相対的な熱膨脹係数によって、温度の関数としていずれかの方向へのシフトを生じることができる。ピクセルアクチュエーションおよびリリース電圧が電気的に決定することができるなら、ピクセルのアレイに画像データを書き込むために使用されるドライブ電圧は、電流ピクセルの動きに一致させるために変更することができる。この特徴を組込むディスプレイは、図１４に示される。この実施形態において、余分なテストピクセル１１２は、ディスプレイ１１４の実際の視野領域の周りに配置される。これらのテストピクセルは、ディスプレイを生成するのと同じプロセスの期間に製造してもよい。従って、物理特性は、視野表示領域１１４のピクセルの物理特性と本質的に同一でなければ類似している。様々なバイアス電圧およびテスト電圧を印加する１つ以上の検出回路１１８は、テストピクセルに接続される。検出回路のいくつかまたはすべては、複数のテストピクセル間で共有することができることが理解されるであろう。

別箇のテストピクセルを用いて、様々な検出プロトコルを実施することができ、容量性ＭＥＭＳピクセルのアクチュエーション電圧および／またはリリース電圧を決定することができる。例えば、この決定は、ピクセルの両端に一連の電圧を加えて各印加された電圧における状態を検出することにより行なうことができる。これは図１５に図解される。電圧は、すべての条件下で、ゼロから予想されるアクチュエーション電圧を超える電圧に上昇することができる。各電圧レベルでは、上述したピクセル状態テストは、ピクセル状態を決定するために実行してもよい。ある電圧レベルでは、ピクセルはアクチュエートされるであろう。そして、これはテスト期間中に検出されるであろう。次に、ピクセル電圧は降下され、ゼロに戻る方向に各レベルにおいてテストされる。ある電圧レベルでは、ピクセルはリリースされるであろう、そして、テスト結果によって再び検出されるであろう。

図１５において、電圧ステップは各ステップに対して１ボルトであるが、任意のステップサイズを使用してもよいことが理解されるであろう。各ステップの期間、ピクセルが以前の電圧遷移から充電した後、上述したようにテストパルス１２０が印加される。望まれるように、適切な電圧または電流が監視され、ピクセル状態は各電圧レベルにおいて決定される。アクチュエーション電圧とリリース電圧のための範囲は、どのステップが状態変化を生じたかを決定することにより決定することができる。有利に、テストパルスの振幅および期間はステップサイズおよび期間未満である。

図１６および１７は、図１５の方法を実施することができる回路およびその動作を示す。

この実施形態では、テストパルスは、一連のステップアップ電圧およびステップダウン電圧に加えられ、信号合計は、ピクセルの一面に印加される。反対側面は、電圧変換器１２４の反転電流を用いてグラウンドされる。スイッチ１２６は、電圧変換器への電流の出力をコンパレーター１２８の入力に接続する。図１７に示すように、テストパルス発生器に加えられたＣＬＫ１信号は、テストパルス期間を生成する。図９に示すようにそして上述したように、テストパルスは、リリースピクセルの場合よりもアクチュエートピクセルの場合により遅く減衰するテストピクセルを介して電流パルスを生成する。ＣＬＫ２信号は、電圧変換器１２４への電流の出力と、コンパレーター１２８への入力との間の接続を制御する。スイッチ１２６が開いているとき、コンパレーターへの入力は、抵抗１３０によりロウに引っ張られる。ＣＬＫ２信号は、ＣＬＫ１の立ち上がりから遅延された立ち上がりを有するように時間が決められ、充電プロセスの期間の時間内に選択されたポイントで電流−電圧変換器１２４からの電圧出力をサンプルするための短い期間を有する。この電圧は、リリースされたピクセルよりアクチュエートされたピクセルに対してより高いであろう。ＣＬＫ２サンプル期間の間、電圧が−Ｖthresh3よりもさらにネガティブ(反転増幅器１２４のためにネガティブ)であるならば、これは、アクチュエートされたピクセルを示し、コンパレーター１２８の出力は、サンプル期間の間高いであろう。これは、各テストパルスに対してシーケンシャルに反復される。そして一連のコンパレーター出力は、ＣＬＫ２のアサート時間内にある信号ＣＬＫ３により決定される時刻においてシフトレジスター１３６にシフトされる。次に、シフトレジスター１３６の出力は、上昇するおよび下降する各レベルでピクセルのアクチュエート対リリースのレコードを形成する。

図１８および１９は、双安定ピクセルのアクチュエーション電圧およびリリース電圧を決定するために使用することができる他の回路実装を示す。ピクセルＲＣ充電時定数、およびピクセルが状態間で切り替わるのにかかる時間に比べて遅いレートでピクセル上の電圧が増加するなら、電流は、電圧が上がる間非常に遅いであろう。これは、ピクセルがアクチュエートされた状態に変化し、キャパシタンスが迅速に増加するまで真である。これは、高キャパシタンス状態への遷移の期間に電流パルスを流させるであろう。下方向のランプバック(ramp back)上で、（ピクセルキャパシタンス上の電荷を迅速に低減する)反対方向の第２の電流パルスを生じるであろう。

これらの電流パルスは、図１９の回路によって検出することができる。この実施形態において、電流−電圧変換器１２４の出力は、１対のコンパレーター１４０および１４２に接続される。充電電流が小さい場合、両方のコンパレーター出力は両方とも低くなる。第１の電流パルス期間にコンパレーター１４０の出力は、高くなるであろう。第２の電流パルス期間に、コンパレーター１４２の出力は、高くなるであろう。これらのパルスが生じる時間は、ランプが開始される同じ時刻に開始されるそれぞれのカウンター１４４、１４６をコンパレーターからの各出力パルスが停止させることにより、決定することができる。印加された電圧ランプの時間の関数としての電圧は周知であるので、カウンター値は、アクチュエーション電圧およびリリース電圧と関連付けることができる。

他の可能なテスト回路は、図２０に示される。この実施形態において、ＡＣ信号は、ＤＣバイアス電圧の上部に配置され、ノード１５０においてピクセルに印加される。ピクセルがリリースされるときよりもピクセルがアクチュエートされるとき、ピクセルを介してより多くのＡＣ電流が流れるであろう。このＡＣ電流は、グラウンドへのＤＣ接続された経路およびピクセルの他のプレート上のグラウンドへのＡＣ接続された経路の両方を含むことにより検出することができる。キャパシター１５４両端のＤＣ電圧はピクセルを介しておよびキャパシター１５６を介して増加するＡＣ電流により増加するであろう。この電圧はコンパレーター１５８に送られる。この値がＶthresh6を超えるならコンパレーター１５８はハイになる。これは、成分値に基づいて決定される。この実施形態において、ＤＣバイアス電圧は任意の方法で変化することができる。そして、コンパレーター１５８の出力は、ピクセルがアクチュエートされると高くなり、ピクセルがリリースされると低くなるであろう。

図２１Ａおよび２１Ｂ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、例えばセルラー式電話または携帯電話であり得る。

しかしながら、さらに、ディスプレイ装置２０４０あるいはそれの少しの変化の同じコンポーネントは、テレビおよびポータブルメディアプレイヤーのような様々なタイプのディスプレイ装置の例証となる。

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は一般的に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形成される。さらに、ハウジング２０４１は、限定されるものではないが、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み合わせを含む様々な材料のいずれかから作ってもよい。一実施形態において、ハウジング２０４１は、異なる色、または異なるロゴ、画像、またはシンボルを含む他の取り外し可能な部分と置換してもよい取り外し可能な部分(図示せず)を含む。

例示ディスプレイ装置２０４０のディスプレイ２０３０は、ここに記載するように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、当業者に良く知られているように、ディスプレイ２０３０は、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または他の管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、ここに記載する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、図２１Ｂに概略的に示される。図示した例示ディスプレイ装置２０４０は、ハウジング２０４１を含み、少なくとも部分的にその中に入れられる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に接続されたアンテナ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、調整ハードウエア２０５２に接続される。調整ハードウエア２０５２は、信号を条件付けする（例えば、信号をフィルターする)ように構成してもよい。調整ハードウエア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、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、特定の例示ディスプレイ装置２０４０設計により必要とされる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を含んでいるので、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ために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の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、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号を送信し受信する。他の実施形態において、アンテナは、ブルートゥース(BLUETOOTH)(登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信し受信する。携帯電話の場合には、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ(登録商標）、ＡＭＰＳ、または無線携帯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、信号は、プロセッサー２０２１により受信されさらに操作される。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、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、受信機と交換することができる。

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、画像ソースと交換することができる。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発生する。例えば、画像ソースは、画像データ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、または画像データを発生するソフトウエアモジュールであり得る。

プロセッサー２０２１は、一般に例示ディスプレイ装置２０４０の動作全体を制御する。プロセッサー２０２１は、ネットワークインターフェース２０２７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、データを生の画像データ、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処理する。次に、プロセッサー２０２１は、処理したデータをドライバーコントローラー２０２９に送信するかまたは記憶のためにフレームバッファー２０２８に送信する。生データは、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。調整ハードウエア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からの信号を受信するための増幅器およびフィルターを含む。調整ハードウエア装置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内蔵されていてもよい。

ドライバーコントローラー２０２９は、プロセッサー２０２１により発生された生の画像データをプロセッサー２０２１から直接にまたはフレームバッファー２０２８から受け取り、アレイドライバー２０２２への高速送信のために適切に生の画像データを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、生の画像データは、ディスプレイアレイ２０３０間で走査するのに適した時間順序を有するように、生の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はアレイドライバー２０２２にフォーマットされた情報を送信する。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、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としばしば関連づけられるけれども、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、ハードウエアとしてプロセッサー２０２１に埋め込んでもよいし、ソフトウエアとしてプロセッサー２０２１に埋め込んでもよく、またはアレイドライバーと一緒に完全にハードウエアで集積してもよい。

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、ピクセルのディスプレイのx-y行列からくる数百およびときとして数千のリード線に毎秒多数回印加される波形の並列セットにビデオデータを再フォーマットする。

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、ここに記載した任意のタイプのディスプレイに適している。例えば、一実施形態では、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、および他の小面積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あるい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、圧力感知または熱感知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がデータを装置に入力するために使用されるとき、例示ディスプレイ装置２０４０の動作を制御するためにユーザーにより音声コマンドが提供されてもよい。

技術的に良く知られているように、電源２０５０は様々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、プラスチック太陽電池および太陽電池ペイントを含む再生可能エネルギーソース、キャパシターまたは太陽電池である。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。

いくつかの実施において、制御プログラム可能性は、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、制御プログラム可能性は、アレイドライバー２０２２内に存在する。当業者は、上述した最適化を任意の数のハードウエアおよび／またはソフトウエアコンポーネントで、および様々な構成で実施してもよいことを認識するであろう。

上記詳細な記述は、種々の実施形態に適用されるこの発明の新規な特徴を図示し、記載し、指摘したけれども、形態における種々の省略、代替、および変更、および図示した装置またはプロセスの詳細は、この発明の精神を逸脱することなく当業者により行うことが理解できるであろう。一例として、テスト電圧ドライバー回路は、ディスプレイを作るために使用されるアレイドライバー回路から分離することができることが理解されるであろう。電流センサーと同様に、行電極を分離するために個別の電圧センサーを専用にすることができる。この発明の範囲は、上述の記載よりもむしろ添付されたクレームにより示される。クレームの意味および均等の範囲内に入るすべての変更は、その範囲内に包含されるべきである。
以下に他の実施形態を示す。
［１］下記を具備する、微小電気機械のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する方法：
前記装置に接続された少なくとも１つの電極に少なくとも２つの異なる電位を印加する；
前記少なくとも２つの異なる電位で前記装置の少なくとも１つの電気的応答を検出する；
前記応答に少なくとも一部分基づいて、前記少なくとも２つの異なる電位における前記装置の状態を決定する；および
前記状態を決定することに少なくとも一部分基づいて前記アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する。
［２］前記状態を決定することは、前記応答が閾値および大きいかどうか決定することを具備する、請求項１の方法。
［３］前記検出は、前記電極上に発生される電圧を検出することを具備する、請求項１の方法。
［４］前記微小電気機械装置は、干渉ディスプレイピクセルのアレイを具備するディスプレイ内に含まれるまたは隣接する、請求項１の方法。
［５］前記検出は、前記微小電気機械装置を介して電流の流れを検出することを具備する、請求項１の方法。
［６］前記応答は、キャパシタンスに依存する、請求項１の方法。
［７］下記をさらに具備する、請求項４の方法：
少なくとも1つの微小電気機械装置のアクチュエーションおよび／またはリリース状態を決定する；および
前記決定に応答して前記ディスプレイのための駆動電圧レベルを変更する。
［８］前記決定は、テスト微小電気機械装置のアクチュエーションおよび／またはリリース状態を決定することを具備する、請求項７の方法。
［９］前記テスト微小電気機械装置は、前記ピクセルのアレイに隣接する、請求項８の方法。
［１０］さらに下記を具備する請求項４の方法:
前記微小電気機械装置のためのアクチュエーションおよびリリース電圧の一方または、両方を決定する；および
前記微小電気機械装置のためのアクチュエーションおよびリリース電圧の一方または両方を決定することに少なくとも一部基づいて前記干渉変調ディスプレイピクセルのアレイの動作パラメーターを変更する。
［１１］下記を具備する、微小電気機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するためのシステム：
前記装置に接続された少なくとも１つの電極に少なくとも２つの異なる電位を印加する手段；
前記少なくとも２つの異なる電位において前記装置の少なくとも１つの電気的応答を検出する手段；
前記応答に少なくとも一部分基づいて、前記少なくとも２つの異なる電位において前記装置の状態を決定する手段；
前記決定に少なくとも一部基づいて前記アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する手段。
［１２］前記印加手段は、駆動回路を具備する、請求項１１のシステム。
［１３］前記検出手段は、電圧感知回路を具備する、請求項１１のシステム。
［１４］前記状態決定手段は、演算増幅器を具備する、請求項１１のシステム。
［１５］前記電圧決定手段はシフトレジスターを具備する、請求項１１のシステム。
［１６］前記電圧決定手段は、カウンターを具備する、請求項１１のシステム。
［１７］下記をさらに具備する、請求項１１のシステム：
微小電気機械ディスプレイピクセルのディスプレイアレイに関連する少なくとも１つの微小電気機械装置の前記アクチュエーションおよびリリース状態を決定する手段；および
前記決定に応じて前記ディスプレイのための駆動電圧レベルを変更する手段。
［１８］前記決定手段は、微小電気機械装置を具備する、請求項１７のシステム。
［１９］下記を具備する、微小電気機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するシステム：
微小電気機械装置;
電圧を前記微小電気機械装置に印加するように構成された駆動回路；および
前記微小電気機械装置に接続され、前記少なくとも２つの異なる電位において、前記微小電気機械装置の少なくとも１つの電気的応答を検出するように構成され、さらに前記応答に少なくとも一部基づいて、前記少なくとも２つの異なる電位において前記装置の状態を決定するように構成され、前記決定に少なくとも一部基づいて前記アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するセンサー。
［２０］さらに、下記を具備する請求項１９のシステム：
前記微小電気機械システムと電気通信するプロセッサー、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通信するメモリ。
［２１］前記画像データの少なくとも一部を前記駆動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２０のシステム。
［２２］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２０のシステム。
［２３］前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバー、および送信機のうちの少なくとも１つを具備する、請求項２２のシステム。
［２４］入力データを受信するように構成され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２０のシステム。
［２５］下記を具備する、ディスプレイシステムを製造する方法：
ディスプレイデータを前記ディスプレイシステムのユーザーに提示するように構成された微小電気機械ピクセルのアレイを形成する；
少なくとも１つの更なる微小電気機械エレメントを形成する；および
アクチュエーション電圧またはリリース電圧の一方または両方を感知するように構成されたセンサーを前記さらなる微小電気機械素子に接続する。
［２６］請求項２５のプロセスにより製造されるディスプレイシステム。
［２７］下記を具備する、ディスプレイシステム:
ディスプレイデータを前記ディスプレイシステムのユーザーに提示するように構成された微小電気機械ピクセルのアレイ；
少なくとも１つのさらなる微小電気機械素子、および前記さらなる微小電気機ピクセルのアクチュエーション電圧またはリリース電圧の一方または両方を感知するように構成されたセンサー。
［２８］前記センサーは、前記さらなる微小電気機械素子のキャパシタンスに依存する応答を感知する、 請求項２７のディスプレイシステム。
［２９］前記センサーは電流センサーを具備する、請求項２７のディスプレイシステム。
［３０］ディスプレイデータを提示するように構成された前記ピクセルの少なくともいくつかは、干渉変調器を具備する、請求項２７のディスプレイシステム。
［３１］前記センサーはコンパレーターを具備する、請求項２７のディスプレイシステム。
［３２］さらに下記を具備する、請求項２７のディスプレイシステム：
前記アレイと電気通信するプロセッサー、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通信するメモリ装置。
［３３］少なくとも１つの信号を前記アレイに送信するように構成された駆動回路をさらに具備する、請求項３２のディスプレイシステム。
［３４］前記画像データの少なくとも一部を前記駆動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３３のディスプレイシステム。
［３５］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る画像ソースモジュールをさらに具備する、請求項３２のディスプレイシステム。
［３６］前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバー、および送信機のうちの少なくとも１つを具備する、請求項３４のディスプレイシステム。
［３７］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３２のディスプレイシステム。
［３８］ディスプレイに関連するテストピクセルのアクチュエーションおよび／またはリリース電圧を決定することを具備するディスプレイシステムを動作する方法。
［３９］前記決定に応答して前記ディスプレイの駆動電圧レベルを変更することをさらに具備する、請求項３８の方法。
［４０］前記決定することは、テストピクセルのアクチュエーションおよびリリース状態を決定することをさらに具備する、請求項３８の方法。
［４１］前記決定することに少なくとも一部基づいてディスプレイ動作パラメーターを変更することをさらに具備する、請求項３８の方法。
［４２］下記を具備する、ディスプレイシステム:
ディスプレイシステムのユーザーにデータを表示する手段;
少なくとも1つの微小電気機械素子;および
前記微小電気機械素子のアクチュエーション電圧またはリリース電圧の一方または両方を検出する手段。
［４３］前記表示手段は、微小電気機械素子のアレイを具備する、請求項４２のディスプレイシステム。
［４４］前記検出手段は、センサーを具備する、請求項４２のディスプレイシステム。
［４５］下記を具備する、微小電気機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するシステムを製造する方法:
微小電気機械装置を形成する；
電圧を印加するように構成された駆動回路を前記微小電気機械装置に接続する；
センサーを前記微小電気機械装置に接続する、前記センサーは、前記少なくとも２つの異なる電位において前記微小電気機械装置の少なくとも１つの電気的応答を検出するように構成され、さらに、前記応答に少なくとも一部基づいて前記少なくとも２つの異なる電位において前記装置の状態を決定するようにさらに構成され、前記決定することに少なくとも一部基づいて前記アクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定する。
［４６］請求項４５の方法により製造された微小電機機械装置のアクチュエーション電圧およびリリース電圧の一方または両方を決定するシステム。

Claims (11)

1. 各々が可動反射層を備える微小電気機械素子のアレイと、
   前記微小電気機械素子の各々をアクティブにするタイミング制御回路と、
   １つまたは複数のテスト電圧を印加するように構成されたドライブ回路と、
   前記微小電気機械素子の少なくとも１つが、前記テスト電圧のうちの１つに対する前記少なくとも１つの微小電気機械素子の電気的応答の電圧が閾値を越える場合に弛緩状態にあり、前記電圧が前記閾値を越えない場合に変形状態にあることを検知するように構成された検知回路と、
   を具備し、
   前記変形状態は、可動反射層が固定反射層から第１の距離の位置であり、前記弛緩状態は、前記可動反射層が前記固定反射層から第２の距離の位置であり、前記可動反射層は前記位置のいずれか一方で入射光を反射し、前記第２の距離は、前記第１の距離よりも大きい、
   微小電気機械システム。
2. 前記タイミング制御回路および前記検知回路は抵抗素子および容量性素子からなる並列回路を含む、請求項１の微小電気機械システム。
3. 前記検知回路は、１つまたは複数の受動フィードバックコンポーネントを有した積分器を具備する、請求項１の微小電気機械システム。
4. 前記タイミング制御回路と前記検知回路は集積回路内に具現化される、請求項１の微小電気機械システム。
5. 前記検知回路は、前記状態が前記変形状態から前記弛緩状態に遷移するときに前記ドライブ回路によって印加された第１のテスト電圧がリリース電圧であることを決定し、前記状態が前記弛緩状態から前記変形状態に遷移するときに前記ドライブ回路によって印加された第２のテスト電圧がアクチュエーション電圧であることを決定するようにさらに構成される、請求項１の微小電気機械システム。
6. 前記可動反射層は、反射位置および非反射位置に位置することができる、請求項１の微小電気機械システム。
7. 各々が可動反射層を備える微小電気機械素子と前記微小電気機械素子の各々を制御するタイミング制御回路のアレイのドライブ電圧を変更するためのピクセル状態検知の方法において、
   所定量の時間、微小電気機械素子をチャージするために第１のテスト電圧を印加することと、
   前記第１のテスト電圧への前記微小電気機械素子の電圧が閾値を越える場合、前記微小電気機械素子の弛緩状態を検知することと、
   前記所定量の時間、前記微小電気機械素子をチャージするために第２のテスト電圧を印加することと、
   前記第２のテスト電圧に対する前記微小電気機械素子の電圧が前記閾値を越えない場合、前記微小電気機械素子の変形状態を検知することと、
   どのテスト電圧で、前記微小電気機械素子が前記弛緩状態と前記変形状態との間で遷移するかに基づいて前記ドライブ電圧を変更することと、
   を具備し、
   前記変形状態は、可動反射層が固定反射層から第１の距離の位置であり、前記弛緩状態は、前記可動反射層が前記固定反射層から第２の距離の位置であり、前記可動反射層は前記位置のいずれか一方で入射光を反射し、前記第２の距離は、前記第1の距離よりも大きい、方法。
8. 各々が可動反射層を備える微小電気機械素子と前記微小電気機械素子の各々を制御するためのタイミング制御回路のアレイに関するドライブ電圧をキャリブレートする微小電気機械システムにおいて、
   所定量の時間、微小電気機械素子をチャージするために第１のテスト電圧を印加する手段と、
   前記第１のテスト電圧への前記微小電気機械素子の電圧が閾値を越える場合、前記微小電気機械素子の弛緩状態を検知する手段と、
   前記所定量の時間、前記微小電気機械素子をチャージするために第２のテスト電圧を印加する手段と、
   前記第２のテスト電圧への前記微小電気機械素子の電圧が前記閾値を越えない場合、前記微小電気機械素子の変形状態を検知する手段と、
   どのテスト電圧で、前記微小電気機械素子が前記弛緩状態と前記変形状態との間で遷移するかに基づいて前記ドライブ電圧を変更する手段と、
   を具備し、
   前記変形状態は、可動反射層が固定反射層から第１の距離の位置であり、前記弛緩状態は、前記可動反射層が前記固定反射層から第２の距離の位置であり、前記可動反射層は前記位置のいずれか一方で入射光を反射し、前記第２の距離は、前記第１の距離よりも大きい、微小電気機械システム。
9. 前記リリース電圧の前記微小電気機械素子への印加は、前記微小電気機械素子の、可動および固定反射層の間の距離を低減する、請求項５の微小電気機械システム。
10. アクチュエーション電圧の前記微小電気機械素子への印加は、前記微小電気機械素子の、可動および固定反射層の間の前記距離を増加させる、請求項８の微小電気機械システム。
11. 前記検知回路は、１つ以上のテストパルスを前記少なくとも１つの微小電気機械素子に印加し、前記少なくとも１つの微小電気機械素子の前記状態を検知するために、前記少なくとも１つの微小電気機械素子の電圧を前記閾値と比較するようにさらに構成される、請求項１に記載の微小電気機械システム。

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