KR20060092903A - 쌍안정 디스플레이 소자를 구동하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

간섭 변조기 소자의 쌍안정 성질으로 인해, 각각의 변조기 소자의 상태는 공통의 전압차를 가지는 작동 상태나 해방 상태 중 어느 하나로 유지될 수 있다. 변조기 소자는 대개 상태를 변화시키는 데 라인 시간으로 할당된 것보다 더 적은 시간을 필요로 하기 때문에, 변조기 소자의 어레이에 의한 전력 저하는, 변조기 소자의 구동에 적합한 레벨로 입력 전원을 증폭시키도록 구성된 수평열 및 수직열 전압 부스트 모듈 중 하나 또는 둘 다를 디스에이블시킴으로써 감소될 수 있다. 수직열 전압이 라인 시간의 후반 부분 동안에 제거된다면, 예컨대 수평열 전압은 라인 시간의 나머지 부분 동안에 안정 전압 범위 내에서 수평열 전압과 부유(floating) 수직열 전압의 전압차를 유지하기에 충분한 레벨로 설정된다.
간섭 변조기, 어레이, 부스터, 쌍안정 소자, 구동기

Description

쌍안정 디스플레이 소자를 구동하는 방법 및 시스템 {SYSTEMS AND METHODS FOR DRIVING A BI-STABLE DISPLAY ELEMENT}
도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동가능한 미러가 고정된 미러로부터 소정 거리에서 반사성 또는 "온" 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 미러가 비반사성 또는 "오프" 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은, 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a 및 5b는 도 3의 3x3 간섭 변조기 디스플레이에 한 프레임의 디스플레이 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 및 수직열 신호에 대한 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은, 예컨대 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배치를 얻을 수 있는 도 2의 3x3 어레이에 인가된 일련의 수평열 및 수직열 신호를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 디스플레이 기기의 변조기 소자의 어레이에 대한 구동기 신호를 출력하도록 구성된 디스플레이 구동기의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 9는 레벨 시프터의 동작을 제어하기 위해 도 8의 수직열 레벨 시프터에 제공될 수 있는 인에이블 신호를 출력하도록 구성된 숏 펄스 모듈의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 10는 레벨 시프터를 제어하는 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 일실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
본 발명은 쌍안정 디스플레이 소자를 구동하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 분적으로 투명하고 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 하나의 플레이트는 기판 상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 상기 고정층 위에 매달려 있는 금속막을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.
본 발명은 변조기 소자의 어레이에 의한 전력 저하를 감소시킬 수 있는 쌍안정 디스플레이 소자를 구동하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시태양을 가지고 있고, 그들 중 하나가 단독으로 모든 바람직한 특성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 점을 고려하여, "발명의 상세한 설명"을 읽고 나면, 본 발명의 특징적 구성이 어떻게 다른 디스플레이 기기에 비해 더 나은 장점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.
일실시예에서는 수평열 전압을 발생하도록 구성된 수평열 부스터(row booster), 수직열 전압을 발생하도록 구성된 수직열 부스터(column booster), 변조기 소자 각각이 수직열 전극과 수평열 전극에 연결되어 있고 수평열 전압과 수직열 전압에 의해 구동되도록 구성된 복수의 변조기 소자를 포함하되, 수평열 각각의 변조기 소자의 상태가 상기 수평열 전압이 각각의 수평열 전극에 연결되는 라인 시간 동안에 변경되도록 구성되어 있는 어레이, 및 상기 라인 시간의 어느 부분 동안에 상기 부스터 중 하나를 디스에이블 하도록 구성된 디스에이블 모듈을 포함하는, 디스플레이 구동기를 제공한다. 상기 수평열 및 수직열 부스터 각각은 적어도 하나의 레벨 시프터(level shifter), DC-DC 변환 회로, 및 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 디스에이블 모듈은 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 수직열 부스터를 디스에이블시키도록 구성될 수 있다. 상기 수평열 부스터는 상기 라인 시간의 상기 디스에이블 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있어 각각의 상기 수평열 전극에 바이어스 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 바이어스 전압은 약 5볼트일 수 있다. 상기 디스플레이 구동기는 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수직열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이터 인에이블 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 디스에이블 모듈은 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수평열 부스터를 디스에이블시키도록 구성될 수 있다. 상기 수직열 부스터는 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있도록 구성될 수 있고, 상기 수직열 전극의 각각에 바이어스 전압을 제공할 수 있다. 상기 바이어스 전압은 약 5볼트일 수 있다. 상기 디스플레이 구동기는 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수평열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이 터 인에이블 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 변조기 소자는 쌍안정 소자를 포함한다.
또 다른 실시예에서는 수평열 전압을 발생시키는 수단, 수직열 전압을 발생시키는 수단, 상기 수평열 전압이 각각의 수평열에 연결되는 라인 시간 동안에 어레이의 수평열의 변조기 소자를 변경시키는 수단, 및 상기 라인 시간의 어느 부분 동안에 상기 수평열 전압을 발생시키는 수단과 상기 수직열 전압을 발생시키는 수단 중 하나를 디스에이블시키는 수단을 포함하는 광을 변조하는 디스플레이 구동기를 제공한다.
또 다른 실시예에서는 수평열 및 수직열 구성으로 배치된 복수의 변조기 소자를 포함하는 디스플레이 영역을 갱신하는 방법을 제공한다. 이 실시예에서 상기 변조기 소자 각각은, 각각의 변조기 소자에 각각 전자적으로 연결되는 수평열 전극과 수직열 전극의 전압차에 의해 선택될 수 있는 작동 상태와 해방 상태를 가진다. 각각의 상기 변조기 소자는, 상기 변조기 소자 각각의 상기 수평열 전극과 상기 수직열 전극 사이에 안정 영역 이내의 전압이 인가될 때 상기 변조기 소자의 상태를 유지하도록 구성되어 있다. 상기 변조기 소자의 수평열 각각에는 각각의 수평열의 변조기 소자의 상태를 변화시키는 라인 시간이 할당된다. 상기 방법은 변조기 소자의 선택된 수평열에 수평열 전압을 인가하는 단계, 상기 선택된 수평열의 상기 변조기 소자의 소정의 상태에 따라, 적어도 하나의 수직열 전압을 변조기 소자의 선택된 수직열에 인가하는 단계, 및 상기 라인 시간의 만료 이전에 상기 수직열 전압의 인가를 종결시키는 단계를 포함하며, 상기 선택된 수평열의 상기 변조기 소자 의 상태는 상기 수평열 전압과 기준 전압의 전압차에 의해 유지되고, 상기 전압차는 상기 안정 영역 이내에 있다. 상기 기준 전압은 데이터 인에이블 모듈에 의해 공급될 수 있다. 상기 방법은 상기 라인 시간의 대략 끝에서 수직열 레벨 시프터를 인에이블시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서 디스플레이 구동기를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 수평열 전압을 발생하도록 구성된 수평열 부스터를 형성하는 단계, 수직열 전압을 발생하도록 구성된 수직열 부스터를 형성하는 단계, 변조기 소자 각각이 수직열 전극과 수평열 전극에 연결되어 있고 수평열 전압과 수직열 전압에 의해 구동되도록 구성되어 있는, 복수의 변조기 소자를 포함하는 어레이를 형성하는 단계, 및 상기 수평열 또는 수직열 라인 시간의 어느 부분 동안에 상기 부스터 중 하나를 디스에이블시키도록 구성된 디스에이블 모듈 형성하는 단계를 포함하고, 상기 어레이의 수평열 각각의 상기 변조기 소자의 상태가 상기 수평열 전압이 각각의 수평열 전극에 연결되는 수평열 라인 시간 동안에 변경되도록 구성되거나, 상기 어레이의 수직열 각각의 상기 변조기 소자의 상태가 상기 수직열 전압이 각각의 수직열 전극에 연결되는 수직열 라인 시간 동안에 변경되도록 구성된다. 상기 방법은 상기 수평열 라인 시간 또는 상기 수직열 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수직열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이터 인에이블 모듈을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 수평열 라인 시간 또는 상기 수직열 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수평열 부스터를 디스에이블시키도록 구성된 디스에이블 모듈을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 수평열 라인 시간 또는 상기 수직열 라인 시간의 상기 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있도록 구성되고, 상기 수직열 전극 각각에 바이어스 전압을 제공하는 수직열 부스터를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 쌍안정 소자를 포함하도록 상기 변조기 소자를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법으로 디스플레이 구동기를 제조할 수 있다. 또한 상기 스플레이 구동기를 포함하여 디스플레이를 제조할 수 있다.
간섭 변조기 소자의 쌍안정 성질으로 인해, 각각의 변조기 소자의 상태는 공통의 전압차를 가지는 작동 상태나 해방 상태 중 어느 하나로 유지될 수 있다. 변조기 소자는 대개 라인 시간으로 할당된 것보다 상태를 변화시키는 데 더 적은 시간을 필요로 하기 때문에, 변조기 소자의 어레이에 의한 전력 저하는, 변조기 소자의 구동에 적합한 레벨로 입력 전원을 증폭시키도록 구성된 수평열 및 수직열 전압 부스트 모듈 중 하나 또는 둘 다를 디스에이블시킴으로써 감소될 수 있다. 수직열 전압이 라인 시간의 후반 부분 동안에 제거된다면, 예컨대 수평열 전압은 라인 시간의 나머지 동안에 안정 전압 범위 내에서 수평열 전압과 부유 수직열 전압 사이의 전압차를 유지하기에 충분한 레벨로 설정된다. 여기서 사용된 바와 같이, "수평열" 및 "수직열"은 각각 수평 방향 및 수직 방향에 대한 통상의 의미로 제한되지 않는다. 비록 몇몇 실시예에서는 이러한 통상의 의미를 갖지만, 다른 실시예서는 그렇지 않다. 몇몇 실시예에서, 수평열이 수직 방향으로 있고, 수직열이 수평 방향으로 있다. 다른 실시예에서는 수평열 및 수직열이 수평 방향도 수직 방향도 아니며, 서로의 방향이 직각을 이루지 않는다. 이와 같이, 여기서는 수평열에 대한 수직열의 식별은 자의적이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 동화상(예컨대, 비디오)이든 정지화상(예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 것이라면 어떠한 기기에든 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 실시예들은 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나(hand-held) 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진 액자, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물(예컨대, 타일 배치), 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에 또는 이와 관련하여 구현될 수 있는 것을 의도하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 더욱 일반적으로, 본 발명은 전자 스위칭 기기로 구현될 수 있다.
이미지 응용기기에 사용된 공간 광 변조기는 여러 상이한 형태로 제공되고 있다. 투과형 액정 디스플레이 (LCD) 변조기는 광을 차단 또는 통과시키기 위한 결정 재료의 뒤틀림(twist) 및/또는 정렬을 제어함으로써 광을 변조한다. 반사형 공간 광 변조기는 촬상면에서 반사되는 광량을 조절하기 위하여 여러 가지 물리적 효과를 이용한다. 이러한 반사형 변조기의 예로는 반사형 액정 디스플레이와, 디지털 마이크로-미러 기기를 포함한다.
공간 광 변조기의 다른 예는 간섭에 의해 광을 변조하는 간섭 변조기이다. 반사형 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 쌍안정 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 쌍안정 디스플레이 소자가 광을 흡수하고 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, 디스플레이(110)는 "오프 상태"에서 광을 반사하고, "온 상태"에서는 광을 반사하도록 구성될 수 있다, 즉 "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 오직 선택된 컬러만을 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기의 수평열/수직열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭 변조기는, 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 미러들 중 하나 가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서, 이동가능한 미러는 다른 미러로부터 제1 거리 떨어져 위치하여, 간섭 변조기는 주로 반사한다. 제2 위치에서, 이동가능한 미러는, 예를 들어 고정된 미러에 인접하는 다른 거리에 위치하여, 간섭 변조기는 주로 흡수한다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 일렬로 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다도시된 실시예의 간섭 변조기에서, 이동가능한 미러(14a)는 고정된 부분 미러(16a, 16b)로부터 소정의 거리에 반사형("해방", "온", 또는 "개방") 위치로 도시되어 있다. 간섭 변조기(12b)의 이동가능한 미러(14b)는 부분 미러(16b)에 인접하는 비반사형, 흡수("작동", "오프" 또는 "폐쇄") 위치로 도시되어 있다.
고정된 미러(16a, 16b)는 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 예컨대 병렬 스트립들로 패턴화 되어 있는 투명 기판(18) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 층들을 침적시킴으로써 제조될 수 있으며, 수직열 전극을 형성할 수 있다. 수평열을 따라 이동가능한 미러(14a, 14b)가, 기판(18) 상에 하나의 적합한 재료인 알루미늄으로 침적된 금속층 또는 금속층들(수직열 전극(16a, 16b)에 수직하는)로 된 일련의 병렬 스트립으로 형성될 수 있으며, 수직열 전극을 형성할 수 있다.
선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다.
만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 전극이, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀과 같이, 고정된 전극에 대해 힘을 받게 된다(단락을 방지하고 이격 거리를 제어 하기 위해 고정된 전극 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 수평열/수직열 구동은 반사와 흡수의 각각의 픽셀 상태를 제어할 수 있다.
도 2 내지 5는 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기의 어레이를 이용하기 위한 방법 및 시스템의 일례를 보여준다. 도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다.
오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 픽셀 어레이(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다.
추자적인 회로와 기능은 물론 어레이 컨틀로러(22)의 부분들이 전형적으로 실제 디스플레이 구동기와 범용 마이크로프로세서 사이에 연결되어 있는 그래픽 컨트롤러에 의해 제공될 수 있다. 그래픽 컨트롤러의 예로는, Chips and Technology, Inc.의 69030 또는 69455 컨트롤러, Seiko Epson의 S1D1300 계열, 및 Solomon Systech 1906을 포함한다.
미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 픽셀을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 하지만, 전압이 그 값에서 감소되더라도, 픽셀은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 시작한 상태가 무엇이든지 간에 그 상태로 남아 있는 안정 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 따라서 수평열/수직열 구동 프로토콜은 수평열 스토로브(row strobe)가 인가되는 동안에, 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영)볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀 은 필연적으로 고정된 미러와 이동하는 미러에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 미러가 이동하지 않고 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.
전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 디스플레이 프레임을 생성하기 위해 픽셀 어레이의 수평열 전극과 수직열 전극을 구동하는 다양한 프로토콜도 또한 공지되어 있으며, 본 발명과 함께 사용될 수 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3x3 어레이 상에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 구동 프로토콜을 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스 테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정한다. 수평열 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.
도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 5볼트이고, 모든 수직열들이 10볼트이다. 이 상태에서, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간(line time)" 동안, 수직열 1과 2는 0(영)볼트로 설정되고, 수직열 3은 10볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 5볼트에서 10볼트로 상승한 후 다시 5볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 0(영)볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 10볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 0(영)볼트로 설정하고 수직열 1을 10볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 10볼트 또는 0(영)볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 이동가능한 미러가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 미러(16)는 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 미러(16)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대 한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있으며, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
전자 기기, 및 특히 배터리에 의해 전력이 공급되는 전자 기기에 있어 전력소비가 낮은 것이 바람직하다. 디스플레이를 구동하는 전자기기는 전형적으로 기기의 전체 전력의 대부분을 소비하므로, 전가기긱 구동기의 소비전력을 감소시키는 것이 바람직하다.
도 7은 도 2의 3x3 어레이에 인가된 일련의 수평열 신호와 수직열 신호를 나타낸 타이밍도이며, 예컨대, 도 5a에 도시된 디스플레이 배열과 같이 되고, 작동된 픽셀이 비반사성이다. 도 7의 실시예에서, 변조기 소자의 어레이는 각각 약 10볼트의 전압차에 의해 작동 상태가 되고, 약 0(영)볼트의 전압차에 의해 해방 상태가 되며, 약 3 내지 7볼트 범위의 안정 전압차에 의해 그 위치에서 유지 상태가 된다. 다른 실시예에서, 수평열 및 수직열 전압은 디스플레이의 변조기 소자를 구동하기 적당한 임의의 레벨로 설정될 수 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 따라서, 수평열 1의 라인 시간 동안에, 수평열 1의 전압에 5볼트에서 10볼트로 상승한 후 다시 5볼트가 되는 펄스를 갖는 스트로브를 인가한다. 수평열 1의 라인 시간의 처음 근처에서, 수직열 1 및 2는 0볼트로 설정되고, 수직열 3은 10볼트로 설정된다. 따라서, 변조기 소자에 인가된 약 10볼트에 기인하여 (1,1) 및 (1,2) 픽셀을 작동시키고, 변조기 소자에 인가된 약 0볼트 전압에 기인하여 (1,3) 픽셀을 해방시킨다. 도 7의 실시예에서, 데이터 신호(804)(도 8)에 따라 수평직의 전압이 적절한 레벨로 설정되고 수평열 전압에 스트로브가 인가되는 활성화 시간(activation time)(710) 동안에, 앞서 나타낸 바와 같이, 수평열 1의 소자는 원하는 상태로 변화된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 활성화 시간(710)은 라인 시간보다 짧다. 일실시예에서, 간섭 변조기는 상태를 변화시키기 위해 약 10마이크로초를 필요로 하므로, 활성화 시간은 약 10마이크로초로 설정된다. 그러나, 다른 실시예에서는 활성화 시간(710)을 라인 시간보다 짧은 임의의 다른 값으로 설정할 수 있다.
활성화 시간(710) 이후에는, 예컨대 수평열 1의 각각의 변조기 소자에 약 5볼트의 안정 전압을 인가함으로써 수평열 1의 소자의 상태를 유지할 수 있다. 수직열 단자에 인가되는 전압을 공급하도록 구성된 수평열 레벨 시프터(812)(도 8)를 활성화 시간(710) 이후에 디스에이블 시켜, 수평열 디스에이블 시간(720) 동안에 전원의 전력 저하를 감소시키는 것이 유리하다. 레벨 시프터를 디스에이블시키는 것은 레벨 시프터의 전원, 접지원, 및 수직열 부하 중 적어도 하나에 대한 레벨 시프터(812)의 연결을 해제하는 것을 포함한다. 디스에이블시키는 다른 방식도 또한 가능하다. 몇몇 디스에이블시키는 방식은 신호로서 입력 데이터의 사용을 포함한다. 데이터 인에이블 모듈(820)(도 8)은 수직열 디스에이블 시간(720) 동안에 변조기 소자의 어레이의 수직열 단자를 접지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 어레이의 각각의 수직열에 0볼트를, 그리고 수평열에 5볼트를 갖게 함으로써, 각 변조기 소자의 양단에 약 5볼트의 전압이 인가되어, 각각의 변조기 소자가 그 현재 상태를 유지한다. 숏 펄스 모듈(900) (도 8 및 도 9)은 현재의 라인 시간의 끝 근처에서 또는 유사하게 후속 라인 시간의 처음 근처에서 수직열 레벨 시프터(812)(도 8)을 인에이블 시켜, 다음 수평열의 적절한 전압 레벨이 수직열 단자에 공급된다.
도 8은 디스플레이 기기의 변조기 소자의 어레이에 대한 구동 신호를 출력하도록 구성된 디스플레이 구동기(800)의 일례의 블록도이다. 특히, 디스플레이 구동기(800)는 변조기 소자의 각각의 수평열에 연결되어 있는 수평열 출력 단자(840)에 신호를 출력하고, 변조기 소자의 각각의 수직열에 연결되어 있는 수직열 출력 단자(830)에 신호를 출력한다. 디스플레이 구동기(800)는 수직열 디스에이블 시간(720) 동안에 그 회로의 적어도 일부분을 디스에이블 시켜, 디스플레이 구동기(800)가 소비하는 전력을 감소시키는 것이 유리하다. 도 8의 실시예에서는, 수직열 디스에이블 시간(720) 동안에 수직열 출력 단자는 접지되고 수평열 출력 단자(840)는 바이어스 전압, 예컨대 5볼트를 공급한다.
예시된 디스플레이 기기(800)는 수직열 레벨 시프터(812)와 수평열 레벨 시프터(814)를 포함하고, 이들 각각은 전기와 같은 전원(806)에 연결되어 있다. 레벨 시프터(812, 814)는 전원(806)에 의해 공급된 전압 신호를 변경하여 어레이의 변조기 소자를 구동하는데 필요한 하나 이상의 전압 레벨을 공급하도록 구성되어 있다. 예컨대, 예시된 어레이의 변조기 소자는 작동시키기 위해 10볼트의 전압차를, 그리고 상태를 유지하기 위해 5볼트의 전압차를 필요로 할 수 있다. 전원이 3볼트만을 공급한다면, 전원(806)으로부터의 전기적 신호는 변조가 소자를 작동시키 는 데 필요한 전압 레벨을 공급하기 위해 승압시켜야 한다. 5볼트와 10볼트 같은 수평열 단자의 전압은 수평열 레벨 시프터(814)에 의해 공급되고, 5볼트와 10볼트 같은 수직열 단자의 전압은 수직열 레벨 시프터(814)에 의해 공급된다.
각각의 레벨 시프터(812, 814)는 전원(816)으로부터의 전기적 신호를 하나 이상의 원하는 레벨로 승압하도록 구성된 DC-DC 변환 회로, 차동 증폭 등을 포함할 수 있다. 여기에서 기술한 실시예에서는 소스 전압을 변조기 소자를 구동하는데 필요한 전압으로 상승시키도록 구성된 전압 부스터의 사용에 대해 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는, 다른 실시예에서는 레벨 시프터(812, 814)를 입력 전압을 변조기 소자를 구동하는데 필요한 전압으로 감소시키도록 구성할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
예시된 디스플레이 구동기(800)는 어레이의 수평열의 변조기 소자 각각에 대한 원하는 상태를 나타내는 데이터(824)를 받는 시프트 레지스터(822)를 포함한다. 일실시예에서, 시프트 레지스터(822)는 변조기 소자의 어레이의 수직열의 수와 동등한 폭을 갖는다. 따라서, 시프트 레지스터(822)는 변조기 소자의 수평열 전체에 대한 다음 상태를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 래치(818)는 시프트 레지스터(822)에 연결되어 있고, 시프트 레지스터(822)로부터 데이터(824)를 받도록 구성되어 있다. 일실시예에서, 래치(818)는 각각의 라인 시간의 처음에 시프트 레이지스터(822)로부터 받은 데이터를 출력한다. 데이터 인에이블 모듈(820)은 래치(818)와 전기적으로 연결되어 있고, 수직열 출력 단자(830)에 데이터를 공급하여야 할 때 제어하도록 구성되어 있다. 일실시예에서, 데이터 인에이블 모듈(820)은 현 재의 수평열의 활성화 시간(710) 동안에 변조기 소자의 현재의 수평열에 대한 데이터를 출력하도록 구성되어 있다.
도 8의 실시예에서, 데이터 인에이블 모듈(820)은 수직열 레벨 시프터(812)에 전기적으로 연결되어 수직열 출력 단자(830)에 적절한 전압 레벨을 제공한다. 예컨대, 데이터(824)는 변조기 소자의 원하는 상태를 나타내는 3볼트 및 0볼트 신호 형태의 이진 데이터를 포함할 수 있다. 도 8의 실시예에서, 데이터 인에이블 모듈(820)은, 래치(818)로부터 받은 3볼트 신호에 대응하는 10볼트 신호를 각각의 수직열 출력 단자(830)에 출력하도록 구성되어 있다. 따라서, 변조기 소자의 상태를, 변조기 소자의 상태를 변화시키는데 필요한 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 사용하여 시프트 레지스터(824)와 래치(818)에 저장할 수 있다. 도 8의 실시예에서, 제어 신호 (CTRL) 모듈(702)은 래치(718)에 연결되어 있고, 새로운 라인 시간이 시작되는 때를 나타내는 수평 동기 출력 신호를 제공하도록 구성되어 있다. 일실시예에서, 래치(818)는, 제어 모듈(802)이 새로운 라인 시간이 시작되었음을 나타낼 때, 시프트 레지스터(822) 출력을 래치 출력으로 래치한다. 그런 다음, 이 데이터는 수직열 출력 단자에 대한 활성화 시간 동안에 데이터 인에이블 모듈(820)로 전달된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 예시된 디스플레이 구동기(800)는 데이터 인에이블 모듈(820)은 물론 수직열 레벨 시프터(812)의 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있는 인에이블 신호를 제공하도록 구성되어 있는 숏 펄스 모듈 (900)를 포함한다. 일반적으로, 숏 펄스 모듈(900)은 활성화 시간(710)이 지난 후에 수직열 레벨 시프 터(814)를 디스에이블 시켜, 수직열 레벨 시프터(814)가 다음 라인 시간이 시작될 때까지 비활성화 상태로 남아 있게 하도록 구성된다. 이런 식으로, 수직열 레벨 시프터(814)은 각각의 라인 시간의 일부분 동안에 디스에이블되고, 수직열 레벨 시프터(814)에 사용된 전력은 감소되며, 변조기 소자의 어레이에 의해 소비된 전력이 감소된다. 일실시예에서, 숏 펄스 모듈(900)은 또한 데이터 인에이블 모듈(820)에 연결되어 있고, 모든 수직열의 출력이 접지 상태로 설정되어야할 때를 나타내는 신호를 제공한다. 특히, 수직열 디스에이블 시간(720)(도 7) 동안에, 수직열 레벨 시프터(812)가 디스에이블 이면, 숏 펄스 모듈(900)은 수직열 출력 단자(830)가 모두 접지 상태가가 되어야 한다는 신호를 데이터 인에이블 모듈(820)에 제공할 수 있다. 이런 식으로, 수직열 출력 단자(830)는 디스에이블 시간(720) 동안에 부유(floating) 상태가 되는 것이 방지되고, 수직열 레벨 시프터(812)는 디스에이블 된다. 수직열 디스에이블 시간(720) 동안에 존속하는 수평열 레벨 시프터(814)로 수평열 출력 단자(840)에 바이어스 전압을 제공함으로써, 5볼트와 같은 바이어스 전압이 변조기 소자 상에 유지될 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 숏 펄스 모듈(900)은, 필요한 경우에, 현재의 수평열의 변조기 소자가 변화 상태에 대해 충분한 시간을 가졌던 이후에만 수직열 레벨 시프터(812)의 비활성화가 일어나도록 구성된다.
일실시예에서, 숏 펄스 모듈(900)은 또한 수직열 레벨 시프터(812)의 비활성화와, 수평열 스트로브 시간, 예컨대 도 7의 예에서 수평열 전압이 10볼트로 가는 시간의 길이를 제어한다. 예시된 디스플레이 구동기(800)는 각각의 수평열 출력 단자에 연결된 펄스 발생기(842)를 포함한다. 펄스 발생기(842)는 어레이의 수평열에 순차적으로 수평열 스트로브를 인가하도록 구성되어 있다. 예컨대, 제1 라인 시간 동안에 펄스 발생기(842A)는 어레이의 제1 수평열에 수평열 스트로브를 인가할 수 있고, 제2 라인 시간 동안에 펄스 발생기(842B)는 어레이의 제2 수평열에 수평열 스트로브를 인가할 수 있는 등이다. 도 8의 실시예에서, 제어 모듈(802)은 펄스 발생기(842)에 전기적으로연결되어 있고, 언제 각각의 순차적인 라인 시간이 시작되는지를 나타낸다.
일실시예에서, 수직열 스트로브 시간은 실질적으로 활성화 시간(710)과 동등하다. 본 실시예에서, 수평열 출력 단자(840)는 수직열 디스에이블 시간(720) 동안에 바이어스 전압, 예컨데 5볼트로 돌아간다. 일실시예에서, 숏 펄스 모듈(900)은 수평열 전압 단자(740)가 그들의 바이어 전압으로 돌아가야하는 때를 나타내는 인에이블 신호(도시되지 않음)를 펄스 발생기(842)에 제공한다. 일실시예에서, 숏 펄스 모듈(900)로부터 인에이블 신호가 어서팅될 때, 수평열 및 수직열 레벨 시프트(812, 814) 양자는 액티브 상태가 되고 선택된 펄스 팔생기(842)는 그 각각의 수평열 출력 단자에 10볼트를 출력한다. 본 실시예에서, 인에이블 신호가 활성화 시간(710)의 끝에서와 같이 디어서팅될 때, 선택된 퍼스 발생기(842)는 5볼트로 돌아가고, 수직열 레벨 시프터(812)는 디스에이블 되며, 데이터 인에이블은 수직열 출력 단자(830)를 접지 시킨다. 따라서, 인에이블 신호가 디어서팅될 때, 수직열 레벨 시프터(812)는 액티브 상태가 아니고 전원(816)으로부터의 전력을 저하시키지 않는다.
라인 시간의 일부분 동안에 수직열 레벨 시프터(812)를 디스에이블시키는 것과 관련하여 디스플레이 구동기(800)를 설명하였지만, 다른 실시예에서는 수직열 레벨 시프트(812)가 아니라 수평열 레벨 시프터(814)가 디스에이블 될 수 있다는 것은 해당 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
숏 펄스 모듈(820)은 활성화 시간 이후에 수직열 부스트 모듈(814)을 디스에이블시키도록 구성된 전기적 구성요소의 당양한 조합을 포함할 수 있다. 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 도 9는 숏 펄스 모듈(900)에 사용될 수 있는 구성요소에 대한 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 인에이블 신호를 출력하도록 구성된 숏 펄스 모듈(900)의 일례를 나타낸 블록도이다. 인에이블 신호는 레벨 시프터의 동작을 제어하기 위해 수직열 레벨 시프터(812)(도 8)에 제공될 수 있다. 일실시예에서, 인에이블 신호는 또한 수평열 스트로브 시간을 제어하기 위해 펄스 발생기(842)(도 8)에 전송될 수 있다. 에시된 숏 펄스 모듈(900)은 3개의 입력, 인에이블 신호에 대한 원하는 신호 레벨을 제공하는 활성화 신호(908), 클록 신호 (CLK)(907), 및 제어 모듈(802)로부터의 신호와 같은 제어 신호(CTRL)(902)를 포함한다.
도 9의 실시예에서, CLK(802)는 전형적인 VGA 데이터율인 25 MHz로 발진하는 사각파일 수 있다. 다르게는, CLK(802)은 클록 신호의 임의의 다른 주파수일 수 있다. 카운터(901)는 매 CLK 펄스를 카운트하고, CTRL 신호(902)는 각각의 라인 시간의 처음에 카운터(901)를 0(영)으로 하기 위한 리셋을 입력한다. 세트-리세트 플립플롭(set-reset flip-flop)(904)은 인에이블 출력을 제공한다. 해당 기술분야 의 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 플립플롭(904)은, 셋 입력(905)이 어서팅될 때 활성화 신호(908)를 출력하도록 트리거링된다. 일실시예에서, 인에이블 신호가 활성화 신호(908)와 같으면, 선택된 수평열에 스트로브가 인가되고, 수평열 레벨 시프터(812)가 액티브 상태로 된다. 플립플롭(904)의 출력은 리세트 입력(906)에 신호가 어서팅될 때까지 유지된다.
동작 시에, 펄스 발생기(903)를 사용하여 CTRL 신호(902)가 어서팅될 때 하나의 CLK 폭의 펄스를 발생할 수 있고, 따라서 인에이블 신호를 출력하도록 세트 신호(905)를 어서팅하고 플립플롭(904)를 구성한다. 등가 회로(902)는, 카운터(901)의 계수값이 활성화 시간(710)을 나타내는 미리 결정된 값과 동일하면 하나의CLK 폭의 펄스를 출력한다. 등가 회로(902)로부터의 출력은 카운터(901)를 디스에이블시키고, 카운터(901)는 새로운 라인 시간을 나타내는 CTRL 신호(902)가 다음에 어서팅되면 다시 인에이블 된다. 등가 회로(902)로부터의 출력은 또한 인에이블 신호를 디어서팅하는 리세트 입력(906)을 어서팅한다. 일실시예에서, 인에이블 신호가 디어서팅되면, 숏 펄스 모듈(900)의 출력은 0(영)과 같고, 선택된 수평열은 바이어스 전압, 예컨대 도 7 및 도 8의 실시예에서의 5볼트로 돌아가며, 데이터 인에이블 회로는 수직열 전극을 접지시키고, 수직열 레벨 시프터(812)는 디스에이블 된다. 이런 식으로, 숏 펄스 모듈(900)은 수직열 레벨 시프터(812)가 액티브 상태인 시간을 제어한다.
일실시예에서, 활성화 시간(710)은 간섭 변조기의 상태를 변화시키기 위해 필요한 최소 시간일 수 있다. 하지만, 이 회로는 디스플레이에 공급되는 펄스를 줄이기 위해 다른 형태의 디스플레이와 함께 사용될 수 있다. 숏 펄스 모듈(900)과 같은 숏 펄스 모듈은 현존하는 디스플레이 구동기에 연결될 수 있고, 또는 디스플레이 기기에 통합될 수도 있다.
도 10은 레벨 시프터를 제어하는 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다. 전술한 바와 같이, 수평열 레벨 시프터 또는 수직열 레벨 시프터 중 어느 하나가 활성화 되는 시간을 감소시킴으로써, 디스플레이 구동기로 인한 총 전력 저하를 줄일 수 있고, 전원의 수명을 연장할 수 있다.
단계 1010에서, 데이터를 변조기 소자의 어레이 내의 변조기 소자의 세트에 기록한다. 일실시예에서, 변조기 소자의 어레이는 소자의 수평열을 순차적으로 갱신함으로써 리프레시 된다. 본 실시예에서, 변조기 소자의 세트는 변조기 소자들로 이루어진 하나 이상의 수평열을 포함한다. 유리한 실시예에서, 변조기 소자의 세트는 변조기 소자들로 이루어진 하나의 수평열을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 변조기 소자의 세트는 소자들로 이루어진 수직열 또는 어레이 내의 변조기 소자들로 이루어진 임의의 다른 서브세트를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예의 어레이의 변조기 소자의 어느 부분은 어레이의 다른 부분에 비해 덜 빈번하게 갱신을 요구할 수 있다. 따라서, 변조기 소자의 세트는 더 빈번하게 갱신을 요구하는 변조기 소자들만으로 이루어진 부분을 포함할 수 있다.
단계 1020에서, 디스플레이 구동기에 증폭된 전력 신호를 제공하는 레벨 시프터 중 하나를 미리 결정된 시간 동안 디스에이블 시킨다. 도 7 및 도 8의 실시예에서는, 예컨대, 수직열 레벨 시프터(812)를 수직열 디스에이블 시간(720) 동안 에 디스에이블 시킨다. 또 다른 실시예에서는, 수평열 레벨 시프터를 각각의 라인 시간과 비슷한 부분 동안에 디스에이블 시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 수직열 레벨 시프터를, 수평열 레벨 시프터가 디스에이블인 동안에 변조기 소자에 바이어스 전압을 제공하도록 구성할 수 있다. 유리한 실시예에서, 레벨 시프터 중 하나가 디스에이블 되는 동안의 시간은 어레이 내의 변조기 소자의 상태를 변화시키는데 필요한 시간보다 길다.
단계 1030에서, 디스에이블된 레벨 시프터를 다시 인에이블 시킨다. 도 7 및 도 8의 실시예에서, 예컨대, 각각의 라인 시간의 처음 가까이에서 수직열 레벨 시프터(812)를 다시 인에이블 시킨다. 따라서, 수직열 레벨 시프터(812)은 변조기 소자의 상태를 설정하는 데이터 인에이블 모듈(820)에 적절한 전압 레벨을 제공할 수 있다. 일실시예에서, 수직열 레벨 시프터(812)는 새로운 라인 시간의 시작 이전에 인에이블되어, 새로운 라인 시간이 시작될 때 데이터 인에이블 모듈(820)에서 증폭된 전압 레벨을 이용할 수 있도록 한다. 또 다른 실시예에서, 수직열 레벨 시프터(812)는 라인 시간의 시작 이후와 활성화 시간(720)과 같은 활성화 시간 이전에 인에이블 된다. 라인 시간의 어느 부분 동안에 수평열 레벨 시프터가 디스에이블 되는 실시예에서, 수평열 레벨 시프터는 단계 1030에서 다시 인에이블 된다.
레벨 시프터가 다시 인에이블 됨에 따라, 이 방법은 단계 1010로 돌아가서, 디스플레이 소자의 다른 수평열과 같은 변조기 소자의 다른 세트에 대해 단계 1010, 1020, 및 1030을 반복한다.
도11a 및 도 11b는 디스플레이 기기(2040)의 일실시예를 나타낸 시스템 블록 도이다. 디스플레이 기기(2040)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(2040)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041), 디스플레이(2030), 안테나(2043), 스피커(2045), 입력 기기(2048), 및 마이크(2046)를 포함한다. 하우징(2041)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(2041)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(2041)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(2040)의 디스플레이(2030)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(2030)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(2030)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(2040)의 일실시예에서의 구성요소가 도 11b에 개략 적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(2040)가 송수신기(2047)와 연결된 안테나(2043)를 포함하는 네트워크 인터페이스(2027)를 포함할 수 있다. 송수신기(2047)는 프로세서(2021)에 연결되어 있고, 프로세서(2021)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning 하드웨어)(2052)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 스피커(2045)와 마이크(2046)에 연결되어 있다. 프로세서(2021)는 입력 기기(2048)와 드라이버 컨트롤러(2029)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(2029)는 프레임 버퍼(2028)와 어레이 드라이버(2022)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(2030)에 연결되어 있다. 전원(2050)은 예시된 디스플레이 기기(2040)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(2027)는 예시된 디스플레이 기기(2040)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(2043)와 송수신기(2047)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(2043)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루 투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(2047)는 안테나(2043)로부터 수신한 신호를, 프로세서(2021)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(2047)는 프로세서(2021)로부터 수신한 신호를, 안테나(2043)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(2040)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(2047)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
이상의 설명에서는 여러 가지 실시예에 적용된 본 발명의 신규한 특징을 보여주고, 설명하고 또 지적하였지만, 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 예시된 기기 또는 공정의 상세한 구성이나 형태로부터 다양하게 생략하고 대체하고 변경하는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다. 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징은 다른 특징들과 분리되어 사용되거나 실현될 수 있으므로, 본 발명은 여기에 개시된 특징과 장점을 모두 가지고 있지는 않은 형태로 구현될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 변조기 소자의 구동에 적합한 레벨로 입력 전원을 증폭시키도록 구성된 수평열 및 수직열 전압 부스트 모듈 중 하나 또는 둘 다를 디스에이블시킴으로써, 변조기 소자의 어레이에 의한 전력 저하를 감소시킬 수 있다.

Claims (37)

  1. 각각의 변조기 소자가 수직열 전극과 수평열 전극에 연결되어 있고 상기 수직열 전극과 수평열 전극에 인가된 전압에 의해 구동되도록 구성된, 복수의 변조기 소자를 포함하는 어레이를 구동하도록 구성되고, 상기 어레이의 수평열 각각의 상기 변조기 소자의 상태가, 수평열 전압이 각각의 수평열 전극에 연결되는 라인 시간 동안에 변경되도록 구성되어 있는 디스플레이 장치에 있어서,
    수평열 전압을 발생하도록 구성된 수평열 부스터(row booster);
    수직열 전압을 발생하도록 구성된 수직열 부스터(column booster); 및
    상기 라인 시간의 부분 동안에 상기 부스터 중 하나 이상을 디스에이블 하도록 구성된 디스에이블 모듈
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평열 부스터 및 상기 수직열 부스터 각각이, 하나 이상의 레벨 시프터(level shifter), DC-DC 변환 회로, 및 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스에이블 모듈이 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수직열 부 스터를 디스에이블시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평열 부스터는, 상기 라인 시간의 상기 디스에이블 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있어, 각각의 상기 수평열 전극에 바이어스 전압을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이어스 전압이 약 5볼트인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수직열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이터 인에이블 모듈을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스에이블 모듈이 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수평열 부스터를 디스에이블시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수직열 부스터가, 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있도록 구성되어, 상기 수직열 전극의 각각에 바이어스 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바이어스 전압이 약 5볼트인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수평열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이터 인에이블 모듈을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 소자가 쌍안정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 변조기 소자 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기
    를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 수평열 전극에 연결되는 하나 이상의 수평열 전압을 발생시키는 수단;
    수직열 전극에 연결되는 하나 이상의 수직열 전압을 발생시키는 수단;
    상기 수평열 전압이 각각의 수평열에 연결되는 라인 시간 동안에 어레이의 상기 수평열 내의 변조기 소자를 변경시키는 수단; 및
    상기 라인 시간의 부분 동안에 상기 수평열 전압을 발생시키는 수단과 상기 수직열 전압을 발생시키는 상기 수단 중 하나 이상을 디스에이블시키는 수단
    을 포함하는 디스플레이 구동기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수평열 전압을 발생시키는 수단 및 상기 수직열 전압을 발생시키는 수단 각각이, 하나 이상의 레벨 시프터, DC-DC 변환 회로, 및 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 변조기 소자가, 상기 수평열 전극과 상기 수직열 전극의 교차 지점에 형성된 미소 기전 시스템 기기를 포함하고,
    상기 변경시키는 수단이, 상기 수평열 전극과 상기 수직열 전극을 구동하도록 구성된 디스플레이 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 변조기 소자는 수평열 전극과 수직열 전극을 포함하고,
    상기 디스에이블시키는 수단이, 타이밍 회로로부터의 입력에 기초하여 상기 수평열 전극 및 상기 수직열 전극을 선택적으로 구동하도록 구성된 디스플레이 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 변경시키는 수단이, 각각이 수직열 전극과 수평열 전극에 연결되어 있 고 상기 수평열 전압과 상기 수직열 전압에 의해 구동되도록 구성되어 있는 복수의 변조기 소자를 포함하는 어레이의 각각의 변조기 소자의 상태를 변경시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  21. 제21항에 있어서,
    상기 변조기 소자가 쌍안정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 디스에이블시키는 수단이, 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수평열 전압을 발생시키는 수단을 디스에이블시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 수평열 전압을 발생시키는 수단이, 상기 라인 시간의 상기 디스에이블 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있어 상기 수평열 각각에 바이어스 전압을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수직열 전극에 기준 전압을 구동하는 수단을 더 포함하는 디스플레이 구동기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 구동하는 수단이 수직열 부스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 디스에이블시키는 수단이, 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 수평열 전압을 발생시키는 수단을 디스에이블시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 수직열 전압을 발생시키는 수단이, 상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 액티브 상태로 남아 있어 상기 수평열 각각에 바이어스 전압을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수평열 전극에 기준 전압을 구동하는 수단을 더 포함하는 디스플레이 구동기.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 구동하는 수단이 수평열 부스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
  30. 제16항의 디스플레이 구동기를 포함하는 디스플레이.
  31. 디스플레이 영역이 수평열 및 수직열 구성으로 배열된 복수의 변조기 소자를 포함하고, 상기 변조기 소자 각각이, 변조기 소자에 각각 전자적으로 연결되는 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전압차에 의해 선택될 수 있는 작동 상태와 해방 상태를 가지며, 각각의 상기 변조기 소자가, 상기 변조기 소자 각각의 상기 수평열 전극과 상기 수직열 전극 사이에 안정 영역 이내의 전압이 인가될 때 상기 변조기 소자의 상태를 유지하도록 구성되어 있고, 상기 변조기 소자의 수평열 각각에 각각의 수평열의 변조기 소자의 상태를 변화시키는 라인 시간이 할당되는, 상기 디스플레이 영역을 갱신하는 방법으로서,
    변조기 소자들의 선택된 수평열에 수평열 전압을 인가하는 단계;
    상기 선택된 수평열의 상기 변조기 소자에 대해 요구되는 상태에 따라, 하나 이상의 수직열 전압을 변조기 소자들의 선택된 수직열에 인가하는 단계; 및
    상기 라인 시간의 만료 이전에 상기 수직열 전압의 인가를 종결시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 선택된 수평열의 상기 변조기 소자의 상태는 상기 수평열 전압과 기준 전압의 전압차에 의해 유지되고, 상기 전압차는 상기 안정 영역 이내인 것을 특징으로 하는 디스플레이 영역의 갱신 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 기준 전압이 데이터 인에이블 모듈에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 영역의 갱신 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 라인 시간의 대략 끝에서 제2의 수직열 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 영역의 갱신 방법.
  34. 각각의 변조기 소자가 수직열 전극과 수평열 전극에 연결되어 있고 상기 수직열 전극과 상기 수평열 전극에 인가된 전압에 의해 구동되도록 구성된, 복수의 변조기 소자를 포함하는 어레이를 구동하도록 구성되고, 상기 어레이의 수평열 각각의 상기 변조기 소자의 상태가 수평열 전압이 각각의 수평열 전극에 연결되는 수평열 라인 시간 동안에 변경되도록 구성되어 있거나, 또는 상기 어레이의 수직열 각각의 상기 변조기 소자의 상태가 수직열 전압이 각각의 수직열 전극에 연결되는 수직열 라인 시간 동안에 변경되도록 구성되어 있는, 디스플레이 구동기를 제조하는 방법으로서,
    수평열 전압을 발생하도록 구성된 수평열 부스터를 형성하는 단계;
    수직열 전압을 발생하도록 구성된 수직열 부스터를 형성하는 단계; 및
    수평열 라인 시간 또는 수직열 라인 시간의 부분 동안에 상기 부스터 중 하나 이상을 디스에이블시키도록 구성된 디스에이블 모듈을 형성하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 구동기의 제조 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 수평열 라인 시간 또는 상기 수직열 라인 시간의 상기 부분 동안에 상기 어레이의 상기 수직열 전극에 기준 전압을 출력하도록 구성된 데이터 인에이블 모듈을 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 구동기의 제조 방법.
  36. 제34항의 방법으로 제조된 디스플레이 구동기.
  37. 제34항의 방법으로 제조된 디스플레이 구동기를 포함하는 디스플레이.
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