KR20080108440A

KR20080108440A - 미소 기전 시스템 디스플레이 소자에 대한 데이터 기록 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20080108440A
Application number: KR1020087021762A
Authority: KR
Inventors: 마니시 코타리
Original assignee: 아이디씨 엘엘씨
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-12-15
Also published as: JP2009526267A; US8194056B2; WO2007094911A1; CN101385066B; EP1982322A1; CN101385066A; US20070182707A1

Abstract

미소 기전 시스템(MEMS) 소자의 어레이를 포함하는 디스플레이 기기의 구동 방법이 개시되어 있다. MEMS 소자는, 우선적인 양의 작동 전위차 및 우선적인 음의 작동 전위차와, 우선적인 양의 홀드 전위차 및 우선적인 음의 홀드 전위차와, 우선적인 해방 전위차를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나며, 우선적인 세트의 구동 전위차가 0V에서 오프셋 δV만큼 상이한 전압에 대해 대칭을 이룬다. 가시적인 아티팩트(artifact) 없이 반대 극성의 전위차를 인가하는 전하 균형 효과(charge balancing effect)를 유지하면서, 감소된 세트의 공급 전압이 사용된다.

미소 기전 시스템(MEMS) 소자, 작동 전위, 홀드 전위, 해방 전위, 어레이 드라이버

Description

미소 기전 시스템 디스플레이 소자에 대한 데이터 기록 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR WRITING DATA TO MEMS DISPLAY ELEMENTS}

본 발명은 미소 기전 시스템(MEMS : microelectromechanical systems)의 분야에 관한 것이다.

미소 기전 시스템(MEMS)은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 적층(deposition), 에칭, 및/또는 기판과 적층된 재료 층 중의 하나 또는 기판과 적층된 재료층 양쪽의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 형성하기 위해 층을 추가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 간섭 변조기 또는 간섭 광변조기는 광 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수하거나 및/또는 반사하는 기기를 말한다. 특정 실시예에서, 간섭 변조기는 한 쌍의 전도성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 특별한 실시예에서, 하나의 플레이트는 기판상에 적층된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이 격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에 더욱 상세히 기재된 바와 같이, 다른 하나의 플레이트에 관련한 하나의 플레이트 위치는, 간섭 변조기 상에 입사하는 광의 광 간섭을 변화시킬 수 있다. 이러한 기기는 광범위한 응용을 가지며, 본 기술 분야에서는 이러한 유형의 기기의 특성을 이용 및/또는 수정하여 이들 특성이 기존의 제품을 향상시키고 아직 개발되지 않은 새로운 제품을 생산하는 데 이용될 수 있을 것이다.

본 발명의 시스템, 방법 및 기기 각각은 몇 가지의 관점을 가지고 있으며, 하나의 관점이 단독으로 그 원하는 특성에 책임이 있는 것은 아니다. 이들의 더욱 현저한 특징들에 대해 간략히 설명할 것이지만, 이러한 설명은 본 발명의 기술사상을 제한하기 위한 것은 아니다. 본 설명을 고려한 후, 특히 본 명세서 내의 "실시예" 부분을 읽고난 후, 본 명세서에 개시된 다양한 실시예가 다른 방법 및 디스플레이 기기에 대해 어떻게 이점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.

일실시예는 MEMS 소자의 수평열 및 수직열의 어레이로서 구성된 MEMS 디스플레이 소자의 세트를 포함하는 디스플레이 기기의 구동 방법을 제공하며, 여기서 MEMS 소자는 우선적인 양의 작동 전위차(preferred positive actuation potential difference), 우선적인 음의 작동 전위차, 우선적인 양의 홀드 전위차(preferred positive hold potential difference), 우선적인 음의 홀드 전위차, 및 우선적인 해방 전위차(preferred release potential difference)의 우선적인 세트에 의해 특성이 나타나게 되며, 이들 구동 전위차의 우선적인 세트는 0V(0 볼트)로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압을 중심으로 대칭을 이루며, 이들 구동 전위차는 수직열 전압과 수평열 전압 간의 차로서 각각의 MEMS 소자에 인가된다. 상기한 구동 방법은, 4개의 상이한 전압 레벨의 세트를 생성하는 단계와, 제1 및 제2 작동 전위차, 제1 및 제2 홀드 전위차, 및 제1 및 제2 해방 전위차를 어레이에 인가하기 위해 어레이의 각각의 수직열과 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하는 단계를 포함하며, 여기서 전압은 오직 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 제1 및 제2 홀드 전위는 반대 극성을 갖는다.

다른 실시예는, MEMS 소자의 수평열과 수직열의 어레이로서 구성된 MEMS 디스플레이 소자의 어레이 및 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하도록 구성된 어레이 컨트롤러를 포함하는 미소 기전 시스템 디스플레이 기기를 제공하며, 여기서, 상기 MEMS 소자는 우선적인 양의 작동 전위차 및 우선적인 음의 작동 전위차, 우선적인 양의 홀드 전위차 및 우선적인 음의 홀드 전위차, 및 우선적인 해방 전위차를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나게 되며, 이들 구동 전위차의 우선적인 세트는 0V로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압을 중심으로 대칭을 이루며, 상기 어레이 컨트롤러는 제1 및 제2 작동 전위차, 제1 및 제2 홀드 전위차, 및 제1 및 제2 해방 전위차를 인가하기 위해 어레이의 각각의 수직열과 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하도록 구성되며, 전압은 오직 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 제1 및 제2 홀드 전위는 반대 극성을 갖는다.

또 다른 실시예는 MEMS 소자의 수평열 및 수직열의 어레이로서 구성된 MEMS 디스플레이 소자의 세트를 포함하는 디스플레이 기기의 구동 방법을 제공하며, 여기서 MEMS 소자는 우선적인 양의 작동 전위차, 우선적인 음의 작동 전위차, 우선적인 양의 홀드 전위차, 우선적인 음의 홀드 전위차, 및 우선적인 해방 전위차의 우선적인 세트에 의해 특성이 나타나게 되며, 이들 구동 전위차의 우선적인 세트는 0V로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압을 중심으로 대칭을 이루며, 이들 구동 전위차는 수직열 전압과 수평열 전압 간의 차로서 각각의 MEMS 소자에 인가된다. 상기한 구동 방법은, 4개의 상이한 전압 레벨의 세트를 생성하는 단계와, 제1 및 제2 작동 전위차, 제1 및 제2 홀드 전위차, 및 제1 및 제2 해방 전위차를 인가하기 위해 어레이의 각각의 수직열과 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하는 단계를 포함하며, 여기서 전압은 오직 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 제1 및 제2 작동 전위, 제1 및 제2 홀드 전위, 제1 및 제2 홀드 전위 중의 하나 이상이 반대 극성을 가지며, 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이룬다.

도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동 가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동 가능한 반사층이 작동 위치에 있는 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부분을 도시하고 있는 등각 투영도이다.

도 2a는 도 1의 디스플레이 기기의 단면도이다.

도 2b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.

도 2c는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.

도 2d는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.

도 2e는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.

도 3은 3×3 간섭 변조기 디스플레이를 통합하는 전자 기기의 일실시예를 예시하는 시스템 블록도이다.

도 4는 도 1의 간섭 변조기의 일례의 실시예에 대한 이동 가능한 미러 위치 대 인가된 전압을 나타내는 도면이다.

도 5는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 수직열 전압 및 수평열 전압의 예시도이다.

도 6a 및 도 6b는 도 3의 3×3 간섭 변조기 디스플레이에 디스플레이 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있는 수직열 및 수평열 신호에 대한 일례의 타이밍도이다.

도 7은 도 1의 간섭 변조기의 일례의 실시예에 대한 이동 가능한 미러 위치 대 인가된 전압을 나타내는 도면이다.

도 8은 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 수직열 전압 및 수평열 전압의 세트를 예시하는 도면이다.

도 9는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 수직열 전압 및 수평열 전압의 세트를 예시하는 도면이다.

도 10은 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 수직열 전압 및 수평열 전압의 세트를 예시하는 도면이다.

도 11a 및 도 11b는 복수의 간섭 변조기를 포함하는 비주얼 디스플레이 기기의 실시예를 예시하는 시스템 블록도이다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서는 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 도면 부호가 사용되어 있는 도면이 참조된다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 동화상(예컨대, 비디오)이든 정지 화상(예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 것이라면 어떠한 기기에서도 실시될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 이하의 것으로 한정되지는 않지만, 예컨대, 이동 전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고다니거나 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 등), 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, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 위에의 이미지의 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에서 실현되거나 관련되는 것으로 고려된다. 또한, 본 명세서에 개시된 미소 기전 시스템(MEMS) 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.

도 1에는 간섭계 MEMS 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐만 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.

도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각 투영도이다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행렬 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 가변 치수를 갖는 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 "해방 상태"라고 한다), 이동 가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동 가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동 가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.

도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 인접하는 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동 가능하고 반사성이 높은 반사층(14a)이, 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동 가능한 반사성이 높은 반사층(14b)이, 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것으로 도시되어 있다.

고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성이고 부분적으로 투명하며 또한 부분적으로 반사성이며, 예를 들어 각각 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 이루어진 하나 이상의 층들을 투명 기판(20) 위에 적층시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 층들은 병렬 스트립으로 패터닝되어, 상세히 후술하는 바와 같이 디스플레이 기기의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동 가능한 반사층(14a, 14b)은, 포스트(18)의 상부와 이 포스트들 사이에 개재하는 희생 재료 위에 증착된 금속층으로 이루어진 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 직각을 이루는)으로서 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형 가능한 금속층이, 형성된 갭(19)에 의해 고정 금속층으로부터 이격된다. 다른 실시예에서는, 변형 가능한 층을 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이들 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.

전압이 인가되지 않으면, 이동 가능한 반사층(14a)과 고정된 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되고, 변형 가능한 층은 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태에 있게 된다. 그러나, 선택된 수평열과 수직열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동 가능한 반사층은 변형되고, 도 1의 우측의 픽셀(12b)에 의해 예시된 바와 같이 고정된 층(도 1에는 도시되어 있지 않은 유전체 재료가 고정된 층에 증착되어, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어할 수 있다)에 대해 힘을 받게 된다. 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사 대 비반사 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 작동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.

전술한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 구조에 대한 세부 사항은 폭넓게 변할 수 있다. 예컨대, 도 2a 내지 도 2e는 이동 가능한 반사층(14)과 그것을 지지하는 구조체에 대한 5개의 상이한 실시예를 도시하고 있다. 도 2a는 도 1의 실시예의 단면도이며, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 수직으로 연장하는 지지체(18) 위에 적층되어 있다. 도 2b에서, 이동 가능한 반사층(14)은 모서리만 지지되도록 사슬(tether)(32)에 부착되어 있다. 도 2c에서, 이동 가능한 반사층(14)은 가요성 금속을 포함하는 변형 가능한 층(34)으로부터 현수되어 있다. 변형 가능한 층(34)은 그 주위가 기판(20)에 직접 또는 간접적으로 연결되어 있다. 이러한 연결부를 본 명세서에서는 지지 포스트로 지칭한다. 도 2d에 도시된 실시예는 변형 가능한 층(34)이 얹혀 있는 지지 포스트 플러그(42)를 포함한다. 이동 가능한 반사층(14)은 도 2a 내지 도 2c에서와 같이 캐비티 위에 현수된 상태로 유지되지만, 변형 가능한 층(34)은 그 자신과 광학 스택(16) 사이의 홀을 채움으로써 지지 포스트를 형성하지 않는다. 오히려, 지지 포스트들은 평면화 재료(planarization material)로 형성되는데, 이 평면화 재료는 지지 포스트 플러그(42)를 형성하는데 사용된다. 도 2e에 도시된 실시예는 도 2d에 도시된 실시예에 기반을 두고 있지만, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 실시예들 중의 어느 것과도 함께 기능할 수 있을 뿐만 아니라 도시되지 않은 추가의 실시예와도 함께 기능할 수 있다. 도 2e에 도시된 실시예에서, 금속 또는 다른 도전성 재료로 이루어진 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는데 사용되어 왔다. 이 버스 구조체는 간섭 변조기의 배면을 따른 시그널 라우팅(signal routing)을 가능하게 하여, 기판(20) 상에 형성되어야만 하였던 많은 수의 전극이 불필요하게 된다.

도 2에 도시된 것과 같은 실시예에서, 간섭 변조기는, 이미지가 투명 기판(20)의 전면, 즉 간섭 변조기가 배치되어 있는 면의 반대측의 면으로부터 보여지는 다이렉트-뷰 기기(direct-view device)로서 기능한다. 이러한 실시예에서, 반사층(14)은, 변형 가능한 층(34)을 포함한 기판(20)의 반대편에 있는 반사층측의 간섭 변조기의 일부분을 광학적으로 차폐한다. 이에 의해, 차폐 영역이 형성되어, 화질에 부정적인 영향을 주지 않고서 동작될 수 있다. 이러한 차폐는, 간섭 변조기의 광학적 특성과 어드레싱 및 그 어드레싱에 기인한 이동과 같은 간섭 변조기의 전자기적 특성을 분리하는 성능을 제공하는 도 7e의 버스 구조(44)를 가능하게 한 다. 이러한 분리 가능한 변조기 아키텍처에 의해, 변조기의 전자기적 관점과 광학적 관점에 이용되는 구조적 설계 및 재료가 선택되어 서로 독립적으로 기능할 수 있게 된다. 또한, 도 2c 내지 도 2e에 도시된 실시예들은, 반사층(14)의 광학적 특성을, 변형 가능한 층(34)에 의해 수행되는 기계적 특성과 분리함으로써 얻어지는 추가의 이점을 갖는다. 이에 의해, 반사층(14)을 위해 사용되는 구조적 설계 및 재료를 그 광학적 특성과 관련하여 최적화할 수 있고, 변형 가능한 층(34)을 위해 사용되는 구조적 설계 및 재료를 원하는 기계적 특성과 관련하여 최적화할 수 있다.

도 3 내지 도 6은 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기의 어레이를 사용하는 하나의 예시적인 공정 및 시스템을 나타낸다. 도 3은 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서, 전자 기기는 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 기술 분야에서 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 포함한 하나 이상의 소 프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.

일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 또는 디스플레이 패널(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 3에서 라인 1-1을 따라 절취한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다.

미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 경우, 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 4에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동 가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 6V의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소될 때, 전압이 6V 이하로 떨어지더라도 이동 가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시 실시예에서, 이동 가능한 층은 전압이 1V 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정하게 되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압 범위가 있으며, 도 4에 예시된 예에서는 약 2∼4V가 예시되어 있다. 이것을 본 명세서 내에서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"으로 지칭한다. 도 4의 "구동 전위"는 고정 전극의 전위와 변형 가능한 전극의 전위 간의 차로써 정의된다. 따라서, "0V(0 볼트)" 구동 전위는 소정의 수평열과 수직열이 접지와 같은 기준 공통 전위에 대하여 절대값이 동일한 전압을 갖는다는 것을 의미한다. "0V" 구동 전위는 수평열 또는 수직열 중의 하나가 반드시 접지 또는 어떠한 다른 기준 준위에 대하여 절대값이 0V인 전압에 있어야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 이 부분의 설명에서, 양의 극성의 구동 전위는 수직열 전극이 수평열 전극보다 높은 전위에 있다는 것을 의미하고, 음의 극성의 구동 전위는 수평열 전극이 수직열 전극보다 높은 전위에 있다는 것을 의미한다. 도 4의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 인가되는 동안, 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들이 약 6V의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들이 0V에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 3V의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 2∼4V의 "안정 영역" 내의 전위차를 나타낸다. 이러한 특징은, 도 1에 도시된 픽셀 설계가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 한다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀이 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 소비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.

전형적인 응용예로서, 첫 번째 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 두 번째 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 원하는 초당 프레임수에서 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 픽셀 어레이의 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.

도 5 및 도 6은 도 3의 3×3 어레이로 디스플레이 프레임을 생성할 수 있는 하나의 구동 프로토콜을 나타낸다. 도 4는 이동 가능한 미러 위치 대 인가 전압의 다이아그램으로, 이력 특성을 나타내고 있다. 도 5는 도 3의 실시예를 위한 우선적인 구동 전위를 생성하기 위해 사용되는 수직열 및 수평열 전압을 나타내는 도표이며, 여기서 각각의 구동 전위는 관련 수직열 전압과 관련 수평열 전압 간의 차가 된다. 도시된 바와 같이, 수직열 전압은 6V 및 0V이며, 수평열 전압은 3V, 6V 및 0V이고, 우선적인 양의 작동 전위(+6V) 및 우선적인 음의 작동 전위(-6V), 우선적인 양의 홀드 전위(+3V) 및 우선적인 음의 홀드 전위(-3V), 및 우선적인 해방 전위(0V)를 생성하기 위해 사용된다. 설명의 편의를 위해, 인가된 수평열 및 수직열 전압에 대한 수치 값은 0, +3 및 +6으로서 주어지지만, 이들 인가 전압에 대한 수치 값은 함께 시프트되어, 정확하고 동일한 홀드, 해방 및 작동 구동 전위를 발생 할 수 있다. 절대값이 아닌 전위차만이 관련된다.

도 5의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 0V로 설정하고, 해당하는 수평열은 +6V로 설정한다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +6V로 설정하고, 해당하는 수평열은 동일한 +6V로 설정하여, 픽셀 양단의 전위차가 0V가 되도록 한다. 수평열의 전압이 3V로 유지되는 수평열에서는, 수직열이 +6V이든 0V이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 도 5에도 도시된 바와 같이, 전술한 것과는 반대 극성의 전압을 사용할 수 있는데, 예컨대, 적절한 수직열을 +6V로 설정하고, 적절한 수평열을 0V로 설정하여, 픽셀을 작동시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 실시예에서, 적절한 수직열을 0V로 설정하고, 적절한 수평열을 동일한 0V로 설정하여, 픽셀 양단에서 0V 전위차를 생성함으로써 픽셀의 해방이 수행될 수 있다.

도 6b는 도 3의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성을 나타내는 도 6a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 6a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하며, 본 예에서는 모든 수평열들이 3V이고, 모든 수직열들이 6V이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태에서 안정화된다.

도 6a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 2는 0V로 설정되고, 수직열 3은 +6V로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 2∼4V의 안정 영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 3V에서 6V까지 상승한 후 다시 3V로 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 0V로 설정하고, 수직열 1 및 수직열 3을 +6V로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 역시, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 수직열 3을 0V로 설정하고, 수직열 1을 +6V로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브에 의해 수평열 3의 픽셀들도 도 6a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 3V이고, 수직열 전위는 +6V 또는 0V로 유지될 수 있으므로, 디스플레이는 도 6a의 배열로 안정화된다. 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, 시퀀스 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있으며, 전술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 작동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.

전술한 기기의 일특징은 기기의 층들 사이의 유전체에 전하가 누적(buildup)될 수 있다는 점이다. 이것은 제조 공정의 결과에서 비롯될 수 있으며, 기기가 작동되어, 주로 동일한 방향으로 향하는 전계(electric field)에 의해 작동 상태로 유지될 때에 야기될 수 있다. 예컨대, 기기가 안정도(stability)의 외측 임계치보 다 큰 크기를 갖는 전위에 의해 작동될 때에, 움직이는 층이 고정된 층에 비해 항상 높은 전위에 있다면, 이들 층 사이의 유전체에 누적된 느리게 증가하는 전하에 의해, 기기에 대한 이력 곡선의 시프트가 개시될 수 있다.

도 7은 도 4에 도시된 것과 유사한 이력 특성을 나타내는 이동 가능한 미러 위치 대 인가 전압의 개략도이다. 그러나, 도 7에 도시된 이력 특성은 약 0V를 중심으로 하지 않고, 이력 곡선의 중심에서의 전위차인 오프셋 δV만큼 시프트되어 있다. 이러한 오프셋은 설계, 제조, 환경 및/또는 동작 이력의 결과일 것이다. δV에 대한 수치 값은 양 또는 음 중의 하나가 될 것이다.

δV가 너무 크지않다면, 도 7에 도시된 특성을 갖는 MEMS 기기는 여전히 도 5에 도시된 수직열 및 수평열 전압으로 구동될 수 있다. 그러나, 이력 곡선 내에서 동일한 지점에 있지 않은 양의 구동 전위차와 음의 구동 전위차로 기기를 구동하면, 어떠한 바람직하지 않은 성능 특성의 결과로 나타날 수 있다. 예컨대, 전술한 전하 누적에 추가하여, 이동 가능한 미러가 양의 작동 전위로 작동될 때의 광 변조 특성은, 이동 가능한 미러가 음의 작동 전위로 작동될 때의 광 변조 특성과 상이하게 될 것이다. 이것이 발생하는 이유는, 이동 가능한 미러 상의 유효 정전기력이 구동된 전위차와 이력 곡선의 중앙에서의 전위차인 δV 간의 차의 절대값에 좌우될 것이기 때문이다.

도 8은 도 7의 실시예에 대한 우선적인 구동 전위의 세트를 생성하기 위해 사용된 수직열 및 수평열 전압을 나타내는 도표이며, 여기서 각각의 구동 전위는 관련된 수직열 전압과 관련된 수평열 전압 간의 차이다. 도시된 바와 같이, 수직 열 전압은 6V＋δV 및 0V＋δV이며, 수평열 전압은 3V, 6V 및 0V이고, 우선적인 양의 작동 전위 및 우선적인 음의 작동 전위(+6V＋δV 및 -6V＋δV), 우선적인 양의 홀드 전위 및 우선적인 음의 홀드 전위(+3V＋δV 및 -3V＋δV), 및 우선적인 해방 전위(0V＋δV)를 생성하기 위해 사용된다. 이들 값은, 양의 작동 전위 및 음의 작동 전위, 양의 해방 전위 및 음의 해방 전위, 및 양의 홀드 전위 및 음의 홀드 전위의 각각이 δV에 대해 대칭이기 때문에 이롭다. 이것은, 적어도, 각각의 간섭 변조기 내에서 전하 축적이 균형을 이루게 된다는 이점과, 양의 극성 신호와 음의 극성의 신호 양자에서 광 변조 특성이 실질적으로 동일하다는 이점의 결과로 나타난다.

도 5 및 도 8의 수직열 전압과 수평열 전압을 비교하면, 오프셋이 있는 경우에는 수평열 및 수직열 신호에 대해 요구된 상이한 공급 전압의 수가 증가한다는 것을 알 수 있다. 오프셋이 없다면, 수직열 전압과 수평열 전압은 3개의 공급 전압 0V, 3V 및 6V 중의 각각의 하나가 된다. 그러나, 오프셋 δV가 있다면, 수직열 전압과 수평열 전압은 0V, 0V＋δV, 3V, 6V, 및 6V＋δV 중의 각각의 하나가 된다. 공급 전압을 추가하면, 공급 전압의 생성 및 분배의 복잡도가 증가하고, 전력 소비가 증가할 것이다.

바람직하지 않은 성능 특성을 방지하면서 공급 전압의 수를 감소시키는 다른 세트의 구동 전위가 제공된다.

도 9는 오프셋 δV와 도 7에 도시된 바와 같은 이력 곡선을 갖는 간섭 변조기에 대한 대안의 구동 전위의 세트(set of alternative drive potential)를 생성 하기 위해 사용되는 수직열 전압 및 수평열 전압을 나타내는 도표이며, 여기서 각각의 구동 전위는 관련된 수직열 전압과 관련된 수평열 전압 간의 차이다. 도시된 바와 같이, 수직열 전압은 6V＋2δV 및 0V이며, 수평열 전압은 3V, 6V 및 0V이고, 대안의 양의 작동 전위(alternative positive actuation potential) 및 대안의 음의 작동 전위(+6V＋2δV 및 -6V), 대안의 양의 홀드 전위 및 대안의 음의 홀드 전위(+3V＋2δV 및 -3V), 및 대안의 양의 해방 전위 및 대안의 음의 해방 전위(0V 및 0V＋2δV)를 생성하기 위해 사용된다. 이 방식은 단지 4개의 공급 전압 0V, 3V, 6V, 및 6V＋2δV을 사용하는 이점이 있다. 또한, 대안의 구동 전위가 우선적인 구동 전위와 상이하지만, 양의 구동 전압과 음의 구동 전압의 각각의 쌍이 우선적인 구동 전압에 대해 대칭을 이루고 또한 그에 따라 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루기 때문에, 비대칭적인 구동 전위로 인한 바람직하지 않은 성능 특성이 방지된다. 즉, 대안의 양의 작동 전위 및 대안의 음의 작동 전위(+6V＋2δV 및 -6V)는 우선적인 양의 작동 전위 및 우선적인 음의 작동 전위(+6V＋δV 및 -6V＋δV)에 대해 대칭을 이루며, 대안의 양의 홀드 전위 및 대안의 음의 홀드 전위(+3V＋2δV 및 -3V)는 우선적인 양의 홀드 전위 및 우선적인 음의 홀드 전위(+3V＋δV 및 -3V＋δV)에 대해 대칭을 이루며, 대안의 양의 해방 전위 및 대안의 음의 해방 전위(0V 및 0V＋2δV)는 우선적인 해방 전위(0V＋δV)에 대해 대칭을 이룬다. 그러므로, 도 9의 수직열 전압 및 수평열 전압은 오프셋 δV 및 도 7에 도시된 바와 같은 이력 곡선을 갖는 간섭 변조기에 대한 대안의 구동 전위의 세트를 생성하기 위해 이용될 수 있으며, 또한 4개의 공급 전압을 이용하고, 전하 누적 감소 및 신호 극성에 무 관하게 실질적으로 동일한 광 변조 특성과 같은 대칭적인 구동 전위와 관련된 이로운 성능 특성을 갖는다.

도 10은 오프셋 δV와 도 7에 도시된 바와 같은 이력 곡선을 갖는 간섭 변조기에 대한 또 다른 구동 전위의 세트를 생성하기 위해 사용되는 수직열 전압 및 수평열 전압을 나타내는 도표이며, 여기서 각각의 구동 전위는 관련된 수직열 전압과 관련된 수평열 전압 간의 차이다. 도시된 바와 같이, 수직열 전압은 6V 및 0V이며, 수평열 전압은 3V-δV, 6V 및 0V-2δV이고, 대안의 양의 작동 전위 및 대안의 음의 작동 전위(+6V＋2δV 및 -6V), 대안의 양의 홀드 전위 및 대안의 음의 홀드 전위(+3V＋δV 및 -3V＋δV), 및 대안의 양의 해방 전위 및 대안의 음의 해방 전위(0V＋2δV 및 0V)를 생성하기 위해 사용된다. 이 방식은 단지 4개의 공급 전압 0V-δV, 0V, 3V-δV, 및 6V를 이용하는 이점이 있다. 도 9에 도시된 대안의 구동 전위와 유사하게, 도 10의 대안의 구동 전위가 우선적인 구동 전위와 상이하지만, 양의 구동 전압과 음의 구동 전압의 각각의 쌍이 우선적인 구동 전압에 대해 대칭을 이루고 또한 그에 따라 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루기 때문에, 비대칭적인 구동 전위로 인한 바람직하지 않은 성능 특성이 방지된다. 즉, 대안의 양의 작동 전위 및 대안의 음의 작동 전위(+6V＋2δV 및 -6V)는 우선적인 양의 작동 전위 및 우선적인 음의 작동 전위(+6V＋δV 및 -6V＋δV)에 대해 대칭을 이루며, 대안의 양의 홀드 전위 및 대안의 음의 홀드 전위(+3V＋δV 및 -3V＋δV)는 우선적인 양의 홀드 전위 및 우선적인 음의 홀드 전위(+3V＋δV 및 -3V＋δV)에 대해 대칭을 이루는 동시에 실제로는 동일하며, 대안의 양의 해방 전위 및 대안의 음의 해방 전 위(0V 및 0V＋2δV)는 우선적인 해방 전위(0V＋δV)에 대해 대칭을 이룬다. 도 10의 대안의 구동 전위의 세트는 양의 홀드 전위 및 음의 홀드 전위가 우선적인 양의 홀드 전위 및 우선적인 음의 홀드 전위와 동일하다는 이로운 특징을 갖는다. 그러므로, 도 10의 수직열 전압 및 수평열 전압은 오프셋 δV 및 도 7에 도시된 바와 같은 이력 곡선을 갖는 간섭 변조기에 대한 대안의 구동 전위의 세트를 생성하기 위해 이용될 수 있으며, 또한 4개의 공급 전압을 이용하고, 전하 누적 감소 및 신호 극성에 무관하게 실질적으로 동일한 광 변조 특성과 같은 대칭적인 구동 전위와 관련된 이로운 성능 특성을 갖는다. 전술한 설명에서, 수평열 및 수직열이라는 표현은 어레이 내의 별도의 차원을 각각 나타내기 위해 임의로 선택된 것이다. 수평열 및 수직열은 어떠한 고정된 기준과 관련되는 의미를 갖지 않는다. 따라서, 수평열과 수직열은 서로 바뀌어 사용될 수 있다.

도 11a 및 11b는 본 명세서에 개시된 발명이 실시될 수 있는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(40)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.

디스플레이 기기(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 기기(48), 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함한 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 아래의 것으로 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함한 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(41)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색상이나 다른 로고, 그림 또는 심벌을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.

본 예의 디스플레이 기기(40)의 디스플레이(30)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함한 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판형 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은 CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판형 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(30)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.

예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예에서의 구성요소가 도 11b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(40)가 송수신기(47)에 연결된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함할 수 있다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호의 상태를 조절하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)와 마이크로폰(46)에 연결되어 있다. 프로세서(21)는 입력 기기(48)와 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)와 어레이 드라이버(22)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 연결되어 있다. 전원(50)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전원을 공급한다.

네트워크 인터페이스(27)는 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), IEEE 802.11(b), 또는 IEEE 802.11(g)를 포함하는 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 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(47)는, 안테나(43)로부터 수신한 신호를, 프로세서(21)가 수신하여 처리할 수 있도록 사전 처리한다. 또한, 송수신기(47)는, 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.

다른 실시예에서, 송수신기(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)로 전송될 이미지 데이터를 저장 하거나 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.

프로세서(21)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(40)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27)나 이미지 소스로부터 압축 이미지 데이터 등의 데이터를 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 본래의 이미지 데이터로 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(21)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29)나 저장을 위한 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 포화도(채도), 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.

일실시예에서, 프로세서(21)는 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는, 스피커(45)로 신호를 보내고 마이크로폰(46)으로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.

드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(22)에 고속으로 전송하기에 적합하게 본래의 이미지 데이터 포맷으로 재 구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(29)는 디스플레이 어레이(30)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(29)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(22)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 독립형 집적회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(21)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(21)에 하드웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.

통상적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)로부터 재구성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수백 때로는 수천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.

일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 본 명세서에서 설명한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합되어 있다. 이러한 실시예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.

입력 기기(48)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크로폰(46)은 일례의 디스플레이 기기(40)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크로폰(46)이 사용되는 경우에, 일례의 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.

전원(50)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.

몇몇 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래밍 가능하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(22)의 제어를 프로그래밍 가능하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 전술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성 으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

당업자라면 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나지 않고서도 다양한 여러 가지의 변형예를 구성할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 형태는 예시만을 위한 것으로 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 것은 자명하다.

Claims

미소 기전 시스템(MEMS : microelectromechanical systems) 소자의 수평열(row) 및 수직열(column)의 어레이로서 구성되는 MEMS 디스플레이 소자의 세트를 포함하는 디스플레이 기기로서, 상기 MEMS 소자는, 우선적인 양의 작동 전위차(preferred positive actuation potential difference) 및 우선적인 음의 작동 전위차와, 우선적인 양의 홀드 전위차(preferred positive hold potential difference) 및 우선적인 음의 홀드 전위차와, 우선적인 해방 전위차(preferred release potential difference)를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나며, 상기 우선적인 세트의 구동 전위차가 0V(0 볼트)로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압에 대해 대칭을 이루며, 상기 구동 전위차가 수직열 전압(row voltage)과 수평열 전압(column voltage) 간의 차로서 각각의 상기 MEMS 소자에 인가되는 디스플레이 기기에 있어서,

4개의 상이한 전압 레벨로 이루어진 세트를 생성하는 단계; 및

제1 및 제2 작동 전위차와, 제1 및 제2 홀드 전위차와, 제1 및 제2 해방 전위차가 인가되도록 상기 어레이의 각각의 수직열 및 상기 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 상기 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하는 단계

를 포함하며,

상기 전압은 오직 상기 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 상기 제1 및 제2 홀드 전위는 극성이 반대인,

방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 홀드 전위는 상기 수직열이 상기 수평열보다 높은 전위에 있도록 양의 극성을 가지며, 상기 제2 홀드 전위는 상기 수평열이 상기 수직열보다 높은 전위에 있도록 음의 극성을 갖는, 방법.
제1항에 있어서,

상기 δV는 양의 값인, 방법.
제1항에 있어서,

상기 δV는 음의 값인, 방법.
제1항에 있어서,

상기 수직열에 인가되는 전압은 2개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택되고, 상기 수평열에 인가되는 전압은 3개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택되며, 상기 3개의 전압으로 이루어진 세트와 상기 2개의 전압으로 이루어진 세트는 하나의 공통 전압을 공유하는, 방법.
제5항에 있어서,

상기 3개의 전압으로 이루어진 세트 중의 하나의 전압은, 상기 2개의 전압으로 이루어진 세트 중의 하나의 전압으로부터 약 2δV만큼 시프트되는, 방법.
제5항에 있어서,

상기 공통 전압은 약 0V인, 방법.
제5항에 있어서,

상기 공통 전압은 약 5V 또는 그 이상인, 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 작동 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 해방 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 홀드 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 방법.
미소 기전 시스템(MEMS) 디스플레이 기기에 있어서,

우선적인 양의 작동 전위차(preferred positive actuation potential difference) 및 우선적인 음의 작동 전위차와, 우선적인 양의 홀드 전위차(preferred positive hold potential difference) 및 우선적인 음의 홀드 전위차와, 우선적인 해방 전위차(preferred release potential difference)를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나며, 상기 우선적인 세트의 구동 전위차가 0V로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압에 대해 대칭을 이루는, MEMS 소자의 수평열(row) 및 수직열(column)의 어레이; 및

제1 및 제2 작동 전위차와, 제1 및 제2 홀드 전위차와, 제1 및 제2 해방 전위차가 인가되도록 상기 어레이의 각각의 수직열 및 상기 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 상기 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하도록 구성된 어레이 드라이버

를 포함하며,

상기 전압은 오직 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 상기 제1 및 제2 홀드 전위는 극성이 반대인,

미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제12항에 있어서,

상기 제1 홀드 전위는 상기 수직열이 상기 수평열보다 높은 전위에 있도록 양의 극성을 가지며, 상기 제2 홀드 전위는 상기 수평열이 상기 수직열보다 높은 전위에 있도록 음의 극성을 갖는, 방법.
제12항에 있어서,

상기 δV는 양의 값인, 방법.
제12항에 있어서,

상기 δV는 음의 값인, 방법.
제12항에 있어서,

상기 어레이 컨트롤러는, 2개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택된 전압을 상기 수직열에 인가하고, 또한 3개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택된 전압을 상기 수평열에 인가하도록 구성되며, 상기 3개의 전압으로 이루어진 세트와 상기 2개의 전압으로 이루어진 세트는 하나의 공통 전압을 공유하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제16항에 있어서,

상기 3개의 전압으로 이루어진 세트 중의 하나의 전압은, 상기 2개의 전압으로 이루어진 세트 중의 하나의 전압으로부터 약 2δV만큼 시프트되는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제16항에 있어서,

상기 공통 전압은 약 0V인, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제16항에 있어서,

상기 공통 전압은 약 5V 또는 그 이상인, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제12항에 있어서,

상기 제1 및 제2 작동 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제12항에 있어서,

상기 제1 및 제2 해방 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제12항에 있어서,

상기 제1 및 제2 홀드 전위차는 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제12항에 있어서,

상기 미소 기전 시스템 디스플레이 기기와 통신하고 또한 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서와,

상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 기기

를 더 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제23항에 있어서,

상기 이미지 데이터의 일부 또는 전부를 드라이버 회로에 보내도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제23항에 있어서,

상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 보내도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제25항에 있어서,

상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 송신기 및 송수신기 중의 하나 이상을 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제23항에 있어서,

입력 데이터를 수신하고, 또한 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 통신하 도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
미소 기전 시스템(MEMS : microelectromechanical systems) 소자의 수평열(row) 및 수직열(column)의 어레이로서 구성되는 MEMS 디스플레이 소자의 세트를 포함하는 디스플레이 기기를 구동하는 방법으로서, 상기 MEMS 소자는, 우선적인 양의 작동 전위차(preferred positive actuation potential difference) 및 우선적인 음의 작동 전위차와, 우선적인 양의 홀드 전위차(preferred positive hold potential difference) 및 우선적인 음의 홀드 전위차와, 우선적인 해방 전위차(preferred release potential difference)를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나며, 상기 우선적인 세트의 구동 전위차가 0V로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압에 대해 대칭을 이루며, 상기 구동 전위차가 수직열 전압(row voltage)과 수평열 전압(column voltage) 간의 차로서 각각의 상기 MEMS 소자에 인가되는 디스플레이 기기의 구동 방법에 있어서,

4개의 상이한 전압 레벨로 이루어진 세트를 생성하는 단계; 및

제1 및 제2 작동 전위차와, 제1 및 제2 홀드 전위차와, 제1 및 제2 해방 전위차가 인가되도록 상기 어레이의 각각의 수직열 및 상기 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 상기 어레이에 디스플레이 데이터를 기록하는 단계

를 포함하며,

상기 전압은 오직 상기 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 상기 제1 및 제2 작동 전위, 상기 제1 및 제2 홀드 전위, 및 상기 제1 및 상기 제2 해방 전위 중의 하나 이상이 반대 극성을 가지며, 상기 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는,

디스플레이 기기의 구동 방법.
제28항에 있어서,

상기 제1 홀드 전위는 상기 수직열이 상기 수평열보다 높은 전위에 있도록 양의 극성을 가지며, 상기 제2 홀드 전위는 상기 수평열이 상기 수직열보다 높은 전위에 있도록 음의 극성을 갖는, 디스플레이 기기의 구동 방법.
제28항에 있어서,

상기 δV는 양의 값인, 디스플레이 기기의 구동 방법.
제28항에 있어서,

상기 δV는 음의 값인, 디스플레이 기기의 구동 방법.
제28항에 있어서,

상기 수직열에 인가되는 전압은 2개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택되고, 상기 수평열에 인가되는 전압은 3개의 전압으로 이루어진 세트로부터 선택되며, 상기 3개의 전압으로 이루어진 세트와 상기 2개의 전압으로 이루어진 세트는 하나의 공통 전압을 공유하는, 디스플레이 기기의 구동 방법.
제32항에 있어서,

상기 제1 및 제2 작동 전위, 상기 제1 및 제2 홀드 전위, 및 상기 제1 및 제2 홀드 전위의 각각은 반대 극성이며, 또한 오프셋 전압 δV에 대해 대칭을 이루는, 디스플레이 기기의 구동 방법.
제28항에 있어서,

양의 극성의 전위로 구동될 때의 각각의 MEMS 디스플레이 소자의 광 변조 특성은, 음의 극성의 전위로 구동될 때의 광 변조 특성과 실질적으로 동일한, 디스플레이 기기의 구동 방법.
미소 기전 시스템(MEMS) 디스플레이 기기에 있어서,

이미지 데이터의 행과 열을 디스플레이하며, 우선적인 양의 작동 전위차(preferred positive actuation potential difference) 및 우선적인 음의 작동 전위차와, 우선적인 양의 홀드 전위차(preferred positive hold potential difference) 및 우선적인 음의 홀드 전위차와, 우선적인 해방 전위차(preferred release potential difference)를 포함하는 우선적인 세트의 구동 전위차에 의해 특성이 나타나며, 상기 우선적인 세트의 구동 전위차가 0V로부터 오프셋 δV 만큼의 차이를 갖는 전압에 대해 대칭을 이루는, 디스플레이 수단; 및

제1 및 제2 작동 전위차와, 제1 및 제2 홀드 전위차와, 제1 및 제2 해방 전 위차가 인가되도록 상기 어레이의 각각의 수직열 및 상기 어레이의 각각의 수평열에 전압을 인가함으로써 상기 디스플레이 수단에 이미지 데이터를 기록하는 수단

을 포함하며,

상기 전압은 오직 4개의 상이한 전압 레벨의 세트로부터 선택되며, 상기 제1 및 제2 홀드 전위는 극성이 반대인,

미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제35항에 있어서,

상기 디스플레이 수단은 간섭 변조기로서 구성된 MEMS 소자의 어레이를 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.
제36항에 있어서,

상기 이미지 데이터를 기록하는 수단은 어레이 드라이버 회로를 포함하는, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기.