KR20150094733A - 오프-축 어레인지먼트로 구성되는 광 변조 픽셀들을 갖는 디스플레이 - Google Patents

Abstract

이동 가능한 셔터들을 갖는 복수의 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이가 제공된다. 통상적으로, 셔터 어셈블리들은 행들 및 열들의 그리드로 배열되고, 그리드는 디스플레이의 수평축과 정렬되는 수평축을 갖는다. 셔터 어셈블리는 각각의 셔터의 이동축이 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하게 하도록 그리드 내에서 정렬된다. 특정한 구현들에서, 셔터 어셈블리들은 직사각형 주변 에지를 갖고, 정사각형 주변 에지가 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 배치되게 하도록 그리드에 배열된다. 이는 셔터 어셈블리들을, 그리드 내에서 다이아몬드 레이아웃으로 배열하고, 인접한 열들의 셔터 어셈블리들을 그리드의 공간적 오프셋 행들로 배치할 수 있다. 일부 구현들에서, 이는 디스플레이의 인치 당 픽셀을 증가시키고, 다른 구현들에서, 애퍼처 비를 증가시킨다.

Description

오프-축 어레인지먼트로 구성되는 광 변조 픽셀들을 갖는 디스플레이{DISPLAY WITH LIGHT MODULATING PIXELS ORGANIZED IN OFF-AXIS ARRANGEMENT}

[0001] 분야는 디스플레이들이며, 보다 구체적으로는, 이미지를 형성하기 위해 광을 변조하는 광 변조 픽셀들을 갖는 디스플레이들에 관한 것이다.

[0002] 종래의 DMA(digital microelectromechanical shutter) 디스플레이에서, 복수의 MEMS(microelectromechanical systems) 셔터들은 그리드로 배치된다. 각각의 셔터는 애퍼처(aperture) 위로 또는 이와 멀어지게 이동함으로써 광을 차단 또는 통과시킬 수 있고, 이에 따라 디스플레이에서 픽셀로서 작동한다. 셔터들의 동작은 광을 차단하거나 통과시키도록 셔터들을 이동시키고 그에 따라 디스플레이상에 이미지를 생성하는 디스플레이 제어기에 의해 제어된다.

[0003] 이러한 종래의 설계에서, 셔터들은 셔터, 셔터를 개방 또는 폐쇄하도록 구동하기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 다른 엘리먼트들을 포함하는 어셈블리들로서 형성된다. 이들 어셈블리들은 기판, 통상적으로 유리와 같은 절연 물질 상에 형성된다. 각각의 어셈블리는 정사각형 주변 에지(square peripheral edge) 및 셔터를 갖고 어셈블리의 다른 컴포넌트들은 그 주변 에지의 경계 내에 맞춰진다. 통상적으로 수천 개의 이들 어셈블리들이 행들 및 열들의 2차원 어레이 또는 그리드로 배열되어, 디스플레이를 형성하게 된다.

[0004] 동작에서, 셔터들이 애퍼처 위로 이동하여, 디스플레이의 축들 중 하나와 평행한 축을 따라 이동한다. 애퍼처 위로 포지셔닝될 때, 셔터는, 애퍼처를 통해 통과하여 디스플레이의 표면쪽으로 이동하는 광을 차단한다. 특정한 셔터들에게 개방되고 광을 통과시키도록 지시하고 다른 셔터들에게 광을 차단하도록 폐쇄되게 지시하는 데이터로 이미지를 코딩함으로써, 셔터들의 그리드는 디스플레이 상에 이미지를 재생성할 수 있다.

[0005] 이미지를 생성하고, 특히 선명하게 정의된 이미지(sharply defined image)를 생성하는 디스플레이의 능력은 적어도 부분적으로, 애퍼처 및 디스플레이의 표면을 통해 통과하는 광의 양을 변조하는 각각의 셔터의 능력에 달려있다. 특히, 이미지의 명확성은, 개방된 셔터들이 밝게 되도록 최소의 간섭으로 개방된 셔터들이 광을 통과시킬 때 개선된다. 유사하게, 이미지의 명확성은 또한, 폐쇄된 셔터가 가능한 한 어둡게 되도록 폐쇄된 셔터가 가능한 한 완전히 광을 차단할 때 개선된다. 선명한 이미지들을 생성하는 능력은, 개방된 셔터와 폐쇄된 셔터 간의 밝기의 차이가 클 때 강화된다. 이것은 또한 컬러 이미지를 디스플레이할 때 컬러 순도를 개선하고 컬러 공간(color gamut)을 유지한다.

[0006] 이들 디스플레이들이 상당히 잘 작동하지만, 디스플레이된 이미지의 선명도 및 컬러 순도를 개선하기 위한 필요성이 남아있는데, 특히, 개방된 셔터의 밝기와 폐쇄된 셔터의 밝기 간의 차이를 개선할 필요성이 남아있다.

[0007] 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들은, 다른 것들 중에서도, 이동 가능한 셔터들을 갖는 복수의 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이를 포함한다. 셔터들은 애퍼처를 통해 통과하는 광을 변조하기 위해 그 애퍼처 위로 그리고 그 애퍼처로부터 멀어지게 이동하여, 디스플레이 상에 이미지들을 생성한다. 통상적으로, 셔터 어셈블리들은 행들 및 열들의 그리드로 배열되고, 그리드는 디스플레이의 수평축과 정렬되는 수평축을 갖는다. 셔터들은 애퍼처로부터의 광을 차단 또는 통과시키도록 이동축을 따라 이동한다. 셔터 어셈블리는 이동축이 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하게 하도록 그리드 내에서 정렬된다. 특정한 구현들에서, 셔터 어셈블리들은 직사각형 주변 에지, 통상적으로 정사각형 주변 에지를 갖고, 직사각형 주변 에지가 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 배치되게 하도록 그리드로 배열된다. 이에 따라, 셔터 어셈블리들은 그리드 내에서 다이아몬드 레이아웃으로 배열될 수 있고, 인접한 열들의 셔터 어셈블리들은 그리드의 공간적 오프셋 행들로 배치될 수 있다. 이는, 일부 구현들에서, 디스플레이의 유효 PPI(pixels per inch)를 증가시키고, 일부 구현들에서, 디스플레이의 애퍼처 비를 증가시키는 셔터 어셈블리들의 다이아몬드 레이아웃을 제공한다. 또한, 일부 구현들에서, 이 어레인지먼트(arrangement)는 디스플레이의 오프-축 콘트라스트 비 특성을 개선함으로써 시야각(viewing angle)을 개선한다.

[0008] 셔터 어셈블리들은 논리적 픽셀의 서브-픽셀들로서 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들을 제어하기 위해 복수의 전자기계 셔터 어셈블리들을 논리적으로 그룹핑하는 디스플레이 제어기에 의해 제어될 수 있다. 디스플레이 제어기는 선택적으로 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값을 생성하기 위해. 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 그레이스케일 제어기를 포함할 수 있다. 여전히 또한, 디스플레이 제어기는 픽셀들의 행들 및 열들로부터 형성되는 그리드 내에서 논리적 픽셀의 위치를 변경하기 위해 논리적 픽셀로 그룹핑되는 전자기계 셔터 어셈블리들을 변경할 수 있다. 디스플레이 제어기는 추가로 공간적 그레이스케일을 제공하기 위해 논리적 픽셀에 인접한 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 공간적 그레이스케일 제어기를 포함할 수 있다.

[0009] 보다 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들은, 다른 것들 중에서도, 디스플레이의 수평축에 평행한 수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 배열되는 각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 갖는 복수의 픽셀들을 갖는 디스플레이를 포함한다. 각각의 셔터 어셈블리들은 이동축을 따라 이동 가능한 셔터를 갖고, 셔터 어셈블리는 이동축이 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하게 하도록 그리드 내에서 정렬된다. 통상적으로, 그리드의 인접한 열들의 셔터 어셈블리들은 그리드의 상이한 행들에 배열되도록 공간적으로 오프셋된다. 선택적으로, 인접한 열들에서 셔터 어셈블리들의 중심들은 수평축에 대해 실질적으로 45°의 각도를 따라 정렬된다. 특정한 구현들에서, 셔터 어셈블리는 직사각형 주변 에지를 갖고, 에지의 한 측은 그리드의 수평축에 대해 실질적으로 45° 각도의 각도를 따라 배향된다.

[0010] 특정한 구현들에서, 셔터는 제 1 및 제 2 포지션 간에 이동축을 따라 이동하고, 애퍼처가 셔터를 향해 광을 통과시키기 위해 셔터 부근에 배치되고 제 1 포지션은 애퍼처로부터 셔터를 이격시키고, 제 2 포지션은 셔터를 애퍼처와 정렬한다. 셔터는, 제 2 포지션에 있는 셔터가 애퍼처와 정렬되고 애퍼처를 지나 연장하게 하고 애퍼처의 주변 에지와 오버랩하는 치수들을 가질 수 있고, 셔터는 이동축을 가로지르는 축들과 동일하거나 더 적게 이동축을 따라 애퍼처의 주변 에지와 오버랩한다.

[0011] 선택적으로, 디스플레이는 열의 전자기계 셔터들의 동작을 제어하기 위한 제어 라인을 더 포함하고, 제어 라인은 제 1 및 제 2 열들의 셔터들을 공통 제어 라인에 연결하기 위해 제 1 열의 셔터들에 그리고 제 1 열에 인접한 제 2 열의 셔터들에 연결된다.

[0012] 대안적인 구현들에서, 디스플레이는 열들의 전자기계 셔터들의 동작을 제어하기 위한 공통 제어 라인을 더 포함하고, 제어 라인은 셔터들의 중심 위치들을 통해 연장하는 축과 평행한 축을 따라 셔터들에 연결된다.

[0013] 통상적으로 인접한 열들에서 또는 인접한 행들에서 셔터들의 이동축들이 가로지르게 된다. 일부 구현들에서, 디스플레이는 셔터를 향해 광을 통과시키기 위한 애퍼처를 갖고, 셔터는 제 1 및 제 2 포지션 사이에서 이동축을 따라 그리고 애퍼처에 걸쳐 이동하도록, 이동축에 실질적으로 수직인 주변 에지의 측을 갖는 직사각형 주변 에지를 갖는다.

[0014] 선택적으로, 디스플레이는 복수의 전자기계 셔터 어셈블리들을 논리적으로 그룹핑하고 논리적 픽셀에서 서브-픽셀들로서 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들을 제어하기 위한 디스플레이 제어기를 더 포함한다. 디스플레이 제어기는 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값을 생성하기 위해, 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들의 각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 그레이스케일 제어기를 포함할 수 있다.

[0015] 선택적으로, 디스플레이 제어기는 픽셀들의 행들 및 열들로부터 형성된 어레이 내에서 논리적 픽셀의 위치를 변경하기 위해 논리적 픽셀로 그룹핑할 전자기계 셔터 어셈블리들을 변경한다.

[0016] 또한 선택적으로, 디스플레이 제어기는 공간적 그레이스케일을 제공하기 위해 논리적 픽셀에 인접한 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 공간적 그레이스케일 제어기를 포함한다. 다른 양상에서, 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 디스플레이를 제조하는 방법을 포함하며, 이 방법은 수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 갖는 복수의 픽셀들을 배열하는 단계 ― 각각의 셔터 어셈블리들은 이동축을 따라 이동 가능한 셔터를 가짐 ― ; 및 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하도록 셔터 어셈블리의 셔터의 이동축을 정렬하도록 그리드 내에서 픽셀들을 배열하는 단계를 포함한다.

[0017] 이 방법은 또한 그리드의 상이한 행들에 배열되도록 그리드의 인접한 열들의 셔터 어셈블리들을 공간적으로 오프셋하는 단계를 포함할 수 있다. 픽셀들을 배열하는 단계는 수평축에 대해 실질적으로 45°의 각도를 따라 정렬되도록 인접한 열들의 셔터 어셈블리들의 중심들을 배열하는 단계를 포함한다.

[0018] 이 방법은 또한 제 1 열의 셔터들에 그리고 제 1 열에 인접한 제 2 열의 셔터들에 공통 제어 라인을 연결하는 단계 또는 그리드의 수평축에 수직인 축을 따라 연장하는 공통 제어 라인에 셔터들을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

[0019] 통상적으로, 이 방법은 제 1 포지션과 제 2 포지션 간에 이동축을 따라 이동 가능하게 되도록 셔터를 구성하고 인접한 열들 또는 행들의 셔터들의 이동축들이 가로지르게 되도록 그리드 내에 셔터 어셈블리들을 배열한다.

[0020] 선택적으로, 방법들은 직사각형 주변 에지를 갖는 셔터를 제공하고, 셔터를 향해 광을 통과시키기 위한 애퍼처를 제공하고, 그리고 셔터를 향해 통과되는 광을 실질적으로 차단하기 위해 이동축에 실질적으로 수직으로 그리고 애퍼처에 걸쳐서 이동하도록 주변 에지의 한 측을 배열한다.

[0021] 일부 구현들에서, 이 방법은 그리드의 열들을 따라 일반적으로 연장하는 제어 라인들을 제공하고, 그리고 4개의 인접한 제어 라인들에 의해 정의된 공간 내에서 2개의 셔터 어셈블리들을 배열하도록 셔터 어셈블리의 크기를 선택하고 선택된 애퍼처 비를 달성하도록 셔터 어셈블리의 애퍼처의 크기를 선택한다.

[0022] 다른 양상에서, 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 그레이스케일 이미지(grayscale image)를 디스플레이한다. 방법들은 복수의 전자기계 셔터 어셈블리들을 제공하고; 수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 셔터 어셈블리들을 배열하고 ― 인접한 열들의 셔터 어셈블리들은 수평축에 대한 각도를 따라 인접한 열들의 셔터 어셈블리들의 중심들을 정렬하도록 오프셋됨 ― ; 복수의 셔터 어셈블리들을 논리적으로 그룹핑하고; 그리고 그레이스케일 조명을 생성하기 위해 논리적 픽셀의 서브-픽셀들로서 그룹핑된 셔터 어셈블리들을 제어할 수 있다.

[0023] 이 방법은 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값을 수신하고, 그리고 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값에 따라 논리적 픽셀 내에서 셔터 어셈블리들의 각각의 셔터 어셈블리를 별개로 제어하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 선택적으로 픽셀들의 행들 및 열들로부터 형성되는 어레이 내의 논리적 픽셀의 위치를 변경하기 위해 논리적 픽셀로 그룹핑되는 셔터 어셈블리들을 변경할 수 있고, 이미지에서 디터링된 그레이스케일(dithered grayscale)을 제공하기 위해 상기 논리적 픽셀에 인접한 전자기계 셔터들을 별개로 제어할 수 있다.

[0024] 이들 및 다른 구현들은 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들에 의해 제공될 수 있으며, 제한으로서 취급되지 않는 특정한 예시들이 보다 상세히 설명될 것이다.

[0025] 위의 논의는 하기의 도면들을 참조하여 하기의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.

[0026] 도 1a는 예시적인 디스플레이 장치의 등축도이다.
[0027] 도 1b는 도 1a의 디스플레이 장치의 블록도이다.
[0028] 도 2는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 내에 포함하기에 적합한 예시적인 셔터-기반 광 변조기의 사시도이다.
[0029] 도 3a는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이에 포함된 광 변조기들을 제어하기에 적합한 제어 매트릭스의 개략도이다.
[0030] 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 어레이의 사시도이다.
[0031] 도 4a 및 도 4b는 각각 개방 및 폐쇄 상태들에서 듀얼-액추에이팅 셔터 어셈블리의 평면도들이다.
[0032] 도 5는 셔터-기반 디스플레이 장치의 단면도이다.
[0033] 도 6a 및 도 6b는 복수의 광 변조기 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들이다.
[0034] 도 7a 및 도 7b는 각각 셔터-기반 디스플레이의 평면도 및 단면도이다.
[0035] 도 8은 애퍼처로부터 멀어지게 이동된 셔터 및 애퍼처 상에서 이동된 셔터의 평면도를 도시한다.
[0036] 도 9는 회전된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이의 평면도를 도시한다.
[0037] 도 10은 회전된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이의 대안적 구현을 도시한다.
[0038] 도 11은 논리적 픽셀로서 그룹핑되는 복수의 셔터 어셈블리들을 도시한다.
[0039] 도 12는 디스플레이에 정렬된 셔터 어셈블리를 갖는 디스플레이와 디스플레이에 대해 회전된 셔터 어셈블리를 갖는 디스플레이 간의 상대적 픽셀 피치를 도시한다.
[0040] 도 13은 유사한 라인 밀도들 및 상이한 애퍼처 비들을 갖는 2개의 어레이들을 도시한다.
[0041] 도 14는 상이한 크기들의 셔터 어셈블리들을 갖는 셔터 어셈블리들의 어레이의 평면도이다.

[0042] 본 출원의 전반적인 이해를 제공하기 위해, 이미지를 디스플레이하기 위한 장치 및 방법들 및, 특히 어레이로 배열된 복수의 셔터들(여기서 셔터들의 적어도 일부는 디스플레이의 주변 에지들을 포함하는 디스플레이들에 대해 비스듬히(at an angle) 연장하는 축을 따라 이동하도록 정렬됨)을 포함하는 디스플레이를 포함하는 특정한 예시적인 구현들이 이제 설명될 것이다. 일부 구현들에서, 셔터들은 다이아몬드 레이아웃으로 배열된다.

[0043] 본 개시에서 설명되는 청구 대상의 특정한 구현들은 하기의 잠재적인 이점들 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 개시된 시스템들 및 방법들은, 일부 구현들에서, 다른 것들 중에서도, 디스플레이의 에지를 횡단하는 시야 방향(viewing direction)들을 따라 개선된 성능을 갖는 디스플레이를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 본 명세서에서 개시된 시스템들 및 방법들은 셔터들의 개방 및 폐쇄로부터 발생하는 노이즈를 감소시킬 수 있다. 또 다른 이점들이 당업자들에게 자명하게 될 것이다.

[0044] 그러나, 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 다뤄지는 애플리케이션에 대해 적절하게 적응 및 변형될 수 있고, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들은 다른 적합한 애플리케이션들에서 이용될 수 있으며, 이러한 다른 부가들 및 변형들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않을 것이라는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

[0045] 도 1a는 예시적인 디스플레이 장치의 등축도이다. 특히, 도 1a는 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 개략도를 제공한다. 디스플레이 장치(100)는 행들 및 열들로 배열된 복수의 광 변조기들(102a-102d)(일반적으로, "광 변조기들(102)")을 포함한다. 디스플레이 장치(100)에서, 광 변조기들(102a 및 102d)은 광이 통과하도록 허용하는 개방 상태에 있다. 광 변조기들(102b 및 102c)은 광의 통과를 차단하는 폐쇄 상태에 있다. 광 변조기들(102a-102d)의 상태들을 선택적으로 세팅함으로써, 디스플레이 장치(100)는, 램프 또는 램프들(105)에 의해 조명되는 경우, 백릿(backlit) 디스플레이에 대한 이미지(104)를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 장치의 전방으로부터 발생되는 주변광의 반사에 의해 이미지를 형성할 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 디스플레이의 전방에 포지셔닝되는 램프 또는 램프들로부터의 광의 반사에 의해, 즉, 전방 광의 사용에 의해 이미지를 형성할 수 있다. 폐쇄 및 개방 상태들 중 하나에서, 광 변조기(102)는 제한이 아닌 예를 들면, 광을 차단, 반사, 흡수, 필터링, 편광, 굴절 또는 그렇지 않고 광의 특성 또는 경로를 변경함으로써 광학 경로에서 광에 간섭한다.

[0046] 디스플레이 장치(100)에서, 각각의 광 변조기(102)는 이미지(104) 내의 픽셀(106)에 대응한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104) 내에 픽셀(106)을 형성하기 위해 복수의 광 변조기들(102)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 3가지 컬러-특정 광 변조기들(102)을 포함할 수 있다. 특정 픽셀(106)에 대응하는 컬러-특정 광 변조기들(102) 중 하나 또는 그 초과를 선택적으로 개방함으로써, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104) 내에 컬러 픽셀(106)을 생성할 수 있다. 이들 컬러-특정 광 변조기(102)를 이용하는 이 구현에서, 이미지(104) 내의 픽셀(106)은 컬러 픽셀(106)의 3가지 컬러들을 생성하는 3개의 광 변조기들(102)과 연관되는 3개의 픽셀들(106)을 포함할 것이다. 다른 예에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)에서 그레이스케일을 제공하기 위해 픽셀(106) 당 둘 또는 그 초과의 광 변조기들(102)을 포함한다. 이미지에 대해, "픽셀"은 이미지의 해상도에 의해 정의된 가장 작은 화상 엘리먼트에 대응한다. 디스플레이 장치(100)의 구조적 컴포넌트들에 대해, 용어 "픽셀"은 이미지의 단일 픽셀을 형성하는 광을 변조하기 위해 이용되는 결합된 기계 및 전기 컴포넌트들을 지칭한다.

[0047] 디스플레이 장치(100)는, 그것이 이미징 광학계(imaging optics)를 요구하지 않는다는 점에서, 직시형 디스플레이(direct-view display)이다. 사용자들은 디스플레이 장치(100)를 직접 바라봄으로써 이미지를 본다. 대안적인 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 프로젝션 디스플레이 내에 통합된다. 이러한 구현들에서, 디스플레이는 스크린 상에 또는 벽 상에 광을 프로젝팅함으로써 이미지를 형성한다.

[0048] 직시형 디스플레이들은 투과성 또는 반사성 모드 중 어느 하나에서 동작할 수 있다. 투과성 디스플레이에서, 광 변조기들은 디스플레이 뒤에 포지셔닝된 램프 또는 램프들로부터 발생하는 광을 필터링하거나 선택적으로 차단한다. 램프들로부터의 광은 광 가이드 또는 "백라이트" 내로 선택적으로 입사된다. 투과성 직시형 디스플레이 구현들은 종종 투명한 또는 유리 기판 상에 구축되어, 광 변조기들을 포함하는 하나의 기판이 백라이트의 최상부 상에 바로 포지셔닝되는 샌드위치 어셈블리 배열을 용이하게 한다. 일부 투과성 디스플레이 구현들에서, 컬러-특정 광 변조기는 각각의 광 변조기(102)에 컬러 필터 물질을 연관시킴으로써 생성된다. 다른 투과형 디스플레이 구현들에서, 컬러들은, 상이한 원색들을 갖는 램프들의 조명을 교번함으로써 필드 순차 컬러 방법을 이용하여 아래에 설명된 바와 같이 생성될 수 있다.

[0049] 각각의 광 변조기(102)는 셔터(108) 및 애퍼처(109)를 포함한다. 이미지(104) 내의 픽셀(106)을 조명하기 위해, 셔터(108)는, 셔터(108)가 광으로 하여금 애퍼처(109)를 통과하여 뷰어를 향하게 허용하도록 포지셔닝된다. 픽셀(106)을 미조명 상태(unlit)로 유지하기 위해, 셔터(108)는, 셔터(108)가 애퍼처(109)를 통한 광의 통과를 차단하도록 포지셔닝된다. 애퍼처(109)는 반사 또는 광 흡수 물질을 통해 패터닝된 개구에 의해 정의된다.

[0050] 디스플레이 장치는 또한 기판에, 그리고 셔터들의 이동을 제어하기 위해 광 변조기들에 연결된 제어 매트릭스를 포함한다. 제어 매트릭스는, 픽셀들의 행 당 적어도 하나의 기록-인에이블 상호연결부(110)(또한, "스캔-라인 상호연결부"로서 지칭됨), 픽셀들의 각각의 열에 대한 하나의 데이터 상호연결부(112), 및 모든 픽셀들에, 또는 적어도 디스플레이 장치(100) 내의 다수의 열들 및 다수의 행들 모두로부터의 픽셀들에 공통 전압을 제공하는 하나의 공통 상호연결부(114)를 포함하는 일련의 전기적 상호연결부들(예를 들어, 상호연결부들(110, 112 및 114))을 포함한다. 적절한 전압("기록-인에이블 전압, V_WE")의 인가에 응답하여, 픽셀들의 주어진 행에 대한 기록-인에이블 상호연결부(110)는 새로운 셔터 이동 명령들을 수용하도록 행 내의 픽셀들을 준비시킨다. 데이터 상호연결부들(112)은 데이터 전압 펄스들의 형태로 새로운 이동 명령들을 통신한다. 데이터 상호연결부들(112)에 인가된 데이터 전압 펄스들은, 일부 구현들에서, 셔터들의 정전식 이동에 직접 기여한다. 다른 구현들에서, 데이터 전압 펄스들은 스위치들, 예를 들어, 통상적으로 데이터 전압들보다 크기에 있어서 더 큰 별개의 액추에이션 전압들의 광 변조기들(102)로의 인가를 제어하는 트랜지스터들 또는 다른 비선형 회로 엘리먼트들을 제어한다. 이들 액추에이션 전압들의 인가는 이후 셔터들(108)의 정전식 구동 이동을 초래하여, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 셔터들(108)을 이동시킨다. 특정한 구현들에서, 이는 개방 포지션으로부터 폐쇄 포지션으로 셔터(108)를 이동시킨다. 그러나 다른 구현들에서, 액추에이션 전압은 개방과 폐쇄 간의 중간인, 제 1 포지션와 제 2 포지션 사이에서 셔터를 구동할 수 있다.

[0051] 도 1b는 도 1a의 디스플레이 장치의 블록도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 위에서 설명된 디스플레이 장치(100)의 엘리먼트들 외에도, 블록도(150)에서 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 복수의 스캔 드라이버들(152)(또한 "기록 인에이블 전압원들"로서 지칭됨), 및 복수의 데이터 드라이버들(154)(또한 "데이터 전압원들"로서 지칭됨)을 포함한다. 스캔 드라이버들(152)은 기록 인에이블 전압들을 스캔-라인 상호연결부들(110)에 인가한다. 데이터 드라이버들(154)은 데이터 전압들을 데이터 상호연결부들(112)에 인가한다. 디스플레이 장치의 일부 구현들에서, 데이터 드라이버들(154)은, 특히 이미지(104)의 그레이스케일이 아날로그 방식으로 유도될 경우, 광 변조기들에 아날로그 데이터 전압들을 제공하도록 구성된다. 아날로그 동작에서, 광 변조기들(102)은, 중간 전압들의 범위가 데이터 상호연결부들(112)을 통해 인가될 때, 셔터들(108)에서 중간 개방 상태들의 범위, 및 그로 인해 이미지(104)에서 중간 조명 상태들 또는 그레이스케일들의 범위가 초래되도록 설계된다.

[0052] 다른 경우들에서, 데이터 드라이버들(154)은 2, 3, 또는 4 디지털 전압 레벨들의 감소된 세트만을 제어 매트릭스에 인가하도록 구성된다. 이들 전압 레벨들은, 디지털 방식으로, 셔터들(108)의 각각에 대한 개방 상태 또는 폐쇄 상태 중 어느 하나를 세팅한다.

[0053] 스캔 드라이버들(152) 및 데이터 드라이버들(154)은 디지털 제어기 회로(156)("제어기(156)"로서 또한 지칭됨)에 연결된다. 제어기(156)는 디스플레이(100)의 공간적 어드레싱 및 그레이스케일 능력들에 적절한 디지털 이미지 포맷으로 인입하는 이미지 신호(157)를 프로세싱하는 입력 프로세싱 모듈(158)을 포함한다. 각각의 이미지의 픽셀 위치 및 그레이스케일 데이터는 필요에 따라 데이터 드라이버들(154)에 데이터가 공급될 수 있도록 프레임 버퍼(159)에 저장된다. 데이터는 대부분 직렬 방식으로 데이터 드라이버들(154)에 송신되고 행들에 의해 그리고 이미지 프레임들에 의해 그룹핑된 미리 결정된 시퀀스들로 구성된다. 데이터 드라이버들(154)은 직렬-병렬 데이터 변환기들, 레벨 시프팅, 및 일부 애플리케이션들의 경우 디지털-아날로그 전압 변환기들을 포함할 수 있다.

[0054] 디스플레이 장치(100)는 선택적으로, 공통 전압원들로 또한 지칭되는 공통 드라이버들(153)의 세트를 포함한다. 일부 구현들에서, 공통 드라이버들(153)은, 예를 들어, 일련의 공통 상호연결부들(114)에 전압을 공급함으로써, 광 변조기들(103)의 어레이 내의 모든 광 변조기들에 DC 공통 전위를 제공한다. 다른 구현들에서, 공통 드라이버들(153)은 제어기(156)로부터의 커맨드들에 따라, 광 변조기들(103)의 어레이에 전압 펄스들 또는 신호들, 예를 들어, 어레이(103)의 다수의 행들 및 열들 내의 모든 광 변조기들의 동시적 액추에이션(actuation)을 구동 및/또는 개시할 수 있는 글로벌 액추에이션 펄스들을 발행한다.

[0055] 상이한 디스플레이 기능들을 위한 드라이버들(예를 들어, 스캔 드라이버들(152), 데이터 드라이버들(154) 및 공통 드라이버들(153))은 제어기(156)의 타이밍-제어 모듈(160)에 의해 시간 동기화된다. 모듈(160)로부터의 타이밍 커맨드들은 램프 드라이버들(168)을 통한 적색, 녹색 및 청색 및 백색 램프들(각각 162, 164, 166 및 167)의 조명, 픽셀들(103)의 어레이 내의 특정 행들의 기록-인에이블 및 시퀀싱, 데이터 드라이버들(154)로부터의 전압들의 출력, 및 광 변조기 액추에이션을 제공하는 전압들의 출력을 조정한다.

[0056]제어기(156)는 어레이(103)의 셔터들(108) 각각이 새로운 이미지(104)에 대해 적합한 조명 레벨들로 리셋될 수 있게 하는 시퀀싱 또는 어드레싱(addressing) 방식을 결정한다. 새로운 이미지들(104)이 주기적 간격들로 세팅될 수 있다. 예를 들어, 비디오 디스플레이들에 대해, 비디오의 컬러 이미지들(104) 또는 프레임들은 10 내지 300 헤르츠(Hz)를 범위의 주파수들에서 리프레시된다. 일부 구현들에서, 이미지 프레임의 어레이(103)로의 세팅은, 교번적인 이미지 프레임들이 적색, 녹색 및 청색과 같은 교번적인 일련의 컬러들로 조명되도록, 램프들(162, 164 및 166)의 조명과 동기화된다. 각각의 개별 컬러에 대한 이미지 프레임들은 컬러 서브프레임으로 지칭된다. 필드 순차적 컬러 방법으로 지칭되는 이 방법에서, 컬러 서브프레임들이 20Hz를 초과하는 주파수들에서 교번되는 경우, 사람의 뇌는, 교번하는 프레임 이미지들을, 광범위하고 연속적인 범위의 컬러들을 갖는 이미지의 인지로 평균화할 것이다. 대안적인 구현들에서, 원색들을 이용하는 4개 이상의 램프들이, 적색, 녹색 및 청색이 아닌 원색들을 사용하는 디스플레이 장치(100)에서 사용될 수 있다.

[0057] 디스플레이 장치(100)가 개방 및 폐쇄 상태들 간에 셔터들(108)의 디지털 스위칭을 위해 설계되는 일부 구현들에서, 제어기(156)는 적절한 그레이스케일을 갖는 이미지들(104)을 생성하도록 이미지 프레임들 간에 시간 간격들 및/또는 어드레싱 시퀀스를 결정한다. 셔터(108)가 특정한 프레임에서 개방되는 시간의 양을 제어함으로써 다양한 레벨들의 그레이스케일을 생성하는 프로세스는 시분할 그레이스케일로서 지칭된다. 시분할 그레이스케일의 일부 구현들에서, 제어기(156)는 그 픽셀에서 요구되는 조명 레벨 또는 그레이스케일에 따라 셔터(108)가 개방 상태로 유지되도록 허용되는 각각의 프레임 내의 시간의 단편 또는 시간 주기를 결정한다. 다른 구현들에서, 각각의 이미지 프레임에 대해, 제어기(156)는 어레이(103)의 다수의 행들 및 열들에서 복수의 서브-프레임 이미지들을 세팅하고, 제어기는 그레이스케일 값 또는 그레이스케일에 대한 코딩된 워드 내에서 이용되는 유의값(significance value)에 비례하여 각각의 서브-프레임 이미지가 조명되는 지속기간을 변경한다. 예를 들어, 일련의 서브-프레임 이미지들에 대한 조명 시간들은 이진 코딩 시리즈들(1,2,4,8...)에 비례하여 변동될 수 있다. 어레이(103) 내의 각각의 픽셀에 대한 셔터들(108)은 이어서 그레이 레벨에 대한 픽셀의 이진 코딩된 워드 내의 대응하는 포지션의 값에 따라 서브-프레임 이미지 내에서 개방 또는 폐쇄 상태로 세팅된다.

[0058] 다른 구현들에서, 제어기(156)는 특정한 서브-프레임 이미지에 대해 요구되는 그레이스케일 값에 비례하여 램프들(162, 164 및 166)로부터의 광의 세기를 변경한다. 다수의 하이브리드 기법들이 또한 셔터들(108)의 어레이로부터 그레이스케일 및 컬러들을 형성하기 위해 이용 가능하다. 예를 들어, 위에서 설명된 시분할 기법들은 픽셀 당 다수의 셔터들(108)의 이용과 결합될 수 있거나, 또는 특정한 서브-프레임 이미지에 대한 그레이스케일 값이 서브-프레임 타이밍 및 램프 세기 둘 다의 결합을 통해 설정될 수 있다.

[0059] 일부 구현들에서, 이미지 상태(104)에 대한 데이터는, 스캔 라인들로서 또한 지칭되는 개별 행들의 순차적 어드레싱에 의해 변조기 어레이(103)에 제어기(156)에 의해 로딩된다. 시퀀스에서의 각각의 행 또는 스캔 라인에 대해, 스캔 드라이버(152)는 어레이(103)의 그 행에 대한 기록 인에이블 상호연결부(110)에 기록 인에이블 전압을 인가하고, 후속적으로 데이터 드라이버(154)가 선택된 행 내의 각각의 열에 대해, 원하는 셔터 상태들에 대응하는 데이터 전압들을 공급한다. 이러한 프로세스는 데이터가 어레이 내의 모든 행들에 대해 로딩될 때까지 반복된다. 일부 구현들에서, 데이터 로딩을 위한 선택된 행들의 시퀀스는 선형적이며, 어레이 내에서 위에서 아래로 진행한다. 다른 구현들에서, 선택된 행들의 시퀀스는, 시각적 아티팩트들을 최소화하기 위해, 의사-랜덤화된다. 다른 구현들에서, 시퀀싱은 블록들에 의해 조직되는데, 여기서, 한 블록에 대해, 이미지 상태(104)의 오직 특정 부분(fraction)에 대해서만 데이터가, 예를 들어, 순차적으로 어레이의 매 5번째 행만을 어드레싱함으로써, 어레이에 로딩된다.

[0060] 일부 구현들에서, 이미지 데이터를 어레이(103)로의 로딩을 위한 프로세스는 셔터들(108)을 액추에이팅하는 프로세스로부터 시간적으로 분리된다. 이들 구현들에서, 변조기 어레이(103)는 어레이(103) 내의 각각의 픽셀에 대한 데이터 메모리 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 제어 매트릭스는 메모리 엘리먼트들 내에 저장된 데이터에 따라 셔터들(108)의 동시적 액추에이션을 개시하기 위해, 공통 드라이버(153)로부터, 트리거 신호들을 전달하기 위한 글로벌 액추에이션 상호연결부를 포함할 수 있다. 대부분이 미국 특허 출원 번호 제11/643,042호에서 설명되는 다양한 어드레싱 시퀀스들이 타이밍 제어 모듈(160)에 의해 조절될 수 있다.

[0061] 대안적인 구현들에서, 픽셀들의 어레이(103) 및 픽셀들을 제어하는 제어 매트릭스는 직사각형 행들 및 열들 이외의 다른 구성들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 픽셀들은 육각형 어레이들 또는 곡선형(curvilinear) 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 일반적으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 스캔-라인은 기록-인에이블 상호연결부를 공유하는 임의의 복수의 픽셀들을 지칭할 것이다.

[0062] 디스플레이(100)는 타이밍 제어 모듈(160), 프레임 버퍼(159), 스캔 드라이버들(152), 데이터 드라이버들(154), 공통 드라이버들(153) 및 램프 드라이버들(168)을 포함하는 복수의 기능적 블록들을 포함한다. 각각의 블록은 구별 가능한 하드웨어 회로 및/또는 실행 가능한 코드의 모듈 중 어느 하나를 표현하는 것으로 이해될 수 있다. 일부 구현들에서, 기능적 블록들은 회로 보드들 및/또는 케이블들에 의해 서로 연결되는 특유한 칩들 또는 회로들로서 제공된다. 대안적으로, 이들 회로들 대부분은 유리 또는 플라스틱의 동일 기판 상에서 픽셀 어레이(103)와 함께 제조될 수 있다. 다른 구현들에서, 블록도(150)로부터의 다수의 회로들, 드라이버들, 프로세서들 및/또는 제어 기능들은, 추후에 픽셀 어레이(103)를 홀딩하는 투명 기판에 직접 본딩되는 단일 실리콘 칩 내에 함께 통합될 수 있다.

[0063] 제어기(156)는 제어기(156) 내에 구현되는 어드레싱, 컬러 및/또는 그레이스케일 알고리즘들이 특정한 애플리케이션들의 필요에 따라 변경될 수 있는 프로그래밍 링크(180)를 포함한다. 일부 구현들에서, 프로그래밍 링크(180)는 주변 광 또는 온도 센서들과 같은 환경 센서들로부터 정보를 전달하여서, 제어기(156)는 환경 조건들에 대응하게 이미징 모드들 또는 백라이트 전력을 조정할 수 있게 된다. 제어기(156)는 또한 램프들은 물론 광 변조기 액추에이션을 위해 필요한 전력을 제공하는 전력 공급 입력(182)을 포함한다. 필요한 경우, 드라이버들(152, 153, 154, 및/또는 168)은 182에서, 램프들(162, 164, 166 및 167)과 같은 램프들의 조명 또는 셔터들(108)의 액추에이션에 충분한 다양한 전압들로 입력 전압을 변압하기 위한 DC-DC 변환기들을 포함하거나 이와 연관될 수 있다.

[0064] 도 2는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)로의 통합에 적합한 예시적인 셔터-기반 광 변조기(200)의 사시도이다. 셔터-기반 광 변조기(200)(셔터 어셈블리(200)로서 또한 지칭됨)는 액추에이터(204)에 커플링된 셔터(202)를 포함한다. 액추에이터(204)는 미국 특허 제7,271,945호에서 설명된 바와 같이, 2개의 별개의 컴플라이언트 전극 빔 액추에이터들(205)("액추에이터들(205)")로 형성된다. 셔터(202)는 한 측 상에서 액추에이터들(205)에 커플링한다. 액추에이터들(205)은 표면(203)에 실질적으로 평행한 이동 평면에서 셔터(202)를 표면(203) 위에서 횡으로 이동시킨다. 셔터(202)의 대향하는 측은 액추에이터(204)에 의해 가해진 힘들에 대항하는 복원력을 제공하는 스프링(207)에 커플링한다.

[0065] 각각의 액추에이터(205)는 셔터(202)를 로드 앵커(208)에 연결시키는 컴플라이언트 로드 빔(206)을 포함한다. 로드 앵커(208)는 컴플라이언트 로드 빔들(206)과 함께 기계적 지지대들로서 역할을 하여, 셔터(202)가 표면(203)에 근접하게 떠 있도록 유지한다. 로드 앵커들(208)은 컴플라이언트 로드 빔들(206) 및 셔터(202)를 표면(203)에 물리적으로 연결시키고, 로드 빔들(206)을 바이어스 전압, 일부 경우들에서는 접지에 전기적으로 연결시킨다.

[0066] 각각의 액추에이터(205)는 또한 각각의 로드 빔(206)에 인접하게 포지셔닝되는 컴플라이언트 구동 빔들(216)을 포함한다. 구동 빔들(216)은 하나의 종단에서 구동 빔들(216) 사이에 공유되는 구동 빔 앵커(218)에 커플링한다. 각각의 구동 빔(216)의 다른 종단은 자유롭게 이동한다. 각각의 구동 빔(216)은, 각각의 구동 빔(216)이 로드 빔(206)의 앵커링된 종단 및 구동 빔(216)의 자유 종단 근처의 로드 빔(206)에 가장 근접하도록 구부러진다.

[0067] 표면(203)은 광의 통과를 허락하기 위한 하나 또는 그 초과의 애퍼처들(211)을 포함한다. 셔터 어셈블리(200)가 예를 들어, 실리콘으로 이루어진 불투명한 기판 상에 형성되는 경우, 표면(203)은 기판의 표면이고, 애퍼처(211)는 기판을 통하는 홀들의 어레이를 에칭함으로써 형성된다. 셔터 어셈블리(200)가 예를 들어, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 투명한 기판 상에 형성되는 경우, 표면(203)은 기판 상에 증착되는 광 차단 층의 표면이고, 애퍼처들은 홀들의 어레이(211)를 표면(203)에 에칭함으로써 형성된다. 애퍼처(211)는 형상이 일반적으로, 원, 타원, 다각형, 사문형 또는 불규칙적일 수 있다.

[0068] 동작 시에, 광 변조기(200)를 포함하는 디스플레이 장치는 전기 전위를 구동 빔 앵커(218)를 통해 구동 빔들(216)에 인가한다. 제 2 전기 전위는 로드 빔들(206)에 인가될 수 있다. 구동 빔(216) 및 로드 빔들(206) 사이의 결과적인 전위차는 로드 빔들(206)의 앵커링된 종단들을 향해 구동 빔들(216)의 자유 종단들을 끌어당기고, 구동 빔들(216)의 앵커링된 종단들을 향해 로드 빔들(206)의 셔터 종단들을 끌어당기고, 이에 의해 구동 앵커(218)를 향해 횡으로 셔터(202)를 구동시킨다. 컴플라이언트 멤버들(206)은 스프링들로서 동작하고, 따라서, 빔들(206 및 216) 양단의 전압이 제거될 때, 로드 빔들(206)은 셔터(202)를 다시 셔터(202)의 초기 포지션으로 밀어서, 로드 빔들(206)에 축적된 응력을 해제시킨다.

[0069] 탄성 셔터 어셈블리로서 또한 지칭되는 셔터 어셈블리(200)는 전압이 제거된 이후 셔터를 그의 휴면 또는 완화된 포지션으로 리턴시키기 위해 스프링과 같은 수동 복원력을 포함한다. 다수의 탄성 복원 매커니즘들 및 다양한 정전기 커플링들은 정전기 액추에이터들 내에 또는 이와 함께 설계될 수 있으며, 셔터 어셈블리(200)에서 예시되는 컴플라이언트 빔들(compliant beams)은 단지 일 예이다. 예를 들어, 상당히 비-선형적인 전압-변위 응답(highly non-linear voltage-displacement response)이 제공될 수 있으며, 이는 "개방" 대 "폐쇄" 동작 상태들 간에 갑작스러운 천이를 촉진(favor)하며, 다수의 경우들에서, 셔터 어셈블리에 대한 쌍안정 또는 히스테리시스 동작 특성을 제공한다. 다른 정전기 액추에이터들은 아날로그 그레이스케일 동작을 위해 이용될 수 있는 바와 같이, 보다 증분적 전압-변위 응답 및 상당히 감소된 히스테리시스를 갖도록 설계될 수 있다.

[0070] 탄성 셔터 어셈블리 내의 액추에이터(205)는 폐쇄 또는 액추에이팅된 포지션과 완화된 포지션 사이에서 동작한다고 한다. 그러나 설계자는 액추에이터(205)가 그의 완화된 포지션에 있을 때마다, 셔터 어셈블리(200)가 "개방" 상태에서, 즉 광을 통과하도록, 또는 "폐쇄" 상태에서, 즉 광을 차단하도록 애퍼처들(211)을 배치하게 선택할 수 있다. 예시 목적들을 위해, 본 명세서에서 설명된 탄성 셔터 어셈블리들은 이하, 그의 완화된 상태에서 개방되도록 설계된다고 가정된다.

[0071] 다수의 경우들에서, "개방" 및 "폐쇄" 액추에이터들의 듀얼 세트는 셔터 어셈블리의 부분으로서 제공될 수 있어서, 제어 전자기기들은 개방 및 폐쇄 상태들 각각으로 셔터들을 정전기적으로 구동할 수 있게 된다.

[0072] 디스플레이 장치(100)는, 대안적인 구현들에서, 위에서 설명된 셔터 어셈블리(200)와 같은 횡단식 셔터-기반 광 변조기들 이외의 다른 광 변조기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 구현은 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 대안적인 구현으로의 통합에 적합한 회전식 액추에이터 셔터-기반 광 변조기들(rolling actuator shutter-based light modulator)(220)을 포함할 수 있다. 회전식 액추에이터-기반 광 변조기는 고정된 전극과 대향하여 배치되고 특정한 방향으로 이동하도록 바이어싱되는 이동 가능한 전극을 포함하여 전계의 인가 시에 셔터가 생성된다. 또 다른 MEMS 광 변조기들이 알려져 있고, 본 명세서에서 설명되는 구현들로 유용하게 통합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

[0073] 유사하게, 다른 타입들의 셔터 제어 시스템들이 본 명세서에서 설명된 디스플레이로 실현될 수 있고 다양한 방법들은 적절한 그레이스케일을 가지는 이미지들, 많은 경우들에서는 동영상들을 생성하기 위해 제어 매트릭스를 통해 셔터들의 어레이를 제어하는데 이용될 수 있다. 일부 경우들에서, 제어는 디스플레이의 주변부 상의 드라이버 회로들에 연결된 행 및 열 상호연결부들의 수동 매트릭스 어레이에 의해 달성된다. 다른 경우들에서 디스플레이의 속도, 그레이스케일 및/또는 전력 손실 성능을 개선하기 위해 어레이의 각각의 픽셀(소위 능동 매트릭스) 내에 스위칭 및/또는 데이터 저장 엘리먼트들을 포함하는 것이 적합하다. 이들 제어 시스템들 중 임의의 것은 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들과 함께 이용될 수 있다.

[0074] 도 3a는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)에 포함된 광 변조기들을 제어하기 위해 적합한 하나의 제어 매트릭스(300)의 예시적인 개략도이다. 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스(300)에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 어레이(320)의 사시도이다. 제어 매트릭스(300)는 픽셀들의 어레이(320)("어레이(320)")를 어드레싱할 수 있다. 각각의 픽셀(301)은 액추에이터(303)에 의해 제어되는, 도 2a의 셔터 어셈블리(200)와 같은 탄성 셔터 어셈블리(302)를 포함한다. 각각의 픽셀은 또한 애퍼처들(324)을 포함하는 애퍼처층(322)을 포함한다.

[0075] 제어 매트릭스(300)는 셔터 어셈블리들(302)이 형성된 기판(304)의 표면 상에 확산된 또는 박막 증착된 전기 회로로서 제작될 수 있다. 제어 매트릭스(300)는 제어 매트릭스(300) 내의 픽셀들(301)의 각각의 행에 대한 스캔 라인 상호연결부(306) 및 제어 매트릭스(300) 내의 픽셀들(301)의 각각의 열에 대한 데이터 상호연결부(308)를 포함할 수 있다. 각각의 스캔 라인 상호연결부(306)는 픽셀들(301)의 대응하는 행의 기록-인에이블 전압원(307)을 전기적으로 픽셀들(301)에 연결시킨다. 각각의 데이터 상호연결부(308)는 픽셀들(301)의 대응하는 열의 픽셀들(301)에 데이터 전압원(309)("V_d 소스")을 전기적으로 연결시킨다. 제어 매트릭스(300)에서, 데이터 전압 V_d는 셔터 어셈블리들(302)의 액추에이션을 위해 필수적인 에너지의 대부분을 제공한다. 따라서, 데이터 전압원(309)은 또한 액추에이션 전압원으로서의 역할을 한다.

[0076] 도 3a 및 3b를 참조하면, 픽셀들의 어레이(320) 내의 각각의 픽셀(301)에 대해 또는 각각의 셔터 어셈블리(302)에 대해, 제어 매트릭스(300)는 트랜지스터(310) 및 커패시터(312)를 포함한다. 각각의 트랜지스터(310)의 게이트는, 픽셀(301)이 로케이팅되는 어레이(320) 내의 행의 스캔 라인 상호연결부(306)에 전기적으로 연결된다. 각각의 트랜지스터의 소스(310)는 그것의 대응하는 데이터 상호연결부(308)에 전기적으로 연결된다. 각각의 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터들(303)은 2개의 전극들을 포함한다. 각각의 트랜지스터(310)의 드레인은 대응하는 커패시터(312)의 하나의 전극에, 그리고 대응하는 액추에이터(303)의 전극들 중 하나에 병렬로 전기적으로 연결된다. 셔터 어셈블리(302) 내의 액추에이터(303)의 다른 전극 및 커패시터(312)의 다른 전극은 공통 또는 접지 전위에 연결된다. 대안적인 구현들에서, 트랜지스터들(310)은 반도체 다이오드들 및/또는 금속-절연체-금속 샌드위치 타입 스위칭 엘리먼트들로 대체될 수 있다.

[0077] 동작 시에, 이미지를 형성하기 위해, 제어 매트릭스(300)는 V_we를 각각의 스캔-라인 상호연결부(306)에 차례로 인가함으로써 순차적으로 어레이(320) 내의 각각의 행을 기록-인에이블시킨다. 기록-인에이블된 행에 대해, 행 내의 픽셀들(301)의 트랜지스터들(310)의 게이트들로의 V_we의 인가는 트랜지스터들(310)을 통해 데이터 상호연결부들(308)을 통과하는 전류의 흐름이 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터(303)에 전위를 인가하도록 허용한다. 행이 기록-인에이블되는 동안, 데이터 전압들 V_d은 데이터 상호연결부들(308)에 선택적으로 인가된다. 아날로그 그레이스케일을 제공하는 구현들에서, 각각의 데이터 상호연결부(308)에 인가된 데이터 전압은 기록-인에이블된 스캔-라인 상호연결부(306)와 데이터 상호연결부(308)의 교차점에 로케이팅되는 픽셀(301)의 원하는 밝기에 관련하여 달라진다. 디지털 제어 방식들을 제공하는 구현들에서, 데이터 전압은 비교적 낮은 크기의 전압(즉, 접지에 가까운 전압)이 되거나 또는 V_at(액추에이션 임계 전압)을 만족하거나 초과하도록 선택된다. 데이터 상호연결부(308)로의 V_at의 인가에 응답하여, 대응하는 셔터 어셈블리(302) 내의 액추에이터(303)가 액추에이팅되어, 그 셔터 어셈블리(302) 내의 셔터를 개방한다. 데이터 상호연결부(308)에 인가된 전압은, 심지어 제어 매트릭스(300)가 V_we를 행에 인가하는 것을 중단한 이후에도, 픽셀(301)의 커패시터(312) 내에 저장된 채 유지된다. 따라서, 셔터 어셈블리(302)가 액추에이팅하기에 충분히 긴 시간 동안 행에서 전압 V_we를 대기 및 유지하는 것은 필수적이지 않고; 이러한 액추에이션은 기록-인에이블 전압이 행으로부터 제거된 이후에 진행할 수 있다. 커패시터들(312)은 또한 이미지 프레임의 조명을 위한 필수적인 한, 기간들 동안 액추에이션 명령들을 저장하는, 어레이(320) 내의 메모리 엘리먼트들로서 기능한다.

[0078] 어레이(320)의 픽셀들(301)뿐만 아니라 제어 매트릭스(300)가 기판(304) 상에 형성된다. 어레이는, 어레이(320) 내의 개별 픽셀들(301)에 대한 애퍼처들(324)의 세트를 포함하는, 기판(304) 상에 배치된 애퍼처층(322)을 포함한다. 애퍼처들(324)은 각각의 픽셀 내의 셔터 어셈블리들(302)과 정렬된다. 일 구현들에서, 기판(304)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 물질로 만들어진다. 다른 구현들에서, 기판(304)은 불투명한 물질로 만들어지지만, 여기서 홀들이 에칭되어 애퍼처들(324)을 형성한다.

[0079] 셔터 어셈블리들(302)의 컴포넌트들은 제어 매트릭스(300)와 동시에 또는 동일한 기판 상의 후속 프로세싱 단계들에서 프로세싱된다. 제어 매트릭스(300)의 전기 컴포넌트들은 액정 디스플레이들에 대한 박막 트랜지스터 어레이들의 제조에 있어 공통적인 다수의 박막 기법들을 이용하여 제조된다. 셔터 어셈블리들은 마이크로기계(즉, MEMS) 디바이스들의 제조로부터 또는 마이크로머시닝(micromachining)의 분야와 유사한 기법들을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 셔터 어셈블리(302)는 화학 기상 증착 프로세스에 의해 증착되는 비정질 실리콘의 박막들로부터 형성될 수 있다.

[0080] 셔터 어셈블리(302)는 액추에이터(303)와 함께 쌍안정상태가 될 수 있다. 즉, 셔터들은, 어느 한 포지션에 셔터들을 유지하는데 작은 전력이 요구되거나 또는 어떤 전력도 요구되지 않는, 적어도 2개의 평형 포지션들(예를 들어, 개방 또는 폐쇄됨)에 존재할 수 있다. 더 구체적으로, 셔터 어셈블리(302)는 기계적으로 쌍안정상태일 수 있다. 일단 셔터 어셈블리(302)의 셔터가 포지션에서 세팅되면, 그 포지션을 유지하기 위해 어떠한 전기 에너지 또는 유지 전압도 요구되지 않는다. 셔터 어셈블리(302)의 물리적 엘리먼트들 상의 기계적 응력들은 셔터를 제자리에 유지할 수 있다.

[0081] 셔터 어셈블리(302)는 액추에이터(303)와 함께 또한 전기적으로 쌍안정상태가 될 수 있다. 전기적으로 쌍안정상태의 셔터 어셈블리에서는, 심지어 대항 힘이 셔터 상에 가해지더라도, (셔터가 개방되거나 폐쇄되는 것 중 어느 하나이면서) 폐쇄된 액추에이터에 인가되는 경우 액추에이터를 폐쇄된 채 유지하고 셔터를 제자리에 유지하는, 셔터 어셈블리의 액추에이션 전압 미만인 전압들의 범위가 존재한다. 대항 힘은 셔터-기반 광 변조기(200)에서의 스프링(207)과 같은 스프링에 의해 가해질 수 있거나, 또는 대항 힘이 "개방" 또는 "폐쇄" 액추에이터와 같은 대항 액추에이터에 의해 가해질 수 있다.

[0082] 광 변조기 어레이(320)는 픽셀 당 단일 MEMS 광 변조기를 가지는 것으로서 도시된다. 다수의 MEMS 광 변조기들이 각각의 픽셀에 제공되고, 이에 의해 각각의 픽셀 내에서의 단지 바이너리 "온" 또는 "오프" 광학 상태들보다 많은 광학 상태의 가능성을 제공하는 다른 구현들이 가능하다. 픽셀 내의 다수의 MEMS 광 변조기들이 제공되는 경우 및 광 변조기들 각각과 연관된 애퍼처들(324)이 동일하지 않은 영역들을 가지는 경우, 특정 형태들의 코딩된 영역 분할 그레이스케일이 가능하다.

[0083] 도 4a 및 4b는 각각 개방 및 폐쇄 상태들의 듀얼-액추에이팅 셔터 어셈블리의 평면도들이다. 특히 도 4a 및 도 4b는 다양한 구현들에 포함하기에 적합한 대안적인 셔터 기반 광 변조기(셔터 어셈블리)(400)를 예시한다. 광 변조기(400)는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 일 예이고, 개방 상태로 도 4a에서 도시된다. 도 4b는 폐쇄 상태에 있는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)의 도면이다. 셔터 어셈블리(200)에 대조적으로, 셔터 어셈블리(400)는 셔터(406)의 어느 한 측 상에서 액추에이터들(402 및 404)을 포함한다. 각각의 액추에이터(402 및 404)는 독립적으로 제어된다. 제 1 액추에이터인 셔터-개방 액추에이터(402)는 셔터(406)를 개방하는 역할을 한다. 대항 제 2 액추에이터인 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 셔터(406)를 폐쇄하는 역할을 한다. 액추에이터들(402 및 404) 모두는 컴플라이언트 빔 전극 액추에이터들이다. 액추에이터들(402 및 404)은 실질적으로 그 위에 셔터가 떠 있는 애퍼처층(407)에 평행한 평면 내에서 셔터(406)를 구동함으로써 셔터(406)를 개방하고 폐쇄한다. 셔터(406)는 액추에이터들(402 및 404)에 부착된 앵커들(408)에 의해 애퍼처층(407) 위에 짧은 거리를 두고 떠 있다. 셔터(406)의 이동축을 따라 셔터(406)의 양 종단들에 부착된 지지대들의 포함은 평면 밖으로의 셔터(406)의 이동을 감소시키고, 이동을 실질적으로 기판에 평행한 평면으로 한정한다. 도 3a의 제어 매트릭스(300)와 유사하게, 셔터 어셈블리(400)와 함께 사용하기에 적합한 제어 매트릭스는 대항 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들(402 및 404) 각각에 대해 하나의 트랜지스터 및 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.

[0084]셔터(406)는 광이 통과할 수 있는 2개의 셔터 애퍼처들(412)을 포함한다. 애퍼처층(407)은 3개의 애퍼처들(409)의 세트를 포함한다. 도 4a에서, 셔터 어셈블리(400)는 개방 상태에 있으며, 따라서, 셔터 개방 액추에이터(402)가 활성화되고, 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 자신의 완화된 포지션에 있고, 애퍼처들(412 및 409)의 중심선들은 일치한다. 도 4b에서, 셔터 어셈블리(400)는 폐쇄 상태로 이동하고, 따라서, 셔터-개방 액추에이터(402)는 자신의 완화된 포지션에 있다. 셔터-폐쇄 액추에이터(404)가 활성화되고, 셔터(406)의 광 차단 부분들이 (점선들로서 도시된) 애퍼처들(409)을 통한 광의 투과를 차단하기 위한 포지션들에 있다.

[0085] 각각의 애퍼처는 자신의 둘레 부근에 적어도 하나의 에지를 가진다. 예를 들어, 직사각형 애퍼처들(409)은 4개의 에지들을 가진다. 원형, 타원형, 계란형(oval), 또는 다른 구부러진 애퍼처들이 애퍼처층(407) 내에 형성되는 대안적인 구현들에서, 각각의 애퍼처는 단일 에지만을 가질 수 있다. 다른 구현들에서, 애퍼처들은 엄격한 의미에서는 분리되거나 해체될 필요는 없지만, 대신 연결될 수는 있다. 다시 말하자면, 애퍼처의 일부들 또는 성형된 섹션들은 각각의 셔터에 대한 대응성을 유지할 수 있지만, 이들 섹션들 중 일부는, 애퍼처의 단일 연속적인 둘레가 다수의 셔터들에 의해 공유되도록, 연결될 수 있다.

[0086] 다양한 출사각들을 가지는 광이 개방 상태에서 애퍼처들(412 및 409)을 통해 통과하도록 하기 위해, 애퍼처층(407) 내의 애퍼처들(409)의 대응하는 폭 또는 크기보다 더 큰 셔터 애퍼처들(412)에 대한 폭 또는 크기를 제공하는 것이 유리하다. 광이 폐쇄 상태에서 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하기 위해, 셔터(406)의 광 차단 부분들이 애퍼처들(409)에 오버랩하도록 배열될 수 있다. 도 4b는 셔터(406) 내의 광 차단 부분들의 에지와 애퍼처층(407) 내에 형성된 애퍼처(409)의 하나의 에지 사이의 미리 정의된 오버랩(416)을 도시한다.

[0087] 정전식 액추에이터들(402 및 404)은, 정전식 액추에이터들(402 및 404)의 전압-변위 행동이 셔터 어셈블리(400)에 쌍안정 특성을 제공하도록 설계된다. 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들 각각에 대해, 심지어 액추에이션 전압이 대항 액추에이터에 인가된 이후라도, 그 액추에이터가 (셔터가 개방되거나 폐쇄된 것 중 어느 하나이면서) 폐쇄 상태에 있는 동안 인가되는 경우 액추에이터를 폐쇄상태로 유지하고 셔터를 제자리에 유지할, 액추에이션 전압 미만의 전압들의 범위가 존재한다. 이러한 대항 힘에 대해 셔터의 포지션을 유지하기 위해 필요한 최소 전압은 유지 전압 V_m으로 지칭된다.

[0088] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들(셔터 어셈블리들)(502)을 포함하는 셔터-기반 디스플레이 장치(500)의 단면도이다. 각각의 셔터 어셈블리는 셔터(503) 및 앵커(505)를 포함한다. 앵커들(505)과 셔터들(503) 사이에 연결될 때 표면 위로 짧은 거리를 두고 셔터들을 떠 있게 하는 것을 보조하는 컴플라이언트 빔 액추에이터들은 도시되어 있지 않다. 셔터 어셈블리들(502)은, 플라스틱 또는 유리로 만들어질 수 있는 투명 기판(504) 위에 배치된다. 기판(504) 상에 배치된, 후면부 반사층인 반사 막(506)은 셔터 어셈블리들(502)의 셔터들(503)의 폐쇄 포지션들 아래에 로케이팅된 복수의 표면 애퍼처들(508)을 정의한다. 반사 막(506)은 디스플레이 장치(500)의 후방을 향해 다시(back), 표면 애퍼처들(508)을 통과하지 않는 광을 반사시킨다. 반사 애퍼처층(506)은, 스퍼터링, 증발, 이온 도금, 레이저 삭마, 또는 화학적 기상 증착을 포함하는 다수의 기상 증착 기법들에 의해, 박막 형태로 형성된 내포물들이 없는 세립질(fine-grained) 금속막일 수 있다. 다른 구현에서, 후면부 반사층(506)은 유전체 미러와 같은 미러로 형성될 수 있다. 유전체 미러는 높은 굴절률 및 낮은 굴절률의 물질들 사이에서 교번하는 유전체 박막들의 스택들로서 제작된다. 그 내부에서 셔터가 자유롭게 이동하는, 반사막(506)으로부터 셔터들(503)을 분리시키는 수직 갭이 0.5 내지 10 마이크론의 범위 내에 있다. 수직 갭의 크기는 도 4b에 도시된 오버랩(416)과 같은, 폐쇄 상태에서 셔터들(503)의 에지 및 애퍼처들(508)의 에지 사이의 측면 오버랩보다 더 작을 수 있다.

[0089] 디스플레이 장치(500)는 평면 광 가이드(516)로부터 기판(504)을 분리시키는 선택적 밝기 강화막(514) 및/또는 선택적 확산기(512)를 포함한다. 광 가이드는 투명한, 즉, 유리 또는 플라스틱 물질을 포함한다. 도시된 광 가이드(516)는 백라이트를 형성하는 하나 이상의 광원들(518)에 의해 조명된다. 광원들(518)은, 예를 들어, 그리고 제한 없이, 백열등, 형광등, 레이저 또는 발광 다이오드(LED)들일 수 있다. 반사기(519)는 램프(518)로부터의 광을 광 가이드(516)를 향하도록 지향시키는 것을 보조한다. 전면부 반사막(520)은 백라이트(516) 뒤에 배치되어, 광을 셔터 어셈블리들(502)을 향해 반사시킨다. 셔터 어셈블리들(502) 중 하나를 통과하지 않는 백라이트로부터의 광선(521)과 같은 광선들은 백라이트에 리턴되고 막(520)으로부터 다시 반사될 것이다. 이러한 방식으로, 제1 통과를 통해 이미지를 형성하도록 디스플레이를 벗어나는데 실패한 광은 재활용되고, 셔터 어셈블리들(502)의 어레이 내의 다른 개방 애퍼처들을 통한 전송을 위해 이용 가능해질 수 있다. 이러한 광 재활용은 디스플레이의 조명 효율성을 증가시키기 위해 도시되었다.

[0090] 광 가이드(516)는 램프들(518)로부터의 광을 애퍼처들(508)을 향해, 그리고 따라서, 디스플레이의 전방을 향해 재지향시키는 기하학적 광 재지향기들 또는 프리즘들(517)의 세트를 포함한다. 광 재지향기들은 대안적으로 단면이 삼각형, 사다리꼴, 또는 곡선 모양일 수 있는 형상들을 가지고 광 가이드(516)의 플라스틱 바디로 몰딩될 수 있다. 프리즘들(517)의 밀도는 일반적으로 램프(518)로부터의 거리에 따라 증가한다.

[0091] 대안적 구현들에서, 애퍼처층(506)은 광 흡수 물질로 만들어질 수 있고, 대안적인 구현들에서, 셔터(503)의 표면들은 광 흡수 물질 또는 광 반사 물질 중 어느 하나로 코팅될 수 있다. 대안적 구현들에서, 애퍼처층(506)은 광 가이드(516)의 표면 상에 바로 증착될 수 있다. 대안적 구현들에서, 애퍼처층(506)은 (하기에 설명되는 MEMS-다운 구성을 참조) 셔터들(503) 및 앵커들(505)과 동일한 기판 상에 배치될 필요가 없다.

[0092] 커버 플래이트(522)는 디스플레이 장치(500)의 앞면을 형성한다. 커버 플래이트(522)의 후방측은 콘트라스트를 증가시키기 위해 블랙 매트릭스(524)로 커버될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 커버 플래이트(522)는 컬러 필터들, 예를 들어, 셔터 어셈블리들(502)의 상이한 어셈블리들에 대응하는 별개의 적색, 녹색 및 청색 필터들을 포함한다. 커버 플래이트(522)는 도시된 갭(526)을 형성하는 셔터 어셈블리들(502)로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어져 지지된다. 갭(526)은 기계적 지지대들 또는 스페이서들(527)에 의해, 그리고/또는 기판(504)에 커버 플래이트(522)를 부착하는 접착 씰(adhesive seal)(528)에 의해 유지된다.

[0093] 접착 씰(528)은 작업 유체(530) 내에서 씰링한다. 작업 유체(530)는 약 10 센티 푸아즈 미만일 수 있는 점성도를 갖도록, 그리고 약 2.0 초과일 수 있는 비유전율 및 약 10⁴ V/cm의 유전 파괴 강도(breakdown strength)를 갖도록 엔지니어링된다. 작업 유체(530)는 또한 윤활유로서의 역할을 할 수 있다. 일 구현들에서, 작업 유체(530)는 높은 표면 습윤 능력을 가지는 소수성 액체이다. 대안적인 구현들에서, 작업 유체(530)는 기판(504)의 굴절률보다 더 크거나 더 작은 굴절률을 가진다.

[0094] MEMS-기반 디스플레이 어셈블리가 작업 유체(530)에 대한 액체를 포함할 때, 액체는 MEMS-기반 광 변조기의 이동 부분들을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 액추에이션 전압들을 감소시키기 위해, 액체는 70 센티 푸아즈 또는 심지어 10 센티 푸아즈 미만일 수 있는 점성도를 가진다. 70 센티 푸아즈 미만의 점성도들을 가지는 액체들은 낮은 분자량들, 즉 4000 그램/몰 미만, 또는 일부 경우들에서는 400 그램/몰 미만을 가지는 물질들을 포함할 수 있다. 적절한 작업 유체들(530)은, 제한 없이, 탈이온수, 메탄올, 에탄올 및 다른 알코올들, 파라핀들, 올레핀들, 에테르들, 실리콘 오일들, 불화 실리콘 오일들, 또는 다른 중성 또는 합성 용매들 또는 윤활유들을 포함한다. 유용한 작업 유체들은 헥사메틸디실록산 및 옥타메틸트리실록산과 같은 폴리디메틸실록산, 또는 헥실펜타메틸디실록산과 같은 알킬 메틸 실록산일 수 있다. 유용한 작업 유체들은 옥탄 또는 데칸과 같은 알칸일 수 있다. 유용한 유체들은 니트로메탄과 같은 니트로알칸일 수 있다. 유용한 유체들은 톨루엔 또는 디에틸벤젠과 같은 방향족 화합물들일 수 있다. 유용한 유체들은 부탄온 또는 메틸이소부틸 케톤과 같은 케톤일 수 있다. 유용한 유체들은 클로로벤젠과 같은 클로로카본일 수 있다. 유용한 유체들은 디클로로플루오르에탄 또는 클로로트리플루오르에틸렌과 같은 클로로플루오르카본들일 수 있다. 그리고 이들 디스플레이 어셈블리들에 대해 고려되는 다른 유체들은 부틸 아세테이트, 디메틸포름아미드를 포함한다.

[0095] 일부 구현들에서, 위의 유체들의 혼합물을 포함하는 것이 유리하다. 예를 들어, 알칸들의 혼합물들 또는 폴리디메틸실록산들의 혼합물들이 유용할 수 있으며, 여기서 혼합물은 일정 범위의 다양한 분자량을 갖는 분자들을 포함한다. 상이한 족들(families)로부터의 유체들 또는 상이한 특성들을 갖는 유체들을 혼합함으로써 특성들을 최적화하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 헥사메틸디실록산의 표면 습식 특성들은 개선된 유체를 생성하기 위해 부탄온의 낮은 점성도와 결합될 수 있다.

[0096] 시트 금속 또는 몰딩 플라스틱 어셈블리 브라켓(532)은 커버 플래이트(522), 기판(504), 백라이트(516) 및 다른 컴포넌트 부분들을 에지들 주위에서 함께 유지시킨다. 어셈블리 브라켓(532)은 결합된 디스플레이 장치(500)에 강성을 추가하기 위해 스크류들 또는 인덴트(indent) 탭들로 단단히 고정된다. 일부 구현들에서, 광원(518)은 에폭시 포팅 화합물에 의해 적소에 몰딩된다. 반사기들(536)은 광 가이드(516)의 에지들로부터 빠져나온 광을 다시 광 가이드 내로 리턴하는 것을 보조한다. 제어 신호들뿐만 아니라 전력을 셔터 어셈블리들(502) 및 램프들(518)에 제공하는 전기적 상호연결부들은 도 5에 도시되어 있지 않다.

[0097] 디스플레이 장치(500)는 MEMS-업 구성으로서 지칭되며, 여기서 MEMS-기반 광 변조기들은 기판의 전방 표면(504), 즉, 뷰어들을 향해 대면하고 있는 표면 상에 형성된다. 셔터 어셈블리들(502)은 반사성 애퍼처층(506)의 최상부 상에 바로 구축된다. MEMS-다운 구성으로서 지칭되는 대안적인 구현에서, 셔터 어셈블리들은 반사성 애퍼처층이 형성되는 기판과는 별개인 기판 상에 배치된다. 복수의 애퍼처들을 정의하는 반사성 애퍼처층이 형성되는 기판은 본원에서 애퍼처 플래이트로 지칭된다. MEMS-다운 구성에서, MEMS-기반 광 변조기들을 보유하는 기판은 디스플레이 장치(500) 내의 커버 플래이트(522)를 대신하고, MEMS-기반 광 변조기들이 최상부 기판의 후방 표면, 즉 시청자를 등지고 백라이트(516) 쪽으로 향하는 표면 상에 포지셔닝되도록 배향된다. MEMS-기반 광 변조기들은 이에 의해 직접, 반사성 애퍼처층에 대향하여 그리고 반사성 애퍼처층으로부터 갭에 걸쳐서 포지셔닝된다. 갭은 애퍼처 플래이트와, MEMS 변조기들이 형성되는 기판을 연결시키는 일련의 스페이서 포스트들에 의해 유지될 수 있다. 일부 구현들에서, 스페이서들은 어레이 내의 각각의 픽셀 내에 또는 각각의 픽셀 사이에 배치된다. MEMS 광 변조기들을 이들의 대응하는 애퍼처들로부터 분리하는 갭 또는 거리는 10 마이크론보다 더 작을 수 있고, 또는 오버랩(416)과 같은, 셔터들과 애퍼처들 사이의 오버랩보다 더 작은 거리일 수 있다.

[0098] 도 6a 및 도 6b는 복수의 광 변조기 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이 디바이스(640)을 예시하는 시스템 블록도들이다. 디스플레이 디바이스(640)는, 예를 들어, 스마트 폰, 셀룰러 또는 모바일 전화기일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(640)의 동일한 컴포넌트들 또는 그들의 다소간의 변동들은 또한 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들, 예컨대, 텔레비전들, 컴퓨터들, 태블릿들, e-리더기들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 미디어 디바이스들을 예시한다.

[0099] 디스플레이 디바이스(640)는 하우징(641), 디스플레이(630), 안테나(643), 스피커(645), 입력 디바이스(648), 및 마이크로폰(646)을 포함한다. 하우징(641)은 사출 성형(injection molding), 및 진공 형성(vacuum forming)을 비롯해서 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 또한, 하우징(641)은: 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 다양한 재료들 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 하우징(641)은, 다른 컬러의 다른 제거 가능 부분들로 교체될 수 있거나 또는 상이한 로고들, 화상들, 또는 심볼들을 포함할 수 있는 제거 가능 부분들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

[00100] 디스플레이(630)는, 본원에서 설명된 바와 같이, 쌍안정(bi-stable) 또는 아날로그 디스플레이를 비롯해서 다양한 디스플레이들 중의 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(630)는 또한 평판 디스플레이, 예컨대, 플라즈마, EL, OLED, STN(, LCD, 또는 TFT LCD, 또는 비-평판 디스플레이, 예컨대, CRT 또는 다른 튜브 디바이스를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이(630)는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 광 변조기-기반 디스플레이를 포함할 수 있다.

[00101] 디스플레이 디바이스(640)의 컴포넌트들이 도 6a에서 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(640)는 하우징(641)을 포함하고, 그 내부에 적어도 부분적으로 밀폐되는 추가적 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(640)는 트랜시버(647)에 연결될 수 있는 안테나(643)를 포함하는 네트워크 인터페이스(627)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(627)는 디스플레이 디바이스(640) 상에 디스플레이될 수 있는 이미지 데이터에 대한 소스일 수 있다. 따라서, 네트워크 인터페이스(627)는 이미지 소스 모듈의 일례지만, 프로세서(621) 및 입력 디바이스(648)는 또한 이미지 소스 모듈로서 역할을 할 수 있다. 트랜시버(647)는 프로세서(621)로 접속되고, 프로세서(621)는 컨디셔닝 하드웨어(652)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(652)는 신호를 컨디셔닝(예컨대, 신호를 필터링 또는 그렇지 않다면 조작)하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(652)는 스피커(645) 및 마이크로폰(646)에 접속될 수 있다. 프로세서(621)는 또한 입력 디바이스(648) 및 드라이버 제어기(629)에 접속될 수 있다. 드라이버 제어기(629)는 프레임 버퍼(628) 및 어레이 드라이버(622)에 연결될 수 있으며, 이어서, 그 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(630)에 연결될 수 있다. 도 6a에 구체적으로 도시되지 않는 엘리먼트들을 포함하여, 디스플레이 디바이스(640) 내의 하나 이상의 엘리먼트들은 메모리 디바이스로서 기능하도록 구성되고, 프로세서(621)와 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 공급기(650)는 특정 디스플레이 디바이스(640) 설계에서의 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.

[00102] 네트워크 인터페이스(627)는 안테나(643) 및 트랜시버(647)를 포함하여, 디스플레이 디바이스(640)가 네트워크를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있게 한다. 네트워크 인터페이스(627)는 또한, 예를 들어, 프로세서(621)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(643)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(643)는 IEEE 16.11(a),(b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n을 포함하는 IEEE 802.11 표준 및 이들의 추가적인 구현들에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(643)는 블루투스® 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화기의 경우에서, 안테나(643)는 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communications), GPRS(GSM/General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), W-CDMA(Wideband-CDMA), EV-DO(Evolution-Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, HSPA(High Speed Packet Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA+(Evolved High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution), AMPS, 또는 3G, 4G 또는 5G 기술을 사용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위하여 이용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계될 수 있다. 트랜시버(647)는 안테나(643)로부터 수신된 신호들을 미리-프로세싱하여, 그들이 프로세서(621)에 의하여 수신되고 추가로 조작될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 트랜시버(647)는 프로세서(621)로부터 수신된 신호들을 프로세싱할 수 있어, 신호들이 디스플레이 디바이스(40)로부터 안테나(643)를 통하여 전송될 수 있도록 할 수 있다.

[00103] 일부 구현들에서, 트랜시버(647)는 수신기로 대체될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(627)는 이미지 소스로 대체될 수 있는데, 이미지 소스는 프로세서(621)로 전송될 이미지 데이터를 저장 또는 생성할 수 있다. 프로세서(621)는 디스플레이 디바이스(640)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(621)는 데이터, 예컨대, 네트워크 인터페이스(627) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터를 수신하고, 그 데이터를 원시(raw) 이미지 데이터로, 또는 원시 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱될 수 있는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(621)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(629)로 또는 저장을 위하여 프레임 버퍼(628)로 전송할 수 있다. 원시 데이터는 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특성들을 식별하는 정보를 통상적으로 지칭한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 컬러, 채도, 및 그레이-스케일 레벨을 포함할 수 있다.

[00104] 프로세서(621)는 디스플레이 디바이스(640)의 동작을 제어하기 위한 마이크로제어기, CPU, 또는 로직 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(652)는 신호들을 스피커(645)로 전송하고 신호들을 마이크로폰(646)으로부터 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(652)는 디스플레이 디바이스(640) 내의 이산 컴포넌트들 일 수 있거나, 프로세서(621) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.

[00105] 드라이버 제어기(629)는 프로세서(621)에 의하여 생성된 원시 이미지 데이터를 프로세서(621)로부터 직접적으로 또는 프레임 버퍼(628)로부터 취할 수 있고, 원시 이미지 데이터를 어레이 드라이버(622)로의 고속 송신을 위하여 적절하게 재포매팅(reformat)할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(629)는 원시 이미지 데이터를 래스터형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포매팅하여, 이것이 디스플레이(630)에 걸친 주사를 위하여 적절한 시간 순서를 가지도록 할 수 있다. 이어서, 드라이버 제어기(629)는 포매팅된 정보를 어레이 드라이버(622)에 전송한다. 비록 드라이버 제어기(629), 예컨대, LCD 제어기가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(621)와 연관되지만, 이러한 제어기들은 많은 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 프로세서(621) 내에 하드웨어로서 임베딩되거나, 프로세서(621) 내에 소프트웨어로서 임베딩되거나, 또는 하드웨어로 어레이 드라이버(622)와 완전히 통합될 수 있다.

[00106] 어레이 드라이버(622)는 포매팅된 정보를 드라이버 제어기(629)로부터 수신할 수 있고, 비디오 데이터를, 디스플레이의 디스플레이 엘리먼트들의 x-y 매트릭스로부터 오는 수백 개들, 및 가끔은 수천 개들(또는 그 초과)의 리드들(leads)에 초당 수회 인가되는 파형들의 병렬 세트로 재포매팅할 수 있다.

[00107] 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(629), 어레이 드라이버(622), 및 디스플레이 어레이(630)는 본 명세서에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 것에 대하여 적합하다. 예를 들어, 드라이버 제어기(629)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예컨대, 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 제어기)일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(622)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 드라이버)일 수 있다. 더욱이, 디스플레이 어레이(630)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 광 변조기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(629)는 어레이 드라이버(622)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은 고집적 시스템들, 예를 들면, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 작은 영역 디스플레이들에서 유용할 수 있다.

[00108] 일부 구현들에서, 입력 디바이스(648)는, 예를 들어, 사용자가 디스플레이 디바이스(640)의 동작을 제어하게 허용하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(648)는 키패드, 예컨대, QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드, 버튼, 스위치, 로커(rocker), 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(630)와 통합된 터치-감지 스크린 또는 압력-감지 또는 열-감지 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(646)은 디스플레이 디바이스(640)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(46)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(640)의 동작들을 제어하기 위하여 이용될 수 있다.

[00109] 전력 공급기(650)는 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급기(650)는 재충전 가능한 배터리, 예컨대, 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리일 수 있다. 재충전 가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전 가능한 배터리는, 예를 들면, 벽 소켓 또는 광전지 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전 가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전 가능한 배터리는 무선으로 충전 가능할 수 있다. 전력 공급기(650)는 또한 재생 가능(renewable) 에너지 소스, 커패시터, 또는 플라스틱 솔라 셀 또는 솔라-셀 페인트(solar-cell paint)를 포함하는 솔라 셀일 수 있다. 또한, 전력 공급기(650)는 전력을 벽 콘센트(wall outlet)로부터 수신하도록 구성될 수 있다.

[00110] 일부 구현들에서, 제어 프로그램 가능성(control programmability)은 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 장소들에 로케이팅될 수 있는 드라이버 제어기(629) 내에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그램 가능성은 어레이 드라이버(622) 내에서 상주한다. 위에서 설명된 최적화는 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.

[00111] 도 6a에서 도시된 디스플레이(630)는 축들(170 및 172)을 갖는 어레이로 배치되는 복수의 광 변조기들을 갖는 광 변조 어레이를 가질 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 각각 셔터-기반 디스플레이의 평면도 및 단면도이다. 도 7a는 셔터 어셈블리들의 어레이를 갖는 디스플레이의 블록도이다. 도 7a는 도 1a에서 도시되고 디스플레이 디바이스(640)에 대한 디스플레이(630)로서 이용될 수 있는 타입의 디스플레이(100)와 유사한 디스플레이(700)를 그림으로 예시한다. 특히, 도 7a는 행들(774) 및 열들(776)의 2차원 어레이(780)로 배열되는 복수의 광 변조기들(702)로부터 형성되는 디스플레이(700)를 도시한다. 도 7a에서 도시된 바와 같이, 광 변조기들(702) 각각은 애퍼처(709) 상에서 앞과 뒤로 이동하는 셔터(708)를 갖는 셔터 어셈블리를 포함한다. 셔터(708)는 광 변조기들(702)의 어레이(780)의 한 측 상에 배치되는 광 소스(705)로부터의 광을 변조하도록 애퍼처(709)에 걸쳐 이동한다. 도시된 구현에서, 디스플레이(700)는 백릿 디스플레이이고 셔터들(708)은 광이 어레이(780)의 상이한 애퍼처들(709)을 통해 통과할 때 광 소스(705)로부터의 광을 변조하도록 애퍼처(709)에 걸쳐 앞과 뒤로 이동한다. 도 7a는 셔터 어셈블리들(702)의 5개의 행들 및 7개의 열들을 도시한다. 따라서, 도 7a는 디스플레이에 대한 픽셀들을 제공하는 어레이(780)의 일부만을 도시한다. 통상적으로, 디스플레이는 수백 개의 행들 및 수백 개의 열들을 갖는 어레이(780)를 이용할 것이다. 예를 들어, 디스플레이(700)는 WVGA 표준에 따르고 848개의 열들 및 480개의 행들을 갖거나, 또는 WXGA 표준에 따르고 1,280개의 열들 및 800개의 행들을 가질 수 있다. 어느 경우든, 어레이(780)는 도 7a에서 도시된 어레이(780)에 의해 도시되는 바와 같이 어레이로 배열되는 수천 개의 셔터 어셈블리들을 포함할 것이다.

[00112] 도 7a는 추가로, 각각의 광 변조기(702)가 광 변조기(702)의 둘레를 정의하는 정사각형 주변 에지(782)를 갖는다는 것을 도시한다. 통상적으로, 광 변조기(702)의 주변 에지(782)는 데이터 상호연결부들(708) 및 도 3b에서 도시된 스캔 라인 상호연결부들(306)과 같은 데이터 및 스캔 라인 상호연결부들에 의해 정의된다. 주변 에지(782)는 어레이(780)의 수평 및 수직과 정렬되는 수평 및 수직축(770 및 772)을 갖는다. 유사하게, 각각의 셔터(708)는, 또한 직사각형이고 어레이(780)의 축들(770 및 772)과 또한 정렬되는 주변 에지(788)를 갖는다. 동작에서, 각각의 셔터(708)는 디스플레이 어레이(780)의 축(772)과 평행한 이동축을 따라 이동하도록 그 각각의 애퍼처(709) 위에서 앞과 뒤로 이동한다. 어레이(780)는 통상적으로 도 6a에서 도시된 디스플레이(630)와 같은 직사각형 둘레를 갖는 디스플레이의 부분을 형성한다. 이미지들은 직사각형 디스플레이(700)의 축들(770 및 772)과 정렬되는 것으로서 디스플레이(700) 상에 제시된다. 디스플레이(700) 상에 제시되는 이미지의 품질은 이미지가 보여지는 각도에 의존하여 변동될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(700) 바로 위에서 내려다볼 때 보여지는 이미지는 높은 선명도 및 높은 해상도를 가질 수 있다. 이러한 시야각은 디스플레이(700)의 어레이(780)의 표면과 실질적으로 수직이다. 시야각이 수직으로부터 예각으로 변경될 때, 이미지 선명도의 품질을 감소할 수 있다.

[00113] 도 7b는 광을 차단하도록 포지셔닝되는 셔터를 갖는 셔터-기반 디스플레이의 단면도이다. 도 7b는 애퍼처를 통해 통과한 광을 변조하기 위해 셔터가 애퍼처에 걸쳐서 어떻게 이동하는지 그리고 폐쇄된 셔터 하의 광 통과가 특정한 시야각들에서 이미지 선명도를 어떻게 감소시킬 수 있는지를 보다 상세히 도시한다. 특히, 도 7b는 도 5에서 도시된 디스플레이의 단순화된 단면도를 제시한다. 특히, 도 7b는 광 소스(718)로부터 생성된 광선(721A 및 721B)과 같은 광을 차단하기 위해 애퍼처(708) 위에서 이동하는 셔터들(703)을 포함하는 디스플레이(700)를 도시한다. 광 소스(718)는 셔터 어셈블리들(702)의 표면 아래에서 광을 가이드하는 광 가이드(716) 내로 광을 지향한다. 반사 표면(720)은 셔터들(703)에 의한 변조를 위해 애퍼처(708)를 향해 광을 위로 반사시킨다. 커버 플래이트(722)는 셔터 어셈블리들(702)의 한 측에 맞닿게 배치된다.

[00114] 도 7b는 애퍼처(708A) 위에 배치되는 것으로서 셔터(703A)를 도시한다. 도 7b는 또한 광 소스(718)로부터의 광이 애퍼처(708B)를 통해 그리고 광 가이드(716)로부터 커버 플래이트(722)를 통해 통과할 수 있도록 애퍼처(708B)와 이격되는 것으로서 셔터(703B)를 도시한다. 도 7b는 개방 포지션에서의 셔터(703B) 및 폐쇄 포지션에서의 셔터(703A)를 도시한다. 폐쇄 포지션의 셔터(703A)는 광 소스(718)로부터의 광이 애퍼처(708A)를 통해 그리고 커버 플래이트(722)를 통해 전방으로 통과하는 것을 차단해야 한다. 그러나, 도 7b는 폐쇄 포지션에서 조차, 특정한 각도의 광은 애퍼처(708A)를 통해 그리고 셔터 어셈블리(702A)의 하위 표면과 폐쇄된 셔터(703A) 간에 존재하는 갭(726)을 통해 통과할 수 있다는 것을 도시한다. 셔터(703A)에 의해 폐쇄되는 애퍼처, 예컨대, 애퍼처(708A)를 통해 통과하는 광은, 셔터가 개방 포지션 및 폐쇄 포지션에 있을 때 애퍼처(708A)를 통해 통과하는 광의 양을 변조하기 위한 그 각각의 셔터(703A)의 효과를 감소시킨다. 도 7b에서 도시된 갭(726)은, 충분히 큰 각도로 있는 광이 광 소스를 면하는 셔터(703A)의 표면에서 반사하고 셔터 어셈블리(702A)의 대향하는 표면에서 재차 반사하여, 셔터 어셈블리(702A) 상에서 연장하는 셔터(703A)의 부분에 의해 차단되는 것을 회피하게 충분히 높은 각도로 셔터 어셈블리(702A)에서 반사하게 허용한다. 갭(726)을 통해 이동하는 광(721A)은 커버 플래이트(722)의 표면에 대해 예각을 따라 이동한다. 갭(726)을 통해 통과하는 이 광(721A)은 광선(721A)의 각도와 실질적으로 유사한 각도에서 디스플레이(700)를 보는 사용자에게 가장 강하게 영향을 줄 것이다. 갭(726)과 같은 갭을 통해 통과하는 광의 양은 부분적으로, 셔터(703)와 애퍼처(708) 간의 오버랩에 의존할 것이다. 셔터(703)와 애퍼처(708) 간의 오버랩은 셔터의 폭을 따른 오버랩 및 셔터의 길이에 따른 오버랩에 대해 상이할 수 있다.

[00115] 도 8은 애퍼처로부터 멀어지게 이동되는 셔터 및 애퍼처 위로 이동되는 셔터의 평면도를 도시한다. 특히, 도 8은, 셔터와 애퍼처 간의 오버랩이 이동축에 수직인 축을 따른 오버랩보다 셔터의 이동축에 따라 더 클 수 있다는 것을 예시한다. 특히, 도 8은 도 7의 셔터들(703A 및 703B)과 유사한 셔터들(800)의 쌍을 도시한다. 도시된 셔터 어셈블리(802A)는, 광이 애퍼처(808A)를 통해 통과하도록 허용하기 위해 셔터(804A)가 애퍼처(808A)로부터 이격되는 개방 포지션에서 도시된다. 대조적으로, 셔터(804B)는 애퍼처(808B) 위에 포지셔닝되는 것으로서 도시되며, 이는 셔터(804B)에 의해 커버되는 것으로서 애퍼처(808B)를 도시하기 위해 희미한 윤곽으로 제시된다. 셔터 어셈블리(802A)는 이동축(810)에 평행한 셔터(804A)의 주변 에지 간의 오버랩이 오버랩하고 거리(812) 만큼 애퍼처(808A)를 지나 연장한다는 것을 도시한다. 특히, 도 8은 셔터(804A)가 이동축(810)과 평행한 사이드 에지(806)를 갖는다는 것을 도시한다. 유사하게, 애퍼처(808A)는 이동축(810)과 또한 평행한 사이드 에지(816)를 갖는다. 사이드 에지(806)는 거리(812) 만큼 사이드 에지(816)로부터 이격된다. 거리(812)는 셔터(804A)가 애퍼처(808A)의 주변 에지(816) 넘어로 연장하는 오버랩을 표현한다. 오버랩(812)은 통상적으로 셔터(804A)와 애퍼처(808A) 간에 통과하는 광을 차단하기에 충분히 크다. 대조적으로, 셔터(804B)는 애퍼처(808B) 위에 포지셔닝되는 것으로서 도시된다. 셔터(804B)는 이동축(810)에 수직인 사이드 에지(822)를 갖는다. 유사하게, 애퍼처(808B)는 이동축(810)에 또한 수직인 사이드 에지(824)를 갖는다. 도 8은 셔터(804B)의 사이드 에지(822)가 애퍼처(804B)의 사이드 에지(824)로부터 거리(814) 만큼 이격되는 것을 예시한다. 도 8에서 도시된 오버랩(814)은 오버랩(812)보다 더 작은 것으로서 예시되며, 이에 따라 애퍼처(808B)의 사이드 에지(824)와 셔터(804B)의 사이드 에지(822) 간에 더 작은 양의 오버랩을 제공한다. 이들 두 에지들 간의 더 작은 오버랩(814)은 이동축(810)에 수직인 셔터의 에지를 따라 애퍼처(808B)와 셔터(804B) 간에 더 많은 광이 통과하도록 허용한다. 따라서, 도 7b에서 예시된 광선(721A)과 같은, 애퍼처(808B)를 통해 통과하고 셔터(804B)의 사이드 에지(822)를 향해 그리고 높은 각도를 따라 이동하는 광은 오버랩(812) 아래를 통과하고 셔터(804B)의 에지(822) 하에서 탈출하는 광의 경로와 정렬되는 시야각을 따라 보여지는 이미지의 부분을 이루게 될 수 있다. 디스플레이가 흔히 도 6a의 디스플레이(30)의 축(170)과 같은 디스플레이의 수평축과 이미지를 정렬하는 배향을 갖는 이미지들을 제시하고 사용자가 흔히 수평축 쪽을 향해 이미지를 보게 될 때, 주변 에지(822)와 디스플레이의 수평축의 정렬은 에지(822) 하에서 탈출한 광이 이미지 품질에 간섭하게 할 수 있다.

[00116] 도 9는 회전된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이의 평면도를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 9는 본 명세서에서 설명된 시스템 및 방법들의 일 구현을 도시하며, 디스플레이(900)는 디스플레이(900)의 주변 에지의 축(970 및 972)에 대해 비스듬히 배치되는 셔터들(908)의 이동축(920)을 갖는 어레이로 배열되는 복수의 셔터 어셈블리들(902)을 포함한다.

[00117] 특히, 도 9는 복수의 셔터 어셈블리들(902)을 포함하는 디스플레이(900)를 도시한다. 셔터 어셈블리들은 애퍼처(909) 위로 그리고 이와 멀어지게 이동하는 셔터들(908)을 포함한다. 셔터들(908)은 도 9에서 정사각형으로서 도시된, 주변 에지(984)를 갖는 베이스(982) 상에 형성된다. 유사하게, 도 9에서 도시된 각각의 셔터(908)는 주변 에지(988)를 갖는 직사각형 엘리먼트이다. 도 9는 디스플레이(900)에서 셔터들(908)의 이동축을 따라 연장하는 축(920)을 도시한다. 즉, 셔터들(908)은 축(920)과 실질적으로 평행한 방향으로 이동한다.

[00118] 셔터 어셈블리들(902)은 디스플레이(900)에서 픽셀들 또는 서브픽셀들일 수 있다. 셔터 어셈블리들(902)은 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 셔터들(908)은 축(920)과 평행한 경로를 따라 이동하고, 이에 따라 셔터 이동은 디스플레이(900)의 축들(970 및 972)에 대해 비스듬한 축을 따른다. 이는 축(920)을 따라 셔터(908)의 사이드 에지(914)를 배향한다.

[00119] 도 9에서 도시된 구현에서, 셔터 어셈블리들(902)은 디스플레이(900)의 축들(970 및 972)에 대해 약 45° 각도로 주변 에지들(984)을 정렬하도록 튜닝된다. 이는 열들(932) 및 행들(952)의 다이아몬드 패턴으로 셔터 어셈블리들(902)을 배열한다. 다이아몬드 패턴의 셔터 어셈블리들(902)은 상이하고 공간적으로 오프셋된 행들에, 셔터 어셈블리(940) 및 셔터 어셈블리(942)와 같은 인접한 열들의 셔터 어셈블리들을 갖는다. 특히, 셔터 어셈블리(940)는 셔터 어셈블리(942)에 인접하고, 도시된 예에서, 셔터 어셈블리(940)는 한 측을 따라 셔터 어셈블리(942)에 인접하다. 셔터 어셈블리(940)는 행(952A)에 있고, 셔터 어셈블리(942)는 행(952B)에 있으며, 이는 셔터 어셈블리(940)로부터 공간적으로 이격되며, 이는 도 9에서 더 낮게 도시된다.

[00120] 도 9는 추가로 인접한 열들에 있는 셔터 어셈블리들(902)의 중심들이 축들(970 및 972) 중 어느 하나에 대해 실질적으로 45°의 각도로 연장하는 이동축(920)과 같은 축을 따라 정렬되는 것을 도시한다. 또한, 도 9는 셔터들(908)이 직사각형이고, 셔터(908)의 직사각형 사이드 에지들이 축들(970 및 972)에 대해 비스듬히, 특히 도시된 예에서 45°로 배열되는 것을 도시한다. 이는 축들(970 및 972)에 대해 비스듬히, 이 경우에 약 45°로, 그리고 이동축(920)을 가로지르도록, 도 8에서 도시된 오버랩(814)과 같이, 애퍼처(909) 위에서 더 작은 오버랩을 갖는 셔터(902)의 사이드 에지를 배열한다. 도 9가 디스플레이(900)의 축들(970 및 972)에 대해 비스듬히(45°) 정렬되는 것으로서 셔터 어셈블리들(902)을 도시하지만, 셔터(908)의 한 측이 두 축들(970 및 972)로부터 경사지게 정렬되는 임의의 각도를 포함하는 다른 배향 각도들이 이용될 수 있다는 것이 당업자에게 자명하게 될 것이다. 또한, 선택된 각도는, 도 9에서 정사각형으로서 도시되었지만 다른 직사각형들, 원들, 다각형들, 비-선형 형상 또는 임의의 다른 형상일 수 있는 셔터 어셈블리의 주변 형상에 부분적으로 의존할 것이다.

[00121] 도 9는 추가로 제어 라인들(960 및 962)을 도시한다. 제어 라인들(960)은 디스플레이(900)에서 셔터 어셈블리(902)의 열들을 통해 연장하고 제어 라인들(962)은 디스플레이(900)에서 셔터 어셈블리들(902)의 행들을 통해 연장한다. 이 도시된 구현에서, 제어 라인들(960 및 962)은 종래의 정사각형 레이아웃 디스플레이의 것들과 유사한 방식으로 다이아몬드 레이아웃 디스플레이(900) 내에서 셔터 어셈블리들(902)의 어드레싱을 제공한다. 디스플레이(900)는 셔터 어셈블리(902)의 어레이를 통해 대략 실질적으로 직선 형상들로 연장하는 행 및 열 제어 라인들(960 및 962)을 갖는다. 일부 구현들에서, 직선 제어 라인들(960 및 962)은 종래의 정사각형 레이아웃의 제어 라인 구조와 매칭하며, 정사각형 레이아웃에 대해 생성된 디스플레이 신호는 다이아몬드 레이아웃 상에서 직접 디스플레이될 수 있고, 이에 따라 어떠한 재-맵핑도 필요하지 않다.

[00122] 도 10을 참조하면, 도 10은 회전된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이의 대안적인 구현을 도시한다. 특히, 도 10은 디스플레이의 축들(1070 및 1072)을 가로지르는 각도로 각각의 셔터들(1002)의 이동축들 정렬하는 다이아몬드 레이아웃으로 구성된 복수의 셔터 어셈블리들(1002)을 갖는 디스플레이(1000)를 도시한다. 도시된 구현에서, 각각의 셔터들(1002)의 이동축들은 디스플레이(1000)의 두 축들(1070 및 1072)에 대해 대략 45°로 경사진다. 이러한 방식으로, 셔터 어셈블리(1002)는 디스플레이의 축에 대해 45°로 셔터(1008)의 그의 짧은 에지 축을 배향한다. 이에 따라, 셔터 어셈블리의 이동축에 수직인 셔터 어셈블리의 주변 에지에 존재하는 갭으로부터 방출되는 광은 디스플레이 상에 제시되는 이미지들의 시야 장축(major viewing axes)에 대해 오프-축(off-axis)으로 지향된다.

[00123] 도 10이 추가로 도시하는 바와 같이, 인접한 행들의 셔터 어셈블리들(1002)은 그의 이동축에 대해 90° 회전된다. 예를 들어, 행(1020)에서 셔터 어셈블리들(1002)의 이동축들은 행(1022)에서 셔터 어셈블리들(1002)의 이동축들에 직교한다. 도시된 구현에서, 연속적인 행들은 셔터 어셈블리(1002)의 배향을 교번시키고, 그에 의해 인접한 행들에서 셔터 어셈블리들(1002)은 서로에 대해 90° 회전되게 한다. 이는 오프-축 콘트라스트 비를 개선하고, 이에 따라 이미지가 디스플레이(1000)의 주변 에지를 가로지르는 각도에서 보여질 때 디스플레이되는 이미지의 품질을 개선할 수 있다.

[00124] 부가적으로, 도 10은 셔터 어셈블리들(1002)의 동작을 제어하기 위한 제어 라인들을 도시한다. 특히, 도 10은 열 제어 라인들(1040, 1042, 1044 및 1046)을 도시한다. 도 10은 행 제어 라인들(1050 내지 1064)을 도시한다. 열 제어 라인들(1040 내지 1046)은 바로 인접한 행들에 있는 셔터 어셈블리들(1002)에 연결된다. 예를 들어, 도 10은 셔터 어셈블리들(1030 내지 1037)에 연결되는 행 제어 라인(1040)을 도시한다. 따라서, 제어 라인(1040)은 행(1020)에 있는 셔터 어셈블리(1030)에 연결되고, 행(1022)에 있는 셔터 어셈블리(1031)에 연결되는 식이다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 제어 라인들(1040 내지 1046)은 인접한 행들에서 이들이 셔터 어셈블리들(1002)을 연결할 때 지그재그 패턴을 갖는다. 행 제어 라인들(1050 내지 1064)은 이 구현에서, 디스플레이(1000)의 각각의 행에서 각각의 셔터 어셈블리(1002)에 연결된다.

[00125] 도 11은 논리적인 픽셀로서 그룹핑되는 복수의 셔터 어셈블리를 도시한다. 특히, 도 11은 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들의 다른 대안적인 구현을 도시한다. 특히, 도 11은 도 10에서 제시된 다이아몬드 픽셀 레이아웃과 같은 다이아몬드 픽셀 레이아웃으로 배향되는 복수의 셔터 어셈블리들(1102)을 갖는 디스플레이(1100)를 도시한다. 도 11에서 도시된 디스플레이(1100)는 추가로, 도시된 구현들에서, 4개의 셔터 어셈블리들(1102A, 1102B, 1102C 및 1102D)을 포함하는 논리적 픽셀(1110)을 포함한다. 제 2 논리적 픽셀(1112)은 또한 도 11에서 도시되고 4개의 셔터 어셈블리들을 또한 포함한다. 도시된 논리적 픽셀들(1110 및 1112)은 디스플레이(1100) 내에서 단일 픽셀 엘리먼트로서 도 1b에서 도시된 제어기(156)와 같은 제어기에 의해 취급될 수 있다. 이를 위해, 제어기(150)는 논리적 픽셀(1110)의 셔터 어셈블리들(1102A 내지 1102D)과 같은 논리적 픽셀의 4개의 셔터 어셈블리들을 함께 구동할 수 있다. 셔터 어셈블리들(1102A 내지 1102D)을 함께 구동하는 것은, 디스플레이의 픽셀들을 제어하는데 필요한 대역폭을 감소시키는 것을 비롯해서 특정한 이익들을 가지며, 이는 디스플레이 내에서 픽셀로서 작동하는 수천 개 또는 수백만 개의 셔터 어셈블리들을 갖는 대형 디스플레이들에 대해 중요한 이익일 수 있다. 부가적으로, 논리적 픽셀은 이미지 품질을 개선하기 위해 디터링된 그레이스케일링(dithered grayscaling)을 포함하는 그레이스케일링을 제공함으로써 이미지 품질 아티팩트들을 완화하는 이익을 또한 제공할 수 있다는 것이 이해된다.

[00126] 일 구현에서, 디스플레이 제어기(156)는 논리적 픽셀(1110 또는 1112)로 함께 그룹핑하기 위한 특정한 셔터 어셈블리들(1102)을 선택한다. 일 실행에서, 논리적 제어기(156)는 논리적 픽셀들(1110 및 1112)로 그룹핑되는 셔터 어셈블리들(1102)을 나타내는 데이터, 통상적으로 행 및 열 정보를 저장한 서브-픽셀 룩업 테이블을 포함한다. 시퀀서 타이밍 콘트롤(160)은 디스플레이(1100) 내에서 셔터 어셈블리들(1102)의 셔터들을 액추에이팅하도록 스캔 드라이버들(152) 및 데이터 드라이버들(154)을 제어할 때 서브-픽셀 룩업 테이블에 액세스할 수 있다. 선택적으로, 제어기(156)는 논리적 픽셀(1110)로 함께 그룹핑되는 셔터 어셈블리들(1102)을 변경할 수 있다. 또한 선택적으로, 그룹핑은 이미지의 생성 동안 변경될 수 있다. 따라서, 제어기(156)는 디스플레이(1100)의 전체 어레이 내에서 상이한 위치들로 논리적 픽셀(1110 또는 1112)의 위치를 효과적으로 이동시킬 수 있다. 이는 제어기(156)가 이미지의 부분으로서 제시되는 픽셀의 그룹을 공간적으로 평균화하도록 허용한다. 부가적으로, 제어기(156)는 디스플레이(1100) 상에 제시되는 이미지에 걸쳐서, 램프(166)에 의해 구동되는 청색 컬러와 같이 상이한 컬러들을 공간적으로 평균화하도록 램프 드라이버들(168)을 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 논리적 픽셀들(1110 및 1112)은 이미지 생성 동안 선택된 컬러들에 대한 그레이스케일링을 포함하는 공간적 그레이스케일링을 허용함으로써 아티팩트들의 감소를 제공하고 이미지들을 생성하기 위한 대역폭을 감소시킨다.

[00127] 도 12는 디스플레이 대해 정렬된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이와 디스플레이에 대해 회전된 셔터 어셈블리들을 갖는 디스플레이 간의 상대적 픽셀 피치를 도시한다. 도 12는 위에서 설명된 다이아몬드 픽셀 레이아웃의 하나의 이익들 도시한다. 특히, 도 12는 축들(1270 및 1272)을 갖는 그리드(1204)에서 정렬되는 셔터 어셈블리들(1202)의 어레이(1200)를 도시한다. 도 12에서 도시된 바와 같이, 디스플레이(1200)에서 셔터 어셈블리들(1202)은 이동축(1210)에 따라 이동한다. 이동축(1210)은 디스플레이(1200)의 축들(1270 및 1272)을 가로지른다. 디스플레이(1200)의 인치 당 픽셀 메트릭(pixel-per-inch metric)은, 인치와 같은 정의된 길이에 걸쳐 디스플레이(1200)의 공칭 행 내에 배치되는 셔터 어셈블리들(1202)의 수를 카운팅함으로써 측정될 수 있다. 도 12에서 도시된 구현에서, 디스플레이(1200)는 행(1220)을 따라 6개의 셔터 어셈블리들(1202A 내지 1202F)을 정렬한다.

[00128] 비교에 의해, 도 12에서 도시된 다이아몬드 픽셀 레이아웃(1250)은, 디스플레이(1250)의 다이아몬드 픽셀 레이아웃 내에 배치되는 셔터 어셈블리들(1202)이 디스플레이(1200)에 배치된 6개의 셔터 어셈블리들(1202A 내지 1202F)보다 더 짧은 길이에 걸쳐 2개의 행들(1252)을 따라 6개의 셔터 어셈블리들(1202A 내지 1202F)을 배치하도록 정렬된다는 것을 예시한다. 이에 따라, 디스플레이(1250)의 다이아몬드 픽셀 레이아웃은 픽셀 크기가 동일하게 유지된다고 가정하면, 더 큰 인치 당 픽셀 메트릭 및 개선된 해상도를 제공한다.

[00129] 도 13은 상이한 크기의 애퍼처들 및 상이한 애퍼처 비들을 갖는 픽셀들 및 유사한 제어 라인 밀도를 갖는 2개의 어레이들(1300 및 1350)을 도시한다. 특히, 도 13은 셔터 어셈블리들(1302)의 4x4 어레이를 포함하는 제 1 어레이(1300)를 도시한다. 4x4 어레이는 어레이(1300)의 각각의 열을 따라 연장하는 4개의 제어 라인들(1312) 및 어레이(1300)의 각각의 행을 따라 연장하는 4개의 제어 라인들(1314)에 의해 제어된다. 인접한 제어 라인들(1312)의 각각의 쌍 간의 피치는 1340으로서 도시되며, 이 피치는 어레이(1300)에 걸쳐서 제어 라인들(1312)의 밀도를 표현하는 제어 라인 밀도를 정의한다. 어레이(1300)는 4개의 셔터 어셈블리들(1302)의 폭 상의 4개의 제어 라인들의 밀도를 가지며, 여기서 4개의 셔터 어셈블리들의 폭은 통상적으로 미크론들로 측정되는 일부 알려진 길이일 수 있지만, 임의의 길이 단위가 이용될 수 있다.

[00130] 어레이(1350)는 또한 어레이(1350)의 각각의 열을 따라 연장하는 4개의 제어 라인들(1312) 및 어레이(1350)의 각각의 행을 따라 연장하는 4개의 제어 라인들(1314)을 갖는다. 인접한 제어 라인들(1312) 간의 피치는 또한 1340으로서 도시되며, 피치(1340)는 두 어레이들(1300 및 1350)에 대해 동일하다는 것이 이해될 것이다.

[00131] 그러나, 어레이(1350)는 어레이(1300)의 그리드 패턴으로 배열되는 16개의 셔터 어셈블리들에 대조적으로 다이아몬드 레이아웃으로 배열되는 8개의 셔터 어셈블리들(1352)을 포함한다. 각각의 셔터 어셈블리(1352)는 어레이(1300)에서 셔터 어셈블리들(1302)의 표면적의 약 2배를 갖는다. 알 수 있는 바와 같이, 셔터 어셈블리들(1352)은 4개의 인접한 제어 라인들(1312)에 의해 정의된 공간에서 2개의 선형으로 인접한 셔터 어셈블리들(1352)에 맞도록 크기가 정해진다. 예를 들어, 도 13은 셔터 어셈블리(1352b)가 2개의 인접한 제어 라인들(1312) 간에 연장하는 것을 도시한다. 이에 따라, 2개의 인접한 셔터 어셈블리들, 예컨대, 셔터 어셈블리들(1352b 및 1352d)은 4개의 제어 라인들(1312)의 폭에 걸쳐 연장할 것이다. 어레이(1300)를 참조하여 언급된 바와 같이, 4개의 제어 라인들의 폭은 미크론, 인치 또는 임의의 길이 단위로 측정되는 임의의 알려진 거리일 것이고, 이는 단위 길이 당 제어 라인들의 밀도를 산출한다.

[00132] 어레이(1350)와 대조적으로, 어레이(1300)는 4개의 인접한 제어 라인들(1312)에 의해 정의되는 공간에서 4개의 선형으로 인접한 셔터 어셈블리들(1302)에 맞춰지고 각각의 셔터 어셈블리(1302)는 더 작은 애퍼처 및 더 작은 표면적을 갖는다. 어셈블리(1352)의 더 큰 표면적은 더 큰 상대적 애퍼처 및 이에 따른 더 큰 애퍼처 비를 허용한다. 위에서는 다이아몬드 레이아웃 어레이(1350)의 해상도 또는 인치 당 픽셀들(PPI)의 이익을 설명하였다. 다이아몬드 레이아웃 어레이(1350)는 더 높은 애퍼처 비를 생성하도록 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 어레이(1350)는 정사각형 레이아웃(1300)의 것과 실질적으로 동일하게 라인 밀도를 유지한다. 그러나 픽셀 크기는 정사각형 레이아웃(1300)의 것보다 약 2배 더 크다. 더 큰 픽셀은 다이아몬드 레이아웃 어레이(1350)에 대한 더 큰 애퍼처 및 더 큰 애퍼처 비를 발생시킬 것이다.

[00133] 도 14는 상이한 크기들의 셔터 어셈블리들을 갖는 셔터 어셈블리들의 어레이의 평면도이다. 특히, 도 14는 제 1 크기를 갖는 셔터 어셈블리(1402) 및 더 큰 제 2 크기를 갖는 셔터 어셈블리(1412)를 포함하는 셔터 어셈블리들의 다이아몬드 픽셀 레이아웃을 포함하는 제 1 어레이(1400)를 도시한다. 도 14에서 예시된 바와 같이, 셔터 어셈블리들(1402) 및 셔터 어셈블리들(1412)은 셔터 어셈블리들(1402 및 1412)의 셔터들(1404 및 1414)이 이동축(1410)을 따라 이동하게 되도록 배향된다. 이동축(1410)은 어레이(1400)의 수직축(1452) 및 어레이(1400)의 수평축(1450)을 가로지른다. 도시된 구현에서, 셔터 어셈블리(1412)는 셔터 어셈블리(1402)의 영역보다 약 4배 더 큰 영역을 갖는다. 셔터 어셈블리(1412)는 셔터(1414) 및 애퍼처(1418)를 가지며, 이들 둘 다는 더 작은 셔터 어셈블리(1402)의 상응하는 셔터(1404) 및 애퍼처(1408)보다 약 4배 더 크다. 다른 구현들에서, 상이한 셔터 어셈블리들의 상대적 크기들은 변동될 수 있고, 선택된 크기들은 다뤄지는 애플리케이션에 부분적으로 의존할 것이다.

[00134] 도시된 셔터 어셈블리들(1402) 및 1412)은 4x4 어레이로 배열되며, 4개의 더 작은 셔터 어셈블리들(1402)은 하나의 더 큰 셔터 어셈블리(1412)의 주변부 주위에 배치된다. 셔터 어셈블리들은 논리적 픽셀로 그룹핑될 수 있고, 하나의 이러한 그룹핑은 3개의 셔터 어셈블리들(하나의 더 큰 셔터 어셈블리(1412) 및 2개의 더 작은 셔터 어셈블리(1402))을 둘러싸는 점선 직사각형(1420)에 의해 도시된다. 직사각형(1420) 내에서 그룹핑되는 3개의 셔터 어셈블리들은 어레이(1400)를 이용하는 디스플레이에 대한 하나의 논리적 픽셀 엘리먼트를 제공할 수 있다.

[00135] 제어기는 이 논리적 픽셀 내의 3개의 셔터 어셈블리들을 어드레싱 및 제어할 수 있고, 그레이스케일 효과를 달성하도록 셔터들을 제어할 수 있다. 일 구현에서, 제어기는 셔터 어셈블리들(1402 및 1412)이 개방 또는 폐쇄되는 지속기간을 제어한다. 당 분야에 일반적으로 인지되는 바와 같이, 셔터를 통해 통과하는 광을 변조함으로써 그리고 셔터들이 광을 통과시키고 이어서 차단하는 시간의 상대적 기간들을 선택적으로 가중함으로써, 그레이스케일 효과가 달성될 수 있다. 제어기는 논리적 픽셀로 그룹핑되는 3개의 셔터 어셈블리들을 별개로 변조할 수 있다. 도시된 구현에서, 제어기는 그레이스케일 효과를 보다 효율적으로 생성하기 위해 셔터 어셈블리들(1402 및 1412)의 상이한 크기들 및 특히, 셔터 어셈블리들 내의 애퍼처들(1408 및 1418)의 상이한 크기들을 이용할 수 있다. 셔터 어셈블리(1420)는 더 큰 애퍼처(1418)를 갖고, 이에 따라 개방될 때 셔터 어셈블리(1402)의 더 작은 애퍼처(1408)보다 더 많은 조명을 제공할 수 있다. 또한, 셔터 어셈블리(1420)는 단일 셔터(1404)의 이동에 의해 이 더 큰 조명을 제공할 수 있고, 그에 따라, 일부 구현들에서, 제어기는 예를 들어, 4개의 더 작은 셔터 어셈블리들(1402)을 제어해야 하는 것에 비해 이러한 레벨의 조명을 달성하는데 더 적은 제어 비트들을 이용할 수 있다. 논리적 픽셀들로의 더 크고 더 작은 셔터 어셈블리들(1402 및 1412)의 이러한 그룹핑은 이미지에 대한 그레이스케일을 달성하기 위해 제어 비트들의 수 및 이에 따른 이용되는 대역폭을 감소시킬 수 있다.

[00136] 변동들 및 변형들은 본 출원의 원리들로부터 실질적으로 벗어남 없이 위에서 설명된 구현들에 대해 이루어질 수 있다. 이러한 변동들 및 변형들은 또한 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 그러므로 위의 구현들은 출원의 제한 보단 오히려, 모든 관점에서 예시적이라고 고려될 것이다.

Claims (30)

1. 디스플레이로서,
   각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 갖고 상기 디스플레이의 수평축에 평행한 수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 배열되는 복수의 픽셀들
   을 포함하고,
   각각의 셔터 어셈블리들은 이동축을 따라 이동 가능한 셔터를 갖고, 상기 셔터 어셈블리는 상기 이동축이 상기 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하게 하도록 상기 그리드 내에서 정렬되는,
   디스플레이.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 그리드의 인접한 열들의 셔터 어셈블리들은 상기 그리드의 상이한 행들에 배열되도록 공간적으로 오프셋되는,
   디스플레이.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인접한 열들에서 상기 셔터 어셈블리들의 중심들은 상기 수평축에 대해 실질적으로 45°의 각도를 따라 정렬되는,
   디스플레이.
4. 제 1 항에 있어서,
   셔터 어셈블리는 직사각형 주변 에지를 갖고, 상기 에지의 한 측은 상기 그리드의 수평축에 대해 실질적으로 45° 각도의 각도를 따라 배향되는,
   디스플레이.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 셔터는 제 1 및 제 2 포지션 간에 이동축을 따라 이동하는,
   디스플레이.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 셔터를 향해 광을 통과시키기 위한 애퍼처
   를 더 포함하고,
   상기 제 1 포지션은 상기 애퍼처로부터 상기 셔터를 이격시키고, 상기 제 2 포지션은 상기 셔터를 상기 애퍼처와 정렬하는,
   디스플레이.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 셔터를 상기 제 2 포지션에 있게 하는 치수들을 갖는 셔터는 상기 애퍼처와 정렬되고 상기 애퍼처를 지나 연장하고 상기 애퍼처의 주변 에지와 오버랩하며, 상기 셔터는 상기 이동축을 가로지르는 축들과 동일하거나 그 미만의 이동축을 따라 상기 애퍼처의 주변 에지와 오버랩하는,
   디스플레이.
8. 제 1 항에 있어서,
   열의 전자기계 셔터들의 동작을 제어하기 위한 제어 라인
   을 더 포함하고,
   상기 제어 라인은 상기 제 1 및 제 2 열들의 셔터들을 공통 제어 라인에 연결하기 위해 제 1 열의 셔터들에 그리고 상기 제 1 열에 인접한 제 2 열의 셔터들에 연결되는,
   디스플레이.
9. 제 1 항에 있어서,
   열들의 전자기계 셔터들의 동작을 제어하기 위한 공통 제어 라인
   을 더 포함하고,
   상기 제어 라인은 상기 셔터들의 중심 위치들을 통해 연장하는 축과 평행한 축을 따라 셔터들에 연결되는,
   디스플레이.
10. 제 1 항에 있어서,
    인접한 열들에서 또는 인접한 행들에서 셔터들의 이동축들은 가로지르는(transverse),
    디스플레이.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 셔터를 향해 광을 통과시키기 위한 애퍼처
    를 더 포함하고,
    상기 셔터는 제 1 및 제 2 포지션 사이에서 상기 이동축을 따라 그리고 상기 애퍼처에 걸쳐 이동하도록, 상기 이동축에 실질적으로 수직인 주변 에지의 측을 갖는 직사각형 주변 에지를 갖는,
    디스플레이.
12. 제 1 항에 있어서,
    복수의 전자기계 셔터 어셈블리들을 논리적으로 그룹핑하고 논리적 픽셀에서 서브-픽셀들로서 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들을 제어하기 위한 디스플레이 제어기
    를 더 포함하는,
    디스플레이.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전자기계 셔터 어셈블리들은 제 1 크기를 갖는 전자기계 셔터 어셈블리들의 제 1 그룹 및 상이한 제 2 크기를 갖는 전자기계 셔터 어셈블리들의 제 2 그룹을 포함하는,
    디스플레이.
14. 제 13 항에 있어서,
    논리적으로 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들 각각은 논리적 픽셀을 제공하기 위해 제 1 크기의 적어도 하나의 전자기계 셔터 어셈블리들 및 제 2 크기의 적어도 하나의 전자기계 셔터 어셈블리를 포함하는,
    디스플레이.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 크기를 갖는 전자기계 셔터 어셈블리들은 제 1 표면적을 갖고, 상기 제 2 크기를 갖는 전자기계 셔터 어셈블리들은 상기 제 1 표면적보다 약 4배 더 큰 제 2 표면적을 갖는,
    디스플레이.
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어기는,
    상기 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값을 생성하기 위해 그룹핑된 전자기계 셔터 어셈블리들의 각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 그레이스케일 제어기
    를 더 포함하는,
    디스플레이.
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어기는 픽셀들의 행들 및 열들로부터 형성된 어레이 내에서 상기 논리적 픽셀의 위치를 변경하기 위해 상기 논리적 픽셀로 그룹핑할 전자기계 셔터 어셈블리들을 변경하는,
    디스플레이.
18. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어기는,
    공간적 그레이스케일을 제공하기 위해 상기 논리적 픽셀에 인접한 전자기계 셔터 어셈블리들을 별개로 제어하기 위한 공간적 그레이스케일 제어기
    를 더 포함하는,
    디스플레이.
19. 디스플레이를 제조하는 방법으로서,
    수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 각각의 전자기계 셔터 어셈블리들을 갖는 복수의 픽셀들을 배열하는 단계 ― 각각의 셔터 어셈블리들은 이동축을 따라 이동 가능한 셔터를 가짐 ― ; 및
    상기 그리드의 수평축에 대해 비스듬히 연장하도록 셔터 어셈블리의 셔터의 이동축을 정렬하도록 상기 그리드 내에서 상기 픽셀들을 배열하는 단계
    를 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 그리드의 상이한 행들에 배열되도록 상기 그리드의 인접한 열들의 셔터 어셈블리들을 공간적으로 오프셋하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
21. 제 19 항에 있어서,
    상기 픽셀들을 배열하는 단계는,
    상기 수평축에 대해 실질적으로 45°의 각도를 따라 정렬되도록 상기 인접한 열들에서 상기 셔터 어셈블리들의 중심들을 배열하는 단계를 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
22. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 열의 셔터들에 그리고 상기 제 1 열에 인접한 제 2 열의 셔터들에 공통 제어 라인을 연결하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
23. 제 19 항에 있어서,
    상기 그리드의 수평축에 수직인 축을 따라 연장하는 공통 제어 라인에 상기 셔터들을 연결하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
24. 제 19 항에 있어서,
    제 1 포지션과 제 2 포지션 간에 이동축을 따라 이동 가능하게 되도록 상기 셔터를 구성하는 단계; 및
    상기 인접한 열들 또는 행들의 셔터들의 이동축이 가로지르게 하도록 상기 그리드 내에 상기 셔터 어셈블리들을 배열하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
25. 제 19 항에 있어서,
    직사각형 주변 에지를 갖는 셔터를 제공하는 단계,
    상기 셔터를 향해 광을 통과시키기 위한 애퍼처를 제공하는 단계, 및
    상기 셔터를 향해 통과되는 광을 실질적으로 차단하기 위해 상기 이동축에 실질적으로 수직으로 그리고 상기 애퍼처에 걸쳐서 이동하도록 상기 주변 에지의 한 측을 배열하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
26. 제 19 항에 있어서
    상기 그리드의 열들을 따라 일반적으로 연장하는 제어 라인들을 제공하는 단계, 및
    4개의 인접한 제어 라인들에 의해 정의된 공간 내에서 2개의 셔터 어셈블리들을 배열하도록 셔터 어셈블리의 크기를 선택하고 선택된 애퍼처 비를 달성하도록 셔터 어셈블리의 애퍼처의 크기를 선택하는 단계
    를 더 포함하는,
    디스플레이를 제조하는 방법.
27. 그레이스케일 이미지(grayscale image)를 디스플레이하기 위한 방법으로서,
    복수의 전자기계 셔터 어셈블리들을 제공하는 단계;
    수평축을 갖는 그리드 상에 행들 및 열들로 상기 셔터 어셈블리들을 배열하는 단계 인접한 열들의 셔터 어셈블리들은 상기 수평축에 대한 각도를 따라 인접한 열들의 셔터 어셈블리들의 중심들을 정렬하도록 오프셋됨 ― ;
    복수의 셔터 어셈블리들을 논리적으로 그룹핑하는 단계; 및
    그레이스케일 조명을 생성하기 위해 논리적 픽셀의 서브-픽셀들로서 그룹핑된 셔터 어셈블리들을 제어하는 단계
    를 포함하는,
    그레이스케일 이미지를 디스플레이하기 위한 방법.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값을 수신하는 단계; 및
    상기 논리적 픽셀에 대한 그레이스케일 값에 따라 상기 논리적 픽셀 내에서 상기 셔터 어셈블리들의 각각의 셔터 어셈블리를 별개로 제어하는 단계
    를 더 포함하는,
    그레이스케일 이미지를 디스플레이하기 위한 방법.
29. 제 27 항에 있어서,
    픽셀들의 행들 및 열들로부터 형성되는 어레이 내의 논리적 픽셀의 위치를 변경하도록 논리적 픽셀로 그룹핑할 셔터 어셈블리들을 변경하는 단계
    를 더 포함하는,
    그레이스케일 이미지를 디스플레이하기 위한 방법.
30. 제 27 항에 있어서,
    이미지에서 디터링된 그레이스케일(dithered grayscale)을 제공하기 위해 상기 논리적 픽셀에 인접한 전자기계 셔터들을 별개로 제어하는 단계
    를 더 포함하는,
    그레이스케일 이미지를 디스플레이하기 위한 방법.
    

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