KR20150119083A - 스태거형 디스플레이 엘리먼트 배열을 가진 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 디스플레이 장치의 에스펙트 비를 개선하기 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 특히, 디스플레이 엘리먼트들은 한 디멘션에서 보다 다른 디멘션에서 더 긴 길이를 가지도록 구성된다. 이러한 구현은 액추에이터들과 액추에이터 회로소자와 같은 컴포넌트들과 연관된 오버헤드 비용들을 감소시킬 수 있으며, 에스펙트 비를 감소시킨다. 게다가, 디스플레이 장치 내의 디스플레이 엘리먼트들은 스태거형 방식으로 배열될 수 있다. 스태거형 배열은 디스플레이 장치의 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도를 개선시킨다. 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 디스플레이 장치의 행들을 따라 스태거링되는 반면에, 일부 다른 구현들에서 디스플레이 엘리먼트들은 디스플레이 장치의 열들을 따라 스태거링된다. 일부 구현들에서, 한 디멘션의 다수의 이미지 픽셀들은 각각의 디스플레이 엘리먼트들에 대한 신호들을 생성하기 위하여 활용된다.
Description
[0001] 본 특허 출원은 "DISPLAY HAVING STAGGERED DISPLAY ELEMENT ARRANGEMENT"라는 명칭으로 2013년 2월 12일에 출원된 미국 특허출원 제13/765,391호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되고 이에 의해 인용에 의해 본원에 명확하게 통합된다.
[0002] 본 개시내용은 이미징 디스플레이들의 분야에 관한 것이며, 특히 디스플레이에서 디스플레이 엘리먼트들의 배열에 관한 것이다.
[0003] 디스플레이 디바이스들은 이미지 프레임을 렌더링하기 위한 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 디스플레이 엘리먼트는 이미지 프레임을 형성하기 위하여, 광을 생성하기 위한 하나 이상의 광 방사기들 또는 광을 변조하기 위한 하나 이상의 광 변조기들을 포함할 수 있다. 예를들어, 전기기계 시스템(EMS) 광 변조기를 사용하는 디스플레이 엘리먼트는 어퍼처 위에서 이동하여 어퍼처를 통해 방사하는 광을 통과시키거나 또는 차단하거나 또는 부분적으로 차단하는 셔터를 포함할 수 있으며, 어퍼처 뒤에는 광 소스가 배치된다.
[0004] 디스플레이 엘리먼트는 또한 셔터를 포지셔닝하기 위한 액추에이터들, 액추에이터들을 활성화하기 위한 전자 컴포넌트들 등과 같은 추가 구조물들을 포함할 수 있다. 이들 추가 컴포넌트들은 상당한 양의 공간을 차지할 수 있다. 결과적으로, 전체 디스플레이의 어퍼처 비가 감소되고 따라서 전체 디스플레이의 광 스루풋이 감소된다. 이들 다른 컴포넌트들에 할당된 공간 오버헤드(space overhead)는 더 많은 디스플레이 엘리먼트들을 동일한 영역에 설치하는 것을 시도하는 고해상도 디스플레이들에게는 특히 부담스럽게 되고 있다.
[0005] 개시내용의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 몇몇 혁신적인 양상들을 가지며, 그 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
[0006] 본 개시내용에 설명된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 제 1 디멘션(dimension)을 따르는 이미지 프레임의 제 1 수의 픽셀들 및 제 2 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 2의 보다 적은 수의 픽셀들에 대응하게 광의 출력을 선택적으로 제어하도록 구성된 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 가진 장치로 구현될 수 있으며, 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들의 포지션(position)들은 제 1 디멘션에서 오프셋된다.
[0007] 일부 구현들에서, 장치는 복수의 스캔-라인 인터커넥트들을 더 포함하며, 스캔-라인 인터커넥트들은 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들 사이에서 라우팅되도록 구성된다. 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 행들은 제 1 디멘션을 따라 배열된다.
[0008] 일부 구현들에서, 장치는 복수의 데이터-라인 인터커넥트들을 포함하며, 데이터-라인 인터커넥트들은 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들 사이에서 라우팅되도록 구성된다. 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 열들은 제 1 디멘션을 따라 배열된다.
[0009] 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이 및 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이를 가지며, 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이는 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이보다 더 길다. 일부 다른 구현들에서, 각각의 디스플레이 엘리먼트는 제 1 디멘션에서 길이를 가진 영역을 할당받으며, 포지션들은 제 2 수 대 제 1 수의 비가 곱해진 길이 만큼 오프셋된다. 일부 구현들에서, 장치는 또한 데이터-라인 인커넥트들을 포함하며, 각각의 데이터-라인 인터커넥트는 매 n번째 행의 디스플레이 엘리먼트들에만 커플링되며, n은 제 1 수 대 제 2 수의 비와 동일하다.
[0010] 일부 구현들에서, 장치는 복수의 스캔-라인 인터커넥트들을 더 포함하며, 각각의 스캔-라인 인터커넥트는 장치의 주어진 행의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링되며, 2개의 인접 행들과 연관된 스캔-라인 인터커넥트들은 커플링된 디스플레이 엘리먼트들에 기록 인에이블 신호(write enabling signal)들을 동시에 제공하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 장치는 복수의 스캔-라인 인터커넥트들을 더 포함하며, 각각의 스캔-라인 인터커넥트는 2개의 인접 행들의 모든 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된다.
[0011] 일부 구현들에서, 제 1 디멘션을 따르는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 할당된 영역과 연관된 제 1 길이는 제 2 디멘션을 따르는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 할당된 영역과 연관된 제 2 길이의 2배이다. 일부 구현들에서, 각각의 디스플레이 엘리먼트는 마이크로전기기계(MEMS) 셔터를 포함한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 액정 광 변조기들을 포함한다.
[0012] 일부 구현들에서, 장치는 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이, 디스플레이와 통신하며 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성되는 프로세서 및 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함한다. 일부 구현들에서, 장치는 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성된 드라이버 회로 및 드라이버 회로에 이미지 데이터의 적어도 일부분을 송신하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 일부 구현들에서, 장치는 프로세서에 이미지 데이터를 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하며, 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 구현들에서, 장치는 입력 데이터를 수신하고 입력 데이터를 프로세서에 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함한다. 일부 구현들에서, 각각의 디스플레이 엘리먼트의 에스펙트 비(aspect ratio)는 2:1, 3:1 및 3:2 중 적어도 하나와 동일하다.
[0013] 본 개시내용에서 설명된 요지의 다른 혁신적인 양상은 제 2 디멘션의 제 2 디스플레이 엘리먼트 밀도가 제 1 디멘션의 제 1 디스플레이 엘리먼트 밀도와 상이하도록 제 1 디스플레이 엘리먼트 밀도 및 제 2 디스플레이 엘리먼트 밀도를 가진 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 가지는 장치로 구현될 수 있으며, 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들은 제 1 디멘션에서 오프셋된다.
[0014] 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 행들 또는 열들은 제 1 디멘션을 따라 배열된다. 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이 및 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이를 가지며, 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이는 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이의 2배이다.
[0015] 일부 구현들에서, 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들은 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 엘리먼트들의 평균 길이의 일부분(fraction) 만큼 제 1 디멘션에서 오프셋된다. 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 2:1, 3:1 및 3:2 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 에스펙트 비를 가진다. 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들은 액정 광 변조기들을 포함한다.
[0016] 본 개시내용에서 설명된 요지의 또 다른 혁신적인 양상은 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들이 제 1 디멘션에서 오프셋되도록 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션을 가진 어레이로 배열된, 광을 출력하기 위한 복수의 광 변조 수단 및 제 1 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 1 수의 픽셀들과 제 2 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 2의 보다 적은 수의 픽셀들에 기초하여 복수의 광 변조 수단 각각으로부터의 광의 출력을 제어하기 위한 제어 수단을 가진 장치로 구현될 수 있다.
[0017] 일부 구현들에서, 복수의 광 변조 수단의 어레이는 광 변조 수단의 행들 및 열들을 포함하며, 행들은 제 1 디멘션을 따라 배열된다. 일부 구현들에서, 장치는 이미지 프레임과 연관된 데이터 신호들에 응답하여 복수의 광 변조 수단을 인에이블하기 위한 복수의 기록 인에이블 수단 ― 기록-인에이블 수단은 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들 사이에 포지셔닝됨 ― 제어 수단으로부터 광 변조 수단으로 데이터 신호들을 제공하기 위한 복수의 데이터 제공 수단 중 적어도 하나를 더 포함한다. 일부 구현들에서, 데이터 제공 수단은 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들 사이에 포지셔닝된다.
[0018] 일부 구현들에서, 복수의 기록 인에이블 수단 각각은 광 변조 수단의 2개의 행들을 동시에 기록-인에이블하도록 구성된다. 일부 다른 구현들에서, 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들은 제 1 디멘션을 따르는 광 변조 수단의 평균 길이의 일부분 만큼 제 1 디멘션에서 오프셋된다.
[0019] 이 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 이러한 요약에 제공된 예들이 MEMS-기반 디스플레이들의 측면에서 주로 설명되지만, 본원에서 제공된 개념들은 액정 디스플레이(LCD)들, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들, 전기영동 디스플레이들 및 전계 방출 디스플레이들과 같은 다른 타입들의 디스플레이들 뿐만아니라 MEMS 마이크로폰들, 센서들 및 광학 스위치들과 같은 다른 비-디스플레이 MEMS 디바이스들에 대해 적용할 수 있다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적 치수들이 실제대로 도시되지 않을 수 있다는 점에 유의한다.
[0020] 도 1a는 직시형(direct-view) 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 기반 디스플레이 장치의 예시적인 개략도를 도시한다.
[0021] 도 1b는 호스트 디바이스의 예시적인 블록도를 도시한다.
[0022] 도 2a는 예시적인 셔터-기반 광 변조기의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0023] 도 2b는 롤링 액추에이터 셔터-기반 광 변조기의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0024] 도 2c는 예시적인 비(non) 셔터-기반 MEMS 광 변조기의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0025] 도 2d는 엘렉트로웨팅-기반 광 변조 어레이의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0026] 도 3a는 제어 매트릭스의 예시적인 개략도를 도시한다.
[0027] 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 어레이의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0028] 도 4a 및 도 4b는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 예시적인 도면들을 도시한다.
[0029] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들을 통합하는 디스플레이 장치의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0030] 도 6은 디스플레이의 MEMS-다운 구성에서 사용하기 위한 예시적인 어퍼처 플레이트 및 예시적인 광 변조기 기판의 단면도를 도시한다.
[0031] 도 7은 예시적인 프레임 장치의 디스플레이 엘리먼트들의 배열을 도시한다.
[0032] 도 8은 디스플레이 장치의 2개의 예시적인 인접 디스플레이 엘리먼트들의 평면도를 도시한다.
[0033] 도 9는 다른 디스플레이 엘리먼트의 예시적인 디스플레이 엘리먼트들의 배열을 도시한다.
[0034] 도 10은 디스플레이 장치의 다른 예시적인 디스플레이 엘리먼트의 평면도를 도시한다.
[0035] 도 11a-도 13은 예시적인 디스플레이 장치의 개략도들을 도시한다.
[0036] 도 14a 및 도 14b은 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적인 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들이다.
[0029] 다양한 도면들 내의 동일한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0021] 도 1b는 호스트 디바이스의 예시적인 블록도를 도시한다.
[0022] 도 2a는 예시적인 셔터-기반 광 변조기의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0023] 도 2b는 롤링 액추에이터 셔터-기반 광 변조기의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0024] 도 2c는 예시적인 비(non) 셔터-기반 MEMS 광 변조기의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0025] 도 2d는 엘렉트로웨팅-기반 광 변조 어레이의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0026] 도 3a는 제어 매트릭스의 예시적인 개략도를 도시한다.
[0027] 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 어레이의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0028] 도 4a 및 도 4b는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 예시적인 도면들을 도시한다.
[0029] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들을 통합하는 디스플레이 장치의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0030] 도 6은 디스플레이의 MEMS-다운 구성에서 사용하기 위한 예시적인 어퍼처 플레이트 및 예시적인 광 변조기 기판의 단면도를 도시한다.
[0031] 도 7은 예시적인 프레임 장치의 디스플레이 엘리먼트들의 배열을 도시한다.
[0032] 도 8은 디스플레이 장치의 2개의 예시적인 인접 디스플레이 엘리먼트들의 평면도를 도시한다.
[0033] 도 9는 다른 디스플레이 엘리먼트의 예시적인 디스플레이 엘리먼트들의 배열을 도시한다.
[0034] 도 10은 디스플레이 장치의 다른 예시적인 디스플레이 엘리먼트의 평면도를 도시한다.
[0035] 도 11a-도 13은 예시적인 디스플레이 장치의 개략도들을 도시한다.
[0036] 도 14a 및 도 14b은 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적인 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들이다.
[0029] 다양한 도면들 내의 동일한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0038] 이하의 상세한 설명은 본 개시내용의 혁신적 양상들을 설명할 목적들의 특정 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 본원의 교시들이 다수의 상이한 방식들에 적용될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 설명된 구현들은, 동화상(예를들어, 비디오) 또는 정지 화상(예를들어, 스틸 이미지들)이든지 간에, 그리고 텍스트, 그래픽 또는 그림이든지 간에, 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수 있는 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 더 구체적으로, 설명된 구현들이 모바일 전화들, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, Bluetooth® 디바이스들, 개인 휴대 단말(PDA)들, 무선 전자 메일 수신기들, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 수신기들/내비게이터들, 카메라들, 디지털 미디어 플레이어들(예를들어, MP3 플레이어들), 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(예를들어, e-리더기들), 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(주행기록계 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 조종석 제어들 및/또는 디스플레이들, 카메라 뷰 디스플레이들(예를들어, 차량의 후방 뷰 카메라의 디스플레이), 전자 사진들, 전자 게시판들 또는 간판(sign)들, 프로젝터들, 건축(architectural) 구조들, 마이크로파들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 레코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세척기들, 건조기들, 세척기/건조기들, 주차요금 징수기(parking meter)들, (예를들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 애플리케이션들 뿐만아니라 비-EMS 애플리케이션들을 포함하는 전기기계 시스템(EMS) 애플리케이션들의) 패키징, 심미적 구조들(예를들어, 보석류 또는 의류에 대한 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 전자 디바이스들 내에 포함되거나 또는 이들과 연관될 수 있다는 점이 참작된다. 본원의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속계들, 자이로스코프들, 모션-감지 디바이스들, 자력계들, 가전제품들에 대한 관성 컴포넌트들, 가전제품들의 부품들, 버랙터들, 액정 디바이스들, 전기영동 디바이스들, 구동 방식들, 제조 프로세스들 및 전자 시험 장비와 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 비-디스플레이 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 따라서, 교시들은 도면들에 단독으로 도시된 구현들로 제한되는 것으로 의도되지 않고 대신, 당업자에게 쉽게 명백한 바와 같은 넓은 응용가능성을 가진다.
[0039] 디스플레이 장치 내의 개별 디스플레이 엘리먼트들은 어퍼처들, 셔터들, 액추에이터들 및 작동 회로소자와 같은 컴포넌트들을 포함한다. 액추에이터들 및 작동 회로소자에 할당된 영역(또한 "영역 오버헤드(area overhead)"로 지칭됨)은 어퍼처들에 할당될 수 있는 영역을 제한한다.
[0040] 영역 오버헤드는 다수의 디스플레이 엘리먼트들이 결합되어 단일 디스플레이 엘리먼트를 형성하는 경우에 감소될 수 있다. 통상적인 디스플레이 장치는 일반적으로 정사각형 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 이러한 디스플레이 장치가 자신의 디스플레이 엘리먼트들을 긴 (비-정사각형) 디스플레이 엘리먼트들로 대체한 경우에(긴 디스플레이 엘리먼트들 각각은 일반적인 정사각형 디스플레이 엘리먼트들 중 2개의 정사각형 디스플레이 엘리먼트들을 대체함), 디스플레이 장치의 영역 오버헤드는 절반으로 줄어들 것이다. 이를 수행할 때, 디스플레이 장치는 자신이 광 방사 어퍼처들에 할당하는 공간을 실질적으로 증가시켜서 자신의 어퍼처 비를 증가시키고 따라서 자신의 발광 능력을 증가시킬 수 있다.
[0041] 디스플레이 장치의 크기를 일정하게 유지하면서 다수의 디스플레이 엘리먼트들을 단일 디스플레이 엘리먼트로 결합하는 것은 적어도 하나의 디멘션에서 디스플레이 장치의 디스플레이 엘리먼트 밀도를 기술적으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 그 디멘션에서 디스플레이 디바이스의 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도는 결합된 디스플레이 엘리먼트들을 스태거형 구성(staggered configuration)으로 배열함으로써 회복될 수 있다. 예를들어, 각각의 행의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들은 인접 행의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들에 대하여 오프셋될 수 있는 반면에, 하나의 행의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들은 교번 행들의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들과 정렬된다. 대안적으로, 각각의 열의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들은 인접 열의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들에 대하여 오프셋될 수 있는 반면에, 하나의 열의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들은 교번 열들의 디스플레이 엘리먼트들의 경계들과 정렬된다. 디스플레이 장치의 행들 또는 열들을 따라 디스플레이 엘리먼트들의 이러한 스태거형 배열은 디스플레이 장치의 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도를 개선시키며, 따라서 다수의 디스플레이 엘리먼트들을 단일 디스플레이 엘리먼트로 결합함으로써 유발되는 실제 디스플레이 엘리먼트 밀도의 손실에 대항한다. 이러한 스태거형 형식으로 배열될 때, 디스플레이 엘리먼트들의 배열은 벽돌벽과 유사할 수 있으며, 여기서 각각의 벽돌은 하나의 가늘고 긴 디스플레이 엘리먼트에 대응한다.
[0042] 본 개시내용에서 설명된 요지의 특정 구현들은 이하의 가능한 장점들 중 하나 이상의 장점을 실현하도록 구현될 수 있다. 디스플레이 엘리먼트들의 어레이로부터 단지 단일 디스플레이 엘리먼트만을 사용하여 이미지 프레임의 다수의 이미지 픽셀들을 디스플레이함으로써, 액추에이터들 및 액추에이터 회로소자와 같은 컴포넌트들과 연관된 영역 오버헤드는 감소될 수 있다. 이러한 영역 오버헤드의 감소는 디스플레이 엘리먼트에 할당되는 총 영역의 대부분이 어퍼처들에 할당되도록 한다. 이는 디스플레이 엘리먼트들의 어퍼처 비 및 광 출력을 개선한다.
[0043] 더욱이, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이의 2개의 인접한 행들 또는 열들에 있는 2개의 인접한 디스플레이 엘리먼트들에 할당되는 영역들의 경계들이 서로에 대하여 오프셋되도록 디스플레이 엘리먼트들이 스태거형 방식으로 배열될 때, 행들 및 열들을 따르는 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도는 개선될 수 있다. 이러한 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도의 개선은 다수의 이미지 픽셀들을 디스플레이하기 위하여 단일 디스플레이 엘리먼트들을 사용하는 것으로 인하여 발생할 수 있는 디스플레이 엘리먼트 밀도의 임의의 손실에 대항한다.
[0044] 게다가, 행들을 따르는 디스플레이 엘리먼트들의 스태거형 배열은 디스플레이 장치가 다수의 행들 간의 스캔-라인 인터커넥트들을 공유하도록 한다. 더욱이, 다수의 행들의 개별 디스플레이 엘리먼트들이 자신들의 데이터 신호들을 수신하도록 하기 위하여 (공유된 또는 개별적인 스캔-라인 인터커넥트들을 사용하여) 다수의 행들이 동시에 인에이블될 수 있다. 이는 모든 행들의 디스플레이 엘리먼트들이 자신들의 데이터 신호들을 수신하는데 필요한 시간을 감소시킨다.
[0045] 도 1a는 예시적인 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 개략도를 도시한다. 디스플레이 장치(100)는 행들 및 열들로 배열되는 복수의 광 변조기들(102a-102d)(일반적으로 "광 변조기들(102)")을 포함한다. 디스플레이 장치(100)에서, 광 변조기들(102a 및 102d)은 광이 통과하도록 하는 개방 상태에 있다. 광 변조기들(102b 및 102c)은 광의 통과를 차단하는 폐쇄상태에 있다. 광 변조기들(102a-102d)의 상태들을 선택적으로 세팅함으로써, 램프 또는 램프들(105)에 의해 조명되는 경우, 백릿(backlit) 디스플레이에 대한 이미지(104)를 형성하는데 디스플레이 장치(100)가 활용될 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 장치의 전방으로부터 발생하는 주변 광의 반사에 의해 이미지를 형성할 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 디스플레이의 전방에 포지셔닝된 램프 또는 램프들로부터의 광의 반사에 의해, 즉 프런트 라이트(front light)의 사용에 의해 이미지를 형성할 수 있다.
[0046] 일부 구현들에서, 각각의 광 변조기(102)는 이미지(104)의 픽셀(106)에 대응한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 픽셀(106)을 형성하기 위해 복수의 광 변조기들을 활용할 수 있다. 예를들어, 디스플레이 장치(100)는 3개의 컬러-특정 광 변조기들(102)을 포함할 수 있다. 특정 픽셀(106)에 대응하는 컬러-특정 광 변조기들(102) 중 하나 이상을 선택적으로 개방함으로써, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)에서 컬러 픽셀(106)을 생성할 수 있다. 다른 예에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 휘도 레벨을 제공하기 위해 픽셀(106) 당 2개 이상의 광 변조기들(102)을 포함한다. 이미지에 대하여, "픽셀"은 이미지의 해상도에 의해 정의되는 최소 화상 엘리먼트(picture element)에 대응한다. 디스플레이 장치(100)의 구조적 컴포넌트들에 대하여, 용어 "픽셀"은 이미지의 단일 픽셀을 형성하는 광을 변조시키기 위해 활용되는 기계 및 전기 복합 컴포넌트들을 지칭한다.
[0047] 디스플레이 장치(100)는 그것이 프로젝션 애플리케이션들에서 전형적으로 발견되는 이미징 광학계들을 포함하지 않을 수 있는 점에서 직시형 디스플레이이다. 프로젝션 디스플레이에서, 디스플레이 장치의 표면상에 형성되는 이미지는 스크린상에 또는 벽 상에 투사된다. 디스플레이 장치는 투사된 이미지보다 실질적으로 더 작다. 직시형 디스플레이에서, 사용자는 디스플레이상에서 보여지는 밝기(brightness) 및/또는 콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위하여 광 변조기들 및 선택적으로 백라이트 또는 프런트 라이트를 포함하는 디스플레이 장치를 직접 봄으로써 이미지를 본다.
[0048] 직시형 디스플레이들은 투과 모드 또는 반사 모드로 동작할 수 있다. 투과 디스플레이에서, 광 변조기들은 디스플레이 뒤에 포지셔닝되는 램프 또는 램프들로부터 발생하는 광을 필터링하거나 또는 선택적으로 차단한다. 램프들로부터의 광은 각각의 픽셀이 균일하게 조명될 수 있도록 광가이드 또는 "백라이트"에 선택적으로 주입된다. 투과 직시형 디스플레이들은 광 변조기들을 포함하는 하나의 기판이 백라이트의 최상부상에 바로 포지셔닝되는 샌드위치 어셈블리 어레인지먼트를 가능하게 하기 위해 투명 또는 유리 기판들상에 종종 구축된다.
[0049] 각각의 광 변조기(102)는 셔터(108) 및 어퍼처(aperture)(109)를 포함할 수 있다. 이미지(104)의 픽셀(106)을 조명하기 위해, 셔터(108)는 광이 뷰어를 향해 어퍼처(109)를 통과하도록 포지셔닝된다. 픽셀(106)을 미조명 상태(unlit)로 유지하기 위해, 셔터(108)는 어퍼처(109)를 통한 광의 통과를 차단하도록 포지셔닝된다. 어퍼처(109)는 각각의 광 변조기(102)의 반사 또는 광-흡수 물질을 통해 패터닝되는 개구부에 의해 정의된다.
[0050] 디스플레이 장치는 또한 셔터들의 이동을 제어하기 위해 기판 및 광 변조기들에 연결되는 제어 매트릭스를 포함한다. 제어 매트릭스는 픽셀들의 행 당 적어도 하나의 기록-인에이블 인터커넥트(110)(또한 "스캔-라인 인터커넥트"라 지칭됨), 픽셀들의 각각의 열에 대한 하나의 데이터 인터커넥트(112), 및 모든 픽셀들에 또는 적어도 디스플레이 장치(100)의 다수의 열들 및 다수의 행들 모두로부터의 픽셀들에 공통 전압을 제공하는 하나의 공통 인터커넥트(114)를 포함하는, 일련의 전기적 인터커넥트들(예를들어, 인터커넥트들(110, 112 및 114))을 포함한다. 적절한 전압("기록-인에이블 전압, Vwe")의 인가에 응답하여, 픽셀들의 정해진 행에 대한 기록-인에이블 인터커넥트(110)는 새로운 셔터 이동 명령들을 받아들이도록 행의 픽셀들을 준비시킨다. 데이터 인터커넥트들(112)은 데이터 전압 펄스들의 형태로 새로운 이동 명령들을 통신한다. 일부 구현들에서, 데이터 인터커넥트들(112)에 인가되는 데이터 전압 펄스들은 셔터들의 정전기 이동에 직접적으로 기여한다. 일부 다른 구현들에서, 데이터 전압 펄스들은, 통상적으로 데이터 전압들보다 크기가 더 큰 개별 작동 전압들의 광 변조기들(102)로의 인가를 제어하는 스위치들, 예를들어 트랜지스터들 또는 다른 비-선형 회로 엘리먼트들을 제어한다. 그 후에, 이들 작동 전압들의 인가는 셔터들(108)에 대한 정전기 구동 이동을 발생시킨다.
[0051] 도 1b는 예시적인 호스트 디바이스(120)(즉, 셀 폰, 스마트 폰, PDA, MP3 플레이어, 태블릿, e-리더, 넷북, 노트북 등)의 블록도를 도시한다. 호스트 디바이스(120)는 디스플레이 장치(128), 호스트 프로세서(122), 환경 센서들(124), 사용자 입력 모듈(126) 및 전원을 포함한다.
[0052] 디스플레이 장치(128)는 복수의 스캔 드라이버들(130)(또한 "기록 인에이블 전압 소스들"로 지칭됨), 복수의 데이터 드라이버들(132)(또한 "데이터 전압 소스들"로 지칭됨), 제어기(134), 공통 드라이버들(138), 램프들(140-146), 램프 드라이버들(148) 및 도 1a에 도시된 광 변조기들(102)과 같은 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)를 포함한다. 스캔 드라이버들(130)은 스캔-라인 인터커넥트들(110)에 기록 인에이블 전압들을 인가한다. 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(112)에 데이터 전압들을 인가한다.
[0053] 디스플레이 장치의 일부 구현들에서, 데이터 드라이버들(132)은 특히 이미지(104)의 휘도 레벨이 아날로그 방식으로 유도되어야 하는 경우에, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)에 아날로그 데이터 전압들을 제공하도록 구성된다. 아날로그 동작에서, 광 변조기들(102)은 다양한 중간 전압들이 데이터 인터커넥트들(112)을 통해 인가될 때, 셔터들(108)에서 다양한 중간 개방 상태들이 발생하고 이에 따라 이미지(104)에서 다양한 중간 조명 상태들 또는 휘도 레벨들이 발생하도록 설계된다. 다른 경우들에서, 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(112)에 2개, 3개 또는 4개의 디지털 전압 레벨들의 감소된 세트만을 인가하도록 구성된다. 이들 전압 레벨들은 디지털 방식으로, 셔터들(108) 각각에 개방 상태, 폐쇄 상태 또는 다른 개별 상태를 세팅하도록 설계된다.
[0054] 스캔 드라이버들(130) 및 데이터 드라이버들(132)은 디지털 제어기 회로(134)(또한 "제어기(134)"로 지칭됨)에 연결된다. 제어기는 행들 및 이미지 프레임들에 의해 그룹핑된 미리 결정된 시퀀스들로 편성되는 데이터 드라이버들(132)에 데이터를 주로 직렬 방식으로 송신한다. 데이터 드라이버들(132)은 직렬-대-병렬(series to parallel) 데이터 컨버터들, 레벨 시프팅 및 일부 애플리케이션들에 대해서는 디지털-대-아날로그 전압 컨버터들을 포함할 수 있다.
[0055] 디스플레이 장치는, 공통 전압 소스들로 또한 지칭되는 공통 드라이버들(138)의 세트를 선택적으로 포함한다. 일부 구현들에서, 공통 드라이버들(138)은 예를들어, 일련의 공통 인터커넥트들(114)에 전압을 인가함으로써, 디스플레이 어레이들의 어레이(150)내의 모든 디스플레이 엘리먼트들에 DC 공통 전위(potential)를 제공한다. 일부 다른 구현들에서, 제어기(134)로부터의 커맨드들에 따라, 공통 드라이버들(138)은 예를들어 어레이(150)의 다수의 행들 및 열들의 모든 디스플레이 엘리먼트들의 동시적 작동을 구동 및/또는 개시시킬 수 있는 글로벌 구동 펄스들인, 전압 펄스들 또는 신호들을 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)에 발행(issue)한다.
[0056] 상이한 디스플레이 기능들을 위한 드라이버들(예를들어, 스캔 드라이버들(130), 데이터 드라이버들(132) 및 공통 드라이버들(138)) 모두는 제어기(134)에 의해 시간-동기화된다. 제어기로부터의 타이밍 커맨드들은 램프 드라이버들(148)을 통한 적색, 녹색 및 청색과 백색 램프들(각각, 140, 142, 144 및 146)의 조명, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150) 내의 특정 행들의 기록-인에이블 및 시퀀싱, 데이터 드라이버들(132)로부터의 전압들의 출력, 및 디스플레이 엘리먼트 작동을 제공하는 전압들의 출력을 조정한다. 일부 구현들에서, 램프들은 발광 다이오드(LED)들이다.
[0057] 제어기(134)는 시퀀싱 또는 어드레싱 방식을 결정하는데, 이 시퀀싱 또는 어드레싱 방식에 의해, 셔터들(108) 각각은 새로운 이미지(104)에 적절한 조명 레벨들로 재-세팅될 수 있다. 새로운 이미지들(104)은 주기적 간격들로 세팅될 수 있다. 예를들어, 비디오 디스플레이들에 대해, 비디오의 프레임들 또는 컬러 이미지들(104)은 10 내지 300 헤르츠(Hz) 범위의 주파수들에서 리프레시된다(refreshed). 일부 구현들에서, 어레이(150)에 이미지 프레임의 세팅은, 교번하는 이미지 프레임들이 교번하는 일련의 컬러들, 예를들어 적색, 녹색 및 청색으로 조명되도록, 램프들(140, 142, 144 및 146)의 조명과 동기화된다. 각각의 개별 컬러에 대한 이미지 프레임들은 컬러 서브프레임으로 지칭된다. 필드 순차 컬러 방법으로서 지칭되는 이 방법에서, 컬러 서브프레임들이 20 Hz를 초과한 주파수들에서 교번되는 경우에, 인간의 뇌는 이미지가 광범위하고 연속적인 범위의 컬러들을 갖는다는 인식으로, 교번하는 프레임 이미지들을 평균화할 것이다. 대안적인 구현들에서, 원색들을 사용하는 4개 또는 그 초과의 램프들은, 적색, 녹색 및 청색 이외의 원색들을 사용하는 디스플레이 장치(100)에서 사용될 수 있다.
[0058] 디스플레이 장치(100)가 셔터들(108)을 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 디지털 스위칭하도록 설계되는 일부 구현들에서, 제어기(134)는 이전에 설명된 바와 같이, 시분할 그레이 스케일의 방법에 의해 이미지를 형성한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 픽셀 당 다수의 셔터들(108)의 사용을 통해 그레이 스케일을 제공할 수 있다.
[0059] 일부 구현들에서, 이미지 상태(104)에 대한 데이터는 또한 스캔 라인들로 지칭되는 개별 행들의 순차적인 어드레싱에 의해 제어기(134)에 의해 디스플레이 엘리먼트 어레이(150)에 로딩된다. 시퀀스의 각각의 행 또는 스캔 라인에 대해, 스캔 드라이버(130)는 어레이(150)의 해당 행에 대한 기록 인에이블 인터커넥트(110)에 기록-인에이블 전압을 인가하고, 후속하여 데이터 드라이버(132)는 선택된 행의 각각의 열에 대해, 원하는 셔터 상태들에 대응하는 데이터 전압들을 공급한다. 이 프로세스는 데이터가 어레이(150)의 모든 행들에 대해 로딩될 때까지 반복된다. 일부 구현들에서, 데이터 로딩을 위해 선택된 행들의 시퀀스는 선형적이어서, 어레이(150)의 최상부로부터 최하부로 진행한다. 일부 다른 구현들에서, 선택된 행들의 시퀀스는 시각적 아티팩트(visual artifact)들을 최소화하기 위해 의사-랜덤화된다. 그리고, 일부 다른 구현들에서, 시퀀싱은 블록들로 편성되며, 여기서 블록에 대해, 예를들어 시퀀스에서 어레이(150)의 매 5 번째 행만을 어드레싱함으로써, 이미지 상태(104)의 단지 특정한 일부분(certain fraction)에 대한 데이터가 어레이(150)로 로딩된다.
[0060] 일부 구현들에서, 이미지 데이터를 어레이(150)에 로딩하기 위한 프로세스는 어레이(150)의 디스플레이 엘리먼트들을 작동하는 프로세스로부터 시간적으로 분리된다. 이들 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트 어레이(150)는 어레이(150)의 각각의 디스플레이 엘리먼트에 대한 데이터 메모리 엘리먼트들을 포함할 수 있으며, 제어 매트릭스는 메모리 엘리먼트들에 저장되는 데이터에 따라 셔터들(108)의 동시 작동을 개시하기 위해, 공통 드라이버(138)로부터의 트리거 신호들을 전달하기 위한 글로벌 작동 인터커넥트(global actuation interconnect)를 포함할 수 있다.
[0061] 대안적인 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150) 및 디스플레이 엘리먼트들을 제어하는 제어 매트릭스는 직사각형 행들 및 열들 이외의 구성들로 배열될 수 있다. 예를들어, 디스플레이 엘리먼트들은 6각형 어레이들 또는 곡선형 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 일반적으로, 본원에 사용되는 용어 스캔-라인은 기록-인에이블 인터커넥트를 공유하는 임의의 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 지칭할 것이다.
[0062] 호스트 프로세서(122)는 일반적으로 호스트의 동작들을 제어한다. 예를들어, 호스트 프로세서(122)는 휴대용 전자 디바이스를 제어하기 위한 범용 또는 특수 목적 프로세서일 수 있다. 호스트 디바이스(120) 내에 포함된 디스플레이 장치(128)에 관하여, 호스트 프로세서(122)는 이미지 데이터 뿐만 아니라 호스트에 대한 추가 데이터를 출력한다. 이러한 정보는 주변 광 또는 온도와 같은, 환경 센서들로부터의 데이터; 예를들어, 호스트의 전원에 남아있는 전력량 또는 호스트의 동작 모드를 비롯한, 호스트에 관한 정보; 이미지 데이터의 콘텐츠에 관한 정보; 이미지 데이터의 타입에 대한 정보; 및/또는 이미징 모드를 선택하는데 사용하기 위한 디스플레이 장치에 대한 명령들을 포함할 수 있다.
[0063] 사용자 입력 모듈(126)은 사용자의 개인 선호도들을 직접적으로 또는 호스트 프로세서(122)를 통해 제어기(134)에 전달한다. 일부 구현들에서, 사용자 입력 모듈(126)은, "더 짙은 컬러", "더 양호한 콘트라스트", "더 낮은 전력", "증가된 밝기", "스포츠", "라이브 액션" 또는 "애니메이션"과 같은 개인적 선호도들을 사용자가 프로그램하는 소프트웨어에 의해 제어된다. 일부 다른 구현들에서, 이들 선호도들은 스위치 또는 다이얼과 같은 하드웨어를 이용하여 호스트에 입력된다. 제어기(134)에 대한 복수의 데이터 입력들은 최적의 이미징 특성들에 대응하는 다양한 드라이버들(130, 132, 138 및 148)에 데이터를 제공할 것을 제어기에 지시한다.
[0064] 환경 센서 모듈(124)은 또한 호스트 디바이스(120)의 일부로서 포함될 수 있다. 환경 센서 모듈(124)은 온도 및/또는 주변 조명(lighting) 조건들과 같은 주변 환경에 대한 데이터를 수신한다. 센서 모듈(124)은 디바이스가 실내 또는 사무실 환경에서 동작하고 있는지 그리고 밝은 대낮의 실외 환경에서 동작하고 있는지 그리고 야간의 실외 환경에서 동작하고 있는지를 구별하도록 프로그래밍될 수 있다. 센서 모듈(124)은 이 정보를 디스플레이 제어기(134)에 통신하여, 제어기(134)는 주변 환경에 응답하여 보는 조건들을 최적화할 수 있다.
[0065] 도 2a는 예시적인 셔터-기반 광 변조기(200)의 사시도를 도시한다. 셔터-기반 광 변조기(200)는 도 1a의 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)에 통합되기에 적합하다. 광 변조기(200)는 액추에이터(204)에 커플링되는 셔터(202)를 포함한다. 액추에이터(204)는 2개의 개별 컴플라이언트 전극 빔 액추에이터들(205)("액추에이터들(205)")로 형성될 수 있다. 셔터(202)는 일 측이 액추에이터들(205)에 커플링된다. 액추에이터들(205)은 표면(203)과 실질적으로 평행한 이동 평면에서 표면(203) 위에서 가로방향으로(traversely) 셔터(202)를 이동시킨다. 셔터(202)의 대향 측은 액추에이터(204)에 의해 가해지는 힘들에 대항하는 복원력을 제공하는 스프링(207)에 커플링된다.
[0066] 각각의 액추에이터(205)는 로드 앵커(anchor)(208)에 셔터(202)를 연결시키는 컴플라이언트 로드 빔(206)을 포함한다. 컴플라이언트 로드 빔들(206)과 함께 로드 앵커들(208)은 기계적 지지부들의 역할을 하여, 셔터(202)가 표면(203)에 근접하게 계속 부유(suspend)되게 한다. 표면(203)은 광의 통과를 허용하기 위한 하나 이상의 어퍼처 홀들(211)을 포함한다. 로드 앵커들(208)은 표면(203)에 컴플라이언트 로드 빔들(206) 및 셔터(202)를 물리적으로 연결하고, 로드 빔들(206)을 바이어스 전압, 일부 경우들에서는, 접지에 전기적으로 연결한다.
[0067] 기판이 실리콘과 같이 불투명한 경우에, 어퍼처 홀들(211)은 기판(204)을 관통하게 홀들의 어레이를 에칭함으로써 기판내에 형성된다. 기판(204)이 유리 또는 플라스틱과 같이 투명한 경우에, 어퍼처 홀들(211)은 기판(203)상에 증착되는 광-차단 물질의 층에 형성된다. 어퍼처 홀들(211)은 일반적으로 원형, 타원형, 다각형, 나선형(serpentine) 또는 불규칙한 형상일 수 있다.
[0068] 각각의 액추에이터(205)는 또한, 각각의 로드 빔(206) 근처에 포지셔닝된 컴플라이언트 구동 빔(216)을 포함한다. 구동 빔들(216)은 일단에서, 구동 빔들(216) 사이에 공유되는 구동 빔 앵커(218)에 커플링된다. 각각의 구동 빔(216)의 타단은 이동이 자유롭다. 각각의 구동 빔(216)은, 로드 빔(206)의 앵커링된(anchored) 단부 및 구동 빔(216)의 자유 단부 근처에서 로드 빔(206)에 가장 근접하도록 만곡된다.
[0069] 동작시에, 광 변조기(200)를 통합한 디스플레이 장치는 구동 빔 앵커(218)를 통해 구동 빔들(216)에 전위(electric potential)를 인가한다. 제 2 전위가 로드 빔들(206)에 인가될 수 있다. 구동 빔들(216)과 로드 빔들(206) 사이의 결과적인 전위차는 로드 빔들(206)의 앵커링된 단부들을 향해 구동 빔들(216)의 자유 단부들을 끌어당기며, 구동 빔들(216)의 앵커링된 단부들을 향해 로드 빔들(206)의 셔터 단부들을 끌어당겨서, 그에 의해 구동 앵커(218)를 향해 가로방향으로 셔터(202)를 구동시킨다. 컴플라이언트 부재들(206)이 스프링들로서 작용하여, 빔들(206 및 216) 포텐셜 양단의 전압이 제거될 때, 로드 빔들(206)은 셔터(202)를 그의 초기 포지션으로 다시 밀어, 로드 빔들(206)에 축적된(stored) 응력을 릴리스(release)시킨다.
[0070] 광 변조기(200)와 같은 광 변조기는 전압들이 제거된 후에 셔터를 그의 정지 포지션으로 복귀시키기 위해, 스프링과 같은 수동 복원력을 통합한다. 다른 셔터 어셈블리들은, 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 셔터를 이동시키기 위한 "개방" 및 "폐쇄" 전극들의 개별의 세트들 및 "개방" 및 "폐쇄" 액추에이터들의 듀얼 세트를 통합할 수 있다.
[0071] 셔터들 및 어퍼처들의 어레이가, 적절한 휘도 레벨들로 이미지들, 많은 경우들에서는 움직이는 이미지들을 생성하기 위해 제어 매트릭스를 통해 제어될 수 있게 하는 다양한 방법들이 존재한다. 일부 경우들에서, 디스플레이의 주변부 상에서 드라이버 회로들에 연결되는 행 및 열 인터커넥트들의 수동 매트릭스 어레이에 의해 제어가 달성된다. 다른 경우들에서 디스플레이의 속도, 휘도 레벨 및/또는 전력 소모 성능을 개선하기 위해 어레이(소위 능동 매트릭스)의 각각의 픽셀 내에 스위칭 및/또는 데이터 저장 엘리먼트들을 포함시키는 것이 적절하다.
[0072] 대안적인 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 앞서 설명된 셔터 어셈블리(200)와 같은 가로 셔터-기반 광 변조기들과 다른 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 예를들어, 도 2b는 예시적인 롤링 액추에이터 셔터-기반 광 변조기(220)의 예시적인 단면도를 도시한다. 롤링 액추에이터 셔터-기반 광 변조기(220)는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 대안 구현에 통합되기에 적합하다. 롤링 액추에이터-기반 광 변조기는 고정 전극 맞은편에 배치되며 전기장의 인가시에 셔터로서 기능을 하기 위하여 특정 방향으로 이동하도록 바이어싱되는 이동가능 전극을 포함한다. 일부 구현들에서, 광 변조기(220)는 기판(228)과 절연층(224) 사이에 배치된 평면 전극(226) 및 절연층(224)에 부착된 고정 단부(230)를 가진 이동가능 전극(222)을 포함한다. 어느 전압도 인가되지 않은 경우에, 이동가능 전극(222)의 이동가능 단부(232)는 롤링된 상태를 초래하기 위하여 고정 단부(230) 쪽으로 룰링하기에 자유롭다. 전극들(222 및 226) 사이에 전압을 인가하는 것은 이동가능 전극(222)이 절연 층(224)에 대하여 언롤링되어 평평한 상태로 있도록 야기하며, 따라서 이동가능 전극(222)은 기판(228)을 통해 이동하는 광을 차단하는 셔터로서 작용한다. 이동가능 전극(222)은 전압이 제거된 이후에 탄성 복원력에 의해, 롤링된 상태로 되돌아 간다. 롤링된 상태를 위한 바이어스는 이방성 응력 상태를 포함하도록 이동가능 전극(222)을 제조함으로써 실현될 수 있다.
[0073] 도 2c는 예시적인 비(non) 셔터-기반 MEMS 광 변조기(250)의 예시적인 단면도를 도시한다. 광 탭(tap) 변조기(250)는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 대안 구현에 통합하기에 적합하다. 광 탭은 프러스트레이티드(frustrated) 내부 전반사(TIR)의 원리에 따라 작동한다. 즉, 광(252)은 광 가이드(254)내로 유입되며, 여기서, 간섭이 없는 경우, 광(252)은 대부분이 TIR로 인해 광 가이드(254)의 전방 표면 또는 후방 표면을 통과하여 광 가이드(254)로부터 빠져나갈 수 없다. 광 탭(250)은 충분히 높은 굴절률을 가진 탭 엘리먼트(256)를 포함하는데, 이는 탭 엘리먼트(256)가 광 가이드(254)와 접촉하는 것에 응답하여 탭 엘리먼트(256)에 인접한, 광 가이드(254)의 표면상에 충돌하는 광(252)이 광 가이드(254)로부터 빠져 나와서 탭 엘리먼트(256)를 통해 뷰어쪽으로 이동하여 이미지를 형성하는데 기여한다.
[0074] 일부 구현들에서, 탭 엘리먼트(256)는 가요성 투명 물질의 빔(258)의 부분으로서 형성된다. 전극들(260)은 빔(258)의 한 면의 부분들을 코팅한다. 대향 전극들(262)은 광 가이드(254)상에 배치된다. 전극들(260 및 262) 양단에 전압을 인가함으로써, 광 가이드(254)에 대한 탭 엘리먼트(256)의 포지션은 광 가이드(254)로부터 광(252)을 선택적으로 추출하도록 제어될 수 있다.
[0075] 도 2d는 일렉트로웨팅-기반 광 변조 어레이(electrowetting-based light modulation array)(270)의 예시적인 단면도를 도시한다. 일렉트로웨팅-기반 광 변조 어레이(270)는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 대안 구현내에 통합하기에 적합하다. 광 변조 어레이(270)는 광학 캐비티(cavity)(274)상에 형성된 복수의 일렉트로웨팅-기반 광 변조 셀들(272a-d)(일반적으로, "셀들(272)")을 포함한다. 광 변조 어레이(270)는 또한 셀들(272)에 대응하는 컬러 필터들(276)의 세트를 포함한다.
[0076] 각각의 셀(272)은 물(water)(또는 다른 투명 전도성 또는 극성 유체)의 층(278), 광 흡수 오일의 층(280), 투명 전극(282)(예를들어 인듐-주석-산화물(ITO)로 만들어짐), 및 광 흡수 오일의 층(280)과 투명 전극(282) 사이에 포지셔닝된 절연층(284)을 포함한다. 본원에서 설명된 구현에서, 전극은 셀(272)의 후방 표면의 일부분을 점유한다.
[0077] 셀(272)의 후방 표면의 나머지는 광학 캐비티(274)의 전방 표면을 형성하는 반사 어퍼처 층(286)으로 형성된다. 반사 어퍼처 층(286)은 유전체 미러를 형성하는 박막들의 스택 또는 반사 금속과 같은 반사 물질로 형성된다. 각각의 셀(272)에 대하여, 어퍼처는 반사 어퍼처 층(286)에 형성되어 광이 그를 통과하도록 한다. 셀에 대한 전극(282)은 반사 어퍼처 층(286)을 형성하는 물질 위에 그리고 어퍼처 내에 증착되어, 다른 유전체층에 의해 분리된다.
[0078] 광학 캐비티(274)의 나머지는 반사 어퍼층 층(286) 근방에 포지셔닝된 광 가이드(288), 및 반사 어퍼처 층(286) 맞은편에 있는 광 가이드(288)의 면상의 제 2 반사층(290)을 포함한다. 일련의 광 리디렉터들(291)은 제 2 반사층에 근접하게 광 가이드의 후방 표면상에 형성된다. 광 리디렉터들(291)은 난반사 반사기 또는 완전 반사 반사기중 하나일 수 있다. LED들과 같은 하나 이상의 광 소스들(292)은 광 가이드(288)내에 광(294)을 주입한다.
[0079] 대안 구현에서, 추가 투명 기판(도시안됨)은 광 가이드(288)와 광 변조 어레이(270) 사이에 포지셔닝된다. 이러한 구현에서, 반사 어퍼처 층(286)은 광 가이드(288)의 표면 대신에 추가 투명 기판상에 형성된다.
[0080] 동작시, 셀(예를들어, 셀(272b 또는 272c))의 전극(282)에 전압을 인가하는 것은 셀의 광 흡수 오일(280)이 셀(272)의 한 부분에서 모이도록 야기한다. 결과적으로, 광 흡수 오일(280)은 반사 어퍼처 층(286)(예를들어, 셀들(272b 및 272c) 참조)에 형성된 어퍼처를 통한 광의 통과를 더 이상 막지 않는다. 이후, 백라이트로부터 어퍼처에서 빠져나가는 광은 이미지의 컬러 픽셀을 형성하기 위하여 셀을 통해 그리고 컬러 필터들(276)의 세트의 대응 컬러 필터(예를들어, 적색, 녹색 또는 청색)를 통해 빠져나갈 수 있다. 전극(282)이 접지될 때, 광 흡수 오일(280)은 반사 어퍼처 층(286)의 어퍼처를 커버하여, 그 어퍼처를 통과하는 것을 시도하는 임의의 광(294)을 흡수한다.
[0081] 전압이 셀(272)에 인가될 때 오일(280)이 모이는 영역(오일은 이 영역 아래에 모임)은 이미지를 형성하는 것과 관련하여 낭비된 공간을 구성한다. 이러한 영역은 전압이 인가되든지 또는 인가되지 않든지 간에 비투과적이다. 따라서, 반사 어퍼처 층(286)의 반사 부분들을 포함하지 않고, 이러한 영역은 이미지의 형성에 기여하기 위하여 달리 사용될 수 있는 광을 흡수한다. 그러나, 반사 어퍼처 층(286)을 포함하면서, 달리 흡수되었을 이러한 광은 광 가이드(290)내로 다시 반사되어 상이한 어퍼처를 통해 나중에 빠져나간다. 일렉트로웨팅-기반 광 변조 어레이(270)는 본원에 설명된 디스플레이 장치에 포함시키기에 적합한 비-셔터-기반 MEMS 변조기의 예만이 아니다. 마찬가지로, 비-셔터-기반 MEMS 변조기들의 다른 형태들은 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고 본원에 설명된 제어기 기능들 중 다양한 기능들에 의해 제어될 수 있다.
[0082] 도 3a는 예시적인 제어 매트릭스(300)의 개략도를 도시한다. 제어 매트릭스(300)는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)에 통합되는 광 변조기들을 제어하는데 적합하다. 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스(300)에 연결되는 셔터-기반 광 변조기들의 어레이(320)의 예시적인 사시도를 도시한다. 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 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 또한 어퍼처들(324)을 포함하는 어퍼처층(322)을 포함할 수 있다.
[0083] 제어 매트릭스(300)는 셔터 어셈블리들(302)이 형성되는 기판(304)의 표면상에, 확산된 또는 박막-증착된 전기 회로로서 제조된다. 제어 매트릭스(300)는 제어 매트릭스(300)의 픽셀들(301)의 각각의 행에 대한 스캔-라인 인터커넥트(306) 및 제어 매트릭스(300)의 픽셀들(301)의 각각의 열에 대한 데이터-인터커넥트(308)를 포함한다. 각각의 스캔-라인 인터커넥트(306)는 기록-인에이블 전압 소스(307)를 픽셀들(301)의 대응하는 행의 픽셀들(301)에 전기적으로 연결한다. 각각의 데이터 인터커넥트(308)는 데이터 전압 소스(309)("Vd 소스")를 픽셀들의 대응하는 열의 픽셀들(301)에 전기적으로 연결한다. 제어 매트릭스(300)에서, Vd 소스(309)는 셔터 어셈블리들(302)의 작동을 위해 사용될 에너지의 대부분을 제공한다. 따라서, 데이터 전압 소스, 즉 Vd 소스(309)는 또한 작동 전압 소스로서 역할을 한다.
[0084] 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 픽셀들의 어레이(320)의 각각의 셔터 어셈블리(302)에 대해 또는 각각의 픽셀(301)에 대해, 제어 매트릭스(300)는 트랜지스터(310) 및 커패시터(312)를 포함한다. 각각의 트랜지스터(310)의 게이트는 픽셀(301)이 위치되는 어레이(320)의 행의 스캔-라인 인터커넥트(306)에 전기적으로 연결된다. 각각의 트랜지스터(310)의 소스는 그의 대응하는 데이터 인터커넥트(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 하나의 전극에 병렬로 전기적으로 연결된다. 셔터 어셈블리(302)의 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 교체될 수 있다.
[0085] 동작시, 이미지를 형성하기 위해, 제어 매트릭스(300)는 각각의 스캔-라인 인터커넥트(306)에 차례로 Vwe를 인가함으로써 어레이(320)의 각각의 행을 순차적으로 기록-인에이블한다(write-enable). 기록-인에이블된 행에 대해, 행의 픽셀들(301)의 트랜지스터들(310)의 게이트들에 대한 Vwe의 인가는 데이터 인터커넥트들(308) 및 트랜지스터들(310)을 통해 전류를 흐르게 하여, 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터(303)에 전위를 인가한다. 행이 기록-인에이블되는 동안, 데이터 전압들 Vd은 데이터 인터커넥트들(308)에 선택적으로 인가된다. 아날로그 그레이 스케일을 제공하는 구현들에서, 각각의 데이터 인터커넥트(308)에 인가되는 데이터 전압은 기록-인에이블된 스캔-라인 인터커넥트(306) 및 데이터 인터커넥트(308)의 교차 지점에 위치되는 픽셀(301)의 원하는 밝기에 따라 변화된다. 디지털 제어 방식들을 제공하는 구현들에서, 데이터 전압은 상대적으로 낮은 크기 전압(즉, 접지에 가까운 전압)인 것으로 선택되거나 또는 Vat(작동 임계 전압)를 만족하거나 또는 이를 초과하도록 선택된다. 데이터 인터커넥트(308)에 대한 Vat의 인가에 응답하여, 대응하는 셔터 어셈블리에서의 액추에이터(303)가 작동하여, 그 셔터 어셈블리(302)의 셔터를 개방한다. 데이터 인터커넥트(308)에 인가되는 전압은 제어 매트릭스(300)가 행에 Vwe를 인가하는 것을 중단한 후에도 픽셀(301)의 커패시터(312)에 저장된 채로 유지된다. 따라서, 전압 Vwe는 셔터 어셈블리(302)가 작동하기에 충분히 긴 시간들 동안 행에서 대기하고 유지될 필요가 없으며; 이러한 작동은 기록-인에이블 전압이 행으로부터 제거된 이후에 계속될 수 있다. 커패시터들(312)은 또한 어레이(320) 내의 메모리 엘리먼트들로서 기능을 하여, 이미지 프레임의 조명을 위한 작동 명령들을 저장한다.
[0086] 어레이(320)의 제어 매트릭스(300) 뿐만 아니라 픽셀들(301)은 기판(304) 상에 형성된다. 어레이(320)는 어레이(320)의 개별 픽셀들(301)에 대한 어퍼처들(324)의 세트를 포함하는, 기판(304) 상에 배치된 어퍼처층(322)을 포함한다. 어퍼처들(324)은 각각의 픽셀에서 셔터 어셈블리들(302)과 정렬된다. 일부 구현들에서, 기판(304)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 물질로 만들어진다. 일부 다른 구현들에서, 기판(304)은 불투명한 물질로 만들어지지만, 어퍼처들(324)을 형성하기 위해 기판(304)에서 홀들이 에칭된다.
[0087] 액추에이터(303)와 함께 셔터 어셈블리(302)는 쌍안정상태(bi-stable)로 만들어질 수 있다. 즉, 셔터들은 어느 한 포지션에 셔터들을 홀딩(holding)하는데 전력이 거의 요구되지 않거나 또는 전력이 전혀 요구되지 않는 적어도 2개의 평형 포지션들(예를들어, 개방 위치 또는 폐쇄 포지션)에 존재할 수 있다. 더 구체적으로, 셔터 어셈블리(302)는 기계적으로 쌍안정상태일 수 있다. 일단 셔터 어셈블리(302)의 셔터가 제위치에 세팅되면, 그 셔터의 포지션을 유지하기 위해 어떠한 전기적 에너지나 홀딩 전압(holding voltage)도 요구되지 않는다. 셔터 어셈블리(302)의 물리적 엘리먼트들에 대한 기계적 응력들은 셔터를 제자리에 홀딩할 수 있다.
[0088] 액추에이터(303)와 함께 셔터 어셈블리(302)는 또한 전기적으로 쌍안정상태로 만들어질 수 있다. 전기적으로 쌍안정상태인 셔터 어셈블리에서, 셔터 어셈블리의 작동 전압 미만의 다양한 전압들이 존재하는데, 이들 전압들은 (셔터가 개방 또는 폐쇄된 채) 폐쇄 액추에이터에 인가되는 경우, 심지어 대항력(opposing force)이 셔터에 대해 가해지는 경우에도, 액추에이터를 폐쇄 상태로 그리고 셔터를 제위치에 홀딩한다. 대항력은 도 2a에 도시된 셔터-기반 광 변조기(200)의 스프링(207)과 같은 스프링에 의해 가해질 수 있거나 또는 대항력은 "개방" 또는 "폐쇄" 액추에이터와 같은 대향 액추에이터에 의해 가해질 수 있다.
[0089] 광 변조기 어레이(320)는 픽셀 당 단일 MEMS 광 변조기를 갖는 것으로 도시된다. 다수의 MEMS 광 변조기들이 각각의 픽셀에 제공되어, 각각의 픽셀에서 오직 2진 "온(on)" 또는 "오프(off)" 광학 상태들보다 더 많은 상태들을 제공할 수 있는 다른 구현들이 가능하다. 픽셀에 다수의 MEMS 광 변조기들이 제공되는 경우 그리고 광 변조기들의 각각과 연관되는 어퍼처들(324)이 동일하지 않은 영역들을 갖는 경우, 특정 형태들의 코딩 영역 분할 그레이 스케일(coded area division gray scale)이 가능하다.
[0090] 일부 다른 구현들에서, 롤러-기반 광 변조기(220), 광 탭(250) 또는 일렉트로웨팅-기반 변조 어레이(270) 뿐만아니라 다른 MEMS-기반 광 변조기들은 광 변조기 어레이(320) 내의 셔터 어셈블리(302) 대신 사용될 수 있다.
[0091] 도 4a 및 도 4b는 예시적인 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)의 도면들을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)는 개방 상태에 있다. 도 4b는 폐쇄 상태의 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)를 도시한다. 셔터 어셈블리(200)와 반대로, 셔터 어셈블리(400)는 셔터(406)의 양쪽에서 액추에이터들(402 및 404)을 포함한다. 각각의 액추에이터(402 및 404)는 독립적으로 제어된다. 제 1 액추에이터, 즉 셔터-개방 액추에이터(402)는 셔터(406)를 개방하는 역할을 한다. 제 2 대향 액추에이터, 즉 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 셔터(406)를 폐쇄하는 역할을 한다. 액추에이터들(402 및 404)의 양자 모두는 컴플라이언트 빔 전극 액추에이터들이다. 액추에이터들(402 및 404)은 어퍼처층(407)(이 어퍼처층(407) 위에 셔터가 부유됨)에 실질적으로 평행한 평면에서 셔터(406)를 구동함으로써 셔터(406)를 개폐한다. 셔터(406)는 액추에이터들(402 및 404)에 부착되는 앵커들(408)에 의해 어퍼처층(407) 위에서 짧은 거리를 두고 부유된다. 셔터(406)의 이동축을 따라 셔터(406)의 양쪽 단부들에 지지부들을 부착하면, 셔터(406)의 평면 외 이동을 감소시키며 실질적으로 기판에 평행한 평면으로 이동을 제한시킨다. 도 3a의 제어 매트릭스(300)와 유사하게, 셔터 어셈블리(400)와 함께 사용하기에 적합한 제어 매트릭스는 대향하는 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들(402 및 404)의 각각에 대하여 하나의 트랜지스터 및 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.
[0092] 셔터(406)는 광이 통과할 수 있는 2개의 셔터 어퍼처들(412)을 포함한다. 어퍼처층(407)은 3개의 어퍼처들(409)의 세트를 포함한다. 도 4a에서, 셔터 어셈블리(400)가 개방 상태에 있으며, 따라서 셔터-개방 액추에이터(402)가 작동되었으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(404)가 자신의 릴렉스 포지션(relaxed position)에 있으며, 셔터 어퍼처들(412)의 중심라인들은 어퍼처층 어퍼처들(409) 중 2개의 어퍼처들의 중심라인들과 일치한다. 도 4b에서, 셔터 어셈블리(400)가 폐쇄 상태로 이동되었고, 따라서 셔터-개방 액추에이터(402)는 자신의 릴렉스 포지션에 있으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 작동되었으며, 셔터(406)의 광 차단 부분들은 이제 (점선들로 도시되는) 어퍼처들(409)을 통한 광의 투과를 차단하는 포지션에 있게 된다.
[0093] 각각의 어퍼처는 자신의 주변부에서 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예를들어, 직사각형 어퍼처들(409)은 4개의 에지들을 갖는다. 원형, 타원형, 계란형 또는 다른 만곡형 어퍼처들이 어퍼처층(407)에 형성되는 대안적인 구현들에서, 각각의 어퍼처는 단지 단일 에지만을 가질 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 어퍼처들은 수학적인 의미에서 나뉘거나 또는 분리될 필요는 없지만, 대신에 연결될 수 있다. 다시 말해서, 어퍼처의 일부들 또는 성형된 섹션들이 각각의 셔터에 대해 대응성을 유지할 수 있는 한편, 이들 섹션들 중 여러 섹션들은 어퍼처의 단일 연속 둘레가 다수의 셔터들에 의해 공유되도록 연결될 수 있다.
[0094] 다양한 출구 각도들을 갖는 광이 개방 상태의 어퍼처들(412 및 409)을 통과하도록 하기 위해서, 어퍼처층(407)의 어퍼처들(409)의 폭 또는 크기보다 더 큰 셔터 어퍼처들(412)에 대한 대응 폭 또는 크기를 제공하는 것이 유리하다. 광이 폐쇄 상태에서 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하기 위해 셔터(406)의 광 차단 부분들이 어퍼처들(409)과 오버랩(overlap)하는 것이 바람직하다. 도 4b는 셔터(406)의 광 차단 부분들의 에지와 어퍼처층(407)에 형성되는 어퍼처(409)의 하나의 에지 사이의 미리 정의된 오버랩(416)을 도시한다.
[0095] 정전기 액추에이터들(402 및 404)은 그들의 전압-변위(voltage-displacement) 동작이 셔터 어셈블리(400)에 쌍안정 특성을 제공하도록 설계된다. 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들의 각각에 대해 작동 전압 미만의 다양한 전압들이 존재하며, 이들 전압들은 (셔터가 개방되거나 폐쇄된 채로) 액추에이터가 폐쇄 상태에 있는 동안 인가되는 경우에, 심지어 작동 전압이 대향 액추에이터에 인가된 후에도, 액추에이터를 폐쇄 상태로 그리고 셔터를 제위치에 홀딩할 것이다. 이러한 대항력에 대해 셔터의 포지션을 유지하기 위해 필요한 최소 전압은 유지 전압 Vm으로 지칭된다.
[0096] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들(셔터 어셈블리들)(502)을 통합한 예시적인 디스플레이 장치(500)의 단면도를 도시한다. 각각의 셔터 어셈블리(502)는 셔터(503) 및 앵커(505)를 통합한다. 앵커들(505)과 셔터들(503) 사이에 연결될 때, 표면위 짧은 거리에 셔터들(503)을 부유시키는 것을 돕는 컴플라이언트 빔 액추에이터들은 도시되지 않는다. 셔터 어셈블리들(502)은 투명 기판(504), 예를들어 플라스틱 또는 유리로 만들어진 기판상에 배치된다. 기판(504) 상에 배치되는, 후방-대면 반사층(rear-facing reflective layer), 즉 반사막(506)은 셔터 어셈블리들(502)의 셔터들(503)의 폐쇄 포지션들 아래에 위치하는 복수의 표면 어퍼처들(508)을 정의한다. 반사막(506)은 디스플레이 장치(500)의 후방을 향해 표면 어퍼처들(508)을 통과하지 않는 광을 다시 반사시킨다. 반사 어퍼처층(506)은 스퍼터링, 증발, 이온 도금, 레이저 삭마(ablation) 또는 화학 기상 증착(CVD)을 포함하는 다수의 기상 증착 기술들에 의해 박막 형식으로 형성된, 개재물(inclusion)들이 없는 미세-결정립(fine-grained) 금속 막일 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 후방-대면 반사층(506)은 유전체 미러와 같은 미러로 형성될 수 있다. 유전체 미러는 높은 그리고 낮은 굴절률의 물질들 사이에서 교번하는 유전체 박막들의 스택으로서 제조될 수 있다. 반사막(506)으로부터 셔터들(503)을 분리하는 수직 갭(이 갭 내에서, 셔터는 자유롭게 움직임)은 0.5 내지 10 마이크론의 범위를 가진다. 수직 갭의 크기는 바람직하게는 도 4b에 도시된 오버랩(416)과 같은, 폐쇄 상태의 어퍼처들(508)의 에지와 셔터들(503)의 에지 사이의 측면 오버랩보다 작다.
[0097] 디스플레이 장치(500)는 평면형 광 가이드(516)로부터 기판(504)을 분리하는 선택적 밝기 강화막(514) 및/또는 선택적 확산기(512)를 포함한다. 광 가이드(516)는 투명한 물질, 즉 유리 또는 플라스틱 물질을 포함한다. 광 가이드(516)는 백라이트를 형성하는 하나 이상의 광원들(518)에 의해 조명된다. 광원들(518)은 예를들어 백열 램프들, 형광 램프들, 레이저들 또는 발광 다이오드(LED)들일 수 있으나 이들에 제한되지 않는다. 반사기(519)는 램프(518)로부터의 광을 광 가이드(516)쪽으로 보내는 것을 돕는다. 전방-대면 반사막(front-facing reflective film)(520)은 백라이트(516) 뒤에 배치되어, 셔터 어셈블리들(502)을 향해 광을 반사시킨다. 셔터 어셈블리들(502) 중 하나를 통과하지 않는, 백라이트로부터의 광선(521)과 같은 광선들은 백라이트로 되돌아가서 막(520)으로부터 다시 반사될 것이다. 이러한 방식에서, 첫번째 통과시 이미지를 형성하기 위해 디스플레이 장치(500)를 벗어나지 못한 광은 재순환될 수 있어서, 셔터 어셈블리들(502)의 어레이의 다른 개방 어퍼처들을 통한 투과를 위해 이용가능하게 된다. 이러한 광 재순환은 디스플레이의 조명 효율성을 증가시키는 것으로 증명되었다.
[0098] 광 가이드(516)는 램프들(518)로부터의 광을 어퍼처들(508) 쪽으로 그리고 이에 따라 디스플레이의 전방 쪽으로 다시 보내는 기하학적 형태의 광 리디렉터들 또는 프리즘들(517)의 세트를 포함한다. 광 리디렉터들(517)은 번갈아 가며 삼각형 형상, 사다리꼴 형상, 또는 단면이 만곡된 형상일 수 있는 형상들을 갖는 광 가이드(516)의 플라스틱 몸체내에 몰딩될 수 있다. 프리즘들(517)의 밀도는 일반적으로 램프(518)로부터의 거리에 따라 증가한다.
[0099] 일부 구현들에서, 어퍼처층(506)은 광 흡수 물질로 만들어질 수 있으며, 대안적인 구현들에서 셔터(503)의 표면들은 광 흡수 또는 광 반사 물질로 코팅될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 어퍼처층(506)은 광 가이드(516)의 표면상에 직접 증착될 수 있다. 일부 구현들에서, 어퍼처층(506)은 (예를들어, 아래에 설명되는 MEMS-다운 구성에서) 셔터들(503) 및 앵커들(505)과 동일한 기판상에 배치될 필요가 없다.
[0100] 일부 구현들에서, 광원들(518)은 상이한 컬러들, 예를들어, 적색, 녹색 및 청색 컬러들의 램프들을 포함할 수 있다. 컬러 이미지는 인간의 뇌가 상이한 컬러 이미지들을 단일 멀티-컬러 이미지로 평균화하기에 충분한 레이트로, 상이한 컬러들의 램프들로 이미지들을 순차적으로 조명함으로써 형성될 수 있다. 다양한 컬러-특정 이미지들이 셔터 어셈블리들(502)의 어레이를 사용하여 형성된다. 다른 구현에서, 광원(518)은 4개 이상의 상이한 컬러들을 갖는 램프들을 포함한다. 예를들어, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색 및 백색 램프들 또는 적색, 녹색, 청색 및 황색 램프들을 가질 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 광원(518)은 청록색(cyan), 자주색(magenta), 황색 및 백색 램프들, 적색, 녹색, 청색 및 백색 램프들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 추가 램프들이 광원(518)에 포함될 수 있다. 예를들어, 5개의 컬러들을 이용하는 경우에, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색, 청록색 및 황색 램프들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 광원(518)은 백색, 오렌지색, 청색, 보라색 및 녹색 램프들 또는 백색, 청색, 황색, 적색 및 청록색 램프들을 포함할 수 있다. 6개의 컬러들을 이용하는 경우에, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자주색 및 황색 램프들 또는 백색, 청록색, 자주색, 황색, 오렌지색 및 녹색 램프들을 포함할 수 있다.
[0101] 커버 플레이트(522)는 디스플레이 장치(500)의 전방을 형성한다. 커버 플레이트(522)의 후방 면은 콘트라스트를 높이기 위해 블랙 매트릭스(524)로 커버될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 커버 플레이트는, 예를들어 셔터 어셈블리들(502) 중 서로 다른 어셈블리들에 대응하는 컬러 필터들, 예를들어 개별 적색, 녹색 및 청색 필터들을 포함한다. 커버 플레이트(522)는 셔터 어셈블리들(502)로부터 떨어진 미리 결정된 거리에서 지지되어, 갭(526)을 형성한다. 갭(526)은 기계적 지지부들 또는 스페이서들(527)에 의해 그리고/또는 커버 플레이트(522)를 기판(504)에 부착하는 접착 시일(seal)(528)에 의해 유지된다.
[0102] 접착 시일(528)은 유체(530)로 시일링된다. 유체(530)는 바람직하게는 약 10 센티푸아즈(centipoise) 미만의 점도들 및 바람직하게는 약 2.0 초과의 비유전율(relative dielectric constant) 및 약 104 V/cm 초과의 유전체 파괴 강도들로 가공된다. 유체(530)는 또한 윤활유로서 역할을 할 수 있다. 일부 구현들에서, 유체(530)는 높은 표면 웨팅 능력(high surface wetting capability)을 갖는 소수성 액체이다. 대안적인 구현들에서, 유체(530)는 기판(504)의 굴절률보다 크거나 작은 굴절률을 갖는다.
[0103] 기계적 광 변조기들을 통합한 디스플레이들은 수백개, 수천개 또는 일부 경우들에서 수백만개의 이동 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 디바이스들에서, 엘리먼트의 모든 각각의 이동은 엘리먼트들 중 하나 이상의 엘리먼트를 디스에이블하기 위한 정지 마찰의 기회를 제공한다. 이러한 이동은 모든 부분들을 유체(또한 유체(530)로 지칭됨)에 담금으로써 그리고 MEMS 디스플레이 셀의 유체 공간 또는 갭 내에 (예를들어, 접착제로) 유체를 시일링함으로써 가능하게 된다. 유체(530)는 보통 장기간에 걸쳐 낮은 마찰 계수들, 낮은 점도 및 최소 저하 효과들을 갖는 유체이다. MEMS-기반 디스플레이 어셈블리가 유체(530)를 위한 액체를 포함할 때, 액체는 적어도 부분적으로 MEMS-기반 광 변조기의 이동 부분들 중 일부를 둘러싼다. 일부 구현들에서, 작동 전압들을 감소시키기 위해, 액체는 70 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 일부 다른 구현들에서, 액체는 10 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 70 센티푸아즈 미만의 점도들을 갖는 액체들은 낮은 분자량들: 4000 gram/mole 미만 또는 일부 경우들에서 400 gram/mole 미만의 물질들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 구현들에 대해 적합할 수 있는 유체들(530)은 탈이온수(de-ionized water), 메탄올, 에탄올 및 다른 알콜들, 파라핀들, 올레핀들, 에테르들, 실리콘 오일들, 플루오르화 실리콘 오일들 또는 다른 자연 또는 합성 용매들 또는 윤활유들을 포함하나 이들에 제한되지 않는다. 유용한 유체들은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane) 및 옥타메틸트리실록산(octamethyltrisiloxane)과 같은 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)들, 또는 헥실펜타메틸디실록산(hexylpentamethyldisiloxane)과 같은 알킬 메틸 실록산(alkyl methyl siloxane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 옥탄(octane) 또는 데칸(decane)과 같은 알칸(alkane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 나이트로메탄(nitromethane)과 같은 나이트로알칸(nitroalkane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 톨루엔(toluene) 또는 디에틸벤젠(diethylbenzene)과 같은 방향족 화합물들일 수 있다. 유용한 유체들은 부탄온(butanone) 또는 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone)과 같은 케톤들일 수 있다. 유용한 유체들은 클로로벤젠(chlorobenzene)과 같은 클로로카본들일 수 있다. 유용한 유체들은 디클로로플루오로에탄(dichlorofluoroethane) 또는 클로로트리플루오로에틸렌(chlorotrifluoroethylene)과 같은 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbon)들일 수 있다. 이들 디스플레이 어셈블리들에 대해 고려되는 다른 유체들은 부틸 아세테이트(butyl acetate) 및 디메틸포름아미드(dimethylformamide)를 포함한다. 이들 디스플레이들에 대한 또 다른 유용한 유체들은 하이드로플루오로 에테르(hydro fluoro ether)들, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether)들, 하이드로 플로오로 폴리 에테르(hydro fluoro poly ether)들, 펜탄올(pentanol) 및 부탄올(butanol)을 포함한다. 예시적인 적합한 하이드로 플루오로 에테르(hydro fluoro ether)들은 에틸 나노플루오로부틸 에테르(ethyl nonafluorobutyl ether) 및 2-트리플루오로메틸-3-에톡시도데카플루오로헥산(2-trifluoromethyl-3-ethoxydodecafluorohexane)을 포함한다.
[0104] 시트 금속 또는 몰딩된 플라스틱 어셈블리 브라켓(532)은 커버 플레이트(522), 기판(504), 백라이트 및 에지들 주위를 함께 둘러싸는 다른 컴포넌트 부분들을 홀딩한다. 어셈블리 브라켓(532)은 나사(screw)들 또는 압입 탭(indent tab)들로 체결되어, 결합된 디스플레이 장치(500)에 강성을 부가한다. 일부 구현들에서, 광원(518)은 에폭시 폿팅 화합물(epoxy potting compound)에 의해 적소에 몰딩된다. 반사기들(536)은 광 가이드(516)의 에지들로부터 빠져나가는 광을 광 가이드(516)내로 다시 되돌아가는 것을 돕는다. 제어 신호들 뿐아니라 전력을 셔터 어셈블리들(502) 및 램프들(518)에 제공하는 전기 인터커넥트들은 도 5에 도시되지 않는다.
[0105] 일부 다른 구현들에서, 도 2a-도 2d에 도시된 것과 같은 롤러-기반 광 변조기(220), 광 탭(250) 또는 엘렉트로웨팅-기반 변조 어레이(270) 뿐만아니라 다른 MEMS-기반 광 변조기들은 디스플레이 장치(500) 내의 셔터 어셈블리들(502) 대신에 사용될 수 있다.
[0106] 디스플레이 장치(500)는 MEMS-업 구성으로 지칭되며, 여기서 MEMS-기반 광 변조기들은 기판(504)의 전방 표면, 즉 뷰어 쪽으로 향하는 표면상에 형성된다. 셔터 어셈블리들(502)은 반사 어퍼처층(506)의 최상부 바로 위에 구축된다. MEMS-다운 구성으로 지칭되는 대안적인 구현에서, 셔터 어셈블리들은 반사 어퍼처층이 형성되는 기판으로부터 분리된 기판상에 배치된다. 복수의 어퍼처들을 정의하는 반사 어퍼처층이 형성되는 기판은 본원에서 어퍼처 플레이트로 지칭된다. MEMS-다운 구성에서, MEMS-기반 광 변조기들을 보유하는 기판은 디스플레이 장치(500)에서 커버 플레이트(522)를 대신하며, MEMS-기반 광 변조기들이 최상부 기판의 후방 표면, 즉 뷰어와 등지며 광 가이드(516)를 향하는 표면상에 포지셔닝되도록 배향된다. 이로써, MEMS-기반 광 변조기들은 반사 어퍼처층(506)에 직접 대향하면서 반사 어퍼처층(506)으로부터의 갭을 가로질러 포지셔닝된다. 갭은 MEMS 변조기들이 형성되는 기판 및 어퍼처 플레이트를 연결하는 일련의 스페이서 포스트(spacer post)들에 의해 유지될 수 있다. 일부 구현들에서, 스페이서들은 어레이의 각각의 픽셀 내에 또는 그 사이에 배치된다. MEMS 광 변조기들을 그들의 대응하는 어퍼처들로부터 분리하는 갭 또는 거리는 바람직하게는 10 마이크론보다 작거나, 오버랩(416)과 같은, 셔터들과 어퍼처들 사이의 오버랩 미만의 거리이다.
[0107] 도 6은 디스플레이의 MEMS-다운 구성에 사용하기 위한 예시적인 광 변조기 기판 및 예시적인 어퍼처 플레이트의 단면도를 도시한다. 디스플레이 엘리먼트(600)는 변조기 기판(602) 및 어퍼처 플레이트(604)를 포함한다. 디스플레이 엘리먼트(600)는 또한 셔터 어셈블리들(606)의 세트 및 반사 어퍼처층(608)을 포함한다. 반사 어퍼처층(608)은 어퍼처들(610)을 포함한다. 변조기 기판들(602)과 어퍼처 플레이트(604) 사이의 미리 결정된 갭 또는 간격은 스페이서들(612 및 614)의 대향 세트에 의해 유지된다. 스페이서들(612)은 변조기 기판(602)의 일부분상에 또는 변조기 기판(602)의 일부분으로서 형성된다. 스페이서들(614)은 어퍼처 플레이트(604)의 일부분 상에 또는 어퍼처 플레이트(604)의 일부분으로서 형성된다. 조립 동안, 2개의 기판들(602 및 604)은 변조기 기판(602)상의 스페이서들(612)이 자신들의 개별 스페이서들(614)과 접촉하도록 정렬된다.
[0108] 이러한 예시적인 예의 간격 또는 거리는 8 마이크론이다. 이러한 간격을 설정하기 위하여, 스페이서들(612)은 높이가 2 마이크론이며, 스페이서들(614)은 높이가 6 마이크론이다. 대안적으로, 스페이서들(612 및 614) 둘다는 높이가 4 마이크론일 수 있거나 또는 스페이서들(612)은 높이가 6 마이크론일 수 있는 반면에 스페이서들(614)은 높이가 2 마이크론이다. 사실상, 스페이서 높이들의 임의의 조합은 스페이서들의 총 높이가 원하는 간격 H12를 설정하는 한 사용될 수 있다.
[0109] 기판들(602 및 604) 양쪽 모두에 스페이서들을 제공하는 것(이들은 이후 조립동안 정렬되거나 또는 메이팅(mating)될 수 있음)은 물질들 및 프로세싱 비용들에 대하여 장점을 가진다. 매우 높은, 예를들어 8 마이크론 초과 높이의 스페이서들을 제공하는 것은 포토-이미지 형성가능 폴리머를 경화, 노출 및 현상하는데 비교적 기간 시간을 필요로 하기 때문에 비용이 많이 들 수 있다. 디스플레이 어셈블리(600)에서 처럼 메이팅 스페이서들을 사용하면 기판들 각각에 폴리머를 얇게 코팅하여 사용하는 것이 가능하다.
[0110] 다른 구현에서, 변조기 기판(602)상에 형성되는 스페이서들(612)은 셔터 어셈블리들(606)을 형성하기 위하여 사용된 것과 동일한 물질들 및 패터닝 블록들로 형성될 수 있다. 예를들어, 셔터 어셈블리들(606)을 위하여 사용되는 앵커들은 또한 스페이서(612)와 유사한 기능을 수행할 수 있다. 이러한 구현에서, 스페이서를 형성하기 위하여 폴리머 물질을 개별적으로 적용하는 것이 필요치 않을 것이며, 스페이서들에 대한 개별 노출 마스크가 필요치 않을 것이다.
[0111] 이하의 논의에서, 도 7 및 도 8은 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 가진 디스플레이 장치의 구성을 설명하기 위하여 사용된다. 후속하여, 도 9-13과 관련한 논의는 높은 에스펙트 비들을 제공하기 위한, 디스플레이 장치내의 디스플레이 엘리먼트들의 다양한 구성들을 제시한다.
[0112] 도 7은 예시적인 디스플레이 장치(700)의 디스플레이 엘리먼트들(702)의 배열을 도시한다. 디스플레이 엘리먼트들(702)은 행들(R1-R4) 및 열들(C1-C4)의 어레이로 배열된다. 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)는 어퍼처들, 액추에이터들, 셔터들, 앵커들 및 제어 회로소자와 같은 컴포넌트들을 포함한다. 예를들어, 도 7에 도시된 디스플레이 엘리먼트들(702)의 어레이는 도 3b와 관련하여 앞서 논의된 셔터 어셈블리들(302)의 어레이와 유사할 수 있다. 게다가, 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)는 도 2a, 도 4a 및 도 4b에 도시된 셔터 어셈블리들과 같은 셔터 어셈블리들을 포함할 수 있다.
[0113] 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)는 디스플레이 장치(700) 내의 일부 영역을 점유한다. 그러나, 실제로는, 복합 인터커넥트 라우팅 방식들 및/또는 잠재적으로 공유되는 디스플레이 엘리먼트 특징들로 인해, 특정 디스플레이 엘리먼트(702)에 할당되는 특정 영역을 기술하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)의 평균 디멘션들은 도 7에 도시된 바와같이 결정된다. 예를들어, 제 1 디멘션의 디스플레이 엘리먼트들(702)의 평균 길이 DEX는 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 장치(700)의 총 길이 DAX를 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 엘리먼트들(702)의 총 수(이 경우에 있어서는 8)로 나눔으로써 결정된다. 유사하게, 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트들(702)의 평균 길이 DEY는 제 2 디멘션을 따르는 디스플레이 장치(700)의 길이 DAY를 제 2 디멘션을 따르는 디스플레이 엘리먼트들(702)의 총 수(이 경우에 있어서는 4)로 나눔으로써 결정된다. 통상적으로, 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 엘리먼트들(702)의 평균 길이(DEX)는 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이(DEY)와 실질적으로 동일하다. 다시 말해서, 디스플레이 엘리먼트들(702)은 실질적으로 정사각형 형상을 가진다. 게다가, 실질적으로 정사각형 형상인 디스플레이 엘리먼트들(702)은 그들의 경계들이 어레이의 행들 및 열들을 따라 정렬되도록 그리드로 배열된다.
[0114] 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들(702) 각각은 제어기에 연결된다. 제어기는 도 1b와 관련하여 앞서 논의된 제어기(134)와 유사할 수 있다. 제어기는 이미지 데이터를 수신하고, 수신된 이미지 데이터에 따라 액추에이터들을 작동시키기 위하여 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)에 대한 데이터 신호들을 제공한다. 이미지 데이터는 통상적으로 이미지 프레임을 나타내는 픽셀들에 대한 값들을 포함한다. 예를들어, 4x8 픽셀들의 크기를 가진 이미지 프레임의 경우에, 이미지 데이터는 이미지 프레임의 32개의 픽셀들 각각에 대한 픽셀 값들을 포함할 수 있다. 제어기는 이미지 픽셀 값들을 프로세싱하고, 디스플레이 장치(700)의 디스플레이 엘리먼트들(702) 각각에 대한 대응하는 데이터 신호들을 생성한다. 다시 예로서 4x8-픽셀 이미지 프레임을 사용하면, 제어기는 이미지 프레임의 최상부 좌측 코너상의 이미지 픽셀의 값에 기초하여 행 R1 및 열 C1에 있는 디스플레이 엘리먼트에 대한 데이터 신호들을 생성한다. 유사한 방식으로, 제어기는 디스플레이 엘리먼트들의 포지션 및 이미지 프레임에서 대응하는 포지션에 있는 이미지 픽셀의 값에 기초하여 다른 디스플레이 엘리먼트들에 대한 데이터 신호들을 생성한다.
[0115] 따라서, 제어기는 데이터 신호가 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 동일한 수의 이미지 픽셀들의 함수이도록 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)에 대한 데이터 신호들을 생성한다. 예를들어, 행 R1 및 열 C1의 디스플레이 엘리먼트(702)에 대한 데이터 신호는 제 1 디멘션의 하나의 이미지 픽셀과 제 2 디멘션의 하나의 이미지 픽셀의 함수이다. 만일 이미지 프레임이 디스플레이 장치(700)의 해상도 보다 낮은 해상도를 가지면, 제어기는 제 1 디멘션의 하나의 이미지 픽셀을 사용하여, 제 1 디멘션에서 하나 보다 많은 디스플레이 엘리먼트(702)와 제 2 디멘션에서 동일한 수의 디스플레이 엘리먼트들(702)에 대한 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 역으로, 만일 이미지 프레임이 디스플레이 장치(700)의 해상도보다 높은 해상도를 가지면, 제어기는 제 1 디멘션에서 하나 보다 많은 이미지 픽셀을 사용하여 그리고 제 2 디멘션에서 동일한 수의 이미지 픽셀들을 사용하여 각각의 디스플레이 엘리먼트(702)에 대한 데이터 신호들을 생성하도록 구현될 수 있다.
[0116] 하나의 접근방법에서, 제어기는 한번에 한 행씩 데이터 신호들을 제공할 수 있다. 이러한 접근법에서, 제어기는 행 R1의 열 C1 내지 C8의 디스플레이 엘리먼트들(702)이 데이터 신호들을 먼저 받아들이도록 한다. 일단 데이터 신호들이 행 R1의 모든 디스플레이 엘리먼트들에 제공되면, 모든 행들의 디스플레이 엘리먼트들(702)에 데이터 신호들이 제공될 때까지, 제어기는 행 R2의 디스플레이 엘리먼트들(702)에 데이터 신호들을 제공할 수 있는 식이다.
[0117] 도 8은 디스플레이 장치(800)의 2개의 예시적인 인접 디스플레이 엘리먼트들의 평면도를 도시한다. 특히, 예로서, 도 8은 도 4a에 도시된 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리들과 유사한 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리들을 포함하는 제 1 디스플레이 엘리먼트(802) 및 인접한 제 2 디스플레이 엘리먼트(804)을 도시한다. 2개의 인접 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)은 도 7에 도시된 디스플레이 장치(700)의 임의의 행의 임의의 2개의 인접 디스플레이 엘리먼트들(702)을 나타낼 수 있다.
[0118] 각각의 디스플레이 엘리먼트(802 및 804)는 3개의 슬롯 어퍼처들(806), 2개의 슬롯 셔터(808) 및 2개의 액추에이터들(810 및 812)을 포함한다. 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)의 일부 부분은 어퍼처들(806)에 의해 점유되는 반면에, 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)의 나머지 부분은 액추에이터들(810 및 812)과 셔터들(808)에 의해 점유된다. 각각의 디스플레이 엘리먼트(802 및 804)의 총 영역의 실질적인 부분은 액추에이터들(810 및 812)에 할당된다. 이는 어퍼처들(806)에 할당될 수 있는 영역의 양을 제한한다. 이어서, 어퍼처들에 할당되는 영역을 제한하는 것은 각각의 디스플레이 엘리먼트(802 및 804)의 어퍼처 비를 제한하며 따라서 각각의 디스플레이 엘리먼트(802 및 804)의 광 출력을 제한한다. 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)에 데이터 및 제어 신호들을 공급하기 위하여 액추에이터들 및 인터커넥트들을 구동시키는데 필요한 회로소자와 같은 추가 컴포넌트들은 어퍼처들(806)의 어퍼처 비를 추가로 제한한다. 게다가, 디스플레이 디바이스들은 일반적으로 디스플레이 엘리먼트 밀도가 계속해서 증가하도록 설계되고 있다. 이러한 디스플레이 엘리먼트 밀도의 증가 및 추가의 대응하는 회로소자 및 인터커넥트들에 전용된 증가된 영역은 어퍼처들(806)의 어퍼처 비를 추가로 제한한다.
[0119] 도 9-13과 관련하여 이하에서 논의되는 바와같이, 일부 구현들에서, 디스플레이 장치는 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도를 실질적으로 유지하면서 디스플레이 엘리먼트들의 어퍼처 비를 개선시키는 방식으로 구성된 디스플레이 엘리먼트들을 통합할 수 있다.
[0120] 도 9는 다른 디스플레이 장치(900)의 예시적인 디스플레이 엘리먼트들(902)의 배열을 도시한다. 특히, 디스플레이 장치(900)는 스태거형 방식으로 배열되는 디스플레이 엘리먼트들(902)을 포함한다. 게다가, 이하에서 더 상세히 논의되는 바와같이, 일부 구현들에서, 제 1 디멘션의 각각의 디스플레이 엘리먼트(902)의 평균 길이(DEX)는 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(902)의 평균 길이(DEY)보다 더 길다. 일부 구현들에서, DEX는 DEY의 두배이다.
[0121] 디스플레이 엘리먼트들(902)은 4개의 행들 R1-R4 및 8개의 열들 C1-C8로 배열된다. 게다가, 인접 행들의 디스플레이 엘리먼트들(902)은 스태거링되거나 또는 오프셋된다. 예를들어, 행 R1의 디스플레이 엘리먼트들(902)은 인접 행 R2의 디스플레이 엘리먼트들(902)에 대하여 스태거링되거나 또는 오프셋된다. 각각의 열은 모든 각각의 다른 행으로부터의 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 예를들어, 열 C1은 행들 R1 및 R3 각각의 디스플레이 엘리먼트들 R1C1 및 R3C1를 포함한다. 유사하게, 열 C2는 행들 R2 및 R4 각각으로부터의 디스플레이 엘리먼트들 R2C2 및 R4C2를 포함한다. 당업자는 실제 디스플레이 장치가 수백개 또는 일부 경우들에서 수천개의 행들 및 열들을 포함할 것이라는 것을 인식할 것이다. 더 제한된 수의 행들 및 열들이 단순히 예시의 목적으로 도 9에 도시된다.
[0122] 도 10은 디스플레이 장치의 다른 예시적인 디스플레이 엘리먼트(1002)의 평면도를 도시한다. 디스플레이 엘리먼트(1002)는 디스플레이 장치(900)의 디스플레이 엘리먼트(902)로서 사용하기에 적합하다. 2개의 셔터들(808) 및 액추에이터들(810 및 812)의 총 2개의 세트들을 포함하는 실질적으로 정사각형 형상을 가진 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)(도 8에 도시됨)과 대조적으로, 도 10의 디스플레이 엘리먼트(1002)는 단지 단일 셔터(1008) 및 액추에이터들(1010 및 1012)의 단일 세트를 포함한다. 2개의 액추에이터들의 제거로 인해 이용가능하게 만들어진 추가 영역은 추가 어퍼처들(1006)에 할당된다. 예를들어, 도 8의 디스플레이 엘리먼트들(802 및 804)은 함께 총 6개의 어퍼처들(806)을 포함한다. 대조적으로, 도 10에 도시된 디스플레이 엘리먼트(1002)는 9개의 어퍼처들을 포함한다. 결과적으로, 디스플레이 엘리먼트(1002)와 유사한 디스플레이 엘리먼트들을 통합한 디스플레이 장치는 디스플레이 엘리먼트들(802 또는 804)과 유사한 디스플레이 엘리먼트들을 통합한 디스플레이 장치보다 더 높은 어퍼처 비를 가질 것이다.
[0123] 도 8a, 도 8b 및 도 10에 도시된 셔터-기반 디스플레이 엘리먼트들과 다른 디스플레이 엘리먼트들을 사용하여 어퍼치 비가 또한 유사하게 개선될 수 있다. 예를들어, LCD의 어퍼처 비는 2개의 인접한 실질적 정사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들을 단일 직사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트로 결합함으로써 개선될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 정사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트는 각각의 컬러, 예를들어 적색, 녹색 및 청색을 위한 서브-픽셀들 및 각각의 서브-픽셀과 연관된 제어 회로소자를 포함할 수 있다. 따라서, 2개의 개별적인 인접 정사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트들은 총 6개의 제어 회로들을 포함할 것이다. 2개의 인접 정사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트들을 결합함으로써, 결합된 직사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트는 단지 3개의 제어 회로를 포함할 것이다. 3개의 제어 회로들의 제거는 직사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트의 3개의 서브-픽셀들 각각의 영역을 증가시키는 것으로 할당될 수 있는 추가 영역을 제공한다. 따라서, 직사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트를 통합한 디스플레이 장치는 정사각형 LCD 디스플레이 엘리먼트들을 통합한 디스플레이 장치보다 더 높은 어퍼처 비를 가질 것이다.
[0124] 도 9를 다시 참조하면, 각각의 행에서 디스플레이 엘리먼트들(902)의 수는 도 7에 도시된 디스플레이 장치(700)의 각각의 행의 디스플레이 엘리먼트들(702)의 수의 절반이다. 다시 말해서, 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 장치(900)의 디스플레이 엘리먼트 밀도는 도 7에 도시된 디스플레이 장치(700)의 디스플레이 엘리먼트 밀도의 절반으로 감소된다. 그러나, 디스플레이 장치(900)의 경우에, 인접 행들의 인접 디스플레이 엘리먼트들(902)의 경계들은 오정렬된다. 특히, 인접 행들의 인접 디스플레이 엘리먼트들(902)의 경계들은 제 1 디멘션에서의 자신의 길이(DEX)의 절반 만큼 스태거링되거나 또는 오프셋된다. 이러한 스태거형 배열은 디스플레이 장치(900)를 보는 뷰어가 행(또는 제 1 디멘션)을 따르는 디스플레이 엘리먼트 밀도를, 그 행의 실제 디스플레이 엘리먼트 밀도의 2배의 밀도를 가진 디스플레이 장치의 엘리먼트 밀도와 유사한 것으로 인지하도록 한다. 이는 도 9의 디스플레이 장치(900)가 디스플레이 장치(700)보다 상당히 더 높은 어퍼처 비를 제공하면서 도 7의 디스플레이 장치(700)와 실질적으로 동일하게 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도를 제공할 수 있다는 것을 의미한다.
[0125] 도 9의 디스플레이 장치(900)에서 인접 디스플레이 엘리먼트들(902)의 오프셋이 제 1 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(902)의 길이(DEX)의 절반인 반면에, 오프셋의 다른 값들이 또한 선택될 수 있다. 예를들어, 일부 구현들에서, 인접 디스플레이 엘리먼트들(902)의 오프셋은 제 1 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(902)의 길이의 1/3일 수 있다. 이러한 구현들에서, 디스플레이 장치(900)의 각각의 열은 모든 각각의 세번째 행으로부터의 디스플레이 엘리먼트(902)를 포함할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치의 제 1 열은 행 1, 4, 7,..., 등으로부터의 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 유사하게, 디스플레이 장치의 제 1 행은 열들 1, 4, 7,..., 등으로부터의 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 오프셋은 1/4, 2/3, 1/5 등이 곱해진 길이(DEX)일 수 있다. 이러한 오프셋들은 4:1, 3:2, 5:1 등의 디스플레이 엘리먼트 에스펙트 비들을 초래할 것이다.
[0126] 일반적으로, 디스플레이 장치의 인접 디스플레이 엘리먼트들은 디스플레이 엘리먼트의 길이(DEX)의 일부분(fX) 만큼 제 1 디멘션에서 스태거링 또는 오프셋될 수 있다. 이러한 구현들에서, 각각의 열은 모든 각각의 1/fX번째 행의 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 따라서, 예를들어, 도 9에 도시된 바와같이, 디스플레이 엘리먼트(902)는 길이(DEX)의 1/2과 동일한 일부분만큼 오프셋된다. 따라서, 각각의 열은 모든 각각의 두번째 행의 디스플레이 엘리먼트들(902)을 포함한다.
[0127] 일부 구현들에서, 오프셋은 디스플레이 엘리먼트의 에스펙트 비의 함수일 수 있다. 예를들어, 직사각형 디스플레이 엘리먼트(902)는 2:1(예를들어, 도 9에 도시됨), 3:1, 3:2 및 4:1과 같은 에스펙트 비들을 가지도록 구성될 수 있으며, 대응하는 오프셋은 각각 디스플레이 엘리먼트의 길이(DEX)의 1/2, 1/3, 2/3 및 1/4배일 수 있다. 당업자는 다른 에스펙트 비들 및 대응하는 오프셋들이 또한 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
[0128] 제어기는 디스플레이 장치(900)의 디스플레이 엘리먼트들(902) 각각에 데이터 신호들을 제공한다. 특히, 제어기는 이미지 데이터를 수신하며, 이 이미지 데이터에 기초하여 제어기는 디스플레이 엘리먼트들(902) 각각에 대한 데이터 신호들을 생성한다.
[0129] 일부 구현들에서, 제어기에 의해 디스플레이 장치(900)의 디스플레이 엘리먼트(902)에 대하여 생성된 데이터 신호들은 도 7의 디스플레이 장치(700)의 디스플레이 엘리먼트들(702)에 대하여 생성된 데이터 신호들과 유사하다. 이러한 구현들에서, 제어기는 디스플레이 디바이스(900)가 디스플레이 디바이스(700)와 동일한 수의 픽셀들을 가지는 것으로 고려하며 따라서 동일한 수의 데이터 신호들을 출력한다. 예를들어, 크기 4x8 픽셀들의 입력 이미지 프레임의 경우에, 제어기는 이미지 프레임의 32개의 픽셀들에 대응하는 총 32개의 데이터 신호들을 생성한다.
[0130] 제어기는 한번에 한 행씩 데이터 신호들을 디스플레이 디바이스(900)에 통신한다. 제 1 행 R1에 대하여, 제어기는 (4x8 이미지 프레임의 8개의 픽셀들에 대응하는) 8개의 데이터 신호들을 디스플레이 디바이스(900)에 통신한다. 그러나, 디스플레이 장치(900)의 행 R1은 열들 C1, C3, C5 및 C7에 속하는 단지 4개의 디스플레이 엘리먼트들(902)을 포함한다. 따라서, 기록-인에이블 전압이 디스플레이 엘리먼트들(902)의 제 1 행 R1에 인가될 때, 단지 이들 4개의 디스플레이 엘리먼트들이 기록-인에이블된다. 이후, 데이터 신호들이 디스플레이 장치(900)의 열들 C1-C8 각각에 인가될 때, 열들 C1, C3, C5 및 C7에 인가된 데이터 신호들은 대응하는 디스플레이 엘리먼트들상에 저장되는 반면에, 열들 C2, C4, C6 및 C8에 인가된 데이터 신호들은 무시된다.
[0131] 후속하여, 제어기는 제 2 행 R2에 대한 8개의 데이터 신호들의 다른 세트를 통신할 수 있다. 이러한 8개의 데이터 신호들의 세트는 4x8 이미지 프레임의 제 2 행의 8개의 픽셀 값들에 대응할 수 있다. 행 R2는 열들 C2, C4, C6 및 C8의 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 따라서, 행 R2에 대한 데이터 신호들이 열들 각각에 인가될 때, 단지 열들 C2, C4, C6 및 C8의 디스플레이 엘리먼트들만이 데이터에 응답하는 반면에, 나머지 열들에 대한 데이터 신호들은 무시된다. 프로세스는, 디스플레이 장치가 디스플레이 엘리먼트들(902)을 기록-인에이블하여 이에 데이터를 로딩하는 경우, 디스플레이 엘리먼트들(902)의 모든 행들이 어드레싱될 때까지 한번에 한 행씩 계속된다.
[0132] 일부 다른 구현들에서, 제어기는 단지 디스플레이 장치(900)에 포함된 실제 수의 디스플레이 엘리먼트들(902)에 대한 데이터 신호들을 출력한다. 이를 수행하기 위하여, 각각의 디스플레이 엘리먼트(902)에 대한 데이터 신호들을 생성할 때, 제어기는 제 2 디멘션의 이미지 픽셀들과 상이한 수의 이미지 픽셀들을 제 1 디멘션에서 고려한다. 예를들어, 32개의 픽셀 값들을 가진 크기 4x8 픽셀들의 이미지 프레임을 고려한다. 그러나, 디스플레이 장치(900)는 단지 16개의 디스플레이 엘리먼트들(902)를 포함한다. 따라서, 각각의 디스플레이 엘리먼트(902)에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 제 1 디멘션을 따르는 (즉, 주어진 행을 따르는) 2개의 이미지 픽셀들과 제 2 디멘션을 따르는(즉, 열 아래의) 하나의 픽셀에 대응하는 이미지 데이터를 프로세싱한다. 예를들어, 최상부 행 R1 및 최좌측 열 C1의 디스플레이 엘리먼트 R1C1에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 이미지 프레임의 최상부 행 및 2개의 최좌측 열들의 픽셀 값들을 고려한다. 유사하게, 행 R1 및 열 C3의 디스플레이 엘리먼트 R1C3에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 이미지 프레임의 제 1 행의 제 3 및 제 4 열들의 이미지 픽셀들의 픽셀 값들을 고려한다. 다른 예의 경우에, 8x16 픽셀들을 포함하는 이미지 프레임을 고려한다. 이러한 이미지 프레임의 경우에, 각각의 디스플레이 엘리먼트(902)에 대한 데이터 신호들을 생성할 때, 제어기는 제 1 디멘션의 4개의 픽셀들 및 제 2 디멘션의 2개의 픽셀들을 프로세싱할 것이다.
[0133] 주어진 디멘션의 다수의 픽셀 값들에 기초하여 디스플레이 엘리먼트(902)에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 일부 구현들에서는 제어기가 제 1 디멘션의 이미지 픽셀들 중 하나의 픽셀을 제외하고 모든 픽셀들의 픽셀 값들을 폐기할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어기는, 이미지 프레임마다, 이미지 픽셀 값들 중 어떤 것이 폐기될지를 스위칭할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 제어기는 제 1 디멘션의 이미지 픽셀들의 픽셀 값들을 평균화할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 픽셀 값들은 다른 적절한 방식들로 결합될 수 있다.
[0134] 도 11a-도 13은 예시적인 디스플레이 장치의 개략도들을 도시한다. 특히, 도 11a는 예시적인 디스플레이 장치(1100)의 개략도를 도시한다. 도 11a는 도 9와 관련하여 앞서 논의된 디스플레이 장치(900)와 유사하게, 스태거형 방식으로 배열된 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106, 1108, 1110, 1112, 1114, 1116, 1118, 1120, 1122, 1124, 1128, 1130 및 1132)의 4x4 어레이를 가진 디스플레이 장치(1100)를 도시한다. 더욱이, 도 11a는 8개의 열들 C1-C8에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1136, 1138, 1140, 1142, 1144, 1146 및 1148) 및 4개의 행들 R1-R4에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트들(1150, 1152, 1154 및 1156)을 도시한다. 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1136, 1138, 1140, 1142, 1144, 1146 및 1148) 및 스캔-라인 인터커넥트들(1150, 1152, 1154 및 1156)은 제어기에 연결된다(도시안됨). 이미지 데이터에 기초하여, 제어기는 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106, 1108, 1110, 1112, 1114, 1116, 1118, 1120, 1122, 1124, 1128, 1130 및 1132) 각각 내의 셔터들의 상태를 제어하기 위하여 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1136, 1138, 1140, 1142, 1144, 1146 및 1148) 및 스캔-라인 인터커넥트들(1150, 1152, 1154 및 1156)에 적절하게 전압을 인가한다.
[0135] 앞서 논의된 바와같이, 디스플레이 장치(1100)는 8개의 열들을 포함한다. 열 C1에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1134)는 디스플레이 엘리먼트들(1102 및 1118)에 연결되며; 열 C2에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1136)는 디스플레이 엘리먼트들(1110 및 1126)에 연결되며; 열 C3에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1138)는 디스플레이 엘리먼트들(1104 및 1120)에 연결되며; 열 C4에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1140)는 디스플레이 엘리먼트들(1112 및 1128)에 연결되며; 열 C5에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1142)는 디스플레이 엘리먼트들(1106 및 1122)에 연결되며; 열 C6에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1142)는 디스플레이 엘리먼트들(1114 및 1130)에 연결되며; 열 C7에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1146)는 디스플레이 엘리먼트들(1108 및 1124)에 연결되며; 그리고 열 C8에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트(1148)는 디스플레이 엘리먼트들(1116 및 1132)에 연결된다.
[0136] 또한, 앞서 논의된 바와같이, 디스플레이 장치(1110)가 4개의 행들을 포함한다. 행 R1에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1150)는 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106 및 1108)에 연결되며; 행 R2에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1152)는 디스플레이 엘리먼트들(1110, 1112, 1114 및 1116))에 연결되며; 행 R3에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1154)는 디스플레이 엘리먼트들(1118, 1120, 1122 및 1124)에 연결되며; 그리고 행 R4에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1156)는 디스플레이 엘리먼트들(1126, 1128, 1130 및 1132)에 연결된다.
[0137] 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1136, 1138, 1140, 1142, 1144, 1146 및 1148) 및 스캔-라인 인터커넥트들(1150, 1152, 1154 및 1156)은 제어기에 연결된다(도시안됨). 제어기는 도 1a와 관련하여 앞서 논의된 제어기(134)와 유사할 수 있다. 게다가, 제어기에 의해 제공된 데이터 신호는 도 9에 도시된 디스플레이 엘리먼트들(902)과 관련하여 앞서 논의된 데이터 신호들과 유사할 수 있다.
[0138] 예를들어, 제어기는 행 R1의 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106 및 1108)이 데이터 신호들을 받아들이도록 스캔-라인 인터커넥트(1150)에 전압을 인가할 수 있다. 후속하여, 제어기는 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106 및 1108)에 대응하는 적절한 데이터를 사용하여 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1138, 1142 및 1146)에 전압을 인가할 수 있다. 유사하게, 행 R2의 데이터 엘리먼트들에 데이터를 로드하기 위하여, 제어기는 행 R2 데이터 엘리먼트들(1110, 1112, 1114 및 1116)에 각각 대응하는 데이터를 사용하여 스캔-라인 인터커넥트(1152)에 전압을 인가한 이후에 데이터-라인 인터커넥트들(1136, 1140, 1144 및 1148)에 전압을 인가할 수 있다. 데이터는 행들 R3 및 R4에 대응하는 데이터 엘리먼트들에 유사하게 로드될 수 있다.
[0139] 일부 다른 구현들에서, 제어기는 행들 R1 및 R2의 디스플레이 엘리먼트들에 대한 데이터 신호들을 동시에 제공할 수 있다. 이는 임의의 주어진 행의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된 데이터-라인 인터커넥트들이 인접 행의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된 데이터-라인 인터커넥트들로부터 분리되기 때문에 가능하다. 예를들어, 행 R1의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1138, 1142 및 1146)은 행 R2의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된 데이터-라인 인터커넥트들(1136, 1140, 1144 및 1148)로부터 분리된다. 이러한 구현들에서, 제어기는 행들 R1 및 R2 둘다의 데이터 엘리먼트들(1102, 1104, 1108, 1110, 1112, 1114 및 1116)에 데이터를 로드하기 위하여 동시에 스캔-라인 인터커넥트들(1150 및 1152)에 전압을 인가한 후 데이터-라인 인터커넥트들(1134, 1136, 1138, 1140, 1142, 1144, 1146 및 1148) 모두에 전압을 인가할 수 있다. 일부 구현들에서, 디스플레이 장치(1100)는 2개의 인접한 행들에 대한 공통 스캔-라인 인터커넥트를 가질 수 있다. 예를들어, 행들 R1 및 R2에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트들(1150 및 1152)은 전기적으로 연결될 수 있거나 또는 스캔-라인 인터커넥트의 어느 한쪽의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링된 단일 스캔-라인으로 대체될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치의 예는 도 11b에 도시된다.
[0140] 도 11b는 예시적인 디스플레이 장치(1100)의 다른 예시적인 개략도를 도시한다. 도 11b에 도시된 바와같이, 각각의 스캔-라인 인터커넥트는 2개의 인접한 행들의 디스플레이 엘리먼트들 간에 공유된다. 예를들어, 스캔-라인 인터커넥트(1152)는 행 R1의 디스플레이 엘리먼트들(1102, 1104, 1106 및 1108) 및 행 R2의 디스플레이 엘리먼트들(1110, 1112, 1114 및 1116)에 대해 공통적이며 그리고 이들에 커플링된다. 유사하게, 스캔-라인 인터커넥트(1156)는 행들 R3 및 R4의 디스플레이 엘리먼트들에 대해 공통적이며 이들에 커플링된다.
[0141] 도 12는 또 다른 예시적인 디스플레이 장치(1200)의 개략도를 도시한다. 특히, 도 12는 도 9와 관련하여 앞서 논의된 디스플레이 장치(900)와 유사하게, 스태거형 방식으로 배열된 디스플레이 엘리먼트들(1202, 1204, 1206, 1208, 1210, 1212, 1214, 1216, 1218, 1220, 1222, 1224, 1226, 1228, 1230 및 1232)의 4x8 어레이를 가진 디스플레이 장치(1200)를 도시한다. 더욱이, 도 12는 4개의 행들 R1-R4에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트들(1250, 1252, 1254 및 1256)을 도시한다. 디스플레이 장치(1200)는 4개의 데이터-라인 인터커넥트들(1234, 1236, 1238 및 1240)을 포함하며, 여기서 각각의 데이터-라인 인터커넥트는 2개의 열들에 대응한다. 예를들어, 데이터-라인 인터커넥트(1234)는 열 C1의 디스플레이 엘리먼트들(1202 및 1218) 및 열 C2의 디스플레이 엘리먼트들(1210 및 1226)에 커플링되며; 데이터-라인 인터커넥트(1236)는 열 C3의 디스플레이 엘리먼트들(1204 및 1220) 및 열 C4의 디스플레이 엘리먼트들(1212 및 1228)에 커플링되며; 데이터-라인 인터커넥트(1238)는 열 C5의 디스플레이 엘리먼트들(1206 및 1222) 및 열 C6의 디스플레이 엘리먼트들(1214 및 1230)에 커플링되며; 그리고 데이터-라인 인터커넥트(1240)는 열 C7의 디스플레이 엘리먼트들(1208 및 1224) 및 열 C8의 디스플레이 엘리먼트들(1216 및 1232)에 커플링된다. 데이터-라인 인터커넥트들(1234, 1236, 1238 및 1240) 및 스캔-라인 인터커넥트들(1250, 1252, 1254 및 1256)은 제어기에 연결된다(도시안됨). 이미지 데이터에 기초하여, 제어기는 디스플레이 엘리먼트들 각각 내의 셔터들의 상태를 제어하기 위하여 데이터-라인 인터커넥트들(1234, 1236, 1238 및 1240) 및 스캔-라인 인터커넥트들(1250, 1252, 1254 및 1256)에 전압을 적절히 인가한다.
[0142] 행 R1에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1250)는 디스플레이 엘리먼트들(1202, 1204, 1206 및 1208)에 연결되며; 행 R2에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1252)는 디스플레이 엘리먼트들(1210, 1212, 1214 및 1216)에 연결되며; 행 R3에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1254)는 디스플레이 엘리먼트들(1218, 1220, 1222 및 1224)에 연결되며; 그리고 행 R4에 대응하는 스캔-라인 인터커넥트(1254)는 디스플레이 엘리먼트들(1226, 1228, 1230 및 1232)에 연결된다.
[0143] 디스플레이 장치(1200)의 경우, 제어기는 한번에 한 행씩만 디스플레이 엘리먼트들에 데이터를 로드할 수 있다. 따라서, 행 R1의 디스플레이 엘리먼트들에 데이터를 로드하기 위하여, 제어기는 스캔-라인 인터커넥트(1250)에 전압을 인가하고, 이미지 데이터에 기초하여 디스플레이 엘리먼트들(1202, 1204, 1206 및 1208)에 데이터를 각각 로드하기 위하여 데이터-라인 인터커넥트들(1234, 1236, 1238 및 1240)에 전압을 적절히 인가할 수 있다. 나머지 행들 R2-R4의 디스플레이 엘리먼트들에 대한 데이터는 대응하는 스캔-라인 인터커넥트들에 전압을 인가함으로써 유사하게 로드될 수 있다.
[0144] 게다가, 제어기에 의해 제공되는 데이터 신호는 도 9에 도시된 디스플레이 엘리먼트들(902)과 관련하여 앞서 논의된 데이터 신호들과 유사할 수 있다. 특히, 제어기는 제 1 디멘션의 제 1 수의 이미지 픽셀들 및 제 2 디멘션의 제 2 수의 이미지 픽셀들을 사용하여 각각의 디스플레이 엘리먼트(1202, 1204, 1206, 1208, 1210, 1212, 1214, 1216, 1218, 1220, 1222, 1224, 1226, 1228, 1230 및 1232)에 대한 데이터 신호들을 생성할 수 있으며, 여기서 제 1 수는 제 2 수보다 더 크다.
[0145] 도 13은 예시적인 디스플레이 장치(1300)의 디스플레이 엘리먼트들의 개략도를 도시한다. 특히, 디스플레이 장치(1300)의 디스플레이 엘리먼트들(1302)은 스태거형 방식으로 배열된다. 디스플레이 엘리먼트들(902)이 제 1 디멘션들을 따라 스태거링되거나 또는 오프셋되는, 도 9에 도시된 디스플레이 장치(900)와 다르게, 디스플레이 장치(1300)의 디스플레이 엘리먼트들(1302)은 제 2 디멘션을 따라 스태거링되거나 또는 오프셋된다. 인접 열들의 2개의 디스플레이 엘리먼트들(1302)에 할당된 영역들의 경계들은 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 할당된 영역의 평균 길이(DEY)의 절반 만큼 오프셋된다. 오프셋 때문에, 제 2 디멘션을 따르는 디스플레이 장치(1300)의 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도는 제 2 디멘션을 따르는 실제 디스플레이 엘리먼트 밀도의 실질적으로 2배이다. 일부 구현들에서, 제 1 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 할당된 영역의 평균 길이(DEX)는 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 할당된 영역의 평균 길이(DEY)의 절반이다. 예를들어, 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(1302)의 길이 DEY는 약 60-200 마이크론일 수 있는데 반해, 제 1 디멘션의 디스플레이 엘리먼트 길이 DEX는 약 30-100 마이크론일 수 있다.
[0146] 디스플레이 엘리먼트(1302)는 앞서 논의된 디스플레이 엘리먼트(902)(도 9에 도시됨) 또는 디스플레이 엘리먼트(1000)(도 10에 도시됨)와 유사할 수 있다. 따라서, 각각의 디스플레이 엘리먼트(1302)는 단일 셔터에 대한 상당히 많은 어퍼처들 및 액추에이터들의 세트와 작동 회로소자를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(1300)는 4개의 열들 C1-C4와 8개의 행들 R1-R8를 포함한다. 각각의 열은 4개의 디스플레이 엘리먼트들(1302)을 포함하는 반면에, 각각의 행은 2개의 디스플레이 엘리먼트들(1302)을 포함한다. 당업자는 디스플레이 장치(1300)가 임의의 수의 행들, 열들 및 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
[0147] 디스플레이 장치(1300)는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 디스플레이 엘리먼트들(1302) 각각에 대한 데이터 신호들을 제공하는 제어기(도시안됨)에 커플링된다. 일부 구현들에서, 제어기는 한번에 한 행씩 디스플레이 장치(1300)에 데이터 신호들을 제공할 수 있다. 따라서, 제어기는 도 9의 디스플레이 장치(900)와 관련하여 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 예를들어, 제어기는 각각의 행을 인에이블할 때 디스플레이 장치(1300)의 모든 열들에 대응하는 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 예를들어, 제어기는 대응하는 스캔-라인 인터커넥트들에 전압을 인가함으로써 한번에 한 행씩 행들(R1-R8)을 인에이블할 수 있다. 이후, 하나의 행, 예를들어 행 R1이 인에이블되면서, 제어기는 모든 4개의 열들 C1-C4에 대응하는 4개의 데이터-라인 인터커넥트들에 전압을 인가할 수 있다. 그러나, 행 R1이 단지 열들 C1 및 C3에 대응하는 디스플레이 엘리먼트들(1302)을 포함하기 때문에, 행 R1에 대한 스캔-라인 인터커넥트는 단지 이들 2개의 열들의 디스플레이 엘리먼트들(1302)(즉, R1C1 및 R1C3로 라벨링된 디스플레이 엘리먼트들)을 인에이블할 것이다. 열들(C2 및 C4)에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트들상의 데이터 신호들은 행 R2가 인에이블되지 않기 때문에 무시될 것이다. 유사하게, 행 R2의 디스플레이 엘리먼트들(1302)에 대한 데이터를 받아들일 때, 단지 열들 C2 및 C4의 디스플레이 엘리먼트들 R2C2 및 R2C4만이 데이터를 받아들일 것이다. 열들 C1 및 C3에 대응하는 데이터-라인 인터커넥트들상의 데이터 신호들은 임의의 디스플레이 엘리먼트들에 의해 받아들여지지 않을 것이다.
[0148] 도 9의 디스플레이 장치(900)와 유사하게, 디스플레이 장치의 인접 디스플레이 엘리먼트들은 디스플레이 엘리먼트의 길이(DEY)의 일부분(fY) 만큼 제 2 디멘션에서 스태거링되거나 또는 오프셋될 수 있다. 이러한 구현들에서, 각각의 행은 매 (1/fY) 번째 열의 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 따라서, 예를들어, 도 13에 도시된 바와같이, 디스플레이 엘리먼트(1302)는 길이(DEY)의 (1/2)과 동일한 일부분 만큼 오프셋되며, 따라서 각각의 행은 매 2번째 열의 디스플레이 엘리먼트들(1302)을 포함한다.
[0149] 일부 구현들에서, 오프셋은 디스플레이 엘리먼트의 에스펙트 비의 함수일 수 있다. 예를들어, 직사각형 디스플레이 엘리먼트(1302)는 2:1(예를들어 도 13에 도시됨), 3:1, 3:2 및 4:1과 같은 에스펙트 비들을 가지도록 구성될 수 있으며, 대응하는 오프셋은 디스플레이 엘리먼트의 길이(DEY)에 (1/2), (1/3), (2/3) 및 (1/4)을 각각 곱한 것일 수 있다. 당업자는 의도된 설계에 따라 다른 에스펙트 비들 및 대응하는 오프셋들이 또한 사용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
[0150] 일부 다른 구현들에서, 각각의 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 제 1 디멘션에서 사용된 이미지 픽셀들의 수보다 더 큰 이미지 픽셀들의 수를 제 2 디멘션에서 사용한다. 예를들어, 8x4 이미지 프레임의 경우에, 이미지 데이터는 이미지 프레임의 32개의 이미지 픽셀들 각각의 픽셀 값들을 포함한다. 행 R1 및 열 C1의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 이미지 프레임의 최좌측 열을 따르는 첫번째 2개의 행들로부터의 2개의 이미지 픽셀들의 값들을 사용한다. 유사하게, 행 R3 및 열 C1의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여, 제어기는 2개의 이미지 픽셀들, 즉 이미지 프레임의 최좌측 열을 따르는 제 3 행으로부터의 이미지 픽셀 및 제 4 행으로부터의 이미지 픽셀의 값들을 사용한다. 따라서, 디스플레이 장치(1300)는 디스플레이 장치(1300)의 인지된 디스플레이 엘리먼트 밀도를 희생시키지 않고 높은 에스펙트 비를 가진 디스플레이 엘리먼트들을 제공한다.
[0151] 일부 구현들에서, 인접 열들의 인접한 디스플레이 엘리먼트들(1302)이 스태거링되게 하는 오프셋은 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트의 평균 길이의 상이한 일부분이다. 예를들어, 오프셋은 제 2 디멘션의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 할당되는 영역의 평균 길이 DEY의 1/3과 동일할 수 있다. 이러한 구현들에서, 각각의 행은 디스플레이 장치의 매 세번째 열로부터의 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 게다가, 제어기는 각각의 디스플레이 엘리먼트(1302)에 대한 데이터 신호를 생성하기 위하여 제 2 디멘션의 3개의 이미지 픽셀들의 픽셀 값들을 고려한다.
[0152] 일반적으로, 제어기는 디스플레이 장치(1300)의 디스플레이 엘리먼트들(1302) 각각에 대한 데이터 신호들을 생성할 때 이미지 프레임의 제 2 디멘션의 제 2 수의 이미지 픽셀들의 픽셀 값들 및 제 1 디멘션의 제 1 수의 이미지 픽셀들의 픽셀 값들을 고려할 수 있다. 이러한 구현들에서, 2개의 인접 열들의 인접 디스플레이 엘리먼트들(1302) 간의 오프셋은 이미지 픽셀들의 제 1 수 대 이미지 픽셀들의 제 2 수의 비가 곱해진 디스플레이 엘리먼트(1302)에 할당된 영역의 평균 길이 DEY와 동일하도록 선택될 수 있다. 이러한 구현들에서, 각각의 행은 매 n번째 열의 디스플레이 엘리먼트들(1302)을 포함할 수 있으며, 여기서 n은 이미지 픽셀들의 제 2 수 대 이미지 픽셀들의 제 1 수의 비와 동일하다.
[0153] 디스플레이 장치(1302)는 또한 디스플레이 엘리먼트들(1302) 각각에 데이터 신호들을 제공하기 위하여 제어기에 의해 사용되는 스캔-라인 인터커넥트들 및 데이터-라인 인터커넥트들을 포함할 수 있다. 이러한 인터커넥트들은 도 11 및 도 12와 관련하여 앞서 도시된 것들과 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 스캔-라인 인터커넥트는 하나의 스캔-라인 인터커넥트가 디스플레이 장치의 적어도 2개의 행들의 디스플레이 엘리먼트들에 의해 공유되도록 구성될 수 있다.
[0154] 도 14a 및 도 14b는 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이 디바이스(40)를 예시하는 시스템 블록도들이다. 디스플레이 장치(40)는 예를들어, 스마트 폰, 셀룰러 또는 모바일 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(40)의 동일한 컴포넌트들 또는 이들의 약간의 변형들이 또한 텔레비전들, 컴퓨터들, 태블릿들, e-리더들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 매체 디바이스들과 같은 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들을 예시한다.
[0155] 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 디바이스(48) 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형(vacuum forming)을 포함하는, 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 다양한 물질들 중 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(41)은 상이한 컬러의 다른 제거가능한 부분들과 상호교환될 수 있거나, 또는 서로 다른 로고들, 사진들 또는 심볼들을 포함하는 제거가능한 부분들(도시안됨)을 포함할 수 있다.
[0156] 디스플레이(30)는 본원에 설명된 바와 같은, 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함하는 다양한 디스플레이들 중 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한, 플라즈마, EL(electroluminescent) 디스플레이들, OLED, STN(super twisted nematic) 디스플레이, LCD 또는 TFT(thin-film transistor) LCD와 같은 평판 디스플레이 또는 CRT(cathode ray tube) 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비-평판 디스플레이를 포함하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 디스플레이(30)는 본원에서 설명된 바와같은 기계적 광 변조기-기반 디스플레이를 포함할 수 있다.
[0157] 디스플레이 디바이스(40)의 컴포넌트들은 도 14a에 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41)을 포함하며, 하우징 내에 적어도 부분적으로 넣어진(enclosed) 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를들어, 디스플레이 디바이스(40)는 트랜시버(47)에 커플링될 수 있는 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(27)는 디스플레이 디바이스(40) 상에 디스플레이될 수 있는 이미지 데이터에 대한 소스일 수 있다. 따라서, 네트워크 인터페이스(27)는 이미지 소스 모듈의 일례이지만, 프로세서(21) 및 입력 디바이스(48)는 또한 이미지 소스 모듈의 역할을 할 수 있다. 트랜시버(47)는 프로세서(21)에 연결되며, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(52)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 (신호를 필터링하거나 또는 그렇지 않은 경우 신호를 조작하는 것과 같이) 신호를 컨디셔닝하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크로폰(46)에 연결될 수 있다. 프로세서(21)는 또한 입력 디바이스(48) 및 드라이버 제어기(29)에 연결될 수 있다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(28) 및 어레이 드라이버(22)에 커플링될 수 있으며, 어레이 드라이버(22)는 차례로 디스플레이 어레이(30)에 커플링될 수 있다. 도 14a에 구체적으로 도시되지 않는 엘리먼트들을 포함하는, 디스플레이 디바이스(40)의 하나 이상의 엘리먼트들은 메모리 디바이스로서 기능을 하도록 구성될 수 있으며 프로세서(21)와 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 전원(50)은 특정 디스플레이 디바이스(40) 설계의 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
[0158] 네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43) 및 트랜시버(47)를 포함하고, 따라서 디스플레이 디바이스(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한 예를들어, 프로세서(21)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(43)는 IEEE 16.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n 및 이들의 추가 구현들을 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(43)는 Bluetooth®표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나(43)는 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 모바일 통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM), GSM/범용 패킷 라디오 서비스(GPRS), 강화된 데이터 GSM 환경(EDGE), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), 광대역-CDMA(W-CDMA), EV-DO(Evolution Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, 고속 패킷 액세스(HSPA), 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA), 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA), 이벌브드 고속 패킷 액세스(HSPA+), 롱 텀 에벌루션(LTE), AMPS, 또는 3G, 4G 또는 5G 기술을 활용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계된다. 트랜시버(47)는 안테나(43)로부터 수신되는 신호들을 사전-프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 프로세서(21)에 의해 수신되어 프로세서(21)에 의해 추가로 조작될 수 있다. 트랜시버(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신되는 신호들을 프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 디스플레이 디바이스(40)로부터 안테나(43)를 통해 전송될 수 있다.
[0159] 일부 구현들에서, 트랜시버(47)는 수신기에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(27)는, 프로세서(21)에 송신될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스에 의해 대체될 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는, 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 데이터를 미가공(raw) 이미지 데이터로 또는 미가공 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱될 수 있는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(21)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(29)에 또는 저장을 위한 프레임 버퍼(28)에 송신할 수 있다. 미가공 데이터는 통상적으로, 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특징들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를들어, 이러한 이미지 특징들은, 색상(color), 포화도(saturation) 및 그레이-스케일(gray-scale) 레벨을 포함할 수 있다.
[0160] 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하기 위하여 마이크로제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)에 신호들을 전송하기 위한, 그리고 마이크로폰(46)으로부터 신호들을 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 디스플레이 디바이스(40) 내의 이산 컴포넌트들일 수 있거나, 또는 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
[0161] 드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 미가공 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 어레이 드라이버(22)로의 고속 전송을 위해 미가공 이미지 데이터를 적절하게 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 미가공 이미지 데이터를 래스터-형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포맷팅할 수 있으며, 따라서, 미가공 이미지 데이터는 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적절한 시간 순서를 가진다. 이후, 드라이버 제어기(29)는 포맷팅된 정보를 어레이 드라이버(22)로 송신한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 연관될지라도, 이러한 제어기들은 다수의 방식들로 구현될 수 있다. 예를들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(21)에 임베디드(embedded)되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21)에 임베디드되거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수 있다.
[0162] 어레이 드라이버(22)는 포맷팅된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신할 수 있고, 디스플레이 엘리먼트들의 디스플레이의 x-y 매트릭스로부터 오는 수백 개, 및 가끔은 수천 개(또는 그 초과)의 리드(lead)들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 비디오 데이터를 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 디스플레이 모듈의 부분이다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 디스플레이 모듈의 부분이다.
[0163] 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 본원에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 타입에 대해 적합하다. 예를들어, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를들어, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 제어기)일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를들어, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 제어기)일 수 있다. 또한, 디스플레이 어레이(30)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를들어, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은 고집적 시스템들, 예를들어, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 소형(small-area) 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
[0164] 일부 구현들에서, 입력 디바이스(48)는 예를들어, 사용자로 하여금 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하게 하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(48)는, 키패드, 예를들어 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드, 버튼, 스위치, 락커, 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(30)가 통합된 터치-감지 스크린 또는 압력- 또는 열-감지 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(46)은 디스플레이 디바이스(40)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(46)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(40)의 동작들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
[0165] 전원(50)은 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를들어, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 재충전가능한 배터리일 수 있다. 재충전가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전가능한 배터리는, 예를들어, 벽 소켓 또는 광전지(photovoltaic) 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전가능한 배터리는 무선으로 충전가능할 수 있다. 전원(50)은 또한, 재생 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 또는 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지일 수 있다. 전원(50)은 또한 벽 콘센트로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
[0166] 일부 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티(control programmability)는 전자 디스플레이 시스템의 몇몇 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(29)에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티는 어레이 드라이버(22)에 상주한다. 전술된 최적화는 임의의 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.
[0167] 본원에 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 프로세스들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능의 측면에서 설명되었으며, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들로 예시되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다.
[0168] 본원에 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는 범용 단일-칩 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서 또는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를들어, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 프로세스들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로소자에 의하여 수행될 수 있다.
[0169] 하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 이 개시된 구조들의 구조적 균등물들을 포함한 하드웨어, 디지털 전자 회로소자, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 요지의 구현들은 또한 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
[0170] 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 본원에 개시된 알고리즘 또는 방법의 단계들은 컴퓨터-판독가능 매체상에 상주할 수 있는 프로세서-실행가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체, 및 한 위치로부터 다른 위치로의 컴퓨터 프로그램을 이전하도록 인에이블될 수 있는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결수단은 컴퓨터-판독가능 매체로서 적절하게 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 디스크(disk 및 disc)는 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc , 광 disc, DVD(digital versatile disc), 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc들은 레이저들을 사용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 앞의 것들의 조합들은 또한 컴퓨터-판독가능 매체의 범위내에 포함되어야 한다. 부가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은 컴퓨터 프로그램 물건에 통합될 수 있는 기계 판독가능 매체 및 컴퓨터-판독가능 매체상에 코드들 및 명령들 중 하나 또는 임의의 조합 또는 세트로서 상주할 수 있다.
[0171] 본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에서 제시된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본원에 개시된 이러한 개시내용, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 따른다.
[0172] 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부" 가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적절하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 포지션들을 표시하고, 구현된 바와 같은 임의의 디바이스의 적절한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다.
[0173] 개별적인 구현들의 맥락에서 이 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한 결합되어 단일 구현으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될지라도, 일부 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변화에 관련될 수 있다.
[0174] 유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 수행되어야 하거나 또는 모든 예시된 동작들이 수행되어야 한다는 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 추가로, 도면들은 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를들어, 하나 이상의 추가적인 동작들이, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이 임의의 동작 이후에, 이 임의의 동작과 동시에, 또는 이 임의의 동작 사이에서 수행될 수 있다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 하기 청구항들의 범위 내에 있다. 일부의 경우들에서, 청구항들에서 인용되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 그럼에도 불구하고 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.
Claims (27)
- 제 1 디멘션(dimension)을 따르는 이미지 프레임의 제 1 수의 픽셀들 및 제 2 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 2의 보다 적은 수의 픽셀들에 대응하게 광의 출력을 선택적으로 제어하도록 구성된 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하며;
인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들의 포지션(position)들은 상기 제 1 디멘션에서 오프셋되는, 장치. - 제 1항에 있어서, 복수의 스캔-라인 인터커넥트들을 더 포함하며;
상기 스캔-라인 인터커넥트들은 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들 사이에서 라우팅되도록 구성되며; 그리고
상기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 상기 행들은 상기 제 1 디멘션을 따라 배열되는, 장치. - 제 1항에 있어서, 복수의 데이터-라인 인터커넥트들을 더 포함하며;
상기 데이터-라인 인터커넥트들은 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들 사이에서 라우팅되도록 구성되며; 그리고
상기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 상기 열들은 상기 제 1 디멘션을 따라 배열되는, 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들은 상기 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이 및 상기 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이를 가지며, 상기 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이는 상기 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이보다 더 긴, 장치.
- 제 1항에 있어서, 각각의 디스플레이 엘리먼트는 상기 제 1 디멘션에서 길이를 가진 영역을 할당받으며, 상기 포지션들은 상기 제 2 수 대 상기 제 1 수의 비가 곱해진 길이 만큼 오프셋되는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 데이터-라인 인커넥트들을 더 포함하며, 각각의 데이터-라인 인터커넥트는 매 n번째 행의 디스플레이 엘리먼트들에만 커플링되며, 상기 n은 상기 제 1 수 대 상기 제 2 수의 비와 동일한, 장치.
- 제 1항에 있어서, 복수의 스캔-라인 인터커넥트들을 더 포함하며, 각각의 스캔-라인 인터커넥트는 상기 장치의 주어진 행의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링되며, 2개의 인접 행들과 연관된 상기 스캔-라인 인터커넥트들은 커플링된 디스플레이 엘리먼트들에 기록 인에이블 신호(write enabling signal)들을 동시에 제공하도록 구성되는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 복수의 스캔 라인 인터커넥트들을 더 포함하며, 각각의 스캔-라인 인터커넥트는 2개의 인접 행들의 디스플레이 엘리먼트들에 커플링되는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 디멘션을 따르는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 할당된 영역과 연관된 제 1 길이는 상기 제 2 디멘션을 따르는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 할당된 영역과 연관된 제 2 길이의 2배인, 장치.
- 제 1항에 있어서, 각각의 디스플레이 엘리먼트는 마이크로전기기계(MEMS) 셔터를 포함하는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들은 액정 광 변조기들을 포함하는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이;
상기 디스플레이와 통신하며 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성되는 프로세서; 및
상기 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함하는, 장치. - 제 12항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성된 드라이버 회로; 및
상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부분을 송신하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 장치. - 제 12항에 있어서, 상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하며;
상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는, 장치. - 제 12항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함하는, 장치.
- 제 1항에 있어서, 각각의 디스플레이 엘리먼트의 에스펙트 비(aspect ratio)는 2:1, 3:1 및 3:2 중 적어도 하나와 동일한, 장치.
- 제 2 디멘션의 제 2 디스플레이 엘리먼트 밀도가 제 1 디멘션의 제 1 디스플레이 엘리먼트 밀도와 상이하도록 상기 제 1 디스플레이 엘리먼트 밀도 및 상기 제 2 디스플레이 엘리먼트 밀도를 가진 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하며;
인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들은 상기 제 1 디멘션에서 오프셋되는, 장치. - 제 17항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 엘리먼트들의 행들 및 열들을 포함하며, 상기 행들 또는 열들은 상기 제 1 디멘션을 따라 배열되는, 장치.
- 제 17항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들은 상기 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이 및 상기 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이를 가지며, 상기 제 1 디멘션을 따르는 평균 길이는 상기 제 2 디멘션을 따르는 평균 길이의 2배인, 장치.
- 제 17항에 있어서, 인접 디스플레이 엘리먼트들에 할당된 영역들은 상기 제 1 디멘션을 따르는 디스플레이 엘리먼트들의 평균 길이의 일부분(fraction) 만큼 상기 제 1 디멘션에서 오프셋되는, 장치.
- 제 17항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들은 2:1, 3:1 및 3:2 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 에스펙트 비를 가지는, 장치.
- 제 17항에 있어서, 상기 디스플레이 엘리먼트들은 액정 광 변조기들을 포함하는, 장치.
- 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들이 제 1 디멘션에서 오프셋되도록 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션을 가진 어레이로 배열된, 광을 출력하기 위한 복수의 광 변조 수단; 및
제 1 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 1 수의 픽셀들과 제 2 디멘션을 따르는 이미지 프레임의 제 2의 보다 적은 수의 픽셀들에 기초하여 그리고 필드 순차 컬러 이미지 형성 프로세스에 기초하여 상기 복수의 광 변조 수단 각각으로부터의 광의 출력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는, 장치. - 제 23항에 있어서, 상기 복수의 광 변조 수단의 어레이는 광 변조 수단의 행들 및 열들을 포함하며, 상기 행들은 상기 제 1 디멘션을 따라 배열되는, 장치.
- 제 24항에 있어서, 이미지 프레임과 연관된 데이터 신호들에 응답하여 상기 복수의 광 변조 수단을 인에이블하기 위한 복수의 기록 인에이블 수단 ― 상기 기록-인에이블 수단은 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들 사이에 포지셔닝됨 ―; 및
상기 제어 수단으로부터 상기 광 변조 수단으로 데이터 신호들을 제공하기 위한 복수의 데이터 제공 수단 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 데이터 제공 수단은 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들 사이에 포지셔닝되는, 장치. - 제 25항에 있어서, 상기 복수의 기록 인에이블 수단 각각은 광 변조 수단의 2개의 행들을 동시에 기록-인에이블하도록 구성되는, 장치.
- 제 23항에 있어서, 인접 광 변조 수단에 할당된 영역들은 상기 제 1 디멘션을 따르는 상기 광 변조 수단의 평균 길이의 일부분 만큼 상기 제 1 디멘션에서 오프셋되는, 장치.
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