KR20150127224A - 세그먼트화된 드라이브 전극 세트들을 가진 멀티-상태 셔터 어셈블리들 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 3개 이상의 상태들로 동작할 수 있는 광 변조기들을 가진 디스플레이를 통합한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일부 구현들에서, 광 변조기 어셈블리는 로드 전극 건처에 포지셔닝된 구동 전극 세트 및 셔터에 커플링된 로드 전극을 포함하는 정전 액추에이터를 포함한다. 구동 전극 세트는 복수의 상이한 광 변조기 상태들에 상기 광 변조기 어셈블리를 구동시키도록 구성되는 복수의 개별 부분들을 포함한다. 일부 이러한 구현들에서, 구동 전극 세트의 부분들은 로드 전극의 대응 영역들에 대향하여 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 부분들은 부분들이 로드 전극의 인접 영역들과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성된다.

Description

세그먼트화된 드라이브 전극 세트들을 가진 멀티-상태 셔터 어셈블리들{MULTI-STATE SHUTTER ASSEMBLIES HAVING SEGMENTED DRIVE ELECTRODE SETS}
[0001] 본 특허 출원은 "Multi-State Shutter Assemblies Having Segmented Drive Electrode Sets"라는 명칭으로 2013년 3월 12일에 출원된 미국 특허출원 제13/796,952호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되고 이에 의해 인용에 의해 본원에 명확하게 통합된다.
[0002] 본 개시내용은 디스플레이의 분야, 특히 복수의 개별 부분들을 가진 구동 전극 세트들을 포함하는 정전 액추에이터들을 가진 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 셔터 어셈블리들에 관한 것이다.
[0003] 이미지를 생성하기 위하여, 디스플레이 장치는 단일 이미지 프레임을 형성하기 위하여 HVS(human visualization system)이 함께 혼합하는 "서브프레임들"로서 또한 지칭되는 개별 서브필드 이미지들의 시퀀스를 생성하는 특정 이미지 형성 프로세스들을 활용할 수 있다. 일부 구현들에서, 서브프레임들은 코딩 그레이 스케줄 프로세스(coded gray scale process)를 제공하기 위하여 상이한 가중치들과 연관된다. 이는 감소된 수의 추가 서브프레임들과 함께 생성될 수 있는 컬러들의 수의 증가를 가능하게 한다. 가중치들은 디스플레이로부터 전송되는 광량에 대응한다.
[0004] 특정 기존 디스플레이들은 셔터들과 같은 기계적 광 변조기들을 가진 디스플레이 엘리먼트들을 포함하며, 셔터들은 단지 두가지 상태들, 즉 광이 디스플레이 엘리먼트를 통해 투과하도록 광 변조기가 허용하는 개방 상태 및 광이 디스플레이 엘리먼트를 통해 투과하는 것을 광 변조기가 차단하는 폐쇄 상태로 동작한다. 이러한 디스플레이들에서, 서브프레임 가중치들은 주로 시간적 변조에 의존함으로써, 예를들어 광 변조기가 개방상태를 유지하는 기간을 조절함으로써 구현된다. 이러한 그레이 스케일 방식들은 이미지를 조명하는 광원들의 듀티 사이클이 서브프레임들 간의 스위칭을 수용하기 위하여 감소되기 때문에 초과 전력을 필요로 한다. 따라서, 광원들은 그들이 덜 효율적인 경우에 고전력으로 구동될 필요가 있다. 전력은 또한 셔터가 스위칭될 때마다 소비된다. 빈번한 스위칭은 또한 이미지 아티팩트들을 초래할 수 있다.
[0005] 개시내용의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 일부 혁신적인 양상들을 가지며, 그 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
[0006] 본 개시내용에서 설명된 요지의 혁신적인 양상은 광 변조기 및 정전 액추에치를 포함하는 장치로 구현될 수 있다. 정전 액추에이터는 광 변조기에 커플링된 로드 전극 및 로드 전극 근처에 포지셔닝된 구동 전극 세트를 포함한다. 구동 전극 세트는 정전 액추에이터의 작동 정도에 의해 정의되는 복수의 대응 개별 광 변조기 상태들로 광 변조기를 이동시키도록 구성된 복수이 개별 부분들을 포함한다. 제 1 부분은 로드 전극의 제 1 영역에 대향하여 포지셔닝되며, 제 2 부분은 로드 전극의 제 2 영역에 대향하여 포지셔닝된다.
[0007] 일부 구현들에서, 로드 전극은 구동 전극 세트 쪽으로 변형하도록 부합하며 구성된다. 일부 구현들에서, 복수의 개별 부분들 각각은 개별 작동 전압을 수신하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 로드 전극의 변형 정도가 구동 전극 세트에 인가되는 작동 전압의 크기에 대응한다.
[0008] 일부 구현들에서, 구동 전극 세트의 개별 부분들 각각은 로드 전극의 대응 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되는 작동 표면을 가지다. 일부 구현들에서, 복수의 개별 부분들의 각각은 단일 작동 전압 인터커넥트에 커플링된다. 일부 이러한 구현들에서, 제 1 부분들은 제 1 작동 전압에서 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되며, 제 2 부분은 제 1 작동 전압보다 더 큰 제 2 작동 전압에서 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성된다.
[0009] 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1 개별 부분이 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺지 않을 때 제 1 개별 부분의 제 2 단부 포인트와 로드 전극의 제 1 영역 사이의 제 1 거리가 제 1 개별 부분이 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 제 2 개별 부분의 제 2 단부 포인트와 로드 전극의 제 2 영역 사이의 제 2 거리보다 더 짧도록 구성된다. 일부 구현들에서, 구동 전극의 개별 부분들의 각각은 로드 전극의 대응 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성된 작동 표면을 가진다.
[0010] 일부 구현들에서, 복수의 개별 부분들의 각각은 단일 작동 전압 인터커넥트에 커플링된다. 일부 구현들에서, 부분들은 상이한 대응 만곡부들을 가진다. 일부 구현들에서, 로드 전극은 구동 전극 세트 쪽으로 변형하도록 부합하며 구성된다. 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 로드 전극의 변형 정도가 작동 전압이 인가되는 부분들의 수에 대응하도록 구성된다.
[0011] 일부 구현들에서, 로드 전극의 제 1 영역은 나선형 부재를 통해 로드 전극의 제 2 영역에 전기적으로 커플링된다. 일부 구현들에서, 광 변조기의 부분은 로드 전극의 제 2 영역을 형성한다. 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1방향에서 셔터를 이동시키도록 구성된 제 1 정전 액추에이터이며, 장치는 제 1 방향과 반대인 제 2 방향에서 광 변조기를 이동시키도록 구성되는 제 2 정전 액추에이터를 더 포함한다. 제 2 정전 액추에이터는 복수의 개별 부분들을 포함하는 제 2 구동 전극 세트를 포함한다. 로드 전극의 제 1 영역은 제 1 구동 전극의 제 1 부분과 제 2 구동 전극의 제 1 부분사이에 포지셔닝되며, 로드 전극의 제 2 영역은 제 1 구동 전극 세트의 제 2 부분과 제 2 구동 전극 세트의 제 2 부분 사이에 포지셔닝된다.
[0012] 일부 구현들에서, 부분들은 제 1 부분 및 로드 전극을 분리하는 거리가 제 2 부분 및 로드 전극을 분리하는 거리보다 더 짧도록 구성된다. 일부 구현들에서, 부분들은 계단식 방식으로 배열된다.
[0013] 일부 구현들에서, 부분들은 로드 전극이 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 포지셔닝되도록 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1 개별 부분이 제 1 부분과 정전기적으로 관계를 맺지 않을 때, 제 1 개별 부분의 제 1 단부 포인트는 제 1 거리 만큼 로드 전극의 제 1 영역으로부터 분리되도록 구성된다. 제 1 개별 부분이 로드 전극의 제 1 부분과 정전기적으로 관계를 맺을 때, 제 2 개별 부분의 제 2 단부 포인트는 제 2 거리만큼 로드 전극의 제 2 영역으로부터 분리되며, 제 1 거리는 제 2 거리 보다 짧다.
[0014] 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1 정전 액추에이터이며, 제 1 방향에서 광 변조기를 이동시키도록 구성된다. 일부 이러한 구현들에서, 장치는 제 1 방향과 반대인 제 2 방향에서 광 변조기를 이동시키도록 구성되는 제 2 정전 액추에이터를 더 포함한다.
[0015] 일부 구현들에서, 장치는 어퍼처가 내부에 형성된 기판을 더 포함하며, 광 변조기는 어퍼처 위에서 지지된다. 일부 이러한 구현들에서, 광 변조기는 제 1 개별 부분이 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 부분적 광투과 상태로 이동하도록 구성되며, 제 2 개별 부분이 로드 전극의 제 2 부분과 정전기적으로 관계를 맺을 때 완전한 과 투과 상태로 이동하도록 구성된다.
[0016] 일부 구현들에서, 셔터, 제 1 액추에이터 및 제 2 셔터는 디스플레이 엘리먼트를 형성한다. 일부 구현들에서, 장치는 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이, 및 디스플레이와 통신하도록 구성되는 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 며 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 장치는 또한 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 포함한다. 일부 구현들에서, 드라이버 회로는 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성되며, 제어기는 드라이버 회로에 이미지 데이터의 적어도 일부분을 송신하도록 구성된다.
[0017] 일부 구현들에서, 이미지 소스 모듈은 프로세서에 이미지 데이터를 송신하도록 구성된다. 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 구현들에서, 입력 디바이스는 입력 데이터를 수신하고 입력 데이터를 프로세서에 통신하도록 구성된다.
[0018] 본 개시내용에 설명된 요지의 다른 혁신적인 양상은 광 변조기 및 정전 액추에이터를 포함하는 장치로 구현될 수 있으며, 정전 액추에이터는 광 변조기에 커플링된 컴플라이언트 로드 전극 및 로드 전극에 대향하여 포지셔닝된 구동 전극 세트를 포함한다. 구동 전극 세트는 복수의 대응하는 개별 광 변조 상태들로 광 변조기를 구동시키도록 구성된 복수의 개별 부분들을 포함한다. 로드 전극의 변형 정도는 액추에이터 전압이 인가되는 부분들의 수에 대응한다.
[0019] 일부 구현들에서, 복수의 개별 부분들 각각은 개별 작동 전압 인터커넥트에 커플링된다. 일부 구현들에서, 제 1 부분은 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되며, 제 2 부분은 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성된다.
[0020] 일부 구현들에서, 로드 전극의 제 1 영역은 나선형 부재를 통해 로드 전극의 제 2 영역에 전기적으로 커플링된다. 일부 구현들에서, 광 변조기의 일부분은 로드 전극의 제 2 영역을 포함한다. 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1 정전 액추에이터이며, 제 1 방향에서 광 변조기를 구동하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 장치는 제 1 방향과 반대인 제 2 방향에서 광 변조기를 구동시키도록 구성된 제 2 정전 액추에이터를 더 포함한다. 제 2 정전 액추에이터는 복수의 개별 부분들을 포함하는 제 2 구동 전극 세트를 포함한다. 로드 전극의 제 1 영역은 제 1 구동 전극 세트의 제 1 부분과 제 2 구동 전극 세트의 제 1 부분 사이에 포지셔닝되며, 로드 전극의 제 2 영역은 제 1 구동 전극의 제 2 부분과 제 2 구동 전극 세트의 제 2 부분 사이에 포지셔닝된다.
[0021] 일부 구현들에서, 정전 액추에이터는 제 1 개별 부분이 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺지 않을 때, 제 1 개별 부분의 제 1 단부 포인트가 제 1 거리 만큼 로드 전극의 제 1 영역으로부터 분리되도록 구성된다. 제 1 개별 부분이 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때, 제 2 개별 부분의 제 2 단부 포인트가 제 2 거리 만큼 로드 전극의 제 2 영역으로부터 분리되며, 그리고 제 1 거리가 제 2 거리보다 짧도록 구성된다.
[0022] 일부 구현들에서, 장치는 어퍼처가 내부에 형성된 기판을 더 포함한다. 일부 이러한 구현들에서, 광 변조기는 어퍼처 위에서 지지되며 그리고 광 변조기는 제 1 개별 부부이 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 부분적 광투과 상태로 이동하도록 구성되며 제 2 개별 부분이 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 완전한 광투과 상태로 이동하도록 구성된다.
[0023] 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.
[0024] 도 1a는 예시적인 직시형(direct-view) 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 기반 디스플레이 장치의 개략도를 도시한다.
[0025] 도 1b는 예시적인 호스트 디바이스의 블록도를 도시한다.
[0026] 도 2는 예시적인 셔터-기반 광 변조기의 사시도를 도시한다.
[0027] 도 3a는 예시적인 제어 매트릭스의 개략도를 도시한다.
[0028] 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 예시적인 어레이의 사시도를 도시한다.
[0029] 도 4a 및 도 4b는 예시적인 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 도면들을 도시한다.
[0030] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들을 통합하는 예시적인 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.
[0031] 도 6은 디스플레이의 MEMS-다운 구성에서 사용하기 위한 예시적인 어퍼처 플레이트 및 예시적인 광 변조기 기판의 단면도를 도시한다.
[0032] 도 7a-도 7e는 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리의 평면도를 도시한다.
[0033] 도 8a-도 8e는 다른 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리의 평면도를 도시한다.
[0034] 도 9a-도 9e는 또 다른 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리의 평면도를 도시한다.
[0035] 도 10a-도 10e는 또 다른 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리의 평면도를 도시한다.
[0036] 도 11a-도 11e는 또 다른 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리의 평면도를 도시한다.
[0037] 도 12는 멀티-상태 셔터 어셈블리를 작동시키기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
[0038] 도 13a 및 도 13b은 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적인 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들이다.
[0039] 다양한 도면들 내의 동일한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0040] 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.
[0041] 앞서 설명된 바와같이, 단지 2개의 상태들에서 동작하는 셔터들을 가진 특정 디스플레이들은 시간적 변조에 주로 의존함으로써, 예를들어 광 변조기가 개방상태로 유지하는 기간을 조절함으로써 서브프레임 가중치들을 구현하는 경향이 있다. 3개 이상의 상태들에서 동작할 수 있는 셔터들을 가진 디스플레이 엘리먼트들을 통합한 디스플레이들은 픽셀들이 단일 서브프레임에서 여러 가능한 값들을 띠도록 공간적 변조를 사용할 수 있다. 이는 이러한 디스플레이들이 시분할 그레이 스케일 외에 영역 분할 그레이 스케일을 사용하여 서브프레임 가중치들을 구현하도록 한다. 이러한 방식들에서, 서브프레임 가중치들은 광이 광 변조기를 통과하는 영역의 크기를 제어함으로써 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리와 같은 광 변조기는 셔터 어셈블리를 통과하는 상이한 광량들에 대응하는 다수의 광 변조기 상태들로 구동될 수 있다.
[0042] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리는 셔터에 커플링된 로드 전극 및 로드 전극 근처에 포지셔닝된 구동 전극 세트를 포함하는 정전 액추에이터를 포함한다. 구동 전극 세트는 다수의 상이한 광 변조기 상태들에 셔터 어셈블리를 구동시키도록 구성되는 복수의 개별 부분들을 포함한다. 일부 구현들에서, 부분들은 그 부분들이 로드 전극의 인접 영역들과 정전기적으로 관계를 맺게 구성되도록 배열된다.
[0043] 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리가 릴렉스 상태에 있을 때, 구동 전극의 부분은 구동 전극 세트의 제 1 부분과 로드 전극의 대응하는 제 1 영역 사이의 거리가 구동 전극 세트의 제 2 부분과 로드 전극의 대응하는 제 2 영역 사이의 거리보다 짧도록 계단식 방식으로 배열된다. 더욱이, 제 1 구동 전극이 제 1 영역과 접촉할 때, 로드 전극의 제 2 영역과 제 2 부분 사이의 거리는 구동 전극 세트의 제 3 부분과 로드 전극의 대응하는 제 3 영역 사이의 거리보다 짧다.
[0044] 일부 다른 구현들에서, 부분들은 부분들이 서로 인접하지 않는 로드 전극의 영역들과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성된다. 일부 이러한 구현들에서, 로드 전극은 나선형 형상을 가진다. 즉, 로드 전극은 하나 이상의 폴드들, 곡선부들 또는 굴곡부들을 포함한다.
[0045] 앞서 설명된 구현들 중 일부 구현에서, 부분들 각각은 개별 작동 전압을 수신할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리는 대응하는 작동 전압이 인가되는 부분들의 수에 대응하는 광 변조기 상태로 구동된다. 그러나, 일부 다른 구현들에서, 부분들 각각은 전기적으로 커플링된다.
[0046] 일부 이러한 구현들에서, 구동 전극 세트의 부분들은 제 2 부분이 제 1 부분보다 더 가파른 만곡을 가지고 제 3 부분이 제 2 부분 보다 더 가파른 만곡을 가지도록 전략적으로 성형된다. 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리는 구동 전극 세트에 인가된 작동 전압의 크기에 대응하는 광 변조기 상태로 구동된다.
[0047] 일부 다른 구현들에서, 멀티-상태 셔터 어셈블리의 셔터는 정전기 셔터의 로드 전극의 부분을 형성할 수 있다. 따라서, 대응하는 고덩 세트 전극의 일부분은 셔터가 부분과 접촉하게 되도록 셔터를 정전기적으로 끌어 당길 수 있다.
[0048] 본 개시내용에서 설명된 요지의 특정 구현들은 하기의 가능한 장점들 중 하나 이상의 장점을 실현하도록 구현될 수 있다. 복수의 개별 부분들을 포함하는 구동 세트 전극을 가진 정전 액추에이터들을 통합함으로써, 셔터 어셈블리는 적어도 3개의 광 변조기 상태들, 개방 상태, 광-투과 상태, 폐쇄 상태, 광 차단 상태, 및 부분적 개방상태, 부분적 투과 상태로 들어가도록 구성될 수 있다. 추가 상태들을 실현할 수 있는 셔터 어셈블리들을 포함시킴으로써, 디스플레이 장치는 더 적은 서브프레임들을 사용하여 이미지를 형성하기 위하여 분할 그레이 스케일 기술들을 활용할 수 있다. 일부 구현들에서, 기계적 및 전기적으로 연결된 구동 전극 세그먼트들을 포함하는 구동 전극 세트를 가진 셔터 어셈블리들은 단일 작동 전압 인터커넥트를 사용하여 구동될 수 있으며, 따라서 백플레인 회로소자에 의해 점유되는 실제 점유 부분을 감소시켜서 더 큰 어퍼처들 또는 증가된 픽셀 밀도를 가능하게 한다. 일부 구현들에서, 단일 로드 전극은 전체 광 투과 상태 및 비 광 투과 상태 쪽으로 셔터를 구동시키기 위하여 사용된다. 이는 또한 각각의 픽셀의 컴포넌트들의 수를 감소시키며, 따라서 제조 프로세스를 단순화시키면서 실제 점유 부분을 덜 점유한다. 이러한 어레인지먼트는 더 큰 어퍼처들을 가능하게 하며 따라서 디스플레이의 에스펙트 비를 증가시킬 수 있다.
[0049] 셔터가 로드 전극의 일부분을 형성하는 일부 구현들에서, 대향 로드 전극과 정전기적으로 작동하는 1차 구동 전극 및 셔터와 정전기적으로 작동하는 2차 구동 전극을 포함하는 구동 전극 세트를 가지는 것은 셔터로 하여금 단지 1차 구동 전극 전극들만을 포함하는 구현들보다 더 빠르게 광 투과 상태와 비 광투과 상태 사이에서 이동하도록 한다. 더욱이, 2차 구동 전극들이 셔터와 정전기적으로 작동하도록 2차 구동 전극들을 포지셔닝함으로써, 2차 구동 전극들은 훨씬 더 정확한 정밀도로 셔터의 이동을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 2차 구동 전극들의 사용은 광 투과 상태와 비 광투과 상태사이에서 셔터를 이동하기 위하여 1차 구동 전극들이 요구하는 전압량을 감소시킬 수 있다.
[0050] 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.
[0051] 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.
[0052] 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.
[0053] 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.
[0054] 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.
[0055] 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.
[0056] 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.
[0057] 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.
[0058] 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.
[0059] 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, 일부 구현들에서 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.
[0060] 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.
[0061] 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 위해 제공하는 전압들의 출력을 조정한다. 일부 구현들에서, 램프들은 발광 다이오드(LED)들이다.
[0062] 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.
[0063] 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] 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.
[0067] 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.
[0068] 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.
[0069] 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.
[0070] 도 2는 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 기판(203)과 실질적으로 평행한 이동 평면에서 기판(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.
[0071] 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 기판(203)에 근접하게 계속 부유(suspend)되게 한다. 기판(203)은 광의 통과를 허용하기 위한 하나 이상의 어퍼처 홀들(211)을 포함한다. 로드 앵커들(208)은 기판(203)에 컴플라이언트 로드 빔들(206) 및 셔터(202)를 물리적으로 연결하고, 로드 빔들(206)을 바이어스 전압, 일부 경우들에서는, 접지에 전기적으로 연결한다.
[0072] 기판이 실리콘과 같이 불투명한 경우에, 어퍼처 홀들(211)은 기판(203)을 관통하게 홀들의 어레이를 에칭함으로써 기판내에 형성된다. 기판(203)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.
[0073] 각각의 액추에이터(204)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.
[0074] 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 빔 앵커(218)를 향해 가로방향으로 셔터(202)를 구동시킨다. 컴플라이언트 로드 빔들(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.
[0075] 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.
[0076] 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.
[0077] 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 예시적인 어레이(320)의 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 2의 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.
[0078] 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.
[0079] 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.
[0080] 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.
[0081] 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.
[0082] 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.
[0083] 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.
[0084] 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.
[0085] 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.
[0086] 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 구동 전극들은 이제 (점선들로 도시되는) 어퍼처들(409)을 통한 광의 투과를 차단하는 포지션에 있게 된다.
[0087] 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 구동 전극들 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.
[0088] 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 구동 전극들이 어퍼처들(409)과 오버랩(overlap)하는 것이 바람직하다. 도 4b는 셔터(406)의 광 차단 구동 전극들의 에지와 어퍼처층(407)에 형성되는 어퍼처(409)의 하나의 에지 사이의 미리 정의된 오버랩(416)을 도시한다.
[0089] 정전 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.
[0090] 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) 또는 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. 반사막(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, 반사막(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.
[0091] 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.
[0092] 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.
[0093] 일부 구현들에서, 반사막(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, 반사막(506)은 광 가이드(516)의 표면상에 직접 증착될 수 있다. 일부 구현들에서, 반사막(506)은 (예를들어, 아래에 설명되는 MEMS-다운 구성에서) 셔터들(503) 및 앵커들(505)과 동일한 기판상에 배치될 필요가 없다.
[0094] 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.
[0095] 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 일부 구현들에서 셔터 어셈블리들(502)로부터 미리 결정될 수 있는 거리에 떨어져 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.
[0096] 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.
[0097] 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.
[0098] 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.
[0095] 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 반사막(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 반사막(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.
[0100] 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. 일부 구현들에서 변조기 기판들(602)과 어퍼처 플레이트(604) 사이에서 미리 결정될 수 있는 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.
[0101] 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.
[0102] 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.
[0103] 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.
[0104] 3개 이상의 상태들에서 동작할 수 있는 셔터 어셈블리들을 통합한 디스플레이들은 픽섹들이 단일 서브프레임의 여러 가능한 값들을 띠도록 공간적 변조를 사용할 수 있다. 특히, 다수의 광 변조 상태들을 가정할 수 있는 셔터 어셈블리는 상이한 광량들이 셔터 어셈블리를 통과하도록 구현될 수 있다. 이러한 기능을 가진 셔터 어셈블리들을 사용하는 것은 이미지를 디스플레이하는데 필요한 컬러당 서브프레임들의 수를 감소시킨다. 본원에서 설명된 바와같이, 도 7a-도 11b에서 설명된 셔터 어셈블리들과 같은 셔터 어셈블리들은 셔터들을 포함하는 광 변조기 어셈블리들로서 설명될 수 있다,
[0105] 도 7a-도 7e는 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리(700)의 평면도들을 도시한다. 셔터 어셈블리(700)는 영역 분할 그레이 스케일 방식을 구현하기 위하여 다수의 광 변조기 상태들을 실현할 수 있다. 영역 분할 그레이 스케일 방식에서, 서브프레임 가중치들은 광이 셔터 어셈블리(700)를 통과하는 영역의 크기를 제어함으로서 구현된다. 따라서, 영역 분할 그레이 스케일 방식을 구현하기 위하여, 셔터 어셈블리(700)는 셔터 어셈블리(700)를 통과하는 광량을 제어하는 다수의 광 변조기로 구동될 수 있다.
[0106] 도 7a는 릴렉스 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 도 7b는 제 1 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 도 7c는 제 2 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 도 7d는 전체 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 도 7e는 비 광투과 투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다.
[0107] 도 7a-도 7e를 참조하면, 셔터 어셈블리(700)는 2개의 정전 액추에이터들, 즉 셔터 개방 액추에이터(720) 및 셔터 폐쇄 액추에이터(750)에 의해 축을 따라 구동되는 셔터(710)를 포함한다. 셔터(710)는 개별 셔터 개방 및 셔터 폐쇄 액추에이터들(720 및 750)의 컴포넌트들을 형성하는 로드 전극들(722 및 752)의 쌍에 의해 어퍼처(706) 위에 부유된다.
[0108] 셔터 개방 액추에이터(720)는 셔터(710)가 대응하는 어퍼처(706)의 임의의 부분과 오버랩하지 않는 전체 광 투과 상태쪽으로 셔터(710)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 개방 액추에치터(720)는 셔터(710)의 한 단부(712)에 커플링되는 제 1 로드 전극(722)을 포함한다. 셔터 개방 액추에이터(720)는 또한 제 1 로드 전극(722) 근처에 포지셔닝되는 제 1 구동 전극 세터(732)를 포함한다. 제 1 구동 전극 세트(732)는 복수의 전기적으로 절연된 개별 구동 전극들(736a-736c)(일반적으로 "구동 전극들(736)")을 포함하며, 이들 구동 전극들 각각은 구동 전극 세트(732)의 개별 부분을 형성한다.
[0109] 구동 전극들(736)은 셔터 개방 액추에이터(720)의 작동 정도에 의해 정의되는 복수의 대응하는 개별 광 변조기 상태들에 셔터(710)를 이동시키도록 구성된다. 일부 구현들에서, 작동 정도는 작동되는 구동 전극 세트(732)의 구동 전극들(736)의 수에 기초한다. 로드 전극(722)은 구동 전극들(736)의 하나 이상에 충분히 큰 작동 전압이 인가될 때 구동 전극 세트(732) 쪽으로 변형되도록 부응하여 구성된다. 로드 전극(722)이 구동 전극 세트(732)쪽으로 변형될 때, 로드 전극(722)은 셔터(710)로 하여금 구동 전극 세트(732) 쪽으로 그리고 대응하는 어퍼처(706)로부터 멀리 이동하도록 하며, 이 어퍼처(706)를 통해 광이 투과될 수 있다. 구동 전극들(736a-736c)의 모두가 작동될 때 발생하는 로드 전극(722)이 충분히 변형될 때, 셔터(710)의 어느 부분도 대응하는 어퍼처(760)과 오버랩한다. 결과적으로, 어퍼처(706)를 통과하는 광은 어느것도 셔터(7100에 의해 차단되지 않는다.
[0110] 일부 구현들에서, 구동 전극들(736)은 단계적 방식으로 배열된다. 제 1 구동 전극(736a)은 제 2 구동 전극(736a) 및 제 3 구동 전극(736c)보다 제 1 로드 전극(722)에 더 근접한다. 제 2 구동 전극(736b)은 제 1 구동 전극(736a)에 근접하게 포지셔닝되며, 제 3 구동 전극(736c)보다 제 1 로드 전극(722)에 더 근접하게 포지셔닝된다. 구동 전극드(736)의 각각은 제 1 로드 전극(722)의 상이한 영역에 대응한다. 즉, 제 1, 제 2 및 제 3 디바이스 전극들(736a-736c)은 대향하는 반대 전극 먼저 포지셔닝하고 제 1, 제 2 및 제 3 영역들(736a-736c)는 대향하는 대응 제 1, 제 2 및 제 3 영역들(724a-724c)에 각각 포지셔닝된다.
[0111] 셔터 폐쇄 액추에이터(750)는 셔터 개방 액추에이터(720)와 실질적으로 유사하다. 그러나, 셔터 개방 액추에이터(720)와 대조적으로, 셔터 폐쇄 액추에이터(750)는 셔터(710)가 대응 어퍼처(706)와 완전하게 오버랩하는 비 광투과 상태쪽으로 셔터(710)를 이동시키도록 구성된다.
[0112] 셔터 폐쇄 액추에이터(750)는 셔터(710)의 다른 단부(714)에 커플링되는 제 2 로드 전극(752)을 포함한다. 셔터 폐쇄 액추에이터(750)는 제 2 로드 전극(752) 근처에 포지셔닝된 제 2 구동 전극 세트(762)를 포함한다. 제 2 구동 전극 세트(762)는 복수의 개별 구동 전극들(766a-766c(일반적으로 "구동 전극들(766)"을 포함하며, 구동 전극들 각각은 제 2 구동 전극 세트(762)의 개별 부분을 형성한다. 구동 전극들(766)은 셔터 폐쇄 액추에이터(750)의 작동 정도에 의해 정의되는 복수의 대응하는 개별 광 변조기 상태들로 이동하도록 구성된다.
[0113] 일부 구현들에서, 셔터(710)는 셔터 폐쇄 액추에이터(750)의 제 2 구동 전극 세트(762)의 구동 전극들 중 하나 이상의 전극에 작동 전압이 인가될 때 셔터 폐쇄 정전 액추에이터(750)쪽으로 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 작동 정도는 작동되는 제 2 구동 전극 세트(762)의 구동 전극들(766)의 수에 기초한다. 제 2 로드 전극(752)은 구동 전극들(766) 중 하나 이상에 충분히 큰 작동 전압이 인가될 때 제 2 구동 전극 세트(762) 쪽으로 변형하도록 부합하며 구성된다. 제 2 로드 전극(752)이 제 2 구동 전극 세트(762) 쪽으로 변형될 때, 제 2 로드 전극(752)은 셔터(710)가 제 2 구동 전극 세트(762) 쪽으로 그리고 광이 투과될 수 있는 대응 어퍼처(706) 쪽으로 이동하도록 한다. 제 2 로드 전극(752)이 완전히 변경될 때 (이는 모든 구동 전극들(766a-766c)이 작동될 때 발생함), 셔터(710)는 어퍼처(706)를 통과하는 모든 광이 셔터(710)에 의해 차단되도록 대응하는 어퍼처(706)와 완전히 오버랩한다.
[0114] 구동 전극들(766a-766c)는 또한 구동 전극들(736a-736c)과 유사한 계단식 방식으로 배열된다. 더욱이, 구동 전극들(766a-766c)은 각각 제 2 로드 전극들(752)의 대응 제 1, 제 2 및 제 3 영역들(754a, 754b 및 754c)에 대향하여 포지셔닝된다.
[0115] 광 변조기 상태들 각각은 광이 투과되는 대응 어퍼처(706)에 대한 셔터(710)의 위치에 대응한다. 셔터 어셈블리(700)가 실현할 수 있는 광 변조기 상태들의 수는 셔터 개방 및 셔터 폐쇄 액추에이터들(720 및 750)에 포함된 ㄱ동 전극들(736 및 766)의 수에 따른다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(700)가 신뢰성있게 실현할 수 있는 광 변조기 상태들의 총 수는 셔터 어셈블리(700)가 구동 전극들(736 및 766)의 총 수와 동일할 수 있다. 예를들어, 셔터 어셈블리(700)는 6개의 개별 광 변조기 상태들을 용이하게 실현할 수 있다. 더욱이, 셔터 어셈블리(700)는 또한 릴렉스 상태인 제 7 상태를 실현할 수 있다.
[0116] 도 7a-도 7e에 도시된 바와같이, 셔터 어셈블리(700)는 3개의 구동 전극들(736)을 가진 제 1 구동 전극 세트(732) 및 3개의 구동 전극들(766)을 가진 제 2 구동 전극 세트(762)를 포함한다. 일부 구현들에서, 제 1 구동 전극 세트(732)는 2개, 4개 또는 4개 초과의 구동 전극들(736)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 구동 전극 세트(732)에 포함된 구동 전극들(736)의 수는 제 2 구동 전극 세트(762)에 포함된 구동 전극들(766)의 수와 상이할 수 있다. 일부 구현들에서, 구동 전극들(736 및 766)의 수는 다양한 설계 기준에 따를 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리가 실현할 수 있는 광 변조기 상태들의 총 수는 셔터 어셈블리로부터 사용되는 구동 전극들의 총 수와 동일할 수 있다. 따라서, 더 많은 수의 구동 전극들을 가짐으로써, 셔터 어셈블리는 더 많은 수의 광 변조기 상태들로 구동될 수 있다.
[0117] 도 7a는 릴렉스 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 이러한 상태에서, 셔터 개방 액추에이터(720) 및 셔터 폐쇄 액추에이터(750) 둘다 작동되지 않는다. 따라서, 구동 전극들(736)과 제 1 로드 전극(722) 또는 구동 전극들(766)과 제 2 로드 전극(752) 사이의 정전기력은 존재하지 않는다. 셔터 어셈블리(700)는 자신이 릴렉스 상태에 있을 대 셔터(710)가 대응 어퍼처(706)과 부분적으로 오버랩하도로 설계될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터(710)는 대응 어퍼처(706)의 약 절반과 오버랩할 수 있다. 당업자는 셔터 어셈블리(700)가 릴렉스 상태에 있을 때 셔터가 어퍼처(706)와 전혀 오버랩하지 않거나 또는 어퍼처(706)과 완전히 오버랩하도록 셔터 어셈블리(700)가 설계될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 유사하게, 일부 구현들에서, 셔터는 어퍼처의 약 절반이 아닌 양만큼 어퍼처(706)와 부분적으로 오버랩할 수 있다. 예를들어, 일부 구현들에서, 셔터(710)는 약 12.5%, 약 25%, 약 33%, 약 37.5%, 약 50%, 약 62.5%, 약 66%, 약 75%, 약 87.5% 또는 어퍼처의 임의의 다른 백분율과 오버랩할 수 있다.
[0118] 셔터(710)가 릴렉스 상태에 있을 때, 제 1 로드 전극(722)의 제 1 영역(724a)은 거리 d1 만큼 제 1 구동 전극(736a)으로부터 분리된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 거리 d1은 셔터 어셈블리(700)가 릴렉스 상태에 있고 제 1 작동 전압 V1이 제 1 구동 전극(736a)에 인가될 때 제 1 구동 전극(736a)이 제 1 영역(724a)과 정전기적으로 관계를 맺도록 하는 크기를 가져서, 셔터 어셈블리(700)가 제 1 부분적 광 투과 상태로 구동되도록 한다. 유사하게, 제 2 로드 전극(752)의 제 1 영역(754a)는 또한 거리 d4 만큼 제 2 구동 전극 세트(762)의 제 1 구동 전극(766a)로부터 분리된다. 일부 구현들에서, 거리 d4는 거리 d1과 실질적으로 동일할 수 있다. 거리 d4은 셔터 어셈블리(700)가 릴렉스 상태에 있고 제 1 작동 전압 V1이 제 1 구동 전극(766a)에 인가될 때 제 1 구동 전극(766a)이 제 1 영역(754a)과 정전기적으로 관계를 맺도록 하는 크기를 가져서, 셔터 어셈블리(700)가 제 4 부분적 광 투과 상태로 구동되도록 한다.
[0119] 도 7b는 제 1 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 구동 전극 세트(732)의 제 1 구동 전극(736a)은 제 1 로드 전극(722)의 제 1 영역(724a)과 정전기적으로 관계를 맺도록 한다. 제 1 구동 전극(736a)에 제 1 작동 전압 V1을 인가함으로써, 제 1 구동 전극(736a) 및 제 1 영역(724a)의 충분히 큰 정전기력이 생성된다. 정전기력은 제 1 구동 전극(736a) 쪽으로 제 1 영역(724a)을 잡아 당겨서, 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 변형되도록 한다. 제 1 로드 전극(722)의 변형은 셔터(710)가 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 이동하도록 하며, 따라서 셔터(710)는 셔터(710)가 릴렉스 상태에 있을 때에 대한 대응 어퍼처(706)의 보다 작은 부분과 오버랩한다. 따라서, 셔터 어셈블리(700)는 릴렉스 상태에 비하여 제 1 부분적 광 투과 상태에서 많은 광이 통과하도록 한다. 제 1 구동 전극(736a)은 로드 전극(722)의 기계적 정지부 역할을 하여, 제 1 부분적 광 투과 상태에 대응하는 위치로 셔터(710)의 이동을 제한한다.
[0120] 앞서 설명된 바와같이, 제 2 구동 전극(736b)은 제 1 로드 전극(722)의 제 2 영역(724b)에 대향하여 배치된다. 제 2 구동 전극(736b)은 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극(736a)과 정전기적으로 관계를 맺을 때 제 1 로드 전극(722)의 제 2 영역(724b)로부터 거리 d2 떨어져 포지셔팅된다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 거리 d2은 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극(736a)와 정전기적으로 관계를 맺고 제 2 작동 전압 V2이 제 2 구동 전극(736b)에 인가될 때 제 2 구동 전극(736b)이 제 2 영역(724b)과 정전기적으로 관계를 맺도록 하는 크기를 가져서, 셔터 어셈블리(700)가 제 1 부분적 광 투과 상태로 구동되도록 한다.
[0121] 도 7c는 제 2 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 구동 전극(736a)은 제 1 영역(724a)과 정전기적으로 관계를 맺고 제 2 구동 전극(736b)은 제 2 영역(724b)과 정전기적으로 관계를 맺는다. 제 2 구동 전극(736b)에 V2을 인가함으로써, 제 2 구동 전극(736b) 및 제 2 영역(724b)의 정전기력이 생성된다. 정전기력은 제 2 구동 전극(736b) 쪽으로 제 2 영역(724b)을 잡아 당겨서, 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 변형되도록 한다. 로드 전극(722)의 변형은 제 2 로드 전극(722)에 커플링되는 셔터(710)가 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 이동하도록 하며, 따라서 셔터(710)는 대응 어퍼처(706)로부터 추가로 오프셋되며, 셔터(710)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있을 때에 비해 대응 어퍼처(706)의 훨씬 작은 부분과 오버랩한다. 따라서, 셔터 어셈블리(700)는 제 1 부분적 광 투과 상태에 비하여 제 2 부분적 광 투과 상태에서 많은 광이 통과하도록 한다. 제 1 구동 전극(736a)과 유사하게, 제 2 구동 전극(736b)은 또한 로드 전극(722)의 기계적 정지부 역할을 하여, 제 2 부분적 광 투과 상태에 대응하는 위치로 셔터(710)의 이동을 제한한다.
[0122] 앞서 설명된 바와같이, 제 3 구동 전극(736c)은 제 1 로드 전극(722)의 제 3 영역(724c)에 대향하여 배치된다. 일부 구현들에서, 제 3 구동 전극(736c)은 제 1 로드 전극(722)이 제 2 구동 전극(736b)과 정전기적으로 관계를 맺을 때 제 1 로드 전극(722)의 제 3 영역(724c)로부터 거리 d3 떨어져 포지셔팅된다. 일부 구현들에서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 거리 d3은 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극(736a)와 정전기적으로 관계를 맺고 제 3 작동 전압 V3이 제 3 구동 전극(736c)에 인가될 때 제 3 구동 전극(736c)이 제 3 영역(724c)과 정전기적으로 관계를 맺도록 하는 크기를 가져서, 셔터 어셈블리(700)가 제 1 부분적 광 투과 상태로 구동되도록 한다.
[0123] 도 7d는 완전 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 구동 전극(736a)은 제 1 영역(724a)과 정전기적으로 관계를 맺고 제 2 구동 전극(736b)은 제 2 영역(724b)과 정전기적으로 관계를 맺고 제 3 구동 전극(736c)은 제 3 영역(724c)와 정전기적으로 관계를 맺는다. 제 3 구동 전극(736c)에 V3을 인가함으로써, 제 3 구동 전극(736c) 및 제 3 영역(724c)의 정전기력이 생성된다. 정전기력은 제 3 구동 전극(736c) 쪽으로 제 3 영역(724c)을 잡아 당겨서, 제 1 로드 전극(722)이 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 변형되도록 한다. 로드 전극(722)의 변형은 제 1 로드 전극(722)에 커플링되는 셔터(710)가 제 1 구동 전극 세트(732) 쪽으로 이동하도록 하며, 따라서 셔터(710)는 대응 어퍼처(706)로부터 추가로 오프셋되어 더이상 대응 어퍼처(706)의 어느 부분과도 오버랩하지 않는다. 따라서, 셔터 어셈블리(700)는 대응 어퍼처(706)를 통과하는 모든 광이 통과되도록 한다. 제 1 및 제 2 구동 전극(736a 및 736b)과 유사하게, 제 3 구동 전극(736c)은 또한 로드 전극(722)의 기계적 정지부 역할을 하여, 제 2 부분적 광 투과 상태에 대응하는 위치로 셔터(710)의 이동을 제한한다.
[0124] 작동 전압 V1, V2 및 V3 모두는 동일하거나 상이할 수 있다. 작동 전압 V1, V2 및 V3 각각은 제 1 구동 전극 세트(732)의 구동 전극들(736) 및 로드 전극(722)의 구성 및 치수들 중 적어도 하나의 함수이다. 셔터 어셈블리(700)의 구조적 구성에 기초하여 적절한 자동 전압이 결정될 수 잇다. 이러한 관계는 이상화 로드 전극에 기초한다. 그러나, 특히 로드 전극(722)은 제 2 로드 전극(752) 및 로드 전극(722)의 변형으로부터 발생하는 변형에 대항하는 선형 스프링력을 경험할 수 있다. 컴플라이언트 제 1 로드 전극에 의해 경험되는 스프링력에 부가하여, 제 2 로드 전극은 또한 셔터가 제 1 구동 전극 세트 쪽으로 이동할 때 유사한 반대 스트링력들을 생성할 수 있다. 결과적으로, 제 2 구동 전극(736b) 및 제 3 구동 전극(736c)에 인가되는 대응하는 작동 전압(V2및 V3)은 컴플라이언트 로드 전극에 의해 경험되는 증가하는 반대 스프링력들을 극복하기 위하여 선형적으로 증가할 수 있다. 대안적으로 거리 d2 및 d3는 로드 전극에 의해 경험되는 선형적으로 증가하는 반대 스프링력들을 보상하기 위하여 계속해서 더 작아질 수 있다.
[0125] 각 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(700)는 작동 전압 V1, V2 및 V3 이 모두 실질적으로 동일하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 단일 전기 인터커넥트는 대응하는 구동 전극 세트들(732 및 762)의 구동 전극들(736 및 766) 각각에 작동 전압을 공급할 수 있다. 구동 전극들(736 및 766) 각각으로의 작동 전압의 인가를 제어하기 위하여 스위치들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 픽셀 당 다수의 데이터 라인들은 각각의 개별 구동 전극으로의 작동 전압들의 인가를 제어하는 스위치들에 데이터 전압들을 전달한다. 이를 수행함으로서, 각각의 셔터 어셈블리(700)에 작동 전압을 제공하기 위해서 단지 단일 전기 인터커넥트들만이 필요하다.
[0126] 작동 전압 V1, V2 및 V3을 제거할 때, 로드 전극(722)과 제 1 구동 전극 세트(732) 사이의 전위가 제거된다. 도 7a에 도시된 바와같이, 제 1 로드 전극(722) 및 제 2 로드 전극(752)에 대하여 작용하는 반대 스프링력들은 제 1 로드 전극(722) 및 제 2 로드 전극(752)이 그들 자신의 원래 상태로 되돌아가게 하며, 따라서 셔터 어셈블리(700)가 다시 릴렉스 상태로 되게 한다. 따라서, 셔터(710)는 셔터 개방 액추에이터(720)를 작동시키기 전에 자신에 있었던 것과 대략 동일한 원래 위치로 되돌아 간다.
[0127] 셔터 개방 액추에이터(720)를 작동시킴으로써, 셔터 어셈블리(700)는 도 7b-도 7d와 관련하여 앞서 설명된 바와같이 전체 광 투과 상태로 구동될 수 있다. 역으로, 셔터 폐쇄 액추에이터(750)를 작동시킴으로써, 셔터 어셈블리(700)는 비 광투과 상태로 구동될 수 있다.
[0128] 도 7e는 비 광투과 상태의 셔터 어셈블리(700)를 도시한다. 셔터 어셈블리(700)는 제 2 구동 전극 세트(762)의 개별 제 1, 제 2 및 제 3 구동 전극들(766a-766c)에 인가된다. 이러한 상태에서, 제 2 로드 전극(752)은 제 2 구동 전극 세트(762) 쪽으로 변형된다. 특히, 제 1 구동 전극(766a)은 제 1 영역(754a)와 정전기적으로 관계를 맺고, 제 2 구동 전극(766b)은 제 2 영역(754b)과 정전기적으로 관계를 맺으며, 제 3 구동 전극(766c)은 제 3 영역(754c)와 정전기적으로 관계를 맺으며, 따라서 제 2 로드 전극(752)이 제 2 구동 전극 세트(762)쪽으로 변형되도록 한다.
[0129] 앞서 설명된 바와같이, 제 1 구동 전극 세트(732)의 제 1 및 제 2 구동 전극들(736a 및 736d) 및 제 2 구동 전극 세트(762)의 제 2 구동 전극들(766a 및 766b) 각각은 기계적 정지부들의 역할을 할 수 있다. 다양한 구현들에서, 구동 전극들(736a, 736b, 766a 및 766b)은 셔터(710)가 대응 어퍼처(706)에 대한 다양한 중재 위치들로 유인될 수 있도록 포지셔닝될 수 있으며, 따라서 대응 어퍼처는 예를들어 약 12.5%, 약 25%, 약 33%, 약 37.5%, 약 50%. 약 62.5%, 약 66%, 약 75%, 약 87.5% 또는 어퍼처(706)의 임의의 다른 비율을 커버하여, 대응하는 광량, 예를들어 약 87.5%, 약 75%, 약 67%, 약 62.5%, 약 50%, 약 37.5%, 약 33%, 약 25%, 약 12.5% 또는 임의의 다른 비율이 어퍼처(706)를 통과하도록 한다.
[0130] 앞서 설명된 바와같이, 도 7a-도 7e에 도시된 셔터 어셈블리(700)는 구동 전극들(736)의 형태의 3개의 개별 부분들을 가지는 구동 전극 세트(732)를 포함한다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리의 작동 정도는 작동 전압이 인가되는 구동 전극들의 수에 의존한다. 일부 다른 구현들에서, 멀티-상태 셔터 어셈블리는 모두 기계적 및 전기적으로 커플링되는 복수의 개별 부분들을 포함하는 구동 전극 세트를 가진 정전 액추에이터를 포함할 수 있다. 이러한 구현들에서, 구동 전극 세트는 단일 구동 전극을 포함하며, 각각의 세그먼트는 구동 전극 세트의 개별 부분을 형성한다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리의 작동 정도는 정전 액추에티어에 인가되는 작동 전압의 크기에 의존한다.
[0131] 도 8a-도 8e는 다른 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리(800)의 평면도들을 도시한다. 도 7a-도 7e에 도시되는 셔터 어셈블리(700)와 유사하게 구현될 수 있는 셔터 어셈블리(800)는 영역 분할 그레이 스케일 방식을 구현하기 위하여 다수의 변조기 상태들을 실현할 수 있다. 도 8a는 릴렉스 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 도 8b는 제 1 부분적 투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 도 8c는 제 2 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 도 8d는 완전 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 도 8e는 비 광투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다.
[0132] 도 8a-도 8e를 참조하면, 셔터 어셈블리(800)는 2개의 정전 액추에이터들, 즉 셔터 개방 액추에이터(820) 및 셔터 폐쇄 액추에이터(850)에 이ㅡ해 축을 따라 구성되는 셔터(810)를 포함한다. 셔터(810)는 각각의 셔터 개방 및 셔터 폐쇄 액추에이터들(820 및 850)의 컴포넌트들을 형성하는 로드 전극들(822 및 852)의 쌍에 의해 지지된다. 셔터 개방 액추에이터(820)는 또한 로드 전극(822) 근처에 포지셔닝된 제 1 구동 전극 세트(832)를 포함한다. 제 1 구동 전극 세트(832)는 복수의 개별 구동 전극 세그먼트들(836a-836c)(일반적으로 "세그먼트들(836)")을 포함하며, 이들 세그먼트들의 각각은 제 1 구동 전극 세트(832)의 개별 부분을 형성한다.
[0133] 셔터 폐쇄 액추에이터(850)는 셔터(810)의 제 1 절반(812) 맞은편의 제 2 절반(814)에 커플링되는 제 2 로드 전극(852)을 포함한다. 셔터 폐쇄 액추에이터(850)는 로드 전극(852) 근처에 포지셔닝된 제 2 구동 전극 세트(862)를 포함한다. 제 2 구동 전극 세트(862)는 복수의 개별 구동 전극 세그먼트들(일반적으로 "세그먼트들(866)")를 포함하며, 이들 세그먼트들 각각은 제 2 구동 전극 세트(862)의 개별 부분을 형성한다. 도 7a-도 7e에 도시된 셔터 어셈블리(700)와 유사하게, 셔터 어셈블리(800)는 도 8a에 도시된 릴렉스 상태를 가지며, 또한 6개의 개별 광 변조기 상태들로 용이하게 구성될 수 있으며, 이들 변조기 상태들 중 단지 4개 만이 도 8b-8e에 도시된다. 일부 구현들에서, 제 1 구동 전극 세트(832)는 2개, 4개, 또는 4개 초과의 구동 전극 세그먼트들(836)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 구동 전극 세트(832)에 포함된 구동 전극 세그먼트들(836)의 수는 제 2 구동 전극 세트(862)에 포함된 구동 전극 세그먼트들(866)의 수와 상이할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리가 신뢰성있게 실현할 수 있는 광 변조기 상태들의 총 수는 셔터 어셈블리를 형성하기 위하여 사용되는 구동 전극 세그먼트들의 총 수와 동일할 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 셔터 어셈블리들은 또한 하나의 추가 중립 또는 릴렉스 상태를 실현할 수 있다. 따라서, 셔터 어셈블리를 보다 많은 수의 광 변조기 상태들로 구동시키기 위하여, 셔터 어셈블리는 보다 많은 수의 구동 전극 세그먼트들(836 및 866)을 포함하도록 설계될 수 있다.
[0134] 도 7a-도 7e에 도시된 구동 전극들(736a-736c)에 대조하여, 세그먼트들(836a-836c)은 기계적 및 전기적으로 연결되고, 제 1 로드 전극(822)에 가장 근접하게 포지셔닝된 단일 연속 전극을 형성한다. 따라서, 제 1 구동 전극 세트(832)를 형성하는 세그먼트들(836a-836c)은 단일 작동 전압을 사용하여 동시에 작동될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 세그먼트(836a)는 로드 전극(822)의 제 1 영역(824a)에 대향하여 포지셔닝되고, 제 2 세그먼트(836b)는 로드 전극(822)의 제 2 영역(824b)에 대향하여 포지셔닝되고 제 3 세그먼트(836c)는 로드 전극(822)의 제 3 영역(824c)에 대향하여 포지셔닝된다.
[0135] 일부 구현들에서, 제 1 구동 전극 세트(832)는, 제 1 구동 전극 세트(832)의 곡률이 전극 세그먼트들 사이의 각각의 전이부에서 제 1 구동 전극 세트(832)의 길이를 따라 더 가파르거나 증가하도록 형상화된다. 따라서, 제 1 구동 전극 세트(832)의 3개의 이산 부분들은 자신들의 대응하는 세그먼트들의 자신들의 대응하는 곡률들에 의해 정의된다. 제 1 세그먼트(836a)는 제 1 곡률을 가진다. 제 2 세그먼트(836b)는 제 1 세그먼트(836a)보다 가파른 곡률을 가진다. 유사하게, 제 3 세그먼트(836c)는 제 2 세그먼트(836b) 및 제 1 세그먼트(836a) 둘 다보다 가파른 곡률을 가진다. 일부 구현들에서, 세그먼트들(836)의 각각은 곡률을 가지지 않거나 동일한 곡률을 가지도록 설계될 수 있다. 일부 그런 구현들에서, 세그먼트들(836)은, 제 1 로드 전극이 릴렉스 상태에 있을 때 제 1 세그먼트(836a)가 제 1 로드 전극(822)에 평행한 평면에 관하여 제 1 각을 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되고, 제 2 세그먼트(836b)가 제 1 로드 전극(822)과 동일한 평면에 관하여 제 2 각을 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되고 제 3 세그먼트(836c)가 제 1 로드 전극(822)과 동일한 평면에 관하여 제 3 각을 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되도록 배열될 수 있다. 제 3 각은 제 2 각보다 크고, 제 2 각은 제 1 각보다 크다. 다른 방식으로 언급되면, 세그먼트들(836)의 각각은 상이한 기울기(tilt)를 가져서, 제 3 세그먼트(836c)는 제 2 세그먼트(836b)보다 많이 로드 전극(822)의 평면으로부터 멀리 떨어져 기울어지고 제 2 세그먼트(836b)는 제 1 세그먼트(836a)보다 많이 제 1 로드 전극(822)의 평면으로부터 멀리 떨어져 기울어진다.
[0136] 세그먼트들(836a-836c)과 유사하게, 제 2 구동 전극 세트(862)의 일부인 세그먼트들(866a-866c)은 기계적 및 전기적으로 연결되고 제 2 로드 전극(852)과 대향하여 포지셔닝된 단일 연속 전극을 형성한다. 따라서, 제 2 구동 전극 세트(862)를 형성하는 세그먼트들(866a-866c)은 또한 단일 작동 전압을 사용하여 동시에 작동될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 2 구동 전극 세트(862)를 형성하는 세그먼트들(866a-866c)은 별도의 단일 작동 전압을 사용하여 동시에 작동될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 세그먼트(866a)는 제 2 로드 전극(852)의 제 1 영역(854a)에 대향하여 포지셔닝되고, 제 2 세그먼트(866b)는 제 2 로드 전극(852)의 제 2 영역(854b)에 대향하여 포지셔닝되고 제 3 세그먼트(866c)는 제 2 로드 전극(852)의 제 3 영역(854c)에 대향하여 포지셔닝된다.
[0137] 제 1 구동 전극 세트(832)와 유사하게, 제 2 구동 전극 세트(862)는 제 2 구동 전극 세트(862)의 곡률이 제 2 구동 전극 세트(862)의 길이를 따라 증가하거나 가파르게(steeper) 되도록 형상화된다. 따라서, 제 2 구동 전극 세트(862)의 3개의 개별 부분들은 그들의 대응하는 세그먼트들의 그 해당 곡률들에 의해 정의된다. 제 1 세그먼트(866a)는 제 1 곡률을 갖는다. 제 2 세그먼트(866b)는 제 1 세그먼트(866a)보다 가파른 곡률을 갖는다. 유사하게, 제 3 세그먼트(866c)는 제 2 세그먼트(866b) 및 제 1 세그먼트(866a) 둘 다 보다 가파른 곡률을 갖는다. 일부 구현들에서, 3개의 세그먼트들(866a-866c)의 곡률들은 상이한 제 2차 함수들로 수학적으로 표현될 수 있다. 일부 구현들에서, 세그먼트들(866) 각각은 동일한 곡률을 갖거나 어떠한 곡률도 갖지 않게 설계될 수 있다. 이러한 일부 구현들에서, 세그먼트들(866)은, 제 2 로드 전극(852)이 릴랙스 상태에 있을 때, 제 1 세그먼트(866a)가 제 2 로드 전극(852)에 평행한 평면에 대해 제 1 각도를 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되고, 제 2 세그먼트(866b)가 제 2 로드 전극(852)의 동일 평면에 대해 제 2 각도를 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되고, 제 3 세그먼트(866c)가 제 2 로드 전극(852)의 동일 평면에 대해 제 3 각도를 형성하는 평면을 따라 포지셔닝되도록 배열될 수 있다. 제 3 각도는 제 2 각도보다 크며, 제 2 각도는 제 1 각도보다 크다. 달리 말하면, 제 3 세그먼트(866c)가 제 2 세그먼트(866b)보다 더 제 2 로드 전극(852)의 평면으로부터 멀어지게 틸트되고 제 2 세그먼트(866b)가 제 1 세그먼트(866a)보다 더 로드 전극(852)의 평면으로부터 멀어지게 틸트되도록, 세그먼트들(866) 각각은 상이한 틸트(tilt)를 갖는다.
[0138] 세그먼트들(836 및 866)은 제 1 구동 전극 세트(832) 및 제 2 구동 전극 세트(862)의 작동 정도(the degree of actuation)에 의해 정의되는 복수의 광 변조기 상태들로 셔터(810)를 움직이게 구성될 수 있다. 셔터 어셈블리(800)에서, 작동 정도는 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가되는 작동 전압의 크기 및 제 2 구동 전극 세트(862)에 인가되는 작동 전압의 크기에 의존한다.
[0139] 제 1 로드 전극(822)이 변형되는 정도는 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가되는 작동 전압에 대응한다. 제 1 로드 전극(822)이 제 1 구동 전극 세트(832)를 향해 변형될 때, 제 1 로드 전극(822)은 셔터(810)로 하여금 제 1 구동 전극 세트(832)를 향하고 제 2 구동 전극 세트(862) 및 광이 투과될 수 있는 대응 어퍼처(806)로부터는 멀어지게 움직이게 한다. 제 1 구동 전극 세트(832)가 완전히 작동될 경우, 즉, 작동 전압이 제 1 로드 전극(822)의 3개의 모든 영역들(824)이 제 1 구동 전극 세트(832)의 3개의 세그먼트들(836)에 접촉하게 충분히 큰 경우, 셔터(810)는 완전히 광 투과 상태로 움직이며, 이 상태에서 셔터(810)는 대응 어퍼처(806)의 임의의 부분과 오버랩하지 않는다. 도 8d는 이러한 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다.
[0140] 제 2 로드 전극(852)과 제 2 구동 전극 세트(862) 간의 상호작용은 제 1 로드 전극(822) 및 제 1 구동 전극 세트(832)의 상호작용과 유사하다. 그로 인해, 제 2 로드 전극(852)이 변형하는 정도는 제 2 구동 전극 세트(862)에 적용되는 작동 전압에 상응한다. 제 2 로드 전극(852)이 제 2 구동 전극 세트(862) 쪽으로 변형함에 따라, 제 2 로드 전극(852)은 셔터(810)가 제 1 구동 전극 세트(832)로부터 멀어지고 제 2 구동 전극 세트(862)와 광이 투과될 수 있는 상응하는 어퍼처(806) 쪽으로 이동하게 한다. 제 2 구동 전극 세트(862)가 충분히 작동될 때, 즉, 제 2 로드 전극(852)의 모든 3개의 영역들(854)이 제 2 구동 전극 세트(862)의 3개의 세그먼트들(866)과 접촉하기에 작동 전압이 충분히 클 때는, 셔터(810)가 상응하는 어퍼처(806)에 완전히 오버랩하는 비-투광 상태로 셔터(810)가 이동한다. 도 8e는 그러한 상태에 있는 셔터 어셈블리(800)를 도시한다.
[0141] 도 7a-도 7e에 도시된 셔터 어셈블리(700)와 유사하게, 셔터 어셈블리(800)가 달성할 수 있는 광 변조기 상태들의 수는 셔터 개방 액추에이터(820) 및 셔터 폐쇄 액추에이터(850)에 포함되는 세그먼트들(836 및 866)의 총 수에 의존한다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(800)가 쉽게 달성할 수 있는 광 변조기 상태들의 총 수는 세그먼트들(836 및 866)의 총 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 셔터 어셈블리(800)는 6개의 별개 광 변조기 상태들을 쉽게 달성할 수 있다. 게다가, 셔터 어셈블리(800)는 또한 릴렉스 상태인 제 7 상태를 가질 수 있다.
[0142] 도 8a는 릴렉스 상태에 있는 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 이러한 상태에서는, 셔터 개방 액추에이터(820)나 셔터 폐쇄 액추에이터(850) 중 어느 것도 작동되지 않는다. 그로 인해서, 제 1 구동 전극 세트(832) 및 제 1 로드 전극(822)의 세그먼트들(836) 사이 또는 제 2 구동 전극 세트(862) 및 제 2 로드 전극(852)의 세그먼트들(866) 사이에는 어떤 정전력도 존재하지 않는다. 셔터 어셈블리(800)는, 자신이 릴렉스 상태에 있을 때 셔터(810)가 상응하는 어퍼처(806)에 부분적으로 오버랩하도록, 설계될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터(810)는 상응하는 어퍼처(806)의 약 절반에 오버랩할 수 있다.
[0143] 셔터(810)가 릴렉스 상태에 있을 때, 제 1 세그먼트(836a)의 단부 포인트(838a) 및 로드 전극(822) 상의 상응하는 포인트는 제 1 세그먼트의 곡률로 인해 거리 d1만큼 분리된다. 거리 d1은, 셔터 어셈블리(800)가 릴렉스 상태에 있고 제 1 작동 전압 V1이 구동 전극 세트(832)에 인가될 때 제 1 세그먼트(836a)가 제 1 영역(824a)과 정전기적으로 인게이즈하여, 셔터 어셈블리(800)로 하여금 도 8b에 도시된 바와 같이 제 1 부분 투광 상태를 갖도록 하는 크기로 된다. 마찬가지로, 제 2 로드 전극(852)의 제 1 영역(854a)도 또한 제 2 구동 전극 세트(862)의 제 1 세그먼트(866a)의 제 1 단부(868a)로부터 거리 d4만큼 분리된다. 일부 구현들에서, 거리 d4는 거리 d1과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 거리 d4는 거리 d1보다 크거나 또는 짧을 수 있다. 거리 d4는, 셔터 어셈블리(800)가 릴렉스 상태에 있고 제 1 작동 전압 V1이 구동 전극 세트(862)에 인가될 때 제 1 세그먼트(866a)가 제 1 영역(854a)과 정전기적으로 인게이즈하여, 셔터 어셈블리(800)로 하여금 제 4 부분 투광 상태를 갖도록 하는 크기로 될 수 있다.
[0144] 도 8b는 제 1 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 이 상태에서, 제 1 구동 전극 세트(832)의 제 1 세그먼트(836a)는 제 1 로드 전극(822)의 제 1 영역(824a)과 전기적으로 체결된다. 제 1 구동 전극 세트(832)에 제 1 작동 전압(V1)을 인가함으로써, 제 1 구동 전극 세트(832)와 제 1 로드 전극(822) 사이에 정전기력이 생성된다. 제 1 로드 전극(822)의 대응하는 영역(824)과 제 1 구동 전극 세트(832)의 세그먼트(836) 사이의 정전기력의 크기는 세그먼트(836)와 대응하는 영역(824) 사이의 거리 및 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가된 작동 전압의 크기에 의존한다. 제 1 작동 전압(V1)은 제 1 세그먼트(836a)와 제 1 영역(824a) 사이의 정전기력이 제 1 영역(824a)을 제 1 세그먼트(836a) 쪽으로 끌어당기게 할 만큼 충분하게 커서, 제 1 세그먼트(836a)가 제 1 영역(824a)과 정전기적으로 체결된다. 그러나 제 1 작동 전압(V1)은 제 2 세그먼트(836b)가 거리 (d1)보다 큰 거리(d2)만큼 분리되어 있는 제 2 영역(824b)과 정전기적으로 체결되게 할 만큼 크지 않다. 제 1 영역(824a)이 제 1 세그먼트(836a)로 끌어당겨지기 때문에, 제 1 로드 전극(822)은 제 1 구동 전극 세트(832) 쪽으로 변형되게 된다. 제 1 로드 전극(822)의 변형은, 제 1 로드 전극(822)에 커플링된 셔터(810)가 제 1 구동 전극 세트(832) 쪽으로 이동하게 해서, 셔터(810)는 셔터(810)가 릴렉스 상태에 있을 때에 비해 대응하는 개구부(806)의 더 작은 부분과 오버랩한다. 따라서, 개구부(806)를 통과하는 광 중 더 적은 광이 도 8a에 도시된 릴렉스 상태와 비교하여 셔터(810)에 의해 블로킹된다. 제 1 세그먼트(836a)는 로드 전극(822)에 대한 기계적 스톱으로서 작용하며, 그로 인해 제 1 부분적 광 투과 상태에 대응하는 포지션으로의 셔터(810)의 이동을 제한한다.
[0145] 셔터 어셈블리(800)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있을 때, 제 2 세그먼트(836b)의 엔드 포인트(838b) 및 로드 전극(822)의 대응하는 포인트는, 제 2 세그먼트(836b)의 만곡으로 인해 거리(d2)만큼 분리된다. 제 1 세그먼트(836a) 및 제 2 세그먼트(836b)가 동일한 길이라고 가정하면, 제 2 세그먼트(836b)가 제 1 세그먼트(836a)보다 더 큰 만곡을 갖기 때문에 거리(d2)는 거리(d1)보다 더 커야 한다. 셔터 어셈블리(800)이 제 1 부분적 광 투과 상태에 있고 제 1작동 전압(V1)보다 큰 제 2 작동 전압(V2)이 드라이브 전극 세트(832)에 인가될 때, 제 2 세그먼트(836b)가 제 2 영역(824b)과 정전기적으로 체결되어 도 8c에 도시된 바와 같이 셔터 어셈블리(800)가 제 2 부분 광 투과 상태를 취하게 하도록 거리(d2)가 크기 설정된다. 그러나 제 2 작동 전압(V2)은 제 3 세그먼트(836c)가 거리(d2)보다 큰 거리(d3)만큼 분리된 제 3 영역(824c)과 정전기적으로 체결되게 할 만큼 크지 않다.
[0146] 도 8c는 제 2 부분적 광 투과 상태에서의 셔터 어셈블리(800)를 나타낸다. 이러한 상태에서, 제 1 세그먼트(836a)는 제 1 영역(824a)과 정전기적으로 인게이징되고, 제 2 세그먼트(836b)는 제 2 영역(824b)과 정전기적으로 인게이징된다. 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가되고 있는 작동 전압을 V1 으로부터 V2 로 증가시킴으로써, 도 8b에 나타낸 바와 같이 셔터 어셈블리(800)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있는 동안, 제 1 구동 전극 세트(832)와 로드 전극(822) 간에 훨씬 더 큰 정전기력이 생성된다. 제 1 구동 전극 세트(832)와 제 1 로드 전극(822) 간의 증가된 정전기력은, 제 2 영역(824b)을 제 2 세그먼트(836b) 쪽으로 끌어당겨서 제 2 세그먼트(836b)가 제 2 영역(824b)와 정전기적으로 인게이징되게 할 정도로 충분히 크다. 이는 제 1 로드 전극(822)이 제 1 구동 전극 세트(832) 쪽으로 더 변형되게 한다. 로드 전극(822)의 변형은, 셔터(810)가 제 1 구동 전극 세트(832)에 대해 더 가까이 이동하게 하고, 이에 따라, 셔터(810)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있을 때와 비교하여, 셔터(810)는 대응하는 어퍼처(806)로부터 더 오프셋되며 그리고 대응하는 어퍼처(806)의 훨씬 더 작은 부분과 오버랩된다. 따라서, 도 8b에 도시된 제 1 광-투과 상태와 비교하여, 어퍼처(806)를 통과하는 더 적은 광이 셔터(810)에 의해 차단된다. 제 1 세그먼트(836a)와 유사하게, 제 2 세그먼트(836b) 또한 로드 전극(822)에 대한 기계적 스톱으로서의 역할을 하며, 그에 의해, 셔터(810)의 운동을 제 2 부분적 광-투과 상태에 대응하는 위치로 제한한다.
[0147] 셔터 어셈블리(800)가 제 2 부분적 광 투과 상태에 있을 때, 제 3 세그먼트(836c)의 엔드 포인트(838c) 및 로드 전극(822) 상의 대응하는 포인트는, 제 3 세그먼트(836c)의 곡률로 인해, 거리(d3) 만큼 분리된다. 제 3 세그먼트(836c) 및 제 2 세그먼트(836b)가 동일한 길이들이라고 가정하면, 거리(d3)는 거리(d2) 보다 더 커야하는데, 왜냐하면 제 3 세그먼트(836c)가 제 2 세그먼트(836b) 보다 더 큰 곡률을 갖기 때문이다. 거리(d3)는, 셔터 어셈블리(800)가 제 2 부분적 광 투과 상태에 있고, 제 2 작동 전압(V2) 보다 큰 제 3 작동 전압(V3)이 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가될 때, 제 3 세그먼트(836c)가 제 3 영역(824c)과 정전기적으로 인게이징하여, 도 8d에 나타낸 바와 같이 셔터 어셈블리(800)가 완전한(fully) 광 투과 상태를 취하도록, 사이징된다(sized).
[0148] 도 8d는 완전한 광 투과 상태에서의 셔터 어셈블리(800)를 나타낸다. 이러한 상태에서, 제 1 세그먼트(836a)는 제 1 영역(824a)과 정전기적으로 인게이징되고, 제 2 세그먼트(836b)는 제 2 영역(824b)와 정전기적으로 인게이징되며, 그리고 제 3 세그먼트(836c)는 제 3 영역(824c)과 정전기적으로 인게이징된다. 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가되고 있는 작동 전압을 V2 로부터 V3 로 증가시킴으로써, 도 8c에 나타낸 바와 같이 셔터 어셈블리(800)가 제 2 부분적 광 투과 상태에 있는 동안, 제 1 구동 전극 세트(832)와 로드 전극(822) 간에 훨씬 더 큰 정전기력이 생성된다. 제 1 구동 전극 세트(832)와 제 1 로드 전극(822) 간의 증가된 정전기력은, 제 3 영역(824c)을 제 3 세그먼트(836c) 쪽으로 끌어당겨서 제 3 세그먼트(836c)가 제 3 영역(824c)과 정전기적으로 인게이징되게 할 정도로 충분히 크다. 이는 제 1 로드 전극(822)이 제 1 구동 전극 세트(832) 쪽으로 더 변형되게 한다. 로드 전극(822)의 변형은, 셔터(810)가 제 1 구동 전극 세트(832)에 대해 더 가까이 이동하게 하고, 이에 따라, 셔터(810)는 대응하는 어퍼처(806)로부터 훨씬 더 오프셋되고, 대응하는 어퍼처(806)의 어떠한 부분과도 더 이상 오버랩하지 않는다. 따라서, 어퍼처(806)를 통과하는 어떠한 광도 셔터(810)에 의해 차단되지 않는다. 제 1 및 제 2 세그먼트들(836a 및 836b)과 유사하게, 제 3 세그먼트(836c)는 또한 제 1 로드 전극(822)에 대한 기계적 스톱으로서의 역할을 하며, 그에 의해, 셔터(810)의 이동(travel) 범위의 하나의 단부를 정의한다.
[0149] 제 1 로드 전극(822)의 변형이 증가함에 따라 세그먼트와 로드 전극의 대응 영역을 정전기 결합하는 데 필요한 정전력이 증가할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이는 제 1 로드 전극(822)이 제 1 로드 전극(822)의 변형에 기인한 변형에 대향하는 선형 스프링력을 겪을 수도 있기 때문이다. 순응하는 제 1 로드 전극(822)이 겪는 스프링력 외에도, 제 2 로드 전극(852)은 또한 셔터(810)가 제 1 구동 전극 세트(832)를 향해 이동할 때 비슷한 대향 스프링력들을 겪을 수 있다. 그 결과, 순응하는 로드 전극들(822, 852)이 겪는 증가된 대향 스프링력들을 보상하기 위해 제 2 세그먼트(836b) 및 제 3 세그먼트(836c)에 인가되는 증가된 작동 전압들(V2, V3)이 비선형적으로 증가할 수도 있다.
[0150] 상대 곡률들 및 대응하는 거리들(d1, d2, d3)은 셔터(810)가 3개의 개별 광 투과 상태들을 가정할 수 있음을 보장하기에 적절하다는 점이 주목되어야 한다. 거리(d2)는, 제 1 작동 전압(V1)에 의해 발생되는 제 2 세그먼트(836b)와 제 1 로드 전극(822) 간의 정전력이 제 1 로드 전극(822)을 제 2 세그먼트(836b) 쪽으로 변형시키기에 충분히 크지는 않도록 거리(d1)보다 더 크게 설계된다. 마찬가지로, 거리(d3)는, 제 2 작동 전압(V2)에 의해 발생되는 제 3 세그먼트(836c)와 제 1 로드 전극(822) 간의 정전력이 로드 전극(822)을 제 3 세그먼트(836c) 쪽으로 변형시키기에 충분히 크지는 않도록 거리(d2)보다 더 크게 설계된다. 이에 따라, 구동 전극 세트(832)는 작동 전압들(V1 , V2, V3)에 각각 대응하는 전압 스텝들을 갖는 스텝 함수 전압의 대상이 된다.
[0151] 제 1 구동 전극 세트(832)에 인가되는 작동 전압의 소거시, 로드 전극(822)과 제 1 구동 전극 세트(832)에 걸친 전위가 소거된다. 제 1 로드 전극(822) 및 제 2 로드 전극(852)에 대해 작용하는 대향 스프링력들이 제 1 로드 전극(822) 및 제 2 로드 전극(852)을 이들의 원래 상태로 되돌림으로써, 셔터 어셈블리(800)를 도 8a에 도시된 바와 같이 릴렉스 상태로 회복시킨다. 이에 따라, 셔터(810)는 셔터 개방 작동기(820)를 작동시키기 전에 셔터(810)가 있었던 동일한 원래 포지션 주위로 돌아간다.
[0152] 셔터 개방 작동기(820)를 작동시킴으로써, 셔터 어셈블리(800)는 도 8b - 도 8d에 관해 위에서 설명한 바와 같이 완전한 광 투과 상태로 구동될 수 있다. 반대로, 셔터 폐쇄 작동기(850)를 작동시킴으로써, 셔터 어셈블리(800)는 비-광 투과 상태로 구동될 수 있다.
[0153] 도 8e는 비-광 투과 상태의 셔터 어셈블리(800)를 보여준다. 이 상태에서, 제 1 세그먼트(866a)는 제 1 영역(854a)과 정전기 결합되고, 제 2 세그먼트(866b)는 제 2 영역(854b)과 정전기 결합되며, 제 3 세그먼트(866c)는 제 3 영역(854c)과 정전기 결합되어, 3개의 모든 영역들(854)이 제 2 구동 전극 세트(862)와 접촉하도록 제 2 로드 전극(852)을 제 2 구동 전극 세트(862) 쪽으로 변형시킨다. 제 2 로드 전극(852)의 변형은 셔터(810)가 대응하는 개구부(806)로부터 더 이상 오프셋되지 않고 대응하는 개구부(806)와 완전히 겹치도록 셔터(810)를 제 2 구동 전극 세트(862)에 더 가깝게 끌어당겨지게 한다. 이런 식으로, 개구부(806)를 통과하는 모든 광이 셔터(810)에 의해 차단된다.
[0154] 또한, 제 1 구동 전극 세트(832)의 제 1, 제 2 세그먼트들 및 제 3 세그먼트들(836a-836c)과 제 2 구동 전극 세트(862)의 제 1, 제 2 세그먼트들 및 제 3 세그먼트들(866a-866c)의 각각은 기계적 정지부들(mechanical stops)로서의 역할을 할 수 있다. 세그먼트들(836a, 836b, 866a 및 866b)은, 셔터(810)가 대응하는 개구부(806)에 대한 다양한 중간 위치들로 끌어당겨질 수 있도록 위치될 수 있으며, 그에 따라 셔터는 개구부(806)의 약 12.5%, 약 25%, 약 33%, 약 37.5%, 약 50%, 약 62.5%, 약 66%, 약 75%, 약 87.5%, 또는 임의의 비율(percentage)을 덮어서, 예를 들면, 약 87.5%, 약 75%, 약 67%, 약 62.5%, 약 50%, 약 37.5%, 약 33%, 약 25%, 약 12.5%, 또는 임의의 다른 비율의 대응하는 양의 광이 개구부(806)를 통과할 수 있게 한다.
[0155] 전술된 바와 같이, 도 8a-8e에 도시된 셔터 어셈블리(800)는 각각, 3개의 전기적으로 연결된 세그먼트들(836 및 866)을 갖는 제 1 및 제 2 구동 전극 세트들(832 및 862)에 의해 구동된다. 그러한 일부 구현예들에서, 셔터 어셈블리(800)의 작동 정도(degree)는, 제 1 구동 전극 세트(832) 및 제 2 구동 전극 세트(862)에 인가되는 작동 전압의 크기(magnitude)에 의존한다. 일부 구현예들에서, 셔터 어셈블리(800)는, 단일한 전기적 상호연결부(single electrical interconnect)가 구동 전극 세트들(832 및 862)의 각각에 작동 전압을 공급할 수 있도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 전기적 상호연결부는, 제 1, 제 2 및 제 3 작동 전압들(V1, V2, 및 V3) 중 하나 이상에 대응하는 작동 전압을 전달할(carry) 수 있다. 일부 구현예들에서, 전기적 상호연결부는, 제 3 작동 전압(V3)과 실질적으로 동일하거나 그보다 더 큰 작동 전압을 전달하도록 구성될 수 있다. 그러한 일부 구현예들에서, 구동 전극 세트들(832 및 862)의 각각에 공급되는 작동 전압의 크기를 선택적으로 제한하기 위해, 구동 전극 세트들(832 및 862)에 전기적 상호연결부를 연결하는 스위치들이 사용될 수 있다. 일부 그러한 구현예들에서, 스위치들은 작동 전압을, 구동 전극 세트들(832 및 862)에 공급되는 제 1 작동 전압(V1), 제 2 작동 전압(V2) 또는 제 3 작동 전압(V3)으로 제한할 수 있다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 데이터 라인들이 스위치들에 데이터 전압들을 제공할 수 있으며, 스위치들은 구동 전극 세트들(832 및 862)의 각각에 제공되는 작동 전압을 제한할 수 있다. 이렇게 함으로써, 각각의 셔터 어셈블리(800)에 작동 전압을 제공하기 위해, 단일한 전기적 상호연결부만이 요구된다.
[0156] 당업자들은, 제 1 구동 전극 세트(832) 및 제 2 구동 전극 세트(862) 중 하나 이상이 2, 4, 또는 4개 초과의 구동 전극 세그먼트들을 포함할 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 일부 구현예들에서, 제 1 구동 전극 세트(832)에 포함되는 구동 전극 세그먼트들(836)의 개수는, 제 2 구동 전극 세트(862)에 포함되는 구동 전극 세그먼트(866)의 개수와 상이할 수 있다.
[0157] 전술된 바와 같이, 도 7a-7e 및 8a-8e의 셔터 어셈블리들은, 2개의 개별적인 로드 전극들을 포함하는, 셔터 폐쇄 액추에이터들 및 셔터 개방 액추에이터들을 포함한다. 그러나, 일부 다른 구현예들에서, 다중-상태(multi-state) 셔터 어셈블리들은 셔터 개방 액추에이터들 및 셔터 폐쇄 액추에이터들을 가질 수 있으며, 이들 액추에이터들은 모두 동일한 로드 전극을 포함한다. 하나의 그러한 다중-상태 셔터 어셈블리의 예가 도 9a-9c에 도시되어 있다.
[0158] 도 9a 내지 도 9c는 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리(900)의 평면도들을 도시한다. 도 7a 내지 도 7e 및 도 8a 내지 도 8e에 도시된 셔터 어셈블리들(700 및 800) 각각과 유사하게 구현될 수 있는 셔터 어셈블리(900)는 영역 분할 그레이 스케일 방식을 구현하기 위해 다수의 광 변조기 상태들을 달성할 수 있다. 도 9a는 완전 광 투과 상태인 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 도 9b는 제 1 부분적 투과 상태인 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 도 9c는 광 비투과 상태인 셔터 어셈블리(900)를 도시한다.
[0159] 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 셔터 어셈블리(900)는, 2개의 정전기적 작동기들, 즉, 셔터 개방 작동기(920) 및 셔터 폐쇄 작동기(950)에 의해 축을 중심으로 구동되는 셔터(910)를 포함한다. 셔터(910)는 대응하는 어퍼처(906) 위에서 로드 전극(924)에 의해 지지된다. 로드 전극(924)은 컴플라이언트 세그먼트(928)를 포함하고, 컴플라이언트 세그먼트(928)는, 로드 전극(924)이 셔터(910)에 커플링되는 곳에 인접하여, 하나 이상의 폴드들, 커브들 또는 구부러짐들을 포함하거나 구불구불하도록 설계될 수 있다. 세그먼트(928)는 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 로드 전극(924)의 단부에 추가적인 컴플라이언스를 제공한다.
[0160] 셔터 개방 작동기(920)는, 셔터(910)가 대응하는 어퍼처(906)와 오버랩하지 않는 완전한 광 투과 상태를 향해 셔터(910)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 개방 작동기(920)는, 로드 전극(924)의 제 1 작동 표면(923)에 대향하여 포지셔닝되는 셔터 개방 구동 전극(932) 및 로드 전극(924)을 포함한다.
[0161] 셔터 폐쇄 작동기(950)는, 셔터(910)가 대응하는 어퍼처(906)와 완전히 오버랩하는 광 비투과 상태를 향해 셔터(910)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 폐쇄 작동기(950)는, 셔터(910)가 어퍼처(906)와 부분적으로 오버랩하는 부분적 광 투과 상태로 그리고 광 비투과 상태로 셔터(910)가 이동하게 할 수 있다. 셔터 폐쇄 작동기(950)는, 로드 전극(924) 및 셔터(910) 둘 모두를 포함하는 로드 전극 세트, 및 구동 전극 세트(962)를 포함한다. 구동 전극 세트(962)는, 복수의 전기적 및 기계적으로 고립된 구동 전극들(966a 및 966b)(총괄적으로 "구동 전극들(966)")을 포함하고, 이들 각각은 구동 전극 세트(962)의 이산 부분ㅇ르 형성한다. 1차 구동 전극(966a)은 로드 전극(924)에 대향하여 포지셔닝되어, 1차 구동 전극(966a)은, 제 1 작동 표면(923)보다 로드 전극(924)의 대향 표면 상에 있는 로드 전극(924)의 제 2 작동 표면(925)을 향한다. 2차 구동 전극(966b)은 어퍼처(906)에 인접하게 포지셔닝되어, 셔터(910)가 2차 구동 전극(966b)과 접촉하는 경우 셔터(910)는 어퍼처(906)와 오버랩한다.
[0162] 셔터 어셈블리(900)는 총 3 개의 광 변조기 상태들, 즉, 완전한 광 투과 상태, 부분적인 광 투과 상태 및 광 비투과 상태를 용이하게 달성할 수 있다. 또한, 셔터 어셈블리(900)는, 셔터 개방 작동기(920) 또는 셔터 폐쇄 작동기(950) 중 어느 것도 작동되지 않는 릴렉스 상태를 갖는다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(900)가 릴렉스 상태에 있을 때, 셔터(910)는, 셔터가 부분적인 광 투과 상태에 있을 때와 상이한 정도로 개구부(906)를 부분적으로 오버할 수 있다. 그러한 구현들에서, 릴렉스 상태는 제 2 부분적인 광 투과 상태로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(900)가 릴렉스 상태에 있을 때, 로드 전극(924)은 어디엔가, 예를 들면, 셔터 개방 구동 전극(932)과 1차 구동 전극(966a) 사이의 중간에 위치된다.
[0163] 도 9a는 완전한 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 셔터 어셈블리(900)는 셔터 개방 작동기(920)를 작동시킴으로써 이러한 상태로 용이하게 구동될 수 있다. 셔터 개방 작동기(920)를 작동시키기 위해, 제 1 작동 전압(V1)이 셔터 개방 구동 전극(932)에 인가된다. 제 1 작동 전압(V1)의 크기에 따라, 셔터 개방 구동 전극(932)과 로드 전극(924) 사이에 충분히 큰 정전기력이 생성되어, 로드 전극(924)이 셔터 개방 구동 전극(932)과 접속하도록 이동하게 한다. 셔터 개방 구동 전극(932)은 로드 전극(924)에 대한 기계적인 정지부로서 기능한다. 이로써, 셔터 개방 구동 전극(932)은, 로드 전극(924)이 셔터 개방 구동 전극(932)과 접촉할 때, 셔터(910)가 대응하는 개구부(906)의 임의의 부분과 오버랩하지 않도록, 위치된다. 이러한 방식으로, 개구부(906)를 통과하는 광 중 어느 것도 셔터(910)에 의해 차단되지 않는다.
[0164] 셔터 개방 구동 전극(932)에 인가된 제 1 작동 전압(V1)이 제거될 때, 셔터 어셈블리(900)는 릴렉스 상태로 복귀한다. 셔터 어셈블리(900)는 또한 부분적인 광 투과 상태 또는 광 비투과 상태로 구동될 수 있다. 셔터 어셈블리(900)를 부분적인 광 투과 상태로 구동시키기 위해, 제 2 작동 전압(V2)이 구동 전극 세트(962)의 1차 구동 전극(966a)에 인가된다.
[0165] 도 9b는 부분적인 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 이러한 상태에서, 셔터(910)는, 셔터(910)가 개구부(906)를 통과하는 광 중 일부를 차단하도록 개구부(906)의 일부와 오버랩한다.
[0166]일부 구현들에서, 구동 전극 세트(962)의 1차 디바이스 전극(966a)은, 제 2 작동 전압(V2)이 1차 구동 전극(966a)에 인가될 경우, 로드 전극(924)이 1차 구동 전극(966a)을 향해 끌리도록(attracted) 포지셔닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 1차 구동 전극(966a)은, 제 1 작동 전압(V1)과 실질적으로 동일한 제 2 작동 전압(V2)이 1차 구동 전극(966a)에 인가될 경우, 로드 전극(924)이 1차 구동 전극(966a)을 향해 이동하도록 포지셔닝될 수 있다. 이외에도, 1차 구동 전극(966a)은 기계적 정지부로서 역할을 할 수 있다. 1차 구동 전극(966a)은, 셔터(910)가, 대응하는 어퍼처(906)와 관련하여 중간 위치로 끌어당겨질 수 있어서, 이것이, 예를 들어, 어퍼처(906)의 약 12.5%, 약 25%, 약 33%, 약 37.5%, 약 50%, 약 62.5%, 약 66%, 약 75%, 약 87.5% 또는 임의의 다른 퍼센티지로 커버하여, 대응하는 양의 광, 예를 들어, 약 87.5%, 약 75%, 약 67%, 약 62.5%, 약 50%, 약 37.5%, 약 33%, 약 25%, 약 12.5% 또는 다른 퍼센티지의 광이 어퍼처(906)를 통해 통과하도록 포지셔닝될 수 있다.
[0167]셔터(910)를 비-광투과성 상태로 이동시키기 위해서, 제 3 작동 전압(V3)이 2차 구동 전극(966b)에 인가되는 동안, 제 2 작동 전압(V2)이 구동 전극 세트(962)의 1차 구동 전극(966a)로 동시에 인가된다. 도 9c는 비-광투과성 상태 또는 폐쇄 상태에 있는 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 이 상태에서, 셔터(910)가 어퍼처(906)와 완전히 오버랩하여서, 어퍼처(906)를 통하여 통과하는 광 모두가 차단된다.
[0168]셔터 어셈블리(900)가 부분 광 투과 상태에 있는 경우, 셔터(910)는 대응하는 어퍼처(906)와 부분적으로 오버랩한다. 제 3 작동 전압(V3)이 인가되는 경우, 2차 구동 전극(966b)과 2차 구동 전극(966b)을 대향하는 셔터(910)의 표면(914) 사이에서 충분히 큰 정전력이 생성되어 셔터(910)가 2차 구동 전극(966b)을 향하여 이동하여 이것과 접촉하게 하도록 2차 구동 전극(966b)이 포지셔닝된다. 이외에도, 셔터(910)가 2차 구동 전극(966b)과 접속할 경우, 셔터(910)가 대응하는 어퍼처(906)와 완전히 오버랩하여 어퍼처(906)를 통해 통과하는 광이 셔터 어셈블리(900)를 통해 투과되지 않도록 2차 구동 전극(966b)이 포지셔닝되어야 한다.
[0169] 작동 전압들은, 단일 전기 상호접속에 의해, 구동 전극 세트(962)의 셔터 개방 구동 전극(932) 및 1차 및 2차 구동 전극들(966) 각각에 제공될 수 있다. 일부 그러한 구현들에서, 스위치들은, 셔터 개방 구동 전극, 1차 구동 전극(966a) 또는 1차 및 2차 구동 전극들(966a 및 966b) 중 어느 하나로의 작동 전압의 인가를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 별개의 데이터 라인들은 스위치들을 제어하기 위한 데이터 전압들을 제공하는데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1, 제 2 및 제 3 작동 전압들은 상이할 수도 있다. 일부 구현들에서, 전기 상호접속은 충분히 큰 작동 전압을 운반하도록 구성되며, 구동 전극들(932, 966a 및 966b) 중 임의의 전극에 제공되는 경우, 대응하는 로드 전극 또는 셔터는 작동된 구동 전극에 끌여당겨진다.
[0170] 상술된 바와 같이, 도 7a-7e 및 8a-8e의 셔터 어셈블리들은, 대응하는 셔터 개방 또는 셔터 폐쇄 작동기의 작동 시에, 로드 전극들의 인접한 영역들이 구동 전극 세트들의 인접한 부분들과 접촉하게 되도록 구성되었다. 그러나, 일부 다른 구현들에서, 멀티-상태 셔터 어셈블리들은 셔터 개방 작동기들 및 셔터 폐쇄 작동기들을 가질 수 있으며, 여기서, 대응하는 영역들과 상호작용하는 구동 전극 세트들의 부분들은 서로 인접하지 않고, 구동 전극 세트들의 그러한 부분들과 상호작용하는 로드 전극들의 영역들은 또한 서로 인접하지 않는다. 하나의 그러한 멀티-상태 셔터 어셈블리의 일 예는 도 10a-10e에 도시된다.
[0171] 도 10a-10e는 예시적인 멀티-상태 셔터 어셈블리(1000)의 평면도들을 도시한다. 셔터 어셈블리(1000)는 또한, 영역 분할 그레이 스캐일 방식을 구현하기 위한 다수의 광 변조기 상태들을 달성할 수 있다. 도 10a는 릴렉스 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 도 10b는 제 1 부분적으로 투과 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 도 10c는 완전한 광 투과 상태의 셔터 어셈블리를 도시한다. 도 10d는 제 2 부분적으로 투과 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 도 10e는 비-광 투과 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다.
[0172] 도 10a-10e를 참조하면, 셔터 어셈블리(1000)는, 2개의 정전 작동기들, 셔터 개방 작동기(1020) 및 셔터 폐쇄 작동기(1050)에 의해 일 축을 따라 구동되는 셔터(1010)를 포함한다. 셔터(1010)는, 각각의 셔터 개방 및 셔터 폐쇄 작동기들(1020 및 1050)의 컴포넌트를 형성하는 로드 전극들(1022 및 1052)의 쌍에 의해 대응하는 어퍼쳐(1006) 위에 지지된다.
[0173] 셔터 개방 작동기(1020)는 또한, 제 1 로드 전극(1022)에 대향하여 포지셔닝된 제 1 구동 전극 세트(1032)를 포함한다. 제 1 구동 전극 세트(1032)는 제 1 구동 전극(1036a) 및 제 2 구동 전극(1036b)(일반적으로, "구동 전극들(1036)")을 포함하고, 이 구동 전극들 각각은 제 1 구동 전극 세트(1032)의 이산적인 일부분을 형성한다. 셔터 폐쇄 작동기(1050)는 제 2 로드 전극(1052), 및 제 2 로드 전극(1052)에 가까이 포지셔닝된 제 2 구동 전극 세트(1062)를 포함한다. 제 2 구동 전극 세트(1062)는 제 1 구동 전극(1066a) 및 제 2 구동 전극(1066b)(일반적으로, "구동 전극들(1066)")을 포함하고, 이 구동 전극들 각각은 제 2 구동 전극 세트(1062)의 이산적인 일부분을 형성한다.
[0174] 일부 구현들에서, 제 1 로드 전극(1022)은 실질적으로 유연하고(compliant), 그리고 중간 구역(1024c)에 의해 분리되는 제 1 구역(1024a) 및 제 2 구역(1024b)을 포함하는 구부러진 형상을 갖는다. 제 1 구역(1024a)은 제 1 구동 전극(1036a)에 가까이 포지셔닝되고, 제 2 구역(1024b)은 제 2 구동 전극(1036b)에 가까이 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제 1 구역(1024a)은 제 1 구동 전극(1036a)과 제 2 구동 전극(1036b) 사이에 포지셔닝된다.
[0175] 제 1 작동 전압이 제 1 구동 전극(1036a)에 인가될 때, 제 1 구동 전극(1036a)이 제 1 구역(1024a)을 정전기적으로 끌어당길 수 있도록, 제 1 구동 전극 세트(1032)가 포지셔닝된다. 제 1 작동 전압이 제 1 구동 전극(1036a)에 인가될 때, 로드 전극(1022)의 제 1 구역(1024a)이 제 1 구동 전극(1036a)과 접촉하게 되도록, 제 1 로드 전극(1022)이 변형된다. 부가적으로, 로드 전극(1022)의 변형은 또한, 제 2 구역(1024b)이 제 2 구동 전극(1036b)을 향하여 더 가까이 이동하게 한다. 한편, 로드 전극(1022)의 이동은 셔터(1010)가 제 1 구동 전극 세트(1032)를 향하여 이동하게 하고, 따라서 셔터(1010)는 대응하는 어퍼처(1006)의 더 작은 일부분과 오버랩된다. 제 1 로드 전극(1022)이 제 1 구동 전극(1036a)에 정전기적으로 커플링될 때, 제 2 구동 전극(1036b)이 제 1 로드 전극(1022)을 정전기적으로 끌어당길 수 있도록 제 2 구동 전극(1036b)이 포지셔닝되고, 따라서 셔터 어셈블리(1000)는 완전히 광을 투과시키는 상태를 향하여 이동한다.
[0176] 제 2 로드 전극(1052)은 또한, 실질적으로 순응적이며, 중간 영역(1054c)에 의해 분리되는 제 1 영역(1054a) 및 제 2 영역(1054b)을 포함하는 구불구불한 형상을 갖는다. 제 1 영역(1054a)은 제 1 구동 전극(1066a)에 근접하게 포지셔닝되고, 제 2 영역(1054b)은 제 2 구동 전극(1066b)에 근접하게 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제 1 영역(1054a)은 제 1 구동 전극(1066a)과 제 2 구동 전극(1066b) 사이에 포지셔닝된다. 셔터 폐쇄 액추에이터(1050)는 셔터 개방 액추에이터(1020)와 실질적으로 유사한 방식으로 동작한다. 이로써, 제 1 구동 전극 세트(1032)가 제 1 로드 전극(1022)에 대해 포지셔닝되는 방법과 유사하게, 제 2 구동 전극 세트(1062)는 제 2 로드 전극(1052)에 대해 포지셔닝된다.
[0177] 구동 전극들(1036 및 1066)은 제 1 구동 전극 세트(1032) 및 제 2 구동 전극 세트(1062)의 액추에이션의 정도에 의해 정의되는 복수의 광 변조기 상태들로 셔터(1010)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 어셈블리(1000)에서, 액추에이션의 정도는 작동되는 제 1 또는 제 2 구동 전극 세트들(1032 및 1062)의 구동 전극들의 수에 의존한다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1000)가 신뢰성있게 달성할 수 있는 광 변조기 상태들의 총 수는 셔터 어셈블리를 형성하기 위해 이용되는 구동 전극들(1036 및 1066)의 총 수와 동일할 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 셔터 어셈블리들은 또한, 하나의 추가 뉴트럴 또는 릴렉스 상태를 달성할 수 있다. 예를 들어, 셔터 어셈블리(1000)는 4개의 별개의 광 변조기 상태들을 쉽게 달성할 수 있다. 또한, 셔터 어셈블리(1000)는 또한, 일부 구현들에서, 릴렉스 상태인 제 5 상태를 가정할 수 있다. 이로써, 더 큰 수의 광 변조기 상태들로 셔터 어셈블리를 구동시키기 위해, 셔터 어셈블리는 더 큰 수의 구동 전극 세그먼트들을 포함하도록 설계될 수 있다.
[0178] 도 10a는 릴렉스 상태에서의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 이러한 상태에서, 셔터 개방 액추에이터(1020) 또는 셔터 폐쇄 액추에이터(1050) 둘 모두가 작동되지 않는다. 이로써, 구동 전극들(1036a 및 1036b)과 제 1 로드 전극(1022) 사이에 또는 구동 전극들(1066a 및 1066b)과 제 2 로드 전극(1052) 사이에 어떠한 정전력도 존재하지 않는다. 셔터 어셈블리(1000)는, 그것이 릴렉스 상태에 있을 때 셔터(1010)가 대응하는 어퍼처(1006)를 부분적으로 오버랩하도록 설계될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터(1010)는 대응하는 대략 어퍼처(1006)의 절반을 오버랩할 수 있다.
[0179] 도 10b는 제 1 부분적인 광 투과성 상태에서의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 구동 전극 세트(1032)의 제 1 구동 전극(1036a)은 제 1 로드 전극(1022)의 제 1 구역(1024a)과 정전기적으로 인게이징된다. 제 1 구동 전극(1036a)에 제 1 작동 전압(V1)을 인가함으로써, 제 1 구역(1024a)과 제 1 구동 전극(1036a) 사이에 정전력이 생성된다. 정전력은 제 1 구동 전극(1036a)을 향하여 제 1 구역(1024a)을 끌어당겨서, 제 1 로드 전극(1022)이 제 1 구동 전극 세트(1032)를 향하여 변형되게 한다. 제 1 로드 전극(1022)의 변형은, 제 1 로드 전극(1022)에 커플링된 셔터(1010)로 하여금, 셔터(1010)가 릴렉스 상태에 있는 경우에 비하여, 대응하는 구멍(1006)의 더 작은 부분을 셔터(1010)가 오버랩핑하도록 제 1 구동 전극 세트(1032)를 향하여 이동하게 한다. 따라서, 셔터 어셈블리(1000)는, 릴렉스 상태에 비하여 제 1 부분적인 광 투과성 상태에서 더 많은 광이 통과하게 허용한다. 제 1 구동 전극(1036a)은 로드 전극(1022)에 대한 기계적 정지부로서 역할을 하고, 그에 의해, 셔터(1010)의 모션을 제 1 부분적인 광-투과성 상태에 대응하는 위치로 제한한다. 도시된 바와 같이, 셔터 어셈블리(1000)가 그러한 상태에 있는 경우에, 제 1 구동 전극(1036a)은 제 1 구역(1024a)과 접촉하고, 제 2 구동 전극(1036b)과 제 2 구역(1024b) 사이의 거리는, 셔터 어셈블리(1000)가 릴렉스 상태에 있었던 경우의 그들 둘 사이의 거리보다 더 작다.
[0180] 도 10c는 완전한 광 투과성 상태에서의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 및 제 2 구동 전극들(1036a 및 1036b)은 제 1 및 제 2 구역들(1024a 및 1024b)과 정전기적으로 인게이징된다. 셔터 어셈블리(1000)를 제 1 부분적인 광 투과성 상태로부터 그러한 상태로 이동시키기 위해, 제 2 구동 전극(1036b)에 제 2 작동 전압(V2)이 인가된다. 일부 구현들에서, 제 1 작동 전압(V1) 및 제 2 작동 전압(V2)의 크기는 동일할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 제 1 작동 전압(V1)은 제 2 작동 전압(V2)보다 더 크거나 또는 더 작을 수 있다. 제 2 구동 전극(1036b)에 제 2 작동 전압(V2)을 인가함으로써, 제 2 구동 전극(1036b)과 제 2 구역(1024b) 사이에, 제 2 구역(1024b)이 제 2 구동 전극(1036b)을 향하여 이동하게 하기에 충분한 충분히 큰 정전력이 생성된다. 이는, 결국, 셔터(1010)가 제 1 구동 전극 세트(1032)에 한층 더 가까이 이동하게 한다. 제 1 구동 전극 세트(1032)의 제 1 및 제 2 구동 전극들(1036)은, 제 1 로드 전극(1022)의 제 1 및 제 2 구역들(1024)이 구동 전극들(1036)과 접촉하는 경우에, 셔터(1010)가 대응하는 구멍(1006)의 어떠한 부분도 더 이상 오버랩핑하지 않도록 위치된다. 따라서, 셔터 어셈블리(1000)는 구멍(1006)을 통과하는 모든 광이 셔터 어셈블리를 통과하게 허용한다.
[0181] 셔터 폐쇄 작동기(1050)가 작동되는 경우에, 셔터 어셈블리(1000)는 셔터 폐쇄 작동기(1050)를 향하여 변형될 수 있다. 제 1 구동 전극(1066a)이 작동되는 경우에, 셔터 어셈블리(1000)는 제 2 부분적인 광 투과성 상태를 향하여 이동할 수 있다.
[0182] 도 10d는 제 2 부분적 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 2 구동 전극 세트(1062)의 제 1 구동 전극(1066a)은 제 2 로드 전극(1052)의 제 1 구역(1054a)과 정전기적으로 인게이지되어, 제 2 로드 전극(1052)이 제 2 구동 전극 세트(1062)를 향하여 변형되게 한다. 제 2 로드 전극(1052)의 변형은 셔터(1010)가 제 2 구동 전극 세트(1062)를 향하여 이동하게 하여서, 셔터(1010)가 릴렉스 상태에 있을 때에 비해, 셔터(1010)가 대응하는 애퍼쳐(1006)의 더 큰 부분을 오버랩한다. 이와 같이, 셔터 어셈블리(1000)는 릴렉스 상태에 비해 제 2 부분적 광 투과 상태에서 더 적은 광이 통과하게 한다. 제 1 구동 전극(1066a)은 제 2 로드 전극(1052)에 대한 기계적 정지부로서 기능하고, 이에 의해, 제 2 부분적 광-투과 상태에 대응하는 포지션으로의 셔터(1010)의 움직임을 제한한다. 도시된 바와 같이, 셔터 어셈블리(1000)가 이러한 상태에 있을 때, 제 1 구동 전극(1066a)은 제 1 구역(1054a)과 접촉하며, 제 2 구동 전극(1066b)과 제 2 구역(1054b) 사이의 거리는, 셔터 어셈블리(1000)가 릴렉스 상태에 있을 때의 제 2 구동 전극(1066b)과 제 2 구역(1054b) 사이의 거리보다 더 작다.
[0183] 도 10e는 비-광 투과 상태, 또는 폐쇄 상태의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 이러한 상태에서, 제 1 및 제 2 구동 전극들(1066a 및 1066b)은 제 1 및 제 2 구역들(1054a 및 1054b)과 정전기적으로 인게이지된다. 셔터 어셈블리(1000)를 제 2 부분적 광 투과 상태로부터 이러한 상태로 이동시키기 위해, 제 2 작동 전압이 제 2 구동 전극(1066b)에 인가된다. 이는, 제 2 구역(1024b)이 제 2 구동 전극(1066b)을 향하여 이동하게 하기에 충분한 상당히 큰 정전기력을 제 1 구동 전극(1066a)과 제 1 구역(1024a) 사이에 생성한다. 이는 결국, 셔터(1010)가 제 2 구동 전극 세트(1062)에 훨씬 더 가깝게 이동하게 한다. 제 2 구동 전극 세트(1062)의 제 1 및 제 2 구동 전극들(1066)은, 로드 전극(1052)의 제 1 및 제 2 구역들(1054)이 구동 전극들(1066)과 접촉될 때, 셔터(1010)가 대응하는 애퍼쳐(1006)를 완전히 오버랩하게 하도록 포지셔닝된다. 이와 같이, 셔터 어셈블리(1000)는 애퍼쳐(1006)를 통과하는 모든 광을 차단한다.
[0184] 도 7a 내지 도 7e 및 도 8a 내지 도 8e와 관련하여 앞서 설명된 구동 전극 세트들과 유사하게, 제 1 구동 전극 세트(1032)의 제 1 및 제 2 구동 전극들(1036a 및 1036b) 및 제 2 구동 전극 세트(1062)의 제 1 및 제 2 구동 전극들(1066a 및 1066b) 각각은 기계적 중지부(mechanical stop)들로서 기능할 수 있다. 셔터(1010)가 대응 개구부(1006)에 대하여 다양한 중간 포지션들에 그려질 수 있도록, 구동 전극들(1036a, 1036b, 1066a 및 1066b)이 포지셔닝될 수 있으며, 이에 따라, 예를 들어, 개구부(806)의 약 12.5%, 약 25%, 약 33%, 약 37.5%, 약 50%, 약 62.5%, 약 66%, 약 75%, 약 87.5%, 또는 임의의 다른 퍼센티지를 커버하여, 예를 들어, 약 87.5%, 약 75%, 약 67%, 약 62.5%, 약 50%, 약 37.5%, 약 33%, 약 25%, 약 12.5% 또는 임의의 다른 퍼센티지의 대응 광량이 개구부(1006)를 통과하도록 허용한다.
[0185] 구동 전극 세트들(1032 및 1062)을 형성하는 구동 전극들 각각은, 동일한 작동 전압이 인가될 때 로드 전극(1022 또는 1052)의 대응 영역을 구동 전극들이 정전기적으로 끌어당길 수 있도록, 설계, 포지셔닝 또는 구성될 수 있다. 즉, 셔터 어셈블리(1000)는, 작동 전압들(V1 및 V2)이 둘 다 실질적으로 동일하도록 구성된다. 이 방식으로, 단일 전기 인터커넥트는, 대응 구동 전극 세트들(1032 및 1062)의 구동 전극들(1036 및 1066) 각각에 작동 전압을 공급할 수 있다. 구동 전극들(1036 및 1066) 각각으로의 작동 전압의 인가를 제어하기 위해 스위치들이 이용될 수 있다. 일부 구현들에서, 픽셀 마다의 다수의 데이터 라인들은, 각각의 개별적인 구동 전극(1036 및 1066)으로의 작동 전압들의 인가를 제어하는 스위치들에 데이터 전압을 전달한다. 이렇게 함으로써, 각각의 셔터 어셈블리(1000)에 작동 전압을 제공하기 위해서 오직 단일 전기 인터커넥트만이 필요로 된다.
[0186] 제 1 및 제 2 구동 전극 세트들 각각에서의 제 1 구동 전극 및 제 2 구동 전극의 배열이 도 7a 내지 도 7e에 나타낸 구동 전극들 및 도 8a 및 도 8e에 나타낸 세그먼트들의 배열과 비교하여 상이한 광 변조기 상태들 사이에서 더 큰 셔터 이동 거리를 허용할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 그 결과, 이러한 배열은 더 큰 개구부들을 허용할 수 있고, 이에 의해 디스플레이의 개구부율(aperture ratio)을 증가시키는데 이는 바람직하다.
[0187] 일부 구현예들에서, 제 1 구동 전극 세트(1032)의 제 1 구동 전극(1036a) 및 제 2 구동 전극(1036b)은, 작동 전압이 제 1 구동 전극 세트(1032)의 제 1 구동 전극(1036a) 및 제 2 구동 전극(1036b) 양자 모두에게 동시에 인가될 때, 셔터(1010)가 릴렉스된 상태로부터 완전하게 광 투과적인 상태로, 또는 개방 상태로 구동될 수 있도록 포지셔닝될 수 있다. 역으로, 제 2 구동 전극 세트(1062)의 제 1 구동 전극(1066a) 및 제 2 구동 전극(1066b)은, 작동 전압이 제 2 구동 전극 세트(1062)의 제 1 구동 전극(1066a) 및 제 2 구동 전극(1066b) 양자 모두에게 동시에 인가될 때, 셔터(1010)가 릴렉스된 상태로부터 비-광 투과적인 상태로, 또는 폐쇄 상태로 구동되도록 포지셔닝될 수 있다. 일부 그러한 구현예들에서, 셔터(1010)는 릴렉스된 상태와 개방 상태 또는 폐쇄 상태 사이에서, 구동 전극들이 동시에 작동되지 않는 경우보다 더 짧은 양의 시간에 이동할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제 1 구동 전극에 인가되는 작동 전압은 제 2 구동 전극에 인가되는 작동 전압과 상이할 수 있다.
[0188] 일부 구현예들에서, 구동 전극 세트들(1032 및 1066) 중 각각은 2개 초과의 구동 전극들을 포함할 수 있다. 일부 그러한 구현예들에서, 셔터 어셈블리(1000)가 신뢰성있게 달성할 수 있는 광 모듈레이터 상태들의 개수는, 셔터 어셈블리를 형성하는 구동 전극 세트들(1032 및 1066)에 포함된 구동 전극들의 전체 개수와 동일할 수 있다. 이로써, 셔터 어셈블리를 더 큰 개수의 광 모듈레이터 상태들로 구동하기 위해서, 셔터 어셈블리가, 구동 전극 세그먼트들의 더 큰 개수를 포함하도록 디자인될 수 있다.
[0189] 도 11a 및 11b는 예시적인 다수-상태 셔터 어셈블리(1100)의 평면도들을 도시한다. 도 9a-9c에 도시된 셔터 어셈블리(900)와 유사한 셔터 어셈블리(1100)는 셔터 개방 액추에이터 및 셔터 폐쇄 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터들 양자 모두는 동일한 로드 전극을 포함한다. 도 11a는 완전하게 광 투과적인 상태의 셔터 어셈블리(1100)를 도시한다. 도 11b는 비-광 투과적인 상태의 셔터 어셈블리(1100)를 도시한다.
[0190] 도 11a 및 11b를 참조하면, 셔터 어셈블리(1100)는, 2개의 정전 액추에이터들에 의해 축을 중심으로 구동되는 셔터(1110), 셔터 개방 액추에이터(1120), 및 셔터 폐쇄 액추에이터(1150)를 포함한다. 셔터(1110)는 대응하는 개구부(1106) 위에서 로드 전극(1124)에 의해 지지된다.
[0191] 셔터 개방 액추에이터(1120)는, 셔터(1110)가 대응하는 어퍼처(1106)와 오버랩하지 않는 완전한 광 투과 상태 쪽으로 셔터(1110)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 개방 액추에이터(1120)는, 로드 전극(1124) 및 셔터(1110) 둘 모두를 포함하는 로드 전극 세트(1122), 및 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)를 포함한다. 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)는, 2개의 기계적으로 고립된 구동 전극들, 상세하게는, 1차 구동 전극(1136a) 및 2차 구동 전극(1136b)(총괄적으로 "구동 전극들(1136)")을 포함한다. 1차 구동 전극(1136a) 및 2차 구동 전극(1136b) 각각은 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 이산 부분을 형성한다. 1차 구동 전극(1136a)은, 1차 구동 전극(1136a)이 로드 전극(1124)의 제 1 작동 표면(1123)을 향하도록, 로드 전극(1124)에 대향하여 포지셔닝된다. 2차 구동 전극(1136b)은, 셔터(1110)가 2차 구동 전극(1166b)과 접촉하는 경우 셔터(1110)가 어퍼처(1106)의 어떠한 부분과도 오버랩하지 않도록, 어퍼처(1106)로부터 떨어져 포지셔닝된다.
[1092] 셔터 폐쇄 액추에이터(1150)는, 셔터(1110)가 대응하는 어퍼처(1106)와 완전히 오버랩하는 비-광 투과 상태 쪽으로 셔터(1110)를 이동시키도록 구성된다. 셔터 폐쇄 액추에이터(1150)는, 로드 전극(1124) 및 셔터(1110) 둘 모두를 포함하는 로드 전극 세트(1122), 및 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)를 포함한다. 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)는, 2개의 기계적으로 고립된 구동 전극들, 상세하게는, 1차 구동 전극(1166a) 및 2차 구동 전극(1166b)(총괄적으로 "구동 전극들(1166)")을 포함한다. 1차 구동 전극(1166a) 및 2차 구동 전극(1166b) 각각은 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 이산 부분을 형성한다. 1차 구동 전극(1166a)은 로드 전극(1124)에 대향하여 포지셔닝되어, 1차 구동 전극(1166a)은, 제 1 작동 표면(1123)보다 로드 전극(1124)의 대향 표면 상에 있는 로드 전극(1124)의 제 2 작동 표면(1125)을 향한다. 2차 구동 전극(1166b)은 어퍼처(1106)에 인접하게 포지셔닝되어, 셔터(1110)가 2차 구동 전극(1166b)과 접촉하는 경우 셔터(1110)는 어퍼처(1106)와 완전히 오버랩한다.
[0193] 1차 구동 전극 및 2 차 구동 전극 둘 모두를 포함하는 구동 전극 세트들을 이용함으로써, 셔터(1110)는, 로드 전극(1124)과 정전기적으로 관계를 맺는 오직 1차 구동 전극들만을 포함하는 구현들보다 더 빠르게 광 투과 상태와 비-광 투과 상태 사이에서 이동할 수 있다. 이것은, 구동 전극들(1136)과 로드 전극 세트(1122) 사이의 증가된 표면 영역으로 인해, 1차 구동 전극 및 2차 구동 전극이 로드 전극 세트(1122) 상에 더 큰 힘을 전달할 수 있기 때문이다. 더욱이, 셔터(1110)가 접속되는 로드 전극(1124)을 이동시킴으로써 셔터(1110)의 이동을 제어할 수 있는 2차 구동 전극들(1136b 및 1166b)은, 셔터(1110)의 이동을 1차 구동 전극들(1136a 및 1166a)에 관하여 더 정밀하게 제어할 수 있다.
[0194] 셔터 어셈블리(1100)는 총 적어도 2개의 광 변조기 상태, 즉 완전 광 투과 상태 및 비 광 투과 상태를 용이하게 실현할 수 있다. 더욱이, 셔터 어셈블리(1100)는 셔터 개방 액추에이터(1120) 및 셔터 폐쇄 액추에이터(1150) 둘다 작동되지 않는 릴렉스 상태를 가진다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1100)가 릴렉스 상태에 있을 때, 셔터(1110)는 어퍼처(1106)와 부분적으로 오버랩한다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1100)가 릴렉스 상태에 있을 때, 로드 전극(1124)은 1차 구동 전극(1136a) 및 1차 구동 전극(1166a)사이의 임의의 위치에, 예를들어 중간쯤에 포지셔닝된다.
[0195] 도 11a는 완전 광 투과 상태의 셔터 어셈블리(11000)를 도시한다. 셔터 어셈블리(1100)는 셔터 개방 액추에이터(1120)를 작동시킴으로써 이러한 상태로 용이하게 구동될 수 있다. 셔터 개방 액추에이터(1120)를 작동시키기 위하여, 제 1 작동 전압 V1은 1차 구동 전극(1136a) 및 2차 구동 전극(1136b)에 인가된다. 1차 구동 전극(1136a) 및 로드 전극(1124)와 2차 구동 전극(1136b) 및 셔터(1110) 사이에 충분히 큰 정전기력이 행성되어, 로드 전극(1124)으로 하여금 1차 구동 전극(1136a)과 집촉하게 이동하며 셔터(1110)로 하여금 2차 구동 전극(1136b)가ㅗ 접촉하게 이동하도록 한다. 1차 구동 전극(1136a)은 로드 전극(1124)에 대한 기계적 정지부로서 역할을 하는 반면에, 2차 구동 전극(1136b)은 셔터(1110)에 대한 기계적 정지부로서 역할을 한다. 따라서, 1차 구동 전극(1136a)은 로드 전극(1124)이 1차 구동 전극(1136a)과 접촉하고 2차 구동 전극(1136b)이 셔터(1110)와 접촉할 때 셔터(1110)가 대응 어퍼처(1106)의 임의의 부분과 오버랩하지 않도록 포지셔닝된다.
[0196] 구동 전극들(1136)에 인가된 제 1 작동 전압 V1이 제거될 때, 셔터 어셈블리(11100)는 릴렉스 상태로 되돌아간다. 셔터 어셈블리(1100)는 또한 비 광투과 상태로 구동될 수 있다. 셔터 어셈블리(1100)를 비 광투과 상태로 구동시키기 위하여, 제 2 작동 전압 V2은 1차 구동 전극(1166a) 및 2차 구동 전극(1166b)에 인가된다. 도 11b는 비 광투과 상태의 셔터 어셈블리(1100)를 도시한다. 이러한 상태에서, 셔터(1110)는 어퍼처(1106)를 통과하는 모든 광이 차단되도록 어퍼처(1106)를 완전하게 오버랩한다.
[0197] 작동 전압은 단일 전기 인터커넥트에 의해 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136) 및 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 1차 및 2차 구동 전극들(1166) 각각에 제공될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 개방 구동 전극 세트(1132) 또는 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)에의 작동 전압의 인가를 제어하기 위하여 스위치들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, ㅈ 1 및 제 2 작동 전압들은 상이할 수 있다.
[0198] 도 11a 및 도 11b오 관련하여 앞서 설명된 바와같이, 셔터 어셈블리(1100)는 2상태 셔터 어셈블리를 개시한다. 일부 다른 구현들에서, 셔터 어셈블리(1100)는 영역 분할 그레이 스케일 방식을 구현하기 위하여 셔터 어셈블리가 다수의 광 변조기 상태들을 실현할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1100)는 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136)이 전기적으로 절연되고 개별 작동 전압들을 수신하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 1차 및 2차 구동 전극들(1166)은 도한 전기적으로 절연되고, 개별 작동 전압들을 수신하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 구동 전극들(1136) 및 구동 전극들(1166) 각각의 위치들은 셔터 어셈블리(1100)가 비 광투과 상태, 완전 광 투과 상태 및 2개의 개별 부분 광 투과 상태들을 실현할 수 있도록 포지셔닝될 수 있다.
[0199] 특히, 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 구동 전극들(1136)은 구동 전극들(1136) 둘다에 충분히 큰 작동 전압이 인가될 때 셔터(1110)가 어퍼처(1106)의 임의의 부분과 오버랩하지 않도록 포지셔닝될 수 있다. 이러한 상태에서, 셔터 어셈블리(1100)는 완전 광 투과 상태에 있다. 유사하게, 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 구동 전극들(1166)은 구동 전극들(1166) 둘다에 충분히 큰 작동 전압이 인가될 때 셔터(1110)가 어퍼처(1106)와 완전히 오버랩되도록 포지셔닝될 수 있다. 이러한 상태에서, 셔터 어셈블리(1100)는 비 광투과 상태에 있다. 게다가, 만일 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 구동 전극(1136a0에만 충분히 큰 작동 전압이 인가되는 경우에, 로드 전극(1124)은 1차 구동 전극(1136a) 쪽으로 이동하는 반면에, 셔터(1110)는 어퍼처(1106)의 일부분과 오버랩한다. 이러한 상태에서, 셔터 어셈블리(1100)는 제 1 부분적 광 투과 상태에 있다. 역으로, 만일 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)이ㅡ 1차 구동 전극(1166a)에만 충분히 큰 작동 전압이 인가되면, 셔터(1110)는 셔터 어셈블리(1100)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있을 때 보다 더 큰 어퍼처(1106)의 부분과 오버랩한다. 이러한 상태에서, 셔터 어셈블리(1100)는 제 2 부분적 광투과 상태에 있다. 이러한 상태에서, 셔터(1110)는 셔터 어셈블리(1100)가 제 1 부분적 광 투과 상태에 있을 때 셔터(1110)에 의해 차단되는 광량과 비교하여 어퍼처(1106)를 통과하는 광을 더 많이 차단할 수 있다.
[0200] 일부 이러한 구현들에서, 작동 전압은 단일 전기 인터커넥트에 의해 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136) 및 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 1차 및 2차 구동 전극들(1166) 각각에 제공될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 개방 구동 전극 세트 또는 셔터 폐쇄 구동 전극 세트로의 작동 전압의 인가를 제어하기 위하여 스위치들이 사용될 수 있다.
[0201] 일부 구현들에서, 셔터-개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136)은 그들이 독립적으로 제어될 수 있도록 서로로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 유사하게, 셔터-폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 1차 및 2차 구동 전극들(1166)은 또한 그들이 또한 독립적으로 제어될 수 있도록 서로로 부터 전기적으로 격리될 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 셔터 어셈블리(1100)는 총 적어도 4개의 개별 광 변조기 상태들, 즉 완전 광투과 상태 또는 개방 상태, 제 1 부분적 광투과 상태, 제 2 부분적 광투과 상태 및 비 광투과 상태 또는 폐쇄 상태를 용이하게 실현할 수 있다.
[0202] 완전 광투과 상태를 실현하기 위하여, 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136)은 셔터(1110)가 기저 어퍼처(1106)와 오버랩하지 않도록 로드 전극(1124)과 정전기적으로 관계를 맺을 수 있다. 제 1 부분적 광투과 상태를 실현하기 위하여, 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 구동 전극(1136a)만이 로드 전극(1124)와 정전기적으로 관계를 맺어서, 셔터(1110)가 기저 어퍼처(1106)의 일부분과 오버랩하도록 할 수 있다. 제 2 부분적 광투과 상태를 실현하기 위하여, 셔터 폐쇄 구동 전극 세트(1162)의 1차 구동 전극(1166a)만이 로드 전극(1124)와 정전기적으로 관계를 맺어서, 셔터 어셈블리가 제 1 부분적 광투과 상테에 있을 때와 비교하여 셔터(1110)가 기저 어퍼처(1106)의 큰 부분과 오버랩하도록 할 수 있다. 비 광투과 상태를 실현하기 위하여, 셔터 개방 구동 전극 세트(1132)의 1차 및 2차 구동 전극들(1136)은 로드 전극(1124)와 정전기적으로 관계를 맺어서, 셔터(1110)가 기저 어퍼처(1106)과 완전히 오버랩하도록 할 수 있다.
[0203] 도 7a-도 7e, 도 8a-도 8e, 도 9a-도 9c, 도 10a-도 10e, 도 11a 및 도 11b에 설명된 셔터 어셈블리들이 듀얼-작동 셔터 어셈블리들로서 설명된다는 것에 유의해야 한다. 즉, 셔터들은 완전 광투과 상태 쪽으로 셔터 어셈블리들을 이동하기 위한 제 1 정전 액추에치터 또는 완전 광 차단 상태 또는 폐쇄 상태 쪽으로 셔터 어셈블리를 이동시키기 위한 제 2 정전기 액추에이터를 포함한다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리는 제 1 및 제 2 정전 액추에치터 중 단지 하나만을 포함할 수 있는 반면에 스프링은 제 1 및 제 2 정전 액추에이터 중 다른 것을 대체한다. 더욱이, 일부 구현들에서, 제 1 정전 액추에이터는 완전 광 차단 상태 또는 폐쇄 상태 쪽으로 셔터 어셈블리를 이동시키도록 구성될 수 있는 반면에, 제 2 정전 액추에이터는 완전 광투과 상태 또는 개방 상태 쪽으로 셔터 어셈블리를 이동시키도록 구성될 수 있다.
[0204] 도 12는 멀티-상태 셔터 어셈블리를 작동하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다. 방법(1200)은 예를들어 도 7a-도 11b에 도시된 셔터 어셈블리들(700, 800, 900, 1000 및 1100)을 작동하기 위하여 사용될 수 있다. 방법(1200)에서, 원하는 광 변조기 상태가 결정된다(블록(1202)). 원하는 상태에 기초하여, 대향 로드 빔과 관계를 맺기 위한 구동 전극 세트 부분들의 수가 결정된다(블록(1204)). 이후, 적절한 구동 전압들은 결정된 수의 구동 전극 세트 부분들이 대향 로드 빔과 관계를 맺도록 광 변조기에 인가된다(블록(1206)). 이후, 광원은 활성화된다(블록(1208)).
[0205] 도 1b에 도시된 제어기(134)와 같은 제어기는 도 7a-도 11b에 도시된 셔터 어셈블리들(700, 800, 900, 1000 및 1100)을 제어하기에 적합하다. 디스플레이 레벨로부터 출력될 광의 레벨에 기초하여, 원하는 광 변조기 상태가 결정된다(블록(1202)). 예를들어, 광 변조기는 실질적으로 모든 광의 통과를 차단하는 폐쇄 상태, 실질적으로 모든 입사광의 통과를 허용하는 개방 상태 뿐만아니라 가변 광량이 통과하도록 하는 여러 중간 상태들을 실현할 수 있다(블록(1204)). 일부 구현들에서, 제어기는 대향 로드 빔과 관계를 맺는 구동 전극 세트 부분들의 수를 결정할 수 있다. 예를들어, 예로서 도 7a-도 7e에 도시된 셔터 어셈블리(700)를 사용하면, 제어기는 제 1 구동 전극 세트(732)의 모든 3개의 구동 전극 세트 부분들(736a-736c)이 완전 광투과 상태를 실현하기 위하여 대향 로드 빔(752)과 관계를 맺을 필요가 있는 반면에 제 1 구동 전극 세트(732)의 2개의 구동 저늑 세트 부분들(736a 및 736b)이 제 2 부분 광투과 상태를 실현하기 위하여 대향 로드 빔(752)와 관계를 맺을 필요가 있음을 결정할 수 있다. 구동 전극 세트 부분들의 수를 결정할 때, 제어기는 또한 다수의 구동 전극 세트 부분들이 부분인 구동 전극 세트를 결정할 수 있다. 예를들어, 완전 광투과 상태를 실현하기 위하여 제어기는 제 1 구동 전극 세트(732)의 구동 전극 세트 부분들이 로드 전극과 정전기적으로 관계를 맺음을 결정하는 반면에, 비 광투과 상태 또는 폐쇄 상태를 실현하기 위하여 제어기는 제 2 구도 전극 세트(762)의 구동 전극 세트 부분들이 로드 전극과 정전기적으로 관계를 맺음을 결정한다.
[0206] 이단 대향 로드 빔과 관계를 맺을 위한 구동 전극 세트 부분들의 수가 결정되면(블록(1204)), 제어기는 결정된 수의 구동 전극 세트 부분들이 대향 로드 빔과 관계를 맺도록 적절한 구동 전압들이 광 변조기에 인가되도록 한다(블록(1206)). 일부 구현들에서, 예를드러, 도 7a-도 7e에 도시된 셔터 어셈블리들(700) 및 도 9a-도 911b에 도시된 셔터 어셈블리들(900, 1000 및 1100)에서, 구동 전압은 대항 로드 빔과 관계를 맺도록 결정된 구동 전극 세트 부분들 각각에 독립적으로 인가될 수 있다. 광 변조기에 적절한 구동 전압들을 인가할 때, 광 변조기는 원하는 광 변조기 상태를 실현할 수 있다. 일단 광 변조기가 특정 광 변조기 상태를 실현하면, 도 5에 도시된 램프(518)와 같은 광원이 활성화된다(1208)).
[0207] 도 13a 및 도 13b는 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적인 디스플레이 디바이스(40)의 시스템 블록도들을 도시한다. 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.
[0208] 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.
[0209] 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.
[0210] 디스플레이 디바이스(40)의 컴포넌트들은 도 13a에 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 13a에 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.
[0211] 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.
[0212] 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.
[0213] 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.
[0214] 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.
[0215] 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.
[0216] 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.
[0217] 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.
[0218] 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.
[0219] 일부 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티(control programmability)는 전자 디스플레이 시스템의 일부 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.
[0220] 본원에서 사용되는 바와같이, 항목들의 리스트 "중 적어도 하나"는 단일 부재들을 포함하는 이들 항목들의 임의의 조합을 지칭한다. 예로서, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c 및 a-b-c를 커버하는 것으로 의도된다.
[0221] 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.
[0222] 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.
[0223] 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.
[0224] 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.
[0225] 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.
[0226] 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.
[0227] 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.
[0228] 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 (30)

  1. 광 변조기; 및
    정전 액추에치를 포함하며;
    상기 정전 액추에이터는,
    상기 광 변조기에 커플링된 로드 전극; 및
    상기 로드 전극 근처에 포지셔닝된 구동 전극 세트를 포함하며;
    상기 구동 전극 세트는 상기 정전 액추에이터의 작동 정도에 의해 정의되는 복수의 대응 개별 광 변조기 상태들로 상기 광 변조기를 이동시키도록 구성된 복수이 개별 부분들을 포함하며, 제 1 부분은 상기 로드 전극의 제 1 영역에 대향하여 포지셔닝되며, 제 2 부분은 상기 로드 전극의 제 2 영역에 대향하여 포지셔닝되는, 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 개별 부분들 각각은 개별 작동 전압을 수신하도록 구성되는, 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 개별 부분들 각각은 단일 작동 전압 인터커넥트에 커플링되며, 상기 제 1 부분들은 제 1 작동 전압에서 상기 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되며, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 작동 전압보다 더 큰 제 2 작동 전압에서 상기 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되는, 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 로드 전극은 상기 구동 전극 세트 쪽으로 변형하도록 부합하며 구성되는, 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는 상기 로드 전극의 변형 정도가 상기 작동 전압이 인가되는 부분들의 수에 대응하도록 구성되는, 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 로드 전극의 제 1 영역은 나선형 부재를 통해 상기 로드 전극의 제 2 영역에 전기적으로 커플링되는, 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광 변조기의 부분은 상기 로드 전극의 제 2 영역을 형성하는, 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 로드 전극의 제 1 영역은 상기 제 1 구동 전극의 제 1 부분과 상기 제 2 구동 전극의 제 1 부분사이에 포지셔닝되며;
    상기 로드 전극의 제 2 영역은 상기 제 1 구동 전극 세트의 제 2 부분과 상기 제 2 구동 전극 세트의 제 2 부분 사이에 포지셔닝되는, 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 구동 전극 세트의 개별 부분들 각각은 상기 로드 전극의 대응 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되는 작동 표면을 가지는, 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 부분들은 상기 제 1 부분 및 상기 로드 전극을 분리하는 거리가 상기 제 2 부분 및 상기 로드 전극을 분리하는 거리보다 더 짧도록 구성되는, 장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 부분들은 계단식 방식으로 배열되는, 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 부분들은 상기 로드 전극이 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 포지셔닝되도록 포지셔닝되는, 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는,
    상기 제 1 개별 부분이 상기 제 1 부분과 정전기적으로 관계를 맺지 않을 때, 상기 제 1 개별 부분의 제 1 단부 포인트는 제 1 거리 만큼 상기 로드 전극의 제 1 영역으로부터 분리되며;
    상기 제 1 개별 부분이 상기 로드 전극의 제 1 부분과 정전기적으로 관계를 맺을 때, 상기 제 2 개별 부분의 제 2 단부 포인트는 제 2 거리만큼 상기 로드 전극의 제 2 영역으로부터 분리되며; 그리고
    상기 제 1 거리는 상기 제 2 거리 보다 짧은, 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는 제 2 정전 액추에이터이며, 제 1 방향에서 상기 광 변조기를 이동시키도록 구성되며,
    상기 장치는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향에서 상기 광 변조기를 이동시키도록 구성되는 제 2 정전 액추에이터를 더 포함하는, 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는 상기 로드 전극의 변형 정도가 상기 구동 전극 세트에 인가된 작동 전압의 크기에 대응하도록 구성되는, 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 부분들은 상이한 대응 만곡부들을 가지는,
  17. 제 1항에 있어서, 개구부가 내부에 형성된 기판을 더 포함하며,
    상기 광 변조기는 상기 어퍼처 위에서 지지되며; 그리고
    상기 광 변조기는 상기 제 1 개별 부분이 상기 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 부분적 광투과 상태로 이동하도록 구성되며, 상기 제 2 개별 부분이 상기 로드 전극의 제 2 부분과 정전기적으로 관계를 맺을 때 완전한 과 투과 상태로 이동하도록 구성되는, 장치.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 셔터, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 셔터는 디스플레이 엘리먼트를 형성하며,
    상기 장치는,
    디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이;
    상기 디스플레이와 통신하며 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성되는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함하는, 장치.
  19. 제 18항에 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.
  20. 제 18항에 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.
  21. 제 18항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함하는, 장치.
  22. 광 변조기; 및
    정전 액추에이터를 포함하며;
    상기 정전 액추에이터는,
    상기 광 변조기에 커플링된 컴플라이언트 로드 전극; 및
    상기 로드 전극에 대향하여 포지셔닝된 구동 전극 세트를 포함하며;
    상기 구동 전극 세트는 복수의 대응하는 개별 광 변조 상태들로 상기 광 변조기를 구동시키도록 구성된 복수의 개별 부분들을 포함하며, 상기 로드 전극의 변형 정도는 액추에이터 전압이 인가되는 부분들의 수에 대응하는, 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 복수의 개별 부분들 각각은 개별 작동 전압 인터커넥트에 커플링되는, 장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 제 1 부분은 상기 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되며, 상기 제 2 부분은 상기 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺도록 구성되는, 장치.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 로드 전극의 제 1 영역은 나선형 부재를 통해 상기 로드 전극의 제 2 영역에 전기적으로 커플링되는, 장치.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 광 변조기의 일부분은 상기 로드 전극의 제 2 영역을 포함하는, 장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 로드 전극의 제 1 영역은 상기 제 1 구동 전극 세트의 제 1 부분과 상기 제 2 구동 전극 세트의 제 1 부분 사이에 포지셔닝되며; 상기 로드 전극의 제 2 영역은 상기 제 2 구동 전극의 제 2 부분과 상기 제 2 구동 전극 세트의 제 2 부분 사이에 포지셔닝되는, 장치.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는 제 1 정전 액추에이터이며, 제 1 방향에서 상기 광 변조기를 구동하도록 구성되며;
    상기 장치는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향에서 상기 광 변조기를 구동시키도록 구성된 제 2 정전 액추에이터를 더 포함하는, 장치.
  29. 제 22항에 있어서, 상기 정전 액추에이터는,
    상기 제 1 개별 부분이 상기 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺지 않을 때, 상기 제 1 개별 부분의 제 1 단부 포인트가 제 1 거리 만큼 상기 로드 전극의 제 1 영역으로부터 분리되며,
    상기 제 1 개별 부분이 상기 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때, 상기 제 2 개별 부분의 제 2 단부 포인트가 제 2 거리 만큼 상기 로드 전극의 제 2 영역으로부터 분리되며, 그리고
    상기 제 1 거리가 상기 제 2 거리보다 짧도록 구성되는, 장치.
  30. 제 22항에 있어서, 어퍼처가 내부에 형성된 기판을 더 포함하며;
    상기 광 변조기는 상기 어퍼처 위에서 지지되며; 그리고
    상기 광 변조기는 상기 제 1 개별 부부이 상기 로드 전극의 제 1 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 부분적 광투과 상태로 이동하도록 구성되며 상기 제 2 개별 부분이 상기 로드 전극의 제 2 영역과 정전기적으로 관계를 맺을 때 완전한 광투과 상태로 이동하도록 구성되는, 장치.
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