(57)【要約】  本開示は、ディスプレイ配列を較正するためのシステム、方法、および装置を、コンピュータ記憶媒体上で符号化されたコンピュータプログラムを含めて提供する。一態様では、ディスプレイ配列を較正する方法は、特定の駆動応答特性を決定するステップと、ディスプレイ配列上の画像データを更新してから次の更新までに特定の駆動方式電圧を更新するステップとを含む。
2013541040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械素子の配列を較正する方法であって、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して素子の前記配列を駆動するステップと、
前記配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、第1の駆動応答特性を決定するステップと、
決定された前記第1の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して素子の前記配列を駆動するステップと、
前記配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、第2の駆動応答特性を決定するステップと、
決定された前記第2の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して素子の前記配列を駆動するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第1のサブセットおよび前記第2のサブセットが異なる色と関連し、前記第1の駆動応答特性と前記第2の駆動応答特性が同じである、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
駆動方式電圧の前記選択されたセットが保持電圧とセグメント電圧とを含み、前記配列を駆動するステップが、前記配列内の少なくとも1つの素子に前記保持電圧と前記セグメント電圧の両方を同時に印加するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記決定された第1の駆動応答特性が、前記配列の前記第1のサブセット内の前記素子の約50パーセントが作動される電圧である、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記配列の1つまたは複数の代表的なラインを決定するステップをさらに含み、前記配列の前記第1のサブセットまたは前記第2のサブセットが、前記1つまたは複数の代表的なラインを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記配列の第1の駆動応答特性を決定する前記ステップ、前記配列の第2の駆動応答特性を決定する前記ステップ、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定する前記ステップ、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定する前記ステップ、ならびに前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動する前記ステップが、前記ディスプレイの寿命にわたって定期的に実行される、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
(a)第1の試験電圧を使用して前記配列のラインの駆動応答特性を決定するステップと、
(b)前記ラインの前記駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の試験電圧が駆動電圧を駆動するのに適切であるかどうかを判断するステップと、
(c)前記第1の試験電圧が駆動電圧を駆動するのに適切でない場合、前記第1の試験電圧を第1の量だけ更新するステップと、
(d)前記更新された第1の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの第2の駆動応答特性を決定するステップと、
(e)前記駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記更新された第1の試験電圧が駆動電圧を抽出するのに適切であるかどうかを判断するステップと、
(f)前記更新された第1の試験電圧が駆動電圧を抽出するのに適切でない場合、前記第1の試験電圧を第2の量だけ再度更新するステップと、
(g)ステップ(e)で前記更新された第1の試験電圧が適切であるまで、ステップ(d)、ステップ(e)、およびステップ(f)を繰り返すステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
(h)ステップ(e)で前記更新された第1の試験電圧が適切であった後、第2の試験電圧を選択するステップと、
(i)前記第2の試験電圧を使用して前記配列のラインの第3の駆動応答特性を決定するステップと、
(j)前記第3の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の試験電圧が適切であるかどうかを判断するステップと、
(k)前記第2の試験電圧が適切でない場合、前記第2の試験電圧を第3の量だけ更新するステップと、
(l)前記更新された第2の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの第4の駆動応答特性を決定するステップと、
(m)前記第4の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記更新された第2の試験電圧が適切であるかどうかを判断するステップと、
(n)前記更新された第2の試験電圧が適切でない場合、前記第2の試験電圧を第4の量だけ再度更新するステップと、
(o)ステップ(m)で前記更新された第2の試験電圧が適切であるまで、ステップ(l)、ステップ(m)、およびステップ(n)を繰り返すステップと
を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記配列がディスプレイ素子の配列であり、ステップ(a)およびステップ(d)の前に画像データが前記配列に書き込まれる、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記配列がディスプレイ素子の配列であり、ステップ(a)、ステップ(d)、ステップ(i)、およびステップ(l)の前に画像データが前記配列に書き込まれる、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
第3〜第12の試験電圧についてステップ(h)〜ステップ(o)を繰り返すステップを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を含むルックアップテーブルを更新するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
駆動方式電圧を較正するための装置であって、
素子の配列と、
素子状態検知回路構成要素と、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して前記配列を駆動し、
前記配列のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第1の駆動応答特性を決定し、
決定された前記第1の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定し、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動し、
前記配列のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第2の駆動応答特性を決定し、
決定された前記第2の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定し、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動する
ように構成された、ドライバおよびプロセッサ回路構成要素と
を備える装置。
【請求項１４】
温度センサを含む、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を含むルックアップテーブルを含む、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
素子の前記配列によって形成されるディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項13に記載の装置。
【請求項１７】
前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送信するように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送信するように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
【請求項１９】
前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
【請求項２１】
ディスプレイを較正するための装置であって、
素子の配列と、
素子の状態を検知するための手段と、
前記配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第1の駆動応答特性を決定するための手段と、
決定された前記第1の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するための手段と、
前記配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第2の駆動応答特性を決定するための手段と、
決定された前記第2の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するための手段と
を備える装置。
【請求項２２】
温度を測定するための手段を含む、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を格納し取り出すための手段を含む、請求項22に記載の装置。
【請求項２４】
配列を較正する方法をドライバ回路に実行させる命令を格納した非一時的な有形のコンピュータ可読記録媒体であって、前記方法が、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して前記配列を駆動するステップと、
前記配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第1の駆動応答特性を決定するステップと、
決定された前記第1の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するステップと、
前記配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記配列の第2の駆動応答特性を決定するステップと、
決定された前記第2の駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するステップと
を含む、コンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本開示は、本発明の譲受人に譲渡された、2010年9月3日に出願した「DISPLAY CALIBRATION」という名称の米国仮特許出願第61/380,187号の優先権を主張するものである。先願の開示は、本開示の一部とみなされ、参照により本開示に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、駆動方式電圧の動的な選択に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システムは、電気的要素および機械的要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサ、光学部品(たとえば鏡)、ならびに電子部品を有するデバイスを含む。電気機械システムは、マイクロスケールおよびナノスケールを含むがこれらに限定されない、さまざまなスケールで製造可能である。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上の範囲にわたるサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS)デバイスは、たとえば数百ナノメートルより小さいサイズを含む、1ミクロンより小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気機械的要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに/あるいは基板および/もしくは堆積材料層の一部をエッチング除去する、または層を追加して、電気デバイスおよび電気機械的デバイスを形成する他のマイクロマシニングプロセスを使用して、作製可能である。
【０００４】
電気機械システムデバイスの1種は干渉変調器(IMOD)と呼ばれる。本明細書で使用される干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学的干渉の原理を使用して光を選択的に吸収かつ/または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、干渉変調器は、1対の導電性プレートを含むことができ、そのうちの一方または両方は、全体的または部分的に透明かつ/または反射性であってもよく、適切な電気信号の印加により相対運動が可能である。ある実装形態では、一方のプレートは、基板に堆積された固定層を含むことができ、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含むことができる。一方のプレートのもう1つのプレートに対する位置は、干渉変調器に入射する光の光学的干渉を変化させることができる。干渉変調器デバイスは、広範囲の用途を有し、既存の製品の改良および新製品、特に表示機能を有する製品の開発での使用が予想されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的な態様を有し、そのいずれも、本明細書で開示される望ましい属性に単独で寄与するものではない。
【０００６】
本開示で説明する主題の1つの革新的な態様は、配列を較正する方法で実施されうる。この方法は、駆動方式電圧の選択されたセットを使用して配列を駆動するステップを含むことができる。また、この方法は、配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第1の駆動応答特性を決定し、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定することができ、この第1の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動することができる。さらに、この方法は、配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第2の駆動応答特性を決定し、この決定された駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定することができ、第1の更新された駆動方式電圧および第2の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動することができる。いくつかの態様では、第1のサブセットおよび第2のサブセットは、異なる色と関連する。
【０００７】
別の態様では、駆動方式電圧を較正するための装置が提供される。この装置は、素子の配列と、素子状態検知回路構成要素と、ドライバおよびプロセッサ回路構成要素とを含むことができる。このドライバおよびプロセッサ回路構成要素は、駆動方式電圧の選択されたセットを使用して配列を駆動し、配列のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第1の駆動応答特性を決定し、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するように構成され得、この第1の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動するように構成されうる。そのうえ、このドライバおよびプロセッサ回路構成要素は、配列のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第2の駆動応答特性を決定し、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するように構成され得、第1の更新された駆動方式電圧および第2の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動するように構成されうる。いくつかの態様では、この装置は、温度センサと、駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を含むルックアップテーブルとを含むことができる。
【０００８】
別の態様では、ディスプレイを較正するための装置は、素子の配列と、素子の状態を検知するための手段と、配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第1の駆動応答特性を決定するための手段と、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、この第1の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動するための手段とを含むことができる。この装置は、配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第2の駆動応答特性を決定するための手段と、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、第1の更新された駆動方式電圧および第2の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動するための手段とをさらに含むことができる。いくつかの態様では、この装置は、温度を測定するための手段と、駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を格納し取り出すための手段を含むことができる。
【０００９】
別の態様では、非一時的な(non-transient)コンピュータ可読記録媒体が提供される。このコンピュータ可読記録媒体は、ドライバ回路に、駆動方式電圧の選択されたセットを使用して配列を駆動させ、この配列の第1のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第1の駆動応答特性を決定させ、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定させ、この第1の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動させる命令を格納することができる。この命令はさらに、ドライバ回路に、配列の第2のサブセットの測定値に少なくとも部分的に基づいて、配列の第2の駆動応答特性を決定させ、この決定された応答特性に少なくとも部分的に基づいて、配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定させ、第1の更新された駆動方式電圧および第2の更新された駆動方式電圧を使用して配列を駆動させることができる。
【００１０】
本明細書に記載されている主題の1つまたは複数の実装形態の詳細を、添付の図面および以下の説明で説明する。その他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。以下の図の相対的寸法が縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連の画素のうちの2つの隣接する画素を示す等角図の一例である。
【図２】3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図３】図1の干渉変調器のための可動反射層位置対印加電圧を示すグラフの一例である。
【図４】種々のコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の種々の状態を示す表の一例である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図5Aに示されるディスプレイデータのフレームを記述するために使用されうるコモン信号およびセグメント信号のためのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】干渉変調器のさまざまな実装形態の断面図の一例である。
【図６Ｃ】干渉変調器のさまざまな実装形態の断面図の一例である。
【図６Ｄ】干渉変調器のさまざまな実装形態の断面図の一例である。
【図６Ｅ】干渉変調器のさまざまな実装形態の断面図の一例である。
【図７】干渉変調器の製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】干渉変調器を作製する方法における種々の段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】干渉変調器を作製する方法における種々の段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】干渉変調器を作製する方法における種々の段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】干渉変調器を作製する方法における種々の段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】干渉変調器を作製する方法における種々の段階の断面概略図の一例である。
【図９】1画素あたり64色のディスプレイの一実装形態を駆動するためのコモンドライバおよびセグメントドライバの例を示すブロック図である。
【図１０】64色ディスプレイの2つのセクションを同時に駆動するための2つのコモンドライバおよび2つのセグメントドライバの例を示すブロック図である。
【図１１】可動反射ミラー位置対光干渉変調器の配列のいくつかの部材に対する印加電圧を示すグラフの一例である。
【図１２】ドライバ回路構成要素および状態検知回路構成要素に結合されたディスプレイ配列の概略ブロック図である。
【図１３】図12の配列における試験電荷流を示す概略図である。
【図１４】配列の使用中に駆動方式電圧を較正する方法を示す流れ図である。
【図１５】状態検知機能および駆動方式電圧更新機能を有するディスプレイ配列の別の実装形態の概略図である。
【図１６】ディスプレイ配列において駆動方式電圧を較正する別の方法を示す流れ図である。
【図１７Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図１７Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
種々の図面における同じ参照符号および名称は、同じ要素を示す。
【００１３】
以下の詳細な説明は、革新的な態様を説明することを目的として、ある特定の実装形態を対象とする。しかし、本明細書における教示は、多数の異なる方法で適用されうる。説明する実装形態は、動いていようと(たとえばビデオ)静止していようと(たとえば静止画像)、および文字であろうと図であろうと絵であろうと、画像を表示するように構成されたいかなるデバイスでも実施されうる。より具体的には、実装形態は、携帯電話、マルチメディアインターネットに対応したセルラー電話、携帯型テレビ受像機、無線デバイス、スマートフォン、ブルートゥースデバイス、携帯情報端末(PDA)、無線電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノート型コンピュータ、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子書籍端末(たとえば電子書籍リーダー)、コンピュータ用モニタ、自動車のディスプレイ(たとえば走行距離計ディスプレイなど)、コックピット制御装置および/またはディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ(たとえば乗り物の後方監視カメラのディスプレイ)、電子写真、電子広告板または電光サイン、プロジェクタ、建築構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはカセットプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメータ、包装(たとえば、電気機械システム(EMS)、MEMSおよび非MEMS)、芸術的構造(たとえば、宝石への画像の表示)、および電気機械システムデバイスなどであるがこれらに限定されないさまざまな電子デバイスにおいて実施されうるか、または関連付けられうることが企図されている。本明細書における教示は、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き検知デバイス、磁力計、民生用電子機器の慣性構成要素、民生用電子機器製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動スキーム、製造プロセス、および電子検査機器などであるがこれらに限定されない、ディスプレイ以外の用途でも使用されうる。したがって、当業者には容易に明らかであるように、本教示は、図のみに示されている実装形態に限定されるのではなく、代わりに広い適用可能性を有することを意図する。
【００１４】
いくつかの駆動方式の実装形態では、情報を画素に書き込むプロセスは、画素の作動、画素の解放、または画素のその現在の状態での維持に十分な駆動方式電圧を画素の両端に印加することによって達成される。画素を作動し解放する電圧はディスプレイ素子によって異なることがあるので、画像を表示するときのアーチファクトを回避するのに適切な駆動方式電圧の決定が困難な場合がある。
【００１５】
適切な駆動方式電圧を決定する作業は、画素を作動し解放する電圧が、たとえば、摩耗により、または温度の変化によりディスプレイの寿命を通して変化しうることによって、さらに複雑になることがある。駆動方式電圧を更新するために配列全体を調べることによってこれらの値を正確に測定するのに時間がかかる場合がある。したがって、いくつかの実装形態では、駆動方式電圧は、配列全体のサブセットの測定値に基づいて動的に更新される。たとえば、いくつかの実装形態では、更新される駆動方式電圧は、代表的なラインまたはラインのセットの測定値に基づいて決定される。
【００１６】
本開示において説明する主題の特定の実装形態は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するために実施されうる。本明細書において説明する実装形態では、変化する画素作動電圧および解放電圧(release voltage)を動的に補償し、それによって画像または一連の画像を表示するときのアーチファクトの数を減少させること、たとえば、作動が望ましくないときの作動または作動が望ましいときの非作動が可能である。さらに、配列全体のサブセットの測定値に基づいて駆動方式電圧を更新することによって、プロセスは迅速かつ頻繁に実行されうる。したがって、ディスプレイの寿命にわたって、および環境条件を変えるときの、ディスプレイで知覚可能なアーチファクトが減少する。
【００１７】
説明する実装形態を適用可能な適切なEMSまたはMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学的干渉の原理を使用して干渉変調器(IMOD)に入射する光を選択的に吸収かつ/または反射するようにIMODを組み込むことができる。IMODは、吸収体と、この吸収体に対して可動な反射体と、吸収体と反射体の間に画定された光共振空洞とを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動でき、これによって光共振空洞の大きさを変更でき、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼす。IMODの反射スペクトルは、可視波長全体をシフトしてさまざまな色を生成可能なかなり幅広いスペクトルバンドをもたらすことができる。スペクトルバンドの位置は、光共振空洞の厚さを変更することによって、すなわち反射体の位置を変更することによって調節されうる。
【００１８】
図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連の画素のうちの2つの隣接する画素を示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ素子を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ素子の画素は、明状態または暗状態のどちらかとなりうる。明(「弛緩(relaxed)」、「開」、または「オン」)状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をたとえばユーザに反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」、または「オフ」)状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実装形態では、オン状態およびオフ状態の光反射率特性は、逆にされうる。MEMS画素は、主に特定の波長で反射するように構成可能であり、黒色および白色に加えてカラー表示を可能にする。
【００１９】
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列配列を含むことができる。各IMODは、エアギャップ(光学ギャップまたは光学空洞とも呼ばれる)を形成するように互いから可変かつ制御可能な距離に配置された1対の反射層すなわち可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動されうる。第1の位置すなわち弛緩位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に配置されうる。第2の位置すなわち作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近く配置されうる。2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合うように(constructively)または弱め合うように(destructively)干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態を作り出すことができる。いくつかの実装形態では、IMODは、作動されていないときにスペクトル内の光を反射する反射状態になってもよいし、作動されていないときに、可視範囲外の光(たとえば赤外光)を反射する暗状態になってもよい。しかし、他のいくつかの実装形態では、IMODは、作動されていないときは暗状態になり、作動されているときは反射状態になることができる。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入により、画素を駆動して状態を変更させることができる。他のいくつかの実装形態では、電荷の印加により、画素を駆動して状態を変更させることができる。
【００２０】
図1の画素アレイの図示された部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図に示される)左側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16から所定の距離にある弛緩位置で示されており、光学スタック16は部分反射層を含む。左側のIMOD12の両端に印加される電圧V0は、可動反射層14の作動を引き起こすのに不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16に近いまたは隣接する作動位置で示されている。右側のIMOD12にされる印加電圧Vbiasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。
【００２１】
図1では、画素12の反射特性は、画素12に入射する光を示す矢印13および左側の画素12から反射する光15により概括的に示されている。詳細に示されてはいないが、画素12に入射する光13のほとんどは透明基板20を通って光学スタック16の方へ透過することが当業者には理解されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は、光学スタック16の部分反射層を透過し、一部分は反射して透明基板20を通る。光学スタック16を透過する光13の一部分は、可動反射層14で反射して、透明基板20の方へ進む(さらに、これを通る)。光学スタック16の部分反射層から反射した光と可動反射層14から反射した光の間の(強め合う(constructive)または弱め合う(destructive))干渉により、画素12から反射する光15の波長が決まる。
【００２２】
光学スタック16は、単一の層または複数の層を含むことができる。この層は、電極層、部分的反射性かつ部分的透過性の層、および透明誘電体層のうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装形態では、光学スタック16は、導電性であると共に、部分的透過性かつ部分的反射性であり、たとえば上記の層のうちの1つまたは複数を透明基板20上に堆積させることによって製作されうる。電極層は、種々の金属たとえば酸化インジウムスズ(ITO)などのさまざまな材料から形成可能である。部分反射層は、種々の金属たとえばクロム(Cr)、半導体、および誘電体などの部分的に反射性であるさまざまな材料から形成可能である。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成可能であり、層のそれぞれは、単一の材料または材料の組み合わせから形成可能である。いくつかの実装形態では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方の役割を果たす半透明の単一厚の金属または半導体を含むことができるが、より導電性の高い異なる層または(たとえば、光学スタック16またはIMODの他の構造の)部分がIMOD画素間で信号をバスで送る(bus)役割を果たすことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の導電層または導電/吸収層を覆う1つまたは複数の絶縁層または誘電体層を含むこともできる。
【００２３】
いくつかの実装形態では、光学スタック16の層は、平行ストリップにパターニング可能であり、以下でさらに説明するようにディスプレイデバイス内に行電極を形成することができる。当業者には理解されるように、「パターニングされる」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実装形態では、アルミニウム(Al)などの導電性および反射性の高い材料は、可動反射層14に使用されてもよく、これらのストリップは、ディスプレイデバイス内に列電極を形成することができる。可動反射層14は、支柱18およびそれら複数の支柱18の間に堆積された介在犠牲材料に堆積された列を形成するために、堆積された1つの金属層または複数の層(光学スタック16の行電極と直交する)の一連の平行ストリップとして形成されうる。犠牲材料がエッチングされて除去されると、画定されたギャップ19すなわち光学空洞は、可動反射層14と光学スタック16の間に形成されうる。いくつかの実装形態では、支柱18間の間隔は約1〜1000umであってよく、ギャップ19は、約10,000オングストローム(Å)未満であってもよい。
【００２４】
いくつかの実装形態では、IMODの各画素は、作動状態であろうと弛緩状態であろうと、本質的には、固定反射層および動く反射層によって形成されるコンデンサである。電圧が印加されないとき、図1の左側の画素12によって示されるように、可動反射層14は、機械的弛緩状態のままであり、可動反射層14と光学スタック16の間にはギャップ19がある。しかし、電位差たとえば電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されるとき、対応する画素において行電極と列電極の交差点に形成されたコンデンサが帯電し、静電力が電極を引き合わせる。印加電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形して光学スタック16の近くに移動するかまたは光学スタック16と逆の方向に移動することができる。図1の右側の作動画素12によって示されるように、光学スタック16内の誘電体層(図示せず)は、短絡を防止し、層14と16の間の分離距離を制御することができる。この挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じである。アレイ内の一連の画素は、いくつかの例では「行」または「列」と呼ばれることがあるが、一方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは任意であることが、当業者には容易に理解されよう。言い換えると、いくつかの向きでは、行は列とみなされ、列は行とみなされうる。そのうえ、ディスプレイ素子は、直交する行と列(「配列」)に均等に構成されても、またはたとえば互いに対してある特定の位置のオフセットを有する(「モザイク」)非線形構成に構成されてもよい。「配列」および「モザイク」という用語は、どちらも構成を指すことができる。したがって、ディスプレイは「配列」または「モザイク」を含むと言及されるが、素子自体は、どのような場合でも、互いに直交するように構成されたり均一な分布に配置されたりする必要はないが、非対称の形状および不均一に分布された素子を有する構成を含むことができる。
【００２５】
図2は3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成されうるプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他の任意のソフトウェアアプリケーションを含む1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されうる。
【００２６】
プロセッサ21は、配列ドライバ22と通信するように構成されうる。配列ドライバ22は、たとえばディスプレイ配列またはパネル30に信号を提供する行ドライバ回路24および列ドライバ回路26を含むことができる。図1に示されるIMODディスプレイデバイスの断面は、図2では線1-1によって示される。図2は、分かりやすくするためにIMODの3×3配列を示しているが、ディスプレイ配列30は、非常に多数のIMODを含むことができ、列と異なる数のIMODを行に有してもよいし、行と異なる数のIMODを列に有してもよい。
【００２７】
図3は、図1の干渉変調器のための可動反射層位置対印加電圧を示すグラフの一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書き込み手順は、図3に示されるこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。干渉変調器は、可動反射層すなわち鏡を弛緩状態から作動状態に変化させるために、たとえば約10ボルトの電位差を必要とすることがある。電圧がその値から減少するとき、電圧がたとえば10ボルト未満に降下すると、可動反射層はその状態を維持するが、可動反射層は、電圧が2ボルト未満に降下するまで完全には弛緩しない。したがって、図3に示すような約3〜7ボルトの電圧の範囲が存在し、その範囲には、デバイスが弛緩状態または作動状態のどちらかで安定している印加電圧のウィンドウがある。これは、本明細書において「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイ配列30では、行/列書き込み手順は、一度に1つまたは複数の行にアドレス指定するように設計可能であり、したがって、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定される行が約10ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素がゼロボルトに近い電圧差にさらされる。アドレス指定の後、画素は定常状態または約5ボルトのバイアス電圧差にさらされ、したがって、画素は前のストローブ状態のままである。この例では、アドレス指定された後、各画素には、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」の範囲内の電位差が生じる。このヒステリシス特性特徴により、たとえば図1に示される画素設計は、同じ印加電圧条件下で、作動状態または弛緩状態のどちらかの先在する状態で安定を保つことができる。各IMOD画素は、作動状態であろうと弛緩状態であろうと、本質的に、固定反射層および動く反射層によって形成されたコンデンサであるので、この安定状態は、電力を大幅に消費したり損失したりすることなく、ヒステリシスウィンドウの範囲内の定常電圧で保持されうる。さらに、印加電位が実質的に固定されたままである場合、IMOD画素に流れる電流は本質的にほとんどまたは全くない。
【００２８】
いくつかの実装形態では、画像のフレームは、所与の行内の画素の状態の所望の変化(もしあれば)に従って、「セグメント」電圧の形をしたデータ信号を列電極の組に沿って印加することによって生成されうる。次に、配列の各行がアドレス指定可能であり、したがって、そのフレームは一度に1行書き込まれる。所望のデータを第1の行内の画素に書き込むため、第1の行内の画素の所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極に印加可能であり、特定の「コモン」電圧または信号の形をした第1の行パルスが第1の行電極に印加可能である。次に、セグメント電圧の組は、第2の行内の画素の状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変更可能であり、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加可能である。いくつかの実装形態では、第1の行内の画素は、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第1のコモン電圧行パルス中に設定された状態のままである。このプロセスは、画像フレームを生成するために一連の行あるいは列の全体について連続的に繰り返し可能である。フレームは、このプロセスを毎秒ある所望数のフレームで連続的に繰り返すことによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新されうる。
【００２９】
各画素の両端に印加されるセグメント信号およびコモン信号の組み合わせ(すなわち各画素の両端の電位差)によって、各画素の得られる状態が決まる。図4は、種々の一般的な電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の種々の状態を示す表の一例を示す。当業者には容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のどちらかに印加可能であり、「コモン」電圧は、列電極または行電極の他方に印加可能である。
【００３０】
図4(ならびに図5Bに示されるタイミング図)に示されるように、解放(release)電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されるとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器素子は、セグメントラインに沿って印加される電圧すなわち高いセグメント電圧VSHおよび低いセグメント電圧VSLに関係なく、弛緩状態に置かれ、弛緩状態は、あるいは解放状態または非作動状態と呼ばれる。具体的には、解放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されるとき、変調器の両端の電位(あるいは画素電圧と呼ばれる)は、その画素に関して対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されるときと低いセグメント電圧VSLが印加されるときの両方で、弛緩ウィンドウ(図3を参照、解放ウィンドウとも呼ばれる)の範囲内にある。
【００３１】
高い保持電圧VCHOLD_Hまたは低い保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンラインに印加されるとき、干渉変調器の状態は一定のままである。たとえば、弛緩されたIMODは弛緩位置のままであり、作動IMODは作動位置のままである。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されるときと低いセグメント電圧VSLが印加されるときの両方で画素電圧が安定性ウィンドウの範囲内にあるままであるように選択されうる。したがって、セグメント電圧の振幅すなわち高いセグメント電圧VSHと低いセグメント電圧VSLの差は、正の安定性ウィンドウまたは負の安定性ウィンドウのどちらかの幅より小さい。
【００３２】
高いアドレッシング電圧VCADD_Hまたは低いアドレッシング電圧VCADD_Lなどのアドレッシング電圧すなわち作動電圧がコモンラインに印加されるとき、データは、それぞれのセグメントラインに沿ってセグメント電圧を印加することにより、そのコモンラインに沿って変調器に選択的に書き込まれうる。セグメント電圧は、印加されるセグメント電圧に作動が依存するように選択されうる。アドレッシング電圧がコモンラインに沿って印加されるとき、一方のセグメント電圧を印加すると、画素電圧は安定性ウィンドウの範囲内にあり、画素は非作動のままである。対照的に、他方のセグメント電圧を印加すると、画素電圧は安定性ウィンドウを超え、画素が作動する。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレッシング電圧が使用されるかに応じて変化することができる。いくつかの実装形態では、高いアドレッシング電圧VCADD_Hがコモンラインに沿って印加されるとき、高いセグメント電圧VSHの印加により、変調器をその現在の位置のままにさせることができ、低いセグメント電圧VSLの印加により、変調器の作動を引き起こすことができる。当然の結果として、低いアドレッシング電圧VCADD_Lが印加されるとき、セグメント電圧の影響は反対とすることが可能であり、高いセグメント電圧VSHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VSLは、変調器の状態への影響をもたらさない(すなわち、安定を保つ)。
【００３３】
いくつかの実装形態では、変調器の両端に同じ極性電位差を常に生成する保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用可能である。いくつかの他の実装形態では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用されうる。変調器両端の極性の交番(すなわち書き込み手順の極性の交番)は、単一極性の書き込み動作を繰り返した後に発生する可能性のある電荷蓄積を減少または阻止することができる。
【００３４】
図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示されるディスプレイデータのフレームを記述するために使用されうるコモン信号およびセグメント信号のためのタイミング図の一例を示す。信号が、たとえば図2の3×3配列に印加可能であり、それにより、図5Ｂに示されるライン時間60eのディスプレイ構成が最終的に得られる。図5Aの作動された変調器は暗状態にあり、すなわち、反射された光のかなりの部分は、たとえばビューアに暗色の外観を与えるように可視スペクトルの範囲外にある。図5Aに示されているフレームを書き込む前、画素はどのような状態であってもよいが、図5Bのタイミング図に示される書き込み手順は、各変調器が解放されており、第1のライン時間60aの前に非作動状態にあることを仮定している。
【００３５】
第1のライン時間60a中:解放電圧70がコモンライン1に印加され、コモンライン2に印加される電圧は、高い保持電圧72で始まり、解放電圧70に移行し、低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、(1,2)、および(1,3)は、第1のライン時間60aの持続時間の間は弛緩状態すなわち非作動状態のままであり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)、および(2,3)は弛緩状態に移行し、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)、および(3,3)は前の状態のままである。図4を参照すると、セグメントライン1、2、および3に沿って印加されるセグメント電圧は干渉変調器の状態に影響を及ぼさない。というのは、コモンライン1、2、または3のいずれも、ライン時間60a中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされないからである(すなわち、VCREL弛緩およびVCHOLD_L安定)。
【００３６】
第2のライン時間60b中、コモンライン1にかかる電圧は高い保持電圧72に移行し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、印加されるセグメント電圧に関係なく弛緩状態のままである。その理由は、アドレッシング電圧すなわち作動電圧がコモンライン1に印加されたからである。コモンライン2に沿った変調器は、解放電圧70の印加により弛緩状態のままであり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)、および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が解放電圧70に移行すると弛緩する。
【００３７】
第3のライン時間60c中、コモンライン1は、コモンライン1に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端の画素電圧は、変調器の正の安定性ウィンドウの最高値より高く(すなわち、電圧差は、あらかじめ定められたしきい値を超える)、変調器(1,1)および(1,2)が作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端の画素電圧は変調器(1,1)および(1,2)の画素電圧より低く、変調器の正の安定性ウィンドウの範囲内にあるままであり、したがって、変調器(1,3)は、弛緩のままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に低下し、コモンライン3に沿った電圧は解放電圧70に留まり、コモンライン2および3に沿った変調器を弛緩位置のままにしておく。
【００３８】
第4のライン時間60d中に、コモンライン1にかかる電圧は高い保持電圧72に復帰し、コモンライン1に沿った変調器を、それぞれのアドレス指定された状態のままにしておく。コモンライン2にかかる電圧は、低いアドレス電圧78に低下する。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端の画素電圧は変調器の負の安定性ウィンドウの下端より低く、変調器(2,2)を作動させる。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は弛緩位置のままである。コモンライン3にかかる電圧は高い保持電圧72に上昇し、コモンライン3に沿った変調器を弛緩状態のままにしておく。
【００３９】
最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1にかかる電圧は高い保持電圧72に留まり、コモンライン2にかかる電圧は低い保持電圧76に留まり、コモンライン1および2に沿った変調器をそれぞれのアドレス指定された状態のままにしておく。コモンライン3にかかる電圧は、高いアドレス電圧74に上昇し、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3に印加されるとき、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、高いセグメント電圧62がセグメントライン1に沿って印加されることによって、変調器(3,1)を弛緩位置のままにさせる。したがって、第5のライン時間60eの終了時に、3×3画素アレイは、図5Aに示される状態にあり、他のコモンラインに沿った変調器(図示せず)がアドレス指定されているときに発生しうるセグメント電圧の変動に関係なく、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態のままである。
【００４０】
図5Bのタイミング図では、所与の書き込み手順(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持電圧およびアドレス電圧または低い保持電圧およびアドレス電圧の使用を含むことができる。所与のコモンラインに対して書き込み手順が完了する(そして、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定される)と、画素電圧は、所与の安定性ウィンドウの範囲内のままであり、そのコモンラインに解放電圧が印加されるまで弛緩ウィンドウを通過しない。そのうえ、変調器をアドレス指定する前に書き込み手順の一部として各変調器が解放されるので、解放時間ではなく変調器の作動時間によって、必要なライン時間が決定されうる。具体的には、変調器の解放時間が作動時間より長い実装形態では、解放電圧は、図5Bに示されるように、単一のライン時間より長い間印加されうる。いくつかの他の実装形態では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧は、異なる色の変調器などの異なる変調器の作動電圧および解放電圧の変動を考慮するように変化することができる。
【００４１】
上述した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、広範に変化することができる。たとえば、図6A〜図6Eは、可動反射層14およびその支持構造を含む干渉変調器のさまざまな実装形態の断面図の例を示す。図6Aは、金属材料のストリップすなわち可動反射層14が基板20と直交して延びる支持体18に堆積される図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示す。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、略正方形または略長方形の形状をしており、連結部(tether)32において、隅部またはその近くで支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、略正方形または略長方形の形状をしており、変形可能層34から吊設され、変形可能層34は、可撓性金属を含むことができる。変形可能層34は、可動反射層14の周辺を囲んで基板20に直接的または間接的に接続することができる。これらの接続は、本明細書において支持支柱と呼ばれる。図6Cに示される実装形態は、可動反射層14の光学的機能の、変形可能層34によって実行されるその機械的機能からの分離に由来する追加の利点を有する。この分離により、反射層14に使用される構造設計および材料ならびに変形可能層34に使用される構造設計および材料は、互いに独立して最適化可能である。
【００４２】
図6Dは、可動反射層14が反射副層14aを含むIMODの別の例を示す。可動反射層14は、支持支柱18などの支持構造に載っている。支持支柱18は、たとえば可動反射層14が弛緩位置にあるときにギャップ19が可動反射層14と光学スタック16の間に形成されるように、下方の静止電極(すなわち、図示のIMOD内の光学スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として作用するように構成されうる導電層14cと、支持層14bとを含むこともできる。この例では、導電層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの片側に配置され、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の側に配置される。いくつかの実装形態では、反射副層14aは、導電性とすることができ、支持層14bと光学スタック16の間に配置可能である。支持層14bは、誘電材料たとえば酸窒化シリコン(SiON)または二酸化ケイ素(SiO2)の1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、支持層14bは、たとえばSiO2/SiON/SiO2の3層スタックなどの層のスタックとすることができる。反射副層14aおよび導電層14cのどちらかまたは両方は、たとえば、約0.5%銅(Cu)を有するアルミニウム(Al)合金または別の反射性金属材料を含むことができる。誘電体支持層14bの上下に導電層14a、14cを用いることにより、応力のバランスをとり、導電性の向上をもたらすことができる。いくつかの実装形態では、反射副層14aおよび導電層14cは、特定の応力プロファイルを可動反射層14内で達成するなどのさまざまな設計目的のために、異なる材料から形成されてよい。
【００４３】
図6Dに示されるように、いくつかの実装形態は、黒色マスク構造23も含むことができる。この黒色マスク構造23は、周辺光または迷光を吸収するために、光学的に不活性な領域(たとえば、画素の間または支柱18の下)に形成されうる。黒色マスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性な部分から反射されるかまたはディスプレイの不活性な部分を透過するのを阻止することによってディスプレイデバイスの光学的特性を向上させ、それによりコントラスト比を増加させることができる。さらに、黒色マスク構造23は、導電性とすることができ、電気ブッシング層(electrical bussing layer)として機能するように構成可能である。いくつかの実装形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を減少させるために黒色マスク構造23に接続されうる。黒色マスク構造23は、堆積技法およびパターニング技法を含むさまざまな方法を使用して形成されうる。黒色マスク構造23は、1つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実装形態では、黒色マスク構造23は、光吸収体の役割を果たすモリブデンクロム(MoCr)層と、層と、反射体およびブッシング層の役割を果たすアルミニウム合金とを含み、それぞれ約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲の厚さを有する。1つまたは複数の層は、たとえばMoCr層およびSiO2層の場合はテトラフルオロメタン(CF4)および/または酸素(02)ならびにアルミニウム合金層の場合は塩素(Cl2)および/または三塩化ホウ素(BC13)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含むさまざまな技法を使用してパターニングされうる。いくつかの実装形態では、黒色マスク23は、エタロン構造であっても、または干渉スタック構造であってもよい。このような干渉スタックの黒色マスク構造23では、導電性吸収体は、各行または各列の光学スタック16内の下方の静止電極の間で信号を伝送するかまたはバスで送るために使用されうる。いくつかの実装形態では、スペーサ層35は、概して吸収体層16aを黒色マスク23内の導電層から電気的に分離する役割を果たすことができる。
【００４４】
図6Eは、可動反射層14が自己支持性であるIMODの別の例を示す。図6Dとは対照的に、図6Eの実装形態は、支持支柱18を含まない。その代わりに、可動反射層14は、下にある光学スタック16と複数の場所で接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端にかかる電圧が作動を引き起こすのに不十分なときに可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るのに十分な支持を提供する。光学スタック16は、複数の異なる層を含むことができ、本明細書では明確にするために、光吸収体16aと誘電体16bとを含むように示されている。いくつかの実装形態では、光吸収体16aは、固定電極と部分反射層の両方の役割を果たすことができる。
【００４５】
図6Aから図6Eに示される実装形態などの実装形態では、IMODは、透明基板20の前側すなわち変調器が配置される側とは反対の側から画像が見られる直視型デバイスとして機能する。これらの実装形態では、反射層14がデバイスの背面部分(すなわち、たとえば図6Cに示される変形可能層34を含む、可動反射層14の後ろにあるディスプレイデバイスの任意の部分)を光学的に遮蔽するので、デバイスのそれらの部分は、ディスプレイデバイスの画像品質に影響を及ぼすことなく、または悪影響を及ぼすことなく構成および動作されうる。たとえば、いくつかの実装形態では、バス構造(図示されていない)は、電圧アドレス指定およびこのようなアドレス指定から生じる動きなどの変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する機能を提供する可動反射層14の後ろに含まれうる。さらに、図6Aから図6Eの実装形態は、たとえばパターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００４６】
図7は、干渉変調器の製造プロセス80を示す流れ図の一例を示し、図8Aから図8Eは、このような製造プロセス80の対応する段階断面概略図の例を示す。いくつかの実装形態では、製造プロセス80は、図7に示されていない他のブロックに加えて、たとえば図1および図6に示される概略的なタイプの干渉変調器を製造するために実施されうる。図1、図6、および図7を参照すると、プロセス80はブロック82で開始し、基板20の上に光学スタック16を形成する。図8Aは、基板20の上に形成されたこのような光学スタック16を示す。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板とすることができ、可撓性であってもよいし、比較的剛性で屈曲しなく(unbending)てもよく、光学スタック16の効率的な形成を容易にするために前の準備プロセスたとえば洗浄を受けていてもよい。上記で説明したように、光学スタック16は、導電性で、部分的に透明かつ部分的に反射性とすることができ、たとえば透明基板20上に所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって製作されうる。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実装形態では、より多くまたはより少ない副層が含まれうる。いくつかの実装形態では、副層16a、16bのうちの一方は、一体化した導体/吸収体の副層16aなどの光学的吸収性特性と導電性特性の両方を有するように構成されうる。さらに、副層16a、16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニング可能であり、ディスプレイデバイス内に行電極を形成することができる。このようなパターニングは、マスキングプロセスおよびエッチングプロセスまたは当技術分野で知られている別の適切なプロセスによって実行されうる。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または導電層)の上に堆積された副層16bなどの、副層16a、16bのうちの一方は、絶縁層であっても、または誘電体層であってもよい。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個別の平行ストリップにパターニングされうる。
【００４７】
プロセス80は、ブロック84に進み、犠牲層25が光学スタック16の上に形成される。犠牲層25は、後で、空洞19を形成するために除去され(たとえばブロック90で)、したがって犠牲層25は、図1に示される得られる干渉変調器12内に示されていない。図8Bは、光学スタック16の上に形成された犠牲層25を含む部分的に製作されたデバイスを示す。光学スタック16の上の犠牲層25の形成は、続く除去の後で、所望の設計寸法を有するギャップまたは空洞19(図1および8Eも参照されたい)を形成するように選択された厚さをした、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a-Si)などの二フッ化キセノン(XeF2)エッチング可能な材料の堆積を含むことができる。犠牲材料の堆積は、物理的気相成長(PVD、たとえばスパッタリング)、プラズマ化学気相成長(PECVD)、熱化学気相成長(熱CVD)、またはスピンコーティングなどの堆積技法を使用して実行可能である。
【００４８】
プロセス80は、ブロック86に進み、支持構造たとえば図1、図6、および図8Cに示される支柱18が形成される。支柱18の形成は、犠牲層25をパターニングして支持構造開口を形成するステップ、次にPVD、PECVD、熱CVD、またはスピンコーティングなどの堆積方法を使用して開口の内部に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料たとえば、酸化シリコン)を堆積させて支柱18を形成するステップを含むことができる。いくつかの実装形態では、犠牲層に形成された支持構造開口は、犠牲層25と光学スタック16の両方を貫通して、下にある基板20に至ることができ、したがって図6Aに示されるように、支柱18の下端は基板20と接触する。あるいは、図8Cに示されるように、犠牲層25に形成された開口は犠牲層25を貫通することはできるが、光学スタック16を貫通することはできない。たとえば、図8Eは、支持支柱18の下端が光学スタック16の上側表面と接触することを示す。支柱18または他の支持構造は、犠牲層25の上に支持構造材料の層を堆積させ、犠牲層25内の開口から離れて位置する支持構造材料の一部分をパターニングすることによって、形成されうる。支持構造は、図8Cに示されるように開口の内部に位置されうるが、少なくとも一部は、犠牲層25の一部分の上に延びることもできる。前述のように、犠牲層25および/または支持支柱18のパターニングは、パターニングプロセスおよびエッチングプロセスによって実行可能であるが、代替エッチング方法によっても実行可能である。
【００４９】
プロセス80は、ブロック88に進み、図1、図6、および図8Dに示されている可動反射層14などの可動反射層または膜の形成が行われる。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニングステップ、マスキングステップ、および/またはエッチングステップに加えて、1つまたは複数の堆積ステップたとえば反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金)の堆積を用いることによって形成されうる。可動反射層14は、電導性とすることができ、導電層と呼ばれうる。いくつかの実装形態では、可動反射層14は、図8Dに示される複数の副層14a、14b、14cを含むことができる。いくつかの実装形態では、副層14a、14cなどの副層のうちの1つまたは複数は、光学的特性のために選択された非常に反射性の高い副層を含むことができ、別の副層14bは、その機械的特性ために選択された機械的な副層を含むことができる。犠牲層25はまだ、ブロック88で形成された部分的に製作された干渉変調器内に存在するので、可動反射層14は、典型的には、この段階では可動ではない。犠牲層25を含む部分的に製作されたIMODは、本明細書において「開放されていない(unreleased)」IMODと呼ばれることもある。図1に関連して上述したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個別の平行ストリップにパターニングされうる。
【００５０】
プロセス80は、ブロック90に進み、空洞たとえば図1、図6、および図8Eに示される空洞19が形成される。空洞19は、犠牲材料25(ブロック84で堆積された)をエッチング液に浸すことによって形成されうる。たとえば、MoまたはアモルファスSiなどのエッチング可能な犠牲材料は、ケミカルドライエッチングによって、たとえば、固体XeF2由来の蒸気などのガスまたは蒸気状のエッチング液に犠牲層25を、所望量の材料を除去するのに有効なある期間浸すことによって、除去可能であり、典型的には、空洞19を取り囲む構造に対して選択的に除去される。他のエッチング方法たとえばウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用可能である。犠牲層25がブロック90で除去されるので、可動反射層14は、典型的には、この段階の後で可動である。犠牲材料25の除去後、得られる完全にまたは部分的に製作されたIMODは、本明細書において、「解放」IMODと呼ばれることがある。
【００５１】
図9は、1画素あたり64色のディスプレイの一実装形態を駆動するためのコモンドライバ904およびセグメントドライバ902の例を示すブロック図である。配列は、電気機械ディスプレイ素子102のセットを含むことができ、いくつかの実装形態では光干渉変調器を含みうる。各ディスプレイ素子は1つのセグメント電極および1つのコモン電極と電気通信するので、セグメント電極またはセグメントライン122a〜122d、124a〜124d、126a〜126dのセットおよびコモン電極またはコモンライン112a〜112d、114a〜114d、116a〜116dのセットは、ディスプレイ素子102をアドレス指定するために使用可能である。セグメントドライバ902は、セグメント電極のそれぞれの両端に電圧波形を印加するように構成され、コモンドライバ904は、列電極のそれぞれの両端に電圧波形を印加するように構成されている。いくつかの実装形態では、同じ電圧波形をセグメント電極のそれぞれの両端に同時に印加できるように、セグメント電極122aと124aなど、電極のうちのいくつかは、互いと電気通信することができる。セグメントドライバ出力は2つのセグメント電極に結合されるために、2つのセグメント電極に接続されたセグメントドライバ出力の状態が各行の2つの隣接するディスプレイ素子の状態を制御するので、このセグメントドライバ出力は、本明細書において「最上位ビット」(MSB)セグメント出力と呼ばれることがある。126aなどの個々のセグメント電極に結合されたセグメントドライバ出力は、各行の単一ディスプレイ素子の状態を制御するので、本明細書において「最下位ビット」(LSB)電極と呼ばれることがある。
【００５２】
さらに図9を参照すると、ディスプレイがカラーディスプレイまたはモノクログレースケールディスプレイを含む実装形態では、個々の電気機械素子102は、より大きな画素のサブピクセルを含むことができる。画素のそれぞれは、いくつかのサブピクセルを含むことができる。光干渉変調器のセットを有するカラーディスプレイを配列が含む実装形態では、所与のコモンラインに沿ったディスプレイ素子の実質的にすべてが、同じ色を表示するように構成されたディスプレイ素子を含むように、種々の色がコモンラインに沿って整列されうる。カラーディスプレイのこのような実装形態は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および青色サブピクセルの交互のラインを含む。たとえば、ライン112a〜112dが赤色光干渉変調器のラインに相当することがあり、ライン114a〜114dが緑色光干渉変調器のラインに相当することがあり、ライン116a〜116dが青色光干渉変調器のラインに相当することがある。一実装形態では、光干渉変調器102の各3×3配列が、画素130a〜130dなどの画素を形成する。セグメント電極のうちの2つが互いに短絡される図示の実装形態では、各画素内の3つの共通色サブピクセル(common color subpixel)の各セットは、作動される光干渉変調器がなし、1つ、2つ、または3つに対応する4つの異なる状態に置かれうるので、このような3×3画素は、64の異なる色(たとえば、6ビットの色深度)をレンダリングすることが可能である。この構成をモノクログレースケールモードで使用するとき、各色に対する3つの画素セットの状態は同一にされ、その場合、各画素は、4つの異なるグレーレベルの強度を呈することができる。これは一例に過ぎず、光干渉変調器のより大きなグループを使用して、異なる全体画素数すなわち解像度を持つ、より大きな色範囲を有する画素を形成できることが理解されるであろう。
【００５３】
上記で詳細に説明したように、1ラインのディスプレイデータを書き込むために、セグメントドライバ902は、それに接続されたセグメント電極またはバスに電圧を印加することができる。その後、コモンドライバ904は、たとえば、それぞれのセグメント出力に印加された電圧に応じてラインに沿って選択されたディスプレイ素子を作動させることにより、それに接続された選択されたコモンラインにパルス出力して、選択されたラインに沿ったディスプレイ素子にデータを表示させることができる。
【００５４】
選択されたラインにディスプレイデータが書き込まれた後、セグメントドライバ902は、それに接続されたバスに別のセットの電圧を印加することができ、コモンドライバ904は、それに接続された別のラインにパルス出力して、ディスプレイデータを他のラインに書き込むことができる。このプロセスを繰り返すことによって、ディスプレイデータは、ディスプレイ配列内の任意の数のラインに順次書き込まれうる。
【００５５】
このようなプロセスを使用してディスプレイ配列にディスプレイデータを書き込む時間(書き込み時間とも呼ばれる)は、概して、ディスプレイデータが書き込まれるラインの数に比例する。しかし、多くの用途では、書き込み時間を短縮すること、たとえばディスプレイのフレームレートを増加させること、または知覚可能な明滅を減少させることが有利となりうる。
【００５６】
ディスプレイ配列の書き込み時間を短縮するために、ディスプレイ配列は、並列に駆動できる2つの部分に分離可能である。図10は、64色ディスプレイの2つのセクションを同時に駆動するための2つのコモンドライバおよび2つのセグメントドライバの例を示すブロック図である。図10に示されるディスプレイ配列は、セクション1002および1004を含む。さらに、2つのセグメントドライバ902aおよび902bはそれぞれ、セクション1002および1004のそれぞれを駆動するために設けられうる。
【００５７】
図10のディスプレイ配列にディスプレイデータのラインを並列に書き込むために、セグメントドライバ902aおよび902bはそれぞれ、それに接続されたそれぞれのバスに電圧を印加することができる。たとえば、セグメントドライバ902aは、ライン112aに沿ったディスプレイ素子向けのセグメント出力122a〜d、124a〜d、および126a〜dのそれぞれにデータを出力することができ、同時にセグメントドライバ902bは、ライン112cに沿ったディスプレイ素子向けのセグメント出力128a〜d、130a〜d、および132a〜dのそれぞれにセグメントデータを出力することができる。その後、コモンドライバ904aがライン112aに書き込みパルスを印加することができ、同時にコモンドライバ904bがライン112cに書き込みパルスを印加することができ、このように、2つのラインに同時に書き込むことができる。これが配列部分の各ラインに対して繰り返され、典型的には、フレームの書き込み時間を実質的に半分に短縮する。
【００５８】
図11は、可動反射ミラー位置対光干渉変調器の配列のいくつかの部材に対する印加電圧を示すグラフの一例である。図11は図3に類似しているが、配列内の異なる変調器間でのヒステリシス曲線のばらつきを示す。各光干渉変調器は、一般にヒステリシスを示すが、ヒステリシスウィンドウの端(edge)は、配列のすべての変調器に対して同一の電圧であるとは限らない。したがって、作動電圧および解放電圧は、配列内の光干渉変調器によって異なる場合がある。さらに、作動電圧および解放電圧は、その寿命にわたるディスプレイの温度の変化、経年化、および使用パターンの変化と共に変化することがある。これによって、図4に関して上記で説明した駆動方式などの駆動方式で使用するべき電圧を決定することが困難になりうる。また、これは、最適な表示動作が使用中およびディスプレイ配列の寿命にわたってこれらの変化を追跡するように、駆動方式で使用される電圧を変化させるのに役立つことがある。
【００５９】
ここで図11を参照すると、中心電圧(center voltage)(図11ではVCENTと示される)より上の正の作動電圧およびこの中心電圧より下の負の作動電圧において、各光干渉変調器は、解放状態から作動状態に変化する。中心電圧は、正のヒステリシスウィンドウと負のヒステリシスウィンドウの中央点である。中心電圧は、さまざまな方法で、たとえば外端の中間点、内端の中間点、または2つのウィンドウの中央点の中間点に定義可能である。変調器の配列では、中心電圧は、異なる配列の変調器に対する平均的な中心電圧として定義されてもよいし、すべての変調器のヒステリシスウィンドウの極値の中間として定義されてもよい。たとえば、図11を参照すると、中心電圧は、高い作動電圧と低い作動電圧の中間として定義されうる。実際問題として、この値がどのように決定されるかは特に重要ではない。というのは、光干渉変調器の中心電圧は一般にゼロに近く、そうでないときですら、ヒステリシスウィンドウ間の中間を算出する種々の方法は、実質的に同じ値に到達する。中心電圧がゼロからオフセットすることがあるそれらの実装形態では、この逸脱は、電圧オフセットと呼ばれることがある。
【００６０】
上記で説明したように、これらの値は、光干渉変調器によって異なる。図11でそれぞれVA50+およびVA50-と指定される、配列に対するおおよそ中間の正の作動電圧および負の作動電圧を特徴付けることが可能である。電圧VA50+は、配列の変調器の約50%を作動させる正極性電圧と特徴付けることができる。電圧VA50-は、配列の変調器の約50%を作動させる負極性電圧と特徴付けることができる。この用語を使用すると、中心電圧VCENTは、(VA50+ + VA50-)/2と定義されうる。
【００６１】
同様に、中心電圧より上の正極性の解放電圧および中心電圧より下の負極性の解放電圧において、光干渉変調器は、作動状態から解放状態に変化する。正の作動電圧および負の作動電圧と同様に、図11でそれぞれVR50+およびVR50-と指定される、配列に対するおおよその中央または平均の正の解放電圧および負の解放電圧を特徴付けることが可能である。
【００６２】
配列のこれらの平均値または代表値は、配列の駆動方式電圧を導出するために使用可能である。いくつかの実装形態では、正の保持電圧(図5Bでは72で指定される)は、VA50+とVR50+の平均として導出されうる。負の保持電圧(図5Bでは76で指定される)は、VA50-とVR50-の平均として導出されうる。このため、正の保持電圧および負の保持電圧は、配列の一般的または平均的なヒステリシスウィンドウのほぼ中央にある。正のセグメント電圧および負のセグメント電圧(図5Bでは62および64で指定され、本明細書においてVS+およびVS-と呼ばれる)は、それぞれ(VA50+ - VR50+)および(VA50- - VR50-)と定義される2つのウィンドウ幅の平均を4で除算したものとして導出されうる。これによって、セグメント電圧の大きさは、配列の一般的または平均的なヒステリシスウィンドウの幅の約1/4となり、実際のセグメント電圧VS+およびVS-は、この大きさの正の極性および負の極性である。いくつかの実装形態では、コモンラインに印加される作動電圧(図5Bでは74で指定される)は、保持電圧にセグメント電圧の2倍を加算したものとして導出される。いくつかの実装形態では、経験的に決定される追加の値Vadjが、上記で説明した正の保持電圧の計算結果に加算され、負の保持電圧の計算結果から減算される。常に必要というわけではないが、このVadjは、画像データの書き込み中に必要なときにディスプレイの一部分の作動に失敗することを回避するのに役立つ場合がある。ディスプレイの一部分の作動に失敗することが、特に場合によってはユーザに見えることがある。この追加パラメータVadjは、本質的に、保持電圧をヒステリシス曲線の外側の作動端(outer actuation edge)にやや近づけ、これは、すべてのディスプレイ素子を確実に作動させるのに役立つ。ただし、Vadjが大きすぎる場合、過度の誤作動が発生することがある。いくつかの実装形態では、VA50+およびVA50-の値は、10〜15ボルトの範囲でありうる。VR50+およびVR50-の値は、3〜5ボルトの範囲でありうる。たとえば、測定値が、12VのVA50+、-12VのVA50-、4VのVR50+、および-4VのVR50-を示した場合、上記の計算によって、正の保持電圧および負の保持電圧はそれぞれ+8ボルトおよび-8ボルトに設定され(Vadjがゼロの場合)、セグメント電圧は+2Vおよび-2Vとなる。書き込みパルス出力中に作動される光干渉変調器は、8+3*2Vすなわち14Vの電圧をその両端に印加させ、この電圧は、中央値の作動電圧が12Vである場合、配列の実質的にすべてのディスプレイ素子を確実に作動させることができる。上記の電圧は実装形態によって異なりうることを、当業者は理解するであろう。
【００６３】
図9を参照して上記で説明したように、配列が、異なる色の異なるコモンラインを有するカラー配列であるとき、ディスプレイ素子の異なる色ラインに対して異なる保持電圧を使用することが有用な場合がある。異なる色の光干渉変調器は異なる機械的構造を有するので、異なる色の光干渉変調器のヒステリシス曲線特性に広いばらつきがある場合がある。しかし、配列の1色の変調器のグループ内では、より一貫したヒステリシス特性が示されることがある。単色ディスプレイでは、VA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の異なる値が、配列のディスプレイ素子の各色に対して測定されうる。3色ディスプレイでは、これは、12の異なる表示応答特性である。これらの実装形態では、各色に対する正の保持電圧および負の保持電圧は、その色に対して測定されたVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の4つの値を使用して、上記で説明したように個別に導出可能である。セグメント電圧がすべての行に沿って印加されるので、すべての色に対する単一のセグメント電圧が導出されうる。この電圧は、上記と類似して導出でき、両方の極性およびすべての色に対する平均的なヒステリシスウィンドウ幅を計算し、次に4で除算する。セグメント電圧を得るための代替の計算は、上記で説明したように1つまたは複数の色に対するセグメント電圧を個別に計算し、次に、これらのうちの1つ(たとえば、最も大きさの小さいもの、中間の大きさのもの、視覚的重要性を持つ特定の色から1つ、など)を配列全体に対するセグメント電圧として選択することを含むことができる。
【００６４】
上述のように、VA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の値は、製造公差により、異なる配列間で異なることがあり、また、温度と共に、経時的に、用途に応じてなど、単一の配列で変化することがある。その寿命にわたって十分に機能するディスプレイを製作するように、これらの電圧を最初に設定し、後で調節するために、試験および状態検知回路構成要素をディスプレイ装置に組み込むことが可能である。これは、図12および13に示されている。
【００６５】
図12は、ドライバ回路構成要素および状態検知回路構成要素に結合されたディスプレイ配列の概略ブロック図である。この装置では、セグメントドライバ回路640およびコモンドライバ回路630がディスプレイ配列610に結合される。ディスプレイ素子は、それぞれのコモンラインとそれぞれのセグメントラインの間に接続されたコンデンサとして示されている。光干渉変調器では、デバイスの静電容量は、2つの電極が互いに引き寄せられる作動状態では、2つの電極が分離されている解放状態に比べて約3〜10倍高いことがある。この静電容量差を検出して、1つまたは複数のディスプレイ素子の状態を判断することができる。
【００６６】
図12の実装形態では、検出は、積分器650により行われる。積分器の機能については、図13をさらに参照して説明する。図13は、図12の配列における試験電荷流を示す概略図である。ここで図12および図13を参照すると、図12のコモンドライバ回路630は、試験出力ドライバ631を1つまたは複数のコモンラインの一方の側に接続するスイッチ632a〜632eを含む。スイッチの別のセット642a〜642eは、1つまたは複数のコモンラインの他方の端部を積分器回路650に接続する。
【００６７】
1つの例示的な試験プロトコルとして、たとえば、各セグメントドライバ出力は、ある電圧VS+に設定可能である。最初に、積分器のスイッチ648および646を閉じる。ライン620を試験するために、たとえば、スイッチ632aおよびスイッチ642aを閉じ、試験電圧をコモンライン620に印加し、容量性ディスプレイ素子および絶縁コンデンサ(isolation capacitor)644を充電する。次に、スイッチ632a、648、および646を開き、セグメントドライバから出力される電圧を、量ΔVだけ変化させる。ディスプレイ素子によって形成されるコンデンサの電荷は、すべてのディスプレイ素子の総静電容量の約ΔV倍に等しい量だけ変化する。ディスプレイ素子からのこの電荷流は、積分コンデンサ(integration capacitor)652を有する積分器650によって出力される電圧に変換され、したがって、積分器の電圧出力はコモンライン620に沿ったディスプレイ素子の総静電容量の尺度である。
【００６８】
これは、試験対象のディスプレイ素子のラインのパラメータVA50+、VA50-、VR50+およびVR50-を決定するために使用可能である。これを実現するために、ライン内のディスプレイ素子のすべてを解放することが分かっている第1の試験電圧を印加する。これは、たとえば0ボルトとすることができる。この例では、ディスプレイ素子の両端の総電圧は、VS+、たとえば2Vであり、これは、すべてのディスプレイ素子の解放ウィンドウ(release window)内に含まれる。セグメント電圧がΔVだけ変調されるときのコンデンサの電圧出力を記録する。この積分器出力は、ラインのVminと呼ばれることがあり、ラインの最小ライン静電容量Cminに対応する。これを、ライン内のディスプレイ素子のすべてを作動させることが分かっているコモンライン試験電圧、たとえば20Vで繰り返す。この積分器出力は、ラインのVmaxと呼ばれることがあり、ラインの最大ライン静電容量Cmaxに対応する。
【００６９】
VA50+(正極性は、本明細書において、セグメントラインより高い電位にあるコモンラインと定義される)を決定するために、最初に、ラインのディスプレイ素子をコモンライン上の0Vなどの低電圧で解放する。次に、0Vから20Vの間の試験電圧を印加する。試験電圧とセグメント電圧の差がVA50+である場合、積分器の出力は(Vmax + Vmin)/2である。
【００７０】
VA50+の適切な値を事前に知らないことがあるので、いくつかの実装形態では、この値を、適切な試験電圧の二分探索により効率的に見つけることが可能である。たとえば、VA50+がちょうど12Vの場合、適切な試験電圧は14Vであり、これによって、上記の例で説明したようにセグメント電圧が2Vであるとき、ディスプレイ素子の両端に12Vが生じる。二分探索を実行するために、第1の試験電圧を、0Vの低電圧と20Vの高電圧の中央点、すなわち10Vとすることができる。10Vの試験電圧を印加し、セグメント電圧を変調するとき、積分器出力は(Vmax + Vmin)/2より小さく、これは、10Vは低すぎることを示す。二分探索では、それぞれ次の「推測」は、低すぎることが分かっている最後の値と高すぎることが分かっている最後の値の中間点である。したがって、次に試行する電圧は、10Vと20Vの中央点、すなわち15Vである。15Vの試験電圧を印加し、セグメント電圧を変調するとき、積分器出力は(Vmax + Vmin)/2より大きく、これは、15Vは高すぎることを示す。二分探索アルゴリズムを繰り返すと、次の試験電圧は12.5Vである。これが生じる積分器出力は低すぎるので、次の試験電圧は13.75Vである。このプロセスは、積分器出力および試験電圧が(Vmax + Vmin)/2および14Vという実際の値に好きなだけ近くなるまで、続行することができる。いくつかの実装形態では、8回の反復が、最後にされた印加された試験電圧マイナス印加されたセグメント電圧としてVA50+を決定するのにほとんど常に十分である。積分器出力が所望の(Vmax + Vmin)/2に十分に近い、たとえば、目標値(Vmax + Vmin)/2の約10%以内または約1%以内にある場合、探索は、8回の反復より前に終えることができる。VA50-を決定するために、負の試験電圧をコモンラインに印加してプロセスを繰り返す。VR50+およびVR50-は、類似の方法で決定されうるが、最初に、各試験の前にディスプレイ素子を解放するのではなく、作動させる。
【００７１】
配列の製造中に、このプロセスが配列の各ライン上で実行され、各ラインに対してパラメータVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-を決定することができる。モノクロ配列では、配列に対するVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の値は、各ラインに対して決定された値の平均とすることができ、上記で説明したように配列に対して駆動方式電圧を導出することができる。カラー配列では、値は色ごとにグループ化可能であり、配列に対する駆動方式電圧も上記で説明したように導出可能である。
【００７２】
このような配列の使用中に、上記で説明したプロセスを各ラインに対して繰り返し、配列の現在の状況、温度などに適した新しい駆動方式電圧を導出することが可能である。しかし、この手順は、かなりの量の時間がかかり、ユーザに見えるので、これが望ましくないことがある。速度を向上させ、ユーザに表示が見えることによる妨げを減少させるために、配列はサブセットに分割可能であり、配列の1つまたは複数のサブセットのみが試験および特徴付けされてよい。これらのサブセットは、これらのサブセットの測定から導出された駆動方式電圧が全配列に適するように、全配列を十分に代表することができる。これによって、測定を実行するのに必要な時間が短縮され、ユーザにあまり不便を感じさせずに配列の使用中にプロセスを実行することが可能となることができる。図12に戻って、たとえば、図12の単一のライン622は、ディスプレイの使用中の試験および特徴付けのための配列の代表的なサブセットとして選択できる。配列の使用中に定期的に、スイッチ632dおよび642dは、VA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-についてライン622を試験するために使用され、その結果は、更新された駆動方式電圧を導出するために使用される。いくつかの実装形態では、ライン622は、上記で説明したように製造中に作製されるあらゆるラインの測定に基づいて代表的なラインとして以前に決定された場合がある。一般に、このような代表的なラインは、配列のすべてのラインに対するVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の平均値に近いVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の1つ以上の値を有する。いくつかの実装形態では、数本のラインは、配列の代表的なサブセットとして使用され、スイッチ632a〜632eおよび642a〜642eを制御することによって同時にまたは順次試験可能である。
【００７３】
図14は、配列の使用中に駆動方式電圧を較正する方法を示す流れ図である。この方法は、駆動方式電圧が配列に対して選択されるブロック710で開始する。これらの電圧は、上記で説明した製造プロセスで選択された電圧であっても、またはディスプレイの寿命において後で使用される電流駆動方式電圧であってもよい。ブロック720では、配列は、画像を表示するために、選択された駆動方式電圧で駆動される。ブロック730では、配列の駆動応答特性が、配列のサブセットを使用して決定される。これは、上記で説明したVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-のうちの1つまたは複数とすることができる。ブロック740では、少なくとも1つの更新された駆動方式電圧が、決定された駆動応答特性に少なくとも部分的に基づいて決定される。ブロック750では、配列は、画像を表示するために、少なくとも1つの更新された駆動方式電圧で駆動される。この方法は、次に、ブロック730にループバックすることができ、駆動応答特性が再度測定される。
【００７４】
いくつかの実装形態では、ブロック730および740の異なるループにおいて、配列の別のサブセットが使用されうる。また、配列の異なる駆動応答特性が測定されうる。たとえば、1つのループにおいて、1つのライン(またはラインのグループ)に対してVA50+が決定可能であり、第2のループにおいて、異なるライン(またはラインのグループ)に対してVR50-が決定可能である。各ループでは、駆動方式電圧は、新しい情報で更新可能である。これにより、表示画像を更新してから次の更新までの各ループ内の測定プロセスが高速化可能であり、このプロセスがユーザに見えにくくなる。さらに、異なるサブセットが特定の駆動応答特性に関して配列全体をさらに示すことがあるので、駆動応答特性によって異なるサブセットが使用できるようになりうる。
【００７５】
図15は、状態検知機能および駆動方式電圧更新機能を有するディスプレイ配列の別の実装形態の概略図である。この実装形態には、更新プロセスを高速化し、見えにくくし、より正確にするさらなる特徴が含まれる。図15では、ディスプレイ配列は、2つの別個の配列、すなわち図10に関して上記で説明した配列に類似した上部配列810および下部配列812として示されている。この2つの配列のセグメントラインは、それぞれ2つのセグメントドライバ814および816によって駆動される。コモンラインは、コモンドライバ回路818によって駆動される。プロセッサ/コントローラ820は、ドライバ回路ならびに上記で説明したように機能する一連のスイッチ842および積分器850を制御する。プロセッサ/コントローラ820は、ルックアップテーブル824(プロセッサ/コントローラ820の集積回路の内部または外部にあるメモリにあってもよい)にアクセスできる。温度の変化は、駆動応答特性(したがって、適切な駆動方式電圧)の変化における重要な要因であるので、ルックアップテーブル824は、駆動応答特性または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を格納する。この情報は、最初に、製造中のディスプレイ配列の試験および/または駆動応答特性と温度の既知の関係から取得されうる。この実装形態は、ディスプレイ配列上またはその近くにある温度センサ822も含む。ルックアップテーブル824は、一連の温度または温度範囲に対する各色ディスプレイ素子のVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の値を含むことができる。いくつかの実装形態では、プロセッサ/コントローラ820は、温度センサ822から温度値を獲得し、ルックアップテーブル824からVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の適切な値(たとえば、3色RGBディスプレイの適切な値である12)を取り出し、上記の値からそれぞれの色およびセグメント電圧に対する保持電圧を算出し、計算された駆動方式電圧を、画像データをディスプレイに書き込むときに使用するようにコモンドライバ回路818ならびにセグメントドライバ814および816を制御する。温度が変化するにつれて、プロセッサ/コントローラ820は、使用中にディスプレイ配列の追加試験を行わなくても、ルックアップテーブル824内のデータに応じて異なる駆動方式電圧を選択することができる。
【００７６】
これは、所望の値のより近くに駆動方式電圧を維持するのに役立つことができるが、ルックアップテーブル824内のデータは、いくつかの不正確な値を含むことがあり、さらに温度の関数であるディスプレイ配列のVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の実際の値は、経時的に変化しうる。これを説明するために、図15のシステムは、配列の使用中に取得されたVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-の測定された値を使用してルックアップテーブル内のデータを定期的に更新するように構成されうる。これを行うための1つの方法が図16に示されている。
【００７７】
図16は、ディスプレイ配列において駆動方式電圧を較正する別の方法を示す流れ図である。この方法を使用するとき、ディスプレイ素子のコモンラインのセットは、ディスプレイ配列の代表として最初に選択される。任意の構成における任意の数のラインが可能であるが、概して、各色の1つまたは複数のラインが選択される。一例として、上部配列810内の1つの赤色ライン、1つの青色ライン、および1つの緑色ラインならびに下部配列812内の1つの赤色ライン、1つの青色ライン、および1つの緑色ラインが選択されうる。各ディスプレイ配列内の赤色ライン、緑色ライン、および青色ラインのうちの複数(たとえば2つ、3つなど)も選択されうる。一実装形態では、4つの赤色ライン、4つの緑色ライン、および4つの青色ラインが選択され、選択されたラインはそれぞれ、その色に対する4つのパラメータVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-のうちの1つに関する中央値を有する。これらの選択されたラインは、全ディスプレイ配列の特性であるラインのセットとして、ディスプレイ製造中に最初に指定されうる。さらに、ラインのそれぞれのCminおよびCmaxに対応するVminおよびVmaxは最初に決定でき、したがって、50%作動されたディスプレイ素子における積分器出力(Vmin+Vmax)/2が分かる。
【００７８】
ここで図16を参照すると、方法は、ブロック910で保守モードに入ることによって開始する。図16のこの保守モードは、ディスプレイの寿命にわたって定期的に実行されうる試験および更新を行うルーチンである。これは、本質的にユーザに見えなくすることができるので、保守モードルーチンは、数分ごとまたは数秒ごとなど、頻繁に実行されうる。いくつかの実装形態では、保守モードが実行される頻度は、温度の変化に依存することができ、温度が急激に変化する場合、保守モードルーチンはより頻繁に実行されうる。
【００７９】
ブロック912では、画像データのフレームがディスプレイ配列に書き込まれる。ブロック914では、代表的なラインのセットの1つが選択される。また、応答特性の1つが評価に選択される。たとえば、代表的な赤色ラインが選択され得、赤色に対するVR50+が測定に選択されうる。現在の温度でのこのパラメータ、この場合は赤色に対するVVR50+、に対するルックアップテーブル内の現在の値が取り出され、選択されたラインのディスプレイ素子の両端にかける試験電圧が選択される。この試験電圧が、(VRパラメータが測定中であるため、すべての素子を作動させた後、)選択されたラインに印加される。ブロック916において、上記で説明したようにセグメントが変調され、その印加電圧におけるラインの静電容量の尺度として、積分器出力が測定される。ルックアップテーブルから選択されたパラメータ、すなわち赤色に対するVR50+が正確である場合、積分器出力は、そのラインに対する既知の(Vmin+Vmax)/2である、またはこれに非常に近い。積分器出力が、現在の値が正確であるとみなすのに十分なほど既知の(Vmin+Vmax)/2に近い、たとえば、所望の(Vmin+Vmax)/2目標値の約10%以内、または約1%以内であるかどうかを決めるのに適切なしきい値が、定義されうる。判定ブロック920では、積分器出力が所望の範囲内であるかどうかが判断される。積分器出力が所望の範囲内である場合、方法は、次の保守モードルーチンで使用されるために次のラインおよび応答特性が選択されるブロック922に進むことができる。ブロック922から、方法は、ブロック924で保守モードを抜けることができる。
【００８０】
判定ブロック920において、積分器出力が(Vmin+Vmax)/2の既知の値よりあまりに上または下であると判断された場合、選択されたラインに次に印加されるべき試験電圧は、926において、積分器の測定値に応じて50〜100mVなどの特定の量だけ増加または減少されうる。次に、ブロック928では、画像データがディスプレイ配列に再度書き込まれる。次いで、ブロック914、916、918、および920がブロック930、932、934、および936において新しい試験電圧で本質的に繰り返され、積分器出力は、既知の(Vmin+Vmax)/2と再度比較される。積分器出力が相変わらず所望の範囲内にない場合、方法はブロック926にループバックし、試験電圧の調整がもう1回行われ、試験される。このループを何回か繰り返した後、(Vmin+Vmax)/2に近い積分器出力を生じる適切な試験電圧が取得され、方法はブロック938に進み、新しいVR50+が試験電圧から導出され、ルックアップテーブルが新しい値で更新される。
【００８１】
この場合、方法は、確認された第1の値が誤っていたと判断するので、方法は、応答特性のすべての確認に進み、判定ブロック940では、この段階ですべての色に対するすべてのパラメータVA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-が範囲内にあるわけではないと判断する。方法は、次にブロック942に進み、確認するべき新しいラインおよび新しい応答特性を選択し、たとえば、方法は、ここで緑色ラインを選択し、VA50+について現在のルックアップテーブル値の精度を試験することができる。方法は、次いでブロック928にループバックし、画像データの別のフレームを書き込み、説明した試験プロトコルを新しいラインおよび新しい応答特性に対して実行する。これが、すべての色に対するすべての応答特性が測定され、必要な場合は更新されるまで、繰り返される。3つの色および4つの応答特性VA50+、VA50-、VR50+、およびVR50-を有するディスプレイでは、試験のためのラインおよび応答特性の選択が、合計で12回反復される。
【００８２】
この方法は、いくつかの利点を有する。画像データのフレームが書き込まれるたびに、試験が1回のみ実行され、したがって試験は非常に高速であり、典型的には2ms未満であり、ユーザには見えない。ユーザがディスプレイを使用中で、ディスプレイがたとえば1秒あたり15フレームで更新されている場合、1つのラインに対する1つの応答特性の試験は、ディスプレイの使用または外観に影響を与えることなく、フレームが更新されるたびに実行可能である。さらに、ルックアップテーブルには少なくともほぼ正確な値が最初に設定され、新しい値で継続的に更新されているので、保守モードルーチンを実行するたびに必要な訂正は通常ごくわずかである。これによって、プロセスが高速化され、各試験により値を訂正するために二分探索を実行する必要はなくなる。
【００８３】
図16のプロセスは、さまざまな方法で修正可能である。たとえば、試験ごとにいくつかの画像が書き込み可能である。方法は、第1の値が正確であると確認された場合に保守モードルーチンを抜けるのではなく、ルーチンを実行するたびに、すべての色に対するすべての応答特性を確認することもできる。方法は、保守モードルーチンを何回か実行することによりルーチンの色および応答特性の半分または他の任意の割当て分(portion)を確認し、保守モードルーチンの残りの実行時に残りの割当て分を確認することもできる。別の変更形態として、ルックアップテーブルは、温度の関数として駆動方式電圧そのものを格納でき、システムは、これらの値を、ルックアップテーブルを更新するために試験情報に基づいて再計算することができる。
【００８４】
図17Aおよび図17Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー式電話機または携帯電話機とすることができる。しかし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはそのわずかな変形形態も、テレビ、電子書籍リーダー、および携帯型メディアプレーヤなどの種々のタイプのディスプレイデバイスを例示するものである。
【００８５】
ディスプレイデバイス40は、筐体41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカ45と、入力デバイス48と、マイクロホン46とを含む。筐体41は、射出成形および真空成形を含むさまざまな製造プロセスのいずれかから形成されうる。さらに、筐体41は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されないさまざまな材料のいずれかから作製されうる。筐体41は、異なる色をしたまたは異なるロゴ、画像、もしくは記号を含む他の着脱可能な一部分と交換されうる着脱可能な部分(図示せず)を含むことができる。
【００８６】
ディスプレイ30は、本明細書において説明する、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む、さまざまなディスプレイのいずれかであってよい。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、もしくはTFT LCDなどのフラットパネルディスプレイ、またはCRTもしくは他の管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成されうる。さらに、ディスプレイ30は、本明細書において説明するように、干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【００８７】
ディスプレイデバイス40の構成要素は、図16Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、筐体41を含み、その中に少なくとも部分的に納められた追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインタフェース27を含む。トランシーバ47は、プロセッサ21に接続され、プロセッサ21は、調整用ハードウェア(conditioning hardware)52に接続される。調整用ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタリングする)ように構成されうる。調整用ハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロホン46に接続される。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28および配列ドライバ22に結合され、配列ドライバ22は、ディスプレイ配列30に結合される。電源50は、特定のディスプレイデバイス40の設計によって必要とされるすべての構成要素に電力を供給することができる。
【００８８】
ネットワークインタフェース27は、アンテナ43とトランシーバ47とを含み、その結果、ディスプレイデバイス40は、ネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができる。ネットワークインタフェース27は、たとえばプロセッサ21のデータ処理要件を軽減するためにいくつかの処理能力も有することができる。アンテナ43は、信号を送信および受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ43は、IEEE 16.11(a)、(b)、もしくは(g)を含むIEEE 16.11規格またはIEEE 802.11a、b、g、もしくはnを含むIEEE 802.11規格に従ってRF信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ43は、ブルートゥース規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー式電話の場合、アンテナ43は、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM(登録商標))、GSM(登録商標)/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM(登録商標) Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、High Speed Packet Access(HSPA)、High Speed Downlink Packet Access(HSDPA)、High Speed Uplink Packet Access(HSUPA)、Evolved High Speed Packet Access(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または3G技術もしくは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号を、これらがプロセッサ21によって受信され、さらに操作可能であるように前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号を、これらがアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信可能であるように処理することができる。
【００８９】
いくつかの実装形態では、トランシーバ47は、受信機と交換されうる。さらに、ネットワークインタフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを保存または生成できる画像ソースと交換されうる。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインタフェース27または画像ソースから圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを処理して未加工の画像データを、または未加工の画像データに容易に処理されるフォーマットを生成する。プロセッサ21は、この処理されたデータをドライバコントローラ29に、または保存するためにフレームバッファ28に送ることができる。未加工のデータとは、典型的には、画像内の各場所における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、このような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００９０】
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためにマイクロコントローラ、CPU、または論理演算装置を含むことができる。調整用ハードウェア52は、信号をスピーカ45に送信するための、および信号をマイクロホン46から受信するための、増幅器とフィルタとを含んでもよい。調整用ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素品であっても、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【００９１】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された未加工の画像データを、プロセッサ21から直接またはフレームバッファ28から取得でき、配列ドライバ22への高速送信のために未加工の画像データを適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、ディスプレイ配列30全体にわたって走査に適した時間順序を有するように、未加工の画像データをラスターのようなフォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができる。次に、ドライバコントローラ29は、フォーマットした情報を配列ドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、独立した集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21を関連付けられることが多いが、このようなコントローラは多数の方法で実施されうる。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ21に埋め込まれても、またはハードウェア内で配列ドライバ22と完全に一体化されてもよい。
【００９２】
配列ドライバ22は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ29から受信でき、ディスプレイの画素のxy行列から来る、数百、場合によっては数千(またはそれ以上)のリード線に毎秒多数回印加される並列な1組の波形にビデオデータを再フォーマットすることができる。
【００９３】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29、配列ドライバ22、およびディスプレイ配列30は、本明細書において説明するディスプレイのタイプのいずれかに適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえばIMODコントローラ)とすることができる。さらに、配列ドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえばIMODディスプレイドライバ)とすることができる。さらに、ディスプレイ配列30は、従来のディスプレイ配列または双安定ディスプレイ配列(たとえば、IMODの配列を含むディスプレイ)とすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、配列ドライバ22と一体化されうる。このような実装形態は、セルラー式電話、腕時計、および他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【００９４】
いくつかの実装形態では、入力デバイス48は、たとえばユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御できるように構成されうる。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話機のキーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー(rocker)、タッチセンシティブスクリーン、または感圧膜もしくは感熱膜を含むことができる。マイクロホン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成されうる。いくつかの実装形態では、マイクロホン46を介した音声コマンドは、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために使用されうる。
【００９５】
電源50は、当技術分野でよく知られているさまざまなエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池とすることができる。電源50はまた、再生可能なエネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池を含むことができる。電源50はまた、壁コンセント電力を受信するように構成されうる。
【００９６】
いくつかの実装形態では、制御プログラマビリティ(control programmability)は、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に設置可能なドライバコントローラ29内に備わっている。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティは配列ドライバ22内に備わっている。上述した最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および/またはソフトウェア構成要素において、ならびに種々の構成で実施されうる。
【００９７】
本明細書で開示される実装形態に関連して説明した種々の例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこの両者の組み合わせとして実施可能である。ハードウェアおよびソフトウェアの互換性について、機能に関して概略的に説明し、上述の種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップとして示してきた。このような機能がハードウェアで実施されるかソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課せられた設計の制約によって決まる。
【００９８】
本明細書で開示される態様に関連して説明した種々の例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書において説明する機能を実行するように設計された、シングルチップまたはマルチチップの汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラム可能な論理デバイス、ディスクリートゲートもしくはトランジスタロジック、個別のハードウェア構成要素、またはこれらの任意の組み合わせによって実施または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいし、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、DSPコアと連動する1つまたは複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、または他の任意のこのような構成としても実施されうる。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行されうる。
【００９９】
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書に開示されている構造およびそれらの構造的な等価物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実施されうる。本明細書において説明する主題の実装形態はまた、データ処理装置によって処理されるための、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上で符号化された1つまたは複数のコンピュータプログラムすなわちコンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして実施されうる。
【０１００】
これらの機能は、ソフトウェアで実施する場合、コンピュータ可読記録媒体上に1つまたは複数の命令またはコードとして記憶されてもよいし、送信されてもよい。本明細書で開示される方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読記録媒体上に存在可能なプロセッサで実行可能なソフトウェアモジュールで実施されうる。コンピュータ可読記録媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能とすることができる任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく、例として、このようなコンピュータ可読記録媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体を含むことができる。さらに、任意の接続は、コンピュータ可読記録媒体と呼ぶことが適切な場合がある。本明細書で使用されるとき、ディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(compact disc)(CD)、レーザディスク(laser disc)、光ディスク(optical disc)、デジタル多用途ディスク(digital versatile disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(floppy disk)、およびブルーレイディスク(blu-ray disc)を含み、ここでディスク(disk)は通常、磁気的にデータを再生するが、ディスク(disc)はレーザを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせも、コンピュータ可読記録媒体の範囲内に含められるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、機械可読記録媒体およびコンピュータ可読記録媒体上でコードおよび命令の1つまたは任意の組み合わせまたはセットとして存在することができ、コンピュータプログラム製品に組み込まれてもよい。
【０１０１】
本開示において説明する実装形態の種々の変更は、当業者には容易に明らかになり得、本明細書において定義される一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用されうる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書において示される実装形態に限定されることを意図したものではなく、特許請求の範囲には、本明細書で開示される本開示、原理、および新規な特徴と一致する最も広い範囲が認められるべきである。「例示的(exemplary)」という語は、本明細書ではもっぱら「例(example)、具体例(instance)、または例証(illustration)として使用する」という意味で用いられている。本明細書で「例示的」なものとして説明する実装形態は、必ずしも他の実装形態より好ましい、または有利であると解釈すべきものであるとは限らない。さらに、「上の(upper)」および「下の(lower)」という用語が、図を説明しやすくするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の向きに対応する相対的位置を示し、実施されるIMODの適切な向きを反映しなくてもよいことは、当業者には容易に理解されるであろう。
【０１０２】
別個の実装形態に関して本明細書において説明する特定の特徴はまた、単一の実装形態で組み合わせて実施されうる。逆に、単一の実装形態に関して説明する種々の特徴はまた、複数の実装形態でまたは任意の適切な副組み合わせ(subcombination)で別々に実施されうる。さらに、特徴が特定の組み合わせで作用すると上述され、さらに当初はそのようなものとして請求されうるが、請求した組み合わせからの1つまたは複数の特徴は場合によってはその組み合わせから除きうること、請求した組み合わせは副組み合わせまたは副組み合わせの変形を対象としうる。
【０１０３】
同様に、動作が図面では特定の順序で示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、このような動作が、示された特定の順序でもしくは順次に実行されること、または示された動作のすべてが実行されることを必要とすると理解されるべきではない。さらに、図面は、さらに1つの例示的なプロセスを流れ図の形で概略的に示すことができる。しかし、示されない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれてもよい。たとえば、示された動作のいずれかの前、その後、またはその間に、1つまたは複数の追加の動作が実行可能である。特定の状況では、マルチタスク方式および並列処理が有利な場合がある。さらに、上述の実装形態における種々のシステム構成要素の分離は、すべての実装形態でこのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、説明したプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品に合わせて統合されるかまたは複数のソフトウェア製品にパッケージ化されることが可能なことを理解されたい。さらに、他の実装形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。場合によっては、特許請求の範囲に記載された作用は、異なる順序で実行でき、依然として所望の結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
12  画素、干渉変調器
13  矢印、光
14  可動反射層
14a  反射副層、導電層
14b  誘電体支持層、副層
14c  導電層
15  光
16  光学スタック
16a  吸収体層、光吸収体、副層
16b  副層、誘電体
18  支持支柱、支持体
19  空洞、ギャップ
20  透明基板
21  システムプロセッサ
22  配列ドライバ
23  黒色マスク構造
24  行ドライバ回路
25  犠牲層、犠牲材料
26  列ドライバ回路
27  ネットワークインタフェース
28  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイ、ディスプレイ配列、パネル
32  連結部
34  変形可能層
35  スペーサ層
40  ディスプレイデバイス
41  筐体
43  アンテナ
45  スピーカ
46  マイクロホン
47  トランシーバ
48  入力デバイス
50  電源
52  調整用ハードウェア
60a  第1のライン時間
60b  第2のライン時間
60c  第3のライン時間
60d  第4のライン時間
60e  第5のライン時間
62  セグメント電圧
64  セグメント電圧
70  解放電圧
72  保持電圧
74  アドレス電圧
76  保持電圧
78  アドレス電圧
80  製造プロセス
82  ブロック
84  ブロック
86  ブロック
88  ブロック
90  ブロック
102  電気機械ディスプレイ素子、光干渉変調器
112a〜112d  コモンライン
114a〜114d  コモンライン
116a〜116d  コモンライン
122a〜122d  セグメント電極、セグメントライン、セグメント出力
124a〜124d  セグメント電極、セグメントライン、セグメント出力
126a〜126d  セグメント電極、セグメントライン、セグメント出力
128a〜128d  セグメント出力
130a〜130d  画素、セグメント出力
132a〜132d  セグメント出力
610  ディスプレイ配列
620  コモンライン
622  ライン
630  コモンドライバ回路
631  試験出力ドライバ
632a〜632e  スイッチ
640  セグメントドライバ回路
642a〜642e  スイッチ
644  絶縁コンデンサ
646  スイッチ
648  スイッチ
650  積分器回路
652  積分コンデンサ
710  ブロック
720  ブロック
730  ブロック
740  ブロック
750  ブロック
810  上部配列
812  下部配列
814  セグメントドライバ
816  セグメントドライバ
818  コモンドライバ回路
820  プロセッサ/コントローラ
822  温度センサ
824  ルックアップテーブル
842  スイッチ
850  積分器
902  セグメントドライバ
902a  セグメントドライバ
902b  セグメントドライバ
904  コモンドライバ
904a  コモンドライバ
904b  コモンドライバ
910  ブロック
912  ブロック
914  ブロック
916  ブロック
920  判定ブロック
922  ブロック
924  ブロック
926  ブロック
928  ブロック
930  ブロック
932  ブロック
934  ブロック
936  ブロック
938  ブロック
940  判定ブロック
942  ブロック
1002  セクション
1004  セクション
【図１】
2013541040.tif 000003
【図２】
2013541040.tif 000004
【図３】
2013541040.tif 000005
【図４】
2013541040.tif 000006
【図５Ａ】
2013541040.tif 000007
【図５Ｂ】
2013541040.tif 000008
【図６Ａ】
2013541040.tif 000009
【図６Ｂ】
2013541040.tif 000010
【図６Ｃ】
2013541040.tif 000011
【図６Ｄ】
2013541040.tif 000012
【図６Ｅ】
2013541040.tif 000013
【図７】
2013541040.tif 000014
【図８Ａ】
2013541040.tif 000015
【図８Ｂ】
2013541040.tif 000016
【図８Ｃ】
2013541040.tif 000017
【図８Ｄ】
2013541040.tif 000018
【図８Ｅ】
2013541040.tif 000019
【図９】
2013541040.tif 000020
【図１０】
2013541040.tif 000021
【図１１】
2013541040.tif 000022
【図１２】
2013541040.tif 000023
【図１３】
2013541040.tif 000024
【図１４】
2013541040.tif 000025
【図１５】
2013541040.tif 000026
【図１６】
2013541040.tif 000027
【図１７Ａ】
2013541040.tif 000028
【図１７Ｂ】
2013541040.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月23日(2013.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械ディスプレイ素子の配列を較正する方法であって、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して電気機械ディスプレイ素子の前記配列を駆動するステップと、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第1のサブセットの第1の静電容量を同時に試験して前記配列の作動電圧を示す代表的な作動電圧を決定することによって、第1の電圧を決定するステップと、
決定された前記第1の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して電気機械ディスプレイ素子の前記配列を駆動するステップと、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第2のサブセットの第2の静電容量を同時に試験して前記配列の解放電圧を示す代表的な解放電圧を決定することによって、第2の電圧を決定するステップと、
決定された前記第2の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して電気機械ディスプレイ素子の前記配列を駆動するステップと
を含む方法。
【請求項２】
駆動方式電圧の前記選択されたセットが保持電圧とセグメント電圧とを含み、前記配列を駆動するステップが、前記配列内の少なくとも1つの素子に前記保持電圧と前記セグメント電圧の両方を同時に印加するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記決定された第1の電圧が、前記配列の前記第1のサブセット内の前記電気機械ディスプレイ素子の約50パーセントが作動される電圧(VA50)である、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記決定された第2の電圧が、前記配列の前記第1のサブセット内の前記電気機械ディスプレイ素子の約50パーセントが解放される電圧(VR50)である、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記配列の1つまたは複数の代表的なコモンラインを決定するステップをさらに含み、前記配列の前記第1のサブセットまたは前記第2のサブセットが、前記1つまたは複数の代表的なコモンラインを含む、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記配列の第1の電圧を決定する前記ステップ、前記配列の第2の電圧を決定する前記ステップ、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定する前記ステップ、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定する前記ステップ、ならびに前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動する前記ステップが、前記ディスプレイの寿命にわたって定期的に実行される、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
(a)前記配列のライン内のすべての電気機械ディスプレイ素子を解放状態にするステップと、
(b)第1の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの作動状態を決定するステップと、
(c)前記ラインの前記作動状態に少なくとも部分的に基づいて、駆動方式電圧を駆動するために前記第1の試験電圧を使用するかどうかを判断するステップと、
(d)前記第1の試験電圧を使用しない場合、前記第1の試験電圧を第1の量だけ更新するステップと、
(e)前記更新された第1の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの前記作動状態を決定するステップと、
(f)前記ラインの前記作動状態に少なくとも部分的に基づいて、駆動方式電圧を抽出するために前記更新された第1の試験電圧を使用するかどうかを判断するステップと、
(g)前記更新された第1の試験電圧を使用しない場合、前記第1の試験電圧を第2の量だけ再度更新するステップと、
(h)ステップ(f)で前記更新された第1の試験電圧が駆動方式電圧を抽出するために使用されるまで、ステップ(e)、ステップ(f)、およびステップ(g)を繰り返すステップと
をさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
(i)前記更新された第1の試験電圧がステップ(f)で駆動方式電圧を抽出するために使用された後、前記配列のライン内のすべての電気機械ディスプレイ素子を作動状態にし、第2の試験電圧を選択するステップと、
(j)前記第2の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの作動状態を決定するステップと、
(k)前記作動状態に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の試験電圧を使用するかどうかを判断するステップと、
(l)前記第2の試験電圧を使用しない場合、前記第2の試験電圧を第3の量だけ更新するステップと、
(m)前記更新された第2の試験電圧を使用して前記配列の前記ラインの前記作動状態を決定するステップと、
(n)前記作動状態に少なくとも部分的に基づいて、前記更新された第2の試験電圧を使用するかどうかを判断するステップと、
(o)前記更新された第2の試験電圧を使用しない場合、前記第2の試験電圧を第4の量だけ再度更新するステップと、
(p)ステップ(n)で前記更新された第2の試験電圧が使用されるまで、ステップ(m)、ステップ(n)、およびステップ(o)を繰り返すステップと
を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
ステップ(b)およびステップ(e)の前に画像データが前記配列に書き込まれる、ならびに
ステップ(b)、ステップ(e)、ステップ(j)、およびステップ(m)の前に画像データが前記配列に書き込まれる
のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
第3〜第12の試験電圧についてステップ(i)〜ステップ(p)を繰り返すステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
平均作動電圧、平均解放電圧、および/または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を含むルックアップテーブルを更新するステップを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記第1の電圧と前記第2の電圧が同じである、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
駆動方式電圧を較正するための装置であって、
電気機械ディスプレイ素子の配列と、
素子状態検知回路構成要素と、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して前記配列を駆動し、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第1のサブセットの第1の静電容量を同時に試験して前記配列の作動電圧を示す代表的な作動電圧を決定することによって、第1の電圧を決定し、
決定された前記第1の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定し、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動し、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第2のサブセットの第2の静電容量を同時に試験して前記配列の解放電圧を示す代表的な解放電圧を決定することによって、第2の電圧を決定し、
決定された前記第2の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定し、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動する
ように構成された、ドライバおよびプロセッサ回路構成要素と
を備える装置。
【請求項１４】
温度センサを含む、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
平均作動電圧、平均解放電圧、および/または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を含むルックアップテーブルを含む、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
電気機械ディスプレイ素子の前記配列によって形成されるディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項15に記載の装置。
【請求項１７】
前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送信するように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送信するように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項19に記載の装置。
【請求項２１】
ディスプレイを較正するための装置であって、
電気機械ディスプレイ素子の配列と、
電気機械ディスプレイ素子の状態を検知するための手段と、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第1のサブセットの第1の静電容量を同時に試験して前記配列の作動電圧を示す代表的な作動電圧を決定することによって、第1の電圧を決定するための手段と、
決定された前記第1の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するための手段と、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第2のサブセットの第2の静電容量を同時に試験して前記配列の解放電圧を示す代表的な解放電圧を決定することによって、第2の電圧を決定するための手段と、
決定された前記第2の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するための手段と、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するための手段と
を備える装置。
【請求項２２】
温度を測定するための手段を含む、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
平均作動電圧、平均解放電圧、および/または駆動方式電圧を温度と関係付ける情報を格納し取り出すための手段を含む、請求項22に記載の装置。
【請求項２４】
電気機械ディスプレイ素子の配列を較正する方法をドライバ回路に実行させる命令を格納した非一時的な有形のコンピュータ可読記録媒体であって、前記方法が、
駆動方式電圧の選択されたセットを使用して前記配列を駆動するステップと、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第1のサブセットの第1の静電容量を同時に試験して前記配列の作動電圧を示す代表的な作動電圧を決定することによって、第1の電圧を決定するステップと、
決定された前記第1の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第1の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するステップと、
複数の電気機械ディスプレイ素子を有する前記配列の第2のサブセットの第2の静電容量を同時に試験して前記配列の解放電圧を示す代表的な解放電圧を決定することによって、第2の電圧を決定するステップと、
決定された前記第2の電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記配列に対する第2の更新された駆動方式電圧を決定するステップと、
前記第1の更新された駆動方式電圧および前記第2の更新された駆動方式電圧を使用して前記配列を駆動するステップと
を含む、コンピュータ可読記録媒体。
【国際調査報告】
2013541040.tif 000030
2013541040.tif 000031