(57)【要約】【課題】ディスプレイ内の電力消費量を測定すること及びモデル化すること。【解決手段】ディスプレイ内の電力消費量を決定するための方法及びシステムが、開示される。ある複数のケースでは、電力は、ディスプレイ内の各ピクセルのキャパシタンスを決定することにより決定されることができ、そこにおいて、キャパシタンスは、明状態及び暗状態のピクセルに対して、そして異なる色のピクセルに対して異なることがある。方法及びシステムは、しかも特定の画像を表示するディスプレイによって消費される電力をモデル化するために提供される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイによる電力消費量を見積る方法、該方法は下記を具備する：
該ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルのキャパシタンスを測定すること；及び
該測定されたキャパシタンスに基づいて該１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を決定すること。
【請求項２】
請求項１の方法、ここにおいて、１つのピクセルのキャパシタンスが測定される。
【請求項３】
請求項１の方法、ここにおいて、行又は列のキャパシタンスが測定される。
【請求項４】
請求項１の方法、ここにおいて、ディスプレイ内の全てのピクセルのキャパシタンスが測定される。
【請求項５】
請求項１の方法、ここにおいて、前記測定することは、該１又はそれより多くのピクセル全体に電圧パルスを印加すること、及び結果の電流を測定することを備える。
【請求項６】
請求項５の方法、ここにおいて、緩和時間は、前記電流を測定することから決定される。
【請求項７】
請求項１の方法、ここにおいて、該ピクセルがオンであるか又はオフであるかどうかに依存して、該ピクセルは、異なるキャパシタンス状態を有し、そして高キャパシタンス状態にあるピクセルのキャパシタンスは、低キャパシタンス状態にあるピクセルのキャパシタンスとは別に測定される。
【請求項８】
請求項７の方法、ここにおいて、該ディスプレイは、光干渉変調器を含む。
【請求項９】
請求項１の方法、ここにおいて、異なる色のサブピクセルのキャパシタンスは、互いに別々に測定される。
【請求項１０】
ディスプレイによる電力消費量を見積る方法、該方法は下記を具備する：
オンである該ディスプレイ内のピクセルにより消費される電力を決定すること；及び
オフである該ディスプレイ内のピクセルにより消費される電力を別に決定すること。
【請求項１１】
請求項１０の方法、ここにおいて、１つのオン・ピクセル及び１つのオフ・ピクセルにより消費される電力が、決定される。
【請求項１２】
請求項１０の方法、ここにおいて、行又は列のオン・ピクセル及び行又は列のオフ・ピクセルにより消費される電力が、決定される。
【請求項１３】
請求項１０の方法、ここにおいて、全てのピクセルがオンである時に該ディスプレイにより消費される電力及び全てのピクセルがオフである時に該ディスプレイにより消費される電力が、決定される。
【請求項１４】
請求項１０の方法、ここにおいて、電力を決定することは、下記を備える：
１又はそれより多くのピクセルに電圧ステップを印加すること；及び
結果の電流を測定すること。
【請求項１５】
請求項１０の方法、ここにおいて、前記決定する工程は、下記を含む：
キャパシタによりピクセルをモデル化すること；及び
該キャパシタにより消費される電力を決定すること。
【請求項１６】
請求項１０の方法、ここにおいて、異なる色のサブピクセルにより消費される電力は、互いに別々に決定される。
【請求項１７】
請求項１０の方法、ここにおいて、該ディスプレイは、光干渉変調器を含む。
【請求項１８】
複数の光干渉変調器を具備するディスプレイによる電力消費量を見積る方法、該方法は下記を具備する：
１又はそれより多くの該光干渉変調器がアクチュエートされた状態であるかアクチュエートされていない状態であるかを決定すること；
該１又はそれより多くの光干渉変調器に電圧刺激を印加すること；及び
該電圧刺激の結果としての該１又はそれより多くの光干渉変調器への電流又は光干渉変調器からの電流を測定すること。
【請求項１９】
請求項１８の方法、ここにおいて、前記決定することは、該１又はそれより多くの光干渉変調器をアクチュエートされた状態又はアクチュエートされていない状態に設定するために既知である該１又はそれより多くの光干渉変調器に電圧又は一連の電圧を印加することを含む。
【請求項２０】
請求項１８の方法、ここにおいて、前記決定することは、該１又はそれより多くの光干渉変調器が明状態であるか又は暗状態であるかどうかを視覚的に観察することを含む。
【請求項２１】
請求項１８の方法、ここにおいて、前記決定することは、光検出器又は分光器を用いて該１又はそれより多くの光干渉変調器で反射される光を検出することを含む。
【請求項２２】
請求項１８の方法、ここにおいて、前記決定することは、該１又はそれより多くの光干渉変調器の色を決定することを含む。
【請求項２３】
請求項１８の方法、ここにおいて、該１又はそれより多くの光干渉変調器は、光干渉変調器の行又は列である。
【請求項２４】
請求項１８の方法、ここにおいて、該１又はそれより多くの光干渉変調器は、該ディスプレイ内の全ての光干渉変調器を含む。
【請求項２５】
請求項１８の方法、該方法は、電圧パルスがキャパシタに印加された場合に測定される電流と実質的に同じ電流を生成するキャパシタのキャパシタンス値を決定することをさらに具備する。
【請求項２６】
ディスプレイ内の１又はそれより多くの光干渉変調器による電力消費量が請求項１８の方法によって見積られる光干渉変調器ディスプレイ。
【請求項２７】
光干渉変調器ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を測定するためのシステム、該システムは下記を具備する：
該１又はそれより多くのピクセルがアクチュエートされているか又はアクチュエートされていないかどうかを決定するために使用されるピクセル状態検出器；
該１又はそれより多くのピクセルに電圧刺激を印加するために使用される電圧ドライバ；
該１又はそれより多くのピクセルを通る電流を測定するために使用される電流センス回路；及び
該電圧刺激の結果として該ピクセルにより消費される電力を決定するために使用される電力算出モジュール。
【請求項２８】
請求項２７のシステム、該システムは下記をさらに具備する：
前記ピクセルと電気的に通信しているプロセッサ、ここにおいて、前記プロセッサは画像データを処理するために構成される；及び
前記プロセッサと電気的に通信しているメモリ・デバイス。
【請求項２９】
請求項２８のシステム、該システムは、前記電圧ドライバに画像データの少なくとも一部を送るために構成されたコントローラ、をさらに具備する。
【請求項３０】
請求項２８のシステム、該システムは、前記プロセッサに画像データを送るために構成された画像ソース・モジュール、をさらに具備する。
【請求項３１】
請求項３０のシステム、ここにおいて、前記画像ソース・モジュールは、受信機、トランシーバ、及び送信機のうちの少なくとも１つを備える。
【請求項３２】
請求項２８のシステム、該システムは、入力データを受け取るため、そして前記プロセッサに前記入力データを伝達するために構成された入力デバイス、をさらに具備する。
【請求項３３】
光干渉変調器ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を測定するためのシステム、該システムは下記を具備する：
該１又はそれより多くのピクセルがアクチュエートされているか又はアクチュエートされていないかどうかを決定するための第１の手段；
該１又はそれより多くのピクセルに電圧刺激を印加するための第２の手段；
該１又はそれより多くのピクセルを通る電流を測定するための第３の手段；及び
該電圧刺激の結果として該ピクセルにより消費される電力を決定するための第４の手段。
【請求項３４】
請求項３３のシステム、ここにおいて、該第１の手段は、ピクセル状態検出器を備える。
【請求項３５】
請求項３４のシステム、ここにおいて、該ピクセル状態検出器は、光検出器又は分光器である。
【請求項３６】
請求項３３又は３４のシステム、ここにおいて、該第２の手段は、電圧ドライバを備える。
【請求項３７】
請求項３３、３４又は３６のシステム、ここにおいて、該第３の手段は、電流センス回路を備える。
【請求項３８】
請求項３３、３３、３５又は３６のシステム、ここにおいて、該第４の手段は、電力算出モジュールを備える。
【請求項３９】
画像を表示するディスプレイにより消費される電力をモデル化するコンピュータで実施される方法、該方法は下記を具備する：
入力として該画像を与えること；及び
キャパシタを用いて各ピクセルをモデル化することによって該画像が表示されている間に該ディスプレイにより消費される電力を決定すること、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【請求項４０】
請求項３９の方法、ここにおいて、電力を決定することは、該画像の各列により消費される電力を決定することを含む。
【請求項４１】
請求項３９の方法、ここにおいて、オンであるピクセルは、オフであるピクセルとは異なるキャパシタンスを有する、及び該電力を決定することは、該画像の各列にどれだけの数のピクセルが高キャパシタンス状態であるかを決定することを含む。
【請求項４２】
請求項３９の方法、ここにおいて、該電力を決定することは、該画像が１つのフレームについて表示されているあいだに該ディスプレイにより消費される電力を決定することを含む。
【請求項４３】
請求項４２の方法、ここにおいて、該電力を決定することは、全体の画像よりは少ない画像が更新されるフレーム・リフレッシュの間に該ディスプレイにより消費される電力を決定することを含む。
【請求項４４】
請求項３９の方法、ここにおいて、該電力を決定することは、列に印加される電圧の各変化の間に該画像の各列により消費される電力を決定することを含む。
【請求項４５】
請求項３９の方法、ここにおいて、異なる色のサブピクセルは、異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【請求項４６】
請求項３９の方法、ここにおいて、該ディスプレイは、光干渉変調器を含む。
【請求項４７】
ディスプレイ内の電力消費量が請求項３９の方法にしたがってモデル化されているディスプレイ。
【請求項４８】
画像を表示するディスプレイにより消費される電力をモデル化するためのシステム、該システムは下記を具備する：
プロセッサ；及び
該プロセッサに接続され、そしてキャパシタを用いてディスプレイ内のピクセルをモデル化することによって該ディスプレイにより消費される電力をモデル化するための命令を備えるコンピュータ読み取り可能な媒体、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【請求項４９】
請求項４８のシステム、ここにおいて、該コンピュータ読み取り可能な媒体は、入力画像を読み取るための、そして該ディスプレイが該画像を表示する時に該ディスプレイにより消費される電力を決定するための命令を同様に含む。
【請求項５０】
請求項４９のシステム、該システムは、該決定された電力を出力するために使用されるユーザ・インターフェース、をさらに具備する。
【請求項５１】
請求項４９のシステム、該システムは、電力がその画像に対して決定されようとしている該画像の範囲に関するユーザからの入力を受け取るために使用されるユーザ・インターフェース、をさらに具備する。
【請求項５２】
請求項４８のシステム、該システムは、該ディスプレイ内の行の数、該ディスプレイ内の列の数、オンであるピクセルの該キャパシタンス、オフであるピクセルの該キャパシタンス、該ディスプレイに印加される電圧又は一連の電圧、及び該ディスプレイのリフレッシュ・レートからなるグループから選択される１又はそれより多くのディスプレイ・パラメータに関するユーザからの入力を受け取るために使用されるユーザ・インターフェースをさらに具備する。
【請求項５３】
請求項４８のシステム、該システムは、該ディスプレイをさらに具備する、ここにおいて該ディスプレイは、該プロセッサと電気的に通信している。
【請求項５４】
請求項５３のシステム、該システムは、前記プロセッサと電気的に通信しているメモリ・デバイスをさらに具備する。
【請求項５５】
請求項５４のシステム、該システムは、前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るために構成されたドライバ回路をさらに具備する。
【請求項５６】
請求項５５のシステム、該システムは、前記ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るために構成されたコントローラをさらに具備する。
【請求項５７】
請求項５４に記載されたディスプレイ・システム、該ディスプレイ・システムは、前記プロセッサに画像データを送るために構成された画像ソース・モジュールをさらに具備する。
【請求項５８】
請求項５７に記載されたディスプレイ・システム、ここにおいて、前記画像ソース・モジュールは、受信機、トランシーバ、及び送信機のうちの少なくとも１つを備える。
【請求項５９】
請求項５４に記載されたディスプレイ・システム、該ディスプレイ・システムは、入力データを受け取るため、そして前記プロセッサに前記入力データを伝達するために構成された入力デバイスをさらに具備する。
【請求項６０】
ディスプレイによる電力消費量を見積るためのシステム、該システムは下記を具備する：
該ディスプレイ内の少なくとも１つのピクセルのキャパシタンスを測定するための手段；及び
前記キャパシタンスを使用して画像が表示された時に該ディスプレイにより消費される電力を予測するための手段。
【請求項６１】
請求項６０のシステム、ここにおいて、前記測定する手段は、該少なくとも１つのピクセルに電圧刺激を印加するために使用される電圧源、及び前記刺激の印加の結果としての電流を測定するために使用される電流測定回路を含む。
【請求項６２】
請求項６０又は６１のシステム、ここにおいて、前記予測する手段は、プロセッサ及び前記プロセッサに接続されたコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。
【請求項６３】
請求項６２のシステム、ここにおいて、該コンピュータ読み取り可能な媒体は、キャパシタにより消費される電力をモデル化するための命令を備える。
【請求項６４】
ディスプレイを製造する方法、該方法は下記を具備する：
基板上に複数の光干渉変調器を形成すること；
前記光干渉変調器への電気的配線を形成すること；及び
電流センス回路に前記電気的配線の１又はそれより多くを接続すること。
【請求項６５】
請求項６４の方法によって製造されたディスプレイ。
【請求項６６】
請求項６５のディスプレイ、該ディスプレイは、ドライバ・コントローラをさらに具備する、ここにおいて、該ドライバ・コントローラは、該電流センス回路を備える。
【請求項６７】
ディスプレイにより消費される電力を測定するためのシステム、該システムは下記を具備する：
一連の画像が該ディスプレイによって表示されるように、該ディスプレイ内のピクセルを駆動するために使用される画像ドライバ；
前記一連の画像内の各画像が表示される時間の長さを制御するために使用されるタイマ；
各画像の表示の間に該ディスプレイに印加される電圧を測定するために使用される電圧センス回路；
各画像の表示の間に該ディスプレイへ流れる電流又は該ディスプレイから流れる電流を測定するために使用される電流センス回路；及び
各画像が表示される間に該ディスプレイにより消費される電力を決定するために使用される電力算出モジュール。
【請求項６８】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該タイマは、前記一連の画像の各画像が表示される時間の長さを変えるために使用される。
【請求項６９】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該電圧センス回路及び該電流センス回路は、該画像ドライバの内部に組み込まれる。
【請求項７０】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該電圧センス回路及び該電流センス回路は、該ディスプレイの各列又は行に別々に印加される電圧及び電流を測定するために使用される。
【請求項７１】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該電力算出モジュールは、該ディスプレイにより消費される瞬間的な電力を決定するために使用される。
【請求項７２】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該電力算出モジュールは、該ディスプレイにより表示される各画像の各フレームの間に消費される電力を決定するために使用される。
【請求項７３】
請求項６７のシステム、ここにおいて、該電力算出モジュールは、各画像の表示の間に該ディスプレイにより消費された平均電力を決定するために使用される。
【請求項７４】
ディスプレイにより消費される電力を測定するための方法、該方法は下記を具備する：
該ディスプレイ上に一連の画像を表示すること；及び
該一連の画像の表示の間に該ディスプレイにより消費される電力を決定すること。
【請求項７５】
請求項７４の方法、ここにおいて、瞬間的な電力が決定される。
【請求項７６】
請求項７４の方法、ここにおいて、該ディスプレイ上に表示される各フレームにより消費される電力が、決定される。
【請求項７７】
請求項７４の方法、ここにおいて、各画像の表示により消費される平均電力が、決定される。
【請求項７８】
請求項７４の方法、ここにおいて、該電力を決定することは、該ディスプレイに印加される電流を測定すること、そして該電流から電力を算出することを備える。
【請求項７９】
請求項７４の方法にしたがって該ディスプレイ内の電力消費量を測定することによって特定の目的のために使用可能であると認識されるディスプレイ。
【請求項８０】
実行された時に下記の方法を実行する命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体、該方法は下記を具備する：
画像を読み出すこと；及び
キャパシタを用いてディスプレイ内の各ピクセルをモデル化することによって該画像が該ディスプレイ上に表示されている間に該ディスプレイにより消費される電力を決定すること、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【請求項８１】
ディスプレイにより消費される電力を測定するためのシステム、該システムは下記を具備する：
一連の画像が該ディスプレイによって表示されるように、該ディスプレイ内のピクセルを駆動するための第１の手段；
前記一連の画像内の各画像が表示される時間の長さを制御するための第２の手段；
各画像の表示の間に該ディスプレイに印加される電圧を測定するための第３の手段；
各画像の表示の間に該ディスプレイへ流れる電流又は該ディスプレイから流れる電流を測定するための第４の手段；及び
各画像が表示されている間に該ディスプレイにより消費される該電力を決定するための第５の手段。
【請求項８２】
請求項８１のシステム、ここにおいて、該第１の手段は、画像ドライバを備える。
【請求項８３】
請求項８１又は８２のシステム、ここにおいて、該第２の手段は、タイマを備える。
【請求項８４】
請求項８１、８２又は８３のシステム、ここにおいて、該第３の手段は、電圧センス回路を備える。
【請求項８５】
請求項８１、８２、８３又は８４のシステム、ここにおいて、該第４の手段は、電流センス回路を備える。
【請求項８６】
請求項８１、８２、８３、８４又は８５のシステム、ここにおいて、該第５の手段は、電力算出モジュールを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、微小電気機械システム（microelectromechanical systems）（ＭＥＭＳ）に係る。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、そしてあるいは、電子デバイス及び電子機械デバイスを形成するために基板及び／又は堆積された材料層の一部分をエッチングして取り除く、若しくは複数の層を付加するその他のマイクロマシニング・プロセスを使用して創り出されることができる。ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、光干渉変調器と呼ばれる。本明細書中で使用されるように、用語、光干渉変調器又は干渉光変調器は、光学的な干渉の原理を使用して光を選択的に吸収する及び／又は反射するデバイスを呼ぶ。ある実施形態では、光干渉変調器は、１対の導電性プレートを備え、その一方又は両方が、全体として又は一部分が透明である及び／又は反射でき、そして適切な電子信号の印加により相対的な動きが可能である。特定の実施形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された静止層を備え、他方のプレートは、エアー・ギャップにより静止層から分離された金属膜を備えることができる。本明細書中でさらに詳細に説明されるように、他方の位置と相対的に一方のプレートの位置は、光干渉変調器上に入射する光の光学的干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは、広範囲のアプリケーションを有し、そしてこれらのタイプのデバイスの特性を利用すること及び／又は変形することは、この技術において有益であり、その結果、それらの特徴は、既存の製品を改善する際に活用されることができ、そして未だ開発されていない新たな製品を創り出す際に活用されることができる。
【特許文献１】米国特許出願番号第１１／０９７，８２７号明細書
【発明の開示】
【０００３】
［発明のサマリー］
本発明のシステム、方法、及びデバイスは、それぞれ複数の態様を有し、そのうちの１つのものが、その好ましい特性に単独で寄与するのではない。本発明の範囲を制限することなく、自身のより卓越した特徴が、ここに簡潔に説明される。本明細書を熟考した後で、特に“特定の実施形態の詳細な説明”と題された項を読んだ後で、本発明の特徴が、その他のディスプレイ・デバイスに対する利点をどのようにして提供するかを、理解するであろう。
【０００４】
本明細書中に開示された１つの実施形態は、ディスプレイによる電力消費量を見積る方法を含み、該ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルのキャパシタンスを測定すること、及び該測定されたキャパシタンスに基づいて該１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を決定することを含む。
【０００５】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイによる電力消費量を見積る方法を含み、オンである該ディスプレイ内のピクセルにより消費される電力を決定すること、及びオフである該ディスプレイ内のピクセルにより消費される電力を別に決定することを含む。
【０００６】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、複数の光干渉変調器を具備するディスプレイによる電力消費量を見積るための方法を含み、該方法は、１又はそれより多くの該光干渉変調器がアクチュエートされた状態であるかアクチュエートされていない状態であるかを決定すること、該１又はそれより多くの光干渉変調器に電圧刺激を印加すること、及び該電圧刺激からの結果としての該１又はそれより多くの光干渉変調器への電流又は光干渉変調器からの電流を測定することを含む。
【０００７】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、光干渉変調器ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を測定するためのシステムを含み、該システムは、該１又はそれより多くのピクセルがアクチュエートされているか又はアクチュエートされていなかどうかを決定するために使用されるピクセル状態検出器、該１又はそれより多くのピクセルに電圧刺激を印加するために使用される電圧ドライバ、該１又はそれより多くのピクセルを通る電流を測定するために使用される電流センス回路、及び該電圧刺激の結果として該ピクセルにより消費される電力を決定するために使用される電力算出モジュールを含む。
【０００８】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、光干渉変調器ディスプレイ内の１又はそれより多くのピクセルにより消費される電力を測定するためのシステムを含み、該システムは、該１又はそれより多くのピクセルがアクチュエートされているか又はアクチュエートされていないかどうかを決定するための第１の手段、該１又はそれより多くのピクセルに電圧刺激を印加するための第２の手段、該１又はそれより多くのピクセルを通る電流を測定するための第３の手段、及び該電圧刺激の結果として該ピクセルにより消費される電力を決定するための第４の手段を含む。
【０００９】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、画像を表示するディスプレイにより消費される電力をモデル化するコンピュータで実施される方法を含み、該方法は、入力として該画像を与えること、及びキャパシタを用いて各ピクセルをモデル化することによって該画像が表示されている間に該ディスプレイにより消費される電力を決定することを含み、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【００１０】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、画像を表示するディスプレイにより消費される電力をモデル化するためのシステムを含み、該システムは、プロセッサ、及び該プロセッサに接続され、そしてキャパシタを用いて該ディスプレイ内のピクセルをモデル化することによって該ディスプレイにより消費される電力をモデル化するための命令を具備するコンピュータ読み取り可能な媒体を含み、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【００１１】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイによる電力消費量を見積るためのシステムを含み、該システムは下記を具備する：
該ディスプレイ内の少なくとも１つのピクセルのキャパシタンスを測定するための手段、及び画像が表示された時に該キャパシタンスを使用して該ディスプレイにより消費される電力を予測するための手段を含む。
【００１２】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイを製造する方法を含み、該方法は、基板上に複数の光干渉変調器を形成すること、前記光干渉変調器への電気的配線を形成すること、及び電流センス回路に前記電気的配線の１又はそれより多くを接続することを含む。
【００１３】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイにより消費される電力を測定するためのシステムを含み、該システムは、一連の画像が該ディスプレイによって表示されるように、該ディスプレイ内のピクセルを駆動するために使用される画像ドライバ、該一連の画像内の各画像が表示される時間の長さを制御するために使用されるタイマ、各画像の表示の間に該ディスプレイに印加される電圧を測定するために使用される電圧センス回路、各画像の表示の間に該ディスプレイへ流れる電流又は該ディスプレイから流れる電流を測定するために使用される電流センス回路、及び各画像が表示される間に該ディスプレイにより消費される電力を決定するために使用される電力算出モジュールを含む。
【００１４】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイにより消費される電力を測定するための方法を含み、該方法は、該ディスプレイ上に一連の画像を表示すること、及び該一連の画像の表示の間に該ディスプレイにより消費される電力を決定することを含む。
【００１５】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、実行された時に画像を読み出すこと、及びキャパシタを用いてそのディスプレイ内の各ピクセルをモデル化することによって該画像が該ディスプレイ上に表示されている間に該ディスプレイにより消費される電力を決定することを含む方法を実行する命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む、ここにおいて、オフであるピクセルは、オンであるピクセルとは異なるキャパシタンスを割り当てられる。
【００１６】
本明細書中に開示された別の１つの実施形態は、ディスプレイにより消費される電力を測定するためのシステムを含み、該システムは、一連の画像が該ディスプレイによって表示されるように、該ディスプレイ内のピクセルを駆動するための第１の手段、該一連の画像内の各画像が表示される時間の長さを制御するための第２の手段、各画像の表示の間に該ディスプレイに印加される電圧を測定するための第３の手段、各画像の表示の間に該ディスプレイへ流れる電流又は該ディスプレイから流れる電流を測定するための第４の手段、及び各画像が表示されている間に該ディスプレイにより消費される電力を決定するための第５の手段を含む。
【００１７】
［特定の実施形態の詳細な説明］
下記の詳細な説明は、本発明のある種の具体的な実施形態に向けられる。しかしながら、本発明は、多数の異なる方法で具体化されることができる。この明細書では、参照符合が、図面に与えられ、全体を通して同様の部分が類似の数字を用いて表される。下記の説明から明らかになるように、複数の実施形態は、動画（例えば、ビデオ）であるか固定画面（例えば、静止画）であるかに拘わらず、及びテキストであるか画像であるかに拘わらず、画像を表示するために構成された任意のデバイス中に与えられることができる。より詳しくは、複数の実施形態が種々の電子デバイス中に与えられる又は種々の電子デバイスに関連付けられることができることが、予想される。電子デバイスは、例えば、携帯電話機、無線デバイス、個人データ補助装置（ＰＤＡ：personal data assistants）、ハンド−ヘルド又は携帯型コンピュータ、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・コンソール、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、コンピュータ・モニタ、自動車ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイ、等）、コクピット制御装置及び／又はディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ（例えば、乗り物の後方監視カメラのディスプレイ）、電子写真、電子広告板又はサイン、プロジェクタ、建築上の構造物、包装、及び芸術的な構造（例えば、宝飾品１個の画像のディスプレイ）であるが、これらに限定されない。本明細書中に説明されたものと類似の構造のＭＥＭＳデバイスも、同様に、電子スイッチング・デバイスのような、非−ディスプレイ・アプリケーションで使用されこともできる。
【００１８】
移動デバイスにおけるディスプレイの使用がさらに広く行きわたってくると、そしてそのようなデバイスがより多くの機能を有するにつれて、低消費電力であるディスプレイを有することが望まれる。その上、各種の画像の表示の間にそのようなディスプレイによって消費される電力を見積ることが望ましく、その結果、移動デバイスの電力必要量は、正確に理解されることができそして適応されることができる。したがって、複数の方法が、所与のディスプレイによって消費される電力を決定するために提供され、オン状態又はオフ状態のピクセル及び異なる色のピクセルによって消費される電力を含む。あるシステムは、電力を正確に測定するために提供される。その上、複数の方法及びシステムは、ディスプレイ上に表示される所与の画像によって消費される電力をモデル化するために提供される。
【００１９】
光干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備える１つの光干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に図示される。これらのデバイスにおいて、ピクセルは、明状態又は暗状態のいずれかである。明（“オン”又は“開（open）”）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザに反射する。暗（“オフ”又は“閉（close）”）状態にある場合は、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザにほとんど反射しない。実施形態に応じて、“オン”状態及び“オフ”状態の光反射率特性が、逆にされることがある。ＭＥＭＳピクセルは、選択された色で主に反射するように構成されることができ、白黒に加えてカラー表示を可能にする。
【００２０】
図１は、視覚ディスプレイの一連のピクセル中の２つの隣接するピクセルを図示する等測図であり、ここでは、各ピクセルは、ＭＥＭＳ光干渉変調器を備える。ある複数の実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備える。各光干渉変調器は、互いに可変でありそして制御可能な距離に位置する１対の反射層を含み、少なくとも１つの可変の大きさを有する共鳴光学的キャビティを形成する。１つの実施形態において、反射層のうちの１つは、２つの位置の間を移動することができる。第１の位置では、本明細書中ではリラックスした位置（relaxed position）と呼ぶ、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的大きな距離のところに置かれる。第２の位置では、本明細書中ではアクチュエートされた位置（actuated position）と呼ぶ、可動反射層は、部分反射層のより近くに隣接して置かれる。２つの層で反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、積極的に（constructively）又は否定的に（destructively）干渉して、各ピクセルに対して全体が反射状態又は非反射状態のいずれかを作る。
【００２１】
図１のピクセルアレイの図示された部分は、２つの隣接する光干渉変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは、部分反射層を含む光学積層構造１６ａから所定の距離のリラックスした位置に図示される。右の光干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは、光学積層構造１６ｂに隣接するアクチュエートされた位置に図示される。
【００２２】
光学積層構造１６ａ，１６ｂ（一括して光学積層構造１６と呼ぶ）は、本明細書中で参照されるように、一般的に複数のヒューズ層を備え、それは、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ：indium tin oxide）のような電極層、クロムのような部分反射層、及び透明誘電体を含むことができる。光学積層構造１６は、それゆえ、電気的に導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射性であり、そして、例えば、透明基板２０上に１つ又はそれより多くの上記の層を堆積することにより製作されることができる。ある複数の実施形態では、複数の層は、平行なストライプにパターニングされ、以下にさらに説明されるようにディスプレイ・デバイス中の行電極を形成することができる。可動反射層１４ａ，１４ｂは、支柱１８の頂上に及び複数の支柱１８間に堆積された介在する犠牲材料上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）１層又は複数の層の堆積された金属層の一連の平行なストライプとして形成されることができる。犠牲材料がエッチされて除去されるときに、可動反射層１４ａ，１４ｂは、決められたギャップ１９だけ光学積層構造１６ａ，１６ｂから分離される。アルミニウムのような非常に電導性があり反射する材料が、可動反射層１４として使用されることができ、そしてこれらのストライプは、ディスプレイ・デバイスにおいて列電極を形成できる。
【００２３】
印加電圧がないと、キャビティ１９は、可動反射層１４ａと光学積層構造１６ａとの間に維持され、可動反射層１４ａは、図１のピクセル１２ａに図示されたように機械的にリラックスした状態にある。しかしながら、電位差が選択された行及び列に印加されると、対応するピクセルにおいて行電極及び列電極の交差点のところに形成されたキャパシタは、充電され、静電力が電極を互いに引きつける。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４は、変形され、光学積層構造に対して押し付けられる。光学積層構造１６内部の（この図に図示されていない）誘電体層は、図１に右のピクセル１２ｂにより図示されたように、短絡することを防止し、層１４と１６との間の分離距離を制御する。この動きは、印加される電位差の極性に拘わらず同じである。このようにして、反射ピクセル状態に対して非反射ピクセル状態を制御できる行／列アクチュエーションは、従来のＬＣＤ及びその他のディスプレイ技術において使用される多くの方法に類似している。
【００２４】
図２から図５Ｂは、ディスプレイ・アプリケーションにおいて光干渉変調器のアレイを使用するための１つの具体例のプロセス及びシステムを説明する。
【００２５】
図２は、本発明の態様を組み込むことができる電子デバイスの１実施形態を説明するシステム・ブロック図である。具体例の実施形態において、電子デバイスは、プロセッサ２１を含み、それは、いずれかの汎用のシングル・チップ・マイクロプロセッサ又はマルチ・チップ・マイクロプロセッサ、例えば、ＡＲＭ，ペンティアム（登録商標）、ペンティアムＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＶ（登録商標）、ペンティアム（登録商標）プロ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、パワーＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）、若しくはディジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、又はプログラム可能なゲート・アレイのようないずれかの特殊用途マイクロプロセッサ、であり得る。本技術において普通であるように、プロセッサ２１は、１又はそれより多くのソフトウェア・モジュールを実行するように構成されることができる。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、又はいずれかの別のソフトウェア・アプリケーションを含む、１又はそれより多くのソフトウェア・アプリケーションを実行するように構成されることができる。
【００２６】
１実施形態では、プロセッサ２１は、しかも、アレイ・ドライバ２２と通信するように構成される。１実施形態では、アレイ・ドライバ２２は、行ドライバ回路２４及び列ドライバ回路２６を含み、それはパネル又はディスプレイ・アレイ（ディスプレイ）３０に信号を供給する。図１に図示されたアレイの断面は、図２に線１−１により示される。ＭＥＭＳ光干渉変調器に関して、行／列アクチュエーション・プロトコルは、図３に説明された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。これは、例えば、可動層をリラックスした状態からアクチュエートされた状態へ変形させるために１０ボルトの電位差を必要とすることがある。しかしながら、電圧がその値から減少される場合に、１０ボルトより下に電圧が降下して戻るとしても、可動層はその状態を維持する。図３の具体例の実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより下に降下するまで完全にはリラックスされない。そのようにして、図３に説明された例では、約３Ｖから７Ｖの電圧の範囲があり、そこでは、その範囲内でデバイスがリラックスした状態又はアクチュエートされた状態のいずれかで安定である、印加電圧のウィンドウが存在する。これは、本明細書中では“ヒステリシス・ウィンドウ”又は“安定ウィンドウ”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・アレイに関して、行／列アクチュエーション・プロトコルは、行ストロービング（strobing）の間に、アクチュエートされようとしているストローブされた行中のピクセルは、約１０ボルトの電圧差を受け、そしてリラックスされようとしているピクセルは、ゼロ・ボルトに近い電圧差を受ける。ストローブの後で、ピクセルは、約５ボルトの定常状態電圧差受け、その結果、ピクセルは、行ストローブがピクセルをどんな状態に置いたとしてもそこに留まる。書き込まれた後で、各ピクセルは、この例では３−７ボルトの“安定ウィンドウ”の範囲内の電位差を受ける。この特徴は、アクチュエートされた既存の状態又はリラックスした既存の状態のいずれかの状態に同じ印加電圧条件の下で、図１に説明されたピクセル設計を安定にさせる。アクチュエートされた状態であるか又はリラックスした状態であるかどうかに拘わらず、光干渉変調器の各ピクセルが、基本的に固定反射層と移動反射層とにより形成されたキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力消費なしにヒステリシス・ウィンドウの範囲内の電圧で保持されることができる。印加された電位が一定であるならば、基本的に電流は、ピクセルに流れ込まない。
【００２７】
代表的なアプリケーションでは、ディスプレイ・フレームは、第１行中のアクチュエートされたピクセルの所望のセットにしたがって列電極のセットを明示すること（asserting）によって創り出されることができる。行パルスは、それから行１の電極に印加されて、明示された列ラインに対応するピクセルをアクチュエートする。列電極の明示されたセットは、その後、第２行中のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに対応するように変更される。パルスは、それから、行２の電極に印加されて、明示された列電極にしたがって行２中の適切なピクセルをアクチュエートする。行１ピクセルは、行２パルスに影響されず、そして行１ピクセルが行１パルスの間に設定された状態に留まる。これは、連続した方式で一連の行全体に対して繰り返され、フレームを生成する。一般に、フレームは、１秒当たり所望のフレーム数でこのプロセスを連続的に繰り返すことにより、リフレッシュされる及び／又は新たなディスプレイ・データで更新される。ディスプレイ・フレームを生成するためにピクセルアレイの行電極及び列電極を駆動するための広範なプロトコルは、同様に周知であり、そして本発明とともに使用されることができる。
【００２８】
図４、図５Ａ及び図５Ｂは、図２の３×３アレイ上でディスプレイ・フレームを創り出すための１つの可能性のあるアクチュエーション・プロトコルを説明する。図４は、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに対して使用されることができる、列電圧レベル及び行電圧レベルの可能性のあるセットを図示する。図４の実施形態では、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、そして適切な行を＋ΔＶに設定することを含む。これは、それぞれ−５Ｖ及び＋５Ｖに対応することがある。ピクセルをリラックスさせることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、そして適切な行を同じ＋ΔＶに設定することにより、ピクセルを横切るゼロ・ボルトの電位差を生成することにより実現される。行電圧がゼロ・ボルトに保持されるこれらの行では、列が＋Ｖｂｉａｓであるか又は−Ｖｂｉａｓであるかどうかに拘らず、ピクセルが元々あった状態がどうであろうとも、ピクセルは、その状態で安定である。同様に図４に図示されているように、上に記載されたものとは反対の極性の電圧が使用され得ることが評価される、例えば、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、そして適切な行を−ΔＶに設定することを含むことができる。この実施形態では、ピクセルをリリースさせることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、そして適切な行を同じ−ΔＶに設定し、ピクセルを横切るゼロ・ボルトの電位差を生成することにより実現される。
【００２９】
図５Ｂは、図２の３×３アレイに印加される一連の行信号及び列信号を示すタイミング図であり、そこではアクチュエートされたピクセルが非反射である図５Ａに図示されたディスプレイ配列に結果としてなる。図５Ａに図示されたフレームを書き込む前に、ピクセルは、任意の状態であることができ、そしてこの例では、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧では、全てのピクセルは、自身の現在のアクチュエートされた状態又はリラックスされた状態で安定である。
【００３０】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）がアクチュエートされている。これを実現するために、行１に対する“ライン時間”の期間に、列１及び列２は、−５ボルトに設定され、そして列３は、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが３−７ボルトの安定ウィンドウの中に留まるため、これは、どのピクセルの状態も変化させない。行１は、その後、０から５ボルトまで上がり、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）及び（１，２）ピクセルをアクチュエートし、（１，３）ピクセルをリラックスさせる。アレイ中のその他のピクセルは、影響されない。行２を望まれるように設定するために、列２は、−５ボルトに設定され、そして列１及び列３は、＋５ボルトに設定される。行２に印加された同じストローブは、その後、ピクセル（２，２）をアクチュエートし、ピクセル（２，１）及び（２，３）をリラックスさせる。再び、アレイのその他のピクセルは、影響されない。行３は、列２及び列３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することより同様に設定される。行３ストローブは、図５Ａに示されたように行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後で、行電位はゼロに、そして列電位は＋５又は−５ボルトのいずれかに留まることができ、そしてディスプレイは、その後、図５Ａの配列で安定である。同じ手順が数十から数百の行及び列のアレイに対して採用されることができることが、評価される。しかも、行及び列アクチュエーションを実行するために使用された電圧のタイミング、シーケンス、及びレベルが、上記に概要を示された一般的な原理の範囲内で広範囲に変化されることができ、そして、上記の例は、例示だけであり、そして任意のアクチュエーション電圧方法が、本明細書中に記載されたシステム及び方法で使用されることができる。
【００３１】
図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイ・デバイス４０の実施形態を説明するシステム・ブロック図である。ディスプレイ・デバイス４０は、例えば、セルラ電話機又は携帯電話機であり得る。しかしながら、ディスプレイ・デバイス４０の同じコンポーネント又はそのわずかな変形は、同様にテレビ及び携帯型メディア・プレーヤのような種々のタイプのディスプレイ・デバイスの例示である。
【００３２】
ディスプレイ・デバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力デバイス４８、及びマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、一般に当業者に周知の各種の製造技術のいずれかから一般に形成され、射出成型、及び真空形成を含む。その上、ハウジング４１は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミックス、又はこれらの組み合わせを含む任意の種々の材料から形成されることができるが、これらに限定されない。１つの実施形態では、ハウジング４１は、除去可能な部分（図示せず）を含み、それは異なる色、若しくは異なるロゴ、絵柄、又はシンボルを含むその他の取り外し可能な部分と取り替えられることができる。
【００３３】
具体例のディスプレイ・デバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書中に説明されるように、双安定ディスプレイを含む種々のディスプレイのいずれかであり得る。別の実施形態では、当業者に周知であるように、ディスプレイ３０は、上に説明されるように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、又はＴＦＴ  ＬＣＤのようなフラット−パネル・ディスプレイ、若しくはＣＲＴ又はその他の真空管デバイスのような、非フラット−パネル・ディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を説明する目的のために、ディスプレイ３０は、本明細書中に説明されるように、光干渉変調器ディスプレイを含む。
【００３４】
具体例のディスプレイ・デバイス４０の１つの実施形態のコンポーネントが、図６Ｂに模式的に図示される。図示された具体例のディスプレイ・デバイス４０は、ハウジング４１を含み、そして少なくとも一部がその中に納められた増設のコンポーネントを含むことができる。例えば、１つの実施形態では、具体例のディスプレイ・デバイス４０は、トランシーバ４７に接続されたアンテナ４３を含むネットワーク・インターフェース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は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルタする）ために構成されることができる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５及びマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、しかも入力デバイス４８及びドライバ・コントローラ２９に接続される。ドライバ・コントローラ２９は、フレーム・バッファ２８に接続され、そしてアレイ・ドライバ２２に接続される。アレイ・ドライバ２２は、順番にディスプレイ・アレイ３０に接続される。電源５０は、個々の具体例のディスプレイ・デバイス４０の設計によって必要とされるように全てのコンポーネントに電力を供給する。
【００３５】
ネットワーク・インターフェース２７は、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含み、その結果、具体例のディスプレイ・デバイス４０は、ネットワークを介して１又はそれより多くのデバイスと通信できる。１つの実施形態では、ネットワーク・インターフェース２７は、しかも、プロセッサ２１の要求を軽減させるためにある種の処理能力を持つことができる。アンテナ４３は、信号を送信するため、そして受信するために当業者に公知にいずれかのアンテナである。１つの実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（ａ），（ｂ），又は（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格にしたがってＲＦ信号を送信し、受信する。別の１つの実施形態では、アンテナは、ブルートゥース（BLUETOOTH）（登録商標）規格にしたがってＲＦ信号を送信し、そして受信する。セルラ電話機の場合には、アンテナは、ＣＤＭＡ信号、ＧＳＭ信号、ＡＭＰＳ信号又は無線セル電話ネットワークの範囲内で通信するために使用される別の公知の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からの受信した信号を事前処理し、その結果、信号はプロセッサ２１によって受け取られ、そしてさらに操作されることができる。トランシーバ４７は、しかも、プロセッサ２１からの受信した信号を処理し、その結果、信号はアンテナ４３を介して具体例のディスプレイ・デバイス４０から送信されることができる。
【００３６】
代わりの実施形態では、トランシーバ４７は、受信機によって置き換えられることができる。しかも別の１つの代わりの実施形態では、ネットワーク・インターフェース２７は、画像ソースによって置き換えられることができる。画像ソースは、プロセッサ２１に送られるべき画像データを格納できる、又は発生できる。例えば、画像ソースは、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ：digital video disc）又は画像データを含んでいるハード−ディスク駆動装置、若しくは画像データを発生させるソフトウェア・モジュールであり得る。
【００３７】
プロセッサ２１は、一般に具体例のディスプレイ・デバイス４０の総合的な動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワーク・インターフェース２７からの又は画像ソースからの圧縮された画像データのような、データを受け取り、そしてデータを生の画像データに、又は生の画像データに容易に処理されるフォーマットへと処理する。プロセッサ２１は、その後、処理されたデータをドライバ・コントローラ２９へ又は格納のためにフレーム・バッファ２８へ送る。生のデータは、一般的に、画像の内部でのそれぞれの位置における画像特性を識別する情報を呼ぶ。例えば、そのような画像特性は、色彩、彩度、及びグレー・スケール・レベルを含むことができる。
【００３８】
１つの実施形態では、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、又は論理ユニットを含み、具体例のディスプレイ・デバイス４０の動作を制御する。調整ハードウェア５２は、一般に、スピーカ４５に信号を伝送するために、そして、マイクロフォン４６から信号を受け取るために、増幅器及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、具体例のディスプレイ・デバイス４０内部の独立したコンポーネントであることがある、若しくは、プロセッサ２１又は他のコンポーネントの内部に組み込まれることができる。
【００３９】
ドライバ・コントローラ２９は、プロセッサ２１により発生された生の画像データをプロセッサ２１から直接又はフレーム・バッファ２８からのいずれかで取得し、そしてアレイ・ドライバ２２への高速伝送に適切であるように生の画像データを再フォーマット化する。具体的には、ドライバ・コントローラ２９は、生の画像データをラスタ状の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、その結果、データ・フローは、ディスプレイ・アレイ３０全体にわたってスキャニングするために適した時間の順番を有する。それから、ドライバ・コントローラ２９は、フォーマット化された情報をアレイ・ドライバ２２へ送る。ＬＣＤコントローラのようなドライバ・コントローラ２９が、独立型の集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）のようなシステム・プロセッサ２１に多くの場合に関連付けられるけれども、そのようなコントローラは、複数の方法で与えられることができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に搭載される、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に搭載される、又はアレイ・ドライバ２２とともにハードウェア中に完全に集積されることができる。
【００４０】
一般的に、アレイ・ドライバ２２は、フォーマット化された情報をドライバ・コントローラ２９から受け取り、そしてビデオ・データをウェーブフォームの並列セットに再フォーマット化する。ウェーブフォームの並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る数百のそして時には数千のリード線（lead）に毎秒複数回適用される。
【００４１】
１つの実施形態では、ドライバ・コントローラ２９、アレイ・ドライバ２２、及びディスプレイ・アレイ３０は、本明細書中に説明されたディスプレイのいずれのタイプに対しても適切である。例えば、１つの実施形態では、ドライバ・コントローラ２９は、従来型のディスプレイ・コントローラ又は双安定ディスプレイ・コントローラ（例えば、光干渉変調器コントローラ）である。別の１つの実施形態では、アレイ・ドライバ２２は、従来型のドライバ又は双安定ディスプレイ・ドライバ（例えば、光干渉変調器ディスプレイ）である。１つの実施形態では、ドライバ・コントローラ２９は、アレイ・ドライバ２２と統合される。そのような実施形態は、セルラ電話機、腕時計、及びその他の小面積ディスプレイのような高度に集積されたシステムにおいて一般的である。さらに別の１つの実施形態では、ディスプレイ・アレイ３０は、典型的なディスプレイ・アレイ又は双安定ディスプレイ・アレイ（例えば、光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００４２】
入力デバイス４８は、ユーザが具体例のディスプレイ・デバイス４０の動作を制御することを可能にする。１つの実施形態では、入力デバイス４８は、クワーティ（QWERTY）キーボード又は電話機キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、接触感応スクリーン、感圧又は感熱膜を含む。１つの実施形態では、マイクロフォン４６は、具体例のディスプレイ・デバイス４０のための入力デバイスである。マイクロフォン４６がデバイスにデータを入力するために使用される場合に、音声命令が、具体例のディスプレイ・デバイス４０の動作を制御するためにユーザによって与えられることができる。
【００４３】
電源５０は、この技術において周知のような各種のエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。例えば、１つの実施形態では、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池又はリチウム・イオン電池のような、再充電可能な電池である。別の１つの実施形態では、電源５０は、回復可能なエネルギー源、キャパシタ、又はプラスチック太陽電池、及びソーラー−セル塗料を含む太陽電池である。別の１つの実施形態では、電源５０は、壁のコンセントから電力を受け取るように構成される。
【００４４】
いくつかの方法では、制御のプログラム可能性は、上に説明されたように、電子ディスプレイ・システム中の複数の場所に置かれることができるドライバ・コントローラ中に存在する。ある複数の場合では、制御のプログラム可能性は、アレイ・ドライバ２２中に存在する。上に説明された最適化が、任意の数のハードウェア及び／又はソフトウェア・コンポーネントにおいてそして種々の構成において実施されることができることを、当業者は、認識する。
【００４５】
上に説明された原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は、広範に変化できる。例えば、図７Ａから図７Ｅは、可動反射層１４及びその支持構造の５つの異なる実施形態を図示する。図７Ａは、図１の実施形態の断面であり、そこでは金属材料１４のストライプが、直角に延びている支柱１８上に堆積される。図７Ｂでは、可動反射層１４は、連結部（tether）３２上に、角だけで支柱に取り付けられる。図７Ｃでは、可動反射層１４は、変形可能層３４から吊り下げられ、それは柔軟な金属を備えることができる。変形可能層３４は、変形可能層３４の周囲で基板２０に直接的に又は間接的に接続される。これらの接続部は、本明細書中では支持ポストと呼ばれる。図７Ｄに図示された実施形態は、支持ポスト・プラグ４２を有し、その上に変形可能層３４が載っている。可動反射層１４は、図７Ａから図７Ｃのように、キャビティを覆って吊り下げられたままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学積層構造１６との間の穴を埋めることによって支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは、平坦化材料で形成され、それは支持ポスト・プラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに図示された実施形態は、図７Ｄに示された実施形態に基づいているが、同様に、図７Ａから図７Ｃに図示された実施形態のいずれかを用いて、しかも図示されていないさらなる実施形態のいずれかを用いて働くように使用されることができる。図７Ｅに示された実施形態では、金属又は他の導電性材料の追加層が、バス構造４４’を形成するために使用されている。これは、光干渉変調器の背面に沿って信号迂回（routing）を可能にし、そうでなければ基板２０上に形成される必要があるはずの多数の電極を削除する。
【００４６】
図７Ａから図７Ｅに示されたもののような複数の実施形態では、光干渉変調器は、直視デバイスとして機能し、その中では画像は、透明基板２０の表面側、変調器が配置されている面とは反対側から見られる。これらの実施形態では、反射層１４は、基板２０と反対側の反射層側上の光干渉変調器の複数の部分、変形可能層３４及びバス構造４４’を含む、を光学的に覆う。これは、覆われた範囲が画像品質に悪影響を及ぼすことなく構成されそして動作することを可能にする。変調器の電気機械的態様及び光学的態様のために使用される構造的設計及び材料が選択されることを、そして互いに独立に機能することを、この分離可能な変調器の構造は、可能にする。その上、図７Ｃから図７Ｅに示された実施形態は、反射層１４の光学的特性がその機械的特性から切り離されることを引き出す追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実行される。これは、反射材料１４に使用される構造設計及び材料が光学的特性に関して最適化されることを可能にし、そして変形可能層３４に使用される構造設計及び材料が所望の機械的特性に関して最適化できることを可能にする。
【００４７】
光干渉変調器ディスプレイの電力消費量
図１を参照して、光干渉変調器がキャパシタと同様に電気的に振舞うようにさせる構造的特性を有することが認識される。図１の光干渉変調器は、両者とも異なるギャップによって分離された平行な導電性プレートを含む。一般に、２つの平行な導電性プレートは、次式で与えられるキャパシタンスを有するキャパシタを形成できる：  
Ｃ＝εＡ／Ｄ  
ここで、Ｃはキャパシタンスであり、εは２つの導電性プレート間の物質の誘電率であり、Ａはプレートの面積であり、そしてＤはプレート間の距離である。アクチュエートされていない光干渉変調器では、導電性鏡１４ａは、ギャップにより導電体１６ａから離されている、そのギャップは、アクチュエートされた光干渉変調器の導電性鏡１４ｂと導電体１６ｂとの間のギャップより大きい。したがって、アクチュエートされた光干渉変調器のキャパシタンスは、アクチュエートされていない光干渉変調器よりも大きい。
【００４８】
１つの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイにおける電力消費の大きな発生源は、アクチュエートされた光干渉変調器及びアクチュエートされていない光干渉変調器を容量的に充電することである。アクチュエートされた光干渉変調器とアクチュエートされていない光干渉変調器のキャパシタンスが異なるために、光干渉変調器中の電力消費量は、所与のフレーム中に表示される画像に応じて変化する。下記にさらに検討されるように、電力消費量についてのフレーム内容の差異は、アクチュエートされた光干渉変調器とアクチュエートされていない光干渉変調器の数と同様に画像内部でのそれぞれのピクセルの位置の両方に起因する。
【００４９】
１つの実施形態では、オン状態のピクセルにより消費される電力は、オフ状態のピクセルにより消費される電力とは別々に決定される。１つの実施形態では、オン・ピクセル又はオフ・ピクセルにより消費される電力は、１つのオン・ピクセル又はオフ・ピクセルによって消費される電力を測定することによって決定される。他の１つの実施形態では、オン・ピクセル又はオフ・ピクセルの行全体又は列全体によって消費される電力は、１つのオン・ピクセル又はオフ・ピクセルによって消費される平均電力量を決定するために測定される。１つの実施形態では、オンである又はオフであるディスプレイ中の全てのピクセルによって消費される電力は、１つのオン・ピクセル又はオフ・ピクセルによって消費される平均電力量を決定するために測定される。１つの実施形態では、１又はそれより多くのピクセルによって消費される電力は、ピクセルに電圧ステップを印加し、そして結果の電流を測定することによって測定される。１つの実施形態では、結果の電流は、時間のある期間にわたって測定される。電流の積分値と電圧ステップの値とを掛け算することは、次式にしたがって消費される電力を与る：  
【数１】
2008517302.tif 000003
【００５０】
ここで、ＶＳは電圧ステップの大きさ（一定電圧と仮定する）であり、ｉ（ｔ）は時間の関数としての結果の電流であり、そしてＴは電力がその期間にわたり決定される時間の期間である。光干渉変調器ディスプレイのある実施形態では、ＶＳは２Ｖｂｉａｓである。以下にさらに詳細に説明されるように、光干渉変調器ディスプレイの電力消費量への最も重要な寄与は、列ライン上でスイッチングする電圧であり、それは典型的に＋Ｖｂｉａｓから−Ｖｂｉａｓへの変化及びその逆である。したがって、２Ｖｂｉａｓの試験電圧ステップを使用することは、列ライン上で典型的な電圧スイッチングを受けるピクセルによって消費される電力の基準を与える。
【００５１】
他の１つの実施形態では、ピクセルは、理想的なキャパシタのように振舞うと仮定される。したがって、２又はそれより多くの電流値が、異なる時刻において得られることができ、そして次に理想的なキャパシタに対して期待される応答に合わせられて、キャパシタンス及び／又はピクセルによって消費される電力を決定する。例えば、１つの実施形態では、電流ピークは、電圧ステップを印加した後で測定され、そしてその後、第２の電流値がある長さの時間の経過の後で記録される。電圧ステップの印加の後で観測される電流応答が図８に図示される。ある複数の実施形態では、２又はそれより多くの電流測定値が、ピクセルについての緩和時間を決定するために使用される、それはその後、キャパシタンス及び／又は電力を決定するために使用されることができる。電圧ステップの後の電流ピーク及び緩和時間が与えられると、電力は次式から決定されることができる：  
【数２】
2008517302.tif 000004
【００５２】
ここで、ＶＳは電圧ステップの大きさであり、ｉｐｅａｋは電流ステップの後のピーク電流の値であり、Ｔは電力がその時間を通して望ましい時間ピリオドであり、そしてτは緩和時間である。電力値及びキャパシタンス値が任意の数の電圧刺激又は電流刺激を印加することによって、そしてその後、それぞれ結果の電流又は電圧を測定することによって決定されることができることを、当業者は認識する。
【００５３】
１つの実施形態では、電圧刺激の印加の結果としての電流は、電流センス増幅器を使用して決定されることができる。電流センス増幅器を与えるための回路の一例が、図９に図示されている。電圧刺激は、ノード１００のところで与えられる。電圧刺激は、ライン・セレクタ１０２に電圧を与え、ライン・セレクタ１０２は、試験されているディスプレイ１０４上の１又はそれより多くのラインに接続される。ディスプレイ１０４上の１又はそれより多くの別のラインは、ライン・セレクタ１０６に接続され、それはグランドに接続される。ある複数の実施形態では、ライン・セレクタ１０２は、ディスプレイ１０４の１又はそれより多くの列ラインに接続され、そしてライン・セレクタ１０６は、ディスプレイ１０４の１又はそれより多くの行ラインに接続される。１つの実施形態では、ディスプレイ１０４は、図５Ａ，６Ａ及び６Ｂに図示されたようなディスプレイ・アレイ３０である。ライン・セレクタ１０２及び１０６は、１又はそれより多くの列又は行に選択的に接続する能力を与えることができる。あるいは、ライン・セレクタ１０２及び１０６は、１又はそれより多くの列及び行のセットに結線されることができる。１つの実施形態では、ライン・セレクタ１０２及び１０６は、電圧刺激が所望の個々のピクセル、所望の列、所望の行、又は列及び／又は行のグループに与えられることを可能にする。１つの実施形態では、ライン・セレクタ１０２及び１０６は、それぞれ全ての列及び行に接続され、その結果、ディスプレイ全体が同時に駆動される（例えば、全ピクセルが同じ電圧刺激で駆動される）。電圧刺激に対する電流応答は、センス抵抗器１１０を介して接続された増幅器１０８の使用を通して検出される。電流は、その後、出力ノードのおいて与えられる。
【００５４】
１つの代わりの実施形態では、電流センス増幅器は、ライン・セレクタ１０２，１０６とディスプレイとの間に置かれることができる。この実施形態では、電流センス増幅器は、全ての行及び／又は列に同時に接続されることができる。しかしながら、電流は、ライン・セレクタ１０２及び１０６によって選択された行及び／又は列を通して流れるだけである。１つの実施形態では、複数の電流センス増幅器回路が、ライン・セレクタ１０２，１０６とディスプレイとの間に与えられる。そのようにして、例えば、電流センス増幅器は、各行及び／又は列に対して与えられることができる。
【００５５】
ディスプレイが異なる色を有するサブピクセルを含む実施形態では、キャパシタンス値及び／又は電力値は、各色サブピクセルのオン状態及びオフ状態に対して決定されることができる。例えば、ある複数の光干渉変調器ディスプレイでは、各色サブピクセルに対する光干渉変調器の数は、所望の色バランスを与えるために他の色サブピクセルとは異なる。したがって、各色サブピクセルは、導電性面の面積の増加のために同じ状態にある別の色サブピクセルとは異なるキャパシタンス値を有する。その上に、アクチュエートされていない光干渉変調器のギャップは、異なる色に対して異なることがあり、結果として異なるキャパシタンス値になる。
【００５６】
１つの実施形態では、１又はそれより多くのピクセルのキャパシタンス及び／又は電力消費量を決定する前に、ピクセルの状態が決定され、その結果、どの状態が調べられるかが知られる。したがって、図１０にフローチャートで図示されたように、１又はそれより多くのピクセルの電力及び／又はキャパシタンスを決定するための１つの実施形態は、ブロック１５０においてピクセルがオンであるか又はオフであるかどうかを決定すること、ブロック１５２においてピクセルに電圧刺激を印加すること、そしてそれからブロック１５４において結果の電流を測定することを含む。個々の実施形態に応じて、工程は、図１０に図示されたものに加えられることができる、又はある複数の工程が削除されることができる。その上、工程の順序は、アプリケーションに応じて並べ直すことができる。１つの実施形態では、電圧刺激は、電圧ステップである。種々の実施形態において、ピクセルがオンであるか又はオフであるかどうかは、ピクセルを目で観察することにより、光検出器又は分光器を用いてピクセルからの光を検出することにより、若しくはピクセルの光学的な状態を測定することにより決定される。１つの実施形態では、ピクセルは、光干渉変調器を含み、そしてピクセルがオンであるか又はオフであるかどうかを決定することは、既知の電圧又は一連の電圧を印加することによって実行され、光干渉変調器をアクチュエートされた状態又はアクチュエートされていない状態のいずれかに置く。
【００５７】
１つの実施形態では、上記で検討されたシステム及び方法は、システムへとパッケージングする前にディスプレイ・ウェーハを検査するために使用され、そのウェーハがディスプレイとしての使用のために適しているか否かを決定する。測定された電力特性が所望のものではない場合に、ウェーハをシステムへと組み込むことにお金をかける前に、そのウェーハは、破棄される。１つの実施形態では、デバイスは、ウェーハ上に製造され、テスティングを容易にする。例えば、ライン・セレクタ１０２及び１０６は、ディスプレイ・ウェーハ上に製造されることができる。１つの実施形態では、ライン・セレクタ１０２及び１０６は、テスティング電子機器とのコンタクトのために試験パッドに複数のリード線が接続されているバス・バーを含む。１つの実施形態では、図８に図示されたような電流センス回路は、同様に、テスティングを容易にするためにウェーハ上に組み込まれることができる。
【００５８】
別の１つの実施形態では、上に説明されたシステム及び方法は、ディスプレイ・システム中に与えられることができ、デバイスが使用中にディスプレイの電力消費量を試験することができる。そのような手段は、ディスプレイに伴う問題を示すために、同様にデバイス内部の電力配分を容易にするためにディスプレイの電力必要量の指標を与えるために使用されることができる。
【００５９】
画像の表示の間の電力消費量の決定
１つの実施形態では、ディスプレイ上に表示される画像によって消費される電力が、決定される。１つの実施形態では、一連の画像が、ディスプレイ上に表示される。電力消費量は、各画像の表示の間に決定されることができる。１つの実施形態では、画像の表示の間の任意の時刻における瞬間的な電力消費量が、決定される。他の１つの実施形態では、各画像の各フレームの表示の間に消費される電力が、決定される。他の１つの実施形態では、各画像の表示の間の平均電力消費量が、決定される。他の１つの実施形態では、一連の画像全体の表示の間の平均電力消費量が、決定される。１つの実施形態では、電力消費量を決定することは、画像の表示の間にディスプレイへ流れる電流又はディスプレイから流れる電流を測定することを含む。任意の好適な電流センス回路が、使用されることができる。例えば、上に説明された電流センス増幅器が、使用されることができる。１つの実施形態では、画像の表示の間にディスプレイに印加される電圧が、同様に測定され、そして測定された電圧及び電流が、電力消費量を計算するために使用される。あるいは、ディスプレイに印加される電圧は、ディスプレイを駆動させるために使用する画像ドライバによって印加される電圧から決定されることができる。１つの実施形態では、一連の画像の表示の間に各画像が表示される時間の長さは、変化する。
【００６０】
電力消費量を決定するための上に記載された方法は、光干渉変調器ディスプレイによる電力消費量を決定するために都合よく使用される。下記にさらに詳細に検討されるように、光干渉変調器ディスプレイによる電力消費量は、画像の内容に大きく依存する。したがって、一連の画像を適用することは、１つの画像の表示の間の電力消費量を測定することよりは、ディスプレイの使用の間の電力消費量のより正確な推定値を与える。
【００６１】
図１１は、ディスプレイの電力消費量を測定するために使用されることができるシステムを図示する。画像ドライバ１５５は、ディスプレイ１５６上へと画像を駆動するために使用されることができる。画像ドライバ１５５は、ディスプレイ１５６の行及び／又は列に電圧又は一連の電圧を印加することによって動作することができ、その結果、ディスプレイ１５６中のピクセルは、所望の画像を生成するために駆動される。画像ドライバ１５５は、ディスプレイ１５６に一連の画像を与えるために使用されることができる。１つの実施形態では、タイマ１５７は、各画像がディスプレイ１５６上に表示される時間の長さを制御するために与えられる。１つの実施形態では、タイマ１５６は、画像ドライバ１５５の中へと組み込まれることができる。電流センス回路１５８及び電圧センス回路１５９は、ディスプレイ１５６に印加される電圧及び電流を測定するために与えられることができる。任意の好適な電流センス回路１５８及び電圧センス回路１５９が、利用されることができる。ある複数の実施形態では、電流センス回路１５８及び電圧センス回路１５９は、各個々の列及び／又は行に印加される電圧及び電流を測定するために使用されることができる。１つの実施形態では、電流センス回路１５８及び電圧センス回路１５９は、画像ドライバ１５５の内部に組み込まれることができる。電力算出モジュール１６１は、電力消費量を決定するために電流センス回路１５８及び電圧センス回路１５９に接続されることができる。
【００６２】
ディスプレイの電力消費のモデリング
１つの実施形態では、ディスプレイ内の電力消費は、各ピクセルをキャパシタとして表すことによってモデル化され、そこでは、オンであるピクセル（例えば、アクチュエートされていない光干渉変調器）及びオフであるピクセル（例えば、アクチュエートされた光干渉変調器）は、異なるキャパシタンス値を有する。オン・ピクセル及びオフ・ピクセルのキャパシタンス値は、上に検討されたように決定されることができる、又は当業者に公知のいずれかの好適な方法によって決定されることができる。各ピクセルの状態の情報を含んでいる画像は、それから与えられることができ、そして１又はそれより多くのフレームに対する画像の表示の間の電力消費量の推定値が、各ピクセルのキャパシタンス及びピクセルに適用される電圧駆動体系に基づいて決定されることができる。
【００６３】
図４及び図５を参照して上記に検討されたように、ある光干渉変調器ディスプレイ内のピクセルは、そのディスプレイの行及び列の両方に印加される電圧を変化させることによってアクチュエート状態又は非アクチュエート状態に置かれる。図５Ｂに図示されたように、ピクセルは、各行電圧を適切である＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれかに設定することによって、そしてそれから更新されようとしている行に電圧パルスを送ることによって行毎に更新される。任意の所与の列の電圧スイッチングは、所与のフレームにおいて全ての行を更新している間に多数回行われることがある。対照的に、所与のフレームにおける各行の電圧スイッチングは、フレーム更新の間にそれほど頻繁には行われない。したがって、光干渉変調器の容量充電に起因する電力消費量は、列リード線上の電圧スイッチングに主に由来して生じる。それゆえ、１つの実施形態では、行リード線への電圧パルスに由来する電力消費量は、無視され、そして電力量は、フレーム・リフレッシュの間に列リード線上の＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓとその逆との間の連続的な電圧スイッチングに基づいて決定される。ある複数の実施形態では、全てのピクセルが必ずしもリフレッシュされる必要がない。例えば、ある行が変化するピクセルを何も含んでいない場合に、電圧パルスは、フレーム・リフレッシュの間にそれらの行に送られる必要がなく、そしてある列の電圧スイッチングが、要求されないことがあり、それによってそのフレームの間に消費される電力を削減する。
【００６４】
一般に、所与の列（例えば、ｊ番目の列）を電圧スイッチングすることにより消費される電力は、次式から決定されることができる：  
【数３】
2008517302.tif 000005
【００６５】
ここで、ｉは特定の行を認識し、ｊは特定の列を認識し、ＮＳはあるフレームの間の列ライン上の電圧切り替えの数であり、Ｔはそのフレームの表示のための時間ピリオドであり、Ｃｉｊはｉ番目の電圧スイッチングの間の列のキャパシタンスであり、そしてＶＳは電圧スイッチングの大きさである。キャパシタンスＣｉｊは、次式から決定されることができる：  
Ｃｉｊ＝Ｎｕｐ ｉｊＣｕｐ＋Ｎｄｏｗｎ ｉｊＣｄｏｗｎ 
ここで、Ｎｕｐ ｉｊはｉ番目の電圧スイッチングの間にアップ状態にあるｊ番目の列中のピクセルの数であり、Ｎｄｏｗｎ ｉｊはｉ番目の電圧スイッチングの間のダウン状態のピクセルの数であり、Ｃｕｐはアップ状態にあるピクセルのキャパシタンスであり、そしてＣｄｏｗｎはダウン状態にあるピクセルのキャパシタンスである。Ｃｕｐ及びＣｄｏｗｎは、上に説明された電圧ステップ法又はピクセル中の物質の特性に基づいて計算されるような、任意の好適な方法によって決定されることができる。前に記したように、ある複数の実施形態では、ＶＳは２Ｖｂｉａｓ（すなわち、＋Ｖｂｉａｓから−Ｖｂｉａｓへの又はその逆の電圧スイッチングの大きさ）になる。
【００６６】
ある複数の実施形態では、特に、画像が複数のフレーム間で著しく変化しない場合、列の電力は、次式により近似されることができる：  
【数４】
2008517302.tif 000006
【００６７】
ここで、Ｃｊはｊ番目の列のキャパシタンスであり、そしてＮＳ ｊはそのフレームの間のｊ番目の列上の電圧スイッチング発生の数である。この表記では、ｊ番目の列のキャパシタンスは次式によって与えられる：  
Ｃｊ＝Ｎｕｐ ｊＣｕｐ＋Ｎｄｏｗｎ ｊＣｄｏｗｎ 
これは、列の内容（すなわち、Ｎｕｐ ｊ及びＮｄｏｗｎ ｊによって決定されるように）が１つのスイッチング発生から次まで変化しないと仮定する。
【００６８】
１フレームの間にディスプレイ全体により消費される電力は、列の全体にわって合計することによって決定されることができる：  
【数５】
2008517302.tif 000007
【００６９】
ここで、Ｎｃｏｌは、ディスプレイ内の列の数である。
【００７０】
任意の所与の列により消費される電力が、（例えば、Ｎｕｐ ｊ及びＮｄｏｗｎ ｊによって決定されるように）列の内容に、同様に列に要求される電圧切り替えの数（例えば、ＮＳｊ）に影響を与える画像の別の部分の内容に著しく依存することが、認められる。したがって、１つの実施形態では、コンピュータで実施される方法は、光干渉変調器ディスプレイのようなディスプレイにより消費される電力を見積るために提供される、そこでは、その方法は、入力として１つの画像又は一連の画像を与えること、そしてそれからそのディスプレイにより１又はそれより多くのフレームの間に消費される電力を決定することを含む。ある複数の実施形態では、電力を決定するためのアルゴリズムは、キャパシタを用いてディスプレイ内のピクセル及び／又はサブピクセルをモデル化する、そこでは、オンであるピクセル及び／又はサブピクセルは、オフであるピクセルとは異なるキャパシタンス値を割り当てられる。ある複数の実施形態では、アルゴリズムは、ディスプレイ内の各列により消費される電力を計算する。ある複数の実施形態では、アルゴリズムは、列の各電圧スイッチの間に各列により消費される電力を計算する。ある複数の実施形態では、電力は、全体より少ない画像がフレーム・リフレッシュの間に更新される時に決定される。ある複数の実施形態では、アルゴリズムは、画像又は一連の画像を読み込むためのそして処理するための命令を含む。
【００７１】
上に説明されたアルゴリズムを実施するために、プロセッサ又はグラフィック・プロセッサは、そのアルゴリズムを実行するための命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体に接続されて与えられることができる。プロセッサは、汎用コンピュータの一部であり得る、又はアルゴリズムを実行するためにはっきりと専用化されることができる。例えば、プロセッサは、電力消費量を計算するためにそしてそれからフレーム・リフレッシュの管理に関する判断を行うためにディスプレイ・パッケージ内部に組み込まれることができる。ある複数の実施形態では、別の行は、電力消費量を減少させるために異なるレートで更新される。別の実施形態では、電圧スイッチされる必要がある列の数を減少させることによって電力を削減するために、ディスプレイ解像度は、粗くされることがある。上に説明されたシステム及び方法は、表示されようとしている次の画像又は一連の画像に対して要求される電力消費量を見積もるために、そして次にディスプレイの一部分だけを更新することにより、若しくは異なる行を更新する頻度又は一般にフレーム・リフレッシュの頻度を変えることにより電力消費量を減少させるかどうかを決定するために使用されることができる。ある複数の実施形態では、ディスプレイ上に表示される画像に対して予測される今後の電力必要量及び電源から利用可能な電力に基づいて、ディスプレイは、別の電力消費モードに切り替えられることができる。光干渉変調器ディスプレイにおける電力を削減させるために有用な各種のモードが、一緒に出願中の米国特許出願番号第１１／０９７，８２７号、２００５年４月１日出願、に開示されており、それはその全体が引用によって本明細書中に組み込まれている。１つの実施形態では、電源が消耗する時間が、上記の方法及びシステムを使用して予測される電力消費量に基づいてユーザに表示されることができる。
【００７２】
今後の電力消費量を見積るためそしてそれにしがって電力消費モードを調節するための方法の一例が、図１２に図示されている。ブロック１６０において、１又はそれより多くの今後のディスプレイ・フレームの電力消費量が見積られる。上に説明された方法のうちの任意のものが、所与のディスプレイにおける所与の画像の電力消費量を見積るために使用されることができる。１つの実施形態では、今後の画像は、図６Ｂに図示されたフレーム・バッファ２８のようなフレーム・バッファから読み出されることができる。ブロック１６２において、電力の今後の利用可能性が決定される。この決定は、電池のような電源の現在の状態を決定することを含むことができ、電力及びエネルギーの利用可能性を予測する。決定は、同様に、別のシステムコンポーネントにより必要とされる電力の量を見積ることも含む。次に、ブロック１６４において、見積もられた電力必要量は、利用可能な電力と比較される。１つの実施形態では、比較は、利用可能な電力から見積もられた電力必要量を単純に差し引くことを含み、不足があるかどうかを決定する。当業者は、電力必要量と利用可能性を比較する別な方法を認める。次に、ブロック１６６において、電力モードが、ブロック１６４における比較に基づいて選択される。低電力モードが必要であると決定される場合には、プロセスは、その後、ブロック１６８に進むことができ、そこでは、思い切った電力削減方法が取られる、例えば、上に説明したようにディスプレイの解像度を低下させること及び／又はフレーム・レートを削減させることである。中間の電力モードが必要である場合には、その後、ブロック１７０に進むことができ、そこでは緩やかな電力削減方法が取られる、例えば、フレーム・レートを削減することだけである。最後に、高電力モードが受け入れられる場合には、プロセスは、その後、ブロック１７２に進むことができ、そこでは低削減方法が取られる又は削減方法が取られない。利用されることができる多くの可能性のある電力モード及び電力削減方法があることを、当業者は認識する。
【００７３】
コンピュータ読み取り可能な媒体は、いずれかの好適な媒体であることができ、例えば、磁気媒体、光媒体、又は半導体媒体である。種々の実施形態において、コンピュータ読み取り可能な媒体は、ディスク駆動装置、コンパクト・ディスク、又はＲＡＭである。ある複数の実施形態では、ユーザ・インターフェースが与えられ、それは、ユーザが画像をアルゴリズムに与えることを容易にし、そして電力計算の結果をユーザに表示できる。その上、ある複数の実施形態では、ユーザ・インターフェースは、ユーザが複数のディスプレイ・パラメータを提供することを可能にする、例えば、ディスプレイ内の行の数、ディスプレイ内の列の数、明状態ピクセル及び暗状態ピクセルのキャパシタンス、ディスプレイによって採用される電圧体系、フレーム・レート、等である。各種の実施形態において、ユーザ・インターフェースは、ソフトウェア・コンポーネント及びハードウェア・コンポーネントの両者を含み、ハードウェア・コンポーネントは、例えば、キーボード、マウス、モニタ、プリンタ、及びグラフィック・インターフェースである。そのような実施形態は、ディスプレイ・デバイスの開発の間に必要な電力消費量を予測するために開発者がコンピュータを使用することを可能にする。
【００７４】
例  
電力消費量についての画像内容の影響を例証するために、１６０ピクセル×１６０ピクセル単色光干渉変調器ディスプレイ上に表示される種々の画像について、電力消費量が予測された。明状態（アクチュエートされていない）ピクセルは、０．７１ｐＦのキャパシタンスを有するキャパシタとしてモデル化された。暗状態（アクチュエートされている）ピクセルは、１０．８ｐＦのキャパシタンスを有するキャパシタとしてモデル化された。使用されるフレーム・レートは、フレーム当り１ｓであった。Ｖｂｉａｓは、５ボルトであった（例えば、列上のスイッチング電圧は１０ボルトであった）。
【００７５】
例１−４×４チェッカーボード画像
図１３Ａに図示されるように、４×４チェッカーボード画像は、モデル化され、そこでは４０ピクセル×４０ピクセル毎の領域が、反対の状態（すなわち、明又は暗）であった。例えば、列１と列４０との間でありそして行１と行４０との間の正方形２００内の全てのピクセルは、明状態であった。対照的に、列１と列４０との間でありそして行４１と行８０との間の正方形２０２内の全てのピクセルは、暗状態であった。画像は、フレーム間で同じであると仮定した。全ての行が各フレーム内でリフレッシュされる時にディスプレイ上の画像を維持するために、図１３Ｂに図示された電圧駆動体系が、使用されることができる。フレーム時間２１２の書き込み時間２１０部分の間に、＋ΔＶパルスが、ディスプレイ内の各行ラインに連続的に印加される。各パルスの間に、各列の電圧は、＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれかに設定されることができ、その結果、各ピクセルに印加される正味の電圧は、ピクセルがアクチュエートされる（例えば、−Ｖｂｉａｓ−ΔＶ）、逆アクチュエートされる（例えば、＋Ｖｂｉａｓ−ΔＶ≒０）、又は前の状態で留まる（例えば、行電圧が０であり、その結果、電圧は、ヒステリシス・メモリ・ウィンドウの範囲内で＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれかである）ようにさせられる。図１３Ａに図示されたパターンを維持するために、列１−４０及び８１−１２０は、＋Ｖｂｉａｓに設定され、そして列４１−８０及び１２１−１６０は、−Ｖｂｉａｓに設定されると同時に行１−４０及び８１−１２０は、パルスが印加される、そして列１−４０及び８１−１２０は、−Ｖｂｉａｓに設定され、そして列４１−８０及び１２１−１６０は、＋Ｖｂｉａｓに設定されると同時に行１−４０及び８１−１２０は、パルスが印加される。図１３Ｂに図示されたように、各列ラインは、各フレームの間に大きさ２Ｖｂｉａｓの３回の電圧変化を受ける。
【００７６】
図１３Ａに見られるように、各列は、アクチュエート状態にそのピクセルの半分があり、そして半分が非アクチュエート状態にある。したがって、各列のキャパシタンスは、同じであり、そしてＣ＝８０ピクセル×０．７１ｐＦ＋８０ピクセル×１０．８ｐＦ＝９２１ｐＦになると計算された。上に記されたように、各列に対する電圧切り替えの数は、３であり（すなわち、ＮＳ＝３）そして電圧スイッチングの大きさは、１０Ｖであった。したがって、上に記載された数式を使用して、１フレームの間に消費される電力は、２２．１μＷになると計算された。
【００７７】
例２−１６×１６チェッカーボード画像
図１４Ａに図示されるように、１６×１６チェッカーボード画像は、モデル化され、そこでは１０ピクセル×１０ピクセル毎の範囲は、反対の状態（すなわち、明又は暗）であった。画像は、フレーム間で同じであると仮定した。全ての行が各フレーム内でリフレッシュされる時にディスプレイ上の画像を維持するために、図１４Ｂに図示された電圧駆動体系が、使用されることができる。フレーム時間２１２の書き込み時間２１０部分の間に、＋ΔＶパルスが、ディスプレイ内の各行ラインに連続的に印加される。各パルスの間に、各列の電圧は、＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれかに設定されることができ、その結果、各ピクセルに印加される正味の電圧は、ピクセルがアクチュエートされる（例えば、＋Ｖｂｉａｓ−ΔＶ）、逆アクチュエートされる（例えば、−Ｖｂｉａｓ−ΔＶ≒０）、又は前の状態で留まる（例えば、行電圧が０であり、その結果、電圧は、ヒステリシス・メモリ・ウィンドウの範囲内で＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれかである）ようにさせられる。図１４Ａに図示されたパターンを維持するために、列電圧は、任意の所与の時間に列１−１０，２１−３０，４１−５０，６１−７０，８１−９０，１０１−１１０，１２１−１３０，１４１−１５０及び１６１−１７０が列１１−２０，３１−４０，５１−６０，７１−８０，９１−１００，１１１−１２０，１３１−１４０，及び１５１−１６０に対して反対の極性を有するように書き込み時間２１０の間に１５回切り替えられる。図１４Ｂに図示されたように、各列ラインは、各フレームの間に大きさ２Ｖｂｉａｓの１５回の電圧変化を受ける。
【００７８】
図１４Ａに見られるように、各列は、アクチュエート状態にあるその半分のピクセル、そして非アクチュエート状態にある半分を有する。したがって、各列のキャパシタンスは、例１で計算されたものと同じである（Ｃ＝８０ピクセル×０．７１ｐＦ＋８０ピクセル×１０．８ｐＦ＝９２１ｐＦ）。上に記されたように、各列に対する電圧切り替えの数は、１５であり（すなわち、ＮＳ＝１５）そして電圧スイッチングの大きさは、１０Ｖであった。したがって、上に記載された数式を使用して、１フレームの間に消費される電力は、１１０．５μＷになると計算された。フレームの間に消費される電力が、画像内容にはっきりと依存することを、この結果は例証している。例えば、各列のキャパシタンスが例１と例２において同じである（すなわち、同じ数の明ピクセルと暗ピクセルがある）が、消費される電力は、１桁の大きさ異なる。
【００７９】
例３−部分フレーム更新
例１のような４×４チェッカーボード画像を図１５Ａに図示された新しい画像に更新することが、モデル化された。新しいフレームの相違は、列８１から１２０そして行４１から８０によって規定される正方形中のピクセルが暗状態（アクチュエート）から明状態（非アクチュエート）に変えられたことであった。全ての行ラインに電圧パルスを送ることによって画像全体をリフレッシュすることよりはむしろ、パルスは、変化えられたピクセルを含んでいるそれらの行だけ（すなわち、行８から１２０）に連続的に送られた。フレーム時間２１２の間に４０行だけにパルスが印加されるために、書き込み時間２１０は、ディスプレイ全体がリフレッシュされる場合よりも短くなる。元のフレームから新しいフレームを発生させるために要求される列電圧が、図１５Ｂに図示される。全ての列は、１回の電圧変化を要求される。列１から１２０の極性は、列１２１−１６０の極性と反対である。
【００８０】
列１−４０及び８１−１６０のキャパシタンスは、例１及び例２の列に対するものと同じである（Ｃ＝８０ピクセル×０．７１ｐＦ＋８０ピクセル×１０．８ｐＦ＝９２１ｐＦ）。対照的に、列４１−８０に対するキャパシタンスは、Ｃ＝１２０ピクセル×０．７１ｐＦ＋４０ピクセル×１０．８ｐＦ＝５１７．２ｐＦ（すなわち、１２０ピクセルが明状態（非アクチュエート）であり、そして４０ピクセルが暗状態（アクチュエート）である）。上記されたように、各列に対する電圧切り替えの数は、１（すなわち、ＮＳ＝１）であり、そして電圧スイッチングの大きさは、１０Ｖであった。したがって、上に説明された数式を使用して、指示された部分更新で１フレームの間に消費される電力は、６．６μＷになると計算された、それは例１において計算された全フレーム・リフレッシュに対する２２．１μＷよりも著しく少ない。したがって、モデリングは、ある種の画像内容変化の間の部分ディスプレイ・リフレッシュに関する電力節約を決定するために使用されることができる。
【００８１】
本発明は、複数の実施形態及び例を参照して記載されてきているが、数多くの変形及び様々な変形が本発明の精神から逸脱することなく行われ得ることが、理解されるはずである。したがって、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、光干渉変調器ディスプレイの１実施形態の一部分を図示する等測図であり、そこでは、第１の光干渉変調器の可動反射層は、リラックスした位置にあり、第２の光干渉変調器の可動反射層は、アクチュエートされた位置にある。
【図２】図２は、３×３光干渉変調器ディスプレイを組み込んでいる電子デバイスの１実施形態を説明するシステム・ブロック図である。
【図３】図３は、図１の光干渉変調器の１つの具体例の実施形態に関する可動鏡位置に対する印加電圧の図である。
【図４】図４は、光干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用されることができる行及び列電圧のセットの説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図２の３×３光干渉変調器ディスプレイ内のディスプレイ・データの１つの具体例のフレームを図示する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａのフレームに書き込むために使用されることができる行信号及び列信号に関する１つの具体例のタイミング図を図示する。
【図６Ａ】図６Ａは、複数の光干渉変調器を備える光学ディスプレイ・デバイスの１実施形態を説明するシステム・ブロック図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、複数の光干渉変調器を備える光学ディスプレイ・デバイスの１実施形態を説明するシステム・ブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、光干渉変調器の代わりの実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、光干渉変調器の別の１つの実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、光干渉変調器のしかも別の１つの実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、光干渉変調器のさらに別の１つの実施形態の断面図である。
【図８】図８は、電圧ステップに対する光干渉変調器中の電流応答を示すグラフである。
【図９】図９は、ディスプレイの電力及び／又はキャパシタンスを測定するための電流センス回路の模式図である。
【図１０】図１０は、ディスプレイの電力及び／又はキャパシタンスを決定するための方法を図示するフローチャートである。
【図１１】図１１は、ディスプレイ上に表示される画像による電力消費量を測定するためのシステムを図示するブロック図である。
【図１２】図１２は、ディスプレイ上の電力消費量を見積るための方法及びその見積もりに基づいて電力モードを選択するための方法を図示するフローチャートである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、画像の表示の間の電力消費量をモデル化する際に使用するための４×４チェッカーボード・テスト・パターンを図示する。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、光干渉変調器ディスプレイ上に図１２Ａのパターンを発生させるための電圧タイミング図を図示する。
【図１４Ａ】図１４Ａは、画像の表示の間の電力消費量をモデル化する際に使用するための１６×１６チェッカーボード・テスト・パターンを図示する。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、光干渉変調器ディスプレイ上に図１３Ａのパターンを発生させるための電圧タイミング図を図示する。
【図１５Ａ】図１５Ａは、部分フレーム・リフレッシュを使用して新しい画像を発生させながら、電力消費量をモデル化する際に使用するための２つの異なる画像間の遷移を図示する。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、部分フレーム・リフレッシュを使用して光干渉変調器ディスプレイ上に図１４Ａの新しい画像を発生させるための電圧タイミング図を図示する。
【符号の説明】
【００８３】
１２…干渉変調器，１４…可動反射層（可動鏡），１６…光学積層構造（固定鏡），１８…支柱，１９…キャビティ，２０…基板，３０…ディスプレイ・アレイ（ディスプレイ），４０…ディスプレイ・デバイス，４１…ハウジング，４３…アンテナ，４４…スピーカ，４６…マイクロフォン，４８…入力デバイス，３２…連結部，３４…変形可能層，４２…支持ポスト・プラグ，４４’…バス構造，１０４…ディスプレイ，１０８…増幅器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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