(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行および列として配置された複数の双安定要素を備えるディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、前記行および列のために駆動スケジュールを決定し、前記駆動スケジュールの決定が、複数の前記行または列のうちの各行または列に対する優先度の設定を含むように構成され、かつ前記行または列の前記優先度に基づいて、前記行または列を表示するか前記行または列をスキップするかを個別に各行または列に対して決定するように構成されるプロセッサと、を備える、双安定ディスプレイシステムであって、
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前の1つまたは複数の表示更新時に前記行または列の少なくとも1つがスキップされた回数に少なくとも一部基づいて決定される、双安定ディスプレイシステム。
【請求項２】
前記プロセッサが、所望の表示更新レートを決定するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサが、
実際の表示更新レート能力を決定するように、かつ
前記実際の表示更新レート能力を前記所望の表示更新レートと比較するようにさらに構成される、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサが、スキップされると前記実際の表示更新レート能力が前記所望の表示更新レート以上になる前記行または列の数を決定するようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサが、1つの行または列を更新するのに必要な時間量を決定するようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、
物理パラメータを検出するように、かつ
前記物理パラメータに少なくとも一部基づいて、前記行または列を更新するのに必要な前記時間量を見積もるようにさらに構成される、請求項5に記載のシステム。
【請求項７】
前記物理パラメータが温度である、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記物理パラメータが、前記複数の双安定ディスプレイ要素のうちの1つまたは複数の作動電圧である、請求項6または7に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが、
既知の期間にわたって前記行または列に印加される蓄積電荷を測定するように、かつ
前記蓄積電荷を、前記行または列を作動させるのに必要な既知の電荷量と比較するようにさらに構成される、請求項5から8のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサが、前記複数の双安定ディスプレイ要素のうちの1つまたは複数と関連付けられた固定時間値にアクセスするようにさらに構成される、請求項5から9のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサが、スキップすべき行または列の数を決定するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、
前記複数の行および列を複数のグループに分割するように、かつ
スキップすべき前記行または列の前記数を前記複数のグループ間で分割するようにさらに構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
各グループに割り当てられた前記行または列の前記数がほぼ等しい、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前記行または列の前記少なくとも1つに伴う光の色に少なくとも一部基づいて決定される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１５】
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前記行または列の前記少なくとも1つに隣接する別の行または列と関連付けられた優先度値に少なくとも一部基づいて決定される、請求項1または14に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ディスプレイと通信するように構成された第2のプロセッサであって、画像データを処理するように構成される第2のプロセッサと、
前記第2の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1に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも1つの信号を前記ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
前記画像データを前記第2のプロセッサに送るように構成された画像源モジュールをさらに備える、請求項16に記載のシステム。
【請求項２０】
前記画像源モジュールが、受信器、トランシーバ、および送信器のうちの少なくとも1つを備える、請求項19に記載のシステム。
【請求項２１】
入力データを受け取り、前記入力データを前記第2のプロセッサに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に記載のシステム。
【請求項２２】
双安定ディスプレイを動作させる方法であって、
複数の行および列として配置された複数の双安定ディスプレイ要素の駆動スケジュールを決定する段階であって、前記駆動スケジュールを決定する段階が複数の前記行または列のうちの各行または列に対する優先度を設定する段階を含む段階と、
前記行または列の前記優先度に基づいて、前記行または列を表示するか前記行または列をスキップするかを個別に各行または列に対して決定する段階と、を含み、
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前の1つまたは複数の表示更新時に前記行または列の少なくとも1つがスキップされた回数に少なくとも一部基づいて決定される、方法。
【請求項２３】
前記駆動スケジュールを決定する段階が、所望の表示更新レートを決定する段階を含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記駆動スケジュールを決定する段階が、
実際の表示更新レート能力を決定する段階と、
前記実際の表示更新レート能力を前記所望の表示更新レートと比較する段階と、をさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
スキップされると前記実際の表示更新レート能力が前記所望の表示更新レート以上になる前記行または列の数を決定する段階をさらに含む、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
前記実際の表示更新レート能力を決定する段階が、1つの行または列を更新するのに必要な時間量を決定する段階を含む、請求項24または25に記載の方法。
【請求項２７】
前記行または列を更新するのに必要な前記時間量を決定する段階が、
物理パラメータを検出する段階と、
前記物理パラメータに少なくとも一部基づいて、前記行または列を更新するのに必要な前記時間量を見積もる段階と、をさらに含む、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
前記物理パラメータが温度である、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記物理パラメータが、前記複数の双安定ディスプレイ要素のうちの1つまたは複数の作動電圧である、請求項27または28に記載の方法。
【請求項３０】
前記行または列を更新するのに必要な前記時間量を決定する段階が、
既知の期間にわたって前記行または列に印加される蓄積電荷を測定する段階と、
前記蓄積電荷を、前記行または列を作動させるのに必要な既知の電荷量と比較する段階と、をさらに含む、請求項26または27に記載の方法。
【請求項３１】
前記行または列を更新するのに必要な前記時間量を決定する段階が、前記複数の双安定ディスプレイ要素のうちの1つまたは複数と関連付けられた固定時間値にアクセスする段階をさらに含む、請求項26、27または30のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
スキップすべき行または列の数を決定する段階をさらに含む、請求項22から31のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の行および列を複数のグループに分割する段階と、
スキップすべき前記行または列の前記数を前記複数のグループ間で分割する段階と、をさらに含む、請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
各グループに割り当てられた前記行または列の前記数がほぼ等しい、請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前記行または列の前記少なくとも1つに伴う光の色に少なくとも一部基づいて決定される、請求項22に記載の方法。
【請求項３６】
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前記行または列の前記少なくとも1つに隣接する別の行または列と関連付けられた優先度値に少なくとも一部基づいて決定される、請求項22または35に記載の方法。
【請求項３７】
表示データを表示するための手段と、
前記表示手段を更新する駆動スケジュールを決定するための手段であって、前記駆動スケジュールを決定するための手段が複数の行または列のうちの各行または列に対する優先度を設定するための手段を含む手段と、
前記行または列の前記優先度に基づいて、前記行または列を表示するか前記行または列をスキップするかを個別に各行または列に対して決定するための手段と、を備える、双安定ディスプレイシステムであって、
前記行または列の少なくとも1つに対する前記優先度が、前の1つまたは複数の表示更新時に前記行または列の少なくとも1つがスキップされた回数に少なくとも一部基づいて決定される、双安定ディスプレイシステム。
【請求項３８】
前記表示手段が、複数の行および列として配置された複数の双安定要素を備え、
前記決定する手段がプロセッサを備える、請求項37に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、微小電子機械システム(MEMS)に関し、より具体的にはMEMSディスプレイシステムを動作させる方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電子機械システム(MEMS)は、微小機械要素、アクチュエータおよび電子回路を含む。微小機械要素は、堆積、エッチングおよび/または他の微小機械加工プロセスを用いて作り出すことができ、これらのプロセスでは、基板および/または堆積材料層の一部分をエッチング除去し、または層を追加して電気デバイスおよび電子機械デバイスを形成する。MEMSデバイスの1つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で、干渉変調器または干渉型光変調器という用語は、光学干渉の原理を用いて光を選択的に吸収および/または反射するデバイスを指す。特定の実施形態では、干渉変調器は1対の導電プレートを含むことができ、この導電プレートの一方または両方の全体または一部を透明および/または反射性にすることができ、適切な電気信号の印加により相対運動をすることができる。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固定層を含むことができ、他方のプレートは、固定層からエアギャップで分離された金属膜を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願第12/369,679号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書でより詳細に説明するように、一方のプレートの他方との位置関係により、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変えることができる。このようなデバイスには広範囲の用途があり、既存の製品の改善と、まだ開発されていない新製品の創出とにデバイスの特徴を活用できるように、これらのタイプのデバイスの特性を利用および/または改変することは、当技術分野で有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの態様を有するが、そのうちのどれ1つとしてその望ましい特質を単独で担うものはない。次に、本発明の範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴を簡潔に論ずる。この議論を考察した後、また特に「発明を実施するための形態」という項目名の部分を読んだ後に、本発明の特徴がどのようにして他のディスプレイデバイスに勝る利点をもたらすかが理解されよう。
【０００６】
一態様では、双安定ディスプレイを動作させる方法を含み、この方法は、複数の行および列として配置された複数の双安定ディスプレイ要素の駆動スケジュールを決定することを含む。表示更新時に行または列の少なくとも1つが、決定された駆動スケジュールに基づいてスキップされる。
【０００７】
別の態様では、双安定ディスプレイシステムを含む。このシステムはディスプレイを含む。このディスプレイは、複数の行および列として配置された複数の双安定要素を含む。このシステムはまた、ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサも含む。プロセッサは駆動スケジュールを決定し、決定された駆動スケジュールに基づいて、ディスプレイの更新時に行または列の少なくとも1つをスキップする。
【０００８】
最後に、一態様では、別の双安定ディスプレイシステムを含む。このシステムは、表示データを表示するための手段を有する。このシステムはまた、表示手段を更新するための駆動スケジュールを決定し、決定された駆動スケジュールに基づいて、表示手段の更新時に行または列の少なくとも1つをスキップするための手段も有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第1の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第2の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部分を示す等角投影図である。
【図２】3×3干渉変調器ディスプレイを組み込む電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図1の干渉変調器の例示的な一実施形態での、印加電圧に対する可動鏡位置の線図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用できる行電圧と列電圧のセットの図表である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイに1フレームの表示データを書き込むために使用できる、行信号および列信号の例示的なタイミング図である。
【図５Ｂ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイに1フレームの表示データを書き込むために使用できる、行信号および列信号の例示的なタイミング図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を含む画像ディスプレイデバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を含む画像ディスプレイデバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図1のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の一代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８】MEMSディスプレイシステムの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図９】MEMSディスプレイシステムの別の実施形態を示すシステムブロック図である。
【図１０】スケジューラの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図１１Ａ】MEMSディスプレイデバイスの順次的な更新を示す図である。
【図１１Ｂ】MEMSディスプレイデバイスの順次的な更新を示す図である。
【図１１Ｃ】MEMSディスプレイデバイスの順次的な更新を示す図である。
【図１２】フレームレートを大きくするために選択的にラインをスキップする方法の一実施形態を示すブロック図である。
【図１３】スキップすべきラインの数を決定することに関連したデータを含む表である。
【図１４】実際のフレームレートを決定する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図１５】どのラインをスキップすべきかを決定する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図１６】複数の行のグループに分割されたMEMSディスプレイデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、いくつかの具体的実施形態を対象とする。しかし、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用することができる。本明細書では、同じ部品は全体を通して同じ数字で示されている図面を参照する。各実施形態は、動いていようと(例えば映像)静止していようと(例えば静止画)、また文字であろうと図形であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施することができる。より具体的には、各実施形態は、それだけには限らないが、携帯電話、無線デバイス、携帯情報端末(PDA)、手持ち型また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、カメラ一体型ビデオ、ゲーム機、腕時計、置き時計、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など)、コックピット制御盤および/またはディスプレイ、カメラビューのディスプレイ(例えば、車両のリアビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子屋外広告板または電子標識、プロジェクタ、建築構造物、包装、および美的構造物(例えば、1個の宝石上の画像のディスプレイ)など、様々な電子デバイスにおいて実施またはそれらに付随できることが企図されている。本明細書で説明するものと類似の構造のMEMSデバイスもまた、電子スイッチングデバイスなどの非ディスプレイ用途に使用することができる。
【００１１】
本発明は、フレーム更新時に選択的にラインをスキップすることによって、MEMSディスプレイデバイスの実効フレームレートを大きくするシステムおよび方法を提供する。一実施形態では、目に見えるアーチファクトを最小限にするようにラインの数量および識別番号が選択される。実効フレームレートを大きくすることによって、MEMSディスプレイシステムは、MEMSデバイスの現在の環境条件下でのそのフレームレート能力を超える固定フレームレートが必要な表示データストリーム用に適応させることができる。
【００１２】
干渉型MEMSディスプレイ要素を含む干渉変調器ディスプレイの一実施形態が図1に示されている。これらのデバイスでは、各画素は明状態または暗状態にある。明(「緩和」または「開」)状態では、ディスプレイ要素は、入射する可視光の大部分をユーザの方へ反射する。暗(「作動」または「閉」)状態のときは、ディスプレイ要素は、入射する可視光をユーザの方へほとんど反射しない。実施形態に応じて、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は反対にすることができる。MEMS画素は、選択された色にて主に反射するように構成することができ、それによって、白黒に加えてカラー表示が可能になる。
【００１３】
図1は、画像ディスプレイの一連の画素の中の隣接する2つの画素を示す等角投影図であり、各画素がMEMS干渉変調器を含む。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行/列アレイを含む。各干渉変調器は、少なくとも1つの可変寸法を有する共振光ギャップを形成するように可変で制御可能な距離に互いに位置決めされた1対の反射層を含む。一実施形態では、反射層の一方は、2つの位置の間で移動させることができる。本明細書で緩和位置と呼ばれる第1の位置では、可動反射層は、固定された部分反射層から相対的に大きく隔てたところに位置決めされる。本明細書で作動位置と呼ばれる第2の位置では、可動反射層は、部分反射層により近く隣接して位置決めされる。これら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って、または弱め合って干渉し、それによって、画素ごとに全反射状態または非反射状態が生じる。
【００１４】
図1に示された画素アレイの部分は、隣接する2つの干渉変調器12aおよび12bを含む。左側の干渉変調器12aでは、可動反射層14aが、部分反射層を含む光学積層16aから所定の距離にある緩和位置に示されている。右側の干渉変調器12bでは、可動反射層14bが、光学積層16bに隣接する作動位置に示されている。
【００１５】
本明細書で参照する光学積層16aおよび16b(一括して光学積層16と呼ぶ)は、一般にいくつかの融合層(fused layer)を含み、これは、インジウムスズ酸化物(ITO)などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含むことができる。したがって、光学積層16は、導電性で、部分的に透明かつ部分的に反射性であり、例えば上記の層のうちの1つまたは複数を透明基板20の上に堆積させることによって、製造することができる。部分反射層は、様々な金属、半導体および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成することができる。部分反射層は、諸材料の1つまたは複数の層で形成することができ、各層は、単一材料または諸材料の組合せで形成することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、光学積層16の各層は平行ストリップの形にパターニングされ、以下で説明するように、ディスプレイデバイスの行電極を形成することができる。可動反射層14a、14bは、柱18の上部と、柱18の間に堆積された介在犠牲材料の上とに堆積される列を形成するように、1つまたは複数の堆積金属層からなる一連の平行ストリップ(16aおよび16bの行電極と直交)として形成することができる。犠牲材料がエッチング除去されると、可動反射層14a、14bは、画定されたギャップ19によって光学積層16a、16bから分離される。アルミニウムなどの高導電性および高反射性の材料を反射層14に使用することができ、これらのストリップは、ディスプレイデバイスの列電極を形成することができる。図1は原寸に比例していないことがありうることに留意されたい。いくつかの実施形態では、柱18の間の間隔は10〜100μm程度とすることができ、ギャップ19は<1000オングストローム程度とすることができる。
【００１７】
印加電圧が無い場合、図1の画素12aで示されるように、ギャップ19は可動反射層14aと光学積層16aの間に存続し、可動反射層14aは機械的に緩和状態にある。しかし、選択された行および列に電位(電圧)差が印加されると、対応する画素の行電極と列電極の交点に形成されたコンデンサが充電され、静電力で各電極が引き合う。電圧が十分に高い場合、可動反射層14は変形され、光学積層16に強制的に押し付けられる。光学積層16内の誘電体層(この図には示されていない)は短絡を防止し、図1の右側の作動された画素12bで示されるように、層14と層16の間の分離距離を制御することができる。その挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じである。
【００１８】
図2から図5までは、ディスプレイ用途に干渉変調器のアレイを使用するための1つの例示的なプロセスおよびシステムを示す。
【００１９】
図2は、干渉変調器を組み込むことができる電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。電子デバイスはプロセッサ21を含み、このプロセッサは、ARM(登録商標)、Pentium(登録商標)、8051、MIPS(登録商標)、Power PC(登録商標)、ALPHA(登録商標)など任意の汎用の単一チップまたは複数チップのマイクロプロセッサとすることができ、あるいはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラまたはプログラマブルゲートアレイなど任意の特殊目的マイクロプロセッサとすることができる。当技術分野では従来からそうであるように、プロセッサ21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することができる。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、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することができる。
【００２０】
一実施形態では、プロセッサ21はまた、アレイドライバ22と通信するように構成される。一実施形態では、アレイドライバ22は、ディスプレイアレイまたはパネル30に信号を供給する行ドライバ回路24および列ドライバ回路26を含む。図1に示されたアレイの断面は、図2の線1-1で示されている。図2は、分かりやすくするために干渉変調器の3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は非常に多数の干渉変調器を含むことができ、行と列の数が異なる干渉変調器を有することもできることに留意されたい(例えば、1行当たり300画素×1列当たり190画素)。
【００２１】
図3は、図1の干渉変調器の例示的な一実施形態の、印加電圧に対する可動鏡位置の線図である。MEMS干渉変調器では、行/列作動プロトコルは、これらのデバイスの図3に示されたヒステリシス特性を利用することができる。干渉変調器では、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるために、例えば10ボルトの電位差が必要になりうる。しかし、この値から電圧が低減される場合、可動層は、電圧が10ボルトより下に低下するときにもその状態を維持する。図3の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が2ボルト未満に低下するまで完全には緩和しない。したがって、デバイスが緩和状態または作動状態のどちらでも安定している印加電圧の窓が存在し、図3に示された例ではその電圧の範囲は約3〜7Vである。これは、本明細書では「ヒステリシス窓」または「安定窓」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では、行/列作動プロトコルは、行ストローブ時に、作動されるべきストローブ行の画素に約10ボルトの電圧差がかけられ、緩和されるべき画素に0ボルトに近い電圧差がかけられるように設計することができる。ストローブ後、画素には、行ストローブで設定したどの状態にも画素がとどまるように、約5ボルトの安定状態電圧差またはバイアス電圧差がかけられる。書き込まれた後、各画素には、この例では3〜7ボルトの「安定窓」の範囲内の電位差が認められる。この特徴により、図1に示された画素の設計は、作動状態または緩和状態のどちらが既存状態でも同じ印加電圧条件下で安定になる。干渉変調器の各画素が、作動状態であろうと緩和状態であろうと、本質的に固定反射層と可動反射層で形成されるコンデンサであるので、この安定状態は、ほとんど電力浪費を伴わずにヒステリシス窓の範囲内の電圧で保持することができる。印加電圧が固定されている場合には、本質的に電流が画素に流れ込まない。
【００２２】
以下でさらに説明するように、典型的な応用例では画像のフレームは、第1の行内の所望の作動画素のセットに応じて列電極のセットの電極間にデータ信号(それぞれ特定の電圧レベルを有する)のセットを送ることによって、作り出すことができる。次に、行パルスが第1の行の電極に印加され、それによって、データ信号のセットに対応する画素が作動される。次に、データ信号のセットは、第2の行の所望の作動画素のセットに対応するように変更される。次に、パルスが第2の行の電極に印加され、それによって、データ信号に応じて第2の行の該当する画素が作動される。第1の行の画素は、第2の行のパルスの影響を受けず、第1の行のパルスの間に設定された状態にとどまる。これを全一連の行について順次に繰り返してフレームを生成することができる。一般に、フレームは、このプロセスをある所望の1秒当たりのフレーム数で連続して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/または更新される。画素アレイの行電極および列電極を駆動して画像フレームを生成するための多種多様なプロトコルを使用することができる。
【００２３】
図4および図5は、図2の3×3アレイ上に表示フレームを作り出すための1つの実現可能な作動プロトコルを示す。図4は、図3のヒステリシス曲線を呈する画素に対し使用できる実行可能な列電圧レベルと行電圧レベルのセットを示す。図4の実施形態において、ある画素の作動には、その該当する列を-Vbiasに設定し、その該当する行を+ΔVに設定することが含まれ、-Vbiasおよび+ΔVは、それぞれ-5ボルトおよび+5ボルトに相当しうる。この画素を緩和することは、その該当する列を+Vbiasに設定し、その該当する行を同じ+ΔVに設定し、それによって画素の両端に0ボルトの電位差が生じることによって実現される。行電圧が0ボルトに保持されている行では、各画素は、その列が+Vbiasまたは-Vbiasであるかどうかにかかわらず、当初どの状態であっても安定している。図4にも示されているように、上記とは反対の極性の電圧を使用することもでき、例えば、ある画素を作動させるには、その該当する列を+Vbiasに設定し、その該当する行を-ΔVに設定することを伴いうることを理解されたい。この実施形態では、その画素を解放することは、該当する列を-Vbiasに設定し、該当する行を同じ-ΔVに設定し、それによって画素の両端に0ボルトの電位差が生じることで実現される。
【００２４】
図5Bは、図2の3×3アレイに印加される一連の行信号および列信号を示すタイミング図であり、このアレイは、結果として図5Aに示されたディスプレイ配置になり、作動画素は非反射性になる。図5Aに示されたフレームを書き込む前に画素はどの状態にあってもよく、この例では、すべての行が最初0ボルトにあり、すべての列が+5ボルトにある。これらの印加電圧により、すべての画素が、それらの現在の作動状態または緩和状態で安定している。
【００２５】
図5Aのフレームでは、画素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)および(3,3)が作動されている。この状態を実現するために、行1の「ライン時間」の間、列1および2が-5ボルトに設定され、列3が+5ボルトに設定される。この設定では、すべての画素が3〜7ボルトの安定窓の中にとどまっているので、どの画素の状態も変化しない。次に行1が、0から5ボルトに上昇しゼロに戻るパルスでストローブされる。これにより(1,1)および(1,2)の画素が作動され、(1,3)の画素が緩和される。アレイの他の画素は影響を受けない。所望通りに行2を設定するために、列2が-5ボルトに設定され、列1および3が+5ボルトに設定される。次に、行2に印加される同じストローブで画素(2,2)が作動され、画素(2,1)および(2,3)が緩和される。やはりアレイの他の画素は影響を受けない。行3は同様に、列2および3を-5ボルト、列1を+5ボルトに設定することによって設定される。行3のストローブで行3の画素が、図5Aに示されるように設定される。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は+5または-5ボルトにとどまることができ、したがってディスプレイは、図5Aの配置で安定している。同じ手順を数十または数百の行および列からなるアレイでも使用することができる。また、行および列を作動させるために使用される電圧のタイミング、シーケンスおよびレベルは、上記で概説した一般原理の範囲内で広く変えることができ、上記の例は例示的なものにすぎず、任意の作動電圧の方法を本明細書で説明するシステムおよび方法と共に使用することができる。
【００２６】
図6Aおよび図6Bは、ディスプレイデバイス40の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス40は、例えば携帯電話または移動電話でありうる。しかし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素、またはその若干の変形物もまた、テレビジョンおよび携帯型メディアプレーヤなど様々なタイプのディスプレイデバイスを例示するものである。
【００２７】
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、およびマイクロフォン46を含む。ハウジング41は一般に、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのいずれかにより形成される。さらに、ハウジング41は、それだけには限らないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはこれらの組合せを含む様々な材料のいずれからでも作製することができる。一実施形態では、ハウジング41は取り外し可能部分(図示せず)を含み、これは、異なる色の、または異なるロゴ、絵もしくは記号を含む、他の取り外し可能部分と交換することができる。
【００２８】
例示的なディスプレイデバイス40のディスプレイ30は、本明細書で説明するように、双安定ディスプレイを含む様々なディスプレイのいずれでもよい。他の実施形態では、ディスプレイ30は、上述のプラズマ、EL、OLED、STN LCDまたはTFT LCDなどのフラットパネルディスプレイ、あるいは、CRTまた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。しかし、本実施形態を説明する目的で、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含む。
【００２９】
例示的なディスプレイデバイス40の一実施形態の構成要素が、図6Bに概略的に示されている。図示の例示的なディスプレイデバイス40はハウジング41を含み、その中に少なくとも部分的に封入される付加的な構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイデバイス40はネットワークインターフェース27を含み、これは、トランシーバ47に結合されているアンテナ43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はコンディショニングハードウェア52に接続される。コンディショニングハードウェア52は、信号をコンディショニングする(例えば、信号をフィルタリングする)ように構成することができる。コンディショニングハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21はまた、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およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次いでディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定の例示的なディスプレイデバイス40の設計上の必要に応じて、すべての構成要素に電力を供給する。
【００３０】
ネットワークインターフェース27は、例示的なディスプレイデバイス40が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できるように、アンテナ43およびトランシーバ47を含む。一実施形態では、ネットワークインターフェース27はまた、プロセッサ21の要件を軽減するためのいくつかの処理機能を有することもできる。アンテナ43は、信号を送受信するための任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、IEEE 802.11(a)、(b)または(g)を含むIEEE 802.11規格に従うRF信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナは、BLUETOOTH規格に従うRF信号を送受信する。携帯電話の場合は、アンテナは、CDMA、GSM（登録商標）、AMPS、W-CDMAまたは他の既知の、無線携帯電話ネットワーク内で通信するために使用され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により受信された信号をプロセッサ21で受け取ってそこでさらに操作できるように、その信号を事前処理する。トランシーバ47はまた、プロセッサ21により受け取られた信号を、アンテナ43を介して例示的なディスプレイデバイス40から送信できるように、その信号を処理する。
【００３１】
一代替実施形態では、トランシーバ47は受信器で置き換えることができる。さらに別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成できる画像源で置き換えることができる。例えば、この画像源は、画像データを収容するデジタルビデオディスク(DVD)またはハードディスクドライブ、あるいは画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【００３２】
プロセッサ21は一般に、例示的なディスプレイデバイス40の動作全体を制御する。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像源から圧縮画像データなどのデータを受け取り、そのデータを生画像データに、または簡単に生画像データに処理できるフォーマットに処理する。次に、プロセッサ21は、その処理されたデータをドライバコントローラ29、または記憶用のフレームバッファ28まで送る。生データとは通常、画像内の各位置の画像特徴を識別する情報を指す。例えば、このような画像特徴は、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。
【００３３】
一実施形態では、プロセッサ21は、例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御するマイクロコントローラ、CPUまたは論理ユニットを含む。コンディショニングハードウェア52は一般に、スピーカ45に信号を送信し、マイクロフォン46から信号を受け取るための増幅器およびフィルタを含む。コンディショニングハードウェア52は、例示的なディスプレイデバイス40内の個別構成要素とすることができ、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込むことができる。
【００３４】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21で生成された生画像データを直接プロセッサ21から、またはフレームバッファ28から取り込み、その生画像データをアレイドライバ22への高速伝送のために適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラ29は、生画像データを、それがディスプレイアレイ30の全体にわたり走査するのに適した時間順序を有するように、ラスタ様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。次に、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ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、単独型の集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に付随することが多いが、このようなコントローラは様々に実施することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ21に埋め込むこと、ソフトウェアとしてプロセッサに21に埋め込むこと、あるいはハードウェアとしてアレイドライバ22と共に完全に一体化することができる。
【００３５】
通常では、アレイドライバ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から受け取り、その映像データを並列組の波形に再フォーマットし、これらの波形は、ディスプレイのx-yマトリクスの画素から来る数百の、場合により数千のリード線に1秒につき何度も印加される。
【００３６】
一実施形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するどのタイプのディスプレイにも適合する。例えば、一実施形態では、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(例えば、干渉変調器コントローラ)である。別の実施形態では、アレイドライバ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(例えば、干渉変調器ディスプレイ)である。一実施形態では、ドライバコントローラ29は、アレイドライバ22と一体化される。このような実施形態は、携帯電話、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。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ30は、典型的なディスプレアレイ、または双安定ディスプレイアレイ(例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ)である。
【００３７】
入力デバイス48により、ユーザが例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御することが可能になる。一実施形態では、入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧膜または感熱膜を含む。一実施形態では、マイクロフォン46は、例示的なディスプレイデバイス40の入力デバイスである。マイクロフォン46を使用してデバイスにデータを入力する場合、ユーザが音声コマンドを与えて例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御することができる。
【００３８】
電源50は、当技術分野でよく知られているように、様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。例えば、一実施形態では、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再充電可能電池である。別の実施形態では、電源50は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗料を含む太陽電池である。別の実施形態では、電源50は、壁付きコンセントから電力を受け取るように構成される。
【００３９】
いくつかの実施では、上述のように制御プログラミング性は、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に設置できるドライバコントローラに存在する。場合により、制御プログラミング性はアレイドライバ22に存在する。上述の最適化を任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素で、また様々な構成で実施できる。
【００４０】
上記の原理により動作する干渉変調器の構造の細部は、広範にわたって異なることがある。例えば、図7A〜7Eは、可動反射層14およびその支持構造物の5つの異なる実施形態を示す。図7Aは、図1の実施形態の断面図であり、金属材料のストリップ14が、直交して延びる支持物18の上に堆積されている。図7Bでは、各干渉変調器の可動反射層14は、形状が正方形または長方形であり、角部のみで支持物に、繋ぎ線(tether)32で取り付けられている。図7Cでは、可動反射層14は、形状が正方形または長方形であり、可撓性金属を含むことができる変形可能層34からつり下げられている。変形可能層34は、直接または間接的に基板20に変形可能層34の周辺部で接続している。これらの接続部を本明細書では支柱と呼ぶ。図7Dに示された実施形態は、変形可能層34を上に載せた支柱プラグ42を有する。可動反射層14は、図7A〜7Cのように、ギャップの上方につ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16の間の穴を充填することによっては支柱を形成しない。むしろ、支柱は、支柱プラグ42を形成するために使用される平坦化材料で形成される。図7Eに示される実施形態は、図7Dに示された実施形態をベースとするが、図7A〜7Cに示された実施形態、ならびに図示されていない付加的な実施形態のどれとでも機能するように適合させることもできる。図7Eに示された実施形態では、金属または他の導電性材料の追加層を使用してバス構造物44を形成している。これにより干渉変調器の裏面に沿った信号ルーティングが可能になり、それによって、他の方法では基板20上に形成しなければならない多数の電極を削除することができる。
【００４１】
図7に示されたような諸実施形態では、干渉変調器は、変調器が配置される側の反対側である透明基板20の前側から画像を見る直視デバイスとして機能する。これらの実施形態では、反射層14は、基板20と反対の反射層側の干渉変調器の一部分を、変形可能層34を含めて光学的に遮蔽する。これにより、画像品質に悪影響を及ぼすことなく遮蔽領域を構成し動作させることが可能になる。例えば、このような遮蔽により図7Eのバス構造物44が得られ、このバス構造物により、アドレス指定、およびこのアドレス指定の結果生じる移動などの変調器の電子機械特性から変調器の光学特性を分離することが可能になる。この分離可能な変調器の構成により、変調器の電子機械的態様および光学的態様のために用いられる構造設計および材料が選択され、互いに独立して機能することが可能になる。さらに、図7C〜7Eに示された実施形態は、反射層14の光学特性をその機械的特性から分離することにより導出される付加的な利益を有し、この分離は、変形可能層34によって行われる。これにより、反射層14に用いられる構造設計および材料が光学特性に関して最適化され、変形可能層34に用いられる構造設計および材料が所望の機械的特性に関して最適化されることが可能になる。
【００４２】
図8〜16は、双安定ディスプレイシステムを動作させるシステムおよび方法の諸実施形態を示す。実施形態のいくつかでは、双安定MEMSデバイスまたはMEMSディスプレイに関して詳細に説明するが、これらの方法およびシステムは、他の双安定ディスプレイ技術を用いても実施できることが当業者には理解されよう。説明を簡単にするために、MEMSディスプレイは複数の行および列で構成されているとして説明される。あるいは、行をラインと呼ぶこともある。行と列のセットを一括して表示マトリクスまたはマトリクスと呼ぶ。行と列は交換可能であり、本明細書のシステムおよび方法は、異なる向きに配置されたMEMSディスプレイと共に実施できることを理解されたい。同様に、表示データは、ラインで構成されているとして説明される。表示データの1ラインは、表示マトリクスの1つの行すなわちラインに対応する。表示データはまた、フレームで構成されているとして説明される。表示データの1フレームはNラインの表示データに対応し、ここでNはマトリクス中の行の数である。一実施形態では、表示データは、個々の行を順次に更新またはリフレッシュすることによってマトリクス上に表示される。単一の行を更新するために必要な時間量をライン時間と呼ぶことがある。全マトリクスを更新するために必要な時間量をフレーム時間と呼ぶことがある。あるいは、フレーム時間は、1秒当たりのフレームの数で表され、フレームレートと呼ぶこともある。環境条件および他の要因と共に、ある特定のMEMSディスプレイの物理的特性により、その特定のMEMSディスプレイが動作可能なフレームレートの範囲がもたらされる。簡単にするために、特定のMEMSディスプレイが動作できるこのフレームレートの範囲を、そのMEMSディスプレイのフレームレートと呼ぶことがある。あるいは、この範囲を、そのMEMSディスプレイの表示更新レートまたは表示更新レート能力と呼ぶこともある。別の代替形態では、以下で述べる所望の表示更新レートと区別するために、この範囲を実際の表示更新レートと呼ぶことがある。表示データは、特定のフレームレートで表示されるように設計することができる。例えば、映像データは、1秒当たり30フレームのフレームレートで表示されるように設計することができる。しかし、個々のMEMSディスプレイシステムの特性により、ディスプレイデバイスがこのフレームレートを実現できないこともある。例えば、特定のディスプレイでは、ディスプレイのフレームレートが1秒当たり30フレーム未満になるほどライン時間が長く、かつライン数が多いことがある。固定レートの表示データ入力ストリームを、ディスプレイ上で固定レートより低いフレームレートで表示しようとすると、ユーザの体験の質を低下させるスキップおよび引き裂きなどの目に見えるアーチファクトを生じさせる可能性がある。特定の実施形態では、ディスプレイデバイスの表示レートよりも大きいフレームレートで表示データストリームを表示しようとすることによって生じる、目に見えるアーチファクトを改善するためのシステムおよび方法が提供される。
【００４３】
図8は、MEMSディスプレイシステム102の機能ブロック図である。新しい特徴に加えて、システム102は、図6A〜Bのシステム40の一部分を示す。説明を簡単にするために、図6Bに示された機能ブロックのいくつかは、ホスト104で識別される単一の機能ブロックの中に組み込まれている。具体的には、ホスト104は、プロセッサ21、ドライバコントローラ29およびコンディショニングハードウェア52の機能を含むことができる。さらに、バッファ106は機能がフレームバッファ28と類似しており、ドライバ108はアレイドライバ22と類似しており、ディスプレイ要素110はディスプレイアレイ30と類似している。機能する際、ホスト104は表示データをバッファ106に転送する。バッファ106はホスト104からの表示データを、ドライバ108が前記データを表示する用意ができるまで記憶する。ドライバ108は、バッファ106から表示データを取り込み、ディスプレイ要素110に前記データを表示させる。一実施形態では、ディスプレイ要素110は、行と列に編成された複数のMEMSデバイスである。この配置は、図2およびその添付文で示された行と列に類似している。MEMSディスプレイシステム102はまた、ホスト104と通信接続されたスケジューラ112を含む。スケジューラ112は、プロセッサ114およびメモリ116を有する。一実施形態では、スケジューラ112は、ホスト104と共に動作して表示データのサブセットを選択し、選択されたサブセットは、その後バッファ106に記憶される。前述のように、ホスト104で受け取られた表示データは、ドライバ108およびディスプレイ要素110で実現できるフレームレートよりも大きいフレームレートを必要とすることがある。スケジューラ112は、ドライブスケジュールを生成する動作をする。一実施形態では、ドライブスケジュールは、特定のフレーム更新時にスキップできる表示データのラインのセットを含む。別の実施形態では、ドライブスケジュールは、特定のフレーム更新時に更新されるべきラインのセットを含む。更新時にドライブスケジュールに従って1つまたは複数のラインを更新しスキップすることによって、ディスプレイシステム102の実効フレームレートが大きくなる。さらに、ディスプレイ要素110は、MEMSデバイスであるので双安定であり、スキップされたときにはそれらの特性を保持する。この双安定特性により、本明細書のシステムおよび方法でドライブスケジュールを展開することができ、このドライブスケジュールは、フレームレートを大きくすることに加えて、目に見えるアーチファクトを最小限にする。スキップすべきラインの数と、スキップするために特定のラインが選択されるプロセスとについては、以下でより詳細に説明する。一実施形態では、スキップされるようにスケジュールされないラインはバッファ106に書き込まれ、そのためドライバ108は、バッファから取り込まれたすべてのラインを、取り込まれたラインをスキップするべきかどうかを判定しないで表示することができる。システム102の構成要素は機能別に図示されていることを理解されたい。しかし実際には、ホスト104、バッファ106、ドライバ108、およびスケジューラ112のうちの1つまたは複数が、処理機能またはメモリ機能などの物理的資源を共有することができる。
【００４４】
図9は別のMEMSディスプレイシステム150の機能ブロック図である。ディスプレイシステム150は、図8のシステム102と類似している。図8に関して、スケジューラ112はホスト104と共に動作して、ラインがバッファ106に書き込まれる前に、スキップされるべきラインを選択する。しかし、図9に関して、システム150は、ドライバ156と通信接続されたスケジューラ160を有する。スケジューラ160は、ドライバ156でバッファ154から取り込まれたラインから、スキップされるべきラインのセットを選択するように動作する。システム150では、ホスト152は、スケジューラ160と直接インターフェースすることなく動作することができる。
【００４５】
図10は、スケジューラ210の別の実施形態の機能ブロック図である。スケジューラ210は、図8のスケジューラ112または図9のスケジューラ160を代表することができる。スケジューラ210は、センサ212と通信接続される。センサ212は、それだけには限らないが、温度、湿度および大気圧などの物理パラメータを測定するように構成可能である。MEMSディスプレイデバイスの実際のライン時間は、いくつかの物理パラメータと共に変動しうる。例えば、システムの温度はライン時間に影響を及ぼしうる。この実施形態では、スケジューラ210は、ライン時間に影響を及ぼしうる物理パラメータに関する情報を受け取ることができるように、センサ212に通信接続される。以下で説明するように、スケジューラ210は、どれだけのライン、またどのラインをスキップすべきかの決定の際に、センサ212から集められた情報を使用することができる。
【００４６】
図11A〜Cは、本明細書で説明されている実施形態による、順次的なフレーム更新時のMEMSディスプレイを示す。説明を簡単にするために、図11A〜Cは図8と関連して説明される。この点に関し、図11A〜Cはディスプレイ要素110を表す。図11Aは、マトリクス260として編成された5行と5列のMEMSデバイスを示す。説明の目的で、1秒当たり1フレームの表示レートが必要な表示データ入力ストリームが受け取られると想定する。さらに、マトリクス260のラインのライン時間は0.25秒であると想定する。0.25秒のライン時間および5つのラインにより、マトリクス260のフレームレートは1秒当たり0.8フレームになる。マトリクス260が表示データ入力ストリームのフレームレートよりも小さいフレームレートを有するので、ディスプレイシステム102は、通常の動作では入力ストリームに対処することができない。特定の実施形態では、スキップすべきラインの数と識別番号の両方を選択して、必要なフレームレートへの適合とユーザの体験の質の保全との両方をするシステムおよび方法が提供される。例えば、図11Aで、ある特定のフレームの更新時にライン262の更新をスキップすると、視覚的悪影響が最少になる。さらに、図11Bでは、次の更新でライン272がスキップされ、目に見える害は無視できる。最後に、図11Cでは、別のフレームの更新時にライン282がユーザ体験の質を低下させないでスキップされる。フレーム更新ごとに1ラインをスキップすると、ディスプレイの実効フレームレートは1秒当たり1フレームに大きくなる。さらに、スキップすべきラインの識別番号を所定の視覚基準に従って選択することにより、ユーザの体験の質を犠牲にすることなく、より大きい動作可能なフレームレートを得ることができる。
【００４７】
図12は、実効フレームレートを大きくするためにスキップすべきラインを選択する一方法を示す流れ図である。実施形態に応じて、他の段階を追加し、いくつかの段階を除去し、各段階を再配置し、複数の段階を単一の段階に結合し、あるいは単一の段階をサブ段階に分割することができる。説明の目的で、方法330は、図8のディスプレイシステム102と関連して説明される。しかし、図12の方法は、図9のシステム150と共に、または本明細書で説明されている他の実施形態と共に実施できることを理解されたい。まず、段階332で、スケジューラ112がディスプレイ要素110の所望のフレームレートを決定する。一例では、所望のフレームレートは、ホスト104で受け取られる表示データ入力ストリームに必要とされるフレームレートとすればよい。例えば、1秒当たり30フレームの表示レートを必要とする映像データのストリームがホスト104で受け取られた場合、所望のフレームレートは1秒当たり30フレーム以上とすればよい。次に、段階334で、スケジューラ112がディスプレイ要素110の実際のフレームレートを決定する。この実際のフレームレートは、ディスプレイ要素の基本的動作を示す。一例では、これには、各フレーム更新時にすべてのラインを更新することが伴う。しかし、他の例では、基本的動作には、節電などの他の理由で1つまたは複数のラインをスキップすることが伴う。本明細書で説明されているように、この実際のフレームレートは直接測定することができ、あるはいくつかのパラメータに基づいて概算することができる。さらに、実際のフレームレートが参照される一方で、実際のライン時間を本明細書に記載の目的で同様に用いることもできる。当業者にはライン時間とフレームレートの間の関係が理解されよう。しかし、固定フレームレートデータストリームをディスプレイデバイス102のフレームレートと比較することが容易であるので、本明細書では実際のフレームレートを用いる。判定段階336に進むと、スケジューラ112が、実際のフレームレートと所望のフレームレートとの比較に応答した判定を行う。所望のフレームレートが実際のフレームレートより小さい場合、ディスプレイデバイス102は、段階338に示されるように、その通常の状態で動作する。この例では、その動作に、各フレーム更新時にすべてのラインを更新することが伴う。しかし、実際のフレームレートが所望のフレームレートよりも小さい場合には、方法は段階340に進む。段階340で、スケジューラ112が、スキップすべきラインの数を決定する。この計算は、それだけには限らないが、フレーム内のライン数、ライン時間および所望のフレームレートを含む諸要因に応答することができる。例えば、スキップすべきラインの数は、次の式1により決定することができる。
式(1)：(スキップすべきライン) = (1フレーム当たりのライン) - (必要なフレームレート)-1(実際のライン時間)-1
ここで、
スキップすべきラインとは、ある特定の表示更新時に更新されない行の数である。
1フレーム当たりのラインとは、表示マトリクスの行の数、または表示データのフレーム内のラインの数である。
所望のフレームレートとは、表示更新のための所望の実効フレームレートである。
実際のライン時間とは、表示マトリクスの行を更新するために必要な、測定された時間または見積もられた時間である。
【００４８】
さらに、図13は、スキップされるべきラインの数の例示的な計算値を、ライン時間が異なる場合で示す。スキップすべきラインの数を決定した後、スケジューラ112は、段階342で示されたように、スキップされるべき特定のラインの識別番号を決定する。スキップされるべき特定のラインを選択する方法を以下で説明する。
【００４９】
図14は、実際のフレームレートを決定する一方法を示す流れ図である。この決定は、図12の方法330の段階334で反映される。実施形態に応じて、他の段階を追加し、いくつかの段階を除去し、各段階を再配置し、複数の段階を単一の段階に結合し、あるいは単一の段階をサブ段階に分割することができる。説明を簡単にするために、方法430は、図8のディスプレイデバイス102と関連して説明される。しかし、図12の方法は、図9のシステム150と共に、または本明細書で説明されている他の実施形態と共に実施できることを理解されたい。実施形態に応じて、他の段階を追加し、いくつかの段階を除去し、各段階を再配置し、複数の段階を単一の段階に結合し、あるいは単一の段階をサブ段階に分割することができる。段階432で、スケジューラ112は、ディスプレイデバイス102の物理パラメータを決定する。一例では、この物理パラメータはディスプレイデバイス102の温度である。代替実施形態では、このパラメータは、湿度および大気圧などの他の特性とすることができる。段階432で、スケジューラ112は、このパラメータを用いて実際のライン時間を決定する。例えば、パラメータが温度である場合、スケジューラ112はその温度をルックアップテーブルに対する指標として用いることができ、このテーブルは、あらかじめ測定された、温度をライン時間と関連付ける情報を含む。これと同様のルックアップ技法はまた、他の物理パラメータに対しても使用することができる。別の実施形態では、スケジューラ112は、ライン時間をより直接的に測定することができる。例えば、その全体が本明細書に組み込まれる「MEMSベースのディスプレイ用の電気的駆動パラメータの電気的測定のための測定および装置（Measurement And Apparatus For Electrical Measurement Of Electrical Drive Parameters For A Memes Based Display）」という名称の米国特許出願第12/369,679号に、MEMSデバイスを作動させるために必要な電荷または電流を測定する回路が記載されている。これらと同じ回路が、ライン時間を直接測定するのに使用可能である。例えば、一実施形態では、ある電圧が行および列の両端間に印加されて、行中のすべてのMEMSデバイスが非作動の基本位置に置かれる。次に、バイアス電圧がかなりの継続時間印加され、消費された電荷または電流が測定される。この最初の継続時間は、行中のMEMSデバイスが確実に作動されるのに十分な長さである。次に、この測定された電荷は、行を作動させるのに必要な電荷を示すものとして用いられる。次に、この行は非作動位置にリセットされる。今度は、同じ電圧が、より短いが既知である期間印加され、蓄積された電荷が測定される。この期間の後、蓄積された電荷が、行全体を作動させるのに必要な電荷と比較される。このプロセスが、段階的に短くなる電圧印加窓を用いて数回繰り返される。ある時点で、その電圧印加窓の間に蓄積された電荷が、その行を作動させるのに必要な測定された電荷未満になる。その時点で、実際のライン時間が、行全体が作動しなかった電圧印加窓の長さよりも長いはずであると判定される。別の実施形態では、スケジューラ112は、ライン時間に固定値を用いることができる。例えば、スケジューラは、ある特定のディスプレイデバイスがミリ秒の固定数値のライン時間を動作条件にかかわらず有すると���定することができる。この固定値は、すべての類似のディスプレイに対する標準とすることができ、あるいは、ある前の時間に行われた分析に基づいて、特定のディスプレイデバイスに対し個別化することができる。固定値または固定パラメータとの関連によって概算されようと、より直接的に測定されようと、ライン時間は次にスケジューラ112で用いられて、段階436に示されるように実際のフレームレートが決定される。やはりここでも、方法430は、実際のフレームレートが計算されることを示しているが、本明細書で説明されている方法では、実際のフレームレートではなく実際のライン時間を用いることもできる。
【００５０】
図15は、どのラインをスキップすべきかを決定する一方法を示す流れ図である。この決定は、図12の方法330の段階342で反映される。実施形態に応じて、他の段階を追加し、いくつかの段階を除去し、各段階を再配置し、複数の段階を単一の段階に結合し、あるいは単一の段階をサブ段階に分割することができる。説明を簡単にするために、方法490は、図8のディスプレイシステム102と関連して説明される。しかし、図15の方法は、図9のシステム150と共に、または本明細書で説明されている他の実施形態と共に実施できることを理解されたい。段階492で、スケジューラ112は、表示データの各ラインの優先パラメータを決定する。一実施形態では、この優先パラメータは、表示データの他のラインと関連して決定される。あるいは、優先パラメータは、表示データの他のラインと無関係に決定された絶対値とすることもできる。優先パラメータを決定する一方法は、特定のラインをスキップすることと関連した予想視覚特性に基づいて、特定のラインの優先度をインクリメントまたはデクリメントすることである。より大きい重みが、ユーザの体験または他の基準に対しより大きい影響を及ぼす特性に与えられる。例えば、1つの特性は、ある表示データのラインと、その前のフレームのデータの対応するラインとの類似性の程度とすることができる。顕著に変化しなかったラインの更新をスキップすると、前のフレームの同じラインと大幅に異なるラインをスキップするよりも、視覚的影響が少なくなりうる。したがって、前のフレームの対応するラインと著しく異なるラインは、より高い優先パラメータをこの類似特性に関し有することができる。例えば、一実施形態では、あるデータのラインが、その行を更新するには対応する行中の20個の個別ディスプレイデバイスを変更しなければならない程度に前のラインと異なっている場合、この類似特性に関して20の行スコアが割り当てられる。後述のように、この行スコアはスケーリングすることができ、またはさらに操作することができる。別の特性は、最近のフレーム更新時に特定のラインがスキップされたかどうかということである。同じラインを繰り返してスキップすると、何度かのフレーム更新にわたって別々のラインをスキップするよりも視覚的悪影響が大きくなりうる。したがって、最近スキップされたラインには、より高い優先度をこの特性に関し与えることができる。例えば、一実施形態では、あるラインが直前のフレームでスキップされた場合、この最近スキップされた特性に関して10の行スコアがそのラインに割り当てられる。そのラインが直前の2つのフレームでスキップされた場合には、この最近スキップされた特性に関して30の行スコアが割り当てられる。後述のように、この行スコアはスケーリングすることができ、またはさらに操作することができる。別の特性はラインの色である。人間の眼は、ディスプレイ要素110によって反射される特定の光の周波数に対し感受性がより高いことがある。例えば、緑のラインをスキップすると、他の色に対応するラインをスキップするよりも視覚の体験に及ぼす悪影響が大きくなりうる。したがって、緑色を表示するラインには、この色特性に関してより高い優先度を与えることができる。例えば、一実施形態では、特定のラインに対応する色が緑である場合、このラインには、この色特性に関して10の行スコアが割り当てられる。あるいは、特定のラインに対応する色が赤である場合、このラインには、5の行スコアがこの色特性に関し割り当てられる。後述のように、この行スコアはスケーリングすることができ、またはさらに操作することができる。別の特性は、特定のラインに近い他のラインの優先度である。隣接または近隣のラインの大部分をスキップすると、より分散されているラインをスキップするよりも悪影響が大きくなりうる。したがって、特定のラインに近隣のラインがスキップされやすい場合、その特定のラインには、この近接特性に関してより高い優先度を与えることができる。例えば、一実施形態では、あるラインに、この近接特性に関して下記の式2による行スコアを割り当てることができる。
式(2)：(行近接スコア) = (行近接最大) - ((前のラインの優先度) + (次のラインの優先度))
ここで、
行近接スコアとは、表示マトリクス中の近接行の優先度値と関連付けられた表示マトリクス中の行に対する、スケーリングされていない優先度値である。
行近接最大とは、隣接するラインに対して優先度を高くする、または低くするために使用される調整可能なパラメータである。
前のラインの優先度とは、表示マトリクス中の前の行の優先度値である。
次のラインの優先度とは、表示マトリクス中の次の行の優先度値である。
【００５１】
式2によれば、隣接ラインにおける優先度値が低いと、この近接特性に関して高い行スコアになる。一例では、行近接最大は100の値に設定され、前のラインおよび次のラインの優先度は、それぞれ15に等しい。式2によれば、これは70の行近接スコアになる。後述のように、この行スコアはスケーリングすることができ、またはさらに操作することができる。
【００５２】
あるラインに対する行特性スコアが決定された後、重み付け機能を適用して総合優先度スコアを決定することができる。例えば、一実施形態では、行特性スコアが下記の式3により重み付けされる。
式(3)：(総合優先度スコア) = A(行類似特性スコア) + B(最近スキップされた行の特性スコア) + C(行色特性スコア) + D(行近接特性スコア)
ここで、
総合優先度スコアとは、特定の更新時の表示マトリクス中の行に対する優先度値である。
A〜Dは、調整可能な重み付け係数である。
行類似特性スコアとは、表示データのラインと、前のフレーム中のデータの対応するラインとの類似性の程度と関連付けられた、スケーリングされていない優先度値である。
最近スキップされた行の特性スコアとは、ある特定のラインが最近のフレーム更新時にスキップされたかどうかということに関連付けられた、スケーリングされていない優先度値である。
行色特性スコアとは、ある特定のラインに伴う光の色と関連付けられた、スケーリングされていない優先度値である。
行近接特性スコアとは、表示マトリクス中の近接した行の優先度値と関連付けられた表示マトリクス中のある行に対する、スケーリングされていない優先度値である。
【００５３】
式3で、係数A〜Dは、ラインをスキップすることによる目に見えるアーチファクトを最小限にするように操作できる、重み付け係数である。一例では、Aは0.1〜0.3の範囲の値であり、Bは0.5〜0.7の範囲の値であり、Cは0.2〜0.4の範囲の値であり、Dは0.05〜0.1の範囲の値である。段階494に進むと、スケジューラ112は次に、優先度値をその対応するラインと関連付ける。例えば、優先度とラインの対は、メモリ116に記憶することができる。段階496で、スケジューラ112は、どのラインをスキップするかを決定する。一実施形態では、スケジューラ112は、スキップされるべきラインの数と、関連付けられた優先度値とに応答したスキップされるべきラインを選択する。例えば、優先度値が相対的に決定される場合、N個の最小優先度値と関連付けられたラインがスキップされる。ここでNは、図12の段階340で決定されたスキップされるべきラインの数以上である。別の実施形態では、優先度値は絶対尺度により決定することができる。この実施形態では、スケジューラ112は優先度値Xを選択することができ、X未満の優先度値と関連付けられたすべてのラインがスキップされる。ここで、このようなラインの数は、図12の段階340で決定されたスキップされるべきラインの数以上である。図8の場合では、スケジューラ112は、これらのラインがバッファ106に書き込まれるのを阻止することによって、これらのラインをスキップすることができる。あるいは、図9の場合では、スケジューラ160が、これらのラインがドライバ156で駆動されることを阻止することによって、これらのラインをスキップすることができる。
【００５４】
図16は、それぞれのグループがいくつかの行を含む複数のグループに細分されたMEMSディスプレイを示す。説明を簡単にするために、図16は、図8のディスプレイデバイス102と関連して説明される。しかし、図16のディスプレイは、図9のシステム150と共に、または本明細書で説明されている他の実施形態と共に実施できることを理解されたい。上記の各方法は、MEMSデバイスのマトリクス全体と関連して説明されてきた。別の実施形態では、本明細書の方法は、ディスプレイ要素110内の行の個々のグループに適用される。例えば、所望のフレームレートを得るために1つのフレーム中でスキップされなければならないラインの全数を決定した後、このスキップされるべきラインの全数をグループの数で割って、1グループ当たりのスキップされるべきラインの数を決定することができる。スキップされるラインがおおよそ均等にグループの間に入るように要求することによって、スケジューラ112は、スキップされる各ラインが1つの特定の部分で一緒に集合しないで、確実にフレーム全体に分散するようにできる。この分散機能により、そうしなければ互いに近いラインの大きなグループをスキップすることにより生じうる、目に見えるアーチファクトを除去することができる。加えて、ディスプレイをグループに分割すると、スケジューラ112が周期的に実効フレームレートを決定する機会が得られる。例えば、スケジューラは、ある特定のグループ内で更新されるラインの数を決定してディスプレイの実効フレームレートを決定することができる。さらに、スケジューラ112は、この実効フレームレートが前もって確立された特定の境界を超えること、またはそれに達しないことを、ドライバが次のグループに進む前に待機するように強制することによって、または特定のグループ内でより多くのラインがスキップされるように強制することによって、保証することができる。例えば、1つのグループを32ラインで構成することができ、必要なフレームレートおよび実際のライン時間により、1グループ当たりに2ラインスキップしなければならないと要求することができる。グループ内の半分のラインだけが、その優先度に基づいて更新されるに値する場合には、前のグループを終了した後すぐに次のグループに進むと、高い実効レートになり許容限度を超える可能性がある。補償するために、スケジューラ112は、実効フレームレートが確立された境界内になるまでドライバ108をアイドル状態にしておくことができる。あるいは、ある特定のグループ内のすべてのラインが更新されなければならない場合には、実効フレームレートが低くなりすぎる可能性がある。スケジューラ112は、前のグループまたは次のグループに対し追加の時間を用いることによって補償して、その特定のグループ内の優先度が高いラインを更新することができる。この境界内にとどめられた実効フレームレートを実施することによって、スケジューラ112は、必要なフレームレートが満たされること、ならびにドライバ108がバッファ106からデータを要求するレートが、ホスト104がデータをバッファ106に供給するレートを超えないことを保証することができる。
【００５５】
以上の詳細な説明で、様々な実施形態に適用される新規の特徴を示し、説明し、指摘したが、説明したデバイスまたはプロセスの様々な省略、置き換え、ならびに形態および細部の変更を本発明の精神から逸脱することなく行うことが当業者には可能であることを理解されたい。理解されるように、本発明は、いくつかの特徴が他とは別個に使用または実施できるので、本明細書に示した特徴および利益のすべては提示されない形態の範囲内で具現化することができる。
【符号の説明】
【００５６】
12, 12a, 12b  干渉変調器
14, 14a, 14b  可動反射層
16, 16a, 16b  光学積層
18  柱
19  ギャップ
20  基板、透明基板
21  プロセッサ
22  アレイドライバ
24  行ドライバ回路
26  列ドライバ回路
27  ネットワークインターフェース
28  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイアレイ、パネル
32  繋ぎ線
34  変形可能層
40  ディスプレイデバイス
41  ハウジング
42  支柱プラグ
43  アンテナ
44  バス構造物
45  スピーカ
46  マイクロフォン
47  トランシーバ
48  入力デバイス
50  電源
52  コンディショニングハードウェア
102  MEMSディスプレイシステム、ディスプレイシステム
104  ホスト
106  バッファ
108  ドライバ
110  ディスプレイ要素
112  スケジューラ
114  プロセッサ
116  メモリ
150  MEMSディスプレイシステム、ディスプレイシステム
152  ホスト
154  バッファ
156  ドライバ
158  ディスプレイ要素
160  スケジューラ
210  スケジューラ
212  センサ
260  マトリクス
262  ライン
272  ライン
282  ライン
330  方法
430  方法
490  方法
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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