(57)【要約】  表示要素の電気的検知、測定、および特徴評価のための方法およびシステムを記載する。一実施形態は、電気的検知、測定、および特徴評価を表示駆動機構に統合することを含む。この実施形態によると、例えば、干渉変調器MEMSデバイスのDC電圧もしくは動作ヒステリシス電圧および/または応答時間の測定を表示駆動ICおよび/または表示駆動機構と完全に統合させることが可能になる。別の実施形態によると、人間のユーザが見て分かる表示アーティファクトをもたらすことなくこれらの測定を実行および使用することができる。別の実施形態によると、測定回路はいくつかの既存の回路構成要素および機能を再使用して表示駆動ICおよび/または表示駆動機構と統合することができ、したがって、測定法およびその使用の統合が比較的容易に可能になる。
2011515704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するステップを具備し、
前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、
前記表示要素をある状態から別の状態に遷移させるように2つの前記電極間に第2信号を印加するステップと、
前記印加された第2信号に応じた前記表示要素の電気的応答を測定するステップと、
前記測定された電気的応答に基づいて、前記表示要素が所望の最終状態に達したか否かを識別するステップと、
前記表示要素が前記所望の最終状態に達していない場合、前記第2信号を調整するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第1状態は作動状態であるとともに、前記識別された誤りは、前記表示要素の作動状態からの弛緩不良であり、
前記方法は、前記表示要素の弛緩不良の識別に応じて前記第2信号をより低いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1状態は弛緩状態であるとともに、前記識別された誤りは、前記表示要素の作動不良であり、
前記方法は、前記表示要素の作動不良の識別に応じて前記第2信号をより高いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第2信号は、前記表示要素が前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は作動状態であるとともに、識別された誤りは前記表示要素の弛緩であり、
前記方法は、前記第2信号をより高いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第2信号は、前記表示要素が前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は開放状態であり、識別された誤りは前記表示要素の作動であり、
前記方法は、前記駆動をより低いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記調整された第2信号を示す情報を記憶するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路を具備し、
前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、
前記印加された信号に応じた前記表示要素の電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、
前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取り、前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて前記表示要素の駆動信号を調整するように構成されたプロセッサと
を具備することを特徴とする装置。
【請求項８】
前記第1状態は作動状態であり、前記識別された誤りは、前記表示要素の作動状態からの弛緩不良であるとともに、前記プロセッサは、開放不良の識別に応じて前記信号をより低いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記第1状態は弛緩状態であり、前記識別された誤りは前記表示要素の作動不良であり、前記プロセッサは、前記表示要素の作動不良の識別に応じて前記信号をより高いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
前記信号は、前記表示要素が前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は作動状態であり、前記識別された誤りは前記表示要素の弛緩であるとともに、前記プロセッサは、前記信号をより高いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１１】
前記信号は、前記表示要素が前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は弛緩状態であり、前記識別された誤りは前記表示要素の作動であるとともに、前記プロセッサは、前記信号をより低いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１２】
前記フィードバック回路の少なくとも一部は、前記第1および第2電極の少なくとも1つに関連する前記駆動回路の一部を具備することを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記調整された信号を示す情報を記憶するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１４】
表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加する手段を具備し、
前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、
前記印加された信号に応じた前記表示要素の電気的応答を測定する手段と、
前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて前記信号を調整する手段と
を具備することを特徴とする表示デバイス。
【請求項１５】
干渉変調器のアレイと、
表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路とを具備し、
前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、
前記印加された駆動電圧に応じた前記表示要素の電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、
前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取り、前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別し、前記識別された誤りに応じて前記信号を調整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
を具備することを特徴とする表示デバイス。
【請求項１６】
前記画像データの少なくとも一部を前記駆動回路に送るように構成されたコントローラをさらに具備することを特徴とする請求項15に記載の表示デバイス。
【請求項１７】
前記画像データを前記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具備することを特徴とする請求項15に記載の表示デバイス。
【請求項１８】
前記画像源モジュールは、受信機、送受信機、および送信機のうちの少なくとも1つを具備することを特徴とする請求項17に記載の表示デバイス。
【請求項１９】
入力データを受け取るとともに、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスをさらに具備することを特徴とする請求項15に記載の表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2008年2月11日に出願された「METHOD AND APPARATUS FOR SENSING, MEASUREMENT OR CHARACTERIZATION OF DISPLAY ELEMENTS INTEGRATED WITH THE DISPLAY DRIVE SCHEME, AND SYSTEM AND APPLICATIONS USING THE SAME」という名称の米国仮出願第61/027,727号の優先権を主張し、その開示は全体の引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は微小電子機械システムに関する。より詳細には、本発明は干渉変調器などの微小電子機械システムの性能を改善するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
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、およびエレクトロニクスを含む。微小機械要素は、堆積、エッチング、ならびに/または、基板および/もしくは堆積された材料層の一部をエッチング除去するか、もしくは電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成するための層を付加する他の微細加工プロセスを使用して生成することができる。1つのタイプのMEMSデバイスは干渉変調器と呼ばれる。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、光干渉の原理を使用して光を選択的に吸収/または反射するデバイスを指す。いくつかの実施例では、干渉変調器は1対の導電性プレートを含むことができ、それらの一方または両方は、適切な電気信号を印加した際、全体的にまたは部分的に透明性および/または反射性となり、かつ相対運動を可能とすることができる。特定の実施例では、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、他方のプレートは空隙によって固定層から分離された金属隔膜を含むことができる。本明細書でより詳細に説明されるように、一方のプレートの別のプレートに対する位置により、干渉変調器に入射する光の光干渉は変化することができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、これらのタイプのデバイスの特性を利用および/または変更し、その結果、既存製品を改善し、まだ開発されていない新製品を創出する際にそれらの特徴を利用できることは当技術分野において有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明されるシステム、方法、およびデバイスは各々いくつかの態様を有しており、それらのうちの単一の態様が単独で望ましい属性を担っているわけではない。次に、範囲を限定することなく、顕著な特徴が簡単に説明される。この説明を考察した後、特に「発明を実施するための形態」という名称の項を読んだ後、本明細書で説明される特徴が他の表示デバイスと比べてどのように利点を提供するかを理解するであろう。
【０００５】
1つの態様は、表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するステップを具備し、前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、前記表示要素をある状態から別の状態に遷移させるように2つの電極間に第2信号を印加するステップと、前記印加された第2信号に応じた表示要素の電気的応答を測定するステップと、前記測定された電気的応答に基づいて、前記表示要素が所望の最終状態に達したか否かを識別するステップと、前記表示要素が所望の最終状態に達しなかった場合、前記第2信号を調整するステップとを具備する方法である。
【０００６】
別の態様は、表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路を具備し、前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、前記印加された信号に応じた前記表示要素の電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取り、前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて前記表示要素の駆動信号を調整するように構成されたプロセッサとを具備する装置である。
【０００７】
別の態様は、表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加する手段を具備し、前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、前記印加された信号に応じた前記表示要素の電気的応答を測定する手段と、前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて信号を調整する手段とを具備する表示デバイスである。
【０００８】
別の態様は、干渉変調器のアレイと、表示要素の第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路を具備し、前記信号は、前記表示要素を複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、前記駆動回路と、前記印加された駆動電圧に応じた前記表示要素の電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取るとともに、前記測定された電気的応答に基づいて前記表示要素の動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて信号を調整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具備する表示デバイスである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】干渉変調器表示部の一実施形態の一部を示す等角図であり、第1干渉変調器の可動反射層は弛緩位置にあり、第2干渉変調器の可動反射層は作動位置にある。
【図２】3×3干渉変調器表示部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の干渉変調器の一例示的実施形態の可動ミラー位置対印加電圧の図である。
【図４】干渉変調器表示部を駆動するのに使用することができる1組の行電圧および列電圧の図である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器表示部の表示データの一例示的フレームを示す図である。
【図５Ｂ】図5Aのフレームを書き込むのに使用することができる行信号および列信号の一例示的タイミング図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を含む視覚表示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視覚表示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のデバイスの断面を示す図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の代替実施形態の断面を示す図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の別の代替実施形態の断面を示す図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらなる別の代替実施形態の断面を示す図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替実施形態の断面を示す図である。
【図８】表示アレイを駆動し、図2の干渉変調器表示デバイスなどの選択された表示要素の電気的応答を測定するように構成された例示のシステムを示すブロック図である。
【図９】図2の干渉変調器表示デバイスにおけるような選択された表示要素に刺激を印加するのに使用された同じ回路によって選択された表示要素の電気的応答を測定するのに使用することができる回路の別の例を示すブロック図である。
【図１０Ａ】ランプ駆動電圧が使用される、例えば図1に示されたような干渉変調器などの表示要素を駆動する方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０Ｂ】表示要素の所望の動作特性に基づいて駆動電圧を決定する段階を含む、表示要素を駆動するための駆動電圧を較正する方法を示すフローチャートである。
【図１０Ｃ】表示要素を駆動するときの誤り状態の識別に基づいて駆動電圧を調整する段階を含む、表示要素を駆動するための駆動電圧を較正する別の方法を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】表示要素を駆動するためのランプ電圧波形の一例の図である。
【図１１Ｂ】図10Aおよび10Bに示された方法で使用することができる表示要素に接続された駆動回路の検知された電気的応答の図である。
【図１２】図10Aおよび10Bに示された方法で使用することができるような表示要素を駆動するための駆動電圧波形、および表示要素に接続された駆動回路で検知された対応する電気的応答の一例を示す図である。
【図１３Ａ】図10Cで示された方法で使用することができるような駆動電圧波形および表示要素の適切な作動を示す対応する電気的応答の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図10Cで示された方法で使用することができるような駆動電圧波形および表示要素の誤った作動の一例を示す対応する電気的応答の一例を示す図である。
【図１４】所望の動作特性を達成する駆動電圧（ここで、駆動電圧は人間の視覚では実質的に検出できない表示状態遷移をもたらす）を決定するために表示要素を駆動し、表示要素の電気的応答を測定する方法を示すフローチャートである。
【図１５】図14に示された方法で使用することができる駆動電圧波形および対応する検知された電気的応答の一例を示す図である。
【図１６Ａ】表示アレイの分離された部分を駆動し、分離された区域の電気的応答を検知するための回路の一例を示すブロック図である。
【図１６Ｂ】検知される表示区域のキャパシタンスと検知されない他の表示装置区域のキャパシタンスとの電気的関係を示す等価回路を示す図である。
【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特別な実施形態を対象とする。しかし、他の実施形態を使用することができ、いくつかの要素は多くの異なる方法で具現することができる。この説明では、全体を通して同様の部分は同様の参照番号で示される図面が参照される。以下の説明から明らかであるように、実施形態は、運動(例えば映像)または静止(例えば静止画像)で、およびテキストまたは図形で画像を表示するように構成される任意のデバイスで実施することができる。より詳細には、実施形態は、限定はしないが、携帯電話、無線デバイス、携帯情報端末(PDA)、携帯型コンピュータまたはポータブルコンピュータ、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算器、テレビモニタ、平面型ディスプレイ、コンピュータモニタ、自動ディスプレイ(例えば走行記録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、電子広告板または標識、プロジェクタ、建築物、包装、および美的構造体(例えば1個の宝石の画像のディスプレイ)などの様々な電子デバイスで実施するまたはそれらに関連することができることが意図される。本明細書で説明されるものと同様の構造体のMEMSデバイスは、電子スイッチングデバイスなどの表示以外の用途で使用することもできる。
【００１１】
表示要素の電気的検知、測定、および特徴評価のための方法およびシステムが説明される。一実施形態は、電気的検知、測定、および特徴評価を表示駆動機構と統合することを含む。この実施形態によると、例えば、干渉変調器MEMSデバイスのDC電圧もしくは動作ヒステリシス電圧および/または応答時間の測定を表示駆動ICおよび/または表示駆動機構と完全に統合させることが可能になる。別の実施形態によると、人間のユーザが見て分かる表示アーティファクトをもたらすことなくこれらの測定を実行および使用することができる。別の実施形態によると、測定回路はいくつかの既存の回路構成要素および機能を再使用して表示駆動ICおよび/または表示駆動機構と統合することができ、したがって、測定法およびその使用の統合が比較的容易に可能になる。
【００１２】
干渉MEMS表示要素を含む干渉変調器表示部の一実施形態が図1に示される。これらのデバイスでは、画素は明るい状態または暗い状態のいずれかである。明るい(「オン」または、「開」)状態では、表示要素は入射可視光の大部分をユーザの方に反射する。暗い(「オフ」または、「閉」)状態の場合、表示要素は入射可視光をユーザの方にほとんど反射しない。実施形態に応じて、「オン」状態および「オフ」状態の光反射特性を逆にすることができる。MEMS画素は選択された色で顕著に反射するように構成することができ、それにより白黒に加えてカラー表示が可能になる。
【００１３】
図1は、視覚表示部の一連の画素中の2つの隣接する画素を示す等角図であり、各画素はMEMS干渉変調器を含む。実施形態によっては、干渉変調器表示部は、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つの可変な寸法をもつ共振光学間隙を形成するように互いに可変で制御可能な距離に位置決めされた1対の反射層を含む。一実施形態では、反射層の一方は2つの位置の間を移動することができる。本明細書で弛緩位置と呼ばれる第1位置では、可動反射層は固定された部分反射層から比較的大きい距離に位置決めされる。本明細書で作動位置と呼ばれる第2位置では、可動反射層は部分反射層に極めて近接して位置決めされる。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または弱め合うように干渉し、画素ごとに全体的な反射状態または非反射状態を生成する。
【００１４】
図1の画素アレイの図示部分は、2つの隣接する干渉変調器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は、部分反射層を含む光学スタック16aから所定の距離の弛緩位置で示されている。右側の干渉変調器12bでは、可動反射層14bは、光学スタック16bに隣接する作動位置で示されている。
【００１５】
光学スタック16aおよび16b(まとめて光学スタック16と呼ばれる)は、本明細書で参照されるように、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いくつかの融合層を一般に含む。したがって、光学スタック16は導電性、部分的に透明性、および部分的に反射性であり、例えば、透明基板20上に上述の1つまたは複数の層を堆積させることによって製作することができる。部分反射層は、様々な金属、半導体、および誘電体などの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1つまたは複数の材料の層から形成することができ、層の各々は単一の材料または材料の組合せから形成することができる。
【００１６】
実施形態によっては、光学スタック16の層は平行な細片にパターン化され、以下でさらに説明されるような表示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、支柱18と、支柱18間に堆積された介在犠牲材料との上に堆積された堆積金属の1つまたは複数の層の一連の平行な細片(行電極16a、16bに垂直の)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、画定された間隙19だけ光学スタック16a、16bから分離される。アルミニウムなどの高度に導電性で反射性の材料を反射層14に使用することができ、これらの細片は表示デバイスの列電極を形成することができる。
【００１７】
印加電圧がない場合、間隙19は可動反射層14aと光学スタック16aとの間にとどまり、図1の画素12aによって示されるように、可動反射層14aは機械的に弛緩した状態にある。しかし、電位差が選択された行および列に印加されると、対応する画素の行電極および列電極の交差点に形成されるキャパシタは帯電するようになり、静電力が電極を互いに引き寄せる。電圧が十分に高い場合、可動反射層14は変形され、光学スタック16に押し付けられる。光学スタック16内の誘電体層(この図では図示せず)は、短絡を防止し、図1の右側の画素12bによって示されるように層14と16との間の分離距離を制御することができる。この挙動は印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射画素状態対非反射画素状態を制御することができる行/列作動は、従来のLCDおよび他の表示技術で使用されるものと多くの点で類似している。
【００１８】
図2から5Bは、干渉変調器のアレイを表示用途で使用するための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、本発明の態様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。この例示的実施形態では、電子デバイスは、ARM、Pentium(登録商標)、Pentium(登録商標) II、Pentium(登録商標) III、Pentium(登録商標) IV、Pentium(登録商標) Pro、8051、MIPS(登録商標)、Power PC(登録商標)、ALPHA(登録商標)などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサ、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の任意の専用マイクロプロセッサとすることができるプロセッサ21を含む。当技術分野では常套的であるように、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の実行に加えて、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、さらに、アレイ駆動部22と通信するように構成される。一実施形態では、アレイ駆動部22は、表示アレイまたはパネル30に信号を供給する行駆動回路24および列駆動回路26を含む。図1に示されたアレイの断面は図2のライン1-1によって示される。MEMS干渉変調器では、行/列作動プロトコルは、図3に示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。可動層を弛緩状態から作動状態に変形させるには、例えば、10ボルトの電位差を必要とすることがある。しかし、電圧がその値から低減される場合、電圧が10ボルト未満に下がる間可動層はその状態を維持する。図3の例示的実施形態では、電圧が2ボルト未満に下がるまで可動層は完全には弛緩しない。したがって、図3に示された例では約3Vから約7Vの印加電圧のウィンドウが存在し、ウィンドウ内でデバイスは弛緩状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では、「ヒステリシスウィンドウ」または「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表示アレイでは、行/列作動プロトコルは、行ストローブ中、ストローブされた行にある作動されるべき画素は約10ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素は0ボルトに近い電圧差にさらされるように設計することができる。ストローブの後、画素は、行ストローブによってなされたいかなる状態もそれにとどまるように約5ボルトの定常状態の電圧差にさらされる。書き込みの後、各画素は、この例では3〜7ボルトの「安定ウィンドウ」内の電位差をかけられる。この特徴により、図1に示された画素設計は、同じ印加電圧条件下で、既存の作動または弛緩状態のいずれかで安定する。干渉変調器の各画素は、作動状態であろうと弛緩状態であろうと、本質的に固定反射層および可動反射層によって形成されたキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力損失なしでヒステリシスウィンドウ内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されている場合、本質的に、電流は画素に流れ込まない。
【００２１】
典型的な用途では、表示フレームは、第1行の所望の作動画素の組に応じて列電極の組をアサートすることによって生成することができる。次に、行パルスが行1の電極に印加され、それにより、アサートされた列ラインに対応する画素が作動される。次に、アサートされた列電極の組は第2行の所望の作動画素の組に対応するように変更される。次に、パルスが行2の電極に印加され、それにより、アサートされた列電極に応じて行2における適切な画素が作動される。行1の画素は、行2のパルスによって影響されず、行1のパルス中に設定された状態のままである。これを一連の行全体に順次繰り返して、フレームを生成することができる。一般に、フレームは、このプロセスを毎秒所望のフレーム数で連続的に繰り返すことによって、新しい表示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表示フレームを生成するための多種多様なプロトコルもよく知られており、本発明と関連して使用することができる。
【００２２】
図4、5A、および5Bは、図2の3×3アレイに表示フレームを生成するための1つの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示す画素で使用することができる列および行電圧レベルの可能な組を示す。図4の実施形態では、画素の作動は、適切な列を-Vbiasにおよび適切な行を+ΔVに設定することを含み、それらはそれぞれ-5ボルトおよび+5ボルトに対応することができる。画素の弛緩は、適切な列を+Vbiasにおよび適切な行を同じ+ΔVに設定し、画素の両端に0ボルトの電位差を生成することによって達成される。行電圧が0ボルトに保持される行では、列が+Vbiasまたは-Vbiasのいずれであるかにかかわらず、画素は当初置かれていたいかなる状態も安定している。図4にさらに示されるように、上述のものと反対の極性の電圧を使用することができる、例えば、画素の作動は適切な列を+Vbiasにおよび適切な行を-ΔVに設定することを含むことができることが理解されるであろう。この実施形態では、画素の解放は、適切な列を-Vbiasにおよび適切な行を同じ-ΔVに設定し、画素の両端に0ボルトの電位差を生成することによって達成される。
【００２３】
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、それにより、作動された画素が非反射となる図5Aに示された表示構成がもたらされる。図5Aに示されたフレームの書き込みに先立ち、画素は任意の状態とすることができ、この例では、行はすべて0ボルトであり、列はすべて+5ボルトである。これらの印加電圧により、画素はすべて既存の作動状態または弛緩状態で安定している。
【００２４】
図5Aのフレームでは、画素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)、および(3,3)が作動される。これを達成するために、行1の「ライン時間」の間、列1および2は-5ボルトに設定され、列3は+5ボルトに設定される。これはいかなる画素の状態も変化させないが、それは、画素がすべて3〜7ボルトの安定ウィンドウにとどまるからである。次に、行1は、0から5ボルトまで行き、0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)の画素は作動され、(1,3)の画素は弛緩される。アレイ中の他の画素は影響されない。所望に応じて行2を設定するために、列2は-5ボルトに設定され、列1および3は+5ボルトに設定される。次に、行2に与えられた同じストローブは画素(2,2)を作動させ、画素(2,1)および(2,3)を弛緩させることになる。再び、アレイの他の画素は影響されない。列2および3を-5ボルトに、列1を+5ボルトに設定することによって行3は同様に設定される。行3のストローブは図5Aに示されるように行3の画素を設定する。フレームを書き込んだ後、行ポテンシャルは0となり、列ポテンシャルは+5ボルトまたは-5ボルトのいずれかのままとすることができ、その後、表示部は図5Aの構成で安定している。同じ手順を、数十または数百の行および列のアレイで使用することができることが理解されるであろう。行および列の作動を行うのに使用されるタイミング、順序、および電圧レベルは、上述で概説された一般原理内で広く変えることができ、上述の例は単に例示であり、いかなる作動電圧方法も本明細書で説明されるシステムおよび方法で使用することができることも理解されるであろう。
【００２５】
図6Aおよび6Bは、表示デバイス40の実施形態を示すシステムブロック図である。表示デバイス40は、例えば、携帯電話または移動電話とすることができる。しかし、表示デバイス40またはそれのわずかに変更された形態の同じ構成要素は、テレビおよびポータブルメディアプレーヤなどの様々なタイプの表示デバイスの実例ともなる。
【００２６】
表示デバイス40は、ハウジング41、表示部30、アンテナ43、スピーカ45、入力デバイス48、およびマイクロホン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、当業者にはよく知られている様々な製造プロセスの任意のものによって形成される。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む様々な材料のうちの任意の材料で製作することができる。一実施形態では、ハウジング41は着脱可能な部分(図示せず)を含み、それは異なる色の他の着脱可能な部分、または異なるロゴ、絵、もしくは記号を含む他の着脱可能な部分と交換することができる。
【００２７】
例示的表示デバイス40の表示部30は、本明細書で説明されるような双安定表示部を含む様々な表示部の任意のものとすることができる。他の実施形態では、表示部30は、当業者によく知られているような、上述のプラズマ、EL、OLED、STN LCD、もしくはTFT LCD等のフラットパネル表示部、またはCRTもしくは他の真空管デバイス等の非フラットパネル表示部を含む。しかし、本実施形態を説明する目的のために、表示部30は本明細書で説明されるような干渉変調器表示部を含む。
【００２８】
例示的表示デバイス40の一実施形態の構成要素が図6Bに概略的に示される。図示の例示的表示デバイス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追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、例示的表示デバイス40はアンテナ43を含むネットワークインターフェイス27を含み、アンテナ43は送受信機47に結合される。送受信機47はプロセッサ21に接続され、それ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、信号をフィルタ処理する)ように構成することができる。調整ハードウェア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および駆動コントローラ29にも接続される。駆動コントローラ29はフレームバッファ28およびアレイ駆動部22に結合され、アレイ駆動部22は次に表示アレイ30に結合される。電源50は、特定の例示的表示デバイス40の設計により必要とされるようなすべての構成要素に電力を供給する。
【００２９】
ネットワークインターフェイス27は、例示的表示デバイス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することができるように、アンテナ43および送受信機47を含む。一実施形態では、ネットワークインターフェイス27は、プロセッサ21の要件を軽減するために、いくつかの処理能力を有することもできる。アンテナ43は、信号の送出および受取りを行うための当業者に知られている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標準に従ってRF信号の送出および受取りを行う。別の実施形態では、アンテナは、Bluetooth標準に従ってRF信号の送出および受取りを行う。携帯電話の場合、アンテナは、無線セルフォンネットワーク内で通信するのに使用されるCDMA、GSM、AMPS、または他の既知の信号を受け取るように設計される。送受信機47はアンテナ43から受け取った信号を前処理し、その結果、それらをプロセッサ21が受け取り、さらに処理することができる。送受信機47はプロセッサ21から受け取った信号も処理し、その結果、それらをアンテナ43を介して例示的表示デバイス40から送出することができる。
【００３０】
一代替形態では、送受信機47は受信機と取り替えることができる。さらなる別の代替実施形態では、ネットワークインターフェイス27は画像源と取り替えることができ、画像源はプロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる。例えば、画像源は、画像データを含むデジタルビデオディスク(DVD)もしくはハードディスクドライブ、また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。
【００３１】
プロセッサ21は、一般に、例示的表示デバイス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イス27または画像源からの圧縮された画像データなどのデータを受け取り、データを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに処理する。次に、プロセッサ21は処理されたデータを駆動コントローラ29または記憶用のフレームバッファ28に送る。生データは、一般に、画像内の場所ごとの画像特性を識別する情報を指す。例えば、そのような画像特性は色、彩度、および階調レベルを含むことができる。
【００３２】
一実施形態では、プロセッサ21は、例示的表示デバイス40の動作を制御するために、マイクロコントローラ、CPU、または論理演算ユニットを含む。調整ハードウェア52は、一般に、スピーカ45に信号を送出するためにおよびマイクロホン46から信号を受け取るために増幅器およびフィルタを含む。調整ハードウェア52は例示的表示デバイス40内の別個の構成要素とすることができ、またはプロセッサ21もしくは他の構成要素内に組み込むことができる。
【００３３】
駆動コントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接取得するかまたはフレームバッファ28から取得し、アレイ駆動部22に高速送出するために生画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、駆動コントローラ29は生画像データをラスター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し、その結果、データフローは表示アレイ30の端から端まで走査するのに好適な時間順序を有する。次に、駆動コントローラ29はフォーマットされた情報をアレイ駆動部22に送る。LCDコントローラなどの駆動コントローラ29は多くの場合独立型集積回路(IC)のようなシステムプロセッサ21と関連するが、そのようなコントローラは多くの方法で実現することができる。それらは、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21に埋め込むこと、またはアレイ駆動部22と共にハードウェアに完全に集積化することができる。
【００３４】
一般に、アレイ駆動部22はフォーマットされた情報を駆動コントローラ29から受け取り、映像データを並列な組の波形に再フォーマットし、並列な組の波形は表示部の画素のx-yマトリクスから来る何百もの、時には何千ものリード線に毎秒多数回与えられる。
【００３５】
一実施形態では、駆動コントローラ29、アレイ駆動部22、および表示アレイ30は、本明細書で説明される表示部のタイプのいずれにも適合する。例えば、一実施形態では、駆動コントローラ29は、従来の表示コントローラまたは双安定表示コントローラ(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、アレイ駆動部22は、従来の駆動部または双安定表示駆動部(例えば干渉変調器表示部)である。一実施形態では、駆動コントローラ29はアレイ駆動部22と集積化される。そのような実施形態は、携帯電話、時計、および他の小面積表示部などの高度に集積化されたシステムにとって一般的なものである。さらなる別の実施形態では、表示アレイ30は、一般的な表示アレイまたは双安定表示アレイ(例えば干渉変調器のアレイを含む表示部)である。
【００３６】
入力デバイス48により、ユーザは例示的表示デバイス40の動作を制御できる。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、タッチセンス画面、または感圧式もしくは感熱式隔膜を含む。一実施形態では、マイクロホン46は例示的表示デバイス40用の入力デバイスである。マイクロホン46を使用してデータをデバイスに入力する場合、例示的表示デバイス40の動作を制御するためにユーザは音声命令を与えることができる。
【００３７】
電源50は、当技術分野でよく知られているような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充電式電池である。別の実施形態では、電源50は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、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は壁コンセントから電力を受け取るように構成される。
【００３８】
実施形態によっては、制御プログラマビリティは、上述のように、電子表示システム中のいくつかの場所に配置することができる駆動コントローラ内に存在する。実施形態によっては、制御プログラマビリティはアレイ駆動部22に存在する。上述の最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェアコンポーネントで、および様々な構成で実行することができることが当業者なら認識されよう。
【００３９】
上述の原理に従って動作する干渉変調器の構造の細部は広範に変更することができる。例えば、図7A〜7Eは、可動反射層14およびその支持構造体の5つの異なる実施形態を示す。図7Aは図1の実施形態の断面であり、金属材料の細片14が垂直に延びる支持部18上に堆積される。図7Bでは、可動反射層14が、つなぎ部32によって支持部にその角でのみで取り付けられる。図7Cでは、可動反射層14は、可撓性金属を含むことができる変形可能層34からつるされる。変形可能層34は、変形可能層34の周辺のまわりで基板20に直接的または間接的に接続している。これらの接続は本明細書では支柱と呼ばれる。図7Dに示された実施形態は支柱プラグ42を有し、その上に変形可能層34が載る。可動反射層14は、図7A〜7Cにおけるように、間隙の上につるされたままであるが、変形可能層34は、変形可能層34と光学スタック16との間の孔を充填することによっては支柱を形成しない。むしろ、支柱は平坦化材料から形成され、平坦化材料は支柱プラグ42を形成するのに使用される。図7Eに示される実施形態は図7Dに示された実施形態に基づくが、図7A〜7Cで示された実施形態の任意のものと、ならびに図示されていない追加の実施形態と連携するように構成することもできる。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がバス構造体44を形成するために使用されている。これにより、干渉変調器の裏面に沿って信号経路選択が可能になり、そうでなければ基板20に形成されなければならなかったかもしれないいくつかの電極が除去される。
【００４０】
図7に示されたもののような実施形態では、干渉変調器は、変調器が配置されている側と反対の側である透明基板20の前面から画像が見られる直視型デバイスとして機能する。これらの実施形態では、反射層14は、変形可能層34を含めて、基板20と反対側の反射層の側の干渉変調器の一部を光学的に遮蔽する。これにより、画像品質に悪影響を与えることなく、遮蔽された区域を構成および作動することができる。そのような遮蔽により、図7Eのバス構造体44が可能になり、それにより、アドレス指定およびそのアドレス指定に起因する運動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ことができる。この分離可能な変調器構成により、変調器の電気機械的態様および光学的態様に使用される構造設計および材料が互いに無関係に選択され機能することができる。さらに、図7C〜7Eに示された実施形態は、変形可能層34によって行われる、反射層14の光学的特性をその機械的特性から切り離すことに由来するさらなる利益を有する。これにより、反射層14に使用される構造設計および材料が光学的特性に関して最適化され、変形可能層34に使用される構造設計および材料が所望の機械的性質に関して最適化されるようになる。
【００４１】
以下の説明は、MEMSスイッチなどの多種多様なMEMS要素、および湾曲するまたは変形する電極および/またはミラーを有する他の要素の駆動電圧を供給し、モニタリングし、適合させるために使用される方法およびデバイスに関する。説明される特定の例は干渉変調器を要素として使用するが、説明される原理は他のMEMS要素にも同様に適用することができる。
【００４２】
干渉変調器技術に基づくこれらのような表示デバイスは、電子的および/または機械的に測定および特性評価することができる。表示技術に応じて、これらの測定は表示モジュールの較正の一部を形成することができ(本明細書で参照される表示「モジュール」には表示パネルと、表示駆動部と、ケーブルなどの関連する構成要素と、その他のものが含まれる)、測定パラメータは将来の使用のために表示モジュール内の不揮発性メモリ(例えばNVRAM)に記憶することができる。図3を参照しながら上述したように、干渉変調器はそれらに印加された電位差に基づいて作動する。図3は、干渉変調器がそれらの電極間に印加された電位差の大きさに応じて、弛緩(または解放)状態または作動状態にあることを示している。図示のように、ある状態から別の状態への変化は安定(または保持)ウィンドウをもつヒステリシス特性に従って生じ、デバイスは、印加された電位差が保持ウィンドウ内にある場合現在の状態を保持する。本明細書で使用される「バイアス電圧」は保持ウィンドウ内にある電位差を指す。したがって、図3で示されたように、実施形態によっては5つの入力電圧差範囲がある。5つの電圧差範囲の各々は、干渉変調器の状態への影響を反映する名称を有する。図3の左から始めて、5つの電圧差範囲は、1)負の作動(「作動状態」)、2)負の保持(「安定ウィンドウ」)、3)解放(「弛緩状態」)、4)正の保持(「安定ウィンドウ」)、および5)正の作動(「作動状態」)である。
【００４３】
デバイスの理論的理解および過去の実験結果に基づいて、これらの入力電位差範囲間の閾値の近似値を知ることができるが、干渉変調器アレイをより最適に作動させるために閾値電圧をより正確に測定することができる。例えば、本明細書でさらに説明されるように、閾値は、デバイスごとに、ロットごとに、温度によって、および/またはデバイスの経年と共に変化することがある。したがって、閾値の値は製造されたデバイスまたはデバイスのグループごとに測定される場合がある。閾値電圧を測定する一方法は、様々な電圧差の入力を印加すると同時に干渉変調器の光学特性を観察することによって干渉変調器の状態をモニタリングすることである。これは、例えば、人間の観察によって、または光学測定デバイスの使用によって達成することができる。追加としてまたは代替として、干渉変調器の状態は電子応答測定によってモニタリングすることができる。実施形態によっては、上述の表示アレイ30のアレイ駆動部22は、以下で説明される方法によって表示要素の状態および/または動作特性を決定するために表示要素の電気的応答を測定するように構成することができる。
【００４４】
多くの場合、表示デバイスの振舞いは、表示デバイスの経年、表示部の温度変化、表示される画像の内容などにより変化する。表示デバイスは、光学応答または光学状態に関連して変化する1つまたは複数の電気的パラメータを有することがある。上述のように、反射層と光学スタックとの間の静電引力が、弛緩状態の反射層を保持するように働く機械的復元力に打ち勝つのに十分な大きさである場合、干渉変調器は作動状態に設定される。反射層、光学スタック、およびそれらの間の間隙は誘電体によって分離された2枚の導電性プレートを形成するので、この構造体はキャパシタンスを有する。さらに、この構造体のキャパシタンスは2つのプレート間の距離に応じて変化するので、この構造のキャパシタンスは干渉変調器の状態に応じて変化する。したがって、キャパシタンスの検出を使用して干渉変調器の状態を決定することができる。
【００４５】
一態様では、キャパシタンスの検出は、例えば、反射層と光学スタックとの間に印加される電圧を変更するのに使用される電流または電荷を検知することによって得ることができる。比較的高い量の電流または電荷は、キャパシタンスが比較的大きいことを示す。同様に、比較的低い量の電流または電荷は、キャパシタンスが比較的小さいことを示す。電流または電荷の検知は、例えば、電荷または電流を表す信号のアナログまたはデジタル積分によって達成することができる。
【００４６】
同様の特性はLCD表示技術に適用することができ、デバイスのキャパシタンスはある温度で得られるセルの光学的輝度と関連する。恐らく経年と共に変化する表示要素の動作特性に加えて、動作特性は表示要素の温度によって影響を受けることがある。表示要素の温度は、表示されていた過去の光学応答状態に依存することがあり、したがって、動作特性は表示デバイスの表示アレイ中の表示要素ごとに独立に変化することがある。
【００４７】
一実施形態では、干渉変調器MEMSデバイスのヒステリシス電圧および応答時間ならびにLCDデバイスの輝度-電圧関係のような表示デバイスの関連特性は、製造した後工場で較正手順中に測定される。次に、この情報は、表示デバイスの駆動で使用される表示モジュールのメモリに記憶することができる。表示デバイスの特性は例えば温度および経年によっても変化することがあるので、これらの特性への温度および経年の影響(例えば温度係数)を調査し、測定し、さらにハードワイヤードするかまたは表示モジュールのメモリに記憶することができる。しかし、この製造後の特性評価にもかかわらず、表示デバイスに組み込まれた較正マージンに表示デバイスの特性の予測不能な変化を見越しておくことができないことがある。ある場合には、表示デバイスの寿命および品質は、一定期間(例えば、1年)の使用の後、温度の変化などに基づいて不規則な長さの周期ベースでデバイスの再較正を行うことによって改善することができる。他の場合には、駆動機構はそのような再較正なしに表示デバイスの特性の変化を補償するように十分に強固にすることができる。そのような再較正および強固な駆動機構の実施例が以下で説明される。
【００４８】
図8は、表示アレイ102を駆動し、図1の干渉変調器12aおよび12bのような選択された表示要素の電気的応答を測定するように構成された例示のシステム100を示すブロック図である。表示アレイ102は、N成分画素(例えば、Nは赤、緑、および青を含む3つの表示要素とすることができる)のm列×n行を含む。システム100は、2つ以上の駆動電圧レベルを供給するための2つ以上のデジタル/アナログ変換器(DAC)104、ならびにデータ信号が供給される列を選択するための列スイッチサブシステム106を含む列駆動部をさらに含む。システム100は、2つ以上の駆動電圧レベルを供給するための2つ以上のDAC 108、ならびにどの行をストローブするかを選択するための行スイッチ回路110を含む行駆動回路をさらに含む。この図において、この表示アレイに直接接続されている行駆動部および列駆動部はスイッチから構成されているように示されているが、以下で説明されるいくつかの方法を、完全アナログ表示駆動部を含む代替の駆動部設計に適用可能であることに留意されたい。駆動電圧が本明細書で説明されるが、駆動電流または駆動電荷などの他の駆動信号を使用することができることに留意されたい。
【００４９】
DAC 104および108ならびにスイッチ106および110を含む行駆動回路および列駆動部回路はアレイ駆動部112のデジタル論理部によって制御される。図2および3を参照して上述したように、アレイ駆動部112のデジタル論理部に含まれる行/列作動プロトコルは干渉変調器MEMSデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。例えば、図3のヒステリシス特性を有する干渉変調器12を含む表示アレイにおいて、行/列作動プロトコルは、図4から5で示されたように、行ストローブ中、ストローブされた行にある作動されるべき表示要素が作動電圧差(例えば約10ボルト)にさらされ、弛緩されるべき表示要素が0ボルトに近い電圧差にさらされるように設計することができる。ストローブの後、表示要素は、行ストローブによって前になされたいかなる状態にもとどまるようにバイアス電圧として知られる定常状態の電圧差(例えば約5ボルト)にさらされる。書き込みの後、各表示要素は、この例では3〜7ボルトの「安定ウィンドウ」内の電位差をかけられる。しかし、上述のように、表示要素の特性は時間および/または温度により変化するか、または異なる駆動電圧レベルに対してより速くまたはより遅く応答することがある。そのため、アレイ駆動部112ならびにDAC 104および108は実施形態に応じて可変電圧レベルを供給するように構成することができる。
【００５０】
上述した駆動回路(DAC 104および108、スイッチ106および110、ならびにアレイ駆動部112を含む)に加えて、システム100の残りのブロックは、さらなる電気的刺激を選択された表示要素に印加することができ、ならびに表示アレイ102中の選択された表示要素の電気的応答を測定することができる。この例では、デジタル/アナログ変換器(DAC)114および116はそれぞれ列スイッチ106および行スイッチ110を介して表示アレイ102に追加電圧を供給する。一般に、これらは、行および列駆動回路への内部または外部電圧源入力に相当することができる。
【００５１】
この例では、直接デジタル合成(DDS1)ブロック118を使用して、列スイッチ106に接続されたDAC 114によって生成された電圧レベルの上に加えられる電気的電圧刺激が生成される。DDS1ブロック118によって生成される刺激信号は、当業者にはなじみのある電気発振器、のこぎり歯波形発生器などのようないくつかの代替手段によって生成することができる。様々な実施形態において、刺激は電流または電荷とすることができ、あるいは制御型出力インピーダンスにさえすることができる。
【００５２】
図8に示された例では、表示アレイ102の電気的応答は、それぞれ行スイッチ110および/または列スイッチ106を介して行電極および/または列電極に電気的電圧刺激を印加することに由来する表示アレイ102を通って流れる電流の形態で測定される。他の形態の測定された電気的応答は電圧変動などを含むことができる。トランスインピーダンス増幅器120(抵抗器120Aとそれに続く増幅器120Bとして図8に示される)を使用して電気的応答を測定することができる。測定された電気的応答が対応する表示要素は列スイッチ106および行スイッチ110の状態によって決まる。別の実施形態では、アナログ、デジタル、または混合信号処理を、表示アレイ102の電気的応答の測定のために使用することができる。
【００５３】
一実施形態では、表示要素の電気的応答は、トランスインピーダンス増幅器120の入力端子を通る電流を測定することによって直接測定される。この実施形態では、熟練技術者に知られているプロファイルおよび/またはピーク値、または他の特性を使用して、表示要素のいくつかの動作特性を識別することができる。
【００５４】
別の実施形態では、測定される表示要素の動作特性は、トランスインピーダンス増幅器120からの電気的応答出力に追加の後処理を行うことによって特性評価することができる。図8の回路を使用して干渉変調器のインピーダンスのキャパシタンス成分および抵抗成分を特性評価するための後処理技法の使用の一例が次に説明される。
【００５５】
干渉変調器はキャパシタと考えることができるので、DDS1 118を使用して印加することができるものなどの周期的刺激は、90°位相遅れをもつ周期的出力の電気的応答をもたらすことになる。例えば、DDS1 118は正弦電圧波形sin(wt)を表示要素の列電極に印加することができる。理想的なキャパシタでは、表示要素の電気的応答は印加された刺激の時間微分、すなわちcos(wt)になるはずである。したがって、トランスインピーダンス増幅器120の出力は同様に余弦関数になるはずである。第2DDSのDDS2 122は余弦電圧波形を印加し、それは乗算器124でトランスインピーダンス増幅器120の出力が乗ぜられる。その結果は一定成分および周期成分をもつ波形となる。乗算器124の出力の一定成分は表示要素のキャパシタンスに比例する。フィルタ126を使用して周期成分がフィルタ除去され、表示要素のキャパシタンス、したがって作動または非作動状態を特性評価するのに使用される電気信号がもたらされる。
【００５６】
理想的なキャパシタである表示要素では、トランスインピーダンス増幅器120の出力は、印加された刺激が正弦関数である例では純粋な余弦関数である。しかし、表示要素が、例えばリークのためにいくらかの非容量性インピーダンスを示す場合、トランスインピーダンス増幅器120の出力は正弦成分も含むことになる。この正弦成分は、フィルタ126によってフィルタ除去されることになるのでキャパシタンスの測定に影響を与えない。正弦成分を検出および使用して、表示要素のインピーダンスの抵抗部分を特性評価することができる。
【００５７】
DDS1によって印加される刺激と同様の周期的電圧波形、例えばsin(wt)は、乗算器128においてトランスインピーダンス増幅器120の出力が乗ぜられる。この結果は、一定成分および周期成分を含む電気的応答である。一定成分は、測定される表示要素のインピーダンスの抵抗部分に比例する。フィルタ130を使用して周期成分が除去され、それにより、表示要素のインピーダンスの抵抗部分を特性評価するのに使用することができる信号がもたらされる。
【００５８】
フィルタの出力は、デュアルアナログ/デジタル変換器(ADC)132を使用することによってデジタルドメインに変換される。デュアルADC 132の出力は、以下で説明する方法を実行する際に使用されるアレイ駆動部112によって受け取られる。
【００５９】
図8に示された例示の回路では、特性評価刺激は列電極に印加され、電気的応答は行電極を介して測定される。他の実施形態では、電気的応答は、刺激が印加される同じ電極、例えば行または列から測定することができる。図9は、図2の干渉変調器表示デバイスにおけるような選択された表示要素に刺激を印加するのに使用された同じ回路を介して選択された表示要素の電気的応答を測定するのに使用することができる回路150の一例を示すブロック図である。回路150は、表示要素に印加されるVout信号を駆動するのに使用される電流源トランジスタN2およびP2からの電流をミラーするトランジスタN1およびP1を含む。したがって、電流Ioutは、Vout信号を駆動するのに使用される電流と実質的に等しい。したがって、Iout信号の電気的応答の測定を使用して、干渉変調器が高キャパシタンス状態かまたは低キャパシタンス状態かなどの干渉変調器の動作特性を決定することができる。他の回路を使用することもできる。図9に示された回路150は、電圧波形Voutを供給する代替の駆動IC設計または駆動機構に適用可能である。図9の概略図に示された回路150は、電流コンベア回路および電流帰還増幅器で使用することができ、表示アレイ区域に電気的電圧刺激を印加し、同時に、電気的検知のために異なるピン(Iout)に電流(応答)を複製することができる。
【００６０】
図8および9に示されたシステムによって検知されたものなどの測定された電気的応答をフィードバック信号として使用して表示駆動部回路の動作に影響を与えることができるいくつかの方法がある。例えば、測定された情報を、デジタルドメインで、例えばアレイ駆動部112のデジタル論理部および/またはアレイ駆動部112を制御するように構成されたプロセッサ(例えば図2に示されたプロセッサ21およびアレイ駆動部22)を使用して分析し、次に、表示アレイ102を適応して駆動するのに使用することができる。測定された電気的応答は、(例えば、DAC 104、114、108、および/または116の出力を使用して、または図8に示されたDDS1 118の出力を使用して)アナログドメインのフィードバックループを完成させるために使用することもできる。測定された電気的応答をフィードバックとして使用して干渉変調器表示要素を駆動する方法の例が図10A〜10Cに示される。
【００６１】
図10Aは、ランプ駆動電圧が使用される、例えば図1に示されたような干渉変調器などの表示要素を駆動する方法200Aの一例を示すフローチャートである。一実施形態では、方法200Aは、表示アレイ102に画像を表示するために図8で示された駆動回路(例えばDAC 104、108、および114、スイッチ106および110、ならびにDDS1 118)を制御するアレイ駆動部112で行うことができる。他の実施形態では、図2のプロセッサ21などのプロセッサにより方法200Aを行うことができる。方法200Aは、徐々に増加または減少する電圧波形を表示要素に印加し、表示要素の状態の変化が検知されるとき電圧波形の印加を中止することによって駆動電圧レベルを適合させる方法を提供する。この方法では、表示要素を作動または解放するための駆動電圧を含む印加電圧は必要な量だけ変化させ、それによって電力を節約することができる。
【００６２】
方法200Aはブロック202で開始し、アレイ駆動部112は表示要素の第1電極と第2電極との間に駆動電圧を印加する。第1電極は可動反射層(列電極)14のうちの1つとすることができ、第2電極は図1に示された干渉変調器12の行電極16のうちの1つとすることができる。ブロック202で印加される駆動電圧は、ヒステリシスウィンドウ内のバイアス電圧の電圧(例えば上述のような3〜7ボルト)とすることができ、または、代替として、ヒステリシスウィンドウの外の静的電圧レベルとすることができる。本明細書で使用される静的電圧は、作動期間にわたるなどある時間にわたって変化しない電圧である。ブロック202で2つの電極に印加される静的駆動電圧差は、それぞれDAC 104または108(図8)の1つまたは複数によって列および/または行電極に供給することができる。
【００６３】
初期駆動電圧がブロック202で印加された後、方法200Aはブロック204で継続し、アレイ駆動部112は駆動電圧のレベルを第1レベル(例えばブロック202で印加された静的電圧レベル)から第2レベルにランプする。図11Aは、方法200Aで使用することができる表示要素を駆動するためのランプ電圧波形の一例の図である。図11Aでは、ブロック202で印加された初期駆動電圧は、5ボルトのバイアス電圧302(ブロック202において印加された静的電圧)である。約2msにおいて、ランプ電圧波形304が方法200Aのブロック204で印加される。図8のトランスインピーダンス増幅器120などの電気的検知フィードバック回路によって検知されるような測定された電気的応答がブロック206で表示要素の電気的応答をモニタリングするまで、ランプ電圧波形304は増加され続ける。例えば、トランスインピーダンス増幅器120は、表示要素の状態の変化を示す表示要素への電流または表示要素からの電流の変化を検知することができる。
【００６４】
この例では、モニタリングされた電気的応答は図1の干渉変調器12の状態変化を示す。図11Bは、図10Aに示された方法200Aを使用して、表示要素の駆動回路に接続された電気的検知フィードバック回路で検知することができる検知された電気的応答の図である。約4msにおいて、検知電流は約+5ミリアンペアのレベルに急上昇306を示す。検知電流に対する増幅器の感度は、検知のために使用される回路の抵抗によって決まることがある。例えば、図8に示されたもののような一実施形態では、抵抗器120Aの抵抗は、フィードバック回路に応じて、容易に測定可能な出力振幅をもたらすように選択することができる。ブロック206において検知電流の上昇306を検出すると、方法200Aはブロック208に進み、ランプ電圧波形は図11Aの308で示されるように中止され、310で5ボルトの静的(バイアス)電圧レベルに低減され、干渉変調器は作動状態にとどまることができる。図11Aに示された例では、ランプ電圧は約6ボルトで表示要素の作動をもたらす。これは単に例示の作動レベルであり、表示要素の設計に応じて他の電圧レベルで作動をもたらすことができる。
【００６５】
作動信号に関して上述したが、方法200Aのブロック202で、アレイ駆動部112が解放信号を印加することもできる。例えば、図11Aに示されるように、約6msにおいて、解放手順が開始され、ランプ電圧波形312が印加される。方法200Aのブロック204で印加されたランプ電圧312は駆動電圧を初期の5ボルト(ブロック202で印加された)から約4ボルトまで減少させる。ランプ電圧波形が約4ボルトに達すると、干渉変調器12は解放し、電気的検知回路は、表示要素が解放したことを示す約-3ミリアンペアのレベルへの検知電流(ブロック206で検知された)の急下降314を測定する。IMOD状態の変化に起因する314における電流の下降を検知すると、方法200Aはブロック208に進み、ランプ駆動電圧波形は中止され、駆動電圧は318で5ボルトバイアス電圧レベルに減少され(316参照)、その結果、表示要素は解放状態にとどまる。再度、図11に示された電圧レベルおよび電流のレベルは単なる例示であり、他のレベルが表示要素の作動および/または解放を示すことができる。ブロック204で印加されるランプ電圧波形は図8に示されたDDS1 118を使用して印加することができる。
【００６６】
実施形態によっては、ランプ電圧波形の増加または減少の速度は、作動および/または解放事象が生じるときの表示要素の応答時間と比べて遅い所定の速度である。このようにして、バイアスレベルから作動および/または解放電圧レベルへの電圧レベルの変化を最小化することができる。別の実施形態では、ランプ電圧波形の増加および/または減少の速度は、例えば応答時間などの表示要素の所望の動作特性を達成するように較正および選択される。
【００６７】
図10Bは、表示要素を駆動するための駆動電圧を較正する方法200Bを示すフローチャートである。一実施形態では、方法200Bを使用して、表示要素の所望の動作特性、例えば応答時間に基づいて動作閾値駆動電圧を決定することができる。方法200Bは、一実施形態では、初期較正のために表示要素の製造時に行うことができる較正部分のブロック220から234を含む。この実施形態では、プロセス200Bは、例えば、テストスタンドなどの表示アレイに接続された外部プロセッサで行うことができる。
【００６８】
別の実施形態では、較正ブロック220から234は、表示要素を再較正するために較正を他の時間に行うことができるように表示アレイに結合された論理部を含むこともできる。例えば、再較正は、表示要素の経年に基づく周期ベース、温度などに基づく擬似ランダムベースなどで行うことができる。この実施形態では、方法200Bは、表示アレイ102に画像を表示するために図8で示された駆動回路(例えばDAC 104、108、および114、スイッチ106および110、ならびにDDS1 118)を制御するアレイ駆動部112を使用して行うことができる。他の実施形態では、図2のプロセッサ21などのプロセッサにより方法200Bを行うことができる。較正の後、アレイ駆動部112は、所望の動作特性を達成するために駆動電圧(例えば初期駆動電圧レベルおよび/またはランプ電圧速度)を決定することができる。
【００６９】
ブロック220において、アレイ駆動部112は表示要素の第1電極と第2電極との間に駆動電圧を印加する。第1電極は可動反射層(列電極)14のうちの1つとすることができ、第2電極は図1に示された干渉変調器の行電極16のうちの1つとすることができる。ブロック220で印加される駆動電圧は、ヒステリシスウィンドウ内のバイアス電圧レベルの静的電圧(例えば上述のような3〜7ボルト)とすることができ、または、代替として、ヒステリシスウィンドウの外の静的電圧とすることができる。ヒステリシスウィンドウの外の様々な静的電圧レベルを選択することによって、静的すなわち非ランプ駆動電圧に応じた表示要素の動作特性を決定することができる。ブロック220で印加される様々な静的駆動電圧レベルによって影響される場合がある動作特性には、応答時間、最大検知電流レベル、静摩擦の量、解放電圧レベル、作動電圧レベルなどが含まれる。ブロック220で2つの電極に印加される静的駆動電圧差は、それぞれDAC 104または108の1つまたは複数によって列および/または行電極に供給することができる。
【００７０】
ブロック222において、アレイ駆動部112は駆動電圧のレベルを第1レベル、例えばブロック202で印加された静的電圧レベルから第2レベルにランプ(ramp)する。ランプ電圧レベルの増加または減少の速度(ランプの傾斜)は多数の較正試験に対して変更することができる。このようにして、表示要素の動作特性は様々なランプ電圧速度に対して決定することができる。ブロック222で印加される様々なランプ電圧速度によって影響される場合がある動作特性には、応答時間、最大電流レベル、静摩擦の量、解放電圧レベル、作動電圧レベルなどが含まれる。ブロック222で印加されるランプ電圧波形は図8に示されたDDS1 118を使用して印加することができる。
【００７１】
実施形態によっては、DDS1 118がDAC 114よりも速い場合、DDS1 118を使用して信号の可変部分を供給し、DAC 114を使用して信号の静的部分を供給する。さらに、実施形態によっては、DDS1 118は波形を自発的に生成するように構成することができる。実施形態によっては、DDSは静的電圧を生成するように構成され、1つまたは複数のDACを使用して信号の可変部分を生成することができる。実施形態によっては、1つまたは複数のDACまたはDDSを使用して、信号の可変部分および静的部分の一方または両方を生成することができる。
【００７２】
方法200Bはブロック224で継続し、アレイ駆動部112は、表示要素の電気的応答に関して電気的検知フィードバック回路(例えばトランスインピーダンス増幅器120)をモニタリングする。ステップ224で行われるモニタ機能は、方法200Aのブロック206に関して上述したものと同様である。例えば、トランスインピーダンス増幅器120は、表示要素の状態の変化を示す表示要素への電流または表示要素からの電流の変化を検知することができる。ブロック226において、モニタリングされた電気的応答を受け取るアレイ駆動部112は表示要素の状態変化を検出する。状態変化は表示要素の作動または解放とすることができる。ブロック226で表示要素の状態変化を検出すると、アレイ駆動部112は、(ランプ電圧がブロック222で印加された場合)ブロック228で駆動電圧のランピング(ramping)を中止し、方法200Bはブロック230に進み、駆動電圧を示す情報、例えばブロック220で印加された静的電圧レベルおよび/またはブロック222で印加されたランプ電圧速度が記憶される。さらに、ブロック230において、アレイ駆動部112は、表示要素の状態変化および適宜表示要素の動作特性を示す情報を記憶する。
【００７３】
図10Bの残りのブロックは図12を参照して説明される。一実施形態では、表示要素の応答時間がモニタリングされる。図12は、図10Aおよび10Bで示された方法で使用することができるような、表示要素を駆動するための駆動電圧波形、および表示要素に接続された駆動回路(例えば、行スイッチ110または列スイッチ106の行電極および/または列電極)で検知された対応する電気的応答の一例を示す。図12の例は、表示要素が安定である、例えば解放状態にある場合のバイアス電圧レベルから遷移する駆動電圧を示す。時間320において、静的駆動電圧が印加され(例えば方法200Aのブロック220で)、それが表示要素の作動をもたらす。検知された電気的応答、この例では電流は、電極の両端の電圧が急激に変化したことを示す最初の電流スパイク322と、その後に作動事象を示す電流「バンプ」324が続くことを示す。電流スパイク322と電流バンプ324との間の時間は、印加される駆動電圧に応じた表示要素の応答時間(動作特性)を示す。電流バンプ324が電気的検知回路によって検知された後、駆動電圧はブロック228(図10B)で中止され、326でバイアス電圧レベルに戻される。駆動電圧が326でバイアス電圧レベルに戻されると、検知された電気的応答は、表示要素の電極間の電圧差が急激に低減したことを示す別のスパイク328を示す。
【００７４】
表示要素の応答時間の決定は、ブロック226(図10B)で決定し、ブロック230で印加電圧レベル(静的電圧レベルおよび/またはランプ電圧速度)を参照して記憶することができる1つのタイプの動作特性の一例である。表示アレイ102のいくつかの実施形態では、応答時間はより高い電圧レベルまたはより速くランプされる電圧レベルで低減される(例えば、強力な静電引力のため可動要素は状態が急速に切り替わる場合、より高温においてばね定数が復元機械要素に対して低減される場合など)。印加電圧波形を参照して決定および記憶することができる他の動作特性には、最大検知電流レベル、静摩擦の量、解放電圧レベル、作動電圧レベルなどが含まれる。決定ブロック234において、較正方法200Bを制御するアレイ駆動部112は、さらなる較正事例がまだ試験されていないかどうか判断する。さらなる試験が残っている場合、ブロック220から234は、さらなる試験がなくなるまで多数の駆動期間の間繰り返され、それから方法200Bはブロック236に進む。
【００７５】
ブロック236において、アレイ駆動部112は、所望の動作特性を達成するためにブロック230で記憶された情報に基づいて、駆動電圧(ブロック220で印加された静的電圧レベルおよび/またはブロック222で印加されたランプ電圧速度)を決定する。例えば、駆動電圧および特性が較正された表示要素を含む表示アレイで画像をより速く表示するためにはある時間閾値未満の応答時間を達成することが望ましい場合がある。別の例では、温度をあるレベル未満に保持するためにはピーク電流レベルをある値未満に保持することが望ましい場合がある。
【００７６】
実施形態によっては、方法200Aおよび200Bは協同して行うことができる。例えば、ブロック236で行われる機能を方法200Aと共に行って、表示要素の作動機能および解放機能を行うことができ、その後、別の較正プロセス(例えばブロック220から234の機能)が後で行われる。方法200Aおよび200Bのいくつかのブロックは省略され、組み合わされ、再配置され、またはそれらの組合せとすることができることに留意すべきである。
【００７７】
図10Aおよび10Bに示された方法は、例えば、駆動回路の電気的応答を検知することによってフィードバックを行う方法の例であり、フィードバックは表示要素が所与の駆動電圧に応じて適切に作動または弛緩されたことを検出する。別の実施形態は、表示要素が適切に作動または解放されなかった場合に検知するのに使用することができるフィードバックを行う。そのようなフィードバックを使用して駆動電圧を調整し、誤った作動状態および/または解放状態を修正することができる。
【００７８】
図10Cは、表示要素を駆動するときの誤り状態を識別することに基づいて駆動電圧を調整する段階を含む、表示要素を駆動するための駆動電圧を較正する別の方法200Cを示すフローチャートである。一実施形態では、方法200Cは、表示アレイの製造中またはその後の初期試験のためのいくつかの表示要素の駆動電圧の較正で使用することができる。これは、上述した方法200Bと並行して行うことができる。この実施形態では、プロセス200Cは、例えばテストスタンドなどの表示アレイに接続された外部プロセッサで行うことができる。別の実施形態では、方法200Cを使用して、アレイ駆動部112が表示アレイ102を駆動して画像を表示している間に表示要素の作動不良を検出すると、動作中に表示要素の駆動電圧を調整することができる。この後者の実施形態は、図10Cに図示された例で説明される。
【００７９】
方法200Cはブロック250で開始し、アレイ駆動部112は表示要素の第1電極と第2電極との間に駆動電圧を印加し、駆動電圧は、表示要素が複数の表示状態のうちの第1状態となるように予め設定されたレベルにある。第1電極は可動反射層(列電極)14のうちの1つとすることができ、第2電極は図1に示された干渉変調器12の行電極16のうちの1つとすることができ、または逆の場合も同様である。ブロック250で印加された駆動電圧は、解放された表示要素の作動をもたらすように予め設定されたレベル(例えばバイアス電圧範囲を超える電圧の大きさ)、作動された表示要素の解放をもたらすように予め設定されたレベル(例えばバイアス電圧よりも大きさが低い電圧レベル)、または現在の表示状態に表示要素を保持するように予め設定された電圧レベル(例えば上述のようなバイアス電圧ヒステリシスウィンドウ内の電圧の大きさ)とすることができる。
【００８０】
図12を参照しながら上述したように、表示要素の解放および/または作動は、フィードバック回路によって測定することができるいくつかの電気的応答特性を観察することによって識別することができる。ブロック252において、フィードバック回路を使用して、ブロック250で駆動回路によって印加された駆動電圧に応じた表示要素の電気的応答が測定される。フィードバック回路は図8のトランスインピーダンス増幅器120などの要素を含むことができる。ブロック254において、プロセッサはブロック252で測定された電気的応答を示す情報を受け取る。アレイ駆動部112は、表示要素の動作の誤りを識別するために測定された電気的応答の特性を分析する。
【００８１】
表示要素の正しい作動の一例および誤った作動の一例が次に説明される。図13Aは、図10Cで示された方法200Cで使用することができるような駆動電圧波形および干渉変調器の適切な作動を示す対応する電気的応答の一例を示す。この例では、解放された干渉変調器12が解放状態から作動状態まで移動するように駆動される。2つの電極間の初期電圧差は、図13Aの作動電圧閾値レベルVactより下であるレベル331(例えばバイアス電圧レベル内)である。時点330において、駆動電圧はVactより上のレベル333まで増加される。時点330を起点として、フィードバック回路測定、この例では電流は初期スパイク332とそれに続く第2バンプ334を示している。第2バンプは、干渉変調器12が適切に作動したことを示す。第2時点336において、駆動電圧は(バイアス電圧領域内の)Vactより下のレベル331まで低減される。時点336において、フィードバック電流は単一のスパイク338を示す。フィードバック電流にはバンプ334と同様の第2バンプはない。第2バンプがないことは、時点336の後、表示要素が作動状態に適切にとどまっていることを示す。
【００８２】
図13Bは、図10Cで示された方法で使用することができるような駆動電圧波形および干渉変調器12の誤った作動の一例を示す対応する電気的応答の一例を示す。この例は、バイアス電圧レベルがバイアス電圧ウィンドウの外にあるレベルで誤って較正される場合である。干渉変調器12は、例えば、表示要素の経年および/または温度に起因する表示要素の特性の変化のために誤って較正される場合がある。
【００８３】
この例では、電極間の初期電圧は、「バイアス電圧レベル」、すなわち干渉変調器12を現在の状態に保持するレベルの下のレベル340である。時点342において、電極間の電圧は、干渉変調器12を作動させるために作動電圧レベルVactより上のレベル344まで増加される。フィードバック電流は、第1スパイク346とその後に続く干渉変調器12の適切な作動を示す第2バンプ348を示す。
【００８４】
第2時点350において、電極間の電圧は初期電圧レベル340に戻される。フィードバック電流は、第1スパイク352とその後に続く第2バンプ354を示す。これは、電圧がバイアス電圧ウィンドウ(電圧レベルVrelとVactとの間)の外にあるレベル340まで低下したことに起因して干渉変調器12が誤って解放したことを示している。電流バンプを検出することによって、アレイ駆動部112は、方法200Cのブロック254で誤りが生じたことを識別することができる。干渉変調器12の動作に誤りが生じたことを識別した後、アレイ駆動部112は、Vrelよりも大きくかつVactよりも小さいレベルになるようにブロック256で駆動電圧を調整し、それによって、作動状態にとどまる適切に調整された干渉変調器12をもたらすことができる。アレイ駆動部112は、図10Cを参照して上述したような方法を使用して調整済み駆動電圧レベルを決定することができる。
【００８５】
熟練した技術者は、干渉変調器12の適切な作動電圧閾値を識別する類似の方法を容易に使用することができるであろう。例えば、干渉変調器12が作動状態にあり、電極間に印加された駆動電圧が干渉変調器12の解放をもたらすはずであるが、干渉変調器12が解放しない場合、アレイ駆動部112はブロック256で干渉変調器12が適切に解放するまで電圧をより低いレベルに調整することができる。別の例では、干渉変調器12が解放状態にあり、ブロック250で印加された電圧が干渉変調器12を作動させるはずであるが、干渉変調器12が作動しない場合、アレイ駆動部112はブロック256で干渉変調器12が適切に作動するまで駆動電圧をより高いレベルに調整することができる。
【００８６】
一実施形態では、方法200Cはオプションのブロック258を含み、アレイ駆動部112は、調整された駆動電圧を示す情報を後で使用するために記憶する。調整された電圧は、それを特定の干渉変調器12と相互参照する情報と共に記憶することができる。次に、アレイ駆動部112は、後ほど、特定の干渉変調器12が再び作動および/または解放されるとき、調整された値を使用することができる。オプションのブロック258で記憶される電圧レベルは、実施形態に応じてバイアス電圧レベル、解放電圧レベル、および/または作動電圧レベルを含むことができる。
【００８７】
図14は、所望の動作特性を達成する駆動電圧を決定するために、干渉変調器12を駆動し、干渉変調器12の電気的応答を測定する方法500の一例を示すフローチャートであり、ここで、駆動電圧は人間の視覚では実質的に検出できない表示状態遷移をもたらす。方法500は、一実施形態では、駆動電圧の変化に迅速に適応するために、駆動電圧レベルおよび/またはランプ駆動電圧速度(図10Aおよび10Bの方法200Aおよび200Bを参照して上述したような)を表示アレイ102の動作中に特性評価できるようにする。駆動電圧レベルは、干渉変調器12の経年および/または温度などの条件の変化のため変化することがある。方法500は、表示アレイ102に画像を表示するために図8で示された駆動回路(例えばDAC 104、108、および114、スイッチ106および110、ならびにDDS1 118)を制御するアレイ駆動部112で行うことができる。他の実施形態では、図2のプロセッサ21などのプロセッサにより方法500を行うことができる。
【００８８】
ブロック502において、アレイ駆動部112(図8)は干渉変調器12の第1電極と第2電極との間に電圧波形を印加し、電圧波形は干渉変調器12の状態を第1状態から第2状態に変更し、さらに第1状態に戻す。ブロック502で印加された電圧波形により、干渉変調器12は解放状態から作動状態に変更され、さらに解放状態に戻ることになり、または逆の場合も同様である。言い換えれば、選択された干渉変調器12(または複数の干渉変調器12)の光学特性は干渉変調器12の電気的応答の測定のために瞬間的に乱されるが、人間の観察者が状態変化に気づかないように干渉変調器12は迅速に戻され、元の光学応答を表示する。上記のように、実施形態によっては、干渉変調器12は、人間の視覚が検出できるよりも非常に速い約10kHzで状態を切り替えることができる。新しい画像が表示アレイにリッピングされる(ripped)(例えば、線順次駆動方式により)場合、ある画像が別の画像で上書きされるプロセスを人間のユーザが気づかないことが通常望ましいことに留意されたい。適切な速さの走査速度またはリップ速度がこの目的のために選択される。いずれにしても映像コンテンツが変化している場合、測定のためのコンテンツのわずかな瞬間的擾乱をユーザから容易にマスクすることができる。
【００８９】
図15は、図14で示された方法500のブロック502で使用することができる駆動電圧波形および対応する検知された電気的応答の一例を示す。この例では、のこぎり歯電圧波形520が表示要素の電極間に印加される。一実施形態では、ブロック502で印加される電圧波形は、約400マイクロ秒未満の開始から終了までの期間を有する。しかし、いくつかの実施形態では、約400マイクロ秒から約4000マイクロ秒以上のエンドツーエンド継続時間を有する電圧波形を使用することができる。波形520は、電圧レベルが表示要素の解放電圧(Vrel)より下のレベル522であるために解放状態の表示要素で開始する。次に、波形520は作動電圧レベル(Vact)より上のレベル524までランプアップし、次に、Vrelレベルより下のレベル526までランプダウンする。したがって、解放状態から作動状態に至り、さらに解放状態に戻る表示要素遷移は、ユーザが検出できるよりも速い。
【００９０】
例えば矩形波および正弦波のような波形形状を方法500のブロック502で印加することができる。選択される特定の波形は特定の技術およびアルゴリズムの選択によって決めることができる。波形を印加する機構は、図8を参照して上述したものと同様とすることができる。
【００９１】
電圧波形がブロック502で印加されると同時に、フィードバック回路(例えばトランスインピーダンス増幅器120)をブロック504でモニタリングし、印加された波形に応じた表示要素の電気的応答が測定される。図10A、10B、および10Cに示された方法を参照して上述したように、表示要素の電流をモニタリングし、所与の電圧レベルおよび/または電圧ランプ速度に応じて要素が解放および/または作動されているどうか、およびいつ解放および/または作動されたかを決定することができる。図15において、検知された電流は、一般に、電圧レベルがVactを超えるときにピーク528を、電圧がVrelより下に低下するときに別のピーク530を示す。電流ピーク528は、表示要素が解放状態から作動状態に遷移したことを示す。電流ピーク530は、表示要素が解放状態に戻ったことを示す。検知される電流ピークのタイミングは、印加電圧波形に応じた表示要素の作動および/または解放のタイミングにより異なる特性を示す。
【００９２】
図8を参照して上述したフィードバック回路を使用して、ブロック504で電気的応答を測定することができる。アレイ駆動部112は、ブロック504で測定された電気的応答を示す情報を受け取り、測定された電気的応答に基づいて表示要素の少なくとも1つの動作特性をブロック506で決定する。表示要素の応答時間はブロック506で決定することができる。応答時間は、印加されたピーク電圧レベルおよび/または電圧ランプ速度に基づいて変わることができる。さらに、動作特性は、解放電圧レベル、作動電圧レベル、およびバイアス電圧レベルのうちの1つまたは複数を含むことができる。これらの電圧レベルは、表示要素の温度、表示要素の経年などに応じて変化することもある。
【００９３】
オプションのブロック508において、アレイ駆動部112はブロック506で決定された動作特性を示す情報を記憶し、その動作特性が対応するブロック502で印加された電圧レベルを示す情報を記憶することができる。ブロック508で記憶された電圧レベル情報は、ピーク電圧レベル、電圧ランプ速度、電圧波形形状、電圧波形継続時間などを含むことができる。ブロック508で記憶された動作特性情報は、表示要素を作動または解放する応答時間、作動電圧レベル、解放電圧レベル、バイアス電圧レベルなどを含むことができる。解放電圧レベルおよび作動電圧レベルは波形のランプ電圧速度の関数とすることもでき、この情報はブロック508で記憶することもできる。
【００９４】
情報がブロック508で記憶された後、方法500は適宜ブロック510に進み、アレイ駆動部112は、ブロック508で記憶された情報および所望の動作特性に基づいて表示要素に印加する駆動電圧レベルおよび/またはランプ速度を決定することができる。一実施形態では、環境条件の変化または干渉変調器12の経年にこれらの電圧レベルを適合させるために、動作特性を単に表示要素の作動または解放とすることができる。この実施形態では、プロセッサまたはアレイ駆動部は、表示要素を作動させるための最小電圧振幅を決定することができる。別の実施形態では、動作特性は所望の応答時間とすることができる。この実施形態では、所望の応答時間を最適に与える電圧レベルおよび/または電圧ランプ速度がオプションのブロック510で決定される。
【００９５】
ブロック502、504、506、およびオプションとして508で行われる機能は、周期ベースで、表示要素もしくは表示デバイスの温度レベルもしくは温度変化に基づくまたは表示要素の経年に基づく擬似ランダムベースで、あるいは他のベースで行うことができる。
【００９６】
オプションのブロック510での駆動電圧レベルの決定は、通常の画像書き込みフェーズ中に画像データを表示するためにアレイ駆動部112が表示要素に信号を送る直前に行うことができる。オプションのブロック510での駆動電圧レベルの決定は、周期ベースで、表示要素もしくは表示デバイスの温度レベルもしくは温度変化に基づく、または表示要素の経年に基づく擬似ランダムベースで行うこともできる。
【００９７】
図10A、10B、10C、および14を参照して上述した方法の各々は表示要素の電気的応答を測定する段階を含む。表示要素の表示アレイの異なる部分を検知する様々な方法がある。例えば、それは1回の試験で表示アレイ全体を検知するように選択することができる。言い換えれば、すべての行電極(または列電極)からのフィードバック信号を、図8に示されたトランスインピーダンス増幅器120に常時電気的に接続することができる。この場合、列電極に信号を送るタイミングおよび行電極に信号を送るタイミングはアレイ駆動部によって同期させることができ、その結果、個々の表示要素、画素、またはサブ画素(例えば赤、緑、および青のサブ画素)は一定の時にモニタリングすることができる。ある時に1つまたは複数の特定の行電極または列電極をモニタまたは測定し、他の時に適宜切り替えて他の行電極および列電極をモニタリングし、アレイ全体がモニタリングされるまで異なる行および/または列で繰り返すように選択することもできる。最後に、個々の表示要素を測定し、適宜切り替えて、アレイ全体が測定されるまで他の表示要素をモニタまたは測定するように選択することもできる。
【００９８】
一実施形態では、1つまたは複数の選択された行電極または列電極を刺激および/または検知回路に恒久的に接続することができるが、残りの行電極または列電極は刺激および/または検知回路に接続されない。実施形態によっては、追加の電極(行または列)が、刺激または検知に利用するために表示区域に加えられる。これらの追加の電極は表示区域の観察者に見えてもよいし、見えなくてもよい。最後に、別のオプションは、刺激/駆動および/または検知回路を、スイッチまたは代替電気構成要素を介して1つまたは複数の行または列電極の異なる組に接続および切断することである。
【００９９】
上述したシステムおよび方法の実施形態は、単色、2色、または多色の表示部に適用することができる。実施形態によっては、異なる色の画素の群が行電極および列電極の適切な選択によって測定される。例えば、赤(R)、緑(G)、および青(B)のサブ画素が異なる列ラインに配置されるRGBレイアウトを表示部が使用する場合、個々の色の区域は「赤」列にのみ刺激を印加し、行で検知することにより測定することができる。代替として、刺激は行に印加され、「赤」列でのみ検知することができる。
【０１００】
多くの表示技術では、所与の行または列に駆動パルスを印加すると、隣接する行または列に望ましくない影響をもたらすことがある。この望ましくない影響は一般にクロストークと呼ばれる。クロストークは、IMOD、LCD、およびOLEDを含む多くの表示技術に影響を与える。一実施形態では、検知回路またはフィードバック回路がこれらの望ましくない影響の存在を検知し、補償するために設けられる。注目する区域からの信号は、表示部の他の領域からの信号または干渉から様々な方法により分離することができる。
【０１０１】
図16Aは、表示アレイの分離された部分を駆動し、分離された区域の電気的応答を検知するための回路の一例を示すブロック図である。電圧刺激Vinは選択された組の列電極540に印加され、電流信号が、低入力インピーダンス(Z)をもつトランスインピーダンス増幅器542を介して選択された組の行電極544から検知される。このように、表示区域550が検知される。表示区域555および560は、それぞれ検知されない列電極540および行電極544の部分である。
【０１０２】
図16Bは、検知される表示区域550のキャパシタンスと検知されない表示区域555および560のキャパシタンスとの電気的関係を示す回路580を示す。コンデンサC2は表示区域555のキャパシタンスを示し、C3は表示区域560のキャパシタンスを示し、C1は、分離され検知される表示区域550のキャパシタンスを示す。C2によって消費される電流はVinによって供給され、直接接地に向かう。C1を通る電流、すなわち検知されるべき所望の電流もVinによって供給されるが、それはトランスインピーダンス増幅器542に達する前にキャパシタンスC3によって影響される場合がある。しかし、キャパシタンスC3のインピーダンスと比較してトランスインピーダンス増幅器542の入力インピーダンスを適切に低く選択することにより、C1を通る電流がほとんど完全にトランスインピーダンス増幅器542に向かわざるを得ないようにすることができる。この場合、C3による信号電流は実質的に存在しない。したがって、例示の回路580から、C1、すなわち区域550を通る電流だけが増幅器によって検知される。表示部のいかなる区域も、行電極および列電極を対応して選択することにより選択することができる。図16Bの例示の回路では、分離された区域550に含まれない残りの電極は接地に接続されるように示されているが、任意の電圧レベルに接続することができることに留意されたい。
【０１０３】
上述の詳細な説明は様々な実施形態に適用されるような新規の特徴を図示し、説明し、指摘したが、示されたデバイスまたはプロセスの形態および詳細に様々な省略、置換え、および変更を、開示されたものから逸脱することなく行うことができることが理解されるであろう。認識されるように、ある特徴は他の特徴から切り離して使用または実施することができるので、本発明は本明細書で説明した特徴および利点のすべてを提供するとは限らない形態において具現することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
12、12a、12b  干渉変調器
14、14a、14b  可動反射層
16、16a、16b  光学スタック
18  支柱
19  間隙
20  基板
21  プロセッサ
22、112  アレイ駆動部
24  行駆動回路
26  列駆動回路
27  ネットワークインターフェイス
28  フレームバッファ
29  駆動コントローラ
30  パネル、表示部、表示アレイ
34  変形可能層
40  表示デバイス
41  ハウジング
42  支柱プラグ
43  アンテナ
44  バス構造体
45  スピーカ
46  マイクロホン
47  送受信機
48  入力デバイス
50  電源
52  調整ハードウェア
100  システム
102  表示アレイ
106  列スイッチ
110  行スイッチ
120、542  トランスインピーダンス増幅器
120A  抵抗器
120B  増幅器
124、128  乗算器
126、130  フィルタ
150  回路
302  バイアス電圧
304、312  ランプ電圧波形
306  急上昇
314  急下降
322  電流スパイク
324  電流バンプ
328、338  スパイク
332  初期スパイク
334、348、354  第2バンプ
346、352  第1スパイク
528、530  電流ピーク
540  列電極
544  行電極
550、555、560  表示区域
C1  表示区域550のキャパシタンス
C2  表示区域555のキャパシタンス
C3  表示区域560のキャパシタンス
【図１】
2011515704.tif 000003
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月8日(2010.10.8)
【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】
画像の一部を表示するように構成されたデバイスの第1電極と第2電極との間に信号を印加するステップを具備し、
前記信号は、前記デバイスを複数の表示状態のうちの第1状態にするレベルであり、
前記デバイスをある状態から別の状態に遷移させるように2つの前記電極間に第2信号を印加するステップと、
前記印加された第2信号に応じた前記デバイスの電気的応答を測定するステップと、
前記測定された電気的応答に基づいて、前記デバイスが所望の最終状態に達したか否かを識別し、前記所望の最終状態が達せられていない場合に誤りを識別するステップと、
前記デバイスが前記所望の最終状態に達していない場合、前記第2信号を調整するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第1状態は作動状態であるとともに、前記識別された誤りは、前記デバイスの作動状態からの弛緩不良であり、
前記方法は、前記デバイスの弛緩不良の識別に応じて前記第2信号をより低いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1状態は弛緩状態であるとともに、前記識別された誤りは、前記デバイスの作動不良であり、
前記方法は、前記デバイスの作動不良の識別に応じて前記第2信号をより高いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第2信号は、前記デバイスが前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は作動状態であるとともに、識別された誤りは前記デバイスの弛緩であり、
前記方法は、前記第2信号をより高いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第2信号は、前記デバイスが前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は開放状態であり、識別された誤りは前記デバイスの作動であり、
前記方法は、前記駆動をより低いレベルに調整するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記調整された第2信号を示す情報を記憶するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
画像の一部を表示するように構成されたデバイスの第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路を具備し、
前記信号は、前記デバイスを複数の表示状態のうちの第1状態に遷移させるレベルであり、
前記印加された信号に応じた前記デバイスの電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、
前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取り、前記測定された電気的応答に基づいて前記デバイスの動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて前記デバイスの駆動信号を調整するように構成されたプロセッサと
を具備することを特徴とする装置。
【請求項８】
前記第1状態は作動状態であり、前記識別された誤りは、前記デバイスの作動状態からの弛緩不良であるとともに、前記プロセッサは、開放不良の識別に応じて前記信号をより低いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記第1状態は弛緩状態であり、前記識別された誤りは前記デバイスの作動不良であり、前記プロセッサは、前記デバイスの作動不良の識別に応じて前記信号をより高いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
前記信号は、前記デバイスが前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は作動状態であり、前記識別された誤りは前記デバイスの弛緩であるとともに、前記プロセッサは、前記信号をより高いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１１】
前記信号は、前記デバイスが前記第1状態にとどまるようにするバイアス電圧レベルであり、前記第1状態は弛緩状態であり、前記識別された誤りは前記デバイスの作動であるとともに、前記プロセッサは、前記信号をより低いレベルに調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１２】
前記フィードバック回路の少なくとも一部は、前記第1および第2電極の少なくとも1つに関連する前記駆動回路の一部を具備することを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記調整された信号を示す情報を記憶するようにさらに構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項１４】
画像の一部を表示するように構成されたデバイスの第1電極と第2電極との間に信号を印加する手段を具備し、
前記信号は、前記デバイスを複数の表示状態のうちの第1状態に遷移させるレベルであり、
前記印加された信号に応じた前記デバイスの電気的応答を測定する手段と、
前記測定された電気的応答に基づいて前記デバイスの動作の誤りを識別するとともに、前記識別された誤りに応じて前記信号を調整する手段と
を具備することを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
干渉変調器のアレイと、
画像の一部を表示するように構成されたデバイスの第1電極と第2電極との間に信号を印加するように構成された駆動回路とを具備し、
前記信号は、前記デバイスを複数の表示状態のうちの第1状態に遷移させるレベルであり、
前記印加された駆動電圧に応じた前記デバイスの電気的応答を測定するように構成されたフィードバック回路と、
前記駆動回路を制御し、前記測定された電気的応答を示す情報を受け取り、前記測定された電気的応答に基づいて前記デバイスの動作の誤りを識別し、前記識別された誤りに応じて前記信号を調整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
を具備することを特徴とする表示デバイス。
【請求項１６】
前記画像データの少なくとも一部を前記駆動回路に送るように構成されたコントローラをさらに具備することを特徴とする請求項15に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記画像データを前記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具備することを特徴とする請求項15に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記画像源モジュールは、受信機、送受信機、および送信機のうちの少なくとも1つを具備することを特徴とする請求項17に記載のデバイス。
【請求項１９】
入力データを受け取るとともに、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスをさらに具備することを特徴とする請求項15に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスが前記所望の状態に達したか否かを識別するステップは、前記所望の最終状態が達せられていない場合に誤りを識別するステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【国際調査報告】
2011515704.tif 000031
2011515704.tif 000032