(57)【要約】  本開示は、三端子電気機械システム(EMS)デバイスを駆動するためのシステム、方法、および装置を提供する。本明細書で説明される駆動システムおよび方法は、単一のEMSデバイスを分離し、デバイスが、所望の光学的、電気的、または機械的効果を生じるように作動され得るように、分離されたデバイスに所望の量の電荷を移送するように構成されたスイッチドキャパシタ電荷注入回路を含む。電荷注入回路は、演算増幅器を含むことができ、EMSデバイスが演算増幅器のフィードバック経路内に配置されるように接続され得る。
2015523588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システム(EMS)デバイスのアレイであって、各EMSデバイスが、
第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、
第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、
第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層と
を含み、前記可動電極層が、前記第1および第2の固定電極層の間に配置され、
前記可動電極層の一部および前記第1の固定電極層が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動電極層の一部および前記第2の固定電極層が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、アレイと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路であって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定電極層と前記可動電極層との間に電位差を提供するように構成された、バイアス電圧回路と、
所望の電荷を前記第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路がどの時点でも前記EMSデバイスの1つのみの前記第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された電荷注入回路であって、
前記電荷注入回路が、
反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器であって、前記演算増幅器の前記反転入力ラインが、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続される、演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記演算増幅器の前記出力ラインを前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチと、
前記演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路と
を含み、
前記入力キャパシタ回路からの電荷が、前記電荷注入回路に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入回路が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記演算増幅器の前記出力ラインに選択的に接続するように制御される、電荷注入回路と
を備える、装置。
【請求項２】
演算増幅器出力ラインと演算増幅器反転ラインとの間に結合された演算増幅器接地スイッチをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
各EMSデバイスの前記可動電極層が、前記第1の固定電極層に近接する第1の導体と、前記第2の固定電極層に近接する第2の導体とを含み、前記第1の導体が、前記第2の駆動ラインに接続され、前記第2の導体から電気的に絶縁され、前記第1の導体および前記第1の固定電極層が、第1の可変キャパシタを形成し、前記第2の導体および前記第2の固定電極層が、第2の可変キャパシタを形成する、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
各EMSデバイスの前記可動電極層の前記第2の導体を電気グランドに接続するように構成された可動電極リセットスイッチをさらに備える、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
蓄積容量値を有する蓄積キャパシタをさらに備え、前記蓄積キャパシタが、前記EMSデバイスの各々の前記第1の固定電極層と前記可動電極層の前記第1の導体との間に電気的に接続された、請求項3に記載の装置。
【請求項６】
前記蓄積容量が、第1の可変容量の最小値よりも大きい値を有する、請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記演算増幅器の反転ラインと前記バイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に電気的に接続された、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記バイパス容量値が、前記列内のすべての電気機械システムデバイスのための前記第2の可変容量値の合計よりも大きい、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記バイパスキャパシタが、充電スイッチを介して充電電圧源に接続された、請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
前記演算増幅器の前記反転ラインと非反転ラインとの間に電気的に接続されたクランピングダイオードをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記電荷注入回路が、約10マイクロ秒で約10ピコクローンの電荷を移送するように構成された、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
前記EMSデバイスの各々が、ディスプレイピクセル、またはディスプレイピクセルの一部である、請求項1に記載の装置。
【請求項１３】
前記EMSデバイスの各々が、IMODを含む、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
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、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成された、プロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
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と、
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と、
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ソースモジュールであって、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、画像ソースモジュールと
をさらに備える、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
入力データを受信し、前記入力データを前記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14に記載の装置。
【請求項１７】
請求項14に記載の装置で三端子電気機械システム(EMS)デバイスを較正する方法であって、
第1の量の既知の電荷を前記EMSデバイスに提供するステップと、
前記提供された第1の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたって生じる電圧に関する第1の計算された電圧値を決定するステップと、
前記提供された第1の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたる第1の電圧値を測定するステップと、
第1の差分値を得るために、前記第1の計算された電圧値と前記測定された第1の電圧値とを比較するステップと、
第2の量の既知の電荷を前記EMSデバイスに提供するステップと、
前記提供された第2の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたって生じる電圧に関する第2の計算された電圧値を決定するステップと、
前記提供された第2の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたる第2の電圧値を測定するステップと、
第2の差分値を得るために、前記第2の計算された電圧値と前記測定された第2の電圧値とを比較するステップと、
前記第1および第2の差分値に基づいて、前記可動電極の剛性定数および前記可動電極の起動バイアスのうちの少なくとも1つの較正情報を決定するステップと、
前記較正情報を前記装置のメモリに記憶するステップと
を含む、方法。
【請求項１８】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システム(EMS)デバイスのアレイであって、各EMSデバイスが、
第1の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第1の固定手段と、
第2の駆動ラインに接続された電気を伝導するための可動手段と、
第3の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第2の固定手段と
を含み、可動導電手段が、第1および第2の固定導電手段の間に配置され、
前記可動導電手段の一部および第1の固定導電手段が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動導電手段の一部および第2の固定導電手段が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、アレイと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路であって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定導電手段と前記可動導電手段との間に電位差を提供するように構成された、バイアス電圧回路と、
所望の電荷を前記第1の固定導電手段に提供するために、電荷注入手段がどの時点でも前記EMSデバイスの1つのみの前記第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された、電荷を注入するための手段であって、前記電荷注入手段が、
入力を反転するための手段と、入力を非反転するための手段と、出力を提供するための手段とを有する増幅するための手段であって、入力反転手段が、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続された、増幅するための手段と、
出力提供手段がどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記出力提供手段を前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するための複数の手段と、
前記入力反転手段に、または、容量を蓄積するための手段を電荷Qinに充電するための手段に電気的に接続されるように構成された容量を蓄積するための手段と
を備え、
容量蓄積手段からの電荷が、前記電荷注入手段に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入手段が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記出力提供手段に選択的に接続するように制御される、電荷を注入するための手段と
を備える、装置。
【請求項１９】
前記第1の固定導電手段が、第1の固定電極層を含み、前記第2の固定導電手段が、第2の固定電極層を含み、前記可動導電手段が、可動電極層を含み、前記電荷注入手段が、電荷注入回路を含み、前記選択的に電気的に接続する手段が、行選択スイッチを含む、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記出力提供手段と前記入力反転手段とを間に演算増幅器をさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２１】
各EMSデバイスの前記可動導電手段が、前記第1の固定導電手段に近接する第1の導体と、前記第2の固定導電手段に近接する第2の導体とを含み、前記第1の導体が、前記第2の駆動ラインに接続され、前記第2の導体から電気的に絶縁され、前記第1の導体および前記第1の固定導電手段が、前記第1の可変キャパシタを形成し、前記第2の導体および前記第2の固定導電手段が、前記第2の可変キャパシタを形成する、請求項18に記載の装置。
【請求項２２】
蓄積容量値を有する蓄積キャパシタをさらに備え、前記蓄積キャパシタが、前記EMSデバイスの各々の前記第1の固定導電手段と前記可動導電手段の前記第1の導体との間に電気的に接続された、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
前記入力反転手段と前記バイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に電気的に接続された、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２４】
前記入力反転手段と非入力反転手段との間に電気的に接続されたクランピングダイオードをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２５】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システムデバイスのアレイを提供するステップであって、各電気機械システム(EMS)デバイスが、
第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、
第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、
第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層と
を含み、前記可動電極層が、前記第1および第2の固定電極層の間に配置され、
前記可動電極層の一部および前記第1の固定電極層が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動電極層の一部および前記第2の固定電極層が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、ステップと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路を接続するステップであって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定電極層と前記可動電極層との間に電位差を提供するように構成された、ステップと、
所望の電荷を前記第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路を、どの時点でも前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの1つのみの前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに選択的に結合するステップであって、前記電荷注入回路が、
反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器であって、前記演算増幅器の前記反転入力ラインが、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続された、演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記演算増幅器の前記出力ラインを前記列内のEMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチと、
前記演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路と
を含む、ステップと
を備える、製造する方法であって、
前記入力キャパシタ回路からの電荷が、前記電荷注入回路に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入回路が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記演算増幅器の前記出力ラインに選択的に接続するように制御される、方法。
【請求項２６】
前記EMSデバイスの各々が、IMODを含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記第1の固定電極層と前記EMSデバイスの各々の前記可動電極層の第1の導体との間に、蓄積容量値を有する蓄積キャパシタを接続するステップをさらに含み、前記第1の導体が、前記第1の固定電極層に近接する、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
前記演算増幅器の前記反転ラインと前記バイアス電圧回路の前記バイアス電圧ラインとの間に、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタを電気的に接続するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２９】
演算増幅器の反転と非反転ラインとの間に、クランピングダイオードを接続するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
【請求項３０】
請求項25に記載の方法によって製造されるディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機械システム(EMS)を作動させるためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、光学要素をある位置から別の位置に移動させるために電荷を使用するEMSデバイスに電荷を提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
EMSは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。EMSは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS:microelectromechanical system)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS:nanoelectromechanical system)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
EMSデバイスの1つまたは複数の構成要素は、様々な用途(たとえば、電気的スイッチング、光変調、など)のために駆動または作動され得、電圧制御型作動を含む、EMSデバイスを駆動するシステムおよび方法が開発されてきた。特定のEMSでの可動反射体の移動は、静電引力に依存し得るので、所望の電荷を正確に提供(または、注入)することは、EMSデバイスのよりよい制御をもたらすことができる。
【０００４】
1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(IMOD:interferometric modulator)と呼ばれる。本明細書で使用するIMODまたは干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用し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。いくつかの実施態様では、IMODは伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、IMODに入射する光の光学干渉を変化させることがある。IMODデバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担当するとは限らない。
【０００６】
本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、複数の行および列に配置された三端子電気機械システム(EMS)デバイスのアレイを含む装置で実施され得る。各EMSデバイスは、第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層とを含む。可動電極層は、第1および第2の固定電極層の間に配置される。可動電極層の一部および第1の固定電極層は、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成する。可動電極層の一部および第2の固定電極層は、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する。装置は、さらに、アレイの列内のEMSデバイスの各々の第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路を含む。バイアス電圧回路は、第2の固定電極層と可動電極層との間に電位差を提供するように構成される。装置は、また、所望の電荷を第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路がどの時点でもEMSデバイスの1つのみの第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、アレイの列内のEMSデバイスの各々の第1の駆動ラインおよび第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された電荷注入回路を含む。電荷注入回路は、反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器を含む。演算増幅器の反転入力ラインは、列内のEMSデバイスの各々の第2の駆動ラインに電気的に接続される。電荷注入回路は、演算増幅器の出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、演算増幅器の出力ラインを列内のEMSデバイスの各々の第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチを含む。電荷注入回路は、さらに、演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路を含む。入力キャパシタ回路からの電荷が、電荷注入回路に電気的に接続されたEMSデバイスの第1の駆動ラインに移送されている間、電荷注入回路は、列内のディスプレイ要素の各々について、列内の各EMSデバイスの第1の駆動ラインを、演算増幅器の出力ラインに選択的に接続するように制御される。
【０００７】
様々な実施態様では、上記で説明した装置は、さらに、演算増幅器出力ラインと演算増幅器反転ラインとの間に結合された演算増幅器接地スイッチを含むことができる。様々な実施態様では、各EMSデバイスの可動電極層は、第1の固定電極層に近接する第1の導体と、第2の固定電極層に近接する第2の導体とを含むことができる。第1の導体は、第2の駆動ラインに接続され得る。様々な実施態様では、第1の導体は、第2の導体から電気的に絶縁され得る。そのような実施態様では、第1の導体および第1の固定電極層は、第1の可変キャパシタを形成することができ、第2の導体および第2の固定電極層は、第2の可変キャパシタを形成することができる。様々な実施態様では、装置は、各EMSデバイスの可動電極層の第2の導体を電気グランドに接続するように構成された可動電極リセットスイッチを含むことができる。
【０００８】
上記で説明した装置の様々な実施態様は、蓄積容量値を有する蓄積キャパシタを含むことができる。蓄積キャパシタは、EMSデバイスの各々の第1の固定電極層と可動電極層の第1の導体との間に電気的に接続され得る。様々な実施態様では、蓄積容量は、第1の可変容量の最小値よりも大きい値を有することができる。様々な実施態様では、蓄積容量は、第1の可変容量値の最大変化量よりも大きい値を有することができる。上記で説明した装置の様々な実施態様は、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタを含むことができる。バイパスキャパシタは、演算増幅器の反転ラインとバイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に電気的に接続され得る。様々な実施態様では、バイパス容量値は、列内のすべての電気機械システムデバイスのための第2の可変容量値の合計よりも大きくてよい。様々な実施態様では、バイパスキャパシタは、充電スイッチを介して充電電圧源に接続され得る。上記で説明した装置の様々な実施態様は、演算増幅器の反転ラインと非反転ラインとの間に電気的に接続され得るクランピングダイオードを含むことができる。電荷注入回路の様々な実施態様は、約10マイクロ秒で約10ピコクローンの電荷を移送するように構成され得る。様々な実施態様では、EMSデバイスの各々は、ディスプレイピクセル、またはディスプレイピクセルの一部であってよい。様々な実施態様では、EMSデバイスの各々は、IMODを含むことができる。
【０００９】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、三端子EMSデバイスを較正する方法で実施され得る。様々な実施態様では、EMSデバイスは、上記で説明した装置を含むことができる。方法は、第1の量の既知の電荷をEMSデバイスに提供するステップと、提供された第1の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたって生じる電圧に関する第1の計算された電圧値を決定するステップと、提供された第1の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたる第1の電圧値を測定するステップと、第1の差分値を得るために、第1の計算された電圧値と測定された第1の電圧値とを比較するステップとを含む。較正方法は、さらに、第2の量の既知の電荷をEMSデバイスに提供するステップと、提供された第2の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたって生じる電圧に関する第2の計算された電圧値を決定するステップと、提供された第2の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたる第2の電圧値を測定するステップと、第2の差分値を得るために、第2の計算された電圧値と測定された第2の電圧値とを比較するステップとを含む。方法は、さらに、第1および第2の差分値に基づいて、可動電極の剛性定数および可動電極の起動(launch)バイアスのうちの少なくとも1つの較正情報を決定するステップと、較正情報を装置のメモリに記憶するステップとを含む。
【００１０】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数の行および列に配置された三端子EMSデバイスのアレイを含む装置で実施され得る。各EMSデバイスは、第1の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第1の固定手段と、第2の駆動ラインに接続された電気を伝導するための可動手段と、第3の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第2の固定手段とを含む。可動導電手段は、第1および第2の固定導電手段の間に配置され得る。可動導電手段の一部および第1の固定導電手段は、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成することができ、可動導電手段の一部および第2の固定導電手段は、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する。装置は、さらに、アレイの列内のEMSデバイスの各々の第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路を含む。バイアス電圧回路は、第2の固定導電手段と可動導電手段との間に電位差を提供するように構成される。装置は、さらに、所望の電荷を第1の固定導電手段に提供するために、電荷注入手段がどの時点でもEMSデバイスの1つのみの第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、アレイの列内のEMSデバイスの各々の第1の駆動ラインおよび第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された、電荷を注入するための手段を含む。電荷注入手段は、反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器を含む。演算増幅器の反転入力ラインは、列内のEMSデバイスの各々の第2の駆動ラインに電気的に接続される。電荷注入手段は、さらに、演算増幅器の出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、演算増幅器の出力ラインを列内のEMSデバイスの各々の第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するための複数の手段を含む。電荷注入手段は、さらに、演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路を含む。入力キャパシタ回路からの電荷が、電荷注入手段に電気的に接続されたEMSデバイスの第1の駆動ラインに移送されている間、電荷注入手段は、列内のディスプレイ要素の各々について、列内の各EMSデバイスの第1の駆動ラインを、演算増幅器の出力ラ
インに選択的に接続するように制御される。
【００１１】
上記で説明した装置の様々な実施態様では、第1の固定導電手段は、第1の固定電極層を含むことができる。上記で説明した装置の様々な実施態様では、第2の固定導電手段は、第2の固定電極層を含むことができる。上記で説明した装置の様々な実施態様では、可動導電手段は、可動電極層を含むことができる。上記で説明した装置の様々な実施態様では、電荷注入手段は、電荷注入回路を含むことができる。上記で説明した装置の様々な実施態様では、選択的に電気的に接続する手段は、行選択スイッチを含む。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、EMSデバイスを製造する方法で実施され得、方法は、複数の行および列に配置された三端子電気機械システムデバイスのアレイを提供するステップを含む。各EMSデバイスは、第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層とを含み、可動電極層は、第1および第2の固定電極層の間に配置される。可動電極層の一部および第1の固定電極層は、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、可動電極層の一部および第2の固定電極層は、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する。方法は、さらに、アレイの列内のEMSデバイスの各々の第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路を接続するステップを含む。バイアス電圧回路は、第2の固定電極層と可動電極層との間に電位差を提供するように構成される。方法は、さらに、所望の電荷を第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路を、どの時点でもアレイの列内のEMSデバイスの1つのみの第1の駆動ラインおよび第2の駆動ラインに選択的に結合するステップを含む。電荷注入回路は、反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器を含む。演算増幅器の反転入力ラインは、列内のEMSデバイスの各々の第2の駆動ラインに電気的に接続される。電荷注入回路は、演算増幅器の出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、演算増幅器の出力ラインを列内のEMSデバイスの各々の第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチを含む。電荷注入回路は、また、演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路を含む。入力キャパシタ回路からの電荷が、電荷注入回路に電気的に接続されたEMSデバイスの第1の駆動ラインに移送されている間、電荷注入回路は、列内のディスプレイ要素の各々について、列内の各EMSデバイスの第1の駆動ラインを、演算増幅器の出力ラインに選択的に接続するように制御される。
【００１３】
様々な実施態様では、EMSデバイスの各々は、IMODを含む。方法の様々な実施態様は、第1の固定電極層と、第1の固定電極層に近接するEMSデバイスの各々の可動電極層の第1の導体との間に、蓄積容量値を有する蓄積キャパシタを接続するステップを含むことができる。方法の様々な実施態様は、演算増幅器の反転ラインとバイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタを電気的に接続するステップを含むことができる。方法の様々な実施態様は、さらに、演算増幅器の反転ラインと非反転ラインとの間に、クランピングダイオードを接続するステップを含むことができる。
【００１４】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。本開示で提供される例は、主にEMSおよびMEMSベースのディスプレイに関して説明されているが、本明細書で提供される概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード(「OLED」)ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなどの、他のタイプのディスプレイに適合し得る。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】2つの異なる状態における干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスのピクセルを示す等角図の一例である。
【図１Ｂ】2つの異なる状態における干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスのピクセルを示す等角図の一例である。
【図２】光MEMSディスプレイデバイスのための駆動回路アレイを示す概略回路図の一例である。
【図３】図2の駆動回路および関連するディスプレイ要素の構造の一実施態様を示す部分断面概略図の一例である。
【図４】IMODアレイと、回路網が埋め込まれたバックプレートとを有する光MEMSディスプレイデバイスの部分分解斜視概略図の一例である。
【図５】2つの固定層、および可動の第3の層を有するIMODの一例の断面図である。
【図６】図5の構造を有する光EMSディスプレイデバイスのための駆動回路を示す概略回路図の一例である。
【図７Ａ】材料のスタックを示す図5に示されたIMODの2つの固定層および可動層の断面図である。
【図７Ｂ】材料のスタックを示す図5に示されたIMODの2つの固定層および可動層の断面図である。
【図７Ｃ】材料のスタックを示す図5に示されたIMODの2つの固定層および可動層の断面図である。
【図８】図5に示すIMODおよび電圧源の概略図である。
【図９】アナログIMOD(AIMOD)の断面図の一例である。
【図１０】AIMODの断面の別の例を示す図である。
【図１１Ａ】デバイスを作動させるために2つの異なる電圧バイアス型プルジオメトリを有する三端子EMSデバイスを示す図である。
【図１１Ｂ】デバイスを作動させるために2つの異なる電圧バイアス型プルジオメトリを有する三端子EMSデバイスを示す図である。
【図１２Ａ】図11Aおよび図11Bに示す異なる電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線を示す図である。
【図１２Ｂ】図11Aおよび図11Bに示す異なる電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線を示す図である。
【図１２Ｃ】図11Aおよび図11Bに示す異なる電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線を示す図である。
【図１３Ａ】電荷を電気機械デバイス(たとえば、AIMODまたは容量性デバイス)に注入することができるスイッチドキャパシタ電荷注入回路の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図13Aに示す電荷注入回路に含まれる演算増幅器の入力電荷ΔQおよび出力電圧Vcdの例示的な変化を時間の関数として示す図である。
【図１４Ａ】スイッチドキャパシタ電荷注入回路の別の例と、電荷注入回路が電荷をデバイスに注入する異なる状態とを示す図である。
【図１４Ｂ】スイッチドキャパシタ電荷注入回路の別の例と、電荷注入回路が電荷をデバイスに注入する異なる状態とを示す図である。
【図１４Ｃ】スイッチドキャパシタ電荷注入回路の別の例と、電荷注入回路が電荷をデバイスに注入する異なる状態とを示す図である。
【図１５Ａ】電荷注入回路によって駆動されるディスプレイ要素の例示的な概略図である。
【図１５Ｂ】図15Aに示す実施態様に関するタイミング図の一例である。
【図１６】入力キャパシタが複数のキャパシタと容量分圧器とを含む電荷注入回路の一例を示す図である。
【図１７】図15Aに示すディスプレイ要素の例示的なレイアウトを示す図である。
【図１８】電荷注入回路の一実施態様に接続された三端子EMSの一例を示す図である。
【図１９Ａ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図１９Ｂ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図１９Ｃ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図１９Ｄ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図１９Ｅ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図１９Ｆ】電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す図である。
【図２０Ａ】複数のIMODを含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例である。
【図２０Ｂ】複数のIMODを含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【００１７】
以下の説明は、本開示の発明的な態様を説明する目的のための特定の実施態様に向けられている。しかしながら、当業者は、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを容易に認識するであろう。説明される実施態様は、画像を動かして(ビデオなど)または静止して(静止画像など)、かつテキストで、グラフィックで、または画像で表示するように構成され得る任意のデバイス、装置、またはシステムであり得る。より具体的には、説明される実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、携帯テレビジョン受像機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Bluetooth(登録商標)デバイス、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム(GPS)受信機/ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ(MP3プレーヤなど)、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読書デバイス(たとえば、電子リーダ)、コンピュータモニタ、オートディスプレイ(オドメータおよびスピードメータディスプレイ、など)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(車両内のリアビューカメラのディスプレイなど)、電子写真、電子掲示板または標識、プロジェクタ、建築物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、ビデオカセットレコーダ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメータ、パッケージング(電気機械システム(EMS)、微小電気機械システム(MEMS)、および非MEMSアプリケーション内、など)、美的構造(1つの宝石または衣類上の画像のディスプレイなど)、ならびに様々なEMSデバイス、などの様々な電子デバイス内に含まれ得、またはこれらに関連付けられ得ることが考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマ
ーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１８】
EMSデバイスは、複数の行および列に配置されたアナログ干渉変調器(AIMOD)のアレイを含むことができる。いくつかの実施態様では、AIMODは、ギャップによって分離された一対の固定導電層と、一対の固定導電層の間に配置された反射膜とを含む。AIMODは、いくつかの異なる状態に駆動され得、各状態は、異なる光学特性を有する。各状態では、反射膜は、一対の固定導電層の間の所望の位置に作動される。本明細書における様々な実施態様は、反射膜が、光の波長(または、光の色)の特定のスペクトルの反射を生成するために、所望の位置に正確かつ決定論的に作動されるように、AIMODを駆動するためのシステムおよび方法を含む。
【００１９】
本明細書に記載のAIMOD駆動システムの実施態様は、反射膜が所望の光学効果を生じさせる位置に移動されるように、単一のAIMODを分離し、所望の量の電荷を分離されたAIMODに移送するように構成された電荷注入回路を含むことができる。電荷注入回路は、演算増幅器と、演算増幅器または電圧源に切り替え可能に接続されたキャパシタと、複数のスイッチとを含む。電荷注入回路は、電圧源に接続することによって、キャパシタを所望のレベルに充電するように構成される。その後、複数のスイッチの作動によって、どの時点でも1つのAIMODのみが、演算増幅器のフィードバック経路内に配置される。キャパシタからの所望の電荷は、反射膜を所望の位置に作動させるために、AIMODに移送される。
【００２０】
本開示で説明される主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点の1つまたは複数を実現するために実施され得る。本明細書で説明される電荷注入回路を含むAIMOD駆動システムの実施態様は、AIMODを作動させるために所望の量の電荷を移送することを可能にし、これは、たとえば、AIMODを作動させるために電圧を印加する駆動システムなどの他の駆動システムに勝るいくつかの利点を有する。1つの利点は、電荷注入によって作動されるとき、AIMODの反射膜の移動の電気機械技術が決定論的であるということである。言い換えれば、特定の電荷が各AIMODに提供される(これは、「電荷注入」と呼ばれる)ので、可動反射膜は、所望の色を生成するために、いくつかの所望の位置に正確かつ精密に制御され得る。したがって、反射膜を所望の位置に移動させるために使用される電荷の量は、正確に決定され得る。加えて、電荷注入によって作動されるとき、反射膜の位置にあいまいさが存在しないので、AIMODデバイスのレイアウトは、反射膜の位置を決定するために、パターン化された電極、またはピクセル内の感知ノードバッファを必要とすることなく、単純化され得る。AIMODを使用するディスプレイデバイスの実施態様では、反射膜を所望の位置に作動させる能力は、ディスプレイデバイスの色解像度および/またはコントラスト比を向上させるのに有益であり得る。駆動回路の設計は、アレイ内のAIMODの各列のための単一の電荷注入回路と、各列のための電荷注入回路を行内のAIMODに切り替え可能に接続することとを含む。この設計は、列内の複数のAIMODのために1つの電荷注入回路を使用することを可能にするので、駆動回路の設計およびレイアウトは、単純化され得、駆動回路の設置面積は、減少され得る。
【００２１】
説明する実施態様が適用され得る好適なEMSまたはMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するためにIMODを組み込むことができる。IMODは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それによりIMODの反射率に影響を及ぼすことがある。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
【００２２】
図1Aおよび図1Bは、2つの異なる状態におけるIMODディスプレイデバイスのピクセルを示す等角図の例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和」、「開」または「オン」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」または「オフ」)状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。図9および図10で説明されるように、いくつかの実施態様では、IMODディスプレイ要素は、3つ以上の異なる状態を有するように構成され得、各状態は、IMODディスプレイ要素に波長の異なるスペクトルを有する光を反射させる。
【００２３】
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層(または光学要素)と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら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、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および/または弱め合うようにそれに干渉し得る。いくつかの他の実施態様では、しかしながら、IMODは、作動していないときに暗状態にあり得、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動し得る。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動し得る。
【００２４】
図1Aおよび図1B中の図示のピクセルは、IMOD12の2つの異なる状態を示す。図1AのIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。図1Aでは、IMOD12にわたって電圧が印加されていないため、可動反射層14は、緩和状態または非作動状態のままである。図1BのIMOD12では、可動反射層14が、光学スタック16に隣接する作動位置に示されている。図1B中のIMOD12にわたって印加された電圧Vactuateは、可動反射層14を作動位置に作動させるのに十分である。
【００２５】
図1Aおよび図1Bでは、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光13と、左側のピクセル12から反射する光15とを示す矢印を用いて示されている。ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになることを、当業者なら容易に認識されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の波長を決定することになる。
【００２６】
光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、光吸収特性を有する材料、たとえば、クロム(Cr)およびバナジウム(V)の層を含むことができる。そのような層は、10nm未満の厚さ寸法を有することができる。部分反射層は、クロム(Cr)、半導体、および誘電体などの様々な金属など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または電気伝導性/光吸収層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２７】
いくつかの実施態様では、下側電極16は、各画素で接地される。いくつかの実施態様では、これは、基板上に連続的な光学スタック16を堆積させ、堆積された層の外周でシート全体を接地することによって達成され得る。いくつかの実施態様では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が可動反射層14のために使用され得る。可動反射層14は、ポスト18およびポスト18間に堆積された介在する犠牲材料の上に堆積された1つまたは複数の金属層として形成され得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は約1〜1000μmであり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満であり得る。
【００２８】
いくつかの実施態様では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、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るキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14aは、図1A中のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間のギャップ19がある。しかしながら、電位差、たとえば電圧が、可動反射層14および光学スタック16のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルに形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形し、光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1B中の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００２９】
いくつかの実施態様では、一連のIMOD内またはIMODのアレイ内の光学スタック16は、ディスプレイデバイスのIMODの一方の側に共通電圧を与える共通電極として機能し得る。可動反射層14は、以下でさらに説明するように、たとえば、行列状に配置された別個のプレートのアレイとして形成され得る。別個のプレートは、IMODを駆動するための電圧信号が供給され得る。
【００３０】
上記に記載した原理に従って動作するIMODの構造の詳細は、大きく異なり得る。たとえば、各IMODの可動反射層14は、コーナーのみにおいて、たとえば、テザーに対して支持するように取り付けられ得る。図3に示すように、平坦で、比較的強固な反射層14が、フレキシブルな金属から形成され得る変形可能層34から吊るされ得る。このアーキテクチャは、変調器の電気機械的態様および光学的態様のために使用される構造設計および材料が、互いとは無関係に選択され、機能することを可能にする。したがって、反射層14のために使用される構造設計および材料は、光学的特性に関して最適化され得、変形可能層34のために使用される構造設計および材料は、所望の機械的特性に関して最適化され得る。たとえば、反射層14の部分は、アルミニウムであり得、変形可能層34の部分は、ニッケルであり得る。変形可能層34は、変形可能層34の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続し得る。これらの接続は、支持ポスト18を形成し得る。
【００３１】
図1Aから図1Bに示す実施態様などの実施態様では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図3に示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、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能力を与える。
【００３２】
図2は、光MEMSディスプレイデバイスのための駆動回路アレイ200を示す概略回路図の一例を示す。駆動回路アレイ200は、ディスプレイアレイ組立品のディスプレイ要素D11〜Dmnに画像データを与えるためのアクティブマトリクスアドレッシング方式を実施するために使用され得る。アクティブマトリクスアドレス指定の少なくともいくつかの実施態様では、行信号は、各ピクセルにおけるトランジスタスイッチのゲートを駆動し、IMODは、トランジスタのソースに接続され、残りのIMOD電極は、接地され得る。アクティブマトリクスアドレス指定は、ピクセルがトランジスタを介して列ラインに接続され得るので、はるかにより高いフレームレート能力を有することができ、パッシブマトリクスの実施態様で見られる可能性があるクロストークおよび大容量を回避する。
【００３３】
駆動回路アレイ200は、データドライバ210、ゲートドライバ220、第1〜第mのデータラインDL1〜DLm、第1〜第nのゲートラインGL1〜GLn、およびスイッチまたはスイッチング回路S11〜Smnを含む。データラインDL1〜DLmの各々は、データドライバ210から延在し、スイッチS11〜S1n、S21〜S2n、...、Sm1〜Smnのそれぞれの列に電気的に接続される。ゲートラインGL1〜GLnの各々は、ゲートドライバ220から延在し、スイッチS11〜Sm1、S12〜Sm2、...、S1n〜Smnのそれぞれの行に電気的に接続される。スイッチS11〜Smnは、データラインDL1〜DLmのうちの1つと、ディスプレイ要素D11〜Dmnのそれぞれの1つとの間に電気的に結合され、ゲートドライバ220からゲートラインGL1〜GLnのうちの1つを介してスイッチング制御信号を受信する。スイッチS11〜Smnは、単一のFETトランジスタとして示されているが、(両方向の電流フローのための)2つのトランジスタトランスミッションゲート、または機械的MEMSスイッチなどの様々な形態をとることができる。
【００３４】
データドライバ210は、ディスプレイの外部から画像データを受信することができ、画像データを、行ごとの基準で、電圧信号の形態で、データラインDL1〜DLmを介してスイッチS11〜Smnに与えることができる。ゲートドライバ220は、ディスプレイ要素D11〜Dm1、D12〜Dm2、...、D1n〜Dmnの選択された行に関連付けられたスイッチS11〜Sm1、S12〜Sm2、...、S1n〜Smnをオンにすることによって、ディスプレイ要素D11〜Dm1、D12〜Dm2、...、D1n〜Dmnの特定の行を選択することができる。選択された行のスイッチS11〜Sm1、S12〜Sm2、...、S1n〜Smnが、オンにされているとき、データドライバ210からの画像データは、ディスプレイ要素D11〜Dm1、D12〜Dm2、...、D1n〜Dmnの選択された行に渡される。
【００３５】
動作中に、ゲートドライバ220は、ゲートラインGL1〜GLnのうちの1つを介して、選択された行のスイッチS11〜Smnのゲートに電圧信号を与えることができ、それによりスイッチS11〜Smnをオンにする。データドライバ210が、デーラインDL1〜DLmのすべてに画像データを与えた後、選択された行のS11〜Smnは、ディスプレイ要素D11〜Dm1、D12〜Dm2、...、D1n〜Dmnの選択された行に画像データを与えるために、オンにされ得、それにより画像の一部を表示する。たとえば、行内の作動されるべきピクセルに関連付けられたデータラインDLは、たとえば、10ボルト(正または負であり得る)に設定され得、行内の開放されるべきピクセルに関連付けられたデータラインDLは、たとえば、0ボルトに設定され得る。次いで、所与の行のためのゲートラインGLが、その行内のスイッチをオンにし、選択されたデータライン電圧をその行の各ピクセルに印加して、アサートされる。これは、印加された10ボルトを有するピクセルを充電および作動させ、印加された0ボルトを有するピクセルを放電および開放する。次いで、スイッチS11〜Smnは、オフにされ得る。スイッチがオフにされたとき、作動されたピクセル上の電荷は、絶縁体およびオフ状態のスイッチを介するいくらかの漏れを除いて、保持されることになるので、ディスプレイ要素D11〜Dm1、D12〜Dm2、...、D1n〜Dmnは、画像データを保持することができる。一般に、この漏れは、データの別のセットが行に書き込まれるまで、ピクセル上の画像データを保持するのに十分なほど低い。これらのステップは、行のすべてが選択され、画像データがそこに与えられるまで、各後続の行に繰り返され得る。図2の実施態様では、下側電極16は、各ピクセルで接地される。いくつかの実施態様では、これは、基板上に連続的な光学スタック16を堆積させ、堆積された層の外周でシート全体を接地することによって達成され得る。図3は、図2の駆動回路および関連するディスプレイ要素の構造の一実施態様を示す部分断面概略図の一例を示す。
【００３６】
図3は、図2の駆動回路および関連するディスプレイ要素の構造の一実施態様を示す部分断面概略図の一例を示す。駆動回路アレイ200の部分201は、第2の列および第2の行のスイッチS22と、関連するディスプレイ要素D22とを含む。図示の実施態様では、スイッチS22は、トランジスタ80を含む。駆動回路アレイ200内の他のスイッチは、スイッチS22と同様の構成を有し得る。
【００３７】
図3は、ディスプレイアレイ組立品110の一部、およびバックプレート120の一部も含む。ディスプレイアレイ組立品110の一部は、図2のディスプレイ要素D22を含む。ディスプレイ要素D22は、前面基板20の一部、前面基板20上に形成された光学スタック16の一部、光学スタック16上に形成された支持体18、支持体18によって支持された可動電極14/34、および、可動電極14/34をバックプレート120の1つまたは複数の構成要素に接続する相互接続部126を含む。
【００３８】
バックプレート120の一部は、バックプレート120に埋め込まれた図2の第2のデータラインDL2およびスイッチS22を含む。バックプレート120の一部は、少なくとも部分的にその中に埋め込まれた第1の相互接続部128および第2の相互接続部124も含む。第2のデータラインDL2は、バックプレート120を通って実質的に水平に延在する。スイッチS22は、トランジスタ80を含み、トランジスタ80は、ソース82、ドレイン84、ソース82とドレイン84との間のチャネル86、および、チャネル86の上にあるゲート88を有する。トランジスタ80は、薄膜トランジスタ(TFT)または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)であり得る。トランジスタ80のゲートは、バックプレート120を通ってデータラインDL2に垂直に延在するゲートラインGL2によって形成され得る。第1の相互接続部128は、第2のデータラインDL2をトランジスタ80のソース82に電気的に結合する。
【００３９】
トランジスタ80は、バックプレート120を通る1つまたは複数のビア160を介してディスプレイ要素D22に結合される。ビア160は、ディスプレイアレイ組立品110の構成要素(たとえば、ディスプレイ要素D22)と、バックプレート120の構成要素との間の電気的接続を提供するために、導電性材料で充填される。図示の実施態様では、第2の相互接続部124は、ビア160を介して形成され、トランジスタ80のドレイン84をディスプレイアレイ組立品110に電気的に結合する。バックプレート120は、また、駆動回路アレイ200の前述の構成要素を電気的に絶縁する1つまたは複数の絶縁層129を含み得る。
【００４０】
図3に示すように、ディスプレイ要素D22は、トランジスタ80に結合された第1の端子と、光学スタック16の少なくとも一部によって形成され得る共通電極に結合された第2の端子とを有するIMODであり得る。図3の光学スタック16は、上部誘電体層、上記でも説明した(クロムなどの)中間部分反射層、および、(インジウムスズ酸化物(ITO)などの)透明導体を含む下側層の3つの層として示されている。共通電極は、下側層によって形成され、ディスプレイの外周でグランドに結合され得る。
【００４１】
図4は、IMODと、回路網が埋め込まれたバックプレートとを有する光MEMSディスプレイデバイス30の部分分解斜視概略図の一例を示す。ディスプレイデバイス30は、ディスプレイアレイ組立品110およびバックプレート120を含む。いくつかの実施態様では、ディスプレイアレイ組立品110およびバックプレート120は、互いに取り付けられる前に、別々に予め形成され得る。いくつかの他の実施態様では、ディスプレイデバイス30は、堆積によってディスプレイアレイ組立品110の上にバックプレート120の構成要素を形成することなどによって、任意の適切な方法で作製され得る。
【００４２】
ディスプレイアレイ組立品110は、前面基板20、光学スタック16、支持体18、可動電極14、および相互接続部126を含み得る。バックプレート120は、その中に少なくとも部分的に埋め込まれたバックプレート構成要素122、および、1つまたは複数のバックプレート相互接続部124を含む。
【００４３】
ディスプレイアレイ組立品110の光学スタック16は、前面基板20の少なくともアレイ領域を覆う実質的に連続的な層であり得る。光学スタック16は、グランドに電気的に接続された実質的に透明な導電層を含み得る。可動電極14/34は、たとえば、正方形または矩形形状を有する別個のプレートであり得る。可動電極14/34は、可動電極14/34の各々がディスプレイ要素の一部を形成し得るように、マトリクス状に配置され得る。図4の実施態様では、可動電極14/34は、4つのコーナーにおいて支持体18によって支持される。
【００４４】
ディスプレイアレイ組立品110の相互接続部126の各々は、可動電極14/34のそれぞれ1つを、1つまたは複数のバックプレート構成要素122に電気的に結合するように機能する。図示の実施態様では、ディスプレイアレイ組立品110の相互接続部126は、可動電極14/34から延在し、バックプレート相互接続部124に接触するように配置される。別の実施態様では、ディスプレイアレイ組立品110の相互接続部126は、支持体18の上面を介して露出されながら、支持体18内に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。そのような実施態様では、バックプレート相互接続部124は、ディスプレイアレイ組立品110の相互接続部126の露出部分と接触するように配置され得る。さらに別の実施態様では、バックプレート相互接続部124は、図4の相互接続部126などの、可動電極14に対する実際のアタッチメントなしで、可動電極14まで延在し得、可動電極14に電気的に接続し得る。
【００４５】
緩和状態および作動状態を有する上記で説明した双安定IMODに加えて、IMODは、複数の状態を有するように設計され得る。たとえば、アナログ干渉変調器(AIMOD)は、ある範囲の色状態を有し得る。1つのAIMOD実施態様では、単一のIMODは、たとえば、少なくとも赤状態、緑色状態、青色状態、黒色状態、および白色状態に作動され得る。したがって、単一のIMODは、光学スペクトルの広い範囲にわたって異なる光反射特性を有する様々な状態を有するように構成され得る。AIMODの光学スタックは、上記で説明した双安定ディスプレイ要素と異なり得る。これらの違いは、異なる光学的結果をもたらし得る。たとえば、上記で説明した双安定要素では、閉状態は、双安定要素に黒色反射状態を与える。AIMODは、しかしながら、電極が双安定要素の閉状態と同様の位置にあるとき、白色反射状態を有し得る。
【００４６】
図5は、2つの固定層、および可動の第3の層を有するIMODの一例の断面図を示す。具体的に、図5は、固定された第1の層802、固定された第2の層804、および、固定された第1の層802と固定された第2の層804との間に位置する可動の第3の層806を有するAIMOD800の実施態様を示す。層802、804、および806の各々は、電極または他の導電性材料を含み得る。たとえば、第1の層802は、金属製のプレートを含み得る。層802、804、および806の各々は、それぞれの層上に形成された、または堆積された硬化層を使用して硬化され得る。いくつかの実施態様では、硬化層は、誘電体を含む。硬化層は、それが取り付けられる層を強固にかつ実質的に平坦に保持するために使用され得る。IMOD800のいくつかの実施態様は、三端子IMODと呼ばれることもある。
【００４７】
3つの層802、804、および806は、絶縁ポスト810によって電気的に絶縁される。可動の第3の層806は、絶縁ポスト810から吊るされる。可動の第3の層806は、可動の第3の層806が第1の層802に向かって概して上向き方向に変位され得るように、または、第2の層804に向かって概して下向き方向に変位され得るように(外側の層802および804と総称される)、変形するように構成される。いくつかの実施態様では、第1の層802は、上部層または上部電極と呼ばれることもある。いくつかの実施態様では、第2の層804は、底部層または底部電極と呼ばれることもある。IMOD800は、基板802によって支持され得る。
【００４８】
図5では、可動の第3の層806の平衡位置は、実線で示されている。図5に示すように、固定された電圧差が、第1の層802と第2の層804との間に印加され得る。この実施態様では、電圧V0が、第1の層802に印加されるが、第2の層804は、接地される。可変電圧Vmが可変の第3の層806に印加される場合、電圧VmがV0に近づくにつれて、可動の第3の層806は、接地された第2の層804に向かって静電気的に引っ張られることになる。その電圧Vmがグランドに近づくにつれて、可動の第3の層806は、第1の層802に向かって静電気的に引っ張られることになる。これらの2つの電圧の中間点における電圧(この実施態様では、V0/2)が可動の第3の層806に印加される場合、可動の第3の層806は、図5に実線で示す平衡位置に維持されることになる。外側の層802と804とにおける電圧の間である可変電圧を可動の第3の層806に印加することによって、可動の第3の層806は、外側の層802と804との間の所望の位置に配置され得、所望の光学的応答を生じる。外側の層802と804との間の電圧差V0は、デバイスの材料および構成に応じて大きく変動することができ、多くの実施態様では、約5〜20ボルトの範囲であり得る。また、可動の第3の層806がこの平衡位置から離れて移動するにつれて、可動の第3の層806は、変形するまたは曲がることになることに留意されたい。そのような変形したまたは曲がった構成では、弾性ばね力が、可動の第3の層806を平衡位置に向けて機械的に偏らせる。この機械的な力は、また、電圧Vmがそこに印加されたときの可動の第3の層806の最終位置に寄与する。
【００４９】
可動の第3の層806は、基板820を介してIMOD800に入る光を反射するために、ミラーを含み得る。ミラーは、金属材料を含み得る。第2の層804は、第2の層804が吸収層として機能するように、部分的に吸収性の材料を含み得る。ミラーから反射された光が基板820の側から閲覧されるとき、閲覧者は、反射された光を特定の色として知覚し得る。可動の第3の層806の位置を調整することによって、特定の波長の光が選択的に反射され得る。
【００５０】
図6は、図5の構造を有する光EMSディスプレイデバイスのための駆動回路を示す概略回路図の一例を示す。装置全体は、双安定IMODを使用する図2の構造と多くの類似点を共有する。図6に示すように、しかしながら、追加の第1の層802が、各ディスプレイ要素のために設けられている。この第1の層802は、図3および図4に示すバックプレート120の下面上に配置され得、それに印加される電圧V0を有し得る。これらの実施態様は、データラインDL1〜DLnに与えられる電圧が、2つの異なる電圧のうちの一方ではなく、V0とグランドとの間の電圧の範囲に配置され得ることを除いて、図2を参照して上記で説明したものと同様の方法で駆動される。このようにして、ある行に沿ったディスプレイ要素の可動の第3の層806は、各々、その行がその特定の行のゲートラインをアサートすることによって書き込まれるとき、第1の層802と第2の層804との間の任意の特定の所望の位置に独立して配置され得る。
【００５１】
図7A〜図7Cは、材料のスタックを示す図5に示されたIMODの2つの固定層および可動層の断面図を示す。
【００５２】
図7Aおよび図7Bに示す実施態様では、可動の第3の層806、および第2の層804は、各々、材料のスタックを含む。たとえば、可動の第3の層806は、酸窒化ケイ素(SiON)、アルミニウム-銅(AlCu)、および二酸化チタン(TiO2)を含むスタックを含む。第2の層804は、たとえば、酸窒化ケイ素(SiON)、酸化アルミニウム(Al2O3)、モリブデン-クロム(MoCr)、および二酸化ケイ素(SiO2)を含むスタックを含む。
【００５３】
図7Bに示す実施態様では、可動の第3の層806は、上にAlCu層1004aが堆積されたSiON基板1002を含む。この実施態様では、AlCu層は、導電性であり、電極として使用され得る。いくつかの実施態様では、AlCu層1004aは、そこに入射する光に対する反射性を提供する。いくつかの実施態様では、SiON基板1002の厚さは、約100nmと約5000nmとの間であり、AlCu層1004aの厚さは、約10nmと約100nmとの間である。TiO2層1006aが、AlCu層1004aの上に堆積され、いくつかの実施態様では、TiO2層1006aの厚さは、約10nmと約50nmとの間である。SiON層1008aが、TiO2層1006aの上に堆積され、いくつかの実施態様では、SiON層1008aの厚さは、約20nmと約200nmとの間である。TiO2層1006aの屈折率は、SiON層1008aの屈折率よりも大きい。このようにして高い屈折率および低い屈折率を交互に有する材料のスタックを形成することは、スタックに入射した光を反射させることを可能にし、それによって実質的にミラーとして作用する。
【００５４】
図7Bに見られるように、可動の第3の層806は、いくつかの実施態様では、AlCu層1004a、TiO2層1006a、およびSiON層1008aと反対側のSiON基板1002の側に形成された追加のAlCu層1004b、追加のTiO2層1006b、および追加のSiON層1008bを含む。層1004b、1006b、および1008bを形成することは、可動の第3の層806を、SiON基板1002の各側の各側において実質的に等しく平衡させることができ、これは、可動の第3の層806を並進させたときの可動の第3の層806の位置精度および安定性を向上させ得る。そのような実施態様では、2つのAlCu層1004aおよび1004bの電圧が実質的に等しいままであるように、ビア1009または他の電気的接続部が、2つのAlCu層1004aと1004bとの間に形成され得る。このようにして、電圧がこれらの2つの層のうちの一方に印加されたとき、これらの2つの層のうちの他方は、同じ電圧を受けることになる。追加のビア(図示せず)が、AlCu層1004aと1004bとの間に形成され得る。
【００５５】
図7Aに示す実施態様では、第2の層804は、上に形成されたMoCr層1012を有するSi3N4基板1010を含む。この実施態様では、MoCr層1012は、蓄積された電荷を放電する放電層として作用し得、放電を選択的に行うために、トランジスタに結合され得る。MoCr層1012は、また、光吸収体として働き得る。Si3N4基板1010の厚さは、約10nmと約100nmとの間である。いくつかの実施態様では、MoCr層1012の厚さは、約2nmと約50nmとの間である。様々な実施態様では、層1012は、MoCrの代わりにバナジウム(V)を含むことができる。いくつかの実施態様では、Al2O3層1014が、MoCr層1012上に形成され、その上に入射する光のいくらかの反射率を提供し得、また、バス接続層として働き得る。いくつかの実施態様では、Al2O3層1014の厚さは、約5nmから約50nmの間である。1つまたは複数のSiON停止部(stop)1016aおよび1016bが、Al2O3層1014の表面上に形成され得る。これらの停止部1016は、可動の第3の層806が第2の層804に向かって完全にそらされたときに、可動の第3の層806が第2の層804のAl2O3層1014と接触するのを機械的に防ぐように実装され得る。これは、デバイスのスティクションおよびスナップインを低減させ得る。さらに、図7に示すように、電極層1018が、SiON基板1010上に形成され得る。電極層1018は、任意の数の実質的に透明な導電性材料を含み得、インジウムスズ酸化物が1つの適切な材料である。
【００５６】
図7Cに示す第1の層802。第1の層802は、満たす光学的および機械的要件がより少ないので、第1の層802の構造は、第2の層804または可動の第3の層806の構造と比較して、より単純であり得る。この層は、SiO2またはSiONの基板1028と、AiCuの導電層1030と、オプションの絶縁Al2O3層1032とを含むことができる。基板1028の厚さは、約500nmと約5000nmとの間であり得る。様々な実施態様では、基板1028は、機械的剛性または安定性を第1の層802に提供することができる。層804と同様に、1つまたは複数のSiON停止部1036aおよび1036bが、Al2O3層1032の表面上に形成され得る。
【００５７】
図8は、図5に示すIMOD800および電圧源の概略図を示す。この概略図では、IMODは、電圧源V0およびVmに結合される。第1の層802と可動の第3の層806との間のギャップが、可変キャパシタンスを有するキャパシタC1を形成し、可動の第3の層806と第2の層804との間のギャップが、可変キャパシタンスを有するキャパシタC2を形成することを、当業者は、容易に理解するであろう。したがって、図8に示す概略図では、電圧源V0は、直列結合された可変キャパシタC1およびC2にわたって接続され、電圧源Vmは、2つの可変キャパシタC1とC2との間に接続される。
【００５８】
IMOD800に印加される電圧と、可動の第3の層806の位置との間の関係は、非常に非線形であり得るので、上記で説明した電圧源V0およびVmを使用して可動の第3の層806を異なる位置に正確に駆動することは、しかしながら、IMOD800の多くの構成では困難であり得る。さらに、同じ電圧Vmを異なるIMODの可動層に印加することは、製造差、たとえば、ディスプレイ表面全体にわたる中間層806の厚さまたは弾性の変動により、それぞれの可動層を、各変調器の上部層および底部層に対して同じ位置に移動させない可能性がある。上記で説明したように、可動層の位置が、どの色がIMODから反射されることになるのかを決定するため、可動層の位置を検出することができ、可動層を所望の位置に正確に駆動することができることが有利である。
【００５９】
図9は、AIMODの断面図の一例を示す。AIMOD900は、基板912、および、基板912の上に配置された光学スタック904を含む。AIMODは、第1の電極910および第2の電極902を含む(図示のように、第1の電極910は、下側電極であり、第2の電極902は、上側電極である)。AIMOD900は、第1の電極910と第2の電極902との間に配置された可動反射層906も含む。いくつかの実施態様では、光学スタック904は、吸収層および/または複数の他の層を含む。いくつかの実施態様では、および、図9に示す例では、光学スタック904は、吸収層として構成された第1の電極910を含む。そのような構成では、吸収層(第1の電極910)は、MoCrを含む材料の約6nmの層であり得る。いくつかの実施態様では、吸収層(すなわち、第1の電極910)は、約2nm〜50nmの範囲の厚さを有するMoCrを含む材料の層であり得る。
【００６０】
依然として図9を参照すると、反射層906は、電荷が与えられ得る。反射層は、充電されると、電圧が第1の電極910と第2の電極902との間に印加されたとき、第1の電極910または第2の電極902のいずれかに向かって移動するように構成される。このようにして、反射層906は、緩和(非作動)状態の上および下を含む2つの電極902と910との間の位置の範囲の間で駆動され得る。たとえば、図9は、反射層906が、第1の電極910と第2の電極902との間の様々な位置930、932、934、および936に移動され得ることを示す。
【００６１】
AIMOD900は、AIMODの構成に応じて特定の波長の光を選択的に反射するように構成され得る。この実施態様では吸収層として作用する第1の電極910と、反射層906との間の距離は、AIMOD900の反射特性を変更する。反射層906と吸収層(第1の電極910)との間の距離が、吸収層(第1の電極910)が入射光と反射層906から反射された光との間の干渉から生じる定在波の最小光強度に位置するようなものであるときに、任意の特定の波長が、AIMOD900から最大に反射される。たとえば、図示のように、AIMOD900は、AIMODの基板912の側から(基板912)を介して閲覧されるように設計され、すなわち、光は、基板912を通ってAIMOD900に入る。反射層906の位置に応じて、異なる波長の光が、反射され、基板912を通って戻り、これは、異なる色の外観を与える。これらの異なる色は、固有色とも呼ばれる。
【００６２】
特定の波長を反射するような位置におけるディスプレイ要素(たとえば、AIMOD)の可動層の位置は、表示状態と呼ばれ得る。たとえば、反射層906が位置930にあるとき、赤色波長の光は、他の波長よりも高い割合で反射され、他の波長の光は、赤色よりも高い割合で吸収される。したがって、AIMOD900は、赤色を現し、赤色表示状態、または単に赤色状態にあると言われ得る。同様に、AIMOD900は、反射層906が位置932に移動したとき、緑色表示状態(または、緑色状態)にあり、緑色波長の光は、他の波長よりも高い比率で反射され、他の波長の光は、緑色よりも高い割合で吸収される。反射層906が位置934に移動したとき、AIMOD900は、青色表示状態(または、青色状態)にあり、青色波長の光は、他の波長よりも高い比率で反射され、他の波長の光は、青色よりも高い割合で吸収される。反射層906が位置936に移動したとき、AIMOD900は、白色表示状態(または、白色状態)にあり、AIMOD900が「グレー」または、いくつかの場合では「銀」を現すように、可視スペクトルにおける広い範囲の波長の光が実質的に反射され、露出した金属の反射体が使用されるときは、低い全反射(または、輝度)を有する。いくつかの場合では、増加した全反射(または、輝度)は、金属反射体上に配置された誘電体層の追加によって達成され得るが、反射色は、936の正確な位置に応じて、青色、緑色、または黄色に着色され得る。いくつかの実施態様では、白色状態を生成するように構成された位置936では、反射層906と第1の電極910との間の距離は、約0nmと20nmとの間である。反射層906の位置に基づいて、および、AIMOD900の構成、特に、光学スタック904内の様々な層で使用される材料に基づいて、AIMOD900は、異なる状態を取り得、他の波長の光を選択的に反射し得ることを、当業者が容易に認識するであろうことに留意すべきである。
【００６３】
図9中のAIMOD900は、反射層906と光学スタック904との間の第1のキャビティ914、および、反射層906と第2の電極902との間の第2のキャビティ916の、2つの構造的キャビティを有する。しかしながら、反射層906は、反射性であり、透過性ではないので、光は、反射層906を通って第2のキャビティ916中に伝播しない。加えて、AIMOD900によって反射された光の色および/または強度は、反射層906と吸収層(第1の電極910)との間の距離によって決定される。したがって、図9に示すAIMOD900は、1つの干渉(吸収)キャビティ914を有する。対照的に、第2のキャビティ916は、干渉性ではない。
【００６４】
図10は、AIMODの断面図の別の例を示す。AIMOD950は、光学スタック956内の吸収層でもある第1の電極954の上方に位置する反射層952を含み、光学スタック956は、第1の電極954の上または下に位置する誘電体層958および960を含み得る。誘電体層958は、2つ以上の層を含み得、同様に、誘電体層960も、2つ以上の層を含み得る。いくつかの実施態様では、および、図10に示す例では、反射層952は、第2の電極として機能し得る。いくつかの他の実施態様では、別個の電極構造が、反射層952の下方または上方に形成され得る。いくつかの実施態様では、反射層952は、アルミニウム(Al)を含み得る。いくつかの他の実施態様では、異なる反射材料が使用され得る。
【００６５】
光学スタック956は、また、電極ではない吸収層、および/または複数の他の層を含み得る。いくつかの実施態様では、および、図10に示す例では、第1の電極954は、吸収層として構成される。吸収層は、たとえば、MoCrを含む材料の約6nmの厚さの層であり得る。反射層952は、反射層952と光学スタック956との間に位置する1つまたは複数の誘電体層962で覆われ得る。誘電体層962の機能は、誘電体層962の表面から約0〜20nmのキャビティ内の定在波の第1のヌルを確立することである。誘電体層962は、また、白色状態の輝度を改善するために、異なる波長の第1のヌルの分離を低減するように設計される。反射層952は、機械的層964上に取り付けられ得、機械的層964は、次にヒンジ968に取り付けられる。ヒンジ968は、次に機械的層964の両側でポスト966に接続される。ヒンジ968は、第1の電極層954と、第2の電極層として働き得る反射層952との間に印加される電圧に応じた機械的層964、反射層952、および誘電体層962の移動を依然として許容しながら、機械的層964、反射層952、および誘電体層962のための支持を提供する
【００６６】
図10を引き続き参照すると、反射層952は、電荷が与えられ得る。反射層は、充電されると、グランドに接続された第1の電極954に向かって移動するように構成される。このようにして、反射層952は、第1の電極954に対する位置のある範囲の間で駆動され得る。たとえば、図10は、反射層952が、第1の電極954に対する様々な位置970、972、974、976、および978に移動され得ることを示す。
【００６７】
図9に関して説明したように、AIMOD950は、AIMODの構成に応じて特定の波長の光を選択的に反射するように構成され得る。この実施態様では吸収層として作用する第1の電極954と、反射層952との間の距離は、AIMOD950の反射特性を変更する。反射層952と、吸収層の第1の電極954との間の距離を制御することによって、任意の特定の波長が、AIMOD900から最大に反射され得る。反射のより高い割合、または最大の反射は、距離が、反射層952の上面から反射された光が反射層952と吸収層との間のギャップ内で構造的に干渉するようなものであるときに生じ得る。この距離において、吸収層(第1の電極954)は、干渉定在波の最小光強度に位置する。
【００６８】
たとえば、図10のAIMOD950は、AIMODの基板980側で閲覧されるように設計される。光は、基板980を通ってAIMOD950に入る。反射層952の位置に応じて、異なる波長の光が、反射され、基板980を通って戻り、これは、異なる色の外観を与える。これらの異なる色は、固有色とも呼ばれる。特定の波長を反射するような位置におけるディスプレイ要素(たとえば、AIMOD)の可動層の位置は、表示状態と呼ばれ得る。たとえば、反射層952が位置970にあるとき、赤色波長の光は、実質的に反射され、他の波長の光は、第1の電極954(吸収層)によって実質的に吸収される。したがって、AIMOD950は、赤色を現し、赤色状態または赤色表示状態にあると言われる。同様に、AIMOD950は、反射層952が位置972に移動したとき、緑色表示状態(または、緑色状態)にあり、緑色波長の光は、実質的に反射され、他の波長の光は、実質的に吸収される。反射層952が位置974に移動したとき、AIMOD950は、青色表示状態(または、青色状態)にあり、青色波長の光は、実質的に反射され、他の波長の光は、実質的に吸収される。反射層952が位置976に移動したとき、AIMOD950は、黒色表示状態(または、黒色状態)にあり、AIMOD950が「黒色」を現すように、可視スペクトルにおける広い範囲の波長の光が実質的に吸収され、可視反射は、それによって最小化される。反射層952が位置978に移動したとき、AIMOD950は、白色表示状態(または、白色状態)にあり、AIMOD950が「白色」を現すように、可視スペクトルにおける広い範囲の波長の光が実質的に反射される。いくつかの実施態様では、白色状態を生成するように構成された位置978などでは、反射層952と第1の電極954との間の距離は、約0nmと20nmとの間であり得る。
【００６９】
IMODディスプレイ要素では、ディスプレイ要素の反射色は、薄い吸収金属層とミラー表面との間のギャップ間隔によって決定される。高輝度の白色外観を生成するために、可視スペクトル内のすべての波長の反射が望まれる。高輝度を達成するために、金属層(たとえば、図10中の952)、および金属層上に配置された1つまたは複数の誘電体層(たとえば、図10中の962)を含む光反射体が使用され得る。この方式では、干渉定在波の第1のヌルは、反射体表面の近くのキャビティ内に見出される。白色状態では、反射体は、吸収体が定在波のヌルに位置するように、吸収体に近接して(たとえば、0〜20nmの範囲内)移動され得る。
【００７０】
この説明の明確化のために図9を参照すると、しかしながら、当業者は、以下の説明が電気機械デバイスの多くの実施態様に適用されることを理解するであろう。作動状態にあるか非作動状態にあるかにかかわらず、第1の電極910の一部および可動反射層906の一部は、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成することができる。第1の可変キャパシタの値は、可動反射層906の位置に依存し得、いくつかの例では、容量は、約20fFと約20pFとの間で変化し得る。第2の電極902の一部および可動反射層906の一部は、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成することができる。第2の可変キャパシタの値は、可動反射層905の位置に依存し得、約20fFと約20pFとの間で変化し得る。
【００７１】
依然として図9を参照すると、可動反射層906は、第1の電極910と可動反射層906との間に、または第2の電極902と可動反射層906との間に電位差を形成する電子駆動回路を使用して作動され得る。様々な実施態様では、電位差は、特定の量の電荷を可動反射層906上に、ならびに/または第1および第2の電極910および902上に置くことによって形成され得る。電位差の大きさを変化させることによって、可動反射層906は、第1および第2の導電層910および902間の多数の位置(たとえば、位置930、932、934、および936)に移動するように作動され得る。
【００７２】
AIMOD900によって示される光学特性は、可動反射層906の位置に基づいて変化するので、可動反射層906の正確な位置決めが望ましい。可動反射層906の正確な位置決めは、複数のAIMODを含むディスプレイデバイスで表示される色の一貫性を提供するために有利であり得る。可動反射層906の正確な位置決めは、また、デバイスの複雑さを低減するのに有利であり得る。たとえば、可動反射層906の位置のあいまいさを解決するために、デバイスは、パターン化またはバッファリングされた少なくとも1つの感知ノードを設けられ得る。電子駆動回路が可動反射層906を正確に位置決めすることができる場合、感知ノードは、含まれなくてよく、したがって、デバイスのレイアウトの複雑さを軽減する。
【００７３】
様々な駆動構成要素および方式が、可動反射層906を作動させるために開発されてきた。たとえば、いくつかの実施態様では、図2および図3を参照して上記で説明した駆動構成要素および方式は、AIMOD900の可動反射層906を作動させるために使用され得る。本明細書で説明されるAIMOD(たとえば、AIMOD900)を作動させるように構成された電子駆動回路の実施態様は、反射膜が所望の光学効果をもたらす位置に移動されるように、単一のAIMOD(たとえば、AIMOD900)を分離し、所望の量の電荷を分離されたAIMODに移送するように構成された電荷注入回路を含む。
【００７４】
特定の量の電荷を可動反射層906、第1の電極910、または第2の電極902に提供する(または注入する)ことによってAIMOD900を駆動することは、可動反射層906の運動の電気機械技術が、その動作条件が既知であるか制御される場合、予測可能であるので、望ましい。したがって、所望の量の電荷を注入することによって、可動反射層906は、AIMOD900が所望の光学効果を生じることができるように、所望の位置に正確に作動され得る。
【００７５】
図11Aおよび図11Bは、デバイスを作動させるために2つの異なる電圧バイアス型プルジオメトリを有する三端子EMSデバイスの例を示す。三端子電気機械デバイス1100は、第1の端子1105と、第2の端子1115と、剛性Kを有する2つのばね1120に接続された第3の可動端子1110とを含む。ばね1120は、可動端子1110の剛性を表すことができる。可動反射層906の動きの電気機械技術をモデル化し、説明する目的のために、AIMOD900は、三端子EMSデバイス1100として表され得る。たとえば、第1の電極910は、第1の端子1105によって表され得、第2の電極902は、第2の端子1115によって表され得、可動反射層906は、可動の第3の端子1110によって表され得る。AIMOD900をモデル化する目的のため、可動の第3の端子1110は、剛性を持たないと考えられ得、ばね1120の剛性Kは、可動反射層906の剛性に比例し得る。
【００７６】
図11Aおよび図11Bは、可動の第3の端子1110(または可動反射層906)を作動させる2つの可能な電圧バイアス型プルジオメトリを示す。図11Aに示す第1の可能な電圧バイアス型プルジオメトリは、電圧源1125から可動の第3の端子1110および第1の端子1105にわたって一定のバイアス電圧V0を印加することと、電荷Qdを第2の端子1115に注入することとを含む。図11Aに示す第1の可能な電圧バイアス型プルジオメトリでは、電荷Qdを注入することによって作動されたときの可動層1110の位置(x)は、力平衡方程式(1)から決定され得、
【００７７】
【数１】
2015523588.tif 000003
【００７８】
ここで、d1は、可動の第3の端子1110が作動されていないときの第1の端子1105と可動の第3の端子1110との間の距離であり、Apは、可動の第3の端子1110の面積であり、ε0は、真空の誘電率である。量ΔxLは、製造および/または環境条件での変動によって発生する可能性がある可動反射層906の「起動」バイアスを表すことができる。
【００７９】
作動されたときの、注入された電荷Qdと、可動の第3の端子1110の位置xとの間の関係は、式(1)を解くことによって決定され得、以下の式(2)によって与えられる。
【００８０】
【数２】
2015523588.tif 000004
【００８１】
図11Bに示す第2の可能な電圧バイアス型プルジオメトリは、電圧源1125から第1の端子1105および第2の端子1115にわたって一定のバイアスV0を印加することと、電荷Qdを可動の第3の端子1110に注入することとを含む。図11Bに示す第2の可能な電圧バイアス型プルジオメトリでは、電荷Qdを注入することによって作動されたときの可動の第3の層1110の位置(x)は、力平衡方程式(3)から決定され得、
【００８２】
【数３】
2015523588.tif 000005
【００８３】
ここで、d2は、可動の第3の端子1110が作動されていないときの第2の端子1115と可動の第3の端子1110との間の距離である。
【００８４】
作動されたときの、注入された電荷Qdと、可動の第3の端子1110の位置xとの間の関係は、式(3)を解くことによって決定され得、以下の式(4)によって与えられる。
【００８５】
【数４】
2015523588.tif 000006
【００８６】
図12A〜図12Cは、図11Aおよび図11Bに示す異なる電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線を示す。図12Aは、図11Aに示す電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線である。点線によって表される曲線1201、1203、および1205は、右の垂直軸上にプロットされた可動の第3の端子1110の位置xの変化を、注入された電荷Qdの関数として示す。所与の注入された電荷Qdに対して、可動の第3の端子1110の位置(x)は、上記の式(2)と、以下のパラメータ、ΔxL=0、d2=500nm、d1=420nm、V0=3V、およびAp=10000μm2とを使用して計算される。曲線1201は、式2で剛性Kに関して20N/mの値を使用することによって得られる。曲線1203は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られ、曲線1205は、式2で剛性Kに関して15N/mの値を使用することによって得られる。曲線1201、1203、および1205から、可動の第3の端子1110の位置xは、x=約0nmとx=約140nmとの間の領域では、注入された電荷Qdと共に非線形的に変化するが、x=約140nmを超え、約1000Cより大きい注入された電荷では、注入された電荷Qdと共に線形的に変化することが観察される。三端子EMSデバイスが、ディスプレイピクセルまたはディスプレイピクセルの一部を形成するAIMOD900を表す実施態様では、曲線1201、1203、および1205の非線形領域は、(x=〜0nmでの)オフ状態または黒色状態から(x=〜140nmでの)オン状態または白色状態へのスナップダウンに帰し得る。
【００８７】
実線によって表される曲線1207、1209、および1211は、左の垂直軸上にプロットされた電荷が注入される端子(図11Aに示すジオメトリに関する第2の端子1115)の電圧の変化を、注入された電荷Qdの関数として示す。第2の端子1115の電圧は、V=Qd/Cの関係から得られ得、ここでCは、第2の端子1115と可動の第3の端子1110との間の容量である。第2の端子1115と可動の第3の端子1110との間の容量Cは、第2の端子1115および可動の第3の端子1110が距離d2+xによって分離された平行板キャパシタを形成すると仮定することによって計算され得る。曲線1207は、式2で剛性Kに関して15N/mの値を使用することによって得られる。曲線1209は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られ、曲線1211は、式2で剛性Kに関して20N/mの値を使用することによって得られる。
【００８８】
図12Bは、図11Aに示す電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線でもある。図12Aと図12Bとの間の違いは、2.5Vのバイアス電圧(V0)が、注入された電荷に応答して可動の第3の端子1110の位置を計算するために使用されることである。点線で表される曲線1213、1215、および1217は、右の垂直軸上にプロットされた可動の第3の端子1110の位置xの変化を、注入された電荷Qdの関数として示す。曲線1213は、式2で剛性Kに関して15N/mの値を使用することによって得られる。曲線1215は、式2で剛性Kに関して20N/mの値を使用することによって得られ、曲線1217は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られる。図12Bから、可動の第3の端子1110の位置xは、位置xが約100nmより大きく、および/または注入された電荷が約800Cより大きいとき、注入された電荷と共に線形的に変化する。実線によって表される曲線1219、1221、および1223は、左の垂直軸上にプロットされた第2の端子1115の電圧の変化を、注入された電荷Qdの関数として示す。曲線1219は、式2で剛性Kに関して20N/mの値を使用することによって得られる。曲線1221は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られ、曲線1223は、式2で剛性Kに関して15N/mの値を使用することによって得られる。
【００８９】
図12Cは、また、図11Bに示す電圧バイアス型プルジオメトリに関する応答曲線である。曲線1230、1232、および1234は、可動の第3の端子1110の位置xの変化を、異なるばね定数に関して注入された電荷Qdの関数として示す。所与の注入された電荷Qdに対して、可動の第3の端子1110の位置(x)は、上記の式(4)と、以下のパラメータ、ΔxL=0、d2=500nm、d1=500nm、V0=10V、およびAp=10000μm2とを使用して計算される。様々な実施態様では、ΔxLは、0と±100nmとの間の値を有することができ、d1およびd2は、各々、100nmと1000nmとの間の値を有することができ、V0は、2〜20Vの間の値を有することができ、Apは、1000〜20000μm2の間の値を有することができる。曲線1230は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られる。曲線1232は、式2で剛性Kに関して20N/mの値を使用することによって得られ、曲線1234は、式2で剛性Kに関して25N/mの値を使用することによって得られる。図12Cから、注入された電荷に対する可動の第3の端子の位置xの変化は、図11Aに示す第1の可能な電圧バイアス型プルジオメトリと比較して、図11Bに示す第2の可能な電圧バイアス型プルジオメトリではより非線形的であることが観察される。図11Aに示す電圧バイアス型プルジオメトリを使用して注入された電荷の量に対する位置xの変化は、より線形的であるので、様々な実施態様では、可動の第3の端子1110(または、可動反射層906)を正確に、かついかなるあいまいさもなく位置決めするために、図11Aに示す電圧バイアス型プルジオメトリを使用することがより望ましい可能性がある。加えて、図11Bに示す電圧バイアスプルジオメトリでは、第1の端子1105と第2の端子1115との間のバイアス電圧は、可動の第3の端子1110上に配置された電荷と相互作用する可能性がある電界を生成する可能性がある。したがって、図11Bに示す電圧バイアス型プルジオメトリで可動の第3の端子1110の正確な位置決めをもたらすことができる注入する電荷の量を決定することは、可動の第3の端子1110を所望の位置に作動することになるデバイス内に注入される電荷の量が、外部の電荷入力に加えて、可動の第3の端子1110の現在の位置および電圧バイアスの関数である可能性があるので、より複雑になる可能性がある。
【００９０】
図13Aは、電荷を電気機械デバイス(たとえば、AIMODまたは容量性デバイス)内に注入することができるスイッチドキャパシタ電荷注入回路の一例を示す。電荷注入回路1300は、スイッチ1309を介して電圧源1307に接続された容量Cinを有する入力キャパシタ1305を含む。注入回路は、さらに、演算増幅器1315と、演算増幅器1315のフィードバック経路内に配置された容量Cを有するキャパシタ1311およびスイッチ1317とを含む。キャパシタ1311は、演算増幅器1315の出力ライン1319と、演算増幅器1315の反転ライン1321との間に接続される。最初に、入力キャパシタ1305は、入力キャパシタ1305を、電圧Vinを提供する電圧源1307に接続することによって、入力電荷値ΔQにプリチャージされる。演算増幅器1315のフィードバック経路内のスイッチ1317は、演算増幅器1315を接地し、したがって安定化するために、フィードバックループを閉じ、反転ライン1321に接続された反転端子に電位を駆動するために閉じられる。その後、スイッチ1317が開かれ、入力キャパシタ1305の一方の端子がグランドに接続されるようにスイッチ1309が切り替えられると、ある量の電荷が、入力キャパシタ1305から演算増幅器1315のフィードバック経路内のキャパシタ1311に移送される。いくつかの実施態様では、全電荷ΔQが、入力キャパシタ1305からキャパシタ1311に移送される。このようにキャパシタ1311に移送された電荷は、キャパシタ1311の両端の寄生容量および抵抗に対して正確で寛容(tolerant)であり得る。様々な実施態様では、電荷注入は、キャパシタ1311にわたる直接的なシャント容量に敏感である可能性がある。スイッチドキャパシタ電荷注入回路1300を使用してキャパシタ1311内に注入された電荷は、寄生容量および抵抗に対して正確で寛容であり得るので、電荷注入回路1300の基本的な原理は、可動反射層906または可動の第3の端子1110を所望の位置に正確に位置決めするために、AIMOD900または三端子電気機械デバイス1100に電荷を注入するために使用され得る。
【００９１】
図13Bは、図13Aに示す電荷注入回路に含まれる演算増幅器の入力電荷ΔQおよび出力電圧Vcdの例示的な変化を、時間の関数として示す。図13Bに示すように、電荷が入力キャパシタ1305からキャパシタ1311に移送されたとき、出力電圧Vcdは、(Cin×Vin)/Cに比例し得る。
【００９２】
図14A〜図14Cは、スイッチドキャパシタ電荷注入回路の別の例と、電荷注入回路が電荷をデバイス内に注入する異なる状態とを示す。電荷注入1400は、以下の違いを除いて、上記で説明した電荷注入回路1300と同様である。回路1300内の三路スイッチ1309は、回路1400内の2つのスイッチ1309aおよび1309bによって置き換えられ、行選択スイッチ1405は、キャパシタ1311と直列に接続され、寄生キャパシタ1407および1409は、回路1400に含まれる。キャパシタ1311は、EMSデバイスの一部であり得る。たとえば、様々な実施態様では、キャパシタ1311は、AIMOD900の第1または第2の可変キャパシタであり得る。様々な実施態様では、キャパシタ1311は、第1の端子1105と可動の第3の端子1110との間に形成されたキャパシタ、または第2の端子1115と可動の第3の端子1110との間に形成されたキャパシタであり得る。様々な実施態様では、キャパシタ1311は、容量性EMSデバイスであり得る。
【００９３】
図14Aは、スイッチドキャパシタ電荷注入回路1400の第1の状態を示し、ここで、スイッチ1317は、回路1400および演算増幅器1315をリセットするために閉じられる。スイッチ1317が閉じられたとき、キャパシタ1311は、所望の充電レベルに設定され得、または放電され得る。スイッチ1309aおよび1309bは、この状態では開かれ、行選択スイッチ1405は、閉じられる。図14Bは、スイッチドキャパシタ電荷注入回路1400の第2の状態を示し、ここで、スイッチ1309aは、入力キャパシタ1305を充電するために閉じられ、スイッチ1309bおよびスイッチ1317は、開かれる。行選択スイッチ1405は、この状態では閉じられたままである。図14Cは、スイッチドキャパシタ電荷注入回路1400の第3の状態を示し、ここで、スイッチ1309bは、閉じられ、図14Cに示すように入力キャパシタ1305からの電荷Qinがキャパシタ1311に移送されるように、スイッチ1309aは、開かれる。行選択スイッチ1405は、閉じられたままであり、スイッチ1317は、開いたままである。
【００９４】
図15Aは、電荷注入回路の一例によって駆動されるディスプレイ要素の例示的な概略図を示す。ディスプレイ要素1500は、複数の行および列に配置されたディスプレイ要素のアレイを有するディスプレイデバイスの一部であり得る。各ディスプレイ要素は、第1の駆動ライン1511に取り付けられた第1の固定電極1505と、第2の駆動ライン1513に取り付けられた可動電極1509と、第3の駆動ライン1515に取り付けられた第2の固定電極1507とを含む。第1の固定電極1505、第2の固定電極1507、および可動電極1509は、少なくとも部分的に反射性であり得る。可動電極1509は、第1の固定電極1505と面する(対向または近接する)第1の導電性表面1509aと、第2の固定電極1507と面する(対向または近接する)第2の導電性表面1509bとを含むことができる。誘電体材料の層1509cが、第1および第2の導電性表面1509aおよび1509bの間に含まれ得る。第1の固定電極1505および第1の導電性表面1509aは、その容量が可動電極1509の位置が変化するのに応じて変化する可変キャパシタを形成することができる。同様に、第2の固定電極1507および第2の導電性表面1509bは、可変キャパシタを形成することができる。誘電体材料の層1509cは、2つの可変キャパシタを絶縁するのに有利であり得る。
【００９５】
様々な実施態様では、ディスプレイ要素1500は、上記で説明したAIMOD900を含むことができる。そのような実施態様では、第1の固定電極1505は、第2の電極902と同様であり得、第2の固定電極1507は、第1の電極910と同様であり得、可動電極1509は、可動反射層906と同様であり得る。様々な実施態様では、ディスプレイ要素1500は、上記で説明した三端子EMSデバイス1100を含むことができる。
【００９６】
ディスプレイ要素1500の可動電極1509は、図11Aに示す第1の可能な電圧バイアス型プルジオメトリを使用して作動され得る。このジオメトリでは、可動電極1509は、特定の大きさの電荷を第1の固定電極1505に注入し、可動電極1509と第2の固定電極1507との間にバイアス電圧を印加することによって作動される。図15Aに示す実施態様では、電圧源1125は、第3の駆動ライン1515に接続され、可動電極1509の第1の導電性表面1509aと第2の固定電極1507との間に電位差を提供する。いくつかの他の実施態様では、電圧源1125は、第2の導電性表面1509bと第2の固定電極1507との間に接続され得る。図示の実施態様では、第2の導電性表面1509bは、グローバルリセットスイッチ1517によってグランドに接続される。
【００９７】
電荷注入回路1530は、演算増幅器1315の出力ライン1319が行選択スイッチ1405を介してディスプレイ要素1500の第1の駆動ライン1511に電気的に結合されるように、ディスプレイ要素1500に接続される。演算増幅器1315の反転ライン1321は、ディスプレイ要素1500の駆動ライン1513に接続される。上記で説明したように、固定電極1505に電荷を移送するために、回路は、スイッチ1317を閉じ、スイッチ1309aおよび1309bを開に保つことによって安定化される。入力キャパシタ1305は、スイッチ1309bおよび1317が開に保たれている間、スイッチ1309aを閉じることによって、入力キャパシタ1305を電圧源1307に接続することによって、プリチャージされる。キャパシタ1305がプリチャージされた後、スイッチ1309aを開き、スイッチ1309bを閉じることによって、所望の量の電荷が、固定電極1505に移送される。スイッチ1317は、この時の間、開に保たれる。行選択スイッチ1405は、プロセス全体を通して閉じられたままにされる。スイッチ1405を閉じることは、ディスプレイ要素1500を演算増幅器1315のフィードバック経路内に配置する。ディスプレイ要素1500が演算増幅器1315のフィードバック経路内に配置されると、可動電極1509の導電性表面1509aは、仮想グランドに配置され、電荷は、キャパシタ1305から第1の固定電極1505に移送される。電荷が第1の固定電極1505に移送されると、ミラー電荷が、第1の導電性表面1509a上に現れることになる。様々な実施態様では、電荷注入回路は、約10μsで約10pCの電荷を移送するように構成され得る。様々な実施態様では、入力キャパシタ1305は、約20fFから約20pFの範囲内の容量Cinを有することができる。様々な実施態様では、電圧源1307は、約1Vから約40Vの範囲内の電圧Vinを提供するように構成され得る。様々な実施態様では、バイアス電圧V0は、約1Vと約40Vとの間で変化することができる。様々な実施態様では、スイッチドキャパシタ電荷注入回路1530は、可動電極1509を、その平衡位置から約10nmから約1000nmの範囲内で移動させるように構成され得る。
【００９８】
行選択スイッチ1405は、一行に配置された複数のディスプレイ要素の中からディスプレイ要素を選択するのに有用である。行選択スイッチ1405の機能を明確にするために、複数の行および列に配置された複数のディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを考える。各列には、電荷注入回路1530(列ドライバとも呼ばれる)が設けられ得る。電荷注入回路1530は、行選択スイッチ1405を除く電荷注入回路1400のすべての構成要素を含む。ディスプレイデバイスの各行には、行選択スイッチ1405が設けられる。i番目に設けられた行選択スイッチ1405は、本明細書ではSPiと呼ばれる。図示の実施態様では、第1のスイッチ1405(SP1)のみが示されている。i番目の行内のディスプレイ要素に電荷を移送するために、対応する行選択スイッチSPiは、閉じられ、残りの行選択スイッチは、開かれる。これは、どの時点でも行内の1つのディスプレイ要素のみとの列ドライバ1530の接続を可能にする。したがって、行選択スイッチ(SPi)のおかげで、どの時点でも、入力キャパシタ1305からの電荷は、選択されたディスプレイ要素内のみに注入され、列に取り付けられた他のディスプレイ要素内には注入されない。したがって、列ドライバ1530は、複数の行内の各ディスプレイ要素を一度に1つ作動させることができる。行選択スイッチSPiを設けることによって、列内の複数のディスプレイ要素は、一度に行内の単一のディスプレイ要素に選択可能に接続する単一の列ドライバによって駆動され得る。したがって、駆動回路のレイアウトは、単純化され得、デバイス回路の設置面積は、減少され得る。
【００９９】
様々な実施態様では、列ドライバ1530は、スイッチ1309a、1309b、および1317が高アイソレーションで低リークのデバイスであるように、高電圧CMOSプラットフォーム上に実装され得る。様々な実施態様では、スイッチ1309a、1309b、1317、1405、および1517は、バイポーラ接合トランジスタ、電界効果トランジスタ、または他の半導体スイッチであり得る。
【０１００】
図15Bは、図15Aに示す実施態様に関するタイミング図の一例を示す。ライン1560は、演算増幅器リセットスイッチ1317に関するタイミング図を示す。ライン1562は、行1内のディスプレイ要素1500に関連付けられた行選択スイッチ1405に関するタイミング図を示す。ライン1564は、行n内のディスプレイ要素1500に関連付けられた行選択スイッチ1405に関するタイミング図を示す。ライン1566は、行内の各ディスプレイ要素1500に設けられたグローバルリセットスイッチ1517に関するタイミング図を示す。ライン1568は、入力キャパシタ1305を充電するように構成されたスイッチ1309aに関するタイミング図を示す。ライン1570は、電荷を入力キャパシタ1305からディスプレイ要素1500に移送するように構成されたスイッチ1309bに関するタイミング図を示す。ライン1572は、時間の関数としての電圧源1125によって提供されるバイアス電圧V0のプロファイルを示す。
【０１０１】
第1のライン時間1550aの間、演算増幅器1315は、スイッチ1317を閉じることによってリセットされる。様々な実施態様では、スイッチ1317は、電圧信号を提供することによって閉じられ得る。様々な実施態様では、スイッチ1317は、CMOS回路の電圧ハイに対応する大きさを有する電圧信号を印加することによって閉じられ得、閉じられた位置に保持され得る(たとえば、いくつかのCMOSプラットフォームでは、電圧ハイは、約5Vに対応し得る)。第1のライン時間1550aの間、複数のディスプレイ要素は、また、関連する行選択スイッチSPi(たとえば、SP1)の閉鎖を提供することによってリセットされる。たとえば、ディスプレイ要素1500は、行選択スイッチ1405を閉じることによってリセットされ得る。上記で論じたように、各行選択SPiは、電圧を提供することによって閉じられ得る。ディスプレイ要素をリセットすることは、各ディスプレイ要素の可動電極を接地することも含む。たとえば、ディスプレイ要素1500の可動電極1509の第2の導電性表面1509bは、グローバルリセットスイッチ1517を閉じることによってグランドに接続される。ライン時間1550bの間、行選択スイッチSPiと、各ディスプレイ要素の可動電極をグランドに接続するグローバルリセットスイッチは、開かれる。スイッチは、提供される電圧を「0」にすることによって、または、CMOS回路の電圧ローに対応する電圧を印加することによって開かれ得る。ライン時間1550bの間、電圧源1125は、電圧源1125による電圧出力が所望の電圧レベルV0に上昇され得るように、オンにされる。ライン時間1550cの間、演算増幅器は、スイッチ1317を閉じることによって再びリセットされ得、第1の行に対応する行選択スイッチ1405は、閉じられる。ライン時間1550cの間、入力キャパシタ1305は、スイッチ1309aを閉じることによって、キャパシタを電圧源1307に接続することによって再充電される。ライン時間1550dの間、スイッチ1317およびスイッチ1309aは、開かれ、入力キャパシタ1305からの電荷が、選択されたディスプレイ要素に移送されるように、スイッチ1309bは、閉じられる。ライン時間1550cおよび1550dで説明された手順は、ライン時間1550eおよび1550fに示されるように、後続の行内のディスプレイ要素に対して繰り返され得る。
【０１０２】
選択されたデバイスの可動電極1509が、次の行内の後続のディスプレイ要素が駆動される前に、完全に落ち着かない場合、可動電極1509と第1および第2の電極1505および1507とによって形成された可変キャパシタの容量は、変化することになる。容量のこの変化は、演算増幅器1315の反転ライン1321内に電荷を注入する可能性がある。この注入された電荷は、入力キャパシタ1305を介して注入された所望の電荷と区別がつかず、次のディスプレイ要素の可動電極1509の位置に影響を与える可能性がある。電圧バイアスされた可動電極の時間変化する容量からの無関係な電荷注入を回避するために、様々なアプローチが採用され得る。1つのアプローチは、列内のすべてのディスプレイ要素の可動電極を反転ライン1321に接続する共通電圧ラインと、列内のすべてのディスプレイ要素の第3の駆動ライン1515に接続された共通バイアスレールとの間に、バイパスキャパシタを設けることである。このアプローチは、図19Fを参照してさらに詳細に説明される。電荷の無関係な注入を低減する別のアプローチは、可動電極の動力学より速い時間スケールにわたって可動電極に電荷を移送することによる。たとえば、いくつかの実施態様では、電圧バイアスされた可動電極は、100μsまたはそれより遅く移動するように設計され得る。
【０１０３】
複数のディスプレイ要素(たとえば、ディスプレイ要素1500)を含むディスプレイデバイスは、システム起動時に、たとえば、ライン時間1550aで較正され得る。較正プロセスは、既知の量の電荷を注入することを含み、たとえば、上記の式(2)から計算された予想される電圧が、生じる実際の電圧と比較され得る。2つのそのような測定を行うことによって、可動電極1509のばね剛性および起動(launch)状態の可能な変化が決定され得る。これらのデータは、ディスプレイデバイスのすべての後続のアドレス指定がディスプレイデバイスから一様な応答をもたらすために適切に調整され得るように、ドライバ固有のメモリユニット内に置かれ得る。演算増幅器1315の出力での電圧の測定は、あいまいさなしに可動電極1509の位置をもたらすために、注入された電荷の既知の大きさで分割し得る。いくつかの実施態様では、演算増幅器1315の出力での電圧、および注入された電荷の大きさは、ログアンプを介して送られ得、可動電極1509の位置の対数圧縮されたバージョンをもたらすために、一方を他方から減算する。好ましい読み出しエレクトロニクスによって、最小二乗平均(LMS)技術などのアルゴリズムと同様に連続した補正を行うことも可能になる。このアプローチでは、すべての電極は、標準的な電極応答特性に従うと仮定され、局所偏差は、連続フレームで補正される。
【０１０４】
図16は、入力キャパシタ1305が複数のキャパシタおよび容量分割器を含む容量段を含む電荷注入回路の一例を示す。複数のキャパシタ1601、1603、および1605、ならびに容量分割器を含む容量段は、(使用されるべき電荷値および電圧レベルに結合される)所望の容量値が小さく、したがって不正確さにつながる可能性があるこれらの実施態様で有用であり得る。
【０１０５】
図17は、図15Aに示すディスプレイ要素の例示的なレイアウトを示す。図17は、列電極1701および1703と行電極1705との間に接続されたキャパシタ1707および1710を含む。キャパシタ1715および1720は、行選択スイッチ1405の端子間に接続される。図15Aに示す電荷注入回路は、グランドまたは他の直流電圧への容量結合に不感であり得る。しかしながら、電荷注入回路は、演算増幅器の負端子とその出力ノードとの間の直接的な寄生容量に敏感である可能性がある。図17のレイアウトは、ほとんどの寄生が、グランド、またはバイアスされた電位に保持される他の低インピーダンスノードへの低インピーダンス経路で終了することを示す。直接的な結合容量への唯一の寄与は、移動していない構造上のディスプレイ要素1500自体に存在するオーバラップおよびフリンジング容量である。直接的な結合容量への寄与は、ディスプレイ要素1500の非移動領域での第1の固定電極1505と導電性部分との間の直接的な重なりを回避することによって低減され得る。
【０１０６】
図18は、電荷注入回路1800bの一実施態様に接続された三端子EMS1800aの一例を示す。図18に示す三端子EMSデバイス1800aは、図15Aに示し、上記で説明したディスプレイ要素1500と同様であり得る。電荷注入回路1800bは、上記で説明した電荷注入回路1300、1400、および1530と同様であり得る。上記で論じたように、第1の固定電極1505および第1の導電性表面1509aは、第1の可変キャパシタを形成する。第1の可変キャパシタは、固定容量を有するキャパシタ1803と、可変容量を有する可変キャパシタ1801とを含むことができる。第1の導電性表面1509aおよび第2の導電性表面1509bは、固定キャパシタ1805を形成する。第2の導電性表面1509bおよび第2の固定電極1507は、第2の可変キャパシタ1807を形成する。第1の固定電極1505は、演算増幅器1315の出力に接続され、電位Vcdに保持される。可動電極1509の第1の導電性表面1509aは、演算増幅器1315の反転端子に接続され、Vnnの電位に保持される。可動電極1509の第2の導電性表面1509bは、可動電極1509の位置に基づいて変化し得るVfloatの電位にフロートさせられる。第2の固定電極1507は、バイアス電圧に対応するV0の電位に保持される。
【０１０７】
図19A〜図19Fは、電荷注入回路の一例に接続された図18に示す複数の三端子EMSの概略例を示す。様々な実施態様では、図19A〜図19Fに示す電荷注入回路は、上記で論じた列ドライバ1530と同様であり得る。三端子EMSデバイスは、複数の行1901、1902、および1903に配置される。図19Aに示すように、各行の三端子EMSデバイスは、可変キャパシタ1801および1807、ならびに固定キャパシタ1805によって表され得る。上記で論じたように、可変キャパシタ1801は、演算増幅器1315の出力と反転端子との間に接続される。図19に示すように、各行の三端子EMSデバイスの可変キャパシタ1801は、演算増幅器1315の非反転端子に接続された共通電圧ライン1905に一緒に接続される。共通電圧ライン1905は、電位Vnnに維持される。様々な実施態様では、電位Vnnは、可動電極1509の導電性表面1509aが仮想グランドとなるように、グランドに近づけられ得る。可変キャパシタ1807は、バイアス電圧源1125に接続されて電位V0に維持されるバイアスライン1907に接続される。
【０１０８】
図19B〜19Eは、様々なとき、たとえば、図15Bに関連して上記で論じたライン時間1550a〜1550dの間の、列ドライバ1530内のスイッチ1309a、1309b、および1317、行選択スイッチ1405ならびにグローバルリセットスイッチ1517の構成を示す。図19Bは、回路の起動段階の間、たとえば、ライン時間1550aおよび/またはライン時間1550cの間の、スイッチの構成を示す。起動段階中、スイッチ1317および1405は、演算増幅器1315および三端子EMSデバイスをリセットするために閉じられ、スイッチ1309aは、入力キャパシタ1305を所望のレベルにプリチャージするために閉じられる。その後、スイッチ1317は、開かれ、作動されるべきデバイスを含む行に対応する行選択スイッチ1405は、閉じられる。図示の実施態様では、行1901に含まれるデバイスに対応する行選択スイッチは、閉じられる。作動されるべきデバイスを含む行を選択した後、スイッチ1309bは、図19Dに示すように、入力キャパシタ1305から選択されたデバイスに電荷を移送するために閉じられる。最後に、すべての行に関する行選択スイッチ1405、すべての行内のグローバルリセットスイッチ1517、リセットスイッチ1317、およびスイッチ1309bは、図19Eに示すように、すべての行内の三端子デバイスを放電させ、演算増幅器をリセットし、入力キャパシタ1305を放電させるために閉じられる。この時点で、バイアス電圧V0も、ゼロ電圧に下げられ、次いで、再び上昇される。
【０１０９】
図19Fは、蓄積キャパシタ1910と、バイパスキャパシタ1912と、クランピングダイオード1914とを含む、図19Aに示すレイアウトの一実施態様を示す。蓄積キャパシタ1910は、電荷注入回路によって電荷が注入される固定電極1505と、可変電極1509との間に形成された可変キャパシタ1801と並列に接続される。バイパスキャパシタ1912は、電圧ライン1095と1907との間に接続される。様々な実施態様では、電圧源1125は、スイッチ1916を介してバイパスキャパシタ1912に接続され得る。クランピングダイオード1914は、演算増幅器1315の反転および非反転端子間に接続される。
【０１１０】
Vnnの電位に保持された共通電圧ライン1905を介した演算増幅器1315の負端子への共有接続が理由で、列内の行1901、1902、および1903内の様々なディスプレイ要素の間のクロストークの可能性が存在する。選択されたデバイスの可動電極1509が、次の行内の後続のディスプレイ要素が駆動される前に完全に落ち着かない場合、選択されたデバイスの可変キャパシタ1807は、電荷を変更し続け、Vnnノードに注入し続けることになる。この注入された電荷は、入力キャパシタ1305を介して注入された所望の電荷と区別がつかず、次のディスプレイ要素の可動電極1509の位置に影響を与える可能性がある。すべての行で可変キャパシタ1807と並列に接続されたバイパスキャパシタ1912は、電荷注入の精度に影響を与え得る前に、偽りの注入された電荷を吸収するのに十分な電荷を提供することができる。様々な実施態様では、バイパスキャパシタ1912は、1つの列内のすべての可変キャパシタ1807の最大の合計よりも大きい容量を有する。様々な実施態様では、バイパスキャパシタ1912は、電圧ライン1905と電圧ライン1907との間の電圧差を維持するために、スイッチ1916を介してバイパスキャパシタ1912を電圧源(たとえば、電圧源1125)に周期的に接続することによって充電され得る。様々な実施態様では、バイパスキャパシタ1912は、演算増幅器1315がスイッチ1317を閉じることによってリセットされるとき、電圧源に接続され得る。様々な実施態様では、バイパスキャパシタは、電荷が注入されていない三端子EMSデバイスの一部を演算増幅器1315のフィードバックループ内に効果的に配置する交流短絡と見なされ得る。したがって、任意のデバイスに移送された総電荷は、スイッチドキャパシタ回路によって定義されることになり、もはや、共有された電力ライン1905に接続された他の可動電極の動きに敏感ではない。
【０１１１】
スイッチドキャパシタ電荷注入回路が選択されたデバイスに電荷を注入すると、注入された電荷は、選択されたデバイスの容量と、演算増幅器1315の外部端子に接続された電圧ライン1906上の寄生容量との間で分割される。可動電極1509が、行選択スイッチ1405が開かれる前にその平衡位置に達していない場合、デバイスによって保持される電荷の量は、その瞬間の位置に応じて変化することになる。この変化を最小にするために、蓄積キャパシタ1910は、各デバイスに設けられる。蓄積キャパシタ1910が可変キャパシタ1801の容量の変化よりはるかに大きい場合、デバイスの総容量変化は、低減され得る。これは、デバイスへの電荷のより均一な注入を可能にすることができる。様々な実施態様では、蓄積キャパシタ1910は、可変キャパシタ1801の容量の最大の変化より大きい値を有することができる。様々な実施態様では、蓄積キャパシタ1910は、可変キャパシタ1801の容量の最小の変化より大きい値を有することができる。様々な実施態様では、蓄積キャパシタ1910は、可変キャパシタ1801の容量の最大値より小さい値を有することができる。
【０１１２】
可動電極1509の位置によるデバイス容量の変動を低減することの追加の利点は、ピーク列電圧Vdが低下され得ることである。そうでなければ、可動電極1509を低容量状態から高容量状態に作動させるために注入されるべき電荷のより大きい量を必要とする実施態様では、演算増幅器1315は、所望の量の電荷を注入するために、列電圧Vdをオーバドライブする必要があることになる。このオーバドライブ電圧は、演算増幅器および/またはスイッチ1309a、1309b、1317、および1405の信頼性に負担をかける可能性がある。
【０１１３】
演算増幅器1315がリセットされると、スイッチ1317は、演算増幅器1315の出力と反転端子とを互いに短絡する。演算増幅器1315の出力電圧は、ハイであり得るので、リセット動作は、演算増幅器1315のフィードバックがライン1905の電圧をVnnに引き下げて駆動することができるまで、短い時間の間、ライン1905の電圧を引き上げる可能性がある。この電圧スパイクは、演算増幅器1315に有害である可能性があり、すべてその電圧ライン1905に接続された可動電極1509の偽りの運動を引き起こす可能性がある。クランピングダイオード1914は、リセット動作中、スパイクを1つのダイオードの低下に制限するのに有用であり得、電圧Vnnがグランドに近いすべての他の動作状況の間、影響を及ぼさないことになる。
【０１１４】
図20Aおよび図20Bは、複数のIMODを含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形はまた、テレビジョン、電子リーダおよびポータブル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示す。
【０１１５】
ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカー45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。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いずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。
【０１１６】
ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、またはTFT LCDなど、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、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明するIMODディスプレイを含むことができる。
【０１１７】
ディスプレイデバイス40の構成要素は図20Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース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(たとえば、信号をフィルタ処理する)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカー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、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。様々な実施態様では、ドライバコントローラ29は、本明細書で説明したスイッチドキャパシタ電荷注入回路1300、1400、および1530と同様の電荷注入回路を含むことができる。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定のディスプレイデバイス40設計のすべての構成要素に電力を与えることができる。
【０１１８】
ネットワークインターフェース27は、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することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21の少なくとも何らかのデータ処理を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、b、gまたはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ43は、BLUETOOTH（登録商標）規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM（登録商標）)、GSM（登録商標）/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM（登録商標） Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他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から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【０１１９】
いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられ得る。さらに、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することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、その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。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１２０】
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア52は、スピーカー45に信号を送信するための、およびマイクロフォン46から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１２１】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接、またはフレームバッファ28から取ることができ、アレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、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ことができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、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、しばしば、スタンドアロン集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。
【０１２２】
アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx-y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。
【０１２３】
いくつかの実施態様では、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ディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であり得る。さらに、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(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチ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。
【０１２４】
いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。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、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１２５】
電源50は、様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１２６】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１２７】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１２８】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１２９】
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１３０】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたIMODの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１３１】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１３２】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
110  ディスプレイアレイ組立品
120  バックプレート
122  バックプレート構成要素
124  第2の相互接続部、バックプレート相互接続部
126  相互接続部
128  第1の相互接続部
129  絶縁層
160  ビア
200  駆動回路アレイ
201  駆動回路アレイの部分
210  データドライバ
220  ゲートドライバ
【図１Ａ】
2015523588.tif 000007
【図１Ｂ】
2015523588.tif 000008
【図２】
2015523588.tif 000009
【図３】
2015523588.tif 000010
【図４】
2015523588.tif 000011
【図５】
2015523588.tif 000012
【図６】
2015523588.tif 000013
【図７Ａ】
2015523588.tif 000014
【図７Ｂ】
2015523588.tif 000015
【図７Ｃ】
2015523588.tif 000016
【図８】
2015523588.tif 000017
【図９】
2015523588.tif 000018
【図１０】
2015523588.tif 000019
【図１１Ａ】
2015523588.tif 000020
【図１１Ｂ】
2015523588.tif 000021
【図１２Ａ】
2015523588.tif 000022
【図１２Ｂ】
2015523588.tif 000023
【図１２Ｃ】
2015523588.tif 000024
【図１３Ａ】
2015523588.tif 000025
【図１３Ｂ】
2015523588.tif 000026
【図１４Ａ】
2015523588.tif 000027
【図１４Ｂ】
2015523588.tif 000028
【図１４Ｃ】
2015523588.tif 000029
【図１５Ａ】
2015523588.tif 000030
【図１５Ｂ】
2015523588.tif 000031
【図１６】
2015523588.tif 000032
【図１７】
2015523588.tif 000033
【図１８】
2015523588.tif 000034
【図１９Ａ】
2015523588.tif 000035
【図１９Ｂ】
2015523588.tif 000036
【図１９Ｃ】
2015523588.tif 000037
【図１９Ｄ】
2015523588.tif 000038
【図１９Ｅ】
2015523588.tif 000039
【図１９Ｆ】
2015523588.tif 000040
【図２０Ａ】
2015523588.tif 000041
【図２０Ｂ】
2015523588.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システム(EMS)デバイスのアレイであって、各EMSデバイスが、
第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、
第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、
第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層と
を含み、前記可動電極層が、前記第1および第2の固定電極層の間に配置され、
前記可動電極層の一部および前記第1の固定電極層が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動電極層の一部および前記第2の固定電極層が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、アレイと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路であって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定電極層と前記可動電極層との間に電位差を提供するように構成された、バイアス電圧回路と、
所望の電荷を前記第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路がどの時点でも前記EMSデバイスの1つのみの前記第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された電荷注入回路であって、
前記電荷注入回路が、
反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器であって、前記演算増幅器の前記反転入力ラインが、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続される、演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記演算増幅器の前記出力ラインを前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチと、
前記演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路と
を含み、
前記入力キャパシタ回路からの電荷が、前記電荷注入回路に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入回路が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記演算増幅器の前記出力ラインに選択的に接続するように制御される、電荷注入回路と
を備える、装置。
【請求項２】
演算増幅器出力ラインと演算増幅器反転ラインとの間に結合された演算増幅器接地スイッチをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
各EMSデバイスの前記可動電極層が、前記第1の固定電極層に近接する第1の導体と、前記第2の固定電極層に近接する第2の導体とを含み、前記第1の導体が、前記第2の駆動ラインに接続され、前記第2の導体から電気的に絶縁され、前記第1の導体および前記第1の固定電極層が、第1の可変キャパシタを形成し、前記第2の導体および前記第2の固定電極層が、第2の可変キャパシタを形成する、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
各EMSデバイスの前記可動電極層の前記第2の導体を電気グランドに接続するように構成された可動電極リセットスイッチをさらに備える、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
蓄積容量値を有する蓄積キャパシタをさらに備え、前記蓄積キャパシタが、前記EMSデバイスの各々の前記第1の固定電極層と前記可動電極層の前記第1の導体との間に電気的に接続された、請求項3に記載の装置。
【請求項６】
前記蓄積容量が、第1の可変容量の最小値よりも大きい値を有する、請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記演算増幅器の反転ラインと前記バイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に電気的に接続された、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記バイパス容量値が、前記列内のすべての電気機械システムデバイスのための前記第2の可変容量値の合計よりも大きい、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記バイパスキャパシタが、充電スイッチを介して充電電圧源に接続された、請求項7に記載の装置。
【請求項１０】
前記演算増幅器の前記反転ラインと非反転ラインとの間に電気的に接続されたクランピングダイオードをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記電荷注入回路が、約10マイクロ秒で約10ピコクローンの電荷を移送するように構成された、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
前記EMSデバイスの各々が、ディスプレイピクセル、またはディスプレイピクセルの一部である、請求項1に記載の装置。
【請求項１３】
前記EMSデバイスの各々が、IMODを含む、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
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、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成された、プロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
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と、
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と、
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ソースモジュールであって、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、画像ソースモジュールと
をさらに備える、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
入力データを受信し、前記入力データを前記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14に記載の装置。
【請求項１７】
請求項14に記載の装置で三端子電気機械システム(EMS)デバイスを較正する方法であって、
第1の量の既知の電荷を前記EMSデバイスに提供するステップと、
前記提供された第1の量の既知の電荷に応答して第1の固定電極および可動電極にわたって生じる電圧に関する第1の計算された電圧値を決定するステップと、
前記提供された第1の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたる第1の電圧値を測定するステップと、
第1の差分値を得るために、前記第1の計算された電圧値と前記測定された第1の電圧値とを比較するステップと、
第2の量の既知の電荷を前記EMSデバイスに提供するステップと、
前記提供された第2の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたって生じる電圧に関する第2の計算された電圧値を決定するステップと、
前記提供された第2の量の既知の電荷に応答して前記第1の固定電極および前記可動電極にわたる第2の電圧値を測定するステップと、
第2の差分値を得るために、前記第2の計算された電圧値と前記測定された第2の電圧値とを比較するステップと、
前記第1および第2の差分値に基づいて、前記可動電極の剛性定数および前記可動電極の起動バイアスのうちの少なくとも1つの較正情報を決定するステップと、
前記較正情報を前記装置のメモリに記憶するステップと
を含む、方法。
【請求項１８】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システム(EMS)デバイスのアレイであって、各EMSデバイスが、
第1の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第1の固定手段と、
第2の駆動ラインに接続された電気を伝導するための可動手段と、
第3の駆動ラインに接続された電気を伝導するための第2の固定手段と
を含み、可動導電手段が、第1および第2の固定導電手段の間に配置され、
前記可動導電手段の一部および第1の固定導電手段が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動導電手段の一部および第2の固定導電手段が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、アレイと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路であって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定導電手段と前記可動導電手段との間に電位差を提供するように構成された、バイアス電圧回路と、
所望の電荷を前記第1の固定導電手段に提供するために、電荷注入手段がどの時点でも前記EMSデバイスの1つのみの前記第1および第2の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに電気的に接続されるように構成された、電荷を注入するための手段であって、前記電荷注入手段が、
入力を反転するための手段と、入力を非反転するための手段と、出力を提供するための手段とを有する増幅するための手段であって、入力反転手段が、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続された、増幅するための手段と、
出力提供手段がどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記出力提供手段を前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するための複数の手段と、
前記入力反転手段に、または、容量を蓄積するための手段を電荷Qinに充電するための手段に電気的に接続されるように構成された容量を蓄積するための手段と
を備え、
容量蓄積手段からの電荷が、前記電荷注入手段に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入手段が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記出力提供手段に選択的に接続するように制御される、電荷を注入するための手段と
を備える、装置。
【請求項１９】
前記第1の固定導電手段が、第1の固定電極層を含み、前記第2の固定導電手段が、第2の固定電極層を含み、前記可動導電手段が、可動電極層を含み、前記電荷注入手段が、電荷注入回路を含み、前記選択的に電気的に接続する手段が、行選択スイッチを含む、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記出力提供手段と前記入力反転手段との間に演算増幅器接地スイッチをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２１】
各EMSデバイスの前記可動導電手段が、前記第1の固定導電手段に近接する第1の導体と、前記第2の固定導電手段に近接する第2の導体とを含み、前記第1の導体が、前記第2の駆動ラインに接続され、前記第2の導体から電気的に絶縁され、前記第1の導体および前記第1の固定導電手段が、前記第1の可変キャパシタを形成し、前記第2の導体および前記第2の固定導電手段が、前記第2の可変キャパシタを形成する、請求項18に記載の装置。
【請求項２２】
蓄積容量値を有する蓄積キャパシタをさらに備え、前記蓄積キャパシタが、前記EMSデバイスの各々の前記第1の固定導電手段と前記可動導電手段の前記第1の導体との間に電気的に接続された、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
前記入力反転手段と前記バイアス電圧回路のバイアス電圧ラインとの間に電気的に接続された、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２４】
前記入力反転手段と非入力反転手段との間に電気的に接続されたクランピングダイオードをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２５】
複数の行および列に配置された三端子電気機械システムデバイスのアレイを提供するステップであって、各電気機械システム(EMS)デバイスが、
第1の駆動ラインに接続された第1の固定電極層と、
第2の駆動ラインに接続された可動電極層と、
第3の駆動ラインに接続された第2の固定電極層と
を含み、前記可動電極層が、前記第1および第2の固定電極層の間に配置され、
前記可動電極層の一部および前記第1の固定電極層が、第1の可変容量値を有する第1の可変キャパシタを形成し、
前記可動電極層の一部および前記第2の固定電極層が、第2の可変容量値を有する第2の可変キャパシタを形成する、ステップと、
前記アレイの列内の前記EMSデバイスの各々の前記第3の駆動ラインに接続されたバイアス電圧ラインを有するバイアス電圧回路を接続するステップであって、前記バイアス電圧回路が、前記第2の固定電極層と前記可動電極層との間に電位差を提供するように構成された、ステップと、
所望の電荷を前記第1の固定電極層に提供するために、電荷注入回路を、どの時点でも前記アレイの前記列内の前記EMSデバイスの1つのみの前記第1の駆動ラインおよび前記第2の駆動ラインに選択的に結合するステップであって、前記電荷注入回路が、
反転入力ラインと、非反転入力ラインと、出力ラインとを有する演算増幅器であって、前記演算増幅器の前記反転入力ラインが、前記列内の前記EMSデバイスの各々の前記第2の駆動ラインに電気的に接続された、演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記出力ラインがどの時点でも1つのみのEMSデバイスの前記第1の駆動ラインに電気的に接続されるように、前記演算増幅器の前記出力ラインを前記列内のEMSデバイスの各々の前記第1の駆動ラインに選択的に電気的に接続するように制御される複数の行選択スイッチと、
前記演算増幅器の反転ラインに、または、入力キャパシタ回路を電荷Qinに充電するための電圧回路に電気的に接続されるように構成された入力キャパシタ回路と
を含む、ステップと
を備える、製造する方法であって、
前記入力キャパシタ回路からの電荷が、前記電荷注入回路に電気的に接続された前記EMSデバイスの前記第1の駆動ラインに移送されている間、前記電荷注入回路が、前記列内のディスプレイ要素の各々について、前記列内の各EMSデバイスの前記第1の駆動ラインを、前記演算増幅器の前記出力ラインに選択的に接続するように制御される、方法。
【請求項２６】
前記EMSデバイスの各々が、IMODを含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記EMSデバイスの各々の前記第1の固定電極層と前記可動電極層の第1の導体との間に、蓄積容量値を有する蓄積キャパシタを接続するステップをさらに含み、前記第1の導体が、前記第1の固定電極層に近接する、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
前記演算増幅器の前記反転ラインと前記バイアス電圧回路の前記バイアス電圧ラインとの間に、バイパス容量値を有するバイパスキャパシタを電気的に接続するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２９】
演算増幅器の反転ラインと非反転ラインとの間に、クランピングダイオードを接続するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
【請求項３０】
請求項25に記載の方法によって製造されるディスプレイデバイス。
【国際調査報告】
2015523588.tif 000043
2015523588.tif 000044
2015523588.tif 000045
2015523588.tif 000046