(57)【要約】  本開示は、光を変調して、ディスプレイ上で画像を形成するためのシステム、方法および装置を提供する。ディスプレイ中の光変調器は、基板と、シャッターと、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータとを含み得る。シャッターは、基板を通して、光路を選択的に妨げるように構成され得る。第１のアクチュエータは、シャッターを、基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、シャッターを第１の状態から第２の状態へ移動させるように構成され得る。第２のアクチュエータは、シャッターを、第２の軸に沿って第２の方向に移動させるように構成され得る。第２の軸は、第１の軸に実質的に直交し、また、基板に対して平行な平面内でもあり得る。いくつかの実装形態では、シャッターを第２の軸に沿って移動させることは、シャッターを第３の状態へ移動させる。
2016509252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に隣接して配置され、前記基板を通して、光路を選択的に妨げるように構成されたシャッターと、
前記シャッターを、前記基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、前記シャッターを第１の状態から第２の状態へ移動させるために、前記シャッターの第１の端部に機械的に結合された、第１のアクチュエータと、
前記シャッターに隣接して配置され、前記シャッターを第２の軸に沿って第２の方向に移動させ、前記第２の軸は、前記第１の軸に実質的に直交し、また、前記基板によって画定された前記平面に対して実質的に平行な平面内でもあり、それによって、前記シャッターを第３の状態へ移動させるように構成された、第２のアクチュエータと
を含む装置。
【請求項２】
前記シャッターを、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に移動させ、それによって、前記シャッターを前記第１の状態へ移動させるために、前記シャッターに機械的に結合された、第３のアクチュエータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記シャッターを前記第１の状態へ戻すように移動させるために、復元力を前記シャッターに、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に加えるために、前記シャッターに機械的に結合された、スプリングをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２のアクチュエータが、前記シャッターから離間され、かつ機械的に分離された電極を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記シャッターを第４の状態へ移動させるために、前記第２のアクチュエータとは反対の前記シャッターの側で、前記シャッターから離間され、かつ機械的に分離された電極を含む、第３のアクチュエータをさらに含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記シャッターから離間された、前記第２のアクチュエータの前記電極が、前記シャッターから第１の距離だけ離間され、前記シャッターから離間された、前記第３のアクチュエータの前記電極が、前記シャッターから第２の距離だけ離間される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の状態が、光透過状態を含み、前記第２の状態が、前記シャッターが前記光路を妨げる遮光状態を含み、前記第３の状態が、前記シャッターが前記光路を部分的にのみ妨げる部分光透過状態を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記部分光透過状態では、前記シャッターが、前記光路における光の約２５％、約３３％、または約５０％のうちの１つを遮断する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のアクチュエータが、展開可能部分を含むコンプライアントビームによって、前記シャッターに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャッターが、前記基板の前記平面に直角な少なくとも１つの表面を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記基板の前記平面に直角な前記シャッターの表面が、前記シャッターの外周の側面を形成し、前記シャッターが、前記第２のアクチュエータの電極として働く、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記シャッター、前記第１のアクチュエータ、および前記第２のアクチュエータが、ディスプレイ要素の一部分を形成し、前記装置が、
ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成されたコントローラと
をさらに含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
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
をさらに含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
基板と、
前記基板を通して、光路を選択的に妨げるための手段と、
前記光妨害手段を、前記基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、前記光妨害手段を第１の状態から第２の状態へ移動させるための手段と、
前記光妨害手段を第２の軸に沿って第２の方向に移動させるための手段であって、前記第２の軸は、前記第１の軸に実質的に直交し、それによって、前記光妨害手段を第３の状態へ移動させるための手段と
を含む装置。
【請求項１７】
前記光妨害手段を前記第１の状態へ戻すように移動させるために、前記シャッターを、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に移動させるための手段をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
復元力を前記光妨害手段に、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に加えて、それによって、前記光妨害手段を前記第１の状態へ移動させるための、復元手段をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記光妨害手段を第４の状態へ移動させるための手段をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記第３の状態および前記第４の状態が、別個の部分光妨害状態を含む、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、２０１２年１２月２８日に出願された、「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＤＵＡＬ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＸＩＳ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＬＩＧＨＴ  ＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳ」と題する米国仮特許出願第６１／７４６，８８１号の優先権を主張し、２０１３年３月１４日に出願された、「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＤＵＡＬ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＸＩＳ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＬＩＧＨＴ  ＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳ」と題する米国実用出願（Ｕｔｉｌｉｔｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）第１３／８２９，２５４号の優先権を主張する。上述の出願の各々は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により明白に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、ディスプレイの分野に関し、詳細には、複数の移動軸を有する多状態光変調器を含む、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの電気機械システム（ＥＭＳ）方式光変調器は、光を２進方式で有効に変調し、明状態と暗状態との間で切り替えることができる。たとえば、ＥＭＳ方式シャッターは、光透過状態と遮光状態との間で高速で切り替えることができる。しかしながら、完全暗状態と完全明状態との間の、不連続な部分透過状態を確実に達成することができる、ＥＭＳ方式光変調器は、ほとんどない。
【０００４】
したがって、ＥＭＳ方式光変調器を組み込んだディスプレイは、光変調器を一連のサブフレームにおいて明状態または暗状態に駆動することによって、時分割の原理を使用して、異なるグレースケール値を生成する傾向がある。そのようなサブフレームが重み付けされる場合でも、そのようなディスプレイは、なお、所望のグレースケール粒度のレベルを得るために、画像フレームごとに多数のサブフレームを生成する必要があり得る。
【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だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【０００６】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、基板と、シャッターと、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータとを含む、装置において実施され得る。シャッターは、基板に隣接して配置され、基板を通して、光路を選択的に妨げるように構成される。第１のアクチュエータは、シャッターの第１の端部に機械的に結合され、シャッターを、基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、シャッターを第１の状態から第２の状態へ移動させるように構成される。第２のアクチュエータは、シャッターに隣接して配置され、シャッターを、第２の軸に沿って第２の方向に移動させるように構成される。第２の軸は、第１の軸に実質的に直交し、また、基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面内でもある。シャッターを第２の軸に沿って移動させることは、シャッターを第３の状態へ移動させる。いくつかの実装形態では、第２のアクチュエータは、シャッターから離間され、かつ機械的に分離された電極を含む。
【０００７】
いくつかの実装形態では、装置は、第３のアクチュエータを含む。第３のアクチュエータは、シャッターに機械的に結合され、シャッターを、第１の軸に沿って第１の方向とは反対の第３の方向に移動させ、それによって、シャッターを第１の状態へ移動させるように構成され得る。いくつかの他の実装形態では、装置は、シャッターを第１の状態へ戻すように移動させるために、復元力をシャッターに、第１の軸に沿って第１の方向とは反対の第３の方向に加えるために、シャッターに機械的に結合される、スプリングを含む。
【０００８】
いくつかの他の実装形態では、第３のアクチュエータは、シャッターを第４の状態へ移動させるために、第２のアクチュエータとは反対のシャッターの側で、シャッターから離間され、かつ機械的に分離されるアクチュエータを含み得る。いくつかの実装形態では、シャッターから離間された、第２のアクチュエータの電極は、シャッターから第１の距離だけ離間され、シャッターから離間された、第３のアクチュエータの電極は、シャッターから第２の距離だけ離間される。
【０００９】
いくつかの実装形態では、第１の状態は、光透過状態であり、第２の状態は、シャッターが基板を通して光路を妨げる遮光状態であり、第３の状態は、シャッターが光路を部分的にのみ妨げる部分光透過状態を含む。いくつかの実装形態では、部分光透過状態では、シャッターは、光路における光の約２５％、約３３％、または約５０％のうちの１つを遮断する。
【００１０】
いくつかの実装形態では、第１のアクチュエータは、展開可能部分を含むコンプライアントビームによって、シャッターに結合される。いくつかの他の実装形態では、シャッターは、基板の平面に直角である少なくとも１つの表面を含む。いくつかのそのような実装形態では、基板の平面に直角なシャッターの表面は、シャッターの外周の側面を形成することができ、シャッターは、第２のアクチュエータの電極として働く。
【００１１】
いくつかの実装形態では、シャッター、第１のアクチュエータ、および第２のアクチュエータは、ディスプレイ要素の一部分を形成し、装置は、ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイを含む。装置はまた、ディスプレイと通信し、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、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含み得る。いくつかの実装形態では、装置は、ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成されたコントローラとを含む。いくつかの実装形態では、装置はまた、プロセッサに画像データを送るように構成された画像ソースモジュールを含む。画像ソースモジュールは、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つを含み得る。さらにいくつかの他の実装形態では、装置は、入力データを受信し、入力データを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含む。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板と、基板を通して、光路を選択的に妨げるための手段と、光妨害手段を、基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、光妨害手段を第１の状態から第２の状態へ移動させるための手段と、光妨害手段を第２の軸に沿って第２の方向に移動させ、それによって、光妨害手段を第３の状態へ移動させるための手段とを含む、装置において実施され得る。第２の軸は、基板によって画定された平面において、第１の軸に実質的に直交する。
【００１３】
いくつかの実装形態では、装置は、光妨害手段を第１の状態へ戻すように移動させるために、シャッターを、第１の軸に沿って第１の方向とは反対の第３の方向に移動させるための手段を含む。いくつかの他の実装形態では、装置は、復元力を光妨害手段に、第１の軸に沿って第１の方向とは反対の第３の方向に加えて、それによって、光妨害手段を第１の状態へ移動させるための、復元手段を含む。いくつかの他の実装形態では、装置は、光妨害手段を第４の状態へ移動させるための手段を含み得る。第３の状態および第４の状態は、別個の部分光妨害状態であり得る。
【００１４】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示す。本概要で提供する例は、主にＭＥＭＳ方式ディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、他のタイプのディスプレイ、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、および電界放出ディスプレイ、ならびに他の非ディスプレイＭＥＭＳデバイス、たとえば、ＭＥＭＳマイクロフォン、センサ、および光スイッチに適用することができる。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ろう。以下の図の相対寸法は、一定の縮尺で描かれてはいない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】例示的な直視型マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）方式ディスプレイ装置の概略図である。
【図１Ｂ】例示的なホストデバイスのブロック図である。
【図２】例示的なシャッター式光変調器の透視図である。
【図３Ａ】例示的な制御マトリクスの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの制御マトリクスに接続された例示的なシャッター式光変調器アレイの透視図である。
【図４Ａ】例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。
【図４Ｂ】例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。
【図５】シャッター式光変調器を組み込んだ例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図６】ディスプレイのＭＥＭＳダウン構成において使用するための、例示的な光変調器基板および例示的な開口プレートの断面図である。
【図７Ａ】例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図７Ｂ】例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図７Ｃ】例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図７Ｄ】図７Ａ〜図７Ｃに示す多状態シャッターアセンブリの断面図である。
【図８Ａ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図８Ｂ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図８Ｃ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図９】例示的な制御マトリクスの概略図である。
【図１０Ａ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１０Ｂ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１０Ｃ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１１Ａ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１１Ｂ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１１Ｃ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１１Ｄ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１２Ａ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１２Ｂ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１２Ｃ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１２Ｄ】別の例示的な多状態シャッターアセンブリの平面図である。
【図１３】複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図である。
【図１４】複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図面における同じ参照符号および記号は、同じ要素を示している。
【００１７】
以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、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は、当業者には容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いている（ビデオなど）か、動いていない（静止画像など）かにかかわらず、および、テキストであるか、グラフィックであるか、絵であるかにかかわらず、画像を表示するように構成され得る、任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実施され得る。より詳細には、説明する実装形態は、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、モバイルテレビジョン受信機、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、携帯情報端末（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、ゲーム機、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、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動ディスプレイ（オドメーターディスプレイ、および速度計ディスプレイなどを含む）、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（車両中のリアビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメーター、パッケージング（マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ）適用例、ならびに、非ＭＥＭＳ適用例におけるものなど）、審美構造物（１つの宝飾品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、様々な電子デバイス中に含まれるか、またはそれに関連付けられ得ることが企図される。本明細書の教示はまた、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、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も使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、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】
高信頼の多状態光変調器は、２つの軸に沿って作動させられ得るシャッターから形成され得る。いくつかの実装形態では、第１のアクチュエータは、それを通して光が透過される開口の上でシャッターを移動させることによって、シャッターを、第１の軸に沿って第１の方向に、光透過状態から光妨害状態へ駆動することができる。第２のアクチュエータは、次いで、シャッターを、直交軸に沿った方向に駆動して、開口を部分的に遮断解除して、残りの光を遮断しながら、光のある部分が通ることを可能にすることができる。対向する第３のアクチュエータまたはスプリングは、シャッターを光透過位置へ戻すために使用され得る。そのような構成は、３つの確実に得られるシャッター状態を提供する。
【００１９】
いくつかの実装形態では、第１のアクチュエータは、シャッターに機械的に結合される。第２のアクチュエータは、シャッターから物理的に分離される電極を含み得る。
【００２０】
いくつかの実装形態では、第４のアクチュエータは、第２のアクチュエータからシャッターの反対側に配置され得る。いくつかの実装形態では、第４のアクチュエータは、第２のアクチュエータとは異なる、シャッターからの距離に配置され得る。したがって、シャッターが遮光状態にあり、開口を遮断しているとき、第２のアクチュエータおよび第４のアクチュエータは、シャッターを異なる距離だけ引き付け、異なる程度まで開口のカバーを取り除くことができる。そのような実装形態は、４つの確実に得られるシャッター状態を提供する。
【００２１】
本開示で説明する主題の特定の実装形態は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実装され得る。シャッターを第２の運動軸に沿って移動させるように構成された、追加のサイドアクチュエータを組み込むことによって、シャッターアセンブリは、少なくとも３つの状態である、開いた光透過状態、閉じた光妨害状態、および、部分的に開いた部分透過状態に入るように構成され得る。追加の状態を達成することができるシャッターアセンブリを含むことによって、ディスプレイ装置は、より少ないサブフレームを使用して、画像を形成することができる。第１のサイドアクチュエータとは異なる、側面までの距離だけ、シャッターを移動させるように構成された、第２のサイドアクチュエータを追加することによって、シャッターアセンブリは、さらに追加の状態に入ることができる。この追加の状態は、ディスプレイが画像を表示するために生成する必要があるサブフレームの数を、さらに低減することができる。
【００２２】
いくつかの実装形態では、サイドアクチュエータは、１つの電極としてのシャッターと、シャッターから物理的に分離される１つのサイド電極とを含む、静電アクチュエータであり得る。このサイド電極は、その上にシャッターアセンブリが形成される基板に垂直である主表面をもつ、比較的簡単な平面ビームであり得る。したがって、サイド電極は、サイド電極が通電されるとき、シャッターを変位させるために使用される空間以外に、基板上で比較的小さい追加の空間を取ることができる。いくつかの実装形態では、シャッターは、シャッターとサイド電極との間の静電相互作用を促進するために、サイド電極に近接して平行である、外周側壁を含み得る。
【００２３】
いくつかの他の実装形態では、サイドアクチュエータは、その主運動軸に沿ってシャッターを移動させるアクチュエータと同様であり得る。そのようなアクチュエータは、追加の空間を取り得るが、動作するためにより低い電圧を必要とする傾向があり得る。
【００２４】
いくつかの実装形態では、その主運動軸に沿ってシャッターを移動させるアクチュエータは、折り畳みまたは湾曲部分を有する、コンプライアントビームを含む。この部分は広がり、シャッターが、通電されるときにサイドアクチュエータに向かって第２の軸に沿って移動することを可能にするが、サイド電極が非通電にされるとき、シャッターがその初期位置に戻るように移動することを支援するために、復元力を同時に与えることができる。
【００２５】
図１Ａは、例示的な直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００の概略図を示している。ディスプレイ装置１００は、行および列に配列された複数の光変調器１０２ａ〜１０２ｄ（全体として「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは開状態にあり、光を通させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を選択的にセットすることによって、ディスプレイ装置１００は、１つのランプまたは複数のランプ１０５で照射された場合、バックライト付きディスプレイ用の画像１０４を形成するのに利用することができる。別の実装形態では、装置１００は、装置の前面から発する周辺光の反射によって、画像を形成することができる。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前面に配置された１つのランプまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわちフロントライトを使用して、画像を形成することができる。
【００２６】
いくつかの実装形態では、各光変調器１０２は、画像１０４中の画素１０６に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、複数の光変調器を利用して、画像１０４中の画素１０６を形成することができる。たとえば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含み得る。特定の画素１０６に対応する色固有光変調器１０２のうちの１つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中のカラー画素１０６を生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中のルミナンスレベルを提供するために、画素１０６ごとに２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、「画素」は、画像の解像度によって定義される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造構成要素に関して、「画素」という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに使用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。
【００２７】
ディスプレイ装置１００は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、ユーザは、光変調器を含み、場合によってはディスプレイ上で見られる輝度および／またはコントラストを増強するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって、画像を見る。
【００２８】
直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置された１つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングし、または選択的に遮断する。場合によっては、各画素を均一に照明できるように、ランプからの光は、光ガイドまたは「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイは、光変調器を含む一方の基板がバックライトのすぐ上に配置されるサンドイッチアセンブリ配列を円滑にするように、透明基板またはガラス基板の上に構築されることが多い。
【００２９】
各光変調器１０２は、シャッター１０８および開口１０９を含むことができる。画像１０４中の画素１０６を照明するために、シャッター１０８は、見ている人に向かって光が開口１０９を通るように配置される。画素１０６を未点灯のまま保つために、シャッター１０８は、光が開口１０９を通過するのを妨げるように配置される。開口１０９は、各光変調器１０２中の反射材料または光吸収材料を通じてパターニングされた開口部によって画定される。
【００３０】
ディスプレイ装置は、シャッターの移動を制御するための、基板と、光変調器とに接続された制御マトリクスも含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに、少なくとも１つの書込み許可相互接続１１０（「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる）と、各画素列に対する１つのデータ相互接続１１２と、すべての画素に、または少なくとも、ディスプレイ装置１００中の複数の列と複数の行の両方にある画素に共通電圧を与える１つの共通相互接続１１４とを含む、一連の電気相互接続（たとえば、相互接続１１０、１１２および１１４）を含む。適切な電圧（「書込み許可電圧、ＶＷＥ」）の印加に応じて、所与の画素行に対する書込み許可相互接続１１０は、行中の画素を、新規シャッター移動命令を受諾するように準備する。データ相互接続１１２は、新規移動命令を、データ電圧パルスの形で伝達する。データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態において、シャッターの静電的な移動に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、スイッチ、たとえばトランジスタ、または、データ電圧よりも通常、規模が高い別個の作動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する他の非線形回路要素を制御する。次いで、これらの作動電圧を印加した結果、シャッター１０８の静電駆動移動が生じる。
【００３１】
図１Ｂは、例示的なホストデバイス１２０（すなわち、セルフォン、スマートフォン、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、タブレット、電子リーダー、ネットブック、ノートブックなど）のブロック図を示している。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８、ホストプロセッサ１２２、環境センサ１２４、ユーザ入力モジュール１２６、および電源を含む。
【００３２】
ディスプレイ装置１２８は、複数のスキャンドライバ１３０（「書込み許可電圧源」とも呼ばれる）、複数のデータドライバ１３２（「データ電圧源」とも呼ばれる）、コントローラ１３４、共通ドライバ１３８、ランプ１４０〜１４６、ランプドライバ１４８、および、図１Ａに示す光変調器１０２などのディスプレイ要素のアレイ１５０を含む。スキャンドライバ１３０は、スキャンライン相互接続１１０に書込み許可電圧を印加する。データドライバ１３２は、データ相互接続１１２にデータ電圧を印加する。
【００３３】
ディスプレイ装置のいくつかの実装形態において、データドライバ１３２は、特に画像１０４のルミナンスレベルがアナログ方式で導出されるべきである場合、ディスプレイ要素のアレイ１５０にアナログデータ電圧を提供するように構成される。アナログ動作において、光変調器１０２は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続１１２を通して印加されると、シャッター１０８における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、画像１０４におけるある範囲の中間照明状態すなわちルミナンスレベルが生じるように設計される。他の場合には、データドライバ１３２は、２つ、３つまたは４つのデジタル電圧レベルの縮小セットのみをデータ相互接続１１２に印加するように構成される。これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター１０８の各々に対して、開状態、閉状態、または他の不連続状態（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｓｔａｔｅ）をセットするように設計される。
【００３４】
スキャンドライバ１３０およびデータドライバ１３２は、デジタルコントローラ回路１３４（「コントローラ１３４」とも呼ばれる）に接続される。コントローラはデータを、いくつかの実装形態では、あらかじめ決定され、行および画像フレームでグルーピングされ得る、シーケンスに編成されて、ほぼ直列方式でデータドライバ１３２に送る。データドライバ１３２は、直列並列データコンバータと、レベルシフティングと、一部のアプリケーション向けにはデジタルアナログ電圧コンバータとを含み得る。
【００３５】
ディスプレイ装置は、場合によっては、共通電圧源とも呼ばれる１組の共通ドライバ１３８を含む。いくつかの実装形態において、共通ドライバ１３８は、たとえば、一連の共通相互接続１１４に電圧を供給することによって、ディスプレイ要素のアレイ１５０内のすべてのディスプレイ要素にＤＣ共通電位を提供する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ１３８は、コントローラ１３４からのコマンドに従って、ディスプレイ要素のアレイ１５０に対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイ１５０の複数の行および列中のすべてのディスプレイ要素の同時作動を駆動および／または開始することが可能であるグローバル作動パルスを出す。
【００３６】
異なるディスプレイ機能のためのドライバ（たとえば、スキャンドライバ１３０、データドライバ１３２、および共通ドライバ１３８）はすべて、コントローラ１３４によって時間同期される。コントローラからのタイミングコマンドが、ランプドライバ１４８と、ディスプレイ要素のアレイ１５０内の特定の行の書込み許可およびシーケンシングと、データドライバ１３２からの電圧の出力と、ディスプレイ要素作動を可能にする電圧の出力とにより、赤、緑および青および白色ランプ（それぞれ１４０、１４２、１４４、および１４６）の照明を調整する。いくつかの実装形態では、ランプは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００３７】
コントローラ１３４は、シャッター１０８の各々が、新規画像１０４に適した照明レベルにリセットされ得るためのシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新規画像１０４は、周期的間隔でセットされ得る。たとえば、ビデオディスプレイの場合、カラー画像１０４またはビデオフレームは、１０〜３００ヘルツ（Ｈｚ）の範囲の周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態において、アレイ１５０への画像フレームの設定は、交替画像フレームが、赤、緑および青など、交替する一連の色で照射されるように、ランプ１４０、１４２、１４４、および１４６の照明と同期される。それぞれの色のための画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが、２０Ｈｚを超過する周波数で交替される場合、人間の脳は、交替するフレーム画像を、広い連続する範囲の色を有する画像の知覚に平均する。代替実装形態では、原色をもつ４つ以上のランプが、ディスプレイ装置１００において利用されてよく、赤、緑、および青以外の原色を利用する。
【００３８】
ディスプレイ装置１００が、開状態と閉状態との間のシャッター１０８のデジタル切替えのために設計されるいくつかの実装形態において、コントローラ１３４は、前述のように、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、画素ごとに複数のシャッター１０８を使用することによって、グレースケールを提供することができる。
【００３９】
いくつかの実装形態において、画像１０４の状態についてのデータは、コントローラ１３４によって、ディスプレイ要素アレイ１５０に、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によりロードされる。シーケンス中の行すなわちスキャンラインごとに、スキャンドライバ１３０は、アレイ１５０のその行について、書込み許可相互接続１１０に書込み許可電圧を印加し、続いて、データドライバ１３２が、選択された行中の各列について、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このプロセスは、アレイ１５０中のすべての行についてデータがロードされるまで繰り返す。いくつかの実装形態において、データローディングのための選択された行のシーケンスは、線形であり、アレイ１５０中の上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、選択された行のシーケンスは、視覚的アーティファクトを最小限にするために擬似ランダム化される。また、いくつかの他の実装形態では、シーケンシングはブロックで編成され、この場合、ブロックに対して、画像１０４の状態の特定の一部のみについてのデータが、たとえば、シーケンス中のアレイ１５０の５行おきにのみアドレス指定することによってアレイ１５０にロードされる。
【００４０】
いくつかの実装形態において、アレイ１５０に画像データをロードするためのプロセスは、アレイ１５０のディスプレイ要素を作動させるプロセスとは、時間的に分離される。これらの実装形態において、ディスプレイ要素アレイ１５０は、アレイ１５０中の各ディスプレイ要素に対するデータメモリ要素を含むことができ、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されたデータに従って、シャッター１０８の同時作動を開始するためのトリガ信号を、共通ドライバ１３８から搬送するためのグローバル作動相互接続を含み得る。
【００４１】
代替実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ１５０と、ディスプレイ要素を制御する制御マトリクスとが、方形の行および列以外の構成で配列され得る。たとえば、ディスプレイ要素は、六角形アレイまたは曲線をなす行および列で配列され得る。概して、本明細書で使用するスキャンラインという用語は、書込み許可相互接続を共有する、任意の複数のディスプレイ要素を指すものである。
【００４２】
ホストプロセッサ１２２は全般的に、ホストの動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ１２２は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサであり得る。ホストデバイス１２０内に含まれるディスプレイ装置１２８に対して、ホストプロセッサ１２２は、画像データならびにホストに関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量を含むホストに関する情報、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／または画像モードを選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。
【００４３】
ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザの個人的好みをコントローラ１３４に直接、またはホストプロセッサ１２２を介して伝える。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしているソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ１３４への複数のデータ入力はコントローラに対し、最適な画像化特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８および１４８にデータを提供するように指示する。
【００４４】
環境センサモジュール１２４も、ホストデバイス１２０の一部として含まれ得る。環境センサモジュール１２４は、温度および／または周辺の採光条件など、周辺環境に関するデータを受信する。センサモジュール１２４は、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい昼光の中の屋外環境で動作しているのか、夜間の屋外環境で動作しているのかを区別するようにプログラムされ得る。センサモジュール１２４は、コントローラ１３４が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ１３４に通信する。
【００４５】
図２は、例示的なシャッター式光変調器２００の透視図を示している。シャッター式光変調器２００は、図１Ａの直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００への組込みに適している。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッター２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成され得る。シャッター２０２は、一方では、アクチュエータ２０５に結合する。アクチュエータ２０５は、表面２０３に対して実質的に平行である運動面における表面２０３の上方で、シャッター２０２を横方向に移動する。シャッター２０２の反対側は、アクチュエータ２０４によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング２０７に結合する。
【００４６】
各アクチュエータ２０５は、シャッター２０２をロードアンカ２０８に接続するコンプライアントロードビーム２０６を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とともに、機械的サポートとして働き、シャッター２０２を、表面２０３に近接して懸架されたまま保つ。表面２０３は、光を通過させるための１つまたは複数の開口穴２１１を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とシャッター２０２とを表面２０３に物理接続し、ロードビーム２０６を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気接続する。
【００４７】
基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板２０４を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴２１１が形成される。基板２０４がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板２０３に堆積された遮光材料の層に開口穴２１１が形成される。開口穴２１１は概して、円形、楕円、多角形、蛇行状、または形状が不規則でよい。
【００４８】
各アクチュエータ２０５は、各ロードビーム２０６に隣接して配置されたコンプライアント駆動ビーム２１６も含む。駆動ビーム２１６は、一方の端部において、駆動ビーム２１６の間で共有される駆動ビームアンカ２１８に結合する。各駆動ビーム２１６の他端は、自由に移動する。各駆動ビーム２１６は、駆動ビーム２１６の自由端と、ロードビーム２０６の固定端との近くのロードビーム２０６に最接近するように湾曲される。
【００４９】
動作時、光変調器２００を組み込むディスプレイ装置は、駆動ビームアンカ２１８を介して駆動ビーム２１６に電位を印加する。第２の電位が、ロードビーム２０６に印加され得る。駆動ビーム２１６とロードビーム２０６との間の得られる電位差は、駆動ビーム２１６の自由端を、ロードビーム２０６の固定端の方に引き付け、ロードビーム２０６のシャッター端を、駆動ビーム２１６の固定端の方に引き付け、そうすることによって、シャッター２０２を、駆動アンカ２１８に向かって横に駆動する。コンプライアント部材２０６は、ビーム２０６および２１６の電位にわたる電圧が除去されたとき、ロードビーム２０６がシャッター２０２をその初期位置に押し戻すように、スプリングとして働き、ロードビーム２０６に蓄えられた応力を解放する。
【００５０】
光変調器２００などの光変調器は、電圧が除去された後にシャッターをその休止位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、「開」および「閉」アクチュエータの２種セット、ならびにシャッターを開状態または閉状態のいずれかに移動させるための「開」および「閉」電極の別個のセットを組み込むことができる。
【００５１】
制御マトリクスによりシャッターおよび開口のアレイを制御して、画像が生じるようにし、多くの場合、適切なルミナンスレベルで画像を移動させるための様々な方法がある。一部のケースでは、制御は、ディスプレイの周囲にあるドライバ回路に接続された行および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて遂行される。他のケースでは、ディスプレイの速度、ルミナンスレベルおよび／または電力消散性能を向上させるために、切替えおよび／またはデータ記憶要素を、アレイ（いわゆるアクティブマトリクス）の各画素中に含めることが適切である。
【００５２】
図３Ａは、例示的な制御マトリクス３００の概略図を示している。制御マトリクス３００は、図１ＡのＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図３Ｂは、図３Ａの制御マトリクス３００に接続された例示的なシャッター式光変調器アレイ３２０の透視図を示している。制御マトリクス３００は、画素アレイ３２０（「アレイ３２０」）をアドレス指定することができる。各画素３０１は、アクチュエータ３０３によって制御される、図２のシャッターアセンブリ２００などの弾性シャッターアセンブリ３０２を含み得る。各画素は、開口３２４を含む開口層３２２も含み得る。
【００５３】
制御マトリクス３００は、シャッターアセンブリ３０２が形成される基板３０４の表面に、拡散または薄膜堆積電気回路として組み立てられる。制御マトリクス３００は、制御マトリクス３００中の画素３０１の各行に対するスキャンライン相互接続３０６と、制御マトリクス３００中の画素３０１の各列に対するデータ相互接続３０８とを含む。各スキャンライン相互接続３０６は、書込み許可電圧源３０７を、対応する画素３０１の行中の画素３０１に電気接続する。各データ相互接続３０８は、データ電圧源３０９（「Ｖｄソース」）を、対応する画素の列中の画素３０１に電気接続する。制御マトリクス３００中で、Ｖｄソース３０９は、シャッターアセンブリ３０２の作動に使用されるエネルギーの大部分を提供する。このように、データ電圧源、Ｖｄソース３０９は、作動電圧源としても働く。
【００５４】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、画素アレイ３２０中の各画素３０１または各シャッターアセンブリ３０２に対して、制御マトリクス３００は、トランジスタ３１０とキャパシタ３１２とを含む。各トランジスタ３１０のゲートは、画素３０１が置かれているアレイ３２０中の行のスキャンライン相互接続３０６に電気接続される。各トランジスタ３１０のソースは、それに対応するデータ相互接続３０８に電気接続される。各シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３は、２つの電極を含む。各トランジスタ３１０のドレインは、対応するキャパシタ３１２の１つの電極、および対応するアクチュエータ３０３の電極のうちの１つと並列に電気接続される。シャッターアセンブリ３０２内のキャパシタ３１２の他方の電極およびアクチュエータ３０３の他方の電極は、共通または接地電位に接続される。代替実装形態では、トランジスタ３１０は、半導体ダイオードおよび／または金属絶縁体金属サンドイッチ型スイッチ素子で置き換えることができる。
【００５５】
動作時、画像を形成するために、制御マトリクス３００は、各スキャンライン相互接続３０６にＶｗｅを順に印加することによって、シーケンス中のアレイ３２０中の各行を書込み可能にする。書込み可能にされた行に対して、行中の画素３０１のトランジスタ３１０のゲートへのＶｗｅの印加により、トランジスタ３１０を通してデータ相互接続３０８に電流が流れて、シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３に電位が印加される。行が書込み可能にされている間、データ電圧Ｖｄが、データ相互接続３０８に選択的に印加される。アナロググレースケールを与える実装形態では、各データ相互接続３０８に印加されるデータ電圧は、書込み可能にされたスキャンライン相互接続３０６とデータ相互接続３０８との交差に置かれた画素３０１の所望の輝度との関係で変えられる。デジタル制御方式を提供する実装形態では、データ電圧は、比較的低規模の電圧（すなわち、グランドに近い電圧）になるように、またはＶａｔ（作動閾電圧）を満たし、もしくは超えるように選択される。データ相互接続３０８へのＶａｔの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ内のアクチュエータ３０３が作動し、シャッターアセンブリ３０２内のシャッターを開く。データ相互接続３０８に印加された電圧は、制御マトリクス３００が行にＶｗｅを印加するのをやめた後でも、画素３０１のキャパシタ３１２に蓄えられたままとどまる。したがって、シャッターアセンブリ３０２が作動するのに十分な程長い時間、行において電圧Ｖｗｅを待ち、保持する必要はなく、そのような作動は、書込み許可電圧が行から除去された後も進行し得る。キャパシタ３１２は、アレイ３２０内のメモリ要素としても機能し、画像フレームの照明のために作動命令を記憶する。
【００５６】
アレイ３２０の画素３０１ならびに制御マトリクス３００は、基板３０４上に形成される。アレイ３２０は、基板３０４上に配設された開口層３２２を含み、開口層３２２は、アレイ３２０中のそれぞれの画素３０１に対する１組の開口３２４を含む。開口３２４は、各画素中のシャッターアセンブリ３０２と整列される。いくつかの実装形態では、基板３０４は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板３０４は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口３２４を形成する。
【００５７】
シャッターアセンブリ３０２は、アクチュエータ３０３とともに、双安定にされ得る。すなわち、シャッターは、いずれかの位置にシャッターを保持するための電力がほとんどまたはまったく要求されることなく、少なくとも２つの均衡位置（たとえば開または閉）に存在し得る。より具体的には、シャッターアセンブリ３０２は、機械的に双安定であり得る。シャッターアセンブリ３０２のシャッターが正しい位置でセットされると、その位置を維持するのに、電気エネルギーまたは保持電圧は要求されない。シャッターアセンブリ３０２の物理要素に対する機械的圧力が、シャッターを所定の場所で保持し得る。
【００５８】
シャッターアセンブリ３０２はまた、アクチュエータ３０３とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッターアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、（シャッターが開または閉のいずれかの状態で）閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。対向力は、図２に示すシャッター式光変調器２００内のスプリング２０７などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。
【００５９】
光変調器アレイ３２０は、画素ごとに単一のＭＥＭＳ光変調器を有するものとして示されている。各画素中に複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられる他の実装形態も可能であり、そうすることによって、各画素中の単なる２進「オン」または「オフ」光学状態以上のものを可能にする。画素中の複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられ、光変調器の各々に関連付けられた開口３２４が不等面積をもつ符号化面積分割グレースケールのいくつかの形が可能である。
【００６０】
図４Ａおよび図４Ｂは、例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００の図を示している。図４Ａに示す二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００は、開状態にある。図４Ｂは、閉状態にある二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００を示している。シャッターアセンブリ２００とは対照的に、シャッターアセンブリ４００は、シャッター４０６の両側にアクチュエータ４０２および４０４を含む。各アクチュエータ４０２および４０４は、独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ４０２は、シャッター４０６を開くのを担当する。第２の対向アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ４０４は、シャッター４０６を閉じるのを担当する。アクチュエータ４０２および４０４は両方とも、コンプライアントビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ４０２および４０４は、シャッターがその上方で懸架されている開口層４０７に対して実質的に、平行な平面にあるシャッター４０６を駆動することによって、シャッター４０６を開閉する。シャッター４０６は、アクチュエータ４０２および４０４に取り付けられたアンカ４０８によって、開口層４０７の少し上方で懸架される。シャッター４０６の移動軸に沿って、シャッター４０６の両端に取り付けられたサポートを含むことにより、シャッター４０６の面外運動が低減され、運動を基板に対して実質的に平行な平面に閉じ込める。図３Ａの制御マトリクス３００との類似性によって、シャッターアセンブリ４００とともに使用するのに適した制御マトリクスは、対向するシャッター開アクチュエータ４０２およびシャッター閉アクチュエータ４０４の各々につき、１つのトランジスタおよび１つのキャパシタを含み得る。
【００６１】
シャッター４０６は、光が通り得る２つのシャッター開口４１２を含む。開口層４０７は、３つの開口４０９からなるセットを含む。図４Ａにおいて、シャッターアセンブリ４００は開状態にあり、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２は作動しており、シャッター閉アクチュエータ４０４はその弛緩位置にあり、かつシャッター開口４１２の中心線が開口層の開口４０９のうちの２つの中心線と一致する。図４Ｂにおいてシャッターアセンブリ４００は閉状態に移されており、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２はその弛緩位置にあり、シャッター閉アクチュエータ４０４は作動しており、かつシャッター４０６の遮光部分はこのとき、開口４０９（点線として示す）を通る光の透過を遮断するための所定の位置にある。
【００６２】
各開口は、その周囲に、少なくとも１つの辺をもつ。たとえば、方形開口４０９は、４つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が開口層４０７に形成される代替実装形態では、各開口は、単一辺のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数学的な意味において分離され、または独立する必要はなく、連結されてよい。すなわち、開口の一部または成形断面が、各シャッターとの対応を維持し得る間、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続外周が複数のシャッターによって共有されるように連結され得る。
【００６３】
様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口４１２および４０９に通すために、開口層４０７中の開口４０９の対応する幅またはサイズよりも大きい幅またはサイズをシャッター開口４１２に与えることが有利である。閉状態において光が漏れるのを効果的に阻止するために、シャッター４０６の遮光部分が開口４０９と重なるのが好ましい。図４Ｂは、シャッター４０６内の遮光部分の辺と、開口層４０７内に形成される開口４０９の１つの辺との間の所定の重複４１６を示す。
【００６４】
静電アクチュエータ４０２および４０４は、その電圧変位挙動により、シャッターアセンブリ４００に双安定特性が与えられるように設計される。シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータの各々について、作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、そのアクチュエータが閉状態である（シャッターは開または閉のいずれかである）間に印加されると、対向アクチュエータに作動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。そのような対向力に対してシャッターの位置を維持するのに必要とされる最小電圧は、維持電圧Ｖｍと呼ばれる。
【００６５】
図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込んだ例示的なディスプレイ装置５００の断面図を示している。各シャッターアセンブリ５０２は、シャッター５０３とアンカ５０５とを組み込んでいる。アンカ５０５とシャッター５０３との間で接続されると、表面の少し上でシャッター５０３を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ５０２は、プラスチックまたはガラスで作られた基板など、透明基板５０４上に配設される。基板５０４上に配設された後ろ向き反射層、反射膜５０６が、シャッターアセンブリ５０２のシャッター５０３の閉位置の下に置かれた複数の表面開口５０８を画定する。反射膜５０６は、表面開口５０８を通らない光を、ディスプレイ装置５００の後ろに向かって逆反射する。反射開口層５０６は、スパッタリング、蒸着、イオンめっき、レーザアブレーション、または化学気相堆積（ＣＶＤ）を含むいくつかの気相堆積技法によって薄膜方式で形成された含有物をもたない微粒金属膜であり得る。いくつかの他の実装形態では、後ろ向き反射層５０６は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折率の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として作製され得る。シャッターが自由に移動する反射膜５０６からシャッター５０３を分離する垂直ギャップは、０．５〜１０ミクロンの範囲内である。垂直ギャップの規模は、図４Ｂに示す重複４１６など、閉状態における、シャッター５０３の辺と、開口５０８の辺との間の横の重複よりも小さいことが好ましい。
【００６６】
ディスプレイ装置５００は、基板５０４を平面光ガイド５１６から分離する随意のディフューザ５１２および／または随意の輝度増強膜５１４を含む。光ガイド５１６は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、１つまたは複数の光源５１８によって照射され、バックライトを形成する。光源５１８は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）でよい。反射体５１９は、ランプ５１８から光ガイド５１６に光を向けるのを助ける。前向き反射膜５２０が、バックライト５１６の後ろに配設され、シャッターアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ５０２のうちの１つを通らない、バックライトからの光線５２１などの光線は、バックライトに戻され、膜５２０から再度反射される。この方式において、第１のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置５００を離れることができない光は、リサイクルし、シャッターアセンブリ５０２のアレイ中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光リサイクルは、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。
【００６７】
光ガイド５１６は、ランプ５１８から開口５０８の方に、したがってディスプレイの前面の方に光を向け直す１組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム５１７を含む。光リダイレクタ５１７は、交替で断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド５１６のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム５１７の密度は概して、ランプ５１８からの距離とともに増大する。
【００６８】
いくつかの実装形態では、開口層５０６は、光吸収材料で作ることができ、代替実装形態では、シャッター５０３の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングすることができる。いくつかの他の実装形態では、開口層５０６は、光ガイド５１６の表面に直接堆積され得る。いくつかの実装形態では、開口層５０６は、（後で説明するＭＥＭＳダウン構成の場合のように）シャッター５０３およびアンカ５０５と同じ基板上に配設される必要はない。
【００６９】
いくつかの実装形態では、光源５１８は、異なる色、たとえば、赤色、緑色、および青色のランプを含み得る。人間の脳が、異なる色の画像を単一の多色画像に平均するのに十分なレートで、異なる色のランプで画像を連続して照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターアセンブリ５０２のアレイを使用して形成される。別の実装形態では、光源５１８は、４つ以上の異なる色を有するランプを含む。たとえば、光源５１８は、赤色、緑色、青色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および黄色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、シアン色、マゼンタ色、黄色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および白色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源５１８に含まれ得る。たとえば、５つの色を使用する場合、光源５１８は、赤色、緑色、青色、シアン色および黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、白色、オレンジ色、青色、紫色および緑色ランプ、または白色、青色、黄色、赤色およびシアン色ランプを含み得る。６つの色を使用する場合、光源５１８は、赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色および黄色ランプ、または白色、シアン色、マゼンタ色、黄色、オレンジ色および緑色ランプを含み得る。
【００７０】
カバープレート５２２は、ディスプレイ装置５００の前面を形成する。カバープレート５２２の後ろ側は、コントラストを増すために、ブラックマトリクス５２４でカバーされ得る。代替実装形態では、カバープレートは、カラーフィルタ、たとえば、シャッターアセンブリ５０２のうちの異なるものに対応する、固有の赤色、緑色、および青色フィルタを含む。カバープレート５２２は、シャッターアセンブリ５０２から、いくつかの実装形態では、あらかじめ決定され得る、距離だけ離れて支えられ、ギャップ５２６を形成する。ギャップ５２６は、機械的サポートもしくはスペーサ５２７によって、および／またはカバープレート５２２を基板５０４に付着させる粘着シール５２８によって維持される。
【００７１】
粘着シール５２８は、流体５３０を封じ込める。流体５３０は、好ましくは約１０センチポアズを下回る粘度、好ましくは約２．０を上回る比誘電率、および約１０４Ｖ／ｃｍを上回る絶縁破壊強度で工作される。流体５３０は、潤滑剤としても働き得る。いくつかの実装形態では、流体５３０は、高い表面湿潤性をもつ疎水性液体である。代替実装形態では、流体５３０は、基板５０４の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率を有する。
【００７２】
機械的光変調器を組み込んだディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスでは、要素が移動するたびに、静止摩擦が要素のうちの１つまたは複数を無効にする可能性がある。この移動は、（流体５３０とも呼ばれる）流体にすべての部品を浸し、ＭＥＭＳディスプレイセルの流体空間またはギャップ内に（たとえば、接着剤で）流体を密閉することによって、促進される。流体５３０は通常、摩擦係数が低く、粘度が低く、長期的に劣化の影響が最小である。ＭＥＭＳ方式ディスプレイアセンブリが流体５３０用に液体を含むとき、液体は少なくとも部分的に、ＭＥＭＳ方式光変調器の可動部のうちのいくつかを囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を下げるために、液体は、７０センチポアズを下回る粘度を有する。いくつかの他の実装形態では、液体は、１０センチポアズを下回る粘度を有する。７０センチポアズを下回る粘度をもつ液体は、４０００グラム／モルを下回るか、または場合によっては４００グラム／モルを下回る低分子量を有する材料を含み得る。そのような実装形態にも好適であり得る流体５３０は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコーンオイル、フッ化シリコーンオイル、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑剤を含む。有用な流体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサン、またはアルキルメチルシロキサン、たとえば、ヘキシルペンタメチルジシロキサン（ｈｅｘｙｌｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）であり得る。有用な流体はアルカン、たとえば、オクタンまたはデカンであり得る。有用な流体はニトロアルカン、たとえば、ニトロメタンであり得る。有用な流体は芳香族化合物、たとえば、トルエンまたはジエチルベンゼンであり得る。有用な流体はケトン、たとえば、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンであり得る。有用な流体はクロロカーボン、たとえば、クロロベンゼンであり得る。有用な流体はクロロフルオロカーボン、たとえば、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンであり得る。これらのディスプレイアセンブリについて考えられる他の流体には、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含まれる。これらのディスプレイについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデカフルオロヘキサン（２−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ−３−ｅｔｈｏｘｙｄｏｄｅｃａｆｌｕｏｒｏｈｅｘａｎｅ）が含まれる。
【００７３】
板金または成形プラスチックアセンブリブラケット５３２は、カバープレート５２２と、基板５０４と、バックライトと、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット５３２は、複合ディスプレイ装置５００に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブ（ｉｎｄｅｎｔ  ｔａｂ）で固定される。いくつかの実装形態では、光源５１８は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体５３６は、光ガイド５１６の辺から漏れた光を光ガイド５１６に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ５０２およびランプ５１８に制御信号ならびに電力を与える電気相互接続は、図５に示していない。
【００７４】
ディスプレイ装置５００は、ＭＥＭＳアップ構成と呼ばれ、したがって、ＭＥＭＳ方式光変調器が、基板５０４の前面、すなわち見ている人の方を向く表面上に形成される。シャッターアセンブリ５０２は、反射開口層５０６のすぐ上に構築される。ＭＥＭＳダウン構成と呼ばれる代替実装形態では、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。ＭＥＭＳダウン構成において、ＭＥＭＳ方式光変調器を収容する基板は、ディスプレイ装置５００におけるカバープレート５２２に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド５１６の方を向く表面にＭＥＭＳ方式光変調器が配置されるように配向される。ＭＥＭＳ方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層５０６からのギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、ＭＥＭＳ変調器が形成される基板とを接続する、一連のスペーサポストによって維持され得る。いくつかの実装形態では、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素間に配設される。ＭＥＭＳ光変調器を、それらの対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは１０ミクロン未満、または重複４１６など、シャッターと開口との間の重複よりも小さい距離である。
【００７５】
図６は、ディスプレイのＭＥＭＳダウン構成において使用するための、例示的な光変調器基板および例示的な開口プレートの断面図を示す。ディスプレイアセンブリ６００は、変調器基板６０２と開口プレート６０４とを含む。ディスプレイアセンブリ６００はまた、シャッターアセンブリ６０６および反射開口層６０８のセットを含む。反射開口層６０８は、開口６１０を含む。いくつかの実装形態では、あらかじめ決定され得る、変調器基板６０２と開口プレート６０４との間のギャップまたは分離は、スペーサ６１２および６１４の対向セットによって維持される。スペーサ６１２は、変調器基板６０２上に、または変調器基板６０２の一部として形成される。スペーサ６１４は、開口プレート６０４上に、または開口プレート６０４の一部として形成される。アセンブリ中に、２つの基板６０２および６０４は、変調器基板６０２上のスペーサ６１２がそれらのそれぞれのスペーサ６１４と接触するように、整合される。
【００７６】
この例示的な例の分離または距離は、８ミクロンである。この分離を確立するために、スペーサ６１２は２ミクロンの高さであり、スペーサ６１４は６ミクロンの高さである。代替的に、スペーサ６１２と６１４の両方が、４ミクロンの高さであってもよく、または、スペーサ６１２が６ミクロンの高さであり得ると同時に、スペーサ６１４が２ミクロンの高さである。実際は、スペーサの全高が所望の分離Ｈ１２を確立する限り、スペーサ高さの任意の組合せが用いられ得る。
【００７７】
スペーサを基板６０２と６０４の両方の上に設け、次いでアセンブリ中にそれらが整合または嵌合されることは、材料および処理コストに関する利点を有する。８ミクロンよりも大きいスペーサなど、極めて高いスペーサを設けることは、フォトイメージ可能なポリマーの硬化、露光、および現像のために比較的長い時間を必要とし得るので、コストがかかり得る。ディスプレイアセンブリ６００の場合のような嵌合するスペーサの使用は、基板の各々上のより薄いポリマーのコーティングの使用を可能にする。
【００７８】
別の実装形態では、変調器基板６０２上に形成されるスペーサ６１２は、シャッターアセンブリ６０６を形成するために使用された同じ材料およびパターニングブロックから形成され得る。たとえば、シャッターアセンブリ６０６のために用いられたアンカもまた、スペーサ６１２と同様の機能を実行することができる。この実装形態では、スペーサを形成するためのポリマー材料の別個の塗布は必要とされず、またスペーサのための別個の露光マスクは必要とされない。
【００７９】
上記で説明したシャッターアセンブリでは、アクチュエータは、２つの状態、すなわち、完全開と完全閉との間でシャッターを移動させるために、主に設計される。これらの状態間で切り替えるために、シャッターは、第１の軸に沿って、それらのそれぞれのアクチュエータによって移動させられる。アクチュエータは、第１の軸に沿う以外のすべての方向で、比較的堅くなり、シャッターの運動を、可能な程度まで、同様に第１の軸に沿うように制約するように設計される。シャッターアセンブリのための追加の運動軸を設けることで、シャッターアセンブリが、完全開と完全閉との間の追加の状態を達成することを、可能にすることができる。
【００８０】
図７Ａ〜図７Ｃは、例示的な多状態シャッターアセンブリ７００の平面図を示している。図７Ｄは、図７Ａ〜図７Ｃに示す多状態シャッターアセンブリ７００の断面図を示している。シャッターアセンブリ７００は、３つの別個の状態を確実に達成することが可能である。図７Ａは、光透過状態にあるシャッターアセンブリ７００を示している。図７Ｂは、遮光状態にあるシャッターアセンブリ７００を示している。図７Ｃは、部分光透過状態にあるシャッターアセンブリ７００を示している。
【００８１】
図７Ａ〜図７Ｄを参照すると、シャッターアセンブリ７００は、基板７０５上で懸架されたシャッター７０２を含む。開口７０４は、基板７０５上に堆積された遮光層７０３（図７Ｄに示す）内で画定される。シャッター７０２は、２つの静電アクチュエータである、シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０によって、第１の軸７０６に沿って駆動される。シャッター７０２は、それぞれのシャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０の一部分を形成する、ロードビーム７１２のペアによって支持される。ロードビーム７１２は、第１の軸７０６に直角な第２の軸７１５に沿った、シャッター７０２の移動を可能にする、折り畳みビーム７１４を介して、シャッター７０２に結合する。図７Ａ〜図７Ｄに示す折り畳みビーム７１４は、それらが「Ｓ」字に類似した形状を形成するという点で、蛇行状の形状である。いくつかの他の実装形態では、折り畳みビーム７１４は、適切な力の適用に応答して展開され、それによってビームを伸長することができる、任意の他の湾曲または折り畳み構成で置き換えられ得る。加えて、シャッターアセンブリ７００は、サイド電極７１６を含む。
【００８２】
電位がシャッター７０２およびサイド電極７１６にわたって印加されるとき、シャッター７０２は、第２の軸７１５に沿って、サイド電極７１６の方へ引き込まれる。すなわち、シャッター７０２およびサイド電極７１６は、第３の静電アクチュエータの対向する電極を形成する。いくつかの実装形態では、サイド電極７１６は、第１の軸７０６に沿ったシャッター７０２の長さとほぼ同じであり、その閉位置にあるシャッター７０２の中心に対応する位置を中心とする。いくつかの実装形態では、サイド電極７１６は、第１の軸７０６に沿ったシャッター７０２の長さよりも長い。
【００８３】
図７Ａでは、シャッター開アクチュエータ７０８が通電され、シャッター７０２をシャッター開アクチュエータ７０８の方へ引き付ける。これは、シャッターアセンブリ７００が光透過状態を達成することを生じ、シャッター７０２は、開口７０４から離間される。
【００８４】
図７Ｂでは、シャッター閉アクチュエータ７１０が通電され、シャッター７０２をシャッター閉アクチュエータ７１０の方へ引き付ける。これは、シャッターアセンブリ７００が、シャッター７０２が開口７０４を完全にカバーする、遮光状態に入ることを生じる。
【００８５】
図７Ｃでは、シャッター閉アクチュエータ７１０とサイド電極７１６の両方が通電され、なお開口７０４を部分的にカバーしながら、シャッター７０２をサイド電極７１６の方へ引き込む。例示的な実装形態では、サイド電極７１６は、それが作動させられるとき、開口７０４の約５０％のカバーが取り除かれるように、シャッター７０２が十分遠くに移動するように、ある距離で離間される。これは、シャッターアセンブリ７００が、開口７０４を通して透過された光全体の約５０％が、見ている人に向かってディスプレイを離れることが可能にされる、第１の部分透過状態に入ることを生じる。
【００８６】
図７Ｃに示すように、シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０の折り畳みビーム７１４が伸長され、折り畳み形状を部分的に開いて、シャッター７０２が第２の軸７１５に沿って移動することを可能にする。この開くことは、折り畳みビーム７１４上に応力を蓄える。シャッター７０２およびサイド電極７１６にわたる電位が除去されるとき、折り畳みビーム７１４は、それらの元の形状に戻るように収縮して、シャッターを第２の軸７１５に沿って、第２の軸上のその初期位置へ戻るように移動させる。
【００８７】
いくつかの他の実装形態では、サイド電極７１６は、シャッター７０２から異なる相対距離で離間される。たとえば、いくつかの実装形態では、サイド電極７１６は、ある距離で離間されて、その作動時に、シャッターが開口７０４の約１２．５％、約２５％、約３３％、約３７．５％、約６２．５％、約６６％、約７５％、または約８７．５％をカバーして、対応する量の光、すなわち、約８７．５％、約７５％、約６７％、約６２．５％、約３７．５％、約３３％、約２５％、または約１２．５％が開口７０４を通過することを可能にするように、シャッターが十分遠くに側面へ引き込まれる。概して、サイド電極７１６とシャッター７０２との間の距離は、シャッター７０２とともに使用される画像化アルゴリズムが適切な距離を考慮する限り、任意の程度の開口７０４カバレージおよび部分光スループット（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）に対応する、いかなる任意の距離にすることができる。
【００８８】
シャッター７０２からのサイド電極７１６の具体的な距離は、光変調器とともに使用されるように意図された画像化アルゴリズム、ディスプレイの電圧および電力仕様、ならびに、ディスプレイの所望の解像度に基づいて、選択され得る。より大きい分離距離は、一般に、作動のためにより高い電圧を必要とし、より大きい電力消費を生じ、より多くの空間を画素ごとに割り振り、より低い解像度を生じる。
【００８９】
次に図７Ｄを参照すると、図７Ｄに示す断面図は、図７Ｃに示す線７Ａ−７Ａ’に沿って取られる。図７Ｄに示すように、いくつかの実装形態では、シャッター７０２は、シャッター７０２の外周を囲む側壁７２０を含む。いくつかの他の実装形態では、側壁は、シャッター７０２の外周を完全に囲むのではない。代わりに、側壁７２０は、シャッター７０２の外側の辺のうちの１つまたは複数、たとえば、サイド電極７１６に隣接したシャッター７０２の辺から離れて延在する。側壁７２０は、サイド電極７１６の主表面に対して平行で近接している、追加の表面エリアをもたらす。この表面エリアは、サイド電極７１６との向上した相互作用をもたらし、第３のアクチュエータを作動させるために必要な電圧を低減する。
【００９０】
図８Ａ〜図８Ｃは、別の例示的な多状態シャッターアセンブリ８００の平面図を示している。シャッターアセンブリ８００は、そのシャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０の形態に関する以外は、図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッターアセンブリ７００と同様である。したがって、同様の構成要素は、図７Ａ〜図７Ｄで使用した同じ参照番号で標示する。図８Ａは、光透過状態にあるシャッターアセンブリ８００を示している。図８Ｂは、遮光状態にあるシャッターアセンブリ８００を示している。図８Ｃは、開口７０４の約２５％を遮断解除する、部分透過状態にあるシャッターアセンブリ８００を示している。
【００９１】
シャッターアセンブリ８００は、シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０を、シャッター７０２のほぼ中央でシャッター７０２に結合させる代わりに、シャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０は、シャッター７０２の一方の側に結合する。図８Ａ〜図８Ｃに示す実装形態では、シャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０は、サイド電極７１６に最も近いシャッター７０２の側で、シャッター７０２に結合する。いくつかの他の実装形態では、シャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０は、サイド電極７１６から最も遠いシャッター７０２の側に結合する。
【００９２】
シャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０はまた、それぞれのアクチュエータを形成する電極ビームの数および配列においても、シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０とは異なる。図８Ａ〜図８Ｃに示すシャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０の各々は、単一のロードビーム８１２および単一の駆動ビーム８１３を含む。シャッター開アクチュエータ８０８およびシャッター閉アクチュエータ８１０は、シャッター７０２を第１の軸７０６に沿って移動させる。ロードビーム８１２は、折り畳み部分８１４を含んで、シャッターが第２の軸７１５に沿って移動させられることを可能にする。対照的に、シャッターアセンブリ７００は、ロードビーム７１２をシャッター７０２に結合する、別個の折り畳みビーム７１４を含んでいた。
【００９３】
図８Ａ〜図８Ｃに戻って参照すると、電位がシャッター７０２およびサイド電極７１６にわたって印加されるとき、シャッター７０２は、第２の軸７１５に沿って移動させられ、ロードビーム８１２の折り畳み部分８１４を伸長し、ロードビーム８１２の折り畳み形状を開き、ロードビーム８１２に位置エネルギーを蓄える。電位の除去時、この位置エネルギーは、運動エネルギーに変換し、シャッター７０２を、第２の軸７１５に沿ってその元の位置へ戻す。
【００９４】
図９は、例示的な制御マトリクス９００の概略図を示している。制御マトリクス９００は、図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッターアセンブリ７００、または図８Ａ〜図８Ｃに示すシャッターアセンブリ８００のいずれかを含む、多状態シャッターアセンブリ、ならびに、シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータに加えて、単一のサイド電極を含む、他のシャッターアセンブリを制御するために適している。しかしながら、説明を簡単にするためにのみ、制御マトリクス９００の態様について、シャッターアセンブリ７００に関して本明細書で説明する。
【００９５】
制御マトリクス９００は、図３Ａおよび図３Ｂに示す制御マトリクス３００と同様であるが、制御マトリクス９００は、多状態シャッターアセンブリ７００中に含まれる２つの追加のアクチュエータを制御するための、追加の回路を含む。
【００９６】
したがって、多状態シャッターアセンブリ７００の行ごとに、制御マトリクス９００は、スキャンライン相互接続９０６を含む。シャッターアセンブリ７００の列ごとに、制御マトリクス９００は、３つのデータ相互接続である、シャッター開データ相互接続９０８ａと、シャッター閉データ相互接続９０８ｂと、シャッター部分開データ相互接続９０８ｃとを含む。データ相互接続９０８ａ〜９０８ｃは、多状態シャッターアセンブリ７００を作動させるために必要とされる電圧を伝え、したがって、シャッターアセンブリへのデータ（オンまたはオフのいずれかであることによって）、ならびに作動電圧の両方を与える、二重の役割を果たす。したがって、データ相互接続９０８ａ〜９０８ｃは、データ相互接続と作動相互接続の両方と見なされ得る。
【００９７】
各データ相互接続９０８ａ〜９０８ｃは、対応するトランジスタ９１０ａ〜９１０ｃおよびキャパシタ９１２ａ〜９１２ｃを含む。多状態シャッターアセンブリ７００の行に沿ったトランジスタ９１０ａ〜９１０ｃのすべてのゲートは、その行に対応するスキャンライン相互接続９０６に結合される。行中の所与のシャッターアセンブリ７００では、トランジスタ９１０ａのドレインが、シャッター開データ相互接続９０８ａに結合され、トランジスタ９１０ｂのドレインが、シャッター閉データ相互接続９０８ｂに結合され、トランジスタ９１０ｃのドレインが、シャッター部分開データ相互接続９０８ｃに結合される。トランジスタ９１０ａのソースは、キャパシタ９１２ａ、および、シャッター開アクチュエータ７０８の駆動ビームに、並列に結合される。トランジスタ９１０ｂのソースは、キャパシタ９１２ｂ、および、シャッター閉アクチュエータ７１０の駆動ビームに、並列に結合される。トランジスタ９１０ｃのソースは、キャパシタ９１２ｃ、および、サイド電極７１６に並列に結合される。シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０のロード電極７１２は、接地に結合される。
【００９８】
動作時、制御マトリクス９００は、シャッターアセンブリ７００の各行を、一度に１行、同時にアドレス指定し、作動させる。具体的には、行アドレス指定および作動サイクルの始めに、書込み許可電圧ＶＷＥが、対応するスキャンライン相互接続９０６に印加され、行中の各シャッターアセンブリのトランジスタ９１０ａ〜９１０ｃをオンにする。次いで、作動電圧が、制御マトリクスにロードされた画像データに応じて、多状態シャッターアセンブリ７００の列ごとのデータ相互接続９０８ａ〜９０８ｃに選択的に印加され、それによって、作動電圧を受け取るアクチュエータを作動させる。シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０では、作動電圧（ＶＤＯまたはＶＤＣ）は、シャッターアセンブリ７００の具体的な構成に応じて、約１５Ｖ〜４０Ｖに及び得る。ファクタの中でも、サイド電極７１６とシャッター７０２との間の分離距離に応じて、サイドアクチュエータを作動させるためにシャッター部分開データ相互接続９０８ｃに適用される作動電圧（ＶＤＰ−Ｏ）は、短い分離距離のための約２０Ｖから、より長い分離距離のための約６０Ｖまでに及び得る。
【００９９】
シャッター７０２がそれらの所望の状態に入った後、制御マトリクス９００は、スキャンライン相互接続９０６から電圧を除去し、多状態シャッターアセンブリ７００の次の行のために、再びサイクルを開始する。
【０１００】
いくつかの他の実装形態では、図７Ａ〜図７Ｄに示す多状態シャッターアセンブリ７００、および、図８Ａ〜図８Ｃに示す多状態シャッターアセンブリ８００など、多状態シャッターアセンブリを制御する、制御マトリクスは、シャッターアセンブリの列中のアクチュエータごとに、別個のデータ相互接続および作動相互接続を含む。いくつかの他の実装形態では、制御マトリクスは、列中のアクチュエータのセットごとに別個のデータ相互接続を含み得るが、列中のアクチュエータの２つ以上のセット間で、作動相互接続を共有し得る。たとえば、そのような制御マトリクスは、シャッターアセンブリの列ごとに、シャッター開データ相互接続と、シャッター閉データ相互接続と、シャッター部分開データ相互接続とを含み得る。各列中のシャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータは、共有された作動相互接続に結合され得るのに対して、サイド電極は、別個の作動相互接続に結合され得る。
【０１０１】
いくつかの他の実装形態では、多状態シャッターアセンブリのための制御マトリクスは、グローバル作動相互接続またはグローバルプリチャージ相互接続など、１つまたは複数のグローバル共通相互接続を組み込み得る。グローバル共通相互接続は、制御マトリクスの複数の行および複数の列中のシャッターアセンブリに結合する。
【０１０２】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、別の例示的な多状態シャッターアセンブリ１０００の平面図を示している。図１０Ａは、完全開状態にあるシャッターアセンブリ１０００を示している。図１０Ｂは、部分開状態にあるシャッターアセンブリ１０００を示している。図１０Ｃは、閉状態にあるシャッターアセンブリ１０００を示している。
【０１０３】
シャッターアセンブリ１０００は、図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッターアセンブリ７００と同様であり、それらの間の共通の構成要素は、共通の参照番号を共有する。図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッターアセンブリ７００とは対照的に、シャッターアセンブリ１０００は、シャッター７０２を第１の軸７０６に沿って移動させるために、ただ１つのアクチュエータである、シャッター開アクチュエータ７０８を含む。図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッター閉アクチュエータ７１０は、代わりに、折り畳みリターンスプリング１０１４ａによって置き換えられる。第２の折り畳みリターンスプリング１０１４ｂもまた、サイド電極７１６に対向して追加される。
【０１０４】
折り畳みリターンスプリング１０１４ａは、復元力をシャッター７０２に加えて、なお、シャッターが第２の軸７１５に沿って移動することを可能にしながら、シャッター開アクチュエータ７０２によって加えられる力に反対するように働く。したがって、シャッター７０２が開位置にある場合、シャッター開アクチュエータ７０８が非活性化されるとき、折り畳みリターンスプリング１０１４ａは、対向するアクチュエータに通電する必要なしに、シャッターを閉位置へ戻すように確実に移動させることができる。
【０１０５】
第２の折り畳みリターンスプリング１０１４ｂは、復元力をシャッター７０２に加えて、なお、シャッターが第１の軸７０６に沿って移動することを可能にしながら、サイド電極７１６によって加えられる力に反対するように働く。したがって、シャッターが部分開状態にある場合、サイド電極７１６が非活性化されるとき、折り畳みリターンスプリング１０１４ａは、シャッター７０２を完全閉位置へ戻すように確実に移動させることができる。
【０１０６】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、別の例示的な多状態シャッターアセンブリ１１００の平面図を示している。図１１Ａ〜図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１００は、シャッターアセンブリ１１００が、３つのみではなく、４つの別個の状態間で移動させられるように構成されることを除いて、図７に示す多状態シャッターアセンブリ７００と同様である。具体的には、図１１Ａは、開位置にあるシャッターアセンブリ１１００を示している。図１１Ｂは、閉位置にあるシャッターアセンブリ１１００を示している。図１１Ｃは、約２５％開位置にあるシャッターアセンブリ１１００を示している。図１１Ｄは、約５０％開位置にあるシャッターアセンブリを示している。
【０１０７】
シャッターアセンブリ１１００は、第２のサイド電極１１１８を含むことの結果として、４つの状態に移動させられ得る。第２のサイド電極１１１８は、サイド電極７１６からシャッター７０２の反対側に配置される。いくつかの実装形態では、第２のサイド電極１１１８とシャッター７０２との間の距離は、シャッターとサイド電極７１６とを分離する距離とは異なる。
【０１０８】
たとえば、いくつかの実装形態では、サイド電極７１６は、サイド電極７１６への電圧の印加が（シャッターが、そうでない場合、閉位置になるとき）、開口７０４の約５０％のカバーが取り除かれる位置にシャッター７０２を移動させるように、ある距離で離間される。いくつかのそのような実装形態では、第２のサイド電極１１１８とシャッター７０２との間の分離距離は、その距離の半分である。したがって、作動されるとき、第２のサイド電極１１１８は、開口７０４の約２５％のカバーが取り除かれる位置にシャッターを引き付ける。したがって、所与の時間に、シャッターアセンブリ１１００は、完全閉状態、４分の１開状態、半開状態、または完全開状態にあり得る。いくつかの他の実装形態では、サイド電極７１６および第２のサイド電極１１１８は、それぞれ、約３分の１開状態および約３分の２開状態にシャッターを移動させる距離に配置される。そのようなシャッターアセンブリ１１００は、完全閉状態、３分の１開状態、３分の２開状態、および完全開状態の間で移動させられ得る。いくつかの他の実装形態では、サイド電極７１６および第２のサイド電極１１１８は、シャッターから他の距離に配置されて、様々な異なる対応する透過率レベルが可能になる。
【０１０９】
図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ〜図８Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、および、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、サイド電極７１６は、その上にサイド電極７１６が形成される基板に垂直である主面を有する、実質的に真っ直ぐな、平面ビームの形態を取る。いくつかの他の実装形態では、サイド電極７１６は、シャッター７０２とサイド電極７１６との間の静止摩擦の可能性を低減するために、１つまたは複数の特徴を含む。たとえば、いくつかの実装形態では、サイド電極は、わずかな湾曲を有するか、または、浅い蛇行状の形状を有して、シャッター７０２の側壁７２０に接触し得るシャッターの主面の面積を制限し得る。いくつかの他の実装形態では、サイド電極７１６は、サイド電極７１６の主面からシャッター７０２の方へ突出して、基板に垂直である長さを有する、１つまたは複数の狭い静止摩擦防止（ａｎｔｉ−ｓｔｉｃｔｉｏｎ）リッジまたはバンプを含み得る。そのような実装形態では、シャッターの側壁７２０は、サイド電極７１６の主面ではなく、リッジまたはバンプの端部にのみ接触するようになる。
【０１１０】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、別の例示的な多状態シャッターアセンブリ１２００の平面図を示している。シャッターアセンブリ１２００は、４つの別個の状態である、開状態（図１２Ａに示す）、閉状態（図１２Ｂに示す）、および、２つの異なる部分開状態（それぞれ図１２Ｃおよび図１２Ｄに示す）に移動させられ得る。
【０１１１】
シャッターアセンブリ１２００は、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１００と同様である。ただし、シャッターアセンブリ１２００は、シャッターを第２の軸７１５に沿って移動させるための、異なる作動機構を含む。より詳細には、シャッターアセンブリ１２００は、サイドアクチュエータ１２３０を含み、サイドアクチュエータ１２３０は、それらのアーキテクチャにおいて、シャッターを第１の軸７０６に沿って移動させる、シャッター開アクチュエータ７０８およびシャッター閉アクチュエータ７１０と同様である。両方のサイドアクチュエータ１２３０は、コンプライアント駆動ビーム１２３４の対向するペアに隣接して配置された、コンプライアントロードビーム１２３２のペアを含み、それらは一緒に静電アクチュエータを形成する。サイドアクチュエータ１２３０のロードビーム１２３２は、折り畳みビーム１２１４を介してシャッター７０２に結合する。シャッター開アクチュエータ７０８と、シャッター閉アクチュエータ７１０と、２つのサイドアクチュエータ１２３０とを形成する、二重コンプライアントビーム静電アクチュエータは、それぞれ図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ〜図８Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、および、図１１Ａ〜図１１Ｄに示す、シャッターアセンブリ７００、８００、１０００および１１００において使用されるサイド電極よりも低い電圧を、作動するために必要とする傾向がある。ただし、二重コンプライアントビーム静電アクチュエータは、追加の空間を取り、ディスプレイの開口比および／または解像度を制限する。
【０１１２】
図１３および図１４は、複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイス４０のシステムブロック図を示している。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、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その若干異なる形態はまた、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイス、およびポータブルメディアデバイスなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１１３】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力デバイス４８およびマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形など、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形成され得る。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む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）を含み得る。
【０１１４】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明したように、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む様々なデバイス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、エレクトロルミネセント（ＥＬ）ディスプレイ、ＯＬＥＤ、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）ディスプレイ、ＬＣＤもしくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはブラウン管（ＣＲＴ）もしくは他のチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。加えて、ディスプレイ３０は、本明細書で説明するように、機械的光変調器方式ディスプレイを含み得る。
【０１１５】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は、図１３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を含んでおり、その中に少なくとも部分的に包囲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はネットワークインターフェース２７を含んでおり、ネットワークインターフェース２７はアンテナ４３を含んでおり、アンテナ４３はトランシーバ４７に結合され得る。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に表示されることのある画像データのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も、画像ソースモジュールの働きをすることができる。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、（信号をフィルタリングするか、または別の方法で操作するなど）信号を調整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４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。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にも接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合されてよく、アレイドライバ２２は、次いでディスプレイアレイ３０に結合され得る。図１３に明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０における１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計における実質的にすべての構成要素に電力を提供することができる。
【０１１６】
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できるように、アンテナ４３およびトランシーバ４７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のデータ処理要件を緩和するためのいくつ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。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ  １６．１１規格、たとえばＩＥＥＥ  １６．１１（ａ）、（ｂ）、もしくは（ｇ）、またはＩＥＥＥ  ８０２．１１規格、たとえばＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、およびそのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、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、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）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ（登録商標）環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ）、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＋：Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇ技術を利用するシステムなど、ワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される他の既知の信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を、プロセッサ２１によって受信でき、さらにプロセッサ２１によって操作できるように前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号を、アンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信できるように処理することができる。
【０１１７】
いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は、受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られることになる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の動作全体を制御することができる。プロセッサ２１は、圧縮された画像データなどのデータを、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受信し、そのデータを生の画像データへ、または生の画像データに素早く変換できるフォーマットへと処理する。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。生データは通常、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、彩度およびグレースケールレベルを含み得る。
【０１１８】
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み得る。調整ハードウェア５２は、スピーカ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４０内の個別構成要素であってよく、またはプロセッサ２１もしくは他の構成要素に組み込まれてもよい。
【０１１９】
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、直接プロセッサ２１から、またはフレームバッファ２８から取得でき、かつ生画像データをアレイドライバ２２への高速送信に向けて適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ディスプレイアレイ３０でスキャンするのに適した時間的順序を有するように、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができる。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、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは、多くの方法で実装され得る。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中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれること、またはアレイドライバ２２とハードウェアで完全に統合されることがある。
【０１２０】
アレイドライバ２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ２９から受信することができ、ビデオデータを、ディスプレイ要素のディスプレイのｘ−ｙマトリクスから来る数百、場合によっては数千（またはそれよりも多く）のリード線（ｌｅａｄ）に１秒当たり多数回適用される波形の並列セットに再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、ディスプレイモジュールの一部である。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、ディスプレイモジュールの一部である。
【０１２１】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するタイプのデバイス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、従来型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（機械的光変調器ディスプレイ要素コントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来型のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（機械的光変調器ディスプレイ要素コントローラなど）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来型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（図１Ｂに示すディスプレイ要素のアレイ１５０などの、機械的光変調器ディスプレイ要素のアレイを含む、ディスプレイなど）であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と統合され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小型ディスプレイ（ｓｍａｌｌ−ａｒｅａ  ｄｉｓｐｌａｙ）において有用であり得る。
【０１２２】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御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キーパッドもしく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、ディスプレイアレイ３０と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧性もしくは感熱性の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の入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。
【０１２３】
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。充電式バッテリーを使用した実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントまたは光起電デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。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もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池であってもよい。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。
【０１２４】
いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置し得るドライバコントローラ２９に制御プログラマビリティが存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ２２に制御プログラマビリティが存在する。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構成要素において、および様々な構成で実施され得る。
【０１２５】
本明細書で使用する、アイテムのリスト「のうちの少なくとも１つ」を指すフレーズは、単一メンバーを含む、それらのアイテムの任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含するように意図される。
【０１２６】
本明細書で開示した実装形態に関連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のプロセスは、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装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、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。
【０１２７】
本明細書で開示した態様に関連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装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プロセッサもしくは汎用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）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、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で、実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサ、また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、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、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つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１２８】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示した構造およびそれらの構造の同等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上に符号化された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装され得る。
【０１２９】
ソフトウェアで実装される場合、機能を１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶すること、またはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示した方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得るプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含み、これらは、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にし得る任意の媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を含むことができる。また、あらゆる接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多目的ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上に１つまたは任意の組合せまたはセットのコードおよび命令として存在し得る。
【０１３０】
本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れることなく他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１３１】
さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。
【０１３２】
個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる１つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にし得る。
【０１３３】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、１つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、１つまたは複数の追加の動作は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、説明されるプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
２１  プロセッサ、システムプロセッサ
２２  アレイドライバ
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ、ディスプレイ
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカ
４６  マイクロフォン
４７  トランシーバ
４８  入力デバイス
５０  電源
５２  調整ハードウェア
１００  直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置、装置
１０２  光変調器、色固有光変調器
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ  光変調器
１０４  画像、新規画像、カラー画像
１０５、１４０、１４２、１４４、１４６  ランプ
１０６  画素、カラー画素
１０８、２０２、４０６、５０３、６１６  シャッター
１０９、３２４、６１０  開口
１１０  書込み許可相互接続、相互接続、スキャンライン相互接続
１１２  データ相互接続、相互接続
１１４  共通相互接続、相互接続
１２０  ホストデバイス
１２２  ホストプロセッサ
１２４  環境センサ、環境センサモジュール、センサモジュール
１２６  ユーザ入力モジュール
１２８  ディスプレイ装置
１３０  スキャンドライバ、ドライバ
１３２  データドライバ、ドライバ
１３４  コントローラ、デジタルコントローラ回路、ディスプレイコントローラ
１３８  共通ドライバ、ドライバ
１４８  ランプドライバ、ドライバ
１５０  アレイ、ディスプレイ要素アレイ
２００  シャッター式光変調器、光変調器、シャッターアセンブリ
２０３  表面、基板
２０４  アクチュエータ、基板
２０５  コンプライアント電極ビームアクチュエータ、アクチュエータ
２０６  コンプライアントロードビーム、ロードビーム、コンプライアント部材、ビーム
２０７  スプリング
２０８  ロードアンカ
２１１  開口穴
２１６  コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
２１８  駆動ビームアンカ、駆動アンカ
３００  制御マトリクス
３０１  画素
３０２  弾性シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
３０３  アクチュエータ
３０４  基板
３０６  スキャンライン相互接続
３０７  書込み許可電圧源
３０８  データ相互接続
３０９  データ電圧源、Ｖｄソース
３１０  トランジスタ
３１２  キャパシタ
３２０  シャッター式光変調器アレイ、画素アレイ、アレイ、光変調器アレイ
３２２、４０７  開口層
４００  二重アクチュエータシャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
４０２  アクチュエータ、シャッター開アクチュエータ、静電アクチュエータ
４０４  アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
４０８、５０５  アンカ
４０９  開口、方形開口
４１２  シャッター開口、開口
４１６  重複
５００  ディスプレイ装置、複合ディスプレイ装置
５０２  シャッター式光変調器、シャッターアセンブリ
５０４  透明基板、基板、光変調器基板
５０６  後ろ向き反射層、反射膜、反射開口層、開口層
５０８  表面開口、開口
５１２  ディフューザ
５１４  輝度増強膜
５１６  平面光ガイド、光ガイド、バックライト
５１７  幾何学的光リダイレクタ、プリズム、光リダイレクタ
５１８  光源、ランプ
５１９、５３６  反射体
５２０  前向き反射膜、膜
５２１  光線
５２２  カバープレート
５２４  ブラックマトリクス
５２６  ギャップ
５２７  機械的サポートもしくはスペーサ
５２８  粘着シール
５３０  流体
５３２  板金または成形プラスチックアセンブリブラケット、アセンブリブラケット
６００  ディスプレイアセンブリ
６０２  変調器基板、基板
６０４  開口プレート、基板
６０６  シャッターアセンブリ
６０８  反射開口層
６１２、６１４  スペーサ
７００、８００、１０００、１１００、１２００  多状態シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
７０２  シャッター
７０３  遮光層
７０４  開口
７０５  基板
７０６  第１の軸
７０８、８０８  シャッター開アクチュエータ
７１０、８１０  シャッター閉アクチュエータ
７１２  ロードビーム、ロード電極
７１４、１２１４  折り畳みビーム
７１５  第２の軸
７１６  サイド電極
７２０  側壁
８１２  ロードビーム
８１３  駆動ビーム
８１４  折り畳み部分
９００  制御マトリクス
９０６  スキャンライン相互接続
９０８ａ  シャッター開データ相互接続、データ相互接続
９０８ｂ  シャッター閉データ相互接続、データ相互接続
９０８ｃ  シャッター部分開データ相互接続、データ相互接続
９１０ａ〜９１０ｃ  トランジスタ
９１２ａ〜９１２ｃ  キャパシタ
１０１４ａ  折り畳みリターンスプリング
１０１４ｂ  第２の折り畳みリターンスプリング
１１１８  第２のサイド電極
１２３０  サイドアクチュエータ
１２３２  コンプライアントロードビーム、ロードビーム
１２３４  コンプライアント駆動ビーム
Ｈ１２  所望の分離
【図１Ａ】
2016509252.tif 000003
【図１Ｂ】
2016509252.tif 000004
【図２】
2016509252.tif 000005
【図３Ａ】
2016509252.tif 000006
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2016509252.tif 000008
【図４Ｂ】
2016509252.tif 000009
【図５】
2016509252.tif 000010
【図６】
2016509252.tif 000011
【図７Ａ】
2016509252.tif 000012
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月28日(2014.10.28)
【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】
基板と、
前記基板に隣接して配置され、前記基板を通して、光路を選択的に妨げるように構成されたシャッターであって、前記シャッターの１つまたは複数の外側の辺から離れて延在する側壁を有するシャッターと、
前記シャッターを、前記基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、前記シャッターを第１の状態から第２の状態へ移動させるために、前記シャッターの第１の端部に機械的に結合された、第１のアクチュエータと、
前記シャッターから離間され、かつ機械的に分離されたサイド電極を含み、前記側壁に隣接して配置され、前記シャッターを第２の軸に沿って第２の方向に移動させ、前記第２の軸は、前記第１の軸に実質的に直交し、また、前記基板によって画定された前記平面に対して実質的に平行な平面内でもあり、それによって、前記シャッターを第３の状態へ移動させるように構成された、第２のアクチュエータと
を含む装置。
【請求項２】
前記シャッターを、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に移動させ、それによって、前記シャッターを前記第１の状態へ移動させるために、前記シャッターに機械的に結合された、第３のアクチュエータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記シャッターを前記第１の状態へ戻すように移動させるために、復元力を前記シャッターに、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に加えるために、前記シャッターに機械的に結合された、スプリングをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記シャッターを第４の状態へ移動させるために、前記第２のアクチュエータとは反対の前記シャッターの側で、前記シャッターから離間され、かつ機械的に分離された電極を含む、第３のアクチュエータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記シャッターから離間された、前記第２のアクチュエータの前記電極が、前記シャッターから第１の距離だけ離間され、前記シャッターから離間された、前記第３のアクチュエータの前記電極が、前記シャッターから第２の距離だけ離間される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の状態が、光透過状態を含み、前記第２の状態が、前記シャッターが前記光路を妨げる遮光状態を含み、前記第３の状態が、前記シャッターが前記光路を部分的にのみ妨げる部分光透過状態を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記部分光透過状態では、前記シャッターが、前記光路における光の約２５％、約３３％、または約５０％のうちの１つを遮断する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアクチュエータが、展開可能部分を含むコンプライアントビームによって、前記シャッターに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記シャッターが、前記基板の前記平面に直角な少なくとも１つの表面を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャッター、前記第１のアクチュエータ、および前記第２のアクチュエータが、ディスプレイ要素の一部分を形成し、前記装置が、
ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成されたコントローラと
をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
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
をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
基板と、
前記基板を通して、光路を選択的に妨げるための手段であって、前記光妨害手段の１つまたは複数の外側の辺から離れて延在する側壁を有する光妨害手段と、
前記光妨害手段を、前記基板によって画定された平面に対して実質的に平行な平面において、第１の軸に沿って第１の方向に移動させ、それによって、前記光妨害手段を第１の状態から第２の状態へ移動させるための手段と、
前記光妨害手段を第２の軸に沿って第２の方向に移動させるための手段であって、前記光妨害手段を前記第２の方向に移動させるための前記手段は、前記光妨害手段から離間され、かつ機械的に分離されたサイド電極を含み、前記側壁に隣接して配置され、前記第２の軸は、前記第１の軸に実質的に直交し、それによって、前記光妨害手段を第３の状態へ移動させるための手段と
を含む装置。
【請求項１５】
前記光妨害手段を前記第１の状態へ戻すように移動させるために、前記シャッターを、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に移動させるための手段をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
復元力を前記光妨害手段に、前記第１の軸に沿って前記第１の方向とは反対の第３の方向に加えて、それによって、前記光妨害手段を前記第１の状態へ移動させるための、復元手段をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記光妨害手段を第４の状態へ移動させるための手段をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３の状態および前記第４の状態が、別個の部分光妨害状態を含む、請求項１７に記載の装置。
【国際調査報告】
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