(57)【要約】  ディスプレイは、可動シャッタを有する複数のシャッタアセンブリを有する。一般的に、シャッタアセンブリは、行および列のグリッド内に配列され、グリッドは、ディスプレイの水平軸と整列された水平軸を有する。シャッタアセンブリは、それぞれのシャッタの運動軸をグリッドの水平軸に対してある角度で延長させるように、グリッド内に整列される。いくつかの実装形態では、シャッタアセンブリは、長方形の周縁辺を有し、正方形の周縁辺をグリッドの水平軸に対してある角度で配設されるようにグリッド内に配列される。これは、シャッタアセンブリをグリッド内のダイヤモンド配置に配列し、隣接する列のシャッタアセンブリを、グリッドの空間的にオフセットされた行内に配置することができる。いくつかの実装形態では、これは、ディスプレイのインチ当たりの画素を増加させ、他の実装形態では、開口率を増加させる。
2016507765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの電気機械シャッタアセンブリを有し、ディスプレイの水平軸に平行な水平軸を有するグリッドの上の行および列内に配列された複数の画素を含み、
それぞれのシャッタアセンブリが、運動軸に沿って移動可能なシャッタを有し、前記シャッタアセンブリが、前記運動軸を前記グリッドの前記水平軸に対してある角度で延長させるように前記グリッド内に配列される、ディスプレイ。
【請求項２】
前記グリッドの隣接する列のシャッタアセンブリが、前記グリッドの異なる行内に配列されるように空間的にオフセットされる、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項３】
隣接する列内の前記シャッタアセンブリの中心が、前記水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って配列される、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項４】
シャッタアセンブリが長方形の周縁辺を有し、前記周縁辺の一側部が、前記グリッドの前記水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って配向される、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記シャッタが、第1の位置と第2の位置との間の前記運動軸に沿って移動する、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記シャッタに向けて光を通すための開口をさらに含み、前記第1の位置が前記シャッタを前記開口から離隔させ、前記第2の位置が前記シャッタを前記開口と整列させる、請求項5に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記シャッタが、前記第2の位置にある前記シャッタを前記開口と整列させて前記開口を超えて延長させ、前記開口の周縁辺と重複させるための寸法を有し、前記シャッタが、前記運動軸を横切る軸以下で、前記運動軸に沿って前記開口の前記周縁辺と重複する、請求項6に記載のディスプレイ。
【請求項８】
列内の電気機械シャッタの動作を制御するための制御線をさらに備え、前記制御線が第1の列の前記シャッタと、前記第1の列に隣接する第2の列内の前記シャッタとに接続し、前記第1の列および前記第2の列内の前記シャッタを共通の制御線に接続する、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項９】
列内の電気機械シャッタの動作を制御するための共通の制御線をさらに備え、前記制御線が、前記シャッタの中心位置を通って延びる軸に平行な軸に沿ってシャッタに接続する、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
隣接する列内または隣接する行内のシャッタの前記運動軸が交差する、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記シャッタに向けて光を通すための開口をさらに備え、前記シャッタが、第1の位置と前記第2の位置との間で、前記運動軸に沿って前記開口にわたって移動するために、前記運動軸に実質的に直角である前記周縁辺の一側部を有する長方形の周縁辺を有する、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
複数の電気機械シャッタアセンブリを論理的にグルーピングし、前記グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリを論理的画素内の副画素として制御するためのディスプレイコントローラをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記電気機械シャッタアセンブリが、第1のサイズを有する電気機械シャッタアセンブリの第1のグループと、第2の異なるサイズを有する電気機械シャッタアセンブリの第2のグループとを含む、請求項12に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記論理的にグルーピングされた電気機械シャッタアセンブリの各々が、論理的画素を与えるために、前記第1のサイズの少なくとも1つの電気機械シャッタアセンブリと前記第2のサイズの少なくとも1つの電気機械シャッタアセンブリとを含む、請求項13に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記第1のサイズを有する前記電気機械シャッタアセンブリが第1の表面積を有し、前記第2のサイズを有する前記電気機械シャッタアセンブリが、前記第1の表面積より約4倍大きい第2の表面積を有する、請求項13に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記ディスプレイコントローラが、前記論理的画素に対するグレースケール値を生成するために、前記グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリのそれぞれを個別に制御するためのグレースケールコントローラをさらに含む、請求項12に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記ディスプレイコントローラが、前記電気機械シャッタアセンブリを変化させて、論理的画素にグルーピングし、画素の前記行および列で形成されたアレイ内の前記論理的画素の位置を変える、請求項12に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記ディスプレイコントローラが、空間的グレースケールを与えるために前記論理的画素に隣接する電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するための空間的グレースケールコントローラをさらに含む、請求項12に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
ディスプレイを製造する方法であって、
水平軸を有するグリッドの上の行および列内にそれぞれの電気機械シャッタアセンブリを有する複数の画素を配列するステップであって、それぞれのシャッタアセンブリが運動軸に沿って移動可能なシャッタを有する、配列するステップと、
シャッタアセンブリ内のシャッタの前記運動軸を整列させて前記グリッドの前記水平軸に対してある角度で延長させるように、前記グリッド内の前記画素を配列するステップとを含む、方法。
【請求項２０】
前記グリッドの隣接する列のシャッタアセンブリを、前記グリッドの異なる行内に配列されるように空間的にオフセットするステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記画素を配列するステップが、隣接する列内のシャッタアセンブリの前記中心を、前記水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って整列されるように配列するステップを含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
共通の制御線を、第1の列の前記シャッタと、前記第1の列に隣接する第2の列内の前記シャッタとに接続するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２３】
前記グリッドの前記水平軸に直角の軸に沿って延びる共通の制御線にシャッタを接続するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２４】
第1の位置と第2の位置との間の前記運動軸に沿って移動可能であるように前記シャッタを構成するステップと、
隣接する列または行内のシャッタの前記運動軸を交差させるように前記グリッド内の前記シャッタアセンブリを配列するステップとをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２５】
前記シャッタに長方形の周縁辺を設けるステップと、
前記シャッタに向けて光を通すために開口を設けるステップと、
前記シャッタに向けて通る光を実質的に遮断するために、前記周縁辺の一側部を、前記運動軸に実質的に直角にかつ前記開口にわたって移動するように配列するステップとをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２６】
前記グリッドの列におおむね沿って延びる制御線を設けるステップと、
4つの隣接する制御線によって画定された空間内に2つのシャッタアセンブリを配列するようにシャッタアセンブリのサイズを選択するステップと、選択された開口率を達成するようにシャッタアセンブリの開口のサイズを選択するステップとをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２７】
グレースケール画像を表示するための方法であって、
複数の電気機械シャッタアセンブリを設けるステップと、
前記シャッタアセンブリを水平軸を有するグリッドの上の行および列内に配列するステップであって、隣接する列の前記シャッタアセンブリが、隣接する列内のシャッタアセンブリの中心を前記水平軸に対するある角度に沿って整列するようにオフセットされる、配列するステップと、
複数のシャッタアセンブリを論理的にグルーピングするステップと、
グレースケール照明を生成するために、前記グルーピングされたシャッタアセンブリを論理的画素内の副画素として制御するステップとを含む、方法。
【請求項２８】
前記論理的画素に対するグレースケール値を受信するステップと、
前記論理的画素内の前記シャッタアセンブリのそれぞれを前記論理的画素に対する前記グレースケール値に従って個別に制御するステップとをさらに含む、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記シャッタアセンブリを変化させて、前記論理的画素にグルーピングし、画素の前記行および列で形成されたアレイ内の前記論理的画素の位置を変えるステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
【請求項３０】
ディザ処理されたグレースケールを画像内にもたらすために前記論理的画素に隣接する電気機械シャッタを個別に制御するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本分野はディスプレイであり、より詳細には、光を変調して画像を形成する光変調画素を有するディスプレイである。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルマイクロ電気機械シャッタ(DMS)ディスプレイでは、複数のマイクロ電気機械システム(MEMS)シャッタがグリッド内に配置される。各シャッタは、開口の上にまたは開口から離れて移動することによって光を遮断するかまたは通すことができ、それゆえディスプレイ内の画素として働く。シャッタの動作は、光を遮断するかまたは通すようにシャッタを移動するディスプレイコントローラによって制御され、それによってディスプレイ上に画像を作成する。
【０００３】
この従来の設計では、シャッタは、シャッタと、シャッタを開くかまたは閉じるように駆動するための1つまたは複数の電極と、他の要素とを含むアセンブリとして形成される。これらのアセンブリは、基板、一般的にはガラスなどの絶縁材料の上に形成される。各アセンブリは正方形の周縁辺を有し、アセンブリのシャッタおよび他の構成要素はその周縁辺の境界内に適合する。一般的に、数千個のこれらのアセンブリが、行および列の2次元のアレイまたはグリッド内に配列され、それによってディスプレイを形成する。
【０００４】
動作時、シャッタは、開口の上に移動し、ディスプレイの軸のうちの1つと平行である軸に沿って進む。シャッタは、開口の上に配置されると、開口を通過してディスプレイの表面に向かって進む光を遮断する。いくつかのシャッタに開いて光を通すように指示し、他のシャッタに閉じて光を遮断するように指示するデータに画像をコーディングすることによって、シャッタのグリッドは、ディスプレイ上に画像を再現することができる。
【０００５】
画像を作成する、詳細には鮮明な輪郭を有する画像を作成するディスプレイの能力は、開口およびディスプレイの表面を通過する光の量を変調する各シャッタの能力に、少なくとも一部依存する。具体的には、画像の明瞭性は、開いたシャッタが明るいように開いているシャッタが最小の干渉で光を通すときに改善される。同様に、画像の明瞭性はまた、閉じたシャッタが可能な限り暗いように閉じたシャッタが可能な限り完全に光を遮断するときに改善される。鮮明な画像を作成する能力は、開いたシャッタと閉じたシャッタとの間の輝度の差が大きいときに強化される。その能力はまた、色純度を改善し、色画像を表示するときに色域を維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第11/643,042号
【特許文献２】米国特許第7,271,945号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらのディスプレイが十分適切に働くにもかかわらず、表示された画像の鮮明度および色純度を改善する必要性が残されており、詳細には、開いたシャッタの輝度と閉じたシャッタの輝度との間の差を改善する必要性が残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で説明するシステムおよび方法は、とりわけ、可動シャッタを有する複数のシャッタアセンブリを有するディスプレイを含む。シャッタは、開口の上にまた開口から離れて移動して、その開口を通過する光を変調し、それによってディスプレイ上に画像を作成する。一般的に、シャッタアセンブリは、行および列のグリッド内に配列され、グリッドは、ディスプレイの水平軸と整列された水平軸を有する。シャッタは、運動軸に沿って移動して、開口からの光を遮断するかまたは通す。シャッタアセンブリは、運動軸をグリッドの水平軸に対してある角度で延長させるように、グリッド内に整列される。いくつかの実装形態では、シャッタアセンブリは、長方形の周縁辺、一般的には正方形の周縁辺を有し、長方形の周縁辺がグリッドの水平軸に対してある角度で配設されるようにグリッド内に配列される。したがって、シャッタアセンブリは、グリッド内のダイヤモンド配置に配列され得、隣接する列のシャッタアセンブリは、グリッドの空間的にオフセットされた行内に配置され得る。これによってシャッタアセンブリのダイヤモンド配置がもたらされ、ダイヤモンド配置は、いくつかの実装形態ではディスプレイのインチ当たりの有効画素(PPI)を増加させ、いくつかの実装形態ではディスプレイの開口率を増加させる。さらに、いくつかの実装形態では、この配列は、ディスプレイの軸外コントラスト比特性を向上させることによって視野角を向上させる。
【０００９】
シャッタアセンブリは、グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリを論理的画素内の副画素として制御するために、複数の電気機械シャッタアセンブリを論理的にグルーピングするディスプレイコントローラによって制御され得る。ディスプレイコントローラは、場合によっては、論理的画素に対するグレースケール値を生成するために、グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するためのグレースケールコントローラを含み得る。さらに、ディスプレイコントローラは、論理的画素にグルーピングされる電気機械シャッタアセンブリを変化させて、画素の行および列で形成されたグリッド内の論理的画素の位置を変えることができる。ディスプレイコントローラは、空間的グレースケールを与えるために論理的画素に隣接する電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するための空間的グレースケールコントローラをさらに含み得る。
【００１０】
より詳細には、本明細書で説明するシステムおよび方法は、とりわけ、ディスプレイの水平軸に平行な水平軸を有するグリッドの上の行および列内に配列されたそれぞれの電気機械シャッタアセンブリを有する複数の画素を有するディスプレイを含む。それぞれのシャッタアセンブリは、運動軸に沿って移動可能なシャッタを有し、シャッタアセンブリは、運動軸をグリッドの水平軸に対してある角度で延長させるようにグリッド内に整列される。一般的に、グリッドの隣接する列のシャッタアセンブリは、グリッドの異なる行内に配列されるように空間的にオフセットされる。場合によっては、隣接する列内のシャッタアセンブリの中心が、水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って整列される。いくつかの実装形態では、シャッタアセンブリは、長方形の周縁辺を有し、その周縁辺の一側部(a side)が、グリッドの水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って配向される。
【００１１】
いくつかの実装形態では、シャッタは、第1の位置と第2の位置との間の運動軸に沿って移動し、開口は、シャッタに向けて光を通すためにシャッタに近接して配設され、第1の位置がシャッタを開口から離隔させ、第2の位置がシャッタを開口と整列させる。シャッタは、第2の位置にあるシャッタを開口と整列させて開口を超えて延長させ、開口の周縁辺を覆う寸法を有し得、シャッタは、運動軸を横切る軸以下の運動軸に沿って開口の周縁辺を覆う。
【００１２】
場合によっては、ディスプレイは、列内の電気機械シャッタの動作を制御するための制御線をさらに含み、制御線は、第1の列のシャッタと、第1の列に隣接する第2の列内のシャッタとに接続して、第1および第2の列内のシャッタを共通の制御線に接続する。
【００１３】
代替実装形態では、ディスプレイは、列内の電気機械シャッタの動作を制御するための共通の制御線を有し、制御線は、シャッタの中心位置を通って延びる軸に平行な軸に沿ってシャッタに接続する。
【００１４】
一般的に、隣接する列内または隣接する行内のシャッタの運動軸は交差する。いくつかの実装形態では、ディスプレイは、シャッタに向けて光を通すための開口を有し、シャッタは、第1の位置と第2の位置との間で、運動軸に沿って開口にわたって移動するために、運動軸に実質的に直角である周縁辺の一側部を有する長方形の周縁辺を有する。
【００１５】
場合によっては、ディスプレイは、複数の電気機械シャッタアセンブリを論理的にグルーピングし、グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリを論理的画素内の副画素として制御するためのディスプレイコントローラをさらに含む。ディスプレイコントローラは、論理的画素に対するグレースケール値を生成するために、グルーピングされた電気機械シャッタアセンブリのそれぞれを個別に制御するためのグレースケールコントローラを含み得る。
【００１６】
場合によっては、ディスプレイコントローラは、電気機械シャッタアセンブリを変化させて、論理的画素にグルーピングし、画素の行および列で形成されたアレイ内の論理的画素の位置を変える。
【００１７】
さらに場合によっては、ディスプレイコントローラは、空間的グレースケールを与えるために論理的画素に隣接する電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するための空間的グレースケールコントローラを含む。別の態様では、本明細書で説明するシステムおよび方法はディスプレイを製造する方法を含み、その方法は、水平軸を有するグリッドの上の行および列内にそれぞれの電気機械シャッタアセンブリを有する複数の画素を配列するステップであって、それぞれのシャッタアセンブリが運動軸に沿って移動可能なシャッタを有する、配列するステップと、シャッタアセンブリ内のシャッタの運動軸を整列させてグリッドの水平軸に対してある角度で延長させるように、グリッド内の画素を配列するステップとを含む。
【００１８】
方法はまた、グリッドの隣接する列のシャッタアセンブリを、グリッドの異なる行内に配列されるように空間的にオフセットするステップを含み得る。画素を配列するステップは、隣接する列内のシャッタアセンブリの中心を、水平軸に対して実質的に45°の角度に沿って整列されるように配列するステップを含む。
【００１９】
方法はまた、共通の制御線を、第1の列のシャッタと、第1の列に隣接する第2の列内のシャッタとに接続するステップ、またはグリッドの水平軸に直角の軸に沿って延びる共通の制御線にシャッタを接続するステップを含み得る。
【００２０】
一般的に、方法は、第1の位置と第2の位置との間の運動軸に沿って移動可能であるようにシャッタを構成し、隣接する列または行内のシャッタの運動軸を交差させるようにグリッド内のシャッタアセンブリを配列する。
【００２１】
場合によっては、方法は、シャッタに長方形の周縁辺を設け、シャッタに向けて光を通すための開口を設け、周縁辺の一側部を、運動軸に実質的に直角にかつ開口にわたって移動してシャッタに向けて通された光を実質的に遮断するように配列する。
【００２２】
いくつかの実装形態では、方法は、グリッドの列に概して沿って延びる制御線を設け、4つの隣接する制御線によって画定された空間内に2つのシャッタアセンブリを配列するようにシャッタアセンブリのサイズを選択し、選択された開口率を達成するようにシャッタアセンブリの開口のサイズを選択する。
【００２３】
別の態様では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、グレースケール画像を表示する。方法は、複数の電気機械シャッタアセンブリを設けて、シャッタアセンブリを水平軸を有するグリッドの上の行および列内に配列することができ、隣接する列のシャッタアセンブリは、隣接する列内のシャッタアセンブリの中心を水平軸に対するある角度に沿って整列するようにオフセットされ、複数のシャッタアセンブリを論理的にグルーピングし、グレースケール照明を生成するためにグルーピングされたシャッタアセンブリを論理的画素内の副画素として制御する。
【００２４】
方法は、論理的画素に対するグレースケール値を受信するステップと、論理的画素内のシャッタアセンブリのそれぞれを論理的画素に対するグレースケール値に従って個別に制御するステップとを含み得る。方法は、場合によっては、シャッタアセンブリを変化させて、論理的画素にグルーピングし、画素の行および列で形成されたアレイ内の論理的画素の位置を変え、ディザ処理されたグレースケールを画像内にもたらすために論理的画素に隣接する電気機械シャッタを個別に制御することができる。
【００２５】
これらおよび他の実装形態は、本明細書で説明するシステムおよび方法によって提供され得、限定として取り扱われるべきでないいくつかの図面が、より詳細に説明される。
【００２６】
上記の説明は、以下の図面を参照する以下の詳細な説明によってより容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】例示的なディスプレイ装置の等角図である。
【図１Ｂ】図1Aのディスプレイ装置のブロック図である。
【図２】図1AのMEMS方式ディスプレイへの組込みに好適な例示的なシャッタ式光変調器の斜視図である。
【図３Ａ】図1AのMEMS方式ディスプレイに組み込まれた光変調器を制御するのに好適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シャッタ式光変調器アレイの透視図である。
【図４Ａ】開および閉のそれぞれの状態にある二重作動シャッタアセンブリの平面図である。
【図４Ｂ】開および閉のそれぞれの状態にある二重作動シャッタアセンブリの平面図である。
【図５】シャッタ式ディスプレイ装置の断面図である。
【図６Ａ】複数の光変調器ディスプレイ要素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である。
【図６Ｂ】複数の光変調器ディスプレイ要素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である。
【図７Ａ】シャッタ式ディスプレイの平面図である。
【図７Ｂ】シャッタ式ディスプレイの断面図である。
【図８】開口から離れて移動されたシャッタ、および開口の上に移動されたシャッタの平面図である。
【図９】回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイの平面図である。
【図１０】回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイの代替実装形態を示す図である。
【図１１】論理的画素としてグルーピングされた複数のシャッタアセンブリを示す図である。
【図１２】ディスプレイに対して整列されたシャッタアセンブリを有するディスプレイと、ディスプレイに対して回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイとの間の相対的画素ピッチを示す図である。
【図１３】同様の線密度および異なる開口率を有する2つのアレイを示す図である。
【図１４】異なるサイズのシャッタアセンブリを有するシャッタアセンブリのアレイの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本出願の全体的な理解を与えるために、画像を表示するための装置および方法、より詳細には、アレイに配列され、シャッタの少なくとも一部がディスプレイの周縁辺に対してある角度で延びる軸に沿って移動するように整列された、複数のシャッタを含むディスプレイを含む、いくつかの例示的な実装形態を次に説明する。いくつかの実装形態では、シャッタは、ダイヤモンド配置に配列される。
【００２９】
本開示で説明される主題の特定の実装形態は、次の潜在的な利点の1つまたは複数を実現するように実装され得る。いくつかの実装形態では、開示するシステムおよび方法は、とりわけ、ディスプレイの辺と交差する視線方向(viewing direction)に沿って改善された性能を有するディスプレイを提供し得る。いくつかの実装形態では、本明細書で開示するシステムおよび方法は、シャッタを開閉することによって発生する雑音を低減し得る。さらに他の利点が、当業者には明らかとなろう。
【００３０】
しかし、本明細書で説明するシステムおよび方法は、取り組まれる用途に適切であるように適応され修正され得ること、本明細書で説明するシステムおよび方法は、他の好適な用途において利用され得ること、およびそのような他の追加物および修正物が本明細書の範囲から逸脱しないことは、当業者には理解されよう。
【００３１】
図1Aは、例示的なディスプレイ装置の等角図である。詳細には、図1Aは、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。閉状態または開状態の一方において、光変調器102は、たとえば、限定なしに、光を遮断、反射、吸収、フィルタリング、偏光、回折すること、または場合によっては光の特性もしくは経路を変更することによって、光路内の光を干渉する。
【００３２】
ディスプレイ装置100では、各光変調器102は、画像104中の画素106に対応する。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102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。これらの色固有光変調器102を使用するこの実装形態では、画像104内の画素106は、カラー画素106の3色を作成する3つの光変調器102と関連付けられた3つの画素106を含む。別の例では、ディスプレイ装置100は、画像104中のグレースケー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。
【００３３】
ディスプレイ装置100は直視型ディスプレイであり、結像光学素子を必要としない。ユーザは、ディスプレイ装置100を直接見ることによって画像を見る。代替実装形態では、ディスプレイ装置100は、投影型ディスプレイに組み込まれる。そのような実装形態では、ディスプレイは、光をスクリーン上または壁上に投影することによって画像を形成する。
【００３４】
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、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実装形態は、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。いくつかの透過型ディスプレイ実装形態では、色固有光変調器が、カラーフィルタ材料を各光変調器102と関連付けることによって作成される。他の透過型ディスプレイ実装形態では、色は、以下で説明するように、異なる原色を有するランプの照明を変えることによって、フィールド順次式カラー方法を使用して生成され得る。
【００３５】
各光変調器102は、シャッタ108および開口109を含む。画像104中の画素106を照明するために、シャッタ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、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きによって画定される。
【００３６】
ディスプレイ装置は、シャッタ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、シャッタの静電的な移動に直接寄与する。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108の静電駆動移動が生じ、シャッタ108を第1の位置から第2の位置に移動させる。いくつかの実装形態では、これは、シャッタ108を開位置から閉位置に移動させる。しかし、他の実装形態では、作動電圧は、開と閉との中間である第1の位置と第2の位置との間にシャッタを駆動し得る。
【００３７】
図1Bは、図1Aのディスプレイ装置のブロック図である。図1Aおよび図1Bを参照すると、上記で説明したディスプレイ装置100の要素に加えて、ブロック図150に示すように、ディスプレイ装置100は、複数のスキャンドライバ152(「書込み許可電圧源」とも呼ばれる)と、複数のデータドライバ154(「データ電圧源」とも呼ばれる)とを含む。スキャンドライバ152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154は、データ相互接続112にデータ電圧を印加する。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154は、特に画像104のグレースケールがアナログ方式で導出されるべきである場合、光変調器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108における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、ある範囲の中間照明状態または画像104におけるグレースケールが生じるように設計される。
【００３８】
他の場合には、データドライバ154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制御マトリクス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108の各々に対して、開状態または閉状態のいずれかにセットする。
【００３９】
スキャンドライバ152およびデータドライバ154は、デジタルコントローラ回路156(「コントローラ156」とも呼ばれる)に接続される。コントローラ156は入力処理モジュール158を含み、入力処理モジュール158は、到来する画像信号157を処理して、ディスプレイ100の空間アドレス指定およびグレースケール機能に適したデジタル画像フォーマットにする。各画像の画素位置およびグレースケールデータは、データドライバ154に対する必要に応じてデータが外に供給され得るようにフレームバッファ159内に記憶される。データは、行によっておよび画像フレームによってグルーピングされた所定のシーケンスに編成されて、主に直列方式でデータドライバ154に送信される。データドライバ154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。
【００４０】
ディスプレイ装置100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153を含む。いくつかの実装形態において、共通ドライバ153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、光変調器アレイ103内のすべての光変調器にDC共通電位を提供する。他の実装形態では、共通ドライバ153は、コントローラ156からのコマンドに従って、光変調器アレイ103に対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイ103の複数の行および列中のすべての光変調器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。
【００４１】
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152、データドライバ154、および共通ドライバ153)は、コントローラ156内のタイミング制御モジュール160によって時間同期される。モジュール160からのタイミングコマンドが、ランプドライバ168と、画素アレイ103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154からの電圧の出力と、光変調器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162、164、166、および167)の照明を調整する。
【００４２】
コントローラ156は、アレイ103内のシャッタ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103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162、164、および166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。
【００４３】
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156は、適切なグレースケールを有する画像104を作成するためにアドレス指定シーケンスおよび/または画像フレーム間の時間間隔を決定する。シャッタ108が特定のフレーム内で開である時間の量を制御することによって様々なレベルのグレースケールを生成するプロセスは、時分割グレースケールと呼ばれる。時分割グレースケールのいくつかの実装形態では、コントローラ156は、その画素の所望の照明レベルまたはグレースケールに従って、シャッタ108が開状態に留まることを許容される各フレーム内の時間期間または時間の割合(fraction of time)を決定する。他の実装形態では、各画像フレームに対して、コントローラ156は、アレイ103の複数の行および列内で複数のサブフレーム画像をセットし、コントローラは、各サブフレーム画像がグレースケールに対する符号化ワード内で使用されるグレースケール値または重要度値(significance value)に比例して照明される持続時間を変更する。たとえば、一連のサブフレーム画像に対する照明時間は、2進コーディングシリーズ1、2、4、8...に比例して変更され得る。次いで、アレイ103内の各画素に対するシャッタ108は、グレーレベルに対する画素の2進符号化ワード内の対応する位置における値に従って、サブフレーム画像内の開状態または閉状態のいずれかにセットされる。
【００４４】
他の実装形態では、コントローラ156は、特定のサブフレーム画像に対して望ましいグレースケール値に比例してランプ162、164および166からの光の強度を変更する。いくつかのハイブリッド技法はまた、シャッタ108のアレイによって色およびグレースケールを形成するために利用可能である。たとえば、上記で説明した時分割技法は、画素当たり複数のシャッタ108の使用と組み合わされ得、または特定のサブフレーム画像に対するグレースケール値は、サブフレームタイミングとランプ強度の両方の組合せによって達成され得る。
【００４５】
いくつかの実装形態において、画像状態104についてのデータは、コントローラ156によって、変調器アレイ103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。シーケンス中の行またはスキャンラインごとに、スキャンドライバ152は、アレイ103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154が、選択された行中の各列について、所望のシャッタ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、アレイ中の上から下に進む。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。さらなる実装形態では、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、画像状態104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にロードされる。
【００４６】
いくつかの実装形態において、アレイ103に画像データをロードするためのプロセスは、シャッタ108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、変調器アレイ103は、アレイ103中の各画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153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。その多くが米国特許出願第11/643,042号に記載されている、様々なアドレス指定シーケンスが、タイミング制御モジュール160によって調整され得る。
【００４７】
代替実装形態では、画素アレイ103と、画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、画素は、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、任意の複数の画素を指すものである。
【００４８】
ディスプレイ100は、タイミング制御モジュール160、フレームバッファ159、スキャンドライバ152、データドライバ154、共通ドライバ153、およびランプドライバ168を含む複数の機能ブロックを含む。各ブロックは、識別可能なハードウェア回路および/または実行可能コードのモジュールのいずれかを表すものと理解され得る。いくつかの実装形態では、機能ブロックは、回路板および/またはケーブルによってともに接続された個別のチップまたは回路として設けられる。代わりに、これらの回路の多くは、ガラスまたはプラスチックの同じ表面上に画素アレイ103とともに組み立てられ得る。他の実装形態では、複数の回路、ドライバ、プロセッサおよび/またはブロック図150からの制御機能が、単一のシリコンチップ内にともに一体化され、そのチップが、次に画素アレイ103を保持する透明基板に直接結合される。
【００４９】
コントローラ156はプログラミングリンク180を含み、プログラミングリンク180によってコントローラ156内に実装されるアドレス指定、色および/またはグレースケールのアルゴリズムが、特定の用途の必要性に従って変更され得る。いくつかの実装形態では、プログラミングリンク180は、周辺光センサまたは温度センサなどの環境センサからの情報を伝達し、それによってコントローラ156は、環境条件に対応して画像化モード(imaging mode)またはバックライト電力を調整し得る。コントローラ156はまた、ランプならびに光変調器作動に必要な電力を供給する電源入力182を含む。必要に応じて、ドライバ152、153、154および/または168は、182における入力電圧をシャッタ108の作動またはランプ162、164、166および167などのランプの照明に十分な様々な電圧に変換するためのDC-DCコンバータを含み得るかまたはそれと関連付けられ得る。
【００５０】
図2は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100への組込みに適した例示的なシャッタ式光変調器200の透視図である。シャッタ式光変調器200(シャッタアセンブリ200とも呼ばれる)は、アクチュエータ204に結合されたシャッタ202を含む。アクチュエータ204は、米国特許第7,271,945号に記載されているように、2つの個別の柔軟な電極ビームアクチュエータ(「アクチュエータ205」)から形成される。シャッタ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202を横方向に移動する。シャッタ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。
【００５１】
各アクチュエータ205は、シャッタ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。
【００５２】
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。
【００５３】
表面203は、光を通過させるための1つまたは複数の開口211を含む。シャッタアセンブリ200が、たとえばシリコンで作製された不透明基板上に形成される場合、表面203は基板の表面であり、開口211は、基板を通る穴のアレイをエッチングすることによって形成される。シャッタアセンブリ200がたとえばガラスまたはプラスチックで作製された透明基板上に形成される場合、表面203は基板上に堆積された光遮断層の表面であり、開口は、表面203を穴211のアレイにエッチングすることによって形成される。開口211は概して、円形、楕円、多角形、蛇状、または形状が不規則でよい。
【００５４】
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。
【００５５】
弾性シャッタアセンブリとも呼ばれるシャッタアセンブリ200は、電圧が除去された後にシャッタをその休止位置または弛緩位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。いくつかの弾性復元機構および様々な静電結合が、静電アクチュエータ内にまたはそれと連携して設計され得、シャッタアセンブリ200内に示される柔軟なビームは、ほんの一例にすぎない。たとえば、動作の「開」状態と「閉」状態との間の急激な移行に有利な、高度に非線形の電圧変位応答が提供され得、その応答は、多くの場合、シャッタアセンブリに対して双安定またはヒステリシスの動作特性を提供する。他の静電アクチュエータは、アナロググレースケール動作に使用され得るように、より漸次的電圧変位応答を用いて、かつ大幅に低減されたヒステリシスを用いて設計され得る。
【００５６】
弾性シャッタアセンブリ内のアクチュエータ205は、閉位置または作動位置と弛緩位置との間で動作すると言われる。しかし、設計者は、アクチュエータ205がその弛緩位置にあるときに、シャッタアセンブリ200が「開」状態すなわち光を通す状態または「閉」状態すなわち光を遮断する状態のいずれかにあるように開口211を配置するように選択することができる。説明の目的で、本明細書で説明する弾性シャッタアセンブリは、それらの弛緩位置において開であるように設計されることが、以下で仮定される。
【００５７】
多くの場合、制御電子回路が、シャッタを開状態および閉状態の各々に静電的に駆動できるように、「開」および「閉」のアクチュエータの二重セットが、シャッタアセンブリの一部として設けられ得る。
【００５８】
ディスプレイ装置100は、代替実装形態では、上述のシャッタアセンブリ200などの横方向シャッタ式光変調器以外の光変調器を含む。たとえば、代替実装形態は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100の代替実装形態への組込みに適しているローリングアクチュエータシャッタ式光変調器220を含み得る。ローリングアクチュエータ式光変調器は、固定電極の反対側に配設され、電界の印加に伴ってシャッタを作成するように特定の方向に移動するようにバイアスされた可動電極を含む。さらに他のMEMS光変調器が知られており、本明細書で説明する実装形態に役立つように組み込まれ得ることが理解されよう。
【００５９】
同様に、他のタイプのシャッタ制御システムが本明細書で説明するディスプレイとともに使用され得、様々な方法が、適切なグレースケールを有する画像、多くの場合動画を作成するために、制御マトリクスを介してシャッタのアレイを制御するために使用され得る。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、速度、ディスプレイのグレースケールおよび/または電力消散性能のいずれか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。これらの制御システムのいずれかが、本明細書で説明するシステムおよび方法とともに使用され得る。
【００６０】
図3A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た1つの制御マトリクス300の例示的な概略図である。図3Bは、図3Aの制御マトリクス300に接続されたシャッタ式光変調器アレイ320の透視図である。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2Aのシャッタアセンブリ200などの弾性シャッタアセンブリ302を含む。各画素は、開口324を含む開口層322も含む。
【００６１】
制御マトリクス300は、シャッタアセンブリ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得る。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とを含み得る。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(「Vdソース」)309を、対応する画素301の列中の画素301に電気接続する。制御マトリクス300中で、データ電圧Vd309は、シャッタアセンブリ302の作動に必要な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309は、作動電圧源としても働く。
【００６２】
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。
【００６３】
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、対応するシャッタアセンブリ302内のアクチュエータ303が作動し、シャッタアセンブリ302内のシャッタを開く。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に蓄えられたまま留まる。したがって、シャッタアセンブリ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、必要な長さの期間中、作動命令を記憶する。
【００６４】
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アセンブリ302と整列される。一実装形態では、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。別の実装形態では、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。
【００６５】
シャッタアセンブリ302の構成要素は、制御マトリクス300と同時かまたは同じ基板上の後続の処理段階のいずれかに処理される。制御マトリクス300内の電気的構成要素は、液晶ディスプレイに対する薄膜トランジスタアレイの製造に共通する多くの薄膜技法を使用して組み立てられる。シャッタアセンブリは、微細加工の技術と同様の技法を使用して、または微小機械(すなわち、MEMS)デバイスの製造によって組み立てられる。たとえば、シャッタアセンブリ302は、化学気相堆積プロセスによって堆積されたアモルファスシリコンの薄膜から形成され得る。
【００６６】
シャッタアセンブリ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、シャッタは、いずれかの位置にシャッタ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、シャッタアセンブリ302は、機械的に双安定であり得る。シャッタアセンブリ302のシャッタ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、シャッタを所定の場所で保持し得る。
【００６７】
シャッタアセンブリ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アセンブリでは、シャッタ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、かつシャッタを所定の位置で保持する。対向力は、シャッタ式光変調器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。
【００６８】
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。
【００６９】
図4Aおよび図4Bは、開および閉のそれぞれの状態にある二重作動シャッタアセンブリの平面図である。詳細には、図4Aおよび図4Bは、様々な実装形態に含まれるのに適している代替のシャッタ式光変調器(シャッタアセンブリ)400を示す。光変調器400は、二重アクチュエータシャッタアセンブリの一例であり、図4Aに開状態において示される。図4Bは、閉状態にある二重アクチュエータシャッタアセンブリ400の図である。シャッタアセンブリ200とは対照的に、シャッタアセンブリ400は、シャッタ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、シャッタ開アクチュエータ402は、シャッタ406を開くのを担当する。第2の対向アクチュエータ、シャッタ閉アクチュエータ404は、シャッタ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406を駆動することによって、シャッタ406を開閉する。シャッタ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406の移動軸に沿って、シャッタ406の両端に取り付けられたサポートの含有により、シャッタ406の面外運動が低減され、基板に対して実質的に平行な平面への運動が制限される。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、対向するシャッタ開アクチュエータ402およびシャッタ閉アクチュエータ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。
【００７０】
シャッタ406は、光が通り得る2つのシャッタ開口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、シャッタアセンブリ400は開状態にあり、したがって、シャッタ開アクチュエータ402は作動しており、シャッタ閉アクチュエータ404はその弛緩位置にあり、開口412および409の中心線が一致する。図4Bにおいてシャッタアセンブリ400は閉状態に移されており、シャッタ開アクチュエータ402はその弛緩位置にある。シャッタ閉アクチュエータ404は作動しており、シャッタ406の遮光部分は今では、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。
【００７１】
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。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によって共有されるように連結され得る。
【００７２】
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406の遮光部分が開口409と重なるように配置され得る。図4Bは、シャッタ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。
【００７３】
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。シャッタ開アクチュエータおよびシャッタ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じたまま、かつシャッタ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。
【００７４】
図5は、シャッタ式光変調器(シャッタアセンブリ)502を組み込むシャッタ式ディスプレイ装置500の断面図である。各シャッタアセンブリは、シャッタ503とアンカ505とを組み込む。アンカ505とシャッタ503との間で接続されると、表面の少し上でシャッタ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。シャッタアセンブリ502は、プラスチックまたはガラスで作られ得る、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、シャッタアセンブリ502のシャッタ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、蒸発、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を含むいくつかの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。別の実装形態では、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、高および低屈折指数の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として組み立てられる。シャッタが自由に移動する反射膜506からシャッタ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503の辺と、開口508の辺との間の横の重複よりも小さくてもよい。
【００７５】
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。図示の光ガイド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、シャッタアセンブリ502に向かって光を反射する。シャッタアセンブリ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を離れることができない光は、リサイクルし、シャッタアセンブリアレイ502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。
【００７６】
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。
【００７７】
代替実装形態では、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。代替実装形態では、開口層506は、光ガイド516の表面に直接堆積され得る。代替実装形態では、開口層506は、(後で説明するMEMSダウン構成を参照)シャッタ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。
【００７８】
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522は、カラーフィルタ、たとえば、シャッタアセンブリ502のうちの異なるものに対応する、固有の赤、緑、および青フィルタを含む。カバープレート522は、シャッタアセンブリ502から所定の距離だけ離れて支えられ、図示のギャップ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、かつ/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。
【００７９】
粘着シール528は、作動流体530を封じ込める。作動流体530は、約10センチポアズを下回り得る粘度、約2.0を上回り得る比誘電率、および約104V/cmを上回る誘電破壊強度で工作される。作動流体530は、潤滑油としても働き得る。一実装形態では、作動流体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、作動流体530は、基板504の屈折指数よりも大きい、または小さい屈折指数をもつ。
【００８０】
MEMS方式ディスプレイアセンブリが作動流体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を囲む。作動電圧を下げるために、液体は、70センチポアズ、または10センチポアズをも下回り得る粘度を有する。70センチポアズを下回る粘度を有する液体は、4,000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。好適な作動流体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、シリコンオイル、フッ素化シリコンオイル、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑油を含む。有用な作動流体は、ポリジメチルシロキサン、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であり得る。有用な作動流体はアルカン、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。また、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、ジメチルホルムアミドが含まれる。
【００８１】
多くの実装形態に対して、上記の流体の混合物を組み込むことは有利である。たとえば、アルカンの混合物またはポリジメチルシロキサンの混合物は、混合物が、ある範囲の分子量を有する分子を含む場合に有用であり得る。異なる族からの流体または異なる特性を有する流体を混合することによって特性を最適化することも可能である。たとえば、表面の湿潤はヘキサメチルジシロキサンの特性であり、ブタノンの低い粘度と組み合わされて改善された流体を作成する。
【００８２】
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516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で取り付けられる。いくつかの実装形態において、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に戻すのを助ける。シャッタアセンブリ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。
【００８３】
ディスプレイ装置500は、MEMSアップ構成と呼ばれ、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に形成される。シャッタアセンブリ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において、シャッタアセンブリは、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、バックライト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、反射開口層にある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することができる。いくつかの実装形態において、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素の間に配設される。MEMS光変調器を、それに対応する開口から分離するギャップまたは距離は、10ミクロン未満、または重複416など、シャッタと開口との間の重複よりも小さい距離であり得る。
【００８４】
図6Aおよび図6Bは、複数の光変調器ディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス640を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス640はたとえば、スマートフォン、携帯電話またはモバイル電話であってもよい。しかし、ディスプレイデバイス640の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形は、テレビジョン、タブレット、電子書籍端末、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のような様々なタイプのディスプレイデバイスも例示している。
【００８５】
ディスプレイデバイス640は、筐体641と、ディスプレイ630と、アンテナ643と、スピーカ645と、入力デバイス648と、マイクロフォン646とを含む。筐体641は、射出成形および真空成形を含む種々の製造プロセスのいずれかによって形成され得る。加えて、筐体641は、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がそれらに限らない種々の材料のいずれかから作られ得る。筐体641は、異なる色の、または異なるロゴ、絵、もしくは記号を含む、他の取外し可能な他の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。
【００８６】
ディスプレイ630は、本明細書で説明されるように、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種々のディスプレイのいずれかであり得る。ディスプレイ630はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、もしくはTFT LCDのようなフラットパネルディスプレイ、またはCRTもしくは他の管デバイスのようなノン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630は、本明細書で説明するように、光変調器方式ディスプレイを含み得る。
【００８７】
ディスプレイデバイス640の構成要素が図6Aに概略的に示されている。ディスプレイデバイス640は、筐体641を含み、ディスプレイデバイス640内に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含み得る。たとえば、ディスプレイデバイス640は、送受信機647に結合され得るアンテナ643を含むネットワークインターフェース627を含む。ネットワークインターフェース627は、ディスプレイデバイス640に表示され得る画像データの源であり得る。したがって、ネットワークインターフェース627は、画像源モジュールの一例であるが、プロセッサ621および入力デバイス648も画像源モジュールとして機能し得る。送受信機647は、条件付けハードウェア652に接続されたプロセッサ621に接続されている。条件付けハードウェア652は、信号を条件付ける(たとえば、信号をフィルタリングする、または別様に操作する)ように構成され得る。条件付けハードウェア652は、スピーカ645およびマイクロフォン646に接続され得る。プロセッサ621はまた、入力デバイス648およびドライバコントローラ629に接続され得る。ドライバコントローラ629は、フレームバッファ628およびアレイドライバ622に結合されてよく、アレイドライバ622はディスプレイアレイ630に結合されてよい。図6Aで特に示されない要素を含む、ディスプレイデバイス640の中の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、かつプロセッサ621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650は、特定のディスプレイデバイス640の設計において実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。
【００８８】
ネットワークインターフェース627は、ディスプレイデバイス640がネットワークを通じて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643と送受信機647とを含む。ネットワークインターフェース627はまた、たとえばプロセッサ21のデータ処理要件を軽減するいくつかの処理機能を有し得る。アンテナ643は、信号を送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643は、IEEE16.11(a)、IEEE16.11(b)、またはIEEE16.11(g)を含むIEEE16.11標準、あるいはIEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11nを含むIEEE802.11標準、およびそのさらなる実装形態に従ってRF信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ643は、Bluetooth(登録商標)規格に従ってRF信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナ643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）/General Packet Radio Service (GPRS)、Enhanced Data GSM（登録商標） Environment (EDGE)、Terrestrial Trunked Radio (TETRA)、Wideband-CDMA (W-CDMA)、Evolution Data Optimized (EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、High Speed Packet Access (HSPA)、High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)、High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)、Evolved High Speed Packet Access (HSPA+)、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のような、ワイヤレスネットワーク内で通信するのに使用される他の公知の信号を受信するように設計され得る。送受信機647は、アンテナ643から受信された信号がプロセッサ621によって受信されさらに操作され得るように、受信された信号を前処理することができる。送受信機647はまた、プロセッサ621から受信された信号がディスプレイデバイス640からアンテナ643を介して送信され得るように、受信された信号を処理することができる。
【００８９】
いくつかの実装形態では、送受信機647は受信機と置き換えられ得る。加えて、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627は、プロセッサ621に送信すべき画像データを記憶または生成することのできる画像源と置き換えられ得る。プロセッサ621は、ディスプレイデバイス640の動作全体を制御し得る。プロセッサ621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627または画像源から受信し、データを処理して生画像データまたは生の画像データへと容易に処理され得るフォーマットへ変換する。プロセッサ621は、処理されたデータを、記憶するためにドライバコントローラ629またはフレームバッファ628に送ることができる。生データは通常、画像内の各位置での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。
【００９０】
プロセッサ621は、ディスプレイデバイス640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。条件付けハードウェア652は、信号をスピーカ645に送信し、マイクロフォン646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。条件付けハードウェア652は、ディスプレイデバイス640内の個別の構成要素であってもよく、プロセッサ621もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【００９１】
ドライバコントローラ629は、プロセッサ621によって生成された生画像データをプロセッサ621から直接取り込むことができ、またはフレームバッファ628から取り込むことができ、かつ生画像データをアレイドライバ622への高速送信のために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629は、生画像データをラスタ状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、したがって、ドライバコントローラ629は、ディスプレイアレイ630全体をスキャンするのに適した時間順を有する。次いで、ドライバコントローラ629は、フォーマットされた情報をアレイドライバ622に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ629は、スタンドアロンの集積回路(IC)としてのシステムプロセッサ621と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数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621に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ621に埋め込まれても、ハードウェアにおいてアレイドライバ622と完全に一体化されてもよい。
【００９２】
アレイドライバ622は、ドライバコントローラ629からフォーマットされた情報を受信することができ、ディスプレイの表示素子のx-yマトリクスからの数百本、場合によっては数千本(またはそれよりも多く)のリード線に1秒当たりに何度も印加される波形の類似したセットへと、ビデオデータを再フォーマットすることができる。
【００９３】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ629、アレイドライバ622、およびディスプレイアレイ630は、本明細書で説明されるいずれタイプのディスプレイにも適切である。たとえば、ドライバコントローラ629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(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622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(光変調器ディスプレイ要素ドライバなど)であり得る。その上、ディスプレイアレイ630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(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629は、アレイドライバ622と一体化されてもよい。そのような実装形態は、高度に集積されたシステム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計または小面積ディスプレイにおいて有益であり得る。
【００９４】
いくつかの実装形態では、入力デバイス648は、たとえばユーザがディスプレイデバイス640の動作を制御するのを可能にするように構成され得る。入力デバイス648は、QWERTYキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチ感知スクリーン、ディスプレイアレイ630と一体化されたタッチ感知スクリーン、または圧力感知膜もしくは熱感知膜を含み得る。マイクロフォン646は、ディスプレイデバイス640用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646を通じた音声コマンドが、ディスプレイデバイス640の動作を制御するために使用され得る。
【００９５】
電源650は、種々のエネルギー貯蔵デバイスを含み得る。たとえば、電源650は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような再充電可能電池であり得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまた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650は、再生可能なエネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池もしくは塗料型太陽電池を含む太陽電池であってもよい。電源650は、壁付きコンセントから電力を受けるように構成され得る。
【００９６】
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配置され得るドライバコントローラ629に制御プログラム性が存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ622に制御プログラム性が存在する。上で説明された最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および/またはソフトウェア構成要素ならびに様々な構成において実施され得る。
【００９７】
図6Aに示すディスプレイ630は、軸170および172を有するアレイ内に配置された複数の光変調器を有する光変調アレイを有し得る。図7Aおよび図7Bは、それぞれ、シャッタ式ディスプレイの平面図および断面図である。図7Aは、シャッタアセンブリのアレイを有するディスプレイのブロック図である。図7Aは、図1Aに示すディスプレイ100と同様であり、ディスプレイデバイス640に対してディスプレイ630として使用され得るタイプの、ディスプレイ700を図で示す。詳細には、図7Aは、行774および列776の2次元アレイ780内に配列された複数の光変調器702から形成されるディスプレイ700を示す。図7Aに示すように、光変調器702の各々は、開口709の上を前後に移動するシャッタ708を有するシャッタアセンブリを含む。シャッタ708は、光変調器702のアレイ780の片側に配設される光源705からの光を変調する開口709にわたって移動する。図示の実装形態では、ディスプレイ700はバックライト付きディスプレイであり、シャッタ708は、光源705からの光を、その光がアレイ780の異なる開口709を通過するときに変調するために、開口709にわたって前後に移動する。図7Aは、シャッタアセンブリ702の5つの行および6つの列を示す。したがって、図7Aは、ディスプレイに対する画素を設けるアレイ780の一部だけを示す。一般的に、ディスプレイは、数百行および数百列を有するためにアレイ780を使用する。たとえば、ディスプレイ700は、WVGA規格に準拠して848列および480行を有するか、またはWXGA規格に準拠して1280列および800行を有することができる。いずれの場合も、アレイ780は、図7Aに示すアレイ780で示すように、アレイ内に配列された数千のシャッタアセンブリを含む。
【００９８】
図7Aは、各光変調器702が、光変調器702の外周を画定する正方形周縁辺782を有することをさらに示す。一般的に、光変調器702の周縁辺782は、図3Bに示すデータ相互接続308およびスキャンライン相互接続306など、データ相互接続およびスキャンライン相互接続によって画定される。周縁辺782は、アレイ780の水平軸770および垂直軸772と整列された水平軸および垂直軸を有する。同様に、各シャッタ708は、同じく長方形であり、同じくアレイ780の軸770および772と整列される周縁辺788を有する。動作時、各シャッタ708は、そのそれぞれの開口709の上を前後に移動し、ディスプレイアレイ780の軸772に平行な運動軸に沿って移動する。アレイ780は、図6Aに示すディスプレイ630など、一般的に長方形の外周を有するディスプレイの一部を形成する。画像は、長方形のディスプレイ700の軸770および772と整列されるように、ディスプレイ700上に提示される。ディスプレイ700上に提示される画像の品質は、画像が見られる角度に応じて変化することがある。たとえば、ディスプレイ700を見下ろしながら真上(directly overhead)から見られる画像は、高い明瞭性および高分解能を有し得る。そのような視野角は、ディスプレイ700のアレイ780の表面に実質的に直角である。視野角が直角から鋭角に変化するにつれて、画像の明瞭性の品質は低下することがある。
【００９９】
図7Bは、光を遮断するために配置されたシャッタを有するシャッタ式ディスプレイの断面図である。図7Bは、開口を通過する光を変調するために開口にわたってシャッタがどのように移動するか、および閉じたシャッタの下を通る光がいくつかの視野角において画像の明瞭性をどのように低下させ得るかについて、より詳細に示す。詳細には、図7Bは、図5に示すディスプレイの簡略化断面図を提示する。詳細には、図7Bは、光源718から生成された光線721Aおよび721Bなどの光を遮断するために開口708'の上で移動するシャッタ703を含むディスプレイ700を示す。光源718は、シャッタアセンブリ702の表面の下に光を案内する光ガイド716内に光を向ける。反射面720は、シャッタ703による変調のために開口708'に向けて上向きに光を反射する。カバープレート722は、シャッタアセンブリ702の片側の近くに配列される。
【０１００】
図7Bは、シャッタ703Aを、開口708'Aの上に配設されているように示す。図7Bはまた、シャッタ703Bを、光源718からの光が、光ガイド716から開口708'Bを通り、カバープレート722を通って進み得るように開口708'Bから離隔されているように示す。図7Bは、シャッタ703Bを開位置に、シャッタ703Aを閉位置に示す。閉位置にあるシャッタ703Aは、光源718からの光が、開口708'Aを通り、その後カバープレート722を通って進むのを阻止する。しかし、図7Bは、閉位置にありながら、ある角度の光が、開口708'Aを通り、閉じたシャッタ703Aとシャッタアセンブリ702Aの下面との間に存在するギャップ726を通って進むことがあることを示す。シャッタ703Aによって閉じられている、開口708'Aなどの開口を通過する光は、シャッタが開位置および閉位置にあるときに開口708Aを通過する光の量を変調するための、そのそれぞれのシャッタ703Aの有効性を低下させる。図7Bに示すギャップ726は、十分に高い角度における光が、光源に面するシャッタ703Aの表面で反射し、シャッタ702Aの反対面で再び反射することを許容し、シャッタアセンブリ702Aの上に延びるシャッタ703Aの部分によって遮断されるのを回避するのに十分な高い角度においてシャッタアセンブリ702Aで反射する。ギャップ726を通って進む光721Aは、カバープレート722の表面に対して鋭角である角度に沿って進む。ギャップ726を通過するこの光721Aは、光線721Aの角度と実質的に同様の角度においてディスプレイ700を見るユーザに最も強い影響を与えることになる。ギャップ726などのギャップを通過する光の量は、シャッタ703と開口708'との間の重複に一部依存することになる。シャッタ703と開口708'との間の重複は、シャッタの幅に沿った重複とシャッタの長さに沿った重複とに対して異なることがある。
【０１０１】
図8は、開口から離れて移動されたシャッタおよび開口の上に移動されたシャッタの平面図を示す。詳細には、図8は、シャッタの運動軸に沿ったシャッタと開口との間の重複が、運動軸に直角の軸に沿った重複よりも大きいことを示す。詳細には、図8は、図7のシャッタ703Aおよび703Bと同様のシャッタ800のペアを示す。図示のシャッタアセンブリ802Aは、シャッタ804Aが開口808Aから離隔されて光が開口808Aを通過することを可能にするように、開位置において示されている。対照的に、シャッタ804Bは、開口808Bがシャッタ804Bによって覆われているように示すためにゴースト輪郭線で提示される開口808Bの上に配置されるように示されている。シャッタアセンブリ802Aは、運動軸810に平行なシャッタ804Aの周縁辺が、開口808Aと重複して開口808Aを距離812だけ超えて延びていることを示す。具体的には、図8は、シャッタ804Aが、運動軸810に平行な側辺806を有することを示す。同様に、開口808Aは、同じく運動軸810に平行な側辺816を有する。側辺806は、側辺816から距離812だけ離隔される。この距離812は、シャッタ804Aが開口808Aの周縁辺816の上に延びる重複を表す。重複812は、一般的に、シャッタ804Aと開口808Aとの間を通っている光を遮断するのに十分なほど大きい。対照的に、シャッタ804Bは、開口808Bの上に配置されているように示される。シャッタ804Bは、運動軸810に直角な側辺822を有する。同様に、開口808Bは、同じく運動軸810に直角な側辺824を有する。図8は、シャッタ804Bの側辺822が、開口804Bの側辺824から距離814だけ離隔されていることを示す。図8に示す重複814は、重複812より小さく、したがって開口808Bの側辺824とシャッタ804Bの側辺822との間により小さい量の重複を設けるように示されている。これらの2つの辺の間のより小さい重複814は、より多くの光が、開口808Bとシャッタ804Bとの間を運動軸810に直角なシャッタの辺に沿って進むことを許容する。したがって、開口808Bを通過し、シャッタ804Bの側辺822に向かって図7Bに示す光線721Aのような高角度に沿って進む光は、重複812の下を通り、シャッタ804Bの辺822の下から漏れる光の経路と整列された視野角に沿って見られる画像の一部を成すことがある。ディスプレイは、通常、図6Aのディスプレイ630の軸170など、ディスプレイの水平軸と画像を整列させる配向を有する画像を提示し、ユーザは、通常、水平軸の方を見ながら画像を見るので、周縁辺822およびディスプレイの水平軸のアラインメントは、辺822の下から漏れる光が画像品質を阻害することを引き起こすことがある。
【０１０２】
図9は、回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイの平面図を示す。より詳細には、図9は、本明細書で説明するシステムおよび方法の一実装形態を示しており、ディスプレイ900は、ディスプレイ900の周縁辺の軸970および972に対してある角度で配設されたシャッタ908の運動軸920を有するアレイ内に配列された複数のシャッタアセンブリ902を含む。
【０１０３】
詳細には、図9は、複数のシャッタアセンブリ902を含むディスプレイ900を示す。シャッタアセンブリは、開口909の上にまた開口909から離れて移動するシャッタ908を含む。シャッタ908は、図9で正方形として示す周縁辺984を有するベース982上に形成される。同様に、図9に示す各シャッタ908は、周縁辺988を有する長方形の要素である。図9は、ディスプレイ900内のシャッタ908の運動軸に沿って延びる軸920を示す。すなわち、シャッタ908は、軸920に実質的に平行の方向に移動する。
【０１０４】
シャッタアセンブリ902は、ディスプレイ900内の画素または副画素であってよい。シャッタアセンブリ902は、行および列内に配列され得る。シャッタ908は、軸920に平行な経路に沿って移動し、それゆえ、シャッタの運動は、ディスプレイ900の軸970および972に対してある角度である軸に沿う。これは、シャッタ908の側辺914を軸920に沿って配向する。
【０１０５】
図9に示す実装形態では、シャッタアセンブリ902は、ディスプレイ900の軸970および972に対して約45°の角度におけるそれらの周縁辺984と整列するように回転される。これは、シャッタアセンブリ902を、列932および行952のダイヤモンドパターン内に配列する。ダイヤモンドパターンのシャッタアセンブリ902は、異なる、空間的にオフセットされた行内のシャッタアセンブリ940およびシャッタアセンブリ942など、隣接する列のシャッタアセンブリを有する。具体的には、シャッタアセンブリ940は、シャッタアセンブリ942に隣接しており、図示の例では、シャッタアセンブリ940は側部に沿ってシャッタアセンブリ942と境を接する。シャッタアセンブリ940は、行952A内にあり、シャッタアセンブリ942は、シャッタアセンブリ940から、図9において下方として示すように空間的にオフセットされた行952B内にある。
【０１０６】
図9は、隣接する列内にあるシャッタアセンブリ902の中心が、軸970および972のいずれに対しても実質的に45°の角度で延びる、運動軸920などの軸に沿って整列されることをさらに示す。その上、図9は、シャッタ908が長方形であり、シャッタ908の長方形の側辺が、軸970および972に対して、図示の例では45°の角度である角度において配列されることを示す。これは、図8に示す図示の重複814のような開口909の上のより小さい重複を有するシャッタ902の側辺を、軸970および972に対してこの場合は約45°の角度で運動軸920を横切るように配列する。図9は、シャッタアセンブリ902を、ディスプレイ900の軸970および972に対して角度45°で整列されるように示すが、シャッタ908の一側部を軸970と972の両方から離れた角度になるように整列する任意の角度を含む、他の角度の配向が使用され得ることは、当業者には明らかであろう。その上、選択された角度は、図9では正方形として示すシャッタアセンブリの外周形状に一部依存するが、他の長方形、円形、六角形、非線形形状、または任意の他の形状でもよい。
【０１０７】
図9は、制御線960および962をさらに示す。制御線960は、ディスプレイ900内のシャッタアセンブリ902の列を通って延び、制御線962は、ディスプレイ900内のシャッタアセンブリ902の行を通って延びる。この図示の実装形態では、制御線960および962は、従来の正方形配置ディスプレイの方式と同様の方式でダイヤモンド配置ディスプレイ900内のシャッタアセンブリ902のアドレス指定を提供する。ディスプレイ900は、シャッタアセンブリ902のアレイを通るほぼ実質的に直線形状で延びる行制御線962および列制御線960を有する。いくつかの実装形態では、まっすぐな制御線960および962は、従来の正方形配置の制御線構造と一致しており、正方形配置に対して生成されたディスプレイ信号は直接ダイヤモンド配置上に表示され得、したがってリマッピングは不要である。
【０１０８】
図10を参照すると、図10は、回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイの代替実装形態を示す。詳細には、図10は、それぞれのシャッタ1002の運動軸を、ディスプレイの軸1070および1072を横切る角度で整列させるダイヤモンド配置内に編成された複数のシャッタアセンブリ1002を有するディスプレイ1000を示す。図示の実装形態では、それぞれのシャッタ1002の運動軸は、ディスプレイ1000の両軸1070および1072に対して略45°に角度を付けられる。このようにして、シャッタアセンブリ1002は、シャッタ1008のその短辺の軸をディスプレイの軸に対して45°に配向する。したがって、シャッタアセンブリの運動軸に直角のシャッタアセンブリの周縁辺において存在するギャップから放出される光は、ディスプレイ上に提示される画像の主視軸(major viewing axis)の軸外に向けられる。
【０１０９】
図10がさらに示すように、隣接する行内のシャッタアセンブリ1002は、それらの運動軸に対して90°回転される。たとえば、行1020内のシャッタアセンブリ1002の運動軸は、行1022内のシャッタアセンブリ1002の運動軸と直交する。図示の実装形態では、後続の行は、シャッタアセンブリ1002の配向を交替し、それによって隣接する行内に互いに対して90°回転されたシャッタアセンブリ1002を有する。これは、軸外コントラスト比を改善し、それゆえその画像が、ディスプレイ1000の周縁辺を横切る角度で見られるときに表示された画像の品質を改善することができる。
【０１１０】
加えて、図10は、シャッタアセンブリ1002の動作を制御するための制御線を示す。詳細には、図10は、列制御線1040、1042、1044および1046を示す。図10は、行制御線1050〜1064を示す。列制御線1040〜1046は、直接隣接する行内にあるシャッタアセンブリ1002に接続する。たとえば、図10は、シャッタアセンブリ1030〜1037に接続する列制御線1040を示す。したがって、制御線1040は、行1020内にあるシャッタアセンブリ1030に接続し、行1022内にあるシャッタアセンブリ1031に接続し、以下同様である。図10に示すように、制御線1040〜1046は、それらが隣接する行内のシャッタアセンブリ1002を接続するのでジグザグパターンを有する。行制御線1050〜1064は、この実装形態では、ディスプレイ1000のそれぞれの行内の各シャッタアセンブリ1002に接続する。
【０１１１】
図11は、論理的画素としてグルーピングされた複数のシャッタアセンブリを示す。詳細には、図11は、本明細書で説明するシステムおよび方法のさらなる代替実装形態を示す。具体的には、図11は、図10に提示するダイヤモンド画素配置などのダイヤモンド画素配置内で配向された複数のシャッタアセンブリ1102を有するディスプレイ1100を示す。図11に示すディスプレイ1100は、図示の実装形態では、4つのシャッタアセンブリ1102A、1102B、1102Cおよび1102Dを含む論理的画素1110をさらに含む。第2の論理的画素1112も図11に示され、同じく4つのシャッタアセンブリを含む。図示の論理的画素1110および1112は、図1Bに示すコントローラ156などのコントローラによって、ディスプレイ1100内の単一の画素要素として取り扱われ得る。この目的で、コントローラ156は、論理的画素1110のシャッタアセンブリ1102A〜1102Dなどの論理的画素の4つのシャッタアセンブリを一緒に駆動し得る。シャッタアセンブリ1102A〜1102Dを一緒に駆動することは、ディスプレイの画素を制御するために必要な帯域幅を低減することを含むいくつかの利点を有し、それらは、ディスプレイ内で画素として働く数千または数百万のシャッタアセンブリを有する大きいディスプレイに対する重要な利点であり得る。加えて、論理的画素もまた、画像品質を改善するために、ディザ処理されたグレースケーリングを含むグレースケーリングをもたらすことによって、画像品質アーティファクトを軽減することの利点を提供し得ることが理解されよう。
【０１１２】
一実装形態では、ディスプレイコントローラ156は、いくつかのシャッタアセンブリ1102を選択して、論理的画素1110または1112に一緒にグルーピングする。一実施では、論理コントローラ156は、論理的画素1110および1112にグルーピングされているシャッタアセンブリ1102を代表する、一般的に行および列の情報である、データを記憶する副画素参照テーブルを含む。シーケンサタイミング制御160は、ディスプレイ1100内のシャッタアセンブリ1102のシャッタを作動させるためにスキャンドライバ152およびデータドライバ154を制御するときに、副画素参照テーブルにアクセスし得る。場合によっては、コントローラ156は、論理的画素1110に一緒にグルーピングされるシャッタアセンブリ1102を変更し得る。さらに場合によっては、グルーピングは、画像を作成中に変更し得る。したがって、コントローラ156は、論理的画素1110または1112の位置を、ディスプレイ1100の全アレイ内の異なる位置に効果的に移動させ得る。これは、コントローラ156が、画像の一部として提示される画素のグループを空間的に平均することを可能にする。加えて、コントローラ156は、ディスプレイ1100上に提示される画像にわたって、ランプ166によって駆動される青の色など、異なる色を空間的に平均するために、ランプドライバ168を調整し得る。このようにして、論理的画素1110および1112は、画像を作成するための帯域幅を低減し、画像作成中に、選択された色に対するグレースケーリングを含む空間的グレースケーリングを可能にすることによってアーティファクトの低減をもたらす。
【０１１３】
図12は、ディスプレイに整列されたシャッタアセンブリを有するディスプレイと、ディスプレイに対して回転されたシャッタアセンブリを有するディスプレイとの間の相対的画素ピッチを示す。図12は、上記で説明したダイヤモンド画素配置の1つの利点を示す。詳細には、図12は、軸1270および1272を有するグリッド1204内に整列されたシャッタアセンブリ1202のアレイ1200を示す。図12に示すように、ディスプレイ1200内のシャッタアセンブリ1202は、運動軸1210に沿って移動する。運動軸1210は、ディスプレイ1200の軸1270および1272を横切る。ディスプレイ1200の画素パーインチメトリック(pixel-per-inch metric)は、インチなどの規定された長さにわたってディスプレイ1200の公称の行内に配置されるシャッタアセンブリ1202の数を数えることによって測定され得る。図12に示す実装形態では、ディスプレイ1200は、行1220に沿って6つのシャッタアセンブリ1202A〜1202Fを整列させる。
【０１１４】
それと比較して、図12に示すダイヤモンド画素配置1250は、ディスプレイ1250のダイヤモンド画素配置内に配置されたシャッタアセンブリ1202が、ディスプレイ1200内に配置された6つのシャッタアセンブリ1202A〜1202Fより短い長さにわたって2つの行1252に沿って6つのシャッタアセンブリ1202A〜1202Fを配置するように整列される。したがって、ディスプレイ1250のダイヤモンド画素配置は、より大きい画素パーインチメトリックをもたらし、画素サイズが同じに保たれると仮定すると、改善された分解能をもたらす。
【０１１５】
図13は、同様の制御線密度と、異なるサイズの開口および異なる開口率を有する画素とを有する2つのアレイ1300および1350を示す。詳細には、図13は、シャッタアセンブリ1302の4×4アレイを含む第1のアレイ1300を示す。4×4アレイは、アレイ1300の各列に沿って延びる4つの制御線1312とアレイ1300の各行に沿って延びる4つの制御線1314とによって制御される。隣接する制御線1312の各ペアの間のピッチが1340として示され、そのピッチが、アレイ1300にわたって制御線1312の密度を表す制御線密度を規定する。アレイ1300は、4つのシャッタアセンブリ1302の幅にわたって4つの制御線の密度を有し、4つのシャッタアセンブリの幅は、一般的にミクロンで測定されるが任意の長さの単位が使用され得る、何らかの知られている長さであってよい。
【０１１６】
アレイ1350はまた、アレイ1350の各列に沿って延びる4つの制御線1312と、アレイ1350の各行に沿って延びる4つの制御線1314とを有する。隣接する制御線1312の間のピッチもまた1340として示され、ピッチ1340は両アレイ1300および1350に対して同じであることが理解されよう。
【０１１７】
しかし、アレイ1350は、アレイ1300のグリッドパターン内に配列された16個のシャッタアセンブリとは対照的に、ダイヤモンド配置内に配列された8つのシャッタアセンブリ1352を含む。各シャッタアセンブリ1352は、アレイ1300内のシャッタアセンブリ1302の約2倍の表面積を有する。わかるように、シャッタアセンブリ1352は、4つの隣接する制御線1312によって画定される空間内に2つの直線的に隣接するシャッタアセンブリ1352に適合する大きさに作られる。たとえば、図13は、シャッタアセンブリ1352bが2つの隣接する制御線1312の間に延びることを示す。したがって、シャッタアセンブリ1352bおよび1352dなど、2つの隣接するシャッタアセンブリは、4つの制御線1312の幅にわたって延びることになる。アレイ1300を参照して示したように、4つの制御線の幅は、ミクロン、インチ、または何らかの長さの単位で測定される何らかの知られている距離であり、これが、単位長さ当たりの制御線の密度を生成する。
【０１１８】
アレイ1350とは対照的に、アレイ1300は、4つの隣接する制御線1312によって画定される空間内に4つの直線的に隣接するシャッタアセンブリ1302を適合させ、各シャッタアセンブリ1302は、より小さい開口とより小さい表面積とを有する。アセンブリ1352のより大きい表面積は、より大きい相対的開口を、それゆえより大きい開口率を可能にする。上記は、ダイヤモンド配置アレイ1350の分解能または画素パーインチ(PPI)における利点を説明する。ダイヤモンド配置アレイ1350は、より高い開口率を生成するために異なる方法で実装され得る。アレイ1350は、線密度を、正方形配置1300の線密度と実質的に同じに保持する。しかし、画素サイズは、正方形配置1300のサイズより約2倍大きい。より大きい画素は、ダイヤモンド配置アレイ1350に対して、より大きい開口とより大きい開口率とをもたらす。
【０１１９】
図14は、異なるサイズのシャッタアセンブリを有するシャッタアセンブリのアレイの平面図である。詳細には、図14は、第1のサイズを有するシャッタアセンブリ1402と第2のより大きいサイズを有するシャッタアセンブリ1412とを含む、シャッタアセンブリのダイヤモンド画素配置を含む第1のアレイ1400を示す。図14に示すように、シャッタアセンブリ1402およびシャッタアセンブリ1412は、シャッタアセンブリ1402および1412内に、運動軸1410に沿って移動するシャッタ1404および1414を有するように配向される。運動軸1410は、アレイ1400の垂直軸1452およびアレイ1400の水平軸1450を横切る。図示の実装形態では、シャッタアセンブリ1412は、シャッタアセンブリ1402の面積より約4倍大きい面積を有する。シャッタアセンブリ1412は、シャッタ1414および開口1418を有し、それらの両方は、より小さいシャッタアセンブリ1402の対応するシャッタ1404および開口1408より約4倍大きい。他の実装形態では、異なるシャッタアセンブリの相対的サイズは変化することがあり、選択されたサイズは、取り組まれる用途に一部依存することになる。
【０１２０】
図示のシャッタアセンブリ1402および1412は4×4アレイ内に配列され、4つのより小さいシャッタアセンブリ1402が、1つのより大きいシャッタアセンブリ1412の外周の周りに配設される。シャッタアセンブリは論理的画素にグルーピングされ得、1つのそのようなグルーピングが、1つの大きいシャッタアセンブリ1412と2つのより小さいシャッタアセンブリ1402との3つのシャッタアセンブリを囲む点線の長方形1420によって示される。長方形1420内にグルーピングされた3つのシャッタアセンブリは、アレイ1400を使用するディスプレイに対して1つの論理的画素要素を提供し得る。
【０１２１】
コントローラは、この論理的画素内の3つのシャッタアセンブリをアドレス指定して制御し、シャッタを制御してグレースケール効果を達成することができる。一実装形態では、コントローラは、シャッタアセンブリ1402および1412が開または閉である持続時間を制御する。当技術分野で一般的に知られているように、シャッタを通過する光を変調することによって、およびシャッタが光を通し次に遮断する時間の相対的期間を選択的に重み付けすることによって、グレースケール効果が達成され得る。コントローラは、論理的画素にグルーピングされている3つのシャッタアセンブリを個別に変調し得る。図示の実装形態では、コントローラは、グレースケール効果をより効率的に作成するために、異なるサイズのシャッタアセンブリ1402および1412、詳細には、シャッタアセンブリ内の異なるサイズの開口1408および1418を使用し得る。シャッタアセンブリ1420は、より大きい開口1418を有し、それゆえ開いたときに、シャッタアセンブリ1402のより小さい開口1408より大きい照明を提供し得る。さらに、シャッタアセンブリ1420は、単一のシャッタ1404の移動によってこのより大きい照明を提供し得、それゆえいくつかの実装形態では、コントローラは、たとえば4つのより小さいシャッタアセンブリ1402を制御する必要があることと比較して、このレベルの照明を達成するためにより少ない制御ビットを使用し得る。より大きいシャッタアセンブリ1412とより小さいシャッタアセンブリ1402とを論理的画素にするこのグルーピングは、画像に対するグレースケールを達成するために、制御ビットの数を低減し、それゆえ使用する帯域幅を低減することができる。
【０１２２】
上記で説明した実装形態に対して、変形形態および変更形態が、本出願の原理を実質的に逸脱することなく作成され得る。そのような変形形態および変更形態もまた、添付の特許請求の範囲の中に含まれるものとする。それゆえ、上記の実装形態は、本出願の限定ではなく、あらゆる点で例示的であるものと見なされる。
【符号の説明】
【０１２３】
100  直視型MEMS方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置
102  光変調器、色固有光変調器
102a  光変調器
102b  光変調器
102c  光変調器
102d  光変調器
103  光変調器アレイ、変調器アレイ、画素アレイ、アレイ
104  画像、新規画像、カラー画像、画像状態
105  ランプ
106  画素、カラー画素
108  シャッタ
109  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
150  ブロック図
152  スキャンドライバ
153  共通ドライバ
154  データドライバ
156  コントローラ、デジタルコントローラ回路
157  画像信号
158  入力処理モジュール
159  フレームバッファ
160  タイミング制御モジュール、シーケンサタイミング制御
162  ランプ
164  ランプ
166  ランプ
167  ランプ
168  ランプドライバ
170  軸
172  軸
180  プログラミングリンク
182  電源入力
200  シャッタ式光変調器、光変調器、シャッタアセンブリ
202  シャッタ
203  表面
204  アクチュエータ
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、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  弾性シャッタアセンブリ、シャッタアセンブリ
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  シャッタ式光変調器アレイ、画素アレイ、アレイ、光変調器アレイ
322  開口層
324  開口
400  二重アクチュエータシャッタアセンブリ、シャッタアセンブリ、シャッタ式光変調器
402  アクチュエータ、シャッタ開アクチュエータ、静電アクチュエータ
404  アクチュエータ、シャッタ閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
406  シャッタ
407  開口層
408  アンカ
409  開口、方形開口
412  シャッタ開口、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  シャッタ式光変調器、シャッタアセンブリ、シャッタアセンブリアレイ
503  シャッタ
504  透明基板、基板
505  アンカ
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  バックライト、平面光ガイド、光ガイド
517  光リダイレクタまたはプリズム
518  光源
519  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  スペーサ
528  粘着シール
530  作動流体
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
536  反射体
622  アレイドライバ
629  ドライバコントローラ
630  ディスプレイアレイ
640  ディスプレイデバイス
641  筐体
643  アンテナ
645  スピーカ
646  マイクロフォン
647  送受信機
648  入力デバイス
650  電源
652  条件付けハードウェア
700  ディスプレイ
702  光変調器、シャッタアセンブリ
702A  シャッタアセンブリ
703  シャッタ
703A  シャッタ
703B  シャッタ
705  光源
708  シャッタ
708'  開口
708'A  開口
708'B  開口
709  開口
716  光ガイド
718  光源
720  反射面
721A  光、光線
721B  光、光線
722  カバープレート
726  ギャップ
770  水平軸
772  垂直軸
774  行
776  列
780  アレイ
782  正方形周縁辺
788  周縁辺
800  シャッタのペア
802A  シャッタアセンブリ
804A  シャッタ
804B  シャッタ
808A  開口
808B  開口
810  運動軸
812  重複
814  重複
816  側辺、周縁辺
822  側辺、周縁辺
824  側辺
900  ディスプレイ
902  シャッタアセンブリ
908  シャッタ
909  開口
914  側辺
920  運動軸
932  列
940  シャッタアセンブリ
942  シャッタアセンブリ
952  行
952A  行
952B  行
960  制御線
962  制御線
970  軸
972  軸
982  ベース
984  周縁辺
988  周縁辺
1000  ディスプレイ
1002  シャッタアセンブリ
1008  シャッタ
1020  行
1022  行
1024  行
1030  シャッタアセンブリ
1031  シャッタアセンブリ
1032  シャッタアセンブリ
1033  シャッタアセンブリ
1034  シャッタアセンブリ
1035  シャッタアセンブリ
1036  シャッタアセンブリ
1037  シャッタアセンブリ
1040  制御線
1042  制御線
1044  制御線
1046  制御線
1050  行制御線
1052  行制御線
1054  行制御線
1056  行制御線
1058  行制御線
1060  行制御線
1062  行制御線
1064  行制御線
1070  ディスプレイの軸
1072  ディスプレイの軸
1100  ディスプレイ
1102  シャッタアセンブリ
1102A  シャッタアセンブリ
1102B  シャッタアセンブリ
1102C  シャッタアセンブリ
1102D  シャッタアセンブリ
1110  論理的画素
1112  論理的画素
1200  アレイ
1202  シャッタアセンブリ
1202A  シャッタアセンブリ
1202B  シャッタアセンブリ
1202C  シャッタアセンブリ
1202D  シャッタアセンブリ
1202E  シャッタアセンブリ
1202F  シャッタアセンブリ
1220  行
1250  ダイヤモンド画素配置
1252  行
1270  ディスプレイの軸
1272  ディスプレイの軸
1300  アレイ
1302  シャッタアセンブリ
1312  制御線
1314  制御線
1340  ピッチ
1350  アレイ
1352  シャッタアセンブリ
1352b  シャッタアセンブリ
1352d  シャッタアセンブリ
1400  アレイ
1402  シャッタアセンブリ
1404  シャッタ
1408  開口
1410  運動軸
1412  シャッタアセンブリ
1414  シャッタ
1418  開口
1420  点線の長方形
1450  アレイの水平軸
1452  アレイの垂直軸
【図１Ａ】
2016507765.tif 000003
【図１Ｂ】
2016507765.tif 000004
【図２】
2016507765.tif 000005
【図３Ａ】
2016507765.tif 000006
【図３Ｂ】
2016507765.tif 000007
【図４Ａ】
2016507765.tif 000008
【図４Ｂ】
2016507765.tif 000009
【図５】
2016507765.tif 000010
【図６Ａ】
2016507765.tif 000011
【図６Ｂ】
2016507765.tif 000012
【図７Ａ】
2016507765.tif 000013
【図７Ｂ】
2016507765.tif 000014
【図８】
2016507765.tif 000015
【図９】
2016507765.tif 000016
【図１０】
2016507765.tif 000017
【図１１】
2016507765.tif 000018
【図１２】
2016507765.tif 000019
【図１３】
2016507765.tif 000020
【図１４】
2016507765.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月16日(2015.6.16)
【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】
各画素がそれぞれの電気機械シャッタアセンブリを有する複数の画素と、
ディスプレイコントローラと、
を備え、前記ディスプレイコントローラが、
前記画素の前記電気機械シャッタアセンブリに通信可能に接続され、
前記画素のうちの2つ以上の前記電気機械シャッタアセンブリを一緒に第1の論理的画素にグルーピングするように構成され、
前記第1の論理的画素の前記電気機械シャッタアセンブリをグループとして一緒に駆動することによって、前記第1の論理的画素を個別の単一画素要素として取り扱うように構成される、ディスプレイ。
【請求項２】
前記ディスプレイコントローラが、
追加の論理的画素の各々が少なくとも2つの電気機械シャッタアセンブリを含むように、前記画素の前記電気機械シャッタアセンブリのうちの少なくともいくつかを一緒にグルーピングすることによって少なくとも1つの追加の論理的画素を作成することと、
そのような追加の論理的画素の各々の前記電気機械シャッタアセンブリをグループとして一緒に駆動することによって、追加の論理的画素の各々を個別の単一画素要素として取り扱うこととを行うようにさらに構成される、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記ディスプレイコントローラが、
前記第1の論理的画素に一緒にグルーピングされた前記電気機械シャッタアセンブリを代表するデータを記憶する副画素参照テーブルをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項４】
複数のスキャンドライバと、
複数のデータドライバとをさらに備え、
前記ディスプレイコントローラがシーケンサタイミング制御を含み、
前記スキャンドライバおよび前記データドライバが、前記シーケンサタイミング制御を前記画素の前記シャッタアセンブリと通信可能に接続し、
前記シーケンサタイミング制御が、前記画素のシャッタアセンブリを作動させるために前記スキャンドライバおよび前記データドライバを制御するように構成され、
前記シーケンサタイミング制御が、前記シャッタアセンブリを制御するときに前記副画素参照テーブルにアクセスするように構成される、請求項3に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記ディスプレイコントローラが、どの電気機械シャッタアセンブリが前記第1の論理的画素内にあるかを変更するようにさらに構成される、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記ディスプレイコントローラが、
前記ディスプレイ上に画像を作成するために前記電気機械シャッタアセンブリを制御することと、
前記ディスプレイ上に前記画像を前記作成中に、どの電気機械シャッタアセンブリが前記第1の論理的画素内にあるかを変更することとを行うようにさらに構成される、請求項5に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記第1の論理的画素にグルーピングされた前記電気機械シャッタアセンブリが、電気機械シャッタアセンブリの第1のグループと電気機械シャッタアセンブリの第2のグループとを含み、
電気機械シャッタアセンブリの前記第1のグループ内の前記電気機械シャッタアセンブリが、電気機械シャッタアセンブリの前記第2のグループ内の前記電気機械シャッタアセンブリと異なるサイズである、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記第1の論理的画素にグルーピングされた前記電気機械シャッタアセンブリが、少なくとも、第1のサイズの第1の電気機械シャッタアセンブリと、前記第1のサイズと異なる第2のサイズの第2の電気機械シャッタアセンブリとを含む、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記少なくとも1つの第1の電気機械シャッタアセンブリの各電気機械シャッタアセンブリが第1の表面積を有し、
前記少なくとも1つの第2の電気機械シャッタアセンブリの各電気機械シャッタアセンブリが第2の表面積を有し、
前記第2の表面積が前記第1の表面積より約4倍大きい、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記複数の画素内の前記画素が行および列内に配列され、
前記行および列のうちの1つが、前記ディスプレイの水平軸と整列された軸に沿って延び、
前記電気機械シャッタアセンブリの各々が、それぞれの運動軸に沿って移動するように構成されたシャッタを有し、
各電気機械シャッタアセンブリが、その電気機械シャッタアセンブリのシャッタの前記それぞれの運動軸が前記ディスプレイの前記水平軸に対して斜角となるように配置される、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記列のうちの第1の列内の前記電気機械シャッタアセンブリおよび前記第1の列に隣接する、前記列のうちの第2の列内の前記電気機械シャッタアセンブリが、前記第1の列内の前記電気機械シャッタアセンブリが前記第2の列内の前記電気機械シャッタアセンブリと比較して異なる行内に配置されるように、互いから空間的にオフセットされる、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記電気機械シャッタアセンブリの前記それぞれの運動軸が、前記水平軸に対して45°の角度で配向される、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記電気機械シャッタアセンブリのうちの少なくとも1つが長方形の周縁辺を有し、前記長方形の周縁辺の少なくとも1つの側部が、前記ディスプレイの前記水平軸から約45°の角度で配向される、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
各電気機械シャッタアセンブリの前記シャッタが、第1の位置と第2の位置との間で前記それぞれの運動軸に沿って移動するように構成される、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
各電気機械シャッタアセンブリが少なくとも1つの開口を含み、
各電気機械シャッタアセンブリの前記シャッタが、
前記シャッタが前記第1の位置にあるときに、その電気機械シャッタ機構の前記少なくとも1つの開口を介して光がその電気機械シャッタ機構を通過することを前記シャッタが可能にするように構成され、
前記シャッタが前記第2の位置にあるときに、その電気機械シャッタ機構の前記少なくとも1つの開口を介して光がその電気機械シャッタ機構を通過することを前記シャッタが阻止するように構成される、請求項14に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記電気機械シャッタアセンブリのうちの少なくとも1つが、前記シャッタがその電気機械シャッタ内に含まれる前記少なくとも1つの開口の一辺と重複しかつそこを超えて延びるような大きさに作られたシャッタを有する、請求項15に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
2つの隣接する列内の画素の前記電気機械シャッタアセンブリの動作を制御するための共通の制御線をさらに備える、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記列のうちの第1の列内の前記シャッタに対する前記運動軸が、前記列のうちの第2の列内の前記シャッタに対する前記運動軸に直交し、
前記第1の列および前記第2の列が互いに隣接する、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記ディスプレイコントローラが、前記第1の論理的画素に対するグレースケール値を生成するために、前記第1の論理的画素内の画素を個別に制御するように構成されたグレースケールコントローラをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記ディスプレイコントローラが、画素の前記行および列で形成されたアレイ内の前記第1の論理的画素の位置を変えるために、前記第1の論理的画素内に含まれる前記電気機械シャッタアセンブリを変更するようにさらに構成される、請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記ディスプレイコントローラが、空間的グレースケールを与えるために前記第1の論理的画素に隣接する電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するように構成された空間的グレースケールコントローラをさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
ディスプレイを製造する方法であって、
各画素が行および列内にそれぞれの電気機械シャッタアセンブリを有する、複数の画素を有するディスプレイを提供するステップと、
ディスプレイコントローラを提供するステップと、
前記画素の前記電気機械シャッタアセンブリに前記ディスプレイコントローラを通信可能に接続するステップとを含み、
前記ディスプレイコントローラが、
前記画素のうちの2つ以上の前記電気機械シャッタアセンブリを一緒に第1の論理的画素にグルーピングするように構成され、
前記第1の論理的画素の前記電気機械シャッタアセンブリをグループとして一緒に駆動することによって、前記第1の論理的画素を個別の単一画素要素として取り扱うように構成される、方法。
【請求項２３】
前記画素を行および列内に配列するステップと、
その画素の電気機械シャッタアセンブリのシャッタが、作動されると、前記ディスプレイの水平軸に対して斜角であるそれぞれの運動軸に沿って移動するように各画素を配向するステップとをさらに含み、前記行および列のうちの1つが前記ディスプレイの前記水平軸と整列された軸に沿って延びる、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記列のうちの第1の列内の前記電気機械シャッタアセンブリおよび前記第1の列に隣接する、前記列のうちの第2の列内の前記電気機械シャッタアセンブリが、前記第1の列内の前記電気機械シャッタアセンブリが前記第2の列内の前記電気機械シャッタアセンブリと比較して異なる行内に配置されるように、互いから空間的にオフセットされるように前記画素を配列するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記電気機械シャッタアセンブリの前記それぞれの運動軸が、前記水平軸に対して45°の角度で配向されるように前記画素を配列するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記画素の2つの隣接する列内に配置された画素の前記電気機械シャッタアセンブリに共通の制御線を接続するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の画素内の画素の電気機械シャッタアセンブリを前記水平軸に直角の軸に沿って延びる共通の制御線に接続するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２８】
前記列のうちの第1の列内の前記シャッタに対する前記運動軸が、前記列のうちの第2の列内の前記シャッタに対する前記運動軸に直交し、
前記第1の列および前記第2の列が互いに隣接するように前記画素を配列するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２９】
各電気機械シャッタアセンブリが少なくとも1つの開口を含み、
各電気機械シャッタアセンブリのシャッタが、
前記シャッタが前記第1の位置にあるときに、その電気機械シャッタ機構の前記少なくとも1つの開口を介して光がその電気機械シャッタ機構を通過することを前記シャッタが可能にするように構成され、
前記シャッタが前記第2の位置にあるときに、その電気機械シャッタ機構の前記少なくとも1つの開口を介して光がその電気機械シャッタ機構を通過することを前記シャッタが阻止するように構成される、請求項22に記載の方法。
【請求項３０】
前記列におおむね沿って延びる制御線を設けるステップと、
4つの隣接する制御線によって画定された空間内に2つの電気機械シャッタアセンブリを配列するように電気機械シャッタアセンブリのサイズを選択するステップと、選択された開口率を達成するように電気機械シャッタアセンブリの開口のサイズを選択するステップとをさらに含む、請求項22に記載の方法。
【請求項３１】
グレースケール画像を表示する方法であって、
複数の電気機械シャッタアセンブリを設けるステップと、
前記電気機械シャッタアセンブリを行および列内に配列するステップと、
前記電気機械シャッタアセンブリのうちの2つ以上を第1の論理的画素にグルーピングするステップと、
前記第1の論理的画素に対するグレースケール照明を生成するために、前記第1の論理的画素内の前記電気機械シャッタアセンブリを制御するステップとを含む、方法。
【請求項３２】
前記第1の論理的画素に対するグレースケール値を受信するステップと、
前記第1の論理的画素内の前記電気機械シャッタアセンブリのそれぞれを前記第1の論理的画素に対する前記グレースケール値に従って個別に制御するステップとをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記行および列内に配列された前記電気機械シャッタアセンブリによって形成された画素のアレイ内の前記第1の論理的画素の位置を変更するために、前記第1の論理的画素内に含まれた前記電気機械シャッタアセンブリを変更するステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項３４】
ディザ処理されたグレースケールを画像内にもたらすために前記第1の論理的画素に隣接する前記電気機械シャッタアセンブリを個別に制御するステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【国際調査報告】
2016507765.tif 000022
2016507765.tif 000023
2016507765.tif 000024
2016507765.tif 000025
2016507765.tif 000026
2016507765.tif 000027