特許 5872130 ＭＥＭＳ光変調器の非対称の移動

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5872130

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳ光変調器の非対称の移動

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/02 20060101AFI20160216BHJP

   B81B 7/02 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/02 B

   B81B7/02

【請求項の数】29

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2015-553778(P2015-553778)

(86)(22)【出願日】2014年1月14日

(86)【国際出願番号】US2014011441

(87)【国際公開番号】WO2014113373

(87)【国際公開日】20140724

【審査請求日】2015年7月29日

(31)【優先権主張番号】13/745,457

(32)【優先日】2013年1月18日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】507276092

【氏名又は名称】ピクストロニクス，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ジョイス・エイチ・ウー

(72)【発明者】

【氏名】ジエンルー・シー

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２５２１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−４３７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３２０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第９０３０７２３（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／０２

Ｂ８１Ｂ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機械デバイスであって、
第１のアクチュエータと、
第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとの間に結合された本体であり、第１の位置、第２の位置、および前記第１の位置と前記第２の位置との間の中立位置の間で軸に沿って移動可能である本体と、
を備え、前記軸に平行な方向の前記中立位置と前記第１の位置との間の第１の距離が、前記軸に平行な前記方向の前記中立位置と前記第２の位置との間の第２の距離よりも長い、
電気機械デバイス。

【請求項2】

前記本体が、前記第１のアクチュエータから離れて前記第１の距離を移動し、前記第１のアクチュエータの方に前記第２の距離を移動する、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項3】

開口と光源とをさらに備え、前記第１の位置では、前記本体が、前記光源からの光が前記開口を通過できるようにし、前記第２の位置では、前記本体が、少なくとも部分的に前記光源からの光が前記開口を通過することを遮断する、請求項２に記載の電気機械デバイス。

【請求項4】

前記中立位置にあるとき、前記本体が、少なくとも部分的に光が前記開口を通過することを遮断する、請求項３に記載の電気機械デバイス。

【請求項5】

前記本体が、前記中立位置から前記第２の位置に移動するときよりも、前記中立位置から前記第１の位置に移動するとき、前記開口に対してより大きい距離を移動する、請求項３に記載の電気機械デバイス。

【請求項6】

前記本体を前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるための時間が、前記本体を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させるための時間よりも長い、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項7】

前記第１のアクチュエータが、
前記本体と第１の組のアンカーとの間に接続された第１のコンプライアント電極と、
前記第１のコンプライアント電極に対向し、第１の電極アンカーに接続された第１の電極とを含み、
前記第２のアクチュエータが、
前記本体と第２の組のアンカーとの間に接続された第２のコンプライアント電極と、
前記第２のコンプライアント電極に対向し、第２の電極アンカーに接続された第２の電極とを含み、前記軸に平行な前記方向の前記第２のコンプライアント電極と前記第２の電極アンカーとの間の距離が、前記軸に平行な前記方向の前記第１のコンプライアント電極と前記第１の電極アンカーとの間の距離よりも長い、
請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項8】

前記第２のコンプライアント電極の長さが、前記第１のコンプライアント電極の長さよりも長い、請求項７に記載の電気機械デバイス。

【請求項9】

前記本体がシャッターを含む、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項10】

基板をさらに備え、前記シャッターが前記基板に対して横方向に移動する、請求項９に記載の電気機械デバイス。

【請求項11】

前記第１および第２のアクチュエータが、静電アクチュエータを含む、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項12】

第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、ディスプレイにおいて画素に配置されるそれぞれの第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に結合された本体とのアレイと、
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、
をさらに備える、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項13】

前記ディスプレイの開口比が、前記第２の距離に等しい前記第１の距離を有するディスプレイよりも大きい、請求項１２に記載の電気機械デバイス。

【請求項14】

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構成されたコントローラと、
をさらに備える、請求項１２に記載の電気機械デバイス。

【請求項15】

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備え、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つを備える、請求項１２に記載の電気機械デバイス。

【請求項16】

入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１２に記載の電気機械デバイス。

【請求項17】

第１の電圧を前記第１のアクチュエータに印加し、第２の電圧を前記第２のアクチュエータに印加するように構成された制御マトリックスをさらに備え、前記第１の電圧が前記第２の電圧とは異なる、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項18】

光を変調するための装置であって、
第１のアクチュエータ手段と第２のアクチュエータ手段との間に結合された光変調手段を移動させるための前記第１のアクチュエータ手段および前記第２のアクチュエータ手段を備え、前記光変調手段が、第１の位置、第２の位置、および前記第１の位置と前記第２の位置との間の中立位置の間で軸に沿って移動可能であり、前記中立位置と前記第１の位置との間で前記光変調手段を移動させるための前記軸に平行な方向の第１の距離が、前記中立位置と前記第２の位置との間で前記光変調手段を移動させるための前記軸に平行な前記方向の第２の距離よりも長い、
装置。

【請求項19】

前記光変調手段が、前記第１のアクチュエータ手段から離れて前記第１の距離を移動し、前記第１のアクチュエータ手段の方に前記第２の距離を移動する、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

光を通過させるための開口手段をさらに備え、前記第１の位置では、前記光変調手段が、光が前記開口手段を通過できるようにし、前記第２の位置では、前記光変調手段が、少なくとも部分的に光が前記開口手段を通過することを遮断する
請求項１８に記載の装置。

【請求項21】

前記中立位置では、前記光変調手段が、少なくとも部分的に光が前記開口手段を通過することを遮断する、請求項２０に記載の装置。

【請求項22】

前記光変調手段を前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるための時間が、前記光変調手段を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させるための時間よりも長い、請求項１８に記載の装置。

【請求項23】

前記第１のアクチュエータ手段が、
前記光変調手段と第１の組のアンカー手段との間に接続された第１のコンプライアント電極手段と、
前記第１のコンプライアント電極手段に対向し、第１の電極アンカー手段に接続された第１の電極手段とを含み、
前記第２のアクチュエータ手段が、
前記光変調手段と第２の組のアンカー手段との間に接続された第２のコンプライアント電極手段と、
前記第２のコンプライアント電極手段に対向し、第２の電極アンカー手段に接続された第２の電極手段とを含み、
前記軸に平行な前記方向の前記第２のコンプライアント電極手段と前記第２の電極アンカー手段との間の距離が、前記軸に平行な前記方向の前記第１のコンプライアント電極手段と前記第１の電極アンカー手段との間の距離よりも長い、
請求項１８に記載の装置。

【請求項24】

前記第２のコンプライアント電極手段の長さが、前記第１のコンプライアント電極手段の長さよりも長い、請求項２３に記載の装置。

【請求項25】

基板手段をさらに備え、前記光変調手段が、前記基板手段に対して横方向に移動する、請求項１８に記載の装置。

【請求項26】

電気機械デバイスであって、
開口を有する基板と、
光を出力するための光源と、
第１のアクチュエータと、
第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとの間に結合された本体とを備え、前記本体が、前記光源からの光が前記開口を通過できるようにするための第１の位置と、少なくとも部分的に光が前記開口を通過することを遮断するための第２の位置と、前記第１の位置と前記第２の位置との間の中立位置との間で前記開口に対して軸に沿って移動可能であり、
前記軸に平行な方向の前記中立位置と前記第１の位置との間の第１の距離が、前記軸に平行な前記方向の前記中立位置と前記第２の位置との間の第２の距離よりも長い、
電気機械デバイス。

【請求項27】

前記第１のアクチュエータが、前記第１および第２の距離の差に基づいて前記第２のアクチュエータとは異なるように構成される、請求項２６に記載の電気機械デバイス。

【請求項28】

前記第１のアクチュエータが、前記第１および第２の距離の差に基づいて前記第２のアクチュエータとは異なるように構成される、請求項１に記載の電気機械デバイス。

【請求項29】

前記第１のアクチュエータ手段が、前記第１および第２の距離の差に基づいて前記第２のアクチュエータ手段とは異なるように構成される、請求項１８に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気機械デバイスの分野に関し、より詳細には、表示のための光変調本体に関する。

【背景技術】

【0002】

電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気および機械要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサー、鏡および光学膜などの光学構成要素、および電子機器を有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたはＥＭＳ要素は、限定はしないがマイクロスケールおよびナノスケールを含む様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含み得る。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含み得る。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、または基板および／または堆積材料層の一部をエッチング除去する、または電気および電気機械デバイスを形成するために層を追加する他のマイクロマシニングプロセスを使用して作られ得る。

【0003】

機械式光変調器から構築されるディスプレイは、液晶技術に基づいたディスプレイの魅力的な変形例である。機械式光変調器は、良好な視野角を有する、および広範囲にわたるカラーおよびグレースケールを有するビデオコンテンツを表示するのに十分高速である。機械式光変調器は、投写型ディスプレイの用途では成功している。機械式光変調器を使用しているディスプレイは、輝度、低出力、および高品質画像特性をこれまで十分に魅力的な組合せで実証していない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

より高い輝度およびより大きい節電を達成する１つの方法は、所与の画素または画素のアレイの開口比を増加させることである。しかしながら、開口比を増加させることは、より大きい開口にわたる機械式光変調器の移動距離を増加させる可能性があり、それによって、機械式光変調器がある位置から別の位置に移動するために必要な時間量が増加する。これによって、光変調器スイッチング速度の望ましくない低下が生じ、ディスプレイの性能に負の影響を及ぼす可能性がある。高スイッチング速度および低電圧で駆動され得、向上した画像品質を提供することができる光変調器を有する、高輝度、低出力の機械的に作動されるディスプレイが依然として必要である。

【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】

一態様では、電気機械デバイスは、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に結合された本体であり、第１の位置、第２の位置、および第１の位置と第２の位置との間の中立位置の間で移動可能である本体とを含む。中立位置と第１の位置との間の第１の距離は、中立位置と第２の位置との間の第２の距離よりも長い。

【0007】

いくつかの構成では、本体は、第１のアクチュエータから離れて第１の距離を移動し、第１のアクチュエータの方に第２の距離を移動する。デバイスは、開口と光源とを含み得る。第１の位置では、本体は、光源からの光が開口を通過できるようにし、第２の位置では、本体は、少なくとも部分的に光源からの光が開口を通過することを遮断する。

【0008】

いくつかの構成では、本体が中立位置にあるとき、本体は、少なくとも部分的に光が開口を通過することを遮断する。本体は、中立位置から第２の位置に移動するときよりも、中立位置から第１の位置に移動するときの方が、開口に対してより大きい距離を移動し得る。いくつかの構成では、本体を第２の位置から第１の位置に移動させるための時間は、本体を第１の位置から第２の位置に移動させるための時間よりも長い。

【0009】

いくつかの実装形態では、第１のアクチュエータは、本体と第１の組のアンカーとの間に接続された第１のコンプライアント電極と、第１の電極アンカーに接続された第１のコンプライアント電極に対向する第１の電極とを含む。アクチュエータは、本体と第２の組のアンカーとの間に接続された第２のコンプライアント電極を有する第２のアクチュエータを含む。第２の電極は、第２のコンプライアント電極に対向し、第２のコンプライアント電極と第２の電極アンカーとの間の距離が、第１のコンプライアント電極と第１の電極アンカーとの間の距離よりも長くなるように、第２の電極アンカーに接続されている。

【0010】

いくつかの構成では、第２のコンプライアント電極の長さは、第１のコンプライアント電極の長さよりも長い。本体は、シャッターを含み得る。デバイスは、基板を含み得、シャッターが基板に対して横方向に移動する。第１および第２のアクチュエータは、静電アクチュエータを含み得る。いくつかの実装形態では、デバイスは、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、ディスプレイにおいて画素に配置されるそれぞれの第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に結合された本体とのアレイを含む。このデバイスはまた、ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサも含み、プロセッサは、画像データを処理するように構成されている。このデバイスは、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をさらに含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイの開口比は、第２の距離に等しい第１の距離を有するディスプレイよりも大きい。デバイスは、第１の電圧を第１のアクチュエータに適用し、第２の電圧を第２のアクチュエータに適用するように構成された制御マトリックスを含み、第１の電圧は第２の電圧とは異なる。

【0011】

いくつかの構成では、このデバイスは、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構成されたコントローラとを含む。このデバイスはまた、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み、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つを含む。デバイスは、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も含み得る。

【0012】

別の態様では、装置は、第１のアクチュエータ手段と第２のアクチュエータ手段との間に結合された光変調手段を移動させるための第１のアクチュエータ手段および第２のアクチュエータ手段を含む。光変調手段は、第１の位置、第２の位置、および第１の位置と第２の位置との間の中立位置の間で移動可能である。中立位置と第１の位置との間で光変調手段を移動させるための第１の距離は、中立位置と第２の位置との間で光変調手段を移動させるための第２の距離よりも長い。

【0013】

いくつかの構成では、光変調手段は、第１のアクチュエータ手段から離れて第１の距離を移動し、第１のアクチュエータ手段の方に第２の距離を移動する。装置は、光を通過させるための開口手段も含み得る。第１の位置では、光変調手段は、光が開口手段を通過できるようにし、第２の位置では、光変調手段は、少なくとも部分的に光が開口手段を通過することを遮断する。中立位置では、光変調手段は、少なくとも部分的に光が開口手段を通過することを遮断する。いくつかの実装形態では、光変調手段を第２の位置から第１の位置に移動させるための時間は、光変調手段を第１の位置から第２の位置に移動させるための時間よりも長い。

【0014】

いくつかの構成では、第１のアクチュエータ手段は、光変調手段と第１の組のアンカー手段との間に接続された第１のコンプライアント電極手段と、第１のコンプライアント電極手段に対向し、第１の電極アンカー手段に接続された第１の電極手段とを含む。第２のアクチュエータ手段は、光変調手段と第２の組のアンカー手段との間に接続された第２のコンプライアント電極手段と、第２のコンプライアント電極手段に対向し、第２の電極アンカー手段に接続された第２の電極手段とを含む。いくつかの実装形態では、第２のコンプライアント電極手段と第２の電極アンカー手段との間の距離は、第１のコンプライアント電極手段と第１の電極アンカー手段との間の距離よりも長い。いくつかの構成では、第２のコンプライアント電極手段の長さは、第１のコンプライアント電極手段の長さよりも長い。装置は、基板手段を含み得、光変調手段は、基板手段に対して横方向に移動する。

【0015】

また別の態様では、電気機械デバイスは、開口を有する基板と、光を出力するための光源と、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に結合された本体とを含む。本体は、光源からの光が開口を通過できるようにするための第１の位置と、少なくとも部分的に光が開口を通過することを遮断するための第２の位置と、第１の位置と第２の位置との間の中立位置との間で開口に関して移動可能であり得る。中立位置と第１の位置との間の第１の距離は、中立位置と第２の位置との間の第２の距離よりも長くてよい。

【0016】

本開示で説明する主題の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。本開示で提供する例は、主にＥＭＳおよびＭＥＭＳ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、および電界放出ディスプレイ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。

【0017】

上記の説明は、以下の図面を参照して、以下の詳細な説明からより容易に理解される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】例示的なディスプレイ装置の等角図である。

【図2】図１のディスプレイ装置のブロック図である。

【図3】図１のディスプレイに組み込まれた光変調器を制御することに適した制御マトリックスの概略図である。

【図4A】開いた状態の二重作動式シャッターアセンブリの平面図である。

【図4B】閉じた状態の二重作動式シャッターアセンブリの平面図である。

【図5】シャッター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】中立位置にある光変調アセンブリの一例の平面図である。

【図7B】第１の位置にある光変調アセンブリの一例の平面図である。

【図7C】第２の位置にある光変調アセンブリの一例の平面図である。

【図8】開閉動作のために異なる駆動電圧を使用して光変調器を制御するための制御マトリックスの一部の概略図である。

【図9】ディスプレイデバイスの一部の一例の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下の説明は、本開示の発明的態様を説明するためのいくつかの実装形態を対象とする。しかしながら、本明細書の教示が多数の様々な方法に適用され得ることを、当業者であれば容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いている（たとえばビデオ）か静止しているか（たとえば静止画像）か、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、またはシステムで実施され得る。より詳細には、説明する実装形態は、たとえば、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携帯電話、モバイルテレビ受信機、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型コンピュータ、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、複写機、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（たとえばＭＰ３プレーヤ）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子書籍デバイス（たとえば電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（走行距離計および速度計ディスプレイなどを含む）、コックピット制御またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両の後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子掲示板または標示、プロジェクタ、建築構造、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、パッケージング（たとえばマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）用途を含む電気機械システム（ＥＭＳ）用途、ならびに非ＥＭＳ用途）、美的構造（宝石または衣類上の画像の表示など）、および様々なＥＭＳデバイスを含む、様々な電子デバイスに含まれ得る、または関連付けられ得ることが企図される。本明細書の教示は、たとえば、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、家電用の慣性構成要素、家電製品のパーツ、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動スキーム、製造プロセス、および電子テスト機器など、非ディスプレイ用途でも使用され得る。したがって、教示は、単に図に表される実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかであるように広い適用性を有するものとする。

【0020】

ディスプレイデバイスのための画像化の特性（たとえば、コントラスト比、画像鮮明度および色純度）を向上させるために、光変調器遷移時間（たとえば、開位置から閉位置に光変調器を移動させる）が短縮され得る。たとえば、開位置から閉位置への短縮された光変調器遷移時間は、対応する光変調器が完全に閉状態に達する前に、光が画素から漏れるという危険を低下させる。さもなければ画像化品質が低下するポイントまでシャッター遷移時間が増加するのを防止しながら、ディスプレイにおけるそれぞれの光変調本体の総移動距離を増加させることによって、ディスプレイの開口比を増加させるためのシステム、装置、および方法が本明細書で提供される。総移動距離を増加させることによって、ディスプレイにおけるより大きい開口比が可能になり、これは、より大きい節電、および表示輝度の増加を提供する。光変調本体の総移動距離は、本体が開位置から閉位置に、およびその逆に移動する距離を含む。一例では、光変調本体の移動距離は、中立位置から非対称であり、本体は、第２の方向よりも第１の方向により大きい距離を移動する。非対称の移動は、デバイスが、少なくとも一方向への遷移時間に影響を及ぼす、または遷移時間を増加させることなく、より長い移動距離で設計されるのを可能にする。一実装形態では、非対称のシャッター移動構成の使用は、光変調器を駆動するために低電圧を使用するとき、一方向への移動時間に影響を及ぼす、または移動時間を増加させることなく、節電を可能にすることができる。

【0021】

応用例の全体的な理解を提供するために、次に、画像を表示するための装置および方法を含めて、いくつかの例示的な実装形態について説明する。しかしながら、本明細書で説明するシステムおよび方法は、対象とされる応用例に適するように適合され、修正され得ること、本明細書で説明するシステム、装置、および方法は、他の適切な応用例で使用され得ること、およびそのような他の追加および修正は、本明細書の範囲から逸脱しないことを当業者であれば理解されよう。

【0022】

図１は、開口に関して第２の方向に移動するときよりも第１の方向に移動するとき、中立位置に関して異なる距離を移動する本体を含み得るディスプレイの一例の概略図である。より詳細には、図１は、直視型のＭＥＭＳ式ディスプレイ装置１００を示す。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、光を通過させる。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あるいは別の光源で照射された場合、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、限定はしないが、光の特性または経路を遮断、反射、吸収、フィルタ処理、分極、回析、またはさもなければ変更することによって、光路における光に干渉する。

【0023】

ディスプレイ装置１００において、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。

【0024】

ディスプレイ装置１００は、画像化光学素子を必要としないという点で、直視型ディスプレイである。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。投影の用途では、ディスプレイ装置１００は、投影画像１０４よりもかなり小さい。

【0025】

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。ランプからの光は、場合によっては、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の実装形態は、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の実装形態では、色固有光変調器は、カラーフィルタ材料を各光変調器１０２に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の実装形態では、後述のように、異なる原色を有するランプの照度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、色が生成され得る。

【0026】

各光変調器１０２は、シャッター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、シャッター１０８は、見ている人に向かって光が開口１０９を通過でき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、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。

【0027】

光変調器アレイ１０２ａ〜１０２ｄ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。画素中に複数の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１０９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。

【0028】

他の実装形態では、ローラー式光変調器、光タップ、エレクトロウェッティング式光変調アレイ、ならびに他の光変調器が、光変調器アレイ１０２ａ〜１０２ｄ内のシャッターアセンブリ１０８の代わりに用いられ得る。

【0029】

随意に、ディスプレイ１００は、水（または他の透明な導電性または極性の流体）の層または油の層でシャッター１０８を維持する。流体は、スイッチング速度を増加させ、静止摩擦を低減することができる。

【0030】

ディスプレイ装置は、基板と、シャッターの移動を制御するための、光変調器とに接続された制御マトリックスも含む。制御マトリックスは、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、ディスプレイ装置１００中のすべての画素に、または少なくとも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、Ｖ_ｗｅ」）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。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、振幅が高い別個の駆動電圧の、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、これらの駆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。制御マトリックスは、たとえば、図３に関して本明細書で後述する回路も含み得る。回路は、限定はしないが、各シャッターアセンブリに関連付けられたトランジスタおよびキャパシタを含み得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのゲートは、画素のアレイにおける行のスキャンライン相互接続に電気的に接続されている。一構成では、各トランジスタのソースは、それに対応するデータ相互接続に電気接続される。各シャッターアセンブリのアクチュエータは、２つの電極を含み得る。各トランジスタのドレインは、対応するキャパシタの１つの電極、および対応するアクチュエータの電極のうちの１つと並列に電気接続され得る。シャッターアセンブリに関連付けられたキャパシタの他方の電極およびアクチュエータの他方の電極は、共通または接地電位に接続され得る。代替実装形態では、トランジスタは、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。

【0031】

図２は、ディスプレイ装置１００のブロック図１５０である。図１および図２を参照すると、上記のディスプレイ装置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）および複数のデータドライバ１５４（「データ電圧源」とも呼ばれる）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、シャッター１０８における、ある範囲の中間開状態が生じ（たとえば、シャッターが部分的に開き得る）、その結果、画像１０４におけるある範囲の中間照度状態すなわちグレースケールが生じるように設計される。

【0032】

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ッ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、シャッター１０８の各々に対して、開状態、または閉状態をセットするように設計される。

【0033】

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、入力される画像信号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、入力処理モジュール１５８を含む。各画像の画素位置およびグレースケールデータは、必要に応じてデータがデータドライバ１５４に送り出され得るように、フレームバッファ１５９に記憶される。データは、行および画像フレームでグルーピングされた所定の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１５４に送られる。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、一部の用途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。

【0034】

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組のコモンドライバ１５３を含む。いくつかの実装形態において、コモンドライバ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、コモンドライバ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。

【0035】

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、およびコモンドライバ１５３）はすべて、コントローラ１５６における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）の照度を調整する。

【0036】

コントローラ１５６は、アレイ１０３におけるシャッター１０８の各々が、新規画像１０４に適した照度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。

【0037】

いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置１００が開状態と閉状態との間でのシャッター１０８のデジタル切替えのために設計されている場合、コントローラ１５６は、適切なグレースケールで画像１０４を生成するために、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。特定のフレームでシャッター１０８が開いている時間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、シャッター１０８が開状態のままでいることができる時間期間または時間の小部分を決定する。他の実装形態では、画像フレームごとに、コントローラ１５６は、複数のサブフレーム画像をアレイ１０３の複数の行および列にセットし、コントローラは、グレースケールの符号語内で使用されるグレースケール値または有効値に比例して、各サブフレーム画像が照射される期間を変える。たとえば、一連のサブフレーム画像の照明時間は、バイナリコード系列１、２、４、８…に比例して変わり得る。次いで、アレイ１０３の各画素のシャッター１０８は、グレーレベルでのピクセルのバイナリ符号語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で開状態または閉状態にセットされる。

【0038】

他の実装形態では、コントローラは、特定のサブフレーム画像に所望の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える。いくつかのハイブリッド技術は、シャッター１０８のアレイからカラーおよびグレースケールを形成することにも利用可能である。たとえば、上記で説明した時分割技術は、画素当たりの複数のシャッター１０８を使用して結合され得、または特定のサブフレーム画像の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確立され得る。

【0039】

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。シーケンス中の行すなわち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、データ読み出し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。

【0040】

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、シャッター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、制御マトリックスは、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、コモンドライバ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。

【0041】

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ックスとが、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。

【0042】

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、ならびにドライバ１５３および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を表すことが理解され得る。いくつかの実装形態では、機能ブロックは、回路基板および／またはケーブルによって互いに接続される別個のチップまたは回路として設けられている。代替として、これらの回路の多くは、同じ基板上の画素アレイ１０３とともに製作され得る。いくつかの実装形態では、基板は、たとえばガラスまたはプラスチックなど、透明である。他の実装形態では、ブロック図１５０からの複数の回路、ドライバ、プロセッサ、および／または制御機能は、単一のシリコンチップ内に互いに統合され得、次いで、そのシリコンチップは画素アレイ１０３を保持する基板に直接結合される。

【0043】

コントローラ１５６は、コントローラ１５６内に実装されるアドレス指定、カラー、および／またはグレースケールアルゴリズムが特定の用途の必要に従って変えられ得るプログラミングリンク１８０を含む。いくつかの実装形態では、プログラミングリンク１８０は、たとえば周囲光または温度センサーなど、環境センサーから情報を伝え、その結果、コントローラ１５６は、環境状態と対応して画像化モードまたはバックライト電力を調整することができるようになる。コントローラ１５６は、ランプならびに光変調器の作動のために必要な電力を供給する電源入力１８２も含む。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、シャッター１０８の作動、または、たとえばランプ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、またはそれに関連付けられ得る。

【0044】

図３は、コントローラ１５６と通信することに適した、および図１のディスプレイ装置１００に組み込まれた光変調器を制御することに適した制御マトリックス３００の概略図である。制御マトリックス３００は、画素のアレイ３０１、たとえばディスプレイ１００の画素１０６のアレイ、またはブロック図１５０の画素のアレイ１０３（「アレイ」）にアドレス指定することができる。各画素は、アクチュエータによって制御されるシャッターアセンブリ３０２を含み得る。いくつかの実装形態では、各画素は、二重アクチュエータシャッターアセンブリを含む。いくつかの実装形態では、各画素は、シングルアクチュエータ「弾性」アセンブリを含む。各画素は、たとえばディスプレイ１００の開口１０９などの開口を含む開口層も含む。

【0045】

制御マトリックス３００は、シャッターアセンブリ１０８が形成される基板の表面に、拡散または薄膜堆積電気回路として組み立てられ得る。制御マトリックス３００は、制御マトリックス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、制御マトリックス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、スキャンドライバ１５２など、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、データドライバ１５４など、データ電圧源（「Ｖ_ｄ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。制御マトリックス３００中で、データ電圧Ｖ_ｄは、シャッターアセンブリ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、駆動電圧源としても働く。

【0046】

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、制御マトリックス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。

【0047】

動作時、画像を形成するために、制御マトリックス３００は、各スキャンライン相互接続３０６にＶ_ｗｅ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Ｖ_ｗｅ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に電位を印加することができる。行が書込み可能にされている間、データ電圧Ｖ_ｄ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Ｖ_ａｔ（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Ｖ_ａｔの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ３０２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、制御マトリックス３００が行にＶ_ｗｅ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Ｖ_ｗｅ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期間の間、作動命令を記憶する。

【0048】

シャッターアセンブリ３０２は、対応するアクチュエータとともに、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。

【0049】

シャッターアセンブリ３０２はまた、対応するアクチュエータとともに、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、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。

【0050】

図４Ａおよび図４Ｂは、様々な実装形態における包含に適したシャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）４００を詳細に示す。シャッターアセンブリ４００は、電気機械式シャッターを含み得る。光変調器４００は、二重アクチュエータシャッターアセンブリの一例であり、開状態で図４Ａに示されている。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の図である。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を開くように働く。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を閉じるように働く。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ー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の含有により、シャッター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に運動が制限される。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ックスは、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。

【0051】

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。

【0052】

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セクションが、各シャッターとの対応を維持し得る一方で、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。

【0053】

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遮断するために、シャッター４０６の遮光部分が開口４０９と重なるように構成され得る。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。

【0054】

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駆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Ｖ_ｍと呼ばれる。

【0055】

図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込んだディスプレイ装置５００の断面図である。各シャッターアセンブリは、シャッター５０３とアンカー５０５とを組み込んでいる。アンカー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など、透明な材料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、イオンプレーティング、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気相堆積技術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可能性がある。

【0056】

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／または随意の輝度強化膜５１４を含む。光ガイドは、たとえばガラスまたはプラスチックなどの透明材料を含む。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、レーザー、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の経路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。

【0057】

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、代替可能に断面が三角形、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。

【0058】

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。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）シャッター５０３およびアンカー５０５と同じ基板上に配設される必要はない。

【0059】

一実装形態では、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。

【0060】

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、ブラックマトリックス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から所定の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。

【0061】

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１０^４Ｖ／ｃｍを上回る絶縁破壊強度で作製される。作動流体５３０は、潤滑剤としても働き得る。一実装形態では、作動流体５３０は、高い表面濡れ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の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率を有する。

【0062】

ＭＥＭＳ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式光変調器の可動部を囲む。駆動電圧を低減するために、液体は、７０センチポアズを下回り得る、さらには１０センチポアズを下回り得る粘性を有する。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。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、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含まれる。

【0063】

多くの実装では、上記の流体の混合物を組み込むことが有利である。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、混合物が様々な分子量の範囲で分子を含む場合、有用であり得る。また、異なる系統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、ヘキサメチルジシロキサンの表面濡れ特性がブタノンの低粘性と結合されて、改良された流体が作られ得る。

【0064】

薄板金属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、ねじまたはインデントタブで固定される。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。

【0065】

ディスプレイ装置５００は、ＭＥＭＳアップ構成と呼ばれ、ＭＥＭＳ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とは反対を向き、バックライト５１６の方を向く表面にＭＥＭＳ式光変調器が配置されるように配向される。ＭＥＭＳ式光変調器は、そうすることによって、反射開口層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、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り得る。

【0066】

本明細書で説明するディスプレイは、ハンドヘルドデバイス、電子リーダー、ワイヤレスデバイス、または情報を提示するためにディスプレイを使用する任意のデバイスに含まれ得る。図６Ａおよび図６Ｂは、本明細書で説明したように、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の一例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、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６４０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。

【0067】

ディスプレイデバイス６４０は、ハウジング６４１、ディスプレイ６３０、アンテナ６４３、スピーカ６４４、入力デバイス６４８およびマイクロフォン６４６を含む。ハウジング６４１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６４１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６４１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。

【0068】

ディスプレイ６３０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６３０はまた、たとえば、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤもしくはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、または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。

【0069】

ディスプレイデバイス６４０の構成要素は、図６Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス６４０は、ハウジング６４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に収容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６４０はネットワークインターフェース６２７を含んでおり、ネットワークインターフェース６２７はアンテナ６４３を含んでおり、アンテナ６４３はトランシーバ６４７に結合され得る。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６２７は、画像ソース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６４７はプロセッサ６２１に接続され、プロセッサ６２１は調整ハードウェア６５２に接続される。調整ハードウェア６５２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６５２は、スピーカ６４４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、入力デバイス６４８およびドライバコントローラ６２９にも接続され得る。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、次いでディスプレイアレイ６３０に結合され得る。図６Ａおよび図６Ｂに明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス６４０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。

【0070】

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６４３およびトランシーバ６４７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６２１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６４３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６４３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６４３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）、ＧＳＭ／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ 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６４７は、アンテナ６４３から受信された信号を、プロセッサ６２１によって受信でき、さらにプロセッサ６２１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６４７はまた、プロセッサ６２１から受信された信号を、アンテナ６４３を介してディスプレイデバイス６４０から送信できるように処理することができる。

【0071】

いくつかの実装形態では、トランシーバ６４７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６２７は、プロセッサ６２１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６２１は、ディスプレイデバイス６４０の動作全体を制御することができる。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６２１は、処理されたデータをドライバコントローラ６２９に、または記憶のためにフレームバッファ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、ビット深度、彩度およびグレースケールレベルを含み得る。

【0072】

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。調整ハードウェア６５２は、スピーカ６４４に信号を送信するための、およびマイクロフォン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。調整ハードウェア６５２は、ディスプレイデバイス６４０内の個別構成要素であってよく、またはプロセッサ６２１もしくは他の構成要素に組み込まれてもよい。

【0073】

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、直接プロセッサ６２１から、またはフレームバッファ６２８から取得でき、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６２９は、生画像データを、ディスプレイアレイ６３０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、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ６２１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６２１中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ６２１中に埋め込まれること、またはアレイドライバ６２２とハードウェアで完全に統合されることがある。

【0074】

アレイドライバ６２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ６２９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マトリックスから来る数百、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。

【0075】

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、本明細書で説明するタイプのディスプレイ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、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて有用であり得る。

【0076】

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の動作を制御すること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６３０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６４６は、ディスプレイデバイス６４０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を介したボイスコマンドが、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。

【0077】

電源６５０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６５０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６５０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６５０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。

【0078】

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６２９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６２２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。

【0079】

たとえばディスプレイデバイス６４０などのディスプレイデバイスのためのより高い輝度およびより大きい節電を達成するために、ディスプレイアレイ６３０における所与の画素の開口比または画素アレイが増加され得る。開口は、光を通過させるために割り振られたディスプレイ上の領域である。開口は、開口板のスロットを指し得る。所与の画素内で、画素サイズに対するたとえばスロットなど開口の面積の比率が開口比である。ディスプレイデバイス６４０などのディスプレイデバイスのための画像化の特徴（たとえば、コントラスト比、画像鮮明度および色純度）を向上させるために、光変調器遷移時間（たとえば、開位置から閉位置に光変調器を移動させる）は、短縮され得る。たとえば、開位置から閉位置への短縮された光変調器遷移時間は、対応する光変調器が完全に閉状態に達する前に、光が画素から漏れるという危険を低下させる。ディスプレイデバイスにおけるそれぞれの光変調本体についての非対称の移動を作り出し、それによって、光変調本体の総移動距離を増加させ、それによる、ディスプレイの開口比の増加、（たとえば、開位置から閉位置への移動など）光変調本体の遷移時間の短縮化、および遷移時間に影響を及ぼしたり、増加させることなく、光変調本体を作動させるのに必要な駆動電圧の低減の利点のうちの１つまたは複数を可能にするためのシステム、装置、および方法が提供される。

【0080】

たとえば、一実装形態では、たとえばシャッターアセンブリ４００など、光変調アセンブリは、２つのアクチュエータ間に結合された本体を含む。各アクチュエータは、別個に制御される。第１のアクチュエータは、本体を開位置に移動させるように働き、第２の対向するアクチュエータは、本体を閉位置に移動させるように働く。両方のアクチュエータは、コンプライアントビーム電極アクチュエータを含む。アクチュエータは、本体がその上に懸架される１つまたは複数の開口を含む開口層に実質的に平行な平面において本体を駆動させることによって、本体を移動させる。光変調本体の総移動距離は、本体が開位置から閉位置に、およびその逆に移動する距離を含む。一実装形態では、光変調本体の移動距離は、非対称であり、これは、中立位置から、本体が第２の方向よりも第１の方向により大きい距離を移動することを意味する。

【0081】

一実装形態では、本体は、中立位置から閉位置まで移動するよりも、中立位置から開位置まで、より大きい距離を移動し、開位置では、光は、開口を通過することができ、閉位置では、光は、開口を通過することを遮断される。他の実装形態では、本体は、中立位置から開位置まで移動するよりも、中立位置から閉位置まで、より大きい距離を移動する。

【0082】

光変調本体の非対称の移動は、特に開位置から閉位置に移動するとき、より長い光変調器遷移時間を必要とすることなく、開口比の増加を可能にする。たとえば、総移動距離１０μｍ（中立位置から閉位置まで５μｍ、および中立位置から開位置まで５μｍ）、閉遷移時間ｔ_１、および駆動電圧Ｖ_１を有する対称形の光変調器アセンブリは、実質的に同じ閉遷移時間ｔ_１、および駆動電圧Ｖ_１を保持しながら、総移動距離を１１μｍに増加させるように変えられ得る。これは、非対称の移動を達成するために光変調器アセンブリを設計することによって達成され得、光変調器アセンブリは、中立位置から閉位置まで４μｍ、および中立位置から開位置まで７μｍを含む、１１μｍの総移動距離を有する。この例では、総移動距離の増加（１０μｍから１１μｍ）は、ディスプレイデバイスの開口比の全体的な増加を可能にする。非対称の移動（中立位置から閉位置まで４μｍ、および中立位置から開位置まで７μｍ）は、１０μｍのみのより小さい総移動距離を有する光変調器アセンブリと、開位置から閉位置まで、実質的に同じ遷移時間ｔ_１、および駆動電圧Ｖ_１を維持することが可能である。

【0083】

上記で説明したように、光変調器アセンブリが中立位置から閉位置までのより短い距離を移動することが可能であるので、光変調本体の非対称の移動は、光変調器遷移時間の全体的な減少も可能にする。たとえば、総移動距離１０μｍ（中立位置から閉位置まで５μｍ、および中立位置から開位置まで５μｍ）、閉遷移時間ｔ_１、および駆動電圧Ｖ_１を有する対称形の光変調器アセンブリは、非対称の移動を有するように設計され得る（たとえば、中立位置から閉位置まで４μｍ、および中立位置から開位置まで６μｍ）。これは、実質的に駆動電圧をＶ_１で維持しながら、開位置から閉位置までの遷移時間がｔ_２に低減することを可能にし、この場合、ｔ_２はｔ_１未満である。

【0084】

所望の遷移時間を維持しながら、光変調器アセンブリを閉位置に駆動させるためのアクチュエータに、より低い駆動電圧が印加され得るので、光変調本体の非対称の移動は、光変調本体を駆動するために必要な電圧の低減も可能にし得る。代替として、光変調器の性能に悪影響を与えない可能性がある開位置までの遷移時間を増加させ得る開位置まで光変調器アセンブリを駆動させるためのアクチュエータに、より低い駆動電圧が印加され得る。たとえば、総移動距離１０μｍ（中立位置から閉位置まで５μｍ、および中立位置から開位置まで５μｍ）、閉遷移時間ｔ_１、および駆動電圧Ｖ_１を有する対称形の光変調器アセンブリは、非対称の移動を有するように設計され得る（たとえば、中立位置から閉位置まで４μｍ、および中立位置から開位置まで６μｍ）。これは、開位置から閉位置への遷移時間を実質的にｔ_１で維持しながら、駆動電圧をＶ_２に低減することを可能にし、この場合、Ｖ_２はＶ_１未満である。図７〜図９は、非対称の移動のために設計された光変調アセンブリのいくつかの実装形態を示す。

【0085】

図７Ａは、中立位置に配置された光変調アセンブリ７００の一例の平面図である。光変調アセンブリ７００は、第１のアクチュエータ７２３と第２のアクチュエータ７２５との間に結合された本体７０２を含む。図７Ａに示される本体７０２は、たとえば図４Ａおよび図４Ｂに示される光変調器など、シャッター式光変調器であるが、本体７０２は、中立位置から２つの対向する方向に移動することができる任意の本体とすることができる。第１のアクチュエータ７２３および第２のアクチュエータ７２５は、図４Ａ〜図４Ｂに関して上述した静電アクチュエータでもよい。第１のアクチュエータ７２３は、コンプライアント電極７０６とコンプライアント電極７１２とを含む。第２のアクチュエータ７２５は、コンプライアント電極７０８とコンプライアント電極７１０とを含む。コンプライアント電極７０８および７０６は、コンプライアントサポートビームと呼ばれ得るビームを含む。コンプライアント電極７１０および７１２は、コンプライアントアクチュエータビームまたは駆動ビームと呼ばれ得る、それぞれアンカー７３０および７２４から延びるビームを含む。いくつかの実装形態では、コンプライアント電極は、導電性であり得る。コンプライアント電極７０６は、１対のアンカー７２０に接続されている。電極７１２は、電極アンカー７２４に接続されている。コンプライアント電極７０８は、１対のアンカー７２６に接続されている。電極７１０は、電極アンカー７３０に接続されている。アンカー７２０〜７３０は、基板（図示せず）に結合されており、基板の表面よりある距離だけ上方に本体７０２を懸架するのを助けることができる。図７Ａに示される例では、コンプライアント電極７０８とアンカー７３０との間の距離７０５は、コンプライアント電極７０６と電極アンカー７２４との間の距離７０４よりも大きい。いくつかの実装形態では、距離７０４は２〜２５μｍにわたり得る。図７Ａに示される例では、先端ギャップ７３２、電極７１０の一方の先端とコンプライアント電極７０８との間の距離は、先端ギャップ７３４、電極７１２の一方の先端とコンプライアント電極７０６との間の距離と実質的に同じである。いくつかの実装形態では、先端ギャップ７３２は、先端ギャップ７３４よりも大きいまたはより小さくてもよい。先端ギャップ７３２または７３４は、たとえば、約２μｍでもよい。先端ギャップ７３２または７３４は、約１〜５μｍの距離でよい。

【0086】

本体７０２は、開口板において形成される少なくとも１つの開口７１４（破線として示される）に対して整合するように構成された少なくとも１つの開口部７１６を含む。図７Ａの開口７１４は方形形状であり、一般に、開口部７１６の形状にマッチする。いくつかの実装形態では、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７１４は、４つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が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セクションが、それぞれの本体を有する一方、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本体によって共有されるように連結され得る。様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口７１４に通すために、開口部７１６の幅またはサイズは、開口７１４の対応する幅またはサイズよりも大きくてよい。閉状態で光が逃げるのを効果的に遮断するために、本体７０２の光遮断部分は、開口７１４の幅よりも広くなるように構成され得る。

【0087】

図７Ａに示される二重アクチュエータアセンブリは、図４Ａ〜図４Ｂの二重アクチュエータアセンブリに関して説明したように機能し得る。図７Ａは、外側の力が本体７０２に影響していない中立位置にある光変調アセンブリ７００を示す。コンプライアント電極７０６および７０８は、静止位置にある。図７Ａでは、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４に部分的に重なっている。いくつかの実装形態では、開口部７１６は、中立位置にある間、開口７１４にまったく重ならない可能性がある。いくつかの実装形態では、開口部７１６は、中立位置にある間、開口７１４に実質的に完全に重なり得る。

【0088】

図７Ｂは、第１の位置にある光変調アセンブリ７００の一例の平面図である。図７Ｂは、図７Ａに示される中立位置から距離７３６を移動した後の本体７０２を表す。図７Ｂに示すように、本体７０２は、第１のアクチュエータ７２３から離れて移動している。図７Ｂでは、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４よりも大きい。いくつかの実装形態では、本体７０２の開口部７１６は、同じサイズであり、したがって、開口７１４に完全に整合することが可能であり得る。他の実装形態では、開口部７１６は、開口７１４よりも小さくてよい。いくつかの実装形態では、開口部７１６は、図７Ａに示すように、開口７１４に部分的に重なり得る。いくつかの実装形態では、図７Ｂに示す第１の位置は、開位置であり、ここで、本体７０２によって、光源からの少なくとも一部の光は開口７１４を通過することができる。

【0089】

図７Ｃは、第２の位置にある光変調アセンブリ７００の一例の平面図である。図７Ｃは、図７Ａに示される中立位置から距離７３８を移動した後の本体７０２を表す。図７Ｃに示すように、本体７０２は、第１のアクチュエータ７２３の方に移動している。図７Ｃでは、本体７０２の開口部７１６は、実質的には開口７１４と重ならない。いくつかの実装形態では、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４に部分的に重なり得る。いくつかの実装形態では、図７Ｃに示す第２の位置は、閉位置であり、ここで、光変調アセンブリは、光源からの光が開口７１４を通過するのを完全に遮断する。

【0090】

図７Ａ〜図７Ｃに示すように、中立位置（図７Ａに示される）と第１の位置（図７Ｂに示される）との間の距離７３６は、中立位置（図７Ａに示される）と第２の位置（図７Ｃに示される）との間の距離７３８よりも長い。したがって、中立位置から第１の位置への、および中立位置から第２の位置への本体７０２の移動距離は、等しくなく、したがって非対称である。さらに、本体７０２は、第２の距離７３８を移動するときよりも第１の距離７３６を移動するとき、開口７１４に関してより大きい距離を移動する。しかしながら、いくつかの実装形態では、本体７０２は、第１の距離７３６を移動するときよりも第２の距離７３８を移動するとき、開口７１４に関してより大きい距離を移動する。図７Ａ〜図７Ｃの本体７０２の総移動距離は、距離７３６＋距離７３８、すなわち、本体が図７Ｂの第１の位置から図７Ｃの第２の位置に進む距離である。本体７０２は、図７Ｃの第２の位置から図７Ｂの第１の位置に戻るときも、この総移動距離を移動する。いくつかの実装形態では、中立位置からの本体７０２の非対称の移動によって、本体７０２の設定された遷移時間を依然として維持しながら、本体７０２の総移動距離（たとえば、開位置から閉位置、またはその逆）を増加させることができる。移動距離の増加の結果、開口７１４のサイズは、画素アレイの複数の画素について増加し得、それによって、本体７０２の設定された遷移時間（たとえば、開位置から閉位置に移動する）を維持しながら、ディスプレイの開口比を増加させることができる。したがって、非対称の移動は、デバイスが、少なくとも一方向への遷移時間に影響を及ぼす、または遷移時間を増加させることなく、より長い移動距離で設計されるのを可能にする。より大きい開口比は、より高いディスプレイ輝度および節電になる。

【0091】

図７Ａを再度参照すると、いくつかの実装形態では、第２のアクチュエータ７２５のバネ電極ギャップ７０５を対向する第１のアクチュエータ７２３のバネ電極ギャップ７０４よりも大きくすることによって、光変調本体の非対称の移動が達成され得る。バネ電極ギャップは、電極アンカー７３０を本体７０２から遠ざけることによって大きくなり得る。一方または両方のバネ電極ギャップ７０４および７０５を増加させることによって、本体７０２の総移動距離を増加させることができる。たとえば、図７Ａに示すように、電極アンカー７３０は、電極アンカー７２４とコンプライアント電極７０６との間の距離７０４よりもコンプライアント電極７０８からより大きい距離７０５に配置され得る。図７Ａに示す例では、電極７１０は、実質的に等しい先端ギャップ７３２および７３４を維持するために、電極７１２よりも長い。しかしながら、いくつかの実装形態では、電極７１０は、電極７１２と同じサイズまたはそれよりも短くてもよい。また、図７Ａでは、電極７１０のビームの間の角度７４０は、電極７１２のビームの間の角度７４２よりも小さい。しかしながら、いくつかの実装形態では、角度７４０は、角度７４２と同じサイズまたはそれよりも大きくてもよい。

【0092】

いくつかの実装形態では、アクチュエータ７２３など１つのアクチュエータに印加される作動電圧は、他のアクチュエータ７２５に印加される作動電圧と異なる。電極７１０に印加される作動電圧は、電極７１２に印加される電圧よりも低く設定され得る。たとえば、作動電圧Ｖ_ａｔは、約２５ボルトに設定され、電極７１２に印加され得、一方、電極７１０に印加される電圧がＶ_ａｔ−Ｖｃであるように、電極７１０に印加される電圧は、量Ｖｃだけ低減される。このようにして、シャッター７０２を開位置に移動するために使用される電力量が低減され、それによって、全体的な消費電力が低減する。電圧の低減は、開位置へのシャッターのより遅い作動時間につながるが、低減した開作動時間は、閉作動時間に影響を及ぼさず、したがって、ディスプレイのシャッター性能および光学性能に悪影響を及ぼさない。代替として、低減した電圧Ｖ_ａｔ−Ｖｃは、電極７１２に印加され得、一方、電圧Ｖ_ａｔは電極７１０に印加される。このようにして、アクチュエータ７２５がシャッターの中立位置からのより長い移動距離Ｔ＋ｎを補償しうるように、作動速度が増加する。中立位置から開位置および閉位置に非対称的に移動する本体７０２を有する光変調アセンブリ７００に異なる作動電圧の印加が適用され得るが、本体４０６が中立から開位置および閉位置に実質的に対称的に移動する光変調器アセンブリ４００に、異なる作動電圧の印加が適用され得る。

【0093】

図８は、開閉動作のために異なる駆動電圧を使用して光変調器を制御するための制御マトリックス８００の一部の概略図である。制御マトリックス８００は、二重アクチュエータシャッターアセンブリ８１２を含む画素のアレイ８０４を制御する。たとえばシャッターアセンブリ４００および７００など、二重アクチュエータシャッターアセンブリは、別々のシャッター開およびシャッター閉アクチュエータを含むシャッターアセンブリである。図８には１つの画素８０４しか示されていないが、制御マトリックスは拡張し、類似の画素の多数の行または列を組み込むことを理解されたい。さらに、制御マトリックス８００は、たとえば、本開示の範囲を逸脱することなく、弾性変調器、シングルアクチュエータ変調器、非シャッター式変調器、および変調器４００および７００など、任意の適したタイプのＭＥＭＳ変調器およびアクチュエータとともに使用され得る。制御マトリックス８００は、制御マトリックス８００における画素８０４の列ごとに列ライン相互接続８０２を含む。シャッターアセンブリ８１２のアクチュエータは、電気的に双安定、または機械的に双安定になり得る。光制御マトリックス８００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施形態も可能であり、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。画素中に複数の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。

【0094】

制御マトリックス８００は、行および列の様式で配置される複数の同一の画素から構成されるディスプレイ全体に共通の、ここでは「グローバルライン」と呼ばれる複数のラインを含む。これらのグローバルラインは、作動ライン相互接続８０６、コモンライン相互接続８１８、シャッターライン相互接続８２０、および更新ライン相互接続８２２を含む。いくつかの実装形態では、これらのグローバルラインは、ディスプレイ全体にわたって１つのノードとして動作される。たとえば、ディスプレイにわたる全更新ノード、または、ディスプレイにわたる全作動ノードは、同時に変更される。いくつかの実装形態では、これらのグローバルライン相互接続は、画素サブグループにグルーピングされ得る。たとえば、画素の各奇数行にはそれらのグローバルラインが接続され得、画素のグローバルラインの各偶数行は、奇数行が偶数行とは独立して動作され得るように、別々に接続され得る。制御マトリックス８００は、画素の各行配列に一意の行ライン８２４、および画素の各列配列に一意の列ライン８０２を含む。制御マトリックスの各画素８０４は、データ読み出しトランジスタ８３４、データ保存キャパシタ８３８、更新トランジスタ８３６、アクチュエータノード８４０および８４２、ならびに二重インバータラッチを含む。制御マトリックス８００では、データ保存キャパシタ８３８は、コモンライン相互接続８１８に接続される。しかしながら、いくつかの実装形態では、データ保存キャパシタ８３８は、シャッターライン相互接続８２０に接続され得る。いくつかの実装形態では、コモンライン相互接続８１８は、次の行の行相互接続８２４として働くことができ、したがって、コモンライン相互接続８１８を完全に除去することができる。

【0095】

二重インバータラッチは、トランジスタ８２６および８３０から構成される第１のインバータ、およびトランジスタ８２８および８３２から構成される第２のインバータを含む。シャッターアセンブリ８１２は、アクチュエータノード８４０および８４２に接続された、シャッターアセンブリ７００のアクチュエータ７２３および７２５と同様、静電アクチュエータを含む。チャージ電圧またはＶ_ａｔとも呼ばれる駆動電圧以上の電圧差が、アクチュエータとシャッターとの間に課されるとき、シャッターアセンブリは、光を通過させることができる開状態、または光の通過を遮断する閉状態に駆動され得る。制御マトリックス８００は、ｐ−チャネルトランジスタとｎ−チャネルトランジスタの両方の、２つの相補型タイプのトランジスタを使用する。したがって、相補型のＭＯＳ制御マトリックスまたはＣＭＯＳ制御マトリックスと呼ばれる。データ読み出しトランジスタ８３４、更新トランジスタ８３６、および交差結合インバータの下部トランジスタ８３０および８３２は、ｎＭＯＳタイプから製造され、交差結合インバータの上部トランジスタ８２６および８２８は、ｐＭＯＳタイプのトランジスタから製造されている。他の実装形態では、ＣＭＯＳトランジスタのタイプが逆転され得る（すなわち、ｎＭＯＳの代わりにｐＭＯＳ）、または他のタイプのトランジスタが使用され得る（すなわち、ＢＪＴ、ＪＦＥＴ、または任意の他の適切なタイプのトランジスタ）ことを当業者であれば理解されよう。

【0096】

いくつかの実装形態では、作動ライン８０６は、Ｖ_ａｔ以上に維持される電圧源に接続される。シャッターライン８２０は、接地電位の近くに維持される。いくつかの実装形態では、シャッター極性は、フル駆動電圧（すなわち、約２５ボルト）に維持され得る。いくつかの構成では、シャッターの極性は、必要に応じて、１つまたは複数の電位間で周期的に交替し得る。たとえば、シャッターは、各全ビデオフレーム後の２５ボルトと０ボルトとの間で、または他の場合には、より高いまたはより低い頻度で交替され得る。必要な電圧をシャッターライン相互接続８２０に印加することによって、シャッター極性は制御され得る。いくつかの実装形態では、シャッター極性が交替することに対応して、データの極性も交替する。

【0097】

各アクチュエータノード８４０および８４２は、そのそれぞれのトランジスタ８２６および８２８の「オン／オフ」状態に応じて、作動ライン８０６に接続される。たとえば、左のアクチュエータノード８４０に接続されているトランジスタ８２６が「オン」状態であるとき、電荷が作動ライン８０６からアクチュエータノード８４０に流れることができる。次に、およそＶ_ａｔの電圧は、アクチュエータノード８４０に接続されているアクチュエータとシャッター（シャッターが共通電位であると仮定する）との間に課せられ、シャッターは、その所望の状態に駆動される。

【0098】

トランジスタ８２６が「オフ」状態であり、トランジスタ８２８が「オン」状態であるとき、類似のプロセスが行われる。しかしながら、この場合には、左のアクチュエータノード８４０に接続されているトランジスタ８２６が「オン」状態であるとき、電荷が作動−Ｖｃライン８５０からアクチュエータノード８４２に流れることができる。次に、およそＶ_ａｔ−Ｖｃの電圧は、アクチュエータノード８４２に接続されているアクチュエータとシャッター（シャッターが共通電位であると仮定する）との間に課せられ、シャッターは、その所望の状態に駆動され、これは、シャッターを逆の状態に駆動させることになる。いくつかの実装形態では、およそＶ_ａｔの電圧は、アクチュエータノード８４２に接続されたアクチュエータに印加され、類似の電圧がシャッターに印加され、それによって、シャッターとアクチュエータとの間に０ボルトの電位が作られる。

【0099】

制御マトリックス８００は、データ保存キャパシタ８３８を含む。以下でさらに説明するように、キャパシタ８３８は、格納された電荷によって、データ読み出しまたは書込み操作の一部として、コントローラ１５６などのコントローラによって画素８０４に送られる「データ」命令（たとえば、開くまたは閉じる）を記憶する。キャパシタ８３８に格納された電圧は、部分的に、制御マトリックス８００における二重インバータラッチのラッチ状態を決定する。

【0100】

データロード動作の間、アレイの各行は、アドレス指定シーケンスで書込み可能である。制御マトリックス８００における電圧源（図示せず）が、書込み許可電圧を、選択された行に対応する行ライン相互接続８２４に印加する。書込み許可された行の行ライン相互接続８２４に対する電圧の印加は、対応する行ラインにおける画素８０４のデータ読み出しトランジスタ８３４をオンにし、それによって画素を書込み許可する。画素８０４の選択された行が書込み許可されている間、データ電圧源は、適切なデータ電圧を制御マトリックス８００における画素８０４の各列に対応する列相互接続８０２に印加する。列相互接続８０２に印加される電圧は、それによって、それぞれの画素８０４のデータ保存キャパシタ８３８に格納される。いくつかの実装形態では、列相互接続８０２に印加される電圧は、負でも正でもよい（たとえば、−５ボルトから５ボルトにわたる）。

【0101】

光変調アセンブリ７００に示される本体は、基板に対して横方向に移動し、光を遮断するまたは通過させるために、開口７１４上に移動する。いくつかの実装形態では、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４に整合し、光が開口７１４を通過できるようにすることができる。いくつかの実装形態では、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４上に部分的に重なり、一部の光が開口を通過し、一部の光が開口を通過するのを遮断するようにすることができる。いくつかの実装形態では、本体７０２の開口部７１６は、開口７１４に実質的にまったく整合せず、それによって、すべての光が開口７１４を通過するのを遮断する。

【0102】

たとえば、第１の位置で、本体７０２は、開口７１４とまったく重ならず、それによって、光が開口７１４を通過することができる。いくつかの実装形態では、第１の位置にある間、本体７０２は、開口７１４に部分的に重なり、一部の光が開口７１４を通過し、一部の光が開口７１４を通過するのを遮断するようにすることができる。

【0103】

図９は、ディスプレイデバイス９００の一部の一例の平面図である。特に、図９は、基板９０４の上に配置された、たとえば図４Ａおよび図４Ｂに関して説明した光変調器アセンブリ４００など、光変調器アセンブリ９０２のアレイを含む、図５に示されるディスプレイの簡略平面図を示す。光変調器アセンブリ９０２のアレイは、ディスプレイにおいて画素に配置され、図７Ａ〜図７Ｃに関して説明したように機能し得る。光変調器アセンブリ９０２は、図７Ａ〜図７Ｃに関して説明したように光変調本体、または、本明細書で説明する光変調器のうちの任意のものを含むことができる。たとえば、図９の光変調アセンブリ９０２は、異なるサイズのコンプライアント電極を含む。しかしながら、様々な実装形態では、光変調器アセンブリ９０２は、図７Ａの光変調アセンブリ７００に関して示し、説明したような構成を含み得る。一実装形態では、基板９０４は、たとえばガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られ、ディスプレイ平面にわたって光源９０６、９０８および９１０から均一に分散する光の光ガイドとして機能する。図９に示される例は３つの光源を含むが、必要に応じて、より多いまたはより少ない光源が使用され得る。一例では、光源９０６、９０８、および９１０は、たとえばそれぞれ赤、緑、青の光源など異なる色のものでもよい。

【0104】

限定はしないが、白熱光源、蛍光光源、レーザーまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、いくつかの異なるタイプの光源９０６、９０８および９１０がディスプレイデバイス９００で採用され得る。さらに、ディスプレイデバイス９００の光源９０６、９０８、および９１０は、複数の光源を含む単一のアセンブリに結合され得る。たとえば、赤、緑、青のＬＥＤの組合せは、小さい半導体チップの白色ＬＥＤと結合または置換され得、または小さいマルチ光源パッケージに統合され得る。同様に、各光源は、たとえば赤、黄、緑、および青色ＬＥＤの組合せなど、４色のＬＥＤのアセンブリを表すことができる。

【0105】

光変調器アセンブリ９０２のアレイは、光源９０６、９０８および９１０によって発せられる光を変調するように機能する。いくつかの実装形態では、光変調器アセンブリ９０２のアレイは、環境から発生する光を変調する。たとえば図３に記載されている制御マトリックス３００など、関連する制御マトリックスからの電気信号を使用して、光変調器アセンブリ９０２のアレイは、図７Ａ〜図７Ｃに関して説明した方法で開状態または閉状態に設定され得る。開状態では、光変調本体９０２は、光源９０６、９０８および９１０からの光が見ている人まで通過できるようにし、それによって、直視型画像を形成する。いくつかの実装形態では、光変調器アセンブリ９０２は、画像を形成するために、外側の光源から、または環境から見ている人に対して光を反射することができる。

【0106】

ディスプレイデバイス９００において、光変調器アセンブリ９０２は、見ている人の方を向く基板９０４の表面に形成される。他の実装形態では、基板９０４は逆転され得、したがって、光変調器は、見ている人から離れた方を向く表面に形成される。いくつかの実装形態では、開口層は、基板９０４の一番上の面に直接形成される。開口層は、開口９１２を含む。他の実装形態では、開口９１２を含む開口層は、光変調本体９０２のアレイが形成される基板以外の分離した基板（図示せず）に配置されている。光変調器アセンブリ９０２は、図７Ａ〜図７Ｃに関して上述したような類似の方法で、これらの開口に関して光を変調する。

【0107】

変形および変更を、本出願の原理から実質的に逸脱することなく、上記で説明した実装形態に加えることができる。そのような変形および変更は、添付の請求の範囲内にも含まれるものとする。したがって、上記の実装形態は、あらゆる点で適用の制限よりもむしろ例示と見なされるものとする。

【符号の説明】

【0108】

１００ ディスプレイ装置
１０２ 光変調器
１０３ 光変調器アレイ
１０４ 画像
１０５ ランプ
１０６ 画素
１０８ シャッター
１０９ 開口
１１０ 相互接続
１１２ 相互接続
１１４ 相互接続
１５２ スキャンドライバ
１５３ コモンドライバ
１５４ データドライバ
１５６ コントローラ
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
１６２ 赤色ランプ
１６４ 緑色ランプ
１６６ 青色ランプ
１６７ 白色ランプ
１６８ ランプドライバ
１８０ プログラミングリンク
１８２ 電源入力
３００ 制御マトリックス
３０１ 画素
３０２ シャッターアセンブリ
３０３ アクチュエータ
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
３１０ トランジスタ
３１２ キャパシタ
４００ シャッターアセンブリ
４０２ アクチュエータ
４０４ アクチュエータ
４０６ シャッター
４０７ 開口層
４０８ アンカー
４１２ シャッター開口
４１６ 重複
５００ ディスプレイ装置
５０２ シャッターアセンブリ
５０３ シャッター
５０４ 基板
５０５ アンカー
５０６ 反射膜
５０８ 表面開口
５１２ ディフューザ
５１４ 輝度強化膜
５１６ 平面光ガイド
５１７ プリズム
５１８ 光源
５１９ 反射体
５２０ 前向き反射膜
５２１ 光線
５２２ カバープレート
５２４ ブラックマトリックス
５２６ ギャップ
５２７ スペーサ
５２８ 粘着シール
５３０ 作動流体
５３２ アセンブリブラケット
５３６ 反射体
５４０ アクチュエータノード
６２１ プロセッサ
６２２ アレイドライバ
６２７ ネットワークインターフェース
６２８ フレームバッファ
６２９ ドライバコントローラ
６３０ ディスプレイ
６４０ ディスプレイデバイス
６４１ ハウジング
６４３ アンテナ
６４４ スピーカ
６４５ スピーカ
６４６ マイクロフォン
６４７ トランシーバ
６４８ 入力デバイス
６５０ 電源
６５２ 調整ハードウェア
７００ 光変調アセンブリ
７０２ 本体
７０６ 電極
７０８ 電極
７１０ 電極
７１２ 電極
７１４ 開口
７１６ 開口部
７２０ アンカー
７２３ 第１のアクチュエータ
７２４ アンカー
７２５ 第２のアクチュエータ
７２６ アンカー
７３０ アンカー
７３２ ギャップ
７３４ ギャップ
８００ 制御マトリックス
８０２ 列ライン相互接続
８０４ 画素のアレイ
８０４ シャッターアセンブリ
８０６ 作動ライン相互接続
８１２ 二重アクチュエータシャッターアセンブリ
８１８ コモンライン相互接続
８２０ シャッターライン相互接続
８２２ 更新ライン相互接続
８２４ 行ライン
８２６ トランジスタ
８２８ トランジスタ
８３０ トランジスタ
８３２ トランジスタ
８３４ データ読み出しトランジスタ
８３６ 更新トランジスタ
８３８ データ保存キャパシタ
８４０ アクチュエータノード
８４２ アクチュエータノード
８５０ 作動−Ｖｃライン
９００ ディスプレイデバイス
９０２ 光変調器アセンブリのアレイ
９０４ 基板
９０６ 光源
９０８ 光源
９１０ 光源
９１２ 開口

【要約】

高速のスイッチング速度を維持しながら、ディスプレイにおけるそれぞれの光変調本体の総移動距離を増加させることによって、ディスプレイの開口比を増加させるためのシステム、装置、および方法が提供される。総移動距離を増加させることによって、ディスプレイにおけるより大きい開口比が可能になり、これは、より大きい節電、および表示輝度の増加を提供する。光変調本体の総移動距離は、本体が開位置から閉位置に、およびその逆に移動する距離を含む。一例では、光変調本体（たとえば、上述した光変調本体のうちの任意のもの）の移動距離は非対称であり、中立位置から、本体は、第２の方向よりも第１の方向により大きい距離を移動する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】