СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ДИСПЛЕЕВ С АКТИВНОЙ МАТРИЦЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕМЕННОСТИ ЕМКОСТИ ПИКСЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
METHODS AND DEVICES FOR REDUCTION OF VOLTAGE FOR ACTIVE-MATRIX DISPLAY USING VARIABLE CAPACITANCE PIXEL DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Это раскрытие относится к уменьшению потребления энергии для принципиальной схемы адресации активной матрицы.
ОПИСАНИЕ РОДСТВЕННОЙ МЕТОДИКИ
[0002] Электромеханические системы включают в себя устройства, имеющие электрические и механические элементы, исполнительные механизмы, преобразователи, датчики, оптические компоненты (например, зеркала) и электронику. Электромеханические системы могут быть произведены в многообразных масштабах, в том числе, но не ограничены этим, микромасштабах и наномасштабах. Например, устройства на основе микроэлектромеханических систем (MEMS) могут включать в себя структуры, имеющие размеры, ранжируемые от около микрона до сотен микрон или больше. Устройство на основе наноэлектромеханических систем (NEMS) могут включать в себя структуры, имеющие размеры меньше, чем микрон, в том числе, например, размеры, меньшие, чем несколько сотен нанометров. Электромеханические элементы могут быть созданы с использованием осаждения, травления, литографии и/или других процессов микрообработки, которые стравливают части подложек и/или слоев осажденного материала, или которые добавляют слои для образования электрических и электромеханических устройств.
[0003] Одним типом устройства на основе электромеханических систем является так называемый интерферометрический модулятор (IMOD). Как используется в настоящем документе, термин "интерферометрический модулятор" или "интерферометрический модулятор света" относится к устройству, которое избирательно абсорбирует и/или отражает свет с использованием принципов оптической интерференции. В некоторых реализациях, интерферометрический модулятор может включать в себя пару проводящих пластин, одна или обе из которых могут быть прозрачными и/или отражающими, полностью или частично, и способными осуществлять относительное движение после применения соответствующего электрического сигнала. В реализации, одна пластина может включать в себя стационарный слой, осажденный на подложке, и другая пластина может включать в себя отражающую мембрану, отделенную от стационарного слоя посредством воздушного зазора. Положение одной пластины относительно другой может изменить оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Устройства на основе интерферометрических модуляторов имеют широкий диапазон применений, и предполагается, что они должны быть использованы при улучшении существующих продуктов и создании новых продуктов, особенно продуктов со способностями отображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Системы, способы и устройства по данному раскрытию, каждое, имеют несколько инновационных аспектов, ни одно из которых в одиночку не отвечает за желаемые атрибуты, раскрытые в настоящем документе.
[0005] Один инновационный аспект объекта патентования, описанного в этом раскрытии, может быть реализован в устройстве, включающем в себя по меньшей мере один отображающий элемент, имеющий множество состояний, причем каждое из состояний соответствует одному из множества уровней заряда, приложенного к по меньшей мере одному отображающему элементу. Множество состояний включает в себя первое состояние и второе состояние, при этом емкость отображающего элемента выше в первом состоянии, чем во втором состоянии. Устройство дополнительно включает в себя переключатель возбуждения, связывающий по меньшей мере один отображающий элемент с шиной напряжения возбуждения при адресации посредством шины адресации возбуждения. Устройство дополнительно включает в себя переключатель сброса, связывающий по меньшей мере один отображающий элемент с шиной напряжения сброса при адресации посредством шины адресации сброса. Шина напряжения сброса выполнена с возможностью установления по меньшей мере одного отображающего элемента в первое состояние, когда связана с по меньшей мере одним отображающим элементом.
[0006] В другом инновационном аспекте, предоставляется способ обновления матрицы, включающей в себя по меньшей мере один отображающий элемент. Способ включает в себя этап, на котором связывают по меньшей мере один отображающий элемент с шиной напряжения сброса, причем по меньшей мере один отображающий элемент имеет по меньшей мере первое и второе состояние, при этом емкость по меньшей мере одного отображающего элемента выше в первом состоянии, чем во втором состоянии. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором устанавливают по меньшей мере один отображающий элемент в первое состояние. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором по меньшей мере один отображающий элемент развязывают с шиной напряжения сброса. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором по меньшей мере один отображающий элемент связывают с шиной напряжения возбуждения. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором возбуждают по меньшей мере один отображающий элемент до второго состояния.
[0007] В другом инновационном аспекте, предоставляется способ обновления матрицы, включающей в себя по меньшей мере один ряд отображающих элементов. Способ включает в себя этап, на котором предварительно заряжают по меньшей мере один ряд отображающих элементов с помощью напряжения сброса, причем отображающие элементы по меньшей мере одного ряда имеют по меньшей мере первое и второе состояние, при этом емкость отображающих элементов по меньшей мере одного ряда выше в первом состоянии, чем во втором состоянии. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором ожидают, пока по меньшей мере некоторые из отображающих элементов в по меньшей мере одном ряду отображающих элементов не достигнут первого состояния. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором заряжают по меньшей мере один ряд отображающих элементов с помощью напряжения возбуждения. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором ожидают, пока по меньшей мере некоторые из отображающих элементов в по меньшей мере одном ряду отображающих элементов не достигнут второго состояния.
[0008] В другом инновационном аспекте предоставляется устройство. Устройство включает в себя по меньшей мере один отображающий элемент, имеющий множество состояний, причем каждое из состояний соответствует одному из множества уровней заряда, приложенного к по меньшей мере одному отображающему элементу, причем множество состояний включает в себя по меньшей мере первое состояние и второе состояние, при этом емкость отображающего элемента выше в первом состоянии, чем во втором состоянии. Устройство дополнительно включает в себя средство для связывания по меньшей мере одного отображающего элемента с шиной напряжения возбуждения при адресации посредством шины адресации возбуждения. Устройство дополнительно включает в себя средство для связывания по меньшей мере одного отображающего элемента с шиной напряжения сброса. Устройство дополнительно включает в себя средство для установления по меньшей мере одного отображающего элемента в первое состояние.
[0009] Подробности одной или более реализации объекта патентования, описанного в этом описании, изложены на приложенных чертежах и в описании ниже. Другие признаки, аспекты и преимущества станут очевидны из описания, чертежей и формулы изобретения. Следует отметить, что относительные размеры на следующих чертежах могут быть начерчены не в масштабе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Фиг.1А и 1В показывает примеры изометрических видов, изображающих пиксель устройства отображения на основе интерферометрических модуляторов (IMOD) в двух разных состояниях.
[0011] Фиг.2 показывает пример схематичной принципиальной схемы, иллюстрирующей матрицу схемы возбуждения для устройства отображения на основе оптических MEMS.
[0012] Фиг.3 является примером схематичного частичного разреза, иллюстрирующего одну реализацию структуры схемы возбуждения для ассоциированного отображающего элемента по Фиг.2.
[0013] Фиг.4 является примером схематичного частичного вида в перспективе с разделением деталей устройства отображения на основе оптических MEMS, имеющего матрицу интерферометрических модуляторов и заднюю пластину со встроенной электрической схемой.
[0014] Фиг.5 является блок-схемой последовательности операций процесса адресации матрицы интерферометрических модуляторов согласно одной реализации.
[0015] Фиг.6А является представительной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения.
[0016] Фиг.6В является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения.
[0017] Фиг.6С является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения.
[0018] Фиг.6D является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения.
[0019] Фиг.7 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6А и 6В, используемую в матрице интерферометрических модуляторов.
[0020] Фиг.8 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6С, используемую в матрице интерферометрических модуляторов.
[0021] Фиг.9 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6D, используемую в матрице интерферометрических модуляторов.
[0022] Фиг.10 является временной диаграммой для адресации матрицы интерферометрических модуляторов, показанной на Фиг.7, согласно процессу, показанному на Фиг.5.
[0023] Фиг.11А и 11В показывают примеры блок-схем системы, иллюстрирующих устройство отображения, которое включает в себя множество интерферометрических модуляторов.
[0024] Фиг.12 является примером схематичного вида в перспективе с разделением деталей электронного устройства, имеющего устройство отображения на основе оптических MEMS.
[0025] Одинаковые ссылочные позиции и обозначения на разных чертежах указывают одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0026] Нижеследующее подробное описание направлено на определенные реализации в целях описания инновационных аспектов. Однако, идеи в настоящем документе могут быть применены массой разных способов. Описанные реализации могут быть применены на любом устройстве, которое выполнено с возможностью отображения изображения, либо в движении (например, видео), либо стационарно (например, неподвижное изображение), и либо в текстовом, графическом или иллюстративном представлении. Более конкретно, предполагается, что реализации могут быть реализованы в многообразии электронных устройств или ассоциированы с ними, таких как, но не ограничены ими, мобильные телефоны, мультимедийные сотовые телефоны с возможностями доступа к Интернету, мобильные телевизионные приемники, беспроводные устройства, интеллектуальные телефоны (смартфоны), bluetooth-устройства, персональные цифровые помощники (PDA), беспроводные приемники электронной почты, карманные или портативные компьютеры, нетбуки, ноутбуки, смартбуки, принтеры, копиры, сканнеры, факсимильные устройства, GPS-приемники/навигаторы, камеры, МР3-плееры, записывающие видеокамеры, игровые консоли, наручные часы, часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, плоскопанельные дисплеи, электронные устройства для чтения (например, электронные книги), компьютерные мониторы, автодисплеи (например, дисплей одометра и т.д.), элементы управления в кабине и/или дисплеи, дисплеи вида с камеры (например, дисплей камеры заднего вида в транспортном средстве), электронные фотографии, электронные рекламные щиты или знаки, проекторы, архитектурные структуры, микроволновые печи, холодильники, стереосистемы, кассетные магнитофоны или проигрыватели, DVD-проигрыватели, CD-проигрыватели, VCR, радио, портативные чипы памяти, стиральные машины, сушильные машины, стирально-сушильные машины, паркоматы, упакованные в корпус (например, электромеханические системы (EMS), MEMS и не-MEMS), относящиеся к эстетике структуры (например, отображающие изображение на части ювелирного изделия) и многообразие устройств на основе электромеханических систем. Идеи в настоящем документе могут быть также использованы в применениях без отображения, таких как, но не ограниченных этим, электронные переключающие устройства, фильтры радиочастот, датчики, акселерометры, гироскопы, устройства детектирования движения, магнитометры, инерционные компоненты для потребительской электроники, части продуктов потребительской электроники, варакторы, устройства на жидких кристаллах, электрофоретические устройства, принципиальные схемы возбуждения, процессы производства и электронное тестовое оборудование. Таким образом, данные идеи не предназначены для ограничения реализациями, изображенными исключительно на данных Фиг., а скорее имеют широкую применимость, как будет легко понятно обычным специалистам в данной области техники.
[0027] Устройства и способы, которые описаны в настоящем документе, относятся к отображающим элементам, которые установлены в начальное состояние высокой емкости для записи желаемых данных в отображающий элемент. На рассеивание энергии дисплеев обычно имеет влияние энергия, требуемая для возбуждения шин данных, тогда как энергия, используемая для возбуждения затворов на горизонтальных шинах, гораздо меньше. Основной причиной этого является то, что энергия для возбуждения шин данных включает в себя дополнительный мультипликативный множитель, равный числу рядов. Устройства отображения и ассоциированные способы, описанные ниже, уменьшают энергию, требуемую для возбуждения шин данных, посредством установления состояния отображающих элементов в состояние высокой емкости до возбуждения шин данных. Это влечет расход дополнительной энергии, рассеиваемой посредством процесса возбуждения рядов. Добавленное рассеивание рядов, однако, гораздо меньше, чем уменьшение рассеивания шины данных, для общего улучшения эффективности.
[0028] Одна реализация дисплея на основе интерферометрических модуляторов, включающая в себя отображающий элемент на основе интерферометрических MEMS, проиллюстрирована на Фиг.1. В этих устройствах пиксели находятся либо в ярком, либо темном состоянии. В ярком ("спокойном" или "открытом") состоянии, отображающий элемент отражает большую порцию падающего видимого света к пользователю. Когда в темном ("задействованном" или "закрытом") состоянии, отображающий элемент отражает мало падающего видимого света к пользователю. В зависимости от реализации свойства отражающей свет способности "включенного" и "выключенного" состояний могут быть обращены. MEMS-пиксели могут быть выполнены с возможностью отражения главным образом выбранных цветов, обеспечивая возможность цветного отображения в дополнение к черно-белому.
[0029] Примером подходящего MEMS-устройства, к которому могут быть применены описанные реализации, является отражающее устройство отображения. Отражающие устройства отображения могут включать в себя интерферометрические модуляторы (IMOD), чтобы избирательно абсорбировать и/или отражать свет, падающий на них, с использованием принципов оптической интерференции. IMOD могут включать в себя абсорбер, отражатель, который двигается относительно адсорбера, и оптический резонатор, заданный между абсорбером и отражателем. Отражатель может быть передвинут в два или более разных положений, которые могут изменять размер оптического резонатора и тем самым воздействовать на отражающую способность интерферометрического модулятора. Спектры отражения для IMOD могут создавать равномерные широкие спектральные диапазоны, которые могут быть сдвинуты по видимым длинам волн, чтобы генерировать разные цвета. Положение спектрального диапазона может регулироваться посредством изменения толщины оптического резонатора, т.е. посредством изменения положения отражателя.
[0030] Фиг.1А и 1В показывает примеры изометрических видов, изображающих пиксель устройства отображения на основе интерферометрических модуляторов (IMOD) в двух разных состояниях. IMOD-устройство отображения включает в себя один или более отображающих элементов на основе интерферометрических MEMS. В этих устройствах пиксели отображающих элементов на основе MEMS могут быть либо в ярком, либо темном состоянии. В ярком ("спокойном", "открытом" или "включенном") состоянии, отображающий элемент отражает большую порцию падающего видимого света, например, к пользователю. Наоборот, в темном ("задействованном", "закрытом" или "выключенном") состоянии, отображающий элемент отражает мало падающего видимого света. В некоторых реализациях свойства отражающей свет способности включенного и выключенного состояний могут быть обращены. MEMS-пиксели могут быть выполнены с возможностью отражения главным образом при конкретных длинах волн, обеспечивая возможность цветного отображения в дополнение к черно-белому.
[0031] IMOD-устройство отображения может включать в себя матрицу из рядов/столбцов IMOD. Каждый IMOD может включать в себя пару отражающих слоев, т.е. подвижный отражающий слой и неподвижный частично отражающий слой, расположенные на переменном и управляемом расстоянии друг от друга для образования воздушного зазора (также называемого как оптический зазор или оптический резонатор). Подвижный отражающий слой может быть передвинут между по меньшей мере двумя положениями. В первом положении, т.е. спокойном положении, подвижный отражающий слой может быть расположен на относительно большом расстоянии от неподвижного частично отражающего слоя. Во втором положении, т.е. задействованном положении, подвижный отражающий слой может быть расположен ближе к частично отражающему слою. Падающий свет, который отражается от двух слоев, может интерферировать конструктивно или деструктивно в зависимости от положения подвижного отражающего слоя, порождать либо общее отражающее, либо неотражающее состояние для каждого пикселя. В некоторых реализациях IMOD может быть в отражающем состоянии, когда не задействован, отражая свет внутри видимого спектра, и может быть в темном состоянии, когда не задействован, отражая свет вне видимого диапазона (например, инфракрасный свет). В некоторых других реализациях, однако, IMOD может быть в темном состоянии, когда не задействован, и в отражающем состоянии, когда задействован. В некоторых реализациях введение прикладываемого напряжения может возбуждать пиксели для изменения состояний. В некоторых реализациях прикладываемый заряд может возбуждать пиксели для изменения состояний.
[0032] Изображенные пиксели на Фиг.1А и 1В изображают два разных состояния IMOD 12. В IMOD 12 на Фиг.1А подвижный отражающий слой 14 проиллюстрирован в спокойном положении на предварительно определенном (например, спроектированном) расстоянии от оптической стопы 16, которая включает в себя частично отражающий слой. Так как к IMOD 12 на Фиг.1А не приложено напряжение, подвижный отражающий слой 14 остается в спокойном или незадействованном состоянии. В IMOD 12 на Фиг.1В подвижный отражающий слой 14 проиллюстрирован в задействованном положении и рядом, или почти рядом, с оптической стопой 16. Напряжение Vactuate, приложенное к IMOD 12 на Фиг.1В, является достаточным, чтобы привести подвижный отражающий слой 14 в задействованное положение.
[0033] На Фиг.1А и 1В отражающие свойства пикселей 12 в основном проиллюстрированы стрелками 13, указывающими свет, падающий на пиксели 12, и свет 15, отражающийся от пикселя 12 слева. Хотя не проиллюстрировано подробно, средний специалист в данной области техники поймет, что большинство света 13, падающего на пиксели 12, будет передано через прозрачную подложку 20 к оптической стопе 16. Порция света, падающего на оптическую стопу 16, будет передана через частично отражающий слой оптической стопы 16, и некоторая порция будет отражена обратно через прозрачную подложку 20. Порция света 13, которая передается через оптическую стопу 16, будет отражена на подвижном отражающем слое 14 обратно к прозрачной подложке 20 (и через нее). Интерференция (конструктивная или деструктивная) между светом, отраженным от частично отражающего слоя оптической стопы 16, и светом, отраженным от подвижного отражающего слоя 14 определит длину(ы) волны света 15, отраженного от пикселей 12.
[0034] Оптическая стопа 16 может включать в себя одиночный слой или несколько слоев. Слой(и) может включать в себя один или более из электродного слоя, частично отражающего и частично пропускающего слоя и прозрачного диэлектрического слоя. В некоторых реализациях оптическая стопа 16 является электрически проводящей, частично прозрачной и частично отражающей, и может быть изготовлена, например, посредством осаждения одного или более слоев на прозрачную подложку 20. Электродный слой может быть образован из многообразия материалов, таких как различные металлы, например оксид индия и олова (ITO). Частично отражающий слой может быть образован из многообразия материалов, которые являются частично отражающими, таких как различные металлы, например, хром (Cr), полупроводники и диэлектрики. Частично отражающий слой может быть образован из одного или более слоев материалов, и каждый из слоев может быть образован из одиночного материала или комбинации материалов. В некоторых реализациях оптическая стопа 16 может включать в себя одиночную полупрозрачную толщину металла или полупроводника, который служит и как оптический абсорбер, и как проводник, тогда как разные, более проводящие слои или участки (например, оптической стопы 16 или других структур IMOD) могут служить для передачи по шине сигналов между IMOD-пикселями. Оптическая стопа 16 также может включать в себя один или более изолирующих или диэлектрических слоев, покрывающих один или более проводящих слоев или проводящий/абсорбирующий слой.
[0035] В некоторых реализациях оптическая стопа 16, или нижний электрод, заземлена в каждом пикселе. В некоторых реализациях это может быть осуществлено посредством осаждения непрерывной оптической стопы 16 на подложку 20 и заземления по меньшей мере участка непрерывной оптической стопы 16 на периферии осажденных слоев. В некоторых реализациях высокопроводящий и отражающий материал, такой как алюминий (А1), может быть использован для подвижного отражающего слоя 14. Подвижный отражающий слой 14 может быть образован как металлический слой или слои, осажденные сверху столбиков 18, или промежуточный защитный материал, осажденный между столбиками 18. Когда защитный материал стравливается, заданный промежуток 19, или оптический резонатор, может быть образован между подвижным отражающим слоем 14 и оптической стопой 16. В некоторых реализациях пространство между столбиками 18 может быть примерно 1-1000 мкм, тогда как зазор 19 может быть меньше, чем 10000 ангстрем (А), или примерно равно этому.
[0036] В некоторых реализациях каждый пиксель IMOD, либо в задействованном, либо спокойном состоянии, является по существу конденсатором, образованным неподвижным и подвижным отражающим слоями. Когда напряжение не приложено, подвижный отражающий слой 14а остается в механически спокойном состоянии, как проиллюстрировано посредством пикселя 12 на Фиг.1А, с зазором 19 между подвижным отражающим слоем 14 и оптической стопой 16. Однако, когда разность потенциалов, например, напряжение, приложена к по меньшей мере одному из подвижного отражающего слоя 14 и оптической стопы 16, конденсатор, образованный при соответствующем пикселе, становится заряженным, и электростатические силы сближают электроды. Если приложенное напряжение превышает порог, подвижный отражающий слой 14 может деформироваться и придвинуться близко или вплотную к оптической стопе 16. Диэлектрический слой (не показан) внутри оптической стопы 16 может предотвратить замыкание и управлять расстоянием разделения между слоями 14 и 16, как проиллюстрировано посредством задействованного пикселя 12 на Фиг.1В. Поведение является одинаковым независимо от полярности приложенной разности потенциалов. Хотя последовательности пикселей в матрице могут быть названы в некоторых случаях "рядами" или "столбцами", средний специалист в данной области техники легко поймет, что называние одного направления "рядом", а другого "столбцом" является произвольным. Переформулированные, в некоторых ориентациях, ряды могут считаться столбцами, а столбцы могут считаться рядами. К тому же, отображающие элементы могут быть равномерно скомпонованы в ортогональные ряды и столбцы ("матрица"), или скомпонованы в нелинейные конфигурации, например, имеющие определенные сдвиги положения относительно друг друга (мозаика). Термины "матрица" и "мозаика" могут относиться и к той, и к другой конфигурации. Таким образом, хотя дисплей называется включающим в себя "матрицу" или "мозаику", сами элементы не должны быть скомпонованы ортогонально друг к другу, или расположены в равномерном распределении, в любом случае, но могут включать в себя компоновки, имеющие асимметричные формы и неравномерно распределенные элементы.
[0037] В некоторых реализациях, таких как в последовательностях или матрице IMOD, оптическая стопа 16 может служить как общий электрод, который предоставляет общее напряжение на одну сторону IMOD 12. Подвижные отражающие слои 14 могут быть образованы как матрица из отдельных пластин, скомпонованных, например, в форме матрицы. Отдельные пластины могут снабжаться сигналами напряжения для возбуждения IMOD 12.
[0038] Подробности структуры интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с принципами, изложенными выше, могут широко варьироваться. Например, подвижные отражающие слои 14 каждого IMOD 12 могут быть прикреплены к опорам в углах только, например, на границах. Как показано на Фиг.3, плоский, относительно жесткий подвижный отражающий слой 14 может быть подвешен к деформируемому слою 34, который может быть образован из гибкого металла. Эта архитектура обеспечивает возможность выбора конструкции структуры и материалов, используемых для электромеханических аспектов и оптических аспектов, и функционирования независимо друг от друга. Таким образом, конструкция структуры и материалы, используемые для подвижного отражающего слоя 14, могут быть оптимизированы относительно оптических свойств, и конструкция структуры и материалы, используемые для деформируемого слоя 34, могут быть оптимизированы относительно желаемых механических свойств. Например, участком подвижного отражающего слоя 14 может быть алюминий, а участком деформируемого слоя может быть никель. Деформируемый слой 34 может присоединиться, напрямую или косвенно, к подложке 20 по периметру деформируемого слоя 34. Эти соединения могут образовать опорные столбики 18.
[0039] В реализациях, таких как реализации, показанные на Фиг.1А и 1В, IMOD функционируют как устройства прямого просмотра, в котором изображения просматриваются с передней стороны прозрачной подложки 20, т.е. стороны, противоположной стороне, на которой скомпонован модулятор. В этих реализациях задние участки устройства (то есть любой участок устройства отображения за подвижным отражающим слоем 14, в том числе, например, деформируемый слой 34, проиллюстрированный на Фиг.3), могут быть сконфигурированы и могут эксплуатироваться без влияния или негативного воздействия на качество изображения устройства отображения, так как отражающий слой 14 оптически заслоняет эти участки устройства. Например, в некоторых реализациях шинная структура (не проиллюстрирована) может быть включена за подвижным отражающим слоем 14, который предоставляет возможность отделить оптические свойства модулятора от электромеханических свойств модулятора, таких как адресация напряжения и движения, которые происходят в результате такой адресации.
[0040] Фиг.2 показывает пример схематичной принципиальной схемы, иллюстрирующей матрицу 200 схемы возбуждения для устройства отображения на основе оптических MEMS. Матрица схемы возбуждения 200 может быть использована для реализации принципиальной схемы адресации активной матрицы для предоставления данных изображения отображающим элементам D11-Dmn матрицы отображения в сборе.
[0041] Матрица 200 схемы возбуждения включает в себя формирователь 210 данных, формирователь 220 сигналов управления затвором, с первой по m-ю шины данных DL1-DLm, с первой по n-ю шины затворов GLl-GLn, и матрицу переключателей или схем переключения S11-Smn. Каждая из шин данных DL1-DLm продолжается от формирователя 210 данных и электрически присоединена к соответствующему столбцу переключателей S11-S1n, S21-S2n, …, Sm1-Smn. Каждая из шин затворов GL1-GLn продолжается от формирователя 220 сигналов управления затвором и электрически присоединена к соответствующему ряду переключателей S11-Sm1, S12-Sm2, …, S1n-Smn. Переключатели S11-Smn электрически связаны между одной из шин данных DLl-DLm и соответствующим одним из отображающих элементов Dll-Dmn и принимают сигнал управления переключением от формирователя 220 сигналов управления затвором посредством одной из шин затворов GL1-GLn. Переключатели S11-Smn проиллюстрированы как одиночные FET-транзисторы, но могут принять многообразие форм, таких как двухтранзисторные проходные логические элементы (для течения тока в обоих направлениях) или даже механические MEMS-переключатели.
[0042] Формирователь 210 данных может принимать данных изображения снаружи дисплея и может предоставлять данные изображения на порядной основе в виде сигналов напряжения переключателям S11-Smn посредством шин данных DL1-DLm. Формирователь 220 сигналов управления затвором может выбрать конкретный ряд отображающих элементов D11-Dm1, D12-Dm2, …, D1n-Dmn посредством включения переключателей S11-Sm1, S12-Sm2, …, S1n-Smn, ассоциированных с выбранным рядом отображающих элементов D11-Dm1, D12-Dm2, …, D1n-Dmn. Когда переключатели S11-Sm1 S12-Sm2, …, S1n-Smn в выбранном ряду включены, данные изображения из формирователя 210 данных пропускаются к выбранному ряду отображающих элементов D11-Dm1, D12-Dm2, …, D1n-Dmn.
[0043] Во время работы формирователь 220 сигналов управления затвором может предоставить сигнал напряжения посредством одной из шин затворов GL1-GLn к затворам переключателей S11-Smn в выбранном ряду, тем самым включая переключатели S11-Smn. После того как формирователь 210 данных предоставляет данные изображения всем шинам данных DL1-DLm, переключатели S11-Smn выбранного ряда могут быть включены, чтобы предоставить данные изображения выбранному ряду отображающих элементов D11-Dm1, D12-Dm2, …, D1n-Dmn, тем самым отображая участок изображения. Например, шины данных DL, которые ассоциированы с пикселями, которые должны быть задействованы в данном ряду, могут быть установлены, например, на 10 вольт (может быть положительным или отрицательным), и шины данных DL, которые ассоциированы с пикселями, которые должны быть освобождены в данном ряду, могут быть установлены, например, на 0 вольт. Затем устанавливается шина затвора GL для заданного ряда, включая переключатели в этом ряду и прикладывая напряжение выбранной шины данных к каждому пикселю в этом ряду. Это заряжает и задействует пиксели, к которым приложено 10 вольт, и разряжает и освобождает пиксели, к которым приложено 0 вольт. Затем переключатели S11-Smn могут быть выключены. Отображающие элементы D11-Dm1, D12-Dm2, …, D1n-Dmn могут удерживать данные изображения, так как заряд в задействованных пикселях будет сохраняться, когда переключатели выключены, кроме некоторой утечки через изоляторы и переключатель в выключенном состоянии. Обычно эта утечка является достаточно низкой для сохранения данных изображения в пикселях, пока в ряд не будет записан другой набор данных. Эти этапы могут быть повторены для каждого последующего ряда, пока не будут выбраны все ряды и предоставлены им данные изображения. В реализации по Фиг.2 оптическая стопа 16 заземлена в каждом пикселе. В некоторых реализациях это может быть осуществлено посредством осаждения непрерывной оптической стопы 16 на подложку и заземления всего листа на периферии осажденных слоев.
[0044] Фиг.3 является примером схематичного частичного разреза, иллюстрирующего одну реализацию структуры схемы возбуждения для ассоциированного отображающего элемента по Фиг.2. Участок 201 матрицы 200 схемы возбуждения включает в себя переключатель S22 во втором столбце и втором ряду и ассоциированный отображающий элемент D22. В проиллюстрированной реализации переключатель S22 включает в себя транзистор 80. Другие переключатели в матрице 200 схемы возбуждения могут иметь такую же конфигурацию, как переключатель S22, или могут быть сконфигурированы по-другому, например, посредством изменения структуры, полярности или материала.
[0045] Фиг.3 также включает в себя участок матрицы отображения в сборе 110 и участок задней пластины 120. Участок матрицы отображения в сборе 110 включает в себя отображающий элемент D22 по Фиг.2. Отображающий элемент D22 включает в себя участок передней подложки 20, участок оптической стопы 16, образованный на передней подложке 20, опоры 18, образованные на оптической стопе 16, подвижный отражающий слой 14 (или подвижный электрод, присоединенный к деформируемому слою 34), поддерживаемый опорами 18, и межсоединение 126, электрически присоединяющее подвижный отражающий слой 14 к одному или более компонентам нижней пластины 120.
[0046] Участок задней пластины 120 включает в себя вторую шину данных DL2 и переключатель S22 по Фиг.2, которые встроены в заднюю пластину 120. Участок задней пластины 120 также включает в себя первое межсоединение 128 и второе межсоединение 124 по меньшей мере частично в нее встроенные. Вторая шина данных DL2 продолжается по существу горизонтально по задней пластине 120. Переключатель S22 включает в себя транзистор 80, который имеет исток 82, сток 84, канал 86 между истоком 82 и стоком 84, и затвор 88, перекрывающий канал 86. Транзистор 80 может быть, например, тонкопленочным транзистором (TFT) или полевым транзистором со структурой металл-оксид-проводник (MOSFET). Затвор транзистора 80 может быть образован посредством шины затвора GL2, продолжающейся по задней пластине 120 перпендикулярно шине данных DL2. Первое межсоединение 128 электрически связывает вторую шину данных DL2 с истоком 82 транзистора 80.
[0047] Транзистор 80 связан с отображающим элементом D22 посредством одного или более межслойных соединений 160 через заднюю пластину 120. Межслойные соединения 160 заполнены проводящим материалом для предоставления электрического соединения между компонентами (например, отображающим элементом D22) матрицы отображения в сборе 110 и компонентами задней пластины 120. В проиллюстрированной реализации второе межсоединение 124 образовано посредством межслойного соединения 160, и электрически связывает исток 84 транзистора 80 с матрицей отображения в сборе 110. Задняя пластина 120 может также включать в себя один или более изолирующих слоев 129, которые электрически изолируют вышеприведенные компоненты матрицы 200 схемы возбуждения.
[0048] Оптическая стопа 16 по Фиг.3 проиллюстрирована как три слоя, верхний диэлектрический слой, описанный выше, средний частично отражающий слой (такой как хром), также описанный выше, и нижний слой, включающий в себя прозрачный проводник (такой как оксид индия и олова (ITO)). Общий электрод образован посредством слоя ITO и может быть связан с землей на периферии дисплея. В некоторых реализациях оптическая стопа 16 может включать в себя больше или меньше слоев. Например, в некоторых реализациях оптическая стопа 16 также может включать в себя один или более изолирующих или диэлектрических слоев, покрывающих один или более проводящих слоев или объединенный проводящий/абсорбирующий слой.
[0049] Фиг.4 является примером схематичного частичного вида в перспективе с разделением деталей устройства 30 отображения на основе оптических MEMS, имеющего матрицу интерферометрических модуляторов и задняя пластина со встроенной электрической схемой. Устройство 30 отображения включает в себя матрицу отображения в сборе 110 и заднюю пластину 120. В некоторых реализациях матрица отображения в сборе 110 и задняя пластина 120 могут быть по-отдельности предварительно образованы перед прикреплением друг к другу. В некоторых реализациях устройство отображения 30 может быть изготовлено любым подходящим образом, таким как, посредством образования компонентов задней пластины 120 на матрице отображения в сборе 110 посредством осаждения.
[0050] Матрица отображения в сборе 110 может включать в себя переднюю подложку 20, оптическую стопу 16, опоры 18, подвижный отражающий слой 14 и межсоединения 126. Задняя пластина 120 может включать в себя компоненты 122 задней пластины, по меньшей мере частично встроенные в нее, и одно или более межсоединений 124 задней пластины.
[0051] Оптическая стопа 16 матрицы отображения в сборе 110 может быть по существу непрерывным слоем, покрывающим по меньшей мере область матрицы передней подложки 20. Оптическая стопа 16 может включать в себя по существу прозрачный проводящий слой, который электрически присоединен к земле. Отражающие слои 14 могут быть отделены друг от друга и могут иметь, например, квадратную прямоугольную форму. Подвижные отражающие слои 14 могут быть скомпонованы в виде матрицы, так что каждый из подвижных отражающих слоев 14 может образовать часть отображающего элемента. В реализации, проиллюстрированной на Фиг.4, подвижные отражающие слои 14 поддерживаются опорами 18 в четырех углах.
[0052] Каждое из межсоединений 126 матрицы отображения в сборе 110 служит, чтобы электрически связывать соответствующий один из подвижных отражающих слоев 14 с одним или более компонентами задней пластины 122 (например, транзисторы S и/или другие элементы схемы). В проиллюстрированной реализации межсоединения 126 матрицы отображения в сборе 110, продолжающиеся от подвижных отражающих слоев 14, и расположены, чтобы контактировать с межсоединениями задней пластины 124. В другой реализации межсоединения 126 матрицы отображения в сборе 110 могут быть по меньшей мере частично встроены в опоры 18, в то же время выступать через верхние поверхности опор 18. В такой реализации межсоединения 124 задней пластины могут быть расположены, чтобы контактировать с выступающими межсоединениями 126 матрицы отображения в сборе 110. В еще одной реализации межсоединения 124 задней пластины могут продолжаться от задней пластины 120 к подвижным отражающим слоям 14, так чтобы контактировать с подвижными отражающими слоями 14 и тем самым электрически присоединяться к ним.
[0053] Интерферометрические модуляторы, описанные выше, были описаны как бистабильные элементы, имеющие по меньшей мере первое и второе состояния, которые в этих реализациях включают в себя спокойное состояние и задействованное состояние. Вышеприведенное и следующее описание, однако, также могут быть использованы с аналоговыми интерферометрическими модуляторами, имеющими диапазон состояний. Например, аналоговый интерферометрический модулятор может иметь красное состояние, зеленое состояние, синее состояние, черное состояние и белое состояние в дополнение к другим цветным состояниям. Соответственно, одиночный интерферометрический модулятор может быть выполнен с возможностью иметь различные состояния с разными отражающими свет способностями по широкому диапазону оптического спектра.
[0054] Для бистабильных отображающих элементов, описанных выше, состояние отображающего элемента зависит от заряда на устройстве. Кроме того, емкость устройства непостоянна, но может изменяться на множитель 5 или больше, иногда множитель 10 или больше, в зависимости от состояния устройства, от нескольких пикофарад до десятка пикофарад, например, так как два электрода меняют их относительное разделение с разными состояниями. Так как Q=CV, данный заряд может быть помещен в отображающем элементе с более низким входным напряжением, когда устройство находится в состоянии высокой емкости. Реализации, описанные ниже, помещают некоторый заряд в отображающих элементах, в которые должна быть осуществлена запись, с использованием вертикальных шин, чтобы перевести элементы в состояние, имеющее более высокую емкость относительно по меньшей мере одного другого состояния (которое может быть названо как "состояние высокой емкости") для записи в отображающий элемент с помощью шин данных.
[0055] Блок-схема последовательности операций по Фиг.5 иллюстрирует этот процесс, где Фиг.5 является блок-схемой последовательности операций процесса адресации матрицы интерферометрических модуляторов согласно одной реализации. Ссылаясь теперь на Фиг.5, на этапе 820 напряжение сброса прикладывают к каждому отображающему элементу в ряду, чтобы установить каждый отображающий элемент в ряду в состояние высокой емкости. На этапе 822 данные изображения записываются в этот ряд. На этапе 824 напряжение сброса прикладывают к каждому отображающему элементу в последующем ряду, чтобы установить каждый отображающий элемент в последующем ряду в состояние высокой емкости. На этапе 826 данные изображения записываются в последующий ряд. Как показано на этапе 828 этот процесс продолжается, пока все желаемые ряды кадра не запишутся. Как разъяснено дополнительно ниже, этапы 822 и 824 могут перекрываться во времени.
[0056] Следует понимать, что процесс записи данных, который происходит после того, как отображающие элементы переведены в состояние высокой емкости, может изменить их состояния с состояния высокой емкости на состояние более низкой емкости. Чтобы достигнуть сбережения энергии, отображающие элементы могут оставаться в состоянии относительно высокой емкости во время большей части или всего периода записи данных, когда заряд добавлен или удален из отображающего элемента. Для электромеханических отображающих элементов, таких как электромеханические отображающие элементы, описанные выше, это будет верным, так как время механической реакции этих элементов может часто быть гораздо меньше, чем время, требуемое для переноса заряда во время записи данных.
[0057] Каждая из Фиг.6A-6D является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей примеры отображающего элемента, связанного с электрической схемой возбуждения. Эти схемы могут реализовать один пример процесса как показано на Фиг.5. Фиг.6А является представительной принципиальной схемой, иллюстрирующей пример отображающего элемента, связанного с электрической схемой возбуждения. Как показано на Фиг.6А, второй контакт 910 отображающего элемента 805 связан с землей. К тому же, первый контакт 807 избирательно связан с вертикальной шиной 815 посредством переключателя 811. Как рассмотрено выше относительно Фиг.2, переключателем 811 можно управлять посредством сигнала, отправленного по горизонтальной шине 813. Соответственно, отображающий элемент 805 может быть возбужден посредством напряжения, отправленного по вертикальной шине 815, когда связан с вертикальной шиной 815, тогда когда установлена (в заданное состояние) горизонтальная шина 813.
[0058] Первый контакт 807 вертикальной шины 815 может также быть избирательно связан с напряжением сброса посредством переключателя 909. Переключателем 909 можно управлять, например, посредством сигнала сброса, который открывает и закрывает переключатель 909. Сигнал сброса может быть отправлен по шине 819 сброса. Сигнал сброса может быть отправлен, например, формирователем 220 сигналов управления затвором по Фиг.2. Соответственно, отображающий элемент 805 может принимать напряжение Vreset, когда переключатель 909 закрыт. Это может быть использовано для сброса состояния отображающего элемента 805 в состояние высокой емкости. В одной реализации входная шина 817 напряжения сброса является общей для всех отображающих элементов 805 в одной матрице. В некоторых других реализациях, описанных дополнительно ниже, входная шина 817 напряжения сброса является общей для всех отображающих элементов 805 в одном ряду.
[0059] Фиг.6В является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения. Фиг.6В является аналогичным Фиг.6А. Однако, вместо переключателя 909, избирательно связывающего первый контакт 807 с Vreset, переключатель 909 избирательно связывает первый терминал 807 с землей. Соответственно, отображающий элемент 805 может принимать напряжение земли, когда переключатель 909 закрыт. Это может быть использовано для сброса отображающего элемента в состояние высокой емкости в тех случаях, когда отображающий элемент переведен в состояние высокой емкости посредством заземления обеих сторон. Это является неверным для конструкций интерферометрических модуляторов, описанных подробно выше, но может быть справедливым для других конструкций отображающих элементов с зависимой от состояния емкостью.
[0060] Также возможно сбросить отображающий элемент в состояние высокой емкости посредством управления напряжением на другой стороне отображающего элемента, которая присоединена к шине 910. Фиг.6С является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения. Как показано на Фиг.6С, первый контакт 807 избирательно связан с вертикальной шиной 815 посредством переключателя 811. Переключателем 811 можно управлять посредством сигнала, отправленного по горизонтальной шине.813. К тому же, второй контакт 910 отображающего элемента 805 избирательно связан с шиной напряжения сброса посредством переключателя 909. В одной реализации шина напряжения сброса является общей для всех отображающих элементов 805 в том же ряду, что и отображающий элемент 805. Соответственно, отображающий элемент 805 может принимать напряжение разности между напряжением вертикальной шины и напряжением сброса, когда переключатели 811, 909 закрыты. Это может быть использовано для сброса состояния отображающего элемента 805 в состояние высокой емкости. Во время периодов записи и удержания данных сторона интерферометрического модулятора, связанная с шиной 910, может быть привязана к соответствующему напряжению записи и удержания посредством переключателя 920.
[0061] Фиг.6D является альтернативной принципиальной схемой, иллюстрирующей еще один отображающий элемент, связанный с электрической схемой возбуждения. Как показано на Фиг.6D, первый контакт 807 отображающего элемента 805 избирательно связан с вертикальной шиной 815 посредством переключателя 811. Как рассмотрено выше относительно Фиг.2, переключателем 811 можно управлять посредством сигнала, отправленного по горизонтальной шине 813. К тому же, второй контакт 910 отображающего элемента 805 связан с шиной напряжения сброса, которая может быть индивидуальной для каждого ряда и избирательно применяться посредством формирователя сигналов управления затвором (например, 220 по Фиг.2). Соответственно, отображающий элемент 805 может принимать напряжение разности между напряжением вертикальной шины и напряжением сброса, когда переключатель 811 закрыт и напряжение сброса приложено к шине 910. Во время периодов записи и удержания данных, напряжение, приложенное к шине 910, может перейти в соответствующее напряжение записи и удержания.
[0062] Фиг.7, 8 и 9 являются принципиальными схемами, показывающими индивидуальные схемы по Фиг.6А/6В, 6С и 6D соответственно, включенные в матрицу отображающих элементов, которые на этих Фиг. являются интерферометрическими модуляторами, как описано подробно выше. Одни и те же обозначения предоставлены для аналогичных элементов схем. Фиг.7 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6А и 6 В, используемую в матрице интерферометрических модуляторов. В реализации по Фиг.7 одна сторона переключателя 909 связана с источником напряжения Vreset по шине 817, тогда как другая сторона переключателя 909 связана с шиной 807. Напряжение Vreset может не переключаться и может быть постоянным напряжением, непрерывно прикладываемым к переключателям 909 во всех рядах. Затвор переключателя 909 возбуждают посредством шины возбуждения затвора для сброса GL1B, 819, которая присоединяется к формирователю ряда (например, к схеме 220 по Фиг.2) вместе с шиной возбуждения затвора для записи данных GL1A, 813. Транзистор 909 и дополнительные шины напряжения и возбуждения могут быть включены в заднюю пластину как описано выше с основным транзистором 811 записи. В процессе работы шина затвора GL1B может быть установлена (в заданное состояние) первой, прикладывая напряжение сброса к отображающему элементу 805 и устанавливая все отображающие элементы в этом ряду в состояние высокой емкости. Затем установление шины затвора GL1B может быть отменено, шины данных для этого ряда переводятся в соответствующие состояния для данных изображения этого ряда, и данные могут быть записаны посредством установления шины затвора GL1A. Так как отображающие элементы уже находятся в состоянии высокой емкости, напряжения данных, приложенные к шинам данных DL1-DLN, могут быть меньше, чем возможно в иных случаях, что приводит к значительным сбережениям энергии. Как отмечено выше относительно Фиг.6А и 6В, напряжение Vreset может быть любым подходящим напряжением для затрагиваемых отображающих элементов, в том числе напряжением земли, где соответствует сущности отображающего элемента.
[0063] Фиг.8 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6С, используемую в матрице интерферометрических модуляторов. В этой реализации напряжение сброса Vreset приложено к шине 910, вместо шины 807, на другой стороне отображающего элемента. Второй переключатель 920 используется для приложения соответствующего напряжения (например, напряжения земли) к шине 910 во время операции записи, и возможно также после того, как ряд записан во время периодов удержания данных. В этой реализации напряжение сброса приложено посредством закрытия обоих переключателей 811 и 909, обычно в то же время, в которое осуществлялась запись в предыдущей ряд или ряды, как описано дополнительно ниже. Хотя напряжение на шинах данных DL1-DLN могло бы меняться во время этого периода, напряжение сброса может быть выбрано для сброса отображающего элемента, даже с этой потенциальной вариацией на другой стороне отображающего элемента. Например, если интерферометрический модулятор задействуется при 10 вольтах или более, и освобождается при 2 вольтах или менее, то напряжения данных, приложенные к DL1 (шине 815), могут быть 0 или +10 В в зависимости от желаемого состояния после записи, при этом напряжение записи, приложенное к другой стороне модуляторов от шины 819 во время периодов записи, могло бы быть 0 вольт, и напряжение сброса на шине 817 может быть установлено на -10 В. В этом случае, независимо от состояния DL1 во время цикла одновременной записи данных предыдущего ряда, интерферометрический модулятор в последующем сбрасываемом ряду будет приведен в состояние высокой емкости по время цикла сброса, так как напряжение среди модуляторов сбрасываемого ряда будет либо 10, либо 20 вольт. Для отображающих элементов, описанных подробно ниже, транзисторы 920 и 909 могут снова быть включены в заднюю панель, и шина 910 может быть направлена к передней панели в опорных столбиках 18 или на них, например. В качестве альтернативы, эта электрическая схема может быть получена осаждением непосредственно на соответствующие зоны передней панели.
[0064] Фиг.9 является представительной принципиальной схемой, показывающей схему по Фиг.6D, используемую в матрице интерферометрических модуляторов. В этой реализации транзисторы 909 и 920 по Фиг.8 устранены, и горизонтальная шина GL1B может быть переключена на схеме формирователя ряда (например, формирователя 220 сигналов управления затвором по Фиг.2) на вывод либо напряжения сброса во время периода сброса, либо напряжения записи и удержания в периоды записи и удержания для данного ряда.
[0065] Фиг.10 является временной диаграммой для адресации матрицы интерферометрических модуляторов, показанной на Фиг.7, согласно процессу, показанному на Фиг.5. В реализации по Фиг.10 каждый из интерферометрических модуляторов 805 установлен в желаемое состояние сброса с высокой емкостью во время первого временного периода 1302. Как показано, каждый из интерферометрических модуляторов 805 в ряду установлен в это состояние посредством установления GL1B, GL2B, GL3B и т.д. для первого временного периода 1302 (например, времени механической реакции), достаточного для установления состояния интерферометрических модуляторов 805 на порядной основе. Следуя этому, данные в вертикальных шинах DL1-DLN устанавливаются для ряда, и переключатель записи закрывается посредством установления шин затворов GL1A, GL2A, GL3A и т.д. для временного периода 1303, чтобы установить каждый интерферометрический модулятор 805 в соответствующем ряду в желаемое состояние данных. Так как время механической реакции для сброса обычно длиннее по сравнению со временем, нужным для установления конечного состояния заряда по время процесса записи, временной период 1302 может быть длиннее, чем временной период 1303. Соответственно, период времени, во время которого напряжение сброса прикладывается к каждому ряду, может перекрывать периоды записи для некоторого числа предшествующих рядов (например, 2 или 3 ряда). Это обеспечивает возможность "конвейерного режима" для периодов сброса и записи, где как только был записан ряд N, ряд N+1 и/или N+2, и/или N+3 и т.д. могут быть подвергнуты процессу сброса. Это обеспечивает возможность более быстрых обновлений кадра, чем было бы в случае, когда каждый ряд был сначала сброшен и затем записан перед тем, как приступить к сбросу и записи следующего ряда.
[0066] Фиг.11А и 11В показывают примеры блок-схем системы, иллюстрирующих устройство 40 отображения, которое включает в себя множество интерферометрических модуляторов. Устройство 40 отображения может быть, например, сотовым или мобильным телефоном. Однако, одинаковые компоненты устройства 40 отображения или небольшие их вариации также иллюстрируют различные типы устройств отображения, такие как телевизоры, электронные книги и портативные медиапроигрыватели.
[0067] Устройство 40 отображения включает в себя корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 45, устройство 48 ввода и микрофон 46. Корпус 41 может быть образован исходя из любого из многообразия процессов производства, включающих в себя литье под давлением и вакуумное формование. В дополнение, корпус 41 может быть сделан из любого из многообразия материалов, включающих в себя, но не ограниченных этим: пластик, металл, стекло, резину и керамику, или их комбинацию. Корпус 41 может включать в себя съемные участки (не показаны), которые могут быть взаимозаменяемы с другими съемными участками разного цвета, или содержащими разные логотипы, картинки или символы.
[0068] Дисплей 30 может быть любым из многообразия дисплеев, включающих в себя бистабильный или аналоговый дисплей, как описано в настоящем документе. Дисплей 30 может быть также выполнен с возможностью включения в себя плоскопанельного дисплея, такого как плазменный, EL, OLED, STN LCD, или TFT LCD, или неплоскопанельного дисплея, такого как CRT или другого устройства с электронно-лучевой трубкой. В дополнение, дисплей 30 может включать в себя дисплей на основе интерферометрических модуляторов, как описано в настоящем документе.
[0069] Компоненты устройства 40 отображения схематически проиллюстрированы на Фиг.11В. Устройство 40 отображения включает в себя корпус 41 и может включать в себя дополнительные компоненты, по меньшей мере частично здесь раскрытые. Например, устройство 40 отображения включает в себя сетевой интерфейс 27, который включает в себя антенну 43, которая связана с приемопередатчиком 47. Приемопередатчик 47 присоединен к процессору 21, который присоединен к аппаратным средствам 52 нормирования сигнала. Аппаратные средства 52 нормирования сигнала могут быть выполнены с возможностью нормирования сигнала (например, фильтрации сигнала). Аппаратные средства 52 нормирования сигнала присоединены к динамику 45 и микрофону 46. Процессор 21 также присоединен к устройству 48 ввода и контроллеру 29 формирователя. Контроллер 29 формирователя связан с буфером 28 кадров и формирователем 22 матрицы, который в свою очередь связан с матрицей 30 отображения. Источник 50 энергии может предоставлять энергию всем компонентам, как требуется конструкцией конкретного устройства 40 отображения.
[0070] Сетевой интерфейс 27 включает в себя антенну 43 и приемопередатчик 47, так что устройство 40 отображения может осуществлять связь с одним или более устройствами по сети. Сетевой интерфейс 27 также может иметь некоторые способности обработки, чтобы облегчить, например, требования обработки данных для процессора 21. Антенна 43 может передавать и принимать сигналы. В некоторых реализациях антенна 43 передает и принимает РЧ сигналы, согласно стандарту IEEE 16.11, включающему в себя стандарт IEEE 16.11(а), (b) или (g), или IEEE 802.11, включающий в себя IEEE 802. 11а, b, g или n. В некоторых других реализациях, антенна 43 передает и принимает РЧ сигналы согласно стандарту BLUETOOTH. В случае сотовых телефонов антенна 43 сконструирована, чтобы принимать сигналы стандартов множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), множественного доступа с частотным разделением (FDMA), множественного доступа с временным разделением (TDMA), глобальной системы мобильной связи (GSM), GSM/службы пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS), усовершенствованной технологии передачи данных в среде GSM (EDGE), стандарта магистральной наземной радиосвязи (TETRA), широкополосного CDMA (W-CDMA), технологии оптимизированной развитой передачи данных (EV-DO), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev В, стандартов высокоскоростной пакетной передачи данных (HSPA), высокоскоростной нисходящей пакетной передачи данных (HSDPA), высокоскоростной восходящей пакетной передачи данных (HSUPA), развитой высокоскоростной пакетной передачи данных (HSPA+), технологии долгосрочного развития (LTE), AMPS, и другие известные сигналы, которые используются для осуществления связи внутри беспроводной сети, такой как система, использующая технологию 3G или 4G. Приемопередатчик 47 может предварительно обрабатывать сигналы, принятые от антенны 43, так что они могут быть приняты посредством процессора 21 и в дальнейшем обработаны им. Приемопередатчик 47 может также обрабатывать сигналы, принятые от процессора 21, так что они могут быть переданы из устройства 40 отображения посредством антенны 43.
[0071] В некоторых реализациях приемопередатчик 47 может быть заменен приемником. В дополнение, сетевой интерфейс 27 может быть заменен источником изображений, который может хранить или генерировать данные изображения, которые должны быть отправлены процессору 21. Процессор 21 может управлять всей работой устройства 40 отображения. Процессор 21 принимает данные, такие как данные сжатого изображения от сетевого интерфейса 27 или источника изображений и перерабатывает данные в данные необработанного изображения или в формат, который легко переработать в данные необработанного изображения. Процессор 21 может отправить обработанные данные контроллеру 29 формирователя или в буфер 28 кадров для хранения. Необработанные данные обычно относятся к информации, которая идентифицирует характеристики изображения в каждом местоположении внутри изображения. Например, такие характеристики изображения могут включать в себя цвет, насыщенность и уровень серого.
[0072] Процессор 21 может включать в себя микроконтроллер, CPU или логический блок для управления работой устройства 40 отображения. Аппаратные средства 52 нормирования сигнала могут включать в себя усилители и фильтры для передачи сигналов на динамик 45 и для приема сигналов от микрофона 46. Аппаратные средства 52 нормирования сигнала могут быть дискретными компонентами внутри устройства 40 отображения или могут быть включены внутрь процессора или других компонентов.
[0073] Контроллер 29 формирователя может брать данные необработанного изображения, сгенерированные процессором 21, либо непосредственно из процессора 21, либо из буфера 28 кадров, и может переформатировать данные необработанного изображения соответствующим образом для высокоскоростной передачи на формирователь 22 матрицы. В некоторых реализациях контроллер 29 формирователя может переформатировать данные необработанного изображения в поток данных, имеющий формат, подобный растровому, так чтобы он имел временной порядок, подходящий для сканирования поперек матрицы 30 отображения. Затем контроллер 29 формирователя отправляет форматированную информацию формирователю 22 матрицы. Хотя контроллер 29 формирователя, такой как контроллер LCD, часто ассоциирован с процессором 21 системы, как автономная интегральная схема (1C), такие контроллеры могут быть реализованы многими путями. Например, контроллеры могут быть встроены в процессор 21 как аппаратные средства, встроены в процессор 21 как программное обеспечение, или полностью интегрированы в аппаратных средствах с формирователем 22 матрицы.
[0074] Формирователь 22 матрицы может принимать форматированную информацию от контроллера 29 формирователя и может переформатировать видеоданные в параллельный набор колебательных сигналов, которые применяются много раз в секунду к сотням, и иногда тысячам (или больше) выводов, идущих из х-y матрицы пикселей дисплея.
[0075] В некоторых реализациях контроллер 29 формирователя, формирователь 22 матрицы и матрица 30 отображения являются соответствующими для любого из типов дисплеев, описанных в настоящем документе. Например, контроллер 29 формирователя может быть контроллером обыкновенного дисплея или контроллером бистабильного дисплея (например, контроллером IMOD). Дополнительно, формирователь 22 матрицы может быть обыкновенным формирователем или формирователем бистабильного дисплея (например, формирователем IMOD-дисплея). Более того, матрица 30 отображения может быть матрицей обыкновенного дисплея или матрицей бистабильного дисплея (например, дисплея включающего в себя матрицу IMOD). В некоторых реализациях контроллер 29 формирователя может быть интегрирован с формирователем 22 матрицы. Такая реализация является общей в высоко интегрированных системах, таких как сотовые телефоны, часы и другие дисплеи небольшой площади.
[0076] В некоторых реализациях устройство 48 ввода может быть выполнено с возможностью обеспечения, например, пользователю возможности управления работой устройства 40 отображения. Устройство 48 ввода может включать в себя клавишную панель, такую как QWERTY-клавиатура или клавишная панель телефона, кнопку, переключатель, качающийся переключатель, чувствительный к касанию экран, или чувствительную к давлению или нагреванию мембрану. Микрофон 46 может быть сконфигурирован как устройство ввода для устройства 40 отображения. В некоторых реализациях голосовые команды посредством микрофона 46 могут быть использованы для управления операциями устройства 40 отображения.
[0077] Источник 50 энергии может включать в себя многообразие устройств хранения энергии, которые хорошо известны в данной области техники. Например, источник 50 энергии может быть перезаряжаемой батареей, такой как никель-кадмиевая батарея или литий-ионная батарея. Источник 50 энергии может также быть источником возобновляемой энергии, конденсатором или солнечным элементом, включающим в себя солнечный элемент из пластмассы или краску с возможностями солнечного элемента. Источник 50 энергии также может быть выполнен с возможностью приема энергии от розетки питающей сети.
[0078] В некоторых реализациях возможность программирования управления находится в контроллере 29 формирователя, который может быть размещен в нескольких местах в электронной системе отображения. В некоторых других реализациях, возможность программирования управления находится в формирователе 22 матрицы. Вышеописанная оптимизация может быть реализована в любом числе аппаратных и/или программных компонентов и в различных конфигурациях.
[0079] Фиг.12 является примером схематичного вида в перспективе с разделением деталей электронного устройства 40 по Фиг.11А и 11В согласно одной реализации. Проиллюстрированное электронное устройство 40 включает в себя корпус 41, который имеет углубление 41а для матрицы 30 отображения. Электронное устройство 40 также включает в себя процессор 21 внизу углубления 41а корпуса 41. Процессор 21 может включать в себя соединитель 21а для обмена данными с матрицей 30 отображения. Электронное устройство 40 также может включать в себя другие компоненты, по меньшей мере часть которых находится внутри корпуса 41. Другие компоненты могут включать в себя, но не ограничены этим, сетевой интерфейс, контроллер формирователя, устройство ввода, источник энергии, аппаратные средства нормирования сигнала, буфер кадров, динамик и микрофон, как описано ранее в связи с Фиг.11В.
[0080] Матрица 30 отображения может включать в себя матрицу отображения в сборе 110, заднюю пластину 120 и гибкий электрический кабель 130. Матрица отображения в сборе 110 и задняя пластина 120 могут быть прикреплены друг к другу с использованием, например, герметика.
[0081] Матрица отображения в сборе 110 может включать в себя область 101 отображения и периферийную область 102. Периферийная область 102 окружает область 101 отображения, если смотреть сверху матрицы отображения в сборе 110. Матрица отображения в сборе 110 также включает в себя матрицу отображающих элементов, расположенных и ориентированных для отображения изображений посредством области 101 отображения. Отображающие элементы могут быть скомпонованы в виде матрицы. В некоторых реализациях каждый из отображающих элементов может быть интерферометрическим модулятором. Также, в некоторых реализациях термин "отображающий элемент" может быть назван "пикселем".
[0082] Задняя пластина 120 может покрывать по существу всю заднюю поверхность матрицы отображения в сборе 110. Задняя пластина 120 может быть образована, например, из стекла, полимерного материала, металлического материала, керамического материала, полупроводникового материала или комбинации из двух или более вышеприведенных материалов, в дополнение к другим аналогичным материалам. Задняя пластина 120 может включать в себя один или более слоев из одного или разных материалов. Задняя пластина 120 также может включать в себя различные компоненты, по меньшей мере частично встроенные в нее или закрепленные на ней. Примеры таких компонентов включают в себя, но не ограничены этим, контроллер формирователя, формирователи матрицы (например, формирователь данных и формирователь сканирования), шины маршрутизации (например, шины данных и шины затворов), схемы переключения, процессоры (например, процессор обработки данных изображения) и межсоединения.
[0083] Гибкий электрический кабель 130 служит для предоставления каналов передачи данных между матрицей 30 отображения и другими компонентами (например, процессором 21) электронного устройства 40. Гибкий электрический кабель 130 может продолжаться от одного или более компонентов матрицы отображения в сборе 110 или от задней пластины 120. Гибкий электрический кабель 130 может включать в себя множество проводящих проводов, продолжающихся параллельно друг другу, и соединитель 130а, который может быть присоединен к соединителю 21а процессора 21 или любому другому компоненту электронного устройства 40.
[0084] Различные иллюстративные логические узлы, логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с реализациями, раскрытыми в настоящем документе, могут быть реализованы в виде электронных аппаратных средств, компьютерного программного обеспечения или их комбинации. Взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения была описана в общих чертах, в том, что касается функциональности, и проиллюстрирована в различных иллюстративных компонентах, блоках, модулях, схемах и этапах, описанных выше. Реализована ли такая функциональность в виде аппаратных средств или программного обеспечения зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, наложенных на всю систему.
[0085] Аппаратные средства и устройства обработки данных, используемые для реализации различных иллюстративных логических узлов, логических блоков, модулей и схем, описанных в связи с аспектами, раскрытыми в настоящем документе, могут быть реализованы или выполнены с помощью однокристального или многокристального процессора общего назначения, процессора цифровой обработки сигналов (DSP), специализированной интегральной микросхемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или других программируемых логических устройств, схем на дискретных компонентах или транзисторных логических схем, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, сконструированной для выполнения описанных в настоящем документе функций. Процессором общего назначения может быть микропроцессор или любой обыкновенный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор может быть также реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинация DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров вместе с ядром DSP, или любая другая такая конфигурация. В некоторых реализациях конкретные этапы и способы могут быть выполнены посредством электрической схемы, которая является характерной для данной функции.
[0086] В одном или более аспектах описанные функции могут быть реализованы в аппаратных средствах, цифровой электронной схеме, компьютерном программном обеспечении, программно-аппаратных средствах, в том числе структурах, раскрытых в этом описании, и их структурных эквивалентах, или в любой их комбинации. Реализации объекта патентования, описанные в этом описании, также могут быть реализованы как одна или более компьютерных программ, т.е. один или более модулей инструкций компьютерной программы, закодированных на компьютерных носителях информации для исполнения устройством обработки данных или управления его работой.
[0087] В случае реализации в программном обеспечении функции могут храниться или передаваться как одна или более инструкций или код на считываемом компьютером носителе. Этапы способа или алгоритма, раскрытого в настоящем документе, могут быть реализованы в исполняемом процессором программном модуле, который может находиться на считываемом компьютером носителе. Считываемые компьютером носители включают в себя как компьютерные носители информации, так и среды связи, в том числе любой носитель, которому может быть обеспечена возможность переноса компьютерной программы из одного места в другое. Носителями информации могут быть любые доступные носители, к которым может быть осуществлен доступ компьютером. В качестве примера, а не ограничения, такие считываемые компьютером носители могут включать в себя RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другое хранилище на оптических дисках, хранилище на магнитных дисках или другие устройства магнитных хранилищ, или любой другой носитель, который может быть использован для хранения желаемого программного кода в форме инструкций или структур данных, и к которому может быть осуществлен доступ компьютером. Также, любое соединение может правильно называться считываемым компьютером носителем. Диски (disks и discs), как используется в настоящем документе, включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), флоппи-диск и blu-ray диск, где disks обычно обрабатывают данные магнитным путем, в то время как discs обычно обрабатывают данные оптически с помощью лазера. Комбинации вышеприведенного должны также быть включены в объем считываемых компьютером носителей. Дополнительно, операции способа или алгоритма могут находиться в виде одной или нескольких комбинаций или набора кодов и инструкций на машиночитаемом носителе и считываемом компьютером носителе, которые могут быть включены в компьютерный программный продукт.
[0088] Различные модификации реализации, описанных в этом раскрытии, будут легко понятны специалистам в данной области техники, и основные принципы, заданные в настоящем документе, могут быть применены к другим реализациям без отступления от сущности или объема этого раскрытия. Таким образом, данное раскрытие не предназначено для ограничения реализациями, показанными в настоящем документе, а должно соответствовать самому широкому объему в соответствии с пунктами формулы изобретения, принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем документе. Дополнительно, средний специалист в данной области техники легко поймет, что термины "верхний" и "нижний" иногда используются для простоты описания Фиг., и указывают относительные положения, соответствующие ориентации Фиг. на правильно ориентированной странице и могут не отражать правильную ориентацию IMOD, как реализовано.
[0089] Некоторые признаки, которые описаны в этом описании в контексте раздельных реализаций, также могут быть реализованы в комбинации с отдельной реализацией. И наоборот, различные признаки, которые описаны в контексте отдельной реализации, также могут быть реализованы в многочисленных реализациях раздельно или в любой подходящей подкомбинации. Более того, хотя признаки могут быть описаны выше как действующие в определенных комбинациях и даже изначально заявленные как таковые, один или более признаков из заявленной комбинации могут в некоторых случаях удаляться из данной комбинации, и заявленная комбинация может быть направлена на подкомбинацию или вариацию подкомбинации.
[0090] Аналогично, в то время как операции изображены на чертежах в конкретном порядке, это не должно пониматься как требование того, что такие операции должны выполняться в конкретном показанном порядке или в последовательном порядке, или что все проиллюстрированные операции должны выполняться, чтобы достигнуть желаемых результатов. К тому же, чертежи могут схематично изображать один или более примерных процессов в виде блок-схемы последовательности операций. Однако, другие операции, которые не изображены, могут быть включены в примерные процессы, которые проиллюстрированы схематично. Например, одна или более дополнительных операций могут быть выполнены до, после, одновременно или между любыми из проиллюстрированных операций. В определенных обстоятельствах, многозадачная и параллельная обработка может быть полезной. Более того, разделение различных компонентов системы в реализациях, описанных выше, не следует понимать как требование такого разделения во всех реализациях, и следует понимать, что описанные программные компоненты и системы могут в основном быть интегрированы вместе в едином программном продукте или упакованы в многочисленные программные продукты. Дополнительно, другие реализации входят в объем следующих пунктов формулы изобретения. В некоторых случаях, действия, изложенные в пунктах формулы изобретения, могут быть выполнены в другом порядке и все равно достигнут желаемых результатов.