Сдвоенный дисплей с осветительной сборкой для задней подсветки одной панели и для передней подсветки другой панели

Сдвоенный дисплей с осветительной сборкой для задней подсветки одной панели и для передней подсветки другой панели

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень Техники

Область техники, к которой относится изобретение

Область техники изобретения относится к микроэлектромеханическим системам (MEMS).

Описание предшествующей технологии

Микроэлектромеханические системы (MEMS) включают в себя микромеханические элементы, приводы и электронные схемы. Микромеханические элементы могут создаваться с использованием напыления, травления и/или других процессов микрообработки, которые вытравливают части подложек и/или осажденных слоев материала, или которые добавляют слои, для формирования электрических и электромеханических устройств. Один из типов MEMS-устройств назван интерферометрическим модулятором. В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин интерферометрический модулятор или интерферометрический модулятор света относится к устройству, которое избирательно поглощает и/или отражает свет, используя принципы оптической интерференции. В некоторых вариантах осуществления, интерферометрический модулятор может содержать пару проводящих пластин, одна или обе из которых могут быть прозрачными и/или отражающими полностью или частично и выполненными с возможностью относительного перемещения при приложении соответствующего электрического сигнала. В конкретном варианте осуществления одна пластина может содержать неподвижный слой, нанесенный на подложку, а другая пластина может содержать металлическую мембрану, отделенную от неподвижного слоя воздушным зазором. Как более подробно описано в материалах настоящей заявки, расположение одной пластины относительно другой может изменять оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Такие устройства имеют широкий диапазон применений и были бы полезными в данной области техники для использования и/или модифицирования характеристики этих типов устройств, для того чтобы их признаки могли применяться при улучшении существующих изделий и создании новых изделий, которые еще не были разработаны.

Сущность некоторых вариантов осуществления

Каждые система, способ и устройства согласно изобретению содержат некоторые аспекты, ни один из которых, взятый в отдельности, не отвечает только за свои желательные свойства. Без ограничения объема этого изобретения, далее будут кратко обсуждены его наиболее существенные признаки. После рассмотрения этого описания, а более точно после прочтения раздела, озаглавленного «Подробное описание некоторых вариантов осуществления», будет понятно, каким образом признаки этого изобретения обеспечивают преимущества над другими устройствами отображения.

Изобретение включает в себя системы отображения и способы подсветки дисплея. Один из вариантов осуществления включает в себя устройство отображения, которое включает в себя пропускной дисплей, т.е. работающий на пропускании света, содержащий переднюю поверхность и заднюю поверхность, пропускной дисплей сконфигурирован, чтобы подсвечиваться через заднюю поверхность, отражательный дисплей, содержащий переднюю поверхность и заднюю поверхность, упомянутый отражательный дисплей сконфигурирован, чтобы подсвечиваться через переднюю поверхность, источник света, расположенный относительно задней стороны пропускного дисплея, для подсветки пропускного дисплея через заднюю поверхность, и световод, расположенный относительно источника света, для приема от него света, световод сконфигурирован для распространения света из условия, чтобы свет обеспечивал переднюю подсветку отражательного дисплея.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ изготовления устройства отображения, содержащего отражательный дисплей, пропускной дисплей и источник света, отражательный и пропускной дисплеи являются расположенными во встречно-параллельной конфигурации, способ содержит расположение источника света относительно задней части пропускного дисплея для подсветки пропускного дисплея через заднюю сторону, расположение световода относительно источника света для приема света от него, и расположение отражательного дисплея относительно световода, из условия, чтобы свет, выходящий из световода, обеспечивал переднюю подсветку для отражательного дисплея. Еще один другой вариант осуществления включает в себя устройство отображения, изготовленное таким способом.

Еще один вариант осуществления включает в себя устройство отображения, которое включает в себя первый отражательный дисплей, включающий в себя поверхность обзора и заднюю поверхность, второй отражательный дисплей, включающий в себя поверхность обзора и заднюю поверхность, задняя поверхность первого дисплея расположена по существу противостоящей задней поверхности второго дисплея и размещена рядом с задней поверхностью второго дисплея, источник света и световод, присоединенный к источнику света и присоединенный к кромке или поверхности обоих, первого и второго, дисплеев, чтобы передавать свет, излучаемый из источника света, на участок поверхности обзора обоих, первого и второго, дисплеев, подсвечивая первый и второй дисплей. Еще один вариант осуществления включает в себя устройство отображения, содержащее первое средство для отображения изображения, первое средство отображения содержит переднюю поверхность и заднюю поверхность, первое средство отображения сконфигурировано, чтобы подсвечиваться через заднюю поверхность, средство для подсветки первого средства отображения через заднюю поверхность, второе средство для отображения изображения, содержащее переднюю поверхность и заднюю поверхность, второе средство отображения сконфигурировано, чтобы подсвечиваться через переднюю поверхность, и средство для подсветки второго средства отображения через переднюю поверхность второго средства отображения, при этом средство подсветки для второго средства отображения использует свет из средства подсветки для первого средства отображения.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ формирования изображений. В этом способе изображение отображается на пропускном дисплее, содержащем переднюю поверхность и заднюю поверхность. Пропускной дисплей подсвечивается через заднюю поверхность с использованием источника света. Изображение также отображается на отражательном дисплее, содержащем переднюю поверхность и заднюю поверхность. Отражательный дисплей подсвечивается через переднюю поверхность с использованием источника света.

Еще один вариант осуществления устройства отображения содержит первый и второй отражательные дисплеи, источник света и световод. Первый отражательный дисплей содержит поверхность обзора и заднюю поверхность. Второй отражательный дисплей также содержит поверхность обзора и заднюю поверхность. Задняя поверхность первого дисплея расположена по существу противостоящей задней поверхности второго дисплея и размещена у задней поверхности второго дисплея. Световод оптически присоединен к источнику света, а также оптически присоединен к кромке или поверхности обоих, первого и второго, дисплеев для передачи света, излучаемого из источника света, на участок поверхности обзора обоих, первого и второго, дисплеев, подсвечивая первый и второй дисплеи.

Еще один вариант осуществления содержит способ изготовления устройства отображения. В этом способе предусмотрен первый отражательный дисплей, содержащий поверхность обзора и заднюю поверхность. Также предусмотрен второй отражательный дисплей, содержащий поверхность обзора и заднюю поверхность. Задняя поверхность первого дисплея расположена по существу противостоящей задней поверхности второго дисплея и размещена у задней поверхности второго дисплея. Дополнительно предусмотрены источник света и световод. Световод оптически присоединен к источнику света, а также оптически присоединен к торцу или поверхности обоих, первого и второго, дисплеев для передачи света, излучаемого из источника света, на участок поверхности обзора обоих, первого и второго, дисплеев, подсвечивая первый и второй дисплеи.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ подсветки устройства, содержащего первый отражательный дисплей, имеющий поверхность обзора и заднюю поверхность, и второй отражательный дисплей, имеющий поверхность обзора и заднюю поверхность. Задняя поверхность первого дисплея расположена по существу противостоящей задней поверхности второго дисплея и размещена у задней поверхности второго дисплея. Способ содержит излучение света из источника света, собирание излучаемого света из источника света и подачу собранного света на участок поверхности обзора первого и второго дисплеев для подсветки дисплеев.

Еще один вариант осуществления включает в себя устройство отображения, включающее в себя первое средство для отображения, содержащее поверхность обзора и заднюю поверхность, второе средство для отображения, содержащее поверхность обзора и заднюю поверхность, задняя поверхность первого средства отображения расположена по существу противостоящей и размещенной у задней поверхности второго средства отображения, средство для предоставления света и средство для распространения света из средства предоставления света на первое средство отображения и второе средство отображения для подсветки первого средства отображения и второго средства отображения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в изометрии, изображающий участок одного из вариантов осуществления дисплея с интерферометрическими модуляторами, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в отпущенном положении, а подвижный отражающий слой второго модулятора находится в сработанном положении.

Фиг.2 - структурная схема системы, иллюстрирующая один из вариантов осуществления электронного устройства, включающего в себя дисплей 3×3 с интерферометрическим модулятором.

Фиг.3 - диаграмма положения подвижного зеркала в зависимости от приложенного электрического напряжения для одного из примерных вариантов осуществления интерферометрического модулятора по фиг.1.

Фиг.4 - иллюстрация набора напряжений строк и столбцов, которые могут использоваться для управления дисплеем с интерферометрическими модуляторами.

Фиг.5А иллюстрирует один примерный кадр данных отображения на дисплее 3×3 с интерферометрическим модулятором по фиг.2.

Фиг.5В иллюстрирует одну примерную временную диаграмму для строчных и столбцовых сигналов, которые могут использоваться для записи кадра по фиг.5А.

Фиг.6A и 6B - структурные схемы системы, иллюстрирующие вариант осуществления устройства визуального отображения, содержащего множество интерферометрических модуляторов.

Фиг.7A - поперечное сечение устройства по фиг.1.

Фиг.7B - поперечное сечение альтернативного варианта осуществления интерферометрического модулятора.

Фиг.7С - поперечное сечение другого альтернативного варианта осуществления интерферометрического модулятора.

Фиг.7D - поперечное сечение еще одного другого альтернативного варианта осуществления интерферометрического модулятора.

Фиг.7E - поперечное сечение дополнительного альтернативного варианта осуществления интерферометрического модулятора.

Фиг.8 - вид, схематично иллюстрирующий мобильный телефон со створчатой конструкцией, который включает в себя вспомогательный дисплей, расположенный на внешней поверхности створки.

Фиг.9 - вид, схематично иллюстрирующий мобильный телефон со створчатой конструкцией, который включает в себя основной дисплей, расположенный на внутренней поверхности створки.

Фиг.10 - вид, схематично иллюстрирующий поперечное сечение источника задней подсветки, расположенного между основным дисплеем и вспомогательным дисплеем.

Фиг.11 - вид, схематично иллюстрирующий области выхода света на поверхности источника задней подсветки.

Фиг.12 - поперечное сечение, схематично иллюстрирующее устройство отображения, которое включает в себя источник подсветки, сконфигурированный для подсветки отражательного вспомогательного дисплея и основного дисплея, который является пропускающим.

Фиг.13A схематично изображает вид спереди варианта осуществления устройства отображения, которое включает в себя вспомогательный дисплей, подсвечиваемый источником подсветки через кольцеобразный световод, который подает свет на все стороны вспомогательного дисплея.

Фиг.13B схематично изображает вид в перспективе кольцеобразного световода, источника подсветки и вспомогательного дисплея по фиг.13A.

Фиг.13C схематично изображает вид в перспективе кольцеобразного световода по фиг.13A.

Фиг.14 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, содержащего источник подсветки, который подсвечивает отражательный дисплей с использованием световода.

Фиг.15 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, которое включает в себя источник подсветки, который обеспечивает подсветку вспомогательного дисплея через заднюю пластину, сконфигурированную в качестве световода.

Фиг.16 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, которое включает в себя источник подсветки, который обеспечивает подсветку вспомогательного дисплея через заднюю пластину, сконфигурированную в качестве световода и материала оптического соединения.

Фиг.17 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, которое включает в себя по существу оптически пропускной компонент, расположенный перед отражательным дисплеем.

Фиг.18 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, подсвечиваемого светом, падающим на переднюю поверхность дисплея.

Фиг.19 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, подсвечиваемого светом, распространяемым регулируемым образом на переднюю поверхность дисплея.

Фиг.20 - вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий вариант осуществления устройства отображения, содержащего первую и вторую задние пластины, которые передают свет на первый и второй отражательные дисплеи, соответственно.

Фиг.21 схематично изображает пример пространственного модулятора света, обладающего элементами рассеяния или точками подсветки.

Фиг.22 схематично изображает вариант осуществления конфигураций точек подсветки, используемой с источником задней подсветки.

Фиг.23 схематично изображает варианты осуществления возможных положений массива точек подсветки.

Фиг.24 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая разные способы для изготовления пространственного модулятора света с точками подсветки.

Подробное описание некоторых вариантов осуществления

Последующее подробное описание направлено на некоторые отдельные варианты осуществления изобретения. Однако изобретение может быть воплощено множеством различных способов. В этом описании делается ссылка на чертежи, на всем протяжении которых одинаковые части обозначены идентичными позициями. Как будет очевидно из последующего описания, изобретение может быть реализовано в любом устройстве, которое сконфигурировано для отображения изображения как в движении (например, видео), так и неподвижного (например, статического изображения), и как текстового, так и графического. Более точно, предполагается, что варианты осуществления могут быть реализованы в или ассоциативно связаны с многообразием электронных устройств, таких как, но не в качестве ограничения, мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные цифровые секретари (PDA), карманные или портативные компьютеры, GPS-приемники/навигаторы (глобальной системы определения местоположения), камеры, MP3-проигрыватели, записывающие видеокамеры, игровые консоли, наручные часы, настенные часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, дисплеи с плоским экраном, компьютерные мониторы, автомобильные дисплеи (например, дисплей одометра и т.п.), кабинные средства управления и/или дисплеи, дисплей видоискателей камер (например, дисплей камеры заднего вида на транспортном средстве), электронные фотографии, электронные стенды и знаки, проекторы, архитектурные сооружения, конструктивное оформление и эстетические конструкции (например, дисплеи изображений образцов ювелирных изделий). MEMS-устройства в конструкции, подобной описанным в материалах настоящей заявки, также могут использоваться в не связанных с отображением применениях, таких как устройства электронной коммутации.

Различные варианты осуществления, описанные в материалах настоящей заявки, включают в себя устройства и способы подсветки дисплея с использованием источника света и световодов. В одном из вариантов осуществления устройство отображения, например, включает в себя передающий дисплей, сконфигурированный, чтобы подсвечиваться через заднюю поверхность, и отражательный дисплей, сконфигурированный, чтобы подсвечиваться через переднюю поверхность. Устройство отображения включает в себя одиночный источник света, расположенный между пропускным дисплеем и отражательным дисплеем. Источник света подсвечивает пропускной дисплей через заднюю поверхность. Световод принимает свет из источника света и распространяет свет так, что он подсвечивает отражательный дисплей через переднюю поверхность или кромку дисплея. Различные варианты осуществления световода и источника света возможны в зависимости от применения устройства отображения.

Сотовый телефон является примером изделия, в котором MEMS-устройство может использоваться в дисплее. Сотовые телефоны, обладающие признаком «створчатой» конструкции, типично закрыты, когда не в употреблении, а затем открываются для приема телефонного вызова. Такие сотовые телефоны не дают возможности просмотра основного дисплея, расположенного на внутренней поверхности створки, когда телефон закрыт. Поэтому второй, меньший, менее изощренный дисплей, который в материалах настоящей заявки иногда указывается как «вспомогательный дисплей», может быть включен во внешнюю поверхность створки, которая видима, когда телефон закрыт, чтобы предоставлять информацию «оперативного просмотра», не вынуждающую пользователя открывать телефон. Основной дисплей и вспомогательный дисплей могут быть пропускными или отражательными LCD, которые используют заднюю подсветку. Для снижения стоимости и сложности сотового телефона, и для сохранения створки настолько тонкой, насколько возможно, одиночный источник подсветки, размещенный в промежутке между основным дисплеем и вспомогательным дисплеем, может использоваться для подсветки обоих дисплеев. В одном из вариантов осуществления источник подсветки подсвечивает основной дисплей через заднюю поверхность основного дисплея. Источник подсветки сконфигурирован с одним или более областями рассеяния света по его задней поверхности, которые соответствуют площади вспомогательного дисплея. Конфигурации управления освещением, например шаблоны на пленках, прикрепленных к источнику подсветки, или шаблоны, расположенные непосредственно на самом источнике подсветки, могут использоваться так, что равномерность света, излучаемого с передней поверхности источника подсветки, не нарушается ослаблением света, который просачивается на заднюю поверхность у вспомогательного дисплея.

Когда пропускной или отражательный вспомогательный дисплей заменены отражательным дисплеем, например интерферометрическим модулятором (MEMS-устройством), который использует подсветку с передней стороны, труднее совместно использовать источник подсветки, так как свет, выходящий с задней поверхности источника подсветки, будет попадать на непрозрачную заднюю сторону отражательного дисплея и не давать никакой полезной подсветки. Одно из решений состоит в том, чтобы оборудовать отражательный дисплей передним осветителем. Это решение работает, но обладает некоторыми нежелательными последствиями. Во-первых, дополнительный осветитель добавляет изделию стоимость и сложность. Во-вторых, передний осветитель увеличивает толщину устройства отображения и сотового телефона, включающего в себя устройство отображения, а следовательно, снижает рыночную привлекательность изделия.

Способы и системы описаны в материалах настоящей заявки, включающие в себя подсветку отражательных дисплеев с использованием одиночного источника подсветки для уменьшения размера и стоимости, ассоциативно связанных с добавлением дополнительного переднего осветителя. Свет от источника подсветки может передаваться световодом на участок отражательного дисплея, такой как кромка дисплея или передняя сторона дисплея. Например, в двухдисплейном створчатом сотовом телефоне источник подсветки обеспечивает заднюю подсветку пропускного дисплея, расположенного на одной стороне створки или ее части, и одновременно обеспечивает переднюю подсветку отражательного дисплея, такого как дисплей с интерферометрическими модуляторами, расположенного на противоположной поверхности створки, через конструкции световода. Световоды могут, по меньшей мере частично, включаться в заднюю пластину отражательного дисплея в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, одиночный источник света с одним или более световодами может использоваться для подсветки отражательных дисплеев на обеих поверхностях устройства.

Один из вариантов осуществления дисплея с интерферометрическими модуляторами, содержащий интерферометрический MEMS-элемент отображения, проиллюстрирован на фиг.1. В этих устройствах пиксели находятся в ярком или темном состоянии. В ярком («включенном» или «разомкнутом») состоянии элемент отображения отражает большую часть падающего видимого света в сторону пользователя. Когда в темном («выключенном» или «замкнутом») состоянии элемент отображения отражает незначительное количество падающего видимого света в сторону пользователя. В зависимости от варианта осуществления, свойства светоотражающей способности «включенного» и «выключенного» состояний могут изменяться на противоположные. MEMS-пиксели могут быть сконфигурированы для отражения преимущественно при выбранных цветах, предусматривая цветное отображение в дополнение к черно-белому.

Фиг.1 - вид в изометрии, изображающий два соседних пикселя в ряду пикселей видеодисплея, на котором каждый пиксель содержит интерферометрический MEMS-модулятор. В некоторых вариантах осуществления, дисплей с интерферометрическими модуляторами содержит матрицу строк/столбцов этих интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор включает в себя пару отражающих слоев, расположенных на изменяемом и управляемом расстоянии друг от друга, для формирования резонансной оптической полости с, по меньшей мере, одним изменяемым размером. В одном из вариантов осуществления, один из отражающих слоев может перемещаться между двумя положениями. В первом положении, в материалах настоящей заявки указываемом ссылкой как отпущенное положение покоя, подвижный отражающий слой расположен на относительно большом расстоянии от неподвижного частично отражающего слоя. Во втором положении, в материалах настоящей заявки указываемом ссылкой как активированное положение, подвижный отражающий слой расположен более плотно прилегающим к частично отражающему слою. Падающий свет, который отражается от двух слоев, интерферирует конструктивно или деструктивно в зависимости от положения подвижного отражающего слоя, вызывая либо полностью отражающее, либо неотражающее состояние для каждого пикселя.

Изображенный участок матрицы пикселей на фиг.1 включает в себя два соседних интерферометрических модулятора 12a и 12b. В интерферометрическом модуляторе 12a слева подвижный отражающий слой 14а проиллюстрирован в отпущенном положении покоя на предварительно определенном расстоянии от оптического стэка 16a, который включает в себя частично отражающий слой. В интерферометрическом модуляторе 12b справа, подвижный отражающий слой 14b проиллюстрирован во включенном положении, прилегающем к оптическому стэку 16b.

Оптические стэки 16a и 16b (вместе указываемые ссылкой как оптический стэк 16), в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящей заявки, типично содержат несколько сплавленных слоев, которые могут включать в себя электродный слой, такой как из оксида индия и олова (ITO), частично отражающий слой, такой как из хрома, и прозрачный диэлектрик. Оптический стэк 16, таким образом, является электропроводным, частично прозрачным и частично отражающим и может быть создан, например, посредством нанесения одного или более вышеприведенных слоев на прозрачную подложку 20. В некоторых вариантах осуществления, слои сформированы по шаблону в параллельные полоски и могут образовывать строчные электроды в устройстве отображения, как дополнительно описано ниже. Подвижные отражающие слои 14a, 14b могут быть сформированы в виде последовательностей параллельных полосок осажденного металлического слоя или слоев (перпендикулярных строчным электродам 16a, 16b), нанесенных поверх стоек 18, и расходуемого растворимого материала, нанесенного между стойками 18. Когда расходуемый материал вытравливается, подвижные отражающие слои 14a, 14b отделяются от оптических стэков 16a, 16b определенным воздушным зазором 19. Высокопроводящий и отражающий материал, такой как алюминий, может использоваться для отражающих слоев 14, и эти полоски могут формировать столбцовые электроды в устройстве отображения.

Без приложенного напряжения, полость 19 остается между подвижным отражающим слоем 14a и оптическим стэком 16a, с подвижным отражающим слоем в механически ненапряженном состоянии, как проиллюстрировано пикселем 12а на фиг.1. Однако, когда разность потенциалов прикладывается к выбранным строке и столбцу, конденсатор, образованный на пересечении строчного и столбцового электродов в соответствующем пикселе, становится заряженным, и электростатические силы притягивают электроды друг к другу. Если электрическое напряжение достаточно высоко, подвижный отражающий слой 14 деформируется и притягивается к оптическому стэку 16. Диэлектрический слой (не проиллюстрирован на этой фигуре) в пределах оптического стэка 16 может предотвращать закорачивание и выдерживает зазор между слоями 14 и 16, как проиллюстрировано пикселем 12b, справа по фиг.1. Поведение является одинаковым независимо от полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, срабатывание строки/столбца, которое может управлять сменой отражательных на неотражательные состояния пикселей, во многих отношениях, является аналогичным используемому в традиционном LCD (жидкокристаллическом дисплее) и других технологиях отображения.

Фиг.2-5B иллюстрируют одну из примерных последовательностей операций и систему для использования матрицы интерферометрических модуляторов в дисплейном применении.

Фиг.2 - структурная схема системы, иллюстрирующая один из вариантов осуществления электронного устройства, которое может заключать в себе аспекты изобретения. В примерном варианте осуществления, электронное устройство включает в себя процессор 21, который может быть любым одно- или многокристальным микропроцессором общего применения, таким как ARM (микропроцессор с системой команд RISC), Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051 (семейства однокристальных микроконтроллеров), MIPS®, Power PC®, ALPHA®, или любым микропроцессором специального назначения, таким как цифровой сигнальный процессор, микроконтроллер или программируемая вентильная матрица. Как является традиционным в данной области техники, процессор 21 может быть сконфигурирован для исполнения одного или более модулей программного обеспечения. В дополнение к исполнению операционной системы, процессор может быть сконфигурирован для исполнения одного или более приложений программного обеспечения, в том числе веб-браузера, телефонного приложения, программы электронной почты или любого другого приложения программного обеспечения.

В одном из вариантов осуществления, процессор 21 также сконфигурирован для поддержания связи с формирователем 22 матрицы. В одном из вариантов осуществления, формирователь 22 матрицы включает в себя схему 24 строчного формирователя и схему 26 столбцового формирователя, которые выдают сигналы на панель или матрицу 30 отображения (дисплей). Поперечное сечение матрицы, проиллюстрированное на фиг.1, показано линиями 1-1 на фиг.2. Для интерферометрических MEMS-модуляторов протокол возбуждения строки/столбца может использовать в своих интересах свойство гистерезиса этих устройств, проиллюстрированное на фиг.3. Оно может требовать, например, разности потенциалов 10 В для побуждения подвижного слоя деформироваться из отпущенного состояния в сработанное состояние. Однако, когда электрическое напряжение снижается от такого значения, подвижный слой поддерживает свое состояние, в то время как электрическое напряжение падает ниже 10 вольт. В примерном варианте осуществления по фиг.3, подвижный слой не отпускается окончательно до тех пор, пока электрическое напряжение не падает ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, проиллюстрированном на фиг.3, есть диапазон электрического напряжения приблизительно от 3 до 7 вольт, где существует интервал приложенного напряжения, в пределах которого устройство стабильно находится либо в отпущенном, либо в сработанном состоянии. Это указывается ссылкой в материалах настоящей заявки как «зона гистерезиса» или «зона стабильности». Для матрицы отображения, имеющей гистерезисные характеристики по фиг.3, протокол возбуждения строки/столбца может быть спроектирован из условия, чтобы во время стробирования строки пиксели в стробируемой строке, которые должны быть сработаны, подвергаются разности потенциалов приблизительно в 10 вольт, а пиксели, которые должны быть отпущены, подвергаются разности потенциалов, близкой к нулю вольт. После строба, пиксели подвергаются разности потенциалов устойчивого состояния около 5 вольт из условия, чтобы они оставались в каком бы то ни было состоянии, в которое их установил строчный строб. После записи каждый пиксель придерживается разности потенциалов в пределах «зоны стабильности», 3-7 вольт в этом примере. Этот признак делает конструкцию пикселя, проиллюстрированную на фиг.1, стабильной при одних и тех же условиях приложенного электрического напряжения в сработанном или отпущенном предварительно существующем состоянии. Поскольку каждый пиксель интерферометрического модулятора как в сработанном, так и в отпущенном состоянии, по существу является конденсатором, сформированным неподвижным и подвижным отражающими слоями, это стабильное состояние может удерживаться при электрическом напряжении в пределах зоны гистерезиса почти без потери мощности. По существу, никакой ток не втекает в пиксель, если прикладываемый потенциал зафиксирован.

В типичных применениях, кадр отображения может создаваться установлением набора столбцовых электродов в соответствии с требуемым набором сработанных пикселей в первой строке. Строчный импульс затем прикладывается к электроду строки 1, осуществляя срабатывание пикселей, соответствующих установленным столбцовым линиям. Установленный набор столбцовых электродов затем изменяется, чтобы соответствовать требуемому множеству сработанных пикселей во второй строке. Импульс затем прикладывается к электроду строки 2, осуществляя срабатывание надлежащих пикселей в строке 2 в соответствии с установленными столбцовыми электродами. Пиксели строки 1 не затрагиваются импульсом строки 2 и остаются в состоянии, в которое они устанавливались во время импульса строки 1. Это может повторяться для всей серии строк последовательным образом, чтобы создать кадр. Обычно кадры восстанавливаются и/или обновляются новыми данными отображения посредством непрерывного повторения этой последовательности операций при некотором требуемом количестве кадров в секунду. Широкое многообразие протоколов для управления строчными и столбцовыми электродами матриц пикселей, чтобы создавать кадры отображения, также хорошо известны и могут использоваться в соединении с настоящим изобретением.

Фиг.4, 5А и 5В иллюстрируют один из возможных протоколов срабатывания для создания кадра отображения на матрице 3×3 согласно фиг.2. Фиг.4 иллюстрирует возможный набор уровней столбцовых и строчных напряжений, которые могут использоваться для пикселей, демонстрирующих кривые гистерезиса по фиг.3. В варианте осуществления фиг.4, срабатывание пикселя включает в себя установку соответствующего столбца в -V_bias и соответствующей строки - в +ΔV, которые могут соответствовать -5 вольтам и +5 вольтам, соответственно. Отпускание пикселя выполняется установкой соответствующего столбца в +V_bias и соответствующей строки в такое же +ΔV, создающей разность потенциалов в нуль вольт на пикселе. В тех строках, где строчное электрическое напряжение удерживается при нуле вольт, пиксели стабильны в каком бы то ни было состоянии, в котором они были изначально, невзирая на то, при +V_bias столбец или -V_bias. Как также проиллюстрировано на фиг.4, будет принято во внимание, что могут использоваться электрические напряжения противоположной полярности, нежели описанные выше, например, срабатывание пикселя может включать в себя установление соответствующего столбца в +V_bias и соответствующей строки в -ΔV. В этом варианте осуществления, отпускание пикселя выполняется установкой соответствующего столбца в -V_bias и соответствующей строки в такое же -ΔV, создающей на пикселе разность потенциалов в нуль вольт.

Фиг.5B - временная диаграмма, показывающая последовательности строчных и столбцовых сигналов, прикладываемых к матрице 3×3 согласно фиг.2, которые в результате будут приводить к компоновке отображения, проиллюстрированной на фиг.5A, где сработанные пиксели являются неотражающими. Перед записью кадра, проиллюстрированного на фиг.5A, пиксели могут быть в любом состоянии, и в этом примере все строки - при 0 вольт, а все столбцы - при +5 вольтах. При этих приложенных электрических напряжениях все пиксели стабильны в их существующем сработанном или отпущенном состояниях.

В кадре фиг.5A пиксели (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) и (3,3) сработаны. Чтобы достичь этого, во время «такта линии» для строки 1, столбцы 1 и 2 устанавливаются в -5 вольт, а столбец 3 устанавливается в +5 вольт. Это не изменяет состояния каких-либо пикселей, так как все пиксели остаются в 3-7-вольтной зоне стабильности. Строка 1 затем стробируется импульсом, который выходит из 0, поднимается до 5 вольт и возвращается к нулю. Это осуществляет срабатывание пикселей (1,1) и (1,2) и отпускание пикселя (1,3). Никакие другие пиксели в матрице не подвергаются воздействию. Чтобы установить строку 2 как требуется, столбец 2 устанавливается в -5 вольт, а столбцы 1 и 3 устанавливаются в +5 вольт. Такой же строб, приложенный к строке 2, затем будет осуществлять срабатывание пикселя (2,2) и отпускание пикселей (2,1) и (2,3). Вновь никакие другие пиксели матрицы не подвергаются воздействию. Строка 3 подобным образом устанавливается посредством установки столбцов 2 и 3 в -5 вольт, а столбца 1 - в +5 вольт. Строб строки 3 устанавливает пиксели строки 3, как показано на фиг.5A. После записи кадра строчные потенциалы являются нулевыми, а столбцовые потенциалы могут оставаться либо при +5, либо при -5 вольтах, и дисплей в таком случае стабилен при компоновке по фиг.5A. Будет принято во внимание, что такая же процедура может применяться для матриц из десятков и сотен строк и столбцов. Также будет принято во внимание, что временные характеристики, последовательность и уровни электрических напряжений, используемые для выполнения строчного и столбцового возбуждения, могут широко изменяться в пределах общих принципов, очерченных выше, а вышеприведенный пример является только иллюстративным, и любой способ электрического напряжения срабатывания может использоваться с системами и способами, описанными в матер