Интерферометрическая оптическая дисплейная система с широкодиапазонными характеристиками

Интерферометрическая оптическая дисплейная система с широкодиапазонными характеристиками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к микроэлектромеханическим системам, используемым в качестве интерферометрических модуляторов (iMoD). В частности, настоящее изобретение относится к устройствам и способам усовершенствования производства интерферометрических модуляторов.

Уровень техники

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) содержат микромеханические элементы, исполнительные механизмы-микроактюаторы и электронные схемы. Микромеханические элементы могут быть изготовлены путем осаждения, травления и/или с помощью других процессов микрообработки, посредством которых части подложки и/или слои осажденного материала удаляют травлением или добавляют слои для получения электрических и электромеханических устройств. Один из типов МЭМС представлен интерферометрическим модулятором. В настоящем описании термином «интерферометрический модулятор» или «интерферометрический светомодулятор» обозначено устройство, которое селективно поглощает и/или отражает свет, используя принципы оптической интерференции. В некоторых вариантах реализации интерферометрический модулятор может содержать пару проводящих пластин, по меньшей мере одна из которых может быть прозрачной и/или отражающей полностью или частично, и может совершать относительное перемещение при подаче соответствующего электрического сигнала. В конкретном варианте реализации одна пластина может содержать зафиксированный слой, осажденный на подложку, а другая пластина может содержать металлическую мембрану, которая отделена от зафиксированного слоя воздушным зазором. Как более подробно описано далее, положение пластин по отношению друг к другу может влиять на оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Такие устройства имеют широкое применение, и может быть полезным использование и/или изменение характеристик устройств таких типов как в известных решениях, так и для усовершенствования существующих изделий и для создания новых изделий, еще не разработанных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система, способ и устройства в соответствии с изобретением имеют собственные аспекты, причем ни один из аспектов в отдельности не обеспечивает требуемых свойств. Далее кратко будут рассмотрены наиболее характерные особенности настоящего изобретения без ограничения его объема, что вместе с разделом «Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения» объясняет как особенности настоящего изобретения обеспечивают преимущество перед другими дисплейными устройствами.

В одном из вариантов реализации предложен способ изготовления дисплея на основе МЭМС, согласно которому берут прозрачную подложку, на которой формируют матрицу интерферометрических модуляторов, при этом интерферометрические модуляторы содержат материал, коэффициент поглощения (k) которого ниже порогового значения для длин световых волн в рабочем оптическом диапазоне интерферометрического модулятора.

В другом варианте реализации изобретения предложен способ формирования матрицы интерферометрических модуляторов, согласно которому на прозрачной подложке формируют оптическую стопу, на которую осаждают временный слой, поверх которого, в свою очередь, формируют электропроводящий слой, и удаляют по меньшей мере часть временного слоя, образуя таким образом зазор между подложкой и электропроводящим слоем.

Еще в одном варианте реализации предложен дисплей на основе МЭМС, согласно способу изготовления которого на прозрачной подложке формируют матрицу интерферометрических модуляторов, содержащих материал, показатель преломления которого возрастает по мере увеличения длины волны.

В другом варианте реализации предложен интерферометрический модуляционный дисплей, содержащий средства пропускания света и средства обеспечения интерференции при отражении света, пропущенного через указанные средства пропускания света, причем указанные средства отражения света выполнены из материала, коэффициент поглощения (k) которого ниже порогового значения для длин световых волн в рабочем оптическом диапазоне интерферометрического модулятора.

Еще в одном варианте реализации предложен дисплей на основе МЭМС, содержащий подложку и осажденную на нее матрицу интерферометрических модуляторов, содержащую материал, коэффициент поглощения (k) которого ниже порогового значения для длин световых волн в рабочем оптическом диапазоне интерферометрического модулятора. Кроме того, дисплей в данном варианте реализации изобретения дополнительно содержит процессор, выполненный с возможностью обработки видеоданных и электрически взаимодействующий с матрицей, и запоминающее устройство, электрически взаимодействующее с процессором.

Ниже приведено более подробное описание этих и других вариантов реализации изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - трехмерное изображение участка одного из вариантов реализации интерферометрического модуляционного дисплея, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в релаксационном положении, а подвижный отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в активированном положении.

Фиг.2 - принципиальная схема электронного устройства согласно одному из вариантов реализации, включающему интерферометрический модуляционный дисплей с размерами 3×3.

Фиг.3 - график зависимости положения подвижного зеркала от приложенного напряжения для одного из примеров реализации интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.1.

Фиг.4 иллюстрирует значения напряжения группы строк и столбцов, которые могут быть использованы для приведения в действие интерферометрического модуляционного дисплея.

Фиг.5А иллюстрирует пример кадра данных, отображаемых на интерферометрическом модуляционном дисплее с размерами 3×3, изображенном на фиг.2.

Фиг.5В иллюстрирует пример временной диаграммы сигналов строк и столбцов, которые могут быть использованы для записи кадра, изображенного на фиг.5А.

Фиг.6А и 6В - принципиальные схемы варианта реализации экрана дисплея, содержащего интерферометрические модуляторы.

На фиг.7А показано сечение устройства, изображенного на фиг.1.

На фиг.7В показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.7С показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.7D показано сечение интерферометрического модулятора согласно ещу одному варианту реализации.

На фиг.7Е показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

Фиг.8 - блок-схема операций способа изготовления интерферометрического модулятора.

На фиг.9А схематично показано сечение интерферометрического модулятора согласно одному из вариантов реализации.

На фиг.9В схематично показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.9С схематично показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.9D схематично показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.9Е схематично показано сечение интерферометрического модулятора согласно еще одному варианту реализации.

Фиг.10 изображает дисперсионную кривую, характеризующую материал (например, германий), показатель преломления которого возрастает, а коэффициент поглощения (k) уменьшается по мере увеличения длины волны в рабочем оптическом диапазоне интерферометрического модулятора.

Фиг.11А - поперечное сечение интерферометрического модулятора согласно одному из вариантов реализации, используемого при моделировании спектральных характеристик в светлом состоянии.

Фиг.11В - поперечное сечение интерферометрического модулятора согласно одному из вариантов реализации, используемого при моделировании спектральных характеристик в темном состоянии.

Фиг.12 - спектральная характеристика смоделированного интерферометрического модулятора, показанного на фиг.11, в которой в качестве поглощающего вещества использован германий, обладающий широкодиапазонной характеристикой белого света.

Фиг.13А - поперечное сечение нераскрепленного интерферометрического модулятора согласно одному из вариантов реализации, соответствующего раскрепленному интерферометрическому модулятору в светлом состоянии.

Фиг.13В - поперечное сечение нераскрепленного интерферометрического модулятора согласно одному из вариантов реализации, соответствующего раскрепленному интерферометрическому модулятору в темном состоянии.

Фиг.14 изображает экспериментальную дисперсионную кривую слоя германия толщиной 90 Å, осажденного на подложку.

Фиг.15 представляет сравнение экспериментальных и смоделированных спектральных характеристик нераскрепленного интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.13.

Фиг.16 представляет еще одно сравнение экспериментальных и смоделированных спектральных характеристик нераскрепленного интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.13.

Фиг.17 изображает смоделированные спектральные характеристики двух интерферометрических модуляторов: (А) - интерферометрический модулятор, содержащий германий, (В) - интерферометрический модулятор, содержащий поглощающее вещество с отношением n:k, равным 4:1,6, где 4 и 1,6 соответственно, средние значения n и k германия без дисперсии.

Фиг.18 изображает смоделированные спектральные характеристики (А) интерферометрического модулятора, содержащего CuO, и (В) - интерферометрического модулятора, содержащего поглощающее вещество с отношением n:k, равным 2,5:0,8, где 2,5 и 0,8 соответственно средние значения n и k CuO без дисперсии.

Фиг.19 изображает смоделированные спектральные характеристики интерферометрического модулятора, содержащего частично отражающий материал с отношением n:k, равным 7:2,4.

Фиг.20 изображает смоделированные спектральные характеристики интерферометрического модулятора, содержащего частично отражающий материал с отношением n:k, равным 4:1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное ниже подробное описание относится к конкретным вариантам реализации изобретения, однако существует множество других способов реализации настоящего изобретения. В настоящем описании даны ссылки на чертежи, причем на всех чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые числовые обозначения. Как станет ясно из нижеследующего описания, варианты реализации могут быть осуществлены в любом устройстве, выполненном с возможностью воспроизведения изображения, как движущегося, например видеоизображения, так и неподвижного, например статического изображения, как текстового, так и графического. В частности, предполагается, что варианты реализации изобретения могут быть осуществлены в различных электронных устройствах или связаны с указанными устройствами, такими, помимо прочего, как мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные цифровые ассистенты (PDA), карманные или портативные компьютеры, GPS-приемники/навигаторы, фотокамеры, МР3-плейеры, видеокамеры, игровые приставки, наручные часы, часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, дисплеи с плоским экраном, компьютерные мониторы, дисплеи автомобильных приборов, например дисплей счетчика пробега, приборы управления и/или дисплеи кабины самолета, дисплеи обзорных камер, например дисплей камеры заднего обзора транспортного средства, оборудование для электронного фотографирования, электронные рекламные щиты или вывески, проекционные установки, архитектурные конструкции, различные виды конструктивного оформления, художественные конструкции, например воспроизведение изображений на ювелирных изделиях. Устройства, содержащие МЭМС, или конструкции, подобные приведенным в настоящем описании, можно также использовать в приложениях, не связанных с воспроизведением изображений, например в электронных переключающих устройствах.

В одном из вариантов реализации изобретения раскрыт дисплей, в котором использован материал, коэффициент поглощения (k) которого ниже порогового значения для длин световых волн в рабочем оптическом диапазоне интерферометрического модулятора. В другом варианте реализации изобретения предложено использовать материал, показатель преломления (n) которого возрастает и/или коэффициент поглощения (k) которого уменьшается по мере увеличения длины волны в рабочем оптическом диапазоне. В качестве такого материала может быть использован германий или сплавы на основе германия (например, Si_xGe_1-x). Дисплеи, содержащие этот материал, способны в "светлом" состоянии отражать широкодиапазонный белый цвет, не оказывая влияния на уровень темного фона дисплея в "темном" состоянии. В одном из вариантов реализации изобретения слой германия располагают внутри поглощающего слоя интерферометрического устройства с целью получения устройства, отражающего на наблюдателя широкодиапазонный белый свет. В другом варианте реализации изобретения используют материал в сочетании с металлом в многослойной структуре. Металл обеспечивает дополнительную тонкую настройку рабочих оптических характеристик дисплея, в частности добавление металлического слоя, примыкающего к материалу, обеспечивает меньшую отражательную способность (темный фон) в темном состоянии и тем самым улучшает степень контрастности дисплея. Следует подчеркнуть, что варианты реализации изобретения не ограничены этим или какими-либо конкретными толщинами слоев.

Один из вариантов реализации интерферометрического модуляционного дисплея, содержащего интерферометрический дисплейный элемент на основе МЭМС, изображен на фиг.1. В этом устройстве пиксели могут быть в светлом или темном состоянии. Когда пиксели в светлом («включенном» или «открытом») состоянии, дисплейный элемент отражает пользователю значительную часть падающего видимого света. Когда пиксели в темном («выключенном» или «закрытом») состоянии, дисплейный элемент отражает пользователю незначительную часть видимого падающего света. В зависимости от варианта реализации свойства, характеризующие отражение света, во «включенном» и «выключенном» состояниях могут быть заменены на противоположные. Пиксели МЭМС могут быть выполнены с возможностью преимущественного отражения определенного цветового спектра, благодаря чему возможен вывод на дисплей выбранных цветов помимо черного и белого.

На фиг.1 представлено трехмерное изображение двух смежных пикселей в последовательности пикселей дисплея, причем каждый пиксель содержит интерферометрический модулятор на основе МЭМС. В некоторых вариантах реализации интерферометрический модуляционный дисплей включает в себя матрицу из строк и/или столбцов указанных интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор содержит пару отражающих слоев, которые расположены на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга, образуя полость оптического резонатора, выполненную с возможностью изменения по меньшей мере по одной координате. В одном из вариантов реализации изобретения один из отражающих слоев может быть перемещен в одно из двух положений. В первом положении, релаксационном, подвижный отражающий слой расположен на относительно большом расстоянии от зафиксированного частично отражающего слоя. Во втором положении, активированном, подвижный отражающий слой расположен ближе к частично отражающему слою и является смежным с ним. Падающий свет, отраженный от двух указанных слоев, в зависимости от положения подвижного отражающего слоя интерферирует с усилением или с ослаблением, обеспечивая полностью отражающее или неотражающее состояния каждого пикселя.

Изображенная на фиг.1 часть матрицы пикселей содержит два смежных интерферометрических модулятора 12а и 12b. Подвижный отражающий слой 14а левого интерферометрического модулятора 12а показан в релаксационном положении на заданном расстоянии от оптической стопы 16а, содержащей частично отражающий слой. Подвижный отражающий слой 14b правого интерферометрического модулятора 12b показан в активированном положении и является смежным оптической стопе 16b.

Оптические стопы 16а и 16b (собирательно называемые оптической стопой 16) обычно содержат несколько сплавленных слоев, которые могут включать электродный слой, состоящий, например, из оксида индия и олова (ITO), частично отражающий слой, состоящий, например, из хрома, и прозрачный диэлектрик.

Таким образом, оптическая стопа 16 является электропроводящей, частично прозрачной и частично отражающей, и может быть изготовлена, например, путем осаждения, по меньшей мере, одного из вышеупомянутых слоев на прозрачную подложку 20. В некоторых вариантах реализации изобретения на слоях сформирован рельеф в виде параллельных полос с образованием в дисплейном устройстве строковых электродов, как описано ниже. Подвижные отражающие слои 14а, 14b могут быть сформированы в виде набора параллельных полос по меньшей мере одного металлического слоя (перпендикулярного строковым электродам 16а и 16b), осажденного на верхнюю часть опор 18, и промежуточного временного материала, осажденного между опорами 18. После удаления вытравливанием временного материала подвижные отражающие слои 14а, 14b оказываются отделены от оптических стоп 16а и 16b заданным зазором 19. Для получения отражающих слоев 14 можно использовать материал с высокими проводящими и отражающими свойствами, например алюминий, а указанные полосы могут образовывать в дисплейном устройстве столбцовые электроды.

Когда напряжение не приложено, между подвижным отражающим слоем 14а и оптической стопой 16а остается зазор 19, а подвижный отражающий слой 14а находится в механически релаксационном положении, как показано на примере пикселя 12а на фиг.1. Однако когда к выбранной строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образованный в соответствующем пикселе на пересечении электродов строки и столбца, становится заряженным, и электростатические силы сближают электроды. Если напряжение достаточно высоко, то подвижный отражающий слой деформируется и прижимается к оптической стопе 16. Диэлетрический слой (не показан) внутри оптической стопы 16 предотвращает закорачивание и регулирует зазор между слоями 14 и 16, как показано на примере правого пикселя 12b на фиг.1. Процесс проходит одинаково независимо от полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, активация строки/столбца, с помощью которой можно переводить пиксели в отражающее или неотражающее состояние, во многом аналогична соответствующим процессам в жидкокристаллических и других дисплеях.

На фиг.2-5 показан пример процесса и системы, предназначенной для использования матрицы интерферометрических модуляторов в дисплеях.

На фиг.2 приведена принципиальная схема электронного устройства согласно одному из вариантов реализации, которое может включать аспекты настоящего изобретения. В примере варианта реализации электронное устройство содержит процессор 21, который может представлять собой одно- или многокристальный универсальный микропроцессор, такой как ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA®, или любой спициализированный микропроцессор, такой как цифровой сигнальный процессор, микроконтроллер или программируемая матрица логических элементов. Как и в известных решениях, процессор 21 может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного модуля. Кроме выполнения операционной системы процессор может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного приложения, в том числе веб-браузера, телефонного приложения, программы для работы с электронной почтой или любого другого программного приложения.

В одном из вариантов реализации процессор 21 также выполнен с возможностью взаимодействия с матричным формирователем 22. В одном из вариантов реализации формирователь 22 содержит схему 24 формирования строк и схему 26 формирования столбцов, при этом эти схемы подают сигналы на панель или дисплейную матрицу (дисплей) 30. На фиг.2 сечение матрицы, показанной на фиг.1, обозначено линиями 1-1. Для интерферометрических модуляторов на основе МЭМС в протоколе активации строк и/или столбцов можно использовать преимущества гистерезисных свойств этих устройств, проиллюстрированных на фиг.3. В этом случае для деформации подвижного слоя и перевода его из релаксационного состояния в активированное состояние может потребоваться, например, разность потенциалов 10 вольт. Однако при уменьшении напряжения до значений менее 10 вольт подвижный слой сохраняет свое состояние. В варианте реализации, изображенном на фиг.3, подвижный слой не становится полностью релаксационным до тех пор, пока напряжение не падает ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, изображенном на фиг.3, имеется область поданного напряжения, приблизительно от 3 до 7 вольт, при котором устройство стабильно в релаксационном или активированном состоянии. В настоящем описании этот диапазон называется «гистерезисной областью» или «областью стабильности». Для матрицы дисплея, имеющей гистерезисные характеристики, показанные на фиг.3, протокол активации строки и/или столбца может быть разработан таким образом, что во время стробирования строки к тем ее пикселям из стробируемой строки, которые необходимо активировать, прикладывают разность потенциалов около 10 вольт, а к тем пикселям, которые необходимо перевести в релаксационное состояние, разность потенциалов, близкую к нулю. После стробирования к пикселям прикладывают установившуюся разность потенциалов около 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое были переведены при стробировании строки. В этом примере к каждому пикселю после того как на него осуществлена запись, прикладывают разность потенциалов из «области стабильности» 3-7 вольт. Такое свойство стабилизирует конструкцию пикселя, изображенного на фиг.1, при условии подачи одного и того же напряжения в существующем перед этим активированном или релаксационном состоянии. Так как каждый пиксель интерферометрического модулятора и в активированном и в релаксационном состоянии, по существу, представляет собой конденсатор, образованный зафиксированным и подвижным отражающими слоями, указанное стабильное состояние можно удерживать при напряжении в пределах гистерезисной области почти без рассеивания мощности. Если приложенный потенциал имеет постоянное значение, то в пикселе, по существу, нет тока.

В типичных применениях дисплейный кадр может быть создан путем задания набора столбцовых электродов в соответствии с требуемым набором активированных пикселей первой строки. После этого к электроду строки 1 прикладывают импульс строки, который активирует пиксели, соответствующие линиям заданных столбцов. Затем заданный набор столбцовых электродов изменяют, так чтобы они соответствовали требуемому набору активированных пикселей второй строки. После этого к электроду строки 2 прикладывают импульс, который активирует соответствующие пиксели строки 2, в соответствии с заданными столбцовыми электродами. Импульс строки 2 не влияет на пиксели строки 1 и оставляет их в состоянии, в которое они были переведены во время импульса строки 1. Для получения кадра описанные действия могут быть повторены последовательно для всех строк. Как правило, кадры обновляются и/или корректируются новыми данными для изображения за счет непрерывного повторения этого процесса при требуемом количестве кадров в секунду. Кроме того, известно большое количество протоколов для управления строковыми и столбцовыми электродами матриц пикселей с целью получения дисплейных кадров. Эти протоколы могут быть использованы совместно с настоящим изобретением.

На фиг.4 и 5 изображен один из возможных вариантов протокола активации для создания дисплейного кадра на матрице 3×3, показанной на фиг.2. На фиг.4 показаны возможные уровни столбцовых и строковых напряжений, которые могут быть использованы для пикселей, для которых характерны гистерезисные кривые, изображенные на фиг.3. В варианте реализации, изображенном на фиг.4, для активации пикселя к соответствующему столбцу прикладывают напряжение - V_bias, а к соответствующей строке - напряжение +ΔV, которые могут быть равны -5 вольт и +5 вольт соответственно. Перевод пикселя в релаксационное состояние осуществляется путем приложения к соответствующему столбцу напряжения +V_bias и к соответствующей строке аналогичного напряжения +ΔV, благодаря чему на концах пикселя создается нулевая разность потенциалов. В строках, где поддерживают нулевое напряжение строки, пиксели стабилизированы в состоянии, в котором они были первоначально, независимо от того было ли приложено к столбцу напряжение +V_bias или -V_bias. Необходимо отметить, что могут быть использованы напряжения с полярностью, противоположной полярности напряжений, описанных выше. Например, активацию пикселя может вызывать приложение к соответствующему столбцу напряжения +V_bias, а к соответствующей строке напряжения -ΔV. B этом варианте реализации перевод пикселя в релаксационное состояние осуществляется путем приложения к соответствующему столбцу напряжения -V_bias и к соответствующей строке аналогичного напряжение -ΔV, обеспечивая на пикселе нулевую разность потенциалов.

На фиг.5В изображена временная диаграмма, иллюстрирующая последовательность сигналов строк и столбцов, подаваемых на матрицу 3×3, изображенную на фиг.2, для получения дисплейной конфигурации, показанной на фиг.5А, где активированные пиксели являются неотражающими. Перед записью кадра, показанного на фиг.5А, пиксели могут быть в любом состоянии, а в данном примере напряжение на всех строках равно нулю, а напряжение на всех столбцах составляет +5 вольт. При таких напряжениях все пиксели стабильны в имеющихся активированных или релаксационных состояниях.

В кадре, показанном на фиг.5А, пиксели (1, 1), (1, 2), (2, 2), (3, 2) и (3, 3) активированы. Для того чтобы перевести их в такое состояние, в течение «линейного времени передачи данных» к строке 1, столбцам 1 и 2 прикладывают напряжение -5 вольт, а к столбцу 3 - напряжение +5 вольт. Это не меняет состояние пикселей, так как напряжение на всех пикселях остается в области стабильности 3-7 вольт. Далее выполняют стробирование строки 1 посредством импульса, напряжение которого растет от 0 до 5 вольт, а затем снова падает до нуля. Это активирует пиксели (1, 1) и (1, 2) и переводит пиксель (1, 3) в релаксационное состояние. При этом на другие пиксели матрицы влияние не оказывается. Для установления желаемого состояния строки 2 к столбцу 2 прикладывают напряжение -5 вольт, а к столбцам 1 и 3 - напряжение +5 вольт. Посредством аналогичного стробирования строки 2 активируют пиксель (2, 2) и переводят пиксели (2, 1) и (2, 3) в релаксационное состояние. И вновь на другие пиксели матрицы влияния не оказывается. Строку 3 устанавливают аналогично путем приложения к столбцам 2 и 3 напряжения -5 вольт, а к столбцу 1 - напряжения +5 вольт. Посредством стробирования строки 3 пиксели строки 3 переходят в состояние, показанное на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк равны нулю, а потенциалы столбцов можно поддерживать на уровне +5 или -5 вольт. Тогда изображение на дисплее остается стабильным, как показано на фиг.5А. Необходимо отметить, что аналогичный процесс может быть использован для матриц, содержащих десятки или сотни строк и столбцов. Также необходимо отметить, что время приложения, последовательность и уровни напряжений, используемые для активации строк и столбцов, можно изменять в широких пределах в рамках общих принципов, описанных выше. Рассмотренные выше случаи являются лишь примерами, и в описываемых способах и системах могут быть использованы любые способы активации с помощью приложения напряжения.

На фиг.6А, 6В изображены принципиальные схемы варианта реализации дисплейного устройства 40. Устройство 40 может представлять собой, например, сотовый или мобильный телефон. Однако аналогичные компоненты устройства 40 или их незначительно измененные варианты могут также служить примером различных типов дисплейных устройств, таких как телевизоры и портативные медиа-плейеры.

Устройство 40 содержит корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 45, микрофон 46 и устройство 48 ввода данных. Корпус 41, как правило, изготавливают по любой из множества технологий изготовления, известных специалистам в данной области, в том числе с помощью литья под давлением и вакуумного формования. Кроме того, корпус 41 может быть выполнен из множества материалов, в том числе пластика, металла, стекла, резины, керамики или их сочетаний. В одном из вариантов реализации корпус 41 содержит съемные части (не показаны), которые могут быть заменены другими съемными частями, имеющими другой цвет, или содержащими другие логотипы, изображения или символы.

Дисплей 30 устройства 40 может представлять собой один из множества видов дисплеев, в том числе бистабильный дисплей, описанный в тексте настоящей заявки. В других вариантах реализации понятие дисплей 30 включает плоскопанельный дисплей, например плазменный, электролюминесцентный, с органическими светодиодами, жидкокристаллический дисплей с матрицей суперскрученных нематических элементов или жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах, как описано выше, или неплоскопанельный дисплей, например дисплей с электронно-лучевой трубкой или иной трубкой, известный специалисту в данной области. Однако при описании настоящего варианта изобретения понятие дисплей 30 включает интерферометрический модуляционный дисплей.

Компоненты одного из вариантов реализации устройства 40 схематически изображены на фиг.6В. Изображенное устройство 40 содержит корпус 41 и может содержать дополнительные компоненты, которые по меньшей мере частично заключены в корпус. Например, в одном из вариантов реализации устройство 40 содержит сетевой интерфейс 27, включающий антенну 43, соединенную с приемопередатчиком 47. Приемопередатчик 47 соединен с процессором 21, связанным, в свою очередь, с преобразующими аппаратными средствами 52. Средства 52 могут быть выполнены с возможностью преобразования сигнала (например, его фильтрации). Средства 52 соединены с динамиком 45 и микрофоном 46. Процессор 21 также соединен с устройством 48 и контроллером 29 формирователя. Контроллер 29 соединен с буфером 28 кадров и с матричным формирователем 22, который, в свою очередь, соединен с дисплейной матрицей 30. Источник 50 питания обеспечивает питание всех компонентов, как требует конкретная конструкция устройства 40.

Интерфейс 27 содержит антенну 43 и приемопередатчик 47, благодаря которым устройство 40 может взаимодействовать по меньшей мере с одним устройством сети. В одном из вариантов реализации интерфейс 27 может также иметь возможности обработки данных для уменьшения требований к процессору 21. Антенна 43 представляет собой любую антенну, известную специалистам в данной области, которая предназначена для передачи и приема сигналов. В одном из вариантов реализации антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом IEEE 802.11, в том числе IEEE 802.11 (a), (b) или (g). В другом варианте реализации антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом BLUETOOTH. Антенны сотовых телефонов предназначены для приема сигналов стандартов множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), глобальной системы мобильной связи (GSM), усовершенствованной службы мобильной телефонной связи (AMPS) или других известных сигналов, которые используют для связи в беспроводных сотовых телефонных сетях. Приемопередатчик 47 выполняет предварительную обработку сигналов, получаемых от антенны 43, так что они могут быть приняты процессором 21 для дальнейшей обработки. Приемопередатчик 47 также выполняет обработку сигналов, получаемых от процессора 21, так что устройство 40 может передавать их через антенну 43.

В альтернативном варианте реализации приемопередатчик 47 может быть заменен приемником. Еще в одном альтернативном варианте реализации интерфейс 27 может быть заменен видеоисточником, который может хранить или генерировать видеоданные для передачи процессору 21. Видеоисточником может быть, например, цифровой видеодиск (DVD) или накопитель на жестком диске, содержащий видеоданные, или программный модуль, который генерирует видеоданные.

Как правило, процессор 21 управляет всей работой дисплейного устройства 40. Процессор 21 принимает данные, например сжатые видеоданные, от интерфейса 27 или видеоисточника и обрабатывает указанные данные с переводом их в исходные видеоданные или в формат, который может быть легко обработан с получением исходных видеоданных. После этого процессор 21 отправляет обработанные данные на контроллер 29 или в буфер 28 для хранения. Исходные данные, как правило, содержат информацию, которая определяет характеристики каждой области изображения. Указанные характеристики включают, например, цвет, насыщенность цвета, уровень шкалы полутонов.

В одном из вариантов реализации процессор 21 содержит микроконтроллер, центральный процессор или логический блок для управления работой устройства 40. Аппаратные средства 52, как правило, содержат усилители и фильтры для передачи сигналов на динамик 45 и для приема сигналов от микрофона 46. Средства 52 могут быть выполнены в форме отдельных компонентов устройства 40 или могут быть включены в процессор 21 или в другие компоненты.

Контроллер 29 принимает исходные видеоданные, генерируемые процессором 21, непосредственно с процессора 21 или из буфера 28, и соответствующим образом переформатирует указанные данные для их высокоскоростной передачи на формирователь 22 матрицы. В частности, контроллер 29 переформатирует исходные видеоданные в поток данных в формате, подобным формату растровой графики, с длительностью, пригодной для развертывания изображения на дисплейной матрице 30. После этого контроллер 29 отправляет отформатированную информацию на формирователь 22. Несмотря на то, что контроллер 29, например контроллер жидкокристаллического дисплея, часто соединен с процессором 21 в виде отдельной интегральной схемы, такие контроллеры могут быть выполнены множеством способов. Они могут быть встроены в процессор 21 в форме аппаратных средств, программных средств или могут быть полностью интегрированы в аппаратные средства с формирователем 22.

Как правило, формирователь 22 принимает отформатированную информацию от контроллера 29 и переформатирует видеоданные в параллельный ряд волновых сигналов, которые подаются множество раз в секунду на сотни, а иногда и тысячи проводников, выходящих из матрицы x-y пикселей дисплея.

В одном из вариантов реализации контроллер 29, формирователь 22 и дисплейная матрица 30 пригодны для любого типа дисплеев, описываемых в настоящей заявке. Например, в одном из вариантов реализации контроллер 29 представляет собой контроллер обычного дисплея или контроллер бистабильного дисплея (например, контроллер интерферометрического модулятора). В другом варианте реализации формирователь 22 представляет собой стандартный драйвер или драйвер бистабильного дисплея (например, интерферометрического модуляционного дисплея). В одном из вариантов реализации контроллер 29 объединен с формирователем 22. Такой вариант реализации обычен для высокоинтегрированных систем, таких как сотовые телефоны, наручные часы и другие устройства с дисплеями небольших размеров. Еще в одном варианте реализации дисплейная матрица 30 представляет собой обычную дисплейную матрицу или матрицу бистабильного дисплея (например, дисплея, содержащего матрицу интерферометрических модуляторов).

Устройство 48 ввода позволяет пользователю управлять работой устройства 40. В одном из вариантов реализации устройство 48 ввода содержит клавиатуру, такую как стандартная клавиатура QWERTY или телефонная клавиатура, кнопку, переключатель, сенсорный экран, теплочувствительную или чувствительную к нажиму мембрану. В одном из вариантов реализации ус