Измерение электрических управляющих параметров дисплея на основе мэмс и устройство для электрического измерения таких параметров

Измерение электрических управляющих параметров дисплея на основе мэмс и устройство для электрического измерения таких параметров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данной заявкой заявлен приоритет, устанавливаемый по предварительной заявке на патент США №61/027770, озаглавленной "Измерение управляющих электрических параметров дисплея на основе МЭМС и устройство для электрического измерения таких параметров", поданной 11 февраля 2008 года, ссылка на которую означает ее включение в текст настоящего описания.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам (МЭМС), в частности, к способам и устройствам для измерения электрических параметров устройств МЭМС.

Уровень техники

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) содержат микромеханические элементы, исполнительные механизмы-микроактюаторы и электронные схемы. Микромеханические элементы могут быть получены с использованием осаждения, травления и/или других процессов с микрообработкой, посредством которых части подложек и/или слои осажденного материала удаляют травлением или добавляют слои для формирования электрических или электромеханических устройств. Один тип устройства МЭМС представлен интерферометрическим модулятором. В настоящем описании терминами «интерферометрический модулятор» или «интерферометрический светомодулятор» обозначено устройство, которое выборочно поглощает и/или отражает свет, используя принципы оптической интерференции. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модулятор может содержать две проводящие пластины, 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 одном конкретном варианте реализации изобретения одна пластина может содержать зафиксированный слой, который осажден на подложку, а другая пластина может содержать металлическую мембрану, которая отделена от зафиксированного слоя воздушным зазором. Как более подробно описано далее, положение одной пластины относительно другой может влиять на оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Такие устройства имеют широкое применение, и использование и/или изменение характеристик устройств таких типов может быть полезным как в известных решениях, так и для усовершенствования существующих изделий и для создания новых изделий, еще не разработанных.

СУЩНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система, способ и устройства в соответствии с изобретением имеют ряд собственных аспектов, причем ни один из аспектов в отдельности не обеспечивает требуемого результата. Далее кратко рассмотрены наиболее характерные особенности настоящего изобретения без ограничения его объема. После этого рассмотрения и, в особенности, после прочтения раздела «Подробное описание предпочтительных вариантов реализации» станет понятно, как особенности настоящего изобретения обеспечивают преимущество перед другими дисплейными устройствами.

Один из аспектов представляет собой способ измерения порогового напряжения устройства МЭМС. Способ включает этапы, на которых к устройству прикладывают перепады напряжения и измеряют количество заряда, переданного на устройство при приложении по меньшей мере одного из указанных перепадов напряжения; на основании измеренного заряда определяют, изменяет ли каждый из указанных перепадов напряжения состояние устройства; и определяют пороговое напряжение по меньшей мере частично на основе перепада напряжения, вызывающего изменение состояния.

Еще один аспект представляет собой способ измерения допустимых пределов устройства МЭМС, согласно которому устанавливают элементы матрицы в первое положение; прикладывают к первой части матрицы напряжение удержания положительной полярности; прикладывают ко второй части матрицы напряжение удержания отрицательной полярности, причем во время приложения обоих напряжений на элементы матрицы подают тестовый импульс; прикладывают к первой части матрицы перепад напряжения отрицательной полярности для подачи на эту часть напряжения удержания отрицательной полярности; прикладывают ко второй части матрицы перепад напряжения положительной полярности для подачи напряжения удержания положительной полярности; измеряют разность между зарядом, наведенным положительным перепадом напряжения, и зарядом, наведенным отрицательным перепадом напряжения, для определения определения того, изменено ли состояние по меньшей мере одного элемента матрицы под действием тестового импульса; и на основании этого изменения определяют предел.

Еще один аспект изобретения относится к устройству МЭМС, выполненному с возможностью перехода в активированное положение при управлении активирующим напряжением; перехода в выключенное положение при управлении выключающим напряжением; и сохранения текущего положения при управлении напряжением удержания. Устройство содержит первые и вторые средства активации и выключения в зависимости от напряжения; средства подачи перепадов напряжения на первые и вторые средства активации и выключения; индикатор количества заряда, поданного на устройство, во время подачи по меньшей мере одного перепада напряжения; средства определения изменения положения устройства по меньшей мере одного перепада напряжения на основе измеренного количества заряда; и средства определения порогового напряжения по меньшей мере частично на основе перепада напряжения, вызывающего изменение положения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу измерения порогового напряжения устройства на основе микроэлектромеханических систем перепады напряжения, используемые в нем, могут иметь начальное напряжение и конечное напряжение одинаковой полярности.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу пороговое напряжение активации может быть приблизительно равно конечному напряжению указанного конкретного перепада напряжения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу перед приложением перепадов напряжений могут определять второе пороговое значение.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу пороговое напряжение выключения может быть приблизительно равно конечному напряжению указанного конкретного перепада напряжения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу перед приложением перепадов напряжений могут определять второе пороговое значениею

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу могут определять пороговое напряжение выключения первого элемента на основании конкретного перепада напряжения, приложенного ко второму элементу.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу могут определять следующий прикладываемый перепад напряжения для измерения второго порогового значения, отличного от пороговых значений активации и выключения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу пороговое напряжение выключения может быть приблизительно равно конечному напряжению указанного конкретного перепада напряжения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу перед приложением перепадов напряжения могут определять второе пороговое значение.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу пороговое напряжение активации может быть приблизительно равно конечному напряжению указанного конкретного перепада напряжения.

Еще один аспект изобретения состоит в том, что согласно способу перед приложением перепадов напряжения могут определять второе пороговое значение.

Еще один дополнительный аспект изобретения состоит в том, что согласно способу измеряют вторую разность между зарядом, наведенным дополнительным перепадом напряжения положительной полярности, и зарядом, наведенным дополнительным перепадом напряжения отрицательной полярности; сравнивают первую и вторую разности; и определяют напряжение разбаланса, которое должно быть равно опорному напряжению, соответствующему минимуму первой и второй разностей.

Еще один дополнительный аспект изобретения состоит в том, что согласно способу после подачи первого и второго перепадов напряжения элементы матрицы повторно переводят в первое состояние; после повторного переведения элементов матрицы прикладывают к первой части матрицы третий перепад напряжения; после повторного переведения элементов матрицы прикладывают ко второй части матрицы четвертый перепад напряжения, полярность которого противоположна полярности третьего перепада напряжения; и измеряют разность между зарядом, наведенным третьим перепадом напряжения, и зарядом, наведенным четвертым перепадом напряжения.

Еще один дополнительный аспект изобретения состоит в том, что согласно способу измеряют вторую разность между зарядом, наведенным дополнительным перепадом напряжения положительной полярности, и зарядом, наведенным дополнительным перепадом напряжения отрицательной полярности; сравнивают указанные первую и вторую разности; и определяют напряжение разбаланса, которое равно опорному напряжению, соответствующему минимуму первой и второй разностей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 показано трехмерное изображение части интерферометрического модуляционного дисплея согласно одному из вариантов реализации, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в релаксационном положении, а подвижный отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в активированном положении.

На Фиг.2 представлена принципиальная схема одного из вариантов реализации электронного устройства, которое содержит интерферометрический модуляционный дисплей с размерами 3×3.

На фиг.3 показан график зависимости положения подвижного зеркала от поданного напряжения для примера реализации интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.1.

На Фиг.4 приведены 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, показанного на фиг.5А.

На фиг 6А и 6В показаны принципиальные схемы варианта предлагаемого устройства визуального представления данных, содержащего несколько интерферометрических модуляторов.

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

На фиг.7В показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

На фиг.7С показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

На фиг.7D показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

На фиг.7Е показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

На Фиг.8A-8D представлены формы входных сигналов и суммарных реакций на сигналы, используемых для измерения пороговых величин.

На Фиг.9А и 9В представлены формы сигналов, используемых для измерения нескольких пороговых величин.

На Фиг.10А и 10В представлены формы сигналов, используемых для измерения пороговых значений по постоянному току.

На Фиг.11 представлена форма сигнала, используемого для измерения порогового значения активации по импульсу.

На Фиг.12 представлена форма сигнала, используемого для измерения порогового значения выключения по импульсу.

На Фиг.13 приведена схема цепи для измерения тока.

На Фиг.14 приведена принципиальная схема, используемая для интегрирования силы тока или заряда при измерении пороговых значений.

На Фиг.15 приведена принципиальная схема с двумя интеграторами для интегрирования силы тока или заряда при измерении пороговых значений.

На Фиг.16 приведена принципиальная схема для измерения пороговых значений, в которой использованы несколько устройств МЭМС,

На Фиг.17 показана ось напряжений с управляющими напряжениями, определенными на основании измеренных пороговых значений напряжения.

На Фиг.18 представлена принципиальная схема дисплея с тестовыми цепями.

На Фиг.19 представлена блок-схема, иллюстрирующая выполнение тестовых измерений.

На Фиг.20 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения напряжений активации.

На Фиг.21 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ возбуждения выключающих напряжений.

На Фиг.22 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая способ, который может быть использован для регулировки напряжения разбаланса.

На Фиг.23 и 24 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие вспомогательные методы измерения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное ниже подробное описание относится к некоторым конкретным вариантам реализации изобретения. Однако имеется множество других способов реализации изобретения. В настоящем описании даются ссылки на чертежи, причем на всех чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения. Варианты изобретения могут быть реализованы в любом устройстве, выполненном с возможностью вывода на дисплей изображения, движущегося (например, видео) или неподвижного (например, статического) и текстового или графического. В частности, предполагается, что варианты изобретения могут быть реализованы в различных электронных устройствах или объединены с различными электронными устройствами, такими, помимо прочего, как мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные электронные ассистенты (PDA), карманные или портативные компьютеры, GPS-приемники/навигаторы, камеры, МР3-плейеры, видеокамеры, игровые консоли, наручные часы, обычные часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, плоские панельные дисплеи, компьютерные мониторы, дисплеи автомобильных приборов (например, дисплей счетчика пробега), приборы управления и/или дисплеи кабины самолета, дисплеи обзорных камер (например, дисплей камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотографии, электронные информационные щиты или вывески, прожекторы, архитектурные конструкции, упаковка, художественные конструкции (например, вывод на дисплей изображений на ювелирных изделиях). Устройства МЭМС со структурой, схожей с описанной здесь, также могут быть использованы без дисплея, например, в электронных переключающих устройствах.

В вариантах реализации изобретения предложены способы и устройства для измерения пороговых напряжений устройств МЭМС. Пороговые напряжения могут быть использованы для определения напряжений, обеспечивающих приведение в действие устройств в процессе эксплуатации. Хотя приблизительные пороговые напряжения известны из конструкционных параметров, измерение пороговых напряжений с большей точностью обеспечивает работу устройств в оптимальном режиме.

Один из вариантов реализации изобретения, относящийся к интерферометрическому модуляционному дисплею, содержащему интерферометрический дисплейный элемент МЭМС, изображен на фиг.1. В этих устройствах пикселы могут находиться в светлом или темном состоянии. В светлом («включенном», или «открытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю значительную часть видимого падающего света. В темном («выключенном», или «закрытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю незначительную часть видимого падающего света. В зависимости от варианта реализации изобретения, отражающие свойства «включенного» и «выключенного» состояний могут быть изменены на противоположные. Пикселы 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 пикселов в ряде пикселов дисплея, каждый из которых содержит интерферометрический модулятор МЭМС. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модуляционный дисплей содержит матрицу из строк и столбцов указанных интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор содержит два отражающих слоя, 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. В зависимости от положения подвижного отражающего слоя падающий свет может подвергаться конструктивной или деструктивной интерференции, в результате чего каждый пиксел может быть в полностью отражающем состоянии или не отражающем состоянии.

Изображенная на фиг.1 часть матрицы пикселов содержит два смежных интерферометрических модулятора 12а и 12b. Подвижный отражающий слой 14а левого интерферометрического модулятора 12а находится в релаксационном положении и расположен на заданном расстоянии от оптической стопы 16а, которая содержит частично отражающий слой. Подвижный отражающий слой 14b правого интерферометрического модулятора 12b показан в активированном положении, смежным с оптической стопой 16b.

Стопы 16а и 16b (именуемые собирательно оптической стопой 16) по существу содержат несколько сплавленных слоев, в число которых могут входить электродный слой (состоящий, например, из оксидов индия и олова), частично отражающий слой (состоящий, например, из хрома) и прозрачный диэлектрик. Частично отражающий слой может быть сформирован из одного или нескольких слоев материалов, а каждый из слоев может быть сформирован из одного материала или комбинации материалов.

В некоторых вариантах реализации изобретения на слоях оптической стопы 16 сформирован рельеф в виде параллельных полос с образованием строковых электродов дисплейного устройства, как описано ниже. Слои 14а, 14b могут быть сформированы в виде ряда параллельных полос по меньшей мере одного металлического слоя (перпендикулярного строковым электродам 16а и 16b), осажденного на верхнюю часть опор 18, между которыми осажден промежуточный временный материал. После удаления травлением временного материала подвижные отражающие слои 14а, 14b могут быть отделены заданным зазором 19 от оптических стоп 16а, 16b. Для получения отражающих слоев 14 может быть использован материал, обладающий высокими проводящими и отражающими свойствами, например, алюминий, а полученные полосы могут образовывать в дисплейном устройстве столбцовые электроды.

Когда электрическое напряжение не приложено, между слоем 14а и стопой 16а остается зазор 19, причем слой 14а находится в механически релаксационном состоянии, как показано на примере пиксела 12а (Фиг.1). Однако когда к выбранной строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образующийся в соответствующем пикселе на пересечении электродов строки и столбца, становится заряженным, и электростатические силы сближают эти электроды. Если напряжение достаточно высоко, то подвижный отражающий слой 14 деформируется и прижимается к стопе 16. Диэлектрический слой (не показан), находящийся внутри стопы 16, может предотвращать закорачивание и контролировать зазор между слоями 14 и 16, как показано на примере правого активированного пиксела 12b (фиг.1). Описанный характер действий одинаков при любой полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, активация строки/столбца, с помощью которой можно переводить пикселы в отражающее и неотражающее положение, во многом аналогична соответствующим процессам в жидкокристаллических и других дисплеях.

Фиг.2-5В иллюстрируют один из примеров осуществления процесса и построения системы использования матрицы интерферометрических модуляторов в дисплеях.

На фиг.2 представлена принципиальная схема одного из вариантов реализации электронного устройства, в котором могут быть реализованы некоторые аспекты изобретения. Предлагаемое 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 микропроцессор специального назначения, например 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. Помимо выполнения операционной системы процессор может быть выполнен с возможностью выполнения, по меньшей мере, одного программного приложения, включая web-браузер, телефонное приложение, программу для работы с электронной почтой или любое другое программное приложение.

В одном из вариантов реализации изобретения процессор 21 также выполнен с возможностью взаимодействия с матричным формирователем 22. В другом варианте реализации изобретения формирователь 22 содержит схему 24 формирования строк и схему 26 формирования столбцов, при этом эти схемы подают сигналы на дисплейную матрицу или панель 30. На фиг.2 линиями 1-1 обозначена линия разреза матрицы, показанной на фиг.1. Как показано на Фиг.3, в протоколе активации строк и столбцов интерферометрических модуляторов МЭМС могут быть использованы гистерезисные свойства указанных устройств. В этом случае для деформации подвижного слоя и перевода его из релаксационного положения в активированное может потребоваться, например, разность потенциалов, равная 10 вольтам. Однако при падении напряжения ниже 10 В подвижный слой остается в активированном положении. В примере реализации изобретения, изображенном на фиг.3, подвижный слой не подвергается релаксации полностью до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, изображенном на фиг.3, имеется область поданного напряжения, приблизительно от 3 до 7 В, при котором устройство стабильно как в релаксационном, так и активированном положении. В настоящем описании этот диапазон называется «гистерезисной областью», или «областью стабильности». Для дисплейной матрицы, имеющей гистерезисные характеристики, показанные на фиг.3, протокол активации строк и столбцов может быть разработан таким образом, что во время стробирования строки к тем ее пикселам, которые необходимо активировать, подают разность напряжений приблизительно 10 вольт, а к тем пикселам, которые необходимо подвергнуть релаксации, - разность напряжений, близкую к нулю. После стробирования к пикселам подают установившуюся разность напряжений приблизительно 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое их привел строковый строб. После осуществления записи к каждому пикселу подают разность потенциалов, которая находится в «области стабильности» (в данном примере 3-7 вольт). Это позволяет придать пикселам (фиг.1) конструкционную стабильность при условии подачи одного и того же напряжения в существующем перед этим активированном или релаксационном состоянии. Поскольку каждый пиксел интерферометрического модулятора, в активированном или релаксационном положении, по существу представляет собой конденсатор, образованный зафиксированным и подвижным отражающими слоями, указанное стабильное состояние может быть сохранено при напряжении, значение которого находится в гистерезисной области, практически без рассеивания мощности. Если поданный потенциал имеет постоянное значение, то в пикселе нет тока.

Обычно дисплейный кадр может быть создан путем «задания» группы столбцовых электродов в соответствии с требуемой группой активированных пикселов в первой строке. После этого к электроду строки 1 подают строковый импульс, который активирует пикселы, соответствующие линиям заданных столбцов. Затем заданную группу столбцовых электродов изменяют, так что они соответствуют требуемой группе активированных пикселов во второй строке. Далее к электроду строки 2 подают импульс, который активирует соответствующие пикселы в строке 2 в соответствии с заданными столбцовыми электродами. Пикселы строки 1 не испытывают влияния импульса строки 2 и остаются в том же состоянии, в которое они были переведены во время импульса строки 1. Для получения кадра описанные действия могут быть выполнены последовательно для всех рядов строк. Обновление и/или коррекцию кадров по существу выполняют новыми отображаемыми данными путем непрерывного повторения этого процесса с определенным количеством кадров в секунду. Кроме того, известно большое количество протоколов для управления строковыми и столбцовыми электродами пиксельных матриц с целью получения кадров изображения, которые могут быть использованы совместно с настоящим изобретением.

На фиг.4, 5А и 5В изображен возможный вариант протокола активации для создания дисплейного кадра в матрице 3×3, которая показана на фиг.2. На фиг.4 показаны возможные уровни столбцовых и строковых напряжений, которые могут быть использованы для пикселов, характеризующихся гистерезисными кривыми фиг.3. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4, для активации пиксела к соответствующему столбцу подают напряжение -V_bias, а к соответствующей строке напряжение +ΔV, которые могут быть равны 5 вольт и +5 вольт, соответственно. Релаксация пиксела выполняется подачей к соответствующему столбцу напряжения +V_bias, а к соответствующей строке аналогичного напряжения +ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов. В тех строках, где сохраняют нулевое напряжение, пикселы находятся в стабильном состоянии независимо от того, в каком состоянии они находились изначально, и независимо от того, какое напряжение подано на столбец: +V_bias или -V_bias. Как показано на фиг.4, также могут быть использованы напряжения, полярность которых противоположна полярности напряжений, указанных выше, например, для активации пиксела к соответствующему столбцу может быть приложено напряжение +V_bias, а к соответствующей строке напряжение -ΔV. В настоящем варианте реализации изобретения релаксация пиксела выполняется подачей к соответствующему столбцу напряжения -V_bias, а к соответствующей строке аналогичного напряжения -ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов.

На фиг.5В изображена временная диаграмма, показывающая последовательность строковых и столбцовых сигналов, подаваемых на матрицу 3×3 (фиг.2) для получения дисплейной конфигурации, показанной на фиг.5А, в которой активированные пикселы являются неотражающими. Перед записью кадра, показанного на фиг.5А, пикселы могут находиться в любом состоянии, в данном примере напряжение на всех строках равно нулю, а напряжение на всех столбцах составляет +5 вольт. При таких напряжениях все пикселы стабильны как в активированных, так и релаксационных состояниях.

В кадре, показанном на фиг.5А, пикселы (1, 1), (1, 2), (2, 2) и (3, 3) активированы. Для этого в течение линейного времени передачи данных для строки 1 на столбцы 1 и 2 подают напряжение -5 вольт, а на столбец 3 - напряжение +5 вольт. При этом состояние пикселов не изменяется, т.к. напряжение на всех пикселах остается в области стабильности 3-7 В. Далее выполняют стробирование строки 1 с помощью импульса, который увеличивается от 0 до 5 вольт, а затем снова падает до нуля. Это приводит к активации пикселов (1, 1), (1, 2) и релаксации пиксела (1, 3). При этом другие пикселы в матрице не испытывают воздействия. Для приведения строки 2 в необходимое состояние на столбец 2 подают напряжение -5 вольт, а на столбцы 1 и 3 напряжение +5 вольт. Посредством аналогичного стробирования строки 2 активируют пиксел (2, 2) и приводят пикселы (2, 1) и (2, 3) в релаксационное состояние. Как и в прошлом случае, другие пикселы в матрице не испытывают воздействия. Строку 3 обрабатывают аналогичным образом путем подачи на столбцы 2 и 3 напряжения -5 В, а на столбец 1 напряжения +5 В. Посредством стробирования строки 3 ее пикселы оказываются в состоянии, показанном на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк равны нулю, а потенциалы столбцов могут иметь значения +5 или -5 вольт, при этом изображение на дисплее (фиг.5А) остается стабильным. Аналогичный порядок действий может быть использован для матриц, которые состоят из десятков или сотен строк и столбцов. Распределение временных интервалов, последовательность действий и уровни напряжений, которые используют для активации строк и столбцов, могут быть любыми в рамках общих принципов, описанных выше, а указанные случаи являются лишь примерами, и в описываемых способах и системах могут быть использованы любые способы активации напряжением.

На фиг.6А и 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 служить примером при описании различных типов дисплейных устройств, таких как телевизионные приемники и портативные медиа-плейеры.

Устройство 40 содержит корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 45, устройство 48 ввода данных и микрофон 46. Корпус 41 по существу сформирован по любой из известных технологий, в том числе с помощью литья под давлением и вакуумного формования. Кроме того, корпус 41 может быть выполнен из любого материала, в том числе, помимо прочего, пластмассы, металла, стекла, резины и керамики или их сочетаний. В одном из вариантов корпус 41 содержит съемные части (не показаны), которые могут быть заменены другими съемными частями, имеющими другой цвет или содержащими другие логотипы, изображения или символы.

В рассматриваемом примере в качестве дисплея 30 устройства 40 может быть выбран любой из дисплеев, в том числе бистабильный дисплей, который описан в тексте настоящей заявки. В других вариантах реализации изобретения понятие дисплей 30 включает плоскопанельный дисплей, например, плазменный, электролюминесцентный, светодиодный, жидкокристаллический дисплей с матрицей пассивных скрученных нематических элементов или жидкокристаллический дисплей тонкопленочной технологии, которые были описаны выше, или неплоскопанельный дисплей, например, с электроннолучевой или иной трубкой, известный специалистам. Однако при описании настоящего варианта изобретения понятие дисплей 30 включает интерферометрический модуляционный дисплей.

На фиг.6В схематически изображены компоненты одного из вариантов реализации устройства 40, которое содержит корпус 41 и может содержать дополнительные компоненты, которые по меньшей мере частично заключены в корпус. Например, в одном из вариантов реализации изобретения устройство 40 содержит сетевой интерфейс 27, в состав которого входит антенна 43, соединенная с приемопередатчиком 47. Приемопередатчик 47 соединен с процессором 21, который в свою очередь соединен с модифицирующими аппаратными средствами 52. Средства 52 могут быть выполнены с возможностью модифицирования сигнала (например, его фильтрации). Средства 52 соединены с динамиком 45 и микрофоном 46. Процессор 21 также соединен с устройством 48 ввода и контроллером 29 формирователя. Контроллер 29 соединен с буфером 28 кадра и с формирователем 22 матрицы, который, в свою очередь, соединен с дисплейной матрицей 30. В соответствии с конструктивными особенностями дисплейного устройства 40, источник 50 питания обеспечивает необходимое питание всех его компонентов.

Сетевой интерфейс 27 содержит антенну 43 и приемопередатчик 47, благодаря которым устройство 40 может взаимодействовать, по меньшей мере, с одним устройством в сети. В одном из вариантов реализации изобретения интерфейс 27 может также иметь технические возможности для облегчения работы процессора 21. Антенна 43 представляет собой любую известную антенну для передачи и приема сигналов. В одном из вариантов реализации изобретения антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом IEEE 802.11, в том числе IEEE 802.11 (a), (b) или (g). Еще в одном варианте реализации изобретения антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом BLUETOOTH. Антенны сотовых телефонов выполнены с возможностью приема CDMA, GSM, AMPS или других известных сигналов, которые используют для передачи сообщений в беспроводных сотовых телефонных сетях. Приемопередатчик 47 выполняет предварительную обработку сигналов, получаемых от антенны 43, которые далее могут быть приняты процессором 21 для последующей обработки. Приемопередатчик 47 также выполняет обработку сигналов, получаемых от процессора 21, после чего они могут быть переданы от устройства 40 через антенну 43.

Еще в одном варианте реализации изобретения приемопередатчик 47 может быть заменен приемником. В другом варианте реализации изобретения интерфейс 27 может быть заменен видеоисточником, который может хранить или генерировать видеоданные, предназначенные для отправки процессору 21. В качестве видеоисточника может быть выбран, например, цифровой видеодиск (DVD) или накопитель на жестком диске, который содержит видеоданные, или программный модуль, который генерирует видеоданные.

Процессор 21 по существу управляет работой всего устройства 40. Процессор 21 принимает данные, такие как сжатые видеоданные от интерфейса 27 или видеоисточника и выполняет их обработку с получением из них исходных видеоданных или преобразованием их в формат, в котором их несложно обработать для получения исходных видеоданных. После этого процессор 21 отправляет обработанные данные на контроллер 29 или в буфер 28 для хранения. Исходные данные по существу содержат информацию, которая идентифицирует видеохарактеристики каждой области видеоизображения. К указанным характеристикам могут относиться, например, цветность, насыщенность и полутоновая шкала.

В одном из вариантов реализации изобретения процессор 21 содержит микроконтроллер, центральный процессор или логическое устройство для управления работой устройства 40. Средства 52 по существу 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 в устройстве 40 или могут быть встроены в процессор 21 или другие компоненты.

Контроллер 29 принимает исходные видеоданные, генерируемые процессором 21, непосредственно от него или из буфера 28 и соответствующим образом переформатирует исходные видеоданные для их высокоскоростной передачи на формирователь 22. В частности, контроллер 29 переформатирует исходные видеоданные в поток данных, формат которого подобен растровому, при этом скорость переформатирования пригодна для выполнения развертки на матрице 30. После этого контроллер 29 отправляет отформатированную информацию формирователю 22. Хотя контроллер 29 (например, контроллер жидкокристаллического дисплея) часто бывает связан 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.

Обычно формирователь 22 принимает отформатированную информацию от контроллера 29 и переформатирует видеоданные в параллельный ряд волновых сигналов, которые подаются много раз в секунду на сотни, а иногда и тысячи проводников, выходящих из матрицы х-y пикселов дисплея.

В одном из вариантов реализации изобретения контроллер 29, формирователь 22 и матрица 30 пригодны для любого типа дисплеев, описываемых в настоящей заявке. Например, в одном из вариантов реализации изобретения контроллер 29 представляет собой контр