Procedimientos y aparatos de representación visual.

Un aparato de representación visual que comprende:

una formación de píxeles que incluye

un sustrato transparente, y

una pluralidad de moduladores de luz basados en MEMS; y

una matriz de control dispuesta sobre el sustrato, que incluye, para un píxel en la formación de píxeles, una interconexión

(1506) de habilitación de escritura, para habilitar al píxel para que responda a un voltaje de datos,

una interconexión (1510) de voltaje de activación, independiente de la interconexión de habilitación de escritura, para proporcionar un voltaje suficiente para activar el píxel, un primer conmutador (1514) para gobernar selectivamente la aplicación del voltaje proporcionado por la interconexión de voltaje de activación al píxel, y

una interconexión (1502) de voltaje de datos, independiente de la interconexión de habilitación de escritura y a la interconexión de voltaje de activación, para controlar el primer conmutador (1514), regulando así la aplicación del voltaje de activación a través de un activador incluido en un respectivo modulador de luz, potenciando de este modo el modulador de luz para cambiar de estados a fin de formar una imagen.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08005944.

Solicitante: Pixtronix, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121-1714 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LEWIS,Stephen, HAGOOD,NESBITT W, BARTON,ROGER, MCALLISTER,ABRAHAM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/12 (del género de circuito integrado (producción o tratamiento de monocristales C30B; circuitos integrados eléctricos H01L 27/00))
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/02 (Difusores; Elementos afocales)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos... > G02B26/02 (para controlar la intensidad de la luz)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos... > G02B26/08 (para controlar la dirección de la luz (en guías de luz G02B 6/35))
  • SECCION G — FISICA > ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD;... > DISPOSICIONES O CIRCUITOS PARA EL CONTROL DE DISPOSITIVOS... > Disposiciones o circuitos de control que presentan... > G09G3/34 (controlando la luz que proviene de una fuente independiente)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/122 (Elemenos ópticos básicos, p. ej. caminos para el guiado de la luz)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/43 (Disposiciones que comprenden una pluralidad de elementos optoelectrónicos e interconexiones ópticas asociadas (dispositivos semiconductores adaptados para la emisión de luz o sensibles a la luz H01L 27/00, H01L 31/00, H01L 33/00; láseres de semiconductores integrados monolíticamente con otros componentes H01S 5/026))
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > G02B26/00 (Dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos ópticos móviles o deformables para controlar la intensidad, el color, la fase, la polarización o la dirección de la luz, p. ej. conmutación, apertura de puerta, modulación (elementos móviles de dispositivos de iluminación para el control de la luz F21V; dispositivos o sistemas especialmente adaptados para medir las características de la luz G01J; dispositivos o sistemas cuyo funcionamiento óptico se modifica por el cambio de las propiedades ópticas del medio que constituyen estos dispositivos o sistemas G02F 1/00; control de la luz en general G05D 25/00; control de las fuentes de luz H01S 3/10, H05B 37/00 - H05B 43/00))
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/35 (teniendo medios de conmutación (conmutación óptica en general G02B 26/08; por cambio de propiedades ópticas del medio G02F 1/00))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA INTENSIDAD, DE LA VELOCIDAD, DEL ESPECTRO,... > Espectrometría; Espectrofotometría; Monocromadores;... > G01J3/26 (utilizando una reflexión múltiple, p. ej. interferómetro de Fabry-Perot, filtro con interferencias variables)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA... > G01L5/00 (Aparatos o métodos para la medida de fuerzas, p. ej. de la fuerza producida por un choque, para la medida del trabajo, de la potencia mecánica o del par, adaptados a fines especiales)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/13 (Circuitos ópticos integrados caracterizados por el método de fabricación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > NANOTECNOLOGIA > USOS O APLICACIONES ESPECIFICOS DE NANOESTRUCTURAS;... > B82Y20/00 (Nano óptica, p. ej. óptica cuántica o cristales ópticos)

PDF original: ES-2504174_T3.pdf

 

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Procedimientos y aparatos de representación visual.

Fragmento de la descripción:

Procedimientos y aparatos de representación visual Campo de la Invención

La presente invención se refiere, en general, al campo de dispositivos de representación de imágenes y, en particular, la invención se refiere a circuitos para controlar moduladores de luz incorporados en dispositivos de representación de imágenes.

Antecedentes de la Invención

Los dispositivos de representación construidos a partir de moduladores mecánicos de la luz son una alternativa atractiva a los dispositivos de visualización basados en tecnología de cristal líquido. Los moduladores mecánicos de la luz son lo suficientemente rápidos como para representar visualmente contenidos de video con buenos ángulos de visión, y con una amplia gama de color y de escala de grises. Los moduladores mecánicos de la luz han tenido éxito en las aplicaciones de representación visual de proyecciones. Las pantallas retroiluminadas que utilizan moduladores mecánicos de la luz aún no han demostrado unas combinaciones suficientemente atractivas de brillo y baja energía. Existe la necesidad en la técnica de dispositivos de visualización accionados mecánicamente que sean rápidos, brillantes y de baja energía. Específicamente, existe la necesidad de dispositivos de visualización accionados mecánicamente que puedan accionarse a altas velocidades y con bajos voltajes para lograr una calidad de imagen mejorada y un consumo de energía reducido.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato según la reivindicación 1.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento según la reivindicación 24.

Un dispositivo de representación de ese tipo puede ser formado usando una formación de montajes obturadores basados en MEMS (Micro Sistemas ElectroMecánicos), combinada con una matriz de control que incluye conmutadores y electrodos configurados para abrir y cerrar los obturadores incorporados en los montajes obturadores. En un ejemplo, la invención se refiere a un aparato de visualización. En un ejemplo, el aparato de visualización incluye una formación de píxeles. La formación de píxeles incluye un sustrato con una pluralidad de aberturas y una pluralidad de obturadores correspondientes a las aberturas. Cada píxel incluye al menos una abertura y un obturador correspondiente a la abertura. El aparato de visualización también incluye una matriz de control conectada con el sustrato. Para un píxel en la formación de píxeles, la matriz de control incluye un conmutador, un electrodo de apertura de obturador y un electrodo de cierre de obturador. El conmutador y los electrodos habilitan el movimiento selectivo del obturador del píxel transversalmente al sustrato, para modular la luz dirigida hacia el píxel para formar una imagen.

El conmutador puede ser, en diversas implementaciones, un transistor, un diodo o un varistor. En una realización ejemplar, el conmutador está configurado para regular un potencial aplicado a un electrodo de apertura de obturador. En otra realización ejemplar, el conmutador está configurado para regular un potencial aplicado al electrodo de cierre de obturador. En otra realización ejemplar más, la matriz de control incluye un segundo conmutador para el píxel, de modo que un conmutador controle un potencial aplicado al electrodo de apertura de obturador y el segundo conmutador controle un potencial aplicado al electrodo de cierre de obturador.

La matriz de control también puede incluir un elemento de memoria para almacenar instrucciones de movimiento de obturador. En una realización ejemplar, el elemento de memoria incluye un condensador para cada electrodo de apertura de obturador y de cierre de obturador. Los elementos alternativos de memoria incluyen, sin limitación, circuitos de memoria SRAM o DRAM.

La matriz de control, en una implementación, también incluye una interconexión de habilitación de escritura para el píxel. La interconexión de habilitación de escritura está configurada para recibir y comunicar un potencial de habilitación de escritura, el cual, si se aplica a un píxel, permite que se escriban datos en ese píxel. En una realización ejemplar, una pluralidad de píxeles está dispuesta en una línea de escaneo. Los píxeles en una línea de escaneo comparten una interconexión común de línea de escaneo.

La matriz de control, en una realización ejemplar, también incluye una interconexión de voltaje de activación. La interconexión de voltaje de activación recibe, y comunica a un píxel, un potencial de una magnitud suficiente para activar un obturador. En otras implementaciones, la matriz de control también incluye una interconexión de datos que es independiente de la interconexión del voltaje de activación. Una tal interconexión distinta de datos comunica instrucciones de movimientos al píxel, las cuales, a su vez, regulan la aplicación del voltaje de activación al obturador. La matriz de control, en una realización, incluye dos interconexiones de datos, una interconexión de

apertura de obturador y una interconexión de cierre de obturador.

El aparato de visualización puede incluir fuentes distintas de voltaje de datos y de voltaje de activación. En una realización ejemplar que incluye ambas fuentes de voltaje, la fuente del voltaje de activación emite un voltaje con una magnitud mayor que la fuente del voltaje de datos. Por ejemplo, la magnitud de la salida de la fuente del voltaje de activación puede ser al menos dos veces, cuatro veces o cinco veces la salida de la fuente del voltaje de datos.

Más específicamente, en una realización ejemplar de dos conmutadores por píxel, tal como la mencionada anteriormente, en un píxel, el primer conmutador está eléctricamente conectado con la interconexión de apertura de obturador, un primer condensador y la línea del voltaje de activación. El segundo conmutador en el píxel está eléctricamente conectado con la interconexión de cierre de obturador, el segundo condensador y la interconexión del voltaje de activación. En respuesta a la aplicación de un voltaje al conmutador por la interconexión de apertura de obturador, el primer conmutador facilita la descarga del primer condensador, activando así el correspondiente obturador. En respuesta a la aplicación de un voltaje al segundo conmutador por la interconexión de cierre de obturador, el segundo conmutador facilita la descarga del segundo condensador, activando así el correspondiente obturador. En una realización ejemplar alternativa, en respuesta a la aplicación de un voltaje al conmutador por la interconexión de apertura de obturador, el primer conmutador facilita cargar el primer condensador, activando así el correspondiente obturador. En respuesta a la aplicación de un voltaje al segundo conmutador por la interconexión de cierre de obturador, el segundo conmutador facilita cargar el segundo condensador, activando así el correspondiente obturador.

En diversas realizaciones ejemplares, la matriz de control incluye una Interconexión común global. La interconexión común global se conecta con píxeles en al menos dos filas y dos columnas de la formación de píxeles. La interconexión común global puede servir como una interconexión de activación global que permite la activación casi simultánea de múltiples filas de píxeles. La interconexión común global también puede servir para prestar soporte a la provisión de un voltaje de corriente continua de 0V en promedio entre los obturadores en la formación de píxeles.

En un ejemplo adicional, la invención se refiere a un aparato de visualización que incluye una formación de píxeles y una matriz de control. La formación de píxeles incluye un sustrato con una pluralidad de aberturas y una pluralidad de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato de representación visual que comprende:

una formación de píxeles que incluye un sustrato transparente, y

una pluralidad de moduladores de luz basados en MEMS; y

una matriz de control dispuesta sobre el sustrato, que incluye, para un píxel en la formación de píxeles,

una interconexión (1506) de habilitación de escritura, para habilitar al píxel para que responda a un voltaje de datos,

una interconexión (1510) de voltaje de activación, independiente de la interconexión de habilitación de escritura, para proporcionar un voltaje suficiente para activar el píxel,

un primer conmutador (1514) para gobernar selectivamente la aplicación del voltaje proporcionado por la interconexión de voltaje de activación al píxel, y

una interconexión (1502) de voltaje de datos, independiente de la interconexión de habilitación de escritura y a la interconexión de voltaje de activación, para controlar el primer conmutador (1514), regulando así la aplicación del voltaje de activación a través de un activador incluido en un respectivo modulador de luz, potenciando de este modo el modulador de luz para cambiar de estados a fin de formar una imagen.

2. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, que comprende:

una fuente de voltaje de activación para proporcionar un voltaje a la interconexión de voltaje de activación;

una fuente de voltaje de datos para proporcionar un voltaje a la interconexión de voltaje de datos, en el que el voltaje proporcionado por la fuente de voltaje de activación es mayor que el voltaje proporcionado por la fuente de voltaje de datos.

3. El aparato de representación visual de la reivindicación 2, en el cual la fuente de voltaje de activación proporciona un voltaje que es 4 o más veces mayor que el voltaje proporcionado por la fuente de voltaje de datos.

4. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, que comprende, para el píxel, una segunda interconexión de voltaje de datos para controlar un segundo conmutador, en el que la aplicación de un voltaje predeterminado a la primera interconexión de voltaje de datos potencia al modulador de luz para ingresar a un primer estado, y la aplicación de un voltaje predeterminado a la segunda interconexión de voltaje de datos potencia al modulador de luz para ingresar a un segundo estado.

5. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, en el cual los moduladores de luz incluyen un miembro elástico para devolver el modulador de luz a un estado de reposo, en ausencia de la aplicación del voltaje de activación.

6. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, que comprende, para el píxel, un elemento de memoria para almacenar un estado deseado del modulador de luz.

7. El aparato de representación visual de la Reivindicación 6, en el cual el elemento de memoria almacena un estado actual deseado del modulador de luz.

8. El aparato de representación visual de la Reivindicación 6, en el cual el elemento de memoria almacena un estado deseado posterior del modulador de luz.

9. El aparato de representación visual de la Reivindicación 6, en el cual el elemento de memoria comprende un condensador.

10. El aparato de representación visual de la Reivindicación 9, en el cual el modulador de luz cambia de estado en respuesta a una descarga del condensador.

11. El aparato de representación visual de la Reivindicación 6, en el cual el elemento de memoria almacena el voltaje de datos aplicado a la interconexión de datos.

12. El aparato de representación visual de la reivindicación 6, en el cual el elemento de memoria comprende uno entre un circuito de memoria SRAM y un circuito de memoria DRAM.

13. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual una pluralidad de píxeles en la formación de píxeles comparten una interconexión común de voltaje de activación.

14. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, en el cual el píxel comprende un resistor situado entre la interconexión de voltaje de activación y el primer conmutador.

15. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, en el cual el primer conmutador comprende un transistor.

16. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual el primer conmutador comprende un varistor.

17. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual el conmutador comprende un diodo de

18. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual una pluralidad de píxeles en la formación de píxeles están dispuestos para formar una línea de escaneo, y en el cual los píxeles en la línea de escaneo comparten la interconexión de habilitación de escritura.

19. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual la potenciación comprende activar el activador.

20. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual la potenciación comprende reducir significativamente un cambio del voltaje mínimo adicional necesario para activar el activador.

21. El aparato de representación visual de la Reivindicación 20, en el cual la matriz de control comprende una interconexión de activación global para provocar al menos el cambio del voltaje mínimo adicional a una pluralidad de píxeles en la formación de píxeles.

22. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, que comprende una interconexión de activación global para iniciar la activación de los activadores potenciados.

23. El aparato de representación visual de la Reivindicación 1, en el cual el sustrato incluye una pluralidad de aberturas, correspondiendo cada modulador a una abertura de la pluralidad de aberturas; en el que cada modulador tiene al menos un soporte mecánico que limita significativamente una gama de movimiento del modulador a un plano de movimiento que es paralelo a un plano definido por el sustrato; y en el que la interconexión de voltaje de datos regula la aplicación del voltaje de activación a través de un activador para potenciar un movimiento electrostáticamente guiado del respectivo modulador, esencialmente dentro del plano de movimiento.

24. Un procedimiento de formación de una imagen en un aparato de representación visual de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el procedimiento:

aplicar un voltaje de habilitación de escritura a una pluralidad de píxeles dispuestos en una línea de escaneo;

aplicar un voltaje de activación a al menos uno de los píxeles en la línea de escaneo;

aplicar selectivamente un voltaje de datos a un conmutador correspondiente a un píxel en la línea de escaneo, para regular la aplicación del voltaje de activación a un activador en el píxel, controlando así el estado de un modulador de luz basado en MEMS, que incorpora el activador que corresponde a un transistor de película delgada, en el que el voltaje de activación es al menos el doble del voltaje de datos.

25. El procedimiento de la Reivindicación 24, en el cual el voltaje de activación es 4 o más veces mayor que el voltaje de datos.

26. El procedimiento de la Reivindicación 24, que comprende poner a tierra el activador, permitiendo así que una fuerza restauradora elástica lleve el modulador de luz basado en MEMS a un estado de reposo.

27. El procedimiento de la Reivindicación 24, que comprende almacenar un estado deseado del modulador de luz basado en MEMS en el píxel.

28. El procedimiento de la Reivindicación 27, en el cual el almacenamiento del estado deseado del modulador de luz basado en MEMS comprende cargar un condensador.

29. El procedimiento de la Reivindicación 27, en el cual el almacenamiento del estado deseado del modulador de luz basado en MEMS comprende descargar un condensador.

30. El procedimiento de la Reivindicación 27, en el cual el almacenamiento del estado deseado del modulador de luz basado en MEMS comprende almacenar una posición de obturador en uno entre un circuito de memoria SRAM y un circuito de memoria DRAM incorporado al píxel.

31. El procedimiento de la Reivindicación 27, en el cual un elemento de memoria almacena un estado deseado 5 posterior del modulador de luz basado en MEMS.

32. El procedimiento de la reivindicación 27, en el cual el almacenamiento del estado deseado del modulador de luz basado en MEMS comprende almacenar el voltaje de datos aplicado al conmutador.

33. El procedimiento de la Reivindicación 24, que comprende aplicar un voltaje de activación global a una pluralidad de píxeles en la formación de píxeles.

34. El aparato de representación visual de la reivindicación 1, en el cual el modulador de luz comprende un

modulador de luz basado en un obturador.

35. El aparato de representación visual de la Reivindicación 34, en el cual el modulador de luz basado en un obturador comprende un obturador configurado para un movimiento paralelo al sustrato.

36. El aparato de representación visual de la Reivindicación 34, en el cual los estados del modulador de luz incluyen 15 un estado abierto y un estado cerrado.