Procedimientos y aparatos para accionar visualizaciones.
Un aparato de visualización, que comprende:
un modulador (1302,
2110) para interactuar selectivamente con luz en una trayectoria ópticao para formar una imagen en el aparato de visualización;
un primer accionador electrostático controlable (1304) que proporciona un primer soporte mecánico (1316) para el modulador (1302, 2110), proporcionando dicho primer soporte mecánico (1316) una conexión de soporte desde una primera posición en el modulador a una superficie sobre la que se apoya el modulador; y
un segundo soporte mecánico (1316) que proporciona una conexión de soporte desde una segunda posición en el modulador (1302, 2110) a la superficie,
en el que el primer y segundo soportes mecánicos (1316) están configurados para reducir el movimiento del modulador (1302, 2110) fuera de un plano sustancialmente paralelo a la superficie, de tal manera que el primer accionador electrostático (1304) acciona el modulador en el plano sustancialmente paralelo a la superficie
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10176478.
Solicitante: Pixtronix, Inc.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121-1714 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: HAGOOD,NESBITT W, STEYN,JASPER LODEWYK.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B81B3/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B81 TECNOLOGIA DE LAS MICROESTRUCTURAS. › B81B DISPOSITIVOS O SISTEMAS DE MICROESTRUCTURA, p. ej. DISPOSITIVOS MICROMECANICOS (elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos en sí H01L 41/00). › Dispositivos que tienen elementos flexibles o deformables, p.ej. que tienen membranas o láminas elásticas (B81B 5/00 tiene prioridad).
- B81B7/04 B81B […] › B81B 7/00 Sistemas de microestructura. › Redes o matrices de dispositivos de microestructura semejantes.
- G02B26/02 FISICA. › G02 OPTICA. › G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 26/00 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 o 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 39/00 - H05B 47/00). › para controlar la intensidad de la luz.
- G02B26/08 G02B 26/00 […] › para controlar la dirección de la luz (en guías de luz G02B 6/35).
- G09G3/22 G […] › G09 ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD; PRECINTOS. › G09G DISPOSICIONES O CIRCUITOS PARA EL CONTROL DE DISPOSITIVOS DE REPRESENTACION QUE UTILIZAN MEDIOS ESTATICOS PARA PRESENTAR UNA INFORMACION VARIABLE (dispositivos de transferencia de datos entre computadores y pantallas digitales G06F 3/14; dispositivos de representación estáticos realizados por la asociación disociable de varias fuentes individuales o de varias celdas individuales que controlan la luz G09F 9/00; dispositivos de representación estáticos realizados por la asociación constructiva indisociable de varias fuentes de luz H01J, H01K, H01L, H05B 33/12; digitalización, transmisión o reproducción de documentos o similares p. ej. transmisión por fax o detalles del mismo H04N 1/00). › G09G 3/00 Disposiciones o circuitos de control que presentan interés únicamente para la representación utilizando medios de visualización que no sean tubos de rayos catódicos. › que utilizan fuentes de luz controladas.
- G09G3/34 G09G 3/00 […] › controlando la luz que proviene de una fuente independiente.
PDF original: ES-2507498_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimientos y aparatos para accionar visualizaciones Campo de la invención
En general, la invención se refiere al campo de las pantallas de vídeo, en particular, la invención se refiere a los aparatos de visualización accionados mecánicamente.
Antecedentes de la invención
Las pantallas construidas a partir de moduladores de luz mecánicos son una alternativa atractiva a las pantallas basadas en la tecnología de cristal líquido. Los moduladores de luz mecánicos son lo suficientemente rápidos para visualizar el contenido de vídeo con ángulos de visualización satisfactorios y con una amplia gama de la escala de colores y grises. Los moduladores de luz mecánicos han obtenido éxito en aplicaciones de visualización de proyecciones. Las pantallas retroiluminadas que utilizan moduladores de luz mecánicos no han todavía demostrado combinaciones suficientemente atractivas de brillo y potencia baja.
El documento WO 03/007049 divulga la fabricación y operación de un sistema de visualización que incluye la fabricación de un modulador de interferencia (IMod) y un interruptor basado en MEMS. Un IMod puede estar configurado con una membrana colocada plana en respuesta al accionamiento electrostático o a un obturador 812 que gira en respuesta al accionamiento.
Se necesitan en la técnica unas pantallas accionadas mecánicamente de baja potencia, brillantes, rápidas. En concreto, se necesitan unas pantallas accionadas mecánicamente que incluyan unos mecanismos biestables y que puedan ser excitadas por bajas tensiones para conseguir un consumo de energía bajo.
La presente invención proporciona un aparato de visualización de acuerdo con la reivindicación 1.
Breve descripción de los dibujos
El sistema y los procedimientos pueden ser comprendidos de manera más acabada a partir de la descripción ilustrativa subsecuente con referencia a los dibujos que siguen, en los cuales:
La Figura 1 es una vista isométrica conceptual de un aparato de visualización;
las Figuras 2A - 2B son vistas desde arriba de conjuntos de obturador basados en accionador de haz doble de electrodos elásticos para su uso en un aparato de visualización;
la Figura 3A es un diagrama que ilustra diversas formas de electrodos elásticos apropiados para su inclusión en conjuntos de obturador basados en accionador de haz doble de electrodos elásticos;
la Figura 3B es un diagrama que ilustra la energía incremental necesaria para desplazar los conjuntos de obturador basados en accionador de haz doble de electrodos elásticos ilustrados en la Figura 3A;
las Figuras 3C - 3F son vistas desde arriba del conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos de la Figura 2A en diversas etapas de accionamiento;
las Figuras 4A y 4B son vistas en sección transversal de un modulador de luz basado en espejos basado en accionador de haz doble electrodos elásticos en un estado activo y en un estado inactivo;
la Figura 5 es una vista desde arriba de un conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos que presentan un haz con un grosor que varía a lo largo de su extensión;
la Figura 6 es una vista isométrica de un conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos;
la Figura 7 es una vista desde arriba de un conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos que incluye un muelle de retorno;
la Figura 8 es una vista desde arriba de un conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos que presenta unos accionadores separados abiertos y cerrados, de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención;
la Figura 9 es un diagrama conceptual de una disposición de matriz activa para controlar moduladores basados en accionadores de luz doble de electrodos elásticos;
la Figura 10 es un diagrama conceptual de una segunda disposición de matriz activa para controlar moduladores basados en accionadores de luz doble de electrodos elásticos;
la Figura 11 es una vista en sección transversal del conjunto de obturación basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos de la Figura 8;
la Figura 12 es un diagrama de energía que ilustra las características de energía de los diferentes conjuntos de obturador basado en accionador doble de electrodos elásticos;
la Figura 13A es una vista desde arriba de un segundo conjunto basado en accionador de haz doble de electrodos elásticos biestables, de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención;
la Figura 13B muestra la evolución de la fuerza respecto al desplazamiento para un conjunto de obturación biestable;
la Figura 14 es una vista desde arriba de un segundo conjunto de obturación basado en accionador de electrodos de doble haz elásticos biestables;
la Figura 15 es una vista desde arriba de un conjunto de obturación triestable que incorpora accionadores de electrodo elástico doble;
las Figuras 16A - C son diagramas conceptuales de otra realización de un conjunto de obturación biestable que ilustra el estado del conjunto de obturación durante un cambio en la posición del obturador, de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención;
la Figura 17A es un diagrama conceptual de un conjunto de obturación biestable que incluye unos haces sustancialmente rígidos, de acuerdo con una realización ilustrativa de la invención;
la Figura 17B es una vista desde arriba de un conjunto de obturación biestable rotacional;
la Figura 18 es un diagrama conceptual de un conjunto de obturación biestable que incorpora unos obturadores bieléctricos;
la Figura 19 es un diagrama conceptual de una disposición de matriz pasiva para controlar los conjuntos de obturador biestable;
las Figuras 20A y 20B son diagramas para colocar los conjuntos de obturador en un aparato de visualización; y
la Figura 21 es una vista en sección transversal de un aparato de visualización, de acuerdo con una forma de realización ilustrativa de la invención; y
la Figura 22 es una vista en sección transversal de otro aparato de visualización, de acuerdo con otra forma de realización ilustrativa de la invención.
Descripción
La Figura 1A es una vista isométrica de un aparato 100 de visualización. El aparato 100 de visualización incluye una pluralidad de moduladores de luz, en particular, una pluralidad de conjuntos 102a - 102d de obturador (genéricamente "conjuntos 102 de obturador") dispuestos en filas y en columnas. En general, un conjunto 102 de obturador presenta dos estados, abierto y cerrado (aunque se pueden emplear aberturas parciales para conferir una escala de grises). Los conjuntos 102a y 102d de obturador están en el estado abierto, permitiendo que la luz pase. Los conjuntos 102b y 102c de obturador están en el estado cerrado, obstruyendo el paso de la luz. Mediante el ajuste de manera selectiva de los estados de los conjuntos 102a - 102d de obturador, el aparato 100 de visualización puede ser utilizado para formar una imagen 104 para una proyección o una visualización retroiluminada, si es iluminada por una lámpara 105. En otra realización, el aparato 100 puede formar una imagen por reflexión de luz ambiente procedente de la parte frontal del aparato. En el aparato 100 de visualización, cada conjunto 102 de obturador se corresponde con un píxel 106 de la imagen 104.
Cada conjunto 102 de obturador incluye un obturador 112 y una abertura 114. Para iluminar un píxel 106 de la imagen 104, el obturador 112 es situado de forma que deje pasar la luz, sin ninguna obstrucción significativa, a través de la abertura 104 hacia un espectador. Para mantener un píxel 106 no iluminado, el obturador 112 es situado de forma que obstruya el paso de luz a través de la abertura 114. La abertura 114 se define por una abertura estructurada a través de un material reflectante o absorbente de luz en cada conjunto 102 de obturador.
En realizaciones alternativas, un aparato 100 de visualización incluye múltiples conjuntos 102 de obturador para cada píxel 106. Por ejemplo, el aparato 100 de visualización puede incluir tres conjuntos 102 de obturador de color específico. Mediante la apertura selectiva de uno o más de los conjuntos 102 de obturador de color específico correspondientes a un concreto píxel 106, el aparato 100 de visualización puede generar un píxel 106 de color en la imagen 104. En otro ejemplo, el aparato 100 de visualización incluye dos o más conjuntos 102 de obturador por píxel 106 para proporcionar una escala de grises en una imagen 104. En otras realizaciones adicionales, el aparato 100 de visualización puede incluir... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un aparato de visualización, que comprende:
un modulador (1302, 2110) para interactuar selectivamente con luz en una trayectoria ópticao para formar una imagen en el aparato de visualización;
un primer accionador electrostático controlable (1304) que proporciona un primer soporte mecánico (1316) para el modulador (1302, 2110), proporcionando dicho primer soporte mecánico (1316) una conexión de soporte desde una primera posición en el modulador a una superficie sobre la que se apoya el modulador; y un segundo soporte mecánico (1316) que proporciona una conexión de soporte desde una segunda posición en el modulador (1302, 2110) a la superficie,
en el que el primer y segundo soportes mecánicos (1316) están configurados para reducir el movimiento del modulador (1302, 2110) fuera de un plano sustancialmente paralelo a la superficie, de tal manera que el primer accionador electrostático (1304) acciona el modulador en el plano sustancialmente paralelo a la superficie.
2. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el modulador (1302, 2110) comprende un obturador.
3. El aparato de visualización de la reivindicación 2, en el que el obturador comprende una pluralidad de aberturas de obturación (1308) para permitir que la luz pase a través del obturador.
4. El aparato de visualización de la reivindicación 2, en el que la superficie define una abertura.
5. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el primer accionador electrostático (1304) está
conectado a la superficie en al menos dos posiciones (1314) para reducir el movimiento de rotación del modulador
(1302, 2110).
6. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el primer accionador electrostático (1304) es suficientemente rígido para reducir el movimiento del modulador fuera del plano.
7. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el primer y segundo soportes mecánicos (1316) son
más gruesos que anchos, con una relación dimensional de por lo menos 1,4 a 1.
8. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el primer accionador electrostático (1304) está
acoplado al modulador (1302, 2110) en un primer lado del modulador, y el segundo soporte mecánico está acoplado al modulador (1302, 2110) en una segundo lado del modulador.
9. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el modulador comprende un filtro de color.
10. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que al menos uno del primer accionador electrostático (1304) y el segundo soporte mecánico (1316) es mecánicamente biestable.
11. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el primer accionador electrostático (1304) comprende un primer electrodo elástico.
12. El aparato de visualización de la reivindicación 11, en el que el primer accionador electrostático (1304) comprende un segundo electrodo elástico próximo al primer electrodo elástico para atraer el primer electrodo elástico, accionando así el modulador.
13. El aparato de visualización de la reivindicación 1, que comprende un fluido de trabajo dispuesto entre el modulador y la superficie que sirve como un lubricante.
14. El aparato de visualización de la reivindicación 1, en el que el fluido de trabajo tiene una constante dieléctrica de al menos aproximadamente 1,5.
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