СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЦВЕТОМ НА ДИСПЛЕЕ Российский патент 2012 года по МПК G02B26/00 G02F1/21 

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Область техники изобретения относится к микроэлектромеханическим системам (MEMS).

Уровень техники

Микроэлектромеханические системы (MEMS) содержат микромеханические элементы, исполнительные механизмы и электронику. Микромеханические элементы могут быть созданы с применением осаждения, травления и/или других способов микрообработки, с помощью которых вытравливают части подложек и/или слоев осажденного материала, или с помощью которых добавляют слои для формирования электрических и электромеханических устройств. Один тип MEMS-устройства называется интерференционным модулятором. Для целей настоящего описания термин интерференционный модулятор или интерференционный светомодулятор относится к устройству, которое селективно поглощает и/или отражает свет с использованием принципов оптической интерференции. В некоторых вариантах осуществления интерференционный модулятор может содержать пару проводящих пластин, одна из которых или обе могут быть прозрачными и/или отражающими в целом или частично и способными к относительному перемещению при подаче соответствующего электрического сигнала. В конкретном варианте осуществления одна пластина может содержать неподвижный слой, осажденный на подложку, и другая пластина может содержать металлическую мембрану, отделенную от неподвижного слоя воздушным зазором. Как подробно изложено в настоящем описании, расположение одной пластины относительно другой пластины может изменять оптическую интерференцию света, падающего на интерференционный модулятор. Подобные устройства имеют широкую область применения, и в технике полезно использовать и/или модифицировать характеристики устройств такого типа, чтобы их свойства можно было применить для совершенствования существующих изделий и создания новых изделий, которые еще не разрабатывались.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система, способ и устройства в соответствии с изобретением, обладают, в каждом случае, своими индивидуальными особенностями, ни одна из которых, в отдельности, не отвечает за соответствующие искомые признаки. Ниже, без ограничения объема настоящего изобретения кратко изложены его наиболее заметные характерные черты. После изучения настоящего изложения и, в частности, после прочтения раздела «Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления» станет понятно, каким образом характерные черты настоящего изобретения обеспечивают преимущества над другими устройствами отображения.

Один вариант осуществления включает в себя дисплей. Дисплей содержит множество пикселей. Каждый из пикселей содержит, по меньшей мере, один красный суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода красного света, по меньшей мере, один зеленый суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода зеленого света, по меньшей мере, один синий суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода синего света, и, по меньшей мере, один белый суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода окрашенного света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей. Дисплей содержит множество интерференционных модуляторов. Множество интерференционных модуляторов содержит, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода красного света, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода зеленого света, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода синего света, и, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света. По меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света, выводит белый свет, имеющий стандартизованную точку белого.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей. Дисплей содержит множество элементов отображения. Каждый из элементов отображения содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающей поверхности. Множество элементов отображения содержит, по меньшей мере, один из множества элементов отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один из множества элементов отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ изготовления дисплея. Способ заключается в том, что формируют множество элементов отображения. Каждый из множества элементов отображения содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающей поверхности. Каждое из соответствующих расстояний подбирают так, чтобы, по меньшей мере, один из множества элементов отображения был выполнен с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один другой из множества элементов отображения был выполнен с возможностью интерференционного вывода белого света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей, содержащий средство для отображения изображения. Средство отображения содержит средство для отражения света и средство для частичного отражения света. Отражающее средство выполнено с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающего средства. Средство отображения содержит первое средство для вывода окрашенного света и второе средство для интерференционного вывода белого света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей. Дисплей содержит множество пикселей, из которых каждый содержит красный, зеленый и синий интерференционные модуляторы, которые выполнены с возможностью вывода красного, зеленого и синего света соответственно. Каждый из пикселей выполнен с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем красного света, и выполнен с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем синего света, когда каждый из интерференционных модуляторов настроен на вывод красного, зеленого и синего света.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ изготовления дисплея. Способ заключается в том, что формируют множество пикселей. Формирование множества пикселей заключается в том, что формируют интерференционные модуляторы, выполненные с возможностью вывода красного света, формируют интерференционные модуляторы, выполненные с возможностью вывода зеленого света, и формируют интерференционные модуляторы, выполненные с возможностью вывода синего света. Каждый из пикселей выполняют с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем красного света, и выполняют с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем синего света, когда каждый из интерференционных модуляторов настроен на вывод красного, зеленого и синего света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей. Дисплей содержит множество пикселей. Каждый из пикселей содержит красный, зеленый и синий интерференционные модуляторы, которые выполнены с возможностью вывода красного, зеленого и синего света, соответственно. Каждый из пикселей выполнен с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем красного света, и выполнен с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем синего света. По меньшей мере, один из интерференционных модуляторов, выполненных с возможностью вывода красного света, и интерференционных модуляторов, выполненных с возможностью вывода синего света, выполнен с возможностью вывода света, имеющего длину волны, выбранную для компенсации более высокой интенсивности зеленого света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей, содержащий множество средств для вывода красного света, множество средств для вывода зеленого света и множество средств для вывода синего света. Средства вывода красного, зеленого и синего образуют средство для отображения пикселя изображения. Каждое из средств отображения пикселя выполнено с возможностью вывода более высокой интенсивности зеленого света, чем синего света, когда средства вывода красного, зеленого и синего настроены на вывод красного, зеленого и синего света.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей, содержащий множество элементов отображения. Множество элементов отображения содержит, по меньшей мере, один цветной элемент отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода белого света. По меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода белого света, выводит белый свет, имеющий стандартизованную точку белого.

Еще один вариант осуществления включает в себя дисплей, содержащий средство для отображения изображения. Средство отображения содержит средство для вывода окрашенного света и средство для вывода белого света. Средство для вывода белого света выводит белый свет, имеющий стандартизованную точку белого.

Еще один вариант осуществления включает в себя способ изготовления дисплея, заключающийся в том, что формируют множество элементов отображения, содержащее, по меньшей мере, один цветной элемент отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода белого света. По меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода белого света, предназначен для вывода белого света, имеющего стандартизованную точку белого.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлен вид в изометрии участка одного варианта осуществления интерференционно-модуляторного дисплея, в котором подвижный отражающий слой первого интерференционного модулятора находится в релаксированном положении, и подвижный отражающий слой второго интерференционного модулятора находится в активном положении.

На фиг. 2 изображена блок-схема системы, представляющая один вариант осуществления электронного устройства, включающего в себя 3x3 интерференционно-модуляторный дисплей.

На фиг. 3 представлена диаграмма положения подвижного зеркала в зависимости от приложенного напряжения для одного примерного варианта осуществления интерференционного модулятора, показанного на фиг. 1.

На фиг. 4 представлена комбинация напряжений строк и столбцов, которую можно применить для управления интерференционно-модуляторным дисплеем.

На фиг. 5A изображен один примерный кадр отображаемых данных на 3x3 интерференционно-модуляторном дисплее, показанном на фиг. 2.

На фиг. 5B представлена одна примерная временная диаграмма для строчных и столбцовых сигналов, которые можно применять для записи кадра, показанного на фиг. 5A.

На фиг. 6A и 6B представлены блок-схемы системы, изображающие вариант осуществления устройства визуального отображения, содержащего множество интерференционных модуляторов.

На фиг. 7A представлено сечение устройства, показанного на фиг. 1.

На фиг. 7B представлено сечение альтернативного варианта осуществления интерференционного модулятора.

На фиг. 7C представлено сечение еще одного альтернативного варианта осуществления интерференционного модулятора.

На фиг. 7D представлено сечение еще одного другого альтернативного варианта осуществления интерференционного модулятора.

На фиг. 7E представлено сечение дополнительного альтернативного варианта осуществления интерференционного модулятора.

На фиг. 8 представлен вид сбоку в сечении примерного интерференционного модулятора, с пояснением спектральных характеристик света на выходе путем установки подвижного зеркала в ряд положений.

На фиг. 9 приведена графическая схема, демонстрирующая спектральную характеристику одного варианта осуществления, который содержит голубой и желтый интерференционные модуляторы для синтеза белого света.

На фиг. 10 представлен вид сбоку в сечении интерференционного модулятора, с изображением разных оптических путей сквозь модулятор, которые приводят в результате к отражению света разного цвета.

На фиг. 11 представлен вид сбоку в сечении интерференционного модулятора, содержащего слой материала для селективного пропускания света конкретного цвета.

На фиг. 12 приведена графическая схема, демонстрирующая спектральную характеристику одного варианта осуществления, который содержит зеленые интерференционные модуляторы и слой «пурпурного» фильтра для синтеза белого света.

На фиг. 13 приведена графическая схема, демонстрирующая два пикселя примерной матрицы 30 пикселей. Строки 1-4 и столбцы 1-4 образуют один пиксель 120a.

На фиг. 14A представлен график цветностей, с демонстрацией цветов, которые могут быть синтезированы примерным цветным дисплеем, который содержит красный, зеленый и синий элементы отображения.

На фиг. 14B представлен график цветностей, с демонстрацией цветов, которые могут быть синтезированы примерным цветным дисплеем, который содержит красный, зеленый, синий и белый элементы отображения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Нижеследующее подробное описание относится к некоторым конкретным вариантам осуществления изобретения. Однако изобретение можно осуществить множеством разных способов. В настоящем описании даны ссылки на чертежи, на которых сходные части везде обозначены одинаковыми числовыми позициями. Как очевидно из нижеследующего описания, варианты осуществления можно реализовать в любом устройстве, которое выполнено с возможностью отображения любого изображения, движущегося (например, видео) или неподвижного (например, стоп-кадра) и текстового или изобразительного. В частности, предполагается, что варианты осуществления могут быть реализованы в виде или во взаимосвязи с множеством таких разнообразных электронных устройств, как, например, хотя и без ограничения, мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные электронные помощники (PDA), карманные или портативные компьютеры, приемники/навигаторы GPS (системы глобального позиционирования), камеры, MP3-плейеры, записывающие видеокамеры, пульты-приставки для видеоигр, наручные часы, часы, калькуляторы, телемониторы, плоские дисплеи, компьютерные мониторы, автомобильные дисплеи (например, дисплей счетчика пробега и т.д.), средства управления и/или устройства отображения информации в кабине экипажа, дисплей полей зрения съемочных камер (например, дисплей камеры заднего вида в транспортном средстве), электронные фотографии, электронные рекламные щиты или плакаты, проекторы, архитектурные конструкции, упаковка и художественные конструкции (например, дисплей изображений на ювелирном изделии). MEMS-устройства, конструктивно аналогичные устройствам, описанным в настоящей заявке, можно также применить в недисплейной аппаратуре, например электронных коммутирующих устройствах.

Один вариант осуществления представляет собой дисплей, в котором каждый из пикселей содержит набор элементов отображения, каждый из которых может содержать, по меньшей мере, один интерференционный модулятор. Набор элементов отображения содержит элементы отображения, выполненные с возможностью вывода красного, зеленого, синего и белого света. В одном варианте осуществления элемент отображения «белого света» выводит белый свет, имеющий более широкую спектральную характеристику с более высокой интенсивностью, чем комбинированная спектральная характеристика «красного», «зеленого» и «синего» элементов отображения. В одном варианте осуществления дисплей содержит задающую схему, выполненную с возможностью включения элемента отображения «белого света», когда поступают данные на возбуждение пикселя. Кроме того, варианты осуществления включают в себя цветные дисплеи, выполненные с возможностью обеспечения большей части интенсивности светового выхода на зеленых участках видимого спектра для повышения воспринимаемой яркости дисплея.

Один вариант осуществления интерференционно-модуляторного дисплея, содержащего интерференционный MEMS-элемент отображения, изображен на фиг. 1. В таких устройствах пиксели находятся либо в светлом либо в темном состоянии. В светлом («включенном» или «открытом») состоянии элемент отображения отражает большую часть падающего видимого света к пользователю. В темном («выключенном» или «закрытом») состоянии элемент отображения отражает мало падающего видимого света к пользователю. В зависимости от варианта осуществления светоотражательные характеристики во «включенном» и «выключенном» состояниях могут обращаться. MEMS-пиксели могут быть выполнены с возможностью отражения, преимущественно в выбранных цветах, что обеспечивает возможность цветного отображения дополнительно к черно-белому.

На фиг. 1 представлен вид в изометрии двух смежных пикселей в последовательности пикселей дисплея, при этом каждый пиксель содержит интерференционный MEMS-модулятор. В некоторых вариантах осуществления интерференционно-модуляторный дисплей содержит строчно-столбцовую матрицу из упомянутых интерференционных модуляторов. Каждый интерференционный модулятор содержит пару отражающих слоев, расположенных на переменном и управляемом расстоянии один от другого для формирования оптического резонатора с, по меньшей мере, одним переменным линейным размером. В одном варианте осуществления один из отражающих слоев можно перемещать между двумя положениями. В первом положении, именуемом в настоящем описании релаксированным положением, подвижный отражающий слой расположен на относительно большом расстоянии от неподвижного частично отражающего слоя. Во втором положении, именуемом в настоящем описании активным положением, подвижный отражающий слой расположен значительно ближе к частично отражающему слою. Падающий свет, который отражается от двух слоев, интерферирует конструктивно или деструктивно, в зависимости от положения подвижного отражающего слоя, с созданием либо полностью отражающего, либо неотражающего состояния каждого пикселя.

Изображенный участок матрицы пикселей на фиг. 1 содержит два смежных интерференционных модулятора 12a и 12b. В интерференционном модуляторе 12a слева подвижный отражающий слой 14a показан в релаксированном состоянии на заданном расстоянии от оптической стопы 16a, которая содержит частично отражающий слой. В интерференционном модуляторе 12b справа подвижный отражающий слой 14b показан в активном состоянии с прилеганием к оптической стопе 16b.

Оптические стопы 16a и 16b (совокупно именуемые оптической стопой 16), как указано в настоящем описании, обычно состоят из нескольких сплавленных слоев, которые могут содержать электродный слой, например оксид индия и олова (ITO), частично отражающий слой, например хром, и прозрачный диэлектрик. Таким образом, оптическая стопа 16 является токопроводящей, частично прозрачной и частично отражающей и может быть изготовлена, например, осаждением, по меньшей мере, одного из вышеупомянутых слоев на прозрачную подложку 20. В некоторых вариантах осуществления слои выполнены в виде узора из параллельных полосок и могут формировать строчные электроды в устройстве отображения, как дополнительно поясняется ниже. Подвижные отражающие слои 14a, 14b могут быть выполнены в виде последовательности параллельных полосок осажденного металлического слоя или слоев (ортогональных строчным электродам 16a, 16b), осажденных поверх стоек 18, и промежуточного удаляемого материала, осажденного между стойками 18. Когда удаляемый материал вытравлен, подвижные отражающие слои 14a, 14b отделены от оптических стоп 16a, 16b определенным зазором 19. Для отражательных слоев 14 можно воспользоваться высокопроводящим и отражающим материалом типа алюминия, и упомянутые полоски могут формировать столбцовые электроды в устройстве отображения.

В отсутствие прикладываемого напряжения, между подвижным отражающим слоем 14a и оптической стопой 16a остается полость 19 с подвижным отражающим слоем 14a в механически релаксированном состоянии, как показано для пикселя 12a слева на фиг. 1. Однако когда на назначенные строку и столбец подается разность потенциалов, конденсатор, образованный в месте пересечения строчного и столбцового электродов на соответствующем пикселе, становится заряженным, и электростатические силы притягиваются один к другому. Если напряжение достаточно велико, то подвижный отражающий слой 14 деформируется и прижимается к оптической стопе 16. Диэлектрический слой (не показанный на рассматриваемой фигуре) в оптической стопе 16 может предотвращать замыкание накоротко и регулировать зазор между слоями 14 и 16, как показано для пикселя 12b справа на фиг. 1. Характер изменения является одинаковым, независимо от полярности подводимой разности потенциалов. При этом активизация строки/столбца, которая дает возможность управления отражающим или неотражающим состояниями пикселей, во многом аналогична активизации, применяемой в традиционных LCD (жидкокристаллических дисплеях) и технологиях других дисплеев.

На фиг. 2-5B представлены один примерный способ и система для использования матрицы интерференционных модуляторов в применении к отображению.

На фиг. 2 представлена блок-схема системы, с изображением одного варианта осуществления электронного устройства, которое может обладать особенностями изобретения. В примерном варианте осуществления электронное устройство содержит процессор 21, которым может быть любой универсальный одно- или многокристалльный микропроцессор, например ARM, Pentium^®, Pentium II^®, Pentium III^®, Pentium IV^®, Pentium^® Pro, 8051, MIPS^®, Power PC^®, ALPHA^® или любой специализированный микропроцессор, например цифровой сигнальный процессор, микроконтроллер или программируемая логическая матрица. Как принято в данной области техники, процессор 21 может быть выполнен с возможностью исполнения, по меньшей мере, одного программного модуля. В дополнение к исполнению операционной системы процессор может быть выполнен с возможностью исполнения, по меньшей мере, одного приложения, включая web-браузер, приложение телефонии, программу электронной почты или любое другое приложение.

В одном варианте осуществления процессор 21 выполнен также с возможностью связи с формирователем 22 матрицы. В одном варианте осуществления формирователь 22 матрицы содержит задающую схему 24 строки и задающую схему 26 столбца, которые обеспечивают сигналы для дисплейной матрицы или панели 30. Сечение матрицы, показанное на фиг. 1, взято по линиям 1-1 на фиг. 2. В случае интерференционного MEMS-модулятора протокол активизации строки/столбца может использовать гистерезисные свойства рассматриваемых устройств, изображенные на фиг. 3. При этом чтобы вызвать деформацию подвижного слоя из релаксированного состояния в активное состояние, может потребоваться разность потенциалов, например 10 В. Однако когда напряжение снижается от упомянутого значения, подвижный слой сохраняет свое состояние по мере того как напряжение снова падает ниже 10 В. В примерном варианте осуществления на фиг. 3 подвижный слой не релаксирует полностью, пока напряжение не упадет ниже 2 В. Таким образом, в примере, показанном на фиг. 3, имеет место изменение напряжения в пределах, приблизительно от 3 до 7 В, в которых существует окно прилагаемого напряжения, внутри которого устройство устойчиво находится либо в релаксированном либо а активном состоянии. Упомянутое окно именуется в настоящем описании «окном гистерезиса» или «окном устойчивости». Протокол активизации строки/столбца для дисплейной матрицы с гистерезисными характеристиками, изображенными на фиг. 3, может быть составлен так, что во время стробирования строки к пикселям в стробируемой строке, которые подлежат активизации, прикладывается разность потенциалов около 10 В, и к пикселям, которые подлежат релаксации, прикладывается разность потенциалов, близкая к 0 В. После стробирования к пикселям прикладывается установившаяся разность потенциалов около 5 В, поэтому пиксели остаются в любом состоянии, в которое строб-импульс строки устанавливает упомянутые пиксели. После записи каждый пиксель находится под разностью потенциалов в пределах «окна стабильности» 3-7 В в настоящем примере. Описанная особенность делает конструкцию пикселя, показанную на фиг. 1, устойчивой в том же режиме приложенного напряжения, либо в активном либо в релаксированном предшествующем состоянии. Поскольку каждый пиксель интерференционного модулятора, будь то в активном или релаксированном состоянии, по существу, является конденсатором, образованным неподвижным и подвижным отражающими слоями, упомянутое устойчивое состояние может сохраняться при напряжении в пределах окна гистерезиса фактически в отсутствии рассеивания мощности. По существу, в пиксель не протекает никакого тока, если приложенный потенциал является постоянным.

В типичных практических случаях кадр изображения может быть создан назначением комбинации столбцовых электродов в соответствии с искомой комбинацией активных пикселей в первой строке. Затем на электрод строки 1 подается строчный импульс, активизирующий пиксели, соответствующие назначенным столбцовым проводникам. Затем назначенная комбинация столбцовых электродов изменяется в соответствии с искомой комбинацией активных пикселей во второй строке. Затем на электрод строки 2 подается импульс, активизирующий надлежащие пиксели в строке 2, в соответствии с назначенными столбцовыми проводниками. Пиксели строки 1 не подвергаются воздействиям импульса строки 2 и остаются в состоянии, в которое они были установлены во время импульса строки 1. Описанный процесс может повторяться для всего набора строк последовательным образом для создания кадра. В общем, кадры обновляются и/или модифицируются новыми отображаемыми данными при непрерывном повторении описанного процесса при некотором искомом числе кадров в секунду. Множество различных протоколов для управления строчными и столбцовыми электродами матрицы пикселей с созданием кадров изображения также широко известно и применимо в связи с настоящим изобретением.

На фиг. 4, 5A и 5B представлен один возможный протокол активизации для создания кадра изображения на 3x3-матрице, показанной на фиг. 2. На фиг. 4 представлена возможная комбинация уровней напряжения столбца и строки, которые можно использовать для пикселей, обладающих характеристиками гистерезиса, представленными кривыми на фиг. 3. В варианте осуществления на фиг. 4 активизирование пикселя предусматривает установку в соответствующем столбце напряжения -V_bias и в соответствующей строке напряжения +ΔV, которое может соответствовать -5 В и +5 В соответственно. Релаксация пикселя осуществляется установкой +V_bias в соответствующем столбце и такого же +ΔV в соответствующей строке, с созданием на пикселе разности потенциалов, равной 0 В. В тех строках, в которых напряжение строки выдерживается равным 0 В, пиксели устойчиво находятся в любом состоянии, в котором они находились первоначально, независимо от того, находится ли столбец под напряжением +V_bias или -V_bias. Как также показано на фиг. 4, следует понимать, что можно применять напряжения с полярностью, противоположной вышеописанным напряжениям, например активизация пикселя может предполагать установку +V_bias в соответствующем столбце и -ΔV в соответствующей строке. В таком варианте осуществления релаксация пикселя осуществляется установкой -V_bias в соответствующем столбце и -ΔV в соответствующей строке, с созданием на пикселе разности потенциалов, равной 0 В.

На фиг. 5B представлена временная диаграмма, показывающая последовательных строчных и столбцовых сигналов, подаваемых на 3x3-матрицу, показанную на фиг. 2, что дает в результате схему отображения, показанную на фиг. 5A, где активные пиксели являются неотражающими. Перед записью кадра, изображенного на фиг. 5A, пиксели могут быть в любом состоянии, и в приведенном примере на все строки подано 0 В, и на все столбцы подано +5 В. При приложении таких напряжений все пиксели устойчиво пребывают в их существующих активных или релаксированных состояниях.

В кадре на фиг. 5A пиксели (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) и (3,3) являются активными. Для достижения упомянутых состояний, в продолжении «длительности строки» для строки 1, в столбцах 1 и 2 установлено -5 В, и в столбце 3 установлено +5 В. Это не изменяет состояния ни одного пикселя, поскольку все пиксели остаются внутри 3-7-вольтового окна стабильности. Затем строка 1 стробируется импульсом, который переходит от 0 до 5 В и обратно в нуль. Это активизирует пиксели (1,1) и (1,2) и релаксирует пиксель (1,3). Никакие другие пиксели в матрице не изменяются. Для искомой установки строки 2 столбец 2 устанавливают на -5 В, и столбцы 1 и 3 устанавливают на +5 В. Затем аналогичный строб-импульс, поданный в строку 2, активизирует пиксель (2,2) и релаксирует пиксели (2,1) и (2,3). И вновь не изменяются никакие другие пиксели матрицы. Аналогично строку 3 устанавливают установкой -5 В в столбцах 2 и 3 и +5 В в столбце 1. Строб-импульс строки 3 устанавливает пиксели строки 3, как показано на фиг. 5A. После записи кадра потенциалы строк равны нулю, и потенциалы столбцов могут оставаться либо +5 либо -5 В, и тогда дисплей устойчиво сохраняет схему, показанную на фиг. 5A. Очевидно, что аналогичную процедуру можно использовать для матриц из десятков или сотен строк и столбцов. Следует понимать, что распределение временных интервалов, последовательность и уровни напряжений, применяемых для осуществления активизации строк и столбцов, могут широко изменяться в рамках вышеизложенных общих принципов, и вышеприведенный пример является только иллюстративным, и возможно применение любого способа приложения напряжения активизации в системах и способам, предлагаемых в настоящей заявке.

На фиг. 6A и 6B представлены блок-схемы системы, изображающие вариант осуществления устройства 40 отображения. Устройство 40 отображения может представлять собой, например, сотовый или мобильный телефон. Однако аналогичные компоненты устройства 40 отображения или их слабоотличающиеся варианты являются характерными также для устройств отображения разнообразных типов, например телевизоров и портативных медиа-плейеров.

Устройство 40 отображения содержит корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 44, входное устройство 48 и микрофон 46. Корпус 41 обычно выполнен по любой из множества различных технологий изготовления, которые широко известны специалистам в данной области техники, включая литье под давлением и вакуумную формовку. Кроме того, корпус 41 может быть изготовлен из любого из многочисленных материалов, включая, но без ограничения, пластик, металл, стекло, резину и керамику или их комбинации. В одном варианте осуществления корпус 41 содержит съемные участки (не показанные), которые можно заменять другими съемными участками отличающегося цвета, или содержащими разные логотипы, рисунки или символы.

Дисплей 30 примерного устройства 40 отображения может быть любым из множества разных дисплеев, включая бистабильный дисплей типа описанного в настоящей заявке. В других вариантах осуществления дисплей 30 содержит плоский дисплей, например плазменный EL (электролюминесцентный), OLED (на органических светодиодах), STN LCD (цветной ЖК-дисплей с матрицей пассивных суперскрученных нематических элементов) или TFT LCD (ЖК-дисплей на тонкопленочных транзисторах) вышеописанного типа, или неплоский дисплей, например, на ЭЛТ или устройство на другой трубке, которые широко известны специалистам в данной области техники. Однако для описания настоящего варианта осуществления дисплей 30 содержит интерференционно-модуляторный дисплей, такой же, как описан в настоящей заявке.

Компоненты одного варианта осуществления примерного устройства 40 отображения схематично изображены на фиг. 6B. Изображенное примерное устройство 40 отображения содержит корпус 41 и может содержать дополнительные компоненты, по меньшей мере, частично заключенные в упомянутый корпус. Например, в одном варианте осуществления примерное устройство 40 отображения содержит сетевой интерфейс 27, который содержит антенну 43, которая сопряжена с приемопередающим устройством 47. Приемопередающее устройство 47 подключено к процессору 21, который подключен к аппаратуре 52 предварительного формирования сигнала. Аппаратура 52 предварительного формирования сигнала может быть выполнена с возможностью преобразования сигнала (например, фильтрации сигнала). Аппаратура 52 предварительного формирования сигнала подключена к динамику 45 и микрофону 46. Процессор 21 подключен также к устройству 48 ввода и задающему контроллеру 29. Задающий контроллер 29 связан с кадровым буфером 28 и формирователем 22 матрицы, который, в свою очередь, связан с дисплейной матрицей 30. Источник 50 питания обеспечивает питание всех компонентов в соответствии с требованиями конкретной конструкции примерного устройства 40 отображения.

Сетевой интерфейс 27 содержит антенну 43 и приемопередающее устройство 47, так что примерное устройство 40 отображения может обмениваться данными с, по меньшей мере, одним устройством в сети. В одном варианте осуществления сетевой интерфейс 27 может также содержать какие-нибудь средства обработки для ослабления требований к процессору 21. Антенна 43 представляет собой любую антенну, известную специалистам в данной области техники, для передачи и приема сигналов. В одном варианте осуществления антенна передает и принимает радиочастотные (RF) сигналы в стандарте IEEE 802.11, включая IEEE 802.11(a), (b) или (g). В другом варианте осуществления антенна передает и принимает RF-сигналы в стандарте BLUETOOTH. В случае сотового телефона антенна предназначена для приема сигналов CDMA (многостанционного доступа с кодовым разделением каналов), GSM (глобальной системы связи с подвижными объектами), AMPS (развитой мобильной телефонной службы) или других известных сигналов, которые применяют для обмена данными в беспроводной сотовой телефонной сети. Приемопередающее устройство 47 предварительно обрабатывает сигналы, полученные из антенны 43, так что они могут быть приняты и дополнительно обработаны процессором 21. Приемопередающее устройство 47 обрабатывает также сигналы, получаемые из процессора 21, так что их можно передавать из примерного устройства 40 отображения через антенну 43.

В альтернативном варианте осуществления приемопередающее устройство 47 может быть заменено приемником. В еще одном альтернативном варианте осуществления сетевой интерфейс 27 может быть заменен источником изображения, который может хранить или формировать данные изображений, подлежащие передаче в процессор 21. Например, источник изображения может представлять собой цифровой видеодиск (DVD) или накопитель на жестких дисках, который содержит данные изображения, или программный модуль, который формирует данные изображения.

Процессор 21 обычно управляет всей работой примерного устройства 40 отображения. Процессор 21 принимает данные, например сжатые данные изображения из сетевого интерфейса 27 или источника изображения, и обрабатывает данные с превращением в исходные данные изображения или в формат, который легко обрабатывается с превращением в исходные данные изображения. Затем процессор 21 пересылает обработанные данные в задающий контроллер 29 или кадровый буфер 28 для хранения. Исходными данными обычно именуется информация, которая идентифицирует характеристики изображения в каждом месте в пределах изображения. Например, упомянутые характеристики изображения могут включать в себя цвет, насыщенность и уровень яркости.

В одном варианте осуществления процессор 21 содержит микроконтроллер, CPU (центральный процессор) или логический блок для управления работой примерного устройства 40 отображения. Аппаратура 52 предварительного формирования сигнала обычно содержит усилители и фильтры для передачи сигналов в динамик 45 и для приема сигналов из микрофона 46. Аппаратура 52 предварительного формирования сигнала может быть представлена отдельными компонентами в составе примерного устройства 40 отображения или может входить в состав процессора 21 или другие компоненты.

Задающий контроллер 29 получает исходные данные изображения, сформированные процессором 21 либо непосредственно из процессора 21 либо из кадрового буфера 28, и переформатирует исходные данные изображения подходящим образом для высокоскоростной передачи в формирователь 22 матрицы. В частности, задающий контроллер 29 переформатирует исходные данные изображения в поток данных, имеющий подобный растру формат, так что упомянутый поток упорядочен во времени подходящим образом для сканирования по дисплейной матрице 30. Затем задающий контроллер 29 пересылает форматированную информацию в формирователь 22 матрицы. Хотя задающий контроллер 29, например контроллер ЖК-дисплея, часто связан с системным процессором 21 в виде автономной интегральной схемы (IC), такие контроллеры можно реализовать множеством способов. Их можно встраивать в процессор 21 в виде аппаратного средства, встраивать в процессор 21 в виде программного средства или полностью объединять в аппаратуре с формирователем 22 матрицы.

Формирователь 22 матрицы обычно получает форматированную информацию из задающего контроллера 29 и переформатирует видеоданные в параллельную группу сигналов, которые подаются множество раз в секунду в сотни и иногда тысячи проводников, выходящих из двухкоординатной (x-y) матрицы пикселей дисплея.

В одном варианте осуществления задающий контроллер 29, формирователь 22 матрицы и дисплейная матрица 30 подходят для любого типа дисплеев, описанных в настоящей заявке. Например, в одном варианте осуществления задающий контроллер 29 представляет собой обычный дисплейный контроллер или бистабильный дисплейный контроллер (например, контроллер интерференционного модулятора). В другом варианте осуществления формирователь 22 матрицы представляет собой обычное задающее устройство или устройство управления бистабильным дисплеем (например, интерференционно-модуляторным дисплеем). В одном варианте осуществления задающий контроллер 29 объединен с формирователем 22 матрицы. Такой вариант осуществления распространен в системах с высокой степенью интеграции, например сотовых телефонах, часах и других дисплеях с малой площадью. В еще одном варианте осуществления дисплейная матрица 30 является типовой дисплейной матрицей или бистабильной дисплейной матрицей (например, дисплеем, содержащим матрицу интерференционных модуляторов).

Устройство 48 ввода позволяет пользователю управлять работой примерного устройства 40 отображения. В одном варианте осуществления устройство 48 ввода содержит клавиатуру, например клавиатуру QWERTY (стандартную англоязычную клавиатуру) или телефонную клавиатуру, кнопку, переключатель, сенсорный экран, мембрану, чувствительную к давлению или температуре. В одном варианте осуществления устройством ввода для примерного устройства 40 отображения служит микрофон 46. Когда для ввода данных в устройство применяется микрофон 46, то пользователем могут подаваться речевые команды для управления работой примерного устройства 40 отображения.

Источник 50 питания может содержать множество разных устройств аккумулирования энергии, которые широко известны в технике. Например, в одном варианте осуществления источник 50 питания представляет собой перезаряжаемую батарею например, батарею никель-кадмиевых аккумуляторов или ионную литиевую батарею. В другом варианте осуществления источник 50 питания представляет собой возобновляемый источник энергии, конденсатор или солнечный элемент, включая солнечный элемент из пластика, и фоточувствительную краску. В другом варианте осуществления источник 50 питания выполнен с возможностью получения питания от настенной розетки.

В некоторых случаях осуществления возможность программирования управления встроена, как поясняется выше, в задающий контроллер, который может находиться в нескольких местах электронной схемы дисплея. В некоторых случаях возможность программирования управления встроена в формирователь 22 матрицы. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что вышеописанную оптимизацию можно осуществить в любом числе аппаратных и/или программных компонентов и в разнообразных конфигурациях.

Элементы конструкции интерференционных модуляторов, которые работают в соответствии с вышеизложенными принципами, могут изменяться в широких пределах. Например, на фиг. 7A-7E представлены пять различных вариантов осуществления подвижного отражающего слоя 14 и его опорных конструкций. На фиг. 7A представлено сечение варианта осуществления, изображенного на фиг. 1, в котором полоска металлического материала 14 нанесена осаждением на ортогонально продолжающиеся опорные конструкции 18. На фиг. 7B подвижный отражающий слой 14 присоединен к опорным конструкциям только в углах на креплениях 32. На фиг. 7C подвижный отражающий слой 14 подвешен к деформируемому слою 34, который может содержать гибкий металл. Деформируемый слой 34 соединяется прямо или косвенно с подложкой 20 по периметру деформируемого слоя 34. Упомянутые соединения именуются в настоящем описании опорными столбиками. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 7D, имеются опорные штырьки 42, на которые опирается деформируемый слой 34. Подвижный отражающий слой 14 остается подвешенным над полостью, как на фиг. 7A-7C, но деформируемый слой 34 не образует опорные столбики заполнением отверстий между деформируемым слоем 34 и оптической стопой 16. Вместо этого опорные столбики сформированы из выравнивающего материала, который применяется для формирования опорных штырьков 42. Вариант осуществления, изображенный на фиг. 7E, основывается на варианте осуществления, изображенном на фиг. 7D, но может быть также выполнен с возможностью работы с любым из вариантов осуществления, показанных на фиг. 7A-7C, а также с дополнительными непоказанными вариантами осуществления. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7E, применен добавочный слой металла или другого проводящего материала для формирования шинной конструкции 44. Это позволяет направлять сигнал по обратной стороне интерференционных модуляторов, что исключает множество электродов, которые в ином случае пришлось бы формировать на подложке 20.

В таких вариантах осуществления, как варианты на фиг. 7, интерференционные модуляторы функционируют как устройства прямого наблюдения, в которых изображения наблюдают с передней стороны прозрачной подложки 20, т.е. со стороны, противоположной стороне, на которой расположен модулятор. В упомянутых вариантах осуществления отражающий слой 14 оптически экранирует участки интерференционного модулятора на стороне отражающего слоя, противоположного подложке 20, включая деформируемый слой 34 и шинную конструкцию 44. Это дает возможность выполнять и воздействовать на экранируемые участки без отрицательного воздействия на качество изображения. Описанная раздельная архитектура модулятора допускает взаимно независимый выбор и функционирование элементов конструкций и материалов, используемых для решения электромеханических задач и оптических задач. Кроме того, варианты осуществления, показанные на фиг. 7C-7E, обладают дополнительными преимуществами, обусловленными разделением оптических характеристик отражающего слоя 14 и его механических свойств, которые реализуются деформируемым слоем 34. Это дает возможность оптимизировать элементы конструкций и материалы, используемые для отражающего слоя 14, с точки зрения оптических свойств, и элементы конструкций и материалы, используемые для деформируемого слоя 34, с точки зрения искомых механических свойств.

Как изложено выше со ссылкой на фиг. 1, модулятор 12 (т.е. оба модулятора 12a и 12b) содержат оптический резонатор, сформированный между зеркалами 14 (т.е. зеркалами 14a и 14b) и 16 (зеркалами 16a и 16b соответственно). Характеристическое расстояние или эффективная оптическая длина пути, d, оптического резонатора определяет резонансные длины волн, λ, оптического резонатора и, следовательно, интерференционного модулятора 12. Длина волны резонансного максимума в видимом свете, λ, интерференционного модулятора 12, в общем, соответствует воспринимаемому цвету света, отраженного модулятором 12. С математической точки зрения оптическая длина d пути равна S N λ, где N является целым числом. Таким образом, данная резонансная длина волны, λ, отражается интерференционным модулятором 12 с оптическими длинами d пути, равными S λ (N=1), λ (N=2), 3/2 λ (N=3) и т.п. Целое число N можно назвать порядком интерференции отраженного света. Для целей настоящего описания порядок модулятора 12 называют также порядком N света, отраженного модулятором 12, когда зеркало 14 находится, по меньшей мере, в одном положении. Например, красный интерференционный модулятор 12 первого порядка может иметь оптическую длину d пути около 325 нм, соответствующую длине волны λ около 650 нм. Соответственно красный интерференционный модулятор 12 второго порядка может иметь оптическую длину d пути около 650 нм. В общем, модуляторы 12 более высоких порядков отражают свет в более узком диапазоне длин волн, например обладают более высоким значение «Q» (добротности), и, следовательно, выдают окрашенный свет, который является более насыщенным. Насыщенность модуляторов 12, которые содержат цветной пиксель, влияет на такие свойства дисплея, как цветовая гамма и точка белого на дисплее. Например, чтобы дисплей, использующий модулятор 12 второго порядка, характеризовался такой же точкой белого или цветовым балансом, как дисплей, который содержит модулятор первого порядка, отражающий главный цвет света, модулятор 12 второго порядка можно выбрать с другой длиной волны света в центральном максимуме.

На фиг. 8 представлен вид сбоку в сечении примерного интерференционного модулятора 12, с изображением спектральных характеристик света, который выводился бы установкой подвижного зеркала 14 в диапазоне позиций 61-65. Примерный модулятор содержит проводящий слой 52 оксида индия и олова (ITO), выполняющего функцию столбцового электрода. В примерном модуляторе подвижное зеркало 14 содержит строчный проводник.

Каждая из конкретной группы позиций 61-65 подвижного зеркала 14 указана стрелкой, продолжающейся от неподвижного зеркала 16. Острие каждой стрелки указывает одну частную позицию из позиций 61-65 подвижного зеркала. Цвет света, отраженного от интерференционного модулятора, определяется оптической длиной пути, d, между подвижным и неподвижным зеркалами 14 и 16. Расстояния 61-65 выбирают так, чтобы учитывать толщину и показатель преломления диэлектрического слоя 54 в оптической длине пути, d. Соответственно подвижное зеркало 14, расположенное в другой позиции из позиций 61-65, соответствующей, в каждом случае, другому расстоянию d, дает в результате модулятор 12, который выдает в позицию 51 наблюдения свет с отличающейся спектральной характеристикой, которая соответствует различным цветам падающего света, отраженным модулятором 12. Кроме того, в позиции 61 подвижное зеркало 14 расположено достаточно близко к неподвижному зеркалу 16, так что эффекты интерференции почти отсутствуют, и модулятор 12 действует как зеркало, которое отражает, по существу, все цвета падающего видимого света, по существу, одинаково, например, в виде белого света. Эффект широкополосного зеркала обусловлен тем, что небольшое расстояние d слишком мало для оптического резонанса в видимом диапазоне. Таким образом, зеркало 14 действует просто как отражающая поверхность по отношению к видимому свету.

При установке зеркала 14 в позицию 62 модулятор 12 дает оттенок серого, так как увеличение ширины зазора между зеркалами 14 и 16 снижает коэффициент отражения зеркала 14. В позиции 63 расстояние d является таким, что полость функционирует как интерферометр, но, по существу, не отражает длин волн видимого света, так как резонансная длина волны находится за пределами видимого диапазона.

По мере того как расстояние d увеличивается дальше, максимум спектральной характеристики модулятора 12 перемещается в видимую область длин волн. Следовательно, когда подвижное зеркало 14 находится в позиции 64, модулятор 12 отражает синий свет. Когда подвижное зеркало 14 находится в позиции 65, модулятор 12 отражает зеленый свет. Когда подвижное зеркало 14 находится в позиции 66 без отклонения, модулятор 12 отражает красный свет.

При проектировании дисплея, использующего интерференционные модуляторы 12, модуляторы 12 можно создавать из расчета повышения насыщенности цвета в отраженном свете. Насыщенностью именуют интенсивность цветового тона окрашенного света. Высоконасыщенный цветовой тон имеет живой интенсивный цвет, тогда как менее насыщенный цветовой тон представляется более приглушенным и серым. Например, лазер, который генерирует в очень узком диапазоне длин волн, генерирует высоконасыщенный свет. Напротив, типичная лампа накаливания вырабатывает белый свет, который может содержать ненасыщенный красный или синий цвет. В одном варианте осуществления модулятор 12 выполнен с расстоянием d, соответствующим более высокому порядку интерференции, например 2-му или 3-му порядку, для повышения насыщенности отраженного окрашенного света.

Примерный цветной дисплей содержит красный, зеленый и синий элементы отображения. В упомянутом дисплее другие цвета создаются изменением относительной интенсивности света, производимого красным, зеленым и синим элементами. Такие смеси первичных цветов, например красного, зеленого и синего, воспринимаются человеческим глазом как другие цвета. Относительные значения красного, зеленого и синего в упомянутой колориметрической системе могут именоваться координатами цвета применительно к возбуждению красных, зеленых и синих светочувствительных участков человеческого глаза. В общем, чем более насыщены первичные цвета, тем шире шкала цветов, которые могут быть созданы дисплеем. В других вариантах осуществления дисплей может содержать модуляторы 12, обладающие набором цветов, которые образуют другие колориметрические системы с точки зрения наборов первичных цветов, иных, чем красный, зеленый и синий.

Другим фактором, учитываемым при проектировании дисплеев, содержащих интерференционные модуляторы 12, является синтез белого света. «Белым» светом обычно называют свет, который воспринимается человеческим глазом как свет, не имеющий никакого конкретного цвета, т.е. белому свету не соответствует оттенок. Тогда как под черным понимается отсутствие цвета (или света), белым называется свет, который содержит настолько широкий спектральный диапазон, что не воспринимается никакого конкретного света. Под белым светом можно понимать свет, содержащий видимый свет в широком спектральном диапазоне с приблизительно равномерной спектральной интенсивностью. Однако так как человеческий глаз обладает чувствительностью к некоторым длинам волн красного, зеленого и синего света, то белый можно создать смешением известных интенсивностей окрашенного света для получения света, который содержит, по меньшей мере, один спектральный максимум и который воспринимается глазом как «белый». Цветовой гаммой дисплея является шкала цветов, которые способно воспроизводить устройство, например, смешением красного, зеленого и синего света.

В отражательном дисплее белый свет, получаемый с использованием интерференционных модуляторов на уровне насыщения, характеризуется сравнительно низкой наблюдаемой интенсивностью вследствие того, что из падающих длин волн с относительно высокими интенсивностями отражается только малый диапазон для синтеза белого света. Напротив, зеркало, отражающее широкополосный белый свет, например, по существу, все падающие длины волн, характеризуется более высокой интенсивностью вследствие того, что отражается более широкий диапазон падающих длин волн. Следовательно, проектирование отражательных дисплеев, использующих комбинации первичных цветов для получения белого света, обычно приводит к компромиссу между насыщенностью цвета и цветовой гаммой и яркостью белого света, синтезируемого дисплеем.

В одном варианте осуществления подвижное зеркало 14 расположено так, что в первой позиции модулятор 12 не отражает видимый свет (например, в позиции 63 на фиг. 8), и во второй позиции расстояние между подвижным зеркалом 14 и неподвижным зеркалом 16 является слишком малым для интерференционного модулирования падающего видимого света, так что зеркало 14 отражает широкополосный белый (например, в позиции 61 на фиг. 8). В таком варианте осуществления подвижное зеркало 14 отражает падающий свет с широкой, относительно равномерной спектральной характеристикой по всему видимому спектру. Если падающий свет содержит белый свет, то свет, отраженный модулятором 12 во второй позиции, может быть, по существу, аналогичным белым светом. Спектральная характеристика такого «белого» отражающего состояния модулятора 12 может быть, в основном, равномерной по всему видимому спектру. В одном варианте осуществления спектральная характеристика подстраивается подбором материалов модулятора. Например, можно использовать разные материалы, например алюминий или медь, для отражающей поверхности подвижного зеркала 14, чтобы подстраивать спектральную характеристику модулятора 12 при нахождении в состоянии отражения белого. В другом варианте осуществления можно использовать фильтр для селективного поглощения некоторых длин волн отраженного или падающего света, чтобы влиять на выходной сигнал модулятора с таким широкополосным белым.

В одном варианте осуществления матрицы 30 пикселей каждый пиксель содержит, по меньшей мере, один цветовой модулятор 12, например модулятор, выполненный с возможностью отражения красного, зеленого и синего света, и, по меньшей мере, один «белый» модулятор 12, выполненный с возможностью отражения белого света. В таком варианте осуществления свет от красного, зеленого и/или синего модуляторов 12 в их отражающих состояниях суммируется с выдачей окрашенного света. Свет от белых модуляторов 12 можно использовать для вывода белого или серого света. Использование белого в комбинации с цветом может повысить яркость или интенсивность пикселей.

Точка белого на дисплее представляет собой оттенок, который считается, в общем, нейтральным (серым или ахроматическим). Точку белого устройства отображения можно охарактеризовать на основании сравнения белого света, синтезируемого устройством со спектральным составом света, излучаемым абсолютно черным телом при специфической температуре («излучение абсолютно черного тела»). Абсолютно черный излучатель представляет собой теоретический объект, который поглощает весь свет, падающий на объект, и который переизлучает свет со спектральной характеристикой, зависящей от температуры абсолютно черного тела. Например, спектральную характеристику абсолютно черного тела при 6500K можно отнести к белому свету с цветовой температурой 6500K. Упомянутые цветовые температуры или точки белого при приблизительно 5000-100000K обычно отождествляются с дневным светом.

Международная комиссия по освещению (МКО) публикует стандартизованные точки белого для источников света. Например, обозначения «d» источников света относятся к дневному свету. В частности, стандартные точки белого D₅₅, D₆₅ и D₇₅, которые соотносятся с цветовыми температурами 5500K, 6500K и 7500K, являются стандартными точками белого для дневного света.

Устройство отображения можно охарактеризовать точкой белого для белого света, синтезируемого дисплеем. Как и в случае с белым светом от других источников света, восприятие человеком дисплея, по меньшей мере, частично определяется восприятием белого света от дисплея. Например, дисплей или источник света, имеющий точку белого с низким значением, например D₅₅, может создавать у наблюдателя ощущение желтого тона. Дисплей с более высокой температурой точки белого, например D₇₅ может создавать у пользователя ощущение «более холодного» или более синего тона. Пользователи обычно более расположены к дисплеям, обладающим более высокотемпературными точками белого. Следовательно, управление точкой белого для дисплея обеспечивает некоторое подходящее управление реакцией наблюдателя на дисплей. Варианты осуществления матрицы 30 интерференционного модулятора могут быть выполнены с возможностью синтеза белого света, в котором точку белого назначают для приведения в соответствие со стандартизованной точкой белого, по меньшей мере, в одних предполагаемых условиях освещенности.

Белый свет можно синтезировать матрицей 30 пикселей при содержании, по меньшей мере, одного интерференционного модулятора 12 в каждом пикселе. Например, в одном варианте осуществления матрица 30 пикселей содержит пиксели группы из красного, зеленого и синего интерференционных модуляторов 12. Как пояснялось выше, цвета интерференционных модуляторов 12 можно выбирать назначением оптической длины d пути с использованием зависимости d=SNλ. Кроме того, баланс или соотношение цветов, синтезируемых каждым пикселем в матрице 30 пикселей, может дополнительно зависеть от соотношения площадей отражающих участков каждого из интерференционных модуляторов 12, например красного, зеленого и синего интерференционных модуляторов 12. Кроме того, так как модуляторы 12 селективно отражают падающий свет, то точка белого света, отраженного от матрицы 30 пикселей из интерференционных модуляторов 12, обычно зависит от спектральных характеристик падающего света. В одном варианте осуществления точку белого отраженного света можно настроить так, чтобы она отличалась от точки белого падающего света. Например, в одном варианте осуществления матрица 30 пикселей может быть выполнена с возможностью отражения света D₇₅ при применении в солнечном свете D₆₅.

В одном варианте осуществления расстояния d и площади интерференционных модуляторов 12 в матрице 30 пикселей подбирают так, чтобы белый свет, синтезируемый матрицей 30 пикселей, соответствовал конкретной стандартизованной точке белого в ожидаемых условиях освещения, например в солнечном свете, в свете люминесцентной лампы или в свете источника, установленного спереди для подсветки матрицы 30 пикселей. Например, для матрицы 30 пикселей можно назначать точку белого D₅₅, D₆₅ или D₇₅ в конкретных условиях освещения. Кроме того, свет, отраженный матрицей 30 пикселей, может иметь иную точку белого, чем свет предполагаемого или настроенного источника света. Например, конкретная матрица 30 пикселей может быть выполнена с возможностью отражения света D₇₅ при наблюдении в солнечном свете D₆₅. В более общем случае точку белого для дисплея можно подбирать с учетом источника подсветки, включенного в конфигурацию дисплея, например лобового осветителя, или с учетом конкретных условий наблюдения. Например, дисплей может быть выполнен с возможностью получения выбранной точки белого, например D₅₅, D₆₅ или D₇₅, при наблюдении с подсветкой от предполагаемых или типичных источников, например накальных, люминесцентных или естественных источников света. В более конкретном случае, например, дисплей для использования в ручном устройстве может быть выполнен с возможностью получения выбранной точки белого при наблюдении в условиях освещения солнечным светом. В альтернативном варианте дисплей для использования в офисном помещении может быть выполнен с возможностью получения выбранной точки белого, например D₇₅, при подсветке типичными офисными люминесцентными светильниками. В различных вариантах осуществления разные расстояния d и площади модуляторов 12 могут быть подобраны с возможностью создания других стандартизованных параметров точки белого для отличающихся условий наблюдения. Кроме того, управление красным, зеленым и синим модуляторами 12 может быть также таким, чтобы они пребывали в отражающем или неотражающем состояниях в течение разных временных промежутков для дополнительного изменения относительного баланса отраженного красного, зеленого и синего света, и, следовательно, точки белого отраженного света. В одном варианте осуществления отношение площадей отражающих участков каждого из цветных модуляторов 12 может быть подобрано с тем, чтобы управлять точкой белого в различных условиях наблюдения. В одном варианте осуществления оптическая длина d пути может быть подобрана так, чтобы соответствовать общему кратному, по меньшей мере, двух видимых резонансных длин волн, например максимумам первого, второго или третьего порядка в красном, зеленом и синем, так что интерференционный модулятор 12 отражает белый свет с тремя заметными характерными максимумами на его спектральной характеристике. В таком варианте осуществления оптическая длина d пути может быть подобрана так, что синтезируемый белый свет соответствует стандартизованной точке белого.

В дополнение к группе из красного, зеленого и синего интерференционных модуляторов 12 в матрице 30 пикселей другие варианты осуществления включают в себя другие способы синтеза белого света. Например, один вариант осуществления матрицы 30 пикселей содержит голубой и желтый интерференционные модуляторы 12, например интерференционные модуляторы 12, которые обладают соответствующими разделительными расстояниями d для получения голубого и желтого света. Суммарная спектральная характеристика голубого и желтого интерференционных модуляторов 12 обеспечивает свет с широкой спектральной характеристикой, который воспринимается как «белый». Голубой и желтый модуляторы располагаются очень близко, так что наблюдатель воспринимает упомянутую суммарную характеристику. Например, в одном варианте осуществления голубые модуляторы и желтые модуляторы расположены в смежных строках матрицы 30 пикселей. В другом варианте осуществления голубые модуляторы и желтые модуляторы расположены в смежных столбцах матрицы 30 пикселей.

На фиг. 9 приведена графическая схема, демонстрирующая спектральную характеристику одного варианта осуществления, который содержит голубой и желтый интерференционные модуляторы 12 для синтеза белого света. На горизонтальной оси представлена длина волны отраженного света. На вертикальной оси представлен коэффициент отражение света, падающего на модуляторы 12. Кривая 80 представляет характеристику голубого модулятора, которая составляет единственный максимум, сосредоточенный в пределах голубого участка спектра, например, между синим и зеленым. Кривая 82 представляет характеристику желтого модулятора, которая составляет единственный максимум, сосредоточенный в пределах желтого участка спектра, например, между красным и зеленым. Кривая 84 представляет суммарную спектральную характеристику пары из голубого и желтого модуляторов 12. Кривая 84 содержит два максимума на голубых и желтых длинах волн, но является достаточно равномерной в пределах всего видимого спектра, так что свет, отраженный такими модуляторами 12, воспринимается как белый.

В общем, цвет света, отраженного интерференционным модулятором 12, сдвигается когда модулятор 12 наблюдают под разными углами. На фиг. 10 представлен вид сбоку в сечении интерференционного модулятора 12, с изображением разных оптических путей сквозь модулятор 12. Цвет света, отраженного от интерференционного модулятора 12, может изменяться для разных углов падения (и отражения) относительно оси AA, как показано на фиг. 10. Например, в случае интерференционного модулятора 12, показанного на фиг. 10, когда свет проходит по внеосевому пути A₁, свет падает на интерференционный модулятор под первым углом, отражается от интерференционного модулятора и проходит к наблюдателю. Наблюдатель воспринимает первый цвет, когда свет достигает наблюдателя в результате оптической интерференции на паре зеркал в интерференционном модуляторе 12. Когда наблюдатель перемещается или изменяет свое местоположение и, следовательно, угол наблюдения, свет, воспринимаемый наблюдателем, проходит по другому внеосевому пути A₂, соответствующему второму отличающемуся углу падения (и отражения). Оптическая интерференция в интерференционном модуляторе 12 зависит от оптической длины d пути света, прошедшего в модуляторе. Поэтому разные оптические длины пути для разных оптических путей A₁ и A₂ вызывают разные выходные сигналы от интерференционного модулятора 12. С увеличением угла наблюдения эффективный оптический путь интерференционного модулятора сокращается в соответствии с зависимостью 2d cosβ = Nλ, где β означает угол наблюдения (угол между нормалью к дисплею и падающим светом). С увеличением угла наблюдения длина волны резонансного максимума отраженного света уменьшается. Поэтому пользователь воспринимает разные цвета в зависимости от угла наблюдения. Как описано выше, такое явление называется «цветовым сдвигом». Упомянутый цветовой сдвиг обычно определяют относительно цвета, создаваемого интерференционным модулятором 12, при наблюдении по оси AA.

В одном варианте осуществления матрица 30 пикселей содержит желтый интерференционный модулятор первого порядка и голубой интерференционный модулятор второго порядка. Когда такую матрицу 30 пикселей наблюдают под возрастающими углами отклонения от оси, свет, отраженный желтым модулятором первого порядка, сдвигается к синему концу спектра, например модулятор под некоторым углом характеризуется эффективным d, равным соответствующей величине для голубого первого порядка. Одновременно свет, отраженный голубым модулятором второго порядка, сдвигается к соответствующему свету от желтого модулятора первого порядка. Следовательно, общая суммарная спектральная характеристика является широкой и относительно равномерной по всему видимому спектру, даже когда сдвигаются относительные спектральные максимумы. Таким образом, описанная матрица 30 пикселей синтезирует белый свет в относительно широком диапазоне углов наблюдения.

В одном варианте осуществления дисплей, содержащий голубой и желтый модуляторы, может быть выполнен с возможностью синтеза белого света, имеющего стандартизованную точку белого, по меньшей мере, в одних условиях наблюдения. Например, спектральная характеристика голубого модулятора и желтого модулятора может быть подобрана так, что отраженный свет имеет точку белого D₅₅, D₆₅, D₇₅ или любую другую подходящую точку белого в выбранных условиях освещения, которые включают в себя свет D₅₅, D₆₅ или D₇₅, например солнечный свет для дисплея, подходящего для наружного использования. В одном варианте осуществления модуляторы могут быть выполнены с возможностью отражения света, который имеет иную точку белого, чем падающий свет в ожидаемых или выбранных условиях наблюдения.

На фиг. 11 представлен вид сбоку в сечении интерференционного модулятора 12, содержащего слой 102 материала для селективного пропускания света конкретного цвета. В примерном варианте осуществления слой 102 находится на стороне подложки 20, противоположной от модулятора 12. В одном варианте осуществления слой 102 материала содержит пурпурный фильтр, сквозь который наблюдаются зеленые интерференционные модуляторы 12. В одном варианте осуществления слой 102 материала является окрашенным материалом. В одном таком варианте осуществления материал представляет собой окрашенный фоторезист. В одном варианте осуществления зеленые интерференционные модуляторы 12 являются зелеными интерференционными модуляторами первого порядка. Слой фильтра 102 выполнен с возможностью пропускания пурпурного света при подсветке белым светом, равномерным в широком диапазоне. В примерном варианте осуществления свет падает на слой 20, от которого отфильтрованный свет пропускается к модулятору 12. Модулятор 12 отражает отфильтрованный свет обратно сквозь слой 102. В подобном варианте осуществления свет проходит сквозь слой 102 дважды. В подобном варианте осуществления толщину слоя 102 материала можно подбирать для компенсации и использования упомянутой двойной фильтрации. В другом варианте осуществления конструкция лобового осветителя может располагаться между слоем 102 и модулятором 12. В подобном варианте осуществления слой 102 материала действует только на свет, отражаемый модулятором 12. В подобных вариантах осуществления слой 102 подбирают соответствующим образом.

На фиг. 12 приведена графическая схема, демонстрирующая спектральную характеристику одного варианта осуществления, который содержит зеленые интерференционные модуляторы 12 и слой 102 «пурпурного» фильтра. На горизонтальной оси представлена длина волны отраженного света. На вертикальной оси представлена относительная спектральная характеристика света, падающего на зеленый модулятор 12 и слой 102 фильтра, во всем видимом спектральном диапазоне. Кривая 110 представляет характеристику зеленого модулятора 12, которая составляет единственный максимум, сосредоточенный в пределах зеленого участка спектра, например, вблизи центра видимого спектра. Кривая 112 представляет характеристику пурпурного фильтра, образованного слоем материала 102. Кривая 112 содержит два сравнительно плоских участка с каждой стороны центрального подковообразного минимума. Следовательно, кривая 112 представляет характеристику пурпурного фильтра, который селективно пропускает, по существу, весь красный и синий свет и при этом отфильтровывает свет зеленого участка спектра. Кривая 114 представляет суммарную спектральную характеристику зеленого модулятора 12 в паре со слоем 102 фильтра. Кривая 114 показывает, что спектральная характеристика комбинации находится на уровне меньшего коэффициента отражения, чем в случае зеленого модулятора 12, вследствие фильтрации света слоем 102 фильтра. Однако спектральная характеристика является сравнительно равномерной по всему видимому участку спектра, так что фильтрованный отраженный свет от зеленого модулятора 12 и слоя 102 пурпурного фильтра воспринимается как белый.

В одном варианте осуществления дисплей, содержащий зеленый модулятор 12 со слоем 102 пурпурного фильтра, может быть выполнен с возможностью синтеза белого света, имеющего подобранную стандартизованную точку белого, по меньшей мере, в одних условиях наблюдения. Например, спектральную характеристику зеленого модулятора 12 и слоя 102 пурпурного фильтра можно подобрать так, что отраженный свет имеет точку белого D₅₅, D₆₅, D₇₅ или любую другую подходящую точку белого в выбранных условиях подсветки, которая содержит свет типа D₅₅, D₆₅ или D₇₅, например солнечный свет, для дисплея, пригодного для наружного применения. В одном варианте осуществления модулятор 12 и слой 102 фильтра могут быть выполнены с возможностью отражения света, который имеет иную точку белого, чем падающий свет в ожидаемых или выбранных условиях наблюдения.

На фиг. 13 приведена графическая схема, демонстрирующая два пикселя примерной матрицы 30 пикселей. Строки 1-4 и столбцы 1-4 образуют один пиксель 120a. Строки 5-8 и столбцы 1-4 образуют второй пиксель 120b. Каждый пиксель 120a и 120b содержит, по меньшей мере, один модулятор 12, выполненный с возможностью отражения красного (столбец 1), зеленого, (столбец 2), синего (столбец 3) и белого (столбец 4) света. Каждый пиксель примерной матрицы 30 пикселей содержит 4 элемента отображения каждого цвета - красного, зеленого, синего и белого, для образования дисплея с «4 битами» на цвет, который может выдать 2⁴=16 оттенков каждого из красного, зеленого, синего или белого/серого, всего 2¹⁶ оттенков цвета.

На фиг. 14A представлен график цветностей, который показывает цвета, которые могут быть синтезированы примерным цветным дисплеем, который содержит красные, зеленые и синие элементы отображения. Цвета на широкой шкале синтезируются в описанном дисплее изменением относительной интенсивности света, синтезируемого красными, зелеными и синими элементами отображения. График цветностей показывает как дисплеем можно управлять для создания таких смесей первичных цветов, например красного, зеленого и синего, которые воспринимаются человеческим глазом как другие цвета. Горизонтальная и вертикальная оси на фиг. 14 образуют координатную систему цветности, в которой можно описать координаты цвета. В частности, точки 130 изображают цвет света, отраженного примерным красным, зеленым и синим интерференционными модуляторами. Треугольная кривая 133 охватывает область 134, которая соответствует шкале цветов, которые можно синтезировать смешением света, получаемого в точках 130. Упомянутая шкала цветов может называться цветовой гаммой дисплея. Во время работы каждым из красных, зеленых и синих элементов отображения в пикселе можно управлять для синтеза разных смесей красного, зеленого и синего света, которые суммируются для образования каждого цвета в гамме цветов.

Как показано на фиг. 13, в одном варианте осуществления примерный дисплей 30 содержит пиксели, содержащие суб-пиксели красного, зеленого, синего и белого. Один вариант осуществления схемы для управления таким дисплеем задает каждый цвет, подлежащий отображению пикселем, в виде комбинаций координат цветности (i) красного, зеленого и белого, (ii) красного, синего и белого, и (iii) синего, зеленого и белого, которые определяют три разные цветовые гаммы. В процессе работы упомянутого варианта осуществления, когда контроллер дисплея определяет, что в конкретном пикселе следует установить координату цвета, выраженную в значениях красного, зеленого и синего, контроллер дисплея преобразует координату цвета в величину, выраженную в значениях одной из комбинаций (i) красного, зеленого и белого; (ii) красного, синего и белого и (iii) синего, зеленого и белого.

На фиг. 14B представлен график цветностей, который показывает цвета, которые могут быть синтезированы подобным цветным дисплеем. Общая цветовая гамма дисплея определяется областью, ограниченной кривой 140, которая соединяет каждую из точек 130, соответствующих цветности первичных цветов дисплея, красного, зеленого и синего. Кроме того, точка 130a соответствует цветности света, испускаемого белым суб-пикселем. Упомянутая точка 130a может находиться в других местах, в зависимости от белого, синтезируемого белым суб-пикселем. Кривые 144a, 144b и 144c соединяют точку 130a, соответствующую белому суб-пикселю, с каждой из точек 130, соответствующих красному, синему и зеленому соответственно. Вместе с кривой 140 кривые 144a, 144b и 144c ограничивают три области 146a, 146b и 146c в границах цветовой гаммы дисплея, соответствующие цветам, которые могут быть синтезированы (i) красными, зелеными и белыми, (ii) красными, синими и белыми и (iii) синими, зелеными и белыми элементами отображения соответственно. Следовательно, в принципе, один вариант осуществления схемы управления подобным дисплеем состоит в определении, в пределах которой из трех областей 146a, 146b или 146c находится искомый цвет, подлежащий отображению. Затем входной цвет, представленный значениями красного, зеленого и синего, можно преобразовать в новую цветность. Такая координата цветности будет находиться в пределах одной из трех установленных областей 146a, 146b или 146c. Затем новые выходные значения можно использовать для управления каждым из трех установленных элементов отображения, ограничивающих область, в пределах которой находится искомая координата цветности, а именно (i) красного, зеленого и белого, (ii) красного, синего и белого или (iii) синего, зеленого и белого элементов отображения, пикселя для вывода искомого цвета света.

В одном варианте осуществления, когда координата цветности находится в пределах выбранного расстояния (например, на графике цветности) от точки 130a белого элемента отображения, как цветные, так и белый элементы отображения включаются так, чтобы синтезировать более высокую яркость на выходе пикселя для подобных цветов.

В другом варианте осуществления для управления подобной матрицей пикселей, когда суммарный оттенок данных пикселя находится ниже порогового значения, например данные пикселя являются серым или, по существу, серым цветом, задающая схема устанавливает белые модуляторы в столбце 4 в соответствующее отражающее состояние. В одном варианте осуществления красный, зеленый и синий модуляторы также могут находиться в своих отражающих состояниях. Когда суммарный оттенок для данных пикселя находится выше порогового значения, например данные пикселя не являются, по существу, серым цветом, задающая схема устанавливает белые модуляторы в столбце 4 в их неотражающее состояние, и цветные модуляторы в столбцах 1-3 устанавливаются в отражающие состояния.

В некоторых вариантах осуществления белые элементы отображения могут включаться в комбинации с цветными элементами отображения для привнесения дополнительных яркостей. Например, если пиксель предназначен для вывода красного света, то можно включить все красные элементы отображения в пикселе. Кроме того, можно также включать, по меньшей мере, один из белых элементов отображения для синтеза других цветовых комбинаций.

В некоторых вариантах осуществления задающая схема может корректировать входные данные для компенсации дополнительной площади поверхности белого, так что подобный дисплей создает изображения с цветовыми балансами, которые, по существу, не изменяются при изменении отражающих площадей белого (хотя относительная яркость дисплея повышается).

В одном варианте осуществления белые интерференционные модуляторы сгруппированы с другими белыми интерференционными модуляторами, например, в дополнительном столбце, как показано на фиг. 13. В другом варианте осуществления белые интерференционные модуляторы равномерно распределены по пикселю, например, с чередованием между красными, зелеными и синими элементами отображения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления количество белых элементов отображения в каждом пикселе отличается от количества, например, красных, зеленых или синих элементов.

Кроме использования дополнительных интерференционных модуляторов, выполненных с возможностью отражения белого света для повышения интенсивности отраженного белого света, возможно осуществление вариантов матрицы 30 пикселей, в которых общая субъективная яркость системы повышается другими средствами. Например, человеческий глаз более чувствителен к зеленому свету, чем к другим оттенкам. Следовательно, в одном варианте осуществления субъективную яркость системы интерференционных модуляторов повышают путем использования дополнительного зеленого интерференционного модулятора в каждом пикселе. Например, в некоторых вариантах осуществления присутствует равное количество зеленых, красных и синих интерференционных модуляторов на пиксель. В одном варианте осуществления, аналогичном варианту, изображенному на фиг. 13, можно также включить второй столбец зеленых интерференционных модуляторов. В другом варианте осуществления матрица 30 пикселей может содержать 4-й столбец, например, показанный на фиг. 13, в котором некоторые из элементов отображения отражают белый свет и некоторые отражают зеленый свет.

В одном варианте осуществления дополнительные зеленые интерференционные модуляторы могут быть сгруппированы с другими зелеными интерференционными модуляторами, например, в дополнительном столбце, как показано на фиг. 13. В других вариантах осуществления дополнительные зеленые интерференционные модуляторы могут равномерно распределяться по пикселю, например, с чередованием между красными, зелеными и синими элементами отображения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления количество дополнительных зеленых элементов отображения в каждом пикселе может отличаться от количеств, например, красных, зеленых или синих элементов отображения. В одном варианте осуществления элементы отображения являются интерференционными модуляторами, в которых оптические длины пути, d, красных и синих модуляторов подобраны для компенсации дополнительных зеленых пикселей в цветовом балансе дисплея. Кроме того, в одном варианте осуществления оптические длины пути, d, каких-то одних или тех и других из красных и синих элементов отображения можно подбирать для синтеза более насыщенного цвета. В одном подобном варианте осуществления оптические длины пути, d, красных или синих элементов отображения могут быть подобраны для получения отраженного света более высокого порядка (2-го или более высокого порядка). Второй порядок соответствует оптической длине пути, d, равной 1 × λ. Поскольку интерференционные модуляторы с более насыщенной характеристикой отражают меньшую долю поступающего света, подобные модуляторы обладают меньшей интенсивностью (более тусклы) на выходе. Но при увеличении относительной интенсивности отраженного зеленого света подобный дисплей можно выполнить с возможностью обеспечения более высокой субъективной яркости для наблюдателя. В одном варианте осуществления отношение площадей красного к синему равно один к одному, а отношение площадей зеленого к красному (или синему) превышает один к одному. Например, в одном варианте осуществления, с выражением в процентах от суммарной отражающей площади каждого пикселя зеленый составляет 33-50% от пикселя. В одном варианте осуществления зеленый составляет 38-44% от пикселя.

В одном варианте осуществления отношение площади поверхности зеленых интерференционных модуляторов к суммарной отражающей площади поверхности пикселя может быть больше, чем отношение площади поверхности красных и синих интерференционных модуляторов, для повышения субъективно воспринимаемой яркости. В другом варианте осуществления отрезок времени, в течение которого зеленые интерференционные модуляторы находятся в отражающем состоянии, увеличивают для усиления зеленого цвета в сравнении с отрезком времени для интерференционных модуляторов, генерирующих другие цвета. В одном варианте осуществления синие и красные интерференционные модуляторы подстраивают в сторону зеленой спектральной характеристики для усиления зрительного восприятия зеленого и, следовательно, для усиления субъективно воспринимаемой яркости в системе. Как очевидно специалисту в данной области техники, задающая схема может корректировать входные данные для компенсации дополнительных площадей поверхности зеленого так, что подобный дисплей создает изображения с цветовыми балансами, которые, по существу, не изменяются дополнительными отражающими площадями зеленого (но при повышении относительной яркости дисплея). В одном варианте осуществления дополнительные зеленые элементы отображения служат в режимах дисплея, когда яркость важнее, чем точность воспроизведения цвета, например, в текстовом дисплее.

Хотя в вышеприведенном подробном описании показаны, описаны и выделены новые признаки изобретения в применении к различным вариантам осуществления, следует понимать, что специалистами в данной области техники могут быть осуществлены различные исключения, замены и изменения в форме и деталях представленных устройства или способа, без выхода за пределы существа изобретения. Очевидно, что осуществление настоящего изобретения возможно в форме, которая не обеспечивает все признаки и преимущества, изложенные в настоящем описании, поскольку некоторые признаки можно использовать или практически реализовать отдельно от других. Объем изобретения обозначен прилагаемой формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием. Все изменения, которые находятся в рамках смысла и области равнозначности формулы изобретения, входят в объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам и может быть использовано в дисплеях, содержащих интерференционные модуляторы. Дисплей содержит множество пикселей, содержащих элементы отображения, каждый из которых содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающей поверхности. Множество элементов отображения содержит, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света. При этом множество элементов отображения, выполненных с возможностью вывода окрашенного света, совместно выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а один из множества элементов отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света, выполнен с возможностью создания белого света другим образом. Технический результат - улучшение цветовых характеристик дисплеев. 6 н. и 41 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Дисплей, содержащий
множество пикселей, причем, по меньшей мере, один пиксель содержит множество элементов отображения, при этом каждый элемент отображения содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающей поверхности, причем упомянутое множество элементов отображения содержит, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света, причем упомянутый, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, включен в множество элементов отображения, выполненных с возможностью вывода окрашенного света, которые совместно выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а упомянутый, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света, выполнен с возможностью создания белого света другим образом.

2. Дисплей по п.1, в котором белый свет, выводимый дисплеем, характеризуется стандартизованной точкой белого.

3. Дисплей по п.2, в котором упомянутая стандартизованная точка белого является одной из D₅₅, D₆₅ или D₇₅.

4. Дисплей по п.1, дополнительно содержащий источник подсветки для множества элементов отображения.

5. Дисплей по п.4, в котором источник подсветки имеет иную точку белого, чем свет, отраженный упомянутым дисплеем.

6. Дисплей по п.1, в котором упомянутое множество элементов отображения содержит, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода красного света, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода зеленого света, и, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода синего света.

7. Дисплей по п.1, дополнительно содержащий, по меньшей мере, один фильтр, связанный с, по меньшей мере, одним из упомянутого множества элементов отображения, и при этом упомянутый фильтр выполнен с возможностью селективного пропускания определенных длин волн видимого света и, по существу, фильтрации других длин волн видимого света, при подсветке белым светом.

8. Дисплей по п.1, в котором, по меньшей мере, один из упомянутого множества элементов отображения, выполненных с возможностью вывода белого света, содержит, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода голубого света, и, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода желтого света.

9. Дисплей по п.1, в котором упомянутое множество элементов отображения содержит множество интерференционных модуляторов.

10. Дисплей по п.1, дополнительно содержащий процессор, который электрически связан с упомянутым множеством элементов отображения, при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью обработки данных изображения;
запоминающее устройство, электрически связанное с упомянутым процессором.

11. Дисплей по п.10, дополнительно содержащий задающую схему, выполненную с возможностью пересылки, по меньшей мере, одного сигнала в упомянутое множество элементов отображения.

12. Дисплей по п.11, дополнительно содержащий контроллер, выполненный с возможностью пересылки, по меньшей мере, части упомянутых данных изображения в упомянутую задающую схему.

13. Дисплей по п.10, дополнительно содержащий модуль источника изображения, выполненный с возможностью пересылки упомянутых данных изображения в упомянутый процессор.

14. Дисплей по п.13, в котором упомянутый модуль источника изображения содержит, по меньшей мере, один из приемника, приемопередатчика и передатчика.

15. Дисплей по п.10, дополнительно содержащий устройство ввода, выполненное с возможностью получения вводимых данных и передачи упомянутых вводимых данных в упомянутый процессор.

16. Способ изготовления дисплея, содержащий этап, на котором формируют множество пикселей, причем этап формирования множества пикселей содержит этап, на котором формируют, по меньшей мере, один пиксель, причем этап формирования, по меньшей мере, одного пикселя содержит этап, на котором формируют множество элементов отображения, при этом каждый из упомянутого множества элементов отображения содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью расположения на расстоянии от частично отражающей поверхности, при этом каждое из упомянутых соответствующих расстояний подбирают так, чтобы, по меньшей мере, один из множества элементов отображения был выполнен с возможностью вывода окрашенного света, и, по меньшей мере, один другой из упомянутого множества элементов отображения был выполнен с возможностью интерференционного вывода белого света, причем упомянутый, по меньшей мере, один из множества элементов отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, включен в множество элементов отображения, выполненных с возможностью вывода окрашенного света, которые совместно выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а упомянутый, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью интерференционного вывода белого света, выполнен с возможностью создания белого света другим образом.

17. Способ по п.16, в котором упомянутые соответствующие расстояния подбирают так, чтобы белый свет, выводимый дисплеем, характеризовался стандартизованной точкой белого.

18. Способ по п.17, в котором упомянутые соответствующие расстояния подбирают так, чтобы свет, отраженный упомянутым дисплеем, имел иную точку белого, чем свет, подсвечивающий упомянутый дисплей.

19. Способ по п.17, в котором упомянутые соответствующие расстояния подбирают так, чтобы упомянутая точка белого была одной из D₅₅, D₆₅ или D₇₅.

20. Способ по п.16, в котором формирование упомянутого множества элементов отображения, выполненных с возможностью интерференционного вывода белого света, заключается в том, что формируют, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода окрашенного света.

21. Способ по п.16, в котором формирование упомянутого, по меньшей мере, одного из упомянутого множества элементов отображения, выполненных с возможностью вывода окрашенного света, заключается в том, что формируют, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода красного света, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода зеленого света, и, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода синего света.

22. Способ по п.20, в котором формирование упомянутого, по меньшей мере, одного из упомянутого множества элементов отображения, выполненных с возможностью вывода белого света, заключается в том, что формируют, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода голубого света, и, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода желтого света.

23. Способ по п.16, в котором формирование упомянутого множества элементов отображения, выполненных с возможностью интерференционного вывода белого света, заключается в том, что формируют, по меньшей мере, один элемент отображения, выполненный с возможностью вывода зеленого света.

24. Дисплей, изготовленный способом по любому из пп.16-23.

25. Дисплей, содержащий множество пикселей, причем, по меньшей мере, один пиксель содержит:
средства для отображения изображения, при этом упомянутые средства отображения содержат первое средство для вывода окрашенного света и второе средство для интерференционного вывода белого света, причем первое и второе средства содержат средство для отражения света и средство для частичного отражения света, причем упомянутое отражающее средство выполнено с возможностью расположения на расстоянии от упомянутого частично отражающего средства, причем упомянутое первое средство для вывода окрашенного света включено в множество других средств для вывода окрашенного света, которые совместно выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а упомянутое второе средство для интерференционного вывода белого света выполнено с возможностью создания белого света другим образом.

26. Дисплей по п.25, в котором упомянутое средство отображения содержит множество элементов отображения, и упомянутые отражающее средство и частично отражающее средство содержат отражающую поверхность и частично отражающую поверхность, при этом упомянутая отражающая поверхность выполнена с возможностью расположения на расстоянии от упомянутой частично отражающей поверхности.

27. Дисплей по п.25, дополнительно содержащий средство для селективного пропускания определенных длин волн видимого света и, по существу, фильтрации других длин волн видимого света.

28. Дисплей по п.27, в котором средство для селективного пропускания содержит фильтр.

29. Дисплей по п.25, в котором упомянутое средство вывода белого света содержит средство для вывода белого света, имеющего стандартизованную точку белого.

30. Дисплей по п.29, в котором упомянутая стандартизованная точка белого является одной из D₅₅, D₆₅ или D₇₅.

31. Дисплей по п.25, дополнительно содержащий средство для подсветки, имеющее иную точку белого, чем упомянутый белый свет, синтезированный упомянутыми первым и вторым средствами вывода света.

32. Дисплей по п.31, в котором упомянутое средство подсветки содержит источник подсветки.

33. Дисплей, содержащий множество пикселей, при этом каждый из пикселей содержит
по меньшей мере, один красный суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода красного света;
по меньшей мере, один зеленый суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода зеленого света;
по меньшей мере, один синий суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода синего света; и
по меньшей мере, один белый суб-пиксель, содержащий, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, причем упомянутые красный, зеленый и синий субпиксели выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а упомянутый, по меньшей мере, один белый субпиксель выполнен с возможностью создания белого света другим образом.

34. Дисплей по п.33, в котором упомянутый дисплей выполнен с возможностью вывода белого света, имеющего стандартизованную точку белого.

35. Дисплей по п.34, в котором упомянутая стандартизованная точка белого является одной из D₅₅, D₆₅ или D₇₅.

36. Дисплей по п.33, в котором упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, содержит, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода голубого света, и, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода желтого света, при этом упомянутый голубой свет и упомянутый желтый свет суммируются для синтеза упомянутого белого света.

37. Дисплей по п.33, дополнительно содержащий по меньшей мере, один фильтр, связанный с упомянутым, по меньшей мере, одним интерференционным модулятором, выполненным с возможностью вывода окрашенного света, при этом, по меньшей мере, один фильтр выполнен с возможностью селективного пропускания длин волн видимого света, относящихся к пурпурному свету, и, по существу, фильтрации других длин волн видимого света, при подсветке белым светом; и
при этом упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода окрашенного света, содержит, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью селективного отражения зеленого света, падающего на него.

38. Дисплей по п.37, в котором упомянутый фильтр содержит поглощающий фильтр.

39. Дисплей, содержащий
множество пикселей, причем, по меньшей мере, один пиксель содержит:
средство для отображения изображения, при этом упомянутое средство отображения содержит
средство для интерференционного вывода красного света;
средство для интерференционного вывода синего света;
средство для интерференционного вывода зеленого света; и
средство для интерференционного вывода белого света, причем упомянутые средства для вывода красного, зеленого и синего света выполнены с возможностью создания белого света одним образом, а упомянутое средство для интерференционного вывода белого света выполнено с возможностью создания белого света другим образом.

40. Дисплей по п.39, в котором упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света, выводит белый свет, имеющий стандартизованную точку белого.

41. Дисплей, содержащий
множество интерференционных модуляторов, при этом упомянутое множество интерференционных модуляторов содержит
по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода красного света;
по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода зеленого света;
по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода синего света; и
по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света,
при этом упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света, выводит белый свет, имеющий стандартизованную точку белого.

42. Дисплей по п.41, в котором упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода красного света, упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода зеленого света, упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода синего света, выполнены с возможностью вывода света, который суммируется для синтеза белого света, имеющего вторую стандартизованную точку белого.

43. Дисплей по п.42, в котором упомянутая стандартизованная точка белого упомянутого, по меньшей мере, одного интерференционного модулятора, выполненного с возможностью вывода белого света, по существу, соответствует упомянутой второй стандартизованной точке белого.

44. Дисплей по п.41, в котором упомянутая стандартизованная точка белого является одной из D₅₅, D₆₅ или D₇₅.

45. Дисплей по п.41, дополнительно содержащий источник подсветки для упомянутого множества интерференционных модуляторов, при этом упомянутый источник подсветки имеет иную точку белого, чем упомянутый синтезированный белый свет, имеющий упомянутую стандартизованную точку белого.

46. Дисплей по п.41, в котором упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света, содержит, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода голубого света, и, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода желтого света, при этом упомянутый голубой свет и упомянутый желтый свет суммируются для синтеза упомянутого белого света.

47. Дисплей по п.41, в котором упомянутый, по меньшей мере, один интерференционный модулятор, выполненный с возможностью вывода белого света, содержит широкополосный отражатель.