"Método de Escrita de Pluralidade de Filas de Dados de Imagemnum Vetor de Exibição e Equipamentos de Exibição"
Relatório Descritivo
Antecedentes
Sistemas microeletromecânicos (MEMS) incluem elementosmicro mecânicos, atuatores e eletrônica. Os elementos micromecânicospodem ser criados usando deposição, gravura com cauterização e ououtros processos de micro-usinagem que cauterizam partes de substra-tos e/ou de camadas de materiais depositados ou que adicionamcamadas para formar dispositivos elétricos e eletromecânicos. Um tipode dispositivo de MEMS é chamado um modulador interferométricô.Conforme aqui usado, o termo modulador interferométrico ou modula-dor de luz interferométrico refere-se a um dispositivo que absorve e/oureflete seletivamente luz usando os princípios da interferência óptica.Em certas modalidades, um modulador interferométrico pode compre-ender um par de placas condutivas, uma ou ambas as quais podem sertransparentes e/ou refletivas no todo ou em parte e capazes de movi-mento relativo após aplicação de um sinal elétrico apropriado. Numamodalidade particular, uma placa pode compreender uma camadaestacionária depositada sobre um substrato e a outra placa podecompreender uma membrana metálica separada a partir da camadaestacionária por um intervalo de ar. Conforme aqui descrito em maiordetalhe, a posição de uma placa em relação a outra pode mudar ainterferência óptica de luz incidente no modulador interferométrico.Esses dispositivos têm uma ampla variedade de aplicações e seriabenéfico na técnica utilizar e/ou modificar as características destestipos de dispositivos de forma que as suas características pudessem serexploradas para melhorar os produtos existentes e criar novos produtosque ainda não tivessem sido ainda desenvolvidos.
Sumário
O sistema, método e dispositivos da invenção têm, cadaum, vários aspectos, dos quais nenhum é responsável sozinho pelosseus atributos desejáveis. Sem limitar o âmbito desta invenção, as suascaracterísticas mais proeminentes serão, agora, brevemente discutidas.Depois de considerar esta discussão e particularmente depois de ler aseção intitulada "Descrição Detalhada de Certas Modalidades", enten-der-se-á como as características desta invenção proporcionam vanta-gens acima de outros dispositivos de exibição.
Numa modalidade, a invenção compreende um método deescrever dados de imagem para um vetor de exibição que compreendepíxeis que exibem dois estados diferentes. O método inclui escreverseqüencialmente uma pluralidade de filas de dados de imagem parauma fila selecionada do vetor de exibição, correspondendo a pluralidadede filas de dados de imagem a dados de imagem para a fila numapluralidade de molduras de dados de imagem sendo seqüencialmenteescritas no vetor. Antes de escrever cada fila de uma primeira parte dapluralidade de filas de dados de imagem na fila selecionada, todos ospíxeis são substancialmente colocados no primeiro estado. Antes deescrever cada fila de uma segunda parte, diferente, da pluralidade defilas de dados de imagem na fila selecionada, todos os píxeis são subs-tancialmente colocados no segundo estado.
Noutra modalidade, um equipamento de exibição inclui umvetor de exibição que compreende elementos de exibição que exibemdois estados diferentes e um circuito acionador configurado paraescrever filas de dados de imagem em pelo menos uma fila do vetor deexibição. O circuito acionador é ainda configurado para selecionar apartir de um conjunto de pelo menos duas operações de pré-escrita aserem realizadas antes de escrever uma fila de dados de imagem na fila.Uma primeira das operações de pré-escrita coloca substancialmentetodos os elementos de exibição na fila num primeiro estado. Umasegunda das operações de pré-escrita coloca substancialmente todos oselementos de exibição num segundo estado.Noutra modalidade, ura equipamento de exibição incluimeios de exibição de dados de imagem num vetor de píxeis e meios deescrita de filas de dados de imagem em pelo menos uma fila dos meiosde exibição. O equipamento inclui ainda meios para selecionar a partirde um conjunto de pelo menos duas operações de pré-escrita a seremrealizadas antes de escrever uma fila de dados de imagem na fila. Umaprimeira das operações de pré-escrita coloca substancialmente todos oselementos de exibição na fila num primeiro estado e uma segunda dasoperações de pré-escrita coloca substancialmente todos os elementos deexibição num segundo estado.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista isométrica que representa umaparte de uma modalidade de uma exibição de modulador interferométri-co em que uma camada refletiva móvel de um primeiro moduladorinterferométrico está numa posição relaxada e uma camada refletivamóvel de um segundo modulador interferométrico está numa posiçãoacionada.
A Figura 2 é um diagrama de blocos de sistema que ilustrauma modalidade de um dispositivo eletrônico que incorpora umaexibição de modulador interferométrico 3x3.
A Figura 3 é um diagrama de posição de espelho móvelversus voltagem aplicada a uma modalidade exemplificativa de ummodulador interferométrico da Figura 1.
A Figura 4 é uma ilustração de um conjunto de voltagensde fila e coluna que pode ser usado para acionar uma exibição demodulador interferométrico.
As Figuras 5 A e 5B ilustram um diagrama exemplificativode contagem de tempo para sinais de fila e coluna que pode ser usadopara escrever uma moldura de dados de exibição na exibição de modu-lador interferométrico 3x3 da Figura 2.
As Figuras 6A e 6B são diagramas de blocos de sistemaque ilustram uma modalidade de um dispositivo de exibição visual quecompreende uma pluralidade de moduladores interferométricos.
A Figura 7A é um corte transversal do dispositivo da Figura1.
A Figura 7B é um corte transversal de uma modalidadealternativa de um modulador interferométricô.
A Figura 7C é um corte transversal de outra modalidadealternativa de um modulador interferométrico.
A Figura 7D é ainda um corte transversal de outra modali-dade alternativa de um modulador interferométrico.
A Figura 7E é ainda um corte transversal de uma modali-dade alternativa de um modulador interferométrico.
A Figura 8 é um diagrama de contagem de tempo exemplifi-cativo para sinais de fila e coluna que pode ser usado numa modalidadeda invenção.
A Figura 9 é um diagrama de blocos de um sistema deexibição de acordo com uma modalidade da invenção.
A Figura 10 é um diagrama de contagem de tempo exempli-ficativo de uma marca estroboscópica de fila dupla para acionar oulimpar píxeis de uma fila antes de escrever dados de escrita na fila.
Descrição Detalhada
A descrição detalhada seguinte é dirigida a certas modali-dades específicas da invenção. Todavia, a invenção pode ser materiali-zada numa multidão de modos diferentes. Nesta descrição, é feitareferência aos desenhos em que partes semelhantes são designadascom números semelhantes ao longo dela. Como será evidente a partirda descrição seguinte, as modalidades podem ser implementadas emqualquer dispositivo que esteja configurado para exibir uma imagem,quer em movimento (por exemplo, vídeo) ou estacionária (por exemplo,imagem parada) e quer textual, quer pictórica. Mais particularmente, étido em consideração que as modalidades podem ser implementadas ouassociadas a uma variedade de dispositivos eletrônicos tais como, mas,sem limitação, telefones móveis, dispositivos sem fios, assistentes dedados pessoais (PDAs), computadores manuais ou portáteis, recepto-res/navegadores de GPS, câmaras, players de MP3, filmadoras, conso-les de jogo, relógios de pulso, relógios, calculadoras, monitores detelevisão, telas de painel planas, monitores de computador, auto-telas(por exemplo, exibição de hodômetro etc.), controles e/ou telas decabinas de avião, telas de visão de máquina fotográfica (por exemplo,telas de câmara de visão traseira num veículo), fotografias eletrônicas,painéis ou sinais eletrônicos, projetores, estruturas arquitetônicas,embalagem e estruturas estéticas (por exemplo, tela de imagens sobreuma peça de joalheria). Os dispositivos MEMS de estrutura semelhanteàqueles aqui descritos podem ser também usados em aplicações de nãoexibição tal como em dispositivos de comutação eletrônica.
Conforme aqui descrito, métodos vantajosos de acionamen-to das telas para exibir dados podem ajudar a melhorar vida e desem-penho de telas. Nalgumas modalidades, os píxeis da tela são limpos ouacionados antes de escrever dados neles.
Uma modalidade de tela de modulador interferométrico quecompreende um elemento de exibição de MEMS interferométrico éilustrada na Figura 1. Nestes dispositivos, os píxeis estão num estadobrilhante ou escuro. No estado brilhante ("ligado" ou "aberto"), oelemento de exibição reflete uma grande parte da luz visível incidentepara o usuário. Quando no estado de escuro ("desligado" ou "fechado"),o elemento de exibição reflete pouca luz visível incidente para o usuário.Dependendo da modalidade, as propriedades de refletância da luz dosestados "ligado" e "desligado" podem ser invertidas. Os píxeis de MEMSpodem ser configurados para refletir predominantemente em coresselecionadas, permitindo uma exibição de cor além de preto e branco
A Figura 1 é uma vista isométrica que representa dois pí-xeis adjacentes numa série de píxeis de uma tela visual, em que cadapixel compreende um modulador interferométrico de MEMS. Emalgumas modalidades, uma tela de modulador interferométrico compre-ende um vetor de linha/coluna destes moduladores interferométricos.
Cada modulador interferométrico inclui um par de camadas refletivasposicionadas a uma distância variável e controlável a partir de cadauma para formar uma cavidade óptica ressonante com pelo menos umadimensão variável. Numa modalidade, uma das camadas refletivaspode ser deslocada entre duas posições. Na primeira posição, aquireferida como posição relaxada, a camada refletiva móvel fica posicio-nada a uma distância relativamente grande a partir de uma camadarefletiva parcialmente fixa. Na segunda posição, aqui referida comoposição acionada, a camada refletiva móvel é posicionada mais intima-mente adjacente à camada parcialmente refletiva. A luz incidente quese reflete a partir das duas camadas interfere construtivamente oudestrutivamente dependendo da posição da camada refletiva móvel,produzindo um estado global refletivo ou não-refletivo para cada pixel.
A parte representada do vetor de píxeis na Figura 1 incluidois moduladores interferométricos adjacentes 12a e 12b. No modula-dor interferométrico 12a da esquerda, uma camada refletiva móvel 14aestá ilustrada numa posição relaxada a uma distância predeterminadaa partir de uma pilha óptica 16a, que inclui uma camada parcialmenterefletiva. No modulador interferométrico 12b da direita, a camadarefletiva móvel 14b é ilustrada numa posição acionada adjacente à pilhaóptica 16b.
As pilhas ópticas 16a e 16b (coletivamente chamadas depilha óptica 16), como aqui referenciadas, compreendem tipicamentevárias camadas fundidas, que podem incluir uma camada de elétrodo,tal como óxido de estanho índio (ITO), uma camada parcialmenterefletiva, tal como cromo, e um dielétrico transparente. A pilha óptica16 é, deste modo, eletricamente condutiva, parcialmente transparente eparcialmente refletiva e pode ser fabricada, por exemplo, depositandouma ou mais das camadas acima sobre um substrato transparente 20.Nalgumas modalidades, as camadas são moldadas em tiras paralelas epodem formar elétrodos de fila num dispositivo de exibição como aindadescrito abaixo. As camadas refletivas móveis 14a, 14b podem serformadas como uma série de tiras paralelas de uma camada ou cama-das de metal depositadas (ortogonais aos elétrodos de fila de 16a, 16b)depositados sobre as hastes 18 e um material interveniente de sacrifíciodepositado entre as hastes 18. Quando o material de sacrifício forcauterizado, as camadas refletivas móveis 14a, 14b ficam separadas apartir das pilhas ópticas 16a, 16b por um intervalo definido 19. Ummaterial altamente condutivo e refletivo como o alumínio pode serusado para as camadas refletivas 14 e estas tiras podem formar elétro-dos de coluna num dispositivo de exibição.
Sem voltagem aplicada, a cavidade 19 permanece entre acamada refletiva móvel 14a e pilha óptica 16a, com a camada refletivamóvel 14a num estado mecanicamente relaxado, tal como ilustrado pelopixel 12a na Figura 1. Todavia, quando uma diferença potencial foraplicada a uma fila e coluna selecionada, o capacitor formado nainterseção dos elétrodos de fila e coluna no pixel correspondente torna-se carregado e as forças eletrostáticas puxam os elétrodos em conjunto.Se a voltagem for bastante alta, a camada refletiva móvel 14 é deforma-da e é forçada contra a pilha óptica 16. Uma camada dielétrica (nãoilustrada nesta Figura) dentro da pilha óptica 16 pode impedir o enco-lhimento e controlar o intervalo de separação entre as camadas 14 e 16,conforme ilustrado pelo pixel 12b à direita na Figura 1. O comporta-mento é o mesmo não importando a polaridade da diferença potencialaplicada. Deste modo, a atuação de linha/coluna que pode controlar osestados de píxeis refletivos versus não refletivos é análogo de muitasmaneiras àquele usado no LCD convencional e outras tecnologias deexibição.
As Figuras de 2 a 5 ilustram um processo e sistema exem-plificativos para usar um vetor de moduladores interferométricos numaaplicação de tela.
A Figura 2 é ura diagrama de blocos de sistema que ilustrauma modalidade de um dispositivo eletrônico que pode incorporaraspectos da invenção. Na modalidade exemplificativa, o dispositivo eletrônico inclui um processador 21 que pode ser qualquer micropro-cessador geral de chip único ou múltiplos tal como Arm, Pentium®,Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, um 8051, umMIPS®, um Power PC®, um ALFA® ou qualquer microprocessador definalidade especial tal como um processador de sinal digital, microcon- trolador ou um vetor de portã programável. Como é convencional natécnica, o processador 21 pode ser configurado para executar um oumais módulos de software. Além de executar um sistema operacional, oprocessador pode ser configurado para executar uma ou mais aplica-ções de software, incluindo um navegador de Rede, uma aplicação de telefone, um programa de correio eletrônico ou qualquer outra aplicaçãode software.
Numa modalidade, o processador 21 é também configuradopara comunicar com um controlador de vetor 22. Numa modalidade, ocontrolador de vetor 22 inclui um circuito de controlador de fila 24 e um circuito de controlador de coluna 26 que fornece sinais para umvetor de painel ou tela (exibição) 30. A seção reta do vetor ilustrado naFigura 1 é mostrada pelas linhas 1-1 na Figura 2. Para moduladoresinterferométricos MEMS, o protocolo de atuação de linha/coluna podeaproveitar-se de uma propriedade de histerese destes dispositivosilustrados na Figura 3. Ele pode exigir, por exemplo, uma diferença depotencial de 10 volt para ocasionar que uma camada móvel se deformea partir do estado relaxado para o estado acionado. Todavia, quando avoltagem for reduzida a partir desse valor, a camada móvel mantém oseu estado à medida que a voltagem cai abaixo de 10 volts. Na modali- dade exemplificativa da Figura 3, a camada móvel não relaxa comple-tamente até que a voltagem caia abaixo de 2 volts. Existe, deste modo,uma faixa de voltagem de mais ou menos de 3 a 7 V no exemplo ilus-trado na Figura 3, em que existe uma janela de voltagem aplicadadentro da qual o dispositivo é estável quer no estado relaxado quer noestado acionado. Isto é aqui referido como a "janela de histerese" ou a"janela de estabilidade". Para um vetor de exibição tendo as caracterís-ticas de histerese da Figura 3, o protocolo de atuação de linha/colunapode ser projetado de tal modo que, durante a marcação estroboscópicada fila, os píxeis na fila estroboscópica que devem ser acionados sãoexpostos a uma diferença de voltagem de cerca de 10 volts e os píxeisque devem ser relaxados são expostos a uma diferença de voltagem deperto de zero volt. Depois da marcação estroboscópica, os píxeis sãoexpostos a uma diferença de voltagem de estado estacionário de cercade 5 volts de tal forma que permanecem em qualquer estado em que afila estroboscópica os ponha. Depois de ser escrito, cada pixel vê umadiferença potencial dentro da "janela de estabilidade" de 3-7 volts nesteexemplo. Esta característica torna o projeto de pixel ilustrado naFigura 1 estável sob as mesmas condições de voltagem aplicada quernum estado acionado quer relaxado pré-existente. Visto que cada pixeldo modulador interferométrico, quer no estado acionado quer relaxado,é essencialmente um capacitor formado pelas camadas refletivas fixa emóvel, este estado estável pode ser mantido numa voltagem dentro dajanela de histerese com quase nenhuma dissipação de energia. Essen-cialmente nenhuma corrente flui para o pixel se o potencial aplicado forfixo.
Em aplicações típicas, pode ser criada uma moldura deexibição assegurando o conjunto de elétrodos de coluna de acordo como conjunto pretendido de píxeis acionados na primeira fila. Umapulsação de fila é, então, aplicada ao elétrodo da fila 1, acionando ospíxeis correspondentes para as linhas da coluna declarada. O conjuntoafirmado de elétrodos de coluna é, então, mudado para corresponder aoconjunto pretendido de píxeis acionados na segunda fila. Uma pulsa-ção é, então, aplicada ao elétrodo da fila 2, acionando píxeis apropria-dos na fila 2 de acordo com os elétrodos da coluna afirmada. Os píxeisda fila 1 não são afetados pela pulsação da fila 2 e permanecem noestado em que foram configurados para durante pulsação da a fila 1.Isto pode ser repetido para a série inteira de filas de um modo seqüen-cial para produzir a moldura. Geralmente, as molduras são refrescadase/ou atualizadas com novos dados de exibição repetindo continuamenteeste processo num número de vezes de molduras por segundo. Umaampla variedade de protocolos para acionar elétrodos de fila e coluna devetores de pixel para produzir molduras de exibição é também bemconhecida e pode ser usada em conjunção com a presente invenção.
As Figuras 4 e 5 ilustram um protocolo de atuação possívelpara criar uma moldura de exibição sobre o vetor 3x3 da Figura 2. AFigura 4 ilustra um conjunto possível de níveis de voltagem de coluna efila que pode ser usado para píxeis que exibem as curvas de histereseda Figura 3. Na modalidade da Figura 4, acionar um pixel envolveajustar a coluna apropriada para -V desvio e a fila apropriada para +AV,que pode corresponder a -5 volts e +5 volts respectivamente. O relaxa-mento do pixel é realizado ajustando a coluna apropriada para +Vdesvio ea fila apropriada para o mesmo +△V, produzindo uma diferença depotencial de zero volt através do pixel. Nestas filas em que a voltagemde fila é mantida a zero volt, os píxeis são estáveis em qualquer estadoem que eles estavam originalmente, não importando se a coluna estáem +Vdesvio ou -Vdesvio. Conforme também ilustrado na Figura 4, seráobservado que podem ser usadas voltagens de polaridade opostadaquelas descritas acima, por exemplo, acionando um pixel podeenvolver ajustar a coluna apropriada para +Vdesvio e a fila apropriadapara - △V. Nesta modalidade, a liberação do pixel é realizada ajustandoa coluna apropriada para - Vdesvio e a fila apropriada para a mesma - △V,produzindo uma diferença de potencial de zero volt através do pixel.
A Figura 5B é um diagrama de contagem de tempo quemostra uma série de sinais de fila e coluna aplicados no vetor 3x3 daFigura 2 que resultará na disposição de tela ilustrada na Figura 5A,onde os píxeis acionados são não refletivos. Antes de escrever a moldu-ra ilustrada em Figura 5A, os píxeis podem estar em qualquer estado e,neste exemplo, todas as filas estão a 0 volts e todas as colunas estão a+5 volts. Com estas voltagens aplicadas, todos os píxeis são estáveisem seus estados acionados ou relaxados existentes.
Na moldura da Figura 5A, os píxeis (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) e(3,3) estão acionados. Para realizar isto, durante um "tempo de linha"para a fila 1, as colunas 1 e 2 são configuradas para -5 volts e coluna 3é configurada para +5 volts. Isto não muda o estado de nenhuns píxeis,porque todos os píxeis permanecem na janela de estabilidade de 3-7volts. A fila 1 é, então, marcada estroboscópica com uma pulsação quevai a partir de 0 até 5 volts e zagueiro para zero. Isto aciona os píxeis(1,1) e (1,2) e relaxa o pixel (1,3). Nenhum outros píxeis no vetor sãoafetados. Para configurar fila 2 conforme pretendido, a coluna 2 éconfigurada para -5 volts e as colunas 1 e 3 são configuradas para +5volts. As mesmas marcações estroboscópicas aplicadas à fila 2 aciona-rão, então, o pixel (2,2) e relaxarão os píxeis (2,1) e (2,3). Novamente,nenhuns outros píxeis do vetor são afetados. A fila 3 é semelhantemen-te configurada por ajuste das colunas 2 e 3 para -5 volts e a coluna 1para +5 volts. A fila 3 estroboscópica configura os píxeis da fila 3, comomostrado na Figura 5A. Depois de escrever a moldura, os potenciais dafila são zero e o potenciais da coluna podem permanecer em +5 ou -5volts e a tela é, então, estável na disposição da Figura 5A. Será obser-vado que o mesmo procedimento pode ser empregado para vetores dedúzias ou centenas de filas e colunas. Será também observado que acontagem de tempo, a seqüência e os níveis de voltagens usados paraexecutar a atuação de filas e colunas podem ser extensamente variadosdentro dos princípios gerais esboçados acima e o exemplo acima éapenas exemplificativo e qualquer método de voltagem de atuação podeser usado com os sistemas e métodos aqui descritos.
As Figuras 6A e 6B são diagramas de blocos de sistema queilustram uma modalidade de um dispositivo de tela 40. O dispositivo detela 40 pode ser, por exemplo, um telefone celular ou móvel. Todavia,os mesmos componentes do dispositivo de exibição 40 ou ligeirasvariações do mesmo são também ilustrativos de vários tipos de disposi-tivos de exibição tais como televisões e players de mídias portáteis.
O dispositivo de exibição 40 inclui um alojamento 41, umatela 30, uma antena 43, um alto-falante 45, um dispositivo de entrada48 e um microfone 46. O alojamento 41 é geralmente formado a partirde qualquer de uma variedade de processos de fabrico como é bemconhecidos daquelas pessoas de capacidade na técnica, incluindomoldagem por injeção e formação de vácuo. Além disso, o alojamento41 pode ser feito a partir de qualquer de uma variedade de materiais,incluindo, mas, sem limitação, plástico, metal, vidro, borracha e cerâ-mica ou uma combinação dos mesmos. Numa modalidade, o alojamen-to 41 inclui partes removíveis (não mostradas) que pode ser intercambi-adas com outras partes removíveis de cor diferente ou contendo logoti-pos, fotos ou símbolos diferentes.
A tela 30 do dispositivo de exibição exemplificativo 40 podeser qualquer de uma variedade de telas, incluindo uma exibição bi-estável, conforme aqui descrito. Noutras modalidades, a tela 30 incluiuma tela de painel plano, tal como plasma, EL, OLED, STN LCD ou TFTLCD, segundo descrito acima, ou uma tela de painel não plano, talcomo um CRT ou outro dispositivo de tubo, como é bem conhecidodaquelas pessoas de capacidade na técnica. Todavia, com os propósitosde descrever a presente modalidade, a tela 30 inclui uma tela de modu-lador interferométrico, como aqui descrito.
Os componentes de uma modalidade de dispositivo deexibição exemplificativo 40 são esquematicamente ilustrados na Figura6B. O dispositivo de exibição exemplificativo ilustrado 40 inclui umalojamento 41 e pode incluir componentes adicionais pelo menosparcialmente nele incluídos. Por exemplo, numa modalidade, o disposi-tivo de exibição exemplificativo 40 inclui uma interface de rede 27 queinclui uma antena 43 que está acoplada a um transceptor 47. Otransceptor 47 é conectado ao processador 21, que é conectado aohardware de condicionamento 52. O hardware de condicionamento 52pode ser configurado para condicionar um sinal (por exemplo, filtrar umsinal). O hardware de condicionamento 52 é conectado a um alto-falante 45 e um microfone 46. O processador 21 está também conecta-do a um dispositivo de entrada 48 e um controlador de driver 29. 0controlador de driver 29 está acoplado a um buffer de moldura 28 e aodriver de vetor 22, que, por sua vez, está acoplado a um vetor de exibi-ção 30. Um suprimento de energia 50 provê energia para todos oscomponentes, conforme exigido pelo projeto do dispositivo de exibiçãoexemplificativo particular 40.
A interface de rede 27 inclui a antena 43 e o transceptor 47,de forma que o dispositivo de exibição exemplificativo 40 pode comuni-car-se com um ou mais dispositivos numa rede. Numa modalidade, ainterface de rede 27 pode ter também algumas capacidades de proces-samento para aliviar requisitos do processador 21. A antena 43 équalquer antena conhecida daquelas pessoas de capacidade na técnicapara transmitir e receber sinais. Numa modalidade, a antena transmitee recebe sinais de RF de acordo com o padrão IEEE 802.11, incluindoIEEE 802.11 (a), (b) ou (g). Noutra modalidade, a antena transmite erecebe sinais de RF de acordo com o padrão BLUETOOTH. No caso deum telefone celular, a antena é projetada para receber CDMA, GSM,AMPS ou outros sinais conhecidos que são usados para comunicardentro de uma rede de telefones celulares sem fios. O transceptor 47pré-processa os sinais recebidos a partir da antena 43, de forma quepossam ser recebidos e ainda manipulados pelo processador 21. Otransceptor 47 também pré-processa sinais recebidos a partir doprocessador 21 de forma que possam ser transmitidos a partir dodispositivo de exibição exemplificativo 40 via a antena 43.
Numa modalidade alternativa, o transceptor 47 pode sersubstituído por um receptor. Ainda noutra modalidade alternativa, ainterface da rede 27 pode ser substituída por uma fonte de imagem, quepode armazenar ou gerar dados de imagem a serem enviados para oprocessador 21. Por exemplo, a fonte de imagem pode ser um disco devídeo digital (DVD) ou um drive de disco duro que contém dados deimagem ou um módulo de software que gera dados de imagem.
O processador 21 controla geralmente a operação global dodispositivo de exibição exemplificativo 40. O processador 21 recebedados, tais como dados comprimidos de imagem a partir da interface derede 27 ou uma fonte de imagem, e processa os dados em dados deimagem bruta ou num formato que é prontamente processado em dadosde imagem bruta. O processador 21, então, envia os dados processadospara o controlador de driver 29 ou buffer de moldura 28 para armaze-namento. Os dados brutos referem-se tipicamente às informações queidentificam as características de imagem em cada localização dentro deuma imagem. Por exemplo, essas características de imagem podemincluir cor, saturação e nível de escala de cinza.
Numa modalidade, o processador 21 inclui um microcontro-lador, CPU ou unidade lógica para controlar a operação do dispositivode exibição exemplificativo 40. O hardware de condicionamento 52inclui geralmente amplificadores e filtros para transmitir sinais para oalto-falante 45 e para receber sinais a partir do microfone 46. O hard-ware de condicionamento 52 pode ser de componentes discretos dentrodo dispositivo de exibição exemplificativo 40 ou pode ser incorporadodentro do processador 21 ou outros componentes.
O controlador de driver 29 toma os dados de imagem brutagerada pelo processador 21 diretamente a partir do processador 21 ou apartir do buffer de moldura 28 e reformata apropriadamente os dadosde imagem bruta para transmissão a alta velocidade para o controladorde vetor 22. Especificamente, o controlador de driver 29 reformata osdados de imagem bruta num fluxo de dados tendo um formato seme-lhante a quadriculação, de tal forma que tem uma ordem de tempoadequada para escaneamento através do vetor de exibição 30. Então, ocontrolador de driver 29 envia as informações formatadas para ocontrolador de vetor 22. Embora um controlador de driver 29, tal comoum controlador de LCD, seja freqüentemente associado ao processadorde sistema 21 como circuito integrado (IC) stand-alone, esses controla- dores podem ser implementados de muitas formas. Podem ser embuti-dos no processador 21 como hardware, embutidos no processador 21como software ou completamente integrados em hardware com ocontrolador de vetor 22.
Tipicamente, o controlador de vetor 22 recebe as informa-ções formatadas a partir do controlador de driver 29 e reformata osdados de vídeo num conjunto paralelo de formas de ondas que sãoaplicadas muitas vezes por segundo às centenas e, às vezes, milharesde condutores vindo a partir da matriz x-y de píxeis da tela.
Numa modalidade, o controlador de driver 29, controladorde vetor 22 e o vetor de exibição 30 são apropriados para qualquer dostipos de telas aqui descritas. Por exemplo, numa modalidade, o contro-lador de driver 29 é um controlador de tela convencional ou um contro-lador de tela bi-estável (por exemplo, um controlador de moduladorinterferométrico). Noutra modalidade, o controlador de vetor 22 é um controlador convencional ou um controlador de tela bi-estável (porexemplo, uma tela de modulador interferométrico). Numa modalidade,um controlador de driver 29 é integrado com o controlador de vetor 22.Essa modalidade é comum em sistemas altamente integrados comotelefones celulares, relógios e outras telas de pequena área. Ainda noutra modalidade, o vetor de tela 30 é um vetor de tela típico ou umvetor de tela bi-estável (por exemplo, uma tela que inclui um vetor demoduladores interferométricos).
O dispositivo de entrada 48 permite que o usuário controlea operação do dispositivo de exibição exemplificativo 40. Numa modali- dade, o dispositivo de entrada 48 inclui um teclado, tal como umteclado QWERTY ou um teclado de telefone, um botão, um comutador,uma tela sensível ao toque, uma membrana sensível à pressão ou aocalor. Numa modalidade, o microfone 46 é um dispositivo de entradapara o dispositivo de exibição exemplificativo 40. Quando o microfone46 for usado para introduzir dados de entrada no dispositivo, podem serprovidos comandos de voz pelo usuário para controlar operações dodispositivo de tela exemplificativo 40.
O suprimento de energia 50 pode incluir uma variedade dedispositivos de armazenamento de energia conforme são bem conheci-dos na técnica. Por exemplo, numa modalidade, o suprimento deenergia 50 é uma bateria recarregável, como uma bateria de níquel-cádmio ou uma bateria de íons de lítio. Noutra modalidade, o supri-mento de energia 50 é uma fonte de energia renovável, um capacitor ouuma célula solar, incluindo uma célula solar de plástico e uma tintacelular-solar. Noutra modalidade, o suprimento de energia 50 é confi-gurado para receber energia a partir de uma tomada de parede.
Em algumas implementações, a programabilidade decontroles reside, como descrito acima, num controlador de driver quepode ser localizado em vários lugares no sistema de exibição eletrônico.Em alguns casos, a programabilidade de controles reside no driver dovetor 22. Aquelas pessoas de capacidade na técnica reconhecerão que aotimização acima descrita pode ser implementada em qualquer númerode componentes de software e/ou de hardware e em várias configura-ções.
Os detalhes da estrutura de moduladores interferométricosque operam de acordo com os princípios acima descritos podem variarextensamente. Por exemplo, as Figuras 7A-7E ilustram cinco modali-dades diferentes da camada refletiva móvel 14 e suas estruturas desuporte. A Figura 7 A é uma seção reta da modalidade da Figura 1,onde uma tira de material de metal 14 é depositada sobre suportes 18que se estendem ortogonalmente. Na Figura 7B, a camada refletivamóvel 14 é fixada a suportes apenas nos cantos, sobre as cordas 32.Na Figura 7C, a camada refletiva móvel 14 é suspensa a partir de umacamada deformável 34, que pode compreender um metal flexível. Acamada deformável 34 conecta, direta ou indiretamente, ao substrato20 em torno do perímetro da camada deformável 34. Estas conexõessão aqui chamadas de hastes de suporte. A modalidade ilustrada naFigura 7D tem plugues de haste de suporte 42 sobre os quais a camadadeformável 34 repousa. A camada refletiva móvel 14 permanece sus-pensa sobre a cavidade, como nas Figuras 7A-7C, mas, a camadadeformável 34 não forma as hastes de suporte enchendo buracos entrea camada deformável 34 e a pilha óptica 16. Em vez disso, as hastes desuporte são formados de um material de planarização, que é usado paraformar plugues de haste de suporte 42. A modalidade ilustrada naFigura 7E é baseada na modalidade mostrada na Figura 7D, mas, podeser também adaptada para trabalho com qualquer das modalidadesilustradas nas Figuras 7A-7C, assim como também modalidadesadicionais não mostradas. Na modalidade mostrado na Figura 7E, foiusada uma camada extra de metal ou outro material condutivo paraformar uma estrutura de barramento 44. Isto permite o roteamento desinal junto com a retaguarda dos moduladores interferométricos,eliminando vários elétrodos que, caso contrário, teriam de ser formadosno substrato 20.
Em modalidades como aquelas mostradas na Figura 7, osmoduladores interferométricos funcionam como dispositivos de visãodireta, em que são vistas imagens a partir do lado frontal do substratotransparente 20, o lado oposto àquele sobre o qual o modulador édisposto. Nestas modalidades, a camada refletiva 14 protege oticamen-te algumas partes do modulador interferométrico sobre o lado dacamada refletiva oposta ao substrato 20, incluindo a camada deformá-vel 34 e a estrutura de barramento 44. Isto permite que as áreasprotegidas sejam configuradas e operadas sem afetar negativamente aqualidade de imagem. Esta arquitetura de modulador separável permi-te o projeto estrutural e que sejam selecionados materiais usados paraos aspectos eletromecânicos e os aspectos ópticos do modulador e quefuncionem independentemente uns dos outros. Além disso, as modali-dades mostradas nas Figuras 7C-7E têm benefícios adicionais quederivam a partir do desacoplamento das propriedades ópticas dacamada refletiva 14 a partir de suas propriedades mecânicas, que sãoexecutadas pela camada deformável 34. Isto permite o projeto estrutu-ral e que os materiais usados para a camada refletiva 14 sejam otimiza-dos com respeito às propriedades ópticas e o projeto estrutural e que osmateriais usados para a camada deformável 34 sejam otimizados comrespeito às propriedades mecânicas pretendidas.
É um aspecto dos dispositivos acima descritos que possaser acumulada carga sobre o dielétrico entre as camadas do dispositivo,especialmente quando os dispositivos são acionados e mantidos noestado acionado por um campo elétrico que esteja sempre na mesmadireção. Por exemplo, se a camada móvel estiver sempre a um potencialmais elevado em relação à camada fixa, quando o dispositivo for acio-nado por potenciais tendo uma magnitude maior do que o limite exteri-or de estabilidade, uma carga lentamente crescente acumulada nosdielétricos entre as camadas pode começar a desviar a curva de histere-se para o dispositivo. Isto é indesejável visto que pode ocasionar que odesempenho da tela mude com o passar do tempo e de modos diferentespara píxeis diferentes que são acionados de modos diferentes com opassar do tempo. Como pode ser visto no exemplo da Figura 5B, umdado pixel vê uma diferença de 10 volt durante a atuação e, cada vezneste exemplo, o elétrodo de fila está a um potencial 10 V mais elevadodo que o elétrodo de coluna. Durante a atuação, o campo elétrico entreas placas, portanto, sempre aponta numa direção, a partir do elétrodode fila em direção ao elétrodo de coluna.
Este problema pode ser reduzido acionando os elementos deexibição de MEMS com uma diferença de potencial de uma primeirapolaridade durante uma primeira parte do processo de escrita de tela eacionando os elementos de tela de MEMS com uma diferença de poten-ciai tendo uma polaridade oposta da primeira polaridade durante umasegunda parte do processo de escrita de tela. Este princípio básico estáilustrado nas Figuras 8.
Na Figura 8, duas molduras de dados de tela são escritasem seqüência, moldura N e moldura N+L. Nesta Figura, os dados paraas colunas vão válidos para a fila 1 (isto é, +5 ou -5, dependendo doestado desejado dos píxeis na fila 1) durante o tempo de linha da fila 1,válido para fila 2 durante o tempo de linha da fila 2 e válido para a fila3, durante o tempo de linha da fila 3. A moldura N é escrita comomostrado na Figura 5B, que será chamada aqui de polaridade positiva,com o elétrodo de fila 10 V acima do elétrodo de coluna durante aatuação do dispositivo de MEMS. Durante a atuação, o elétrodo decoluna pode estar em -5 V e a voltagem de escaneamento na fila é +5 Vneste exemplo. Essa moldura é aqui chamada de moldura de "escri-ta+".
A moldura N+l é escrita com potenciais da polaridadeoposta a partir daqueles da Moldura N. Para a Moldura N+l, a voltagemde escaneamento é -5 V e a voltagem de coluna é ajustada a +5 V paraacionar e -5 V para liberar. Deste modo, na Moldura N+l, a voltagem decoluna é 10 V acima da voltagem de fila, designada aqui de polaridadenegativa. Essa moldura é chamada aqui de moldura de "escrita-".Como a tela é continuamente refrescada e/ou atualizada, a polaridadepode ser alternada entre molduras, com a Moldura N+2 sendo escritada mesma maneira que a Moldura N, a Moldura N+3 escrita na mesmamaneira que a Moldura N+l e assim por diante. Deste modo, a atuaçãode píxeis ocorre em ambas as polaridades. Em modalidades queseguem este princípio, os potenciais de polaridades opostas são aplica-dos respectivamente a um dado elemento de MEMS em tempos defini-dos e para durações de tempo definidas que dependem da taxa a que osdados de imagem são escritos para elementos de MEMS do vetor e asdiferenças de potenciais opostas são aplicadas, cada uma, numaquantidade aproximadamente igual de tempo durante um dado períodode uso de tela. Isto ajuda a reduzir o acúmulo de carga sobre o dielétri-co com o passar do tempo.
Uma ampla variedade de modificações deste esquema podeser implementada. Por exemplo, a Moldura Nea Moldura N+l podecompreender dados de tela diferentes. Alternativamente, podem ser osmesmos dados de tela escritos duas vezes para o vetor com polaridadesopostas. Pode ser também vantajoso dedicar algumas molduras paraajustar o estado de todos ou substancialmente todos os píxeis para umestado liberado e/ou ajuste do estado de todos ou substancialmentetodos os píxeis para um estado acionado anterior à escrita dos dados detela pretendidos. O ajuste de todos os píxeis para um estado comumpode ser realizado num tempo de linha de fila única, por exemplo,ajustando todas as colunas para +5 V (ou -5 V) e escaneando todas asfilas simultaneamente com uma varredura de -5 V (ou varredura de +5V).
Numa dessas modalidades, os dados de tela pretendidossão escritos no vetor numa polaridade, todos os píxeis são liberados eos mesmos dados de tela são escritos uma segunda vez com a polarida-de oposta. Isto é semelhante ao esquema ilustrado na Figura 8, com aMoldura N a mesma que a Moldura N+l e com um tempo de linha deliberação de vetor inserido entre as molduras. Noutra modalidade, cadaatualização de tela de novos dados de tela é precedida por um tempo delinha de fila de liberação.
Noutra modalidade, é usado um tempo de linha de fila paraacionar todos os píxeis do vetor, um segundo tempo de linha é usadopara liberar todos os píxeis do vetor e, então, os dados de tela (MolduraN, por exemplo) são escritos na tela. Nesta modalidade, a Moldura N+lpode ser precedida por um tempo de linha de atuação de vetor e umtempo de linha de liberação de vetor das polaridades opostas àquelasque precedem a Moldura N e, então, a Moldura N+l pode ser escrita.Em algumas modalidades, um tempo de linha de atuação de umapolaridade, um tempo de linha de liberação da mesma polaridade, umtempo de linha de atuação de polaridade oposta e um tempo de linha deliberação de polaridade oposta pode preceder cada moldura. Estasmodalidades asseguram que todos ou substancialmente todos os píxeissão acionados pelo menos uma vez para cada moldura de dados de tela,reduzindo os efeitos de envelhecimento diferencial, assim como tambémreduzindo o acúmulo de carga.
Embora estas inversões de polaridade tenham sido consta-tadas melhorar o desempenho da tela a longo prazo, foi constatadobenéfico para o desempenho destas reversões de uma maneira relati-vamente impossível de predizer, em lugar de alternando depois de cadamoldura, por exemplo. Invertendo a polaridade de escrita num padrãoaleatório, pseudo-aleatório ou qualquer padrão relativamente complica-do (determinístico ou não determinístico) ajuda a impedir padrões nãoaleatórios nos dados de imagem de se tornarem "sincronizados" com opadrão de reversões de polaridade. Essa sincronização pode resultarnum desvio de longo prazo em que alguns píxeis são acionados usandovoltagens de uma polaridade mais freqüentemente do que a polaridadeoposta.
Nalgumas modalidades, conforme ilustrado na Figura 9, umgerador de pseudo-ruídos 48 é usado para produzir uma série de bits desaída, um por moldura exibida. O valor de bit de saída pode ser usadopara determinar se os dados são escritos com uma polaridade positiva(uma moldura de escrita+ ou w+) ou polaridade negativa (uma moldurade escrita- ou w-). Por exemplo, a saída 1 poderia significar que apróxima moldura é escrita com polaridade positiva e a saída 0 poderiaindicar que a próxima moldura é escrita com polaridade negativa.Alternativamente, o bit de saída poderia determinar se a próximamoldura é escrita com a mesma polaridade ou polaridade oposta damoldura anterior. Deste modo, embora o gerador de pseudo-ruídospossa ser projetado para dar saída, durante uma dada escala de tempo,exatamente ao mesmo número de zeros e uns, produzindo um processode escrita balanceada dc, a distribuição dos zeros e uns durante essetempo pode ser essencialmente destituída de padrões não aleatórios quepoderiam interagir de modos indesejáveis com padrões não aleatóriosnos dados da imagem.
Será observado que, em geral, um bit de saída pode sergerado a cada η filas escritas, onde η pode ser qualquer inteiro a partirde 1 para cima. Se n=l, potenciais "oscilações" de polaridade podemocorrer à medida que cada fila é escrita. Se η é o número de filas datela, as oscilações de polaridade podem acontecer a cada nova moldura.Deste modo, o gerador de pseudo-ruídos pode ser configurado para darsaída a um bit para cada η filas conforme pretendido.
Em algumas modalidades, cada fila de uma moldura podeser escrita mais de uma vez durante o processo de escrita da moldura.Por exemplo, quando se escreve a fila 1 da Moldura N, os píxeis da fila 1poderiam ser liberados e, então, os dados de tela para fila 1 podem serescritos com polaridade positiva. Os píxeis da fila 1 poderiam serliberados uma segunda vez e os dados de tela da fila 1 escritos nova-mente com polaridade negativa. Poderia também ser executado oacionamento de todos os píxeis da fila 1, como descrito acima, para ovetor inteiro. Esta característica pode ser implementada realizandoduas marcações estroboscópicas a cada tempo de linha. Uma modali-dade desta é ilustrada na Figura 10. Durante a primeira marcaçãoestroboscópica 52, todas as colunas são mantidas no mesmo potencial,de forma que a primeira marcação estroboscópica aciona todos os píxeisna fila (aqui referida como uma operação "uma limpeza") ou a primeiramarcação estroboscópica libera todos os píxeis na fila (aqui referidacomo uma operação de "limpeza de zero"). Na modalidade ilustrada naFigura 10, a Moldura N é moldura de escrita+ e todas as colunas sãomantidas a +5 V durante a primeira parte do tempo de linha da fila 1durante a primeira marcação estroboscópica 52. Isto libera todos ospíxeis da fila 1. Durante a segunda parte do tempo de linha da fila 1durante a segunda marcação estroboscópica 54, os dados da fila 1 sãoapresentados sobre as colunas, escrevendo, deste modo, a fila 1 com osdados da fila 1, conforme descrito em detalhe acima. Isto é repetidopara todas as filas da tela para escrever a Moldura N.
A próxima moldura, Moldura N+l, é uma moldura deescrita-. Desta vez, todas as colunas são novamente trazidas a +5 Vdurante a primeira parte do tempo de linha para cada fila durante aprimeira marcação estroboscópica 52. Visto que isto é uma molduraescrita-, isto acionará todos os píxeis de cada fila. Durante a segundamarcação estroboscópica 54 para cada fila, os dados são apresentadosconforme necessário para uma moldura de escrita-. Como afirmadoacima, os dados para a Moldura Nea Moldura N+l poderiam ser osmesmos dados ou dados diferentes.
Nestas modalidades, se a primeira marcação estroboscópicafor usada para acionar todos os píxeis da fila ou liberar todos os píxeisda fila pode mudar para molduras diferentes de dados de imagem.Numa modalidade, a polaridade da segunda marcação estroboscópicaque é usada para escrever os dados na fila é determinada sobre se amoldura sendo escrita é uma moldura w+ ou uma moldura w- (quepoderia alternar de moldura para moldura, por exemplo), a polaridadeda primeira marcação estroboscópica é a mesmo que a polaridade dasegunda marcação estroboscópica e os dados apresentados nas colunasdurante as primeiras marcações estroboscópicas é determinada combase na polaridade da primeira marcação estroboscópica e se é desejadoque aquela moldura pré-acione todos os píxeis da fila ou pré-liberetodos os píxeis da fila antes de escrever os dados com a segundamarcação estroboscópica. A seleção de liberar ou acionar poderia, porexemplo, alternar de fila para fila ou de moldura para moldura.
Pelas mesmas razões descritas acima, a seleção sobre se seexecuta uma limpeza de um ou uma limpeza de zero e a determinaçãosobre se a moldura é uma moldura de escrita+ ou uma moldura deescrita- pode ser também vantajosamente executada de uma maneiraaleatória ou pseudo-aleatória. Deste modo, a determinação sobre se amoldura é uma moldura de escrita+ ou escrita- poderia ser feita combase numa primeira saída do primeiro gerador de pseudo-ruídos 48 e adeterminação sobre se realizar uma limpeza de um ou uma limpeza dezero antes de escrever os dados poderia ser determinada por umasegunda saída do gerador de pseudo-ruídos 48. Geralmente, prefere-seambas as marcações estroboscópicas num tempo de linha para terem omesmo valor de voltagem. Neste caso, é possível usar uma únicamarcação estroboscópica longa para ambas as partes do tempo de linha(por exemplo, sem o intervalo 56 ilustrado na Figura 10) e apenasmodular as voltagens de coluna para realizar a limpeza de um ou alimpeza de zeros seguida pela escrita na fila. É possível, todavia, ter asduas marcações estroboscópicas em voltagens diferentes, tais como +5V para a primeira parte do tempo de linha e -5 V para a segunda parte.
As modalidades acima descritas são enfocadas sobresistemas que produzem números iguais de escrita nas duas polaridadesdiferentes. Todavia, é possível que uma variação a partir de um númeroexatamente igual seja ótima, porque, em alguns casos, a taxa de cargados dielétricos não é exatamente simétrica com a polaridade. Nestescasos, um desvio de longo prazo no sentido de uma polaridade pode sermelhor capaz de minimizar o acúmulo de carga no dispositivo. Paraacomodar isto, o gerador de pseudo-ruídos pode ser projetado para darsaída a um excesso definido de Is ou Os de forma a produzir um exces-so definido de operações de escrita numa polaridade em lugar da outra.
Será observado que as operações de limpeza de um e delimpeza de zeros aqui descritas podem ser executadas numa freqüênciamais baixa ou mais alta do que uma vez cada escrita de fila ou cadaescrita de moldura durante o processo de atualização/refresco. Destemodo, a fila dupla estroboscópica aqui descrita não precisa ser aplicadaa cada operação de escrita de fila para ser efetiva em reduzir problemasde desempenho e confiabilidade com telas de MEMS.Embora a descrição detalhada acima tenha mostrado,descrito e assinalado características novas da invenção conformeaplicadas a várias modalidades, ficará entendido que podem ser feitasvárias omissões, substituições e mudanças na forma e detalhes dodispositivo ou processo ilustrados por aquelas pessoas qualificadas natécnica sem sair do espírito da invenção. Como exemplo, será observa-do que o circuito do driver de voltagem de teste poderia ser separado docircuito de driver do vetor usado para criar a tela. Tal como comsensores atuais, os sensores de voltagem separados poderiam serdedicados a separar os elétrodos de fila. O âmbito da invenção éindicado pelas reivindicações anexas em lugar de pela descrição prece-dente. Todas as mudanças que vêm dentro do significado e alcance deequivalência das reivindicações devem ser abraçadas dentro de seuâmbito.