ES2528386T3 - Procedimientos y aparatos de representación visual - Google Patents

Abstract

Un dispositivo manual portátil (A10), que comprende una carcasa (A40), un panel (A12, A14) de representación visual asentado en el interior de la carcasa (A40) y que tiene una capa (A618) de modulación de la luz con una pluralidad de obturadores (A502) transversalmente móviles formados sobre un sustrato (504) transparente, una matriz (500) de control acoplada con el panel de representación visual para proporcionar control sobre unos respectivos de los obturadores transversalmente móviles para mover dichos obturadores transversalmente móviles sustancialmente en paralelo con respecto al sustrato (504) transparente, y en sentido transversal con respecto a un trayecto de un rayo de luz en propagación, para establecer un nivel de iluminación de píxeles respectivo, una fuente (A612) de luz dispuesta en el interior de la carcasa por debajo del sustrato transparente para dirigir la luz a través de la capa de modulación de la luz, y un controlador (A156) acoplado con la matriz de control para controlar los obturadores móviles para representar visualmente una imagen, una fuente de potencia dispuesta en el interior de la carcasa y acoplada con la fuente (A612) de luz y el controlador (A156); caracterizado porque el controlador (A156) tiene una pluralidad de modos operativos de representación visual y está adaptado para proporcionar un control dinámico de los modos operativos de representación visual mediante la determinación del modo operativo de representación visual necesario para la ejecución de una aplicación particular, para fines de ahorro de energía.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

E08005973

21-01-2015

DESCRIPCIÓN

Procedimientos y aparatos de representación visual

Campo de la invención

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

Antecedentes de la invención

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

El documento US5781333A1 describe una formación accionable piezoeléctrica de obturadores de luz en la que cada abertura de píxel en la formación se abre y se cierra de forma selectiva por medio de un obturador piezoeléctrico opaco.

Sumario de la invención

La invención se refiere a un dispositivo manual portátil tal como se expone en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

El análisis anterior se comprenderá más fácilmente a partir de la siguiente descripción detallada de la invención, con referencia a los siguientes dibujos:

La Figura 1A es una vista isométrica de un aparato de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 1B es un diagrama de bloques de un aparato de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 2 es una vista isométrica de un montaje obturador adecuado para su inclusión en el aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

Las Figuras 3A y 3B son vistas isométricas de un montaje obturador de activación dual, adecuado para su inclusión en el aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 4 es una vista superior de una formación de montajes obturadores adecuados para su inclusión en el aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 5A es un diagrama conceptual de una matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 5B es una vista isométrica de una formación de píxeles que incorporan la matriz de control de la Figura 5A y los montajes obturadores de la Figura 2, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 6 es un diagrama de una segunda matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 7 es un diagrama de una tercera matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 8 es un diagrama de flujo de un procedimiento para indicar los píxeles de la matriz de control de la Figura 7, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 9 es un diagrama de una cuarta matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

E08005973

21-01-2015

La Figura 10 es un diagrama de flujo de un procedimiento para indicar los píxeles de la matriz de control de la

Figura 9, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención; La Figura 11 es un diagrama de una quinta matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 12 es un diagrama de flujo de un procedimiento para indicar los píxeles de la matriz de control de la

Figura 11, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención; La Figura 13 es un diagrama de una sexta matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 14 es un diagrama de una séptima matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del

aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención; La Figura 15 es un diagrama de una octava matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 16 es un diagrama de una novena matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del

aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención; La Figura 17 es un diagrama de una décima matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 18 es un diagrama de una undécima matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del

aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención; La Figura 19 es un diagrama de una duodécima matriz de control apta para controlar los montajes obturadores del aparato de representación visual de la Figura 1, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención;

La Figura 20 representa un ejemplo de un dispositivo manual portátil de acuerdo con la invención;

La Figura 21 representa en mayor detalle un ejemplo de una imagen del tipo que puede representarse en el dispositivo manual portátil representado en la Figura 20; La Figura 22 representa un diagrama de bloques funcionales de los elementos funcionales del dispositivo manual

portátil representado en la Figura 20;

La Figura 23 representa en mayor detalle los elementos funcionales del dispositivo manual portátil representado en la Figura 22; La Figura 24A es un diagrama conceptual de una matriz de control apta para controlar los obturadores móviles

en un panel de representación visual;

La Figura 24B es una vista isométrica de una matriz de píxeles que incorporan la matriz de control de la Figura 24A; Las Figuras 25A, 25B y 25C representan en mayor detalle unos ejemplos en variante de un panel de

representación visual de acuerdo con la invención, en las cuales la Figura 25B incluye tres filtros de color;

La Figura 26 representa un ejemplo en variante de un panel de representación visual que tiene una retroiluminación; La Figura 27 representa un ejemplo en variante de un panel de representación visual; La Figura 28 representa un ejemplo en variante de un dispositivo manual portátil de acuerdo con la invención; La Figura 29 representa un ejemplo de teléfono inteligente de un dispositivo portátil de acuerdo con la invención; Las Figuras 30A y 30B representan un ejemplo de libro electrónico de un dispositivo portátil de acuerdo con la

invención;

La Figura 31A representa un ejemplo de un reloj de la invención, que tiene una pantalla de representación visual segmentada, representada en mayor detalle en la Figura 31B; La Figura 32 representa un ejemplo de reproductor de medios del dispositivo manual portátil; La Figura 33 representa un dispositivo manual portátil receptor del GNSS; La Figura 34 representa un ordenador portátil de acuerdo con la invención;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

Las Figuras 35 y 36 representan un panel de MEMS de representación visual; y

La Figura 37 representa un ejemplo de un panel de MEMS de representación visual reflectante, adecuado para su uso con los dispositivos que se describen en la presente memoria.

Descripción de ciertos ejemplos ilustrativos

Para proporcionar una comprensión general de la invención, a continuación se describirán ciertas realizaciones ilustrativas, incluyendo aparatos y procedimientos para la representación de imágenes. Sin embargo, los expertos en la técnica comprenderán que los sistemas y procedimientos que se describen en la presente memoria pueden adaptarse y modificarse, según resulte apropiado para la aplicación abordada, y que los sistemas y procedimientos que se describen en la presente memoria pueden emplearse en otras aplicaciones adecuadas, y que tales agregados y modificaciones no se apartarán del alcance de los mismos.

La Figura 1A es una vista isométrica de un aparato 100 de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. El aparato 100 de representación visual incluye una pluralidad de moduladores de luz, en particular, una pluralidad de montajes obturadores 102a a 102d (denominados generalmente “montajes obturadores 102”) dispuestos en filas y columnas. En el aparato 100 de representación visual, los montajes obturadores 102a y 102d están en estado abierto, permitiendo el paso de la luz. Los montajes obturadores 102b y 102c están en estado cerrado, obstruyendo el paso de la luz. Configurando de forma selectiva los estados de los montajes obturadores 102a a 102d, puede utilizarse el aparato 100 de representación visual para formar una imagen 104 para una representación visual proyectada o retroiluminada, si se ilumina con la lámpara 105. En otra implementación, el aparato 100 puede formar una imagen por reflejo de la luz ambiente originada desde el frente del aparato.

En el aparato 100 de representación visual, cada montaje obturador 102 se corresponde con un píxel 106 en la imagen 104. En otras implementaciones, el aparato 100 de representación visual puede utilizar una pluralidad de montajes obturadores para formar un píxel 106 en la imagen 104. Por ejemplo, el aparato 100 de representación visual puede incluir tres montajes obturadores 102 específicos del color. Abriendo de forma selectiva uno o más de los montajes obturadores 102 específicos del color, correspondientes a un píxel 106 particular, el aparato 100 de representación visual puede generar un píxel 106 de color en la imagen 104. En otro ejemplo, el aparato 100 de representación visual incluye dos o más montajes obturadores 102 por cada píxel 106 para proporcionar una escala de grises en una imagen 104. Con respecto a una imagen, un “píxel” se corresponde con el elemento pictórico más pequeño definido por la resolución de imagen. Con respecto a los componentes estructurales del aparato 100 de representación visual, el término “píxel” se refiere a los componentes mecánicos y eléctricos combinados, utilizados para modular la luz que forma un píxel individual de la imagen.

Cada montaje obturador 102 incluye un obturador 108 y una abertura 109. Para iluminar un píxel 106 en la imagen 104, el obturador 108 se sitúa de modo que permita el paso de la luz a través de la abertura 109 hacia un observador. Para dejar un píxel 106 sin iluminar, el obturador 108 se sitúa de modo que obstruya el paso de la luz a través de la abertura 109. La abertura 109 está definida por un orificio moldeado a través de un material reflectante o absorbente de la luz, en cada montaje obturador 102.

El aparato de representación visual también incluye una matriz de control conectada al sustrato y a los montajes obturadores para controlar el movimiento de los obturadores. La matriz de control incluye una serie de interconexiones eléctricas (por ejemplo, las interconexiones 110, 112 y 114), que incluyen por lo menos una interconexión 110 de habilitación de escritura (también denominada una “interconexión de línea de escaneo”) por cada fila de píxeles, una interconexión 112 de datos por cada columna de píxeles y una interconexión común 114 que proporciona un voltaje común a todos los píxeles, o por lo menos a los píxeles de las múltiples columnas y de las múltiples filas en el aparato 100 de representación visual. En respuesta a la aplicación de un voltaje apropiado (el “voltaje de habilitación de escritura, Vwe”), la interconexión 110 de habilitación de escritura para una determinada fila de píxeles prepara los píxeles en la fila para aceptar nuevas instrucciones de movimiento de obturadores. Las interconexiones 112 de datos comunican las nuevas instrucciones de movimiento en forma de pulsos de voltaje de datos. En algunas implementaciones, los pulsos de voltaje de datos aplicados a las interconexiones 112 de datos contribuyen directamente a un movimiento electrostático de los obturadores. En otras implementaciones, los pulsos de voltaje de datos controlan conmutadores, por ejemplo, transistores u otros elementos de circuito no lineales que controlen la aplicación de voltajes de activación individuales, que normalmente son de superior magnitud que los voltajes de datos, a los montajes obturadores 102. Luego, la aplicación de estos voltajes de activación da como resultado el movimiento electrostático de los obturadores 108.

La Figura 1B es un diagrama 150 de bloques del aparato 100 de representación visual. Adicionalmente a los elementos del aparato 100 de representación visual que se han descrito en lo que antecede, tal como se representa en el diagrama 150 de bloques, el aparato 100 de representación visual incluye una pluralidad de controladores 152 de escaneo (también denominados “fuentes de voltaje de habilitación de escritura”) y una pluralidad de controladores 154 de datos (también denominados “fuentes de voltaje de datos”). Los controladores 152 de escaneo aplican voltajes de habilitación de escritura a las interconexiones 110 de línea de escaneo. Los controladores 154 de datos aplican voltajes de datos a las interconexiones 112 de datos. En algunos ejemplos del aparato de representación visual, los controladores 154 de datos están configurados para proporcionar voltajes de datos

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

analógicos a los montajes obturadores, especialmente cuando ha de obtenerse la escala de grises de la imagen 104 de manera analógica. En la operación analógica, los montajes obturadores 102 están diseñados de modo que, cuando se aplica una gama de voltajes intermedios a través de las interconexiones 112 de datos, el resultado es una gama de estados de apertura intermedia en los obturadores 108 y, por lo tanto, una gama de estados de iluminación intermedia, o escalas de grises, en la imagen 104.

En otros casos, los controladores 154 de datos están configurados para aplicar únicamente un juego reducido de 2, 3 o 4 niveles de voltajes digitales a la matriz de control. Estos niveles de voltaje están diseñados para fijar, de manera digital, ya sea un estado abierto o un estado cerrado para cada uno de los obturadores 108.

Los controladores 152 de escaneo y los controladores 154 de datos están conectados a un circuito controlador digital 156 (también denominado el “controlador 156”). El controlador incluye una interfaz 158 de pantalla que procesa las señales de imagen entrantes en un formato de imagen digital apropiado para el direccionamiento espacial y las capacidades de escalas de grises de la pantalla. La localización de los píxeles y de los datos de escalas de grises de cada imagen se almacena en una memoria intermedia 159 de tramas, de modo que los datos puedan ser suministrados a los controladores 154 de datos según sea necesario. Los datos se envían a los controladores 154 de datos de manera mayormente en serie, organizados en secuencias predeterminadas agrupadas por filas y por tramas de imagen. Los controladores 154 de datos pueden incluir conversores de datos de serie a paralelo, variación de nivel y, para algunas aplicaciones, conversores de voltaje digital a analógico.

Todos los controladores (por ejemplo, los controladores 152 de escaneo, los controladores 154 de datos, el controlador 153 de activación y el controlador 155 de activación global) para diferentes funciones de la pantalla están sincronizados por un control temporizador 160 en el controlador 156. Los comandos de temporización coordinan la iluminación de las lámparas rojas, verdes y azules 162, 164 y 166, mediante los controladores 168 de lámpara, la habilitación de escritura y el secuenciado de filas específicas de la formación de píxeles, la emisión de voltajes desde los controladores 154 de datos y la emisión de voltajes que proveen la activación de los obturadores.

El controlador 156 determina el esquema de secuenciado o direccionamiento por el cual cada uno de los obturadores 108 en la formación puede ser reiniciado en los niveles de iluminación apropiados para una nueva imagen 104. Las nuevas imágenes 104 pueden ser configuradas a intervalos periódicos. Por ejemplo, para pantallas de visualización de vídeo, las imágenes 104 en color o las tramas del vídeo se refrescan a frecuencias comprendidas entre 10 y 300 Hercios. En algunos ejemplos, la configuración de una trama de imagen se sincroniza con la iluminación de una luz de fondo, de modo que las tramas de imagen alternadas queden iluminadas con una serie alternada de colores, tales como rojo, verde, y azul. Las tramas de imagen para cada color respectivo se denominan subtramas de color. En este procedimiento, denominado procedimiento de color secuencial de campo, si las subtramas de color están alternadas en frecuencias superiores a 20 Hz, el cerebro humano prorrateará las imágenes de tramas alternadas en la percepción de una imagen que tenga una gama amplia y continua de colores.

Si el aparato 100 de representación visual está diseñado para la conmutación digital de los obturadores 108 entre los estados abierto y cerrado, el controlador 156 puede controlar la secuencia de direccionamiento y / o los intervalos de tiempo entre las tramas de imagen, para producir imágenes 104 con una escala de grises apropiada. El proceso para generar diversos niveles de escalas de grises mediante el control de la cantidad de tiempo que un obturador 108 está abierto en una trama particular se denomina escala de grises por división del tiempo. En un ejemplo de la escala de grises por división del tiempo, el controlador 156 determina el periodo de tiempo, o la fracción temporal, dentro de cada trama, durante el cual se permite a un obturador 108 permanecer en el estado abierto, de acuerdo al nivel de iluminación o escala de grises deseada de ese píxel. En otro ejemplo de la escala de grises por división del tiempo, se divide el tiempo de la trama, por ejemplo, en 15 subtramas de la misma duración temporal, de acuerdo a los niveles de iluminación apropiados para una escala de grises binaria de 4 bits. Luego, el controlador 156 configura una imagen distinta en cada una de las 15 subtramas. Los píxeles más brillantes de la imagen se dejan en el estado abierto para la mayor parte de, o todas, las 15 subtramas, y los píxeles más oscuros se fijan en el estado abierto solo para una fracción de las subtramas. En otro ejemplo de la escala de grises por división del tiempo, el controlador 156 de circuito altera la duración de una serie de subtramas en proporción a la importancia a nivel de bits de una palabra codificada en escala de grises, que representa un valor de iluminación. Esto es, las duraciones temporales de las subtramas pueden variarse de acuerdo a la serie binaria 1, 2, 4, 8… Luego se configuran los obturadores 108 para cada píxel, ya sea en estado abierto o cerrado, en una subtrama particular, de acuerdo al valor de bits en una correspondiente posición dentro de la palabra binaria para su nivel de gris previsto.

Para formar escalas de grises se dispone de diversas técnicas híbridas que combinan las técnicas de división del tiempo que se han descrito en lo que antecede con el uso de múltiples obturadores 108 por píxel, o bien mediante el control independiente de la intensidad de la retroiluminación. Estas técnicas se describen adicionalmente a continuación.

En una implementación, el direccionamiento de la matriz de control, es decir, el suministro de información de control a la formación de píxeles, se lleva a cabo mediante un direccionamiento secuencial de líneas individuales, en ocasiones denominadas líneas o filas de escaneo de la matriz. Al aplicar Vwe a la interconexión 110 de habilitación de escritura para una línea de escaneo determinada, y aplicar de forma selectiva los pulsos Vd de voltaje de datos a

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

las interconexiones 112 de datos para cada columna, la matriz de control puede controlar el movimiento de cada obturador 108 de la fila con habilitación de escritura. Repitiendo estas etapas para cada fila de píxeles en el aparato 100 de representación visual, la matriz de control puede completar el conjunto de instrucciones de movimiento en cada píxel del aparato 100 de representación visual.

En una implementación alternativa, la matriz de control aplica Vwe a las interconexiones 110 de habilitación de escritura de múltiples filas de píxeles simultáneamente, por ejemplo, para aprovechar las similitudes entre instrucciones de movimiento para píxeles en diferentes filas de píxeles, disminuyendo así la cantidad de tiempo necesario para proporcionar instrucciones de movimiento a todos lo píxeles en el aparato 100 de representación visual. En otra implementación alternativa, las filas se direccionan en un orden no secuencial, por ejemplo, en un orden pseudo-aleatorio, a fin de minimizar las distorsiones visuales que en ocasiones se producen, especialmente conjuntamente con el uso de una escala de grises codificada por división del tiempo.

En unos ejemplos en variante, el conjunto de píxeles y las matrices de control que controlan los píxeles incorporados en la formación pueden disponerse en otras configuraciones que no sean filas y columnas rectangulares. Por ejemplo, los píxeles pueden disponerse en formaciones hexagonales o filas y columnas curvilíneas. En general, tal como se utiliza en el presente documento, el término línea de escaneo se referirá a cualquier pluralidad de píxeles que compartan una interconexión de habilitación de escritura.

Montajes obturadores

La Figura 2 es un diagrama de un montaje obturador 200 ilustrativo adecuado para su incorporación en el aparato 100 de representación visual de la Figura 1. El montaje obturador 200 incluye un obturador 202 acoplado a un activador 204. El activador 204 está formado a partir de dos activadores 205 de barra de electrodos compatibles. El obturador 202 se acopla por un lado a los activadores 205. Los activadores 205 mueven el obturador transversalmente sobre una superficie en un plano de movimiento que es esencialmente paralelo a la superficie. El lado opuesto del obturador está acoplado a un muelle 207 que proporciona una fuerza de restauración opuesta a las fuerzas ejercidas por el activador 204.

Cada activador 205 incluye una barra 206 de carga compatible que conecta el obturador 202 con un anclaje 208 de carga. Los anclajes 208 de carga, junto con las barras 206 de carga compatibles, sirven como soportes mecánicos, manteniendo el obturador 202 suspendido cerca de la superficie. La superficie incluye una o más aberturas 211 para admitir el paso de la luz. Los anclajes 208 de carga conectan físicamente las barras 206 de carga compatibles y el obturador 202 con la superficie y conectan eléctricamente las barras 206 de carga con un voltaje de polarización, en algunos casos, a tierra.

Cada activador 204 también incluye una barra 216 de control compatible, situada adyacente a cada barra 206 de carga. Las barras 216 de control están acopladas en un extremo con un anclaje 218 de barra de control compartido entre las barras 216 de control. El otro extremo de cada barra 216 de control puede moverse libremente. Cada barra 216 de control está curvada de tal modo que quede situada lo más cerca posible de la barra 206 de carga junto al extremo libre de la barra 216 de control y al extremo anclado de la barra 206 de carga.

Durante la operación, un aparato de representación visual que incorpore el montaje obturador 200 aplica un potencial eléctrico a las barras 216 de control mediante el anclaje 218 de barra de control. Puede aplicarse un segundo potencial eléctrico a las barras 206 de carga. La diferencia de potencial resultante entre las barras 216 de control y las barras 206 de carga arrastra los extremos libres de las barras 216 de control hacia los extremos anclados de las barras 206 de carga, y arrastra los extremos de obturador de las barras 206 de carga hacia los extremos anclados de las barras 216 de control, guiando así el obturador 202 transversalmente hacia el anclaje 218 de control. Los miembros compatibles 206 actúan como muelles, de modo que, cuando se elimina el voltaje a través del potencial de las barras 206 y 216, las barras 206 de carga empujan el obturador 202 de vuelta a su posición inicial, liberando la tensión almacenada en las barras 206 de carga.

En el presente documento, un montaje obturador, tal como el montaje obturador 200, que incorpora un mecanismo de fuerza de restauración pasiva, se denomina generalmente montaje obturador elástico. Pueden construirse un cierto número de mecanismos de restauración elástica dentro de los activadores electrostáticos, o conjuntamente con los mismos, siendo las barras compatibles que se ilustran en el montaje obturador 200 únicamente un ejemplo. Los montajes obturadores elásticos pueden estar construidos de modo que, en un estado desactivado, o relajado, los obturadores estén ya sea abiertos o cerrados. Por fines ilustrativos, a continuación se supondrá que los montajes obturadores elásticos que se describen en el presente documento están construidos para estar cerrados en su estado relajado.

Según la curvatura de las barras 216 de control y de las barras 206 de carga, el montaje obturador puede controlarse de manera analógica o digital. Cuando las barras tienen una curvatura marcadamente no lineal o divergente (barras que divergen con una curvatura superior a un segundo orden), la aplicación de un voltaje de activación analógico a través de las barras 216 de control y las barras 206 de carga da como resultado un desplazamiento incremental predeterminado del obturador 202. Así, la magnitud de desplazamiento del obturador 202 puede variar aplicando voltajes de diferente magnitud a través de las barras 216 de control y las barras 206 de

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

carga. Por lo tanto, los montajes obturadores 200 que incluyen barras más curvadas se utilizan para implementar procesos analógicos de escalas de grises.

Para montajes obturadores con barras menos curvadas (barras que divergen con una curvatura de segundo orden o menor), la aplicación de un voltaje a través de las barras 216 de control y las barras 206 de carga da como resultado un desplazamiento del obturador si el voltaje es superior a un umbral de voltaje (Vat). La aplicación de un voltaje equivalente o superior a Vat da como resultado el desplazamiento máximo del obturador. Esto es, si el obturador 202 está cerrado, con ausencia de la aplicación de un voltaje equivalente o superior al umbral, la aplicación de cualquier voltaje equivalente o superior a Vat abre completamente el obturador. Tales montajes obturadores se utilizan para implementar procesos de escalas de grises por división del tiempo y / o división de área digital en diversos ejemplos del aparato 100 de representación visual.

Las Figuras 3A y 3B son vistas isométricas de un segundo montaje obturador 300 adecuado para su uso en el aparato 100 de representación visual. La Figura 3A es una vista del segundo montaje obturador 300 en un estado abierto. La Figura 3B es una vista del segundo montaje obturador 300 en un estado cerrado. A diferencia del montaje obturador 200, el montaje obturador 300 incluye los activadores 302 y 304 a cada lado de un obturador 306. Cada activador 302 y 304 está controlado independientemente. Un primer activador, el activador 302 de apertura de obturador, sirve para abrir el obturador 306. Un segundo activador, el activador 304 de cierre de obturador, sirve para cerrar el obturador 306. Ambos activadores 302 y 304 son preferiblemente activadores de electrodos en barra compatibles. Los activadores 302 y 304 abren y cierran el obturador 306 guiando el obturador 306 en un plano esencialmente paralelo a una superficie 307 sobre la que está suspendido el obturador. El obturador 306 está suspendido sobre la superficie mediante los anclajes 308 adosados a los activadores 302 y 304. La inclusión de soportes adosados a ambos extremos del obturador 306, a lo largo de su eje de movimiento, reduce el movimiento fuera de plano del obturador 306 y confina el movimiento esencialmente al plano deseado de movimiento. La superficie 307 incluye por lo menos una abertura 309 para admitir el paso de la luz a través de la superficie 307.

La Figura 4 es una vista superior de una formación 400 de montajes obturadores 402 adecuados para su inclusión en el aparato 100 de representación visual. Cada montaje obturador 402 incluye un obturador 404, una barra 406 de carga y dos barras 408 de control. Al igual que con los montajes obturadores 200 y 300 que se han descrito en lo que antecede, los montajes obturadores 402 modulan la luz guiando transversalmente sus correspondientes obturadores 404, de modo que los obturadores 404 interfieran de forma selectiva con la luz que atraviesa las aberturas situadas en una superficie sobre la cual son guiados los obturadores 404.

Para controlar uno de los obturadores en uno de los montajes obturadores, se aplica un voltaje a través de la barra 406 de carga y de una de las barras 408 de control. Para generar el voltaje, se aplica un primer potencial eléctrico a la barra de control seleccionada y se aplica un segundo potencial eléctrico a la barra 406 de carga y al obturador

404. Los potenciales eléctricos primero y segundo pueden tener la misma polaridad o pueden tener polaridades opuestas. También pueden tener la misma magnitud o pueden tener magnitudes diferentes. Ambos potenciales pueden estar también conectados a tierra. A fin de que se active el montaje obturador (es decir, que el obturador cambie su posición), la diferencia entre los potenciales primero y segundo debe ser igual o superior a un voltaje Vat de umbral de activación.

En la mayoría de los ejemplos, se alcanza el Vat aplicando voltajes de magnitudes esencialmente diferentes a la barra de control seleccionada y a la barra de carga. Por ejemplo, suponiendo que el Vat es de 40 V, el aparato 100 de representación visual puede aplicar 30 V a la barra de control y -10 V a la barra de carga, lo que da como resultado una diferencia de potencial de 40 V. Sin embargo, con el fin de controlar la disipación de potencia, también es importante considerar y controlar el voltaje absoluto aplicado a cada electrodo con respecto al potencial de tierra

o de masa de la pantalla de representación visual. La potencia requerida para aplicar potenciales eléctricos a una formación de activadores es proporcional a la capacitancia vista por la fuente de voltaje (P=1 / 2 fCV2), en donde f es la frecuencia de la señal de control, V es el voltaje de la fuente y C es la capacitancia total vista desde la fuente. La capacitancia total presenta diversos componentes aditivos, incluyendo la capacitancia que existe entre la barra de carga y la barra de control, la capacitancia de drenaje de fuente de los transistores a lo largo de una línea de interconexión entre la fuente de voltaje y el activador (en particular para aquellos transistores cuyas compuertas están cerradas), la capacitancia entre la línea de interconexión y sus alrededores, incluyendo los montajes obturadores y / o las líneas de transición cercanos, y la capacitancia entre las barras de carga o control y sus alrededores, incluyendo los montajes obturadores cercanos o la carcasa de la pantalla. Dado que la barra 406 de carga está acoplada eléctricamente al obturador 404, la capacitancia de la barra 406 de carga incluye la capacitancia del obturador 404. Dado que el obturador comprende habitualmente una gran fracción del área del píxel, la capacitancia entre la barra de carga y sus alrededores puede representar una fracción significativa de la capacitancia total vista por la fuente de voltaje. Adicionalmente, debido a que la diferencia entre el área de la combinación de la barra 406 de carga y el obturador 404, y el área de la barra 408 de control, es significativa, la capacitancia entre la barra de carga y sus alrededores normalmente es mucho mayor que aquella entre la barra de control y sus alrededores. Como resultado, la pérdida de potencia CV2 experimentada por las fuentes de voltaje conectadas con las barras, ya sean de control o de carga, será significativamente diferente incluso si la gama de sus excursiones de voltaje fuera la misma. Por esta razón, generalmente resulta ventajoso conectar el extremo de mayor capacitancia del activador, es decir la barra de carga, con una fuente de voltaje que no cambie de voltaje significativamente con respecto al potencial de tierra o de masa, o bien con una fuente de voltaje que no cambie el

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

voltaje con las frecuencias más altas requeridas por el sistema de control. Por ejemplo, si se requiere una diferencia de 40 voltios entre la barra 406 de carga y la barra 408 de control para activar el activador, será ventajoso que la diferencia de voltaje entre la barra de control y el potencial de tierra o de carcasa represente por lo menos la mitad, si no la mayor parte, de los 40 voltios.

La línea de trazos superpuesta a la formación 400 de montajes obturadores representa los límites de un único píxel

410. El píxel 410 incluye dos montajes obturadores 402, cada uno de los cuales puede ser controlado independientemente. Al tener dos montajes obturadores 402 por cada píxel 410, un aparato de representación visual que incorpore la formación 400 de montajes obturadores puede proporcionar tres niveles de escalas de grises por píxel utilizando la escala de grises por división de área. Más específicamente, podrá guiarse el píxel hacia los siguientes estados: ambos montajes obturadores cerrados; un montaje obturador abierto y el otro montaje obturador cerrado; o ambos montajes obturadores abiertos. Así, el píxel de imagen resultante puede estar apagado, a medio brillo, o a brillo completo. Al tener cada uno de los montajes obturadores 402 en el píxel 410 aberturas de diferentes tamaños, un aparato de representación visual podría proporcionar otro nivel más de escala de grises utilizando únicamente escala de grises por división de área. Los montajes obturadores 200, 300 y 402 de las Figuras 2, 3 y 4 pueden hacerse biestables. Esto es, los obturadores pueden existir por lo menos en dos posiciones de equilibrio (por ejemplo, abierta o cerrada), precisándose poca potencia, o ninguna, para mantenerlos en cualquiera de las posiciones. Más específicamente, el montaje obturador 300 puede ser mecánicamente biestable. Una vez que se ajusta el obturador del montaje obturador 300 en su posición, no se precisa energía eléctrica o un voltaje de retención para mantener dicha posición. Las tensiones mecánicas sobre los elementos físicos del montaje obturador 300 pueden mantener el obturador en su sitio.

Los montajes obturadores 200, 300 y 402 también pueden hacerse eléctricamente biestables. En un montaje obturador eléctricamente biestable, existe una gama de voltajes por debajo del voltaje de activación del montaje obturador que, si se aplican a un activador cerrado (con el obturador tanto en estado abierto como cerrado), mantienen el activador cerrado y el obturador en su posición, incluso si se ejerce una fuerza opuesta sobre el obturador. La fuerza opuesta puede ser ejercida por un muelle unido a un extremo opuesto del obturador, tal como el muelle 207 del montaje obturador 200, o la fuerza opuesta puede ser ejercida por un activador opuesto. El voltaje mínimo necesario para mantener una posición del obturador contra dicha fuerza opuesta se denomina voltaje Vm de mantenimiento.

La biestabilidad eléctrica surge del hecho de que la fuerza electrostática a través de un activador es función decisiva de la posición, así como del voltaje. Las barras de los activadores en los montajes obturadores 200, 300 y 402 actúan como placas condensadoras. La fuerza entre placas condensadoras es proporcional a 1 / d2, en donde d es la distancia de separación local entre las placas condensadoras. En un activador cerrado, la separación local entre las barras activadoras es muy pequeña. Así, la aplicación de un pequeño voltaje puede dar como resultado una fuerza relativamente elevada entre las barras activadoras. Como resultado, un voltaje relativamente bajo, tal como Vm, puede mantener el activador cerrado, incluso si otros elementos ejercen una fuerza opuesta sobre el activador.

En los montajes obturadores, tal como el 300, que disponen de dos activadores controlables por separado (con el fin de abrir y cerrar el obturador, respectivamente), la posición de equilibrio del obturador vendrá determinada por el efecto combinado de las diferencias de voltaje a través de cada uno de los activadores. En otras palabras, los potenciales eléctricos de los tres terminales (la barra de control de apertura de obturador, la barra de control de cierre de obturador, y las barras de obturador / carga), así como la posición del obturador, deben ser tenidos en consideración para determinar las fuerzas de equilibrio sobre el obturador.

Para un sistema eléctricamente biestable, un conjunto de reglas lógicas pueden describir los estados estables, y pueden utilizarse para desarrollar esquemas fiables de direccionamiento o de control digital para el obturador. Estas reglas lógicas son las siguientes:

Sea Vs la potencia eléctrica en la barra del obturador o de carga. Sea Vo la potencia eléctrica en la barra de control de apertura del obturador. Sea Vc la potencia eléctrica en la barra de control de cierre del obturador. Sea /Vo -Vs/ la expresión referida al valor absoluto de la diferencia de voltaje entre el obturador y la barra de control de apertura del obturador. Sea Vm el voltaje de mantenimiento. Sea Vat el voltaje del umbral de activación, es decir, el voltaje necesario para activar un activador en ausencia de la aplicación de Vm a una barra de control opuesta. Sea Vmáx el potencial máximo permitido para Vo y Vc. Sea Vm < Vat < Vmáx. Luego, suponiendo que Vo y Vc permanezcan por debajo de Vmáx:

1. Si /Vo-Vs/ < Vm y /Vc -Vs/ <Vm

Entonces el obturador se relajará hasta la posición de equilibrio de su muelle mecánico.

2. Si /Vo-Vs/ > Vm y /Vc -Vs/ > Vm

Entonces el obturador no se moverá, es decir, permanecerá ya sea en el estado abierto o el estado cerrado, según fuera la posición establecida por el último suceso de activación.

3. Si /Vo-Vs/ > Vaty /Vc -Vs/ <Vm

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

Entonces el obturador se moverá hasta la posición abierta.

4. Si /Vo-Vs/ < Vm y /Vc -Vs/ > Vat

Entonces el obturador se moverá hasta la posición cerrada.

De acuerdo con la regla 1, con diferencias de voltaje sobre cada activador cercanas a cero, el obturador se relajará. En muchos montajes obturadores la posición mecánicamente relajada está sólo parcialmente abierta o cerrada y, por lo tanto, preferiblemente se evitará esta condición de voltaje en un esquema de direccionamiento.

La condición de la regla 2 posibilita incluir una función de activación global en un esquema de direccionamiento. Manteniendo un voltaje de obturador que proporcione diferencias de voltaje de barras que sean por lo menos el voltaje de mantenimiento, pueden alterarse o conmutarse los valores absolutos de los potenciales de apertura de obturador y de cierre de obturador, en medio de una secuencia de direccionamiento sobre amplios rangos de voltajes (incluso allí donde las diferencias de voltaje superen a Vat), sin ningún peligro de movimientos no intencionados del obturador.

Las condiciones de las reglas 3 y 4 son aquellas que generalmente son el objetivo durante la secuencia de direccionamiento para asegurar la activación biestable del obturador.

La diferencia de voltaje de mantenimiento, Vm, puede indicarse o expresarse como una fracción determinada del voltaje del umbral de activación, Vat. Para los sistemas diseñados para un grado útil de biestabilidad, el voltaje de mantenimiento puede existir en una gama entre el 20 % y el 80 % de Vat. Esto ayuda a asegurar que las fugas de carga o las fluctuaciones parasitarias de voltajes en el sistema no den como resultado una desviación de un voltaje fijado de retención fuera de su gama de mantenimiento, una desviación que podría dar como resultado la activación no intencional de un obturador. En algunos sistemas, puede proporcionarse un grado excepcional de biestabilidad o histéresis, existiendo Vm por encima de una gama entre el 2 % y el 98 % de Vat. Sin embargo, en estos sistemas debe tenerse cuidado en asegurar que pueda obtenerse fiablemente una condición de voltaje de electrodo de V < Vm dentro del tiempo de direccionamiento y de activación disponibles.

Matrices de control y procedimientos de operación de las mismas

La Figura 5A es un diagrama conceptual de una matriz 500 de control apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual para direccionar una formación de píxeles. La Figura 5B es una vista isométrica de una parte de una formación de píxeles que incluye la matriz 500 de control. Cada píxel 501 incluye un montaje obturador flexible 502, tal como el montaje obturador 200, controlado por un activador 503.

La matriz 500 de control se fabrica como un circuito eléctrico difundido o depositado en película delgada sobre la superficie de un sustrato 504 sobre el que están formados los montajes obturadores 502. La matriz 500 de control incluye una interconexión 506 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 501 en la matriz 500 de control, y una interconexión de datos 508 por cada columna de píxeles 501 en la matriz 500 de control. Cada interconexión 506 de línea de escaneo conecta eléctricamente una fuente 507 de voltaje de habilitación de escritura con los píxeles 501 en una correspondiente fila de píxeles 501. Cada interconexión 508 de datos conecta eléctricamente una fuente de voltaje de datos, (“fuente Vd”) 509, con los píxeles 501 en una correspondiente columna de píxeles. En la matriz 500 de control, el voltaje Vd de datos proporciona la mayor parte de la energía necesaria para la activación. De tal modo, la fuente 509 de voltaje de datos también sirve como fuente de voltaje de activación.

Por cada píxel 501 o por cada montaje obturador en la formación, la matriz 500 de control incluye un transistor 510 y un condensador 512. La compuerta de cada transistor está conectada eléctricamente con la interconexión 506 de línea de escaneo de la fila en la formación en la que está situado el píxel 501. La fuente de cada transistor 510 está conectada eléctricamente con su correspondiente interconexión 508 de datos. El montaje obturador 502 incluye un activador con dos electrodos. Los dos electrodos tienen capacitancias significativamente diferentes con respecto a los alrededores. El transistor conecta la interconexión 508 de datos con el electrodo activador que tenga la menor capacitancia. Más específicamente, el drenaje de cada transistor 510 está conectado eléctricamente en paralelo con un electrodo del correspondiente condensador 512 y con el electrodo de menor capacitancia del activador. El otro electrodo del condensador 512 y el electrodo de mayor capacitancia del activador en el montaje obturador 502 están conectados con un potencial común o de tierra. Durante la operación, para formar una imagen, la matriz 500 de control habilita secuencialmente para escritura cada fila en la formación, aplicando por turnos Vwe a cada interconexión 506 de línea de escaneo. Para una fila con habilitación de escritura, la aplicación de Vwe a las compuertas de los transistores 510 de los píxeles 501 en la fila permite el flujo de corriente a través de las interconexiones 508 de datos y a través de los transistores para aplicar un potencial al activador del montaje obturador 502. Mientras la fila tenga habilitación de escritura, se aplican de forma selectiva voltajes Vd de datos a las interconexiones 508 de datos. En implementaciones que proporcionan una escala de grises analógica, el voltaje de datos aplicado a cada interconexión 508 de datos varía en relación con el brillo deseado del píxel 501 situado en la intersección de la interconexión 506 de línea de escaneo con habilitación de escritura y la interconexión 508 de datos. En implementaciones que proporcionan esquemas de control digital, el voltaje de datos se selecciona para que sea un voltaje con una magnitud relativamente baja (es decir, un voltaje cercano a tierra), o bien para que iguale

o supere a Vat (el voltaje del umbral de activación). En respuesta a la aplicación de Vat a una interconexión 508 de

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

datos, el activador en el correspondiente montaje obturador 502 activa, abriendo el obturador en dicho montaje obturador 502. El voltaje aplicado a la interconexión 508 de datos permanece almacenado en el condensador 512 del píxel incluso después de que la matriz 500 de control deje de aplicar Vwe a una fila. Por lo tanto, no resulta necesario esperar y mantener el voltaje Vwe en una fila durante el tiempo necesario para que se active el montaje obturador 502; tal activación puede efectuarse después de haber sido eliminado el voltaje de habilitación de escritura de la fila. El voltaje en los condensadores 510 en una fila permanece esencialmente almacenado hasta que se haya escrito una trama de vídeo completa y, en algunas implementaciones, hasta que se hayan escrito nuevos datos en la fila.

La matriz 500 de control puede fabricarse mediante el uso de la siguiente secuencia de etapas de procesamiento:

Primera: se forma una capa 550 de abertura sobre un sustrato 504. Si el sustrato 504 es opaco, tal como silicio, entonces el sustrato 504 sirve como la capa 550 de abertura, y se forman los agujeros 554 de abertura en el sustrato 504 grabando una formación de agujeros a través del sustrato 504. Si el sustrato 504 es transparente, tal como el vidrio, entonces la capa 550 de abertura puede formarse a partir de la deposición de una capa de bloqueo de la luz sobre el sustrato 504 y la grabación de una formación de agujeros en la capa de bloqueo de la luz. Los agujeros 554 de abertura pueden tener una forma generalmente circular, elíptica, poligonal, serpenteante o irregular. Si la capa de bloqueo de la luz está además fabricada con un material reflectante, tal como un metal, entonces la capa 550 de abertura puede actuar como una superficie de espejo que recicle la luz no transmitida de vuelta hasta una retroiluminación adjunta, para una mayor eficiencia óptica. Pueden formarse películas metálicas reflectantes aptas para proporcionar el reciclaje de la luz, mediante un buen número de técnicas de deposición de vapor que incluyen la pulverización catódica, la evaporación, la sedimentación iónica, la ablación por láser o la deposición química de vapor. Los metales efectivos para esta aplicación reflectante incluyen, sin limitación, Al, Cr, Au, Ag, Cu, Ni, Ta, Ti, Nd, Nb, Si, Mo y / o aleaciones de los mismos. Los grosores en el intervalo de 30 nm a 1.000 nm son suficientes. Segunda: se deposita una capa dieléctrica intermetálica en forma de sedimento sobre la parte superior del metal 550 de la capa de abertura. Tercera: se deposita y se modela una primera capa conductora sobre el sustrato. Esta capa conductora puede modelarse con las trazas conductoras de la interconexión 506 de línea de escaneo. Cualquiera de los metales que se han enumerado en lo que antecede, o los óxidos conductores, tales como el óxido de indio y estaño, puede tener una resistividad suficientemente baja para esta aplicación. Se sitúa una parte de la interconexión 506 de línea de escaneo en cada píxel a fin de formar la compuerta de un transistor 510. Cuarta: se deposita otra capa dieléctrica intermetálica en forma de sedimento sobre la parte superior de la primera capa de interconexiones conductoras, incluyendo la parte que forma la compuerta del transistor 510. Algunos dieléctricos intermetálicos suficientes para este propósito incluyen SiO2, Si3N4, y Al2O3, con grosores en el intervalo entre 30 nm y 1.000 nm. Quinta: se deposita una capa de silicio amorfo encima del dieléctrico intermetálico, y luego se modela para formar las zonas de fuente, drenaje y canal de una capa activa de transistor de película delgada. Como alternativa, este material semiconductor puede ser silicio policristalino. Sexta: se deposita y se modela una segunda capa conductora sobre el silicio amorfo. Esta capa conductora puede modelarse con las trazas conductoras de la interconexión 508 de datos. Pueden utilizarse los mismos metales y / u óxidos conductores que se han enumerado en lo que antecede. También pueden utilizarse partes de la segunda capa conductora para formar contactos con las áreas de fuente y drenaje del transistor 510. Las estructuras de condensador, tales como el condensador 512, pueden construirse como placas formadas con el material dieléctrico interviniente en las capas conductoras primera y segunda. Séptima: se deposita un dieléctrico pasivante sobre la parte superior de la segunda capa conductora. Octava: se deposita una capa mecánica sacrificial sobre la parte superior de la capa pasivante. Se abren unas vías tanto en la capa sacrificial como en la capa pasivante, de modo que las subsiguientes capas obturadoras de MEMS puedan hacer contacto eléctrico y unión mecánica con las capas conductoras situadas debajo. Novena: se deposita y se modela una capa obturadora de MEMS sobre la parte superior de la capa sacrificial. La capa obturadora de MEMS se modela con los obturadores 502, así como con los activadores 503, y se ancla al sustrato 504 a través de vías que se modelan en la capa sacrificial. El modelo del obturador 502 se alinea con el modelo de los agujeros 554 de abertura que se formaron en la primera capa 550 de abertura. La capa obturadora de MEMS puede estar compuesta por un metal depositado, tal como Au, Cr o Ni, o un semiconductor depositado, tal como silicio policristalino o silicio amorfo, con grosores en el intervalo entre 300 nanómetros a 10 micrómetros. Décima: se retira la capa sacrificial, de modo que los componentes de la capa obturadora de MEMS queden libres para moverse en respuesta a los voltajes que se apliquen a través de los activadores 503. Undécima: se recubren las paredes laterales de los electrodos del activador 503 con un material dieléctrico para evitar los cortocircuitos entre electrodos con voltajes opuestos.

Son posibles muchas variaciones en el proceso anterior. Por ejemplo, la capa 550 de abertura reflectante de la etapa 1 puede combinarse con la primera capa conductora. Se modelan huecos en esta capa conductora para proporcionar trazas eléctricamente conductoras dentro de la capa, al tiempo que la mayor parte del área de píxeles permanece cubierta con un metal reflectante. En otro ejemplo, los terminales de fuente y drenaje del transistor 510 pueden colocarse en la primera capa conductora mientras que los terminales de compuerta se forman en la segunda

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

capa conductora. En otro ejemplo, se coloca el silicio semiconductor amorfo o policristalino directamente debajo de cada una de las capas conductoras primera y segunda. En el presente ejemplo, pueden modelarse unas vías en el dieléctrico intermetálico de modo que puedan hacerse contactos metálicos con la capa semiconductora subyacente.

La Figura 6 es un diagrama de una segunda matriz 600 de control apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual para direccionar una formación de píxeles 602. Los píxeles 602 en la matriz 600 de control renuncian al uso de un transistor y un condensador, como los incluidos en la matriz 500 de control, a favor de un diodo 604 de metal-aislante-metal (“MIM”). La matriz 600 de control incluye una interconexión 606 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 602 en la matriz 600 de control, y una interconexión 607 de datos por cada columna de pixeles en la matriz 600 de control. Cada interconexión 606 de línea de escaneo se conecta eléctricamente con un terminal del diodo 604 de MIM de cada píxel 602 en su correspondiente fila de píxeles 602. El otro terminal del diodo 604 de MIM en un píxel 602 se conecta eléctricamente con uno de los dos electrodos de un montaje obturador 608, tal como el montaje obturador 200, en el píxel 602.

Durante la operación, el diodo 604 de MIM actúa como un elemento conmutador no lineal que impide que la corriente fluya hasta el montaje obturador 609, a no ser que el voltaje presentado entre la interconexión 606 de línea de escaneo y la interconexión 607 de línea de datos supere un voltaje Vdiodo de umbral. Por lo tanto, si los pulsos de voltaje proporcionados por la interconexión 607 de línea de datos no superan el valor Vdiodo, tales pulsos de datos no efectuarán la activación de los montajes obturadores 608 conectados a lo largo de la línea de datos. Sin embargo, si se aplica un voltaje Vwe de habilitación de escritura a una interconexión 606 de línea de escaneo, de modo que aparezca una diferencia de voltaje por encima de Vdiodo entre la interconexión 606 de línea de escaneo y cualquiera de las diversas interconexiones 607 de línea de datos que cruzan la interconexión 606 de línea de escaneo, entonces los obturadores en la intersección de dicha interconexión 606 de línea de escaneo y dichas interconexiones 607 de líneas de datos recibirán su carga y podrán ser activados. En implementaciones que proporcionan una escala de grises analógica, el voltaje de datos aplicado a cada interconexión 607 de línea de datos varía en relación con el brillo deseado del píxel 602 situado en la intersección de la interconexión 606 de línea de escaneo con habilitación de escritura y la interconexión 607 de línea de datos. En implementaciones que proporcionan esquemas de control digital, el voltaje de datos se selecciona para que esté cercano a Vwe (es decir, de modo que fluya poca corriente, o ninguna, a través del diodo 604), o bien sea lo suficientemente elevado para que Vwe -Vdiodo iguale o supere a Vat (el voltaje del umbral de activación).

En otras implementaciones, puede colocarse el diodo 604 de MIM entre el montaje obturador 608 y la interconexión 607 de línea de datos. El procedimiento de operación es el mismo que se ha descrito en lo que antecede. En otras implementaciones, se emplean dos diodos de MIM, cada uno de ellos conectado a una línea de escaneo separada y adyacente. Un electrodo del montaje obturador está conectado con cada uno de los diodos de MIM en el lado opuesto a sus respectivas líneas de escaneo, de modo que el voltaje que aparezca en el electrodo del obturador sea casi ½ de la diferencia de voltaje entre las dos líneas de escaneo. De esta manera, resulta más fácil fijar el potencial de uno de los electrodos del activador en un potencial conocido nulo o común.

Los dos electrodos del montaje obturador 608 en el píxel 602 tienen capacitancias significativamente diferentes con respecto al potencial de tierra o de la carcasa. De estos dos electrodos, el electrodo de mayor capacitancia está conectado preferiblemente con la interconexión 606 de línea de escaneo (de forma optativa, tal como se muestra, con un diodo conectado entre el obturador 608 y la interconexión 606 de línea de escaneo), dado que la línea de escaneo normalmente requiere menores cambios de voltaje (con respecto a tierra) que los que normalmente requiere la interconexión 607 de línea de datos. La interconexión 607 de línea de datos se conecta eléctricamente con el electrodo de menor capacitancia del montaje obturador 608.

La Figura 7 es un diagrama de una tercera matriz 700 de control para controlar los píxeles 702 que incorporan los montajes obturadores 703 con activadores tanto de apertura como de cierre, tales como los montajes obturadores 300 y 402. La matriz 700 de control incluye la interconexión 704 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 702 en la matriz 700 de control, y dos interconexiones 706a y 706b de datos que direccionan cada columna de píxeles 702 en la matriz 700 de control. Una de las interconexiones de datos es una interconexión 706a de apertura de obturador y la otra es una interconexión 706b de cierre de obturador.

Para un determinado píxel 702 en la matriz 700 de control, el píxel 702 incluye dos pares de transistor-condensador, un par por cada interconexión 706a y 706b de datos que direcciona el píxel. Las compuertas de ambos transistores en el píxel 702 se acoplan eléctricamente con la interconexión 704 de línea de escaneo correspondiente a la fila de la matriz 700 de control en la que está situado el píxel 702. La fuente de uno de los transistores, el transistor 708a de apertura de obturador, se conecta eléctricamente con la interconexión 706a de datos de apertura de obturador de la columna en la que está situado el píxel 702. El drenaje del transistor 708a de apertura de obturador se conecta eléctricamente, en paralelo, con un electrodo de uno de los condensadores, el condensador 710a de apertura de obturador, y con un electrodo del activador de apertura de obturador del montaje obturador 703 del píxel. El otro electrodo del condensador 710a de apertura de obturador se conecta eléctricamente a tierra o a una interconexión de polarización fijado en un voltaje común entre los píxeles 702.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

De manera similar, la fuente del otro transistor en el píxel 702, el transistor 708b de cierre de obturador, se conecta eléctricamente con la interconexión 706b de datos de cierre de obturador de la columna en la que está situado el píxel 702. El drenaje del transistor 708b de cierre de obturador se conecta eléctricamente, en paralelo, con el otro condensador del píxel, el condensador 710b de cierre de obturador, y con uno de los electrodos del activador de cierre de obturador del montaje obturador 703.

Tanto el activador de apertura de obturador como el activador de cierre de obturador del montaje obturador 703 incluyen dos electrodos. Un electrodo de cada activador tiene una capacitancia significativamente más elevada que el otro. Los drenajes de los transistores de apertura de obturador y de cierre de obturador se conectan eléctricamente con los electrodos de menor capacitancia de sus correspondientes activadores. La interconexión a tierra, o de polarización, si la hubiera, se conecta eléctricamente con el electrodo de mayor capacitancia.

La matriz de control de la Figura 7 emplea transistores de canal n. Son posibles otros ejemplos que empleen transistores MOS de canal p. En otras implementaciones, los transistores 708a y 708b puede reemplazarse por diodos de MIM u otros elementos o conmutadores de circuito no lineales. En otras implementaciones, pueden eliminarse por completo los condensadores 710a y 710b, reemplazándose su función por la capacitancia efectiva de los activadores de apertura de obturador y de cierre de obturador.

En el caso en que deban activarse múltiples obturadores dentro de cada píxel, puede proporcionarse un par por separado de interconexiones de datos de apertura de obturador e interconexiones de datos de cierre de obturador, junto con los transistores y condensadores asociados, por cada obturador dentro del píxel.

La Figura 8 es un diagrama de flujo de un procedimiento 800 para direccionar los píxeles 702, controlados por la matriz 700 de control de la Figura 7, para formar una trama de imagen. Las etapas llevadas a cabo para direccionar una trama de imagen individual se denominan colectivamente “ciclo de direccionamiento de trama”. El procedimiento comienza permitiendo la escritura de la primera línea de escaneo en la pantalla de representación visual (etapa 802). Para hacer esto, la matriz 700 de control 700 aplica Vwe (por ejemplo, +45 V para los transistores de nMOS o 45 V para los transistores de pMOS) a la interconexión 704 de línea de escaneo en la matriz 700 de control correspondiente a la primera fila de la matriz de control, y pone a tierra las restantes interconexiones 704 de líneas de escaneo.

Luego la matriz 700 de control escribe datos en cada píxel 702 en la línea de escaneo con habilitación de escritura (bloque 804 de decisión a etapa 812). Los datos corresponden a los estados deseados para los montajes obturadores 703 en dichos píxeles 702. Para mayor facilidad de entendimiento, a continuación se describe el proceso de escritura de datos (bloque 804 de decisión a etapa 812) en relación con un único píxel 702 en una columna seleccionada en la línea de escaneo con habilitación de escritura. Al mismo tiempo que se escriben datos en este píxel 702 individual, la matriz 700 de control también escribe datos de la misma manera en los restantes píxeles 702 en la línea de escaneo con habilitación de escritura.

Para escribir datos en un píxel 702 situado en la intersección de una columna seleccionada de la matriz 700 de control y la línea de escaneo con habilitación de escritura, en primer lugar, en el bloque 804 de decisión se determina si el montaje obturador 703 en cuestión debe abrirse o cerrarse en la próxima trama de imagen. Si debe abrirse el montaje obturador 703, la matriz 700 de control aplica un voltaje de datos, Vd, a la interconexión 706a de apertura de obturador de la columna seleccionada (etapa 806). Se selecciona Vd para elevar el voltaje a través de los electrodos del activador de apertura de obturador en el montaje obturador 703, para que iguale o supere el voltaje necesario para la activación, Vat. Aproximadamente al mismo tiempo que la matriz 700 de control aplica Vd a la interconexión 706a de apertura de obturador de la columna seleccionada (etapa 806), la matriz 700 de control pone a tierra la interconexión 706b de cierre de obturador de la columna (etapa 808).

Si, en el bloque 804 de decisión, se determina que debe cerrarse el montaje obturador 703, la matriz 700 de control aplica el voltaje de datos Vd a la interconexión 706b de cierre de obturador (etapa 810) y pone a tierra la interconexión de apertura 706a de obturador de la columna (etapa 812). Una vez que el voltaje a través de los electrodos del activador deseado aumenta hasta Vat, el activador, si no estaba previamente en la posición deseada, se activará (etapa 814), moviendo el obturador del montaje obturador 703 a la posición deseada.

Una vez escritos los datos en los píxeles 702 de la línea de escaneo en las etapas 806 a 812, la matriz 700 de control pone a tierra la interconexión 704 de línea de escaneo (etapa 814) y permite la escritura de la siguiente línea de escaneo (etapa 816). El proceso se repite hasta que se hayan direccionado todos los píxeles 702 de la matriz 700 de control. En una implementación, antes de direccionar la primera línea de escaneo de la matriz 700 de control, se apaga una retroiluminación a la que está fijada la matriz de control. Luego, una vez que se han direccionado todas las líneas de escaneo en la matriz 700 de control, vuelve a encenderse la retroiluminación. Sincronizar la conmutación de apagado y encendido de la retroiluminación con el comienzo y el final de un periodo durante el cual se direcciona una trama mejora la pureza de color de la imagen resultante, dado que la retroiluminación está encendida únicamente cuando ya se han fijado todos los píxeles en su estado de imagen correcto.

Un suceso de activación se determina observando las diferencias de voltaje que aparecen a través del activador de apertura de obturador y el activador de cierre de obturador. Para una activación coherente, generalmente se

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

mantendrá una de estas diferencias de voltaje cercana a cero, o por lo menos por debajo de un determinado voltaje Vm de mantenimiento, mientras que el valor absoluto de la otra diferencia de voltaje superará el voltaje de activación. De manera congruente con las condiciones de activación que se describen con respecto a las Figuras 2, 3 y 4, las polaridades de los voltajes aplicados, tales como Vd, pueden ser tanto negativas como positivas, y el voltaje aplicado al potencial común (indicado como “tierra” en la Figura 7 o en la etapa 812), puede ser cualquier voltaje, tanto positivo como negativo.

En algunas implementaciones, resulta ventajoso invertir periódica u ocasionalmente el signo de los voltajes que aparecen a través de los activadores del montaje obturador 703 sin alterar de otra manera el procedimiento 800 de direccionamiento de píxeles. En un caso, puede lograrse la inversión de la polaridad manteniendo el electrodo común de todos los obturadores 703 en un potencial cercano a cero, al tiempo que se invierte la polaridad del voltaje de datos, Vd. En otro caso, puede lograrse la inversión de la polaridad fijando el voltaje común en Vcomún, en donde Vcomún es igual o superior a Vat, y proporcionando luego una fuente de voltaje de modo que el voltaje de datos alterne ya sea entre Vcomún y 2 * Vat, o entre cero y Vcomún.

Puede aplicarse un uso ventajoso similar de las inversiones de polaridad y el uso de voltajes comunes no nulos en las matrices 500 y 600 de control.

El diagrama de flujo del procedimiento 800 está representado para el caso en que sólo se escriba información digital en una trama de imagen, es decir, cuando la intención sea que los obturadores estén o bien abiertos o bien cerrados. Puede emplearse un procedimiento similar de direccionamiento de tramas de imagen para proporcionar imágenes de escalas de grises construidas tras cargar datos analógicos a través de las interconexiones 706a y 706b de datos. En este caso, los voltajes intermedios pretenden producir aperturas solo parciales de los obturadores 703. Los voltajes aplicados a través de los activadores de apertura de obturador tenderán a mover los obturadores en direcciones opuestas al movimiento inducido por los voltajes a través de los activadores de cierre de obturador. Sin embargo, existirán pares de voltajes complementarios que, al ser aplicados simultáneamente a través de estos dos activadores, darán como resultado estados controlados y predeterminados de apertura parcial del obturador.

La naturaleza complementaria de los voltajes suministrados tanto a la interconexión 706a de apertura de obturador como a la interconexión 706b de apertura de obturador puede utilizarse ventajosamente si la electrónica de la fuente de voltaje también está diseñada con capacidad para el reciclaje de la carga. Tomando como ejemplo el procedimiento 800, que está diseñado para la carga de información digital en la trama de imagen: los voltajes cargados en las interconexiones durante las etapas 806 u 810 son complementarios. Esto es, si se carga Vd en una de las interconexiones, entonces la otra interconexión normalmente se pondrá a tierra. Por lo tanto, conceptualmente, cambiar el estado del montaje obturador 703 (por ejemplo, de cerrado a abierto) es una cuestión de transferir la carga almacenada en un activador hasta su activador opuesto. Si la energía perdida en cada una de estas transiciones es Q * Vd, en donde Q es la carga almacenada en un activador, entonces pueden obtenerse considerables ahorros de energía si la carga almacenada no se disipa simplemente como energía perdida en la electrónica de la fuente de voltaje en cada transición, sino que, en cambio, se recicla para su uso en el otro activador. Aunque el reciclaje completo de la carga es difícil, se dispone de procedimientos para un reciclaje parcial. Por ejemplo, el procedimiento 800 de direccionamiento de trama puede proporcionar una etapa en la que las interconexiones 706a y 706b de líneas de datos se puentean entre sí dentro de la electrónica de la fuente de voltaje durante un breve periodo de tiempo entre las etapas 802 y 804. Durante el breve periodo de tiempo en que estas interconexiones están puenteadas, compartirán la carga almacenada, de modo que por lo menos una fracción de la carga previa quede disponible en aquella de las interconexiones de línea de datos que haya de ser devuelta a su estado de carga completa.

La Figura 9 es otra matriz 900 de control ilustrativa apta para direccionar un conjunto de píxeles del dispositivo de representación visual 100. La matriz 900 de control es similar a la matriz 700 de control. Esto es, la matriz 900 de control incluye una interconexión 904 de línea de escaneo por cada fila de píxeles en la matriz 900 de control y dos interconexiones de datos, una interconexión 906a de apertura de obturador y una interconexión 906b de cierre de obturador, por cada columna de píxeles 902 en la matriz de control. Adicionalmente, cada píxel en la matriz 900 de control incluye un transistor de apertura de obturador (o, de forma optativa, un diodo o varistor) 908a, un transistor de cierre de obturador (o, de forma optativa, un diodo o varistor) 908b, un condensador 910a de apertura de obturador, un activador 910b de cierre de obturador y un montaje obturador 912. El montaje obturador es biestable mecánica y / o eléctricamente. La matriz 900 de control, sin embargo, incluye una interconexión controlable adicional, una interconexión 914 de activación global. La interconexión 914 de activación global proporciona, de manera esencialmente simultánea, aproximadamente el mismo voltaje (un “voltaje común”) a los píxeles 902 en por lo menos dos filas y dos columnas de la matriz 900 de control. En una implementación, la interconexión 914 de activación global proporciona un voltaje común a todos los píxeles 902 en la matriz 900 de control. El electrodo de mayor capacitancia de los activadores de los montajes obturadores 912 en cada píxel 902 en la matriz 900 de control se conecta eléctricamente con la interconexión 914 de activación global, en vez de a tierra.

La inclusión de la interconexión 914 de activación global permite la activación casi simultánea de los píxeles 902 en múltiples filas de la matriz 900 de control. Como resultado, todos los activadores que se activan para fijar una determinada trama de imagen (por ejemplo, todos los obturadores que se mueven) pueden ser activados al mismo tiempo, de manera opuesta a un procedimiento de activación fila a fila como el que se describe en el procedimiento

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

800. El uso de un proceso de activación global desacopla temporalmente la escritura de datos en un píxel 902 de la activación del montaje obturador 912 en el píxel 902.

La característica de activación global incorporada en la matriz 900 de control aprovecha la biestabilidad de los montajes obturadores 912 en la matriz 900 de control. Activar un montaje obturador eléctricamente biestable requiere que se cumplan simultáneamente dos condiciones: que el valor absoluto del voltaje a través de un electrodo supere Vat, al tiempo que el valor absoluto del voltaje a través del otro electrodo sea inferior a un voltaje Vm de mantenimiento. Así, para la matriz 900 de control, cuando se aplica un voltaje superior a Vm a un activador de un montaje obturador 912, aplicar Vat al montaje obturador opuesto resulta insuficiente para hacer que el activador se active.

Por ejemplo, supongamos que el activador de apertura de obturador de un montaje obturador eléctricamente biestable tiene un Vat de 40 V. Al mismo tiempo, la aplicación de un voltaje de mantenimiento de 10 V a través de los electrodos del activador de cierre de obturador puede mantener el obturador del montaje obturador en una posición cerrada, incluso cuando se apliquen 60 V a través de los electrodos del activador de apertura de obturador. Si se aplica un potencial de polarización de -10 V entre los electrodos de mayor capacitancia de todos los montajes obturadores y la tierra, a través de la interconexión común global, al tiempo que se aplica el potencial de tierra a uno de los electrodos de activación, entonces puede aplicarse un voltaje de datos de +40 V a los electrodos de menor capacitancia de los activadores seleccionados en los montajes obturadores, produciendo por lo tanto una diferencia de potencial de +50 V a través de dichos activadores, sin hacer que los activadores se activen. Luego, poniendo a tierra la interconexión común global, se reduce a +40 V el voltaje a través de los electrodos de los activadores seleccionados, al tiempo que se elimina el voltaje a través del activador opuesto. Dado que +40 V aún es igual al voltaje de activación del activador y que ningún voltaje de mantenimiento está manteniendo el activador opuesto en su posición, todos los activadores seleccionados se mueven al unísono. A continuación se describe con detalle adicional otro ejemplo, en relación con la Figura 10.

La Figura 10 es un diagrama de flujo de un procedimiento 1000 de direccionamiento de una trama de imagen utilizando la matriz 900 de control de la Figura 9. El procedimiento comienza fijando la interconexión 914 de activación global en un voltaje Vm de mantenimiento, por ejemplo, ½ Vat (etapa 1001) con respecto a tierra. Luego, la matriz 900 de control permite la escritura de la primera línea de escaneo en la pantalla de representación visual (etapa 1002). Para hacer esto, la matriz 900 de control aplica Vwe, por ejemplo, +45 V, a una primera interconexión 904 de línea de escaneo en la matriz 900 de control y pone a tierra el resto de interconexiones 904 de líneas de escaneo.

A continuación, la matriz 900 de control escribe datos en cada píxel 902 en la línea de escaneo con habilitación de escritura correspondiente a los estados deseados de aquellos píxeles en la siguiente trama de imagen (bloque 1004 de decisión a etapa 1012). El proceso de escritura de datos se describe a continuación en relación con un píxel 902 individual en una columna seleccionada en la línea de escaneo con habilitación de escritura. Al mismo tiempo que se escriben esos datos en dicho píxel 902 individual, la matriz 900 de control también escribe datos de la misma manera en los restantes píxeles 902 en la línea de escaneo con habilitación de escritura.

Para escribir datos en un píxel 902, en el bloque 1004 de decisión se determina si el obturador del montaje obturador 912 en el píxel 902 ha de estar en la posición abierta o en la posición cerrada en la siguiente trama de imagen. Si el obturador ha de estar en la posición abierta, la matriz 900 de control aplica un voltaje de datos, Vd, a la interconexión de apertura de obturador de la columna seleccionada (etapa 1006). Vd se selecciona de modo que, antes de la aplicación de un voltaje de activación global, Vag, a la interconexión 914 común global, el voltaje a través del activador de apertura de obturador en el píxel 902 permanezca insuficiente para superar la corriente de polarización aplicada al activador de cierre de obturador, pero de modo que, después de la aplicación de Vag a la interconexión 914 común global, el voltaje a través de los electrodos de apertura de obturador sea suficiente para que se active el activador de apertura de obturador. Por ejemplo, si Vat es igual a 40 V, Vm es igual a 20 V y Vag es igual a tierra, entonces Vd se selecciona para que sea superior o igual a 40 V, pero inferior al potencial que superaría el valor Vm. Al mismo tiempo que la matriz 900 de control aplica Vd a la interconexión 906a de apertura de obturador de la columna seleccionada (etapa 1006), la matriz 900 de control pone a tierra la interconexión 906b de cierre de obturador de la columna (etapa 1008).

Si en el bloque 1004 de decisión se determina que el obturador ha de estar en la posición cerrada, la matriz 900 de control aplica el voltaje Vd de datos a la interconexión 906b de cierre de obturador (etapa 1010) y pone a tierra la interconexión 906a de apertura de obturador de la columna (etapa 1012).

Después de que la matriz 900 de control escribe datos en los píxeles 902 en la línea de escaneo con habilitación de escritura en las etapas 1006 a 1012, la matriz 900 de control pone a tierra la interconexión 904 de la línea de escaneo actualmente habilitada para la escritura (etapa 1014) y permite la escritura en la siguiente línea de escaneo (etapa 1016). El proceso se repite hasta que se direccionan todos lo píxeles 902 en la matriz 900 de control (véase el bloque 1015 de decisión). Después de que se direccionan todos los píxeles en la matriz 900 de control (véase el bloque 1015 de decisión), la matriz 900 de control aplica el voltaje común global Vag a la interconexión común global (etapa 1018), dando así como resultado una activación global casi simultánea de los montajes obturadores 912 en la matriz 900 de control. Así, para tales implementaciones, la interconexión común global sirve como una interconexión

10

15

20

25

30

35

40

45

E08005973

21-01-2015

de activación global.

Al igual que con el procedimiento 800, el procedimiento 1000 también puede incluir la sincronización de una retroiluminación con la activación de un obturador. Sin embargo, utilizando el proceso de activación global que se ha descrito en lo que antecede, puede mantenerse la retroiluminación durante un mayor porcentaje del tiempo que una pantalla de representación visual está operativa, produciendo por lo tanto una representación visual más brillante para el mismo nivel de potencia de control en una retroiluminación. En un ejemplo, se sincroniza una retroiluminación de modo que esté apagada toda vez que los obturadores en una fila de una matriz de control estén fijados para una trama de imagen mientras los obturadores en otras filas de la matriz de control están fijados para una trama de imagen diferente. En las matrices de control que no emplean activación global, por cada trama de vídeo, se apaga la retroiluminación durante todo el proceso de escritura de datos (aproximadamente de 500 microsegundos a 5 milisegundos), dado que cada fila de píxeles se activa según es direccionada. Por el contrario, en las matrices de control que utilizan activación global, la retroiluminación puede permanecer encendida mientras se lleva a cabo el proceso de escritura de datos, debido a que ningún píxel cambia de estado hasta que se hayan escrito todos los datos. La retroiluminación sólo se apaga (si acaso) durante el periodo de tiempo, mucho más corto, que comienza después de haber escrito en la última línea de escaneo, y finaliza tras un tiempo suficiente, después de haber aplicado el voltaje de activación global, para que los píxeles hayan cambiado su estado (aproximadamente de 10 microsegundos a 500 microsegundos).

Un suceso de activación en el procedimiento 1000 se determina mediante la observación de las diferencias de voltaje que aparecen a través del activador de apertura de obturador y el activador de cierre de obturador. De manera congruente con las condiciones de activación que se describen con respecto a las Figuras 2, 3 y 4, las polaridades de los voltajes aplicados, tales como Vd, pueden ser tanto negativas como positivas, y el voltaje aplicado a la interconexión común global puede ser cualquier voltaje, tanto negativo como positivo.

En otras implementaciones es posible aplicar el procedimiento 1000 de la Figura 10 a una parte seleccionada de toda una matriz de píxeles, dado que puede resultar ventajoso actualizar en serie diferentes áreas o agrupaciones de filas y columnas. En este caso pueden encaminarse un cierto número de diferentes interconexiones 914 de activación global hasta partes seleccionadas de la formación, para actualizar y activar de forma selectiva diferentes partes de la formación.

En algunas implementaciones, resulta ventajoso invertir periódica u ocasionalmente el signo de los voltajes que aparecen a través de los activadores del montaje obturador 912, sin alterar de otra manera el procedimiento 1000 de direccionamiento de píxeles. En uno de tales casos, puede lograrse la inversión de la polaridad invirtiendo los signos de la mayoría de los potenciales empleados en el procedimiento 1000, con la excepción del voltaje de habilitación de escritura. En otros casos, pueden aplicarse voltajes similares a los utilizados en el Procedimiento 1000, pero con una lógica complementaria. La Tabla 1 muestra las diferencias entre las asignaciones de voltaje nominal, tal como se ha descrito en lo que antecede para el procedimiento 1000, y los voltajes que podrían aplicarse a fin de lograr la inversión de la polaridad en los electrodos de los montajes obturadores. En el primer caso, denominado Procedimiento 1 de Inversión de Polaridad, se invierten meramente los signos de los voltajes que aparecen a través de los electrodos de activador. Por ejemplo, en vez de aplicar Vd al electrodo de apertura de obturador, podría aplicarse -Vd. Para el caso en que se emplean transistores de nMOS para los transistores 908a y 908b, sin embargo, podría emplearse un desplazamiento del voltaje (conmutándose por reducción ambos voltajes de compuerta en una cantidad Vd). Estos desplazamientos del voltaje de compuerta aseguran que los transistores de nMOS funcionen correctamente con los nuevos voltajes en las interconexiones de datos.

Tabla 1

Acción: “Cerrar el obturador”

Procedimiento 1000 Procedimiento 1 de inversión de polaridad Procedimiento 2 de inversión de polaridad

Voltaje de fila sin habilitación

tierra -Vd tierra

Voltaje de permiso de escritura

Vwe -Vd + Vwe Vwe

Voltaje en interconexión de cierre de obturador

Vd -Vd tierra

Voltaje en interconexión de apertura de obturador

tierra tierra Vd

Voltaje de mantenimiento

Vm -Vm Vm

Voltaje de activación global

Vag (cercano a tierra) -Vag (cercano a tierra) Vd

La Tabla 1 también muestra un segundo procedimiento, el Procedimiento 2 de Inversión de Polaridad, que permite el uso de voltajes similares (sin tener que invertir los signos de ningún controlador de interconexión), pero aún así logra invertir la polaridad a través de todos los activadores. Esto se logra llevando la interconexión de activación global hasta el voltaje más alto, Vd, en vez de ponerla a tierra como en el Procedimiento 1000, a fin de mover los obturadores seleccionados. La secuencia de cambios de voltaje en el Procedimiento 2 de Inversión de Polaridad es

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

similar a la del Procedimiento 1000, excepto porque a continuación se emplea una lógica complementaria en la etapa 1004 cuando se asignan voltajes a los activadores de cada píxel. En este Procedimiento 2, si ha de cerrarse el obturador, entonces se subirá la interconexión de apertura de obturador hasta el potencial Vd, mientras que la interconexión de cierre de obturador se pondrá a tierra. En este ejemplo, después de que la interconexión de activación global es subida desde su potencial Vm de mantenimiento hasta el potencial Vd de activación, el potencial a través del activador de apertura de obturador estará cercano a cero (ciertamente inferior a Vm), mientras que el potencial a través del activador de cierre de obturador será -Vd, suficiente para activar el obturador hasta la posición cerrada y con una polaridad inversa a la que fue aplicada en el Procedimiento 1000. De manera similar, si en la etapa 1004 ha de abrirse el obturador, entonces se subirá la interconexión de cierre de obturador hasta el potencial Vd, al tiempo que la interconexión de apertura de obturador se pone a tierra.

La matriz 900 de control puede alternar en cada trama, o en función de algún otro criterio periódico, entre los voltajes utilizados en el Procedimiento 1000 y el utilizado en los Procedimientos de Inversión de Polaridad citados. Con el tiempo, los potenciales netos aplicados a través de los activadores en los montajes obturadores 1408 por la interconexión 1406 de carga y la interconexión 1416 de activación global alcanzan un promedio de 0 V aproximadamente.

También pueden aplicarse procedimientos de activación, similares al procedimiento 1000, a montajes obturadores unilaterales o elásticos, tales como los montajes obturadores 502 en la matriz 500 de control. Tales aplicaciones unilaterales se ilustrarán a continuación conjuntamente con la Figura 14.

La Figura 11 es un diagrama de otra matriz 1100 de control apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual. Al igual que las matrices 700 y 900 de control, la matriz 1100 de control incluye una serie de interconexiones 1104 de líneas de escaneo, con una interconexión 1104 de línea de escaneo correspondiente a cada fila de píxeles 1102 en la matriz 1100 de control. La matriz 1100 de control incluye una única interconexión 1106 de datos por cada columna de píxeles 1102 en la matriz de control. Como tal, la matriz 1100 de control es apta para controlar montajes obturadores elásticos 1108, tales como el montaje obturador 200. Al igual que con el activador en el montaje obturador 200, los activadores en los montajes obturadores 1108 en la matriz 1100 de control tienen un electrodo de mayor capacitancia y un electrodo de menor capacitancia.

Adicionalmente a las interconexiones 1104 y 1106 de línea de escaneo y de datos, la matriz 1100 de control incluye una interconexión 1110 de carga (también denominada V(at)) y una interconexión 1112 de activación de carga (también denominada C-T). La interconexión 1110 de carga y la interconexión 1112 de activación de carga pueden compartirse entre todos los píxeles 1102 en la matriz de control, o algún subconjunto de los mismos. Por ejemplo, cada columna de píxeles 1100 puede compartir una interconexión 1110 de carga común y una interconexión 1112 de activación de carga común. La siguiente descripción supone la incorporación de una interconexión 1110 de carga globalmente compartida y una interconexión 1112 de activación de carga globalmente común.

Cada píxel 1102 en la matriz 1100 de control incluye dos transistores, un transistor 1114 de conmutación de activación de carga y un transistor 1116 de conmutación de descarga. La compuerta del transistor 1114 de conmutación de activación de carga está conectada eléctricamente con la interconexión 1112 de activación de carga de la matriz 1100 de control. El drenaje del transistor 1114 de conmutación de activación de carga está conectado eléctricamente con la interconexión 1110 de carga. La interconexión 1110 de carga recibe un voltaje de CC suficiente para activar los activadores del montaje obturador 1108 en cada píxel 1102, en ausencia de la aplicación de cualquier voltaje de polarización a la interconexión 1104 de línea de escaneo. La fuente del transistor 1114 de conmutación de activación de carga está conectada con el electrodo de menor capacitancia del activador en el montaje obturador 1108 en el píxel 1102, y con el drenaje del transistor 1116 de conmutación de descarga. La compuerta del transistor 1116 de conmutación de descarga está conectada eléctricamente con la interconexión 1106 de datos de la columna de la matriz 1100 de control en la que está situado el píxel 1102. La fuente del transistor 1116 de conmutación de descarga está conectada eléctricamente con la interconexión 1104 de línea de escaneo de la fila de la matriz 1100 de control en la que está situado el píxel 1102. El electrodo de mayor capacitancia del activador del montaje obturador 1108 también está conectado eléctricamente con la interconexión 1104 de línea de escaneo de la fila correspondiente al píxel. Como alternativa, el electrodo de mayor capacitancia también puede estar conectado con un electrodo por separado, a tierra o común.

La Figura 12 es un diagrama de flujo de un procedimiento 1200 para direccionar los píxeles incorporados en una matriz de control, tal como la matriz 1100 de control, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. Al comienzo de un ciclo de direccionamiento de tramas, la matriz 1100 de control activa todos los activadores no activados de los montajes obturadores 1108 incorporados en la matriz 1100 de control, de modo que todos los montajes obturadores 1108 queden fijados en la misma posición (abierta o cerrada) (etapas 1202 a 1204). Para hacer esto, la matriz 1100 de control aplica un voltaje de activación de carga, por ejemplo, de 45 V, a la interconexión 1112 de activación de carga, activando los transistores 1114 de conmutación de activación de carga de los píxeles (etapa 1202). Los electrodos de los activadores incorporados en los montajes obturadores 1108 de los píxeles 1108 sirven como condensadores para almacenar el voltaje Vat suministrado sobre la interconexión 1110 de carga, por ejemplo, 40 V. La matriz 1100 de control continúa aplicando el voltaje de activación de carga (etapa 1202) durante un periodo de tiempo suficiente para que todos los activadores se activen, y luego la matriz 1100 de control pone a tierra el transistor 1114 de conmutación de activación de carga (etapa 1204). La matriz 1100 de control aplica

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

un voltaje Vb de polarización, por ejemplo, de 10 V con respecto a tierra, a todas las interconexiones 1104 de líneas de escaneo en la matriz 1100 de control (etapa 1206).

A continuación, la matriz 1100 de control prosigue con el direccionamiento de cada píxel 1102 en la matriz de control, fila por fila (etapas 1208 a 1212). Para direccionar una fila particular, la matriz 1100 de control permite la escritura en una primera línea de escaneo poniendo a tierra la correspondiente interconexión 1104 de línea de escaneo (etapa 1208). Luego, en el bloque 1210 de decisión, la matriz 1100 de control determina, para cada píxel 1102 en la fila con habilitación de escritura, si el píxel 1102 necesita o no ser desconectado de su posición de trama inicial. Por ejemplo, si en la etapa 1202 todos los obturadores están abiertos, entonces en el bloque 1210 de decisión se determina si ha de cerrarse o no cada píxel 1102 en la fila con habilitación de escritura. Si ha de cerrarse un píxel 1102, la matriz 1100 de control aplica un voltaje de datos, por ejemplo, de 5 V, a la interconexión 1106 de datos correspondiente a la columna en la que está situado dicho píxel 1102 (etapa 1212). Al poner a tierra la interconexión 1104 de línea de escaneo para la fila con habilitación de escritura (etapa 1208), la aplicación del voltaje Vd de datos a la interconexión 1106 de datos de la columna da como resultado una diferencia de potencial entre la compuerta y la fuente del transistor 1116 de conmutación de descarga, de signo y magnitud correctos, para abrir el canal del transistor 1116. Una vez abierto el canal del transistor 1116, la carga almacenada en el activador del montaje obturador puede descargarse a tierra a través de la interconexión 1104 de línea de escaneo. A medida que el voltaje almacenado en el activador del montaje obturador 1108 se disipa, la fuerza o muelle de restauración en el montaje obturador 1108 fuerza el obturador hacia su posición relajada, cerrando el obturador. Si en el bloque 1210 de decisión se determina que no es necesario ningún cambio de estado para un píxel 1102, se pone a tierra la correspondiente interconexión 1106 de datos. Aunque en este ejemplo la posición relajada se define como la posición de obturador cerrado, pueden proporcionarse montajes obturadores alternativos en los que el estado relajado sea una posición abierta del obturador. En estos casos alternativos, la aplicación del Vd voltaje de datos, en la etapa 1212, dará como resultado la apertura del obturador.

En otras implementaciones es posible aplicar el procedimiento 1200 de la Figura 12 a una parte seleccionada de toda la formación de píxeles, dado que puede resultar ventajoso actualizar en serie diferentes áreas o agrupaciones de filas y columnas. En este caso, puede encaminarse un cierto número de distintas interconexiones 1112 de activación de carga hasta partes seleccionadas de la formación para actualizar y activar de forma selectiva las diferentes partes de la formación.

Tal como se ha descrito en lo que antecede, para direccionar los píxeles 1102 en la matriz 1100 de control, el voltaje Vd de datos puede ser significativamente inferior al voltaje Vat de activación (por ejemplo, 5 V frente a 40 V). Dado que el voltaje Vat de activación se aplica una vez por trama, mientras que el voltaje Vd de datos puede aplicarse a cada interconexión 1106 de datos tantas veces por trama como haya filas en la matriz 1100 de control, las matrices de control tales como la matriz 1100 de control pueden ahorrar una cantidad significativa de energía en comparación con las matrices de control que requieren un voltaje de datos que sea suficientemente elevado para que sirva también como voltaje de activación.

Para los píxeles 1102 en las filas sin habilitación de escritura, el voltaje Vb de polarización aplicado a sus correspondientes interconexiones 1104 de líneas de escaneo mantiene el potencial en sus fuentes del transistor 1116 de descarga mayor que los potenciales en sus terminales de compuerta del transistor 1116 de descarga, incluso cuando se aplique un voltaje Vd de datos a la interconexión 1106 de datos de sus correspondientes columnas. Debe comprenderse que el ejemplo de la Figura 11 supone el uso de transistores de MOS de canal n. Son posibles otros ejemplos que empleen transistores de canal p, en cuyo caso se invertirán los signos relativos de los potenciales Vb y Vd de polarización.

En otros ejemplos, el transistor 1116 de conmutación de descarga puede reemplazarse por un conjunto de dos o más transistores, por ejemplo, si la matriz 1100 de control tuviera que ser construida utilizando tecnología CMOS estándar, el transistor de conmutación de descarga podría estar compuesto por un par complementario de transistores de nMOS y pMOS.

El procedimiento 1200 supone que se escribe información digital en una trama de imagen, es decir, allí donde se pretende que los obturadores estén abiertos o cerrados. Sin embargo, utilizando el circuito de la matriz 1100 de control, también es posible escribir información analógica en los montajes obturadores 1108. En este caso, la puesta a tierra de las interconexiones de líneas de escaneo se proporciona únicamente durante un periodo de tiempo corto y fijo, y sólo se aplican voltajes parciales a través de las interconexiones 1106 de líneas de escaneo. La aplicación de voltajes parciales al transistor 1116 de conmutación de descarga, cuando se opera en un modo de amplificación lineal, sólo permite la descarga parcial del electrodo del montaje obturador 1108 y, por lo tanto, una apertura parcial del obturador.

La matriz 1100 de control aplica de forma selectiva el voltaje de datos a las restantes columnas de la matriz 1100 de control al mismo tiempo. Después de que todos los píxeles han alcanzado su estado pretendido (etapa 1214), la matriz 1100 de control aplica nuevamente Vb a la interconexión de línea de escaneo seleccionada y selecciona una subsiguiente interconexión de línea de escaneo (etapa 1216). Una vez que han sido direccionadas todas las líneas de escaneo, el proceso comienza de nuevo. Al igual que con las matrices de control que se han descrito en lo que antecede, la actividad de una retroiluminación adosada puede sincronizarse con el direccionamiento de cada trama.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

La Figura 13 es un diagrama de otra matriz 1300 de control apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1300 de control es similar a la matriz 1100 de control, aunque los píxeles 1302 en la matriz 1300 de control incluyen diodos 1304 de carga, en lugar de transistores 1114 de conmutación de activación de carga, y la matriz 1300 de control carece de una interconexión 1112 de activación de carga. Más específicamente, la matriz 1300 de control incluye una interconexión 1306 de datos por cada columna en la matriz 1300 de control y una interconexión 1308 de línea de escaneo por cada fila en la matriz 1300 de control, y un transistor 1309 de descarga. La matriz 1300 de control también incluye una interconexión 1310 de carga (también denominada V(at)) similar a la incorporada en la matriz 1100 de control.

La matriz 1300 de control incluye una fuente de voltaje de activación conectada eléctricamente con la interconexión 1310 de carga. La fuente de voltaje de activación suministra pulsos de voltaje al inicio de cada ciclo de direccionamiento de trama, permitiendo que la corriente fluya hacia los montajes obturadores 1314 de los píxeles 1302 en la matriz 1300 de control, y activando así cualquier activador no activado en los montajes obturadores 1314. Como resultado, tras el pulso de voltaje, todos los píxeles 1302 en la matriz 1300 de control están en el mismo estado, abierto o cerrado. Tras el pulso de voltaje, cuando el potencial de la interconexión 1310 de carga ha sido reiniciado en cero, el diodo 1304 de carga evita que el voltaje almacenado en los montajes obturadores 1314 se disipe a través de la interconexión 1310 de carga. La matriz 1300 de control puede ser controlada utilizando un procedimiento similar al procedimiento 1200 de direccionamiento de píxeles. En vez de aplicar un voltaje a la interconexión 1112 de activación de carga en la etapa 1202, la fuente de voltaje de activación suministra un pulso de voltaje que tenga duración y magnitud suficientes para abrir cualquier montaje obturador cerrado.

Resulta preferible que los electrodos de mayor capacitancia de los montajes obturadores 1108 y 1314 estén conectados con las interconexiones 1104 y 1308 de líneas de escaneo, mientras que los electrodos de menor capacitancia estén conectados, a través del transistor 1114 o a través del diodo 1304, con las interconexiones 1112

o 1310 de carga. Los cambios de voltaje llevados a los electrodos de obturador a través de las interconexiones de carga generalmente serán de mayor magnitud que aquellos experimentados a través de las interconexiones de línea de escaneo.

La Figura 14 es un diagrama de una matriz 1400 de control apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual. La matriz 1400 de control incluye los componentes de la matriz 1300 de control, es decir, las interconexiones 1402 de línea de escaneo, las interconexiones 1404 de datos y una interconexión 1406 de carga. Los píxeles 1408 en la matriz 1400 de control incluyen un diodo 1410 de carga, un montaje obturador 1412 y un transistor 1414 de descarga. La matriz 1400 de control también incluye una interconexión 1416 de activación global para proporcionar la activación global de los píxeles 1408 en la matriz 1400 de control, utilizando un procedimiento similar al que se describe en relación con las Figuras 9 y 10. La matriz de control también incluye un condensador optativo 1418, que está conectado en paralelo con la fuente y con el drenaje del transistor 1414 de descarga. El condensador ayuda a mantener un voltaje estable en un electrodo del montaje obturador 1412, pese a los cambios de voltaje que puedan aplicarse en el otro electrodo a través de la interconexión 1416 de activación global. La interconexión 1416 de activación global se comparte entre los píxeles 1408 en múltiples filas y múltiples columnas en la formación.

La interconexión de activación global, si se utiliza en un modo similar al procedimiento 2 de inversión de polaridad de la Tabla 1, puede emplearse para asegurar un modo de operación con un promedio de 0 V de CC además de proporcionar un voltaje de umbral de activación. Para conseguir un promedio de 0 V de CC, la matriz de control alterna entre lógicas de control. En la primera lógica de control, similar a la empleada en el procedimiento 1000 y 1200 de direccionamiento de píxeles, en el inicio de un ciclo de direccionamiento de tramas, la matriz 1400 de control abre los montajes obturadores 1412 de todos los píxeles en la matriz 1400 de control, almacenando Vat a través de los electrodos del activador del montaje obturador 1412. Luego, la matriz 1400 de control aplica un voltaje de polarización para bloquear en estado abierto los montajes obturadores 1412. La matriz 1400 de control aplica un voltaje de polarización, por ejemplo, de 1 / 2 Vat, que es superior a Vm, a través de la interconexión 1416 de activación global. A continuación, para cambiar el estado de un montaje obturador 1412, cuando se permita la escritura en la fila de píxeles 1408 en la que está situado el montaje obturador 1412, la matriz 1400 de control descarga el Vat almacenado en el montaje obturador 1412. El voltaje de mantenimiento mantiene el montaje obturador 1412 abierto hasta que la interconexión de activación global 1416 esté puesta a tierra.

En la segunda lógica de control, que es similar al procedimiento 2 de inversión de polaridad de la Tabla 1, en lugar de que la matriz de control cambie el voltaje aplicado a la interconexión 1416 de activación global, de 1 / 2 Vat a tierra, la matriz de control cambia el voltaje aplicado a la interconexión 1416 de activación global de 1 / 2 Vat a Vat. Así, para liberar un obturador en un montaje obturador 1412 a su estado relajado, debe mantenerse el voltaje aplicado a través del diodo 1410 de carga, en lugar de descargarse. Por lo tanto, en la segunda lógica de control, la matriz 1400 de control descarga el Vat almacenado desde los montajes obturadores que deben permanecer abiertos, en lugar de aquellos que deben permanecer cerrados. La matriz 1400 de control puede alternar entre las lógicas de control en cada trama, o en base a otro criterio periódico. Con el tiempo, los potenciales netos aplicados a través de los activadores de los montajes obturadores 1408 por la interconexión 1406 de carga y la interconexión 1416 de activación global tendrán un promedio de 0 V.

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

La Figura 15 es un diagrama de otra matriz 1500 de control más, apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1500 de control es similar a la matriz 1100 de control de la Figura 11. La matriz 1500 de control incluye una interconexión 1502 de datos por cada columna de píxeles 1504 en la matriz 1500 de control, y una interconexión 1506 de línea de escaneo por cada fila de pixeles 1504 en la matriz 1500 de control. La matriz 1500 de control incluye una interconexión 1508 de activación de carga común y una interconexión 1510 de carga común. Cada uno de los píxeles 1504 en la matriz 1500 de control incluye un montaje obturador elástico 1511, un transistor 1512 de conmutación de activación de carga y un transistor 1514 de conmutación de descarga, tal como se describe en la Figura 11. La matriz 1500 de control también incorpora una interconexión 1516 de activación global y su correspondiente funcionalidad, que se describe en la Figura 9 en relación con la matriz 900 de control. La matriz 1500 de control también incorpora un condensador 1517 optativo de estabilización de voltaje, que está conectado en paralelo con la fuente y el drenaje del transistor 1514 de conmutación de descarga.

Cada píxel 1504 de la matriz 1500 de control incluye también un tercer transistor, un transistor 1518 de habilitación de escritura, y un condensador 1520 de almacenamiento de datos. La interconexión 1506 de línea de escaneo para una fila de píxeles 1504 está conectada con las compuertas del transistor 1518 de habilitación de escritura incorporado en cada píxel 1504 en la fila. Las interconexiones 1502 de datos para las columnas de la matriz 1500 de control están conectadas eléctricamente con los terminales de fuente de los transistores 1518 de habilitación de escritura de los píxeles 1504 en la columna. El drenaje de los transistores 1518 de habilitación de escritura en cada píxel 1504 está conectado eléctricamente en paralelo con el condensador 1520 de almacenamiento de datos y con el terminal de compuerta del transistor 1514 de activación de descarga de los respectivos píxeles 1504.

La operación de la matriz 1500 de control incluye elementos en común con cada uno de los procedimientos 1000 y 1200. Al inicio de un ciclo de direccionamiento de tramas, se aplica un voltaje a la interconexión 1508 de activación de carga y a la interconexión 1510 de carga de la matriz 1500 de control para acumular un potencial, Vat, en un electrodo activador del montaje obturador 1511 de cada píxel 1504 en la matriz 1500 de control, para abrir cualquier montaje obturador 1511 cerrado. Estas etapas son similares a las realizadas en las etapas 1202 y 1204 de la Figura

12. Luego se permite la escritura de cada fila de manera secuencial, excepto que, en vez de efectuar la habilitación de escritura como una puesta a tierra de las correspondientes interconexiones de líneas de escaneo, tal como se hizo con respecto a las Figuras 11, 13 y 14, la matriz 1500 de control aplica un voltaje Vwe de habilitación de escritura a la interconexión 1506 de línea de escaneo correspondiente a cada fila. Al tiempo que se permite la escritura en una fila particular de píxeles 1504, la matriz 1500 de control aplica un voltaje de datos a cada interconexión 1508 de datos de la matriz 1500 de control correspondiente a una columna que incorpore un píxel 1502, en la fila con habilitación de escritura, que deba ser cerrado. La aplicación de Vwe a la interconexión 1506 de línea de escaneo para la fila con habilitación de escritura enciende los transistores 1518 de habilitación de escritura de los píxeles 1504 en la correspondiente línea de escaneo. Por lo tanto, se permite el almacenaje de los voltajes aplicados a las interconexiones 1502 de datos en los condensadores 1520 de almacenamiento de datos de los respectivos píxeles 1504.

Si el voltaje almacenado en el condensador 1520 de almacenamiento de datos de un píxel 1504 es suficientemente superior al de tierra, por ejemplo, de 5 V, se activa el transistor 1514 de conmutación de descarga, permitiendo la descarga de la carga aplicada al correspondiente montaje obturador 1511 a través del transistor 1514 de conmutación de activación de carga. Sin embargo, la descarga del voltaje mayor, Vat, almacenado en el montaje obturador 1511, puede llevar más tiempo del necesario para almacenar el voltaje de datos relativamente bajo en el condensador 1520 de almacenamiento de datos. Almacenando el voltaje de datos en el condensador 1520 de almacenamiento de datos, el proceso de descarga y de activación mecánica puede continuar incluso después de que la matriz 1500 de control ponga a tierra la interconexión 1506 de línea de escaneo, aislando así la carga almacenada en el condensador 1520 con respecto a su correspondiente interconexión 1502 de datos. A diferencia del proceso de descarga presentado por las matrices de control en las Figuras 11, 13 y 14, por lo tanto, la matriz 1500 de control regula el conmutador 1514 de descarga (para controlar la aplicación del voltaje Vat de activación al montaje obturador 1511) por medio de un voltaje de datos que se almacena en el condensador 1520, en vez de requerir una comunicación en tiempo real con señales en la interconexión 1502 de datos.

En implementaciones alternativas, el condensador 1520 de almacenamiento y el transistor 1518 de habilitación de escritura pueden reemplazarse con circuitos alternativos de memoria de datos, tales como circuitos DRAM o SRAM conocidos en la técnica.

A diferencia de los circuitos mostrados en las Figuras 11, 13 y 14, la carga en los electrodos del montaje obturador 1511, cuando se descarga, no fluye a tierra a través de la interconexión de línea de escaneo que corresponde al píxel 1504. En cambio, la fuente del transistor 1514 de conmutación de descarga está conectada con la interconexión 1522 de línea de escaneo del píxel en la fila situada debajo. Cuando no tienen habilitación de escritura, las interconexiones 1522 de líneas de escaneo en la matriz 1500 de control se mantienen en el potencial de tierra, o cercanas al mismo; por lo tanto, pueden funcionar como sumideros efectivos para las corrientes de descarga en las filas adyacentes. La matriz 1500 de control también incluye la capacidad de activación global, cuyo proceso o procedimiento es similar al que se describe en la Figura 10. Los obturadores en los píxeles 1504 descargados se mantienen en su posición debido a la aplicación de un voltaje Vm de mantenimiento, por ejemplo, de ½ Vat, a la interconexión 1516 de activación global. Una vez que han sido direccionadas todas las filas, la matriz

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

1500 de control pone a tierra la interconexión 1516 de activación global, liberando así los obturadores de todos los montajes obturadores 1511 esencialmente al unísono.

La Figura 16 es un diagrama de otra matriz 1600 de control más, apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1600 de control es similar a la matriz 1500 de control de la Figura 15. La matriz 1600 de control incluye una interconexión 1602 de datos por cada columna de píxeles 1604 en la matriz 1600 de control, y una interconexión 1606 de línea de escaneo por cada fila de pixeles 1604 en la matriz 1600 de control. La matriz 1600 de control incluye una interconexión 1608 de activación de carga común, una interconexión 1610 de carga común y una interconexión 1612 de activación global. Cada uno de los píxeles 1604 en la matriz 1600 de control incluye un montaje obturador elástico 1614, un transistor 1616 de conmutación de activación de carga, un transistor 1617 de conmutación de descarga, un transistor 1618 de habilitación de escritura y un condensador 1620 de almacenamiento de datos, tal como se describe en la Figura 15. La matriz 1600 de control también incluye una interconexión 1622 común de obturador que es diferente a la interconexión 1612 de activación global. Estas interconexiones 1612 y 1622 se comparten entre los píxeles 1604 en múltiples filas y múltiples columnas en la formación.

Durante la operación, la matriz 1600 de control lleva a cabo las mismas funciones que las de la matriz 1500 de control, pero por diferentes medios o procedimientos. Más en particular, el procedimiento para llevar a cabo la activación global de la matriz 1600 de control es distinto al llevado a cabo en las matrices 900, 1400 o 1500 de control. En los procedimientos previos, la interconexión de activación global estaba conectada con un electrodo del montaje obturador, y aplicar un voltaje Vm de mantenimiento a la misma evitaba la activación del obturador. Sin embargo, en la matriz 1600 de control, la interconexión 1612 de activación global está conectada con la fuente del transistor 1617 de conmutación de descarga. Mantener la interconexión 1612 de activación global en un potencial significativamente superior al de la interconexión 1622 común de obturador evita el encendido de cualquiera de los transistores 1617 de conmutación de descarga, independientemente de qué carga esté almacenada en el condensador 1620. La activación global en la matriz 1600 de control se lleva a cabo igualando el potencial de la interconexión 1612 de activación global con el potencial de la interconexión 1622 común de obturador, posibilitando el encendido de aquellos transistores 1617 de conmutación de descarga en función de si se ha almacenado o no un voltaje de datos en el condensador 1620. Por lo tanto, la matriz 1600 de control no depende de la biestabilidad eléctrica en el montaje obturador 1614 a fin de lograr la activación global.

La aplicación de voltajes parciales al condensador 1620 de almacenamiento de datos permite el encendido parcial del transistor 1617 de conmutación de descarga durante el tiempo en el que se lleva la interconexión 1612 de activación global hasta su potencial de activación. De esta manera, se crea un voltaje analógico en el montaje obturador 1614, para proporcionar una escala analógica de grises.

En la matriz 1600 de control, a diferencia de la matriz 1500 de control, el electrodo de mayor capacitancia de los activadores en los montajes obturadores 1614 está conectado eléctricamente con la interconexión 1622 común de obturador, en lugar de la interconexión 1612 de activación global. Durante la operación, la matriz de control alterna entre dos lógicas de control tal como se ha descrito en relación con la matriz 1400 de control de la Figura 14. Sin embargo, para la matriz 1600 de control, cuando la matriz de control conmuta entre las lógicas de control, la matriz 1600 de control conmuta el voltaje aplicado a la interconexión 1622 común de obturador, ya sea a tierra o a Vat, según la lógica de control seleccionada, en vez de conmutar el voltaje de activación global aplicado a la interconexión de activación global, tal como hace la matriz 1400 de control.

Al igual que en la matriz 1300 de control de la Figura 13, el transistor 1616 de activación de carga puede sustituirse por un simple diodo y / o un diodo de MIM para llevar a cabo la función de conmutación o de carga para cada píxel en la formación.

La Figura 17 es otra matriz 1700 de control más, apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1700 de control controla una formación de pixeles 1702 que incluyen los montajes obturadores elásticos 1704. La matriz 1700 de control preferiblemente incluye montajes obturadores que no son biestables, de modo que puedan controlarse mejor los montajes obturadores 1704 de manera analógica. Esto es, la aplicación de un voltaje particular al activador de uno de los montajes obturadores 1704 da como resultado un desplazamiento incremental conocido del obturador.

La matriz 1700 de control incluye una interconexión 1706 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 1702 en la matriz 1700 de control, y una interconexión 1708 de datos por cada columna de píxeles 1702 en la matriz 1700 de control. La matriz 1700 de control también incluye una interconexión 1710 de carga, una interconexión 1712 de activación de carga y una interconexión 1714 de activación de descarga. Estas interconexiones 1710, 1712 y 1714 se comparten entre todos los píxeles 1702, o un subconjunto de los mismos, en la matriz 1700 de control. Cada píxel 1702 en la matriz 1700 de control incluye cuatro transistores, un transistor 1716 de activación de carga, un transistor 1718 de escala de grises, un transistor 1720 de descarga y un transistor 1722 de habilitación de escritura. La compuerta del transistor 1716 de activación de carga está conectada eléctricamente con la interconexión 1712 de activación de carga. Su drenaje está conectado eléctricamente con la interconexión 1710 de carga y su fuente está conectada eléctricamente con el transistor 1718 de escala de grises. La compuerta del transistor 1718 de escala de grises está conectada eléctricamente, en paralelo, con un condensador 1724 de almacenamiento de datos y con el

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

transistor 1722 de habilitación de escritura. La fuente del transistor 1718 de escala de grises está conectada eléctricamente con el transistor 1720 de descarga. La compuerta del transistor 1720 de descarga está conectada eléctricamente con la interconexión 1714 de descarga, y su fuente está puesta a tierra. Con referencia de nuevo al transistor 1722 de habilitación de escritura, su compuerta está conectada eléctricamente con su correspondiente interconexión 1706 de línea de escaneo, y su drenaje está conectado eléctricamente con su correspondiente interconexión 1708 de datos.

La matriz 1700 de control puede utilizarse para proporcionar una escala analógica de grises al aparato 100 de representación visual. Durante la operación, al comienzo de un ciclo de direccionamiento de tramas, la matriz 1700 de control aplica un voltaje a la interconexión 1714 de activación de descarga, encendiendo el transistor 1720 de descarga. Se descarga cualquier voltaje almacenado en los activadores de los montajes obturadores 1704 en los píxeles 1702, liberando los obturadores de los montajes obturadores 1704 a sus posiciones de reposo. Luego la matriz 1700 de control pone a tierra la interconexión 1714 de activación de descarga. Posteriormente, la matriz 1700 de control aplica en secuencia un voltaje Vwe de habilitación de escritura a cada interconexión 1706 de línea de escaneo, encendiendo los transistores 1722 de habilitación de escritura de los píxeles 1702 en cada correspondiente fila de la matriz 1700 de control. Al encender el transistor 1722 de habilitación de escritura para una determinada fila, la matriz 1700 de control aplica pulsos de voltaje a cada una de las interconexiones 1708 de datos para indicar el brillo deseado de cada píxel 1702 en la fila de píxeles 1702 con habilitación de escritura. Después de que la secuencia de direccionamiento está completa, la matriz de control aplica entonces a la interconexión 1712 de activación de carga un voltaje que enciende el transistor 1716 de activación de carga para que puedan cargarse todos los electrodos y puedan activarse todos los píxeles simultáneamente.

El brillo de un píxel 1702 está determinado por la duración o la magnitud del pulso de voltaje aplicado a su correspondiente interconexión 1708 de datos. Mientras se aplica el pulso de voltaje a la interconexión 1708 de datos del píxel, la corriente fluye a través del transistor 1722 de habilitación de escritura, acumulando un potencial en el condensador 1724 de almacenamiento de datos. El voltaje en el condensador 1724 se utiliza para controlar la apertura del canal conductor del transistor 1718 de escala de grises. Este canal permanece abierto siempre que el voltaje entre compuerta y fuente supere un determinado voltaje de umbral. Eventualmente, durante el ciclo de carga, el potencial del electrodo del montaje obturador 1704 aumentará para coincidir con el potencial almacenado en el condensador 1724, momento en el cual el transistor de escala de grises se apagará. De esta manera, el voltaje de activación almacenado en el montaje obturador puede variarse en proporción al voltaje analógico almacenado en el condensador 1724. El voltaje de electrodo resultante causa un desplazamiento incremental del obturador en el montaje obturador 1704, proporcional al voltaje resultante. El obturador permanecerá desplazado respecto a su posición de reposo hasta que se energice nuevamente la interconexión 1714 de activación de descarga al final del ciclo de direccionamiento de tramas.

Al igual que en la matriz 1300 de control de la Figura 13, puede sustituirse el transistor 1716 de activación de carga por un simple diodo y / o un diodo de MIM para efectuar la función de conmutación o de toma de carga para cada píxel en la formación.

La Figura 18 es otra matriz 1800 de control más, apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1800 de control controla una matriz de pixeles 1802 que incluyen los montajes obturadores 1804 de doble activación (es decir, montajes obturadores con activadores tanto de apertura de obturador como de cierre de obturador). Los activadores en los montajes obturadores 1804 pueden fabricarse para que sean eléctricamente biestables o bien mecánicamente biestables.

La matriz 1800 de control incluye una interconexión 1806 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 1802 en la matriz 1800 de control. La matriz 1800 de control también incluye dos interconexiones de datos, una interconexión 1808a de apertura de obturador y una interconexión 1808b de cierre de obturador, por cada columna de píxeles 1802 en la matriz 1800 de control. La matriz 1800 de control incluye adicionalmente una interconexión 1810 de carga, una interconexión 1812 de activación de carga y una interconexión 1814 de activación global. Estas interconexiones 1810, 1812 y 1814 están compartidas entre los píxeles 1802 en múltiples filas y múltiples columnas en la formación. En una implementación (la que se describe en mayor detalle a continuación), las interconexiones 1810, 1812 y 1814 están compartidas entre todos los píxeles 1802 en la matriz 1800 de control.

Cada píxel 1802 en la matriz de control incluye un transistor 1816 de carga de apertura de obturador, un transistor 1818 de descarga de apertura de obturador, un transistor 1820 de carga de cierre de obturador y un transistor 1822 de descarga de cierre de obturador. La matriz de control también incorpora dos condensadores 1824 de estabilización de voltaje, cada uno de los cuales está conectado en paralelo con la fuente y el drenaje de los transistores 1818 y 1822 de descarga. Al inicio de cada ciclo de direccionamiento de tramas, la matriz 1800 de control aplica a la interconexión 1814 de activación global un voltaje Vm de mantenimiento, por ejemplo, ½ del voltaje necesario para activar los montajes obturadores, Vat. El voltaje de mantenimiento bloquea los montajes obturadores 1804 en sus estados actuales hasta que se inicie una activación global al final del ciclo de direccionamiento de tramas. Luego la matriz 1800 de control aplica un voltaje a la interconexión 1812 de activación de carga, encendiendo los transistores 1816 y 1820 de apertura de obturador y de cierre de obturador de los píxeles 1802 en la matriz 1800 de control. La interconexión 1810 de carga, en una implementación, soporta un voltaje de CC igual o superior a Vat, por ejemplo, de 40 V.

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

A medida que se direcciona cada fila de píxeles 1802 en la matriz 1800 de control, la matriz 1800 de control permite la escritura de una fila de píxeles 1802 poniendo a tierra su correspondiente interconexión 1806 de línea de escaneo. Luego la matriz 1800 de control aplica un voltaje de datos, Vd, por ejemplo, de 5 V, ya sea a la interconexión 1808a de apertura de obturador o a la interconexión 1808b de cierre de obturador, correspondiente a cada columna de píxeles 1802 en la matriz de control. Si se aplica Vd a la interconexión 1808b de cierre de obturador de una columna, el voltaje almacenado en el activador de cierre de obturador del correspondiente montaje obturador 1804 se descarga a través del transistor 1822 de descarga de cierre de obturador. De manera similar, si se aplica Vd a la interconexión 1808a de apertura de obturador de una columna, el voltaje almacenado en el activador de apertura de obturador del correspondiente montaje obturador 1804 se descarga a través del transistor 1818 de descarga de apertura de obturador. Por lo general, para asegurar una activación adecuada, sólo se permite la descarga de uno de los activadores, ya sea el activador de obturador cerrado o el activador de obturador abierto, para cualquier montaje obturador dado en la formación.

Después de que se han direccionado todas las filas de píxeles 1802, la matriz 1800 de control activa globalmente los píxeles 1802 cambiando el potencial en la interconexión 1814 de activación global, de Vm a tierra. El cambio en el voltaje libera los activadores de su estado bloqueado para que conmuten a su siguiente estado, en caso de ser necesario. Si la interconexión de activación global se reemplazara por una interconexión de voltaje constante a tierra

o común, es decir, si no se utiliza el procedimiento de activación global con la matriz 1800 de control, entonces los condensadores 1824 de estabilización de voltaje pueden no ser necesarios.

Al igual que en la matriz 1400 de control de la Figura 14, puede sustituirse por un simple diodo y / o un diodo de MIM tanto el transistor 1816 de carga de apertura de obturador como el transistor 1820 de carga de cierre de obturador.

Como alternativa, es posible aprovechar la naturaleza biestable del montaje obturador 1804 y sustituir por un resistor tanto el transistor 1816 de carga de apertura de obturador como el transistor 1820 de carga de cierre de obturador. Cuando se opera con un resistor, se aprovecha el hecho de que la constante de tiempo de carga RC, asociada al resistor, y la capacitancia del activador en el montaje obturador 1804, pueden tener una magnitud muy superior al tiempo necesario para descargar el activador, ya sea a través del transistor 1818 de descarga de apertura de obturador o del transistor 1822 de descarga de cierre de obturador. En el intervalo de tiempo desde que el activador del montaje obturador 1804 se descarga a través de uno de los transistores de descarga y el activador se recarga, a través del resistor y la interconexión 1810 de carga, pueden establecerse las diferencias de voltaje correctas a través de los activadores del montaje obturador 1804 y puede hacerse que se active el montaje obturador. Después de que cada uno de los activadores abierto y cerrado del montaje obturador 1804 ha sido recargado a través del resistor, el montaje obturador 1804 no se reactivará, dado que uno de los activadores, o ambos, contiene(n) entonces efectivamente el voltaje de mantenimiento adecuado, es decir, un voltaje superior a Vm.

La Figura 19 es otra matriz 1900 de control más, apta para su inclusión en el aparato 100 de representación visual, de acuerdo con un ejemplo ilustrativo de la invención. La matriz 1900 de control controla una formación de píxeles 1902 que incluyen los montajes obturadores 1904 de doble activación (es decir, montajes obturadores con ambos activadores de apertura de obturador y de cierre de obturador). Los activadores en los montajes obturadores 1904 pueden fabricarse ya sea eléctricamente biestables o mecánicamente biestables.

La matriz 1900 de control incluye una interconexión 1906 de línea de escaneo por cada fila de píxeles 1902 en la matriz 1900 de control. La matriz 1900 de control también incluye dos interconexiones de datos, una interconexión 1908a de apertura de obturador y una interconexión 1908b de cierre de obturador por cada columna de píxeles 1902 en la matriz 1900 de control. La matriz 1900 de control incluye adicionalmente una interconexión 1910 de carga, una interconexión 1912 de activación de carga, una interconexión 1914 de activación global y una interconexión 1915 de obturador común. Estas interconexiones 1910, 1912, 1914 y 1915 están compartidas entre los píxeles 1902 en múltiples filas y múltiples columnas en la formación. En una implementación (la que se describe en mayor detalle a continuación), las interconexiones 1910, 1912, 1914 y 1915 están compartidas entre todos los píxeles 1902 en la matriz 1900 de control.

Cada píxel 1902 en la matriz de control incluye un transistor 1916 de carga de apertura de obturador, un transistor 1918 de descarga de apertura de obturador, un transistor 1917 de habilitación de escritura de apertura de obturador y un condensador 1919 de almacenamiento de datos, tal como se describe en las Figuras 16 y 18. Cada píxel 1902 en la matriz de control incluye un transistor 1920 de carga de cierre de obturador y un transistor 1922 de descarga de cierre de obturador, un transistor 1927 de habilitación de escritura de cierre de obturador y un condensador 1929 de almacenamiento de datos.

Al inicio de cada ciclo de direccionamiento de tramas, la matriz 1900 de control aplica un voltaje a la interconexión 1912 de activación de carga, encendiendo los transistores 1916 y 1920 de apertura de obturador y de cierre de obturador de los píxeles 1902 en la matriz 1900 de control. La interconexión 1910 de carga, en una implementación, soporta un voltaje de CC igual o superior a Vat, por ejemplo, de 40 V.

Luego se permite la escritura de cada fila de manera secuencial, tal como se ha descrito con respecto a la matriz 1500 de control de la Figura 15. Mientras se permite la escritura de una determinada fila de píxeles 1902, la matriz 1900 de control aplica un voltaje de datos, ya sea a la interconexión 1908a de apertura de obturador o a la

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

interconexión 1908b de cierre de obturador, correspondientes a cada columna de píxeles 1902 en la matriz 1900 de control. La aplicación de Vwe a la interconexión 1906 de línea de escaneo, para la fila con habilitación de escritura, enciende ambos transistores 1917 y 1927 de habilitación de escritura de los píxeles 1902 en la correspondiente línea de escaneo. De esta manera, se permite el almacenaje de los voltajes aplicados a las interconexiones 1908a y 1908b de datos en los condensadores 1919 y 1929 de almacenamiento de datos de los respectivos píxeles 1902. En general, para asegurar una activación adecuada, sólo se permite la descarga de uno de los activadores, ya sea el activador de obturador cerrado o el activador de obturador abierto, para cualquier montaje obturador dado en la formación.

En la matriz 1900 de control, la interconexión 1914 de activación global está conectada con la fuente tanto del transistor 1918 de conmutación de descarga de apertura de obturador como del transistor 1922 de descarga de cierre de obturador. Mantener la interconexión 1914 de activación global en un potencial significativamente por encima del de la interconexión 1915 de obturador común evita el encendido de cualquiera de los transistores 1918 o 1922 de conmutación de descarga, independientemente de qué carga esté almacenada en los condensadores 1919 y 1929. La activación global en la matriz 1900 de control se logra llevando el potencial de la interconexión 1914 de activación global al mismo potencial que la interconexión 1915 de obturador global, posibilitando el encendido de los transistores 1918 o 1922 de conmutación de descarga, de acuerdo con que un voltaje de datos se haya almacenado en el condensador 1919 o en el condensador 1920. Por lo tanto, la matriz 1900 de control no depende de la biestabilidad eléctrica del montaje obturador 1904 a fin de lograr una activación global.

Aplicar voltajes parciales a los condensadores 1919 y 1921 de almacenamiento de datos permite el encendido parcial de los transistores 1918 y 1922 de conmutación de descarga durante el tiempo en el que se lleva la interconexión 1914 de activación global a su potencial de activación. De esta manera, se crea un voltaje analógico en el montaje obturador 1904 para proporcionar una escala de grises analógica.

Durante la operación, la matriz de control alterna entre dos lógicas de control, tal como se ha descrito en relación con la matriz 1600 de control de la Figura 16.

Al igual que en la matriz 1300 de control de la Figura 13, puede sustituirse el transistor 1616 de activación de carga por simples diodos de MIM o varistores para llevar a cabo la función de conmutación o de toma de carga para cada píxel en la formación. Además, como en la matriz 1800 de control de la Figura 18, es posible sustituir por un resistor tanto el transistor 1916 de carga de apertura de obturador como el transistor 1920 de carga de cierre de obturador.

En términos generales, cualquiera de las matrices de control 1100, 1300, 1400, 1500 o 1700, que se han ilustrado a través del uso de montajes obturadores de activación individual o elásticos, puede adaptarse ventajosamente para su uso con montajes obturadores de doble activación, tales como el 1904, reproduciendo de manera simétrica el circuito de control para cada uno de los activadores abierto y cerrado. Tal como se muestra en el procedimiento 800 de la Figura 8, los datos suministrados a las interconexiones de apertura de datos y a las interconexiones de cierre de datos a menudo serán complementarios, es decir, si se suministra un “1” lógico a la interconexión de apertura de datos, entonces normalmente se suministrará un “0” lógico a la interconexión de cierre de datos. En implementaciones alternativas adicionales, las matrices de control pueden modificarse para reemplazar los transistores por varistores.

En implementaciones alternativas, la matriz de control mantiene la pista de la posición anterior de cada píxel y únicamente aplica posiciones a las interconexiones de datos correspondientes a un píxel si el estado del píxel para la siguiente trama de imagen es diferente a la posición anterior. En otro ejemplo en variante, los píxeles incluyen montajes obturadores mecánicamente biestables en vez de sólo montajes obturadores eléctricamente biestables. En tal ejemplo, los transistores de activación de carga pueden reemplazarse por resistores y la interconexión de activación de carga puede omitirse de la matriz de control, tal como se ha descrito en lo que antecede en relación con la Figura 18. La lógica de doble control utilizada por la matriz 1400 de control también puede utilizarse en otras implementaciones de la matriz 1800 de control.

Técnicas de escala de grises

Color secuencial de campo

El aparato 100 de representación visual proporciona imágenes de vídeo de alta calidad que utilizan una potencia relativamente baja. La eficacia del caudal óptico de una válvula de luz basada en obturadores puede tener un orden de magnitud superior al provisto por las pantallas de cristal líquido, debido a que no existe ninguna necesidad de polarizadores o filtros de color en la producción de la imagen.

Sin el uso de filtros de color, un procedimiento para producir imágenes de vídeo en una pantalla de representación visual basada en obturadores es el uso del color secuencial de campo. Los filtros de color reducen la eficacia óptica en > 60 % por absorción en los filtros. Las pantallas de representación visual que utilizan color secuencial de campo usan, en cambio, una retroiluminación que produce una luz puramente roja, verde y azul en una secuencia ordenada. Para cada color se genera una imagen por separado. Cuando se alternan las imágenes de color individuales en frecuencias que exceden los 50 Hz, el ojo humano prorratea las imágenes para producir la percepción de una única imagen con una gama de colores amplia y continua. Hoy en día pueden producirse

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

retroiluminaciones eficaces que permiten una conmutación rápida entre colores puros, ya sea de fuentes de diodo emisor de luz (LED) o bien fuentes electroluminiscentes.

Las matrices de control que se ilustran en las Figuras 5, 6, 7, 9, 11 y 13 a 19 proporcionan medios para generar imágenes específicas para colores (imágenes de subtramas de color), con tonos grises precisos y los medios para conmutar entre imágenes de color de manera rápida.

La formación de imágenes precisas con color secuencial de campo puede mejorarse mediante la sincronización entre la retroiluminación y el proceso de direccionamiento de píxeles, especialmente porque se requiere un periodo finito de tiempo para conmutar o reiniciar cada píxel entre los estados requeridos de cada subtrama de color. Según la matriz de control utilizada para direccionar y activar los píxeles, si no se emplea la opción de activación global, entonces el controlador de imagen puede tener que detenerse en cada fila o línea de escaneo de la pantalla de representación visual lo suficiente para completar la conmutación o activación mecánica en cada fila. Si la retroiluminación tuviera que iluminar extensamente toda la pantalla de representación visual con un solo color mientras el controlador de la pantalla de representación visual estuviera conmutando estados, fila a fila, entre 2 imágenes de color, entonces el contraste resultante sería confuso.

Considérense dos ejemplos que ilustran los tiempos de supresión que pueden emplearse con la retroiluminación durante el reinicio de una imagen entre colores en una pantalla sincronizada. Si los obturadores requieren 20 microsegundos para activarse o moverse entre los estados abierto y cerrado, si los obturadores se activan fila a fila, y si existen 100 filas, entonces se requerirán 2 milisegundos para completar el direccionamiento. Por lo tanto podría apagarse la retroiluminación sincronizada durante esos 2 milisegundos. Obsérvese que si la pantalla de representación visual funciona a una velocidad de tramas de 60 Hz con 3 colores por trama, entonces sólo se permiten 5,6 milisegundos por subtrama de color y, en este ejemplo, la retroiluminación estaría apagada el 36 % del tiempo.

Como alternativa, cuando se utiliza un esquema de activación global para conmutar entre subtramas de color, el mismo reinicio de la imagen sólo requerirá 20 microsegundos para el movimiento simultáneo de todos los obturadores entre imágenes. En este caso se relajan significativamente los requisitos de velocidad para el obturador. Si, durante el reinicio del color, la retroiluminación estuviera apagada durante hasta 100 microsegundos, el porcentaje de tiempo de iluminación a una velocidad de tramas de 60 Hz sería entonces superior al 98 %. Suponiendo un tiempo de refresco de imagen de 100 microsegundos, entonces es posible aumentar la velocidad de tramas a 120 Hz sin ninguna pérdida esencial en el tiempo de iluminación. Utilizar una velocidad de tramas de 120 Hz reduce significativamente las distorsiones de imagen inducidas por el color secuencial de campo, tal como la descomposición de colores en las imágenes de vídeo con movimiento rápido.

Escala de grises

El número de colores únicos disponibles en la pantalla de representación visual depende en parte de los niveles de escalas de grises disponibles dentro de cada una de las tres imágenes de color. Cuatro procedimientos principales para producir escalas de grises, y combinaciones de los mismos, son aplicables a las pantallas de representación visual de obturadores transversales.

Escala analógica de grises

El primer procedimiento para producir una escala de grises es un procedimiento analógico, por el cual se provoca que los obturadores obstruyan sólo parcialmente una abertura proporcionalmente a la aplicación de un voltaje de activación parcial. Los obturadores transversales pueden estar diseñados de modo que el porcentaje de luz transmitida sea proporcional a un voltaje de activación, por ejemplo a través del control de la forma de los electrodos de activación tal como se ha descrito en lo que antecede en relación con la Figura 2.

Para una escala analógica de grises, el aparato de representación visual está equipado con un conversor de digital a analógico, de modo que el voltaje suministrado a los píxeles sea proporcional al nivel de escala de grises pretendido. El voltaje proporcional en cada activador se mantiene a través del periodo de una trama de imagen, de modo que la posición de obturador proporcional se mantenga durante todo el periodo de iluminación. El uso optativo de un condensador colocado en paralelo con los activadores en las Figuras 2 y 17 ayuda a asegurar que, incluso aunque cierta carga pueda fugarse del píxel durante el tiempo de iluminación, el voltaje no cambie apreciablemente como para alterar la posición del obturador durante el periodo de iluminación.

La escala de grises analógica tiene la ventaja de que sólo requiere 1 obturador en movimiento por píxel y el ajuste de sólo 1 trama de imagen durante el periodo de cada iluminación de color. Por lo tanto, las velocidades de datos y las velocidades de direccionamiento para escalas de grises analógicas son los procedimientos menos exigentes entre todos los procedimientos alternativos de escalas de grises.

Escala de grises por división del tiempo

Con un diseño adecuado del obturador transversal, puede lograrse una conmutación a bajo voltaje que sea rápida. Los montajes obturadores transversalmente guiados, tales como los representados a modo de ejemplo en la Figura

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

2, pueden construirse con tiempos de activación en el intervalo entre 3 microsegundos y 100 microsegundos. Tal activación rápida posibilita la implementación de la escala de grises por división del tiempo, en la cual el contraste se logra controlando los tiempos de encendido relativos o los ciclos de servicio de los obturadores activados. Puede implementarse una escala de grises por división del tiempo utilizando codificación digital de escala de grises, en cuanto a que las matrices de control que incorporan montajes obturadores biestables reconocen dos estados de activación de obturador, encendido o apagado. La escala de grises se logra controlando la longitud del tiempo en que un obturador está abierto.

Los tiempos de conmutación pueden apreciarse suponiendo el caso de una velocidad de tramas de 60 Hz con color secuencial de campo. A cada subtrama de color se le asignan 5,6 milisegundos. Si se dividiera el intervalo de tiempo disponible en 63 segmentos (escala de grises de 6 bits por color), entonces el incremento más pequeño de tiempo de encendido para cada imagen, conocido como el tiempo de bit menos significativo (LSB), sería de 88 microsegundos. Si se construyera y se representara visualmente una imagen para el tiempo de LSB utilizando un esquema de activación global, entonces la activación de todos los obturadores necesitaría completarse en un tiempo significativamente inferior al tiempo de LSB de 88 microsegundos. Si se direcciona la pantalla de representación visual fila a fila, entonces el tiempo disponible para el reinicio en cada fila es considerablemente menor. Para una pantalla con 100 filas, el tiempo de activación disponible puede ser inferior a 0,5 microsegundos por fila. Son posibles diversos algoritmos controladores para relajar los intervalos de tiempo requeridos para direccionar los obturadores en un esquema fila a fila (véase, por ejemplo, Ferroelectrics, de N. A. Clark y otros, vol. 46, pág. 97 (2000) pero, en cualquier caso, el tiempo requerido para activar el obturador en el ejemplo de escala de grises de 6 bits es considerablemente inferior a 20 microsegundos.

Lograr múltiples bits de escala de grises a través del uso de la multiplexión por división del tiempo requiere una potencia significativa en los circuitos de direccionamiento, dado que la energía perdida en el ciclo de activación es de ½ CV2 por píxel a través de cada ciclo de actualización o direccionamiento en el esquema de control (C es la capacitancia del píxel más los electrodos de control y V es el voltaje de activación). Los diagramas de circuito de las Figuras 11 y 13 a 19 reducen los requisitos de potencia desacoplando y reduciendo los voltajes de direccionamiento (los voltajes requeridos en las líneas de escaneo y líneas de datos) a partir de los voltajes de activación (los voltajes requeridos para mover un obturador).

Escala de grises por división de área

Otro procedimiento que puede reducir la velocidad de direccionamiento y los requisitos de potencia de la escala de grises por división de tiempo es permitir múltiples obturadores y activadores por píxel. Un esquema binario de división del tiempo de 6 bits (63 ranuras de tiempo requeridas) puede reducirse a un esquema de tiempos de 5 bits (31 ranuras de tiempo requeridas) al añadir la disponibilidad de un bit adicional de escala de grises en el dominio espacial o de área. El bit espacial adicional puede lograrse con 2 obturadores y aberturas por píxel, especialmente si los obturadores / aberturas tienen un área desigual. De manera similar, si están disponibles 4 obturadores (con áreas desiguales) por píxel, entonces puede reducirse a 3 el número de bits de tiempo requeridos, con el resultado de que todavía haya 64 niveles efectivos de escala de grises por color.

Escala de grises por iluminación

Otro procedimiento que puede relajar los requisitos de velocidad y / o superficie para las técnicas anteriores de escalas de grises es el uso de una escala de grises por iluminación. El contraste obtenido a través de la iluminación de la imagen de color puede ajustarse, o admitir niveles de gris más finos, mediante la intensidad alterada de la retroiluminación. Si la retroiluminación es capaz de una respuesta rápida (como en el caso de las retroiluminaciones de LED), entonces el contraste puede lograrse ya sea alterando el brillo de la retroiluminación o la duración de su iluminación.

Consideremos un ejemplo, en el que se supone que la matriz de control utiliza un esquema de activación global y que la escala de grises por división del tiempo se logra a través de la construcción y representación visual de imágenes, con bits de tiempo distintos, iluminadas durante periodos temporales diferentes. Tómese por ejemplo un esquema binario de codificación del tiempo de 4 bits, obtenido al dividir la trama de color en 15 ranuras de tiempo. La imagen construida para el tiempo (LSB) más corto deberá mantenerse durante un 1 / 15 del tiempo de trama disponible. A fin de expandirse a un esquema de codificación de 5 bits, en el dominio del tiempo, podría dividirse la trama de color en 31 ranuras de tiempo, lo que requiere el doble de velocidad de direccionamiento. Como alternativa, podrían asignarse solamente 16 ranuras de tiempo y asignar a una de estas ranuras de tiempo una imagen que se ilumine únicamente con ½ del brillo, o mediante una retroiluminación que parpadee durante un periodo de tan sólo 1 / 31 del tiempo de trama. Pueden añadirse hasta 3 bits adicionales de escala de grises encima de un esquema de codificación por división del tiempo de 4 bits, añadiendo estas imágenes de corta duración temporal, acompañadas de una iluminación parcial. Si se asignan los bits de iluminación parcial a la más pequeña de las ranuras temporales, entonces el resultado será una pérdida insignificante del brillo proyectado promedio.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

Esquemas híbridos de escalas de grises

Los cuatro medios principales de escalas de grises son la escala de grises analógica, la escala de grises por división del tiempo, la escala de grises por división de área y la escala de grises por iluminación. Debe entenderse que pueden construirse esquemas de control útiles por combinaciones de cualquiera de los procedimientos anteriores, por ejemplo, combinando el uso de la división del tiempo, la división de área y el uso de iluminación parcial. También están disponibles divisiones adicionales de escalas de grises a través de técnicas de interpolación, también conocidas como entramado. El entramado en el dominio temporal incluye la inserción de bits de tiempo LSB sólo en una serie alternada de tramas de color. El entramado en el dominio espacial, también denominado procesamiento de tonos medios, implica el control o apertura de una fracción especificada de píxeles colindantes para producir áreas localizadas con un brillo únicamente parcial.

Para proporcionar una comprensión global de la invención, se describirán a continuación unos ejemplos ilustrativos adicionales, que incluyen dispositivos portátiles de mano y procedimientos para hacer los mismos. Sin embargo, alguien medianamente experto en la técnica comprenderá que los sistemas y procedimientos que se describen en la presente memoria pueden ser adaptados y modificados como convenga para la aplicación abordada, y que los sistemas y procedimientos que se describen en la presente memoria pueden ser empleados en otras aplicaciones adecuadas, y que tales otros agregados y modificaciones no se apartarán del ámbito de la presente memoria.

Más en particular, los sistemas y procedimientos que se describen en el presente documento incluyen, entre otras cosas, dispositivos manuales portátiles y procedimientos para fabricar dispositivos manuales portátiles que incluyan paneles de representación visual con baja potencia e iluminación brillante, con la suficiente resolución para proporcionar una interfaz visual del usuario con imágenes visualmente distintas que puedan observarse en múltiples condiciones de iluminación ambiental. Más en particular, los sistemas y procedimientos que se describen en el presente documento incluyen, en determinados ejemplos, dispositivos manuales portátiles que incluyen pantallas de representación visual que comprenden un panel de MEMS de representación visual que tiene una capa de modulación de luz. La capa de modulación de luz incluye elementos de píxel organizados para proporcionar una resolución operativa de visión para pantallas de cualquier tamaño, incluyendo pantallas tan pequeñas como de 0,635 cm x 0,635 cm, y más pequeñas, según la aplicación. En particular, en un ejemplo, la capa de modulación de luz incluye una pantalla de representación visual formada por un panel de representación visual que tiene una pluralidad de obturadores transversalmente móviles dispuestos en una matriz de elementos de píxel. La matriz tiene aproximadamente 2,54 cm de ancho por 2,54 cm de largo, con 120 columnas y 120 filas, proporcionando por lo tanto aproximadamente 14.400 píxeles distribuidos por igual dentro del panel de representación visual de 2,54 cm por 2,54 cm. De forma optativa, y tal como se describirá con mayor detalle en el presente documento, puede proporcionarse una retroiluminación que proporcione una fuente de luz que dirija la luz a través de la capa de modulación de luz, de modo que los obturadores de movimiento transversal puedan modular la luz generada para crear una imagen en el panel de representación visual. Un controlador de representación visual de MEMS puede acoplarse con el panel de MEMS de representación visual para controlar la pantalla de representación visual para crear imágenes. De forma optativa, el controlador de representación visual de MEMS proporciona múltiples modos de operación para controlar la pantalla de MEMS de representación visual en un modo adecuado para la aplicación y las condiciones. La eficacia de alta potencia óptica del panel de pantalla de MEMS puede ser provista por el controlador de pantalla de MEMS que, en un ejemplo, ajusta dinámicamente el modo operativo del panel de representación visual en función de la potencia disponible y de las demandas de la aplicación. El uso y control eficaces de la potencia de los dispositivos que se describen en el presente documento admite funcionalidades adicionales, tales como WI-FI y el vídeo a todo color, que de otra manera pueden requerir más potencia de la que la fuente de potencia a bordo de la placa puede proporcionar durante una cantidad práctica de tiempo. Estos y otros ejemplos se describirán en mayor detalle con referencia a las figuras que se exponen en el presente documento.

Más específicamente, la Figura 20 representa un primer ejemplo de sistema de acuerdo a la invención, y muestra un dispositivo manual portátil A10 que incluye una pantalla A12 de representación visual, una segunda pantalla optativa A14 de representación visual, un control A16 de brillo de pantalla de representación visual, un control A18 de contraste de pantalla de representación visual, un dispositivo A20 de entrada de interfaz de usuario, un detector A21 de nivel luminoso, una salida A22 de audio, un control A24 de entrada, un segundo control A28 de entrada, un dispositivo A30 de memoria extraíble, una pantalla táctil A32 optativa dispuesta sobre la pantalla optativa A14 de representación visual, un puntero A34 optativo, una carcasa principal A38, un detector de nivel luminoso optativo y una carcasa A40 de cubierta de pantalla de representación visual. Adicionalmente, el sistema puede incluir una toma de corriente y una interfaz de acoplamiento y una interfaz para periféricos externos, por ejemplo, una clavija de audio

o un bus USB o un dispositivo relacionado.

Un dispositivo manual portátil puede ser cualquier dispositivo que un usuario pueda llevar cómodamente en la mano, y que tenga un suministro de energía interno que permita que el dispositivo sea llevado de un sitio a otro. El tamaño de un dispositivo manual portátil variará de acuerdo a su propósito y características previstos, y los dispositivos más grandes pueden tener asas o agarres, y los dispositivos más pequeños pueden tener muñequeras, cintas para el brazo o pinzas para permitir que el dispositivo sea transportado más fácilmente.

La pantalla A12 de representación visual comprende un panel de pantalla de representación visual de MEMS que se describe a continuación en mayor detalle, y alojado dentro de la carcasa A40 de cubierta. La pantalla A12 de

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

representación visual está empotrada dentro de la cara superior del cuerpo principal de la carcasa A40 de cubierta y tiene unas dimensiones de aproximadamente 6,35 cm de largo y 4,7625 cm de ancho, que incluyen una dimensión diagonal de pantalla de representación visual de unos 7,62 cm. En el ejemplo representado, la pantalla A12 de representación visual encaja dentro de la carcasa A40 de cubierta y la carcasa A40 de cubierta incluye una placa frontal que tiene una abertura dimensionada para proporcionar acceso visual a la pantalla A12 de representación visual y que tiene una placa trasera que cubre toda la sección trasera de la pantalla A12 de representación visual. El panel A12 de representación visual puede estar asentado en un reborde formado alrededor del borde periférico de la abertura situada dentro de la placa trasera de la carcasa A40 de cubierta. Un sello optativo, habitualmente una junta de caucho o una junta de plástico, puede estar colocado alrededor de dicho borde periférico de modo que el panel A12 de representación visual quede apoyado contra la junta y sellado en su sitio, permitiendo un determinado grado de elasticidad. Este sello ayuda a absorber el impacto en caso de que el dispositivo A10 caiga al suelo o sufra cualquier otro tipo de mala manipulación. Normalmente, la carcasa A40 de cubierta está fabricada con un plástico tal como poliestireno, cloruro de polivinilo u algún otro material adecuado. Como alternativa, la carcasa A40 puede estar fabricada con metal, o cualquier combinación de plástico y materiales metálicos. En cualquier caso, el material seleccionado proporcionará una carcasa suficientemente robusta para proteger el panel A12 de representación visual para su uso a largo plazo. La carcasa A40 tiene habitualmente una longitud de unos 20,32 cm (20 cm) y una anchura de 10,16 cm (10 cm) aproximadamente, con la carcasa A40 de cubierta plegada sobre la carcasa principal A38. El dispositivo A10 que se ilustra en la Figura 20 tiene un factor de forma adecuado para su sujeción en una o ambas manos del usuario durante la operación. Esto permite que el dispositivo sea fácilmente transportado y, en algunos ejemplos, permite sujetar el dispositivo con una mano al tiempo que la segunda mano queda libre para, entre otras cosas, utilizar el puntero optativo A34 para introducir datos a través de la pantalla táctil optativa A32.

La pantalla optativa A14 de representación visual puede ser una segunda pantalla de representación visual incorporada en el dispositivo manual portátil A10 y puede utilizarse tanto para representar visualmente información como, en el ejemplo representado, para introducir información. Con este fin, el dispositivo A10 puede incluir una pantalla táctil optativa A32 que esté colocada sobre el panel A14 de representación visual. La pantalla táctil A32 puede ser el tipo de pantalla táctil empleada comúnmente en sistemas informáticos para permitir a un usuario tocar o apretar para identificar una localización en la pantalla táctil A32 que pueda utilizarse para identificar un icono u otros datos representados visualmente en la pantalla A14 de representación visual.

El dispositivo portátil A10 incluye adicionalmente elementos de interfaz del usuario tales como el dispositivo A20 de entrada representado en la Figura 20 y los dispositivos A24 y A28 de entrada, así como el dispositivo A22 de salida de audio. En el ejemplo que se ilustra, el dispositivo A20 de entrada es un botón de control direccional con forma de cruz que puede utilizarse para reproducción de juegos, o para otras formas de entrada de datos. Los dispositivos A24 y A28 de entrada son teclas que el usuario puede presionar y que pueden utilizarse para introducir datos en el dispositivo A10. El dispositivo A22 de salida de audio representado en la Figura 20 puede ser un altavoz del tipo capaz de proporcionar señales de audio a un usuario, tales como sonidos y música, para proporcionar retroalimentación al usuario. En cualquier caso, el dispositivo portátil A10 puede utilizar los dispositivos de entrada y los dispositivos de salida que incluyen el botón A36 de control direccional con forma de cruz y el dispositivo A22 de salida de audio, para permitir a un usuario introducir y recibir datos. Los dispositivos de interfaz permiten al usuario interactuar con la información presentada en cualquiera de las pantallas A12 o A14 de representación visual. Optativamente y tradicionalmente, el dispositivo A20 de entrada con forma de cruz puede utilizarse para manipular un cursor que esté presente en una o en ambas pantallas A12 y A14 de representación visual.

La fuente de energía puede ser una batería, célula de combustible, condensador o cualquier otro dispositivo que proporcione una fuente de energía. Normalmente, la fuente de energía es una batería recargable y un circuito regulador de energía se acopla con la batería para proporcionar los niveles de voltaje necesarios para hacer funcionar los chips de lógica, las bombillas y los paneles de representación visual, así como otros dispositivos a bordo cualesquiera, tales como transceptores de WI-FI, conjuntos de chips de telefonía móvil, sintonizadores, altavoces y otros accesorios. Es un ejemplo de la invención que, utilizando una pantalla de MEMS de representación visual con obturadores transversales que proporcionen una baja pérdida de potencia óptica y controlando el modo operativo de la pantalla de representación visual, puede adjudicarse más potencia para estos accesorios.

El detector A21 de nivel luminoso puede ser un sensor de luz que detecte el nivel de luz ambiental. El detector A21 de nivel luminoso genera una señal de nivel que el dispositivo puede utilizar para ajustar el brillo de la pantalla de representación visual. Así, si el detector A21 de nivel luminoso detecta bajos niveles de luz ambiental, tal como el nivel de luz en una habitación poco iluminada, el dispositivo A10 puede operar los paneles A12 y A14 de representación visual con bajo brillo. Como alternativa, si el detector A21 de nivel luminoso detecta niveles elevados de luz ambiente, tales como los niveles luminosos presentes en el exterior durante un día soleado, el dispositivo A10 puede cambiar dinámicamente el modo operativo de las pantallas A12 y A14 de representación visual hasta una configuración de mayor brillo capaz de ser observada por un usuario en este entorno de iluminación ambiental.

Con referencia a la Figura 21, se muestra en mayor detalle el tipo de imagen que puede presentarse en cualquiera de las pantallas A12 de representación visual para proporcionar información al usuario. En particular, la Figura 21 representa las pantallas A12 o A14 de representación visual, que nuevamente pueden tener 7,62 cm de diagonal. La Figura 21 muestra una pluralidad de diferentes tipos de datos que incluyen imágenes, texto y símbolos gráficos, así como presentan una significativa cantidad de información de texto para una pantalla con una diagonal de 7,62 cm.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

En particular, la Figura 21 representa que la pantalla A12 de representación visual puede proyectar información de texto tal como el texto A48, símbolos gráficos tales como los objetos gráficos A52 y A54 de usuario que se ilustran, e imágenes tales como la imagen A50 representada.

En el ejemplo representado, la pantalla A12 de representación visual es una pantalla pixelada de alta resolución con un ancho de unos 6,35 cm y una longitud de 4,7625 cm aproximadamente, y que tiene aproximadamente 256 filas de píxeles y 192 columnas de píxeles con un total de 49.152 píxeles aproximadamente. La pantalla A12 de representación visual puede ser una pantalla de representación visual que presente 262.144 colores aproximadamente, aunque en otros ejemplos la pantalla de representación visual puede tener más o menos colores y la cantidad de colores proporcionados por la pantalla puede variar de acuerdo a la aplicación, tal como se describirá a continuación. Como también se describirá más adelante con referencia a ciertos ejemplos optativos, las pantallas de representación visual de la invención también pueden ser monocromáticas, normalmente en blanco y negro, o tener un modo de operación que genere imágenes monocromáticas. En cualquier caso, tal como se representa en la Figura 21, el dispositivo portátil utiliza la pantalla de representación visual para presentar información al usuario que puede incluir información de texto, tal como información de contacto, números de teléfono, fechas y notas. Adicionalmente, la pantalla A12 de representación visual puede presentar datos de imágenes, tal como la imagen A50, que puede ser un fichero de mapas de bits, un fichero jpeg o cualquier otro tipo adecuado de fichero de imagen. Adicionalmente, los sistemas y procedimientos que se describen en el presente documento pueden presentar datos de vídeo, tales como ficheros mpeg y wmv.

Los controles gráficos A52 y A54 son normalmente imágenes gráficas generadas por el dispositivo portátil A10 para ofrecer al usuario controles de interfaz del usuario representados visualmente. Por ejemplo, el control gráfico A52 se presenta como un indicador de categoría, representativo de si el dispositivo portátil tiene o no una función de salida de audio que está silenciada. El usuario puede mirar el control gráfico A52 para ser consciente del estado silenciado del dispositivo de salida de audio referido y, al cambiar el estado silenciado, el dispositivo portátil A10 puede alterar la imagen gráfica A52 con un símbolo gráfico que represente el estado cambiado de la función de silencio. De manera similar, el control gráfico A54 representa un control deslizante que puede hacer que la información presentada en la pantalla de representación visual, o por lo menos una parte de dicha información, se desplace hacia arriba y / o hacia abajo, según la dirección en la que se mueva el control A54. La pantalla A12 de representación visual también presenta información que incluye información de contenido, tal como los datos de usuario almacenados en la memoria del dispositivo.

Así, la pantalla A12 de representación visual es una parte de la interfaz de usuario del dispositivo portátil A10 y actúa como un dispositivo de salida para datos perceptibles visualmente, y como un dispositivo para instruir al usuario durante la introducción de datos. En el ejemplo representado de la Figura 21, la pantalla A12 de representación visual del dispositivo portátil se utiliza para presentar datos relacionados con una base de datos de contacto. Sin embargo, en otros ejemplos, el dispositivo portátil puede ser un teléfono móvil, un teléfono inteligente, un reproductor de medios, una videoconsola, un receptor del sistema de navegación global por satélite (GNSS), un televisor, una cámara digital, una videocámara portátil, un ordenador portátil u otro dispositivo. En cada uno de estos ejemplos, el dispositivo de mano emplea la pantalla A12 de representación visual para suministrar información al usuario.

La pantalla A12 de representación visual incluye un panel de representación visual que tiene una pluralidad de obturadores transversalmente móviles, capaces de modular la luz para formar una imagen en la pantalla de representación visual, tal como la imagen representada en la Figura 21.

Pasando a la Figura 22, se presenta un diagrama de bloques funcionales que muestra un dispositivo manual portátil A60 que incluye la primera pantalla A12 de MEMS de representación visual y la segunda pantalla A14 de MEMS de representación visual, una unidad de procesamiento gráfico y un controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual, una memoria RAM A68 de imágenes, una unidad de procesamiento central (CPU) A72, una memoria RAM A74 de trabajo, una fuente A76 de energía, una interfaz A78 de memoria externa, teclas operativas A80, un altavoz A82, un panel táctil A84 y una interfaz A88 de circuito periférico. Adicionalmente, la Figura 22 muestra que el dispositivo A60 puede interactuar con el cartucho desmontable A90 que puede incluir una memoria ROM de programas, así como una memoria RAM de resguardo, o que puede ser una tarjeta de memoria.

Los paneles A12 y A14 de MEMS de representación visual están acoplados a la unidad de procesamiento de juegos y al controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual (controlador de MEMS de pantalla de representación visual). El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual representado en la Figura 22 se acopla a la CPU A72 y funciona, por lo menos en parte, bajo el control de la CPU A72. El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual se acopla mediante un bus bidireccional a la memoria RAM A68 de imágenes, que almacena datos de imagen y / o vídeo que pueden representarse en cualquiera de las pantallas A12

o A14 de MEMS de representación visual. En el ejemplo que se ilustra en la Figura 22, la CPU A72 se acopla a una pluralidad de dispositivos de interfaz de usuario a través de la interfaz A88 de circuito periférico. La interfaz A88 de circuito periférico se acopla a las teclas operativas A80, que pueden ser los dispositivos A20, A24 y A28 de interfaz representados en la Figura 20. La interfaz periférica A88 también puede acoplarse a un altavoz, que puede ser similar al dispositivo A22 de salida de audio que también se representa en la Figura 20. Un panel táctil optativo A84, que puede ser el panel táctil A32 de la Figura 20, se acopla a la CPU A72 a través de la interfaz periférica A88. En el ejemplo representado, el dispositivo manual portátil incluye una interfaz A78 para un dispositivo A90 de memoria

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

externa. El dispositivo de memoria externa puede incluir instrucciones de programa para dirigir la operación del dispositivo y puede incluir una memoria, tal como la ROM de programa y la RAM A94 de resguardo que se representan. En cualquier caso, la memoria externa A90 puede acoplarse a la CPU mediante la interfaz A78 de memoria externa. De forma optativa, el sistema puede incluir otros elementos, tales como transceptores de WI-FI, transceptores Bluetooth, sintonizadores de televisión y / o radio y otros elementos semejantes. Estos elementos pueden estar integrados en el dispositivo A10 y dispuestos dentro de la carcasa A38, o pueden ser dispositivos periféricos que se acoplen al dispositivo a través de la interfaz A78, o a través de otra interfaz proporcionada con ese fin.

La CPU A72 puede ser una unidad de microprocesador tal como la ARM7, que sea capaz de sondear los dispositivos A78 y A88 de interfaz para recoger datos de entrada de usuario y para proporcionar información de retroalimentación al usuario durante la operación. La CPU A72 es un dispositivo programable que ejecuta instrucciones de programa que, por ejemplo, pueden incluir instrucciones para ejecutar un videojuego en el dispositivo portátil A10, utilizando la pantalla A12 de MEMS de representación visual como dispositivo de salida para información de vídeo. Con este fin, la CPU A72 puede monitorizar los dispositivos A80 de entrada de usuario para recopilar información relativa a las decisiones de juego del usuario y utilizar la información de juego para determinar qué imágenes presentar al usuario, ya sea a través de una o de ambas pantallas A12 y A14 de MEMS de representación visual.

Para presentar información visual al usuario, la CPU A72 puede acoplarse al controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual, que en un ejemplo puede ser una formación de compuertas programables en el terreno (FPGA), del tipo que proporciona lógica programable. El controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual, en respuesta a una instrucción desde la CPU A72, emplea la RAM A68 para generar una imagen de juego para emitir a la primera pantalla A12 de MEMS de representación visual y a la segunda pantalla A14 de MEMS de representación visual, y provoca que la imagen de juego generada sea representada visualmente en una o ambas pantallas A12 y A14 de MEMS de representación visual.

En el ejemplo representado, el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual es un procesador gráfico y un controlador de pantalla de MEMS de representación visual integrado en un único dispositivo programable, normalmente una formación de compuertas programables en el terreno (FPGA). La unidad de procesador gráfico (GPU) puede ser una GPU convencional del tipo capaz de manipular imágenes gráficas, tales como objetos móviles, y organizar o seleccionar datos de imagen dentro de, o desde, la RAM A68, para que el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual los represente visualmente en una o ambas pantallas A12 y A14 de MEMS de representación visual.

El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual representado en la Figura 22 también está implementado, por lo menos en parte, dentro de la FPGA A70, pero para los expertos en la técnica resultará evidente que la GPU y el controlador de pantalla de MEMS de representación visual pueden implementarse en diferentes dispositivos programables y que, adicionalmente, pueden emplearse cualquier tipo adecuado de circuito y controlador, y que una FPGA es meramente un ejemplo común de un sistema para implementar lógica compleja dentro de un dispositivo electrónico portátil.

El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual que se ilustra tiene múltiples modos de operación para controlar cada una de las pantallas A12 y A14 de MEMS de representación visual. Tal como se describirá en mayor detalle, los dispositivos manuales portátiles de acuerdo a la invención incluyen paneles de representación visual que se forman con una capa de MEMS que incluye una pluralidad de obturadores transversalmente móviles. Los obturadores transversalmente móviles son capaces de modular la luz con el fin de generar una imagen en la pantalla de MEMS de representación visual. Los obturadores transversalmente móviles empleados en el panel de representación visual se mueven eficazmente desde por lo menos una primera posición hasta una segunda posición, y lo hacen a velocidades que permiten imágenes de vídeo en cualquiera de las pantallas de MEMS de representación visual. Adicionalmente, en determinados ejemplos, el panel de MEMS de representación visual es capaz de representar datos monocromáticos, normalmente en blanco y negro, para aplicaciones tales como relojes de pulsera, libros electrónicos, imágenes gráficas estáticas, texto y otras aplicaciones similares. El controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual representado en la Figura 22 incluye un modo de operación para controlar eficazmente los paneles A12 y A14 de MEMS de representación visual, para presentar una imagen utilizando un modo de operación seleccionado por el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual, para reducir el gasto de energía de la fuente A76 de energía dentro del dispositivo portátil A10.

El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede proveer control dinámico del panel de MEMS de representación visual, y en un ejemplo proporciona el control, que incluye control dinámico, sobre la profundidad del color al controlar el número de bits utilizados para fijar el color, tal como 2 bits (monocromático), 4 bits, 6 bits o más, según la aplicación y las condiciones. El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede, en estos ejemplos, fijar la resolución del color para la potencia a extraer, lo que puede llevar a un ahorro significativo de energía. Por ejemplo, el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede determinar que se necesitan pantallas de representación visual monocromática para una aplicación específica, tal como mostrar los dígitos de un número de teléfono que se está marcando. En este modo, el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede seleccionar un modo de operación de dos bits

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

que utilice la formación imágenes monocromáticas para representar visualmente el número que se está marcando. Sin embargo, si la aplicación, tal como un explorador en operación de la Red, requiere imágenes en color, el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede utilizar color de 6 bits para presentar las imágenes. De forma optativa, el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede procesar los datos de imagen almacenados en la memoria de imágenes para determinar la profundidad requerida del color y, en base a tal determinación, ajustar el número de bits utilizados para generar las imágenes. El controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual puede utilizar la escala de grises multiplexada en el tiempo, y utilizar una secuencia de comandos para fijar la profundidad de los bits de color, ajustando dinámica y adaptativamente la profundidad de los bits de color.

La Figura 23 es un diagrama de bloques de un ejemplo de un controlador de pantalla de MEMS de representación visual. El controlador de pantalla de MEMS de representación visual que se ilustra puede guiar y controlar un panel de MEMS de representación visual, tal como un panel A12 o A14. Tal como se ha mencionado en lo que antecede, los dispositivos manuales portátiles que se describen en el presente documento emplean un panel de MEMS de representación visual que incluye una pluralidad de obturadores transversalmente móviles que modulan la luz para generar una imagen para el usuario. En la Figura 25C se representa en mayor detalle un ejemplo de dicha pantalla de MEMS de representación visual, que presenta una vista desarrollada de un panel ejemplar A600 de MEMS de representación visual.

En particular, la Figura 25C representa un panel A600 de MEMS de representación visual que incluye una placa A602 de cubierta, una matriz negra A608, una pluralidad de montajes obturadores A616 dispuestos en una matriz que tiene filas y columnas, un sustrato transparente A630, una película realzadora A622, una capa difusora A624, un medio A628 conductor de la luz, una capa A620 dispersora y reflectante y una pluralidad de postes A640 de soporte.

Los montajes obturadores A616 representados comprenden un obturador transversalmente móvil y un miembro de guía electrostático. Los montajes obturadores A616 están formados en la capa de MEMS representada que está formada en el sustrato transparente A630. Una pluralidad de elementos conductores también está formada en la capa de MEMS para proporcionar una matriz de control que pueda hacer interactuar los obturadores A616 con el controlador A70 de MEMS de pantalla de representación visual. En la Figura 24A se presenta un ejemplo de matriz de control; sin embargo, el controlador de MEMS de pantalla de representación visual puede funcionar con cualquier matriz de control adecuada.

En el ejemplo representado en la Figura 25C, los obturadores se mueven transversalmente, preferiblemente en un plano, de modo que el obturador se mueva sobre su respectiva abertura A638, o por lo menos parte de la abertura A638, para modular la luz que está siendo generada por la lámpara (fuente de luz) A612, y que la capa reflectante / dispersora A620 dirige por lo menos parcialmente hacia arriba a través de la abertura A638. Esto se muestra mediante los rayos luminosos A614 que se propagan hacia arriba a través de la placa A602 de cubierta. En el presente ejemplo, los obturadores transversalmente móviles, que se describen en mayor detalle con referencia a la Figura 24B, modulan la luz moviéndose transversalmente sobre la abertura A638, esencialmente en un plano, seccionando efectivamente cualquier fluido que rodee el obturador. Se entiende que este movimiento de seccionamiento resulta eficaz y proporciona velocidades de conmutación de tasas de vídeo. Las pantallas de MEMS de representación visual que se describen en el presente documento son ilustrativas del tipo de paneles de MEMS de representación visual que pueden utilizarse con los dispositivos portátiles manuales de la invención. Sin embargo, estos ejemplos que se ilustran no son exhaustivos y los paneles de MEMS de representación visual pueden modificarse según convenga para el uso previsto y, por ejemplo, pueden incluir luces, filtros de color, obturadores que modulen la luz ambiente reflejada para proporcionar un panel de MEMS de representación visual reflectante o trans / reflectante. En la Figura 37 se presenta un ejemplo de dicha pantalla de representación visual reflectante. Específicamente, la Figura 37 representa un panel A1800 de MEMS de representación visual reflectante que incluye una formación A1802 de lentes, dispuesta en un montaje obturador A1810 que tiene un obturador A1808 que se mueve transversalmente sobre una superficie reflectante A1804 para modular la luz ambiental incidente. Así pues, las pantallas de representación visual pueden variar según la aplicación, pueden tener diferentes formas y tamaños, pueden ser QVGA o tener algún otro tamaño, y el tamaño, el total de píxeles y la densidad de píxeles pueden variar de acuerdo a la aplicación.

La matriz de control conectada con la capa de MEMS y con los montajes obturadores A616 controla el movimiento de los obturadores. La matriz de control incluye una serie de interconexiones eléctricas (no representadas), incluyendo una interconexión de habilitación de escritura, también denominada “interconexión de línea de escaneo”, por cada fila de píxeles, una interconexión de datos por cada columna de píxeles, y una interconexión común que proporciona un voltaje común a todos los píxeles, o por lo menos a los píxeles tanto de múltiples columnas como de múltiples filas en el panel A600 de representación visual. En respuesta a la aplicación de un voltaje adecuado (el “voltaje de habilitación de escritura, Vwe”), la interconexión de habilitación de escritura para una fila dada de píxeles prepara los píxeles en la fila para aceptar nuevas instrucciones de movimiento del obturador desde el controlador de MEMS de pantalla de representación visual. Las interconexiones de datos comunican las nuevas instrucciones de movimiento en forma de pulsos de voltaje de datos. En algunas implementaciones, los pulsos de voltaje de datos aplicados a las interconexiones de datos contribuyen directamente a un movimiento electrostático de los obturadores. En otras implementaciones, los pulsos de voltaje de datos controlan conmutadores, por ejemplo, transistores u otros elementos de circuito no lineales que controlan la aplicación de diferentes voltajes de activación,

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

que normalmente son de magnitud superior a los voltajes de datos, sobre los montajes obturadores A616. Luego, la aplicación de estos voltajes de activación da como resultado el movimiento electrostático de los obturadores. Con este fin, puede utilizarse un controlador común A155 para controlar el movimiento de los obturadores una vez aplicados los voltajes de datos. El controlador común A155 representado puede controlar una o más señales comunes, esto es, señales suministradas eléctricamente a todos los montajes obturadores, o a un grupo de los mismos. Estas señales comunes pueden incluir la habilitación de escritura común, el alto voltaje común de activación de obturador y la puesta a tierra común. De forma optativa, el controlador común puede controlar múltiples líneas, tales como, por ejemplo, múltiples puestas a tierra comunes que estén acopladas eléctricamente a diferentes áreas del panel A14 de MEMS de representación visual. Se entiende que los controladores de la Figura 23 se muestran como bloques funcionales, pero en la práctica estos controladores pueden implementarse como múltiples elementos de circuito y componentes discretos, que y la estructura efectiva variará de acuerdo a la aplicación a la que estén destinados.

El controlador de pantalla de MEMS de representación visual representado en la Figura 23 incluye un controlador A156, una interfaz A158 de pantalla de representación visual, un almacén intermedio A159 de tramas, un control A160 de secuencia / temporización, controladores A154 de datos, controladores A152 de escaneo, controladores A168 de lámparas, un controlador A153 de energía y también se muestran cuatro lámparas, A157a a A157d que funcionan bajo un control independiente como fuentes de luz para el panel A12 de MEMS de representación visual. Las lámparas, A157a a A157d tienen diferentes colores (rojo, verde, azul y blanco) para proporcionar imágenes / vídeo en color así como imágenes y vídeo monocromáticos. Las lámparas A157a a A157d se muestran como elementos separados, pero comúnmente estas lámparas están integradas con la carcasa del panel de representación visual. El controlador A150 de pantalla de MEMS de representación visual puede estar compuesto por elementos de lógica programable, tales como las FPGA, y componentes de circuito discretos. En un ejemplo, el controlador A156 es un dispositivo de FPGA programado para implementar el controlador A153 de energía, la interfaz A158 de pantalla de representación visual, el almacén intermedio A159 de tramas y el control A160 de secuencia / temporización. El controlador A152 de escaneo, el controlador A154 de datos y el controlador A168 de lámparas pueden ser componentes de circuito discretos, tales como circuitos integrados personalizados, controladores comercialmente disponibles y / o transistores discretos.

La pluralidad de controladores A152 de escaneo (también denominados “fuentes de voltaje de habilitación de escritura”) y una pluralidad de controladores A154 de datos (también denominados “fuentes de voltaje de datos”) están acoplados eléctricamente a la matriz de control de la pantalla A12 de representación visual. Los controladores A152 de escaneo aplican voltajes de habilitación de escritura a las interconexiones de línea de escaneo, tales como las interconexiones A506 de línea de escaneo representadas en la Figura 24A. Los controladores A154 de datos aplican voltajes de datos a las interconexiones A508 de datos. En algunos ejemplos del controlador de pantalla de MEMS de representación visual, los controladores A154 de datos están configurados para proporcionar voltajes analógicos de datos a los montajes obturadores, especialmente cuando la escala de grises de la imagen ha de obtenerse de manera analógica. En la operación analógica, los montajes obturadores A616 están diseñados de modo que cuando se aplica una gama de voltajes intermedios a través de las interconexiones A508 de datos, el resultado es una gama de estados de apertura intermedia en los obturadores y, por lo tanto, una gama de estados de iluminación intermedia o escalas de grises en la imagen.

En otros casos, los controladores A154 de datos están configurados para aplicar sólo un conjunto reducido de 2, 3 o 4 niveles digitales de voltaje a la matriz de control. Estos niveles de voltaje están diseñados para fijar, de manera digital, ya sea un estado abierto, un estado cerrado o un estado intermedio para cada uno de los obturadores.

Los controladores A152 de escaneo y los controladores A154 de datos están conectados con el circuito A156 de control digital (también denominado “controlador A156”). El controlador incluye una interfaz A158 de representación visual que procesa las señales de imagen entrantes en un formato de imagen digital adecuado para el direccionamiento espacial y las capacidades de escalas de grises y el modo de operación de la pantalla A12 de representación visual. La localización de píxeles y los datos de escala de grises de cada imagen se almacenan en una memoria intermedia A159 de tramas, de modo que puedan suministrarse los datos según sea necesario a los controladores A154 de datos. Los datos se envían a los controladores A154 de datos en una transmisión en serie o en paralelo, organizados en secuencias predeterminadas agrupadas por filas y por tramas de imagen. Los controladores A154 de datos pueden incluir conversores de datos de serie a paralelo, conmutación de nivel y, para algunas aplicaciones, conversores de voltaje de digital a analógico.

Todos los controladores (por ejemplo, los controladores A152 de escaneo, los controladores A154 de datos, el controlador A153 de activación y el controlador A155 de activación global (no representado)) para diferentes funciones de representación visual están sincronizados en el tiempo mediante un control A160 de temporización en el controlador A156. Los comandos de temporización coordinan la iluminación independiente, dependiente o sincronizada de las lámparas A157a a A157d rojas, verdes, azules y blancas y, mediante los controladores A168 de lámparas, la habilitación de escritura y el secuenciado de filas específicas de la formación de píxeles, la emisión de voltajes desde los controladores A154 de datos y la emisión de voltajes que proveen la activación de obturadores.

El controlador A156 puede incluir una lógica de programa para implementar un generador de imágenes de color que determina el esquema de secuencia o direccionamiento por el cual cada uno de los obturadores en la formación

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

puede ser reiniciado, según convenga, en una nueva imagen. Las nuevas imágenes pueden ser fijadas a intervalos periódicos. Por ejemplo, para pantallas de representación visual de vídeo, las imágenes o tramas en color del vídeo se refrescan a frecuencias que varían entre 10 y 1.000 Hercios, aunque la frecuencia puede variar en base a la aplicación. En algunos ejemplos, se sincroniza el ajuste de una trama de imagen con la iluminación de una retroiluminación, de modo que se iluminen las tramas de imagen alternas con una serie alternada de colores, tales como rojo, verde, azul y blanco. Las tramas de imagen para cada color respectivo se denominan subtramas de color. La FPGA puede tener una lógica de programa para implementar un controlador de luz para llevar a cabo la activación secuencial de los LED. En este procedimiento, denominado procedimiento de color secuencial de campo, si se alternan las subtramas de color a frecuencias superiores a 20 Hz y, preferiblemente, 180 Hz, el usuario percibe un promedio de las tramas alternadas de imagen y ve una imagen que tiene una gama amplia y continua de colores. La duración de la subtrama de color puede variar según la aplicación, y variando la duración del tiempo de la trama, los parámetros de imagen, tal como el brillo, la saturación y la profundidad del color, pueden controlarse, y también puede controlarse la energía utilizada. Por ejemplo, el controlador A156 puede ajustar la profundidad del color de las imágenes que se están representando para controlar la energía utilizada por la pantalla de representación visual, con la profundidad del color seleccionada como una función de la imagen que se está representando. En una aplicación de teléfono móvil, el controlador A156 puede identificar una señal de imagen entrante al controlador A156, representativa del texto. Por ejemplo, cuando el usuario utiliza la interfaz del panel de teclas, la lógica de programa puede determinar que se está introduciendo un número de teléfono y que ha de reproducirse visualmente como una imagen. En este estado, el controlador A156 ingresa a un modo de operación monocromático. El controlador A156 activa los controladores para configurar los obturadores para que representen visualmente una imagen monocromática del número de teléfono, y activa la fuente de luz a una frecuencia baja, o modo de estado estacionario, dado que en el modo monocromático no se requiere el secuenciado a través de múltiples formatos de imagen alternos para diferentes componentes de color. Esto reduce el uso de energía al evitar gastar energía para activar los obturadores para alternar formatos de imagen, y evita controlar los LED a una velocidad de conmutación,

o con una temporización de tramas que utilice energía. Puede adaptarse un modo similar de operación reduciendo la profundidad de color cuando sea posible, y por lo tanto, reduciendo el número de veces que deben activarse los obturadores para configurar imágenes alternadas y permitiendo un mayor tiempo de trama para activar los LED. La generación de imágenes en color puede llevarse a cabo mediante el controlador A156, o pueden utilizarse dispositivos de lógica distintos para el generador de imágenes en color, y ambos casos están dentro del ámbito de la invención.

En un ejemplo en variante, la pantalla A12 de MEMS de representación visual incluye por lo menos una capa de filtro de color y normalmente la capa de filtro de color coloca filtros coloreados en el trayecto de la luz que está siendo modulada por un grupo de respectivos obturadores. Con este fin, la pantalla de MEMS de representación visual puede tener una capa de filtro de color, tal como la capa de filtro de color representada en la Figura 25B, que muestra una capa de filtro de color dispuesta entre la placa A602 de cubierta y los obturadores A616. En particular, la capa de filtro de color está integrada en la matriz negra A608 y proporciona un segmento A617a de filtro rojo sobre el montaje obturador A616a, un segmento A617b de filtro azul sobre el montaje obturador A616b y un segmento A617c de filtro verde sobre el montaje obturador A616c. Los tres montajes obturadores A616a a A616c pueden ser operados por separado mediante el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual, y es un proceso de movimiento coordinado que configura la imagen sobre los tres montajes obturadores A616a a A616c, utilizándose un obturador para cada componente de color de la imagen. Los tres montajes obturadores trabajan juntos para proporcionar un píxel para la pantalla de representación visual. Con este fin, el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual puede generar una imagen roja, una imagen azul y una imagen verde, cada una de las cuales se almacena en la memoria intermedia A159 de tramas y se envía al controlador de A152 escaneo y a los controladores A154 de datos. En el presente ejemplo, sólo se necesita la lámpara blanca A157d y el color surge de la capa de filtro de color. En otro ejemplo, pueden utilizarse otros colores de filtro y disposiciones de filtro.

Si el aparato de representación visual está diseñado para conmutar digitalmente los obturadores entre los estados abierto y cerrado, el controlador A156 puede controlar la secuencia de direccionamiento y / o los intervalos de tiempo entre tramas de imagen para producir imágenes con una escala de grises adecuada. El proceso para generar diversos niveles de escala de grises mediante el control de la cantidad de tiempo que está abierto un obturador en una trama particular se denomina escala de grises por división del tiempo. En un ejemplo de la escala de grises por división del tiempo, el controlador A156 determina el periodo de tiempo o la fracción de tiempo dentro de cada trama en que se permite a un obturador permanecer en el estado abierto, de acuerdo al nivel de iluminación o escala de grises deseados de ese píxel. En otro ejemplo de la escala de grises por división del tiempo, se divide el tiempo de trama en, por ejemplo, 15 subtramas de igual duración de acuerdo a los niveles de iluminación adecuados para una escala de grises binaria de 4 bits. Luego, el controlador A156 fija una imagen distinta en cada una de las 15 subtramas. Los píxeles más brillantes de la imagen se dejan en el estado abierto durante la mayor parte de las 15 subtramas, o durante todas ellas, y los píxeles más oscuros se fijan en el estado abierto durante sólo una fracción de las subtramas. En otro ejemplo de escala de grises por división del tiempo, el circuito controlador A156 altera la duración de una serie de subtramas en proporción con la significancia del nivel de bits de una palabra codificada de escala de grises que representa un valor de iluminación. Esto es, pueden variarse las duraciones temporales de las subtramas de acuerdo a las series binarias 1, 2, 4, 8… Luego se fijan los obturadores A108 para cada píxel, ya sea en el estado abierto o cerrado, en una subtrama específica, de acuerdo al valor de bits de una correspondiente

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

posición dentro de la palabra binaria para su nivel de grises pretendido.

Se dispone de un buen número de técnicas híbridas para formar escalas de grises que combinan las técnicas de división del tiempo, que se han descrito en lo que antecede, con el uso de múltiples obturadores por píxel o bien mediante el control independiente de la intensidad de la retroiluminación. Estas técnicas se describen en mayor detalle a continuación.

En una implementación, el direccionamiento de la matriz de control, es decir, el suministro de información de control a la formación de píxeles, se hace por direccionamiento secuencial de líneas individuales, a veces denominadas líneas o filas de escaneo de la matriz. Aplicando Vwe a la interconexión de habilitación de escritura para una determinada línea de escaneo, y aplicando de forma selectiva pulsos de voltaje Vd de datos a las interconexiones A508 de datos para cada columna, la matriz de control puede controlar el movimiento de cada obturador en la fila con habilitación de escritura. Repitiendo estas etapas para cada fila de píxeles en la pantalla A12 de MEMS de representación visual, la matriz de control puede completar el conjunto de instrucciones de movimiento para cada píxel en la pantalla A12 de MEMS de representación visual.

En una implementación alternativa, la matriz de control aplica Vwe simultáneamente a las interconexiones de habilitación de escritura de múltiples filas de píxeles, por ejemplo, para aprovechar las similitudes entre las instrucciones de movimiento para píxeles en diferentes filas de píxeles, disminuyendo así la cantidad de tiempo necesaria para proporcionar instrucciones de movimiento a todos los píxeles en la pantalla A12 de MEMS de representación visual. En otra implementación alternativa, se direccionan las filas en un orden no secuencial, por ejemplo, en orden pseudoaleatorio, para minimizar las distorsiones visuales que a veces se producen, especialmente en forma conjunta con el uso de una escala de grises codificada por división del tiempo.

En unos ejemplos en variante, la formación de píxeles y las matrices de control que controlan los píxeles incorporados en la formación pueden disponerse en otras configuraciones que no sean filas y columnas rectangulares. Por ejemplo, pueden disponerse los píxeles en formaciones hexagonales o filas y columnas curvilíneas, y como representaciones visuales segmentadas, tal como se representa en la Figura 31B. En general, tal como se utiliza en el presente documento, el término línea de escaneo se referirá a cualquier pluralidad de píxeles que compartan una interconexión de habilitación de escritura.

Matrices de control y procedimientos de operación de las mismas

La Figura 24A es un diagrama conceptual de una matriz A500 de control apta para su inclusión en el panel A12 de representación visual para direccionar una formación de píxeles. La Figura 24B es una vista isométrica de una parte de una formación de píxeles que incluye la matriz A500 de control. Cada píxel A501 incluye un montaje obturador elástico A502 controlado por un activador A503.

La matriz A500 de control se fabrica como un circuito eléctrico difundido o depositado en forma de película delgada sobre la superficie de un sustrato A504 sobre el que están formados los montajes obturadores A502. La matriz A500 de control incluye una interconexión A506 de línea de escaneo por cada fila de píxeles A501 en la matriz A500 de control, y una interconexión A508 de datos por cada columna de píxeles A501 en la matriz A500 de control. Cada interconexión A506 de línea de escaneo conecta eléctricamente una fuente A507 de voltaje de habilitación de escritura con los píxeles A501 en una correspondiente fila de píxeles A501. Cada interconexión A508 de datos conecta eléctricamente una fuente de voltaje de datos, (“fuente Vd”) A509 con los píxeles A501 en una correspondiente columna de píxeles. En la matriz A500 de control, el voltaje Vd de datos proporciona la mayor parte de la energía necesaria para la activación. Así, la fuente A509 de voltaje de datos también sirve como fuente de voltaje de activación. En unos ejemplos en variante, el voltaje de activación, Vd, puede ser una interconexión común a las células de la pantalla de representación visual.

Por cada píxel A501 o por cada montaje obturador en la formación, la matriz A500 de control incluye un transistor A510 y un condensador A512 optativo. La compuerta de cada transistor está conectada eléctricamente a la interconexión A506 de línea de escaneo de la fila en la formación en la que está situado el píxel A501. La fuente de cada transistor A510 está conectada eléctricamente a su correspondiente interconexión A508 de datos. El montaje obturador A502 incluye un activador con dos electrodos. Los dos electrodos tienen capacitancias significativamente diferentes con respecto a los alrededores. El transistor conecta la interconexión A508 de datos con el electrodo activador que tenga la capacitancia más baja. Más en particular, el drenaje de cada transistor A510 está conectado eléctricamente en paralelo a un electrodo del correspondiente condensador A512 y al electrodo de menor capacitancia del activador. El otro electrodo del condensador A512 y el electrodo de mayor capacitancia del activador en el montaje obturador A502 están conectados a un potencial común o de tierra. Durante la operación, para formar una imagen, el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual controla la matriz A500 de control para habilitar secuencialmente la escritura en cada fila de la formación, aplicando por turnos Vwe a cada interconexión A506 de línea de escaneo. Para una fila con habilitación de escritura, la aplicación de Vwe a las compuertas de los transistores A510 de los píxeles A501 en la fila permite el flujo de corriente a través de las interconexiones A508 de datos y a través de los transistores, para aplicar un potencial sobre el activador del montaje obturador A502. Mientras se permite la escritura en la fila, se aplican de forma selectiva voltajes Vd de datos a las interconexiones A508 de datos. En implementaciones que proporcionan una escala de grises analógica, el voltaje de

15

25

35

45

55

E08005973

21-01-2015

datos aplicado a cada interconexión A508 de datos varía en relación con el brillo deseado del píxel A501 situado en la intersección de la interconexión A506 de línea de escaneo con habilitación de escritura y la interconexión A508 de datos. En implementaciones que proporcionan esquemas de control digital, el voltaje de datos se selecciona para que sea un voltaje con una magnitud relativamente baja (es decir, un voltaje cercano a tierra) o bien para que iguale

o supere el valor Vat (el voltaje del umbral de activación). En respuesta a la aplicación de Vat a una interconexión A508 de datos, el activador en el correspondiente montaje obturador A502 se activa, abriendo el obturador en dicho montaje obturador A502. El voltaje aplicado a la interconexión A508 de datos permanecerá almacenado en el condensador A512 del píxel incluso después de que la matriz A500 de control deje de aplicar Vwe a una fila. Por lo tanto, no es necesario esperar y mantener el voltaje Vwe en una fila durante periodos de tiempo suficientemente largos como para que el montaje obturador A502 se active; puede procederse a dicha activación después de que se haya eliminado el voltaje de habilitación de escritura de la fila. El voltaje en los condensadores A510 en una fila permanece esencialmente almacenado hasta que se haya escrito una trama de vídeo completa y, en algunas implementaciones, hasta que se hayan escrito nuevos datos en la fila.

La matriz A500 de control puede fabricarse mediante el uso de la siguiente secuencia de etapas de procesamiento:

En primer lugar, se forma una capa A550 de aberturas en el sustrato A504. Si el sustrato A504 es opaco, tal como silicio, entonces el sustrato A504 sirve como capa A550 de aberturas, y se forman los agujeros A554 de abertura en el sustrato A504 grabando una formación de agujeros a través del sustrato A504. Si el sustrato A504 es transparente, tal como el vidrio, entonces la capa A550 de aberturas puede formarse a partir de la deposición de una capa de bloqueo de la luz sobre el sustrato A504 y del grabado de la capa de bloqueo de la luz en una formación de agujeros. Los agujeros A554 de abertura pueden tener una forma generalmente circular, elíptica, poligonal, serpenteante o irregular. Si la capa de bloqueo de la luz también está fabricada con un material reflectante, tal como un metal, entonces la capa A550 de aberturas puede actuar como superficie de espejo que recicle la luz no transmitida de vuelta a una retroiluminación adosada, para una mayor eficacia óptica. Pueden formarse películas metálicas reflectantes adecuadas para proporcionar el reciclaje de la luz mediante un buen número de técnicas de deposición de vapor que incluyen la pulverización catódica, la evaporación, la sedimentación iónica, la ablación por láser o la deposición química de vapor. Los metales que son efectivos para esta aplicación reflectante incluyen, sin limitación, Al, Cr, Au, Ag, Cu, Ni, Ta, Ti, Nd, Nb, Si, Mo, Rh y / o aleaciones de los mismos. Los grosores en el intervalo entre 30 nm y 1.000 nm son suficientes.

En segundo lugar, se deposita una capa dieléctrica intermetálica en forma de sedimento por encima de la capa A550 de aberturas metálica.

En tercer lugar, se deposita y se modela una primera capa conductora sobre el sustrato. Esta capa conductora puede modelarse con las trazas conductoras de la interconexión A506 de línea de escaneo. Cualquiera de los metales que se han enumerado en lo que antecede, o de los óxidos conductores tales como el óxido de indio y estaño, puede tener una resistencia suficientemente baja para esta aplicación. Se sitúa una parte de la interconexión A506 de línea de escaneo en cada píxel para formar la compuerta de un transistor A510.

En cuarto lugar, se deposita otra capa dieléctrica intermetálica en forma de sedimento por encima de la primera capa de interconexiones conductoras, incluyendo la parte que forma la compuerta del transistor A510. Algunos dieléctricos intermetálicos suficientes para este propósito incluyen SiO2, Si3N4 y Al2O3 con grosores en el intervalo entre 30 nm y 1.000 nm.

En quinto lugar, se deposita una capa de silicio amorfo por encima del dieléctrico intermetálico y luego se modela para formar las regiones de fuente, drenaje y canal de una capa activa de transistores de película delgada. Como alternativa, este material semiconductor puede ser silicio policristalino.

En sexto lugar, se deposita y se modela una segunda capa conductora sobre el silicio amorfo. Esta capa conductora puede modelarse con las trazas conductoras de la interconexión A508 de datos. Pueden utilizarse los mismos metales y / u óxidos conductores que se han enumerado en lo que antecede. También pueden utilizarse partes de la segunda capa conductora para formar contactos con las regiones de fuente y drenaje del transistor A510.

Las estructuras de condensador, tales como el condensador A512, pueden construirse como placas formadas en las capas conductoras primera y segunda con el material dieléctrico interpuesto.

En séptimo lugar, se deposita un dieléctrico pasivante por encima de la segunda capa conductora.

En octavo lugar, se deposita una capa mecánica sacrificial por encima de la capa pasivante. Se abren unas vías tanto en la capa sacrificial como en la capa pasivante, de modo que las posteriores capas de obturador de MEMS puedan hacer contacto eléctrico y fijación mecánica con las capas conductoras situadas debajo.

En noveno lugar, se deposita y modela una capa obturadora de MEMS por encima de la capa sacrificial. La capa obturadora de MEMS se modela con los obturadores A502 así como con los activadores A503, y se ancla al sustrato A504 a través de unas vías que se modelan en la capa sacrificial. El patrón del obturador A502 se alinea con el patrón de los agujeros A554 de abertura que se formaron en la primera capa A550 de aberturas. La capa

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

obturadora de MEMS puede estar compuesta por un metal depositado, tal como Au, Cr o Ni, o un semiconductor depositado, tal como silicio policristalino o silicio amorfo, con grosores en el intervalo entre 300 nanómetros y 10 micrómetros. De forma optativa, el obturador puede ser un obturador compuesto que comprenda una capa de un metal entre otras dos capas, tal como dos capas de silicio amorfo.

En décimo lugar, se retira la capa sacrificial de modo que los componentes de la capa obturadora de MEMS queden libres para moverse en respuesta a los voltajes que se apliquen a través de los activadores A503.

En undécimo lugar, se recubren las paredes laterales de los electrodos del activador A503 con un material dieléctrico para evitar los cortocircuitos entre electrodos con voltajes opuestos.

Son posibles muchas variaciones en el proceso anterior. Por ejemplo, la capa A550 de aberturas reflectante de la etapa 1 puede combinarse con la primera capa conductora. Se modelan huecos en esta capa conductora para proporcionar trazas eléctricamente conductoras dentro de la capa, al tiempo que la mayor parte del área de píxeles permanece cubierta con un metal reflectante. En otro ejemplo, la fuente A510 de transistores y los terminales de drenaje pueden colocarse en la primera capa conductora mientras que los terminales de compuerta se forman en la segunda capa conductora. En otro ejemplo, se coloca el silicio semiconductor amorfo o policristalino directamente debajo de cada una de las capas conductoras primera y segunda. En el presente ejemplo, pueden modelarse unas vías en el dieléctrico intermetálico de modo que puedan efectuarse contactos metálicos con la capa semiconductora subyacente. Adicionalmente, los dispositivos que se describen en el presente documento pueden funcionar con muchas matrices de control diferentes, incluyendo matrices activas y / o pasivas.

Tal como se ha descrito en relación con la Figura 24B, los activadores incluidos en el montaje obturador pueden diseñarse para ser mecánicamente biestables. Como alternativa, los activadores pueden diseñarse para tener una única posición estable. Esto es, en ausencia de la aplicación de alguna forma de fuerza de activación, dichos activadores regresan a una posición predeterminada, ya sea abierta o cerrada. En tales implementaciones, el montaje obturador incluye un único electrodo de activación que, al ser energizado, hace que el activador empuje o tire del obturador, sacándolo de su posición estable. El controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual puede controlar los obturadores individualmente, en grupos, o universalmente. Con este fin, en un ejemplo, el controlador A70 de pantalla de MEMS de representación visual incluye lógica de programa para proporcionar un controlador de sincronía que genera un pulso de sincronización para mover todos los obturadores, o por lo menos un grupo de los mismos, en la pantalla de representación visual hasta una condición o estado seleccionado. Un temporizador implementado en la FPGA puede fijar intervalos de tiempo para controlar el pulso de sincronización, así como para controlar otras operaciones temporizadas, tales como, pero sin estar limitadas a, tramas de tiempo para operaciones de color secuencial en campo, que pueden configurar señales para controlar las lámparas y los obturadores. Adicionalmente, el temporizador de la FPGA puede monitorizar los dispositivos de entrada de usuario para cambiar el estado de la pantalla de representación visual, normalmente a un estado de energía más baja, si ha transcurrido un intervalo de tiempo predeterminado, tal como 30 segundos, desde que el usuario activó un dispositivo de entrada.

Paneles de representación visual

La Figura 25A es una vista en sección transversal de un ejemplo de un panel A600 de modulación de la luz basado en un obturador, adecuado para su uso con los dispositivos manuales portátiles que se describen en el presente documento. El panel A600 de representación visual incluye una cavidad óptica dispuesta debajo de la capa A618 de modulación de luz, una fuente A612 de luz, una fuente A618 de modulación de luz y una placa A602 de cubierta. La cavidad óptica incluye una superficie reflectante orientada hacia atrás en la formación A618 de modulación de luz, una guía A628 de luz, una superficie A614 reflectante trasera orientada hacia delante, un difusor A624 y una película A622 de realce del brillo.

El espacio entre la formación A618 de modulación de luz y la placa A602 de cubierta está lleno de un lubricante A632. La placa A602 de cubierta está sujeta al montaje obturador mediante un epoxi A625, tal como EPO-TEK B9021-1, comercializado por Epoxy Technology, Inc. El epoxi también sirve para sellar el lubricante A624.

Una abrazadera A626 de montaje de metal laminado o plástico moldeado sujeta entre sí la placa A602 de cubierta, la capa A618 de modulación de luz y la cavidad óptica alrededor de los bordes. La abrazadera A626 de montaje se sujeta mediante tornillos o lengüetas dentadas para añadir rigidez al dispositivo combinado. En algunas implementaciones, la fuente A612 de luz se forma en su sitio mediante un compuesto de epoxi de encapsulación.

El panel A600 de representación visual puede asentarse en una carcasa, normalmente asentando la abrazadera plástica de montaje contra uno o más soportes de panel dentro de la carcasa. En un ejemplo, el soporte de panel puede ser una pared lateral plástica moldeada que esté dimensionada para soportar el borde periférico del panel A600 de representación visual. Una junta elástica puede estar colocada sobre la pared lateral moldeada para proporcionar protección ante los golpes, y el panel puede estar pegado a la junta.

La Figura 26 es una vista en sección transversal de un modulador A700 de luz espacial basado en obturador. El modulador A700 de luz espacial basado en obturador incluye una formación A702 de modulación de luz, una cavidad óptica A704 y una fuente A706 de luz. Adicionalmente, el modulador de luz espacial incluye una placa A708

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

de cubierta.

La placa A708 de cubierta cumple varias funciones, incluyendo proteger la formación A702 de modulación de luz frente a daños mecánicos y ambientales. La placa A708 de cubierta es un plástico transparente fino, tal como policarbonato, o una lámina de vidrio. La placa de cubierta puede recubrirse y modelarse con un material absorbente de la luz, también denominado matriz negra A710. La matriz negra puede depositarse sobre la placa de cubierta en forma de una gruesa capa de resina acrílica o de vinilo que contenga pigmentos absorbentes de la luz. De forma optativa, puede proporcionarse una capa separada.

La matriz negra A710 absorbe esencialmente toda la luz ambiente incidente A712. Luz ambiente es la luz que se origina desde fuera del modulador A700 de luz espacial, desde la cercanía del observador, excepto en las regiones A714 de transmisión de luz modeladas, situadas esencialmente próximas a las regiones A716 de transmisión de luz, formadas en la cavidad óptica A704. Por lo tanto, la matriz negra A710 aumenta el contraste de una imagen formada por el modulador A700 de luz espacial. La matriz negra A710 también puede funcionar para absorber la luz que escapa de la cavidad óptica A704, que puede emitirse por fugas o de manera continua en el tiempo.

En una implementación, se depositan filtros de color, por ejemplo, en forma de resinas acrílicas o vinílicas sobre la placa A708 de cubierta. Los filtros pueden depositarse de manera similar a la utilizada para formar la matriz negra A710, pero si no, se modelan los filtros sobre las aberturas abiertas de las regiones A716 de transmisión de luz de la cavidad óptica A704. Las resinas pueden mezclarse como alternativa con pigmento rojo, verde, azul u otros pigmentos.

La separación entre la formación A702 de modulación de la luz y la placa A708 de cubierta es inferior a 100 micrómetros, y puede ser tan pequeña como de 10 micrómetros o menos. La formación A702 de modulación de luz y la placa A708 de cubierta, preferiblemente, no hacen contacto, excepto, en algunos casos, en puntos predeterminados, ya que esto puede interferir con la operación de la formación A702 de modulación de la luz. La separación puede ser mantenida mediante separadores o postes definidos litográficamente, con una altura entre 2 y 20 micrómetros, que se colocan entre los moduladores derechos individuales en la formación A702 de modulación de luz, o bien puede mantenerse la separación mediante un separador metálico laminado insertado alrededor de los bordes del dispositivo combinado.

La Figura 27 es una vista en sección transversal de un modulador A800 de luz espacial basado en un obturador, de acuerdo a un ejemplo ilustrativo de la invención. El modulador A800 de luz espacial basado en un obturador incluye una cavidad óptica A802, una fuente A804 de luz y una capa A806 de modulación de luz. Adicionalmente, el modulador A804 de luz espacial basado en un obturador incluye una placa A807 de cubierta, tal como la placa A708 de cubierta que se describe en relación con la Figura 26.

La cavidad óptica A802 del modulador A800 de luz espacial basado en un obturador incluye una guía A808 de luz y la parte orientada hacia atrás de la formación A806 de modulación de luz. La formación A806 de modulación de luz está formada en su propio sustrato A810. Tanto la guía A808 de luz como el sustrato A810 tienen lados delantero y trasero. La formación A806 de modulación de luz está formada en el lado delantero del sustrato A810. Una superficie A812 reflectante trasera orientada hacia delante, en forma de una segunda capa metálica, está depositada en el lado trasero de la guía A808 de luz para formar la segunda superficie reflectante de la cavidad óptica A802. Como alternativa, la cavidad óptica A802 incluye una tercera superficie situada detrás del lado trasero de la guía A808 de luz, y esencialmente orientado hacia el mismo. En tales implementaciones, la superficie A812 reflectante trasera orientada hacia delante se deposita en la tercera superficie orientada hacia la parte delantera del modulador A800 de luz espacial, en vez de directamente sobre el lado trasero de la guía A808 de luz. La guía A808 de luz incluye una pluralidad de elementos A809 difusores de luz, distribuidos con un patrón predeterminado en el lado orientado hacia atrás de la guía A808 de luz, para crear una distribución más uniforme de la luz a través de la cavidad óptica.

En una implementación, la guía A808 de luz y el sustrato A810 están sujetos en estrecho contacto entre sí. Están preferiblemente formados por materiales que tengan índices refractarios similares, de modo que se eviten los reflejos en su interfaz. En otra implementación, unos pequeños aisladores o materiales de separación mantienen la guía A808 de luz y el sustrato A810 a una distancia predeterminada, desacoplando así ópticamente entre sí la guía A808 de luz y el sustrato A810. La separación entre la guía A808 de luz y el sustrato A810 da como resultado un hueco A813 de aire formado entre la guía A808 de luz y el sustrato A810. El hueco de aire promueve los reflejos internos totales dentro de la guía A808 de luz en su superficie orientada hacia delante, facilitando así la distribución de la luz A814 dentro de la guía de luz antes de que uno de los elementos A809 difusores de luz haga que la luz A814 se dirija hacia el montaje obturador de la formación A806 de modulación de luz. Como alternativa, el hueco entre la guía A808 de luz y el sustrato A810 puede llenarse con vacío, uno o más gases seleccionados o un líquido.

La Figura 28 representa un ejemplo de la invención, en la cual el dispositivo manual portátil comprende un reproductor de medios que tiene una pantalla de representación visual situada dentro del reproductor de medios, y capaz de presentar información gráfica y textual al usuario. Más en particular, el ejemplo de la Figura 28 representa un reproductor de MP3 del tipo empleado comúnmente para escuchar música almacenada en medios digitales. En el ejemplo representado, la carcasa está adaptada para que quepa en la mano del usuario, o para sujetarse a la ropa

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

del usuario mediante un clip, para permitir el transporte sin manos del dispositivo. La interfaz de usuario incluye una pluralidad de botones situados en el exterior de la carcasa y el panel de representación visual. El reproductor de MP3 representado en la Figura 28 puede incluir un controlador de pantalla de representación visual similar al controlador de pantalla de representación visual representado en la Figura 23. El controlador de pantalla de representación visual puede tener modos de operación capaces de reducir el gasto de energía empleada para presentar imágenes en la pantalla de representación visual, prolongando así la vida útil de la fuente de energía a bordo.

La Figura 29 representa otra aplicación de los sistemas y procedimientos que se describen en el presente documento. En particular, la Figura 29 representa un dispositivo manual portátil A1000 de teléfono inteligente que tiene una carcasa A1008, un panel A1002 de representación visual y un dispositivo de interfaz de usuario representado como el panel de teclas A1004. El dispositivo manual portátil A1000 de teléfono inteligente incluye un panel de MEMS de representación visual que puede compararse con los paneles de MEMS de representación visual que se han descrito en lo que antecede, y tiene un controlador de pantalla de MEMS de representación visual comparable al controlador que se ha descrito en lo que antecede con referencia al dispositivo A10 que se muestra en la Figura 20. De forma optativa, el controlador de pantalla de MEMS de representación visual del sistema A1000 puede incluir un modo de reserva de energía optativo, en la cual el controlador A153 de energía del controlador A150 de pantalla de MEMS de representación visual determina que la fuente de energía está agotándose o que ha caído por debajo de un valor de umbral predeterminado. En tal modo de operación, que de forma optativa puede ser seleccionable por el usuario, el controlador A150 de pantalla de MEMS de representación visual funciona en un modo de baja energía para conservar la energía para la función principal del dispositivo A1000 de telefonía inteligente, que normalmente es la comunicación celular. Con este fin, el controlador A150 de pantalla de MEMS de representación visual puede presentar visualmente señales de imagen como señales fijas estáticas monocromáticas, normalmente en blanco y negro, en la pantalla A1002 de representación visual. De esta manera, el controlador de pantalla de representación visual desactivará las operaciones de color secuencial de campo y utilizará el LED blanco A157d con el fin de iluminar la pantalla A1002 de representación visual. El controlador A153 de energía puede ajustar la amplitud con la que se controla el LED blanco A157b, seleccionando un modo operativo de baja energía que controle el LED blanco A157d con un voltaje constante de CC que sea suficiente para iluminar la pantalla de representación visual. Los LED de color blanco comercialmente disponibles funcionan en el intervalo entre 10 y 30 milivatios, lo que supone un gasto mínimo de la fuente A76 de energía.

El teléfono inteligente representado también puede tener una pantalla sensible al tacto, tal como se ha descrito en lo que antecede. La pantalla táctil puede ser una pantalla táctil disponible comercialmente que quede sobrepuesta al panel de MEMS de representación visual, o por lo menos a una sección de dicho panel. En el presente ejemplo, la placa de cubierta del panel de MEMS de representación visual puede tener un grosor seleccionado para evitar que el panel de representación visual se cuele hacia dentro cuando el usuario presione hacia abajo con un dedo o un puntero. El grosor variará según el material, y puede estar entre 2 mm y 500 mm. Adicionalmente, puede situarse un soporte, tal como los postes A640, entre los obturadores móviles y la placa de cubierta para mantener la placa de cubierta separada de los obturadores. El lubricante fluido optativo también ofrece un soporte hidráulico que reduce el desplazamiento hacia dentro de la placa de cubierta, hacia los obturadores móviles. El panel de MEMS de representación visual puede evitar el efecto de onda que sufren las pantallas de LCD sensibles al tacto, y ofrecer una mejor resolución durante la introducción de datos.

Pasando a la Figura 30, se muestra un ejemplo optativo adicional de la invención. En particular, se representa una aplicación de libro electrónico, mostrándose en la Figura 30A el dispositivo de libro electrónico en la posición cerrada y en la posición abierta en la Figura 30B. Por dispositivo de libro electrónico generalmente se entiende un dispositivo electrónico de representación visual capaz de presentar un texto a un usuario, mediante la lectura de un dispositivo de medios digitales que almacena el texto, que puede ser una novela, un periódico u otra información. En el ejemplo representado en las Figuras 30A y 30B, el libro electrónico A1100 incluye una carcasa A1102 que tiene una bisagra A1106 para permitir que una mitad de la carcasa se cierre sobre la segunda mitad de la carcasa. Tal como se ilustra adicionalmente en la Figura 30B, el libro electrónico A1100 puede tener un primer panel A1104 y un segundo panel A1108. Un panel de teclas A1110 puede proporcionar una serie de dispositivos de entrada de usuario, que el usuario puede utilizar para manipular las imágenes que aparecerán en una de las pantallas A1104 o A1108.

En el ejemplo representado en las Figuras 30A y 30B, el dispositivo manual portátil de libro electrónico puede tener un panel de MEMS de representación visual comparable a los paneles de MEMS de representación visual que se han mencionado en lo que antecede, y puede tener un controlador de pantalla de MEMS de representación visual comparable a los controladores de pantalla de MEMS de representación visual que se han descrito en lo que antecede. El libro electrónico A1100 normalmente se opera en un modo monocromático en la que el controlador de pantalla de MEMS de representación visual utiliza un LED blanco para llevar al usuario imágenes estáticas en blanco y negro de información textual. En ciertos ejemplos, pueden exhibirse al usuario imágenes en color, tales como la cubierta de un libro o una imagen del libro, como parte del contenido almacenado en el medio digital, y en esos casos el controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede utilizar técnicas de generación de color secuencial de campo, tales como las que se han descrito en lo que antecede, para generar una imagen en color en cualquiera de los paneles A1104 y A1108 de representación visual. El controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede tener un modo de operación monocromático para la generación de imágenes fijas estáticas por las que el usuario puede desplazarse utilizando los dispositivos A1110 de interfaz de usuario. El

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E08005973

21-01-2015

controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede tener un modo monocromático de operación, ejecutándose en el controlador A156, que configura imágenes en la memoria intermedia de tramas para su representación visual. El controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede fijar los obturadores del dispositivo de MEMS en una configuración adecuada para representar la información textual a exhibir al usuario. De forma optativa, el modo de operación puede ser en blanco y negro, o en algún otro conjunto de color monocromático que utilice un LED de menor energía, tal como un LED blanco que es controlado por un voltaje de estado constante

o por una fuente de luz que conmute a una velocidad relativamente lenta, suficiente para presentar imágenes gráficas estáticas.

Las Figuras 31A y 31B muestran un ejemplo adicional de los dispositivos manuales portátiles que se describen en el presente documento. En particular, la Figura 31A muestra un reloj de pulsera A1200 que tiene una correa A1202 que sujeta la caja del reloj de pulsera A1200 al brazo del usuario. El reloj de pulsera A1200 incluye una caja A1204 que incluye un panel A1208 de representación visual. El panel de representación visual es un panel de MEMS de representación visual que puede compararse con los paneles de MEMS de representación visual que se han expuesto en lo que antecede. El panel de MEMS de representación visual cabe dentro de una caja de reloj que tiene un factor de forma adecuado para que el usuario la lleve en la muñeca.

En el ejemplo representado en la Figura 31A, el panel A1208 de MEMS de representación visual puede incluir una sección segmentada de representación visual, tal como las secciones segmentadas de representación visual que se han mencionado en lo que antecede. En particular, el panel A1208 de representación visual puede comprender o incluir un panel de representación visual que tenga una sección segmentada como la sección segmentada representada en la Figura 31B. La Figura 31B ilustra un ejemplo de una pantalla segmentada de representación visual que incluye siete segmentos dispuestos como la figura de un ocho. Cada uno de los segmentos incluye una pluralidad de montajes obturadores, comparables a los que se han expuesto en lo que antecede, que incluyen obturadores transversalmente móviles capaces de modular la luz. Cada uno de los segmentos tiene un grupo de montajes obturadores que están cableados entre sí y que, por lo tanto, responderán juntos a los comandos del controlador de pantalla de MEMS de representación visual contenido dentro del reloj A1200. Los segmentos representados pueden estar formados en un sustrato de vidrio que, de forma optativa, está situado encima de una fuente de luz. Sin embargo, en el ejemplo representado en la Figura 31B, la fuente de luz puede ser una fuente de luz frontal o, de forma optativa, la pantalla de representación visual puede ser reflectante, para una visualización reflectante, los obturadores transversalmente móviles pueden ser reflectantes, o pueden deslizarse sobre una superficie reflectante. De cualquier manera, los obturadores transversales modularán la luz de modo que el respectivo segmento en la pantalla de representación visual de siete segmentos pueda fijarse en una condición de encendido o una condición de apagado, según convenga. Tal como se ha expuesto en lo que antecede, los segmentos pueden ser monocromáticos o pueden ser en color, y con este fin el controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede utilizar un control de color secuencial de campo, o pueden aplicarse filtros de color a la pantalla de representación visual, como también se ha expuesto en lo que antecede.

En el ejemplo representado en la Figura 31B, la pantalla segmentada de representación visual se muestra como una pantalla de representación visual independiente. Sin embargo, la pantalla segmentada de representación visual de la Figura 31B puede ser una entre una pluralidad de pantallas segmentadas de representación visual dispuestas en una alineación lineal, de modo que pueda representarse visualmente una fecha, un hora u otra información en las plurales pantallas segmentadas de representación visual. Adicionalmente, las pantallas segmentadas de representación visual pueden estar formadas en un sustrato que también contenga una matriz de obturadores transversalmente móviles, proporcionando así una pantalla de representación visual que tenga integrada en sí tanto una sección segmentada de representación visual como una sección pixelada de representación visual. Por ejemplo, en la aplicación del reloj, el reloj A1200 puede tener una sección superior que sea una pantalla pixelada de representación visual y que permita la presentación de una imagen tal como una esfera de reloj, una rosa de los vientos u otra imagen. Debajo de la matriz pixelada puede estar la pantalla segmentada de representación visual, que puede utilizarse para presentar una lectura de la hora, la fecha, funciones de cronómetro, así como unas secciones segmentadas de representación visual que se utilizan para presentar iconos tales como si está configurada una alarma, si la hora es por la mañana o por la tarde y una designación del día de la fecha, tal como Mi para representar el Miércoles.

Con este fin, el controlador de pantalla de MEMS de representación visual puede incluir un controlador de pantalla segmentada de representación visual capaz de controlar una pantalla segmentada de representación visual bajo el control de programa del controlador.

La Figura 32 representa un reproductor de medios que tiene un panel de representación visual comparable a los paneles de MEMS de representación visual que se han descrito en lo que antecede. La Figura 33 representa un receptor del GNSS que también tiene un panel de representación visual similar a los paneles de representación visual que se han expuesto en lo que antecede. La Figura 34 representa un ordenador portátil que tiene un panel de representación visual también comparable a los paneles de representación visual que se han mencionado en lo que antecede. El ordenador portátil puede emplear el controlador de pantalla de MEMS de representación visual para disponer de modos de energía que conserven la energía en respuesta a las condiciones luminosas ambientales medidas por un detector del nivel de luz, y en respuesta a controles del usuario y a los niveles de la fuente de energía. Por ejemplo, los sistemas y procedimientos que se describen en el presente documento pueden detectar la

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

E08005973

21-01-2015

energía disponible, o los datos introducidos por el usuario, para conservar la energía, y cambiar el modo de operación a un modo monocromático, o elegir una profundidad de bits, tal como el color de 4 bits, que proporcione una gama limitada de colores y conserve la energía.

La invención puede materializarse en otras formas específicas sin apartarse del espíritu o las características esenciales de la misma. Por ejemplo, las Figuras 35 y 36 representan ejemplos alternos de los paneles de MEMS de representación visual.

La Figura 35 es una vista en sección transversal de un montaje A1600 de pantalla de representación visual que incorpora los montajes obturadores A1602. Los montajes obturadores A1602 están dispuestos sobre un sustrato A1604 de vidrio. Una película reflectante A1606 dispuesta sobre el sustrato A1604 define una pluralidad de aberturas A1608 de superficie situadas debajo de las posiciones cerradas de los obturadores A1610 de los montajes obturadores A1602. La película reflectante A1606 refleja la luz que no pasa a través de las aberturas A1608 de superficie, de vuelta hacia la parte trasera del montaje A1600 de pantalla de representación visual. Un difusor optativo A1612 y una película optativa A1614 de realce del brillo pueden separar el sustrato A1604 de una retroiluminación A1616. La retroiluminación A1616 está iluminada por una o más fuentes A1618 de luz. Las fuentes A1618 de luz pueden ser, por ejemplo, y sin limitación, lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes o diodos emisores de luz. Una película reflectante A1620 está dispuesta detrás de la retroiluminación A1616, reflejando la luz hacia los montajes obturadores A1602. Los rayos de luz de la retroiluminación que no pasan a través de uno de los montajes obturadores A1602 serán devueltos a la retroiluminación y reflejados nuevamente desde la película A1620. De esta manera, la luz que no logre abandonar la pantalla de representación visual para formar una imagen en el primer pase, puede reciclarse y estar disponible para su transmisión a través de otras aberturas abiertas en la formación A1602 de montajes obturadores. Se ha demostrado que dicho reciclaje de luz aumenta la eficacia de iluminación de la pantalla de representación visual. Una placa A1622 de cubierta forma el frente del montaje A1600 de pantalla de representación visual. El lado trasero de la placa A1622 de cubierta puede cubrirse con una matriz negra A1624 para aumentar el contraste. La placa A1622 de cubierta está separada por una distancia predeterminada de los montajes obturadores A1602, formando un hueco A1626. El hueco A1626 se mantiene mediante soportes mecánicos y / o mediante un sello A1628 de epoxi que sujeta la placa A1622 de cubierta al sustrato A1604. El epoxi A1628 deberá tener una temperatura de curación preferiblemente inferior a unos 200 C, debería tener un coeficiente de expansión térmica preferiblemente inferior a unos 50 ppm por grado C y debería ser resistente a la humedad. Un ejemplo de epoxi A1628 es el EPO-TEK B9016-1, comercializado por Epoxy Technology, Inc.

El sello A1628 de epoxi sella interiormente un fluido A1630 de trabajo. El fluido A1630 de trabajo está diseñado con viscosidades preferiblemente inferiores a 10 centipoise y con una constante dieléctrica relativa preferiblemente superior a 2,0 aproximadamente, y resistencias de ruptura dieléctrica superiores a 104 V / cm. El fluido A1630 de trabajo también puede servir como lubricante. Sus propiedades mecánicas y eléctricas también son efectivas para reducir el voltaje necesario para mover el obturador entre las posiciones abierta y cerrada. En una implementación, el fluido A1630 de trabajo, preferiblemente, tiene un bajo índice refractivo, preferiblemente inferior a alrededor de 1,5. En otra implementación, el fluido A1630 de trabajo tiene un índice refractivo que coincide con el del sustrato A1604. Los fluidos A1630 de trabajo adecuados incluyen, sin limitación, agua desionizada, metanol, etanol, aceites de silicona, aceites de silicona fluorizada, dimetilsiloxano, polidimetilsiloxano, hexametildisiloxano y dietilbenceno.

Una abrazadera A1632 de montaje de metal laminado o plástico moldeado sujeta entre sí alrededor de sus bordes la placa A1622 de cubierta, los montajes obturadores A1602, el sustrato A1604, la retroiluminación A1616 y el resto de partes componentes. La abrazadera A1632 de montaje se sujeta con tornillos o lengüetas dentadas para añadir rigidez al montaje A1600 combinado de pantalla de representación visual. En algunas implementaciones, la fuente A1618 de de luz está moldeada en su sitio mediante un compuesto de encapsulación de epoxi.

La Figura 36 es una vista en sección transversal de un montaje A1700 de representación visual que incorpora los montajes obturadores A1702. Los montajes obturadores A1702 están dispuestos sobre un sustrato A1704 de vidrio.

El montaje A1700 de representación visual incluye una retroiluminación A1766, que está iluminada por una o más fuentes A1718 de luz. Las fuentes A1718 de luz pueden ser, por ejemplo, y sin limitación, lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes, láseres o diodos emisores de luz. Una película reflectante A1720 está dispuesta detrás de la retroiluminación A1716, reflejando la luz hacia los montajes obturadores A1702.

El sustrato A1704 está orientado de modo que los montajes obturadores A1702 queden frente a la retroiluminación.

Un difusor optativo A1712 y una película A1714 optativa de realce del brillo están interpuestos entre la retroiluminación A1716 y los montajes obturadores A1702. También interpuesta entre la retroiluminación A1716 y los montajes obturadores A1702 se encuentra una placa A1722 de aberturas. Una película reflectante A1724 está dispuesta sobre la placa A1722 de aberturas, y orientada hacia los montajes obturadores. La película reflectante A1724 define una pluralidad de aberturas A1708 de superficie situadas debajo de las posiciones cerradas de los obturadores A1710 de los montajes obturadores A1702. La placa A1722 de aberturas está separada por una distancia predeterminada de los montajes obturadores A1702, formando un hueco A1726. El hueco A1726 se mantiene mediante unos soportes mecánicos y / o mediante un sello A1728 de epoxi que sujetan la placa A1722 de

10

15

20

25

30

E08005973

21-01-2015

aberturas al sustrato A1704.

La película reflectante A1724 refleja la luz que no pasa a través de las aberturas A1708 de superficie de vuelta hacia la parte trasera del montaje A1700 de pantalla de representación visual. Los rayos de luz de la retroiluminación que no pasen a través de uno de los montajes obturadores A1702 serán devueltos a la retroiluminación y reflejados nuevamente desde la película A1720. De esta manera, la luz que no logre abandonar la pantalla de representación visual para formar una imagen en el primer pase, puede reciclarse y estar disponible para su transmisión a través de otras aberturas abiertas en la formación de montajes obturadores A1702. Se ha demostrado que dicho reciclaje de luz aumenta la eficacia de iluminación de la pantalla de representación visual.

El sustrato A1704 forma el frente del montaje A1700 de pantalla de representación visual. Una película absorbente A1706, dispuesta sobre el sustrato A1704, define una pluralidad de aberturas A1730 de superficie situadas entre los montajes obturadores A1702 y el sustrato A1704. La película A1706 está diseñada para absorber la luz ambiental y por lo tanto aumentar el contraste de la pantalla de representación visual.

El epoxi A1728 debería tener una temperatura de curación preferiblemente inferior a unos 200 C, debería tener un coeficiente de expansión térmica preferiblemente inferior a unos 50 ppm por grado C y deberá ser resistente a la humedad. Un epoxi A1728 ejemplar es el EPO-TEK B9022-1, comercializado por Epoxy Technology, Inc.

El sello A1728 de epoxi sella interiormente un fluido A1732 de trabajo. El fluido A1732 de trabajo está diseñado con viscosidades preferiblemente por debajo de unos 10 centipoise y con una constante dieléctrica relativa preferiblemente superior a 2,0 aproximadamente, y resistencias de ruptura dieléctrica superiores a unos 104 V / cm. El fluido A1732 de trabajo también puede servir como lubricante. Sus propiedades mecánicas y eléctricas también son efectivas para reducir el voltaje necesario para mover el obturador entre las posiciones abierta y cerrada. En una implementación, el fluido A1732 de trabajo, preferiblemente, tiene un bajo índice refractivo, preferiblemente inferior a 1,5 aproximadamente. En otra implementación, el fluido A1732 de trabajo tiene un índice refractivo que coincide con el del sustrato A1704. Los fluidos A1730 de trabajo adecuados incluyen, sin limitación, agua desionizada, metanol, etanol, aceites de silicona, aceites de silicona fluorizada, dimetilsiloxano, polidimetilsiloxano, hexametildisiloxano y dietilbenceno.

Una abrazadera A1732 de montaje de metal laminado o plástico moldeado sujeta entre sí alrededor de sus bordes la placa A1722 de cubierta, los montajes obturadores A1702, el sustrato A1704, la retroiluminación A1716 y el resto de partes componentes. La abrazadera A1734 de montaje se sujeta con tornillos o lengüetas dentadas para añadir rigidez al montaje A1700 combinado de pantalla de representación visual. En algunas implementaciones, la fuente A1718 de luz está moldeada en su sitio mediante un compuesto de encapsulación de epoxi.

Claims (27)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   E08005973

   21-01-2015

   REIVINDICACIONES

   1.

   Un dispositivo manual portátil (A10), que comprende

   una carcasa (A40), un panel (A12, A14) de representación visual asentado en el interior de la carcasa (A40) y que tiene una capa (A618) de modulación de la luz con una pluralidad de obturadores (A502) transversalmente móviles formados sobre un sustrato (504) transparente, una matriz (500) de control acoplada con el panel de representación visual para proporcionar control sobre unos respectivos de los obturadores transversalmente móviles para mover dichos obturadores transversalmente móviles sustancialmente en paralelo con respecto al sustrato (504) transparente, y en sentido transversal con respecto a un trayecto de un rayo de luz en propagación, para establecer un nivel de iluminación de píxeles respectivo, una fuente (A612) de luz dispuesta en el interior de la carcasa por debajo del sustrato transparente para dirigir la luz a través de la capa de modulación de la luz, y un controlador (A156) acoplado con la matriz de control para controlar los obturadores móviles para representar visualmente una imagen, una fuente de potencia dispuesta en el interior de la carcasa y acoplada con la fuente (A612) de luz y el controlador (A156); caracterizado porque el controlador (A156) tiene una pluralidad de modos operativos de representación visual y está adaptado para proporcionar un control dinámico de los modos operativos de representación visual mediante la determinación del modo operativo de representación visual necesario para la ejecución de una aplicación particular, para fines de ahorro de energía.

2. 2.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) está adaptado para aplicar voltajes para mover los obturadores (A502).

3. 3.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los voltajes comprenden voltajes de habilitación de escritura y voltajes de datos y en el que el controlador (A156) está adaptado para aplicar voltajes de datos de acuerdo con una secuencia predeterminada.

4. 4.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un sensor (A21) de luz ambiente acoplado con el controlador (A156).

5. 5.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además por lo menos un filtro de color dispuesto en el interior del panel de representación visual.

6. 6.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) comprende una memoria intermedia de tramas para almacenar los datos de ubicación de píxeles y de escala de grises de una imagen.

7. 7.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el controlador (A156) determina el número de bits de color usados para representar visualmente una imagen en base a los datos de imagen almacenados en la memoria intermedia de tramas.

8. 8.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo (A30) de almacenamiento de memoria extraíble.

9. 9.

   El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fuente (A612) de luz comprende una pluralidad de fuentes de luz, cada una capaz de generar un color seleccionado.

10. 10.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el controlador (A156) está adaptado para sincronizar el establecimiento de una trama de imagen con la iluminación de una de las fuentes de luz de tal modo que tramas de imagen alternas están iluminadas con una serie alternada de colores.

11. 11.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) está adaptado para alterar la duración de una serie de subtramas de imagen en proporción a la importancia a nivel de bits de una palabra de escala de grises codificada que representa un valor de iluminación.

12. 12.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la matriz (500) de control comprende una interconexión de activación global y el controlador (A156) está adaptado para proporcionar señales a la interconexión de activación global, iniciando de ese modo el movimiento de los obturadores (A502) en múltiples filas de la matriz.

13. 13.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo (A20) de interfaz de usuario acoplado con la carcasa (A40) y capaz de generar unas señales de entrada sensibles a instrucciones de usuario.

14. 14.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una pantalla (A32) sensible al tacto dispuesta sobre una superficie superior del panel (A12, A14) de representación visual y capaz de generar unas

    41 5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    E08005973

    21-01-2015

    señales representativas de una ubicación en el panel (A12, A14) de representación visual que está siendo presionado por un usuario.

15. 15.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el panel (A12, A14) de representación visual comprende además un fluido que sirve como un lubricante para los obturadores.

16. 16.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el panel (A12, A14) de representación visual incluye una pluralidad de aberturas y la pluralidad de aberturas se corresponde con la pluralidad de obturadores transversalmente móviles.

17. 17.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una capa reflectante dispuesta por detrás de la capa de modulación de la luz que refleja la luz hacia los obturadores.

18. 18.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la capa reflectante refleja la luz hacia la parte posterior del panel de representación visual.

19. 19.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una cavidad (A802) óptica que incluye una guía de luz.

20. 20.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz (500) de control es una matriz activa que tiene una pluralidad de elementos de conmutación, estando cada uno asociado con un obturador transversalmente móvil respectivo.

21. 21.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) está acoplado con la fuente (A612) de luz para controlar por lo menos una de la amplitud con la que se controla la fuente (A612) de luz o la temporización de la conmutación de la fuente (A612) de luz.

22. 22.

    Un dispositivo manual portátil de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el controlador (A156) está adaptado para controlar la temporización con la que por lo menos una de las fuentes de luz conmuta para generar unos colores que extraen menos potencia de la fuente de potencia.

23. 23.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el controlador está adaptado para regular de forma selectiva la potencia que se extrae de una fuente de potencia por lo menos en parte en base a la luz ambiente detectada, mediante la selección de un modo operativo.

24. 24.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la aplicación de voltajes comprende una gama de voltajes intermedios, estableciendo de ese modo una gama de niveles de iluminación intermedios en un píxel.

25. 25.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un dispositivo seleccionado de entre el grupo de videoconsolas, teléfonos celulares, reproductores de audio, reproductores de vídeo, relojes, libros electrónicos, cámaras digitales, televisiones, receptores de GNSS y ordenadores portátiles.

26. 26.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) proporciona por lo menos un modo de operación dependiendo del nivel de potencia.

27. 27.

    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador (A156) proporciona por lo menos un modo de operación para representar visualmente imágenes monocromáticas.

    42