Дисплей с интерферометрическим модулятором ( IMOD , торговая марка mirasol ) [1] - это технология, используемая в электронных визуальных дисплеях, которые могут создавать различные цвета за счет интерференции отраженного света. Цвет выбирается с помощью электрически переключаемого модулятора света, содержащего микроскопический резонатор, который включается и выключается с помощью интегральных схем драйвера, аналогичных тем, которые используются для работы с жидкокристаллическими дисплеями (ЖКД). Отражающий плоский дисплей на основе IMOD включает в себя сотни тысяч отдельных элементов IMOD, каждый из которых представляет собой микроэлектромеханические системы. (MEMS) устройство.
В одном состоянии субпиксель IMOD поглощает падающий свет и кажется зрителю черным. Во втором состоянии он отражает свет определенной длины волны, используя эффект дифракционной решетки . [2] Когда к нему не обращаются, дисплей IMOD потребляет очень мало энергии. В отличие от обычных жидкокристаллических дисплеев с задней подсветкой , он хорошо виден при ярком окружающем свете, например, при солнечном свете. Прототипы IMOD по состоянию на середину 2010 года могли выдавать 15 кадров в секунду (fps) [3], а в ноябре 2011 года Qualcomm продемонстрировала другой прототип со скоростью 30 кадров в секунду, подходящий для воспроизведения видео. Умные часы Qualcomm Toq оснащены этим дисплеем с частотой 40 кадров в секунду. [4]
Экраны Mirasol могли воспроизводить видео только с частотой 60 Гц, но это быстро разряжало батарею. Устройства, на которых использовался экран, имеют размытые цвета, поэтому эта технология так и не получила широкой поддержки.
Принцип работы
Основными элементами дисплея на основе IMOD являются микроскопические устройства, которые действуют как зеркала, которые можно включать и выключать индивидуально. Каждый из этих элементов отражает только одну точную длину волны света, например определенный оттенок красного, зеленого или синего, когда включен, и поглощает свет (кажется черным), когда он выключен. [2] Элементы организованы в прямоугольный массив для создания экрана дисплея.
Массив элементов, которые при включении отражают один и тот же цвет, создает монохроматический дисплей, например черный и красный (в этом примере используются элементы IMOD, которые отражают красный свет, когда он включен). Поскольку каждый элемент отражает только определенное количество света, группирование нескольких элементов одного цвета вместе в качестве субпикселей позволяет использовать разные уровни яркости для пикселя в зависимости от того, сколько элементов отражают в конкретный момент времени.
Многоцветные дисплеи создаются с использованием субпикселей , каждый из которых предназначен для отражения определенного цвета. Несколько элементов каждого цвета обычно используются как для получения большего количества комбинаций отображаемого цвета (путем смешивания отраженных цветов), так и для балансировки общей яркости пикселя.
Поскольку элементы используют энергию только для переключения между включенным и выключенным состояниями (энергия не требуется для отражения или поглощения света, падающего на дисплей, когда элемент либо отражает, либо поглощает), дисплеи на основе IMOD потенциально потребляют гораздо меньше энергии, чем дисплеи, которые генерируют свет и / или требуется постоянная мощность, чтобы поддерживать пиксели в определенном состоянии. Будучи отражающим дисплеем, они требуют, чтобы внешний источник света (например, дневной свет или лампа) был читаемым, так же, как бумага или другие технологии электронной бумаги .
Подробности
Пиксели в дисплее УПМ основы состоит из одного или нескольких субпикселей , которые являются отдельными микроскопическими интерферометрическими полостями похожи на операции Фабри-Перо (эталоны), а также весы в бабочки крылах. В то время как простой эталон состоит из двух наполовину посеребренных зеркал, IMOD содержит отражающую мембрану, которая может перемещаться по отношению к стопке полупрозрачных тонких пленок. [5] С воздушным зазором, образованным внутри этой полости, IMOD ведет себя как оптически резонансная структура, цвет отражения которой определяется размером воздушного зазора. Приложение напряжения к IMOD создает электростатические силы, которые приводят мембрану в контакт со стопкой тонких пленок. Когда это происходит, поведение IMOD меняется на поведение индуцированного поглотителя. Следствием этого является то, что почти весь падающий свет поглощается, а цвета не отражаются. Именно эта двоичная операция является основой для применения IMOD в отражающих плоских дисплеях. Поскольку в дисплее используется свет от окружающих источников, яркость дисплея увеличивается в условиях высокой окружающей среды (например, солнечного света). Напротив, ЖК-экран с задней подсветкой страдает от падающего света.
Для практического отображения цветовой модели RGB (RGB) один пиксель RGB создается из нескольких субпикселей, поскольку яркость монохроматического пикселя не регулируется. Монохроматического массив субпикселей представляет различные уровни яркости для каждого цвета, и для каждого пикселя, существуют три такие массивы: красный, зеленый и синий. [6]
Разработка
Технология IMOD была изобретена Марком В. Майлзом [2] [7], исследователем МЭМС и основателем Etalon, Inc. и (соучредителем) Iridigm Display Corporation. [7] Компания Qualcomm взяла на себя разработку этой технологии после приобретения Iridigm в 2004 году [2] [8] и впоследствии сформировала Qualcomm MEMS Technologies (QMT). [9] Qualcomm разрешила коммерциализацию технологии под торговой маркой mirasol. [10] Эта энергоэффективная биомиметическая технология находит применение в портативной электронике, такой как устройства чтения электронных книг и мобильные телефоны . [1] Используется в коммерческих целях [11]
Среди будущих производителей панелей IMOD компания Qualcomm совместно с Foxlink создала в 2009 году совместное предприятие с Sollink (高強 光電) с будущим предприятием, предназначенным для производства панелей IMOD. Производство для этого началось в январе 2011 года, с фабричных панелей, предназначенных для таких устройств, как электронные книги.
По состоянию на 2015 год лаборатория дисплеев IMOD Mirasol в Лонгтане, Тайвань, ранее находившаяся в ведении Qualcomm, теперь, по всей видимости, находится в ведении Apple. [8]
Использует
Дисплеи IMOD теперь доступны на коммерческом рынке. Дисплеи QMT, использующие технологию IMOD, используются в стереогарнитуре Bluetooth ARWH1 от Acoustic Research , системе мониторинга Showcare ( Корея ), Hisense C108, [12] и приложениях MP3 от Freestyle Audio и Skullcandy . На рынке мобильных телефонов тайваньские производители Inventec и Cal-Comp анонсировали телефоны с дисплеями mirasol, а LG утверждает, что разрабатывает «один или несколько» телефонов с использованием технологии mirasol. Все эти продукты имеют только двухцветные (черный плюс еще один) "бихромный" дисплей. В умных часах Qualcomm Toq используется многоцветный дисплей IMOD .
Рекомендации
- ^ a b «Обзор технологии интерферометрического модулятора (IMOD)» (PDF) . Qualcomm. Май 2008. Архивировано из оригинального (PDF) 31 марта 2016 года . Проверено 7 августа 2008 .
- ^ а б в г Уоттерс, Итан (12 июня 2007 г.). «Продуктовый дизайн по-природному» . CNNMoney . Кабельная Новостная Сеть.
- ^ Габриэль (7 июля 2010 г.). «Qualcomm mirasol запускает цветную электронную книгу» . Блог GeeksHive .
- ^ Симонит, Том (15 ноября 2011 г.). «Дисплей электронной книги показывает яркое цветное видео» . Обзор технологий . Массачусетский Институт Технологий.
- ^ Miles, M .; Larson, E .; Чуйская, Ц .; Kothari, M .; Галли, Б .; Бэйти, Дж. (2003), Цифровая бумага для отражающих дисплеев , Международный симпозиум SID, Бостон, Массачусетс, стр. 209–215.
- ^ Waldrop 2007
- ^ a b Патент США 5835255 , Майлз, Марк В., «Матрицы модулятора видимого спектра», опубликован 10 ноября 1998 г., переуступлен Etalon, Inc.
- ^ а б Дэниел Эран Дилгер. «Apple приобрела лабораторию дисплеев IMOD Mirasol от Qualcomm на Тайване» . 2015 г.
- ^ «Технологический брифинг: сделки: Qualcomm приобретает Iridigm» . Нью-Йорк Таймс . 10 сентября 2004 г.
- ^ «миразол» . Qualcomm. Февраль 2009 г.
- ^ «Естественная радужность, используемая для световозвращающих дисплеев» . EE Times. 26 июля 2009 . Проверено 5 мая 2011 года .
- ^ Сверхмощный телефон поступит в продажу в Китае в 2008 г. Архивировано 15 мая 2016 г. в португальском веб-архиве PRNewswire, Барселона, Испания, 11 февраля.
Библиография
- Уолдроп, М. Митчелл (ноябрь 2007 г.). «Блестящие дисплеи». Scientific American (печать). Scientific American, Inc., стр. 94–97.
(подзаголовок) Новая технология, которая имитирует то, как природа придает яркий цвет крыльям бабочки, может сделать дисплеи сотовых телефонов четкими даже при ярком солнечном свете.
- Грэм-Роу, Дункан (октябрь 2007 г.). «Epaper отображает видео». Обзор технологий (печать). Technology Review, Inc.
(подзаголовок) Новый дисплей на электронной бумаге, разработанный Qualcomm, может отображать высококачественные видеоизображения, что делает его более универсальным, чем другие технологии электронной бумаги.