操纵显示器中颜色的方法和装置的制作方法

专利名称：操纵显示器中颜色的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)。
背景技术：
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器和电子设备。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其它可蚀刻掉衬底和/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电气和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一或二者都可为完全或部分地透明和/或反射性的，且能在施加一个适当的电信号时做出相对运动。其中一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，另一个板可包含一通过一气隙分离所述静止层的金属膜。
上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中，利用和/或修改这些类型的装置的特性、以使其特性可用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容
本发明的系统、方法及装置各具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望属性。现将对其更突出的特性作简要说明，此并不限定本发明的范围。在考虑这一论述，尤其是在阅读了题为“具体实施方式

”的部分之后，人们即可理解本发明的特征如何提供优于其它显示装置的优点。
一实施例为一种显示设备。所述设备包括复数个干涉式调制器。所述复数个干涉式调制器包括经配置以输出红光的至少一个干涉式调制器、经配置以输出绿光的至少一个干涉式调制器和经配置以输出蓝光的至少一个干涉式调制器。所述红光、绿光和蓝光混合以产生具有一标准化白点的所述输出的白光。
一实施例为一种显示设备。所述设备包括至少一个显示元件，所述显示元件包含一个经配置以定位于与一个部分反射表面相距一距离处的反射表面。所述至少一个显示元件被选择以产生以一标准化白点为特征的白光。
另一实施例为一种显示设备。所述设备包括复数个显示元件，每个显示元件包含一个经配置以定位于与一个部分反射表面相距一距离处的反射表面。所述复数个显示元件被配置以输出以一标准化白点为特征的白光。
另一个实施例为一种制造显示器的方法。所述方法包括形成经配置以输出光的至少一个显示元件。形成显示元件包含形成一个部分反射表面和一个经配置以定位于与所述部分反射表面相距一距离处的反射表面。所述形成至少一个显示元件以使由所述至少一个显示元件所产生的白光以一标准化白点为特征。
另一实施例为一种制造显示器的方法。所述方法包括形成经配置以输出光的复数个显示元件。所述复数个显示元件的每一个包含一个经配置定位于与部分反射表面相距一距离处的反射表面。所述形成显示元件以使由所述复数个显示元件产生的白光以一标准化白点为特征。
另一实施例为一种显示设备。所述设备包含用于选择性地反射具有一第一颜色的光的第一构件。所述设备进一步包含用于选择性地反射具有一第二颜色的光的第二构件。所述设备进一步包含用于选择性地反射具有一第三颜色的光的第三构件。所述第一、第二和第三构件所反射的光混合以产生以一标准化白点为特征的白光。
另一实施例为一种显示设备。所述设备包含用于反射光的构件和用于部分地反射光的构件。所述用于反射光的构件和所述用于部分地反射光的构件包含用于调制光的构件。所述光调制构件被配置以干涉式地生成以一标准化白点为特征的白光。
另一实施例为一种显示设备。所述设备包含用于反射光的构件和用于部分地反射光的构件。所述用于反射光的构件和所述用于部分地反射光的构件包含用于显示的构件。所述显示构件被配置以输出以一标准化白点为特征的白光。


图1为一等角视图，其描绘一干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一释放位置，且一第二干涉式调制器的可移动反射层处于一受激励位置。
图2为一系统方框图，其说明一并入一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例。
图3为图1的干涉式调制器的一示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。
图4为可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行电压和列电压的说明。
图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的一示范性显示数据帧。
图5B说明可用于将图5A的帧写入行信号和列信号的一个示范性时序图。
图6A为图1的装置的横截面图。
图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的横截面图。
图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的横截面图。
图7为说明透过所述调制器的光路的干涉式调制器的侧面横截面视图。
图8为说明一个包括青色和黄色干涉式调制器以产生白光的实施例的光谱响应的图。
图9为所述的具有一用于选择性地透射一种特殊颜色的光的材料层的干涉式调制器的一侧面横截面视图。
图10为说明一个包括绿色干涉式调制器和一个“洋红色”滤色层以产生白光的实施例的光谱响应的图。
图11A和图11B为系统方框图，其说明包含复数个干涉式调制器的视觉显示装置的一实施例。
具体实施例方式
各种实施例包括包含形成以产生具有选定光谱性质的白光的干涉式显示元件的显示器。一个实施例包括一种通过使用配置以反射青色和黄色光的干涉式调制器来产生白光的显示器。另一个实施例包括一种通过使用反射绿色光的干涉式调制器来产生白光的显示器，所述干涉式调制器通过一个选择性地透射洋红色光的滤光器来反射绿色光。实施例也包括反射以一标准化了的白点为特征的白光的显示器。此种显示器的白点可能不同于照明所述显示器的光的白点。
以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可通过许多种不同的方式实施。在此描述中，将参看附图，在附图中，相似部件自始至终使用相似的数字表示。如从以下描述容易看出，本发明可被建构于经配置以显示一图像的任何装置中，所述图像无论是动态的(例如视频)还是静态的(例如静止图像)，且无论是文本还是图片。更具体而言，预期本发明可建构于以下多种电子装置中或与其相关联，所述装置诸如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照相机、MP3播放器、摄录机(camcorder)、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、照相机视图显示器(例如，车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如，一件珠宝的图像显示器)。具有与本文所述类似的结构的MEMS装置也可被用于诸如电子切换装置的非显示器应用中。
图1说明一个含有一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。在亮(“开”或“打开”)状态下，所述显示元件将很大一部分的入射可见光反射给使用者。在处于暗(“关”或“关闭”)状态下时，所述显示元件几乎没有入射可见光反射给使用者。视所述实施例而定，可颠倒“开”和“关”状态的光反射性质。可配置MEMS像素以主要反射选定颜色，从而允许在黑白显示之外的彩色显示。
图1为一等角视图，其描绘视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素，其中每个像素包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器组成的行/列阵列。每个干涉式调制器包括一对反射层，所述反射层彼此相隔一可变和可控的距离而定位，以形成一个具有至少一个可变维度的光学谐振腔。在一实施例中，所述反射层中的一个可在两个位置之间移动。在第一位置(本文称为释放状态)中，可移动层与部分固定的反射层相距一相对较大距离定位。在第二位置中，所述可移动层较紧密地靠近所述部分反射层而定位。从所述两层反射的入射光根据可移动反射层的位置进行积极地或消极地干涉，从而产生针对每个像素全反射或非反射状态。
图1中的像素阵列的被描绘部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，可移动高度反射层14a被显式处于一与固定的部分反射层16a相距一预定距离的释放位置中。在右侧的干涉式调制器12b中，可移动高度反射层14b被显式处于靠近所述固定的部分反射层16b的激励位置中。
固定层16a、16b为导电的、部分透明的和部分反射的，且可(例如)通过将一个或一个以上的铬和铟锡氧化物层沉积在透明衬底20上来制造。这些层被图案化成平行带，且可形成如以下进一步描述的显示装置中的行电极。可将所述可移动层14a、14b形成为沉积在柱18顶部的一个或一个以上沉积金属层(与行电极16a、16b垂直)和沉积在柱18之间的介入牺牲材料的一系列平行带。当蚀刻掉牺牲材料时，可变形金属层通过一界定的气隙19与固定金属层分离。高导电和反射的材料(诸如，铝)可用作可变形层，且这些带可形成一显示装置中的列电极。
在未施加电压的情况下，腔19保持在层14a、16a之间，且可变形层处于机械松弛状态，如图1中的像素12a所说明。然而，当向一选定行和列施加一电位差时，在对应的像素的行电极和列电极相交处形成的电容将被充电，且静电力将这些电极拉到一起。如果电压足够高，如图1中右侧的像素12b所说明，则可移动层变形且被挤靠在所述固定层(可在所述固定层上沉积一在此图中未说明的介电材料，以防止短路并控制分离距离)上。无论所施加的电位差的极性如何，运转状态(behavior)均相同。通过这种方式，可控制反射-非反射像素状态的行/列激励在许多方法中与常规的LCD和其它显示技术相类似。
图2至图5B说明在显示器应用中使用一干涉式调制器阵列的示范性工艺和系统。图2为一系统方框图，其说明可纳含本发明若干方面的电子装置的一实施例。在所述示范性实施例中，所述电子装置包括一处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照所属领域内的惯例，可将处理器21配置成执行一个或一个以上软件模块。除执行一个操作系统外，还可将所述处理器配置成执行一个或一个以上软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
在一实施例中，处理器21还可配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向像素阵列30提供信号的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中说明的阵列的横截面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，行/列激励协议可利用图3中所说明的这些装置的滞后性质。其可能需要(例如)一个10伏的电位差来使可移动层从释放状态变形为受激励状态。然而，当电压从所述值降低时，随着电压回降回10伏以下，可移动层保持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层不会完全释放，直到电压降到2伏以下。因而存在一电压范围，在图3所示的实例中为约3伏至7伏，其中存在施加电压的一窗口，在所述窗口内，装置稳定在释放或受激励状态。这在本文中称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3滞后性质的显示器阵列来说，行/列激励协议可设计成在行选通期间，使选通行中待激励的像素暴露于约10伏的电压差下，并将待释放的像素暴露于接近0伏的电压差下。在选通之后，像素暴露于约5伏的稳态电压差，以使其保持于行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在此实例中，每一像素均经历3-7伏“稳定窗口”内的电位差。所述特性使图1中所说明的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在一既有的受激励状态或释放状态。由于无论是处于受激励状态还是释放状态，干涉式调制器的每个像素基本上都是一由所述固定层和移动反射层形成的电容器，所以此稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎无功率消耗。如果所施加的电位固定，那么基本上没有电流流入像素中。
在典型应用中，可通过根据第一行中所要组的受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将行脉冲施加于行1的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定组的列电极改变成与第二行中所要组的受激励像素对应。此后，将脉冲施加于行2的电极，从而根据所确定的列电极来激励行2中的适当像素。行1的像素不受行2的脉冲的影响，且保持在其在行1的脉冲期间所被设定的状态下。可按顺序性方式对整个系列的行重复此过程，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复此过程来用新的显示数据刷新和/或更新这些帧。还有很多种用于驱动像素阵列的行和列电极以形成显示帧的协议也为人们所熟知，且可用于本发明。
图4、图5A和图5B说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激励协议。图4说明可用于那些展现图3的滞后曲线的像素的一组可能的列和行电压电平。在图4的实施例中，激励一像素包括将适当的列设定到-Vbias，并将适当的行设定到+ΔV，可分别对应于-5伏和+5伏。通过将适当的列设定到+Vbias并将适当的行设定到相同的+ΔV，从而产生跨越像素的零伏电位差来实现像素的释放。在那些行电压保持在零伏的行中，像素稳定于其最初所处的任何状态，而与所述列是处于+Vbias还是-Vbias无关。
图5B为一显示一系列施加到图2所示的3×3阵列的行和列信号的时序图，其将形成图5A中所说明的显示器排列，其中受激励像素为非反射性的。在写入图5A中所说明的帧之前，像素可处于任何状态，且在此实例中，所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。通过这些施加电压，所有像素稳定于其现有的受激励状态或释放状态。
在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)受激励。为实现此，在行1的“行时间(line time)”期间，将列1和列2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。这不会改变任何像素的状态，因为所有的像素均保持在3-7伏的稳定窗口中。此后，通过一从0伏上升到5伏然后又下降回到0伏的脉冲来选通行1。此激励了像素(1，1)和(1，2)并释放了像素(1，3)。阵列中的其它像素均不受影响。为将行2设定为所要状态，将列2设定为-5伏，且将列1和列3设定为+5伏。此后，施加到行2的相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其它像素均不受影响。类似地，通过将列2和列3设定为-5伏并将列1设定为+5伏而对行3进行设定。行3的选通脉冲将行3像素设定为如图5A中所示。在写入帧之后，行电位为0，且列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5A所示的排列。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列采用相同的程序。还应了解，用于执行行激励和列激励的电压的定时、顺序和电平可在上述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为示范性的，且任何激励电压方法均可用于本发明。
按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可有很大不同。例如，图6A到图6C说明移动镜结构的三个不同实施例。图6A为图1的实施例的横截面图，其中金属材料带14沉积在正交延伸的支撑件18上。在图6B中，可移动反射材料14仅附接到支撑件的隅角处，于系链32上。在图6C中，可移动反射材料14悬挂于可变形层34上。本实施例具有优势，因为反射材料14的结构设计和所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所要机械特性方面得到优化。此外，一介电材料层104形成在所述固定层上。在许多公开文件中描述了各种类型的干涉式装置的生产，包括(例如)第2004/0051929号美国公开申请案。广泛多种众所周知的技术可用以生产以上所描述的含有一系列材料沉积、图案化和蚀刻步骤的结构。
如以上参看图1所讨论的，调制器12(即，调制器12a和12b两者)包括一个形成在镜14(即，镜14a和14b)和镜16(分别为镜16a和16b)之间的光腔。所述光腔的特征距离或光路有效长度d确定了光腔的谐振波长λ，从而确定了干涉式调制器12的谐振波长λ。干涉式调制器12的一个峰值谐振可见波长λ大体与调制器12所反射的光的知觉色对应。在数学上，所述光路长度d等于Nλ，其中N为一个整数。因此一给定的谐振波长λ被光路长度d为λ(N＝1)、λ(N＝2)、3/2λ(N＝3)等的干涉式调制器12反射。整数N可被称为所反射光的干涉级。如本文所使用，调制器12的级也指在镜14处于至少一个位置处时调制器12所反射光的级N。例如，对应于一个大约为650nm的波长λ，一个第一级红色干涉式调制器12可具有一个大约为325nm的光路长度d。因此，一个第二级红色干涉式调制器12可具有一个大约为650nm的光路长度d。通常，具有更高的级的调制器12反射在波长的一个更窄范围上的光，例如，具有一个更高的“Q”值，从而产生更加饱和的色光。包含一种彩色像素的调制器12的饱和度影响到显示器的性质，诸如显示器的色域和白点。举例而言，为使一个使用第二级调制器12的显示器具有与包括一个反射相同色彩总体效果(general color)的光的第一级调制器的显示器相同的白点或色彩平衡，第二级调制器12可经选择以具有一个不同的中心峰值光波长。
注意到，在诸如图1中所说明的特定实施例中，光路长度d大体等于镜14和16之间的距离。其中在镜14和16之间的空间仅包含折射指数接近1的一种气体(例如空气)，故光路有效长度大体等于镜14和16之间的距离。在诸如图6C中所说明的其它实施例包括介电材料层104。此种介电材料的折射指数通常大于1。在此等实施例中，通过选择镜14和16之间的距离以及介电层104或在镜14和16之间的任何其它层的厚度和折射指数来形成光腔以具有所要的光路长度d。举例而言，在图6c所说明的实施例中，光腔包括除气隙之外的介电层104，光路长度d等于d1n1+d2n2，其中d1为层1的厚度，n1为层1的折射指数；类似地，d2为层2的厚度且n2为层2的折射指数。
通常，当从不同角度观察调制器12时，干涉式调制器12所反射的光的颜色会变动。图7为说明透过调制器12的光路的干涉式调制器12的侧面横截面视图。从干涉式调制器12处反射的光的颜色可因相对于图7中所说明的轴线AA的不同入射(和反射)角变化。例如，对于图7中所示的干涉式调制器12而言，由于光沿离轴路径(off-axis path)A1传播，所述光以一个第一角度入射在干涉式调制器上、从干涉式调制器反射并传播给一个观察者。当所述光作为在干涉式调制器12中的一对镜之间的光学干涉的结果而到达观察者时，观察者感知到第一颜色。当观察者移动或改变他/她的位置从而改变观察角度时，观察者所接收的光沿着一个对应于不同于第一角度的第二入射(和反射)角的不同的离轴路径A2传播。在干涉式调制器12中的光学干涉取决于在调制器内所传播的光的光路长度d。因此不同的光路A1和A2的不同光路长度从干涉式调制器12产出不同输出。随着观察角度的增大，干涉式调制器的有效光路根据关系2d cosβ＝Nλ而减少，其中为观察角度(显示器的法线和入射光之间的角度)。随着观察角度的增大，反射光的峰值谐振波长减小。因此使用者依他或她的观察角度而定地感知不同的颜色。如以上所述，这种现象称为“色移”。通常根据干涉式调制器12在观察者沿轴线AA观察时产生的一种颜色来识别所述色移。
在并入干涉式调制器12的显示器的设计中的另一个考虑因素是白光的生成。“白”光通常指由人眼感知而不包括特殊颜色的光，即白光与色相无关。黑色指缺乏颜色(或光)，而白色指包括这样一个宽光谱范围以致没有特殊颜色被感知的光。白光可指具有强度接近均匀的可见光的一个宽光谱范围的光。然而，由于人眼对特定的红、绿和蓝光的波长敏感，故白色可通过混合色光的强度以产生具有一个或一个以上光谱峰值的光(其由眼睛感知为“白色”)来生成。此外，一个显示器的色域即为所述装置能够(例如)通过混合红、绿和蓝光而再生的颜色的范围。
白点为一显示器的被认为是大体为中性(灰色或无色)的色相。一个显示装置的白点的特征可以由所述装置产生的白光与由一黑体在一特定温度下发射的光(“黑体辐射”)的光谱内容之间的一个比较为基础。一个标准黑体为一个理想化物体，其吸收入射在物体上的所有光并重发射所述光，其中所述光的光谱依黑体的温度而定。例如，6,500°K下的黑体光谱可称为色温为6,500°K的白光。约为5,000°-10,000°K的色温或白点通常被认同为日光。
国际照明委员会(CIE)公布了光源的标准化白点。举例而言，标为“d”的光源指日光。特别是，与色温5,500°K、6,500°K和7,500°K相关联的标准白点D55、D65、和D75为标准日光白点。
一种显示装置可以一显示器所产生的白光的白点为特征。由于有来自其它光源的光，人类对显示器的感知至少部分地由对来自显示器的白光的感知决定。举例而言，一个具有较低白点(例如，D55)的显示器或光源可被观察者感知为具有一个黄色调。一个具有较高温度白点(例如，D75)的显示器可被一使用者感知为具有“较冷”或较蓝色调。使用者通常更易于对具有较高温度白点的显示器做出反应。因此，控制一个显示器的白点理想地提供了关于观察者对显示器反应的某些控制。可将干涉式调制器阵列30的实施例配置为在一个或一个以上的预期照明条件下产生其白点被选择以符合一个标准白点的白光。
白光可由像素阵列30通过使每个像素包括一个或一个以上干涉式调制器12来产生。举例而言，在一个实施例中，像素阵列30包括红色、绿色和蓝色干涉式调制器12的组的像素。如以上讨论，可通过使用关系d＝Nλ选择光路长度d来选择干涉式调制器12的颜色。此外，由像素阵列30中的每个像素产生的颜色的平衡或相对比例可进一步受到每个干涉式调制器12(例如，红色、绿色和蓝色干涉式调制器12)的相对反射区域的影响。另外，由于调制器12选择性地反射入射光，从干涉式调制器12的像素阵列30反射出的光的白点通常取决于入射光的光谱特性。在一个实施例中，反射光的白点可配置为不同于入射光的白点。例如，在一个实施例中，像素阵列30可在于D65日光中使用时配置为反射D75光。
在一个实施例中，选择像素阵列30中的干涉式调制器12的距离d和区域以使像素阵列30所产生的白光对应于一个在一预期照明条件下的特定标准化白点，所述照明条件如在阳光中、荧光下或形成一个定位以照明像素阵列30的前射光。举例而言，像素阵列30的白点可选择为特定照明条件下的D55、D65，和D75。此外，与一个预期或已配置的光源的光相比，像素阵列30所反射的光可具有一个不同的白点。例如，可将一个特定像素阵列30配置为在D65阳光下被观察时反射D75光。更一般地说，一个显示器的白点可根据一个配置了所述显示器的照明源(例如，前射光)或根据一个特定观察条件来选择。举例而言，可将一个显示器配置为在诸如白炽、荧光或自然光源的预期或典型照明源下观察时，具有一个选定的白点(例如，D55、D65或D75)。更特定地说，例如可将一个供手持装置使用的显示器配置为在阳光条件下观察时，具有一个选定的白点。或者，可将一个供办公环境使用的显示器配置为当由典型办公荧光灯照明时，具有一个选定的白点(例如D75)。
表格1说明一个实施例的光路长度。具体而言，表格1说明在通过使用具有大体相等的反射区域的调制器12来产生D65和D75白光的像素阵列30的两个示范性实施例中，红色、绿色和蓝色干涉式调制器的气隙。表格1假定一包含两个层(100nm的Al2O3和400nm的SiO2)的介电层。表格1也假定红色、绿色和蓝色干涉式调制器12的每一个具有大体相等的反射区域。所属领域的技术人员将了解到，可通过改变介电层的厚度或折射指数来获得等效的气隙距离的一个范围。
表格1调制器颜色 D65白色 D75白色(偏蓝)红色 200(nm) 195(nm)绿色 125(nm) 110(nm)蓝色 310(nm) 315(nm)应了解，在其它实施例中，可选择调制器12的不同距离d和区域以产生为不同观察环境设置的其它标准化白点。另外，也可控制红色、绿色和蓝色调制器12以使其针对不同的时间量而处于反射或非反射状态以便进一步改变反射的红、绿和蓝光的相对平衡，从而改变反射光的白点。在一个实施例中，可选择每个颜色调制器12的反射区域的比率以便控制在不同观察环境中的白点。在一个实施例中，可选择光路长度d以使其对应于一个以上的可见谐振波长(例如，红色、绿色和蓝色的第一、第二或第三级峰值)的一个公倍数，以便使干涉式调制器12反射以其光谱效应中的三个可见峰值为特征的白光。在此实施例中，选择光路长度d以使所产生的白光对应于一个标准化白点。
除了像素阵列30中的红色、绿色和蓝色干涉式调制器12的组之外，其它实施例包括生成白光的其它方法。举例而言，像素阵列30的一个实施例包括青色和黄色的干涉式调制器12，即，具有各自的间距d以产生青光和黄光的干涉式调制器12。青色和黄色干涉式调制器12的混合光谱响应产生感知为“白色”的具有一个宽光谱响应的光。青色和黄色调制器接近地定位以使一观察者感知这样一个混合响应。举例而言，在一个实施例中，青色调制器和黄色调制器排列在像素阵列30的相邻行中。在另一个实施例中，青色调制器和黄色调制器排列在像素阵列30的相邻列中。
图8为说明一个包括青和黄色干涉式调制器12以产生白光的实施例的光谱响应的图。水平轴线表示反射光的波长。垂直轴线表示入射在调制器12上的光的相对反射率(relative reflectance)。迹线80说明了青色调制器的响应，其为一集中于(例如)蓝色和绿色之间的光谱的青色部分的单峰。迹线82说明了黄色调制器的响应，其为一集中于(例如)红色和绿色之间的光谱的黄色部分的单峰。迹线84说明了一对青色和黄色调制器12的混合光谱响应。虽然迹线84在青色和黄色波长处具有两个峰，但其在可见光谱上充分均衡以使从调制器12反射的光被感知为白色。
在一个实施例中，像素阵列30包括一个第一级黄色干涉式调制器和一个第二级青色干涉式调制器。当从逐渐增大的离轴角观察此像素阵列30时，第一级黄色调制器所反射的光向光谱的蓝色端偏移，例如，在某个角度处的调制器具有一个有效的d，其等于第一级青色的d。同时，第二级青色调制器所反射的光偏移以对应于来自第一级黄色调制器的光。因此，随着光谱的相关峰偏移，总混合光谱响应很宽并在可见光谱上相对均衡。像素阵列30因此在一相对大的观察角度范围上产生白光。
在一个实施例中，可将一个具有青色和黄色调制器的显示器配置为在一个或一个以上观察条件下产生具有一选定标准化白点的白光。举例而言，可在包括D55、D65或D75光的选定的照明条件(诸如用于适合在户外使用的显示器的阳光)下选择青色调制器和黄色调制器的光谱响应以使反射光具有一个为D55、D65、D75的白点或)任何其它适合的白点。在一个实施例中，可将调制器配置为反射具有一个与来自一期望或选定的观察条件的入射光不同的白点的光。
图9为具有一用于选择性地透射一种特定颜色的光的材料层102的干涉式调制器12的侧面横截面视图。在一个示范性实施例中，层102处于衬底20的与调制器12相对的侧面上。在一个实施例中，材料层102包含一个洋红色滤光器，其中透过洋红色滤光器来观察绿色干涉式调制器12。在一个实施例中，材料层102为一种染色材料。在一个此种实施例中，所述材料为一种染色光阻材料。在一个实施例中，绿色干涉式调制器12为第一级绿色干涉式调制器。滤光层102被配置以在由一种十分均匀的白光照明时透射洋红色光。在示范性实施例中，光入射在层20上，经过滤的光从层20透射到调制器12。调制器12将所述经过滤的光反射穿回层102。在此实施例中，光两次穿过层102。在此实施例中，可选择材料层102的厚度以补偿和利用此双重过滤。在另一个实施例中，可于层102和调制器12之间定位一个前射光结构。在此实施例中，材料层102仅对调制器12所反射的光起作用。在这些实施例中，相应地选择层102。
图10为说明一个包括绿色干涉式调制器12和“洋红色”滤光层102的实施例的光谱响应的图。水平轴线表示反射光的波长。垂直轴线表示在入射在绿色调制器12和滤光层102上的光对于可见光谱的相对光谱响应。迹线110说明绿色调制器12的响应，其为一个集中于光谱的绿色部分(例如，靠近可见光谱的中心)的单峰。迹线112说明由材料层102形成的洋红色滤光器的响应。迹线112在中心的u形最低部分的两侧具有两个相对平坦的部分。迹线112因此表示一个洋红色滤光器的响应，所述洋红色滤光器选择性地透射几乎所有的红光和蓝光、同时滤除在光谱的绿色部分中的光。迹线114说明所述绿色调制器12和滤光层102对的混合光谱响应。迹线114说明归因于滤光层102对光的过滤，所述组合物的光谱响应处于一个低于绿色调制器12的光谱响应的反射水平。然而，光谱响应在可见光谱上相对均衡以使从绿色调制器12和洋红色滤光层102过滤、反射的光被感知为白色。
在一个实施例中，可将一个具有绿色调制器12和洋红色滤光层102的显示器配置为在一个或一个以上观察条件下产生具有一个选定的标准化白点的白光。举例而言，可在包括D55、D65或D75光的选定的照明条件(诸如用于适合在户外使用的显示器的阳光)下选择绿色调制器12的光谱响应和洋红色滤光层102的光谱响应以使反射光具有一个为D55、D65、D75的白点，或任何其它适合的白点。在一个实施例中，可将调制器配置为反射具有一个与来自一期望或选定的观察条件的入射光不同的白点的光。
图11A和图11B为说明一显示装置2040的一实施例的系统方框图。显示装置2040可为(例如)一蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件或其轻微变化也可说明各种类型的显示装置，例如电视或便携式媒体播放器。
显示装置2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器2045、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由所属领域的技术人员众所周知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型和真空成形。此外，外壳2041可由许多种材料中的任何一种制成，包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。在一实施例中，外壳2041包括可与其它具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换的可移除部分(未示出)。
示范性显示装置2040的显示器2030可为许多种显示器中的任何一种，包括如本文中所述的双稳态显示器。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知的，显示器2030包括一平板显示器，例如，如上所述的等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或一非平板显示器，例如CRT或其它电子管装置。然而，如本文所述，出于描述本实施例的目的，显示器2030包括一干涉式调制器显示器。
在图11B中示意性地说明示范性显示装置2040的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置2040包括一外壳2041且可包括至少部分地封闭在外壳2041内的额外组件。例如，在一实施例中，示范性显示装置2040包括一网络接口2027，所述网络接口2027包括一耦接到一收发器2047的天线2043。收发器2047连接到与调节硬件2052相连的处理器2021。调节硬件2052可经配置以调节一信号(例如对信号进行过滤)。调节硬件2052连接到一扬声器2045和一麦克风2046。处理器2021也连接到一输入装置2048和一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接到一帧缓冲器2028和阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接到一显示器阵列2030。一电源2050按所述特定示范性显示装置2040的设计的要求向所有组件供电。
网络接口2027包括天线2043和收发器2047，使得示范性显示装置2040可通过网络与一个或一个以上装置通信。在一实施例中，网络接口2027还可具有某些处理能力，以降低对处理器2021的要求。天线2043为所属领域的技术人员已知的用于发射和接收信号的任何天线。在一实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准发射和接收RF信号。倘若为一蜂窝式电话，则所述天线设计成接收CDMA、GSM、AMPS或用于在一无线蜂窝电话网络内进行通信的其它习知信号。收发器2047预处理从天线2043接收的信号，使得这些信号可由处理器2021接收并进一步处理。收发器2047还处理从处理器2021接收的信号，使得其可经由天线2043从示范性显示装置2040发射。
在一替代实施例中，收发器2047可由一接收器替代。在另一替代实施例中，网络接口2027可由一可存储或产生待发送到处理器2021的图像数据的图像源替代。例如，所述图像源可为一数字视频光盘(DVD)或一包含图像数据的硬盘驱动器或一产生图像数据的软件模块。
处理器2021通常控制示范性显示装置2040的整体运行。处理器2021从网络接口2027或一图像源接收数据，例如压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。此后，处理器2021将处理的数据发送到驱动控制器2029或帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常指标识一图像内每一位置处的图像特征的信息。例如，这些图像特征可包括颜色、饱和度和灰度级。
在一实施例中，处理器2021包括一微处理器、CPU或用于控制示范性显示装置2040的运行的逻辑单元。调节硬件2052通常包括用于向扬声器2045发射信号并从麦克风2046接收信号的放大器和滤波器。调节硬件2052可为示范性显示装置2040内的离散组件，或者可并入处理器2021或其它组件内。
驱动控制器2029直接从处理器2021或从帧缓冲器2028获得由处理器2021产生的原始图像数据，并将所述原始图像数据适当地重新格式化，以高速传输到阵列驱动器2022。具体而言，驱动控制器2029将原始图像数据重新格式化为一具有一光栅类格式的数据流，使得其具有一适用于扫描整个显示器阵列2030的时间次序。此后，驱动控制器2029将格式化的信息发送到阵列驱动器2022。尽管一驱动控制器2029(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器2021相关联，但这些控制器可以多种方式建构。其可作为硬件嵌入处理器2021中、作为软件嵌入处理器2021中、或以硬件形式与阵列驱动器2022完全集成在一起。
通常，阵列驱动器2022从驱动控制器2029接收格式化的信息并将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述平行波形组被每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器2029、阵列驱动器2022和显示器阵列2030适用于本文所述的任何类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器2029为一常规显示控制器或一双稳态显示控制器(例如，一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器2022为一常规驱动器或一双稳态显示驱动器(例如，一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器2029与阵列驱动器2022集成在一起。此一实施例在例如蜂窝式电话、表和其它小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示器阵列2030为一典型的显示器阵列或一双稳态显示器阵列(例如，一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置2048允许使用者控制示范性显示装置2040的运行。在一实施例中，输入装置2048包括一小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏膜。在一实施例中，麦克风2046是示范性显示装置2040的一输入装置。当使用麦克风2046向所述装置输入数据时，可由使用者提供语音命令来控制示范性显示装置2040的运行。
电源2050可包括所属领域中众所周知的各种能量存储装置。例如，在一实施例中，电源2050是一可再充电的电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源2050是一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源2050经配置以从墙上插座接收电力。
如上文所述，在某些建构中，控制可编程性驻存于一驱动控制器中，所述驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置中。在某些情形下，控制可编程性驻存于阵列驱动器2022中。所属领域的技术人员将了解，可以任意数量的硬件和/或软件组件和以各种配置来建构上述优化。
尽管以上具体实施方式

已显示、描述和指出了本发明在应用于各种实施例时的新颖特性，但应理解，所属领域的技术人员可在不偏离本发明的精神的情况下对所说明的装置或过程的形式和细节做出各种省略、替代或者改变。应了解，由于某些特性可独立于其它特性使用或实践，本发明可体现于一并不提供本文所阐明的所有特性和优势的形式中。本发明的范畴应由附加的权利要求书而不是前面的描述指出。在与权利要求书等价的意义和范围内的所有改变均将包含于权利要求书的范畴之内。
权利要求
1.一种显示设备，其包含复数个干涉式调制器，所述复数个干涉式调制器包含经配置以输出红光的至少一个干涉式调制器；经配置以输出绿光的至少一个干涉式调制器；和经配置以输出蓝光的至少一个干涉式调制器，其中所述红光、所述绿光和所述蓝光混合以产生具有一标准化白点的白光。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述复数个干涉式调制器的每一个包含一个反射区域，且其中所述各自区域经选择以产生所述具有所述标准化白点的白光。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述标准化白点为D55、D65或D75之一。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含一用于所述复数个干涉式调制器的照明源，与所产生的所述具有所述标准化白点的白光相比，所述照明源具有一个不同的白点。
5.一种显示设备，其包含至少一个显示元件，所述显示元件包含一个经配置以定位于与一个部分反射表面相距一距离处的反射表面，其中所述至少一个显示元件经选择以产生以一标准化白点为特征的白光。
6.根据权利要求5所述的设备，其进一步包含具有不同光谱输出的复数个显示元件，所述复数个显示元件与所述至少一个显示元件一起产生以一标准化白点为特征的白光。
7.根据权利要求6所述的设备，其进一步包含具有一自其反射光的区域的复数个显示元件，且其中所述显示元件的所述各自区域经选择以产生以所述标准化白点为特征的白光。
8.根据权利要求6所述的设备，其中至少一个显示元件经配置以输出红光，至少一个显示元件经配置以输出绿光，且至少一个显示元件经配置以输出蓝光。
9.根据权利要求5所述的设备，其中所述至少一个显示元件包含经配置以单独地输出白光的一个或一个以上显示元件。
10.根据权利要求5所述的设备，其中所述反射表面定位于与所述部分反射表面相距一距离处以产生所述以一标准化白点为特征的白光。
11.根据权利要求5所述的设备，其中所述标准化白点为D55、D65或D75之一。
12.根据权利要求5所述的设备，其进一步包含与所述至少一个显示元件相关联的至少一个滤光器，所述滤光器经配置以在使用白光照明时选择性地透射某些可见波长并大体滤除其它可见波长。
13.根据权利要求5所述的设备，其进一步包含一用于所述至少一个显示元件的照明源，与所述显示器反射的所述光相比，所述照明源具有一个不同的白点。
14.根据权利要求5所述的设备，其进一步包含一与所述至少一个显示元件电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；和一与所述处理器电连通的存储装置。
15.根据权利要求14所述的设备，其进一步包含一驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述至少一个显示元件。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含一控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
17.根据权利要求14所述的设备，其进一步包含一图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器和发射器中的至少一者。
19.根据权利要求14所述的设备，其进一步包含一输入装置，其经配置以接收输入数据并将所述输入数据传递到所述处理器。
20.根据权利要求5所述的设备，其中所述至少一个显示元件包含至少一个干涉式调制器。
21.一种制造一显示器的方法，其包含形成经配置以输出光的至少一个干涉式调制器，其中形成所述调制器包含形成一部分反射表面和一经配置以定位于与所述部分反射表面相距一距离处的反射表面，其中形成至少一个显示元件以使由所述显示元件产生的白光以一标准化白点为特征。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含形成至少两个显示元件，其中形成所述至少两个显示元件使其具有自其反射光的各自区域并具有各自的距离，所述各自区域和所述各自距离经选择以使所述至少两个显示元件产生以所述标准化白点为特征的白光。
23.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含形成经配置以输出红光的至少一个显示元件、经配置以输出绿光的至少一个显示元件和经配置以输出蓝光的至少一个显示元件。
24.根据权利要求21所述的方法，其中形成所述至少一个显示元件包含形成经配置以单独输出白光的至少一个显示元件。
25.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含提供与所述至少一个显示元件相关联的至少一个滤光器，所述至少一个滤光器经配置以选择性地透射某些可见波长并大体滤除其它可见波长。
26.根据权利要求21所述的方法，其中与照明所述显示器的光相比，由所述显示器反射的所述光具有一个不同的白点。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述白点为D55、D65或D75之一。
28.根据权利要求21所述的方法，其中形成所述至少一个显示元件包含形成一个干涉式调制器。
29.一种根据权利要求21所述的方法制造的显示器。
30.一种显示设备，其包含用于选择性地反射具有一第一颜光的光的第一构件；用于选择性地反射具有一第二颜光的光的第二构件；和用于选择性地反射具有一第三颜光的光的第三构件，其中所述第一、第二和第三反射构件的所述反射光混合以产生以一标准化白点为特征的白光。
31.根据权利要求30所述的设备，其中用于输出光的所述第一、第二和第三构件包含复数个显示元件，所述显示元件的每一个包含一经配置以定位于与一部分反射表面相距一距离处的反射表面。
32.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含用于选择性透射某些可见波长并大体滤除其它可见波长的构件。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述选择性透射的构件包含一个滤光器。
34.根据权利要求30所述的设备，其中所述标准化白点为D55、D65或D75之一。
35.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含照明构件，与用于选择性反射光的所述第一、第二和第三构件产生的所述白光相比，所述照明构件具有一个不同的白点。
36.根据权利要求30所述的设备，其中用于选择性地反射光的所述第一和第二构件分别包含第一和第二像素。
37.根据权利要求30-36中的任一权利要求所述的设备，其中用于输出光的所述第一、第二和第三构件分别包含第一、第二和第三干涉式调制器。
38.一种显示设备，其包含用于反射光的构件；和用于部分反射光的构件，其中所述反射构件和所述部分反射构件包含用于显示一个图像的构件，且其中所述显示构件经配置以输出以一标准化白点为特征的白光。
39.根据权利要求38所述的设备，其中所述部分反射构件包含一部分反射表面且所述反射构件包含一反射表面。
40.根据权利要求38所述的设备，其中所述显示构件包含至少一个显示元件。
41.根据权利要求40所述的设备，其进一步包含具有不同光谱输出的复数个显示元件，所述复数个显示元件与所述至少一个显示元件一起产生以一标准化白点为特征的白光。
42.根据权利要求41所述的设备，其进一步包含一经配置以输出红光的显示元件、一经配置以输出绿光的显示元件和一经配置以输出蓝光的显示元件，其中所述红光、所述绿光和所述蓝光混合以产生所述白色输出。
43.根据权利要求40所述的设备，其进一步包含具有一自其反射光的区域的复数个显示元件，且其中所述显示元件的所述各自区域经选择以产生以所述标准化白点为特征的白光。
44.根据权利要求40所述的设备，其中所述至少一个显示元件包含经配置以单独输出白光的一个或一个以上显示元件。
45.根据权利要求40所述的设备，其中所述至少一个显示元件包含经配置以单独输出以一标准化白点为特征的白光的一个或一个以上显示元件。
46.根据权利要求40所述的设备，其中所述反射表面经配置以定位于与所述部分反射表面相距一距离处以产生所述以一标准化白点为特征的白光。
47.根据权利要求40所述的设备，其中所述显示元件中的至少一者包含一经配置以选择性地透射某些可见波长并大体滤除其它可见波长的滤光器。
48.根据权利要求38所述的设备，其中所述标准化白点为D55、D65或D75之一。
49.根据权利要求38所述的设备，其进一步包含用于滤光的构件，所述滤光构件经配置以在使用白光照明时用于选择性地透射某些可见波长并大体滤除其它可见波长。
50.根据权利要求49所述的设备，其中所述滤光构件包含至少一个滤光器。
51.根据权利要求38所述的设备，其进一步包含用于照明所述反射构件和所述部分反射构件的构件，所述照明构件输出具有一与所述显示器反射的所述光不同的白点的光。
52.根据权利要求51所述的设备，其中所述照明构件包含一个照明源。
53.根据权利要求38所述的设备，其中所述显示构件包含至少一个干涉式调制器。
全文摘要
本发明揭示了一种用于操纵一显示器中颜色的方法和装置。在一实施例中，一显示器包含形成为具有产生白光的光谱响应的干涉式显示元件。在一实施例中，产生的所述白光以一个标准化白点为特征。
文档编号G09G3/34GK1755501SQ200510105830
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月23日 优先权日2004年9月27日
发明者布莱恩·J·加利, 威廉·J·卡明斯 申请人:Idc公司