且连接到所述光调制器以用于控制快门的 移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件（举例来说，互连件110、112和114)， 所述一系列电互连件包含每行像素至少一个写入启用互连件110 (也称作扫描线互连件）、 每一列像素的一个数据互连件112和提供共同电压到所有像素或至少到来自显示设备100 中的多个列和多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于施加适当电压（写入启用 电压，VWE)，给定行像素的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新快门移动指 令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传递新移动指令。在某些实施方案中，施加到 数据互连件112的数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在某些其它实施方案中，数据 电压脉冲控制切换器，例如晶体管或其它非线性电路元件，所述切换器控制单独致动电压 (其量值通常高于数据电压）到光调制器102的施加。此等致动电压的施加然后产生快门 108的静电驱动的移动。
[0048] 图1B展示实例性主机装置120(S卩，移动电话、智能型电话、PDA、MP3播放器、平板 计算机、电子阅读器、上网本、笔记型计算机、手表等）的框图。主机装置120包含显示设备 128、主机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126和电源。
[0049] 显示设备128包含多个扫描驱动器130 (也称作写入启用电压源）、多个数据驱动 器132 (也称作数据电压源）、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱动器148和 显示元件（例如图1A中所示的光调制器102)阵列150。扫描驱动器130施加写入启用电 压到扫描线互连件110。数据驱动器132施加数据电压到数据互连件112。
[0050] 在所述显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压 到显示元件阵列150,尤其在图像104的照度水平将以模拟方式导出的情形中。在模拟操 作中，光调制器102经设计以使得当经由数据互连件112施加一范围的中间电压时，在快门 108中产生一范围的中间打开状态且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或照度 水平。在其它情形中，数据驱动器132经配置以仅施加一组减少的2、3或4个数字电压电 平到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式设定快门108中的每一者的打开 状态、关闭状态或其它离散状态。
[0051] 扫描驱动器130和数据驱动器132连接到数字控制器电路134(也称为控制器 134)。所述控制器将数据以几乎串行方式发送到数据驱动器132,所述数据组织成在某些实 施方案中可按行且按图像帧分组预定的序列。数据驱动器132可包含串行转并行数据转换 器、水平移位和在某些应用情形中数/模电压转换器。
[0052] 所述显示设备任选地包含一组共同驱动器138 (也称作共同电压源）。在某些实施 方案中，共同驱动器138 (举例来说）通过将电压供应到一系列共同互连件114而提供DC 共同电位到显示元件阵列150内的全部显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138 遵循来自控制器134的命令而发布电压脉冲或信号到显示元件阵列150,举例来说，能够驱 动和/或起始阵列150的多个行和列中的全部显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
[0053] 用于不同显示功能的全部驱动器（举例来说，扫描驱动器130、数据驱动器132和 共同驱动器138)由控制器134而时间同步。来自所述控制器的时序命令协调经由灯驱动 器148的红色灯、绿色灯和蓝色灯以及白色灯（分别为140、142、144和146)的照明、显示 元件阵列150内的特定行的写入启用和定序、来自数据驱动器132的电压的输出和提供显 示元件致动的电压的输出。在某些实施方案中，灯是发光二极管（LED)。
[0054] 控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适于新图像104的照明水平 的定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示，以在介于10赫 兹（Hz)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中，图像帧 到阵列150的设定与灯140、142、144和146的照明同步以使得用一系列交替色彩（例如， 红色、绿色、蓝色和白色）照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称作色彩子帧。在称作 场序色方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，则人类大脑将把交替帧图 像平均化为对具有广泛和连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中，在显示设备 100中可采用具有原色的四个或四个以上灯，从而采用除红色、绿色、蓝色和白色以外的原 色。
[0055] 在某些实施方案中，在显示设备100经设计用于快门108在打开与关闭状态之间 的数字切换的情形下，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像，如先前所阐述。在某些其 它实施方案中，显示设备100可经由每像素使用多个快门108来提供灰阶。
[0056]在某些实施方案中，图像104状态的数据由控制器134通过对个别行（也称作扫 描线）的循序寻址加载到显示元件阵列150。对于所述序列中的每一行或扫描线，扫描驱动 器130将写入启用电压施加到阵列150的所述行的写入启用互连件110,且随后数据驱动器 132为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。重复此过程直到已针对阵 列150中的全部行加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列是线 性的，在阵列150中从顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，选定行的序列伪随机化， 以便使视觉假影最小化。且在某些其它实施方案中，按块组织定序，其中针对一块，将图像 104状态的仅某一分率的数据加载到阵列150,举例来说通过仅依次寻址阵列150中的每第 5行。
[0057]在某些实施方案中，将图像数据加载到阵列150的过程与致动阵列150中的显示 元件的过程在时间上分离。在这些实施方案中，显示元件阵列150可包含用于阵列150中 的每一显示元件的数据存储器元件，且控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动 器138携载触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。
[0058] 在替代实施方案中，显示元件阵列150和控制所述显示元件的控制矩阵可布置成 除矩形行和列以外的配置。举例来说，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行和列。通 常，如本文中所使用，术语扫描线应指代共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0059] 主机处理器122通常控制主机的操作。举例来说，主机处理器122可为用于控制 便携式电子装置的通用或专用处理器。关于包含在主机装置120内的显示设备128,主机处 理器122输出图像数据以及关于主机的额外数据。此信息可包含来自环境传感器的数据， 例如周围光或温度；关于主机的信息，包含（举例来说）主机的操作模式或主机的电源中所 剩余的电力的量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据类型的信息；和/或用于显示 设备在选择成像模式的过程中使用的指令。
[0060] 用户输入模块126直接或经由主机处理器122将用户的个人偏好传送到控制器 134。在某些实施方案中，用户输入模块126由用户借以编程个人偏好（例如较深色彩、较 好对比度、较低功率、增加的亮度、运动会、现场演出或动画片）的软件控制。在某些其它实 施方案中，使用硬件（例如切换器或调拨转盘）将这些偏好输入到主机。到控制器134的 多个数据输入引导所述控制器将数据提供到对应于最佳成像特性的各种驱动器130、132、 138 和 148。
[0061] 环境传感器模块124还可作为主机装置120的一部分而被包含。环境传感器模块 124接收关于周围环境的数据，例如温度和/或周围照明条件。传感器模块124可经编程以 区分所述装置是正在室内或办公室环境还是在明亮白天的室外环境还是在夜间的室外环 境中操作。传感器模块124将此信息传递到显示器控制器134,以使得控制器134可响应于 周围环境而优化观看条件。
[0062] 图2A和2B展示实例性基于快门的光调制器400的视图。光调制器（也称作"双 重致动器快门组合件"）400可包含用于致动快门的双重致动器。双重致动器快门组合件 400可适于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中作为光调制器102。如图2A 中所示，双重致动器快门组合件400处于打开状态中。图2B展示处于关闭状态的双重致动 器快门组合件400。快门组合件400在快门406的任一侧上包含致动器402和404。独立 控制每一致动器402和404。第一致动器（快门打开致动器402)用来打开快门406。第二 相反致动器（快门关闭致动器404)用来关闭快门406。致动器402和404两者均为柔性梁 电极致动器。致动器402和404通过实质上沿平行于快门406悬挂于其上方的孔隙层407 的平面驱动快门406来打开和关闭所述快门。快门406通过附接到致动器402和404的锚 408悬挂于孔隙层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴线附接到快门406的两端的支 撑件减少快门406的平面外运动且将所述运动实质上限制于平行于所述衬底的平面。如下 文将阐述，可与快门组合件400 -起使用各种不同控制矩阵。
[0063] 快门406包含光可从中通过的两个快门孔隙412。孔隙层407包含一组三个孔隙 409。在图2A中，快门组合件400处于打开状态，且如此，快门打开致动器402已致动，快门 关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门孔隙412的中心线与孔隙层孔隙409中的两者 的中心线重合。在图2B中，快门组合件400已移动到关闭状态，且如此，快门打开致动器 402处于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分此刻处于适 当位置中以阻挡光透射过孔隙409 (描绘为虚线）。
[0064] 每一孔隙具有环绕其周边的至少一个边缘。举例来说，矩形孔隙409具有四个边 缘。在其中在孔隙层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它曲线状孔隙的替代实施方案中， 每一孔隙可具有仅单个边缘。在某些其它实施方案中，所述孔隙在数学意义上无需分离或 分开，而是可连接。即，虽然所述孔隙的部分或成形区段可维持与每一快门的对应，但可连 接这些区段中的数者以使得所述孔隙的单个连续周界由多个快门共享。
[0065] 为了允许光以各种射出角度通过处于打开状态的孔隙412和409,为快门孔隙412 提供大于孔隙层407中的孔隙409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为了在关闭 状态下有效地阻挡光逸出，快门406的光阻挡部分与孔隙409重叠是优选的。图2B展示快 门406中的光阻挡部分的边缘与形成于孔隙层407中的孔隙409的一个边缘之间的在某些 实施方案中可预定义的重叠416。
[0066] 静电致动器402和404经设计以使得其电压位移行为给快门组合件400提供双稳 态特性。针对快门打开致动器和快门关闭致动器中的每一者，存在低于所述致动电压的电 压范围，所述电压范围如果在所述致动器处于关闭状态（此时所述快门打开或关闭）时施 加则将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置中，即使在施加致动电压到 相反致动器之后也如此。克服此反作用力来维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压 V"·。
[0067] 通常，例如致动器402和404等静电致动器中的电双稳定性起因于跨一致动器的 静电力是强位置以及电压函数的事实。光调制器400和450中的致动器的梁可经实施以充 当电容器板。电容器板之间的力与Ι/d2成正比，其中d是电容器极板之间的局部分离距离。 当致动器处于关闭状态时，致动器梁之间的局部间隔很小。因此，施加小电压可导致处于关 闭状态的致动器的致动器梁之间的相对强的力。因此，相对小的电压（例如VJ可使致动 器保持处于关闭状态，即使其它元件对致动器施加相反的力时也如此。
[0068] 在双重致动器光调制器（例如400和450)中，光调制器的平衡部分将由跨所述致 动器中的每一者的电压差的组合效应确定。换句话说，考量所述三个端子（即，快门打开驱 动梁、快门关闭驱动梁和负载梁）的电位以及调制器位置以确定调制器上的平衡力。
[0069] 对于电双稳态系统，一组逻辑规则可描述稳定状态且可用于开发既定光调制器的 可靠寻址或数字控制方案。将基于快门的光调制器400作为一实例，这些逻辑规则如下：
[0070] 假设Vs为快门或负载梁上的电位。假设V^为快门打开驱动梁上的电位。假设V。 为快门关闭驱动梁上的电位。假设表达式IL-V」是指快门与快门打开驱动梁之间的电压 差的绝对值。假设V"为维持电压。假设Vat为致动阈值电压，S卩，在不施加到相对驱动 梁的情况下致动致动器的电压。假为V。和V。的最大容许电位。假设。然 后，假定V。和V。保持低于乂_:
[0071 ]如果 |v〇-vs | 乂且 |Vc-vs|〈Vm(规则 1)
[0072] 则快门将松弛到其机械弹簧的平衡位置。
[0073] 如果 |VVSI>Vn且IVC-VsI>Vn (规则 2)
[0074] 则快门将不移动，S卩，无论哪个位置由最后致动事件建立，快门均将保持处于打开 或关闭状态。
[0075] 如果IVD-VSI>Vat且IVc-VsIα(规则 3)
[0076] 则快门将移动到打开位置中。
[0077] 如果 |VVSIα且IVC-VsI>Vat (规则 4)
[0078] 则快门将移动到关闭位置中。
[0079] 遵循其中每一致动器上的电压差接近于零的规则1，快门将松弛。在许多快门组合 件中，机械松弛位置仅部分地打开或关闭，且因此通常在寻址方案中避免此电压状态。
[0080] 规则2的条件使得能够将全局致动功能包含到寻址方案中。通过维持提供至少是 维持电压Vm的梁电压差的快门电压，可在宽电压范围内在寻址序列之中改变或切换快门打 开电位和快门关闭电位的绝对值（甚至当电压差超过Vat时）而没有意外快门运动的危险。
[0081] 规则3和4的条件是通常在寻址序列期间作为目标以确保快门的双稳态致动的那 些条件。
[0082] 维持电压差V"可设计或表示为致动阈值电压Vat的某一分率。对于针对适用双稳 定度设计的系统，维持电压可处于介于vat的约20%与约80%之间的范围内。此有助于确 保系统中的电荷泄漏或寄生电压起伏不导致设定保持电压超出其维持范围的偏差-可导 致快门的意外致动的偏差。在某些系统中，可提供例外双稳定度或滞后度，其中V"处于Vat 的约2%到约98%的范围内。然而，在这些系统中，务必确保可在可用的寻址和致动时间内 可靠地获得ll-Vs|或Ιι-ν」小于V"的电极电压条件。
[0083] 在某些实施方案中，每一光调制器的第一和第二致动器耦合到锁存电路或驱动电 路以确保所述光调制器的第一和第二状态是所述光调制器可具有的唯一两个稳定状态。 [0084] 已开发依赖于时分原理在图像中产生灰阶值的数个数字显示技术。这些数字显示 技术中的某些技术还采用场序色（FSC)。将时分灰阶过程与场序色技术组合可导致若干图 像假影，包含闪烁、动态假轮廓（DFC)和色分离（CBU)。这些假影可克服，但通常并非不需要 牺牲其它图像质量参数，需要显著额外处理，增加的能量消耗，或采用更高成本装置硬件。 [0085] 如果替代基于数字时分的过程使用模拟过程来产生灰阶，则可在场序色装置中减 轻，且在某些情形中消除上文所提及图像假影。可通过基于输入数据值控制光调制器以模 拟方式改变状态的时间来提供此模拟灰阶过程。举例来说，光调制器可响应于高数据值而 维持于光透射状态达较大量时间，且响应于较低数据值而维持达较少时间。
[0086] 图3展示可经实施用于控制光调制器502的第一实例性像素电路500。特定来说， 像素电路500可用于控制双重致动器光调制器，例如图2A和2B中所示的光调制器400。像 素电路500可为控制矩阵的部分，所述控制矩阵控制并入有类似于光调制器