30及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称为"控制器 134"）。控制器以主要为串行的方式向数据驱动器132发送数据，所述数据组织成按行且按 图像帧分组的预定序列。数据驱动器132可包含串行-并行数据转换器，电平移位且针对一 些应用，包含数/模电压转换器。
[0065] 显示设备任选地包含一组共用驱动器138(还称为共用电压源）。在一些实施方案 中，共用驱动器138(举例来说)通过向一系列共用互连件114供应电压而给光调制器阵列内 的所有光调制器提供DC共用电位。在一些其它实施方案中，共用驱动器138遵循来自控制器 134的命令而向光调制器阵列发布电压脉冲或信号，举例来说，能够驱动及/或起始所述阵 列的多个行及列中的所有光调制器的同时致动的全局致动脉冲。
[0066]用于不同显示功能的所有驱动器(例如，扫描驱动器130、数据驱动器132及共用驱 动器138)由控制器134来进行时间同步。来自控制器的时序命令协调经由灯驱动器148的红 色、绿色及蓝色以及白色灯(分别为140、142、144及146)的照明、像素阵列内的特定行的写 入启用及定序、来自数据驱动器132的电压的输出及提供光调制器致动的电压的输出。
[0067]控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适合于新图像104的照明级的 定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。举例来说，对于视频显示，以介于从10赫 兹到300赫兹之间的范围内的频率刷新色彩图像104或视频帧。在一些实施方案中，使图像 帧到阵列的设定与灯140、142、144及146的照明同步使得用一系列交替色彩(例如红色、绿 色及蓝色）照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称为色彩子帧。在称为场序彩色方法的 此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，那么人类大脑将把交替帧图像平均化成 感知到具有广泛且连续色彩范围的图像。在替代实施方案中，在显示设备100中可采用具有 原色色彩的四个或四个以上灯，从而采用除红色、绿色及蓝色以外的原色。
[0068]在一些实施方案中，在显示设备100经设计以用于快门108在敞开与关闭状态之间 的数字切换的情况下，控制器134通过时分灰度的方法形成图像，如先前所描述。在一些其 它实施方案中，显示设备100可经由每像素使用多个快门108而提供灰度。
[0069]在一些实施方案中，图像状态104的数据由控制器134通过个别行(还称为扫描线） 的顺序寻址而加载到调制器阵列。对于序列中的每一行或扫描线，扫描驱动器130向阵列的 所述行的写入启用互连件110施加写入启用电压，且随后数据驱动器132给选定行中的每一 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中的所有行加载数据 为止。在一些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列为线性的，在阵列中从顶部进行到 底部。在一些其它实施方案中，将选定行的序列被伪随机化，以便最小化视觉假影。且在其 它实施方案中，按块组织定序，其中对于块，举例来说，通过依序对阵列的仅每隔5行进行寻 址而将图像状态104的仅特定分率的数据加载到阵列。
[0070] 在一些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列的过程与致动快门108的过程在 时间上分离。在这些实施方案中，调制器阵列可包含用于阵列中的每一像素的数据存储器 元件，且控制矩阵可包含用于载运来自共用驱动器138的触发信号以根据存储器元件中所 存储的数据起始快门108的同时致动的全局致动互连件。
[0071] 在替代实施方案中，像素阵列及控制所述像素的控制矩阵可布置成除矩形行及列 以外的配置。举例来说，所述像素可布置成六边形阵列或曲线行及列。一般来说，如本文中 所使用，术语扫描线应指共享写入启用互连件的任何多个像素。
[0072] 主机处理器122-般控制主机的操作。举例来说，主机处理器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,主机处理器输 出图像数据以及关于主机的额外数据。此种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；及/或用于显示设备在选 择成像模式中使用的指令。
[0073]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达给控制器 134。在一些实施方案中，用户输入模块由用户在其中编程个人偏好(例如"较深色彩"、"较 佳对比度"、"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 一些其它实施方案中，使用硬件将这些偏好输入到主机，例如开关或刻度盘。到控制器134 的多个数据输入指导控制器将对应于最优成像特性的数据提供到各种驱动器130、132、138 及 148〇
[0074]环境传感器模块124还可包含为主机装置的一部分。环境传感器模块接收关于周 围环境(例如温度及/或周围光照条件)的数据。传感器模块124可经编程以相对于在明亮白 天的室外环境及在夜间的室外环境区分装置是正在室内环境中操作还是正在办公环境中 操作。传感器模块将此信息传递到显示器控制器134,使得所述控制器可响应于周围环境而 优化观看条件。
[0075]图2A展示适合于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中的说明性基于快 门的光调制器200的透视图。光调制器200包含耦合到致动器204的快门202。致动器204可由 两个单独顺应性电极横梁致动器205("致动器"205)形成。快门202在一侧上耦合到致动器 205。致动器205使快门202在表面203上方在实质上平行于表面203的运动平面中横向移动。 快门202的相对侧耦合到弹簧207，弹簧207提供与由致动器204施加的力相反的恢复力。 [0076]每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的顺应性负载横梁206。负载锚 208连同顺应性负载横梁206-起充当机械支撑件，从而使快门202保持接近于表面203悬 吊。所述表面包含用于容许光通过的一个或一个以上光圈孔211。负载锚208将顺应性负载 横梁206及快门202物理连接到表面203,且将负载横梁206电连接到偏置电压(在一些例子 中，接地）。
[0077]如果衬底为不透明的（例如硅），那么通过穿过衬底204蚀刻孔阵列而在所述衬底 中形成光圈孔211。如果衬底204为透明的（例如玻璃或塑料），那么处理序列的第一框涉及 将阻光层沉积到所述衬底上且将所述阻光层蚀刻成孔211阵列。光圈孔211可为大体圆形、 椭圆形、多边形、蜿蜒形或不规则形状。
[0078] 每一致动器205还包含邻近于每一负载横梁206定位的顺应性驱动横梁216。驱动 横梁216在一端处耦合到在驱动横梁216之间共享的驱动横梁锚218。每一驱动横梁216的另 一端自由移动。将每一驱动横梁216弯曲使得其在驱动横梁216的自由端及负载横梁206的 经锚定端附近最靠近负载横梁206。
[0079]在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动横梁锚218向驱动横梁216施 加电位。可向负载横梁206施加第二电位。驱动横梁216与负载横梁206之间的所产生电位差 朝向负载横梁206的经锚定端牵拉驱动横梁216的自由端，且朝向驱动横梁216的经锚定端 牵拉负载横梁206的快门端，借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。顺应性部件206用作弹 簧，使得在移除跨越横梁206及216电位的电压时，负载横梁206将快门202推回到其初始位 置中，从而释放存储在负载横梁206中的应力。
[0080] 光调制器(例如光调制器200)并入有用于在已移除电压之后使快门返回到其搁置 位置的无源恢复力(例如弹簧）。其它快门组合件可并入有用于将快门移动到敞开或关闭状 态中的一组双重"敞开"及"关闭"致动器及一组单独"敞开"及"关闭"电极。
[0081] 存在可借以经由控制矩阵控制快门及光圈阵列以产生具有适当照度级的图像(在 许多情形中，移动图像）的各种方法。在一些情形中，借助于连接到显示器的外围上的驱动 器电路的行及列互连件的无源矩阵阵列而实现控制。在其它情形中，将切换及/或数据存储 元件包含在阵列的每一像素内（所谓的有源矩阵）以改进显示器的速度、照度级及/或功率 耗散性能为适当的。
[0082] 本文中所描述的控制器功能并不限于控制基于快门的MEMS光调制器，例如上文所 描述的光调制器。图2B是适合于包含在本发明的各种实施方案中的说明性非基于快门的光 调制器的截面图。具体来说，图2B是基于电湿润的光调制阵列270的截面图。光调制阵列270 包含形成在光学腔274上的多个基于电润湿的光调制单元272a到272d(-般为"单元272"）。 光调制阵列270还包含对应于单元272的一组滤色器276。
[0083] 每一单元272包含水(或其它透明导电或极性流体)层278、吸光油层280、透明电极 282(举例来说，由氧化铟锡制成)及定位在吸光油层280与透明电极282之间的绝缘层284。 在本文中所描述的实施方案中，电极占据单元272的后表面的一部分。
[0084]单元272的后表面的其余部分由形成光学腔274的前表面的反射光圈层286形成。 反射光圈层286由反射材料(例如反射金属或形成电介质镜的薄膜堆叠)形成。对于每一单 元272,在反射光圈层286中形成光圈以允许光通过。用于所述单元的电极282沉积在光圈中 且在形成反射光圈层286的材料上方，通过另一电介质层与其分离。
[0085]光学腔274的其余部分包含接近反射光圈层286定位的光导288及在光导288的与 反射光圈层286相对的一侧上的第二反射层290。一系列光重定向器291形成在光导的后表 面上，接近第二反射层。光重定向器291可为漫反射器或镜面反射器。一个或一个以上光源 292将光294注射到光导288中。
[0086]在替代实施方案中，额外透明衬底定位在光导290与光调制阵列270之间。在此实 施方案中，反射光圈层286形成在所述额外透明衬底上而非光导290的表面上。
[0087]在操作中，向单元(举例来说，单元272b或272c)的电极282施加电压致使所述单元 中的吸光油280聚集在单元272的一个部分中。因此，吸光油280不再阻碍光通过形成在反射 光圈层286中的光圈(举例来说，参见单元272b及272c)。在光圈处从背光逃逸的光接着能够 穿过单元且穿过所述组的滤色器276中的对应滤色器(举例来说，红色、绿色或蓝色)逃逸以 在图像中形成色彩像素。当将电极282接地时，吸光油280覆盖反射光圈层286中的光圈，从 而吸收试图通过其的任何光294。
[0088]当向单元272施加电压时，油280聚集在其下面的区构成关于形成图像的浪费空 间。无论是否施加电压，此区均不能使光通过，且因此，在不包含反射光圈层286的反射部分 的情况下，将吸收原本可能用以贡献给图像的形成的光。然而，在包含反射光圈层286的情 况下，原本将被吸收的此光被往回反射到光导290中以便穿过不同光圈进一步逃逸。基于电 润湿的光调制阵列270并非为适合于由本文中所描述的控制矩阵控制的非基于快门的MEMS 调制器的仅有实例。在不背离本发明的范围的情况下，其它形式的非基于快门的MEMS调制 器可同样由本文中所描述的控制器功能中的各种功能控制。
[0089]除了MEMS显示器以外，本发明还可利用场序液晶显示器，包含(举例来说）如图2C 中所展示的以光学补偿弯曲（0CB)模式操作的液晶显示器。将0CB模式LCD显示器与FSC方法 结合可允许低功率及高分辨率显示。图2C的IXD由圆形偏光器230、双轴延迟膜232及聚合盘 状材料(PDM)234组成。双轴延迟膜232含有具有双轴透射性质的透明表面电极。这些表面电 极起作用以在跨越其施加电压时使PDM层的液晶分子在特定方向上对准。
[0090] 图3展示基于快门的光调制器阵列320的透视图。图3还图解说明光调制器阵列320 安置在背光330的顶部上。在一个实施方案中，背光330由透明材料（即，玻璃或塑料)制成， 且用作用于遍及显示平面均匀地分布来自灯382、384及386的光的光导。当将显示器380组 装为场序显示器时，灯382、384及386可为交替色彩灯，例如，分别为红色、绿色及蓝色灯。
[0091] 可在显示器中采用若干种不同类型的灯382到386,包含但不限于：白炽灯、荧光 灯、激光或发光二极管(LED)。此外，可将直观式显示器380的灯382到386组合成含有多个灯 的单个组合件。举例来说，红色、绿色及蓝色LED的组合可与小型半导体芯片中的白色LED组 合或代替所述白色LED，或组装成小型多灯封装。类似地，每一灯可表示4色彩LED的组合件， 举例来说，红色、黄色、绿色及蓝色LED的组合或红色、绿色、蓝色及白色LED的组合。
[0092]快门组合件302用作光调制器。通过使用来自相关联控制器的电信号，可将快门组 合件302设定成敞开状态或关闭状态。敞开快门允许来自光导330的光通过到观看者，借此 形成直观图像。
[0093]在一些实施方案中，光调制器形成在衬底304的背对光导330且朝向观看者的表面 上。在一些其它实施方案中，可反转衬底304,使得光调制器形成在面向光导的表面上。在这 些实施方案中，有时优选地，将光圈层(例如光圈层322)直接形成到光导330的顶部表面上。 在一些其它实施方案中，将一件单独玻璃或塑料插置在光导与光调制器之间为有用的，此 件单独玻璃或塑料含有光圈层(例如光圈层322)及相关联光圈孔（例如光圈孔324)。优选 地，快门组合件302的平面与光圈层322之间的间距应保持为尽可能靠近，优选地，小于10微 米，在一些情形中达1微米近。
[0094] 在一些显示器中，色彩像素通过照明对应于不同色彩(举例来说，红色、绿色及蓝 色）的若干群组的光调制器而产生。群组中的每一光调制器具有对应滤光器以实现所要色 彩。然而，滤光器吸收大量光，在一些情形中多达通过滤光器的光的60%，借此限制显示器 的效率及亮度。另外，每像素使用多个光调制器降低显示器上可用以贡献给所显示图像的 空间量，从而进一步限制此显示器的亮度及效率。
[0095]图4是对应于用于使用场序彩色(FSC)显示图像的显示过程的时序图400,所述显 示过程可（举例来说）由图1B中所描述的MEMS直观式显示器实施。本文中所包含的时序图 (包含图4、5、6及7的时序图400)符合以下惯例。时序图的顶部部分图解说明光调制器寻址 事件。底部部分图解说明灯照明事件。
[0096]寻址部分通过时间上间隔开的对角线描绘寻址事件。每一对角线对应于一系列个 别数据加载事件，在所述事件期间，数据被一次一个行地加载到光调制器阵列的每一行中。 取决于用以寻址并驱动显示器中所包含的调制器的控制矩阵，每一加载事件可需要一等待 周期以允许给定行中的光调制器致动。在一些实施方案中，在致动光调制器中的任一者之 前对光调制器阵列中的所有行进行寻址。在完成将数据加载到光调制器阵列中的最后一行 中后，即刻实质上同时致动所有光调制器。
[0097]灯照明事件通过对应于显示器中所包含的每一色彩的灯的脉冲链图解说明。每一 脉冲指示对应色彩的灯被照明，借此显示在紧接在之前的寻址事件中加载到光调制器阵列 中的子帧图像。
[0098]在每一时序图上将在显示给定图像帧中的第一寻址事件开始的时间标记为ΑΤ0。 在大部分时分序图中，此时间在检测到电压脉冲vsync之后立即下降，所述检测在由显示器 接收的每一视频帧的开始之前。将每一后续寻址事件发生的时间标记为ATI、AT2、…AT(n-1)，其中η为用以显示图像帧的子帧图像的数目。在一些时序图中，进一步标记对角线以指 示正将数据加载到光调制器阵列中。举例来说，在图4的时序图中，D0表示针对一帧加载到 光调制器阵列中的第一数据且D(n-l)表示针对所述帧加载到光调制器阵列中的最后一个 数据。在图5到7的时序图中，在每一寻址事件期间加载的数据对应于位平面。
[0099] 位平面为识别光调制器阵列的多个行及多个列中的调制器的所要调制器状态的 相干数据集。此外，每一位平面对应于根据二进制译码方案导出的一系列子帧图像中的一 者。即，根据二进制串1、2、4、8、16等给图像帧的贡献色彩的每一子帧图像加权。具有最低加 权的位平面称为最低有效位平面且在时序图中通过对应贡献色彩的第一个字母后续接着 数字〇来标记且在本文中由其来指代。对于贡献色彩的每一下一个最高有效位平面，在贡献 色彩的第一个字母后面的数字增加1。举例来说，对于每色彩分解成4个位平面的图像帧，最 低有效红色位平面标记为且称为R0位平面。下一个最高有效红色位平面标记为且称为R1， 且最高有效红色位平面标记为且称为R3。
[0100] 将与灯相关的事件标记为1^0、1^1、1^2 - 1^(11-1)。取决于时序图，时序图中所标 记的与灯相关的事件时间表示灯照明的时间或灯熄灭的时间。特定时序图中的灯时间的意 义可通过比较其时间位置相对于所述特定时序图的照明部分中的脉冲链来确定。具体来 说，往回参考图4的时序图400,为根据时序图400显示图像帧，使用单个子帧图像来显示图 像帧的三个贡献色彩中的每一者。首先，在时间ΑΤ0处开始，将指示红色子帧图像期望的调 制器状态的数据D0加载到光调制器阵列中。在寻址完成之后，在时间LT0处红色灯照明，借 此显示红色子帧图像。在时间ATI处，将指示对应于绿色子帧图像的调制器状态的数据D1加 载到所述光调制器阵列中。在时间LT1处，绿色灯照明。最后，分别地，在时间AT2处，将指示 对应于蓝色子帧图像的调制器状态的数据D2加载到所述光调制器阵列中且在时间LT2处蓝 色灯照明。接着，针对待显示的后续图像帧重复所述过程。
[0101] 可由根据图4的时序图形成图像的显示器实现的照度级的数目取决于可控制每一 光调制器的状态的精细程度。举例来说，如果光调制器本质上为二进制的（即，其可仅接通 或关断），那么显示器将限于产生8个不同色彩。可针对此显示器通过提供可被驱动到额外 中间状态中的光调制器而增加照度级的数目。在与图4的场序技术相关的一些实施方案中， 可提供展现对所施加电压的模拟响应的基于MEMS或其它光调制器。在此显示器中可实现的 照度级的数目仅受连同数据电压源一起供应的数/模转换器的分辨率限制。
[0102] 或者，如果将用以显示每一子帧图像的时间周期分裂成多个时间周期(每一者具 有其自己的对应子帧图像），那么可产生较精细照度级。举例来说，在二进制光调制器的情 况下，形成每贡献色彩两个等长度及光强度的子帧图像的显示器可产生27个不同色彩而非 8个。将图像帧的每一贡献色彩分解成多个子帧图像的照度级技术一般称为时分灰度技术。
[0103] 图5图解说明称为显示过程500的时序序列的实例，控制器134采用所述时序序列 在二进制时分灰度中使用一系列子帧图像形成图像。与显示过程500-起使用的控制器134 负责协调定时序列中的多个操作(在图5中，时间从左向右变化）。控制器134确定子帧数据 集的数据元素何时从帧缓冲器传送出来且传送到数据驱动器132中。控制器134还发送触发 信号以启用借助于扫描驱动器130对阵列中的行的扫描，借此使得数据能够从驱动器132加 载到阵列的像素中。控制器134还管控灯驱动器148的操作以使得灯140、142及144能够照明 (在显示过程500中不采用白色灯146)。控制器134还向共用驱动器138发送触发信号，共用 驱动器138实现例如实质上同时全局致动阵列的多个行及列中的快门等功能。
[0104] 在显示过程500中形成图像的过程包含:针对每一子帧图像，首先将子帧数据集从 帧缓冲器载出且加载到阵列中。子帧数据集包含关于阵列的多个行及多个列中的调制器的 所要状态(例如，敞开或关闭）的信息。对于二进制时分灰度，针对灰度的二进制编码字中的 每一色彩内的每一位级将单独子帧数据集传输到阵列。对于二进制编码的情形，子帧数据 集称为位平面。显示过程500提及加载三个色彩红色、绿色及蓝色中的每一者中的4个位平 面数据集。将这些数据集标记为:针对红色R0到R3、针对绿色G0到G3且针对蓝色B0到B3。为 节省图解说明，在显示过程500中仅图解说明每一色彩4个位级，但应理解，采用每一色彩6、 7、8或10个位级的替代图像形成序列为可能的。
[0105] 显示过程500提及一系列寻址时间AT0、AT1、AT2等。这些时间表示将特定位平面加 载到阵列中的开始时间或触发事件。第一寻址时间ΑΤ0与Vsync重合，Vsync为通常经采用以 表示图像帧的开始的触发信号。显示过程500还提及一系列灯照明时间LT0、LT1、LT2等，所 述时间与位平面的加载协调。这些灯触发指示来自灯140、142及144中的一者的照明熄灭的 时间。红色、绿色及蓝色灯中的每一者的照明脉冲周期及振幅沿着图5的底部图解说明且沿 着单独线由字母"R"、"G"及"B"标记。
[0106] 第