在填满液体的显示器中用于微气泡产生的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示器的领域，且更特定来说涉及填满液体的显示器。
【背景技术】
[0002] 机电系统（EMS)包含具有电元件及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件 (例如镜及光学膜）及电子元件的装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含（但不限 于）微米尺度及纳米尺度。例如，微机电系统（MEMS)装置可包含具有在约一微米到数百微 米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含具有小于一微米的大 小（包含例如小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻或蚀除衬底及/或经 沉积材料层的部分或添加层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺来产生机电 元件。
[0003] MEMS装置可用作例如蜂窝式电话、消费者电子装置及电视监视器或显示器等装置 的开关、传感器及显示元件。某些显示器并入有使用可移动机电元件执行光调制的机械光 调制器。这些显示器可包含数百、数千或在一些情况中数百万个移动元件。在一些装置中， 元件的每一移动易受可能停用或大幅降低机电装置的性能及可靠性的未对准的影响。
[0004] 不同于液晶显示器，基于MEMS的显示器包含数百、数千或在一些情况中数百万个 移动元件。在一些装置中，元件的每一移动提供静摩擦使所述元件中的一或多者停用的机 会。通过将全部零件浸入工作流体（也称作为流体）中来促进此移动，所述工作流体通常 是具有低摩擦系数且长期具有最小降级影响的工作流体。
[0005] 此外，因为所使用的任何工作流体变成装置的光学路径的部分（且因此其光学质 量的组成部分），所以工作流体的状态的最小改变可不利地影响装置的外观及操作。MEMS 直观式设备中含有流体的壁形成显示器的部分。事实上，所述壁是MEMS直接显示器的最大 部分是常见的。这迫使制造者限制工作流体在其下操作的压力量。过多压力且显示衬底的 中心可凸起，从而影响其光学质量。在另一极端，如果工作流体是液体，那么过低的内部压 力将引起流体沸腾，这可形成气泡。
[0006] 当工作流体是例如油的液体时，气泡可由至少两个主要来源形成。第一气泡来源 是在制造过程期间可已捕获或通过密封件泄漏进入的空气；第二气泡来源是通过低压情形 产生的油气。实际上，随着温度下降，油以不同于衬底形成围封的速率的速率收缩。当此发 生且不存在先前气泡时，一或多个气泡可突然再结晶于显示器的一或多个位置中。当这些 气泡形成于用户观看的可视部分内时，所述气泡变成烦扰，通常导致更换装置。
[0007] 因此，存在控制显示器气泡的形成及气泡在显示器内的位置以使得气泡在用户不 可视的显示器的一部分内的需要。
【发明内容】
[0008] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，所述方面中的任何单个方面 均不单独地决定本文中所揭示的合意属性。
[0009] 本发明中描述的标的物的一个创新方面可在一种包含具有多个光调制器的腔的 显示设备中实施，其中所述腔填满液体。所述腔还包含可视部分及不可视部分。所述显示 设备还包含气泡产生器，所述气泡产生器定位于所述腔的不可视部分内且经布置以在所述 不可视部分内形成气泡。
[0010] 在一些实施方案中，所述显示设备包含经布置以控制气泡产生器的操作的控制 器。所述显示设备还可包含经布置以测量所述显示设备的温度的温度传感器。在一些实施 方案中，所述控制器响应于来自所述温度传感器的信号而控制气泡产生器的操作。所述温 度传感器可定位于腔内、腔外或接近于腔。
[0011] 所述显示设备可包含与腔物理连通且与控制器电连通的压力传感器。控制器可响 应于来自所述压力传感器的信号而控制气泡产生器的操作。气泡产生器可包含热源。所述 热源可包含经布置以响应于来自控制器的信号而产生热的电阻器或电阻性元件。在一些实 施方案中，所述显示设备的不可视部分包含其中容许气泡形成或移动的区域。
[0012] 所述显示设备可经布置以与处理器通信，其中所述处理器经配置以处理图像数据 且与存储器装置通信。所述显示设备可从驱动器电路接收至少一个信号，所述驱动器电路 经配置以从控制器接收所述图像数据的至少一部分。所述处理器可经配置以从图像源模块 接收所述图像数据，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。所述 处理器可经配置以从输入装置接收输入数据。所述处理器可用作用于气泡产生的控制器。
[0013] 本发明中描述的标的物的另一创新方面可在一种用于控制显示器内的气泡形成 的方法中实施。所述方法包含：提供具有多个光调制器的腔，其中所述腔包含可视部分及不 可视部分；用液体填充所述腔；及使用定位于所述腔的不可视部分内的气泡产生器产生气 泡。所述方法还可包含测量显示器的温度。在一些实施方案中，所述方法包含响应于测量 显示器的温度而控制气泡产生器的操作。可通过定位于腔内的温度传感器执行测量。可响 应于来自与腔物理连通的压力传感器的信号而执行控制气泡产生器的操作的过程。气泡产 生器可包含热源。所述热源可包含经布置以响应于来自控制器的信号而产生热的电阻器。
[0014] 本发明中描述的标的物的另一创新方面可在一种用于控制显示器内的气泡形成 的系统中实施。所述系统包含腔，所述腔具有多个光调制器且填满液体。所述腔包含可视 部分及不可视部分。所述系统还包含用于在所述腔的不可视部分内产生气泡的装置。在一 些实施方案中，所述系统包含用以控制气泡产生器的操作的装置。所述系统还可包含用以 测量显示器的温度的装置，使得所述用以控制气泡产生器的操作的装置从所述用以测量温 度的装置接收信号。
[0015] 本发明中描述的标的物的另一创新方面可在一种制造显示器组合件的方法中实 施。所述方法包含：提供第一衬底及第二衬底；在所述第一衬底及所述第二衬底中的至少 一者上提供气泡产生器；经由部分布置于所述第一衬底及所述第二衬底的外围周围的密封 材料接合所述第一衬底及所述第二衬底以形成腔，使得所产生的气泡定位于所述腔的不可 视部分内；用流体实质上填充所述腔；及密封所述腔。所述方法还可包含在所述第一衬底 及所述第二衬底中的至少一者的表面上形成至少一个气泡捕获区域。
[0016] 在随附图式及下文描述中阐述本发明中描述的标的物的一或多个实施方案的细 节。尽管主要根据基于EMS及MEMS的显示器描述本发明中提供的实例，但本文中提供的概 念可应用于其它类型的显示器，例如液晶显示器（IXD)、有机发光二极管（OLED)显示器及 场发射显示器。从描述、图式及权利要求书将明白其它特征、方面及优点。应注意，下列图 的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0017] 参考以下图式从以下详细描述将更容易了解前述论述
[0018] 图IA是实例性显示设备的等角视图。
[0019] 图IB是图IA的显示设备的框图。
[0020] 图2是适合于并入到图IA的基于MEMS的显示器中的说明性基于快门的光调制器 的透视图。
[0021] 图3A是适合于控制并入到图IA的基于MEMS的显示器中的光调制器的控制矩阵 的示意图。
[0022] 图3B是连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器阵列的透视图。
[0023] 图4A及4B分别是处于敞开及闭合状态中的双致动快门组合件的平面视图。
[0024] 图5是基于快门的显示设备的横截面视图。
[0025] 图6A是包含气泡产生器的显示器组合件的图。
[0026] 图6B是包含电阻性元件的显示器组合件的图。
[0027] 图7A到7C是在衬底上包含气泡产生器及气泡捕获区域的显示器组合件的视图。
[0028] 图8是沿衬底的外围包含气泡产生器及连续气泡捕获区域的显示器组合件的另 一视图。
[0029] 图9是具有气泡捕获区域的显示器组合件的又一视图。
[0030] 图IOA及IOB是包含通过衬底的几何匹配形成的气泡捕获区域位置的显示器组合 件的视图。
[0031] 图IlA及IlB分别是包含间隔件及壁气泡捕获区域配置的显示器组合件的俯视图 及侧视图。
[0032] 图12是用于控制显示器组合件中的气泡形成的过程的流程图。
[0033] 图13是用于制造包含气泡产生器的显示器组合件的过程的流程图。
[0034] 图14A及14B是图解说明包含多个光调制器显示元件的显示装置的系统框图。
【具体实施方式】
[0035] 出于阐述本发明的创新方面的目的，以下描述是针对于特定实施方案。然而，所属 领域的技术人员将容易地认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所阐述的实施方 案可实施于可经配置以显示图像（无论是运动图像（例如，视频）还是静止图像（例如， 静态图像），且无论是文字、图形还是图片）的任何装置、设备或系统中。更特定来说，预 期所述所阐述的实施方案可包含于以下各种电子装置中或与其相关联：（例如但不限于） 移动电话、具有多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、 Biuctooth S.装置、个人数据助理（PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上 网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系 统（GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄录影机、游戏控制 台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置（举例来说，电子阅读器）、 计算机监视器、汽车显示器（包含里程计及速度计显示器等）、驾驶舱控制件或显示器、摄 影机景物显示器（例如，车辆中的后视摄影机的显示器）、电子相片、电子告示牌或标牌、投 影机、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、 VCR、无线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时器、封装 (例如，在包含微机电系统（MEMS)应用的机电系统（EMS)应用以及非EMS应用中）、美学结 构（例如，一件珠宝或衣服上的图像显示器）及各种EMS装置。本文中的教示也可用于非 显示器应用中，例如但不限于：电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动 感测装置、磁力计、消费性电子装置的惯性组件、消费性电子装置产品的零件、变容器、液晶 装置、电泳装置、驱动方案、制造过程及电子测试设备。因此，所述教示并不既定限于仅绘示 于所述图中的实施方案，而是具有如所属领域的技术人员将容易地明了的宽广适用性。
[0036] 某些显示器使用填满液体的腔来容纳用以调制光且借此将图像提供到观看者的 光调制器。所述腔可以前玻璃衬底及后玻璃衬底为界限且沿其边缘可通过环氧树脂密封。 因为玻璃衬底的热系数不同于用以填充腔的液体，所以在显示器的温度降低时，液体以大 于玻璃收缩的速率的速率收缩，从而导致在腔内形成气泡。形成于显示器的可视部分内的 气泡不利地阻挡显示图像，从而导致降级的显示质量。而且，气泡可导致对光调制器的损 害，从而导致降低的显示质量。代替于防止腔内的气泡形成，一种方法是以防止气泡形成的 不利影响的方式控制气泡的形成。
[0037] 这可通过（例如）具有包含容纳光调制器的填满液体的腔的显示设备来实现，其 中所述腔包含可视部分及不可视部分。气泡产生器定位于腔的不可视部分内且经布置以在 所述不可视部分内形成气泡。通过促进不可视部分内的气泡的形成，抑制可视部分内的气 泡的形成。
[0038] 本发明中描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一或 多者。通过在特定位置中（例如，在显示器的填满流体的腔的不可视部分中）包含气泡产 生器，促进气泡形成于腔的不可视部分内而非可视部分中。因此，抑制腔的可视部分中的不 利气泡形成。此外，各种实施方案可利用温度传感器来测量腔中流体的温度且将温度数据 提供到控制器。所述控制器可使用温度数据在可在腔的非所要部分中形成气泡之前预测性 地确定何时使用气泡产生器起始气泡形成。有利地，所述控制器可与显示器腔内或外的多 个温度传感器介接，以准确地及可靠地存取显示器组合件温度。此外，各种实施方案可包含 将压力数据发送到控制器的压力传感器。所述控制器可响应于温度及压力中的一者或两者 而控制气泡产生器。通过实施气泡产生器，特定实施方案还避免需要在制造显示器或组装 显示器期间将气泡引入到腔中。此外，不再存在对于将气泡维持于显示器腔中的关注，因为 当需要时气泡产生器可在腔中引发气泡。
[0039] 图IA展示实例性直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含 布置成行及列的多个光调制器l〇2a到102d(统称"光调制器102"）。在显示设备100中， 光调制器102a及102d处于敞开状态中，从而允许光通过。光调制器102b及102c处于闭 合状态中，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，如果由一或 多个灯105照明，则显示设备100可用于针对背光显示器形成图像104。在另一实施方案 中，设备100可通过反射源自所述设备的前方的周围光来形成图像。在另一实施方案中，设 备100可通过反射来自定位于所述显示器的前方的一或多个灯的光（即，通过使用正面光） 来形成图像。
[0040] 在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在某些其 它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来 说，显示设备100可包含三个色彩特定的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素 106的色彩特定的光调制器102中的一或多者，显示设备100可产生图像104中的彩色像素 106。在另一实例中，显