直视mems显示装置以及在其上生成图像的方法

专利名称：直视mems显示装置以及在其上生成图像的方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及成像显示器领域，具体地说，本发明涉及用于控制结合到成像显示器内的光调制器的控制器电路和方法。
背景技术：
由机械式光调制器构成的显示器是基于液晶技术的显示器的一种有吸引力的替代品。机械式光调制器以足够快的速度显示视频内容，并具有良好的视角和宽广的颜色和灰度范围。机械式光调制器在投影显示器应用中已导出成功。采用机械式光调制器的直视显示器尚未展示亮度和低功率的有充分吸引力的组合。与投影显示器相比，在投影显示器内的切换电路和光调制器可以构建在相对较小的硅衬底模切片上，绝大多数直视显示器要求在大得多的基片上制造光调制器。此外，在许多情况下，特别是对于背光的直视显示器，控制电路和光调制器均优选形成在透明基片上。其结果是，许多典型的半导体制造工艺都不能应用，并因此经常需要重新设计切换电路。对于将显示器生产过程与切换电路结合起来以产生细节丰富的图像以及丰富的灰度和对比度等级的MEMS直视显示器，仍然存在需要。鍵本领域中对于快速、明亮、低功率的机械驱动的直视显示器存在一种需求。确切地说，对于构建在透明基片上的直视显示器存在需求，它们可以在高速和低电压下驱动以导出改进的图像质量和减小的功率消耗。在本发明的一个方面,一种直视显不器包括一个MEMS光调制器阵列和一个控制矩阵，两者均形成在一个透明基片上，其中每个光调制器可以被驱动进入至少两种状态。控制矩阵向阵列传送数据和启动电压，并且对于每个光调制器，可以包括一个晶体管和一个电容。该直视显示器还包括一个控制器，用于控制阵列中每个光调制器的状态。该控制器包括一个输入端、一个处理器、一个存储器和一个输出端。该输入端接收图像数据，它们对一个图像帧进行编码用于在该直视显示器上显示。该处理器从图像数据中推导出多个子帧数据集。每个子帧数据集表明在阵列的多行和多列内光调制器所希望的状态。该存储器储存多个子帧数据集。输出端根据一个输出序列输出多个子帧数据集，以驱动光调制器进入在这些子帧数据集中表明的状态。多个子帧数据集可以包括用于该图像帧的至少三个颜色分量中的至少两个、或用于该图像帧的四个颜色分量的独特的子帧数据集，其中这四个颜色分量可以由红、绿、蓝和白组成。在一个实施方案中，输出序列包括与这些子帧数据集对应的多个事件。该控制器存储与对应至少两个子帧数据集的事件相关联的独特的时间值。这些时间值可以被选择为用于在这些调制器改变状态时防止阵列的照明，并可以与该多个子帧数据集的一个子帧数据集的输出所产生的一幅子帧图像的亮度有关。该直视显示器可以包括多个灯，在这种情况下该控制器可以储存包括在该输出序列中的与灯照明事件和/或灯熄灭事件相关联的多个时间值。该输出序列可以包括多个寻址事件，其中该控制器存储与这些寻址事件相关联的多个时间值。在另一个实施方案中，该输出序列至少部分地存储在存储器中。该直视显示器可以包括到一个外部处理器的一个数据链接，用于接收该输出序列的变更。该直视显示器可以包括多个灯，其中该输出序列包括一个灯照明序列。该灯照明序列可以包括与输出序列内的子帧数据集输出相关联的、与这些灯照明的时间长度和/或强度相对应的数据。在该灯照明序列中每个子帧数据集的一个灯被点亮的时间长度优选为小于或等于4毫秒。在另一个实施方案中，该处理器通过将该图像帧分解成多幅子帧图像和为该多个子帧图像的每幅子帧图像分配一个权重来导出该多个子帧数据集。控制器可致使一幅子帧图像以与分配给该子帧图像的权重成比例的时间长度和/或照明强度被照明。该处理器可以根据一个编码方案来分配权重。在一个实施方案中，该编码方案是一个二进制编码方案，这些子帧数据集是位平面，并且该图像帧的每个颜色分量被分解成至少一个最显著的子帧图像和一个次级最显著的子帧图像。该最显著的子帧图像对一个显示出的图像帧可以做出二倍于该次级最显著子帧图像的贡献。根据该输出序列，与图像帧的至少一个颜色分量的最显著的子帧图像对应的位平面可以在两个独特的时间内输出，这两个时间可以被分隔开不多于25毫秒。与该图像帧的一个颜色分量的最显著的子帧图像对应的位平面第一次被输出和与该颜色分量的最显著的子帧图像对应的位平面第二次被输出之间的时间长度优选是在与该颜色分量的最显著的子帧图像对应的位平面第二次被输出和与该颜色分量的一个最显著的子巾贞图像对应的一幅子巾贞图像随后一次被输出之间的时间长度的10%以内。在另一个实施方案中，与该图像帧的一个第一颜色分量相对应的至少一个子帧数据集在与该图像帧的第二颜色分量相对应的至少一个子帧数据集之前被输出，并且与该图像帧的第一颜色分量相对应的至少一个子帧数据集在与该图像帧的第二颜色分量相对应的至少一个子帧数据集之后被输出。可以点亮至少两个不同颜色的灯来显示与一个单一的子帧数据集对应的一幅单一的子帧图像，其中能以一种比其他颜色的灯实质上更大的强度来点亮一种颜色的灯。在另一个实施方案中，该直视显示器包括一个存储器，用于存储多个可替代的输出序列，并可以包括一个输出序列切换模块，用于在该输出序列和该多个可替代输出序列之间进行切换。该输出序列切换模块可以响应于该处理器、该直视显示器中包括的一个用户接口、和/或从一个第二处理器处接收的指令，该第二处理器在该控制器的外部，并包括在该直视显示器结合在其中的装置中。该用户接口可以是一个手动开关。在另一个实施方案中，该直视显示器包括一个序列参数计算模块，用于导出该输出序列的变更。基于一个接收到的图像帧的特性，该序列参数计算模块可以导出该输出序列的变更、与包括在该输出序列中的事件有关的存储时间值的变更和/或子帧数据集的变更。该直视显示器可以包括多个灯，在这种情况下该序列参数计算模块可以导出与包括在该输出序列中的灯照明事件有关的存储的灯强度值的变更。在另一个实施方案中，该光调制器阵列包括多个独立地可启动的光调制器群。该控制矩阵可以包括多个全局启动互连，其中每个全局启动互连对应于一个相应的光调制器群。该多个群可以彼此相邻定位在该阵列中。可替代地，每个光调制器群可以在阵列中包括多个行，其中这些群在该阵列中彼此交织。在一个实施方式中，在这些群之一中的一个具体的显著性和颜色分量相对应的一幅子帧图像的显示距与该显著性水平和颜色分量对应的一幅子帧图像的一个随后的显示不超过25ms，并且是在与其他群中该显著性水平和颜色分量对应的一幅子帧图像的一个此前的显示之后不超过25ms。 在另一个实施方案中，这些光调制器包括多个快门。这些快门可以选择性地反射光线和/或选择性地允许弱光线通过对应的孔径光阑以形成该图像帧。这些快门可以沿基片横向被驱动。在另一个实施方案中，这些光调制器是反射式光调制器。在另一个实施方案中，这些光调制器选择性地允许朝向观看者的光线通过。在另一个实施方案中，一个光导定位在该光调制器阵列附近。在另一个实施方案中，该输出序列包括多个全局启动事件。该直视显示器可以包括一个与光调制器阵列耦合的全局启动互连，用于导致该光调制器阵列的多行和多列中的光调制器实质上同时启动。在本发明的另一方面,一个直视显不器包括一个MEMS光调制器阵列和一个控制矩阵(两者均形成在一个透明基片上，其中每个光调制器可以被驱动进入至少两种状态)，以及至少三种颜色的多个灯。该控制矩阵向阵列传送数据和启动电压。该直视显示器还包括一个控制器，用于控制阵列中每个光调制器的状态。该控制器还控制灯的照明，以便利用至少两种颜色的灯来为该光调制器阵列照明，并同时形成一幅图像的一部分。为该光调制器阵列照明的至少其中一种颜色可以具有大于其他颜色的强度。本发明的另一个方面包括在直视显示器上显示图像帧的一种方法。该方法包括的步骤为接收对该图像帧进行编码的图像数据；从该图像数据中导出多个子帧数据集；在一个存储器中存储该多个子帧数据集；并且根据一个输出序列输出该多个子帧数据集。每个子帧数据集表明在一个透明基片上形成的一个光调制器阵列的多行和多列内的MEMS光调制器所希望的状态。输出该多个子帧数据集的步骤将这些MEMS光调制器驱动至在每个子帧数据集中表明的希望的状态，并且包括通过在该透明基片上形成的一个控制矩阵将数据和启动电压传送至该光调制器阵列。在本发明的另一个方面中，一个直视显示器包括一个MEMS光调制器阵列和一个控制矩阵，两者均形成在一个透明基片上，其中每个光调制器可以被驱动进入至少两种状态。该控制矩阵向该阵列传送数据和启动电压。该直视显示器还包括一个控制器，用于控制阵列中每个光调制器的状态。该控制器还控制至少四种颜色的灯的照明，以显示一幅图像。这些灯可以包括至少一个红灯，一个绿灯，一个蓝灯和一个白灯。这些灯可以包括至少一个红灯，一个绿灯，一个蓝灯和一个黄灯。该直视显示器可以包括一个处理器，用于将三色图像数据转化成四色图像数据。本发明的另一个方面包括在直视显示器上显示图像的一种方法。该方法包括的步骤为控制在一个透明基片上形成的一个光调制器阵列中的MEMS光调制器的状态，其中每个MEMS光调制器可以被驱动进入至少两种状态；通过在该透明基片上形成的一个控制矩阵将数据和启动电压传送到该光调制器矩阵；并且控制至少四种颜色的灯的照明以显示该图像。简要说明以下的详细说明将参见附图，在附图中:

图1是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于MEMS的直视显示器的示意图；图2A是根据本发明的一个说明性实施方案的一个说明性的基于快门的光调制器的透视图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示器；图2B是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于滚帘式的光调制器的截面图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示器；图2C是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于光栓(light-tap)的光调制器的截面图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示器；图2D是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于电润湿的光调制器的截面图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示器；图3A是根据本发明的一个说明性实施方案的一个控制矩阵的示意图，该控制矩阵适合于控制结合入图1的基于MEMS的直视显不器的光调制器；图3B是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于快门的光调制器阵列的透视图，这些光调制器与图3A的控制矩阵连接；图3C展示了根据本发明的一个说明性实施方案的一个直视显示器的一部分，它包括置于一个背光灯上的图3B中说明的光调制器阵列；图3D是根据本发明的一个说明性实施方案的另一个控制矩阵的示意图，用于包括在图1的基于MEMS的直视显示器中；图4是采用场时序彩色技术在显示器上显示一幅图像的方法的时序图；图5是采用时分灰度技术在显示器上显示一幅图像的方法的时序图；图6A是根据本发明的一个说明性实施方案由一个显示装置接收的一个数字图像信号的示意图；图6B是根据本发明的一个说明性实施方案用于将一个接收的图像信号转换成一个位平面的存储器缓冲器的示意图；图6C是根据本发明的一个说明性实施方案的两个位平面的一部分的示意图；图7是根据本发明的一个说明性实施方案的一个显示装置的框图；图8是根据本发明的一个说明性实施方案的显示图像的方法的流程图，其中该方法适合用于图6的显示装置；
图9是根据本发明的一个说明性实施方案的，图7的方法的一个第一实现方式的一部分的更详细的流程图；图10是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了采用图9的方法的不同图像形成事件的时序；图11是根据本发明的一个说明性实施方案的，图8的方法的一个第二实现方式的一部分的更详细的流程图；图12是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第一实现方式中不同图像形成事件的时序；图13是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第二实现方式中不同图像形成事件的时序；图14A是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第三实现方式中不同图像形成事件的时序；图14B是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第四实现方式中不同图像形成事件的时序；图14C根据本发明的一个说明性实施方案，说明了用于灯的不同脉冲波形；图15是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第四实现方式中不同图像形成事件的时序；图16是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第五实现方式中不同图像形成事件的时序；图17是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图11的方法的一个第六实现方式中不同图像形成事件的时序；图18是根据本发明的一个说明性实施方案的图8的方法的一个第三实现方式的一部分的更详细的流程图；图19是根据本发明的一个说明性实施方案的一个时序图，展示了图18的方法的一个实现方式中不同图像形成事件的时序；图20是根据本发明的一个说明性实施方案的一个控制器的框图，该控制器适合于结合入图1的显示装置中；图21是根据本发明的一个说明性实施方案的显示一幅图像的方法的流程图，该方法适合于图20的控制器使用；图22是根据本发明的一个说明性实施方案的一个第二控制器的框图，该控制器适用于结合入图1的显示装置中；以及图23是根据本发明的一个说明性实施方案的显示一幅图像的方法的流程图，该方法适合于图22的控制器使用。详细说明图1是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于MEMS的直视显示装置100的示意图。该显示装置100包括成行和成列安排的多个光调制器102a-102d(总称为“光调制器102”)。在该显示装置100中，光调制器102a和102d为打开状态，允许光线通过。光调制器102b和102c为关闭状态，遮挡光线通过。通过选择性地设置光调制器102a-102d的状态，可以应用显不装置100来为一个背光显不器形成一幅图像104,如果被一个灯或多个灯105照明的话。在另一个实现方式中，装置100可以通过来自装置前端的环境光的反射形成一幅图像。在另一个实现方式中，装置100可以通过来自布置于装置前端一个或多个灯的反射光线，也就是说，通过使用前光来形成图像。在显示装置100中，每个光调制器102对应图像104中的一个像素106。在其他的实现方式中，显示装置100可以使用多个光调制器来形成图像104中的一个像素106。例如，显示装置100可以包括三个特定颜色的光调制器102。通过选择性地打开与一个特别的像素106对应的一个或多个特定颜色光调制器102，显示装置100可以在图像104中产生一个颜色像素106。在另一个实例中，显示装置100对于每个像素106包括两个或多个光调制器102，以便在图像104中提供灰度。对一幅图像而言，一个“像素”对应图像分辨率限定的最小的画面单元。对显示装置100的结构组件而言，“像素”一词指的是组合的机械和电气部件，用于调制形成该图像的一个单一像素的光线。显示装置100是一个不需要投影应用中必要的成像光学的一种直视显示器。在一个投影显示器中，形成在显示装置表面上的图像被投射到屏幕上或墙上。这种显示装置实质性地小于投影的图像。在一个直视显示器中，用户通过直接观看该显示装置而看到图像，该显示装置包括光调制器和一个可选的背光或前光，用于增强在该显示器上看到的亮度和/或对比度。直视显示器可以运行在或者是透射模式或者是反射模式。在一种透射显示器中，这些光调制器过滤或选择性地遮挡由布置在该显示器后面的一个或多个灯产生的光线。来自这些灯的光线可选地入射进一个光导或“背光”，这样可以均匀地照亮每个像素。透射式直视显示器经常构建在透明或玻璃基片上，从而便利一种夹层式组装安排，其中包括这些光调制器的一个基片直接定位在背光之上。每个光调制器102包括一个快门108和一个孔径光阑109。为了照亮图像104中的一个像素106，快门108被定位为使它允许光线通过朝向观看者的孔径光阑109。为了保持一个像素106不被照亮，快门108被定位为使它遮挡通过孔径光阑109光线。在每个光调制器102中，孔径光阑109由通过反射性或吸光性材料构形的一个开口来限定。该显示装置还包括与该基片和这些光调制器连接的一个控制矩阵，用于控制这些快门的运动。该控制矩阵包括一系列的电气互连(例如，互连110、112和114)，对于每个像素行包括至少一个允许写入的互连110(也称为一个“扫描线互连”)，对于每个像素列包括一个数据互连112，以及包括一个共用互连114，它为显示装置中的所有的像素，或者至少为来自显示装置100中多行和多列二者的像素，提供一个共用电压。响应于所施加的一个适当的电压(“允许写入电压，Vw/’)，一个给定的像素行的允许写入互连110使该行中的这些像素准备好接受新的孔径光阑运动指令。这些数据互连112以数据电压脉冲的形式和这些新的运动指令通信。在某些实现方式中，施加到数据互连112上的数据电压脉冲直接促成这些快门的静电运动。在其他的实现方式中，这些数据电压脉冲控制着多个开关，例如晶体管或其他控制对光调制器102施加单独的启动电压的非线性电路元件，这些电压典型地高于数据电压的幅值。于是，施加这些启动电压造成了这些快门108的静电驱动运动。图2A是根据本发明的一个说明性实施方案的一个说明性的基于快门的光调制器200的透视图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示装置100。光调制器200包括偶联到作动器204的一个快门202。如2005年10月14日提交的美国专利申请号11/251，035所说明，作动器204由两个单一的顺性电极梁作动器205 ( “作动器205”)形成。快门202在一侧与这些作动器205偶联。作动器205于表面203之上在一个运动平面内横向移动快门202，该运动平面基本上与表面203平行。快门202的对侧与一个弹簧207偶联，它提供了与作动器204施加的力相对抗的一个恢复力。每个作动器205包括一个将快门202连接到一个负荷锚208的顺性负荷梁206。负荷锚208连同顺性负荷梁206用作机械支撑，保持快门202悬在接近表面203的位置。该表面包括一个或多个孔径光阑孔211，用于容许光线通过。负荷锚208物理上将顺性负荷梁206和快门202连接到表面203上，并将负荷梁206电连接到一个偏置电压，在某些情况下，将其接地。如果该基片是不透明的，例如硅片，那么通过蚀刻穿过基片204的一个孔阵列将这些孔径光阑孔211形成在基片上。如果基片204是透明的，例如玻璃或塑料板，那么处理顺序的第一步包括在该基片上沉积一个遮光层，并将该遮光层蚀刻成一个孔阵列211。这些孔径光阑孔211通常可以是圆形、椭圆形、多边形、蛇形或不规则形状。每个作动器205还包括邻近每个负荷梁206定位的顺性驱动梁216。这些驱动梁216在一端上与在这些驱动梁216之间共用的一个驱动梁锚218偶联。每个驱动梁216的另一端可自由运动。每个驱动梁216被弯曲成在接近驱动梁216的自由端和负荷梁206的锚定端处最接近负荷梁206。在操作时，一个结合了光调制器200的显示装置通过驱动梁锚218向驱动梁216施加一个电位。它可以向这些负荷梁206施加一个第二电位。所造成的驱动梁216和负荷梁206之间的电位差将驱动梁216的自由端拉向负荷梁206的锚定端，并将负荷梁206的快门端拉向驱动梁216的锚定端，由此将快门202横向地向启动锚218驱动。这些顺性部件206起到弹簧的作用，以便当跨越梁206和216的电位被去除时，这些负荷梁206将快门202推回它的初始位置，释放存储在负荷梁206内的应力。一个光调制器，例如光调制器200，结合了一个被动存储的力，例如一个弹力，以便在电压被去除之后将一个快门返回它的休止位置。如美国专利申请11/251，035和11/326，696所述，其他快门组件结合了一组二重的“打开”和“关闭”作动器以及一组分离的“打开”和“关闭”电极，用于将该快门移动到或者打开状态或者关闭状态。美国专利申请号11/251，035和11/326,696已经说明了多种方法，采用这些方法，可以通过一个控制矩阵来控制一个快门和孔径光阑阵列，以产生具有适当灰度的图像，在很多情况下是运动的图像。在一些情况下控制是借助于行和列互连的一个被动矩阵的阵列来完成的，这些互连与该显示器外围的作动器电路连接。在其他情况下，在该阵列(所谓的主动矩阵)的每个像素内包括切换和/或数据存储单元是适当的，以便改善该显示器的速度、灰度和/或功耗性能。在此说明的这些控制矩阵不限于控制基于快门的MEMS光调制器，例如上述的光调制器。例如，图2B是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于卷动式作动器的光调制器220的截面图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示装置100。进一步如美国专利号5，233，459，名称为“电显示装置”和美国专利号5，784，189，名称为“空间光调制器”所述(它们的全文通过引用结合在此)，一个基于卷动式作动器的光调制器包括一个可移动电极，它位于一个固定电极的对面并被偏置为沿一个优选的方向移动，以便通过施加一个电场而产生一个快门。在一个实施方案中，光调制器220包括一个平面电极226，它安排在一个基片228和一个绝缘群224之间，以及一个可移动电极222，它具有一个粘接在绝缘层224上的固定端230。在没有任何所施加的电压时，可移动电极222的一个可移动端232朝向固定端230自由卷动，以产生一个卷绕状态。在电极222和226之间施加一个电压导致可移动电极222解开卷绕，平铺在绝缘层224上，由此它起到一个快门的作用，遮挡通过基片228的光线。该电压被去除之后，可移动电极222返回卷绕状态。朝向一个卷绕状态的偏置力可以通过将可移动电极222制造成包括一个各向异性的应力状态而实现。图2C是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于光栓(light-tap)的光调制器250的截面图，该光调制器适合于结合入图1的基于MEMS的直视显示装置100。进一步如美国专利号5，771，321，名称为“微机械光学开关和平板显示器”所述(该专利的全文通过引用结合在此)，一个光栓根据受抑内部全反射的原则工作。这就是说，光线252被引入一个光导254，其中在没有干涉的情况下，由于内部全反射，光线252的绝大部分不能通过光导254的前表面或后表面逸出该光导。光栓250包括一个栓元件256，它具有一个足够高的折射率，响应于接触光导254的栓元件256，在邻近栓元件256的光导表面上入射的光线252通过拴元件258从光导254朝向一个观看者逸出，由此对形成一幅图像做出贡献。在一个实施方案中，拴元件256形成了作为顺性、透明材料的梁258的一部分。电极260在梁258的一侧涂覆了多个部分。相对的电极260布置在一个盖板264上，该盖板定位在临近光导254相对一侧上的层258。通过施加跨过这些电极260的一个电压，拴元件256相对于光导254的位置可以得到控制以选择性地从光导254中吸收光线252。图2D是一个第三说明性的不基于快门的光调制器的截面图，它适合包括在本发明的不同实施方案中。确切地说，图2D是一个基于电润湿的光调制器阵列270的截面图。光调制阵列270包括形成于一个光学腔上的多个基于电润湿的光调制单元272a-272d(通称为“单元272”)。光调制阵列270还包括一组与单元272对应的颜色滤光器276。每个单元272包括一层水(或其他透明的导电或极性流体)278，一层吸光油280，一个透明电极282 (例如由铟锡氧化物制成)以及位于吸光油层280和透明电极282之间的一个绝缘层284。此类单元的说明性实现方式在于2005年3月19日公开的、名称为“显示装置”的美国专利申请公开号2005/0104804中进一步说明。在此处说明的实施方案中，该电极占据一个单元272的背面的一部分。一个单元272的背面的其余部分是由一个反射性孔径光阑层286所形成，该孔径光阑层形成光学腔274的正面。反射性孔径光阑层286由一种反射性材料形成，例如一种反射性金属或形成一个介电镜面的一叠薄膜。对于每个单元272，在反射性孔径光阑层286上形成一个孔径光阑，以允许光线通过。该单元的电极282沉积在孔径光阑内并在形成反射性孔径光阑层286的材料之上，由另一个介电层隔开。光学腔274的其余部分包括位于反射性孔径光阑层286附近的一个光导288，以及一个第二反射层290，它在光导288的与反射性孔径光阑层286相对的一侧。在该光导的背面形成一系列的光转向器291,临近该第二反射层。这些光转向器291可以是散射式反射器或镜反射器。一个或多个光源292将光线294射入光导288。在一个替代实施方案中，在光导290和光调制阵列270之间布置了一个额外的透明基片。在该实现方式中，在该额外透明基片上，而不是在光导290的表面形成该反射性孔径光阑层286。在运行中，向一个单元(例如单元272b或272c)施加一个电压导致该单元中的吸光油280在单元272的一部分中聚集。其结果是，吸光油280不再阻碍光线通过于反射性孔径光阑层286 (例如单元272b和272c)内形成的孔径光阑。于是，在孔径光阑处背光逸出的光线能够通过该单元和通过该组颜色滤光器276中一个对应颜色(例如红、绿或蓝)的滤光器逸出，以形成一幅图像内的一个彩色像素。当电极282接地时，吸光油280覆盖反射性孔径光阑层286内的孔径光阑，吸收试图穿过该孔径光阑的任何光线297。当向单元272上施加一个电压时油280聚集的区域相对于形成一幅图像而言构成了废弃空间。不管是否施加了电压，该区域均不能透过光线，因此，在不包括反射性孔径光阑层286的反射部分时，该区域将吸收本应用于形成一幅图像的光线。然而，当包括了反射性孔径光阑层286时，这种本应被吸收的光线被反射回光导290，以便进一步通过一个不同的孔径光阑逸出。基于卷动器的光调制器220、光栓250和基于电润湿的光调制器阵列270并非适合于由此处说明的控制矩阵控制的不基于快门的MEMS调制器的仅有的实例。其他形式的不基于快门的MEMS调制器可以在不偏离本发明的范围的条件下类似地由此处说明的不同的控制矩阵来控制。图3A是根据本发明的一个说明性实施方案的一个控制矩阵300的示意图，该控制矩阵适合于控制结合入图1的基于MEMS的直视显示装置100的光调制器。图3B是根据本发明的一个说明性实施方案的一个基于快门的光调制器阵列320的透视图，该阵列与图3A的控制矩阵300连接。控制矩阵300可以对一个像素阵列320 (“阵列320”)进行寻址。每个像素301包括一个弹性快门组件302，例如图2A中的快门组件200，并由一个作动器303控制。每个像素还包括一个孔径光阑层322，它包括孔径光阑孔324。快门组件(例如快门组件302)及其多个变例的进一步的电气和机械说明可以在美国专利申请号11/251，035和11/326,696 中找到。在快门组件302形成于其上的一个基片304的表面上，控制矩阵300被制成一个扩散的或薄膜沉积的电路。控制矩阵300包括用于控制矩阵300中的每行像素301的一个扫描线互连306，以及用于控制矩阵300中的每列像素301的一个数据互连308。每个扫描线互连306将一个允许写入的电压源307电连接到在一个对应的像素行301内的像素301。每个数据互连308将一个数据电压源(“Vd源”)309电连接到在一个对应的像素列301内的像素301。在控制矩阵300中，数据电压Vd提供了启动快门组件302所需的大部分能量。由此，数据电压源309也作为一个启动电压源。参见图3A和3B，对于像素阵列320中的每个像素301或每个快门组件，控制矩阵300包括一个晶体管310和一个电容312。每个晶体管310的栅极电连接到阵列320内像素301所在的行的扫描线互连306上。每个晶体管310的源极电连接到它对应的数据互连308上。每个快门组件的作动器303包括两个电极。每个晶体管310的漏极平行地电连接到对应的电容312的一个电极上并连接到对应的作动器303的电极之一上。在快门组件302中电容312的另一个电极和作动器303的另一个电极被连接到一个共用或接地电位上。在运行中，为形成一幅图像，控制矩阵300通过依次向每个扫描线互连306施加Vwe使得阵列320中的每行依次允许写入。对于一个允许写入的行，向该行内像素301的晶体管310的栅极施加Vwe的使得通过数据互连308的电流通过晶体管施加一个电位到快门组件302的作动器303上。当该行允许写入时，数据电压Vd可选地施加到这些数据互连308上。在提供了模拟灰度的实现方式中，施加到每个数据互连308上的数据电压与布置在允许写入扫描线互连306和数据互连308的交点上的像素的希望的亮度相关联地进行变化。在提供了数字控制方案的实现方式中，数据电压选取为或者是一个相对低幅值的电压(即，一个接近地电位的电压)或者达到或超过Vat (启动阈值电压)。响应于对一个数据互连308施加的Vat，在对应的快门组件302内的作动器303进行动作，开启该快门组件302内的快门。即使在控制矩阵300停止向一行施加Vwe之后，施加到数据互连308上的电压仍然存储在像素301的电容312中。因此，不必在使得快门组件302动作的足够长的时间内等待并保持在一行上的电压；这样的启动可以在允许写入电压已经从该行中去除之后进行。在一行中，这些电容312内的电压实质上仍然被储存，直到写入一个完整的视频帧，在某些实现方式中直到该行写入了新数据。阵列320的像素301形成在一个基片304上。该阵列包括布置在该基片上的一个孔径光阑层322，该层对于阵列320中的每个像素301包括一组孔径光阑孔324。在每个像素中光阑孔324与快门组件302对齐。在一个实现方式中基片304由一种透明材料(例如玻璃或塑料)制成。在另一个实现方式中，基片304由一种不透明材料制成，但是在其中蚀刻了孔以形成光阑孔324。快门组件302连同作动器303可以制成双稳态。这就是说，这些快门可以存在于至少两个平衡的位置中(例如开启或关闭)，而很少需要或不需要功率来维持它们在任一位置。更具体地说，快门组件302可以是机械双稳态。一旦快门组件302的快门设置到位，不需要任何电能或保持电压来维持该位置。快门组件302的这种物理单元上的机械应力可以将快门保持在适当的位置。快门组件302连同作动器303也可以制成电气双稳态。在一个电气双稳态的快门组件中，存在低于快门组件启动电压的一个电压范围，该启动电压如果施加在一个闲合的作动器上(使快门或者开启或者关闭)，则保持该作动器关闭并且快门位于适当位置，即使在该快门上施加了一个相反的力。该相反的力可以通过一个弹簧(例如基于快门的光调制器200中的弹簧207)来施加，或者该相反的力可以通过一个反向作动器(例如一个“开启的”或“闭合的”作动器)来施加。该光调制器阵列320被描述为对于每个像素具有一个单一的MEMS光调制器。其他实施方案是可能的，其中在每个像素中提供了多个MEMS光调制器，由此提供了在每个像素中有多于简单的“开”或“关”的光学状态的可能性。有可能具有特定形式的编码区域分割灰度，其中在该像素中提供了这多个MEMS光调制器，并且这里使与每个光调制器相关联的光阑孔324具有不同的面积。图3D是根据本发明的一个说明性实施方案的另一个适合的控制矩阵340，用于结合入显示装置100中。控制矩阵340控制包括快门组件344的一个像素阵列342。控制矩阵340对于该控制矩阵中每列像素342包括一个单一的数据互连348。快门组件344中的作动器可以制成电气双稳态或机械双稳态。控制矩阵340包括用于控制矩阵340中每行像素342的一个扫描线互连346。控制矩阵340还包括一个充电互连350、一个全局启动互连354和一个快门共用互连355。这些互连350、354和355在该阵列的多行和多列内的像素342中间共享。在一个实现方式中，这些互连350、354和355在控制矩阵340内所有像素342中间共享。该控制矩阵中的每个像素342包括一个快门充电晶体管356、一个快门放电晶体管358、一个快门允许写入晶体管357以及一个数据存储电容359。控制矩阵340还结合了一个可任选的电压稳定电容352，它平行地与放电开关晶体管358的源极和漏极相连。充电晶体管356的栅极终端与该充电晶体管356的漏极终端一起直接与充电互连350相连。在运行中，充电晶体管356本质上作为二极管来工作，它们可以仅在一个方向上通过一个电流。在每个帧寻址周期开始时，控制矩阵340向充电互连350施加一个电压脉冲，允许电流流经充电晶体管356并流入像素342的快门组件344。在该充电脉冲之后，快门组件344的每个快门电极处于相同的电压状态。在该电压脉冲之后，充电互连350的电位被重置为0，并且充电晶体管356将阻止存储在快门组件344中的电荷通过充电互连350耗散。在一个实现方式中，充电互连350传输一个等于或大于Vat的脉冲电压,例如40V。在一个实现方式中，施加一个超过Vat的电压导致与充电互连350连接的所有快门组件启动或移动到相同的状态，例如快门关闭的状态。于是，每行依次允许写入。控制矩阵340向与每行对应的扫描线互连346施加一个允许写入电压Vwe。当具体一行像素342允许写入时，控制矩阵340向对应于控制矩阵340中每列像素342的数据互连348施加一个数据电压。向允许写入的行的扫描线互连346施加的电压Vwe使对应扫描线中像素342的允许写入晶体管357接通。由此，导致施加到数据互连348上的电压被存储在对应像素342的数据存储电容359中。在控制矩阵340中，全局启动互连354连接到快门放电开关晶体管358的源极。将全局启动互连354的电位维持在显著高于快门共用互连355的电位防止了放电开关晶体管358的导通，无论电容359中存储了何种电荷。控制矩阵340中的全局启动是通过将全局启动互连354的电位置于地电位或实质上与快门共用互连355相同的电位来实现，使得放电开关晶体管358根据电容359中是否已经存储了一个数据电压来导通。在全局启动的步骤中，对于电容359中已经存储了一个数据电压的这些像素，放电晶体管导通，电荷排出快门组件344的作动器，并允许快门组件344移动或启动到它的松弛状态，例如快门打开的状态。对于电容359中没有存储数据电压的像素，放电晶体管358不导通，快门组件344仍保持充电状态。对于这些像素，仍有一个跨过快门组件344的作动器的电压，并且这些像素仍然(例如)处于快门关闭的状态。在全局启动步骤中，连接到相同的全局启动互连上的所有像素(并在电容359中存储了数据时)实质上同时移动到它们的新状态。控制矩阵340不依赖于快门组件344中的电气双稳定性来实现全局启动。在全局启动互连354被带入它的启动电位时，向数据存储电容359施加一部分电压允许放电开关晶体管358的部分导通。以这样的方式，在快门组件344上创建了一个模拟电压，用于提供模拟灰度。在某些实现方式中，全局启动互连354连接到像素阵列中每行和每列的每个放电晶体管358上。在其他的实现方式中，全局启动互连354仅连接到多行和多列中的像素的一个子群中的放电晶体管上。如将要参见图18和图19进行讨论，该像素阵列可以按群布置，其中每个像素群通过一个全局启动互连被连接到一个独特的全局启动驱动器上。在该实现方式中，控制电路可以将数据载入选定的群，然后通过选定的全局启动驱动器全局地仅启动选定的群。在一个实现方式中，该显示器被分成两个群，使一组全局驱动器和全局启动互连与奇数行的像素连接，而另外的一组全局驱动器和全局启动互连与偶数行的像素连接。在其他的实现方式中，配置了多达6个或8个可分别启动的寻址群。用于控制显示器的电路的其他实现方式在2006年12月I日提交的美国序列号11/607，715、名称为“用于控制显示装置的电路”的专利中述及，它通过引用结合在此。图3C展示了一个直视显示器380的一部分，它包括图3B中说明的、置于背光灯330之上的光调制器阵列320。在一个实现方式中，背光灯330是由一种透明材料(即玻璃或塑料)制成并作为一个光导用于在整个显示平面上均匀分配来自灯382、384和386的光线。当显示器380被组装成一个场序显示器时，灯382、384和386可以是交替的彩灯，例如，分别是红灯、绿灯和蓝灯。在这些显示器中可以配置多种不同类型的灯382-386，包括但不限于:白炽灯、荧光灯、激光器或发光二极管(LED)。进一步地，直视显示器380的灯382-386可以组合成包括多个灯的一个单个组件。例如，一个红色、绿色、蓝色LED的组合可以在一个小半导体芯片中与一个白色LED相结合或替换一个白色LED，或者组装进一个小型多灯包装件。类似地，每个灯可以代表一个4色LED组件，例如一个红色、黄色、绿色和蓝色LED的组合。快门组件302具有光调制器的功能。通过使用来自相关控制矩阵的电信号，快门组件302可被设置成或者打开状态或者关闭状态。仅有打开的快门允许来自光导330的光线通过并射向观看者，由此形成一幅直视图像。在直视显示器380中，光调制器形成在基片304的表面上，该表面背向光导330并朝向观看者。在其他实现方式中，基片304可以被翻转，这样光调制器形成在面向光导的表面上。在这些实现方式中，有时优选地直接在光导330的顶面之上形成一个孔径光阑层，例如光阑层322。在其他实现方式中，有用的是在该光导和这些光调制器之间插入一片单一的玻璃或塑料，这样的单一的玻璃或塑料片包括一个光阑层，例如光阑层322，以及相关的光阑孔，例如光阑孔324。优选的是快门组件302和光阑层322之间的间隔保持得尽量小，优选为小于10微米，在某些情况下达到I微米。其他对本发明有用于的光学组件的说明可以在2005年9月2日提交的名称为“用于空间光调制的方法和装置”的美国专利申请公开号20060187528A1中，以及2006年9月26日提交的名称为“具有改进的光学腔的显示装置”的美国序列号11/528，191中找到，两者都通过引用结合在此。在某些显示器中，通过对应于不同颜色(例如红、绿和蓝)的光调制器照明组生成彩色像素。该组中每个光调制器具有一个对应的滤光器，以实现希望的颜色。然而，这些滤光器吸收大量的光线，在某些情况下吸收多达通过滤光器的光线的60%，因此限制了该显示器的效率和亮度。此外，每个像素使用多个光调制器降低了显示器上可以用于对一幅显示出的图像做贡献的空间数量，进一步限制了这样的一个显示器的亮度和效率。人脑在响应于正在观看的快速变化(例如，以大于20Hz的频率)的图像时，将图像一起进行平均化，以感知到一幅图像，它是一个响应周期内显示的图像的组合。这种现象可以用于显示彩色图像，而对于一个显示器的每个像素仅使用单个光调制器，采用本领域中称为场序颜色的技术。在显示器中使用场序颜色技术消除了对于颜色滤光器和每个像素多个光调制器的需求。在一个能够进行场序颜色功能的显示器中，有待显示的一个图像帧被分成多个子帧图像，各自对应原始图像帧的一个特别的颜色分量(例如，红、绿或蓝)。对于每幅子帧图像，一个显示器的光调制器被设置成与该颜色分量对于图像的贡献相对应的状态。然后，这些光调制器被一盏对应颜色的灯照亮。这些子图像以一个足以让大脑将这一系列子图像感知成为一幅单一图像的频率(例如，大于60Hz)依次显示。用于产生子帧的数据经常在不同存储器部分中是割裂的。例如，在某些显示器中，用于显示器的一个给定行的数据被保存在一个专用于该行的移位寄存器中。根据一个固定的时钟周期，图像数据被移入和移出每个移位寄存器而到达显示器的该行内一个对应列中的一个光调制器。图4是与使用场序颜色显示图像的一个显示过程相对应的一个时序图400，它可以根据本发明的一个说明性实施方案来实施，例如，通过图7说明的一个MEMS直视显示器。此处包括的时序图(包括图4的时序图400)符合以下惯例。这些时序图的顶部展示光调制器寻址事件。底部展示灯照明事件。寻址部分通过在时间上隔开的对角线说明寻址事件。每条对角线对应一系列单一的数据载入事件，在这期间将数据载入一个光调制器阵列的每一行，每次一行。根据用于寻址和驱动包括在该显示器中的调制器的控制矩阵，每个载入事件可以要求一个等待周期以允许一个给定行中的光调制器动作。在某些实现方式中，在任何光调制器动作之前，该光调制器阵列中的所有行都被寻址。在完成了向该光调制器阵列的最后一行载入数据之后，所有光调制器实质上同时被启动。对于图11进一步说明了此类启动的一种方法。灯照明事件通过与显示器中包括的灯的每种颜色相对应的脉冲序列来展示。每个脉冲表明对应颜色的灯被点亮，由此显示直接在此前的寻址事件中载入的光调制器阵列的子帧图像。在一个给定的图像帧的显示中首次寻址事件开始的时间在每个时序图中被标记为ΑΤ0。在绝大多数时序图中，该时间稍晚于检测到一个电压脉Wvsyn。的时间，这是在被一个显示器接收到的每个视频帧开始之前。每个随后的寻址事件发生的时间被标记为AT1、AT2...AT(n-l)，其中η是用于显示图像帧的子帧图像的数目。在某些时序图中，这些对角线被进一步标记以表明数据正在载入该光调制器阵列。例如，在图4和图5的时序图中，DO代表对于一个帧载入光调制器阵列的第一批数据，D (η-1)代表对该帧载入光调制器阵列的最后一批数据。在图10、12-17和19的时序图中，在每个寻址事件过程中载入的数据对应一个位平面。如关于图6A-6C所做的更加详细的说明，一个位平面是一组一致的数据，为一个光调制器阵列的多行和多列中的调制器识别所希望的调制器状态。此外，每个位平面对应根据一个位平面编码方案得到的一系列子帧图像之一。这就是说，一个图像帧的一个颜色分量的每幅子帧图像根据一个二进制系列1、2、4、8、16等来进行加权。具有最低权重的位平面被称为最不显著的位平面，并在时序图中进行标记，在这里以对应颜色分量的第一个字母加数字O来表示。对于颜色分量的一个次级最显著的位平面，该颜色分量的第一个字母后面的数字加I。例如，对于每种颜色分成4个位平面的一个图像帧，最不显著的红色位平面标记为并被称为RO位平面。次级最显著的红色位平面标记为并被称为R1，而最显著的红色位平面标记为并被称为R3。与灯相关的事件标记为LT0、LT1、LT2...LT (η-1)。一个时序图上标记的与灯相关的事件时间，根据该时序图，或者表示一盏灯被点亮的时间，或者表示一盏灯熄灭的时间。在一个特定的时序图中，灯的时间的含意可以通过比较该特别的时序图的照明部分中灯的时间相对于这些脉冲时序的时间位置来确定。确切地回来参见图4中的时序图400，根据时序图400，为显示一个图像帧，采用一幅单个的子帧图像来显示一个图像帧的三个颜色分量中的每一个。首先，从ATO时间开始，将数据DO (表明一幅红色子帧图像所希望的调制器状态)载入一个光调制器阵列。寻址完成后，红灯在时刻LTO被点亮，由此显示红色子帧图像。在ATl时刻，数据Dl (表明对应一幅绿色子帧图像的调制器状态)被载入该光调制器阵列。在LTl时刻，一盏绿灯被点亮。最后，分别在时刻AT2和LT2，数据D2 (表明对应一幅蓝色子帧图像的调制器状态)被载入该光调制器阵列，一盏蓝灯被点亮。然后，对于有待显示的随后的图像帧重复进行该过程。通过一个显示器可实现的灰度等级(它形成根据图4的时序图的图像)取决于每个光调制器的状态能被控制得如何精细。例如，如果该光调制器实际上为二进制的，换言之，它们仅能为打开或关闭，那么该显示器将被限制为产生8种不同的颜色。对于这样的一个显示器，可以通过提供可被驱动至额外的中间状态的光调制器来增加灰度等级。在与图4的场序技术相关的某些实施方案中，可以提供MEMS光调制器,它们对于施加的电压显不出一种模拟响应。在这样的一种显示器中可实现的灰度等级的数目仅受数模转换器的分辨率限制，这种转换器与数据电压源(例如电压源309) —起提供。可替代地，如果用于显示每幅子帧图像的时间段被分成多个时间段，则可以产生更精细的灰度，每个灰度具有它独自对应的子帧图像。例如，用二进制的光调制器，对于每个颜色分量形成两个相同长度和光强的子帧图像的显示器可以产生27种不同的颜色，而不是8种。将一个图像帧的每个颜色分量分成多幅子帧图像的灰度技术通常被称为时分灰度技术。图5是对应一个显示过程的时序图，该显示过程用于通过为每种颜色显示多个相同权重的子帧图像来显示一个图像帧，该过程可以通过本发明的不同实施方案来实施。在图5的时序图中，一个图像帧的每个颜色分量被分成4个相同权重的子帧图像。更具体地说，一个给定颜色分量的每幅子帧图像以相同的灯强度被照亮相同的时间长度。因此，数据标记符(例如R0、R1或G3)的数字部分仅指对应的子帧图像的显示顺序，而不是指任何权重值。假设这些光调制器实际上是二进制的，那么采用这种灰度技术的显示器能够对每种颜色产生5个灰度等级，或者能够产生125种不同的颜色。更确切地说，首先，从时刻ATO开始，将数据RO (表明一幅第一红色子帧图像所希望的调制器状态)载入一个光调制器阵列。当这些光调制器已经达到了数据RO表明的状态之后，该红灯被点亮，由此显示该第一红色子帧图像。该红灯在时刻ATl熄灭，这是数据Rl (表明对应下一幅红色子帧图像的调制器状态)被载入光调制器阵列的时刻。对于对应数据R1、R2和R3的每个红色子帧图像重复进行相同的步骤。然后，所述的这些用于红色子帧图像R0-R3步骤对于这些绿色的子帧图像G0-G3重复进行，随后对于这些蓝色的子帧图像B0-B3重复进行。然后，对于随后的要显示的图像帧重复该过程。可以通过多种方法建立图5中的寻址时间。由于数据以规则的时间间隔载入，并且由于这些子帧图像被照亮相同的时间，频率为Vsync频率的12倍的一个固定的时钟周期对于协调该显示过程是足够的。通过对比图5所示的时序图(该时序图为每种颜色的4幅子帧图像的每一幅配置了相同的权重)本发明使之有可能实现的其他显示过程在子帧图像之间配置了不相等的照明权重。这样的不相等的权重提供了一种编码的时分灰度技术，其中可以利用相同数量的子帧图像显示大得多的数量的灰度等级。在某些情况下，采用编码的时分灰度的显示过程应用位平面来实施子帧图像的一个二进制权重方案。根据本发明的一个说明性实施方案，图6A-6C描绘了用于生成一个位平面的过程。图6A是通过一个显示装置接收的一个数字图4像信号600的示意图。图像信号600对应图像帧的数据进行编码。对于在图4像信号600中编码的一个给定的图像帧，对于包括在该图像帧中的每个像素，图像信号600包括一系列的位。这些数据以逐像素的方式进行编码。这就是说，该图像信号在包括下一个像素的数据之前，包括了用于该图像帧中一个单个像素的颜色的所有数据。例如，在图6A中，一个图像帧的数据由一个表明该图像帧开始的Vsync信号开始。于是，图像信号600包括(例如)24位，表明该图像帧的第一列的第一行中像素的颜色。在这24位中，8位编码该像素的一个红色分量，8位编码一个绿色分量，8位编码该像素的一个蓝色分量。每组八个位被称为一个编码字。对于每种颜色，一个八位编码字能够说明每种颜色的256种独特的亮度等级，或者说明1600万种独特的红、绿、蓝颜色的组合。在该编码字里，8位中的每一个代表该编码字中一个具体的位置或位置值(也称为一个显著性值)。在图6A中，这些位置值通过一个编码方案来表示，例如R0、R1、R2、R3等。RO代表红色的最不显著的位。R7代表红色的最显著的位。G7是绿色的最显著的位，B7是蓝色的最显著的位。定量地，在二进制编码中，对应RO、Rl、R2...R7的位置值通过二进制序列2°，2\22....27给定。在其他实例中，对于一幅图像的每个颜色分量，图像信号600可以包括更多或更少的位。例如，对于一个图像巾贞的每个颜色分量，图像信号600可以包括3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多位。在图像信号600中接收到的数据通过行和列组织起来。总体上该图像信号在继续处理随后的4行之前提供第一行像素的所有的数据。在第一行中，在为同一行后面的列的像素接收所有数据之前，为第一列的像素接收所有的数据。图6B是根据本发明的一个说明性实施方案的用于将一个接收的图像信号转换成一个位平面的一个存储器缓冲器620的示意图。如上所述，一个位平面包括与一个图像帧的一个颜色分量的一个灰度编码字的单个的显著性水平相对应的一个显示器的多列和多行中的像素数据。为了将一个二进制编码的图像信号(例如图6A中的图像信号600)转换成一个位平面，具有显著性水平的位被一起分成一个单一的数据结构。采用了一个小型存储器缓冲器620来组织进入的图像数据。存储器缓冲器620组织成一个具有行和列的阵列，并允许通过或者对单独的行进行寻址或者对单度的列进行寻址来读入和读出数据。如上所述，以逐像素的格式接收的进入数据被以逐行的方式读入存储器缓冲器620。存储器缓冲器620存储仅与该显示器的一个单一指定的行相关的数据，即，在任何给定的时间，它仅操作进入的数据的一部分。对于该指定行的一个给定的列，存储器缓冲器620中每个编号的行包括完整的像素数据。对于一个给定的像素，存储器缓冲器620的每行包括完整的灰度数据。一旦小型存储器缓冲器620中载入了对于该显示器一个给定行的所有列的数据，可以读出存储器缓冲器620中的这些数据，以填充一个位平面数据结构。数据为逐列读出。每列包括该显示器的像素行的灰度编码字的一个单个的位置值。这些值对应该显示器中光调制器所希望的状态。例如，一个O可以指一个“开启”的光调制器状态，I可以指“关闭”的光调制器状态，反之亦然。对于该显示器中的多行，重复该过程。
图6C为根据本发明的一个说明性实施方案的两个位平面650和660的一部分的示意图。第一个位平面650包括与标记了一个显示器的前10列和前15行像素的红色等级(即RO值)的灰度编码字的最不显著的位对应的数据。第二个位平面660包括与标记该显示器的同样10列和15行像素的红色等级(即Rl值)的灰度编码字的第二不显著的位对应的数据。在编码时分灰度的方法之内，有可供使用的可替代的加权方案。当空间光调制器仅允许两种状态(例如打开或关闭，或者例如开或关)时，二进制编码是合适的。一个三进制加权系统也是有可能的。例如，一个空间光调制器和相关的控制矩阵可以允许光透射或反射的三个独特的状态。它们可以是关闭、半开和全开。当由于施加了独特的启动电压而得到了半开和全开状态时，可以(例如)构建基于MEMS的调制器。可替代地，可以通过仅启动每个像素中提供的两个相同面积的MEMS调制器之一来实现该半开状态。一个子帧数据集在此是指数据结构的总体情况，这些结构未必是位平面，即存储该显示器的多行和多列中调制器所希望的状态的信息的数据结构。对于三进制编码的情况，对于多行和多列中的每个像素，一个单个的子帧数据集将包括一个三进制数字，例如O、I或2。根据一个三进制编码方案，连续的子帧图像将根据基于3的编号系统进行加权，权重为1、3、9、27...等。与一个二进制编码系统相比，当采用相同数量的子帧图像进行显示时，一个三进制编码系统有可能实现更大的可实现的灰度等级数量。通过扩展，当MEMS像素或调制器发展成对于每个像素具有4或5个独特的调制器状态时，在控制系统中使用四进制或基于5的编码系统是有利的。图7是根据本发明的一个说明性实施方案的一个直视显示器700的框图。直视显示器700包括一个光调制器阵列702、一个控制器704、一组灯706和多个驱动组708、710、714和716。光调制器阵列702包括成行和成列布置的光调制器。适用的光调制器包括但不限于与图2A-2D有关的上述的任何基于MEMS的光调制器。在一个实现方式中，光调制器阵列702采取图3B说明的光调制器阵列320的形式。这些光调制器由一个控制矩阵控制，比如图3A和3D中说明的控制矩阵。总之，该控制器从一个外部源接收一个图像信号717，并向作动器708、710、714和716产生输出数据和控制信号，以控制光调制器阵列702中的光调制器和灯706。这些数据和控制信号输出的顺序在这里称为一个“输出序列”，下文中将进一步说明。更具体地说，控制器704包括一个输入处理模块718、一个存储器控制模块720、一个帧缓冲器722、一个时序控制模块724和一个时间安排表存储器726。一个模块可以实施为一个硬件电路，包括专用集成电路、定制的大规模集成电路或门阵列、现成的半导体(比如逻辑芯片、存储器、晶体管)或其他离散部件。一个模块还可以在可编程硬件设备中实施，比如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或类似设备。模块还可以在软件中实施，通过不同类型的处理器来执行。可执行代码的一个确定的模块可以(例如)包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，它们可以(例如)组织成一个对象、进程或函数。尽管如此，一个确定模块的可执行部分不必在物理上布置在一起，而是可以包括存储在不同位置的完全不同的指令，当这些指令在逻辑上结合在一起时，它们建立起了该模块并实现该模块的规定的目的。
确实，一个可执行代码的模块可以是一个单个的指令，或者多个指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上、不同的程序中间、以及跨越多个存储器设备。类似地，这里可以在模块中确定和阐明操作数据，并可以以任何合适的形式使其具体化，以及在任何合适类型的数据结构中组织这些数据。这些操作数据可以作为一个单个的数据集来收集，或者可以分布到不同的位置，包括在不同的存储装置中，并且可以在一个系统或网络中(至少部分地)仅以电子信号的形式存在。图7中展示的直视显示器700说明了作为分立的功能块的控制器704和驱动器708、716、714和716。这些块被理解为代表了可执行代码的可辨识的电路和/或模块。在某些实现方式中，块704、708、710、714和716能够作为不同的芯片或电路的形式来提供，它们通过电路板和/或电缆连接在一起。在其他实现方式中，多个这样的块可以一起设计到一个单个的半导体芯片上，这样它们的边界几乎不可区分，除非在功能上区分。在某些实现方式中，被称为帧缓冲器722的存储区域被配置为控制电路704的一个定制设计中的功能性区域。在其他实现方式中，巾贞缓冲器722由一个单一的现成存储器芯片表不,例如一个DRAM或 SRAM。输入处理模块718接收图像信号717，并将其中编码的数据处理成适合通过光调制器阵列702显示的格式。输入处理模块718获取对每个图像帧进行编码的数据，并将其转换成一系列的子帧数据集。一个子帧数据集包括聚合成一个连贯的数据结构的光调制器阵列702的多行和多列内的光调制器所希望的状态的信息。用于显示一个图像帧的子帧数据集的数量和内容取决于控制器704使用的灰度技术。例如，采用编码的时分灰度技术形成一个图像帧所需的子帧数据集不同于用于采用非编码的时分灰度技术显示一个图像帧的子帧数据集的数量和内容。然而在不同的实施方案中，图象处理模块718可以将图像信号717转换成非编码的子帧数据集、三进制编码的子帧数据集或其他形式的编码子帧数据集，优选地，图象处理模块718将图像信号717转换成如上所述的与图6A-6C有关的位平面。除了导出子帧数据集之外并且在多个情况下是在其之前，该输入处理模块可以进行多个其他可任选的处理任务。它可以重新格式化或对进入的数据进行插值。例如，它可以在调制器阵列702的空间分辨率限制之内水平地、垂直地、或两者同时地重新按比例分配进入的数据。它还可以将进入的数据从一种交织的格式转换成一种递进扫描的格式。它还可以及时地重新对进入的数据进行采样，以便减小帧率同时在MEMS显示器700的特性之内维持可接受的闪烁。它可以对进入的数据的对比度等级进行调整(在某些情况下称为伽马校正)，以便更好地匹配伽马特性和/或MEMS显示器700中可供使用的对比度精度。它可以改变分配在相邻像素之间(空间抖动)的和/或分配在先后的图像帧之间(时间抖动)的灰度等级，以便增强该显示器中可用的灰度精度。并且它可以对像素数据中表示的色值进行调整。在一个颜色调整实例中，对数据进行了变换，以匹配显示器700中使用的灯706的颜色协调性。对于使用了 4个或更多个不同颜色灯的实施方案，该输入处理模块将把来自于一个进入的3色空间的数据进行变换，并把它映射到适合于该4色空间的坐标中。输入处理模块718把这些子帧数据集输出到存储器控制模块720。然后，存储器控制模块720在帧缓冲器722中存储这些子帧数据集。该帧缓冲器优选为一个随机存取存储器，尽管在不偏离本发明的范围的条件下可以使用其他类型的串行存储器。在一个实现方式中，基于该子帧数据集的一种编码方案的颜色和显著性，存储器控制模块720在一个预先确定的存储器位置存储该子帧数据集。在其他实现方式中，存储器控制模块720在一个动态确定的存储器位置存储该子帧数据集，并在一个查找表中存储该位置，以备后面的辨识。在一个具体的实现方式中，帧缓冲器722被配置为存储位平面。存储器控制模块720也负责(根据来自时序控制模块724的指令)从帧缓冲器722提取子帧数据集，并将它们输出至数据驱动器708。数据驱动器708将存储器控制模块720输出的数据载入光调制器阵列702的光调制器。存储器控制模块720输出这些子帧数据集中的数据，每次输出一行。在一个实现方式中，帧缓冲器722包括两个缓冲器，它们轮流工作。当存储器控制模块720存储与一个缓冲器中新图像帧对应的新产生的位平面时，它将与此前从其他缓冲器中接收到的图像帧对应的位平面提取出来，输出到光调制器阵列702。两个缓冲存储器均可布置在相同的电路内，仅通过地址区分。时序控制模块724管理由控制器704根据一个输出序列输出的数据和命令信号。该输出序列包括子帧数据集输出到光调制器阵列702的顺序和时序，以及照明事件的时序和特性。在某些实现方式中，该输出序列还包括全局启动事件。至少某些定义了输出序列的参数存储在易失性存储器中。该易失性存储器称为时间安排表存储器726。包括了存储在时间安排表存储器726中的数据的一个表在这里被称为一个“时间安排表”或可替代地被称为一个“顺序表”。其中存储的数据实际上不必存储成表格的格式。概念上来讲，如果显示成表格的形式，那么存储在时间安排表存储器726中的数据对人来说更容易理解。用于存储输出序列数据的实际的数据结构可以是(例如)一系列的位串。每个位串包括一系列的编码字，它们对应着时序值、存储器、地址和照明数据。关于图24进一步说明一个用于存储输出序列参数的说明性数据结构。可以在不偏离本发明的范围的条件下使用其他数据结构。某些输出序列参数在时序控制模块724中可以存储为硬件连线的逻辑。例如，结合在时序控制模块中以等待直至一个特别事件时间的逻辑可以表达如下:mycount < = mycount+1 ；if mycount = 1324thentriggersignal < = / I'；elsetriggersignal < = ' 0'；该逻辑使用了一个记数器，它在每个时钟周期增值。当该时钟记数器到达了时间值1324之后，发送一个触发信号。例如，该触发信号可以被发送到存储器控制模块720，以便开始把一个位平面载入这些调制器。或者，该触发信号可以发送到灯驱动器706，以便将灯打开或关闭。在以上的实例中，该逻辑采用直接构建到时序控制模块724之内的逻辑电路的形式。该特别的时序参数1324是包括在命令序列中的一个标量。在时序控制模块724的另一个实现方式中，对于多个要等待的时钟脉冲，该逻辑不包括一个特定的值，而是指存储在时间安排表存储器726中的一系列时间值之一。存储在时间安排表存储器726中的输出序列参数在本发明的不同实施方案中有所不同。在一个实施方案中，时间安排表存储器726存储与每个子巾贞数据集相关联的时间值。例如，时间安排表存储器726可以存储与该输出序列中每个寻址事件的开始相关联的时间值，以及与灯点亮和/或灯熄灭事件相关联的时间值。在其他的实施方案中，时间安排表存储器726在与寻址事件相关联的时间值之外，或者取代这种时间值，存储灯强度值。在不同的实施方案中，时间安排表存储器726存储表明每个子帧数据集在帧缓冲器722中存储在何处的一个标记符，以及表明与每个对应的子帧数据集相关联的颜色的照明数据。存储在时间安排表存储器726中的时间值的类型可以根据控制器704的特定的实现方式而变化。在一个实现方式中，存储在时间安排表存储器726中的时间值是多个时钟周期，它们(例如)是从一个图像帧开始显示起经过的时钟周期，或者是从最后一次寻址或灯事件触发开始经过的时钟周期。可替代地，该时间值可以是以微秒或毫秒存储的实际的时间值。图1是一个说明性时间安排表，展示了适合于存储在时间安排表存储器726中、供时序控制模块724使用的参数。关于图13、14A-B、15-17和19，对几个另外的说明性时间安排表进行了更详细的说明。
权利要求
1.一种机电装置,包括: 具有一个第一颜色的至少一个光源； 在一个基片上形成的遮光元件的一个阵列； 一个控制器，用于接收一个图像数据帧，并用于从该图像数据帧导出至少一个子帧图像，并用于控制所述遮光元件的运动以及协调将电信号施加到所述至少一个光源以产生朝向遮光元件的所述阵列行进的光，并用于: 显示对应于所述图像帧的一个第一持续时间并具有所述第一颜色的一个第一子帧图像，以及 显示对应于所述图像帧的一个第二持续时间并具有所述第一颜色的一个第二子帧图像，其中所述第一持续时间不同于所述第二持续时间。
2.如权利要求1所述的机电装置，其中所述控制器施加一个电信号以控制所述至少一个光源产生光的强度。
3.如权利要求1所述的机电装置，还包括一个用于向遮光元件的所述阵列传送数据的控制矩阵，其具有对应于相应的遮光元件的多个存储器元件。
4.如权利要求3所述的机电装置，其中所述控制器协调将电信号施加到所述至少一个光源，使得所述至少一个光源保持点亮直到对应于所述阵列中的相应的遮光元件中的每个的数据被存储在所述存储器元件中。
5.如权利要求1所述的机电装置，其中所述控制器协调将电信号施加到所述至少一个光源，使得所述至少一个光源在所述遮光元件的运动期间保持未点亮。
6.如权利要求1所述的机电装置，其中所述控制器基于与所述第一和第二子帧图像相关联的一个相应的权重改变所述第一和第二持续时间。
7.如权利要求1所述的机电装置，其中所述控制器接收一个图像信号，并基于该图像信号导出所述第一子帧图像和所述第二子帧图像。
8.如权利要求1所述的机电装置，包括耦合到所述控制器的全局启动驱动器，用于施加启动电压到所述遮光元件，其中所述全局启动驱动器实质上同时施加一个启动电压到遮光元件的所述阵列的多个行和多个列中的遮光元件。
9.如权利要求1所述的机电装置，其中所述遮光元件是横向于所述基片运动以调制光的机电快门。
10.如权利要求1所述的机电装置，其中所述基片是透明的。
11.一种机电装置，包括: 具有一个第一颜色的至少一个光源； 在一个基片上形成的遮光元件的一个阵列； 一个控制器，用于控制所述遮光元件的运动，并用于协调将电信号施加到所述至少一个光源以产生朝向遮光元件的所述阵列行进的光，以: 以一个第一强度显示对应于一个图像帧的一个时间部分具有所述第一颜色的一个第一子帧图像，以及 以一个第二强度显示对应于所述图像帧的一个时间部分具有所述第一颜色的一个第二子帧图像，其中所述第一强度不同于所述第二强度。
12.如权利要求11所述的机电装置， 其中所述遮光元件包括机电快门。
13.如权利要求11所述的机电装置，其中所述基片是透明的。
14.一种形成一个图像的方法，包括: 协调将电信号施加到遮光元件的一个阵列以将一个相应的遮光元件移动到至少两个位置中的一个位置；以及 驱动具有至少一个第一颜色的至少一个光源以产生朝向遮光元件的所述阵列行进的光，以: 显示对应于一个图像帧的一个第一持续时间并具有所述第一颜色的一个第一子帧图像，以及 显示对应于所述图像帧的一个第二持续时间并具有所述第一颜色的一个第二子帧图像，其中所述第一持续时间不同于所述第二持续时间。
15.如权利要求14所述的方法，包括施加一个电信号到所述至少一个光源以以一个第一强度显示所述第一子帧图像并以一个第二强度显示所述第二子帧图像，其中所述第一强度不同于所述第二强度。
16.如权利要求14所述的方法，还包括将对应于遮光元件运动的数据存储在一个存储器中，以及将所述至少一个光源驱动为保持点亮直到所述数据被存储在所述存储器中。
17.如权利要求14所述的方法，包括将所述至少一个光源驱动为在所述遮光元件的运动期间保持 未点亮。
全文摘要
本发明涉及直视MEMS显示装置以及在其上生成图像的方法。一种机电装置包括具有一个第一颜色的至少一个光源；在一个基片上形成的遮光元件的一个阵列；一个控制器，用于接收一个图像数据帧，并用于从该图像数据帧导出至少一个子帧图像，并用于控制所述遮光元件的运动以及协调将电信号施加到所述至少一个光源以产生朝向遮光元件的所述阵列行进的光。并且，该控制器用于显示对应于所述图像帧的一个第一持续时间并具有所述第一颜色的一个第一子帧图像，以及显示对应于所述图像帧的一个第二持续时间并具有所述第一颜色的一个第二子帧图像，其中所述第一持续时间不同于所述第二持续时间。还提供了一种用于形成一个图像的方法。
文档编号G09G5/397GK103150995SQ20121032435
公开日2013年6月12日 申请日期2006年12月19日 优先权日2005年12月19日
发明者N·W·哈古德, J·甘德西, A·麦卡利斯特, R·M·马尔兹班德尔, R·W·巴滕, S·刘易斯 申请人:皮克斯特罗尼克斯公司