双模式显示器的设备及方法

专利名称：双模式显示器的设备及方法
技术领域：
本发明的领域涉及显示系统。
背景技术：
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器及电子设备。可使用沉积、蚀刻及或 蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加若干层以形成电气及机电装置的其它微机 械加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称作干涉式调制器。如本文中所使 用，术语“干涉式调制器”或“干涉式光调制器”指代使用光学干涉原理选择性地吸收及/或 反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者 或两者可为完全或部分透明及/或反射的，且能够在施加适当电信号后即进行相对运动。 在特定实施例中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含可移动镜。如本文 中更详细地描述，一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干 涉。所述装置具有广泛范围的应用，且在此项技术中利用及/或修改这些类型的装置的特 性以使得可采用其特征来改进现有产品及产生尚未开发的新产品将是有益的。

发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有若干方面，其中无单一方面独自负责其理想 属性。在不限制如通过所附权利要求书所表达的本发明的范围的情况下，现将简要论述其 较显著的特征。在考虑此论述之后，且尤其是在阅读标题为“具体实施方式
”的部分之后， 将理解本发明的特征如何提供包括在低及高环境照明条件下均明亮且提供饱和色彩的反 射性显示器的优点。一个实施例包含一种显示器。所述显示器包含经配置以显示图像的像素的至少一 个反射性显示元件及经配置以显示所述像素的至少一个发射性显示元件。所述反射性显示 元件及所述发射性显示元件中的每一者经配置以基于环境照明条件而显示所述像素。一个实施例包含一种显示器。所述显示器包含经配置以显示图像的一部分的反射 性显示元件、经配置以显示所述图像的所述部分的发射性显示元件及经配置以将指示所述 图像的所述部分的信号选择性地提供到所述反射性显示元件及所述发射性显示元件中的 至少一者的电路。一个实施例包含一种用于输出光的装置。所述装置包含用于基于施加到第一显示 元件的电压差而输出光的装置、用于基于施加到第二显示元件的电流而输出光的装置及用 于基于指示图像的一部分的第一电压电平而将所述电流供应到所述第二显示元件且将所 述电压差供应到所述第一显示元件的装置。所述供应装置经配置以基于第二电压电平而选 择性地供应所述电流。—个实施例包含操作显示器的方法。所述方法包含基于指示图像的一部分的第一 电压电平而跨越第一显示元件施加电压差，及至少部分地基于所述第一电压电平且至少部 分地基于第二电压电平而选择性地跨越第二显示元件施加电流。施加所述电压差以使得所述第一显示元件当所述电流低于指定电平时大致上吸收入射光，且当所述电流超过所述指 定电平时反射光。


图1为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等距视图，其中第一干 涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置中，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激 活位置中。图2为说明并入有3X3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框图。图3为图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的 图。图4为可用以驱动干涉式调制器显示器的一组行电压及列电压的说明。图5A及图5B说明可用以将显示数据帧写入到图2的3X3干涉式调制器显示器 的行及列信号的一个示范性时序图。图6A及图6B为说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统框 图。图7A为图1的装置的横截面。图7B为干涉式调制器的替代实施例的横截面。图7C为干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。图7D为干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。图7E为干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。图8为说明包含显示器的实例的装置的一个实施例的横截面图，所述显示器包括 干涉式调制器及发射性显示元件。图9为更详细地说明图8中所说明的显示器的实例的横截面图。图10为说明用于驱动例如图9中所说明的显示器中的像素的电路的一个实例的 示意图。图11为说明用于驱动例如图9中所说明的显示器中的像素的电路的另一实例的 示意图。图12为说明用于驱动例如图9中所说明的显示器中的像素的电路的另一实例的 示意图。图13为说明用于驱动例如图9中所说明的显示器中的像素的电路的另一实例的 示意图。图14为说明用于驱动例如图9中所说明的显示器中的像素的电路的另一实例的 示意图。图15为如透过其有源矩阵层观看的图14的像素的实例的视图。图16为说明供在如图8中所说明的显示器中使用的合适发射性显示元件的一个 实施例的横截面图。
具体实施例方式以下详细描述是针对本发明的某些具体实施例。然而，可以众多不同方式来体现本发明。在此描述中，参看图式，其中始终以相同标号指定相同部分。如将从以下描述显 而易见，所述实施例可实施于经配置以显示图像的任何装置中，无论所述图像为运动图像 (例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)且无论其为文本图像还是图片图像。更明 确地说，预期所述实施例可实施于例如(但不限于)以下各项等多种电子装置中或与其相 关联移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航 仪、相机、MP3播放器、可携式摄像机、游戏控制台、腕表、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)、驾驶舱控制器及/或显示器、相 机视图显示器(例如，交通工具中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、投 影仪、建筑结构、封装及美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示)。与本文中所描述的那些 MEMS装置的结构类似的MEMS装置还可用于非显示应用中，例如用于电子开关装置中。在明亮环境照明条件下具有高对比度及低功率消耗且在较暗环境照明条件下具 有清晰或高饱和色彩的显示装置在许多应用中为理想的。一个实施例包括一种包含反射性 干涉式调制器显示元件及发射性显示元件的显示装置，其可经配置以在明亮环境照明条件 下具有高对比度及低功率消耗且在较暗环境照明条件下具有清晰或高饱和色彩。在一个此 类实施例中，有源矩阵提供对所述装置的简单且有效的驱动。其它实施例包括驱动所述装 置的方法。图1中说明包含干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器实施例。在这 些装置中，像素处于明亮或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态中，显示元件将大 部分入射可见光反射到用户。在处于黑暗(“断开”或“关闭”)状态中时，显示元件将极 少入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可逆转“接通”与“断开”状态的光反射性质。 MEMS像素可经配置以主要反射选定色彩，从而除黑及白以外还允许色彩显示。图1为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图，其中每一像 素包含MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制器 的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，所述反射层以彼此相距可变及可控距 离定位以形成具有至少一个可变尺寸的共振光学空腔。在一个实施例中，所述反射层中的 一者可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置中，可移动反射层定位于 距固定部分反射层的相对较大距离处。在本文中称为激活位置的第二位置中，可移动反射 层较紧密地邻近于部分反射层而定位。依据可移动反射层的位置而定，从两个层反射的入 射光相长或相消地干涉，从而产生每一像素的全反射性或非反射性状态。图1中的像素阵列的所描绘部分包括两个邻近干涉式调制器12a及12b。在左侧 的干涉式调制器12a中，可移动反射层14a经说明为处于距包括部分反射层的光学堆叠16a 预定距离处的松弛位置中。在右侧的干涉式调制器12b中，可移动反射层14b经说明为处 于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。如本文中参考的光学堆叠16a及16b (共同称为光学堆叠16)通常包含若干熔合 层，所述熔合层可包括例如氧化铟锡(ITO)等电极层、例如铬等部分反射层及透明电介质。 光学堆叠16因此为导电的、部分透明的及部分反射的，且可(例如)通过将以上层中的一 者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。在一些实施例中，所述层经图案化成平行条 带，且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。可移动反射层14a、14b可形成为 沉积于柱18及在柱18之间沉积的居间牺牲材料的顶部上的沉积金属层的一系列平行条带(与16a、16b的行电极正交)。在蚀刻掉牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过经界定的 间隙19与光学堆叠16a、16b分隔。例如铝等高导电及反射材料可用于反射层14，且这些条 带可形成显示装置中的列电极。如图1中的像素12a所说明，在无施加电压的情况下，空腔19保留在可移动反射 层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态中。然而，在将电位 差施加到选定行及列时，在对应像素处在行与列电极的交点处形成的电容器变得带电，且 静电力将电极牵拉在一起。如果电压为足够高的，则可移动反射层14变形且被迫使抵靠光 学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(此图中未说明)可防止短路且控制层14与16之 间的分隔距离，如由图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加电位差的极性如何，所述行 为均为相同的。以此方式，可控制反射与非反射像素状态的行/列激活在许多方面与常规 LCD及其它显示技术中使用的行/列激活类似。图2到图5说明用于在显示应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺及系 统。图2为说明可并入有本发明的若干方面的电子装置的一个实施例的系统框图。 在示范性实施例中，电子装置包括处理器21，其可为任何通用单或多芯片微处理器，例 如 ARM、Pentium 、Pentium II 、Pentium m 、Pentium IV 、Pentium Pro,805U 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。如在此项技术中为常规的，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执 行操作系统以外，处理器还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包括网络浏览 器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中， 阵列驱动器22包括向显示阵列或面板30提供信号的行驱动器电路24及列驱动器电路26。 图1中说明的阵列的横截面是通过图2中的线1-1来展示。对于MEMS干涉式调制器来说， 行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏电位差 以致使可移动层从松弛状态变形到激活状态。然而，在电压从所述值减小时，可移动层随着 电压降低回到10伏以下而维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降低 到2伏以下时才完全松弛。因此，在图3中说明的实例中存在约3V到7V的电压范围，其中 存在施加电压窗，在所述窗内，装置稳定于松弛或激活状态中。这在本文中称为“滞后窗” 或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列来说，可设计行/列激活协议以使得在 行选通期间，经选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接 近于零伏的电压差。在选通之后，像素暴露于约5伏的稳态电压差，使得其保持于行选通使 其处于的任何状态中。在被写入之后，每一像素经历此实例中为3到7伏的“稳定窗”内的 电位差。此特征使得图1中说明的像素设计在相同施加电压条件下稳定于激活或松弛的预 先存在的状态中。由于干涉式调制器的每一像素(无论处于激活还是松弛状态中)本质上 为由固定及移动反射层形成的电容器，所以此稳定状态可在几乎无功率耗散的情况下在滞 后窗内的电压下得到保持。如果所施加电位为固定的，则本质上无电流流入到像素中。在典型应用中，可通过根据第一行中的所要激活像素集合来断言列电极集合而形 成显示帧。接着将行脉冲施加到第1行电极，从而激活对应于所断言列线的像素。接着将 所断言列电极集合改变为对应于第二行中的所要激活像素集合。接着将脉冲施加到第2行电极，从而根据所断言列电极激活第2行中的适当像素。第1行像素不受第2行脉冲影响， 且保持在其在第1行脉冲期间所设定的状态中。这可以顺序型式针对整个系列的行来重复 以产生帧。一般来说，通过以每秒某所要数目的帧连续地重复此过程来以新显示数据刷新 及/或更新帧。用于驱动像素阵列的行及列电极以产生显示帧的广泛多种协议也为众所周 知的且可结合本发明使用。图4及图5说明用于在图2的3X3阵列上形成显示帧的一种可能激活协议。图 4说明可用于展现图3的滞后曲线的像素的列及行电压电平的可能集合。在图4实施例 中，激活像素涉及将适当列设定为-Vbias且将适当行设定为+ Δ V，-Vbias及+ Δ V可分别对应 于-5伏及+5伏。使像素松弛是通过将适当列设定为+Vbias且将适当行设定为相同+hN队 而跨越像素产生零伏电位差来实现。在行电压保持于零伏的那些行中，无论列处于+Vbias还 是-Vbias，像素均稳定于其最初所处的任何状态中。如图4中还说明，将了解，可使用具有与 上文所述的那些电压相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+Vbias且将 适当行设定为-Δν。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-Vbias且将适当行设 定为相同-Δ V从而跨越像素产生零伏电位差来实现。图5Β为展示施加到图2的3X3阵列的将产生图5Α中说明的显示布置的一系列 行及列信号的时序图，其中激活像素为非反射的。在写入图5Α中说明的帧之前，像素可处 于任何状态，且在此实例中，所有行处于0伏，且所有列处于+5伏。在这些施加电压下，所 有像素稳定于其现有激活或松弛状态中。在图5Α帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3,3)被激活。为了实现此，在 用于第1行的“线时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，且将第3列设定为+5伏。 这不改变任何像素的状态，因为所有像素保持在3到7伏稳定窗中。接着以从0伏开始达 到5伏且返回到零的脉冲来选通第1行。这激活了(1，1)及(1，2)像素且使(1，3)像素松 弛。阵列中的其它像素不受影响。为了按需要设定第2行，将第2列设定为-5伏，且将第 1列及第3列设定为+5伏。施加到第2行的相同选通将接着激活像素(2，2)且使像素(2， 1)及(2，3)松弛。再次，阵列的其它像素不受影响。第3行是通过将第2列及第3列设定 为_5伏且将第1列设定为+5伏来类似地设定。如图5Α中所示，第3行选通设定第3行像 素。在写入帧之后，行电位为零，且列电位可保持在+5或-5伏，且接着显示器稳定于图5Α 的布置中。将了解，相同程序可用于几十或几百个行及列的阵列。还将了解，用以执行行及 列激活的电压的时序、序列及电平可在以上概述的一般原理内广泛变化，且以上实例仅为 示范性的，且任何激活电压方法可与本文中描述的系统及方法一起使用。图6Α及图6Β为说明显示装置40的实施例的系统框图。显示装置40可为(例 如)蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明例如电视及便 携式媒体播放器等各种类型的显示装置。显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器44、输入装置48及麦克风 46。外壳41大体上由所属领域的技术人员所众所周知的多种制造工艺中的任一者(包括 注射模制及真空成形)形成。另外，外壳41可由包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶 及陶瓷或其组合的多种材料中的任一者制成。在一个实施例中，外壳41包括可与具有不同 色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换的可移除部分(未图示)。示范性显示装置40的显示器30可为包括双稳态显示器(如本文中描述)的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，显示器30包括如上所述的平板显示器，例如等离子 体、EL、OLED、STN IXD或TFT IXD ；或所属领域的技术人员所众所周知的非平板显示器，例 如CRT或其它管装置。然而，出于描述本实施例的目的，显示器30包括如本文中描述的干 涉式调制器显示器。示范性显示装置40的一个实施例的组件示意性地说明于图6B中。所说明的示范 性显示装置40包括外壳41且可包括至少部分封闭于其中的额外组件。举例来说，在一个 实施例中，示范性显示装置40包括网络接口 27，其包括耦合到收发器47的天线43。收发 器47连接到处理器21，所述处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节 信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还 连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28及阵列驱动 器22，所述阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。如特定示范性显示装置40设计所需要， 电源50向所有组件提供电力。网络接口 27包括天线43及收发器47，使得示范性显示装置40可经由网络与一个 或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口 27还可具有减轻处理器21的需求的一 些处理能力。天线43为所属领域的技术人员已知的用于发射及接收信号的任何天线。在 一个实施例中，天线根据IEEE 802. 11标准(包括IEEE 802. 11(a)、(b)或(g))发射及接 收RF信号。在另一实施例中，天线根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情 况下，天线经设计以接收用来在无线蜂窝式电话网络内通信的CDMA、GSM、AMPS或其它已知 信号。收发器47预处理从天线43接收的信号，使得所述信号可由处理器21接收且进一步 操纵。收发器47还处理从处理器21接收的信号，使得所述信号可从示范性显示装置40经 由天线43发射。在替代性实施例中，收发器47可由接收器替换。在又一替代性实施例中，网络接 口 27可由图像源替换，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。举例来 说，图像源可为含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器或者产生图像数据的软 件模块。处理器21大体上控制示范性显示装置40的总操作。处理器21接收来自网络接 口 27或图像源的例如压缩图像数据等数据，且将数据处理成原始图像数据或处理成容易 处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送 到帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信 息。举例来说，此类图像特性可包括色彩、饱和度及灰度级。在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装 置40的操作。调节硬件52大体上包括用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接 收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件，或可并入 于处理器21或其它组件内。驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始 图像数据，且适当地将原始图像数据重新格式化以用于高速发射到阵列驱动器22。具体地 说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有 适合于跨越显示阵列30扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送 到阵列驱动器22。尽管例如LCD控制器等驱动器控制器29常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但是此类控制器可以许多方式实施。其可作为硬件嵌入于处理器21 中，作为软件嵌入于处理器21中，或以硬件方式与阵列驱动器22完全集成。通常，阵列驱动器22接收来自驱动器控制器29的经格式化的信息且将视频数据 重新格式化成每秒多次施加到来自显示器的χ-y像素矩阵的数百及有时数千个引线的平 行波形集合。在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文中描 述的所述类型的显示器中的任一者。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29为常规 显示控制器或双稳态显示控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱 动器22为常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例 中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表及其它小面 积显示器等高度集成系统中为常见的。在又一实施例中，显示阵列30为典型显示阵列或双 稳态显示阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中，输入装 置48包括例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏膜。 在一个实施例中，麦克风46为示范性显示装置40的输入装置。在使用麦克风46将数据输 入到装置时，可由用户提供语音命令以用于控制示范性显示装置40的操作。电源50可包括如在此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个 实施例中，电源50为可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50 为可再生能源、电容器或包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料的太阳能电池。在另一实 施例中，电源50经配置以从壁式插座接收电力。在一些实施方案中，如上所述，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统的若干 位置中的驱动器控制器中。在一些情况下，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。所属领 域的技术人员将认识到，以上描述的优化可在任何数目的硬件及/或软件组件中且以各种 配置来实施。根据以上阐述的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来 说，图7A到图7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A为图1的 实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积于正交延伸的支撑物18上。在图7B中，可移 动反射层14仅在隅角处在栓绳32上附接到支撑物。在图7C中，可移动反射层14从可包 含柔性金属的可变形层34悬置。可变形层34围绕可变形层34的周边直接或间接地连接 到衬底20。这些连接在本文中称为支撑柱。图7D中说明的实施例具有可变形层34搁置于 上面的支撑柱塞42。如在图7A到图7C中，可移动反射层14保持悬置于空腔上方，但是可 变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。而是，支撑柱 由用来形成支撑柱塞42的平面化材料形成。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的 实施例，但是还可适于与图7A到图7C中说明的实施例中的任一者以及未展示的额外实施 例一起工作。在图7E中展示的实施例中，额外金属或其它导电材料层已用来形成总线结构 44。这允许沿干涉式调制器的背部路由信号，从而消除可能原本必须在衬底20上形成的多 个电极。在例如图7中展示的那些实施例等实施例中，干涉式调制器充当直观式装置，其 中从透明衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射层14在光学上屏蔽反射层的与衬底20相对的侧上的干涉式调制器的部分，包括可 变形层34。这允许在不负面影响图像质量的情况下配置及操作屏蔽区域。此屏蔽允许图 7E中的总线结构44，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如，寻址及由所 述寻址引起的移动)分离的能力。此可分离的调制器架构允许用于调制器的机电方面及光 学方面的结构设计及材料彼此独立地选择及起作用。此外，图7C到图7E中展示的实施例 具有从反射层14的光学性质与其由可变形层34实行的机械性质的去耦得到的额外益处。 这允许用于反射层14的结构设计及材料相对于光学性质来优化，且用于可变形层34的结 构设计及材料相对于所要机械性质来优化。在一个实施例中，例如参看图1到图7A到图7E所揭示的干涉式光调制器12可与 发射性显示元件组合使用。举例来说，显示器可包括各自包含干涉式光调制器及例如有机 发光二极管(OLED)等发射性显示元件的像素。在明亮的环境照明条件下，每一像素的OLED 断开，使得所述显示器使用每一像素的干涉式光调制器形成图像。在暗淡的环境照明条件 下，向每一像素的OLED提供指示所述图像的对应部分的电流。当OLED作用时，可将干涉式 调制器定位于黑暗或非反射性状态中。在一个实施例中，除了 OLED之外还可使用干涉式调 制器，例如，当OLED正输出明亮光时将干涉式调制器定位于明亮或反射性状态中。在一些 实施例中，在暗淡的照明条件下使用OLED可使用比使用前照灯照射光调制器少的功率来 提供明亮且饱和的色彩。在一个实施例中，装置40可包含光传感器，其相应地感测环境光 条件以用于驱动显示器。在一个实施例中，显示器可基于指示或无视环境照明条件的用户 输入或用户设定而操作。图8为说明包含显示器800的实例的装置40的一个实施例的横截面图，显示器 800包含各自包括干涉式调制器812及发射性显示元件(例如，OLED 814)的像素810。在 所说明的实例中，干涉式调制器812及OLED 814形成于衬底20与包封层822之间。有源 矩阵背板820形成于干涉式调制器812及OLED 814与包封层822之间。在一个实施例中， 有源矩阵背板820包含平面化TFT，其形成由调制器812及OLED 814共享的开关及驱动器 元件。如所说明的，光调制器812经配置以调制入射光830及输出光832。OLED 814经配 置以发射光832。OLED 814可在不同环境光水平的范围下与光调制器812同时操作，或在 黑暗状态下与光调制器812同时操作。有源矩阵层820可使用例如光刻、沉积、掩蔽、蚀刻(例如，例如等离子体蚀刻等干 式方法及湿式方法)等常规半导体制造技术形成。沉积可包括例如化学气相沉积(CVD，包 括等离子体增强型CVD及热CVD)及溅镀涂布等“干式”方法及例如旋涂等湿式方法。图9为更详细地说明来自图8的显示器800的实例的横截面图。显示器800的所 说明部分包括像素816中的一者，其包括干涉式光调制器812及OLED 814。应注意，参看图 8，衬底20说明为处于页面的底部。在图9的实例中，显示器800包括形成于干涉式光调制 器812及OLED 814上或上方的例如平面化层902等一个或一个以上平面化层。在沉积平 面化层902之后，一个或一个以上孔洞或通道910可穿过平面化层902形成到干涉式光调 制器812及OLED 814中的一者或两者中以允许(例如)蚀刻例如用于形成干涉式调制器 812的牺牲层。另外，通道孔洞910可用于平面化层902上方的有源矩阵层820 (TFT、MEMS 开关等)与平面化层902下方的调制器812及OLED 814之间的互连。在像素816的所说明实例中，干涉式光调制器812及OLED 814沿水平面形成。干涉式光调制器812与OLED 814的相对面积可在不同实施例之间变化，以提供在干涉式光调 制器812与OLED 814之间的填充因子之间的不同取舍。举例来说，“有源发射性”OLED 814 的面积可经选择为相对较小，但使用较高电流驱动以产生所要亮度。干涉式光调制器812 的“无源反射性”面积可经选择以增加亮度及对比率。所述平面化层902可用以包封干涉 式光调制器812及OLED 814中的每一者以允许不同工艺用于形成每一者。另外，可进一步 使用平面化层902以允许不同工艺还用于形成有源矩阵层820。显示器800可进一步包括形成于例如黑色掩模906及一个或一个以上滤色器908 等光学元件上或上方的例如平面化层904等一个或一个以上平面化层。层904可包括用于 控制干涉式光调制器812及/或OLED 814的光学性质的其它光学组件，包括(例如)漫射
m I豆坐
-nfr、Ju^T 寸 O有源矩阵层820可包括一个或一个以上元件924，所述一个或一个以上元件924可 包括连接到干涉式光调制器812及OLED 814中的一者或两者的例如薄膜晶体管(TFT)、电 容器及接线元件等有源或无源元件。干燥剂层922可形成于有源矩阵层820的若干部分上 方位于有源矩阵层820与包封层822之间。包封层822可包含玻璃或其它材料层，其沉积 或涂覆于有源矩阵层820上或上方。理想地，干燥剂层922可类似于用于不包括OLED 814 的调制器阵列30中那样形成。图10为说明用于驱动像素810的电路的一个实例的示意图。图10的实例电路包 括分别沿地址线1010A及1010B的两个数据信号Vaddress-I及Vaddress-2。地址线1010A 及1010B可将一排像素(例如，一行像素)连接到(例如)图2的行驱动器电路24。数据 线1012将数据信号Vdata提供到像素810。数据线1012可将第二排像素(例如，一列像 素)连接到(例如)图2的列驱动器电路26。还经由电源线1014将电源电压Vdd供应到 每一像素。电源电压Vdd可对于显示器800的一行像素810、一列像素810或大致上所有像 素810为共用的。晶体管 1020A、1020B 及 1020C 基于信号 Vaddress-1、Vaddress-2, Vdata 及 Vdd 而控制干涉式光调制器812及OLED 814的输出。当开关晶体管1020A在剩余线时间内断 开时，标记为Cst的存储电容器1016用于保持去往晶体管1020B的栅极电极的恒定电压 (Vdata)以维持去往OLED 814的恒定电流IDS。晶体管1020A使其漏极经由数据线1012连 接到Vdata，使其栅极经由地址线1010A连接到Vaddress-I，且使其源极连接到电流驱动晶 体管1020B的栅极。晶体管1020C使其栅极经由地址线1010B连接到Vaddress-2，使其漏 极连接到存储电容器1016的第一电极及晶体管1020B的栅极，且使其源极经由干涉式调制 器812接地。存储电容器1016使其第二电极连接到Vdd及驱动晶体管1020B的漏极。晶体 管1020B的源极将驱动电流Ids提供到OLED 814。在此配置中，晶体管1020A充当共享开 关元件。表1说明用以将调制器812及OLED 814驱动到各种输出状态的Vaddress-1、 Vaddress-2及Vdd的值。在一个实施例中，例如在明亮环境光中(或在低环境光中)，将Vdd 设定为相对较低电压电平，且将地址线中的每一者、Vaddress-I及Vaddress-2设定为相对 较高电压电平，使得调制器812为“接通”的，在于其具有由Vdata确定的反射性或非反射 性状态，而OLED 814为断开的。当将Vaddress-2设定为低电压时，将Vdd设定为高电压，使 得调制器812定位到非反射性状态，且以与Vdata成比例的电流驱动OLED 814。
表 1
照明条件Vaddress-IVaddress-2Vdd明亮(0LED断开)高高低暗淡(0LED接通)高低高图11为说明用于驱动像素810的电路的另一实例的示意图。图11类似于图10， 不同之处只是两个晶体管1120A及11020B在调制器812与OLED 814的使用之间个别地 切换。明确地说，晶体管 1120A、1120B 及 1120C 基于信号 Vaddress-l、Vaddress_2、Vdata 及Vdd而控制干涉式光调制器812及OLED 814的输出。存储电容器1016用于结合晶体管 1020C将电流Ids供应到OLED 814。晶体管1120A使其漏极经由数据线1012连接到Vdata， 使其栅极经由地址线1010B连接到Vaddress-2，且使其源极经由调制器812接地。晶体管 1120B还使其漏极经由数据线102连接到Vdata。晶体管1120B的栅极经由地址线1010A 连接到Vaddress-Ι。晶体管1120B的源极连接到驱动器晶体管1120C的栅极及存储电容 器1016。存储电容器1016使其第二电极连接到Vdd及驱动晶体管1120C的漏极。晶体管 1120C的源极将驱动电流Ids提供到OLED 814。表2说明用以将调制器812及OLED 814驱动到各种输出状态的Vaddress-1、 Vaddress-2及Vdd的值。在一个实施例中，例如在明亮环境光中(或在低环境光中)，将Vdd 设定为相对较低电压电平，且将地址线Vaddress-2设定为相对较高电压电平，使得调制器 812为“接通”的，在于其具有由Vdata确定的反射性或非反射性状态，而0LED814为断开 的。当将Vaddress-I设定为高电压时，将Vdd设定为高电压，使得调制器812定位到非反射 性状态，且以与Vdata成比例的电流驱动OLED 814。表2
照明条件Vaddress-IVaddress-2VDD明亮(0LED断开)低高低暗淡(0LED接通)高低高图12为说明用于驱动像素810的电路的另一实例的示意图。图12类似于图11， 不同之处只是仅单一地址线1210将像素810连接到一个地址信号Vaddress。晶体管1120A 的栅极改为连接到地址线1210。替代第二地址线，晶体管1120B改为经由反相器电路1230 连接到地址线1210。反相器电路1230包含串联连接的晶体管1232A及1232B，其中晶体管 1232A的源极连接到晶体管1232B的漏极。晶体管1232B的栅极连接到地址线1210，且晶 体管1232的漏极连接到接地。晶体管1232A的漏极及栅极连接到VDD。晶体管1120B在晶 体管1232A的源极与晶体管1232B的漏极之间的连接处连接到反相器电路1230。表3说明用以将调制器812及OLED 814驱动到各种输出状态的Vaddress及Vdd的值。在一个实施例中，例如在明亮环境光中(或在低环境光中)，将Vdd设定为相对较低 电压电平，且将地址线Vaddress设定为相对较高电压电平，使得调制器812为“接通”的， 在于其具有由Vdata确定的反射性或非反射性状态，而OLED 814为断开的。当将Vaddress 设定为低电压时，将Vdd设定为高电压，使得调制器812定位到非反射性状态，且以与Vdata 成比例的电流驱动OLED 814。在一个实施例中，图12中说明的电路在显示器800与(图2 的)阵列驱动器22之间具有比参看图11说明的实例少的连接。表权利要求
一种显示器，其包含反射性显示元件，其经配置以显示图像的一部分；发射性显示元件，其经配置以显示所述图像的所述部分；及电路，其经配置以将指示所述图像的所述部分的信号选择性地提供到所述反射性显示元件及所述发射性显示元件中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述反射性显示元件经配置以当由所述电路提 供的电流低于指定电平时大致上吸收入射光，且经配置以当所述电流超过所述指定电平时 反射光。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中所述反射性显示元件包含反射性干涉式光调制 器，且所述发射性显示元件包含发光二极管。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中所述图像的所述部分包含像素。
5.一种显示器，其包含至少一个反射性显示元件，其经配置以显示图像的像素；至少一个发射性显示元件，其经配置以显示所述像素，其中所述反射性显示元件及所 述发射性显示元件中的每一者经配置以基于环境照明条件而显示所述像素。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中所述反射性显示元件经配置以当所述发射性显 示元件经配置为以低于指定输出电平的输出电平发射光时大致上吸收入射光，且经配置以 当所述发射性显示元件的所述输出电平超过所述指定输出电平时反射光。
7.根据权利要求5所述的显示器，其中所述反射性显示元件包含反射性干涉式光调制 器，且所述发射性显示元件包含发光二极管。
8.根据权利要求5所述的显示器，其进一步包含电路，所述电路经配置以基于环境照 明条件而将指示所述像素的信号选择性地提供到所述反射性显示元件及所述发射性显示 元件中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的显示器，其中所述反射性显示元件经配置以当由所述电路提 供的电流低于指定电平时大致上吸收入射光，且经配置以当所述电流超过所述指定电平时 反射光。
10.根据权利要求8所述的装置，其中第一显示元件包含第一电极及第二电极，其中所 述反射性显示元件经配置以基于由所述电路提供且施加于所述第一与第二电极之间的电 压差而反射光。
11.根据权利要求8所述的装置，其中所述电路包含有源矩阵元件。
12.一种用于输出光的装置，所述装置包含第一显示元件，其经配置以基于施加到所述第一显示元件的电压差而输出光；第二显示元件，其经配置以基于施加到所述第二显示元件的电流而输出光；及电路，其经配置以基于指示图像的一部分的第一电压电平而将所述电流供应到所述第 二显示元件且将所述电压差供应到所述第一显示元件，其中所述电路进一步经配置以基于 第二电压电平而选择性地供应所述电流。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一显示元件包含干涉式调制器，所述干 涉式调制器经配置以反射性地输出光。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一显示元件经配置以当所述电流低于指定电平时大致上吸收入射光，且经配置以当所述电流超过所述指定电平时反射光。
15.根据权利要求12所述的装置，其中所述第二显示元件包含发光二极管。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述发光二极管包含有机发光二极管。
17.根据权利要求12所述的装置，其中所述电路包含有源矩阵元件。
18.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一显示元件包含第一电极及第二电极， 其中所述输出光是基于施加于所述第一与第二电极之间的所述电压差。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述电路包含电容器，其并联地连接到所述第一显示元件。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述电路进一步包含晶体管，其具有连接到所述电容器的第一电极的栅极，其中所述晶体管经配置以将所 述电流从所述晶体管的源极提供到所述第二显示元件。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述晶体管的所述栅极进一步连接到所述第一 显示元件的第一电极，其中所述电容器的所述第一电极、所述第一显示元件的所述第一电 极及所述晶体管的所述栅极经配置以接收指示所述图像的所述部分的所述第一电压电平， 且其中所述第一显示元件的第二电极、所述电容器的第二电极及所述晶体管的漏极经配置 以接收所述第二电压电平。
22.根据权利要求12所述的装置，其进一步包含处理器，其经配置以与所述第一及第二显示元件通信，所述处理器经配置以处理图像 数据；及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
23.根据权利要求22所述的设备，其进一步包含驱动器电路，所述驱动器电路经配置 以将至少一个信号发送到所述电路。
24.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含控制器，所述控制器经配置以将所述 图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
25.根据权利要求22所述的设备，其进一步包含图像源模块，所述图像源模块经配置 以将所述图像数据发送到所述处理器。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器 中的至少一者。
27.根据权利要求22所述的设备，其进一步包含输入装置，所述输入装置经配置以接 收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。
28.一种用于输出光的装置，所述装置包含用于基于施加到第一显示元件的电压差而输出光的装置；用于基于施加到第二显示元件的电流而输出光的装置；用于基于指示图像的一部分的第一电压电平而将所述电流供应到所述第二显示元件 且将所述电压差供应到所述第一显示元件的装置，其中所述供应装置经配置以基于第二电 压电平而选择性地供应所述电流。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于基于电压差而输出光的装置包含干涉 式调制器，所述干涉式调制器经配置以反射性地输出光。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述干涉式调制器经配置以当所述电流低于指定电平时大致上吸收入射光，且经配置以当所述电流超过所述指定电平时反射光。
31.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于基于电流而输出光的装置包含发光二极管。
32.根据权利要求31所述的装置，其中所述发光二极管包含有机发光二极管。
33.根据权利要求28所述的装置，其中所述供应装置包含有源矩阵元件。
34.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于基于电压差而输出光的装置包含第一 电极及第二电极，其中所述输出光是基于施加于所述第一与第二电极之间的所述电压差。
35.根据权利要求34所述的装置，其中所述供应装置包含 电容器，其并联地连接到所述第一显示元件。
36.根据权利要求35所述的装置，其中所述供应装置进一步包含晶体管，其具有连接到所述电容器的第一电极的栅极，其中所述晶体管经配置以从所 述晶体管的源极提供所述电流。
37.根据权利要求36所述的装置，其中所述晶体管的所述栅极进一步连接到所述用于 基于所述电压差而输出光的装置的所述第一电极，其中所述电容器的所述第一电极、所述 用于基于所述电压差而输出光的装置的所述第一电极及所述晶体管的所述栅极经配置以 接收指示所述图像的一部分的所述第一电压电平，且其中所述用于基于所述电压差而输出 光的装置的所述第二电极、所述电容器的第二电极及所述晶体管的源极经配置以接收所述 第二电压电平。
38.一种操作显示器的方法，所述方法包含基于指示图像的一部分的第一电压电平而跨越第一显示元件施加电压差；及 至少部分地基于所述第一电压电平且至少部分地基于第二电压电平而选择性地跨越 第二显示元件施加电流，其中施加所述电压差以使得所述第一显示元件当所述电流低于指定电平时大致上吸 收入射光，且当所述电流超过所述指定电平时反射光。
39.根据权利要求38所述的方法，其进一步包含 接收指示环境照明的数据；及至少部分地基于所述数据而确定所述第一电压电平及所述第二电压电平。
全文摘要
一个实施例包括显示器，所述显示器包含经配置以显示图像的一部分的光调制器，例如反射性光调制器；经配置以显示所述图像的所述部分的光发射器；及经配置以将指示所述图像的所述部分的信号选择性地提供到所述光调制器及所述光发射器中的至少一者的电路。在一个此类实施例中，有源矩阵提供对所述装置的简单且有效的驱动。其它实施例包括制作及驱动所述装置的方法。
文档编号G02B26/00GK101981485SQ200980111213
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月18日 优先权日2008年3月28日
发明者蓝吉雄 申请人:高通Mems科技公司