部上的夹层组合件 布置。
[0049] 每一光调制器102可包含快口 108和光圈109。为照明图像104中的像素106,快 口 108经定位W使得其允许光通过光圈109朝向观看者。为保持像素106未被点亮，快口 108经定位W使得其阻碍光通过光圈109。光圈109是由穿过每一光调制器102中的反射 或吸光材料图案化的开口界定。
[0050] 所述显示设备还包含连接到所述衬底且连接到所述光调制器W用于控制快口的 移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件（例如，互连件11〇、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11〇(还称作"扫描线互连件"）、 每一列像素的一个数据互连件112,W及将共同电压提供到所有像素或至少来自显示设备 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口 移动指令。数据互连件112W数据电压脉冲的形式传送新移动指令。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口的静电移动。在某些其它实施方案中， 数据电压脉冲控制开关，例如，晶体管或其它非线性电路元件，所述开关控制单独致动电压 (其量值通常高于数据电压）到光调制器102的施加。该些致动电压的施加随后导致快口 108的静电驱动移动。
[0051] 图1B展示主机装置120 (即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子 阅读器、上网本、笔记本计算机等）的框图的实例。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。
[0052] 显示设备128包含多个扫描驱动器130 (还称作"写入启用电压源"）、多个数据驱 动器132 (还称作"数据电压源")、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱动器148 和显示元件阵列150 (例如图1A中所示的光调制器102)。扫描驱动器130将写入启用电压 施加到扫描线互连件110。数据驱动器132将数据电压施加到数据互连件112。
[0053] 在所述显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置W将模拟数据电压提 供到显示元件阵列150,尤其在图像104的照度水平将W模拟方式导出的情形中。在模拟操 作中，光调制器102经设计W使得当通过数据互连件112施加一范围的中间电压时，在快口 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W仅将一组减少的2、3或4个数字电压电平 施加到数据互连件112。该些电压电平经设计而W数字方式设定快口 108中的每一者的打 开状态、关闭状态或其它离散状态。
[0054] 扫描驱动器130和数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称作"控制器 134")。所述控制器W几乎连续方式将数据发送到数据驱动器132,所述数据W按行且按图 像帖分组的预定序列组织。数据驱动器132可包含串行到并行数据转换器、水平移位和用 于某些应用的数/模电压转换器。
[00巧]所述显示设备任选地包含一组共同驱动器138 (还称作共同电压源）。在某些实施 方案中，共同驱动器138 (例如）通过将电压供应到一系列共同互连件114而将DC共同电 位提供到显示元件阵列150内的所有显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138 遵循来自控制器134的命令而将电压脉冲或信号发出到显示元件阵列150,举例来说，能够 驱动和/或起始150阵列的多个行和列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
[0056] 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和共同 驱动器138)通过控制器134而时间同步。来自所述控制器的时序命令经由灯驱动器148 协调红色、绿色和藍色W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，W及提供显示元件致 动的电压的输出。在某些实施方案中，所述灯是发光二极管（LED)。
[0057] 控制器134确定可借朗尋快口 108中的每一者重设为适于新图像104的照明水平 的定序或寻址方案。可W周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示，W在介于从10 赫兹化Z)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帖。在某些实施方案中，图像 帖到阵列150的设定与灯140、142、144和146的照明同步，W使得用一系列交替色彩（例 如，红色、绿色和藍色）照明交替图像帖。每一相应色彩的图像帖被称作色彩子帖。在称作 场序式色彩方法的此方法中，如果色彩子帖W超过20化的频率交替，则人类大脑将把交替 帖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更多个灯，从而采用原色而不是红色、绿色和藍色。 [005引在某些实施方案中，在显示设备100经设计W用于快口 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，如先前所描述。在某些 其它实施方案中，显示设备100可通过使用每像素多个快口 108来提供灰阶。
[0059] 在某些实施方案中，图像状态104的数据由控制器134通过对个别行（还称作扫 描线）的顺序寻址而被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口状态的数据电压。重复此过程，直到已 针对阵列150中的所有行加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的顺 序是线性的，在阵列150中从顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，将选定行的顺序伪 随机化，W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， 例如通过仅依序寻址阵列150中的每第5行而将图像状态104的仅某一分数的数据加载到 阵列150。
[0060] 在某些实施方案中，用于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开。在该些实施方案中，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W用于从共同驱 动器138携载触发信号W根据存储器元件中所存储的数据而起始快口 108的同时致动。
[0061] 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W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"应指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0062] 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W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（例如）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；关于图像数据的类型的信息；及/或供显示设备在 选择成像模式中使用的指令。
[0063]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到控制器 134。在某些实施方案中，用户输入模块126由用户借W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"、"体育"、"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（例如开关或转盘）将该些偏好输入到主机。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。
[0064] 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W 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将此信息传送到显示器控制器134,W使得控制器134可响应于 周围环境而优化观看条件。
[0065] 图2展示说明性基于快口的光调制器200的透射图。基于快口的光调制器200适 于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中。光调制器200包含禪合到致动器204 的快口 202。致动器204可由两个单独的柔顺电极梁致动器205("致动器205")形成。快 口 202在一侧上禪合到致动器205。致动器205使快口 202沿实质上平行于表面203的运 动平面在表面203上方横向移动。快口 202的相对侧禪合到弹黃207,弹黃207提供与由致 动器204所施加的力相反的恢复力。
[0066] 每一致动器205包含将快口 202连接到负载错208的柔顺负载梁206。负载错208 连同柔顺负载梁206 -起用作机械支撑件，从而保持快口 202接近于表面203而悬置。表 面203包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载错208将柔顺负载梁206和快口 202物理连接到表面203,且将负载梁206电连接到偏压（在某些情况下，接地）。
[0067] 如果所述衬底是不透明的（例如娃），则通过穿过衬底蚀刻孔阵列而在所述衬底 中形成光圈孔211。如果衬底是透明的（例如玻璃或塑料），则光圈孔211形成于沉积在衬 底上的光阻挡材料层中。光圈孔211可呈大体圆形、楠圆形、多边形、婉艇形或不规则形状。 [006引每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206而定位的柔顺驱动梁216。驱动梁 216在一端处禪合到在若干个驱动梁216之间共享的驱动梁错218。每一驱动梁216的另 一端自由移动。每一驱动梁216弯曲，W使得其在驱动梁216的自由端和负载梁206的经 错定端附近最靠近负载梁206。
[0069] 在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁错218将电位施加到驱动 梁216。可将第二电位施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电位差朝 向负载梁206的经错定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的经错定端牵拉负 载梁206的快口端，借此朝向驱动错218横向驱动快口 202。柔顺部件206充当弹黃，W使 得当跨越梁206和216电位的电压被移除时，负载梁206将快口 202推回到其初始位置中， 从而释放存储在负载梁206中的应力。
[0070] 光调制器（例如，光调制器200)并入有被动恢复力（例如弹黃）W用于在已移除 电压之后使快口返回到其静止位置。其它快口组合件可并入有用于将快口移动到打开或关 闭状态中的一组双重"打开"和"关闭"致动器和若干组单独"打开"和"关闭"电极。
[0071] 存在可借W经由控制矩阵来控制快口和光圈阵列W产生具有适当照度水平的图 像（在许多情形中是移动图像）的各种方法。在某些情形中，控制是借助连接到显示器的周 边上的驱动器电路的行和列互连件的无源矩阵阵列来实现。在其它情形中，适当地将切换 和/或数据存储元件包含在阵列（所谓的有源矩阵）的每一像素内w改进显示器的速度、 照度水平和/或电力耗散性能。
[0072] 图3A展示控制矩阵300的实例性示意图。控制矩阵300适于控制并入到图1A的 基于MEMS的显示设备100中的光调制器。图3B展示连接到图3A的控制矩阵300的基于 快口的光调制器的阵列320的透视图。控制矩阵300可寻址像素阵列320("阵列320")。 每一像素301可包含由致动器303控制的例如图2的快口组合件200等弹性快口组合件 302。每一像素还可包含光圈层322,所述光圈层322包含光圈324。
[0073] 控制矩阵300被制成快口组合件302形成于其上的衬底304的表面上的扩散或薄 膜沉积电路。控制矩阵300针对控制矩阵300中的每一行像素301包含扫描线互连件306 且针对控制矩阵300的每一列像素301包含数据互连件308。每一扫描线互连件306将写 入启用电压源307电连接到一行对应像素301中的像素301。每一数据互连件308将数据 电压源309 ("Vd源"）电连接到一列对应像素中的像素301。在控制矩阵300中，Vd源309 提供将用于致动快口组合件302的能量的大部分。因此，数据电压源（Vd源309)还用作致 动电压源。
[0074] 参见图3A和3B，针对每一像素301或针对像素阵列320中的每一快口组合件302， 控制矩阵300包含一晶体管310和一电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到像素301 位于其中的阵列320中的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应 数据互连件308。每一快口组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏 极并联电连接到对应电容器312的一个电极和对应致动器303的电极中的一者。电容器 312的另一电极和快口组合件302中的致动器303的另一电极连接到共同或接地电位。在 替代实施方案中，可用半导体二极管和/或金属绝缘体金属夹层型开关元件来取代晶体管 310。
[00巧]在操作中，为形成图像，控制矩阵300通过依次将Vwe施加到每一扫描线互连件 306而依序写入启用阵列320中的每一行。对于经写入启用行，将Vwe施加到所述行中的像 素301的晶体管310的栅极允许电流能够通过晶体管310流动穿过数据互连件308W将一 电位施加到快口组合件302的致动器303。在所述行经写入启用时，将数据电压Vd选择性 地施加到数据互连件308。在提供模拟灰阶的实施方案中，施加到每一数据互连件308的数 据电压相对于位于经写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的相交处的像素301的 所要亮度而改变。在提供数字控制方案中的实施方案中，将数据电压选择为相对低量值的 电压（即，接近于接地的电压）或者满足或超过Vat(致动阔值电压）。响应于将Vat施加 到数据互连件308,对应快口组合件中的致动器303致动，从而打开所述快口组合件302中 的快口。施加到数据互连件308的电压甚至在控制矩阵300停止将Vwe施加到一行之后仍 保持存储于像素301的电容器312中。因此，电压Vwe不必在一行上等待并保持足够长W让 快口组合件302致动的时间；此致动可在已从所述行移除所述写入启用电压之后进行。电 容器312还充当阵列320内的存储器元件，从而存储用于照明图像帖的致动指令。
[0076]阵列320的像素301W及控制矩阵300形成于衬底304上。阵列320包含安置于 衬底304上的光圈层322,所述光圈层包含用于阵列320中的相应像素301的一组光圈324。 光圈324与每一像素中的快口组合件302对准。在某些实施方案中，衬底304由例如玻璃 或塑料等透明材料制成。在某些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所述不 透明材料中蚀刻孔W形成光圈324。
[0077] 快口组合件302连同致动器303可制成双稳态。目P，所述快口可存在于至少两个 平衡位置（例如，打开或关闭）中，其中几乎不需要电力来使其保持处于任一位置中。更具 体来说，快口组合件302可为机械双稳态的。一旦将快口组合件302的快口设定处于适当 位置中，则不需要电能或保持电压来维持所述位置。快口组合件302的物理元件上的机械 应力可使所述快口保持于适当位置中。
[0078] 快口组合件302连同致动器303还可制成电双稳态。在电双稳态快口组合件中， 存在低于所述快口组合件的致动电压的电压范围，所述电压范围如果施加到关闭的致动器 (其中所述快口打开或关闭）就会使所述致动器保持关闭并使所述快口保持处于适当位置 中，即使对所述快口施加反作用力也如此。所述反作用力可由弹黃（例如图2A中所描绘的 基于快口的光调制器200中的弹黃207)施加，或者所述反作用力可由例如"打开"或"关 闭"的致动器等相反致动器施加。
[0079] 光调制器阵列320经描绘为每像素具有单个MEMS光调制器。其它实施方案是可能 的，其中在每一像素中提供多个MEMS光调制器，借此在每一像素中提供不只是二元"接通" 或"关断"光学状态的可能性。其中提供像素中的多个MEMS光调制器且其中与所述光调制 器中的每一者相关联的光圈324具有不等区域的某些形式的编码区域分割灰阶是可能的。
[0080] 图4A和4B展示双重致动器快口组合件400的实例性视图。如图4A中所描绘，双 重致动器快口组合件400处于打开状态。图4B展示处于关闭状态的双重致动器快口组合 件400。与快口组合件200对比，快口组合件400包含快口 406的任一侧上的致动器402 和404。独立地