及光圈阵列以产生具有适当亮度水平的图 像（在诸多情形中，移动图像）的多种方法。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及列互连件的被动矩阵阵列来实现。在其它情形中，适当地在所述 阵列（所谓的主动矩阵）的每一像素内包含切换及/或数据存储元件以改进显示器的速 度、亮度水平及/或功率耗散性能。
[0068]图3A展示实例控制矩阵300的示意图。控制矩阵300适于控制并入到图1A的 基于MEMS的显示器设备100中的光调制器。图3B展示连接到图3A的控制矩阵300的基 于快门的光调制器的实例阵列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控制的弹性快门组合件302,例如图2的快门组 合件200。每一像素还可包含光圈层322,所述光圈层包含光圈324。
[0069]控制矩阵300制作为其上形成快门组合件302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中的每一列像素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，Vjjg309 提供欲用于致动快门组合件302的能量的大部分。因此，数据电压源（Vd源309)还充当致 动电压源。
[0070]参考图3A及3B，对于像素阵列320中的每一像素301或每一快门组合件302,控 制矩阵300包含晶体管310及电容器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。每一快门组合件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的一个电极及对应致动器303的电极中的一者。电容器312的 另一电极及快门组合件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，可用半导体二极管及/或金属绝缘体金属夹层型切换元件来替换晶体管310。
[0071] 在操作中，为形成图像，控制矩阵300通过将Vwe轮流施加到每一扫描线互连件306 来依次写入启用阵列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的栅极允许电流透过晶体管310流动穿过数据互连件308以将电位施加 到快门组合件302的致动器303。虽然写入启用所述行，但将数据电压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的所期望 亮度而变化。在提供数字控制方案的实施方案中，将数据电压选定为相对低量值电压（即， 接近接地的电压）或者满足或超过vat(致动阈值电压）。响应于将vat施加到数据互连件 308,对应快门组合件中的致动器303致动，从而敞开所述快门组合件302中的快门。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达足以使快门组合件302 致动的长时间；此致动可在已从所述行移除写入启用电压之后继续进行。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帧的致动指令。
[0072] 像素301以及阵列320的控制矩阵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与每一像素中的快门组合件302对准。在某些实施方案中，衬底304是由例如玻 璃或塑料等透明材料制成。在某些其它实施方案中，衬底304是由不透明材料制成，但其中 蚀刻有孔以形成光圈324。
[0073] 快门组合件302连同致动器303可制成为双稳态的。即，所述快门可存在于至少 两个平衡位置（例如，敞开或关闭）中而几乎不需要电力来使其保持处于任一位置中。更 特定来说，快门组合件302可为机械双稳态的。一旦将快门组合件302的快门设定为处于 适当位置中，便不需要电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的实体元件上的 机械应力可使所述快门保持在适当位置。
[0074] 快门组合件302连同致动器303还可制成为电双稳态的。在电双稳态快门组合件 中，存在低于快门组合件的致动电压的一系列电压，这一系列电压（如果施加到关闭致动 器（其中快门为敞开的或关闭的））使致动器保持关闭且使快门保持处于适当位置中，即使 对所述快门施加相反力还是如此。所述相反力可由弹簧（例如图2中所绘示的基于快门的 光调制器200中的弹簧207)施加，或者所述相反力可由例如"敞开"或"关闭"致动器等相 对致动器施加。
[0075] 光调制器阵列320绘示为具有每像素单个MEMS光调制器。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仅二态"接通"或"关断"光学状态的可能 性的其它实施方案是可能的。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划分灰阶是可能的。
[0076] 图4A及4B展示实例双致动器快门组合件400的视图。如图4A中所绘示，双致 动器快门组合件400处于敞开状态中。图4B展示处于关闭状态中的双致动器快门组合件 400。与快门组合件200相比，快门组合件400在快门406的任一侧上包含致动器402及 404。每一致动器402及404是独立控制的。第一致动器（快门敞开致动器402)用于敞开 快门406。第二相对致动器（快门关闭致动器404)用于关闭快门406。致动器402及404 两者皆为柔性横梁电极致动器。致动器402及404在实质上平行于其上方悬挂快门406的 光圈层407的平面中通过驱动快门406来敞开及关闭所述快门。快门406通过附接到致动 器402及404的锚408悬挂于光圈层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴附接到快门 406的两端的支撑件减少快门406的脱离平面运动且限制实质上到平行于所述衬底的平面 的运动。通过模拟图3A的控制矩阵300,适于与快门组合件400 -起使用的控制矩阵可包 含用于相对的快门敞开致动器402及快门关闭致动器404中的每一者的一个晶体管及一个 电容器。
[0077] 快门406包含光可通过的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈409。 在图4A中，快门组合件400处于敞开状态中且因此，快门敞开致动器402已致动，快门关闭 致动器404处于其松弛位置中，且快门光圈412的中心线与光圈层光圈409中的两者的中 心线重合。在图4B中，快门组合件400已移动到关闭状态且因此，快门敞开致动器402处 于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分现处于适当位置中 以阻挡光透射穿过光圈409 (绘示为虚线）。
[0078] 每一光圈具有环绕其周边的至少一个边缘。举例来说，矩形光圈409具有四个边 缘。在其中于光圈层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它弯曲光圈的替代实施方案中，每 一光圈可具有仅单个边缘。在某些其它实施方案中，无需在机械意义上分离或分开所述光 圈，而是可连接所述光圈。即，虽然所述光圈的部分或经塑形区段可维持与每一快门的对 应，但可连接数个此些区段以使得所述光圈的单个连续周界由多个快门共享。
[0079] 为允许光以多种出射角通过处于敞开状态的光圈412及409,给快门光圈412提供 大于光圈层407中的光圈409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为在关闭状态中 有效地阻挡光逸出，快门406的光阻挡部分较佳重叠光圈409。图4B展示快门406中的光 阻挡部分的边缘与形成于光圈层407中的光圈409的一个边缘之间的预定义重叠416。
[0080] 静电致动器402及404经设计以使得其电压位移行为给快门组合件400提供双 稳态特性。对于快门敞开致动器及快门关闭致动器中的每一者，存在低于致动电压的一系 列电压，这一系列电压（如果在致动器处于关闭状态中时施加（其中快门为敞开的或关闭 的））将使致动器保持关闭且使快门保持处于适当位置中，即使在将致动电压施加到相对 致动器之后还是如此。抵抗此相反力维持快门的位置所需的最小电压称为维持电压Vm。
[0081] 图5展示并入有基于快门的光调制器（快门组合件）502的实例显示器设备500 的截面图。每一快门组合件502并入有快门503及锚505。未展示在连接于锚505与快门 503之间时帮助将快门503悬挂于表面上方的短距离处的柔性横梁致动器。快门组合件502 安置于透明衬底504上，此衬底由塑料或玻璃制成。安置于衬底504上的后向反射层（反 射膜506)界定位于快门组合件502的快门503的关闭位置下方的多个表面光圈508。反射 膜506往回朝向显不器设备500的后面反射未通过表面光圈508的光。反射光圈层506可 为通过若干种气相沉积技术（包含溅镀、蒸发、离子电镀、激光剥蚀或化学气相沉积（CVD)) 以薄膜方式形成的不具有包含物的细粒金属膜。在某些其它实施方案中，后向反射层506 可由反射镜形成，例如介电反射镜。介电反射镜可制作为在高折射率与低折射率的材料之 间交替的介电薄膜的堆叠。将快门503与反射膜506分离的垂直间隙（快门在其内自由地 移动）介于〇. 5微米到10微米的范围内。垂直间隙的量值在关闭状态中较佳小于快门503 的边缘与光圈508的边缘之间的横向重叠，例如图4B中所绘示的重叠416。
[0082] 显不器设备500包含将衬底504与平面光导516分离的可选漫射器512及/或可 选亮度增强膜514。光导516包含透明材料，S卩，玻璃或塑料材料。光导516由形成后灯的 一或多个光源518照明。举例来说且不加限制地，光源518可为白炽灯、荧光灯、激光或发 光二极管（LED)。反射体519帮助将光从灯518引导朝向光导516。前向反射膜520安置 于后灯516后面，朝向快门组合件502反射光。来自后灯的未通过快门组合件502中的一 者的光射线（例如射线521)将返回到后灯且再次从膜520反射。以此方式，在第一遍次时 未能离开显示器设备500以形成图像的光可循环利用且可用于透射穿过快门组合件502的 阵列中的其它敞开光圈。已展示用以增加显示器的照明效率的此光循环利用。
[0083] 光导516包含将光从灯518朝向光圈508且因此朝向显不器的前面重定向的一组 几何光重定向器或棱镜517。光重定向器517可模制成具有可交替地为三角形、梯形或弯曲 剖面的形状的光导516的塑料主体。棱镜517的密度通常增加距灯518的距离。
[0084]在某些实施方案中，光圈层506可由光吸收材料制成，且在替代实施方案中，快门 503的表面可涂布有光吸收材料或光反射材料。在某些其它实施方案中，光圈层506可直接 沉积于光导516的表面上。在某些实施方案中，光圈层506不需要与快门503及锚505安 置于相同衬底上（例如在下文所阐述的MEMS下配置中）。
[0085]在某些实施方案中，光源518可包含不同色彩（举例来说，色彩红色、绿色及蓝色） 的灯。彩色图像可通过以足以使人脑将不同色彩的图像平均化为单个多色彩图像的速率用 不同色彩的灯顺序地照明图像而形成。各种特定色彩的图像是使用快门组合件502的阵列 而形成。在另一实施方案中，光源518包含具有三种以上不同色彩的灯。举例来说，光源518 可具有红色、绿色、蓝色及白色灯或者红色、绿色、蓝色及黄色灯。在某些其它实施方案中， 光源518可包含：青色、品红色、黄色及白色灯；红色、绿色、蓝色及白色灯。在某些其它实施 方案中，光源518中可包含额外灯。举例来说，如果使用五种色彩，那么光源518可包含红 色、绿色、蓝色、青色及黄色灯。在某些其它实施方案中，光源518可包含白色、橙色、蓝色、 紫色及绿色灯或者白色、蓝色、黄色、红色及青色灯。如果使用六种色彩，那么光源518可包 含红色、绿色、蓝色、青色、品红色及黄色灯或者白色、青色、品红色、黄色、橙色及绿色灯。
[0086]盖板522形成显示器设备500的前面。盖板522的后侧可覆盖有黑矩阵524以增 加对比度。在替代实施方案中，盖板包含对应于快门组合件502中的不同者的彩色滤光器， 例如相异的红色、绿色及蓝色滤光器。盖板522支撑于远离快门组合件502的距离（在某 些实施方案中，所述距离可为预定的）处从而形成间隙526。间隙526由机械支撑件或间隔 件527及/或由将盖板522附接到衬底504的粘合剂密封件528维持。
[0087]粘合剂密封件528封入流体530。流体530经工程设计具有较佳低于约10厘泊的 粘度且具有较佳高于约2. 0的相对介电常量及高于约104V/cm的介电崩溃强度。流体530 还可充当润滑剂。在某些实施方案中，流体530为具有高表面润湿能力的疏水液体。在替 代实施方案中，流体530具有大于或小于衬底504的折射率的折射率。
[0088] 并入有机械光调制器的显示器可包含数百、数千或（在某些