用于mems光调制器的不对称行程的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机电装置的领域，且更确切地说，涉及用于显示器的光调制主体。
【背景技术】
[0002]机电系统（EMS)包含具有电及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件（例如 镜子及光学膜）及电子器件的装置。可依各种尺度（其包含（但不限于）微尺度及纳米尺 度）制造EMS装置或元件。例如，微机电系统（MEMS)装置可包含具有从约1微米到数百微 米或数百微米以上的范围中的大小的结构。纳机电系统（NEMS)装置可包含具有小于1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、微影或其它微 机械加工过程（其蚀除衬底及/或沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置）来产 生机电元件。
[0003] 由机械光调制器建构的显示器是基于液晶技术的显示器的吸引人的替代选项。机 械光调制器快到足以显示具有良好视角且具有广泛范围的色彩及灰阶的视频内容。机械光 调制器在投影显示器应用上已经很成功。使用机械光调制器的显示器尚未展现亮度、低功 率及高质量图像特性的足够吸引人的组合。
[0004]达成较高亮度及较大省电的方式为增加给定像素或像素阵列的孔径比。但是，增 加孔径比可增加机械光调制器跨较大孔径的行程距离，借此增加机械光调制器从一位置移 动到另一位置所需的时间量。此可引起光调制器切换速度上的非所期望的减少且负面影响 显示器的性能。仍需要高亮度、低功率机械致动的显示器，所述显示器具有可在高切换速度 及在低电压下驱动且为改进的图像质量做好准备的光调制器。
【发明内容】
[0005]本发明的系统、方法及装置各具有若干创新方面，所述方面中单一者不能单独负 责本文揭示的所期望属性。
[0006]在一方面中，一种机电装置包含：第一致动器；第二致动器；及主体，其耦合于所 述第一致动器与所述第二致动器之间，其中所述主体可在第一位置、第二位置及所述第一 位置与所述第二位置之间的中性位置之间移动。所述中性位置与所述第一位置之间的第一 距离大于所述中性位置与所述第二位置之间的第二距离。
[0007]在一些配置中，所述主体远离所述第一致动器移动所述第一距离且朝着所述第一 致动器移动所述第二距离。所述装置可包含孔径及光源。在所述第一位置中，所述主体可 容许来自所述光源的光穿过所述孔径，且在所述第二位置中，所述主体至少部分阻挡来自 所述光源的光穿过所述孔径。
[0008]在一些配置中，当所述主体在所述中性位置中时，所述主体至少部分阻挡光穿过 所述孔径。所述主体在从所述中性位置移动到所述第一位置时比在从所述中性位置移动到 所述第二位置时相对于所述孔径行进更大距离。在一些配置中，用于将所述主体从所述第 二位置移动到所述第一位置的时间大于用于将所述主体从所述第一位置移动到所述第二 位置的时间。
[0009] 在某些实施方案中，所述第一致动器包含：第一柔性电极，其连接于所述主体与第 一组锚之间；及第一电极，其与所述第一柔性电极相对且连接到第一电极锚。致动器包含第 二致动器，所述第二致动器具有第二柔性电极，其连接于所述主体与第二组锚之间。第二电 极与所述第二柔性电极相对且连接到第二电极锚，使得所述第二柔性电极与所述第二电极 锚之间的距离大于所述第一柔性电极与所述第一电极锚之间的距离。
[0010] 在一些配置中，所述第二柔性电极的长度大于所述第一柔性电极的长度。所述主 体可包含快门。所述装置可包含衬底，其中所述快门横向于所述衬底移动。所述第一致动 器及所述第二致动器可包含静电致动器。在一些实施方案中，所述装置包含呈像素布置于 显示器中的第一致动器、第二致动器及主体的阵列，所述主体耦合于所述相应第一致动器 与第二致动器之间。所述装置还包含处理器，其经配置以与所述显示器通信，其中所述处理 器经配置以处理图像数据。所述装置进一步包含存储器装置，其经配置以与所述处理器通 信。在某些实施方案中，所述显示器的孔径比大于具有等于所述第二距离的所述第一距离 的显示器。所述装置可包含控制矩阵，其经布置以将第一电压施加到所述第一致动器且将 第二电压施加到所述第二致动器，所述第一电压不同于所述第二电压。
[0011] 在一些配置中，所述装置包含驱动器电路，其经配置以将至少一信号发送到所述 显示器；及控制器，其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。所述 装置还包含图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，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。所述装置还可包含输入装置，其经配置以 接收输入数据且将所述输入数据传达到所述处理器。
[0012] 在另一方面中，一种设备包含第一致动器装置及第二致动器装置，其用于移动耦 合于所述第一致动器装置与所述第二致动器装置之间的光调制装置。所述光调制装置可在 第一位置、第二位置及所述第一位置与所述第二位置之间的中性位置之间移动。在所述中 性位置与所述第一位置之间移动所述光调制装置的第一距离大于在所述中性位置与所述 第二位置之间移动所述光调制装置的第二距离。
[0013] 在一些配置中，所述光调制装置远离所述第一致动器装置移动所述第一距离且朝 着所述第一致动器装置移动所述第二距离。所述设备还可包含用于使光通过的孔径装置。 在所述第一位置中，所述光调制装置容许光穿过所述孔径装置，且在所述第二位置中，所述 光调制装置至少部分阻挡光穿过所述孔径装置。在所述中性位置中，所述光调制装置至少 部分阻挡光穿过所述孔径装置。在一些实施方案中，用于将所述光调制装置从所述第二位 置移动到所述第一位置的时间大于用于将所述光调制装置从所述第一位置移动到所述第 二位置的时间。
[0014] 在一些配置中，所述第一致动器装置包含：第一柔性电极装置，其连接于所述光调 制装置与第一组锚装置之间；第一电极装置，其与所述第一柔性电极装置相对且连接到第 一电极锚装置。所述第二致动器装置包含：第二柔性电极装置，其连接于所述光调制装置与 第二组锚装置之间；及第二电极装置，其与所述第二柔性电极装置相对且连接到第二电极 锚装置。在某些实施方案中，所述第二柔性电极装置与所述第二电极锚装置之间的距离大 于所述第一柔性电极装置与所述第一电极锚之间的距离。在一些配置中，所述第二柔性电 极装置的长度大于所述第一柔性电极装置的长度。所述设备可包含衬底装置，其中所述光 调制装置横向于所述衬底装置移动。
[0015] 在又一方面中，一种机电装置包含：衬底，其具有孔径；光源，其用于提供光；第一 致动器；第二致动器；及主体，其耦合于所述第一致动器与所述第二致动器之间。所述主体 可相对于所述孔径在用于容许来自光源的光穿过所述孔径的第一位置，用于至少部分阻挡 光穿过所述孔径的第二位置及所述第一位置与所述第二位置之间的中性位置之间移动。所 述中性位置与所述第一位置之间的第一距离大于所述中性位置与所述第二位置之间的第 二距离。
[0016] 在以下附图及描述中提出本发明中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。虽 然本发明中提供的实例主要依据基于EMS及MEMS的显示器进行描述，但是本文提供的概念 可适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（"0LED"）显示器及 场发射显示器。其它特征、方面及优点将从描述、图及权利要求书显而易见。应注意，下图 的相对尺寸可不按比例绘制。
【附图说明】
[0017] 将参考下图从以下详细描述更易于理解前述讨论
[0018] 图1为实例显不设备的等角视图；
[0019] 图2为图1的显示设备的框图；
[0020] 图3为适合于控制并入到图1的显示器中的光调制器的控制矩阵的示意图；
[0021] 图4A及4B分别为打开及关闭状态中的双致动快门组合件的平面图；
[0022] 图5为基于快门的显示设备的截面图；
[0023] 图6A及6B为说明包含多个光调制器显示元件的显示装置的系统框图；
[0024] 图7A为中性位置中的光调制组合件的一实例的平面图；
[0025] 图7B为第一位置中的光调制组合件的一实例的平面图；
[0026] 图7C为第二位置中的光调制组合件的一实例的平面图；
[0027] 图8为使用用于打开及关闭操作的不同驱动电压控制光调制器的控制矩阵的一 部分的示意图；及
[0028] 图9为显示装置的一部分的一实例的平面图。
【具体实施方式】
[0029] 为描述本发明的创新方面，以下描述是针对某些实施方案。但是，所属领域的一般 技术人员将容易认识到可以诸多不同方式应用本文的教示。所描述的实施方案可实施于可 经配置以显示图像（运动（例如视频）或静止（例如静态图像）及文字、图形或图像）的任 何装置、设备或系统中。更特定来说，预期所描述的实施方案可包含于例如（但不限于）以 下各种电子装置中或与所述电子装置相关联：移动电话、多媒体因特网启用蜂窝式电话、移 动电视接收器、无线装置、智能电话、Bl UetcxuhR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、智能笔记型计算机、平板计算机、 打印机、影印机、扫描器、传真装置、全球定位系统（GPS)接收器/导航器、相机、数字媒体播 放器（例如MP3播放器）、摄录影机、游戏机、腕表、时钟、计算机、电视监视器、平板显示器、 电子阅读装置（例如电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器（其包含里程计显示器及速 度计显示器等等）、驾驶舱控制或显示器、相机画面显示器（例如车辆中的后视相机的显示 器）、电子照片、电子广告牌或标示、投影机、建筑结构、微波炉、电冰箱、立体声系统、卡式录 音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗 衣/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（例如在一件珠宝或衣服上显示图像）及各种EMS装置。 本文的教示还可用于例如（但不限于）以下非显示器应用中：电子切换装置、射频滤波器、 传感器、加速计、陀螺仪、运动传感装置、磁力计、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子 器件产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制程及电子测试设备。因此， 教示并非意欲受限于仅图中所描绘的实施方案，而是代以具有所属领域的一般技术人员将 易于了解的广泛适用性。
[0030] 为了改进显示装置的成像特性（例如，对比率、图像清晰度及色纯度），光调制器 转变时间（例如，将光调制器从打开位置移动到关闭位置）可缩短。例如，从打开位置到关 闭位置的缩短的光调制器转变时间减少光在对应光调制器到达完全关闭状态之前从像素 泄漏出的风险。本文提供用于通过增加显示器中的相应光调制主体的总行程距离，同时防 止快门转变时间增加到成像质量以别的方式减少的点来增加显示器的孔径比的系统、设备 及方法。增加总行程距离容许显示器中的较大孔径比，此提供较大省电及增加的显示亮度。 光调制主体的总行程距离包含主体从打开位置行进到关闭位置及从关闭位置行进到打开 位置的距离。在一实例中，光调制主体的行程距离为不对称：从中性位置，主体在第一方向 上比在第二方向上行进更大距离。不对称行程容许装置至少在一方向上设计有较长行程距 离而不影响或增加转变时间。在一实施方案中，不对称快门行程配置的使用可在使用较低 电压驱动光调制器时容许省电而不影响或增加一方向上的转变时间。
[0031] 为了提供申请案的整体理解，现在将描述某些说明性实施方案，所述实施方案包 含用于显示图像的设备及方法。但是，所属领域的一般技术人员将理解，本文描述的系统及 方法可经调适及修改而适于正讨论的申请案且可在其它适当应用中采用本文描述的系统、 设备及方法且此些其它添加及修改将不脱离于其范围。
[0032] 图1为显示器的一实例的示意图，所述显示器可包含在第一方向上行进时相对于 中性位置移动不同于在第二方向上相对于孔径行进时的距离的主体。更特定来说，图1描 绘直视式基于MEMS的显示设备100。显示设备100包含布置成行及列的多个光调制器102a 到 102d(概括为"光调制器102")。在显示设备100中，光调制器102a及120d是在打开状 态中而容许光通过。光调制器102b及102c是在关闭状态中而阻碍光的通过。如果由一或 多个灯105或另一光源照亮，通过选择性设定光调制器102a到102d的状态，可利用显示设 备100形成背光显示器的图像104。在另一实施方案中，设备100可通过