来源于设备前面的 周围光的反射形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过来自定位于显示器的前面中 的一或多个灯的光的反射（即，通过前光的使用）形成图像。在关闭或打开状态的一者中， 光调制器102通过（例如，而不限于）阻挡、反射、吸收、过滤、偏光、衍射或以别的方式改变 光的性质或路径来干扰光学路径中的光。
[0033] 在显示设备100中，各个光调制器102对应于图像104中的像素106。在其它实 施方案中，显示设备100可利用多个光调制器以在图像104中形成像素106。例如，显示设 备100可包含三个色彩特定的光调制器102。通过选择性打开对应于特定像素106的一或 多个色彩特定的光调制器102,显示设备100可在图像104中产生彩色像素106。在另一实 例中，显示设备100每像素106包含两个或更多个光调制器102以在图像104中提供灰阶。 关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率定义的最小图片元素。关于显示设备100的结构 组件，术语"像素"是指用于调制形成图像的单一像素的光的组合机械及电组件。
[0034] 由于显示设备100不需要使用成像光学装置，所以所述显示设备为直视式显示 器。用户通过直接看显示设备100看见图像。在替代实施方案中，显示设备100并入于投 影显示器中。在此些实施方案中，显示器通过将光投影到屏幕上或墙壁上来形成图像。在 投影应用中，显示设备100实质上小于投影的图像104。
[0035] 直视式显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器过滤或选择 性阻挡来源于定位于显示器后面的一或多个灯的光。来自灯的光视情况注入到光导或"背 光"中。透射直视式显示器实施方案经常建构到透明或玻璃衬底上以有利于包含光调制器 的一衬底直接定位于背光顶部上的夹层组合件布置。在一些透射显示器实施方案中，通过 将彩色滤光器材料与各个调制器102关联来产生色彩特定的光调制器。在其它透射显示器 实施方案中，可如下文所描述，使用通过使灯的照明以不同原色交替的场色序方法来产生 色彩。
[0036] 各个光调制器102包含快门108及孔径109。为了照亮图像104中的像素106， 快门108经定位，使得其容许光朝着观看者穿过孔径109。为了使像素106未被照亮，快门 108经定位，使得其阻碍光穿过孔径109。孔径109由图案化通过反射或光吸收材料的开口 界定。
[0037] 光调制器阵列102a到102d描绘为每像素具有单一MEMS光调制器。其它实施方 案是可行的，其中多个MEMS光调制器提供于各个像素中，借此在各个像素中提供多于仅仅 二元"接通"或"断开"光学状态的可能性。某些形式的编码区域分割灰阶是可行的，其中 在像素中提供多个MEMS光调制器，且其中与各个光调制器关联的孔径109具有不等面积。
[0038] 在其它实施方案中，基于滚筒的光调制器、光分接头、基于电湿润的光调制阵列以 及其它光调制器可代替调制器阵列l〇2a到102d内的快门组合件108。
[0039] 视情况而定，显示器100在水（或其它透明导电或极性液体）层、油层中维持快门 108。流体可增加切换速度且减少静摩擦。
[0040] 显示设备还包含控制矩阵，其连接到衬底且连接到光调制器以用于控制快门的移 动。控制矩阵包含一系列电互连件（例如，互连件110、112及114)，所述电互连件包含每像 素行至少一写入启用互连件110 (也被称作"扫描线互连件"），每像素列一数据互连件112 及将一共同电压提供到所有像素或至少提供到来自显示设备1〇〇中的多列及多行两者的 像素的共同互连件114。响应于适当电压（"写入启用电压，V TO"）的施加，给定像素行的写 入启用互连件110准备所述行中的像素以接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电 压脉冲的形式传达新移动指令。在一些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉 冲直接促成快门的静电移动。在其它实施方案中，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，其控制通常在量值上高于数据电压的分开驱动电压到光调制器102 的施加。接着此些驱动电压的施加导致快门108的静电驱动移动。控制矩阵还可包含例如 本文稍后关于图3描述的电路。电路可包含（但不限于）与各个快门组合件关联的晶体管 及电容器。在某些实施方案中，各个晶体管的栅极电连接到像素阵列中的一行的扫描线互 连件。在一配置中，各个晶体管的源极电连接到其对应数据互连件。各个快门组合件的致 动器可包含两个电极。各个晶体管的漏极可电并联连接到对应电容器的一电极及对应致动 器的电极的一者。电容器的另一电极及与快门组合件关联的致动器的另一电极可连接到共 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类型切 换元件替换晶体管。
[0041] 图2为显示设备100的框图150。参考图1及2,除了上文描述的显示设备100的 元件之外，如框图150中所描绘，显示设备100包含多个扫描驱动器152 (也被称作"写入启 用电压源"）及多个数据驱动器154(也被称作"数据电压源"）。扫描驱动器152将写入启 用电压施加到扫描线互连件110。数据驱动器154将数据电压施加到数据互连件112。在显 示设备的一些实施方案中，数据驱动器154经配置以尤其在图像104的灰阶将以模拟方式 导出的情况下，将模拟数据电压提供到光调制器。在模拟操作中，光调制器102经设计，使 得当中间电压范围透过数据互连件112施加时，导致快门108中的中间打开状态范围（例 如，快门可部分打开）及因此图像104中的中间照明状态或灰阶范围。
[0042] 在其它案例中，数据驱动器154经配置以仅将一组减少的2、3或4个数字电压电 平施加到控制矩阵。此些电压电平经设计以按数字方式将打开状态或关闭状态设定到各个 快门108。
[0043] 扫描驱动器152及数据驱动器154连接到数字控制器电路156 (也被称作"控制 器156")。控制器156包含输入处理模块158,其将传入图像信号157处理为适合于显不器 100的空间寻址及灰阶能力的数字图像格式。各个图像的像素位置及灰阶数据存储于帧缓 冲器159中，使得数据可根据需要馈送出到数据驱动器154。以主要串行方式将以按行及按 图像帧分组的预定序列安排的数据发送到数据驱动器154。数据驱动器154可包含串行转 并行数据转换器、电平移位及对于一些应用的数/模电压转换器。
[0044] 显示100设备视情况包含也被称作共同电压源的一组共同驱动器153。在一些实 施方案中，共同驱动器153 (例如）通过将电压供应到一系列共同互连件114而将DC共同 电位提供到光调制器阵列103内的所有光调制器。在其它实施方案中，共同驱动器153遵 循来自控制器156的命令，将电压脉冲或信号（例如，能够驱动及/或起始阵列103的多行 及多列中的所有光调制器的同时致动的全局致动脉冲）发出到光调制器阵列103。
[0045] 用于不同显示功能的所有驱动器（例如，扫描驱动器152、数据驱动器154及共同 驱动器153)通过控制器156中的时序控制模块160进行时间同步。来自模块160的时序 命令协调经由灯驱动器168的红色、绿色及蓝色与白色灯（分别162、164、166及167)的照 明，光调制器阵列103内的特定行的写入启用及定序，来自数据驱动器154的电压的输出及 实现光调制器致动的电压的输出。
[0046] 控制器156确定定序或寻址方案，阵列103中的各个快门108通过所述定序或寻 址方案可复位为适合于新图像104的照明水平。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对 于视频显示，以从10赫兹到300赫兹的范围内的频率来刷新视频的彩色图像104或帧。在 一些实施方案中，图像帧到阵列103的设定与灯162、164及166的照明同步，使得利用一系 列交替色彩（例如红色、绿色及蓝色）照亮交替图像帧。各个相应色彩的图像帧称作彩色 子帧。在此方法（称作场色序方法）中，如果彩色子帧以超过20Hz的频率交替，人脑将交 替帧图像平均为具有宽广及连续色彩范围的图像的感知。在替代实施方案中，可在采用除 了红色、绿色及蓝色之外的原色的显示设备100中采用具有原色的四个或更多个灯。
[0047] 在一些实施方案中，在为快门108于打开状态与关闭状态之间的数字切换设计显 示设备1〇〇的情况下，控制器156确定图像帧之间的寻址序列及/或时间间隔以产生具有 适当灰阶的图像104。通过控制快门108在特定帧中打开的时间量产生改变的灰阶水平的 过程称作时分灰阶。在时分灰阶的一些实施方案中，控制器156根据所述像素的所期望照 明水平或灰阶确定容许快门108保持打开状态的各个帧内的时间周期或时间的一小部分。 在其它实施方案中，对于各个图像帧，控制器156设定阵列103的多行及多列中的多个子帧 图像且控制器改变其间与灰阶的编码字内采用的灰阶值或有效值成比例地照亮各个子帧 图像的持续时间。例如，一系列子帧图像的照明时间可与二元编码系列1、2、4、8......成比例 地改变。接着阵列103中的各个像素的快门108根据灰色水平的像素二元编码字内的对应 位置的值设定在子帧图像内的打开或关闭状态。
[0048] 在其它实施方案中，控制器与特定子帧图像所期望的灰阶值成比例地改变来自灯 162、164及166的光的强度。许多混合技术还可用于从快门108阵列形成色彩及灰阶。例 如，上文描述的时分技术可与每像素多个快门108的使用组合，或特定子帧图像的灰阶值 可透过子帧时序与灯强度两者的组合建立。
[0049] 在一些实施方案中，图像状态104的数据由控制器156通过也被称作扫描线的个 别行的循序寻址加载到调制器阵列103。对于序列中的各行或扫描线，扫描驱动器152将 写入启用电压施加到阵列103的所述行的写入启用互连件110且随后数据驱动器154为所 选行中的各列供应对应于期望的快门状态的数据电压。此过程重复直到已为阵列中的所有 行加载数据为止。在一些实施方案中，用于数据加载的所选行的序列为线性，其在阵列中从 顶部进行到底部。在其它实施方案中，所选行的序列伪随机化以最小化视觉假影。在进一 步实施方案中，定序按块安排，其中对于一块，图像状态104的仅某一小部分的数据（例如） 通过仅依序寻址阵列的每第5行来加载到阵列。
[0050] 在一些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列103的过程在时间上与致动快门 108的过程分开。在此些实施方案中，调制器阵列103可包含用于阵列103中的各个像素的 数据存储器元件且控制矩阵可包含全局致动互连件，其用于运载来自共同驱动器153的触 发信号以根据存储于存储器元件中的数据起始快门108的同时致动。
[0051] 在替代实施方案中，光调制器阵列103及控制像素的控制矩阵可布置成除了矩形 行及列之外的配置。例如，像素可布置成六角形阵列或曲线行及列。一般来说，如本文中使 用，术语扫描线应是指共享写入启用互连件的任何多个像素。
[0052] 显示器100包含多个功能块，所述功能块包含时序控制模块160、帧缓冲器159、扫 描驱动器152、数据驱动器154及驱动器153与168。各个块可理解为表示可区分硬件电路 及/或可执行代码模块。在一些实施方案中，功能块提供为借助于电路板及/或电缆连接 在一起的相异芯片或电路。或者，许多此些电路可连同光调制器阵列103制造于相同衬底 上。在一些实施方案中，衬底为透明，例如，玻璃或塑料。在其它实施方案中，来自框图150 的多个电路、驱动器、处理器及/或控制功能可一起集成于单一硅芯片内，接着所述硅芯片 直接结合到保持光调制器阵列103的衬底。
[0053] 控制器156包含编程链路180,实施于控制器156内的寻址、色彩及/或灰阶算法 可根据特定应用的需要而通过所述编程链路180改变。在一些实施方案中，编程链路180传 达来自环境传感器（例如周围光或温度传感器）的信息，使得控制器156可调整与环境条 件对应的成像模式或背光电源。控制器156还包含电力供应器输入182,其提供为灯以及光 调制器致动所需的电力。在必要时，驱动器152、153、154及/或168可包含DC转DC转换 器或与DC转DC转换器关联，所述转换器用于将182处的输入电压转换为对于快门108的 致动或灯（例如灯162、164、166及167)的照明足够的多种电压。
[0054] 图3为控制矩阵300的示意图，所述控制矩阵300适合于与控制器156通信且适合 于控制并入到图1的显示设备1〇〇中的光调制器。控制矩阵300可对像素301的阵列（例 如显示器100的像素阵列102a到102d或框图150的光调制器