P3播放器）、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显 示器、电子阅读装置（例如，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器（包含里程表及速度 计显示器等）、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器（例如，车辆中的后视摄像机的 显示器）、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式记 录器或播放器、DVD播放器、⑶播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗 衣机/烘干机、停车计时器、包装（例如，机电系统（EMS)应用中，包含微机电系统（MEMS)应 用以及非EMS应用）、美观性结构（例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示）及多种EMS 装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如（但不限于）电子切换装置、射频滤波 器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消 费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试装备。 因而，所述教示并不希望仅限于图中所展示的实施方案，而实际上具有广阔的可应用性，如 所属领域的技术人员将容易明白的。
[0074] 某些基于快门的显示设备可包含用于控制快门组合件阵列的电路，所述快门组合 件阵列调制光以产生显示图像。用于控制所述快门组合件的状态的所述电路可布置成控制 矩阵。所述控制矩阵针对任何给定图像帧而将所述阵列的每一像素寻址于光透射状态或光 阻断状态中。在一些实施方案中，响应于数据信号，所述控制矩阵的驱动电路将致动电压选 择性地存储到快门组合件的快门上。
[0075] 为将数据电压选择性地存储于快门上而不引起快门粘滞的实质风险，将相对表面 的电隔离部分电耦合到相应快门，使得所述电隔离部分保持于相同电位。在一些实施方案 中，使用可压缩导电间隔件来将所述快门电耦合到安置于相对衬底上的导电层的电隔离部 分。
[0076] 在一些其它实施方案中，所述快门电耦合到形成于与快门组合件相同的衬底上的 提升光圈层（EAL)的电隔离部分。在一些此类实施方案中，所述快门和所述EAL通过用于 将快门支撑于衬底上方的锚而电耦合。在一些其它实施方案中，快门经由用于将EAL而非 快门支撑于其上制造所述EAL和所述快门的衬底上方的单独锚而耦合到所述EAL。
[0077] 在一些实施方案中，所述EAL由用于形成快门组合件的相同结构材料制成或包含 用于形成快门组合件的相同结构材料。在一些其它实施方案中，所述EAL包含由类似结构 材料囊封的聚合物。在一些实施方案中，光阻断层安置于所述EAL的表面上。在一些实施 方案中，所述光阻断层具反射性，且在其它实施方案中，所述光阻断层具光吸收性，其取决 于显示设备中的EAL的定向。在一些其它实施方案中，EAL可包含横跨形成于EAL中的光 圈而安置的光分散特征，例如光散射元件或透镜。
[0078] 可通过首先制造所述快门组合件且接着在形成于所述快门组合件上方的模具上 形成EAL而制造所述EAL。在一些实施方案中，所述EAL模具包含单一牺牲材料层。在一些 其它实施方案中，所述EAL模具由多个牺牲材料层形成。在一些此类实施方案中，多个模具 层可用于在所述EAL中形成肋或抗粘滞突出部。在一些实施方案中，在制造之后，所述EAL 的部分可与相对的衬底接触且粘附到相对的衬底。光圈形成于所述EAL中以与形成于光阻 断材料层中的光圈对准，所述光阻断材料层安置于其上形成所述EAL的下伏衬底上。
[0079] 在制造所述EAL之后，从其上形成EAL和快门组合件的模具释放EAL和在其上方 制造所述EAL的快门组合件。为使释放过程简易，可在用于防止光泄漏的EAL的区域外形 成穿过EAL的蚀刻孔。在一些实施方案中，可通过使用二阶段蚀刻过程而促进所述释放过 程，在所述二阶段蚀刻过程中，首先使用湿式蚀刻，接着是干式蚀刻。在一些其它实施方案 中，所述快门组合件经配置以使得需要所述模具的不完全释放，以使模具材料有助于将EAL 或其它组件支撑于衬底上方。在一些其它实施方案中，所述模具由在与薄膜处理兼容的温 度下升华的牺牲材料形成，进而避免需要蚀刻。
[0080] 在一些实施方案中，一或多个电互连件或其它电组件可形成于EAL上。在一些此 类实施方案中，列互连件或行互连件中的一者可形成于所述EAL的顶部上，同时列互连件 或行互连件中的另一者可形成于下伏衬底上。在一些实施方案中，电组件（例如晶体管、电 容器、二极管或其它电组件）还可形成于EAL的表面上。
[0081] 本发明中所描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现下列潜在优点的一或 多者。一般来说，使用EAL会提供制造优点、光学优点和显示元件控制优点。
[0082] 关于制造优点，使用EAL能够在单一衬底上制造显示器的实质上所有机电组件和 光学组件。此实质上增大衬底之间的对准容限，且在一些实施方案中，可实际上无需对准衬 底。另外，包含所述EAL可无需在衬底和另一衬底的相应区域上形成个别显示元件之间的 电连接。此允许制造进一步隔开的两个衬底，且在一些实施方案中，限制在两个衬底之间形 成间隔件的需要。此额外空间还允许前面衬底响应于温度变化而变形以减轻在显示器内制 造替代性气泡减少或缓解特征的需要。另外，EAL无需响应于温度变化而变形以使光圈与 后方衬底保持实质上恒定的距离。此实质上恒定的距离有助于维持可因光圈层变形而受干 扰的显示器的观看角性能。此外，额外空间可减小由对显示器的表面的冲击（其可损坏显 示元件）而引起的空蚀气泡形成的可能性。
[0083] 在一些实施方案中，可使用两个模具层来制造所述EAL。此允许所述EAL包含抗粘 滞突出部或加强肋。抗粘滞突出部有助于缓解显示元件粘附到所述EAL的风险。加强肋有 助于强化EAL对外部压力的抵抗性。在一些其它实施方案中，可通过使EAL围封聚合物材 料层而强化所述EAL。
[0084] 关于光学器件，使用EAL可改进显示器的观看角特性。显示器可包含更紧密地定 位在一起的一对相对光圈，其形成从背光到观看者的光学路径的一部分。此些光圈之间的 距离可限制显示器的观看角。使用EAL可允许相对光圈被放置成彼此更接近，进而改进观 看角特性。另外，光学结构可制造于由EAL界定的光圈的顶部上。这些结构可分散光，从而 进一步改进显示器的观看角特性。
[0085] 在一些实施方案中，EAL可经制造以使得其由将显示元件的多个部分支撑于衬底 上方的相同锚中的一些锚支撑。此减少支撑EAL所需的结构的数目，从而使额外空间可用 于电组件、机械组件或光学组件，包含较高每英寸像素（PPI)显示器中的额外显示元件。此 配置还提供准备用于将个别显示元件的多个部分电链接到形成于EAL上的相应隔离导电 区域的就绪装置。这些显示元件专有的电连接准许替代性控制电路配置。例如，在一些此 类实施方案中，控制显示元件的状态的电路向不同显示元件的多个部分提供不同的致动电 压，而非使此些部分维持跨显示元件的共同电压。此些控制电路可更快速地致动，需要更少 空间，且具有更高可靠性。
[0086] 在一些其它实施方案中，所述控制电路（还称为控制矩阵）的某些组件可制造于 EAL的顶部上，而非制造于衬底的表面上。例如，所述控制矩阵中所包含的一些互连件可制 造于EAL的顶部上，同时其它互连件形成于所述衬底上。以此方式分离互连件会减小互连 件之间的寄生电容。其它电子组件（例如晶体管或电容器）也可建置于所述EAL上。由于 将电子器件移动到EAL的顶部而产生的额外面积允许更高孔径比显示器或具有更小显示 元件的更高分辨率显示器。
[0087] 如上文所描述，各种技术可用于促进制造于EAL下方的显示元件的释放。例如，穿 过EAL的蚀刻孔可为蚀刻剂提供额外流体路径以到达其上建置所述显示元件和所述EAL的 牺牲模具。此减少释放所需的时间，进而提高整体制造效率，同时还限制显示元件和EAL暴 露于潜在的腐蚀性蚀刻剂，所述蚀刻剂可损坏显示元件，进而降低所述显示元件的制造良 率或长期耐用性。还可通过采用二阶段蚀刻过程而限制此暴露。在一些实施方案中，可通 过采用可升华牺牲模具而进一步限制此暴露。这样还减少形成穿过EAL的额外流体路径的 需要以确保化学蚀刻剂以适时的方式到达牺牲材料。另外，有意允许不完全移除牺牲模具 的设计可产生更坚固的显示元件锚，从而产生更耐用的显示器。
[0088] 图IA展不实例性直观式基于微机电系统（MEMS)的显不设备100的不意图。显不 设备100包含布置成行和列的多个光调制器102a到102d(统称"光调制器102"）。在显 示设备100中，光调制器102a和102d处于打开状态，从而允许光通过。光调制器102b和 102c处于关闭状态，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显 示设备100可用于形成背光照明显示器（如果由一或多个灯105照明）的图像104。在另 一实施方案中，设备100可通过反射源自所述设备前部的周围光而形成图像。在另一实施 方案中，设备100可通过反射来自定位于所述显示器前部的一或多个灯的光（即，通过使用 前光）而形成图像。
[0089] 在一些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的一像素106。在一些其 它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说， 显示设备100可包含三个色彩特定光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106 的色彩特定光调制器102中的一或多者，显示设备100可在图像104中生成色彩像素106。 在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或更多个光调制器102以在图像104中 提供照度水平。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率定义的最小图元。关于显示设备 100的结构组件，术语"像素"是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合式机械与 电组件。
[0090] 显示设备100是直观式显示器，原因在于其可不包含通常在投影应用中发现的成 像光学件。在投影显示器中，将形成于所述显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙壁 上。所述显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接注视所述显 示设备来察看所述图像，所述显示设备含有所述光调制器且任选地含有用于增强在所述显 示器上所看到的亮度和/或对比度的背光或前光。
[0091] 直观式显示器可在透射模式或反射模式中操作。在透射显示器中，光调制器过滤 或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的一或多个灯的光。来自所述灯的光任选地注 入到光导或"背光"中以使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建到透明 或玻璃衬底上以促进其中含有光调制器的一个衬底直接定位于背光顶部上的夹层组合件 布置。
[0092] 每一光调制器102可包含快门108和光圈109。为照明图像104中的像素106,快 门108经定位以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，快门 108经定位以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。
[0093] 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以用于控制快门的 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110、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110 (还称作"扫描线互连件"）、 每一列像素的一个数据互连件112,以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，V WE"），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门 移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传送新移动指令。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。在一些其它实施方案中， 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。这些致动电压的施加随后导致快门 108的静电驱动移动。
[0094] 图IB展示实例性主机装置120(即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算 机、电子阅读器）的框图120。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。
[0095] 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和灯驱动器 148。扫描驱动器130将写入启用电压施加到写入启用互连件110。数据驱动器132将数据 电压施加到数据互连件112。
[0096] 在所述显示设备的一些实施方案中，数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提 供到光调制器，尤其在图像104的照度水平将以模拟方式导出的情形中。在模拟操作中，光 调制器102经设计以使得当通过数据互连件112施加一范围的中间电压时，在快门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经配置以仅将一组减少的2、3或4个数字电压电平施加到 数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式设定快门108中的每一者的打开状态、 关闭状态或其它离散状态。
[0097] 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")。所述控制器以几乎连续方式将数据发送到数据驱动器132,所述数据以按行且按图 像帧分组的序列（其在一些实施方案中可为预定的）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。
[0098] 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）。在一些实施 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 位提供到光调制器阵列内的所有光调制器。在一些其它实施方案中，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光调制器阵列，举例来说，能够驱动和/ 或起始阵列的多个行和列中的所有光调制器的同时致动的全局致动脉冲。
[0099] 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、绿色和蓝色以及白色灯（分别为140、142、144和146)的照明、像素阵列内的特 定行的写入启用和定序、来自数据驱动器132的电压的输出，以及提供光调制器致动的电 压的输出。
[0100] 控制器134确定可借以将快门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。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示，以在介于从10 赫兹（Hz)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帧。在一些实施方案中，图像 帧到阵列的设定与灯140、142、144和146的照明同步，以使得用一系列交替色彩（例如，红 色、绿色和蓝色）照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧被称作色彩子帧。在称作场序 式色彩方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，则人类大脑将把交替帧图 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、绿色和蓝色。
[0101] 在一些实施方案中，在显示设备100经设计以用于快门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。在一些 其它实施方案中，显示设备100可通过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
[0102] 在一些实施方案中，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调制器阵列。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的所述行的扫描线互连件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门状态的数据电压。重复此过程，直到已针对阵列中 的所有行加载数据为止。在一些实施方案中，用于数据加载的选定行的顺序是线性的，在阵 列中从顶部进行到底部。在一些其它实施方案中，将选定行的顺序伪随机化，以便使视觉假 影最小化。且在一些其它实施方案中，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。
[0103] 在一些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列的过程与致动快门108的过程在 时间上分开。在这些实施方案中，调制器阵列可包含用于阵列中的每一像素的数据存储器 元件，且控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动器138携载触发信号以根据存 储器元件中所存储的数据而起始快门108的同时致动。
[0104] 在替代实施方案中，像素阵列和控制所述像素的控制矩阵可布置成除矩形行和列 以外的配置。举例来说，所述像素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像素。
[0105] 主机处理器122通常控制主机的操作。举例来说，主机处理器可用于控制便携式 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 输出图像数据以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。
[0106] 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。在一些实施方案中，用户输入模块由用户借以编程个人偏好（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。在一 些其它实施方案中，使用硬件（例如开关或转盘）将这些偏好输入到主机。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。
[0107] 环境传感器模块124还可作为主机装置的一部分而被包含。环境传感器模块接收 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可经编程以区分所述 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。 传感器模块将此信息传送到显示器控制器134,以使得所述控制器可响应于周围环境而优 化观看条件。
[0108] 图2展示说明性基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器适于并 入到图IA的直观式基于MEMS的显示设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204的 快门202。致动器204可由两个单独的柔性电极梁致动器205("致动器205"）形成。快门 202在一侧上耦合到致动器205。致动器205使快门202沿实质上平行于衬底203的运动 平面在衬底203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到弹簧207,弹簧207提供与由致动 器204所施加的力相反的恢复力。
[0109] 每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的柔性负载梁206。负载锚208 连同柔性负载梁206 -起用作机械支撑件，从而保持快门202接近于衬底203而悬置。表 面包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将柔性负载梁206和快门202 物理连接到衬底203,且将负载梁206电连接到偏压（在某些情况下，接地）。
[0110] 如果所述衬底是不透明的（例如硅），则通过穿过衬底204蚀刻孔阵列而在所述衬 底中形成光圈孔211。如果衬底204是透明的（例如玻璃或塑料），则光圈孔211形成于沉 积在衬底203上的光阻挡材料层中。光圈孔211可呈大体圆形、椭圆形、多边形、蜿蜒形或 不规则形状。
[0111] 每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206而定位的柔性驱动梁216。驱动梁 216在一端处耦合到在若干个驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另 一端自由移动。每一驱动梁216弯曲，以使得其在驱动梁216的自由端和负载梁206的经 锚定端附近最靠近负载梁206。
[0112] 在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚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的经锚定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的经锚定端牵拉负 载梁206的快门端，借此朝向驱动梁锚218横向驱动快门202。柔性负载梁206充当弹簧， 以使得当跨越梁206和216电位的电压被移除时，负载梁206将快门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。
[0113] 光调制器（例如，光调制器200)并入有被动恢复力（例如弹簧）以用于在已移除 电压之后使快门返回到其静止位置。其它快门组合件可并入有用于将快门移动到打开或关 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。
[0114] 存在可经由控制矩阵来控制快门和光圈的阵列以产生具有适当照度水平的图像 (在许多情况中为移动图像）的多种方法。在一些情况中，通过连接到显示器的周边上的驱 动器电路的行互连件和列互连件的无源矩阵阵列而完成控制。在其它情况中，在阵列（所 谓的有源矩阵）的每一像素内包含切换和/或数据存储元件是适当的，以便改进显示器的 速度、照度水平和