包含双致动轴机电系统光调制器的显示器设备的制造方法
包含双致动轴机电系统光调制器的显示器设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张于2012年12月28日提出申请的标题为"包含双致动轴机 电系统光调制器的显示器设备OISPLAYAPPARATUSINCLUDINGDUALACTUATIONAXIS ELECTROMECHANICALSYSTEMSLIGHTMODULATORS) " 的第 61/746, 881 号美国临时专利 申请案的优先权，且主张于2013年3月14日提出申请的标题为"包含双致动轴机电 系统光调制器的显示器设备OISPLAYAPPARATUSINCLUDINGDUALACTUATIONAXIS ELECTROMECHANICALSYSTEMSLIGHTMODULATORS)" 的第 13/829, 254 号美国实用申请案的 优先权。以上所提及的申请案中的每一者皆受让于本申请案的受让人且借此以引用方式明 确地并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及显示器的领域，且确切地说，涉及包含具有多个移动轴的多状态光调 制器的微机电系统（MEMS)显示器。
【背景技术】
[0004] 某些基于机电系统（EMS)的光调制器可以二态方式有效地调制光（S卩，在亮状态 与暗状态之间进行切换）。举例来说，基于EMS的快门可迅速地在光透射状态与光阻挡状态 之间进行切换。然而，存在可以可靠地达成全暗状态与全亮状态之间的离散部分透射状态 的几个基于EMS的光调制器。
[0005] 因此，并入有基于EMS的光调制器的显示器往往通过将光调制器驱动到一系列子 帧中的亮状态或暗状态中而使用时分原理产生不同灰阶值。即使将此些子帧加权，此些显 示器可仍需要产生每图像帧大数目个子帧以获得所期望的灰度阶粒度。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法及装置各自具有数项发明方面，所述方面中的任何一项方面 皆不单独地负责本文中所揭示的期望属性。
[0007] 本发明中所阐述的标的物的一项发明方面可实施于一种设备中，所述设备包含衬 底、快门、第一致动器及第二致动器。所述快门邻近于所述衬底定位且经配置以选择性地阻 碍穿过所述衬底的光学路径。所述第一致动器机械耦合到所述快门的第一端且经配置以用 于使所述快门在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移 动，借此将所述快门从第一状态移动到第二状态。所述第二致动器邻近所述快门定位且经 配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移动。所述第二轴实质上正交于所述第一轴且也 在实质上平行于由所述衬底界定的所述平面的平面内。使所述快门沿着所述第二轴移动将 所述快门移动到第三状态中。在某些实施方案中，所述第二致动器包含与所述快门间隔开 且与所述快门机械分离的电极。
[0008] 在某些实施方案中，所述设备包含第三致动器。所述第三致动器可机械耦合到所 述快门且经配置以使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向移动，借 此将所述快门移动到所述第一状态中。在某些其它实施方案中，所述设备包含弹簧，所述弹 簧机械耦合到所述快门以沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向将恢复力施 加到所述快门以用于将所述快门往回移动到所述第一状态中。
[0009] 在某些其它实施方案中，所述第三致动器可包含在所述快门的与所述第二致动器 相对的一侧上与所述快门间隔开且与所述快门机械分离的致动器，用于将所述快门移动到 第四状态中。在某些实施方案中，与所述第二致动器的所述快门间隔开的所述电极与所述 快门间隔开达第一距离，且所述第三致动器的与所述快门间隔开的电极与所述快门间隔开 达第二距离。
[0010] 在某些实施方案中，所述第一状态为光透射状态，所述第二状态为其中所述快门 阻碍穿过所述衬底的所述光学路径的光阻挡状态，且所述第三状态包括其中所述快门仅部 分地阻碍所述光学路径的部分光透射状态。在某些实施方案中，在所述部分光透射状态中， 所述快门阻挡所述光学路径中的光的约25%、约33%或约50%中的一者。
[0011] 在某些实施方案中，所述第一致动器由包含可扩展部分的柔性横梁耦合到所述快 门。在某些其它实施方案中，所述快门包含垂直于所述衬底的所述平面的至少一个表面。在 某些此类实施方案中，所述快门的垂直于所述衬底的所述平面的所述表面可形成所述快门 的周界的一侧，且所述快门充当所述第二致动器的电极。
[0012] 在某些实施方案中，所述快门、所述第一致动器及所述第二致动器形成显示元件 的一部分，且所述设备包含显示器，所述显示器包含显示元件阵列。所述设备还可包含：处 理器，其经配置以与所述显示器通信且处理图像数据；及存储器装置，其经配置以与所述处 理器通信。在某些实施方案中，所述设备包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示器 的驱动器电路，且控制器进一步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。在某些实施方案中，所述设备还包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的 图像源模块。所述图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。在又某些其 它实施方案中，所述设备包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器 的输入装置。
[0013] 本发明中所阐述的标的物的另一发明方面可实施于一种设备中，所述设备包含： 衬底；用于选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径的装置；用于使所述光阻碍装置在实质 上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动借此将所述光阻碍 装置从第一状态移动到第二状态的装置；及用于使所述光阻碍装置沿着第二轴沿第二方向 移动借此将所述光阻碍装置移动到第三状态中的装置。所述第二轴实质上正交于由所述衬 底界定的所述平面中的所述第一轴。
[0014] 在某些实施方案中，所述设备包含用于使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一 方向相反的第三方向移动以用于将所述光阻碍装置往回移动到所述第一状态中的装置。在 某些其它实施方案中，所述设备包含用于沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方 向将恢复力施加到所述光阻碍装置借此将所述光阻碍装置移动到所述第一状态中的恢复 装置。在某些其它实施方案中，所述设备可包含用于将所述光阻碍装置移动到第四状态中 的装置。所述第三及第四状态可为相异的部分光阻碍状态。
[0015] 以下附图及说明中陈述本说明书中所阐述的标的物的一或多项实施方案的细节。 尽管主要就基于MEMS的显示器阐述本
【发明内容】
中所提供的实例，但本文中所提供的概念 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（OLED)显示器、电泳 显示器及场发射显示器）以及其它非显示器的MEMS装置（例如MEMS麦克风、传感器及光 学切换器）。依据说明、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，以下各图的 相对尺寸可不按比例绘制。
【附图说明】
[0016] 图1A展示实例直观式基于微机电系统（MEMS)的显示器设备的示意图。
[0017] 图1B展示实例主机装置的框图。
[0018] 图2展示实例基于快门的光调制器的透视图。
[0019] 图3A展示实例控制矩阵的示意图。
[0020] 图3B展示连接到图3A的控制矩阵的实例基于快门的光调制器阵列的透视图。
[0021] 图4A及4B展示实例双致动器快门组合件的视图。
[0022] 图5展示并入有基于快门的光调制器的实例显示器设备的截面图。
[0023] 图6展示供在显示器的MEMS下配置中使用的实例光调制器衬底及实例光圈板的 截面图。
[0024] 图7A到7C展示实例多状态快门组合件的平面图。
[0025] 图7D展示图7A到7C中所展示的多状态快门组合件的截面图。
[0026] 图8A到8C展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0027] 图9展示实例控制矩阵的示意图。
[0028] 图10A到10C展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0029] 图11A到11D展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0030] 图12A到12D展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0031] 图13及14展示包含多个显示元件的实例显示装置的系统框图。
[0032] 在各个图式中，相似元件符号及名称指示相似元件。
【具体实施方式】
[0033] 以下说明涉及用于阐述本发明的发明方面的目的的某些实施方案。然而，所属领 域的技术人员将易于认识到，可以众多不同方式来应用本文中的教示。所阐述实施方案 可实施于经配置以显示图像（无论是运动图像（例如视频）还是固定图像（例如静态图 像），且无论是文本图像、图形图像还是图片图像）的任何装置、设备或系统中。更特定来 说，预期所述所阐述实施方案可包含于以下多种电子装置中或与其相关联，例如但不限于： 移动电话、具有多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、 BluetoothSD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、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统 (GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄像机、游戏主控台、手 表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置（举例来说，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）、驾驶舱控制件及/或显示器、相 机视图显示器（例如车辆中的后视相机的显示器）、电子相片、电子告示牌或标牌、投影仪、 建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无 线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/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 一件珠宝或衣服上的图像显示器）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、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子器件产品的零件、变容器、液晶装置、电泳 装置、驱动方案、制造过程及电子测试装备。因此，所述教示并不意欲限于仅绘示于所述图 中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将易于了解的宽广适用性。
[0034] 可靠多状态光调制器可由可沿着两个轴致动的快门形成。在某些实施方案中，第 一致动器可通过使快门在光透射穿过的光圈上方移动而沿着第一轴沿第一方向将快门从 光透射状态驱动到光阻碍状态。然后，第二致动器可在沿着正交轴的方向上驱动快门以部 分地不阻挡光圈，从而允许光的某一部分通过，而阻挡其余光。相对第三致动器或弹簧可用 于将快门返回到光透射位置。此些配置提供三种可以可靠地获得的快门状态。
[0035] 在某些实施方案中，第一致动器机械耦合到快门。第二致动器可包含与所述快门 物理分离的电极。
[0036] 在某些实施方案中，第四致动器可定位于快门的与第二致动器相对的侧上。在某 些实施方案中，第四致动器可经定位距快门达与第二致动器不同的距离。因此，当快门处于 阻挡光圈的光阻挡状态中时，第二致动器及第四致动器可拉动快门达不同距离，从而不同 程度地露出光圈。此些实施方案提供四种可以可靠地获得的快门状态。
[0037] 本发明中所阐述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一 或多者。通过并入有经配置以使快门沿着第二运动轴移动的额外侧致动器，快门组合件可 经配置以进入到至少三种状态中，即敞开光透射状态、关闭光阻碍状态及部分敞开部分透 射状态。通过包含可达成额外状态的快门组合件，显示器设备可使用几个子帧形成图像。通 过添加经配置以将快门移动达与第一侧致动器不同的到所述侧的距离的第二侧致动器，快 门组合件可进入到其它额外状态中。此额外状态可进一步减小显示器需要产生的子帧的数 目以显示图像。
[0038] 在某些实施方案中，侧致动器可为包含作为一个电极的快门的静电致动器及与所 述快门物理分离的一个侧电极。此侧电极可为具有垂直于其上形成快门组合件的衬底的主 要表面的相对简单平面横梁。因此，侧电极可占据超出在供能量给侧电极时用于位移快门 的空间的衬底上的相对小额外空间。在某些实施方案中，快门可包含接近且平行于侧电极 的周界侧壁以促进快门与侧电极之间的静电相互作用。
[0039] 在某些其它实施方案中，侧致动器可类似于使快门沿着其主要运动轴移动的致动 器。此些致动器可占据额外空间，但往往需要较低电压来操作。
[0040] 在某些实施方案中，使快门沿着其主要运动轴移动的致动器包含具有折叠或弯曲 部分的柔性横梁。此部分可伸展，从而允许快门在供能量给侧致动器时沿着第二轴朝向所 述侧致动器移动，而在未供能量给侧电极时同时提供恢复力以辅助快门往回移动到其初始 位置。
[0041] 图1A展示实例直观式基于MEMS的显示器设备100的示意图。显示器设备100包 含布置成行及列的多个光调制器l〇2a到102d(统称"光调制器102"）。在显示器设备100 中，光调制器102a及102 d处于敞开状态中，从而允许光通过。光调制器102b及102c处于 关闭状态中，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器l〇2a到102d的状态，显示器设 备100可用于形成背光显示器（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的前面的周围光来形成图像。在另一实施方案中， 设备100可通过反射来自定位于显示器的前面的一或多个灯的光（即，通过使用前灯）来 形成图像。
[0042] 在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在某些其它 实施方案中，显示器设备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，显示器设备100可包含三个特定色彩的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像 素106的特定色彩的光调制器102中的一或多者，显示器设备100可在图像104中产生彩 色像素106。在另一实例中，显示器设备100包含每像素106两个或两个以上光调制器102 以在图像104中提供亮度水平。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率界定的最小图片 元素。关于显示器设备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 素的光的组合机械与电组件。
[0043] 显示器设备100为直观式显示器，这是因其可不包含通常在投影应用中发现的成 像光学器件。在投影显示器中，将形成于显示器设备的表面上的图像投影到屏幕上或到墙 壁上。所述显示器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 述显示器设备来察看所述图像，所述显示装置含有光调制器及视情况用于增强在所述显示 器上所察看到的亮度及/或对比度的后灯或前灯。
[0044] 直观式显示器可以透射模式或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器滤波或 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。来自灯的光视情况被射出到 光导或"后灯"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于透明或玻 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后灯顶部上的夹层组合件布置。
[0045] 每一光调制器102可包含快门108及光圈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朝向观看者通过光圈109。为保持像素106未被照亮，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。
[0046] 所述显示器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（举例来说，互连件11〇、112及 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 (也被称为"扫描线 互连件"）、每一列像素一个数据互连件112及将共同电压提供到所有像素或至少提供到来 自显示器设备100中的多个列及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"），用于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递新移动指令。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门的静电移动。在某 些其它实施方案中，数据电压脉冲控制切换器，举例来说，晶体管或其它非线性电路元件， 所述切换器控制单独致动电压（其量值通常高于数据电压）到光调制器102的施加。然后， 此些致动电压的施加产生快门108的静电驱动的移动。
[0047] 图1B展示实例主机装置120(即，移动电话、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。主机装置120包含显示器设备128、主 机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126及电源。
[0048] 显示器设备128包含多个扫描驱动器130(也被称为"写入启用电压源"）、多个数 据驱动器132 (也被称为"数据电压源"）、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱 动器148及显示元件阵列150,例如图1A中所展示的光调制器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。
[0049] 在显示器设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提供 到显示元件阵列150,尤其在欲以模拟方式导出图像104的亮度水平的情况下还是如此。在 模拟操作中，光调制器102经设计以使得在透过数据互连件112施加一系列中间电压时，在 快门108中产生一系列中间敞开状态且因此在图像104中产生一系列中间照明状态或亮度 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。此些电压电平经设计而以数字方式对快门108中的每一者设定敞 开状态、关闭状态或其它离散状态。
[0050] 扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134 (也被称为"控制器 134")。控制器以主要串列方式将组织成序列的数据发送到数据驱动器132,在某些实施方 案中，可预先确定、按行及按图像帧来分组所述序列。数据驱动器132可包含串列转并行数 据转换器、电平移位及（对于某些应用）数/模电压转换器。
[0051] 所述显示器设备视情况包含一组共同驱动器138 (也被称为共同电压源）。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 驱动及/或起始阵列150的多个行及列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
[0052] 用于不同显示功能的所有驱动器（举例来说，扫描驱动器130、数据驱动器132及 共同驱动器138)皆由控制器134进行时间同步。来自控制器的时序命令经由灯驱动器148 协调红色、绿色及蓝色以及白色灯（分别为140、142、144及146)的照明、协调显示元件阵 列150内的特定行的写入启用及排序、协调来自数据驱动器132的电压的输出及协调提供 显示元件致动的电压的输出。在某些实施方案中，灯为发光二极管（LED)。
[0053] 控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适于新图像104的照明水平 的排序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。举例来说，对于视频显示器，以介于 10赫兹到300赫兹（Hz)的范围内的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中， 图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144及146的照明同步以使得用一系列交替色彩 (例如红色、绿色及蓝色）来照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称为色彩子帧。在称 为场色序方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，那么人脑将把交替帧图 像平均化为具有广泛且连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中，在显示器设备 100中可采用具有原色的四个或四个以上灯，从而采用除红色、绿色及蓝色以外的原色。
[0054] 在某些实施方案中，在显示器设备100经设计以用于快门108在敞开与关闭状态 之间的数字切换的情况下，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像，如先前所阐述。在某 些其它实施方案中，显示器设备100可透过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
[0055] 在某些实施方案中，图像104状态的数据由控制器134通过对个别行（也被称为 扫描线）的顺序寻址而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给选定行中的每一列供应对应于所期望快门状态的数据电压。重复此过程直到针 对阵列150中的所有行而加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序 列为线性的，从阵列150中的顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，将选定行的序列伪 随机化以便使视觉假影最小化。且在某些其它实施方案中，按块组织排序，其中针对一块， (例如）通过仅依次寻址阵列150中的每隔5行的行而将图像104状态的仅某一分数的数 据加载到阵列150。
[0056] 在某些实施方案中，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离。在此些实施方案中，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以用于从共同驱动 器138载送触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。
[0057] 在替代实施方案中，显示元件阵列150及控制所述显示元件的控制矩阵可布置成 除矩形行及列以外的配置。举例来说，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行及列。一 般来说，如本文中所使用，术语"扫描线"应是指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0058] 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可为用于控制 便携式电子装置的一个通用或专用处理器。关于包含于主机装置120内的显示器设备128， 主机处理器122输出图像数据以及关于主机的额外数据。此种信息可包含：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 源中剩余的电量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据类型的信息；及/或用于显示 器设备在选择成像模式中使用的指令。
[0059] 用户输入模块126直接或经由主机处理器122将用户的个人偏好输送到控制器 134。在某些实施方案中，用户输入模块126由其中用户编程个人偏好（例如"较深色彩"、 "较佳对比度"、"较低功率"、"增加的亮度"、"运动会"、"现场演出"或"动画片"）的软件控 制。在某些其它实施方案中，使用例如切换器或刻度盘等硬件将此些偏好输入到主机。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 及 148。
[0060] 环境传感器模块124还可包含为主机装置120的部分。环境传感器模块124接收 关于周围环境（例如温度及/或周围照明条件）的数据。传感器模块124可经编程以区分 所述装置是在室内或办公环境中操作还是在明亮白天的室外环境中操作还是在夜间的室 外环境中操作。传感器模块124将此信息传递到显示器控制器134,以使得控制器134可响 应于周围环境而使观看条件最优化。
[0061] 图2展示实例基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200适于 并入到图1A的直观式基于MEMS的显示器设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204 的快门202。致动器204可由两个单独柔性电极横梁致动器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在实质上平行于表面203的运 动平面中在表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到提供与由致动器204施加的 力相反的恢复力的弹簧207。
[0062] 每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的柔性负载横梁206。负载锚 208连同柔性负载横梁206 -起充当机械支撑件，从而保持快门202接近于表面203悬挂。 表面203包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将柔性负载横梁206及快 门202物理连接到表面203,且将负载横梁206电连接到偏压电压（在某些情况下，接地）。
[0063] 如果所述衬底是不透明的（例如硅），那么通过穿过衬底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），那么光圈孔211形成 于沉积于衬底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、蛇形 或不规则形状。
[0064] 每一致动器205还包含邻近于每一负载横梁206定位的柔性驱动横梁216。驱动 横梁216在一端处耦合到驱动横梁216之间共享的驱动横梁锚218。每一驱动横梁216的 另一端自由地移动。每一驱动横梁216是弯曲的以使得驱动横梁216在其自由端及负载横 梁206的经锚定端附近最靠近负载横梁206。
[0065] 在操作中，并入有光调制器200的显示器设备经由驱动横梁锚218将电位施加到 驱动横梁216。可将第二电位施加到负载横梁206。驱动横梁216与负载横梁206之间的 所得电位差朝向负载横梁206的经锚定端拉动驱动横梁216的自由端，且朝向驱动横梁216 的经锚定端拉动负载横梁206的快门端，借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。柔性部件 206充当弹簧，以使得当移除跨越横梁206及216电位的电压时，负载横梁206将快门202 往回推动到其初始位置中，从而释放存储于负载横梁206中的应力。
[0066] 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敞开状态 或关闭状态中的一组双重"敞开"及"关闭"致动器及一组单独"敞开"及"关闭"电极。 [0067] 存在可借以经由控制矩阵来控制快门 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 情形中）数百万个移 动元件。在某些装置中，元件的每个移动皆给静摩擦提供停用元件中的一或多者的机会。通 过将所有部分浸入流体（也被称为流体530)中及将流体（举例来说，借助粘合剂）密封于 MEMS显示单元中的流体空间或间隙内而促进此移动。流体530通常为具有低摩擦系数、低 粘度及长期内的最小降级效应的流体。当基于MEMS的显示器组合件包含用于流体530的 液体时，液体至少部分地环绕基于MEMS的光调制器的移动部分中的某些移动部分。在某些 实施方案中，为减小致动电压，所述液体具有低于70厘泊的黏度。在某些其它实施方案中， 所述液体具有低于10厘泊的黏度。具有低于70厘泊的粘度的液体可包含具有低分子量的 材料：低于4000克/摩尔，或在某些情形中，低于400克/摩尔。还可适于此些实施方案的 流体530包含但不限于：去离子水、甲醇、乙醇及其它醇、石蜡、烯烃、乙醚、聚硅氧油、氟化 聚硅氧油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用流体可为聚二甲基硅氧烷（PDMS)(例如六 甲基二硅氧烷及八甲基三硅氧烷）或烷基甲基硅氧烷（例如己基五甲基二硅氧烷）。有用 流体可为烷烃，例如辛烷或癸烷。有用流体可为硝基烷，例如硝基甲烷。有用流体可为芳香 族化合物，例如甲苯或二乙基苯。有用流体可为酮，例如丁酮或甲基异丁基酮。有用流体可 为氯烃，例如氯苯。有用流体可为氟氯碳化物，例如二氟氯乙烷或三氟氯乙烯。针对此些显 示器组合件所考量的其它流体包含乙酸丁酯及二甲基甲酰胺。用于此些显示器的又其它有 用流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚、戊醇及丁醇。实例适合氢氟醚包含乙基九氟丁基 醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟己烷。
[0089] 薄片金属或经模制塑料组合件托架532固持盖板522、衬底504、后灯及一起围绕 边缘的其它组件部分。组合件托架532用螺丝或锯齿状突片来扣接以给组合的显示器设备 500添加刚性。在某些实施方案中，光源518适当地由环氧树脂封装化合物模制。反射体 536帮助将从光导516的边缘逸出的光往回返回到光导516中。图5中未绘示给快门组合 件502及灯518提供控制信号以及电力的电互连件。
[0090] 显示器设备500称为MEMS上配置，因此，基于MEMS的光调制器形成于衬底504的 前表面上，即，面向观看者的表面。快门组合件502直接构建于反射光圈层506的顶部上。 在称为MEMS下配置的替代实施方案中，快门组合件安置于与其上形成反射光圈层的衬底 分离的衬底上。其上形成界定多个光圈的反射光圈层的衬底在本文中称为光圈板。在MEMS 下配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底代替显示器设备500中的盖板522且经定向以 使得基于MEMS的光调制器定位于顶部衬底的后表面上，S卩，背向观看者且面向光导516的 表面。基于MEMS的光调制器借此直接与反射光圈层506相对地且跨越间隙定位。所述间 隙可由连接光圈板与其上形成MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持。在某些实施方案 中，所述间隔件安置于阵列的每一像素内或之间。将MEMS光调制器与其对应光圈分离的间 隙或距离较佳小于10微米或小于快门与光圈之间的重叠（例如重叠416)的距离。
[0091] 图6展不供在显不器的MEMS下配置中使用的实例光调制器衬底及实例光圈板的 截面图。显示器组合件600包含调制器衬底602及光圈板604。显示器组合件600还包含 一组快门组合件606及反射光圈层608。反射光圈层608包含光圈610。调制器衬底602与 光圈板604之间的间隙或分离（在某些实施方案中，其可为预定的）由一组相对间隔件612 及614维持。间隔件612形成于调制器衬底602上或形成为调制器衬底602的部分。间隔 件614形成于光圈板604上或形成为光圈板604的部分。在装配期间，将两个衬底602及 604对准以使得调制器衬底602上的间隔件612与其相应间隔件614接触。
[0092] 此说明性实例的分离或距离为8微米。为建立此分离，间隔件612为2微米高且 间隔件614为6微米高。替代地，间隔件612及614两者皆可为4微米高，或者间隔件612 可为6微米高而间隔件614为2微米高。实际上，可采用间隔件高度的任何组合，只要其总 高度建立所期望分离H12即可。
[0093] 在随后于装配期间对准或配合的衬底602及604两者上提供间隔件对于材料及处 理成本具有优点。极高（例如大于8微米）间隔件的提供可为昂贵的，这是因其可需要相 对长时间来用于光可成像聚合物的固化、曝光及显影。如在显示器组合件600中的配合间 隔件的使用允许在衬底中的每一者上的聚合物的较薄涂层的使用。
[0094] 在另一实施方案中，形成于调制器衬底602上的间隔件612可由与用于形成快门 组合件606的材料及图案化块相同的材料及图案化块形成。举例来说，用于快门组合件606 的锚还可执行类似于间隔件612的功能。在此实施方案中，将不需要用以形成间隔件的聚 合物材料的单独使用且将不需要用于间隔件的单独曝光掩模。
[0095] 在上文所阐述的快门组合件中，致动器主要经设计以用于使快门在两种状态（完 全敞开及完全被关闭）之间移动。为在此些状态之间进行切换，所述快门由其相应致动器 沿着第一轴移动。除沿着第一轴外，所述致动器经设计为沿所有方向皆为相对坚硬的以尽 可能地将快门的运动限制于与沿着第一轴一样。给快门组合件提供额外运动轴可使得所述 快门组合件能够达成完全敞开与完全关闭之间的额外状态。
[0096] 图7A到7C展示实例多状态快门组合件700的平面图。图7D展示图7A到7C中所 展示的多状态快门组合件700的截面图。快门组合件700能够可靠地达成三种相异状态。 图7A展示处于光透射状态中的快门组合件700。图7B展示处于光阻挡状态中的快门组合 件700。图7C展示处于部分光透射状态中的快门组合件700。
[0097] 参考图7A到7D，快门组合件700包含悬挂于衬底705上方的快门702。光圈704 界定于沉积于衬底705上的光阻挡层703 (图7D中所展示）内。快门702由两个静电致动 器（快门敞开致动器708及快门关闭致动器710)沿着第一轴706驱动。快门702由形成 相应快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的一部分的一对负载横梁712支撑。负载 横梁712经由允许快门702沿着垂直于第一轴706的第二轴715移动的折叠横梁714耦合 到快门702。图7A到7D中所展示的折叠横梁714为蛇形形状，这是因其形成类似于字母 "S"的形状。在某些其它实施方案中，折叠横梁714可用响应于适当力的施加可扩展借此使 横梁伸长的任何其它弯曲或折叠配置替换。另外，快门组合件700包含侧电极716。
[0098] 当跨越快门702及侧电极716施加电位时，快门702沿着第二轴715朝向侧电极 716拖动。即，快门702及侧电极716形成第三静电致动器的相对电极。在某些实施方案 中，侧电极716大约与快门702沿着第一轴706的长度一样长且中心在对应于快门702处 于其关闭位置中的中心的位置处。在某些实施方案中，侧电极716长于快门702沿着第一 轴706的长度。
[0099] 在图7A中，供能量给快门敞开致动器708，从而朝向快门敞开致动器708拉动快门 702。此导致快门组合件700达成其中快门702远离光圈704间隔开的光透射状态。
[0100] 在图7B中，供能量给快门关闭致动器710,从而朝向快门关闭致动器710拉动快门 702。此导致快门组合件700进入其中快门702完全覆盖光圈704的光阻挡状态。
[0101] 在图7C中，供能量给快门关闭致动器710及侧电极716两者，从而朝向侧电极716 拖动快门702同时仍部分地覆盖光圈704。在实例实施方案中，侧电极716在一距离处间隔 开以使得在其被致动时，快门702移动足够远以致露出光圈704的约50%。此导致快门组 合件700进入其中允许透射穿过光圈704的总光的约50%朝向观看者离开显示器的第一部 分透射状态。
[0102] 如图7C中所展示，快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的折叠横梁714被 伸长，从而部分地敞开折叠形状，以允许快门702沿着第二轴715移动。此敞开在折叠横梁 714上存储应力。当移除跨越快门702及侧电极716的电位时，折叠横梁714往回收缩到其 原始形状以沿着第二轴715将快门往回移动到其在第二轴上的初始位置。
[0103] 在某些其它实施方案中，侧电极716与快门702在不同相对距离处间隔开。举例 来说，在某些实施方案中，侧电极716在一距离处间隔开以使得在其致动后，快门旋即被足 够远地拖动到所述侧以致所述快门覆盖光圈704的约12. 5%、约25%、约33%、约37. 5%、 约62. 5%、约66%、约75%或约87. 5%，从而允许对应量的光（S卩，约87. 5%、约75%、约 67%、约62. 5%、约37. 5%、约33%、约25%或约12. 5% )通过光圈704。一般来说，侧电 极716与快门702之间的距离可为对应于任何程度的光圈704覆盖及光输送量分数的任何 任意距离，只要与快门702 -起使用的成像算法考虑到所述适当距离即可。
[0104] 侧电极716距快门702的特定距离可基于意欲与光调制器、显示器的电压及功率 规格以及显示器的所期望分辨率一起使用的成像算法而选择。较大分离距离通常需要较高 电压来用于致动、产生较大功率损耗及给每一像素分配较多空间从而导致较低分辨率。
[0105] 现参考图7D，其中展示沿着图7C中所绘示的线7A-7A'截取的截面图。如图7D中 所展示，在某些实施方案中，快门702包含环绕快门702的周界的侧壁720。在某些其它实 施方案中，所述侧壁不完全环绕快门702的周界。而是，侧壁720分离地延伸离开快门702 的外部边缘中的一或多者，举例来说，快门702邻近于侧电极716的边缘。侧壁720提供既 平行于侧电极716的主要表面又接近于侧电极716的主要表面的额外表面区域。此表面区 域提供与侧电极716的改进的相互作用，从而减小致动第三致动器所需的电压。
[0106] 图8A到8C展示另一实例多状态快门组合件800的平面图。快门组合件800类似 于图7A到7D中所展示的快门组合件700,关于其快门敞开致动器808及快门关闭致动器 810的形式的方面除外。因此，用图7A到7D中所使用的相同元件符号来标记类似组件。图 8A展示处于光透射状态中的快门组合件800。图8B展示处于光阻挡状态中的快门组合件 800。图8C展示处于部分透射状态（不阻挡光圈704的约25% )中的快门组合件800。
[0107] 代替使快门敞开致动器708及快门关闭致动器710在快门702的约中间处耦合到 快门702,快门组合件800使快门敞开致动器808及快门关闭致动器810耦合到快门702的 一侧。在图8A到8C中所展示的实施方案中，快门敞开致动器808及快门关闭致动器810 在快门702最靠近于侧电极716的侧上耦合到快门702。在某些其它实施方案中，快门敞开 致动器808及快门关闭致动器810耦合到快门702距侧电极716最远的侧。
[0108] 快门敞开致动器808及快门关闭致动器810也在形成相应致动器的电极横梁的数 目及布置方面不同于快门敞开致动器708及快门关闭致动器710。图8A到8C中所展示的 快门敞开致动器808及快门关闭致动器810中的每一者包含单个负载横梁812及单个驱动 横梁813。快门敞开致动器808及快门关闭致动器810使快门702沿着第一轴706移动。 负载横梁812包含折叠部分814以允许快门沿着第二轴715移动。相比之下，快门组合件 700包含将负载横梁712耦合到快门702的单独折叠横梁714。
[0109] 返回参考图8A到8C，当跨越快门702及侧电极716施加电位时，将快门702沿着 第二轴715移动，从而伸长负载横梁812的折叠部分814、敞开负载横梁812的折叠形状且 在负载横梁812中存储电位能。在移除电位后，此电位能旋即转化为将快门702沿着第二 轴715返回到其原始位置中的动能。
[0110] 图9展示实例控制矩阵900的示意图。控制矩阵900适于控制多状态快门组合件， 包含图7A到7D及图8A到8C中所展示的快门组合件700或800以及除快门敞开致动器及 快门关闭致动器外还包含单个侧电极的其它快门组合件中的任一者。然而，仅为简化阐释 的目的，本文中相对于快门组合件700来阐述控制矩阵900的方面。
[0111] 控制矩阵900类似于图3A及3B中所展示的控制矩阵300，但控制矩阵900包含额 外电路以控制多状态快门组合件700中所包含的两个额外致动器。
[0112] 因此，对于多状态快门组合件700的每一行，控制矩阵900包含扫描线互连件906。 对于快门组合件700的每一列，控制矩阵900包含三个数据互连件，即快门敞开数据互连 件908a、快门关闭数据互连件908b及快门部分敞开数据互连件908c。数据互连件908a到 908c载送致动多状态快门组合件700所需的电压，且因此用作既将数据提供到快门组合件 (通过被接通或关断）又提供致动电压的双重角色。因此，数据互连件908a到908c既可视 为数据互连件又可视为致动互连件。
[0 113] 每一数据互连件908a到908c包含对应晶体管910a到910c及电容器912a到 912c。沿着多状态快门组合件700的一行的所有晶体管910a到910c的栅极皆耦合到对应 于所述行的扫描线互连件906。对于所述行中的给定快门组合件700,晶体管910a的漏极 耦合到快门敞开数据互连件908a，晶体管910b的漏极耦合到快门关闭数据互连件908b，且 晶体管910c的漏极耦合到快门部分敞开数据互连件908c。晶体管910a的源极并联耦合 到电容器912a及快门敞开致动器708的驱动横梁。晶体管910b的源极并联耦合到电容器 912b及快门关闭致动器710的驱动横梁。晶体管910c的源极并联耦合到电容器912c及侧 电极716。快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的负载电极712耦合到接地。
[0114] 在操作中，控制矩阵900 -次一行地同时寻址及致动快门组合件700的每一行。特 定来说，在行寻址及致动循环的开始处，将写入启用电压VWE施加到对应扫描线互连件906， 从而接通所述行中的每一快门组合件的晶体管910a到910c。然后，取决于加载到控制矩阵 中的图像数据而将致动电压选择性地施加到用于多状态快门组合件700的每一列的数据 互连件908a到908c，借此致动接收致动电压的致动器。对于快门敞开致动器708及快门关 闭致动器710,致动电压（％ ()或￥1)。）可取决于快门组合件700的特定配置而介于约15V到 40V的范围内。除其它因素外，取决于侧电极716与快门702之间的分离距离，施加到快门 部分敞开数据互连件908c以致动侧致动器的致动电压（VDP_Q)可介于约20V(针对小分离距 离）到约60V(针对较大分离距离）的范围内。
[0115] 在快门702进入其所期望状态之后，控制矩阵900从扫描线互连件906移除电压 并针对多状态快门组合件700的下一行再次开始所述循环。
[0116] 在某些其它实施方案中，控制多状态快门组合件（例如图7A到7D及图8A到8C 中所绘示的多状态快门组合件700及800)的控制矩阵针对快门组合件的列中的每一致动 器包含单独数据互连件及致动互连件。在某些其它实施方案中，控制矩阵可针对列中的每 一组致动器包含单独数据互连件，但其可在所述列中的两组或两组以上致动器之间共享致 动互连件。举例来说，此控制矩阵可针对快门组合件的每一列包含快门敞开数据互连件、快 门关闭数据互连件及快门部分敞开数据互连件。每一列中的快门敞开致动器及快门关闭致 动器可耦合到共享致动互连件，而侧电极可耦合到单独致动互连件。
[0117] 在某些其它实施方案中，多状态快门组合件的控制矩阵可并入有一或多个全局共 同互连件，例如全局致动或全局预充电互连件。全局共同互连件耦合到控制矩阵的多个行 及多个列中的快门组合件。
[0118] 图10A到10C展示另一实例多状态快门组合件1000的平面图。图10A展示处于 完全敞开状态中的快门组合件1000。图10B展示处于部分敞开状态中的快门组合件1000。 图10C展示处于关闭状态中的快门组合件1000。
[0119] 快门组合件1000类似于图7A到7D中所展示的快门组合件700,且其之间的共同 组件共享共同元件符号。与图7A到7D中所展示的快门组合件700相比，快门组合件1000 包含仅用于使快门702沿着第一轴706移动的一个致动器（快门敞开致动器708)。替代 地，图7A到7D中所展示的快门关闭致动器710由折叠回位弹簧1014替换。还与侧电极 716相对地添加第二折叠回位弹簧1014b。
[0120] 折叠回位弹簧1014a用于将与由快门敞开致动器702所施加的力相反的恢复力施 加到快门702,同时仍允许快门沿着第二轴715移动。因此，如果在去启动快门敞开致动器 708时，快门702处于敞开位置中，那么折叠回位弹簧1014a可将快门可靠地往回移动到关 闭位置中而不必供能量给相对致动器。
[0121] 第二折叠回位弹簧1014b用于将与由侧电极716施加的力相反的恢复力施加到快 门702,同时仍允许快门沿着第一轴706移动。因此，如果在去启动侧电极716时，快门处于 部分敞开状态中，那么折叠回位弹簧1014a可将快门702可靠地往回移动到完全关闭位置 中。
[0122] 图11A到11D展示另一实例多状态快门组合件1100的平面图。图11A到11D中 所展示的快门组合件1100类似于图7中所展示的多状态快门组合件700,除了快门组合件 1100经配置以在四种相异状态（而非仅三种）之间移动。特定来说，图11A展示处于敞开 位置中的快门组合件1100。图11B展示处于关闭位置中的快门组合件1100。图11C展示 处于约25%敞开位置中的快门组合件1100。图11D展示处于约50%敞开位置中的快门组 合件。
[0123] 作为包含第二侧电极1118的结果，快门组合件1100可移动到第四状态中。第二 侧电极1118定位于快门702的与侧电极716相对的侧上。在某些实施方案中，第二侧电极 1118与快门702之间的距离不同于分离快门与侧电极716的距离。
[0124] 举例来说，在某些实施方案中，侧电极716在一距离处间隔开以使得到侧电极716 的电压的施加（在快门原本处于关闭位置中时）将快门702移动到其中露出光圈704的 约50%的位置中。在某些此类实施方案中，第二侧电极1118与快门702之间的分离距离 为所述距离的一半。因此，当致动时，第二侧电极1118将快门拉动到其中露出光圈704的 约25%的位置中。因此，在任何给定时间处，快门组合件1100可处于完全关闭状态、四分之 一敞开状态、半敞开状态或完全敞开状态中。在某些其它实施方案中，侧电极716及第二侧 电极1118分别定位于将快门移动到约三分之一敞开状态及约三分之二敞开状态中的距离 处。此些快门组合件1100可在完全关闭状态、三分之一敞开状态、三分之二敞开状态及完 全敞开状态之间移动。在某些其它实施方案中，侧电极716及第二侧电极1118定位于距快 门的其它距离处以允许多种不同对应透射率水平。
[0125] 如图7八到7(：、图84到8(：、图1(^到10(：及图1认到11(：中所展示，侧电极716采 取具有垂直于在上方形成其的衬底的主要面的实质上笔直平面横梁的形式。在某些其它实 施方案中，侧电极716包含一或多个特征以减小快门702与侧电极716之间的静摩擦的可 能性。举例来说，在某些实施方案中，侧电极可具有稍微弯曲或具有浅蛇形形状以限制可能 与快门702的侧壁720接触的快门的主要面的区域。在某些其它实施方案中，侧电极716可 包含从侧电极716的主要面朝向快门702突出的一或多个窄抗静摩擦脊或凸块，所述一或 多个窄抗静摩擦脊或凸块具有垂直于衬底的长度。在此些实施方案中，快门的侧壁720将 仅接触脊或凸块的末端，而非侧电极716的主要面。
[0126] 图12A到12D展示另一实例多状态快门组合件1200的平面图。快门组合件1200 可移动到四种相异状态中，即敞开状态（图12A中所展示）、关闭状态（图12B中所展示） 及两种不同部分敞开状态（图12C及12D中分别展不）。
[0127] 快门组合件1200类似于图11A到11C中所展示的快门组合件1100。然而，快门组 合件1200包含用于使快门沿着第二轴715移动的不同致动机构。更特定来说，快门组合件 1200包含侧致动器1230,所述侧致动器在其架构方面类似于使快门沿着第一轴706移动的 快门敞开致动器708及快门关闭致动器710。两个侧致动器1230包含邻近一对相对柔性驱 动横梁1234定位的一对柔性负载横梁1232,所述柔性驱动横梁及柔性负载横梁一起形成 静电致动器。侧致动器1230的负载横梁1232经由折叠横梁1214耦合到快门702。形成快 门敞开致动器708、快门关闭致动器710及两个侧致动器1230的双柔性横梁静电致动器往 往需要比图7A到7D、图8A到8C、图10A到10C及图11A到11C中分别展示的快门组合件 700、800、1000及1100中所使用的侧电极低的电压来致动。然而，其占据额外空间，从而限 制显示器的光圈比及/或分辨率。
[0128] 图13及14展示包含多个显示元件的实例显示装置40的系统框图。显示装置40 可为（例如）智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化 形式也说明各种类型的显示装置，例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置 及便携式媒体装置。
[0129] 显不装置40包含外壳41、显不器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风 46。外壳41可由多种制造过程中的任一者形成，所述制造过程包含射出模制及真空成形。 另外，外壳41可由多种材料中的任何材料制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、 橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可移动部分（未展示），所述可移动部分可与具有不 同色彩或含有不同标识、图片或符号的其它可移动部分互换。
[0130] 显示器30可为多种显示器中的任一者，包含双稳态显示器或模拟显示器，如本文 中所阐述。显示器30还可经配置以包含平板显示器（例如，等离子体、电致发光（EL)显示 器、0LED、超扭转向列（STN)显示器、IXD或薄膜晶体管（TFT)IXD)或非平板显示器（例如， 阴极射线管（CRT)或其它电子管装置）。另外，显示器30可包含基于机械光调制器的显示 器，如本文中所阐述。
[0131] 图13中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至 少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口 27,所述网络接口 包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口 27可为显示装置40上可显示的图像数据的 来源。因此，网络接口 27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48还可充当 图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器连接到调节硬件52。调节硬件52可 经配置以调节信号（例如滤波或以其它方式操纵信号）。调节硬件52可连接到扬声器45 及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可 耦合到帧缓冲器28及阵列驱动器22,所述阵列驱动器又可耦合到显示阵列30。显示装置 40中的一或多个元件（包含图13中未特定绘示的元件）可经配置以充当存储器装置且经 配置以与处理器21通信。在某些实施方案中，电力供应器50可将电力提供到特定显示装 置40设计中的实质上所有组件。
[0132] 网络接口 27包含天线43及收发器47,以使得显示装置40可经由网络与一或多 个装置通信。网络接口 27还可具有一些处理能力以减轻（例如）处理器21的数据处理要 求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43发射并接收根据IEEE16. 11 标准（包含IEEE16.ll(a)、（b)或（g))或IEEE802. 11 标准（包含IEEE802.lla、b、g、n 及其进一步实施方案）的RF信号。在某些其它实施方案中，天线43根据Bluetooth?.标准 发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线43经设计以接收码分多址（CDMA)、频分 多址（FDMA)、时分多址（TDMA)、全球移动通信系统（GSM)、GSM/通用包无线电服务（GPRS)、 增强型数据GSM环境（EDGE)、地面中继无线电（TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据最 优化（EV-DO)、lxEV-D0、EV-D0修订版A、EV-D0修订版B、高速包接入（HSPA)、高速下行链 路包接入（HSDPA)、高速上行链路包接入（HSUPA)、经演进的高速包接入（HSPA+)、长期演进 (LTE)、AMPS或用于在无线网络（例如利用3G、4G或5G技术的系统）内通信的其它已知信 号。收发器47可预处理从天线43接收的信号，以使得所述信号可由处理器21接收并进一 步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，以使得所述信号可经由天线43从显 示装置40发射。
[0133] 在一些实施方案中，可由接收器来替换收发器47。另外，在某些实施方案中，可由 图像源来替换网络接口 27,所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理 器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口 27或图像源接收数据（例如 经压缩图像数据），且将所述数据处理成原始图像数据或处理成易于被处理成原始图像数 据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供 存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图 像特性可包含色彩、饱和度及灰度阶。
[0134] 处理器21可包含微控制器、CPU或用以控制显示装置40的操作的逻辑单元。调 节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤 波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
[0135] 驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28得到由处理器21产生的原 始图像数据且可适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速发射到阵列驱动器22。在某 些实施方案中，驱动器控制器29可将所述原始图像数据重 新格式化成具有光栅样格式的 数据流，以使得其具有适于跨越显示阵列30扫描的时间次序。然后，驱动器控制器29将经 格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29 (例如IXD控制器）通常作为独立 集成电路（1C)与系统处理器21相关联，但此些控制器可以诸多方式来实施。举例来说，控 制器可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或以硬件形式与阵列驱 动器22完全集成在一起。
[0136] 阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式 化成一组平行波形，所述组平行波形每秒多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的 数百且有时数千（或更多）条引线。在某些实施方案中，阵列驱动器22及显示阵列30为 显示器模块的一部分。在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30 为显不器模块的一部分。
[0137] 在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文中 所阐述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双 稳态显示器控制器（例如机械光调制器显示元件控制器）。另外，阵列驱动器22可为常规 驱动器或双稳态显示器驱动器（例如机械光调制器显示元件驱动器）。此外，显示阵列30 可为常规显示阵列或双稳态显示阵列（例如包含机械光调制器显示元件的阵列（例如图1B 中所绘示的显示元件阵列150)的显示器）。在某些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列 驱动器22集成。此实施方案在高度集成系统（举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表 或小面积显示器）中可为有用的。
[0138] 在某些实施方案中，输入装置48可经配置以允许（例如）用户控制显示装置40 的操作。输入装置48可包含小键盘（例如，QWERTY键盘或电话小键盘）、按钮、切换器、摇 杆、触敏式屏幕、与显示阵列30集成在一起的触敏式屏幕或压敏或热敏膜。麦克风46可经 配置为显示装置40的输入装置。在某些实施方案中，可使用透过麦克风46的语音命令来 控制显示装置40的操作。
[0139] 电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充 电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，所述可再充电电 池可为可使用来自（例如）壁式插座或光伏打装置或阵列的电力充电的。另一选择为，所 述可再充电电池可无线充电。电力供应器50还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池， 包含塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式出口接收电 力。
[0140] 在某些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，所述驱动器控制器 可位于电子显示器系统中的数个地方中。在某些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵 列驱动器22中。上文所阐述的最优化可以任何数目个硬件及/或软件组件实施且可以各 种配置实施。
[0141] 如本文中所使用，提及项目列表"中的至少一者"的短语是指那些项目的任何组 合，包含单个成员。作为实例，"a、b或c中的至少一者"意欲涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c及 a-b-c〇
[0142] 可将连同本文中所揭示的实施方案一起所阐述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、 电路及算法过程实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体阐述了硬件 与软件的可互换性且在上文所阐述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中说明了硬件 与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及强加于整个系统的 设计限制。
[0143] 可借助一个通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬 件组件或经设计以执行本文中所阐述的功能的其任何组合来实施或执行用于实施连同本 文中所揭示的方面一起所阐述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理 设备。一个通用处理器可为微处理器或任一常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理 器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器、多个微处理器、连同DSP核心的一或 多个微处理器或任一其它此配置的组合。在某些实施方案中，可通过给定功能特有的电路 来执行特定过程及方法。
[0144] 在一或多项方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件（包含本说明书 中所揭示的结构及其结构等效物）或其任何组合来实施所阐述的功能。还可将本说明书中 所阐述的标的物的实施方案实施为一或多个计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上以 供数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作的一或多个计算机程序指令模块。
[0145] 如果以软件实施，那么所述功能可存储于计算机可读媒体上或作为计算机可读媒 体上的一或多个指令或代码进行发射。本文中所揭示的方法或算法的过程可实施于可驻存 于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及 包含可经启用以将计算机程序从一个地方传送到另一地方的任一媒体的通信媒体。存储媒 体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例方式而非以限制方式，此些计算机可读媒 体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储 装置或者可用于以指令或数据结构的形式存储所期望程序代码且可由计算机存取的任一 其它媒体。此外，任一连接皆可适当地称作计算机可读媒体。如本中所使用，磁盘及光盘包 含压缩光盘（CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘（DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通 常磁性地复制数据而光盘则借助激光光学地复制数据。上述的组合还应包含于计算机可读 媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任一组合或一组代码及指令驻存于 可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
[0146] 所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所阐述的实施方案的各种修改，且本 文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案而不背离本发明的精神或范围。因此，权利 要求书并不意欲限于本文中所展示的实施方案，而被赋予与本发明、本文中所揭示的原理 及新颖特征一致的最宽广范围。
[0147] 另外，所属领域的技术人员应易于了解，术语"上部"及"下部"有时用于便于阐述 所述图，且指示对应于所述图在适当定向的页面上的定向的相对位置，且可不反映如所实 施的任何装置的适当定向。
[0148] 还可结合单项实施方案一起来实施本说明书中在单独实施方案的上下文中所阐 述的某些特征。相反，还可将单项实施方案的上下文中所阐述的各种特征单独地或以任何 适合子组合的形式实施于多项实施方案中。此外，尽管上文可将特征阐述为以某些组合形 式起作用且甚至最初是如此主张的，但来自所主张组合的一或多个特征在某些情形中可从 所述组合去除，且所述所主张组合可针对子组合或子组合的变化形式。
[0149] 类似地，虽然在所述图式中以特定次序绘示操作，但不应将此理解为需要以所展 示的特定次序或以顺序次序执行此些操作或执行所有所说明的操作以达成期望结果。此 外，所述图式可以流程图的形式示意性地绘示一或多个实例过程。然而，可将未绘示的其 它操作并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明操作中的任一者之前、之 后、同时或之间执行一或多个额外操作。在某些情况中，多任务及并行处理可为有利的。此 外，上文所阐述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为需要在所有实施方案中 进行此分离，而应理解为所阐述的程序组件及系统通常可一起集成于单个软件产品中或封 装到多个软件产品中。另外，其它实施方案也在以下权利要求书的范围内。在某些情形中， 权利要求书中所陈述的动作可以不同次序执行且仍达成期望结果。
【主权项】
1. 一种设备，其包括： 衬底； 快门，其邻近所述衬底定位且经配置以选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径； 第一致动器，其机械耦合到所述快门的第一端以用于使所述快门在实质上平行于由所 述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动，借此将所述快门从第一状态移动 到第二状态；及 第二致动器，其邻近所述快门定位且经配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移 动，借此将所述快门移动到第三状态中，其中所述第二轴实质上正交于所述第一轴且也在 实质上平行于由所述衬底界定的所述平面的平面内。2. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括第三致动器，所述第三致动器机械耦合 到所述快门以用于使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向移动，借 此将所述快门移动到所述第一状态中。3. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括弹簧，所述弹簧机械耦合到所述快门以 用于沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向将恢复力施加到所述快门，以用于 将所述快门往回移动到所述第一状态中。4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第二致动器包含与所述快门间隔开且与所述 快门机械分离的电极。5. 根据权利要求4所述的设备，其进一步包括第三致动器，所述第三致动器包含在所 述快门的与所述第二致动器相对的一侧上与所述快门间隔开且与所述快门机械分离的电 极，用于将所述快门移动到第四状态中。6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述第二致动器的与所述快门间隔开的所述电极 与所述快门间隔开达第一距离，且所述第三致动器的与所述快门间隔开的所述电极与所述 快门间隔开达第二距离。7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一状态包含光透射状态，所述第二状态包 含其中所述快门阻碍所述光学路径的光阻挡状态；且所述第三状态包含其中所述快门仅部 分地阻碍所述光学路径的部分光透射状态。8. 根据权利要求7所述的设备，其中在所述部分光透射状态中，所述快门阻挡所述光 学路径中的光的约25%、约33%或约50%中的一者。9. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一致动器通过包含可扩展部分的柔性横梁 耦合到所述快门。10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门包含垂直于所述衬底的所述平面的至 少一个表面。11. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门的垂直于所述衬底的所述平面的所述 表面形成所述快门的周界的一侧，且所述快门充当所述第二致动器的电极。12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门、所述第一致动器及所述第二致动器形 成显示元件的一部分，所述设备进一步包含： 显示器，其包含显示元件阵列； 处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及 存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。13. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；且其中 控制器进一步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。14. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 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 括接收器、收发器及发射器中的至少一者。15. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 输入装置，其经配置以接收输入数据并将所述输入数据传递到所述处理器。16. -种设备，其包括： 衬底； 用于选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径的装置； 用于使所述光阻碍装置在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴 沿第一方向移动，借此将所述光阻碍装置从第一状态移动到第二状态的装置；及 用于使所述光阻碍装置沿着第二轴沿第二方向移动，借此将所述光阻碍装置移动到第 三状态中的装置，其中所述第二轴实质上正交于所述第一轴。17. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于使快门沿着所述第一轴沿与所述 第一方向相反的第三方向移动，以用于将所述光阻碍装置往回移动到所述第一状态中的装 置。18. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于沿着所述第一轴沿与所述第一方 向相反的第三方向将恢复力施加到所述光阻碍装置，借此将所述光阻碍装置移动到所述第 一状态中的恢复装置。19. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于将所述光阻碍装置移动到第四状 态中的装置。20. 根据权利要求19所述的设备，其中所述第三及第四状态包含相异的部分光阻碍状 O
【专利摘要】本发明提供用于调制光以在显示器上形成图像的系统、方法及设备。所述显示器中的光调制器可包含衬底、快门、第一致动器及第二致动器。所述快门可经配置以选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径。所述第一致动器可经配置以使所述快门在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动，借此将所述快门从第一状态移动到第二状态。所述第二致动器可经配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移动。所述第二轴可实质上正交于所述第一轴且也在平行于所述衬底的平面内。在某些实施方案中，使所述快门沿着所述第二轴移动将所述快门移动到第三状态中。
【IPC分类】G02B26/02, G09G3/00, B81B3/00, G09G1/00
【公开号】CN104903771
【申请号】CN201380068388
【发明人】T·J·布罗斯妮汉, J·H·吴, M·B·安德森, J·L·斯泰恩
【申请人】皮克斯特隆尼斯有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月20日
【公告号】US20140184621, WO2014105718A1
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张于2012年12月28日提出申请的标题为"包含双致动轴机 电系统光调制器的显示器设备OISPLAYAPPARATUSINCLUDINGDUALACTUATIONAXIS ELECTROMECHANICALSYSTEMSLIGHTMODULATORS) " 的第 61/746, 881 号美国临时专利 申请案的优先权，且主张于2013年3月14日提出申请的标题为"包含双致动轴机电 系统光调制器的显示器设备OISPLAYAPPARATUSINCLUDINGDUALACTUATIONAXIS ELECTROMECHANICALSYSTEMSLIGHTMODULATORS)" 的第 13/829, 254 号美国实用申请案的 优先权。以上所提及的申请案中的每一者皆受让于本申请案的受让人且借此以引用方式明 确地并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及显示器的领域，且确切地说，涉及包含具有多个移动轴的多状态光调 制器的微机电系统（MEMS)显示器。
【背景技术】
[0004] 某些基于机电系统（EMS)的光调制器可以二态方式有效地调制光（S卩，在亮状态 与暗状态之间进行切换）。举例来说，基于EMS的快门可迅速地在光透射状态与光阻挡状态 之间进行切换。然而，存在可以可靠地达成全暗状态与全亮状态之间的离散部分透射状态 的几个基于EMS的光调制器。
[0005] 因此，并入有基于EMS的光调制器的显示器往往通过将光调制器驱动到一系列子 帧中的亮状态或暗状态中而使用时分原理产生不同灰阶值。即使将此些子帧加权，此些显 示器可仍需要产生每图像帧大数目个子帧以获得所期望的灰度阶粒度。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法及装置各自具有数项发明方面，所述方面中的任何一项方面 皆不单独地负责本文中所揭示的期望属性。
[0007] 本发明中所阐述的标的物的一项发明方面可实施于一种设备中，所述设备包含衬 底、快门、第一致动器及第二致动器。所述快门邻近于所述衬底定位且经配置以选择性地阻 碍穿过所述衬底的光学路径。所述第一致动器机械耦合到所述快门的第一端且经配置以用 于使所述快门在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移 动，借此将所述快门从第一状态移动到第二状态。所述第二致动器邻近所述快门定位且经 配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移动。所述第二轴实质上正交于所述第一轴且也 在实质上平行于由所述衬底界定的所述平面的平面内。使所述快门沿着所述第二轴移动将 所述快门移动到第三状态中。在某些实施方案中，所述第二致动器包含与所述快门间隔开 且与所述快门机械分离的电极。
[0008] 在某些实施方案中，所述设备包含第三致动器。所述第三致动器可机械耦合到所 述快门且经配置以使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向移动，借 此将所述快门移动到所述第一状态中。在某些其它实施方案中，所述设备包含弹簧，所述弹 簧机械耦合到所述快门以沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向将恢复力施 加到所述快门以用于将所述快门往回移动到所述第一状态中。
[0009] 在某些其它实施方案中，所述第三致动器可包含在所述快门的与所述第二致动器 相对的一侧上与所述快门间隔开且与所述快门机械分离的致动器，用于将所述快门移动到 第四状态中。在某些实施方案中，与所述第二致动器的所述快门间隔开的所述电极与所述 快门间隔开达第一距离，且所述第三致动器的与所述快门间隔开的电极与所述快门间隔开 达第二距离。
[0010] 在某些实施方案中，所述第一状态为光透射状态，所述第二状态为其中所述快门 阻碍穿过所述衬底的所述光学路径的光阻挡状态，且所述第三状态包括其中所述快门仅部 分地阻碍所述光学路径的部分光透射状态。在某些实施方案中，在所述部分光透射状态中， 所述快门阻挡所述光学路径中的光的约25%、约33%或约50%中的一者。
[0011] 在某些实施方案中，所述第一致动器由包含可扩展部分的柔性横梁耦合到所述快 门。在某些其它实施方案中，所述快门包含垂直于所述衬底的所述平面的至少一个表面。在 某些此类实施方案中，所述快门的垂直于所述衬底的所述平面的所述表面可形成所述快门 的周界的一侧，且所述快门充当所述第二致动器的电极。
[0012] 在某些实施方案中，所述快门、所述第一致动器及所述第二致动器形成显示元件 的一部分，且所述设备包含显示器，所述显示器包含显示元件阵列。所述设备还可包含：处 理器，其经配置以与所述显示器通信且处理图像数据；及存储器装置，其经配置以与所述处 理器通信。在某些实施方案中，所述设备包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示器 的驱动器电路，且控制器进一步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。在某些实施方案中，所述设备还包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的 图像源模块。所述图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。在又某些其 它实施方案中，所述设备包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器 的输入装置。
[0013] 本发明中所阐述的标的物的另一发明方面可实施于一种设备中，所述设备包含： 衬底；用于选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径的装置；用于使所述光阻碍装置在实质 上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动借此将所述光阻碍 装置从第一状态移动到第二状态的装置；及用于使所述光阻碍装置沿着第二轴沿第二方向 移动借此将所述光阻碍装置移动到第三状态中的装置。所述第二轴实质上正交于由所述衬 底界定的所述平面中的所述第一轴。
[0014] 在某些实施方案中，所述设备包含用于使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一 方向相反的第三方向移动以用于将所述光阻碍装置往回移动到所述第一状态中的装置。在 某些其它实施方案中，所述设备包含用于沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方 向将恢复力施加到所述光阻碍装置借此将所述光阻碍装置移动到所述第一状态中的恢复 装置。在某些其它实施方案中，所述设备可包含用于将所述光阻碍装置移动到第四状态中 的装置。所述第三及第四状态可为相异的部分光阻碍状态。
[0015] 以下附图及说明中陈述本说明书中所阐述的标的物的一或多项实施方案的细节。 尽管主要就基于MEMS的显示器阐述本
【发明内容】
中所提供的实例，但本文中所提供的概念 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（OLED)显示器、电泳 显示器及场发射显示器）以及其它非显示器的MEMS装置（例如MEMS麦克风、传感器及光 学切换器）。依据说明、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，以下各图的 相对尺寸可不按比例绘制。
【附图说明】
[0016] 图1A展示实例直观式基于微机电系统（MEMS)的显示器设备的示意图。
[0017] 图1B展示实例主机装置的框图。
[0018] 图2展示实例基于快门的光调制器的透视图。
[0019] 图3A展示实例控制矩阵的示意图。
[0020] 图3B展示连接到图3A的控制矩阵的实例基于快门的光调制器阵列的透视图。
[0021] 图4A及4B展示实例双致动器快门组合件的视图。
[0022] 图5展示并入有基于快门的光调制器的实例显示器设备的截面图。
[0023] 图6展示供在显示器的MEMS下配置中使用的实例光调制器衬底及实例光圈板的 截面图。
[0024] 图7A到7C展示实例多状态快门组合件的平面图。
[0025] 图7D展示图7A到7C中所展示的多状态快门组合件的截面图。
[0026] 图8A到8C展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0027] 图9展示实例控制矩阵的示意图。
[0028] 图10A到10C展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0029] 图11A到11D展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0030] 图12A到12D展示另一实例多状态快门组合件的平面图。
[0031] 图13及14展示包含多个显示元件的实例显示装置的系统框图。
[0032] 在各个图式中，相似元件符号及名称指示相似元件。
【具体实施方式】
[0033] 以下说明涉及用于阐述本发明的发明方面的目的的某些实施方案。然而，所属领 域的技术人员将易于认识到，可以众多不同方式来应用本文中的教示。所阐述实施方案 可实施于经配置以显示图像（无论是运动图像（例如视频）还是固定图像（例如静态图 像），且无论是文本图像、图形图像还是图片图像）的任何装置、设备或系统中。更特定来 说，预期所述所阐述实施方案可包含于以下多种电子装置中或与其相关联，例如但不限于： 移动电话、具有多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、 BluetoothSD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、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统 (GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄像机、游戏主控台、手 表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置（举例来说，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）、驾驶舱控制件及/或显示器、相 机视图显示器（例如车辆中的后视相机的显示器）、电子相片、电子告示牌或标牌、投影仪、 建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无 线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/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 一件珠宝或衣服上的图像显示器）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、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子器件产品的零件、变容器、液晶装置、电泳 装置、驱动方案、制造过程及电子测试装备。因此，所述教示并不意欲限于仅绘示于所述图 中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将易于了解的宽广适用性。
[0034] 可靠多状态光调制器可由可沿着两个轴致动的快门形成。在某些实施方案中，第 一致动器可通过使快门在光透射穿过的光圈上方移动而沿着第一轴沿第一方向将快门从 光透射状态驱动到光阻碍状态。然后，第二致动器可在沿着正交轴的方向上驱动快门以部 分地不阻挡光圈，从而允许光的某一部分通过，而阻挡其余光。相对第三致动器或弹簧可用 于将快门返回到光透射位置。此些配置提供三种可以可靠地获得的快门状态。
[0035] 在某些实施方案中，第一致动器机械耦合到快门。第二致动器可包含与所述快门 物理分离的电极。
[0036] 在某些实施方案中，第四致动器可定位于快门的与第二致动器相对的侧上。在某 些实施方案中，第四致动器可经定位距快门达与第二致动器不同的距离。因此，当快门处于 阻挡光圈的光阻挡状态中时，第二致动器及第四致动器可拉动快门达不同距离，从而不同 程度地露出光圈。此些实施方案提供四种可以可靠地获得的快门状态。
[0037] 本发明中所阐述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一 或多者。通过并入有经配置以使快门沿着第二运动轴移动的额外侧致动器，快门组合件可 经配置以进入到至少三种状态中，即敞开光透射状态、关闭光阻碍状态及部分敞开部分透 射状态。通过包含可达成额外状态的快门组合件，显示器设备可使用几个子帧形成图像。通 过添加经配置以将快门移动达与第一侧致动器不同的到所述侧的距离的第二侧致动器，快 门组合件可进入到其它额外状态中。此额外状态可进一步减小显示器需要产生的子帧的数 目以显示图像。
[0038] 在某些实施方案中，侧致动器可为包含作为一个电极的快门的静电致动器及与所 述快门物理分离的一个侧电极。此侧电极可为具有垂直于其上形成快门组合件的衬底的主 要表面的相对简单平面横梁。因此，侧电极可占据超出在供能量给侧电极时用于位移快门 的空间的衬底上的相对小额外空间。在某些实施方案中，快门可包含接近且平行于侧电极 的周界侧壁以促进快门与侧电极之间的静电相互作用。
[0039] 在某些其它实施方案中，侧致动器可类似于使快门沿着其主要运动轴移动的致动 器。此些致动器可占据额外空间，但往往需要较低电压来操作。
[0040] 在某些实施方案中，使快门沿着其主要运动轴移动的致动器包含具有折叠或弯曲 部分的柔性横梁。此部分可伸展，从而允许快门在供能量给侧致动器时沿着第二轴朝向所 述侧致动器移动，而在未供能量给侧电极时同时提供恢复力以辅助快门往回移动到其初始 位置。
[0041] 图1A展示实例直观式基于MEMS的显示器设备100的示意图。显示器设备100包 含布置成行及列的多个光调制器l〇2a到102d(统称"光调制器102"）。在显示器设备100 中，光调制器102a及102 d处于敞开状态中，从而允许光通过。光调制器102b及102c处于 关闭状态中，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器l〇2a到102d的状态，显示器设 备100可用于形成背光显示器（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的前面的周围光来形成图像。在另一实施方案中， 设备100可通过反射来自定位于显示器的前面的一或多个灯的光（即，通过使用前灯）来 形成图像。
[0042] 在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在某些其它 实施方案中，显示器设备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，显示器设备100可包含三个特定色彩的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像 素106的特定色彩的光调制器102中的一或多者，显示器设备100可在图像104中产生彩 色像素106。在另一实例中，显示器设备100包含每像素106两个或两个以上光调制器102 以在图像104中提供亮度水平。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率界定的最小图片 元素。关于显示器设备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 素的光的组合机械与电组件。
[0043] 显示器设备100为直观式显示器，这是因其可不包含通常在投影应用中发现的成 像光学器件。在投影显示器中，将形成于显示器设备的表面上的图像投影到屏幕上或到墙 壁上。所述显示器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 述显示器设备来察看所述图像，所述显示装置含有光调制器及视情况用于增强在所述显示 器上所察看到的亮度及/或对比度的后灯或前灯。
[0044] 直观式显示器可以透射模式或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器滤波或 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。来自灯的光视情况被射出到 光导或"后灯"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于透明或玻 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后灯顶部上的夹层组合件布置。
[0045] 每一光调制器102可包含快门108及光圈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朝向观看者通过光圈109。为保持像素106未被照亮，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。
[0046] 所述显示器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（举例来说，互连件11〇、112及 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 (也被称为"扫描线 互连件"）、每一列像素一个数据互连件112及将共同电压提供到所有像素或至少提供到来 自显示器设备100中的多个列及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"），用于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递新移动指令。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门的静电移动。在某 些其它实施方案中，数据电压脉冲控制切换器，举例来说，晶体管或其它非线性电路元件， 所述切换器控制单独致动电压（其量值通常高于数据电压）到光调制器102的施加。然后， 此些致动电压的施加产生快门108的静电驱动的移动。
[0047] 图1B展示实例主机装置120(即，移动电话、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。主机装置120包含显示器设备128、主 机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126及电源。
[0048] 显示器设备128包含多个扫描驱动器130(也被称为"写入启用电压源"）、多个数 据驱动器132 (也被称为"数据电压源"）、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱 动器148及显示元件阵列150,例如图1A中所展示的光调制器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。
[0049] 在显示器设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提供 到显示元件阵列150,尤其在欲以模拟方式导出图像104的亮度水平的情况下还是如此。在 模拟操作中，光调制器102经设计以使得在透过数据互连件112施加一系列中间电压时，在 快门108中产生一系列中间敞开状态且因此在图像104中产生一系列中间照明状态或亮度 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。此些电压电平经设计而以数字方式对快门108中的每一者设定敞 开状态、关闭状态或其它离散状态。
[0050] 扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134 (也被称为"控制器 134")。控制器以主要串列方式将组织成序列的数据发送到数据驱动器132,在某些实施方 案中，可预先确定、按行及按图像帧来分组所述序列。数据驱动器132可包含串列转并行数 据转换器、电平移位及（对于某些应用）数/模电压转换器。
[0051] 所述显示器设备视情况包含一组共同驱动器138 (也被称为共同电压源）。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 驱动及/或起始阵列150的多个行及列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
[0052] 用于不同显示功能的所有驱动器（举例来说，扫描驱动器130、数据驱动器132及 共同驱动器138)皆由控制器134进行时间同步。来自控制器的时序命令经由灯驱动器148 协调红色、绿色及蓝色以及白色灯（分别为140、142、144及146)的照明、协调显示元件阵 列150内的特定行的写入启用及排序、协调来自数据驱动器132的电压的输出及协调提供 显示元件致动的电压的输出。在某些实施方案中，灯为发光二极管（LED)。
[0053] 控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适于新图像104的照明水平 的排序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。举例来说，对于视频显示器，以介于 10赫兹到300赫兹（Hz)的范围内的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中， 图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144及146的照明同步以使得用一系列交替色彩 (例如红色、绿色及蓝色）来照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称为色彩子帧。在称 为场色序方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，那么人脑将把交替帧图 像平均化为具有广泛且连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中，在显示器设备 100中可采用具有原色的四个或四个以上灯，从而采用除红色、绿色及蓝色以外的原色。
[0054] 在某些实施方案中，在显示器设备100经设计以用于快门108在敞开与关闭状态 之间的数字切换的情况下，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像，如先前所阐述。在某 些其它实施方案中，显示器设备100可透过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
[0055] 在某些实施方案中，图像104状态的数据由控制器134通过对个别行（也被称为 扫描线）的顺序寻址而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给选定行中的每一列供应对应于所期望快门状态的数据电压。重复此过程直到针 对阵列150中的所有行而加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序 列为线性的，从阵列150中的顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，将选定行的序列伪 随机化以便使视觉假影最小化。且在某些其它实施方案中，按块组织排序，其中针对一块， (例如）通过仅依次寻址阵列150中的每隔5行的行而将图像104状态的仅某一分数的数 据加载到阵列150。
[0056] 在某些实施方案中，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离。在此些实施方案中，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以用于从共同驱动 器138载送触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。
[0057] 在替代实施方案中，显示元件阵列150及控制所述显示元件的控制矩阵可布置成 除矩形行及列以外的配置。举例来说，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行及列。一 般来说，如本文中所使用，术语"扫描线"应是指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0058] 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可为用于控制 便携式电子装置的一个通用或专用处理器。关于包含于主机装置120内的显示器设备128， 主机处理器122输出图像数据以及关于主机的额外数据。此种信息可包含：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 源中剩余的电量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据类型的信息；及/或用于显示 器设备在选择成像模式中使用的指令。
[0059] 用户输入模块126直接或经由主机处理器122将用户的个人偏好输送到控制器 134。在某些实施方案中，用户输入模块126由其中用户编程个人偏好（例如"较深色彩"、 "较佳对比度"、"较低功率"、"增加的亮度"、"运动会"、"现场演出"或"动画片"）的软件控 制。在某些其它实施方案中，使用例如切换器或刻度盘等硬件将此些偏好输入到主机。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 及 148。
[0060] 环境传感器模块124还可包含为主机装置120的部分。环境传感器模块124接收 关于周围环境（例如温度及/或周围照明条件）的数据。传感器模块124可经编程以区分 所述装置是在室内或办公环境中操作还是在明亮白天的室外环境中操作还是在夜间的室 外环境中操作。传感器模块124将此信息传递到显示器控制器134,以使得控制器134可响 应于周围环境而使观看条件最优化。
[0061] 图2展示实例基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200适于 并入到图1A的直观式基于MEMS的显示器设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204 的快门202。致动器204可由两个单独柔性电极横梁致动器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在实质上平行于表面203的运 动平面中在表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到提供与由致动器204施加的 力相反的恢复力的弹簧207。
[0062] 每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的柔性负载横梁206。负载锚 208连同柔性负载横梁206 -起充当机械支撑件，从而保持快门202接近于表面203悬挂。 表面203包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将柔性负载横梁206及快 门202物理连接到表面203,且将负载横梁206电连接到偏压电压（在某些情况下，接地）。
[0063] 如果所述衬底是不透明的（例如硅），那么通过穿过衬底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），那么光圈孔211形成 于沉积于衬底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、蛇形 或不规则形状。
[0064] 每一致动器205还包含邻近于每一负载横梁206定位的柔性驱动横梁216。驱动 横梁216在一端处耦合到驱动横梁216之间共享的驱动横梁锚218。每一驱动横梁216的 另一端自由地移动。每一驱动横梁216是弯曲的以使得驱动横梁216在其自由端及负载横 梁206的经锚定端附近最靠近负载横梁206。
[0065] 在操作中，并入有光调制器200的显示器设备经由驱动横梁锚218将电位施加到 驱动横梁216。可将第二电位施加到负载横梁206。驱动横梁216与负载横梁206之间的 所得电位差朝向负载横梁206的经锚定端拉动驱动横梁216的自由端，且朝向驱动横梁216 的经锚定端拉动负载横梁206的快门端，借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。柔性部件 206充当弹簧，以使得当移除跨越横梁206及216电位的电压时，负载横梁206将快门202 往回推动到其初始位置中，从而释放存储于负载横梁206中的应力。
[0066] 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敞开状态 或关闭状态中的一组双重"敞开"及"关闭"致动器及一组单独"敞开"及"关闭"电极。 [0067] 存在可借以经由控制矩阵来控制快门 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 情形中）数百万个移 动元件。在某些装置中，元件的每个移动皆给静摩擦提供停用元件中的一或多者的机会。通 过将所有部分浸入流体（也被称为流体530)中及将流体（举例来说，借助粘合剂）密封于 MEMS显示单元中的流体空间或间隙内而促进此移动。流体530通常为具有低摩擦系数、低 粘度及长期内的最小降级效应的流体。当基于MEMS的显示器组合件包含用于流体530的 液体时，液体至少部分地环绕基于MEMS的光调制器的移动部分中的某些移动部分。在某些 实施方案中，为减小致动电压，所述液体具有低于70厘泊的黏度。在某些其它实施方案中， 所述液体具有低于10厘泊的黏度。具有低于70厘泊的粘度的液体可包含具有低分子量的 材料：低于4000克/摩尔，或在某些情形中，低于400克/摩尔。还可适于此些实施方案的 流体530包含但不限于：去离子水、甲醇、乙醇及其它醇、石蜡、烯烃、乙醚、聚硅氧油、氟化 聚硅氧油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用流体可为聚二甲基硅氧烷（PDMS)(例如六 甲基二硅氧烷及八甲基三硅氧烷）或烷基甲基硅氧烷（例如己基五甲基二硅氧烷）。有用 流体可为烷烃，例如辛烷或癸烷。有用流体可为硝基烷，例如硝基甲烷。有用流体可为芳香 族化合物，例如甲苯或二乙基苯。有用流体可为酮，例如丁酮或甲基异丁基酮。有用流体可 为氯烃，例如氯苯。有用流体可为氟氯碳化物，例如二氟氯乙烷或三氟氯乙烯。针对此些显 示器组合件所考量的其它流体包含乙酸丁酯及二甲基甲酰胺。用于此些显示器的又其它有 用流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚、戊醇及丁醇。实例适合氢氟醚包含乙基九氟丁基 醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟己烷。
[0089] 薄片金属或经模制塑料组合件托架532固持盖板522、衬底504、后灯及一起围绕 边缘的其它组件部分。组合件托架532用螺丝或锯齿状突片来扣接以给组合的显示器设备 500添加刚性。在某些实施方案中，光源518适当地由环氧树脂封装化合物模制。反射体 536帮助将从光导516的边缘逸出的光往回返回到光导516中。图5中未绘示给快门组合 件502及灯518提供控制信号以及电力的电互连件。
[0090] 显示器设备500称为MEMS上配置，因此，基于MEMS的光调制器形成于衬底504的 前表面上，即，面向观看者的表面。快门组合件502直接构建于反射光圈层506的顶部上。 在称为MEMS下配置的替代实施方案中，快门组合件安置于与其上形成反射光圈层的衬底 分离的衬底上。其上形成界定多个光圈的反射光圈层的衬底在本文中称为光圈板。在MEMS 下配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底代替显示器设备500中的盖板522且经定向以 使得基于MEMS的光调制器定位于顶部衬底的后表面上，S卩，背向观看者且面向光导516的 表面。基于MEMS的光调制器借此直接与反射光圈层506相对地且跨越间隙定位。所述间 隙可由连接光圈板与其上形成MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持。在某些实施方案 中，所述间隔件安置于阵列的每一像素内或之间。将MEMS光调制器与其对应光圈分离的间 隙或距离较佳小于10微米或小于快门与光圈之间的重叠（例如重叠416)的距离。
[0091] 图6展不供在显不器的MEMS下配置中使用的实例光调制器衬底及实例光圈板的 截面图。显示器组合件600包含调制器衬底602及光圈板604。显示器组合件600还包含 一组快门组合件606及反射光圈层608。反射光圈层608包含光圈610。调制器衬底602与 光圈板604之间的间隙或分离（在某些实施方案中，其可为预定的）由一组相对间隔件612 及614维持。间隔件612形成于调制器衬底602上或形成为调制器衬底602的部分。间隔 件614形成于光圈板604上或形成为光圈板604的部分。在装配期间，将两个衬底602及 604对准以使得调制器衬底602上的间隔件612与其相应间隔件614接触。
[0092] 此说明性实例的分离或距离为8微米。为建立此分离，间隔件612为2微米高且 间隔件614为6微米高。替代地，间隔件612及614两者皆可为4微米高，或者间隔件612 可为6微米高而间隔件614为2微米高。实际上，可采用间隔件高度的任何组合，只要其总 高度建立所期望分离H12即可。
[0093] 在随后于装配期间对准或配合的衬底602及604两者上提供间隔件对于材料及处 理成本具有优点。极高（例如大于8微米）间隔件的提供可为昂贵的，这是因其可需要相 对长时间来用于光可成像聚合物的固化、曝光及显影。如在显示器组合件600中的配合间 隔件的使用允许在衬底中的每一者上的聚合物的较薄涂层的使用。
[0094] 在另一实施方案中，形成于调制器衬底602上的间隔件612可由与用于形成快门 组合件606的材料及图案化块相同的材料及图案化块形成。举例来说，用于快门组合件606 的锚还可执行类似于间隔件612的功能。在此实施方案中，将不需要用以形成间隔件的聚 合物材料的单独使用且将不需要用于间隔件的单独曝光掩模。
[0095] 在上文所阐述的快门组合件中，致动器主要经设计以用于使快门在两种状态（完 全敞开及完全被关闭）之间移动。为在此些状态之间进行切换，所述快门由其相应致动器 沿着第一轴移动。除沿着第一轴外，所述致动器经设计为沿所有方向皆为相对坚硬的以尽 可能地将快门的运动限制于与沿着第一轴一样。给快门组合件提供额外运动轴可使得所述 快门组合件能够达成完全敞开与完全关闭之间的额外状态。
[0096] 图7A到7C展示实例多状态快门组合件700的平面图。图7D展示图7A到7C中所 展示的多状态快门组合件700的截面图。快门组合件700能够可靠地达成三种相异状态。 图7A展示处于光透射状态中的快门组合件700。图7B展示处于光阻挡状态中的快门组合 件700。图7C展示处于部分光透射状态中的快门组合件700。
[0097] 参考图7A到7D，快门组合件700包含悬挂于衬底705上方的快门702。光圈704 界定于沉积于衬底705上的光阻挡层703 (图7D中所展示）内。快门702由两个静电致动 器（快门敞开致动器708及快门关闭致动器710)沿着第一轴706驱动。快门702由形成 相应快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的一部分的一对负载横梁712支撑。负载 横梁712经由允许快门702沿着垂直于第一轴706的第二轴715移动的折叠横梁714耦合 到快门702。图7A到7D中所展示的折叠横梁714为蛇形形状，这是因其形成类似于字母 "S"的形状。在某些其它实施方案中，折叠横梁714可用响应于适当力的施加可扩展借此使 横梁伸长的任何其它弯曲或折叠配置替换。另外，快门组合件700包含侧电极716。
[0098] 当跨越快门702及侧电极716施加电位时，快门702沿着第二轴715朝向侧电极 716拖动。即，快门702及侧电极716形成第三静电致动器的相对电极。在某些实施方案 中，侧电极716大约与快门702沿着第一轴706的长度一样长且中心在对应于快门702处 于其关闭位置中的中心的位置处。在某些实施方案中，侧电极716长于快门702沿着第一 轴706的长度。
[0099] 在图7A中，供能量给快门敞开致动器708，从而朝向快门敞开致动器708拉动快门 702。此导致快门组合件700达成其中快门702远离光圈704间隔开的光透射状态。
[0100] 在图7B中，供能量给快门关闭致动器710,从而朝向快门关闭致动器710拉动快门 702。此导致快门组合件700进入其中快门702完全覆盖光圈704的光阻挡状态。
[0101] 在图7C中，供能量给快门关闭致动器710及侧电极716两者，从而朝向侧电极716 拖动快门702同时仍部分地覆盖光圈704。在实例实施方案中，侧电极716在一距离处间隔 开以使得在其被致动时，快门702移动足够远以致露出光圈704的约50%。此导致快门组 合件700进入其中允许透射穿过光圈704的总光的约50%朝向观看者离开显示器的第一部 分透射状态。
[0102] 如图7C中所展示，快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的折叠横梁714被 伸长，从而部分地敞开折叠形状，以允许快门702沿着第二轴715移动。此敞开在折叠横梁 714上存储应力。当移除跨越快门702及侧电极716的电位时，折叠横梁714往回收缩到其 原始形状以沿着第二轴715将快门往回移动到其在第二轴上的初始位置。
[0103] 在某些其它实施方案中，侧电极716与快门702在不同相对距离处间隔开。举例 来说，在某些实施方案中，侧电极716在一距离处间隔开以使得在其致动后，快门旋即被足 够远地拖动到所述侧以致所述快门覆盖光圈704的约12. 5%、约25%、约33%、约37. 5%、 约62. 5%、约66%、约75%或约87. 5%，从而允许对应量的光（S卩，约87. 5%、约75%、约 67%、约62. 5%、约37. 5%、约33%、约25%或约12. 5% )通过光圈704。一般来说，侧电 极716与快门702之间的距离可为对应于任何程度的光圈704覆盖及光输送量分数的任何 任意距离，只要与快门702 -起使用的成像算法考虑到所述适当距离即可。
[0104] 侧电极716距快门702的特定距离可基于意欲与光调制器、显示器的电压及功率 规格以及显示器的所期望分辨率一起使用的成像算法而选择。较大分离距离通常需要较高 电压来用于致动、产生较大功率损耗及给每一像素分配较多空间从而导致较低分辨率。
[0105] 现参考图7D，其中展示沿着图7C中所绘示的线7A-7A'截取的截面图。如图7D中 所展示，在某些实施方案中，快门702包含环绕快门702的周界的侧壁720。在某些其它实 施方案中，所述侧壁不完全环绕快门702的周界。而是，侧壁720分离地延伸离开快门702 的外部边缘中的一或多者，举例来说，快门702邻近于侧电极716的边缘。侧壁720提供既 平行于侧电极716的主要表面又接近于侧电极716的主要表面的额外表面区域。此表面区 域提供与侧电极716的改进的相互作用，从而减小致动第三致动器所需的电压。
[0106] 图8A到8C展示另一实例多状态快门组合件800的平面图。快门组合件800类似 于图7A到7D中所展示的快门组合件700,关于其快门敞开致动器808及快门关闭致动器 810的形式的方面除外。因此，用图7A到7D中所使用的相同元件符号来标记类似组件。图 8A展示处于光透射状态中的快门组合件800。图8B展示处于光阻挡状态中的快门组合件 800。图8C展示处于部分透射状态（不阻挡光圈704的约25% )中的快门组合件800。
[0107] 代替使快门敞开致动器708及快门关闭致动器710在快门702的约中间处耦合到 快门702,快门组合件800使快门敞开致动器808及快门关闭致动器810耦合到快门702的 一侧。在图8A到8C中所展示的实施方案中，快门敞开致动器808及快门关闭致动器810 在快门702最靠近于侧电极716的侧上耦合到快门702。在某些其它实施方案中，快门敞开 致动器808及快门关闭致动器810耦合到快门702距侧电极716最远的侧。
[0108] 快门敞开致动器808及快门关闭致动器810也在形成相应致动器的电极横梁的数 目及布置方面不同于快门敞开致动器708及快门关闭致动器710。图8A到8C中所展示的 快门敞开致动器808及快门关闭致动器810中的每一者包含单个负载横梁812及单个驱动 横梁813。快门敞开致动器808及快门关闭致动器810使快门702沿着第一轴706移动。 负载横梁812包含折叠部分814以允许快门沿着第二轴715移动。相比之下，快门组合件 700包含将负载横梁712耦合到快门702的单独折叠横梁714。
[0109] 返回参考图8A到8C，当跨越快门702及侧电极716施加电位时，将快门702沿着 第二轴715移动，从而伸长负载横梁812的折叠部分814、敞开负载横梁812的折叠形状且 在负载横梁812中存储电位能。在移除电位后，此电位能旋即转化为将快门702沿着第二 轴715返回到其原始位置中的动能。
[0110] 图9展示实例控制矩阵900的示意图。控制矩阵900适于控制多状态快门组合件， 包含图7A到7D及图8A到8C中所展示的快门组合件700或800以及除快门敞开致动器及 快门关闭致动器外还包含单个侧电极的其它快门组合件中的任一者。然而，仅为简化阐释 的目的，本文中相对于快门组合件700来阐述控制矩阵900的方面。
[0111] 控制矩阵900类似于图3A及3B中所展示的控制矩阵300，但控制矩阵900包含额 外电路以控制多状态快门组合件700中所包含的两个额外致动器。
[0112] 因此，对于多状态快门组合件700的每一行，控制矩阵900包含扫描线互连件906。 对于快门组合件700的每一列，控制矩阵900包含三个数据互连件，即快门敞开数据互连 件908a、快门关闭数据互连件908b及快门部分敞开数据互连件908c。数据互连件908a到 908c载送致动多状态快门组合件700所需的电压，且因此用作既将数据提供到快门组合件 (通过被接通或关断）又提供致动电压的双重角色。因此，数据互连件908a到908c既可视 为数据互连件又可视为致动互连件。
[0 113] 每一数据互连件908a到908c包含对应晶体管910a到910c及电容器912a到 912c。沿着多状态快门组合件700的一行的所有晶体管910a到910c的栅极皆耦合到对应 于所述行的扫描线互连件906。对于所述行中的给定快门组合件700,晶体管910a的漏极 耦合到快门敞开数据互连件908a，晶体管910b的漏极耦合到快门关闭数据互连件908b，且 晶体管910c的漏极耦合到快门部分敞开数据互连件908c。晶体管910a的源极并联耦合 到电容器912a及快门敞开致动器708的驱动横梁。晶体管910b的源极并联耦合到电容器 912b及快门关闭致动器710的驱动横梁。晶体管910c的源极并联耦合到电容器912c及侧 电极716。快门敞开致动器708及快门关闭致动器710的负载电极712耦合到接地。
[0114] 在操作中，控制矩阵900 -次一行地同时寻址及致动快门组合件700的每一行。特 定来说，在行寻址及致动循环的开始处，将写入启用电压VWE施加到对应扫描线互连件906， 从而接通所述行中的每一快门组合件的晶体管910a到910c。然后，取决于加载到控制矩阵 中的图像数据而将致动电压选择性地施加到用于多状态快门组合件700的每一列的数据 互连件908a到908c，借此致动接收致动电压的致动器。对于快门敞开致动器708及快门关 闭致动器710,致动电压（％ ()或￥1)。）可取决于快门组合件700的特定配置而介于约15V到 40V的范围内。除其它因素外，取决于侧电极716与快门702之间的分离距离，施加到快门 部分敞开数据互连件908c以致动侧致动器的致动电压（VDP_Q)可介于约20V(针对小分离距 离）到约60V(针对较大分离距离）的范围内。
[0115] 在快门702进入其所期望状态之后，控制矩阵900从扫描线互连件906移除电压 并针对多状态快门组合件700的下一行再次开始所述循环。
[0116] 在某些其它实施方案中，控制多状态快门组合件（例如图7A到7D及图8A到8C 中所绘示的多状态快门组合件700及800)的控制矩阵针对快门组合件的列中的每一致动 器包含单独数据互连件及致动互连件。在某些其它实施方案中，控制矩阵可针对列中的每 一组致动器包含单独数据互连件，但其可在所述列中的两组或两组以上致动器之间共享致 动互连件。举例来说，此控制矩阵可针对快门组合件的每一列包含快门敞开数据互连件、快 门关闭数据互连件及快门部分敞开数据互连件。每一列中的快门敞开致动器及快门关闭致 动器可耦合到共享致动互连件，而侧电极可耦合到单独致动互连件。
[0117] 在某些其它实施方案中，多状态快门组合件的控制矩阵可并入有一或多个全局共 同互连件，例如全局致动或全局预充电互连件。全局共同互连件耦合到控制矩阵的多个行 及多个列中的快门组合件。
[0118] 图10A到10C展示另一实例多状态快门组合件1000的平面图。图10A展示处于 完全敞开状态中的快门组合件1000。图10B展示处于部分敞开状态中的快门组合件1000。 图10C展示处于关闭状态中的快门组合件1000。
[0119] 快门组合件1000类似于图7A到7D中所展示的快门组合件700,且其之间的共同 组件共享共同元件符号。与图7A到7D中所展示的快门组合件700相比，快门组合件1000 包含仅用于使快门702沿着第一轴706移动的一个致动器（快门敞开致动器708)。替代 地，图7A到7D中所展示的快门关闭致动器710由折叠回位弹簧1014替换。还与侧电极 716相对地添加第二折叠回位弹簧1014b。
[0120] 折叠回位弹簧1014a用于将与由快门敞开致动器702所施加的力相反的恢复力施 加到快门702,同时仍允许快门沿着第二轴715移动。因此，如果在去启动快门敞开致动器 708时，快门702处于敞开位置中，那么折叠回位弹簧1014a可将快门可靠地往回移动到关 闭位置中而不必供能量给相对致动器。
[0121] 第二折叠回位弹簧1014b用于将与由侧电极716施加的力相反的恢复力施加到快 门702,同时仍允许快门沿着第一轴706移动。因此，如果在去启动侧电极716时，快门处于 部分敞开状态中，那么折叠回位弹簧1014a可将快门702可靠地往回移动到完全关闭位置 中。
[0122] 图11A到11D展示另一实例多状态快门组合件1100的平面图。图11A到11D中 所展示的快门组合件1100类似于图7中所展示的多状态快门组合件700,除了快门组合件 1100经配置以在四种相异状态（而非仅三种）之间移动。特定来说，图11A展示处于敞开 位置中的快门组合件1100。图11B展示处于关闭位置中的快门组合件1100。图11C展示 处于约25%敞开位置中的快门组合件1100。图11D展示处于约50%敞开位置中的快门组 合件。
[0123] 作为包含第二侧电极1118的结果，快门组合件1100可移动到第四状态中。第二 侧电极1118定位于快门702的与侧电极716相对的侧上。在某些实施方案中，第二侧电极 1118与快门702之间的距离不同于分离快门与侧电极716的距离。
[0124] 举例来说，在某些实施方案中，侧电极716在一距离处间隔开以使得到侧电极716 的电压的施加（在快门原本处于关闭位置中时）将快门702移动到其中露出光圈704的 约50%的位置中。在某些此类实施方案中，第二侧电极1118与快门702之间的分离距离 为所述距离的一半。因此，当致动时，第二侧电极1118将快门拉动到其中露出光圈704的 约25%的位置中。因此，在任何给定时间处，快门组合件1100可处于完全关闭状态、四分之 一敞开状态、半敞开状态或完全敞开状态中。在某些其它实施方案中，侧电极716及第二侧 电极1118分别定位于将快门移动到约三分之一敞开状态及约三分之二敞开状态中的距离 处。此些快门组合件1100可在完全关闭状态、三分之一敞开状态、三分之二敞开状态及完 全敞开状态之间移动。在某些其它实施方案中，侧电极716及第二侧电极1118定位于距快 门的其它距离处以允许多种不同对应透射率水平。
[0125] 如图7八到7(：、图84到8(：、图1(^到10(：及图1认到11(：中所展示，侧电极716采 取具有垂直于在上方形成其的衬底的主要面的实质上笔直平面横梁的形式。在某些其它实 施方案中，侧电极716包含一或多个特征以减小快门702与侧电极716之间的静摩擦的可 能性。举例来说，在某些实施方案中，侧电极可具有稍微弯曲或具有浅蛇形形状以限制可能 与快门702的侧壁720接触的快门的主要面的区域。在某些其它实施方案中，侧电极716可 包含从侧电极716的主要面朝向快门702突出的一或多个窄抗静摩擦脊或凸块，所述一或 多个窄抗静摩擦脊或凸块具有垂直于衬底的长度。在此些实施方案中，快门的侧壁720将 仅接触脊或凸块的末端，而非侧电极716的主要面。
[0126] 图12A到12D展示另一实例多状态快门组合件1200的平面图。快门组合件1200 可移动到四种相异状态中，即敞开状态（图12A中所展示）、关闭状态（图12B中所展示） 及两种不同部分敞开状态（图12C及12D中分别展不）。
[0127] 快门组合件1200类似于图11A到11C中所展示的快门组合件1100。然而，快门组 合件1200包含用于使快门沿着第二轴715移动的不同致动机构。更特定来说，快门组合件 1200包含侧致动器1230,所述侧致动器在其架构方面类似于使快门沿着第一轴706移动的 快门敞开致动器708及快门关闭致动器710。两个侧致动器1230包含邻近一对相对柔性驱 动横梁1234定位的一对柔性负载横梁1232,所述柔性驱动横梁及柔性负载横梁一起形成 静电致动器。侧致动器1230的负载横梁1232经由折叠横梁1214耦合到快门702。形成快 门敞开致动器708、快门关闭致动器710及两个侧致动器1230的双柔性横梁静电致动器往 往需要比图7A到7D、图8A到8C、图10A到10C及图11A到11C中分别展示的快门组合件 700、800、1000及1100中所使用的侧电极低的电压来致动。然而，其占据额外空间，从而限 制显示器的光圈比及/或分辨率。
[0128] 图13及14展示包含多个显示元件的实例显示装置40的系统框图。显示装置40 可为（例如）智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化 形式也说明各种类型的显示装置，例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置 及便携式媒体装置。
[0129] 显不装置40包含外壳41、显不器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风 46。外壳41可由多种制造过程中的任一者形成，所述制造过程包含射出模制及真空成形。 另外，外壳41可由多种材料中的任何材料制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、 橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可移动部分（未展示），所述可移动部分可与具有不 同色彩或含有不同标识、图片或符号的其它可移动部分互换。
[0130] 显示器30可为多种显示器中的任一者，包含双稳态显示器或模拟显示器，如本文 中所阐述。显示器30还可经配置以包含平板显示器（例如，等离子体、电致发光（EL)显示 器、0LED、超扭转向列（STN)显示器、IXD或薄膜晶体管（TFT)IXD)或非平板显示器（例如， 阴极射线管（CRT)或其它电子管装置）。另外，显示器30可包含基于机械光调制器的显示 器，如本文中所阐述。
[0131] 图13中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至 少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口 27,所述网络接口 包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口 27可为显示装置40上可显示的图像数据的 来源。因此，网络接口 27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48还可充当 图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器连接到调节硬件52。调节硬件52可 经配置以调节信号（例如滤波或以其它方式操纵信号）。调节硬件52可连接到扬声器45 及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可 耦合到帧缓冲器28及阵列驱动器22,所述阵列驱动器又可耦合到显示阵列30。显示装置 40中的一或多个元件（包含图13中未特定绘示的元件）可经配置以充当存储器装置且经 配置以与处理器21通信。在某些实施方案中，电力供应器50可将电力提供到特定显示装 置40设计中的实质上所有组件。
[0132] 网络接口 27包含天线43及收发器47,以使得显示装置40可经由网络与一或多 个装置通信。网络接口 27还可具有一些处理能力以减轻（例如）处理器21的数据处理要 求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43发射并接收根据IEEE16. 11 标准（包含IEEE16.ll(a)、（b)或（g))或IEEE802. 11 标准（包含IEEE802.lla、b、g、n 及其进一步实施方案）的RF信号。在某些其它实施方案中，天线43根据Bluetooth?.标准 发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线43经设计以接收码分多址（CDMA)、频分 多址（FDMA)、时分多址（TDMA)、全球移动通信系统（GSM)、GSM/通用包无线电服务（GPRS)、 增强型数据GSM环境（EDGE)、地面中继无线电（TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据最 优化（EV-DO)、lxEV-D0、EV-D0修订版A、EV-D0修订版B、高速包接入（HSPA)、高速下行链 路包接入（HSDPA)、高速上行链路包接入（HSUPA)、经演进的高速包接入（HSPA+)、长期演进 (LTE)、AMPS或用于在无线网络（例如利用3G、4G或5G技术的系统）内通信的其它已知信 号。收发器47可预处理从天线43接收的信号，以使得所述信号可由处理器21接收并进一 步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，以使得所述信号可经由天线43从显 示装置40发射。
[0133] 在一些实施方案中，可由接收器来替换收发器47。另外，在某些实施方案中，可由 图像源来替换网络接口 27,所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理 器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口 27或图像源接收数据（例如 经压缩图像数据），且将所述数据处理成原始图像数据或处理成易于被处理成原始图像数 据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供 存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图 像特性可包含色彩、饱和度及灰度阶。
[0134] 处理器21可包含微控制器、CPU或用以控制显示装置40的操作的逻辑单元。调 节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤 波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
[0135] 驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28得到由处理器21产生的原 始图像数据且可适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速发射到阵列驱动器22。在某 些实施方案中，驱动器控制器29可将所述原始图像数据重 新格式化成具有光栅样格式的 数据流，以使得其具有适于跨越显示阵列30扫描的时间次序。然后，驱动器控制器29将经 格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29 (例如IXD控制器）通常作为独立 集成电路（1C)与系统处理器21相关联，但此些控制器可以诸多方式来实施。举例来说，控 制器可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或以硬件形式与阵列驱 动器22完全集成在一起。
[0136] 阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式 化成一组平行波形，所述组平行波形每秒多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的 数百且有时数千（或更多）条引线。在某些实施方案中，阵列驱动器22及显示阵列30为 显示器模块的一部分。在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30 为显不器模块的一部分。
[0137] 在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文中 所阐述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双 稳态显示器控制器（例如机械光调制器显示元件控制器）。另外，阵列驱动器22可为常规 驱动器或双稳态显示器驱动器（例如机械光调制器显示元件驱动器）。此外，显示阵列30 可为常规显示阵列或双稳态显示阵列（例如包含机械光调制器显示元件的阵列（例如图1B 中所绘示的显示元件阵列150)的显示器）。在某些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列 驱动器22集成。此实施方案在高度集成系统（举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表 或小面积显示器）中可为有用的。
[0138] 在某些实施方案中，输入装置48可经配置以允许（例如）用户控制显示装置40 的操作。输入装置48可包含小键盘（例如，QWERTY键盘或电话小键盘）、按钮、切换器、摇 杆、触敏式屏幕、与显示阵列30集成在一起的触敏式屏幕或压敏或热敏膜。麦克风46可经 配置为显示装置40的输入装置。在某些实施方案中，可使用透过麦克风46的语音命令来 控制显示装置40的操作。
[0139] 电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充 电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，所述可再充电电 池可为可使用来自（例如）壁式插座或光伏打装置或阵列的电力充电的。另一选择为，所 述可再充电电池可无线充电。电力供应器50还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池， 包含塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式出口接收电 力。
[0140] 在某些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，所述驱动器控制器 可位于电子显示器系统中的数个地方中。在某些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵 列驱动器22中。上文所阐述的最优化可以任何数目个硬件及/或软件组件实施且可以各 种配置实施。
[0141] 如本文中所使用，提及项目列表"中的至少一者"的短语是指那些项目的任何组 合，包含单个成员。作为实例，"a、b或c中的至少一者"意欲涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c及 a-b-c〇
[0142] 可将连同本文中所揭示的实施方案一起所阐述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、 电路及算法过程实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体阐述了硬件 与软件的可互换性且在上文所阐述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中说明了硬件 与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及强加于整个系统的 设计限制。
[0143] 可借助一个通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬 件组件或经设计以执行本文中所阐述的功能的其任何组合来实施或执行用于实施连同本 文中所揭示的方面一起所阐述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理 设备。一个通用处理器可为微处理器或任一常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理 器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器、多个微处理器、连同DSP核心的一或 多个微处理器或任一其它此配置的组合。在某些实施方案中，可通过给定功能特有的电路 来执行特定过程及方法。
[0144] 在一或多项方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件（包含本说明书 中所揭示的结构及其结构等效物）或其任何组合来实施所阐述的功能。还可将本说明书中 所阐述的标的物的实施方案实施为一或多个计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上以 供数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作的一或多个计算机程序指令模块。
[0145] 如果以软件实施，那么所述功能可存储于计算机可读媒体上或作为计算机可读媒 体上的一或多个指令或代码进行发射。本文中所揭示的方法或算法的过程可实施于可驻存 于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及 包含可经启用以将计算机程序从一个地方传送到另一地方的任一媒体的通信媒体。存储媒 体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例方式而非以限制方式，此些计算机可读媒 体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储 装置或者可用于以指令或数据结构的形式存储所期望程序代码且可由计算机存取的任一 其它媒体。此外，任一连接皆可适当地称作计算机可读媒体。如本中所使用，磁盘及光盘包 含压缩光盘（CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘（DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通 常磁性地复制数据而光盘则借助激光光学地复制数据。上述的组合还应包含于计算机可读 媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任一组合或一组代码及指令驻存于 可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
[0146] 所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所阐述的实施方案的各种修改，且本 文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案而不背离本发明的精神或范围。因此，权利 要求书并不意欲限于本文中所展示的实施方案，而被赋予与本发明、本文中所揭示的原理 及新颖特征一致的最宽广范围。
[0147] 另外，所属领域的技术人员应易于了解，术语"上部"及"下部"有时用于便于阐述 所述图，且指示对应于所述图在适当定向的页面上的定向的相对位置，且可不反映如所实 施的任何装置的适当定向。
[0148] 还可结合单项实施方案一起来实施本说明书中在单独实施方案的上下文中所阐 述的某些特征。相反，还可将单项实施方案的上下文中所阐述的各种特征单独地或以任何 适合子组合的形式实施于多项实施方案中。此外，尽管上文可将特征阐述为以某些组合形 式起作用且甚至最初是如此主张的，但来自所主张组合的一或多个特征在某些情形中可从 所述组合去除，且所述所主张组合可针对子组合或子组合的变化形式。
[0149] 类似地，虽然在所述图式中以特定次序绘示操作，但不应将此理解为需要以所展 示的特定次序或以顺序次序执行此些操作或执行所有所说明的操作以达成期望结果。此 外，所述图式可以流程图的形式示意性地绘示一或多个实例过程。然而，可将未绘示的其 它操作并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明操作中的任一者之前、之 后、同时或之间执行一或多个额外操作。在某些情况中，多任务及并行处理可为有利的。此 外，上文所阐述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为需要在所有实施方案中 进行此分离，而应理解为所阐述的程序组件及系统通常可一起集成于单个软件产品中或封 装到多个软件产品中。另外，其它实施方案也在以下权利要求书的范围内。在某些情形中， 权利要求书中所陈述的动作可以不同次序执行且仍达成期望结果。
【主权项】
1. 一种设备，其包括： 衬底； 快门，其邻近所述衬底定位且经配置以选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径； 第一致动器，其机械耦合到所述快门的第一端以用于使所述快门在实质上平行于由所 述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动，借此将所述快门从第一状态移动 到第二状态；及 第二致动器，其邻近所述快门定位且经配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移 动，借此将所述快门移动到第三状态中，其中所述第二轴实质上正交于所述第一轴且也在 实质上平行于由所述衬底界定的所述平面的平面内。2. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括第三致动器，所述第三致动器机械耦合 到所述快门以用于使所述快门沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向移动，借 此将所述快门移动到所述第一状态中。3. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括弹簧，所述弹簧机械耦合到所述快门以 用于沿着所述第一轴沿与所述第一方向相反的第三方向将恢复力施加到所述快门，以用于 将所述快门往回移动到所述第一状态中。4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第二致动器包含与所述快门间隔开且与所述 快门机械分离的电极。5. 根据权利要求4所述的设备，其进一步包括第三致动器，所述第三致动器包含在所 述快门的与所述第二致动器相对的一侧上与所述快门间隔开且与所述快门机械分离的电 极，用于将所述快门移动到第四状态中。6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述第二致动器的与所述快门间隔开的所述电极 与所述快门间隔开达第一距离，且所述第三致动器的与所述快门间隔开的所述电极与所述 快门间隔开达第二距离。7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一状态包含光透射状态，所述第二状态包 含其中所述快门阻碍所述光学路径的光阻挡状态；且所述第三状态包含其中所述快门仅部 分地阻碍所述光学路径的部分光透射状态。8. 根据权利要求7所述的设备，其中在所述部分光透射状态中，所述快门阻挡所述光 学路径中的光的约25%、约33%或约50%中的一者。9. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一致动器通过包含可扩展部分的柔性横梁 耦合到所述快门。10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门包含垂直于所述衬底的所述平面的至 少一个表面。11. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门的垂直于所述衬底的所述平面的所述 表面形成所述快门的周界的一侧，且所述快门充当所述第二致动器的电极。12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述快门、所述第一致动器及所述第二致动器形 成显示元件的一部分，所述设备进一步包含： 显示器，其包含显示元件阵列； 处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及 存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。13. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；且其中 控制器进一步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。14. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 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 括接收器、收发器及发射器中的至少一者。15. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括： 输入装置，其经配置以接收输入数据并将所述输入数据传递到所述处理器。16. -种设备，其包括： 衬底； 用于选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径的装置； 用于使所述光阻碍装置在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴 沿第一方向移动，借此将所述光阻碍装置从第一状态移动到第二状态的装置；及 用于使所述光阻碍装置沿着第二轴沿第二方向移动，借此将所述光阻碍装置移动到第 三状态中的装置，其中所述第二轴实质上正交于所述第一轴。17. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于使快门沿着所述第一轴沿与所述 第一方向相反的第三方向移动，以用于将所述光阻碍装置往回移动到所述第一状态中的装 置。18. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于沿着所述第一轴沿与所述第一方 向相反的第三方向将恢复力施加到所述光阻碍装置，借此将所述光阻碍装置移动到所述第 一状态中的恢复装置。19. 根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于将所述光阻碍装置移动到第四状 态中的装置。20. 根据权利要求19所述的设备，其中所述第三及第四状态包含相异的部分光阻碍状 O
【专利摘要】本发明提供用于调制光以在显示器上形成图像的系统、方法及设备。所述显示器中的光调制器可包含衬底、快门、第一致动器及第二致动器。所述快门可经配置以选择性地阻碍穿过所述衬底的光学路径。所述第一致动器可经配置以使所述快门在实质上平行于由所述衬底界定的平面的平面中沿着第一轴沿第一方向移动，借此将所述快门从第一状态移动到第二状态。所述第二致动器可经配置以使所述快门沿着第二轴沿第二方向移动。所述第二轴可实质上正交于所述第一轴且也在平行于所述衬底的平面内。在某些实施方案中，使所述快门沿着所述第二轴移动将所述快门移动到第三状态中。
【IPC分类】G02B26/02, G09G3/00, B81B3/00, G09G1/00
【公开号】CN104903771
【申请号】CN201380068388
【发明人】T·J·布罗斯妮汉, J·H·吴, M·B·安德森, J·L·斯泰恩
【申请人】皮克斯特隆尼斯有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月20日
【公告号】US20140184621, WO2014105718A1
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