具有致密堆积机电系统显示元件的显示设备的制造方法
具有致密堆积机电系统显示元件的显示设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张2012年12月18日申请的标题为"具有致密堆积机电系统显示 元件的显示设备（DISPLAYAPPARATUSWITHDENSELYPACKEDELECTROMECHANICALSYSTEMS DISPLAYELEMENTS) "的第13/718, 833号美国实用新型申请案的优先权，所述申请案转让给 本发明的受让人且特此明确以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及显示器领域，且特定来说涉及包含在机电系统（EMS)显示元件的悬浮 式组件下方进行布线的切换式互连件。
【背景技术】
[0004] 机电系统（EMS)装置及较大尺寸装置已被并入到多种显示装置中以调制光。某些 EMS光调制器包含悬浮于衬底（组件在其上制造）上方且经配置以在实质上平行于衬底的 平面中移动的组件。
[0005] -般来说，具有此些架构的显示器已放弃在这些悬浮式组件下方布设电互连件以 限制从通过互连件的电流产生的电场将导致悬浮式组件与互连件之间的静电吸引的风险。 此吸引可潜在地使组件与衬底或其它中介显示组件接触，其中组件与衬底或其它中介显示 组件可由于静摩擦力或粘滞力而永久粘着在一起。在悬浮式组件下方布设互连件还增大互 连件上的寄生电容的机会。此增大的电容导致需要额外电力来操作显示器且减慢其寻址及 /或致动时间。
[0006] 为避免这些潜在问题，此些显示器已在显示元件之间布设互连件，使得所述互连 件不在任何悬浮显示元件组件下方通过。尽管如此做减轻粘滞力的风险且减小互连件上 的电容，然而在显示元件之间放置互连件占据显著衬底面积，限制显示元件的堆积密度及/ 或孔径比。
【发明内容】
[0007] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创造性方面，所述若干创造性方面的单 一者不单独决定本文揭示的所要属性。
[0008] 可在包含显示元件阵列、控制矩阵及电绝缘层的设备中实施本发明中描述的标的 物的一个创造性方面。显示元件中的每一者具有悬浮式组件，包含可移动光阻挡组件及耦 合到可移动光阻挡组件的传导性梁。控制矩阵包含多个互连件。互连件包含至少一个切换 式互连件，所述至少一个切换式互连件耦合到阵列中的多个显示元件的部分，在传导性梁 及可移动光阻挡组件中的至少一者的下方通过且与可移动光阻挡组件电隔离。电绝缘层具 有大于约1微米且小于约5微米的厚度，且安置在至少一个切换式互连件与显示元件的悬 浮式组件之间。
[0009] 在某些实施方案中，可将电绝缘层安置在控制矩阵的最上面的互连件与显示设备 的悬浮式组件之间。在某些实施方案中，显示元件中的每一者的传导性梁耦合到锚定件，且 电绝缘层安置在支撑显示元件的传导性梁的锚定件下方。
[0010] 在某些实施方案中，电绝缘层具有大于约1. 5微米且小于约4微米的厚度。在某 些其它实施方案中，电绝缘层具有大于约2微米且小于约4微米的厚度。在某些实施方案 中，电绝缘层是光吸收的。在某些其它实施方案中，电绝缘层是实质上透明的。
[0011] 在某些实施方案中，设备包含定位于光阻挡组件与背光之间的光阻挡层。在某些 此些实施方案中，可将切换式互连件安置在光阻挡层上方。在某些实施方案中，光阻挡层包 含多个开口，且每一显示元件的光阻挡组件经配置以移动成对准于及不对准于光阻挡层中 的对应开口。在某些实施方案中，电绝缘层在多个开口上方延伸。
[0012] 在某些实施方案中，切换式互连件是数据互连件、写入启用互连件或致动电压互 连件。在某些实施方案中，切换式互连件包含耦合到显示元件阵列的多个行及多个列中的 显示元件的互连件。
[0013] 在某些实施方案中，设备包含显示器、经配置以与显示器通信的处理器（所述处 理器经配置以处理图像数据）及经配置以与处理器通信的存储器装置。在某些实施方案 中，显示器还包含经配置以将至少一个信号发送到显示器的驱动器电路及经配置以将图像 数据的至少一部分发送到驱动器电路的控制器。在某些其它实施方案中，设备显示器还包 含经配置以将图像数据发送到处理器的图像源模块。图像源模块可包含接收器、收发器及 发射器中的至少一者。显示器还可包含经配置以接收输入数据及将输入数据传送到处理器 的输入装置。
[0014] 可在显示装置中实施本发明中描述的标的物的另一创造性方面。所述显示装置包 含显示元件阵列、控制矩阵及用于减小电场的强度的装置。显示元件阵列包含光调制装置。 控制矩阵包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连件耦合 到阵列中的多个显示元件的部分，在光调制装置的至少一部分的下方通过且与光调制装置 电隔离。用于减小电场的强度的装置经配置以减小从光调制装置上的切换式互连件发射的 电场的强度。
[0015] 在某些实施方案中，光调制装置包含通过顺应性梁悬浮在衬底上方的光阻挡快 门。用于减小电场的强度的装置可包含安置在切换式互连件与光调制装置之间的电绝缘 层。电绝缘层的厚度可大于约1微米且小于约5微米。
[0016] 在某些实施方案中，显示装置还可包含用于减小控制矩阵中的互连件的电容的装 置。用于减小电容的装置可相同于或包含用于减小电场的强度的装置。
[0017] 随附图式及下文描述中陈述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细 节。虽然此
【发明内容】
中提供的实例主要是在基于MEMS的显示器方面描述，但本文中提供的 概念可应用于其它类型的显示器，例如液晶显示器0XD)、有机发光二极管（0LED)显示器、 电泳显示器及场发射显示器，以及应用于其它非显示MEMS装置，例如MEMS麦克风、传感器 及光学开关。从所述描述、图式及权利要求书将明白其它特征、方面及优点。应注意下列图 式的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0018] 图1A展示直观式基于微机电系统（MEMS)的显示设备的实例性示意图。
[0019] 图1B展示主机装置的实例性框图。
[0020] 图2A展示实例性基于快门的光调制器的透视图。
[0021] 图2B展示说明性非基于快门的MEMS光调制器的实例性横截面图。
[0022] 图3A展示控制矩阵的实例性示意图。
[0023] 图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器的实例性阵列的透视 图。
[0024] 图4A及4B展示双致动器快门组合件的实例性视图。
[0025] 图5展示并入有基于快门的光调制器的显示设备的实例性横截面图。
[0026] 图6展示供在显示器的MEMS向下配置中使用的实例性光调制器衬底及实例性光 圈板的横截面图。
[0027] 图7展示EMS显示元件的实例性阵列的平面图。
[0028] 图8到11展示并入有图7中所示的显示元件阵列的实例性显示设备的横截面图。
[0029] 图12及13是说明包含多个显示元件的显示装置的实例性系统框图。
[0030] 在各种图式中，相同参考数字及符号指示相同元件。
【具体实施方式】
[0031] 下列描述是针对用于描述本发明的创造性方面的目的的某些实施方案。然而，所 属领域的技术人员将容易认识到，本文中的教示可以许多不同方式应用。所描述的实施方 案可在可经配置以显示无论是动态（例如视频）或静态（例如静止图像）及无论是文字、 图形或图片的图像的任何装置、设备或系统中实施。更特定来说，预期所描述实施方案可 包含于多种电子装置中或与多种电子装置相关联，所述电子装置例如（但不限于）：移动电 话、启用多媒体因特网的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、Bluetooth? 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/导航器、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄录像机、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（包含里程表显示器及速度表显示器等等）、驾驶舱控制装置及/或显示器、相机景 物显示器（例如车辆中的后视相机的显示器）、电子相册、电子广告牌或标志牌、投影机、建 筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡带录相机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音 机、便携式存储器芯片、洗涤器、干燥器、洗涤器/干燥器、停车计时器、包装（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、消费型电子装置的惯性组件、消费型电子装置产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装 置、驱动方案、制造过程及电子测试设备。因此，所述教示既定不限于仅在图式中描绘的实 施方案，而是如所属领域的技术人员将容易明白般具有广泛适用性。
[0032] 本文中揭示机电系统（EMS)显示设备及用于制造此些显示设备的过程。EMS显示 设备包含并入有纳米机电系统（NEMS)、微机电系统（MEMS)或更大尺寸EMS显示元件的显示 设备。更特定来说，本文中揭示的显示设备并入有在EMS显示元件阵列的悬浮式组件下方 布设的切换式互连件，例如形成经配置以在状态之间移动快门的静电致动器的光调制快门 及顺应性梁。在各种实施方案中，切换式互连件可包含写入启用互连件（还称为扫描线互 连件）、数据互连件、致动电压互连件或全局致动互连件。
[0033] 为减轻从互连件发射的电场的影响，在某些实施方案中，在显示设备中的最上面 的互连件上方沉积相对厚的电绝缘材料层，例如电介质。电介质材料层介于从大于约1微 米到小于约5微米的范围中。这与典型金属间电介质层的介于从约0. 1微米到约1微米的 范围中的厚度形成对比。
[0034] 在某些其它实施方案中，显示设备省略较厚的电绝缘材料层。在此些实施方案中， 显示设备包含较高锚定件，所述较高锚定件将显示设备的悬浮式组件支撑在最上面的互连 件上方一较大距离处。
[0035] 可实施本发明中描述的标的物的特定实施方案以实现下列潜在优点中的一或多 者。在某些实施方案中，在其中并入有的EMS显示元件的悬浮式组件下方布设显示器互连 件允许显示元件的更紧密堆积。这又允许更高显示分辨率。替代地，此布设可允许增大的 显示器孔径比。
[0036] 通过相对厚电绝缘材料层将悬浮式组件与互连件间隔开减小从互连件发射的电 场强度。这减小将悬浮式组件拉离出其预期行进平面的非所要静电吸引的风险，其将增大 悬浮式组件与其它显示组件之间的粘滞力的风险。
[0037] 电绝缘材料层的并入还有利地减小用于填充显示设备的流体的体积。流体中起因 于环境温度改变的气泡形成的风险随着用于填充装置的流体的体积而增大。因此，用电绝 缘材料层代替额外流体来填充显示设备中的空间减小气泡形成的可能性。
[0038] 将悬浮式组件更远离互连件间隔开还减小其之间的电容。此电容实质上可减慢信 号沿着互连件的传播速率以及要求额外电力以有效操作。因此，减小此电容增大可寻址及 /或致动显示器的速度且还减小显示器消耗的电力。
[0039] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成 行和列的多个光调制器l〇2a到102d(通常称为"光调制器102"）。在显示设备100中，光 调制器102a及102d处于敞开状态中，允许光穿过。光调制器102b及102c处于关闭状态 中，阻碍光穿过。通过选择性地设定光调制器l〇2a到102d的状态，如果通过一或若干灯 105照明，那么显示设备100可用以形成背光显示器的图像104。在另一实施方案中，设备 100可通过反射源自设备前方的周围光形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射 来自位于显示器前方的一或若干灯的光（即，通过使用前光）形成图像。
[0040] 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光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素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中产生色彩像素106。在另 一实例中，显示设备100包含每像素106两个或两个以上的光调制器102以在图像104中 提供明度级。相对于图像，"像素"对应于通过图像的分辨率定义的最小图片元素。相对于 显示设备100的结构组件 ，术语"像素"指用以调制形成图像的单一像素的光的组合式机械 及电组件。
[0041] 显示设备100是直观式显示器，因为显示设备100可不包含通常在投影应用中发 现的成像光学装置。在投影显示器中，形成于显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙 壁上。显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接观看显示设备 而看见所述图像，所述显示设备含有光调制器且任选地含有用于增强在显示器上看见的亮 度及/或对比度的背光或前光。
[0042] 直观式显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示中，光调制器过滤或选择性 地阻挡源自位于显示器后面的一或若干灯的光。来自所述灯的光任选地注入到光导或"背 光"中，使得可均匀照明每一像素。透射直观式显示器经常建立到透明或玻璃衬底上以促进 夹层组合件布置，其中含有光调制器的一个衬底直接定位于所述背光的顶部上。
[0043] 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经定位使得其允许光穿过光圈109朝向观看者。为使像素106保持未照亮，快门108 经定位使得其阻碍光穿过所述光圈109。光圈109由经图案化穿过每一光调制器102中的 反射或光吸收材料的开口界定。
[0044] 显示设备还包含连接到衬底并连接到光调制器以控制所述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及114)，包含每行像素至少 一个写入启用互连件11〇(还称为"扫描线互连件")、每一列像素一个数据互连件112,及提 供共同电压给全部像素或至少提供给来自显示设备100中多个列及多个行的像素的一个 共同互连件114。响应于施加适当电压（"写入启用电压Vm"），一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的快门移动指令。数据互连件112以数据电压 脉冲的形式传送新的移动指令。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，数据电压脉冲控制开关，例如，控制 将量值通常高于数据电压的单独致动电压施加到光调制器102的晶体管或其它非线性电 路元件。施加这些致动电压接着导致快门108产生静电驱动移动。
[0045] 图1B展示主机装置120 (例如，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电 子书阅读器、上网本、笔记本计算机等等）的框图的实例。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及电源。
[0046] 显示设备128包含多个扫描驱动器130 (还称为"写入启用电压源"）、多个数据驱 动器132(还称为"数据电压源"）、控制器134、共同驱动器138、灯140到146及灯驱动器 148及显示元件阵列150 (例如图1A中所示的光调制器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。
[0047] 在显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压到显 示元件阵列150,尤其在以模拟方式导出图像104的明度级的情况下。在模拟操作中，光调 制器102经设计使得在通过数据互连件112施加一范围的中间电压时，导致在快门108中 产生一范围的中间敞开状态，且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或明度级。 在其它情况中，数据驱动器132经配置以仅将一精简集合的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以用数字方式设定快门108中的每一者的敞开状 态、关闭状态或其它离散状态。
[0048] 扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称为"控制器 134"）。所述控制器以几乎连续方式将通过行及图像帧分组的预定顺序组织的数据发送到 数据驱动器132。数据驱动器132可包含串行/并行数据转换器、电平移位，且对于某些应 用包含数/模电压转换器。
[0049] 显示设备任选地包含一组共同驱动器138,还称为共同电压源。在某些实施方案 中，共同驱动器138(例如）通过将电压供应给一系列共同互连件114而提供DC共同电位 到显示元件阵列150内的全部显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来 自控制器134的命令将电压脉冲或信号（例如，能够驱动及/或起始所述阵列150的多个 行及列中的全部显示元件的同时致动的全局致动脉冲）发出到显示元件阵列150。
[0050] 通过控制器134使用于不同显示功能的全部驱动器（例如扫描驱动器130、数据 驱动器132及共同驱动器138)在时间上同步。来自所述控制器的时序命令协调经由灯驱 动器148的红色、绿色、蓝色及白色灯（分别为140、142、144及146)的照明、显示元件阵列 150内的特定行的写入启用及定序、来自数据驱动器132的电压输出及提供显示元件致动 的电压输出。在某些实施方案中，所述灯是发光二极管（LED)。
[0051] 控制器134确定快门108中的每一者可被复位为适用于新图像104的照明级的定 序或寻址方案。可按周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示器，按介于从10赫 兹（Hz)到300赫兹（Hz)范围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，使得用一系列交替色彩（例 如红色、绿色及蓝色）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 序彩色方法的此方法中，如果色彩子帧按超过20Hz的频率交替，那么人脑将使交替帧图像 平均为具有广泛且连续范围色彩的图像的感知。在替代实施方案中，显示设备100中可使 用具有原色的四个或四个以上灯，采用除红色、绿色及蓝色外的原色。
[0052] 在其中显示设备100经设计以使快门108在敞开状态与关闭状态之间进行数字切 换的一些实施方案中，如先前所述，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像。在某些其它 实施方案中，显示设备100可通过每像素使用多个快门108提供灰阶。
[0053] 在某些实施方案中，用于图像状态104的数据由控制器134通过对还称为扫描线 的个别行的循序寻址而加载到显示元件阵列150。对于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将对应于所要快门状态的数据电压供应给选定行中的每一列。重复此过程，直到已 针对阵列150中的全部行加载数据。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列呈 线性，从阵列150的顶部行进到底部。在某些其它实施方案中，选定行的序列是伪随机的以 最小化视觉假像。且在某些其它实施方案中，通过块组织定序，其中对于一块，（例如）通 过仅阵列150的每第5行循序寻址将图像状态104的仅某一部分的数据加载到阵列150。
[0054] 在某些实施方案中，将图像数据加载到阵列150的过程在时间上与致动阵列150 中的显示元件的过程分离。在这些实施方案中，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用于携载来自共同驱动器138的触 发信号以根据存储器元件中存储的数据起始快门108的同时致动的全局致动互连件。
[0055] 在替代性实施方案中，显示元件阵列150及控制显示元件的控制矩阵可以除矩形 行及列之外的配置布置。例如，显示元件可布置成六边形阵列或曲线行及列。一般来说，如 本文使用，术语扫描线应指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0056] 主机处理器122通常控制主机的操作。例如，主机处理器122可为用于控制便携 式电子装置的通用或专用处理器。相对于包含于主机装置120内的显示设备128,主机处 理器122输出图像数据以及关于所述主机的额外数据。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/或用于选择成像模 式的用于显示设备的指令。
[0057] 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。在某些实施方案中，用户输入模块126受控于其中用户编程个人偏好（例如"较深的 色彩"、"较好的对比度"、"较低功率"、"增加的亮度"、"体育"、"现场演出"或"动画"）的软 件。在某些其它实施方案中，使用例如开关或拨盘的硬件将这些偏好输入到主机。到控制器 134的所述多个数据输入引导控制器提供数据给对应于最佳成像特性的各个驱动器130、 132、138 及 148。
[0058] 还可包含环境传感器模块124作为主机装置120的部分。环境传感器模块124接 收关于周围环境的数据，例如温度及/或周围光照条件。传感器模块124可经编程以区分 装置是在室内或办公室环境或是白天中的室外环境或是夜晚中的室外环境中操作。传感器 模块124将此信息传送到显示器控制器134,使得控制器134可响应于周围环境而优化观看 条件。
[0059] 图2A展示实例性基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200 适用于并入到图1A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可由两个单独的顺应性电极梁致动器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在实质上平行于表面 203的运动平面中在所述表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到弹簧207,所述 弹簧207提供与由致动器204施加的力相反的恢复力。
[0060] 每一致动器205包含将快门202连接到负载锚定件208的顺应性负载梁206。负 载锚定件208连同顺应性负载梁206 -起用作机械支撑件，使快门202保持悬浮在表面203 附近。表面203包含用于允许光穿过的一或多个光圈孔211。负载锚定件208将顺应性负 载梁206及快门202物理连接到表面203且将负载梁206电连接到偏置电压，在某些实例 中，接地。
[0061] 如果衬底不透明（例如硅），那么通过穿过衬底204蚀刻孔阵列在衬底中形成光圈 孔211。如果衬底204透明（例如玻璃或塑料），那么在沉积于衬底203上的光阻挡材料层 中形成光圈孔211。光圈孔211的形状一般可为圆形、椭圆形、多边形、蜿蜒形或不规则形 状。
[0062] 每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206定位的顺应性驱动梁216。驱动梁 216在一端处耦合到驱动梁216之间共享的驱动梁锚定件218。每一驱动梁216的另一端 自由移动。每一驱动梁216弯曲，使得其在驱动梁216的自由端及负载梁206的锚定端附 近最接近负载梁206。
[0063] 在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚定件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的固定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的固定端牵拉负 载梁206的快门端，借此朝向驱动锚定件218横向驱动快门202。顺应性部件206用作弹 簧，使得在移除跨越梁206及216电位的电压时，负载梁206将快门202推动回到其初始位 置中，释放存储于负载梁206中的应力。
[0064] 例如光调制器200的光调制器并入有用于使快门在已移除电压之后返回其静止 位置的被动恢复力，例如弹簧。其它快门组合件可并入有用于使快门移动进入敞开或关闭 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。
[0065] 存在可经由控制矩阵控制快门及光圈的阵列以产生具有适当明度级的图像（在 许多情况中为移动图像）的多种方法。在某些情况中，通过连接到显示器的外围上的驱动 器电路的行和列互连件的无源矩阵阵列实现控制。在其它情况中，适当的是所述阵列（所 谓的有源矩阵）的每一像素内包含切换及/或数据存储元件以改善显示器的速度、明度级 及/或功率耗散性能。
[0066] 在替代性实施方案中，显示设备100包含除横向基于快门的光调制器外的显示元 件，例如上文描述的快门组合件200。
[0067] 图2B展示说明性非基于快门的MEMS光调制器250的实例性横截面图。所述光分 接头调制器250适合于并入到图1A的基于MEMS的显示设备100的替代性实施方案中。光 分接头根据受抑全内反射（TIR)的原理工作。即，将光252引入到光导254中，其中在无 干扰的情况中，光252归因于TIR而大部分不能通过光导254的前表面或后表面逸出光导 254。光分接头250包含分接头元件256,所述分接头元件256具有足够高的折射率，使得响 应于分接头元件256接触光导254,照射在邻近于分 接头元件256的光导254的表面上的光 252通过分接头元件256朝向观看者逸出光导254,借此促成图像的形成。
[0068] 在某些实施方案中，分接头元件256形成为柔性、透明材料的梁258的部分。电 极260涂布梁258的一侧的部分。在光导254上安置相对的电极262。通过跨电极260及 262施加电压，可控制分接头元件256相对于光导254的位置以选择性地从光导254提取光 252。
[0069] 图3A展示控制矩阵300的实例性示意图。控制矩阵300适合于控制并入到图1A 的基于MEMS的显示设备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性阵列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可包含受控于致动器303的弹性快门组合件302,例如图2A的快门 组合件200。每一像素还可包含光圈层322,所述光圈层322包含光圈324。
[0070] 控制矩阵300被制作为快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上的扩散或 薄膜沉积电路。控制矩阵300包含用于控制矩阵300中的每一行像素301的扫描线互连件 306及用于控制矩阵300中的每一列像素301的数据互连件308。每一扫描线互连件306 将写入启用电压源307电连接到对应行的像素301中的像素301。每一数据互连件308将 数据电压源309 ( "Vd源"）电连接到对应列的像素中的像素301。在控制矩阵300中，乂^原 309提供用于致动快门组合件302的大部分能量。因此，数据电压源（Vd源）309还用作致 动电压源。
[0071] 参考图3A及3B，对于像素阵列320中的每一像素301或对于每一快门组合件302， 控制矩阵300包含晶体管310及电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到其中定位像 素301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的 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的电容器312的一个电极，且连接到对应的致动器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-金属夹层型开关元 件取代晶体管310。
[0072] 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 而循序写入启用阵列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的栅极允许电流通过晶体管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。当所述行经写入启用时，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，相对于位于经写入启用扫描线互连件306及 数据互连件308的相交处的像素301的所要亮度而改变施加到每一数据互连件308的数据 电压。在提供数字控制方案的实施方案中，将数据电压选择为相对较低量值电压（即，近似 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， 对应的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。甚至在 控制矩阵300停止将Vwe施加到一行之后，施加到数据互连件308的电压仍保持存储在像素 301的电容器312中。因此，所述电压Vwe不必在一行上等待且保持达足够长时间以致动快 门组合件302 ;此致动可在已从所述行移除写入启用电压之后进行。电容器312还用作阵 列320内的存储器元件，存储用于照明图像帧的致动指令。
[0073] 阵列320的像素301以及控制矩阵300在衬底304上形成。阵列320包含安置在 衬底304上的光圈层322,所述光圈层322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由例如 玻璃或塑料的透明材料制成。在某些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所 述衬底中蚀刻若干孔以形成光圈324。
[0074] 可使快门组合件302连同致动器303 -起制成为双稳态。即，快门可存在于至少 两个平衡位置（例如，敞开或关闭）中而需要极少电力或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 设定处于适当位置，维持所述位置便不需要电能或保持电压。快门组合件302的物理元件 上的机械应力可使所述快门保持在适当位置中。
[0075] 还可使快门组合件302连同致动器303 -起制成为电双稳态的。在电双稳态快门 组合件中，存在低于所述快门组合件的致动电压的电压范围，如果所述电压范围施加到关 闭致动器（使得快门敞开或关闭），那么使致动器保持关闭且使快门保持在适当位置中（即 使将相反力施加到所述快门也是如此）。可通过弹簧（例如图2A中描绘的基于快门的光调 制器200中的弹簧207)施加所述相反力，或可通过相反致动器（例如"敞开"或"关闭"致 动器）施加所述相反力。
[0076] 光调制器阵列320被描绘为具有每像素单一MEMS光调制器。其它实施方案是可能 的，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只是二进制"开" 或"关"光学状态的可能性。编码分区灰阶的某些形式是可能的，其中在像素中提供多个 MEMS光调制器，且其中与光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不相等面积。
[0077] 在某些其它实施方案中，可用基于卷轮的光调制器220、光分接头250或基于电湿 润法的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器取代光调制器阵列320内的快门组 合件302。
[0078] 图4A及4B展示双致动器快门组合件400的实例性视图。如图4A中描绘的双致 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包含在快门406的任一侧上的致动器402及 404。每一致动器402及404受独立控制。第一致动器（快门敞开致动器402)用以敞开快 门406。第二相对致动器（快门关闭致动器404)用以关闭快门406。致动器402及404两 者都是顺应性梁电极致动器。致动器402及404通过实质上在平行于快门悬浮于其上方的 光圈层407的平面中驱动快门406而敞开及关闭快门406。通过附接到致动器402及404 的锚定件408使快门406悬浮于光圈层407上方的短距离处。包含沿快门406的移动轴附 接到快门406的两端的支撑件减小快门406的平面外运动并将所述运动实质上限制于平行 于衬底的平面。如图3A的控制矩阵300类推，适合于与快门组合件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。
[0079] 快门406包含可使光穿过的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈 409。在图4A中，所述快门组合件400处于敞开状态中，且因此已致动快门敞开致动器402， 快门关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门光圈412的中线与两个光圈层光圈409的 中线重合。在图4B中，已将快门组合件400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，已致动快门关闭致动器404,且快门406的光阻挡部分现在处于适当位 置中以阻挡光透射通过光圈409 (描绘为虚线）。
[0080] 每一光圈在其外围周围具有至少一个边缘。例如，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性实施方案中，每一光 圈可仅具有单一边缘。在某些其它实施方案中，在数学意义上，光圈无须分离或拆散，而是 可以连接。即，虽然光圈的部分或成形区段可维持与每一快门的对应，但若干这些区段可连 接以使得所述光圈的单一连续周边由多个快门共享。
[0081] 为了允许具有多种出射角的光穿过处于敞开状态中的光圈412及409,有利的是 对快门光圈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。为了 有效地阻挡光在关闭状态中逸出，优选的是快门406的光阻挡部分与光圈409重叠。图4B 展示介于快门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。
[0082] 静电致动器402及404经设计使得其电压位移行为提供双稳态特性给快门组合件 400。对于快门敞开及快门关闭致动器中的每一者，存在低于致动电压的电压范围，如果当 所述致动器处于关闭状态中时（快门为敞开或关闭）施加所述电压范围，那么甚至在施加 致动电压到相对致动器之后，也将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置 中。克服此相反力维持快门的位置所需的最小电压被称为维持电压Vm。
[0083] 图5展示并入有基于快门的光调制器（快门组合件）502的显示设备500的实例 性横截面图。每一快门组合件502并入有快门503及锚定件505。未展示的是顺应性梁致 动器，当顺应性梁致动器连接于锚定件505与快门503之间时，其有助于将快门503悬浮在 表面上方的短距离处。在例如由塑料或玻璃制成的衬底的透明衬底504上安置快门组合件 502。安置在衬底504上的面向后反射层（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将未穿过表面光圈508的光向后反 射朝向显不设备500的后部。反射光圈层506可为通过若干气相沉积技术（包含派镀、蒸 镀、离子电镀、激光剥镀或化学气相沉积（CVD))以薄膜方式形成的无夹杂物的细粒状金属 膜。在某些其它实施方案中，所述面向后反射层506可由镜（例如电介质镜）形成。电介 质镜可制作为在高折射率材料与低折射率材料之间交替的电介质薄膜的堆叠。使快门503 与反射膜506分离的其内快门自由移动的垂直间隙在0. 5微米到10微米的范围中。所述 垂直间隙的量值优选地小于快门503的边缘与处于关闭状态中的光圈508的边缘之间的横 向重叠，例如图4B中描绘的重叠416。
[0084] 显不设备500包含使衬底504与平面光导516分离的任选的漫射体512及/或任 选的亮度增强膜514。光导516包含透明（S卩，玻璃或塑料）材料。光导516由一或多个光 源518照明，形成背光。光源518可为（例如且不限于）白炽灯、荧光灯、激光或发光二极 管（LED)。反射体519有助于引导来自灯518的光朝向光导516。在背光516后面安置面 向前反射膜520,朝向快门组合件502反射光。来自背光的并未穿过快门组合件502中的一 者的例如光线521的光线将返回到背光且再次从膜520反射。依此方式，未在第一遍次上 离开显示设备500以形成图像的光可再循环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。此光再循环展示增加显示器的照明效率。
[0085] 光导516包含重定向来自灯518的光朝向光圈508且因此朝向显不器前面的一组 几何光重定向器或棱镜517。光重定向器517可以横截面可替代地为三角形、梯形或弯曲 的形状模制于光导516的塑料主体中。棱镜517的密度通常随距灯518的距离的增加而增 加。
[0086] 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的表面可涂布光吸收材料或光反射材料。在某些其它实施方案中，可直接在光导516的 表面上沉积光圈层506。在某些实施方案中，不需要在与快门503及锚定件505 (例如在下 文描述的MEMS向下配置中）相同的衬底上安置光圈层506。
[0087] 在某些实施方案中，光源518可包含不同色彩（例如，红色、绿色及蓝色）的灯。可 通过以足以使人脑将不同色彩的图像平均化为单一多色彩图像的速率用不同色彩的灯循 序照明图像来形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列形成各种色彩特定的图像。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。例如，光源518可具有红色、绿 色、蓝色及白色灯或红色、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。例如，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、 品红色及黄色灯或白色、青色、品红色、黄色、橙色及绿色灯。
[0088] 覆盖板522形成显示设备500的前端。可用黑色矩阵524覆盖覆盖板522的后侧 以 增加对比度。在替代实施方案中，覆盖板包含彩色滤光片，例如对应于快门组合件502中 的不同快门组合件的相异红色、绿色及蓝色滤光片。支撑覆盖板522远离快门组合件502 达预定距离而形成间隙526。通过机械支撑件或间隔件527及/或通过将覆盖板522附接 到衬底504的粘着密封剂528来维持间隙526。
[0089] 粘着密封剂528密封流体530。流体530经工程设计具有优选地低于约10厘泊的 粘度且具有优选地大于约2. 0的相对电介质常数及大于约104V/cm的电介质击穿强度。流 体530还可用作润滑剂。在某些实施方案中，流体530是具有高表面湿润能力的疏水性液 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。
[0090] 并入有机械光调制器的显示器可包含数百、数千移动元件，或在某些情况中包含 数百万移动元件。在某些装置中，元件的每次移动提供静态摩擦力的机会以停用所述元件 中的一或多者。可通过将全部部件浸没在一流体（也称为流体530)中且将所述流体（例 如用粘着剂）密封在MEMS显示单元中的流体空间或间隙内来促进此移动。流体530通常 是具有低摩擦力系数、低粘度且长期具有最小降级影响的流体。当基于MEMS的显示器组合 件包含用于流体530的液体时，所述液体至少部分地包围基于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厘泊的粘 度。在某些其它实施方案中，所述液体具有低于10厘泊的粘度。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，或在某些情况中低于400克/摩 尔。还可适用于此些实施方案的流体530包含（非限于）去离子水、甲醇、乙醇和其它醇、 石蜡、烯烃、乙醚、硅酮油、氟化硅酮油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用的流体可为聚 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，例如已 基五甲基二硅氧烷。有用的流体可为烷烃，例如辛烷或癸烷。有用的流体可为硝基烷烃，例 如硝基甲烷。有用的流体可为芳香族化合物，例如甲苯或二乙基苯。有用的流体可为酮，例 如丁酮或甲基异丁基酮。有用的流体可为氯碳化合物，例如氯苯。有用的流体可为氟氯碳 化物，例如二氯一氟乙烷或三氟氯乙烯。针对这些显示器组合件考虑的其它流体包含乙酸 丁酯及二甲基甲酰胺。用于这些显示器的又其它有用的流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚 醚、戊醇及丁醇。实例性合适的氢氟醚包含乙基九氟丁基醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二 氣己烧。
[0091] 金属片或模制塑料组合件托架532将覆盖板522、衬底504、背光及其它组件部分 一起固持在若干边缘周围。组合件托架532用螺丝或凹口突片紧固以增加组合式显示设备 500的刚性。在某些实施方案中，通过环氧树脂灌装化合物将光源518模制在适当位置。反 射体536有助于将从光导516的边缘逸出的光返回到光导516中。图5中未描绘的是提供 控制信号以及电力给快门组合件502及灯518的电互连件。
[0092] 在某些其它实施方案中，如图2B中所示的基于卷轮遮光体的光调制器、光分接头 250或其它基于MEMS的光调制器可取代显示设备500内的快门组合件502。
[0093] 显示设备500称为MEMS向上配置，其中基于MEMS的光调制器形成于衬底504的 前表面（即，面朝观看者的表面）上。快门组合件502直接建立在反射光圈层506的顶部 上。在替代实施方案（被称为MEMS向下配置）中，在与其上形成反射光圈层的衬底分离的 衬底上安置快门组合件。其上形成界定多个光圈的反射光圈层的衬底在本文称为光圈板。 在MEMS向下配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底代替显示设备500中的覆盖板522且 经定向使得基于MEMS的光调制器位于顶部衬底的后表面（即，背对观看者且朝向光导516 的表面）上。基于MEMS的光调制器借此经直接定位与反射光圈层506相对且跨越一间隙。 可通过连接光圈板及其上形成MEMS调制器的衬底的一系列间隔件柱来维持所述间隙。在 某些实施方案中，所述间隔件安置在阵列中的每一像素内或每一像素之间。使MEMS光调 制器与其对应光圈分离的间隙或距离优选地小于10微米或为小于快门与光圈之间的重叠 (例如重叠416)的距离。
[0094] 图6展示用于显示器的MEMS向下配置中的实例性光调制器衬底及实例性光圈板 的横截面图。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。通过所述组 相对的间隔件612及614维持调制器衬底602与光圈板604之间的预定间隙或分隔。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。在组装期间，所述两个衬底602及604对准，使得调 制器衬底602上的间隔件612接触其相应间隔件614。
[0095] 此说明性实例的分隔或距离是8微米。为建立此分隔，间隔件612是2微米高且 间隔件614是6微米高。替代地，间隔件612及614两者都可为4微米高，或间隔件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 高度建立所要分隔H12即可。
[0096] 在衬底602及604两者（其接着在组装期间对准或配合）上提供间隔件具有相对 于材料及处理成本的优点。提供例如大于8微米的极高间隔件可能是昂贵的，这是因为固 化、暴露及显影可光成像聚合物需要相对较长时间。在显示器组合件600中使用配合间隔 件允许在衬底中的每一者上使用较薄聚合物涂层。
[0097] 在另一实施方案中，形成于调制器衬底602上的间隔件612可由用以形成快门组 合件606的相同材料及图案化块形成。例如，用于快门组合件606的锚定件还可执行类似 于间隔件612的功能。在此实施方案中，形成间隔件将无需单独施加聚合物材料且将无需 用于间隔件的单独暴露掩模。
[0098] 图7展示EMS显示元件702a到702d(通常为"显示元件702"）的实例性阵列700 的平面图。每一显示元件702包含快门704。两个顺应性负载梁706将快门704耦合到相 应快门锚定件708。快门锚定件708将负载梁706及快门704支撑在光阻挡层707上方。 驱动梁710邻近于相应负载梁706定位。驱动梁710通过对应的驱动锚定件712被支撑在 光阻挡层707的上方。
[0099] 每一负载梁706及驱动梁710对用作静电致动器。因此，每一显示元件702包含 两个致动器：快门敞开致动器及快门关闭致动器。所述致动器经配置以将其相应快门704 移动成对准及不对准通过光阻挡层707界定的对应光圈714以调制光。例如，在显示元件 702a及702c中的快门704位于关闭位置中，从而阻挡其对应光圈714。在另一方面，在显 示元件702b及702d中的快门704处于关闭位置中，从而允许光穿过其对应光圈714。
[0100] 致动器受控于控制矩阵，所述控制矩阵可类似于图3A中所示的控制矩阵300。包 含于阵列700中的控制矩阵在几方面不同于控制矩阵300。首先，控制矩阵300经配置以控 制图2A中所示的快门组合件200。快门组合件200仅包含单一致动器，而图7中描绘的显 示元件702包含快门敞开致动器及快门关闭致动器两者。因此，包含于阵列700中的控制 矩阵包含用于控制每显示元件702两个而非仅一个致动器的电路。此外，阵列700中的控 制矩阵省略了类似于图3A中所示的电容器312的电容器。相反地，图7中的显示元件702 依赖于其对应致动器的固有电容。
[0101] 因此，包含于阵列700中的控制矩阵包含写入启用互连件720,其用于显示元件 702的每一行；快门敞开数据互连件722及快门关闭数据互连件724,其用于显示元件702 的每一列；及共同互连件725,其将共享接地电压提供到显示元件702的多个行及多个列中 的显示元件。写入启用互连件720、快门敞开互连件722及快门关闭互连件724与快门704 电隔离。控制矩阵在每一显示元件702中还包含两个晶体管726,每一致动器一个。在操作 中，写入启用互连件720可在约接地电压与约3V到约7V的写入启用电压之间切换。快门 敞开互连件722及快门关闭互连件724可在接地电压与取决于显示元件702的特定配置介 于约15V到约40V的范围中的致动电压（Va)之间切换。
[0102] 用以控制显示元件702的控制矩阵可经实施从而以类似于图3A中所示的控制矩 阵300的方式操作。更特定来说，每次一行地寻址及致动快门组合件的每一行。为寻址及 致动显示元件702,将Vwe施加到对应于显示元件702位于其中的阵列700的行的写入启用 互连件720。写入启用互连件720耦合到此行中的显示元件702的晶体管726的栅极。将 Vwe施加到晶体管726的栅极允许在那些显示元件702中的致动器对由快门敞开互连件722 及快门关闭互连件724提供的致动电压作出响应。接着根据传送到阵列700的图像数据， 将^施加到显示元件702位于其中的阵列700的列的快门敞开互连件722或快门关闭互 连件724。Va的施加引起相应显示元件702移动到由图像数据指示的状态。
[0103] 如图7中所示，写入启用互连件720及共同互连件725在每一显示元件702的负载 梁706、驱动梁710及快门704的下方直接通过。此外，快门敞开互连件722及快门关闭互 连件724在其以敞开及关闭状态两者耦合到的显示元件的驱动梁710下方通过。如图7中 所示，当显示元件702处于敞开状态中时，快门敞开互连件722还在显示元件702的负载梁 706中的一者的下方通过。此外，当显示元件702处于关闭状态中时，快门关闭互连件724 在显示元件702的另一负载梁706的下方通过。在某些其它实施方案中，快门关闭互连件 722可总是在其对应负载梁706的下方通过。在又某些其它实施方案中，快门关闭互连件可 不以敞开或关闭状态在其对应负载梁706下通过。
[0104] 在某些其它实施方案中，可使用其它控制矩阵架构及设计。例如，在显示元件702 的悬浮式组件下方布设仅写入启用互连件720或者仅快门敞开互连件722或快门关闭互连 件724。其它控制矩阵可包含每显示元件仅一个晶体管或每显示元件两个以上晶体管。
[0105] 在某些其它实施方案中，控制矩阵包含单独的数据互连件及致动互连件，而图7 中所示的快门敞开互连件722及快门关闭互连件724有效地用作两个作用。在并入有单独 的数据及致动互连件的某些实施方案中，在显示元件702的一或多个悬浮式组件的下方布 设数据互连件及致动互连件两者。在某些其它实施方案中，在显示元件702的一或多个悬 浮式组件下布设仅数据互连件或仅致动互连件。
[0106] 在又其它实施方案中，阵列700中的控制矩阵包含耦合到显示元件的多个行及多 个列中的显示元件的一或多个切换式全局互连件，例如全局致动互连件。在此些实施方案 中，可在显示元件702的一或多个悬浮式组件下方布设全局互连件中的一或多者。
[0107] 此控制矩阵配置允许较大显示元件堆积密度或增大的孔径比，因为在用于电互连 件的显示元件之间需要较小空间。然而，使互连件720、722、724在显示元件702的机械组 件（即，负载梁706、驱动梁710及快门704)下方通过增大了归因于互连件与机械组件之间 的静电吸引及增大的互连件电容所致的性能降级或装置故障的风险。下文关于图8到11 揭示包含显示元件702的阵列700同时减轻此风险的显示设备的各种配置。
[0108] 图8到11展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的实例性显示设备 800、900、1000及1100的横截面图。图8到10展示通过在阵列700的控制矩阵的最上层与 显示元件702的负载梁706、驱动梁710及快门704之间引入相对厚的电绝缘层而减轻由非 想要静电吸引及增大的电容引起的风险的显示设备的横截面图。图11在不包含厚的绝缘 层的情况下通过增大控制矩阵的最上层与显示元件702的负载梁706、驱动梁710及快门 704之间的距离而减轻风险。
[0109] 图8展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的实例性显示设备800的 横截面图。在图8中所示的横截面图是沿着图7的A-A'线取得。显示设备800以类似于图 5中所示的显示设备500的MEMS向上配置建立。即，阵列700制造在透明衬底802上朝向 显示设备800的后部定位，且向上面朝向耦合到形成显示设备800的前部的覆盖板804的 光阻挡层803。衬底802位于背光806的前方。由背光806发射的光穿过在光阻挡层707 中形成的光圈714以由快门704调制。尽管图8中展示背光806与衬底802分隔开，然而 在某些其它 实施方案中，所述两个组件密切接触或通过仅非常窄的气隙分离。
[0110] 在显示设备800中，光阻挡层707包含两个层，反射层808及光吸收层810。反射 层将逸出背光806但未能穿过光圈714的光往回反射朝向背光806以再循环。光吸收层 810吸收从快门704的面向后的表面反射的光以及可能已进入显示设备800的前部的杂散 周围光。
[0111] 显示设备800包含机械组件及控制矩阵815。机械组件包含图7中所示的快门 704、负载梁706、负载锚定件708、驱动梁710及驱动锚定件712。
[0112] 在控制矩阵815中，第一电介质层812将光吸收层810与写入启用互连件720分 离。第二电介质层814将写入启用互连件720与快门敞开互连件722及快门关闭互连件 724分离。使用CVD等离子增强型化学气相沉积（PECVD)或其它气相沉积工艺将第一电介 质层812及第二电介质层814沉积成厚度在约0. 1微米与约1微米之间的实质上保形层。 所述电介质层可使用常用于薄膜制造中的任何标准金属间电介质（MD)材料（例如氮化硅 (SiNx)、二氧化硅（Si02)或有机薄膜层及（例如）由丙烯酸制成的平坦层）形成。在某些实 施方案中，頂D经选定为透明的（例如上文描述的SiNx、Si02或丙烯酸有机材料中的一者） 使得使其对穿过显示设备800的光圈714的光学路径的干扰最小化。在某些实施方案中， MD经选定具有配合衬底802及/或填充显示设备800的流体的折射率以减小可能分别在 MD与流体或MD与衬底802之间的界面处发生的任何反射。在其中MD为光吸收的及/ 或具有实质上不同于衬底或流体的折射率的折射率的实施方案中，从光圈714上方除了其 中頂D用以跨光圈714绝缘一互连件外的地方移除MD。
[0113] 为减小显示元件702的切换式互连件（即，写入启用互连件720、快门敞开互连件 722及快门关闭互连件724)与悬浮式组件（即，快门704、负载梁706及驱动梁708)之间 的电场816的强度，显示设备800包含相对厚的电绝缘材料818层。在某些实施方案中，电 绝缘材料818是使用旋涂工艺沉积，使得其还用作平坦层以提供其上制造显示设备800的 结构组件的平表面。接着在阵列700的全部暴露表面上沉积薄的钝化层820。
[0114] 在某些实施方案中，电绝缘材料818层是电介质。在某些实施方案中，如同MD材 料，电绝缘材料818经选择为既透明且具有实质上匹配衬底802及/或流体的折射率的折 射率。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818是光吸收的及/或具有实质上不同于衬底 或流体的折射率的折射率。在此些实施方案中，通过蚀刻步骤将电绝缘材料818从光圈714 上方除了其中电绝缘材料818用以跨光圈714绝缘一互连件外的地方移除。在某些实施方 案中，电绝缘材料818与用以形成第一电介质层812及第二电介质层814的电介质材料相 同。电绝缘材料818层通过其材料性质且通过在切换式互连件与悬浮式组件之间提供额外 距离两者而减小电场816的强度。取决于电绝缘材料818的电介质常数、电绝缘材料818 与显示元件702的悬浮式组件之间的任何其它中介媒体的电介质常数以及切换式互连件 与悬浮式组件之间的间隙，电绝缘材料818还可减小互连件的电容。因此，在某些实施方案 中，电绝缘材料经选定使得其具有小于围绕显示元件702的流体的电介质常数的电介质常 数。
[0115] 在某些实施方案中，电绝缘材料818层具有在从大于约1微米高达约5微米的范 围中的厚度。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度在约1. 5微米与约4微米 之间。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度在约2微米与约4微米之间。在 某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度是约3微米。在某些实施方案中，显示元件 702的悬浮式组件悬浮在电绝缘材料818层上方至少2微米且小于7微米处。在某些其它 实施方案中，悬浮式组件悬浮在电绝缘材料818层上方4微米与约5微米之间处。在某些 实施方案中，在垂直于衬底802的方向上在最上面的切换式互连件与最靠近的悬浮式组件 之间的总距离大于约3微米且小于约12微米。在某些其它实施方案中，所述总距离在约5 微米与约9微米之间。
[0116] 图9展示包含图7中所示的显示元件702的阵列700的另一实例性显示设备900 的横截面图。横截面图是沿着图7中的B-B'线取得。显示设备900类似于图8的显示设 备800。然而，与显示设备800相比，显示设备900包含升高集成式光圈层901。升高集成 式光圈层901有助于阻止从快门704的下侧反射的杂散光到达显示设备900的前部且逸出 显示设备900,因此改善显示设备900的对比率。
[0117] 通过光圈层锚定件904对将升高集成式光圈层901支撑在其上制造阵列700的后 部衬底902上方。在某些实施方案中，将升高集成式光圈层901支撑在最靠近升高集成式 光圈层901的快门704的表面上方约1微米与约5微米之间处。在某些其它实施方案中， 将升高集成式光圈层901支撑在快门704的表面上方约2微米与约4微米之间处。在某些 其它实施方案中，将升高集成式光圈层901支撑在快门704的表面上方约3微米处。
[0118] 如图8中所示的显示设备800,图9中所示的显示设备900包含双层光吸收层707， 包含光反射层808及光吸收层810。显示设备900还包含控制矩阵915。控制矩阵915包 含由一或多种MD材料形成的第一电介质材料层812及第二电介质材料层814,及厚的电绝 缘材料818层。第二电介质材料层814在图9中不可见，因为在制造期间第二电介质材料 层814除其中用以绝缘写入启用互连件720外的地方被蚀除，其不存在于所描述横截面中。 图9中所使用的MD以及电绝缘材料818是光吸收的。因此，其已从光圈720上方被蚀除。 在某些其它实施方案中，頂D及电绝缘材料818是透明的。在此些实施方案中，其可被留在 光圈720上方。第一电介质层812及第二电介质层814以及电绝缘材料818层的厚度可相 同于上文相对于显示设备800陈述的厚度。
[0119] 图10展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的又一实例性显示设备 1000的横截面图。横截面图也是沿着图7中的B-B'线取得。与显示设备900相比，显示设 备1000缺少升高集成式光圈层。因此，图10省略了图9中展示的升高集成式光圈层901 以及光圈层锚定件904两者。
[0120] 此外，不同于图8及9中展示的显示设备800及900,图10中展示的显示设备1000 是以MEMS向下配置建立。即，阵列700在显示设备1000的前部衬底1002上背对朝向背光 1004制造。因此，光阻挡层707仅包含光吸收层908。显示设备1000还包含位于阵列700 与背光1004之间的单独光圈板衬底1010。第二光阻挡层1012在光圈板衬底1010上形成。 此第二光阻挡层1012包含光反射层1014及光吸收层1016。
[0121] 如显示设备800及900,显示设备1000包含在并入到阵列700中的控制矩阵上方 沉积的相对厚的电绝缘材料818层。
[0122] 图11展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的又一显示设备1100的 横截面图。图11中所示的横截面图是沿着图7中所示的C-C'线取得。如图8及9中所示 的显示设备800及900,显示设备1100以MEMS向上配置制造。因此，阵列700在后部衬底 1102上接近背光1104形成且向上面朝向显示设备1100的前部处的覆盖板1106。
[0123] 分别与在图8、9及10中所示的显示设备800、900及1000相比，显示设备1100省 略较厚的电绝缘材料818层。代替性地，显示设备1100仅依靠并入到阵列700中的控制矩 阵1101的最上面的互连件与其显示元件702的悬浮式组件之间的增大的距离来减小由起 因于增大的电容的非所要电场及性能降级引起的风险。因此，显示设备1100包含高于显示 设备800、900及100中包含的负载锚定件及驱动锚定件的负载锚定件708及驱动锚定件 712。通过更高的锚定件708及712,控制矩阵中最上面的互连件与阵列700中的最靠近的 悬浮式组件之间垂直于衬底1102的平面的距离大于约3微米且小于约12微米，如在显示 设备800、900及1000中。在某些其它实施方案中，所述总距离在约5微米与约9微米之间。 在某些其它实施方案中，所述总距离为约7微米。
[0124] 如并入到显示设备800及900中的控制矩阵815及915,控制矩阵1101包含分别 安置于光阻挡层707及写入启用互连件720 (未展示）的顶部上的第一电介质层812及第 二电介质层814。由于控制矩阵1101省略较厚的电绝缘材料818层，因此控制矩阵1101包 含在快门敞开互连件722及快门关闭互连件724上方沉积的具有标准MD层厚度（例如在 约0. 1微米与约1微米之间）的第三电介质材料层1110。电介质层812、814及1110是使 用透明MD材料形成。因此，将形成第一电介质层812、第二电介质层814及第三电介质层 816的MD材料保留在光阻挡层707中界定的光圈714上方，从而避免额外图案化步骤且减 小制造显示设备1100的成本。此外，至少第一电介质层812是使用旋涂工艺而非更昂贵的 CVD或PECVD工艺来沉积。在某些其它实施方案中，电介质材料层是使用保形沉积工艺及/ 或使用光吸收IMD材料形成。
[0125] 图12及13是说明包含多个显示元件的显示装置40的实例性系统框图。显示装 置40可为（例如）智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其 稍微变体也是对各种类型的显示装置（例如，电视、计算机、平板计算机、电子书阅读器、手 持式装置及便携式媒体装置）的说明。
[0126] 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可由多种制造工艺（包含注射模制及真空成形）中的任一者形成。此外，外壳 41可由多种材料（包含（但不限于）：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合）中的任一者 制成。外壳41可包含可移除部分（未展示），所述可移除部分可与不同色彩或含有不同标 志、图片或符号的其它可移除部分互换。
[0127] 如本文描述，显示器30可为多种显示器中的任一者，包含双稳态或模拟显示器。 显示器30还可经配置以包含平板显示器（例如，等离子、电致发光（EL)显示器、0LED、超 扭转向列（STN)显示器、LCD或薄膜晶体管（TFT)LCD)或非平板显示器（例如，阴极射线管 (CRT)或其它电子管装置）。此外，如本文中描述，显示器30可包含基于机械光调制器的显 示器。
[0128] 图12中示意地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至少 部分围封在所述外壳41中的额外组件。例如，显示装置40包含网络接口 27,所述网络接口 27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口 27可为可在显示装置40上显示的图像数 据的源。因此，网络接口 27是图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可用 作图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器21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22又可耦合到显示阵列30。在 显示装置40中的一或多个元件（包含未在图12中明确描绘的元件）可经配置以用作存储 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 在特定显示装置40设计中的实质上所有组件。
[0129] 网络接口 27包含天线43及收发器47,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还可具有某些处理能力以减轻例如）处理器21的数据处理要 求。天线43可发射并接收信号。在某些实施方案中，天线43根据IEEE16. 11标准（包含 IEEE16. 11(a)、（b)或（g))或IEEE802. 11 标准（包含IEEE802. 11&、13、8、11及其进一步 实施方案）发射及接收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。在蜂窝式电话的情况中，天线43可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)、演进数据优化 (EV-D0)、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)、演进型高速包接入（HSPA+)、长期演进（LTE)、 AMPS或用以在无线网络（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，使得处理器21可接收并进一步操纵信号。收发器 47还可处理从处理器21接收的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
[0130] 在某些实施方案中，可由接收器取代收发器47。此外，在某些实施方案中，可由图 像源取代网络接口 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接收数据（例如来自网络接口 27或图像源 的压缩图像数据）并将数据处理为原始图像数据或可易于处理为原始图像数据的格式。处 理器21可将经处理的数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以进行存储。原始数据 通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。例如，此些图像特性可包含色彩、饱 和度及灰阶度。
[0131] 处理器21可包含用以控制显示装置40的操作的微控制器、CPU或逻辑单元。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，或可并入处理器21或其它组件内。
[0132] 驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原 始图像数据且可适当地重新格式化原始图像数据以用于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为具有类光栅格式的数 据流，使得所述原始图像数据具有适合于跨显示阵列30扫描的时序。接着，驱动器控制器 29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29 (例如IXD控制器）经 常作为独立集成电路（1C)而与系统处理器21相关联，但是此些控制器可以许多方式实施。 例如，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。
[0133]阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格 式化为一组平行波形，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 的数百且有时数千个（或更多）引线。在某些实施方案中，阵列驱动器22及显示阵列30 是显示模块的一部分。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 是显不模块的一部分。
[0134] 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适合于本文中 描述的任何类型的显示器。例如，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）。此外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双 稳态显示驱动器（例如，机械光调制器显示元件控制器）。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阵列的显示器）。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。此实施方案可用于高度集成系统（例如， 移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器）中。
[0135] 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、开关、摇杆、 触敏屏幕、与显示阵列30集成的触敏屏幕或者压敏膜或热敏膜。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，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装 置40的操作。
[0136] 电力供应器50可包含多种能量存储装置。例如，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，可再充电电池可使用 来自（例如）壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可以无线 方式充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池（包含塑料太阳能电池 或太阳能电池涂料）。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
[0137] 在某些实施方案中，控制可编程性驻存于可位于电子显示系统中的若干位置中的 驱动器控制器29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。可 在任何数目个硬件及/或软件组件及各种配置中实施上述优化。
[0138] 如本文中使用，参考一系列项目"中的至少一者"的短语指代所述项目的任何组 合，包含单一部件。作为实例，"a、b或c中的至少一者"既定涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b_c及 a-b-c〇
[0139] 结合本文中揭示的实施方案进行描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算 法过程可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已在功能性方面大体上描述且在上 述各种说明性组件、块、模块、电路及过程中说明硬件及软件的可互换性。此功能性以硬件 还是软件实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
[0140] 可使用以下各者实施或执行用以实施结合本文中揭示的方面描述的各种说明性 逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备：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、离散硬件组件或其经设计以执行本文中描述的功能的任何组合。通用 处理器可为微处理器或任何常规处理器、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与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处 理器或任何其它此配置。在某些实施方案中，可通过特定于给定功能的电路执行特定过程 及方法。
[0141] 在一或多个方面中，可在硬件、数字电子电路、计算机软件、固件（包含本说明书 中揭示的结构及其结构等效物）中或在其等任何组合中实施所描述的功能。本说明书中描 述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序，即，在计算机存储媒体上编码以 供数据处理设备执行或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。
[0142] 所属领域的技术人员容易明白本发明中描述的实施方案的各种修改，且本文定义 的一般原理在不脱离本发明的精神或范围的情况下可应用于其它实施方案。因此，权利要 求书既定不限于本文所示的实施方案，而是应被赋予与本发明、本文揭示的原理及新颖特 征一致的最广范围。
[0143] 此外，所属领域的技术人员将容易了解，术语"上部"及"下部"有时是为便于描述 图式而使用，且指示对应于适当定向页面上的图式定向的相对位置，且可能不反映如所实 施的任何装置的适当定向。
[0144] 本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单一实施方案中 组合实施。相反，在单一实施方案的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方案中单独 实施或以任何合适子组合实施。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至 最初如此主张，但在某些情况中，来自所主张的组合的一或多个特征可从组合中去除且所 主张的组合可针对子组合或子组合的变体。
[0145] 类似地，虽然在图式中以特定顺序描绘操作，但是这不应理解为需要以所展示的 特定顺序或循序顺序执行此些操作，或执行所有说明的操作以实现所要结果。此外，图式可 以流程图的形式示意地描绘一或多个实例性过程。然而，未经描绘的其它操作可并入于经 示意性说明的实例性过程中。例如，可在经说明的操作中的任一者之前、之后、与其同时或 在其之间执行一或多个额外操作。在某些境况中，多重任务处理及并行处理可为有利的。 此外，在上述实施方案中的各种系统组件的分离不应理解为在所有实施方案中都需要此分 离，且应理解，所描述的程序组件及系统通常可一起集成于单一软件产品中或可封装到多 个软件产品中。此外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在某些情况中，权利要求 书中叙述的动作可以不同顺序执行且仍实现所要结果。
【主权项】
1. 一种设备，其包括： 显示元件阵列，每一显示元件具有悬浮式组件，所述悬浮式组件包含可移动光阻挡组 件及耦合到所述可移动光阻挡组件的传导性梁； 控制矩阵，其包含多个互连件，所述互连件包含至少一个切换式互连件，所述至少一个 切换式互连件耦合到所述阵列中的多个所述显示元件的部分，在所述传导性梁及所述可移 动光阻挡组件中的至少一者下方通过且与所述可移动光阻挡组件电隔离；及 电绝缘层，其具有大于约1微米且小于约5微米的厚度，安置在所述至少一个切换式互 连件与所述显示元件的所述悬浮式组件之间。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层安置在所述控制矩阵的最上面的互 连件与所述显示设备的所述悬浮式组件之间。3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述显示元件中的每一者的所述传导性梁耦合到 锚定件，且所述电绝缘层安置在支撑所述显示元件的所述传导性梁的所述锚定件下方。4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层具有大于约1. 5微米且小于约4微 米的厚度。5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层具有大于约2微米且小于约4微米 的厚度。6. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括光阻挡层，所述光阻挡层位于所述光阻 挡组件与背光之间，其中所述切换式互连件安置在所述光阻挡层上方。7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述光阻挡层包含多个开口，且每一显示元件的 所述光阻挡组件经配置以移动成对准于及不对准于所述光阻挡层中的对应开口。8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述电绝缘层在所述多个开口上方延伸。9. 根据权利要求1所述的设备，其中所述切换式互连件包含数据互连件、写入启用互 连件及致动电压互连件中的一者。10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述切换式互连件包含耦合到所述显示元件阵 列的多个行及多个列中的显示元件的互连件。11. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层是光吸收的。12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层是实质上透明的。13. 根据权利要求1所述的设备，其包括： 显示器； 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。14. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 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；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。15. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 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 括接收器、收发器及发射器中的至少一者。16. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。17. -种显示装置，其包括： 显示元件阵列，每一显示元件包含光调制装置； 控制矩阵，其包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连 件耦合到所述阵列中的多个所述显示元件的部分，在所述光调制装置的至少一部分下方通 过且与所述光调制装置电隔离；及 用于减小所述光调制装置上从所述切换式互连件发射的电场的强度的装置。18. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述光调制装置包含光阻挡快门，所述光 阻挡快门通过顺应性梁悬浮在衬底上方。19. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述用于减小所述电场的所述强度的装置 包含电绝缘层，所述电绝缘层安置在所述切换式互连件与所述光调制装置之间。20. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述电绝缘层具有大于约1微米且小于约 5微米的厚度。21. 根据权利要求17所述的显示装置，其包含用于减小所述控制矩阵中的所述互连件 的电容的装置。22. 根据权利要求21所述的显示装置，其中所述用于减小所述互连件的所述电容的装 置包含所述用于减小所述电场的所述强度的装置。
【专利摘要】本发明提供用于减小机电系统EMS显示器的组件之间的非所要电容及静电吸引的系统、方法及设备。设备包含显示元件阵列、控制矩阵及电绝缘层。所述显示元件各自包含耦合到传导性梁的可移动光阻挡组件。所述控制矩阵包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连件在所述传导性梁及所述可移动光阻挡组件中的至少一者的下方通过且与所述传导性梁及所述可移动光阻挡组件中的至少一者电隔离。
【IPC分类】G09G3/34, G02B26/02
【公开号】CN104903770
【申请号】CN201380065747
【发明人】金奈什·甘地, 斯蒂芬·R·刘易斯, 蒂莫西·J·布罗斯尼汉
【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12日
【公告号】US20140168235, WO2014099599A1
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张2012年12月18日申请的标题为"具有致密堆积机电系统显示 元件的显示设备（DISPLAYAPPARATUSWITHDENSELYPACKEDELECTROMECHANICALSYSTEMS DISPLAYELEMENTS) "的第13/718, 833号美国实用新型申请案的优先权，所述申请案转让给 本发明的受让人且特此明确以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及显示器领域，且特定来说涉及包含在机电系统（EMS)显示元件的悬浮 式组件下方进行布线的切换式互连件。
【背景技术】
[0004] 机电系统（EMS)装置及较大尺寸装置已被并入到多种显示装置中以调制光。某些 EMS光调制器包含悬浮于衬底（组件在其上制造）上方且经配置以在实质上平行于衬底的 平面中移动的组件。
[0005] -般来说，具有此些架构的显示器已放弃在这些悬浮式组件下方布设电互连件以 限制从通过互连件的电流产生的电场将导致悬浮式组件与互连件之间的静电吸引的风险。 此吸引可潜在地使组件与衬底或其它中介显示组件接触，其中组件与衬底或其它中介显示 组件可由于静摩擦力或粘滞力而永久粘着在一起。在悬浮式组件下方布设互连件还增大互 连件上的寄生电容的机会。此增大的电容导致需要额外电力来操作显示器且减慢其寻址及 /或致动时间。
[0006] 为避免这些潜在问题，此些显示器已在显示元件之间布设互连件，使得所述互连 件不在任何悬浮显示元件组件下方通过。尽管如此做减轻粘滞力的风险且减小互连件上 的电容，然而在显示元件之间放置互连件占据显著衬底面积，限制显示元件的堆积密度及/ 或孔径比。
【发明内容】
[0007] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创造性方面，所述若干创造性方面的单 一者不单独决定本文揭示的所要属性。
[0008] 可在包含显示元件阵列、控制矩阵及电绝缘层的设备中实施本发明中描述的标的 物的一个创造性方面。显示元件中的每一者具有悬浮式组件，包含可移动光阻挡组件及耦 合到可移动光阻挡组件的传导性梁。控制矩阵包含多个互连件。互连件包含至少一个切换 式互连件，所述至少一个切换式互连件耦合到阵列中的多个显示元件的部分，在传导性梁 及可移动光阻挡组件中的至少一者的下方通过且与可移动光阻挡组件电隔离。电绝缘层具 有大于约1微米且小于约5微米的厚度，且安置在至少一个切换式互连件与显示元件的悬 浮式组件之间。
[0009] 在某些实施方案中，可将电绝缘层安置在控制矩阵的最上面的互连件与显示设备 的悬浮式组件之间。在某些实施方案中，显示元件中的每一者的传导性梁耦合到锚定件，且 电绝缘层安置在支撑显示元件的传导性梁的锚定件下方。
[0010] 在某些实施方案中，电绝缘层具有大于约1. 5微米且小于约4微米的厚度。在某 些其它实施方案中，电绝缘层具有大于约2微米且小于约4微米的厚度。在某些实施方案 中，电绝缘层是光吸收的。在某些其它实施方案中，电绝缘层是实质上透明的。
[0011] 在某些实施方案中，设备包含定位于光阻挡组件与背光之间的光阻挡层。在某些 此些实施方案中，可将切换式互连件安置在光阻挡层上方。在某些实施方案中，光阻挡层包 含多个开口，且每一显示元件的光阻挡组件经配置以移动成对准于及不对准于光阻挡层中 的对应开口。在某些实施方案中，电绝缘层在多个开口上方延伸。
[0012] 在某些实施方案中，切换式互连件是数据互连件、写入启用互连件或致动电压互 连件。在某些实施方案中，切换式互连件包含耦合到显示元件阵列的多个行及多个列中的 显示元件的互连件。
[0013] 在某些实施方案中，设备包含显示器、经配置以与显示器通信的处理器（所述处 理器经配置以处理图像数据）及经配置以与处理器通信的存储器装置。在某些实施方案 中，显示器还包含经配置以将至少一个信号发送到显示器的驱动器电路及经配置以将图像 数据的至少一部分发送到驱动器电路的控制器。在某些其它实施方案中，设备显示器还包 含经配置以将图像数据发送到处理器的图像源模块。图像源模块可包含接收器、收发器及 发射器中的至少一者。显示器还可包含经配置以接收输入数据及将输入数据传送到处理器 的输入装置。
[0014] 可在显示装置中实施本发明中描述的标的物的另一创造性方面。所述显示装置包 含显示元件阵列、控制矩阵及用于减小电场的强度的装置。显示元件阵列包含光调制装置。 控制矩阵包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连件耦合 到阵列中的多个显示元件的部分，在光调制装置的至少一部分的下方通过且与光调制装置 电隔离。用于减小电场的强度的装置经配置以减小从光调制装置上的切换式互连件发射的 电场的强度。
[0015] 在某些实施方案中，光调制装置包含通过顺应性梁悬浮在衬底上方的光阻挡快 门。用于减小电场的强度的装置可包含安置在切换式互连件与光调制装置之间的电绝缘 层。电绝缘层的厚度可大于约1微米且小于约5微米。
[0016] 在某些实施方案中，显示装置还可包含用于减小控制矩阵中的互连件的电容的装 置。用于减小电容的装置可相同于或包含用于减小电场的强度的装置。
[0017] 随附图式及下文描述中陈述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细 节。虽然此
【发明内容】
中提供的实例主要是在基于MEMS的显示器方面描述，但本文中提供的 概念可应用于其它类型的显示器，例如液晶显示器0XD)、有机发光二极管（0LED)显示器、 电泳显示器及场发射显示器，以及应用于其它非显示MEMS装置，例如MEMS麦克风、传感器 及光学开关。从所述描述、图式及权利要求书将明白其它特征、方面及优点。应注意下列图 式的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0018] 图1A展示直观式基于微机电系统（MEMS)的显示设备的实例性示意图。
[0019] 图1B展示主机装置的实例性框图。
[0020] 图2A展示实例性基于快门的光调制器的透视图。
[0021] 图2B展示说明性非基于快门的MEMS光调制器的实例性横截面图。
[0022] 图3A展示控制矩阵的实例性示意图。
[0023] 图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器的实例性阵列的透视 图。
[0024] 图4A及4B展示双致动器快门组合件的实例性视图。
[0025] 图5展示并入有基于快门的光调制器的显示设备的实例性横截面图。
[0026] 图6展示供在显示器的MEMS向下配置中使用的实例性光调制器衬底及实例性光 圈板的横截面图。
[0027] 图7展示EMS显示元件的实例性阵列的平面图。
[0028] 图8到11展示并入有图7中所示的显示元件阵列的实例性显示设备的横截面图。
[0029] 图12及13是说明包含多个显示元件的显示装置的实例性系统框图。
[0030] 在各种图式中，相同参考数字及符号指示相同元件。
【具体实施方式】
[0031] 下列描述是针对用于描述本发明的创造性方面的目的的某些实施方案。然而，所 属领域的技术人员将容易认识到，本文中的教示可以许多不同方式应用。所描述的实施方 案可在可经配置以显示无论是动态（例如视频）或静态（例如静止图像）及无论是文字、 图形或图片的图像的任何装置、设备或系统中实施。更特定来说，预期所描述实施方案可 包含于多种电子装置中或与多种电子装置相关联，所述电子装置例如（但不限于）：移动电 话、启用多媒体因特网的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、Bluetooth? 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/导航器、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄录像机、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（包含里程表显示器及速度表显示器等等）、驾驶舱控制装置及/或显示器、相机景 物显示器（例如车辆中的后视相机的显示器）、电子相册、电子广告牌或标志牌、投影机、建 筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡带录相机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音 机、便携式存储器芯片、洗涤器、干燥器、洗涤器/干燥器、停车计时器、包装（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、消费型电子装置的惯性组件、消费型电子装置产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装 置、驱动方案、制造过程及电子测试设备。因此，所述教示既定不限于仅在图式中描绘的实 施方案，而是如所属领域的技术人员将容易明白般具有广泛适用性。
[0032] 本文中揭示机电系统（EMS)显示设备及用于制造此些显示设备的过程。EMS显示 设备包含并入有纳米机电系统（NEMS)、微机电系统（MEMS)或更大尺寸EMS显示元件的显示 设备。更特定来说，本文中揭示的显示设备并入有在EMS显示元件阵列的悬浮式组件下方 布设的切换式互连件，例如形成经配置以在状态之间移动快门的静电致动器的光调制快门 及顺应性梁。在各种实施方案中，切换式互连件可包含写入启用互连件（还称为扫描线互 连件）、数据互连件、致动电压互连件或全局致动互连件。
[0033] 为减轻从互连件发射的电场的影响，在某些实施方案中，在显示设备中的最上面 的互连件上方沉积相对厚的电绝缘材料层，例如电介质。电介质材料层介于从大于约1微 米到小于约5微米的范围中。这与典型金属间电介质层的介于从约0. 1微米到约1微米的 范围中的厚度形成对比。
[0034] 在某些其它实施方案中，显示设备省略较厚的电绝缘材料层。在此些实施方案中， 显示设备包含较高锚定件，所述较高锚定件将显示设备的悬浮式组件支撑在最上面的互连 件上方一较大距离处。
[0035] 可实施本发明中描述的标的物的特定实施方案以实现下列潜在优点中的一或多 者。在某些实施方案中，在其中并入有的EMS显示元件的悬浮式组件下方布设显示器互连 件允许显示元件的更紧密堆积。这又允许更高显示分辨率。替代地，此布设可允许增大的 显示器孔径比。
[0036] 通过相对厚电绝缘材料层将悬浮式组件与互连件间隔开减小从互连件发射的电 场强度。这减小将悬浮式组件拉离出其预期行进平面的非所要静电吸引的风险，其将增大 悬浮式组件与其它显示组件之间的粘滞力的风险。
[0037] 电绝缘材料层的并入还有利地减小用于填充显示设备的流体的体积。流体中起因 于环境温度改变的气泡形成的风险随着用于填充装置的流体的体积而增大。因此，用电绝 缘材料层代替额外流体来填充显示设备中的空间减小气泡形成的可能性。
[0038] 将悬浮式组件更远离互连件间隔开还减小其之间的电容。此电容实质上可减慢信 号沿着互连件的传播速率以及要求额外电力以有效操作。因此，减小此电容增大可寻址及 /或致动显示器的速度且还减小显示器消耗的电力。
[0039] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成 行和列的多个光调制器l〇2a到102d(通常称为"光调制器102"）。在显示设备100中，光 调制器102a及102d处于敞开状态中，允许光穿过。光调制器102b及102c处于关闭状态 中，阻碍光穿过。通过选择性地设定光调制器l〇2a到102d的状态，如果通过一或若干灯 105照明，那么显示设备100可用以形成背光显示器的图像104。在另一实施方案中，设备 100可通过反射源自设备前方的周围光形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射 来自位于显示器前方的一或若干灯的光（即，通过使用前光）形成图像。
[0040] 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光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素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中产生色彩像素106。在另 一实例中，显示设备100包含每像素106两个或两个以上的光调制器102以在图像104中 提供明度级。相对于图像，"像素"对应于通过图像的分辨率定义的最小图片元素。相对于 显示设备100的结构组件 ，术语"像素"指用以调制形成图像的单一像素的光的组合式机械 及电组件。
[0041] 显示设备100是直观式显示器，因为显示设备100可不包含通常在投影应用中发 现的成像光学装置。在投影显示器中，形成于显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙 壁上。显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接观看显示设备 而看见所述图像，所述显示设备含有光调制器且任选地含有用于增强在显示器上看见的亮 度及/或对比度的背光或前光。
[0042] 直观式显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示中，光调制器过滤或选择性 地阻挡源自位于显示器后面的一或若干灯的光。来自所述灯的光任选地注入到光导或"背 光"中，使得可均匀照明每一像素。透射直观式显示器经常建立到透明或玻璃衬底上以促进 夹层组合件布置，其中含有光调制器的一个衬底直接定位于所述背光的顶部上。
[0043] 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经定位使得其允许光穿过光圈109朝向观看者。为使像素106保持未照亮，快门108 经定位使得其阻碍光穿过所述光圈109。光圈109由经图案化穿过每一光调制器102中的 反射或光吸收材料的开口界定。
[0044] 显示设备还包含连接到衬底并连接到光调制器以控制所述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及114)，包含每行像素至少 一个写入启用互连件11〇(还称为"扫描线互连件")、每一列像素一个数据互连件112,及提 供共同电压给全部像素或至少提供给来自显示设备100中多个列及多个行的像素的一个 共同互连件114。响应于施加适当电压（"写入启用电压Vm"），一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的快门移动指令。数据互连件112以数据电压 脉冲的形式传送新的移动指令。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，数据电压脉冲控制开关，例如，控制 将量值通常高于数据电压的单独致动电压施加到光调制器102的晶体管或其它非线性电 路元件。施加这些致动电压接着导致快门108产生静电驱动移动。
[0045] 图1B展示主机装置120 (例如，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电 子书阅读器、上网本、笔记本计算机等等）的框图的实例。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及电源。
[0046] 显示设备128包含多个扫描驱动器130 (还称为"写入启用电压源"）、多个数据驱 动器132(还称为"数据电压源"）、控制器134、共同驱动器138、灯140到146及灯驱动器 148及显示元件阵列150 (例如图1A中所示的光调制器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。
[0047] 在显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压到显 示元件阵列150,尤其在以模拟方式导出图像104的明度级的情况下。在模拟操作中，光调 制器102经设计使得在通过数据互连件112施加一范围的中间电压时，导致在快门108中 产生一范围的中间敞开状态，且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或明度级。 在其它情况中，数据驱动器132经配置以仅将一精简集合的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以用数字方式设定快门108中的每一者的敞开状 态、关闭状态或其它离散状态。
[0048] 扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称为"控制器 134"）。所述控制器以几乎连续方式将通过行及图像帧分组的预定顺序组织的数据发送到 数据驱动器132。数据驱动器132可包含串行/并行数据转换器、电平移位，且对于某些应 用包含数/模电压转换器。
[0049] 显示设备任选地包含一组共同驱动器138,还称为共同电压源。在某些实施方案 中，共同驱动器138(例如）通过将电压供应给一系列共同互连件114而提供DC共同电位 到显示元件阵列150内的全部显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来 自控制器134的命令将电压脉冲或信号（例如，能够驱动及/或起始所述阵列150的多个 行及列中的全部显示元件的同时致动的全局致动脉冲）发出到显示元件阵列150。
[0050] 通过控制器134使用于不同显示功能的全部驱动器（例如扫描驱动器130、数据 驱动器132及共同驱动器138)在时间上同步。来自所述控制器的时序命令协调经由灯驱 动器148的红色、绿色、蓝色及白色灯（分别为140、142、144及146)的照明、显示元件阵列 150内的特定行的写入启用及定序、来自数据驱动器132的电压输出及提供显示元件致动 的电压输出。在某些实施方案中，所述灯是发光二极管（LED)。
[0051] 控制器134确定快门108中的每一者可被复位为适用于新图像104的照明级的定 序或寻址方案。可按周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示器，按介于从10赫 兹（Hz)到300赫兹（Hz)范围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，使得用一系列交替色彩（例 如红色、绿色及蓝色）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 序彩色方法的此方法中，如果色彩子帧按超过20Hz的频率交替，那么人脑将使交替帧图像 平均为具有广泛且连续范围色彩的图像的感知。在替代实施方案中，显示设备100中可使 用具有原色的四个或四个以上灯，采用除红色、绿色及蓝色外的原色。
[0052] 在其中显示设备100经设计以使快门108在敞开状态与关闭状态之间进行数字切 换的一些实施方案中，如先前所述，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像。在某些其它 实施方案中，显示设备100可通过每像素使用多个快门108提供灰阶。
[0053] 在某些实施方案中，用于图像状态104的数据由控制器134通过对还称为扫描线 的个别行的循序寻址而加载到显示元件阵列150。对于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将对应于所要快门状态的数据电压供应给选定行中的每一列。重复此过程，直到已 针对阵列150中的全部行加载数据。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列呈 线性，从阵列150的顶部行进到底部。在某些其它实施方案中，选定行的序列是伪随机的以 最小化视觉假像。且在某些其它实施方案中，通过块组织定序，其中对于一块，（例如）通 过仅阵列150的每第5行循序寻址将图像状态104的仅某一部分的数据加载到阵列150。
[0054] 在某些实施方案中，将图像数据加载到阵列150的过程在时间上与致动阵列150 中的显示元件的过程分离。在这些实施方案中，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用于携载来自共同驱动器138的触 发信号以根据存储器元件中存储的数据起始快门108的同时致动的全局致动互连件。
[0055] 在替代性实施方案中，显示元件阵列150及控制显示元件的控制矩阵可以除矩形 行及列之外的配置布置。例如，显示元件可布置成六边形阵列或曲线行及列。一般来说，如 本文使用，术语扫描线应指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
[0056] 主机处理器122通常控制主机的操作。例如，主机处理器122可为用于控制便携 式电子装置的通用或专用处理器。相对于包含于主机装置120内的显示设备128,主机处 理器122输出图像数据以及关于所述主机的额外数据。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/或用于选择成像模 式的用于显示设备的指令。
[0057] 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。在某些实施方案中，用户输入模块126受控于其中用户编程个人偏好（例如"较深的 色彩"、"较好的对比度"、"较低功率"、"增加的亮度"、"体育"、"现场演出"或"动画"）的软 件。在某些其它实施方案中，使用例如开关或拨盘的硬件将这些偏好输入到主机。到控制器 134的所述多个数据输入引导控制器提供数据给对应于最佳成像特性的各个驱动器130、 132、138 及 148。
[0058] 还可包含环境传感器模块124作为主机装置120的部分。环境传感器模块124接 收关于周围环境的数据，例如温度及/或周围光照条件。传感器模块124可经编程以区分 装置是在室内或办公室环境或是白天中的室外环境或是夜晚中的室外环境中操作。传感器 模块124将此信息传送到显示器控制器134,使得控制器134可响应于周围环境而优化观看 条件。
[0059] 图2A展示实例性基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200 适用于并入到图1A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可由两个单独的顺应性电极梁致动器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在实质上平行于表面 203的运动平面中在所述表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到弹簧207,所述 弹簧207提供与由致动器204施加的力相反的恢复力。
[0060] 每一致动器205包含将快门202连接到负载锚定件208的顺应性负载梁206。负 载锚定件208连同顺应性负载梁206 -起用作机械支撑件，使快门202保持悬浮在表面203 附近。表面203包含用于允许光穿过的一或多个光圈孔211。负载锚定件208将顺应性负 载梁206及快门202物理连接到表面203且将负载梁206电连接到偏置电压，在某些实例 中，接地。
[0061] 如果衬底不透明（例如硅），那么通过穿过衬底204蚀刻孔阵列在衬底中形成光圈 孔211。如果衬底204透明（例如玻璃或塑料），那么在沉积于衬底203上的光阻挡材料层 中形成光圈孔211。光圈孔211的形状一般可为圆形、椭圆形、多边形、蜿蜒形或不规则形 状。
[0062] 每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206定位的顺应性驱动梁216。驱动梁 216在一端处耦合到驱动梁216之间共享的驱动梁锚定件218。每一驱动梁216的另一端 自由移动。每一驱动梁216弯曲，使得其在驱动梁216的自由端及负载梁206的锚定端附 近最接近负载梁206。
[0063] 在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚定件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的固定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的固定端牵拉负 载梁206的快门端，借此朝向驱动锚定件218横向驱动快门202。顺应性部件206用作弹 簧，使得在移除跨越梁206及216电位的电压时，负载梁206将快门202推动回到其初始位 置中，释放存储于负载梁206中的应力。
[0064] 例如光调制器200的光调制器并入有用于使快门在已移除电压之后返回其静止 位置的被动恢复力，例如弹簧。其它快门组合件可并入有用于使快门移动进入敞开或关闭 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。
[0065] 存在可经由控制矩阵控制快门及光圈的阵列以产生具有适当明度级的图像（在 许多情况中为移动图像）的多种方法。在某些情况中，通过连接到显示器的外围上的驱动 器电路的行和列互连件的无源矩阵阵列实现控制。在其它情况中，适当的是所述阵列（所 谓的有源矩阵）的每一像素内包含切换及/或数据存储元件以改善显示器的速度、明度级 及/或功率耗散性能。
[0066] 在替代性实施方案中，显示设备100包含除横向基于快门的光调制器外的显示元 件，例如上文描述的快门组合件200。
[0067] 图2B展示说明性非基于快门的MEMS光调制器250的实例性横截面图。所述光分 接头调制器250适合于并入到图1A的基于MEMS的显示设备100的替代性实施方案中。光 分接头根据受抑全内反射（TIR)的原理工作。即，将光252引入到光导254中，其中在无 干扰的情况中，光252归因于TIR而大部分不能通过光导254的前表面或后表面逸出光导 254。光分接头250包含分接头元件256,所述分接头元件256具有足够高的折射率，使得响 应于分接头元件256接触光导254,照射在邻近于分 接头元件256的光导254的表面上的光 252通过分接头元件256朝向观看者逸出光导254,借此促成图像的形成。
[0068] 在某些实施方案中，分接头元件256形成为柔性、透明材料的梁258的部分。电 极260涂布梁258的一侧的部分。在光导254上安置相对的电极262。通过跨电极260及 262施加电压，可控制分接头元件256相对于光导254的位置以选择性地从光导254提取光 252。
[0069] 图3A展示控制矩阵300的实例性示意图。控制矩阵300适合于控制并入到图1A 的基于MEMS的显示设备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性阵列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可包含受控于致动器303的弹性快门组合件302,例如图2A的快门 组合件200。每一像素还可包含光圈层322,所述光圈层322包含光圈324。
[0070] 控制矩阵300被制作为快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上的扩散或 薄膜沉积电路。控制矩阵300包含用于控制矩阵300中的每一行像素301的扫描线互连件 306及用于控制矩阵300中的每一列像素301的数据互连件308。每一扫描线互连件306 将写入启用电压源307电连接到对应行的像素301中的像素301。每一数据互连件308将 数据电压源309 ( "Vd源"）电连接到对应列的像素中的像素301。在控制矩阵300中，乂^原 309提供用于致动快门组合件302的大部分能量。因此，数据电压源（Vd源）309还用作致 动电压源。
[0071] 参考图3A及3B，对于像素阵列320中的每一像素301或对于每一快门组合件302， 控制矩阵300包含晶体管310及电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到其中定位像 素301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的 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的电容器312的一个电极，且连接到对应的致动器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-金属夹层型开关元 件取代晶体管310。
[0072] 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 而循序写入启用阵列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的栅极允许电流通过晶体管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。当所述行经写入启用时，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，相对于位于经写入启用扫描线互连件306及 数据互连件308的相交处的像素301的所要亮度而改变施加到每一数据互连件308的数据 电压。在提供数字控制方案的实施方案中，将数据电压选择为相对较低量值电压（即，近似 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， 对应的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。甚至在 控制矩阵300停止将Vwe施加到一行之后，施加到数据互连件308的电压仍保持存储在像素 301的电容器312中。因此，所述电压Vwe不必在一行上等待且保持达足够长时间以致动快 门组合件302 ;此致动可在已从所述行移除写入启用电压之后进行。电容器312还用作阵 列320内的存储器元件，存储用于照明图像帧的致动指令。
[0073] 阵列320的像素301以及控制矩阵300在衬底304上形成。阵列320包含安置在 衬底304上的光圈层322,所述光圈层322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由例如 玻璃或塑料的透明材料制成。在某些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所 述衬底中蚀刻若干孔以形成光圈324。
[0074] 可使快门组合件302连同致动器303 -起制成为双稳态。即，快门可存在于至少 两个平衡位置（例如，敞开或关闭）中而需要极少电力或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 设定处于适当位置，维持所述位置便不需要电能或保持电压。快门组合件302的物理元件 上的机械应力可使所述快门保持在适当位置中。
[0075] 还可使快门组合件302连同致动器303 -起制成为电双稳态的。在电双稳态快门 组合件中，存在低于所述快门组合件的致动电压的电压范围，如果所述电压范围施加到关 闭致动器（使得快门敞开或关闭），那么使致动器保持关闭且使快门保持在适当位置中（即 使将相反力施加到所述快门也是如此）。可通过弹簧（例如图2A中描绘的基于快门的光调 制器200中的弹簧207)施加所述相反力，或可通过相反致动器（例如"敞开"或"关闭"致 动器）施加所述相反力。
[0076] 光调制器阵列320被描绘为具有每像素单一MEMS光调制器。其它实施方案是可能 的，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只是二进制"开" 或"关"光学状态的可能性。编码分区灰阶的某些形式是可能的，其中在像素中提供多个 MEMS光调制器，且其中与光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不相等面积。
[0077] 在某些其它实施方案中，可用基于卷轮的光调制器220、光分接头250或基于电湿 润法的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器取代光调制器阵列320内的快门组 合件302。
[0078] 图4A及4B展示双致动器快门组合件400的实例性视图。如图4A中描绘的双致 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包含在快门406的任一侧上的致动器402及 404。每一致动器402及404受独立控制。第一致动器（快门敞开致动器402)用以敞开快 门406。第二相对致动器（快门关闭致动器404)用以关闭快门406。致动器402及404两 者都是顺应性梁电极致动器。致动器402及404通过实质上在平行于快门悬浮于其上方的 光圈层407的平面中驱动快门406而敞开及关闭快门406。通过附接到致动器402及404 的锚定件408使快门406悬浮于光圈层407上方的短距离处。包含沿快门406的移动轴附 接到快门406的两端的支撑件减小快门406的平面外运动并将所述运动实质上限制于平行 于衬底的平面。如图3A的控制矩阵300类推，适合于与快门组合件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。
[0079] 快门406包含可使光穿过的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈 409。在图4A中，所述快门组合件400处于敞开状态中，且因此已致动快门敞开致动器402， 快门关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门光圈412的中线与两个光圈层光圈409的 中线重合。在图4B中，已将快门组合件400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，已致动快门关闭致动器404,且快门406的光阻挡部分现在处于适当位 置中以阻挡光透射通过光圈409 (描绘为虚线）。
[0080] 每一光圈在其外围周围具有至少一个边缘。例如，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性实施方案中，每一光 圈可仅具有单一边缘。在某些其它实施方案中，在数学意义上，光圈无须分离或拆散，而是 可以连接。即，虽然光圈的部分或成形区段可维持与每一快门的对应，但若干这些区段可连 接以使得所述光圈的单一连续周边由多个快门共享。
[0081] 为了允许具有多种出射角的光穿过处于敞开状态中的光圈412及409,有利的是 对快门光圈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。为了 有效地阻挡光在关闭状态中逸出，优选的是快门406的光阻挡部分与光圈409重叠。图4B 展示介于快门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。
[0082] 静电致动器402及404经设计使得其电压位移行为提供双稳态特性给快门组合件 400。对于快门敞开及快门关闭致动器中的每一者，存在低于致动电压的电压范围，如果当 所述致动器处于关闭状态中时（快门为敞开或关闭）施加所述电压范围，那么甚至在施加 致动电压到相对致动器之后，也将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置 中。克服此相反力维持快门的位置所需的最小电压被称为维持电压Vm。
[0083] 图5展示并入有基于快门的光调制器（快门组合件）502的显示设备500的实例 性横截面图。每一快门组合件502并入有快门503及锚定件505。未展示的是顺应性梁致 动器，当顺应性梁致动器连接于锚定件505与快门503之间时，其有助于将快门503悬浮在 表面上方的短距离处。在例如由塑料或玻璃制成的衬底的透明衬底504上安置快门组合件 502。安置在衬底504上的面向后反射层（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将未穿过表面光圈508的光向后反 射朝向显不设备500的后部。反射光圈层506可为通过若干气相沉积技术（包含派镀、蒸 镀、离子电镀、激光剥镀或化学气相沉积（CVD))以薄膜方式形成的无夹杂物的细粒状金属 膜。在某些其它实施方案中，所述面向后反射层506可由镜（例如电介质镜）形成。电介 质镜可制作为在高折射率材料与低折射率材料之间交替的电介质薄膜的堆叠。使快门503 与反射膜506分离的其内快门自由移动的垂直间隙在0. 5微米到10微米的范围中。所述 垂直间隙的量值优选地小于快门503的边缘与处于关闭状态中的光圈508的边缘之间的横 向重叠，例如图4B中描绘的重叠416。
[0084] 显不设备500包含使衬底504与平面光导516分离的任选的漫射体512及/或任 选的亮度增强膜514。光导516包含透明（S卩，玻璃或塑料）材料。光导516由一或多个光 源518照明，形成背光。光源518可为（例如且不限于）白炽灯、荧光灯、激光或发光二极 管（LED)。反射体519有助于引导来自灯518的光朝向光导516。在背光516后面安置面 向前反射膜520,朝向快门组合件502反射光。来自背光的并未穿过快门组合件502中的一 者的例如光线521的光线将返回到背光且再次从膜520反射。依此方式，未在第一遍次上 离开显示设备500以形成图像的光可再循环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。此光再循环展示增加显示器的照明效率。
[0085] 光导516包含重定向来自灯518的光朝向光圈508且因此朝向显不器前面的一组 几何光重定向器或棱镜517。光重定向器517可以横截面可替代地为三角形、梯形或弯曲 的形状模制于光导516的塑料主体中。棱镜517的密度通常随距灯518的距离的增加而增 加。
[0086] 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的表面可涂布光吸收材料或光反射材料。在某些其它实施方案中，可直接在光导516的 表面上沉积光圈层506。在某些实施方案中，不需要在与快门503及锚定件505 (例如在下 文描述的MEMS向下配置中）相同的衬底上安置光圈层506。
[0087] 在某些实施方案中，光源518可包含不同色彩（例如，红色、绿色及蓝色）的灯。可 通过以足以使人脑将不同色彩的图像平均化为单一多色彩图像的速率用不同色彩的灯循 序照明图像来形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列形成各种色彩特定的图像。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。例如，光源518可具有红色、绿 色、蓝色及白色灯或红色、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。例如，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、 品红色及黄色灯或白色、青色、品红色、黄色、橙色及绿色灯。
[0088] 覆盖板522形成显示设备500的前端。可用黑色矩阵524覆盖覆盖板522的后侧 以 增加对比度。在替代实施方案中，覆盖板包含彩色滤光片，例如对应于快门组合件502中 的不同快门组合件的相异红色、绿色及蓝色滤光片。支撑覆盖板522远离快门组合件502 达预定距离而形成间隙526。通过机械支撑件或间隔件527及/或通过将覆盖板522附接 到衬底504的粘着密封剂528来维持间隙526。
[0089] 粘着密封剂528密封流体530。流体530经工程设计具有优选地低于约10厘泊的 粘度且具有优选地大于约2. 0的相对电介质常数及大于约104V/cm的电介质击穿强度。流 体530还可用作润滑剂。在某些实施方案中，流体530是具有高表面湿润能力的疏水性液 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。
[0090] 并入有机械光调制器的显示器可包含数百、数千移动元件，或在某些情况中包含 数百万移动元件。在某些装置中，元件的每次移动提供静态摩擦力的机会以停用所述元件 中的一或多者。可通过将全部部件浸没在一流体（也称为流体530)中且将所述流体（例 如用粘着剂）密封在MEMS显示单元中的流体空间或间隙内来促进此移动。流体530通常 是具有低摩擦力系数、低粘度且长期具有最小降级影响的流体。当基于MEMS的显示器组合 件包含用于流体530的液体时，所述液体至少部分地包围基于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厘泊的粘 度。在某些其它实施方案中，所述液体具有低于10厘泊的粘度。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，或在某些情况中低于400克/摩 尔。还可适用于此些实施方案的流体530包含（非限于）去离子水、甲醇、乙醇和其它醇、 石蜡、烯烃、乙醚、硅酮油、氟化硅酮油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用的流体可为聚 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，例如已 基五甲基二硅氧烷。有用的流体可为烷烃，例如辛烷或癸烷。有用的流体可为硝基烷烃，例 如硝基甲烷。有用的流体可为芳香族化合物，例如甲苯或二乙基苯。有用的流体可为酮，例 如丁酮或甲基异丁基酮。有用的流体可为氯碳化合物，例如氯苯。有用的流体可为氟氯碳 化物，例如二氯一氟乙烷或三氟氯乙烯。针对这些显示器组合件考虑的其它流体包含乙酸 丁酯及二甲基甲酰胺。用于这些显示器的又其它有用的流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚 醚、戊醇及丁醇。实例性合适的氢氟醚包含乙基九氟丁基醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二 氣己烧。
[0091] 金属片或模制塑料组合件托架532将覆盖板522、衬底504、背光及其它组件部分 一起固持在若干边缘周围。组合件托架532用螺丝或凹口突片紧固以增加组合式显示设备 500的刚性。在某些实施方案中，通过环氧树脂灌装化合物将光源518模制在适当位置。反 射体536有助于将从光导516的边缘逸出的光返回到光导516中。图5中未描绘的是提供 控制信号以及电力给快门组合件502及灯518的电互连件。
[0092] 在某些其它实施方案中，如图2B中所示的基于卷轮遮光体的光调制器、光分接头 250或其它基于MEMS的光调制器可取代显示设备500内的快门组合件502。
[0093] 显示设备500称为MEMS向上配置，其中基于MEMS的光调制器形成于衬底504的 前表面（即，面朝观看者的表面）上。快门组合件502直接建立在反射光圈层506的顶部 上。在替代实施方案（被称为MEMS向下配置）中，在与其上形成反射光圈层的衬底分离的 衬底上安置快门组合件。其上形成界定多个光圈的反射光圈层的衬底在本文称为光圈板。 在MEMS向下配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底代替显示设备500中的覆盖板522且 经定向使得基于MEMS的光调制器位于顶部衬底的后表面（即，背对观看者且朝向光导516 的表面）上。基于MEMS的光调制器借此经直接定位与反射光圈层506相对且跨越一间隙。 可通过连接光圈板及其上形成MEMS调制器的衬底的一系列间隔件柱来维持所述间隙。在 某些实施方案中，所述间隔件安置在阵列中的每一像素内或每一像素之间。使MEMS光调 制器与其对应光圈分离的间隙或距离优选地小于10微米或为小于快门与光圈之间的重叠 (例如重叠416)的距离。
[0094] 图6展示用于显示器的MEMS向下配置中的实例性光调制器衬底及实例性光圈板 的横截面图。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。通过所述组 相对的间隔件612及614维持调制器衬底602与光圈板604之间的预定间隙或分隔。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。在组装期间，所述两个衬底602及604对准，使得调 制器衬底602上的间隔件612接触其相应间隔件614。
[0095] 此说明性实例的分隔或距离是8微米。为建立此分隔，间隔件612是2微米高且 间隔件614是6微米高。替代地，间隔件612及614两者都可为4微米高，或间隔件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 高度建立所要分隔H12即可。
[0096] 在衬底602及604两者（其接着在组装期间对准或配合）上提供间隔件具有相对 于材料及处理成本的优点。提供例如大于8微米的极高间隔件可能是昂贵的，这是因为固 化、暴露及显影可光成像聚合物需要相对较长时间。在显示器组合件600中使用配合间隔 件允许在衬底中的每一者上使用较薄聚合物涂层。
[0097] 在另一实施方案中，形成于调制器衬底602上的间隔件612可由用以形成快门组 合件606的相同材料及图案化块形成。例如，用于快门组合件606的锚定件还可执行类似 于间隔件612的功能。在此实施方案中，形成间隔件将无需单独施加聚合物材料且将无需 用于间隔件的单独暴露掩模。
[0098] 图7展示EMS显示元件702a到702d(通常为"显示元件702"）的实例性阵列700 的平面图。每一显示元件702包含快门704。两个顺应性负载梁706将快门704耦合到相 应快门锚定件708。快门锚定件708将负载梁706及快门704支撑在光阻挡层707上方。 驱动梁710邻近于相应负载梁706定位。驱动梁710通过对应的驱动锚定件712被支撑在 光阻挡层707的上方。
[0099] 每一负载梁706及驱动梁710对用作静电致动器。因此，每一显示元件702包含 两个致动器：快门敞开致动器及快门关闭致动器。所述致动器经配置以将其相应快门704 移动成对准及不对准通过光阻挡层707界定的对应光圈714以调制光。例如，在显示元件 702a及702c中的快门704位于关闭位置中，从而阻挡其对应光圈714。在另一方面，在显 示元件702b及702d中的快门704处于关闭位置中，从而允许光穿过其对应光圈714。
[0100] 致动器受控于控制矩阵，所述控制矩阵可类似于图3A中所示的控制矩阵300。包 含于阵列700中的控制矩阵在几方面不同于控制矩阵300。首先，控制矩阵300经配置以控 制图2A中所示的快门组合件200。快门组合件200仅包含单一致动器，而图7中描绘的显 示元件702包含快门敞开致动器及快门关闭致动器两者。因此，包含于阵列700中的控制 矩阵包含用于控制每显示元件702两个而非仅一个致动器的电路。此外，阵列700中的控 制矩阵省略了类似于图3A中所示的电容器312的电容器。相反地，图7中的显示元件702 依赖于其对应致动器的固有电容。
[0101] 因此，包含于阵列700中的控制矩阵包含写入启用互连件720,其用于显示元件 702的每一行；快门敞开数据互连件722及快门关闭数据互连件724,其用于显示元件702 的每一列；及共同互连件725,其将共享接地电压提供到显示元件702的多个行及多个列中 的显示元件。写入启用互连件720、快门敞开互连件722及快门关闭互连件724与快门704 电隔离。控制矩阵在每一显示元件702中还包含两个晶体管726,每一致动器一个。在操作 中，写入启用互连件720可在约接地电压与约3V到约7V的写入启用电压之间切换。快门 敞开互连件722及快门关闭互连件724可在接地电压与取决于显示元件702的特定配置介 于约15V到约40V的范围中的致动电压（Va)之间切换。
[0102] 用以控制显示元件702的控制矩阵可经实施从而以类似于图3A中所示的控制矩 阵300的方式操作。更特定来说，每次一行地寻址及致动快门组合件的每一行。为寻址及 致动显示元件702,将Vwe施加到对应于显示元件702位于其中的阵列700的行的写入启用 互连件720。写入启用互连件720耦合到此行中的显示元件702的晶体管726的栅极。将 Vwe施加到晶体管726的栅极允许在那些显示元件702中的致动器对由快门敞开互连件722 及快门关闭互连件724提供的致动电压作出响应。接着根据传送到阵列700的图像数据， 将^施加到显示元件702位于其中的阵列700的列的快门敞开互连件722或快门关闭互 连件724。Va的施加引起相应显示元件702移动到由图像数据指示的状态。
[0103] 如图7中所示，写入启用互连件720及共同互连件725在每一显示元件702的负载 梁706、驱动梁710及快门704的下方直接通过。此外，快门敞开互连件722及快门关闭互 连件724在其以敞开及关闭状态两者耦合到的显示元件的驱动梁710下方通过。如图7中 所示，当显示元件702处于敞开状态中时，快门敞开互连件722还在显示元件702的负载梁 706中的一者的下方通过。此外，当显示元件702处于关闭状态中时，快门关闭互连件724 在显示元件702的另一负载梁706的下方通过。在某些其它实施方案中，快门关闭互连件 722可总是在其对应负载梁706的下方通过。在又某些其它实施方案中，快门关闭互连件可 不以敞开或关闭状态在其对应负载梁706下通过。
[0104] 在某些其它实施方案中，可使用其它控制矩阵架构及设计。例如，在显示元件702 的悬浮式组件下方布设仅写入启用互连件720或者仅快门敞开互连件722或快门关闭互连 件724。其它控制矩阵可包含每显示元件仅一个晶体管或每显示元件两个以上晶体管。
[0105] 在某些其它实施方案中，控制矩阵包含单独的数据互连件及致动互连件，而图7 中所示的快门敞开互连件722及快门关闭互连件724有效地用作两个作用。在并入有单独 的数据及致动互连件的某些实施方案中，在显示元件702的一或多个悬浮式组件的下方布 设数据互连件及致动互连件两者。在某些其它实施方案中，在显示元件702的一或多个悬 浮式组件下布设仅数据互连件或仅致动互连件。
[0106] 在又其它实施方案中，阵列700中的控制矩阵包含耦合到显示元件的多个行及多 个列中的显示元件的一或多个切换式全局互连件，例如全局致动互连件。在此些实施方案 中，可在显示元件702的一或多个悬浮式组件下方布设全局互连件中的一或多者。
[0107] 此控制矩阵配置允许较大显示元件堆积密度或增大的孔径比，因为在用于电互连 件的显示元件之间需要较小空间。然而，使互连件720、722、724在显示元件702的机械组 件（即，负载梁706、驱动梁710及快门704)下方通过增大了归因于互连件与机械组件之间 的静电吸引及增大的互连件电容所致的性能降级或装置故障的风险。下文关于图8到11 揭示包含显示元件702的阵列700同时减轻此风险的显示设备的各种配置。
[0108] 图8到11展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的实例性显示设备 800、900、1000及1100的横截面图。图8到10展示通过在阵列700的控制矩阵的最上层与 显示元件702的负载梁706、驱动梁710及快门704之间引入相对厚的电绝缘层而减轻由非 想要静电吸引及增大的电容引起的风险的显示设备的横截面图。图11在不包含厚的绝缘 层的情况下通过增大控制矩阵的最上层与显示元件702的负载梁706、驱动梁710及快门 704之间的距离而减轻风险。
[0109] 图8展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的实例性显示设备800的 横截面图。在图8中所示的横截面图是沿着图7的A-A'线取得。显示设备800以类似于图 5中所示的显示设备500的MEMS向上配置建立。即，阵列700制造在透明衬底802上朝向 显示设备800的后部定位，且向上面朝向耦合到形成显示设备800的前部的覆盖板804的 光阻挡层803。衬底802位于背光806的前方。由背光806发射的光穿过在光阻挡层707 中形成的光圈714以由快门704调制。尽管图8中展示背光806与衬底802分隔开，然而 在某些其它 实施方案中，所述两个组件密切接触或通过仅非常窄的气隙分离。
[0110] 在显示设备800中，光阻挡层707包含两个层，反射层808及光吸收层810。反射 层将逸出背光806但未能穿过光圈714的光往回反射朝向背光806以再循环。光吸收层 810吸收从快门704的面向后的表面反射的光以及可能已进入显示设备800的前部的杂散 周围光。
[0111] 显示设备800包含机械组件及控制矩阵815。机械组件包含图7中所示的快门 704、负载梁706、负载锚定件708、驱动梁710及驱动锚定件712。
[0112] 在控制矩阵815中，第一电介质层812将光吸收层810与写入启用互连件720分 离。第二电介质层814将写入启用互连件720与快门敞开互连件722及快门关闭互连件 724分离。使用CVD等离子增强型化学气相沉积（PECVD)或其它气相沉积工艺将第一电介 质层812及第二电介质层814沉积成厚度在约0. 1微米与约1微米之间的实质上保形层。 所述电介质层可使用常用于薄膜制造中的任何标准金属间电介质（MD)材料（例如氮化硅 (SiNx)、二氧化硅（Si02)或有机薄膜层及（例如）由丙烯酸制成的平坦层）形成。在某些实 施方案中，頂D经选定为透明的（例如上文描述的SiNx、Si02或丙烯酸有机材料中的一者） 使得使其对穿过显示设备800的光圈714的光学路径的干扰最小化。在某些实施方案中， MD经选定具有配合衬底802及/或填充显示设备800的流体的折射率以减小可能分别在 MD与流体或MD与衬底802之间的界面处发生的任何反射。在其中MD为光吸收的及/ 或具有实质上不同于衬底或流体的折射率的折射率的实施方案中，从光圈714上方除了其 中頂D用以跨光圈714绝缘一互连件外的地方移除MD。
[0113] 为减小显示元件702的切换式互连件（即，写入启用互连件720、快门敞开互连件 722及快门关闭互连件724)与悬浮式组件（即，快门704、负载梁706及驱动梁708)之间 的电场816的强度，显示设备800包含相对厚的电绝缘材料818层。在某些实施方案中，电 绝缘材料818是使用旋涂工艺沉积，使得其还用作平坦层以提供其上制造显示设备800的 结构组件的平表面。接着在阵列700的全部暴露表面上沉积薄的钝化层820。
[0114] 在某些实施方案中，电绝缘材料818层是电介质。在某些实施方案中，如同MD材 料，电绝缘材料818经选择为既透明且具有实质上匹配衬底802及/或流体的折射率的折 射率。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818是光吸收的及/或具有实质上不同于衬底 或流体的折射率的折射率。在此些实施方案中，通过蚀刻步骤将电绝缘材料818从光圈714 上方除了其中电绝缘材料818用以跨光圈714绝缘一互连件外的地方移除。在某些实施方 案中，电绝缘材料818与用以形成第一电介质层812及第二电介质层814的电介质材料相 同。电绝缘材料818层通过其材料性质且通过在切换式互连件与悬浮式组件之间提供额外 距离两者而减小电场816的强度。取决于电绝缘材料818的电介质常数、电绝缘材料818 与显示元件702的悬浮式组件之间的任何其它中介媒体的电介质常数以及切换式互连件 与悬浮式组件之间的间隙，电绝缘材料818还可减小互连件的电容。因此，在某些实施方案 中，电绝缘材料经选定使得其具有小于围绕显示元件702的流体的电介质常数的电介质常 数。
[0115] 在某些实施方案中，电绝缘材料818层具有在从大于约1微米高达约5微米的范 围中的厚度。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度在约1. 5微米与约4微米 之间。在某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度在约2微米与约4微米之间。在 某些其它实施方案中，电绝缘材料818层的厚度是约3微米。在某些实施方案中，显示元件 702的悬浮式组件悬浮在电绝缘材料818层上方至少2微米且小于7微米处。在某些其它 实施方案中，悬浮式组件悬浮在电绝缘材料818层上方4微米与约5微米之间处。在某些 实施方案中，在垂直于衬底802的方向上在最上面的切换式互连件与最靠近的悬浮式组件 之间的总距离大于约3微米且小于约12微米。在某些其它实施方案中，所述总距离在约5 微米与约9微米之间。
[0116] 图9展示包含图7中所示的显示元件702的阵列700的另一实例性显示设备900 的横截面图。横截面图是沿着图7中的B-B'线取得。显示设备900类似于图8的显示设 备800。然而，与显示设备800相比，显示设备900包含升高集成式光圈层901。升高集成 式光圈层901有助于阻止从快门704的下侧反射的杂散光到达显示设备900的前部且逸出 显示设备900,因此改善显示设备900的对比率。
[0117] 通过光圈层锚定件904对将升高集成式光圈层901支撑在其上制造阵列700的后 部衬底902上方。在某些实施方案中，将升高集成式光圈层901支撑在最靠近升高集成式 光圈层901的快门704的表面上方约1微米与约5微米之间处。在某些其它实施方案中， 将升高集成式光圈层901支撑在快门704的表面上方约2微米与约4微米之间处。在某些 其它实施方案中，将升高集成式光圈层901支撑在快门704的表面上方约3微米处。
[0118] 如图8中所示的显示设备800,图9中所示的显示设备900包含双层光吸收层707， 包含光反射层808及光吸收层810。显示设备900还包含控制矩阵915。控制矩阵915包 含由一或多种MD材料形成的第一电介质材料层812及第二电介质材料层814,及厚的电绝 缘材料818层。第二电介质材料层814在图9中不可见，因为在制造期间第二电介质材料 层814除其中用以绝缘写入启用互连件720外的地方被蚀除，其不存在于所描述横截面中。 图9中所使用的MD以及电绝缘材料818是光吸收的。因此，其已从光圈720上方被蚀除。 在某些其它实施方案中，頂D及电绝缘材料818是透明的。在此些实施方案中，其可被留在 光圈720上方。第一电介质层812及第二电介质层814以及电绝缘材料818层的厚度可相 同于上文相对于显示设备800陈述的厚度。
[0119] 图10展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的又一实例性显示设备 1000的横截面图。横截面图也是沿着图7中的B-B'线取得。与显示设备900相比，显示设 备1000缺少升高集成式光圈层。因此，图10省略了图9中展示的升高集成式光圈层901 以及光圈层锚定件904两者。
[0120] 此外，不同于图8及9中展示的显示设备800及900,图10中展示的显示设备1000 是以MEMS向下配置建立。即，阵列700在显示设备1000的前部衬底1002上背对朝向背光 1004制造。因此，光阻挡层707仅包含光吸收层908。显示设备1000还包含位于阵列700 与背光1004之间的单独光圈板衬底1010。第二光阻挡层1012在光圈板衬底1010上形成。 此第二光阻挡层1012包含光反射层1014及光吸收层1016。
[0121] 如显示设备800及900,显示设备1000包含在并入到阵列700中的控制矩阵上方 沉积的相对厚的电绝缘材料818层。
[0122] 图11展示并入有图7中所示的显示元件702的阵列700的又一显示设备1100的 横截面图。图11中所示的横截面图是沿着图7中所示的C-C'线取得。如图8及9中所示 的显示设备800及900,显示设备1100以MEMS向上配置制造。因此，阵列700在后部衬底 1102上接近背光1104形成且向上面朝向显示设备1100的前部处的覆盖板1106。
[0123] 分别与在图8、9及10中所示的显示设备800、900及1000相比，显示设备1100省 略较厚的电绝缘材料818层。代替性地，显示设备1100仅依靠并入到阵列700中的控制矩 阵1101的最上面的互连件与其显示元件702的悬浮式组件之间的增大的距离来减小由起 因于增大的电容的非所要电场及性能降级引起的风险。因此，显示设备1100包含高于显示 设备800、900及100中包含的负载锚定件及驱动锚定件的负载锚定件708及驱动锚定件 712。通过更高的锚定件708及712,控制矩阵中最上面的互连件与阵列700中的最靠近的 悬浮式组件之间垂直于衬底1102的平面的距离大于约3微米且小于约12微米，如在显示 设备800、900及1000中。在某些其它实施方案中，所述总距离在约5微米与约9微米之间。 在某些其它实施方案中，所述总距离为约7微米。
[0124] 如并入到显示设备800及900中的控制矩阵815及915,控制矩阵1101包含分别 安置于光阻挡层707及写入启用互连件720 (未展示）的顶部上的第一电介质层812及第 二电介质层814。由于控制矩阵1101省略较厚的电绝缘材料818层，因此控制矩阵1101包 含在快门敞开互连件722及快门关闭互连件724上方沉积的具有标准MD层厚度（例如在 约0. 1微米与约1微米之间）的第三电介质材料层1110。电介质层812、814及1110是使 用透明MD材料形成。因此，将形成第一电介质层812、第二电介质层814及第三电介质层 816的MD材料保留在光阻挡层707中界定的光圈714上方，从而避免额外图案化步骤且减 小制造显示设备1100的成本。此外，至少第一电介质层812是使用旋涂工艺而非更昂贵的 CVD或PECVD工艺来沉积。在某些其它实施方案中，电介质材料层是使用保形沉积工艺及/ 或使用光吸收IMD材料形成。
[0125] 图12及13是说明包含多个显示元件的显示装置40的实例性系统框图。显示装 置40可为（例如）智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其 稍微变体也是对各种类型的显示装置（例如，电视、计算机、平板计算机、电子书阅读器、手 持式装置及便携式媒体装置）的说明。
[0126] 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可由多种制造工艺（包含注射模制及真空成形）中的任一者形成。此外，外壳 41可由多种材料（包含（但不限于）：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合）中的任一者 制成。外壳41可包含可移除部分（未展示），所述可移除部分可与不同色彩或含有不同标 志、图片或符号的其它可移除部分互换。
[0127] 如本文描述，显示器30可为多种显示器中的任一者，包含双稳态或模拟显示器。 显示器30还可经配置以包含平板显示器（例如，等离子、电致发光（EL)显示器、0LED、超 扭转向列（STN)显示器、LCD或薄膜晶体管（TFT)LCD)或非平板显示器（例如，阴极射线管 (CRT)或其它电子管装置）。此外，如本文中描述，显示器30可包含基于机械光调制器的显 示器。
[0128] 图12中示意地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至少 部分围封在所述外壳41中的额外组件。例如，显示装置40包含网络接口 27,所述网络接口 27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口 27可为可在显示装置40上显示的图像数 据的源。因此，网络接口 27是图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可用 作图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器21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22又可耦合到显示阵列30。在 显示装置40中的一或多个元件（包含未在图12中明确描绘的元件）可经配置以用作存储 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 在特定显示装置40设计中的实质上所有组件。
[0129] 网络接口 27包含天线43及收发器47,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还可具有某些处理能力以减轻例如）处理器21的数据处理要 求。天线43可发射并接收信号。在某些实施方案中，天线43根据IEEE16. 11标准（包含 IEEE16. 11(a)、（b)或（g))或IEEE802. 11 标准（包含IEEE802. 11&、13、8、11及其进一步 实施方案）发射及接收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。在蜂窝式电话的情况中，天线43可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)、演进数据优化 (EV-D0)、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)、演进型高速包接入（HSPA+)、长期演进（LTE)、 AMPS或用以在无线网络（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，使得处理器21可接收并进一步操纵信号。收发器 47还可处理从处理器21接收的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
[0130] 在某些实施方案中，可由接收器取代收发器47。此外，在某些实施方案中，可由图 像源取代网络接口 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接收数据（例如来自网络接口 27或图像源 的压缩图像数据）并将数据处理为原始图像数据或可易于处理为原始图像数据的格式。处 理器21可将经处理的数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以进行存储。原始数据 通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。例如，此些图像特性可包含色彩、饱 和度及灰阶度。
[0131] 处理器21可包含用以控制显示装置40的操作的微控制器、CPU或逻辑单元。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，或可并入处理器21或其它组件内。
[0132] 驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原 始图像数据且可适当地重新格式化原始图像数据以用于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为具有类光栅格式的数 据流，使得所述原始图像数据具有适合于跨显示阵列30扫描的时序。接着，驱动器控制器 29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29 (例如IXD控制器）经 常作为独立集成电路（1C)而与系统处理器21相关联，但是此些控制器可以许多方式实施。 例如，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。
[0133]阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格 式化为一组平行波形，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 的数百且有时数千个（或更多）引线。在某些实施方案中，阵列驱动器22及显示阵列30 是显示模块的一部分。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 是显不模块的一部分。
[0134] 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适合于本文中 描述的任何类型的显示器。例如，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）。此外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双 稳态显示驱动器（例如，机械光调制器显示元件控制器）。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阵列的显示器）。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。此实施方案可用于高度集成系统（例如， 移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器）中。
[0135] 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、开关、摇杆、 触敏屏幕、与显示阵列30集成的触敏屏幕或者压敏膜或热敏膜。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，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装 置40的操作。
[0136] 电力供应器50可包含多种能量存储装置。例如，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，可再充电电池可使用 来自（例如）壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可以无线 方式充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池（包含塑料太阳能电池 或太阳能电池涂料）。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
[0137] 在某些实施方案中，控制可编程性驻存于可位于电子显示系统中的若干位置中的 驱动器控制器29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。可 在任何数目个硬件及/或软件组件及各种配置中实施上述优化。
[0138] 如本文中使用，参考一系列项目"中的至少一者"的短语指代所述项目的任何组 合，包含单一部件。作为实例，"a、b或c中的至少一者"既定涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b_c及 a-b-c〇
[0139] 结合本文中揭示的实施方案进行描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算 法过程可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已在功能性方面大体上描述且在上 述各种说明性组件、块、模块、电路及过程中说明硬件及软件的可互换性。此功能性以硬件 还是软件实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
[0140] 可使用以下各者实施或执行用以实施结合本文中揭示的方面描述的各种说明性 逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备：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、离散硬件组件或其经设计以执行本文中描述的功能的任何组合。通用 处理器可为微处理器或任何常规处理器、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与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处 理器或任何其它此配置。在某些实施方案中，可通过特定于给定功能的电路执行特定过程 及方法。
[0141] 在一或多个方面中，可在硬件、数字电子电路、计算机软件、固件（包含本说明书 中揭示的结构及其结构等效物）中或在其等任何组合中实施所描述的功能。本说明书中描 述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序，即，在计算机存储媒体上编码以 供数据处理设备执行或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。
[0142] 所属领域的技术人员容易明白本发明中描述的实施方案的各种修改，且本文定义 的一般原理在不脱离本发明的精神或范围的情况下可应用于其它实施方案。因此，权利要 求书既定不限于本文所示的实施方案，而是应被赋予与本发明、本文揭示的原理及新颖特 征一致的最广范围。
[0143] 此外，所属领域的技术人员将容易了解，术语"上部"及"下部"有时是为便于描述 图式而使用，且指示对应于适当定向页面上的图式定向的相对位置，且可能不反映如所实 施的任何装置的适当定向。
[0144] 本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单一实施方案中 组合实施。相反，在单一实施方案的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方案中单独 实施或以任何合适子组合实施。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至 最初如此主张，但在某些情况中，来自所主张的组合的一或多个特征可从组合中去除且所 主张的组合可针对子组合或子组合的变体。
[0145] 类似地，虽然在图式中以特定顺序描绘操作，但是这不应理解为需要以所展示的 特定顺序或循序顺序执行此些操作，或执行所有说明的操作以实现所要结果。此外，图式可 以流程图的形式示意地描绘一或多个实例性过程。然而，未经描绘的其它操作可并入于经 示意性说明的实例性过程中。例如，可在经说明的操作中的任一者之前、之后、与其同时或 在其之间执行一或多个额外操作。在某些境况中，多重任务处理及并行处理可为有利的。 此外，在上述实施方案中的各种系统组件的分离不应理解为在所有实施方案中都需要此分 离，且应理解，所描述的程序组件及系统通常可一起集成于单一软件产品中或可封装到多 个软件产品中。此外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在某些情况中，权利要求 书中叙述的动作可以不同顺序执行且仍实现所要结果。
【主权项】
1. 一种设备，其包括： 显示元件阵列，每一显示元件具有悬浮式组件，所述悬浮式组件包含可移动光阻挡组 件及耦合到所述可移动光阻挡组件的传导性梁； 控制矩阵，其包含多个互连件，所述互连件包含至少一个切换式互连件，所述至少一个 切换式互连件耦合到所述阵列中的多个所述显示元件的部分，在所述传导性梁及所述可移 动光阻挡组件中的至少一者下方通过且与所述可移动光阻挡组件电隔离；及 电绝缘层，其具有大于约1微米且小于约5微米的厚度，安置在所述至少一个切换式互 连件与所述显示元件的所述悬浮式组件之间。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层安置在所述控制矩阵的最上面的互 连件与所述显示设备的所述悬浮式组件之间。3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述显示元件中的每一者的所述传导性梁耦合到 锚定件，且所述电绝缘层安置在支撑所述显示元件的所述传导性梁的所述锚定件下方。4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层具有大于约1. 5微米且小于约4微 米的厚度。5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层具有大于约2微米且小于约4微米 的厚度。6. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括光阻挡层，所述光阻挡层位于所述光阻 挡组件与背光之间，其中所述切换式互连件安置在所述光阻挡层上方。7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述光阻挡层包含多个开口，且每一显示元件的 所述光阻挡组件经配置以移动成对准于及不对准于所述光阻挡层中的对应开口。8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述电绝缘层在所述多个开口上方延伸。9. 根据权利要求1所述的设备，其中所述切换式互连件包含数据互连件、写入启用互 连件及致动电压互连件中的一者。10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述切换式互连件包含耦合到所述显示元件阵 列的多个行及多个列中的显示元件的互连件。11. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层是光吸收的。12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述电绝缘层是实质上透明的。13. 根据权利要求1所述的设备，其包括： 显示器； 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。14. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 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；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。15. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 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 括接收器、收发器及发射器中的至少一者。16. 根据权利要求13所述的设备，所述显示器进一步包含： 输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。17. -种显示装置，其包括： 显示元件阵列，每一显示元件包含光调制装置； 控制矩阵，其包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连 件耦合到所述阵列中的多个所述显示元件的部分，在所述光调制装置的至少一部分下方通 过且与所述光调制装置电隔离；及 用于减小所述光调制装置上从所述切换式互连件发射的电场的强度的装置。18. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述光调制装置包含光阻挡快门，所述光 阻挡快门通过顺应性梁悬浮在衬底上方。19. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述用于减小所述电场的所述强度的装置 包含电绝缘层，所述电绝缘层安置在所述切换式互连件与所述光调制装置之间。20. 根据权利要求17所述的显示装置，其中所述电绝缘层具有大于约1微米且小于约 5微米的厚度。21. 根据权利要求17所述的显示装置，其包含用于减小所述控制矩阵中的所述互连件 的电容的装置。22. 根据权利要求21所述的显示装置，其中所述用于减小所述互连件的所述电容的装 置包含所述用于减小所述电场的所述强度的装置。
【专利摘要】本发明提供用于减小机电系统EMS显示器的组件之间的非所要电容及静电吸引的系统、方法及设备。设备包含显示元件阵列、控制矩阵及电绝缘层。所述显示元件各自包含耦合到传导性梁的可移动光阻挡组件。所述控制矩阵包含多个互连件，包含至少一个切换式互连件，所述至少一个切换式互连件在所述传导性梁及所述可移动光阻挡组件中的至少一者的下方通过且与所述传导性梁及所述可移动光阻挡组件中的至少一者电隔离。
【IPC分类】G09G3/34, G02B26/02
【公开号】CN104903770
【申请号】CN201380065747
【发明人】金奈什·甘地, 斯蒂芬·R·刘易斯, 蒂莫西·J·布罗斯尼汉
【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12日
【公告号】US20140168235, WO2014099599A1
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