CN101019063A - 用于在干涉式调制器显示器中产生白色的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的各实施例涉及用于在由干涉式调制器制成的显示器中产生白色的方法及系统，且更具体而言，涉及通过使用两种波长的反射光来产生白色。在一个实施例中，一种显示装置显示白色。通过从两种多个干涉式调制器类型反射光来产生白色。第一调制器类型反射处于特定波长的彩色光。第二调制器类型反射被选定为处于与第一者互补的波长的彩色光。从这两种类型反射的组合光在显示器中看起来为白色的。

Description

用于在干涉式调制器显示器中产生白色的方法及装置

技术领域

本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器及电子元件。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其它可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。本文所用术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指一种使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一或二者均可全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加适当的电信号时能够相对运动。在特定的实施例中，一个板可包含沉积在衬底上的静止层，而另一个板可包含通过气隙与该静止层隔开的金属薄膜。如同本文中所更详细说明，一个板相对于另一个板的位置可改变该干涉式调制器上入射光的光学干涉。这些装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中，利用及/或修改这些类型装置的特性、以使其特性可用于改善现有产品及制成目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容

本发明的系统、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望的特性。现在，将对其更主要的特性进行简要说明，此并不限定本发明的范围。在查看这一说明，尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本发明的特性如何提供优于其它显示装置的优点。

在某些实施例中，一种显示装置经配置以表现为具有白色。所述装置包含：第一多个彩色干涉式调制器，其中每一调制器反射第一颜色的光；及第二多个彩色干涉式调制器，其中每一调制器反射第二颜色的光，其中从所述第一多个彩色干涉式调制器与从所述第二多个彩色干涉式调制器反射的光在组合于一起时大致呈现白色。

某些其它实施例包含一种制作装置的方法。所述方法包含：选择反射第一颜色的光的第一多个干涉式调制器显示元件，及选择反射第二颜色的光的第二多个干涉式调制器显示元件，其中所述第二颜色的光与所述第一颜色的光互补，以使所述第一颜色的光与所述第二颜色的光在组合于一起时大致呈现白色。

在某些实施例中，一种方法显示图像中具有白色的区域。所述方法包含：从第一多个彩色干涉式调制器反射第一颜色的光，所述第一颜色的光具有第一中心波长；及从第二多个彩色干涉式调制器反射第二颜色的光，所述第二颜色的光具有位于与所述第一中心波长互补的区域中的第二中心波长。

在某些实施例中，光调制器阵列布置于第一与第二电极行与列的交叉点处。所述阵列包含：第一光调制器，其在所述第一与第二电极的第一交叉点处形成第一谐振光学腔，所述第一谐振光学腔经配置以反射具有第一波长的光；及第二光调制器，其在所述第一与第二电极的第二交叉点处形成第二谐振光学腔，所述第二谐振光学腔经配置以反射具有第二波长的光，其中由所述第一腔反射的光与由所述第二腔反射的光互补并在组合于一起时形成大致白的颜色。

在某些实施例中，一种设备显示图像中具有白颜色的区域。所述设备包含：第一构件，其用于对所述区域中具有第一颜色的光进行干涉式调制；及第二构件，其用于对所述区域中具有第二颜色的光进行干涉式调制。所述第一调制构件反射所述第一颜色的光，且所述第二调制构件反射所述第二颜色的光。

从所述第一调制构件与所述第二调制构件反射的光在组合于一起时大致呈现白色。

附图说明

图1为等轴图，其显示干涉式调制器显示器的实施例的一部分，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于受激励位置。

图2为系统方框图，其显示包含3×3干涉式调制器显示器的电子装置的实施例。

图3为图1所示干涉式调制器的实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。

图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行和列电压的示意图。

图5A图解说明图2所示3×3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示数据帧。

图5B图解说明可用于写入图5A所示帧的行信号及列信号的一个实例性时序图。

图6A及6B为系统方块图，其图解说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例。

图7A为图1所示装置的剖面图。

图7B为干涉式调制器的替代实施例的剖面图。

图7C为干涉式调制器的另一替代实施例的剖面图。

图7D为干涉式调制器的再一替代实施例的剖面图。

图7E为干涉式调制器的替代实施例的剖面图。

图8为色度图，其图解说明对颜色进行组合来产生白色的效果。

图9为色度图，其图解说明一种用于选择在相组合时会产生另一种颜色的颜色的方法。

图10为流程图，其描述一种用于选择会产生白色的双色MEMS装置阵列的实例性方法。

图11为图解说明具有根据图10所示流程图选择的光学响应的实例性双MEMS装置阵列的图式。

具体实施方式

干涉式调制器可布置成阵列形式以形成彩色显示器。也可实现在显示器中产生白色。例如，可通过将两种分别能够反射彼此互补的波长的光的干涉式调制器类型相组合来产生白色。通过将来自这两种调制器类型的反射光相组合，使所得到的光表现为具有白色。例如，阵列可包含第一多个彩色干涉式调制器。所述第一多个中的每一调制器均可反射第一颜色的光。所述阵列可进一步包含第二多个彩色干涉式调制器，其经配置以反射第二颜色的光。来自所述第一多个彩色干涉式调制器与所述第二多个彩色干涉式调制器的反射光在组合于一起时大致呈现白色。

以下详细说明是针对本发明的某些具体实施例。然而，本发明可通过多种不同的方式实施。在本说明中，会参照附图，在所有附图中，使用相同的编号标识相同的部件。根据以下说明容易看出，这些实施例可实施于任一经配置以显示图像(无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，无论是文字图像还是图片图像)的装置中。更具体而言，本发明可在例如(但不限于)以下等众多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如里程表显示器等)、驾驶舱控制装置及/或显示器、照相机景物显示器(例如车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如一件珠宝上的图像显示器)。与本文所述MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。

通过使用MEMS装置可在显示器中感觉到白色的光。在某些实施例中，将两种不同的干涉式调制器组合使用来产生白色，尽管这两种干涉式调制器中的每一者在单独反射光时均不呈现白色。对每一调制器所反射光的波长加以选择，以便在这两种调制器均处于亮状态并被一同观看时，会感觉到白色。通过将这两种MEMS装置选择成互补以便在相组合时显示白色，为形成能够显示白色以及显示某些其它颜色的显示器，需要最少两种不同的调制器。在许多实施例中，显示器将包含多个第一类型的干涉式调制器及第二多个第二类型的干涉式调制器。此类显示器可反射具有根据所述第一类型干涉式调制器的第一波长的光、具有根据所述第二类型干涉式调制器的第二波长的光、及具有白色波长的光。

一个包含干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例显示于图1中。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射到用户。在处于暗(“关(off)”或“关闭(closed)”)状态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“开(on)”及“关(off)”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在所选颜色下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。

图1为等轴图，其绘示视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一像素包含MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，干涉式调制器显示器包含由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器均包括一对反射层，该对反射层定位成彼此相距可变且可控的距离，以形成具有至少一个可变尺寸的光学谐振腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置上，所述可移动层定位于距固定的局部反射层相对远的距离处。在本文中称作受激励位置的第二位置上，可移动反射层定位成更紧密地邻近局部反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状态。

在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示可移动反射层14a处于松弛位置，该松弛位置距包含局部反射层的光学堆叠16a预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示可移动反射层14b处于靠近光学堆叠16b的受激励位置处。在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示可移动反射层14a处于松弛位置，该松弛位置距包含局部反射层的光学堆叠16a预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示可移动反射层14b处于靠近光学堆叠16b的受激励位置处。

本文中所提及的光学堆叠16a及16b(统称为光学堆叠16)通常由数个熔合的层构成，此可包括电极层(例如氧化铟锡(ITO))、局部反射层(例如铬)、及透明电介质。光学堆叠16因此为导电性、局部透明及局部反射性，并可例如通过将上述各层中的一个或一个以上层沉积至透明衬底20上来制成。在某些实施例中，所述层被图案化成平行条带，且可形成显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动反射层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部的一个或一个以上沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及沉积在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉后，可移动反射层14a，14b与光学堆叠16a，16b相隔规定气隙19。反射层14可使用具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且这些条带可形成显示装置中的列电极。

在不施加电压时，空腔19保持处于可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中的像素12a所示。然而，在向所选行和列施加电位差之后，在对应像素处的所述行和列电极交叉点处形成的电容器变成充电状态，且静电力将这些电极拉向一起。如果所述电压足够高，则可移动反射层14会变形并受迫压抵光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在该图中未显示)可防止短路并控制层14与16之间的间隔距离，如图1中右边的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，其行为均相同。由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其它显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。

图2到图5B图解说明一个在显示应用中使用干涉式调制器阵列的实例性过程及系统。

图2为系统方框图，其图解说明可包含本发明各方面的电子装置的一个实施例。该电子装置包括处理器21，该处理器21可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium^、Pentium II^、Pentium III^、Pentium IV^、Pentium^Pro、8051、MIPS^、Power PC^、ALPHA^，或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或一个以上软件模块。除执行一个操作系统外，还可将该处理器配置成执行一个或一个以上软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

在一实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22进行通信。在一实施例中，阵列驱动器22包括向面板或显示阵列(显示器)30提供信号的行驱动电路24及列驱动电路26。图1中所示阵列的剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如10伏的电位差来使可移动层从松弛状态变形到受激励状态。然而，当该电压从该值降低时，在该电压降低回到10伏以下时，该可移动层将保持其状态。在图3所示的实例性实施例中，在电压降低到2伏以下之前，可移动层不完全松弛。因此，在图3所示实例中，存在大约为3到7伏的电压范围，在该电压范围内存在所施加电压窗口，在该窗口内，该装置稳定在松弛或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间使所选通行中要被激励的像素承受约10伏的电压差，并使要松弛的像素承受接近0伏的电压差。在选通之后，向像素施加约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在此实例中，在被写入之后，每一像素均承受处于3-7伏“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在既有的受激励状态或松弛状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于受激励状态还是松弛状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电位固定不变，则实质上没有电流流入像素。

在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成显示帧。此后，将一行脉冲施加到第1行的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将脉冲施加到第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第2行中的相应像素。第1行的像素不受第2行的脉冲的影响，因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按依序方式对整个系列的行重复上述步骤，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复该过程来用新显示数据刷新及/或更新这些帧。还有很多种用于驱动像素阵列的行及列电极以形成显示帧的协议为人们所熟知，且可与本发明一起使用。

图4、5A及5B图解说明一种用于在图2所示的3×3阵列上形成显示帧的可能的激励协议。图4图解说明一组可能的列及行电压电平，其可用于呈现出图3所示滞后曲线的像素。在图4的实施例中，激励像素涉及将相应的列设定到-V_偏压，并将相应的行设定到+ΔV-其可分别对应于-5伏及+5伏。使像素松弛则是通过将相应的列设定到+V_偏压并将相应的行设定到相同的+ΔV以在像素两端形成0伏的电位差来实现。在那些行电压保持为0伏的行中，无论列是处于+V_偏压还是-V_偏压，像素均稳定于其最初所处的任何状态。如也在图4中所显示，应了解，也可使用与上面所述电压具有相反极性的电压，例如，激励像素可涉及到将相应的列设定到+V_偏压并将相应的行设定到-ΔV。在该实施例中，释放像素是通过将相应的列设定到-V_偏压并将相应的行设定到相同的-ΔV、从而在像素两端形成0伏的电位差来实现。

图5B为显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加于图2所示的3×3阵列，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或松弛状态。

在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激励。为实现这一效果，在第1行的“线时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，并将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过从0伏上升到5伏然后又下降回到0伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并使像素(1，3)松弛。阵列中的其它像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，并将第1列及第3列设定为+5伏。此后，施加到第2行的相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)松弛。同样，阵列中的其它像素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏、并将第1列设定为+5伏来设定第3行。第3行选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5A所示的布置。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于实施行和列激励的电压的定时、顺序及电平可在以上所述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，任何激励电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。

图6A及6B为图解说明显示装置40的实施例的系统方块图。显示装置40例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍作变化的形式也可作为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。

显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员所熟知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳41可由许多种材料中的任何一种制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其一组合。在一实施例中，外壳41包括可拆卸部分(未示出)，其可与其它具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可拆卸部分互换。

实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的双稳态显示器。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包括平板显示器，例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD，或非平板显示器，例如CRT或其它显像管装置。然而，为便于说明本实施例，如本文中所述，显示器30包括干涉式调制器显示器。

在图6B中示意性地图解说明实例性显示装置40的实施例的组件。所示实例性显示装置40包括外壳41，并可包括其它至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置40包括网络接口27，网络接口27包括耦接至收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21又连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以对信号进行调节(例如对信号进行滤波)。调节软件52连接至扬声器45及麦克风46。处理器21还连接至输入装置48及驱动控制器29。驱动控制器29耦接至帧缓冲器28并耦接到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接到显示阵列30。电源50根据具体实例性显示装置40的设计所要求为所有组件供电。

网络接口27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一个或一个以上装置进行通信。在一实施例中，网络接口27还可具有某些处理功能，以降低对处理器21的要求。天线43是为所属领域的技术人员所知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，该天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)，(b)，或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线移动电话网络中进行通信的习知信号。收发器47对从天线43接收的信号进行预处理，以使其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号，以使其可通过天线43从实例性显示装置40发射。

在替代实施例中，可由接收器取代收发器47。在再一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生要发送到处理器21的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为数字视盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器、或产生图像数据的软件模块。

处理器21通常控制实例性显示装置40的整体运行。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩的图像数据)，并将所述数据处理成原始图像数据或易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器21将处理后的数据发送到驱动控制器29或发送到帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处图像特征的信息。例如，此类图像特征可包括颜色、饱和度及灰度级。

在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制实例性显示装置40的运行。调节硬件52通常包括用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性显示装置40内的离散组件，或者可并入在处理器21或其它组件内。

驱动控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输到阵列驱动器22。具体而言，驱动控制器29将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，以使得其具有适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动控制器29将格式化后的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动控制器29(例如LCD控制器)常常作为独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但此类控制器可按许多种方式来进行构建。其可作为硬件嵌入在处理器21中、作为软件嵌入在处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。

通常，阵列驱动器22从驱动控制器29处接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化成一组平行的波形，将所述组平行的波形以每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条引线。

在一个实施例中，驱动控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文所述的任一类型的显示器。例如，在一个实施例中，驱动控制器29是常规显示控制器或双稳态显示控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动控制器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成的系统中较为常见。在又一实施例中，显示阵列30是典型的显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在实施例中，输入装置48包括小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。

电源50可包括众多种能量存储装置，此在所属领域中众所周知。例如，在一实施例中，电源50为可再充电式蓄电池，例如镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池漆。在另一实施例中，电源50-经配置以从墙上插座接收电力。

在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述驻存于驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在不同的构造中实施上述优化。

按照上述原理工作的干涉式调制器的详细结构可千变万化。例如，图7A-7E图解说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1所示实施例的剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积金属材料条带14。在图7B中，可移动反射层14仅在隅角处在系链32上附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14悬挂于可变形层34上，可变形层34可包含一种柔性金属。可变形层34直接或间接地在可变形层34的周边周围连接到衬底20上。这些连接在本文中称作支撑柱。图7D中所示的实施例具有支撑柱栓塞42，可变形层34即位于支撑柱栓塞42上。如在图7A-7C中所示，可移动反射层14保持悬置于空腔上面，但可变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔来形成支撑柱。而是，由用于形成支撑柱栓塞42的平坦化材料形成所述支撑柱。图7E中所示的实施例是基于图7D中所示的实施例，但也可经修改以与图7A-7C中所示的任一实施例以及未显示的其它实施例一起使用。在图7E中所示的实施例中，已使用额外的一层金属或其它导电材料来形成总线结构44。此使信号能够沿干涉式调制器的背面路由，从而消除了原本可能须形成于衬底20上的若干电极。

在例如在图7所示的那些实施例中，干涉式调制器用作直视式装置，其中从透明衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射层14在光学上屏蔽干涉式调制器的位于与衬底20相对的反射层侧上的某些部分，包括可变形层34及总线结构44。这使得能够配置及操作被屏蔽区域，而不会不利地影响图像品质。此种可分离的调制器架构使对调制器的机电方面所用的与对调制器的光学方面所用的结构设计及材料能够相互独立地加以选择及发挥作用。而且，图7C-7E中所示的实施例具有因将反射层14的光学特性从其机械特性解耦合(此由可变形层34来实施)而得到的额外优点。此使反射层14的结构设计及所用材料能够在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料能够在所期望机械特性方面得到优化。

本文所描述的显示装置的各种实施例可精确地再现任何颜色的光。当光缺乏色调(非彩色)时，光看起来呈白色。而当光呈现特定色调(彩色)时，光看起来呈非白色。光在单一波长下的颜色称为单色。任意颜色的产生可通过使单色光源恰好具有所述波长来实现。或者，当将来自两个或两个以上不同单色光源的不同强度的光相组合时，观看者可观看到所述相同的任意颜色。将不同组的光波长相混合有时可产生相同或大致相同的最终感觉颜色效果。例如，将同等强度的蓝色与黄色光相混合会产生看起来呈白色的光；将红色与蓝-绿色光相混合也是如此。这些组合具有不同的光谱分布，但所感觉到的结果看起来相同。以恰当强度相混合而产生白色的任何两种颜色被称为是互补的。

图8所说明的1931 CIE色度图包含具有不同色调或颜色的区域。例如，图中显示绿色、蓝色、红色、黄色及白色区域。颜色越接近于光谱轨迹，所述颜色就越饱和。在图8中，以微米(μm)为单位来表示波长。在CIE系统中，将红色、绿色及蓝色的强度变换成所谓的三色激励值，其由大写字母X、Y及Z表示。这些值表示原色中被感觉为在色度图上处于这些座标位置处的颜色的相对量。座标X、Y及Z称为色度座标，且其相加后始终等于1(即x+y+z＝1)。

CIE系统提供曲线800，其起始于图中的橙色区段并向左向下延伸，直到其终止于蓝色区域的不饱和部分中为止。该线800表示理想黑体辐射体的色温。其有时称作黑体或普朗克(Planckian)轨迹。黑体辐射体是一种理论物体，其吸收入射在上面的100％的辐射且同时能够发射针对特定温度可能的最大量的能量。用相应的开尔文(Kelvin)色温来标记沿普朗克轨迹的某些点。可以看出，如果将黑体加热到1900K，则其将发出橙色光。随着温度的升高，辐射光的颜色移到黄色，然后移到白色，且最后移到蓝色。

在普朗克轨迹上或附近也存在五个点，其标记为A、B、C、D及E。这些点表示由CIE所设立的用于照相及摄影的不同标准照明源(称作参考发光体)。这些发光体发射出类似于黑体辐射体的光谱分布，且其用于模拟日光并产生其它界限分明的颜色。点A被定义为黑体辐射体在2856K下的颜色。其它点表示各种相关的色温。例如，点D表示6500 K的相关色温，且常常被称为D6500或D65。处于参考发光体上或其附近或者在色调饱和状态中呈苍白色的光被视为大致呈白色。

图9为色度图，其图解说明一种用于选择在相组合时被感觉为另一种颜色的方法。尽管在该实例中所选的两种颜色并不互补一因为这些颜色在相组合时并不产生白色，然而本实例有益于说明形成具有互补颜色的实施例。

首先，在例如图9所示的色度图上选择任两个点。所选的点可位于外侧光谱轨迹上或色度图以内。对应于每一所选点的颜色既可为单色的也可不为单色的。

例如，选择对应于600nm(微红的橙色)的点903及对应于510nm(绿色)的点901。然后，在这两个所选点之间绘制一条直线。继续说明该实例，在点901、903之间绘制线905。可以看出，线905穿过数个色调区域。将600nm(点903)与510nm(点901)的不同强度的光相混合，便可产生线905所穿过的任一种颜色。在本实例中，除分别为微红的橙色及绿色的端点903、901之外，还可产生橙色、橙黄色、黄色、黄绿色及微黄的绿色。

类似地，可将通过一条穿过白色区域907的线相连的任两个点或颜色以适当比例相组合来产生白色。其实例在所属领域中众所周知，其中将成对的单色互补光相组合来产生一种对应于特定参考发光体白色的颜色。参见“颜色科学：概念及方法，定量数据及规则(Color Science：Concepts and Methods，Quantitative Data and Formulae)”，G.Wyszecki及W.S.Stiles(Wiley-Interscience，2000年)。例如，可通过将一种波长(w1)为480nm的单色光与一种波长为578nm的第二单色光(w2)以等于0.642的辐射功率比(P_w1/P_W2)相配对来产生CIE参考发光体D65。另一选择为，可通过将一种波长为680nm的单色光与一种波长为493.3nm的第二单色光以等于0.147的辐射功率比相配对来产生同样的D65。当所形成的白色处于或接近参考发光体或者在色调饱和状态中大致为苍白色时，两种颜色即大致彼此互补。

如上文所述，干涉式调制器12a(参见图1)经设计以反射特定预定波长的光，此根据调制器的材料及几何形状而定。如在图5A中所示，可一同布置由干涉式调制器12a或像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)构成的阵列来形成显示器。

在某些实施例中，显示器的至少一部分包含由干涉式调制器12a构成的阵列。所述阵列由至少两种干涉式调制器12a类型构成。每一类型的干涉式调制器12a均能够例如在其空腔打开时显示一种单色、或者在受激励状态中其空腔关闭时显示黑色。由第一调制器类型所反射光的波长经选择以与由第二调制器类型所反射光的波长互补。当这两种类型的干涉式调制器12a二者同时处于其亮状态时，反射到用户的组合光看起来呈白色，而不是如果每一调制器类型独自处于亮状态时所感觉到的颜色。

在实际中，既定干涉式调制器12a或此种调制器的阵列可不反射确切地处于其被设计用于反射的单一波长的光。而是，既定干涉式调制器12a可反射设计波长周围的波长范围。在某些实施例中，所感觉到的颜色大致为白色，只要来自这两种类型干涉式调制器的光的中心波长彼此互补或大致互补即可。

为产生白色的感觉，使这两种互补波长的反射光以恰当的强度反射。在一实施例中，通过增大或减小显示器中对应于这两种干涉式调制器类型的表面区域来实现对每一种光颜色的强度的改变。例如，可通过具有更大数量的第一调制器类型或通过使调制器具有大于第二调制器类型的反射区域来相对于第二调制器类型的强度增大第一调制器类型的光颜色的强度。在另一实施例中，通过对调制器进行可变脉宽激励、使脉冲的持续时间与所需强度成正比来实现对每一种光颜色的强度的改变。例如，可通过使第一调制器类型保持处于打开的反射性状态的时间长于第二调制器类型来相对于第二调制器类型的强度增大第一调制器类型的光颜色的强度。通过以不同于第二调制器类型的速率来脉动地打开第一调制器类型，会获得所需的相对强度。在另一实施例中，将可变脉宽激励与可变表面区域二者组合使用来获得所需的相对强度。在另一实施例中，也可使用滤光器(例如，比如中性密度及彩色滤光器)来衰减及/或控制反射强度。

如在图8及9中所示，不必为这两种类型干涉式调制器中的一者或二者选择例如红色、蓝色或绿色等传统颜色来形成白色。而是，所选颜色可为非传统颜色，也就是说，因易于形成其它颜色的宽广色域而一般不选择的颜色。因此，将正确强度的单色微紫色蓝色光(波长处于接近470-490nm左右的区域中的光)与单色微绿色黄色光(波长处于接近570-600nm左右的区域中的光)相组合可产生白色的光。由于从非传统颜色形成的互补颜色可比传统颜色更易于产生或操纵，因而这颇为实用。

通过仅对显示器的调制器提供两种颜色或类型，可通过减少处理步骤及遮罩步骤的数量来降低显示器的成本。通常，具有较少干涉式调制器类型的显示器的制造成本低于具有三种或更多种干涉式调制器类型的显示器。例如，一旦根据用于产生白色光的其组合容量来选定这两种干涉式调制器类型的材料及几何形状，便可采用上文所述的制作设备及方法。

图10为流程图100，其描述一种用于确定干涉式调制器阵列中这两种类型干涉式调制器12a的材料及尺寸的方法。该过程开始于方块502，在方块502中选择第一调制器类型的候选颜色。此种选择可例如基于该颜色的单色方面(就在不同环境条件下能被看到而言)、其与其它颜色的混合性质、及其受到激励的效率。在方块504中，确定第二种颜色。该第二种颜色较佳与在方块502中选择的第一调制器类型的颜色互补。可回到上文参照图9来图解说明该步骤。例如，将第一种颜色的候选颜色选择为由色度图中的点903所表示的颜色，其对应于波长大体为605nm的光。通过绘制一条经过点909与点907的表示白色的直线909，将第二种颜色确定为在点909处所见到的波长。在该实例中，点909对应于波长大体为500nm的光。另一选择为，可参照已知互补的颜色对来确定候选的第二种颜色。

返回图10中的方块506，对设计选项进行评价。可以发现，此种颜色组合是不可接受的。例如，如果显示器必须反射某种形式的用对应于图9中的点903、909的两种颜色中的任一者均不能产生的单色性绿色，则所述组合可能无法接收。发现一组合无法接受也可能是由于难以制造这两种类型干涉式调制器中的一种或多种。与第二类型干涉式调制器相关联的激励电压也可使在方块504中进行的颜色选择令人无法接受。在方块506中，可使用一种替代的第二颜色来纠正所述不足。

接下来，在一决策块508中，该方法判定第二颜色是否满足设计要求。如果第二颜色不满足设计要求且替代的第二颜色也不满足设计要求，则该过程移到方块510，在方块510中为第一调制器类型选择一种新的颜色。该颜色既可类似于也可不同于最初所选的第一颜色。该过程随后移到方块504并如上文所述继续进行。该过程重复进行，直到获得可接受的设计且在方块512中接受所述设计为止。

返回到决策块508，若第二颜色满足设计要求，则该过程移到方块512。

图11图解说明实例性双调制器显示装置1100，其具有第一干涉式调制器类型1104及第二干涉式调制器类型1102。光学堆叠16及可移动反射层14的设计如上文所述。可移动反射层14与光学堆叠16通过规定的气隙19a、19b隔开。气隙19a、19b与光学堆叠16一起决定每一干涉式调制器1102、1104的光学响应。如参照图10所述，气隙19a、19b的距离经选择以提供彼此互补的光波长。

通过将阵列设计成包含反射两种颜色的干涉式调制器并通过将这些颜色限制成彼此互补，会提供一种具有白色显示能力的低成本显示器。

也可存在所用设计及方法的各种各样的变化形式。例如，在某些实施例中，可使用并不产生真正单色输出的光调制器元件。相应地，可使所述色度点中的一个或两个均位于色度图的外侧轨迹上。还可存在再一些变化形式。

尽管上文详细说明是显示、说明及指出本发明的适用于各种实施例的新颖特征，然而应了解，所属领域的技术人员可在形式及细节上对所示装置或工艺的作出各种省略、替代及改变，此并不背离本发明的精神。应知道，由于某些特征可与其它特征相独立地使用或付诸实践，因而可在并不提供本文所述的所有特征及优点的形式内实施某些实施例。

Claims (25)

1、一种显示装置，其经配置以看起来具有白色，所述装置包括：

第一多个彩色干涉式调制器，其中每一调制器反射第一颜色的光；和

第二多个彩色干涉式调制器，其中每一调制器反射第二颜色的光，

其中来自所述第一多个彩色干涉式调制器与所述第二多个彩色干涉式调制器的反射光组合在一起时看起来大致为白色。

2、如权利要求1所述的装置，其中所述第一波长和所述第二波长均选自非传统颜色。

3、如权利要求2所述的装置，其中所述第一波长是紫蓝色且所述第二波长是黄绿色。

4、如权利要求1所述的装置，其中所述白色是黑体辐射体在2856K与6500K之间的颜色。

5、如权利要求1所述的装置，其中所述第一光波长处于470-490nm的范围内且所述第二光波长处于570-590nm的范围内。

6、如权利要求1所述的装置，其中所述第一多个干涉式调制器及所述第二多个干涉式调制器经布置以形成显示器的至少一部分。

7、如权利要求1所述的装置，其进一步包括：

处理器，其与所述第一多个彩色干涉式调制器和所述第二多个彩色干涉式调制器中的至少一者电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；和

存储装置，其与所述处理器电连通。

8、如权利要求7所述的装置，其进一步包括驱动电路，所述驱动电路经配置以将至少一个信号发送到所述第一多个彩色干涉式调制器和所述第二多个彩色干涉式调制器中的至少一者。

9、如权利要求8所述的装置，其进一步包括控制器，所述控制器经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动电路。

10、如权利要求7所述的装置，其进一步包括图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。

11、如权利要求10所述的装置，其中所述图像源模块包括接收器、收发器、和发射器中的至少一者。

12、如权利要求7所述的装置，其进一步包括输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。

13、一种制作显示装置的方法，所述方法包括：

选择反射第一颜色的光的第一多个干涉式调制器显示元件；和

选择反射第二颜色的光的第二多个干涉式调制器显示元件，

其中所述第二颜色的光与所述第一颜色的光互补，以使得所述第一颜色的光与所述第二颜色的光组合在一起时看起来大致为白色。

14、如权利要求13所述的方法，其中至少部分根据CIE色度图来选择所述第一颜色的光和所述第二颜色的光中的至少一者。

15、如权利要求13所述的方法，其中所述白色是黑体辐射体在2856K与6500K之间的颜色。

16、一种由如权利要求13到15中任一权利要求所述的方法制成的显示装置，其中所述白色是黑体辐射体在2856K与6500K之间的颜色。

17、一种显示图像中具有白色的区域的方法，所述方法包括：

从第一多个彩色干涉式调制器反射第一颜色的光，所述第一颜色的光具有第一中心波长；和

从第二多个彩色干涉式调制器反射第二颜色的光，所述第二颜色的光具有在与所述第一中心波长互补的区域中的第二中心波长，以便产生白色。

18、如权利要求17所述的方法，其中所述第一颜色和所述第二颜色均选自非传统颜色。

19、如权利要求17所述的方法，其中所述白色是黑体辐射体在2856K与6500K之间的颜色。

20、一种布置于第一与第二电极行与列的交叉点处的光调制器阵列，所述阵列包括：

第一光调制器，其在所述第一与第二电极的第一交叉点处形成第一光学谐振腔，所述第一光学谐振腔经配置以反射具有第一波长的光；和

第二光调制器，其在所述第一与第二电极的第二交叉点处形成第二光学谐振腔，所述第二光学谐振腔经配置以反射具有第二波长的光，

其中由所述第一腔反射的光与由所述第二腔反射的光互补并在组合在一起时产生大致白色。

21、如权利要求20所述的阵列，其中所述第一电极与所述第二电极包含至少局部反射性金属表面。

22、如权利要求20所述的阵列，其中所述第一光学谐振腔包含相隔第一距离的反射表面，且所述第二光学谐振腔包含相隔不同于所述第一距离的第二距离的反射表面。

23、一种用于显示图像中具有白色的区域的设备，所述设备包括：

第一构件，其用于对所述区域中具有第一颜色的光进行干涉式调制，所述第一调制构件反射所述第一颜色的光；及

第二构件，其用于对所述区域中具有第二颜色的光进行干涉式调制，所述第二调制构件反射所述第二颜色的光，

其中来自所述第一调制构件与所述第二调制构件的反射光在组合在一起时看起来大致为白色。

24、如权利要求23所述的设备，其中所述第一颜色反射构件包括第一干涉式调制器。

25、如权利要求23或24所述的设备，其中所述第二颜色反射构件包括第二干涉式调制器。

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