CN103890833B - 用于在驱动显示器时减少极性反转的效应的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于减少由显示装置产生的图像中的假影的包含编码于计算机存储媒体上的计算机程序的系统、方法和设备。在一个方面中，将数据写入到显示器，且基于施加保持电压型式来维持显示元件的位置。所述保持电压型式包含按一型式沿着一个维度交替极性，和按一型式沿着第二维度交替极性。可以维持跨越每一显示元件的实质上恒定量值电压的方式来切换所述第一型式和第二型式的所述极性。

Description

用于在驱动显示器时减少极性反转的效应的方法与装置
技术领域
本发明涉及用于驱动包含机电显示元件的显示器的方法和系统。具体来说，本发明涉及减少由干涉调制器显示器显示的假影。
背景技术
机电系统包含具有电气与机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜面)和电子仪器的装置。可以包含(但不限于)微尺度和纳米尺度的多种尺度来制造机电系统。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米或数百微米以上的范围内的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含大小小于一微米(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀刻掉衬底和/或经沉积材料层的部分或添加层以形成电气与机电装置的其它微机械加工工艺来产生机电元件。
一种类型的机电系统装置称为干涉调制器(IMOD)。如本文所使用，术语干涉调制器或干涉光调制器指使用光学干涉的原理来选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为整体或部分透明的和/或反射的，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在实施方案中，一板可包含沉积于衬底上的固定层，且另一板可包含与所述固定层相隔气隙的反射膜。一板相对于另一板的位置可改变入射于干涉调制器上的光的光学干涉。干涉调制器装置具有广泛范围的应用，且被预期用于改进现有产品且产生新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。
发明内容
本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述方面皆不能单独负责引起本文所揭示的理想属性。
根据一个方面，揭示一种在显示器上显示图像的方法。所述显示器包含显示元件，所述显示元件以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置。所述方法包含将图像数据写入到所述显示元件阵列，和维持所述显示元件阵列的每一显示元件 的当前位置。维持当前位置包含按第一型式或第二型式沿着所述第一方向使第一电压信号的极性交替，和按第三型式或第四型式沿着所述第二方向使第二电压信号的极性交替。所述方法还包含：在显示活动的第一周期中，按所述第一型式和所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性；和在显示活动的第二周期中，按所述第二型式和所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性。
根据另一方面，揭示一种用于驱动显示器的设备。所述显示器包含显示元件，所述显示元件以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置。所述设备包含：第一驱动器，其经配置以驱动所述显示元件阵列，所述第一驱动器包含沿着所述第一方向的连接到所述显示元件阵列的多个第一驱动信号线；和第二驱动器，其用以驱动所述显示元件阵列，所述第二驱动器包含沿着所述第二方向的连接到所述显示元件阵列的多个第二驱动信号线。所述第一驱动器经配置以通过按第一型式或第二型式交替所述多个第一驱动信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置。所述第二驱动器经配置以按第三型式或第四型式交替所述多个第二驱动器信号线的极性。在显示活动的第一周期中，所述第一驱动器经配置以按所述第一型式周期性地交替电压信号的极性，且所述第二驱动器经配置以按所述第三型式周期性地交替电压信号的极性，且在显示活动的第二周期中，所述第一驱动器经配置以按所述第二型式周期性地交替电压信号的极性，且所述第二驱动器经配置以按所述第四型式周期性地交替电压信号的极性。
根据另一方面，揭示一种用于在显示器上显示图像的设备。所述显示器包含显示元件，所述显示元件以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置。所述设备包含：用于驱动沿着所述第一方向的连接到所述显示元件阵列的多个第一驱动信号线的装置；和用于驱动沿着所述第二方向的连接到所述显示元件阵列的多个第二驱动信号线的装置。用于驱动所述第一驱动信号线的所述装置经配置以通过按第一型式或第二型式交替所述多个第一驱动信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置。用于驱动所述第二驱动信号线的所述装置经配置以按第三型式或第四型式交替所述多个第二驱动器信号线的极性。在显示活动的第一周期中，用于驱动所述第一驱动信号线的所述装置经配置以按所述第一型式周期性地交替电压信号的极性，且用于驱动所述第二驱动信号线的所述装置经配置以按所述第三型式周期性地交替电压信号的极性。在显示活动的第二周期中，用于驱动所述第一驱动信号线的所述装置经配置以按所述第二型式周期性地交替电压信号的极性，且用于驱动所述第二驱动信号线的所述装置经配置以按所述第四型式周期性地交替电压信号的极性。
根据另一方面，提供一种用于处理用于程序的数据的计算机程序产品，所述程序经配置以驱动显示器，所述显示器包含以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置的多个显示元件。所述计算机程序产品包含非暂时性计算机可读媒体，其上存储有用于使处理电路进行如下操作的代码：将图像数据写入到所述显示元件阵列，和维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置。维持当前位置包含按第一型式或第二型式沿着所述第一方向使第一电压信号的极性交替，和按第三型式或第四型式沿着所述第二方向使第二电压信号的极性交替。所述代码还使所述处理电路在显示活动的第一周期中按所述第一型式和所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性；和在显示活动的第二周期中按所述第二型式和所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性。
在随附图式和以下的描述中阐述本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从所述描述、所述图式和权利要求书而变得显而易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘在干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。
图2展示说明并有3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置相对于经施加电压的图的实例。
图4展示说明在施加各种共同电压和片段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。
图5A展示说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据的帧的图的实例。
图5B展示可用以写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同信号和片段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例。
图6B-6E展示干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示说明干涉调制器的制造工艺的流程图的实例。
图8A-8E展示在制造干涉调制器的方法中的各个阶段的横截面示意性说明的实例。
图9示意性地说明包含多个共同线和多个片段线的显示元件阵列的实例。
图10说明在跨越显示元件施加不同的保持状态偏压电压的情况下间隙高度的变化 的实例。
图11A-11B说明用于在保持状态期间驱动显示器的实例偏压电压型式。
图12展示在保持状态期间使保持电压的极性交替的一种方法。
图13说明在两个显示配置之间切换的第一保持状态模式。
图14说明在两个显示配置之间切换的第二保持状态模式。
图15为根据一些实施方案在保持状态期间使保持电压的极性交替的方法的流程图。
图16A和16B展示系统框图的实例，其说明包含多个干涉调制器的显示装置。
各种图式中的类似参考标号和名称指示类似元件。
具体实施方式
出于描述创新方面的目的，以下详细描述是针对某些实施方案。然而，可以众多不同方式应用本文的教示。可在经配置以显示图像(不管是运动图像(例如，视频)抑或静止图像(例如，静态图像)，且不管是文字图像、图形图像抑或图片图像)的任何装置中实施所述所描述的实施方案。更确切地说，预期所述实施方案可在例如(但不限于)以下各者的多种电子装置中实施或与所述电子装置相关联：移动电话、具备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、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持型或便携式计算机、上网本(netbook)、笔记型计算机、智能笔记型计算机(smartbook)、平板型计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏机、腕表、钟表、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(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中的后视摄像机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、投影仪、建筑结构(architectural structure)、微波装置、冰箱、立体声系统、卡式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、封装(例如，MEMS和非MEMS)、美学结构(例如，一件珠宝上的图像的显示)和多种机电系统装置。本文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、回转仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子仪器的惯性组件、消费型电子产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺，和电子测试设备。因此，所述教示不希望限于仅仅在诸图中所描绘的实施方案，而是具有如所属领域的技术人员将易于显而易见的广泛适用性。
例如反射显示装置的显示装置可包含显示元件阵列。在一些实例中，可使用跨越经 配置以致动和释放显示元件(例如，干涉调制器)的两个电极产生相同极性电位差的驱动信号。在其它实例中，可使用会使跨越显示元件的电位差的极性交替的驱动信号。交替跨越显示元件的极性可减少或抑制在跨越显示元件有相同极性电压差的一段时期之后可发生的电极上的电荷累积。
有时，在帧更新之间，可通过施加偏压电压而将显示元件维持处于保持状态。偏压电压可包含沿着显示元件阵列的一维度而施加的保持电压，和沿着另一维度而施加的片段电压。为了减少或抑制显示器中的电荷累积，可在保持状态期间(如上文所论述)使施加到不同显示元件的偏压电压的极性交替。在一些实例中，保持电压具有量值而使得保持电压的极性的交替会引起跨越显示元件的电位的极性的交替，而不管片段电压的量值如何。
在保持状态期间，针对不同显示元件，可存在偏压电压(例如，在跨越显示元件的保持电压与片段电压之间的差)的量值的一些变化，且由显示元件反射的光可基于偏压电压的变化而不同，即使所显示的图像数据可能相同亦然。为了减少变化的效应，可使用包含高频率分量的偏压电压型式，使得用户较不易察觉变化。可接着使电压的极性交替以减少在显示器处于保持状态时的电荷积累，而不重写显示数据。在一些实例中，执行极性交替以在显示活动的第一周期期间使所施加的电压型式的极性交替，且在显示活动的第二周期期间使不同保持电压型式的极性交替。举例来说，可使电压的极性交替使得跨越每一显示元件的电压的量值不改变，即使极性改变亦然。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案，以实现以下潜在优点中的一者或一者以上。通过在极性交替时维持偏压电压的量值，可减少处于保持状态的显示器的视觉外观的位移。
所描述的实施方案可适用的合适MEMS装置的实例为反射显示装置。反射显示装置可并有干涉调制器(IMOD)以使用光学干涉的原理选择性地吸收和/或反射入射于其上的光。IMOD可包含吸收体、可相对于吸收体移动的反射体，和界定于吸收体与反射体之间的光学谐振腔。可将反射体移动到两个或两个以上不同位置，此移动可改变光学谐振腔的大小且借此影响干涉调制器的反射比。IMOD的反射光谱可产生相当宽的光谱带，所述带可跨越可见波长而位移以产生不同色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度(即，通过改变反射体的位置)来调整光谱带的位置。
图1展示描绘在干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“松弛”、“开启” 或“接通”)状态中，显示元件将大部分入射的可见光反射(例如)到用户。相反地，在黑暗(“致动”、“关闭”或“关断”)状态中，显示元件几乎不反射入射的可见光。在一些实施方案中，可颠倒接通状态与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而允许除了黑色和白色以外的彩色显示。
IMOD显示装置可包含IMOD的行/列阵列。每一IMOD可包含定位成彼此相距可变且可控制距离以形成气隙(也被称作光学间隙或腔)的一对反射层，即，可移动反射层和固定部分反射层。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对大的距离处。在第二位置(即，致动位置)中，可移动反射层可定位成较接近于部分反射层。从所述两个层反射的入射光可视可移动反射层的位置而相长或相消地干涉，从而产生每一像素的总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD可在未致动时处于反射状态，从而反射可见光谱内的光，且可在致动时处于黑暗状态，从而反射可见范围外的光(例如，红外光)。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未致动时处于黑暗状态，且在致动时处于反射状态。在一些实施方案中，引入经施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，经施加电荷可驱动像素改变状态。
图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个邻近干涉调制器12。在左侧的IMOD 12(如所说明)中，可移动反射层14被说明为处于与光学堆栈16相距预定距离的松弛位置中，光学堆栈16包含部分反射层。跨越左侧的IMOD 12所施加的电压V0不足以造成可移动反射层14的致动。在右侧的IMOD 12中，可移动反射层14被说明为处于接近或邻近于光学堆栈16的致动位置中。跨越右侧的IMOD 12所施加的电压Vbias足以将可移动反射层14维持于致动位置中。
在图1中，大体用指示入射于像素12上的光13和从左侧的像素12反射的光15的箭头来说明像素12的反射性质。尽管未详细地说明，但所属领域的技术人员应理解，入射于像素12上的大多数光13将通过透明衬底20朝向光学堆栈16透射。入射于光学堆栈16上的光的一部分将透射通过所述光学堆栈16的部分反射层，且一部分将通过透明衬底20反射回。光13的透射通过光学堆栈16的部分将在可移动反射层14处朝向(且通过)透明衬底20反射回。从光学堆栈16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长或相消)将确定从像素12反射的光15的波长。
光学堆栈16可包含单个层或若干层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层和透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆栈16为导电的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通过将上述层中的一者或一者以上沉积到透明衬 底20上来制造。电极层可由例如各种金属(例如，氧化铟锡(ITO))的多种材料形成。部分反射层可由例如各种金属(例如，铬(Cr))、半导体和电介质的部分反射的多种材料形成。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆栈16可包含充当光学吸收体和导体两者的半透明的单个厚度的金属或半导体，而不同的更具导电性的层或部分(例如，光学堆栈16或IMOD的其它结构的层或部分)可用以在IMOD像素之间用总线传输(bus)信号。光学堆栈16还可包含覆盖一个或一个以上导电层或导电/吸收层的一个或一个以上绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，光学堆栈16的所述层可经图案化成平行条带，且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员应理解，术语“经图案化”在本文中用以指掩模以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如，铝(Al))用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为一个或一个以上经沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆栈16的行电极)以形成沉积于支撑柱18和沉积于支撑柱18之间的介入牺牲材料的顶部上的多个列。当牺牲材料被蚀刻掉时，经界定间隙19或光学腔可形成于可移动反射层14与光学堆栈16之间。在一些实施方案中，支撑柱18之间的间距可为大约1μm到1000μm，而间隙19可为大约<10,000埃
在一些实施方案中，每一IMOD像素(不管是处于致动状态抑或松弛状态)基本上为由固定和移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如通过图1中左侧的像素12所说明，其中间隙19处于可移动反射层14与光学堆栈16之间。然而，当将电位差(例如，电压)施加到经选择的行和列中的至少一者时，在对应像素处形成于行电极与列电极的相交部分处的电容器变得带电，且静电力将所述电极牵拉在一起。如果所施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动接近或抵靠光学堆栈16。如通过图1中的右侧的经致动像素12所说明，光学堆栈16内的电介质层(未图示)可防止短路和控制层14与16之间的分隔距离。不管所施加电位差的极性如何，行为都是相同的。尽管在一些情况下，阵列中的一系列像素可被称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员应易于理解，将一方向称作“行”且另一方向称作“列”是任意的。要重申，在一些定向上，行可被当作列，且列可被当作行。此外，显示元件可以正交的行与列(“阵列”)均匀地布置，或以非线性配置布置，例如，相对于彼此具有某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可指任一配置。因此，尽管显示器被称作包含“阵列”或“马赛克”，但在任何情况下，元件自身无需布置成 正交于彼此，或以均匀分布来安置，而是可包含具有不对称形状和不均匀分布的元件的布置。
图2展示说明并入有3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含处理器21，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统以外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，所述软件应用程序包含网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中所说明的IMOD显示装置的横截面由图2中的线1-1来展示。尽管为清晰起见，图2说明IMOD的3×3阵列，但显示阵列30可含有非常大数目个IMOD，且行中的IMOD的数目可能不同于列中的IMOD的数目，且反之亦然。
图3展示说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置相对于经施加电压的图的实例。对于MEMS干涉调制器，行/列(即，共同/片段)写入程序可利用这些装置的滞后性质，如图3中所说明。干涉调制器可能需要(例如)约10伏特的电位差以使得可移动反射层或镜面从松弛状态改变到致动状态。当电压从彼值减小时，随着电压降回到低于(例如)10伏特，可移动反射层维持其状态，然而，直到电压降到低于2伏特，可移动反射层才会完全松弛。因此，存在电压范围(如图3中所展示，大约3伏特到7伏特)，在所述范围中存在经施加电压窗，在所述经施加电压窗内，装置稳定于松弛或致动状态。此窗在本文中被称作“滞后窗”或“稳定性窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30来说，行/列写入程序可经设计以一次寻址一个或一个以上行，使得在给定行的寻址期间，经寻址行中的待致动的像素被暴露到约10伏特的电压差，且待松弛的像素被暴露到接近零伏特的电压差。在寻址之后，使像素暴露到大约5伏特的稳定状态或偏压电压差，使得其保持于先前选通状态。在此实例中，在经寻址之后，每一像素经受在约3伏特到7伏特的“稳定性窗”内的电位差。此滞后性质特征使得像素设计(例如，图1中所说明者)能够在相同的经施加电压条件下保持稳定于预先存在的致动或松弛状态。因为每一IMOD像素(不管是处于致动状态抑或松弛状态)基本上为由固定和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗内的稳定电压下保持此稳定状态，而不会实质上消耗或损失电力。此外，如果经施加电压电位保持实质上固定，那么基本上仅有很少电流或无电流流入IMOD像素中。
在一些实施方案中，可通过根据对给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在)而沿着列电极集合施加呈“片段”电压的形式的数据信号而产生图像的帧。可依次寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于第一行中的像素的所要状态的片段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共同”电压或信号的形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着可改变片段电压的集合以对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，且可将第二共同电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的片段电压的改变影响，且保持于其在第一共同电压行脉冲期间被设定到的状态。可顺序地对于整个系列的行或者列重复此过程以产生图像帧。可通过以每秒某所要数目个帧的速率连续地重复此过程而刷新和/或用新的图像数据更新所述帧。
跨越每一像素所施加的片段信号和共同信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示说明当施加各种共同电压和片段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员易于理解，可将“片段”电压施加到列电极抑或行电极，且可将“共同”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如图4中(以及图5B所示的时序图中)所说明，当沿着共同线施加释放电压VCREL时，沿着所述共同线的所有干涉调制器元件将被置于松弛状态(或者被称作释放或未致动状态)，而不管沿着片段线所施加的电压(即，高片段电压VSH和低片段电压VSL)。具体来说，当沿着共同线施加释放电压VCREL时，在沿着彼像素的对应片段线施加高片段电压VSH和低片段电压VSL两种情况下，跨越调制器的电位电压(或者被称作像素电压)皆在松弛窗(见图3，还被称作释放窗)内。
当将保持电压施加于共同线上(例如，高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)时，干涉调制器的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD将保持于松弛位置中，且致动IMOD将保持于致动位置中。保持电压可经选择使得在沿着对应片段线施加高片段电压VSH和施加低片段电压VSL两种情况下，像素电压将保持在稳定性窗内。因此，片段电压摆动(即，高片段电压VSH与低片段电压VSL之间的差)小于正或负稳定性窗的宽度。
当将寻址或致动电压施加于共同线上(例如，高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)时，可通过沿着相应片段线施加片段电压而沿着所述共同线将数据选择性地写入到调制器。片段电压可经选择使得致动视所施加的片段电压而定。当沿共同线施加寻址电压时，片段电压的施加将引起处于稳定性窗内的像素电压，从而使得所述像素保持未致动。对比来说，另一片段电压的施加将引起超出稳定性窗的像素电压，从而引起所述像素的致动。引起致动的特定片段电压可视使用哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共同线施加高寻址电压VCADD_H时，高片段电压VSH的施加可使得调制器保持于其当前位置中，而低片段电压VSL的施加可引起调制器的致动。作为推论，当施 加低寻址电压VCADD_L时，片段电压的效应可相反，其中高片段电压VSH引起调制器的致动，且低片段电压VSL对调制器的状态无影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用始终产生跨越调制器的相同极性电位差的保持电压、地址电压和片段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制在单个极性的重复写入操作之后可发生的电荷累积。
图5A展示说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据的帧的图的实例。图5B展示可用以写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同信号和片段信号的时序图的实例。可将信号施加到(例如)图2的3×3阵列，其将最终引起图5A中所说明的线时间60e的显示布置。图5A中的经致动调制器处于黑暗状态，即，其中反射光的大部分处于可见光谱外以便引起对(例如)检视者来说黑暗的外观。在写入图5A中所说明的帧之前，像素可处于任何状态，但图5B的时序图中所说明的写入程序假定：在第一线时间60a之前每一调制器已被释放且驻留于未致动状态。
在第一线时间60a期间：将释放电压70施加于共同线1上；施加于共同线2上的电压开始于高保持电压72且移动到释放电压70；且沿着共同线3施加低保持电压76。因此，在第一线时间60a的持续时间内沿着共同线1的调制器(共同1，片段1)、(1,2)和(1,3)保持处于松弛或未致动状态，沿着共同线2的调制器(2,1)、(2,2)和(2,3)将移动到松弛状态，且沿着共同线3的调制器(3,1)、(3,2)和(3,3)将保持于其先前状态。参看图4，沿着片段线1、2和3所施加的片段电压将对干涉调制器的状态无影响，这是因为在线时间60a期间共同线1、2或3皆不暴露于引起致动的电压电平(即，VCREL-松弛和VCHOLD_L-稳定)。
在第二线时间60b期间，共同线1上的电压移动到高保持电压72，且沿着共同线1的所有调制器保持于松弛状态，而不管所施加的片段电压，这是因为无寻址或致动电压施加于共同线1上。沿着共同线2的调制器归因于施加释放电压70而保持于松弛状态，且当沿着共同线3的电压移动到释放电压70时，沿着共同线3的调制器(3,1)、(3,2)和(3,3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过将高地址电压74施加于共同线1上来寻址共同线1。因为在此地址电压的施加期间沿着片段线1和2施加低片段电压64，所以跨越调制器(1,1)和(1,2)的像素电压大于调制器的正稳定性窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且致动调制器(1,1)和(1,2)。相反地，因为沿着片段线3施加高片段电压62，所以跨越调制器(1,3)的像素电压小于调制器(1,1)和(1,2)的像素电压，且保持于调制器的正稳定性窗内； 调制器(1,3)因此保持松弛。而且，在线时间60c期间，沿着共同线2的电压降低到低保持电压76，且沿着共同线3的电压保持于释放电压70，从而使沿着共同线2和3的调制器处于松弛位置中。
在第四线时间60d期间，共同线1上的电压返回到高保持电压72，从而使得沿着共同线1的调制器处于其相应经寻址状态。共同线2上的电压降低到低地址电压78。因为沿片段线2施加高片段电压62，所以跨越调制器(2,2)的像素电压低于调制器的负稳定性窗的低端，从而引起调制器(2,2)致动。相反地，因为沿片段线1和3施加低片段电压64，所以调制器(2,1)和(2,3)保持于松弛位置中。共同线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿着共同线3的调制器处于松弛状态。接着，共同线2上的电压转变回到低保持电压76。
最后，在第五线时间60e期间，共同线1上的电压保持于高保持电压72，且共同线2上的电压保持于低保持电压76，从而使沿着共同线1和2的调制器处于其相应经寻址状态。共同线3上的电压增加到高地址电压74以寻址沿着共同线3的调制器。由于将低片段电压64施加于片段线2和3上，调制器(3,2)和(3,3)致动，而沿着片段线1所施加的高片段电压62使得调制器(3,1)保持于松弛位置中。因此，在第五线时间60e的末尾，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共同线施加保持电压，那么所述3×3像素阵列就将保持于彼状态，而不管在正寻址沿着其它共同线(未图示)的调制器时可能发生的片段电压的变化。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含使用高保持电压和地址电压抑或低保持电压和地址电压。一旦已针对给定的共同线完成写入程序(且将共同电压设定到具有与致动电压相同的极性的保持电压)，那么像素电压保持于给定的稳定性窗内，且直到将释放电压施加于彼共同线上才通过松弛窗。此外，因为在寻址每一调制器之前作为写入程序的部分而释放所述调制器，所以调制器的致动时间而非释放时间可确定必要的线时间。具体来说，在调制器的释放时间大于致动时间的实施方案中，可在长于单个线时间的时间内施加释放电压，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共同线或片段线所施加的电压可变化，以考虑到不同调制器(例如，具有不同色彩的调制器)的致动和释放电压的变化。
根据上文所阐述的原理而操作的干涉调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图6A-6E展示干涉调制器的变化的实施方案的横截面的实例，干涉调制器包含可移动反射层14及其支撑结构。图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交地延伸的支撑件18上。 在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14的形状大体上为正方形或矩形，且在隅角处或附近在系栓(tether)32上附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14的形状大体上为正方形或矩形，且从可包含柔性金属的可变形层34悬置。可变形层34可在可移动反射层14的外围周围直接地或间接地连接到衬底20。这些连接件在本文中被称作支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有由于可移动反射层14的光学功能与其机械功能解耦而得到的额外益处，所述机械功能由可变形层34进行。此解耦允许用于反射层14的结构设计和材料和用于可变形层34的结构设计和材料独立于彼此而被最优化。
图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14停置于例如支撑柱18的支撑结构上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所说明IMOD中的光学堆栈16的部分)的分隔，使得(例如)当可移动反射层14处于松弛位置中时，间隙19形成于可移动反射层14与光学堆栈16之间。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c以及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置于支撑层14b的接近衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的，且可安置于支撑层14b与光学堆栈16之间。支撑层14b可包含一个或一个以上电介质材料(例如，氮氧化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))层。在一些实施方案中，支撑层14b可为多个层的堆栈，例如SiO2/SiON/SiO2三层堆栈。反射子层14a和导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金，或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方和下方使用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的导电。在一些实施方案中，出于多种设计目的(例如，实现可移动反射层14内的特定应力分布)，反射子层14a和导电层14c可由不同材料形成。
如图6D中所说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非活性区中(例如，像素之间或支撑柱18下方)，以吸收周围光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示器的非活性部分反射或透射通过显示器的非活性部分来改进显示装置的光学性质，借此增加对比度。另外，黑色掩模结构23可导电且经配置以充当电总线传输层(bussing layer)。在一些实施方案中，行电极可连接到黑色掩模结构23，以减小经连接行电极的电阻。可使用包含沉积和图案化技术的多种方法来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收体的钼铬(MoCr)层、一层，和充当反射体和总线传输层的铝合金，其厚度分别在约到 到和到 的范围内。可使用包含光刻和干式蚀刻的多种技术来图案化所述一个或一个以上 层，包含(例如)用于MoCr和SiO2层的四氟化碳(CF4)和/或氧气(O2)，和用于铝合金层的氯气(Cl2)和/或三氯化硼(BCl3)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准具(etalon)或干涉堆栈结构。在此些干涉堆栈黑色掩模结构23中，可使用导电吸收体在每一行或列的光学堆栈16中的下部固定电极之间发射或用总线传输信号。在一些实施方案中，间隔层35可用以大体上将吸收体层16a与黑色掩模23中的导电层电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D形成对比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆栈16，且可移动反射层14的曲率提供足够支持，使得当跨越干涉调制器的电压不足以引起致动时，可移动反射层14返回到图6E的未致动位置。为清晰起见，此处将可含有多个若干不同层的光学堆栈16展示为包含光学吸收体16a和电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收体16a可充当固定电极和部分反射层两者。
在例如图6A-6E中所展示的那些实施方案的实施方案中，IMOD充当直观式装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相反的侧)检视图像。在这些实施方案中，装置的背部分(即，显示装置的在可移动反射层14后方的任何部分，包含(例如)图6C中所说明的可变形层34)可经配置和操作，而不影响或负面影响显示装置的图像质量，这是因为反射层14光学屏蔽装置的那些部分。举例来说，在一些实施方案中，在可移动反射层14后方可包含总线结构(未加说明)，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如，电压寻址和由此寻址产生的移动)分离的能力。另外，图6A-6E的实施方案可简化处理，例如图案化。
图7展示说明干涉调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A-8E展示此制造工艺80的相应阶段的横截面示意性说明的实例。在一些实施方案中，除了图7中未展示的其它方框以外，还可实施制造工艺80以制造(例如)图1和6中所说明的一般类型的干涉调制器。参看图1、6和7，所述工艺80在方框82处以在衬底20上形成光学堆栈16开始。图8A说明形成于衬底20上的此光学堆栈16。衬底20可为例如玻璃或塑料的透明衬底，其可为柔性的或相对刚性且不弯曲的，且可能已经受先前制备工艺(例如，清洁)以促进光学堆栈16的有效形成。如上文所论述，光学堆栈16可为导电的，部分透明且部分反射的，且可(例如)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上而制造。在图8A中，光学堆栈16包含具有子层16a和16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可经配置有光学吸收和导电性质两者，例如，组合式导体/吸收体子层16a。另外，子层16a、16b中的一者或一者以上可经图案化为平行条带，且可形成显示装置中的行电极。 可通过掩模和蚀刻工艺或此项技术中已知的另一合适工艺来执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射和/或导电层)上的子层16b。另外，光学堆栈16可经图案化为形成显示器的行的个别且平行条带。
工艺80在方框84处以在光学堆栈16上形成牺牲层25而继续。稍后移除牺牲层25(例如，在方框90处)以形成腔19，且因此，未在图1中所说明的所得干涉调制器12中展示牺牲层25。图8B说明包含形成于光学堆栈16上的牺牲层25的经部分制造的装置。在光学堆栈16上形成牺牲层25可包含按经选择以在后续移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参看图1和8E)的厚度沉积来例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)的二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如溅镀)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂的沉积技术来进行牺牲材料的沉积。
工艺80在方框86处以形成支撑结构(例如，如图1、6和8C中所说明的支撑柱18)而继续。支撑柱18的形成可包含图案化牺牲层25以形成支撑结构孔隙，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂的沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如氧化硅)沉积到孔隙中以形成支撑柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔隙可延伸通过牺牲层25和光学堆栈16两者到下伏衬底20，使得支撑柱18的下端接触衬底20，如图6A中所说明。或者，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔隙可延伸通过牺牲层25，但不通过光学堆栈16。举例来说，图8E说明支撑柱18的下端与光学堆栈16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上且远离牺牲层25中的孔隙而定位的支撑结构材料的部分图案化而形成支撑柱18或其它支撑结构。支撑结构可位于孔隙内(如图8C中所说明)，但还可至少部分地在牺牲层25的一部分上延伸。如以上所提及，牺牲层25和/或支撑柱18的图案化可通过图案化和蚀刻工艺来执行，但还可通过替代蚀刻方法来执行。
工艺80在方框88处以形成可移动反射层或膜(例如，图1、6和8D中所说明的可移动反射层14)而继续。可通过使用一个或一个以上沉积步骤(例如，反射层(例如，铝、铝合金)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩模和/或蚀刻步骤来形成可移动反射层14。可移动反射层14可导电，且被称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含多个子层14a、14b、14c，如图8D中所展示。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如，子层14a、14c)可包含针对其光学性质而选择的高度反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质而选择的机械子层。因为牺牲层25仍存在于在方框 88处形成的经部分制造的干涉调制器中，所以可移动反射层14在此阶段通常不可移动。含有牺牲层25的经部分制造IMOD在本文中还可被称作“未经释放”IMOD。如上文结合图1所描述，可移动反射层14可经图案化为形成显示器的列的个别且平行条带。
工艺80在方框90处以形成腔(例如，如图1、6和8E中所说明的腔19)而继续。可通过将牺牲材料25(在方框84处沉积)暴露到蚀刻剂来形成腔19。举例来说，可(例如)通过在可有效地移除所要量的材料的时期内将牺牲层25暴露到气体或蒸气蚀刻剂(例如，由固态XeF2得到的蒸气)而通过干式化学蚀刻来移除例如Mo或非晶Si的可蚀刻牺牲材料(通常相对于环绕腔19的结构而选择性地移除)。还可使用例如湿式蚀刻和/或等离子蚀刻的其它蚀刻方法。因为在方框90期间移除牺牲层25，所以在此阶段之后可移动反射层14通常可移动。在移除牺牲材料25之后，所得的经完全或部分制造IMOD在本文中可被称作“经释放”IMOD。
图9示意性地说明显示元件102阵列的实例，显示元件102阵列包含多个共同线112a到112d、114a到114d和116a到116d和多个片段线122a到122d、124a到124d和126a到126d。在一些实施方案中，显示元件102可包含干涉调制器。多个片段电极或片段线122a到122d、124a到124d和126a到126d和多个共同电极或共同线112a到112d、114a到114d和116a到116d可用以寻址显示元件102，这是因为每一显示元件102将与片段电极122a到122d、124a到124d和126a到126d中的一者和共同电极112a到112d、114a到114d和116a到116d中的一者电连通。片段驱动器电路26经配置以将所要电压波形施加到片段电极122a到122d、124a到124d和126a到126d中的每一者，且共同驱动器电路24经配置以将所要电压波形施加到列电极112a到112d、114a到114d和116a到116d中的每一者。电压波形可(例如)如上文参看图5B所描述。
仍参看图9，在其中显示器30包含彩色显示器或单色灰度显示器的实施方案中，个别显示元件102(例如，干涉调制器)可按显示元件102的群组布置，每一群组对应于一像素，其中所述像素包含某数目个显示元件102。在其中阵列包含包含多个显示元件102的彩色显示器的实施方案中，各种色彩可沿着共同线对准，使得沿着给定共同线的实质上全部显示元件102包含经配置以显示同一色彩的显示元件102。彩色显示器的某些实施方案包含红色、绿色和蓝色显示元件102的交替线。举例来说，共同线112a到112d可用以驱动红色显示元件102的对应行，共同线114a到114d可用以驱动绿色显示元件102的对应行，且共同线116a到116d可用以驱动蓝色显示元件102的对应行。在实施方案中，显示元件102的每一3×3阵列形成一像素，例如，像素130a到130d、132a到132d、134a到134d，和136a到136d。尽管为使详细说明清晰起见，图9被说明为四乘 四像素阵列，但通常提供多得多的像素。举例来说，在延伸图形阵列(XGA)格式中，阵列可为沿着片段线方向的1024个像素，和沿着共同线方向的768个像素。
每一显示元件的状态(例如，致动或未致动)是基于经写入到显示器的图像数据。保持状态可用以维持阵列中的显示元件102中的每一者的当前位置。举例来说，为了在特定时期内显示静态图像，可使用保持状态以维持阵列中的显示元件102中的每一者的当前位置。举例来说，当在等待用户输入的同时正在显示主画面时或在前进到演示文稿的后续幻灯片之前正在显示一幻灯片时，可发生此情形。将显示阵列维持于保持状态相比于使相同显示数据连续地刷新的情形(如常常关于常规显示面板所进行)可消耗少得多的能量。
为了将显示元件102维持于当前位置，可将保持电压+/-Vch(参考图4，还被称作VCHOLD_H和VCHOLD_L)施加到连接到显示元件102的共同线。施加到显示元件102的片段线电压可具有为+/-Vs(参考图4，还被称作VSH和VSL)的值。保持电压+/-Vch和片段电压+/-Vs可经设定成使得跨越显示元件102的电位差(其为保持电压减片段电压)维持于稳定性窗(例如，上文参考图3所论述)内，而不管所施加的片段电压的极性和保持电压的极性如何。举例来说，在本文中被称作状态1的为(Vch-Vs)的电位差、在本文中被称作状态2的为(Vch+VS)的电位差、在本文中被称作状态3的为(-Vch-Vs)的电位差或在本文中被称作状态4的为(-Vch+VS)的电位差可全部具有将使显示元件102维持于当前位置的量值。
尽管所有这些电位差皆经配置以将显示元件102维持于当前位置，但在保持状态期间电位差的不同量值可影响由显示元件102(其可包含IMOD)反射的光。即使在稳定性窗内，IMOD(例如，图1中所说明的IMOD 12)的反射层14与光学堆栈16之间的较大量值电压差仍可将反射层14牵拉成更接近光学堆栈16。图10说明在跨越显示元件102施加不同的保持状态偏压电压的情况下间隙高度的变化的实例。如图10中所说明，相比于跨越显示元件的电位差的量值为Vch与Vs的量值之间的差的情况，当跨越所述电位差的量值为Vch与Vs的量值的总和时，此情形可引起显示元件102展现介于反射层14的电极与光学堆栈16的电极之间的较小间隙。此效应可因在较大量值的电压差下反射层14的电极与光学堆栈16的电极之间的较大吸引力所致。举例来说，如果施加到共同线的保持状态电压Vch为+12V或-12V，且如果施加到片段线的保持状态片段电压为+3V或-3V，那么处于保持状态的给定显示元件可经受为9V或15V的电位差量值。对于经释放显示元件，相比于9V电位差，15V电位差将更大程度地将电极牵拉在一起。图10在概念上说明显示元件102的间隙高度的此差异，在图10中相对尺寸未按比例。如 图10中所说明，在等于Vch-Vs的电压差ΔV1下，显示元件102的间隙高度等于距离a。在等于Vch+Vs的电压差ΔV2下，显示元件102的间隙高度等于距离b，距离b小于距离a。举例来说，如果Vch等于+5V，+Vs等于+1V，且-Vs等于-1V，那么ΔV1等于(5V-1V)或+4V，而ΔV2等于(5V-(-l V))或6V。由于在保持状态(例如，对应于4V和6V的电压差的保持状态)下的这些差异，显示元件102可在反射光方面展现某种变化量，这是因为所述显示元件所基于的干涉原理视间隙高度而定。
在于显示器30上保持单个图像的时期期间，即使跨越全部显示元件102的电压皆在稳定性窗内，还有可能的是：归因于不同量值保持电压的反射层14的位置的这些变化可产生反射性质的可见差异。举例来说，用户的视觉系统可对在对应于施加到阵列中的一些显示元件102的偏压电压的显示元件102的间隙高度与对应于施加到阵列中的其它显示元件102的不同量值偏压电压的显示元件102的间隙高度之间所产生的色彩差异敏感。基于驱动电压，在所述两个偏压电压状态(例如，Vch-Vs和Vch+Vs)之间明度的差异可相当大(例如，>10％或甚至>30％)。
可通过控制用于阵列的不同显示元件的保持状态偏压电压的型式而使这些差异视觉上较不显而易见。图11A-11B说明用于在保持状态期间驱动显示器30的实例偏压电压型式。如图11A中所说明，经配置以驱动显示元件102阵列的共同线(例如，112a到112d、114a到114d和116a到116d)可经设定成具有在像素间交替的极性(例如，+Vch、-Vch、+Vch、-Vch)。类似地，片段线还可经设定成具有在像素间交替的极性(例如，+Vs、-Vs、+Vs、-Vs、+Vs)。此情形引起像素保持状态电压量值的棋盘形型式，如图11B中所说明，其中白色像素(例如，136a、136c等等)对应于在保持状态期间处于较低量值电位差(例如，Vch-Vs或-Vch+Vs)的像素，且交叉影线像素(例如，136b、136d等等)对应于在保持状态期间处于较高量值电位差(例如，Vch+Vs或-Vch-Vs)的像素。
通过此驱动方案，在显示元件102的保持状态期间，如由用户看到的每一像素反射的光的变化的视觉上可察觉效应得以减少，这是因为像素的变化频率大于可由人类视觉系统准确察觉的变化频率。在图11A的驱动方案中，共同线驱动信号(例如，X方向)在像素间交替的频率处于最大可能的速率(例如，每隔三条线交替极性，这是因为每一像素的宽度为三条线)。在一些实例(未说明)中，最大可能的速率可为沿着X方向在阵列中沿着每一连续线交替极性。类似地，片段线驱动信号(例如，Y方向)在像素间交替的频率也处于最大可能的速率(例如，每隔三条线交替极性)。另外，虽然未被说明，但沿着Y方向的最大可能的速率可为沿着Y方向在阵列中沿着每一连续线交替极性。
图12展示在保持状态期间使保持电压的极性交替的一个方法。保持状态可以被表示为150的配置而开始，其与图11中所展示者相同。每一像素的保持电压状态被说明为如上文所阐述的状态1、2、3或4。在处于此状态150中的例如几秒的时期之后，每一像素列的片段电压可改变极性，从而使显示器移到配置152。几秒钟之后，每一像素行的共同电压可改变极性，从而使显示器移到配置154。几秒钟之后，施加到每一像素行的片段电压可改变极性，从而使显示器移到配置156。此后的几秒钟后，施加到每一像素行的共同电压可改变极性，从而使显示器移回到配置150。所述工艺可接着重复，从而循环通过配置150、152、154和156，同时显示器处于保持状态。在此时间期间，因为跨越显示元件的电压始终在稳定性窗内(唯在转变本身期间除外，所述转变足够快而不会影响显示元件状态)，所以所显示的图像数据不会改变，且每一显示元件循环通过状态1、状态2、状态3和状态4中的每一者。
然而，已发现，当显示器的像素从高量值保持电压向低量值保持电压改变状态或反之时(当在状态1或4与状态2或3之间转变时发生所述情形)，有时可观测到显示外观的视觉位移。因此，当片段电压或共同电压每隔几秒改变极性(如上文所描述)时，显示外观可改变(尽管正显示的图像数据不改变)。
可通过在图像正被以保持状态显示时仅使用图12中所展示的四个显示配置中的两者来避免此效应。图13和14说明此情形。
图13说明在两个显示配置之间切换的第一保持状态模式。在“模式1”中，用于图像的保持状态在配置150与配置154之间来回地切换。为了实现此切换，同时切换片段电压极性和共同电压极性两者，而非如图12的实施方案中所进行的切换一者或另一者。在此模式1中，每一像素在状态1与4之间抑或在状态2与3之间来回地切换。因为在状态1与状态4中的保持电压的量值相同(虽然极性不同)，所以在状态1与4之间切换的像素的外观在极性切换期间不会显著地改变。类似地，因为在状态2与状态3中的保持电压的量值相同(虽然极性不同)，所以在状态2与3之间切换的像素的外观在极性切换期间不会显著地改变。此情形减少或消除在极性来回地切换时图像外观的任何视觉位移。
图14说明在两个显示配置之间切换的第二保持状态模式。在“模式2”中，用于图像的保持状态在配置152与配置156之间来回地切换。正如上文所描述的模式1一样，每一像素在状态1与4之间抑或在状态2与3之间来回地切换，从而再次减少或消除在极性来回地切换时图像外观的任何视觉位移。上文所描述的极性反转工艺适用于施加到片段线和共同线的保持状态电压的任何型式，而不仅是所说明的棋盘形型式。如果共同线电压与片段线电压两者同时被切换，那么每一显示元件将被施加相同量值的保持电 压，而不管在切换之前施加到片段线和共同线的电压信号的型式。
仍可需要使每一显示元件在近似相等时间量中处于状态1、2、3和4中的每一者。在图12的实施方案中，此情形是通过无论何时显示器处于保持状态，均循环通过全部四个显示配置来实现。如果使用图13和14的实施方案，那么此情形仍可通过在一些保持状态期间使用模式1，且在近似相等数目个其它保持状态中使用模式2来实现。可以广泛多种方式来实施此情形。举例来说，显示驱动器可经配置以在每次显示器进入保持状态时就在模式1与模式2之间交替。或者，驱动器可在每次显示装置被开机或退出睡眠模式时就在于保持状态中使用模式1与于保持状态中使用模式2之间切换。还可实施多个模式之间的随机或伪随机切换。举例来说，每当显示装置被开机时，就可产生随机或伪随机数，且可基于所产生数的值来选择一个或一个以上后续保持状态的模式。
图15为根据一些实施方案的在保持状态期间使保持电压的极性交替的方法的流程图。如图15中所展示，方法1500包含将图像数据写入到在第一方向和与第一方向相交的第二方向上布置的显示元件阵列，如方框1502中所展示。举例来说，显示元件阵列可按行与列布置，如图9中所展示。如方框1504所示，所述方法1500包含通过按第一型式或第二型式沿着第一方向使第一电压信号的极性交替，和按第三型式或第四型式沿着第二方向使第二电压信号的极性交替来维持显示元件阵列的每一显示元件的当前位置。举例来说，如图13-14中所展示，第一型式可对应于沿着像素的片段线的+-+-型式，第二型式可对应于沿着像素的片段线的-+-+型式，第三型式可对应于沿着像素的共同线的+-+-型式，和第四型式可对应于沿着像素的共同线的-+-+型式。如方框1506中所展示，在显示活动的第一周期中，方法1500包含按第一型式和第三型式周期性地交替电压信号的极性。举例来说，按第一型式和第三型式使电压信号的极性交替可对应于如参考图13的模式1所描述的操作。如方框1508中所展示，在显示活动的第二周期中，方法1500包含按第二型式和第四型式周期性地交替电压信号的极性。举例来说，按第二型式和第四型式使电压信号的极性交替可对应于如参考图14的模式2所描述的操作。
图16A和16B展示系统框图的实例，其说明包含多个干涉调制器的显示装置40。举例来说，显示装置40可为蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明各种类型的显示装置，例如，电视、电子阅读器和便携式媒体播放器。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48，和麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任一材料制成，包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。外壳41可包含可与具有不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可 移除部分互换的可移除部分(图中未展示)。
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，如本文所描述。显示器30还可经配置成包含：平板显示器，例如，等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或非平板显示器，例如，CRT或其它管式装置。另外，显示器30可包含如本文描述的干涉调制器显示器。
图16B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围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，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，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，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21还连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28和阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电力供应器50可如特定显示装置40设计所要求而将电力提供到全部组件。
网络接口27包含天线43和收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。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可发射和接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g)的IEEE 16.11标准或包含IEEE 802.11a、b、g或n的IEEE 802.11标准来发射和接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据BLUETOOTH(蓝牙)标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43经设计成接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据最优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO RevA、EV-DO Rev B、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络(例如，利用3G或4G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，使得所述信号可由处理器21接收和进一步操控。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而从显示装置40发射所述信号。
在一些实施方案中，可用接收器替换收发器47。另外，可用可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源替换网络接口27。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容易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。原始数据通常指识别 图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含色彩、饱和度和灰度级。
处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45且用于从麦克风46接收信号的放大器和滤波器。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。
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向阵列驱动器22高速发射。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流，使得其具有适于跨越显示阵列30而扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如，LCD控制器)常常与作为独立集成电路(IC)的系统处理器21相关联，但此些控制器可以许多方式实施。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。
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为平行波形集合，所述平行波形集合被每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30适合于本文所描述的类型的显示器中任一者。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，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，IMOD显示驱动器)。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IMOD的阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是常见的。
在一些实施方案中，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，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。在一些实施方案中，经由麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。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。电力供应器50还可为再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干处的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上文所描述的最优化可实施于任何数目个硬件和/或软件组件中且以各种配置来实施。
结合本文所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件，或两者的组合。硬件与软件的可互换性已大体按功能性得以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路和步骤中得以说明。此功能性是以硬件实施抑或以软件实施视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。
可通过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所描述的功能的任何组合来实施或执行用以实施结合本文所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备。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核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此配置。在一些实施方案中，可通过特定针对给定功能的电路执行特定步骤和方法。
在一个或一个以上方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含在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描述的功能。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为编码于计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序(即，计算机程序指令的一个或一个以上模块)。
如果以软件实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体而传输。本文所揭示的方法或算法的步骤可实施于可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行的软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一处转移到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。通过实例而非限制，此些计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置，或可用以存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，任何连接可被适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用的磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘通过激光以光学方式再生 数据。以上各者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代码和指令中的一者或任何组合或集合而驻留于机器可读媒体和计算机可读媒体上，可将机器可读媒体和计算机可读媒体并入到计算机程序产品中。
本发明中所描述的实施方案的各种修改对于所属领域的技术人员来说可为易于显而易见的，且本文所界定的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施方案。因此，权利要求书不希望限于本文所展示的实施方案，而应符合与本文所揭示的本发明、原理和新颖特征一致的最广范围。词“例示性”在本文中排他地用以意味“用作实例、例子或说明”。本文中描述为“例示性”的任何实施方案未必被解释为比其它实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员应易于了解，为了易于描述诸图，有时使用术语“上部”和“下部”，且术语“上部”和“下部”指示对应于图在适当定向的页上的定向的相对位置，且可能不反映在实施时的IMOD的适当定向。
在单独实施方案的上下文中描述于本说明书中的某些特征还可以组合形式实施于单个实施方案中。相反，在单个实施例的上下文中所描述的各种特征还可单独地或以任何合适的子组合实施于多个实施方案中。此外，尽管特征可在上文被描述为以某些组合起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况下，来自所主张组合的一个或一个以上特征可从所述组合删除，且所述所主张的组合可能是针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在图式中以特定次序描绘操作，但此不应被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，或执行全部所说明的操作，从而实现理想结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个或一个以上实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于经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、在所说明操作中的任一者之后、与所说明操作中的任一者同时地或在所说明操作中的任一者之间执行一个或一个以上额外操作。在某些情况下，多任务和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为在全部实施方案中皆要求此分离，且应理解，所描述的程序组件和系统可大体上在单个软件产品中集成在一起或经封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案是在随附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序执行且仍实现理想结果。

Claims (26)

1.一种在显示器上显示图像的方法，所述显示器包含以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置的显示元件，所述方法包括：
将图像数据写入到所述显示元件阵列以在所述显示器上显示所述图像；
通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式，其中维持当前位置包含按第一型式或第二型式沿着所述第一方向使第一电压信号的极性交替，和按第三型式或第四型式沿着所述第二方向使第二电压信号的极性交替；
在显示活动的第一周期中，进入第一保持状态模式包含按所述第一型式和所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性；和
在显示活动的第二周期中，进入第二保持状态模式包含按所述第二型式和所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中周期性地交替包含以维持跨越每一显示元件的实质上恒定量值电压的方式使所述电压信号的所述极性交替。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阵列包含多个像素，每一像素包含多个显示元件，且其中所述第一型式、所述第二型式、所述第三型式和所述第四型式为逐像素极性交替。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一型式和所述第二型式对应于施加到显示元件的列的电压信号的极性的型式，且其中所述第三型式和所述第四型式对应于施加到显示元件的行的电压信号的极性的型式。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括产生随机或伪随机数，且基于所述产生的随机或伪随机数从显示活动的所述第一周期转变到显示活动的所述第二周期。
6.一种用于驱动显示器的设备，所述显示器包含以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置的显示元件，所述设备包括：
第一驱动器，其经配置以驱动所述显示元件阵列，所述第一驱动器包含沿着所述第一方向连接到所述显示元件阵列的多个第一驱动信号线；和
第二驱动器，其用以驱动所述显示元件阵列，所述第二驱动器包含沿着所述第二方向连接到所述显示元件阵列的多个第二驱动信号线，
其中所述第一驱动器经配置以通过按第一型式或第二型式交替所述多个第一驱动信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置，并通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式，
其中所述第二驱动器经配置以按第三型式或第四型式交替所述多个第二驱动器信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置，并通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式，
其中在第一保持状态模式，所述第一驱动器经配置以按所述第一型式周期性地交替电压信号的极性，且所述第二驱动器经配置以按所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性，且
其中在第二保持状态模式，所述第一驱动器经配置以按所述第二型式周期性地交替所述电压信号的所述极性，且所述第二驱动器经配置以按所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一驱动器和所述第二驱动器经配置而以维持跨越每一显示元件的实质上恒定量值电压的方式使所述电压信号的所述极性周期性地交替。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一驱动器为片段驱动器，且其中所述第二驱动器为共同驱动器。
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述阵列包含多个像素，每一像素包含多个显示元件，且其中所述第一型式、所述第二型式、所述第三型式和所述第四型式为逐像素极性交替。
10.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一型式和所述第二型式对应于施加到显示元件的列的电压信号的极性的型式，且其中所述第三型式和所述第四型式对应于施加到显示元件的行的电压信号的极性的型式。
11.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括控制器，所述控制器经配置以产生随机或伪随机数，且其中所述控制器经配置以控制所述第一驱动器和所述第二驱动器以基于所述产生的随机或伪随机数从显示活动的第一周期转变到显示活动的第二周期。
12.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括：
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；和存储器装置，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：
输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传达到所述处理器。
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。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。
16.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括：
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第一驱动器和所述第二驱动器中的至少一者。
17.一种用于在显示器上显示图像的设备，所述显示器包含以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置的显示元件，所述设备包括：
用于驱动沿着所述第一方向连接到所述显示元件阵列的多个第一驱动信号线的装置；和
用于驱动沿着所述第二方向连接到所述显示元件阵列的多个第二驱动信号线的装置，
其中所述用于驱动所述第一驱动信号线的装置经配置以通过按第一型式或第二型式交替所述多个第一驱动信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置，并通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式，
其中所述用于驱动所述第二驱动信号线的装置经配置以通过按第三型式或第四型式交替所述多个第二驱动器信号线的极性而维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置，并通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式，
其中在第一保持模式，所述用于驱动所述第一驱动信号线的装置经配置以按所述第一型式周期性地交替电压信号的极性，且所述用于驱动所述第二驱动信号线的装置经配置以按所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性，且
其中在第二保持模式，所述用于驱动所述第一驱动信号线的装置经配置以按所述第二型式周期性地交替所述电压信号的所述极性，且所述用于驱动所述第二驱动信号线的装置经配置以按所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述用于驱动所述第一驱动信号线的装置对应于片段驱动器，且其中所述用于驱动所述第二驱动信号线的装置对应于共同驱动器。
19.根据权利要求17所述的设备，其中周期性地交替包含以维持跨越每一显示元件的实质上恒定量值电压的方式使所述电压信号的所述极性交替。
20.根据权利要求17所述的设备，其中所述阵列包含多个像素，每一像素包含多个显示元件，且其中所述第一型式、所述第二型式、所述第三型式和所述第四型式为逐像素极性交替。
21.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一型式和所述第二型式对应于施加到显示元件的列的电压信号的极性的型式，且其中所述第三型式和所述第四型式对应于施加到显示元件的行的电压信号的极性的型式。
22.一种在显示器上显示图像的设备，所述显示器包含以具有第一方向和与所述第一方向相交的第二方向的阵列而布置的多个显示元件，所述设备包括：
用于将图像数据写入到所述显示元件阵列以在所述显示器上显示所述图像的装置；
用于通过维持所述显示元件阵列的每一显示元件的当前位置而将在所述显示器上显示的图像维持在保持状态模式的装置，其中用于维持当前位置的装置包含用于按第一型式或第二型式沿着所述第一方向使第一电压信号的极性交替的装置，和用于按第三型式或第四型式沿着所述第二方向使第二电压信号的极性交替的装置；
用于在显示活动的第一周期中进入第一保持状态的装置，其包括用于按所述第一型式和所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性的装置；和
用于在显示活动的第二周期中进入第二保持状态的装置，其包括用于按所述第二型式和所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性的装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于按所述第一型式和所述第三型式周期性地交替所述电压信号的所述极性的装置和所述用于按所述第二型式和所述第四型式周期性地交替所述电压信号的所述极性的装置包含用于以维持跨越每一显示元件的实质上恒定量值电压的方式使所述电压信号的所述极性交替的装置。
24.根据权利要求22所述的设备，其中所述阵列包含多个像素，每一像素包含多个显示元件，且其中所述第一型式、所述第二型式、所述第三型式和所述第四型式为逐像素极性交替。
25.根据权利要求22所述的设备，其中所述第一型式和所述第二型式对应于施加到显示元件的列的电压信号的极性的型式，且其中所述第三型式和所述第四型式对应于施加到显示元件的行的电压信号的极性的型式。
26.根据权利要求22所述的设备，其进一步包括用于产生随机或伪随机数的装置，和用于基于所述产生的随机或伪随机数从显示活动的所述第一周期转变到显示活动的所述第二周期的装置。
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