CN103959131B - 并有电荷消散表面的机电系统显示设备 - Google Patents

并有电荷消散表面的机电系统显示设备 Download PDF

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CN103959131B CN201280059212.6A CN201280059212A CN103959131B CN 103959131 B CN103959131 B CN 103959131B CN 201280059212 A CN201280059212 A CN 201280059212A CN 103959131 B CN103959131 B CN 103959131B
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Abstract

本揭示内容提供用于消散具有导电层的显示元件内的电荷积累的系统、方法及设备。所述导电层被维持为与所述显示元件内的流体电接触。所述流体又保持与所述显示元件内的光调制器接触。所述导电层可消散因在制造所述显示装置期间或在操作所述光调制器期间填充所述流体造成的任何电荷积累。因此，通过消散所述电荷积累，所述导电层减小或消除了归因于所述电荷积累的可能影响所述光调制器的可操作性的静电力。所述显示器可包含在所述显示器的作用显示区域中的导电间隔件及允许衬底变形同时保持所述导电层与所述作用显示区域中的所述间隔件之间的电连接的无间隔件区域。

Description

并有电荷消散表面的机电系统显示设备
相关申请案
本专利申请案主张2011年11月30日申请的标题为“机电组合件及其制造方法(Electromechanical Assemblies and Methods of Making the Same)”的第61/565,159号美国临时专利申请案及2012年11月14日申请的标题为“并有电荷消散表面的机电系统显示设备(Electromechanical Systems Display Apparatus Incorporating ChargeDissipation Surfaces)”的第13/677,044号美国非临时申请案的优先权，所述先前申请案的揭示内容被视为本专利申请案的部分且以引用方式并入本专利申请案中。
技术领域
本揭示内容涉及成像显示器的领域，且更特定来说涉及消散显示元件内的电荷积累。
背景技术
机电系统(EMS)装置(例如纳米机电系统(NEMS)及微机电系统(MEMS)装置)可包含具有光调制器的显示元件。所述光调制器可浸入润滑流体中。在一些例项中，电荷可积累在围封所述光调制器及所述流体的腔内。此电荷积累可产生可阻碍所述光调制器的移动的静电力。
虽然电荷实际上可积累在显示设备的任何表面上，但是在接近光调制器(例如快门)的平行平面结构的衬底表面上的电荷积累可因其接近度及其相邻表面的相对大的面积大小而尤其令人烦恼。在一些例项中，所产生的静电力可导致光调制器粘到或粘附到衬底表面。接着，所述光调制器可卡在非所要的开启、闭合或中间位置中。在其它例项中，如果电荷积累足够大，那么所导致的强静电力可以足够力拉动光调制器，从而使支撑所述光调制器的梁弯曲。此可使所述光调制器变得永久不可操作。
发明内容
本揭示内容的系统、方法及装置各自具有若干新颖方面，但所述系统、方法及装置都不单独负责提供本文揭示的所要属性。
本揭示内容中描述的标的物的一个新颖方面可在具有界定腔的第一平坦表面的第一衬底的设备中实施。所述设备还包含第二衬底，其界定所述腔的与所述第一平坦表面的相对的第二平坦表面。附接到所述第一平坦表面且安置在所述腔内的至少一个光调制器经配置以从所述腔内的第一位置移动到所述腔内的第二位置。流体安置在所述腔中，所述光调制器浸入所述流体中。透明导电层安置在所述第二平坦表面上且与所述流体接触以消散迁移通过所述流体的电荷。在一些实施方案中，所述透明导电层的主表面与所述流体接触。
在一些实施方案中，所述至少一个光调制器可包含快门，所述快门经配置以在所述第一位置及所述第二位置中的一者中将光透射或反射出所述腔并在所述第一位置及所述第二位置中的另一者中防止光传播出所述腔。在一些实施方案中，所述至少一个光调制器进一步经配置以移动到所述腔内的至少一个第三位置中。
在一些其它实施方案中，所述至少一个光调制器及所述透明导电层可实质上处于相同电势。在一些实施方案中，导电间隔件可安置在所述腔内且与所述光调制器及所述透明导电层电连通。在一些此类实施方案中，所述设备还包含环绕所述导电间隔件及所述至少一个光调制器的显示区域。多个额外导电间隔件定位于所述显示区域内。边缘密封件环绕将所述第一衬底耦合到所述第二衬底的所述显示区域。无间隔件区域定位于所述边缘密封件与所述显示区域之间，使得所述多个间隔件实质上防止所述第一衬底及所述第二衬底在所述显示区域内变形，且所述第一衬底及所述第二衬底中的至少一者可在所述无间隔件区域内自由变形。在一些其它实施方案中，所述至少一个光调制器及所述透明导电层可处于接地电势。在一些实施方案中，所述至少一个光调制器可包含至少一个像素的至少一部分，所述至少一个像素界定显示器观看区的至少部分。
在一些其它实施方案中，所述至少一个像素还可包含由所述第一衬底或所述第二衬底界定的至少一个孔隙，其中所述透明导电层延伸遍及所述至少一个孔隙的至少20％。在一些实施方案中，所述透明导电层可包含氧化铟锡(ITO)。
在一些其它实施方案中，所述设备还可包含显示器，所述显示器包含所述第一衬底、所述第二衬底、所述至少一个光调制器、所述流体、所述透明导电层。所述显示器还可包含经配置以与所述显示器通信的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据。所述显示器还包含经配置以与所述处理器通信的存储器装置。
在一些实施方案中，所述设备还包含：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个部分发送到所述驱 动器电路。在一些实施方案中，所述设备包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块，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。在一些其它实施方案中，所述设备还包含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的输入装置。
本揭示内容中描述的标的物的另一新颖方面可在包含界定腔的第一平坦表面的第一衬底的设备中实施。所述设备还包含界定所述腔的与所述第一平坦表面相对的第二平坦表面的第二衬底。附接到所述第一平坦表面且安置在所述腔内的至少一个光调制器经配置以从所述腔内的第一位置移动到所述腔内的第二位置。流体安置在所述腔中，所述光调制器浸入所述流体中。光吸收导电层安置在所述第二平坦表面上且与所述流体接触以消散迁移通过所述流体的电荷，其中所述至少一个光调制器及所述光吸收导电层可实质上处于相同电势。在一些实施方案中，所述光吸收导电层的主表面与所述流体接触。
在一些实施方案中，至少一个光调制器可包含快门，所述快门经配置以在所述第一位置及所述第二位置中的一者中将光透射或反射出所述腔并在所述第一位置及所述第二位置中的另一者中防止光传播出所述腔。在一些实施方案中，至少一个光调制器进一步经配置以移动到所述腔内的至少一个第三位置中。
在一些实施方案中，所述至少一个光调制器及所述光吸收导电层可实质上处于相同电势。在一些其它实施方案中，导电间隔件可安置在所述腔内且与所述光调制器及所述光吸收导电层电连通。在一些此类实施方案中，所述设备还包含环绕所述导电间隔件及所述至少一个光调制器的显示区域。多个额外导电间隔件定位于所述显示区域内。边缘密封件环绕将所述第一衬底耦合到所述第二衬底的所述显示区域。无间隔件区域定位于所述边缘密封件与所述显示区域之间，使得所述多个间隔件实质上防止所述第一衬底及所述第二衬底在所述显示区域内变形，且所述第一衬底及所述第二衬底中的至少一者可在所述无间隔件区域内自由变形。在一些其它实施方案中，至少一个光调制器及所述光吸收导电层可处于接地电势。
在一些实施方案中，至少一个光调制器可包含至少一个像素的至少部分，所述至少一个像素界定显示器观看区的至少部分。在一些实施方案中，至少一个像素还可包含由所述第一衬底或所述第二衬底界定的至少一个孔隙，且所述光吸收导电层延伸遍及所述至少一个孔隙的部分。
本揭示内容中描述的标的物的另一新颖方面可在减小附接到腔的第一平坦表面的光调制器与所述腔的与所述第一平坦表面相对的第二平坦表面之间的静电引力的方法中实施。所述方法包含提供界定所述腔的所述第一平坦表面的第一衬底；提供界定所述 腔的与所述第一平坦表面相对的所述第二平坦表面的第二衬底；提供安置在所述腔的所述第二平坦表面上的透明导电层；提供与所述光调制器及所述透明导电层接触的流体；及经由所述透明导电层而消散所述腔中的电荷。在一些实施方案中，所述流体与所述导电层的主表面接触。
在一些实施方案中，所述方法可包含将第一电势施加到所述光调制器，及将第二电势施加到所述透明导电层，使得所述第一电势及所述第二电势实质上是相同的。在一些实施方案中，在将所述光调制器浸入所述流体中前施加所述第一电势及所述第二电势。在一些其它实施方案中，所述方法可包含在施加所述第一电势及所述第二电势前将所述光调制器浸入所述流体中；在将所述光调制器浸入所述流体中后移除所述第一电势及所述第二电势；及密封所述腔。
在附图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。尽管主要关于基于MEMS的显示器描述此“发明内容”中提供的实例，但是本文提供的概念可应用于其它类型的显示器(例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳显示器及场致发射显示器)以及其它非显示MEMS装置(例如MEMS麦克风、传感器及光学开关)。从本发明描述、图式及权利要求书，其它特征、方面及优点将变得显而易见。应注意下列图式的相对尺寸可不按比例绘制。
附图说明
图1A展示直视式基于微机电系统(MEMS)的显示设备的实例示意图。
图1B展示主机装置的实例框图。
图2A展示说明性的基于快门的光调制器的实例透视图。
图2B展示基于卷起致动器快门的光调制器的横截面图。
图2C展示说明性的非基于快门的MEMS光调制器的横截面图。
图2D展示基于电湿润的光调制阵列的横截面图。
图3A展示控制矩阵的实例示意图。
图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器阵列的透视图。
图4A及4B展示双致动器快门组合件的实例视图。
图5展示并有基于快门的光调制器的显示设备的实例横截面图。
图6展示供在显示器的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的横截面图。
图7展示并有光吸收导电层的显示设备的实例横截面图。
图8展示并有透明导电层的显示设备的实例横截面图。
图9展示供在具有光吸收导电层的显示设备的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的实例横截面图。
图10展示供在具有透明导电层的显示设备的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的实例横截面图。
图11展示光吸收导电层的实例俯视图。
图12展示供在显示设备中使用的光吸收导电迹线层的实例俯视图。
图13展示用于减小显示设备的腔内的电荷积累的方法的实例流程图。
图14A展示具有经扩展无间隔件区域的实例显示器的俯视图。
图14B展示图14A中所示的显示器的侧视图。
图14C展示图14A中所示的显示器的经扩展无间隔件区域的透视图。
图15A及15B为说明包含多个显示元件的显示装置的系统框图。
在不同图式中相似参考数字及符号指示相似元件。
具体实施方式
一些显示器包含围封显示元件阵列的腔内的流体。在一些例项中，所述腔内的电荷积累导致形成静电力，其可造成所述显示元件的错误操作或损坏。添加与所述流体接触的导电层可用于消散所述电荷积累，因此减小或消除可能有损坏性的静电力。
在一些实施方案中，导电层为安置成与显示元件的腔中的流体电接触的光吸收导电层。所述光吸收导电层经形成使得其不会实质上阻塞所述显示元件的光学路径内的任何孔隙或任何光透射区域。在一些实施方案中，所述光吸收导电层包含延伸到所述孔隙及所述光透射区域中并跨其延伸的迹线。所述迹线的大小及间隔经选择以避免实质上阻塞所述孔隙及所述光透射区域，同时提供所述显示元件的腔内的电荷积累的有效消散。
在一些实施方案中，所述导电层为透明导电层。所述透明导电层安置在所述腔内使得其与所述流体电接触。所述透明导电层可延伸遍及所述孔隙及光透射区以提供所述腔内的电荷积累的有效消散而不会实质上阻塞光穿过所述孔隙或光透射区域。
在一些实施方案中，所述导电层包含多个电隔离导电区域。每一电隔离区域与唯一像素相关联。对应于一像素的每一区域与关联于所述唯一像素的快门电接触。所述导电区域及所述快门可经由由导电间隔件及支撑所述快门的导电锚形成的互连件而连接。在一些此类实施方案中，显示器包含允许一或多个衬底变形同时保持所述导电层与所述显示器的作用显示区域中的导电间隔件之间的电连接的无间隔件区。
在一些实施方案中，所述导电层电连接到所有显示元件的所有快门。所述导电层经由导电间隔件或经由导电边缘密封件而连接到所述快门。所述导电层及所有所述快门可因此以共同全局电势操作。
在一些实施方案中，可在将流体填充到显示设备的腔中期间实现电荷积累的消散。在此类实施方案中，可在填充所述流体时将一共同电势施加到导电层及显示元件的快门两者。在一些其它实施方案中，可在完成填充所述流体后移除所述共同电势。
在一些实施方案中，可在显示设备的操作期间实现电荷积累的消散。在此类实施方案中，通过电连接导电层与关联于包含在所述显示设备中的显示元件的快门使得所述导电层或其部分与所述快门保持于共同电势而消散所述电荷积累。
本揭示内容中描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现一或多个下述可能优点。导电层包含在显示装置的腔内且与所述腔中的流体电接触帮助消散迁移通过所述流体的电荷。通过消散电荷，所述导电层有助于减小可由所述电荷产生的静电力。因为所述静电力减小，所以光调制器因这些静电力的影响而错误操作的风险也减小。
电荷可积聚在所述腔的若干非导电表面上。虽然可能难以消散所述腔内的所有积聚电荷(例如，因为一些表面得益于涂布有非导电绝缘层)，但是通过将导电层放置在所述表面的至少一些上(例如在孔隙板上及/或在盖板上)，可减小积聚在所述腔内的总电荷。因此，与作用于光调制器的(由所述电荷产生的)静电力相关联的风险减小。
在一些实施方案中，所述导电层可为帮助吸收杂散光且改善显示装置的对比率的光吸收层。在一些其它实施方案中，所述导电层可为透明的，且因此可延伸遍及所述显示装置的孔隙并覆盖所述腔的较大部分。因此，所述透明导电层可消散所述显示装置的腔的较大部分上的额外电荷。
在一些实施方案中，使光调制器及导电层处于相同电势进一步帮助消散流体中的电荷。在一些实施方案中，显示装置内的导电间隔件可协助电连接所述导电层与所述光调制器。在一些实施方案中，在将所述流体填充在所述腔中以帮助消散可在填充所述流体前或期间积聚的电荷前，使所述导电层及所述光调制器处于相同电势。在一些此类实施方案中，无间隔件区域的包含可帮助防止在低操作温度下形成气泡，同时允许所述导电层及所述导电间隔件保持电连接。
使导电层接触流体有助于提供与显示装置的孔隙板的电接触而无须执行蚀刻穿过非导电层以提供此连接的组装工艺步骤。
在一些实施方案中，导电层包含电隔离导电区域。所述导电区域可耦合到定位于接近所述隔离区域之处的对应快门。此配置具有允许以下驱动方案的优点，其中致动电压被选择性地直接施加到快门，而非施加到定位于所述快门附近的驱动致动器。
图1A展示直视式基于MEMS的显示设备100的示意图。所述显示设备100包含布置成行及列的多个光调制器102a到102d(整体为“光调制器102”)。在所述显示设备100中，光调制器102a及102d处于开启状态，从而允许光经过。光调制器102b及102c处于闭合状态，从而阻塞光经过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显示设备100可用于在由一灯或数个灯105照亮的情况下形成用于背光显示的图像104。在另一实施方案中，设备100可通过反射源自所述设备前面的环境光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射来自定位于所述显示器前面的一灯或数个灯的光(即，通过使用前光)而形成图像。
在一些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在一些其它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器以形成图像104中的像素106。例如，显示设备100可包含三个特定色彩的光调制器102。通过选择性地开启对应于特定像素106的一或多个特定色彩的光调制器102，显示设备100可产生图像104中的彩色像素106。在另一实例中，显示设备100的每个像素106包含两个或两个以上光调制器102以提供图像104的亮度级。关于图像，“像素”对应于由图像分辨率定义的最小象元。关于所述显示设备100的结构组件，术语“像素”是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合式机械及电组件。
显示设备100为直视显示器，因为其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，形成在所述显示设备的表面上的图像被投影到屏幕上或墙壁上。所述显示设备实质上小于经投影图像。在直视显示器中，用户通过直接察看显示设备而看见图像，所述显示设备含有光调制器及任选地用于增强在所述显示器上看见的亮度及/或对比度的背光或前光。
直视显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器过滤或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的灯或数个灯的光。来自所述灯的光任选地注入到光导或“背光”中使得可均匀地照亮每一像素。透射直视显示器通常建置在透明或玻璃衬底上以促进夹层式组合件布置，其中一个含有所述光调制器的衬底直接定位于所述背光顶部。
每一光调制器102可包含快门108及孔隙109。为了照亮图像104中的像素106，快门108经定位使得其允许光穿过孔隙109向观看者传播。为了保持像素106未点亮，快门108经定位使得其阻塞光使之不穿过孔隙109。由穿过在每一光调制器102中的反射性或光吸收材料图案化而成的开口界定孔隙109。
显示设备还包含连接到衬底及光调制器以用于控制快门移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件(例如互连件110、112及114)，包含每行像素的至少一个写入启用互连件110(也称作“扫描线互连件”)，每列像素的一个数据互连件112，及将共同电压提供给所有像素或至少提供给来自显示设备100中的多列及多行两者的像素的一个共同互连件114。响应于适当电压(“写入启用电压，VWE”)的施加，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接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传达所述新移动指令。在一些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促成所述快门的静电移动。在一些其它实施方案中，所述数据电压脉冲控制开关，例如，控制量值通常高于数据电压的单独致动电压到光调制器102的施加的晶体管或其它非线性电路元件。接着，这些致动电压的施加导致快门108的静电驱动移动。
图1B展示主机装置120(即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子书阅读器等)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。
显示设备128包含多个扫描驱动器130(也称作“写入启用电压源”)、多个数据驱动器132(也称作“数据电压源”)、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱动器148及显示元件(例如图1A所示的光调制器102)的阵列150。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。
在显示设备的一些实施方案中，数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提供给显示元件阵列150，尤其在将以模拟方式导出图像104的亮度级的情况下。在模拟操作中，光调制器102经设计使得当通过数据互连件112施加一系列中间电压时，引起快门108的一系列中间开启状态且因此图像104中的一系列中间照亮状态或亮度级。在其它情况下，数据驱动器132经配置以仅将2、3或4个数字电压电平的缩减集施加到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式(开启状态、闭合状态或其它离散状态)设定到快门108中的每一者。
扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(也称作“控制器134”)。所述控制器以多半串行方式将以按行及图像帧分组的预定序列组织的数据发送到数据驱动器132。数据驱动器132可包含串行到并行数据转换器、电平偏移及对于一些应用数/模电压转换器。
显示设备任选地包含一组共同驱动器138(也称作共同电压源)。在一些实施方案中， 共同驱动器138例如通过将电压供应给一系列共同互连件114而将DC共同电势提供给显示元件阵列150内的所有显示元件。在一些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来自控制器134的命令将电压脉冲或信号发送到显示元件阵列150，例如能够驱动及/或起始阵列150的多行及多列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
通过控制器134而使用于不同显示功能的所有驱动器(例如，扫描驱动器130、数据驱动器132及共同驱动器138)时间同步。来自所述控制器的时序命令经由灯驱动器148、显示元件阵列150内特定行的写入启用及排序、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而协调红色、绿色及蓝色及白色灯(分别为140、142、144及146)的照明。
控制器134确定排序或定址方案，通过所述排序或定址方案，快门108中的每一者可重设到适合于新图像104的照度级。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示器，可以从10到300赫兹(Hz)范围中的频率刷新彩色图像104或视频帧。在一些实施方案中，阵列150的一图像帧的设定与灯140、142、144及146的照明同步，使得以一系列交替色彩(例如红色、绿色及蓝色)照亮交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称作彩色子帧。以称作场序彩色方法的此方法，如果彩色子帧以超过20Hz的频率交替，那么人脑将把交替帧图像平均，而感知具有广及连续范围的色彩的图像。在替代实施方案中，可在显示设备100中采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)。
在一些实施方案中，其中显示设备100经设计用于快门108在开启状态与闭合状态之间的数字切换，控制器134如前文描述通过时分灰阶方法而形成图像。在一些其它实施方案中，显示设备100可通过每个像素使用多个快门108而提供灰阶。
在一些实施方案中，控制器134通过个别行(也称作扫描线)的循序定址而将图像状态104的数据加载到显示元件阵列150。对于所述序列中的每一行或扫描线，扫描驱动器130将写入启用电压施加到写入启用互连件110以用于阵列150的所述行，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所述选定行中的每一列。此过程重复直到已加载用于阵列150中的所有行的数据为止。在一些实施方案中，数据加载的选定行的序列为线性的，从阵列150顶部转到底部。在一些其它实施方案中，选定行的序列为伪随机的以使视觉伪影最小化。且在一些其它实施方案中，排序是按块组织的，其中对于一块，仅图像状态104的特定小部分的数据(例如通过仅循序定址阵列150的每第五行)被加载到阵列150。
在一些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列150的过程与致动阵列150中的显示元件的过程在时间上为分开的。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载送来自共同驱动器138的触发信号以根据存储在存储器元件中的数据而起始快门108的同时致动的全局致动互连件。
在替代实施方案中，显示元件阵列150及控制所述显示元件的控制矩阵可布置成除矩形行及列外的配置。例如，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线状行及列。一股来说，如本文所使用，术语扫描线应是指共享写入启用互连件的任意多个显示元件。
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。关于包含在主机装置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，例如环境光或温度；关于所述主机的信息，包含例如所述主机的操作模式或在所述主机的电源中剩余的电量；关于所述图像数据的内容的信息；关于图像数据类型的信息；及/或供显示设备在选择成像模式时使用的指令。
用户输入模块126直接或经由主机处理器122而将用户的个人偏好传送到控制器134。在一些实施方案中，用户输入模块126受软件控制，其中用户编程个人偏好，例如“较深色彩”、“较好对比度”、“较低电力”、“增大的亮度”、“体育运动”、“实景电影”或“动画”。在一些其它实施方案中，这些偏好是使用例如开关或转盘等硬件而输入到主机。到控制器134的多个数据输入指示所述控制器将数据提供给对应于最佳成像特性的不同驱动器130、132、138及148。
环境传感器模块124还可被包括作为主机装置120的部件。环境传感器模块124接收关于周围环境的数据，例如温度或环境照明条件。传感器模块124可经编程以区分所述装置是在室内或办公室环境中还是白天在室外环境中或是晚上在室外环境中操作。传感器模块124将此信息传达到显示控制器134，使得所述控制器134可响应于所述周围环境而优化观看条件。
图2A展示说明性的基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200适合于并入图1A的直视式基于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可由两个分开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在运动平面中在平面203之上横向地移动，所述运动平面实质上平行于平面203。快门202的相对侧耦合到弹簧207，其提供与由致动器204施加的力相反的恢复力。
每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的顺应性负载梁206。负载锚208与顺应性负载梁206一起用作机械支撑件，从而保持快门202悬挂在接近表面203之处。表面203包含用于允许光经过的一或多个孔隙孔211。负载锚208将所述顺应性负载梁206及快门202物理连接到表面203，且将负载梁206电连接到偏压(在一些例项中，偏压为接地电压)。
如果衬底不透明(例如硅)，那么通过穿过衬底204蚀刻孔阵列而在所述衬底中形成孔隙孔211。如果衬底204透明(例如玻璃或塑料)，那么在沉积在衬底204上的一层光阻挡材料中形成孔隙孔211。孔隙孔211可呈大体上圆形、椭圆形、多边形、蛇形或不规则形状。
每一致动器205还包含定位成与每一负载梁206相邻的顺应性驱动梁216。驱动梁216在一端处耦合到在驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端可自由移动。每一驱动梁216为弯曲的，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。
在操作中，并有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚218而将电势施加到驱动梁216。第二电势可施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电势差朝向负载梁206的锚定端拉动驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的锚定端拉动负载梁206的快门端，从而朝向驱动锚218横向驱动快门202。顺应性构件206用作弹簧，使得当移除跨梁206及216电势的电压时，负载梁206将快门202推回到其初始位置中，从而释放存储在负载梁206中的应力。
光调制器(例如光调制器200)并有被动恢复力(例如弹簧)以在已移除电压后使快门回到其止动位置。其它快门组合件可并有一组双重“开启”及“闭合”致动器以及分开的一组“开启”及“闭合”电极以将所述快门移动到开启状态或闭合状态。
存在可借以经由控制矩阵控制快门及孔隙的阵列以产生具有适当亮度级的图像(在许多情况下为移动图像)的多种方法。在一些情况下，通过连接到显示器外围上的驱动器电路的行及列互连件的无源矩阵阵列而完成控制。在其它情况下，适宜的为在所述阵列(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所述显示器的速度、亮度级及/或电力消散性能。
在替代实施方案中，显示设备100包含除基于横向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。例如，图2B展示基于卷起致动器快门的光调制器220的横截面图。基于卷起致动器快门的光调制器220适合于并入图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。基于卷起致动器的光调制器包含安置成与固定电极相对且经偏置以在特定方向上移动以在施加电场时用作快门的可移动电极。在一些实施方案 中，光调制器220包含安置在衬底228与绝缘层224之间的平面电极226及具有附接到绝缘层224的固定端230的可移动电极222。在不具有任何经施加电压的情况下，可移动电极222的可移动端232可朝向固定端230自由卷起以产生卷起状态。将电压施加在电极222与226之间造成可移动电极222展开且相对于绝缘层224平铺，从而可移动电极222用作阻挡光行进穿过衬底228的快门。可移动电极222在移除所述电压后通过弹性恢复力而恢复到所述卷起状态。可通过制造包含各向异性应力状态的可移动电极222而实现朝向卷起状态的偏置。
图2C展示说明性的非基于快门的MEMS光调制器250的横截面图。光分接头调制器250适合于并入图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。光分接头根据受抑全内反射(TIR)的原理而工作。即，光252被引入到光导254中，其中在无干扰的情况下光252多半会因TIR而无法通过光导254的前表面或后表面逃逸出光导254。光分接头250包含具有足够高折射率的分接头元件256，以致于响应于分接头元件256接触光导254，照射在与分接头元件256相邻的光导254的表面上的光252通过分接头元件256逃逸出光导254朝向观看者传播，从而促成图像形成。
在一些实施方案中，分接头元件256被形成为挠性透明材料的梁258的部分。电极260涂布梁258的一侧的部分。相对电极262安置在光导254上。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。
图2D展示基于电湿润的光调制阵列270的实例横截面图。基于电湿润的光调制阵列270适合于并入图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。光调制阵列270包含形成在光学腔274上的多个基于电湿润的光调制单元272a到272d(统称为“单元272”)。光调制阵列270还包含对应于单元272的一组彩色滤光器276。
每一单元272包含一层水(或其它透明导电或极性流体)278、一层光吸收油280、透明电极282(例如，由氧化铟锡(ITO)制成)及定位于光吸收油层280与透明电极282之间的绝缘层284。在本文描述的实施方案中，电极占据单元272的后表面的一部分。
单元272的后表面的剩余部分由形成光学腔274的前表面的反射孔隙层286形成。反射孔隙层286由反射材料(例如形成电介质镜的反射金属或薄膜堆叠)形成。对于每一单元272，在反射孔隙层286中形成孔隙以允许光穿过。单元的电极282沉积在所述孔隙中且沉积在形成反射孔隙层286的由另一电介质层分开的材料上。
光学腔274的剩余部分包含定位在接近反射孔隙层286之处的光导288，及在光导288的与反射孔隙层286相反的一侧上的第二反射层290。一系列光再定向器291形成 在光导的后表面上，接近所述第二反射层。光再定向器291可为漫反射器或镜面反射器。一或多个光源292(例如LED)将光294注入到光导288中。
在替代实施方案中，额外透明衬底(未展示)定位于光导288与光调制阵列270之间。在此实施方案中，反射孔隙层286形成在所述额外透明衬底上而非在光导288的表面上。
在操作中，将电压施加到单元(例如，单元272b或272c)的电极282造成单元中的光吸收油280收集在单元272的一部分中。因此，光吸收油280不再阻塞光穿过形成在反射孔隙层286中的孔隙(例如，见单元272b及272c)。接着，在所述孔隙处逃逸出背光的光能够逃逸穿过所述单元及所述组彩色滤光器276中的对应彩色滤光器(例如，红色、绿色或蓝色)以形成图像中的彩色像素。当电极282接地时，光吸收油280覆盖反射孔隙层286中的孔隙，从而吸收尝试穿过其的任何光294。
在电压施加到单元272时收集油280的区构成无法用于形成图像的浪费空间。不管是否施加电压，此区都为非透射性的。因此，在不包含反射孔隙层286的反射部分的情况下，此区吸收可以其它方式用于促成图像形成的光。然而，在包含反射孔隙层286的情况下，原本被吸收的此光被反射回到光导290中以供未来逃逸穿过不同孔隙。所述基于电湿润的光调制阵列270并不是适合于包含在本文描述的显示设备中的非基于快门的MEMS调制器的唯一实例。在不悖离本揭示内容的范围的情况下，同样可由本文描述的控制器功能中的不同者控制其它形式的非基于快门的MEMS调制器。
图3A展示控制矩阵300的实例示意图。控制矩阵300适合于控制并入图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阵列320的透视图。控制矩阵300可对像素的阵列320(“阵列320”)定址。每一像素301可包含受致动器303控制的弹性快门组合件302，例如图2A的快门组合件200。每一像素还可包含包含孔隙324的孔隙层322。
控制矩阵300被制造成在衬底304的表面上的漫射或薄膜沉积的电路，快门组合件302形成在所述表面上。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电连接到像素301的对应行中的像素301。每一数据互连件308将数据电压源309(“Vd源”)电连接到像素的对应列中的像素301。在控制矩阵300中，Vd源309提供待用于致动快门组合件302的大多数能量。因此，数据电压源(Vd源309)也用作致动电压源。
参考图3A及3B，对于像素阵列320中的每一像素301或每一快门组合件302，控制矩阵300包含晶体管310及电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到像素301所 定位于的阵列320中的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应数据互连件308。每一快门组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏极并联地电连接到对应电容器312的一个电极及对应致动器303的电极中的一者。在快门组合件302中电容器312的另一电极及致动器303的另一电极连接到共同或接地电势。在替代实施方案中，晶体管310可用半导体二极管或金属-绝缘体-金属夹层型切换元件替换。
在操作中，为了形成图像，控制矩阵300通过依次将Vwe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的栅极允许电流流动通过数据互连件308通过晶体管310以将电势施加到快门组合件302的致动器303。虽然写入启用所述行，但是数据电压Vd被选择性地施加到数据互连件308。在提供模拟灰阶的实施方案中，施加到每一数据互连件308的数据电压相对于定位于经写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的交叉点处的像素301的所要亮度而改变。在提供数字控制方案的实施方案中，所述数据电压被选择为相对低量值的电压(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，对应快门组合件中的致动器303致动，从而开启所述快门组合件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，电压Vwe无须等待且在一行上保持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所述写入启用电压后进行。电容器312还用作在阵列320内的存储用于照亮图像帧的致动指令的存储器元件。
阵列320的像素301以及控制矩阵300形成在衬底304上。阵列320包含孔隙层322，孔隙层322安置在衬底304上，包含用于阵列320中的相应像素301的一组孔隙324。孔隙324与每一像素中的快门组合件302对准。在一些实施方案中，衬底304由透明材料(例如玻璃或塑料)制成。在一些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但是在其中蚀刻孔以形成孔隙324。
快门组合件302可与致动器303一起制成双稳态的。即，快门可存在于至少两个平衡位置(例如，开启或闭合)中，同时需要极少或无需电力来将快门保持在任一位置中。更特定来说，快门组合件302可为机械双稳态的。一旦快门组合件302的快门设定在适当位置中，就无需电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的物理元件上的机械应力可将快门保持在适当位置中。
快门组合件302还可与致动器303一起制成电双稳态的。在电双稳态的快门组合件中，存在低于快门组合件的致动电压的一系列电压，如果所述系列电压施加到闭合的致动器(快门开启或闭合)，那么即使反力施加在所述快门上也保持所述致动器闭合且保持所述快门在适当位置中。可由弹簧(例如图2A描绘的基于快门的光调制器200中的弹簧207)施加所述反力，或可由相对致动器(例如“开启”或“闭合”致动器)施加所述反力。
光调制器阵列320被描绘成每个像素具有单个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，从而有可能在每一像素中提供多于仅二进制“开启”或“闭合”光学状态的光学状态。特定形式的经译码区域划分灰阶是可能的，其中在像素中提供多个MEMS光调制器，且其中与所述光调制器中的每一者相关联的孔隙324具有不等面积。
在一些其它实施方案中，基于卷轴的光调制器220、光分接头250或基于电湿润的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器可取代光调制器阵列320内的快门组合件302。
图4A及4B展示双致动器快门组合件400的实例视图。如图4A描绘的双致动器快门组合件400处于开启状态。图4B展示处于闭合状态的双致动器快门组合件400。与快门组合件200对比，快门组合件400包含在快门406的任一侧上的致动器402及404。独立控制每一致动器402及404。第一致动器(快门开启致动器402)用于开启快门406。第二相对致动器(快门闭合致动器404)用于闭合快门406。致动器402及404两者为顺应性梁电极致动器。致动器402及404为通过实质上在平行于孔隙层407(快门406悬挂于其上)的平面中驱动快门406而开启及闭合所述快门。通过附接到致动器402及404的锚408，将快门406悬挂在孔隙层407上方的一短距离处。包含沿快门406的移动轴附接到快门406的两端的支撑件减少了快门406的平面外运动，且实质上将所述运动限于平行于所述衬底的平面。与图3A的控制矩阵300类似，适合于与快门组合件400一起使用的控制矩阵可能包含用于相对的快门开启致动器402及快门闭合致动器404中的每一者的一个晶体管及一个电容器。
快门406包含光可穿过的两个快门孔隙412。孔隙层407包含一组三个孔隙409。在图4A中，快门组合件400处于开启状态且因此快门开启致动器402已致动，快门闭合致动器404处于其释放位置，且快门孔隙412的中线与两个孔隙层孔隙409的中线一致。在图4B中，快门组合件400已移动到闭合状态且因此快门开启致动器402处于其松弛位置，快门闭合致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分现已在适当位置中以阻挡光透射穿过孔隙409(如虚线描绘)。
每一孔隙具有围绕其外围的至少一个边缘。例如，矩形孔隙409具有四个边缘。在圆形、椭圆形、卵形或其它弯曲孔隙形成在孔隙层407中的替代实施方案中，每一孔隙可能仅具有单个边缘。在一些其它实施方案中，在数学意义上，所述孔隙无需分开或分离，而是相反可连接。即，虽然所述孔隙的部分或成形区段可维持与每一快门的对应性，但是若干这些区段可经连接使得由多个快门共享所述孔隙的单个连续周边。
为了允许光以多种出射角穿过处于开启状态的孔隙412及409，有利的是提供大于孔隙层407中的孔隙409的对应宽度或大小的快门孔隙412的宽度或大小。为了有效阻挡光在闭合状态下逃逸，优选的是快门406的光阻挡部分与孔隙409重叠。图4B展示快门406中的光阻挡部分的边缘与形成在孔隙层407中的孔隙409的一个边缘之间的预定义重叠416。
静电致动器402及404经设计使得其电压移位行为提供快门组合件400的双稳态特性。对于快门开启致动器及快门闭合致动器中的每一者，存在低于致动电压的一系列电压，甚至在致动电压被施加到相对致动器后，如果在所述致动器处于闭合状态时(快门开启或闭合)施加所述系列电压，那么将保持所述致动器闭合且保持所述快门在适当位置中。与此反力相抵地维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压Vm。
图5展示并有基于快门的光调制器(快门组合件)502的显示设备500的实例横截面图。每一快门组合件502并有快门503及锚505。未展示顺应性梁致动器，其在连接于锚505与快门503之间时有助于将快门503悬挂在表面上方一短距离处。快门组合件502安置在透明衬底504上，此衬底由塑料或玻璃制成。安置在衬底504上的后向反射层(反射膜506)界定定位于快门组合件502的快门503的闭合位置下方的多个表面孔隙508。反射膜506将未穿过表面孔隙508的光朝显示设备500后面反射回。反射孔隙层506可为不具有通过多种气相沉积技术(包含溅镀、蒸镀、离子镀、激光烧蚀或化学气相沉积(CVD))以薄膜方式形成的包含物的精细颗粒金属膜。在一些其它实施方案中，所述后向反射层506可由镜(例如电介质镜)形成。电介质镜可被制造成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。将快门503与反射膜506分开且在其内所述快门可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小于处于闭合状态的快门503的边缘与孔隙508的边缘之间的横向重叠，例如图4B中描绘的重叠416。
显示设备500包含将衬底504与平面光导516分开的选用漫射体512及/或选用亮度增强膜514。光导516包含透明材料，即，玻璃或塑料材料。由形成背光的一或多个光源518照亮光导516。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)。反射器519帮助将来自灯518的光导向光导516。前向反射膜520安置在背光 516后面，从而朝向快门组合件502反射光。来自所述背光的不穿过快门组合件502中的一者的光线(例如射线521)将返回到所述背光且再次从膜520反射。以此方式，未能在初次通过时离开显示设备500以形成图像的光可被再循环且可用于透射穿过快门组合件502的阵列中的其它开放孔隙。已证实此光再循环增大所述显示器的照明效率。
光导516包含从灯518朝向孔隙508且因此朝向显示器前面再定向光的一组几何光再定向器或棱镜517。光再定向器517可模制到具有横截面可替代性地为三角形、梯形或曲线的形状的光导516的塑料本体中。棱镜517的密度通常随与灯518的距离的增大而增大。
在一些实施方案中，孔隙层506可由光吸收材料制成，且在替代实施方案中，快门503的表面可涂布有光吸收或光反射材料。在一些其它实施方案中，孔隙层506可直接沉积在光导516的表面上。在一些实施方案中，孔隙层506无需与快门503及锚505安置在相同的衬底上(例如在下文描述的MEMS向下配置中)。
在一些实施方案中，光源518可包含不同色彩(例如，红色、绿色及蓝色)的灯。可通过以人脑足以将不同色彩的图像平均成单个多色彩图像的速率用不同色彩的灯循序照亮图像而形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列而形成各种特定色彩图像。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。在一些其它实施方案中，光源518可包含青色、洋红色、黄色及白色灯，红色、绿色、蓝色及白色灯。在一些其它实施方案中，额外灯可包含在光源518中。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。在一些其它实施方案中，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、洋红色及黄色灯或白色、青色、洋红色、黄色、橙色及绿色灯。
盖板522形成显示设备500的前面部分。盖板522的后侧可涂布有黑色矩阵524以增大对比度。在替代实施方案中，所述盖板包含彩色滤光器，例如对应于快门组合件502的不同者的不同红色、绿色及蓝色滤光器。盖板522支撑在离开快门组合件502的预定距离之处，从而形成间隙526。由机械支撑件或间隔件527及/或由将盖板522附接到衬底504的粘附密封件528维持间隙526。
粘附密封件528密封流体530。流体530被设计成具有优选低于约10厘泊的粘度且具有优选高于约2.0的相对介电常数及高于约104V/cm的电介质崩溃强度。流体530还可用作润滑剂。在一些实施方案中，流体530为具有高表面湿润能力的疏水液体。在替 代实施方案中，流体530具有大于或小于衬底504的折射率。
并有机械光调制器的显示器可包含数百、数千或在一些情况下数百万个移动元件。在一些装置中，元件的每次移动提供静摩擦力使所述元件的一或多者失去作用的机会。通过将所有部件浸入流体(也称作流体530)中并(例如，用粘附剂)将所述流体密封在MEMS显示单元中的流体空间或间隙内而促进此移动。流体530通常为具有低摩擦系数、低粘度及在长时间中具有最小降解效应的流体。当基于MEMS的显示组合件包含流体530的液体时，所述液体至少部分环绕基于MEMS的光调制器的一些移动部件。在一些实施方案中，为了减小致动电压，所述液体具有低于70厘泊的粘度。在一些其它实施方案中，所述液体具有低于10厘泊的粘度。粘度低于70厘泊的液体可包含具有低分子量的材料：低于4000克/摩尔，或在一些情况下低于400克/摩尔。也可适合于此类实施方案的流体530包含但不限于去离子水、甲醇、乙醇及其它醇、石蜡、烯烃、醚、聚硅氧油、氟化聚硅氧油、或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用流体可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)(例如六甲基二硅氧烷及八甲基三硅氧烷)或烷基甲基硅氧烷(例如己基五甲基二硅氧烷)。有用流体可为烷，例如辛烷或癸烷。有用流体可为硝基烷，例如硝基甲烷。有用流体可为芳族化合物，例如甲苯或二乙苯。有用流体可为酮，例如丁酮或甲基异丁酮。有用流体可为氯碳化合物，例如氯苯。有用流体可为含氯氟烃，例如二氯氟乙烷或氯三氟乙烯。考虑用于这些显示组合件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流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚、戊醇及丁醇。实例性的合适氢氟醚包含乙基九氟丁基醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟己烷。
金属薄片或经模制塑料组合件托架532将盖板522、衬底504、背光及其它组件部件在边缘周围固持在一起。用螺钉或凹口突片紧固组合件托架532以增加经组合显示设备500的刚性。在一些实施方案中，光源518是通过环氧树脂灌封化合物而模制在适当位置中。反射器536帮助从光导516的边缘逃逸出的光返回到光导516中。图5未描绘将控制信号以及电力提供给快门组合件502及灯518的电互连件。
在一些其它实施方案中，如图2A到图2D描绘的基于卷轴的光调制器220、光分接头250或基于电湿润的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器可取代显示设备500内的快门组合件502。
图5还展示显示器盖板522上的静电电荷积累(后文称作“电荷积累”)的一个实例。由负电荷540表示所述电荷积累。虽然图5展示负电荷540，但是还可由正电荷或正电荷与负电荷的组合表示所述电荷积累。
将显示设备500的各种部件浸入流体530中的过程可导致电荷迁移出此类部件并到 流体530中。此电荷迁移还可能起因于当快门503在开启位置与闭合位置之间重复移动时快门503与流体530之间的摩擦。在其它例项中，和与带电表面(例如快门503)的摩擦无关的电荷迁移可造成电荷积累。
不管原因是什么，电荷积累可能在显示设备500的操作中产生非所要效应。特定来说，所述电荷积累可在所述显示设备的各种部件之间产生静电力。此类静电力可造成所述部件的不当移动。例如，在与快门503相对的盖板522上的电荷积累可对快门503施加在所述快门的意欲运动平面外的方向上的静电力。这些力可阻碍快门503移动。由图5的箭头541展示此力的一个实例，其中快门503被朝向盖板522向上拉动。在一些例项中，因所述电荷积累产生的静电力可导致快门503粘到或粘附到显示设备500内的其它表面。接着，快门503可卡在非所要的开启、闭合或中间位置中。在其它例项中，如果所述电荷积累足够大，那么所产生的强静电力可以足够力拉动快门503，使支撑快门503的梁及锚505弯曲或不可逆地损坏。此可造成快门503永久损坏，从而致使对应像素不可操作。下文参考图7到图13详细论述用于减轻所述电荷积累的方法。
显示设备500被称作MEMS向上配置，其中基于MEMS的光调制器形成在衬底504的前表面(即，面向观看者的表面)上。快门组合件502直接建置在反射孔隙层506顶部上。在称作MEMS向下配置的替代实施方案中，所述快门组合件安置在与上面形成有所述反射孔隙层的衬底分开的衬底上。上面形成有所述反射孔隙层的界定多个孔隙的衬底在本文称作孔隙板。在MEMS向下配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底取代显示设备500中的盖板522，且经定向使得基于MEMS的光调制器定位在顶部衬底的后表面(即，背向观看者且朝向光导516的表面)上。基于MEMS的光调制器从而被定位成与反射孔隙层506直接相对且相隔一间隙。可由连接孔隙板及上面形成有MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持所述间隙。在一些实施方案中，所述间隔件安置在阵列中的每一像素内或每一像素之间。将MEMS光调制器与其对应孔隙分开的所述间隙或距离优选小于10微米或为小于快门与孔隙之间的重叠(例如重叠416)的距离。
图6展示用于在显示器的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的横截面图。显示组合件600包含调制器衬底602及孔隙板604。显示组合件600还包含一组快门组合件606及反射孔隙层608。快门组合件606包含快门616。反射孔隙层608包含孔隙610。由间隔件612及614的相对组维持调制器衬底602与孔隙板604之间的预定间隙或间隔。间隔件612形成在调制器衬底602上或作为调制器衬底602的部分。间隔件614形成在孔隙板604上或作为孔隙板604的部分。在组装期间，两个衬底602及604经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。
此说明性实例的间隔或距离为8微米。为了建立此间隔，间隔件612为2微米高且间隔件614为6微米高。或者，间隔件612及间隔件614可均为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，只要间隔件的总高度能建立所要间隔，就可采用间隔件高度的任何组合。
在接着于组装期间对准或配合的衬底602及604两者上提供间隔件具有关于材料及处理成本的优点。提供极高(例如大于8微米)间隔件可为昂贵的，这是因为其可能需要相对长的时间来进行光可成像聚合物的固化、曝光及显影。使用如在显示组合件600中的配合的间隔件允许在每一衬底上使用较薄聚合物涂层。
在另一实施方案中，形成在调制器衬底602上的间隔件612可由用于形成快门组合件606的相同材料及图案化块形成。例如，用于快门组合件606的锚也可执行与间隔件612类似的功能。在此实施方案中，将无需分开应用聚合物以形成间隔件，且将无需针对所述间隔件的单独曝光掩模。
与图5的显示设备500类似，显示设备600的各种部件还可浸入流体630中。此流体630可具有与上文针对流体530(图5所示)论述的性质类似的性质。此外，流体630还可将电荷从快门616或致动器传送到与快门616相对的表面，例如反射孔隙层608。如上文论述的所产生静电力可造成快门616的非所要移动。例如，图6展示在快门616附近的产生由箭头621表示的静电力(其朝向孔隙板604向下拉动快门616)的电荷积累620。
如上文论述，电荷积累及所产生的静电力的存在可造成快门组合件(例如快门组合件606)的暂时或永久损坏，从而致使对应像素不可操作。下文参考图7到图13详细论述用于减轻所述电荷积累的方法。
电荷积累可发生在显示设备的任何表面上。例如，电荷可积聚在快门、孔隙层、盖板等上。通常，这些表面为非导电的。例如，快门503(图5所示)通常涂布有钝化层。所述钝化层为非导电的，且尤其保护快门503使其免于与周围流体530(在图5也展示)化学相互作用及静摩擦等。因为所述钝化层为非导电的，所以所述钝化层上的电荷积累可能不容易消散。电荷积累还可类似地发生在所述显示设备的其它非导电表面上。虽然不可能完全消散所述显示设备的所有表面上的所有电荷积累，但是在快门503附近(例如，在盖板或孔隙板上(如下文论述))提供导电层710或810帮助消散大量电荷积累，从而实质上减小与电荷积累相关联的快门503不可操作的风险。
图7展示并有光吸收导电层的显示设备的实例横截面图。显示设备700与图5的MEMS向上显示设备500共享若干元件。用图5使用的相同数字指代此类共同元件。然 而，显示设备700提供协助减轻电荷积累的非所要效应的额外特征。具体来说，显示设备700包含安置在盖板522的面向光调制器衬底504的一侧上的光吸收导电层710(后文称作“导电层710”)。此外，导电层710经安置使得其主表面中的一者电接触流体530。可通过数种光吸收导电材料(包含但不限于钼铬(MoCr)、钼钨(MoW)、钼钛(MoTi)、钼钽(MoTa)、钛钨(TiW)及钛铬(TiCr))的沉积及/或阳极氧化而形成导电层710。由上文合金或纯金属(例如镍(Ni)及铬(Cr))形成且具有粗糙表面的金属膜还可对光吸收有效。可通过以高气压(超过20毫托的溅镀大气压)溅镀沉积而产生此类膜。还可通过液体喷射或等离子喷射涂覆金属颗粒的分散液，接着通过热烧结阶段而形成粗糙金属膜。还可使用光吸收及充分导电的树脂黑色矩阵(RBM)而形成导电层710。
如上文参考图5论述，由在盖板522上的在快门503附近的电荷积累造成的静电力可非所要地影响快门503的操作。然而，导电层710的包含通过消散导电层710附近的电荷积累而减轻了对装置可操作性的此威胁。通过消散所述电荷积累，导电层710减小或消除静电力。
可以用于消散电荷积累的若干方式配置导电层710。在一些实施方案中，导电层710电连接到接地电势。此连接提供使电荷从盖板522流动到接地的路径，从而防止电荷积累。
在一些其它实施方案中，通过选择性地将激活电压施加到快门而非致动驱动梁来控制快门组合件的状态。因此，不同快门常处于不同电压。在此类实施方案中，导电层710分成数个区域，其中每一区域对应于单个像素。每一区域例如经由与其对应像素相关联的导电锚而电连接到所述像素的快门。此外，导电层710的个别区域彼此电隔离。因此，对于每一像素，导电层710的对应区域消散在盖板522处的与所述像素相邻的任何电荷积累。下文参考图11更详细描述具有电隔离区域的导电层的一个实例。
在一些实施方案中，导电层710的电隔离区域可对应于像素群组。在此类实施方案中，所述像素群组的所有快门以相同电势操作。因此，对应于所述像素群组的所述导电层710的区域电连接到所述像素群组的所有快门。
在一些其它实施方案中，在操作期间所有像素的所有快门503以相同全局电势操作。在此类实施方案中，导电层710电连接到所有快门503。在一些实施方案中，导电层710经由导电间隔件527而电连接到快门503。在一些其它实施方案中，边缘密封件528并有导电材料，使得边缘密封件528可将导电层710电连接到耦合到快门503的互连件。维持导电层710及快门503在相同电势减小或消除了盖板522上的电荷积累。
展示图7的导电层710仅延伸直到形成在黑色矩阵524内的间隙712为止。因为导电层710不在光路径521中，所以其可为光吸收的以防止杂散光朝向观看者逃逸且因此改善显示器的对比率。
在一些例项中，间隙712中的盖板522上的电荷积累可在快门503在快门闭合位置中时将静电力施加在快门503上。因此，快门503可卡在闭合位置中。为了缓和此风险，在一些实施方案中，导电层710包含延伸到间隙712中且跨越间隙的导电迹线，使得也可有效消散所述间隙712中的电荷积累。
在一些实施方案中，迹线可由与导电层710相同的材料制成。如此，所述迹线还可为光吸收的且可吸收由显示设备700发射的光线521。通常可通过在考虑到用于图案化导电层710的光刻工艺的情况下将所述迹线制成尽可能窄(在水平平面中或在所述导电层710的平面中)而减小光阻塞。在一些实施方案中，所述迹线的宽度及所述迹线之间的间隔经选择使得所述迹线不阻塞间隙712的约10％以上。在所述迹线的导电性较高的一些其它实施方案中，所述迹线可被制作得甚至更窄，以便至多阻塞间隙712的约5％或约1％。
图8展示并有透明导电层的显示设备的实例横截面图。显示设备800与图5的MEMS向上显示设备500共享若干元件。由图5中使用的相同数字指代此类共同元件。显示设备800并有透明导电层810。透明导电层810消散与光调制器衬底504相对的盖板522附近的电荷积累。虽然图7的光吸收层710部分覆盖形成在黑色矩阵524内的间隙712，但是透明导电层810覆盖由黑色矩阵524形成的整个间隙812。因此，可由透明导电层810有效消散间隙812中的电荷积累。因为透明导电层810是透明的，所以其不会实质上减小显示设备800的光输出。
透明导电层810可用于使用各种方法消散电荷积累。与上文关于导电层710(图7所示)描述的方法类似，透明导电层810可连接到接地电势或可连接到将共同电压提供给所有快门503的全局互连件。在一些实施方案中，透明导电层810可分成数个电隔离区域。每一区域对应于一或多个像素且电连接到一或多个像素。
在一些实施方案中，透明导电层810可为透明导电氧化物(TCO)(例如氧化铟锡(ITO))，其为导电的且对可见光谱中的波长为光学透明的。在一些其它实施方案中，还可使用其它TCO，例如掺杂铝的氧化锌(AZO)及掺杂铟的氧化镉。
图9展示用于在具有光吸收导电层的显示设备的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的实例横截面图。显示设备900与图6的MEMS向下显示设备600共享若干元件。由如图6的相同数字指代此类共同元件。然而，显示设备900提供协助减轻电荷积累的非所要效应(上文参考图6论述所述效应)的额外特征。特定来说，显示设 备900包含安置在面向调制器衬底602的孔隙板604上的光吸收导电层910(后文称作“导电层910”)。具体来说，导电层910安置在反射孔隙层608上。此外，导电层910经安置使得其主表面中的一者电接触流体630。导电层910可由任何材料及用上文参考图7针对形成导电层710所描述的任何工艺形成。
如上文参考图6论述，由反射孔隙层608上的电荷积累造成的静电力可非所要地影响快门616的操作。然而，导电层910的包含通过消散导电层910附近的电荷积累而减轻对快门616的可操作性的此威胁。通过消散所述电荷积累，导电层910减小或消除由所述电荷积累造成的静电力。
在一些例项中，在与快门616相对的孔隙608附近的电荷积累可在快门616在闭合位置中时产生施加在快门616上的静电力。因为这些静电力，所以存在致使快门616卡在闭合位置中的风险。为了解决此风险，在一些实施方案中，导电层910包含延伸到孔隙610中且跨越孔隙的迹线，使得也可有效消散孔隙608中的电荷积累。
与上文关于图7的MEMS向上配置论述的迹线类似，导电层910的迹线也可构成与导电层710相同的材料。此外，在一些实施方案中，所述迹线的宽度及间隔经选择使得所述迹线不阻塞孔隙610的约10％以上。此外，在所述迹线的导电性较高的一些其它实施方案中，所述迹线可制作得甚至更窄，以便至多阻塞孔隙610的约5％到约1％。
可使用各种方法将导电层910用于消散电荷积累。与上文关于参考图7论述的导电层710所描述的方法类似，导电层910可连接到接地电势或可经由导电间隔件612及608或通过导电边缘密封件而连接到所有快门616的全局电势。在一些实施方案中，导电层910可分成数个电隔离区域。在此类实施方案中，每一区域对应于一或多个像素且电连接到一或多个像素。
图10展示用于在具有透明导电层的显示设备的MEMS向下配置中使用的光调制器衬底及孔隙板的实例横截面图。在此实例中，透明导电层1010安置在整个反射孔隙层608上以用于消散所述反射孔隙层608附近的电荷积累。通过延伸在孔隙610上，透明导电层1010也消散孔隙610中的电荷积累。因此，减小或消除归因于孔隙610中的电荷积累的静电力。因此，也减小或消除这些静电力造成快门616卡在闭合位置中的风险。
与上文论述的图8的MEMS向上配置的透明导电层810类似，在一些实施方案中，透明导电层1010可为透明导电氧化物(TCO)，例如氧化铟锡(ITO)、掺杂铝的氧化锌(AZO)或掺杂铟的氧化镉。
可使用各种方法将透明导电层1010用于消散电荷积累。与上文关于导电层910(图9所示)描述的方法类似，透明导电层1010可连接到接地电势或可连接到所有快门616的 全局电势。在一些实施方案中，导电层1010可分成数个电隔离区域。在此类实施方案中，每一区域对应于一或多个像素且电连接到一或多个像素。
图11展示光吸收导电层1100的实例俯视图。光吸收导电层1100为适合于分别用作图7及9描绘的光吸收导电层710及910的光吸收层的实例。特定来说，光吸收导电层1100包含形成在孔隙层或衬底1104上的多个电隔离导电区域1110。合适材料包含对于图7描绘的光吸收导电层710陈述的任何材料。每一区域1110对应于像素。每一区域与所有其它区域电隔离。导电层1100由光吸收及导电材料形成。可通过所述光吸收导电材料的沉积及/或阳极氧化，接着通过用于界定每一像素的电隔离区域1110的若干微机械加工技术(例如光刻、蚀刻等)中的任何技术而形成导电层1100的每一区域1110。
导电层1100的每一区域1110包含间隙或开口1112，其对应于像素的盖板中的间隙或开口或者所述像素的孔隙层中的孔隙。每一区域1110还包含通过虚线展示的至少一个位置1127，其中导电区域1110接触导电间隔件，所述导电间隔件继而将导电区域1110电连接到所述对应像素的一或多个快门。
在一些实施方案中，导电层1100的一个区域1110可对应于一个以上像素。为此，导电层1100经微机械加工，使得导电层1100的一个区域1110与所述一个以上像素重叠。在一些其它实施方案中，导电层1100可仅包含覆盖显示设备中的所有像素的一个区域。在此类情况下，导电层1100经由位置1127处的导电间隔件或经由导电边缘密封件而电连接到所有像素的所有快门。
在一些实施方案中，导电层1100的每一区域1110可表示图7所示的MEMS向上配置的导电层710。在此类实施方案中，间隙1112可对应于形成在黑色矩阵524内的开口712，虚线可对应于导电层710接触导电间隔件527的位置，且衬底1104可对应于图7所示的光调制器衬底504。如上文参考图7论述，开口712与光调制器衬底504的孔隙508对准。此外，导电间隔件527将导电层710连接到锚505，锚505继而电连接到快门503。因此，对于每一像素，对应区域710与图7所示的对应快门503电接触。
在一些其它实施方案中，图11所示的区域1110对应于上文参考图9论述的MEMS向下配置的导电层910。在此实施方案中，间隙1112将对应于孔隙610，位置1127将对应于导电层910接触导电间隔件612的位置，且衬底1104将对应于上面形成有导电层910的反射孔隙层608或孔隙板604。
图12展示用于在显示设备中使用的光吸收导电迹线的层1210的实例俯视图。层1210包含跨整个层1210延伸的数个导电迹线1205。在一个说明性区域1201中，导电迹线1205以相同方向定向，而在另一说明性区域1202中，所述导电迹线以一个以上方 向定向。出于说明目的而描绘所述两个区域。虽然一些实施方案可包含多个迹线区域(其中所述迹线在不同区域中具有不同图案)，但是在一些其它实施方案中，整个层1210可包含具有统一图案及定向的导电迹线1205。
图12还通过虚线展示下伏像素区域1203。每一像素区域1203包含开口1212及接触位置1227。开口1212可对应于与所述像素相关联的盖板中的间隙或开口或与所述像素相关联的孔隙层中的孔隙。每一接触位置1227对应于导电迹线1205与下伏像素的导电间隔件接触的位置。层1210还电连接到导电边缘密封件，例如图5及7描绘的边缘密封件528。所述导电边缘密封件可将导电迹线1205的每一者电连接到彼此且电连接到一或多个下伏像素区域的快门。
在一些实施方案中，导电迹线1205之间的宽度及间隔经选择使得所述迹线不阻塞每一间隙1212的约10％以上。在所述迹线的导电性较高的一些其它实施方案中，所述迹线可被制作得甚至更窄，以便至多阻塞每一间隙1212的约5％或约1％。
在一些实施方案中，具有导电迹线1205的图12的导电层1210可用作图7所示的MEMS向上配置的导电层710。在此类实施方案中，像素区域1203对应于显示设备700的个别显示元件，间隙或开口1212对应于形成在盖板522上的黑色矩阵524内的间隙或开口712，且接触位置1227对应于导电层710与将导电层710电连接到快门503的导电迹线527接触的位置。
类似地，在一些其它实施方案中，具有导电迹线1205的图12的导电层1210可用作图9所示的MEMS向下配置的导电层910。在此类实施方案中，像素区域1203对应于显示设备900的个别显示元件，间隙或开口1212对应于孔隙610，且接触位置1227对应于导电层910与将导电层910电连接到快门616的导电间隔件612接触的位置。
在一些其它实施方案中，导电层1210可分成与图11的导电层1100的区域1110类似的区域。在此类实施方案中，导电迹线1205可在表示下伏像素区域的区域1203内隔离。
图13展示用于减小显示设备的腔内的电荷积累的方法1300的实例流程图。本文参考图8的显示设备800的MEMS向上配置的封装(作为实例)而描述所述方法1300。然而，应了解方法1300还可应用于其它显示设备配置(例如图7及图9到图12所示的显示设备配置)的封装。
所述方法以提供界定腔的第一平坦表面的第一衬底开始(阶段1301)。参考图8，所述第一衬底可为界定腔的第一平坦表面的光调制器衬底504。光调制器衬底504提供在其上安置快门组合件502及间隔件527的表面。
随后，提供界定所述腔的第二平坦表面的第二衬底(阶段1302)。所述第二平坦表面被安置成与所述第一平坦表面相对。参考图8，第二平坦表面可为盖板522。接着，在所述第二平坦表面上提供透明导电层(阶段1303)。参考图8，所述透明导电层可为安置在盖板522上的透明导电层810。如上文参考图7描述，所述导电层可通过上文陈述的数种光吸收导电材料的沉积及/或阳极氧化而沉积在所述第二衬底上。
在所述第二平坦表面上提供所述透明导电层后，提供与附接到所述第一平坦表面的光调制器及所述导电层的主表面接触的流体(阶段1304)。参考图8，在阶段1304中提供的流体可为流体530，且所述光调制器可为附接到光调制器衬底504的快门503。因此，流体530与快门503及透明导电层810接触。
最后，经由导电层而消散腔内的一部分电荷(阶段1305)。再次参考图8，导电层810消散盖板522附近的电荷积累。电荷消散可在将流体填充到所述腔中期间或在显示设备800的正常操作期间发生。在填充所述流体期间，电荷积累可因运动中的流体与所述显示设备800的各种表面之间的摩擦而发生。在此类例项中，共同电势可在填充此流体前及期间施加到所述导电层及光调制器两者。当填充形成在两个衬底之间的腔时，所述光调制器及所述导电层的共同电势提供起因于流体填充过程的电荷积累的消散。在所述填充完成后，在一些实施方案中，所述共同电势被移除。
在一些其它实施方案中，可在将共同电势施加到导电层及光调制器前填充流体。
在一些其它实施方案中，电荷积累可在操作期间因快门503与流体530之间的摩擦、因来自显示设备800中的各种带电表面的电荷迁移或出于其它原因而发生。在此类实施方案中，可通过经由上文参考图7到图12描述的任何方法来电连接导电层与快门503而消散所述电荷积累。
如上文描述，显示器中的导电层可以若干方式配置以消散电荷积累。在这些方式中的一些方式中，通过经由导电间隔件(例如各自在图7中描绘的导电间隔件527)将所述导电层电耦合到快门(例如快门503)而实现电荷消散。为了维持导电层及快门处于共同电势，在多种操作环境中的操作期间维持所述快门与所述导电层之间的电连接。
然而，环境温度变更或压力变更可导致在显示器中形成气泡。为了防止形成气泡，所述显示器的一或多个衬底可经配置以变形。在间隔件并非用于将导电层电连接到对应快门的实施方案中，例如当依赖边缘密封件来进行此连接时，间隙可留在所述间隔件与所述导电层之间，从而提供衬底变形的空间。然而，在采用导电间隔件的实施方案中，此间隙将切断由所述间隔件提供的电连接。因此，需要允许衬底变形同时维持由参考图7描述的导电间隔件提供的电连接的替代配置。图14A到图14C展示一个此配置。
图14A展示围绕周边具有经扩展无间隔件区域的实例显示器1400的俯视图。图14B展示图14A中所示的显示器的侧视图。现参考图14A及14B，显示器1400包含支撑显示元件1405的阵列的第一衬底1402及与第一衬底1402相隔单元间隙1409的第二衬底1404。第一衬底1402与第二衬底1404之间的区称作单元。第一衬底1402及第二衬底1404中的至少一者是柔性的。显示器1400包含用于形成图像的显示区域1406。显示区域1406具有宽度1411及长度1413。
第一衬底及第二衬底通过导电间隔件1407而分开。导电间隔件1407定位于显示区域1406内且将第一衬底1402上的显示元件1405电连接到第二衬底1404上的导电表面。第一衬底1402及第二衬底1404通过边缘密封件1410(例如聚合物密封剂)而沿显示区域1406的周边接合在一起。合适密封剂的实例包含可通过紫外光而热固化或固化的环氧树脂。其它合适密封剂可包含可用于在衬底对准后固化同时防止水分进入所述单元的粘附剂。
在显示区域1406与边缘密封件1410之间，显示器1400包含实质上无间隔件的区域1408，在区域1408内第一衬底1402及第二衬底1404中的一者(“变形衬底”)可朝向另一者变形，且此变形不受间隔件1407限制。无间隔件区域1408足够大以允许所述变形衬底充分变形，以防止在显示器1400的操作温度范围内形成气泡。在一些实施方案中，所述无间隔件区域具有大约1到20毫米的宽度。在一些实施方案中，所述显示器1400的操作温度范围高于约0℃。在一些其它实施方案中，所述显示器的操作范围高于约-30℃。
图14C展示图14A所示的显示器的经扩展无间隔件区域的透视图。特定来说，图14C展示在完全折叠时无间隔件区域的透视图。现参考图14A到图14C，无间隔件区域1408在一侧上以显示区域中的边缘密封件1410及最外面间隔件1407为界限。为了防止用户在显示器组装到主机装置中时看见变形衬底的变形，所述主机装置包含实质上覆盖无间隔件区域1408使得仅可看见所述显示区域的带槽框。
无间隔件区域1408的宽度至少为根据需要的宽度，使得起因于所述区域内的变形衬底的完全折叠(即，第一衬底1402与第二衬底1404接触时)的体积减小完全抵消受温度下降到显示器的操作温度范围内的最低温度影响的流体体积减小。例如，如果显示器1400的操作范围大于约-30℃，那么无间隔件区域1408的宽度1414至少足够大使得变形衬底可充分变形以补偿起因于显示器1400在环境温度为约-30℃的环境中操作的显示器中的流体体积减小。可基于将变形的衬底厚度、衬底模数、显示区域1406的总面积及流体的热膨胀系数(CTE)而计算此宽度1414。在一些实施方案中，所述流体的CTE决 定了因温度下降而将需适应的体积减小。在一些实施方案中，可基于显示区域1406的对应宽度1411而计算所述无间隔件区域1408的宽度1414。在一些实施方案中，使用以下方程式并求解x而计算所述无间隔件区域的宽度：
CV＝(L·x·H)+((W-2x)(H))
其中
CV为流体的经计算体积减小；
L为显示区域1406及无间隔件区域1408的长度；
H为第一衬底1402与第二衬底1404之间的单元间隙；
W为显示区域1406及无间隔件区域1408的宽度；及
x为无间隔件区域1408的最小宽度。
此方程式假定无间隔件区域1408的一侧的体积减小等于显示区域1406及无间隔件区域1408的长度、单元间隙1409的高度与无间隔件区域1408的最小宽度的乘积的一半((x·L·H)/2)。
图15A及15B为说明包含多个显示元件的显示装置40的系统框图。显示装置40可为例如智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其略微变动还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子书阅读器、手持型装置及便携式媒体装置。
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及麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一工艺形成，包含注射模制及真空成形。此外，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、橡胶及陶瓷或其组合。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。
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、OLED、超扭转式向列型(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)或其它显像管装置)。此外，如本文描述，显示器30可包含基于机械光调制器的显示器。
图15B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外壳41中的额外组件。例如，显示装置40包含网络接口27，网络接口27 包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可显示在显示装置40上的图像数据的源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但是处理器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，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，对信号进行滤波或以其它方式操控信号)。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，阵列驱动器22又可耦合到显示阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图15A中未具体描绘的元件)可经配置以用作存储器装置且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电力供应器50可将电力提供给特定显示装置40设计中的实质上全部组件。
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还可具有一些处理能力以免除例如处理器21的数据处理需求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE802.11标准(包含IEEE802.11a、b、g、n)及其进一步实施方案发射及接收射频(RF)信号。在一些其它实施方案中，天线43根据标准发射及接收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/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地中继无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、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+)、长期演进技术(LTE)、AMPS或用于在无线网络(例如利用3G或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可接收并进一步操控所述信号。收发器47还可处理接收从处理器21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，收发器47可由接收器替换。此外，在一些实施方案中，网络接口27可由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。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，此类图像特性可包含色彩、饱和度及灰阶。
处理器21可包含用于控制显示装置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到处理器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使其高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，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，使得其具有适合跨显示阵列30扫描的时序。接着，驱动器控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但是此类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中或与阵列驱动器22完全集成于硬件中。
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一组平行波形，所述波形被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及有时数千个(或更多)引线。在一些实施方案中，阵列驱动器22及显示阵列30为显示模块的一部分。在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30为显示模块的一部分。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适合本文描述的类型的显示器中的任一者。例如，驱动器控制器29可为常规显示控制器或双稳态显示控制器(例如机械光调制器显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器(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。此实施方案可用于高度集成系统，例如移动电话、便携式电子装置、手表及小面积显示器。
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、与显示阵列30集成的触敏屏幕、或压敏膜或热敏膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。
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，可使用来自例如壁式插口或者光伏打装置或阵列的电力而对所述可再充电电池充电。替代性地，可再充电电池可为可无线充电的。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，控制可编程性存在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。在一些其它实施方案中，控制可编程性存在于阵列驱动器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文描述的优化。
结合本文揭示的实施方案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文描述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中说明硬件及软件的可互换性。在硬件还是软件中实施此功能性取决于特定应用及强加于整个系统的设计限制。
可使用下列每一者实施或执行用于实施结合本文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)、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。在一些实施方案中，可通过专用于给定功能的电路执行特定过程及方法。
在一或多个方面中，可将所描述的功能实施于硬件、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)或其任何组合中。本说明书中描述的标的物的实施方案还可实施为在计算机存储媒体上编码以通过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(即，计算机程序指令的一或多个模块)。
如果在软件中实施，那么功能可作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由所述计算机可读媒体发射。本文揭示的方法或算法的过程可在可驻留在计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体二者，通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一个位置传送到另一位置的任何媒体。存储媒体可为可通过计算机存取的任何可用媒体。举例来说(且不限于)，此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，或可用于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。任何连接也可适当地称为计算机可读媒体。如本文使用，磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地重现数据而光盘用激光光学地重现数据。上述各物的组合也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与指令中的一者 或任何组合或集合而驻留在机器可读媒体及计算机可读媒体上，所述机器可读媒体及计算机可读媒体可并入到计算机程序产品中。
所属领域的技术人员可容易明白本揭示内容中描述的实施方案的各种修改，且本文定义的一股原理在不悖离本揭示内容的精神或范围的情况下可应用于其它实施方案。因此，权利要求书并非希望限于本文展示的实施方案，而是符合与本文揭示的揭示内容、原理及新颖特征一致的最广范围。
另外，所属领域的一股技术人员将容易了解，术语“上”及“下”有时是为了便于描述图式而使用，且指示对应于适当定向的页面上的图式的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的任何装置的适当定向。
在本说明书中在分开的实施方案的背景下描述的特定特征也可在单个实施方案中组合实施。相反，在单个实施方案的背景下描述的各种特征也可在多项实施方案中分开实施或以任何适当子组合实施。此外，尽管上文可将特征描述为以特定组合起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况中，来自所主张组合的一或多个特征可从组合中去除，且所主张组合可关于子组合或子组合的变动。
类似地，虽然在图式中以特定次序描绘操作，但是此不应理解为要求以所展示的特定次序或循序执行此类操作，或执行所有经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过程。然而，未描绘的其它操作可并入到示意地说明的实例过程中。例如，可在经说明的操作的任一者之前、之后、同时或之间执行一或多个额外操作。在某些境况中，多任务处理及并行处理可为有利的。此外，在上文描述的实施方案中的各种系统组件的分开不应被理解为在所有实施方案中都要求进行此分开，且应理解所描述的程序组件及系统通常可一起集成于单个软件产品中或可封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况中，权利要求书中叙述的动作可以不同次序执行且仍实现所要结果。

Claims (25)

1.一种将电荷消散表面并入到显示器的设备，其包括：
第一衬底，其界定腔的第一平坦表面；
第二衬底，其界定所述腔的与所述第一平坦表面相对的第二平坦表面；
至少一个光调制器，其附接到所述第一平坦表面且安置在所述腔内，能够在与所述第一平坦表面平行的平面中在所述腔内的至少第一位置与第二位置之间移动；
流体，其安置在所述腔中，所述光调制器浸入所述流体中；
透明导电层，其安置在所述腔内且安置在所述第二平坦表面上，并与所述流体电接触；
导电间隔件，其安置在所述腔内，与所述光调制器及所述透明导电层电连通，
其中所述至少一个光调制器及所述透明导电层处于相同电势。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述透明导电层的主表面与所述流体接触。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个光调制器包括快门，所述快门能够在所述第一位置及所述第二位置中的一者中将光透射或反射出所述腔，并在所述第一位置及所述第二位置中的另一者中防止光传播出所述腔。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个光调制器进一步能够移动到所述腔内的至少一个第三位置中。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
显示区域，其环绕所述导电间隔件及所述至少一个光调制器；
多个额外导电间隔件，其定位于所述显示区域内；
边缘密封件，其环绕将所述第一衬底耦合到所述第二衬底的所述显示区域；
无间隔件区域，其定位于所述边缘密封件与所述显示区域之间，使得所述多个额外导电间隔件防止所述第一衬底及所述第二衬底在所述显示区域内变形，且所述第一衬底及所述第二衬底中的至少一者可在所述无间隔件区域内自由变形。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个光调制器及所述透明导电层处于接地电势。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个光调制器包括至少一个像素的至少部分，所述至少一个像素界定显示器观看区的至少部分。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述至少一个像素进一步包括由所述第一衬底或所述第二衬底界定的至少一个孔隙，且其中所述透明导电层延伸覆盖所述至少一个孔隙的至少20％。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述透明导电层包括氧化铟锡ITO。
10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
显示器，其包括：
所述第一衬底、所述第二衬底、所述至少一个光调制器、所述流体、所述透明导电层；
处理器，其能够与所述显示器通信，所述处理器能够处理图像数据；以及
存储器装置，其能够与所述处理器通信。
11.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括：
驱动器电路，其能够将至少一个信号发送到所述显示器；以及
控制器，其能够将所述图像数据的至少一个部分发送到所述驱动器电路。
12.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括：
图像源模块，其能够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。
13.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括：
输入装置，其能够接收输入数据且将所述输入数据传达到所述处理器。
14.一种将电荷消散表面并入到显示器的设备，其包括：
第一衬底，其界定腔的第一平坦表面；
第二衬底，其界定所述腔的与所述第一平坦表面相对的第二平坦表面；
至少一个光调制器，其附接到所述第一平坦表面且安置在所述腔内，能够在所述腔内的至少第一位置与第二位置之间移动；
流体，其安置在所述腔中，所述光调制器浸入所述流体中；
光吸收导电层，其安置在所述腔内且安置在所述第二平坦表面上，并与所述流体电接触；以及
导电间隔件，其安置在所述腔内，与所述光调制器及所述光吸收导电层电连通，
其中所述至少一个光调制器及所述光吸收导电层处于相同电势。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述光吸收导电层的主表面与所述流体接触。
16.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个光调制器包括快门，所述快门能够在所述第一位置及所述第二位置中的一者中将光透射或反射出所述腔，并在所述第一位置及所述第二位置中的另一者中防止光传播出所述腔。
17.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个光调制器进一步能够移动到所述腔内的至少一个第三位置中。
18.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括：
显示区域，其环绕所述导电间隔件及所述至少一个光调制器；
多个额外导电间隔件，其定位于所述显示区域内；
边缘密封件，其环绕将所述第一衬底耦合到所述第二衬底的所述显示区域；
无间隔件区域，其定位于所述边缘密封件与所述显示区域之间，使得所述多个额外导电间隔件防止所述第一衬底及所述第二衬底在所述显示区域内变形，且所述第一衬底及所述第二衬底中的至少一者可在所述无间隔件区域内自由变形。
19.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个光调制器及所述光吸收导电层处于接地电势。
20.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个光调制器包括至少一个像素的至少部分，所述至少一个像素界定显示器观看区的至少部分。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述至少一个像素进一步包括由所述第一衬底或所述第二衬底界定的至少一个孔隙，且其中所述光吸收导电层延伸覆盖所述至少一个孔隙的部分。
22.一种减小附接到腔的第一平坦表面的光调制器与所述腔的与所述第一平坦表面相对的第二平坦表面之间的静电引力的方法，其包括：
提供界定所述腔的所述第一平坦表面的第一衬底；
提供界定所述腔的与所述第一平坦表面相对的所述第二平坦表面的第二衬底；
提供安置在所述腔内且安置在所述腔的所述第二平坦表面上的透明导电层，所述透明导电层与流体电接触；
提供用于在与所述第一平坦表面平行的平面中在所述腔内的至少第一位置与第二位置之间移动所述光调制器的机制；
提供导电间隔件，其安置在所述腔内，与所述光调制器及所述透明导电层电连通；
提供与所述光调制器及所述透明导电层接触的所述流体；
将第一电势施加到所述光调制器；
将第二电势施加到所述透明导电层，其中所述第一及第二电势相同。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述流体与所述透明导电层的主表面接触。
24.根据权利要求22所述的方法，其中在将所述光调制器浸入所述流体中之前实行施加所述第一电势及施加所述第二电势的动作。
25.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：
在施加所述第一电势及所述第二电势之前将所述光调制器浸入所述流体中；
在将所述光调制器浸入所述流体中之后移除所述第一电势及所述第二电势；以及
密封所述腔。
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