CN105164744A - 并入有变化阈值电压晶体管的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于控制显示设备的像素的系统、方法和设备。一种包含多个像素的设备可由控制矩阵控制。所述控制矩阵针对每一像素包含具有第一阈值电压的第一晶体管和具有第二阈值电压的第二晶体管。单个数据互连件将共用数据电压提供给所述第一和第二晶体管，以控制对应的第一和第二光调制器的状态。

Description

并入有变化阈值电压晶体管的显示设备

相关申请案

本专利申请案主张2013年5月10日申请的标题为“并入有变化阈值电压晶体管的显示设备(DISPLAYAPPARATUSINCORPORATINGVARYINGTHRESHOLDVOLTAGETRANSISTORS)”的第13/891,995号美国实用新型申请案的优先权，且所述实用新型申请案转让给本案受让人，并特此以引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本发明涉及显示器领域，且明确地说，涉及用于控制并入显示器中的光调制器的状态的电路。

背景技术

已提出了针对每一显示像素包含两个或多个光调制器的各种显示器架构。用于控制此类显示器架构的电路可快速开始占用衬底上不可接受量的面积，因为通常使用单独的控制线和其它电路组件来将致动指令传达给每一致动器。

另外，为了降低显示器电路中的电力消耗，合意的是使某些开关能够响应于相对较小的电压变化而改变状态。同时，此类电路包含其它开关，所述开关优选需要较大的电压摆动来改变状态，以确保可靠的操作。

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，所述方面中无单个方面单独负责本文所揭示的合意属性。

本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在包含像素阵列以及耦合到所述像素阵列的控制矩阵的设备中实施。每一像素包含多个光调制器。所述控制矩阵针对每一像素包含第一晶体管和第二晶体管。所述第一晶体管具有第一阈值电压，其管控所述像素中的多个光调制器中的第一光调制器的致动。第二晶体管具有第二阈值电压，其不同于第一阈值电压，且管控所述像素中的多个光调制器中的第二光调制器的致动。所述控制矩阵还针对每一像素包含单个数据互连件，其将共用数据电压提供给第一和第二晶体管两者的对应栅极。在一些实施例中，第一和第二光调制器包含机电系统(EMS)快门，其经配置以相对于挡光层中所形成的单独光圈而移动。

在一些实施例中，大于第一阈值电压且小于第二阈值电压的数据电压的施加导致第一光调制器而不是第二光调制器的致动或放电。在一些实施例中，大于第一和第二阈值电压的数据电压的施加导致第一和第二光调制器两者的致动或放电。

在一些实施例中，对于给定像素，第一晶体管包含在第一子像素电路中，且第二晶体管包含在实质上相同的第二子像素电路中。在一些此类实施例中，控制矩阵还包含耦合到第一和第二子像素电路的致动互连件。在一些实施例中，数据互连件和致动互连件中的至少一者在第一与第二子像素电路之间经过。

在一些实施例中，第一晶体管包含形成控制矩阵的第一金属层处的栅极，且第二晶体管包含形成于控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。在一些实施例中，第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管，且第一阈值电压与第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管的栅极中的一者的电压。在一些其它实施例中，包含于第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不同于包含在第二晶体管中的沟道的长宽比。

在一些实施例中，所述设备还包含显示器、处理器和存储器装置。所述显示器包含像素阵列。所述处理器可经配置以与显示器通信，且处理图像数据。所述存储器装置可经配置以与处理器通信。在一些实施例中，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显示器；以及控制器，其经配置以将图像数据的至少一部分发送到驱动器电路。在一些实施例中，所述设备还包含图像源模块，其经配置以将图像数据发送到处理器。所述图像源模块可包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。在一些其它实施例中，所述设备包含输入装置，其经配置以接收输入数据，并将所述输入数据传送到处理器。

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在包含显示元件阵列以及耦合到所述显示元件的控制矩阵的设备中实施。所述控制矩阵针对每一显示元件包含：第一晶体管，其具有管控致动电压向显示元件的施加的第一阈值电压；以及第二晶体管，其具有低于所述第一阈值电压的第二阈值电压，所述第二阈值电压管控致动电压从显示元件的放电。

在一些实施例中，所述控制矩阵包含耦合到第一晶体管的漏极和栅极的致动电压互连件。在一些其它实施例中，所述控制矩阵针对每一显示元件包含数据存储电容器，其经配置以存储经由数据互连件接收到的数据电压，用于控制第二晶体管的状态。

在一些实施例中，第一晶体管包含形成控制矩阵的第一金属层处的栅极，且第二晶体管包含形成于控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。在一些其它实施例中，第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管。在一些此类实施例中，第一阈值电压与第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管的栅极中的一者的电压。在一些实施例中，包含在第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不同于包含在所述第二晶体管中的沟道的长宽比

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在控制显示设备像素的方法中实施。所述方法包含在显示设备的像素电路处接收具有第一量值的第一数据信号。所述像素电路包含：第一晶体管，其具有管控第一显示元件的状态的第一阈值电压；以及第二晶体管，其具有管控第二显示元件的状态的第二阈值电压。在一些实施例中，第二阈值电压大约是第一阈值电压的两倍。所述方法响应于第一量值超过第一阈值电压，但不超过第二阈值电压，改变第一显示元件的状态，并维持第二显示元件的状态。在像素电路处接收具有第二量值的第二数据信号。响应于第二量值超过第二阈值电压，所述方法包含改变第一和第二显示元件的状态。在一些实施例中，接收第一和第二数据信号包含在单个数据互连件上接收第一和第二数据信号。

在一些实施例中，所述方法还包含在第一像素处接收致动电压。在此类实施例中，接收到的数据电压的量值选择性地管控致动电压向第一和第二显示元件的施加或放电。

在附图和下文的描述中陈述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施例的细节。尽管此概述中所提供的实例主要依据基于MEMS的显示器来描述，但本文所提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳显示器和场发射显示器，以及其它非显示器MEMS装置，例如MEMS麦克风、传感器和光学开关。其它特征、方面和优点将从描述、图式和所附权利要求书变得明显。注意，以下各图的相对尺寸可能不是按比例绘制的。

附图说明

图1A展示实例直视基于微机电系统(MEMS)的显示设备的示意图。

图1B展示实例主机装置的框图。

图2展示实例MEMS快门组合件。

图3A展示实例控制矩阵的示意图。

图3B展示适合并入到图3A中所示的控制矩阵中的实例像素电路的示意图。

图4A展示另一实例像素电路的示意图。

图4B展示适合并入有图4A中所示的像素电路的另一实例控制矩阵的示意图。

图5A展示另一实例像素电路的示意图。

图5B展示由图5A中所示的像素电路的阵列形成的实例控制矩阵。

图6A到6C展示实例晶体管架构的各种视图。

图7展示控制显示设备的像素的实例方法700的流程图。

图8和9展示包含多个显示元件的实例显示装置的系统框图。

各个图式中的相同参考编号和表示指示相同元件。

具体实施方式

以下描述是针对用于描述本发明的创新方面的目的的某些实施例。然而，所属领域的普通技术人员将容易认识到，可以大量不同方式来应用本文的教示。所描述的实施例可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，不管是以运动(例如视频)还是静止(例如静止图像)的形式，且不管是文本、图形还是图片。更明确地说，预期所描述的实施例可包含在多种电子装置中或与多种电子装置相关联，例如但不限于：移动电话、具有多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、蓝牙装置、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、笔记本型计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器(例如MP3播放器)、摄录像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算机、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(包括里程表和速度计显示器等)、座舱控件和/或显示器、相机视野显示器(例如交通工具中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式录音带记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、洗涤剂、干燥机、洗涤剂/干燥机、停车仪、包装(例如在机电系统(EMS)应用中，包括微机电系统(MEMS)应用，以及非EMS应用)、美学结构(例如图像在一件珠宝或衣服上的显示)，以及多种EMS装置。本文的教示也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、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺以及电子测试设备。因此，教示无意限于图中单独描绘的实施例，而是具有较广的适用性，如所属领域的普通技术人员将容易明白。

[[概述]]

在一些实施例中，可将显示设备制作成每显示像素包含多个光调制器。可通过提供具有不同阈值电压的晶体管来控制像素中的相应光调制器中的每一者，使用单个共用数据互连件和共用数据信号，来控制给定像素中的光调制器中的每一者的状态。将共用数据信号施加到此类晶体管的栅极，且所述像素中致动的光调制器的数目取决于数据电压与和相应光调制器相关联的晶体管的阈值电压相比的值。

在一些其它实施例中，用于管控个别光调制器的电路可包含具有不同阈值电压的晶体管。举例来说，管控相对较高致动电压的施加的晶体管可经配置以具有比受相对较低且更频繁地切换的数据电压信号控制的晶体管高的阈值电压。

[[优点]]

可实施本发明中所描述的标的物的特定实施例来实现以下潜在优点中的一或多者。通过在显示像素中包含多个光调制器，可在单个图像子帧中得出多个灰度状态，从减少产生给定灰度值所需的图像子帧的数目。这样做可导致显示器的较低电力操作，因为显示器的光源可以较高的工作循环操作，从而允许能效较高的照明。这还减少了形成给定图像所需的数据寻址循环的数目，从而进一步降低电力消耗。此外，通过显示较少的图像子帧而节约的时间可提供更多时间来使用各种图像假影减少技术。

通过使用耦合到具有不同阈值电压的晶体管的共用数据信号来控制每一像素中的多个光调制器，可减少控制所述光调制器所需的互连件的数目。这在衬底上为其它电路、额外光调制器或增加的光圈比保留了有价值的空间。

用具有比数据信号所管控的晶体管高的阈值电压的晶体管来控制致动电压向一或多个光调制器的施加提供了更可靠的较低电力操作。更明确地说，通过使用较低阈值电压晶体管来响应数据电压，可使用较低电压数据信号。因此此类信号可每图像帧切换数百次，降低此电压摆动可对电力节省具有重要影响。同时，在受致动电压控制的较不频繁切换的晶体管上保留稍高的阈值电压确保了此类晶体管的可靠切换。

图1A展示实例直视基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含多个布置成行和列的光调制器102a到102d(通常“光调制器102”)。在显示设备100中，光调制器102a和102d处于打开状态，从而允许光通过。光调制器102b和102c处于关闭状态，阻碍光的通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，可利用显示设备100来形成用于背光显示的图像104，如果由一灯或若干灯105照明的话。在另一实施例中，设备100可通过反射源自设备前面的周围光来形成图像。在另一实施例中，设备100可通过反射来自位于显示器前面的一灯或若干灯的光，例如通过使用前光灯，来形成图像。

在一些实施例中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在一些其它实施例中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说，显示设备100可包含三个色彩特定光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106的色彩特定光调制器102中的一或多者，显示设备100可产生图像104中的彩色像素106。在另一实例中，显示设备100每像素106包含两个或多个光调制器102，以提供图像104中的亮度等级。相对于图像，“像素”对应于由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”指代用来调制形成图像的单个像素的光的组合式机械和电组件。

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找到的成像光学器件。在投影显示器中，将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的图像。在直视显示器中，用于通过直接看显示设备来看到图像，所述显示设备含有光调制器和任选地背光灯或前光灯，用于增强在显示器上看到的亮度和/或对比度。

直视显示器可在透射或反射模式下操作。在透射显示器中，光调制器过滤或选择性地阻挡源自位于显示器后面的灯的光。来自所述灯的光任选地注入光导或“背光灯”中，使得可均匀地照明每一像素。透射直视显示器通常建造到透明或玻璃衬底上，以促进三明治式组装布置，其中含有光调制器的一个衬底直接定位在背光灯之上。

每一光调制器102可包含快门108和光圈109。为了照明图像104中的像素106，将快门108定位成使得其允许光穿过光圈109朝向观看者。为了使像素106保持未点亮，将快门108定位成使得其阻碍光穿过光圈109。光圈109由穿过每一光调制器102中的反射或光吸收材料形成图案的开口。

显示设备还包含控制矩阵，其连接到衬底且连接到光调制器，用于控制快门的移动。所述控制矩阵包含一系列电互连件(例如互连件110、112和114)，包含每行像素的至少一个写入启用互连件110(也称为“扫描线互连件”)、用于每列像素的一个数据互连件112，以及将共用电压提供给所有像素或至少提供给来自显示设备100中的多个列和多个行的像素的一个共用互连件114。响应于施加适当的电压(“写入启用电压，V_WE”)，用于给定行像素的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新的快门运动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传送新的移动指令。在一些实施例中，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运动。在一些其它实施例中，数据电压脉冲控制开关，例如晶体管或其它非线性电路元件，其控制单独致动电压(其量值通常高于数据电压)向光调制器102的施加。这些致动电压的施加接着导致快门108的静电驱动的运动。

图1B展示实例主机装置120(即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器、上网本、笔记本型计算机等)的框图。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和电源。

显示设备128包含多个扫描驱动器130(也称为“具有写入能力的电压源”)、多个数据驱动器132(也称为“数据电压源”)、控制器134、共用驱动器138、灯140到146、灯驱动器148以及显示元件阵列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扫扫描线互连件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例中，数据驱动器132经配置以向显示元件阵列150提供模拟数据电压，尤其是在将以模拟形式得出图像104的亮度等级的情况下。在模拟操作中，将光调制器102设计成使得当通过数据互连件112施加某一范围的中间电压时，在快门108中产生某一范围的中间打开状态，且因此在图像104中产生某一范围的中间照明状态或亮度等级。在其它情况下，数据驱动器132经配置以仅将2、3或4个数字电压电平的减小的集合施加到数据互连件112。这些电压电平被设计成以数字方式设定快门108中的每一者的打开状态关闭状态或其它不连续状态。

扫描驱动器130和数据驱动器132连接到数字控制器电路134(也称为“控制器134”)。控制器以大部分连续的方式将数据发送到数据驱动器132，所述数据以由行或由图像帧分组的预定序列来组织。数据驱动器132可包含串联到并联数据转换器、电平移位，且对于一些应用，包含数/模电压转换器。

显示设备任选地包含一组共用驱动器138，也称为共用电压源。在一些实施例中，共用驱动器138例如通过将电压供应到一系列共同互连件114，来将DC共用电位提供给显示器元件阵列150内的所有显示元件。在一些其它实施例中，共用驱动器138(遵循来自控制器134的命令)将电压脉冲或信号发出到显示元件阵列150，例如能够驱动和/或起始阵列150的多个行和列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。

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和共用驱动器138)由控制器134时间同步。来自控制器的时序命令经由灯驱动器148、显示元件阵列150内的特定行的写入启用和排序、来自数据驱动器132的电压的输出，以及提供显示元件致动的电压的输出，来协调红色、绿色和蓝色以及白色灯(分别为140、142、144和146)的照明。在一些实施例中，所述灯为发光二极管(LED)。

控制器134确定排序或寻址方案，快门108中的每一者可借助于所述方案来复位到对新图像104合适的照明等级。可以周期性间隔来设定新图像104。举例来说，对于视频显示器，以范围从10赫兹(Hz)到300Hz的频率来刷新视频的彩色图像104或帧。在一些实施例中，使图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144和146的照明同步，使得用一系列交替色彩(例如红色、绿色和蓝色)来照明交替图像帧。用于每一相应色彩的图像帧称为色彩子帧。在此方法(称为场序色彩方法)中，如果色彩子帧的频率交替超过20Hz，那么人脑将交替的帧图像平均成具有较宽且连续范围的色彩的图像的感觉。在替代实施例中，可在显示设备100中使用具有主要色彩的四个或四个以上灯，使用不同于红色、绿色和蓝色的原色。

在一些实施例中，在显示设备100被设计成用于快门108在打开状态与关闭状态之间的数字切换的情况下，控制器134通过时分灰度方法来形成图像，如先前所述。在一些其它实施例中，显示设备100可通过每像素使用多个快门108来提供灰度。

在一些实施例中，通过个别行(也称为扫描线)的循序寻址，控制器134将用于图像状态104的数据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用于阵列150的所述行的写入启用互连件110，且随后数据驱动器132为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。此过程重复，直到已为阵列150中的所有行加载了数据为止。在一些实施例中，用于数据加载的选定行的序列是线性的，在阵列150中从顶部到底部进行。在一些其它实施例中，选定行的序列是伪随机的，以便最小化视觉假影。并且，在一些其它实施例中，排序是由块来组织，其中对于一块，将用于图像状态104的仅某一小部分的数据加载到阵列150，例如通过仅依序寻址阵列150的每第五行。

在一些实施例中，用于将图像数据加载到阵列150的过程在事件上与致动阵列150中的显示元件的过程分开。在这些实施例中，显示元件阵列150可包含用于阵列150中的每一显示元件的数据存储器元件，且控制矩阵可包含全局致动互连件，用于运载来自共同驱动器138的触发器信号，以根据存储器元件中存储的数据，起始快门108的同时致动。

在替代实施例中，显示元件阵列150以及控制所述显示元件的控制矩阵可以不同于矩形行和列的配置布置。举例来说，显示元件可布置成六角形阵列或曲线行和列。一般来说，如本文所使用，术语扫描线将指代共享扫描线互连件的任何多个显示元件。

主机处理器122通常控制主机的操作。举例来说，主机处理器122可为用于控制便携式电子装置的通用或专用处理器。相对于包含在主机装置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，包括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；关于图像数据的类型的信息；和/或供显示设备用来选择成像模式的指令。

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给控制器134。在一些实施例中，用户输入模块126由软件控制，在所述软件中，用户编程个人偏好，例如“较深色彩”、“较好对比度”、“较低电力”、“增加的亮度”、“运动”、“实景”或“动画”。在一些其它实施例中，使用硬件，例如开关或刻度盘，将这些偏好输入到主机。向控制器134的多个数据输入指导控制器将数据提供给各种驱动器130、132、138和148，其对应于最佳成像特征。

也可包含环境传感器模块124，作为主机装置120的一部分。环境传感器模块124接收关于周围环境的数据，例如温度和/或周围照明条件。可编程传感器模块124来区分所述装置是在室内或办公室环境还是户外环境中操作，在明亮的日光下还是在夜间户外环境下操作。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。

图2展示实例基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器200适合并入到图1A的直视基于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在实质上平行于表面203的运动平面内，移动快门202横向越过表面203。快门202的相对侧耦合到弹簧207，其提供与致动器204所施加的力相反的回复力。

每一致动器205包含顺应负载梁206，其将快门202连接到负载锚208。负载锚208连同顺应负载梁206一起用作机械支撑件，使快门202保持悬挂接近于表面203。表面203包含一个或一个以上光圈孔211，用于准许光通过。负载锚208将顺应负载梁206和快门202物理连接到表面203，且将负载梁206电连接到偏压，在一些例子中，连接到接地。

如果衬底是不透明的，例如硅，那么通过将孔阵列蚀刻穿过衬底204来在衬底中形成光圈孔211。如果衬底204是透明的，例如玻璃或塑料，那么在沉积于衬底203上的遮光材料层中形成光圈孔211。光圈孔211可为实质上圆形、椭圆型、多边形、蛇形，或形状不规则。

每一致动器205还包含顺应驱动梁216，其邻近每一负载梁206定位。驱动梁216在一端耦合到驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端自由移动。每一驱动梁216是弯曲的，使得其在驱动梁216的自由端以及负载梁206的锚定端附近，最接近负载梁206。

在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚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之间的所得电位差将驱动梁216的自由端朝负载梁206的锚定端拉动，且将负载梁206的快门端朝驱动梁216的锚定端拉动，从而朝驱动锚218横向驱动快门202。顺应部件206充当弹簧，使得当移除梁206和216的电位上的电压时，负载梁206将快门202推回到其最初位置中，从而释放储存在负载梁206中的应力。

光调制器，例如光调制器200并入有被动回复力，例如弹簧，用于在电压已被移除之后，使快门返回到其静止位置。其它快门组合件可并入有“打开”和“关闭”致动器的双重集合，以及“打开”和“关闭”电极的单独集合，用于将快门移入打开或关闭状态中。

图3A展示实例控制矩阵300的示意图。如本文所使用，控制矩阵指代并入到显示器中用来寻址和驱动显示器的像素302的电路集合。一般来说，控制矩阵300包含多个像素302共享的组件以及专用于每一像素302的组件。专用于一像素的组件集合在本文称为像素电路。图3B展示适合并入到图3A中所示的控制矩阵300中的实例像素电路350的示意图。在一些实施例中，可将控制矩阵制作成包含各种类型的薄膜晶体管(TFT)，包含无定形硅(a-Si)、低温多晶硅(LTPS)、氧化铟镓锌(IGZO)(或其它导电氧化物)TFT。

更明确地说，控制矩阵300包含扫描线互连件304、数据互连件306、致动互连件308、全局更新互连件310、全局放电互连件312以及参考电压互连件314。在一些实施例中，每一扫描线互连件304由显示器的给定行的所有像素302共享，且每一数据互连件由显示器的给定列中的每个像素302共享。全局更新互连件310、全局放电互连件312和参考电压互连件314耦合到显示器的多个行和多个列中的像素302。在一些实施例中，全局更新互连件310、全局放电互连件312和参考电压互连件314耦合到显示器中的所有像素302。

在一些实施例中，为了减小各种互连件的电容，控制矩阵300可分解在两个区(例如显示象限)中。在此类实施例中，每一扫描线互连件304可耦合到其对应区中的行中的所有像素302。类似地，每一数据互连件306可耦合到所述区中的给定列中的所有像素。下文关于像素电路350的论述来描述以上互连件中的每一者的操作和功能。

参看图3A和3B，像素电路350经配置以用于每像素控制两个光调制器320a和320b。像素电路350包含写入启用晶体管322、数据存储电容器324、全局更新晶体管326、两个全局放电晶体管328，以及两个致动晶体管：第一致动晶体管330a和第二致动晶体管330b。图3B也展示图3A中所示的扫描线互连件304、数据互连件306、致动互连件308、全局更新互连件310、全局放电互连件312，以及参考电压互连件314，来说明这些共享互连件如何耦合到像素电路350的组件。

像素电路350经配置以接收和响应施加到数据互连件306并存储在数据存储电容器324上的数据电压。存储在数据电容器324上的数据电压可为三个可能电压中的一个，例如0V、Vx和Vy，其中Vx小于Vy。在一些实施例中，Vy可大于或等于Vx的值的约两倍。举例来说，Vx可为在约1.5V到约3V的范围内的电压，且Vy可为从约3V到约6V的电压。响应于约0V的数据电压，光调制器320a和320b两者均不致动。响应于约Vx的数据电压，光调制器320a致动，但其它光调制器320b不致动。响应于约Vy的数据电压，光调制器320a和320b两者均致动。

更具体地说，扫描互连件304、写入启用晶体管322、数据存储电容器324和数据互连件306一起经配置以存储像素电路350上的数据电压。扫描线互连件304耦合到写入启用晶体管322的栅极。写入启用晶体管322的漏极耦合到数据互连件306，且写入启用晶体管322的源极耦合到数据存储电容器324。在操作中，显示器一次一行地将数据加载到其像素中。为了这样做，扫描驱动器(例如图1B中所示的扫描驱动器130)使对应于给定行的扫描线互连件304上的电压升高到写入启用电压Vwe，其超过写入启用晶体管322的阈值电压。这接通给定行中的所有像素302的写入启用晶体管322。当写入启用晶体管322接通时，数据电压施加到每一数据互连件306。在给定像素电路350处，耦合到像素电路350的数据互连件306上的数据电压致使电流流经写入启用晶体管322，直到数据存储电容器324达到约所述数据电压为止。接着使扫描线互连件304上的电压再次降低，从而隔离数据存储电容器324上的电荷，且因此实质上维持数据存储电容器324上的电压。

全局更新晶体管326以及致动晶体管330a和330b经配置以响应存储在数据存储电容器324上的数据电压。更明确地说，全局更新晶体管326的栅极耦合到全局更新互连件310，其中其漏极耦合到致动晶体管330a和330b的栅极，且其源极耦合到数据存储电容器324。致动晶体管330a和330b的源极耦合到致动互连件308。致动晶体管330a和330b的相应漏极耦合到光调制器320a和320b。致动晶体管330a和330b经配置以具有不同阈值电压。举例来说，类似于如上文所述，第一致动晶体管330a可经配置以具有约Vx的阈值电压，而第二致动晶体管330b可经配置以具有约Vy的阈值电压。因此，如上文所述，取决于存储在数据电容器324上的电压，致动晶体管330a和330b中的一者、无一者或两者将接通。

全局放电晶体管328经配置以汲取可能已施加到光调制器320a和320b的致动电压。因此，全局放电晶体管328中的每一者的源极耦合到对应的光调制器320a或320b，其漏极耦合到参考电压互连件314，且其栅极耦合到全局放电互连件312。在将适当的电压施加到全局放电互连件312后，即刻接通全局放电晶体管328。这导致电流流经全局放电晶体管328，直到光调制器320a和320b上的电压达到参考电压互连件314的电压，例如接地或负电压为止。在一些实施例中，参考电压可低至-20V，或可能更低。在降低光调制器320a和/或320b上的电压后，如果必要，那么光调制器能够返回到其不活动或未致动状态，例如通过被动返回弹簧319a和319b。

响应于第一或第二致动晶体管330a或330b接通，其对应光调制器320a和/或320b将暴露于施加到致动互连件308的致动电压。致动电压的施加导致光调制器将状态改变为活动状态。在一些实施例中，所述活动状态可为亮状态。举例来说，对于并入有基于快门的光调制器的显示器，致动电压可使快门移入其不再阻碍光通过光圈的位置中。对于并入有反射性光调制器的显示器，致动电压的施加可使光调制器进入反射状态。在一些其它实施例中，活动状态可为暗(例如，光阻碍或光吸收)状态。

在将电压施加到全局更新晶体管326后，将数据电压转移到致动晶体管330a和330b两者的栅极。致动晶体管330a和330b经配置以具有不同的阈值电压。明确地说，致动晶体管330a经配置以具有约Vx的阈值电压，且致动晶体管330b经配置以具有约Vy的阈值电压。因此，如果存储在数据存储电容器324上的电压为0，那么致动晶体管330a和330b保持断开。如果存储在数据存储电容器324上的数据电压大于或等于约Vx，但小于约Vy，那么致动晶体管330a接通，但致动晶体管330b保持断开。如果存储在数据存储电容器324上的数据电压大于或等于约Vy，那么致动晶体管330a和330b两者接通。

将恒定致动电压施加到致动互连件308，其耦合到致动晶体管330a和330b的源极。因此，如果致动晶体管330a或330b中的任一者或两者接通，包含耦合到对应致动晶体管330a或330a和330b的光调制器302a或302b的致动器致动，从而使光调制器302a或302a和302b处于活动状态。光调制器接着保持在所述状态，直到全局放电晶体管310接通为止，从而使存储在光调制器302a和302b上的任何电压放电，并使光调制器返回到不活动状态。

在一些其它实施例中，可修改像素电路350来允许将极性倒转并入到寻址过程中。举例来说，在一些实施例中，全局放电晶体管328的漏极耦合到接地。在此类实施例中，施加到参考电压互连件314的电压在接地与致动电压之间逐帧或以某一其它间隔变化。另外，当经修改的像素电路正以设定为致动电压的参考电压操作时，与每一光调制器状态相关联的数据电压相对于参考电压设定为接地时所使用的数据电压反相。举例来说，在一些实施例中，当将参考电压设定为接地时，高数据电压导致光调制器达到第一状态，且低电压导致光调制器达到第二状态。当将参考电压设定为致动电压时，高电压导致光调制器达到第二状态，且低电压导致光调制器达到第一状态。此极性倒转方案有助于减少包含于像素中的致动器上的电荷累积。

图4A展示另一实例像素电路500的示意图。像素电路500包含扫描线互连件502、数据互连件505、写入启用晶体管504、数据存储电容器506、充电晶体管508、和致动电压互连件510、放电晶体管512、共用快门互连件513和全局致动互连件514。

在简要概述中，通过正施加到扫描线互连件502的电压以及正施加到数据互连件505的数据电压来寻址像素电路500。数据电压经过写入启用晶体管504，且存储在数据存储电容器506上。为了致动耦合到像素电路500的光调制器516，将致动电压施加到致动电压互连件510，其接通充电晶体管508，从而将致动电压存储在光调制器516上。当全局致动互连件514上的电压降低时，放电晶体管512能够响应存储在数据存储电容器506上的数据电压，从而选择性地使存储在光调制器516上的电压放电，并允许光调制器516改变状态。共用快门互连件513仅用于为数据存储电容器506和并入光调制器516中的致动器提供参考电压。

图4B展示适合并入有图4A中所示的像素电路500的另一实例控制矩阵550的示意图。控制矩阵550耦合到像素阵列501，其各自包含光调制器503。每一像素501的状态由具有图4A中所示的架构的像素电路管控。受控制矩阵550控制的像素501布置成行和列。给定行中的像素501共享扫描线互连件502，且给定列中的像素501共享数据互连件505。多个行和多个列中的像素501可共享单个致动电压互连件510、共用快门互连件513和单个全局致动互连件514。

参看图4A和4B两者，在操作中，一次一行地寻址控制矩阵550。由此，对于包含数百行像素501的典型显示器，数据互连件505上的电压可能需要每图像帧切换数百次(或对于每图像帧存在多个子帧的显示器来说，为所述数字的许多倍，以实施时分灰度图像形成过程)。为了降低电力消耗，需要数据互连件505上的相对较小的电压摆动来控制放电晶体管512是合意的。因此，希望放电晶体管512具有相对较低的阈值电压，从而使其相应较小的电压摆动。

作为对比，可经由致动电压互连件510同时向所有光调制器516施加致动电压，且因此可仅需要每图像帧(或子帧)至多切换一次。另外，当充电晶体管508由致动电压互连件510上的电压(其实质上高于用来寻址所述像素的数据电压)触发时，充电晶体管508具有较高的阈值电压是可行的，从而提供增加的切换可靠性，同时仅渐进地增加显示器的电力消耗。因此，在一些实施例中，充电晶体管508可具有约5V的阈值电压，而数据电压可具有约3V的阈值电压。

像素电路500可用作建构块来形成多子像素像素电路，类似于图3B中所示的像素电路350。此多子像素像素电路的实例在图5A中展示。

图5A展示另一实例像素电路600的示意图。图5B展示由图5A中所示的像素电路600的阵列形成的实例控制矩阵650。像素电路600包含四个子像素602a到602d(各自通常为“子像素602”)。由此，每一像素电路600可致使其控制的像素在任何给定图像帧(或子帧)中切换到五个不同状态中的一者。就是说，所述像素在任何给定图像帧(或子帧)中可具有0个、1个、2个、3个、4个打开的快门。

每一子像素602包含实质上类似于图4A中所示的像素电路500的子像素电路。所述子像素电路中的每一者耦合到共享数据互连件505和共享扫描线互连件502。如图5B中所示，数据互连件505穿过显示器的列中的每一像素电路500的中间，且因此由所述列中的所有像素和子像素602共享。共享扫描线互连件502同样穿过显示器中的行中的每一像素电路500的中心，且因此由显示器的给定行中的所有像素和子像素602共享。

仍参看图5A和5B，像素电路600还包含致动电压互连件510、全局更新互连件514和快门共用互连件513。这些互连件中的每一者可由多个行和多个列中的像素中的子像素602共享，或在一些实施例中，由显示器的所有像素共享。如像素电路600中和控制矩阵650中所示，致动电压互连件510沿给定行穿过每一像素的中心。通过此配置，像素电路600中的所有子像素电路耦合到同一致动电压互连件510。作为对比，全局更新互连件514和快门共用互连件513平行于扫描线互连件502而伸展越过像素之间的显示。由此，这些互连件513和514耦合到邻近行中的子像素602。

如上文所指示，每一子像素电路实质上类似于图4A中所示的像素电路500。就是说，子像素电路包含相应的写入启用晶体管604a到604d、数据存储电容器606a到606d、充电晶体管608a到608d、放电晶体管612a到612d，以及光调制器616a到616d。这些组件以与关于图4A的像素电路500中的对应组件所示类似的方式互连并连接到扫描线互连件502、数据互连件505、致动电压互连件510、全局更新互连件514和共用快门互连件513。在一些其它实施例中，给定像素的子像素电路可共享共用写入启用晶体管604和共用数据存储电容器606。

所述组件，除放电晶体管612a到612d之外，在每一子像素中实质上相同。放电晶体管612a到612d相对于其阈值电压而变化。然而，每一放电晶体管612a到612d可具有不同的阈值电压，使得单个数据电压可选择性地控制耦合到像素电路600的光调制器中的多少将为任何给定图像帧(或子帧)改变状态。为了说明像素电路600的操作，下文详细描述实例。注意，下文所提供的各种晶体管的阈值电压的值可在其它实施例中不同。

在当前实例中，第一子像素602a中的放电晶体管612a具有约1.5V的阈值电压；第二子像素602b中的放电晶体管612b具有约3.0V的阈值电压；第三子像素602c中的放电晶体管612c具有约4.5V的阈值电压；且第四子像素602d中的放电晶体管612d具有约6.0V的阈值电压。在此配置中，存储在数据存储电容器606a到606d上的约3.0V的数据电压(在将全局致动电压施加到全局致动互连件514之后)将接通第一子像素602a和第二子像素602b中的放电晶体管612a和612b，从而释放存储在光调制器616a和616b上的电压。因此，光调制器616a和616b将返回到其未致动状态。光调制器616c和616d将保留存储在其上的电压，并保持在致动状态。类似地，如果约4.5V的电压存储在数据存储电容器606a到606d上，那么子像素602a到602c中的放电晶体管612a到612c将接通，从而允许光调制器616a到616c解除致动。将大于或等于6.0V的电压存储在数据存储电容器606a到606d上将致使所有的光调制器616a到616d解除致动。

虽然以上实例假定放电晶体管612a到612d的阈值电压之间的标称1.5V差异，但所属领域的技术人员将了解，阈值电压可较大或较小，取决于各种因素，例如数据驱动器的精度，以及用于制作像素电路中的各种晶体管的薄膜制作工艺的可靠性。类似地，所属领域的技术人员将了解，可创造具有少于四个或多于四个子像素的类似像素电路，取决于例如用来制造包含像素电路的显示器的制作工艺的最小特征大小限制，以及显示器的所要分辨率。

另外，所属领域的技术人员将了解，图5A中所示的子像素电路仅为可并入有具有不同阈值电压的晶体管的各种各样的子像素电路的实例。在一些其它实施例中，子像素电路可包含用于控制并入每一光调制器516或616中的第二致动器来在第二方向上移动快门的额外电路。

在一些此类实施例中，每一子像素电路可实质上与图5A中所示的相同，除了添加第二未切换(不同于在电压源下)的致动互连件，其由显示器的多个行和多个列中的像素中的子像素共享。在此类实施例中，在全局更新互连件514上的电压降低之后，可将第二致动电压施加到未切换的致动互连件，这如上文所述允许存储在光调制器616上的初始致动电压基于存储在器相应数据存储电容器606上的数据电压而选择性地放电。当应用于第二致动器时，第二致动电压主动移动初始致动电压从中放电到第二状态的所有光调制器。

在一些其它实施例中，子像素电路可包含用于控制每一光调制器616的状态的较复杂锁存器或其它交叉耦合电路。在此类实施例中，类似于图5A中所示的子像素电路，给定像素的每一子像素电路中的锁存器或交叉耦合电路可由具有不同阈值电压的晶体管管控。

具体参看图5B，控制矩阵650展示显示设备的四个像素601。如所属领域的技术人员将容易了解，实际显示设备将包含数百到数百万个像素601。如上文所述，每一像素601包含图5中所示的像素电路600。因此，每一像素包含四个子像素602a到602d。数据互连件505经过像素601的每一列中的像素601的中间。每一像素601的两个子像素602位于每一数据互连件的任一侧上。类似地，扫描线互连件502和致动互连件510穿过像素601的每一行中的像素601的中间，其中每一像素的子像素601在每一扫描线互连件502的任一侧上。

图6A到6C展示实例晶体管架构的各种视图。明确地说，图6A到6C中所示的晶体管架构适合为给定像素电路中的不同晶体管提供不同的阈值电压。图6A中所示的晶体管的阈值电压基于并入晶体管中的沟道的长宽比而变化。图6B中所示的晶体管的阈值电压基于图中所示的晶体管的相应栅极与沟道之间所提供的距离而变化。图6C中所示的晶体管为双栅极晶体管。双栅极晶体管的阈值电压取决于施加到其两个栅极中的一者的偏压。

返回参看图6A，图6A展示具有实质上不同的沟道尺寸的两个晶体管700a和700b。具体地说，每一晶体管包含沟道702、源极704、漏极706和栅极(未图示)。晶体管的阈值电压部分的基于其沟道的长宽比。一般来说，具有较低长宽比的晶体管趋向于具有较高的阈值电压，而具有较高长宽比的晶体管趋向于具有较低阈值电压。举例来说，晶体管700a的沟道702具有实质上比晶体管700b的沟道702的长宽(L2:W2)比大的长宽(L1:W1)比。因此，在所有其它条件均相等的情况下，晶体管700a的阈值电压将低于晶体管700b的阈值电压。以此方式，像素电路可通过将其晶体管形成为具有相对尺寸不同的沟道，来提供不同的阈值电压晶体管。

图6B展示用于提供具有不同阈值电压的晶体管的另一实例技术。晶体管的阈值电压中的另一因素为其栅极与其沟道之间的距离。图6B展示五个晶体管710a到710(各自通常为“晶体管710”)。每一晶体管710包含栅极712、沟道714、源极716和漏极718。晶体管710a、710b和710c的栅极712与沟道714之间的距离是不同的，从而产生具有不同阈值电压的晶体管。更具体地说，晶体管710a为底部栅极晶体管，其中栅极712与其沟道714隔开第一距离d₁，所述第一距离对应于介入电介质层(未图示)的厚度。

晶体管710b和710c为顶部栅极晶体管。在晶体管710b中，栅极712由与晶体管710b的源极716和漏极718相同的金属层形成，所述金属层称为M2或第二金属层。晶体管710b的栅极712与沟道714隔开距离d₂，所述距离对应于第二电介质层(未图示)的厚度。在形成有金属氧化物沟道的晶体管中，沟道714与形成晶体管的源极716和漏极718的金属层之间的电介质的厚度通常大于沟道714下方的电介质层的厚度。就是说，d₂将通常大于d₁。因此，在所有其它条件均相等的情况下，晶体管710a的阈值电压将小于晶体管710b的阈值电压。

晶体管710c在其栅极712与其沟道714之间引入更大的距离d₃。具体地说，晶体管710c包含形成于沉积在包含源极716和漏极718的金属层上方，即第二金属层上方的金属层中的栅极712。此第三金属层，称为M3层，与第二金属层M2通过又一电介质材料层(未图示)隔开。因此，在一些实施例中，距离d₃等于两个介入电介质材料层的厚度与第二金属层的厚度的总和。因此，晶体管710c具有大于晶体管710b的阈值电压的阈值电压。

晶体管710d和710e为晶体管710b和710c的替代实施例。晶体管710d和710e各自在称为M1层的第一金属层中包含额外栅极材料720。所述额外栅极材料720位于沟道714下方，在晶体管710d和710e的源极716和漏极718下方的位置中，实质上至少横跨源极716或漏极718接触沟道714的位置与源极716或漏极718距栅极712最近的边缘之间的距离。此额外栅极材料720电连接到栅极712，并抵消源极716或漏极718相对于施加到栅极712的电压对沟道可能具有的任何屏蔽效应。

在一些实施例中，晶体管710a到710e包含导电氧化物(例如氧化物铟镓锌(IGZO))或低温多晶硅(LTPS)沟道。

图6C展示可用于提供像素电路中的不同阈值电压的双栅极晶体管750。双栅极晶体管750包含位于其沟道756上方和下方的两个独立控制的栅极752和754。通过调整施加到栅极752或754中的一者的电压，可升高或降低需要施加到栅极752或754中的另一者的电压以接通晶体管250。举例来说，将正电压施加到栅极752或754中的一者会降低需要施加到栅极752或754中的另一者以接通晶体管750的电压。将负电压施加到栅极752或754会增加施加到栅极752或754中的另一者以接通晶体管750的电压。

在一些实施例中，晶体管750的沟道756可由金属氧化物，例如IGZO形成。

图7展示控制显示设备的像素的实例方法700的流程图。所述方法可例如用来控制像素，例如图3A中所示的像素302或图5B中所示的像素601，具有类似于图3B中所示的像素电路350或图5A中所示的像素电路600的像素电路。方法700包含在显示设备的像素电路处接收具有第一量值的第一数据信号(步骤702)。在一些实施例中，所述像素电路包含：第一晶体管，其具有管控第一显示元件的状态的第一阈值电压；以及第二晶体管，其具有管控第二显示元件的状态的第二阈值电压。响应于第一量值超过第一阈值电压，但不超过第二阈值电压，方法700包含改变第一显示元件的状态，并维持第二显示元件的状态(步骤704)。所述方法进一步包含在像素电路处接收具有第二量值的第二数据信号(步骤706)。响应于第二量值超过第二阈值电压，方法700包含改变第一和第二显示元件的状态(步骤708)。在一些实施例中，第二阈值电压约为第一阈值电压的两倍。如上文关于像素电路350和600的操作所述，在一些实施例中，数据信号以及第一和第二晶体管可通过选择性地将致动电压施加到第一和第二显示元件或使致动电压从第一和第二显示元件放电，来管控第一和第二显示元件的状态。

图8和9展示包含多个显示元件的实例显示装置40的系统框图。显示装置40可例如为智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化也说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置。

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和麦克风46。外壳41可通过多种制造工艺中的任何一种形成，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何一种制成，包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。外壳41可包含可装卸部分(未图示)，其可与不同色彩或含有不同图标、图片或符号的可移除部分互换。

显示器30可为多种显示器中的任何一种，包含双稳态或模拟显示器，如本文所述。显示器30也可经配置以包含平板显示器，例如等离子体、电致发光(EL)显示器、OLED、超扭曲向列(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)或其它管装置。另外，显示器30可包含基于机械光调制器的显示器，如本文所描述。

图8中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地包围在里面的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，其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来源。因此，网络接口27是图像源模块的一个实例，但处理器21和输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，其连接到调节硬件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其它操纵)。调节硬件52可连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也可连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28，且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又可耦合到显示阵列30。显示装置40中的一个或一个以上元件，包含图8中未具体描绘的元件，可经配置以充当存储器装置，并经配置以与处理器21通信。在一些实施例中，电力供应器50可将电力提供给特定显示装置40设计中的实质上所有组件。

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来减轻例如处理器21的数据处理要求。天线43可发射和接收信号。在一些实施例中，天线43根据IEEE16.11标准(例如IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE802.11标准(包含IEEE802.11a、b、g、n，以及其进一步实施例)来发射和接收RF信号。在一些其它实施例中，天线43根据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可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)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DORevA、EV-DORevB、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)、演进高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS，或用于在无线网络内进行通信的其它已知信号，例如利用3G、4G或5G技术的系统。收发器47可预处理从天线43接收到的信号，使得其可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47也可处理从处理器21接收到的信号，使得其可经由天线43从显示装置40发射。

在一些实施例中，收发器47可由接收器代替。另外，在一些实施例中，网络接口27可由图像源代替，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的整个操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据，或处理成可容易地处理成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，或发送到帧缓冲器28以供存储。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。举例来说，此类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可包含放大器和滤波器，用于将信号发射到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入在处理器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取得处理器21所产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化所述原始图像数据，以高速发射到阵列驱动器22。在一些实施例中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化为具有类似栅格的格式的数据流，使得其具有适合在显示阵列30上扫描的时间次序。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。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)与系统处理器21相关联，但此类控制器可以多种方式实施。举例来说，控制器可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。

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，其每秒多次施加到数百，且有时数千(或更多)个来自显示器的x-y显示元件矩阵的导线。在一些实施例中，阵列驱动器22和显示阵列30是显示模块的一部分。在一些实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30是显示模块的一部分。

在一些实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30适合本文所述的显示器类型中的任何一种。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如机械光调制器显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如机械光调制器显示元件控制器)。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)。在一些实施例中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施例可在高度集成系统中有用，例如移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。

在一些实施例中，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。在一些实施例中，通过麦克风46的话音命令可用于控制显示装置40的操作。

电力供应器50可包含多种能量储存装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施例中，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。或者，可再充电电池可无线充电。电力供应器50也可为可再生能源、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也可经配置以从壁式电源插座接收电力。

在一些实施例中，控制可编程序性驻存在驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的若干位置中。在一些其它实施例中，控制可编程序性驻存在阵列驱动器22中。上文所述的优化可在任何数目的硬件和/或软件组件中且在各种配置中实施。

如本文所使用，指代项目列表“中的至少一者”的短语指代那些项目的任何组合，包含单个成员。举例来说，“a、b或c中的至少一者”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c以及a-b-c。

结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法过程可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已依据功能性实质上描述了硬件与软件的可互换性，且在上文所述的各种说明性组件、块、模块、电路和过程中说明了这种可互换性。此功能性是在硬件还是软件中实施取决于特定应用以及强加在整个系统上的设计约束。

用于实施结合本文所述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可用以下各项来实施或执行：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。处理器也可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合，多个微处理器的组合，结合DSP核的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。在一些实施例中，特定过程和方法可由专用于给定功能的电路执行。

在一个或一个以上方面中，所描述的功能可在硬件、数字电子电路、计算机软件、固件，包含本说明书中所揭示的结构及其结构均等物中，或在其任何组合中实施。本说明书中所描述的标的物的实施例也可实施为编码在计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或用来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，一个或一个以上计算机程序指令模块。

如果在软件中实施，那么功能可存储在计算机可读媒体上，或作为计算机可读媒体上的一个或一个以上指令或代码来传输。本文所揭示的方法或算法的过程可在可驻存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和通信媒体两者，通信媒体包含可启用以将计算机程序从一处传送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。举例来说，但无限制，此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式存储所要的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，任何连接可适当地称为计算机可读媒体。磁盘和光盘，如本文所使用，包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘以及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各项的组合也应包含在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个或任何组合或集合而驻存在机器可读媒体和计算机可读媒体上，机器可读媒体和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将容易明白对本发明中所描述的实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所界定的一般原理可适用于其它实施例。因此，所附权利要求书无意限于本文所展示的实施例，而是将被赋予与本发明、本文所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

另外，所属领域的技术人员将容易了解，术语“上”和“下”有时用来方便描述图式，且指示对应于图在适当定向的页面上的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的任何装置的恰当定向。

本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可在单个实施例组合实施。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可在多个实施例中单独或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管上文将特征描述为以某些组合来起作用，且甚至最初是这样主张的，但来自所主张组合的一个或一个以上特征在一些情况下，可从所述组合排除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

类似地，虽然在图中以特定次序描绘操作，但这不应被理解为要求此类操作以所展示的特定次序或以循序次序执行，而是执行所有所说明的操作，以实现合意的结果。另外，图可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入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何一者之前、之后、同时或之间执行一个或一个以上额外操作。在某些情况下，多任务处理和平行处理可为有利的。此外，上文所述的实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要此类分离，且应理解，所描述的程序组件和系统一般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求中所陈述的动作可以不同次序执行，且仍达到合意结果。

Claims (24)

1.一种设备，其包括：

像素阵列，其中每一像素包含多个光调制器；

控制矩阵，其耦合到所述像素阵列，其中所述控制矩阵针对每一像素包含：

第一晶体管，其具有第一阈值电压，所述第一阈值电压管控所述像素中的所述多个光调制器中的第一光调制器的致动；

第二晶体管，其具有不同于所述第一阈值电压的第二阈值电压，所述第二阈值电压管控所述像素中的所述多个光调制器中的第二光调制器的致动；以及

单个数据互连件，其将共用数据电压提供给所述第一和第二晶体管两者的对应栅极。

2.根据权利要求1所述的设备，其中大于所述第一阈值电压且小于所述第二阈值电压的数据电压的施加导致所述第一光调制器而不是所述第二光调制器的所述致动或放电。

3.根据权利要求2所述的设备，其中大于所述第一和第二阈值电压的数据电压的施加导致所述第一和第二光调制器两者的所述致动或放电。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二光调制器包含机电系统EMS快门，其经配置以相对于形成于挡光层中的单独光圈而移动。

5.根据权利要求1所述的设备，其中对于给定像素，所述第一晶体管包含于第一子像素电路中，且所述第二晶体管包含于实质上相同的第二子像素电路中。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制矩阵包含耦合到所述第一和第二子像素电路的致动互连件。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述数据互连件和所述致动互连件中的至少一者在所述第一和第二子像素电路之间经过。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一晶体管包含形成于所述控制矩阵的第一金属层处的栅极，且所述第二晶体管包含形成于所述控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管，且其中所述第一阈值电压与所述第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管的所述栅极中的一者的电压。

10.根据权利要求1所述的设备，其中包含在所述第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不同于包含在所述第二晶体管中的沟道的长宽比。

11.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

显示器，其包含所述像素阵列；

处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及

存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

12.根据权利要求11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；以及

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。

13.根据权利要求11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、收发器和发射器中的至少一者。

14.根据权利要求11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，并将所述输入数据传送到所述处理器。

15.一种设备，其包括：

显示元件阵列；

控制矩阵，其耦合到所述显示元件阵列，其中所述控制矩阵针对每一显示元件包含：

第一晶体管，其具有管控致动电压向所述显示元件的施加的第一阈值电压；以及

第二晶体管，其具有低于所述第一阈值电压的第二阈值电压，所述第二阈值电压管控所述致动电压从所述显示元件的放电。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述控制矩阵包含耦合到所述第一晶体管的漏极和栅极的致动电压互连件。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述控制矩阵针对每一显示元件包含数据存储电容器，其经配置以存储经由数据互连件接收到的用于控制所述第二晶体管的状态的数据电压。

18.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一晶体管包含形成于所述控制矩阵的第一金属层处的栅极，且所述第二晶体管包含形成于所述控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。

19.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管，且其中所述第一阈值电压与所述第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管的所述栅极中的一者的电压。

20.根据权利要求15所述的设备，其中包含在所述第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不同于包含在所述第二晶体管中的沟道的长宽比。

21.一种控制显示设备像素的方法，其包括：

在显示设备的像素电路处接收具有第一量值的第一数据信号，其中所述像素电路包含：第一晶体管，其具有管控第一显示元件的状态的第一阈值电压；以及第二晶体管，其具有管控第二显示元件的状态的第二阈值电压；

响应于所述第一量值超过所述第一阈值电压，但不超过所述第二阈值电压，改变所述第一显示元件的状态，并维持所述第二显示元件的状态；

在所述像素电路处接收具有第二量值的第二数据信号；以及

响应于所述第二量值超过所述第二阈值电压，改变所述第一和第二显示元件的所述状态。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二阈值电压约为所述第一阈值电压的两倍。

23.根据权利要求21所述的方法，其中接收所述第一和第二数据信号包含在单个数据互连件上接收所述第一和第二数据信号。

24.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在第一像素处接收致动电压，其中接收到的数据电压的量值选择性地管控所述致动电压向所述第一和第二显示元件的施加或放电。