CN105378823A - 经配置以用于模拟控制的数字光调制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于对操作像素中的光调制器的状态提供模拟控制的系统、方法和设备。在一个方面中，像素电路可耦合到所述光调制器，且可基于模拟数据电压而控制所述光调制器在打开或关闭状态中操作的持续时间。在某些实施方案中，所述像素电路包含电压控制电流源VCCS，所述电压控制电流源汲取基于所述数据电压的量值的电流。由所述VCCS汲取的所述电流可用于控制耦合到所述光调制器的致动电容器上的电荷和电压。所述致动电容器上的所述电压的改变率和所述光调制器维持处于特定状态的所述持续时间随施加到所述VCCS的所述数据电压而变。

Description

经配置以用于模拟控制的数字光调制器

相关申请案

本申请案主张2013年7月11日申请且转让给本发明的受让人且特此以引用的方式明确并入本文中的标题为“经配置以用于模拟控制的数字光调制器(DIGITALLIGHTMODULATORCONFIGUREDFORANALOGCONTROL)”的第13/939,803号美国实用新型申请案的优先权。

技术领域

本发明涉及成像显示器的领域，且特定来说涉及用于显示元件的像素电路。

背景技术

机电系统(EMS)装置包含具有例如致动器、光学组件(例如镜、快门和/或光学膜层)和电子装置的电和机械元件的装置。EMS装置可以多种规模制造，包含但不限于微米级和纳米级。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于约一微米到数百微米或更多的范围的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(包含，举例来说，小于数百纳米的大小)的结构。机电元件可利用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀除所沉积材料层的若干部分或添加若干层以形成电气和机电装置的其它微机械加工工艺来形成。

已提出包含通过使光阻挡组件穿过经由光阻挡层定义的孔隙选择性地移动到光学路径中和从其移动出而调制光的显示元件的基于EMS的显示设备。如此做使来自背光的光选择性通过或反射来自环境或前光的光以形成图像。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干个发明性方面，所述方面中的任何单个方面均不单独地决定本文中所揭示的所要属性。

本发明中所阐述的标的物的一个发明性方面可实施于一种显示设备中，所述显示设备包含能够在两个离散状态之间切换的光调制器和耦合到所述光调制器的像素电路。所述像素电路包含能够存储对应于数据值的数据电压的数据存储元件，致动电荷电容器、耦合到所述数据存储元件和所述致动电荷电容器的模拟电流源，和耦合到所述致动电荷电容器的具有电压阈值的切换器。所述模拟电流源能够输出具有基于存储于数据存储元件上的所述数据电压的量值的电流从而以可变速率变更存储于所述致动电荷电容器上的电荷量和电压。此外，所述切换器能够响应于由所述模拟电流源输出的所述电流致使存储于所述致动电荷电容器上的所述电压与所述切换器的所述电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

在某些实施方案中，所述光调制器包含第一致动器和第二致动器，且所述切换器能够控管所述致动器中的一者的致动。在某些实施方案中，所述致动电荷电容器耦合到所述第一致动器，且存储于所述致动电荷电容器上的所述电压控管所述致动器中的另一者的致动。在某些实施方案中，所述模拟电流源能够汲取存储于所述致动电荷电容器和所述致动器中的一者上的电压。在某些实施方案中，所述模拟电流源是晶体管。

在某些实施方案中，所述显示设备进一步包含能够选择性地防止所述模拟电流源汲取存储于所述致动电荷电容器上的电压的定位于所述模拟电流源与所述致动电荷电容器之间的负载保护切换器。在某些实施方案中，所述像素电路能够进行模拟操作和数字操作两者。

在某些实施方案中，所述显示设备进一步包含耦合到所述模拟电流源和所述致动电荷电容器的阈值电压补偿电路，其中除了所述数据电压外，所述阈值电压补偿电路还能够在所述数据存储元件上存储实质上等于所述模拟电流源的阈值电压的补偿电压。在某些实施方案中，所述切换器是电压反相器。

在某些实施方案中，所述显示设备进一步包含显示器，所述显示器包含显示元件阵列和控制矩阵。所述显示器进一步包含能够与所述显示器通信的处理器，所述处理器能够处理图像数据，以及能够与所述处理器通信的存储器装置。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含能够将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路，和能够将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

在某些实施方案中，所述显示设备进一步包含能够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含接收器、收发器和发射器中的至少一者。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含能够接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

本发明中所阐述的标的物的另一发明性方面可实施于一种用于使用耦合到能够在两个离散状态之间切换的光调制器的像素电路来致动所述光调制器的方法。所述方法包含：将对应于像素强度的数据电压存储于数据存储元件中，将致动电容器充电到致动电压，以基于存储于所述数据存储元件上的所述数据电压的量值的速率使所述致动电容器选择性地放电，和响应于所述致动电压与电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

在某些实施方案中，使所述致动电容器选择性地放电包含：经由电压控制电流源使所述致动电容器放电，其中由所述电压控制电流源汲取的所述电流基于施加到所述电压控制电流源的所述数据电压的所述量值。在某些其它实施例中，使所述致动电容器选择性地放电包含：防止在将所述数据电压存储于所述数据存储元件中时使所述致动电容器放电。

在某些实施方案中，所述方法进一步包含：将额外补偿电压施加到所述电压控制电流源，其中所述补偿电压等于所述电压控制电流源的阈值电压。在某些实施方案中，所述方法进一步包含：在所述致动电容器经充电到所述致动电压时将所述光调制器切换到打开状态。

本发明中所阐述的标的物的另一发明性方面可实施于一种其上编码有指令的非暂时性计算机可读存储媒体中，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行用于显示图像的方法。在某些实施方案中，用于显示所述图像的所述方法包含：致使将对应于像素强度的数据电压存储于数据存储元件中，起始将致动电容器充电到致动电压，致使所述致动电容器以基于存储于所述数据存储元件上的所述数据电压的量值的速率选择性放电，和响应于致动电压与电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

在某些实施方案中，致使所述致动电容器选择性放电包含：经由电压控制电流源致使所述致动电容器放电，其中由所述电压控制电流源汲取的所述电流基于施加到所述电压控制电流源的所述数据电压的量值。

下文的附图和描述内容中阐明本说明书中所阐述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本发明内容中所提供的实例主要就基于机电系统(EMS)的显示器方面加以阐述，但本文中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)以及其它非显示器的EMS装置(例如EMS麦克风、传感器和光学切换器)。根据描述内容、图式和权利要求书将明了其它特征、方面和优点。注意，以下图的相对尺寸可并不按比例绘制。

附图说明

图1A展示实例性直观式基于微机电系统(MEMS)的显示设备的示意图。

图1B展示实例性主机装置的框图。

图2A和2B展示实例性双重致动器快门组合件的视图。

图3展示可经实施用于控制光调制器的第一实例性像素电路。

图4展示图3中所展示的像素电路的实例性时序图。

图5展示可经实施用于控制光调制器的第二实例性像素电路。

图6展示可经实施用于控制光调制器的第三实例性像素电路。

图7展示图6中所展示的像素电路的实例性时序图。

图8展示实例性控制矩阵的示意性图。

图9展示用于使用像素电路来操作双层致动器光调制器的过程的实例性流程图。

图10A到10D展示说明显示设备的实例性混合数/模操作的各种时序图。

图11A和11B展示包含多个显示元件的实例性显示装置的系统框图。

在各个图式中，相同元件符号和名称指示相同元件。

具体实施方式

以下描述针对用于阐述本发明的发明性方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的一般技术人员应易于看出，可以许多不同方式来应用本文中的教示。所阐述的实施方案可实施于可经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)，且无论是文字图像、图形图像还是图片图像)的任何装置、设备或系统中。更特定来说，预期所述所阐述的实施方案可包含于以下各种电子装置中或与其相关联：(例如但不限于)移动电话、启用多媒体因特网的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能型电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能型笔记本计算机、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)、摄录影机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程计和速度计显示器等)、驾驶舱控制件和/或显示器、相机视图显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子相片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电设备、便携式存储器芯片、清洗机、干燥机、清洗机/干燥机、停车计时器、封装(例如，在机电系统(EMS)应用(包含微机电系统(MEMS)应用)以及非EMS应用中)、美学结构(例如，一件珠宝或服装上的图像显示器)和各种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如但不限于，电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、回转仪、运动感测装置、磁力计、消费性电子装置的惯性组件、消费性电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程和电子测试装备。因此，所述教示并不希望限于仅描绘于所述图中的实施方案，而是具有所属领域的一般技术人员应易于了解的广泛适用性。

一显示设备包含用于控制光调制器的操作状态的像素电路。所述像素电路可经配置以基于表示所述像素的像素强度值的模拟数据电压而控制所述光调制器的所述状态。在某些实施方案中，所述像素电路包含耦合到所述光调制器的致动器的致动电压电容器。所述像素电路可为所述致动电压电容器充电以将所述光调制器驱迫到特定状态。所述像素电路还可包含耦合到所述致动电压电容器的电压控制电流源，其中由所述电压控制电流源汲取的电流的量值基于数据电压。所述电压控制电流源可用于以基于所述模拟数据电压的速率使存储于所述致动电压电容器上的电压衰减。此改变速率影响所述光调制器维持处于特定状态的持续时间。因此，模拟数据电压可控制维持所述光调制器处于一状态内的持续时间。在某些实施方案中，所述像素电路包含用于实施所述电压控制电流源的薄膜晶体管(TFT)。在某些其它实施方案中，像素电路包含MOSFET。

在某些实施方案中，所述像素电路可包含经配置以使由所述电压控制电流源汲取的电流独立于所述电压控制电流源的阈值电压的补偿电路。

在某些其它实施方案中，所述像素电路可经配置以使所述光调制器的操作持续时间基于充电致动电压电容器而变化。特定来说，经放电致动电压电容器可由电压控制电流源提供的电流充电。由所述电压控制电流源提供的电流量值可随数据电压而变。因此，跨越致动电压电容器的电压的增加速率可随模拟数据电压而变。此增加速率可用于以模拟方式控制光调制器的状态的持续时间。

在某些实施方案中，像素电路可经配置以实施数字或模拟灰阶。

本发明中所阐述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一或多者。使用模拟像素电路来控制光调制器的状态的持续时间实现使用模拟灰阶技术来在显示设备上显示图像。使用模拟灰阶技术可减轻可不利地影响数字灰阶技术在显示图像方面的使用的图像假影，例如闪烁、动态假轮廓(DFC)和色分离(CBU)。

在某些实施方案中，显示设备的复杂性可由于数字灰阶技术中所利用的数据缓冲器的消除而简化。

在某些实施方案中，可通过使用模拟像素电路来减少在实现像素的所要光输出的前所需的快门转变的次数。减少转变的次数继而可减少显示设备的总电力消耗。另外，光源可以较高工作循环操作，从而改进其效率且提供进一步功率节省。

像素电路还可包含补偿电路以改进控制处于特定状态中的光调制器操作的持续时间的精确度。补偿电路确保可由于温度改变、制作工艺变化、材料的固有性质等引起的像素电路组件的不可预测变化不会影响像素电路的操作。

在某些实施方案中，相同像素电路可用于模拟和数字灰阶技术两者以用于显示图像帧。此允许显示设备容易在操作的数字、模拟和混合数/模模式之间切换，此继而可改进显示装置的功率消耗。

图1A展示实例性直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含配置成行和列的多个光调制器102a到102d(统称光调制器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，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显示设备100可用于形成背光照明显示器(如果由一或多个灯105照明)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混晶光来形成图像。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或多个灯的光(即，通过使用前光)来形成图像。

在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在某些其它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像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可在图像104中产生色彩像素106。在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或两个以上光调制器102以在图像104中提供照度水平。关于一图像，像素对应于由图像的分辨率界定的最小图素。关于显示设备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与电组件。

显示设备100是直观式显示器，这是因为其可不包含通常在投影应用中发现的成像光学件。在投影显示器中，将形成于所述显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或到墙壁上。所述显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接注视所述显示设备来察看所述图像，所述显示设备含有所述光调制器和任选地用于增强在所述显示器上所察看到的亮度和/或对比度的背光或前光。

直观式显示器可以透射模式或反射模式操作。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一或多个灯的光。来自灯的光任选地被注射到光导或背光中以使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建到透明或玻璃衬底上以促进其中含有光调制器的一个衬底定位在背光上方的夹层组合件布置。

每一光调制器102可包含快门108和孔隙109。为照明图像104中的像素106，快门108经定位以使得其允许光通过孔隙109朝向观看者。为保持像素106未被照亮，快门108经定位以使得其阻碍光通过孔隙109。孔隙109由穿过每一光调制器102中的反射或吸光材料图案化的开口界定。

所述显示设备还包含连接到所述衬底且连接到所述光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件(举例来说，互连件110、112和114)，所述一系列电互连件包含每行像素至少一个写入启用互连件110(也称作扫描线互连件)、每一列像素的一个数据互连件112和提供共同电压到所有像素或至少到来自显示设备100中的多个列和多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于施加适当电压(写入启用电压，V_WE)，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快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传递新移动指令。在某些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在某些其它实施方案中，数据电压脉冲控制切换器，例如晶体管或其它非线性电路元件，所述切换器控制单独致动电压(其量值通常高于数据电压)到光调制器102的施加。此等致动电压的施加然后产生快门108的静电驱动的移动。

图1B展示实例性主机装置120(即，移动电话、智能型电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器、上网本、笔记型计算机、手表等)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和显示元件(例如图1A中所示的光调制器102)阵列150。扫描驱动器130施加写入启用电压到扫描线互连件110。数据驱动器132施加数据电压到数据互连件112。

在所述显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压到显示元件阵列150，尤其在图像104的照度水平将以模拟方式导出的情形中。在模拟操作中，光调制器102经设计以使得当经由数据互连件112施加一范围的中间电压时，在快门108中产生一范围的中间打开状态且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或照度水平。在其它情形中，数据驱动器132经配置以仅施加一组减少的2、3或4个数字电压电平到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式设定快门108中的每一者的打开状态、关闭状态或其它离散状态。

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)。所述控制器将数据以几乎串行方式发送到数据驱动器132，所述数据组织成在某些实施方案中可按行且按图像帧分组预定的序列。数据驱动器132可包含串行转并行数据转换器、水平移位和在某些应用情形中数/模电压转换器。

所述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)。在某些实施方案中，共同驱动器138(举例来说)通过将电压供应到一系列共同互连件114而提供DC共同电位到显示元件阵列150内的全部显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来自控制器134的命令而发布电压脉冲或信号到显示元件阵列150，举例来说，能够驱动和/或起始阵列150的多个行和列中的全部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全部驱动器(举例来说，扫描驱动器130、数据驱动器132和共同驱动器138)由控制器134而时间同步。来自所述控制器的时序命令协调经由灯驱动器148的红色灯、绿色灯和蓝色灯以及白色灯(分别为140、142、144和146)的照明、显示元件阵列150内的特定行的写入启用和定序、来自数据驱动器132的电压的输出和提供显示元件致动的电压的输出。在某些实施方案中，灯是发光二极管(LED)。

控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适于新图像104的照明水平的定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示，以在介于10赫兹(Hz)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中，图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144和146的照明同步以使得用一系列交替色彩(例如，红色、绿色、蓝色和白色)照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称作色彩子帧。在称作场序色方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，则人类大脑将把交替帧图像平均化为对具有广泛和连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中，在显示设备100中可采用具有原色的四个或四个以上灯，从而采用除红色、绿色、蓝色和白色以外的原色。

在某些实施方案中，在显示设备100经设计用于快门108在打开与关闭状态之间的数字切换的情形下，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像，如先前所阐述。在某些其它实施方案中，显示设备100可经由每像素使用多个快门108来提供灰阶。

在某些实施方案中，图像104状态的数据由控制器134通过对个别行(也称作扫描线)的循序寻址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。重复此过程直到已针对阵列150中的全部行加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列是线性的，在阵列150中从顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，选定行的序列伪随机化，以便使视觉假影最小化。且在某些其它实施方案中，按块组织定序，其中针对一块，将图像104状态的仅某一分率的数据加载到阵列150，举例来说通过仅依次寻址阵列150中的每第5行。

在某些实施方案中，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分离。在这些实施方案中，显示元件阵列150可包含用于阵列150中的每一显示元件的数据存储器元件，且控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动器138携载触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。

在替代实施方案中，显示元件阵列150和控制所述显示元件的控制矩阵可布置成除矩形行和列以外的配置。举例来说，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行和列。通常，如本文中所使用，术语扫描线应指代共享写入启用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。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主机的额外数据。此信息可包含来自环境传感器的数据，例如周围光或温度；关于主机的信息，包含(举例来说)主机的操作模式或主机的电源中所剩余的电力的量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据类型的信息；和/或用于显示设备在选择成像模式的过程中使用的指令。

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送到控制器134。在某些实施方案中，用户输入模块126由用户借以编程个人偏好(例如较深色彩、较好对比度、较低功率、增加的亮度、运动会、现场演出或动画片)的软件控制。在某些其它实施方案中，使用硬件(例如切换器或调拨转盘)将这些偏好输入到主机。到控制器134的多个数据输入引导所述控制器将数据提供到对应于最佳成像特性的各种驱动器130、132、138和148。

环境传感器模块124还可作为主机装置120的一部分而被包含。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。传感器模块124可经编程以区分所述装置是正在室内或办公室环境还是在明亮白天的室外环境还是在夜间的室外环境中操作。传感器模块124将此信息传递到显示器控制器134，以使得控制器134可响应于周围环境而优化观看条件。

图2A和2B展示实例性基于快门的光调制器400的视图。光调制器(也称作“双重致动器快门组合件”)400可包含用于致动快门的双重致动器。双重致动器快门组合件400可适于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中作为光调制器102。如图2A中所示，双重致动器快门组合件400处于打开状态中。图2B展示处于关闭状态的双重致动器快门组合件400。快门组合件400在快门406的任一侧上包含致动器402和404。独立控制每一致动器402和404。第一致动器(快门打开致动器402)用来打开快门406。第二相反致动器(快门关闭致动器404)用来关闭快门406。致动器402和404两者均为柔性梁电极致动器。致动器402和404通过实质上沿平行于快门406悬挂于其上方的孔隙层407的平面驱动快门406来打开和关闭所述快门。快门406通过附接到致动器402和404的锚408悬挂于孔隙层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴线附接到快门406的两端的支撑件减少快门406的平面外运动且将所述运动实质上限制于平行于所述衬底的平面。如下文将阐述，可与快门组合件400一起使用各种不同控制矩阵。

快门406包含光可从中通过的两个快门孔隙412。孔隙层407包含一组三个孔隙409。在图2A中，快门组合件400处于打开状态，且如此，快门打开致动器402已致动，快门关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门孔隙412的中心线与孔隙层孔隙409中的两者的中心线重合。在图2B中，快门组合件400已移动到关闭状态，且如此，快门打开致动器402处于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分此刻处于适当位置中以阻挡光透射过孔隙409(描绘为虚线)。

每一孔隙具有环绕其周边的至少一个边缘。举例来说，矩形孔隙409具有四个边缘。在其中在孔隙层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它曲线状孔隙的替代实施方案中，每一孔隙可具有仅单个边缘。在某些其它实施方案中，所述孔隙在数学意义上无需分离或分开，而是可连接。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，但可连接这些区段中的数者以使得所述孔隙的单个连续周界由多个快门共享。

为了允许光以各种射出角度通过处于打开状态的孔隙412和409，为快门孔隙412提供大于孔隙层407中的孔隙409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为了在关闭状态下有效地阻挡光逸出，快门406的光阻挡部分与孔隙409重叠是优选的。图2B展示快门406中的光阻挡部分的边缘与形成于孔隙层407中的孔隙409的一个边缘之间的在某些实施方案中可预定义的重叠416。

静电致动器402和404经设计以使得其电压位移行为给快门组合件400提供双稳态特性。针对快门打开致动器和快门关闭致动器中的每一者，存在低于所述致动电压的电压范围，所述电压范围如果在所述致动器处于关闭状态(此时所述快门打开或关闭)时施加则将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置中，即使在施加致动电压到相反致动器之后也如此。克服此反作用力来维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压V_m。

通常，例如致动器402和404等静电致动器中的电双稳定性起因于跨一致动器的静电力是强位置以及电压函数的事实。光调制器400和450中的致动器的梁可经实施以充当电容器板。电容器板之间的力与1/d²成正比，其中d是电容器极板之间的局部分离距离。当致动器处于关闭状态时，致动器梁之间的局部间隔很小。因此，施加小电压可导致处于关闭状态的致动器的致动器梁之间的相对强的力。因此，相对小的电压(例如V_m)可使致动器保持处于关闭状态，即使其它元件对致动器施加相反的力时也如此。

在双重致动器光调制器(例如400和450)中，光调制器的平衡部分将由跨所述致动器中的每一者的电压差的组合效应确定。换句话说，考量所述三个端子(即，快门打开驱动梁、快门关闭驱动梁和负载梁)的电位以及调制器位置以确定调制器上的平衡力。

对于电双稳态系统，一组逻辑规则可描述稳定状态且可用于开发既定光调制器的可靠寻址或数字控制方案。将基于快门的光调制器400作为一实例，这些逻辑规则如下：

假设V_s为快门或负载梁上的电位。假设V_o为快门打开驱动梁上的电位。假设V_c为快门关闭驱动梁上的电位。假设表达式|V_o-V_s|是指快门与快门打开驱动梁之间的电压差的绝对值。假设V_m为维持电压。假设V_at为致动阈值电压，即，在不施加V_m到相对驱动梁的情况下致动致动器的电压。假设V_max为V_o和V_c的最大容许电位。假设V_m<V_at<V_max。然后，假定V_o和V_c保持低于V_max：

如果|V_o-V_s|<V_m且|V_c-V_s|<V_m(规则1)

则快门将松弛到其机械弹簧的平衡位置。

如果|V_o-V_s|>V_m且|V_c-V_s|>V_m(规则2)

则快门将不移动，即，无论哪个位置由最后致动事件建立，快门均将保持处于打开或关闭状态。

如果|V_o-V_s|>V_at且|V_c-V_s|<V_m(规则3)

则快门将移动到打开位置中。

如果|V_o-V_s|<V_m且|V_c-V_s|>V_at(规则4)

则快门将移动到关闭位置中。

遵循其中每一致动器上的电压差接近于零的规则1，快门将松弛。在许多快门组合件中，机械松弛位置仅部分地打开或关闭，且因此通常在寻址方案中避免此电压状态。

规则2的条件使得能够将全局致动功能包含到寻址方案中。通过维持提供至少是维持电压V_m的梁电压差的快门电压，可在宽电压范围内在寻址序列之中改变或切换快门打开电位和快门关闭电位的绝对值(甚至当电压差超过V_at时)而没有意外快门运动的危险。

规则3和4的条件是通常在寻址序列期间作为目标以确保快门的双稳态致动的那些条件。

维持电压差V_m可设计或表示为致动阈值电压V_at的某一分率。对于针对适用双稳定度设计的系统，维持电压可处于介于V_at的约20％与约80％之间的范围内。此有助于确保系统中的电荷泄漏或寄生电压起伏不导致设定保持电压超出其维持范围的偏差–可导致快门的意外致动的偏差。在某些系统中，可提供例外双稳定度或滞后度，其中V_m处于V_at的约2％到约98％的范围内。然而，在这些系统中，务必确保可在可用的寻址和致动时间内可靠地获得|V_c-V_s|或|V_o-V_s|小于V_m的电极电压条件。

在某些实施方案中，每一光调制器的第一和第二致动器耦合到锁存电路或驱动电路以确保所述光调制器的第一和第二状态是所述光调制器可具有的唯一两个稳定状态。

已开发依赖于时分原理在图像中产生灰阶值的数个数字显示技术。这些数字显示技术中的某些技术还采用场序色(FSC)。将时分灰阶过程与场序色技术组合可导致若干图像假影，包含闪烁、动态假轮廓(DFC)和色分离(CBU)。这些假影可克服，但通常并非不需要牺牲其它图像质量参数，需要显著额外处理，增加的能量消耗，或采用更高成本装置硬件。

如果替代基于数字时分的过程使用模拟过程来产生灰阶，则可在场序色装置中减轻，且在某些情形中消除上文所提及图像假影。可通过基于输入数据值控制光调制器以模拟方式改变状态的时间来提供此模拟灰阶过程。举例来说，光调制器可响应于高数据值而维持于光透射状态达较大量时间，且响应于较低数据值而维持达较少时间。

图3展示可经实施用于控制光调制器502的第一实例性像素电路500。特定来说，像素电路500可用于控制双重致动器光调制器，例如图2A和2B中所示的光调制器400。像素电路500可为控制矩阵的部分，所述控制矩阵控制并入有类似于光调制器502的光调制器的像素阵列。

像素电路500包含耦合到致动电路506的数据加载电路504a。数据加载电路504a接收并存储与像素相关联的数据，同时致动电路506基于由数据加载电路504a存储的数据而致动光调制器502。在某些实施方案中，使用TFT实施像素电路500的各种组件。在某些实施方案中，可使用TFT，TFT使用例如非晶硅、氧化铟镓锌或多晶硅等材料制造。在某些其它实施方案中，使用MOSFET实施像素电路500的各种组件。如所属领域的一般技术人员将容易理解，TFT是具有栅极端子、源极端子和漏极端子的三个端子晶体管。栅极端子可充当控制端子以使得相对于源极端子施加到栅极端子的电压可将TFT接通或关断。在接通状态中，TFT允许从源极端子到漏极端子的电流。在关断状态中，TFT实质上阻挡从源极到漏极的任何电流。然而，像素电路500的实施方案并不限于TFT或MOSFETS，且还可利用例如双极结晶体管等其它晶体管。

如上文所提及，数据加载电路504a用于加载与像素相关联的数据。具体来说，数据加载电路504a耦合到数据互连件(DI)505，所述数据互连件为像素阵列的相同列中所有像素共有。数据互连件505用对应于待加载到像素中的数据的数据电压激励。在某些实施方案中，数据电压可为例如接地等最小数据电压与最大数据电压之间的电压。在某些实施方案中，待加载到像素中的数据可为像素强度值。在某些实施方案中，像素强度值可与数据电压相关。举例来说，数据电压的特定量值可与基于图像数据针对像素所识别的像素强度值成反比。在具有经设计以显示8位灰阶的显示器的某些实施方案中，像素强度值的范围可介于0到255。因此，像素强度值0将导致最大数据电压，而像素强度值255将导致最小数据电压。在某些其它实施方案中，像素强度值0可导致最小数据电压，而像素强度值255可导致最大数据电压。在某些实施方案中，最小数据电压可等于TFT的阈值电压，而最大数据电压可等于约25V，但基于特定设计可使用较高电压。

数据加载电路504a还耦合到写入启用互连件(WEI)507，所述写入启用互连件为与和像素电路500相关联的像素相同的阵列的行中的全部像素所共有。当写入启用互连件507用写入启用电压激励时，数据加载电路504a接受提供于数据互连件505上的数据。

为完成数据加载功能，数据加载电路504a包含写入启用晶体管508和数据存储电容器510。写入启用晶体管508可为可控制晶体管切换器，其操作可通过写入启用互连件507上的写入启用电压控制。写入启用晶体管508的第一端子或栅极端子可耦合到写入启用互连件507。写入启用晶体管508的第二端子(漏极/源极端子)可耦合到数据互连件505，而第三端子(漏极/源极端子)可耦合到数据存储电容器510。数据存储电容器510可用于存储表示由数据互连件505提供的数据的数据电压。数据存储电容器510的一个端子耦合到写入启用晶体管508，而数据存储晶体管510的另一端子耦合到共同互连件(COM)509。共同互连件509将共同接地电压，或某一其它参考电压提供到显示设备的多个行和列中的像素。

如上文所提及，数据加载电路504a耦合到致动电路506。具体来说，数据存储电容器510耦合到第一致动子电路512。致动电路506还包含经由子电路互连件515耦合到第一致动子电路512的第二致动子电路514。第一致动子电路512控管供应到光调制器502的第一致动器516的第一输出电压。第一致动子电路512经由第一输出节点(Out₁)520耦合到第一致动器516。第二致动子电路514控管供应到光调制器502的第二致动器522的第二输出电压。第二致动子电路514经由第二输出节点(Out₂)524耦合到第二致动器522。光调制器还包含快门端子523，所述快门端子通常连接到为显示设备中的许多且在某些实施例中全部快门所共有的快门互连件(SH)525。类似于上文关于图2A和2B中所示的快门组合件400所论述的快门电压V_s的快门电压可经由快门互连件525提供到光调制器502的快门端子523。在某些实施方案中，经由第一输出节点512将电压V_OUT1施加到第一致动器516和经由第二输出节点524将电压V_OUT2施加到第二致动器522以使得|V_OUT1–V_s|>V_at且|V_OUT2–V_s|<V_m，快门523将移动到打开状态(如上文关于图2A和2B中所论述的规则3中所阐述)，其中V_at是致动阈值电压且V_m是维持电压。相反地，如果|V_OUT2–V_s|>V_at且|V_OUT1–V_s|<V_m，快门523将移动到关闭状态(参见上文所论述的规则4)。

第一致动子电路512包含耦合到第一输出节点520的致动电压电容器526，第一输出节点520又耦合到第一致动器516。第一致动子电路512通过适当地为致动电压电容器526充电和使其放电来控制跨越致动电压电容器526的电压。具体来说，第一致动子电路512包含耦合到致动电压电容器526的充电路径和放电路径。充电路径包含预充电晶体管528且放电路径包含负载保护晶体管530和第一放电晶体管532。预充电晶体管528由预充电互连件(PCH)534控制以选择性地允许电流从维持处于致动电压的致动电压互连件(ACT)536流动到致动电压电容器526。在某些实施方案中，预充电晶体管528可为n型TFT。在此一实施方案中，当预充电电压施加到预充电互连件534时，预充电晶体管528接通且允许致动电压电容器526经充电到实质上等于致动电压互连件536上的致动电压的电压。然而，当将预充电电压从预充电互连件534移除时，预充电晶体管528关断且使电压致动电容器526与致动电压互连件536上的电压隔离。

致动电压电容器526还耦合到负载保护晶体管530的一个端子。负载保护晶体管530还由预充电互连件534上的预充电电压控制。然而，负载保护电容器经配置以使得其操作状态与预充电晶体管528的操作状态相反。因此，当预充电晶体管528接通(或关断)，负载保护晶体管530关断(或接通)。在某些实施方案中，负载保护晶体管530可为p型TFT。如此，当预充电电压施加到预充电互连件534时，负载保护晶体管530关断，而预充电晶体管528接通用于为致动电压电容器526充电。此外，当预充电电压从预充电互连件534移除时，负载保护晶体管530接通且允许通过第一放电晶体管532控制致动电压电容器526上的电荷(和电压)。

第一放电晶体管532与负载保护晶体管530串联耦合。具体来说，第一放电晶体管532的漏极端子耦合到负载保护晶体管的一个端子，同时第一放电晶体管532的源极端子耦合到共同互连件509。第一放电晶体管532可实施为电压控制的电流源。即，来自第一放电晶体管532的电流的量值可由施加到其栅极端子的电压的量值控制。第一放电晶体管532的栅极端子耦合到数据存储电容器510。因此，存储于数据存储电容器510中的数据电压的量值可控制穿过第一放电晶体管532的电流的量值。如下文将论述，第一放电晶体管532的此方面可用于控制致动电压电容器526的放电速率，致动电压电容器526又可用于控制快门523维持处于打开或关闭状态的持续时间。在某些实施方案中，第一放电晶体管532可为n型TFT。然而，可采用任何适当的电压控制电流源。

第二致动子电路514耦合到第一致动子电路512，经由第二输出节点524耦合到第二致动器522，以及耦合到致动电压互连件536和共同互连件509。如上文所提及，第二致动子电路514基于致动电压电容器526上的电压而控制施加到第二致动器522的电压(即，施加到第一致动器516的电压)。类似于第一致动子电路512，第二致动子电路514还包含用于为第二输出节点524充电和使其放电的充电路径和放电路径。充电路径包含第二致动晶体管538且放电路径包含第二放电晶体管540。第二致动晶体管538的一个端子耦合到致动电压互连件536，而第二端子耦合到第二输出节点524。第二放电晶体管540的一个端子耦合到第二输出节点524，而第二端子耦合到共同互连件509。第二致动晶体管538和第二放电晶体管540两者的控制端子(即，栅极端子)经由子电路互连件515耦合到第一致动子电路512的第一输出节点520。在某些实施方案中，第二致动晶体管538可为p型晶体管且第二放电晶体管540可为n型晶体管。

第二致动子电路514通常将由第一致动子电路512施加到第一致动器516的电压反转，且将经反转电压施加到第二致动器522。因此，当致动电压电容器526经充电到致动电压互连件536上的致动电压时，第二致动晶体管538关断而第二放电晶体管540接通，因此将第二致动器522处的电压拉动为低。此意味着快门处于打开位置中。然而，当致动电压电容器526上的电压变为低于电压阈值时，第二致动晶体管538接通且第二放电晶体管540关断。此致使第二致动器522经充电为致动电压互连件536上的致动电压，导致快门523切换到关闭位置。

图4展示图3中所示的像素电路500的实例性时序图600。特定来说，时序图展示在两个图像帧F1和F2内的像素电路500的各个节点处的电压电平。V_PCH602表示预充电互连件534上的电压，V_OUT1604表示第一输出节点520处的电压，V_OUT2表示第二输出节点524处的电压，V_DATA表示数据互连件505上的数据电压，且调制器状态610表示光调制器502的快门523的状态。图4中所示的每一电压通常在高值与低值之间摆动。但任何一个电压的高值和低值可或可不等于另一电压的高值和低值。时序图600中的各个电压的上升和下降时间仅为说明，且可不表示这些电压的实际上升和下降时间。

第一帧F1在时间t₀处以预充电互连件534上的预充电电压V_PCH602变高而开始。参考图3，预充电互连件534耦合到预充电晶体管528和负载保护晶体管530两者的栅极端子。假定致动电压电容器526上的电压经放电，预充电互连件534上的高电压将使预充电晶体管528接通且使负载保护晶体管530关断。使预充电晶体管528接通致使电流从致动电压互连件536(其通常维持处于高值)流动到致动电压电容器526。电压致动电容器526的充电致使第一输出节点520处的电压增加，如图4中的电压V_OUT1604所示。第一输出节点520耦合到第一致动器516。因此，第一输出节点520上的高电压致动第一致动器516。如上文所提及，致动第一致动器516致使快门切换到打开位置，如由图4中调制器状态610所示。

第二致动子电路514使第一输出节点520处的电压反转且将经反转电压施加于第二输出节点524处。具体来说，第一输出节点520上的高电压使第二放电晶体管540接通且使第二致动晶体管538关断。因此，第二输出节点524处且因此第二致动器522处的电压V_OUT2606为低。

在预充电互连件534正维持为高电压时，数据电压V_DATA施加到数据互连件505，借此将数据电压存储于数据存储电容器510上。

在时间t₁处，预充电互连件534上的电压降低。此导致预充电晶体管528关断，且负载保护晶体管530接通。随着负载保护晶体管530接通，致动电压电容器的放电速率取决于第一放电晶体管532，且特定来说取决于施加到第一放电晶体管532的栅极的数据电压。如上文所提及，第一放电晶体管532经配置为电压控制的电流源。因此，流动穿过第一放电晶体管532的电流的量值随数据电压V_DATA1而变。流动穿过第一放电晶体管532的电流的量值确定致动电压电容器526的放电速率，此继而确定跨越致动电压电容器526的致动电压的衰减速率。因此，第一输出节点520处的电压V_OUT1604开始在时间t₁处以随数据电压V_DATA1而变的速率衰减。

第一输出端子520处的电压V_OUT1604施加到第二致动子电路514的第二致动晶体管538和第二放电晶体管540的栅极端子。注意，在时间t₁处，当V_OUT1604为高时，第二致动晶体管538关断，而第二放电晶体管540接通。随着V_OUT1604减少，其在时间t₂处达到电压阈值(在图4中标示为V_threshold)。当V_OUT1604处于或低于电压阈值时，第二致动晶体管538将处于接通状态中而第二放电晶体管540将处于关断状态中。因此，第二输出节点520处的电压V_OUT2606经拉动为高。第二致动器522致动，导致快门切换到关闭状态，如由图4中的调制器状态610所示。在预充电电压移除之后快门523保持处于打开状态中的持续时间由t_OPEN-1标示。

如上文所论述，显示设备通过一或多个色彩的照明光源的组合和通过在照明周期期间基于图像数据将像素的状态切换处于打开或关闭状态中来形成图像。在某些实施方案中，光源可在当预充电互连件534降低且横跨致动电压电容器526的电压V_OUT1开始衰减时的时间t₁处接通。在某些其它实施方案中，光源可在时间t₁之后的某时间接通以允许接收对应于0强度的数据电压的快门(即，其针对整个图像帧将完全暗或处于关闭状态)在光源接通之前关闭。在此些实施方案中，时间t_OPEN-1可从光源接通的时间开始；代替于从当预充电互连件534降低时的时间t₁开始。时间t_OPEN-1的持续时间和光源的照明强度组合地可确定像素的所得像素强度。通常，光源照明强度贯穿帧保持恒定。因此，所要像素强度可通过适当地配置快门保持处于打开状态的时间t_OPEN-1来实现。

下一帧F2在时间t₃处以预充电电压V_PCH602变高开始。因此，第一预充电晶体管528接通，而负载保护晶体管530关断。致动电压晶体管526经充电，此导致第一输出节点520处的电压V_OUT1变高。如上文所提及，第二致动子电路514使第一输出节点520处的电压反转且将经反转电压施加到第二输出节点524。因此，施加到第二致动器522的电压V_OUT2经拉动为低。因此，第一输出节点520上的高电压致使第一致动器516致动，导致快门523切换到打开状态。

在预充电互连件534维持处于高电压时，将数据电压V_DATA2施加到数据互连件505，借此将数据电压存储于数据存储电容器510上。应注意V_DATA2>V_DATA1；即，施加到第一放电晶体管532的栅极端子的电压将在帧F2中比先前帧F1中的电压大。

在时间t₄处，预充电互连件534上的电压降低。因此，预充电晶体管528关断且负载保护晶体管530接通。流动穿过第一放电晶体管532的电流随V_DATA2而变。因此，在V_DATA2>V_DATA1时，对应于V_DATA2的流动穿过第一放电晶体管532的电流将大于对应于V_DATA1的电流。因此，致动电压电容器526上的致动电压的衰减速率在帧F2中将高于帧F1中的衰减速率。由于较高衰减速率，电压V_OUT1将比其在帧F1中更快速地达到V_threshold。只要电压V_OUT1达到V_threshold，第二致动子电路514就将第二输出节点524上的电压V_OUT2606拉动为高，从而致动第二致动器522且将快门523切换到关闭状态。如在帧F1期间，光源在帧F2期间接通。此光源可在当预充电互连件534降低时的时间t₄处或此后不久接通以允许接收指示其将处于完全暗状态的数据的快门关闭。光源接通与快门处于打开状态的组合促进与像素电路500相关联的像素的像素强度。

在预充电电压移除之后快门保持处于打开状态的持续时间由t_OPEN-2标示。如图4中所绘示，t_OPEN-2<t_OPEN-1。一般来说，快门打开的持续时间可通过在数据互连件505上加载适当数据电压来针对每一帧加以调整。可基于待加载到与像素电路500相关联的像素中的数据而选择在某些实施方案中为模拟的此数据电压。如上文所提及，在某些实施方案中，最低数据电压可表示最高像素强度值，而最高数据电压可表示待加载到与像素电路500相关联的像素中的最低像素强度值。在某些其它实施方案中，可实施相反情况，其中最低电压可表示最低像素强度值，而最高数据电压可表示最高像素强度值。

图5展示可经实施用于控制光调制器502的第二实例像素电路700。特定来说，像素电路700可用于控制双致动器光调制器，例如图2A和2B中所示的光调制器400。像素电路700可为控制并入有类似于光调制器502的光调制器的像素阵列的控制矩阵的部分。在许多方面中，图5中所示的像素电路700类似于图3中所示的像素电路500。然而，像素电路700包含用于阈值电压补偿的额外电路。

返回参考图3的像素电路500，流动穿过作为电压控制的电流源的实例的第一放电晶体管532的电流I_ds可表达为：I_ds＝k(V_gs-V_th)²，其中“k”为增益，“V_gs”为横跨栅极端子和源极端子(连接到共同互连件509)的电压，且“V_th”为第一放电晶体管532的阈值电压。因此，电流I_ds的量值部分地随第一放电晶体管532的阈值电压V_th而变。在某些实施方案中，阈值电压V_th可部分地随以下各项中的一或多者而变：温度、制作工艺(包含退火艺和沉积艺)和用于制作晶体管的材料，以及可存在的晶体管上的任何DC偏压等，所述项中的每一者可不可预测地变化。因此，阈值电压V_th的不可预测变化可致使电流I_ds的量值的不可预测变化。如上文所提及，快门523保持处于打开状态的持续时间t_OPEN部分地基于流动穿过第一放电晶体管532的电流I_ds的量值。因此，电流I_ds的量值的不可预测变化可不合期望地致使像素的持续时间t_OPEN和输出光强度的不可预测变化。图5中所示的像素电路700包含提供阈值电压补偿的电路，此导致电流I_ds实质上独立于第一放电晶体管532的阈值电压V_th。

参考图5的像素电路700，像素电路700包含用于提供阈值电压补偿的补偿晶体管542。补偿晶体管542的栅极端子耦合到预充电互连件534，而其它两个端子中的每一者分别耦合到第一放电晶体管532的栅极端子和漏极端子。此外，与包含p型负载保护晶体管530的图3中所示的像素电路500相比，图5中所示的像素电路700替代地包含n型负载保护晶体管544。此外，n型负载保护晶体管544的栅极端子耦合到设定互连件546。此外，与其中数据存储电容器510耦合于写入启用晶体管508与共同互连件509之间的图3中所示的像素电路500相比，像素电路700中的数据加载电路504b的数据存储电容器510替代地耦合于写入启用晶体管508与第一放电晶体管532的栅极端子之间。

在操作期间，预充电互连件534上的预充电电压升高。另外，设定互连件546上的设定电压升高，且写入启用互连件507与数据互连件505两者维持处于低电压。因此，预充电晶体管528、负载保护晶体管544和补偿晶体管542接通。此允许电流从致动电压互连件536流动到电荷致动电压电容器526和节点A。节点A处的电压V_A将通常上升超过第一放电晶体管532的阈值电压。随着预充电晶体管528和负载保护晶体管544两者接通，第一放电晶体管532的接通(由于节点A处的电压上升超过第一放电晶体管532的阈值电压)可在致动电压互连件536与共同互连件509之间造成不合期望的电流路径。为避免此状况，共同端子509处的电压可上升为高以防止第一放电晶体管532接通。在第一输出节点520处的电压为高时，第二致动子电路514将第二输出节点524处的电压拉动为低。因此，快门523移动到打开状态。

随后，设定互连件546上的设定电压降低。因此，负载保护晶体管544关断。然而，预充电互连件534仍维持处于高电压。因此，预充电晶体管528和补偿晶体管542保持接通。此外，共同互连件509处的电压降低以便允许第一放电晶体管接通。在节点A处的电压V_A大于第一放电晶体管532的阈值电压时，第一放电晶体管532将接通。因此，电流路径经由补偿晶体管542和第一放电晶体管532从节点A形成到共同互连件509。因此，节点A处的电压V_A将开始下降。然而，在第一放电晶体管532由于补偿晶体管542的接通状态而经有效二极管连接时，第一放电晶体管532将关断，只要节点A处的电压V_A下降到第一放电晶体管532的阈值电压V_th。

操作然后继续进行以将数据电压加载于数据存储电容器510上。然而，在加载数据电压之前，预充电互连件534和设定互连件546降低。数据电压V_data施加到数据互连件505且写入启用互连件507升高。因此，写入启用晶体管508接通，从而将节点B充电到数据电压V_data。在数据存储电容器510为浮动电容器时，节点A处的电压V_A还将增加V_data。因此，节点A处的电压V_A可由以下表达式表示：V_A＝V_th+V_data。

在数据电压V_data加载于数据存储电容器510上之后，数据互连件505和写入启用互连件507降低。另外，设定互连件546升高，而预充电互连件534维持处于低电压。在设定互连件546为高时，负载保护晶体管544接通。此外，在第一放电晶体管532的栅极端子处的电压处于大于其阈值电压的电压V_A时，第一放电晶体管532也接通。在负载保护晶体管544和第一充电晶体管532两者接通时，致动电压电容器526将开始放电。

致动电压电容器526的放电速率取决于流动穿过第一放电晶体管532的量值。如上文所提及，流动穿过经配置为电压控制的电流切换器的第一放电晶体管532的电流可表达为I_ds＝k(V_gs-V_th)²，其中V_gs是栅极端子到源极端子电压，且V_th是第一放电晶体管532的阈值电压。在节点A耦合到第一放电晶体管532的栅极端子时，V_gs＝V_A。此外，如上文所提及，V_A＝V_th+V_data，因此，流动穿过第一放电晶体管532的电流I_ds的表达可由下式给出：I_ds＝k(V_data+V_th-V_th)²＝k(V_data)²。电流I_ds因此独立于第一放电晶体管532的阈值电压V_th。因此，阈值电压V_th的不可预测变化不影响流动穿过第一放电晶体管532的电流。此改进控制电流I_ds的精确度，所述精确度又改进显示器借以可控制快门的打开和关闭状态的持续时间以及图像帧的每一像素的光输出的精确度。

图6展示可经实施用于控制光调制器502的第三实例性像素电路800。特定来说，像素电路800可用于控制双致动器光调制器，例如图2A和2B中所示的光调制器400。像素电路800可为控制并入有光调制器(例如光调制器502)的像素阵列的控制矩阵的部分。图6中所示的像素电路800分别与图3和5中所示的像素电路500和700类似之处在于，像素电路800还使用模拟数据电压来控制光调制器502的状态的持续时间。然而，与控制致动电压电容器的放电速率的像素电路500和700不同，像素电路800替代地控制为致动电压电容器充电的速率。

分别类似于图3和5中所示的像素电路500和700的像素电路800包含用于将数据电压加载于数据存储电容器510上的数据加载电路504c。然而，在像素电路800中，数据存储电容器510的一个端子耦合到致动电压互连件536，而非耦合到共同互连件509。

数据加载电流504c耦合到控制光调制器502的致动电路802。具体来说，致动电路802包含耦合到光调制器502的第一致动器516和第二致动器522的第一输出节点(Out₁)520和第二输出节点(Out₂)524。致动电路802包含第一致动子电路804和第二致动子电路806。第一致动子电路804耦合到数据加载电路504c、第一致动电压互连件(AC₁)805和预充电互连件534。第二致动子电路806耦合到第一致动子电路804、第二致动电压(AC₂)互连件808和预充电互连件534。第一致动子电路804和第二致动子电路806两者还耦合到共同互连件509。

第一致动子电路804包含用于控制存储于致动电压电容器526上的电荷的电压控制的充电路径和放电路径。电压控制的充电路径包含第一充电晶体管810，所述第一充电晶体管810以基于存储于数据存储电容器510中的数据电压的量值的速率为致动电压电容器526充电。在例如图6中所示的某些实施方案中第一充电晶体管810可为p型MOSFET。第一充电晶体管810的源极端子耦合到第一致动电压互连件805和数据存储电容器510的一端。第一充电晶体管810的栅极端子耦合到数据存储电容器510的另一端，而漏极端子耦合到致动电压电容器526和第一输出节点520。放电路径包含第一放电晶体管812，第一放电晶体管812用于使致动电压电容器526放电。放电晶体管由预充电互连件534上的预充电电压控制。第一放电晶体管812的漏极端子和源极端子耦合到致动电压电容器526和共同互连件509。

第二致动子电路806还包含用于为第二输出节点524充电且使其放电的充电路径和放电路径。第二输出节点524耦合到第二致动器522，且第二输出节点524的充电和放电可用于控制提供到第二致动器522的电压。充电路径包含第二充电晶体管814，所述第二充电晶体管814的一个端子耦合到第二致动电压互连件808且其另一端子耦合到第二输出节点524。第二充电晶体管814的栅极端子耦合到预充电互连件534。放电路径包含耦合于第二输出节点524与共同互连件509之间的第二放电晶体管816。第二放电晶体管816的栅极端子耦合到第一致动子电路804的第一输出节点520。因此，当第一输出节点520处的电压超过第二放电晶体管816的阈值电压时，第二放电晶体管816接通，从而允许第二输出节点524放电。

图7展示图6中所示的像素电路800的实例性时序图900。特定来说，时序图900展示在两个图像帧F1和F2上的像素电路800的各个节点处的电压电平。V_AC1902表示第一致动电压互连件805上的电压，V_PCH904表示预充电互连件534上的电压，V_OUT1906表示第一输出节点520处的电压，V_OUT2908表示第二输出节点524处的电压，V_DATA910表示数据互连件505上的数据电压，且调制器状态612表示光调制器502的快门523的状态。第二致动电压互连件808上的电压(未展示)通常维持为高。图7中所示的每一电压通常在高值与低值之间摆动。但任何一个电压的高值和低值可或可不等于另一电压的高值和低值。时序图900中的各个电压的上升和下降时间仅为说明，且可不表示这些电压的实际上升和下降时间。

参考图6和7两者，第一帧F1在预充电互连件534上的电压V_PCH904升高且第一致动电压互连件805上的第一致动电压V_AC1902降低的时间t₀处开始。第二致动电压互连件808贯穿像素电路800的操作中维持为高。在预充电互连件534为高时，第一放电晶体管812和第二充电晶体管814接通。因此，第一输出节点520上的电压V_OUT1906降低，且第二输出节点524上的电压V_OUT2升高。在第二致动器522上的电压为高时，快门523移动到关闭状态。数据电压V_DATA1910施加到数据互连件505且写入启用互连件507升高。因此，数据电压V_DATA1经加载到数据加载电容器510上。在将数据电压V_DATA1加载到数据加载电容器510上时，写入启用互连件507和数据互连件505降低。

在时间t₁处，第一致动电压互连件805上的第一致动电压V_AC1升高，且预充电互连件534上的电压预充电电压V_PCH904降低。因此，第一放电晶体管812和第二充电晶体管814关断。数据电压V_DATA1横跨充当电压控制的电流源的第一充电晶体管810的栅极端子和漏极端子施加。即，流动穿过第一充电晶体管810的电流的量值随数据电压V_DATA1而变。此外，横跨致动电压电容器526的电压V_OUT1的增加的速率部分地取决于流动穿过第一充电晶体管810的电流的量值。

在电压V_OUT1906增加时，其在时间t₂处上升超过第二放电晶体管816的阈值电压916。因此，第二放电晶体管816将第二输出节点524接通并使其放电且使电压V_OUT2908到低电平。电压V_OUT1在时间t₃处继续上升且达到足以致动第一致动器516的致动电压914。因此，快门523移动到打开状态912。

在时间t₄处帧F1结束时，像素电路800处于类似于其在时间t₀处的状态的状态。具体来说，预充电互连件534上的电压V_PCH904升高且第一致动电压互连件805上的第一致动电压V_AC1902降低。因此，快门523返回到关闭状态912。在快门523保持处于打开状态中的帧F1期间的持续时间由持续时间t_OPEN-1指示。

在帧F2期间，大于在第一帧F1期间加载的数据电压V_DATA1的数据电压V_DATA2由数据加载电路504c加载。在时间t₅处，像素电路800处于类似于其在上文所论述时间t₁处的状态的状态。即，第一致动电压互连件805上的第一致动电压V_AC1升高，且预充电互连件534上的电压预充电电压V_PCH904降低。由于在帧F2期间加载的数据电压V_DATA2大于在帧F1期间加载的数据电压V_DATA1，所以在帧F2期间以相对较快速速率为致动电压电容器526充电。因此，从电压V_OUT1开始上升的时间t₅到快门523移动到打开状态中的时间t₆的持续时间t_OPEN-2相对大于在帧F1期间的持续时间t_OPEN-1。最终，在时间t₇处，帧F2的持续时间结束且像素电路800处于其中可加载随后帧的数据电压的状态。因此，如图7中所示，光调制器维持处于特定状态的持续时间可通过控制数据电压的量值来控制。

图8展示实例性控制矩阵1000的示意图。控制矩阵1000适于控制并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的光调制器。控制矩阵1000可寻址像素阵列1002。每一像素1002可包含光调制器1004，例如图2A和2B的双致动器快门组合件400或图3中所示的光调制器502。每一像素1002还可包含像素电路1006，例如图3的像素电路500。此外，控制矩阵1000还可适于分别利用图5和6中所示的像素电路700或像素电路800。举例来说，控制矩阵1000可包含类似于像素电路700的设定互连件546的额外设定互连件；或包含类似于像素电路800的第二致动电压互连件808的第二致动电压互连件。虽然图8展示仅具有两行和两列像素1002的控制矩阵1000，但应理解，控制矩阵1000可包含额外行和列的像素1002。

控制矩阵1000包含用于控制矩阵1000中的每一像素1002行的写入启用互连件(WEI)1008和用于控制矩阵1000中的每一像素1002列的数据互连件(DI)1010。图3中所示的写入启用互连件507和数据互连件505是此些互连件的实例。每一写入启用互连件1008将写入启用电压源电连接到对应像素1002行中的像素1002。每一数据互连件1010将数据电压源电连接到对应像素1002列中的像素1002。

控制矩阵1000还包含为控制矩阵1000的多个行和多个列中的像素1002所共有的互连件。在某些实施方案中，互连件是控制矩阵1000的全部行和列中的像素1002所共有。控制矩阵1000包含致动互连件(AC)1012、预充电互连件(PCH)1014、共同或接地互连件(COM)1016和快门互连件(SH)1018。在某些实施方案中，图3中所示的致动电压互连件536、预充电互连件534、共同互连件509和快门互连件525分别是致动互连件1012、预充电互连件1014、共同或接地互连件1016和快门互连件1018的实例。如此，致动互连件1012可为像素电路1002的操作提供致动电压，预充电互连件1014可为像素电路1002的操作提供预充电电压，共同互连件1016可为像素电路1006的操作提供共同或接地参考电压，且快门互连件1018可提供快门电压到每一光调制器1004中的每一快门。像素电路1006包含将像素电路1006耦合到光调制器1004的两个输出节点1020和1024，其中每一输出节点1020和1024携载控制光调制器1004的两个致动器中的一者的信号。在某些实施方案中，图3中所示的第一输出节点520和第二输出节点524可分别为两个输出节点1020和1024的实例。

在操作中，为形成图像，控制矩阵1000通过依次施加写入启用电压到每一写入启用互连件1008来依次写入启用控制矩阵1000中的每一行。在行经写入启用时，表示像素1002的像素强度的模拟数据电压选择性地施加到数据互连件1010。针对经写入启用的行，施加写入启用电压使得每一像素电路1006的数据加载电路能够存储提供于数据互连件1010上的数据电压。在将数据提供到所有行中的所有像素1002之后，控制矩阵1000以类似于上文关于图3和4针对第一致动互连件536和预充电互连件534展示的方式的方式来控制第一致动互连件1012和预充电互连件1014上的电压。

图9展示用于使用像素电路来操作双致动器光调制器的过程1100的实例性流程图。特定来说，过程1100包含：将对应于数据值的数据电压存储于数据存储元件中(阶段1102)，将致动电容器充电到致动电压(阶段1104)，以基于存储于数据存储元件上的数据电压的量值的速率使致动电容器选择性地放电(阶段1106)，以及响应于致动电压与电压阈值交叉而起始光调制器的状态的改变(阶段1108)。

过程1100以将对应于数据值的数据电压存储于数据存储元件中(阶段1102)开始。上文已关于图3和4论述此过程阶段的一个实例。具体来说，图3展示包含经由写入启用晶体管508耦合到数据互连件的数据存储电容器510的数据加载电路504c。如图4中所示，数据电压V_DATA608经加载于数据互连件505上。通过接通写入启用晶体管508来将此数据电压存储于数据存储电容器510上。

过程1100还包含将致动电容器充电到致动电压(阶段1104)。上文已关于图3和4论述此过程阶段的一个实例。具体来说，图3展示经由预充电晶体管528耦合到致动电压互连件536的致动电压电容器526。如图4中所示，当预充电电压V_PCH602升高，预充电晶体管528接通，且横跨致动电压电容器526的电压V_OUT1604由于致动电压电容器526的充电而增加。

过程1100还包含：以基于存储于数据存储元件上的数据电压的量值的速率使致动电容器选择性地放电(阶段1106)。上文已关于图3和4论述此过程阶段的一个实例。具体来说，图3展示经配置以操作为电压控制的电流源的第一放电晶体管532。即，流动穿过第一放电晶体管532的电流的量值基于存储于数据存储电容器510中的数据电压的量值。如图4中所示，在时间t₁处，第一放电晶体管532接通，从而导致致动电压电容器526的放电。致动电压电容器526的放电继而导致横跨致动电压电容器526的电压V_OUT1604的衰减。电压V_OUT1衰减的速率基于数据电压V_DATA的量值。

过程1100进一步包含：响应于致动电压与电压阈值交叉而起始光调制器的状态的改变(阶段1108)。上文已关于图3和4论述此过程阶段的一个实例。具体来说，图3展示耦合到致动电压电容器526的第二致动子电路514。第二致动子电路514经配置以在横跨致动电压电容器526的电压变得低于电压阈值时将施加到第二致动器522的电压拉动为高。如图4中所示，在电压V_OUT1604衰减低于电压阈值V_threshold时，施加到第二致动器522的电压V_OUT2606拉动为高。此导致第二致动器522的致动且将光调制器502的状态切换到关闭状态610。光调制器502保持处于打开位置中的持续时间t_OPEN基于数据电压V_DATA。应注意，上文已关于图5中所展示的第二实例性像素电路700论述过程1100的阶段中的每一者的额外实例。

在某些实施方案中，关于图3、5和6所论述的像素电路可用于模拟和数字操作模式两者。图10A到10D展示说明显示设备操作的各种时序图。特定来说，图10A展示用于仅使用数字时分灰阶来显示图像的显示设备的操作。在某些实施方案中，控制器可致使像素电路以模拟模式和数字模式两者操作，从而提供混合数/模操作模式。图10B到10D展示此混合数/模操作模式的实例。

如上文所指示，图10A展示采用数字时分灰阶的显示设备的操作。图10A展示像素的状态1202和光源LS的对应照明状态1204。图10A中所示的实例说明用于显示图像帧的5位二进制加权时分灰阶技术。因此，图10A展示五个子帧：第一子帧SF1、第二子帧SF2、第三子帧SF3、第四子帧SF4和第五子帧SF5。子帧经二进制加权，其中第一子帧SF1具有最高权重(16)且每一随后子帧具有先前子帧的权重的一半的权重。为产生像素强度，像素强度值可转换成5位二进制码，以使得从最高有效位到最低有效位的每一位对应于从最高加权子帧到最低加权子帧的子帧。另外，每一位的值(0或1)指示在对应于位位置的子帧期间快门的关闭或打开状态。举例来说，在图10A中，像素强度值为31，其可以二进制表示为11111。因此，像素内的快门切换到打开状态达五个子帧中的每一者的整个持续时间。类似地，像素强度值25将以二进制表示为11001。因此，产生强度值25的像素中的快门将针对分别具有权重16、8和1的第一子帧SF1、第二子帧SF2和第五子帧SF5处于打开状态。像素将在分别具有权重4和2的第三子帧SF3和第四子帧SF4期间关闭。在每一子帧之前的时间周期用于将数据(对应于打开或关闭)加载到每一像素的像素电路中。所加载数据确定在随后子帧期间快门的状态。

在数字操作模式中，快门针对子帧的整个持续时间处于打开状态或关闭状态。举例来说，在图10A中，快门针对五个子帧中的每一者的整个持续时间处于打开状态。快门的所要状态可通过将适当数据电压加载到与像素相关联的像素电路中而实现。此些像素电路可包含(举例来说)分别展示于图3、5和6中的像素电路500、700和800。虽然这些像素电路已阐述为以模拟模式操作，其中快门的状态的持续时间基于加载到数据互连件505上的数据电压的量值，但这些像素电路还可用于以数字模式操作。为以数字模式操作，可将两个离散值中的一者的数据电压加载到数据互连件，其中每一离散值致使像素电路使快门移动到两个状态(打开和关闭)中的一者达光源在子帧期间照明的整个时间。举例来说，参考图4，如果帧F1的持续时间将视为子帧的持续时间，则数据电压(优选地小于V_DATA1)可加载于数据互连件上以使得快门保持处于打开状态中达帧F1的整个持续时间。类似地，优选地大于V_DATA2的数据电压可加载于数据互连件上以使得快门保持关闭达帧F2的整个持续时间。在此一情形中，快门可仍在此子帧期间移动到打开状态，但数据电压足够高以使得存储于致动电压电容器(例如图3中所描绘的致动电压电容器526)上的电压足够快速衰减以使得快门在光源接通持续所述子帧之前恢复成关闭状态。以此方式，快门和显示设备整体上可使用上文在图3、5和6中所论述的像素电路来以数字模式操作。

图10B和10C针对两个不同实例性像素强度值展示在混合数/模操作期间的像素的状态和照明所述像素的光源的对应状态。特定来说，图10B展示从使用混合数/模操作模式来输出强度值31的像素产生的像素的状态1206和光源LS的对应状态1208。图10C展示从使用混合数/模操作模式输出强度值21的像素产生的像素的状态1210和光源LS的对应状态1212。在两个实例中，如果像素以完全数字模式操作，则像素以数字模式操作以输出将在第一子帧SF1和第二子帧SF2期间输出的光的量。像素以模拟模式操作达图像帧的剩余持续时间，借此用单个模拟子帧来替换三个最低加权子帧。

如图10B中所说明，以数字模式产生对应于已在前两个子帧SF1和SF2中输出的光的光输出。因此，图10B中在第一子帧SF1和第二子帧SF2期间的像素和光源LS的状态类似于其在图10A中所示的完全数字操作的子帧SF1和SF2期间的状态。具体来说，在第一子帧SF1和第二子帧SF2期间快门切换到打开位置且光源LS接通。在第二子帧SF2之后，显示设备切换到模拟操作模式。在模拟模式中，快门在打开状态与关闭状态之间非重复地切换以输出第三子帧SF3、第四子帧SF4和第五子帧SF5。替代地，快门切换到打开状态一次达由t_OPEN-3标示的持续时间，且此后切换到关闭状态。为比较起见，使用虚线在图10B中展示使用数字操作的快门和光源LS的状态。

模拟模式中的持续时间t_OPEN-3由所要像素强度值和对在以数字模式操作时由像素产生的像素的总光输出的贡献而确定。举例来说，快门在第一子帧SF1和第二子帧SF2中处于打开状态。因此，根据分别与第一子帧SF1和第二子帧SF2相关联的二进制加权16和8，数字操作模式(包含子帧SF1和SF2)将值24促进到所要像素强度31。因此，为显示所要像素强度31达整个图像帧，模拟模式将必须促进对应于像素强度值7的光输出。因此，对应于像素强度值7的数据电压V_DATA可加载于耦合到像素的数据互连件。通常，快门在模拟模式中保持打开的持续时间t_OPEN-3将实质上等于快门在第三子帧SF3、第四子帧SF4和第五子帧SF5中已保持打开的组合持续时间(如果其以数字模式操作)。此外，光源接通的持续时间至少等于快门处于打开状态的持续时间t_OPEN-3。在光源LS用于照明显示设备中的数个(如果非全部)像素时，光源LS可在维持处于接通状态达至少与所有像素当中最长快门打开持续时间一样长。

如上文所提及，图10C展示显示设备的第二实例性混合数/模操作模式。在此实例中，所要像素强度具有值21。像素强度值21的5位数字表示给出为：10101。因此，在采用5位、二进制加权、灰阶技术的完全数字操作模式(在图10C中由虚线指示)中，快门将必须在第一子帧SF1、第三子帧SF3和第五子帧SF5期间切换到打开位置。然而，显示设备在第三子帧SF3开始之前切换到模拟模式。因此，其中快门仅在第一子帧SF1期间处于打开状态中的数字模式促进对应于在总体所要像素强度值21范围外的像素强度16的光输出。因此，模拟模式将必须另外促进对应于像素强度值5的光输出以实现所要像素强度值21。

在模拟模式中，快门移动到打开位置达持续时间t_OPEN-4，此等效于像素强度值5。因此，可将对应于像素强度值5的数据电压V_DATA加载于耦合到像素的数据互连件。因此，持续时间t_OPEN-4将实质上等于子帧SF3和SF5的总持续时间，在此期间如果快门以数字模式操作则其将打开。

为产生特定像素强度，模拟操作模式可花费少于数字操作模式的时间。举例来说，参考图10A，在第一子帧SF1和第二子帧SF2的推移之后，数字操作模式需要完成第三子帧SF3、第四子帧SF4和第五子帧SF5以用于产生像素强度7。另一方面，如图10B中所示，在模拟操作模式中，相同像素强度值7的产生以相对少时间(即，在标记为t_OPEN-3的持续时间结束时)完成。如果显示器以完全数字模式操作，则由于能够使用模拟灰阶将单个寻址阶段用于图像帧输出的部分而非必须使用三个单独寻址阶段(一个阶段针对第三子帧SF3、第四子帧SF4和第五子帧SF5中的每一者)而产生时间节省。通过使用模拟操作模式在图像帧期间可用的额外时间可以数种方式利用。在某些实施方案中，图像帧自身的持续时间可减少以增加帧速率。帧速率的增加可减少闪烁和其它图像假影。在某些其它实施方案中，如关于图10D所论述，可用的额外时间可用于以较低功率操作光源LS。

图10D展示在第三实例性混合数/模操作模式期间像素的状态1214和光源LS的对应状态1216。与图10B中所示的混合操作模式的模拟部分相比来说，快门打开状态的持续时间和光源的照明强度经调整以使得光源可以较低功率操作而不影响像素强度。特定来说，持续时间t_OPEN-5(即，图10D中快门保持打开且照明的持续时间)经配置成为图10B中所示的持续时间t_OPEN-3的两倍长。因此，为在模拟操作期间产生相同像素强度值7，光源的照明强度可减半。也可利用快门打开持续时间和照明强度的其它比例。

所属领域的一般技术人员将容易理解，在图10B到10D中所示的数字设备的混合数/模操作中，像素的操作可在图像帧期间在任何时间从数字切换到模拟。举例来说，在某些实施方案中，操作可在第一子帧SF1之后或在第三子帧SF3之后而非在第二子帧SF2之后(如图10B到10D中所示)从数字切换到模拟。在某些实施方案中，图像帧可以显示设备以模拟模式而非数字模式操作开始。在某些实施方案中，操作可在图像帧的持续时间期间在模拟与数字之间切换一次以上。

图11A和11B展示包含多个显示元件的实例性显示装置40的系统框图。举例来说，显示装置40可为智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化形式还说明例如电视机、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等各种类型的显示装置。

显示装置40包含壳体41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。壳体41可由各种制造工艺(包含注入模制和真空成形)中的任一者形成。另外，壳体41可由各种材料中的任一者制成，其包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。壳体41可包含可移除部分(未展示)，其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。

显示器30可为各种显示器中的任一者，包含双稳态显示器或模拟显示器，如本文中所阐述。显示器30还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、超扭转向列型(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)或其它映像管装置)。另外，显示器30可包含基于机械光调制器的显示器，如本文中所阐述。

图11B中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含壳体41且可包含至少部分地封围于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可在显示装置40上显示的图像数据的源。因此，网络接口27是图像源模块的一个实例，但处理器21和输入装置48还可用作图像源模块。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，过滤或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45和麦克风46。处理器21还可连接到输入装置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，所述阵列驱动器又可耦合到显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图11A中未具体描绘的元件)可经配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在某些实施方案中，电源供应器50可为特定显示装置40设计中的实质上全部组件提供电力。

网络接口27包含天线43和收发器47以使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有某些处理能力以减轻(举例来说)处理器21的数据处理要求。天线43可发射和接收信号。在某些实施方案中，天线43根据IEEE16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE802.11标准(包含IEEE802.11a、b、g、n及其进一步实施方案)发射并接收RF信号。在某些其它实施方案中，天线43根据标准发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线43可经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继式无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进式高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络(例如利用3G、4G或5G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号，以使得其可由处理器21接收并由其进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，以使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。

在某些实施方案中，可由接收器来代替收发器47。另外，在某些实施方案中，可由图像源来替换网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21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可容易被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进行存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度和灰度水平。

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和用于从麦克风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获取由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在某些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，以使得其具有适合于跨越显示器阵列30进行扫描的时间次序。然后，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)常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器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完全集成在一起。

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成一组平行波形，所述组平行波形每秒多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。在某些实施方案中，阵列驱动器22和显示器阵列30是显示模块的一部分。在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30是显示模块的一部分。

在某些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文中所阐述的显示器类型中的任一者。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，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，显示器阵列30可为常规显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如包含机械光调制器显示元件阵列的显示器)。在某些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案在高度集成系统(举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器)中可为有用的。

在某些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(举例来说)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、切换器、摇杆、触敏式屏幕、与显示器阵列30集成的触敏式屏幕或压敏或热敏隔膜。麦克风46可经配置而作为显示装置40的输入装置。在某些实施方案中，可使用经由麦克风46的语音命令来控制显示装置40的操作。

电源供应器50可包含各种能量存储装置。举例来说，电源供应器50可为可再充电式电池，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(举例来说)壁式插座或光伏打装置或阵列的电力来给所述可再充电电池充电。或者，可再充电电池可以无线方式充电。电源供应器50还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电源供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。

在某些实施方案中，控制可编程性驻留于驱动器控制器29中，所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的数个地方。在某些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上文所阐述的优化可以任何数目个硬件和/或软件组件实施且可以各种配置实施。

如本文中所使用，与一系列项目中的“至少一者”有关的短语是指那些项目的任何组合，包含单个部件。作为一实例，“以下各项中的至少一者：a、b或c”希望涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

可将结合本文中所揭示的实施方案阐述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法过程实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体阐述了硬件与软件的可互换性，且在上文所阐述的各种说明性组件、块、模块、电路和过程中加以说明。此功能性以硬件还是软件实施取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。

可借助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、离散硬件组件或经设计以执行本文中所阐述的功能的其任一组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面所阐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一常规处理器、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、多个微处理器的组合、一或多个微处理器结合DSP核心，或任一其它此类配置。在某些实施方案中，可通过特定针对既定功能的电路来执行特定过程和方法。

在一或多个方面中，可以硬件、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等效物)或其任何组合来实施所阐述的功能。还可将本说明书中所阐述的标的物的实施方案实施为一或多个计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上供数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作的一或多个计算机程序指令模块。

如果以软件实施，则所述功能可存储于计算机可读媒体上或作为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码进行发射。本文中所揭示的方法或算法的过程可实施于可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和包含可经启用以将计算机程序从一个地方传递到另一地方的任一媒体的通信媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助实例而非限制的方式，此些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，或者可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任一其它媒体。此外，可将任一连接适当地称为计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘借助激光以光学方式再现数据。上述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以一个或任何代码和指令组合或集合的形式驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体和计算机可读媒体上。

所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所阐述的实施方案的各种修改，且本文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案而不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书并不希望限于本文中所展示的实施方案，而是应被赋予与本发明、本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

另外，所属领域的一般技术人员应易于了解，术语“上部”和“下部”有时用于便于阐述图式，且指示对应于图式在适当定向的页面上的图的定向的相对位置，且可不反映如所实施的任何装置的适当定向。

还可将在本说明书中在单独实施方案的上下文中阐述的某些特征以组合形式实施于单一实施方案中。相反，还可将以单个实施方案的上下文中阐述的各种特征单独地或以任一适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，尽管上文可将特征阐述为以某些组合形式起作用且甚至最初是如此主张的，但在某些情形中，可从所主张组合去除来自所述组合的一或多个特征，且所主张组合可针对子组合或子组合的变化形式。

类似地，虽然在图式中以特定次序描绘操作，但不应将此理解为要求以所展示的特定次序或以循序次序执行此些操作或执行全部所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性地描绘一或多个实例性过程。然而，未绘示的其它操作可并入于示意性地说明的实例性过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、与其同时或在其之间执行一或多个额外操作。在某些情形下，多任务和并行处理可为有利的。此外，上文所阐述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为需要在所有实施方案中进行此分离，而应理解为所阐述的程序组件和系统通常可一起集成于单个软件产品中或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。在某些情形下，权利要求书中所陈述的动作可以不同次序执行且仍实现所期望的结果。

Claims (20)

1.一种显示设备，其包括：

光调制器，其能够在两个离散状态之间切换；以及

像素电路，其耦合到所述光调制器，所述像素电路包含：

数据存储元件，其能够存储对应于数据值的数据电压；

致动电荷电容器；

模拟电流源，其耦合到所述数据存储元件和所述致动电荷电容器，其中所述模拟电流源能够输出具有基于存储于所述数据存储元件上的所述数据电压的量值的电流从而以可变速率变更存储于所述致动电荷电容器上的电荷量和电压；以及

切换器，其具有电压阈值，耦合到所述致动电荷电容器，能够响应于由所述模拟电流源输出的所述电流致使存储于所述致动电荷电容器上的所述电压与所述切换器的所述电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述光调制器包含第一致动器和第二致动器，且所述切换器能够控管所述致动器中的一者的致动。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述致动电荷电容器耦合到所述第一致动器，且存储于所述致动电荷电容器上的所述电压控管所述致动器中的另一者的所述致动。

4.根据权利要求3所述的显示设备，其中所述模拟电流源能够汲取存储于所述致动电荷电容器和所述致动器中的一者上的所述电压。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述模拟电流源是晶体管。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其进一步包括负载保护切换器，所述负载保护切换器定位于所述模拟电流源与所述致动电荷电容器之间且能够选择性地防止所述模拟电流源汲取存储于所述致动电荷电容器上的电压。

7.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述像素电路能够进行模拟操作和数字操作两者。

8.根据权利要求1所述的显示设备，其进一步包括耦合到所述模拟电流源和所述致动电荷电容器的阈值电压补偿电路，其中除了所述数据电压外，所述阈值电压补偿电路还能够在所述数据存储元件上存储实质上等于所述模拟电流源的阈值电压的补偿电压。

9.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述切换器为电压反相器。

10.根据权利要求1所述的显示设备，其进一步包括：

显示器，其包含：

显示元件阵列，以及

控制矩阵，

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所述的显示设备，所述显示器进一步包含：

驱动器电路，其能够发送至少一个信号到所述显示器；以及

控制器，其能够将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。

12.根据权利要求10所述的显示设备，其进一步包含：

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、收发器和发射器中的至少一者。

13.根据权利要求10所述的显示设备，所述显示装置进一步包含：

输入装置，其能够接收输入数据并将所述输入数据传达到所述处理器。

14.一种用于使用耦合到能够在两个离散状态之间切换的光调制器的像素电路来致动所述光调制器的方法，所述方法包括：

将对应于像素强度的数据电压存储于数据存储元件中；

将致动电容器充电到致动电压；

以基于存储于所述数据存储元件上的所述数据电压的量值的速率使所述致动电容器选择性地放电；以及

响应于所述致动电压与电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

15.根据权利要求14所述的方法，其中使所述致动电容器选择性地放电包含：经由电压控制的电流源使所述致动电容器放电，其中由所述电压控制的电流源汲取的所述电流基于施加到所述电压控制的电流源的所述数据电压的所述量值。

16.根据权利要求14所述的方法，其中使所述致动电容器选择性地放电包含：防止在将所述数据电压存储于所述数据存储元件中时使所述致动电容器放电。

17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：将额外补偿电压施加到所述电压控制的电流源，其中所述补偿电压等于所述电压控制的电流源的阈值电压。

18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：在所述致动电容器经充电到所述致动电压时将所述光调制器切换到打开状态。

19.一种其上编码有指令的非暂时性计算机可读存储媒体，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行用于显示图像的方法，所述方法包括：

致使将对应于像素强度的数据电压存储于数据存储元件中；

起始将致动电容器充电到致动电压；

致使所述致动电容器以基于存储于所述数据存储元件上的所述数据电压的量值的速率选择性放电；以及

响应于所述致动电压与电压阈值交叉而起始所述光调制器的状态的改变。

20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中致使所述致动电容器选择性放电包含：经由电压控制的电流源致使所述致动电容器放电，其中由所述电压控制的电流源汲取的所述电流基于施加到所述电压控制的电流源的所述数据电压的所述量值。