TWI533026B - 用於微機電（ｍｅｍｓ）光調變器之不對稱路程 - Google Patents

用於微機電（ｍｅｍｓ）光調變器之不對稱路程 Download PDF

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TWI533026B
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喬伊斯Ｈ 吳
吉安魯 席
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Description

用於微機電(MEMS)光調變器之不對稱路程
本發明係關於機電器件之領域，且更特定言之，係關於用於顯示器之光調變主體。
機電系統(EMS)包含具有電及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(諸如鏡子及光學膜)及電子器件之器件。可依各種尺度(其包含(但不限於)微尺度及奈米尺度)製造EMS器件或元件。例如，微機電系統(MEMS)器件可包含具有從約1微米至數百微米或數百微米以上之範圍中之大小之結構。奈機電系統(NEMS)器件可包含具有小於1微米之大小(包含(例如)小於數百奈米之大小)之結構。可使用沈積、蝕刻、微影或其他微機械加工程序(其等蝕除基板及/或沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電器件)來產生機電元件。
由機械光調變器建構之顯示器係基於液晶技術之顯示器之一吸引人之替代選項。機械光調變器快至足以顯示具有良好視角且具有廣泛範圍之色彩及灰階之視訊內容。機械光調變器在投影顯示器應用上已經很成功。使用機械光調變器之顯示器尚未展現亮度、低功率及高品質影像特性之足夠吸引人之組合。
達成較高亮度及較大省電之一方式係增加一給定像素或一像素陣列之孔徑比。但是，增加孔徑比可增加一機械光調變器跨較大孔徑之路程距離，藉此增加機械光調變器從一位置移動至另一位置所需之 時間量。此可引起光調變器切換速度上之非所期望之減少且負面影響顯示器之效能。仍需要高亮度、低功率機械致動之顯示器，其等具有可在高切換速度及在低電壓下驅動且為改進之影像品質做好準備之光調變器。
本發明之系統、方法及器件各具有若干創新態樣，其等之單一者不能單獨負責本文揭示之所期望屬性。
在一態樣中，一機電器件包含：一第一致動器；一第二致動器；及一主體，其耦合於該第一致動器與該第二致動器之間，其中該主體可在一第一位置、一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間移動。該中性位置與該第一位置之間之一第一距離大於該中性位置與該第二位置之間之一第二距離。
在一些組態中，該主體遠離該第一致動器移動該第一距離且朝著該第一致動器移動該第二距離。該器件可包含一孔徑及一光源。在該第一位置中，該主體可容許來自該光源之光穿過該孔徑，且在該第二位置中，該主體至少部分阻擋來自該光源之光穿過該孔徑。
在一些組態中，當該主體在該中性位置中時，該主體至少部分阻擋光穿過該孔徑。該主體在從該中性位置移動至該第一位置時比在從該中性位置移動至該第二位置時相對於該孔徑行進一更大距離。在一些組態中，用於將該主體從該第二位置移動至該第一位置之時間大於用於將該主體從該第一位置移動至該第二位置之一時間。
在某些實施方案中，該第一致動器包含：一第一順應式電極，其連接於該主體與一第一組錨之間；及一第一電極，其與該第一順應式電極相對且連接至一第一電極錨。致動器包含一第二致動器，該第二致動器具有一第二順應式電極，其連接於該主體與一第二組錨之間。一第二電極與該第二順應式電極相對且連接至一第二電極錨，使 得該第二順應式電極與該第二電極錨之間之一距離大於該第一順應式電極與該第一電極錨之間之一距離。
在一些組態中，該第二順應式電極之長度大於該第一順應式電極之一長度。該主體可包含一光閘。該器件可包含一基板，其中該光閘橫向於該基板移動。該第一致動器及該第二致動器可包含靜電致動器。在一些實施方案中，該器件包含呈像素配置於一顯示器中之第一致動器、第二致動器及主體之一陣列，該等主體耦合於該等各自第一致動器與第二致動器之間。該器件亦包含一處理器，其經組態以與該顯示器通信，其中該處理器經組態以處理影像資料。該器件進一步包含一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。在某些實施方案中，該顯示器之孔徑比大於具有等於該第二距離之該第一距離之一顯示器。該器件可包含一控制矩陣，其經配置以將一第一電壓施加至該第一致動器且將一第二電壓施加至該第二致動器，該第一電壓不同於該第二電壓。
在一些組態中，該器件包含一驅動器電路，其經組態以將至少一信號發送至該顯示器；及一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。該器件亦包含一影像源模組，其經組態以將該影像資料發送至該處理器，其中該影像源模組包含一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。該器件亦可包含一輸入器件，其經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
在另一態樣中，一種裝置包含一第一致動器構件及一第二致動器構件，其等用於移動耦合於該第一致動器構件與該第二致動器構件之間之一光調變構件。該光調變構件可在一第一位置、一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間移動。在該中性位置與該第一位置之間移動該光調變構件之一第一距離大於在該中性位置與該第二位置之間移動該光調變構件之一第二距離。
在一些組態中，該光調變構件遠離該第一致動器構件移動該第一距離且朝著該第一致動器構件移動該第二距離。該裝置亦可包含用於使光通過之一孔徑構件。在該第一位置中，該光調變構件容許光穿過該孔徑構件，且在該第二位置中，該光調變構件至少部分阻擋光穿過該孔徑構件。在該中性位置中，該光調變構件至少部分阻擋光穿過該孔徑構件。在一些實施方案中，用於將該光調變構件從該第二位置移動至該第一位置之時間大於用於將該光調變構件從該第一位置移動至該第二位置之一時間。
在一些組態中，該第一致動器構件包含：一第一順應式電極構件，其連接於該光調變構件與第一組錨構件之間；一第一電極構件，其與該第一順應式電極構件相對且連接至一第一電極錨構件。該第二致動器構件包含：一第二順應式電極構件，其連接於該光調變構件與第二組錨構件之間；及一第二電極構件，其與該第二順應式電極構件相對且連接至一第二電極錨構件。在某些實施方案中，該第二順應式電極構件與該第二電極錨構件之間之一距離大於該第一順應式電極構件與該第一電極錨之間之一距離。在一些組態中，該第二順應式電極構件之長度大於該第一順應式電極構件之一長度。該裝置可包含一基板構件，其中該光調變構件橫向於該基板構件移動。
在又一態樣中，一機電器件包含：一基板，其具有一孔徑；一光源，其用於提供光；一第一致動器；一第二致動器；及一主體，其耦合於該第一致動器與該第二致動器之間。該主體可相對於該孔徑在用於容許來自光源之光穿過該孔徑之一第一位置，用於至少部分阻擋光穿過該孔徑之一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間移動。該中性位置與該第一位置之間之一第一距離大於該中性位置與該第二位置之間之一第二距離。
在以下附圖及描述中提出本發明中描述之標的之一個或多個實 施方案之細節。雖然本發明中提供之實例主要依據基於EMS及MEMS之顯示器進行描述，但是本文提供之概念可適用於其他類型之顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(“OLED”)顯示器及場發射顯示器。其他特徵、態樣及優點將從描述、圖及技術方案顯而易見。應注意，下圖之相對尺寸可不按比例繪製。
100‧‧‧顯示裝置
102a至102d‧‧‧光調變器
103‧‧‧調變器陣列
104‧‧‧影像/影像狀態
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素
108‧‧‧光閘
109‧‧‧孔徑
110‧‧‧寫入啟用互連件
112‧‧‧資料互連件
114‧‧‧共同互連件
150‧‧‧方塊圖
152‧‧‧掃描驅動器
153‧‧‧共同驅動器
154‧‧‧資料驅動器
156‧‧‧數位控制器電路/控制器
157‧‧‧傳入影像信號
158‧‧‧輸入處理模組
159‧‧‧圖框緩衝器
160‧‧‧時序控制模組/定序器時序控制
162‧‧‧燈
164‧‧‧燈
166‧‧‧燈
167‧‧‧燈
168‧‧‧燈驅動器
180‧‧‧程式化鏈路
182‧‧‧電源供應器輸入
300‧‧‧控制矩陣
301‧‧‧像素
302‧‧‧光閘總成
306‧‧‧掃描線互連件
307‧‧‧寫入啟用電壓源
308‧‧‧資料互連件
309‧‧‧資料電壓源
310‧‧‧電晶體
312‧‧‧電容器
400‧‧‧光調變器/光閘總成
402及404‧‧‧致動器
406‧‧‧光閘
407‧‧‧孔徑層
408‧‧‧錨
409‧‧‧孔徑
412‧‧‧光閘孔徑
416‧‧‧重疊區
500‧‧‧顯示裝置
502‧‧‧光調變器/光閘總成
503‧‧‧光閘
504‧‧‧透明基板
505‧‧‧錨
506‧‧‧反射膜/反射層/孔徑層
508‧‧‧表面孔徑
512‧‧‧漫射體
514‧‧‧亮度增強膜
516‧‧‧平面光導/背光
517‧‧‧幾何光重新導向器/稜鏡
518‧‧‧光源/燈
519‧‧‧反射體
520‧‧‧反射膜
521‧‧‧光線
522‧‧‧蓋板
524‧‧‧黑色矩陣
526‧‧‧間隙
527‧‧‧機械支撐物/間隔件
528‧‧‧密封件
530‧‧‧工作流體
532‧‧‧總成支架
536‧‧‧反射體
621‧‧‧處理器
622‧‧‧陣列驅動器
627‧‧‧網路介面
628‧‧‧圖框緩衝器
629‧‧‧驅動器控制器
630‧‧‧顯示器
640‧‧‧顯示器件
641‧‧‧外殼
643‧‧‧天線
644‧‧‧揚聲器
646‧‧‧麥克風
647‧‧‧收發器
648‧‧‧輸入器件
650‧‧‧電源供應器
652‧‧‧調節硬體
700‧‧‧光調變總成
702‧‧‧主體
704‧‧‧距離/彈簧電極間隙
705‧‧‧距離/彈簧電極間隙
706‧‧‧順應式電極
708‧‧‧順應式電極
710‧‧‧順應式電極
712‧‧‧順應式電極
714‧‧‧孔徑
716‧‧‧開口
720‧‧‧錨
723‧‧‧第一致動器
724‧‧‧錨
725‧‧‧第二致動器
726‧‧‧錨
730‧‧‧錨/電極錨
732‧‧‧尖端間隙
734‧‧‧尖端間隙
736‧‧‧距離
738‧‧‧距離
740‧‧‧角度
742‧‧‧角度
800‧‧‧控制矩陣
802‧‧‧行線互連件/行線
804‧‧‧像素
806‧‧‧致動線互連件/致動線
812‧‧‧雙致動器光閘總成
818‧‧‧共同線互連件
820‧‧‧光閘線互連件/光閘線
822‧‧‧更新線互連件
824‧‧‧列互連件/列線
826‧‧‧電晶體
828‧‧‧電晶體
830‧‧‧電晶體/反相器
832‧‧‧電晶體/反相器
834‧‧‧資料載入電晶體
836‧‧‧更新電晶體
838‧‧‧資料儲存電容器
840‧‧‧致動器節點/左致動器節點
842‧‧‧致動器節點
850‧‧‧致動-Vc線
900‧‧‧顯示器件
902‧‧‧光調變器總成/光調變主體
904‧‧‧基板
906‧‧‧光源
908‧‧‧光源
910‧‧‧光源
912‧‧‧孔徑
T+n‧‧‧路程距離
將參考下圖從以下詳細描述更易於理解前述討論
圖1係一實例顯示裝置之一等角視圖；圖2係圖1之顯示裝置之一方塊圖；圖3係適合於控制併入至圖1之顯示器中之光調變器之一控制矩陣之一示意圖；圖4A及圖4B分別係打開及關閉狀態中之一雙致動光閘總成之平面圖；圖5係一基於光閘之顯示裝置之一截面圖；圖6A及圖6B係繪示包含複數個光調變器顯示元件之一顯示器件之系統方塊圖；圖7A係一中性位置中之一光調變總成之一實例之一平面圖；圖7B係一第一位置中之一光調變總成之一實例之一平面圖；圖7C係一第二位置中之一光調變總成之一實例之一平面圖；圖8係使用用於打開及關閉操作之不同驅動電壓控制一光調變器之一控制矩陣之一部分之一示意圖；及圖9係一顯示器件之一部分之一實例之一平面圖。
為描述本發明之創新態樣，以下描述係針對某些實施方案。但是，一般技術者將容易認識到可以諸多不同方式應用本文之教示。所描述之實施方案可實施於可經組態以顯示一影像(運動(諸如視訊)或靜 止(諸如靜止影像)及文字、圖形或圖像)之任何器件、裝置或系統中。更特定言之，預期所描述之實施方案可包含於諸如(但不限於)以下各種電子器件中或與該等電子器件相關聯：行動電話、多媒體網際網路啟用蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型手機、Bluetooth®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或可攜式電腦、小筆電電腦、筆記型電腦、智慧筆記型電腦、平板電腦、印表機、影印機、掃描器、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、相機、數位媒體播放器(諸如MP3播放器)、攝錄影機、遊戲機、腕錶、時鐘、計算機、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(其等包含里程計顯示器及速度計顯示器等等)、駕駛艙控制或顯示器、相機畫面顯示器(諸如一車輛中之一後視相機之顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標示、投影機、建築結構、微波爐、電冰箱、立體聲系統、卡式錄音機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、可攜式記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣/乾衣機、停車計時器、封裝(諸如在包含微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(諸如在一件珠寶或衣服上顯示影像)及各種EMS器件。本文之教示亦可用於諸如(但不限於)以下非顯示器應用中：電子切換器件、射頻濾波器、感測器、加速計、陀螺儀、運動感測器件、磁力計、消費型電子器件之慣性組件、消費型電子器件產品之部件、變容二極體、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製程及電子測試設備。因此，教示並非意欲受限於僅圖中所描繪之實施方案，而是代以具有一般技術者將易於瞭解之廣泛適用性。
為了改進一顯示器件之成像特性(例如，對比率、影像清晰度及色純度)，光調變器轉變時間(例如，將光調變器從一打開位置移動至一關閉位置)可縮短。例如，從一打開位置至一關閉位置之一縮短之 光調變器轉變時間減少光在對應光調變器到達一完全關閉狀態之前從一像素洩漏出之風險。本文提供用於藉由增加一顯示器中之各自光調變主體之總路程距離，同時防止光閘轉變時間增加至成像品質以別的方式減少之一點來增加一顯示器之孔徑比之系統、裝置及方法。增加總路程距離容許一顯示器中之一較大孔徑比，此提供較大省電及增加之顯示亮度。一光調變主體之總路程距離包含主體從一打開位置行進至一關閉位置且反之亦然之距離。在一實例中，一光調變主體之路程距離係不對稱：從一中性位置，主體在一第一方向上比在一第二方向上行進一更大距離。不對稱路程容許一器件至少在一方向上設計有一較長路程距離而不影響或增加轉變時間。在一實施方案中，不對稱光閘路程組態之使用可在使用一較低電壓驅動光調變器時容許省電而不影響或增加一方向上之轉變時間。
為了提供申請案之整體理解，現在將描述某些繪示性實施方案，該等實施方案包含用於顯示影像之裝置及方法。但是，一般技術者將理解，本文描述之系統及方法可經調適及修改而適於正討論之申請案且可在其他適當應用中採用本文描述之系統、裝置及方法且此等其他添加及修改將不脫離於其等範疇。
圖1係一顯示器之一實例之一示意圖，該顯示器可包含在一第一方向上行進時相對於一中性位置移動不同於在一第二方向上相對於一孔徑行進時之距離之主體。更特定言之，圖1描繪一直視式基於MEMS之顯示裝置100。顯示裝置100包含配置成列及行之複數個光調變器102a至102d(概括為「光調變器102」)。在顯示裝置100中，光調變器102a及120d係在打開狀態中而容許光通過。光調變器102b及102c係在關閉狀態中而阻礙光之通過。若由一燈或若干燈105或另一光源照亮，藉由選擇性設定光調變器102a至102d之狀態，可利用顯示裝置100形成一背光顯示器之一影像104。在另一實施方案中，裝置100可 藉由來源於裝置前面之周圍光之反射形成一影像。在另一實施方案中，裝置100可藉由來自定位於顯示器之前面中之一燈或若干燈之光之反射(即，藉由一前光之使用)形成一影像。在關閉或打開狀態之一者中，光調變器102藉由(例如，而不限於)阻擋、反射、吸收、過濾、偏光、繞射或以別的方式改變光之一性質或路徑來干擾一光學路徑中之光。
在顯示裝置100中，各個光調變器102對應於影像104中之一像素106。在其他實施方案中，顯示裝置100可利用複數個光調變器以在影像104中形成一像素106。例如，顯示裝置100可包含三個色彩特定之光調變器102。藉由選擇性打開對應於一特定像素106之一個或多個色彩特定之光調變器102，顯示裝置100可在影像104中產生一彩色像素106。在另一實例中，顯示裝置100每像素106包含兩個或更多個光調變器102以在一影像104中提供灰階。關於一影像，一「像素」對應於由影像之解析度定義之最小圖像元素。關於顯示裝置100之結構組件，術語「像素」係指用於調變形成影像之一單一像素之光之組合機械及電組件。
由於顯示裝置100不需要使用成像光學器件，所以其係一直視式顯示器。使用者藉由直接看顯示裝置100看見一影像。在替代實施方案中，顯示裝置100併入於一投影顯示器中。在此等實施方案中，顯示器藉由將光投影至一螢幕上或一牆壁上來形成一影像。在投影應用中，顯示裝置100實質上小於投影之影像104。
直視式顯示器可以一透射或反射模式操作。在一透射顯示器中，光調變器過濾或選擇性阻擋來源於定位於顯示器後面之一燈或若干燈之光。來自燈之光視情況注入至一光導或「背光」中。透射直視式顯示器實施方案經常建構至透明或玻璃基板上以有利於包含光調變器之一基板直接定位於背光頂部上之一夾層總成配置。在一些透射顯 示器實施方案中，藉由將一彩色濾光器材料與各個調變器102關聯來產生一色彩特定之光調變器。在其他透射顯示器實施方案中，可如下文所描述，使用藉由使燈之照明以不同原色交替之一場色序方法來產生色彩。
各個光調變器102包含一光閘108及一孔徑109。為了照亮影像104中之一像素106，光閘108經定位，使得其容許光朝著一觀看者穿過孔徑109。為了使一像素106未被照亮，光閘108經定位，使得其阻礙光穿過孔徑109。孔徑109由圖案化通過一反射或光吸收材料之一開口界定。
光調變器陣列102a至102d描繪為每像素具有一單一MEMS光調變器。其他實施方案係可行的，其中多個MEMS光調變器提供於各個像素中，藉此在各個像素中提供多於僅僅二元「接通」或「斷開」光學狀態之可能性。某些形式之編碼區域分割灰階係可行的，其中在像素中提供多個MEMS光調變器，且其中與各個光調變器關聯之孔徑109具有不等面積。
在其他實施方案中，一基於滾筒之光調變器、一光分接頭、一基於電濕潤之光調變陣列以及其他光調變器可代替調變器陣列102a至102d內之光閘總成10。
視情況而定，顯示器100在一水(或其他透明導電或極性液體)層、一油層中維持光閘108。流體可增加切換速度且減少靜摩擦。
顯示裝置亦包含一控制矩陣，其連接至基板且連接至光調變器以用於控制光閘之移動。控制矩陣包含一系列電互連件(例如，互連件110、112及114)，該等電互連件包含每像素列至少一寫入啟用互連件110(亦稱作一「掃描線互連件」)，每像素行一資料互連件112及將一共同電壓提供至所有像素或至少提供至來自顯示裝置100中之多行及多列兩者之像素之一共同互連件114。回應於一適當電壓(「寫入啟 用電壓，Vwe」)之施加，一給定像素列之寫入啟用互連件110準備該列中之像素以接受新光閘移動指令。資料互連件112以資料電壓脈衝之形式傳達新移動指令。在一些實施方案中，施加至資料互連件112之資料電壓脈衝直接促成光閘之一靜電移動。在其他實施方案中，資料電壓脈衝控制開關，例如，電晶體或其他非線性電路元件，其控制通常在量值上高於資料電壓之分開驅動電壓至光調變器102之施加。接著此等驅動電壓之施加導致光閘108之靜電驅動移動。控制矩陣亦可包含諸如本文稍後關於圖3描述之電路。電路可包含(但不限於)與各個光閘總成關聯之一電晶體及一電容器。在某些實施方案中，各個電晶體之閘極電連接至一像素陣列中之一列之一掃描線互連件。在一組態中，各個電晶體之源極電連接至其對應資料互連件。各個光閘總成之致動器可包含兩個電極。各個電晶體之汲極可電並聯連接至一對應電容器之一電極及對應致動器之電極之一者。電容器之另一電極及與一光閘總成關聯之致動器之另一電極可連接至一共同或接地電位。在替代實施方案中，可用半導體二極體及/或金屬絕緣體金屬夾層類型切換元件替換一電晶體。
圖2係顯示裝置100之一方塊圖150。參考圖1及圖2，除了上文描述之顯示裝置100之元件之外，如方塊圖150中所描繪，顯示裝置100包含複數個掃描驅動器152(亦稱作「寫入啟用電壓源」)及複數個資料驅動器154(亦稱作「資料電壓源」)。掃描驅動器152將寫入啟用電壓施加至掃描線互連件110。資料驅動器154將資料電壓施加至資料互連件112。在顯示裝置之一些實施方案中，資料驅動器154經組態以尤其在影像104之灰階將以類比方式導出之情況下，將類比資料電壓提供至光調變器。在類比操作中，光調變器102經設計，使得當一中間電壓範圍透過資料互連件112施加時，導致光閘108中之一中間打開狀態範圍(例如，光閘可部分打開)及因此影像104中之一中間照明狀態 或灰階範圍。
在其他案例中，資料驅動器154經組態以僅將一組減少之2、3或4個數位電壓位準施加至控制矩陣。此等電壓位準經設計以按數位方式將一打開狀態或一關閉狀態設定至各個光閘108。
掃描驅動器152及資料驅動器154連接至一數位控制器電路156(亦稱作「控制器156」)。控制器156包含一輸入處理模組158，其將一傳入影像信號157處理為適合於顯示器100之空間定址及灰階能力之一數位影像格式。各個影像之像素位置及灰階資料儲存於一圖框緩衝器159中，使得資料可根據需要饋送出至資料驅動器154。以主要串列方式將以按列及按影像圖框分組之預定序列安排之資料發送至資料驅動器154。資料驅動器154可包含串列轉並列資料轉換器、位準偏移及對於一些應用的數位轉類比電壓轉換器。
顯示裝置100視情況包含亦稱作共同電壓源之一組共同驅動器153。在一些實施方案中，共同驅動器153(例如)藉由將電壓供應至一系列共同互連件114而將一DC共同電位提供至光調變器陣列103內之所有光調變器。在其他實施方案中，共同驅動器153遵循來自控制器156之命令，將電壓脈衝或信號(例如，能夠驅動及/或起始陣列103之多列及多行中之所有光調變器之同時致動之全域致動脈衝)發出至光調變器陣列103。
用於不同顯示功能之所有驅動器(例如，掃描驅動器152、資料驅動器154及共同驅動器153)藉由控制器156中之一時序控制模組160進行時間同步。來自模組160之時序命令協調經由燈驅動器168之紅色、綠色及藍色與白色燈(分別162、164、166及167)之照明，光調變器陣列103內之特定列之寫入啟用及定序，來自資料驅動器154之電壓之輸出及為光調變器致動提供必要條件之電壓之輸出。
控制器156決定定序或定址方案，陣列103中之各個光閘108藉由 該定序或定址方案可重設為適合於一新影像104之照明位準。可在週期性間隔下設定新影像104。例如，對於視訊顯示，視訊之彩色影像104或圖框在從10赫茲至300赫茲之範圍內之頻率下重新刷新。在一些實施方案中，一影像圖框至陣列103之設定與燈162、164及166之照明同步，使得利用一系列交替色彩(諸如紅色、綠色及藍色)照亮交替影像圖框。各個各自色彩之影像圖框稱作一彩色子圖框。在此方法(稱作場色序方法)中，若彩色子圖框以超過20Hz之頻率交替，人腦將交替圖框影像平均為具有一寬廣及連續色彩範圍之一影像之感知。在替代實施方案中，可在採用除了紅色、綠色及藍色之外之原色之顯示裝置100中採用具有原色之四個或更多個燈。
在一些實施方案中，在為光閘108於打開狀態與關閉狀態之間之數位切換設計顯示裝置100之情況下，控制器156決定影像圖框之間之定址序列及/或時間間隔以產生具有適當灰階之影像104。藉由控制一光閘108在一特定圖框中打開之時間量產生改變之灰階位準之程序稱作時分灰階。在時分灰階之一些實施方案中，控制器156根據該像素之所期望照明位準或灰階決定容許一光閘108保持打開狀態之各個圖框內之時間週期或時間之一小部分。在其他實施方案中，對於各個影像圖框，控制器156設定陣列103之多列及多行中之複數個子圖框影像且控制器改變其間與灰階之一編碼字內採用之一灰階值或有效值成比例地照亮各個子圖框影像之持續時間。例如，一系列子圖框影像之照明時間可與二元編碼系列1、2、4、8......成比例地改變。接著陣列103中之各個像素之光閘108根據灰色位準之像素二元編碼字內之一對應位置之值設定在一子圖框影像內之打開或關閉狀態。
在其他實施方案中，控制器與一特定子圖框影像所期望之灰階值成比列地改變來自燈162、164及166之光之強度。許多混合技術亦可用於從一光閘108陣列形成色彩及灰階。例如，上文描述之時分技 術可與每像素多個光閘108之使用組合，或一特定子圖框影像之灰階值可透過子圖框時序與燈強度兩者之一組合建立。
在一些實施方案中，一影像狀態104之資料由控制器156藉由亦稱作掃描線之個別列之一循序定址載入至調變器陣列103。對於序列中之各列或掃描線，掃描驅動器152將一寫入啟用電壓施加至陣列103之該列之寫入啟用互連件110且隨後資料驅動器154為所選列中之各行供應對應於期望之光閘狀態之資料電壓。此程序重複直至已為陣列中之所有列載入資料。在一些實施方案中，用於資料載入之所選列之序列係線性，其在陣列中從頂部進行至底部。在其他實施方案中，所選列之序列偽隨機化以最小化視覺偽影。在進一步實施方案中，定序按區塊安排，其中對於一區塊，影像狀態104之僅某一小部分之資料(例如)藉由僅依序定址陣列之每第5列來載入至陣列。
在一些實施方案中，用於將影像資料載入至陣列103之程序在時間上與致動光閘108之程序分開。在此等實施方案中，調變器陣列103可包含用於陣列103中之各個像素之資料記憶體元件且控制矩陣可包含一全域致動互連件，其用於運載來自共同驅動器153之觸發信號以根據儲存於記憶體元件中之資料起始光閘108之同時致動。
在替代實施方案中，光調變器陣列103及控制像素之控制矩陣可配置成除了矩形列及行之外之組態。例如，像素可配置成六角形陣列或曲線列及行。一般而言，如本文中使用，術語掃描線應係指共用一寫入啟用互連件之任何複數個像素。
顯示器100包含複數個功能區塊，該等功能區塊包含時序控制模組160、圖框緩衝器159、掃描驅動器152、資料驅動器154及驅動器153與168。各個區塊可理解為表示一可區分硬體電路及/或一可執行碼模組。在一些實施方案中，功能區塊提供為借助於電路板及/或電纜連接在一起之相異晶片或電路。或者，許多此等電路可連同光調變 器陣列103製造於相同基板上。在一些實施方案中，基板係透明，例如，玻璃或塑膠。在其他實施方案中，來自方塊圖150之多個電路、驅動器、處理器及/或控制功能可一起整合於一單一矽晶片內，接著該矽晶片直接結合至保持光調變器陣列103的基板。
控制器156包含一程式化鏈路180，實施於控制器156內之定址、色彩及/或灰階演算法可根據特定應用之需要而藉由該程式化鏈路180改變。在一些實施方案中，程式化鏈路180傳達來自環境感測器(諸如周圍光或溫度感測器)之資訊，使得控制器156可調整與環境條件對應之成像模式或背光電源。控制器156亦包含一電源供應器輸入182，其提供為燈以及光調變器致動所需之電力。在必要時，驅動器152、153、154及/或168可包含DC轉DC轉換器或與DC轉DC轉換器關聯，該等轉換器用於將182處之一輸入電壓轉換為對於光閘108之致動或燈(諸如燈162、164、166及167)之照明足夠之多種電壓。
圖3係一控制矩陣300之一示意圖，該控制矩陣300適合於與控制器156通信且適合於控制併入至圖1之顯示裝置100中之光調變器。控制矩陣300可對一像素301陣列(諸如顯示器100之像素陣列106或方塊圖150之光調變器陣列103)(「陣列」)定址。各個像素可包含受控於一致動器之一光閘總成302。在某些實施方案中，各個像素包含一雙致動器光閘總成。在其他實施方案中，各個像素包含一單一致動器「彈性」總成。各個像素亦包含一孔徑層，該孔徑層包含孔徑，諸如顯示器100之孔徑109。
控制矩陣300可在其上形成光閘總成108之一基板之表面上製造為一擴散或薄膜沈積之電路。控制矩陣300可包含用於控制矩陣300中之各列像素301之一掃描線互連件306及用於控制矩陣300中之各行像素301之一資料互連件308。各個掃描線互連件306將一寫入啟用電壓源307(諸如掃描驅動器152)電連接至一對應列像素301中之像素301。 各個資料線互連件308將一資料電壓源(「Vd源」)309(諸如資料驅動器154)電連接至一對應行像素301中之像素301。在控制矩陣300中，資料電壓Vd提供為光閘總成302之致動所必需之大多數能量。因此，資料電壓源309亦用作一驅動電壓源。
對於各個像素301或對於像素陣列中之各個光閘總成302，控制矩陣300包含一電晶體310及一電容器312。各個電晶體310之閘極電連接至其中定位像素301之陣列320中之列之掃描線互連件306。各個電晶體310之源極電連接至其對應之資料互連件308。各個光閘總成302之致動器包含兩個電極。各個電晶體310之汲極電並聯連接至對應電容器312之一電極及對應致動器之電極之一者。電容器312之另一電極及光閘總成302中之致動器之另一電極連接至一共同或接地電位。在替代實施方案中，可用半導體二極體及或金屬絕緣體金屬夾層類型切換元件替換電晶體310。
在操作中，為了形成一影像，控制矩陣300藉由依次將Vwe施加至各個掃描線互連件306來依序寫入啟用陣列320中之各列。對於一寫入啟用列，Vwe至列中之像素301之電晶體310之閘極之施加容許電流透過電晶體310流動通過資料互連件308以將一電位施加至光閘總成302之致動器。在列係寫入啟用之同時，資料電壓Vd選擇性施加至資料互連件308。在提供類比灰階之實施方案中，施加至各個資料互連件308之資料電壓按照位於寫入啟用掃描線互連件306及資料互連件308之交叉點處之像素301之期望亮度改變。在提供數位控制方案之實施方案中，資料電壓選擇為一較低量值電壓(即，接近接地之一電壓)或符合或超過Vat(致動臨限值電壓)。回應於Vat至一資料互連件308之施加，對應光閘總成302中之致動器致動而打開該光閘總成302中之光閘。甚至在控制矩陣300停止將Vwe施加至一列之後，施加至資料互連件308之電壓保持儲存於像素301之電容器312中。因此，不必等待且保持一 列上之電壓Vwe達長至足以使光閘總成302致動之時間；在寫入啟用電壓已從列移除之後此致動可繼續進行。電容器312亦用作陣列內之記憶體元件來儲存致動指令長達為一影像圖框之照明所必需之週期。
光閘總成302以及對應致動器可製造為雙穩態。即，光閘可存在於至少兩個平衡位置(例如，打開或關閉)中，其中需要少許電力或無需電力將其等保持於任一位置中。更特定言之，光閘總成302可為機械雙穩態。一旦光閘總成302之光閘設定於適當位置中，無需電能或保持電壓維持該位置。光閘總成302之實體元件上之機械應力可將光閘保持於適當位置中。
光閘總成302以及對應致動器亦可製造為電雙穩態。在一電雙穩態光閘總成中，存在低於光閘總成之致動電壓之一電壓範圍，若該電壓範圍施加至一關閉致動器(其中光閘打開或關閉)，則即使相反力施予光閘上，仍使致動器保持關閉且使光閘保持於適當位置中。相反力可藉由一彈簧施予，或相反力可藉由一反向致動器(諸如一「打開」或「關閉」致動器)施予。
圖4A及圖4B更詳細地繪示適合於包含於多種實施方案中之一基於光閘之光調變器(光閘總成)400。光閘總成400可包含一基於機電之光閘。光調變器400係一雙致動器光閘總成之一實例且以一打開狀態展示於圖4A中。圖4B係一關閉狀態中之雙致動器光閘總成400之一視圖。光閘總成400在一光閘406之任一側上包含致動器402及404。各個致動器402及404係獨立地被控制。一第一致動器(一光閘打開致動器402)用於打開光閘406。一第二反向致動器(光閘關閉致動器404)用於關閉光閘406。致動器402及404兩者係順應式樑電極致動器。致動器402及404藉由實質上在平行於其上懸掛光閘之一孔徑層407之一平面中驅動光閘406來打開及關閉光閘406。光閘406藉由附接至致動器402 及404之錨408以一短距離懸掛於孔徑層407上。沿著光閘406之移動軸附接至光閘406之兩端之支撐物之包含減少光閘406之平面外運動且將運動實質上限定於平行基板之一平面。適合於配合光閘總成400使用之一控制矩陣可包含用於反向光閘打開及光閘關閉致動器402及404之各者之一電晶體及一電容器。
光閘406包含光可穿過之兩個光閘孔徑412。孔徑層407包含一組三個孔徑409。在圖4A中，光閘總成400係在打開狀態中且因而已致動光閘打開致動器402，光閘關閉致動器404在其鬆弛位置中，且孔徑412及409之中心線重合。在圖4B中，光閘總成400已移動至關閉狀態且因而光閘打開致動器402在其鬆弛位置中，已致動光閘關閉致動器404，且現在光閘406之光阻擋部分在適當位置中以阻擋光透射通過孔徑409(如虛線展示)。
各個孔徑在其周邊周圍具有至少一邊緣。例如，矩形孔徑409具有四個邊緣。在其中圓形、橢圓形、卵形或其他彎曲孔徑形成於孔徑層407中之替代實施方案中，各個孔徑可僅具有一單一邊緣。在其他實施方案中，孔徑不需要在數學意義上分開或不相交，而代之可連接。即，雖然孔徑之部分或成形區段可維持與各個光閘之對應性，但是此等區段之若干可連接，使得孔徑之一單一連續周界由多個光閘共用。
為了容許具有各種出射角之光在打開狀態中穿過孔徑412及409，有利的是提供光閘孔徑412大於孔徑層407中之孔徑409之一對應寬度或大小之一寬度或大小。為了有效地阻擋光在關閉狀態中逸出，光閘406之光阻擋部分可經配置以與孔徑409重疊。圖4B展示光閘406中之光阻擋部分之邊緣與孔徑層407中形成之孔徑409之一邊緣之間之一預界定重疊區416。
靜電致動器402及404經設計，使得其等電壓位移行為將一雙穩 態特性提供給光閘總成400。對於光閘打開及光閘關閉致動器之各者，存在低於致動電壓之一電壓範圍，若在該致動器在關閉狀態中時(其中光閘係打開或關閉)施加該電壓範圍，則甚至在一驅動電壓施加至反向致動器之後仍使致動器保持關閉且使光閘保持於適當位置中。抵著此相反力維持一光閘之適當位置所需之最小電壓稱作維持電壓Vm。
圖5係併入基於光閘之光調變器(光閘總成)502之一顯示裝置500之一截面圖。各個光閘總成併入一光閘503及一錨505。未展示的是順應式樑致動器，其等在連接於錨505與光閘503之間時幫助將光閘以一短距離懸掛於表面上。光閘總成502安置於一透明基板504上且可由透明材料(諸如塑膠或玻璃)製造。安置於基板504上之一面向後面之反射層(反射膜506)界定位於光閘總成502之光閘503之關閉位置下面之複數個表面孔徑508。反射膜506使不穿過表面孔徑508之光朝著顯示裝置500之後面往回反射。反射孔徑層506可為以薄膜方式藉由包含濺鍍、蒸鍍、離子電鍍、雷射剝蝕或化學氣相沈積之許多氣相沈積技術形成之不具有夾雜物之一細粒化金屬膜。在另一實施方案中，面向後面之反射層506可由一鏡子(諸如一介電鏡)形成。一介電鏡製造為在高折射率與低折射率之材料之間交替之一介電薄膜堆疊。將光閘503與反射膜506分開之垂直間隙(光閘在其內可自由移動)係在0.5微米至10微米之範圍中。垂直間隙之量值可小於關閉狀態中之光閘503之邊緣與孔徑508之邊緣之間之側向重疊區(諸如圖4B中所示之重疊區416)。
顯示裝置500包含一可選漫射體512及/或一可選亮度增強膜514，其使基板504與一平面光導516分開。光導包含一透明材料，例如玻璃或塑膠。光導516由一個或多個光源518照亮而形成一背光。光源518可為(例如，而不限於)白熾燈、螢光燈、雷射或發光二極體(LED)。 一反射體519幫助將光從燈518朝著光導516導向。一面向前面之反射膜520安置於背光516後而使光朝著光閘總成502反射。來自背光，不穿過光閘總成502中之一者之光線(諸如光線521)將返回至背光且再次從膜520反射。以此方式，未能第一遍離開顯示器以形成一影像之光可再循環且使得可用於透射通過光閘總成502之陣列中之其他打開孔徑。此光再循環已展示可增加顯示器之照明效率。
光導516包含一組幾何光重新導向器或稜鏡517，其等將光從燈518朝著孔徑508且因此朝著顯示器之前面重新導向。光重新導向器可模製至具有可為交替三角形、梯形或截面上彎曲之形狀之光導516之塑膠主體中。稜鏡517之密度大致上隨著與燈518之距離而增加。
在替代實施方案中，孔徑層506可由一光吸收材料製造且在替代實施方案中，光閘503之表面可塗覆有一光吸收材料或一光反射材料。在替代實施方案中，孔徑層506可直接沈積於光導516之表面上。在替代實施方案中，孔徑層506不需要沈積於相同於光閘503及錨505之基板上(參見下文描述之「MEMS向下」組態)。
在一實施方案中，光源518可包含不同色彩(例如，色彩紅色、綠色及藍色)之燈。一彩色影像可藉由以足以使人腦將不同色彩之影像平均為一單一多色彩影像之一速率利用不同色彩之燈循序照亮影像來形成。使用光閘總成502之陣列形成多種色彩特定之影像。在另一實施方案中，光源518包含具有多於三個不同色彩之燈。例如，光源518可具有紅色、綠色、藍色及白色燈或紅色、綠色、藍色及黃色燈。
一蓋板522形成顯示裝置500之前面。蓋板522之後側可覆蓋有一黑色矩陣524以增加對比度。在替代實施方案中，蓋板包含彩色濾光器，例如，對應於光閘總成502之不同者之相異紅色、綠色及藍色濾光器。以一段預定距離遠離光閘總成502支撐蓋板522而形成一間隙526。間隙526由機械支撐物或間隔件527及/或由將蓋板522附接至基 板504之一黏著密封件528維持。
黏著密封件528在一工作流體530中密封。工作流體530工程設計有可低於大約10厘泊之黏度及可高於大約2.0之相對介電常數及高於大約104V/cm之介電崩潰強度。工作流體530亦可用作一潤滑劑。在一實施方案中，工作流體530係具有一高表面潤濕能力之疏水液體。在替代實施方案中，工作流體530具有大於或小於基板504之折射率之一折射率。
當基於MEMS之顯示總成包含用於工作流體530之一液體時，液體至少部分圍繞基於MEMS之光調變器之移動部分。為了減少驅動電壓，液體具有可低於70厘泊或甚至低於10厘泊之一黏度。具有低於70厘泊之黏度之液體可包含具有以下低分子量之材料：低於4000克/分子，或在一些案例中，低於400克/分子。適當工作流體530包含(但不限於)去離子水、甲醇、乙醇及其他醇、鏈烷烴、烯烴、醚、矽酮油、氟化矽酮油或其他天然或合成之溶劑或潤滑劑。有用之工作流體可為聚二甲基矽氧烷(諸如六甲基二矽氧烷及八甲基三矽氧烷)或烷基甲基矽氧烷(諸如己基五甲基二矽氧烷)。有用之工作流體可為烷烴，諸如辛烷或癸烷。有用之流體可為硝基烷，諸如硝基甲烷。有用之流體可為芳族化合物，諸如甲苯或二乙苯。有用之流體可為酮，諸如丁酮或甲基異丁酮。有用之流體可為氯碳化合物，諸如氯苯。有用之流體可為氯氟碳化物，諸如二氯氟乙烷或氯三氟乙烯。且為此等顯示總成考慮之其他流體包含乙酸丁酯或二甲基甲醯胺。
對於許多實施方案，有利的是併入以上流體之一混合物。例如，烷烴之混合物或聚二甲基矽氧烷之混合物可有用，其中混合物包含具有一分子量範圍之分子。亦可能的是藉由混合來自不同族系之流體或具有不同性質之流體來最佳化性質。例如，一六甲基二矽氧烷之表面潤濕性質可與丁酮之低黏度組合以產生一改進之流體。
一薄片金屬或模製之塑膠總成支架532將蓋板522、基板504、背光516及其他組件部件一起保持於邊緣周圍。利用螺絲或凹口突片緊固總成支架532以將剛性添加至組合之顯示裝置500。在一些實施方案中，光源518藉由一環氧灌注化合物模製於適當位置中。反射體536幫助將從光導516之邊緣逸出之光返回至光導中。未在圖5中展示的是電互連件，其等將控制信號以及電力提供至光閘總成502及燈518。
顯示裝置500稱作MEMS向上組態，其中基於MEMS之光調變器形成於基板504之一前表面(即，面向觀看者之表面)上。光閘總成502直接建構於反射孔徑層506之頂部上。在一替代實施方案中，稱作MEMS向下組態，光閘總成安置於與其上形成反射孔徑層之基板分開之一基板上。其上形成反射孔徑層(界定複數個孔徑)之基板在本文中稱作孔徑板。在MEMS向下組態中，承載基於MEMS之光調變器之基板代替顯示裝置500中之蓋板522且經定向，使得基於MEMS之光調變器定位於頂部基板之後表面(即，遠離觀看者且朝著背光516之表面)上。藉此，基於MEMS之光調變器直接相對於反射孔徑層且與反射孔徑層跨一間隙定位。間隙可由連接孔徑板及其上形成MEMS調變器之基板之一系列間隔柱維持。在一些實施方案中，間隔件安置於陣列中之各個像素內或該各個像素之間。使MEMS光調變器與其等對應孔徑分開之間隙或距離可小於10微米或小於光閘與孔徑之間之重疊區(諸如重疊區416)之一距離。
本文描述之顯示器可包含於手持式器件、電子閱讀器、無線器件或採用一顯示器來呈現資訊之任何器件中。圖6A及圖6B係繪示包含本文描述之複數個光調變器顯示元件之顯示器件640之一實例之系統方塊圖。例如，顯示器件640可為一智慧型手機、一蜂巢式或行動電話。但是，顯示器件640或其略微變動之相同組件亦繪示多種類型之顯示器件，諸如電視、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持式器件 及可攜式媒體器件。
顯示器件640包含一外殼641、一顯示器630、一天線643、一揚聲器644、一輸入器件648及一麥克風646。外殼641可由包含射出成型及真空成形之各種製造程序之任何一者形成。此外，外殼41可由包含(但不限於)以下各種材料之任何一者形成：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其等之一組合。外殼641可包含可卸除部分(未展示)，其等可與不同色彩或包含不同標誌、圖像或符號之其他可卸除部分互換。
顯示器630可為包含如本文描述之一雙穩態或類比顯示器之各種顯示器之任何一者。顯示器630亦可經組態以包含(例如)一平板顯示器(諸如電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板顯示器(諸如一CRT或其他管器件)。此外，顯示器630可包含如本文描述之一基於光調變器之顯示器。
顯示器件640之組件示意性繪示於圖6B中。顯示器件640包含一外殼641且可包含至少部分封圍於外殼641中之額外組件。例如，顯示器件640包含一網路介面627，其包含可耦合至一收發器647之一天線643。網路介面627可為用於可顯示於顯示器件640上之影像資料之源。因此，網路介面627係一影像源模組之一實例，但是處理器621及輸入器件648亦可用作一影像源模組。收發器647連接至一處理器621，該處理器621連接至調節硬體652。調節硬體652可經組態以調節一信號(諸如過濾或以別的方式操縱一信號)。調節硬體652可連接至一揚聲器644及一麥克風646。處理器621亦可連接至一輸入器件648及一驅動器控制器629。驅動器控制器629可耦合至一圖框緩衝器628及一陣列驅動器622，該陣列驅動器622繼而可耦合至一顯示陣列630。包含圖6A及圖6B中未明確描繪之元件之顯示器件640中之一個或多個元件可經組態以用作一記憶體器件且可經組態以與處理器621通信。在一些實施方案中，一電源供應器650可將電力提供至特定顯示器件 640之設計中之實質上所有組件。
網路介面627包含天線643及收發器647，使得顯示器件640可經由一網路與一個或多個器件通信。網路介面627亦可具有減輕(例如)處理器621之資料處理需求之一些處理能力。天線643可傳輸及接收信號。在一些實施方案中，天線643根據包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g)之IEEE 16.11標準或包含IEEE 802.11a、b、g、n之IEEE 802.11標準及其等進一步實施方案而傳輸及接收RF信號。在一些其他實施方案中，天線643根據Bluetooth®標準而傳輸及接收RF信號。在一蜂巢式電話之案例中，天線643可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強資料GSM環境(EDGE)、陸地集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用於在一無線網路(諸如利用3G、4G或5G技術之一系統)內通信之其他已知信號。收發器647可預處理從天線643接收之信號，使得該等信號可由處理器621接收且由處理器621進一步操縱。收發器647亦可處理從處理器621接收之信號，使得該等信號可經由天線643從顯示器件640傳輸。
在一些實施方案中，收發器647可由一接收器替換。此外，在一些實施方案中，網路介面627可由一影像源替換，該影像源可儲存或產生將發送至處理器621之影像資料。處理器621可控制顯示器件640之整體操作。處理器621從網路介面627或一影像源接收資料(諸如壓縮影像資料)且將資料處理為原始影像資料或處理為可易於處理為原始影像資料之一格式。處理器621可將處理資料發送至驅動器控制器 629或發送至圖框緩衝器628以用於儲存。原始資料通常係指識別在一影像內之各位置處之影像特性之資訊。例如，此等影像特性可包含色彩、飽和度及灰階位準。
處理器621可包含控制顯示器件640之操作之一微控制器、CPU或邏輯單元。調節硬體652可包含用於將信號傳輸至揚聲器644且用於從麥克風646接收信號之放大器及濾波器。調節硬體652可為顯示器件640內之離散組件或可併入於處理器621或其他組件內。
驅動器控制器629可直接從處理器621或從圖框緩衝器628獲取由處理器621產生之原始影像資料，且可適當地重新格式化用於高速傳輸至陣列驅動器622之原始影像資料。在一些實施方案中，驅動器控制器629可將原始影像資料重新格式化為具有一類光柵格式之一資料流，使得其具有適於跨顯示陣列630掃描之一時間順序。接著，驅動器控制器629將格式化資訊發送至陣列驅動器622。雖然一驅動器控制器629(諸如一LCD控制器)經常作為一獨立積體電路(IC)與系統處理器621關聯，但是此等控制器可以許多方式實施。例如，控制器可作為硬體嵌入於處理器621中，作為軟體嵌入於處理器621中，或與陣列驅動器622完全整合於硬體中。
陣列驅動器622可從驅動器控制器629接收格式化之資訊且可將視訊資料重新格式化為每秒多次地施加至來自顯示器之x-y矩陣之顯示元件之數百個且有時數千個(或更多)引線之一組平行波形。
在一些實施方案中，驅動器控制器629、陣列驅動器622及顯示陣列630適於本文所描述之任何類型顯示器。例如，驅動器控制器629可為一習知顯示控制器或一雙穩態顯示控制器(諸如一光調變器顯示元件控制器)。此外，陣列驅動器622可為一習知驅動器或一雙穩態顯示驅動器(諸如一光調變器顯示元件驅動器)。而且，顯示陣列630可為一習知顯示陣列或一雙穩態顯示陣列(諸如包含一光調變器顯示元 件陣列之一顯示器)。在一些實施方案中，驅動器控制器629可與陣列驅動器622整合。此一實施方案可用於高度整合系統(例如行動電話、可攜式電子器件、錶或小面積顯示器)中。
在一些實施方案中，輸入器件648可經組態以容許(例如)一使用者控制顯示器件640之操作。輸入器件648可包含一鍵區(諸如一標準鍵盤或一電話鍵區)、一按鈕、一開關、一搖桿、一觸敏螢幕、與顯示陣列630整合之一觸敏螢幕或一壓敏或熱敏膜。麥克風646可組態為顯示器件640之一輸入器件。在一些實施方案中，透過麥克風646之語音命令可用於控制顯示器件640之操作。
電源供應器650可包含各種能量儲存器件。例如，電源供應器650可為一可再充電電池，諸如一鎳鎘電池或一鋰離子電池。在使用一可再充電電池之實施方案中，可使用來自(例如)一壁式插座或一光伏打器件或陣列之電力來對該可再充電電池充電。或者，該可再充電電池可無線充電。電源供應器650亦可為一再生能源、一電容器或一太陽能電池(其包含一塑膠太陽能電池或太陽能電池塗料)。電源供應器650亦可經組態以從一壁式插座接收電力。
在一些實施方案中，控制可程式化性駐留於驅動器控制器629中，該驅動器控制器629可位於電子顯示系統中之若干位置中。在一些其他實施方案中，控制可程式化性駐留於陣列驅動器622中。上文所描述之最佳化可實施於任何數量之硬體及/或軟體組件中且可實施於各種組態中。
為了對一顯示器件(諸如顯示器件640)達成較高亮度及較大省電，可增加顯示陣列630中之一給定像素或一像素陣列之孔徑比。孔徑係一顯示器上分配用於使光通過之一區域。孔徑在孔徑板中可稱作一狹槽。在一給定像素內，孔徑(例如，一狹槽或若干狹槽)之面積相對像素大小之比率係孔徑比。為了對一顯示器件(諸如顯示器件640) 改進成像特性(例如，對比率、影像清晰度及色純度)，可縮短光調變器轉變時間(例如，將光調變器從一打開位置移動至一關閉位置)。例如，從一打開位置至一關閉位置之一縮短之光調變器轉變時間減少光在對應光調變器到達一完全關閉狀態之前洩漏出一像素之風險。提供系統、裝置及方法，其等用於為一顯示器件中之各自光調變主體產生不對稱路程且藉此容許一個或多個以下優點：光調變主體之增加之總路程距離及藉此顯示器之增加之孔徑比，光調變主體之較短轉變時間(例如，從一打開位置移動至一關閉位置)及致動光調變主體而不影響或增加轉變時間所需之減少之驅動電壓。
例如，在一實施方案中，一光調變總成(諸如光閘總成400)包含耦合於兩個致動器之間之一主體。各個致動器獨立地被控制。一第一致動器用於將主體移動至一打開位置且一第二反向致動器用於將主體移動至一關閉位置。兩個致動器包含順應式樑電極致動器。致動器藉由在大致上平行於其上懸掛主體之一孔徑層(包含一個或多個孔徑)之一平面中驅動主體來移動主體。光調變主體之總路程距離包含主體從打開位置行進至關閉位置且反之亦然之距離。在一實施方案中，一光調變主體之路程距離係不對稱，此意味著從一中性位置，主體在一第一方向上比在一第二方向上行進更大距離。
在一實施方案中，主體從中性位置至容許光穿過孔徑之一打開位置比其從中性位置至阻擋光穿過一孔徑之一關閉位置行進更大距離。在其他實施方案中，主體從中性位置至一關閉位置比其從中性位置至一打開位置行進更大距離。
光調變主體之不對稱路程容許孔徑比之增加而特別在從一打開位置移動至一關閉位置時不需要較長光調變器轉變時間。例如，可改變具有10μm之一總路程距離(從中性位置至關閉位置5μm及從中性位置至打開位置5μm)、一關閉轉變時間t1及一驅動電壓V1之一不對稱 光調變器總成以將總路程距離增加至11μm，同時保持實質上相同之關閉轉變時間t1及驅動電壓V1。此可藉由設計光調變器總成以達成不對稱路程來完成：具有11μm之一總路程距離之光調變器總成，該總路程距離包含從中性位置至關閉位置4μm及從中性位置至打開位置7μm。在此實例中，總路程距離上之增加(從10μm至11μm)容許顯示器件之孔徑比上之一總增加。不對稱路程(從中性位置至關閉位置4μm及從中性位置至打開位置7μm)容許維持實質上相同於具有僅10μm之一較小總路程距離之光調變器總成之從打開位置至關閉位置之轉變時間t1及驅動電壓V1。
如上文討論，因為光調變器總成能夠從中性位置至一關閉位置行進一較短距離，所以光調變主體之不對稱路程亦容許光調變器轉變時間上之一總減少。例如，具有10μm之一總路程距離(從中性位置至關閉位置5μm及從中性位置至打開位置5μm)、一關閉轉變時間t1及一驅動電壓V1之一對稱光調變器總成可經設計以具有不對稱路程(例如，從中性位置至關閉位置4μm及從中性位置至打開位置6μm)。此容許從打開位置至關閉位置之轉變時間減少至t2，其中t2小於t1，同時實質上將驅動電壓維持於V1。
因為一較低驅動電壓可施加至一致動器來用於將光調變器總成驅動至一關閉位置，同時維持一所期望之轉變時間，所以光調變主體之不對稱路程亦可容許用於驅動光調變主體所需之電壓上之減少。或者，一較低驅動電壓可施加至一致動器來用於將光調變器總成驅動至一打開位置，而此可增加至打開位置的轉變時間且不負面影響光調變器之效能。例如，具有10μm之一總路程距離(從中性位置至關閉位置5μm及從中性位置至打開位置5μm)、一關閉轉變時間t1及一驅動電壓V1之一對稱光調變器總成可經設計以具有不對稱路程(例如，從中性位置至關閉位置4μm及從中性位置至打開位置6μm)。此容許將驅 動電壓減少至V2，其中V2小於V1，同時將打開位置至關閉位置之轉變時間實質上維持於t1。圖7至圖9展示為不對稱路程設計之一光調變總成之一些實施方案。
圖7A係安置於一中性位置中之一光調變總成700之一實例之一平面圖。光調變總成700包含耦合於一第一致動器723與一第二致動器725之間之一主體702。圖7A中描繪之主體702係一基於光閘之光調變器(諸如圖4A及圖4B中描繪之光調變器)，但是主體702可為可在兩個反向方向上從一中性位置移動之任何主體。第一致動器723及第二致動器725可為上文關於圖4A至圖4B描述之一靜電致動器。第一致動器723包含順應式電極706及順應式電極712。第二致動器725包含順應式電極708及順應式電極710。順應式電極708及706包含可稱作一順應式支撐樑之樑。順應式電極710及712包含分別從錨730及724延伸之樑，該等樑可稱作一順應式致動器樑或驅動樑。在某些實施方案中，一順應式電極可為導電。順應式電極706連接至一對錨720。電極712連接至電極錨724。順應式電極708連接至一對錨726。電極710連接至電極錨730。錨720至730耦合至一基板(未展示)且可幫助將主體702以一段距離懸掛於一基板之表面上。在圖7A中所示之實例中，順應式電極708與錨730之間之距離705大於順應式電極706與電極錨724之間之距離704。在某些實施方案中，距離704可在2μm至25μm之範圍中。在圖7A中所示之實例中，尖端間隙732(電極710之一尖端與順應式電極708之間之距離)實質上相同於尖端間隙734(電極712之一尖端與順應式電極706之間之距離)。在某些實施方案中，尖端間隙732可大於或小於尖端間隙734。尖端間隙732或734可為(例如)大約2μm。尖端間隙732或734可為大約1μm至5μm之一距離。
主體702包含至少一開口716，其經組態以相對於形成於一孔徑板中之至少一孔徑714(展示為虛線)對準。圖7A之孔徑714在形狀上為 矩形而大致上匹配開口716之形狀。在某些實施方案中，各個孔徑具有在其周邊周圍之至少一邊緣。例如，矩形孔徑714具有四個邊緣。在其中形成圓形、橢圓形、卵形或其他彎曲孔徑之替代實施方案中，各個孔徑可僅具有一單一邊緣。在其他實施方案中，孔徑不需要在數學意義上分開或不相交，而代之可連接。即，雖然孔徑之部分或成形區段可具有一各自主體，但是此等區段之若干可連接，使得孔徑之一單一連續周界由多個主體共用。為了容許具有各種出射角之光穿過打開狀態中之孔徑714，開口716之寬度或大小可大於孔徑714之一對應寬度或大小。為了在關閉狀態中有效地阻擋光逸出，主體702之光阻擋部分可配置為比孔徑714之寬度寬。
圖7A中描繪之雙光閘總成可如關於圖4A至圖4B中之雙致動器總成描述般發揮作用。圖7A描繪一中性位置中之光調變總成700，其中無外部力作用於主體702上。兩個順應式電極706及708係在一靜止位置。在圖7A中，主體702之開口716與孔徑714部分重疊。在某些實施方案中，在中性位置時，開口716可根本不與孔徑714重疊。在某些實施方案中，在中性位置中時，開口716可實質上完全與孔徑714重疊。
圖7B係一第一位置中之一光調變總成700之一實例之一平面圖。圖7B描繪在主體702已從圖7A中所示之中性位置移動一段距離736之後之主體702。如圖7B中所示，主體702已移動遠離第一致動器723。在圖7B中，主體702之開口716大於孔徑714。在一些實施方案中，主體702之開口716可為相同大小，且因此能夠與孔徑714完全對準。在其他實施方案中，開口716可小於孔徑714。在某些實施方案中，開口716可諸如圖7A中所示般與孔徑714部分重疊。在某些實施方案中，如圖7B中所描繪之第一位置係一打開位置，其中主體702容許來自一光源之至少一些光穿過孔徑714。
圖7C係一第二位置中之一光調變總成700之一實例之一平面圖。 圖7C描繪在主體702已從圖7A中所示之中性位置移動一段距離738之後之主體702。如圖7C中所示，主體702已朝著第一致動器723移動。在圖7C中，主體702之開口716已實質上不與孔徑714重疊。在一些實施方案中，主體702之開口716可與孔徑714部分重疊。在某些實施方案中，如圖7C中所示之第二位置係一關閉位置，其中光調變總成完全阻擋來自一光源之光穿過孔徑714。
如圖7A至圖7C中所示，中性位置(圖7A中所示)與第一位置(圖7B中所示)之間之距離736大於中性位置(圖7A中所示)與第二位置(圖7C中所示)之間之距離738。因此，主體702從一中性位置至一第一位置及從中性位置至一第二位置之路程距離不相等，且因此不對稱。此外，主體702在移動第一距離736時相對於孔徑714比在移動第二距離738時行進一更大距離。但是，在一些實施方案中，主體702在移動第二距離738時相對於孔徑714比在移動第一距離736時行進一更大距離。圖7A至圖7C中之主體702之總路程距離係距離736加上距離738，即，主體從圖7B之第一位置行進至圖7C之第二位置之距離。主體702在從圖7C之第二位置返回至圖7B之第一位置時亦行進了此總路程距離。在某些實施方案中，主體702從中性位置之不對稱路程容許增加主體702之總路程距離(例如，從一打開位置至關閉位置，或反之亦然)，同時仍對主體702維持一設定轉變時間。由於增加路程距離所致，對於像素陣列中之多個像素，可增加孔徑714之大小，藉此容許增加顯示器之孔徑比，同時對主體702維持一設定轉變時間(例如，從打開位置移動至關閉位置)。因此，不對稱路程容許一裝置在至少一方向上設計有一較長路程距離而不影響或增加轉變時間。較大孔徑比導致較高顯示器亮度及省電。
往回參考圖7A，在某些實施方案中，可藉由使第二致動器725之彈簧電極間隙705變得大於反向第一致動器723之彈簧電極間隙704來 達成一光調變主體之不對稱路程。可藉由遠離主體702移動電極錨730使彈簧電極間隙變得較大。增加彈簧電極間隙704及705之一者或兩者可增加主體702之總路程距離。例如，如圖7A中所示，電極錨730可放置於距離順應式電極708大於電極錨724與順應式電極706之間之距離704之一距離705處。在圖7A中所示之實例中，電極710比電極712長以維持一實質上相等之尖端間隙732及734。但是，在某些實施方案中，電極710可為相同大小或比電極712短。再者，在圖7A中，電極710之樑之間之角度740小於電極712之樑之間之角度742。但是，在某些實施方案中，角度740可為相同大小或大於角度742。
在某些實施方案中，施加至一致動器(諸如致動器723)之致動電壓不同於施加至另一致動器725之致動電壓。施加至電極710之致動電壓可設定為低於施加至電極712之電壓。例如，致動電壓Vat可設定為大約25伏特且施加至電極712，但是施加至電極710之電壓可減少一量Vc，使得施加至電極710之電壓係Vat-Vc。以此方式，減少用於將光閘702移動至打開位置之電力量，藉此減少總功耗。雖然減少之電壓導致光閘至打開位置之一較慢致動時間，但是減少之打開致動時間不影響關閉致動時間，且因此不負面影響光閘效能或顯示器之光學效能。或者，減少之電壓Vat-Vc可施加至電極712，而電壓Vat施加至電極710。以此方式，對於致動器725，增加致動速度以可能補償從光閘之中性位置之路程T+n之較長距離。雖然不同致動電壓之施加可施加至具有不對稱地從一中性位置行進至打開及關閉位置之一主體702之一光調變總成700，但是不同致動電壓之施加可施加至一光調變器總成400，其中一主體406實質上對稱地從一中性位置行進至打開及關閉位置。
圖8係使用用於打開及關閉操作之不同驅動電壓控制一光調變器之一控制矩陣800之一部分之一示意圖。控制矩陣800控制包含雙致動 器光閘總成812之像素804之一陣列。雙致動器光閘總成(諸如光閘總成400及700)係包含分開之光閘打開及光閘關閉致動器之光閘總成。雖然僅一像素804繪示於圖8中，但是應理解控制矩陣延伸且併入較大數量之列及行之類似像素。此外，在不脫離於本發明之範疇下，控制矩陣800可與任何適當類型之MEMS調變器及致動器(諸如彈性調變器、單一致動器調變器、基於非光閘之調變器及調變器400與700)一起使用。控制矩陣800包含用於控制矩陣800中之各行像素804之行線互連件802。光閘總成812中之致動器可製造為電雙穩態或機械雙穩態。光控制矩陣800描繪為每像素具有一單一MEMS光調變器。其他實施例係可行的，其中在各個像素中提供多個MEMS光調變器，藉此在各個像素中提供多於僅僅二元「接通」或「斷開」光學狀態之可能性。某些形式之編碼區域分割灰階係可行的，其中在像素中提供多個MEMS光調變器，且其中與各個光調變器關聯之孔徑具有不等面積。
控制矩陣800包含整個顯示器共同之複數個線(本文稱作「全域線」)，該等線由以一列及行方式配置之複數個相同像素組成。此等全域線包含致動線互連件806、共同線互連件818、光閘線互連件820及更新線互連件822。在一些實施方案中，此等全域線操作為跨一整個顯示器之一節點。例如，跨顯示器之整個更新節點或跨顯示器之整個致動節點在相同時間改變。在一些實施方案中，此等全域線互連件可分組為像素子群組。例如，像素之各個奇數列可具有連接之其等全域線，且像素全域線之各個偶數列可分開連接，使得奇數列可獨立於偶數列操作。控制矩陣800包含對像素之各列配置為唯一之一列線824及對像素之各行配置為唯一之一行線802。控制矩陣中之各個像素804包含一資料載入電晶體834、一資料儲存電容器838、一更新電晶體836、致動器節點840與842及一雙反相鎖存器。在控制矩陣800中，資料儲存電容器838連接至共同線互連件818。但是，在一些實施方案 中，資料儲存電容器838可連接至光閘線互連件820。在一些實施方案中，共同線互連件818可用作下一列之列互連件824，且因此完全消除共同線互連件818。
雙反相鎖存器包含由電晶體826及830組成之一第一反相器及由電晶體828及832組成之一第二反相器。光閘總成812包含類似於光閘總成700之致動器723及725之靜電致動器，其等連接至致動器節點840及842。當等於或大於一致動電壓之一電壓差(亦稱作一充電電壓或Vat)強加於致動器與光閘之間時，光閘總成可驅動為容許光通過之一打開狀態或阻擋光通過之一關閉狀態。控制矩陣800利用兩個互補類型之電晶體：p通道電晶體及n通道電晶體兩者。因此，稱作一互補MOS控制矩陣或一CMOS控制矩陣。雖然資料載入電晶體834、更新電晶體836及交叉耦合之反相器830與832之下電晶體由nMOS類型製造，但是交叉耦合之反相器826與828之上電晶體由pMOS類型之電晶體製造。熟練技術人員將認識到，在其他實施方案中，CMOS電晶體之類型可翻轉(即，pMOS與nMOS交換)或可使用其他類型之電晶體(例如，BJT、JFET或任何其他適當類型之電晶體)。
在一些實施方案中，致動線806連接至維持為等於或大於Vat之一電壓源。光閘線820維持為接近於接地電位。在一些實施方案中，光閘極性可維持於全驅動電壓(即，大約25伏特)處。在某些組態中，光閘之極性可在必要時在一個或多個電位之間週期性交替。例如，光閘可在各個全視訊圖框之後或在其他案例中，更頻繁或較不頻繁地在25伏特與0伏特之間交替。可藉由將必要之電壓施加至光閘線互連件820來控制光閘極性。在一些實施方案中，資料之極性亦對應於交替之光閘極性而交替。
各個致動器節點840及842取決於其各自電晶體826及828之「接通/斷開」狀態而連接至致動線806。例如，當連接至左致動器節點 840之電晶體826係在一「接通」狀態中時，容許電荷從致動線806流動至致動節點840。接著，大約Vat之一電壓將強加於連接至致動器節點840之致動器與光閘(假設光閘係在共同電位)之間，且光閘將驅動至其所期望之狀態。
當電晶體826係在一「斷開」狀態中且電晶體828係在一「接通」狀態中時，發生一類似程序。但是，在此例子中，當連接至左致動器節點840之電晶體826係在一「接通」狀態中時，容許一電荷從致動-Vc線850流動至致動器節點842。接著，大約Vat-Vc之一電壓將強加於連接至致動器節點842之致動器與光閘(假設光閘係在共同電位)之間，且光閘將驅動至其所期望之狀態，此導致將光閘驅動至相反狀態。在一些實施方案中，大約Vat之一電壓將施加至連接至致動器節點842之致動器且一類似電壓施加至光閘，藉此在光閘與致動器之間產生之一0伏特電位。
控制矩陣800包含一資料儲存電容器838。如下文進一步描述，電容器838借助於儲存之電荷儲存「資料」指令(例如，打開或關閉)，其等可由一控制器(諸如控制器156)作為一資料載入或寫入操作之部分載入至像素804。儲存於電容器838上之電壓部分決定控制矩陣800中之雙反相鎖存器之鎖存狀態。
在一資料載入操作期間，陣列之各列以一定址序列寫入啟用。控制矩陣800中之電壓源(未展示)將一寫入啟用電壓施加至對應於一所選列之列線互連件824。電壓至寫入啟用列之列線互連件824之施加開啟對應列線中之像素804之資料載入電晶體834，藉此寫入啟用像素。雖然寫入啟用一所選列像素804，但是資料電壓源將適當資料電壓施加至對應於控制矩陣800中各行像素804之行互連件802。施加至行互連件802之電壓藉此儲存於各自像素804之資料儲存電容器838上。在某些實施方案中，施加至行互連件802之電壓可為負或正(例 如，在-5伏特至5伏特之範圍中)。
光調變總成700中描繪之主體可橫向於一基板且在孔徑714上移動以阻擋光或使光通過。在某些實施方案中，主體702之開口716可與孔徑714對準而容許光穿過孔徑714。在某些實施方案中，主體702之開口716可與孔徑714部分重疊而容許一些光穿過孔徑且阻擋一些光穿過孔徑。在某些實施方案中，主體702之開口716可實質上根本不與孔徑714對準，藉此阻擋所有光穿過孔徑714。
例如，在第一位置中時，主體702根本不與孔徑714重疊，藉此容許光穿過孔徑714。在某些實施方案中，在第一位置中時，主體702可與孔徑714部分重疊，藉此容許一些光穿過孔徑714且亦阻擋一些光穿過孔徑714。
圖9係一顯示器件900之一部分之一實例之一平面圖。特定言之，圖9呈現圖5中描繪之顯示器之一簡化平面圖，該顯示器包含安置於基板904之頂部上之光調變器總成902(諸如關於圖4A及圖4B描述之光調變器總成400)之一陣列。光調變器總成902之陣列呈像素配置於一顯示器中且可如關於圖7A至圖7C描述般發揮作用。光調變總成902可包含如關於圖7A至圖7C描述之光調變主體或本文描述之任何光調變器。例如，圖9之光調變總成包含不同大小之順應式電極。但是，在多種實施方案中，光調變總成902可包含關於圖7A之光調變總成700展示或描述之一組態。在一實施方案中，基板904由一透明材料(例如，玻璃或塑膠)製造且用作用於遍及一顯示平面均勻地分佈來自光源906、908及910之光之一光導。圖9中所示之實例包含三個光源，但是可在必要時使用更多或更少光源。在一實例中，光源906、908及910可分別具有不同色彩，例如，紅色、綠色及藍色光源。
可在顯示器件900中採用許多不同類型之光源906、908及910，其等包含(但不限於)：白熾光源、螢光光源、雷射或發光二極體 (LED)。進一步而言，顯示器件900之光源906、908及910可組合為包含多個光源之一單一總成。例如，紅色、綠色及藍色LED之一組合可與一小型半導體晶片中之一白色LED組合或替代一小型半導體晶片中之一白色LED或組裝至一小型多光源封裝中。類似地，各個光源可表示4色LED之一總成(例如，紅色、黃色、綠色及藍色LED之一組合)。
光調變總成902之陣列發揮作用以調變由光源906、908及910發射之光。在某些實施方案中，光調變總成902之陣列調變來源於周圍之光。藉由來自一關聯控制矩陣(諸如圖3中描述之控制矩陣300)之電信號之使用，光調變總成902之陣列可以關於圖7A至圖7C描述之一方式設定為一打開或關閉狀態。在打開狀態中，光調變主體902容許來自光源906、908及910之光穿過至一觀看者，藉此形成一直視影像。在某些實施方案中，光調變總成902可使來自一外部光源或來自周圍之光反射至一觀看者以形成一影像。
在顯示器件900中，光調變總成902形成於面向一觀看者之基板904之表面上。在其他實施方案中，基板904可翻轉，使得光調變器形成於背對一觀看者之一表面上。在某些實施方案中，一孔徑層直接形成至基板904之頂部表面上。孔徑層包含孔徑912。在其他實施方案中，包含孔徑912之孔徑層安置於除了其上形成光調變主體902之陣列之基板之外之一分開基板(未展示)上。光調變總成902以類似於關於圖7A至圖7C所描述之方式相對於此等孔徑調變光。
可在實質上不脫離於本申請案之原理下對上文描述之實施方案進行變動及修改。此等變動及修改亦意欲包含於隨附申請專利範圍之範疇內。因此，上述實施方案將在所有方面考慮為繪示性，而非對申請案之限制。
100‧‧‧顯示裝置
102a至102d‧‧‧光調變器
104‧‧‧影像/影像狀態
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素
108‧‧‧光閘
109‧‧‧孔徑
110‧‧‧寫入啟用互連件
112‧‧‧資料互連件
114‧‧‧共同互連件

Claims (29)

  1. 一種機電器件，其包括：一第一致動器，一第二致動器，及一主體，其耦合於該第一致動器與該第二致動器之間，該主體可在一第一位置、一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間沿著一軸移動，且其中該中性位置與該第一位置之間在平行於該軸之一方向中之一第一距離大於該中性位置與該第二位置之間在平行於該軸之該方向中之一第二距離。
  2. 如請求項1之機電器件，其中該主體遠離該第一致動器移動該第一距離且朝著該第一致動器移動該第二距離。
  3. 如請求項2之機電器件，其進一步包括一孔徑及一光源，其中在該第一位置中，該主體容許來自該光源之光穿過該孔徑，且在該第二位置中，該主體至少部分阻擋來自該光源之光穿過該孔徑。
  4. 如請求項3之機電器件，其中在該中性位置中，該主體至少部分阻擋光穿過該孔徑。
  5. 如請求項3之機電器件，其中該主體在從該中性位置移動至該第一位置時比在從該中性位置移動至該第二位置時相對於該孔徑行進一更大距離。
  6. 如請求項1之機電器件，其中用於將該主體從該第二位置移動至該第一位置之一時間大於用於將該主體從該第一位置移動至該第二位置之一時間。
  7. 如請求項1之機電器件，其中該第一致動器包含： 一第一順應式電極，其連接於該主體與一第一組錨之間，及一第一電極，其與該第一順應式電極相對且連接至一第一電極錨，且該第二致動器包含：一第二順應式電極，其連接於該主體與一第二組錨之間，及一第二電極，其與該第二順應式電極相對且連接至一第二電極錨，且其中該第二順應式電極與該第二電極錨之間在平行於該軸之該方向中之一距離大於該第一順應式電極與該第一電極錨之間在平行於該軸之該方向中之一距離。
  8. 如請求項7之機電器件，其中該第二順應式電極之一長度大於該第一順應式電極之一長度。
  9. 如請求項1之機電器件，其中該主體包含一光閘。
  10. 如請求項9之機電器件，其進一步包括一基板，其中該光閘橫向於該基板移動。
  11. 如請求項1之機電器件，其中該第一致動器及該第二致動器包含靜電致動器。
  12. 如請求項1之機電器件，其進一步包括：呈像素配置於一顯示器中之第一致動器、第二致動器及主體之一陣列，該等主體耦合於該等各自第一致動器與第二致動器之間；一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經組態以處理影像資料；及一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。
  13. 如請求項12之機電器件，其中該顯示器之一孔徑比大於具有等於該第二距離之該第一距離之一顯示器。
  14. 如請求項12之機電器件，其進一步包括： 一驅動器電路，其經組態以將至少一信號發送至該顯示器；及一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  15. 如請求項12之機電器件，其進一步包括：一影像源模組，其經組態以將該影像資料發送至該處理器，其中該影像源模組包括一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
  16. 如請求項12之機電器件，其進一步包括：一輸入器件，其經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
  17. 如請求項1之機電器件，其進一步包括：一控制矩陣，其經配置以將一第一電壓施加至該第一致動器且將一第二電壓施加至該第二致動器，該第一電壓不同於該第二電壓。
  18. 如請求項1之機電器件，其中基於該第一距離與第二距離之差，該第一致動器係組態以不同於該第二致動器。
  19. 一種用於調變光之裝置，其包括：一第一致動器構件及一第二致動器構件，其等用於移動耦合於該第一致動器構件與該第二致動器構件之間之一光調變構件，該光調變構件可在一第一位置、一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間沿著一軸移動，其中在該中性位置與該第一位置之間在平行該軸之一方向中移動該光調變構件之一第一距離大於在該中性位置與該第二位置之間在平行該軸之該方向中移動該光調變構件之一第二距離。
  20. 如請求項19之裝置，其中該光調變構件遠離該第一致動器構件 移動該第一距離且朝著該第一致動器構件移動該第二距離。
  21. 如請求項19之裝置，其進一步包括用於使光通過之一孔徑構件，其中在該第一位置中，該光調變構件容許光穿過該孔徑構件，且在該第二位置中，該光調變構件至少部分阻擋光穿過該孔徑構件。
  22. 如請求項21之裝置，其中在該中性位置中，該光調變構件至少部分阻擋光穿過該孔徑構件。
  23. 如請求項19之裝置，其中用於將該光調變構件從該第二位置移動至該第一位置之一時間大於用於將該光調變構件從該第一位置移動至該第二位置之一時間。
  24. 如請求項19之裝置，其中該第一致動器構件包含：一第一順應式電極構件，其連接於該光調變構件與第一組錨構件之間，及一第一電極構件，其與該第一順應式電極構件相對且連接至一第一電極錨構件，且該第二致動器構件包含：一第二順應式電極構件，其連接於該光調變構件與一第二組錨構件之間，及一第二電極構件，其與該第二順應式電極構件相對且連接至一第二電極錨構件，其中該第二順應式電極構件與該第二電極錨構件之間在平行該軸之該方向中之一距離大於該第一順應式電極構件與該第一電極錨之間在平行該軸之該方向中之一距離。
  25. 如請求項24之裝置，其中該第二順應式電極構件之一長度大於該第一順應式電極構件之一長度。
  26. 如請求項19之裝置，其進一步包括一基板構件，其中該光調變 構件橫向於該基板構件移動。
  27. 如請求項19之裝置，其中基於該第一距離與第二距離之差，該第一致動器構件係組態以不同於該第二致動器構件。
  28. 一種機電器件，其包括：一基板，其具有一孔徑，一光源，其用於提供光，一第一致動器，一第二致動器，及一主體，其耦合於該第一致動器與該第二致動器之間，該主體可相對於該孔徑在用於容許來自該光源之光穿過該孔徑之一第一位置、用於至少部分阻擋該光穿過該孔徑之一第二位置及該第一位置與該第二位置之間之一中性位置之間沿著一軸移動，且其中該中性位置與該第一位置之間在平行該軸之一方向中之一第一距離大於該中性位置與該第二位置之間在平行該軸之該方向中之一第二距離。
  29. 如請求項28之機電器件，其中基於該第一距離與第二距離之差，該第一致動器係組態以不同於該第二致動器。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9030723B2 (en) * 2013-01-18 2015-05-12 Pixtronix, Inc. Asymmetric travel for MEMS light modulator
DE202013008329U1 (de) * 2013-09-19 2015-01-05 Schölly Fiberoptic GmbH Endoskop
DE102016206208B4 (de) * 2016-04-13 2021-07-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Elektromechanisches bauteil, elektromechanische bauteilanornung, verfahren zur detektion einer potentialdifferenz mit einem elektromechanischen bauteil und verfahren zur funktionsprüfung des elektromechanischen bauteils
US10867538B1 (en) * 2019-03-05 2020-12-15 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for transferring an image to an array of emissive sub pixels

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628796B1 (en) 1993-06-09 1996-08-28 Hewlett-Packard GmbH Adjustable optical component
FR2726135B1 (fr) 1994-10-25 1997-01-17 Suisse Electronique Microtech Dispositif de commutation
US6535241B1 (en) 1996-11-13 2003-03-18 Fakespace Labs, Inc. Multi-person stereo display system
US6996306B2 (en) 2003-08-25 2006-02-07 Asia Pacific Microsystems, Inc. Electrostatically operated micro-optical devices and method for manufacturing thereof
US7184193B2 (en) * 2004-10-05 2007-02-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems and methods for amorphous flexures in micro-electro mechanical systems
US8310442B2 (en) * 2005-02-23 2012-11-13 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling display apparatus
CN103336361A (zh) * 2005-02-23 2013-10-02 皮克斯特隆尼斯有限公司 用于作动显示器的方法和装置
US9229222B2 (en) * 2005-02-23 2016-01-05 Pixtronix, Inc. Alignment methods in fluid-filled MEMS displays
US7304785B2 (en) * 2005-02-23 2007-12-04 Pixtronix, Inc. Display methods and apparatus
CN101576656B (zh) * 2005-02-23 2012-05-30 皮克斯特罗尼克斯公司 显示方法和装置
US7295363B2 (en) 2005-04-08 2007-11-13 Texas Instruments Incorporated Optical coating on light transmissive substrates of micromirror devices
KR101542400B1 (ko) 2008-12-29 2015-08-07 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
KR101570854B1 (ko) * 2009-08-21 2015-11-23 삼성디스플레이 주식회사 마이크로 셔터 및 이를 포함하는 표시 장치
CN102236163B (zh) * 2011-04-18 2012-12-19 上海丽恒光微电子科技有限公司 基于mems光阀的显示装置及其形成方法
JP2012252166A (ja) * 2011-06-02 2012-12-20 Japan Display East Co Ltd 表示装置
JP5856759B2 (ja) 2011-06-03 2016-02-10 ピクストロニクス，インコーポレイテッド 表示装置
US9323041B2 (en) * 2011-11-30 2016-04-26 Pixtronix, Inc. Electromechanical systems display apparatus incorporating charge dissipation surfaces
US9030723B2 (en) * 2013-01-18 2015-05-12 Pixtronix, Inc. Asymmetric travel for MEMS light modulator

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