專利名稱：用于控制顯示裝置的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及成像顯示器的領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及控制器電路以及用于控制結(jié)合到成像顯示器中的光調(diào)制器的過程。
背景技術(shù)：
由機(jī)械光調(diào)制器構(gòu)建的顯示器是對基于液晶技術(shù)的顯示器有吸引力的替換。機(jī)械光調(diào)制器通過好的視角以及寬泛范圍的色彩和灰度足夠快地顯示視頻內(nèi)容。機(jī)械光調(diào)制器已成功地用于投影顯示應(yīng)用中。使用機(jī)械光調(diào)制器的直視顯示器尚未展現(xiàn)亮度和低功率的足夠有吸引力的組合。在本領(lǐng)域中需要快速、明亮、低功率的機(jī)械致動直視顯示器。具體地，為了有改進(jìn)的圖像質(zhì)量和降低的功耗，需要可高速且低壓地驅(qū)動的直視顯示器。與其中開關(guān)電路和光調(diào)制器可構(gòu)建在從硅基板切割的相對較小的管芯上的投影顯示器相反，大多數(shù)直視顯示器需要在大得多的基板上制造光調(diào)制器。另外，在許多情況下，特別是對于背光直視顯示器，控制電路和光調(diào)制器兩者都優(yōu)選在透明基板上形成。由此，許多典型的半導(dǎo)體制造工藝不適用。通常需要開發(fā)新的開關(guān)電路和控制算法來解決構(gòu)建在透明基板上的MEMS器件的材料、工藝技術(shù)、以及性能特性的基本差異。仍然需要結(jié)合調(diào)制過程連同產(chǎn)生具有豐富級別的灰度和對比率的詳細(xì)圖像的開關(guān)電路的MEMS直視顯示器。概述根據(jù)本發(fā)明的一方面，操作顯示器的方法包括在數(shù)據(jù)加載階段期間將圖像數(shù)據(jù)加載到像素陣列中的多行像素中的像素；在更新階段期間致動至少兩行和至少兩列的像素；以及在燈點亮階段期間點亮至少一盞燈以點亮所致動的像素從而在顯示器上形成圖像，其中更新階段與加載和點亮階段中的至少一個在時間上部分重疊。在特定實施例中，對于至少一位的燈輸出，燈點亮階段與數(shù)據(jù)加載階段在時間上完全重疊。在特定實施例中，更新階段包括傳送多個更新信號。在一方面，更新階段包括第一和第二子階段。在一方面，多個更新信號中的第一更新信號還包括與第一和第二子階段相對應(yīng)的第一和第二信號階段，并且數(shù)據(jù)加載階段與第一更新信號的第一信號階段在時間上重疊。在一方面，第一信號階段對應(yīng)于重置階段。在一個實施例中，該方法包括具有與第一和第二子階段相對應(yīng)的第一和第二信號階段的多個更新信號中的第二更新信號，其中燈點亮階段與第一更新信號的第二信號階段和第二更新信號的第一信號階段兩者在時間上重疊。在一方面，第一信號階段對應(yīng)于更新階段的電設(shè)置子階段，而第二信號階段對應(yīng)于更新階段的機(jī)械反應(yīng)子階段。在一方面，數(shù)據(jù)加載階段與機(jī)械反應(yīng)子階段在時間上重疊。
在一個實施例中，該方法還包括在遮光器變換階段期間移動遮光器，其中燈點亮階段與遮光器變換階段在時間上部分重疊。在一方面，燈點亮階段在重置階段期間與遮光器變換重疊。在一個實施例中，數(shù)據(jù)加載階段與更新階段的結(jié)尾和燈點亮階段的開頭在時間上重疊。在一個實施例中，加載、更新、以及點亮階段中的每一個都彼此在時間上至少部分地重疊。在一個實施例中，加載、更新、以及點亮階段中的至少一個在時間上與至少一個其他階段部分重疊。在一方面，顯示器構(gòu)建在透明基板上。在一方面，顯示器包括MEMS光調(diào)制器陣列。在一方面，顯示器包括基于遮光器的光調(diào)制器陣列。附圖簡述根據(jù)參考附圖的對本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，將更容易地理解以上討論圖IA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的顯示裝置的等距視圖；圖IB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖IA的顯示裝置的框圖； 圖IC是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的使用場序色彩技術(shù)在顯示器上顯示圖像的方法的時序圖；圖ID是示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的使用編碼時分灰度技術(shù)的各種圖像形成事件的時序的時序圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器中的說明性基于遮光器的光調(diào)制器的立體圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器中的基于卷簾(rollershade)的光調(diào)制器的截面圖；圖2C是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器的替換實施例中的基于光分接器(light-tap)的光調(diào)制器的截面圖；圖2D是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器的替換實施例中的基于電潤濕(electrowetting)的光調(diào)制器的截面圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器中的光調(diào)制器的控制矩陣的示意圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的連接到圖3A的控制矩陣的基于遮光器的光調(diào)制器陣列的立體圖；圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的分別處于打開和關(guān)閉狀態(tài)的雙致動遮光器組件的平面圖；圖4C是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到基于MEMS的顯示器中的基于雙致動器光分接器的光調(diào)制器的截面圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制圖IA的顯示裝置的遮光器組件的控制矩陣的示圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的對圖5A的控制矩陣的像素尋址的方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制圖IA的顯示裝置的遮光器組件的控制矩陣的示圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的對圖6的控制矩陣的像素尋址的方法的流程圖8A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的階段圖；圖SB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖8A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖；圖9B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖9A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖；圖IOA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖；圖IOB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖IOA的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖；圖IlA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖； 圖IlB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖IlA的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖；

圖12A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖；圖12B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖12A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的又一階段圖；以及圖13B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖13A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖。特定說明性實施例的描述為了提供對本發(fā)明的全面理解，現(xiàn)在將描述包括用于顯示圖像的裝置和方法的特定說明性實施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本文中所描述的系統(tǒng)和方法可根據(jù)所闡述的應(yīng)用適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和修改，且本文中所描述的系統(tǒng)和方法可用于其他合適的應(yīng)用中，并且這些其他添加和修改將不背離其范圍。圖IA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于MEMS的直視顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包括排列成多行和多列的多個光調(diào)制器102a-102d(統(tǒng)稱為“光調(diào)制器102”)。在顯示裝置100中，光調(diào)制器102a和102d處于打開狀態(tài)，從而允許光穿過。光調(diào)制器102b和102c處于關(guān)閉狀態(tài)，從而阻止光通過。如果通過一盞或多盞燈105點亮，則通過選擇性地設(shè)置光調(diào)制器102a-102d的狀態(tài)，可利用顯示裝置100來形成用于背光顯示的圖像104。在另一實現(xiàn)中，裝置100可通過反射源自該裝置前面的環(huán)境光來形成圖像。在另一實現(xiàn)中，裝置100可通過反射來自置于顯示器前面的一盞或多盞燈的光(即，通過使用正面光)來形成圖像。在關(guān)閉和打開狀態(tài)之一中，光調(diào)制器102通過例如但不限于遮擋、反射、吸收、過濾、偏振、衍射、或者以其他方式更改光的特性或光路來干擾光學(xué)路徑中的光。在顯示裝置100中，每一光調(diào)制器102對應(yīng)于圖像104中的像素106。在其他實現(xiàn)中，顯示裝置100可利用多個光調(diào)制器來形成圖像104中的像素106。例如，顯示裝置100可包括三種色彩專用的光調(diào)制器102。通過選擇性地打開與特定像素106相對應(yīng)的一個或多個色彩專用的光調(diào)制器102，顯示裝置100可生成圖像104中的彩色像素106。在另一示例中，顯示裝置100包括每一像素106兩個或更多個光調(diào)制器102以提供圖像104中的灰度。對于圖像，“像素”對應(yīng)于圖像分辨率所定義的最小象素(picture element)。對于顯示裝置100的結(jié)構(gòu)部件，術(shù)語“像素”是指用于調(diào)制形成圖像的單個像素的光的組合的機(jī)械和電氣部件。由于顯示裝置100不需要成像光學(xué)器件，因此它是直視顯示器。用戶通過直接看顯示裝置100來查看圖像。在替換實施例中，顯示裝置100被結(jié)合到投影顯示器中。在這種實施例中，顯示器通過將光投影到屏幕或墻壁上來形成圖像。在投影應(yīng)用中，顯示裝置100實質(zhì)上小于所投影的圖像104。直視顯示器可在透射或反射模式中操作。在透射顯示器中，光調(diào)制器過濾或選擇性地遮擋源自置于該顯示器后面的一盞或多盞燈的光。將燈光任選地射入光導(dǎo)或“背光”。通常將透射直視顯示器實施例構(gòu)建到透明或玻璃基板上以便于其中包含光調(diào)制器的一個基板直接置于背光頂部的夾層(sandwich)組件排列。在一些透射顯示器實施例中，色彩專用的光調(diào)制器通過將一濾色片材料與每一調(diào)制器102相關(guān)聯(lián)來創(chuàng)建。在其他透射顯示器實施例中，如下所述，色彩可使用通過交替點亮有不同原色的燈的場序色彩法來生成?？稍谶@些顯示器中采用多種不同類型的燈，包括但不限于白熾燈、熒光燈、激光器、發(fā)光二極管(LED)、或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他合適的光源。此外，燈可組合到包含多盞燈的單個組件中。舉例而言，紅色、綠色和藍(lán)色LED的組合可在小的半導(dǎo)體芯片中與白色LED組合、或者替代白色LED，或者組裝到小的多燈封裝中。類似地，每一盞燈可表示四種色彩的LED的組件，舉例而言，紅色、黃色、藍(lán)色和藍(lán)色LED的組合。每一光調(diào)制器102包括遮光器108和孔隙109。為了點亮圖像104中的像素106，遮光器108被放置成允許光朝向觀察者穿過孔隙109。為了使像素106保持未點亮，遮光器108被放置成阻止光通過孔隙109?？紫?09由通過反射或吸光材料圖案化的開口限定。顯示裝置還包括連接到基板和光調(diào)制器的用于控制遮光器的移動的控制矩陣。該 控制矩陣包括一系列電互連(例如，互連110、112和114),這些電互連包括每行像素至少一個寫使能互連110 (也稱為“掃描線互連”)、每列像素一個數(shù)據(jù)互連112、以及向顯示裝置100中的所有像素、或者至少向來自顯示裝置100中的多列多行的像素提供公共電壓的一個公共互連114。響應(yīng)于適當(dāng)電壓(“寫使能電壓Vwe”)的施加，給定行像素的寫使能互連110使該行像素準(zhǔn)備接受新的遮光器移動指令。數(shù)據(jù)互連112傳遞數(shù)據(jù)電壓脈沖形式的新移動指令。在一些實現(xiàn)中，施加到數(shù)據(jù)互連112的數(shù)據(jù)電壓脈沖直接對遮光器的靜電移動作出貢獻(xiàn)。在其他實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)電壓脈沖控制開關(guān)(例如，晶體管、或者其他非線性電路元件)，這些開關(guān)控制幅值通常高于數(shù)據(jù)電壓的單獨致動電壓向光調(diào)制器102的施加。然后，這些致動電壓的施加導(dǎo)致遮光器108的靜電驅(qū)動的移動。圖IB是顯示裝置100的框圖150。參考圖IA和1B，如框圖150所示，除了以上所述的顯示裝置100的元件以外，顯示裝置100包括多個掃描驅(qū)動器152 (也稱為“寫使能電壓源”)和多個數(shù)據(jù)驅(qū)動器154 (也稱為“數(shù)據(jù)電壓源”)。掃描驅(qū)動器152向掃描線互連110施加寫使能電壓。數(shù)據(jù)驅(qū)動器154向數(shù)據(jù)互連112施加數(shù)據(jù)電壓。在顯示裝置的一些實施例中，數(shù)據(jù)驅(qū)動器154被配置成向光調(diào)制器提供模擬數(shù)據(jù)電壓，特別是在圖像104的灰度以模擬方式推導(dǎo)的情況下。在模擬操作中，光調(diào)制器102被設(shè)計成在通過數(shù)據(jù)互連112施加一范圍的中間電壓時，導(dǎo)致遮光器108中的一范圍的中間打開狀態(tài)、以及因此圖像104中的一范圍的中間點亮狀態(tài)或灰度。在其他情況下，數(shù)據(jù)驅(qū)動器154被配置成只向該控制矩陣施加一組減小的2、3或4位電壓電平。這些電壓電平被設(shè)計成以數(shù)字方式對每一遮光器108設(shè)置打開狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)。掃描驅(qū)動器152和數(shù)據(jù)驅(qū)動器154連接到數(shù)字控制器電路156 (也稱為“控制器156”)。控制器156包括輸入處理模塊158,該輸入處理模塊158將傳入圖像信號157處理成適于顯示器100的空間尋址和灰度能力的數(shù)字圖像格式。每一圖像的像素位置和灰度數(shù)據(jù)被存儲在幀緩沖器159中，從而數(shù)據(jù)可按需饋送到數(shù)據(jù)驅(qū)動器154。以按照行和圖像幀分組的預(yù)定序列組織的數(shù)據(jù)以大致串行的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)驅(qū)動器154。數(shù)據(jù)驅(qū)動器154可包括串行到并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、電平轉(zhuǎn)移、以及對于一些應(yīng)用的數(shù)字到模擬電壓轉(zhuǎn)換器。顯示裝置100任選地包括一組公共驅(qū)動器153，也稱為公共電壓源。在一些實施例中，公共驅(qū)動器153向光調(diào)制器陣列103中的所有光調(diào)制器提供DC公共電位，舉例而言，向一系列公共互連114供應(yīng)電壓。在其他實施例中，公共驅(qū)動器153跟隨來自控制器156的命令向光調(diào)制器陣列103發(fā)出電壓脈沖或信號，舉例而言，能夠驅(qū)動和/或發(fā)起陣列103的多行多列中的所有光調(diào)制器的同時致動的全局致動脈沖。用于不同顯示功能的所有驅(qū)動器(例如，掃描驅(qū)動器152、數(shù)據(jù)驅(qū)動器154、以及公 共驅(qū)動器153)通過控制器156中的時序控制模塊160來進(jìn)行時間同步。來自模塊160的時序命令經(jīng)由燈驅(qū)動器168、像素陣列103內(nèi)的特定行的寫使能和排序、來自數(shù)據(jù)驅(qū)動器154的電壓輸出、以及提供光調(diào)制器致動的電壓輸出來協(xié)調(diào)紅色、綠色和藍(lán)色、以及白色燈(分別為162、164、166和167)的點亮?？刂破?56確定陣列103中的每一遮光器108可被重置為適于新圖像104的照度級所依據(jù)的排序或?qū)ぶ贩桨?。合適的尋址、圖像形成、以及灰度技術(shù)的細(xì)節(jié)可在美國專利申請No. 11/326，696和11/643,042中找到，這些專利申請通過引用整體結(jié)合于此。新圖像104可以周期性的間隔設(shè)置。舉例而言，對于視頻顯示器，彩色圖像104或各幀視頻以范圍為從10到300赫茲的頻率刷新。在一些實施例中，將圖像幀設(shè)置至陣列103與點亮燈162、164和166同步，從而交替的圖像幀用諸如紅色、綠色和藍(lán)色之類的一系列交替的色彩來點亮。每一種對應(yīng)的色彩的圖像幀被稱為色彩子幀。在稱為場序色彩法的該方法中，如果色彩子幀以超過20Hz的頻率交替，則人腦將對交替的幀圖像求平均以感知具有一寬泛和連續(xù)范圍的色彩的圖像。在替換實現(xiàn)中，可在顯示裝置100中采用具有原色的四盞或更多盞燈，這些燈采用除紅色、綠色和藍(lán)色以外的原色。在一些實現(xiàn)中，在顯示裝置100被設(shè)計成遮光器108在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間數(shù)字切換的情況下，控制器156確定尋址序列和/或圖像幀之間的時間間隔以產(chǎn)生具有適當(dāng)灰度的圖像104。通過在特定幀中控制遮光器108打開的時間量來生成變化的灰度級的過程被稱為時分灰度。在時分灰度的一個實施例中，控制器156根據(jù)該像素所期望的照度級或灰度來確定在每一巾貞內(nèi)允許遮光器108保持打開狀態(tài)的時間段或一小部分時間。在其他實現(xiàn)中，對于每一圖像幀，控制器156將多個子幀圖像設(shè)置在陣列103的多行多列中，并且該控制器與灰度值或者在灰度的編碼字內(nèi)所采用的重要值成比例地更改點亮每一子幀圖像的持續(xù)時間。舉例而言，一系列子幀圖像的點亮?xí)r間可與二元編碼級數(shù)1，2，4，8...成比例地變化。然后，根據(jù)在像素的灰度二元編碼字內(nèi)的相應(yīng)位置處的值，在子幀圖像內(nèi)將陣列103中的每一像素的遮光器108設(shè)置成打開或關(guān)閉狀態(tài)。在其他實現(xiàn)中，該控制器與特定子幀圖像所期望的灰度值成比例地更改來自燈162、164和166的光的強(qiáng)度。多種混合技術(shù)也可用于從遮光器陣列108形成色彩和灰度。舉例而言，以上所述的時分技術(shù)可與每一像素使用多個遮光器108相組合，或者特定子幀圖像的灰度值可通過子幀時序和燈強(qiáng)度的組合來建立。這些以及其他實施例的細(xì)節(jié)可在以上引用的美國專利申請11/643,042中找到。在一些實現(xiàn)中，通過各行的順序?qū)ぶ?這也稱為掃描線)，圖像狀態(tài)104的數(shù)據(jù)被控制器156加載到調(diào)制器陣列103。對于序列中的每一行或掃描線，掃描驅(qū)動器152向陣列103的該行的寫使能互連110施加寫使能電壓， 并且數(shù)據(jù)驅(qū)動器154順序地向所選行中的每一列供應(yīng)與期望遮光器狀態(tài)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓。該過程重復(fù)，直至針對該陣列中的所有行都加載了數(shù)據(jù)。在一些實現(xiàn)中，用于數(shù)據(jù)加載的所選行的序列是線性的，從而從該陣列的頂部行進(jìn)到底部。在其他實現(xiàn)中，為了使視覺偽影最小化，所選行的序列是偽隨機(jī)的。同樣，在其他實現(xiàn)中，排序按照塊來組織，其中對于一個塊，僅圖像狀態(tài)104的特定一小部分的數(shù)據(jù)舉例而言通過按順序只對該陣列的每一個第五行尋址而加載到該陣列。在一些實現(xiàn)中，用于將圖像數(shù)據(jù)加載到陣列103的過程與致動遮光器108的過程在時間上分離。在這些實現(xiàn)中，調(diào)制器陣列103可包括陣列103中的每一像素的數(shù)據(jù)存儲元件，并且該控制矩陣可包括用于從公共驅(qū)動器153攜載觸發(fā)信號的全局致動互連，從而根據(jù)存儲在存儲元件中的數(shù)據(jù)發(fā)起遮光器108的同時致動。各種尋址序列可借助于時序控制模塊160來協(xié)調(diào)，許多尋址序列在美國專利申請11/643，042中進(jìn)行描述。在替換實施例中，像素陣列103、以及控制像素的控制矩陣可排列成不同于長方形的行和列的配置。例如，像素可排列成六邊形陣列或曲線形的行和列。一般而言，如本文中所使用的，術(shù)語掃描線應(yīng)當(dāng)指共享寫使能互連的任意多個像素。顯示器100由包括時序控制模塊160、幀緩沖器159、掃描驅(qū)動器152、數(shù)據(jù)驅(qū)動器154、以及驅(qū)動器153和168的多個功能塊構(gòu)成。每一塊可理解為表示可辨別硬件電路和/或可執(zhí)行代碼的模塊。在一些實現(xiàn)中，提供功能塊作為借助于電路板和/或電纜連接在一起的不同芯片或電路。替換地，這些電路中的許多電路可與像素陣列103 —起在同一玻璃或塑料基板上制造。在其他實現(xiàn)中，來自框圖150的多個電路、驅(qū)動器、處理器、和/或控制功能可一起集成在單個硅芯片內(nèi)，該硅芯片隨后直接接合到透明基板保持像素陣列103?？刂破?56包括編程鏈接180，通過該編程鏈接180，在控制器156內(nèi)實現(xiàn)的尋址、色彩、和/或灰度算法可根據(jù)具體應(yīng)用的需要更改。在一些實施例中，編程鏈接180傳達(dá)來自環(huán)境傳感器的信息(諸如環(huán)境光)、或來自溫度傳感器的信息，從而控制器156可根據(jù)環(huán)境條件調(diào)節(jié)成像模式或背光功率?？刂破?56還包括提供燈所需的功率、以及光調(diào)制器致動的電源輸入182。在必要時，驅(qū)動器152、153、154和/或168可包括用于將182處的輸入電壓轉(zhuǎn)換成足以致動遮光器108或者點亮燈(諸如燈162、164、166和167)的各個電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，或者與該DC-DC轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)。場序色彩/時分灰度響應(yīng)于觀察例如以大于20Hz的頻率快速改變的圖像，人腦對圖像一起求平均以感知作為在對應(yīng)周期內(nèi)所顯示圖像的組合的圖像。該現(xiàn)象可用于通過使用在本領(lǐng)域中稱為場序色彩的技術(shù)來顯示彩色圖像，同時針對顯示器的每一像素只使用單個光調(diào)制器。在顯示器中使用場序色彩技術(shù)消除了對濾色片、以及每一像素多個光調(diào)制器的需求。在場序色彩使能的顯示器中，將要顯示的圖像幀分成多幅子幀圖像，每一子幀圖像對應(yīng)于原始圖像幀的特定色彩分量(例如，紅色、綠色或藍(lán)色)。對于每一子幀圖像，顯示器的光調(diào)制器被設(shè)置成與色彩分量對圖像的貢獻(xiàn)相對應(yīng)的狀態(tài)。然后，光調(diào)制器用對應(yīng)色彩的燈來點亮。子圖像按順序以大腦足以感知作為單個圖像的一系列子幀圖像的頻率(例如，大于60Hz)顯示。用于生成子幀的數(shù)據(jù)通常斷裂在各個存儲組件中。例如，在一些顯示器中，顯示器的給定行的數(shù)據(jù)保持在該行專用的移位寄存器中。根據(jù)固定的時鐘周期，圖像數(shù)據(jù)移入每一移位寄存器并從每一移位寄存器移出到顯示器的該行中的對應(yīng)列中的光調(diào)制器。圖IC是與用于使用場序色彩來顯示圖像的顯示過程相對應(yīng)的時序圖，該顯示過程可根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例通過圖IB所述的MEMS直視顯示器來實現(xiàn)。在此所包括的時序圖(包括圖IC的時序圖)遵循以下約定。這些時序圖的上部示出光調(diào)制器尋址事件。下部示出燈點亮事件。尋址部分通過按時間間隔開的對角線來示出尋址事件。每一條對角線對應(yīng)于一系列單個數(shù)據(jù)加載事件，在這些數(shù)據(jù)加載事件期間數(shù)據(jù)被加載到光調(diào)制器陣列的每一行，一次加載一行。取決于用于尋址和驅(qū)動顯示器中所包括的調(diào)制器的控制矩陣，每一加載事件可能需要允許給定行中的光調(diào)制器致動的等待周期。在一些實現(xiàn)中，在致動任何光調(diào)制器之前，對光調(diào)制器陣列中的所有行尋址。在將數(shù)據(jù)加載到光調(diào)制器陣列的最后一行完成之后，基本同時地致動所有光調(diào)制器。 燈點亮事件通過與顯示器中所包括的燈的每一種色彩相對應(yīng)的脈沖串示出。每一脈沖指示對應(yīng)色彩的燈被點亮，由此顯示在緊鄰的前一尋址事件中加載到光調(diào)制器陣列中的子幀圖像。在給定圖像幀的顯示中的第一尋址事件開始的時刻在每一時序圖上標(biāo)記為ΑΤ0。在大多數(shù)時序圖中，該時刻落在檢測到電壓脈沖Vsync (νΗΦ)之后不久，就在顯示器接收到的每一視頻幀開始之前。每一后續(xù)尋址事件發(fā)生的時刻被標(biāo)記為ATI、AT2、…、AT (η-1)，其中η是用于顯示圖像幀的子幀圖像的數(shù)量。在一些時序圖中，對角線還被標(biāo)記為指示加載到光調(diào)制器陣列中的數(shù)據(jù)。例如，在圖IC的時序圖中，DO表示針對一幀加載到光調(diào)制器陣列中的第一個數(shù)據(jù)，而D (η-i)表示針對該幀加載到光調(diào)制器陣列中的最后一個數(shù)據(jù)。在圖ID的時序圖中，在每一尋址事件期間所加載的數(shù)據(jù)對應(yīng)于色彩子幀圖像。圖ID是與編碼時分灰度顯示過程相對應(yīng)的時序圖，其中圖像幀通過顯示圖像幀的三種色彩分量(紅色、綠色和藍(lán)色)中的每一種的四幅子幀圖像來顯示。所顯示的給定色彩的每一子幀圖像以與先前子幀圖像相同的強(qiáng)度顯示長達(dá)先前子幀圖像的時間段的一半，由此實現(xiàn)子幀圖像的二元灰度編碼方案。針對每一子幀圖像加載到該陣列中的數(shù)據(jù)被稱為子幀數(shù)據(jù)集，并且以圖ID為例，子幀數(shù)據(jù)集被稱為位面。位面包括與圖像幀中的色彩分量的灰度編碼字的單個重要值相對應(yīng)的顯示器的多列多行像素的數(shù)據(jù)。以二元編碼方案為例，每一位面包括與色彩和灰度的編碼字的單個二元位相對應(yīng)的陣列數(shù)據(jù)。在檢測到Vsync脈沖之后開始顯示圖像幀。在時刻ATO開始的尋址事件中，將在存儲位置MO處開始存儲的第一子幀數(shù)據(jù)集R3加載到光調(diào)制器陣列103中。然后，在時刻LTO點亮紅燈。選擇LTO以使其在已對光調(diào)制器陣列103中的每一行尋址、且已致動其中所包括的光調(diào)制器之后進(jìn)行。在時刻ΑΤ1，直視顯示器的控制器156熄滅紅燈，并且開始將后續(xù)位面R2加載到光調(diào)制器陣列103中。該位面在存儲位置Ml處開始存儲。該過程重復(fù)，直至所有位面都已顯示。例如，在時刻ΑΤ4，控制器156熄滅紅燈，并且開始將最高有效的綠色位面G3加載到光調(diào)制器陣列103中。類似地，在時刻LT6，控制器156開啟綠燈直至?xí)r刻AT7，在時刻AT7該綠燈再次熄滅。該時序圖中的Vsync脈沖之間的時間段由碼元FT指示，其指示幀時間。在一些實現(xiàn)中，尋址時刻ATO、ATI等、以及燈時刻LTO、LTl等被設(shè)計成在16. 6毫秒的幀時間FT內(nèi)(即，根據(jù)60Hz的幀速率)完成每一種色彩四幅子幀圖像。在其他實現(xiàn)中，可更改時間值，從而在33. 3毫秒的幀時間FT內(nèi)(S卩，根據(jù)30Hz的幀速率)完成每一種色彩四幅子幀圖像。在其他實現(xiàn)中，可采用低至24Hz的幀速率，或者可采用超過IOOHz的幀速率。
在圖ID的時序圖所示的編碼時分灰度的特定實現(xiàn)中，針對要顯示的每一種色彩，控制器將四幅子幀圖像輸出到光調(diào)制器陣列103。根據(jù)二元級數(shù)1，2，4，8，對四幅子幀圖像中的每一幅的點亮加權(quán)。因此，圖ID的時序圖中的顯示過程顯示每一種色彩的灰度的四位二元字，即，該顯示過程能夠針對每一種色彩顯示16個不同的灰度級，不管是否每一種色彩只加載四幅子圖像。通過色彩的組合，圖ID的時序圖的實現(xiàn)能夠顯示4000種以上的不 同色彩。MEMS光調(diào)制器圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示裝置100中的說明性基于遮光器的光調(diào)制器200的立體圖。基于遮光器的光調(diào)制器200 (也稱為遮光器組件200)包括耦合到致動器204的遮光器202。致動器204由兩個單獨的順應(yīng)電極梁致動器205 (“致動器205”)構(gòu)成，如2007年9月18日提交的美國專利No. 7，271，945中所描述的。遮光器202在一側(cè)耦合到致動器205。在基本平行于表面203的運動平面上，致動器205在表面203上橫向地移動遮光器202。遮光器202的相對側(cè)耦合到彈簧207，該彈簧提供與致動器204所施加的力相反的回復(fù)力。每一致動器205包括將遮光器202連接到承載錨208的順應(yīng)承載梁206。承載錨208與順應(yīng)承載梁206 —起用作機(jī)械支承件，從而使遮光器202鄰近表面203懸掛。承載錨208將順應(yīng)承載梁206和遮光器202物理連接到表面203，并且將承載梁206電連接到偏壓(在一些實例中為接地)。每一致動器205還包括與每一承載梁206相鄰放置的順應(yīng)驅(qū)動梁216。驅(qū)動梁216在一端耦合到在驅(qū)動梁216之間共享的驅(qū)動梁錨218。每一驅(qū)動梁216的另一端自由移動。彎曲每一驅(qū)動梁216以使其在驅(qū)動梁216的自由端和承載梁206的錨定端附近離承載梁206最近。表面203包括用于允許光通過的一個或多個孔隙211。如果遮光器組件200在由例如硅制成的不透明基板上形成，則表面203是該基板的表面，并且孔隙211通過蝕刻穿過基板的孔洞陣列來形成。如果遮光器組件200在由例如玻璃或塑料制成的透明基板上形成，則表面203是沉積在基板上的擋光層的表面，并且這些孔隙通過將表面203蝕刻到孔洞陣列211中來形成。一般地，孔隙211可以是圓形、橢圓形、多邊形、蛇形、或者不規(guī)則形狀。在操作中，結(jié)合光調(diào)制器200的顯示裝置經(jīng)由驅(qū)動梁錨218將電位施加到驅(qū)動梁216?？蓪⒌诙娢皇┘拥匠休d梁206。驅(qū)動梁216和承載梁206之間的所得電位差將驅(qū)動梁216的自由端拉向承載梁206的錨定端，并且將承載梁206的遮光器端拉向驅(qū)動梁216的錨定端，由此將遮光器202向驅(qū)動錨218橫向地驅(qū)動。順應(yīng)構(gòu)件206用作彈簧，從而在去除梁206和216兩端的電壓時，承載梁206將遮光器202壓回到其初始位置，以釋放存儲在承載梁206中的應(yīng)力。
在已去除電壓之后，也稱為彈性遮光器組件的遮光器組件200結(jié)合用于將遮光器返回到其靜止或松弛位置的被動回復(fù)力(諸如彈簧)。多個彈性回復(fù)機(jī)構(gòu)和各種靜電耦合可設(shè)計成靜電致動器、或者與靜電致動器組合，遮光器組件200中所示的順應(yīng)梁只是一個示例。其他示例在美國專利No. 7，271，945和美國專利申請No. 11/326，696中進(jìn)行了描述，它們通過引用整體結(jié)合于此。舉例而言，可提供支持操作的“打開”與“關(guān)閉”狀態(tài)之間的突然變換、并且在許多情況下為遮光器組件提供雙穩(wěn)定或滯后操作特性的高度非線性電壓-位移響應(yīng)。其他靜電致動器可設(shè)計有更多的遞增電壓-位移響應(yīng)、以及顯著減小的滯后，如對于模擬灰度操作可以是優(yōu)選的?？梢哉f，彈性遮光器組件內(nèi)的致動器205在關(guān)閉或致動位置與松弛位置之間操作。然而，設(shè)計者可選擇將孔隙211放置成使遮光器組件200處于“打開”狀態(tài)(即，透光)或“關(guān)閉”狀態(tài)(即，遮光)，只要致動器205處于其松弛位置即可。為了說明性的目的，假設(shè)在下文中此處所描述的彈性遮光器組件被設(shè)計成在其松弛狀態(tài)中打開。在許多情況下，優(yōu)選提供兩組“打開”和“關(guān)閉”致動器作為遮光器組件的部件，以使控制電子設(shè)備能夠?qū)⒄诠馄黛o電驅(qū)動到打開和關(guān)閉狀態(tài)中的每一個中。 在替換實施例中，顯示裝置100包括與基于橫向遮光器的光調(diào)制器(諸如以上所述的遮光器組件200)不同的光調(diào)制器。例如，圖2B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示裝置100的替換實施例中的基于滾動致動器遮光器的光調(diào)制器200的截面圖。如在題為“電氣顯示設(shè)備(Electric Display Device)”的美國專利No. 5，233，459、以及題為“空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator)”的美國專利No. 5，784，189中進(jìn)一步描述的(這些專利的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此)，基于滾動致動器的光調(diào)制器包括與固定電極相對設(shè)置且偏置成在優(yōu)選方向上移動、從而在施加電場之后產(chǎn)生遮光器的可移動電極。在一個實施例中，光調(diào)制器220包括設(shè)置在基板228和絕緣層224之間的平面電極226、以及具有附連到絕緣層224的固定端230的可移動電極222。在缺少任何施加電壓的情況下，可移動電極222的可移動端232向固定端230自由滾動以產(chǎn)生成卷狀態(tài)。在電極222和226之間施加電壓使得可移動電極222展開，并且靠著絕緣層224平展，由此該可移動電極用作阻擋光穿過基板228的遮光器。在去除該電壓之后，可移動電極222借助于彈性回復(fù)力返回到成卷狀態(tài)。偏向成卷狀態(tài)可通過制造包括各向異性應(yīng)力狀態(tài)的可移動電極222來實現(xiàn)。圖2C是說明性的基于非遮光器的MEMS光調(diào)制器250的截面圖。光分接器調(diào)制器250適于結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖IA的基于MEMS的顯示裝置100的替換實施例中。如在題為“微機(jī)械光學(xué)開關(guān)和平板顯示器(Micromechanical Optical Switch andFlat Panel Display)”的美國專利No. 5，771，321，中進(jìn)一步描述的(該專利的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此)，根據(jù)受抑全內(nèi)反射的原理，光分接器起作用。即，將光252引入光導(dǎo)254，其中在不受干擾的情況下，由于全內(nèi)反射，光252大部分無法通過其正面或背面逃逸出光導(dǎo)254。光分接器250包括分接器元件256，該分接器元件具有足夠高的折射率，從而響應(yīng)于分接器元件256接觸光導(dǎo)254，入射到與分接器元件256相鄰的光導(dǎo)254的表面上的光252通過分接器元件256朝向觀察者逃逸出光導(dǎo)254，由此有助于圖像的形成。在一個實施例中，分接器元件256被形成為柔性透明材料的梁258的一部分。電極260涂敷梁258的一側(cè)的各部分。相對電極260設(shè)置在光導(dǎo)254上。通過在電極260兩端施加電壓，可控制分接器兀件256相對于光導(dǎo)254的位置以選擇性地從光導(dǎo)254提取光252。圖2D是適于包括在本發(fā)明的各個實施例中的第二說明性的基于非遮光器的MEMS光調(diào)制器的截面圖。具體地，圖2D是基于電潤濕的光調(diào)制器陣列270的截面圖?；陔姖櫇竦墓庹{(diào)制器陣列270適于結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖IA的基于MEMS的顯示裝置100的替換實施例中。光調(diào)制器陣列270包括在光學(xué)腔274上形成的多個基于電潤濕的光調(diào)制器單元272a-272d (統(tǒng)稱為“單元272”)。光調(diào)制器陣列270還包括與單元272相對應(yīng)的一組濾色片276。每一單元272包括一層水(或其他透明導(dǎo)電或極性流體)278、一層吸光油280、透明電極282(由例如氧化銦錫制成)、以及置于該層吸光油280和透明電極282之間的絕緣層284。這些單元的說明性實現(xiàn)在2005年5月19日公布且題為“顯示設(shè)備(Display Device)”的美國專利申請公開No. 2005/0104804中進(jìn)一步描述。在本文中所描述的實施例中，電極占據(jù)單元272的背面的一部分。 光調(diào)制器陣列270還包括光導(dǎo)288、以及將光294射入光導(dǎo)288的一個或多個光源292。一系列光重定向器291在與朝前反射層290相鄰的光導(dǎo)的背面上形成。光重定向器291可以是漫射或鏡面反射體。調(diào)制器陣列270包括圖案化成一系列孔隙(每一單元272 —個孔隙)以允許光線294穿過單元272且朝向觀察者的孔隙層286。在一個實施例中，孔隙層286由除通過經(jīng)圖案化的孔隙以外遮擋光通過的吸光材料構(gòu)成。在另一實施例中，孔隙層286由將未穿過表面孔隙的光反射回到光導(dǎo)288的背面的反射材料構(gòu)成。在返回到光導(dǎo)之后，被反射的光可通過朝前的反射層290進(jìn)一步回收。在操作中，向單元的電極282施加電壓使得該單元中的吸光油280移動到單元272的一部分中、或者收集在該部分中。由此，吸光油280不再阻止光通過在反射孔隙層286中形成的孔隙(參見例如單元272b和272c)。然后，在該孔隙處逃逸出光導(dǎo)288的光能夠通過該單元以及該組濾色片276中的對應(yīng)濾色(例如，紅色、綠色或藍(lán)色)片逃逸出以形成圖像中的彩色像素。當(dāng)電極282接地時，吸光油280返回到其先前位置(如在單元272a中)，并且覆蓋反射孔隙層286中的孔隙，從而吸收試圖穿過該孔隙的任何光294?；谳伒墓庹{(diào)制器220、光分接器250、以及基于電潤濕的光調(diào)制器陣列270不是適于包括在本發(fā)明的各個實施例中的MEMS光調(diào)制器的唯一示例。應(yīng)當(dāng)理解，其他MEMS光調(diào)制器可存在，并且可有利地結(jié)合到本發(fā)明中。美國專利No. 7，271，945和美國專利申請No. 11/326,696已描述了遮光器陣列可經(jīng)由控制矩陣控制以產(chǎn)生圖像、在許多情況下產(chǎn)生具有適當(dāng)灰度的移動圖像的各種方法。在一些情況下，控制借助于連接到顯示器周邊的驅(qū)動電路的行和列互連的無源矩陣陣列來完成。在其他情況下，在該陣列(所謂的有源矩陣)的每一像素內(nèi)包括開關(guān)和/或數(shù)據(jù)存儲元件以提高顯示器的速度、灰度、和/或功耗性能是適當(dāng)?shù)?。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示裝置100中的光調(diào)制器的控制矩陣300的示意圖。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的連接到圖3A的控制矩陣300的基于遮光器的光調(diào)制器陣列320的立體圖?？刂凭仃?00可對像素陣列320 (“陣列320”)尋址。每一像素301包括由致動器303控制的彈性遮光器組件302，諸如圖2A的遮光器組件200。每一像素還包括具有孔隙324的孔隙層322。諸如遮光器組件302之類的遮光器組件的其他電和機(jī)械描述、以及其變體可在美國專利No. 7，271，945和美國專利申請No. 11/326，696中找到。替換控制矩陣的描述還可在美國專利申請No. 11/607, 715中找到。在基板304的形成有遮光器組件302的表面上，控制矩陣300被制造為漫射或薄膜沉積電路?？刂凭仃?00包括控制矩陣300中的每一行像素301的掃描線互連306、以及控制矩陣300中的每一列像素301的數(shù)據(jù)互連308。每一掃描線互連306將寫使能電壓源307電連接到對應(yīng)行像素301中的像素301。每一數(shù)據(jù)互連308將數(shù)據(jù)電壓源(“ Vd源”)309電連接到對應(yīng)列像素301中的像素301。在控制矩陣300中，數(shù)據(jù)電壓Vd提供致動遮光器組件302所需的主要能量。由此，數(shù)據(jù)電壓源309還用作致動電壓源。參考圖3A和3B，對于像素陣列320中的每一像素301或每一遮光器組件302，控制矩陣300包括晶體管310和電容器312。每一晶體管310的柵極電連接到像素301所處的陣列320中的行的掃描線互連306。每一晶體管310的源極電連接到其對應(yīng)的數(shù)據(jù)互連308。每一遮光器組件302的致動器303包括兩個電極。每一晶體管310的漏極與對應(yīng)電 容器312的一個電極、以及對應(yīng)致動器303的電極之一并聯(lián)電連接。電容器312的其他電極、以及遮光器組件302中的致動器303的其他電極連接到公共電位或地電位。在替換實現(xiàn)中，晶體管310可用半導(dǎo)體二極管、或金屬-絕緣體-金屬夾層型開關(guān)元件來替代。在操作中，為了形成圖像，控制矩陣300通過依次向每一掃描線互連306施加Vwe來按順序?qū)懯鼓荜嚵?20中的每一行。對于寫使能行，向該行像素301的晶體管310的柵極施加Vwe允許電流流經(jīng)穿過晶體管310的數(shù)據(jù)互連308，從而向遮光器組件302的致動器303施加電位。在該行被寫使能時，選擇性地向數(shù)據(jù)互連308施加數(shù)據(jù)電壓Vd。在提供模擬灰度的實現(xiàn)中，施加到每一數(shù)據(jù)互連308的數(shù)據(jù)電壓相關(guān)于位于寫使能掃描線互連306和數(shù)據(jù)互連308的交點的像素301的期望亮度而變化。在提供數(shù)字控制方案的實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)電壓被選擇為相對較低幅度的電壓(即，接近于接地的電壓)、或者滿足或超過Vat(致動閾值電壓)。響應(yīng)于向數(shù)據(jù)互連308施加Vat，對應(yīng)遮光器組件302中的致動器303致動，從而打開該遮光器組件302中的遮光器。即使在控制矩陣300停止向一行施加Vire之后，施加到數(shù)據(jù)互連308的電壓也保持存儲在像素301的電容器312中。因此，不一定等待和保持一行上的電壓Vwe長達(dá)足以使遮光器組件302致動的時間，這種致動可在已從該行去除寫使能電壓之后進(jìn)行。電容器312還用作陣列320內(nèi)的存儲致動指令長達(dá)點亮圖像幀所需的時間段的存儲元件。像素301、以及陣列320中的控制矩陣300在基板304上形成。該陣列包括設(shè)置在基板304上的孔隙層322，該孔隙層322包括針對陣列320中的各個像素301的一組孔隙324?？紫?24與每一像素中的遮光器組件302對齊。在一個實現(xiàn)中，基板304由諸如玻璃或塑料之類的透明材料制成。在另一實現(xiàn)中，基板304由不透明材料制成，但是在該基板304中蝕刻孔洞以形成孔隙324。與控制矩陣300同時、或者在對同一基板的后續(xù)處理步驟中處理遮光器組件302的部件?？刂凭仃?00中的電氣部件使用與制造液晶顯示器件的薄膜晶體管陣列共同的許多薄膜技術(shù)來制造。可用技術(shù)在通過引用結(jié)合于此的DenBoer的有源矩陣液晶顯示器件(Active Matrix Liquid Crystal Displays) (Elsevier, Amsterdam, 2005 年)中進(jìn)行了描述。遮光器組件使用與微加工領(lǐng)域或來自微機(jī)械設(shè)備的制造領(lǐng)域類似的技術(shù)來制造。許多可適用薄膜MEMS技術(shù)在Rai-Choudhury編輯的微光刻、微加工和微制造手冊(美國華盛頓州貝靈漢市SPIE光學(xué)工程出版社，1997年)中進(jìn)行了描述。在玻璃基板上形成的MEMS光調(diào)制器專用的制造技術(shù)可在美國專利申請No. 11/361，785和11/731，628中找到，這些專利申請通過引用整體結(jié)合于此。舉例而言，如在這些申請中所描述的，遮光器組件302可由通過化學(xué)氣相沉積工藝而沉積的非晶硅薄膜構(gòu)成。遮光器組件302與遮光器303 —起可成為雙穩(wěn)定 的。即，遮光器可存在于至少兩個平衡位置(例如，打開或關(guān)閉)，從而使這些遮光器保持在任一位置需要很少的功率或者不需要功率。更具體地，遮光器組件302可以是機(jī)械雙穩(wěn)定的。一旦遮光器組件302的遮光器設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，維持該位置就不需要電能或保持電壓。遮光器組件302的物理元件上的機(jī)械應(yīng)力可使遮光器保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。遮光器組件302與遮光器303 —起也可成為電雙穩(wěn)定的。在電雙穩(wěn)定的遮光器組件中，存在低于遮光器組件的致動電壓的一電壓范圍，如果該致動電壓施加到關(guān)閉的致動器(其中遮光器打開或關(guān)閉)，則即使在遮光器上施加反力，也使致動器保持關(guān)閉并使遮光器保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。反力可通過諸如基于遮光器的光調(diào)制器200中的彈簧207之類的彈簧來施加，或者反力可通過諸如“打開”或“關(guān)閉”的致動器之類的相對致動器來施加。光調(diào)制器陣列320被示為每一像素具有單個MEMS光調(diào)制器。其他實施例是可能的，其中在每一像素中設(shè)置多個MEMS光調(diào)制器，由此提供每一像素中的多于僅二元“開”或“關(guān)”光學(xué)狀態(tài)的可能性。特定形式的編碼域分灰度是可能的，其中提供該像素中的多個MEMS光調(diào)制器，并且與每一光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的孔隙324具有不相等的面積。在其他實施例中，基于輥的光調(diào)制器220、光分接器250或基于電潤濕的光調(diào)制器陣列270、以及其他基于MEMS的光調(diào)制器可替代光調(diào)制器陣列320內(nèi)的遮光器組件302。圖4A和4B不出適于包括在本發(fā)明的各個實施例中的替換的基于遮光器的光調(diào)制器(遮光器組件)400。光調(diào)制器400是雙致動器的遮光器組件的示例，并且在圖4A中被示為處于打開狀態(tài)。圖4B是處于關(guān)閉狀態(tài)的雙致動器的遮光器組件400的視圖。遮光器組件400在以上引用的美國專利申請11/251,035中進(jìn)一步描述。與遮光器組件200相反，遮光器組件400在遮光器406的任一側(cè)包括遮光器402和404。每一致動器402和404都獨立地受到控制。第一致動器(遮光器打開致動器402)用來打開遮光器406。第二相對致動器(遮光器關(guān)閉致動器404)用來關(guān)閉遮光器406。兩個致動器402和404都是順應(yīng)梁電極致動器。致動器402和404通過在基本平行于懸掛遮光器的孔隙層407的平面上驅(qū)動遮光器406來打開和關(guān)閉遮光器406。遮光器406通過附連到致動器402和404的錨408懸掛在孔隙層407上一短距離。包括附連到遮光器406的兩端的支承件沿著遮光器406的移動軸減少了遮光器406的平面外運動，并且約束基本平行于基板的平面運動。通過模擬圖3A的控制矩陣300，針對相對的遮光器打開和遮光器關(guān)閉的致動器402和404中的每一個，適于與遮光器組件400 —起使用的控制矩陣可包括一個晶體管和一個電容器。遮光器406包括光可穿過的兩個遮光器孔隙412?？紫秾?07包括一組三個孔隙409。在圖4A中，遮光器組件400處于打開狀態(tài)，并且由此遮光器打開致動器402已被致動，遮光器關(guān)閉致動器404處于松弛位置，并且孔隙412和409的中心線重合。在圖4B中，遮光器組件400已移動到關(guān)閉狀態(tài)，并且由此遮光器打開致動器402處于其松弛位置，遮光器關(guān)閉致動器404已被致動，并且遮光器406的擋光部分現(xiàn)在處于適當(dāng)?shù)奈恢靡哉趽豕馔高^孔隙409 (如虛線所示)。每一孔隙繞其周邊具有至少一個邊緣。例如，長方形孔隙409具有四個邊緣。在圓形、橢圓形、卵形、或其他弧形孔隙在孔隙層407中形成的替換實現(xiàn)中，每一孔隙可能只有單個邊緣。在其他實現(xiàn)中，這些孔隙在數(shù)學(xué)意義上不必分離或脫離，相反可連接。也就是說，在孔隙的各部分或成形區(qū)段可維持與每一遮光器的對應(yīng)性時，這些區(qū)段中的若干區(qū)段可連接成孔隙的單個連續(xù)周長被多個遮光器共享。為了允許具有各個出射角的光穿過處于打開狀態(tài)的孔隙412和409，向遮光器孔隙412提供比孔隙層407中的孔隙409的對應(yīng)寬度或尺寸大的寬度和尺寸是有利的。為了在關(guān)閉狀態(tài)中有效地阻擋光逃逸，優(yōu)選遮光器406的擋光部分與孔隙409重疊。圖4B示出遮光器406中的擋光部分的邊緣和在孔隙407中形成的孔隙409的一個邊緣之間的預(yù)定重疊416。靜電致動器402和404被設(shè)計成其電壓-位移行為向遮光器組件400提供了雙穩(wěn)定特性。對于遮光器打開和遮光器關(guān)閉的致動器中的每一個，存在低于致動電壓的一電壓范圍，如果該致動電壓在該致動器處于關(guān)閉狀態(tài)時施加(其中遮光器打開或關(guān)閉)，則即使向相對致動器施加致動電壓之后，也將使致動器保持關(guān)閉并使遮光器保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩＞S持遮光器相對于這種反力的位置所需的最小電壓被稱為維持電壓Vm。
圖4C是包括第一和第二相對致動器的基于非遮光器的MEMS光調(diào)制器450的截面圖。光調(diào)制器450也稱為雙致動器光分接器，其根據(jù)受抑全內(nèi)反射的原理操作。雙致動器的光分接器是如在以上引用的美國專利No. 5，771，321中所描述的光分接器調(diào)制器250的變體。雙致動器光分接器450包括光導(dǎo)454,其中在不受干擾的情況下，由于全內(nèi)反射光大部分無法通過其正面或背面逃逸。光分接器450還包括蓋板452、以及柔性隔膜或分接器元件456。分接器元件456具有足夠高的折射率，從而響應(yīng)于分接器元件456接觸光導(dǎo)454，入射到與分接器元件456相鄰的光導(dǎo)454的表面上的光通過分接器元件456朝向觀察者逃逸出光導(dǎo)254，由此有助于圖像的形成。分接器元件456由柔性透明材料構(gòu)成。電極460耦合到分接器元件456。光分接器450還包括電極462和464。電極460和462的組合包括第一致動器470,而電極460和464的組合包括第二相對致動器472。通過向第一致動器470施加電壓，分接器元件456可向光導(dǎo)454移動,從而允許從光導(dǎo)454提取光。通過向第二致動器472施加電壓,分接器兀件可從光導(dǎo)454移開，從由此限制從光導(dǎo)454提取光。致動器470和472被設(shè)計成其電壓-位移行為向光分接器450提供電雙穩(wěn)定特性。對于第一和第二致動器中的每一個，存在低于致動電壓的一電壓范圍，如果該致動電壓在該致動器處于關(guān)閉狀態(tài)時施加，則即使在向相對致動器施加致動電壓之后，也將使致動器保持關(guān)閉并使分接器元件保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。對抗這種反力維持分接器元件的位置所需的最小電壓被稱為維持電壓νπ。電雙穩(wěn)定性源自致動器兩端的靜電力是位置以及電壓的強(qiáng)函數(shù)的事實。光調(diào)制器400和450中的致動器的梁用作電容器板。電容器板之間的力與Ι/d2成比例，其中d是電容器板之間的局部間隔距離。在關(guān)閉的致動器中，致動器梁之間的局部間隔很小。由此，施加小電壓可導(dǎo)致關(guān)閉致動器的致動器梁之間的相對較強(qiáng)的力。由此，即使其他元件向關(guān)閉的致動器施加反力，相對較小的電壓(諸如Vm)也可使致動器保持關(guān)閉。在提供兩個相對致動器(例如，出于分別打開和關(guān)閉遮光器的目的)的光調(diào)制器(諸如400和450)中，調(diào)制器的平衡位置將根據(jù)每一致動器兩端的電壓差的組合效果來確定。換句話說，確定調(diào)制器上的平衡力必須考慮所有三個端子(例如，遮光器打開驅(qū)動梁、遮光器關(guān)閉驅(qū)動梁、以及遮光器/承載梁)的電位、以及調(diào)制器位置。對于電雙穩(wěn)定的系統(tǒng)，一組邏輯規(guī)則可描述穩(wěn)定狀態(tài)，并且可用于為調(diào)制器開發(fā)可靠的尋址或數(shù)字控制方案。參考作為示例的基于遮光器的光調(diào)制器400，這些邏輯規(guī)則如下令Vs為遮光器或承載梁上的電位。令V。為遮光器打開驅(qū)動梁上的電位。令V。為遮光器關(guān)閉驅(qū)動梁上的電位。令表達(dá)式/X-Vs/指示遮光器和遮光器打開驅(qū)動梁之間的電壓差的絕對值。令Vm為維持電壓。令Vat為致動閾值電壓，即在不向相對驅(qū)動梁施加Vm的情況下致動致動器所需的電壓。令Vmax為V。和V。的最大容許電位。令VniOlatOl-O然后，假設(shè)V。和V。保持低于Vmax:I.如果 /X-Vs/〈Vm 以及 /vc-vs/〈vm
則遮光器將松弛到其機(jī)械彈簧的平衡位置。2.如果 /V0-Vs/>Vm 以及 /V~Vs/>Vm則遮光器將不移動，即遮光器將保持在打開或關(guān)閉狀態(tài)，不管位置是否由最后一個致動事件建立。3.如果 /VQ-Vs/>Vat 以及 /Vc-Vs/〈Vm則遮光器將移動到打開狀態(tài)。4.如果 /V-Vs/<Vm 以及 /Vc-Vs/>Vat則遮光器將移動到關(guān)閉狀態(tài)。遵守規(guī)則1，在每一致動器上的電壓差接近于零的情況下，遮光器將松弛。在許多遮光器組件中，只部分地打開或關(guān)閉機(jī)械松弛位置，并且由此在尋址方案中優(yōu)選避免該電壓狀況。規(guī)則2的情形使得將全局致動功能包括在尋址方案中成為可能。通過維持提供至少作為維持電壓Vm的梁電壓差的致動器電壓，遮光器打開和遮光器關(guān)閉電位的絕對值可在寬泛的電壓范圍(即使電壓差超過Vat)上在尋址序列中間更改或切換，其中無意的遮光器移動沒有危害。規(guī)則3和4的情形是一般在尋址序列期間以確保遮光器的雙穩(wěn)定致動為目標(biāo)的情形。維持電壓差Vm可設(shè)計成或表達(dá)為致動閾值電壓Vat的特定部分。對于在有用程度的雙穩(wěn)定性上設(shè)計的系統(tǒng)，維持電壓可存在于Vat的20%和80%之間的范圍內(nèi)。這有助于確保該系統(tǒng)中的電荷泄漏或寄生電壓波動不會導(dǎo)致設(shè)定的保持電壓偏移到其維持范圍以外差，即可導(dǎo)致遮光器的無意致動的偏差。在一些系統(tǒng)中，可提供異常程度的雙穩(wěn)定性或滯后，其中Vm存在于Vat的2%至98%的范圍內(nèi)。然而，在這些系統(tǒng)中，必須當(dāng)心確保V〈Vm的電極電壓情形可在可用的尋址和致動時間內(nèi)可靠地獲取。圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于包括在顯示裝置100中的替換控制矩陣500。控制矩陣500控制包括雙致動器遮光器組件512的像素陣列504。諸如遮光器組件400之類的雙致動器遮光器組件是包括單獨的遮光器打開和遮光器關(guān)閉的致動器的遮光器組件。雖然在圖5A中只示出一個像素504，但是應(yīng)當(dāng)理解，控制矩陣擴(kuò)展和結(jié)合許多行和列的類似像素，如圖3A的控制矩陣300部分地示出的。另外，控制矩陣可與任何合適類型的顯示調(diào)制器一起使用。諸如雙和單致動器調(diào)制器、以及基于非遮光器的調(diào)制器之類的MEMS調(diào)制器和致動器，以及調(diào)制器200、220、250、270、400和500是落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的具體示例?；谝壕д{(diào)制器或等離子體發(fā)射的顯示器也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)?？刂凭仃?00包括針對該控制矩陣中的每一列像素504的列線互連502。遮光器組件504中的致動器可制成電雙穩(wěn)定或機(jī)械雙穩(wěn)定的。光控制陣列500被示為每一像素具有單個MEMS光調(diào)制器。其他實施例是可能的，其中在每一像素中設(shè)置多個MEMS光調(diào)制器，由此提供每一像素中的多于僅二元“開”或“關(guān)”光學(xué)狀態(tài)的可能性。特定形式的編碼域分灰度是可能的，其中提供該像素中的多個MEMS光調(diào)制器，并且與每一光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的孔隙具有不相等的面積?？刂凭仃?00包括由以行和列方式排列的多個相同像素構(gòu)成的多條線，在本文中稱為整個顯示器共用的“全局線”。這些全局線包括致動線互連506、公共線互連518、遮光器線互連520、以及更新線互連522。在一些實施例中，這些全局線作為整個顯示器兩端的一個節(jié)點而操作。例如，顯示器兩端的整個更新節(jié)點、或者顯示器兩端的整個致動節(jié)點同時 改變。在一些實施例中，這些全局線互連可分組成像素子組。例如，每一奇數(shù)行像素可具有相連接的全局線，而每一偶數(shù)行像素的全局線可單獨地連接，從而奇數(shù)行可獨立于偶數(shù)行而操作?？刂凭仃?00包括對每一行排列的像素是唯一的行線524、以及對每一列排列的像素是唯一的列線502?？刂凭仃囍械拿恳幌袼?04包括數(shù)據(jù)加載晶體管534、數(shù)據(jù)存儲電容器538、更新晶體管536、致動器節(jié)點540和542、以及雙逆變器鎖存器。在控制矩陣500中，數(shù)據(jù)存儲電容器538連接到公共線互連518。然而，在一些實施例中，數(shù)據(jù)存儲電容器538可連接到遮光器線互連520。在一些實施例中，公共線互連518可用作下一行的行互連524，并且因此完全消除公共線互連518。雙逆變器鎖存器包括由晶體管526和530構(gòu)成的第一逆變器、以及由晶體管528和532構(gòu)成的第二逆變器。遮光器組件512包括與遮光器組件200的致動器204類似的連接到致動器節(jié)點540和542的靜電致動器。當(dāng)在致動器和遮光器之間施加大于或等于致動電壓(也稱為充電電壓或Vat)的電壓差時，可將遮光器組件驅(qū)動到打開狀態(tài)以允許光通過、或者將其驅(qū)動到關(guān)閉狀態(tài)以阻擋光通過。控制矩陣500使用互補(bǔ)的兩類晶體管p溝道和η溝道晶體管。因此，該控制矩陣被稱為互補(bǔ)的MOS控制矩陣或COMS控制矩陣。當(dāng)數(shù)據(jù)加載晶體管534、更新晶體管536、以及交叉耦合的逆變器530和532中的下晶體管由nMOS類型制成時，交叉耦合的逆變器526和528中的上晶體管由pMOS類型的晶體管制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在其他實現(xiàn)中，CMOS晶體管的類型可顛倒(即，用nMOS切換pMOS)，或者可使用其他類型的晶體管(即，BJT、JFET、或其他合適類型的晶體管)。在一些實施例中，致動線506連接到維持大于或等于Vat的電壓源。遮光器線520維持接近于地電位。在一些實施例中，遮光器極性可維持在全致動電壓(即，約為25伏特)。在特定實施例中，遮光器的極性可按需在一個或多個電位之間周期性地交替。例如，遮光器可在每一全視頻幀之后在25伏特和O伏特之間交替，或者在其他情況下更頻繁或不太頻繁地交替。遮光器極性可通過向遮光器線互連520施加所需電壓來控制。在一些實施例中，數(shù)據(jù)的極性也與遮光器電位交替相對應(yīng)地交替。每一致動器節(jié)點540和542根據(jù)其相應(yīng)晶體管526和528的“開/關(guān)”狀態(tài)連接到致動線506。例如，當(dāng)連接到左致動器節(jié)點540的晶體管526處于“開”狀態(tài)時，允許電荷從致動線506流向致動器節(jié)點540。然后，在連接到致動器節(jié)點540的致動器與遮光器(假設(shè)遮光器處于公共電位)之間施加約為Vat的電壓，并且將遮光器驅(qū)動到其期望狀態(tài)。當(dāng)晶體管526處于“關(guān)”狀態(tài)而晶體管528處于“開”狀態(tài)時發(fā)生類似的過程，這導(dǎo)致將遮光器驅(qū)動到相反狀態(tài)。在一些實施例中，將向連接到致動器節(jié)點540的致動器施加約為Vat的電壓，并且向遮光器施加類似的電壓，由此在遮光器和致動器之間產(chǎn)生O伏特的電位?？刂凭仃?00包括數(shù)據(jù)存儲電容器538。如在下文中進(jìn)一步描述的，電容器538借助于所存儲的電荷將由控制器(諸如控制器156)發(fā)送的“數(shù)據(jù)”指令(例如，打開或關(guān)閉)存儲到像素504作為數(shù)據(jù)加載或?qū)懭氩僮鞯囊徊糠帧４鎯υ陔娙萜?38上的電壓部分地確定控制矩陣500中的雙逆變器鎖存器的鎖存狀態(tài)。在數(shù)據(jù)加載操作期間，該陣列的每一行以尋址序列寫使能?？刂凭仃?00中的電壓源(未示出)向與所選行相對應(yīng)的行線互連524施加寫使能電壓。電壓向?qū)懯鼓苄械男芯€互連524的施加導(dǎo)通對應(yīng)行線的像素504的數(shù)據(jù)加載晶體管534，由此寫使能這些像素。在 所選行像素504被寫使能時，數(shù)據(jù)電壓源向與控制矩陣500中的每一列像素504相對應(yīng)的列互連502施加適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)電壓。由此，將施加到列互連502的電壓存儲在相應(yīng)像素504的數(shù)據(jù)存儲電容器538上。在特定實施例中，施加到列互連502的電壓可以為負(fù)或正(例如，范圍為從_5到5伏特)。對控制矩陣500中的像素尋址的方法通過圖5B所示的方法550示出。方法550在三個通用步驟中進(jìn)行。首先，在數(shù)據(jù)加載步驟552中，將數(shù)據(jù)逐行加載到每一像素。接著，在更新鎖存狀態(tài)步驟554中，至少部分地基于所存儲的數(shù)據(jù)，將每一像素的鎖存設(shè)置為正確的狀態(tài)。最后，在遮光器致動步驟556中，致動遮光器。更具體地，方法550的幀尋址周期在保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)中通過處于將遮光器可靠地致動到適當(dāng)致動器節(jié)點所需的全電壓Vat處的致動線506開始(步驟558)。例如，該電壓可約為20-30伏特。然后，控制矩陣500行進(jìn)到通過一次一行地對該控制矩陣中的每一像素504尋址的數(shù)據(jù)加載步驟522 (步驟556-570)。為了對特定行尋址，控制矩陣500通過向?qū)?yīng)行-線互連524施加電壓(步驟566)來寫使能第一行線，從而有效地將數(shù)據(jù)加載晶體管534切換到導(dǎo)通“開”狀態(tài)。然后，在判定框560，控制矩陣500針對寫使能行中的每一像素504確定像素504在下一狀態(tài)中是需要打開還是關(guān)閉。例如，在步驟560，確定對于寫使能行中的每一像素504該像素(隨后)是從其當(dāng)前狀態(tài)改變還是保持相同狀態(tài)。如果要打開像素504，則控制矩陣500將特定數(shù)據(jù)電壓Vd (例如，I. 5V)加載到與該像素504所處的列相對應(yīng)的列互連502 (步驟562)。如果像素504要關(guān)閉，則控制矩陣500將特定數(shù)據(jù)電壓Vd (例如，-I. 5V)加載到與該像素504所處的列相對應(yīng)的列互連502 (步驟564)。然后，借助于所選像素504的數(shù)據(jù)存儲電容器538上的電荷來存儲施加到與遮光器的下一狀態(tài)相對應(yīng)的列互連502的數(shù)據(jù)電壓Vd (步驟568)。接著，從行線524去除該電壓(步驟570)，從而有效地將數(shù)據(jù)加載晶體管534切換到非導(dǎo)通“關(guān)”狀態(tài)。一旦將數(shù)據(jù)加載晶體管534設(shè)置為“關(guān)”狀態(tài)，列線502就準(zhǔn)備好向下一所選行中的像素加載數(shù)據(jù)電壓Vd。可在任何時間設(shè)置數(shù)據(jù)電壓Vd，只要它在行線524截止時是有效的，從而在數(shù)據(jù)加載晶體管534變成非導(dǎo)通時正確的數(shù)據(jù)位于數(shù)據(jù)存儲電容器538上。在數(shù)據(jù)加載步驟552期間，更新線522是無效的，由此將數(shù)據(jù)存儲電容器538與交叉耦合的逆變器鎖存器的晶體管526-532所保持的當(dāng)前狀態(tài)隔離。
Vwe向?qū)懯鼓苄械膾呙杈€互連524的施加導(dǎo)通對應(yīng)掃描線中的像素512的所有寫使能晶體管534。在控制矩陣500中的給定行已寫使能時，控制矩陣500選擇性地向該行的所有列同時施加數(shù)據(jù)電壓。在所有數(shù)據(jù)都已存儲在所選行中的電容器538上(步驟560至568)之后，控制矩陣500將所選掃描線互連接地(步驟570)，并且選擇后續(xù)掃描線互連來寫入。然后，對數(shù)據(jù)加載過程的控制返回到步驟566以寫使能下一所選行。在該信息已存儲在控制矩陣500中的所有行的電容器中之后，觸發(fā)判定框582以行進(jìn)到全局更新序列。在數(shù)據(jù)加載步驟552中數(shù)據(jù)已存儲在所選行中的電容器538上(步驟566-570)之后，控制矩陣500隨后行進(jìn)到更新鎖存步驟554以使這些像素的各部分或組、或者整個顯示器更新到下一保持狀態(tài)。在方法550的步驟572，通過使致動線506上的電壓下降至或接近于公共線518上的電壓，更新鎖存序列開始。這使得致動器節(jié)點540和542兩者上的電壓接近于與公共線518相同的電壓。接著，在步驟574中，激活更新線522，由此將更新晶體管536切換到導(dǎo)通“開”狀態(tài)并允許所存儲的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲電容器538傳遞到交叉耦合的逆變器鎖存器的晶體管526-532。如果在致動線506的電壓變成公共線518的電壓(步驟572)之后太早激活更新線522 (步驟574)，則下一狀態(tài)數(shù)據(jù)的所存儲的下一狀態(tài)可被沒有 足夠時間衰退的鎖存的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)破壞。該必要的非重疊時序可以是電路寄生、晶體管閾值電壓、電容器尺寸、以及所存儲的數(shù)據(jù)電壓電平的函數(shù)。例如，步驟572和574之間所需的延遲可約為10 μ S，然而，取決于顯示器，該延遲時間可以是相當(dāng)?shù)亻L或相當(dāng)?shù)囟獭Ｔ诓襟E576中，向致動線506施加只高到足以使鎖存晶體管操作的中間電壓(例如，約等于逆變器晶體管526和530、或者528和532的閾值電壓之和。該電平受到所需時序的細(xì)節(jié)、寄生電荷注入、詳細(xì)的晶體管特性等的限制可顯著地小)。在步驟576中施加到致動線506的中間電壓用來使鎖存到下一狀態(tài)所使用的功率最小化。在特定實施例中，交叉耦合的逆變器鎖存器在低至可靠地進(jìn)行以減少總體瞬態(tài)切換功率的中間電壓電平。步驟574和576使得存儲在數(shù)據(jù)存儲電容器538上的數(shù)據(jù)被鎖存在像素504的交叉耦合的逆變器鎖存器中。步驟576可與在步驟574中激活更新線522同時進(jìn)行，或者在其之前或在其之后進(jìn)行。例如，在特定實施例中，在步驟576中向致動線506施加中間電壓可在步驟574和578中創(chuàng)建更新脈沖之后完全實現(xiàn)，或者在步驟567中創(chuàng)建的中間電壓脈沖可與更新電壓脈沖部分地或完全地重疊。在一些實施例中，對交叉耦合的逆變器鎖存器的下一狀態(tài)的控制通過兩種狀態(tài)的重疊來執(zhí)行，特別是在數(shù)據(jù)鎖存的寄生電容較低時。最后，在步驟578中停用更新線522，由此將更新晶體管536切換到非導(dǎo)通“關(guān)”狀態(tài)并將數(shù)據(jù)存儲電容器538與像素504的交叉耦合的逆變器鎖存器隔離。通過在將致動線增加到全電壓(步驟580)之前停用更新線522 (步驟578)，通過不允許數(shù)據(jù)存儲電容器538充電到全致動電壓節(jié)省了相當(dāng)多的功率。另一方面，有可能根本不具有更新晶體管536。在此情況下，由于鎖存狀態(tài)逐行地加載，因此數(shù)據(jù)加載操作可直接改變該鎖存狀態(tài)。這可通過同時還在逐行的基礎(chǔ)上使致動節(jié)點下降到適當(dāng)?shù)闹虚g電平或者約O隨后至中間電平以允許較低的數(shù)據(jù)電壓確定鎖存狀態(tài)、或者通過在整個數(shù)據(jù)加載操作期間使整個顯示器的致動節(jié)點下降到適當(dāng)?shù)闹虚g電平來發(fā)生，或者如果功率不是考慮因素、或致動電壓低到足以使功率成為次要的考慮因素，則數(shù)據(jù)電壓可處于迫使鎖存器進(jìn)入期望狀態(tài)的全致動電壓電平或更大(其中致動節(jié)點維持在全Vac)。同樣，通過消除更新晶體管536，可節(jié)約布局面積。一旦在步驟554中已轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)且已更新鎖存狀態(tài)，控制矩陣500就行進(jìn)到遮光器致動步驟556，從而將遮光器組件512的遮光器移動到其下一狀態(tài)。遮光器致動步驟556包括步驟580中的將致動線506增加到全電壓。全電壓可以是將遮光器致動到一側(cè)或另一側(cè)、且將遮光器保持在該位置直至下一幀尋址周期所需的電壓。由于鎖存狀態(tài)比更新鎖存狀態(tài)步驟554期間更早地設(shè)置，因此不存在從致動線506通過每一逆變器中的兩個串聯(lián)晶體管(526和530、或者528和532)的導(dǎo)通路徑。由此，只允許旨在對遮光器電容和各個寄生電容的致動充電的電流流動，從而導(dǎo)致最小的功耗。在步驟556中致動遮光器之后，方法550返回到像素尋址周期的開始?？刂凭仃?00中的交叉耦合的逆變器鎖存器的動作只需要一次遮光器變換來進(jìn)入其下一狀態(tài)。顯示器控制的先前方法需要兩次遮光器變換來完全更新整個顯示器。額外遮光器變換的該時間差對更復(fù)雜的顯示算法是重要的，其中許多顯示器更新在一個視頻幀時間內(nèi)完成。另外，控制矩陣500創(chuàng)建其中只有一個致動器對遮光器是有吸引力的而其他 致動器是沒有吸引力的保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)。這有助于防止錯誤的遮光器狀態(tài)。在特定實施例中，有可能接近于雙電壓電平致動操作，從而通過使致動線506的電壓放慢到足以使交叉耦合的逆變器鎖存器的鎖存操作在低電壓處發(fā)生、由此節(jié)電來減少交叉耦合的逆變器鎖存器的鎖存瞬態(tài)。更新信號相對于致動節(jié)點電壓電平的時序允許對數(shù)據(jù)存儲電容器538的過量充電的控制以確保較低的功率操作。圖6是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于包括在顯示裝置100中的又一合適的控制矩陣2440?？刂凭仃?440控制包括雙致動器遮光器組件2444 (即，具有兩個遮光器打開和遮光器關(guān)閉致動器的遮光器組件)的像素陣列2442。遮光器組件2444中的致動器可制成電雙穩(wěn)定或機(jī)械雙穩(wěn)定的?？刂凭仃?440與圖5A中的控制矩陣500具有相似性。兩個控制矩陣?yán)脝蝹€列線互連、單個數(shù)據(jù)加載晶體管、以及單個數(shù)據(jù)存儲電容器，不管它們是否使用雙致動器遮光器組件。然而，代替雙逆變器鎖存器，控制矩陣2440包括在遮光器組件的致動中使用的公共驅(qū)動互連2462。對于在控制矩陣2440中給出的示例，公共驅(qū)動互連2462電連接到遮光器組件2444的遮光器打開致動器。遮光器組件2444中的致動器可制成電雙穩(wěn)定或機(jī)械雙穩(wěn)定的。然而，可采用任何類型的MEMS遮光器和致動器組件而不背離本發(fā)明的范圍。另外，控制矩陣可與其他合適類型的顯示調(diào)制器一起使用?？刹捎谜{(diào)制器200、220、250、270、400和450以及液晶和等離子體發(fā)射調(diào)制器，而不受限制?？刂凭仃?440包括針對控制矩陣2240中的每一行像素2442的掃描線互連2446?？刂凭仃?440還包括充電互連2450、全局致動互連2454、以及遮光器公共互連2455?；ミB2450,2454,2455和2462在該陣列中的多行和多列像素2442之間共享。在一個實現(xiàn)(在下文中詳細(xì)描述的一個實現(xiàn))中，互連2450、2454、2455和2462在控制矩陣244中的所有像素2442之間共享?？刂凭仃囍械拿恳幌袼?442包括遮光器充電晶體管2456、遮光器放電晶體管2458、遮光器寫使能晶體管2457、以及數(shù)據(jù)存儲電容器2459，如圖5A所示。對于在控制矩陣2440中給出的示例，遮光器放電晶體管的漏極連接到遮光器組件2444的遮光器關(guān)閉致動器。通過與圖5A的控制矩陣500相比，充電晶體管2456通過不同的電路連接接線到充電互連2450。代替用于將遮光器連接到致動互連(諸如互連506)的雙逆變器，充電晶體管2456的柵極端子與晶體管2456的漏極端子一起直接連接到充電互連2450。在操作中，充電晶體管2456作為二極管操作,該充電晶體管可在僅一個方向上傳送電流。對控制矩陣2440中的像素尋址和致動的方法通過圖7所示的方法2470示出。方法2470在三個通用步驟中進(jìn)行。首先，存在通過將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲電容器2459中對矩陣逐行地尋址的數(shù)據(jù)加載操作。在第二通用步驟中，在步驟2488，部分地通過向充電互連2450施加電壓Vat，所有致動器同時重置。步驟2488有時稱為全局更新階段的第一子階段。并且最后，在步驟2492-2494中，通過a)借助于全局致動互連2454選擇性地激活晶體管2458、以及b)改變公共驅(qū)動互連2462和遮光器公共互連2455之間的電位差使其大于致動電壓Vat來設(shè)置圖像。步驟2492-2494有時稱為全局更新階段的第二子階段。在操作中，為了周期性地反轉(zhuǎn)遮光器組件2442兩端的電壓的極性，控制矩陣有利 地在兩個控制邏輯之間交替。為了清楚起見，接下來只針對第一控制邏輯來描述控制方法2470的細(xì)節(jié)。在該第一控制邏輯中，遮光器公共互連2455的電位一直維持在接近于地電位。通過直接在充電互連2450或公共驅(qū)動互連2462中的任一個或兩者的兩端施加電壓Vat，遮光器將保持在打開或改變狀態(tài)中。(在將要在完成圖7的討論之后描述的第二控制邏輯中，遮光器公共互連保持在電壓Vat，并且將通過使充電互連2450或公共驅(qū)動互連2462維持在接地來維持致動狀態(tài)。)更具體地，對于方法2470的第一控制邏輯，在向全局致動互連2454施加電壓Vtjff(步驟2472)時，方法2470的幀尋址周期開始?；ミB2454上的電壓Vtjff被設(shè)計成確保放電晶體管2458不會導(dǎo)通，不管電壓是否已存儲在電容器2459上。然后，控制矩陣2440行進(jìn)到一次一行的針對該控制矩陣中的每一像素2442的數(shù)據(jù)加載操作(步驟2474-2484)。為了對特定行尋址，控制矩陣2440通過向?qū)?yīng)掃描線互連2446施加電壓Vwe來寫使能第一條掃描線(步驟2474)。然后，在判定框2476，控制矩陣2440針對寫使能行中的每一像素2442確定像素2442需要打開還是關(guān)閉。例如，如果在重置步驟2488要(臨時)關(guān)閉所有遮光器，則在判定框2476確定對于寫使能行中的每一像素2442是否(隨后)要打開該像素。如果要打開像素2442，則控制矩陣2440向與該像素2442所處的列相對應(yīng)的數(shù)據(jù)互連2448施加數(shù)據(jù)電壓Vd (例如，5V)(步驟2478)。由此，使得施加到數(shù)據(jù)互連2448的電壓Vd借助于所選像素2442的數(shù)據(jù)存儲電容器2459上的電荷來存儲(步驟2479)。如果在判定框2476確定要關(guān)閉像素2442，則對應(yīng)的數(shù)據(jù)互連2448接地(步驟2480)。雖然在該示例中的步驟2488之后的臨時(或重置)位置被定義為遮光器關(guān)閉位置，但是可提供其中2488之后的重置位置為遮光器打開位置的替換遮光器組件。在這些替換情況下，在步驟2478，數(shù)據(jù)電壓Vd的施加可導(dǎo)致遮光器打開。Vwe向?qū)懯鼓苄械膾呙杈€互連2446的施加導(dǎo)通對應(yīng)掃描線中的像素2442的所有寫使能晶體管2457。在控制矩陣2440中的給定行已寫使能時，控制矩陣2440選擇性地向該行的所有列同時施加數(shù)據(jù)電壓。在所有數(shù)據(jù)都已存儲在所選行中的電容器2459上(步驟2479和2481)之后，控制矩陣2440將所選掃描線互連接地(步驟2482)，并且選擇后續(xù)掃描線互連來寫入(步驟2485)。在該信息已存儲在控制矩陣2440中的所有行的電容器中之后，觸發(fā)判定框2484以開始全局致動序列。在方法2470的步驟2486，通過致動電壓Vat (例如，40V)向充電互連2450的施加，也被稱為全局更新序列的致動序列開始。作為步驟2486的結(jié)果，現(xiàn)在電壓Vat同時施加在控制矩陣2440中的所有遮光器組件2444的所有遮光器關(guān)閉的致動器的兩端。接著，在步驟2487，公共驅(qū)動互連2462上的電位接地。在該第一控制邏輯(其中遮光器公共電位2455保持接近于地電位)中，接地的公共驅(qū)動互連2462將所有遮光器組件2444的所有遮光器打開的致動器兩端的電壓降減小到顯著低于維持電壓Vm的值。然后，控制矩陣2440繼續(xù)維持這些致動器電壓(從步驟2486和2487)達(dá)足以使所有致動器致動的時間段(步驟2488)。對于在方法2470中給出的示例，步驟2488用來重置和關(guān)閉所有致動器從而進(jìn)入初始狀態(tài)。然而，其中重置步驟2488用來打開遮光器的方法2470的替換方案是可能的。對于此情況，公共驅(qū)動互連2462可電連接到所有遮光器組件2444的遮光器關(guān)閉的致動器。在下一步驟2490，控制矩陣將充電互連2450接地。遮光器組件2444中的遮光器關(guān)閉的致動器上的電極提供在充電互連2450已接地且充電晶體管2456已截止之后存儲電 荷的電容。所存儲的電荷用來在遮光器關(guān)閉的致動器兩端維持超過維持電壓Vm的電壓。在所有致動器都已通過超過Vm的電壓來致動且保持在其關(guān)閉位置之后，存儲在電容器2459中的數(shù)據(jù)現(xiàn)在可用于通過選擇性地打開指定遮光器組件來設(shè)置控制矩陣2440中的圖像(步驟2492-2494)。首先，將全局致動互連2454上的電位設(shè)置為地電位(步驟2492)。步驟2492使得放電開關(guān)晶體管2458根據(jù)數(shù)據(jù)電壓是否已存儲在電容器2459上來導(dǎo)通成為可能。對于其中電壓已存儲在電容器2459上的這些像素，現(xiàn)在允許存儲在遮光器組件2444的遮光器關(guān)閉的致動器上的電荷通過全局致動互連2454耗散。接著，在步驟2493，將公共驅(qū)動互連2462上的電壓回復(fù)到致動電壓Vat、或者設(shè)置成使公共驅(qū)動互連2462和遮光器公共互連2455之間的電位差大于致動電壓Vat?，F(xiàn)在設(shè)置這些像素的選擇性致動的條件。對于其中電荷(或電壓Vd)已存儲在電容器2459上的這些像素，遮光器關(guān)閉的致動器兩端的電壓差現(xiàn)在將小于維持電壓Vm，而遮光器打開的致動器(其綁定到公共驅(qū)動2462)兩端的電壓將處于Vat。在步驟2494，現(xiàn)在將使這些所選遮光器打開。對于其中電荷未存儲在電容器2459上的這些像素，晶體管2458保持截止，并且遮光器關(guān)閉的致動器兩端的電壓差將維持為高于維持電壓Vm。即使已在遮光器打開的致動器兩端施加了電壓Vat，遮光器組件2444在步驟2494也不會致動，并且將保持關(guān)閉。在步驟2494期間，控制矩陣2440繼續(xù)維持在步驟2492和2493之后設(shè)置的這些電壓達(dá)足以使所有的所選致動器致動的時間段。在步驟2494之后，每一遮光器處于其尋址狀態(tài)，即由尋址和致動方法2470期間所施加的數(shù)據(jù)電壓指示的位置。為了設(shè)置后續(xù)視頻幀中的圖像，該過程再次在步驟2472開始。在替換實施例中，可變換步驟2486和2487在序列中的位置，以使步驟2487出現(xiàn)在步驟2486之前。在方法2470中，所有遮光器在步驟2488和步驟2494之間的時間(B卩，在沒有圖像信息可呈現(xiàn)給觀察者的時間)期間同時關(guān)閉。然而，方法2470被設(shè)計成通過使用數(shù)據(jù)存儲電容器2459和全局致動互連2454提供對晶體管2458的時序控制來使該時滯(或重置時間)最小化。通過步驟2472的動作，可在尋址序列期間將給定圖像幀的所有數(shù)據(jù)都寫入電容器2459 (步驟2474-2485)，而對遮光器組件沒有任何即時致動作用。遮光器組件2444保持鎖定在其在先前圖像幀中分配到的位置，直至尋址完成且其在步驟2488統(tǒng)一地致動或重置。全局致動步驟2492允許數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲電容器2459同時轉(zhuǎn)出，從而可使所有遮光器組件同時進(jìn)入其下一圖像狀態(tài)。與先前描述的控制矩陣一樣，所附連的背光的活動可與每一幀的尋址同步。為了利用方法2470的尋址序列中所提供的最小時滯，可在步驟2484和步驟2486之間給出將照明裝置關(guān)閉的命令。照明裝置可在步驟2494之后再次打開。在場序色彩方案中，具有一種色彩的燈可在步驟2484之后關(guān)閉，而具有相同或不同色彩的燈在步驟2494之后打開。在其他實現(xiàn)中，有可能向像素的整個陣列的所選部分應(yīng)用圖7的方法2470，因為該方法對串行地更新行和列的不同區(qū)域或分組是有利的。在此情況下，多個不同的充電互連2450、全局致動互連2454、以及公共驅(qū)動互連2462可路由到該陣列的所選部分以選擇性地更新和致動該陣列的不同部分。 如上所述，為了對控制矩陣2440中的像素2442尋址，數(shù)據(jù)電壓Vd可顯著地小于致動電壓Vat (例如，5V相對于40V)。由于致動電壓Vat —幀施加一次、而在控制矩陣2440中存在多行時數(shù)據(jù)電壓Vd可向每一數(shù)據(jù)互連2448每一幀施加多次，因此與需要數(shù)據(jù)電壓高 到還足以用作致動電壓的控制矩陣相比，諸如控制矩陣2440之類的控制矩陣可節(jié)省相當(dāng)多量的功率。應(yīng)當(dāng)理解，圖6的實施例假設(shè)使用η溝道MOS晶體管。采用P溝道晶體管的其他實施例是可能的，在此情況下，偏置電位Vat和Vd的相關(guān)符號可顛倒。在替換實現(xiàn)中，存儲電容器2459和寫使能晶體管2457可用諸如本領(lǐng)域已知的DRAM或SRAM電路之類的替換數(shù)據(jù)存儲電路來替代。在替換實現(xiàn)中，半導(dǎo)體二極管和/或金屬絕緣體金屬夾層型薄膜可被替換為代替控制矩陣2440中的晶體管的開關(guān)。這些替換的示例在美國專利申請No. 11/326，696中進(jìn)行了描述，該專利申請通過引用整體結(jié)合于此。如上所述，周期性地或偶爾地顛倒在遮光器組件2442的致動器兩端出現(xiàn)的電壓的符號是有利的。美國專利申請No. 11/326，696描述了使用兩個控制邏輯來提供周期性的極性反轉(zhuǎn)并確保OVDC平均操作。為了實現(xiàn)第二控制邏輯中的極性反轉(zhuǎn)，雖然控制步驟的排序保持相同，但是改變針對圖7的方法2470示出和描述的若干電壓分配。在第二控制邏輯中，遮光器公共互連2455上的電位維持在接近于Vat的電壓(而不是如第一控制邏輯中的情況的接近于地電壓)。在第二控制邏輯中，在其中該邏輯被設(shè)置為打開遮光器組件的步驟2478，數(shù)據(jù)互連2448接地而不是取為Vd。在其中該邏輯被設(shè)置為關(guān)閉遮光器組件的步驟2480，數(shù)據(jù)互連取為電壓Vd。步驟2486保持相同，但是在步驟2487，公共驅(qū)動互連在第二控制邏輯中被設(shè)置為致動電壓Vat而不是地電壓。因此，在第二控制邏輯中的步驟2487的結(jié)尾，遮光器公共互連2455、公共驅(qū)動互連2462、以及充電互連2450中的每一個都被設(shè)置為相同電壓Vat。然后，圖像設(shè)置序列繼續(xù)至在步驟2492將全局致動互連2454接地，這在該第二邏輯中具有只關(guān)閉其中電壓Vd存儲在電容器2459兩端的這些遮光器的效果。在第二控制邏輯中的步驟2493，公共驅(qū)動互連2462接地。這具有致動和打開在步驟2492未以其他方式致動的任何遮光器的效果。因此，在步驟2494表達(dá)的邏輯狀態(tài)在第二控制邏輯中顛倒，并且極性也有效地反轉(zhuǎn)?？刂凭仃?440可在每一幀之間或在交替子幀圖像之間的控制邏輯之間、或者在一些其他周期性的基礎(chǔ)上(舉例而言，每秒一次)交替。隨著時間的流逝，通過充電互連2450和遮光器公共互連2455施加到遮光器組件2444上的凈電位平均至0V。
用于協(xié)調(diào)致動和燈點亮的算法特定算法可用于通過重疊特定像素尋址、電路驅(qū)動、以及燈點亮階段來改進(jìn)顯示設(shè)備的效率。除了改進(jìn)像顯示亮度和功效的各方面，相對于通過這些重疊算法提供的時間更有效地尋址和致動顯示器的能力允許有附加時間來創(chuàng)建針對左眼和右眼兩者的圖像以供在顯示三維圖像時使用。這些算法將在下文中參考以上所述且如在美國專利申請No. 11/811，842、12/652，477、11/643，042、以及 11/326,900 中公開的電路來描述，這些專利申請通過引用結(jié)合于此。得益于以下算法的這些電路的兩個示例在上文中被描述為圖5A的控制矩陣500 (稱為S鎖存器驅(qū)動)、以及圖6的控制矩陣2440 (稱為混合驅(qū)動)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除了所引用的專利申請 中所公開的電路以外，下文中所描述的算法也可適用于其他電路。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除了 MEMS遮光器以外，本文中所描述的算法可用于驅(qū)動其他光調(diào)制器。例如，諸如電潤濕、光分接器、以及LCD光調(diào)制器之類的其他光調(diào)制器可與本文中所描述的算法組合使用。圖8A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的階段圖800。階段圖800包括數(shù)據(jù)加載階段802、全局更新階段804、以及燈點亮階段806。圖像寫入操作由針對所顯示的每一位的這三個獨立階段組成。這些階段的時序和控制通過例如圖IB中的顯示裝置100中的控制器156來實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)加載階段802中，存在將一位數(shù)據(jù)加載到顯示器的每一像素的存儲器中所需的一固定時間。數(shù)據(jù)可以是與要“打開”或“關(guān)閉”的期望遮光器位置相對應(yīng)的“I”或“O”。在全局更新階段(GUP) 804中，存在允許遮光器移動到如數(shù)據(jù)加載所指示的新位置所需的一固定時間。該時間的長度取決于遮光器從打開移動到關(guān)閉或者從關(guān)閉移動到打開的速度。該階段所需的時間量取決于遮光器的底層電路和物理構(gòu)造。全局更新階段804可包括一個或多個子階段、以及一個或多個不同全局更新信號的傳送。這些電路的兩個示例由圖5A的控制矩陣500 (在本文中稱為S鎖存器驅(qū)動)、以及圖6的控制矩陣2440 (在本文中稱為混合驅(qū)動)給出。在混合驅(qū)動中，全局更新階段804分成兩個子階段。在第一階段期間，命令每一遮光器進(jìn)入關(guān)閉位置。在第二階段期間，根據(jù)在該像素上加載的數(shù)據(jù)，命令遮光器進(jìn)入打開位置。例如，如果數(shù)據(jù)為1，則遮光器將移動到打開位置。如果數(shù)據(jù)為0，則遮光器將保持在關(guān)閉位置。作為該操作方案的結(jié)果，全局更新階段104的持續(xù)時間約為遮光器切換狀態(tài)所花費的時間的兩倍。在S鎖存器驅(qū)動中，全局更新階段804可僅由一個階段或子階段組成。根據(jù)在該像素上加載的數(shù)據(jù)，命令遮光器進(jìn)入打開或關(guān)閉位置。例如，如果數(shù)據(jù)為1，則根據(jù)其先前狀態(tài)，遮光器將保持在或移動到打開位置。如果數(shù)據(jù)為0，則根據(jù)其先前狀態(tài)，遮光器將保持在或移動到關(guān)閉位置。作為該操作方案的結(jié)果，對S鎖存器驅(qū)動電路的全局更新階段804的持續(xù)時間等于遮光器切換狀態(tài)所花費的時間。由此，S鎖存器驅(qū)動提供短得多的全局更新階段804的時間，這進(jìn)而使LED占空比能更長，特別是在遮光器速度較慢時。燈點亮階段806示出可“打開” 一盞或多盞燈(R、G或B、或者其組合)以點亮該顯示器的時間。在替換實施例中，可點亮其他色彩或燈(包括但不限于白色、青色、紫色和品紅色)、或者其組合?？稍谶@些顯示器中采用多種不同類型的燈，包括但不限于白熾燈、熒光燈、激光器、發(fā)光二極管(LED)、或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他合適的光源。例如，點亮階段可包括點亮圖IB的顯示裝置100中的多盞燈162-167之一。根據(jù)所表示的位，持續(xù)時間是可變的。持續(xù)時間相對于彼此的相對權(quán)重可以是二元或非二元的。每一位時間以示出特定數(shù)量的亮度的灰度級(通常為8位或255個灰度級)的方式計算。場序色彩算法的示例在上文中參考圖IC和ID來描述?；叶燃夹g(shù)在美國專利申請No. 11/643,042中更詳細(xì)地描述，該專利申請通過引用整體結(jié)合于此。11/643,042申請描述了用于產(chǎn)生詳細(xì)圖像的技術(shù)。在算法中仔細(xì)地組織RGB色彩的每一位以生成一幀圖像。圖像生成的幀速率不得不快到足以生成不閃爍的圖像。通常，對于標(biāo)準(zhǔn)顯示器，該速率為60Hz。機(jī)械致動的顯示器也可根據(jù)其執(zhí)行位分割和其他此類方法的能力來在45Hz下產(chǎn)生不閃爍的操作。為了好且低的功率顯示操作，優(yōu)選優(yōu)化一幀中的總燈點亮?xí)r間(LED占空比)。一巾貞內(nèi)的總點売時間(LED占空比)確定顯不器的売度。燈占空比越聞，顯不器的売度越高。燈占空比影響功率、以及亮度。占空比影響功率的原因在于，燈對電刺激的光學(xué)響應(yīng)是非線性的。其是冪律系數(shù)小于I的冪律。因此，以低電流(和脈沖亮度)驅(qū)動燈是對電力的更有效使用。增大的燈占空比還提供與在燈輸出之間沒有大的消隱時間相關(guān)聯(lián)的更好的圖像性能。這些消隱時間可使圖像偽影(例如，動態(tài)假輪廓(DFC)和色彩分裂)變差。另 夕卜，增大的燈占空比是重要的，因為通過增大的顯示尺寸和分辨率，數(shù)據(jù)加載時間和遮光器行進(jìn)時間兩者都顯著地增加，由此減少燈可在幀時間內(nèi)保持點亮的時間。圖8A的階段圖800表示驅(qū)動顯示系統(tǒng)的最基本方法。階段圖800中所呈現(xiàn)的算法是非常低效的，因為燈占空比將是相當(dāng)?shù)匦?。圖8B的時序圖820與具有所得低的燈占空比的此低效驅(qū)動方法相對應(yīng)。圖8B的時序圖820包括與顯示器輸出822、遮光器變換824、遮光器位置826、燈輸出828、全局更新830、以及數(shù)據(jù)加載832相關(guān)的信息。遮光器變換信息824包括延遲時間852、以及遮光器切換時間段854。如時序圖820所示，一個或多個遮光器可在遮光器切換時間854期間關(guān)閉，并且在全局更新830的階段2838期間重新打開。燈輸出信息828包括紅色位840、綠色位842、以及藍(lán)色位850。全局更新830包括分割成第一信號階段836和第二信號階段838的第一更新信號、以及分割成第一信號階段846和第二信號階段848的第二更新信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，全局更新830可按需包括2個以上或2個以下的更新信號。數(shù)據(jù)加載信息132包括表示“I”的數(shù)據(jù)信號834、以及表示“O”的數(shù)據(jù)信號844。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在圖SB (以及以下附圖)中標(biāo)記為“I”和“O”的數(shù)據(jù)信號是說明性示例，而不旨在限制可在數(shù)據(jù)加載階段832期間發(fā)送的數(shù)據(jù)的類型。例如，在數(shù)據(jù)加載階段832期間，更具體地在每一數(shù)據(jù)加載信號834和844，可將一個以上的數(shù)據(jù)集發(fā)送到整個陣列中的一個或多個像素、或者一行或多行像素。例如，在所花的加載數(shù)據(jù)834和844的時間期間，可將“O”和“I”數(shù)據(jù)兩者、或者兩者的組合發(fā)送到一個或多個像素、或者甚至整個像素陣列。參考圖7的混合驅(qū)動尋址方法2470，數(shù)據(jù)加載信號834和844可表示在步驟2474和2485之間包括的所有數(shù)據(jù)加載步驟，包括按順序重復(fù)用于加載該陣列中的每一行數(shù)據(jù)的這些步驟。燈輸出828是與該系統(tǒng)的其余部分同步的背光輸出。遮光器位置826指示位于遮光器變換824之間。時序圖820與驅(qū)動在上文中參考圖6和7詳細(xì)描述的混合電路相對應(yīng)。在該示例中，遮光器開始處于“打開”位置，如遮光器位置信息826所指示的。在尋址周期的開頭，用數(shù)據(jù)信號834將數(shù)據(jù)加載到顯示器。在時序圖820中，數(shù)據(jù)信號834表示與“打開”的遮光器狀態(tài)相對應(yīng)的“I”數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信號834施加的持續(xù)時間表示階段圖800的數(shù)據(jù)加載階段802。如階段圖800所示的算法表示的下一階段是全局更新階段804。全局更新階段804通過全局更新信號來發(fā)起。在特定實施例中，直到數(shù)據(jù)加載階段802完全結(jié)束，全局更新階段804才開始。由于該示例使用混合驅(qū)動，因此全局更新信號分割成兩個信號階段836和838。如上所述，在全局更新836的階段I期間，將該顯示器的所有遮光器都重置或驅(qū)動到“關(guān)閉”狀態(tài)中。全局更新信號的信號階段I可對應(yīng)于尋址方法2470的步驟2486至2490。該變換在遮光器變換信息824中通過示出遮光器從打開狀態(tài)移動到關(guān)閉狀態(tài)的部分854來描述。在全局更新838的信號階段2期間，將遮光器驅(qū)動到在數(shù)據(jù)加載階段802期間加載的數(shù)據(jù)所指示的狀態(tài)。全局更新信號的信號階段2可對應(yīng)于尋址方法2470的步驟2492至2494。在時序圖820的示例中，在信號階段2期間，將遮光器驅(qū)動到與在數(shù)據(jù)信號834中接收到的“I”數(shù)據(jù)相對應(yīng)的“打開”狀態(tài)。在發(fā)起全局階段836、138的信號階段I和2之后、但在遮光器移動854之前，存在延遲時間152。由此，全局更新階段804的持續(xù)時間是兩倍(遮光器延遲時間852+遮光器切換時間854)。時序圖800所示的示例算法的最后一個階段是燈點亮階段806。在特定實施例中，在全局更新階段804完全結(jié)束且遮光器已移動到其預(yù)期狀態(tài)之后，燈點亮階段806開始。在 時序圖820所示的示例中，遮光器已移動到“打開”狀態(tài)，由此顯示燈輸出842所表示的與綠光相對應(yīng)的燈點亮。燈輸出842的持續(xù)時間是所表示的位的結(jié)果。時序圖820所示的算法序列的作用可以是，可顯示橙色，因為從關(guān)閉遮光器的時間起沒有透射藍(lán)色。在時序圖820所示的示例中，在燈輸出142完成之后，斷言下一數(shù)據(jù)信號844。遮光器保持“打開”，直至數(shù)據(jù)信號844在下一幀尋址周期的數(shù)據(jù)加載階段中完成加載。如時序圖820所示，存在其中燈關(guān)閉、但遮光器仍然打開的大的燈消隱時間856。這些燈消隱時間導(dǎo)致低的燈占空比，并且相應(yīng)地導(dǎo)致顯示設(shè)備的低效操作。圖9A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖900。階段圖900表示用于驅(qū)動顯示裝置的顯示算法，該顯示算法相對于階段圖800的算法增大了燈占空比。階段圖900包括燈點亮階段902、數(shù)據(jù)加載階段904、全局更新階段906、數(shù)據(jù)加載階段910、以及燈點亮階段908。在階段圖900中，存在數(shù)據(jù)加載階段和燈點亮階段的重疊。例如，數(shù)據(jù)加載階段904與燈點亮階段902在時間上重疊。類似地，數(shù)據(jù)加載階段910與燈點亮階段908在時間上重疊。在特定實施例中，可在燈點亮發(fā)生時將(下一位的)數(shù)據(jù)加載到要顯示的像素的“像素存儲器”中。階段圖900所示的算法需要該顯示器的背板中的特殊電路設(shè)計以使數(shù)據(jù)可保持在存儲器中，從而直至執(zhí)行全局更新階段才導(dǎo)致遮光器致動。例如，參考圖6和7所描述的混合驅(qū)動電路2440可用于驅(qū)動該顯示器。在混合電路2440中，數(shù)據(jù)存儲電容器2459可加載有數(shù)據(jù)以為下一圖像幀做準(zhǔn)備。在特定實施例中，只要向全局致動互連2454施加電壓Voff，存儲在電容器2459中的數(shù)據(jù)就不影響遮光器的移動。在特定實施例中，只在如方法2470的步驟2492所示的將互連2454上的電壓設(shè)置為地電壓之后，遮光器可根據(jù)存儲在電容器2459上的數(shù)據(jù)開始在更新周期中移動。參考圖5A和5B所描述的S鎖存器驅(qū)動電路500是可用于驅(qū)動在數(shù)據(jù)加載階段和燈點亮階段之間有重疊的顯示器的控制矩陣的另一示例。在S鎖存器電路2440中，數(shù)據(jù)存儲電容器538可加載有數(shù)據(jù)以為在下一圖像幀做準(zhǔn)備。在特定實施例中，只要向更新互連522施加電壓Voff，存儲在電容器538中的數(shù)據(jù)就可不改變鎖存器的狀態(tài)，也可不影響遮光器的移動。在特定實施例中，只在方法550的步驟574激活更新之后，遮光器才可根據(jù)存儲在電容器538上的數(shù)據(jù)開始在更新周期中移動。圖9B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖9A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖920。時序圖920類似于圖8B的時序圖820，不同之處在于，燈輸出940、942、950與數(shù)據(jù)信號934、944、952重疊。與時序圖820 —樣，數(shù)據(jù)信號934(以及圖IOB至13B所示的類似數(shù)據(jù)信號)可表示將數(shù)據(jù)加載到該顯示器中的多個像素光調(diào)制器、多行光調(diào)制器、和/或整個光調(diào)制器陣列所需的時間段。在時序圖920中，數(shù)據(jù)信號934在紅色燈輸出940下完全包封(由于大的位長度)。與時序圖920所示的示例相比，這允許增大的燈占空比。在具有較短的位長度的綠色輸出942和藍(lán)色輸出950的情況下，數(shù)據(jù)加載階段的持續(xù)時間長于綠色和藍(lán)色燈輸出942、950，并且因此在發(fā)起全局更新階段906之前必須插入燈的消隱間隔954,9560由此，如果存在定義好的色彩深度的許多較短的位，則會丟失顯著的燈占空比。圖IOA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖1000。階段圖1000表示用于驅(qū)動顯示裝置的顯示算法，該顯示算法相對于階段圖800和900的算法增大燈占 空比。階段圖1000包括燈點亮階段1002、數(shù)據(jù)加載階段1004、全局更新階段1006、以及燈點亮階段1008。在階段圖1000中，存在數(shù)據(jù)加載階段1004與燈點亮階段1002和全局更新階段1006兩者的重疊。階段圖1000所示的算法可在參考如圖3Β所描述的混合驅(qū)動電路(參考圖6和7更詳細(xì)描述的)上實現(xiàn)。圖IOB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖IOA的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖1020。時序圖1020類似于圖9Β的時序圖920，不同之處在于，數(shù)據(jù)加載信號1034、1044、1052與燈輸出1040、1042、1050、以及全局更新信號1036、1046、1054的第一階段重疊。在全局更新信號1036、1046、1054的第一信號階段中，混合驅(qū)動的電路更新信號2454是無效的，因此像素存儲器不與已加載到遮光器上的數(shù)據(jù)(定義遮光器狀態(tài))交互。全局更新信號的第一信號階段可對應(yīng)于調(diào)制器重置階段、以及尋址方法2470的步驟2486至2490。由此，可在不影響遮光器電位以及遮光器行進(jìn)和位置的情況下將數(shù)據(jù)加載到像素存儲器中。由于數(shù)據(jù)加載信號1034、1044、1052與全局更新信號1036、1046、1054的第一信號階段重疊，因此消除了在時序圖820和920中找到的燈消隱時間。在消除了燈消隱時間的情況下，甚至在數(shù)據(jù)加載階段1004顯著地長的情形中也顯著地改進(jìn)燈占空比。在時序圖1020所示的示例算法中，燈點亮階段1002不與全局更新階段1006重疊，并且直至已顯示整個色彩位1040才斷言全局更新信號1036。圖IlA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖1100。在特定實施例中，階段圖110表示用于使用S鎖存器驅(qū)動電路來驅(qū)動顯示裝置的顯示算法。S鎖存器驅(qū)動電路500在上文中參考圖5Α和5Β更詳細(xì)地描述。階段圖1100包括燈點亮階段1102、數(shù)據(jù)加載階段1104、全局更新階段1106、數(shù)據(jù)加載階段1108、以及燈點亮階段1110。類似于階段圖1000，階段圖1100包括數(shù)據(jù)加載階段1108與燈點亮階段1110和全局更新階段1106兩者的重疊。階段圖1100所示的算法可在如以下參考圖IlB所描述的S鎖存器驅(qū)動電路上實現(xiàn)。圖IlB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖IlA的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖1120。時序圖1100類似于圖IOB的時序圖1020，然而，時序圖1120可在諸如圖5Α的電路500之類的S鎖存器驅(qū)動電路上且使用圖5Β的方法550來實現(xiàn)。在S鎖存器驅(qū)動中，在將數(shù)據(jù)鎖存在遮光器節(jié)點上(稱為方法550中的更新鎖存步驟554)所需的短時間段之后，可在全局更新階段1106的其余部分期間將數(shù)據(jù)加載到像素存儲器中。由于遮光器在全局更新階段1106期間只行進(jìn)一次(打開到關(guān)閉、或者關(guān)閉到打開、或者僅保持在打開或關(guān)閉位置)的事實，當(dāng)S鎖存器驅(qū)動電路與混合驅(qū)動相比時，全局更新階段1106可小很多。因此，在特定實施例中，用于S鎖存器驅(qū)動電路中的全局更新信號1136、1148、1154不需要兩個單獨的階段，并且因此具有較短的持續(xù)時間。在特定實施例中，在更新鎖存步驟期間(即，在方法550的步驟574和578之間)，S鎖存器驅(qū)動的電路更新信號只在短時間段內(nèi)是有效的。此后，在遮光器致動步驟556期間，像素數(shù)據(jù)存儲電容器(其構(gòu)成像素存儲器)不再與遮光器電通信。因此，可在致動步驟556期間將數(shù)據(jù)加載到存儲電容器中，而不干擾遮光器移動。包括數(shù)據(jù)更新步驟574至578的更新鎖存步驟554有時稱為全局更新信號的電設(shè)置階段。在一些實施例中，在電設(shè)置階段期間，燈可保持在“開”狀態(tài)，而數(shù)據(jù)加載信號保持無效。方法550的遮光器致動步驟556有時稱為全局更新信號的機(jī)械反應(yīng)階段。在一些實施例中，在機(jī)械反應(yīng)階段期間，燈保持在“關(guān)”狀態(tài)，而數(shù)據(jù)加載可繼續(xù)。允許機(jī)械反應(yīng)階段和數(shù)據(jù)加載階段在時間上重疊。 在時序圖1120中，數(shù)據(jù)加載信號1138、1144、1152與燈輸出1142、1146、1150、以及全局更新信號1136、1148、1154重疊。作為數(shù)據(jù)加載信號1134、1144、1152與全局更新信號1136、1146、1154之間的重疊的結(jié)果，不存在下一全局更新信號之前所需的燈消隱時間。因此，即使在數(shù)據(jù)加載階段1138、1144、1152顯著地長的情形中，也顯著地改進(jìn)燈占空比。此夕卜，由于在與混合驅(qū)動電路相比時全局更新階段1106的持續(xù)時間更短，因此在與混合驅(qū)動相比時S鎖存器允許甚至更大的燈占空比。在時序圖1120所示的示例算法中，燈點亮階段1102不與全局更新階段1106重疊，并且直至已顯示整個色彩位1140才斷言全局更新信號1136。圖12A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖1200。階段圖1200表示用于驅(qū)動顯示裝置的顯示算法，該顯示算法相對于階段圖1000的算法增大燈占空比。階段圖1200包括燈點亮階段1202、數(shù)據(jù)加載階段1204、全局更新階段1206、以及燈點亮階段1208。在階段圖1200中，存在數(shù)據(jù)加載階段1204、燈點亮階段1202、以及全局更新階段1206中的每一個之間的重疊。階段圖1200所示的算法可在諸如參考圖6和7所描述的電路2440之類的混合驅(qū)動電路上實現(xiàn)。在遮光器操作期間，遮光器遮擋光，或者允許光穿過。該顯示器被設(shè)計有遮光器和下面的孔隙板槽之間的特定重疊。這有助于減少離軸漏光和提供好的離軸對比度。由于該重疊，直到遮光器已行進(jìn)其行進(jìn)時間的約20%，遮光器移動才被記錄為光透射改變。在該行進(jìn)時間期間，不存在光學(xué)信號的改變。例如，關(guān)閉的遮光器仍然呈現(xiàn)為關(guān)閉，而打開的遮光器仍然呈現(xiàn)為光學(xué)打開。雖然該遮光器行進(jìn)時間作為全局更新階段1206的一部分，但是它可用作燈點亮階段1202的一部分，由此提供附加的燈占空比。階段圖1200所示的算法可適用于混合電路，而不影響圖像的光學(xué)質(zhì)量(即，對比度和色彩)。圖12B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖12A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖1220。時序圖1220類似于圖IOB的時序圖1020，不同之處在于，燈信號1240、1242、1250與全局更新信號1236、1238、1246、1248、1254、1256的階段I和2兩者重疊。
全局更新信號1236、1246、1254的信號階段I以所有遮光器在該階段中都移動到“關(guān)閉”位置的方式操作。信號階段I可構(gòu)成全局更新信號的重置階段，即方法2470的步驟2486至2488。在此情況下，在移動到“關(guān)閉”位置時，遮光器可仍然透射相同色彩的有意義量的光(其有助于形成圖像)。因此，燈點亮可在全局更新信號1236、1246、1254的階段I期間保持在“開”狀態(tài)，并且向該顯示器提供附加的亮度提升。在全局更新信號1238、1248、1256的信號階段2中，基于為該像素所加載的數(shù)據(jù)，將需要移動到打開位置的遮光器被驅(qū)動到“打開”位置(方法2470的步驟2490至2494)。當(dāng)遮光器處于“關(guān)閉”狀態(tài)時，通過遮光器的漏光最少。因此，燈可再次切換到“開”狀態(tài)，而不影響關(guān)閉的遮光器的性能(即，不漏光)。由此，針對驅(qū)動到打開狀態(tài)的特定遮光器，可在遮光器從“關(guān)閉”變換到“打開”期間提供附加的透光。作為燈點亮階段1202、1208與全局更新階段1206重疊的結(jié)果的透光增加允許在與圖IOB的時序圖1020相比時有更高的燈占空比。圖13A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的圖像生成的另一階段圖1300。階段圖1300表示用于使用諸如圖5A的電路500之類的S鎖存器驅(qū)動電路且使用圖5B的方法550來驅(qū) 動顯示裝置的顯示算法。階段圖1300包括燈點亮階段1302、數(shù)據(jù)加載階段1304、全局更新 階段1306、數(shù)據(jù)加載階段1308、以及燈點亮階段1310。類似于階段圖1200，在階段圖1300中存在數(shù)據(jù)加載階段1308與燈點亮階段1310和全局更新階段1306兩者的重疊。階段圖1300所示的算法可在如以下參考圖13B所描述的S鎖存器驅(qū)動電路上實現(xiàn)。圖13B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與圖13A的階段圖相對應(yīng)的圖像生成的時序圖1320。時序圖1320類似于圖12B的時序圖1220，然而，時序圖1320被設(shè)計成在諸如圖5A的電路500之類的S鎖存器驅(qū)動電路上且使用圖5B的方法550來實現(xiàn)。在時序圖1320中，燈輸出1340、1342、1350與在全局更新信號1336、1346、1354開頭的短時間段重疊。在一個實施例中，如時序圖1320所示，燈輸出1340、1342和1350可與尋址方法550的更新鎖存步驟554重疊。然而，在與S鎖存驅(qū)動相關(guān)的特定實施例中，如參考時序圖1220中的混合驅(qū)動所描述的遮光器變換時間期間的附加燈重疊是不可能的，因為遮光器行進(jìn)階段期間的透光可導(dǎo)致顯示器對比度和色彩的劣化。具體地，如果燈在遮光器變換期間點亮，則光可泄漏通過從打開位置關(guān)閉的像素、而不是從一幀到下一幀時保持在關(guān)閉位置的像素。類似地，與從關(guān)閉變換到打開的像素相比，其先前狀態(tài)為打開的像素可發(fā)出更多的光。從旨在處于相同狀態(tài)的像素所輸出的光的該差異導(dǎo)致上述圖像劣化。雖然無法在變換時間期間點亮燈，但是即使在慢的遮光器速度和更長的數(shù)據(jù)加載時間的情況下，驅(qū)動方案的不同階段的其他重疊也允許增大的燈占空比、或者允許保持燈占空比。以下數(shù)據(jù)表格提供了在混合和S鎖存器驅(qū)動電路兩者上使用重疊算法時(如上所述)的關(guān)于3. 7” VGA顯示器在216ppi下的燈占空比的改進(jìn)水平的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種操作顯不器的方法,包括 在數(shù)據(jù)加載階段期間將圖像數(shù)據(jù)加載到像素陣列中的多行像素中的像素； 在更新階段期間致動至少兩行和至少兩列的像素；以及 在燈點亮階段期間點亮至少一盞燈以點亮所致動的像素從而在所述顯示器上形成圖像，其中所述更新階段與所述加載和點亮階段中的至少一個在時間上部分重疊。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對于至少一位的燈輸出，所述燈點亮階段與所述數(shù)據(jù)加載階段在時間上完全重疊。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述更新階段包括傳送多個更新信號。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述更新階段包括第一和第二子階段。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述多個更新信號中的第一更新信號還包括與所述第一和第二子階段相對應(yīng)的第一信號階段和第二信號階段，并且其中所述數(shù)據(jù)加載階段與所述第一更新信號的第一信號階段的傳送在時間上重疊。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一信號階段對應(yīng)于重置階段。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括具有與所述第一和第二子階段相對應(yīng)的第一信號階段和第二信號階段的所述多個更新信號中的第二更新信號，其中所述燈點亮階段與所述第一更新信號的第二信號階段和所述第二更新信號的第一信號階段兩者的傳送在時間上重疊。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個更新信號中的至少一個包括與所述更新階段的電設(shè)置子階段和機(jī)械反應(yīng)子階段相對應(yīng)的第一和第二信號階段。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)加載階段與所述機(jī)械反應(yīng)子階段在時間上重疊。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在遮光器變換階段期間移動遮光器，其中所述燈點亮階段與所述遮光器變換階段在時間上部分重疊。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述燈點亮階段在重置階段期間與所述遮光器變換重疊。
12.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)加載階段與所述更新階段的結(jié)尾和所述燈點亮階段的開頭在時間上重疊。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述加載、致動、以及點亮階段中的每一個都彼此在時間上至少部分地重疊。
14.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述加載、更新、以及點亮階段中的至少一個在時間上與至少一個其他階段部分重疊。
15.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述顯示器構(gòu)建在透明基板上。
16.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述顯示器包括MEMS光調(diào)制器陣列。
17.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述顯示器包括基于遮光器的光調(diào)制器陣列。
全文摘要
一種操作顯示器的方法，包括在數(shù)據(jù)加載階段期間將圖像數(shù)據(jù)加載到像素陣列中的多行像素中的像素；在更新階段期間致動多行像素；以及在燈點亮階段期間點亮至少一盞燈以點亮所致動的像素從而在顯示器上形成圖像，其中更新階段與加載和點亮階段中的至少一個在時間上部分重疊。
文檔編號G09G3/34GK102834859SQ201180017151
公開日2012年12月19日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者J·甘地, J·L·斯泰恩, J·J·菲卓爾 申請人:皮克斯特羅尼克斯公司