專利名稱：具有一預(yù)定光譜響應(yīng)的反射裝置，其制造方法及顯示圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。更具體而言，本發(fā)明涉及光的調(diào)制，包括干涉式光調(diào)制。
背景技術(shù)：
MEMS包括微機(jī)械元件、激勵(lì)器及電子元件。微機(jī)械元件可采用沉積、蝕刻或其他可蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的若干部分或可添加若干層以形成電和機(jī)電裝置的微機(jī)械加工工藝制成。
空間光調(diào)制器是MEMS系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。用于成像應(yīng)用的空間光調(diào)制器具有許多種不同的形式。透射式液晶裝置(LCD)調(diào)制器通過控制晶體材料的扭轉(zhuǎn)及/或配向以阻斷或通過光來對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。反射式空間光調(diào)制器則利用不同的物理效應(yīng)來控制反射至成像表面的光量。這種反射式調(diào)制器的實(shí)例包括反射式LCD及數(shù)字微鏡裝置(DMDTM)。
空間光調(diào)制器的另一實(shí)例是一通過干涉對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的干涉式調(diào)制器。干涉式調(diào)制器可包含一對(duì)導(dǎo)電板，其中之一或二者均可全部或部分地透明及/或?yàn)榉瓷湫?，且在施加一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí)能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其中一個(gè)板可包含一沉積在一襯底上的靜止層，另一個(gè)板可包含一通過一空氣間隙與該靜止層隔開的金屬隔板。上述裝置具有廣泛的應(yīng)用范圍，且在此項(xiàng)技術(shù)中，利用及/或修改這些類型裝置的特性、以使其性能可用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品及制造目前尚未開發(fā)的新產(chǎn)品將頗為有益。iMoDTM是干涉式光調(diào)制器的一個(gè)實(shí)例。iMoD采用一具有至少一個(gè)可移動(dòng)或可偏轉(zhuǎn)的壁的空腔。當(dāng)該壁(其通常至少部分地包含金屬)朝向該空腔的正面移動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生干涉，這種干涉會(huì)影響在該正面處觀看到的光的顏色。由于iMOD為直視式裝置，因而所述正面通常是顯現(xiàn)由觀察者所看到的圖像的表面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置均具有多個(gè)方面，任一單個(gè)方面均不能單獨(dú)決定其所期望特性?，F(xiàn)在，對(duì)其更主要的特性進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，此并不限定本發(fā)明的范圍。在查看這一論述，尤其是在閱讀了標(biāo)題為“具體實(shí)施方式
”的部分之后，人們即可理解本發(fā)明的特征如何提供優(yōu)于其他顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)。
在一實(shí)施例中，提供一種顯示裝置，其包括至少一個(gè)經(jīng)構(gòu)造以反射光的干涉式光調(diào)制器，所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器具有一在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜響應(yīng)；及一具有一包含至少一個(gè)發(fā)射峰值的發(fā)射光譜的光源，所述至少一個(gè)發(fā)射峰值至少部分地交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值中的一個(gè)峰值。
在另一實(shí)施例中，提供一種顯示裝置，其包括用于調(diào)制光的構(gòu)件，其中所述調(diào)制構(gòu)件能夠反射在可見光譜中具有復(fù)數(shù)個(gè)強(qiáng)度峰值的光；及用于使用在可見光譜中包含至少所述復(fù)數(shù)個(gè)強(qiáng)度峰值的光對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件進(jìn)行選擇性照明的構(gòu)件。
在另一實(shí)施例中，提供一種制造一顯示裝置的方法，其包括提供復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件包含至少一個(gè)具有一光譜響應(yīng)的干涉式光調(diào)制器，所述光譜響應(yīng)在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值；及提供一光源，所述光源經(jīng)構(gòu)造以使用具有一個(gè)或多個(gè)基本上交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜峰值的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
另一實(shí)施例包括一種顯示一圖像的方法。該方法包括使用來自一光源的光對(duì)至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器進(jìn)行照明、及自所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器反射所述光。所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器具有一在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜響應(yīng)。所述光源具有一包含至少一個(gè)發(fā)射峰值的發(fā)射光譜，所述至少一個(gè)發(fā)射峰值至少部分地交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值之一。
在另一實(shí)施例中，一種顯示裝置包括復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件包含一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器；及一照明裝置，其經(jīng)構(gòu)造以使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
在另一實(shí)施例中，提供一種顯示裝置，其包括用于以干涉方式調(diào)制光的構(gòu)件，其可在不同反射狀態(tài)之間切換；及用于使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件進(jìn)行選擇性照明的構(gòu)件。
另一實(shí)施例包括一種制造一顯示裝置的方法。在該方法中，提供復(fù)數(shù)個(gè)像素元件。每一像素元件均包括一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器。相對(duì)于所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件布置一照明裝置，以使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
另一實(shí)施例包括一種顯示一圖像的方法。在該方法中，使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。每一像素元件包括一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器。自所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件的至少一部分反射所述光。
在另一實(shí)施例中，一種顯示裝置包括一照明裝置、至少一個(gè)光調(diào)制裝置及一控制系統(tǒng)。所述照明裝置經(jīng)構(gòu)造以發(fā)出包含一發(fā)射光譜的光，所述發(fā)射光譜具有一隨時(shí)間變化的光譜輸出。所述至少一個(gè)光調(diào)制裝置經(jīng)構(gòu)造以反射來自所述照明裝置的光。所述至少一個(gè)光調(diào)制裝置包含一由一對(duì)反射表面形成的光學(xué)空腔。所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以改變所述照明裝置的光譜輸出。


圖1為一等軸圖，其顯示一干涉式調(diào)制器顯示器的一實(shí)施例的一部分，其中一第一干涉式調(diào)制器的一可移動(dòng)反射層處于一釋放位置，且一第二干涉式調(diào)制器的一可移動(dòng)反射層處于一受激勵(lì)位置。
圖2為一系統(tǒng)方框圖，其顯示一包含一3×3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一實(shí)施例。
圖3為圖1所示干涉式調(diào)制器的一實(shí)例性實(shí)施例的可移動(dòng)鏡位置與所施加電壓的關(guān)系圖。
圖4為一組可用于驅(qū)動(dòng)干涉式調(diào)制器顯示器的行和列電壓的示意圖。
圖5A顯示在圖2所示的3×3干涉式調(diào)制器顯示器中的一個(gè)實(shí)例性顯示數(shù)據(jù)幀。
圖5B顯示可用于寫入圖5A所示幀的行信號(hào)及列信號(hào)的一個(gè)實(shí)例性時(shí)序圖。
圖6A為一圖1所示裝置的剖面圖。
圖6B為一干涉式調(diào)制器的一替代實(shí)施例的一剖面圖。
圖6C為一干涉式調(diào)制器的另一替代實(shí)施例的一剖面圖。
圖7A顯示一由基本相同的調(diào)制器構(gòu)成的干涉式調(diào)制器陣列。
圖7B顯示圖7A所示的調(diào)制器陣列與一波導(dǎo)及多色光源相集成。
圖8為一關(guān)于一實(shí)例性干涉式調(diào)制器的反射響應(yīng)的反射率-波長(zhǎng)關(guān)系的曲線圖。
圖9提供一方塊圖，其顯示在一系統(tǒng)中進(jìn)行的空間與時(shí)間的混合。
圖10提供一流程圖，其顯示對(duì)一干涉式調(diào)制器陣列連同一多色光源的控制。
圖11為一實(shí)例性干涉式光調(diào)制器。
圖12A及12B為系統(tǒng)方塊圖，其顯示一包含復(fù)數(shù)個(gè)干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝置的一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的各實(shí)施例中，使用一在不同時(shí)刻發(fā)出不同顏色光的照明裝置對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)干涉式調(diào)制器進(jìn)行照明。該照明裝置可按一重復(fù)出現(xiàn)的順序來發(fā)出不同的顏色(例如紅色、綠色及藍(lán)色)。該照明裝置可包括，例如，一紅色發(fā)光二極管、一綠色發(fā)光二極管及一藍(lán)色發(fā)光二極管。在此種情形中，可在一第一時(shí)間周期內(nèi)使用紅色光、在一第二時(shí)間周期內(nèi)使用綠色光及在一第三周期內(nèi)使用藍(lán)色光對(duì)干涉式調(diào)制器進(jìn)行照明。該色光自干涉式調(diào)制器反射至觀看者。在某些較佳實(shí)施例中，這些時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間足夠短，以使觀看者的眼睛感覺到產(chǎn)生各顏色的融合或混合。干涉式光調(diào)制器的切換可快于時(shí)間周期。干涉式光調(diào)制裝置可包含一在一種狀態(tài)中反射白色光的白光干涉式光調(diào)制裝置。該白光干涉式調(diào)制器也將反射來自照明裝置的白色光。所述干涉式光調(diào)制裝置也可具有一包含至少兩個(gè)顏色峰值的反射率頻譜。這兩個(gè)顏色峰值可與由所述照明裝置發(fā)出的顏色相交疊。
較佳地，各實(shí)例性實(shí)施例可包含復(fù)數(shù)個(gè)干涉式光調(diào)制器，其中每一光調(diào)制元件均包含一設(shè)計(jì)成提供基本相同的光學(xué)響應(yīng)的光學(xué)空腔。在某些實(shí)施例中，例如，當(dāng)其中一個(gè)干涉式光調(diào)制器上的光學(xué)空腔關(guān)閉時(shí)，光譜響應(yīng)將為黑色。反之，當(dāng)光學(xué)空腔打開時(shí)，光以一預(yù)定的光譜響應(yīng)受到反射。該預(yù)定的光學(xué)響應(yīng)可為寬帶白色，以使入射于鏡上的一寬的顏色范圍以大致相等的強(qiáng)度受到反射?；蛘?，類似于由所述照明裝置所產(chǎn)生的顏色，該光學(xué)響應(yīng)可包含復(fù)數(shù)個(gè)單獨(dú)的顏色峰值，例如紅色、藍(lán)色及綠色峰值。
如上文所述，所述照明裝置可包括一多色光源?？赏ㄟ^由多色光源發(fā)出并朝光調(diào)制器引導(dǎo)的光的光譜來控制由干涉式光調(diào)制器反射的顏色?？商峁┮豢刂葡到y(tǒng)來控制干涉式調(diào)制器以形成具有所需顏色的圖像。在某些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)也可控制光源的輸出并由此控制對(duì)干涉式調(diào)制器的照明。在本文中，所述控制系統(tǒng)可稱作控制處理器并可包含一個(gè)或多個(gè)電子裝置或其他控制或計(jì)算裝置。所述控制系統(tǒng)可包括例如一處理器及一陣列控制器。在某些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)可包括一微處理器。
下文說明是針對(duì)本發(fā)明的某些具體實(shí)施例。不過，本發(fā)明可通過許多種不同的方式實(shí)施。在本說明中，會(huì)參照附圖，在附圖中，相同的部件自始至終使用相同的編號(hào)標(biāo)識(shí)。根據(jù)以下說明容易看出，本發(fā)明可在任一構(gòu)造用于顯示圖像-無論是動(dòng)態(tài)圖像(例如視頻)還是靜態(tài)圖像(例如靜止圖像)，無論是文字圖像還是圖片圖像-的裝置中實(shí)施。更具體而言，本發(fā)明可在例如(但不限于)以下等眾多種電子裝置中實(shí)施或與這些電子裝置相關(guān)聯(lián)移動(dòng)電話、無線裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)、GPS接收器/導(dǎo)航器、照像機(jī)、MP3播放器、攝錄機(jī)、游戲機(jī)、手表、時(shí)鐘、計(jì)算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器(例如里程表顯示器等)、駕駛艙控制裝置及/或顯示器、照像機(jī)景物顯示器(例如車輛的后視照像機(jī)顯示器)、電子照片、電子告示牌或標(biāo)牌、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、包裝及美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如一件珠寶上的圖像顯示器)。與本文所述MEMS裝置具有類似結(jié)構(gòu)的MEMS裝置也可用于非顯示應(yīng)用，例如用于電子切換裝置。
圖1中顯示一個(gè)含有一干涉式MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實(shí)施例。在這些裝置中，像素處于亮狀態(tài)或暗狀態(tài)。在亮開(on)或打開(open)狀態(tài)下，顯示元件將入射可見光的一大部分反射至用戶。在處于暗(關(guān)(off)或關(guān)閉(closed))狀態(tài)下時(shí)，顯示元件幾乎不向用戶反射入射可見光。視不同的實(shí)施例而定，可顛倒“開”與“關(guān)”狀態(tài)的光反射性質(zhì)。MEMS像素可構(gòu)造成主要在所選色彩下反射，以除黑色和白色之外還可實(shí)現(xiàn)彩色顯示。
圖1為一等軸圖，其顯示一視覺顯示器的一系列像素中的兩相鄰像素，其中每一像素包含一MEMS干涉式調(diào)制器。在某些實(shí)施例中，一干涉式調(diào)制器顯示器包含一由這些干涉式調(diào)制器構(gòu)成的行/列陣列。每一干涉式調(diào)制器包括一對(duì)反射層，該對(duì)反射層定位成彼此相距一可變且可控的距離，以形成一至少具有一個(gè)可變尺寸的光學(xué)諧振空腔。在一實(shí)施例中，其中一個(gè)反射層可在兩個(gè)位置之間移動(dòng)。在本文中稱為釋放狀態(tài)的第一位置上，該可移動(dòng)層的位置距離一固定的局部反射層相對(duì)遠(yuǎn)。在第二位置上，該可移動(dòng)層的位置更近地靠近該局部反射層。根據(jù)可移動(dòng)反射層的位置而定，從這兩個(gè)層反射的入射光會(huì)以相長(zhǎng)或相消方式干涉，從而形成各像素的總體反射或非反射狀態(tài)。
在圖1中顯示的像素陣列部分包括兩個(gè)相鄰的干涉式調(diào)制器12a和12b。在左側(cè)的干涉式調(diào)制器12a中，顯示一可移動(dòng)的高度反射層14a處于一釋放位置，該釋放位置距一固定的局部反射層16a一預(yù)定距離。在右側(cè)的干涉式調(diào)制器12b中，顯示一可移動(dòng)的高度反射層14b處于一受激勵(lì)位置處，該受激勵(lì)位置靠近固定的局部反射層16b。
固定層16a、16b導(dǎo)電、局部透明且局部為反射性，并可通過例如在一透明襯底20上沉積將一個(gè)或多個(gè)各自為鉻及氧化銦錫的層而制成。所述各層被圖案化成平行條帶，且可形成一顯示裝置中的行電極，如將在下文中所進(jìn)一步說明。可移動(dòng)層14a、14b可形成為由沉積在支柱18頂部的一或多個(gè)沉積金屬層(與行電極16a、16b正交)及一沉積在支柱18之間的中間犧牲材料構(gòu)成的一系列平行條帶。在犧牲材料被蝕刻掉以后，這些可變形的金屬層與固定的金屬層通過一規(guī)定的氣隙19隔開。這些可變形層可使用一具有高度導(dǎo)電性及反射性的材料(例如鋁)，且該些條帶可形成一顯示裝置中的列電極。
在未施加電壓時(shí)，空腔19保持位于層14a、16a之間，且可變形層處于如圖1中像素12a所示的一機(jī)械弛豫狀態(tài)。然而，在向一所選行和列施加電位差之后，在所述行和列電極相交處的對(duì)應(yīng)像素處形成的電容器被充電，且靜電力將這些電極拉向一起。如果電壓足夠高，則可移動(dòng)層發(fā)生形變，并被壓到固定層上(可在固定層上沉積一介電材料(在該圖中未示出)，以防止短路，并控制分隔距離)，如圖1中右側(cè)的像素12b所示。無論所施加的電位差極性如何，該行為均相同。由此可見，可控制反射與非反射像素狀態(tài)的行/列激勵(lì)與傳統(tǒng)的LCD及其他顯示技術(shù)中所用的行/列激勵(lì)在許多方面相似。
圖2至圖5B顯示一個(gè)在一顯示應(yīng)用中使用一干涉式調(diào)制器陣列的實(shí)例性過程及系統(tǒng)。圖2為一系統(tǒng)方框圖，該圖顯示一可體現(xiàn)本發(fā)明各方面的電子裝置的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)例性實(shí)施例中，所述電子裝置包括一處理器21，其可為任何通用單芯片或多芯片微處理器，例如ARM、Pentium、Pentium II、PentiumIII、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或任何專用微處理器，例如數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器或可編程門陣列。按照業(yè)內(nèi)慣例，可將處理器21配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件模塊。除執(zhí)行一個(gè)操作系統(tǒng)外，還可將該處理器配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用程序，包括網(wǎng)頁瀏覽器、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。
在一實(shí)施例中，處理器21還配置成與一陣列控制器22進(jìn)行通信。在一實(shí)施例中，該陣列控制器22包括向一像素陣列30提供信號(hào)的一行驅(qū)動(dòng)電路24及一列驅(qū)動(dòng)電路26。圖1中所示的陣列剖面圖在圖2中以線1-1示出。對(duì)于MEMS干涉式調(diào)制器，所述行/列激勵(lì)協(xié)議可利用圖3所示的這些裝置的滯后性質(zhì)。其可能需要例如一10伏的電位差來使一可移動(dòng)層自釋放狀態(tài)變形至受激勵(lì)狀態(tài)。然而，當(dāng)所述電壓自該值降低時(shí)，在所述電壓降低回至10伏以下時(shí)，所述可移動(dòng)層將保持其狀態(tài)。在圖3的實(shí)例性實(shí)施例中，在電壓降低至2伏以下之前，可移動(dòng)層不會(huì)完全釋放。因此，在圖3所示的實(shí)例中，存在一大約為3-7伏的電壓范圍，在該電壓范圍內(nèi)存在一施加電壓窗口，在該窗口內(nèi)所述裝置穩(wěn)定在釋放或受激勵(lì)狀態(tài)。在本文中將其稱為“滯后窗口”或“穩(wěn)定窗口”。對(duì)于一具有圖3所示滯后特性的顯示陣列而言，行/列激勵(lì)協(xié)議可設(shè)計(jì)成在行選通期間，向所選通行中將被激勵(lì)的像素施加一約10伏的電壓差，并向?qū)⒈会尫诺南袼厥┘右唤咏?伏的電壓差。在選通之后，向像素施加一約5伏的穩(wěn)態(tài)電壓差，以使其保持在行選通使其所處的任何狀態(tài)。在被寫入之后，在該實(shí)例中，每一像素均承受一處于3-7伏的“穩(wěn)定窗口”內(nèi)的電位差。該特性使圖1所示的像素設(shè)計(jì)在相同的所施加電壓條件下穩(wěn)定在一既有的激勵(lì)狀態(tài)或釋放狀態(tài)。由于干涉式調(diào)制器的每一像素，無論處于激勵(lì)狀態(tài)還是釋放狀態(tài)，實(shí)質(zhì)上均是一由所述固定反射層及移動(dòng)反射層所構(gòu)成的電容器，因此，該穩(wěn)定狀態(tài)可在一滯后窗口內(nèi)的電壓下得以保持而幾乎不消耗功率。如果所施加的電位恒定，則基本上沒有電流流入像素。
在典型應(yīng)用中，可通過根據(jù)第一行中所期望的一組受激勵(lì)像素確定一組列電極而形成一顯示幀。此后，將一行脈沖施加于第1行的電極，從而激勵(lì)與所確定的列線對(duì)應(yīng)的像素。此后，將所確定的一組列電極變成與第二行中所期望的一組受激勵(lì)像素對(duì)應(yīng)。此后，將一脈沖施加于第2行的電極，從而根據(jù)所確定的列電極來激勵(lì)第2行中的相應(yīng)像素。第1行的像素不受第2行的脈沖的影響，因而保持其在第1行的脈沖期間所設(shè)定到的狀態(tài)。可按順序性方式對(duì)全部系列的行重復(fù)上述步驟，以形成所述的幀。通常，通過以某一所期望幀數(shù)/秒的速度連續(xù)重復(fù)該過程來用新顯示數(shù)據(jù)刷新及/或更新這些幀。還有很多種用于驅(qū)動(dòng)像素陣列的行及列電極以形成顯示幀的協(xié)議亦為人們所熟知，且可用于本發(fā)明。
圖4、5A及圖5B顯示一種用于在圖2所示的3×3陣列上形成一顯示幀的可能的激勵(lì)協(xié)議。圖4顯示一組可用于具有圖3所示滯后曲線的像素的可能的行及列電壓電平。在圖4的實(shí)施例中，激勵(lì)一像素包括將相應(yīng)的列設(shè)定至-Vbias，并將相應(yīng)的行設(shè)定至+ΔV，其可分別對(duì)應(yīng)于-5伏及+5伏。釋放像素則是通過將相應(yīng)的列設(shè)定至+Vbias并將相應(yīng)的行設(shè)定至相同的+ΔV、由此在所述像素兩端形成一0伏的電位差來實(shí)現(xiàn)。在那些其中行電壓保持0伏的行中，像素穩(wěn)定于其最初所處的狀態(tài)，而與該列處于+Vbias還是-Vbias無關(guān)。同樣如在圖4中所示，應(yīng)了解，可使用極性與上述極性相反的電壓，例如激勵(lì)一像素可包括將相應(yīng)的列設(shè)定至+Vbias、并將相應(yīng)的行設(shè)定至-ΔV。在該實(shí)施例中，釋放像素是通過將相應(yīng)的列設(shè)定至-Vbas并將相應(yīng)的行設(shè)定至相同的-ΔV、由此在所述像素兩端形成一0伏的電位差來實(shí)現(xiàn)。
圖5B為一顯示一系列行及列信號(hào)的時(shí)序圖，該些信號(hào)施加于圖2所示的3×3陣列，其將形成圖5A所示的顯示布置，其中受激勵(lì)像素為非反射性。在寫入圖5A所示的幀之前，像素可處于任何狀態(tài)，在該實(shí)例中，所有的行均處于0伏，且所有的列均處于+5伏。在這些所施加電壓下，所有的像素穩(wěn)定于其現(xiàn)有的受激勵(lì)狀態(tài)或釋放狀態(tài)。
在圖5A所示的幀中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激勵(lì)。為實(shí)現(xiàn)這一效果，在第1行的“行時(shí)間”期間，將第1列及第2列設(shè)定為-5伏，將第3列設(shè)定為+5伏。此不會(huì)改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因?yàn)樗邢袼鼐３痔幱?-7伏的穩(wěn)定窗口內(nèi)。此后，通過一自0伏上升至5伏然后又下降回至0伏的脈沖來選通第1行。由此激勵(lì)像素(1，1)和(1，2)并釋放像素(1，3)。陣列中的其它像素均不受影響。為將第2行設(shè)定為所期望狀態(tài)，將第2列設(shè)定為-5伏，將第1列及第3列設(shè)定為+5伏。此后，向第2行施加相同的選通脈沖將激勵(lì)像素(2，2)并釋放像素(2，1)和(2，3)。同樣，陣列中的其它像素均不受影響。類似地，通過將第2列和第3列設(shè)定為-5伏、并將第1列設(shè)定為+5伏對(duì)第3行進(jìn)行設(shè)定。第3行的選通脈沖將第3行像素設(shè)定為圖5A所示的狀態(tài)。在寫入幀之后，行電位為0，而列電位可保持在+5或-5伏，且此后顯示器將穩(wěn)定于圖5A所示的布置。應(yīng)了解，可對(duì)由數(shù)十或數(shù)百個(gè)行和列構(gòu)成的陣列使用相同的程序。還應(yīng)了解，用于實(shí)施行和列激勵(lì)的電壓的時(shí)序、順序及電平可在以上所述的一般原理內(nèi)變化很大，且上述實(shí)例僅為實(shí)例性，任何激勵(lì)電壓方法均可用于本發(fā)明。
按照上述原理運(yùn)行的干涉式調(diào)制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)可千變?nèi)f化。例如，圖6A-6C顯示移動(dòng)鏡結(jié)構(gòu)的三種不同實(shí)施例。圖6A為圖1所示實(shí)施例的剖面圖，其中在正交延伸的支撐件18上沉積一金屬材料條帶14。在圖6B中，可移動(dòng)的反射材料14僅在隅角處在系鏈32上附接至支撐件。在圖6C中，可移動(dòng)的反射材料14懸吊在一可變形層34上。由于反射材料14的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及所用材料可在光學(xué)特性方面得到優(yōu)化，且可變形層34的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所用材料可在所期望機(jī)械特性方面得到優(yōu)化，因此該實(shí)施例具有若干優(yōu)點(diǎn)。在許多公開文件中，包括(例如)第2004/0051929號(hào)美國(guó)公開申請(qǐng)案中，描述了各種不同類型干涉式裝置的制造?？墒褂煤芏喾N人們所熟知的技術(shù)來制成上述結(jié)構(gòu)，包括一系列材料沉積、圖案化及蝕刻步驟。
如上文所述，在某些實(shí)施例中，可使用來自一在不同的時(shí)刻改變所提供照明的顏色的照明裝置的光來對(duì)干涉式調(diào)制器進(jìn)行照明。因此，可使用例如紅色、綠色及藍(lán)色等一系列顏色對(duì)干涉式調(diào)制器進(jìn)行照明。干涉式調(diào)制器選擇性地反射該光以形成一彩色圖像。
如上文所述，干涉式調(diào)制器可設(shè)置成陣列形式并加以尋址，以提供所需的顯示。通過尋址，可引導(dǎo)所需調(diào)制器來提供預(yù)定的光學(xué)響應(yīng)。各元件可單獨(dú)加以尋址，或者在較佳實(shí)施例中，可通過選通一組電極并在其他電極上提供數(shù)據(jù)加以尋址。(一種較佳的尋址方法可減少為驅(qū)動(dòng)顯示器所需的控制信號(hào)。在受讓于本發(fā)明受讓人且名稱為“可見光譜調(diào)制器陣列(Visible Spectrum ModulatorArrays)”的第5,986,796號(hào)美國(guó)專利中對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)說明。)相應(yīng)地，各實(shí)施例包括一種具有一干涉式調(diào)制器陣列的顯示器，該干涉式調(diào)制器陣列在與一受到適當(dāng)驅(qū)動(dòng)的多色光源相組合時(shí)可用于產(chǎn)生彩色圖像。這種顯示器能夠用作直視式彩色顯示器或投影式彩色顯示器。如上文所述，在某些實(shí)施例中，當(dāng)干涉式調(diào)制器受到激勵(lì)、光學(xué)諧振腔凹下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一黑色狀態(tài)。而在釋放位置上空腔打開時(shí)，干涉式調(diào)制器被設(shè)計(jì)成提供一預(yù)定的反射特性，該預(yù)定的反射特性可為寬帶白色以使入射于鏡上的一系列顏色以大致相等的強(qiáng)度受到反射、或者被調(diào)諧成其反射率光譜具有復(fù)數(shù)個(gè)反射比峰值，所述復(fù)數(shù)個(gè)反射比峰值交疊或?qū)?yīng)于由多色光源發(fā)射的顏色。當(dāng)將上述類型的調(diào)制器陣列與使用一組原色(例如紅色、綠色及藍(lán)色光)對(duì)陣列進(jìn)行順序性照明相結(jié)合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全色直視式及投影式顯示器。利用例如LED等高速光源，可使色場(chǎng)時(shí)間遠(yuǎn)短于眼睛的反應(yīng)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)顏色融合。
通過構(gòu)建一將使用均一的干涉式調(diào)制器陣列實(shí)現(xiàn)的全色顯示器，可簡(jiǎn)化顯示陣列的制作工藝，這是因?yàn)楦缮媸秸{(diào)制器具有單一的氣隙高度及一致的機(jī)械層設(shè)計(jì)。此又會(huì)實(shí)現(xiàn)內(nèi)在的電壓匹配，從而使對(duì)施加于各電極上的電壓的光學(xué)響應(yīng)將基本相同。此外，每一種顏色的填充系數(shù)將基本相同，這是因?yàn)閷?duì)每一種顏色使用像素的全部面積且位深度與像素布局無關(guān)。在一實(shí)施例中，所制作的顯示器通過適當(dāng)?shù)墓庠催x擇而提供一寬的色域，并在低環(huán)境光照度環(huán)境中在發(fā)射狀模式中實(shí)現(xiàn)低的功耗。
一個(gè)實(shí)例性實(shí)施例提供三個(gè)集成部件(1)一干涉式調(diào)制器陣列，其設(shè)計(jì)成在反射時(shí)在可見光譜中具有三個(gè)或三個(gè)以上反射比峰值；(2)一能夠發(fā)出一組原色的光源，例如一發(fā)光二極管或一組能夠發(fā)出一組其發(fā)射光譜選擇成與干涉式調(diào)制器陣列的反射比峰值相匹配的紅色、綠色及藍(lán)色光的二極管；及(3)一光導(dǎo)，其設(shè)計(jì)成使用來自多色光源的光對(duì)干涉式調(diào)制器陣列進(jìn)行照明。干涉式調(diào)制器陣列由紅色光、綠色光及藍(lán)色光按順序進(jìn)行照明。一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)在陣列上對(duì)光進(jìn)行引導(dǎo)。這些光導(dǎo)可具有例如皺褶等形貌(反射性或散射形貌等)，從而使光的一部分偏轉(zhuǎn)并以法向入射對(duì)陣列進(jìn)行照明。所述光得到調(diào)制且至少一部分穿過光導(dǎo)沿法向反射至觀看者。
另一實(shí)施例還提供三個(gè)集成部件(1)一干涉式調(diào)制器陣列，其設(shè)計(jì)成以可見光譜中三個(gè)或三個(gè)以上反射比峰值進(jìn)行反射；(2)一能夠產(chǎn)生一寬帶光譜的光源，該寬帶光譜包括對(duì)應(yīng)于干涉式調(diào)制器陣列反射比峰值的至少一部分發(fā)射光譜重疊；及(3)一光譜過濾器，其設(shè)計(jì)成使用來自所述寬帶光源的光的一特定光譜對(duì)干涉式調(diào)制器陣列(或其某些部分)進(jìn)行照明。該實(shí)施例還可提供一設(shè)計(jì)成使用穿過光譜過濾器的光對(duì)干涉式調(diào)制器陣列(或其某些部分)進(jìn)行照明的光導(dǎo)。
圖7A顯示一實(shí)例性干涉式調(diào)制器陣列的一個(gè)實(shí)施例。具體而言，圖7A顯示兩個(gè)相鄰的干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)。關(guān)于此種干涉式調(diào)制器的其他詳情已在上文中加以說明。對(duì)于圖7A所示的干涉式調(diào)制器，在襯底202上沉積有一層薄的吸收層205。在該實(shí)例性實(shí)施例中，導(dǎo)電/吸收層205由鉻及ITO制成，且襯底202可由玻璃制成。在導(dǎo)電/吸收層205上，沉積有一通常為氧化物的介電層204。支柱206設(shè)置用于將一機(jī)械/鏡元件208懸掛于設(shè)計(jì)成提供一光學(xué)響應(yīng)的介電層204上方一預(yù)定高度處。在第5,835,255號(hào)美國(guó)專利及前述第09/966,843號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中對(duì)在干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的制作中所用的其他幾何形狀及材料進(jìn)行了詳細(xì)論述。如上文所述，也可具有其他變化形式。
在圖7A中，兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)制器具有可決定調(diào)制器的光學(xué)響應(yīng)的光學(xué)空腔210a及210b。這些空腔可相互獨(dú)立地受到激勵(lì)或釋放。在一實(shí)施例中，顯示器的所有調(diào)制器均具有基本相同的光學(xué)響應(yīng)。然而，其所顯示的顏色將取決于照明光源的顏色，且其被設(shè)計(jì)成反射多種波長(zhǎng)的光。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，圖中僅顯示兩個(gè)調(diào)制器是為了便于例示，一顯示器將具有多得多的調(diào)制器。
在圖7A所示的實(shí)例性實(shí)施例中，各干涉式調(diào)制器均使用相同的氣隙距離(dair)。由于光學(xué)響應(yīng)是隨所反射光的波長(zhǎng)的模式加以調(diào)諧，因而所述空腔可設(shè)計(jì)成反射多種波長(zhǎng)。轉(zhuǎn)至圖8，空腔高度(dair)被選擇成在釋放狀態(tài)下對(duì)至少三種被表示為反射率峰值的波長(zhǎng)(λ1，λ2及λ3)具有高度的反射性。在一實(shí)施例中，這些峰值對(duì)應(yīng)于由多色光源發(fā)出的藍(lán)色光、綠色光及紅色光的波長(zhǎng)。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本文所揭示的教示內(nèi)容也同等地適用于所存在的反射峰值多于或少于圖中所示反射峰值的情形及其中調(diào)制器在整個(gè)可見光譜中提供一寬帶響應(yīng)反射峰值的情形。例如，在一實(shí)施例中，將空腔高度(dair)選擇成在釋放狀態(tài)中對(duì)至少兩種波長(zhǎng)(例如藍(lán)綠色及黃色)具有高度反射性。如果在不與由光源發(fā)射的光的其中一種顏色相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)周圍存在反射率峰值，則完全不使用這些峰值，且這些峰值將不會(huì)對(duì)運(yùn)行產(chǎn)生明顯影響。在另一實(shí)施例中，光調(diào)制器是一寬帶白色光調(diào)制器，其在整個(gè)可見光譜中提供一可反射一寬的波長(zhǎng)范圍的寬帶響應(yīng)。由于光調(diào)制器將反射入射至其上面的光譜，因而光源及/或光譜過濾器將控制光調(diào)制器反射何種顏色。
圖7B顯示一實(shí)例性顯示器構(gòu)造。光源256在不同的時(shí)刻提供不同的顏色。在該實(shí)例性實(shí)施例中，光源為一能夠依序發(fā)出原色光的發(fā)光二極管。在該實(shí)例性實(shí)施例中，光源256將在一第一時(shí)間間隔期間發(fā)出紅色光、在一第二時(shí)間間隔期間發(fā)出綠色光并在一第三時(shí)間間隔期間發(fā)出藍(lán)色光。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可使用任何能夠依序發(fā)出各種顏色的光源，例如燈&色輪、旋轉(zhuǎn)燈&濾光器總成、及燈/濾光器/旋轉(zhuǎn)棱鏡組合，而無需僅限于最常用的原色組紅色、綠色及藍(lán)色。
光通過一個(gè)或多個(gè)光導(dǎo)250傳播。光通過光導(dǎo)250被導(dǎo)向至干涉式調(diào)制器陣列252上。干涉式調(diào)制器陣列252設(shè)置于襯底254上。實(shí)例性光導(dǎo)可在光導(dǎo)上具有例如皺褶等形貌(反射性形貌、散射形貌等)，這些形貌使某些光偏轉(zhuǎn)并以法向入射對(duì)陣列進(jìn)行照明。盡管光朝陣列252的法向偏轉(zhuǎn)是理想情況，然而法向反射角可能并非主導(dǎo)性的反射角，如圖7B所示。而某些光受到調(diào)制并被干涉式調(diào)制器陣列252沿法向穿過光導(dǎo)發(fā)射至觀看者。同樣，某些受到陣列252反射的光可能并非為法向角度。
圖9提供一實(shí)例性顯示器的方塊圖?？刂铺幚砥?08向顯示器400提供信號(hào)。顯示器400包含大量像素元件。為便于例示說明，提供像素元件402a-402i。像素元件402a-402i可分別進(jìn)行尋址。通常，像素元件402a-402i將包含特定顏色的子像素，這些特定顏色的子像素將負(fù)責(zé)顯示紅色、藍(lán)色或綠色。然而在一實(shí)施例中，像素元件402a-402i能夠顯示所有三種顏色且所顯示的顏色取決于由光源410所發(fā)出的光的顏色。在該具體實(shí)施例中，像素元件402a-402i是使用干涉式調(diào)制器構(gòu)建而成。
人眼與人腦相結(jié)合會(huì)使變化速度快到無法分別觀看的各個(gè)圖像連成一體。正是這種合成使一系列快速閃爍的圖像能夠被觀看者看作連續(xù)的活動(dòng)圖像。如本文所述，以一種不同的方式利用人的視力的這種合成方面。如果在觀看者處使紅色及藍(lán)色以足夠快的速率交替閃爍，則觀看者將看到紫紅色，因?yàn)榇竽X將實(shí)質(zhì)上對(duì)快速變化的圖像進(jìn)行合成或低通過濾。
因此，控制處理器408接收關(guān)于將由每一像素元件402a-402i顯示的所需顏色的指示。然后，控制處理器408確定為產(chǎn)生該顏色所需的紅色、綠色及藍(lán)色的比率。根據(jù)該比率，將在光源410正發(fā)出紅色光的同時(shí)選擇一第一數(shù)量個(gè)干涉式調(diào)制器402a-402i處于釋放位置(空腔將打開)，在光源410正發(fā)出綠色光的同時(shí)選擇一第二數(shù)量個(gè)干涉式調(diào)制器402a-402i處于釋放位置(空腔將打開)，且在光源410正發(fā)出藍(lán)色光的同時(shí)選擇一第三數(shù)量個(gè)干涉式調(diào)制器402a-402i處于釋放位置(空腔將打開)。通過足夠快地依序選通紅色、綠色及藍(lán)色，可實(shí)現(xiàn)一任意大的色域。
為調(diào)節(jié)所顯示的顏色的強(qiáng)度，控制處理器408使用瞬時(shí)抖動(dòng)，由此在一所需數(shù)量個(gè)像素元件402a-402i的調(diào)制器受到激勵(lì)時(shí)以預(yù)定間隔在所選像素元件402a-402i處閃爍所顯示的顏色。當(dāng)一像素元件402a-402i的調(diào)制器受到激勵(lì)時(shí)，像素元件顯示黑色。通過將該黑色狀態(tài)結(jié)合入閃爍序列內(nèi)，可減小如上文所述所形成的顏色的強(qiáng)度。在較佳實(shí)施例中，可將上述兩種方法相互結(jié)合使用來提供既可顯示正確強(qiáng)度又可顯示正確顏色的最佳像素圖案。換句話說，可將有效地顯示顏色的幀與顯示黑色的幀相組合來調(diào)制強(qiáng)度。
此外，各實(shí)施例通過允許控制處理器408控制光源410的顏色順序、占空比及/或強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)顯示的靈活性。光源的輸出可視圖像內(nèi)容或其他條件而改變。例如，在需要的顏色變少(小色域)的條件下，可禁用一個(gè)或多個(gè)光源。此具有降低顯示器的功率消耗的優(yōu)點(diǎn)。
圖10顯示控制處理器408的運(yùn)行。在塊500處，控制處理器408接收關(guān)于像素元件402a-402i的顏色及強(qiáng)度信息。在塊502處，控制處理器408確定被設(shè)定成在其紅色循環(huán)、其藍(lán)色循環(huán)及其綠色循環(huán)期間反射來自光源410的光的像素的數(shù)量及位置。在塊504中，控制處理器408確定陰影幀的占空比。陰影幀為黑色幀，其中所有或一部分像素元件402a-402i受到激勵(lì)，以便通過將一預(yù)定量的黑色陰影合成入所顯示顏色中來減小所顯示顏色的強(qiáng)度。在塊506中，控制處理器408確定由光源410發(fā)射的光的顏色占空比、顏色變化速率及強(qiáng)度。在塊508中，控制處理器408根據(jù)上面所確定的參數(shù)來強(qiáng)度顯示器400。
圖11提供干涉式調(diào)制器的一替代結(jié)構(gòu)。調(diào)制器600包括一通常由ITO制成的下部電極622。在電極622的頂部沉積有一第一介電質(zhì)620，例如SiO2。在介電質(zhì)620上沉積有一薄層吸收材料/導(dǎo)體材料618，例如鉻，且在該吸收層上為一由例如Al2O3等材料制成的電絕緣層616。設(shè)置有一第一組支柱612來支撐鏡610以形成第一光學(xué)空腔614。鏡610通常由鋁制成且也可用作一電極。在鏡610上為一第二組支柱606，其設(shè)置用于支撐介電層604，在該實(shí)例性實(shí)施例中，介電層604由SiO2構(gòu)成。由此會(huì)形成第二空腔608。在介電層604上為一高電極602。在自下方觀看時(shí)，該調(diào)制器將在未受激勵(lì)狀態(tài)中顯示黑色。當(dāng)在鏡610與電極602之間施加一電場(chǎng)從而使空腔608凹下時(shí)，調(diào)制器將具有一光譜響應(yīng)，該光譜響應(yīng)部分地由光學(xué)空腔的豎向尺寸界定。當(dāng)在鏡610與電極622之間施加一電場(chǎng)從而使空腔614凹下時(shí)，調(diào)制器變?yōu)橐荒軌蚋叨确瓷渌蓄l率的入射光的寬帶鏡。在某些實(shí)施例中，層616非常薄，從而使在空腔614凹下時(shí)鏡610與一構(gòu)造于電極622下面的襯底(未顯示)之間的間隔距離最小化。在一實(shí)施例中，層616為100埃厚。
該調(diào)制器的工作方式如參照上述其他實(shí)例性實(shí)施例所述，但以一其中未受激勵(lì)時(shí)的顏色為黑色(即低反射率)的模式工作。此可具有減小為寫入一圖像-例如一其相當(dāng)一部分為黑色的圖像-而需要激勵(lì)的像素?cái)?shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
圖12A及12B為顯示一顯示裝置2040的一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖。顯示裝置2040例如可為蜂窩式電話或移動(dòng)電話。然而，顯示裝置2040的相同組件及其稍作變化的形式也可作為例如電視及便攜式媒體播放器等各種類型顯示裝置的例證。
顯示裝置2040包括一外殼2041、一顯示器2030、一天線2043、一揚(yáng)聲器2045、一輸入裝置2048及一麥克風(fēng)2046。外殼2041通常由所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的眾多種制造工藝中的任一種工藝制成，包括注射成型及真空成形。此外，外殼2041可由眾多種材料中的任一種材料制成，包括但不限于塑料、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷、或其一組合。在一實(shí)施例中，外殼2041包括可拆式部分(未圖示)，這些可拆式部分可與其他具有不同顏色的、或包含不同標(biāo)識(shí)、圖片或符號(hào)的可拆式部分換用。
實(shí)例性顯示裝置2040的顯示器2030可為眾多種顯示器中的任一種，包括本文所述的雙穩(wěn)顯示器。在其他實(shí)施例中，顯示器2030包括例如上文所述的等離子體顯示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板顯示器、或例如CRT或其他管式裝置等非平板顯示器，這些顯示器為所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。然而，為便于說明本實(shí)施例，顯示器2030包括一如本文所述的干涉式調(diào)制器顯示器。
在圖12B中示意性地顯示實(shí)例性顯示裝置2040的一實(shí)施例的組件。所示實(shí)例性顯示裝置2040包括一外殼2041，并可包括其他至少部分地封閉于其中的組件。例如，在一實(shí)施例中，實(shí)例性顯示裝置2040包括一網(wǎng)絡(luò)接口2027，該網(wǎng)絡(luò)接口2027包括一耦接至一收發(fā)器2047的天線2043。收發(fā)器2047連接至處理器2021，處理器2021又連接至調(diào)節(jié)硬件2052。調(diào)節(jié)硬件2052可配置成對(duì)一信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如對(duì)一信號(hào)進(jìn)行濾波)。調(diào)節(jié)硬件2052連接至一揚(yáng)聲器2045及一麥克風(fēng)2046。處理器2021還連接至一輸入裝置2048及一驅(qū)動(dòng)控制器2029。驅(qū)動(dòng)控制器2029耦接至一幀緩沖器2028并耦接至陣列驅(qū)動(dòng)器2022，陣列驅(qū)動(dòng)器2022又耦接至一顯示陣列2030。一電源2050根據(jù)具體實(shí)例性顯示裝置2040的設(shè)計(jì)的要求為所有組件供電。
網(wǎng)絡(luò)接口2027包括天線2043及收發(fā)器2047，以使實(shí)例性顯示裝置2040可通過網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)或多個(gè)裝置進(jìn)行通信。在一實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口2027還可具有某些處理功能，以降低對(duì)處理器2021的要求。天線2043是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的用于發(fā)射及接收信號(hào)的任一種天線。在一實(shí)施例中，天線根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802.11(a)，(b)，或(g))來發(fā)射及接收RF信號(hào)。在另一實(shí)施例中，天線根據(jù)藍(lán)牙(BLUETOOTH)標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)射及接收RF信號(hào)。倘若為蜂窩式電話，則天線被設(shè)計(jì)成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在無線移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的已知信號(hào)。收發(fā)器2047對(duì)自天線2043接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以使其可由處理器2021接收及進(jìn)一步處理。收發(fā)器2047還處理自處理器2021接收到的信號(hào)，以使其可通過天線2043自實(shí)例性顯示裝置2040發(fā)射。
在一替代實(shí)施例中，可由一接收器取代收發(fā)器2047。在又一替代實(shí)施例中，可由一圖像源取代網(wǎng)絡(luò)接口2027，該圖像源可存儲(chǔ)或產(chǎn)生擬發(fā)送至處理器2021的圖像數(shù)據(jù)。例如，該圖像源可為一含有圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻光盤(DVD)或硬盤驅(qū)動(dòng)器、或一產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。
處理器2021通?？刂茖?shí)例性顯示裝置2040的總體運(yùn)行。處理器2021自網(wǎng)絡(luò)接口2027或一圖像源接收數(shù)據(jù)(例如壓縮的圖像數(shù)據(jù))，并將該數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或處理成一種易于處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。然后，處理器2021將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)控制器2029或發(fā)送至幀緩沖器2028進(jìn)行存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常是指可識(shí)別一圖像內(nèi)每一位置處的圖像特性的信息。例如，所述圖像特性可包括顏色、飽和度及灰度級(jí)。
在一實(shí)施例中，處理器2021包括一微控制器、CPU、或用于控制實(shí)例性顯示裝置2040的運(yùn)行的邏輯單元。調(diào)節(jié)硬件2052通常包括用于向揚(yáng)聲器2045發(fā)送信號(hào)及用于自麥克風(fēng)2046接收信號(hào)的放大器及濾波器。調(diào)節(jié)硬件2052可為實(shí)例性顯示裝置2040內(nèi)的離散組件，或者可并入處理器2021或其他組件內(nèi)。
驅(qū)動(dòng)控制器2029直接自處理器2021或自幀緩沖器2028接收由處理器2021產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)，并適當(dāng)?shù)貙⒃紙D像數(shù)據(jù)重新格式化以便高速傳輸至陣列驅(qū)動(dòng)器2022。具體而言，驅(qū)動(dòng)控制器2029將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化成一具有光柵類格式的數(shù)據(jù)流，以使其具有一適合于掃描顯示陣列2030的時(shí)間次序。然后，驅(qū)動(dòng)控制器2029將格式化后的信息發(fā)送至陣列驅(qū)動(dòng)器2022。盡管驅(qū)動(dòng)控制器2029(例如LCD控制器)通常是作為一獨(dú)立的集成電路(IC)與系統(tǒng)處理器2021相關(guān)聯(lián)，然而這些控制器也可按許多種方式進(jìn)行構(gòu)建。其可作為硬件嵌入于處理器2021中、作為軟件嵌入于處理器2021中、或以硬件形式與陣列驅(qū)動(dòng)器2022完全集成在一起。
通常，陣列驅(qū)動(dòng)器2022自驅(qū)動(dòng)控制器2029接收格式化后的信息并將視頻數(shù)據(jù)重新格式化成一組平行的波形，該組平行的波形每秒許多次地施加至來自顯示器的x-y像素矩陣的數(shù)百條、有時(shí)數(shù)千條引線。
在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器2029、陣列驅(qū)動(dòng)器2022、及顯示陣列2030適用于本文所述的任一類型的顯示器。舉例而言，在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器2029是一傳統(tǒng)的顯示控制器或一雙穩(wěn)顯示控制器(例如一干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實(shí)施例中，陣列驅(qū)動(dòng)器2022是一傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器或一雙穩(wěn)顯示驅(qū)動(dòng)器(例如一干涉式調(diào)制器顯示器)。在一實(shí)施例中，一驅(qū)動(dòng)控制器2029與陣列驅(qū)動(dòng)器2022集成在一起。這種實(shí)施例在例如蜂窩式電話、手表及其他小面積顯示器等高度集成的系統(tǒng)中很常見。在又一實(shí)施例中，顯示陣列2030是一典型的顯示陣列或一雙穩(wěn)顯示陣列(例如一包含一干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。
輸入裝置2048使用戶能夠控制實(shí)例性顯示裝置2040的運(yùn)行。在一實(shí)施例中，輸入裝置2048包括一小鍵盤(例如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、一按鈕、一開關(guān)、一觸敏屏幕、一壓敏或熱敏薄膜。在一實(shí)施例中，麥克風(fēng)2046是實(shí)例性顯示裝置2040的輸入裝置。當(dāng)使用麥克風(fēng)2046向該裝置輸入數(shù)據(jù)時(shí)，可由用戶提供語音命令來控制實(shí)例性顯示裝置2040的運(yùn)行。
電源2050可包含所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的許多種能量存儲(chǔ)裝置。例如，在一實(shí)施例中，電源2050為一可再充電的蓄電池，例如一鎳-鎘蓄電池或一鋰離子蓄電池。在另一實(shí)施例中，電源2050是一可再生能源、電容器或太陽能電池，包括塑料太陽能電池及太陽能電池漆。在另一實(shí)施例中，電源2050構(gòu)造成自墻上的插座接收電力。
在某些實(shí)施方案中，控制可編程性如上文所述存在于一驅(qū)動(dòng)控制器中，該驅(qū)動(dòng)控制器可位于電子顯示系統(tǒng)中的數(shù)個(gè)位置上。在某些情形中，控制可編程性存在于陣列驅(qū)動(dòng)器2022中。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將知，可在任意數(shù)量的硬件及/或軟件組件中及在不同的構(gòu)造中實(shí)施上述優(yōu)化。
盡管上文詳細(xì)說明是顯示、說明及指出本發(fā)明的適用于各種實(shí)施例的新穎特征，然而應(yīng)了解，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可在形式及細(xì)節(jié)上對(duì)所示裝置或工藝的作出各種省略、替代及改變，此并不背離本發(fā)明的精神。應(yīng)知道，由于某些特征可與其他特征相獨(dú)立地使用或付諸實(shí)踐，因而可在一并不提供本文所述的所有特征及優(yōu)點(diǎn)的形式內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，其包括至少一個(gè)經(jīng)構(gòu)造以反射光的干涉式光調(diào)制器，所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器具有一在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜響應(yīng)；及一具有一包含至少一個(gè)發(fā)射峰值的發(fā)射光譜的光源，所述至少一個(gè)發(fā)射峰值至少部分地交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值中的一個(gè)峰值。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一經(jīng)構(gòu)造以將光傳播至所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器的光導(dǎo)。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中所述光源包含復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)射峰值，所述復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)射峰值至少部分地交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值中的復(fù)數(shù)個(gè)峰值。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其中所述光導(dǎo)經(jīng)構(gòu)造以選擇所述發(fā)射峰值中的至少一個(gè)峰值。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器包括一由一對(duì)其間具有一間隙的反射表面形成的光學(xué)空腔。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其中所述間隙界定一會(huì)在所述光譜響應(yīng)中產(chǎn)生所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的空腔高度。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括復(fù)數(shù)個(gè)干涉式光調(diào)制器，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)干涉式光調(diào)制器中的每一個(gè)干涉式光調(diào)制器均具有一包含一打開狀態(tài)及一關(guān)閉狀態(tài)的光學(xué)空腔，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)干涉式光調(diào)制器構(gòu)造成在一打開狀態(tài)中具有基本相同的光譜響應(yīng)且在一關(guān)閉狀態(tài)中具有基本相同的光譜響應(yīng)。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器的所述光譜響應(yīng)在可見光譜中包含三個(gè)或三個(gè)以上反射比峰值，所述三個(gè)或三個(gè)以上反射比峰值包含紅色、綠色及藍(lán)色峰值。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一像素元件陣列，每一像素元件均包含至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述像素元件中所述至少一個(gè)干涉式調(diào)制器的反射比，以使所述像素元件顯示一圖像。
11.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以接收一圖像的一顯示信號(hào)，并經(jīng)配置以控制對(duì)所述像素元件的照明以使所述像素元件顯示所述圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制對(duì)所述像素元件進(jìn)行照明的光的顏色順序、占空比、或強(qiáng)度。
13.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述光源包括一發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一與所述干涉式調(diào)制器電連通的處理器，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；及一與所述處理器電連通的存儲(chǔ)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)電路，其經(jīng)配置以向所述干涉式調(diào)制器發(fā)送至少一個(gè)信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制器，其經(jīng)配置以向所述驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分。
17.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一圖像源模塊，其經(jīng)配置以向所述處理器發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其中所述圖像源模塊包括一接收器、收發(fā)器、及發(fā)射器中的至少一個(gè)。
19.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一輸入裝置，其經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送至所述處理器。
20.一種顯示裝置，其包括用于以干涉方式調(diào)制光的構(gòu)件，其中所述調(diào)制構(gòu)件能夠反射在可見光譜中具有復(fù)數(shù)個(gè)強(qiáng)度峰值的光；及用于使用在可見光譜中包含至少所述復(fù)數(shù)個(gè)強(qiáng)度峰值的光對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件進(jìn)行選擇性照明的構(gòu)件。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其中所述調(diào)制構(gòu)件包括至少一個(gè)干涉式調(diào)制器。
22.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其中所述照明構(gòu)件包括至少一個(gè)光源。
23.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括用于控制所述對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件的選擇性照明的構(gòu)件。
24.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其中所述控制構(gòu)件經(jīng)配置以控制對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件進(jìn)行照明的光的顏色順序、占空比、或強(qiáng)度。
25.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括用于將光自所述照明構(gòu)件引導(dǎo)至所述調(diào)制構(gòu)件的構(gòu)件。
26.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其中可見光譜中的所述復(fù)數(shù)個(gè)強(qiáng)度峰值包括紅色、綠色、及藍(lán)色峰值或者藍(lán)綠色及黃色峰值。
27.一種制造一顯示裝置的方法，其包括提供復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件均包含至少一個(gè)具有一光譜響應(yīng)的干涉式光調(diào)制器，所述光譜響應(yīng)在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值；及提供一光源，所述光源經(jīng)構(gòu)造以使用具有一個(gè)或多個(gè)基本上交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜峰值的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其進(jìn)一步包括將一光譜過濾器定位于所述光源與所述像素元件之間的一光學(xué)路徑中，所述光譜過濾器經(jīng)構(gòu)造以產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)光譜峰值。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其進(jìn)一步包括相對(duì)于所述光源及所述像素元件定位一光導(dǎo)，以將光自所述光源傳遞至所述像素元件。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述光導(dǎo)經(jīng)構(gòu)造以產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)光譜峰值。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述干涉式光調(diào)制器各自包含一由一對(duì)相隔一距離的反射表面形成的光學(xué)空腔。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件的所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器包含一具有一打開狀態(tài)與一關(guān)閉狀態(tài)的光學(xué)空腔，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件的所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器經(jīng)構(gòu)造以在一打開狀態(tài)中具有基本相同的光譜響應(yīng)且在一關(guān)閉狀態(tài)中具有基本相同的光譜響應(yīng)。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器經(jīng)構(gòu)造以反射在可見光譜中包含三個(gè)或三個(gè)以上強(qiáng)度峰值的光，所述三個(gè)或三個(gè)以上強(qiáng)度峰值包含紅色、綠色及藍(lán)色峰值。
34.如權(quán)利要求27所述的方法，其進(jìn)一步包括提供一控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制使用所述一個(gè)或多個(gè)光譜峰值對(duì)所述像素元件進(jìn)行的選擇性照明。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制對(duì)所述像素元件進(jìn)行照明的光的顏色順序、占空比、或強(qiáng)度。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以使所述像素元件中的所述干涉式調(diào)制器在不同輸出狀態(tài)之間切換。
37.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述光源包括一發(fā)光二極管。
38.一種通過如權(quán)利要求27所述的方法制成的顯示裝置。
39.一種顯示一圖像的方法，其包括使用來自一光源的光對(duì)至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器進(jìn)行照明；及自所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器反射所述光；其中(i)所述至少一個(gè)干涉式光調(diào)制器具有一在可見光譜中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值的光譜響應(yīng)，及(ii)所述光源具有一包含至少一個(gè)發(fā)射峰值的發(fā)射光譜，所述至少一個(gè)發(fā)射峰值至少部分地交疊所述兩個(gè)或兩個(gè)以上反射比峰值中的一峰值。
40.一種顯示裝置，其包括復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件均包含一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器；及一照明裝置，其經(jīng)構(gòu)造以使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
41.如權(quán)利要求40所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制使用所述彩色光對(duì)所述像素元件進(jìn)行的順序性照明，以產(chǎn)生一所需的逐一顏色融合。
42.如權(quán)利要求40所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以控制所述像素元件的所述反射狀態(tài)。
43.如權(quán)利要求40所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一與所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件電連通的處理器，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；及一與所述處理器電連通的存儲(chǔ)裝置。
44.如權(quán)利要求43所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)電路，其經(jīng)配置以向所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件發(fā)送至少一個(gè)信號(hào)。
45.如權(quán)利要求44所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一控制器，其經(jīng)配置以向所述驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分。
46.如權(quán)利要求43所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一圖像源模塊，其經(jīng)配置以向所述處理器發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)。
47.如權(quán)利要求46所述的顯示裝置，其中所述圖像源模塊包括一接收器、收發(fā)器、及發(fā)射器中的至少一個(gè)。
48.如權(quán)利要求43所述的顯示裝置，其進(jìn)一步包括一輸入裝置，所述輸入裝置經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送至所述處理器。
49.一種顯示裝置，其包括用于以干涉方式調(diào)制光的構(gòu)件，其可在不同反射狀態(tài)之間切換；及用于使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述調(diào)制構(gòu)件進(jìn)行選擇性照明的構(gòu)件。
50.如權(quán)利要求49所述的顯示裝置，其中所述調(diào)制構(gòu)件包括復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件均包括一干涉式光調(diào)制器。
51.如權(quán)利要求50所述的顯示裝置，其中所述照明構(gòu)件包括一照明裝置。
52.如權(quán)利要求51所述的顯示裝置，其中所述照明裝置包括一光源。
53.一種制造一顯示裝置的方法，其包括提供復(fù)數(shù)個(gè)像素元件，每一像素元件均包括一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器；及相對(duì)于所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件布置一照明裝置，以使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明。
54.一種通過如權(quán)利要求53所述的方法制成的顯示裝置。
55.一種顯示一圖像的方法，其包括使用在不同時(shí)刻具有不同顏色的光對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)像素元件進(jìn)行選擇性照明，每一像素元件均包括一可在不同反射狀態(tài)之間切換的干涉式光調(diào)制器；及自所述復(fù)數(shù)個(gè)像素元件的至少一部分反射所述光。
56.一種顯示裝置，其包括一經(jīng)構(gòu)造以發(fā)出包含一發(fā)射光譜的光的照明裝置，所述發(fā)射光譜具有一隨時(shí)間變化的光譜輸出；至少一個(gè)經(jīng)構(gòu)造以反射來自所述照明裝置的光的光調(diào)制裝置，所述至少一個(gè)光調(diào)制裝置包含一由一對(duì)反射表面形成的光學(xué)空腔；及一控制系統(tǒng)，其經(jīng)配置以改變所述照明裝置的光譜輸出。
57.如權(quán)利要求56所述的顯示裝置，其中所述至少一個(gè)光調(diào)制裝置為一寬帶光調(diào)制裝置。
58.如權(quán)利要求56所述的顯示裝置，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以選擇所述至少一個(gè)光調(diào)制裝置的不同反射狀態(tài)。
全文摘要
在本發(fā)明的各實(shí)施例中，一顯示裝置包括一經(jīng)構(gòu)造以在不同時(shí)刻發(fā)出不同顏色的光的照明裝置及至少一個(gè)由所述照明裝置進(jìn)行照明的干涉式光調(diào)制裝置。在某些較佳實(shí)施例中，使用不同顏色的光以短的持續(xù)時(shí)間對(duì)干涉式光調(diào)制裝置進(jìn)行照明，所述持續(xù)時(shí)間足夠短以使人眼感覺到顏色融合或顏色的混合。所述干涉式光調(diào)制裝置可包括一在一種狀態(tài)中反射白色光的白色干涉式光調(diào)制裝置。所述干涉式光調(diào)制裝置也可具有一包含至少兩個(gè)顏色峰值的反射率光譜。
文檔編號(hào)G02B26/00GK1755482SQ20051010503
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者菲利普·D·弗洛伊德 申請(qǐng)人:Idc公司