具有組織于離軸布置中的光調(diào)制像素的顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 領(lǐng)域是顯示器，且更特定來說是具有調(diào)制光以形成圖像的光調(diào)制像素的顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在常規(guī)的數(shù)字微機電快門（DMS)顯示器中，多個微機電系統(tǒng)（MEMS)快門布置成柵 格。每一快門能夠通過在光圈上方移動或從光圈移開而阻擋光或使光通過且因此用作顯示 器中的像素。由顯示器控制器控制所述快門的操作，所述顯示器控制器使所述快門移動以 阻擋光或使光通過，且由此形成顯示器上的圖像。
[0003] 在此常規(guī)設(shè)計中，所述快門形成為包含快門、用于驅(qū)動所述快門打開或關(guān)閉的一 或多個電極和其它組件的組合件。這些組合件形成于襯底（通常是絕緣材料，例如玻璃） 上。每一組合件具有正方形外圍邊緣且快門和組合件的其它組件裝配于所述外圍邊緣的邊 界內(nèi)。通常，數(shù)千個這些組合件布置在行和列的二維陣列（或柵格）中，由此形成顯示器。
[0004] 在操作中，所述快門在光圈上方移動，從而沿著與顯示器的軸中的一者平行的軸 行進。當(dāng)定位于光圈上方時，快門阻擋光通過光圈且朝向顯示器的表面行進。通過將圖像 編碼成引導(dǎo)特定快門打開且使光通過而且使其它快門關(guān)閉以阻擋光的數(shù)據(jù)，快門柵格可在 顯示器上重新形成圖像。
[0005] 顯示器產(chǎn)生圖像且特定來說產(chǎn)生清晰地界定的圖像的能力至少部分地開啟每一 快門調(diào)制通過光圈且通過顯示器的表面的光的量的能力。特定來說，圖像的清晰度在打開 的快門以最小干涉使光通過以使得打開快門是明亮?xí)r得以改進。類似地，圖像的清晰度還 在關(guān)閉的快門盡可能完全地阻擋光以使得關(guān)閉快門是盡可能黑暗時得以改進。當(dāng)打開快門 與關(guān)閉快門之間的亮度差較大時產(chǎn)生清晰圖像的能力增強。其還在顯示色彩圖像時改進色 彩純度且維持色域。
[0006] 雖然這些顯示器非常良好地工作，但仍需要改進所顯示圖像的清晰度和色彩純 度，且特定來說，仍需要改進打開快門的亮度與關(guān)閉快門的亮度之間的差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文中所闡述的系統(tǒng)和方法尤其包含具有帶可移動快門的多個快門組合件的顯 示器。所述快門在光圈上方移動且從光圈移開以調(diào)制通過所述光圈的光且由此在顯示器上 形成圖像。通常，所述快門組合件布置在行和列的柵格中，且所述柵格具有與顯示器的水平 軸對準(zhǔn)的水平軸?？扉T沿著運動軸移動以阻擋光通過光圈或使光通過?？扉T組合件在所述 柵格內(nèi)對準(zhǔn)以使所述運動軸相對于所述柵格的所述水平軸以一角度延伸。在特定實施方案 中，所述快門組合件具有矩形外圍邊緣，通常為正方形外圍邊緣，且布置于所述柵格中以使 所述矩形外圍邊緣相對于所述柵格的所述水平軸以一角度安置。如此，所述快門組合件可 在所述柵格內(nèi)布置成菱形布局且鄰近列的所述快門組合件可放置到所述柵格的空間偏移 行中。此提供快門組合件的菱形布局，在某些實施方案中，所述菱形布局增加顯示器的有效 每英寸像素數(shù)（PPI)，且在某些實施方案中增加顯示器的光圈比。此外，在某些實施方案中， 此布置通過改進顯示器的離軸對比率性質(zhì)而改進觀看角度。
[0008] 所述快門組合件可由將多個機電快門組合件邏輯分組的顯示器控制器控制，以用 于將所述經(jīng)分組機電快門組合件作為邏輯像素中的子像素進行控制。所述顯示器控制器可 任選地包含用于單獨控制所述經(jīng)分組機電快門組合件以產(chǎn)生所述邏輯像素的灰度值的灰 度控制器。另外，所述顯示器控制器可使分組成所述邏輯像素的所述機電快門組合件變化 以改變所述邏輯像素在由像素行和列形成的柵格內(nèi)的位置。所述顯示器控制器可進一步包 含用于單獨控制鄰近所述邏輯像素的機電快門組合件以提供空間灰度的空間灰度控制器。
[0009] 更特定來說，本文中所闡述的系統(tǒng)和方法尤其包含具有布置在具有平行于所述顯 示器的水平軸的水平軸的柵格上的行和列中的多個像素（具有相應(yīng)的機電快門組合件）的 顯示器。所述相應(yīng)快門組合件具有可沿著運動軸移動的快門，且所述快門組合件在所述柵 格內(nèi)對準(zhǔn)以使所述運動軸相對于所述柵格的所述水平軸以一角度延伸。通常，所述柵格的 鄰近列的快門組合件在空間上偏移以布置在所述柵格的不同行中。任選地，鄰近列中的所 述快門組合件的中心相對于所述水平軸沿著大體上45°的角度對準(zhǔn)。在特定實施方案中， 快門組合件具有矩形外圍邊緣且所述邊緣的一側(cè)沿著相對于所述柵格的所述水平軸成大 體上45°角的角度定向。
[0010] 在特定實施方案中，所述快門沿著所述運動軸在第一與第二位置之間移動且光圈 接近所述快門安置以用于使光朝向所述快門通過，且其中所述第一位置使所述快門與所述 光圈間隔開且所述第二位置使所述快門與所述光圈對準(zhǔn)。所述快門可具有使處于所述第二 位置中的所述快門與所述光圈對準(zhǔn)且延伸超過所述光圈并且與所述光圈的外圍邊緣重疊 的尺寸，其中所述快門沿著所述運動軸比沿著橫向于所述運動軸的軸與所述光圈的所述外 圍邊緣重疊得少或相等。
[0011] 任選地，所述顯示器進一步包含用于控制一列中的機電快門的操作的控制線，其 中所述控制線連接到第一列的所述快門且連接到鄰近于所述第一列的第二列中的所述快 門，以將所述第一列和所述第二列中的所述快門連接到共同控制線。
[0012] 在替代實施例中，所述顯示器具有用于控制一列中的機電快門的操作的共同控制 線，其中所述控制線沿著平行于延伸穿過快門的中心位置的軸的軸連接到所述快門。
[0013] 通常，鄰近列或鄰近列中的快門的運動軸是橫向的。在某些實施方案中，所述顯示 器具有用于使光朝向快門通過的光圈，其中所述快門具有矩形外圍邊緣，所述外圍邊緣的 一側(cè)大體上垂直于所述運動軸，以沿著所述運動軸且跨越所述光圈在第一與第二位置之間 移動。
[0014] 任選地，所述顯示器進一步包含顯示器控制器，所述顯示器控制器用于將多個機 電快門組合件邏輯分組且將所述經(jīng)分組機電快門組合件作為邏輯像素中的子像素進行控 制。所述顯示器控制器可包含用于單獨控制經(jīng)分組機電快門組合件中的相應(yīng)者以產(chǎn)生所述 邏輯像素的灰度值的灰度控制器。
[0015] 任選地，所述顯示器控制器使待分組成所述邏輯像素的所述機電快門組合件變化 以改變所述邏輯像素在由像素行和列形成的陣列內(nèi)的位置。
[0016] 進一步任選地，所述顯示器控制器包含用于單獨控制鄰近所述邏輯像素的機電快 門組合件以提供空間灰度的空間灰度控制器。在另一方面中，本文中所闡述的系統(tǒng)和方法 包含制造顯示器的方法，其包含：將具有相應(yīng)機電快門組合件的多個像素布置在具有水平 軸的柵格上的行和列中，相應(yīng)快門組合件具有可沿著運動軸移動的快門；及將所述柵格內(nèi) 的所述像素布置為使快門組合件中的快門的運動軸對準(zhǔn)成相對于所述柵格的所述水平軸 以一角度延伸。
[0017] 所述方法還可包含使所述柵格的鄰近列的快門組合件在空間上偏移以布置在所 述柵格的不同行中。布置所述像素包含布置鄰近列中的快門組合件的中心以相對于所述水 平軸沿著大體上45°的一角度對準(zhǔn)。
[0018] 所述方法還可包含將共同控制線連接到第一列的所述快門且連接到鄰近于所述 第一列的第二列中的所述快門或?qū)⒖扉T連接到沿著垂直于所述柵格的所述水平軸的軸延 伸的共同控制線。
[0019] 通常，所述方法將快門配置為可沿著運動軸在第一與第二位置之間移動，且將所 述柵格內(nèi)的所述快門組合件布置為使鄰近列或行中的快門的移動軸是橫向的。
[0020] 任選地，所述方法提供具有矩形外圍邊緣的快門、提供用于使光朝向所述快門通 過的光圈，且將所述外圍邊緣的一側(cè)布置為大體上垂直于所述移動軸且跨越所述光圈移動 以大體上阻擋朝向所述快門通過的光。
[0021] 在某些實施方案中，所述方法提供一般沿著所述柵格的列延伸的控制線，且選擇 快門組合件的大小以將兩個快門組合件布置于由四個鄰近控制線界定的空間內(nèi)且選擇快 門組合件的光圈的大小以實現(xiàn)選定光圈比。
[0022] 在另一方面中，本文中所闡述的系統(tǒng)和方法顯示灰度圖像。所述方法可提供多個 機電快門組合件、將所述快門組合件布置在具有水平軸的柵格上的行和列中，其中使鄰近 列的所述快門組合件偏移以使鄰近列中的快門組合件的中心沿著相對于所述水平軸的一 角度對準(zhǔn)、將多個快門組合件邏輯分組，且將所述經(jīng)分組快門組合件作為邏輯像素中的子 像素進行控制以產(chǎn)生灰度照明。
[0023] 所述方法可包含接收所述邏輯像素的灰度值，且根據(jù)所述邏輯像素的所述灰度值 單獨控制所述邏輯像素內(nèi)的所述快門組合件中的相應(yīng)者?？扇芜x地使待分組成所述邏輯像 素的所述快門組合件變化以改變所述邏輯像素在由像素行和列形成的陣列內(nèi)的位置，且可 單獨控制鄰近所述邏輯像素的機電快門以在圖像中提供抖動灰度。
[0024] 這些和其它實施方案可通過本文中所揭示的系統(tǒng)和方法來提供，且將更詳細地描 述不被視為限制性的特定說明。
【附圖說明】
[0025] 參考附圖依據(jù)以下詳細描述將更容易地理解前述論述。
[0026] 圖IA是實例性顯示設(shè)備的等角視圖。
[0027] 圖IB是圖IA的顯示設(shè)備的框圖。
[0028] 圖2是適合并入到圖IA的基于MEMS的顯示器中的說明性基于快門的光調(diào)制器的 透視圖。
[0029] 圖3A是適合控制并入到圖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。
[0030] 圖3B是連接到圖3A的控制矩陣的基于快門的光調(diào)制器陣列的透視圖。
[0031] 圖4A和4B分別是處于打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)中的雙重致動的快門組合件的平面 圖。
[0032] 圖5是基于快門的顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0033] 圖6A和6B是圖解說明包含多個光調(diào)制器顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)框圖。
[0034] 圖7A和7B分別是基于快門的顯示器的平面圖和橫截面圖。
[0035] 圖8描繪從光圈移開的快門和在光圈上方移動的快門的平面圖。
[0036] 圖9描繪具有經(jīng)旋轉(zhuǎn)快門組合件的顯示器的平面圖。
[0037] 圖10描繪具有經(jīng)旋轉(zhuǎn)快門組合件的顯示器的替代實施方案。
[0038] 圖11描繪分組為邏輯像素的多個快門組合件。
[0039] 圖12描繪具有對準(zhǔn)到顯示器的快門組合件的顯示器與具有相對于所述顯示器旋 轉(zhuǎn)的快門組合件的顯示器之間的相對像素間距。
[0040] 圖13描繪具有類似線密度和不同光圈比的兩個陣列。
[0041] 圖14是具有不同大小的快門組合件的快門組合件陣列的平面圖。
【具體實施方式】
[0042] 為提供對本發(fā)明的總體理解，現(xiàn)在將描述特定說明性實施方案，包含用于顯示圖 像的設(shè)備和方法且尤其是包含多個快門的顯示器，所述多個快門布置成陣列且其中所述快 門中的至少一部分經(jīng)對準(zhǔn)以沿著相對于所述顯示器的外圍邊緣以一角度延伸的軸移動。在 某些實施方案中，所述快門布置成菱形布局。
[0043] 可實施本發(fā)明中所描述的目標(biāo)物的特定實施方案以實現(xiàn)以下潛在優(yōu)點中的一或 多者。在某些實施方案中，所揭示的系統(tǒng)和方法可尤其沿著橫向于顯示器的邊緣的觀看方 向提供具有經(jīng)改進性能的顯示器。在某些實施方案中，本文中所揭示的系統(tǒng)和方法可減少 由打開和關(guān)閉快門引起的噪聲。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白還有其它優(yōu)點。
[0044] 然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本文中所描述的系統(tǒng)和方法可在對于所解決 的應(yīng)用適當(dāng)時經(jīng)調(diào)適和修改，且本文中所描述的系統(tǒng)和方法可用于其它適合的應(yīng)用中，且 此些其它添加和修改將不脫離本發(fā)明的范圍。
[0045] 圖IA是實例性顯示設(shè)備的等角視圖。特定來說，圖IA提供直觀式基于MEMS的顯 示設(shè)備100的示意圖。顯示設(shè)備100包含布置在行和列中的多個光調(diào)制器102a到102d ( - 般稱為"光調(diào)制器102"）。在顯示設(shè)備100中，光調(diào)制器102a和102d處于打開狀態(tài)中，從 而允許光通過。光調(diào)制器102b和102c處于關(guān)閉狀態(tài)中，從而阻礙光通過。通過選擇性地 設(shè)定光調(diào)制器l〇2a到102d的狀態(tài)，如果由一或多個燈105照明，則顯示設(shè)備100可用于針 對背光式顯示器形成圖像104。在另一實施方案中，裝置100可通過反射源自所述設(shè)備前面 的周圍光而形成圖像。在另一實施方案中，裝置100可通過反射來自定位在顯示器前面的 一或多個燈的光（即，通過使用前光）而形成圖像。在關(guān)閉或打開狀態(tài)中的一者中，光調(diào)制 器102通過（舉例來說，且非限制）阻擋、反射、吸收、過濾、偏光、繞射或以其它方式更改光 的性質(zhì)或路徑而干涉光學(xué)路徑中的光。
[0046] 在顯示設(shè)備100中，每一光調(diào)制器102對應(yīng)于圖像104中的像素106。在其它實 施方案中，顯示設(shè)備100可利用多個光調(diào)制器102來形成圖像104中的像素106。舉例來 說，顯示設(shè)備100可包含三個色彩特定的光調(diào)制器102。通過選擇性地打開對應(yīng)于特定像 素106的色彩特定的光調(diào)制器102中的一或多者，顯示設(shè)備100可產(chǎn)生圖像104中的色彩 像素106。在使用這些色彩特定的光調(diào)制器102的此實施方案中，圖像104中的像素106將 包含與產(chǎn)生三個色彩的色彩像素106的三個光調(diào)制器102相關(guān)聯(lián)的三個像素106。在另一 實例中，顯示設(shè)備100包含每像素106兩個或更多個光調(diào)制器102以在圖像104中提供灰 度。關(guān)于圖像，"像素"對應(yīng)于由圖像的分辨率定義的最小圖像元素。關(guān)于顯示設(shè)備100的 結(jié)構(gòu)組件，術(shù)語"像素"是指用于調(diào)制形成所述圖像的單個像素的光的組合機