用于产生多重虚拟光源的光准直歧管.pdf

1、10申请公布号CN104040388A43申请公布日20140910CN104040388A21申请号201280066962622申请日2012112713/308,18520111130USG02B6/0020060171申请人高通MEMS科技公司地址美国加利福尼亚州72发明人殷页鲁塞尔韦恩格鲁尔克74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人孙宝成54发明名称用于产生多重虚拟光源的光准直歧管57摘要本发明提供用以产生多个虚拟光源且至少部分准直光的系统、方法和设备。在一方面，用以准直光的歧管可产生用于将光射入光导中以照亮显示器的多个虚拟光源。所述歧管可由光学透射材料形成，

2、且可具有用于从光源接收光的背侧，和与所述背侧相对用于输出光的前壁。所述前壁可包含由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分，所述输出部分中的每一者提供单独虚拟光源。所述歧管的上壁、底壁和侧壁可沿着曲线从所述背侧延伸到所述前壁，且可经配置以准直在从所述光导的平面延伸出的方向上传播的光。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014071486PCT国际申请的申请数据PCT/US2012/0666632012112787PCT国际申请的公布数据WO2013/082036EN2013060651INTCL权利要求书3页说明书20页附图18页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权

3、利要求书3页说明书20页附图18页10申请公布号CN104040388ACN104040388A1/3页21一种经配置以产生虚拟光源的歧管系统，其包括光学透射材料的细长形歧管主体，所述主体包含背侧，其经配置以从光源接收光；前壁，其与所述背侧相对且经配置以输出来自所述光源的光，所述前壁包含由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分；弯曲上壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；弯曲下壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；第一弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；以及第二弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所述前壁，2根据权利要求1所述的系统，其中所述主体经配置以在由沿着所述前壁的长度水平延伸的第一轴和从所述主体的所

4、述背侧延伸到所述前壁的第二轴界定的平面中输出光，其中相对于光在所述平面中的角分布，所述光在所述平面外的轴上具有相对窄的角分布。3根据权利要求1所述的系统，其中所述非发光区域包含具有朝向所述背侧延伸的至少两个弯曲侧的缺口，所述缺口分离所述前壁的所述第一输出部分与所述第二输出部分。4根据权利要求3所述的系统，其中所述第一壁的所述第一和所述第二输出部分经配置以产生虚拟光源。5根据权利要求3所述的系统，其中所述缺口的所述侧各自涂布有反射材料。6根据权利要求1所述的系统，其中所述细长形主体具有界定中空内部体积的一或多个内壁，所述中空内部体积具有通到所述背侧上的孔的开口。7根据权利要求1所述的系统，其进一

5、步包含在所述主体的所述前壁上的多个透镜。8根据权利要求7所述的系统，其中所述前壁的所述第一和所述第二部分中的一者的与所述透镜相对的一侧是弯曲的。9根据权利要求8所述的系统，其中所述前壁的所述第一和所述第二部分中的一者的与所述透镜相对的所述侧具有凸形形状。10根据权利要求1所述的系统，其进一步包含在所述主体的所述前壁上的多个透镜。11根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和所述第二侧壁沿着贝塞尔曲线从所述背侧延伸到所述前壁。12根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和所述第二侧壁各自涂布有反射材料。13根据权利要求1所述的系统，其进一步包含与所述背侧光学通信的所述光源。14根据权利要求13所述的

6、系统，其中所述前壁经配置以将来自所述光源的光输出到光学透射面板。15根据权利要求14所述的系统，其中所述光学透射面板包含光转向特征，所述光转向特征经配置以使在所述面板内部传播的光转向，使得所述光传播离开所述面板的主表面。16根据权利要求15所述的系统，其进一步包含显示器，所述显示器具有面对所述面板的所述主表面的主显示表面，其中所述光转向特征经配置以使光转向而离开所述面板且朝向所述显示器。17根据权利要求16所述的系统，其中所述显示器包含反射性显示元件。18根据权利要求17所述的系统，其中所述反射性显示元件包含干涉调制器。权利要求书CN104040388A2/3页319根据权利要求16所述的系统

7、，其进一步包括处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。20根据权利要求19所述的系统，其进一步包括驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一个部分发送到所述驱动器电路。21根据权利要求19所述的系统，其进一步包括图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。22根据权利要求21所述的系统，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器中的至少一个。23根据权利要求19所述的系统，其进一步包括输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器。24一

8、种显示装置，其包括显示元件阵列；光源；光导，其具有光转向特征，所述光转向特征经配置以将由所述光源产生的光朝向所述显示元件阵列重新引导；以及虚拟光产生装置，其用于从所述光源产生多个虚拟光源。25根据权利要求24所述的显示装置，其中所述虚拟光产生装置经配置以准直由所述光源产生的光，且在由沿着前壁的长度水平延伸的第一轴和从主体的背侧延伸到所述前壁的第二轴界定的平面中输出所述准直光，其中相对于光在所述平面中的角分布，所述光在所述平面外的轴上具有相对窄的角分布，其中所述虚拟光产生装置经定位以将所述准直光输出到所述光导中。26根据权利要求24所述的装置，其中所述显示元件阵列包含干涉调制器。27根据权利要求

9、24所述的装置，其中所述准直装置包含光学透射材料的细长形歧管主体，所述主体包含背侧，其经配置以从所述光源接收光；前壁，其与所述背侧相对且经配置以将来自所述光源的光输出到所述光转向特征，所述前壁包含由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分；弯曲上壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；弯曲下壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；以及第一弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；以及第二弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所述前壁。28一种制造显示装置的方法，其包括提供光导面板；提供光源；以及在所述光源与所述光导面板之间提供光准直歧管，其中所述光准直歧管经配置以从由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分输出光。权利

10、要求书CN104040388A3/3页429根据权利要求28所述的方法，其中所述光准直歧管经配置以相对于光在所述光导面板的平面中的角分布而以所述光导面板的所述平面外的相对窄的角分布输出来自所述光源的光。30根据权利要求28所述的方法，其中所述光准直歧管包含光学透射材料的细长形歧管主体，所述歧管主体包含背侧，其经配置以从光源接收光；前壁，其与所述背侧相对且经配置以输出来自所述光源的光，所述前壁包含由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分；弯曲上壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；弯曲下壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；第一弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所述前壁；以及第二弯曲侧壁，其从所述背侧延伸到所

11、述前壁。31根据权利要求29所述的方法，其进一步包括挖空所述歧管主体以界定朝所述背侧敞开的歧管主体内部腔。32根据权利要求28所述的方法，其中提供所述光导面板包含在光学透射面板中形成多个光转向特征，所述光学透射面板形成所述光导面板。33根据权利要求28所述的方法，其进一步包括将显示器附接在所述光导面板下方。34根据权利要求33所述的方法，其中所述显示器包含多个干涉调制器，所述干涉调制器形成所述显示器的像素。权利要求书CN104040388A1/20页5用于产生多重虚拟光源的光准直歧管技术领域0001本发明涉及光准直，且更明确地说，涉及一种用于在虚拟光源处准直光的歧管和相关方法。背景技术0002

12、机电系统包含具有电元件和机械元件、致动器、变换器、传感器、光学组件例如，镜和电子器件的装置。机电系统可以多种尺度制造，包含但不限于微米尺度和纳米尺度。例如，微机电系统MEMS装置可包含具有范围从约一微米到几百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统NEMS装置可包含具有小于一微米的大小的结构，包含例如小于几百纳米的大小。机电元件可使用将衬底和/或沉积的材料层的部分蚀刻掉或添加层以形成电和机电装置的沉积、蚀刻、光刻和/或其它微机械加工工艺而创造。0003一种类型的机电系统装置称为干涉调制器IMOD。如本文中所使用，术语干涉调制器或干涉光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些

13、实施方案中，干涉调制器可包含一对导电板，所述一对导电板中的一者或两者可为完全或部分透明和/或具反射性，且在施加适当电信号时能够相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一个板可包含通过气隙与静止层分离的反射膜。一个板相对于另一个板的位置可改变入射于干涉调制器上的光的光学干涉。干涉调制器装置具有广泛应用范围，且预期用于改进现存产品和创造新产品，尤其是具有显示能力的产品。0004反射的环境光用于在一些显示装置例如，反射性显示器中使用由干涉调制器形成的像素形成图像。这些显示器的感知亮度取决于朝向观看者反射的光的量。在低环境光的条件中，使用来自具有人造光源的照明装置的光以照亮反射像

14、素，接着，反射像素使光朝向观看者反射以产生图像。为满足对于显示装置包含反射性显示器和透射性显示器的市场需求和设计标准，不断开发新的照明装置。发明内容0005本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中无单一者单独负责本文中揭示的合乎需要的属性。0006本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在经配置以产生虚拟光源的歧管系统中实施。所述歧管系统包含光学透射材料的细长形歧管主体。所述歧管主体包含经配置以从光源接收光的背侧。所述歧管主体进一步包含与所述背侧相对且经配置以输出来自所述光源的光的前壁。所述前壁包含由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分。所述歧管主体进一步包含从所述背侧延伸到所述

15、前壁的弯曲上壁、从所述背侧延伸到所述前壁的弯曲下壁、从所述背侧延伸到所述前壁的第一弯曲侧壁和从所述背侧延伸到所述前壁的第二弯曲侧壁。在一方面，所述主体可经配置以在由沿着所述前壁的长度水平延伸的第一轴和从所述主体的背侧延伸到前壁的第二轴界定的平面中输出光。相对于所述平面中的光的角分布，光在所述平面外的轴上可具有相对窄的角分布。在一方面，所述非发光区域可说明书CN104040388A2/20页6包含缺口，所述缺口具有朝向所述背侧延伸的至少两个弯曲侧。所述缺口可分离所述前壁的第一输出部分与第二输出部分。0007本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在显示装置中实施。所述显示装置包含显示元件阵列、光源

16、和光导。所述光导具有光转向特征，其经配置以将由所述光源产生的光重新引导向所述显示元件阵列。所述显示装置进一步包含用于从所述光源产生多个虚拟光源的虚拟光产生装置。所述虚拟光产生装置可经配置以准直由所述光源产生的光，且在由沿着所述前壁的长度水平延伸的第一轴和从所述主体的背侧延伸到前壁的第二轴界定的平面中输出所述准直光。相对于所述平面中的光的角分布，光在所述平面外的轴上可具有相对窄的角分布。所述虚拟光产生装置可经定位以将所述准直光输出到所述光导中。0008本发明中所描述的标的物的另一创新方面可以制造显示装置的方法实施。所述方法包含提供光导面板；提供光源；以及在所述光源与所述光导面板之间提供光准直歧管

17、。所述光准直歧管经配置以从由非发光区域分离的第一输出部分和第二输出部分输出光。在一方面，所述光准直歧管可经配置以相对于所述光导面板的平面中的光的角分布而以所述光导面板的平面外的相对窄的角分布输出来自所述光源的光。0009本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节在附图和下文的描述中阐明。其它特征、方面和优点将从描述、图式和权利要求书而变得显而易见。请注意，以下图的相对尺寸可不按比例绘制。附图说明0010图1展示描绘干涉调制器IMOD显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。0011图2展示说明并有33干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。0012图3展示说明图1的干涉调制

18、器的可移动反射层位置对施加电压的图的实例。0013图4展示说明当施加多种共同和区段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。0014图5A展示说明在图2的33干涉调制器显示器中的显示数据的帧的图的实例。0015图5B展示可用于写入图5A中说明的显示数据的帧的共同和区段信号的时序图的实例。0016图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例。0017图6B到6E展示干涉调制器的变化实施方案的横截面的实例。0018图7展示说明干涉调制器的制造过程的流程图的实例。0019图8A到8E展示在制造干涉调制器的方法中的各种阶段的横截面示意图解的实例。0020图9A展示包含前照灯的显示系统的横截面的实例。

19、0021图9B展示图9A中的显示系统的俯视图的实例。0022图10展示具有光歧管的显示系统的横截面的实例。0023图11展示图10中的显示系统的俯视图的实例。0024图12A到12D分别展示歧管的侧视图、俯视图、透视图和前视图的实例。0025图13展示歧管的横截面侧视图的实例。0026图14说明贝塞尔BEZIER曲线的实例。说明书CN104040388A3/20页70027图15展示歧管的另一横截面侧视图的实例。0028图16说明展示歧管侧壁的曲线的曲线图的实例。0029图17展示歧管的横截面侧视图的另一实例。0030图18为用于制造显示系统的方法的实例。0031图19A和19B展示说明包含多

20、个干涉调制器的显示装置的系统框图的实例。0032各种图式中的相同参考数字和名称指示相同元件。具体实施方式0033下文详细的描述出于描述创新方面的目的而针对某些实施方案。然而，本文中的教示可以大量不同方式应用。所描述的实施方案可在经配置以显示无论为运动例如，视频或静止例如，静态图像和无论为文字、图形或图片的图像的任何装置中实施。更明确地说，预期实施方案可在多种电子装置中实施或与多种电子装置相关联，电子装置例如但不限于移动电话、多媒体具有因特网能力的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能型手机、装置、个人数据助理PDA、无线电子邮件接收器、手持或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板

21、计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置例如，电子阅读器、计算机监视器、汽车显示器例如，里程表显示器等、驾驶舱控制装置和/或显示器、摄影机景观显示器例如，汽车后视摄影机显示器、电子相册、电子广告牌或招牌、投影仪、建筑结构、微波炉、电冰箱、立体声系统、卡带录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣干衣机、停车定时器、封装例如，MEMS和非MEMS、美学结构例如，在一件珠宝上的图像的显示器和多种机电系统装置。本文中的教示还可用于

22、非显示应用中，例如但不限于，电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、可变电抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺和电子测试设备。因此，所述教示并不希望限制于仅在图中描绘的实施方案，而是如所属领域的技术人员将容易显而易见，具有广泛适用性。0034在一些实施方案中，提供用以产生多个虚拟光源且至少部分准直光的歧管。例如，歧管可从单一光源接受光，且输出光使得光看似从两个相异、间隔开的光源其在本文中称为虚拟光源发射。虚拟光源是“虚拟”的，这是指在光看似发射自的位置处不存在物理光源；相反地，虚拟光源的视位置归因于歧管的

23、光学器件。在一些实施方案中，歧管可安置于光源与光导面板之间。在一些实施方案中，光源产生光，光行进到歧管中且至少部分由歧管准直。歧管具有由非发光区域分离的多个输出部分，且每个输出部分可提供虚拟光源。输出光可射入到光导面板中，在一些实施方案中，光导面板使光朝向显示器的像素转向。0035除提供虚拟光源之外，歧管可经配置以准直原本将在从光导面板的平面延伸出的方向上传播的光。准直光可在相对窄的方向范围中传播，且可更平行于光导面板的平面而行进，其中平面由光导的长度和宽度界定如俯视图中所见。相反地，未准直或较少准直的光可在光导面板的平面中在相对广的方向范围中传播。在一些实施方案中，歧管经配置以在由沿着歧管的

24、前壁的长度水平延伸的第一轴和从歧管的背侧延伸到歧管的前壁的第二轴界定的平面中输出光。输出光在平面外的轴上具有相对窄的角分布且在上文提到的平说明书CN104040388A4/20页8面其可对应于光导面板的平面中具有相对广的角分布。0036歧管可由光学透射材料形成，其中歧管的背侧经配置以从光源接收光，且前壁用于输出光。前壁安置成与背侧相对，被分成由非发光区域分离的多个输出部分，且可包含多个透镜。歧管的上壁、下壁和侧壁可沿着曲线从背侧延伸到前壁。曲线可为贝塞尔曲线。所述前壁可具有例如大体矩形形状，其中上壁和下壁界定矩形的长尺寸，且歧管的侧壁界定矩形的短尺寸。前壁可包含非发光区域。在一些实施方案中，歧

25、管可为中空的，其中内部腔朝背侧敞开。0037可实施本发明中描述的标的物的特定实施方案，以实现下列潜在优点中的一或多者。例如，来自多个虚拟光源的照明可减少用于对显示器提供实质上均匀感知亮度的常规光源的数目。因此，归因于所使用的光源的数目减小，可减少制造成本。此外，光源的数目增加可降低显示假影的可见度，例如，交叉影线假影。此外，如果给定常规光源的相对大的大小，那么虚拟光源可比原本可能地更接近彼此而间隔。这可减少由相对宽的间隔的光源引起的光学假影。作为另一实例，当使用具有光源的歧管时，来自光源的平面外光的准直可增加显示装置的感知亮度。原本将传播离开光导的平面的光可经准直使得光代替性地通过光导内部的全

26、内反射进行传播，借此允许光用于照亮显示器，而非从光导逸出。然而，已经在光导的平面中传播的光可未经准直，使得其在广的角度范围中传播，借此在光导的区域上给定高度均匀的光分布。此均匀度可对显示器提供高度均匀感知亮度。0038可应用所描述的实施方案的合适MEMS装置的实例为反射性显示装置。反射性显示装置可并有干涉调制器IMOD以使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射入射于其上的光。IMOD可包含吸收体、可相对于吸收体移动的反射体和界定于吸收体与反射体之间的光学谐振腔。反射体可移动到两个或两个以上不同位置，这可改变光学谐振腔的大小，且借此影响干涉调制器的反射比。IMOD的反射比光谱可产生相当宽的光谱带，

27、光谱带可跨可见波长而移位，以产生不同色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度即，通过改变反射体的位置来调整光谱带的位置。0039图1展示描绘干涉调制器IMOD显示装置的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图的实例。IMOD显示装置包含一或多个干涉MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮状态或暗状态中。在亮“松弛”、“打开”或“开启”状态中，显示元件将入射可见光的大部分反射到例如用户。相反，在暗“激活”、“闭合”或“关闭”状态中，显示元件反射很少的入射可见光。在一些实施方案中，可颠倒开启状态和关闭状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而允许除黑色和白色以外还

28、进行彩色显示。0040IMOD显示装置可包含IMOD的行/列阵列。每一IMOD可包含一对反射层即，可移动反射层和固定部分反射层，所述一对反射层定位于彼此相距可变且可控制距离处以形成气隙也称为光学间隙或腔。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置即，松弛位置中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对较大距离处。在第二位置即，激活位置中，可移动反射层可定位成更接近部分反射层。从两个层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置而相长或相消干涉，从而针对每一像素产生总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD在未激活时可处于反射状态中，反射可见光谱内的光，且在激活时可处于暗状态中，反射可见范

29、围外的光例如，红外光。然而，在一些其它实施说明书CN104040388A5/20页9方案中，IMOD可在未激活时处于暗状态中，且在激活时处于反射状态中。在一些实施方案中，引入施加电压可驱动像素以改变状态。在一些其它实施方案中，施加电荷可驱动像素以改变状态。0041图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉调制器12。在左侧的IMOD12如说明中，可移动反射层14说明为处于距光学堆叠16其包含部分反射层预定距离的松弛位置中。跨左侧的IMOD12施加的电压V0不足以引起可移动反射层14的激活。在右侧的IMOD12中，可移动反射层14说明为处于接近或相邻于光学堆叠16的激活位置中。跨右侧的IMOD

30、12施加的电压VBIAS足以将可移动反射层14维持在激活位置中。0042在图1中，像素12的反射性质大体上用箭头说明，箭头指示入射在像素12上的光13和从左侧的像素12反射的光15。虽然未详细说明，但是所属领域的技术人员应理解，入射在像素12上的光13的大部分将朝向光学堆叠16而透射穿过透明衬底20。入射在光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将被反射回来穿过透明衬底20。透射穿过光学堆叠16的光13的部分将在可移动反射层14处朝向透明衬底20被反射回来并穿过透明衬底20。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉相长或相消将确定从

31、像素12反射的光15的若干波长。0043光学堆叠16可包含单一层或若干层。若干层可包含电极层、部分反射和部分透射层和透明电介质层中的一或多者。在一些实施方案中，光学堆叠16是导电、部分透明和部分反射的，且可例如通过将上述层中的一或多者沉积在透明衬底20上而制造。电极层可由多种材料例如，各种金属，例如，铟锡氧化物ITO形成。部分反射层可由部分反射的多种材料例如，各种金属例如，铬CR、半导体和电介质形成。部分反射层可由一或多个材料层形成，且层中的每一者可由单一材料或材料组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单一半透明金属或半导体厚度，金属或半导体充当光学吸收体和导体两者，而例如，光学堆叠1

32、6或IMOD的其它结构的不同、导电性更强的层或部分可用以在IMOD像素之间载送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/吸收层的一或多个绝缘或电介质层。0044在一些实施方案中，如下文进一步描述，光学堆叠16的若干层可经图案化为平行条状物，且可形成显示装置中的行电极。如所属领域的技术人员所了解，本文中使用术语“图案化”以指遮蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，例如铝AL的高度导电和反射材料可用于可移动反射层14，且这些条状物可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为一或多个沉积金属层的一系列平行条状物正交于光学堆叠16的行电极以形成沉积在柱18之上的列和沉积在柱18之间的介入牺

33、牲材料。当蚀刻掉牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间距可为大致1M到1000M，而间隙19可小于10,000埃。0045在一些实施方案中，IMOD的每一像素无论处于激活状态中或松弛状态中本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器。如由图1左侧的像素12所说明，当未施加电压时，可移动反射层14保持在机械松弛状态中，可移动反射层14与光学堆叠16之间具有间隙19。然而，当将电势差例如，电压施加于选定行和列中的至少一者时，形成于对应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将电极牵拉在一起。如说明书CN10404

34、0388A6/20页10果施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动接近光学堆叠16或背对光学堆叠16而移动。如由图1右侧的激活像素12所说明，光学堆叠16内的电介质层未展示可防止短路并控制层14与16之间的分离距离。不管所施加的电势差的极性如何，行为均相同。虽然在一些例子中可将一阵列中的一系列像素称为“行”或“列”，但是所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”为任意的。换句话说，在一些定向上，行可视为列，且列可视为行。而且，显示元件可均匀地布置为正交行和列“阵列”或布置为例如相对于彼此具有特定位置偏移的非线性配置“马赛克”。术语“阵列”和“马赛克”可指

35、任一配置。因此，虽然显示器称为包含“阵列”或“马赛克”，但是在任何例子中，元件本身无需布置成彼此正交或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状和不均匀分布元件的布置。0046图2展示说明并有33干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。电子装置包含可经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除执行操作系统外，处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用程序，包含网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。0047处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含提供信号给例如显示阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中说明的IMOD显示装置的横截

36、面由图2中的线11展示。虽然图2为清楚起见而说明IMOD的33阵列，但是显示阵列30可含有极大量的IMOD，且行中的IMOD数目可不同于列中的IMOD数目，且反之亦然。0048图3展示说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置对施加电压的图的实例。对于MEMS干涉调制器，行/列即，共同/区段写入程序可利用如图3中说明的这些装置的磁滞性质。干涉调制器可能需要例如约10伏特电势差使可移动反射层或镜从松弛状态改变为激活状态。当电压从那个值减小时，可移动反射层维持其状态，这是因为电压下降回到例如10伏特以下。然而，可移动反射层直到电压下降到2伏特以下才完全松弛。因此，如图3中所示，存在大约3伏特到7伏特的

37、电压范围，在范围中存在其中装置在松弛状态中或激活状态中均为稳定的施加电压窗。在本文中，将窗称为“磁滞窗”或“稳定窗”。对于具有图3的磁滞特性的显示阵列30，行/列写入程序可经设计以一次寻址一或多个行，使得在寻址给定行期间，所寻址行中待激活的像素暴露于约10伏特的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏特的电压差。在寻址之后，将像素暴露于稳定状态或大约5伏特的偏压电压差，使得像素保持在先前选通状态中。在此实例中，在经寻址之后，每一像素经历约3伏特到7伏特的“稳定窗”内的电势差。此磁滞性质特征使像素设计例如，图1中说明能够在相同施加电压条件下在激活或松弛预先存在状态中保持稳定。因为每一IMOD像素无论

38、处于激活状态中还是松弛状态中本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以在磁滞窗内的稳定电压下可保持此稳定状态而实质上不消耗或损耗电力。而且，如果施加电压电势保持实质上固定，那么基本上极少电流或无电流流入IMOD像素中。0049在一些实施方案中，可根据给定行中的像素状态的所要改变如果存在，通过沿列电极集合以“区段”电压的形式施加数据信号来产生图像的帧。可轮流寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为将所要数据写入到第一行中的像素，可将与第一行中的像素的所要状态对应的区段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共同”电压或信号形式的第说明书CN104040388A107/20页11一行脉冲施加到

39、第一行电极。接着，可改变区段电压集合以对应于第二行中的像素的状态的所要改变如果存在，且可将第二共同电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素未受沿列电极施加的区段电压的改变影响，且保持在其在第一共同电压行脉冲期间所设定到的状态。可针对整个系列的行或替代地列以连续方式重复此过程以产生图像帧。可使用新图像数据通过以每秒某一所要数目个帧持续重复此过程来刷新和/或更新帧。0050跨每一像素施加的区段和共同信号的组合即，跨每一像素的电势差确定每一像素的所得状态。图4展示说明在施加各种共同电压和区段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员容易理解，“区段”电压可施加于列电极或

40、行电极，且“共同”电压可施加于列电极或行电极的另一者。0051如图4中以及图5B中所示的时序图中所说明，当沿共同线施加释放电压VCREL时，不管沿区段线施加的电压即，高区段电压VSH和低区段电压VSL如何，沿共同线的全部干涉调制器元件均将被置于松弛状态替代地被称为释放状态或未激活状态中。明确地说，当沿共同线施加释放电压VCREL时，跨调制器的电势电压替代地称为像素电压在沿像素的对应区段线施加高区段电压VSH和低区段电压VSL时均处于松弛窗参见图3，也称为释放窗内。0052当在共同线上施加保持电压例如，高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L时，干涉调制器的状态将保持恒定。例如，松

41、弛IMOD将保持在松弛位置中，且激活IMOD将保持在激活位置中。保持电压可经选择使得在沿对应区段线施加高区段电压VSH和低区段电压VSL时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，区段电压摆动即，高VSH与低区段电压VSL之间的差小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。0053当在共同线上施加寻址或激活电压例如，高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L时，可沿那条线通过沿相应区段线施加区段电压而将数据选择性地写入到调制器。区段电压可经选择使得激活取决于所施加的区段电压。当沿共同线施加寻址电压时，施加一个区段电压将导致稳定窗内的像素电压，从而使像素保持未激活。相比之下，施加另一区段电压将导致超出稳定窗的

42、像素电压，从而导致像素的激活。引起激活的特定区段电压可取决于所使用的寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿共同线施加高寻址电压VCADD_H时，施加高区段电压VSH可使调制器保持于其当前位置中，而施加低区段电压VSL可引起调制器的激活。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，区段电压的影响可相反，其中高区段电压VSH引起调制器的激活，且低区段电压VSL对调制器的状态不具有影响即，保持稳定。0054在一些实施方案中，可使用跨调制器始终产生相同极性电势差的保持电压、寻址电压和区段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电势差的极性交替的信号。跨调制器的极性的交替即，写入程序的极性的交替可减

43、小或抑制在单一极性的重复写入操作之后可发生的电荷积累。0055图5A展示说明图2的33干涉调制器显示器中的显示数据帧的图的实例。图5B展示可用以写入图5A中说明的显示数据帧的共同信号和区段信号的时序图的实例。信号可施加于例如图2的33阵列，这最终将导致图5A中说明的线时间60E显示布置。图5A中的激活调制器处于暗状态中，即，其中反射光的大部分在可见光谱之外以便导致对例如观看者的暗外观。在写入图5A中说明的帧之前，像素可处于任何状态中，但是图说明书CN104040388A118/20页125B的时序图中说明的写入程序假定每一调制器已在第一线时间60A之前释放且驻留在未激活状态中。0056在第一线

44、时间60A期间，将释放电压70施加于共同线1上；施加于共同线2的电压开始处于高保持电压72且移动到释放电压70；并且沿共同线3施加低保持电压76。因此，在第一线时间60A的持续时间之内，沿共同线1的调制器共同1，区段1、1，2和1，3保持在松弛或未激活状态中，沿共同线2的调制器2，1、2，2和2，3将移动到松弛状态，且沿共同线3的调制器3，1、3，2和3，3将保持在其先前状态中。参看图4，沿区段线1、2和3施加的区段电压将对干涉调制器的状态不具有影响，这是因为在线时间60A期间，共同线1、2或3中无一者暴露于引起激活的电压电平即，VCREL松弛和VCHOLD_L稳定。0057在第二线时间60B

45、期间，共同线1上的电压移动到高保持电压72，且不管所施加的区段电压如何，沿共同线1的全部调制器保持在松弛状态中，这是因为在共同线1上未施加寻址或激活电压。归因于释放电压70的施加，沿共同线2的调制器保持在松弛状态中，且沿共同线3的调制器3，1、3，2和3，3将在沿共同线3的电压移动到释放电压70时松弛。0058在第三线时间60C期间，通过在共同线1上施加高寻址电压74而寻址共同线1。因为在施加此寻址电压期间沿区段线1和2施加低区段电压64，所以跨调制器1，1和1，2的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端即，电压差超过预定义阈值，且激活调制器1，1和1，2。相反，因为沿区段线3施加高区段电压62，

46、所以跨调制器1，3的像素电压小于跨调制器1，1和1，2的电压且保持在调制器的正稳定窗内；因此，调制器1，3保持松弛。又在线时间60C期间，沿共同线2的电压降低到低保持电压76，且沿共同线3的电压保持在释放电压70处，从而使沿共同线2和3的调制器保持在松弛位置中。0059在第四线时间60D期间，共同线1上的电压返回到高保持电压72，使沿共同线1的调制器保持于其相应寻址状态中。共同线2上的电压降低到低寻址电压78。因为沿区段线2施加高区段电压62，所以跨调制器2，2的像素电压低于调制器的负稳定窗的低端，从而使调制器2，2激活。相反，因为沿区段线1和3施加低区段电压64，所以调制器2，1和2，3保持

47、在松弛位置中。共同线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿共同线3的调制器保持于松弛状态中。0060最终，在第五线时间60E期间，共同线1上的电压保持在高保持电压72，且共同线2上的电压保持在低保持电压76，从而使沿共同线1和2的调制器保持于其相应寻址状态中。共同线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿共同线3的调制器。由于在区段线2和3上施加低区段电压64，所以调制器3，2和3，3激活，而沿区段线1施加的高区段电压62使调制器3，1保持在松弛位置中。因此，在第五线时间60E结束时，33像素阵列处于图5A中所示的状态中，且只要沿共同线施加保持电压便将保持在那个状态中，而不管当正寻址沿其它共同

48、线未展示的调制器时可能发生的区段电压的变动如何。0061在图5B的时序图中，给定写入程序即，线时间60A到60E可包含使用高保持电压和高寻址电压或低保持电压和低寻址电压。一旦已针对给定共同线完成写入程序且将共同电压设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压，像素电压便保持在给定稳定窗内，且直到在那条共同线上施加释放电压，才穿过松弛窗。而且，由于每一调制器在寻址调说明书CN104040388A129/20页13制器之前作为写入程序的部分而释放，所以调制器的激活时间而非释放时间可确定必要线时间。具体来说，在调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，如图5B中所描绘，可施加释放电压达长于单一线时间。在

49、一些其它实施方案中，可变化沿共同线或区段线施加的电压以考虑不同调制器例如，不同色彩的调制器的激活电压和释放电压的变化。0062根据上文陈述的原理进行操作的干涉调制器的结构的细节可广泛变化。例如，图6A到6E展示干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例，包含可移动反射层14和其支撑结构。图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料的条状物即，可移动反射层14沉积在从衬底20正交地延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14为大体正方形或矩形形状，且在隅角处或隅角附近附接到系栓32上的支撑件上。在图6C中，可移动反射层14为大体正方形或矩形形状且从可变形层34上悬挂下来，可变形层可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的周边而直接或间接连接到衬底20。这些连接件在本文中称为支撑柱。图6C中所示的实施方案具有自可移动反射层14的光学功能与其机械功能其是由可变形层34进行的去耦得到的额外益处。此去耦允许用于反射层14的结构设计和材料和用于可变形层34的结构设计和材料独立于彼此而优化。0063图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14A。可移动反射层14搁在支撑结构例如，支撑柱18上。支撑柱18提供可移动反射层14与下静止电极即，所说明IMOD中的光学堆叠16的部分的分离，使得例如当可移动反射层14处于松弛位置中时在可