用于控制光调制器的像素电路.pdf

一种设备包含布置成阵列的多个显示元件，及耦合到所述多个显示元件以传达数据(508)及驱动电压(520、532)到所述显示元件的控制矩阵(500)。对于每一显示元件，所述控制矩阵包含将电压源(520)耦合到所述显示元件的致动电路。所述控制矩阵经配置以贯穿所述显示元件的致动器的致动冲程中施加致动电压(520)到所述致动器，及在起始所述致动电压(520)到所述致动器的所述施加的预充电信号(510)已去激活之后起始所述致动器的所述致动。

权利要求书
1.  一种设备，其包括：
多个显示元件，所述显示元件布置成阵列；及
控制矩阵，其耦合到所述多个显示元件以传达数据及驱动电压到所述显示元件，
其中用于每一显示元件的所述控制矩阵包含：
致动电路，其将电压源耦合到相应显示元件，及经配置以贯穿所述相应显示元件的致动器的致动冲程中施加致动电压到所述致动器；且
其中所述控制矩阵经配置以在起始所述致动电压到所述致动器的所述施加的预充电信号已去激活之后起始所述致动器的所述致动。

2.  根据权利要求1所述的设备，其中所述致动电路耦合到全局更新互连件，及所述致动电路经配置以响应于所述全局更新互连件的激活而选择性地移除施加到所述致动器的所述致动电压。

3.  根据权利要求2所述的设备，其中所述致动电路包含源极跟随器电路。

4.  根据权利要求2所述的设备，其中所述致动电路包含耦合到所述全局更新互连件的致动放电晶体管，及所述致动电压是通过经由所述致动放电晶体管放电而被移除。

5.  根据权利要求4所述的设备，其中所述致动放电晶体管是基于存储在数据存储装置处的数据电压而选择性地激活。

6.  根据权利要求1所述的设备，其中所述致动电路耦合到预充电节点且由所述预充电节点上的所述预充电信号来控制，所述预充电节点耦合到提供所述预充电信号的预充电电压源。

7.  根据权利要求6所述的设备，其中用于所述显示元件的所述预充电节点上的所述预充电电压由所述预充电信号电压源及预充电放电开关来控制，所述预充电放电开关维持所述预充电信号电压源所提供的所述预充电节点上的所述电压直到所述预充电放电开关被激活为止。

8.  根据权利要求1所述的设备，其中用于每一显示元件的所述控制矩阵包含第二致动电路，所述第二致动电路将所述电压源耦合到所述相应显示元件及经配置以贯穿所述致动器的在不同于第一致动冲程的方向上的第二致动冲程中施加所述致动电压到所述相应显示元件的第二致动器；且其中所述控制矩阵经配置以在起始所述致动电压到所述第二致动器的所述施加的第二预充电信号已去激活之后起始所述第二致动器的所述致动。

9.  根据权利要求8所述的设备，其中所述第二致动电路耦合到第二全局更新互连件，其中所述控制矩阵经配置以通过在激活所述全局更新互连件及所述第二全局更新互连件中的一者之前激活所述全局更新互连件及所述第二全局更新互连件中的另一者而致动所述致动器及所述第二致动器中的一者。

10.  根据权利要求9所述的设备，其中所述第二致动电路经配置以响应于激活所述第二全局更新互连件而选择性地移除施加到所述第二致动器的所述致动电压。

11.  根据权利要求10所述的设备，其中所述致动电路包含耦合到所述第二全局更新互连件的致动放电晶体管，及所述致动电压是通过经由所述致动放电晶体管放电而被移除。

12.  根据权利要求11所述的设备，其中所述第二致动放电晶体管是基于所述致动放电晶体管的输出而选择性地激活。

13.  根据权利要求1所述的设备，其中所述控制矩阵仅包含n型晶体管。

14.  根据权利要求1所述的设备，其中所述控制矩阵仅包含p型晶体管。

15.  根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包含显示设备，及所述显示元件包含光调制器。

16.  根据权利要求1所述的设备，其中所述显示元件包含机电系统EMS显示元件。

17.  根据权利要求1所述的设备，其中所述显示元件包含微机电系统MEMS显示元件。

18.  根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
显示器，其包含显示元件的所述阵列；
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；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

19.  根据权利要求18所述的设备，其进一步包括：
驱动电路，其经配置以发送至少一个信号到所述显示器；且其中
控制器经进一步配置以发送所述图像数据的至少一部分到所述驱动电路。

20.  根据权利要求19所述的设备，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，其中所述图像源模块包括接收器、收发器及发射器中的至少一者。

21.  根据权利要求20所述的设备，其进一步包括∶
输入装置，其经配置以接收输入数据及将所述输入数据传达到所述处理器。

22.  根据权利要求18所述的设备，其中所述显示元件包含光调制器。

23.  一种设备，其包括：
多个显示元件，所述显示元件布置成阵列；及
控制矩阵，其耦合到所述多个显示元件以传达数据及驱动电压到所述显示元件，
其中用于每一显示元件的所述控制矩阵包含：
第一致动电路，其将电压源耦合到相应显示元件，及经配置以贯穿所述相应显示元件的第一致动器的致动冲程中施加致动电压到所述第一致动器；
第二致动电路，其将所述电压源耦合到所述显示元件，及经配置以贯穿所述显示元件的第二致动器的致动冲程中施加所述致动电压到所述第二致动器；且
其中所述控制矩阵经配置以在起始所述致动电压到所述第一致动器及所述第二致动器的所述施加的预充电信号已去激活之后起始所述第一致动器及所述第二致动器中的一者的所述致动。

24.  根据权利要求23所述的设备，其中所述第一致动电路耦合到第一全局更新互连件，及所述第一致动电路经配置以响应于所述第一全局更新互连件的去激活而选择性地移除施加到所述第一致动器的所述致动电压；且其中所述第二致动电路耦合到第二全局更新互连件，及所述第二致动电路经配置以响应于所述第二全局更新互连件的去激活而选择性地移除施加到所述第一致动器的所述致动电压。

25.  根据权利要求24所述的设备，其中所述控制矩阵经配置以在所述第一全局更新互连件及所述第二全局更新互连件中的一者的所述去激活之前响应于所述第一全局更新互连件及所述第二全局更新互连件中的另一者的所述去激活而致动所述第一致动器及所述第二致动器中的一者。

26.  根据权利要求25所述的设备，其中所述控制矩阵经配置以基于存储在数据存储电容器处的数据电压而致动所述第一致动器及所述第二致动器中的一者。

27.  根据权利要求23所述的设备，其中所述第一致动器电路及所述第二致动器电路由预充电节点上的所述预充电信号控管，所述预充电节点耦合到激活所述预充电信号的预充电电压源。

28.  根据权利要求23所述的设备，其中所述控制矩阵仅包含n型晶体管。

29.  根据权利要求23所述的设备，其中所述控制矩阵仅包含p型晶体管。

30.  根据权利要求23所述的设备，其中所述设备包含显示设备，及所述显示元件包含光调制器。

31.  根据权利要求23所述的设备，其中所述显示元件包含机电系统EMS显示元件。

32.  根据权利要求23所述的设备，其中所述显示元件包含微机电系统MEMS显示元件。

说明书用于控制光调制器的像素电路
相关申请案
本专利申请案主张2012年8月9日申请的题为“用于控制显示设备的电路(CIRCUITS FOR CONTROLLING DISPLAY APPARATUS)”的第13/571,215号美国实用申请案的优先权，且转让给本受让人及因此以引用的方式明确并入本文中。
技术领域
本发明涉及机电系统(EMS)的领域。具体来说，本发明涉及用于控制显示设备的EMS显示元件的阵列以产生显示图像的电路。
背景技术
各种显示设备包含具有发射或反射光以形成图像的对应光调制器的显示像素的阵列。光调制器包含用于在第一状态与第二相对状态之间驱动光调制器的致动器。在某些显示设备中，需要增加光调制器的速度及可靠性。通过电路集合控制的光调制器被称为控制矩阵。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文所揭示的所需要的属性。
本发明中描述的标的物的一个新颖方面可实施在一种设备中，所述设备包含布置成阵列的多个显示元件及耦合到所述多个EMS显示元件以传达数据及驱动电压到所述显示元件的控制矩阵。对于每一显示元件，控制矩阵包含将电压源耦合到显示元件的致动电路。所述控制矩阵经配置以贯穿显示元件的致动器的致动冲程中施加致动电压到所述致动器，及在起始所述致动电压到所述致动器的所述施加的预充电信号已去激活之后起始所述致动器的致动。
在一些实施方案中，致动电路耦合到全局更新互连件，及致动电路经配置以响应于全局更新互连件的激活而选择性地移除施加到致动器的致动电压。在一些实施方案 中，致动电路包含耦合到全局更新互连件的致动放电晶体管，及所述致动电压是通过经由致动放电晶体管放电而被移除。在一些实施方案中，致动电路包含源极跟随器电路。
在一些实施方案中，致动放电晶体管是基于存储在数据存储装置处的数据电压而选择性地致动。在一些实施方案中，所述致动电路由预充电节点上的预充电信号控管。预充电节点耦合到激活预充电信号的预充电电压源。在一些实施方案中，用于所述显示元件的预充电节点上的预充电电压由预充电信号电压源及预充电放电开关来控制，所述预充电放电开关维持所述预充电信号电压源所提供的预充电节点上的电压直到预充电放电开关被激活为止。
在一些实施方案中，控制矩阵还包含第二致动电路，其将电压源耦合到显示元件及经配置以贯穿显示元件的第二致动器的第二致动冲程中在不同于第一致动冲程的方向上施加致动电压到所述致动器。在一些此类实施方案中，控制矩阵经配置以在起始致动电压到第二致动器的施加的第二预充电信号已去激活之后起始第二致动器的致动。在一些实施方案中，控制矩阵经配置以通过在激活全局更新互连件及第二全局更新互连件中的一者之前激活全局更新互连件及第二全局更新互连件中的另一者来致动致动器及第二致动器中的一者。
在一些实施方案中，第二致动电路耦合到第二全局更新互连件。第二致动电路经配置以响应于第二全局更新互连件的激活而选择性地移除施加到第二致动器的致动电压。在一些实施方案中，致动电路包含耦合到第二全局更新互连件的致动放电晶体管，及所述致动电压是通过经由致动放电晶体管放电而被移除。在一些实施方案中，第二致动放电晶体管是基于致动放电晶体管的输出而选择性地致动。
在一些实施方案中，控制矩阵仅包含n型晶体管。在一些实施方案中，控制矩阵仅包含p型晶体管。在一些实施方案中，所述设备包含显示设备，及所述显示元件为光调制器。在一些实施方案中，显示元件为机电系统(EMS)显示元件。在一些实施方案中，显示元件为微机电系统(MEMS)显示元件。
在一些实施方案中，所述设备包含显示器。所述设备还包含经配置以与显示器通信及经配置以处理图像数据的处理器。所述设备还包含经配置以与处理器通信的存储器装置。在一些实施方案中，所述设备还包含经配置以发送至少一个信号到显示器的驱动电路。在一些此类实施方案中，控制器经进一步配置以发送图像数据的至少一部分到驱动电路。在一些实施方案中，所述设备包含经配置以将图像数据发送到处理器的图像源模块。在一些此类实施方案中，图像源模块包含接收器、收发器及发射器中 的至少一者。在一些实施方案中，所述设备包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传达到处理器的输入装置。
本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施在一种显示设备中，所述显示设备所述布置成阵列的多个显示元件及耦合到所述多个显示元件以传达数据及驱动电压到显示元件的控制矩阵。对于每一显示元件，控制矩阵包含第一致动电路，其将电压源耦合到显示元件及经配置以贯穿显示元件的第一致动器的致动冲程中施加致动电压到所述第一致动器。所述控制矩阵还包含第二致动电路，其将电压源耦合到显示元件及经配置以贯穿显示元件的第二致动器的致动冲程中施加致动电压到所述第二致动器。所述控制矩阵经配置以在起始所述致动电压到所述第一致动器及所述第二致动器的所述施加的预充电信号已去激活之后起始所述第一致动器及所述第二致动器中的一者的所述致动。
在一些实施方案中，第一致动电路耦合到第一全局更新互连件，及第一致动电路经配置以响应于第一全局更新互连件的去激活而选择性地移除施加到第一致动器的致动电压。在一些此类实施方案中，第二致动电路耦合到第二全局更新互连件，及第二致动电路经配置以响应于第二全局更新互连件的去激活而选择性地移除施加到第一致动器的致动电压。
在一些实施方案中，控制矩阵经配置以在第一全局更新互连件及第二全局更新互连件中的一者的去激活之前响应于第一全局更新互连件及第二全局更新互连件中的另一者的去激活而致动第一致动器及第二致动器中的一者。在一些实施方案中，控制矩阵经配置以基于存储在数据存储装置处的数据电压而致动第一致动器及第二致动器中的一者。在一些实施方案中，第一致动器电路及第二致动器电路由预充电节点上的预充电信号控管，预充电节点耦合到激活预充电信号的预充电电压源。
在一些实施方案中，控制矩阵仅包含n型晶体管。在一些实施方案中，控制矩阵仅包含p型晶体管。在一些实施方案中，所述设备包含显示设备，及所述显示元件为光调制器。在一些实施方案中，显示元件为机电系统(EMS)显示元件。在一些实施方案中，显示元件为微机电系统(MEMS)显示元件。
在附图及以下描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本发明内容中提供的实例主要就基于EMS的显示器、基于MEMS的显示器来描述，但本文提供的概念可适用于其它类型的显示器(例如LCD、OLED电泳及场致发射显示器)以及适用于其它非显示EMS装置或MEMS装置(例如MEMS麦克风、传感器及光学开关)。其它特征、方面及优点将从描述、图式及权利要求书变得显而易见。应 注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备的实例示意图。
图1B展示主机装置的实例框图。
图2A展示说明性基于快门的光调制器的实例透视图。
图2B展示基于卷动致动器快门的光调制器的横截面图。
图2C展示说明性基于非快门的微机电系统(MEMS)光调制器的横截面图。
图2D展示基于电润湿的光调制阵列的横截面图。
图3A展示控制矩阵的实例示意图。
图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器的阵列的透视图。
图4A及4B展示双致动器快门组合件的实例视图。
图5展示实例控制矩阵的一部分。
图6展示实例帧寻址及像素致动方法的流程图。
图7展示施加到控制矩阵的各种互连件的实例电压的时序图。
图8展示另一实例控制矩阵的一部分。
图9展示施加到控制矩阵的各种互连件的实例电压的时序图。
图10A及10B是说明包含多个显示元件的显示装置的系统框图。
各个图式中的相同参考标号及名称指示相同元件。
具体实施方式
本发明涉及用于控制显示设备的显示元件的阵列以在显示器上产生图像的电路。在一些实施方案中，显示元件可为机电系统(EMS)显示元件或微机电系统(MEMS)显示元件。在一些实施方案中，显示元件可为光调制器。在一些实施方案中，每一显示元件(例如光调制器)对应于显示像素。某些显示设备包含光调制器，其包含用于驱动光调制器进入第一状态(例如接通(ON)状态)(在所述状态中光调制器发射光)及第二状态(例如断开(OFF)状态)(在所述状态中光调制器不输出任何光)的一或多个致动器。上文描述的用以驱动致动器的电路经布置成控制矩阵。控制矩阵将阵列的每一像素寻址到对应于用于对应光调制器的接通状态的接通状态或对应于用于任何给定图像帧的对应光调制器的断开状态的断开状态中的任一者。为了在减少功率消耗的情况下增加光调制器的速度，用电压源而非在“预充电”节点上的所存储电荷来静电地致动光调制器是有益 的。如此操作已证明难以具有无驻流(除了装置漏电流之外)的仅一种晶体管(例如，仅P-MOS或N-MOS)的像素。
在一些实施方案中，当光调制器啮合致动器时，所述光调制器抵靠着弹簧而工作，所述弹簧在光调制器啮合时产生较多反作用力。另外，致动器及光调制器周围的流体由于从致动器的相对部分之间压出来的流体的挤压膜阻尼而阻碍光调制器朝向致动器移动。此往往减慢光调制器转变时间且降低显示器的效率及视觉质量。提供在致动冲程中增加的致动力可有助于抵抗增加的弹簧力及挤压膜阻尼效应。如本文所使用的术语“致动冲程”指在致动期间光调制组件行进的距离。
为解决对增加致动力的此期望，致动器可主动耦合到电压源以贯穿致动冲程维持跨越致动器的实质上恒定电压，甚至在致动器的电容增加时。此类配置产生达快门与致动器的啮合的距离的反平方的力的增加，因此有助于克服弹簧及挤压膜阻尼的阻滞力。
为了维持主动耦合，显示设备包含控制矩阵，所述控制矩阵对于每一像素包含将电压源耦合到像素的开关。所述开关经配置以贯穿致动器的致动冲程而将电压源输出的致动电压施加到像素的致动器。在一些实施方案中，所述开关可为由施加到预充电节点且接着存储在其上的预充电电压管控的源极跟随器晶体管。预充电节点上的电压由预充电互连件及放电开关上的预充电电压控制。控制矩阵还包含用于每一像素的数据存储器。放电开关维持预充电电压互连件所提供的在预充电节点上的电压直到放电开关响应于存储在数据存储器上的数据电压而激活为止。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一或多者。通过维持致动器与电压源之间的主动耦合，所述快门可以增加的速度及较大准确性来经致动同时消耗较少功率。增加的速度改进了光调制器转变时间，因此改进显示器的效率及视觉质量。此外，由于本文所述的实施方案在操作期间不具有驻流，所以光调制器可在消耗较少功率的同时经致动。结果，此类实施方案可用于低功率显示操作。
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含按行及列布置的多个光调制器102a-102d(总称为“光调制器102”)。在显示设备100中，光调制器102a及102d处于开放状态下，从而允许光通过。光调制器102b及102c处于闭合状态下，从而阻碍光通过。通过选择性地设置光调制器102a-102d的状态，显示设备100可用以在由一或多个灯105照明的情况下形成用于背光显示的图像104。在另一实施方案中，设备100可通过反射源自设备的前方的环境光来形成图像。在另一实 施方案中，设备100可通过反射来自位于显示器前方的一或多个灯(即，通过使用前照灯)的光而形成图像。
在一些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在一些其它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器以形成图像104中的像素106。举例来说，显示设备100可包含三个色彩特定光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106的色彩特定光调制器102中的一或多者，显示设备100可产生图像104中的彩色像素106。在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或两个以上的光调制器102以在图像104中提供明度级别。关于图像，“像素”对应于由图像的分辨率界定的最小像元。关于显示设备100的结构组件，术语“像素”指用以调制形成图像的单个像素的光的组合式机械与电组件。
显示设备100为直观式显示器，这是因为所述显示设备可能不包含通常可见于投影应用中的成像光学器件。在投影显示器中，形成于显示设备的表面上的图像被投影到屏幕上或投影到墙壁上。显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接查看显示设备而看到图像，所述显示设备含有光调制器及任选地用于增强在显示器上见到的亮度及/或对比度的背光或前照灯。
直观式显示器可以透射或反射模式来操作。在透射式显示器中，光调制器过滤或选择性地阻挡源自定位于显示器后方的一或多个灯的光。来自灯的光任选地注入到光导或“背光”中，使得每一像素可受到均匀照明。透射直观式显示器常常建置在透明或玻璃衬底上以促成其中含有光调制器的一个衬底直接定位于背光顶部上的夹层组合件布置。
每一光调制器102可包含快门108及光圈109。为了说明图像104中的像素106，快门108经定位以使得快门允许光通过光圈109而朝向观看者。为了保持像素106未被照亮，快门108经定位以使得其阻碍光通过光圈109。光圈109由贯穿每一光调制器102中的反射性或光吸收材料而图案化的开口界定。
显示设备还包含连接到衬底及光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。控制矩阵包含一连串电互连件(例如互连件110、112及114)，所述互连件包含每像素行至少一个写入启用互连件110(还称为“扫描线互连件”)、用于每一像素列的一个数据互连件112及将共同电压提供到所有像素或至少提供底来自显示设备100中的多个列及多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于适当电压(“写入启用电压，VWE”)的施加，用于给定像素行的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新的快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传达新的移动指令。在一些实施方 案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促进快门的静电移动。在一些其它实施方案中，数据电压脉冲控制开关(例如，晶体管或其它非线性电路元件)控制向光调制器102施加单独致动电压(其量值通常高于数据电压)。这些致动电压的施加接着导致快门108的静电驱动移动。
图1B展示主机装置(即，蜂窝电话、智能手机、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子读取器等)的框图120的实例。主机装置包含显示设备128、主机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126及电源。
显示设备128包含多个扫描驱动器130(还称为“写入启用电压源”)、多个数据驱动器132(还称为“数据电压源”)、控制器134、共同驱动器138、灯140-146、灯驱动器148及光调制器150。扫描驱动器130将写入启用电压施加到扫描线互连件110。数据驱动器132将数据电压施加到数据互连件112。
在显示设备的一些实施方案中，数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压到光调制器，尤其在图像104的明度级别将以模拟方式导出的情况下。在模拟操作中，光调制器102经设计而使得当经由数据互连件112施用中间电压的范围时，在快门108中产生中间开放状态的范围且因此在图像104中产生中间照明状态或明度级别的范围。在其它情况下，数据驱动器132经配置以仅施加一组降低的2、3或4个数字电压电平到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式将开放状态、闭合状态或其它离散状态设置到快门108中的每一者。
扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称为“控制器134”)。控制器以主要串行方式将数据发送到数据驱动器132，所述数据按用行及用图像帧分组的预定序列来组织。数据驱动器132可包含串联到并联数据转换器、电平移位，且对于一些应用，包含数/模电压转换器。
显示设备任选地包含一组共同驱动器138，还称为共同电压源。在一些实施方案中，共同驱动器138将DC共同电势提供到光调制器阵列内的所有光调制器，例如通过供应电压到一连串共同互连件114。在一些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来自控制器134的命令而发布电压脉冲或信号到光调制器阵列，例如能够驱动及/或起始阵列的多个行及列中的所有光调制器的同时致动的全局致动脉冲。
用于不同显示功能的所有驱动器(例如，扫描驱动器130、数据驱动器132及共同驱动器138)通过控制器134来时间同步。来自控制器的计时命令协调经由灯驱动器148的红色、绿色及蓝色以及白色灯(分別为140、142、144及146)的照明、像素阵列内的特定行的写入启用及定序、来自数据驱动器132的电压的输出及提供光调制器致动的 电压的输出。
控制器134确定可借以将快门108中的每一者重设为适于新图像104的照明级别的定序或寻址方案。可按周期性间隔设置新图像104。举例来说，对于视频显示器，按从10到300赫兹(Hz)的频率范围来刷新视频的彩色图像104或帧。在一些实施方案中，图像帧到阵列的设置与灯140、142、144及146的照明同步，使得替代图像帧用交替系列的色彩(例如红色、绿色及蓝色)照明。用于每一相应色彩的图像帧被称为彩色子帧。在被称作场序彩色方法的此方法中，如果彩色子帧以超过20Hz的频率交替，那么人脑将所述交替的帧图像平均成对具有广泛及连续色彩范围的图像的感知。在替代实施方案中，具有原色的四个或四个以上灯可用于显示设备100中，从而使用除红色、绿色及蓝色以外的原色。
在一些实施方案中，在显示设备100经设计以用于快门108在开放与闭合状态之间的数字切换的情况下，控制器134通过时分灰度的方法而形成图像，如先前所描述。在一些其它实施方案中，显示设备100可经由每像素使用多个快门108来提供灰度。
在一些实施方案中，用于图像状态104的数据由控制器134通过连续寻址个别行(还称为扫描线)而加载到调制器阵列。对于序列中的每一行或扫描线，扫描驱动器130将写入启用电压施加到用于阵列的所述行的写入启用互连件110，且随后数据驱动器132为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。此过程重复，直到数据已针对阵列中的所有行加载。在一些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列是线性的，在阵列中从上到下进行。在一些其它实施方案中，选定行的序列是伪随机的，以便将视觉假影最小化。且在一些其它实施方案中，定序是按块来组织，其中，对于块，例如通过依序对阵列的仅每个第5行进行寻址而将图像状态104的仅特定部分的数据加载到阵列。
在一些实施方案中，用于加载图像数据到阵列的过程在时间上与致动快门108的过程分离。在这些实施方案中，调制器阵列可包含用于阵列中每一像素的数据存储器元件，及控制矩阵可包含用于运载来自共同驱动器138的触发信号以根据存储在存储器元件中的数据而起始快门108的同时致动的全局致动互连件。
在替代实施方案中，像素阵列及控制像素的控制矩阵可按不同于矩形行及列的配置来布置。举例来说，可按六边形阵列或曲线行及列来布置像素。大体来说，如本文中所使用，术语扫描线应指共享写入启用互连件的任何多个像素。
主机处理器122大体上控制主机的操作。举例来说，主机处理器可为用于控制便 携式电子装置的一般或专用处理器。关于包含于主机装置120内的显示设备128，主机处理器输出图像数据以及关于主机的额外数据。此类信息可包含：来自环境传感器的数据，例如环境光或温度；关于主机的信息，包含(例如)主机的操作模式或主机的电源中的剩余电量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据的类型的信息；及/或用于显示设备供选择成像模式用的指令。
用户输入模块126直接或经由主机处理器122传送用户的个人偏好到控制器134。在一些实施方案中，用户输入模块由软件控制，用户在所述软件中编程个人偏好，例如“较深色彩”、“较佳对比度”、“较低功率”、“增加的亮度”、“运动”、“现场动作”或“动画”。在一些其它实施方案中，使用硬件(例如开关或拨号盘)将这些偏好输入到主机。到控制器134的多个数据输入引导控制器将数据提供到对应于最优成像特性的各种驱动器130、132、138及148。
还可包含环境传感器模块124作为主机装置的部分。环境传感器模块接收关于周围环境的数据，例如温度及或环境光照条件。传感器模块124可经编程以区分装置是在室内或办公室环境中还是在明亮白天中的室外环境还是夜间室外环境操作。传感器模块将此信息传达到显示控制器134，使得控制器可响应于周围环境来最优化观看条件。
图2A展示说明性基于快门的光调制器200的透视图。基于快门的光调制器适合于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204的快门202。致动器204可由两个单独的顺应性电极梁致动器205(“致动器205”)形成。快门202在一侧上耦合到致动器205。致动器205在实质上平行于表面203的运动平面中在表面203上方横向移动快门202。快门202的相对侧耦合到提供与由致动器204所施加的力相反的复原力的弹簧207。
每一致动器205包括将快门202连接到负载锚208的顺应性负载梁206。负载锚208与顺应性负载梁206一起充当机械支撑，使快门202保持接近于表面203悬挂。所述表面包含用于许可光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将顺应性负载梁206及快门202物理地连接到表面203且将负载梁206电连接到偏置电压(在一些情况下，接地)。
如果衬底是不透明的(例如硅)，那么光圈孔211通过穿过衬底204蚀刻大量孔而形成于衬底中。如果衬底204是透明的(例如玻璃或塑料)，那么光圈孔211形成在沉积在衬底203上的挡光材料层中。光圈孔211的形状可一般为圆形、椭圆形、多边形、蛇形或不规则形。
每一致动器205还包含邻近每一负载梁206定位的顺应性驱动梁216。驱动梁216在一端耦合到在驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端可自由移动。每一驱动梁216经弯曲以使得其最接近靠近驱动梁216的自由端的负载梁206及负载梁206的锚定端。
在操作中，并入光调制器200的显示设备经由驱动梁锚218施加电势到驱动梁216。可将第二电势施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电势差拉动驱动梁216的自由端朝向负载梁206的锚定端，及拉动负载梁206的快门端朝向驱动梁216的锚定端，因此驱动快门202横向朝向驱动锚218。顺应性部件206充当弹簧，以使得在横越梁206及216电势的电压经移除时，负载梁206将快门202推回到其初始位置，从而释放存储在负载梁206中的应力。
例如光调制器200的光调制器并入被动复原力(例如弹簧)，以用于在电压经移除后使快门返回到其静止位置。其它快门组合件可并入一组双重“开放”及“闭合”致动器及一组单独“开放”及“闭合”电极，以用于使快门移动到开放状态或闭合状态中。
存在可借以经由控制矩阵来控制快门及光圈阵列以产生具有适当明度级别的图像(在许多情况下，移动图像)的各种方法。在一些情况下，控制是借助于连接到显示器的外围上的驱动器电路的行及列互连件的无源矩阵阵列来实现。在其它情况下，适当地将开关及/或数据存储元件包含在阵列(所谓的有源矩阵)的每一像素内以改进显示器的速度、明度级别及/或功率耗散性能。
在替代实施方案中，显示设备100包含除了横向基于快门的光调制器之外的光调制器，例如上文描述的快门组合件200。举例来说，图2B展示基于卷动致动器快门的光调制器220的横截面图。基于卷动致动器快门的光调制器220适合于并入于图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。基于卷动致动器的光调制器包含可移动电极，其相对于固定电极安置且经偏置以在特定方向移动以在施加电场时充当快门。在一些实施方案中，光调制器220包含安置在衬底228与绝缘层224之间的平面电极226及具有附接到绝缘层224的固定端230的可移动电极222。在不存在任何施加电压情况下，可移动电极222的可移动端232朝向固定端230自由卷动以产生卷动状态。在电极222与226之间施加电压造成可移动电极222展开且抵靠着绝缘层224平铺，从而其充当阻挡光行进穿过衬底228的快门。可移动电极222在移除电压之后借助于弹性复原力而返回到卷动状态。可通过制造可移动电极222以包含各向异性应力状态而实现朝向卷动状态的偏置。
图2C展示说明性基于非快门的光调制器250的横截面图。光分接头调制器250适合于并入到图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。光分接头根据受抑全内反射(TIR)的原理来工作。也就是说，将光252引入到光导254中，在所述光导中，在无干涉的情况下，光252由于TIR而大部分不能透过其前表面或后表面逸出光导254。光分接头250包含具有足够高折射率的分接头元件256，响应于分接头元件256接触光导254，入射在光导254的邻近分接头元件256的表面上的光252逸出光导254穿过分接头元件256朝向观看者，因此促进形成图像。
在一些实施方案中，分接头元件256形成为柔性透明材料的梁258的部分。电极260涂布梁258的一侧的部分。相对电极262安置在光导254上。通过施加跨越电极260及262的电压，可控制分接头元件256相对于光导254的位置以选择性地提取来自光导254的光252。
图2D展示基于电润湿的光调制阵列270的实例横截面图。基于电润湿的光调制阵列270适合于并入于图1A的基于MEMS的显示设备100的替代实施方案中。光调制阵列270包含形成于光学腔274上的多个基于电润湿的光调制单元272a-d(总称为“单元272”)。光调制阵列270还包含对应于单元272的一组彩色滤光片276。
每一小区272包含水(或其它透明的传导或极性流体)层278、吸光油层280、透明电极282(例如由铟锡氧化物(ITO)制成)、及定位在吸光油层280与透明电极282之间的绝缘层284。在本文所述的实施方案中，电极占据单元272的后表面的一部分。
单元272的后表面的剩余部分由形成光学腔274的前表面的反射光圈层286形成。反射光圈层286由反射材料形成，例如形成电介质反射镜的反射金属或薄膜堆叠。对于每一单元272，光圈形成在反射光圈层286中以允许光通过。用于所述单元的电极282沉积在光圈中且在形成反射光圈层286的材料上方，通过另一电介质层与其分离。
光学腔274的剩余部分包含接近反射光圈层286定位的光导288，及在光导288的与反射光圈层286相对的侧上的第二反射层290。一系列光重定向器291形成于光导的后表面上，接近第二反射层。光重定向器291可为漫射或镜面反射体。一或多个光源292(例如LED)将光294注入到光导288中。
在替代实施方案中，额外透明衬底(未图示)定位在光导288与光调制阵列270之间。在此实施方案中，反射光圈层286形成于额外透明衬底上而非光导288的表面上。
在操作中，施加电压到单元(例如，单元272b或272c)的电极282导致单元中的吸 光油层280聚集在单元272的一部分中。结果，吸光油层280不再阻碍光经由形成在反射光圈层286中的光圈(例如参见单元272b及272c)而通过。在光圈处逸出背光的光接着能够经由单元及经由彩色滤光片组276中的对应彩色滤光片(例如，红色、绿色或蓝色)而逸出以形成图像中的彩色像素。当电极282接地时，吸光油层280覆盖反射光圈层286中的光圈，从而吸收试图通过其的任何光294。
当施加电压到单元272时油280聚集之处下方的区域相对于形成图像而构成浪费的空间。不管是否施加电压，此区域都是非透射的。因此，在不包含反射光圈层286的反射部分的情况下，此区域吸收原本可用以促进形成图像的光。然而，在包含反射光圈层286的情况下，原本将已被吸收的此光反射回到光导290中用于未来经由不同光圈逸出。基于电润湿的光调制阵列270并非适合于包含在本文所述的显示设备中的基于非快门的MEMS调制器的唯一实例。其它形式的基于非快门的MEMS调制器可同样在不脱离本发明的范围的情况下由本文所述的控制器功能的各种功能控制。
图3A展示控制矩阵300的实例示意图。控制矩阵300适合于控制并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的光调制器。图3B展示连接到图3A的控制矩阵300的基于快门的光调制器的阵列320的透视图。控制矩阵300可寻址像素阵列320(“阵列320”)。每一像素301可包含由致动器303控制的弹性快门组合件302，例如图2A的快门组合件200。每一像素还可包含包含光圈324的光圈层322。
控制矩阵300可经制造为快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上的漫射或薄膜沉积电路。控制矩阵300包含用于控制矩阵300中的像素301的每一行的扫描线互连件306及用于控制矩阵300中的像素301的每一列的数据互连件308。每一扫描线互连件306将写入启用电压源307电连接到像素301的对应行中的像素301。每一数据互连件308将数据电压源309(“Vd源”)电连接到像素的对应列中的像素301。在控制矩阵300中，Vd源309提供待用于致动快门组合件302的大部分能量。因此，数据电压源(Vd源309)也用作致动电压源。
参看图3A及3B，对于每一像素301或对于像素320的阵列中的每一快门组合件302，控制矩阵300包含晶体管310及电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到阵列320中其中定位像素301的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应数据互连件308。每一快门组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏极并联电连接到对应电容器312的一个电极及对应致动器303的电极中的一者。快门组合件302中的电容器312的另一电极及致动器303的另一电极连接到共同或接地电势。在替代实施方案中，晶体管310可由半导体二极管及/或金属-绝缘体-金 属夹层类型开关元件替换。
在操作中，为了形成图像，控制矩阵300通过依次将Vwe施加至每一扫描线互连件306来按序列写入启用阵列320中的每一行。对于写入启用行，Vwe对所述行中像素301的晶体管310的闸极的施加允许电流经由晶体管310流经数据互连件308以施加电势到快门组合件302的致动器303。当所述行经写入启用时，将数据电压Vd选择性地施加到数据互连件308。在提供模拟灰度的实施方案中，施加到每一数据互连件308的数据电压相对于位于写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的相交处的像素301的所要亮度而变化。在提供数字控制方案的实施方案中，选择数据电压为相对较低量值电压(即，几乎接地的电压)或满足或超过Vat(致动阈值电压)。响应于Vat到数据互连件308的施加，对应快门组合件中的致动器303致动，从而打开快门组合件302中的快门。施加到数据互连件308的电压甚至在控制矩阵300停止施加Vwe到行之后仍保持存储在像素301的电容器312中。因此，电压Vwe不必等待及保持在行上持续足够用于快门组合件302致动的长时间；此类致动可在写入启用电压已从所述行移除之后继续进行。电容器312也充当阵列320内的存储器元件，从而存储用于图像帧的照明的致动指令。
像素301以及阵列320的控制矩阵300形成于衬底304上。所述阵列包含安置在衬底304上的光圈层322，其包含用于阵列320中的相应像素301的一组光圈324。光圈324与每一像素中的快门组合件302对准。在一些实施方案中，衬底304由透明材料制成，例如玻璃或塑料。在一些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所述衬底中蚀刻出孔以形成光圈324。
可使快门组合件302与致动器303一起为双稳态。也就是说，所述快门可存在于至少两个平衡位置(例如，开放或闭合)，而需要很少或不需要功率来将所述快门保持在任一位置。更确切地说，可使快门组合件302为机械双稳态的。一旦将快门组合件302的快门设置在适当位置中，不需要电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的物理元件上的机械应力可将快门保持在适当位置。
还可使快门组合件302与致动器303一起为电双稳态。在电双稳态快门组合件中，存在低于快门组合件的致动电压的一系列电压，如果将其施加到闭合致动器(其中快门是开放或闭合的)，那么保持致动器闭合并使快门在适当位置，即使在快门上施加反作用力。所述反作用力可通过例如图2A中所描绘的基于快门的光调制器200中的弹簧207等弹簧来施加，或所述反作用力可通过相对致动器(例如“开放”或“闭合”致动器)来施加。
将光调制器阵列320描绘为每像素具有单个MEMS光调制器。在每一像素中提供多个MEMS光调制器的其它实施方案是可能的，因此提供在每一像素中并非仅仅二进制“开”或“关”光学状态的可能性。其中提供像素中的多个MEMS光调制器且其中与光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不等区域的某些形式的经译码区域划分灰度是可能的。
在一些其它实施方案中，基于滚筒的光调制器220、光分接头250、或基于电润湿的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器可由光调制器阵列320内的快门组合件302取代。
图4A及4B展示双致动器快门组合件400的实例视图。如图4A中所描绘的双致动器快门组合件处于开放状态下。图4B展示处于闭合状态下的双致动器快门组合件400。相比于快门组合件200，快门组合件400包含在快门406的两侧上的致动器402及404。每一致动器402及404经独立地控制。第一致动器(快门打开致动器402)用以打开快门406。第二相对致动器(快门关闭致动器404)用以关闭快门406。致动器402及404二者为顺应性梁电极致动器。致动器402及404通过实质上在快门悬挂于其上的平行于光圈层407的平面中驱动快门406来打开及关闭快门406。快门406通过附接到致动器402及404的锚408而以短距离悬挂在光圈层407上方。包含沿着快门的移动轴而附接到快门406的两端的支撑件减少快门406的平面外运动且限制实质上到平行于衬底的层的运动。如下文将描述，多种不同控制矩阵可供快门组合件400使用。
快门406包含光可通过的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈409。在图4A中，快门组合件400处于开放状态，且因而快门打开致动器402已致动，快门关闭致动器404处于其松弛位置，及快门光圈412的中心线与光圈层光圈409中的两者的中心线重合。在图4B中，快门组合件400已移动到闭合状态，且因而，快门打开致动器402处于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分现处于适当位置中以阻挡光透射穿过光圈409(描绘为虚线)。
每一光圈具有围绕其外围的至少一个边缘。举例来说，矩形光圈409具有四个边缘。在圆形、椭圆形、卵形或其它曲线形光圈形成于光圈层407中的替代实施方案中，每一光圈可具有仅单个边缘。在一些其它实施方案中，光圈不需要分开或在数学意义上不相交，而实际上可经连接。也就是说，虽然光圈的数个部分或经塑形区段可维持与每一快门的对应性，但可连接这些区段中的若干者以使得光圈的单个连续周长由多个快门共享。
为了具有多个退出角度的光通过处于开放状态中的光圈412及409，提供大于光圈 层407中的光圈409的对应宽度或大小的用于快门光圈412的宽度或大小是有利的。未来有效地阻挡光在闭合状态下逸出，优选的是快门406的光阻挡部分与光圈409重叠。图4B展示在快门406中的光阻挡部分的边缘与形成在光圈层407中的光圈409的一个边缘之间的预界定重叠416。
静电致动器402及404经设计使得其电压位移行为将双稳态特性提供到快门组合件400。对于快门打开致动器及快门关闭致动器中的每一者，存在低于致动电压的一系列电压，所述电压如果在致动器处于闭合状态下(快门开放或闭合)时施加，将使致动器保持闭合且将快门保持在适当位置，即使在将致动电压施加到相对致动器之后。与此反作用力相抵维持快门的位置所需的最小电压被称作维持电压Vm。
在某些显示设备中，需要具有MEMS光调制器的显示设备以增加的速度及减少的功率消耗来致动MEMS装置，例如快门。实现此目标的一个方式是用电压源而非用某一“预充电”节点上的存储电荷来静电致动快门。
在预充电节点于致动期间未耦合到供电电压源的情况下，吸引快门的电荷是恒定的。因而，在快门啮合时，形成致动器的梁之间的电容C增加，及快门与充电致动节点之间的电压V根据以下基本关系式而减小：
Q＝C*V
也就是说，致动器与快门之间的电压差与电容的增加成正比地下降，及致动力根据以下关系式大致依据电压改变的平方的比例而减少：
致动力＝K*V2/d2
其中K是弹簧常数。
由于所述力与致动器与快门之间的距离“d”成反比，所以假定电容与距离“d”成正比，其证明电荷致动的吸引力保持恒定。在一些实施方案中，恒定力是足够的，但当快门与致动器啮合时，所述快门通常抵靠着在快门啮合时产生较多反作用力的弹簧而工作。另外，所述快门经历由从致动器/快门闭合接口之间压出的流体的挤压膜阻尼所造成的阻力。此往往会减慢快门转变时间及降低显示器的效率及视觉质量。因此，为了抵抗增加的弹簧力及挤压膜阻尼，可提供贯穿致动冲程而增加的驱动力。在一些实施方案中，这可通过将致动器主动地耦合到电压源来实现，所述电压源可贯穿致动冲程中施加跨越致动器的恒定电压，甚至在致动器的电容增加时。
图5展示实例控制矩阵500的一部分。可实施控制矩阵500以在图1中所描绘的显示设备100中使用。下文紧接着描述控制矩阵500的结构。此后将关于图6描述所述控制矩阵的操作。
控制矩阵500控制包含基于MEMS的光调制器的像素502的阵列。在一些实施方案中，基于MEMS的光调制器可为基于快门的光调制器，其包含至少一个快门组合件，例如图2A中所描绘的快门组合件200。
控制矩阵500包含用于显示设备100中像素502的每一行的扫描线互连件506及用于像素502的每一列的数据互连件508。扫描线互连件506经配置以允许数据加载到像素502上。数据互连件508经配置以提供对应于待加载到像素502上的数据的数据电压。此外，控制矩阵500包含预充电互连件510、致动电压互连件520、全局更新互连件532及共同漏极互连件534(统称为“共同互连件”)。这些共同互连件510、520、532及534在所述阵列中多个行及多个列中的像素502中共享。在一些实施方案中，共同互连件510、520、532及534在显示设备100中的所有像素502中共享。
控制矩阵500中的每一像素502还包含写入启用晶体管552及数据存储电容器554。写入启用晶体管552的栅极耦合到扫描线互连件506以使得扫描线互连件506控制写入启用晶体管552。写入启用晶体管552的源极耦合到数据互连件508，及写入启用晶体管552的漏极耦合到数据存储电容器554的第一终端。数据存储电容器554的第二终端耦合到共同漏极互连件534。以此方式，当写入启用晶体管552经由扫描线互连件506所提供的写入启用电压而接通时，数据互连件508所提供的数据电压通过写入启用晶体管552且存储在数据存储电容器554处。所存储数据电压接着用以驱动像素502到第一像素状态或第二像素状态中的一者。
控制矩阵500中的每一像素502还包含预充电触发晶体管512及预充电放电晶体管514。预充电触发晶体管512及预充电放电晶体管514控管预充电信号的施加及存储。预充电触发晶体管512的栅极及漏极耦合到预充电互连件510，而预充电触发晶体管512的源极在预充电节点516处耦合到预充电放电晶体管514的漏极。预充电放电晶体管514的栅极耦合到数据存储电容器554及写入启用晶体管552的漏极。预充电放电晶体管514的源极耦合到全局更新互连件532。下文关于图6将显而易见预充电触发晶体管512及预充电放电晶体管514的功能性的细节。
控制矩阵500的每一像素502还包含源极跟随器电路525，其包含致动电压晶体管522及致动放电晶体管524。致动电压晶体管522及致动放电晶体管524控管用作电压源的致动电压互连件520所提供的致动电压的施加。致动电压晶体管522的栅极耦合到预充电节点516，及致动电压晶体管522的漏极耦合到致动电压互连件520。致动放电晶体管524的栅极耦合到数据存储电容器554及预充电放电晶体管514的栅极。致动放电晶体管524的源极耦合到全局更新互连件532。致动放电晶体管524的漏极在致 动节点526处耦合到致动电压晶体管522的源极。致动节点526耦合到像素502的光调制器的致动器，所述致动器驱动像素到第一像素状态及第二像素状态中的一者。
在一些实施方案中，写入启用晶体管552、预充电触发晶体管512、预充电放电晶体管514、致动电压晶体管522及致动放电晶体管524中的每一者为全部n型晶体管或全部p型晶体管。在一些实施方案中，控制矩阵500经设计有全部n型晶体管的晶体管。或者，所述电路可经设计有全部p型晶体管。由仅一个类型的晶体管形成的电路在最新铟镓锌氧化物(IGZO)制造方法中特别有用，尤其在p型晶体管难以建置的情况下。
图6展示实例帧寻址及像素致动方法600的流程图。可采用方法600例如以操作图5的控制矩阵500。帧寻址及像素致动方法600在四个一般阶段中进行。首先，控制矩阵的各种互连件经预加载电压(方框642)。接着，在数据加载阶段中，一次一行地针对每一像素加载用于显示器中的像素的数据电压(方框644)。接着，在预充电阶段中，使用于每一像素的预充电节点预充电(方框646)。在对用于每一像素的预充电致动节点预充电后，在致动阶段中致动所述像素(方框648)。尽管关于图5详细地描述帧寻址及像素致动方法600，但采用方法600的操作中的一些或全部来操作其它控制矩阵实施方案，例如图8中所描绘的控制矩阵800。此外，在一些控制矩阵实施方案(例如控制矩阵800)中，可与此处关于图5中所描绘的控制矩阵500所描述而不同地执行光调制器致动阶段(方框648)。下文将关于控制矩阵800的描述而描述此类差异。
将参考图7中所描绘的时序图而描述帧寻址及像素致动方法600的各个阶段的细节。图7展示施加到控制矩阵的各种互连件的实例电压的时序图700。可采用时序图700例如以根据图6中所描绘的帧寻址及像素致动方法600而操作图5的控制矩阵500。
具体来说，时序图700包含单独时序曲线图，所述曲线图指示在控制矩阵500所采用的帧寻址及像素致动方法600的各种阶段期间的各种节点及互连件处的电压。时序图包含：时序曲线702，其指示施加到预充电互连件510的电压；时序曲线704，其指示施加到全局更新互连件532的电压；时序曲线706，其指示施加到致动电压互连件520的电压；时序曲线708，其指示施加到数据互连件508的电压；时序曲线710，其指示施加到扫描线互连件506的电压；及时序曲线712，其指示在致动节点526处的电压。
此外，将时序图700分成对应于第一像素状态的第一区及对应于第二像素状态的第二区。第一及第二区两者包含对应于帧寻址及像素致动方法600的各个阶段的部 分。第一及第二区中的每一者包含：对应于预加载阶段的对应预加载部分742a-b；对应于数据加载阶段的数据加载部分744a-b；对应于预充电致动节点阶段的预充电部分746a-b；及对应于光调制器致动阶段的致动部分748a-b。应了解，时序图并未按比例绘制且时序曲线中的每一者的相对长度及宽度并非既定指示特定电压或持续时间。
现参看参照图5中所描绘的控制矩阵500及图7中所描绘的时序图700进行的图6中所描绘的帧寻址及像素致动方法600，预加载阶段(方框642)对应于时序图700的预加载部分742a-b。预加载阶段以维持致动电压互连件520处的致动电压而继续(方框650)。致动电压可为足以致动像素的致动器以致使像素采用第一像素状态或第二像素状态中的任一者的电压。如时序曲线706中所描绘，致动电压互连件520维持在例如约10-40V的致动电压。在一些实施方案中，致动电压可甚至低于10V。预加载阶段还包含施加保持电压到全局更新互连件(方框652)。施加到全局更新互连件的保持电压可足够高以防止激活预充电放电晶体管514直到全部行已被寻址为止。此情形描绘于时序曲线704的预加载部分742a-b中。
在预加载阶段(方框642)之后，用于寻址阵列的特定行的像素中的每一者的数据加载阶段(方框644)开始。时序图700的数据加载部分744a-b对应于数据加载阶段(方框644)。基于由控制矩阵接收的未来像素状态是第一像素状态(例如接通状态)或第二像素状态(例如断开状态)(决策区块660)，控制矩阵以加载接通电压到像素502(方框662、663及664)或加载断开电压到像素502(方框666、667及668)中的任一者而继续。
如果像素502将呈现接通状态，那么控制矩阵500将接通状态电压施加到数据互连线508(方框662)。在一些实施方案中，控制矩阵500通过施加数据电压Vd(例如，约3-5V)到对应于像素502定位在其中的列的数据互连件508而加载接通电压。此情形描绘于时序曲线708的数据加载部分744a中。
控制矩阵接着将写入启用电压Vwe施加到对应于像素的阵列的行的扫描线互连件(方框663)。此情形也描绘于时序曲线710的数据加载部分744a中。写入启用电压Vwe(再次约3-5V)到用于写入启用行的扫描线互连件506的施加接通所述行中所有像素的写入启用晶体管(例如写入启用晶体管552)。以此方式，致使将施加到数据互连件508的数据电压Vd存储为选定像素502的数据存储电容器554上的电荷(方框664)。也就是说，因为写入启用晶体管552在将数据电压Vd施加到数据互连件508的时间的至少一部分中接通，所以数据电压Vd通过写入启用晶体管552到数据存储电容器554，在所述数据存储电容器存储为电荷。
如果像素502将呈现断开状态，那么控制矩阵500将断开电压加载到数据互连件 508上(方框666)。在一些实施方案中，控制矩阵500通过使对应于像素502定位于其中的列的数据互连件508接地而加载断开电压。在一些实施方案中，由于数据互连件508接地，所以没有数据电压Vd，且因此没有电荷可存储在数据存储电容器554上。此情形描绘于时序曲线708的数据加载部分744B中。
控制矩阵500施加写入启用电压Vwe到对应于所述行的扫描线互连件506(方框667)，使得扫描线互连件506经写入启用。此情形描绘于时序曲线710的数据加载部分744B中。以此方式，致使施加到数据互连件508的断开电压被存储为选定像素502的数据存储电容器554上的电荷(方框668)。在一些实施方案中，由于数据互连件508接地，所以没有数据电压Vd，且因此没有电荷存储在数据存储电容器554上。
可在经写入启用的行中的像素中的每一者中同时执行加载数据的过程。以此方式，控制矩阵500在给定行经写入启用之前选择性地将数据电压同时施加到控制矩阵500中所述行的列。在一些实施方案中，控制矩阵500仅施加数据电压到像素将被致动朝向第一像素状态的那些列。一旦所述行中的所有像素经寻址，控制矩阵500从扫描线互连件506移除写入启用电压Vwe(方框670)。取决于数据电压是对应于接通状态还是断开状态，从扫描线互连件506移除电压描绘于时序曲线710的数据加载部分744a-b中。在一些实施方案中，控制矩阵500使扫描线互连件506接地。接着针对控制矩阵500中的阵列的后续行而重复数据加载阶段(方框644)。在数据加载阶段的末端(方框644)选定群组像素中数据存储电容器中的每一者含有适于下一个图像状态的设置的数据电压。
控制矩阵500接着进行预充电阶段(方框646)，其中响应于将预充电电压施加到预充电触发晶体管512而将足以起始致动的电压存储在致动器上。时序图700的预充电部分746a-b对应于预充电致动器阶段(方框646)。预充电致动器阶段(方框646)通过施加预充电电压到预充电互连件510而开始(方框672)。此情形描绘于时序曲线702的预充电状态746a-b中。在一些实施方案中，预充电电压可为足以接通预充电触发晶体管512的电压，例如约3-5V。响应于预充电触发晶体管512接通，预充电节点516由于预充电互连件510与预充电节点516之间的路径断开而呈现高压状态。响应于预充电节点516呈现高压状态，致动电压晶体管522接通，从而产生致动电压互连件520与光调制器的致动器之间的主动路径。结果，在致动节点526处的电压变高。此情形描绘于时序曲线712的预充电部分746a中，其对应于致动节点526处的电压。
此路径保持断开，直到被施加到致动电压晶体管522的栅极的电压移除为止。在一些实施方案中，通过经由预充电放电晶体管514使施加到致动电压晶体管522的栅 极的电压流失而移除所述电压。在使致动节点526到达致动电压之后及在使施加到致动电压晶体管522的栅极的电压流失之前的时间，移除施加到预充电互连件510的预充电电压(方框674)。此情形也描绘于时序曲线702的预充电部分746a中。在一些实施方案中，将预充电互连件510接地以移除预充电电压。
一旦使光调制器的致动器到达致动电压，控制矩阵500接着进行致动阶段(方框648)。时序图700的致动部分748a-b对应于致动阶段(方框648)。致动阶段以去激活全局更新互连件532而继续(方框678)。此情形描绘于时序曲线704的致动部分748a-b中。在一些实施方案中，通过使全局更新互连件532接地而去激活全局更新互连件532。在去激活全局更新互连件532后，发生各种操作。
第一，取决于存储在数据存储电容器554上的数据电压，预充电放电晶体管514接通或保持断开。如果存储在数据存储电容器554上的数据电压是高压，那么预充电放电晶体管514接通，因此使存储在预充电节点516上的预充电电压流失及因此使致动电压晶体管522断开。如果存储在数据存储电容器554上的数据电压是低压，那么预充电放电晶体管514保持断开，因此使致动电压晶体管522接通。
第二，类似于预充电放电晶体管514的操作，致动放电晶体管524还基于存储在数据存储电容器554上的数据电压而接通或保持断开，使得如果预充电放电晶体管514接通，那么致动放电晶体管524也接通。相反，如果预充电放电晶体管514保持断开，那么致动放电晶体管524也保持断开。
如果存储在数据存储电容器554上的数据电压是高压，那么预充电放电晶体管514及致动放电晶体管524接通。此情形导致致动电压晶体管522断开及导致致动节点526处的致动电压经由致动放电晶体管524而流失。此情形描绘于时序曲线712的致动部分748a中。结果，光调制器的致动器不致动。然而，如果存储在数据存储电容器554上的数据电压是低压，那么预充电放电晶体管514及致动放电晶体管524保持断开。此情形导致致动电压晶体管522保持接通。此情形描绘于时序曲线712的致动部分748b中。通过致使致动电压晶体管522保持接通，将致动电压互连件520所供应的致动电压施加到致动节点526处的光调制器的致动器。此导致致动器致动，同时提供贯穿致动器的致动冲程的致动电压。由于致动器连接到致动电压互连件520，所以致动电压互连件520可在用以将光调制器移动朝向致动器的所述力增加时提供恒定致动电压到致动器。
图8展示另一实例控制矩阵800的一部分。控制矩阵800可经实施以用于图1中所描绘的显示设备100中。控制矩阵800控制包含基于MEMS的光调制器的像素802 的阵列。在一些实施方案中，基于MEMS的光调制器可为基于快门的光调制器，其包含至少一个快门组合件，例如图2A中所描绘的快门组合件200。控制矩阵800可经配置供双致动器光调制器使用，例如图4中所描绘的双致动器快门组合件400。
控制矩阵800包含用于显示设备100中的像素802的每一行的扫描线互连件806及用于像素802的每一列的数据互连件808。扫描线互连件806经配置以允许数据加载到像素802上。数据互连件808经配置以提供对应于待加载到像素802上的数据的数据电压。此外，控制矩阵800包含预充电互连件810、致动电压互连件820、第一全局更新互连件832、第二全局更新互连件833及共同漏极互连件834(统称为“共同互连件”)。这些共同互连件810、820、832、833及834在所述阵列中多个行及多个列中的像素802中共享。在一些实施方案中，共同互连件810、820、832、833及834在显示设备100中的所有像素802中共享。
控制矩阵800中的每一像素802还包含写入启用晶体管852及数据存储电容器854。写入启用晶体管852的栅极耦合到扫描线互连件806，使得扫描线互连件806控制写入启用晶体管852。写入启用晶体管852的源极耦合到数据互连件808，及写入启用晶体管852的漏极耦合到数据存储电容器854的第一终端。数据存储电容器854的第二终端耦合到共同漏极互连件834。以此方式，当写入启用晶体管852经由扫描线互连件806所提供的写入启用电压而接通时，数据互连件808所提供的数据电压通过写入启用晶体管852且存储在数据存储电容器854处。接着使用所存储数据电压来将像素802驱动到第一像素状态或第二像素状态中的一者。
控制矩阵800中的每一像素802还包含第一预充电触发晶体管812及第一预充电放电晶体管814。第一预充电触发晶体管812及第一预充电放电晶体管814控管第一预充电信号的施加及存储。第一预充电触发晶体管812的源极耦合到致动电压互连件820。第一预充电触发晶体管812的栅极耦合到预充电互连件810，而第一预充电触发晶体管812的源极在第一预充电节点816处耦合到第一预充电放电晶体管814的漏极。第一预充电放电晶体管814的栅极耦合到数据存储电容器854及写入启用晶体管852的漏极。第一预充电放电晶体管814的源极耦合到第一全局更新互连件832。
控制矩阵800中的每一像素802还包含第一致动电压晶体管822及第一致动放电晶体管824。第一致动电压晶体管822及第一致动放电晶体管824控管致动电压互连件820所提供的致动电压对第一致动器的施加。以此方式，致动电压互连件820用作第一致动器的电压源。第一致动电压晶体管822的栅极耦合到第一预充电节点816，及第一致动电压晶体管822的漏极耦合到致动电压互连件820。第一致动放电晶体管824的栅 极耦合到数据存储电容器854及第一预充电放电晶体管814的栅极。第一致动放电晶体管824的源极耦合到第一全局更新互连件832。第一致动放电晶体管824的漏极在第一致动节点826处耦合到第一致动电压晶体管822的源极。第一致动节点826耦合到像素802的经配置以驱动所述像素到第一像素状态的第一致动器。
另外，控制矩阵800中的每一像素802还包含第二电荷触发晶体管862及第二预充电放电晶体管864。第二预充电触发晶体管862及第二预充电放电晶体管864控管第二预充电信号的施加及存储。第二预充电触发晶体管862的栅极耦合到预充电互连件810。第二预充电触发晶体管862的源极耦合到第一预充电节点816，而第二预充电触发晶体管862的漏极在第二预充电节点866处耦合到第二预充电放电晶体管864的漏极。第二预充电放电晶体管864的栅极耦合到第一致动放电晶体管824的漏极。第二预充电放电晶体管864的源极耦合到第二全局更新互连件833。
控制矩阵800中的每一像素802还包含第二致动电压晶体管872及第二致动放电晶体管874。第二致动电压晶体管872及第二致动放电晶体管874控管致动电压互连件820所提供的致动电压对第二致动器的施加。以此方式，致动电压互连件820用作第二致动器的电压源。第二致动电压晶体管872的栅极耦合到第二预充电节点866，及第二致动电压晶体管872的漏极耦合到致动电压互连件820。第二致动放电晶体管874的栅极耦合到第一致动放电晶体管824的漏极。第二致动放电晶体管874的源极耦合到第二全局更新互连件833。第二致动放电晶体管874的漏极在第二致动节点876处耦合到第二致动电压晶体管872的源极。第二致动节点876耦合到像素802的经配置以驱动所述像素到第二像素状态的第二致动器。
在一些实施方案中，写入启用晶体管852、第一预充电触发晶体管812、第一预充电放电晶体管814、第一致动电压晶体管822、第一致动放电晶体管824、第二预充电触发晶体管862、第二预充电放电晶体管864、第二致动电压晶体管872及第二致动放电晶体管874中的每一者全部为n型晶体管或p型晶体管。在一些实施方案中，控制矩阵800经设计有全部n型晶体管的晶体管。或者，所述电路可经设计有全部p型晶体管。由仅一个类型的晶体管形成的电路在最新铟镓锌氧化物(IGZO)制造方法中特别有用，尤其在p型晶体管难以建置的情况下。
控制矩阵800以实质上类似于图5中所描绘的控制矩阵500的方式来操作。大体上，控制矩阵800执行类似于关于图6所描述的帧寻址及像素致动方法600的帧寻址及像素致动方法。用于控制控制矩阵800的帧寻址及像素致动方法在四个一般阶段中进行。首先，用电压来预加载控制矩阵800的各种互连件。接着，在数据加载阶段 中，一次一行地针对每一像素加载用于显示器中的像素的数据电压。接着，在预充电致动器阶段中，使每一像素的预充电节点预充电。在对用于每一像素的预充电致动节点预充电后，在致动阶段中致动所述像素。
不同于图5中所描绘的控制矩阵500，控制矩阵800包含两个全局更新互连件。因此，在预加载阶段期间，第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833两者被激活。控制矩阵800以实质上类似于控制矩阵500的方式来执行数据加载阶段及预充电致动节点阶段。然而，在致动阶段期间，相比于控制矩阵500，控制矩阵800在去激活第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833中的一者之前去激活第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833中的另一者。将使用图9中所描绘的时序图来描述控制矩阵800的操作的额外细节。
图9展示施加到控制矩阵的各种互连件的实例电压的时序图900。可采用时序图900(例如)以根据实质上类似于图6中所描绘的帧寻址及像素致动方法600的帧寻址及像素致动方法来操作图8的控制矩阵800。具体来说，时序图900包含单独时序曲线，所述曲线指示在控制矩阵800所采用的帧寻址及像素致动方法的各个阶段期间在各个节点及互连件处的电压。
时序图900包含：指示施加到预充电互连件810的电压的时序曲线902、指示施加到第一全局更新互连件832的电压的时序曲线904、指示施加到第二全局更新互连件833的电压的时序曲线905、指示施加到致动电压互连件820的电压的时序曲线906、指示施加到数据互连件808的电压的时序曲线908、指示施加到扫描线互连件806的电压的时序曲线910、指示第一致动节点826处的电压的时序曲线912、及指示第二致动节点876处的电压的时序曲线913。
此外，将时序图900分成对应于第一像素状态的第一区及对应于第二像素状态的第二区。第一及第二区两者包含对应于用以操作控制矩阵800的帧寻址及像素致动方法的各个阶段的部分。第一及第二区中的每一者包含：对应于预加载阶段的对应预加载部分942a-b；对应于数据加载阶段的数据加载部分944a-b；对应于预充电致动节点阶段的预充电部分946a-b；及对应于光调制器致动阶段的致动部分948a-b。应了解，时序图并未按比例绘制且时序曲线中的每一者的相对长度及宽度并非既定指示特定电压或持续时间。
在操作中，控制矩阵800以预加载部分942a-b所描绘的预加载阶段来开始。致动电压保持施加到致动电压互连件820，及将保持电压施加到第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833。在一些实施方案中，通过施加保持电压来同时激活第一全局 更新互连件832及第二全局更新互连件833。在此阶段期间，第一致动节点826及第二致动节点876处的电压取决于像素的先前状态。
控制矩阵800接着进行到数据加载部分944a-b所描绘的数据加载阶段。在此部分中，将对应于像素将呈现的随后像素状态的数据电压施加到数据互连件808。数据电压可为高的或低的。如果数据电压是高电平，那么数据加载部分944a描绘数据加载阶段，而如果数据电压是低电平，那么数据加载部分944b描绘数据加载阶段。接着将写入启用电压施加到扫描线互连件806，所述电压致使写入启用晶体管852接通。结果，在数据存储电容器854处存储施加到数据互连件808的数据电压。一旦将对应于随后像素状态的数据电压存储在数据存储电容器854上，控制矩阵800进行到预充电致动节点阶段。
在预充电致动节点阶段中，控制矩阵800将预充电电压施加到预充电互连件810。结果，第一预充电触发晶体管812接通，及预充电电压通过第一预充电节点816。第一预充电节点816耦合到第一致动电压晶体管822的栅极，且因此，第一致动电压晶体管822响应于第一预充电节点816处的电压。结果，第一致动电压晶体管822接通。此允许维持在致动电压互连件820的致动电压通过第一致动电压晶体管822到时序曲线912所描绘的第一致动节点826。以此方式，用致动电压对第一致动节点826预充电。
在第一预充电触发晶体管812接通的大约相同时间，第二预充电触发晶体管862也接通。由于第一预充电节点816耦合到第二预充电触发晶体管862的源极，所以第二预充电节点862也实现预充电电压。此继而致动第二致动电压晶体管872，从而允许来自致动电压互连件820的致动电压通过时序曲线913所描绘的第二致动节点876。以此方式，用致动电压对第二致动节点876预充电。一旦第一致动节点826及第二致动节点876呈现致动电压，即移除施加到预充电互连件810的预充电电压。
控制矩阵800接着进行光调制器致动阶段。此阶段取决于哪个致动器被致动而用图9的致动部分948a-b来描绘。具体来说，致动部分948a对应于第二致动器被致动，而致动部分948b对应于第一致动器被致动。在此阶段中，控制矩阵移除施加到第一全局更新互连件832及第二全局互连件833两者的保持电压。此描绘于电压曲线904及905的致动区948a-b中。基于存储在数据存储电容器854上的数据电压，所述像素呈现第一像素状态或第二像素状态。在一些实施方案中，所述像素通过致动第二致动器而呈现第一像素状态，及相反，所述像素通过致动第一致动器而呈现第二像素状态。为了致动第二致动器，存储在数据存储电容器854上的数据电压是高电平。相反，为 了致动第一致动器，存储在数据存储电容器854上的数据电压是低电平。下文提供关于在从第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833移除保持电压后的控制矩阵800的操作的细节。
如果存储在数据存储电容器854上的数据电压是高电平及施加到第一全局更新互连件832的保持电压被移除，那么第一预充电放电晶体管814及第一致动放电晶体管824接通。结果，在预充电节点816处的预充电电压流失，致使第一预充电节点816处的预充电电压呈现低压状态。由于预充电电压是低电平，所以第一致动电压晶体管822断开。此外，第一致动节点826处的电压也流失，从而致使第一致动节点826呈现如电压曲线912的致动部分948a中所描绘的低压状态。因此，耦合到第一致动节点826的第一致动器未致动。
此外，由于第二预充电放电晶体管864及第二致动器放电晶体管874的闸极耦合到第一致动器放电晶体管824的漏极，所以施加到第二预充电放电晶体管864及第二致动器放电晶体管874的闸极的电压为低电平。结果，第二预充电放电晶体管864及第二致动放电晶体管874保持断开，不管施加到第二全局更新互连件833的电压如何。由于第二预充电放电晶体管864保持断开，所以第二预充电节点866处的预充电电压保持高电平。预充电电压致动第二致动电压晶体管872，及允许来自致动电压互连件820的致动电压通过第二致动节点876。此情形描绘于电压曲线913的致动部分948a中。以此方式，第二致动节点876呈现高压状态，及耦合到第二致动器节点876的第二致动器被致动。以此方式，所述像素呈现第一像素状态。
相反，为了所述像素呈现第二像素状态，第一致动节点826必须呈现高压状态而第二致动节点876必须呈现低压状态。因而，存储在数据存储电容器854上的数据电压可为低电平，如电压曲线908的数据加载部分944b中所描绘。以此方式，在移除施加到第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833的保持电压后，第一预充电放电晶体管814及第一致动放电晶体管824保持断开。结果，存储在第一预充电节点816上的预充电电压保持高电平，从而致使第一致动电压晶体管822保持接通。此允许施加到致动电压互连件820的致动电压通过第一致动电压晶体管822到第一致动节点826。以此方式，第一致动节点826呈现高压状态。结果，耦合到第一致动节点的第一致动器经致动，如电压曲线912的数据加载部分948B中所描绘。
此外，由于第二预充电放电晶体管864及第二致动器放电晶体管874的闸极耦合到第一致动器放电晶体管824的漏极，所以施加到第二预充电放电晶体管864及第二致动器放电晶体管874的闸极的电压为高电平。结果，第二预充电放电晶体管864及 第二致动器放电晶体管874接通。此致使第二预充电节点866处的预充电电压流失。结果，不存在施加到第二致动电压晶体管872的栅极的预充电电压，从而致使第二致动电压晶体管872断开。此外，第二致动节点876处的致动电压也经由第二致动放电晶体管874而流失。结果，第二致动节点处的电压变低，如电压曲线913的致动部分948B中所描绘。以此方式，第二致动器断开，而第一致动器被致动。结果，所述像素呈现第一像素状态。
在一些实施方案中，在移除施加到第一全局更新互连件832及第二全局更新互连件833中的一者的保持电压之前移除施加到另一全局更新互连件的保持电压。此可防止任何电流泄漏而致使光调制器不可靠地操作。在一些实施方案中，从数个全局更新互连件移除保持电压之间的延迟可正好足够大以允许开关稳定下来。举例来说，所述延迟可为约10-20μs。
一旦像素呈现第一像素状态或第二像素状态，控制矩阵800即针对后续帧或子帧重复帧寻址及像素致动方法。在一些实施方案中，存储在预充电节点上的预充电电压通过接通一或多个预充电放电晶体管而流失。在一些实施方案中，控制矩阵在不使存储在控制矩阵800上的预充电电压放电的情况下重复所述帧寻址及像素致动方法。
图10A及10B是说明包含多个显示元件的显示装置40的系统框图。显示装置40可为(例如)智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变体还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由包含射出模制及真空成形的多种制造工艺中的任一者形成。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。外壳41可包含可移除部分(未图示)，所述可移除部分可与不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换。
显示器30可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子体、电致发光(EL)、有机发光二极管(OLED)、超扭转向列型液晶显示器(STN LCD)或薄膜晶体管(TFT)LCD)或非平板显示器(例如阴极射线管(CRT)或其它管类装置)。
图10A中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分封闭在其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可在显示装置40上显示的图 像数据的来源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45及麦克风46。处理器21也可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28，及耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又可耦合到显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图10A中未特定描绘的元件)可经配置以充当存储器装置及经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电源50可将电力提供到特定显示装置40设计中的实质上所有组件。
网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)对处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n)来发射及接收RF信号，及其进一步实施方案。在一些其它实施方案中，天线43根据标准来发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43可经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订A、EV-DO修订B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进型高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络(例如，利用3G、4G或5G技术的系统)内传达的其它已知信号。收发器47可预先处理从天线43接收的信号，使得所述信号可由处理器21来接收及进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，使得所述信号可经由天线43而从显示装置40发射。
在一些实施方案中，可用接收器替换收发器47。另外，在一些实施方案中，可用图像源替换网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的整体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如，经压缩图像数据)，且将数据处理成原始图像数据或处理成可容易处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。
处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含放大器及滤波器以用于将信号发射到扬声器45，及用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可采用直接来自处理器21或来自帧缓冲器28的由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以用于高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅格式的数据流，使得其具有适合于扫描显示器阵列30的时间次序。接着驱动器控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管例如LCD控制器等驱动器控制器29常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但此类控制器可以许多方式来实施。举例来说，控制器可作为硬件嵌入于处理器21中，作为软件嵌入于处理器21中，或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的显示元件的x-y矩阵的数百且有时数千(或更多)个引线。在一些实施方案中，阵列驱动器22及显示器阵列30为显示模块的部分。在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30为显示模块的部分。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30适于本文所描述的显示器的类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如上文关于图1描述的控制器134)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器。此外，显示器阵列30可为常规显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如包含显示元件的阵列的显示器，例如图3中所描绘的光调制器阵列320)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此类实施方案可用于高度集成系统中，例如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、摇臂、触敏屏、与显示器阵列30集成的触敏屏，或压敏或热敏隔膜。麦克风46可经配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。
电源50可包含多种能量存储装置。举例来说，电源50可为可再充电电池，例 如，镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。或者，可再充电电池可无线地充电。电源50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电源50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干地点的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留在阵列驱动器22中。上文所描述的优化可在任何数目个硬件及/或软件组件中及各种配置中实施。
结合本文中揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法过程可实施为电子硬体、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中加以说明。此类功能性是以硬件来实施还是以软件来实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
结合本文中所揭示的方面描述的用以实施各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备可通过以下各者来实施或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心、或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定过程及方法可由特定针对给定功能的电路执行。
在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述的功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。
如果在软件中实施，则可将功能作为一或多个指令或代码而存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。本文揭示的方法或算法的过程可以在可以驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体两者，通信媒体包含可具备将计算机程序从一处传送到另一处的能力的任何媒体。存储媒体可以是可通过计算机存取的任何可用媒体。举例来说而非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装 置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用的磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常是以磁性方式再现数据，而光盘是用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码及指令中的任一者或任何组合或集合驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体或计算机可读媒体上。
所属领域的技术人员可容易地显而易见对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案。因此，权利要求书并不希望限于本文中所展示的实施方案，而应符合与本文中所揭示的揭示内容、原理及新颖特征相一致的最广泛范围。
另外，所属领域的技术人员将易于了解，有时为了易于描述诸图而使用术语“上部”及“下部”，且所述术语指示对应于在经适当定向的页面上的图的定向的相对位置，且可能并不反映如所实施的任何装置的适当定向。
在本说明书中在单独实施方案的情况下描述的某些特征还可在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的情况下描述的各种特征还可分开来在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征从组合中删除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但此情形不应被理解为要求按所展示的特定次序或按顺序次序执行此类操作，或执行所有所说明的操作，以实现所要结果。另外，图式可以流程图形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，可将未描绘的其它操作并入于经示意性说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务处理及并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方案中要求此类分离，且应理解，所描述的程序组件及系统一般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序来执行且仍实现所要结果。