用于mems光調(diào)制器的不對(duì)稱行程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)電裝置的領(lǐng)域，且更確切地說(shuō)，涉及用于顯示器的光調(diào)制主體。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)電系統(tǒng)（EMS)包含具有電及機(jī)械元件、致動(dòng)器、換能器、傳感器、光學(xué)組件（例如 鏡子及光學(xué)膜）及電子器件的裝置。可依各種尺度（其包含（但不限于）微尺度及納米尺 度）制造EMS裝置或元件。例如，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)裝置可包含具有從約1微米到數(shù)百微 米或數(shù)百微米以上的范圍中的大小的結(jié)構(gòu)。納機(jī)電系統(tǒng)（NEMS)裝置可包含具有小于1微 米的大小（包含（例如）小于數(shù)百納米的大?。┑慕Y(jié)構(gòu)?？墒褂贸练e、蝕刻、微影或其它微 機(jī)械加工過(guò)程（其蝕除襯底及/或沉積材料層的部分或添加層以形成電及機(jī)電裝置）來(lái)產(chǎn) 生機(jī)電元件。
[0003] 由機(jī)械光調(diào)制器建構(gòu)的顯示器是基于液晶技術(shù)的顯示器的吸引人的替代選項(xiàng)。機(jī) 械光調(diào)制器快到足以顯示具有良好視角且具有廣泛范圍的色彩及灰階的視頻內(nèi)容。機(jī)械光 調(diào)制器在投影顯示器應(yīng)用上已經(jīng)很成功。使用機(jī)械光調(diào)制器的顯示器尚未展現(xiàn)亮度、低功 率及高質(zhì)量圖像特性的足夠吸引人的組合。
[0004]達(dá)成較高亮度及較大省電的方式為增加給定像素或像素陣列的孔徑比。但是，增 加孔徑比可增加機(jī)械光調(diào)制器跨較大孔徑的行程距離，借此增加機(jī)械光調(diào)制器從一位置移 動(dòng)到另一位置所需的時(shí)間量。此可引起光調(diào)制器切換速度上的非所期望的減少且負(fù)面影響 顯示器的性能。仍需要高亮度、低功率機(jī)械致動(dòng)的顯示器，所述顯示器具有可在高切換速度 及在低電壓下驅(qū)動(dòng)且為改進(jìn)的圖像質(zhì)量做好準(zhǔn)備的光調(diào)制器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各具有若干創(chuàng)新方面，所述方面中單一者不能單獨(dú)負(fù) 責(zé)本文揭示的所期望屬性。
[0006]在一方面中，一種機(jī)電裝置包含：第一致動(dòng)器；第二致動(dòng)器；及主體，其耦合于所 述第一致動(dòng)器與所述第二致動(dòng)器之間，其中所述主體可在第一位置、第二位置及所述第一 位置與所述第二位置之間的中性位置之間移動(dòng)。所述中性位置與所述第一位置之間的第一 距離大于所述中性位置與所述第二位置之間的第二距離。
[0007]在一些配置中，所述主體遠(yuǎn)離所述第一致動(dòng)器移動(dòng)所述第一距離且朝著所述第一 致動(dòng)器移動(dòng)所述第二距離。所述裝置可包含孔徑及光源。在所述第一位置中，所述主體可 容許來(lái)自所述光源的光穿過(guò)所述孔徑，且在所述第二位置中，所述主體至少部分阻擋來(lái)自 所述光源的光穿過(guò)所述孔徑。
[0008]在一些配置中，當(dāng)所述主體在所述中性位置中時(shí)，所述主體至少部分阻擋光穿過(guò) 所述孔徑。所述主體在從所述中性位置移動(dòng)到所述第一位置時(shí)比在從所述中性位置移動(dòng)到 所述第二位置時(shí)相對(duì)于所述孔徑行進(jìn)更大距離。在一些配置中，用于將所述主體從所述第 二位置移動(dòng)到所述第一位置的時(shí)間大于用于將所述主體從所述第一位置移動(dòng)到所述第二 位置的時(shí)間。
[0009] 在某些實(shí)施方案中，所述第一致動(dòng)器包含：第一柔性電極，其連接于所述主體與第 一組錨之間；及第一電極，其與所述第一柔性電極相對(duì)且連接到第一電極錨。致動(dòng)器包含第 二致動(dòng)器，所述第二致動(dòng)器具有第二柔性電極，其連接于所述主體與第二組錨之間。第二電 極與所述第二柔性電極相對(duì)且連接到第二電極錨，使得所述第二柔性電極與所述第二電極 錨之間的距離大于所述第一柔性電極與所述第一電極錨之間的距離。
[0010] 在一些配置中，所述第二柔性電極的長(zhǎng)度大于所述第一柔性電極的長(zhǎng)度。所述主 體可包含快門。所述裝置可包含襯底，其中所述快門橫向于所述襯底移動(dòng)。所述第一致動(dòng) 器及所述第二致動(dòng)器可包含靜電致動(dòng)器。在一些實(shí)施方案中，所述裝置包含呈像素布置于 顯示器中的第一致動(dòng)器、第二致動(dòng)器及主體的陣列，所述主體耦合于所述相應(yīng)第一致動(dòng)器 與第二致動(dòng)器之間。所述裝置還包含處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，其中所述處理 器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)。所述裝置進(jìn)一步包含存儲(chǔ)器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通 信。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器的孔徑比大于具有等于所述第二距離的所述第一距離 的顯示器。所述裝置可包含控制矩陣，其經(jīng)布置以將第一電壓施加到所述第一致動(dòng)器且將 第二電壓施加到所述第二致動(dòng)器，所述第一電壓不同于所述第二電壓。
[0011] 在一些配置中，所述裝置包含驅(qū)動(dòng)器電路，其經(jīng)配置以將至少一信號(hào)發(fā)送到所述 顯示器；及控制器，其經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。所述 裝置還包含圖像源模塊，其經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器，其中所述圖像源 模塊包含接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。所述裝置還可包含輸入裝置，其經(jīng)配置以 接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳達(dá)到所述處理器。
[0012] 在另一方面中，一種設(shè)備包含第一致動(dòng)器裝置及第二致動(dòng)器裝置，其用于移動(dòng)耦 合于所述第一致動(dòng)器裝置與所述第二致動(dòng)器裝置之間的光調(diào)制裝置。所述光調(diào)制裝置可在 第一位置、第二位置及所述第一位置與所述第二位置之間的中性位置之間移動(dòng)。在所述中 性位置與所述第一位置之間移動(dòng)所述光調(diào)制裝置的第一距離大于在所述中性位置與所述 第二位置之間移動(dòng)所述光調(diào)制裝置的第二距離。
[0013] 在一些配置中，所述光調(diào)制裝置遠(yuǎn)離所述第一致動(dòng)器裝置移動(dòng)所述第一距離且朝 著所述第一致動(dòng)器裝置移動(dòng)所述第二距離。所述設(shè)備還可包含用于使光通過(guò)的孔徑裝置。 在所述第一位置中，所述光調(diào)制裝置容許光穿過(guò)所述孔徑裝置，且在所述第二位置中，所述 光調(diào)制裝置至少部分阻擋光穿過(guò)所述孔徑裝置。在所述中性位置中，所述光調(diào)制裝置至少 部分阻擋光穿過(guò)所述孔徑裝置。在一些實(shí)施方案中，用于將所述光調(diào)制裝置從所述第二位 置移動(dòng)到所述第一位置的時(shí)間大于用于將所述光調(diào)制裝置從所述第一位置移動(dòng)到所述第 二位置的時(shí)間。
[0014] 在一些配置中，所述第一致動(dòng)器裝置包含：第一柔性電極裝置，其連接于所述光調(diào) 制裝置與第一組錨裝置之間；第一電極裝置，其與所述第一柔性電極裝置相對(duì)且連接到第 一電極錨裝置。所述第二致動(dòng)器裝置包含：第二柔性電極裝置，其連接于所述光調(diào)制裝置與 第二組錨裝置之間；及第二電極裝置，其與所述第二柔性電極裝置相對(duì)且連接到第二電極 錨裝置。在某些實(shí)施方案中，所述第二柔性電極裝置與所述第二電極錨裝置之間的距離大 于所述第一柔性電極裝置與所述第一電極錨之間的距離。在一些配置中，所述第二柔性電 極裝置的長(zhǎng)度大于所述第一柔性電極裝置的長(zhǎng)度。所述設(shè)備可包含襯底裝置，其中所述光 調(diào)制裝置橫向于所述襯底裝置移動(dòng)。
[0015] 在又一方面中，一種機(jī)電裝置包含：襯底，其具有孔徑；光源，其用于提供光；第一 致動(dòng)器；第二致動(dòng)器；及主體，其耦合于所述第一致動(dòng)器與所述第二致動(dòng)器之間。所述主體 可相對(duì)于所述孔徑在用于容許來(lái)自光源的光穿過(guò)所述孔徑的第一位置，用于至少部分阻擋 光穿過(guò)所述孔徑的第二位置及所述第一位置與所述第二位置之間的中性位置之間移動(dòng)。所 述中性位置與所述第一位置之間的第一距離大于所述中性位置與所述第二位置之間的第 二距離。
[0016] 在以下附圖及描述中提出本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。雖 然本發(fā)明中提供的實(shí)例主要依據(jù)基于EMS及MEMS的顯示器進(jìn)行描述，但是本文提供的概念 可適用于其它類型的顯示器，例如液晶顯示器（IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管（"0LED"）顯示器及 場(chǎng)發(fā)射顯示器。其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將從描述、圖及權(quán)利要求書顯而易見。應(yīng)注意，下圖 的相對(duì)尺寸可不按比例繪制。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 將參考下圖從以下詳細(xì)描述更易于理解前述討論
[0018] 圖1為實(shí)例顯不設(shè)備的等角視圖；
[0019] 圖2為圖1的顯示設(shè)備的框圖；
[0020] 圖3為適合于控制并入到圖1的顯示器中的光調(diào)制器的控制矩陣的示意圖；
[0021] 圖4A及4B分別為打開及關(guān)閉狀態(tài)中的雙致動(dòng)快門組合件的平面圖；
[0022] 圖5為基于快門的顯示設(shè)備的截面圖；
[0023] 圖6A及6B為說(shuō)明包含多個(gè)光調(diào)制器顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)框圖；
[0024] 圖7A為中性位置中的光調(diào)制組合件的一實(shí)例的平面圖；
[0025] 圖7B為第一位置中的光調(diào)制組合件的一實(shí)例的平面圖；
[0026] 圖7C為第二位置中的光調(diào)制組合件的一實(shí)例的平面圖；
[0027] 圖8為使用用于打開及關(guān)閉操作的不同驅(qū)動(dòng)電壓控制光調(diào)制器的控制矩陣的一 部分的示意圖；及
[0028] 圖9為顯示裝置的一部分的一實(shí)例的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面，以下描述是針對(duì)某些實(shí)施方案。但是，所屬領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到可以諸多不同方式應(yīng)用本文的教示。所描述的實(shí)施方案可實(shí)施于可 經(jīng)配置以顯示圖像（運(yùn)動(dòng)（例如視頻）或靜止（例如靜態(tài)圖像）及文字、圖形或圖像）的任 何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中。更特定來(lái)說(shuō)，預(yù)期所描述的實(shí)施方案可包含于例如（但不限于）以 下各種電子裝置中或與所述電子裝置相關(guān)聯(lián)：移動(dòng)電話、多媒體因特網(wǎng)啟用蜂窩式電話、移 動(dòng)電視接收器、無(wú)線裝置、智能電話、Bl UetcxuhR裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理（PDA)、無(wú)線電子郵件 接收器、手持式或便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本計(jì)算機(jī)、智能筆記型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、 打印機(jī)、影印機(jī)、掃描器、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)（GPS)接收器/導(dǎo)航器、相機(jī)、數(shù)字媒體播 放器（例如MP3播放器）、攝錄影機(jī)、游戲機(jī)、腕表、時(shí)鐘、計(jì)算機(jī)、電視監(jiān)視器、平板顯示器、 電子閱讀裝置（例如電子閱讀器）、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器（其包含里程計(jì)顯示器及速 度計(jì)顯示器等等）、駕駛艙控制或顯示器、相機(jī)畫面顯示器（例如車輛中的后視相機(jī)的顯示 器）、電子照片、電子廣告牌或標(biāo)示、投影機(jī)、建筑結(jié)構(gòu)、微波爐、電冰箱、立體聲系統(tǒng)、卡式錄 音機(jī)或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機(jī)、便攜式存儲(chǔ)器芯片、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、洗 衣/干衣機(jī)、停車計(jì)時(shí)器、封裝（例如在包含微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)應(yīng)用的機(jī)電系統(tǒng)（EMS)應(yīng) 用以及非EMS應(yīng)用中）、美學(xué)結(jié)構(gòu)（例如在一件珠寶或衣服上顯示圖像）及各種EMS裝置。 本文的教示還可用于例如（但不限于）以下非顯示器應(yīng)用中：電子切換裝置、射頻濾波器、 傳感器、加速計(jì)、陀螺儀、運(yùn)動(dòng)傳感裝置、磁力計(jì)、消費(fèi)型電子器件的慣性組件、消費(fèi)型電子 器件產(chǎn)品的部件、變?nèi)荻O管、液晶裝置、電泳裝置、驅(qū)動(dòng)方案、制程及電子測(cè)試設(shè)備。因此， 教示并非意欲受限于僅圖中所描繪的實(shí)施方案，而是代以具有所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將 易于了解的廣泛適用性。
[0030] 為了改進(jìn)顯示裝置的成像特性（例如，對(duì)比率、圖像清晰度及色純度），光調(diào)制器 轉(zhuǎn)變時(shí)間（例如，將光調(diào)制器從打開位置移動(dòng)到關(guān)閉位置）可縮短。例如，從打開位置到關(guān) 閉位置的縮短的光調(diào)制器轉(zhuǎn)變時(shí)間減少光在對(duì)應(yīng)光調(diào)制器到達(dá)完全關(guān)閉狀態(tài)之前從像素 泄漏出的風(fēng)險(xiǎn)。本文提供用于通過(guò)增加顯示器中的相應(yīng)光調(diào)制主體的總行程距離，同時(shí)防 止快門轉(zhuǎn)變時(shí)間增加到成像質(zhì)量以別的方式減少的點(diǎn)來(lái)增加顯示器的孔徑比的系統(tǒng)、設(shè)備 及方法。增加總行程距離容許顯示器中的較大孔徑比，此提供較大省電及增加的顯示亮度。 光調(diào)制主體的總行程距離包含主體從打開位置行進(jìn)到關(guān)閉位置及從關(guān)閉位置行進(jìn)到打開 位置的距離。在一實(shí)例中，光調(diào)制主體的行程距離為不對(duì)稱：從中性位置，主體在第一方向 上比在第二方向上行進(jìn)更大距離。不對(duì)稱行程容許裝置至少在一方向上設(shè)計(jì)有較長(zhǎng)行程距 離而不影響或增加轉(zhuǎn)變時(shí)間。在一實(shí)施方案中，不對(duì)稱快門行程配置的使用可在使用較低 電壓驅(qū)動(dòng)光調(diào)制器時(shí)容許省電而不影響或增加一方向上的轉(zhuǎn)變時(shí)間。
[0031] 為了提供申請(qǐng)案的整體理解，現(xiàn)在將描述某些說(shuō)明性實(shí)施方案，所述實(shí)施方案包 含用于顯示圖像的設(shè)備及方法。但是，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將理解，本文描述的系統(tǒng)及 方法可經(jīng)調(diào)適及修改而適于正討論的申請(qǐng)案且可在其它適當(dāng)應(yīng)用中采用本文描述的系統(tǒng)、 設(shè)備及方法且此些其它添加及修改將不脫離于其范圍。
[0032] 圖1為顯示器的一實(shí)例的示意圖，所述顯示器可包含在第一方向上行進(jìn)時(shí)相對(duì)于 中性位置移動(dòng)不同于在第二方向上相對(duì)于孔徑行進(jìn)時(shí)的距離的主體。更特定來(lái)說(shuō)，圖1描 繪直視式基于MEMS的顯示設(shè)備100。顯示設(shè)備100包含布置成行及列的多個(gè)光調(diào)制器102a 到 102d(概括為"光調(diào)制器102")。在顯示設(shè)備100中，光調(diào)制器102a及120d是在打開狀 態(tài)中而容許光通過(guò)。光調(diào)制器102b及102c是在關(guān)閉狀態(tài)中而阻礙光的通過(guò)。如果由一或 多個(gè)燈105或另一光源照亮，通過(guò)選擇性設(shè)定光調(diào)制器102a到102d的狀態(tài)，可利用顯示設(shè) 備100形成背光顯示器的圖像104。在另一實(shí)施方案中，設(shè)備100可通過(guò)