專利名稱：用于驅(qū)動微機電系統(tǒng)顯示元件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)。

背景技術：
微機電系統(tǒng)(MEMS)包含微機械元件、致動器和電子器件?？墒褂贸练e、蝕刻和/或?qū)⒁r底和/或沉積材料層的部分蝕刻掉或添加層以形成電裝置和機電裝置的其它微機械加工工藝來制作微機械元件。一種類型的MEMS裝置稱為干涉式調(diào)制器。如本文所使用，術語干涉式調(diào)制器或干涉式光調(diào)制器指的是一種使用光學干涉原理選擇性地吸收且/或反射光的裝置。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器可包括一對導電板，其中的一者或二者可能整體或部分透明的且/或具有反射性，且能夠在施加有適當電信號時進行相對運動。在特定實施例中，一個板可包括沉積在襯底上的固定層，且另一個板可包括通過氣隙與固定層分離的金屬薄膜。如本文中更詳細描述，一個板相對于另一個板的位置可改變?nèi)肷湓诟缮媸秸{(diào)制器上的光的光學干涉。這些裝置具有較廣范圍的應用，且在此項技術中，利用且/或修改這些類型的裝置的特性使得其特征可被發(fā)掘用于改進現(xiàn)有產(chǎn)品和創(chuàng)建尚未開發(fā)的新產(chǎn)品，將是有益的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置每一者都具有若干方面，其中任何單個方面都不單獨負責其期望的屬性。在不限制本發(fā)明范圍的情況下，現(xiàn)將簡要論述其較突出的特征?？紤]此論述之后，且尤其在閱讀題為“具體實施方式
”的部分之后，將了解本發(fā)明的特征如何提供優(yōu)于其它顯示器裝置的優(yōu)點。
在一個實施例中，一種顯示器包括MEMS顯示元件陣列，以及驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路耦合到所述陣列，且經(jīng)配置以提供用以驅(qū)動所述陣列的致動信號，其中所述致動信號包括至少一行信號和一列信號，且其中所述行信號和列信號中僅一者針對溫度變化而調(diào)整。
在另一實施例中，一種驅(qū)動MEMS顯示元件陣列的方法包括感測預定位置處的溫度；至少部分地基于感測到的溫度而產(chǎn)生具有電平的行信號和列信號中的一者，且不基于感測到的溫度而產(chǎn)生所述行信號和列信號中的另一者；以及向所述陣列提供所述行信號和列信號。
在另一實施例中，一種顯示器包括用于感測預定位置處的溫度的構(gòu)件；用于至少部分地基于感測到的溫度而產(chǎn)生具有電平的行信號和列信號中的一者且不基于感測到的溫度而產(chǎn)生所述行信號和列信號中的另一者的構(gòu)件；用于顯示圖像數(shù)據(jù)的構(gòu)件；以及用于向所述顯示構(gòu)件提供所述行信號和列信號的構(gòu)件。



圖1是描繪干涉式調(diào)制器顯示器的一個實施例的一部分的等角視圖，其中第一干涉式調(diào)制器的可移動反射層處于松弛位置，且第二干涉式調(diào)制器的可移動反射層處于致動位置。
圖2是說明并入有3×3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)框圖。
圖3是圖1的干涉式調(diào)制器的一個示范性實施例的可移動鏡位置對所施加電壓的圖。
圖4是可用于驅(qū)動干涉式調(diào)制器顯示器的一組行和列電壓的圖解。
圖5A說明圖2的3×3干涉式調(diào)制器顯示器中的顯示數(shù)據(jù)的一個示范性幀。
圖5B說明可用于寫入圖5A的幀的行和列信號的一個示范性時序圖。
圖6A和6B是說明包括多個干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝置的實施例的系統(tǒng)框圖。
圖7A是圖1的裝置的橫截面。
圖7B是干涉式調(diào)制器的替代實施例的橫截面。
圖7C是干涉式調(diào)制器的另一替代實施例的橫截面。
圖7D是干涉式調(diào)制器的又一替代實施例的橫截面。
圖7E是干涉式調(diào)制器的額外替代實施例的橫截面。
圖8是干涉式調(diào)制器的透視圖，其說明可移動反射層的多個層。
圖9是說明干涉式調(diào)制器的操作電壓與溫度之間的關系的曲線圖。
圖10是當溫度改變時可用于驅(qū)動干涉式調(diào)制器顯示器的一組行和列電壓的圖解。
圖11是當溫度改變時可用于驅(qū)動干涉式調(diào)制器顯示器的一組行和列電壓的圖解。
圖12是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和溫度傳感器的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)框圖。
圖13是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和溫度傳感器的電子裝置的另一實施例的系統(tǒng)框圖。
圖14是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和溫度傳感器的電子裝置的另一實施例的系統(tǒng)框圖。
圖15是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和測試干涉式調(diào)制器的電子裝置的實施例的系統(tǒng)框圖。
圖16是時間(x軸)對電容和電壓(y軸)的曲線圖，且說明由于所施加的電壓而產(chǎn)生的干涉式調(diào)制器的電容。
圖17是說明基于感測到的溫度而驅(qū)動陣列的過程的流程圖。

具體實施例方式 以下詳細描述內(nèi)容針對本發(fā)明的某些特定實施例。然而，可以許多不同方式來實施本發(fā)明。在此描述內(nèi)容中，參考圖式，其中始終用相同標號來指示相同部分。如從以下描述內(nèi)容將明白，所述實施例可實施在經(jīng)配置以顯示圖像(不論是運動的(例如，視頻)還是固定的(例如，靜止圖像)，且不論是文本的還是圖畫的)的任何裝置中。更明確地說，預期所述實施例可實施在多種電子裝置中或與多種電子裝置相關聯(lián)，所述多種電子裝置例如是(但不限于)移動電話、無線裝置、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式或便攜式計算機、GPS接收器/導航儀、相機、MP3播放器、攝像放像機(camcorder)、游戲控制臺、手表、時鐘、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計算機監(jiān)視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛艙控制器和/或顯示器、相機視圖的顯示器(例如，車輛中的后視相機的顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標志、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、包裝和美學結(jié)構(gòu)(例如，一件珠寶上的圖像的顯示器)。具有與本文中所描述的裝置類似的結(jié)構(gòu)的MEMS裝置還可用于非顯示器應用中，例如電子切換裝置中。
控制系統(tǒng)所施加的將調(diào)制器置于致動狀態(tài)(actuated state)中所必需的電壓量(“致動電壓”)可由于影響干涉式調(diào)制器的許多不利的操作因素的緣故而改變，所述因素包含(例如)溫度、干涉計的機電特性的變化、電荷累積和機械鏡面的實體磨損。如下文更詳細地描述，施加到干涉式調(diào)制器的致動電壓為兩個電壓(列偏壓(Vbias)和行電壓)的組合。干涉計的機電特性的變化、電荷累積和機械鏡面的實體磨損通常只在大量使用后或在經(jīng)過一定量的時間后才會影響致動電壓。干涉式調(diào)制器的操作溫度立即影響可移動反射層14的特性，使得溫度的較大變化可引起致動電壓的顯著變化。視使用(例如，并入在亞利桑那州(Arizona)夏季期間放置在汽車的儀表板上的裝置上或暴露于冬季零下溫度的裝置上的顯示器中的)干涉式調(diào)制器的環(huán)境條件而定，干涉式調(diào)制器的顯著溫度變化可在數(shù)小時或甚至數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生。在本發(fā)明的一個實施例中，傳感器監(jiān)視存在于具有并入有干涉式調(diào)制器的顯示器的裝置中的位置處的溫度，且向顯示器的驅(qū)動電路提供與所述溫度有關的信號。使用使所感測到的溫度與在各種溫度下操作顯示器所需的必需電壓相關的預定信息，驅(qū)動電路通過基于其從傳感器接收到的信號而調(diào)整偏壓來驅(qū)動顯示器在較寬溫度范圍上操作。
圖1中說明包括干涉式MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實施例。在這些裝置中，像素處于亮狀態(tài)或暗狀態(tài)。在亮(“接通”或“打開”)狀態(tài)下，顯示元件向用戶反射大部分的入射可見光。當在暗(“斷開”或“關閉”)狀態(tài)下時，顯示元件向用戶反射很少的入射可見光。視實施例而定，可顛倒“接通”與“斷開”狀態(tài)的光反射特性。MEMS像素可經(jīng)配置以主要以選定色彩反射，從而允許除黑色和白色之外的色彩顯示。
圖1是描繪視覺顯示器的一系列像素中的兩個相鄰像素的等角視圖，其中每一像素包括一個MEMS干涉式調(diào)制器。在一些實施例中，干涉式調(diào)制器顯示器包括這些干涉式調(diào)制器的行/列陣列。每一干涉式調(diào)制器包含一對反射層，所述對反射層以可變且可控制的距離彼此定位，以形成具有至少一個可變尺寸的光學諧振腔。在一個實施例中，所述反射層中的一者可在兩個位置之間移動。在第一位置(本文中稱為松弛位置)中，可移動反射層以距固定的部分反射層相對較大的距離而定位。在第二位置(本文中稱為致動位置)中，可移動反射層定位在更緊密鄰近于部分反射層處。從兩個層反射的入射光視可移動反射層的位置而以相長方式或相消方式進行干涉，從而對每一像素產(chǎn)生全反射或非反射狀態(tài)。
圖1中的像素陣列的所描繪部分包含兩個相鄰的干涉式調(diào)制器12a和12b。在左邊的干涉式調(diào)制器12a中，說明可移動反射層14a處于距光學堆疊16a預定距離的松弛位置中，所述光學堆疊包含部分反射層。在右邊的干涉式調(diào)制器12b中，說明可移動反射層14b處于鄰近光學堆疊16b的致動位置中。
如本文所參考，光學堆疊16a和16b(共同稱為光學堆疊16)通常包括若干熔合層，所述熔合層可包含例如氧化銦錫(ITO)的電極層、例如鉻的部分反射層和透明電介質(zhì)。光學堆疊16因此是導電的、部分透明的且具部分反射性，且可(例如)通過將上述層中的一者或一者以上沉積到透明襯底20上來制造光學堆疊16。部分反射層可由具部分反射性的多種材料形成，所述材料例如是各種金屬、半導體和電介質(zhì)。部分反射層可由一個或一個以上材料層形成，且所述層中的每一者可由單種材料或多種材料的組合形成。
在一些實施例中，光學堆疊的所述層圖案化成平行條帶，且可形成如下文進一步描述的顯示裝置中的行電極?？梢苿臃瓷鋵?4a，14b可形成為沉積在柱18頂部的沉積金屬層(與16a，16b的行電極正交)和沉積在柱18之間的介入犧牲材料的一系列平行條帶。當犧牲材料被蝕刻掉時，可移動反射層14a，14b通過界定的間隙19與光學堆疊16a，16b分離。例如鋁的具有高傳導性和反射性的材料可用于反射層14，且這些條帶可形成顯示裝置中的列電極。
在不施加電壓的情況下，空腔19保持在可移動反射層14a與光學堆疊16a之間，且可移動反射層14a處于機械松弛狀態(tài)，如圖1中的像素12a所說明。然而，當將電位差施加到選定的行和列時，形成于對應像素處的行電極與列電極的交叉點處的電容器變得帶電，且靜電力將所述電極拉到一起。如果電壓足夠高，那么使可移動反射層14變形且迫使其抵靠光學堆疊16。光學堆疊16內(nèi)的介電層(此圖中未說明)可防止短路并控制層14與層16之間的間距，如圖1中右邊的像素12b所說明。不管所施加的電位差的極性如何，行為都相同。以此方式，可控制反射像素狀態(tài)對非反射像素狀態(tài)的行/列致動在許多方面類似于常規(guī)LCD和其它顯示技術中所使用的致動。
圖2到圖5B說明在顯示應用中使用干涉式調(diào)制器陣列的一個示范性過程和系統(tǒng)。
圖2是說明可并入有本發(fā)明的方面的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)框圖。在示范性實施例中，電子裝置包含處理器21，其可以是任何通用單芯片或多芯片微處理器(例如，ARM、奔騰

奔騰II

奔騰III

奔騰IV


奔騰

Pro、8051、

Power


)或任何專用微處理器(例如，數(shù)字信號處理器、微控制器或可編程門陣列)。如在此項技術中是常規(guī)的，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行一個或一個以上軟件模塊。除執(zhí)行操作系統(tǒng)外，處理器還可經(jīng)配置以執(zhí)行一個或一個以上軟件應用程序，其包含網(wǎng)頁瀏覽器、電話應用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應用程序。
在一個實施例中，處理器21還經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動器22通信。在一個實施例中，陣列驅(qū)動器22包含向顯示器陣列或面板30提供信號的行驅(qū)動器電路24和列驅(qū)動器電路26。圖2中的線1-1展示圖1中所說明的陣列的橫截面。對于MEMS干涉式調(diào)制器，行/列致動協(xié)議可利用圖3中所說明的這些裝置的滯后特性?？赡苄枰?例如)10伏的電位差來使可移動層從松弛狀態(tài)變形到致動狀態(tài)。然而，當電壓從所述值下降時，當電壓降回到10伏以下時，可移動層保持其狀態(tài)。在圖3的示范性實施例中，直到電壓降落到2伏以下，可移動層才完全松弛。因此，在圖3中所說明的實例中存在約3V到7V的電壓范圍，在所述范圍中存在所施加電壓的窗口，在所述窗口內(nèi)裝置穩(wěn)定在松弛狀態(tài)或致動狀態(tài)。本文中將此稱為“滯后窗口”或“穩(wěn)定窗口”。對于具有圖3的滯后特性的顯示器陣列來說，可設計行/列致動協(xié)議，使得在行選通期間，選通的行中的待致動的像素暴露于約10伏的電壓差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的電壓差。在選通后，像素暴露于約5伏的穩(wěn)態(tài)電壓差，使得其保持在行選通使其處于的任何狀態(tài)中。在此實例中，每一像素在被寫入后經(jīng)歷在3伏到7伏的“穩(wěn)定窗”內(nèi)的電位差。此特征使圖1中所說明的像素設計在相同的所施加電壓條件下穩(wěn)定在致動或松弛預存在狀態(tài)。因為干涉式調(diào)制器的每一像素(無論在致動狀態(tài)下還是在松弛狀態(tài)下)本質(zhì)上是由固定的反射層和移動的反射層形成的電容器，所以在滯后窗內(nèi)的電壓下可保持此穩(wěn)定狀態(tài)而幾乎沒有功率耗散。如果所施加的電位是固定的，那么本質(zhì)上沒有電流流到像素中。
在典型應用中，可通過根據(jù)第一行中的一組所需的致動像素斷言一組列電極來創(chuàng)建顯示幀。接著將行脈沖施加到行1電極，從而致動對應于所斷言的列線的像素。接著改變所斷言的所述組列電極以對應于第二行中的一組所需的致動像素。接著將脈沖施加到行2電極，從而根據(jù)所斷言的列電極而致動行2中的適當像素。行1像素不受行2脈沖影響，且保持在它們在行1脈沖期間被設置成的狀態(tài)。可以循序方式對整個系列的行重復此過程以產(chǎn)生幀。通常，通過以每秒某一所需數(shù)目個幀來不斷重復此過程，用新的顯示數(shù)據(jù)來刷新和/或更新所述幀。用于驅(qū)動像素陣列的行和列電極以產(chǎn)生顯示幀的各種協(xié)議也是眾所周知的，且可結(jié)合本發(fā)明一起使用。
圖4、圖5A和圖5B說明用于在圖2的3 x 3陣列上創(chuàng)建顯示幀的一個可能的致動協(xié)議。圖4說明可用于展現(xiàn)圖3的滯后曲線的像素的一組可能的列和行電壓電平。在圖4實施例中，致動像素涉及將適當?shù)牧性O置為-Vbias且將適當?shù)男性O置為+ΔV，其可分別對應于-5伏和+5伏。通過將適當?shù)牧性O置為+Vbias，且將適當?shù)男性O置為相同的+ΔV，從而在像素上產(chǎn)生零伏電位差來實現(xiàn)松弛所述像素。在行電壓保持在零伏的哪些行中，像素穩(wěn)定在其最初所處的任何狀態(tài)中，而不管列是處于+Vbias還是-Vbias。如圖4中還說明，將了解，可使用與上文所述的那些電壓具有相反的極性的電壓，例如，致動像素可涉及將適當?shù)牧性O置為+Vbias且將適當?shù)男性O置為-ΔV。在此實施例中，通過將適當?shù)牧性O置為-Vbias并將適當?shù)男性O置為相同的-ΔV，從而在像素上產(chǎn)生零伏電位差，來實現(xiàn)釋放所述像素。
圖5B是展示將導致圖5A中所說明的顯示布置的施加到圖2的3x3陣列的一系列行和列信號的時序圖，其中致動像素是非反射性的。在寫入圖5A中所說明的幀之前，像素可處于任何狀態(tài)，且在此實例中，所有行都處于0伏，且所有列都處于+5伏。有了這些所施加電壓，所有像素都穩(wěn)定在其現(xiàn)有的致動或松弛狀態(tài)中。
在圖5A的幀中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被致動。為實現(xiàn)這種情況，在行1的“線時間(line time)”期間，將列1和2設置為-5伏，且將列3設置為+5伏。這不會改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因為所有像素都保持在3到7伏的穩(wěn)定窗中。接著用從0上升到5伏且返回到零的脈沖來選通行1。這致動(1，1)和(1，2)像素，且松弛(1，3)像素。陣列中其它像素不受影響。為可根據(jù)需要設置行2，將列2設置為-5伏，且將列1和3設置為+5伏。施加到行2的同一選通將接著致動像素(2，2)，并松弛像素(2，1)和(2，3)。陣列中其它像素同樣不受影響。通過將列2和3設置為-5伏且將列1設置為+5伏來類似地設置行3。行3選通如圖5A中所示那樣設置行3像素。在寫入所述幀后，行電位為零，且列電位可保持在+5或-5伏，且顯示器接著穩(wěn)定在圖5A的布置中。將了解，同一程序可用于數(shù)打或數(shù)百個行和列的陣列。還將了解，用于執(zhí)行行和列致動的電壓的時序、序列和電平可在上述一般原理內(nèi)作很大改動，且上述實例只是示范性的，且任何致動電壓方法都可與本文中所描述的系統(tǒng)和方法一起使用。
圖6A和圖6B是說明顯示裝置40的實施例的系統(tǒng)框圖。顯示裝置40可以是(例如)蜂窩式電話或移動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其些微變化也可說明例如電視機和便攜式媒體播放器的各種類型的顯示裝置。
顯示裝置40包含外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器44、輸入裝置48和麥克風46。外殼41通常由如所屬領域的技術人員眾所周知的多種制造工藝(包含注射模制和真空成形)中的任一者形成。此外，外殼41可由多種材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷或其組合。在一個實施例中，外殼41包含可與具不同色彩或含有不同標志(logo)、圖片或符號的其它可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。
示范性顯示裝置40的顯示器30可以是多種顯示器中的任一者，所述顯示器包含如本文中所描述的雙穩(wěn)態(tài)顯示器。在其它實施例中，顯示器30包含如上文所描述的平板顯示器(例如，等離子體、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或如所屬領域的技術人員眾所周知的非平板顯示器(例如，CRT或其它管裝置)。然而，為了達到描述本實施例的目的，顯示器30包含如本文中所描述的干涉式調(diào)制器顯示器。
圖6B中示意性地說明示范性顯示裝置40的一個實施例的組件。所說明的示范性顯示裝置40包含外殼41，且可包含至少部分地封閉在外殼中的額外組件。舉例來說，在一個實施例中，示范性顯示裝置40包含網(wǎng)絡接口27，所述網(wǎng)絡接口包含耦合到收發(fā)器47的天線43。收發(fā)器47連接到處理器21，所述處理器連接到調(diào)節(jié)硬件52。調(diào)節(jié)硬件52可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)信號(例如，對信號進行濾波)。調(diào)節(jié)硬件52連接到揚聲器45和麥克風46。處理器21還連接到輸入裝置48和驅(qū)動器控制器29。驅(qū)動器控制器29耦合到幀緩沖器28，并耦合到陣列驅(qū)動器22，所述陣列驅(qū)動器22又耦合到顯示器陣列30。電源50向特定示范性顯示裝置40設計所需的所有組件提供電力。
網(wǎng)絡接口27包含天線43和收發(fā)器47，使得示范性顯示裝置40可通過網(wǎng)絡與一個或一個以上裝置通信。在一個實施例中，網(wǎng)絡接口27還可具有一些處理能力以減輕對處理器21的要求。天線43是所屬領域的技術人員已知的用于傳輸和接收信號的任何天線。在一個實施例中，天線根據(jù)IEEE 802.11標準(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))而傳輸和接收RF信號。在另一實施例中，天線根據(jù)藍牙(BLUETOOTH)標準傳輸和接收RF信號。在蜂窩式電話的情況下，天線經(jīng)設計以接收CDMA、GSM、AMPS或用于在無線蜂窩式電話網(wǎng)絡中通信的其它已知信號。收發(fā)器47對從天線43接收到的信號進行預處理，使得所述信號可由處理器21接收并進一步處理。收發(fā)器47還處理從處理器21接收到的信號，使得所述信號可經(jīng)由天線43從示范性顯示裝置40傳輸。
在替代實施例中，收發(fā)器47可由接收器代替。在又一替代實施例中，網(wǎng)絡接口27可由圖像源代替，圖像源可存儲或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器21的圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，圖像源可以是數(shù)字視頻盤(DVD)或含有圖像數(shù)據(jù)的硬盤驅(qū)動器，或產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。
處理器21通?？刂剖痉缎燥@示裝置40的整體操作。處理器21從網(wǎng)絡接口27或圖像源接收例如壓縮圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，且將所述數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或處理成容易被處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21接著將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至到驅(qū)動器控制器29或發(fā)送到幀緩沖器28以供存儲。原始數(shù)據(jù)通常是指識別圖像內(nèi)的每一位置處的圖像特性的信息。舉例來說，此些圖像特性可包含色彩、飽和度和灰度等級。
在一個實施例中，處理器21包含用以控制示范性顯示裝置40的操作的微控制器、CPU或邏輯單元。調(diào)節(jié)硬件52通常包含放大器和濾波器，其用于將信號傳輸?shù)綋P聲器45，且用于從麥克風46接收信號。調(diào)節(jié)硬件52可以是示范性顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或可被并入處理器21或其它組件內(nèi)。
驅(qū)動器控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28得到由處理器21產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)，并適當?shù)刂匦赂袷交紙D像數(shù)據(jù)以便高速傳輸?shù)疥嚵序?qū)動器22。具體地說，驅(qū)動器控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化成具有類似光柵的格式的資料流，使得其具有適合在顯示器陣列30上掃描的時間次序。接著驅(qū)動器控制器29將經(jīng)格式化的信息發(fā)送到陣列驅(qū)動器22。盡管例如LCD控制器的驅(qū)動器控制器29通常作為獨立的集成電路(IC)而與系統(tǒng)處理器21相關聯(lián)，但是此些控制器可以許多方式實施。它們可作為硬件嵌入處理器21中，作為軟件嵌入處理器21中或與陣列驅(qū)動器22一起完全集成在硬件中。
通常，陣列驅(qū)動器22從驅(qū)動器控制器29接收經(jīng)格式化的信息，并將視頻數(shù)據(jù)重新格式化成一組平行波形，所述組平行波形每秒許多次地被施加到來自顯示器的x-y像素矩陣的數(shù)百且有時數(shù)千個引線。
在一個實施例中，驅(qū)動器控制器29、陣列驅(qū)動器22和顯示器陣列30適于本文中所描述的顯示器的類型中的任一者。舉例來說，在一個實施例中，驅(qū)動器控制器29是常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實施例中，陣列驅(qū)動器22是常規(guī)驅(qū)動器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動器(例如，干涉式調(diào)制器顯示器)。在一個實施例中，驅(qū)動器控制器29與陣列驅(qū)動器22集成。此實施例在例如蜂窩式電話、手表和其它小面積顯示器的高度集成系統(tǒng)中是常見的。在又一實施例中，顯示器陣列30是典型的顯示器陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示器陣列(例如，包含干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。
輸入裝置48允許用戶控制示范性顯示裝置40的操作。在一個實施例中，輸入裝置48包含小鍵盤(例如QwERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、觸敏屏幕、壓敏或熱敏膜。在一個實施例中，麥克風46是示范性顯示裝置40的輸入裝置。當使用麥克風46來將數(shù)據(jù)輸入到所述裝置時，用戶可提供語音命令以控制示范性顯示裝置40的操作。
電源50可包含如此項技術中眾所周知的多種能量存儲裝置。舉例來說，在一個實施例中，電源50是可充電電池組，例如鎳鎘電池組或鋰離子電池組。在另一實施例中，電源50是可再生能源、電容器或太陽能電池(包含塑料太陽能電池和太陽能電池漆)。在另一實施例中，電源50經(jīng)配置以從壁裝電源插座接收功率。
在一些實施方案中，控制可編程性駐存(如上文所描述)在驅(qū)動器控制器中，所述驅(qū)動器控制器可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干位置中。在一些情況下，控制可編程性駐存在陣列驅(qū)動器22中。所屬領域的技術人員將了解，可在任何數(shù)目的硬件和/或軟件組件中且以各種配置來實施上文所描述的優(yōu)化。
根據(jù)上文所陳述的原理而操作的干涉式調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的細節(jié)可較大地改變。舉例來說，圖7A到圖7E說明可移動反射層14及其支撐結(jié)構(gòu)的五個不同實施例。圖7A是圖1的實施例的橫截面，其中金屬材料條帶14沉積在正交延伸的支撐件18上。在圖7B中，可移動反射層14只在系栓(tether)32上在拐角處附接到支撐件。在圖7C中，可移動反射層14從可變形層34懸掛下來，可變形層34可包括柔性金屬?？勺冃螌?4圍繞可變形層34的周邊直接地或間接地連接到襯底20。這些連接件在本文中稱為支撐柱。圖7D中所說明的實施例具有支撐柱插塞42，可變形層34擱置在所述支撐柱插塞上?？梢苿臃瓷鋵?4保持懸掛在空腔之上(如圖7A到圖7C中那樣)，但可變形層34不通過填充可變形層34與光學堆疊16之間的孔而形成支撐柱。而是，支撐柱由用于形成支撐柱插塞42的平坦化材料形成。圖7E中所說明的實施例是基于圖7D中所示的實施例，但還可適合于與圖7A到圖7C中所說明的實施例中的任一者以及未圖示的額外實施例合作。在圖7E中所示的實施例中，已使用金屬或其它導電材料的額外層來形成總線結(jié)構(gòu)44。這允許沿干涉式調(diào)制器的背部的信號路由，從而消除否則可能不得不在襯底20上形成的許多電極。
在例如圖7中所示的那些實施例的實施例中，干涉式調(diào)制器充當直觀裝置，其中從透明襯底20的前側(cè)觀看圖像，所述側(cè)與上面布置有調(diào)制器的側(cè)相對。在這些實施例中，反射層14視情況屏蔽反射層的與襯底20相對的側(cè)上的干涉式調(diào)制器的部分，包含可變形層34。這允許屏蔽區(qū)域被配置并被操作而不會消極地影響圖像質(zhì)量。此屏蔽允許圖7E中的總線結(jié)構(gòu)44，所述總線結(jié)構(gòu)提供使調(diào)制器的光學性質(zhì)與調(diào)制器的機電性質(zhì)分離的能力，例如尋址和由于尋址而導致的移動。這種可分離的調(diào)制器結(jié)構(gòu)允許用于調(diào)制器的機電方面和光學方面的結(jié)構(gòu)設計和材料被選擇并彼此獨立地起作用。此外，圖7C到圖7E中所示的實施例具有從反射層14的光學性質(zhì)與其機械性質(zhì)(其由可變形層34實行)的去耦得出的額外益處。這允許在光學性質(zhì)方面對用于反射層14的結(jié)構(gòu)設計和材料進行優(yōu)化，且在所需的機械性質(zhì)方面對用于可變形層34的結(jié)構(gòu)設計和材料進行優(yōu)化。
由控制系統(tǒng)施加的將干涉式調(diào)制器的可移動鏡面置于致動狀態(tài)所必需的電壓量被稱為致動電壓。舉例來說，如圖3中所說明，致動電壓約為9-10伏，使得施加約-10伏或約+10伏的電壓會致動干涉式調(diào)制器的可移動反射層14b(如圖1中所說明)，且施加約0伏的電壓會松弛干涉式調(diào)制器的可移動反射層14a(如圖1中所說明)。致動電壓可由于許多因素的緣故而隨時間的過去而變化，所述因素包含(例如)溫度、干涉計的機電性質(zhì)的變化和機械鏡面的實體磨損。
這些因素中的一些因素(例如，干涉式調(diào)制器的機電性質(zhì)的變化和機械鏡面的實體磨損)通常只在大量使用后或在經(jīng)過某一量的時間后才會影響偏壓。然而，溫度在短時間段內(nèi)影響可移動反射層14的特性，且引起操作干涉式調(diào)制器所需的電壓的顯著變化。視使用(例如，如并入在亞利桑那州夏季期間放置在汽車的儀表板上的裝置上或暴露于冬季零下溫度的裝置中的顯示器中的)干涉式調(diào)制器的環(huán)境條件而定，干涉式調(diào)制器的顯著溫度變化可在數(shù)小時或甚至數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生。感測存在于此裝置中的某一位置處的溫度，使用使所感測到的溫度與在所述溫度下操作干涉式調(diào)制器所需的必需電壓相關的預定信息，可通過根據(jù)溫度而調(diào)整偏壓來高效地驅(qū)動顯示器以在較寬的溫度范圍上操作。
圖8使處于釋放(或松弛)狀態(tài)的干涉式調(diào)制器60的一個實施例的透視圖解。干涉式調(diào)制器60包含光學堆疊16，所述光學堆疊通常在透明襯底20上包含電極層、吸收層和電極層(未單獨圖示)。襯底20的相對厚度比光學堆疊16的厚度大得多。舉例來說，在一些實施例中，襯底20約為700μm厚，且光學堆疊16約為1μm厚或更薄。在一些實施例中，襯底20是玻璃。支撐件18為通過空腔19與光學堆疊16分離的可移動反射層14提供支撐。
可移動反射層14包含第一材料11的相對較薄的層和第二材料13的相對較厚的層。在圖8的實施例中，第一材料11是安置在約300埃厚的層中的鋁，且第二材料13是安置在約1000埃厚的層中的鎳。在其它實施例中，第一材料11和第二材料13可包括其它材料，例如鋁合金。在其它實施例中，第一材料11和第二材料13的厚度也可不同。在一些實施例中，可移動反射層14可以是單片的，只包含均勻的單層，所述層由(例如)鎳、鎳合金、鋁或鋁合金組成。在其它實施例中，可移動反射層14可包含兩層以上材料。在一些實施例中，第一材料11層可比第二材料13層厚，這可改變主要材料的應力與應變關系。
通過干涉式調(diào)制器的溫度變化而引入干涉式調(diào)制器中的應力和所得應變可顯著影響可移動反射層14的移動。應力是由主體對鄰接部分每單位面積所施加的力，且應變是由應力引起的變形或尺寸變化。對應力的抵抗力和彈性限制兩者都取決于固體的組合物。當主體受拉時，其被稱為在張力或張應力的作用下，且當其被推時，其在壓力或壓應力的作用下。一般認為張應力為正，而認為壓應力為負。當材料的溫度改變時，主體根據(jù)制造主體所用的材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)而膨脹或收縮。干涉式調(diào)制器的正常操作溫度可以是(例如)約-40℃到+70℃。當溫度改變時，襯底20、可移動反射層14的第一材料11和第二材料13根據(jù)其相應的CTE而不同地膨脹和收縮。兩種不同材料的此膨脹和收縮將應變引入可移動反射層14中，其在可移動反射層14中引起應力的對應變化。
盡管第一材料11層和第二材料13層兩者根據(jù)如由其相應的CTE所表示的溫度而膨脹和收縮，但是較厚的層(例如第二材料13)的CTE在膨脹量或收縮量中占指配地位。由于襯底20的厚度大得多，襯底20的膨脹和收縮支配襯底20和光學堆疊16的膨脹量和收縮量。通常，襯底20的CTE小于第二材料13層的CTE，使得當參考溫度改變時，第二材料13層膨脹和收縮的程度大于襯底20膨脹和收縮的程度。然而，支撐件18約束可移動反射層14相對于襯底20的膨脹和收縮。因此，當溫度改變時，可移動反射層14在可移動反射層14的平面x和y方向上經(jīng)歷應變的變化，且應力(σ)的對應變化也發(fā)生在可移動反射層14的x和y方向上?？梢苿臃瓷鋵?4的應力影響其在致動位置與非致動位置之間移動的能力，且因此影響偏壓。在一個實施例中，襯底20包括顯示等級康寧(Corning)1737、具有3.76×10-6/℃的CTE的鋁硅酸鹽玻璃。鋁硅酸鹽玻璃的典型組合物是55.0％ SiO2、7.0％B2O3、10.4％ Al2O3、21.0％ CaO和1.0％ Na2O。
圖9是說明根據(jù)一個實施例的干涉式調(diào)制器的溫度(x軸)與偏壓(y軸)之間的關系的曲線圖。如圖9中所示，在某一溫度范圍內(nèi)，干涉式調(diào)制器的偏壓大致與干涉式調(diào)制器的溫度成反比關系，例如，當干涉式調(diào)制器的溫度增加時，偏壓減小。視干涉式調(diào)制器的滯后特性而定，即使偏壓的較小變化(例如，在一些實施例中，約0.25伏或更小)也可能顯著影響干涉式調(diào)制器的操作。在圖9的曲線圖中，在約25℃的溫度變化期間，偏壓改變約0.25伏。
如圖9所示范，溫度的變化導致應力在可移動反射層14的平面x和y方向上增加或減小，這會影響偏壓。對經(jīng)施加以控制干涉式調(diào)制器60的電壓的基于溫度的補償可有利地用于保持干涉式調(diào)制器60始終如一地操作。也就是說，當干涉式調(diào)制器的溫度增加時，提供較低致動電壓，且當溫度減小時，提供較高致動電壓。
如上文所描述，施加到干涉式調(diào)制器的致動電壓為施加到干涉式調(diào)制器的兩個電壓(列偏壓(Vbias)和行電壓)的組合。在本文中所描述的實施例中，行電壓不會從其值+ΔV或-ΔV(例如，見圖4)改變?？赏ㄟ^陣列驅(qū)動器22(例如)根據(jù)溫度而調(diào)整偏壓，從而提供補償溫度的致動電壓。在以下等式中說明偏壓(本文中也稱為操作電壓(VOpp))、應力(σ)與溫度(T)之間的關系 等式1 σ＝σo+kΔT等式2 其中σo是在(例如)參考溫度下的殘余應力，且k是常數(shù)。典型參考溫度是約25攝氏度的室溫。作為一個實施例中這些參數(shù)之間的關系的實例，溫度每增加一攝氏度就會導致可移動反射層中的應力變化2MPa且操作電壓偏移約11mV。在常見實施例中，干涉式調(diào)制器60的層14內(nèi)的應力(σ)是張應力，這意味著σ大于或等于零。
層14中的殘余應力σo是指在松弛(未致動)狀態(tài)下時在參考溫度下的應力，其是用于制造干涉式調(diào)制器60的工藝的結(jié)果。因為干涉式調(diào)制器60暴露于各種處理溫度且因為層14最初形成于最終被移除的犧牲層上，所以制造工藝影響殘余應力σo。
在圖8中，相對于單位面積17展示層14內(nèi)的沿相應的x軸和y軸的應力σx和σy。由于干涉式調(diào)制器的溫度變化而導致的致動電壓的變化可由以下等式來展示 等式3 其中L是干涉式調(diào)制器的支撐件之間的距離，h是氣隙厚度(反射層14穿過所述氣隙厚度而移動)，σ(T)是可移動反射層14中的應力(其是參考溫度T的函數(shù))，且t是可移動反射層14的厚度。在干涉式調(diào)制器的設計期間，選擇氣隙、可移動反射層的厚度和支撐件之間的距離，且因此，一旦調(diào)制器被制造，氣隙、可移動反射層的厚度和支撐件之間的距離就不經(jīng)歷變化。
可將應力σ的溫度相依性描述為σ＝σ0-σT(T)，其中σ0是制造后在參考溫度下可移動反射層14中的殘余應力，如上文所描述，其受第二材料13的CTE支配。在一些實施例中，所述參考溫度是參考溫度。
可移動反射層14與襯底20之間的熱膨脹失配引起熱應變和所得熱應力，其為熱膨脹失配的函數(shù)。舉例來說，在可移動反射層14為鎳且襯底20為第1737號康寧玻璃(CorningGlass)的情況下，可將熱失配(ΔCTE)描述為 ΔCTE＝α1-α2等式4 其中α1＝13.0×10-6/℃(鎳的CTE)，且α2＝3.76×10-6/℃(第1737號康寧玻璃的CTE)。于是可將熱應變εT描述為 εT＝(ΔCTE)(ΔT) 等式5 其中，ΔT是相對于參考溫度的溫度變化。于是可將所得熱應力描述為 σT(T)＝E1εT＝E1(ΔCTE)(ΔT) 等式6 其中E1是鎳的彈性模數(shù)，且ΔT是相對于參考溫度的溫度變化。于是可將致動電壓描述為溫度的函數(shù)，如以下等式中的任一者中所展示等式7 或

等式8 其中ΔT是相對于參考溫度的溫度變化。等式8將致動電壓展示為等式7的線性近似。圖9是說明特定實施例中溫度與偏壓之間的關系，并說明此關系在某一溫度范圍上幾乎為線性的曲線圖。注意，k1和k2是常數(shù)，其簡化了等式的表示。
通過選擇使可移動反射層14與襯底20之間的CTE失配減到最小的變量、所使用的每種材料(例如，第一材料11和第二材料13)的層的厚度和調(diào)制器制造技術，可在制造期間在某種程度上控制可移動反射層14的殘余應力。
通過行電壓與列電壓之間的差來驅(qū)動干涉式調(diào)制器。當溫度改變時，只需要調(diào)整列電壓以使調(diào)制器適當?shù)毓ぷ?。將了解，術語“列”和“行”在可在垂直或水平方向上定向的意義上來說是幾何上任意的。在本發(fā)明中，將認為“列”是接收與圖像數(shù)據(jù)相關的信號的一組顯示器輸入端。將認為“行”是接收不隨圖像數(shù)據(jù)改變的信號(例如上文描述的循序行選通輸入信號)的一組顯示器輸入端。
圖3說明特定溫度下的MEMS顯示元件的滯后窗。如圖10中所示，當溫度改變時，這些滯后窗偏移。圖10中以實線展示參考溫度T0下的滯后窗。滯后窗的位置的特征在于右窗和左窗的相應中點(Vbias0和-Vbias0)。典型的參考溫度是約25攝氏度的室溫，但其可以是任何溫度。當溫度從T0下降到T時，滯后窗遠離彼此而移動，如虛線所表示。滯后窗的新位置的特征類似地在于右窗和左窗的相應中點(Vbias和-Vbias)。可如下根據(jù)Vbias0和-Vbias0計算Vbias和-Vbias -Vbias(左滯后窗)＝-Vbias0-Kt*(T-T0) 等式9 Vbias(右滯后窗)＝Vbias0+Kt*(T-T0)等式10 其中Kt是負常數(shù)。如圖10中所示，當溫度降低時，滯后窗遠離彼此而移動。如果溫度增加，那么滯后窗朝向彼此而移動。
一旦確定了滯后窗的位置，就可接著使用圖11中所示的機制來確定用以驅(qū)動調(diào)制器的合適的列電壓，其在此處如下重復 Vhigh＝Vbias0+Kt*(T-T0) 等式11 Vlow＝-Vbias0-Kt*(T-T0) 等式12 可通過各種方式來實現(xiàn)對列電壓的控制，例如軟件控制或使用運算放大器的模擬電路。
可調(diào)整列電壓以補償除溫度偏移外的其它因素，例如電荷累積。如圖10中所示，溫度變化導致滯后窗朝向彼此或遠離彼此而移動，而這些窗繼續(xù)圍繞零伏而對稱。不同于溫度偏移，電荷累積導致兩個滯后窗的單向偏移，使得所述兩個窗不再圍繞零伏而對稱。在一個實施例中，可如下調(diào)整列電壓 Vhigh＝VrowMid+Voffset+Vbias0+Kt*(T-T0)等式13 Vlow＝VrowMid+Voffset-Vbias0-Kt*(T-T0) 等式14 VrowMid是選通應用之間的行電壓。如圖5B中所示，VrowMid的典型值為零。Voffset表示由例如電荷累積的其它因素引起的滯后窗的偏移。
圖12是示意性地說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一個實施例的類似于圖2的系統(tǒng)框圖，且其中驅(qū)動電路經(jīng)配置以基于當前溫度提供用以驅(qū)動陣列30的致動信號。圖12的框圖說明耦合到用以驅(qū)動陣列30的電路的傳感器62。傳感器62感測溫度條件，并向陣列驅(qū)動器22提供基于所感測到的溫度的信號。傳感器62可包含傳感器電路的各個實施例，例如，感測溫度并產(chǎn)生對應信號的電路，或受溫度影響以使得來自傳感器的信號對應于所述溫度的電路。舉例來說，在一個實施例中，傳感器62包含電阻隨溫度而變化的熱敏電阻。由于電阻對溫度的已知相依性，所以可將電阻器用作溫度傳感器。在一些實施例中，結(jié)合制造干涉式調(diào)制器陣列而將熱敏電阻制造在硅上。在一些實施例中，傳感器62包括熱電偶。
在圖12中所說明的實施例中，傳感器62位于驅(qū)動電路之外且耦合到陣列驅(qū)動器22。陣列驅(qū)動器22經(jīng)配置以使用其從傳感器62接收到的信號來提供用以驅(qū)動陣列30的對應于溫度的信號。在一個實施例中，陣列驅(qū)動器22使用存儲在存儲器中的預定查找表來基于所接收到的基于溫度的信號而確定適當?shù)男盘栆韵蛩鲫嚵刑峁┬盘枴Ｔ趥鞲衅?2安置在陣列驅(qū)動器22(例如，圖14)或處理器(例如，圖13)中的其它實施例中，也可使用查找表來基于所接收到的基于溫度的信號而確定適當?shù)男盘栆韵蛩鲫嚵刑峁┬盘?。在另一實施例中，陣列?qū)動器22(或處理器21)中的電路可近似表現(xiàn)圖9中所說明的曲線(例如，將溫度與操作電壓之間的關系近似表現(xiàn)為線性)，且接著使用溫度與操作電壓之間的已界定關系來向陣列30提供與所接收到的基于溫度的信號成比例的信號。
傳感器62所感測到的溫度可以是陣列30處、大體上接近陣列30的位置處或不同于陣列30的所述位置的位置處的溫度。舉例來說，在各個實施例中，傳感器62感測陣列驅(qū)動器22的溫度、處理器21的溫度或傳感器62自身處的溫度。在一些實施例中，傳感器62經(jīng)配置以感測包含陣列30的顯示器中的預定位置處的溫度，或感測包含陣列30的電子裝置中的預定位置處的溫度。
在一些實施例中，傳感器62還包含放置在特定位置處以感測溫度的感測元件68，其中因為所述位置與陣列30的干涉式調(diào)制器在其下操作的溫度有關，所以優(yōu)選確定所述位置。在此實施例中，感測元件位于陣列30附近。在其它實施例中，感測元件68可放置(例如)在驅(qū)動電路中、包含陣列30的顯示器中的任何地方、或包含陣列30的電子裝置中的任何地方。傳感器62中的電路檢測溫度對感測元件68的影響，且基于所述溫度而將信號傳送到驅(qū)動電路(例如，陣列驅(qū)動器22)。
視所需的特定實施方案而定，傳感器62可位于各種位置中。圖13是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和傳感器62的電子裝置的另一實施例的系統(tǒng)框圖。在圖13中，傳感器位于處理器21中。在一個實施例中，傳感器62感測處理器中的與陣列30的溫度有關的溫度，且使用基于所感測到的溫度的信號來驅(qū)動陣列30。在一些實施例中，處理器21可具有用以連接感測元件(未圖示)的連接，使得傳感器62可感測在處理器21之外的位置處的溫度。
圖14是說明并入有3 x 3干涉式調(diào)制器顯示器和傳感器62的電子裝置的另一實施例的系統(tǒng)框圖。此處，傳感器62位于陣列驅(qū)動器22中。在一個實施例中，傳感器62感測陣列驅(qū)動器22中的與陣列30的溫度有關的溫度，且使用基于所感測到的溫度的信號來驅(qū)動陣列30。在一些實施例中，陣列驅(qū)動器22可具有到達感測元件(未圖示)的連接，使得傳感器62可感測在陣列驅(qū)動器22之外的位置處的溫度。
圖15是示意性地說明電子裝置的實施例的系統(tǒng)框圖，所述電子裝置并入有3x3干涉式調(diào)制器顯示器和用以控制由陣列驅(qū)動系統(tǒng)施加到其的將干涉式調(diào)制器置于致動狀態(tài)或釋放狀態(tài)所必需的電壓量的電路。此實施例包含連接到驅(qū)動電路(例如，明確地說，陣列驅(qū)動器22)的測試電路64，且可包括一個或一個以上測試干涉式調(diào)制器66(或測試調(diào)制器)。為了考慮溫度的影響，測試電路64確定將測試調(diào)制器66的鏡面置于致動和/或釋放狀態(tài)所需的電壓量，并將對應于所確定的電壓的信號發(fā)送到驅(qū)動電路(例如，陣列驅(qū)動器22)。陣列驅(qū)動器22接著基于來自測試電路64的信號而調(diào)整驅(qū)動電壓以實現(xiàn)適當?shù)牟僮麟妷骸Ｓ捎诒O(jiān)視一個或一個以上測試調(diào)制器的致動和/或釋放，陣列驅(qū)動器22可基于所測量到的致動/釋放電壓而向陣列30提供驅(qū)動信號。在一些實施例中，向陣列提供的驅(qū)動信號與所測量到的致動電壓成比例或大體上相等。在一些實施例中，顯示器中包含第二驅(qū)動電路以驅(qū)動一個或一個以上測試調(diào)制器66。
在一個實施例中，測試干涉式調(diào)制器66是與陣列30中存在的干涉式調(diào)制器具有類似結(jié)構(gòu)配置的干涉式調(diào)制器。測試調(diào)制器66充當平臺，可將測試驅(qū)動信號施加到所述平臺且從所述平臺記錄測量結(jié)果。通常，此些測試干涉式調(diào)制器不用于為了顯示目的而輸出光。測試干涉式調(diào)制器66的總尺寸標度可類似于或不同于陣列30內(nèi)的干涉式調(diào)制器的總尺寸標度。視預期的測試測量目標而定，測試干涉式調(diào)制器66的總尺寸或特定尺寸可相對于陣列30的干涉式調(diào)制器而變化。在替代實施例中，測試干涉式調(diào)制器66具有與陣列30的結(jié)構(gòu)配置不同的結(jié)構(gòu)配置。
在一些實施例中，可使用兩個或兩個以上測試調(diào)制器(未圖示)。測試調(diào)制器可位于顯示器中的各種位置中，包含陣列中的調(diào)制器的每一行和/或列的末端。通常，定位測試調(diào)制器，使得其不能被顯示器的觀察者看見，例如，其不接收任何可見光或向觀察者輸出任何可見光。
測試電路64可通過將電壓施加到測試調(diào)制器66以在致動狀態(tài)與釋放狀態(tài)之間“觸發(fā)”調(diào)制器，同時監(jiān)視測試調(diào)制器66以確定調(diào)制器在什么電壓下改變狀態(tài)，來確定致動測試調(diào)制器66所需的電壓。在一些實施例中，通過使電壓波成三角形來驅(qū)動測試電路64，如由圖16中的信號90所說明。在另一實施例中，用具有三角形波形和與致動測試調(diào)制器所需的電壓電平成比例的振幅的信號來驅(qū)動測試調(diào)制器。
優(yōu)選以與驅(qū)動顯示器的頻率相同的頻率來驅(qū)動測試電路64，但還可使用其它頻率來驅(qū)動測試電路64。而且，優(yōu)選以與陣列30相同的幀速率來驅(qū)動測試電路64，但也可使用其它幀速率。舉例來說，在一些實施例中，以具有等于顯示幀速率或與顯示幀速率成比例的頻率的信號來驅(qū)動測試調(diào)制器。在另一實施例中，用于驅(qū)動測試調(diào)制器的信號的頻率約為顯示幀速率的一半。
在一些實施例中，驅(qū)動信號90的電壓振幅大于預期的致動電壓以確保達到致動電壓。在一些實施例中，當參考溫度降低時，驅(qū)動信號90的電壓振幅可增加。在其它實施例中，用于驅(qū)動測試調(diào)制器的信號是周期性的，且用以驅(qū)動陣列的驅(qū)動信號是圖像內(nèi)容特定的。
在一個實施例中，監(jiān)視測試調(diào)制器66的電容以確定調(diào)制器在什么電壓下改變狀態(tài)，且使用此信息來在電容變化和有電容變化的跡象時，基于所施加的電壓電平而改變驅(qū)動電壓。圖16展示時間(x軸)對電容和電壓(y軸)的曲線圖，且包含信號90和電容曲線95。信號90表示根據(jù)一個實施例的施加在測試調(diào)制器66上以致動和釋放可移動反射層14的電壓。電容曲線95表示測試調(diào)制器66的測量到的電容，其由施加信號90所說明的電壓而引起。
此處，測試調(diào)制器66在釋放位置中開始。施加到測試調(diào)制器66的電壓以狀態(tài)70中的負值開始，增加到狀態(tài)74處的正峰值，減小到狀態(tài)80處的負峰值，并再次增加到狀態(tài)82處的較小負值。電容曲線95反映在電壓根據(jù)信號90而改變時測試調(diào)制器66的測量到的電容。測量到的電容曲線95以狀態(tài)70處的較低值開始，且接著隨電壓增加而改變到狀態(tài)72處的較高值，指示測試調(diào)制器66被致動。在狀態(tài)76處，電容曲線95變回較低值，指示測試調(diào)制器被釋放。在狀態(tài)78處，電容曲線95變?yōu)檩^高值，指示測試調(diào)制器66再次被致動。最終在狀態(tài)82處，電容曲線95變回較低值，指示測試調(diào)制器66再次被釋放。在其它實施例中，監(jiān)視流到測試調(diào)制器66的電流以確定其何時致動或釋放。當測試調(diào)制器66致動或釋放時，電流將形成峰值，且電容將增加或減小。
在一個實施例中，“觸發(fā)”測試調(diào)制器66，例如，將一系列電壓施加到測試調(diào)制器66，使得電壓從正電壓轉(zhuǎn)換到負電壓，或從負電壓轉(zhuǎn)換到正電壓。在此條件下，當觸發(fā)電壓以確定導致測試調(diào)制器66致動和釋放的電壓的電平時監(jiān)視電容，且相應地調(diào)整經(jīng)提供以驅(qū)動陣列30的致動信號?？稍谄饎诱{(diào)制器之后立即執(zhí)行此觸發(fā)，且接著周期性地執(zhí)行此觸發(fā)以解決在其使用期間發(fā)生的變化。在一些實施例中，由于用戶或自動過程(例如，診斷)所接收到的輸入而執(zhí)行此過程。
測試調(diào)制器的機電響應可經(jīng)配置以與陣列30的干涉式調(diào)制器的機電響應的具有預定關系。舉例來說，所述預定關系可使得所述機電響應大體上成比例、大體上相等或具有大體上相同的機電行為。通過知道測試干涉式調(diào)制器66的機電響應相對于陣列30的干涉式調(diào)制器的機電響應之間的關系，對致動和釋放測試干涉式調(diào)制器66所需的電壓電平的測量允許調(diào)整發(fā)送到陣列30的驅(qū)動信號以補償影響性能的各種因素。如先前所提及，一個因素是溫度因素。注意，測試干涉式調(diào)制器66的使用允許在無需測量溫度的情況下補償?shù)竭_陣列30的驅(qū)動信號。
測試干涉式調(diào)制器66還可用于測量陣列30的干涉式調(diào)制器的電性能和機械性能中的偏移電壓的長期漂移。偏移電壓的漂移可由于(例如)長期暴露于不利溫度、裝置中的機械或結(jié)構(gòu)變化，或光學堆疊和/或可移動鏡面層14中的電荷累積而導致。
測試調(diào)制器可具有不同機電行為，以(例如)測量劇烈的溫度變化、電壓峰值或?qū)⒈ＷC顯示器起始診斷程序(例如，關機和重啟)的其它條件。
測試干涉式調(diào)制器66還可用于測量偏移電壓，所述偏移電壓是大致在干涉式調(diào)制器系統(tǒng)的正滯后窗與負滯后窗之間的中點處的電壓電平。將校正電壓脈沖施加到測試和陣列干涉式調(diào)制器且測測量試干涉式調(diào)制器的偏移電壓的遞歸算法可用于調(diào)整偏移電壓或使偏移電壓復位。
在一些實施例中，陣列中的干涉式調(diào)制器和測試調(diào)制器每一者具有以預定關系相關的電響應功能。舉例來說，測試調(diào)制器在其列電極中可具有不同于陣列中的干涉式調(diào)制器的電阻，使得測試調(diào)制器的電行為不同于陣列中的干涉式調(diào)制器，但其機械行為相同。在其它實施例中，陣列中的干涉式調(diào)制器和測試調(diào)制器每一者具有以預定關系相關的機械響應功能。舉例來說，測試調(diào)制器可具有不同于陣列中的干涉式調(diào)制器的物理或機械性質(zhì)(例如，較高的柱密度)，使得測試調(diào)制器的機械行為不同，但其電行為相同。
在另一實施例中，耦合到驅(qū)動電路(例如，陣列驅(qū)動器22、處理器21或驅(qū)動器電路24、26)的電路具有受溫度影響的電路，例如，其具有對應于顯示器的溫度變化的以預定方式改變的一個或一個以上電子特性?；诟淖兊碾娮犹匦?，驅(qū)動電路產(chǎn)生對應于溫度變化的用于陣列30的致動信號，使得陣列30的干涉式調(diào)制器以適當操作電壓操作。此受溫度影響的電路可耦合到驅(qū)動電路、在驅(qū)動電路中實施或在傳感器62中實施。
圖17說明驅(qū)動具有可與先前所描述的實施例一起使用的多個干涉式調(diào)制器的陣列30(例如，圖2)的過程100。在狀態(tài)102中，在顯示器中的預定位置處感測溫度?？墒褂脗鞲衅?、測試電路、測試干涉式調(diào)制器或受溫度影響的電路來感測溫度。
在狀態(tài)104中，將基于所感測到的溫度的傳感器信號傳送到顯示器驅(qū)動器。隨后，在狀態(tài)106中，過程100基于傳送到顯示器驅(qū)動器的傳感器信號而產(chǎn)生致動信號。根據(jù)所感測到的溫度而調(diào)整所產(chǎn)生的致動信號的電平，使得當陣列30中的干涉式調(diào)制器的溫度增加時，施加到干涉式調(diào)制器的如由致動信號所指定的電壓減小，使得驅(qū)動電路向陣列30提供適當?shù)牟僮麟妷骸Ｏ喾吹?，當顯示器中的干涉式調(diào)制器的溫度降低時，施加到干涉式調(diào)制器的如由致動信號所指定的電壓增加。最終，在狀態(tài)108中，過程100向陣列30提供致動信號。
在一些實施例中，還可對陣列30的干涉式調(diào)制器執(zhí)行對測試干涉式調(diào)制器66所作的測量，使得專用測試干涉式調(diào)制器66將是可選的。舉例來說，可將陣列30的較小數(shù)目的干涉式調(diào)制器(例如，一者或一者以上)用作測試干涉式調(diào)制器和顯示干涉式調(diào)制器兩者。在許多情況下，將需要對位于顯示器屏幕的一側(cè)或在顯示器屏幕的一個拐角內(nèi)的干涉式調(diào)制器執(zhí)行測試，以便使測試程序的任何不利的光學效應減到最小。而且，在許多情況下，陣列30內(nèi)用于測試的干涉式調(diào)制器的尺寸和結(jié)構(gòu)配置將大體上與陣列30的其余部分中的干涉式調(diào)制器相同。
前面的描述內(nèi)容詳細描述本發(fā)明的某些實施例。然而，將了解，無論前述內(nèi)容在正文中看上去如何詳細，仍可以許多方式來實踐本發(fā)明。應注意，在描述本發(fā)明的某些特征或方面時對特定術語的使用不應被視為暗示在本文中將所述術語重新界定為局限于包含本發(fā)明的與所述術語相關聯(lián)的特征或方面的任何特定特性。
權(quán)利要求
1.一種顯示器，其包括
微機電系統(tǒng)(MEMS)顯示元件陣列；以及
驅(qū)動電路，其耦合到所述陣列且經(jīng)配置以提供用以驅(qū)動所述陣列的致動信號，其中所述致動信號包括至少一行信號和一列信號，且其中所述行和列信號中僅一者針對溫度變化而調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述行和列信號中僅一者包括表示將在所述陣列中顯示的圖像的數(shù)據(jù)信號，且其中只有所述包括數(shù)據(jù)信號的信號針對溫度變化而調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中所述MEMS顯示元件中的至少一者包括干涉式調(diào)制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中所述行和列信號包括電壓信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器，其中將針對溫度變化而調(diào)整的所述行或列電壓信號被設計成在溫度T下取兩個值Vhigh和Vlow中的一者，所述兩個值可通過以下等式來計算
Vhigh＝Vbias0+Kt*(T-T0)
Vlow＝-Vbias0-Kt*(T-T0)
其中Vbias0和-Vbias0是被選擇用來在參考溫度T0下驅(qū)動所述陣列的電壓值，且Kt是負常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其進一步包括
處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及
存儲器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其進一步包括經(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)動器電路的控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其進一步包括經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器的圖像源模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示器，其中所述圖像源模塊包括接收器、收發(fā)器和發(fā)射器中的至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其進一步包括經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器的輸入裝置。
11.一種驅(qū)動微機電系統(tǒng)(MEMS)顯示元件陣列的方法，所述方法包括
感測預定位置處的溫度；
至少部分地基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生具有電平的行信號和列信號中的一者，且不基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生所述行和列信號中的另一者；以及向所述陣列提供所述行和列信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述行和列信號中僅一者包括表示將在所述陣列中顯示的圖像的數(shù)據(jù)信號，且其中只有所述包括數(shù)據(jù)信號的信號是基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述MEMS顯示元件中的至少一者包括干涉式調(diào)制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述行和列信號包括電壓信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中基于溫度而產(chǎn)生所述行或列電壓信號中的一者進一步包括通過以下等式在所感測到的溫度T下計算兩個值Vhigh和Vlow中的至少一者
Vhigh＝Vbias0+Kt*(T-T0)
Vlow＝-Vbias0-Kt*(T-T0)
其中Vbias0和-Vbias0是被選擇用來在參考溫度T0下驅(qū)動所述陣列的電壓值，且Kt是負常數(shù)。
16.一種顯示器，其包括
用于感測預定位置處的溫度的構(gòu)件；
用于至少部分地基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生具有電平的行信號和列信號中的一者且不基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生所述行和列信號中的另一者的構(gòu)件；
用于顯示圖像數(shù)據(jù)的構(gòu)件；以及
用于向所述顯示構(gòu)件提供所述行和列信號的構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述行和列信號中僅一者包括表示將在所述顯示構(gòu)件中顯示的圖像的數(shù)據(jù)信號，且其中只有所述包括數(shù)據(jù)信號的信號是基于所述所感測到的溫度而產(chǎn)生的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示器，其中所述顯示構(gòu)件包括干涉式調(diào)制器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示器，其中所述行和列信號包括電壓信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中用于基于溫度而產(chǎn)生所述行或列電壓信號中的一者的構(gòu)件進一步包括用于通過以下等式在所感測到的溫度T下計算兩個值Vhigh和Vlow中的至少一者的構(gòu)件
Vhigh＝Vbias0+Kt*(T-T0)
Vlow＝-Vbias0-Kt*(T-T0)
其中Vbias0和-Vbias0是被選擇用來在參考溫度T0下驅(qū)動所述陣列的電壓值，且Kt是負常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于驅(qū)動微機電系統(tǒng)(MEMS)顯示元件的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，顯示器包括MEMS顯示元件陣列(30)和耦合到所述陣列的驅(qū)動電路(22)，其中所述驅(qū)動電路經(jīng)配置以提供用以驅(qū)動所述陣列的至少一行信號和一列信號，且所述行信號和列信號中僅一者針對溫度變化而調(diào)整。在另一實施例中，揭示一種驅(qū)動MEMS顯示元件陣列的方法，其中所述方法包括感測預定位置處的溫度(102)；至少部分地基于所述感測到的溫度而產(chǎn)生具有電平的行信號和列信號中的一者，且不基于所述感測到的溫度而產(chǎn)生另一者(106)；以及向所述陣列提供所述行信號和列信號(108)。
文檔編號G02B26/00GK101395654SQ200680050465
公開日2009年3月25日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者馬克·米格納德, 布萊恩·J·加利, 威廉·J·卡明斯 申請人:Idc公司