CN101010714B - 激活微机电系统显示元件的系统和方法 - Google Patents

Abstract

将显示数据写入到微机电系统(MEMS)显示元件的方法经配置以使电荷累积和微分老化最小化。所述方法可包含用相反的极性写入数据，和在显示器更新过程期间周期性地释放和/或激活MEMS元件。也可采用用比正常显示数据写入期间使用的电位差高的电位差来激活MEMS元件。

Description

激活微机电系统显示元件的系统和方法

技术领域

无

背景技术

微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)包含微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻去除衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。干涉式调制器可包括一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。一个板可包括沉积在衬底上的固定层，另一个板可包括由气隙与固定层分离的金属薄膜。这些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用和/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各具有若干方面，其中任何单个方面均不仅仅负责其期望的属性。在不限定本发明范围的情况下，现将简要论述其较突出的特征。考虑此论述之后，且尤其在阅读题为“具体实施方式”的部分之后，将了解本发明的特征如何提供优于其它显示装置的优点。

在一个实施例中，本发明提供一种设备，其包括一控制器，其经配置以控制一驱动器电路，所述驱动器电路在一显示器写入过程的第一部分期间用第一极性的电位差激活一MEMS显示元件。所述控制器经配置以促使所述驱动器电路在所述激活之后释放MEMS显示元件，并接着在所述显示器写入过程的第二部分期间用与第一极性相反的极性的电位差激活所述MEMS元件。所述设备进一步包括至少一个输出端口，其经配置以在显示器写入过程的第一部分期间将电位差至少部分地传送到MEMS显示元件。

在另一实施例中，本发明提供一种经配置以驱动一组MEMS显示元件的设备。所述设备包括用于控制在显示器写入过程的第一部分期间用第一极性的电位差激活MEMS显示元件的构件。所述设备进一步包括用于促使释放MEMS显示元件的构件，和用于控制在显示器写入过程的第二部分期间用具有与第一极性相反的极性的电位差激活MEMS显示元件的构件。所述设备进一步包括用于在显示器写入过程的第一部分期间将电位差至少部分地传送到MEMS显示元件的构件。

在又一实施例中，本发明提供一种激活一组MEMS显示元件的方法，所述MEMS显示元件包括一MEMS显示元件阵列的一部分。所述方法包括：在一显示器写入过程的第一部分期间用第一极性的电位差激活所述MEMS显示元件；释放所述MEMS显示元件；和接着在所述显示器写入过程的第二部分期间用具有与所述第一极性相反的极性的电位差激活所述MEMS显示元件。

在又一实施例中，本发明提供一种经配置以操作一MEMS显示元件阵列中的MEMS显示元件的设备。所述设备包括一控制器，其经配置以控制一将第一和第二电位差周期性地施加到MEMS元件的驱动器电路。这些第一和第二电位差具有相反的极性和足以激活MEMS元件的大约相等的量值。所述控制器经配置而以交替的方式将这些第一和第二电位差周期性地施加到MEMS元件。所述第一和第二电位差在界定的时间施加到MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述MEMS阵列的速率而定。所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到MEMS元件持续大约相等的时间量。所述控制器进一步经配置以使用两个电位差来写入相同的数据帧。所述设备还包括至少一个输出端口，其经配置以在显示器写入过程的第一部分期间将电位差至少部分地传送到MEMS显示元件。

在又一实施例中，本发明提供经配置以更新一显示器的设备。所述设备包括用于调制光的构件和用于将电位差施加到所述光调制构件的构件。所述用于将电位差施加到光调制构件的构件经配置以将第一电位差和第二电位差周期性地施加到所述调制构件。所述第一和第二电位差具有相反的极性和足以激活光调制构件的大约相等的量值。所述第一电位差和所述第二电位差在界定的时间分别施加到光调制构件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到调制构件的速率而定。所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到光调制构件持续大约相等的时间量。所述施加构件进一步经配置以使用所述第一和第二电位差两个电位来写入相同的数据帧。

在又一实施例中，本发明提供一种操作一形成显示器的MEMS元件阵列中的MEMS元件的方法。所述方法包括将第一电位差周期性地施加到MEMS元件，其中所述第一电位差具有一极性和一足以激活MEMS元件的量值。所述方法进一步包括将第二电位差周期性地施加到所述MEMS元件，所述第二电位差具有与所述第一电位差相反的极性和大约相等的量值。这些第一和第二电位差在界定的时间分别施加到MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述MEMS元件阵列的速率而定。所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到MEMS元件持续大约相等的时间量。所述方法进一步包括使用所述第一极性的电位差和与所述第一极性相反的极性的电位差两者来写入相同的数据帧。

在又一实施例中，本发明提供一种经配置以显示图像的设备。所述设备包括：在显示器中的复数个MEMS元件；和一控制器，其经配置以激活所述显示器的一部分中的MEMS元件中的全部MEMS元件并将显示数据写入到所述部分。

在又一实施例中，本发明提供一种用于显示图像的设备。所述设备包括复数个用于调制光的构件，和用于控制对显示器的一部分中的所述复数个用于调制光的构件中的全部用于调制光的构件进行激活和写入的构件。

在又一实施例中，本发明提供一种将显示数据写入到一MEMS显示元件阵列的方法。所述方法包括激活阵列的一部分中的所有MEMS元件和将显示数据写入到所述阵列的所述部分。

在又一实施例中，本发明提供一种经配置以将数据写入到一MEMS显示元件阵列的系统。所述系统包括列驱动器和行驱动器。所述行驱动器和列驱动器经配置以用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

在又一实施例中，本发明提供一种经配置以将数据写入到一MEMS显示元件阵列的系统。所述系统包括用于驱动所述MEMS显示元件的列的构件和用于驱动所述MEMS显示元件的行的构件。所述行和列驱动构件经配置以用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

在又一实施例中，本发明提供一种将显示数据写入到一MEMS显示元件阵列的方法，其包括用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

附图说明

图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于释放位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。

图2是说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统方框图。

图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置对所施加电压的图。

图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。

图5B说明可用于对图5A的帧进行写入的行和列信号的一个示范性时序图。

图6A是图1的装置的横截面。

图6B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。

图6C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。

图7是可在本发明的一个实施例中使用的行和列信号的示范性时序图。

图8A和8B说明可用于驱动本发明的一个实施例中的干涉式调制器显示器的一组行和列电压。

图9A和9B是说明包括复数个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统方框图。

具体实施方式

以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本描述内容中参看了附图，附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了解，本发明可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期本发明可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手提式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。

图1中说明包括干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置而主要在选定的颜色处反射，从而允许除了黑白显示以外的彩色显示。

图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为释放位置)中，可移动层定位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置中，可移动层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光建设性地或破坏性地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。

图1中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动且高度反射层14a处于距固定的部分反射层16a预定距离处的释放位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动高度反射层14b处于邻近于固定的部分反射层16b的激活位置中。

固定层16a、16b是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将一个或一个以上层(每一者为铬和氧化铟锡)沉积到透明衬底20上来制造。所述层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示装置中形成行电极。可移动层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、16b垂直)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时，可变形金属层通过所界定的气隙19而与固定金属层分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于可变形层，且这些条带可在显示装置中形成列电极。

在不施加电压的情况下，腔19保留在层14a、16a之间，且可变形层处于机械松弛状态，如图1中像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动层变形且被迫抵靠固定层(在此图中未图示的介电材料可沉积在固定层上以防止短路并控制分离距离)，如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD和其它显示技术中所使用的行/列激活。

图2到5说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。

图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统方框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如ARM、Pentium

、Pentium II

、Pentium III

、Pentium IV、Pentium

Pro、8051、MIPS

、Power PC

、ALPHA

)，或任何专用微处理器(例如数字信号处理器、微控制器)，或可编程门阵列。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列控制器22连通。在一个实施例中，所述阵列控制器22包含将信号提供到像素阵列30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从释放状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下时才完全释放。因此在图3中说明的实例中存在约3到7V的电压范围，在所述范围中存在所施加电压的窗口，在所述窗口内装置在释放状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列来说，可设计行/列激活协议使得在行选通期间，已选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待释放的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或释放预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是释放状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可将此稳定状态维持在滞后窗口内的一电压下而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像素中。

在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素确认所述组列电极来产生显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而对应于所确认的列线而激活像素。接着改变所述组已确认列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极，从而根据已确认的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且维持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示数据刷新且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的各种各样的协议也是众所周知的且可结合本发明使用。

图4和5说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为+ΔV，其分别可对应于-5伏和+5伏。释放像素是通过将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为相同的+ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在零伏的那些行中，不管列处于+V_bias还是-V_bias，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。

图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图5A中说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的激活或释放状态中均是稳定的。

在图5A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(line time)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗口中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且释放了(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了按需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在对帧进行写入之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器稳定在图5A的布置中。将了解，可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将应了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本发明一起使用。举例来说，将了解，可用从阵列驱动电路的电路共同电压偏移的电压驱动阵列元件，使得行可能从6.2V变为6.2V+V_bias，且类似地列将从低电压(例如1V)切换为1V+2*V_bias。在此实施例中，释放电压可能略微不同于零伏。其可与两伏一样大，但通常小于一伏。

根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图6A-6C说明移动镜结构的三个不同实施例。图6A是图1的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图6B中，可移动反射材料14在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件。在图6C中，可移动反射材料14从可变形层34悬垂下来。此实施例具有益处，因为用于反射材料14的结构设计和材料在光学性质方面可得以最优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在期望的机械性质方面可得以最优化。在包含(例如)美国公开申请案第2004/0051929号的各种公开文献中描述了各种类型干涉式装置的生产。多种众所周知的技术可用于产生上述结构，所述技术涉及一系列材料沉积、图案化和蚀刻步骤。

上述装置的一个方面是电荷可累积在装置的层之间的电介质上，尤其是当装置被始终处于相同方向上的电场激活且保持在激活状态时。举例来说，如果当装置被具有大于外部稳定阈值的量值的电位激活时移动层始终处于相对于固定层来说更高的电位，那么层之间的电介质上缓慢增加的电荷累积可开始偏移装置的滞后曲线。这是不合需要的，因为其导致显示器性能随着时间，且针对随着时间以不同方式被激活的不同像素来说以不同方式变化。如图5B的实例中可见，一给定像素在激活期间经历10伏的差，且在此实例中的每个时间，行电极均处于比列电极高10V的电位。在激活期间，板之间的电场因此始终指向一个方向，即，从行电极朝向列电极。

可通过在显示器写入过程的第一部分期间用第一极性的电位差激活MEMS显示元件且在显示器写入过程的第二部分期间用具有与第一极性相反极性的电位差激活MEMS显示元件，来减轻这个问题。在图7、8A和8B中说明这个基本原理。

在图7中，按顺序写入显示数据的两个帧，帧N和帧N+1。在此图中，列的数据在行1线时间期间针对行1而有效(即，视行1中像素的期望状态而定为+5或-5)，在行2线时间期间针对行2而有效，且在行3线时间期间针对行3而有效。如图5B所示写入帧N(本文中将其称为正极性)，其中在MEMS装置激活期间行电极比列电极高10V。在此实例中，在激活期间，列电极可为-5V，且行上的扫描电压为+5V。因此根据与图4相同的图8A中的表执行帧N的激活和释放。

根据图8B中的表写入帧N+1。对于帧N+1，扫描电压为-5V，且将列电压设定为+5V以进行激活，且设定为-5V以进行释放。因此，在帧N+1中，列电压比行电压高10V(本文称为负极性)。因为显示器被连续刷新和/或更新，所以极性可在各帧之间交替，其中帧N+2以与帧N相同的方式被写入，帧N+3以与帧N+1相同的方式被写入，等等。以此方式，像素的激活以两种极性发生。在遵循此原理的实施例中，相反极性的电位在界定的时间分别施加到给定的MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到阵列的MEMS元件的速率而定，且相反的电位差在给定的显示器使用周期中各自被施加大约相等的时间量。这帮助减少随着时间而在电介质上形成的的电荷累积。

可实施对此方案的多种修改。举例来说，帧N和帧N+1可包括不同的显示数据。或者，其可为以相反极性被两次写入到阵列的同一显示数据。也可能有利的是，将某些帧专用于在写入期望的显示数据之前将所有或大体所有像素的状态设定为释放状态，且/或将所有或大体所有像素的状态设定为激活状态。可通过(例如)将所有列设定为+5V(或-5V)且同时用-5V扫描(或+5V扫描)扫描所有行而在单个行线时间中执行将所有像素设定为共同状态。

在一个这种实施例中，以一个极性将期望的显示数据写入到阵列，所有像素被释放，且以相反极性第二次写入同一显示数据。这类似于图7中说明的方案，其中帧N与帧N+1相同，且其中阵列释放线时间插在帧之间。在另一实施例中，新显示数据的每次显示更新之前都是释放行线时间。

在另一实施例中，行线时间用于激活阵列的所有像素，第二线时间用于释放阵列的所有像素，且接着将显示数据(例如，帧N)写入到显示器。在这个实施例中，帧N+1之前可以是对帧N之前的帧的相反极性的阵列激活线时间和阵列释放线时间，且接着可写入帧N+1。在某些实施例中，一个极性的激活线时间、同一极性的释放线时间、相反极性的激活线时间和相反极性的释放线时间可在每一帧之前。这些实施例确保针对显示数据的每一帧至少激活所有或大体所有像素一次，从而减少微分老化(differential aging)效应以及减少电荷累积。

在某些情况下，可能有利的是，在阵列激活线时间期间使用超高激活电压。举例来说，在上述阵列激活线时间期间，行扫描电压可为7V或10V而不是5V。在这个实施例中，施加到像素的最高电压发生在这些“过激活”阵列激活时间期间，且不在显示数据更新期间。这也可帮助减少不同像素的微分老化效应，视显示的图像而定，所述像素中的某些像素可能在显示更新期间频繁变化，而其它像素可能在显示更新期间极少变化。

也可能以逐行方式来执行这些极性颠倒和激活/释放协议。在这些实施例中，在帧写入过程期间可对帧的每一行写入一次以上。举例来说，当写入帧N的行1时，行1的像素可全部释放，且行1的显示数据可用正极性写入。可第二次释放行1的像素，且用负极性再次写入行1显示数据。也可针对整个阵列执行如上所述的激活行1的所有像素。将进一步了解，可用比显示更新/刷新过程期间每次行写入或每次帧写入低的频率来执行释放、激活和过激活。

图9A和9B是说明显示装置2040的实施例的系统方框图。显示装置2040可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示装置。

显示装置2040包含外壳2041、显示器2030、天线2043、扬声器2045、输入装置2048和麦克风2046。外壳2041通常通过所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳2041可由多种材料的任一者制成，所述材料包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳2041包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。

如本文中所描述，示范性显示装置2040的显示器2030可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器2030包含例如如上所述的等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器，或例如CRT或其它电子管装置的非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器2030包含干涉式调制器显示器。

图9B中示意说明示范性显示装置2040的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置2040包含外壳2041且可包含至少部分封闭在所述外壳2041中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置2040包含网络接口2027，所述网络接口2027包含耦合到收发器2047的天线2043。收发器2047连接到处理器2021，处理器2021连接到调节硬件2052。调节硬件2052可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件2052连接到扬声器2045和麦克风2046。处理器2021也连接到输入装置2048和驱动器控制器2029。驱动器控制器2029耦合到帧缓冲器2028且耦合到阵列驱动器2022，所述阵列驱动器2022进而耦合到显示器阵列2030。根据特定示范性显示装置2040设计的要求，电源2050将功率提供到所有组件。

网络接口2027包含天线2043和收发器2047使得示范性显示装置2040可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口2027也可具有某些处理能力以减轻对处理器2021的要求。天线2043是所属领域的技术人员已知的用于传输和接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来传输和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据BLUETOOTH标准来传输和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线小区电话网络内通信的已知信号。收发器2047预处理从天线2043接收到的信号，使得处理器2021可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器2047还处理从处理器2021接收到的信号使得可经由天线2043从示范性显示装置2040传输所述信号。

在一替代实施例中，收发器2047可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口2027可由可存储或产生待发送到处理器2021的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。

处理器2021大体上控制示范性显示装置2040的全部操作。处理器2021接收例如来自网络接口2027或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器2021接着将已处理的数据发送到驱动器控制器2029或发送到帧缓冲器2028以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。

在一个实施例中，处理器2021包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装置2040的操作。调节硬件2052通常包含放大器和滤波器，以用于将信号传输到扬声器2045，且用于从麦克风2046接收信号。调节硬件2052可为示范性显示装置2040内的离散组件，或可并入在处理器2021或其它组件内。

驱动器控制器2029直接从处理器2021或从帧缓冲器2028取得由处理器2021产生的原始图像数据，并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器2022。具体来说，驱动器控制器2029将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列2030上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器2029将已格式化的信息发送到阵列驱动器2022。尽管驱动器控制器2029(例如LCD控制器)通常与系统处理器2021关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器2021中，作为软件嵌入处理器2021中，或与阵列驱动器2022完全集成在硬件中。

通常，阵列驱动器2022从驱动器控制器2029接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个引线。

在一个实施例中，驱动器控制器2029、阵列驱动器2022和显示器阵列2030适用于本文描述的任意类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器2029是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器2022是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器2029与阵列驱动器2022集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中，显示器阵列2030是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包含干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置2048允许用户控制示范性显示装置2040的操作。在一个实施例中，输入装置2048包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风2046是用于示范性显示装置2040的输入装置。当使用麦克风2046将数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以便控制示范性显示装置2040的操作。

电源2050可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源2050是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。在另一实施例中，电源2050是可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源2050经配置以从壁式插座接收功率。

在某些实施方案中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，其可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些情况下，控制可编程性驻存在阵列驱动器2022中。所属领域的技术人员将了解，上述最优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。

尽管上文的详细描述已展示、描述并指出应用于各种实施例的本发明的新颖特征，但将了解，在不脱离本发明的精神的情况下，所属领域的技术人员可对所说明的装置或过程做出形式和细节上的各种省略、替换和变化。举例来说，将了解，测试电压驱动器电路可与用于制造显示器的阵列驱动器电路分离。关于电流传感器，单独的电压传感器可专用于分离的行电极。本发明的范围由随附权利要求书指示而不是由以上描述指示。在权利要求书的等效性的意义和范围内的所有变化都将包含在其范围内。

Claims (69)

1.一种经配置以驱动一MEMS显示元件的设备，所述设备包含：

一控制器，其经配置以控制一驱动器电路，所述驱动器电路在一显示器写入过程期间当写入一第一帧时仅用一第一极性的一电位差激活一MEMS显示元件，所述控制器经配置以促使所述驱动器电路在所述激活之后释放所述MEMS显示元件，并接着在所述显示器写入过程期间当写入一第二帧时仅用一与所述第一极性相反的极性的一电位差激活所述MEMS显示元件；和

至少一个输出端口，其经配置以在所述显示器写入过程期间将所述电位差至少部分地传送到所述MEMS显示元件，

其中写入一帧包括将所述帧的显示数据写入到所述MEMS显示元件，且其中在所述显示器写入过程期间写入的每一帧包括不同的显示数据。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器经配置以通过将一第一帧的显示数据写入到一组MEMS显示元件且通过将一第二帧的显示数据写入到所述组MEMS显示元件用一第一极性的一电位差激活所述组MEMS显示元件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中在所述第一帧与所述第二帧之间将一个或一个以上其它帧的显示数据写入到所述组。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备进一步经配置以控制在所述显示器写入过程期间当写入一第三帧时用所述第一极性的一电位差激活所述MEMS显示元件。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备进一步经配置以在所述显示器写入过程的交替部分期间将相反极性的电位差交替地施加到所述MEMS显示元件。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述显示器写入过程的交替部分包括将交替帧的显示数据写入到所述MEMS显示元件。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述显示器写入过程的所述交替部分包括将交替行的显示数据写入到一组MEMS显示元件。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器经进一步配置以：

通过控制激活一组MEMS显示元件而用所述第一极性的一电位差将一第一帧的显示数据写入到所述这些MEMS显示元件；

将所述组中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；和

通过控制激活所述这些MEMS显示元件而用一与所述第一极性相反的极性的电位差将一第二帧的显示数据写入到所述组。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器经配置以：

将一组MEMS显示元件的一行中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；

通过控制激活所述这些MEMS显示元件而用所述第一极性的一电位差将一第一组显示数据写入到所述组的所述行；

将所述组的所述行中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；和

通过控制激活所述这些MEMS显示元件而用一与所述第一极性相反的极性的电位差将一第二组显示数据写入到所述组的所述行。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述输出端口与一控制器通信。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个芯片插脚。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个导电线。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个到达一激活一MEMS显示元件的驱动器电路的接口。

14.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

一处理器，其与所述MEMS显示元件电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；和

一存储器装置，其与所述处理器电连通。

15.根据权利要求14所述的设备，

其中所述处理器经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述控制器。

16.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括一图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器和发射器中的至少一者。

18.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括一输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。

19.一种经配置以驱动一组MEMS显示元件的设备，所述设备包括：

用于控制在一显示器写入过程期间当写入一第一帧时仅用一第一极性的一电位差激活所述这些MEMS显示元件，并用于促使释放所述这些MEMS显示元件，并接着控制在所述显示器写入过程当写入一第二帧时期间仅用具有一与所述第一极性相反的极性的一电位差激活所述这些MEMS元件的构件；和

用于在所述显示器写入过程期间将所述电位差至少部分地传送到所述这些MEMS显示元件的构件。

其中写入一帧包括将所述帧的显示数据写入到所述MEMS显示元件，且其中在所述显示器写入过程期间写入的每一帧包括不同的显示数据。

20.一种激活一组MEMS显示元件的方法，所述这些MEMS显示元件包括一MEMS显示元件阵列的一部分，所述方法包括：

在一显示器写入过程期间仅用一第一极性的一电位差将一第一帧的显示数据写入到所述这些MEMS显示元件；

释放所述这些MEMS显示元件；和

在所述显示器写入过程期间仅用具有一与所述第一极性相反的极性的一电位差将一第二帧的显示数据写入到所述这些MEMS显示元件。

其中，在所述显示器写入过程期间写入的每一帧包括不同的显示数据。

21.根据权利要求20所述的方法，其中在所述第一帧与所述第二帧之间将一个或一个以上其它帧的显示数据写入到所述阵列。

22.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括在所述显示器写入过程期间当写入一第三帧时用所述第一极性的一电位差激活所述这些MEMS显示元件。

23.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括在所述显示器写入过程的交替部分期间将相反极性的电位差交替地施加到所述阵列的显示元件。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述显示器写入过程的所述交替部分包括将交替帧的显示数据写入到所述MEMS显示元件阵列。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述显示器写入过程的所述交替部分包括将交替行的显示数据写入到所述MEMS显示元件阵列。

26.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：

将所述阵列的一行中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；

用所述第一极性的一电位差将一第一组显示数据写入到所述阵列的所述行以便激活所述这些MEMS显示元件；

将所述阵列的所述行中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；和

用一与所述第一极性相反的极性的一电位差将一第二组显示数据写入到所述阵列的所述行以便激活所述这些MEMS显示元件。

27.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：

用所述第一极性的一电位差将所述第一帧的显示数据写入到所述阵列以便激活所述MEMS显示元件；

将所述阵列中的大体上所有MEMS元件安置在一释放状态；和

用一与所述第一极性相反的极性的一电位差将所述第二帧的显示数据写入到所述阵列以便激活所述MEMS显示元件。

28.一种用于控制一驱动器电路的设备，当所述设备耦合到所述驱动器电路时，所述设备基于内嵌在所述设备中的指令来控制所述驱动器电路，所述设备包括：

用于在一显示器写入过程期间仅用一第一极性的一电位差将一第一帧的显示数据写入到一组MEMS显示元件的构件；

用于释放所述这些MEMS显示元件的构件；和

用于在所述显示器写入过程期间仅用一具有一与所述第一极性相反的极性的电位差将一第二帧的显示数据写入到所述组MEMS显示元件的构件，

其中所述MEMS显示元件中的电荷累积减少，且其中在所述显示器写入过程期间写入的每一帧包括不同的显示数据。

29.一种经配置以操作一形成一显示器的MEMS元件阵列中的一MEMS元件的设备，所述设备包括：

一驱动器电路，其经配置以将一电位差施加到所述阵列的一部分中的每个MEMS元件，所述部分包括所述显示器的复数个行和复数个列中的MEMS元件，所述驱动器电路经配置以将一第一电位差和一第二电位差周期性地施加到所述部分中的所述这些MEMS元件和释放所述部分中的大体上所有MEMS元件，所述第一和第二电位差具有相反的极性和一足以激活所述部分中的所述这些MEMS元件的大约相等的量值，其中所述第一电位差和所述第二电位差在界定的时间分别施加到所述部分中的所述这些MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述部分中的所述这些MEMS元件的一速率而定，且其中所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到所述部分中的所述这些MEMS元件持续一大约相等的时间量，且其中所述驱动器电路进一步经配置以使用所述第一极性的电位差和与所述第一极性相反的极性的电位差两者来写入相同的数据帧；和

至少一个输出端口，其经配置以在所述显示器写入过程的所述第一部分期间将所述电位差至少部分地传送到所述部分中的所述这些MEMS元件。

30.根据权利要求29所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个芯片插脚。

31.根据权利要求29所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个导电线。

32.根据权利要求29所述的设备，其中所述输出端口包括至少一个到达一驱动器电路的接口。

33.根据权利要求29所述的设备，其中所述MEMS元件的至少一者包括一干涉式调制MEMS装置。

34.根据权利要求29所述的设备，其进一步包括：

一处理器，其与所述部分中的所述这些MEMS元件电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；和

一存储器装置，其与所述处理器电连通。

35.根据权利要求29所述的设备，其进一步包括一处理器，所述处理器经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。

36.根据权利要求35所述的设备，其进一步包括一图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。

37.根据权利要求36所述的设备，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器和发射器中的至少一者。

38.根据权利要求35所述的设备，其进一步包括一输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。

39.一种用于更新一显示器的设备，所述设备包括：

位于所述显示器的复数个行和复数个列中的用于调制光的复数个构件；和

用于将一电位差施加到所述复数个调制构件的构件，所述施加构件经配置以将一第一电位差和一第二电位差周期性地施加到所述复数个调制构件和释放大体上所有所述复数个调制构件，所述第一和第二电位差具有相反的极性和一足以激活所述复数个调制构件的大约相等的量值，其中所述第一电位差和所述第二电位差在界定的时间分别施加到所述复数个调制构件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述复数个调制构件的一速率而定，且其中所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到所述复数个调制构件持续一大约相等的时间量，且其中所述施加构件进一步经配置以使用所述第一极性的电位差和与所述第一极性相反的极性的电位差两者来写入相同的数据帧。

40.一种操作一形成一显示器的MEMS元件阵列中的一些MEMS元件的方法，所述方法包括：

将一第一电位差周期性地施加到所述阵列的一部分中的一些MEMS元件，所述第一电位差具有一足以激活所述MEMS元件的量值，且具有一极性，且所述部分包括所述显示器中的复数个行和复数个列中的一些MEMS元件；

将一第二电位差周期性地施加到所述复数个MEMS元件，所述第二电位差具有与所述第一电位差大约相等的量值和与所述第一电位差的所述极性相反的极性；和释放大体上所有所述部分中的所述这些MEMS元件；

其中所述第一电位差和所述第二电位差在界定的时间分别施加到所述复数个MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述阵列的所述复数个MEMS元件的一速率而定，且其中所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到所述复数个MEMS元件持续一大约相等的时间量；且

其中所述方法包括使用所述第一极性的电位差和与所述第一极性相反的极性的电位差两者来写入相同的数据帧。

41.一种用于控制一驱动器电路的设备，当所述设备耦合到所述驱动器电路时，所述设备基于内嵌在所述设备中的指令来控制所述驱动器电路，所述设备包括：

用于将一第一电位差周期性地施加到一显示器的一阵列的一部分中的一些MEMS元件的构件，所述第一电位差具有一足以激活所述MEMS元件的量值，且具有一极性，且所述部分包括所述显示器中的复数个行和复数个列中的一些MEMS元件；

用于将一第二电位差周期性地施加到所述复数个MEMS元件的构件，所述第二电位差具有与所述第一电位差大约相等的量值和与所述第一电位差的所述极性相反的极性；

用于释放大体上所有所述部分中的所述这些MEMS元件；

其中所述第一电位差和所述第二电位差在界定的时间分别施加到所述复数个MEMS元件且持续界定的持续时间，所述持续时间视图像数据被写入到所述阵列的所述复数个MEMS元件的一速率而定，且其中所述第一和第二电位差在一给定的显示器使用周期中各自施加到所述复数个MEMS元件持续一大约相等的时间量，和

用于使用所述第一极性的电位差和与所述第一极性相反的极性的电位差两者来写入相同的数据帧的构件，

其中所述这些MEMS显示元件中的电荷累积减少。

42.一种用于显示图像的设备，所述设备包括：

在一显示器中的复数个MEMS元件；和

一控制器，其经配置以激活所述显示器的一部分中的所述MEMS元件中的全部MEMS元件并其后将显示数据写入到所述部分。

43.根据权利要求42所述的设备，其中所述MEMS元件中的至少一者包括一干涉式调制MEMS装置。

44.根据权利要求42所述的设备，其中所述控制器进一步包括至少一个输出端口，所述至少一个输出端口与所述经配置以激活所述MEMS显示元件的控制器通信。

45.根据权利要求44所述的设备，其中所述至少一个输出端口包括至少一个芯片插脚。

46.根据权利要求44所述的设备，其中所述至少一个输出端口包括至少一个导电线。

47.根据权利要求44所述的设备，其中所述至少一个输出端口包括至少一个到达一经配置以激活所述MEMS显示元件的驱动器电路的接口。

48.根据权利要求42所述的设备，其中所述部分包括一MEMS显示元件行。

49.根据权利要求42所述的设备，其中所述部分包括一整个MEMS显示元件阵列。

50.根据权利要求42所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以在将显示数据写入到所述部分之前释放所述部分中的所有MEMS元件。

51.根据权利要求42所述的设备，其进一步包括：

一处理器，其与所述复数个MEMS元件中的至少一者电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；和

一存储器装置，其与所述处理器电连通。

52.根据权利要求51所述的设备，其进一步包括一图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。

53.根据权利要求52所述的设备，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器和发射器中的至少一者。

54.根据权利要求51所述的设备，其进一步包括一输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。

55.一种用于显示图像的设备，所述设备包括：

复数个用于调制光的构件；和

用于在所述显示器的一部分中激活所述复数个用于调制光的构件中的全部用于调制光的构件并其后将图像数据写入到所述全部用于调制光的构件之构件。

56.一种将显示数据写入到一MEMS显示元件阵列的方法，其包括：

激活所述阵列的一部分中的所有MEMS元件；和

在所述激活后将显示数据写入到所述阵列的所述部分。

57.根据权利要求56所述的方法，其中所述阵列的所述部分包括所述阵列的一MEMS元件行。

58.根据权利要求56所述的方法，其中所述部分包括一整个阵列。

59.根据权利要求56所述的方法，其进一步包括在将显示数据写入到所述阵列的所述部分之前释放所述部分中的所有MEMS元件。

60.一种用于控制一驱动器电路的设备，当所述设备耦合到所述驱动器电路时，所述设备基于内嵌在所述设备中的指令来控制所述驱动器电路，所述设备包括：

用于激活一阵列的一部分中的所有MEMS元件的构件；和

用于在所述激活后将显示数据写入到所述阵列的所述部分的构件，

其中所述这些MEMS显示元件中的电荷累积减少。

61.一种经配置以将数据写入到一MEMS显示元件阵列的系统，所述系统包括：

一列驱动器；

一行驱动器；且

其中所述行驱动器和列驱动器经配置以用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

62.根据权利要求61所述的系统，其进一步包括：

一处理器，其与所述MEMS显示元件阵列电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；和

一存储器装置，其与所述处理器电连通。

63.根据权利要求62所述的系统，其进一步包括一控制器，所述控制器经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述行驱动器和所述列驱动器中的至少一者。

64.根据权利要求62所述的系统，其进一步包括一图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。

65.根据权利要求64所述的系统，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器和发射器中的至少一者。

66.根据权利要求64所述的系统，其进一步包括一输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。

67.一种经配置以将数据写入到一MEMS显示元件阵列的系统，所述系统包括：

用于驱动所述MEMS显示元件的一列的构件；和

用于驱动所述MEMS显示元件的一行的构件；

其中所述行和列驱动构件经配置以用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

68.一种将显示数据写入到一MEMS显示元件阵列的方法，其包括用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值。

69.一种用于控制一驱动器电路的设备，当所述设备耦合到所述驱动器电路时，所述设备基于内嵌在所述设备中的指令来控制所述驱动器电路，所述设备包括：

用于将显示数据写入到一MEMS显示元件阵列的构件，包括用第一和第二电位差激活所述阵列的至少某些元件，其中所述第二电位差的绝对值大于所述第一电位差的绝对值，其中所述这些MEMS显示元件中的电荷累积减少。

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