CN101663701A - 用于对显示器输入进行多路分用的无源电路 - Google Patents

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富兰克林·安东尼奥
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Abstract

本发明揭示一种可减少显示器与驱动器电路之间的行连接的显示器阵列及其制造和操作方法。在一个实施例中，显示器装置包括微机电系统(MEMS)显示器元件阵列(30)和多个无源阻抗网络电路(52)，所述多个无源阻抗网络电路(52)耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列。每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入。仅一个输入由两个无源阻抗网络共享。

Description

用于对显示器输入进行多路分用的无源电路
技术领域
本发明的领域涉及微机电系统(MEMS)。
背景技术
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器和电子器件。可使用沉积、蚀刻和或蚀刻掉衬底和/或所沉积的材料层的部分或添加层而形成电气和机电装置的其它微机械加工工艺来制造微机械元件。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。如本文中所使用，术语干涉式调制器或干涉光调制器是指一种使用光学干涉的原理来选择性地吸收和/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其一者或两者可在整体或部分上为透明和/或反射的，且能够在施加适当电压时进行相对运动。在一特定实施例中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含通过气隙而与所述静止层分离的金属膜。如本文中较详细地描述，一个板相对于另一板的位置可改变入射于所述干涉式调制器上的光的光学干涉。所述装置具有广泛的应用，且在此项技术中利用和/或修改这些类型的装置的特征以使得其特征可用以改进现有产品并制造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，所述方面中的单一方面并非仅对其所要属性负责。在不限制本发明的范围的情况下，现将简要论述其较显著的特征。在考虑此论述后，且尤其在阅读标题为“具体实施方式”的部分后，将理解本发明的特征如何提供优于其它显示器装置的优势。
在一个实施例中，一种显示器装置包括：微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；和多个无源阻抗网络电路，所述多个无源阻抗网络电路耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入；其中对于每一无源阻抗网络，所述输出受所述三个或三个以上输入控制，且其中每一输入处于两个预定电压中的一者下。
在另一实施例中，一种显示器装置包括：微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；及多个无源阻抗网络电路，其耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入；其中每一无源阻抗网络电路与任何其它无源阻抗网络电路共享仅一个输入。
在另一实施例中，一种显示器装置包括：用于显示图像数据的构件，和用于对一个或一个以上行驱动电压进行多路分用并将经多路分用的电压提供到所述显示构件的构件。
在另一实施例中，一种制作显示器装置的方法包括：在衬底上形成微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；及形成多个无源阻抗网络电路，所述多个无源阻抗网络电路耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入，其中对于每一无源阻抗网络，所述输出受所述三个或三个以上输入控制，且其中每一输入处于两个预定电压中的一者下。
在另一实施例中，一种制作显示器装置的方法包括：在衬底上形成微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；及形成多个无源阻抗网络电路，所述多个无源阻抗网络电路耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入；其中所述多个无源阻抗网络电路以一方式彼此连接，使得每一无源阻抗网络电路与任何其它无源阻抗网络电路共享仅一个输入。
在另一实施例中，一种以显示器装置的逐行寻址方案对行驱动电压进行多路分用的方法包括：通过第一组串联阻抗将第一控制电压施加到包含选定输出节点的第一组输出节点；通过第二组串联阻抗将第二控制电压施加到第二组输出节点，所述第二组包含所述选定输出节点且不包含所述第一组的任何其它输出节点；及通过第三组串联阻抗将第三控制电压施加到第三组输出节点，所述第三组包含所述选定输出节点且不包含所述第一组或所述第二组的任何其它输出节点。
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松弛位置，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的电压的图表。
图4是可用以驱动干涉式调制器显示器的一组行电压和列电压的说明。
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说明可用以写入图5A的帧的行电压和列电压的一个示范性时序图。
图6A和图6B是说明包含多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。
图7A是图1的装置的横截面。
图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。
图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。
图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。
图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。
图8是说明并入有显示器阵列和减少到显示器的行输入线的多路分用器的电子装置的一个实施例的系统框图。
图9说明用于图8中所示的多路分用器中的3端子电阻器星形体的实施例。
图10是说明图8中所示的多路分用器的实施例的示意图。
图11是说明施加到图10中的多路分用器的一连串电压和施加到显示器行的所得电压的时序图。
图12说明如何针对任何值n在图10的多路分用器中连接电阻器星形体阵列。
图13是说明多路分用器的另一实施例的示意图。
具体实施方式
以下详细描述是针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以多种不同方式来实施。在此描述中，参考了多个图式，其中在全部图式中相同部分用相同数字来表示。如将从以下描述明白，所述实施例可实施于经配置以显示图像的任何装置中，无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)且无论是文本图像还是图形图像。更特定来说，预期所述实施例可实施于多种电子装置中或与其相关联，所述电子装置例如为(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、腕表、钟表、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)、驾驶舱控制件和/或显示器、相机视图显示器(例如，交通工具中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、封装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像的显示器)。与本文中所描述的MEMS装置结构相似的MEMS装置还可用于非显示器应用中，例如用于电子开关装置中。
对于显示器装置的某些实施例，需要减少显示器与驱动器电路之间所需的行连接的数目。举例来说，在并入移动应用中的显示器装置中，显示器驱动器可为整个显示模块成本的显著部分。所述成本常直接与驱动器电路与显示器之间所需的连接的数目有关。减少显示器阵列与驱动器电路之间所需的行连接的数目是优选的，因为其导致较低的电子器件成本、可减少显示器衬底上的路由电路，以及提供其它益处。在一个实施例中，包含3个电阻器节点的布置的电路用于将一定数目的输入信号多路分用为更大数目的输出信号。所述输出信号中的一者(选定输出)被施加到一行，使得可用图像数据更新所述行的像素。所有剩余的信号(未选定的输出)被施加到其它行，使得其像素维持不变。选定输出具有最大的绝对值，而未选定输出的振幅小于(例如)最大值的1/3。
在图1中说明包括干涉式MEMS显示器元件的一个干涉式调制器显示器实施例。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“打开”)状态下，所述显示器元件将较大部分的入射可见光反射到用户。在黑暗(“切断”或“关闭”)状态下，所述显示器元件将极少入射可见光反射到用户。依据所述实施例，“接通”和“切断”状态的光反射特性可颠倒。MEMS像素可经配置以主要反射选定色彩，从而允许除黑色和白色外的彩色显示器。
图1为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图，其中每一像素均包括一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的行/列阵列。每一干涉式调制器均包含一对反射层，所述反射层以彼此相距可变且可控的距离而定位，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，所述反射层中的一者可在两个位置之间移动。在第一位置(在本文中被称为松弛位置)中，可移动反射层位于距固定的部分反射层相对较大距离处。在第二位置(在本文中被称为激活位置)中，可移动反射层定位得较紧密邻近于所述部分反射层。依据可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光相长或相消地干涉，从而针对每一像素产生总体反射或非反射状态。
图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个邻近的干涉式调制器12a与12b。在左侧干涉式调制器12a中，可移动反射层14a被说明为处于距光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中，所述光学堆叠16a包含部分反射层。在右侧干涉式调制器12b中，可移动反射层14b被说明为处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。
如本文所参考，光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包括若干融合层(fusedlayer)，所述融合层可包含例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。光学堆叠16因此为导电的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通过将上述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上而制造。部分反射层可由部分反射的多种材料形成，例如各种金属、半导体和电介质。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者均可由单一材料或材料的组合形成。
在某些实施例中，光学堆叠的各层被图案化为平行条带，且可形成如下文进一步描述的显示器装置中的行电极。可移动反射层14a、14b可形成为一个(或多个)所沉积的金属层的一系列平行条带(与行电极16a、16b正交)，所述层沉积于支柱18的顶部上且沉积于在支柱18之间沉积的介入牺牲材料上。当蚀刻掉牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、16b分离。高度导电且反射的材料(例如铝)可用于反射层14，且这些条带可在显示器装置中形成列电极。
在未施加电压的情况下，腔19保持在可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中的像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，在对应像素中，在行电极和列电极的交叉处形成的电容器开始带电，且静电力一起拉动所述电极。如果电压足够高，则可移动反射层14a变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未说明)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1的右侧像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，此行为均相同。以此方式，可控制反射对非反射像素状态的行/列激活类似于常规LCD和其它显示器技术中所使用的许多方式。
图2到图5B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过程和系统。
图2为说明可并入本发明的若干方面的电子装置的一个实施例的系统框图。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
Figure G2008800042914D00051
、Pentium II
Figure G2008800042914D00052
、Pentium III、Pentium IV
Figure G2008800042914D00054
、Pentium
Figure G2008800042914D00055
Pro、8051、MIPS、Power PC
Figure G2008800042914D00057
、ALPHA
Figure G2008800042914D00058
；或任何特殊用途微处理器，例如数字电压处理器、微控制器或可编程门阵列。如此项技术中常见的，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统外，处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包括网络浏览器、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还经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，阵列驱动器22包含将电压提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中所说明的阵列的横截面在图2中由线1-1展示。对于MEMS干涉式调制器，行/列激活协议可利用图3中所说明的这些装置的滞后特性。可能需要(例如)10伏电位差以促使可移动层从松弛状态变形到激活状态。然而，当电压从此值降低时，可移动层随着电压下降回到低于10伏而维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层不完全松弛直到电压下降到低于2伏。因此，在图3中所说明的实例中，存在约3V到7V的电压范围，其中存在所施加的电压的窗口，在所述窗口内，所述装置稳定于松弛或激活状态。此窗口在本文中被称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特征的显示器阵列，行/列激活协议可经设计以使得在行选通期间，选通行中的待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通后，所述像素暴露于约5伏的稳定状态电压差以使得所述像素保持在行选通将其置于的任何状态。在被写入后，在此实例中，每一像素均经历3到7伏的“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1中所说明的像素设计在同一所施加的电压条件下稳定于激活或松弛的预先存在状态。因为所述干涉式调制器的每一像素(不管处于激活状态还是松弛状态)基本上为由固定和移动反射层形成的电容器，所以可在几乎不具有功率耗散的情况下以滞后窗口内的电压保持此稳定状态。如果所施加的电位是固定的，则基本上没有电流流动到像素中。
在典型应用中，通过根据第一行中的所激活的像素的所要集合来断言列电极的集合而建立显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于所断言的列线的像素。接着将列电极的所断言的集合改变为对应于第二行中的所激活的像素的所要集合。接着将脉冲施加到行2电极，从而根据所断言的列电极来激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且保持于其在行1脉冲期间被设置的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程，以产生帧。通常，通过以每秒某一所要数目的帧来不断重复此过程，而用新的显示数据刷新和/或更新帧。用于驱动像素阵列的行电极和列电极以产生显示帧的广泛多种协议也是众所周知的，且可结合本发明而使用。
图4、5A和5B说明用于在图2的3×3阵列上产生显示帧的一种可能的激活协议。图4说明可用于展现图3的滞后曲线的像素的列电压电平与行电压电平的可能集合。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设置为-Vbias且将适当行设置为+ΔV，其可分别对应于-5伏和+5伏。松弛像素可通过以下方式实现：将适当列设置为+Vbias且将适当行设置为相同+ΔV，从而在像素上产生零伏的电位差。在行电压保持于零伏的那些行中，所述像素稳定于其初始所处的任何状态，而不管列处于+Vbias还是-Vbias。还如图4中所说明，将了解，可使用与上文所述的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设置为+Vbias且将适当行设置为-ΔV。在此实施例中，释放像素是通过以下方式实现：将适当列设置为-Vbias且将适当行设置为相同-ΔV，从而在像素上产生零伏的电位差。
图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行电压和列电压的时序图，其将产生图5A中所说明的显示器布置(其中所激活的像素为非反射的)。在写入图5A中所说明的帧之前，所述像素可处于任何状态，且在此实例中，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，所有像素均稳定于其现有的激活或松弛状态中。
在图5A帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为实现此，在行1的“线时间”期间，将列1和2设置为-5伏，且将列3设置为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持在3到7伏的稳定窗口中。接着通过从0升到5伏且回落到零的脉冲而选通行1。此将激活(1，1)和(1，2)像素并松弛(1，3)像素。阵列中的其它像素不受影响。为了在需要时设置行2，将列2设置为-5伏，且将列1和3设置为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)和松弛像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列的其它像素不受影响。以类似方式通过将列2和3设置为-5伏且将列1设置为+5伏而设置行3。行3选通设置行3像素，如图5A中所示。在写入所述帧之后，行电位为零，且列电位可保持于+5或-5伏，且显示器稳定于图5A的布置中。应了解，相同程序可用于数十或数百行和列的阵列。还应了解，在上文概述的一般原理内，可广泛改变用以执行行和列激活的电压的时序、序列和电平，且以上实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文中所描述的系统和方法一起使用。
图6A和6B为说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其微小变化还说明各种类型的显示器装置，例如电视和便携式媒体播放器。
显示器装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器44、输入装置48和麦克风46。通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺(包括注射模制和真空成形)中的任一者形成外壳41。此外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，包括(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41包含可移除部分(未图示)，其可与不同色彩、或含有不同标识、图片或符号的其它可移除部分互换。
示范性显示器装置40的显示器30可为多种显示器中的任一者，包括如本文中所描述的双稳态显示器。在其它实施例中，显示器30包含如上所述的平板显示器(例如等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如CRT或其它显像管装置)，如所属领域的技术人员众所周知的。然而，出于描述本实施例的目的，显示器30包含干涉式调制器显示器，如本文中所描述。
在图6B中示意性地说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分被封闭于其中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。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可经配置以调节电压(例如，对电压进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21还连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示器阵列30。电源50将功率提供到如由特定示范性显示器装置40设计所需的所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器47，使得示范性显示器装置40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27还可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43为用于发射和接收电压的所属领域的技术人员已知的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来发射和接收RF电压。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射和接收RF电压。在蜂窝式电话的情况下，天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或用以在无线手机网络中进行通信的其它已知电压。收发器47预处理从天线43接收的电压，使得其可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47还处理从处理器21接收的电压，使得其可经由天线43从示范性显示器装置40发射。
在替代实施例中，收发器47可被接收器取代。在另一替代实施例中，网络接口27可被图像源取代，图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。举例来说，图像源可为含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。
处理器21通常控制示范性显示器装置40的总体操作。处理器21接收数据(例如来自网络接口27或图像源的经压缩图像数据)并将数据处理为原始图像数据或处理为容易处理为原始图像数据的格式。处理器21接着将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常涉及识别图像内每一位置处的图像特征的信息。举例来说，此些图像特征可包含色彩、饱和度和灰度水平。
在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示器装置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器以用于将电压发射到扬声器45以及用于从麦克风46接收电压。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件或可并入在处理器21或其它组件中。
驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据且适当地重新格式化原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施此些控制器。其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，或以硬件与阵列驱动器22完全整合。
通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收经格式化的信息，并将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形每秒多次地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29、阵列驱动器22和显示器阵列30对于本文中所描述的多种类型显示器中的任一者均适用。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29为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22为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29与阵列驱动器22整合在一起。此实施例在高度整合的系统(例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器)中是常见的。在又一实施例中，显示器阵列30为典型显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48允许用户控制示范性显示器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏膜。在一个实施例中，麦克风46为用于示范性显示器装置40的输入装置。当麦克风46用于将数据输入到装置中时，可由用户提供语音命令以控制示范性显示器装置40的操作。
电源50可包含如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50为可再充电电池组，例如镍镉电池组或锂离子电池组。在另一实施例中，电源50为可再生能源、电容器或太阳能电池(包括，塑料太阳能电池和太阳能电池涂料)。在另一实施例中，电源50经配置以从壁上插座接收功率。
在某些实施方案中，如上所述，控制可编程性驻留于可位于电子显示器系统中的若干位置中的驱动器控制器中。在某些情况下，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，上述优化可实施于任何数目的硬件和/或软件组件中且实施于各种配置中。
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7A到图7E说明可移动反射层14和其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1的实施例的横截面，其中金属材料14的条带沉积于正交延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动反射层14在系链32上仅在拐角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从可变形层34悬置，可变形层34可包括柔性金属。可变形层34在可变形层34的周边周围直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中被称为支撑柱。图7D中所说明的实施例具有支撑柱插塞42，可变形层34搁置于所述支撑柱插塞42上。可移动反射层14保持悬置在腔上(如在图7A到图7C中)，但可变形层34不通过填充在可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。而是，支撑柱由平坦化金属形成，所述金属用以形成支撑柱插塞42。图7E中所说明的实施例是基于图7D中所示的实施例，但还可适于与图7A到图7C中所说明的实施例以及未图示的额外实施例中的任一者一起运作。在图7E中所展示的实施例中，金属或其它导电材料的额外层已用以形成总线结构44。此允许沿干涉式调制器的背面路由电压，从而消除可能原本必须在衬底20上形成的许多电极。
在例如图7中所展示的那些实施例的实施例中，干涉式调制器充当直视型装置，其中从透明衬底20的前侧看到图像，所述侧与上面布置有调制器的侧相对。在这些实施例中，反射层14光学屏蔽干涉式调制器在与衬底20相对的反射层(包含可变形层34)的侧上的部分。此允许对屏蔽区域进行配置和操作而不会负面影响图像质量。此屏蔽允许图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学特性与调制器的机电特性(例如寻址或由此寻址引起的移动)分离的能力。此可分离的调制器架构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料并彼此独立地起作用。此外，图7C到图7E中所展示的实施例具有由反射层14的光学特性与其机械特性去耦(其是由可变形层34实现)而得到的额外益处。此允许用于反射层14的结构设计和材料在光学特性方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所要机械特性方面得以优化。
如上所论述，由行电压与列电压之间的差驱动干涉式调制器。将了解，术语“列”和“行”在可以垂直或水平方向定向的含义上是几何学上任意的。在本发明中，“列”将被视为与图像数据相关的一组显示器输入接收电压。“行”将被视为不随图像数据变化的一组显示器输入接收电压，例如上文所述的连续行选通输入电压。
对于显示器装置的某些实施例，需要减少显示器与驱动器电路之间所需的行连接的数目。举例来说，具有彩色像素的显示器可具有是具有相同数目像素的黑白显示器三倍多的列和四倍多的行。在这些彩色实施例中，每一像素可包括四个红色调制器、四个蓝色调制器和四个绿色调制器。一组12个“子像素”的反射状态将像素的所感知色彩确定为一整体。因此，通常将必需四倍多的行驱动器输出。然后用具有较少的行驱动线的驱动器电路来驱动所述显示器是优选的。在并入移动应用中的显示器装置的某些实施例中，显示器驱动器可为整个显示器模块成本的显著部分。所述成本常直接与驱动器电路与显示器之间所需的连接的数目有关。减少显示器阵列与驱动器电路之间所需的行连接的数目是优选的，因为其导致较低的电子器件成本。
图8是说明并入有显示器阵列和减少到显示器的行输入线的多路分用器的电子装置的一个实施例的系统框图。在此图中，由多路分用器52产生用于显示器阵列的N行电压，所述多路分用器52将由控制电路54产生的行驱动器输出电压和单独组的控制电压作为输入。如图8中所示，显示器可具有N行，行驱动器24可具有q个输出，且控制电路54可具有p个输出。在某些有利实施例中，控制电路54可实施为行驱动器24的部分。如果q+p显著小于N，且如果可简单地且廉价地将多路分用器制造成靠近显示器阵列和/或与其一起制造，则将导致系统整体的成本减少。
在用于显示器的典型驱动方案中，选择所述系列行中的一者，而不选择所述行中的剩余行。由一电压驱动选定行，使得用对应的图像数据来更新所述行中的像素。由滞后环路内的电压驱动未选定行，使得其像素保持不变。然后针对所述行中的剩余行以连续的方式重复此操作，一次一行，以产生帧。在上文关于图4、5A和5B所说明的实施例中，由+5或-5伏驱动选定行，而由0伏驱动未选定行。
在图8中所说明的系统中，可以许多不同方式实施多路分用器。一种类型的实施方案是基于电阻器。基于电阻器的多路分用器可为合意的，因为其与基于有源开关的多路分用器相比具有相对低的成本。然而，它们也可能遭受一个或一个以上问题，例如泄漏电流、有限的选择比和其中需要多个电压电平的复杂控制方案。
选择比是选定输出的振幅与未选定输出的最大振幅的比率。基于电阻器的多路分用器通常具有处于“部分接通”状态中的某些未选定输出，其具有非零输出且因此具有有限值的选择比。低选择比可使基于电阻器的多路分用器不适用于应用。对于许多显示器阵列来说，可需要不小于3的选择比。此外，泄漏电流趋向于随着部分接通的输出的数目的增加和较低的选择比而增加。
图9说明用于图8中所示的多路分用器的一个实施例中的3端子电阻器星形体(resistor star)的实施例。所述3端子电阻器星形体具有三个输入端子x、y和z，和一个输出端子。每一输入端子通过三个串联电阻器Rx、Ry和Rz中的一者连接到输出端子。这些电阻器的电阻可在相对值上变化，但在一个有利实施例中，所有三个电阻器具有相同电阻。
如果将所有三个输入端子设置为所要输出电压，那么星形体网络的输出将为所述电压。如果将输入端子中的仅一者设置为所要输出电压，那么输出将为所述电压的一部分，其取决于电阻器的电阻。举例来说，如果这些电阻器具有相同电阻，那么输出将为所要输出电压的1/3。
图10是说明图8中所示的多路分用器的实施例的示意图，其针对行输出中的每一者均利用一个3端子电阻器星形体。多路分用器具有三个输入信号群组，其中每一群组包含n个输入信号。在示范性实施例中，n＝3。所属领域的技术人员将认识到，n可等于除三以外的整数。群组x包含三个信号x1、x2和x3。群组y和z每一者分别包含三个信号y1到y3和z1到z3。多路分用器包含n2(由于在实例中n＝3，所以为9)个电阻器节点的阵列。每一电阻器节点是图9中所说明的3端子电阻器星形体。每一电阻器星形体的三个输入端子连接到三个输入信号，包含来自三个输入信号群组中的每一者的一个输入信号。每一电阻器星形体网络的输出连接到显示器阵列30的单独行。在示范性实施例中，显示器阵列30具有九个行，每一行被由从1到9的整数表示的电阻器星形体输出驱动。电阻器星形体以一拓扑连接到x、y和z，使得每一电阻器星形体与任何其它电阻器星形体共享仅一个输入信号。
图11是说明施加到图10中的多路分用器的一连串电压和施加到显示器行的所得电压的时序图。为简化论述，仅说明行1的所得电压输出。简单地将所说明的原理延伸到任何额外行。在示范性实施例中，每一显示器像素具有图3的滞后特性，其中每一像素具有3-7伏的稳定窗口。每一列被设置为+5伏以激活像素或被设置为-5伏以释放像素。输入电压(x1-x3、y1-y3和z1-z3)中的每一者处于两个预定电压中的一者下。在一个实施例中，两个预定电压为0伏(即，接地)或+5伏。对于具有不同滞后特性的显示器像素，可容易遵照所揭示的原理调节此处所说明的实施例。
在行1的“线时间”的开始处，所有三个输入电压群组均处于0伏。因此，行1-9均处于9伏。在这些施加电压下，所有像素均稳定于其现有的激活或松弛状态，其中在每一像素上具有5伏的电位差。在行1的线时间期间，输入电压x1、y1和z1均增加到+5伏，而输入电压中的其余输入电压被设置为0伏。作为响应，行1处的电压处于+5伏。行1的像素经受3-7伏的稳定窗口之外的零伏或10伏的电位差，且因此根据施加到列的图像数据而进行更新。
由于每一电阻器星形体与任何其它电阻器星形体共享仅一个输入信号，所以除耦合到行1的电阻器星形体之外的电阻器星形体中的每一者具有仅一个被设置为+5伏的输入电压。因此，耦合到行2-9的这些电阻器星形体的输出是0伏或1.67伏。因此，行2-9的像素处于3-7伏的稳定窗口内且保持不变。在行1线时间期间，行2、3、6、8、4和7在行1线时间期间经历1.67的电压，且行5和9接收0伏。
在行2的线时间期间，行驱动器输出电压x1保留在+5伏。y1和z1的输入电压降到0，且y2和z2的输入电压增加到+5伏。类似于上文论述，如预期那样更新行2中的像素，同时其它行的像素保持不变。通过遵照上文所述的方法，还可用2电平行选通输入的不同组合来适当地更新行3-9。
在示范性驱动方案中，三个输入电压群组(x、y和z)中的一者可看作图8的行驱动器输出电压，而其它两个群组可被视为图8的控制电压。将特定群组(x、y或z)指派为行驱动器输出电压是任意的，且不影响多路分用器的操作。
在示范性实施例中，行驱动器输出信号的可能的电压电平与在不使用多路分用器时相同。控制电压也具有相同的电压电平。因此，对多路分用器的控制不需要行驱动器24或控制电路54产生多个电压电平或产生复合多电平输出模式。相比来说，许多现有的应用需要使用更多的电压电平，使得多路分用器可适当工作。此外，示范性实施例提供相对高的为3的选择比。
要考虑的另一因素是功率耗散。在所有未选定的电阻器星形体中(即其输出不连接到正被选定的行的电阻器星形体)，某些电阻器星形体(还称为“部分选定的电阻器星形体”)的一个输入端子处于+5伏，且其它两个输入端子处于接地(“0伏”)。存在与这些部分选定的电阻器星形体相关联的泄漏电流。归因于泄漏电流的功率耗散可被计算为n和电阻值的函数。举例来说，当每一电阻器具有10千欧姆的电阻且n等于9时，总共耗散40mW的功率。与许多其它解决方案相比，此示范性实施例的功率耗散是低的。
在n＝3的示范性实施例中，多路分用器的9个输入产生9个输出。然而，此方案可缩放为任何整数数目n。多路分用器的3n个输入产生n2个输出，从而使输出的减少比率导致显示3/n的行。此减少耦合到显示器电路的控制/驱动器线的总数。举例来说，选择n＝9允许27个输入产生81个输出。可一起使用所述电路的多个例子以驱动(例如)640个输出。当n变得较大时，此电路所提供的引线减少也增加。
图12说明如何针对任何值n连接图10的多路分用器的电阻器星形体阵列。2-d栅格的每一节点表示一电阻器星形体。第一信号群组x1-x4连接到一组列，同时第二信号群组y1-y4连接到一组行。
第三信号群组z1-z4以逐步的方法连接到电阻器星形体阵列的对角线相关的节点。信号z1连接到在阵列的对角线上的节点。z2所连接到的节点群组包含位于对角线右侧以及最邻近于对角线的可用节点以及位于所述对角线左侧且最远离所述对角线的隅角节点。可重复关于z2所描述的步骤以针对剩余的z信号中的每一者选择节点群组，其中最后一个z输入连接到位于对角线左侧以及最邻近于对角线的节点以及位于所述对角线右侧且最远离所述对角线的隅角节点。
图12中说明针对n＝4的连接。可注意到，例如，连接到x3的节点不共享任何其它x或任何共同y或z信号。对于任何选定输入也是如此。因此，在此连接方案下，没有一对节点共享一个以上共同输入。
将了解，可使用除了上文所述的那些电压以外的具有相反极性的电压，例如激活像素可涉及将适当列设置为+5伏，且将适当行设置为-5伏。在所述情况下，通过将适当列设置为-5伏，且将适当行设置为相同的-5伏，从而在像素上产生零伏的电位差，而实现释放所述像素。
还将了解，用以执行行和列激活的时序、序列和电压电平可在上文概述的一般原理内广泛变化，且上述实例仅是示范性的，且任何激活电压方法可与本文中所描述的系统和方法一起使用。
图13是说明多路分用器的另一实施例的示意图。此实施例将额外三个电阻器星形体添加到图10中所说明的实施例。第一额外电阻器星形体的所有三个输入端子均连接到来自相同信号群组x的三个输入信号。第二和第三额外电阻器星形体每一者的所有三个输入端子均分别连接到来自相同信号群组y和z的三个输入信号。对于任何整数数目n，针对每一信号群组添加一个或一个以上数目的额外电阻器星形体，使得每一额外电阻器星形体连接到所述群组内的三个信号，且没有两个额外电阻器共享一个以上输入信号。
此修正允许针对相同数目的输入而产生更多输出，进而进一步减少所需的行连接的数目。对于n＝3，存在3个额外输出。对于n＝9，每一信号群组存在12个额外输出，其总共为36个额外节点。
如以下所描述，可识别符合此功能要求的拓扑的更多实施例。对于具有3n个输入信号的多路分用器，可通过解决以下问题来构造拓扑：找到3n成员组的3个成员子组的集合，使得3n个元素中的每一不同对元素包含在这些3成员子组中的至多一个子组中。3n成员组对应于3n个输入信号。每一3成员子组对应于连接到电阻器星形体的三个输入信号。一旦找到此类集合，可通过针对每一3成员子组指派一个电阻器星形体来构造多路分用器。斯坦纳三元系(Steiner Triple system)(数学领域中众所周知的设计)是N成员组的3个成员子组的集合，使得N成员组的每一对元素正包含在这些3成员组中的一者中，其中N为1(模6)或3(模6)。具有N＝3n的任何斯坦纳三元系均是上文所界定的数学问题的解决方案，且因此对应于符合功能要求的拓扑。
在上述实施例中，每一3端子电阻器星形体包含三个输入端子，每一输入端子经由单独的串联电阻器连接到输出端子。此实施例可经修正，使得每一电阻器星形体现在包含4个输入端子，每一端子经由单独的串联电阻器连接到输出端子。此4端子电阻器星形体可以一拓扑彼此连接，使得每一4端子电阻器星形体与任何其它4端子电阻器星形体共享仅一个输入信号。此将选择比从3改进到4。
通过在三维中堆叠图12的n个平面，且将在三维中延伸的并对应于每一平面中的相同2-D位置的每一节点序列与四个信号群组中的一者连接，可建立满足此要求的拓扑。在此实施例中，4n2个总的输入线产生n3个输出，从而产生为4/n的减少比率和为4的选择比。
本文中所描述的拓扑不是唯一的，且具有共享至多一个输入的多个输出的各种其它方案是可能的。不同的配置在选择比、泄漏电流和引线减少方面具有不同的特性。最有利的配置将取决于特定应用。
应注意，形成本发明的行多路分用电路的部分的无源阻抗组件和网络无需具有固定值。另外，多路分用电路无需完全不具有例如晶体管或其它类型的开关等有源组件。虽然在许多有利实施例中并非必需，但开关可有用于在适当时间在适当阻抗中切换。具有可控值的电阻器也可是有利的。此可用局部电阻性加热电路来实现，所述局部电阻性加热电路可经控制以在适当时间升高电路中的适当电阻器的电阻，以更紧密地匹配像素在写入过程期间的理想驱动和保持电压。这些实施例将遭受在增加的复杂度和成本方面的缺陷，但在一些实例中可以是有用的。
以上描述详细描述了本发明的某些实施例。然而，将了解，无论以上内容在文本中显得有多详细，可以许多方式来实践本发明。应注意，当描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被理解为暗示术语在本文中被重新定义为限于包含所述术语所关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。

Claims (22)

1.一种显示器装置，其包括：
微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；以及
多个无源阻抗网络电路，其耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入，
其中对于每一无源阻抗网络，所述输出受所述三个或三个以上输入控制，且其中每一输入处于两个预定电压中的一者下。
2.根据权利要求1所述的装置，其中每一无源阻抗网络包括电阻器网络。
3.根据权利要求1所述的装置，其中每一无源阻抗网络大体上相同。
4.根据权利要求1所述的装置，其中每一无源阻抗网络电路进一步包括三个或三个以上电阻器，每一电阻器将所述输入中的不同一者连接到所述输出。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述三个或三个以上电阻器具有大体上相同的电阻。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定电压中的一者是接地的。
7.一种显示器装置，其包括：
微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；以及
多个无源阻抗网络电路，其耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入，
其中每一无源阻抗网络电路与任何其它无源阻抗网络电路共享仅一个输入。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个无源阻抗网络电路是根据斯戴勒三元系而布置。
9.根据权利要求7所述的装置，其进一步包括：
显示器；
处理器，其与所述显示器电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；以及存储器装置，其与所述处理器电连通。
10.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括驱动器电路，所述驱动器电路经配置以将至少一个信号发送到所述显示器。
11.根据权利要求10所述的装置，其进一步包括控制器，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驱动器电路。
12.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括图像源模块，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。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述图像源模块包括接收器、收发器和发射器中的至少一者。
14.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。
15.一种显示器装置，其包括：
用于显示图像数据的构件；以及
用于对一个或一个以上行驱动电压进行多路分用并将经多路分用的电压提供到所述显示构件的构件。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述显示构件包括一个或一个以上MEMS显示器元件。
17.一种制作显示器装置的方法，所述方法包括：
在衬底上形成微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；以及
形成多个无源阻抗网络电路，所述多个无源阻抗网络电路耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入，其中对于每一无源阻抗网络，所述输出受所述三个或三个以上输入控制，且其中每一输入处于两个预定电压中的一者下。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述预定电压中的一者接地。
19.一种制作显示器装置的方法，所述方法包括：
在衬底上形成微机电系统(MEMS)显示器元件阵列；以及
形成多个无源阻抗网络电路，所述多个无源阻抗网络电路耦合到所述阵列且经配置以提供行输出电压来驱动所述阵列，每一无源阻抗网络包括到一行显示器元件的一输出和三个或三个以上输入，
其中所述多个无源阻抗网络电路以一方式彼此连接，使得每一无源阻抗网络电路与任何其它无源阻抗网络电路共享仅一个输入。
20.一种以显示器装置的逐行寻址方案对行驱动电压进行多路分用的方法，所述方法包括：
通过第一组串联阻抗将第一控制电压施加到包含选定输出节点的第一组输出节点；
通过第二组串联阻抗将第二控制电压施加到第二组输出节点，所述第二组包含所述选定输出节点且不包含所述第一组的任何其它输出节点；以及
通过第三组串联阻抗将第三控制电压施加到第三组输出节点，所述第三组包含所述选定输出节点且不包含所述第一组或所述第二组的任何其它输出节点。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述控制电压大体上相等。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述串联阻抗大体上相等。
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