CN104364837B - 用于生成显示驱动器输出的电荷泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于用具有多个电压电平的波形驱动显示器阵列的系统、方法及设备，其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量。在一个方面中，一种显示驱动器电路包括：电力供应器，其经配置以产生所述多个电压的所述第一子集；及电荷泵，其将所述多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出。所述电荷泵可能不包含在每一输出电压与相对应的电容器之间的开关。

Description

用于生成显示驱动器输出的电荷泵
技术领域
本发明涉及用于驱动例如干涉式调制器等机电系统的方法及系统。
背景技术
机电系统(EMS)包含具有电及机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含(但不限于)微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米或以上的范围内的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含大小小于一微米(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工过程来创建机电元件。
一种类型的EMS装置被称为干涉式调制器(IMOD)。术语“IMOD”或“干涉式光调制器”是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一者或两者可能整体或部分地为透明的及/或反射性的，且能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积在衬底上方、衬底上或由衬底支撑的静止层，另一板可包含与所述静止层以气隙分开的反射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射在IMOD显示元件上的光的光学干涉。基于IMOD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品及创建新产品，尤其是具有显示能力的产品。在所属领域中，以下情形将为有益的：利用及/或修改这些类型的装置的特性以使得可在改进现有产品及创建尚未开发出的新产品中采用所述装置的特征。
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合乎需要的属性。
本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在一种经配置以用具有多个电压的波形驱动显示器阵列的显示驱动器电路中实施。所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量。在此实施方案中，所述显示驱动器电路包含：电力供应器电路，其经配置以产生所述多个电压的所述第一子集；及电荷泵，其将多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出且包含用于所述多个电压的所述第二子集中的每一者的单独升压电容器。所述多个电压的所述第二子集中的每一者直接连接到其相对应的升压电容器。
在一些实施方案中，所述多个电压的所述第二子集中的至少一些电压具有至少20伏的量值。所述多个电压的所述第二子集中的至少一些电压可布线到在单独集成电路上实施的切换电路，所述切换电路用于将所述电压施加到显示器阵列的共用线。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种用具有多个电压的波形驱动显示器阵列的方法中实施，其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量。所述方法可包含产生所述多个电压的所述第一子集，使用具有在第一集成电路上实施的切换电路的电荷泵产生所述多个电压的所述第二子集，所述电荷泵包含多个升压电容器且将多个电压的所述第一子集作为输入并将多个电压的所述第二子集作为输出。所述方法可进一步包含直接将所述升压电容器的输出端子上的电压布线到第二集成电路上的切换电路，而不通过所述第一集成电路上的开关。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种经配置以用具有多个电压的波形驱动显示器阵列的显示驱动器电路中实施，其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量。在此实施方案中，显示驱动器电路包含用于产生所述多个电压的所述第一子集的装置，及用于使用电荷泵产生所述多个电压的所述第二子集的装置，所述电荷泵将所述多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出，且所述电荷泵包含用于所述多个电压的所述第二子集中的每一者的单独升压电容器。在此实施方案中，所述多个电压的所述第二子集中的每一者直接连接到其相对应的升压电容器。
在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本发明中所提供的实例主要是依据基于EMS及MEMS的显示器来描述，但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管(“OLED”)显示器及场发射显示器。其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。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1为描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近的IMOD显示元件的等角视图说明。
图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。
图3为说明IMOD显示元件的可移动反射层位置与施加电压的关系曲线的曲线图。
图4为说明在施加各种共用电压及分段电压时的IMOD显示元件的各种状态的表格。
图5A为显示图像的IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列中的显示数据帧的说明。
图5B为可用以将数据写入到图5A中所说明的显示元件的共用信号及分段信号的时序图。
图6A及6B为说明包含多个IMOD显示元件的显示装置的系统框图。
图7A到7E为IMOD显示元件的变化的实施方案的截面说明。
图8为说明颜色像素的干涉式调制器的2×3阵列的示意性说明。
图9说明可用以使用另一实例驱动方案将显示数据帧写入到图8的2×3显示器的分段信号及共用信号的示例性时序图。
图10为说明在使用图9的驱动方案时产生各种电压及将各种电压施加到显示器的系统框图。
图11为说明图10的电力供应器的实施方案的系统框图。
图12说明可用于图11的系统中的用以产生过驱动电压的电荷泵的实施方案的电路图。
图13说明通过图12中的电荷泵的实施方案产生的过驱动电压信号的时序图。
图14为用于产生过驱动电压的过程的实施方案的流程图。
图15说明用于产生过驱动电压的电荷泵的第二实施方案。
图16说明用于产生过驱动电压的电荷泵的第三实施方案。
图17说明用于产生过驱动电压的电荷泵的第四实施方案。
图18说明用于产生过驱动电压的电荷泵的第五实施方案。
各个图式中的相似参考数字及名称指示相似元件。
具体实施方式
以下描述涉及出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不管图像是在运动中(例如，视频)还是静止的(例如，静态图像)，且不管图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地说，预期所描述的实施方案可包含在例如(但不限于)以下各者等多种电子装置中或与例如(但不限于)以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能笔记本计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、摄像机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中的后视摄像机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装(例如，机电系统(EMS)应用中，包含微机电系统(MEMS)应用以及非EMS应用)、美观性结构(例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程及电子测试装备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广泛适用性，如所属领域的技术人员将容易显而易见。
随着基于机电装置的显示器变得较大，整个显示器的寻址变得更困难，且所要帧速率可能更难以实现。以下的低电压驱动方案通过允许更短的线时间来解决这些问题：其中在将新信息写入到机电装置的给定行之前，释放所述行，且其中使用较小范围的电压来输送数据信息。然而，此类驱动方案使用多个不同电压，此情形使得电力供应器的设计复杂且需要更多电力来保持电力供应器输出可用于显示器寻址。本文中揭示用于在所需时间从其它输出导出必要的输出中的一些输出的更简单的且功率更有效率的供应电路。
所描述的实施方案可适用的合适EMS或MEMS装置或设备的实例为反射式显示装置。反射式显示装置可并有干涉式调制器(IMOD)显示元件，所述干涉式调制器(IMOD)显示元件可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射在其上的光。IMOD显示元件可包含部分光学吸收器、可关于吸收器移动的反射器，及界定在吸收器与反射器之间的光学谐振腔。在一些实施方案中，反射器可移动到两个或两个以上不同位置，所述位置可改变光学谐振腔的大小且借此影响IMOD的反射率。IMOD显示元件的反射光谱可创建相当宽广的光谱带，所述光谱带可跨越可见光波长移位以产生不同颜色。可通过改变光学谐振腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振腔的方式是通过改变反射器相对于吸收器的位置。
图1为描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近的IMOD显示元件的等角视图说明。IMOD显示装置包含一或多个干涉式EMS(例如，MEMS)显示元件。在这些装置中，干涉式MEMS显示元件可按明亮或黑暗状态来配置。在明亮(“松弛”、“开启”或“接通”等)状态下，显示元件反射大部分入射可见光。相反，在黑暗(“经致动”、“闭合”或“断开”等)状态下，显示元件反射极少入射可见光。MEMS显示元件可经配置以主要在特定光波长下反射，从而允许除黑白显示器之外，还有彩色显示器。在一些实施方案中，通过使用多个显示元件，可实现原色的不同强度及灰度。
IMOD显示装置可包含可按行及列布置的IMOD显示元件阵列。阵列中的每一显示元件可包含至少一对反射式及半反射层，例如，可移动反射层(即，可移动层，还被称作机械层)及固定的部分反射层(即，静止层)，所述层定位于彼此相距变化的且可控制的距离处以形成气隙(还被称作光学间隙、空腔或光学谐振腔)。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。举例来说，在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定的部分反射层一定距离处。在第二位置(即，经致动位置)中，可移动反射层可更接近于部分反射层定位。从所述两层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置及入射光的波长相长地及/或相消地干涉，从而产生每一显示元件的全反射或非反射状态。在一些实施方案中，显示元件可在未经致动时处于反射状态，从而反射可见光谱内的光，且显示元件可在经致动时处于黑暗状态，从而吸收及/或相消地干涉可见光范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD显示元件可在未经致动时处于黑暗状态，且在经致动时处于反射状态。在一些实施方案中，施加电压的引入可驱动显示元件改变状态。在一些其它实施方案中，施加电荷可驱动显示元件改变状态。
图1中的阵列的所描绘部分包含呈IMOD显示元件12形式的两个邻近的干涉式MEMS显示元件。在右侧的显示元件12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于接近、邻近或触摸光学堆叠16的经致动位置。跨越右侧的显示元件12施加的电压Vbias足以移动并维持可移动反射层14处于经致动位置。在左侧的显示元件12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于距光学堆叠16一定距离(所述距离可基于设计参数来预定)的松弛位置，所述光学堆叠包含部分反射层。跨越左侧的显示元件12施加的电压V0不足以引起如同右侧的显示元件12的情形一般可移动反射层14到经致动位置的致动。
在图1中，一般通过指示入射在IMOD显示元件12上的光13及从左侧的显示元件12反射的光15的箭头来说明IMOD显示元件12的反射性质。入射在显示元件12上的大部分光13可透射穿过透明衬底20朝向光学堆叠16。入射在光学堆叠16上的一部分光可透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分光将被反射回穿过透明衬底20。透射穿过光学堆叠16的部分光13可被从可移动反射层14反射，返回朝向透明衬底20(且穿过透明衬底20)。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长及/或相消)各部分地确定在装置的查看或衬底侧上从显示元件12反射的光15的波长的强度。在一些实施方案中，透明衬底20可为玻璃衬底(有时被称作玻璃板或面板)。玻璃衬底可为或包含(例如)硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、派热克斯玻璃(Pyrex)或其它合适的玻璃材料。在一些实施方案中，玻璃衬底可具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米的厚度，但在一些实施方案中，玻璃衬底可能较厚(例如，几十毫米)或较薄(例如，小于0.3毫米)。在一些实施方案中，可使用非玻璃衬底，例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)衬底。在此类实施方案中，非玻璃衬底很可能将具有小于0.7毫米的厚度，但衬底可取决于设计考量而较厚。在一些实施方案中，可使用非透明衬底，例如基于金属箔或不锈钢的衬底。举例来说，基于反向IMOD的显示器(其包含固定反射层及部分透射及部分反射的可移动层)可经配置以从衬底的与图1的显示元件12对置的一侧来查看且可通过非透明衬底来支撑。
光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述层可包含以下各层中的一或多者：电极层、部分反射及部分透射层，及透明介电层。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的、部分透明及部分反射的，且可(例如)通过将上述各层中的一或多者沉积到透明衬底20上来制造。电极层可由多种材料形成，例如各种金属，例如氧化铟锡(ITO)。部分反射层可由部分反射的多种材料形成，例如各种金属(例如，铬及/或钼)、半导体及电介质。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16的某些部分可包含用作部分光学吸收器及电导体两者的单个半透明厚度的金属或半导体，而不同的导电性更强的层或部分(例如，光学堆叠16的导电层或显示元件的其它结构的导电层)可用来在IMOD显示元件之间用总线传送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/部分吸收层的一或多个绝缘或介电层。
在一些实施方案中，可将光学堆叠16的层中的至少一些层图案化成平行条带，且所述平行条带可形成如下文进一步描述的显示装置中的行电极。如所属领域的技术人员将理解，术语“经图案化”在本文中用以指掩蔽以及蚀刻过程。在一些实施方案中，高度导电及反射材料(例如，铝(Al))可用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为所沉积的一或多个金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)以形成沉积在支撑物(例如，所说明的支柱18)的顶部上的列，及位于支柱18之间的介入牺牲材料。当蚀刻掉牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成所定义的间隙19或光学腔。在一些实施方案中，支柱18之间的间距可为大约1微米到1000微米，而间隙19可大约小于10,000埃
在一些实施方案中，每一IMOD显示元件(不管处于经致动还是松弛状态)均可被视为通过固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如通过图1中的左侧的显示元件12说明，其中间隙19介于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电势差(即，电压)施加到选定行及列中的至少一者时，在对应显示元件的行电极与列电极的交叉点处形成的电容器变得带电荷，且静电力将所述电极牵引在一起。如果施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可接近或逆光学堆叠16的方向变形及移动。光学堆叠16内的介电层(未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如通过图1中的右侧的经致动显示元件12说明。行为可相同，而不管施加的电势差的极性。尽管阵列中的一系列显示元件在一些情况下可被称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”及将另一方向称作“列”是任意的。重新申明，在一些定向上，行可被视为列，且列可被视为行。在一些实施方案中，行可被称作“共用”线且列可被称作“分段”线，或反过来也是一样。此外，显示元件可按正交行及列(“阵列”)均匀地布置，或按非线性配置布置，例如，具有相对于彼此的某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”及“马赛克”可指任一配置。因此，尽管显示器被称作包含“阵列”或“马赛克”，但元件本身并不需要在任何情况下正交于彼此而布置，或按均匀分布安置，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布的元件的布置。
图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。电子装置包含可经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一或多个软体应用程序，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。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示器阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。通过图2中的线1-1展示图1中所说明的IMOD显示装置的截面。尽管为了清晰的目的图2说明IMOD显示元件的3×3阵列，但显示器阵列30可含有大量IMOD显示元件，且可在行中具有数目不同于列中的情形的数目个IMOD显示元件，且反过来也是一样。
图3为说明IMOD显示元件的可移动反射层位置与施加电压的关系曲线的曲线图。对于IMOD，行/列(即，共用/分段)写入程序可利用如图3中所说明的显示元件的滞后性质。在一个实例实施方案中，IMOD显示元件可使用大约10伏特电势差来引起可移动反射层或镜从松弛状态改变为经致动状态。当电压从所述值减小时，当电压降低回到低于10伏特(在此实例中)时，可移动反射层维持其状态，然而，可移动反射层不会完全松弛，直到电压降低到低于2伏特为止。因此，在图3的实例中，存在大约3伏特到7伏特的电压范围，其中存在施加电压窗，在所述施加电压窗内，元件稳定处于松弛或经致动状态。此窗在本文中被称作“滞后窗”或“稳定性窗”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列30，行/列写入程序可经设计以一次处理一或多行。因此，在此实例中，在给定行的寻址期间，经寻址行中的待致动的显示元件可暴露于大约10伏特的电压差，且待松弛的显示元件可暴露于几乎为零伏特的电压差。在此实例中，在寻址之后，显示元件可暴露于稳态或大约5伏特的偏压电压差，使得其保持处于先前经选通或经写入状态。在此实例中，在经寻址之后，每一显示元件经历大约3伏特到7伏特的“稳定性窗”内的电势差。此滞后性质特征使得IMOD显示元件设计能够在相同的施加电压状况下保持稳定处于经致动或松弛的预先存在状态。因为不管处于经致动状态还是松弛状态，每一IMOD显示元件均可充当通过固定反射层及移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗内的稳定电压下保持此稳态，而不会实质上消耗或损失功率。此外，如果施加电压电势保持实质上固定，那么基本上有极少或没有电流流入显示元件中。
在一些实施方案中，可根据对给定行中的显示元件的状态的所要改变(如果有的话)，通过沿着列电极组施加呈“分段”电压形式的数据信号创建图像的帧。可依次地寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将所要数据写入到第一行中的显示元件，可在列电极上施加对应于第一行中的显示元件的所要状态的分段电压，且可将呈特定“共用”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。可接着改变分段电压组以对应于对第二行中的显示元件的状态的所要改变(如果有的话)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的显示元件不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且保持处于其在第一共用电压行脉冲期间经设置到的状态。可按顺序方式对整个行系列(或替代地，对整个列系列)重复此过程，以产生图像帧。可按每秒某一所要数目个帧通过不断地重复此过程而用新图像数据刷新及/或更新帧。
跨越每一显示元件施加的分段信号及共用信号的组合(即，跨越每一显示元件或像素的电势差)确定每一显示元件的所得状态。图4为说明在施加各种共用电压及分段电压时的IMOD显示元件的各种状态的表格。如所属领域的技术人员将容易理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如图4中所说明，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，沿着共用线的所有IMOD显示元件将置于松弛状态(替代地，被称作释放或未经致动状态)，而不管沿着分段线施加的电压，即，高分段电压VSH及低分段电压VSL。明确地说，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，当对于显示元件沿着相对应的分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL时，跨越所述调制器显示元件或像素的电势电压(替代地，被称作显示元件或像素电压)可在松弛窗(参见图3，还被称作释放窗)内。
当在共用线上施加保持电压(例如，高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)时，沿着所述共用线的IMOD显示元件的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD显示元件将保持处于松弛位置，且经致动IMOD显示元件将保持处于经致动位置。可选择保持电压，使得当沿着相对应的分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL时，显示元件电压将保持在稳定性窗内。因此，此实例中的分段电压摆动为高VSH与低分段电压VSL之间的差，且小于正或负稳定性窗的宽度。
当在共用线上施加寻址或致动电压(例如，高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)时，可通过沿着相应分段线施加分段电压而沿着所述共用线选择性地将数据写入到调制器。可选择分段电压使得致动取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，一个分段电压的施加将导致显示元件电压在稳定性窗内，从而引起显示元件保持未经致动。与此对比，另一分段电压的施加将导致显示元件电压超出稳定性窗，从而导致显示元件的致动。引起致动的特定分段电压可取决于使用哪个寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VCADD_H时，高分段电压VSH的施加可引起调制器保持处于其当前位置，而低分段电压VSL的施加可引起调制器的致动。作为必然的结果，当施加低寻址电压VCADD_L时，分段电压的效应可相反，其中高分段电压VSH引起调制器的致动，且低分段电压VSL实质上对调制器的状态无影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用保持电压、寻址电压及分段电压，其跨越调制器产生相同极性的电势差。在一些其它实施方案中，可使用不时地使调制器的电势差的极性交替的信号。跨越调制器的极性的交替(也就是说，写入程序的极性的交替)可减少或抑制在单个极性的重复写入操作之后可能出现的电荷累积。
图5A为显示图像的IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列中的显示数据帧的说明。图5B为可用以将数据写入到图5A中所说明的显示元件的共用信号及分段信号的时序图。图5A中的通过变暗的棋盘图案展示的经致动的IMOD显示元件处于黑暗状态，即，其中被反射的光的实质性部分在可见光谱范围之外以致导致在(例如)查看器看来呈黑暗外观。未经致动的IMOD显示元件中的每一者反映对应于其干涉腔间隙高度的颜色。在写入图5A中所说明的帧之前，显示元件可处于任何状态，但图5B的时序图中所说明的写入程序假设：在第一线时间60a之前，每一调制器已被释放且驻留在未经致动状态。
在第一线时间60a期间：在共用线1上施加释放电压70；在共用线2上施加的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，在第一线时间60a的持续时间内，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)保持处于松弛或未经致动状态，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态。在一些实施方案中，沿着分段线1、2及3施加的分段电压对IMOD显示元件的状态无影响，这是因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中无一者暴露于引起致动的电压电平(即，VCREL松弛及VCHOLD_L稳定)。
在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且沿着共用线1的所有调制器保持处于松弛状态，而不管所施加的分段电压，这是因为未在共用线1上施加寻址或致动电压。沿着共用线2的调制器归因于释放电压70的施加而保持处于松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将在沿着共用线3的电压移动到释放电压70时松弛。
在第三线时间60c期间，通过在共用线1上施加高寻址电压74而寻址共用线1。因为在此寻址电压的施加期间沿着分段线1及2施加低分段电压64，所以跨越调制器(1，1)及(1，2)的显示元件电压大于调制器的正稳定性窗的高端(即，电压差超过特性阈值)，且调制器(1，1)及(1，2)经致动。相反地，因为沿着分段线3施加高分段电压62，所以跨越调制器(1，3)的显示元件电压小于调制器(1，1)及(1，2)的电压，且保持在调制器的正稳定性窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。并且在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共用线3的电压保持在释放电压70，从而使得沿着共用线2及3的调制器处于松弛位置。
在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使得沿着共用线1的调制器处于其相应的经寻址状态。共用线2上的电压减小到低寻址电压78。因为沿着分段线2施加高分段电压62，所以跨越调制器(2，2)的显示元件电压低于调制器的负稳定性窗的低端，从而引起调制器(2，2)致动。相反地，因为沿着分段线1及3施加低分段电压64，所以调制器(2，1)及(2，3)保持处于松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使得沿着共用线3的调制器处于松弛状态。接着，共用线2上的电压转变回到低保持电压76。
最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使得沿着共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74，以寻址沿着共用线3的调制器。当在分段线2及3上施加低分段电压64时，调制器(3，2)及(3，3)致动，而沿着分段线1施加的高分段电压62引起调制器(3，1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3显示元件阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共用线施加保持电压，所述显示元件阵列就将保持处于所述状态，而不管在寻址沿着其它共用线(未图示)的调制器时可能出现的分段电压的变化。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含使用高保持及寻址电压，或低保持及寻址电压。一旦写入程序在给定共用线内完成(且共用电压经设置为具有与致动电压相同的极性的保持电压)，显示元件电压便保持在给定稳定性窗内，且不会通过松弛窗，直到在所述共用线上施加释放电压为止。此外，当在寻址每一调制器之前作为写入程序的部分而释放所述调制器时，调制器的致动时间而不是释放时间可确定线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于致动时间的实施方案中，可在比单个线时间长的时间内施加释放电压，如图5A中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线施加的电压可变化以考虑不同调制器(例如，不同颜色的调制器)的致动电压及释放电压的变化。
图6A及6B为说明包含多个IMOD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化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过程中的任一者形成。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可包含可卸除式部分(未图示)，所述可卸除式部分可与具有不同颜色或含有不同标记、图片或符号的其它可卸除式部分互换。
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还可经配置以包含例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器或例如CRT或其它管式装置等非平板显示器。另外，显示器30可包含基于IMOD的显示器，如本文所描述。
在图6A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，且可包含至少部分地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可为可显示在显示装置40上的图像数据的源。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，所述处理器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又可连接到输入装置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6A中未特别描绘的元件)可经配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电力供应器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IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n)及其其它实施方案发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据标准发射及接收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或用以在无线网络内(例如，利用3G、4G或5G技术的系统)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接收的信号使得可经由天线43将所述信号从显示装置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的总体操作。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颜色、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成具有类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示器阵列30扫描的时间次序。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。尽管驱动器控制器29(例如，LCD控制器)常常与作为独立集成电路(IC)的系统处理器21相关联，但此类控制器可以多种方式来实施。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(或大于数千)个引线。
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，IMOD显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，IMOD显示元件驱动器)。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IMOD显示元件阵列的显示器)。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。
电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器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。替代地，可再充电电池可以无线方式来充电。电力供应器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。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留在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。
IMOD显示器及显示元件的结构的细节可广泛地变化。图7A到7E为IMOD显示元件的变化的实施方案的截面说明。图7A为IMOD显示元件的截面说明，其中金属材料条带沉积在大体从衬底20垂直地延伸的支撑物18上，从而形成可移动反射层14。在图7B中，每一IMOD显示元件的可移动反射层14的形状一般为正方形或矩形且在系栓32上的拐角处或附近附接到支撑物。在图7C中，可移动反射层14的形状一般为正方形或矩形且从可变形层34悬吊下来，所述可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可在可移动反射层14的周界周围直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中被称作“集成”支撑物或支撑支柱18的实施方案。图7C中所展示的实施方案具有源自可移动反射层14的光学功能与其机械功能的去耦的额外益处，所述机械功能是通过可变形层34来执行。此去耦允许将用于可移动反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料独立于彼此来优化。
图7D为IMOD显示元件的另一截面说明，其中可移动反射层14包含反射式子层14a。可移动反射层14搁置在例如支撑支柱18等支撑结构上。支撑支柱18提供可移动反射层14与下部静止电极的分离，所述下部静止电极可为所说明的IMOD显示元件中的光学堆叠16的部分。举例来说，当可移动反射层14处于松弛位置时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c，及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置在支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射式子层14a安置在支撑层14b的接近衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射式子层14a可为导电的且可安置在支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含介电材料的一或多个层，例如，氮氧化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2)。在一些实施方案中，支撑层14b可为层堆叠，例如SiO2/SiON/SiO2三层堆叠。反射式子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有约0.5％铜(Cu)的铝(A1)合金，或另一反射金属材料。在介电支撑层14b的上方及下方使用导电层14a及14c可平衡应力及提供增强型传导。在一些实施方案中，反射式子层14a及导电层14c可以由不同材料形成以用于多种设计目的，例如，实现可移动反射层14内的特定应力分布。
如图7D中所说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23或暗膜层。黑色掩模结构23可形成于光学不活性区中(例如，显示元件之间或支撑支柱18下面)以吸收环境或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制从显示器的不活性部分反射或透射穿过显示器的不活性部分的光借此增加对比率来改进显示装置的光学性质。另外，黑色掩模结构23的至少一些部分可为导电的且经配置以充当电总线传送层。在一些实施方案中，行电极可连接到黑色掩模结构23以减少已连接行电极的电阻。可使用多种方法来形成黑色掩模结构23，包含沉积及图案化技术。黑色掩模结构23可包含一或多个层。在一些实施方案中，黑色掩模结构23可为校准器或干涉式堆叠结构。举例来说，在一些实施方案中，干涉式堆叠黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、SiO2层，及充当反射器及总线传送层的铝合金，所述各层分别具有在大约30埃到80埃、500埃到1000埃及500埃到6000埃的范围内的厚度。所述一或多个层可使用多种技术来图案化，包含光刻及干式蚀刻，包含(例如)用于MoCr及SiO2层的四氟甲烷(或四氟化碳CF4)及/或氧气(O2)及用于铝合金层的氯气(Cl2)及/或三氯化硼(BCl3)。在此类干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用以在每一行或列的光学堆叠16中的下部静止电极之间发射信号或用总线传送信号。在一些实施方案中，间隔层35可用以大体上电隔离光学堆叠16中的电极(或导体)(例如，吸收器层16a)与黑色掩模结构23中的导电层。
图7E为IMOD显示元件的另一截面说明，其中可移动反射层14为自撑式。虽然图7D说明在结构上及/或实质上不同于可移动反射层14的支撑支柱18，但图7E的实施方案包含与可移动反射层14集成的支撑支柱。在此类实施方案中，可移动反射层14在多个位置处接触底层光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够支撑使得当跨越IMOD显示元件的电压不足以引起致动时，可移动反射层14返回到图7E的未经致动位置。以此方式，可移动反射层14的成曲面或向下弯曲以接触衬底或光学堆叠16的部分可被视为“集成的”支撑支柱。此处为了清晰起见展示可含有多个若干不同层的光学堆叠16的一个实施方案，所述实施方案包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当静止电极及充当部分反射层。在一些实施方案中，光学吸收器16a可比可移动反射层14薄一个数量级。在一些实施方案中，光学吸收器16a比反射式子层14a薄。
在例如图7A到7E中所展示的实施方案等实施方案中，IMOD显示元件形成直观式装置的部分，其中可从透明衬底20的前侧查看图像，在此实例中，所述前侧为与形成有IMOD显示元件的一侧对置的一侧。在这些实施方案中，装置的背部部分(也就是说，在可移动反射层14后方的显示装置的任何部分，包含(例如)图7C中所说明的可变形层34)可经配置及操作，而不会影响或不利地影响显示装置的图像质量，这是因为反射层14在光学上屏蔽装置的那些部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14的后方包含总线结构(未加以说明)，所述总线结构提供分离调制器的光学性质与调制器的机电性质的能力，例如，电压寻址及起因于此类寻址的移动。
在其它实施方案中，可利用替代驱动方案来使驱动显示器以及允许在更短时间量内写入机电装置的共用线所需的功率最小化。在某些实施方案中，例如干涉式调制器等机电装置的释放或松弛时间可比机电装置的致动时间长，这是因为可仅经由可移动层的机械复原力将机电装置牵引到未经致动或释放状态。与此对比，致动机电装置的静电力可更快速地作用于机电装置上以引起机电装置的致动。在上文所论述的高电压驱动方案中，用于给定线的写入时间必须足以供不仅允许致动先前未经致动的机电装置，而且考虑到先前经致动机电装置的未经致动。机电装置的释放速率因此在某些实施方案中充当限制因素，所述释放速率可抑制用于较大显示器阵列的较高刷新速率的使用。
本文中被称作低电压驱动方案的替代驱动方案可提供优于上文所论述的驱动方案的改进性能，其中通过共用电极而不是分段电极来供应偏压电压。此情形参看图8及9来说明。图8说明干涉式调制器的示例性2×3阵列分段800，其中阵列包含三个共用线810a、810b及810c，以及两个分段线820a、820b。可独立寻址的像素830、831、832、833、834及835位于共用线与分段线的每一交叉点处。因此，跨越像素830的电压为在共用线810a及分段线820a上施加的电压之间的差。跨越像素的此电压差替代地在本文中被称作像素电压。类似地，像素831为共用线810b与分段线820a的交叉点，且像素832为列线810c与分段线820a的交叉点。像素833、834及835分别为分段线820b与共用线810a、810b及810c的交叉点。在所说明的实施方案中，共用线包含可移动电极，且分段线中的电极为光学堆叠的固定部分，但将理解，在其它实施方案中，分段线可包含可移动电极，且共用线可包含固定电极。可通过共用驱动器电路802将共用电压施加到共用线810a、810b及810c，且可经由分段驱动器电路804将分段电压施加到分段线820a及820b。
如下文将进一步解释，沿着每一列线的像素可经形成以反映不同颜色。为了制造彩色显示器，例如，显示器可含有红色、绿色及蓝色像素行(或列)。因此，驱动器802的Com1输出可驱动红色像素行，驱动器802的Com2输出可驱动绿色像素行，且驱动器802的Com3输出可驱动蓝色像素行。应了解，在实际显示器中，可能存在向下延伸的数百组红色、绿色、蓝色像素行，其中图8仅展示第一组。
在替代驱动方案的一个实施方案中，在分段线820a及820b上施加的电压在正分段电压VSP与负分段电压VSN之间切换。在共用线810a、810b及810c上施加的电压在5个不同电压之间切换，在某些实施方案中，所述电压中的一者为接地状态。四个非接地电压为正保持电压VCP、正过驱动电压VOVP、负保持电压VCN及负过驱动电压VOVN。选择保持电压以使得当使用适当分段电压时，像素电压将始终位于像素的滞后窗内(用于正保持电压的正滞后值及用于负保持电压的负滞后值)，且可能的分段电压的绝对值足够低以使得在像素的共用线上施加有保持电压的像素将因此保持处于当前状态，而不管当前在像素的分段线上施加的特定分段电压。
在特定实施方案中，正分段电压VSP可为相对较低电压，大约1伏特到2伏特，且负分段电压VSN可为接地或可为1伏特到2伏特的负电压。因为正分段电压与负分段电压可能并非关于地对称，所以正保持电压及过驱动电压的绝对值可能小于负保持电压及过驱动电压的绝对值。当像素电压控制致动而不是仅特定线电压控制致动时，此偏移将不会按有害方式影响像素的操作，而仅需要在确定适当保持电压及过驱动电压中加以考虑。
图9说明可在图8的分段线及共用线上施加的示例性电压波形。波形Seg1表示沿着图8的分段线820a施加的依据时间的分段电压，且波形Seg2表示沿着分段线820b施加的分段电压。波形Com1表示沿着图8的列线810a施加的共用电压，波形Com2表示沿着列线810b施加的共用电压，且波形Com3表示沿着列线810c施加的共用电压。
在图9中，可见：共用线电压中的每一者以正保持值(分别为VCPR、VCPG及VCPB)开始。这些保持值是以不同方式来指明，这是因为所述保持值一般将取决于是驱动红色(R)像素行、绿色(G)像素行还是蓝色(B)像素行而处于不同电压电平。如上文所提到，在沿着共用线施加正保持电压期间，沿着所有共用线的像素的状态保持恒定，而不管分段电压的状态。
共用线810a上的共用线电压(Com1)接着移动到状态VREL，所述状态VREL可为接地，从而引起沿着共用线810a的像素830及833的释放。在此特定实施方案中可注意，此时分段电压均为负分段电压VSN(如在波形Seg1及Seg2中可见)，所述分段电压可为接地，但在给定对电压值的适当选择的情况下，即使分段电压中的任一者处于正分段电压VSP，像素也仍将释放。
线810a上的共用线电压(Com1)接着移动到负保持值VCNR。当电压处于负保持值时，分段线820a的分段线电压(波形Seg1)处于正分段电压VSP，且分段线820b的分段线电压(波形Seg2)处于负分段电压VSN。跨越像素830及833中的每一者的电压越过释放电压VREL移动到正滞后窗内，而不会移动超出正致动电压。像素830及833因此保持处于其先前释放状态。
线810a上的共用线电压(波形Com1)接着减小到负过驱动电压VOVNR。像素830及833的行为现在取决于当前沿着像素的相应分段线施加的分段电压。对于像素830，分段线820a的分段线电压处于正分段电压VSP，且像素830的像素电压增加超出正致动电压。像素830因此在此时经致动。对于像素833，分段线820b的分段线电压处于负分段电压VSN，像素电压不会增加超出正致动电压，因此像素833保持未经致动。
接下来，沿着线810a的共用线电压(波形Com1)增加回到负保持电压VCNR。如先前所论述，当施加负保持电压时，跨越像素的电压差保持在滞后窗内，而不管分段电压。跨越像素830的电压因此降低到低于正致动电压，但保持高于正释放电压，且因此保持经致动。跨越像素833的电压不会降低到低于正释放电压，且将保持未经致动。
如图9中所指示，共用线810b及810c上的共用线电压按类似方式移动，其中在共用线中的每一者之间具有一个线时间循环的延迟，以将显示数据帧写入到阵列。在保持周期之后，用相反极性的共用电压及分段电压重复所述过程。
如上文所提及，在彩色显示器中，图8中所说明的示例性阵列分段800可包含三个颜色的像素，其中像素830到835中的每一者具有具特定颜色的像素。彩色像素可经布置使得每一共用线810a、810b、810c定义类似颜色的像素的共用线。举例来说，在RGB显示器中，沿着共用线810a的像素830及833可包含红色像素，沿着共用线810b的像素831及834可包含绿色像素，且沿着共用线810c的像素832及835可包含蓝色像素。因此，2×3阵列可在RGB显示器中形成两个复合多色像素838a及838b，其中多色像素838a包含红色子像素830、绿色子像素831及蓝色子像素832，且多色像素838b包含红色子像素833、绿色子像素834及蓝色子像素835。
在具有不同颜色像素的此类阵列中，不同颜色像素的结构随颜色而变化。这些结构差异导致滞后特性的差异，所述滞后特性的差异进一步导致不同的合适的保持电压及致动电压。假设：释放电压VREL为零(接地)，为了用图9的波形驱动三个不同颜色像素的阵列，将需要电力供应器产生总共十四个不同电压(VOVPR、VCPR、VCNR、VOVNR、VOVPG、VCPG、VCNG、VOVNG、VOVPB、VCPB、VCNB、VOVNB、VSP及VSN)以驱动共用线及分段线。
图10说明使用此类电力供应器840的驱动电路的实施方案。将使用(例如)多路复用器850及时序/控制器逻辑860(其为图8的驱动电路802、804的部分)适当地组合所产生的各种电压以生成所说明的波形。连续产生这些十四个电压电平消耗大量功率，尤其是因为在短时间分段内仅需要过驱动电压。可减少此功率消耗，这是因为每一不同颜色的正及负过驱动电压VOVP及VOVN可通过将额外电压VADD加到正保持电压VCP及从负保持电压VCN减去VADD来获得，其中对于所有颜色来说，VADD相同且自身可等于VSP与VSN之间的差。为了利用此情形，电力供应器840在所需的时间使用电荷泵来从保持电压导出过驱动电压。
图11为说明用于根据本文所描述的含有电力供应器的电荷泵的一实施方案的低电压驱动方案中的各种电压的产生的系统框图。如图11中可见，通过使用电荷泵电路870的实施方案(所述实施方案在下文的图12中加以描述)，连续电力供应器880仅需要产生用于共用线及分段线的总共八个不同电压(VCPR、VCNR、VCPG、VCNG、VCPB、VCNB、VSP及VSN)。此处可注意到，“连续”电力供应器不需要在100％的时间内处于操作中。术语“连续”仅希望意味着：此电力供应器在需要时输出这些电压以驱动及保持显示元件。在典型实施方案中，在显示器处于操作中的大部分的时间内需要保持电压，且因此当使用显示器输出图像时，至少将在那些周期期间输出保持电压。然而，在一些实施方案中，有可能在一些时间分段内将图像保持在显示器上而不需要这些输出。电荷泵870接着通过将VSP与VSN之间的差加到每一保持电压(或从每一保持电压减去所述差)产生驱动阵列所需的剩余六个电压(VOVPR、VOVNR、VOVPG、VOVNG、VOVPB、VOVNB)，如下文将进一步详细解释。另外，通过使用时序及逻辑控制器，有可能使电荷泵电路的输出与由定时电路生成的共用线波形同步以便驱动图8的阵列。
图12说明用以产生过驱动电压VOV的电荷泵电路的实施方案的电路图。所说明的电路包含跨越端子VSP 901及VSN 902的供应电压VSP(其中如上文所提到，在一些实施方案中，VSN可为接地)、成对开关903、904、905及906、多个开关910、911、交替电容器908及909，及线914a到914c及915a到915c(作为用于红色像素、绿色像素及蓝色像素的负及正保持电压VC的输入)。
再参看图12，开关903a将供应电压的正端子VSP 901耦合到第一交替电容器的正端子908a。类似地，开关903b将供应电压的负端子VSN 902耦合到第一交替电容器的负端子908b。开关904a将供应电压的正端子VSP 901耦合到第二交替电容器的正端子909a。类似地，开关904b将供应电压的负端子VSN 902耦合到第二交替电容器的负端子909b。开关905a将第一交替电容器的正端子908a耦合到正过驱动电压线VOVP 912。类似地，开关905b将第一交替电容器的负端子908b耦合到负过驱动电压线VOVN 913。开关906a将第二交替电容器的正端子909a耦合到正过驱动电压线VOVP 912。类似地，开关906b将第二交替电容器的负端子909b耦合到负过驱动电压线VOVN 913。开关910a将正过驱动电压线VOVP 912耦合到负保持电压以用于驱动红色像素VCNR 914a。类似地，开关910b将正过驱动电压线VOVP 912耦合到负保持电压以用于驱动绿色像素VCNG914b。此外，开关910c将正过驱动电压线VOVP 912耦合到负保持电压以用于驱动蓝色像素VCNB 914c。类似地，开关911a将负过驱动电压线VOVN 913耦合到正保持电压以用于驱动红色像素VCPR 915a。类似地，开关911b将负过驱动电压线VOVN 913耦合到正保持电压以用于驱动绿色像素VCPG 915b。此外，开关911c将负过驱动电压线VOVN 913耦合到正保持电压以用于驱动蓝色像素VCPB 915c。
图10及11中所说明的时序/控制逻辑电路确保：电荷泵以使得在任何时间点交替电容器中的一者被充入供应电压VSP而另一交替电容器用以促进创建过驱动电压VOV的方式操作。在一个循环中，时序/控制逻辑电路闭合或激活开关903及906，同时开启或去激活开关904及905，使得电容器908被充入供应电压VSP，而电容器909耦合到输出以使得跨越电容器909的电压创建过驱动电压VOV。在另一循环中，时序/控制逻辑电路闭合或激活开关904及905，同时开启或去激活开关903及906，使得电容器909被充入供应电压VSP，而跨越电容器908的电压耦合到输出以使得跨越电容器908的电压创建过驱动电压VOV。因此选择性地将跨越充电电容器的电压加到保持电压或从保持电压减去跨越充电电容器的电压以生成相对应的过驱动电压。
在所述循环中的每一者期间，时序/控制逻辑电路还确保：在任何一个时间仅闭合或激活六个开关910a到910c及911a到911c中一者。过驱动电压线VOV因此一次耦合到共用线中的仅一者。举例来说，当时序/控制逻辑电路闭合开关910a时，过驱动电压VOV耦合到共用电压线以用于创建跨越红色像素的负保持电压VCNR 914a。剩余开关910b到910c及911a到911c以类似方式操作。
在一些实施方案中，所使用的不同开关及电容器的数目及之间的连接可不同，使得时序/控制逻辑电路的开关的激活及去激活可经历比上文所描述的电路更多或更少的循环以便对电容器充电及产生过驱动电压。
图13说明用于图12中所说明的电荷泵的实施方案中的开关以及通过电荷泵的此实施方案产生的过驱动电压信号的时序图。波形1001表示用于开关903及906的开关激活及去激活的时序。波形1002表示用于开关904及905的开关激活及去激活的时序。波形1011表示用于开关910a的开关激活的时序。波形1012表示用于开关910b的开关激活的时序。波形1013表示用于开关910c的开关激活的时序。波形1014表示用于开关911a的开关激活的时序。波形1015表示用于开关911b的开关激活的时序。波形1016表示用于开关911c的开关激活的时序。
波形1020及1030分别说明在如波形1001到1002及1011到1016中所指示激活及去激活开关时通过图12中的电路的实施方案产生的线上的输出电压VOVN及VOVP。
如图13的左侧上所指示，在第一所说明的循环期间，当激活开关904及905时，如波形1002中所见，及当激活开关910a时，如波形1011中所见，存在针对红色像素创建的负过驱动电压，如1021处所见。在下一循环期间，激活开关903及906，如波形1001中所见，且去激活开关904及905，如波形1002中所见。当激活开关910b时，如波形1012中所见，存在针对绿色像素创建的负过驱动电压，如1022处所见。在下一循环期间，再次激活开关904及905，如波形1001中所见，且去激活开关903及906，如波形1002中所见。当激活开关910c时，如波形1013中所见，存在针对蓝色像素创建的负过驱动电压，如1023处所见。在下一循环期间，当再次激活开关904及905时，如波形1002中所见，及当激活开关911a时，如波形1014中所见，存在针对红色像素创建的正过驱动电压，如1031处所见。在下一循环期间，再次激活开关903及906，如波形1001中所见，且去激活开关904及905，如波形1002中所见。当激活开关911b时，如波形1012中所见，存在针对绿色像素创建的正过驱动电压，如1032处所见。在下一循环期间，再次激活开关904及905，如波形1001中所见，且去激活开关903及906，如波形1002中所见。当激活开关911c时，如波形1013中所见，存在针对蓝色像素创建的正过驱动电压，如1033处所见。可重复相同极性的开关后面接着不同极性的开关的此顺序循环。
替代地，如图13的右侧上所指示，还有可能按其它次序产生过驱动电压。当激活开关904及905时，如波形1002中所见，及当激活开关910a时，如波形1011中所见，存在针对红色像素创建的负过驱动电压，如1041处所见。在下一循环期间，再次激活开关903及906，如波形1001中所见，且去激活开关904及905，如波形1002中所见。当激活开关911b时，如波形1012中所见，存在针对绿色像素创建的正过驱动电压，如1042处所见。在下一循环期间，再次激活开关904及905，如波形1001中所见，且去激活开关903及906，如波形1002中所见。当激活开关910c时，如波形1013中所见，存在针对蓝色像素创建的负过驱动电压，如1043处所见。在下一循环期间，当再次激活开关904及905时，如波形1002中所见，及当激活开关911a时，如波形1014中所见，存在针对红色像素创建的正过驱动电压，如1051处所见。在下一循环期间，再次激活开关903及906，如波形1001中所见，且去激活开关904及905，如波形1002中所见。当激活开关910b时，如波形1012中所见，存在针对绿色像素创建的负过驱动电压，如1052处所见。在下一循环期间，再次激活开关904及905，如波形1001中所见，且去激活开关903及906，如波形1002中所见。当激活开关911c时，如波形1013中所见，存在针对蓝色像素创建的正过驱动电压，如1053处所见。
由于时序/逻辑控制器独立于彼此控制开关910a到910c及911a到911c，因此有可能按任何次序针对所要的颜色及极性产生过驱动电压且不限于上文所描述的实例。此外，由于时序/逻辑控制器还控制电压通过多路复用器到共用线的施加，因此时序/逻辑控制器可经配置以在将电压施加到显示器阵列的不同的共用线时，按产生图9的波形所必要的时序产生所需过驱动电压。
图14为用于产生过驱动电压的过程的实施方案的流程图。在步骤1410处，将电容器耦合到电压供应器。在一个实施方案中，此耦合是通过激活开关来进行。作为耦合的结果，电容器被充入来自供应线的电压。在步骤1420处，将电容器与电压供应器断开连接。在一个实施方案中，此断开连接时是通过去激活开关来进行。在步骤1430处，将驱动线连接到电容器的第一侧作为输入。在一个实施方案中，驱动线可为显示器阵列的共用线保持电压。在步骤1440处，将过驱动线连接到电容器的第二侧作为输出。在一个实施方案中，过驱动线可为显示器阵列的共用线过驱动电压。如图14中所指示，重复步骤1410到1440。
有利的是，本发明方法归因于较少的切换及较小的电压范围而用较低的功率消耗产生用以驱动显示器的共用线的过驱动电压。所述方法还提供允许与由显示驱动器使用的任何驱动方案组合的更多灵活性。
图15说明图11中所说明的电荷泵的另一实施方案。类似于图12中所说明的实施方案，图15中所说明的电荷泵还包含为VSP与VSN之间的差的供应电压、若干对开关及两个交替电容器。电路按使得在一个循环期间交替电容器中的一者被充入供应电压而另一电容器生成过驱动电压的方式操作。在另一循环期间，另一交替电容器被充入供应电压，而第一电容器生成相反极性的过驱动电压。举例来说，当闭合开关5以对电容器CP2充电时，可闭合开关1以从VCPR及电容器CP1生成VOVPR。
图16说明图11中所说明的电荷泵的另一实施方案。图16的实施方案仅使用一个电容器。电路按使得在一个循环期间电容器被从图11中所说明的连续电力供应器充入额外电压VCHARGE的方式操作。在此充电循环期间，闭合开关充电及开关1。在此实施方案中，VCHARGE是通过连续电力供应器生成且等于VOVPR。在下一循环期间，通过闭合开关1到6中的任一者用电容器生成所要的过驱动电压。
图17说明图11中所说明的电荷泵的另一实施方案。在此实施方案中，产生及使用连续电力供应器的两个额外输出VCHARGEP及VCHARGEN，每一种极性一个。电路按与图16的实施方案相同的方式操作，但可独立地控制正极及负极。在此实施方案中，VCHARGEP及VCHARGEN分别等于VOVPR及VOVNR。
图18说明图11中所说明的电荷泵的另一实施方案。在此实施方案中，所说明的电路包含用于红色(R)像素行、绿色(G)像素行及蓝色(B)像素行中的每一者的单独正输入电压VSP。举例来说，提供跨越端子的供应电压VSPR及VSN以生成用于R像素行的过驱动升压，提供跨越端子的供应电压VSPG及VSN以生成用于G像素行的过驱动升压，且提供跨越端子的供应电压VSPB及VSN以生成用于B像素行的过驱动升压。负分段电压端子VSN对于彩色像素行中的每一者来说为共用的，且可为与在驱动阵列时提供到分段的VSN相同的VSN。在驱动阵列时提供到分段的VSP可为VSPR、VSPB或VSPG中的一者，或可分别产生且不同于这些输入电压。另外，所说明的电路包含用于不同颜色像素行中的每一者及用于正极性及负极性的一群组单独的开关及电容器。开关1及2、成对开关3及4及交替电容器CP1及CP2对应于R像素行。开关5及6、成对开关7及8及交替电容器CP3及CP4对应于G像素行。开关9及10、成对开关11及12及交替电容器CP5及CP6对应于B像素行。
如图18中所说明提供单独输入VSPR、VSPG及VSPB及单独电容器的优点在于：可针对不同颜色像素行将不同过驱动升压电压加到保持电压。图18的电路的另一优点在于：不存在跨越负电压及正电压直接连接的开关，如同(例如)图12的开关911c位于VOVN与VCPB之间的情况。此情形允许使用低电压开关，从而导致较小电路大小。另一优点在于：在所述电路中可使用单向开关代替双向开关，此情形同样导致较小电路大小。举例来说，开关1仅需要在一个方向上供应电流以产生正过驱动电压VOVPR。另外，仅需要操作成对开关3以在一个方向上供应电流以对电容器CP1充电。开关中无一者需要在一些时间在一个方向上传导，且在其它时间在其它方向上传导。
另一显著优点在于：输出过驱动电压中的每一者直接连接到其相对应的升压电容器，例如，VOVPR与CP1之间，这是因为每一过驱动升压电压输出存在一个单独电容器。此配置消除了切换过驱动电压的晶体管。因此，在高电压下不需要良好偏压，如(例如)图15中所需的。此情形可用于图10及11的显示器阵列的实施方案中，其中过驱动电压具有至少正20伏特及负20伏特的量值，且其中用于电荷泵(在图11中指明为870)的切换电路是在来自多路复用器切换电路(在图10中指明为850)的不同集成电路上加以实施。如果过驱动电压具有20伏特或大于20伏特的量值，那么需要具有相同或较大量值的电力供应器轨道来驱动任何晶体管开关，其中源极端子连接到较大量值过驱动电压。通过图18的电荷泵设计，可产生20伏特或大于20伏特的过驱动输出量值，其中晶体管是通过较低保持电压电平VCP及VCN来驱动，所述较低保持电压电平可为大约正16伏特或负16伏特或较低量值。此情形允许将适合于低电压操作的集成电路处理技术用于在上面实施有电荷泵切换电路的集成电路(例如，图10的电路840)。在适当时间将过驱动电压耦合到共用线的多路复用器(MUX)切换电路将利用20伏特或大于20伏特的电力供应器轨道及支持这些电压的处理技术，但消除对电荷泵开关的集成电路的此要求可节省生产成本。
预期上文所论述的上述实施方案及方法的各种组合。明确地说，尽管上述实施方案主要涉及其中特定元件的干涉式调制器是沿着共用线布置的实施方案，但在其它实施方案中，特定颜色的干涉式调制器可改为沿着分段线布置。在特定实施方案中，可针对特定颜色使用用于正分段电压及负分段电压的不同值，且可沿着共用线施加相同的保持电压、释放电压及过驱动电压。在其它实施方案中，多个颜色的子像素是沿着共用线及分段线定位(例如，上文所论述的四色显示器)，可结合用于沿着共用线的保持电压及过驱动电压的不同值使用用于正分段电压及负分段电压的不同值，以便提供用于四个颜色中的每一者的适当像素电压。
还应认识到，除非文字另外特别地且清楚地陈述，否则取决于实施方案，可按其它序列执行本文中所描述的任何方法的动作或事件，可添加、合并或完全省去本文中所描述的任何方法的动作或事件(例如，并非所有动作或事件为实践所述方法所必要的)。
虽然上述详细描述已展示、描述及指出如适用于各种实施方案的新颖特征，但可做出对所说明的过程的装置的形式及细节的各种省略、取代及改变。可做出并不提供本文中所阐述的所有特征及益处的一些形式，且可将一些特征与其它特征分别地加以使用或实践。

Claims (19)

1.一种经配置以用具有多个电压的波形驱动包括不同颜色干涉式调制器的阵列的显示器阵列的显示驱动器电路，其中所述波形符合所述显示器阵列的滞后特性且其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量，所述多个电压的所述第二子集对应于致动所述干涉式调制器阵列的所述干涉式调制器的致动电压，所述显示驱动器电路包括：
电力供应器电路，其经配置以产生所述多个电压的所述第一子集；以及
电荷泵，其将所述多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出以用于不同颜色干涉式调制器且用于多个过驱动线上的不同极性，且所述电荷泵包含：
多个单独升压电容器，每一单独升压电容器专用于颜色与极性的组合；
多个充电供应线，每一充电供应线经配置以供应到每一颜色的所述多个电压的所述第一子集中的一者；
所述多个过驱动线的第一子集，每一过驱动线经配置以将所述多个电压的所述第二子集的正过驱动电压输出到所述干涉式调制器阵列的一个颜色；
所述多个过驱动线的第二子集，每一过驱动线经配置以将所述多个电压的所述第二子集的负过驱动电压输出到所述干涉式调制器阵列的每一颜色；
第一多个驱动线，每一驱动线经配置以针对每一颜色将正驱动电压供应到所述干涉式调制器阵列；
第二多个驱动线，每一驱动线经配置以针对每一颜色将负驱动电压供应到所述干涉式调制器阵列；
第一多个开关，每一开关经配置以选择性地将所述第一多个驱动线中的一者耦合到所述多个升压电容器中的一者；
第二多个开关，每一开关经配置以选择性地将所述第二多个驱动线中的一者耦合到所述多个升压电容器中的一者；以及
多个开关对，每一对开关经配置以选择性地将所述多个充电供应线中的一者耦合到所述多个升压电容器中的一者，
其中所述第一多个过驱动线及所述第二多个过驱动线中的每一者直接连接到其相对应的升压电容器。
2.根据权利要求1所述的显示驱动器电路，其中所述多个电压的所述第二子集中的每一者具有至少20伏特的正量值或负量值。
3.根据权利要求1所述的显示驱动器电路，其中所述显示器阵列包括多个共用线及多个分段线。
4.根据权利要求3所述的显示驱动器电路，其中所述多个共用线中的每一者包含仅单一颜色的显示元件，其中所述多个电压的所述第二子集包含用于不同颜色显示元件及用于不同极性的不同输出电压，且其中所述电荷泵包含用于每一颜色及每一极性的单独升压电容器。
5.根据权利要求3所述的显示驱动器电路，其进一步包含连接在所述多个电压的所述第二子集与所述多个共用线之间的一或多个切换电路。
6.根据权利要求5所述的显示驱动器电路，其中所述一或多个切换电路是在不同于所述电荷泵的集成电路上实施。
7.根据权利要求6所述的显示驱动器电路，其中经配置以产生所述多个电压的所述第一子集中的至少一些电压的所述电力供应器电路的至少一部分是在不同于所述一或多个切换电路及所述电荷泵的集成电路上实施。
8.根据权利要求3所述的显示驱动器电路，其中所述多个电压的所述第一子集包含用于施加到所述共用线的保持电压，且其中所述多个电压的所述第二子集包含用于施加到所述共用线的过驱动电压。
9.根据权利要求8所述的显示驱动器电路，其中所述多个电压的所述第一子集包含用于施加到所述分段线的分段电压。
10.根据权利要求4所述的显示驱动器电路，其中所述不同颜色显示元件包含红色、绿色及蓝色。
11.一种用具有多个电压电平的波形驱动包括不同颜色干涉式调制器的阵列的显示器阵列的方法，其中所述波形符合所述显示器阵列的滞后特性且其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量，所述多个电压的所述第二子集对应于致动所述干涉式调制器阵列的所述干涉式调制器的致动电压，所述方法包括：
产生所述多个电压的所述第一子集；
使用具有在第一集成电路上实施的切换电路的电荷泵产生所述多个电压的所述第二子集，所述电荷泵包含多个升压电容器且将多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出以用于不同颜色干涉式调制器且用于多个过驱动线上的不同极性，其中颜色与极性的每一组合在所述多个升压电容器中具有专用升压电容器且其中所述产生所述多个电压的所述第二子集包括：
激活至少一个第一对开关以将多个充电供应线中的一者耦合到所述多个升压电容器中的一者；
去激活所述至少一个第一对开关；以及
激活至少一个第一开关以将第一多个驱动线中的一者耦合到所述多个升压电容器中的一者的第一侧；以及
直接将所述升压电容器的输出端子上的电压布线到所述多个过驱动线，而不通过所述第一集成电路上的开关。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述显示器阵列包括多个共用线及多个分段线。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括用共用电压驱动所述多个共用线中的每一者及用分段电压驱动所述多个分段线中的每一者。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述共用电压包含保持电压及过驱动电压。
15.一种经配置以用具有多个电压的波形驱动包括不同颜色干涉式调制器的阵列的显示器阵列的显示驱动器电路，其中所述波形符合所述显示器阵列的滞后特性且其中所述多个电压的第一子集与所述多个电压的第二子集相差所定义的量，所述多个电压的所述第二子集对应于致动所述干涉式调制器阵列的所述干涉式调制器的致动电压，所述显示驱动器电路包括：
用于产生所述多个电压的所述第一子集的装置，以及
用于使用电荷泵产生所述多个电压的所述第二子集的装置，所述电荷泵将所述多个电压的所述第一子集作为输入并将所述多个电压的所述第二子集作为输出以用于不同颜色干涉式调制器且用于多个过驱动线上的不同极性，且所述电荷泵包含用于所述多个过驱动线上的所述多个电压的所述第二子集中的每一者的单独升压电容器，其中颜色与极性的每一组合具有专用升压电容器，其中所述多个过驱动线中的每一者直接连接到其相对应的升压电容器，且其中用于产生所述多个电压的所述第二子集的所述装置包括：
用于将充电电压供应给到每一颜色的所述多个电压的所述第一子集中的一者的装置；
用于将所述多个电压的所述第二子集的正过驱动电压输出到所述干涉式调制器阵列的一个颜色的装置；
用于将所述多个电压的所述第二子集的负过驱动电压输出到所述干涉式调制器阵列的每一颜色的装置；
用于针对每一颜色将正驱动电压供应到所述干涉式调制器阵列的装置；
用于针对每一颜色将负驱动电压供应到所述干涉式调制器阵列的装置；
用于将第一多个驱动线中的一者切换到多个单独升压电容器中的一者的装置；
用于将第二多个驱动线中的一者切换到所述多个单独升压电容器中的一者的装置；以及
用于将多个充电供应线中的一者切换到所述多个单独升压电容器中的一者的多个装置对。
16.根据权利要求15所述的显示驱动器电路，其中所述显示器阵列包括多个共用线及多个分段线。
17.根据权利要求16所述的显示驱动器电路，其中所述电荷泵的切换电路是在不同于用于将所述多个电压的所述第二子集切换到所述多个共用线中的选定共用线上的装置的集成电路上实施。
18.根据权利要求15所述的显示驱动器电路，其中所述多个电压的所述第二子集中的每一者具有至少20伏特的正量值或负量值。
19.根据权利要求16所述的显示驱动器电路，其中所述多个共用线中的每一者包含仅单一颜色的显示元件，其中所述多个电压的所述第二子集包含用于不同颜色显示元件及用于不同极性的不同输出电压，且其中所述电荷泵包含用于每一颜色及每一极性的单独升压电容器。
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