CN1744163A - 用于寻址mems显示器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于从一驱动控制器寻址MEMS显示元件(如干涉式调制器)阵列的系统和方法。一种显示器包括成组的显示元件，所述显示元件用共同施加的驱动信号来寻址。在一实施例中，所述成组的显示元件被配置以具有不同的响应时间，且由具有表示响应时间的不同长度的脉冲来驱动。在另一实施例中，所述成组显示元件被配置以具有不同的激励电压且由表示激励电压的不同电压的脉冲来驱动。

Description

用于寻址MEMS显示器的系统和方法

技术领域

本发明的技术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、激励器和电子设备。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其他可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电气和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或二者可为部分地透明，且能在施加一个适当的电信号时作出相对运动。其中一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，另一个板可包含一悬于该静止层上的金属膜。上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中，利用及/或修改这些类型的装置的特性、以使其特性可用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望属性。现将对其更突出的特性作简要说明，此并不限定本发明的范围。在考虑这一论述，尤其是在阅读了题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本发明的特征如何提供优于其他显示装置的优点。

在一实施例中，提供了一显示器。所述显示器包括复数个光调制元件，这些光调制元件中至少有一些光调制元件具有不同的与寻址脉冲宽度和寻址脉冲电压电平之一或二者相对的偏转值。还提供了寻址电路，所述寻址电路被配置以向复数个元件提供具有不同宽度和/或电压电平的寻址脉冲，以使不同的元件组合根据寻址脉冲的宽度和/或电压电平以一可选方式进行切换，且其中所述寻址电路被配置以提供一所述复数个元件中的全部元件均对其响应的第一脉冲和所述复数个元件中的不足全部的元件对其响应的至少一第二脉冲。

在另一实施例，提供了一显示器。所述显示器包括复数个排列成行的MEMS元件，其中将每行的MEMS元件进一步排列成若干子行，且其中使每行的若干子行经电连接。在此实施例中，还提供了复数个电阻器，所述电阻器中的每一个分别被连接到所述若干子行中的各子行，用于各行的各个子行的电阻器中的各电阻器具有一不同于连接到该行的其他子行的电阻器的电阻。

在另一实施例中，一种寻址复数个显示元件的方法，所述复数个显示元件具有至少一第一和第二显示元件且其特征在于各自的响应阈值，所述方法包括：产生一第一脉冲，所述第一脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于全部所述复数个显示元件的响应阈值；和将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件。此外，产生一第二脉冲，所述第二脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于所述第一显示元件的响应阈值且小于所述第二显示元件的响应阈值。将所述第二脉冲施加到所述复数个显示元件。

在另一实施例中，一种寻址复数个显示元件的驱动电路，所述复数个显示元件具有至少一第一和第二显示元件且其特征在于各自的响应阈值，所述驱动电路包括：用于产生一第一脉冲的构件，所述第一脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于全部所述复数个元件的响应阈值；和用于将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件的构件。所述驱动电路还包括：用于产生一第二脉冲的构件，所述第二脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于所述第一显示元件的响应阈值且小于所述第二显示元件的响应阈值；和用于将所述第二脉冲施加到所述复数个显示元件的构件。

另一实施例包括一装置。所述装置包含复数个用于调制光的构件，所述调制构件对于一选定的施加电压具有不同的偏转值。所述显示器进一步包含寻址构件，用于向所述复数个元件提供具有不同电压电平的寻址脉冲，以使不同的调制构件组合根据寻址脉冲的电压电平以一可选方式进行切换。所述寻址构件被配置以提供所述复数个元件的全部调制构件均对其响应的一第一脉冲和不足全部的所述调制构件对其响应的至少一第二脉冲。

另一实施例包含一种制造一显示器的方法。所述显示器包含提供复数个排列成行的MEMS元件。每行的MEMS元件进一步排列成若干子行。电连接每行的若干子行。所述方法还包含将复数个电阻器连接到MEMS元件。将每个电阻器连接到所述若干子行中的各子行。用于各行的各个子行的电阻器中的各电阻器各自具有一不同于连接到该行的其他子行的电阻器的电阻。

另一实施例提供一显示器。所述显示器包含：复数个排列成行的显示构件，其中每行的显示构件进一步排列成若干子行，且其中每行的若干子行经电连接。所述显示器还包括复数个用于阻抗电流的构件，每个阻抗构件被连接到所述若干子行的各子行，用于各行的各个子行的电阻构件中的各电阻构件具有一不同于连接到该行的其他子行的电阻构件的电阻。

附图说明

图1为一等角透视图，其显示一干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动镜处于一反射(或“开”)位置，与一固定镜相距一预定距离，且一第二干涉式调制器的可移动镜处于一非反射(或“关”)位置。

图2为一系统方框图，其显示一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例。

图3为图1所示干涉式调制器的一个例示性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。

图4为可用于驱动干涉式调制器显示器的几组行电压和列电压的示意图。

图5A显示在图2所示的3×3干涉式调制器显示器中的一个例示性显示数据帧。

图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号和列信号的一个例示性时序图。

图6A为一图1所示的装置的截面图。

图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的一截面图。

图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一截面图。

图7为一干涉式调制器显示器的一实施例的部分示意图，其中所述若干行已经被再分为共用一共同驱动器连接的四个子行。

图8为一时序图，显示施加到图7的阵列的实施例的最顶行以产生所示的显示器排列的一系列行信号和列信号。

图9与图3相似，为具有嵌套稳定窗口的成对干涉式调制器的一例示性实施例的可移动镜位置与所施加的正电压的关系图。

图10为一时序图，显示施加到图7的阵列的实施例的最顶行以产生所示的显示器排列的一系列行信号和列信号。

图11为一流程图，显示一驱动诸如关于图6和图7中所述的干涉式调制器阵列的方法的一个实施例。

图12A和图12B为系统方框图，显示一包含复数个干涉式调制器的可见显示装置的实施例。

具体实施方式

在优选实施例中，本发明用一通过一共同驱动器连接施加到一组显示元件的驱动信号来寻址一组显示元件。由此，所述显示器可以用比如果通过用于每个显示元件的独立的引线施加用于每个显示元件的驱动信号所需要的引线更少的引线产生更多的灰度或色调。

以下详细说明涉及本发明的某些具体实施例。但是，本发明可通过许多不同的方式实施。在本说明中，将参照附图，在附图中，类似的部件自始至终使用类似的编号标识。根据以下说明容易看出，本发明可以以任一被配置用于显示图像(无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，无论是文字图像还是图片图像)的装置中实施。更具体而言，设想本发明可在例如(但不限于)以下等多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机(camcorder)、游戏机、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)、驾驶舱控制器及/或显示器、摄像机视图显示器(例如，车辆的后视摄像机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构(例如墙砖的布局)、包装及美学结构(例如，一件珠宝的图像显示器)。更一般地，本发明可实施于电子切换装置中。

用于成像应用的空间光调制器具有多种不同的形式。透射式液晶显示器(LCD)调制器通过控制晶体材料的扭转及/或排列以阻断或通过光，从而对光进行调制。反射式空间光调制器则利用各种物理效应来控制反射至成像表面的光的量。这种反射式调制器的实例包括反射式LCD及数字微镜装置。

空间光调制器的另一实例是一通过干涉对光进行调制的干涉式调制器。图1中显示一个包含一反射式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，双稳态显示元件将入射光反射给使用者。在处于暗(“关(off)”或“关闭(closed)”)状态下时，双稳态显示元件吸收光而几乎没有光反射给使用者。视实施例而定，可将显示器110配置成在“关”状态下反射光，而在“开”状态下吸收光，即，颠倒“开”和“关”状态的光反射性质。MEMS像素还可配置成仅反射选定的颜色，从而产生一彩色显示而非黑白显示。

图1为一等角透视图，其显示一包含MEMS干涉式调制器的视觉显示器的一个实施例的一行中的两个相邻像素。一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器组成的行/列阵列。每个干涉式调制器均包括一对镜，它们彼此相距一距离以形成一光学谐振腔。在一实施例中，其中一个镜可在至少两个位置之间移动。在第一位置中，所述可移动镜位于距另一镜一第一距离处，以使该干涉式调制器主要为反射性的。在第二位置中，所述可移动镜位于一不同的距离处，例如靠近该固定镜，以使该干涉式调制器主要为吸收性的。

所示的像素阵列部分包括位于一行中的两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在所示的干涉式调制器实施例中，显示可移动镜14a处于距一固定的部分镜16a、16b一预定距离处的反射(“释放”、“开”或“打开”)位置中。图中显示干涉式调制器12b的可移动镜14b处于靠近部分镜(partial mirror)16b的非反射、吸收(“受激励”、“关”或“关闭”)位置中。

固定镜16a、16b具导电性，并可(例如)通过在一透明衬底18上沉积铬层及氧化铟锡层并随后将这些层图案化成平行的条带来制成，且可形成列电极。沿行方向的可移动镜14a、14b可在衬底18上形成为一系列由一或多个沉积金属层形成的平行条带(与列电极16a、16b正交)，其中铝为一种合适的材料，并可形成行电极。

当向一选定行和列施加一电位差时，在对应的像素处于行电极和列电极相交处形成的电容将充电，且静电力将这些电极拉到一起。如果电压足够高，那么如图1中右侧的像素所示，可移动电极被压到静止电极上(可在静止电极上沉积一介电材料，以防止短路并控制间距)，如图1中右侧的像素所示。无论所施加的电位差的极性如何，运转状态(behavior)均相同。通过这种方式，行/列激励可控制每个像素的反射状态与非反射状态。

图2至图5B显示一个在显示器应用中使用一千涉式调制器阵列的例示性过程及系统。图2为一系统方块图，其显示一可包含本发明若干方面的电子装置的一个实施例。在该例示性实施例中，所述电子装置包括一处理器20，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium^、PentiumII^、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。按照所属领域内的惯例，可将处理器20配置以执行一个或多个软件模块。除执行一个操作系统外，还可将该处理器配置以执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其他软件应用程序。

在一实施例中，处理器20还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向像素阵列30提供信号的行驱动电路24和列驱动电路26。图1中所示阵列的截面图在图2中以线1-1示出。阵列控制器22的若干部分以及其他的电路和功能可由一通常连接于实际显示驱动器与一通用微处理器之间的图形控制器提供。所述图形控制器的例示性实施例包括Chips and Technology公司的69030或69455控制器、Seiko Epson公司的S1D1300系列和Solomon Systech 1906。

对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如一10伏的电位差来使像素从释放状态变形至受激励状态。然而，当电压从该值降低时，在电压降至低于2伏之前，像素不会释放。因而，存在一电压范围(在图3所示的实例中为约3V至7V)，在该电压范围中存在一稳定窗口，在该稳定窗口内，装置将保持于其开始时所处的任何状态。因此，行/列激励协议可设计成在行选通期间，使所选通行中待激励的像素暴露于一约10伏的电压差，并使待释放的像素暴露于一接近0伏的电压差。在选通之后，使像素暴露于一约5伏的稳态电压差，以使其保持于行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在该实例中，每一像素均经历一3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或释放状态下。由于无论是处于受激励状态还是释放状态，干涉式调制器的每一像素基本上都是一由所述固定镜及移动镜形成的电容器，所以该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎无功率消耗。如果镜没有在移动且所施加的电位固定，则基本上没有电流流入像素。

在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将行脉冲施加于行1的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将脉冲施加于行2的电极，从而根据所确定的列电极来激励行2中的适当像素。行1的像素不受行2的脉冲的影响，且保持在其在行1的脉冲期间所设定的状态下。可按顺序性方式对整个系列的行重复此过程，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复此过程来用新的显示数据刷新和/或更新这些帧。其他还有很多种用于驱动像素阵列的行及列电极以形成显示帧的协议也为人们所熟知，且可与本发明一起使用。

图4、图5A和图5B显示用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的一个可能的激励协议。图4显示可用于那些展现图3的滞后曲线的像素的一组可能的列及行电压电平。在图4所示实施例中，激励一像素包括将适当的列设定至-V_bias，并将适当的行设定至+ΔV。通过将适当的列设定至+V_bias并将适当的行设定至相同的+ΔV来实现像素的释放。在那些行电压保持在0伏的行中，像素稳定于其最初所处的任何状态，而与该列是处于+V_bias还是-V_bias无关。

图5B为一显示一系列施加至图2所示的3×3阵列的行和列信号的时序图，其将形成图5A所示的显示器排列，其中受激励像素为非反射性的。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这种状态下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或释放状态。

在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受激励。为实现此，在行1的“行时间(line time)”期间，将列1及列2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。这不会改变任何像素的状态，因为所有的像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回至0伏的脉冲来选通行1。此激励了像素(1，1)和(1，2)并释放了像素(1，3)。阵列中的其他像素均不受影响。为将行2设定为所期望的状态，将列2设定为-5伏，且将列1及列3设定为+5伏。此后，向行2施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其他像素均不受影响。类似地，通过将列2和列3设定为-5伏并将列1设定为+5伏而对行3进行设定。行3的选通脉冲将行3像素设定为如图5A所示。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示器将稳定于图5A所示的排列。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于执行行激励和列激励的电压的定时、顺序及电平可在上述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为例示性的，且任何激励电压方法均可与本发明一起使用。

按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可有很大不同。例如，图6A-图6C显示移动镜结构的三个不同实施例。图6A为图1所示实施例的截面图，其中一金属材料条带16沉积于正交延伸的支撑件18上。在图6B中，可移动镜仅附接至支撑件的隅角处，于系链32上。在图6C中，镜16悬挂于一可变形膜34上。本实施例具有优点，因为镜16的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望的机械特性方面得到优化。在许多公开文件中描述了各种不同类型的干涉式装置的生产，包括(例如)第2004/0051929号美国公开申请案，该案全文以引用方式并入本文中。

描述单色显示图像的数据可包括一位数据/像素。单色显示器的一个实施例包括一个干涉式调制器/像素，其中所述调制器的开和关状态的设定是基于一位数据/像素的值。灰阶图像可包括若干位数据/像素。例如，一个“三位”灰阶显示器包括三位数据/像素，其对应于可分配到每个像素的8灰度。用于显示一例示性3位灰阶图像的显示器的一个实施例中，每个像素包括3个干涉式调制器。为获得8灰度，三个调制器根据1∶2∶4的比例反射光。在一个此类实施例中，每个所述干涉式调制器包括具有一按照1∶2∶4的比例变化的反射表面区域的若干镜。在此一实施例中，是通过基于3位数据的对应位的二进制值，将每个调制器设定于一“开”或“关”状态，从而获得像素的特定灰度。彩色显示器的一个实施例类似地工作，只是彩色显示器包括一组红、绿和蓝色干涉式调制器。例如，在一12位彩色显示器中，12位中的4对应于由红、绿或蓝色干涉式调制器产生的16亮度红、绿和蓝色中的每一者。所述灰阶或彩色显示器具有比单色显示器更多的显示元件供寻址。为了寻址这些用于此类实施例的灰色或者彩色显示器的显示元件，与显示器控制的电连接的数目增加。例如，在3×3 3-位灰阶显示器的一个实施例中，每行被再分为3个子行。此一显示器实施例中，每个像素包含三个子行的干涉式调制器。一个这样的实施例具有3*3＝9行驱动连接和3列驱动连接，总共12个驱动连接，而非3×3单色显示器中的6个驱动连接。减少驱动连接的数目的一种方式是将一组调制器(例如，上述3位灰阶实施例中的3个子行)电连接到一起，并用改变该电连接组的子组状态的信号来驱动该组。

举例而言，选择性地寻址一组电连接干涉式调制器的一种方式是将一驱动信号施加于一其持续时间不足以改变该组调制器中的某些调制器的状态的脉冲中。一般而言，可将显示器中特定调制器用以响应行选通的前沿而改变状态的时间周期称为响应时间τ。应注意，“响应时间”既可以指干涉式调制器从反射状态转移到非转移状态的时间，或者也可以指调制器从非反射状态转移到转移状态的时间。在干涉式调制器显示器的一个实施例中，时间周期τ在概念上为电响应时间τ_RC和机械响应时间τ_M的和。关于电响应时间，显示器中的每个干涉式调制器形成一相应的电路，其可以以一电阻-电容(RC)时间常数为特征。所述电响应时间τ_RC是从行选通脉冲的前沿到镜上的电路充电至激励或释放电压时的时间周期。所述机械响应时间τM是一旦已经达到激励或释放电压，可移动镜物理地改变位置的时间周期。调制器移动到新位置的时间τ_M取决于以下因素：如，与调制器的可移动镜相关联的弹簧常数或者镜移动时的空气阻力。所述显示器的一个实施例包括具有不同的响应时间的成组的电连接调制器。通过向该组调节器施加一小于所述调制器中的一部分调制器的响应时间但是大于所述调制器中的其他调制器的响应时间的共同脉冲，可设定所述调制器的不同组合的状态。

图7类似于图5所示，是一干涉式调制器显示器的一实施例的部分示意图，其中所述行已经被再分为共用一共同驱动连接的四个子行。每个子行定义各列上的一个干涉式调制器。如上所述，如果施加行选通的时间小于响应时间，那么，干涉式调制器的可移动镜基本上维持在其位置。在图7的实施例中，所示的子行干涉式调制器从上到下具有减少的响应时间。在此一实施例中，可通过适当改变行选通的持续时间以改变仅仅子行的选定部分的状态，经由该共同驱动连接来寻址子行干涉式调制器。

干涉式调制器的响应时间受到以下方面的影响：包括该调制器的驱动电路的特征电阻-电容(RC)时间，即，该调制器的可移动镜要充电到特定电压的时间；该调制器的机械特性和移动镜在空气中移动受到的阻力。在图7所示的实施例中，沿着子行的干涉式调制器的响应时间通过改变每个子行的调制器的RC时间而改变。更特定来说，在图7中，每个子行经由一电阻器连接，所述电阻器从上到下为每个子行提供一逐渐降低的电阻。当在所述调制器的该等镜之间施加一电压时，具有较大电阻器的那些镜的充电时间较长，由此需要更长的时间使电压差落到稳定窗口之外一足够长的时间，以供可移动镜激励到一新位置。

图8为一时序图，显示施加到图7的阵列的实施例的最顶行(行1)以产生所示的显示器排列的一系列行信号和列信号。在一个实施例中的行信号和列信号类似于图5中所示的那些行信号和列信号，只是为每行施加了一系列脉冲，以寻址各个子行，所述脉冲中的每个的持续时间不同。在每个行时间的末尾的显示器的反射状态以图形显示于图8中，各自相应的行时间的各个脉冲下方。在每行的一系列行时间期间施加脉冲，每个子行一个行时间。该等行时间的每个行时间下的行脉冲具有+5伏的量值和不同(从左到右递减)的持续时间。选择所述递减持续时间，使行脉冲仅仅寻址子行中的那些响应时间小于所述行脉冲的调制器。

图8的脉冲将显示器状态设定为如图7所示，如下。对于列1、行1的第一行时间，施加-5伏的列电位以及+5伏的行脉冲，以将每个子行的调制器的状态设定于激励位置，如沿图8底部所示。列1电位保持在剩余的行1的行时间-5，以将子行中的各元件的状态维持在受激励位置。在列2中，在第一行时间中的施加+5伏的电位连同行脉冲，以释放列2的子行中的全部调制器。在行1第二行时间期间，施加-5伏的列2电位连同行脉冲，以激励行1的最下面两个子行。第二行时间中的行脉冲的持续时间小于最上面一个子行的响应时间，从而维持所述最上面一个子行中的调制器的状态。在行1的第三行时间期间，施加-5伏的列2电位连同行脉冲，以激励最下面一个子行中的调制器。同样，第三行时间的行脉冲持续时间小于除了最下面一个子行之外的所有子行中的调制器的响应时间，从而使得仅仅最下面一行改变状态。根据图8，应用列3的脉冲设定，以设定列3的子行的状态。

在所示实施例中，一行的每个行时间接近相同。然而，应了解，在其他实施例中，行时间可较短，例如，一行的行时间可以缩短到与一行的每个行时间的较短的行脉冲持续时间对应。另外，任何其他合时的驱动电压方案可用于取代图5B和图7中所示的例示性方案。另外，尽管所示实施例中的子行包括改变子行的RC时间的变动电阻，但是在其他实施例中，所述子行可以具有变动的电容、电阻或其组合。

在一些实施例中，干涉式调制器的响应时间根据可移动镜在小小的空腔内相对于空气运动时，随着其将空气(或另一气体)迫出在可移动镜与固定镜之间的空腔而在可移动镜上产生的阻尼力而变化。此阻尼力作为可移动镜在空气中移动的阻力。在一实施例中，通过在可移动镜中形成若干孔，以减少当可移动镜激励并由此改变激励器的机电响应时对所述可移动镜的空气压力，由此改变上述阻尼力。在另一实施例中，在图6C的可变形膜34中形成若干孔。2004年3月3日申请的美国专利申请案第10/794,737号中讨论了具有变动响应时间的干涉式调制器的其他类似的实施例。在一实施例中，子行的干涉式调制器的响应时间根据RC特征、弹簧常数或空气阻尼力中的一者或多者的组合的变化而变化。

在其他实施例中，干涉式调制器的其他机械特性可变化以改变子行间的干涉式调制器的机械响应时间。所述响应时间取决于可变化的若干因素，包括可移动镜14的厚度、质量或材料或图6C的可变形层34。在一些实施例中，各子行中的干涉式调制器可具有不同的弹簧常数。实施例也可通过改变支持件的厚度、位置或构成来改变响应时间。

在其他实施例中，各子行中的干涉式调制器可具有不同的激励和释放电压，以使一组电连接子行能独立地被寻址。图9与图3相似，为显示一分别具有嵌套稳定窗口的三个干涉式调制器的例示性实施例的可移动镜位置与所施加的正电压的关系图。最里面的嵌套滞后窗口，以迹线802表示，具有一分别具有8伏和4伏量值的激励和释放电压。紧接的嵌套滞后窗口，以迹线804表示，具有一分别具有10伏和2伏量值的激励和释放电压。最外面的嵌套滞后窗口，以迹线806表示，具有一分别具有12伏和0伏量值的激励和释放电压。

可通过改变调制器的几何学和材料，选择调制器与每个子行相关联的滞后窗口。特定而言，可通过改变调制器的几何和材料特性，选择激励和释放电压的宽度(激励和释放电压的差)、位置(location)(激励和释放电压的绝对值)和其相对值。所述改变的特性可包括：例如，可移动镜支持件之间的距离、与可移动镜相对于该弹簧常数相关联的质量、厚度、拉伸应力、或镜和/或移动所述镜的层或机构的刚度、在静止电极和可移动电极之间的介电层的介电常数或厚度。2004年9月7日申请的、题为“METHOD ANDDEVICE FOR SELECTIVE ADJUSTMENT OF HYSTERESIS WINDOW”的美国临时专利案第60/613,382号中更详细地揭示了干涉式调制器的滞后特性的选择。

在一个这样的实施例中，干涉式调制器被排列成子行，如图8所示。每个子行的调制器具有滞后稳定窗口，所述窗口彼此嵌套于其中。在所示的实施例中，所述稳定窗口从内向外嵌套，诸如图9中所示的窗口，从最上面的子行到最下面的子行。图10为一时序图，显示施加到此一实施例的第一行(行1)以产生所示的显示器排列的一系列行信号和列信号。在一实施例中的行和列信号类似于图8中所示的行和列信号，只是行脉冲在量值而非持续时间上有不同。行脉冲在量值上从左向右递减，对应于子行的从上到下。选择此脉冲递减量值，以寻址仅仅那些在子行中具有较小激励/较大释放电压的调制器。例如，在所示实施例中，将+6和-6伏的电位施加到该等列，并将2、4、6伏的行脉冲施加到该等行。

图8的脉冲将显示器的状态设定为图7所示的状态，如下。对于列1、行1的第一行时间，施加-6伏的列电位以及+6伏的行脉冲，以将每个子行的调制器的状态设定于激励位置，如沿图8底部所示。列1电位保持在剩余的行1行时间-6，以将子行中的各元件的状态维持在受激励位置。在列2中，在第一行时间中的施加+6伏的电位连同+6伏的行脉冲，以释放列2的子行中的全部调制器。在行1的第二行时间期间，施加-6伏的列2电位连同+4伏的行脉冲，以激励行1的最下面两个子行。在行1的第三行时间期间，施加-6伏的列2电位连同+2伏的行脉冲，以激励最下面一个子行中的调制器。根据图8，应用列3的脉冲设定，以设定列3的子行的状态。

图11为一流程图，显示一更新诸如图6和图9中的显示器的一实施例的方法850的一个实施例。方法850开始于方块852，其中图2的驱动器22接收用于子行的图像数据。在一实施例中，驱动器22接收来自帧缓冲器的数据值。接着在方块854，驱动器22向所有的干涉式调制器子行施加行选通以及与所述图像数据值对应的列电位。前进到方块856，驱动器22接收用于下一子行的数据。接着在方块860，为每个子行重复方块854和856的动作。在一实施例中，方块854和856的动作至少部分地同时发生。

图12A及图12B为显示一显示装置2040的一实施例的系统方框图。显示装置2040可为(例如)一蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件或其轻微变型也可说明不同类型的显示装置，例如电视或便携式媒体播放器。

显示装置2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器2045、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由所属领域的技术人员所熟知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳2041可由许多种材料中的任何一种制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。在一实施例中，外壳2041包括可与其他具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换的可移动部分(未示出)。

例示性显示装置2040的显示器2030可为许多种显示器中的任何一种，包括如本文中所述的双稳态显示器。在其他实施例中，如所属领域的技术人员所熟知，显示器2030包括一平板显示器，例如，如上所述的等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或一非平板显示器，例如CRT或其他电子管装置。不过，如本文所述，出于说明本实施例的目的，显示器2030包含一干涉式调制器显示器。

在图12B中示意性地显示例示性显示装置2040的一个实施例的组件。所示例示性显示装置2040包括一外壳2041且可包括其他至少部分地封闭在外壳2041内的组件。例如，在一实施例中，例示性显示装置2040包括一网络接口2027，网络接口2027包括一耦接至一收发器2047的天线2043。收发器2047连接至与调节硬件2052相连的处理器2021。调节硬件2052可配置成调节一信号(例如对信号进行滤波)。调节硬件2052连接至一扬声器2045及一麦克风2046。处理器2021也连接至一输入装置2048及一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接至一帧缓冲器2028及阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接至一显示器阵列2030。一电源2050根据该特定例示性显示装置2040的设计的要求向所有组件提供功率。

网络接口2027包括天线2043及收发器2047，以使例示性显示装置2040可通过网络与一个或多个装置通信。在一实施例中，网络接口2027还可具有某些处理功能，以降低对处理器2021的要求。天线2043为所属领域的技术人员习知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准发射和接收RF信号。倘若为一蜂窝式电话，则所述天线设计成接收用于在一无线蜂窝电话网络内进行通信的CDMA、GSM、AMPS或其他习知信号。收发器2047预处理自天线2043接收的信号，以使这些信号可由处理器2021接收及进一步处理。收发器2047还处理自处理器2021接收到的信号，以便可通过天线2043自例示性显示装置2040发射这些信号。

在一替代实施例中，收发器2047可由一接收器替代。在另一替代实施例中，网络接口2027可由一可储存或产生待发送至处理器2021的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为一数字视频光盘(DVD)或一包含图像数据的硬盘驱动器或一产生图像数据的软件模块。

处理器2021通常控制例示性显示装置2040的整体运行。处理器2021自网络接口2027或一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。此后，处理器2021将处理后的数据发送至驱动控制器2029或帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常指标识一图像内每一位置处的图像特征的信息。例如，这些图像特征可包括颜色、饱和度及灰度级。

在一实施例中，处理器2021包括一微处理器、CPU或用于控制例示性显示装置2040的运行的逻辑单元。调节硬件2052通常包括用于向扬声器2045传输信号及从麦克风2046接收信号的放大器及滤波器。调节硬件2052可为例示性显示装置2040内的离散组件，或者可并入处理器2021或其他组件内。

驱动控制器2029直接从处理器2021或从帧缓冲器2028接收由处理器2021产生的原始图像数据，并将所述原始图像数据适当地重新格式化，以高速传输至阵列驱动器2022。具体而言，驱动控制器2029将原始图像数据重新格式化为一具有一光栅类格式的数据流，以使其具有一适用于扫描整个显示器阵列2030的时间次序。此后，驱动控制器2029将格式化后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管一驱动控制器2029(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器2021相关联，但这些控制器可按多种方式实施。其可作为硬件嵌入处理器2021中、作为软件嵌入处理器2021中、或以硬件形式与阵列驱动器2022完全集成在一起。

通常，阵列驱动器2022自驱动控制器2029接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化为一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时是数千条引线。

在一实施例中，驱动控制器2029、阵列驱动器2022及显示器阵列2030适用于本文所述的任何类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器2029为一传统的显示控制器或一双稳态显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器2022为一传统驱动器或一双稳态显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器2029与阵列驱动器2022集成在一起。此一实施例在例如蜂窝式电话、表及其他小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示器阵列2030为一典型的显示器阵列或一双稳态显示器阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置2048允许使用者能控制例示性显示装置2040的运行。在一实施例中，输入装置2048包括一小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏膜。在一实施例中，麦克风2046是例示性显示装置2040的一输入装置。当使用麦克风2046向该装置输入数据时，可由使用者提供语音命令来控制例示性显示装置2040的运行。

电源2050可包括所属领域中众所周知的各种能量存储装置。例如，在一实施例中，电源2050是一可再充电的蓄电池，例如镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源2050是一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源2050经配置以从墙上插座接收电力。

如上文所述，在某些实施方案中，控制可编程性驻存于一驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性驻存于阵列驱动器2022中。所属领域的技术人员将了解，可以任意数量的硬件及/或软件组件及不同的配置来实施上述优化。

应了解，尽管本文已经揭示一些关于“行”和“列”的实施例，但是这些术语的使用仅为了方便描述这些实施例。所属领域的技术人员将不难发现，在其他实施例中，归于例示性实施例中的行或列的特性可完全或者部分相反。此外，尽管图7和图9B中已经就一个特定的驱动方案说明了若干实施例，但是所揭示的本发明可以采用其他合适的驱动方案，以改变所施加的脉冲的持续时间或者量值。此外，尽管在一实施例中，将共用一个共同驱动连接的成组干涉式调制器排列成若干子组，但是应了解其他实施例可包括成组干涉式调制器的其他任何排列。

此外，尽管已经就经电连接的具有不同响应时间的成组干涉式调制器讨论了一些实施例，且就经电连接的具有不同滞后稳定窗口的成组干涉式调制器讨论了一些其他实施例，其他实施例可包括具有不同响应时间和不同滞后稳定窗口的成组经电连接的调制器。可利用在持续时间和电压两发面均有变化的一系列脉冲来对此类实施例寻址。

尽管上文具体实施方式已经显示、描述和指出了本发明应用于各种实施例的新颖特征，但是应理解，所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神的情形下对所示的装置或过程的形式和细节做出各种省略、替代或者改变。本发明的范围应由随附权利要求书而非前文描述来界定。所有落入权利要求书的对等物的意思和范围内的改变都将包括在权利要求书的范围之内。

Claims (53)

1.一种显示器，其包含：

复数个光调制元件，其中至少有一些具有不同的与寻址脉冲宽度相对的偏转值；和

寻址电路，其被配置以向所述复数个元件提供具有不同宽度的寻址脉冲，以使不同的元件组合根据所述寻址脉冲的宽度以一可选方式进行切换，

其中所述寻址电路被配置以提供所述复数个元件中的全部元件都对其响应的一第一脉冲和不足全部的所述复数个元件对其响应的至少一第二脉冲。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述阵列中的至少一些不同的元件具有不同的机械结构以实现不同的与寻址脉冲宽度相对的偏转值。

3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述复数个元件中的至少一些不同元件的可偏转部分具有不同的弹簧常数。

4.根据权利要求1所述的显示器，其中所述复数个元件中的至少一些不同的元件具有不同的电阻-电容(RC)时间常数，以实现不同的与寻址脉冲宽度相对的偏转值。

5.根据权利要求1所述的显示器，其中所述复数个元件中的至少一些不同的元件具有不同的膜厚度，以实现不同的与寻址脉冲宽度相对的偏转值。

6.根据权利要求1所述的显示器，进一步包含与至少一个寻址线串联的一电阻器或电容器中的至少一者。

7.一种显示器，其包含：

复数个光调制元件，其具有不同的与所施加的寻址脉冲宽度相对的偏转值；和

寻址电路，其被配置以向所述复数个元件提供具有不同电压电平的寻址脉冲，以使不同的元件组合根据所述寻址脉冲的电压电平以一可选方式进行切换，

其中所述寻址电路被配置以提供所述复数个元件中的全部元件都对其响应的一第一脉冲和不足全部的所述复数个元件对其响应的至少一第二脉冲。

8.根据权利要求7所述的显示器，其中所述阵列中的至少一些不同的元件具有不同的机械结构，以实现不同的与所施加的电压相对的偏转值。

9.根据权利要求7所述的显示器，其中所述阵列中的至少一些不同的元件具有不同的膜厚度，以实现不同的与所施加的电压相对的偏转值。

10.根据权利要求9所述的显示器，其中所述不同的膜厚度包含在一偏转电极与非偏转电极之间的一绝缘层的不同厚度。

11.根据权利要求7所述的显示器，进一步包含：

一处理器，其与所述复数个光调制元件电相通，所述处理器被配置以处理图像数据；和

一与所述处理器电相通的存储装置。

12.根据权利要求11所述的显示器，进一步包含一控制器，所述控制器被配置以发送至少一部分所述图像数据至所述寻址电路。

13.根据权利要求11所述的显示器，进一步包含一图像源模块，所述图像源模块被配置以发送所述图像数据至所述处理器。

14.根据权利要求13所述的显示器，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器和发射器中的至少一者。

15.根据权利要求11所述的显示器，进一步包含一输入装置，所述输入装置被配置以接收输入数据和将所述输入数据传送至所述处理器。

16.一种显示器，其包含：

复数个排列成行的MEMS元件，其中每行的所述MEMS元件进一步排列成若干子行，且其中每行的所述若干子行经电连接；和

复数个电阻器，所述电阻器中的每一个被连接到所述若干子行中的各子行，用于各行的各个子行的电阻器中的各电阻器具有一不同于连接到该行的其他子行的电阻器的电阻。

17.根据权利要求16所述的显示器，其中所述复数个MEMS元件包含复数个干涉式调制器。

18.一种寻址复数个显示元件的方法，所述复数个显示元件具有至少一第一和第二显示元件且其特征在于各自的响应阈值，所述方法包含：

产生一第一脉冲，所述第一脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于全部所述复数个显示元件的响应阈值；

将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件；

产生一第二脉冲，所述第二脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于所述第一显示元件的响应阈值且小于所述第二显示元件的响应阈值，和

将所述第二脉冲施加到所述复数个显示元件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述参数包含一脉冲持续时间且所述响应阈值包含各显示元件的一响应时间。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述参数包含一电压量值且所述响应阈值包含各显示元件的一激励时间。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二元件的状态得以维持。

22.根据权利要求18所述的方法，进一步包含：

接收一图像数据信号；和

至少部分地基于所述图像数据信号，设定所述第一和第二显示元件各自的状态。

23.根据权利要求18所述的方法，进一步包含：

产生一具有一第三值的参数的第三脉冲，其中所述第三值大于一第三显示元件的响应阈值，小于所述第一和第二显示元件的响应阈值；和

将所述第三脉冲施加到所述复数个显示元件。

24.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件包含将所述第一脉冲施加到复数个干涉式调制器。

25.根据权利要求18所述的方法，其中所述复数个显示元件的特征在于各自的电阻-电容(RC)时间常数。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述复数个显示元件各自的响应时间是至少部分地基于各自的RC时间常数，且其中所述第一和第二显示元件的特征在于具有不同的RC时间常数。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述复数个显示元件的特征在于各自的物理特性。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述复数个显示元件各自的响应时间是至少部分地基于各自的弹簧常数，且其中所述第一和第二显示元件的特征在于具有不同的弹簧常数。

29.根据权利要求24所述的方法，其中每个所述复数个干涉式调制器包含一可移动镜，所述可移动镜的特征在于在空气中移动时各自遇到的阻力。

30.根据权利要求24所述的方法，其中所述复数个干涉式调制器各自的响应时间是至少部分地基于可移动镜各自的空气阻力，且其中所述第一和第二显示元件的特征在于在空气中移动时受到的不同的阻力。

31.根据权利要求28所述的方法，其中将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件包含将所述第一脉冲施加到一视觉显示器的一像素。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述像素包含所述复数个显示元件。

33.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件包含施加一电压脉冲。

34.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件包含将一第一电压脉冲施加至所述显示元件的一行且将一第二电压脉冲施加至所述显示元件的一列，且其中所述第一和第二显示元件中的每一个与所述行和列相关联。

35.一种寻址复数个显示元件的驱动电路，所述复数个显示元件具有至少一第一和第二显示元件且其特征在于各自的响应阈值，所述驱动电路包括：

用于产生一第一脉冲的构件，所述第一脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于全部所述复数个元件的响应阈值；

用于将所述第一脉冲施加到所述复数个显示元件的构件；

用于产生一第二脉冲的构件，所述第二脉冲的特征在于其具有一参数，该参数的值大于所述第一显示元件的响应阈值且小于所述第二显示元件的响应阈值；和

用于将所述第二脉冲施加到所述复数个显示元件的构件。

36.根据权利要求35所述的驱动电路，其中所述产生构件包含一脉冲产生器行驱动电路。

37.根据权利要求35所述的驱动电路，其中所述参数包含一脉冲持续时间且所述响应阈值包含各显示元件的一响应时间。

38.根据权利要求35所述的驱动电路，其中所述参数包含一电压量值且所述响应阈值包含各显示元件的一激励电压。

39.根据权利要求35所述的驱动电路，其中所述第二元件的状态得以维持。

40.根据权利要求35所述的驱动电路，进一步包含：

用于产生一具有一第三值的参数的第三脉冲的构件，其中所述第三值大于一第三显示元件的响应阈值，小于所述第一和第二显示元件的响应阈值；和

用于将所述第三脉冲施加到所述复数个显示元件的第三构件。

41.根据权利要求40所述的驱动电路，其中所述产生构件包含行驱动电路。

42.根据权利要求40所述的驱动电路，其中所述第三施加构件包含行驱动电路。

43.根据权利要求30所述的驱动电路，所述第一施加构件包含将所述第一脉冲施加至复数个干涉式调制器的构件。

44.根据权利要求30所述的驱动电路，所述第一施加构件包含将所述第一脉冲施加至一视觉显示器的一像素的构件。

45.根据权利要求30所述的驱动电路，所述第一施加构件包含用于施加一电压脉冲的构件。

46.根据权利要求30所述的驱动电路，其中所述第一施加构件包含将一第一电压脉冲施加至所述显示元件的一行且将一第二电压脉冲施加至所述显示元件的一列的构件，且其中所述第一和第二显示构件中的每一个与所述行和列相关联。

47.一种装置，其包含：

复数个用于调制光的构件，所述调制构件具有用于一选定施加电压的不同偏转值；和

寻址构件，用于向所述复数个调制构件提供具有不同的电压电平的寻址脉冲，以使不同的调制构件组合根据所述寻址脉冲的电压电平以一可选方式进行切换，

其中所述寻址构件被配置以提供所述复数个元件的全部调制构件都对其响应的一第一脉冲和不足全部的所述调制构件对其响应的至少一第二脉冲。

48.根据权利要求47所述的装置，其中所述调制构件中的至少一个包含一干涉式调制器。

49.根据权利要求47所述的装置，其中所述寻址构件包含一电路驱动器。

50.一种用于制造一显示器的方法，其包含：

提供复数个排列成行的MEMS元件，其中各行中的所述MEMS元件进一步排列成若干子行，且其中各行的所述若干子行经电连接，和

连接复数个电阻器至所述MEMS元件，所述电阻器中的每一个连接到所述若干子行中的各子行，用于各行的各个子行的电阻器中的各电阻器具有一不同于连接到该行的其他子行的电阻器的电阻。

51.一种显示器，其包含：

复数个排列成行的用于显示图像数据的构件，其中每行的所述显示构件进一步排列成若干子行，且其中每行的所述若干子行经电连接；和复数个用于阻抗电流的构件，所述阻抗构件中的每一个被连接到所述若干子行中的各子行，用于各行的各个子行的阻抗构件中的各阻抗构件具有一不同于连接到该行的其他子行的阻抗构件的电阻。

52.根据权利要求51所述的显示器，其中所述阻抗构件中的至少一个包含一电阻器。

53.根据权利要求51或52所述的显示器，其中所述显示构件中的至少一个包含一干涉式调制器。

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