TW200422254A - Selective update of micro-electromechanical device - Google Patents

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TW200422254A
TW200422254A TW092130536A TW92130536A TW200422254A TW 200422254 A TW200422254 A TW 200422254A TW 092130536 A TW092130536 A TW 092130536A TW 92130536 A TW92130536 A TW 92130536A TW 200422254 A TW200422254 A TW 200422254A
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Adam L Ghozeil
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Description

200422254 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 相關申請案之交互參照 本申請案係有關美國專利申請案第_號(代理人 5檔號10016895-1)，申請日期同本案，名稱「光學干涉顯示 裝置」，該案以引用方式併入此處。 發明領域
本發明係有關經靜電控制之微機電系統（MEMS)裝 置’特別係有關選擇性更新控制資料之方案，MEMS裝置 10 之可變操作特性係植基於該控制資料。 【先前技術3 發明背景
經電荷控制及/或經電壓控制之微機電系統(MEMS)裝 置經常係組配成陣列，設計用來執行特定任務。利用MEMS 15陣列之範例裝置包括顯示影像用之光調變器陣列、麥克風 、揚聲器、光學掃描器及加速計。通常該陣列之各個MEMS 裝置於该陣列之各次更新週期期間被提供以經過更新之控 制資料。例如於投影裝置之光調變器陣列之資料更新方案 ’通常涉及對每個顯示影像之訊框更新於陣列之各個 20 MEMS裝置之訊框資料。 當MEMS陣列係由個別MEMS裝置列及個別MEMS裝 置行形成時，典型採用一種控制資料更新方案，涉及及控 制資料寫至該陣列之各行（或各列），然後致能更新於選定列 (或選定行)之全部MEMS裝置。此種方法循序通過各列，因 5 200422254
而對一指定更新週期更新該陣列之各個MEMS裝置。
但經常對該陣列之一指定MEMS裝置之控制資料並未 由一更新週期改變至次一更新週期。對利用電荷控制 MEMS裝置之陣列而言，例如使用可變電容器來調節光之 5利用基於繞射至數位光裝置(DLDs)之光調變器陣列而言， 各個更新週期要求:於基於本更新週期之控制資料添加適 當電荷之前，由MEMS裝置基於前一更新週期之控制資料 汲取一電荷，來將MEMS裝置置於已知電荷態。當採用此 型更新方案時，MEMS裝置首先經放電，然後再充電，即 10使控制資料（因而電荷位準）由一更新週期至次一更新週期 為不變時亦如此。同理，當控制資料由一更新週期至次一 更新週期為不變時，經電壓控制之MEMS裝置係以同一電 壓位準「改寫」。
使用由一更新週期至次一更新週期之相同資料更新 15 MEMS裝置，可能造成MEMS裝置不當的磨耗，結果導致裝 置之過早故障，例如光調變陣列之色彩偏移/反射光強度改 變。此外，當MEMS裝置為顯示影像之光調變器陣列時， 此種更新可能對觀視者產生不必要的視覺假影。 L發明内容3 20 發明概要 本發明之一方面提供一種資料控制器，用以控制一種 基於控制資料具有可變操作特性之靜電控制微機電系統 (MEMS)裝置。資料控制器包含一資料比較器以及更新電路 。資料比較器經組配成可接收本更新週期之控制資料，比 6 200422254 較本更新週期之控制資料與前一更新週期之控制資料， MEMS裝置之可變操作特性目前係植基於該控制資料，以 及當本更新週期之控制資料實質係等於前一更新週期之控 制資料時，提供一具有第一態之更新信號。更新電路經組 5配成可接收本更新週期之控制資料，接收更新信號，以及 提供本更新週期之控制資料&MEMS裝置，其中當更新信
號係於第一態時，更新電路並未提供本更新週期之控制資 料給MEMS裝置。 圖式簡單說明 10 第1圖為略圖，顯示根據本發明之微機電系統之具體實 施例。 第2圖為示意圖，顯示充電控制電路之具體實施例。 第3圖為略圖’顯示根據本發明之光調變陣列之具體實 施例。 15 【實施方式】
較佳實施例之詳細說明 後文較佳具體實施例之詳細說明中，係參照附圖作說 明，附圖構成本發明之一部分，附圖顯示可實施本發明之 範例具體實施例。須了解可未悖離本發明之範圍利用其它 20具體實施例，以及可做出結構變化或邏輯改變。因此後文 詳細說明絕非限制性，本發明之範圍係由隨附之申請專利 範圍所界定。 第1圖為方塊圖，顯示根據本發明之微機電系統30之具 體實施例。微機電系統30包括一資料控制器32以及一經靜 7 電控制之微機電系統(MEMS)裝置34，裝置34具有可變操作 特丨生其視需要係基於控制資料改變藉此執行預定工作。 資料控制器32進一步包括一資料比較器36及_更新電路％ 。一具體實施例中，MEMS裝置34及更新電路38經組合而 形成微機電單元40。 資料比較器36經組配成可透過路徑42接收本更新週期 之控制資料。資料比較器36比較本更新週期之控制資料與 前一更新週期之控制資料，MEMS裝置之可變操作特性目 前係植基於該前一更新週期之控制資料，以及當本更新週 期之控制資料實質係等於前一更新週期之控制資料時提供 一具有第一態之更新信號；以及當本更新週期之控制資料 實質並未等於前一更新週期之控制資料時，提供於具有第 二態之更新信號。 一具體實施例中，當本更新週期之控制資料係於前一 更新週期之控制資料之預定範圍以内時，本更新週期之控 制資料實質係等於前一更新週期之控制資料。一具體實施 例中，資料比較器36進一步包括一記憶體料，記憶體料係 儲存MEMS裝置之可變操作特性目前所植基之前一更新週 期之控制 > 料。一具體貫施例中，當本更新週期之控制資 料實質並未等於（可變操作特性目前所植基之）前一更新週 期之控制資料時，（可變操作特性目前所植基之)前一更新週 期之控制資料係以本更新週期之控制資料替代。 更新電路38透過路fe46接收本更新週期之控制資料， 透過路徑48接收更新信號，以及組配成透過路徑5〇提供本 更新週期之控制資料給MEMS裝置34,藉此更新MEMS裝置 34 ’讓可變操作特性係植基於本更新週期之控制資料。當 更新信號具有第一態時，更新電路38並未提供本更新週期 之控制資料給MEMS裝置34,故MEMS裝置34之可變操作特 性繼續係植基於前一更新週期之控制資料。 一具體實施例中，更新電路38進一步透過路徑52接收 致能信號，指示何時MEMS裝置34將以本更新週期之控制 資料更新。遵照本具體實施例，當更新信號具有第一態、 或當致能信號指示MEMS裝置34將不更新時，更新電路38 並未提供本更新週期之控制資料給MEMS裝置34。 經由採用資料控制器32來以控制資料選擇性更新 MEMS裝置34,當本更新週期之控制資料實質係等於(可變 操作特性目前所植基之）前一更新週期之控制資料時， MEMS裝置34未以本更新週期之控制資料更新，故微機電 系統30減少MEMS裝置30之更新次數。結果MEMS裝置34 較少操作磨耗，結果導致MEMS裝置34之期望操作壽命的 延長，以及隨著時間經過之效能穩定性改良。 具體貫施例中’微機電系統3 〇為一種光調變顯示系 統。本具體實施例中，MEMS裝置34為經電荷控制之MEMS 裝置，其係組配成可調變光，基於儲存之電荷顯示（至少部 分顯示）一可顯示影像之像素，其中該儲存電荷係基於透過 路徑42而接收之該可顯示影像之訊框資料。一具體實施例 中，光調變裝置34為基於繞射之數位光裝置(DLD),揭示於 月丨J述美國專利申請案第_J虎(代理人檔號10016895-1) 200422254 ，申請曰期同本案，名稱「光學干涉顯示裝置」。一具體實 施例中，光調變裝置34及更新電路38共同形成光調變單元 40 〇
資料比較器36經組配成可透過路徑42對可顯示影像之 5目前訊框接收訊框資料，同時MEMS裝置34具有基於該可 顯示影像之前一訊框之訊框資料之目前儲存電荷。資料比 較器36比較目前訊框之訊框資料與（目前儲存電荷所植基 之)前一訊框之訊框資料，當目前訊框之訊框資料實質係等 於前一訊框之訊框資料時，資料比較器36提供具有第一態 10 之更新信號，以及當目前訊框之訊框資料實質不等於前一 訊框之訊框資料時，提供具有第二態之更新信號。一具體 實施例中，訊框資料為一種具有一位準之電壓信號，該電 壓信號施加至MEMS裝置34來修改儲存電荷。
一具體實施例中，當目前訊框之訊框資料係於前一訊 15框之訊框資料之預定範圍以内時，目前訊框之訊框資料實 質係等於前一訊框之訊框資料。一具體實施例中，資料比 較器36進一步包括一記憶體44，記憶體44儲存(MEMS裝置 34之儲存電荷目前所植基之)前一訊框之訊框資料。一具體 實施例中，當目前訊框之訊框資料並未實質等於(儲存電荷 20目前所植基之)前一訊框之訊框資料時，（儲存電荷目前所植 基之）前一訊框之訊框資料係以目前訊框之訊框資料替代。 更新電路38透過路徑46接收目前訊框之訊框資料，透 過路徑48接收更新信號，以及組配成透過路徑5〇提供目前 訊框之訊框資料給MEMS裂置34，藉此更新^1£%8裝置34 10 200422254 ’讓儲存電荷係植基於目前訊框之訊框資料。當更新信號 具有第一態時，更新電路38並未提供目前訊框之訊框資料 給MEMS裝置34,故MEMS裝置34之儲存電荷繼續係植基於 前一訊框之訊框資料。 5 一具體實施例中，更新電路38進一步透過路徑52接收
一致能信號，該信號指示何時MEMS裝置34將以目前訊框 之訊框資料更新。遵照本具體實施例，當更新信號具有第 一態、或當致能信號指示MEMS裝置34不欲更新時，更新 電路38並未提供目前訊框之訊框資料給MEMS裝置34。 10 經由採用資料控制器32來選擇性更新光調變MEMS裝
置34，讓目前訊框之訊框資料實質等於(儲存電荷目前所植 基之)前一訊框之訊框資料時，MEMS裝置34並未更新，光 調變系統30可減少視覺假影的可能。此外，光調變meMS 裝置34更新頻率減少。如此光調變系統3〇也可減少光調變 15 MEMS裝置34的操作磨耗，獲得光調變MEMS裝置34期望壽 命的延長以及隨著時間的經過之效能穩定性的改良。 第2圖為示意圖60顯示根據本發明之更新電路3 $之一 具體實施例。更新電路38包括第一開關62及第二開關64。 一具體實施例中，第一開關62為p-通道金氧半導體(pM〇s) 20裝置’其具有一閘66、一沒68以及一源7〇。一具體實施例 中，第二開關64為PMOS裝置其具有一閘72、一汲74及一源 76 ° 第一開關62於汲68透過路徑46接收目前更新週期之控 制資料，以及於閘66透過路徑52接收致能信號。源7〇係透 11 200422254
過路徑78耦合至開關64之汲74。第二開關64係組配成可於 汲74透過路徑78接收來自第一開關62之控制資料，於閘72 透過路徑48接收更新信號，以及配置成可透過路徑50於源 76提供控制資料給MEMS裝置34。 5 更新電路38係組配成可提供目前更新週期之控制資料
給MEMS裝置34，容後詳述。當致能信號係於「低」位準 時，指示MEMS裝置34欲以目前更新週期之控制資料更新 ，PMOS裝置62被導通，以及透過路徑78提供控制資料給 PMOS裝置64。當致能信號為「高」位準時，pm〇S裝置64 10 被斷路，避免目前更新週期之控制資料傳送至PMOS裝置64 ，如此也避免傳送至MEMS裝置34。
當目前更新週期之控制資料並未實質等於(MEMS裝置 34之可變操作特性目前所植基之)控制資料時，更新信號係 於「低」位準，造成PMOS裝置64被導通，以及當PMOS裝 15置62也被導通時，提供本更新週期之控制資料給MEMS裝 置34。當本更新週期之控制資料實質係等於(MEMS裝置34 之可1操作特性目刚所植基之）前一更新週期之控制資料 時，更新信號係於「高」位準，造成PM〇s裝置64斷路，因 而阻止目前更新週期之控制資料透過路徑5〇傳送至mems 20裴置34，而與PM0S裝置62是否為導通或斷路無關。 如此唯有於致能信號指示MEMS裝置34欲以本更新週 期之控制資料更新時，以及當本更新週期之控制資料並未 實質等於_MS裝置34之可變操作特性目前所植基之)控 制資料時，更新電路38才提供目前更新週期之控制資料給 12 MEMS裝置34。
第3圖為方塊圖，顯示根據本發明之光調變陣列9〇之一 具體實施例。光調變陣列90包含jv^〗xN行光調變單元4〇陣 列，以及一資料比較器92。該陣列之各個光調變單元4〇進 5 一步包含一經電荷控制之光調變MEMS裝置34以及一更新 電路38。各個光調變單元4〇經組配成可基於儲存電荷顯示（ 至少部分顯示）一可顯示影像之一像素，其中該儲存電荷係 植基於該可顯示影像之訊框資料。 Μ列陣列之各列對總共M致能信號接收分開致能信號 1〇 94，一指定列之全部更新電路38也接收相同致能信號 行陣列之各行接收一分開訊框資料信號96，包含該可顯示 影像之目前訊框之訊框資料，總計N訊框資料信號。一具體 實施例中，訊框資料信號為電壓信號，其具有某種位準， 轭加至MEMS裝置34來修改儲存電荷，藉此修改MEMS裝置 5 34之光學特性。資料比較器92對可顯示影像之目前訊框接
收N訊框資料信號，且提供N個更新信號，對各行陣列提供 一個信號。 光調變陣列90係由可顯示影像之訊框逐一更新來反映 出该可顯示影像變化。一具體實施例中，光調變陣列90係 以逐列方式更新。根據此種方案，可顯示影像之目前訊框 之訊框資料透過訊框資料信號「〇」至「（n-Ι)」而提供給N 行陣列之各行，如96指示。然後具有第一態之致能信號提 供給该陣列之一指定列，該列為欲更新之Μ列中之第一列 ’其中該第一態指示該指定列之各個MEMS裝置34欲以目 13 200422254 前訊框之相關訊框資料更新。換言之，致能信號致能該指 定列被更新。一具體實施例中，光調變陣列9〇係以循序方 · 式更新，始於「G」，而終於列「㈣）」，其中致號信號「〇 」為於第一態欲提供的第一信號。 5 資料比較器9 2比較目前訊框之N訊框資料信號之各個 信號之訊框資料與(該被致能列之對應MEMS裝置3 4之儲存 電荷目A所植基之一讯框之資料信號之訊框資料。然後 資料比較器92提供N個更新信號，對N行中之每行提供一'個 更新信號。若一指定行之目前訊框之訊框資料實質係等於（ 10對應MEMS裝置34之儲存電荷目前所植基之)前一訊框之訊 框資料，則信號比較器提供具有第一態之更新信號。若一 指定行之目*訊框之訊框資料並未實質等於(對應廳廳裝 置34之儲存電荷目前所植基之)前一訊框之訊框資料，則資 料比較器92提供具有第二態之更新信號。 、 15 當該指定行之更新信號具有第一態時，致能列之光調 變單兀40之更新電路並未提供目前訊框之訊框資料給對應 MEMS裝置34 ’故MEMS裝置34之儲存電荷仍然繼續植基於 月|J -訊框之訊框資料。當該指定行之更新信號具有第二態 時，被致能列之光調變單元40之更新電路提供目前訊框之 20雜資料給對應MEMS裳置3心故με·裝置Μ之储存電荷 經更新’因而植基於目前訊框之訊框資料。如此，對一被 致能之指定列而言，唯有光觸單元狀施·裝置料之 目岫讯框之訊框資料並未實質等於(MEMS裝置34之儲存電 4目相植基之；)訊框資料時，該列才以可顯示影像之目前 14 200422254 訊框之訊框資料更新。然後此項處理重複直到可顯示影像 之目前訊框之訊框資料已經應用至光調變陣列9〇 N列之各 列為止。
經由選擇性只更新光調變單元40之ME]VίS裝置34，於 5該MEMS裝置34，目前訊框之訊框資料實質並未等於 (MEMS裝置34之儲存電荷目前所植基之）前一訊框之訊框 資料，光調變陣列90可減少視覺假影的可能。此外，光調 變MEMS裝置34也較不常更新。如此，光調變陣列9〇也減 少光調變MEMS裝置34之操作磨耗，導致光調變MEmS裝置 10 34之期望操作哥命的延長、以及隨著時間之經過效能穩定 性的改善。
雖然已經於此處舉例說明特定具體實施例供說明較佳 具體貫施例，但熟諳技藝人士須了解可未悖離本發明之範 圍以寬廣多種替代及/或相當實施例來替代此處所示及所 15述之特定具體實施例。熟諳化學、機械、機電、電及電腦 技藝人士方便了解可以極為寬廣多變之具體實施例實施本 發明。本案意圖涵蓋此處所述較佳具體實施例之任一種調 整或變化。因此預期本發明僅受申請專利範圍及其相當範 圍所限。 20 【圖簡明】 第1圖為略B，顯tf根據本制之微機電系統之具體實 施例。 第2圖為示意圖，顯示充電控制電路之具體實施例。 第3圖為略圖’顯示根據本發明之光調變陣列之具體實 15 200422254 施例。 【圖式之主要元件代表符號表】
30...微機電系統 62，64…開關 32...資料控制器 66，72···閘 34...微機電系統裝置 68，74···汲 36…資料比較器 70，76·.·源 38…更新電路 78...路徑 40···微機電單元 90...光調變陣列 42...路徑 92…資料比較器 44…記憶體 94...致能信號 46，48，50，52…路徑 96...訊框資料信號 60...示意圖
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Claims (1)

  1. 200422254 拾、申請專利範圍： 1. 一種微機電系統，包含： 一經靜電控制之微機電系統(MEMS)裝置，其具有 一種基於控制資料之可變操作特性；以及 5 —資料控制器，其包含：
    一資料比較器，其係組配成可接收一目前更新週期 之控制資料，比較該目前更新週期之控制資料與MEMS 裝置之可變操作特性目前所植基之前一更新週期之控 制資料，以及當該目前更新週期控制資料實質等於前一 10 更新週期控制資料時，提供具有第一態之更新信號；以 及 一更新電路，其係組配成接收該目前更新週期之控 制資料，接收該更新信號，以及提供目前更新週期之控 制資料給MEMS裝置，其中當該更新信號於第一態時， 15 錢電路並未提供目前更新週期控制資料給MEMS裝 置。
    2· ^申請專利範圍第1項之微機電系統，其中該資料比較 H组配成，當目前更新週期之控制資料係於前一更新 週期之控制#料之某個範圍時，提供—具有第—態之更 20 新信號。 3.如申請專利範圍第1項之微機電线，其中該資料比較 器進一步包含： °己憶體’其係崎儲存MEMS裝置之可變操作特 性目前所植基之該前—更新週期之控制資料 ，其中當目 17 200422254 前更新週期之控制資料並未實質等於前一更新週期之 控制資料時，健存於記憶體之前一更新週期之控制資料 係以目前更新週期之控制資料替代。 4·如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中該更新電路 5 進一步係組配成接收一致能信號，該致能信號具有一第
    一態指示何時目前更新週期之控制資料欲提供給 MEMS裝置，以及具有一第二態指示何時目前更新週期 之控制資料非提供給MEMS裝置，其中當該致能信號具 有第二態時，該更新電路並未提供目前更新週期之控制 10 資料給MEMS裝置。 5·如申請專利範圍第4項之微機電系統，其中該更新電路 包含： 一第一開關，其係組配成接收控制資料及致能信號 ，以及提供控制資料，其中當該致能信號具有第二態時 15 ，第一開關並未提供該控制資料；以及
    一第二開關，其係組配成接收得自第一開關之控制 資料及更新信號，以及提供控制資料給MEMS裝置，其 中當該更新信號具有第一態時，第二開關並未提供控制 資料給MEMS裝置。 20 6·如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中該MEMS裝 置包含： 一電荷控制之MEMS裝置，其係組配成可調變光而 顯示且至少部分顯示一可顯示影像之一像素；以及其中 該可變操作特性包含一儲存電荷於一可變電容5|，以及 18 200422254
    該控制資料包含可代表該可顯示影像之訊框資料。 7.如申5月專利乾圍弟6項之微機電糸統，其中該memS裝 置及該更新電路共同形成一光調變單元。 8·如申請專利範圍第丨項之微機電系統，其中該更新電路 5 及該置共同形成一微機電單元。 9·如申咕專利範圍第8項之微機電系統，其中該微機電系 統包含：
    微機電單元之Μ列X N行陣列，其係組配成可從事 一項工作，其中該資料比較器係組配成可對該陣列之各 1〇 個單元，比較目前更新週期之控制資料與該單元之可變 操作特性目前所植基之前一更新週期之訊框資料，以及 當目前更新週期之控制資料係實質等於可變操作特性 目前所植基之前—更新週期之控制資料時，對該陣列之 各個單元提供具有第一態之更新信號。 15 10·如申請專利範圍第9項之微機電系統，其中該資料比較 器進一步包含：
    一記憶體，供對該陣列之各個微機電單元儲存該 MEMS裝置之可變操作特性目前所植基之前_更新週 期之控制資料，其中對各個光調變單元而言，當目前更 2〇 朗期之控制資料並未實質等於前-更新週期之控制 身料時’儲存於記憶體之前—更新週期之控制資料經以 目月纟更新週期之控制資料替代。 11.如申請專利範圍第9項之微機電系統，其中該陣列之各 個微機電單元包含： 19 -光調變單元’其中該可變操作特性包含一儲存電 荷’且係組配成可基於_存電荷來調變光，俾顯示且 至少部分顯示-影像之m及其中雜制資料包 含可表示《彡像之訊框資料，以及該儲存電荷係植基於 該訊框資料。 η.-種更新控制資料之方法，該方法係用於具有基於該控 制資料之可變操作特性之經靜電控制之微機電系統 (MEMS)襄置，該方法年含： 接收一目前更新週期之控制資料； 10 比較-目前更新週期之控制資料與該mems裝置 之可變操作特性目前 ⑴所植基之則-更新週期㈣資料 ;以及 ' 唯有田目别更新週期之控制資料並未實質等於 酬裝置之可變操作特性目前所植基之前一更新週 15冑之控制貧料時’才以目前更新週期之控制資料更新 顧S裝置’讓MEMS農置之可變操作特性經修改來反 映出目前更新週期之控制資料。 13.如申請專·圍第12項之方法，進—步包含： 於一記憶體儲存前-更新週期之控制資料，該 20 MEMS裝置之可變操作特性目前係植基於該控制資料 當目前 該記憶體之 期之控制資 %
    更新週期之控制資料實質並未等於儲存於 ]更新週期之控制資料時，以目前更新週 料替代健存於記憶體之前-更新週期之控 20 200422254 制資料。 14.如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含： 接收一致能信號，其指示何時該目前更新週期之控 制資料欲提供給MEMS裝置；以及 5 唯有當該致能信號指示該MEMS裝置欲以目前更 新週期之控制資料更新，以及唯有當目前更新週期之控 制資料實質並未等於該MEMS裝置之可變操作特性目 前所植基之前一更新週期之控制資料時，才以目前更新 週期之控制資料更新MEMS裝置。 10 21
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