TWI416471B - 用於驅動微機電系統顯示元件的方法和系統及包含其之顯示器 - Google Patents
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Description
本發明之領域係關於微機電系統(MEMS)。
微機電系統(MEMS)包括微機械元件、致動器及電子器件。可使用沈積、蝕刻及/或蝕刻掉基板及/或沈積材料層之部分或添加層以形成電裝置及機電裝置的其他微機械加工過程來創建微機械元件。一種類型的MEMS裝置稱為干涉調變器。如本文中所使用,術語干涉調變器或干涉光調變器係指使用光幹學涉原理來選擇性地吸收及/或反射光之裝置。在某些實施例中,干涉調變器可包含一對導電面板,其中一者或二者可為完全或部分透明的及/或反射的且在施加有適當電信號時能夠相對移動。在一特定實施例中,一面板可包含一沈積於基板上之固定層,且另一面板可包含一藉由氣隙而與該固定層分離的金屬膜。如本文中更詳細地描述,一面板相對於另一面板之位置可改變入射於干涉調變器上之光的光學干涉。此等裝置具有廣泛應用,且在此項技術中有益之舉將是使用及/或修改此等類型之裝置的特性,以使得在改良現有產品並創建尚未開發之新產品時可利用其特徵。
本發明之系統、方法及裝置各自具有若干態樣,該等態樣之任何單一者均不僅是造成其所要屬性的原因。在不限制本發明之範疇的情況下,現在將簡要地論述其更顯著的特徵。在考慮此論述後,且特定言之在閱讀標題為"Detailed Description of Certain Embodiments"之段落後,吾等將瞭解本發明之特徵如何提供優於其他顯示裝置的優點。
在一實施例中,一種顯示器包含MEMS顯示元件之一陣列,及一驅動電路,該驅動電路經耦接至該陣列且經組態以提供用以驅動該陣列之致動信號,其中該等致動信號包含至少一列信號及一行信號,且其中該等列及行信號之僅一者經調整以適於溫度變化。
在另一實施例中,一種驅動MEMS顯示元件之陣列的方法包含:感測在一預定位置處之溫度;至少部分地基於所感測之溫度而產生具有一位凖的一列信號及一行信號之一者且不基於所感測之溫度而產生該等列及行信號之另一者;及提供該等列及行信號至該陣列。
在另一實施例中,一種顯示器包含用於感測在一預定位置處之溫度的構件、用於至少部分地基於所感測之溫度而產生具有一位凖的一列信號及一行信號之一者且不基於所感測之溫度而產生該等列及行信號之另一者的構件、用於顯示影像資料之構件,及用於提供該等列及行信號至該顯示構件的構件。
以下詳細描述係針對本發明之某些特定實施例。然而,可以許多不同方式來體現本發明。在此描述中,參看圖式,其中始終用相同數字來指示相同部分。如自以下描述將瞭解,實施例可實施於經組態以顯示影像(不論是在運動中(例如,視訊)還是固定的(例如,靜止影像),且不論是本文的還是圖像的)之任何裝置中。更特定言之,預期該等實施例可實施於各種電子裝置中或與其相關聯,各種電子裝置諸如(但不限於)行動電話、無線裝置、個人數位助理(PDA)、手持式或便攜式電腦、GPS接收器/導航器、攝影機、MP3播放器、攝錄影機(camcorder)、遊戲機、手錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電腦監視器、汽車顯示器(例如,里程表顯示器等)、駕駛艙控制器及/或顯示器、攝影機視窗之顯示器(例如,車輛中的後視攝影機的顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標記、投影儀、建築結構、包裝及美學結構(例如,一件珠寶上之影像的顯示器)。具有與本文中所描述之彼等類似之結構的MEMS裝置亦可用於非顯示應用中,諸如電子開關裝置中。
由控制系統所施加之將調變器置於致動狀態(actuated state)中所必需的電壓量("致動電壓")可歸因於影響干涉調變器之若干不利的操作因素而改變,該等因素包括(例如)溫度、干涉計之機電性質的變化、電荷累積(electrical charge buildup)及機械鏡面之實體磨損。如下文更詳細地描述,施加至干涉調變器之致動電壓包括兩個電壓(行偏壓(Vbias
)與列電壓)之組合。干涉計之機電性質的變化、電荷累積及機械鏡面之實體磨損通常僅在大量使用後或在經過一定量的時間後才會影響致動電壓。干涉調變器之操作溫度即刻影響活動反射層14之特性,使得溫度之大的變化可引起致動電壓之顯著變化。視於其中使用(例如,併入於在亞利桑那州(Arizona)夏季期間置放於汽車之儀錶板上之裝置上或經受冬季零下溫度的裝置上之顯示器中的)干涉調變器之環境條件而定,干涉調變器之顯著溫度變化可在幾小時或甚至幾分鐘內發生。在本發明之一實施例中,感測器監視在具有併入有干涉調變器之顯示器的裝置中之一位置處存在的溫度且提供與溫度相關之信號至顯示器之驅動電路。使用使所感測之溫度與在各種溫度下操作顯示器所需之必需電壓相關的預定資訊,驅動電路藉由基於其自感測器接收的信號而調整偏壓來驅動顯示器在寬的溫度範圍內操作。
圖1中說明包含干涉MEMS顯示元件之干涉調變器顯示器實施例。在此等裝置中,像素處於亮或暗狀態。在亮("開"或"打開")狀態中,顯示元件反射大部分的入射可見光至使用者。當在暗("關"或"關閉")狀態中時,顯示元件反射很少的入射可見光至使用者。視實施例而定,可顛倒"開"及"關"狀態之光反射性質。MEMS像素可經組態以主要以選定之色彩反射,允許除黑色及白色外之色彩顯示。
圖1為描繪視覺顯示器之一系列像素中之兩個相鄰像素的等角視圖,其中每一像素包含一MEMS干涉調變器。在某些實施例中,干涉調變器顯示器包含此等干涉調變器之一列/行陣列。每一干涉調變器包括一對反射層,該對反射層以可變且可控之距離彼此定位以形成具有至少一可變尺寸之光學諧振腔。在一實施例中,該等反射層之一者可在兩個位置之間移動。在第一位置(本文中稱為鬆弛位置)中,活動反射層以距固定之部分反射層相對較大之距離而定位。在第二位置(本文中稱為致動位置)中,活動反射層定位於更鄰近部分反射層處。自兩層反射之入射光視活動反射層之位置而定以相長方式或相消方式干涉,從而對每一像素產生全反射或非反射狀態。
圖1中之像素陣列之所描繪部分包括兩個相鄰之干涉調變器12a及12b。在左方之干涉調變器12a中,一活動反射層14a經說明處於距一光學堆疊16a預定距離之鬆弛位置中,該光學堆疊包括一部分反射層。在右方之干涉調變器12b中,活動反射層14b經說明處於鄰近該光學堆疊16b之致動位置中。
如本文中所涉及的光學堆疊16a及16b(共同地稱為光學堆疊16)通常包含若干熔合層,該等熔合層可包括諸如氧化銦錫(ITO)之電極層、諸如鉻之部分反射層,及透明介電質。光學堆疊16因此為導電的、部分透明的且具部分反射性,且可(例如)藉由將上述層之一或多者沈積於一透明基板20上來製造光學堆疊16。部分反射層可由具部分反射性之各種材料形成,該等材料諸如各種金屬、半導體及介電質。部分反射層可由一或多層材料形成,且該等層之每一者可由單一材料或多種材料之組合形成。
在某些實施例中,光學堆疊之該等層經圖案化成平行條帶,且可形成如下文進一步描述之顯示裝置中之列電極。活動反射層14a、14b可形成為沈積於柱18之上的(多個)沈積金屬層(垂直於16a、16b之列電極)及沈積於柱18之間的介入犧牲材料之一系列平行條帶。當蝕刻掉犧牲材料時,活動反射層14a、14b藉由一界定之間隙19與光學堆疊16a、16b分離。諸如鋁之高度傳導且反射之材料可用於反射層14,且此等條帶可形成顯示裝置中之行電極。
在不施加電壓之情況下,空腔19保持於活動反射層14a與光學堆疊16a之間,且活動反射層14a處於機械鬆弛狀態,如圖1中之像素12a所說明。然而,當將電位差施加至一選定之列及行時,形成於相應像素處之列電極與行電極之交叉點處的電容器變得帶電,且靜電力共同拉動電極。若電壓足夠高,則使活動反射層14變形且將器壓至光學堆疊16上。光學堆疊16內之介電層(此圖中未說明)可防止短路並控制層14與層16之間的間距,如圖1中右方之像素12b所說明。不管所施加的電位差之極性如何,特性(behavior)均相同。以此方式,可控制反射像素狀態對非反射像素狀態之列/行致動在許多方面類似於習知LCD及其他顯示技術中所使用的致動。
圖2至圖5B說明在顯示應用中使用干涉調變器之陣列的例示性過程及系統。
圖2為說明一可併入有本發明之態樣的電子裝置之一實施例的系統方塊圖。在例示性實施例中,電子裝置包括一處理器21,其可為任何通用單晶片或多晶片微處理器(諸如,ARM、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA)或任何專用微處理器(諸如,數位信號處理器、微控制器或可程式化閘陣列)。如此項技術中所習知,處理器21可經組態以執行一或多個軟體模組。除執行作業系統外,處理器還可經組態以執行一或多個軟體應用程式,其包括網頁瀏覽器、電話應用程式、電子郵件程式或任何其他軟體應用程式。
在一實施例中,處理器21亦經組態以與陣列驅動器22通信。在一實施例中,陣列驅動器22包括提供信號至一顯示陣列或面板30的一列驅動電路24及一行驅動電路26。由圖2中之線1-1展示圖1中所說明之陣列的橫截面。對於MEMS干涉調變器,列/行致動協定可利用圖3中所說明之此等裝置的滯後性質(hysteresis property)。可能需要(例如)10伏特之電位差來使活動層自鬆弛狀態變形至致動狀態。然而,當電壓自該值下降時,當電壓降回至10伏特以下時活動層保持其狀態。在圖3之例示性實施例中,直至電壓降落至2伏特以下,活動層才完全鬆弛。因此,在圖3中所說明之實例中存在約3至7 V的電壓範圍,在該範圍中存在一所施加電壓之窗,在該窗內裝置穩定於鬆弛狀態或致動狀態中。本文中將此稱為"滯後窗"或"穩定窗"。對於具有圖3之滯後特性之顯示陣列,可設計列/行致動協定,使得在列選通期間,選通列中之待致動之像素經受約10伏特之電壓差,且待鬆弛之像素經受接近零伏特之電壓差。在選通後,使像素經受約5伏特之穩態電壓差,使得其保持於列選通使其所在的任何狀態中。在此實例中,每一像素在經寫入後經歷在3-7伏特之"穩定窗"內之電位差。此特徵使圖1中所說明之像素設計在相同的所施加電壓條件下穩定於致動或鬆弛預存在狀態中。因為干涉調變器之每一像素(無論在致動狀態中還是在鬆弛狀態中)基本上為由固定反射層與活動反射層形成之電容器,所以在滯後窗內之電壓下可保持此穩定狀態而幾乎沒有功率耗散。若所施加的電位係固定的,則基本上沒有電流流至像素中。
在典型應用中,可藉由根據第一列中一組所要的致動像素來確定一組行電極而創建顯示框。接著將列脈衝施加至列1電極,從而致動對應於所確定之行線的像素。接著改變所確定之該組行電極以對應於第二列中一組所要的致動像素。接著將一脈衝施加至列2電極,從而根據所確定之行電極而致動列2中之適當像素。列1像素不受列2脈衝之影響,且保持於在列1脈衝期間其經設定之狀態。可以順序方式對整個系列之列重複此過程以產生框。通常,藉由以每秒某所要數目個框來不斷重複此過程,用新的顯示資料來刷新(refresh)及/或更新該等框。用於驅動像素陣列之列及行電極以產生顯示框之各種協定亦為熟知的且可結合本發明一起使用。
圖4、5A及5B說明用於在圖2之3x3陣列上創建顯示框的一可能之致動協定。圖4說明可用於展示出圖3之滯後曲線之像素的一組可能的行及列電壓位凖。在圖4實施例中,致動一像素包括將適當行設定為-Vb i a s
及將適當列設定為+△V,其可分別對應於-5伏特及+5伏特。藉由將適當行設定為+Vb i a s
並將適當列設定為相同之+△V從而在像素上產生零伏特電位差來實現鬆弛像素。在其中列電壓保持於零伏特之彼等列中,像素穩定於其最初所在的任何狀態中,而不管行是處於+Vb i a s
還是-Vb i a s
。亦如同圖4中所說明,將瞭解可使用具有與上文所述之彼等相反之極性的電壓,例如,致動一像素可包括將適當行設定為+Vb i a s
及將適當列設定為-△V。在此實施例中,藉由將適當行設定為-Vb i a s
並將適當列設定為相同之-△V從而在像素上產生零伏特電位差來實現釋放該像素。
圖5B為展示將導致圖5A中所說明之顯示配置的施加至圖2之3x3陣列的一系列列及行信號之時序圖,其中致動像素具非反射性。在寫入圖5A中所說明之框之前,像素可處於任何狀態,且在此實例中,所有列均處於0伏特,且所有行均處於+5伏特。在此等所施加電壓的情況下,所有像素穩定於其現有的致動或鬆弛狀態中。
在圖5A框中,致動像素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)及(3,3)。為實現此,在列1之"線時間(line time)"期間,將行1及2設定為-5伏特,且將行3設定為+5伏特。此不會改變任何像素之狀態,因為所有像素均保持於3-7伏特之穩定窗中。接著用自0上升至5伏特且返回至零的脈衝來選通列1。此致動(1,1)及(1,2)像素且鬆弛(1,3)像素。陣列中其他像素不受影響。為根據需要設定列2,將行2設定為-5伏特且將行1及3設定為+5伏特。施加至列2之同一選通將接著致動像素(2,2)並鬆弛像素(2,1)及(2,3)。陣列中其他像素同樣不受影響。藉由將行2及3設定為-5伏特及將行1設定為+5伏特來類似地設定列3。列3選通如圖5A中所示般設定列3像素。在寫入該框後,列電位為零,且行電位可保持於+5或-5伏特,且顯示器於是穩定於圖5A之配置中。將瞭解,相同程序可用於數打或數百列及行之陣列。亦將瞭解,用於執行列及行致動的時序、序列及位凖可在上述一般原則內作很大改變,且上述實例僅為例示性的,且任何致動電壓方法可與本文中所描述之系統及方法一起使用。
圖6A及6B為說明顯示裝置40之實施例的系統方塊圖。顯示裝置40可為(例如)蜂巢式電話或行動電話。然而,顯示裝置40之相同組件或其些微變化亦可說明諸如電視及便攜式媒體播放器之各種類型之顯示裝置。
顯示裝置40包括一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚聲器45、一輸入裝置48及一麥克風46。外殼41通常由如熟習此項技術者所熟知的各種製造過程(包括射出成型及真空成形)之任一者形成。此外,外殼41可由各種材料之任一者而製成,該等材料包括(但不限於)塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。在一實施例中,外殼41包括可與具不同色彩或含有不同標誌(logo)、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。
例示性顯示裝置40之顯示器30可為各種顯示器之任一者,該等顯示器包括如本文中所描述之雙穩態顯示器。在其他實施例中,顯示器30包括如上文所描述之平板顯示器(諸如,電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或如熟習此項技術者所熟知之非平板顯示器(諸如,CRT或其他管裝置)。然而,為了描述本實施例,顯示器30包括如本文中所描述之干涉調變器顯示器。
圖6B中示意性地說明例示性顯示裝置40之一實施例的組件。所說明之例示性顯示裝置40包括一外殼41且可包括至少部分地封閉於其中的額外組件。舉例而言,在一實施例中,例示性顯示裝置40包括一網路介面27,該網路介面包括一耦接至一收發器47之天線43。收發器47連接至一處理器21,該處理器連接至調節硬體52。調節硬體52可經組態以調節信號(例如,過濾信號)。調節硬體52連接至一揚聲器45及一麥克風46。處理器21亦連接至一輸入裝置48及一驅動器控制器29。驅動器控制器29耦接至一框緩衝器28並耦接至一陣列驅動器22,該陣列驅動器又耦接至一顯示陣列30。電源50提供電力至如特定例示性顯示裝置40設計所需的所有組件。
網路介面27包括天線43及收發器47,使得例示性顯示裝置40可經由網路與一或多個裝置通信。在一實施例中,網路介面27亦可具有某些處理能力以減輕對處理器21之要求。天線43為熟習此項技術者已知的用於發射及接收信號之任何天線。在一實施例中,天線根據IEEE 802.11標準(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))發射並接收RF信號。在另一實施例中,天線根據藍牙(BLUETOOTH)標準發射並接收RF信號。在蜂巢式電話的狀況下,天線經設計以接收CDMA、GSM、AMPS或用於在無線蜂巢式電話網路中通信的其他已知信號。收發器47預處理自天線43接收到的信號,使得其可由處理器21接收並予以進一步處理。收發器47亦處理自處理器21接收到之信號,使得其可經由天線43自例示性顯示裝置40發射。
在一替代實施例中,收發器47可由接收器替換。在又一替代實施例中,網路介面27可由影像源替換,影像源可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料。舉例而言,影像源可為數位視訊光碟(DVD)或含有影像資料之硬碟機,或產生影像資料之軟體模組。
處理器21通常控制例示性顯示裝置40之全部操作。處理器21自網路介面27或影像源接收諸如壓縮影像資料之資料,且將該資料處理成原始影像資料或易於被處理成原始影像資料之格式。處理器21接著發送經處理之資料至驅動器控制器29或至框緩衝器28以供儲存。原始資料通常係指識別在一影像內之每一位置處的影像特性之資訊。舉例而言,此等影像特性可包括色彩、飽和度及灰階位準(gray-scale level)。
在一實施例中,處理器21包括用以控制例示性顯示裝置40之操作的微控制器、CPU或邏輯單元。調節硬體52通常包括放大器及濾波器,其用於發射信號至揚聲器45且用於自麥克風46接收信號。調節硬體52可為例示性顯示裝置40內之離散組件,或可被併入處理器21或其他組件中。
驅動器控制器29直接自處理器21或自框緩衝器28得到由處理器21產生的原始影像資料並適當地重新格式化原始影像資料以便高速發射至陣列驅動器22。具體言之,驅動器控制器29將原始影像資料重新格式化成具有類似光柵之格式的資料流,使得其具有適於顯示陣列30上掃描的時間次序。接著驅動器控制器29發送經格式化之資訊至陣列驅動器22。儘管諸如LCD控制器之驅動器控制器29通常作為獨立之積體電路(IC)與系統處理器21相關聯,但是此等控制器可以許多方式予以實施。其可作為硬體嵌入於處理器21中,作為軟體嵌入於處理器21中或與陣列驅動器22一起完全整合於硬體中。
通常,陣列驅動器22自驅動器控制器29接收經格式化之資訊並將視訊資料重新格式化成一組平行波形,該組平行波形每秒許多次地被施加至來自顯示器之像素之x-y矩陣的數百且有時數千個引線。
在一實施例中,驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適於本文中所描述之顯示器之類型的任一者。舉例而言,在一實施例中,驅動器控制器29為習知顯示控制器或雙穩態顯示控制器(例如,干涉調變器控制器)。在另一實施例中,陣列驅動器22為習知驅動器或雙穩態顯示驅動器(例如,干涉調變器顯示器)。在一實施例中,驅動器控制器29與陣列驅動器22整合在一起。此實施例在諸如蜂巢式電話、手錶及其他小面積顯示器之高度整合系統中係常見的。在又一實施例中,顯示陣列30為典型顯示陣列或雙穩態顯示陣列(例如,包括干涉調變器之陣列的顯示器)。
輸入裝置48允許使用者控制例示性顯示裝置40之操作。在一實施例中,輸入裝置48包括小鍵盤(諸如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、觸敏螢幕、壓敏或熱敏膜。在一實施例中,麥克風46為例示性顯示裝置40之輸入裝置。當麥克風46用於輸入資料至該裝置時,使用者可提供語音命令以控制例示性顯示裝置40之操作。
電源50可包括如此項技術中熟知的各種儲能裝置。舉例而言,在一實施例中,電源50為可充電電池組(battery),諸如鎳鎘電池組或鋰離子電池組。在另一實施例中,電源50為可再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠太陽能電池及太陽能電池漆)。在另一實施例中,電源50經組態以自壁上電源插座接收電力。
在某些實施例中,控制可程式性駐留(如上文所描述)於一驅動器控制器中,該驅動器控制器可位於電子顯示系統中之若干位置中。在某些狀況下,控制可程式性駐留於陣列驅動器22中。熟習此項技術者將瞭解,上述最佳化可實施於任何數目個硬體及/或軟體組件中及各種組態中。
根據上文所闡述之原理而操作的干涉調變器之結構的細節可作很大改變。舉例而言,圖7A-7E說明活動反射層14及其支撐結構之五個不同實施例。圖7A為圖1之實施例的橫截面,其中金屬材料之條帶14沈積於垂直延伸之支撐件18上。在圖7B中,活動反射層14僅在繫栓(tether)32上於拐角處附接至支撐件。在圖7C中,活動反射層14自可變形層34懸掛下來,可變形層34可包含可撓性金屬。可變形層34環繞可變形層34之周邊直接地或間接地連接至基板20。此等連接件在本文中稱為支撐柱。圖7D中所說明之實施例具有支撐柱插塞42,可變形層34擱置於該等支撐柱插塞上。活動反射層14仍然懸掛於空腔之上(如圖7A-7C中一樣),但可變形層34未藉由填充可變形層34與光學堆疊16之間的孔而形成支撐柱。實情為,支撐柱由用於形成支撐柱插塞42之平坦化材料形成。圖7E中所說明之實施例係基於圖7D中所示之實施例,但亦可經調適以與圖7A-7C中所說明之實施例之任一者以及未圖示之額外實施例一起工作。在圖7E中所示之實施例中,金屬或其他導電材料之一額外層已用於形成一匯流排結構44。此允許沿干涉調變器之背後的信號路由,從而消除否則可能必須形成於基板20上之大量電極。
在諸如圖7中所示之彼等的實施例中,干涉調變器充當直觀裝置,其中自透明基板20之前側觀看影像,該側與其上配置有調變器之側相反。在此等實施例中,反射層14視情況屏蔽在反射層之與基板20相反之側上的干涉調變器之部分,包括可變形層34。此允許組態屏蔽區域並對其操作而不會消極地影響影像品質。此屏蔽允許圖7E中之匯流排結構44,該匯流排結構提供分離調變器之光學性質與調變器之機電性質的能力,諸如定址及由於定址而產生的移動。此可分離之調變器架構允許用於調變器之機電態樣及光學態樣的結構設計及材料經選擇並彼此獨立地起作用。此外,圖7C-7E中所示之實施例具有由反射層14之光學性質與其機械性質的去耦所得出的額外益處,其係可變形層34來進行。此允許用於反射層14之結構設計及材料在光學性質方面得以最佳化,且用於可變形層34之結構設計及材料在機械性質方面得以最佳化。
由控制系統施加之將干涉調變器之活動鏡面置於致動狀態中所必需的電壓量被稱為致動電壓。舉例而言,如圖3中所說明,致動電壓為約9-10伏特,使得施加約-10伏特或約+10伏特之電壓會致動干涉調變器之活動反射層14b(如圖1中所說明)且施加約0伏特之電壓會鬆弛干涉調變器之活動反射層14a(如圖1中所說明)。致動電壓可歸因於許多因素而隨時間的逝去改變,該等因素包括(例如)溫度、干涉計之機電性質的變化及機械鏡面之實體磨損。
某些此等因素(例如,干涉調變器之機電性質的變化及機械鏡面之實體磨損)通常僅在大量使用後或在經過某一量的時間後才會影響偏壓。然而,溫度在短時間段內影響活動反射層14之特性且引起操作干涉調變器所需之顯著的電壓變化。視於其中使用(例如,如併入於在亞利桑那州夏季期間置放於汽車之儀錶板上之裝置上或經受冬季零下溫度的裝置上之顯示器中的)干涉調變器的環境條件而定,干涉調變器之顯著溫度變化可在幾小時或甚至幾分鐘內發生。感測存在於此裝置中之一位置處的溫度並使用使所感測之溫度與在該溫度下操作干涉調變器所需之必需電壓相關的預定資訊,可藉由作為溫度之函數而調整偏壓來有效地驅動顯示器以在寬的溫度範圍內操作。
圖8為在釋放(或鬆弛)狀態中之干涉調變器60之一實施例的透視圖。干涉調變器60包括一光學堆疊16,該光學堆疊通常包括在一透明基板20上之一電極層、一吸收層及一電極層(未單獨圖示)。基板20之相對厚度比光學堆疊16之厚度大得多。舉例而言,在某些實施例中,基板20為約700 μm厚且光學堆疊16為約1 μm厚或更薄。在某些實施例中,基板20為玻璃。支撐件18對藉由空腔19與光學堆疊16分離之活動反射層14提供支撐。
活動反射層14包括第一材料11之一相對較薄層及第二材料13之一相對較厚層。在圖8之實施例中,第一材料11為安置於一約為300埃厚之層中的鋁,且第二材料13為安置於一約為1000埃厚之層中的鎳。在其他實施例中,第一材料11及第二材料13可包含其他材料,例如鋁合金。在其他實施例中,第一材料11及第二材料13之厚度亦可不同。在某些實施例中,活動反射層14可為單片的,僅包括均勻的單一層,該層包含(例如)鎳、鎳合金、鋁或鋁合金。在其他實施例中,活動反射層14可包括兩層以上之材料。在某些實施例中,第一材料11之層可比第二材料13之層厚,其可改變主要材料之應力與應變關係。
由於干涉調變器之溫度變化而引入干涉調變器中的應力及所得應變可顯著影響活動反射層14的移動。應力為由主體對相鄰部分每單位面積所施加之力,且應變為由應力引起的變形或尺寸變化。對應力與彈性限制的抵抗力取決於固體之組合物。當主體受拉時,稱其在張力或張應力作用下,且當其被推時,其在壓力或壓應力作用下。一般認為張應力為正,而認為壓應力為負。當材料之溫度改變時,主體根據製造主體所用之材料的熱膨脹係數(CTE)而膨脹或收縮。干涉調變器之正常操作溫度可為(例如)約-40℃至+70℃。當溫度改變時,基板20、活動反射層14之第一材料11及第二材料13根據其各別CTE而不同地膨脹及收縮。兩種不同材料之此膨脹及收縮在活動反射層14中引入應變,其在活動反射層14中引起應力的相應變化。
儘管第一材料11之層及第二材料13之層作為如由其各別CTE所表示的溫度之函數而膨脹及收縮,但是較厚層(例如第二材料13)之CTE支配膨脹量或收縮量。歸因於基板20大得多之厚度,基板20之膨脹及收縮來支配基板20及光學堆疊16之膨脹量及收縮量。通常,基板20之CTE小於第二材料13之層的CTE,使得當參考溫度改變時第二材料13之層膨脹並收縮的程度大於基板20膨脹並收縮的程度。然而,支撐件18約束活動反射層14相對於基板20的膨脹及收縮。因此,當溫度改變時,活動反射層14在活動反射層14之平面x及y方向中經歷應變的變化,且應力(σ)之相應變化亦發生於活動反射層14之x及y方向中。活動反射層14之應力影響其在致動位置與非致動位置之間移動的能力,且因此影響偏壓。在一實施例中,基板20包含顯示等級康寧(Corning)1737、具有3.76×10- 6
/℃之CTE的鋁矽酸鹽玻璃。鋁矽酸鹽玻璃之典型組合物為55.0% SiO2
、7.0% B2
O3
、10.4% Al2
O3
、21.0% CaO及1.0% Na2
O。
圖9為根據一實施例說明干涉調變器之溫度(x軸)與偏壓(y軸)之間的關係之圖表。如圖9中所示,在某一溫度範圍內,干涉調變器之偏壓大致與干涉調變器之溫度成反比關係,例如,當干涉調變器之溫度增加時,偏壓減少。視干涉調變器之滯後特性而定,即使偏壓之小的變化(例如,在某些實施例中,約0.25伏特或更小)亦可顯著影響干涉調變器之操作。在圖9之圖表中,在約25℃之溫度變化期間,偏壓改變約0.25伏特。
如圖9所例證,溫度之變化在活動反射層14之平面x及y方向中引起應力的增加或減少,其會影響偏壓。對經施加以控制干涉調變器60的電壓之基於溫度的補償可有利地用於保持干涉調變器60始終如一地操作。亦即,當干涉調變器之溫度增加時,提供較低致動電壓,且當溫度降低時,提供較高致動電壓。
如上文所描述,施加至干涉調變器之致動電壓為施加至干涉調變器之兩個電壓(行偏壓(Vb i a s
)與列電壓)之組合。在本文中所描述之實施例中,列電壓不會自其+△V或-△V之值(例如,見圖4)改變。可藉由陣列驅動器22(例如)作為溫度之函數而調整偏壓,從而提供補償溫度之致動電壓。在以下等式中說明偏壓(本文中亦稱為操作電壓(VO p p
))、應力(σ
)與溫度(T)之間的關係: σ
=σ o
+k
△T
等式2其中σo
為在(例如)參考溫度下之殘餘應力,且k為常數。典型參考溫度為約25攝氏度之室溫。作為在一實施例中此等參數之間的關係之實例,溫度每增加一攝氏度會導致活動反射層中之應力變化2 MPa且操作電壓偏移約11 mV。在共同實施例中,干涉調變器60之層14內之應力(σ)為張應力,其意謂σ大於或等於零。
層14中之殘餘應力σo
係指在鬆弛(為致動)狀態中時在參考溫度下之應力,其係用於製造干涉調變器60之過程的結果。因為干涉調變器60經受各種處理溫度且因為層14最初形成於一最終被移除之犧牲層上,所以製造過程影響殘餘應力σo
。
在圖8中,關於一單位面積17展示層14內之沿各別x軸及y軸的應力σx
及σy
。由於干涉調變器之溫度變化而產生的致動電壓之變化可由以下等式來展示:
其中L為干涉調變器之支撐件之間的距離,h
為氣隙厚度(反射層14移動穿過該厚度),σ(T)為活動反射層14中的應力(其係參考溫度T之函數),且t為活動反射層14之厚度。在干涉調變器之設計期間選擇氣隙、活動反射層之厚度及支撐件之間的距離,且因此,一旦製造了調變器,氣隙、活動反射層之厚度及支撐件之間的距離便不經歷變化。
可將應力σ之溫度相依性描述為σ=σ0
-σT
(T),其中σ0
為在製造後在參考溫度下活動反射層14中之殘餘應力,如上文所描述,其受第二材料13之CTE的支配。在某些實施例中,參考溫度為參考溫度。
活動反射層14與基板20之間的熱膨脹失配引起熱應變及所得熱應力,其係熱膨脹失配之函數。舉例而言,若活動反射層14為鎳且基板20為第1737號康寧玻璃(Corning Glass),則可將熱失配(△CTE)描述為:△CTE=α 1
-α 2
等式4其中α 1
=13.0×10- 6
/℃(鎳之CTE),且α 2
=3.76×10- 6
/℃(第1737號康寧玻璃之CTE)。於是可將熱應變εT
描述為:εT
=(△CTE)(△T) 等式5其中,△T為相對於參考溫度之溫度變化。於是可將所得熱應力描述為:σT
(T)=E1
εT
=E1
(△CTE)(△T) 等式6其中E1
為鎳之彈性模數,且△T為相對於參考溫度之溫度變化。於是可將致動電壓描述為溫度的函數,如以下等式之任一者中所示:
或
其中△T為相對於參考溫度之溫度變化。等式8將致動電壓展示為等式7之線性近似。圖9為說明在一特定實施例中溫度與偏壓之間的關係並說明此關係在某一溫度範圍內幾乎為線性之圖表。注意,k1
及k2
為常數,其簡化了等式之表示。
藉由選擇最小化活動反射層14與基板20之間的CTE失配的變量、所使用的每一材料(例如,第一材料11及第二材料13)之層的厚度及調變器製造技術,可在製造期間在某種程度上控制活動反射層14之殘餘應力。
藉由列電壓與行電壓之間的差來驅動干涉調變器。當溫度改變時,僅需要調整行電壓以使調變器適當地工作。將瞭解,術語"行"及"列"在可在垂直或水平方向中定向的意義上來講為幾何上任意的。在此揭示內容中,將認為"行"是接收與影像資料相關的信號之一組顯示輸入端。將認為"列"是接收不隨影像資料改變的信號(諸如上文描述之順序列選通輸入信號)之一組顯示輸入端。
圖3說明在一特定溫度下MEMS顯示元件之滯後窗。如圖10中所示,當溫度改變時,此等滯後窗偏移。圖10中以實線展示在參考溫度T0
下之滯後窗。滯後窗之位置之特徵可為右邊及左邊窗之各別中點(Vb i a s 0
及-Vb i a s 0
)。典型參考溫度為約25攝氏度之室溫,但其可為任何溫度。當溫度自T0
下降至T時,滯後窗彼此遠離地移動,如虛線所表示。滯後窗之新位置之特徵類似地可為右邊及左邊窗之各別中點(Vb i a s
及-Vb i a s
)。可根據下式由Vb i a s 0
及-Vb i a s 0
計算Vb i a s
及-Vb i a s
:-Vb i a s
(左邊滯後窗)=-Vb i a s 0
-Kt
*(T-T0
) 等式9 Vb i a s
(右邊滯後窗)=Vb i a s 0
+Kt
*(T-T0
) 等式10其中Kt
為負常數。如圖10中所示,當溫度降低時,滯後窗彼此遠離地移動。若溫度增加,則滯後窗彼此相向地移動。
一旦判定滯後窗之位置,便可接著使用圖11中所示之機制來判定用以驅動調變器之適當行電壓,此處將其重複如下:Vh i g h
=Vb i a s 0
+Kt
*(T-T0
) 等式11 Vl o w
=-Vb i a s 0
-Kt
*(T-T0
) 等式12
可藉由各種方式來實現對行電壓之控制,諸如軟體控制或使用運算放大器之類比電路。
可調整行電壓以補償除溫度偏移外的其他因素,諸如電荷累積。如圖10中所示,溫度變化導致滯後窗彼此相向地移動或彼此遠離地移動,而此等窗繼續關於零伏特對稱。不同於溫度偏移,電荷累積導致兩個滯後窗之單向偏移,使得兩個窗不再關於零伏特對稱。在一實施例中,可將行電壓調整如下:Vh i g h
=Vr o w M i d
+Vo f f s e t
+Vb i a s 0
+Kt
*(T-T0
) 等式13 Vl o w
=Vr o w M i d
+Vo f f s e t
-Vb i a s 0
-Kt
*(T-T0
) 等式14
Vr o w M i d
為選通應用之間的列電壓。如圖5B中所示,Vr o w M i d
之典型值為零。Vo f f s e t
表示由諸如電荷累積之其他因素引起的滯後窗之偏移。
圖12為示意性地說明併入有3x3干涉調變器顯示器之電子裝置之一實施例的類似於圖2之系統方塊圖,且其中驅動電路經組態以基於現在溫度提供用以驅動陣列30之致動信號。圖12之方塊圖說明一耦接至用以驅動陣列30之電路的感測器62。感測器62感測溫度條件並提供基於所感測之溫度的信號至陣列驅動器22。感測器62可包括感測器電路之各種實施例,例如,感測溫度並產生相應信號之電路,或受溫度影響以使得來自感測器之信號對應於該溫度之電路。舉例而言,在一實施例中,感測器62包括熱敏電阻,其電阻隨溫度變化。因為已知電阻與溫度之相依性,所以可將電阻器用作溫度感測器。在某些實施例中,與製造干涉調變器之陣列一起將熱敏電阻製造於矽上。在某些實施例中,感測器62包含熱電偶。
在圖12中所說明之實施例中,感測器62位於驅動電路之外且耦接至陣列驅動器22。陣列驅動器22經組態以使用其自感測器62接收之信號來提供用以驅動陣列30之對應於溫度的信號。在一實施例中,陣列驅動器22使用儲存於記憶體中之預定查找表來基於所接收之基於溫度之信號判定適當信號以提供信號至陣列。在其中感測器62係安置於陣列驅動器22(例如,圖14)或處理器(例如,圖13)中之其他實施例中,亦可使用查找表來基於所接收之基於溫度的信號而判定適當信號以提供信號至陣列。在另一實施例中,陣列驅動器22(或處理器21)中之電路可近似表現(approximate)圖9中所說明之曲線(例如,將溫度與操作電壓之間的關係近似表現為線性)且接著使用溫度與操作電壓之間的已界定關係來提供與所接收之基於溫度的信號成比例之信號至陣列30。
由感測器62感測到之溫度可為在陣列30處、在大體上接近陣列30之位置處或在不同於陣列30之該位置的位置處之溫度。舉例而言,在各種實施例中,感測器62感測陣列驅動器22、處理器21之溫度或在感測器62自身處之溫度。在某些實施例中,感測器62經組態以感測在包括陣列30之顯示器中的預定位置處之溫度,或感測在包括陣列30之電子裝置中的預定位置處之溫度。
在某些實施例中,感測器62亦包括一置放於特定位置處以感測溫度之感測元件68,其中因為該位置與陣列30之干涉調變器於其下操作的溫度相關,所以較佳地判定該位置。在此實施例中,感測元件位於陣列30附近。在其他實施例中,感測元件68可置放(例如)於驅動電路中、包括陣列30之顯示器中之任何地方,或包括陣列30之電子裝置中的任何地方。感測器62中之電路偵測溫度對感測元件68之影響,且基於溫度將信號傳送至驅動電路(例如,陣列驅動器22)。
視所要的特定實施例而定,感測器62可位於各種位置中。圖13為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及感測器62之電子裝置之另一實施例的系統方塊圖。在圖13中,感測器位於處理器21中。在一實施例中,感測器62感測處理器中之與陣列30之溫度相關的溫度,且使用基於所感測之溫度的信號來驅動陣列30。在某些實施例中,處理器21可具有用以連接感測元件(未圖示)之連接,使得感測器62可感測在處理器21之外的位置處的溫度。
圖14為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及感測器62之電子裝置之另一實施例的系統方塊圖。此處,感測器62位於陣列驅動器22中。在一實施例中,感測器62感測陣列驅動器22中之與陣列30之溫度相關的溫度,且使用基於所感測之溫度的信號來驅動陣列30。在某些實施例中,陣列驅動器22可具有與感測元件(未圖示)的連接,使得感測器62可感測在陣列驅動器22之外的位置處之溫度。
圖15為示意性地說明一電子裝置之一實施例的系統方塊圖,其併入有一3x3干涉調變器顯示器及控制由陣列驅動系統施加至其的將干涉調變器置於致動狀態或釋放狀態中所必需的電壓量之電路。此實施例包括連接至(例如,特定言之)陣列驅動器22中之驅動電路之測試電路64,且可包含一或多個測試干涉調變器66(或測試調變器)。為考慮溫度之影響,測試電路64判定將測試調變器66之鏡面置於致動及/或釋放狀態中所需之電壓量,並發送一對應於所判定之電壓的信號至驅動電路(例如,陣列驅動器22)。陣列驅動器22接著基於來自測試電路64之信號調整驅動電壓以達成適當操作電壓。由於監視一或多個測試調變器之致動及/或釋放,陣列驅動器22可基於所量測之致動/釋放電壓而提供驅動信號至陣列30。在某些實施例中,提供至陣列的驅動信號與所量測之致動電壓成比例或大體上等於所量測之致動電壓。在某些實施例中,顯示器中包括第二驅動電路以驅動一或多個測試調變器66。
在一實施例中,測試干涉調變器66為具有與陣列30中存在的干涉調變器類似之結構組態的干涉調變器。測試調變器66充當一平臺,可施加測試驅動信號於其上且由其記錄量測結果。通常,此等測試干涉調變器不用於為了顯示目的而輸出光。測試干涉調變器66之總尺寸比例可類似於或不同於陣列30內之干涉調變器之尺寸比例。視所意欲之測試量測目標而定,測試干涉調變器66之總尺寸或特定尺寸可相對於陣列30之干涉調變器變化。在替代實施例中,測試干涉調變器66具有不同於陣列30之結構組態的結構組態。
在某些實施例中,可使用兩個或兩個以上之調變器(未圖示)。測試調變器可位於顯示器中之各種位置中,包括陣列中之調變器的每一列及/或行之末端。通常,定位測試調變器,使得其對於顯示器之觀察者不可見,例如,其不接收或輸出任何可見光至觀察者。
測試電路64可藉由施加電壓至測試調變器66以在致動狀態與釋放狀態之間"觸發"調變器,同時監視測試調變器66以判定調變器在什麼電壓下改變狀態來判定致動測試調變器66所需之電壓。在某些實施例中,藉由三角形電壓波來驅動測試電路64,如由圖16中之信號90所說明。在另一實施例中,用具有三角波形及與致動測試調變器所需的電壓位凖成比例之振幅的信號來驅動測試調變器。
較佳以與用來驅動顯示器之頻率相同的頻率驅動測試電路64,但是亦可使用其他頻率來驅動測試電路64。同樣,較佳以與陣列30相同之框速率驅動測試電路64,但是亦可使用其他框速率。舉例而言,在某些實施例中,以具有等於顯示框速率或與顯示框速率成比例之頻率的信號驅動測試調變器。在另一實施例中,用於驅動測試調變器之信號的頻率大致為顯示框速率的二分之一。
在某些實施例中,驅動信號90之電壓振幅大於預期致動電壓以確保達到致動電壓。在某些實施例中,當參考溫度降低時,驅動信號90之電壓振幅可增加。在其他實施例中,用於驅動測試調變器之信號為週期性的且用以驅動陣列之驅動信號為特定影像內容的。
在一實施例中,監視測試調變器66之電容以判定在什麼電壓下調變器改變狀態,且使用此資訊在電容變化時及當有電容變化之跡象時基於所施加之電壓位凖來改變驅動電壓。圖16展示時間(x軸)對電容及電壓(y軸)的圖表,且包括信號90及電容曲線95。信號90表示根據一實施例之施加於測試調變器66上以致動並釋放活動反射層14之電壓。電容曲線95表示測試調變器66之量測到的電容,其係由於由施加由信號90所說明之電壓而產生。
此處,測試調變器66在釋放位置中開始。施加至測試調變器66之電壓以狀態70中之負值開始,增加至狀態74處之正峰值,減少至狀態80處之負峰值,並再次增加至狀態82處之小負值。電容曲線95反映在電壓根據信號90改變時測試調變器66之量測到的電容。所量測之電容曲線95以狀態70處之低值開始且接著隨電壓增加而改變至狀態72處之高值,指示測試調變器66得以致動。在狀態76處,電容曲線95變回低值,其指示測試調變器得以釋放。在狀態78處,電容曲線95變為高值,指示測試調變器66再次得以致動。最終在狀態82處,電容曲線95變回低值,其指示測試調變器66再次得以釋放。在其他實施例中,監視流至測試調變器66之電流以判定其何時致動或釋放。當測試調變器66致動或釋放時,電流將達到尖峰且電容將增加或減少。
在一實施例中,"觸發"測試調變器66,例如,將一系列電壓施加至測試調變器66,使得電壓自正電壓轉換至負電壓,或自負電壓轉換至正電壓。在此條件下,當觸發電壓以判定導致測試調變器66致動並釋放的電壓之位凖時監視電容,且相應地調整經提供以驅動陣列30之致動信號。在起動調變器時可執行此觸發,且接著週期性地執行此觸發以考慮在其使用期間發生的變化。在某些實施例中,由於由使用者或由自動過程(例如,診斷)接收的輸入而執行此過程。
測試調變器之機電回應可經組態以具有與陣列30之干涉調變器的機電回應之預定關係。舉例而言,預定關係可為使得該等機電回應大體上成比例、大體上相等或其具有大體上相同之機電特性。藉由瞭解測試干涉調變器66之機電回應與陣列30之干涉調變器之機電回應之間的關係,對致動並釋放測試干涉調變器66所需的電壓位凖之量測允許調整發送至陣列30的驅動信號以補償影響效能之各種因素。如先前所提及,一因素為溫度的變化。注意,測試干涉調變器66之使用允許在無需量測溫度的情況下補償發送至陣列30之驅動信號。
測試干涉調變器66亦可用於量測陣列30之干涉調變器之電效能及機械效能中的偏移電壓之長期漂移。偏移電壓之漂移可由於(例如)長期經受不利溫度、裝置中之機械或結構變化,或光學堆疊及/或活動鏡面層14中之電荷累積。
測試調變器可具有不同機電特性以(例如)量測劇烈的溫度變化、電壓尖峰或將保證顯示器起始一診斷程序(諸如,關機及重新起動)的其他條件。
測試干涉調變器66亦可用於量測偏移電壓,該電壓為大致在干涉調變器系統之正滯後窗與負滯後窗之間的中點處的電壓位凖。施加校正電壓脈衝至測試及陣列干涉調變器並量測測試干涉調變器之偏移電壓的遞迴演算法可用於調整或重設偏移電壓。
在某些實施例中,陣列中之干涉調變器及測試調變器各自具有以預定關係相關的電回應功能。舉例而言,測試調變器在其行電極中可具有不同於陣列中之干涉調變器的電阻,使得測試調變器之電特性不同於陣列中之干涉調變器但其機械特性相同。在其他實施例中,陣列中之干涉調變器及測試調變器各自具有以預定關係相關的機械回應功能。舉例而言,測試調變器可具有不同於陣列中之干涉調變器的物理或機械性質(例如,較高之柱密度),使得測試調變器之機械特性不同但其電特性相同。
在另一實施例中,耦接至驅動電路(例如,陣列驅動器22、處理器21或驅動電路24、26)之電路具有受溫度影響之電路,例如,其具有對應於顯示器之溫度變化之以預定方式改變的一或多個電子特性。基於改變之電子特性,驅動電路產生對應於溫度變化的用於陣列30之致動信號,使得陣列30之干涉調變器以適當操作電壓操作。此溫度影響電路可耦接至驅動電路、實施於驅動電路中或實施於感測器62中。
圖17說明驅動一具有可與先前所描述之實施例一起使用的複數個干涉調變器之陣列30(例如,圖2)的過程100。在狀態102中,在顯示器中之預定位置處感測溫度。可使用感測器、測試電路、測試干涉調變器或受溫度影響之電路來感測溫度。
在狀態104中,將基於所感測之溫度的感測器信號傳送至顯示驅動器。隨後,在狀態106中,過程100基於傳送至顯示驅動器之感測器信號而產生致動信號。根據所感測之溫度而調整所產生之致動信號的位凖,使得當陣列30中之干涉調變器的溫度增加時,施加至如由致動信號所指定的干涉調變器之電壓降低,使得驅動電路提供適當之操作電壓至陣列30。反過來,當顯示器中之干涉調變器的溫度降低時,施加至如由致動信號所指定的干涉調變器之電壓增加。最終,在狀態108中,過程100提供致動信號至陣列30。
在某些實施例中,亦可對陣列30之干涉調變器執行對測試干涉調變器66所做之量測,使得專用測試干涉調變器66將為可選的。舉例而言,可將陣列30之少量干涉調變器(例如,一或多者)用作測試干涉調變器與顯示干涉調變器。在許多狀況下,將需要對位於顯示幕之一側或在顯示幕之一拐角內之干涉調變器執行測試,以便最小化測試程序之任何不利的光學效應。同樣,在許多狀況下,陣列30內用於測試之干涉調變器之尺寸及結構組態將大體上與陣列30之剩餘部分中的干涉調變器相同。
前述描述詳細描述本發明之某些實施例。然而,將瞭解無論本文中的前述內容看上去如何詳細,仍可以許多方式來實施本發明。應注意,在描述本發明之某些特徵或態樣時對特定術語之使用不應被視為暗示在本文中將該術語重新界定為侷限於包括本發明之與該術語相關聯之特徵或態樣的任何特定特性。
1、2、3...列/行
11...第一材料
12a、12b...干涉調變器
13...第二材料
14、14a、14b...活動反射層
16、16a、16b...光學堆疊
17...單位面積
18...柱
19...間隙/空腔
20...基板
21...處理器
22...陣列驅動器
24...列驅動電路
26...行驅動電路
27...網路介面
28...框緩衝器
29...驅動器控制器
30...顯示陣列/面板/顯示器
32...繫栓
34...可變形層
40...例示性顯示裝置
41...外殼
42...支撐柱插塞
43...天線
44...匯流排結構
45...揚聲器
46...麥克風
47...收發器
48...輸入裝置
50...電源
52...調節硬體
60、62...感測器
64...測試電路
66...測試調變器
68...感測元件
70、72、74、76、78、80、82...狀態
90...信號
95...電容曲線
圖1為描繪一干涉調變器顯示器之一實施例之一部分的等角視圖,其中第一干涉調變器之一活動反射層在鬆弛位置中且第二干涉調變器之一活動反射層在致動位置中。
圖2為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器之電子裝置之一實施例的系統方塊圖。
圖3為對於圖1之干涉調變器之一例示性實施例的活動鏡面位置對所施加之電壓之圖。
圖4為可用於驅動一干涉調變器顯示器之一組列及行電壓的說明。
圖5A說明圖2之3x3干涉調變器顯示器中的顯示資料之一例示性框。
圖5B說明可用於寫入圖5A之框的列及行信號之一例示性時序圖。
圖6A及圖6B為說明一包含複數個干涉調變器之視覺顯示裝置之一實施例的系統方塊圖。
圖7A為圖1之裝置的橫截面。
圖7B為干涉調變器之一替代實施例的橫截面。
圖7C為干涉調變器之另一替代實施例的橫截面。
圖7D為干涉調變器之又一替代實施例的橫截面。
圖7E為干涉調變器之額外替代實施例的橫截面。
圖8為干涉調變器之透視圖,其說明活動反射層之多個層。
圖9為說明干涉調變器之操作電壓與溫度之間的關係之圖表。
圖10為當溫度改變時可用於驅動干涉調變器顯示器之一組列及行電壓的說明。
圖11為當溫度改變時可用於驅動干涉調變器顯示器之一組列及行電壓的說明。
圖12為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及溫度感測器的電子裝置之一實施例之系統方塊圖。
圖13為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及溫度感測器的電子裝置之另一實施例之系統方塊圖。
圖14為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及溫度感測器的電子裝置之另一實施例之系統方塊圖。
圖15為說明一併入有一3x3干涉調變器顯示器及一測試干涉調變器的電子裝置之一實施例之系統方塊圖。
圖16為時間(x軸)對電容及電壓(y軸)之圖表,且說明由於所施加電壓而產生的干涉調變器之電容。
圖17為說明基於所感測溫度而驅動一陣列之過程的流程圖。
Claims (20)
- 一種顯示器,其包含:微機電系統(MEMS)顯示元件之一陣列;及一驅動電路,其經耦接至該陣列且經組態以提供用以驅動該陣列之致動信號,其中該等致動信號包含至少一列信號及一行信號,且其中該等列及行信號之僅一者經調整以適於溫度變化。
- 如請求項1之顯示器,其中該等列及行信號之僅一者包含一表示待顯示於該陣列中之影像的資料信號,且其中唯有包含一資料信號之該信號經調整以適於溫度變化。
- 如請求項2之顯示器,其中該等MEMS顯示元件之至少一者包含一干涉調變器。
- 如請求項3之顯示器,其中該等列及行信號包含電壓信號。
- 如請求項4之顯示器,其中經調整以適於溫度變化之該列或行電壓信號經設計成取在一溫度T下的兩個值Vhigh 及Vlow 之一者,該兩個值可藉由以下等式予以計算:Vhigh =Vbias0 +Kt * (T-T0 ) Vlow =-Vbias0 -Kt * (T-T0 )其中Vbias0 及-Vbias0 為經選擇以在一參考溫度T0 下驅動該陣列之該等電壓值,且Kt 為一負常數。
- 如請求項1之顯示器,其進一步包含:一經組態以與該顯示器通信之處理器,該處理器經組態以處理影像資料;及 一經組態以與該處理器通信之記憶體裝置。
- 如請求項6之顯示器,其進一步包含一經組態以發送該影像資料之至少一部分至該驅動電路的控制器。
- 如請求項6之顯示器,其進一步包含一經組態以發送該影像資料至該處理器之影像源模組。
- 如請求項8之顯示器,其中該影像源模組包含一接收器、收發器及發射器之至少一者。
- 如請求項6之顯示器,其進一步包含一經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳送至該處理器之輸入裝置。
- 一種驅動微機電系統(MEMS)顯示元件之一陣列的方法,該方法包含:感測在一預定位置處之一溫度;至少部分地基於該所感測之溫度而產生具有一位準的一列信號及一行信號之一者且不基於該所感測之溫度而產生該等列及行信號之另一者;及提供該等列及行信號至該陣列。
- 如請求項11之方法,其中該等列及行信號之僅一者包含一表示待顯示於該陣列中之影像的資料信號,且其中唯有包含一資料信號之該信號係基於該所感測之溫度而產生。
- 如請求項12之方法,其中該等MEMS顯示元件之至少一者包含一干涉調變器。
- 如請求項13之方法,其中該等列及行信號包含電壓信號。
- 如請求項14之方法,其中基於溫度產生該等列或行電壓信號之一者進一步包含藉由以下等式計算在一所感測之溫度T下之兩個值Vhigh 及Vlow 的至少一者:Vhigh =Vbias0 +Kt * (T-T0 ) Vlow =-Vbias0 -Kt * (T-T0 )其中Vbias0 及-Vbias0 為經選擇以在一參考溫度T0 下驅動該陣列之該等電壓值,且Kt 為一負常數。
- 一種顯示器,其包含:用於顯示影像資料之構件;用於感測在一預定位置處之一溫度的構件;用於至少部分地基於該所感測之溫度而產生具有一位準之一列信號及一行信號之一者且不基於該所感測之溫度而產生該等列及行信號之另一者的構件,該列信號及該行信號係產生以驅動該顯示構件;及用於提供該等列及行信號至該顯示構件之構件。
- 如請求項16之顯示器,其中該等列及行信號之僅一者包含一表示待顯示於該顯示構件中之影像的資料信號,且其中唯有包含一資料信號之該信號係基於該所感測之溫度而產生。
- 如請求項17之顯示器,其中該顯示構件包含一干涉調變器。
- 如請求項18之顯示器,其中該等列及行信號包含電壓信號。
- 如請求項19之顯示器,其中用於基於溫度而產生該等列 或行電壓信號之一者的構件進一步包含用於藉由以下等式計算在一所感測之溫度T下之兩個值Vhigh 及Vlow 的至少一者之構件:Vhigh =Vbias0 +Kt * (T-T0 ) Vlow =-Vbias0 -Kt * (T-T0 )其中Vbias0 及-Vbias0 為經選擇以在一參考溫度T0 下驅動該陣列之該等電壓值,且Kt 為一負常數。
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