TWI616354B - 路徑安排於預充電電晶體上方之預充電線路 - Google Patents

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Abstract

一種噴嘴發射胞元可以包括一發射電晶體以及具有耦合在一預充電線路和該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極之一預充電電晶體，其中該預充電線路是路徑安排於該預充電電晶體的閘極之上方。一種流體噴射裝置可以包括一電路，該電路包括一噴嘴發射胞元，該噴嘴發射胞元包括一發射電晶體以及一預充電電晶體，該預充電電晶體具有耦合在一預充電線路和該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極，於其中該預充電線路是路徑安排於該預充電電晶體的閘極之上方。一種電路可以包括一數目之發射電晶體以及一數目之預充電電晶體，該等預充電電晶體之各者具有耦合在一預充電線路和該等發射電晶體之一者的一閘極之間的一源極和一汲極，於其中該預充電線路是路徑安排於該等預充電電晶體的閘極之各者的上方。

Description

路徑安排於預充電電晶體上方之預充電線路 發明領域
本發明係有關於路徑安排於預充電電晶體上方之預充電線路。
發明背景
一發射胞元是傳送一信號至一噴墨筆中之一噴嘴的一電路之部件。當該信號被接收時，與該噴嘴相關聯之一致動器可以導致一數量之流體自該噴嘴被噴出。
發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種噴嘴發射胞元，其包括：一發射電晶體；一發射電阻器；以及一解碼器，其包括一預充電電晶體，該預充電電晶體具有耦合在一預充電線路及該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極；於其中該預充電線路是路徑安排於該預充電電晶體的閘極之上方。
100‧‧‧流體噴射裝置
105‧‧‧噴嘴發射胞元
110‧‧‧發射電晶體
115‧‧‧預充電電晶體
120‧‧‧發射電阻器
125‧‧‧噴嘴解碼器
200‧‧‧噴嘴發射胞元
205‧‧‧驅動開關
210‧‧‧發射電阻器
215‧‧‧參考線路
220‧‧‧發射線路
225‧‧‧儲存節點電容
230‧‧‧預充電電晶體
235‧‧‧選擇電晶體
240‧‧‧預充電線路
245‧‧‧選擇線路
250‧‧‧資料電晶體
255‧‧‧第一位址電晶體
260‧‧‧第二位址電晶體
265‧‧‧鎖定資料線路
270‧‧‧第一位址線路
275‧‧‧第二位址線路
附圖例示此處所說明之原理的各種範例並且是說明之一部份。所例示之範例僅是給予例示，並且不是作 為對於申請專利範圍之範疇的限制。
圖1是依據此處所說明之原理的一範例而包括一噴嘴發射胞元的一流體噴射裝置之方塊圖。
圖2是依據此處說明之原理的一範例之一噴嘴發射胞元的方塊圖。
圖3是依據此處說明之原理的一範例之一噴嘴發射胞元的分解圖。
整體圖形中，相同的參考標號指明相似之元件，但不必定得是相同元件。
較佳實施例之詳細說明
如上面之概要討論，發射胞元是稱為一噴嘴發射胞元之一電路的部件並且可以安置放於一列印頭之內，而提供一信號至與該噴嘴相關聯之一致動器。當該致動器接收該信號時，其導致一數量之流體自該噴嘴被噴出。在一範例中，該致動器可以是一熱電阻器。在這範例中，該熱電阻器，當接收該信號時，可以加熱且導致該流體在與該噴嘴相關聯之一容室內達到沸點。由於壓力之增加導致該流體透過該噴嘴而噴出。在另一範例中，該致動器是一壓電式材料。在這範例中，該壓電式材料，當接收信號時，將變化形態且導致容室中之額外壓力。該容室中之壓力導致一數量的流體自該噴嘴被噴出。
由於每個噴嘴與其之自己的噴嘴發射胞元相配對之結果，所有噴嘴發射胞元安置於其上之列印頭晶粒的 尺寸也隨著形成於晶粒上的每個噴嘴而增加。這增加用於所有噴嘴之噴嘴發射胞元邏輯的跡線並且可能也進一步地增加列印頭之尺寸。
因此，本說明文說明一噴嘴發射胞元，其包括一發射電晶體以及一預充電電晶體，該預充電電晶體具有耦合在一預充電線路和該發射電晶體之一閘極之間的一源極和一汲極，於其中該預充電線路是路徑安排於該預充電電晶體之閘極的上方。
本說明也說明包括具有一噴嘴發射胞元之一電路之一流體噴射裝置，該噴嘴發射胞元包括一發射電晶體以及具有耦合在一預充電線路和該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極之一預充電電晶體，於其中該預充電線路是路徑安排於該預充電電晶體之閘極的上方。
本說明進一步地說明一電路，其包括一數目之發射電晶體以及一數目之預充電電晶體，該等預充電電晶體之各者具有耦合在一預充電線路和該等發射電晶體之一者的一閘極之間的一源極和一汲極，於其中該預充電線路是路徑安排於該等預充電電晶體之閘極的各者之上方。
如使用於本說明文和附加申請專利範圍中，詞語“流體”是表示廣泛地理解作為在一施加剪力下不斷地變化形態(流動)的任何物質。在一範例中，該流體是一油墨。在另一範例中，該流體是一熱聚合物。再於另一範例中，該流體是一應用藥物。
再更進一步地，如使用於本說明和附加申請專 利範圍中，詞語“一數目之”或相似語言是表示廣泛地理解作為包括1至無窮大之任何正數；零不是一數目，而是沒有一數目。
在下面的說明中，為了說明之目的，許多特定詳細說明被提及，以便對於本系統和方法提供整體的了解。但是，一熟習本技術者應明白，本發明之設備、系統和方法可以實施而不必這些特定細節。說明文中關於“一範例”或相似語言意謂著所說明之一特定的特點、結構、或特性配合包含所說明之範例，但可以不是包含於其他範例中。
圖1是依據此處所說明之原理的一範例而包括噴嘴發射胞元(105)之流體噴射裝置(100)的方塊圖。該流體噴射裝置(100)可以是任何類型之噴射裝置，其可以導致一數量之流體自形成於其上之一噴孔以噴出。在一範例中，該流體噴射裝置(100)是一印表機墨匣。在這範例中，包括噴嘴發射胞元(105)之印表機墨匣包括一流體貯存器、一晶粒、一撓性電纜線、導電墊片、以及一記憶體晶片。該撓性電纜線是黏附至該墨匣且包含藉由導電墊片電氣地連接記憶體晶片與晶粒之跡線。
該墨匣係可以安裝在整合於印表機托架之滑台。當該墨匣是正確地安裝時，導電墊片是壓抵住滑台中對應的電氣接觸點，允許印表機與墨匣通訊，以及控制墨匣之電氣功能。例如，流體噴射裝置(100)可以引導噴嘴發射胞元(105)以進行一噴嘴之發射順序。
在另一範例中，流體噴射裝置(100)可以是一頁面寬之陣列。在這範例中，噴嘴發射胞元(105)可以置放於頁面寬陣列之外。但是，該流體噴射裝置(100)仍然可以傳送一信號至與流體噴射裝置(100)相關聯之噴嘴發射胞元(105)以便導致一噴嘴發射。
與流體噴射裝置相關聯之一記憶體晶片也可以被包含並且可以包含多種資訊，其包含流體墨匣之型式、包含於該墨匣中之流體類型、流體貯存器中所剩餘之流體數量的估計、校正資料、錯誤資訊、以及其他資料。在一範例中，記憶體晶片可以包括關於何時墨匣應該維修之資訊。該流體噴射裝置(100)可依據包含於墨匣記憶體中之資訊而採用適當的動作，例如，通知該使用者流體供應量是低的或改變列印程式以保持影像品質。
再於另一範例中，流體噴射裝置(100)可以是3D印表機。在這範例中，該流體可以是一建構材料，其選擇性地沈積在一基片上以便產生一3D物件。再於另一範例中，該流體噴射裝置(100)可以是一應用藥物分配器。在這範例中，該基片可以是一可食用基片，於其中應用藥物分配器分配供一病患食用之一計量的應用藥物數量至該可食用基片上。
噴嘴發射胞元(105)包括一發射電晶體(110)、一發射電阻器(120)、以及包括一預充電電晶體(115)之一噴嘴解碼器(125)。預充電電晶體(115)之源極和汲極可以通訊地耦合至一預充電線路。該預充電線路提供一電氣信號 至預充電電晶體(115)，以便充電與相關聯噴嘴發射胞元(105)之一記憶體節點。在一範例中，該預充電線路是實體地路徑安排於預充電電晶體(115)的閘極之上方。這提供縮小噴嘴發射胞元(105)之尺寸的優點。在一範例中，噴嘴發射胞元之尺寸自112μm縮小至75μm。噴嘴發射胞元(105)尺寸之減少允許額外噴嘴發射胞元(105)被包含進入流體噴射裝置(100)中。藉由增加更多噴嘴發射胞元(105)至流體噴射裝置(100)之能力，額外噴嘴可以被包含進入流體噴射裝置(100)中而允許流體噴射裝置上之較佳品質列印。
圖2是依據此處所說明之原理的一範例之噴嘴發射胞元(105)。如上所述，噴嘴發射胞元(105)包括一發射電晶體(110)、一發射電阻器(120)、以及包括一預充電電晶體(115)之一噴嘴解碼器(125)。預充電電晶體(115)之源極和汲極可以通訊地耦合至一預充電線路。該預充電線路提供一電氣信號至該預充電電晶體(115)，以便充電與噴嘴發射胞元(105)相關聯之一記憶體節點。在一範例中，該預充電線路是實體地路徑安排於預充電電晶體(115)之閘極的上方。這提供縮小噴嘴發射胞元(105)尺寸之優點。在一範例中，噴嘴發射胞元之尺寸自112μm縮小至75μm。噴嘴發射胞元(105)尺寸之減少允許額外噴嘴發射胞元(105)包含進入流體噴射裝置(100)中。藉由增加更多噴嘴發射胞元(105)至流體噴射裝置(100)之能力，額外噴嘴可以被包含進入流體噴射裝置(100)中而允許流體噴射裝置上之較佳品質列印。
圖3是依據此處說明之原理的一範例之噴嘴發射胞元(200)的分解圖。該噴嘴發射胞元(200)包含電氣地耦合至一發射電阻器(210)之一驅動開關(205)。在一範例中，該驅動開關(205)是包含一汲極-源極通路之一FET，其在一端電氣地耦合至發射電阻器(210)之一端點以及在另一端點電氣地耦合至一參考線路(215)。參考線路(215)是連繫至一參考電壓，例如，接地。發射電阻器(210)之另一端點是電氣地耦合至一發射線路(220)，其傳送能量脈波至發射電阻器(210)。如果驅動開關(205)是導通，則能量脈波給與發射電阻器(210)能量。
驅動開關(205)之閘極形成作用如一動態記憶體元件之一儲存節點電容(225)，以依據一預充電電晶體(230)和一選擇電晶體(235)之系列動作而儲存資料。該儲存節點電容(225)是以虛線展示，作為驅動開關(205)之部件。另外地，與驅動開關(205)分離之一電容器可以使用作為一動態記憶體元件。
汲極-源極通路與預充電電晶體(230)之閘極是電氣地耦合至接收一預充電信號之一預充電線路(240)。如上所述，該預充電線路是實體地疊層於預充電電晶體(230)之上。驅動開關(205)之閘極電氣地耦合至預充電電晶體(230)之汲極-源極通路以及選擇電晶體(235)之汲極-源極通路。選擇電晶體(235)之閘極可以電氣地耦合至接收一選擇信號之一選擇線路(245)。一預充電信號是一型式之脈波充電控制信號。另一型式之脈波充電控制信號是採用於一放電噴 嘴發射胞元(200)的範例中之一放電信號。
一資料電晶體(250)、一第一位址電晶體(255)以及一第二位址電晶體(260)包含電氣地平行耦合之汲極-源極通路。資料電晶體(250)、第一位址電晶體(255)和第二位址電晶體(260)之併接組合是電氣地耦合在選擇電晶體(235)的汲極-源極通路和參考線路(215)之間。包含耦合至資料電晶體(250)、第一位址電晶體(255)和第二位址電晶體(260)之併接組合的選擇電晶體(235)之串聯電路是跨越驅動開關(205)之節點電容(225)而電氣地耦合。資料電晶體(250)之閘極是電氣地耦合至接收一資料信號之一鎖定資料線路(265)。第一位址電晶體(255)之閘極是電氣地耦合至接收位址信號之一第一位址線路(270)，並且第二位址電晶體(260)之閘極是電氣地耦合至接收位址信號之一第二位址線路(275)。當低位時，資料信號和位址信號是作用的。如上所述地，節點電容(225)、預充電電晶體(230)、選擇電晶體(235)、資料電晶體(250)、以及位址電晶體(255)和(260)形成一記憶體胞元，其儲存資料並且提供噴嘴之發射。
操作時，節點電容(225)係藉由在預充電線路(240)上提供一高位準電壓脈波而經過預充電電晶體(230)以預充電。在一範例中，在預充電線路(240)上的高位準電壓脈波之前，或在其之期間，一資料信號可以提供於資料線路(265)上以設定資料電晶體(250)之狀態。另外地，位址信號提供於位址線路(270)和(275)上以設定第一位址電 晶體(255)和第二位址電晶體(260)之狀態。一高位準電壓脈波提供於選擇線路(245)上以導通選擇電晶體(235)並且如果資料電晶體(250)、第一位址電晶體(255)、及/或第二位址電晶體(260)是導通，則節點電容(225)放電。另外地，如果資料電晶體(250)、第一位址電晶體(255)、和第二位址電晶體(260都關閉，則節點電容(225)維持充電。
如上所述，預充電線路(240)實體地佈設於預充電電晶體(230)之上。這排除包含金屬跨接線或多晶矽跨接線之任何種類的跨接線之使用。矽晶粒可以構成而具有一數目之不同層。一數目之電氣連接可以透過一數目之這些層而進行，以便避免必須實行一跨接線或導致電路中之短路。一跨接線是被使用以閉合一電氣電路之開裂，或一電氣電路之繞過部份之一短長度導體。使用一跨接線之一副作用是根據克希荷夫(Kirchhoff)電壓法則(KVL)而相對地降低在記憶體節點之電壓。於記憶體節點之降低的電壓將對驅動噴嘴FET具有衝擊，其將導致在噴嘴發射期間更多能量損失。當流體噴射裝置上之噴嘴數目增加時(圖1，100)，這現象將加劇。因為一跨接線是不使用於預充電線路(240)上，上面所說明之噴嘴發射胞元(200)提供一相對更有效率的預充電處理。在這情況中，因為預充電線路(240)實體地位於預充電電晶體(230)之上，所以不需使用一跨接線。如另一優點，預充電線路(240)實體地位於預充電電晶體(230)之上方的放置整體地減少電路之跡線，其允許額外噴嘴發射胞元(200)添加至電路上，因而允許更多噴 嘴添加至流體噴射裝置(圖1，100)上。另外地，由於噴嘴和噴嘴發射胞元(200)數目增加，整個電路中之預充電處理效率被改進。
如於圖2和3中之說明，一電路可以進一步地產生而包括一數目之噴嘴發射胞元(圖2，105；圖3，200)。事實上，如於圖2和3中所說明地，流體噴射裝置可以包括任何數目的噴嘴發射胞元(圖2，105；圖3，200)，以便控制任何所給予的列印頭上或頁面寬陣列上之一數目的噴嘴。此處所述之優點是隨著各分別的噴嘴發射胞元(圖2，105；圖3，200)之尺寸降低，包括上述圖2和3中之噴嘴發射胞元(圖2，105；圖3，200)的整個電路將也會是較小型。
前面之說明已被呈現以例示和說明上述原理之範例。這說明不欲為排除性或限制這些原理於所揭示之任何精確形式。許多有修改及變化可以根據上面技術而教示。

Claims (15)

  1. 一種噴嘴發射胞元，其包括：一發射電晶體；一發射電阻器；以及一解碼器，其包括一預充電電晶體，該預充電電晶體具有耦合在一預充電線路及該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極；其中該預充電線路是實體地路徑安排於該預充電電晶體的閘極之上方。
  2. 如請求項1之噴嘴發射胞元，其中一跨接線是不使用於該預充電線路上。
  3. 如請求項1之噴嘴發射胞元，其中該發射電晶體包括耦合在一發射電阻器和一參考電壓之間的一源極和一汲極。
  4. 如請求項1之噴嘴發射胞元，進一步包括一選擇電晶體，該選擇電晶體具有一源極和一汲極耦合在該預充電電晶體的一源極和一汲極、以及一資料電晶體、一第一位址電晶體、和一第二位址電晶體之一並接組合之間。
  5. 如請求項4之噴嘴發射胞元，進一步地包括一記憶體節點，該節點用以按照該預充電電晶體和該選擇電晶體之一連續致動而儲存資料。
  6. 一種流體噴射裝置，其包括：一電路，該電路包括一噴嘴發射胞元，該噴嘴發射胞元包括： 一發射電晶體；一發射電阻器；以及一解碼器，其包括一預充電電晶體，該預充電電晶體具有耦合在一預充電線路及該發射電晶體的一閘極之間的一源極和一汲極；其中該預充電線路是實體地路徑安排於該預充電電晶體的閘極之上方。
  7. 如請求項6之流體噴射裝置，其中一跨接線是不使用於該預充電線路上。
  8. 如請求項6之流體噴射裝置，其中該發射電晶體包括耦合在一發射電阻器和一參考電壓之間的一源極和一汲極。
  9. 如請求項6之流體噴射裝置，進一步包括一選擇電晶體，該選擇電晶體具有一源極和一汲極耦合在該預充電電晶體的一源極和一汲極、以及一資料電晶體、一第一位址電晶體、和一第二位址電晶體之一並接組合之間。
  10. 如請求項9之流體噴射裝置，進一步地包括一記憶體節點，該節點用以按照該預充電電晶體和該選擇電晶體之一連續致動而儲存資料。
  11. 一種電路，其包括：一數目之發射電晶體；一數目之發射電阻器；以及一數目之解碼器，各解碼器包括預充電電晶體，各預充電電晶體具有耦合在一預充電線路及該等發射電晶體中之一者的一閘極之間的一源極和一汲極； 其中該預充電線路是實體地路徑安排於該等預充電電晶體的閘極之各者的上方。
  12. 如請求項11之電路，其中一跨接線是不使用於該預充電線路上。
  13. 如請求項11之電路，其中各發射電晶體包括耦合在一發射電阻器和一參考電壓之間的一源極和一汲極。
  14. 如請求項11之電路，進一步地包括一數目之選擇電晶體，各選擇電晶體具有一源極和一汲極耦合在該等預充電電晶體中之一者的一源極和一汲極、以及一資料電晶體、一第一位址電晶體、和一第二位址電晶體之一並接組合之間。
  15. 如請求項14之電路，進一步包括一數目之記憶體節點，該等記憶體節點用以按照該等預充電電晶體中之一者和該等選擇電晶體中之一者的一連續致動而儲存資料。
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