CN101385066B - 用于将数据写入到微机电系统显示器元件的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

另一实施例揭示一种驱动包含MEMS元件阵列的显示器装置的方法。所述MEMS元件特征在于包含优选正和优选负的激活电位差、优选正和优选负的保持电位差以及优选释放电位差的一组优选的驱动电位差，其中所述组优选的驱动电位差关于与0V相差偏移量δV的电压对称。另一实施例使用一组减小的电源电压，同时维持在无可见假象的情况下施加相反极性的电位差的电荷平衡效果。

Description

用于将数据写入到微机电系统显示器元件的方法和系统
技术领域
无
背景技术
微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包括一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。
发明内容
本发明的系统、方法和装置每一者均具有若干方面，其中任何单个方面均不仅仅负责其期望的属性。在不限定本发明范围的情况下，现将简要论述其较突出的特征。考虑此论述之后，且尤其在阅读题为“具体实施方式”的部分之后，将了解本发明的特征如何提供优于其它显示器装置的优点。
一个实施例具有一种驱动包含一组MEMS显示器元件的显示器装置的方法，所述MEMS显示器元件配置为MEMS元件的行和列的阵列，其中所述MEMS元件特征在于包含优选正和优选负的激活电位差、优选正和优选负的保持电位差以及优选释放电位差的一组优选的驱动电位差，其中所述组优选的驱动电位差关于与0V相差偏移量δV的电压对称，且其中驱动电位差作为列电压与行电压之间的差而施加到每一MEMS元件。所述方法包含：产生一组四个不同电压电平；通过将电压施加到阵列的每一列和阵列的每一行以便向阵列施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将显示数据写入到阵列，其中仅从所述组四个不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二保持电位为相反极性。
另一实施例具有一种微机电系统(MEMS)显示器装置，其包含配置为MEMS元件的行和列的阵列的MEMS显示器元件阵列，其中所述MEMS元件特征在于包含优选正和优选负的激活电位差、优选正和优选负的保持电位差以及优选释放电位差的一组优选的驱动电位差，其中所述组优选的驱动电位差关于与0V相差偏移量δV的电压对称，且阵列控制器经配置以通过将电压施加到阵列的每一列和阵列的每一行以便施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将显示数据写入到阵列，其中从一组仅四个不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二保持电位为相反极性。
另一实施例具有一种驱动包含一组MEMS显示器元件的显示器装置的方法，所述MEMS显示器元件配置为MEMS元件的行和列的阵列，其中所述MEMS元件特征在于包含优选正和优选负的激活电位差、优选正和优选负的保持电位差以及优选释放电位差的一组优选的驱动电位差，其中所述组优选的驱动电位差关于与0V相差偏移量δV的电压对称，且其中驱动电位差作为列电压与行电压之间的差而施加到每一MEMS元件。所述方法包含：产生一组四个不同电压电平；通过将电压施加到阵列的每一列和阵列的每一行以便施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将显示数据写入到阵列，其中仅从所述组四个不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二激活电位、第一和第二保持电位以及第一和第二保持电位中的至少一者为相反极性且关于偏移电压δV对称。
附图说明
图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于释放位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。
图2A是图1的装置的横截面图。
图2B是干涉式调制器的替代实施例的横截面图。
图2C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面图。
图2D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面图。
图2E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面图。
图3是说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框图。
图4是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的图。
图5是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。
图6A和6B说明可用于将显示数据帧写入到图3的3×3干涉式调制器显示器的行和列信号的一个示范性时序图。
图7是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的图。
图8是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。
图9是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。
图10是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。
图11A和11B是说明包括多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。
具体实施方式
以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本描述内容中参看了附图，附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了解，本发明可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期本发明可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手提式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、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)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。
图1中说明包含干涉式MEMS显示器元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态下，显示器元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示器元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置而主要在选定的颜色处反射，从而允许除了黑白显示以外的彩色显示。
图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包含MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为释放状态)中，可移动层定位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置中，可移动层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。
图1中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动且高度反射层14a处于距固定部分反射层16a预定距离处的释放位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动高度反射层14b处于邻近于固定部分反射层16b的激活位置中。
固定层16a、16b是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将(每一者为铬和氧化铟锡的)一个或一个以上层沉积到透明衬底20上来制造。所述层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示器装置中形成行电极。可移动层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、16b垂直)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻掉牺牲材料时，可变形金属层通过所界定的气隙19而与固定金属层分离。另一实施例具有例如铝的高度导电和反射的材料，其可用于可变形层，且这些条带可在显示器装置中形成列电极。
在不施加电压的情况下，腔19保留在层14a、16a之间，且可变形层处于机械松弛状态，如图1中像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动层变形且被迫抵靠固定层(此图中未说明的介电材料可沉积在固定层上以防止短路并控制分离距离)，如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD和其它显示器技术中所使用的行/列激活。
根据上文陈述的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图2A-2E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图2A是图1的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图2B中，可移动反射层14在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件。在图2C中，可移动反射层14从可包括柔性金属的可变形层34悬置下来。所述可变形层34直接或间接地连接到围绕可变形层34的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图2D中说明的实施例具有支柱插塞42，可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图2A-2C所示，可移动反射层14保持悬置在腔上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱。而是支柱由平面化材料形成，所述平面化材料用于形成支柱插塞42。图2E中说明的实施例是基于图2D中展示的实施例，但也可适于与图2A-2C中说明的实施例以及未图示的额外实施例的任一者一起发挥作用。在图2E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而去除许多原本可能必须形成在衬底20上的电极。
在例如图2中所示的那些实施例的实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中，反射层14以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对侧的干涉式调制器的部分，其包含可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。这种遮蔽允许实现图7E中的总线结构44，所述总线结构44提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如，寻址与由所述寻址导致的移动)分离的能力。这种可分离的调制器结构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料且使其彼此独立而发挥作用。此外，图2C-2E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述益处由可变形层34实现。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在期望的机械性质方面得以优化。
图3到6说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。图3是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如ARM、Pentium
Figure S200780005111XD00051
、Pentium II
Figure S200780005111XD00052
、Pentium III
Figure S200780005111XD00053
、Pentium IV
Figure S200780005111XD00054
、Pentium
Figure S200780005111XD00055
Pro、8051、MIPS
Figure S200780005111XD00056
、Power PC
Figure S200780005111XD00057
、ALPHA
Figure S200780005111XD00058
)，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)。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，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。
在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22连通。在一个实施例中，所述阵列驱动器22包含将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图3中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。
对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图4中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)6伏的电位差来致使可移动层从释放状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回6伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到1伏以下时才完全释放。因此，在图4中说明的实例中存在约2到4V的电压范围，其中存在所施加电压的窗口，在所述窗口内装置在释放状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。将了解，图4的“驱动电位”界定为固定电极的电位与可变形电极的电位之间的差。因此，“0伏”驱动电位意味着给定行和列相对于例如接地的共用参考具有相同的绝对电压。“0伏”驱动电位并不意味着行或列相对于接地或任何其它参考必需处于0伏的绝对电压。在本发明中依据惯例，正极性驱动电位意味着列电极比行电极处于更高电位。负极性驱动电位意味着行电极比列电极处于更高电位。对于具有图4的滞后特性的显示器阵列来说，可设计行/列激活协议使得在行选通期间，已选通行中待激活的像素暴露于约6伏的电压差，且待释放的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后，所述像素暴露于约3伏的稳态电压差使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历2-4伏的“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或释放预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是释放状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗口内的一电压下维持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像素中。
在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素确认所述组列电极来产生显示帧。另一实施例具有行脉冲，接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于所确认的列线的像素。接着改变所述组已确认列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。另一实施例具有接着施加到行2电极的脉冲，从而根据已确认的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且维持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示数据刷新且/或更新所述帧。另一实施例具有用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的广泛种类的协议，其也是众所周知的且可结合本发明使用。
图5和6说明用于在图3的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4是展示滞后特性的可移动镜位置与所施加电压的图。图5是展示用于产生图3的实施例的优选驱动电位的列和行电压的表，其中每一驱动电位是相关联列电压与相关联行电压之间的差。如图所示，列电压为6V和0V，且行电压为3V、6V和0V，且用于产生优选正和优选负的激活电位(+6V和-6V)、优选正和优选负的保持电位(+3V和-3V)以及优选释放电位(0V)。为了便于解释，所施加的行和列电压的数值给定为0、+3和+6，但将了解，这些所施加电压的数值可一起变化且产生完全相同的保持、释放和激活驱动电位。仅差是相关的，而不是绝对值。
在图5实施例中，激活像素涉及将适当列设定为0，且将适当行设定为+6V。释放像素是通过将适当列设定为+6V，且将适当行设定为相同的+6V，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在3伏的那些行中，不管列处于+6V还是0，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。同样如图5中所说明，将了解，可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+6V，且将适当行设定为0。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为0，且将适当行设定为相同的0，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。
图6B是展示施加到图3的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图6A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图6A中说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于3伏，且所有列均处于6伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的激活或释放状态中均是稳定的。
在图6A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(line time)”期间，将列1和2设定为0伏，且将列3设定为+6伏。因为所有像素均保留在2-4伏的稳定窗口中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从3V升到6V且返回3V的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且释放了(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了视需要设定行2，将列2设定为0伏，且将列1和3设定为+6伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为0伏且将列1设定为+6伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图60A中所示。在对帧进行写入之后，行电位为3V，且列电位可维持在+6或0伏，且接着显示器在图6A的布置中是稳定的。将了解，可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将应了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本发明一起使用。
上述装置的一个方面是，电荷可积聚在装置层之间的电介质上。这可能是制造工艺的结果，且可在装置被主要指向相同方向的电场激活并保持在激活状态时引起。举例来说，如果当装置被具有比稳定性的外部阈值大的量值的电位激活时移动层总是相对于固定层处于较高电位，那么层之间的电介质上的缓慢增加的电荷累积可开始使装置的滞后曲线移位。
图7是展示与图4中所示的类似的滞后特性的可移动镜位置与所施加电压的图。然而，图7所示的滞后特性不以约0V为中心，而是移位一偏移量δV，其中δV是滞后曲线中心处的电位差。此偏移量可以是设计、制造、环境和/或操作历史的结果。δV的数值可为正或负的。
如果δV并非过大，那么具有图7所示的特性的MEMS装置可仍以图5所示的列和行电压驱动。然而，以不处于滞后曲线内相同位置处的正和负的驱动电位差驱动装置可导致某些不合需要的性能特性。举例来说，除了上文提及的电荷累积外，当以正激活电位激活可移动镜时的光调制特性可与当以负激活电位激活可移动镜时的光调制特性不同。发生这种情况可能是因为可移动镜上的有效静电力将取决于驱动电位差与δV(滞后曲线中心处的电位差)之间的差的绝对值。
图8是展示用于形成图7的实施例的一组优选驱动电位的列和行电压的表，其中每一驱动电位是相关联列电压与相关联行电压之间的差。如图所示，列电压为6V+δV和0V+δV，且行电压为3V、6V和0V，且用于产生优选正和优选负的激活电位(+6V+δV和-6V+δV)、优选正和优选负的保持电位(+3V+δV和-3V+δV)以及优选释放电位(0V+δV)。这些值是有利的，因为正和负的激活电位、正和负的释放电位以及正和负的保持电位中的每一者均关于δV对称。这导致至少每一干涉式调制器内电荷聚积平衡以及正和负极性信号处大体相同的光调制特性的益处。
图5与图8的列和行电压的比较展示，行和列信号所需的不同电源电压的数目当存在偏移量时增加。在无偏移量的情况下，列和行电压每一者是三个电源电压0V、3V和6V中的一者。然而，在存在偏移量δV的情况下，列和行电压每一者是五个电源电压0V、0V+δV、3V、6V和6V+δV中的一者。添加电源电压增加了电源产生和分布的复杂性，且可增加功率消耗。
现提出减小电源电压的数目同时避免不合需要的性能特性的替代组的驱动电位。
图9是展示用于形成图7所示的具有偏移量δV且具有滞后曲线的干涉式调制器的一组替代驱动电位的列和行电压的表，其中每一驱动电位是相关联列电压与相关联行电压之间的差。如图所示，列电压为6V+2δV和0V，且行电压为3V、6V和0V，且用于产生替代正和替代负的激活电位(+6V+2δV和-6V)、替代正和替代负的保持电位(+3V+2δV和-3V)以及替代正和替代负的释放电位(0V和0V+2δV)。此方案有利地仅使用四个电源电压0V、3V、6V和6V+2δV。另外，尽管替代驱动电位不同于优选驱动电位，但避免了由于不对称驱动电位引起的不合需要的性能特性，因为每一对正和负的驱动电压关于优选驱动电压对称，且因此关于偏移电压δV对称。也就是说，替代正和替代负的激活电位+6V+2δV和-6V关于优选正和优选负的激活电位+6V+δV和-6V+δV对称，替代正和替代负的保持电位+3V+2δV和-3V关于优选正和优选负的保持电位+3V+δV和-3V+δV对称，且替代正和替代负的释放电位0V和0V+2δV关于优选释放电位0V+δV对称。因此，图9的列和行电压可用于使用四个电源电压形成图7所示的具有偏移量δV且具有滞后曲线的干涉式调制器的一组替代驱动电位，且具有与对称驱动电位相关联的有利性能特性，例如电荷累积减少和不管信号极性如何而大体相同的光调制特性。
图10是展示用于形成图7所示的具有偏移量δV且具有滞后曲线的干涉式调制器的另一组替代驱动电位的列和行电压的表，其中每一驱动电位是相关联列电压与相关联行电压之间的差。如图所示，列电压为6V和0V，且行电压为3V-δV、6V和0V-2δV，且用于产生替代正和替代负的激活电位(+6V+2δV和-6V)、替代正和替代负的保持电位(+3V+δV和-3V+δV)以及替代正和替代负的释放电位(0V+δV和0V)。此方案有利地仅使用四个电源电压0V-δV、0V、3V-δV和6V。类似于图9所示的替代驱动电位，尽管图10的替代驱动电位不同于优选驱动电位，但避免了由于不对称驱动电位引起的不合需要的性能特性，因为每一对正和负的驱动电压关于优选驱动电压对称，且因此关于偏移电压δV对称。也就是说，替代正和替代负的激活电位+6V+2δV和-6V关于优选正和优选负的激活电位+6V+δV和-6V+δV对称，替代正和替代负的保持电位+3V+δV和-3V+δV关于(且实际上等同于)优选正和优选负的保持电位+3V+δV和-3V+δV对称，且替代正和替代负的释放电位0V和0V+δV关于优选释放电位0V+δV对称。图10的所述组替代驱动电位具有一有利方面，即正和负的保持电位等同于优选正和负的保持电位。因此，图10的列和行电压可用于使用四个电源电压形成图7所示的具有偏移量δV且具有滞后曲线的干涉式调制器的一组替代驱动电位，且具有与对称驱动电位相关联的有利性能特性，例如电荷累积减少和不管信号极性如何而大体相同的光调制特性。将了解，在以上论述中，术语行和列经任意选择以各自表示阵列中的单独维度。行和列并不意味着相对于任何固定参考。因此，行和列可互换。
图11A和11B是说明其中可实施本文描述的发明的显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示器装置。
显示器装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器44、输入装置48和麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料的任一者制成，所述材料包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。
如本文中所描述，示范性显示器装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包含例如如上所述的等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器，或例如CRT或其它电子管装置的非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器30包含干涉式调制器显示器。
图11B中示意说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，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)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器22进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示器装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器47使得示范性显示器装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口27也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的用于传输和接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来传输和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据BLUETOOTH标准来传输和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线手机网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号使得可经由天线43从示范性显示器装置40传输所述信号。
在一替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可为含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器，或可为产生图像数据的软件模块。
处理器21大体上控制示范性显示器装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。
在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示器装置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器，以用于将信号传输到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并入在处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已格式化的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)通常与系统处理器21相关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。
通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个引线。
在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描述的任意类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包含干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48允许用户控制示范性显示器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕、或者压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示器装置40的输入装置。当使用麦克风46将数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以便控制示范性显示器装置40的操作。
电源50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收功率。
在某些实施例中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些实施例中，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将了解，上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。
所属领域的技术人员还将了解，可在不脱离本发明的精神的情况下作出许多各种修改。因此，应清楚地了解，本发明的形式仅是说明性的，且不希望限制本发明的范围。

Claims (41)

1.一种驱动包括配置为MEMS元件的行和列的阵列的一组MEMS显示器元件的显示器装置的方法，其中所述MEMS元件特征在于包括正和负的激活电位差、正和负的保持电位差以及释放电位差的一组驱动电位差，其中所述组驱动电位差关于与0V相差偏移电压δV的电压对称，且其中驱动电位差作为列电压与行电压之间的差而施加到每一MEMS元件，所述方法包括：
产生一组四个不同电压电平；
通过将电压施加到所述阵列的每一列和所述阵列的每一行以便施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将显示数据写入到所述阵列，其中仅从所述一组四个不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二激活电位、第一和第二保持电位以及第一和第二释放电位中的至少一者为相反极性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二保持电位为相反极性。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二激活电位、所述第一和第二保持电位以及所述第一和第二释放电位中的每一者关于所述偏移电压δV对称。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二激活电位、所述第一和第二保持电位以及所述第一和第二释放电位中的每一者为相反极性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二激活电位差关于所述偏移电压δV对称。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二释放电位差关于所述偏移电压δV对称。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二保持电位差关于所述偏移电压δV对称。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其中所述第一保持电位为正极性使得所述列处于比所述行高的电位，且其中所述第二保持电位为负极性使得所述行处于比所述列高的电位。
9.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其中δV为正值。
10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其中δV为负值。
11.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其中从一组两个电压中选择施加到所述列的电压，其中从一组三个电压中选择施加到所述行的电压，且其中所述一组三个电压和所述一组两个电压共享一个共用电压。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一组三个电压中的一者从所述一组两个电压中的一者移位约2δV。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述共用电压为约0V。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述共用电压为约5V或更大。
15.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其中当以正极性电位驱动时每一MEMS显示器元件的光调制特性大体等同于当以负极性电位驱动时的光调制特性。
16.一种微机电系统(MEMS)显示器装置，其包括：
MEMS元件的行和列的阵列，其中所述MEMS元件特征在于包括正和负的激活电位差、正和负的保持电位差以及释放电位差的一组驱动电位差，其中所述组驱动电位差关于与0V相差偏移电压δV的电压对称；以及
阵列驱动器，其经配置以通过将电压施加到所述阵列的每一列和所述阵列的每一行以便施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将显示数据写入到所述阵列，其中从仅四个一组的不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二保持电位为相反极性。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述第一保持电位为正极性使得所述列处于比所述行高的电位，且其中所述第二保持电位为负极性使得所述行处于比所述列高的电位。
18.根据权利要求16所述的装置，其中δV为正值。
19.根据权利要求16所述的装置，其中δV为负值。
20.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的装置，其中所述阵列控制器经配置以将从一组两个电压中选择的电压施加到所述列，且将从一组三个电压中选择的电压施加到所述行，且其中所述一组三个电压和所述一组两个电压共享一个共用电压。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述一组三个电压中的一者从所述一组两个电压中的一者移位约2δV。
22.根据权利要求20所述的装置，其中所述共用电压为约0V。
23.根据权利要求20所述的装置，其中所述共用电压为约5V或更大。
24.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的装置，其中所述第一和第二激活电位差关于所述偏移电压δV对称。
25.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的装置，其中所述第一和第二释放电位差关于所述偏移电压δV对称。
26.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的装置，其中所述第一和第二保持电位差关于所述偏移电压δV对称。
27.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的装置，其进一步包括：
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
28.根据权利要求27所述的装置，其进一步包括控制器，所述控制器经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
29.根据权利要求27所述的装置，其进一步包括图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述图像源模块包括接收器、收发器和传输器中的至少一者。
31.根据权利要求27所述的装置，其进一步包括输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。
32.一种微机电系统(MEMS)显示器装置，其包括：
显示构件，其用于显示图像数据的行和列，其中所述构件特征在于包括正和负的激活电位差、正和负的保持电位差以及释放电位差的一组驱动电位差，其中所述组驱动电位差关于与0V相差偏移量δV的电压对称；以及
写入构件，其用于通过将电压施加到阵列的每一列和阵列的每一行以便施加第一和第二激活电位差、第一和第二保持电位差以及第一和第二释放电位差来将图像数据写入到所述显示构件，其中从仅四个一组的不同电压电平中选择电压，且其中第一和第二保持电位为相反极性。
33.根据权利要求32所述的装置，其中所述用于显示的构件包括配置为干涉式调制器的MEMS元件的阵列。
34.根据权利要求32所述的装置，其中所述用于写入图像数据的构件包括阵列驱动器电路。
35.根据权利要求32-34中任一权利要求所述的装置，其中所述第一保持电位差为正极性使得所述用于显示列图像数据的构件处于比所述用于显示行图像数据的构件高的电位，且其中所述第二保持电位差为负极性使得所述用于显示行图像数据的构件处于比所述用于显示列图像数据的构件高的电位。
36.根据权利要求32-34中任一权利要求所述的装置，其中所述用于写入图像数据的构件经配置以将从一组两个电压中选择的电压施加到所述用于显示列图像数据的构件，且将从一组三个电压中选择的电压施加到所述用于显示行图像数据的构件，且其中所述一组三个电压和所述一组两个电压共享一个共用电压。
37.根据权利要求32-34中任一权利要求所述的装置，其进一步包括：
处理构件，其用于处理图像数据；以及
存储构件，其用于存储数据，其中所述存储构件经配置以与所述处理构件通信。
38.根据权利要求37所述的装置，其进一步包括发送构件，所述发送构件用于将所述图像数据的至少一部分发送到所述用于写入图像数据的构件。
39.根据权利要求37所述的装置，其进一步包括发送构件，所述发送构件用于将所述图像数据发送到所述处理构件。
40.根据权利要求39所述的装置，其中所述用于将所述图像数据发送到所述处理构件的构件包括用于接收的构件、用于传输的构件和用于接收与传输的构件中的至少一者。
41.根据权利要求37所述的装置，其进一步包括接收构件，其用于接收输入数据；以及传送构件，其用于将所述输入数据传送到所述处理构件。
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