用于驱动干涉式调制器的方法及系统的制作方法
专利名称：用于驱动干涉式调制器的方法及系统的制作方法
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、激活器及电子元件。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。本文所用术 语干涉式调制器或干涉式光调制器是指一种使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反 射光的装置。在某些实施例中，一干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一者或二者均可 全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加适当的电信号时能够相对运动。在一特定的 实施例中，一个板可包含一沉积在衬底上的静止层，而另一个板可包含一通过一气隙与该 静止层隔开的金属薄膜。如本文所更详细说明，其中一个板相对于另一个板的位置可改变 入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中， 利用及/或修改这些类型装置的特征、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、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所 期望的特性。现在，对其更主要的特性进行简要说明，此并不限定本发明的范围。在查看这 一说明，且尤其是在阅读了标题为“具体实施方式
”的部分之后，人们即可理解本发明的特 性如何提供优于其他显示装置的优点。在一实施例中，提供一种显示器，其包括一干涉式调制器阵列、及一耦接至所述阵 列的驱动电路，所述驱动电路经配置以根据温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括第一干涉式调制器阵列；一个或多个 第二干涉式调制器；一测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激 活电压；及第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据由所述测 量电路所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号，其中所 述第一干涉式调制器阵列及所述一个或多个第二干涉式调制器分别具有一第一及一第二 机电响应，其中所述第一及第二机电响应彼此具有一预定关系。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器干涉式调制器阵列的方法，其包括测量 一个或多个测试干涉式调制器的激活电压，根据所测量的激活电压及根据所述一个或多个 测试干涉式调制器与所述显示器干涉式调制器之间的一预定关系来确定适当的驱动信号参数，及根据所述确定向所述显示器干涉式调制器阵列提供驱动信号。在另一实施例中，提供一种用于制造显示器的方法，其包括形成一第一干涉式调制器阵列；形成与所述第一干涉式调制器阵列具有一预定关系的一个或多个第二干涉式调 制器；提供一测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压； 及提供一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据由所述测量电路 所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。在另一实施例中，提供一种驱动一阵列的方法，所述阵列具有配置成一显示器的 多个干涉式调制器，所述方法包括感测所述显示器中预定位置的温度；将一基于所述所 感测温度的传感器信号传送至一显示器驱动器；根据所述传感器信号在所述显示器驱动器 中产生一驱动信号；及将所述驱动信号提供至所述阵列。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括显示构件，其用于显示图像数据；及 提供构件，其用于根据温度来提供用于驱动所述显示构件的激活信号。在另一实施例中，提供一种制造一显示器的方法，其包括形成一包含多个干涉 式调制器的阵列；及将一驱动电路耦接至所述阵列，所述驱动电路经配置以根据所述显示 器的温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括用于调制光的第一构件；用于调制光 的第二构件；测量构件，其用于测量所述第二调制构件的激活电压；及驱动构件，其用于驱 动所述第一调制构件，所述驱动构件耦接至所述第一调制构件并经配置以根据由所述测量 构件所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一调制构件的驱动信号，其中所述第一调制 构件及所述第二调制构件分别具有第一及第二机电响应，且所述第一及第二机电响应彼此 具有预定的关系。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器的方法，其包括测量显示器中一个或多 个干涉式调制器的转变电压；根据所述所测量转变电压来确定用于操作所述一个或多个干 涉式调制器的驱动电压；及将所述所确定驱动电压提供至所述一个或多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器的系统，其包括一传感器电路，其经配 置以测量一显示器的多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的转变电压；及一驱动 电路，其耦接至所述传感器电路并经配置以根据所述所测量转变电压来确定用于操作所述 多个干涉式调制器的驱动电压并进一步经配置以将所述所确定驱动电压提供至所述多个 干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种用于驱动一干涉式调制器显示器的系统，其包括测量 构件，其用于测量形成一干涉式调制器显示阵列至少一部分的多个干涉式调制器中一个或 多个干涉式调制器的转变电压；确定构件，其用于根据所述所测量转变电压来确定用于操 作多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的驱动电压；及提供构件，其用于将所述 所确定驱动电压提供至多个干涉式调制器中的所述一个或多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种制造一用于驱动显示器的系统的方法，其包括提供一 包含多个干涉式调制器的显示器；将一传感器电路耦接至所述显示器，所述传感器电路经 配置以测量所述显示器的多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的转变电压；及将 一驱动电路耦接至所述显示器及所述传感器电路，所述传感器电路经配置以根据所述所测 量转变电压来确定一用于操作所述多个干涉式调制器的驱动电压，并进一步经配置以将所述所确定驱动电压提供至所述多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种驱动具有一干涉式调制器阵列的显示器的方法，其包 括根据温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。
图1为一等轴图，其示意性地绘示一干涉式调制器显示器的 一实施例的一部分， 其中第一干涉式调制器的一可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的一可移动 反射层处于受激活位置。图2为一系统方框图，其示意性地显示一包含一 3 X 3干涉式调制器显示器的电子 装置的一实施例。图3为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例中可移动镜面位置与所施加电压 的关系的示意图。图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行和列电压的示意图。图5A图解说明图2所示3X3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示数据帧。图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号及列信号的一实例性时序图。图6A及6B为系统方块图，其示意性地图解说明一包含多个干涉式调制器的视觉 显示装置的实施例。图7A为一图1所示装置的示意性剖面图。图7B为一干涉式调制器的替代实施例的示意性剖面图。图7C为一干涉式调制器的另一替代实施例的示意性剖面图。图7D为一干涉式调制器的再一替代实施例的示意性剖面图。图7E为一干涉式调制器的又一替代实施例的示意性剖面图。图8为一干涉式调制器的透视图，其图解说明可移动反射层的多个层。图9为一曲线图，其图解说明干涉式调制器的工作电压与温度之间的关系。图10为一系统方框图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的一实施例。图11为一系统方块图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的另一实施例。图12为一系统方块图，其图解说明一包含一 3 X 3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的另一实施例。图13为一系统方块图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及一测试 干涉式调制器的电子装置的一实施例。图14为时间(χ轴)与电容及电压(y轴)的关系曲线图，其图解说明因施加电压 而引起的干涉式调制器的电容。图15为一流程图，其图解说明一种根据所感测温度来驱动一阵列的方法。
具体实施例方式以下详细说明是针对本发明的某些具体实施例。然而，本发明可通过多种不同的 方式实施。在本说明中，会参照附图，在附图中，相同的部件自始至终使用相同的编号标识。根据以下说明容易看出，各实施例可在任一经配置以显示图像-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，本发明涵盖各实施例可在例如(但不限于)以下等众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)、手持式或便携式计算机、 GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、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)、驾驶舱控制装置及 /或显示器、照相机景物显示器(例如车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或 标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如一件珠宝上的图像显示器)。与本文所述 MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。
由控制系统施加的为将调制器置于受激活状态所需的电压大小可因诸多种会影 响干涉式调制器的不利工作因素而发生改变，这些不利的工作因素例如包括温度、干涉计 机电性质的改变、电荷积聚、及机械式镜面的物理磨损。如在下文中所更详细说明，激活电 压是作为两个电压-列偏压(Vfiffi)与行电压-的组合施加至干涉式调制器。干涉计机电 性质的改变、电荷积聚、及机械式镜面的物理磨损通常只有在大量使用之后或在经过某一 时间量之后才影响激活电压。而干涉式调制器的工作温度则会立即影响可移动反射层14 的特性，因而大的温度变化可造成激活电压的显著变化。根据使用干涉式调制器的环境条 件而定-例如在夏季期间在亚利桑那州(Arizona)包含于放置在汽车仪表盘上的装置上的 显示器中、或者在冬季暴露于零下温度中的装置上的显示器中，干涉式调制器在几个小时 甚至几分钟内便可能会发生显著的温度变化。在本发明的一实施例中，一传感器在具有一 包含干涉式调制器的显示器的装置中监测在一位置上所存在的温度，并向所述显示器的驱 动电路提供与温度相关的信号。所述驱动电路_其使用使所感测温度与为在不同温度下操 作显示器所需的必要电压相关联的预定信息-通过根据其从传感器接收的信号调整偏压 来驱动显示器在各种各样的温度下工作。在图1中图解说明一种包含干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。 在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，显示元 件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“关(off)”或“关闭(closed)”)状 态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“开(on)” 及“关(off)”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在所选色彩下反射，从而除黑 色和白色之外还可实现彩色显示。图1为一等轴图，其绘示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一 像素包含一 MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干 涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器均包括一对反射层，该对反射层定位成 彼此相距一可变且可控的距离，以形成一具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一实施 例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置上，该可 移动反射层定位于距一固定的局部反射层相对远的距离处。在本文中称作受激活位置的第 二位置上，可移动反射层定位成更紧密地邻近局部反射层。根据可移动反射层的位置而定， 从这两个层反射的入射光以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状 态。在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动反射层14a处于一松弛位置，该松弛位置距一包含一 局部反射层的光学堆叠16a—预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动反 射层14b处于一邻近光学堆叠16b的受激活位置处。本文中所提及的光学堆叠16a及16b (统称为光学堆叠16)通常由数个熔合的层 构成，此可包括一电极层(例如氧化铟锡(ITO))、一局部反射层(例如铬)、及一透明电介 质。光学堆叠16因此为导电性、局部透明及局部反射性，并可例如通过将上述各层中的一 个或多个层沉积至透明衬底20上来制成。在某些实施例中，所述层被图案化成平行条带， 且可形成显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动反射层14a、14b可形 成为由沉积在支柱18顶部的一个或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积 在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉后，可移动反 射层14a、14b与光学堆叠16a、16b相隔一规定气隙19。反射层14可使用一具有高度导电 性及反射性的材料(例如铝)，且这些条带可形成显示装置中的列电极。在不施加电压时，空腔19保持处于可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中 可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中的像素12a所示。然而，在向一所选行和列 施加电位差之后，在对应像素处的行和列电极相交处形成的电容器变成充电状态，且静电 力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动反射层14会变形并受迫压抵光学堆叠 16。光学堆叠16内的一介电层(在该图中未显示)可防止短路并控制层14与16之间的 间隔距离，如图1中右边的像素12b所示。无论所施加电位差的极性如何，其行为均相同。 由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激活与在传统的LCD及其他显示技术中 所用的行/列激活在许多方面相似。图2至图5B图解说明一种在一显示应用中使用一干涉调制器阵列的实例性过程 及系统。图2为一系统方块图，其图解说明一可包含本发明各个方面的电子装置的一个 实施例。在该实例性实施例中，所述电子装置包括一处理器21-其可为任何通用单芯片 或多芯片微处理器，例如 ARM、pentium 、Pentium II > Pentium III 、Pentium IV ,
卩(^仙0^ 1"0、8051、^^8&\ 0 吐？(^、八0^八&\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。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软 件模块。除执行一操作系统外，还可将该处理器配置成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21还配置成与一阵列驱动器22进行通信。在一实施例中， 阵列驱动器22包括向一面板或显示阵列(显示器)30提供信号的行驱动器电路24及列驱 动器电路26。图1中所示阵列的剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器， 所述行/列激活协议可利用图3所示这些装置的滞后性质。其可能需要例如一 10伏的电 位差来使可移动层自松弛状态变形至受激活状态。然而，当该电压自该值降低时，在该电压 降低回至10伏以下时，该可移动层将保持其状态。在图3所示的实例性实施例中，在电压 降低至2伏以下之前，可移动层不完全松弛。因此，在图3所示实例中，存在一大约为3至7 伏的电压范围，在该电压范围内存在一所施加电压窗口，在该窗口内，装置稳定在松弛或受 激活状态。在本文中将其称为“滞后窗口 ”或“稳定窗口”。对于具有图3所示滞后特性的 显示阵列而言，行/列激活协议可设计成在行选通期间，使所选通行中将被激活的像素承受约10伏的电压差，并使将被松弛的像素承受接近0伏的电压差。在选通之后，使像素承 受约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在此实例中，在被写入 之后，每一像素均承受一处于3-7伏“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设 计在相同的所施加电压条件下稳定在既有的受激活状态或松弛状态。由于干涉式调制器的 每一像素，无论处于受激活状态还是松弛状态，实质上均是一由固定反射层及移动反射层 构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。 如果所施加的电位固定不变，则实质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活像素确定一组列电极而 形成一显示帧。此后，将行脉冲施加至第1行的电极，从而激活与所确定的列线对应的像 素。此后，将得到确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激活像素对应。此后， 将脉冲施加于第2行的电极，从而根据得到确定的列电极来激活第2行中的相应像素。第1 行的像素不受第2行的脉冲的影响，且保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按 一依序方式对整个系列的行重复上述步骤，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒 的速度连续重复该过程来用新显示数据刷新及/或更新这些帧。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为人们所熟知，且可与本发明一起使用。图4、5A及5B图解说明一种用于在图2所示的3X3阵列上形成一显示帧的可能 的激活协议。图4图解说明一组可能的列及行电压电平，其可用于呈现出图3所示滞后曲 线的像素。在图4的实施例中，激活一像素涉及将相应的列设定至-Vfiffi，并将相应的行设 定至+ Δ V-其可分别对应于-5伏及+5伏。使像素松弛则是通过将相应的列设定至+Vififfi 并将相应的行设定至相同的+Δ V以在像素两端形成一 0伏的电位差来实现。在那些行电 压保持为0伏的行中，无论列是处于+Villffi还是-Vfiffi，像素均稳定于其最初所处的任何状 态。如也在图4中所显示，应了解，也可使用与上面所述电压具有相反极性的电压，例如，激 活一像素可涉及到将相应的列设定至+Villffi并将相应的行设定至-ΔV。在该实施例中，释 放像素是通过将相应的列设定至-Vfiffi并将相应的行设定至相同的- AV、从而在像素两端 形成一0伏的电位差来实现。图5Β为一显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加于图2所示的3X3阵 列，其将形成图5Α所示的显示布置，其中受激活像素为非反射性。在写入图5Α所示的帧之 前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这 些所施加电压下，所有的像素均稳定于其现有的受激活状态或松弛状态。在图5Α所示的帧中，像素(1，1)、(1,2), (2,2), (3,2)及(3,3)受到激活。为实 现这一效果，在第1行的“线时间”期间，将第1列及第2列设定为_5伏，并将第3列设定 为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此 后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回到0伏的脉冲来选通第1行。由此激活像素(1， 1)和(1，2)并使像素(1，3)松弛。阵列中的其他像素均不受影响。为将第2行设定为所期 望状态，将第2列设定为-5伏，并将第1列及第3列设定为+5伏。此后，施加至第2行的 相同的选通脉冲将激活像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)松弛。同样，阵列中的其他像 素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏、并将第1列设定为+5伏来设 定第3行。第3行的选通脉冲如图5Α所示来设定第3行的像素。在写入帧之后，行电位为 0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5Α所示的布置。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，用于实施行和列激活的电压 的定时、顺序及电平可在以上所述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，且任何 激活电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。图6A及6B为图解说明一显示装置40的一实施例的系统方块图。显示装置40例 如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件及其稍作变化的形式也可作 为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。显示装置40包括一外壳41、一显示器30、一天线43、一扬声器45、一输入装置48 及一麦克风46。外壳41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41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41包括可拆卸部分 (未示出)，其可与其他具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可拆卸部分互换。实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的 双稳显示器。在其他实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包括一平板显 示器，例如上文所述的等离子体显示器、EL、0LED、STN IXD或TFT IXD，或一非平板显示器， 例如CRT或其他显像管装置。然而，为便于说明本实施例，如本文中所述，显示器30包括一 干涉式调制器显示器。图6B示意性地显示实例性显示装置40的一实施例中的组件。所示实例性显示装 置40包括一外壳41，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中， 实例性显示装置40包括一网络接口 27，网络接口 27包括一耦接至一收发器47的天线43。 收发器47连接至处理器21，处理器21又连接至调节硬件52。调节硬件52可经配置以对 一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节软件52连接至一扬声器45及一麦克风 46。处理器21还连接至一输入装置48及一驱动器控制器29。驱动器控制器29耦接至一 帧缓冲器28并耦接至阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接至一显示阵列30。一电源50 根据具体实例性显示装置40的设计所要求为所有组件供电。网络接口 27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一 个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口 27还可具有某些处理功能，以降低对处 理器21的要求。天线43是为所属领域的技术人员所知的任一种用于发射和接收信号的天 线。在一实施例中，该天线根据IEEE 802. 11标准(包括IEEE 802. 11 (a)，(b)，或(g))来 发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF 信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线蜂窝 式电话网络中进行通信的习知信号。收发器47对自天线43接收的信号进行预处理，以使 其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以使其 可通过天线43自实例性显示装置40发射。在一替代实施例中，可使用一接收器取代收发器47。在再一替代实施例中，网络接 口 27可由一可存储或产生要发送至处理器21的图像数据的图像源取代。例如，该图像源 可为数字视盘(DVD)或一含有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21通常控制实例性显示装置40的总体运行。处理器21自网络接口 27或 一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将该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。然后，处理器21将经处理的数据发送至驱动器控制器29或发送至帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指识别一图像内每一位置处图像特征的信 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21包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置40的 运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信 号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性显示装置40内的离散组件，或者可并入处 理器21或其他组件内。驱动器控制器29直接自处理器21或自帧缓冲器28获取由处理器21产生的原 始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器22。具体而 言，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化成一具有光栅状格式的数据流，以使其具 有一适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动器控制器29将格式化后的信息发送 至阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29 (例如一 LCD控制器)常常作为一独立的集成电路 (IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入 于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。通常，阵列驱动器22自驱动器控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新 格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的χ-y像素矩 阵的数百条且有时数千条引线。在一实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22、及显示阵列30适用于本文所述 的任一类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动器控制器29是一传统的显示控制器或一 双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是一传 统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，驱动器控制 器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其他小面积显 示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30是一典型的显示阵列或一 双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装 置48包括小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄 膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装 置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。电源50可包括众多种能量存储装置，此在所属领域中众所周知。例如，在一实施 例中，电源50为一可再充电式电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源 50为一可再生能源、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50经配置以从墙上的插座接收电力。在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述驻存于一驱动器控制器中，该驱动 器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22中。所属领域的技术人员将认识到，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在 不同的配置中实施上述优化。按照上述原理工作的干涉式调制器的结构的详细情况可千变万化。例如，图7A-7E 图解说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1所示实施例的 剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积一金属材料条带14。在图7B中，可移动反射层 14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图7C中，可移动反射层14悬挂于一可变形层34上，可变形层34可包含一种柔性金属。可变形层34直接或间接地在可变形层34的周边 周围连接至衬底20上。这些连接在本文中称作支撑柱。图7D中所示的实施例具有支撑柱 栓塞42，可变形层34即位于支撑柱栓塞42上。如在图7A-7C中所示，可移动反射层14保 持悬置于空腔上面，但可变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔来形 成支撑柱。而是，由用于形成支撑柱栓塞42的平坦化材料形成所述支撑柱。图7E中所示 的实施例是基于图7D中所示的实施例，但也可经修改以与图7A-7C中所示的任一实施例以 及未显示的其他实施例一起使用。在图7E中所示的实施例中，已使用额外的一层金属或其 他导电材料来形成一总线结构44。此使信号能够沿干涉式调制器的背面路由，从而消除了 原本可能须形成于衬底20上的若干电极。在例如在图7所示的那些实施例中，干涉式调制器用作直视式装置，其中自透明 衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射 层14在光学上屏蔽干涉式调制器的位于与衬底20相对的反射层侧上的某些部分，包括可 变形层34及总线结构44。这使得能够配置及操作被屏蔽区域，而不会不利地影响图像品 质。此种可分离的调制器架构使对调制器的机电方面所用的与对调制器的光学方面所用的 结构设计及材料能够相互独立地加以选择及发挥作用。而且，图7C-7E中所示的实施例具 有因将反射层14的光学性质自其机械特性解耦合(此由可变形层34来实施)而得到的额 外优点。此使反射层14的结构设计及所用材料可在光学性质方面得到优化，且可变形层34 的结构设计和所用材料可在所期望机械性质方面得到优化。控制系统所施加的为将干涉式调制器的可移动镜置于受激活状态中所需的电压 大小称作激活电压。例如，如在图3中所示，激活电压约为9-10伏，因而施加约-10伏或约 +10伏便会激活干涉式调制器的可移动反射层14b (如在图1中所示)，而施加约0伏便会使 干涉式调制器的可移动反射层14a(如在图1中所示)松弛。激活电压可因诸多种因素而 随时间变化，这些因素包括例如温度、干涉计机电性质的改变、及机械式镜面的物理磨损。这些因素中的某些因素(例如干涉式调制器机电性质的改变、及机械式镜面的物 理磨损)通常只有在大量使用之后或在经过某一时间量之后才影响偏置电压。然而，温 度却会在短的时间段内影响可移动反射层14的特性并造成为操作干涉式调制器所需电 压的显著变化。根据使用干涉式调制器的环境条件而定-例如在夏季期间在亚利桑那州 (Arizona)包含于放置在汽车仪表盘上的装置上的显示器中、或者在冬季暴露于零下温度 中的装置上的显示器中，干涉式调制器在几个小时甚至几分钟内便可能会发生显著的温度 变化。通过感测在此种装置中一位置处所存在的温度并使用将所感测温度与为在该温度下 操作干涉式调制器所需的必要电压相关联的预定信息，可通过根据温度调节偏置电压来有 效地驱动所述显示器在宽广的温度范围内工作。图8为干涉式调制器60的一实施例在释放(或松弛)状态下的透视图解说明。 干涉式调制器60在一透明衬底20上包括一光学堆叠16，光学堆叠16通常包括一电极层、 一吸收剂层及一电极层(未分别加以显示)。衬底20的相对厚度远大于光学堆叠16的厚 度。例如，在某些实施例中，衬底20厚约700 μ m，且光学堆叠16厚约Iym或以下。在某些 实施例中，衬底20为玻璃。支撑件18为可移动反射层14提供支撑，可移动反射层14与光 学堆叠16相隔一空腔19。可移动反射层14包括相对薄的一层第一材料11及相对厚的一层第二材料13。在图8所示实施例中，第一材料11为设置成约300埃厚的一层的铝，而第二材料13为设置成 约1000埃厚的一层的镍。在其他实施例中，第一材料11及第二材料13可包含其他材料， 例如铝合金。在其他实施例中，第一材料11及第二材料13的厚度也可不同。在某些实施 例中，可移动反射层14可为整体式的，仅包含由例如镍、镍合金、铝、或铝合金构成的均勻 的单个层。在其他实施例中，可移动反射层14可包括多于两层材料。在某些实施例中，所 述的一层第一材料11可厚于所述的一层第二材料13，此可改变应力与应变主导材料的关 系。通过干涉式调制器温度变化而在干涉式调制器中引入的应力及由此产生的应变 可显著影响可移动反射层14的运动。应力是由物体在邻接部件上施加的每单位面积的力， 而应变是由应力引起的变形或尺寸变化。耐应力性及弹性限值二者均取决于固体的成分。 当物体受拉时，称其承受张力、或拉应力，而当其受压时，则其承受压力、或压应力。通常将 拉应力视为正值，而将压应力视为负值。当材料温度变化时，物体会按照其制成材料的热膨 胀系数(CTE)而膨胀或收缩。干涉式调制器的正常工作温度可例如约为-40°C至+70°C。当 温度变化时，衬底20、可移动反射层14的第一材料11及第二材料13会按照其各自的CTE 而出现不同的膨胀及收缩。这两种不同材料的此种膨胀及收缩会在可移动反射层14中引 起应变，此会在可移动反射层14中造成相应的应力变化。尽管所述一层第一材料11与所述一层第二材料13 二者均按其各自的CTE所表达 而随温度膨胀及收缩，然而较厚的层(例如第二材料13)的CTE主导膨胀或收缩量。衬底 20及光学堆叠16的膨胀及收缩量由衬底20的膨胀及收缩主导，因为其厚度大得多。通常， 衬底20的CTE小于所述一层第二材料13的CTE，因而当参考温度变化时，所述一层第二材 料13的膨胀及收缩大于衬底20的膨胀及收缩。然而，支撑件18会限制可移动反射层14 相对于衬底20的膨胀及收缩。相应地，当温度变化时，可移动反射层14会在可移动反射层 14的平面χ及y方向上经历应变变化，且在可移动反射层14的χ及y方向上也出现相应的 应力变化(ο)。可移动反射层14的应力会影响其在受激活位置与未受激活位置之间移动 的能力，并相应地影响其偏置电压。在一实施例中，衬底20包含显示器级的Corning 1737 一其是一种CTE为3. 76X10_6/°C的铝硅酸盐玻璃。铝硅酸盐玻璃的典型成分是55. 0%的 SiO2,7. 0%的化03、10. 4%的 Al203、21. 0%的 CaO 及 1. 0%的 Na20。图9为一曲线图，其图解说明根据一实施例的干涉式调制器的温度(χ轴)与偏置 电压(y轴)之间的关系。如在图9中所示，干涉式调制器在某一温度范围内的偏置电压与 干涉式调制器的温度大体反相关，例如当干涉式调制器的温度升高时，偏置电压降低。甚至 偏置电压的较小变化(例如在某些实施例中约为0. 25伏或以下)也可显著影响干涉式调 制器的工作，此取决于干涉式调制器的滞后特性。在图9所示的曲线图中，在温度变化约 25 °C时，偏置电压会变化约0. 25伏。如图9所例示，温度变化会造成可移动反射层14在平面χ及y方向上应力的增大 或减小，此会影响偏置电压。可有利地利用对旨在控制干涉式调制器60而施加的电压进行 基于温度的补偿来使干涉式调制器60保持始终如一地进行工作。换句话说，当干涉式调制 器的温度升高时，提供降低的激活电压，而当温度降低时，则提供升高的激活电压。如上文所述，激活电压是以施加至干涉式调制器的两个电压-列偏置电压(V _) 与行电压-的组合形式施加至干涉式调制器。在本文所述实施例中，行电压不自其值+ AV或-ΔV(例如参见图4)发生变化。例如，阵列驱动器22可根据温度来调整偏置电压，由 此提供对温度进行补偿的激活电压。偏置电压(在本文中也称作工作电压(V工。)、应力 (ο)、与温度(T)之间的关系显示于以下方程式中γ工怍Oc Vo7方程式1σ = σ 0+k Δ T 方程式 2其中％是例如在参考温度下的残余应力，且k是常数。典型的参考温度是约为 25摄氏度的室温。作为在一实施例中这些参数之间关系的一实例，温度每升高1摄氏度均 会使可移动反射层的应力变化2Mpa并使工作电压偏移 llmV。在一常见实施例中，干涉式 调制器60的层14内的应力(σ)是拉应力，此意味着σ大于或等于O。层14中的残余应力σ ^是指在参考温度下当处于松弛(未受激活)状态时的应 力，其起因于为制造干涉式调制器60所使用的工艺。由于干涉式调制器60会暴露至各种 处理温度且由于层14在开始时形成于一最终被移除的牺牲层上，因而制造工艺会影响残 余应力σ。。在图8中，参照一单位面积17来显示层14内沿相应χ轴及y轴的应力oy。 可通过以下方程式来显示因干涉式调制器的温度变化而引起的激活电压变化。
权利要求
1.一种显示设备，其包括第一干涉式调制器阵列；一个或多个第二干涉式调制器；测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压；及第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据所述测量电路所 测量的所述激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列及所述一个或多个 第二干涉式调制器分别具有第一机电响应及第二机电响应，其中所述第一机电响应与第二 机电响应彼此具有预定关系。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路，其经配置以测量所述一个或多 个第二干涉式调制器的释放电压。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中所述一个或多个第二干涉式调制器靠近所述第 一干涉式调制器阵列定位。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列经定位以输出观看 者可见的光，所述一个或多个第二干涉式调制器经设置以使其对观看者不可见。
6.如权利要求2所述的显示设备，其中所述第一机电响应及第二机电响应是温度的函数。
7.如权利要求2所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机电响应与第二机电 响应基本成正比。
8.如权利要求2所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机电响应与第二机电 响应基本相等。
9.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多个 第二干涉式调制器具有基本相同的机电行为。
10.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器具有不同的机电行为。
11.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器分别具有第一电响应函数与第二电响应函数，其中所述第一电响应与 第二电响应彼此具有预定关系。
12.如权利要求11所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一电响应与第二电响 应基本相等。
13.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器分别具有第一机械响应函数与第二机械响应函数，其中所述第一机械 响应函数与第二机械响应函数彼此具有预定关系。
14.如权利要求13所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机械响应函数与第 二机械响应函数基本相等。
15.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路经配置以测量所述一个或多个 第二干涉式调制器中的电容。
16.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路经配置以感测所述一个或多个 第二干涉式调制器中的电容的变化。
17.如权利要求16所述的显示设备，其中感测所述电容的变化包括感测所述第一驱动 电路内的电流中的电流脉冲。
18.如权利要求1所述的显示设备，其进一步包括第二驱动电路，其经配置向所述一个 或多个第二干涉式调制器发送驱动信号。
19.如权利要求1所述的显示设备，其进一步包括显不器；与所述显示器电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及与所述处理器电连通的存储装置。
20.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括驱动电路，其经配置向所述显示器 发送至少一个信号。
21.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括控制器，其经配置以向所述驱动电 路发送所述图像数据的至少一部分。
22.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括图像源模块，其经配置以向所述处 理器发送所述图像数据。
23.如权利要求22所述的显示设备，其中所述图像源模块包括接收器、收发器及发射 器中的至少一者。
24.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括输入装置，其经配置以接收输入数 据并将所述输入数据传送至所述处理器。
25.—种驱动干涉式调制器阵列的方法，所述方法包括测量一个或多个测试干涉式调制器的激活电压；及根据所述经测量激活电压向显示器干涉式调制器阵列提供驱动信号，其中所述显示器 干涉式调制器经配置向观看者输出光。
26.如权利要求25所述的方法，其进一步包括测量所述一个或多个测试干涉式调制器 的释放电压。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述向所述显示器干涉式调制器阵列提供驱动信 号包括提供具有与所述经测量激活电压成正比或基本上相等的电压电平的驱动信号。
28.如权利要求25所述的方法，其进一步包括向所述一个或多个测试干涉式调制器提 供测试驱动信号，其中所述测试驱动信号具有三角波形，所述三角波形具有与激活所述一 个或多个测试干涉式调制器所需的电压电平成正比的幅值。
29.如权利要求25所述的方法，其进一步包括向所述一个或多个测试干涉式调制器提 供测试驱动信号，其中所述测试驱动信号具有与所述显示器帧速率相等或成正比的频率。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述测试驱动信号的频率约为所述显示器帧速率 的 1/2。
31.如权利要求25所述的方法，其中所述测量包括测量所述一个或多个测试干涉式调 制器中的电容。
32.如权利要求25所述的方法，其中所述测量包括感测所述一个或多个测试干涉式调 制器中的电容的变化。
33.如权利要求25所述的方法，其中所述测试驱动信号是周期性的且向所述显示器干 涉式调制器提供的所述驱动信号是针对特定图像内容的。
34.一种用于制造显示器的方法，其包括 形成第一干涉式调制器阵列；形成一个或多个第二干涉式调制器；提供测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压； 提供第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置根据所述测量电路 所测量的所述激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。
35.如权利要求34所述的方法，其进一步包括在观看者可见的区域中形成所述第一干 涉式调制器阵列并在所述显示器中所述观看者不可见的区域中形成所述一个或多个第二 干涉式调制器。
36.根据权利要求34所述的方法形成的显示器。
37.一种显示器，其包括 用于调制光的第一构件； 用于调制光的第二构件；测量构件，其用于测量所述用于调制光的第二构件的激活电压；及 驱动构件，其用于驱动所述用于调制光的第一构件，所述驱动构件耦接至所述用于调 制光的第一构件并经配置以根据所述测量构件所测量的所述激活电压来提供用于驱动所 述用于调制光的第一构件的驱动信号。
38.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第一构件及所述用于调制光 的第二构件分别具有第一机电响应及第二机电响应，且所述第一机电响应及第二机电响应 彼此具有预定关系。
39.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第一构件包括第一干涉式调 制器阵列。
40.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第二构件包括一个或多个第 二干涉式调制器。
41.如权利要求37所述的显示器，其中所述测量构件包括测量电路。
42.如权利要求37所述的显示器，其中所述驱动构件包括第一驱动电路。
43.一种用于驱动干涉式调制器显示器的方法，其包括 测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电压；根据所述经测量转变电压确定用于操作所述多个干涉式调制器的驱动电压；及 向所述多个干涉式调制器提供所述经确定驱动电压。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压是使所述多个干涉式调制器 中的至少一者转变至松弛状态的电压。
45.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压是使所述多个干涉式调制器 中的至少一者转变至受激活状态的电压。
46.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压受所述多个干涉式调制器中 至少一者的温度、所述多个干涉式调制器中至少一者的机电性质的变化、或所述多个干涉 式调制器中至少一者内的电荷积聚的影响。
47.如权利要求43所述的方法，其中所述测量操作测量设置于所述显示器的两个或更 多个非邻接区域中的一个或多个干涉式调制器的所述转变电压。
48.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器排列成由行 及列构成的矩阵，且其中所述测量操作测量位于所述行的一者中的所述多个干涉式调制器 中的一者或多者的所述转变电压。
49.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器排列成由行 及列构成的矩阵，且其中所述测量操作测量位于所述行的两个行或更多个行中的一个或多 个干涉式调制器的所述转变电压。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述两个或更多个行中的第一行设置于所述显示 器的上部附近且所述两个或更多个行中的第二行设置于所述显示器的下部。
51.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器在所述显示 器中排列成多条线，且其中所述测量操作测量位于所述多条线的一者中的一个或多个干涉 式调制器的所述转变电压。
52.一种用于驱动干涉式调制器显示器的系统，其包括传感器电路，其经配置以测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电 压，所述传感器电路还经配置根据所述经测量转变电压确定用于操作所述多个干涉式调制 器的驱动电压；及驱动电路，其耦接至所述传感器电路并经配置向所述多个干涉式调制器提供所述所确 定驱动电压。
53.如权利要求52所述的系统，其中所述经测量转变电压是使所述干涉式调制器中的 至少一者转变至松弛状态的电压。
54.如权利要求52所述的系统，其中所述经测量转变电压是使所述干涉式调制器中的 至少一者转变至受激活状态的电压。
55.如权利要求52所述的系统，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器在所述显示 器中排列成多条线，且其中所述测量操作测量位于所述多条线的一者中的一个或多个干涉 式调制器的所述转变电压。
56.一种用于驱动干涉式调制器显示器的系统，其包括测量构件，其用于测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电压；确定构件，其用于根据所述经测量转变电压来确定用于操作所述多个干涉式调制器的 驱动电压；及提供构件，其用于向所述多个干涉式调制器提供所述所确定驱动电压。
57.如权利要求56所述的系统，其中所述测量构件包括传感器电路。
58.如权利要求56所述的系统，其中所述确定构件包括逻辑电路。
59.如权利要求56所述的系统，其中所述提供构件包括驱动电路。
全文摘要
本发明揭示用于驱动MEMS装置的显示器的系统及方法。在一实施例中，一种显示器包括具有多个干涉式调制器的阵列(30)；及耦接至所述阵列的驱动电路(22)，所述驱动电路(22)经配置以根据显示器的温度来提供用于驱动所述阵列(30)的激活信号。在另一实施例中，揭示一种用于驱动阵列的方法，所述阵列具有配置成显示器的多个干涉式调制器，其中所述方法包括感测显示器中预定位置处的温度，将基于所感测温度的信号传送至显示器驱动器，根据所接收信号来产生用于驱动所述显示器的激活信号，及将所述激活信号提供至所述阵列。
文档编号G09G3/34GK102148015SQ20111007850
公开日2011年8月10日 申请日期2005年9月23日 优先权日2004年9月27日
发明者威廉·J·卡明斯, 布莱恩·J·加利 申请人:高通Mems科技公司
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、激活器及电子元件。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。本文所用术 语干涉式调制器或干涉式光调制器是指一种使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反 射光的装置。在某些实施例中，一干涉式调制器可包含一对导电板，其中的一者或二者均可 全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加适当的电信号时能够相对运动。在一特定的 实施例中，一个板可包含一沉积在衬底上的静止层，而另一个板可包含一通过一气隙与该 静止层隔开的金属薄膜。如本文所更详细说明，其中一个板相对于另一个板的位置可改变 入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中， 利用及/或修改这些类型装置的特征、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、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所 期望的特性。现在，对其更主要的特性进行简要说明，此并不限定本发明的范围。在查看这 一说明，且尤其是在阅读了标题为“具体实施方式
”的部分之后，人们即可理解本发明的特 性如何提供优于其他显示装置的优点。在一实施例中，提供一种显示器，其包括一干涉式调制器阵列、及一耦接至所述阵 列的驱动电路，所述驱动电路经配置以根据温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括第一干涉式调制器阵列；一个或多个 第二干涉式调制器；一测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激 活电压；及第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据由所述测 量电路所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号，其中所 述第一干涉式调制器阵列及所述一个或多个第二干涉式调制器分别具有一第一及一第二 机电响应，其中所述第一及第二机电响应彼此具有一预定关系。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器干涉式调制器阵列的方法，其包括测量 一个或多个测试干涉式调制器的激活电压，根据所测量的激活电压及根据所述一个或多个 测试干涉式调制器与所述显示器干涉式调制器之间的一预定关系来确定适当的驱动信号参数，及根据所述确定向所述显示器干涉式调制器阵列提供驱动信号。在另一实施例中，提供一种用于制造显示器的方法，其包括形成一第一干涉式调制器阵列；形成与所述第一干涉式调制器阵列具有一预定关系的一个或多个第二干涉式调 制器；提供一测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压； 及提供一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据由所述测量电路 所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。在另一实施例中，提供一种驱动一阵列的方法，所述阵列具有配置成一显示器的 多个干涉式调制器，所述方法包括感测所述显示器中预定位置的温度；将一基于所述所 感测温度的传感器信号传送至一显示器驱动器；根据所述传感器信号在所述显示器驱动器 中产生一驱动信号；及将所述驱动信号提供至所述阵列。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括显示构件，其用于显示图像数据；及 提供构件，其用于根据温度来提供用于驱动所述显示构件的激活信号。在另一实施例中，提供一种制造一显示器的方法，其包括形成一包含多个干涉 式调制器的阵列；及将一驱动电路耦接至所述阵列，所述驱动电路经配置以根据所述显示 器的温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。在另一实施例中，提供一种显示器，其包括用于调制光的第一构件；用于调制光 的第二构件；测量构件，其用于测量所述第二调制构件的激活电压；及驱动构件，其用于驱 动所述第一调制构件，所述驱动构件耦接至所述第一调制构件并经配置以根据由所述测量 构件所测量的激活电压来提供用于驱动所述第一调制构件的驱动信号，其中所述第一调制 构件及所述第二调制构件分别具有第一及第二机电响应，且所述第一及第二机电响应彼此 具有预定的关系。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器的方法，其包括测量显示器中一个或多 个干涉式调制器的转变电压；根据所述所测量转变电压来确定用于操作所述一个或多个干 涉式调制器的驱动电压；及将所述所确定驱动电压提供至所述一个或多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种驱动一显示器的系统，其包括一传感器电路，其经配 置以测量一显示器的多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的转变电压；及一驱动 电路，其耦接至所述传感器电路并经配置以根据所述所测量转变电压来确定用于操作所述 多个干涉式调制器的驱动电压并进一步经配置以将所述所确定驱动电压提供至所述多个 干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种用于驱动一干涉式调制器显示器的系统，其包括测量 构件，其用于测量形成一干涉式调制器显示阵列至少一部分的多个干涉式调制器中一个或 多个干涉式调制器的转变电压；确定构件，其用于根据所述所测量转变电压来确定用于操 作多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的驱动电压；及提供构件，其用于将所述 所确定驱动电压提供至多个干涉式调制器中的所述一个或多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种制造一用于驱动显示器的系统的方法，其包括提供一 包含多个干涉式调制器的显示器；将一传感器电路耦接至所述显示器，所述传感器电路经 配置以测量所述显示器的多个干涉式调制器中一个或多个干涉式调制器的转变电压；及将 一驱动电路耦接至所述显示器及所述传感器电路，所述传感器电路经配置以根据所述所测 量转变电压来确定一用于操作所述多个干涉式调制器的驱动电压，并进一步经配置以将所述所确定驱动电压提供至所述多个干涉式调制器。在另一实施例中，提供一种驱动具有一干涉式调制器阵列的显示器的方法，其包 括根据温度来提供用于驱动所述阵列的激活信号。
图1为一等轴图，其示意性地绘示一干涉式调制器显示器的 一实施例的一部分， 其中第一干涉式调制器的一可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的一可移动 反射层处于受激活位置。图2为一系统方框图，其示意性地显示一包含一 3 X 3干涉式调制器显示器的电子 装置的一实施例。图3为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例中可移动镜面位置与所施加电压 的关系的示意图。图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行和列电压的示意图。图5A图解说明图2所示3X3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示数据帧。图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号及列信号的一实例性时序图。图6A及6B为系统方块图，其示意性地图解说明一包含多个干涉式调制器的视觉 显示装置的实施例。图7A为一图1所示装置的示意性剖面图。图7B为一干涉式调制器的替代实施例的示意性剖面图。图7C为一干涉式调制器的另一替代实施例的示意性剖面图。图7D为一干涉式调制器的再一替代实施例的示意性剖面图。图7E为一干涉式调制器的又一替代实施例的示意性剖面图。图8为一干涉式调制器的透视图，其图解说明可移动反射层的多个层。图9为一曲线图，其图解说明干涉式调制器的工作电压与温度之间的关系。图10为一系统方框图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的一实施例。图11为一系统方块图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的另一实施例。图12为一系统方块图，其图解说明一包含一 3 X 3干涉式调制器显示器及温度传 感器的电子装置的另一实施例。图13为一系统方块图，其图解说明一包含一 3X3干涉式调制器显示器及一测试 干涉式调制器的电子装置的一实施例。图14为时间(χ轴)与电容及电压(y轴)的关系曲线图，其图解说明因施加电压 而引起的干涉式调制器的电容。图15为一流程图，其图解说明一种根据所感测温度来驱动一阵列的方法。
具体实施例方式以下详细说明是针对本发明的某些具体实施例。然而，本发明可通过多种不同的 方式实施。在本说明中，会参照附图，在附图中，相同的部件自始至终使用相同的编号标识。根据以下说明容易看出，各实施例可在任一经配置以显示图像-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，本发明涵盖各实施例可在例如(但不限于)以下等众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)、手持式或便携式计算机、 GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、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)、驾驶舱控制装置及 /或显示器、照相机景物显示器(例如车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或 标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如一件珠宝上的图像显示器)。与本文所述 MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。
由控制系统施加的为将调制器置于受激活状态所需的电压大小可因诸多种会影 响干涉式调制器的不利工作因素而发生改变，这些不利的工作因素例如包括温度、干涉计 机电性质的改变、电荷积聚、及机械式镜面的物理磨损。如在下文中所更详细说明，激活电 压是作为两个电压-列偏压(Vfiffi)与行电压-的组合施加至干涉式调制器。干涉计机电 性质的改变、电荷积聚、及机械式镜面的物理磨损通常只有在大量使用之后或在经过某一 时间量之后才影响激活电压。而干涉式调制器的工作温度则会立即影响可移动反射层14 的特性，因而大的温度变化可造成激活电压的显著变化。根据使用干涉式调制器的环境条 件而定-例如在夏季期间在亚利桑那州(Arizona)包含于放置在汽车仪表盘上的装置上的 显示器中、或者在冬季暴露于零下温度中的装置上的显示器中，干涉式调制器在几个小时 甚至几分钟内便可能会发生显著的温度变化。在本发明的一实施例中，一传感器在具有一 包含干涉式调制器的显示器的装置中监测在一位置上所存在的温度，并向所述显示器的驱 动电路提供与温度相关的信号。所述驱动电路_其使用使所感测温度与为在不同温度下操 作显示器所需的必要电压相关联的预定信息-通过根据其从传感器接收的信号调整偏压 来驱动显示器在各种各样的温度下工作。在图1中图解说明一种包含干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。 在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，显示元 件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“关(off)”或“关闭(closed)”)状 态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“开(on)” 及“关(off)”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在所选色彩下反射，从而除黑 色和白色之外还可实现彩色显示。图1为一等轴图，其绘示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一 像素包含一 MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干 涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器均包括一对反射层，该对反射层定位成 彼此相距一可变且可控的距离，以形成一具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一实施 例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置上，该可 移动反射层定位于距一固定的局部反射层相对远的距离处。在本文中称作受激活位置的第 二位置上，可移动反射层定位成更紧密地邻近局部反射层。根据可移动反射层的位置而定， 从这两个层反射的入射光以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状 态。在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动反射层14a处于一松弛位置，该松弛位置距一包含一 局部反射层的光学堆叠16a—预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动反 射层14b处于一邻近光学堆叠16b的受激活位置处。本文中所提及的光学堆叠16a及16b (统称为光学堆叠16)通常由数个熔合的层 构成，此可包括一电极层(例如氧化铟锡(ITO))、一局部反射层(例如铬)、及一透明电介 质。光学堆叠16因此为导电性、局部透明及局部反射性，并可例如通过将上述各层中的一 个或多个层沉积至透明衬底20上来制成。在某些实施例中，所述层被图案化成平行条带， 且可形成显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动反射层14a、14b可形 成为由沉积在支柱18顶部的一个或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积 在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉后，可移动反 射层14a、14b与光学堆叠16a、16b相隔一规定气隙19。反射层14可使用一具有高度导电 性及反射性的材料(例如铝)，且这些条带可形成显示装置中的列电极。在不施加电压时，空腔19保持处于可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中 可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中的像素12a所示。然而，在向一所选行和列 施加电位差之后，在对应像素处的行和列电极相交处形成的电容器变成充电状态，且静电 力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动反射层14会变形并受迫压抵光学堆叠 16。光学堆叠16内的一介电层(在该图中未显示)可防止短路并控制层14与16之间的 间隔距离，如图1中右边的像素12b所示。无论所施加电位差的极性如何，其行为均相同。 由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激活与在传统的LCD及其他显示技术中 所用的行/列激活在许多方面相似。图2至图5B图解说明一种在一显示应用中使用一干涉调制器阵列的实例性过程 及系统。图2为一系统方块图，其图解说明一可包含本发明各个方面的电子装置的一个 实施例。在该实例性实施例中，所述电子装置包括一处理器21-其可为任何通用单芯片 或多芯片微处理器，例如 ARM、pentium 、Pentium II > Pentium III 、Pentium IV ,
卩(^仙0^ 1"0、8051、^^8&\ 0 吐？(^、八0^八&\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。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软 件模块。除执行一操作系统外，还可将该处理器配置成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21还配置成与一阵列驱动器22进行通信。在一实施例中， 阵列驱动器22包括向一面板或显示阵列(显示器)30提供信号的行驱动器电路24及列驱 动器电路26。图1中所示阵列的剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器， 所述行/列激活协议可利用图3所示这些装置的滞后性质。其可能需要例如一 10伏的电 位差来使可移动层自松弛状态变形至受激活状态。然而，当该电压自该值降低时，在该电压 降低回至10伏以下时，该可移动层将保持其状态。在图3所示的实例性实施例中，在电压 降低至2伏以下之前，可移动层不完全松弛。因此，在图3所示实例中，存在一大约为3至7 伏的电压范围，在该电压范围内存在一所施加电压窗口，在该窗口内，装置稳定在松弛或受 激活状态。在本文中将其称为“滞后窗口 ”或“稳定窗口”。对于具有图3所示滞后特性的 显示阵列而言，行/列激活协议可设计成在行选通期间，使所选通行中将被激活的像素承受约10伏的电压差，并使将被松弛的像素承受接近0伏的电压差。在选通之后，使像素承 受约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在此实例中，在被写入 之后，每一像素均承受一处于3-7伏“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设 计在相同的所施加电压条件下稳定在既有的受激活状态或松弛状态。由于干涉式调制器的 每一像素，无论处于受激活状态还是松弛状态，实质上均是一由固定反射层及移动反射层 构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。 如果所施加的电位固定不变，则实质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活像素确定一组列电极而 形成一显示帧。此后，将行脉冲施加至第1行的电极，从而激活与所确定的列线对应的像 素。此后，将得到确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激活像素对应。此后， 将脉冲施加于第2行的电极，从而根据得到确定的列电极来激活第2行中的相应像素。第1 行的像素不受第2行的脉冲的影响，且保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按 一依序方式对整个系列的行重复上述步骤，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒 的速度连续重复该过程来用新显示数据刷新及/或更新这些帧。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为人们所熟知，且可与本发明一起使用。图4、5A及5B图解说明一种用于在图2所示的3X3阵列上形成一显示帧的可能 的激活协议。图4图解说明一组可能的列及行电压电平，其可用于呈现出图3所示滞后曲 线的像素。在图4的实施例中，激活一像素涉及将相应的列设定至-Vfiffi，并将相应的行设 定至+ Δ V-其可分别对应于-5伏及+5伏。使像素松弛则是通过将相应的列设定至+Vififfi 并将相应的行设定至相同的+Δ V以在像素两端形成一 0伏的电位差来实现。在那些行电 压保持为0伏的行中，无论列是处于+Villffi还是-Vfiffi，像素均稳定于其最初所处的任何状 态。如也在图4中所显示，应了解，也可使用与上面所述电压具有相反极性的电压，例如，激 活一像素可涉及到将相应的列设定至+Villffi并将相应的行设定至-ΔV。在该实施例中，释 放像素是通过将相应的列设定至-Vfiffi并将相应的行设定至相同的- AV、从而在像素两端 形成一0伏的电位差来实现。图5Β为一显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加于图2所示的3X3阵 列，其将形成图5Α所示的显示布置，其中受激活像素为非反射性。在写入图5Α所示的帧之 前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这 些所施加电压下，所有的像素均稳定于其现有的受激活状态或松弛状态。在图5Α所示的帧中，像素(1，1)、(1,2), (2,2), (3,2)及(3,3)受到激活。为实 现这一效果，在第1行的“线时间”期间，将第1列及第2列设定为_5伏，并将第3列设定 为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此 后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回到0伏的脉冲来选通第1行。由此激活像素(1， 1)和(1，2)并使像素(1，3)松弛。阵列中的其他像素均不受影响。为将第2行设定为所期 望状态，将第2列设定为-5伏，并将第1列及第3列设定为+5伏。此后，施加至第2行的 相同的选通脉冲将激活像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)松弛。同样，阵列中的其他像 素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏、并将第1列设定为+5伏来设 定第3行。第3行的选通脉冲如图5Α所示来设定第3行的像素。在写入帧之后，行电位为 0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5Α所示的布置。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，用于实施行和列激活的电压 的定时、顺序及电平可在以上所述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，且任何 激活电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。图6A及6B为图解说明一显示装置40的一实施例的系统方块图。显示装置40例 如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件及其稍作变化的形式也可作 为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。显示装置40包括一外壳41、一显示器30、一天线43、一扬声器45、一输入装置48 及一麦克风46。外壳41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41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41包括可拆卸部分 (未示出)，其可与其他具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可拆卸部分互换。实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的 双稳显示器。在其他实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包括一平板显 示器，例如上文所述的等离子体显示器、EL、0LED、STN IXD或TFT IXD，或一非平板显示器， 例如CRT或其他显像管装置。然而，为便于说明本实施例，如本文中所述，显示器30包括一 干涉式调制器显示器。图6B示意性地显示实例性显示装置40的一实施例中的组件。所示实例性显示装 置40包括一外壳41，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中， 实例性显示装置40包括一网络接口 27，网络接口 27包括一耦接至一收发器47的天线43。 收发器47连接至处理器21，处理器21又连接至调节硬件52。调节硬件52可经配置以对 一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节软件52连接至一扬声器45及一麦克风 46。处理器21还连接至一输入装置48及一驱动器控制器29。驱动器控制器29耦接至一 帧缓冲器28并耦接至阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接至一显示阵列30。一电源50 根据具体实例性显示装置40的设计所要求为所有组件供电。网络接口 27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一 个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口 27还可具有某些处理功能，以降低对处 理器21的要求。天线43是为所属领域的技术人员所知的任一种用于发射和接收信号的天 线。在一实施例中，该天线根据IEEE 802. 11标准(包括IEEE 802. 11 (a)，(b)，或(g))来 发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF 信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线蜂窝 式电话网络中进行通信的习知信号。收发器47对自天线43接收的信号进行预处理，以使 其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以使其 可通过天线43自实例性显示装置40发射。在一替代实施例中，可使用一接收器取代收发器47。在再一替代实施例中，网络接 口 27可由一可存储或产生要发送至处理器21的图像数据的图像源取代。例如，该图像源 可为数字视盘(DVD)或一含有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21通常控制实例性显示装置40的总体运行。处理器21自网络接口 27或 一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将该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。然后，处理器21将经处理的数据发送至驱动器控制器29或发送至帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指识别一图像内每一位置处图像特征的信 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21包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置40的 运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信 号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性显示装置40内的离散组件，或者可并入处 理器21或其他组件内。驱动器控制器29直接自处理器21或自帧缓冲器28获取由处理器21产生的原 始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器22。具体而 言，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化成一具有光栅状格式的数据流，以使其具 有一适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动器控制器29将格式化后的信息发送 至阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29 (例如一 LCD控制器)常常作为一独立的集成电路 (IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入 于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。通常，阵列驱动器22自驱动器控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新 格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的χ-y像素矩 阵的数百条且有时数千条引线。在一实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22、及显示阵列30适用于本文所述 的任一类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动器控制器29是一传统的显示控制器或一 双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是一传 统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，驱动器控制 器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其他小面积显 示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30是一典型的显示阵列或一 双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装 置48包括小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄 膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装 置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。电源50可包括众多种能量存储装置，此在所属领域中众所周知。例如，在一实施 例中，电源50为一可再充电式电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源 50为一可再生能源、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50经配置以从墙上的插座接收电力。在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述驻存于一驱动器控制器中，该驱动 器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22中。所属领域的技术人员将认识到，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在 不同的配置中实施上述优化。按照上述原理工作的干涉式调制器的结构的详细情况可千变万化。例如，图7A-7E 图解说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1所示实施例的 剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积一金属材料条带14。在图7B中，可移动反射层 14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图7C中，可移动反射层14悬挂于一可变形层34上，可变形层34可包含一种柔性金属。可变形层34直接或间接地在可变形层34的周边 周围连接至衬底20上。这些连接在本文中称作支撑柱。图7D中所示的实施例具有支撑柱 栓塞42，可变形层34即位于支撑柱栓塞42上。如在图7A-7C中所示，可移动反射层14保 持悬置于空腔上面，但可变形层34并未通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔来形 成支撑柱。而是，由用于形成支撑柱栓塞42的平坦化材料形成所述支撑柱。图7E中所示 的实施例是基于图7D中所示的实施例，但也可经修改以与图7A-7C中所示的任一实施例以 及未显示的其他实施例一起使用。在图7E中所示的实施例中，已使用额外的一层金属或其 他导电材料来形成一总线结构44。此使信号能够沿干涉式调制器的背面路由，从而消除了 原本可能须形成于衬底20上的若干电极。在例如在图7所示的那些实施例中，干涉式调制器用作直视式装置，其中自透明 衬底20的前侧(与上面布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射 层14在光学上屏蔽干涉式调制器的位于与衬底20相对的反射层侧上的某些部分，包括可 变形层34及总线结构44。这使得能够配置及操作被屏蔽区域，而不会不利地影响图像品 质。此种可分离的调制器架构使对调制器的机电方面所用的与对调制器的光学方面所用的 结构设计及材料能够相互独立地加以选择及发挥作用。而且，图7C-7E中所示的实施例具 有因将反射层14的光学性质自其机械特性解耦合(此由可变形层34来实施)而得到的额 外优点。此使反射层14的结构设计及所用材料可在光学性质方面得到优化，且可变形层34 的结构设计和所用材料可在所期望机械性质方面得到优化。控制系统所施加的为将干涉式调制器的可移动镜置于受激活状态中所需的电压 大小称作激活电压。例如，如在图3中所示，激活电压约为9-10伏，因而施加约-10伏或约 +10伏便会激活干涉式调制器的可移动反射层14b (如在图1中所示)，而施加约0伏便会使 干涉式调制器的可移动反射层14a(如在图1中所示)松弛。激活电压可因诸多种因素而 随时间变化，这些因素包括例如温度、干涉计机电性质的改变、及机械式镜面的物理磨损。这些因素中的某些因素(例如干涉式调制器机电性质的改变、及机械式镜面的物 理磨损)通常只有在大量使用之后或在经过某一时间量之后才影响偏置电压。然而，温 度却会在短的时间段内影响可移动反射层14的特性并造成为操作干涉式调制器所需电 压的显著变化。根据使用干涉式调制器的环境条件而定-例如在夏季期间在亚利桑那州 (Arizona)包含于放置在汽车仪表盘上的装置上的显示器中、或者在冬季暴露于零下温度 中的装置上的显示器中，干涉式调制器在几个小时甚至几分钟内便可能会发生显著的温度 变化。通过感测在此种装置中一位置处所存在的温度并使用将所感测温度与为在该温度下 操作干涉式调制器所需的必要电压相关联的预定信息，可通过根据温度调节偏置电压来有 效地驱动所述显示器在宽广的温度范围内工作。图8为干涉式调制器60的一实施例在释放(或松弛)状态下的透视图解说明。 干涉式调制器60在一透明衬底20上包括一光学堆叠16，光学堆叠16通常包括一电极层、 一吸收剂层及一电极层(未分别加以显示)。衬底20的相对厚度远大于光学堆叠16的厚 度。例如，在某些实施例中，衬底20厚约700 μ m，且光学堆叠16厚约Iym或以下。在某些 实施例中，衬底20为玻璃。支撑件18为可移动反射层14提供支撑，可移动反射层14与光 学堆叠16相隔一空腔19。可移动反射层14包括相对薄的一层第一材料11及相对厚的一层第二材料13。在图8所示实施例中，第一材料11为设置成约300埃厚的一层的铝，而第二材料13为设置成 约1000埃厚的一层的镍。在其他实施例中，第一材料11及第二材料13可包含其他材料， 例如铝合金。在其他实施例中，第一材料11及第二材料13的厚度也可不同。在某些实施 例中，可移动反射层14可为整体式的，仅包含由例如镍、镍合金、铝、或铝合金构成的均勻 的单个层。在其他实施例中，可移动反射层14可包括多于两层材料。在某些实施例中，所 述的一层第一材料11可厚于所述的一层第二材料13，此可改变应力与应变主导材料的关 系。通过干涉式调制器温度变化而在干涉式调制器中引入的应力及由此产生的应变 可显著影响可移动反射层14的运动。应力是由物体在邻接部件上施加的每单位面积的力， 而应变是由应力引起的变形或尺寸变化。耐应力性及弹性限值二者均取决于固体的成分。 当物体受拉时，称其承受张力、或拉应力，而当其受压时，则其承受压力、或压应力。通常将 拉应力视为正值，而将压应力视为负值。当材料温度变化时，物体会按照其制成材料的热膨 胀系数(CTE)而膨胀或收缩。干涉式调制器的正常工作温度可例如约为-40°C至+70°C。当 温度变化时，衬底20、可移动反射层14的第一材料11及第二材料13会按照其各自的CTE 而出现不同的膨胀及收缩。这两种不同材料的此种膨胀及收缩会在可移动反射层14中引 起应变，此会在可移动反射层14中造成相应的应力变化。尽管所述一层第一材料11与所述一层第二材料13 二者均按其各自的CTE所表达 而随温度膨胀及收缩，然而较厚的层(例如第二材料13)的CTE主导膨胀或收缩量。衬底 20及光学堆叠16的膨胀及收缩量由衬底20的膨胀及收缩主导，因为其厚度大得多。通常， 衬底20的CTE小于所述一层第二材料13的CTE，因而当参考温度变化时，所述一层第二材 料13的膨胀及收缩大于衬底20的膨胀及收缩。然而，支撑件18会限制可移动反射层14 相对于衬底20的膨胀及收缩。相应地，当温度变化时，可移动反射层14会在可移动反射层 14的平面χ及y方向上经历应变变化，且在可移动反射层14的χ及y方向上也出现相应的 应力变化(ο)。可移动反射层14的应力会影响其在受激活位置与未受激活位置之间移动 的能力，并相应地影响其偏置电压。在一实施例中，衬底20包含显示器级的Corning 1737 一其是一种CTE为3. 76X10_6/°C的铝硅酸盐玻璃。铝硅酸盐玻璃的典型成分是55. 0%的 SiO2,7. 0%的化03、10. 4%的 Al203、21. 0%的 CaO 及 1. 0%的 Na20。图9为一曲线图，其图解说明根据一实施例的干涉式调制器的温度(χ轴)与偏置 电压(y轴)之间的关系。如在图9中所示，干涉式调制器在某一温度范围内的偏置电压与 干涉式调制器的温度大体反相关，例如当干涉式调制器的温度升高时，偏置电压降低。甚至 偏置电压的较小变化(例如在某些实施例中约为0. 25伏或以下)也可显著影响干涉式调 制器的工作，此取决于干涉式调制器的滞后特性。在图9所示的曲线图中，在温度变化约 25 °C时，偏置电压会变化约0. 25伏。如图9所例示，温度变化会造成可移动反射层14在平面χ及y方向上应力的增大 或减小，此会影响偏置电压。可有利地利用对旨在控制干涉式调制器60而施加的电压进行 基于温度的补偿来使干涉式调制器60保持始终如一地进行工作。换句话说，当干涉式调制 器的温度升高时，提供降低的激活电压，而当温度降低时，则提供升高的激活电压。如上文所述，激活电压是以施加至干涉式调制器的两个电压-列偏置电压(V _) 与行电压-的组合形式施加至干涉式调制器。在本文所述实施例中，行电压不自其值+ AV或-ΔV(例如参见图4)发生变化。例如，阵列驱动器22可根据温度来调整偏置电压，由 此提供对温度进行补偿的激活电压。偏置电压(在本文中也称作工作电压(V工。)、应力 (ο)、与温度(T)之间的关系显示于以下方程式中γ工怍Oc Vo7方程式1σ = σ 0+k Δ T 方程式 2其中％是例如在参考温度下的残余应力，且k是常数。典型的参考温度是约为 25摄氏度的室温。作为在一实施例中这些参数之间关系的一实例，温度每升高1摄氏度均 会使可移动反射层的应力变化2Mpa并使工作电压偏移 llmV。在一常见实施例中，干涉式 调制器60的层14内的应力(σ)是拉应力，此意味着σ大于或等于O。层14中的残余应力σ ^是指在参考温度下当处于松弛(未受激活)状态时的应 力，其起因于为制造干涉式调制器60所使用的工艺。由于干涉式调制器60会暴露至各种 处理温度且由于层14在开始时形成于一最终被移除的牺牲层上，因而制造工艺会影响残 余应力σ。。在图8中，参照一单位面积17来显示层14内沿相应χ轴及y轴的应力oy。 可通过以下方程式来显示因干涉式调制器的温度变化而引起的激活电压变化。
权利要求
1.一种显示设备，其包括第一干涉式调制器阵列；一个或多个第二干涉式调制器；测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压；及第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置以根据所述测量电路所 测量的所述激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列及所述一个或多个 第二干涉式调制器分别具有第一机电响应及第二机电响应，其中所述第一机电响应与第二 机电响应彼此具有预定关系。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路，其经配置以测量所述一个或多 个第二干涉式调制器的释放电压。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中所述一个或多个第二干涉式调制器靠近所述第 一干涉式调制器阵列定位。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列经定位以输出观看 者可见的光，所述一个或多个第二干涉式调制器经设置以使其对观看者不可见。
6.如权利要求2所述的显示设备，其中所述第一机电响应及第二机电响应是温度的函数。
7.如权利要求2所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机电响应与第二机电 响应基本成正比。
8.如权利要求2所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机电响应与第二机电 响应基本相等。
9.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多个 第二干涉式调制器具有基本相同的机电行为。
10.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器具有不同的机电行为。
11.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器分别具有第一电响应函数与第二电响应函数，其中所述第一电响应与 第二电响应彼此具有预定关系。
12.如权利要求11所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一电响应与第二电响 应基本相等。
13.如权利要求1所述的显示设备，其中所述第一干涉式调制器阵列与所述一个或多 个第二干涉式调制器分别具有第一机械响应函数与第二机械响应函数，其中所述第一机械 响应函数与第二机械响应函数彼此具有预定关系。
14.如权利要求13所述的显示设备，其中所述预定关系使所述第一机械响应函数与第 二机械响应函数基本相等。
15.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路经配置以测量所述一个或多个 第二干涉式调制器中的电容。
16.如权利要求1所述的显示设备，其中所述测量电路经配置以感测所述一个或多个 第二干涉式调制器中的电容的变化。
17.如权利要求16所述的显示设备，其中感测所述电容的变化包括感测所述第一驱动 电路内的电流中的电流脉冲。
18.如权利要求1所述的显示设备，其进一步包括第二驱动电路，其经配置向所述一个 或多个第二干涉式调制器发送驱动信号。
19.如权利要求1所述的显示设备，其进一步包括显不器；与所述显示器电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及与所述处理器电连通的存储装置。
20.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括驱动电路，其经配置向所述显示器 发送至少一个信号。
21.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括控制器，其经配置以向所述驱动电 路发送所述图像数据的至少一部分。
22.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括图像源模块，其经配置以向所述处 理器发送所述图像数据。
23.如权利要求22所述的显示设备，其中所述图像源模块包括接收器、收发器及发射 器中的至少一者。
24.如权利要求19所述的显示设备，其进一步包括输入装置，其经配置以接收输入数 据并将所述输入数据传送至所述处理器。
25.—种驱动干涉式调制器阵列的方法，所述方法包括测量一个或多个测试干涉式调制器的激活电压；及根据所述经测量激活电压向显示器干涉式调制器阵列提供驱动信号，其中所述显示器 干涉式调制器经配置向观看者输出光。
26.如权利要求25所述的方法，其进一步包括测量所述一个或多个测试干涉式调制器 的释放电压。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述向所述显示器干涉式调制器阵列提供驱动信 号包括提供具有与所述经测量激活电压成正比或基本上相等的电压电平的驱动信号。
28.如权利要求25所述的方法，其进一步包括向所述一个或多个测试干涉式调制器提 供测试驱动信号，其中所述测试驱动信号具有三角波形，所述三角波形具有与激活所述一 个或多个测试干涉式调制器所需的电压电平成正比的幅值。
29.如权利要求25所述的方法，其进一步包括向所述一个或多个测试干涉式调制器提 供测试驱动信号，其中所述测试驱动信号具有与所述显示器帧速率相等或成正比的频率。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述测试驱动信号的频率约为所述显示器帧速率 的 1/2。
31.如权利要求25所述的方法，其中所述测量包括测量所述一个或多个测试干涉式调 制器中的电容。
32.如权利要求25所述的方法，其中所述测量包括感测所述一个或多个测试干涉式调 制器中的电容的变化。
33.如权利要求25所述的方法，其中所述测试驱动信号是周期性的且向所述显示器干 涉式调制器提供的所述驱动信号是针对特定图像内容的。
34.一种用于制造显示器的方法，其包括 形成第一干涉式调制器阵列；形成一个或多个第二干涉式调制器；提供测量电路，其经配置以测量所述一个或多个第二干涉式调制器的激活电压； 提供第一驱动电路，其耦接至所述第一干涉式调制器阵列并经配置根据所述测量电路 所测量的所述激活电压来提供用于驱动所述第一干涉式调制器阵列的驱动信号。
35.如权利要求34所述的方法，其进一步包括在观看者可见的区域中形成所述第一干 涉式调制器阵列并在所述显示器中所述观看者不可见的区域中形成所述一个或多个第二 干涉式调制器。
36.根据权利要求34所述的方法形成的显示器。
37.一种显示器，其包括 用于调制光的第一构件； 用于调制光的第二构件；测量构件，其用于测量所述用于调制光的第二构件的激活电压；及 驱动构件，其用于驱动所述用于调制光的第一构件，所述驱动构件耦接至所述用于调 制光的第一构件并经配置以根据所述测量构件所测量的所述激活电压来提供用于驱动所 述用于调制光的第一构件的驱动信号。
38.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第一构件及所述用于调制光 的第二构件分别具有第一机电响应及第二机电响应，且所述第一机电响应及第二机电响应 彼此具有预定关系。
39.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第一构件包括第一干涉式调 制器阵列。
40.如权利要求37所述的显示器，其中所述用于调制光的第二构件包括一个或多个第 二干涉式调制器。
41.如权利要求37所述的显示器，其中所述测量构件包括测量电路。
42.如权利要求37所述的显示器，其中所述驱动构件包括第一驱动电路。
43.一种用于驱动干涉式调制器显示器的方法，其包括 测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电压；根据所述经测量转变电压确定用于操作所述多个干涉式调制器的驱动电压；及 向所述多个干涉式调制器提供所述经确定驱动电压。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压是使所述多个干涉式调制器 中的至少一者转变至松弛状态的电压。
45.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压是使所述多个干涉式调制器 中的至少一者转变至受激活状态的电压。
46.如权利要求43所述的方法，其中所述经测量转变电压受所述多个干涉式调制器中 至少一者的温度、所述多个干涉式调制器中至少一者的机电性质的变化、或所述多个干涉 式调制器中至少一者内的电荷积聚的影响。
47.如权利要求43所述的方法，其中所述测量操作测量设置于所述显示器的两个或更 多个非邻接区域中的一个或多个干涉式调制器的所述转变电压。
48.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器排列成由行 及列构成的矩阵，且其中所述测量操作测量位于所述行的一者中的所述多个干涉式调制器 中的一者或多者的所述转变电压。
49.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器排列成由行 及列构成的矩阵，且其中所述测量操作测量位于所述行的两个行或更多个行中的一个或多 个干涉式调制器的所述转变电压。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述两个或更多个行中的第一行设置于所述显示 器的上部附近且所述两个或更多个行中的第二行设置于所述显示器的下部。
51.如权利要求43所述的方法，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器在所述显示 器中排列成多条线，且其中所述测量操作测量位于所述多条线的一者中的一个或多个干涉 式调制器的所述转变电压。
52.一种用于驱动干涉式调制器显示器的系统，其包括传感器电路，其经配置以测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电 压，所述传感器电路还经配置根据所述经测量转变电压确定用于操作所述多个干涉式调制 器的驱动电压；及驱动电路，其耦接至所述传感器电路并经配置向所述多个干涉式调制器提供所述所确 定驱动电压。
53.如权利要求52所述的系统，其中所述经测量转变电压是使所述干涉式调制器中的 至少一者转变至松弛状态的电压。
54.如权利要求52所述的系统，其中所述经测量转变电压是使所述干涉式调制器中的 至少一者转变至受激活状态的电压。
55.如权利要求52所述的系统，其中所述显示器的所述多个干涉式调制器在所述显示 器中排列成多条线，且其中所述测量操作测量位于所述多条线的一者中的一个或多个干涉 式调制器的所述转变电压。
56.一种用于驱动干涉式调制器显示器的系统，其包括测量构件，其用于测量显示器中多个干涉式调制器中的一者或多者的转变电压；确定构件，其用于根据所述经测量转变电压来确定用于操作所述多个干涉式调制器的 驱动电压；及提供构件，其用于向所述多个干涉式调制器提供所述所确定驱动电压。
57.如权利要求56所述的系统，其中所述测量构件包括传感器电路。
58.如权利要求56所述的系统，其中所述确定构件包括逻辑电路。
59.如权利要求56所述的系统，其中所述提供构件包括驱动电路。
全文摘要
本发明揭示用于驱动MEMS装置的显示器的系统及方法。在一实施例中，一种显示器包括具有多个干涉式调制器的阵列(30)；及耦接至所述阵列的驱动电路(22)，所述驱动电路(22)经配置以根据显示器的温度来提供用于驱动所述阵列(30)的激活信号。在另一实施例中，揭示一种用于驱动阵列的方法，所述阵列具有配置成显示器的多个干涉式调制器，其中所述方法包括感测显示器中预定位置处的温度，将基于所感测温度的信号传送至显示器驱动器，根据所接收信号来产生用于驱动所述显示器的激活信号，及将所述激活信号提供至所述阵列。
文档编号G09G3/34GK102148015SQ20111007850
公开日2011年8月10日 申请日期2005年9月23日 优先权日2004年9月27日
发明者威廉·J·卡明斯, 布莱恩·J·加利 申请人:高通Mems科技公司
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