专利名称：用于使用机械响应操控的显示器存储器的装置及方法
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、激励器及电子元件。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。干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或二者均可全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加一个适当的电信号时能够相对运动。其中一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，另一个板可包含一通过一空气间隙与该静止层隔开的金属隔板。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性、以使其性能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特性。现在，对其更主要的特性进行简要论述，此并不限定本发明的范围。在查看这一论述，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征如何提供优于其他显示装置的优点。
一个实施例包括一种MEMS装置，所述MEMS装置包括一包含一第一电极的固定层；一经构造以在一远离所述第一电极的第一位置与一靠近所述第一电极的第二位置之间移动的可移动层，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述固定层形成一空腔；及一连接至所述可移动层的第二电极。所述可移动层的移动是基于所述第一与第二电极之间的一电压差，且所述可移动层构造成以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置并以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置。所述第一及第二平均速率不相同。
另一实施例包括一种MEMS装置，其包括第一移动构件，其用于使一可移动层在一远离所述第一移动构件的第一位置与一靠近所述第一移动构件的第二位置之间移动；第二移动构件，其用于使所述可移动层在所述第一与第二位置之间移动，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述第一移动构件形成一空腔；及第三移动构件，其用于使所述可移动层以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置及以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置。所述第一及第二平均速率不相同。
另一实施例包括一种将一干涉式调制器阵列激励多次以显示一单个数据帧的方法，所述方法包括在一对应于一单个帧的时间周期期间接收一用于激励一个或多个干涉式调制器的数据信号；使用一电位差来激励所述一个或多个干涉式调制器，以使所述干涉式调制器以一第一平均速率移至一受激励状态；及释放所述一个或多个干涉式调制器，以使所述干涉式调制器以一不同的第二平均速率自所述受激励状态朝一释放状态移动。
另一实施例包括一种驱动一干涉式调制器元件以显示一数据帧的方法。所述方法包括在一对应于一单个帧显示周期的时间周期期间接收一数据信号以供所述干涉式调制器显示；及在所述单个帧显示周期期间周期性地向所述干涉式调制器显示元件施加一第一电位差。每当施加所述第一电位差时所述干涉式调制器均自一受激励状态朝一释放状态移动，且在向所述干涉式调制器施加一第二电位差时，在到达所述释放状态之前所述干涉式调制器移至所述受激励状态。
另一实施例包括一种向一显示元件阵列中的一行干涉式调制器显示元件写入显示数据的方法。所述方法包括使用一第一电位差将一第一组显示数据写入至所述阵列的所述行，以使所述干涉式调制器元件中的至少某些移动至一受激励状态；释放所述阵列的所述行中的干涉式调制器元件，以使所述干涉式调制器元件缓慢地自所述受激励状态朝所述释放状态移动；及使用一电位差将所述第一组显示数据重写入所述阵列的所述行，以使在所述干涉式调制器到达所述释放状态之前，所述干涉式调制器元件返回所述受激励状态。
另一实施例包括一种将一干涉式调制器阵列激励多次以显示一单个数据帧的方法。所述方法包括在一对应于一单个帧的时间周期期间接收一用于激励一个或多个干涉式调制器的数据信号；使用一电位差来激励所述干涉式调制器显示元件，以使所述干涉式调制器移至一释放状态；及激励所述干涉式调制器显示元件，以使所述干涉式调制器远离所述释放状态朝一受激励状态移动；及重新释放所述干涉式调制器显示元件，以使在到达所述受激励状态之前，所述干涉式调制器移回至所述释放状态。
另一实施例包括一种驱动一干涉式调制器元件以显示一数据帧的方法。所述方法包括在一对应于一单个帧显示周期的时间周期期间接收一数据信号以供所述干涉式调制器显示；及在所述单个帧显示周期期间周期性地向所述干涉式调制器显示元件施加一第一电位差。每当施加所述第一电位差时所述干涉式调制器均自一释放状态朝一受激励状态移动，且在向所述干涉式调制器施加一第二电位差时，在到达所述受激励状态之前所述干涉式调制器移至所述释放状态。
另一实施例包括一种向一显示元件阵列中的一行干涉式调制器显示元件写入显示数据的方法。所述方法包括使用一电位差将一第一组显示数据写入至所述阵列的所述行，以使所述干涉式调制器元件中的至少某些移动至一释放状态；激励所述阵列的所述行中的干涉式调制器元件，以使所述干涉式调制器元件远离所述释放状态朝所述受激励状态移动；及使用一电位差将所述第一组显示数据重写入所述阵列的所述行，以使在所述干涉式调制器元件到达所述受激励状态之前，所述干涉式调制器元件返回所述释放状态。
另一实施例包括一种制造一MEMS装置的方法。所述方法包括形成一包含一第一电极的固定层；形成一可移动层，所述可移动层经构造以在一远离所述第一电极的第一位置与一靠近所述第一电极的第二位置之间移动，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述固定层形成一包含一气体的空腔；及形成一连接至所述可移动层的第二电极。所述可移动层的移动是基于所述第一与第二电极之间的一电压差，且所述可移动层制作成以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置并以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置。所述第一与第二平均速率不相同。
另一实施例包括一种用于驱动一干涉式调制器阵列多次以显示一单个数据帧的设备。所述设备包括接收构件，其用于在一对应于一单个帧的时间周期期间接收一用于使一个或多个干涉式调制器在第一与第二状态之间移动的数据信号；第一移动构件，其用于使用一电位差使干涉式调制器显示元件自所述第一状态移至所述第二状态；第二移动构件，其用于使用一电位差使所述干涉式调制器显示元件自所述第二状态朝所述第一状态移动；及第三移动构件，其用于在所述干涉式调制器到达所述第二状态之前，使用一电位差使所述干涉式调制器显示元件移动至所述第二状态。
图1为一等轴图，其显示一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一释放位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射层处于一受激励位置。
图2为一系统方框图，其显示一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一实施例。
图3为在一稳定窗口内工作的图1所示干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。
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显示在图2所示的3×3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个实例性时序图。
图6A为一图1所示装置的剖面图。
图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的一剖面图。
图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一剖面图。
图7为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图，该干涉式调制器的工作未利用调制器的滞后性质。
图8为一组行电压及列电压的示意图，该组行电压及列电压可用于驱动一干涉式调制器显示器以使在释放行电压时调制器漂移至释放状态。
图9显示一具有长激励时间并按照图8中的行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。
图10显示一具有短的释放时间并按照图8所示行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。
图11A及11B显示支柱间距的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图12A及12B显示可移动层的张力的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图13A及13B显示可移动层的厚度的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图14A及14B显示可移动层的系链尺寸的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图15A及15B显示可移动层中的一几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图16A及16B显示固定层的表面中的一几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。
图17显示一调制器阵列中的动态视频的定时效应，该调制器阵列是根据图8所示的行电压及列电压来驱动以在行选择信号被撤消时朝释放状态漂移。
图18为一组行电压及列电压的示意图，该组行电压及列电压可用于驱动一干涉式调制器显示器从而使调制器在行电压被释放时漂移至受激励状态。
图19显示一具有长释放时间并按照图18所示行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。
图20显示一具有短激励时间并按照图18中的行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。
图21显示一调制器阵列中的动态视频的定时效应，该调制器阵列是根据图18中的行电压及列电压来驱动，以便在撤消行选择时漂移至受激励状态。
图22A及22B为系统方块图，其显示一包含复数个干涉式调制器的视觉显示装置的一实施例。
具体实施例方式
一实例性MEMS干涉式调制器包括通过一气隙隔开的一可移动层与一固定层。一驱动方案使用行/列激励协议，所述行/列激励协议使施加至MEMS干涉式调制器的电压保持高于或低于将MEMS干涉式调制器置于一“滞后窗口”或“稳定窗口”内所需的电压范围。通过选择可改善干涉式调制器的激励及释放时间的机械设计特性，可实现MEMS干涉式调制器的稳定运行。一般而言，使可移动层更具柔顺性的特性可增加释放时间及减小激励时间。人们已发现，当驱动方案至少部分地依赖于在释放行电压时可移动层缓慢漂移至释放状态时，一更具柔顺性的可移动层较佳。同样地，使可移动层不太柔顺的特性可增加激励时间及减小释放时间。当驱动方案至少部分地依赖于在释放行电压时可移动层缓慢漂移至受激励状态时，一不太柔顺的可移动层可能较佳。某些会影响释放及激励时间的特性包括改变支柱间距、改变可移动层的内应力或张力、改变可移动层的厚度及成分、改变系链的笨重性、将可移动层穿孔及在固定层中设置通路。
下文说明是针对本发明的某些具体实施例。不过，本发明可通过许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，本发明可在任一构造用于显示图像-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)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、游戏机、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、照像机景物显示器(例如车辆的后视照像机显示器)、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MEMS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。
图1中显示一个含有一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。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”与“关”状态的光反射性质。MEMS像素可构造成主要在所选色彩下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。
图1为一等轴图，其显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，以形成一至少具有一个可变尺寸的光学谐振空腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为释放状态的第一位置上，该可移动层的位置距离一固定的局部反射层相对远。在第二位置上，该可移动层的位置更近地靠近该局部反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会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，显示一可移动的高度反射层14a处于一释放位置，该释放位置距一固定的局部反射层16a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动的高度反射层14b处于一受激励位置处，该受激励位置靠近固定的局部反射层16b。
固定层16a、16b导电、局部透明且局部为反射性，并可通过例如在一透明衬底20上沉积将一个或多个各自为铬及氧化铟锡的层而制成。所述各层被图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部的一或多个沉积金属层(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以后，这些可变形的金属层与固定的金属层通过一规定的气隙19隔开。这些可变形层可使用一具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且该些条带可形成一显示装置中的列电极。
在未施加电压时，空腔19保持位于层14a、16a之间，且可变形层处于如图1中像素12a所示的一机械弛豫状态。然而，在向一所选行和列施加电位差之后，在所述行和列电极相交处的对应像素处形成的电容器被充电，且静电力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动层发生形变，并被压到固定层上(可在固定层上沉积一介电材料(在该图中未示出)，以防止短路，并控制分隔距离)，如图1中右侧的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，该行为均相同。由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其他显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。
图2至图5B显示一个在一显示应用中使用一干涉式调制器阵列的实例性方法及系统。图2为一系统方框图，该图显示一可体现本发明各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、PentiumIII、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，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。除执行一个操作系统外，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它软件应用程序。
在一实施例中，处理器21还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，该阵列控制器22包括向一像素阵列30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示的阵列剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议既可利用也可不利用图3所示的这些装置的滞后性质。为利用该滞后性质，可能需要例如一10伏的电位差来使一可移动层自释放状态变形至受激励状态。然而，当所述电压自该值降低时，在所述电压降低回至10伏以下时，所述可移动层将保持其状态。在图3的实例性实施例中，在电压降低至2伏以下之前，可移动层不会完全释放。因此，在图3所示的实例中，存在一大约为3-7伏的电压范围，在该电压范围内存在一施加电压窗口，在该窗口内所述装置稳定在释放或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间，向所选通行中将被激励的像素施加一约10伏的电压差，并向将被释放的像素施加一接近0伏的电压差。在选通之后，向像素施加一约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。在被写入之后，在该实例中，每一像素均承受一处于3-7伏的“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一既有的激励状态或释放状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于激励状态还是释放状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，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。如果所施加的电位恒定，则基本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励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将一行脉冲施加于第1行的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将一脉冲施加于第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第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，因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按顺序性方式对全部系列的行重复上述步骤，以形成所述的帧。通常，通过以某一所期望帧数/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亦为人们所熟知，且可与本发明一起使用。
图4、5A及图5B显示一种用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的可能的激励协议。图4显示一组可用于具有图3所示滞后曲线的像素的可能的行及列电压电平。在图4的实施例中，激励一像素包括将相应的列设定至-Vbias，并将相应的行设定至+ΔV，其可分别对应于-5伏及+5伏。释放像素则是通过将相应的列设定至+Vbias并将相应的行设定至相同的+ΔV、由此在所述像素两端形成一0伏的电位差来实现。在那些其中行电压保持0伏的行中，像素稳定于其最初所处的状态，而与该列处于+Vbias还是-Vbias无关。同样如在图4中所示，应了解，可使用极性与上述极性相反的电压，例如激励一像素可包括将相应的列设定至+Vbias、并将相应的行设定至一ΔV。在该实施例中，释放像素是通过将相应的列设定至-Vbias并将相应的行设定至相同的-ΔV、由此在所述像素两端形成一0伏的电位差来实现。
图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，该些信号施加于图2所示的3×3阵列，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或释放状态。
在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激励。为实现这一效果，在第1行的一“行时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，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伏然后又下降回至0伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并释放像素(1，3)。阵列中的其它像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，将第1列及第3列被设定为+5伏。此后，向第2行施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其它像素均不受影响。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伏对第3行进行设定。第3行的选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。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5A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，用于实施行和列激励的电压的时序、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，任何激励电压方法均可与本发明一起使用。例如，可将用于一第一帧的行选通信号的极性反转来用于下一帧中。
仍参见图5A，写入作业自行1至行3依序对每一行进行，然后返回以在行1上写入新数据。在向行1的调制器写入数据与返回行1以写入新数据或将旧数据重新写入行1的调制器所用的时间之间的时间间隔在本文中称作更新时间Tu。其中所显示的信息保持恒定的时间间隔称作帧周期Tf。例如，动态视频可以30Hz的帧速率显示，此对应于帧周期为33.3ms。在一实施例中，将更新时间Tu选择成高于帧周期Tf。在动态视频以30Hz显示的实例性实施例中，将更新速率选择为150Hz，以使对于动态视频的每一唯一的帧，阵列中的每一行均更新5次。该150Hz的更新速率对应于更新时间Tu为6.6ms。所属技术领域的技术人员将了解，本文所述的系统也同等地适用于其他帧周期及更新时间，这些值仅为便于例解的实例性情形。
按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可千变万化。例如，图6A-6C显示移动镜结构的三种不同实施例。图6A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6B中，可移动的反射材料14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图6C中，可移动的反射材料14悬吊在一可变形层34上。由于反射材料14的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望机械特性方面得到优化，因此该实施例具有若干优点。在许多公开文件中，包括例如第2004/0051929号美国公开申请案中，描述了各种不同类型干涉装置的生产。可使用很多种人们所熟知的技术来制成上述结构，包括一系列材料沉积、图案化及蚀刻步骤。
图7至21显示除图3至5所示的方法及系统外的用于应用干涉式调制器阵列的其他方法及系统。图7为图1所示的一个干涉式调制器的可移动镜位置与施加电压的关系的实例性图式，其中该干涉式调制器的工作未利用调制器的滞后性质。而是，参照图7至21所述的方法及系统利用行/列激励协议，所述行/列激励协议使施加至MEMS干涉式调制器的电压始终高于或低于但不处于“滞后窗口”或“稳定窗口”内。下文将参照图8至10及图17并参照图18至21来说明根据图7来运行的实例性实施例。
对于特定的行/列激励协议，通过选择可优化激励时间及释放时间的干涉式调制器的机械设计特性，可实现MEMS干涉式调制器的稳定运行。本文所述的是具有不同释放时间及激励时间的干涉式调制器的某些结构及制作方法。一般而言，使可移动层更具柔顺性的特性可增大释放时间并减小激励时间。同样地，使可移动层不太柔顺的特性可增大激励时间并减小释放时间。
参照图8所述的一实例性行/列激励协议使调制器在各个行选通信号之间在图7所示的释放区域中运行。参照图18所述的另一实例性行/列激励协议使调制器在各个行选通信号之间在图7所示的受激励区域中运行。还可使用调制器设计及驱动方案的其他组合来使调制器在图7所示的不同区域中运行而不依赖于滞后窗口。
参照图7至21所述的协议可有利地使MEMS干涉式调制器的运行电压低于在参照图3至5所述的方法及系统中所用的电压。例如，参照图3至5所述的行/列激励协议应用一自0伏至±10伏的实例性电压范围。相比之下，参照图7至21所述的行/列激励协议则使用更低的电压。例如，参照图8至10及图17所述的行/列激励协议使用一自-2Vbias伏至+2Vbias伏的范围，其中Vbias＝1伏。参照图18-21所述的行/列激励协议使用一自-4Vbias伏至+4Vbias伏的范围，其中Vbias＝0.5伏。通过使用此种低的偏置电压，滞后窗口会非常窄，因而那些并不利用滞后窗口内的电压的驱动方法将较佳。
通过使MEMS干涉式调制器使用更低电压的行/列激励协议来工作，可提高使用MEMS装置的显示装置的效率。对于便携式显示装置，与在例如20伏的更宽电压范围内工作的显示装置相比，可有利地减小蓄电池电源的存储容量、同时使显示装置的工作时间保持不变。所述4伏的电压范围仅为实例性，也可使用其他低于通常的20伏电压范围的电压范围，此仍归属于本发明的范畴内。对于参照图8所述的实施例，Vbias处于图7中的释放区域内。对于参照图18所述的实施例，Vbias处于图7中的受激励区域内。尽管上文已说明了Vbias的实例性值，例如1伏及0.5伏，然而Vbias的其他值也属于本发明的范畴内。在这些实施例中，由于滞后窗口狭窄，因而行/列激励协议使干涉式调制器始终基本上在滞后窗口以外工作。
参照图7至10所述的实施例使MEMS干涉式调制器的工作不依赖于干涉式调制器的滞后性质。在图7中，绘示出强度的倒数与调制器的列电极与行电极之间电压的关系。从0处开始，当在施加于列电极与行电极之间的正电压方向上向右移动时，所显示的光的强度因调制器空腔19完全打开而处于最大值，直至所施加的电压达到由点700所代表的电压为止。在该点处，列电极与行电极之间的电位足以开始使调制器的空腔19凹下，此将使调制器显示黑色或者反射最小强度的光。在点702处，调制器显示黑色。由于该电压自点702开始减小，因而调制器将继续显示黑色直至点704，在点704处，调制器的机电力将开始超过所施加的电位。继续减小列电极与行电极之间的电位将使所显示的光的强度增大，直至在点706处，调制器的空腔19完全打开，所显示的光处于其最大强度。
倘若在列电极与行电极之间施加负电位，则从0处开始沿施加于列电极与行电极之间的负电压方向向左移动，所显示的光的强度因调制器空腔19完全打开而处于其最大值，直至所施加的电压达到由点710所代表的电压。在该点处，列电极与行电极之间的电位足以开始使空腔19凹下，此将使调制器显示黑色或者反射最小强度的光。在点712处，调制器显示黑色。由于该电压自点712开始减小(向右移回)，因而调制器将继续显示黑色直至点714，在点714处，调制器的机电力将开始超过施加至调制器的电位。继续减小列电极与行电极之间的电位将使所显示的光的强度增大，直至在点716处，调制器的空腔19完全打开，所显示的光处于其最大强度。
图8为一组行电压及列电压的示意图，该组行电压及列电压可用于驱动一干涉式调制器显示器以使调制器在行选通信号之间漂移至释放状态。在该实例性实施例中，在一行选通信号期间，行选择信号的取值为+ΔV或-ΔV，而在行选通信号之间，行选择信号的取值为0。当使用-ΔV信号来选通一行时，数据的取值为+Vbias以激励调制器从而使空腔19凹下、或者为-Vbias以释放调制器从而打开空腔19。当使用+ΔV信号来选择一行时，列的取值为-Vbias以激励调制器、或者为+Vbias以释放调制器。在本实施例中，在行选通信号之间，行电压设定为0。在这些周期期间，将列信号取值为+Vbias及-Vbias会使调制器缓慢释放。
图9显示一具有长激励时间并按照图8中的行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。在t＝0处，由一在列电极与行电极之间表示的电位来激励干涉式调制器。该电压仅在其中行电极上施加有使能电压的时间间隔(如上文所述，在本文中称作Ts)期间施加。当行选通信号结束时，在移动电极的机械回复力的作用下，该行中的调制器将逐渐迁移至释放位置。如果激励时间TA超过TS-图9中的实线即显示此种情形，则调制器将不会完全激励并可在行电极上的电压被撤消时漂移回至释放位置。较佳地，激励时间TA与TS相同或小于TS，以使运行响应遵循线900。
图10显示一具有短的释放时间并按照图8所示行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。如果释放时间过短，则调制器可能会被完全激励，如图10所示。然而，机械力会使调制器过快地打开，从而在更新间隔的一相当大的部分期间不正确地显示最大强度。较佳地，释放时间TR与更新时间Tu相同或大于Tu，以使运行响应遵循线1000。
图11至16显示用于优化干涉式调制器的释放时间及激励时间的方法及结构。图11A及11B显示支柱18的间距的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。通过增大支柱18之间的距离，会增大调制器的释放时间并减小激励时间。在图11A中，将调制器的各个支柱18设定为彼此相隔一距离W。在图11B中，通过将各个支柱18之间的距离增大至W+Δ，来增大释放时间及减小激励时间。
图12A及12B显示可移动层14的张力的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。通过减小可移动层14中的应力或张力，释放时间会增大且激励时间会减小。可移动层14中的应力可通过多种方式来产生，例如通过所用的材料、温度循环、沉积方法等等。例如，可通过在形成可移动层14的沉积工艺过程中增大功率或气压来减小可移动层14中的张力。在图12A中，可移动层14承受应力及张力。在图12B中，应力减小(通过可移动层14的波纹状性质来表示)。可移动层14中的张力减小将使释放时间增大、激励时间减小。
图13A及13B显示可移动层14的厚度的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。减小可移动层14的厚度也会增大调制器的释放时间、同时减小调制器的激励时间。在图13A中，可移动层14的厚度为t。在图13B中，可移动层14的厚度减小至t-Δ，此会增大调制器的释放时间并减小调制器的激励时间。另一选择为或者此外，可将可移动层14的材料成分变为一种更具柔顺性的材料，此也将增大调制器的释放时间并减小调制器的激励时间。例如，可对可移动层14使用例如铝/铝合金、金属氧化物、铬及镍等材料，其中越靠后的材料的柔顺性越低。
图14A及14B显示可移动层14的系链32的尺寸的几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。图14A及14B为可移动层14的自上而下的表示形式。如上文所解释，系链32将可移动层14连接至一干涉式调制器的支柱18。通过减小系链32的笨重性，可减小可移动层14的弹性，此又会增大调制器的释放时间及减小调制器的激励时间。在图14B中，系链32的尺寸减小，从而会增大调制器的释放时间并减小调制器的激励时间。
图15A及15B显示可移动层14中的一几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。当调制器受到激励、空腔19凹下时，空腔19中的空气被排出。通过将可移动层14穿孔，可允许空气通过可移动层14排出空腔19，从而使激励时间减小。在图15A中，显示一实心的可移动层14。在图15B中，可移动层14包含一个或多个穿孔1500，以便减小调制器的激励时间。此还将增大释放时间，因为原本将在凹下的可移动层14之下建立起的空气压力已被排泄。
图16A及16B显示固定层16的表面中的一几何变化，其会影响调制器的激励时间及释放时间从而改善调制器的运行响应。图16B显示固定层16中的通路1600，所述通路1600形成可释放由空腔所捕获的气体的空腔通道。在空腔19凹下时，通路1600为空腔19中的气体提供一逸出位置，从而减小激励时间。此外，凹下的空腔19中来自受压缩空气的反向压力的减小会使调制器的释放时间增大。还可在其他层中形成空腔气体释放通道。应了解，也可使用上述各方法的任意组合来实现所需的最终结果。
图17显示一调制器阵列中的动态视频的定时效应，该调制器阵列是根据图8所示的行电压及列电压来驱动以在行选择信号被撤消时朝释放状态漂移。在该实例性实施例中，以每秒30个帧(30Hz)来显示动态视频，因而帧时间为33.3ms。在该实例性实施例中，以150Hz(TU＝6.6ms)的速率在每一帧中将各行更新五次。在本实例中，已通过上文参照图11至16所述的方法之一或其一组合将调制器调节成具有一极快的激励时间及一30ms的长释放时间。在帧编号上方提供发送至一特定调制器的呈命令形式的子帧更新。这些命令以打开及关闭命令形式提供，其对应于施加至调制器的行电极及列电极的分别用于释放及激励调制器的电压。在图17中，在命令下方提供这些电压。空腔19的尺寸显示于子帧的正上方，以显示运行期间所有时刻空腔19的厚度。
该序列开始于帧0的最末两个更新子帧。调制器处于其中空腔19为最大孔径的稳定状态。在帧1开始时，指示对调制器进行激励。在点1700处，空腔19凹下。当自调制器撤消行脉冲并扫描其余行时，空腔19将漂移地打开一定量。在TU(6.6ms)过后，再次施加激励电压以将调制器驱动至一最大激励状态。在帧1的显示期间，此在标记为1702、1704、1706、1708及1710的点处出现五次。
在帧2期间，将调制器写至打开位置，使行电极与列电极之间的电位在行选通信号期间约为0。在接下来的30ms中，调制器释放，以在点1712处达到其最大孔径尺寸。帧3也显示调制器处于打开状态。因而，处于打开状态的调制器将在整个帧3期间保持此种状态。假若在帧4中激励调制器，则将重复参照帧1所述的过程。
图18为一组行电压及列电压的示意图，该组行电压及列电压可用于驱动一干涉式调制器显示器从而使调制器在行选通信号之间漂移至受激励状态。与图8中会使调制器漂移至释放状态的行/列激励协议相比，通过改变显示器驱动策略及调制器的激励和释放时间，使调制器的自然状态为受激励状态，从而使调制器在行更新之间朝受激励状态漂移。该驱动策略施加行电压及数据组合的方式为当行未被选通时，调制器将被驱动至受激励状态，而在行被选通时，该行中的调制器可被写至释放状态。该行/列激励协议的特性与在参照图8-10及17所述的实施例中存在的特性相反。
图19显示一具有长释放时间并按照图18所示行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。图19假定具有与图7所示相同的光学响应。在图19中，如果释放时间过长，则在其中行被使能的时间周期期间，调制器将不会被释放。本实施例中的调制器将朝受激励状态漂移，并将在重写调制器状态之前的时间间隔中处于受激励状态。较佳地，释放时间TR与TS相同或短于TS，以使运行响应遵循线1900。
图20显示一具有短激励时间并按照图18中的行电压及列电压来驱动的调制器的运行响应。在图20中，激励时间过短，因而在调制器成功释放之后，调制器将过快地漂移至受激励状态，从而在更新周期的一不可接受的比例中显示不正确的光学响应。较佳地，激励时间TA与更新时间Tu相同或长于更新时间Tu，以使运行响应遵循线2000。
对于具有如图19及20所示的光学响应的调制器，在由图18所示行电压及列电压驱动时，希望增大激励时间并减小释放时间。这是通过将参照图11至16所述的方法反向来实现。具体来说，可通过如下方式实现激励时间的增大及释放时间的减小减小如图11A所示的支柱间距；增大如图12A所示的可移动层14的张力；增大如图13A所示的可移动层14的厚度；在形成可移动层14时使用一挠性更小的材料，增大图14A所示的系链32的笨重性；在形成如图15A所示的可移动层14时使用实心材料；及在固定层16中使用一具有均匀平整度的实心层。应了解，也可使用上述各方法的任意组合来实现所需的最终结果。
图21显示一调制器阵列中的动态视频的定时效应，该调制器阵列是根据图18中的行电压及列电压来驱动，以便在撤消行选择时漂移至受激励状态。在该实例性实施例中，以每秒30个帧(30Hz)来显示动态视频，因而帧时间为33.3ms。在该实例性实施例中，以150Hz(TU＝6.6ms)的速率在每一帧中将各行更新五次。在本实例中，已通过上文参照图11至16所述的方法之一或其一组合将调制器调节成具有一极快的释放时间及一30ms的长激励时间。在帧编号上方提供发送至一特定调制器的呈命令形式的子帧更新。这些命令以打开及关闭命令形式提供，其对应于施加至调制器的行电极及列电极的分别用于释放及激励调制器的电压。在图21中，在命令下方提供这些电压。空腔19的尺寸显示于子帧的正上方，以显示运行期间所有时刻空腔19的厚度。
该序列开始于帧0的最末两个子帧。调制器处于其中空腔19为最小孔径的稳定状态。在帧1开始时，指示对调制器进行释放。在点2100处，空腔19凹下。当自调制器撤消行选择脉冲并扫描其余行时，空腔19将漂移地关闭一定量。在TU(6.6ms)过后，重新施加释放电压以将调制器驱动至释放状态。在帧1的显示期间，此在标记为2102、2104、2106、2108及2110的点处出现五次。这些点对应于阵列的行更新点。
在帧2期间，将调制器写至打开位置，同时撤消行电极与列电极之间的电位。在接下来的30ms中，调制器释放，从而差不多花费了整个帧周期而在点2112处达到其最大孔径尺寸。帧3也显示调制器处于受激励状态。因而，处于关闭状态的调制器将在整个帧3期间保持此种状态。
图22A及22B为显示一显示装置2040的一实施例的系统方块图。显示装置2040例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040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2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器2045、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由所属技术领域的技术人员所熟知的众多种制造工艺中的任一种工艺制成，包括注射成型及真空成形。此外，外壳2041可由众多种材料中的任一种材料制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷、或其一组合。在一实施例中，外壳2041包括可拆式部分(未图示)，这些可拆式部分可与其他具有不同颜色的、或包含不同标识、图片或符号的可拆式部分换用。
实例性显示装置2040的显示器2030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，显示器2030包括例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器、或例如CRT或其他管式装置等非平板显示器，这些显示器为所属技术领域的技术人员所熟知。然而，为便于说明本实施例，显示器2030包括一如本文所述的干涉式调制器显示器。
在图22B中示意性地显示实例性显示装置2040的一实施例的组件。所示实例性显示装置2040包括一外壳2041，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2040包括一网络接口2027，该网络接口2027包括一耦接至一收发器2047的天线2043。收发器2047连接至处理器2021，处理器2021又连接至调节硬件2052。调节硬件2052可配置成对一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节硬件2052连接至一扬声器2045及一麦克风2046。处理器2021还连接至一输入装置2048及一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接至一帧缓冲器2028并耦接至阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接至一显示阵列2030。一电源2050根据具体实例性显示装置2040的设计的要求为所有组件供电。
网络接口2027包括天线2043及收发器2047，以使实例性显示装置2040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2027还可具有某些处理功能，以降低对处理器2021的要求。天线2043是所属技术领域的技术人员所知的用于发射及接收信号的任一种天线。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或其他用于在无线移动电话网络中进行通信的已知信号。收发器2047对自天线2043接收的信号进行预处理，以使其可由处理器2021接收及进一步处理。收发器2047还处理自处理器2021接收到的信号，以使其可通过天线2043自实例性显示装置2040发射。
在一替代实施例中，可由一接收器取代收发器2047。在又一替代实施例中，可由一图像源取代网络接口2027，该图像源可存储或产生拟发送至处理器2021的图像数据。例如，该图像源可为一含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。
处理器2021通常控制实例性显示装置2040的总体运行。处理器2021自网络接口2027或一图像源接收数据(例如压缩的图像数据)，并将该数据处理成原始图像数据或处理成一种易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器2021将处理后的数据发送至驱动控制器2029或发送至帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常是指可识别一图像内每一位置处的图像特性的信息。例如，所述图像特性可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器2021包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置2040的运行的逻辑单元。调节硬件2052通常包括用于向扬声器2045发送信号及用于自麦克风2046接收信号的放大器及滤波器。调节硬件2052可为实例性显示装置2040内的离散组件，或者可并入处理器2021或其他组件内。
驱动控制器2029直接自处理器2021或自帧缓冲器2028接收由处理器2021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2022。具体而言，驱动控制器2029将原始图像数据重新格式化成一具有光栅类格式的数据流，以使其具有一适合于扫描显示阵列2030的时间次序。然后，驱动控制器2029将格式化后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管驱动控制器2029(例如LCD控制器)通常是作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器2021相关联，然而这些控制器也可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入于处理器2021中、作为软件嵌入于处理器2021中、或以硬件形式与阵列驱动器2022完全集成在一起。
通常，阵列驱动器2022自驱动控制器2029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x-y像素矩阵的数百条、有时数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器2029、阵列驱动器2022、及显示阵列2030适用于本文所述的任一类型的显示器。举例而言，在一实施例中，驱动控制器2029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2022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，一驱动控制器2029与阵列驱动器2022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2030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2048使用户能够控制实例性显示装置2040的运行。在一实施例中，输入装置2048包括一小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风2046是实例性显示装置2040的输入装置。当使用麦克风2046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2040的运行。
电源2050可包含所属技术领域内众所周知的许多种能量存储装置。例如，在一实施例中，电源2050为一可再充电的蓄电池，例如一镍-镉蓄电池或一锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源2050是一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池漆。在另一实施例中，电源2050构造成自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存在于一驱动控制器中，该驱动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，控制可编程性存在于阵列驱动器2022中。所属技术领域的技术人员将知，上述优化方案可构建于任意数量的硬件及/或软件组件中及构建成各种构造。在帧4中释放，将重复参照帧1所述的过程。
尽管上文详细说明是显示、说明及指出本发明的适用于各种实施例的新颖特征，然而应了解，所属技术领域的技术人员可在形式及细节上对所示装置或工艺的作出各种省略、替代及改变，此并不背离本发明的精神。应知道，由于某些特征可与其他特征相独立地使用或付诸实践，因而可在一并不提供本文所述的所有特征及优点的形式内实施本发明。
权利要求
1.一种MEMS装置，其包括一包含一第一电极的固定层；一经构造以在一远离所述第一电极的第一位置与一靠近所述第一电极的第二位置之间移动的可移动层，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述固定层形成一空腔；及一连接至所述可移动层的第二电极，其中所述可移动层的移动是基于所述第一与第二电极之间的电压差，且所述可移动层构造成以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置并以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置，其中所述第一及第二平均速率不相同。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一平均速率大于所述第二平均速率。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述第二平均速率大于所述第一平均速率。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述可移动层为反射性。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔构造成以干涉方式来调制光。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述可移动层包含铝、金属氧化物、铬、及镍中的至少一种。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述可移动层包含穿孔。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔包含气体释放通道。
9.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一与所述第一及第二电极中的至少一电极电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及一与所述处理器电连通的存储装置。
10.如权利要求9所述的装置，其进一步包括一驱动电路，所述驱动电路经配置以向所述第一与第二电极中的至少一电极发送至少一个信号。
11.如权利要求10所述的装置，其进一步包括一控制器，所述控制器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。
12.如权利要求9所述的装置，其进一步包括一图像源模块，所述图像源模块经配置以向所述处理器发送所述图像数据。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器、及发射器中的至少一个。
14.如权利要求9所述的装置，其进一步包括一输入装置，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至所述处理器。
15.一种MEMS装置，其包括第一移动构件，其用于使一可移动层在一远离所述第一移动构件的第一位置与一靠近所述第一移动构件的第二位置之间移动；第二移动构件，其用于使所述可移动层在所述第一与第二位置之间移动，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述第一移动构件形成一空腔；及第三移动构件，其用于使所述可移动层以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置及以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置，其中所述第一及第二平均速率不相同。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述第一移动构件包括一包含一第一电极的固定层。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述第二移动构件包括一连接至所述可移动层的第二电极。
18.如权利要求15所述的装置，其中所述第三移动构件包括所述第一及第二电极。
19.如权利要求15所述的装置，其进一步包括用于以干涉方式调制光的构件。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述光调制构件包括一空腔。
21.如权利要求15所述的装置，其中所述第一平均速率大于所述第二平均速率。
22.如权利要求15所述的装置，其中所述第二平均速率大于所述第一平均速率。
23.如权利要求15所述的装置，其中所述可移动层为反射性。
24.如权利要求15所述的装置，其中所述可移动层包含铝、金属氧化物、铬、及镍中的至少一种。
25.如权利要求15所述的装置，其中所述可移动层包含穿孔。
26.如权利要求15所述的装置，其中所述空腔包含空腔气体释放通道。
27.一种将一干涉式调制器阵列激励多次以显示一单个数据帧的方法，所述方法包括在一对应于一单个帧的时间周期期间接收一用于激励一个或多个干涉式调制器的数据信号；使用一电位差来激励所述一个或多个干涉式调制器，以使所述干涉式调制器以一第一平均速率移至一受激励状态；及释放所述一个或多个干涉式调制器显示元件，以使所述干涉式调制器以一不同的第二平均速率自所述受激励状态朝一释放状态移动。
28.如权利要求27所述的方法，其进一步包括重新激励所述干涉式调制器显示元件，以使在到达所述释放状态之前，所述干涉式调制器移回至所述受激励状态。
29.如权利要求27所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器移离所述受激励状态的同时，向所述干涉式调制器施加一偏置电压。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
31.如权利要求29所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值小于一对应于所述干涉式调制器显示元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
32.一种驱动一干涉式调制器元件以显示一数据帧的方法，所述方法包括在一对应于一单个帧显示周期的时间周期期间接收一数据信号以供所述干涉式调制器显示；及在所述单个帧显示周期期间周期性地向所述干涉式调制器显示元件施加一第一电位差，其中每当施加所述第一电位差时，所述干涉式调制器均自一受激励状态朝一释放状态移动，且在向所述干涉式调制器施加一第二电位差时，在到达所述释放状态之前，所述干涉式调制器移至所述受激励状态。
33.如权利要求32所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器远离所述受激励状态移动的同时，向所述干涉式调制器施加一偏置电压。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述第一电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
35.如权利要求33所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值小于一对应于所述干涉式调制器显示元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
36.一种向一显示元件阵列中的一行干涉式调制器显示元件写入显示数据的方法，所述方法包括使用一第一电位差将一第一组显示数据写入至所述阵列的所述行，以使所述干涉式调制器元件中的至少某些元件移动至一受激励状态；释放所述阵列的所述行中的所述干涉式调制器元件，以使所述干涉式调制器元件缓慢地自所述受激励状态朝所述释放状态移动；及使用一电位差将所述第一组显示数据重写入所述阵列的所述行，以使在所述干涉式调制器到达所述释放状态之前，所述干涉式调制器元件返回所述受激励状态。
37.如权利要求36所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器远离所述受激励状态移动的同时，向所述阵列的所述行中的所述干涉式元件施加一偏置电压。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
39.如权利要求37所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值小于一对应于所述干涉式调制器元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
40.一种将一干涉式调制器阵列激励多次以显示一单个数据帧的方法，所述方法包括在一对应于一单个帧的时间周期期间接收一用于激励一个或多个干涉式调制器的数据信号；使用一电位差来激励所述干涉式调制器显示元件，以使所述干涉式调制器移至一释放状态；及激励所述干涉式调制器显示元件，以使所述干涉式调制器远离所述释放状态朝一受激励状态移动；及重新释放所述干涉式调制器显示元件，以使在到达所述受激励状态之前，所述干涉式调制器移回至所述释放状态。
41.如权利要求40所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器移离所述释放状态的同时，向所述干涉式调制器施加一偏置电压。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
43.如权利要求41所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值大于一对应于所述干涉式调制器显示元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
44.一种驱动一干涉式调制器元件以显示一数据帧的方法，所述方法包括在一对应于一单个帧显示周期的时间周期期间接收一数据信号以供所述干涉式调制器显示；及在所述单个帧显示周期期间周期性地向所述干涉式调制器显示元件施加一第一电位差，其中每当施加所述第一电位差时，所述干涉式调制器均自一释放状态朝一受激励状态移动，且在向所述干涉式调制器施加一第二电位差时，在到达所述受激励状态之前，所述干涉式调制器移至所述释放状态。
45.如权利要求44所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器远离所述释放状态移动的同时，向所述干涉式调制器施加一偏置电压。
46.如权利要求45所述的方法，其中所述电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
47.如权利要求45所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值大于一对应于所述干涉式调制器显示元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
48.一种向一显示元件阵列中的一行干涉式调制器显示元件写入显示数据的方法，所述方法包括使用一电位差将一第一组显示数据写入至所述阵列的所述行，以使所述干涉式调制器元件中的至少某些元件移动至一释放状态；激励所述阵列的所述行中的所述干涉式调制器元件，以使所述干涉式调制器元件远离所述释放状态朝所述受激励状态移动；及使用一电位差将所述第一组显示数据重写入所述阵列的所述行，以使在所述干涉式调制器元件到达所述受激励状态之前，所述干涉式调制器元件返回所述释放状态。
49.如权利要求48所述的方法，其进一步包括在所述干涉式调制器元件缓慢地远离所述释放状态移动的同时，向所述阵列的所述行中的所述干涉式调制器元件施加一偏置电压。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述电位差基本等于所述偏置电压的两倍。
51.如权利要求49所述的方法，其中所述偏置电压的绝对值大于一对应于所述干涉式调制器元件的一滞后窗口的电压的绝对值。
52.一种制造一MEMS装置的方法，所述方法包括形成一包含一第一电极的固定层；形成一可移动层，所述可移动层经构造以在一远离所述第一电极的第一位置与一靠近所述第一电极的第二位置之间移动，在所述可移动层处于所述第一位置时，所述可移动层与所述固定层形成一包含一气体的空腔；及形成一连接至所述可移动层的第二电极，其中所述可移动层的移动是基于所述第一与第二电极之间的电压差，且所述可移动层制作成以一第一平均速率自所述第一位置移动至所述第二位置并以一第二平均速率自所述第二位置移动至所述第一位置，其中所述第一及第二平均速率不相同。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述第一平均速率大于所述第二平均速率。
54.如权利要求52所述的方法，其中所述第二平均速率大于所述第一平均速率。
55.如权利要求52所述的方法，其中形成所述可移动层包括形成一反射层。
56.如权利要求52所述的方法，其中形成所述空腔包括形成一干涉式光调制空腔。
57.如权利要求52所述的方法，其中形成所述可移动层包括将所述可移动层形成为包含铝、金属氧化物、铬、及镍中的至少一种。
58.如权利要求52所述的方法，其中形成所述可移动层包括在所述可移动层中形成穿孔。
59.如权利要求52所述的方法，其中形成所述空腔包括在所述空腔中形成气体释放通道。
60.一种通过如权利要求52所述的方法制成的MEMS装置。
全文摘要
一实例性MEMS干涉式调制器的实施例包括通过一气隙隔开的一可移动层与一固定层。一驱动方案使用行/列激励协议，所述行/列激励协议使施加至MEMS干涉式调制器的电压保持高于或低于将MEMS干涉式调制器置于一“滞后窗口”或“稳定窗口”内所需的电压范围。通过选择可优化MEMS干涉式调制器的激励及释放时间的机械设计特性，可实现MEMS干涉式调制器的稳定运行。某些会影响释放时间及激励时间的特性包括改变支柱间距、改变可移动层的内应力或张力、改变可移动层的厚度或成分、改变系链的笨重性、将可移动层穿孔及在固定层中设置通路。
文档编号G09G3/34GK1755496SQ2005101050
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月27日
发明者克拉伦斯·徐, 马尼什·科塔里 申请人:Idc公司