电压转换器的制造方法

电压转换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供用于电压转换的系统、方法及设备。在一个方面中，一种电压转换器包含监视具有相反极性的两个转换器输出中的一者的第一反馈回路。所述转换器可进一步包含用于监视具有相反极性的所述两个转换器输出的加权总和的第二反馈回路。在另一方面中，一种电压转换器可包含用于驱动耦合到升压电感器的开关的电平移位器。所述电压转换器可将耦合到所述电平移位器的至少一个电压轨道从第一电压电平切换到第二电压电平。
【专利说明】电压转换器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及电压转换器，尤其是用于驱动显示器、机电系统及装置（且尤其是并 有机电装置的显示器）的电压转换器。

【背景技术】
[0002] 机电系统（EMS)包含具有电及机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜 面及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含（但不限于） 微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统（MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米 或以上的范围内的结构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含大小小于一微米（包含（例如） 小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材 料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工过程来创建机电元件。
[0003] -种类型的EMS装置被称为干涉式调制器（MOD)。术语"MOD"或"干涉式光调 制器"是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，頂OD 显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一者或两者可能整体或部分地为透明的及/ 或反射性的，且能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积 在衬底上方、衬底上或由衬底支撑的静止层，另一板可包含与所述静止层以气隙分开的反 射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射在MOD显示元件上的光的光学干涉。
[0004] 驱动机电系统所需的电压电平可能难以有效率地产生。用于此类电力供应器的不 会经历先前技术的缺点的设计将为有益的。


【发明内容】

[0005] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责 本文所揭示的合乎需要的属性。
[0006] 本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在一种电压转换器中实施，所述电压 转换器包含：具有相反极性的第一及第二电压输出；电感器；第一开关，其具有耦合到第一 电感器轨道电压的输入及耦合到所述电感器的输入的输出；及第二开关，其具有耦合到所 述电感器的输出的输入及耦合到第二电感器轨道电压的输入。所述电压转换器还可包含： 第一电平移位器，其具有耦合到所述第一开关以控制所述第一开关的通/断状态的输出且 具有耦合到一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入；及第二电平移位器，其具有耦 合到所述第二开关以控制所述第二开关的通/断状态的输出且具有耦合到所述一或多个 电平移位器轨道电压的一或多个输入。控制电路可耦合到所述第一电平移位器及所述第二 电平移位器。另外，第一反馈回路经配置以将所述第一电压输出及所述第二电压输出中的 一者处的所述输出电压的指示提供到所述控制电路，且第二反馈回路经配置以将所述第一 输出电压及所述第二输出电压的加权总和的指示提供到所述控制电路。
[0007] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种操作具有具相反极性的至少 一对输出的电压转换器的方法中实施。所述方法可包含监视所述对的所述输出中的一者处 的输出电压，监视所述对输出的所述输出电压的加权总和，及至少部分基于所述输出中的 一者处的所述输出电压及所述加权总和确定将哪个输出升压。
[0008] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种电压转换器中实施，所述电压 转换器包含：用于将具有相反极性的一对电压输出升压的装置；用于监视所述对的所述输 出中的一者处的输出电压的装置；用于监视所述对输出的所述输出电压的加权总和的装 置；及控制电路，其用于至少部分基于所述输出中的一者处的所述输出电压及所述加权总 和确定将哪个输出升压。
[0009] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种电压转换器中实施，所述电压 转换器包含：具有相反极性的第一及第二电压输出；电感器；第一开关，其具有耦合到第一 电感器轨道电压的输入及耦合到所述电感器的输入的输出；及第二开关，其具有耦合到所 述电感器的输出的输入及耦合到第二电感器轨道电压的输入。所述电压转换器还可包含： 第一电平移位器，其具有耦合到所述第一开关以控制所述第一开关的通/断状态的输出且 具有耦合到一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入；及第二电平移位器，其具有耦 合到所述第二开关以控制所述第二开关的通/断状态的输出且具有耦合到所述一或多个 电平移位器轨道电压的一或多个输入。控制电路可耦合到所述第一电平移位器及所述第二 电平移位器。可提供开关电路，所述开关电路经配置以在所述电压转换器的操作期间将至 少一个电平移位器轨道电压从一个电压电平切换到第二电压电平。
[0010] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种操作具有具相反极性的至少 一对输出的电压转换器的方法中实施。所述方法可包含用第一轨道电压驱动电平移位器及 从用所述第一轨道电压驱动所述电平移位器切换到用不同于所述第一轨道电压的第二轨 道电压驱动所述电平移位器。
[0011] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种电压转换器中实施，所述电压 转换器包含：用于将具有相反极性的一对电压输出升压的装置；用于用第一轨道电压驱动 电平移位器的装置；及用于从用所述第一轨道电压驱动所述电平移位器切换到用不同于所 述第一轨道电压的第二轨道电压驱动所述电平移位器的装置。
[0012] 在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 尽管本发明中所提供的实例主要是依据基于EMS及MEMS的显示器来描述，但本文中所提供 的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管（"0LED"）显示器及 场发射显示器。其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。 应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1为描绘干涉式调制器（IMOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中 的两个邻近的MOD显示元件的等角视图说明。
[0014] 图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显 示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。
[0015] 图3为说明IMOD显示元件的可移动反射层位置与施加电压的关系曲线的曲线图。
[0016] 图4为说明在施加各种共用电压及分段电压时的IMOD显示元件的各种状态的表 格。
[0017] 图5A为显示图像的IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列中的显示数据巾贞的说 明。
[0018] 图5B为可用以将数据写入到图5A中所说明的显示元件的共用信号及分段信号的 时序图。
[0019] 图6A到6E为頂OD显示元件的变化的实施方案的截面说明。
[0020] 图7A及7B为包含机电系统（EMS)元件阵列及背板的EMS封装的一部分的示意性 分解部分透视图。
[0021] 图8为说明在使用图5B的驱动方案时产生各种电压及将各种电压施加到显示器 的系统框图。
[0022] 图9为说明用于生成图8的轨道电压的电压转换器的实施方案的示意图。
[0023] 图10为说明用于生成图8的轨道电压的电压转换器的另一实施方案的示意图。
[0024] 图11为说明电压转换器的操作模式的流程图。
[0025] 图12为说明电压转换器的另一操作模式的流程图。
[0026] 图13A及13B为说明包含多个MOD显示元件的显示装置的系统框图。
[0027] 各个图式中的相似参考数字及名称指示相似元件。

【具体实施方式】
[0028] 以下描述涉及出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领 域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可 在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不管图像是在运动中（例如，视 频）还是静止的（例如，静态图像），且不管图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地 说，预期所描述的实施方案可包含在例如（但不限于）以下各者等多种电子装置中或与例 如（但不限于）以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式 电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、Bluetooth?装置、个人数据助理（PDA)、无线 电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能笔记本计算机、平板 计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统（GPS)接收器/导航仪、摄像机、 数字媒体播放器（例如，MP3播放器）、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视 监视器、平板显示器、电子阅读装置（例如，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器（包含 里程表及速度计显示器等）、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器（例如，车辆中的 后视摄像机的显示器）、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体 声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗 衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装（例如，机电系统（EMS)应用中，包含微机 电系统（MEMS)应用以及非EMS应用）、美观性结构（例如，关于一件珠宝或服装的图像的显 示）及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如（但不限于）电子切 换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装 置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程 及电子测试装备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广 泛适用性，如所属领域的技术人员将容易显而易见。
[0029] 在一个方面中，利用电压转换器来产生具有大致相等的量值及相对于接地基准来 说相反极性的至少一对输出电压。电压转换器可包含通过开关连接到电压轨道的电感器。 对控制电路的反馈可包含用于监视输出电压的一个路径，及用于监视所述对输出电压的平 均电压的第二路径。在另一方面中，可提供电平移位器以控制耦合到电感器的开关。可通 过电压轨道来驱动电平移位器，在电压转换器的操作期间，将电压轨道从第一电压电平切 换到第二电压电平。
[0030] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下可能优点中的一或 多者。在启动电压转换器时，可容易地按相同速率将两个输出增加到所要输出，使得可将所 述两个输出的电压调节到大致相等。此外，在启动及正常操作两者期间，可用合适的电压来 控制开关。
[0031] 所描述的实施方案可适用的合适EMS或MEMS装置或设备的实例为反射式显示装 置。反射式显示装置可并有干涉式调制器（IMOD)显示元件，所述干涉式调制器（IMOD)显 示元件可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射在其上的光。頂OD显示 元件可包含部分光学吸收器、可关于吸收器移动的反射器，及界定在吸收器与反射器之间 的光学谐振腔。在一些实施方案中，反射器可移动到两个或两个以上不同位置，所述位置可 改变光学谐振腔的大小且借此影响MOD的反射率。IMOD显示元件的反射光谱可创建相当 宽广的光谱带，所述光谱带可跨越可见光波长移位以产生不同颜色。可通过改变光学谐振 腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振腔的方式是通过改变反射器相对于吸收 器的位置。
[0032] 图1为描绘干涉式调制器（IMOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中 的两个邻近的MOD显示元件的等角视图说明。IMOD显示装置包含一或多个干涉式EMS (例 如,MEMS)显示元件。在这些装置中，干涉式MEMS显示元件可按明亮或黑暗状态来配置。在 明亮（"松弛"、"开启"或"接通"等）状态下，显示元件反射大部分入射可见光。相反，在 黑暗（"经致动"、"闭合"或"断开"等）状态下，显示元件反射极少入射可见光。MEMS显示 元件可经配置以主要在特定光波长下反射，从而允许除黑白显示器之外，还有彩色显示器。 在一些实施方案中，通过使用多个显示元件，可实现原色的不同强度及灰度。
[0033] IMOD显示装置可包含可按行及列布置的IMOD显示元件阵列。阵列中的每一显示 元件可包含至少一对反射式及半反射层，例如，可移动反射层（即，可移动层，还被称作机 械层）及固定的部分反射层（即，静止层），所述层定位于彼此相距变化的且可控制的距离 处以形成气隙（还被称作光学间隙、空腔或光学谐振腔）。可移动反射层可在至少两个位置 之间移动。举例来说，在第一位置（即，松弛位置）中，可移动反射层可定位于距固定的部 分反射层一定距离处。在第二位置（即，经致动位置）中，可移动反射层可更接近于部分反 射层定位。从所述两层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置及入射光的波长相长地 及/或相消地干涉，从而产生每一显示元件的全反射或非反射状态。在一些实施方案中，显 示元件可在未经致动时处于反射状态，从而反射可见光谱内的光，且显示元件可在经致动 时处于黑暗状态，从而吸收及/或相消地干涉可见光范围内的光。然而，在一些其它实施方 案中，MOD显示元件可在未经致动时处于黑暗状态，且在经致动时处于反射状态。在一些 实施方案中，施加电压的引入可驱动显示元件改变状态。在一些其它实施方案中，施加电荷 可驱动显示元件改变状态。
[0034] 图1中的阵列的所描绘部分包含呈MOD显示元件12形式的两个邻近的干涉式 MEMS显示元件。在右侧的显示元件12(如所说明）中，说明可移动反射层14处于接近、邻 近或触摸光学堆叠16的经致动位置。跨越右侧的显示元件12施加的电压Vbias足以移动并 维持可移动反射层14处于经致动位置。在左侧的显示元件12(如所说明）中，说明可移动 反射层14处于距光学堆叠16 -定距离（所述距离可基于设计参数来预定）的松弛位置， 所述光学堆叠包含部分反射层。跨越左侧的显示元件12施加的电压V tl不足以引起如同右 侧的显示元件12的情形一般可移动反射层14到经致动位置的致动。
[0035] 在图1中，一般通过指示入射在頂OD显示元件12上的光13及从左侧的显示元件 12反射的光15的箭头来说明IMOD显示元件12的反射性质。入射在显示元件12上的大部 分光13可透射穿过透明衬底20朝向光学堆叠16。入射在光学堆叠16上的一部分光可透 射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分光将被反射回穿过透明衬底20。透射穿过光学 堆叠16的部分光13可被从可移动反射层14反射，返回朝向透明衬底20 (且穿过透明衬底 20)。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉（相 长及/或相消）将部分地确定在装置的查看或衬底侧上从显示元件12反射的光15的波长 的强度。在一些实施方案中，透明衬底20可为玻璃衬底（有时被称作玻璃板或面板）。玻 璃衬底可为或包含（例如）硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、派热克斯玻璃（Pyrex)或其 它合适的玻璃材料。在一些实施方案中，玻璃衬底可具有0. 3毫米、0. 5毫米或0. 7毫米的 厚度，但在一些实施方案中，玻璃衬底可能较厚（例如，几十毫米）或较薄（例如，小于0.3 毫米）。在一些实施方案中，可使用非玻璃衬底，例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸 乙二醇酯（PET)或聚醚醚酮（PEEK)衬底。在此类实施方案中，非玻璃衬底很可能将具有小 于0. 7毫米的厚度，但衬底可取决于设计考量而较厚。在一些实施方案中，可使用非透明衬 底，例如基于金属箔或不锈钢的衬底。举例来说，基于反向MOD的显示器（其包含固定反 射层及部分透射及部分反射的可移动层）可经配置以从衬底的与图1的显示元件12对置 的一侧来查看且可通过非透明衬底来支撑。
[0036] 光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述层可包含以下各层中的一或多者：电极 层、部分反射及部分透射层，及透明介电层。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的、部 分透明及部分反射的，且可（例如）通过将上述各层中的一或多者沉积到透明衬底20上来 制造。电极层可由多种材料形成，例如各种金属，例如氧化铟锡（ITO)。部分反射层可由部 分反射的多种材料形成，例如各种金属（例如，铬及/或钥）、半导体及电介质。部分反射层 可由一或多个材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些 实施方案中，光学堆叠16的某些部分可包含用作部分光学吸收器及电导体两者的单个半 透明厚度的金属或半导体，而不同的导电性更强的层或部分（例如，光学堆叠16的导电层 或显示元件的其它结构的导电层）可用来在IMOD显示元件之间用总线传送信号。光学堆 叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/部分吸收层的一或多个绝缘或介电层。
[0037] 在一些实施方案中，可将光学堆叠16的层中的至少一些层图案化成平行条带，且 所述平行条带可形成如下文进一步描述的显示装置中的行电极。如所属领域的技术人员将 理解，术语"经图案化"在本文中用以指掩蔽以及蚀刻过程。在一些实施方案中，高度导电 及反射材料（例如，铝（Al))可用于可移动反射层14,且这些条带可形成显示装置中的列电 极。可移动反射层14可形成为所沉积的一或多个金属层的一系列平行条带（正交于光学堆 叠16的行电极）以形成沉积在支撑物（例如，所说明的支柱18)及位于支柱18之间的介 入牺牲材料的顶部上的列。当蚀刻掉牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之 间形成所定义的间隙19或光学腔。在一些实施方案中，支柱18之间的间距可为大约1微 米到1000微米，而间隙19可大约小于10, OOO埃(A)。
[0038] 在一些实施方案中，每一 MOD显示元件（不管处于经致动还是松弛状态）均可被 视为通过固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持 处于机械松弛状态，如通过图1中的左侧的显示元件12说明，其中间隙19介于可移动反射 层14与光学堆叠16之间。然而，当将电势差（S卩，电压）施加到选定行及列中的至少一者 时，在对应显示元件的行电极与列电极的交叉点处形成的电容器变得带电荷，且静电力将 所述电极牵引在一起。如果施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且接近光学堆 叠16或与光学堆叠16相抵地移动。光学堆叠16内的介电层（未图不）可防止层14与16 之间的短路并控制其之间的分离距离，如通过图1中的右侧的经致动显示元件12说明。行 为可相同，而不管施加的电势差的极性。尽管阵列中的一系列显示元件在一些情况下可被 称作"行"或"列"，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作"行"及将另一方向 称作"列"是任意的。重新申明，在一些定向上，行可被视为列，且列可被视为行。在一些实 施方案中，行可被称作"共用"线且列可被称作"分段"线，或反过来也是一样。此外，显示 元件可按正交行及列均匀地布置（"阵列"），或按非线性配置布置，例如，具有相对于彼此 的某些位置偏移（"马赛克"）。术语"阵列"及"马赛克"可指任一配置。因此，尽管显示器 被称作包含"阵列"或"马赛克"，但元件本身并不需要在任何情况下正交于彼此而布置，或 按均匀分布安置，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布的元件的布置。
[0039] 图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显 示器包含頂OD显示元件的三元件乘三元件阵列。电子装置包含可经配置以执行一或多个 软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一或多个软体应 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。
[0040] 处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供 到（例如）显示器阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。通过图2中的线 1-1展示图1中所说明的MOD显示装置的截面。尽管为了清晰的目的图2说明IMOD显示 元件的3X3阵列，但显示器阵列30可含有大量MOD显示元件，且可在行中具有数目不同 于列中的情形的数目个IMOD显示元件,且反过来也是一样。
[0041] 图3为说明MOD显示元件的可移动反射层位置与施加电压的关系曲线的曲线图。 对于IM0D，行/列（S卩，共用/分段）写入程序可利用如图3中所说明的显示元件的滞后性 质。在一个实例实施方案中，頂OD显示元件可使用大约10伏特电势差来引起可移动反射层 或镜面从松弛状态改变为经致动状态。当电压从所述值减小时，当电压降低回到低于10伏 特（在此实例中）时，可移动反射层维持其状态，然而，可移动反射层不会完全松弛，直到电 压降低到低于2伏特为止。因此，在图3的实例中，存在大约3伏特到7伏特的电压范围， 其中存在施加电压窗，在所述施加电压窗内，元件稳定处于松弛或经致动状态。此窗在本文 中被称作"滞后窗"或"稳定性窗"。对于图3的具有滞后特性的显示器阵列30,行/列写 入程序可经设计以一次处理一或多行。因此，在此实例中，在给定行的寻址期间，经寻址行 中的待致动的显示元件可曝露于大约10伏特的电压差，且待松弛的显示元件可曝露于几 乎为零伏特的电压差。在此实例中，在寻址之后，显示元件可曝露于稳态或大约5伏特的偏 压电压差，使得其保持处于先前经选通或经写入状态。在此实例中，在经寻址之后，每一显 示元件经历大约3伏特到7伏特的"稳定性窗"内的电势差。此滞后性质特征使得IMOD显 示元件设计能够在相同的施加电压状况下保持稳定处于经致动或松弛的预先存在状态。因 为不管处于经致动状态还是松弛状态，每一 MOD显示元件均可充当通过固定反射层及移 动反射层形成的电容器，所以此稳态可保持处于滞后窗内的稳定电压，而不会实质上消耗 或损失功率。此外，如果施加电压电势保持实质上固定，那么基本上有极少或没有电流流入 显示元件中。
[0042] 在一些实施方案中，可根据对给定行中的显示元件的状态的所要改变（如果有的 话），通过沿着列电极组施加呈"分段"电压形式的数据信号创建图像的帧。可依次地寻址 阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将所要数据写入到第一行中的显示元件，可在 列电极上施加对应于第一行中的显示元件的所要状态的分段电压，且可将呈特定"共用"电 压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。可接着改变分段电压组以对应于对第二行 中的显示元件的状态的所要改变（如果有的话），且可将第二共用电压施加到第二行电极。 在一些实施方案中，第一行中的显示元件不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且 保持处于其在第一共用电压行脉冲期间经设置到的状态。可按顺序方式对整个行系列（或 替代地，对整个列系列）重复此过程，以产生图像帧。可按每秒某一所要数目个帧通过不断 地重复此过程而用新图像数据刷新及/或更新帧。
[0043] 跨越每一显示元件施加的分段信号及共用信号的组合（即，跨越每一显示元件或 像素的电势差）确定每一显示元件的所得状态。图4为说明在施加各种共用电压及分段电 压时的IMOD显示元件的各种状态的表格。如所属领域的技术人员将容易理解，可将"分段" 电压施加到列电极或行电极，且可将"共用"电压施加到列电极或行电极中的另一者。
[0044] 如图4中所说明，当沿着共用线施加释放电压VC1^时，沿着共用线的所有MOD显 示元件将置于松弛状态（替代地，被称作释放或未经致动状态），而不管沿着分段线施加的 电压，即，高分段电压VS h及低分段电压V&。明确地说，当沿着共用线施加释放电压VCi 时，当对于显示元件沿着相对应的分段线施加高分段电压VSh及低分段电压V&时，跨越所 述调制器显示元件或像素的电势电压（替代地，被称作显示元件或像素电压）可在松弛窗 (参见图3,还被称作释放窗）内。
[0045] 当在共用线上施加保持电压（例如，高保持电压VC_ H或低保持电压VC_ J时， 沿着所述共用线的MOD显示元件的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD显示元件将保 持处于松弛位置，且经致动MOD显示元件将保持处于经致动位置。可选择保持电压，使得 当沿着相对应的分段线施加高分段电压VS h及低分段电压￥&时，显示元件电压将保持在稳 定性窗内。因此，此实例中的分段电压摆动为高VSh与低分段电压间的差，且小于正 或负稳定性窗的宽度。
[0046] 当在共用线上施加寻址或致动电压（例如，高寻址电压VCadd H或低寻址电压VCadd D时，可通过沿着相应分段线施加分段电压而沿着所述共用线选择性地将数据写入到调制 器。可选择分段电压使得致动取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，一 个分段电压的施加将导致显示元件电压在稳定性窗内，从而引起显示元件保持未经致动。 与此对比，另一分段电压的施加将导致显示元件电压超出稳定性窗，从而导致显示元件的 致动。引起致动的特定分段电压可取决于使用哪个寻址电压而变化。在一些实施方案中， 当沿着共用线施加高寻址电压VCadd H时，高分段电压VSh的施加可引起调制器保持处于其 当前位置，而低分段电压的施加可引起调制器的致动。作为必然的结果，当施加低寻址 电压VCADDj时，分段电压的效应可相反，其中高分段电压VS h引起调制器的致动，且低分段 电压实质上对调制器的状态无影响（即，保持稳定）。
[0047] 在一些实施方案中，可使用保持电压、寻址电压及分段电压，其跨越调制器产生相 同极性的电势差。在一些其它实施方案中，可使用不时地使调制器的电势差的极性交替的 信号。跨越调制器的极性的交替（也就是说，写入程序的极性的交替）可减少或抑制在单 个极性的重复写入操作之后可能出现的电荷累积。
[0048] 图5A为显示图像的IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列中的显示数据巾贞的说 明。图5B为可用以将数据写入到图5A中所说明的显示元件的共用信号及分段信号的时序 图。图5A中的通过变暗的棋盘图案展示的经致动的IMOD显示元件处于黑暗状态，S卩，其中 被反射的光的实质性部分在可见光谱范围之外以致导致在（例如）查看器看来呈黑暗外 观。未经致动的IMOD显示元件中的每一者反映对应于其干涉腔间隙高度的颜色。在写入 图5A中所说明的帧之前，显示元件可处于任何状态，但图5B的时序图中所说明的写入程序 假设：在第一线时间60a之前，每一调制器己被释放且驻留在未经致动状态。
[0049] 在第一线时间60a期间：在共用线1上施加释放电压70 ;在共用线2上施加的电 压以高保持电压72开始且移动到释放电压70 ;且沿着共用线3施加低保持电压76。因此， 在第一线时间60a的持续时间内，沿着共用线1的调制器（共用1，分段1)、（1，2)及（1，3) 保持处于松弛或未经致动状态，沿着共用线2的调制器（2,1)、（2, 2)及（2, 3)将移动到松 弛状态，且沿着共用线3的调制器（3,1)、（3, 2)及（3, 3)将保持处于其先前状态。在一些 实施方案中，沿着分段线1、2及3施加的分段电压对IMOD显示元件的状态无影响，这是因 为在线时间60a期间，共用线1、2或3中无一者曝露于引起致动的电压电平（即，VC 1^松弛 及VCmi^稳定）。
[0050] 在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72,且沿着共用线 1的所有调制器保持处于松弛状态，而不管所施加的分段电压，这是因为未在共用线1上施 加寻址或致动电压。沿着共用线2的调制器归因于释放电压70的施加而保持处于松弛状 态，且沿着共用线3的调制器（3,1)、（3, 2)及（3, 3)将在沿着共用线3的电压移动到释放 电压70时松弛。
[0051] 在第三线时间60c期间，通过在共用线1上施加高寻址电压74而寻址共用线1。 因为在此寻址电压的施加期间沿着分段线1及2施加低分段电压64,所以跨越调制器（1， 1)及（1，2)的显示元件电压大于调制器的正稳定性窗的高端（S卩，电压差超过特性阈值）， 且调制器（1，1)及（1，2)经致动。相反地，因为沿着分段线3施加高分段电压62,所以跨 越调制器（1，3)的显示元件电压小于调制器（1，1)及（1，2)的电压，且保持在调制器的正 稳定性窗内；调制器（1，3)因此保持松弛。并且在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减 小到低保持电压76,且沿着共用线3的电压保持在释放电压70,从而使得沿着共用线2及 3的调制器处于松弛位置。
[0052] 在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72,从而使得沿着共 用线1的调制器处于其相应的经寻址状态。共用线2上的电压减小到低寻址电压78。因为 沿着分段线2施加高分段电压62,所以跨越调制器（2,2)的显示元件电压低于调制器的负 稳定性窗的低端，从而引起调制器（2, 2)致动。相反地，因为沿着分段线1及3施加低分段 电压64,所以调制器（2,1)及（2,3)保持处于松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持 电压72,从而使得沿着共用线3的调制器处于松弛状态。接着，共用线2上的电压转变回到 低保持电压76。
[0053] 最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72,且共用 线2上的电压保持处于低保持电压76,从而使得沿着共用线1及2的调制器处于其相应经 寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74,以寻址沿着共用线3的调制器。当在 分段线2及3上施加低分段电压64时，调制器（3, 2)及（3, 3)致动，而沿着分段线1施加 的高分段电压62引起调制器（3,1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时， 3X 3显示元件阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共用线施加保持电压，所述显示 元件阵列就将保持处于所述状态，而不管在寻址沿着其它共用线（未图示）的调制器时可 能出现的分段电压的变化。
[0054] 在图5B的时序图中，给定写入程序（S卩，线时间60a到60e)可包含使用高保持及 寻址电压，或低保持及寻址电压。一旦写入程序在给定共用线内完成（且共用电压经设置 为具有与致动电压相同的极性的保持电压），显示元件电压便保持在给定稳定性窗内，且不 会通过松弛窗，直到在所述共用线上施加释放电压为止。此外，当在寻址每一调制器之前 作为写入程序的部分而释放所述调制器时，调制器的致动时间而不是释放时间可确定线时 间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于致动时间的实施方案中，可在比单个线时间长 的时间内施加释放电压，如图5A中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线 施加的电压可变化以考虑不同调制器（例如，不同颜色的调制器）的致动电压及释放电压 的变化。
[0055] IMOD显示器及显示元件的结构的细节可广泛地变化。图6A到6E为IMOD显示元 件的变化的实施方案的截面说明。图6A为IMOD显示元件的截面说明，其中金属材料条带 沉积在大体从衬底20垂直地延伸的支撑物18上，从而形成可移动反射层14。在图6B中， 每一 MOD显示元件的可移动反射层14的形状一般为正方形或矩形且在系栓32上的拐角 处或附近附接到支撑物。在图6C中，可移动反射层14的形状一般为正方形或矩形且从可 变形层34悬吊下来，所述可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可在可移动反射层14 的周界周围直接或间接地连接到衬底20。在本文中，这些连接被称作"集成"支撑物或支撑 支柱18的实施方案。图6C中所展示的实施方案具有源自可移动反射层14的光学功能与 其机械功能的去耦的额外益处，所述机械功能是通过可变形层34来执行。此去耦允许将用 于可移动反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料独立于彼此来 优化。
[0056] 图6D为IMOD显示元件的另一截面说明，其中可移动反射层14包含反射式子层 14a。可移动反射层14搁置在例如支撑支柱18等支撑结构上。支撑支柱18提供可移动反 射层14与下部静止电极的分离，所述下部静止电极可为所说明的IMOD显示元件中的光学 堆叠16的部分。举例来说，当可移动反射层14处于松弛位置时，在可移动反射层14与光学 堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c， 及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置在支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射 式子层14a安置在支撑层14b的接近衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射式子层 14a可为导电的且可安置在支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含介电材料 的一或多个层，例如，氮氧化硅（SiON)或二氧化硅（SiO2)。在一些实施方案中，支撑层14b 可为层堆叠，例如Si02/Si0N/Si02H层堆叠。反射式子层14a及导电层14c中的任一者或 两者可包含（例如）具有约0.5%铜（Cu)的铝（Al)合金，或另一反射金属材料。在介电支 撑层14b的上方及下方使用导电层14a及14c可平衡应力及提供增强型传导。在一些实施 方案中，反射式子层14a及导电层14c可以由不同材料形成以用于多种设计目的，例如，实 现可移动反射层14内的特定应力分布。
[0057] 如图6D中所说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23或暗膜层。黑色掩模 结构23可形成于光学不活性区中（例如，显示元件之间或支撑支柱18下面）以吸收环境 或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制从显示器的不活性部分反射或透射穿过显示器 的不活性部分的光借此增加对比率来改进显示装置的光学性质。另外，黑色掩模结构23的 至少一些部分可为导电的且经配置以充当电总线传送层。在一些实施方案中，行电极可连 接到黑色掩模结构23以减少己连接行电极的电阻。可使用多种方法来形成黑色掩模结构 23,包含沉积及图案化技术。黑色掩模结构23可包含一或多个层。在一些实施方案中，黑 色掩模结构23可为校准器或干涉式堆叠结构。举例来说，在一些实施方案中，干涉式堆叠 黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钥-铬（MoCr)层、SiO 2层，及充当反射器及总线传 送层的铝合金，所述各层分别具有在大约30埃到80埃、500埃到1000埃及500埃到6000 埃的范围内的厚度。所述一或多个层可使用多种技术来图案化，包含光刻及干式蚀刻，包含 (例如）用于MoCr及SiO 2层的四氟甲烷（或四氟化碳CF4)及/或氧气（O2)及用于铝合 金层的氯气（Cl 2)及/或三氯化硼（BCl3)。在此类干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸 收器可用以在每一行或列的光学堆叠16中的下部静止电极之间发射信号或用总线传送信 号。在一些实施方案中，间隔层35可用以大体上电隔离光学堆叠16中的电极（或导体） (例如，吸收器层16a)与黑色掩模结构23中的导电层。
[0058] 图6E为MOD显示元件的另一截面说明，其中可移动反射层14为自撑式。虽然图 6D说明在结构上及/或实质上不同于可移动反射层14的支撑支柱18,但图6E的实施方案 包含与可移动反射层14集成的支撑支柱。在此类实施方案中，可移动反射层14在多个位 置处接触底层光学堆叠16,且可移动反射层14的曲率提供足够支撑使得当跨越IMOD显示 元件的电压不足以引起致动时，可移动反射层14返回到图6E的未经致动位置。以此方式， 可移动反射层14的成曲面或向下弯曲以接触衬底或光学堆叠16的部分可被视为"集成的" 支撑支柱。此处为了清晰起见展示可含有多个若干不同层的光学堆叠16的一个实施方案， 所述实施方案包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充 当静止电极及充当部分反射层。在一些实施方案中，光学吸收器16a可比可移动反射层14 薄一个数量级。在一些实施方案中，光学吸收器16a比反射式子层14a薄。
[0059] 在例如图6A到6E中所展示的实施方案等实施方案中，MOD显示元件形成直观 式装置的部分，其中可从透明衬底20的前侧查看图像，在此实例中，所述前侧为与形成有 IMOD显示元件的一侧对置的一侧。在这些实施方案中，装置的背部部分（也就是说，在可移 动反射层14后方的显示装置的任何部分，包含（例如）图6C中所说明的可变形层34)可 经配置及操作，而不会影响或不利地影响显示装置的图像质量，这是因为反射层14在光学 上屏蔽装置的那些部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14的后方包含 总线结构（未加以说明），所述总线结构提供分离调制器的光学性质与调制器的机电性质 的能力，例如，电压寻址及起因于此类寻址的移动。
[0060] 图7A及7B为包含EMS元件阵列36及背板92的EMS封装91的一部分的示意性 分解部分透视图。图7A展示切掉背板92的两个拐角的情形以更好地说明背板92的某些 部分，而图7B展示未切掉拐角的情形。EMS阵列36可包含衬底20、支撑支柱18及可移动 层14。在一些实施方案中，EMS阵列36可包含在透明衬底上具有一或多个光学堆叠部分16 的IMOD显示元件阵列，且可移动层14可实施为可移动反射层。
[0061] 背板92可基本上为平面的或可具有至少一个经轮廓化表面（例如，背板92可形 成有凹部及/或突起）。背板92可由任何合适的材料制成，而不管透明的还是不透明的、导 电的还是绝缘的。用于背板92的合适的材料包含（但不限于）玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、 层压物、金属、金属箔、科伐合金及电镀科伐合金。
[0062] 如图7A及7B中所展示，背板92可包含一或多个背板组件94a及94b，所述背板组 件可部分地或完全地嵌入在背板92中。如图7A中可见，背板组件94a嵌入在背板92中。 如图7A及7B中可见，背板组件94b安置在形成于背板92的表面中的凹部93内。在一些 实施方案中，背板组件94a及/或94b可从背板92的表面突出。尽管背板组件94b安置在 背板92的面向衬底20的侧上，但在其它实施方案中，背板组件可安置在背板92的对置侧 上。
[0063] 背板组件94a及/或94b可包含一或多个有源或无源电组件，例如晶体管、电容 器、电感器、电阻器、二极管、开关及/或集成电路（IC)，例如封装的、标准的或离散的1C。可 用于各种实施方案中的背板组件的其它实例包含天线、电池及传感器，例如电传感器、触摸 传感器、光学传感器或化学传感器，或薄膜沉积装置。
[0064] 在一些实施方案中，背板组件94a及/或94b可与EMS阵列36的部分电通信。例 如迹线、凸块、支柱或通孔等导电结构可形成于背板92或衬底20中的一者或两者上，且可 彼此接触或与其它导电组件接触以在EMS阵列36与背板组件94a及/或94b之间形成电 连接。举例来说，图7B包含在背板92上的一或多个导电通孔96,所述导电通孔可与从EMS 阵列36内的可移动层14向上延伸的电触点98对准。在一些实施方案中，背板92还可包 含一或多个绝缘层，其使背板组件94a及/或94b与EMS阵列36的其它组件电绝缘。在其 中背板92是由透气材料形成的一些实施方案中，背板92的内表面可涂布有防潮装置（未 图示）。
[0065] 背板组件94a及94b可包含一或多个干燥剂，所述干燥剂起作用以吸收可进入EMS 封装91中的任何湿气。在一些实施方案中，可将干燥剂（或其它吸湿性材料，例如吸气剂） 与任何其它背板组件分别来提供，例如，作为用粘着剂粘着到背板92 (或形成于背板中的 凹部）的薄片。替代地，可将干燥剂集成到背板92中。在一些其它实施方案中，可将干燥剂 直接或间接地施加到其它背板组件上，例如，通过喷涂、丝网印刷或任何其它合适的方法。
[0066] 在一些实施方案中，EMS阵列36及/或背板92可包含机械垫高部97以维持背板 组件与显示元件之间的距离且借此防止那些组件之间发生机械干涉。在图7A及7B中所说 明的实施方案中，机械垫高部97是作为从背板92突出的与EMS阵列36的支撑支柱18对 准的支柱形成。替代地或另外，例如轨道或支柱等机械垫高部可沿着EMS封装91的边缘设 置。
[0067] 尽管图7A及7B中未加以说明，但可设置部分地或完全地包围EMS阵列36的密封 件。所述密封件可连同背板92及衬底20 -起形成包围EMS阵列36的保护腔。所述密封件 可为半气密密封件，例如常规环氧基粘着剂。在一些其它实施方案中，密封件可为气密密封 件，例如薄膜金属焊接件或玻璃粉。在一些其它实施方案中，密封件可包含聚异丁烯（PIB)、 聚氨基甲酸酯、液体旋涂式玻璃、焊料、聚合物、塑料或其它材料。在一些实施方案中，增强 型密封剂可用以形成机械垫高部。
[0068] 在替代实施方案中，密封环可包含背板92或衬底20中的一者或两者的延伸部分。 举例来说，密封环可包含背板92的机械延伸部分（未图示）。在一些实施方案中，密封环可 包含单独部件，例如0型环或其它环形部件。
[0069] 在一些实施方案中，分别形成EMS阵列36及背板92,之后将其附接或耦合在一起。 举例来说，可将衬底20的边缘附接及密封到背板92的边缘，如上文所论述。替代地，可将 EMS阵列36及背板92形成及接合在一起作为EMS封装91。在一些其它实施方案中，可以 任何其它合适的方式制造 EMS封装91，例如，通过沉积在EMS阵列36上方形成背板92的组 件。
[0070] 图8为说明在使用图5B的驱动方案时产生各种电压及将各种电压施加到显示器 的系统框图。此图说明使用产生驱动电压的电力供应器840的驱动器电路的实施方案。可 使用（例如）多路复用器850及时序/控制器逻辑860适当地组合所产生的各种电压以生 成图5B中的所说明的波形。在图8中，经标记V cp及Vcm的电压对应于图5B的正保持电压 及负保持电压72及76。电压Vwp及V wn对应于图5B的写入或过驱动电压74及78。VKa对 应于释放电压70,且Vsp及V sn对应于图5B的正分段电压及负分段电压62及64。下标R、G 及B对应于不同颜色显示元件红色、绿色及蓝色。
[0071] 通过多路复用器850切换的最大电压为正过驱动电压及负过驱动电压Vwp及V WN， 所述电压可与20伏特及负20伏特一般大（或甚至更大）。因此，多路复用器850需要至少 所述量值的正轨道电压及负轨道电压，所述电压展示于图10的线1020及1030处。可至少 部分地从耦合到调节器1046的电池1036导出这些轨道电压，所述调节器1046产生VDD电 压1048,所述VDD电压1048通常相对较小，例如+3. 3伏特。还可从到电力供应器840的额 外电压输入导出这些轨道电压，所述额外电压输入经展示为在线1050U052上的到电力供 应器840的输入。因为一般用于显示装置中的电压较低，所以在此环境中的常规电力供应 器并不产生具有高于约16伏特的量值的电压，且因此到电力供应器840的输入可限于低于 线1020及1030处所需的20伏特输出的值。因此，电力供应器840可包含从VDD及输入电 压1050及1052中的一者或两者生成较高电压轨道1020及1030的电压转换器。
[0072] 图9为说明用于生成图8的轨道电压1020及1030的电压转换器的实施方案的示 意图。图9的电路实施方案可在单个集成电路上实施，除了电感器1130及输出电容器1132 及1134以外。到集成电路的输入及来自集成电路的输出是以方块形式来展示。在此电路 中，正输出轨道1020是在节点VDDHV20处生成，且负输出轨道1030是在节点VSSHV20处生 成。到电力供应器840的正输入1050是提供到节点VDDHV，且负输入1052是提供到节点 VSSHV。转换器包含电感式升压设计。通过电感器1130的电流是通过闭合开关1及2来创 建。当电流达到选定幅度时，断开开关2,从而迫使电荷进入输出电容器1132上并升高输出 电压1020,或断开开关1，从而从输出电容器1134汲取电荷，因此降低输出1030处的电压。 在任一情况下，当通过电感器1130的电流达到零时，断开闭合开关1或2,且在必要时执行 另一循环。分别通过电平移位器1160及1162来驱动开关1及2,所述电平移位器本身是通 过逻辑电路1140来控制。逻辑电路1140将监视输出电压电平的反馈比较器1172及1174 的输出作为输入。逻辑电路1140还将电感器感测电路1182的输出作为输入，所述电感器 感测电路1182取决于通过电感器1130的电流而提供信号，因此可根据电感器中的电流来 适当地对开关位置进行定时。使用输出电压感测及电感器电流感测，逻辑电路1140控制电 平移位器1060及1062以控制开关1及2,以将电荷脉冲提供到输出电容器1132及1134， 从而维持输出电压1020及1030处于所要电平。
[0073] 因为开关1及2的性质，所以电平移位器1160及1162具备幅度类似于输出电压 1020及1030的轨道电压将为有利的。因为在此实施方案中可将开关1及2实施为集成电 路上的FET，所以所述开关的大小较小，且为了用低接通状态电阻来有效率地驱动所述开 关，应使用相对较大量值的负电压来驱动P型晶体管开关1的门以接通开关1，且应使用相 对较大量值的正电压来驱动η型晶体管开关2的门。为此目的，在此实施方案中使用额外 供应电压1050及1052。举例来说，输出电压1050及1052可为+20伏特及-20伏特，且电 平移位器轨道可为+16伏特及-16伏特，其为到1050及1052处的芯片的输入。
[0074] 图9的电压转换器利用使用两个反馈回路的反馈架构，一个反馈回路用以监视 转换器的两个输出电压的平均值。为了进行此操作，可通过串联连接的一组电阻器1182、 1184U186及1188来耦合所述输出，所有所述电阻器可具有或可能不具有相同电阻值。一 个反馈回路包含在一节点处耦合的感测线1190,在所述节点与转换器输出中的一者之间仅 具有一个电阻器，且在所述节点与另一转换器输出之间具有三个电阻器。在比较器1172处 比较感测线1190上的电压与阈值电压，所述比较器的输出布线到控制电路1140。第二反 馈回路包含连接到一节点的感测线1192,在所述节点与两个转换器输出中的每一者之间具 有两个电阻器。如果节点的两侧上的电阻相同，那么感测线1192上的电压将为两个转换器 输出的平均值。在操作期间，到控制电路1140的第二反馈回路将致使控制电路维持电阻器 1184与1186之间的节点处于虚拟接地，这种情形是归因于比较器1174的负输入的接地。 第一反馈回路将致使控制电路维持电阻器1182与1184之间的节点处于参考电压+VREF，这 是归因于到比较器1172的负端子的+VREF输入。
[0075] 在图9的实施方案中，当所有电阻器1182、1184、1186及1188均为相同电阻（不 会显著加载输出的高电阻）时，输出将被调节为相等且具有相反极性，其中量值为2*VREF。 一般来说，在电阻器值未必相等的情况下，第二反馈回路将向控制电路提供关于两个输出 电压的加权总和的指示，从而定义两个输出之间的不对称性。第一反馈回路将向控制电路 1140提供关于正输出电压的指示，从而定义参考+VREF的输出电压的量值。
[0076] 还可注意到，可通过在将电感器的末端连接到感测电路1182的线中包含额外开 关（未图示）来保护感测电路1182以免接收高电压输出。这些开关可由控制电路1140来 控制，以使得当断开开关2且闭合开关1时，破坏下部连接，且当闭合开关2且断开开关1 是，破坏上部连接。当闭合开关1与2两者以在电感器1130中生成充电电流时，闭合这些 开关中的两者以使得感测电路1182可监视电感器电流。
[0077] 图10为说明用于生成图8的轨道电压的电压转换器的另一实施方案的示意图。然 而，在此实施方案中，不需要额外轨道输入电压1050及1052。在图10的实施方案中，操作 实质上与上文参看图9所描述的操作相同。差异在于：供应到电平移位器1160及1162的 轨道不同。连接到开关1的用于电平移位器1160的正轨道首先耦合到VDD(例如，+3. 3伏 特）且连接到开关2的用于电平移位器1162的负轨道首先连接到地或VSS。在正常操作期 间，当输出电压处于其所要电平（例如，+20伏特及-20伏特）时，切换电路1220将电平移 位器1160的负轨道连接到负输出电压1030且将电平移位器1162的正轨道连接到正输出 1020。此情形对于电平移位器1160及1162中的每一者提供跨越轨道的足够电压以有效率 地驱动开关1及2。然而，当首先接通供应器时，输出电压1020及1030极低。如果电平移 位器1160及1162此时连接到转换器输出，那么输出1020U030上的低电压情形可能不会 允许电平移位器1160及1162的适当操作。因此，在启动时，切换电路1220将电平移位器 1160的负轨道连接到地或VSS，且将电平移位器1162的正轨道连接到VDD。尽管此时提供 到电平移位器的电压较小，但所述电压对于操作电平移位器1160及1162及驱动开关1及 2来说足够高了。在输出电压1020及1030上升之后，切换电路1220将电平移位器输入切 换到输出1020及1030以用于进行正常操作。在启动期间，当输出处于（例如）约7伏特 的量值时，如通过切换电路1220中的输出电压传感器感测，可发生此转变。此转变还可基 于从启动时起的经过时间。
[0078] 图10的电压转换器利用以下情形的反馈架构：所述反馈架构使用第一反馈回路 直接监视两个电压转换器输出中的一者，及使用第二反馈回路监视转换器的两个输出电压 的加权总和。如同图9,可通过串联连接的一组电阻器1182、1184、1186及1188来耦合所述 输出，所有所述电阻器可具有或可能不具有相同电阻值。在图10的实施方案中，所述组电 阻器的中心接地。第一感测线1202在一节点处耦合，所述节点具有到地的一个电阻器且具 有到转换器输出中的一者的一个电阻器。此感测线1202上的电压将仅取决于相隔一个电 阻器的输出的输出电压。此感测线布线到比较器1172,在比较器1172中比较感测线1202 上的电压与参考电压+VREF。可选择参考电压及电阻器1182及1184的电阻值，使得在1020 处的输出太高的情况下，比较器1172输出为高，且在1020处的输出太低的情况下，比较器 1172输出为低。在与感测线1202相同的位置中但在中心接地的节点的另一侧上连接第二 感测线1204。此感测线1204上的电压将仅取决于另一输出电压。感测线1202及1204各 自布线到缓冲器1220及1222,所述缓冲器的输出连接到两电阻器加总网络。这两个电阻器 的中心节点处的电压布线到比较器1174,在比较器1174中比较此电压与地。比较器1174 的输出布线到控制电路。比较器1174的输出的状态将取决于两个输出电压的加权总和是 高于零还是低于零而改变。如同图9的实施方案，当所有电阻器1182、1184、1186及1188 为相同电阻时，输出将被调节为相等且具有相反极性，其中量值为2*VREF。一般来说，在电 阻器值未必相等的情况下，第二反馈回路将向控制电路提供关于两个输出电压的加权总和 的指示，从而定义两个输出之间的不对称性。第一反馈回路将向控制电路1140提供关于正 输出电压的指示，从而定义参考+VREF的输出电压的量值。
[0079] 控制电路1140可监视来自比较器1172及1174的两个输出以决定用电感器来将 哪个输出（如果存在的话）升压。此情形可用于在启动时一起升高电压。举例来说，在启 动时，在输出电压达到其所要输出电平之前，比较器1172的输出将为低。比较器1174的输 出将取决于哪个输出更接近所要输出值而为低或高。控制电路可决定对最远离调节的输出 提供充电升压。当电压上升到其所要电平时，控制电路将在以下两种情形之间交替：将两个 输出升压，保持两个输出接近于与所述两个输出均上升到所要输出电压时的电平相同的电 平。在此实施方案的情况下，参考共用参考电压+VREF调节两个输出。
[0080] 图11为说明电压转换器（例如，图9及10的电压转换器）的操作模式的流程图。 在此实例方法中，方法在框1320处开始，在框1320处，监视一对电压转换器输出中的一个 输出。在框1330处，还监视所述对输出的加权总和。在框1340处，关于将哪个输出升压的 确定是至少部分基于所述监视。
[0081] 图12为说明电压转换器（例如，图9及10的电压转换器）的另一操作模式的流 程图。在此实例方法中，方法在框1420处开始，在框1420中，用轨道电压驱动电压转换器 中的一或多个电平移位器。在框1430处，转换器切换到用至少一个不同的轨道电压驱动所 述一或多个电平移位器。
[0082] 图13A及13B为说明包含多个頂OD显示元件的显示装置40的系统框图。显示装 置40可为（例如）智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微 变化还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装 置及便携式媒体装置。
[0083] 显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风 46。外壳41可由包含射出模制及真空成形的多种制造过程中的任一者形成。另外，外壳41 可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含（但不限于）：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷， 或其组合。外壳41可包含可卸除式部分（未图示），所述可卸除式部分可与具有不同颜色 或含有不同标记、图片或符号的其它可卸除式部分互换。
[0084] 显示器30可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文中所 描述。显示器30还可经配置以包含例如等离子、EL、0LED、STN IXD或TFT IXD等平板显示 器或例如CRT或其它管式装置等非平板显示器。另外，显示器30可包含基于MOD的显示 器，如本文所描述。
[0085] 在图13B中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包 含至少部分地封闭在其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口 27,网络接口 27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口 27可为可显示在显示装置40上的图像数 据的源。因此，网络接口 27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充 当图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器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，对信号进行滤波或以其它方式操纵信号）。调节硬件52可 连接到扬声器45及麦克风46。处理器21又可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱 动器控制器29可耦合到帧缓冲器28,及耦合到阵列驱动器22,阵列驱动器22又可耦合到 显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件（包含图13B中未特别描绘的元件）可经 配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电力供应器50 可将电力提供到特定显示装置40设计中的实质上所有组件。
[0086] 网络接口 27包含天线43及收发器47,使得显示装置40可经由网络与一或多个 装置通信。网络接口 27还可具有一些处理能力以减轻（例如）对处理器21的数据处理要 求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16. 11标准（包含 IEEE 16. 11(a)、（b)或（g))或 IEEE 802. 11 标准（包含 IEEE 802. 11a、b、g、η)及其其它 实施方案发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据Bluetooth·?.标准发射 及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43可经设计以接收码分多址（CDMA)、频分 多址（FDM)、时分多址（TDM)、全球移动通信系统（GSM)、GSM/通用包无线电服务（GPRS)、 增强型数据GSM环境（EDGE)、陆地集群无线电（TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优 化（EV-DO)、lxEV-DO、EV-DO修订A、EV-DO修订B、高速包接入（HSPA)、高速下行链路包接入 (HSDPA)、高速上行链路包接入（HSUPA)、演进型高速包接入（HSPA+)、长期演进（LTE)、AMPS 或用以在无线网络内（例如，利用3G、4G或5G技术的系统）传达的其它己知信号。收发器 47可预先处理从天线43接收的信号，使得所述信号可由处理器21来接收及进一步操纵。 收发器47还可处理从处理器21接收的信号使得可经由天线43将所述信号从显示装置40 发射。
[0087] 在一些实施方案中，可用接收器替换收发器47。另外，在一些实施方案中，可用图 像源替换网络接口 27,所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21 可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口 27或图像源接收数据（例如，经压 缩图像数据），且将数据处理成原始图像数据或处理成可容易处理成原始图像数据的格式。 处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以用于存储。原始数据 通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含颜 色、饱和度及灰度级。
[0088] 处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬 件52可包含放大器及滤波器以用于将信号发射到扬声器45,及用于从麦克风46接收信号。 调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
[0089] 驱动器控制器29可采用直接来自处理器21或来自帧缓冲器28的由处理器21产 生的原始图像数据且可适当地将原始图像数据重新格式化以用于高速发射到阵列驱动器 22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有类光栅格式 的数据流，使得其具有适合于跨越显示器阵列30扫描的时间次序。接着驱动器控制器29 将经格式化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）常常与 作为独立集成电路（IC)的系统处理器21相关联，但此类控制器可以多种方式来实施。举 例来说，控制器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，或与阵列驱 动器22 -起完全集成在硬件中。
[0090] 阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式 化成一组平行波形，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的显示元件的x-y矩 阵的数百且有时数千（或大于数千）个引线。
[0091] 在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30适于本文 所描述的显示器的类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或 双稳态显示器控制器（例如，IMOD显示元件控制器）。另外，阵列驱动器22可为常规驱动 器或双稳态显示驱动器（例如，IMOD显示元件驱动器）。此外,显示器阵列30可为常规显 示器阵列或双稳态显示器阵列（例如，包含MOD显示元件阵列的显示器）。在一些实施方 案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此类实施方案可用于高度集成系统中，例 如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。
[0092] 在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许（例如）用户控制显示装置40 的操作。输入装置48可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、摇臂、触 敏屏、与显示器阵列30集成的触敏屏，或压敏或热敏隔膜。麦克风46可配置为显示装置40 的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操 作。
[0093] 电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充 电电池，例如，镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池 可使用来自（例如）壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可 以无线方式来充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太 阳能电池或太阳能电池漆。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
[0094] 在一些实施方案中，控制可编程性驻留在可位于电子显示系统中的若干地点的驱 动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留在阵列驱动器22中。上文 所描述的优化可在任何数目个硬件及/或软件组件中及各种配置中实施。
[0095] 如本文所使用，涉及项目列表中的"至少一者"的短语是指那些项目的任何组合， 包含单个成员。作为实例，"a、b或c中的至少一者"希望涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c及 a-b-c〇
[0096] 结合本文揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步 骤可实施为电子硬件、计算机软件，或两者的组合。硬件与软件的互换性己大体在功能性方 面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中加以说明。此类功 能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
[0097] 结合本文揭示的方面所描述的用以实施各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的 硬件及数据处理设备可通过以下各者来实施或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信 号处理器（DSP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)或其它可编程逻辑装置、 离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。 通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施 为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器 与DSP核心的联合，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过给定功能所特定的电 路来执行特定操作及方法。
[0098] 在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件（包含本说明书 中所揭示的结构及其结构等效物）或以其任何组合来实施所描述功能。本说明书中所描述 的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上以供 数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的计算机程序指令的一或多个模块。
[0099] 所属领域的技术人员可容易地显而易见对本发明中所描述的实施方案的各种修 改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它实 施方案。因此，权力要求书并不希望限于本文中所展示的实施方案，而应符合与本发明、本 文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最广泛范围。另外，所属领域的技术人员将容易了 解，有时为了便于描述图而使用术语"上部"及"下部"，且在适当定向的页内指示对应于图 的定向的相对位置，且可能并不反映（例如）如所实施的MOD显示元件的适当定向。
[0100] 在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单个实施方案 中组合地实施。相反地，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征还可分别在多个实施 方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可能将特征描述为以某些组合 起作用且甚至最初因此而主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征 从组合中删除，且所主张的组合可涉及子组合或子组合的变化。
[0101] 类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识 至IJ，此类操作不需要按所展示的特定次序或按顺序次序执行，或应执行所有所说明的操作 以实现所要结果。另外，图式可能以流程图形式示意性地描绘一或多个实例过程。然而，可 将未描绘的其它操作并入于经示意性说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作之 前、之后、同时地或所说明的操作中的任一者之间执行一或多个额外操作。在某些情况下， 多任务处理及平行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分 离不应被理解为在所有实施方案中要求此类分离，且应理解，所描述的程序组件及系统一 般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在随附权 利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序来执行且仍 实现所要结果。
【权利要求】
1. 一种电压转换器，其包括： 具有相反极性的第一及第二电压输出； 电感器； 第一开关，其具有耦合到第一电感器轨道电压的输入及耦合到所述电感器的输入的输 出； 第二开关，其具有耦合到所述电感器的输出的输入及耦合到第二电感器轨道电压的输 入； 第一电平移位器，其具有耦合到所述第一开关以控制所述第一开关的通/断状态的输 出且具有耦合到一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入； 第二电平移位器，其具有耦合到所述第二开关以控制所述第二开关的通/断状态的输 出且具有耦合到所述一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入； 控制电路，其耦合到所述第一电平移位器及所述第二电平移位器； 第一反馈回路，其经配置以将所述第一电压输出及所述第二电压输出中的一者处的所 述输出电压的指示提供到所述控制电路；以及 第二反馈回路，其经配置以将所述第一输出电压及所述第二输出电压的加权总和的指 示提供到所述控制电路。
2. 根据权利要求1所述的电压转换器，其中所述第一电压输出及所述第二电压输出具 有20伏特或大于20伏特的量值。
3. 根据权利要求2所述的电压转换器，其中所述一或多个电平移位器轨道电压为16伏 特或小于16伏特。
4. 根据权利要求1所述的电压转换器，其另外包括切换电路，所述切换电路用于在所 述电压转换器的操作期间将所述电平移位器轨道电压从一个电压电平切换到第二电压电 平。
5. 根据权利要求1所述的电压转换器，其中所述第一反馈回路经配置以比较所述第一 电压输出或所述第二电压输出中的一者处的所述输出电压与参考电压。
6. 根据权利要求5所述的电压转换器，其中所述第二反馈回路经配置以比较所述第一 输出电压及所述第二输出电压的平均值与接地。
7. -种显示设备，其包括根据权利要求1所述的电压转换器。
8. 根据权利要求7所述的显示设备，其进一步包括： 显示器； 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。
9. 根据权利要求8所述的显示设备，其进一步包括： 驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及 控制器，其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。
10. 根据权利要求8所述的显示设备，其进一步包括： 图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，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。
11. 根据权利要求8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且将所述输入数据传达到所述处理器。
12. 根据权利要求8所述的显示设备，其中所述显示器包括机电显示元件。
13. -种操作具有具相反极性的至少一对输出的电压转换器的方法，所述方法包括： 监视所述对的所述输出中的一者处的输出电压； 监视所述对输出的所述输出电压的加权总和；以及 至少部分基于所述输出中的一者处的所述输出电压及所述加权总和确定将哪个输出 升压。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中监视所述对的所述输出中的一者处的输出电压 包含比较所述对的所述输出中的一者处的所述输出电压与参考电压。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中监视所述对输出的所述平均输出电压包括比较 所述对输出的所述平均输出电压与接地。
16. -种电压转换器，其包括： 用于将具有相反极性的一对电压输出升压的装置； 用于监视所述对的所述输出中的一者处的输出电压的装置； 用于监视所述对输出的所述输出电压的加权总和的装置；以及 控制电路，其用于至少部分基于所述输出中的一者处的所述输出电压及所述加权总和 确定将哪个输出升压。
17. 根据权利要求16所述的电压转换器，其中用于升压的所述装置包含电感器。
18. 根据权利要求16所述的电压转换器，其中用于监视所述对的所述输出中的一者处 的输出电压的所述装置包含比较器。
19. 根据权利要求16所述的电压转换器，其中用于监视所述对输出的平均输出电压的 所述装置包含比较器。
20. -种电压转换器，其包括： 具有相反极性的第一及第二电压输出； 电感器； 第一开关，其具有耦合到第一电感器轨道电压的输入及耦合到所述电感器的输入的输 出； 第二开关，其具有耦合到所述电感器的输出的输入及耦合到第二电感器轨道电压的输 入； 第一电平移位器，其具有耦合到所述第一开关以控制所述第一开关的通/断状态的输 出且具有耦合到一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入； 第二电平移位器，其具有耦合到所述第二开关以控制所述第二开关的通/断状态的输 出且具有耦合到一或多个电平移位器轨道电压的一或多个输入； 控制电路，其耦合到所述第一电平移位器及所述第二电平移位器； 开关电路，其经配置以在所述电压转换器的操作期间将至少一个电平移位器轨道电压 从一个电压电平切换到第二电压电平。
21. 根据权利要求20所述的电压转换器，其中所述第一电压输出及所述第二电压输出 具有20伏特或大于20伏特的量值。
22. 根据权利要求21所述的电压转换器，其中所述一或多个电平移位器轨道电压为16 伏特或小于16伏特。
23. 根据权利要求20所述的电压转换器，其中所述开关电路经配置以将电平移位器轨 道电压从电感器轨道电压切换到电压输出。
24. -种显示设备，其包括根据权利要求20所述的电压转换器。
25. 根据权利要求24所述的显示设备，其进一步包括： 显示器； 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。
26. 根据权利要求25所述的显示设备，其进一步包括： 驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及 控制器，其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。
27. 根据权利要求25所述的显示设备，其进一步包括： 图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，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。
28. 根据权利要求25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且将所述输入数据传达到所述处理器。
29. 根据权利要求25所述的显示设备，其中所述显示器包括机电显示元件。
30. -种操作具有具相反极性的至少一对输出的电压转换器的方法，所述方法包括： 用第一轨道电压驱动电平移位器；以及 从用所述第一轨道电压驱动所述电平移位器切换到用不同于所述第一轨道电压的第 二轨道电压驱动所述电平移位器。
31. 根据权利要求30所述的方法，其包括用所述第一轨道电压驱动升压电感器。
32. 根据权利要求30所述的方法，其中所述第二轨道电压为电压转换器输出。
33. -种电压转换器，其包括： 用于将具有相反极性的一对电压输出升压的装置； 用于用第一轨道电压驱动电平移位器的装置；以及 用于从用所述第一轨道电压驱动所述电平移位器切换到用不同于所述第一轨道电压 的第二轨道电压驱动所述电平移位器的装置。
34. 根据权利要求33所述的电压转换器，其中用于升压的所述装置包含电感器。
35. 根据权利要求34所述的电压转换器，其进一步包括用于用所述第一轨道电压驱动 所述电感器的装置。
36. 根据权利要求35所述的电压转换器，其中用于切换的所述装置包含用于将所述电 平移位器轨道电压切换到所述电压转换器的输出电压的装置。
【文档编号】G09G3/34GK104364838SQ201380028043
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】迪迪埃·H·法朗 申请人:高通Mems科技公司