MEMS和光调制器阵列的控制制造技术

具有列线（４０）和行线（３０）的ＭＥＭＳ器件阵列（１０或１５）、如光调制器阵列，响应于输入信号，通过提供大量分立电压（７０）、从分立电压多路传输将被施加到阵列的每个ＭＥＭＳ器件（２０）的一选定电压（２１）、并使得选定的分立电压施加到阵列的每个ＭＥＭＳ器件，而得到控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟MEMS阵列的控制，并尤其涉及光调制器阵列的模拟电压控制。
技术介绍
利用每个象素单元的二元数字控制的光调制器阵列已经在单色文本显示和投影仪中得以应用。为了产生灰度和颜色，希望用模拟信号而非简单的二元控制来控制每个象素单元。为了实现光调制器阵列系统中高分辨率颜色或灰度，通常认可的两种方法是脉宽调制和调制器元件的直接模拟控制。利用脉宽调制需要将单帧周期分为多个周期片段并在每个周期片段中为每个调制器元件发送数据。对于大的阵列和高分辨率，需要非常高的数据速率。在光投影仪领域，为找到降低这些数据速率并同时维持理想的颜色分辨率的方法付诸了大量的努力。对于MEMS器件阵列如光调制元件(如，微反射镜、基于衍射的调制器或基于干涉的调制器)阵列，或LCD调制器阵列，还希望模拟控制驱动调制器的电压以产生灰度和颜色。将阵列的每个单元完全置于模拟控制之下会负面影响光调制系统性能和/或成本。模拟电路在集成电路工艺中面积越大越昂贵(area expensive)，并且各个单元的模拟控制可能需要单元尺寸的增大，这导致调制器阵列的空间分辨率降低。在维持单元的大小的努力中，可以利用具有较高光刻分辨率和较小特征尺寸的制造工艺，这将导致较高的成本。在光调制器阵列的每个象素单元复制模拟控制电路也会负面影响可靠性。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种响应于输入信号控制MEMS器件阵列的方法，其中MEMS器件阵列的类型为具有用于选择阵列的特定MEMS器件的列线和行线，所述的方法包括步骤提供大量分立电压；和响应于输入信号，从分立电压多路传输将被施加到阵列的每个MEMS器件的选定的分立电压；和启动选定的分立电压向阵列的每个MEMS器件的施加。根据本专利技术，提供一种响应于输入信号控制光调制器阵列的方法，其中光调制器阵列的类型为具有用于选择阵列的象素的列线和行线，所述的方法包括步骤提供大量分立模拟电压；和响应于输入信号，从分立模拟电压多路传输将被施加到阵列的每个象素的选定的分立模拟电压；和启动选定的分立模拟电压向阵列的每个象素的施加。根据本专利技术，提供一种用于控制光调制器阵列的方法，其中光调制器阵列具有适于响应于模拟电压信号的象素调制元件，该方法包括步骤提供大量列线和大量行线，列线和行线的每种组合适于选择象素；提供大量分立电压；和对于阵列的每个象素，从分立电压中选择将被施加到象素的电压；将选定的电压施加到象素的列线；和通过选择象素的行线启动选定的电压向象素的施加。根据本专利技术，提供一种响应于输入信号控制光调制器阵列的装置，其中光调制器阵列的类型为具有用于选择阵列的象素的列线和行线，所述的装置包括大量分立电压源；一多路传输器，响应于输入信号，从分立电压源多路传输将被施加到阵列的每个象素的选定的电压，多路传输器包括多个电压选择块，每个电压选择块耦合到一列线；和多个门，用于启动选定的分立电压向阵列的每个象素的施加，每个门耦接到一行线。根据本专利技术，提供一种响应于输入信号控制光调制器阵列的装置，其中光调制器阵列的类型为具有用于选择阵列的象素的列线和行线，所述的装置包括大量分立电压源；和一多路传输器，响应于输入信号，从分立电压源多路传输将被施加到阵列的每个象素的选定的电压，多路传输器包括多个电压选择块，每个电压选择块耦合到一行线；和多个门，启动选定的分立电压向阵列的每个象素的施加，每个门耦接到一列线。根据本专利技术，提供一种用于具有多个MEMS器件的光调制器阵列的控制器，该控制器包括用于提供大量分立模拟电压的装置；用于从分立电压中选择将被施加到每个MEMS器件的模拟电压的装置；和用于将选定的模拟电压施加到每个MEMS器件的装置。附图说明通过下面结合附图的详细描述，本领域的技术人员将会更容易地理解本专利技术的特点和优点，其中 图1是根据本专利技术进行控制的光调制器阵列的第一实施例简图；图2是根据本专利技术进行控制的光调制器阵列的第二实施例简图；图3是用于电压驱动的MEMS元件的驱动电路示意框图。具体实施例方式在此说明书及所附权利要求书中，“MEMS”一词具有微机电系统的通常含义。本专利技术可以应用到包含多种MEMS器件的阵列。为了清楚和具有针对性，本实施例以光调制器阵列为例进行详细的说明，其中MEMS器件是调制器象素单元。这些实施例举例说明了本专利技术的原理和实施，本专利技术也可以应用到其它的可模拟控制的MEMS器件。本专利技术提供的优点在于可在多重驱动电压下对单元的单独寻址能力，无需在每个象素单元复制的模拟控制电路的额外开销。通过提供大量的分立电压、从分立电压中多路传输将被施加到阵列的每个象素的一选定电压并启动将选定的分立电压施加到阵列的每个象素，使具有列线和行线的光调制器阵列响应于输入信号而得到控制。下面详细描述的实施例举例说明了光调制元件阵列、如微反射镜阵列或基于衍射的调制器、或基于干涉的调制阵列中单元的电压控制方法。模拟控制电路置于阵列的边界处，消除了对以象素单元水平复制模拟控制电路的必要性。寻址方案允许将适当的电压电平多路传输到各个单元。图1是根据本专利技术控制的光调制器阵列10的第一实施例简图。虽然本实例表示了一个在3×3方阵中只有九个象素单元20的简单的光调制器阵列10，但可以理解，光调制器阵列可以有布置成常规结构的很多象素单元，如矩形阵列，其中每个象素单元由行30和列40寻址。在图1中，行1用标号31表示，行2用标号32表示，行3用标号33表示。类似地，列1用标号41表示，列2用标号42表示，列3用标号43表示。每个象素单元20有一个Vin输入21和一个ENABLE输入22。大量的电压控制器件50产生一个接线到每个列电压选择块的模拟电压范围。在图1所示的实施例中，电压控制器件50是数字-模拟转换器(DAC)51、52和53。阵列的列数据60控制每列的电压选择总线。DAC 51-53的输入所需的数字信号的位数由所需的不同模拟电压数决定。阵列的行数据类似于常规的二元驱动阵列的情形。行数据用作ENABLE信号，驱动选定的调制器象素单元20的选定列电压。图2是根据本专利技术进行控制的光调制器阵列15的第二实施例简图。在图2中，行1-3还用标号31-33表示，列1-3也分别用41-43表示。另外，如图1所示，每个象素单元20有一个电压Vin输入21和一个ENABLE输入22。在图2的实施例中，提供了大量的分立模拟参考电压70，如Vref171、Vref272和Vref373。模拟多路传输器(MUX)80组根据列数据60为每一列选取模拟参考电压。例如，模拟MUX81从Vref171、Vref272和Vref373中选择模拟电压以施加到列1总线41。类似地，模拟MUX82从相同的模拟参考电压组中选择模拟电压施加到列2总线42，模拟MUX83从相同的模拟参考电压组中选择模拟电压施加到列3总线43。如图1所示，行数据用作ENABLE信号，驱动选定的调制器象素单元20的选定列电压Vin。可以由整个光调制器阵列15的单组常规DAC(未示出)，将DAC用于分立模拟参考电压71-73中的每一个，产生可编程的模拟参考电压70，如Vref171、Vref272和Vref373。本领域的技术人员将认识到，分立的模拟参考电压的数量不限于图2中所示的三个，可以采用任何所需数量的分立模拟参考电压。图3在简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种响应于输入信号控制ＭＥＭＳ器件阵列的方法，其中ＭＥＭＳ器件阵列的类型为具有用于选择阵列的特定ＭＥＭＳ器件的列线和行线，所述的方法包括步骤：ａ）提供大量分立电压；和ｂ）响应于输入信号，从分立电压多路传输将被施加到阵列的每个 ＭＥＭＳ器件的选定的分立电压；和ｃ）启动选定的分立电压向阵列的每个ＭＥＭＳ器件的施加。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：ET马丁，A皮尔，JR普日贝拉，AL戈泽尔，PJ弗里克，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]