以反饋晶體管減少浮動節點漏電流的制作方法
【專利說明】
[0001] 優先權數據
[0002] 本專利文件主張2013年6月4日申請且題為"以反饋晶體管減少浮動節點漏電流 (REDUCING FLOATING NODE LEAKAGE CURRENT WITH A FEEDBACK TRANSISTOR)"的美國專利 申請案第13/909, 839號（代理人案號QUALP191/130643)的優先權，所述案在此以引用方 式并入。
技術領域
[0003] 本發明涉及機電系統和裝置。更具體地說，本發明涉及減少用于機電系統和裝置 的電路中的漏電流。
【背景技術】
[0004] 機電系統（EMS)包含具有電氣和機械元件、致動器、轉換器、傳感器、例如鏡子和 光學膜的光學組件和電子儀器的裝置。EMS裝置或元件可以各種尺度（包含（但不限于） 微尺度和納米尺度）制造。例如，微機電系統（MEMS)裝置可包含具有范圍從約一微米到數 百微米或更大的大小的結構。納米機電系統（NEMS)裝置可包含具有小于一微米的大小（包 含（例如）小于數百納米的大小）的結構。可使用沉積、蝕刻、光刻和/或蝕刻掉襯底和/ 或所沉積材料層的部分或添加層以形成電氣和機電裝置的其它微機械加工工藝來產生機 電元件。
[0005] -種類型的EMS裝置被稱為干涉調制器（MOD)。術語頂OD或干涉光調制器指使 用光學干涉原理選擇性吸收和/或反射光的裝置。在一些實施方案中，頂OD顯示元件可包 含一對導電板，所述對導電板中的一或兩者可為完全或部分透明的和/或反射性的，且能 夠在施加適當電信號后隨即相對運動。例如，一個板可包含靜止層，其沉積于襯底上方、襯 底上或由襯底支撐，且另一板可包含通過氣隙與靜止層分離的反射隔膜。一個板相對于另 一板的位置可改變入射在頂OD顯示元件上的光的光學干涉。基于頂OD的顯示裝置具有寬 范圍的應用，且預期用于改善現存產品和產生新產品，尤其是具有顯示能力的那些產品。
[0006] 在一些實施方案中，頂OD顯示元件可布置成例如二維柵格的陣列，且通過與陣列 的行和列相關聯的電路來定址。行驅動器電路可驅動選擇待定址的特定行的晶體管開關的 柵極，且共同驅動器電路可提供偏壓到給定行的顯示元件，所述顯示元件可用行刷新來同 步更新。
【發明內容】
[0007] 本發明的系統、方法和裝置各自具有若干創新方面，所述方面中的任何單一者均 不獨從導致本文中所揭示的所需屬性。
[0008] 本發明中所描述的標的物的一個創新方面可在具有包含第一開關和第二開關的 輸入開關的電路中實施。所述第一開關的第一端子可經耦合以接收輸入信號。所述第二開 關的第一端子可與所述第一開關耦合以提供一"反饋"節點。輸出開關可包含第三開關。所 述第三開關的控制端子可耦合到所述第二開關的另一端子以界定"充電"節點。反饋開關 可具有耦合到所述反饋節點的輸出端和耦合到所述充電節點的控制端子。因此，所述反饋 開關可經配置以響應于所述充電節點處的電壓電平而對所述反饋節點充電。
[0009] 在一些實施方案中，所述電路可包含耦合到所述充電節點和第一電力供應器的第 四開關。所述電路也可包含耦合到第二電力供應器的第五開關。所述第五開關也可耦合到 所述第四開關以提供輸出節點。
[0010] 在一些實施方案中，所述電路可包含提供到所述反饋開關的第三電力供應器。
[0011] 本發明中所描述的標的物的另一創新方面可在一種用于通過對內部節點充電且 使其浮動來減少漏電的方法中實施。反饋也可從所述節點提供到反饋開關和偏壓耦合到所 述反饋開關的反饋節點。
[0012] 在一些實施方案中，來自所述內部節點的反饋也可提供到耦合到第一電力供應器 的另一開關。另一內部節點可接著偏壓到與所述第一電力供應器相關聯的電壓電平。也可 偏壓兩個輸出節點。第一輸出節點可偏壓到與所述第一電力供應器相關聯的第一電壓電 平，且第二輸出節點可偏壓到與第二電力供應器相關聯的第二電壓電平。
[0013] 在一些實施方案中，所述第一電力供應器的電壓電平可低于所述第二電力供應器 的電壓電平。
[0014] 本發明中所描述的標的物的另一創新方面可在一種用于減少漏電的電路中實施。 所述電路可對一內部節點充電且使其浮動。反饋也可從所述節點提供到反饋開關。此外， 所述電路可使用反饋開關來偏壓反饋節點。
[0015] 在一些實施方案中，所述反饋開關可經配置以響應于所述內部節點處的電壓電平 而偏壓所述反饋節點。
[0016] 在一些實施方案中，另一開關可將所述內部節點充電到所述電壓電平。
[0017] 在隨附圖式和以下描述中闡述本發明中所描述的標的物的一或多個實施方案的 細節。盡管本發明中所提供的實例主要關于基于EMS和MEMS的顯示器進行描述，但本文中 所提供的概念可應用于其它類型的顯示器，例如液晶顯示器、有機發光二極管（"0LED"）顯 示器和場發射顯示器。其它特征、方面和優勢從描述、圖式和權利要求書將變得顯而易見。 應注意，下列諸圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說明】
[0018] 圖1為描繪干涉調制器（HTOD)顯示裝置的一系列或陣列的顯示元件中的兩個相 鄰頂OD顯示元件的等角視圖說明。
[0019] 圖2為說明并有基于頂OD的顯示器的電子裝置的系統框圖，所述顯示器包含頂OD 顯示元件的三個元件乘三個元件陣列。
[0020] 圖3為說明針對頂OD顯示元件的可移動反射層位置對施加電壓的圖。
[0021] 圖4為說明HTOD顯示元件在施加各種共同電壓和分段電壓時的各種狀態的表。
[0022] 圖5A為顯示圖像的頂OD顯示元件的三個元件乘三個元件陣列中的顯示數據的幀 的說明。
[0023] 圖5B為用于共同信號和分段信號的時序圖，所述信號可用于將數據寫入到圖5A 中所說明的顯示元件。
[0024] 圖6A和6B為包含EMS元件陣列和背板的機電系統（EMS)封裝的一部分的示意性 部分分解透視圖。
[0025] 圖7為用于示范性NMOS晶體管的Id(漏極電流）對Vgs(柵極到源極電壓）的轉 移曲線的說明。
[0026] 圖8為說明行驅動器電路內的組件的系統框圖。
[0027] 圖9A為行驅動器電路模塊的電路示意圖。
[0028] 圖9B為圖9A的行驅動器電路模塊的被驅動節點的說明。
[0029] 圖9C為圖9A的行驅動器電路模塊的漏電流的說明。
[0030] 圖10為用于圖9A的行驅動器電路模塊的時序圖。
[0031] 圖11為不漏電的優選節點和漏電的節點的說明。
[0032] 圖12為具有減少的漏電和靜態電力消耗的行驅動器電路模塊的電路示意圖。
[0033] 圖13為共同驅動器電路模塊的電路示意圖。
[0034] 圖14為用于圖13的共同驅動器電路模塊的時序圖。
[0035] 圖15為具有減少的漏電的共同驅動器電路模塊的電路示意圖。
[0036] 圖16為說明用于減少浮動節點處的漏電的方法的框圖。
[0037] 圖17A和17B為說明包含多個頂OD顯示元件的顯示裝置的系統框圖。
[0038] 各圖式中的相似參考數字和名稱指示相似元件。
【具體實施方式】
[0039] 以下描述是有關于某些實施方案以用于描述本發明的創新方面。然而，所屬領域 的技術人員將容易認識到，可以眾多不同方式來應用本文中的教示。所描述實施方案可 在可經配置以顯示圖像（不論是運動的（例如，視頻）還是靜止的（例如，靜態圖像），且 不論是文字、圖形還是圖片）的任何裝置、設備或系統中實施。更明確地說，預期所描述實 施方案可包含在例如但不限于以下各者的各種電子裝置中或與所述電子裝置相關聯：移 動電話、具有多媒體因特網功能的蜂窩式電話、移動電視接收器、無線裝置、智能型電話、 BlueiomhIS裝置、個人數據助理（PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、迷 你筆記型計算機、筆記型計算機、智能筆記型計算機（smartbook)、平板計算機、打印機、影 印機、掃描器、傳真裝置、全球定位系統（GPS)接收器/導航器、攝影機、數字媒體播放器 (例如，MP3播放器）、攝錄影機、游戲控制臺、手表、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、 電子閱讀裝置（例如，電子閱讀器）、計算機監視器、自動顯示器（包含里程表顯示器和轉速 表顯示器等）、座艙控制臺和/或顯示器、攝影機景觀顯示器（例如，車輛后視攝影機的顯 示器）、電子相片、電子看板或標志、投影儀、架構結構、微波、冰箱、立體聲系統、卡式錄音機 或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、便攜式存儲器芯片、清洗機、干燥機、清洗機 /干燥機、停車計時器、封裝（例如，在包含微機電系統（MEMS)應用的機電系統（EMS)應用 以及非EMS應用中）、美學結構（例如，將圖像于一件珠寶或衣物上的顯示）和各種EMS裝 置。本文中的教示也可用于非顯示應用中，例如（但不限于）：電子開關裝置、射頻濾波器、 傳感器、加速計、回轉儀、運動感測裝置、磁力計、用于消費型電子儀器的慣性部件、消費型 電子產品的零件、可變電抗器、液晶裝置、電泳裝置、驅動方案、制造工藝和電子測試裝備。 因此，所述教示不欲限于僅在諸圖中加以描繪的實施方案，而實情為，具有如所屬領域的技 術人員將易于顯而易見的廣泛適用性。
[0040] 主動式矩陣平板顯示器（例如，主動式矩陣液晶顯示器、有機發光顯示器和干涉 調制器（MOD)顯示器）具有玻璃襯底上的薄膜晶體管（TFT)。TFT可用于產生用于定址如 上所述的顯示元件的行驅動器電路和共同驅動器電路。
[0041] 非晶氧化物半導體TFT(例如，氧化銦鎵鋅（IGZO)TFT)可用于替換非晶硅和低溫 且多晶硅TFT。然而，IGZO TFT具有高亞閾值漏電流（例如，當晶體管柵極電壓為零時的不 需要漏極電流）。優選地，亞閾值漏電流應減少以確保電路適當操作且減少靜態電力消耗。
[0042] 本發明中所描述的標的物的一些實施方案減少行驅動器電路和共同驅動器電路 中的漏電流。明確地說，各種內部浮動節點處的漏電可通過將來自內部浮動節點的反饋提 供到"反饋"晶體管而減少，所述"反饋"晶體管經配置以偏壓其它節點以使得通過斷開晶 體管的漏電減少。另外，也可通過利用低電壓電力供應器（例如，低電壓（"VSS"）和低于 VSS的電壓（"VSSL"））來減少有助于靜態電力消耗的漏電。
[0043] 本發明中所描述的標的物的特定實施方案可實施以實現以下潛在優勢中的一或 多者。減少導致浮動節點的放電的不需要漏電流可防止偏離電路的預期操作。例如，漏電 流可導致浮動節點從預期高電壓電平放電到低或中等電壓電平。此外，浮動節點可導致電 路的輸出變得不受驅動或浮動。輸出可經由電容耦合來意外地拾取噪聲。如果輸出用于定 址顯示元件，那么顯示元件的像素色彩和/或灰階可降級。另外，減少靜態電力消耗可降低 電力使用，且例如增加包含顯示裝置（例如，平板計算機、膝上型計算機、電話和電子書閱 讀器）的裝置的電池壽命。
[0044] 所描述實施方案可應用于的合適EMS或MEMS裝置或設備的實例為反射式顯示裝 置。反射式顯示裝置可并有干涉調制器（MOD)顯示元件，所述顯示元件可經實施以使用光 學干涉原理選擇性吸收和/或反射其上入射的光。頂OD顯示元件可包含部分光學吸收器、 可相對于吸收器移動的反射器和界定在吸收器與反射器之間的光學諧振腔。在一些實施方 案中，反射器可移動到兩個或兩個以上不同位置，如此可改變光學諧振腔的大小且從而影 響MOD的反射率。頂OD顯示元件的反射光譜可形成可在可見波長中移位以產生不同色彩 的相當寬的光譜帶。可通過改變光學諧振腔的厚度來調整光譜帶的位置。改變光學諧振腔 的一個方式為通過改變反射器相對于吸收器的位置。
[0045] 圖1為描繪干涉調制器（HTOD)顯示裝置的一系列或陣列的顯示元件中的兩個相 鄰頂OD顯示元件的等角視圖圖式。頂OD顯示裝置包含一或多個干涉EMS (例如，MEMS)顯 示元件。在這些裝置中，干涉MEMS顯示元件可以明亮或黑暗狀態配置。在明亮（"松弛"、 "打開"或"開"等）狀態下，顯示元件反射大部分的可見入射光。相反，在黑暗（"致動"、 "關閉"或"關"等）狀態下，顯示元件反射極少可見入射光。MEMS顯示元件可經配置以主 要在光的特定波長下反射，從而允許除黑和白之外的色彩顯示。在一些實施方案中，通過使 用多個顯示元件，可達成不同強度的原色和灰度。
[0046] 頂OD顯示裝置可包含可布置成行和列的頂OD顯示元件的陣列。陣列中的每一顯 示元件可包含至少一對反射層和半反射層，例如，可移動反射層（即，可移動層，也稱為機 械層）和部分固定反射層（即，靜止層），所述層彼此相距可變且可控的距離定位以形成氣 隙（也稱為光學間隙、腔或光學諧振腔）。可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。例 如，在第一位置（即，松弛位置）中，可移動反射層可距部分固定反射層一距離而定位。在 第二位置（即，致動位置）中，可移動反射層可較接近于部分反射層而定位。視可移動反 射層的