用于电测量基于mems的显示器的电驱动参数的测量和设备的制作方法

专利名称：用于电测量基于mems的显示器的电驱动参数的测量和设备的制作方法
技术领域：
本领域涉及微机电系统(MEMS)，且更特定来说，涉及用于MEMS装置的电参数的测量的方法和系统。
背景技术：
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器和电子器件。可使用沉积、蚀刻和/或蚀刻掉衬底和/或所沉积的材料层的部分或者添加层以形成电气装置和机电装置的其它微机械加工工艺来制造微机械元件。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。如本文中所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指使用光学干涉的原理来选择性地吸收和/或反射光的装置。在特定实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为整体或部分透明和/或反射性的，且能够在施加适当电信号时相对运动。在一特定实施例中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含通过气隙与所述静止层分开的金属膜。如本文中较详细地描述，一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中利用和/或修改这些类型的装置的特性以使得其特征可用于改进现有产品并制造尚未开发出的新产品过程中将是有益的。

发明内容
本发明的系统、方法和装置各自具有若干方面，其中任一单一方面均不仅负责于其所要属性。在不限制本发明的范围的情况下，现将简洁地论述其较显著的特征。在考虑此论述后，且尤其在阅读标题为“具体实施方式
”的章节后，将理解本发明的特征如何提供优于其它显示装置的优势。—个方面为一种测量MEMS装置的阈值电压的方法。所述方法包括:将多个电压转变施加到所述装置且感测在一个或一个以上转变期间施加到所述装置的电荷量；基于所述所感测的电荷量来确定所述一个或一个以上转变中的每一者是否改变所述装置的状态；以及至少部分基于导致状态改变的转变来确定所述阈值电压。
另一方面为一种测量微机电系统(MEMS)装置的裕度的方法，所述方法包括:将阵列的元件初始化到第一状态；将正保持电压施加到所述阵列的第一部分；将负保持电压施加到所述阵列的第二部分；在施加所述正保持电压和所述负保持电压的同时，将测试脉冲施加到所述阵列的所述元件；将负电压转变施加到所述阵列的所述第一部分以将所述负保持电压施加到所述阵列的所述第一部分；将正电压转变施加到所述阵列的所述第二部分以将所述正保持电压施加到所述阵列的所述第二部分；感测由所述正电压转变诱发的电荷与由所述负电压转变诱发的电荷之间的差以确定所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态；以及基于所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态来确定所述裕度。另一方面为一种MEMS装置，其经配置以由于被激活电压驱动而被驱动到经激活状态、由于被释放电压驱动而被驱动到经释放状态和由于被保持电压驱动而维持当前状态。所述装置包括:第一激活与释放装置和第二激活与释放装置，其用于根据一电压而激活和释放；施加装置，其用于将多个电压转变施加到所述第一激活与释放装置和所述第二激活与释放装置；指示装置，其用于指示在一个或一个以上转变期间施加到所述装置的电荷量；状态改变确定装置，其用于基于所述所感测的电荷量来确定所述一个或一个以上转变中的每一者是否改变所述装置的状态；以及阈值电压确定装置，其用于至少部分基于导致状态改变的转变来确定阈值电压。


图1为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等距视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于经松弛位置，且第二千涉式调制器的可移动反射层处于经激活位置。图2为说明并入有3X3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框图。图3为用于图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜面位置对所施加的电压的图。图4为可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行电压和列电压的说明。图5A说明图2的3X3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。图5B说明可用以写入图5A的巾贞的行和列信号的一个不范性时序图。图6A和图6B为说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统框图。图7A为图1的装置的横截面。图7B为干涉式调制器的一替代实施例的横截面。图7C为干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。图7D为干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。图7E为干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。图8A到图8D为输入信号的波形和对用于测量阈值的信号的积分响应。图9A和图9B为用于测量多个阈值的波形。图1OA和图1OB为用于测量DC阈值的波形。
图11为用于测量闪络激活阈值的波形。图12为用于测量闪络释放阈值的波形。图13为用于测量电流的电路的示意图。图14为用以在阈值测量程序期间对电流或电荷进行积分的电路的示意图。图15为使用两个积分器电路以在阈值测量程序期间对电流或电荷进行积分的电路的不意图。图16为用于使用多个MEMS装置的阈值测量程序的电路的示意图。图17为基于所测量的阈值电压值来确定驱动电压的电压轴。图18为具有测试电路的显示器的示意图。图19为展示测试测量的示意图。图20为说明可用以确立激活电压的方法的时序图。图21为说明可用以确立释放电压的方法的时序图。图22为说明可用以调整偏移电压的方法的时序图。图23和图24为说明额外测量方法的时序图。
具体实施例方式以下详细描述针对本发明的特定具体实施例。然而，可以大量不同方式来实施本发明。在此描述中参看图式，图式中始终以相同标号表示相同部分。如将从以下描述显而易见，可在经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)，且无论是文本图像还是图形图像)的任何装置中实施所述实施例。更特定来说，预期所述实施例可实施于例如(但不限于)以下各者的多种电子装置中或与其相关联而实施: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、相机、MP3播放器、录像机、游戏控制台、手表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、自动显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、相机视图显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标记、投影仪、建筑结构、封装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示)。与本文中所描述的MEMS装置结构类似的MEMS装置还可用于例如电子开关装置的非显示器应用中。实施例提供用以测量MEMS装置的阈值电压的方法和装置。阈值电压可用以确定借以在操作期间驱动装置的电压。虽然从设计参数已知适当的阈值电压，但具有更佳精确度的阈值电压的测量允许装置的最佳操作。在图1中说明包含干涉MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“打开”)状态下，所述显示元件将较大部分的入射可见光反射到用户。在黑暗(“切断”或“关闭”)状态下，所述显示元件将极少入射可见光反射到用户。依据所述实施例，“接通”和“切断”状态的光反射特性可颠倒。MEMS像素可经配置以主要反射选定色彩，进而允许除黑色和白色外的彩色显示器。图1为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图，其中每一像素均包含一 MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制器的行/列阵列。每一干涉式调制器均包括一对反射层，所述反射层以彼此相距可变且可控的距离而定位，以形成具有至少一可变尺寸的谐振光学腔。在一个实施例中，所述反射层中的一者可在两个位置之间移动。在第一位置(在本文中被称为松弛位置)中，可移动反射层位于距固定的部分反射层相对较大距离处。在第二位置(在本文中被称为激活位置)中，可移动反射层定位得较紧密邻近于所述部分反射层。依据可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光相长或相消地干涉，进而针对每一像素产生总体反射或非反射状态。图1中的像素阵列的所描绘部分包括两个邻近干涉式调制器12a与12b。在左侧干涉式调制器12a中，可移动反射层14a被说明为处于距光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中，所述光学堆叠16a包括部分反射层。在右侧干涉式调制器12b中，可移动反射层14b被说明为处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。如本文所参考，光学堆叠16a和16b (统称为光学堆叠16)通常包含若干融合层(fused layer),所述融合层可包括例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。光学堆叠16因此为导电的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通过将上述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上而制造。部分反射层可由部分反射的多种材料形成，例如各种金属、半导体和电介质。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者均可由单一材料或材料的组合形成。在一些实施例中，光学堆叠16的各层被图案化为平行条带，且可形成如下文进一步描述的显示装置中的行电极。可移动反射层14a、14b可形成为所沉积的金属层的一系列平行条带(与行电极16a、16b正交)，所述层沉积于支柱18的顶部上且沉积于在支柱18之间沉积的介入牺牲材料上。当蚀刻掉牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、16b分离。高度导电且反射的材料(例如铝)可用于反射层14，且这些条带可在显示装置中形成列电极。在未施加电压的情况下，间隙19保持在可移动反射层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所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，在对应像素中，在行电极和列电极的交叉处形成的电容器开始带电，且静电力一起拉动所述电极。如果电压足够高，则可移动反射层14变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未说明)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1的右侧像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，此行为均相同。以此方式，可控制反射对非反射像素状态的行/列激活类似于常规LCD和其它显示器技术中所使用的许多方式。图2到图5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一示范性过程和系统。图2为说明可并入本发明的若干方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包括处理器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 、Pentium Pro、8051、MIPS 、PowerPC 、ALPHA ;或任何特殊用途微处理器，例如数字信号处理器、微控器或可编程门阵列。如此项技术中常见的，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统外，处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包括网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，阵列驱动器22包括将信号提供到显示阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中所说明的阵列的横截面在图2中由线1-1展示。对于MEMS干涉式调制器，行/列激活协议可利用图3中所说明的这些装置的滞后特性。可能需要(例如)10伏电位差以致使可移动层从松弛状态变形到激活状态。然而，当电压从此值降低时，可移动层随着电压下降回到低于10伏而维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层不完全松弛直到电压下降到低于2伏。因此，在图3中所说明的实例中，存在约3V到7V的所施加电压的窗，在所述窗内，所述装置稳定于松弛或激活状态。此窗在本文中被称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特征的显示阵列，行/列激活协议可经设计以使得在行选通期间，选通行中的待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通后，所述像素暴露于约5伏的稳定状态电压差以使得所述像素保持在行选通将其置于的任何状态。在被写入后，在此实例中，每一像素均经历3到7伏的“稳定窗”内的电位差。此特征使图1中所说明的像素设计在同一所施加的电压条件下稳定于激活或松弛预先存在的状态。因为所述干涉式调制器的每一像素(不管处于激活状态还是松弛状态)基本上为由固定和移动反射层形成的电容器，所以可在几乎不具有功率耗散的情况下以滞后窗内的电压保持此稳定状态。如果所施加的电位是固定的，则基本上没有电流流动到像素中。在典型应用中，通过根据第一行中的所激活的像素的所要集合来断言列电极的集合而建立显示帧。接着将行脉冲施加到行I电极，进而激活对应于所断言的列线的像素。接着将列电极的所断言的集合改变为对应于第二行中的所激活的像素的所要集合。接着将脉冲施加到行2电极，进而根据所断言的列电极来激活行2中的适当像素。行I像素不受行2脉冲影响，且保持于其在行I脉冲期间被设置的状态中。可以顺序方式对整个系列的行重复此过程，以产生帧。通常，通过以每秒某一所要数目的帧来不断重复此过程，而使用新的显示数据刷新和/或更新帧。用于驱动像素阵列的行电极和列电极以产生显示帧的广泛多种协议也是众所周知的，且可结合本发明而使用。图4、5A和5B说明用于在图2的3x3阵列上产生显示帧的一种可能的激活协议。图4说明可用于展现图3的滞后曲线的像素的列电压电平与行电压电平的可能集合。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设置为-Vbias且将适当行设置为+ Λ V，其可分别对应于-5伏和+5伏。松弛像素可通过以下方式实现:将适当列设置为+Vbias且将适当行设置为相同+ Λ V，进而在像素上产生零伏的电位差。在行电压保持于零伏的那些行中，所述像素稳定于其初始所处的任何状态，而不管列处于+Vbias还是_Vbias。还如图4中所说明，将了解，可使用与上文所述的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设置为+Vbias且将适当行设置为- AV。在此实施例中，释放像素是通过以下操作实现:将适当列设置为-Vbias且将适当行设置为相同-Λ V，进而在像素上产生零伏的电位差。图5Β是展示施加到图2的3x3阵列的一系列行信号和列信号的时序图，其将产生图5Α中所说明的显示布置(其中所激活的像素为非反射的)。在写入图5Α中所说明的帧之前，所述像素可处于任何状态，且在此实例中，所有行均处于O伏且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素均稳定于其现有的激活或松弛状态中。在图5Α帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为实现此，在行I的“线时间”期间，将列I和2设置为-5伏，且将列3设置为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持在3到7伏的稳定窗中。接着通过从O伏升到5伏且回落到零的脉冲而选通行I。此将激活(1，1)和(1，2)像素并松弛(1，3)像素。阵列中的其它像素不受影响。为了在需要时设置行2，将列2设置为-5伏，且将列I和3设置为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)和松弛像素(2，I)和(2，3)。同样，阵列的其它像素不受影响。以类似方式通过将列2和3设置为-5伏且将列I设置为+5伏而设置行
3。行3选通设置行3像素，如图5A中所示。在写入所述帧之后，行电位为零，且列电位可保持于+5或-5伏，且显示器稳定于图5A的布置中。应了解，相同程序可用于数十或数百行和列的阵列。还应了解，在上文概述的一般原理内，可广泛改变用以执行行和列激活的电压的时序、序列和电平，且以上实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文中所描述的系统和方法一起使用。图6A和6B为说明显示装置40的一个实施例的系统框图。显示装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其微小变化还说明各种类型的显示装置，例如电视和便携式媒体播放器。显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺(包括注射模制和真空成形)中的任一者形成外壳41。此外,夕卜壳41可由多种材料中的任一者制成,包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包括可移除部分(未图示)，其可与不同色彩、或含有不同标识、图片或符号的其它可移除部分互换。示范性显示装置40的显示器30可为多种显示器中的任一者，包括如本文中所描述的双稳态显示器。在其它实施例中，显示器30包括如上所述的平板显示器(例如等离子体、EL、OLED, STN IXD或TFT IXD)或非平板显示器(例如CRT或其它显像管装置)，如所属领域的技术人员众所周知的。然而，出于描述本实施例的目的，显示器30包括干涉式调制器显示器，如本文中所描述。在图6B中示意性地说明示范性显示装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置40包括外壳41且可包括至少部分被封闭于其中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置40包括网络接口 27，网络接口 27包括耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，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)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21还连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电源50将电力提供到如由特定示范性显示装置40设计所需的所有组件。网络接口 27包括天线43和收发器47，使得示范性显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口 27还可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43为用于发射和接收信号的所属领域的技术人员已知的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE802.11标准(包括IEEE802.11(a)、(b)或(g))来发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或用以在无线手机网络中进行通信的其它已知信号。收发器47预处理从天线43接收的信号，使得其可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47还处理从处理器21接收的信号，使得其可经由天线43从示范性显示装置40发射。在替代实施例中，收发器47可被接收器取代。在另一替代实施例中，网络接口 27可被图像源取代，图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。举例来说，图像源可为含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。处理器21通常控制示范性显示装置40的总体操作。处理器21接收数据(例如来自网络接口 27或图像源的经压缩图像数据)并将数据处理为原始图像数据或处理为容易处理为原始图像数据的格式。处理器21接着将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常涉及识别图像内每一位置处的图像特征的信息。举例来说，此些图像特征可包括色彩、饱和度和灰度水平。在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装置40的操作。调节硬件52通常包括放大器和滤波器以用于将信号发射到扬声器45以及用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件或可并入在处理器21或其它组件中。驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据且适当地重新格式化原始图像数据以供高速发射到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流，使得其具有适于在显示阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的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)通常作为独立集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施此些控制器。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，或以硬件与阵列驱动器22完全集成。通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收经格式化的信息，并将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形每秒多次地被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个导线。在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30对于本文中所描述的多种类型显示器中的任一者均适用。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成在一起。此实施例在高度集成的系统(例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器)中是常见的。在又一实施例中，显示阵列30为典型显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中，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、触敏屏幕或压敏或热敏膜。在一个实施例中，麦克风46为用于示范性显示装置40的输入装置。当麦克风46用于将数据输入到装置中时，可由用户提供语音命令以控制示范性显示装置40的操作。电源50可包括如此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50为可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50为可再生能源、电容器或太阳能电池(包括，塑料太阳能电池和太阳能电池涂料)。在又一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收电力。在一些实施例中，如上所述，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干位置中的驱动器控制器中。在一些实施例中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将认识到，上述优化可实施于任何数目的硬件和/或软件组件中且实施于各种配置中。
根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图7A到图7E说明可移动反射层14和其支撑结构的五个不同的实施例。图7A为图1的实施例的横截面，其中金属材料14的条带沉积于正交延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动反射层14仅在系链32上在拐角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从可变形层34悬垂，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34在可变形层34的周边周围直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中被称为支撑柱。图7D中所说明的实施例具有支撑柱插塞42，可变形层34搁置于所述支撑柱插塞42上。可移动反射层14保持悬垂在间隙上(如在图7A到图7C中)，但可变形层34不通过填充在可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。而是，支撑柱由平坦化金属形成，所述金属用以形成支撑柱插塞42。图7E中所说明的实施例是基于图7D中所示的实施例，但还可经调适以与图7A到图7C中所说明的实施例以及未图示的额外实施例中的任一者一起运作。在图7E中所展示的实施例中，金属或其它导电材料的额外层已用于形成总线结构44。此允许信号沿干涉式调制器的背面路由，进而消除可能原本必须在衬底20上形成的许多电极。在例如图7中所展示的实施例的实施例中，干涉式调制器充当直视型装置，其中从透明衬底20的前侧看到图像，所述侧与上面布置有调制器的侧相反。在这些实施例中，反射层14光学屏蔽干涉式调制器在与衬底20相反的反射层(包括可变形层34)的侧上的部分。此允许屏蔽区域可在不负面影响图像质量的情况下经配置和操作。此屏蔽允许实现图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学特性与调制器的机电特性(例如寻址或由此寻址引起的移动)分离的能力。此可分离的调制器架构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料并彼此独立地作用。此外，图7C到图7E中所展示的实施例具有由反射层14的光学特性与其机械特性去耦而得到的额外益处，其是由可变形层34实行。此允许用于反射层14的结构设计和材料在光学特性方面经优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所要机械特性方面经优化。以下描述针对用于广泛多种MEMS元件(例如，MEMS开关)和具有弯曲或变形镜面的其它元件的阈值电压的测量的方法和装置。虽然所论述的具体实例使用干涉式调制器作为元件，但所论述的原理还适用于其它MEMS元件。在制造了干涉式调制器阵列后，测试所述干涉式调制器以检验其适当的操作。如上参看图3所论述，干涉式调制器基于施加到其的电位差而操作。图3展示干涉式调制器依据施加到其的电位差的量值而处于经松弛(或经释放)状态或处于经激活状态。如所展示，一个状态到另一状态的改变根据具有稳定(或保持)窗的滞后特性而发生，其中当所施加的电位差落入保持窗时，装置保持其当前状态。因此，如图3中所示，存在五个输入电压差范围。五个电压差范围中的每一者具有反映其对干涉式调制器的状态的效应的名称。从图3的左侧开始，五个电压差范围为:1)负激活(“经激活”)；2)负保持(“稳定窗”)；3)释放(“经松弛”)；4)正保持(“稳定窗”)；以及5)正激活(“经激活”)。基于装置的理论理解和以往试验结果，已知这些输入电压差范围之间的阈值的近似值，但为了更佳地操作干涉式调制器阵列，可更精确地测量阈值电压。可针对每一所制造的装置或每一装置群组测量阈值。测量阈值电压的一种方法为施加各种电压差的输入，同时经由干涉式调制器的光学特性的观测来监视干涉式调制器的状态。举例来说，此可经由人为观测或通过使用光学测量装置来实现。或者或另外，可经由电子测量来监视干涉式调制器的状态。在一些实施例中，显示器的驱动器芯片可根据以下论述的方法而配置以测量阈值电压。干涉式调制器(例如，图7A到图7E中所说明的干涉式调制器中的任一者)具有各种关注阈值。这些阈值包括正和负DC释放阈值、正和负DC激活阈值、正和负闪络释放阈值、正和负闪络激活阈值、正和负串扰释放阈值以及正和负串扰激活阈值。DC释放阈值为正或负保持输入电压差范围与释放输入电压差范围之间的阈值，且是通过以下操作来确定:施加跨越经激活的干涉式调制器的两个电极的测试电压且确定干涉式调制器是否由于所述测试电压而释放。使用已初始化到经激活状态(具有跨越两个电极的正激活输入电压差)的干涉式调制器来确定正DC释放阈值。减小输入电压差，且确定干涉式调制器的状态。正DC释放阈值为导致干涉式调制器的释放的施加到干涉式调制器的最大正输入电压差。使用已初始化到经激活状态(具有跨越两个电极的负激活输入电压差)的干涉式调制器来确定负DC释放阈值。增加输入电压差，且确定干涉式调制器的状态。负DC释放阈值为导致干涉式调制器的释放的施加到干涉式调制器的最小负输入电压差。DC激活阈值为正或负保持输入电压差范围分别与正或负激活输入电压差范围之间的阈值。使用由引起干涉式调制器被释放的输入电压差而初始化的干涉式调制器来确定DC激活阈值。通过增加跨越经释放的干涉式调制器的两个电极的输入电压差且确定干涉式调制器是否由于输入电压差而激活来测量正DC激活电压。正DC激活阈值为导致干涉式调制器的激活的跨越干涉式调制器的两个电极而施加的最小正输入电压差。通过减小跨越经释放的干涉式调制器的两个电极的输入电压差且确定干涉式调制器是否由于输入电压差而激活来测量负DC激活电压。负DC激活阈值为导致干涉式调制器的激活的施加到干涉式调制器的最大负输入电压差。干涉式调制器元件的操作阈值通常不同于DC阈值。举例来说，如果在小于最小持续时间的时间内将大得足以激活干涉式调制器(如果在特定最小持续时间内施加的话)的电压施加到所述干涉式调制器，则所述干涉式调制器可能不激活。在此情况下，操作激活阈值的量值高于DC激活阈值。作为另一实例，相反极性的保持电压常被依序施加到干涉式调制器，其意图在于干涉式调制器保持处于其当前状态。交替极性信号帮助防止电荷累积，如果施加单一保持电压，则将发生电荷累积。如果所施加的保持电压过于接近DC释放阈值，则干涉式调制器可转变到经释放状态，即使当所施加的保持电压处于保持窗内时也是如此。发生此情形是因为在从一个极性的保持电压到相反极性的保持电压的转变期间，所施加的电压在极短时间内穿过释放输入电压差范围。在此情况下，操作释放阈值电压的量值大于DC释放阈值的量值。闪络释放阈值为正或负保持输入电压差范围与释放输入电压差范围之间的阈值，且是通过以下操作来确定的:施加跨越经激活的干涉式调制器的两个电极的测试输入电压差且确定干涉式调制器是否由于测试输入电压差而释放。用经激活的干涉式调制器来确定正闪络释放阈值。将从负保持电压开始且结束于正测试电压差的正电压差转变施加到干涉式调制器。正闪络释放阈值为导致干涉式调制器的释放的施加到干涉式调制器的最大正测试电压差。用经激活的干涉式调制器来确定负闪络释放阈值。将从正保持电压开始且结束于负测试电压的负电压差转变施加到干涉式调制器。负闪络释放阈值为导致干涉式调制器的释放的施加到干涉式调制器的最小负测试电压差。闪络激活阈值为正或负保持输入电压差范围分别与正或负激活输入电压差范围之间的阈值。通过将测试电压差施加到经释放的干涉式调制器且确定干涉式调制器是否由于测试电压而激活来确定闪络激活阈值。通过将从负保持电压开始且结束于正测试电压差的正电压差转变施加到干涉式调制器来测量正闪络激活阈值。正闪络激活阈值为导致干涉式调制器的激活的施加到干涉式调制器的最小正测试电压差。通过将从正保持电压开始且结束于负测试电压的负电压差转变施加到干涉式调制器来测量负闪络激活阈值。负闪络激活阈值为导致干涉式调制器的激活的施加到干涉式调制器的最大负测试电压。串扰阈值为保持输入电压差范围分别与释放和激活输入电压差范围之间的电压阈值。串扰阈值不同于对应的DC阈值，因为当将驱动信号施加到一个干涉式调制器时，另一干涉式调制器可改变其状态。因为干涉式调制器阵列的信号线的非零阻抗，所以如果用接近DC激活或释放电压的电压来保持第一干涉式调制器，则当驱动另一干涉式调制器时，驱动信号可耦合到第一干涉式调制器的信号线，以使得第一干涉式调制器不合意地改变状态。串扰释放阈值为正或负保持输入电压差范围与释放输入电压差范围之间的阈值，且是通过以下操作来确定的:将测试电压差施加到测试干涉式调制器且将驱动电压施加到另一干涉式调制器且确定干涉式调制器是否由于驱动电压而释放。使用以正测试电压差激活并保持的所述测试干涉式调制器来确定正串扰释放阈值。正串扰释放阈值为当另一干涉式调制器经驱动以改变状态时导致所述干涉式调制器不释放的施加到所述测试干涉式调制器的最小正测试电压差。使用以负测试电压差激活并保持的所述测试干涉式调制器来确定负串扰释放阈值。负串扰释放阈值为当另一干涉式调制器经驱动以改变状态时导致所述干涉式调制器不释放的施加到所述测试干涉式调制器的最大负测试电压差。串扰激活阈值为正或负保持输入电压差范围分别与正或负激活电压差范围之间的阈值。通过将测试电压差施加到测试干涉式调制器同时将驱动电压施加到另一干涉式调制器以使得所述另一干涉式调制器改变状态且确定测试干涉式调制器是否由于驱动电压而释放来确定串扰激活阈值。使用以正保持电压差激活并保持的所述测试干涉式调制器来确定正串扰释放阈值。正串扰释放阈值为当另一干涉式调制器经驱动以改变状态时导致所述干涉式调制器不释放的施加到测试干涉式调制器的最小正测试电压差。使用以负保持电压差激活并保持的所述测试干涉式调制器来确定负串扰释放阈值。负串扰释放阈值为当另一干涉式调制器经驱动以改变状态时导致所述干涉式调制器不释放的施加到测试干涉式调制器的最大负测试电压差。如上所论述，当反射层与光学堆叠之间的静电引力足够大以克服用以将反射层保持于经松弛状态的机械恢复力时，干涉式调制器变为经激活状态。因为反射层、光学堆叠和其之间的间隙形成由电介质分开的两个导电板，所以所述结构具有电容。而且，因为所述结构的电容根据两个板之间的距离而变化，所以所述结构的电容根据干涉式调制器的状态而变化。因此，电容的指示可用以确定干涉式调制器的状态。举例来说，通过感测用以改变施加于反射层与光学堆叠之间的电压的电流或电荷，可获得电容的指示。相对大量的电流或电荷指示电容相对大。类似地，相对少量的电流或电荷指示电容相对小。举例来说，经由对表示电荷或电流的信号进行模拟或数字积分，可实现电流或电荷的感测。图8A到图8D以及图9A到图9B展示可用以确定施加刺激后的装置的状态的刺激输入电波形和所测量的响应的实施例。图8A到图8D以及图9A到图9B展示可使用波形和所测量的响应来测量装置的各种阈值。在图8A到图8D以及图9A到图9B的论述后，图1OA到图12用于演示类似的输入电波形用于确定特定具体阈值的实施例。图8A描绘输入电波形100，在特定测试实施例中，所述输入电波形100在输入电压差范围间变化。图8B描绘所测量的响应，所测量的响应可用于确定干涉式调制器是处于经激活状态还是处于经释放状态。在此实施例中，将波形100施加到干涉式调制器以通过监视图8B的所测量的响应来确定两个输入电压差范围(负保持电压差与负释放电压差)之间的阈值电压。如下进一步详细地论述，使用波形100来确定阈值的方法包括将干涉式调制器初始化到经激活状态、施加第一保持电压差和接着施加相反极性且连续减小的量值的一系列电压差。通过监视用于施加电压差的电流或电荷，在所述系列所施加的电压差中的每一者的时间期间确定装置的状态。当干涉式调制器改变到经释放状态时，当前施加的电压差用于确定保持电压差范围与释放电压差范围之间的阈值。转变102使输入电压差达到电压电平103以将干涉式调制器初始化到经激活状态。电压电平103的值是基于干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定，且具有预期激活干涉式调制器的足够量值。电压电平103具有使得干涉式调制器有时间来变为经激活状态的足够持续时间。转变104使输入电压差达到电压电平105。电压电平105的值是基于干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定且具有预期干涉式调制器保持其当前状态的此量值。从此时开始，将连续减小的量值的一系列正和负电压差转变施加到干涉式调制器。一旦干涉式调制器变为经释放状态，便可至少部分基于施加到所述干涉式调制器的电压差来确定阈值。转变106使输入电位达到电压电平107。如图8A中所指示的电压电平107低于尚未知晓的负释放/保持阈值。因此，干涉式调制器不释放。感测需要用来驱动转变106的电流或电荷且将其以图形展示为图8B中的经积分的电荷112。还在图SB中展示，经积分的电荷112高于经激活/经释放的电荷的阈值，从而指示干涉式调制器的电容为高，其显露干涉式调制器仍处于经激活状态。转变108使输入电压差达到电压电平109。类似地，因为电压电平109高于尚未知晓的正释放/保持阈值，所以需要用来驱动转变108的电流或电荷(经积分的电荷114)也高于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器仍处于经激活状态。转变110使输入电位达到电压电平111，且感测需要用来驱动转变110的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷116。如图SB中所示，经积分的电荷116低于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器已变为经释放状态。根据所述实施例，从电压电平105到电压电平107的转变106不释放干涉式调制器，且从电压电平109到电压电平111的转变110确实释放干涉式调制器。因此，应了解，释放装置的负阈值电压处于电压电平107与电压电平111之间。如果干涉式调制器在电压电平111下尚未释放，则其可在转变118后在电压电平119下释放。如果为此情况，则将了解，释放干涉式调制器的正阈值电压将处于电压电平109与电压电平119之间。可基于(例如)所述系列所施加的转变的量值的差的步长来任意确定此阈值电压测量和其它阈值电压测量的分辨率。在一些实施例中，可使用二元搜索方法或另一搜索方法。在一些实施例中，阈值电压大体上等于使干涉式调制器改变状态的输入电压差。
图8C描绘输入电波形120，在特定测试实施例中，输入电波形120在输入电压差范围间变化。图8D描绘所测量的响应，所测量的响应可用于确定干涉式调制器是处于经激活状态还是处于经释放状态。在此实施例中，将波形120施加到干涉式调制器以通过监视图8D的所测量的响应来确定两个输入电压差范围(负保持电压与负激活电压)之间的阈值电压。如下进一步详细地论述，使用波形120来测量阈值的方法包括将干涉式调制器初始化到经释放状态、施加第一保持电压和接着施加相反极性且连续增加的量值的一系列电压差。通过监视用于施加电压的电流或电荷，在所述系列所施加的电压差中的每一者的时间期间确定装置的状态。当干涉式调制器改变到经激活状态时，当前施加的电压用于确定保持电压与激活电压之间的阈值。初始电压电平121用于将干涉式调制器初始化到经释放状态。电压电平121的值是基于对干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定的，且具有使得干涉式调制器预期处于经释放状态的量值。转变122使输入电位达到电压电平123。电压电平123的值是基于对干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定的，且具有使得干涉式调制器预期保持其当前经释放状态的量值。从此时开始，将量值连续增加的一系列正和负转变施加到干涉式调制器。一旦干涉式调制器变为经激活状态，便可确定阈值。转变124使输入电位达到电压电平125。如图8C中所指示的电压电平125高于尚未知晓的负激活/保持阈值。因此，干涉式调制器不激活。感测需要用来驱动转变124的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷132。如图8D中所示，经积分的电荷132低于经激活/经释放的电荷的阈值，从而指示干涉式调制器的电容为低，其显露干涉式调制器仍处于经释放状态。转变126使输入电位达到电压电平127。类似地，因为电压电平127低于尚未知晓的正激活/保持阈值，所以需要用来驱动转变108的电流或电荷(经积分的电荷134)低于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器仍处于经释放状态。转变128使输入电位达到电压电平129，且感测需要用来驱动转变128的电流或电荷且将其以图形展示为图8D中的经积分的电荷134。经积分的电荷134高于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器已变为经激活状态。根据此实施例，从电压电平123到电压电平125的转变124不激活干涉式调制器，且从电压电平127到电压电平129的转变128确实激活干涉式调制器。因此，应了解，用以激活装置的负阈值电压处于电压电平125与电压电平129之间。如果干涉式调制器在电压电平129下尚未激活，则其可在转变138后在电压电平139下激活。如果是此情况，则应了解，用以激活干涉式调制器的正阈值电压将处于电压电平127与电压电平139之间。在一些实施例中，可确定多个阈值。图9A描绘输入电波形200，在特定测试实施例中，输入电波形200在输入电压差范围间变化。图9B描绘所测量的响应，所测量的响应可用于确定干涉式调制器是处于经激活状态还是处于经释放状态。波形200和图9B的所测量的响应用于确定三个阈值:负闪络释放阈值、正闪络激活阈值和正闪络释放阈值。如下进一步详细地论述，使用波形200来确定阈值的方法包括将干涉式调制器初始化到经激活状态、施加第一保持电压和接着施加相反极性且连续减小的量值的一系列电压。通过监视用于施加电压的电流或电荷，在所述系列所施加的电压中的每一者的时间期间确定装置的状态。当干涉式调制器改变到经释放状态时，当前施加的电压用于确定保持电压与释放电压之间的阈值。接着，因为装置处于经释放状态，所以接着可测量激活电压。施加相反极性且连续增加的量值的一系列电压。通过监视用于施加电压的电流或电荷，在所述系列所施加的电压中的每一者的时间期间确定装置的状态。当干涉式调制器改变到经激活状态时，当前施加的电压用于确定保持电压与激活电压之间的阈值。最后，因为装置处于经激活状态，所以接着可确定另一激活电压。施加相反极性且连续减小的量值的一系列电压。通过监视用于施加电压的电流或电荷，在所述系列所施加的电压中的每一者的时间期间确定装置的状态。当干涉式调制器改变到经释放状态时，当前施加的电压用于确定保持电压与释放电压之间的阈值。转变202使输入电位差达到电压电平203以将干涉式调制器初始化到经激活状态。电压电平203的值是基于干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定，且具有预期激活干涉式调制器的足够量值。电压电平203具有使得干涉式调制器有时间变为经激活状态的足够持续时间。转变204使输入电位达到电压电平205。电压电平205的值是基于干涉式调制器的理论理解和先前实验而确定，且具有预期干涉式调制器保持其当前状态的此量值。从此时开始，将连续减小的量值的一系列正和负转变施加到干涉式调制器。一旦干涉式调制器变为经释放状态，便可确定释放阈值。转变206使输入电位达到电压电平207。如图9A中所指示的电压电平207高于尚未知晓的释放/保持阈值。因此，干涉式调制器不释放。感测需要用来驱动转变206的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷222。如图9B中所示，经积分的电荷222高于经激活/经释放的电荷的阈值，从而指示干涉式调制器的电容为高，其显露干涉式调制器仍处于经激活状态。转变208使输入电位达到电压电平209，且感测需要用来驱动转变208的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷224。如图9B中所示，经积分的电荷224低于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器已变为经释放状态。根据所述实施例，电压电平205不释放干涉式调制器，且电压电平209确实释放干涉式调制器。因此，应了解，负闪络释放阈值电压处于电压电平205与电压电平209之间。接着，因为装置处于经释放状态，所以可测量激活阈值电压。确定转变210，以便使输入电压达到电压电平211。电压电平211具有预期装置保持于相同(经释放)状态的此值。从此时开始，将连续增加的量值的一系列正和负转变施加到干涉式调制器。一旦干涉式调制器变为激活状态，便可确定激活阈值。转变212使输入电位达到电压电平213，且感测需要用来驱动转变212的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷226。如图9B中所示，经积分的电荷226低于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器仍处于经释放状态。转变214使输入电位达到电压电平215，且感测需要用来驱动转变214的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷228。如图9B中所示，经积分的电荷228高于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器已变为经激活状态。根据所述实施例，电压电平211不激活干涉式调制器，且电压电平215确实激活干涉式调制器。因此，应了解，正闪络激活阈值电压处于电压电平211与电压电平215之间。接着，因为装置处于经激活状态，所以可测量另一释放阈值电压。确定转变216，以便使输入电压达到电压电平217，其中电压电平211具有预期装置保持于相同(经激活)状态的此值。从此时开始，将连续减小的量值的一系列正和负转变施加到干涉式调制器。一旦干涉式调制器变为经释放状态，便可确定正闪络释放阈值。转变218使输入电位达到电压电平219，且感测需要用来驱动转变218的电流或电荷且将其以图形展示为经积分的电荷230。如图9B中所示，经积分的电荷230低于经激活/经释放的电荷的阈值，其显露干涉式调制器已变为经释放状态。根据所述实施例，电压电平207不释放干涉式调制器，且电压电平219确实释放干涉式调制器。因此，应了解，正闪络释放阈值电压处于电压电平207与电压电平219之间。此实施例的结果允许计算偏移电压。理想上，阈值电压中的每一者的正和负值将具有相同量值。然而，归因于各种因素，可能存在偏移。在此实施例中，测量负和正闪络释放阈值电压两者。一旦已知阈值电压的正和负值两者，便可将偏移电压作为正和负阈值的平均值来计算。在其它实施例中，可使用其它阈值计算偏移电压。图1OA将波形250展示为另一测试实施例。波形250和图1OB中所示的经积分的电荷用于测量正DC释放阈值和负DC激活阈值。正电压电平252用于激活干涉式调制器。此后，将一系列正测试电压电平施加到装置以确定需要用来释放装置的正电压电平。在施加每一测试电压电平后，将正激活电压电平252再施加到于涉式调制器。对于每一转变来说，感测如图1OB中所示的经积分的电荷以确定在施加测试电压后的干涉式调制器的状态。如所示，电压电平254和256不足以使干涉式调制器释放。然而，电压电平258释放干涉式调制器，如由经积分的电荷260所指示。因此，应了解，正DC释放电压处于电压电平258与电压电平256之间。另外，一旦干涉式调制器处于经释放状态，便可便利地测量激活电压阈值。可施加电压电平262以在经释放状态下初始化装置。可接着将连续增加的量值的负电压电平施加到干涉式调制器。如由图1OA和图1OB指示，电压电平264和266不足以激活干涉式调制器，且电压电平268足以激活干涉式调制器。因此，负DC激活阈值处于电压电平266与268之间。在一些实施例中，可使用类似于图8C的输入波形120的输入波形来测量正DC释放阈值或负DC激活阈值。如果输入波形的保持电压在显著长于用于正常操作的持续时间的持续时间内稳定，则参看图8C而描述的程序可用于确定DC阈值。图11将波形300展示为另一测试实施例。波形300和在转变期间感测的经积分的电荷用于测量负闪络激活阈值。电压电平302用于在经释放状态下初始化干涉式调制器。开始于电压电平304，将具有连续增加的量值的一系列测试电压施加到干涉式调制器。因为电压电平304、306和308具有不足够的量值，所以干涉式调制器不激活。因为所施加的电压电平310具有足够的量值，所以干涉式调制器激活。因为所施加的电压电平310为从正保持电压开始的负转变的结束电压，所以所测量的阈值为负闪络激活电压。图12将波形320展示为另一测试实施例。波形320和在转变期间感测的经积分的电荷用于测量负闪络释放阈值。电压电平322用于在经激活状态下初始化干涉式调制器。开始于电压电平304，将具有连续减小的量值的一系列测试电压施加到干涉式调制器。因为电压电平324、326和328具有过大的量值，所以干涉式调制器不释放。因为所施加的电压电平330具有足够小的量值，所以干涉式调制器释放。因为所施加的电压电平330为从正保持电压开始的负转变的结束电压，所以所测量的阈值为负闪络释放电压。在一些实施例中，可使用测量多个阈值电压的测试序列。在此些实施例中，关于接着测量哪一阈值电压的确定可为动态的。举例来说，测试实施例可通过激活测试装置且使用例如上述方法的方法来测量正DC释放电压而开始。一旦在DC释放电压的测量期间释放装置，便可接着确定激活电压。在一些实施例中，可在确定闪络电压阈值前确定正和负DC激活和释放电压阈值。图13展示可用于感测在驱动干涉式调制器过程中使用的电流的输出级的一个实例。晶体管NI和Pl镜射来自用于驱动Vout信号的电流源晶体管N2和P2的电流。因此，电流1ut大体上等于用于驱动Vout信号的电流。在以上测试实施例中，1ut信号可因此用于确定干涉式调制器处于高还是低电容状态。还可使用其它电路。图14展不可使用的另一电路。Φ和Φ表不控制相应开关的两个信号。在一个周期期间，Φ开关闭合，同时Φ开关断开。Col电压与Row电压之间的电压差的当前值显现于干涉式调制器上。电压差的任何改变导致电流流过干涉式调制器。然而，此将不影响输出电压Vout，因为Φ开关切断两者，且干涉式调制器电流经由开关φ而传到接地。开关的此布置可用于初始化干涉式调制器。在相反的布置中，φ开关断开且Φ开关闭合。电压差的任何改变再次导致电流穿过干涉式调制器，但此电流流经电容器C。在此情况下，积分器电路输出Vout与穿过干涉式调制器的电荷转移成比例。因此，图14的电路可用于感测用于驱动干涉式调制器的电流或电荷以确定其状态。在一些实施例中，Col电压和Row电压可为不同于列电压和行电压的信号。举例来说，Col电压和Row电压中的一者可接地。在一些实施例中，积分器具有重设电路，其经配置以当需要时重设积分器输出电压Vout。在一些实施例中，需要使用不同于用于感测用于负转变的电流或电荷的电路的电路来感测正转变的电流或电荷。此可为有用的，(例如)以使得可在正将下一转变驱动到干涉式调制器上的同时分析一个转变的结果。图15展示此布置。开关Φ。闭合以初始化干涉式调制器，开关O1闭合以用于正转变，且开关Φ2闭合以用于负转变。通过此电路，可将下一转变施加到干涉式调制器而不等待先前转变的经积分的电荷经测试来确定干涉式调制器是否改变状态。在一些实施例中，积分器各自具有一重设电路，其经配置以当需要时重设积分器输出电压Vout。图16展示电流或电荷感测电路500的示意图。电路500可用于通过类似于用于测量以上论述的其它阈值电压的方法的方法来测量串扰阈值。如上所论述，通过确定测试干涉式调制器是否由于施加到另一干涉式调制器的驱动电压而不合意地改变状态来测量串扰阈值。在一些实施例中，积分器具有重设电路，所述重设电路经配置以当需要时重设积分器输出电压Vout。为了初始化测试干涉式调制器501和另一干涉式调制器502的状态，开关Φ2闭合且开关O1断开。Vinl和Vin2接着用于初始化干涉式调制器501和502的状态。可将干涉式调制器501和502初始化到经激活或经释放状态，且可将其初始化到相同状态或不同状态。如果待确定的串扰阈值为串扰释放阈值，则将测试干涉式调制器501初始化到经激活状态。类似地，如果待确定的串扰阈值为串扰激活阈值，则将测试干涉式调制器501初始化到经释放状态。
一旦经初始化，便用Vinl上的测试电压来保持测试干涉式调制器501。如果待确定的串扰阈值为正串扰阈值，则用正测试电压来保持测试干涉式调制器501。类似地，如果待确定的串扰阈值为负串扰阈值，则用负测试电压来保持测试干涉式调制器501。一旦将测试电压施加到测试干涉式调制器501，开关Φ2便断开且开关O1便闭合以将积分器505连接到干涉式调制器501和502。改变Vin2以便改变干涉式调制器502的状态。举例来说，如果将干涉式调制器502初始化到经释放状态，则可将Vin2从释放输入电压改变到正激活电压。在Vin2下的改变可使测试干涉式调制器501改变状态。如果共享的阻抗是适当的且施加到测试干涉式调制器501的测试电压不足以使测试干涉式调制器501保持于其经初始化的状态，则将发生此情形。积分器的输出Vout将指示测试干涉式调制器501是否已改变状态。在Vin2处的电压的改变使大量电荷被注入到共同节点NI上。经由理论理解且经由实验，所注入的电荷的量是已知的。如果测试干涉式调制器501不改变状态，则输出Vout将以已知方式改变，以便吸收所注入的电荷。举例来说，如果Vin2从负保持电压改变到正激活电压，则注入到共同节点NI上的电荷使积分器将输出Vout降低已知量以从共同节点NI移除电荷。然而，如果测试干涉式调制器501改变状态，则测试干涉式调制器501将吸收所注入的电荷中的一些或注入额外电荷。因此，如果测试干涉式调制器501改变状态，则输出Vout将不同于从仅根据干涉式调制器502注入的电荷而预期的值。当干涉式调制器501改变状态时，由干涉式调制器501根据测试干涉式调制器501是激活还是释放以及在Vinl处的测试电压是正还是负将电荷注入到共同节点NI或从共同节点NI吸收电荷。举例来说，如果测试干涉式调制器501以正测试电压而保持于经激活状态且在Vin2处的改变使测试干涉式调制器501改变到经释放状态，则额外电荷将被注入到共同节点NI上。积分器将对额外电荷与从另一干涉式调制器502注入的电荷进行积分，结果，积分器的输出Vout将低于在积分器仅对来自另一干涉式调制器502的电荷进行积分的情况下的输出Vout。已知测试干涉式调制器501以正测试电压而保持于经激活状态，应了解，当驱动另一干涉式调制器502时，正测试电压不足以将测试干涉式调制器501保持于经激活状态。因此，为了测量正串扰激活阈值，将一系列正测试电压施加到测试干涉式调制器501，且在所述系列的每一测试电压后，将一驱动电压施加到另一干涉式调制器502。监视积分器505的输出Vout以确定在施加每一驱动电压后，测试干涉式调制器501是否改变状态。正串扰激活阈值为当另一干涉式调制器将状态改变到经激活或经释放状态时导致测试干涉式调制器501不释放的施加到测试干涉式调制器501的最小测试电压。使用相似方法，可测量其它串扰阈值。举例来说，正串扰释放阈值为当另一干涉式调制器将状态改变到经激活或经释放状态时导致测试干涉式调制器501不激活的施加到测试干涉式调制器501的最大测试电压。参看图16而论述的方法可应用于一阵列的个别干涉式调制器。举例来说，测试干涉式调制器501可处于所述阵列的第一列中，且另一干涉式调制器502可处于所述阵列的第二列中。在一些实施例中，测试干涉式调制器501和另一干涉式调制器502处于所述阵列的同一行中的邻近列中。在一些实施例中，在测量串扰阈值前测量其它阈值电压。举例来说，在一些实施例中，在一闪络阈值前测量至少一个DC阈值，且在闪络阈值后测量串扰阈值。在一些实施例中，DC阈值用于确定用于测量闪络阈值的转变的开始或结束电压。在一些实施例中，闪络阈值用于确定用于测量串扰阈值的转变的开始或结束电压。在一些实施例中，方法应用于与阵列分离的干涉式调制器。除了所述阵列之外，可与积分器电路一起制造两个或两个以上额外干涉式调制器。在此些实施例中，额外干涉式调制器和积分器电路可至少部分形成可用于确定阵列的阈值的特征化电路。在一些实施例中，所测量的阈值将普遍适用于显示阵列的所有元件，可对大的元件群组执行测量。举例来说，可同时测试阵列的一段(例如，一行或一列)或行或列群组，且基于所述群组的集体性能来确定阈值。可任意设定阈值的准则。举例来说，可设定一释放阈值，以使得所述阈值为所述群组中的所有元件均释放时的电压。类似地，可设定一释放阈值，以使得所述群组中的至少一特定最小数目的元件释放。此外，可对同一干涉式调制器或对同一干涉式调制器群组执行多个测试。从所述测试收集的信息可用于基于一算法来确定阈值。举例来说，可将所述阈值定义为足以在一定时间的至少90%引起所要行为的值。在一些实施例中，不在每一测量后重设所述积分器。在此些实施例中，通过对电流或电荷进行积分同时执行下列步骤来测量阈值电压:1)通过施加从保持电压开始的电压转变而将测试干涉式调制器初始化到所要状态，2)将测试电压施加到测试干涉式调制器，和3)再施加保持电压。如果干涉式调制器不由于测试电压而改变状态，则经积分的电流或电荷将接近零。然而，如果干涉式调制器改变状态，则经积分的电荷将不为零。图16的电路可用于测量干涉式调制器群组的响应。在一些实施例中，所测试的干涉式调制器中的一半以正转变来驱动，且另一半以负转变来驱动。如果所有干涉式调制器开始且保持于相同状态，则经积分的电流或电荷应接近零。图18为具有测试电路的显示器600的示意图。显示器包括像素阵列610，其中每一像素由电容器表示。所述显示器还包括测试行620、行驱动器630、列驱动器640和积分器 650。在此实施例中，测试行620由在列的经驱动端处的像素形成。在一些实施例中，测试行620处于各种其它位置处，例如，在所述阵列的中央部分中，或在所述列的与列驱动器640相反的末端处。在一些实施例中，存在多个测试行。在一些实施例中，测试行620并非向用户显示图像的阵列610的一部分。然而，在其它实施例中，在测试信号的适当时序的情况下，测试行620为具有极少从校准引起的可见假影或无所述可见假影的图像区域的一部分。行驱动器630和列驱动器640经配置以在正常操作期间驱动行和列以显示图像，且当发生校准时以校准模式驱动行和列。以与图像区域行相同的方式从标准行驱动器驱动测试行620的一端。在非校准周期期间，可施加合适的行信号以确保随着时间过去，测试像素经历类似于图像区域中的像素的驱动电压的一组驱动电压。举例来说，测试行信号可仅匹配显示器的中间的行。在校准期间，测试行以测试信号驱动或连接到参考电压(例如，接地)。一旦测试行准备用于校准测量，便将其与驱动器隔离。用于测试行620的行驱动器631的开关632经配置以实现此情形。在一些实施例中，行驱动器自身经配置以与其驱动的行断开。举例来说，行驱动器可各自包含将行线连接到三个驱动电压中的一者的三个通过晶体管。可简单地通过关断所有三个通过晶体管来实现隔离状态，且不需要额外开关。当与行驱动器隔离时，测试行连接到充当虚拟接地的积分器650的输入。在所展示的实施例中，积分器650连接到测试行620的与测试行驱动器631相反的末端。在其它实施例中，积分器650可在其它位置处(例如，与测试行驱动器631相同的末端)连接到测试行620。在一些实施例中，确定阈值电压的方法使用差动电容测量来确定沿着测试行的像素的状态。发生图19中所说明的测量，其中，测试行620由积分器650保持于保持参考电压。在测试行620处于保持参考电压的情况下，交替列分别保持于正和负偏置电压。为了确定像素的状态，切换所有列的极性。如果Cpix」为沿着测试行的第i个像素的电容，则当区段切换时注入到测试行上的总电荷为:
权利要求
1.一种测量微机电装置的裕度的方法，所述装置包含元件阵列，所述方法包括: 将所述阵列的元件初始化到第一状态； 将正保持电压施加到所述阵列的第一部分； 将负保持电压施加到所述阵列的第二部分； 在施加所述正保持电压和所述负保持电压的同时，将测试脉冲施加到所述阵列的所述元件； 将负电压转变施加到所述阵列的所述第一部分以将所述负保持电压施加到所述阵列的所述第一部分； 将正电压转变施加到所述阵列的所述第二部分以将所述正保持电压施加到所述阵列的所述第二部分； 感测由所述正电压转变诱发的电荷与由所述负电压转变诱发的电荷之间的差以确定所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态；以及 基于所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态来确定所述裕度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述正保持电压和负保持电压及所述正电压转变和负电压转变是由专用驱动器施加。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一状态是经激活状态，所述裕度是释放裕度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一状态是经释放状态，所述裕度是激活裕度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中感测所述电荷包含积分施加到所述装置的电流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中感测所述电荷包含数字积分施加到所述装置的电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其中感测所述电荷包含测量施加到所述装置的电流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压转变响应被激活的所述装置而施加到所述装置。
9.一种微机电装置装置，包含: 元件阵列，经配置以由于被激活电压驱动而被驱动到激活状态、由于被释放电压驱动而被驱动到经释放状态且由于被保持电压驱动而维持当前状态； 驱动器，经配置: 将阵列的元件初始化到第一状态； 将正保持电压施加到所述阵列的第一部分； 将负保持电压施加到所述阵列的第二部分； 在施加所述正保持电压和负保持电压的同时将测试脉冲施加到所述阵列的所述元件； 将负电压转变施加到所述阵列的所述第一部分以将所述负保持电压施加到所述阵列的所述第一部分； 将正电压转变施加到所述阵列的所述第二部分以将所述正保持电压施加到所述阵列的所述第二部分；第一电路，经配置以感测由所述正电压转变诱发的电荷与由所述负电压转变诱发的电荷之间的差以确定所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的状态；以及第二电路，经配置以基于所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态来确定裕度。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一状态是经激活状态，所述裕度是释放裕度。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一状态是经释放状态，所述裕度是激活裕度。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一电路经配置以积分施加到所述装置的电流以感测所述电荷差。
13.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一电路经配置以测量施加到所述装置的电流以感测所述电荷差。
14.根据权利要求9所述的装置，其中所述驱动器经配置以响应被激活的所述装置而施加所述电压转变到所述装置。
15.一种微机电装置装置，包含: 元件阵列，经配置以由于被激活电压驱动而被驱动到激活状态、由于被释放电压驱动而被驱动到经释放状态且由于被保持电压驱动而维持当前状态； 初始化装置，用于将阵列的元件初始化到第一状态的装置； 正保持电压施加装置，用于将正保持电压施加到所述阵列的第一部分的装置； 负保持电压施加装置，用于将负保持电压施加到所述阵列的第二部分的装置； 测试脉冲施加装置，用于在施加所述正保持电压和负保持电压的同时将测试脉冲施加到所述阵列的所述元件的装置； 负电压转变施加装置，用于将负电压转变施加到所述阵列的所述第一部分以将所述负保持电压施加到所述阵列的所述第一部分的装置； 正电压转变施加装置，用于将正电压转变施加到所述阵列的所述第二部分以将所述正保持电压施加到所述阵列的所述第二部分的装置； 感测装置，用于感测由所述正电压转变诱发的电荷与由所述负电压转变诱发的电荷之间的差以确定所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的状态的装置；以及确定装置，用于基于所述测试脉冲是否改变所述阵列的一个或一个以上元件的所述状态来确定裕度的装置。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述第一状态为经激活状态，且所述裕度为释放裕度。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述第一状态为经释放状态，且所述裕度为激活裕度。
18.根据权利要求15所述的装置，其中所述初始化装置和每一个施加装置均包含驱动器。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述感测装置和确定装置中的每一个包含电 路。
20.根据权利要求15所述的装置，其中所述电压转变响应被激活的所述装置而施加到所述装置。
全文摘要
本发明揭示用以测量MEMS装置的阈值电压的方法和装置。所述阈值电压是基于使所述装置改变状态的测试电压。通过监视用于驱动所述测试电压的经积分的电流或电荷来检测所述装置的状态改变。
文档编号B81C99/00GK103150985SQ20131004876
公开日2013年6月12日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月11日
发明者阿洛科·戈维尔, 科斯塔丁·乔尔杰夫, 艾伦·刘易斯, 威廉默斯·约翰尼斯·罗伯特斯·范利尔 申请人:高通Mems科技公司