CN102037331B - 用于测量和表征干涉式调制器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述用以表征干涉式调制器或类似装置的各种方法。干涉式调制器上测得的电压可用于表征所述干涉式调制器的转变电压。可通过对测得的电流的积分来分析测得的电流以提供所述干涉式调制器的动态响应的指示。可使用频率分析来提供所述干涉式调制器的滞后窗或所述干涉式调制器的机械性质的指示。可通过信号相关来确定电容，且可使用扩展频谱分析来使噪声或干扰对各种干涉式调制器参数的测量的影响最小化。

Description

用于测量和表征干涉式调制器的方法

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2008年2月11日申请的第61/027,781号和2008年9月30日申请的第61/101,632号美国临时申请案以及2008年9月30日申请的第12/242,749号美国申请案的优先权，所述申请案的揭示内容的全文以引用的方式并入本文中。 

技术领域

本申请案大体上涉及机电装置，且更具体地说，涉及确定机电装置的特性的方法。 

背景技术

微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微机械加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语“干涉式调制器”或“干涉式光调制器”指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包括一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广泛范围的应用，且在此项技术中利用且/或修改这些类型的装置的特性以使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品将是有益的。 

发明内容

在一个方面中，提供一种识别微机电系统(MEMS)装置中的转变电压的方法，所述方法包含：向所述MEMS装置施加大体上恒定的源电流；测量依据时间而变的所述MEMS装置上的电压；确定所测得的电压的变化速率；以及识别所测得的电压的变化速率的不连续性，其中所述不连续性发生所处的电压对应于所述MEMS装置的转变电压。 

在另一方面中，提供一种识别微机电系统(MEMS)装置中的转变电压的方法，所述方法包含：向所述MEMS装置施加大体上恒定的源电流；测量依据时间而变的所述MEMS装置上的电压；以及识别所测得的电压中的转变周期的开始或结束，其中所述转 变周期开始或结束所处的电压对应于所述MEMS装置的转变电压。 

在另一方面中，提供一种确定干涉式调制器的转变电压的方法，所述干涉式调制器包含可移动电极、固定电极和光学堆叠，所述方法包含：向所述干涉式调制器施加源电流；测量依据时间而变的所述干涉式调制器上的电压；以及识别所测得的电压的变化速率的不连续性，其中所述不连续性发生所处的电压对应于所述干涉式调制器的转变电压。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含微机电系统(MEMS)装置以及经配置以进行以下操作的电路：向所述MEMS装置施加源电流；测量所述MEMS装置上的电压；识别所测得的电压的变化速率的不连续性；以及基于所测得的电压中的所识别的不连续性确定所述MEMS装置的转变电压。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于向微机电(MEMS)装置施加源电流的装置；用于测量所述MEMS装置上的电压的装置；以及用于基于所测得的电压的变化速率的所识别的不连续性确定所述MEMS装置的转变电压的装置。 

在另一方面中，提供一种识别MEMS装置中的转变电压的方法，所述方法包含：提供包含微机电系统(MEMS)装置的电路，所述电路经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗；向所述电路施加恒定电压持续一时间周期；测量依据时间而变的所述MEMS装置上的电压；以及基于依据时间而变的电压的测量识别转变电压。 

在另一方面中，提供一种识别微机电系统(MEMS)装置阵列中的转变电压的方法，所述方法包含：向并联布置的MEMS装置阵列施加保持大体上恒定持续一时间周期的驱动电压，其中经由包含与MEMS装置阵列串联的电阻的电路来施加所述驱动电压，且其中与MEMS装置阵列串联的电阻大体上大于MEMS装置阵列的电阻；测量依据时间而变的MEMS装置阵列上的所得电压；以及识别在阵列内的MEMS装置从第一状态转变到第二状态期间所得电压保持大体上恒定持续一时间周期所处的转变电压。 

在另一方面中，提供一种确定微机电系统(MEMS)装置中的转变电压的方法，所述方法包含：使用经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗的电路来向MEMS装置施加包含大体上方形波形的驱动电压；测量依据时间而变的MEMS装置上的电压；以及确定MEMS装置上的电压保持大体上恒定持续一时间周期所处的至少第一转变电压。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：包含微机电系统(MEMS)装置的电路，其中所述电路经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗；以及经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加恒定电压持续一时间周期；测量依据时间而变的所 述MEMS装置上的电压；以及基于依据时间而变的电压的测量识别转变电压。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于针对所施加的电压维持恒定阻抗的装置；用于向微机电系统(MEMS)装置施加电压的装置，其中所述电压保持大体上恒定持续一时间周期；用于测量所述MEMS装置上的电压的装置；以及用于基于测得的电压识别MEMS装置的转变电压的装置。 

在另一方面中，提供一种表征微机电系统(MEMS)装置的行为的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加驱动电压信号，其中所述MEMS装置包含可移动层；测量依据时间而变的经过所述MEMS装置的电流；将一时间周期内的电流积分；以及基于所积分的电流确定所述MEMS装置的操作特性。 

在另一方面中，提供一种表征微机电系统(MEMS)装置的动态行为的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加驱动电压持续第一时间周期，所述MEMS装置包含可移动电极和固定电极；在第二时间周期内测量依据时间而变的经过所述MEMS装置的电流，所述第二时间周期包含所述第一时间周期的至少一部分；以及基于电流的积分确定所述MEMS装置的动态行为。 

在另一方面中，提供一种确定微机电系统(MEMS)装置的可移动层上施加的阻尼力的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加驱动电压信号，其中所述MEMS装置包含可移动层，且其中所述驱动电压致使所述可移动层移动；测量依据时间而变的经过所述MEMS装置的电流；将一时间周期内的电流积分；以及基于所积分的电流确定可移动层上施加的阻尼力。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：微机电系统(MEMS)装置，其包含可移动层；以及经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加驱动电压信号以引发所述可移动层的移动；测量依据时间而变的经过所述MEMS装置的电流；将一时间周期内的电流积分；以及基于所积分的电流确定MEMS装置的行为特性。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于引发MEMS装置的可移动层的移动的装置；用于测量经过所述MEMS装置的电流的装置；用于将一时间周期内的电流积分的装置；以及用于基于所积分的电流表征MEMS装置的行为的装置。 

在另一方面中，提供一种表征微机电系统(MEMS)装置的行为的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加正弦电压信号，其中所述MEMS装置包含与另一电极间隔开的可移动电极；测量输出信号；识别输出信号的频率分量；以及确定输出信号的频率分量是否指示MEMS装置的非线性行为。 

在另一方面中，提供一种识别微机电系统(MEMS)装置的转变电压的方法，所述 方法包含：向MEMS装置连续施加多个正弦电压信号，其中由所述多个正弦电压信号中的每一者跨越的电压范围彼此不同；响应于所述多个正弦电压信号中的每一者测量经过所述MEMS装置的电流；识别测得的电流的频率分量；以及响应于所述多个电压信号中的一者的施加基于测得的电流的频率分量确定所述多个电压信号中的所述一者的范围是否包含转变电压。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：微机电系统(MEMS)装置，其包含可移动层；经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加正弦电压信号；测量经过所述MEMS装置的电流；识别测得的电流的频率分量；以及确定测得的电流的频率分量是否指示MEMS装置的非线性行为。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于向微机电系统(MEMS)装置施加正弦电压的装置；用于测量经过所述MEMS装置的电流的装置；用于识别测得的电流的频率分量的装置；以及用于确定测得的电流的频率分量是否指示MEMS装置的非线性行为的装置。 

在另一方面中，提供一种确定微机电系统(MEMS)装置的可移动层的回复力的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加驱动信号，所述MEMS装置包含可移动电极和固定电极，其中驱动信号引发可移动电极相对于固定电极的移动；测量在可移动电极移动期间经过所述MEMS装置的电流；识别测得的电流的频率分量；以及利用测得的电流的频率分量来确定作用于可移动电极上的回复力。 

在另一方面中，提供一种表征包含可移动层的微机电系统(MEMS)装置的机械特性的方法，所述方法包含：将MEMS装置放置在低压力环境中；向MEMS装置施加驱动信号以引发可移动层的移动；测量在可移动层移动期间经过所述MEMS装置的电流；以及确定可移动层振荡所处的频率。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：微机电系统(MEMS)装置，其包含可移动层；经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加驱动信号以引发可移动层的移动；测量经过所述MEMS装置的电流；确定可移动层振荡所处的频率；以及确定作用于可移动层上的回复力。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于引发微机电系统(MEMS)装置的可移动层的移动的装置；用于测量经过所述MEMS装置的电流的装置；用于确定可移动层振荡所处的频率的装置；以及用于确定作用于可移动层上的回复力的装置。 

在另一方面中，提供一种显示器模块，所述显示器模块包含：显示器，其包含多个微机电系统(MEMS)装置，其中所述MEMS装置各自包含可移动电极和固定电极；驱 动器电路，其经配置以驱动基于MEMS的显示器；以及监视电路，其经配置以：向所述多个MEMS装置中的至少一者施加驱动信号，其中所述驱动信号引发可移动电极相对于固定电极的移动；测量经过所述多个MEMS装置中的所述至少一者的电流；确定可移动层振荡所处的频率；以及确定作用于可移动层上的回复力。 

在另一方面中，提供一种测量微机电系统(MEMS)装置的一个或一个以上电特性的方法，所述方法包含：向MEMS装置施加第一信号，其中所述第一信号包含周期性电刺激；测量MEMS装置的输出信号；以及将第二信号与所述输出信号组合以获得指示MEMS装置的所述一个或一个以上电特性的所得信号，其中所述第二信号正交于所述第一信号。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：微机电系统(MEMS)装置；以及经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加周期性电刺激；测量MEMS装置的输出信号；以及将输出信号与正交于第一信号的第二信号组合以获得所得信号，所得信号指示MEMS装置的一个或一个以上电特性。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：用于向微机电系统(MEMS)装置施加周期性电刺激的装置；用于测量MEMS装置的输出信号的装置；以及用于使输出信号与正交于输出信号的第二信号相关以获得所得信号的装置，所得信号指示MEMS装置的一个或一个以上电特性。 

在另一方面中，提供一种显示器模块，所述显示器模块包含：显示器，其包含多个微机电系统(MEMS)装置，其中所述MEMS装置包含可移动电极和固定电极；驱动器电路，其经配置以驱动基于MEMS的显示器；以及监视电路，其经配置以：向所述MEMS装置中的至少一者施加驱动信号，其中所述驱动信号包含周期性电信号；测量经过所述MEMS装置中的所述至少一者的电流；以及使测得的电流与第二信号相关以获得所得信号，所得信号指示所述MEMS装置中的所述至少一者的一个或一个以上电特性。 

在另一方面中，提供一种测量微机电系统(MEMS)装置的电特性的方法，所述方法包含：用额外信号调制初始信号以产生输入信号，其中所述额外信号包含随机或伪随机信号；向MEMS装置施加所述输入信号；测量MEMS装置的输出信号；解调所述输出信号以获得所得信号，其中所述所得信号指示MEMS装置对初始信号的响应；以及至少部分基于所述所得信号确定MEMS装置的电特性。 

在另一方面中，提供一种减少干扰对微机电系统(MEMS)装置的测得的信号特性的影响的方法，所述方法包含：用调制信号调制输入信号以产生经调制的输入信号，其中所述调制信号包含大量随机性；向MEMS装置施加所述经调制的输入信号；测量 MEMS装置的输出信号；以及解调所述输出信号以获得所得信号，其中所述所得信号指示MEMS装置对输入信号的响应。 

在另一方面中，提供一种确定干涉式调制器的电容的方法，所述方法包含：用调制信号调制输入电压信号以获得经调制的输入信号，其中所述调制信号包含随机或伪随机信号；向干涉式调制器施加所述经调制的输入信号；测量经过干涉式调制器的电流；使用校正信号解调所述测得的电流以获得所得信号，其中所述校正信号包含所述调制信号的基于时间的积分；以及至少部分基于所述所得信号确定干涉式调制器的电容。 

在另一方面中，提供一种装置，其包含：微机电系统(MEMS)装置；以及经配置以进行以下操作的电路：向MEMS装置施加经调制的驱动信号，其中所述经调制的驱动信号通过用具有大量随机性的调制信号调制初始驱动信号而产生；测量MEMS装置的输出信号；以及解调所述输出信号以获得指示MEMS装置对初始驱动信号的响应的所得信号。 

附图说明

图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。 

图2是说明并入有3×3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是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的图。 

图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。 

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。 

图5B说明可用于写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。 

图6A和图6B是说明包括多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。 

图7A是图1的装置的横截面。 

图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。 

图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。 

图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。 

图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。 

图8A是当将恒定电流施加到干涉式调制器时依据时间而变的干涉式调制器上的电 压的曲线，其包含其中干涉式调制器被激活的转变周期。 

图8B是针对某一范围的源电流的在图8A的转变周期期间的电压与时间的曲线，其说明依据源电流而变的响应变化。 

图8C是针对特定源电流的在图8A的转变周期期间的电压与时间的曲线。 

图9是图8A的电压的变化速率与电压的曲线。 

图10是包括与电阻器和干涉式调制器串联的电压源的电路的示意图。 

图11A是干涉式调制器阵列的激活和松弛期间的电压与电荷的曲线。 

图11B是较小数目的干涉式调制器的激活期间的电压与时间的曲线。 

图12A是干涉式调制器上的方形驱动电压和测得的电压的曲线，其中驱动波形跨越干涉式调制器的正滞后窗。 

图12B是干涉式调制器上的方形驱动电压和测得的电压的曲线，其中驱动波形跨越干涉式调制器的正和负滞后窗两者。 

图12C是替代性驱动电压的曲线，其中所述电压在三个不同电压处保持大体上恒定持续数个时间周期。 

图13A-13C是可用于表征干涉式调制器的电路的示意图。 

图14是说明施加到干涉式调制器的驱动阶跃信号和作为响应的测得的电流的曲线。 

图15A是说明施加到干涉式调制器的正弦驱动信号、作为响应的测得的电流以及测得的电流的傅里叶变换的曲线，其中干涉式调制器的响应为高度线性的。 

图15B是说明施加到干涉式调制器的正弦驱动信号、作为响应的测得的电流以及测得的电流的傅里叶变换的曲线，其中干涉式调制器的响应为高度非线性的。 

图16是包括与电阻器和干涉式调制器串联的电压源的电路的示意表示，其中干涉式调制器经建模为平行板电容器和弹簧。 

图17A是依据时间而变的驱动电压信号的曲线。 

图17B是当施加图17A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器的位置的曲线。 

图17C是当施加图17A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器上的电荷的曲线。 

图17D是当施加图17A的驱动信号时依据时间而变的经过干涉式调制器的电流的曲线。 

图17E是当施加图17A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器上的电压的曲线。 

图18A是依据时间而变的驱动电压信号的曲线，其中所述驱动电压信号比图17A 的驱动信号更快地增加到最大值。 

图18B是当施加图18A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器上的电压的曲线。 

图18C是当施加图18A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器的位置的曲线。 

图18D是当施加图18A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器上的电荷的曲线。 

图18E是当施加图18A的驱动信号时依据时间而变的经过干涉式调制器的电流的曲线。 

图18F是图18E的电流信号的傅里叶变换的曲线。 

图19A是当施加驱动信号时驱动电压信号和干涉式调制器上的电压的曲线，其中较大电阻器与干涉式调制器串联。 

图19B是当施加图19A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器的位置的曲线。 

图19C是当施加图19A的驱动信号时依据时间而变的干涉式调制器上的电荷的曲线。 

图19D是当施加图19A的驱动信号时依据时间而变的经过干涉式调制器的电流的曲线。 

图19E是图19D的电流信号的傅里叶变换的曲线。 

图20A是当在具有不同大气压力的两个环境中激活时依据时间而变的经过干涉式调制器的测得的电流的曲线。 

图20B是当在具有不同大气压力的两个环境中释放时依据时间而变的经过干涉式调制器的测得的电流的曲线。 

图21是可用于驱动并且表征干涉式调制器的电路的示意图。 

图22A是依据时间而变的驱动电压的曲线，其中驱动电压用已知随机或伪随机调制信号来调制。 

图22B是当施加图21A的驱动信号时经过干涉式调制器的测得的电流的曲线。 

图22C是当施加图21A的驱动信号且引入加性噪声时经过干涉式调制器的测得的电流的曲线。 

图22D是在使用与调制信号有关的信号来解调之后图21B的电流的曲线。 

图22E是在使用与调制信号有关的信号来解调之后图21C的电流的曲线。 

具体实施方式

以下详细描述是针对某些特定实施例。然而，本文的教示可以许多不同方式来应用。在本描述内容中参看了附图，在附图中相同部分始终用相同标号表示。所述实施例可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置相关联，所述多种电子装置例如为(但不限于)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/导航仪、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、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)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置等非显示器应用中。 

干涉式调制器和类似MEMS装置的性质的准确表征促进此类装置的质量控制和适当操作以及将来装置的设计。明确地说，装置的电表征可在不需要光学测量设备的情况下实现此类装置的测量，从而减小测试设备的复杂性。在某些实施例中，此类装置的表征可使用特定测试电路进行，而在其它实施例中，用于执行表征的电路可集成到装置的驱动电路中。如此，驱动电路可使用表征来在运行中修改或调整预定驱动方案。 

在某些实施例中，可在驱动干涉式调制器的同时测量干涉式调制器上的电压测量，以便通过识别转变电压而表征干涉式调制器。在其它实施例中，可在操作期间测量经过干涉式调制器的电流以提供干涉式调制器的动态行为的指示。在特定实施例中，这可通过将测得的电流积分或通过对测得的电流执行频率分析来进行。此频率分析可用于表征干涉式调制器的静态或动态机械性质，或提供关于干涉式调制器的滞后行为的信息。在其它实施例中，可通过使驱动信号与相关信号相关来分析干涉式调制器的电容。在其它实施例中，可使用扩展频谱分析来使噪声或干扰对表征过程的影响最小化。 

图1中说明包括干涉式MEMS显示器元件的一个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(“松弛”或“开启”)状态下，显示器元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“激活”或“关闭”)状态下时，显示器元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在选定颜色下反射，从而除了黑色和白色以外还允许彩色显示器。 

图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调 制器的行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学间隙。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为松弛位置)中，可移动反射层定位成距固定的部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而针对每一像素产生全反射状态或非反射状态。 

图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，可移动反射层14a经说明为处于距包含部分反射层的光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中。在右侧的干涉式调制器12b中，可移动反射层14b经说明为处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。 

如本文所参考的光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包括若干熔合层(fused layer)，所述熔合层可包含例如氧化铟锡(ITO)等电极层、例如铬等部分反射层和透明电介质。因此，光学堆叠16是导电的、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上来制造。部分反射层可由部分反射的多种材料(例如，各种金属、半导体及电介质)形成。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的层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示器装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与16a、16b的行电极正交)以形成列，所述列沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时，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。例如铝等高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些条带可在显示器装置中形成列电极。注意，图1可能不按比例绘制。在一些实施例中，柱18之间的间隔可为大约10-100um，而间隙19可为大约＜1000埃。 

在不施加电压的情况下，间隙19保留在可移动反射层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(电压)差施加到选定的行和列时，形成在对应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动反射层14变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(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中右侧的激活像素12b所说明。不管所 施加的电位差的极性如何，表现均相同。 

图2到图5说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。 

图2是说明可并入有干涉式调制器的电子装置的一个实施例的系统框图。所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如 8051、 或 )，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)。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，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。 

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，所述阵列驱动器22包含将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。注意，尽管为了清晰起见，图2说明干涉式调制器的3×3阵列，但显示器阵列30可含有非常大数目的干涉式调制器，且行中可具有与列中不同的数目的干涉式调制器(例如，每行300个像素×每列190个像素)。 

图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置与所施加电压的图。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用如图3中说明的这些装置的滞后性质。干涉式调制器可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下时才完全松弛。因此，在图3中所说明的实例中，存在约3到7V的电压范围，其中存在所施加电压的窗，在所述窗内，装置稳定于松弛状态或激活状态中。此窗在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列来说，可设计行/列激活协议以使得在行选通期间，已选通行中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。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差或偏压差，使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3-7伏的“稳定窗”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下稳定于激活或松弛预存在状态中。由于干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗内的电压下保持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像素中。 

如下文进一步描述，在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素发送一组数据信号(每一者具有某一电压电平)横越所述组列电极来产生图像的帧。接着将行脉冲施加到第一行电极，从而激活对应于所述组数据信号的像素。接着改变所述组数据信号以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到第二行电极，从而根据数据信号而激活第二行中的适当像素。第一行像素不受第二行脉冲影响，且维持在其在第一行脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。一般来说，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的图像数据刷新且/或更新所述帧。可使用用于驱动像素阵列的行和列电极以产生图像帧的广泛多种协议。 

图4和图5说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4的实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为+ΔV，其分别可对应于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为+V_bias且将适当行设定为相同的+ΔV从而在像素上产生零伏电位差来实现的。在行电压保持在零伏的那些行中，不管列处于+V_bias还是-V_bias，像素均稳定于其最初所处的任何状态中。同样如图4中所说明，可使用具有与上述电压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定为+V_bias且将适当行设定为-ΔV。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-V_bias且将适当行设定为相同的-ΔV从而在像素上产生零伏电位差来实现的。 

图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图5A中说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行初始均处于0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5A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(1ine time)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且松弛了(1，3)像素。阵列中的其它像素均不受影响。为了视需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且松弛像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列的其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在对帧进行写 入之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器稳定于图5A的布置中。可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文描述的系统和方法一起使用。 

图6A和图6B是说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器等各种类型的显示器装置。 

显示器装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41通常由多种制造工艺中的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。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、橡胶和陶瓷或其组合。在一个实施例中，外壳41包含可移除部分(未图示)，所述可移除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可移除部分互换。 

如本文中所描述，示范性显示器装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，显示器30包含例如如上所述的等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器，或例如CRT或其它电子管装置等非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器30包含干涉式调制器显示器。 

图6B中示意说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器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也连接到输入装置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，所述阵列驱动器22又耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示器装置40设计的要求，电源50将电力提供到所有组件。 

网络接口27包含天线43和收发器47，使得示范性显示器装置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也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是用于发射和接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11(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，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS、W-CDMA或其它用于在无线手机网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号，使得可经由天线43从示范性显示器装置40发射所述信号。 

在替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述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大体上控制示范性显示器装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据等数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已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。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。 

在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示器装置40的操作。调节硬件52大体上包含放大器和滤波器，以用于将信号发射到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并入在处理器21或其它组件内。 

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，并适当地重新格式化所述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类似光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已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)通常作为独立的集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。 

通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度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引线。 

在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描述的任何类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是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是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。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器等高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包含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器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、触敏屏幕或压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示器装置40的输入装置。当使用麦克风46将数据输入到所述装置时，用户可提供语音命令以用于控制示范性显示器装置40的操作。 

电源50可包含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是例如镍镉电池或锂离子电池等可再充电电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收功率。 

在某些实施方案中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些情况下，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置来实施。 

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-7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在正交延伸的支撑件18上。在图7B中，每一干涉式调制器的可移动反射层14为正方形或矩形形状且在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14为正方形或矩形形状且从可包括柔性金属的可变形层34悬置下来。所述可变形层34围绕可变形层34的周边直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图7D中说明的实施例具有支柱插塞42，可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图7A-7C所示，可移动反射层14保持悬置在间隙上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱。而是，支柱由平面化材料形成，所述平面化材料用于形成支柱插塞42。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例，但也可适于与图7A-7C中说明的实施例以及未展示的额外实施例中的任一者一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而消除许多原本可能必须形成在衬底20上的电极。 

在例如图7中所示的那些实施例等实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中，反射层14以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对的侧上的干涉式调制器的若干部分，其包含可变形层34。这允许在不会不利地影响图像质量的情况下对遮蔽区域进行配置和操作。举例来说，此遮蔽允许图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如，寻址或由所述寻址引起的移动)分离的能力。这种可分离的调制器结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且使其彼此独立地发挥作用。此外，图7C-7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述益处由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所需的机械性质方面得以优化。 

如那些基于干涉式调制器技术的显示器装置等显示器装置可用一种或一种以上光学、电子和/或机械技术来测量和表征。依据显示器技术而定，这些测量可形成显示器模块的校准的一部分(本文中参考的显示器“模块”包含显示器面板、显示器驱动器和例如电缆线路等相关联的组件)，且测量参数可存储到显示器模块中的非易失性存储器(例如，NVRAM)中以供将来使用。 

如上文参看图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在其电极之间的电位差的量值而处于松弛(或释放)状态或处于激活状态。如图所示，一个状态到另一状态的改变根据稳定(或保持)窗的滞后特性而发生，其中当所施加的电位差落在保持窗内时装置保持其当前状态。如本文所使用，“偏压”指代落在保持窗内的电位差。因此，如图3所示，在一些实施例中，存在五个输入电压差范围。 

所述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影响的标题。从图3的左侧开始，五个电压差范围为：1)负激活(“激活”)；2)负保持(“稳定窗”)；3)释放(“松弛”)；4)正保持(“稳定窗”)；和5)正激活(“激活”)。基于对装置的理论理解和过去的实验结果，这些输入电压差范围之间的阈值的近似值可能是已知的，但为了更理想地操作干涉式调制器阵列，可更精确地测量阈值电压。 

举例来说，如本文进一步描述，阈值可在装置间、批次间、随温度和/或随着装置老化而变化。因此，可针对每一所制造的装置或装置群组来测量阈值，但在整个操作包络上这样做可能较困难或不切实际，且可能不会提供干涉式调制器的操作性能的实时指示。一种测量阈值电压的方法是在通过观察干涉式调制器的光学特性来监视干涉式调制 器的状态的同时施加各种电压差的输入。这可例如通过人类观察或通过使用光学测量装置来实现。另外或作为替代，可通过电子响应测量来监视干涉式调制器的状态。在一些实施例中，上文论述的显示器阵列30的阵列驱动器22可经配置以测量显示器元件的电响应以便根据下文论述的方法确定显示器元件的状态和/或操作特性。 

通常，显示器装置的行为随着显示器装置的使用年限、随着显示器的温度变化、随着正被显示的图像的内容等而变化。显示器装置可具有相对于光学响应或光学状态变化的一个或一个以上电参数。如上文所论述，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在松弛状态的机械回复力时，干涉式调制器被设定为激活状态。因为在一些实施例中反射层、光学堆叠以及其间的间隙形成由电介质分离的两个导电板，所以所述结构具有电容。并且，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，可使用电容的指示来确定干涉式调制器的状态。 

如下文将更详细论述，可使用各种方法来通过确定干涉式调制器的各种性质而表征干涉式调制器或类似MEMS装置。在某些实施例中，干涉式调制器对各种输入的响应可用于确定(例如)上文论述的类型的阈值电压或干涉式调制器的电容。在其它实施例中，可通过确定干涉式调制器的机械特性(例如，作用于可移动电极上的机械回复力)而表征干涉式调制器的动态响应。 

在某些实施例中，此类表征可在制造干涉式调制器之后进行，作为质量控制措施或作为制造过程的改善的一部分。在其它实施例中，可在干涉式调制器的正常操作期间进行表征，以便确定某些特性是否已随时间或响应于操作条件的改变而改变。 

电压测量 

在某些实施例中，可在装置经驱动的同时测量MEMS装置上的电压，且依据某一其它参数而变的电压的所记录的数据经分析以便确定对应于转变电压的电压值。这可促进干涉式调制器和其它MEMS装置的性质的快速且准确表征而不使用光学测量仪器来确定何时已发生激活。在某些实施例中，电流或阻抗中的一者可在测试程序期间保持大体上恒定以促进数据的分析和转变电压的确定。 

在一个实施例中，可向干涉式调制器施加大体上恒定的电流，且干涉式调制器上的电压经分析以识别对应于转变电压的不连续性。在特定实施例中，干涉式调制器在向上、松弛或未激活状态中开始，例如如图1中的调制器12a的状态中所示。在干涉式调制器上施加恒定电流，从而随着静电电荷在电极上聚集而逐渐增加干涉式调制器上的电压。一旦电极上已聚集足够的电荷以将干涉式调制器上的电压增加到转变电压，干涉式调制 器就崩溃到向下或激活状态，例如如图1中的调制器12b的状态中所示。在某些实施例中，此大体上恒定的电流可包括小于±20％的变化，但在某些实施例中，可容许较大电流变化，且较小电流变化可增加此测试过程期间进行的测量或计算的准确性。 

图8A说明依据时间t而变的在此过程期间的电压V。此电压测量可通过例如示波器(例如，能够记录依据时间而变的电压值的数字示波器)执行。可看出，V的曲线100包括三个不同区：转变前区102，其中V小于激活电压Va；转变区104，其具有持续时间Δt；以及转变后区106，其中电压V大于激活电压Va。在激活干涉式调制器之前，电极上的电荷聚集致使可移动电极朝另一电极移动。在转变后区106内，干涉式调制器大体上如固定板电容器那样工作，因为干涉式调制器充当板之间具有电介质层的平行板电容器。 

干涉式调制器的电容因此可在转变前区102中依据电压而变化，从而考虑到此区中电压与时间的曲线的稍许弯曲。具体地说，转变前区(V＜Va)中的调制器的电容C由以下等式给出，其中C₀对应于处于非移位(松弛)状态的平行板电容器的零电压电容，所述板之间具有气隙和电介质层： 

C＝C₀+C₁V+C₂V²+C₃V³...，                          (1) 

如果我们假设转变前区102中的电容随V缓慢改变，那么我们可将电容的变化近似为： 

ΔC＝C₀+C₁ΔV。                                   (2) 

在此结构中，C₁对应于其中所施加电压与转变电压相差甚远(例如，远低于激活电压，或远高于释放电压)的区中的电容变化的偏差常数。C₁通常非常小。当C₁/C₀＜＜1且源电流由I₀给出时，更完整的偏差给出： 

ΔV～(I₀/C₀)t-(C₁/C₀)(I₀/C₀)²t²。                 (3) 

转变区104内的行为将依据调制器的特性以及源电流I₀的值而改变。图8B描绘针对范围在1μA与0.1mA之间的多个不同源电流I₀的依据时间而变的多个模拟电压测量。图8C描绘针对在1μA与0.1mA之间的特定源电流108b的模拟电压。 

相对于图8C，可看出，当电压初始在区107中增加时，其斜率指示干涉式调制器的释放状态电容。转变区104b接着以初始峰值开始，此时干涉式调制器开始激活。当干涉式调制器激活时，转变区104b内测得的电压减小。在干涉式调制器激活之后，干涉式调制器接着再次充当处于向下状态的线性电容器，且电压在具有指示处于向下状态的干涉式调制器的电容的斜率的区109中增加。 

相对于图8B，可看出，对应于转变周期的开始的初始峰值的高度随电流增加而增加，因为与干涉式调制器的激活相比电荷在干涉式调制器上快速累积。在所描绘的最高源电流处，模拟电压测量的峰值电压108a比干涉式调制器的激活电压Va几乎高3伏，且调制器在测得的电压可返回到低于干涉式调制器的激活电压的电压之前激活。当所施加的电流减小时，相对于激活速率的电荷累积速率减小到模拟电压测量的初始峰值108c接近激活电压Va的点。 

可基于干涉式调制器的特性以及用于测试目的的所需响应来选择源电流I₀。举例来说，对于具有1pF的负载电容的理想的干涉式调制器，在忽略电感或电阻效应的情况下，1μA的恒定源电流将在10ms内将装置充电到10V范围，且10μA将在1ms内将装置充电到10V范围。因此，对于其内转变电压预期被识别的预期电压范围和所需时间周期，可选择适当的源电流值。如相对于图8B所描述，源电流还可经选择以使得转变电压开始时的第一峰值将对应于干涉式调制器的激活电压。 

另外，在转变周期期间测得的电压可用于提供电容的变化的值的指示。因为源电流、转变时间和转变电压中的每一者是已知的或可从测得的电压确定，所以转变区中的电压曲线的形状可提供激活期间的电容变化的量的指示，且可与电容变化的预测值进行比较。 

表征方法的此实施例使得能够在不需要(但可允许)光学测量仪器来确定干涉式调制器的状态的情况下识别转变电压，且可使用相对简单的测试设备来进行。测试过程可在相对于干涉式调制器的激活时间来说大体上较长的时间周期内进行，且不需要(但可允许)识别例如电流等测得的参数的短期不连续性。 

在类似的实施例中，此表征方法可用于测试并联连接的干涉式调制器阵列的激活电压。通过施加经过干涉式调制器阵列的恒定电流，不需要控制电荷在哪里流动，因为一旦干涉式调制器的激活开始，一个干涉式调制器的激活将驱动其它干涉式调制器在电荷被汲取到正在激活的调制器时远离同时激活。这将减少未激活的调制器上的电荷且可致使未激活的调制器的可移动层稍许移动远离固定电极。然而，总体上，干涉式调制器阵列上的电压将随着阵列中的调制器依次激活而保持大体上恒定，直到所有调制器已激活 为止。因此可以与上文描述的方式类似的方式通过对阵列上依据时间而变的电压的分析来确定干涉式调制器阵列的激活电压。 

还可执行对所记录的数据的额外分析。举例来说，在记录依据时间而变的电压值之后，可产生依据电压而变的dV/dt的分析且利用所述分析来识别Va的值。如图9中可看出，曲线110含有转变前区112、转变区114和转变后区116。转变区114内的不连续性可用于识别激活电压Va。 

在另一实施例中，可在测量调制器上的电压时使用受控的阻抗来驱动干涉式调制器。图10示意性描绘电路130，其包含电压源132、电阻器134和充当可变电容器的干涉式调制器136。在特定实施例中，电路130中足够大的电阻器134的使用将保持电压驱动路径和干涉式调制器中的阻抗大体上恒定，而不管干涉式调制器的状态如何。 

在一个实施例中，图10所示的干涉式调制器136可以是并联布置的干涉式调制器阵列。图11A是此干涉式调制器阵列上的依据电荷而变的电压的曲线140。当经由电压源132提供足以将干涉式调制器驱动到崩溃状态的电压时，干涉式调制器上的电压随电荷聚集而增加，如在曲线的区段142中可看出。一旦达到激活电压，阵列中的干涉式调制器中的一者或一者以上就将开始激活。如上文所论述，较大干涉式调制器阵列(例如，大于100个干涉式调制器元件)上的电压在此激活周期144期间将保持大体上恒定，因为干涉式调制器上的总电荷不断增加且正在激活的干涉式调制器从其它不在激活的干涉式调制器拉取电荷。一旦调制器阵列已全部激活，电压就继续增加，如在曲线的区段146中可看出。 

当移除电压且干涉式调制器上的电荷减少时，干涉式调制器上的电压减小直到达到释放电压为止，如在区148中可看出。随着调制器依次释放，电压随着电荷减少而保持大体上恒定，如在区150中可看出。一旦调制器阵列已全部释放，电荷就继续耗散。 

在阵列内存在相对较少的干涉式调制器的实施例(例如，具有十个或更少干涉式调制器或者仅单一干涉式调制器阵列)中，在激活期间干涉式调制器上的电压可能不会保持大体上恒定，而是可改为在激活期间稍许减小，且随后在激活之后继续增加。图11B中展示依据时间而变的干涉式调制器上的电压的曲线160。从图中可看出，电压的增加初始较急剧，因为未激活的干涉式调制器的电容低于激活的干涉式调制器的电容。在其期间电压稍微减小的激活周期之后，电压继续增加。在激活之后，所述增加不如当未激活干涉式调制器时那么急剧，因为电容在激活状态中比在未激活状态中高。 

图12A和12B是并行驱动的干涉式调制器的较大阵列上依据时间而变的电压的曲线，其中较大电阻器与阵列串联放置。在某些实施例中，此电阻器可具有1MΩ的电阻， 但可使用具有更高或更低电阻的电阻器，且可使用多个电阻器来提供所需水平的电阻。在图12A中，方形驱动波形172a跨越干涉式调制器的正和负滞后窗两者，且测得的电压响应展示为信号174a。在图12B中，驱动波形172b仅跨越干涉式调制器的正滞后窗，且测得的电压响应展示为信号174b。在所述两种情况下，随时间大体上恒定的电压的周期(例如，图的区段176)指示转变电压，如上文所论述。 

图12C说明可在此实施例中使用的替代驱动信号178。信号178在高电压179a(其可大于干涉式调制器的正激活电压)、偏压179b(其可在干涉式调制器的正释放电压与干涉式调制器的负释放电压之间)与低电压179c(其可低于干涉式调制器的负激活电压)之间交替。在此实施例中，驱动电压将跨越干涉式调制器的正滞后窗和负滞后窗两者，且可促进释放电压的识别，因为与图12A的驱动信号172a相反，电压保持在偏压持续延长的时间周期。在某些实施例中，偏压可大体上为零，但可使用任何适宜的偏压。 

电流测量 

在另一实施例中，可测量并分析经过干涉式调制器的电流以便表征干涉式调制器的动态行为。当干涉式调制器的可移动薄膜或层在施加适宜的刺激后移动时，干涉式调制器的电容根据可移动薄膜相对于其它导电薄膜(其可为固定的导电薄膜)的位置而改变。电容的改变将导致当在干涉式调制器上施加非零电压时产生经过适当选择的电路的电流。依据时间而变的电流可经监视并用于确定例如依据时间而变的可移动薄膜的位置等信息。 

在某些实施例中，可使用跨阻抗放大器来通过将输入电流转换为与输入电流成比例的电压输出而测量电流。可接着记录电压信号，且因为输入电流与电压输出之间的关系是基于跨阻抗放大器的设计而已知的，所以可容易确定依据时间而变的电流。图13A、13B和13C说明可在此表征过程中利用的各种电路设计。 

图13A示意说明电路180，其包括干涉式调制器182、电阻器184a、184b、184c以及放大器186。在特定实施例中，电阻器184a和184b可包括1Ω电阻器，电阻器184c可包括260Ω电阻器，且放大器186可包括模拟装置AD8041放大器，但也可利用其它适宜的值或组件，且其可取决于干涉式调制器182的预期特性。 

电路180充当具有增益的非反相运算放大器。来自干涉式调制器182的输出施加到运算放大器186的非反相输入。此电路的增益由分压器反馈网络制定，且由Vout＝Vin(184B+184C)/184B给出，其中184B和184C分别是电阻器184b和184c的电阻。 

图13B示意说明替代性电路190，其包括干涉式调制器192、电阻器194a、194b、194c、194d、194e、194f、放大器196a和196b以及电容器198a和198b。在特定实施例 中，电阻器194a和194b可包括27kΩ电阻器，电阻器194c可包括260kΩ电阻器，电阻器194d可包括200kΩ电阻器，电阻器194e可包括1kΩ电阻器，电阻器194f可包括15kΩ电阻器，放大器196a和196b可包括模拟装置AD8041放大器，电容器198a可包括8.2pF电容器，且电容器198b可包括100pF电容器，但也可利用其它适宜的值或组件。 

电路190是二级放大器电路，其中干涉式调制器连接到放大器196a，其形成积分器电路的第一级。放大器电路的第二级(其包含放大器196b)允许电压偏移量调整以便设定精确的零电压点，因为级2的输出(展示为Vout)即使当未在干涉式调制器192上施加电压时也将为非零。 

图13C示意说明另一替代性电路200，其包括干涉式调制器202、电阻器204a-2041、放大器206、电容器208、信号产生器210和信号分析模块212(例如，示波器或其它信号分析电路和/或逻辑)。在特定实施例中，电阻器204a和204f可包括51Ω电阻器，电阻器204b和204c可包括680Ω电阻器，电阻器204d和2041可包括8.2Ω电阻器，电阻器204e可包括1Ω电阻器，电阻器204f可包括51Ω电阻器，电阻器204g和204i可包括510Ω电阻器，电阻器204h可包括62Ω电阻器，电阻器204j可包括68Ω电阻器，且电阻器204k可包括620Ω电阻器。在此实施例中，电容器208可包括1μF电容器，且放大器206可包括模拟装置AD811放大器。也可利用其它适宜的值和组件。 

电路200充当二级电路。第一级214向干涉式调制器202施加信号，其可包括从信号产生器210施加的信号或与图13C所示的Vdc成比例的信号。第二级216包括具有增益的非反相运算放大器，其用于测量经过干涉式调制器202的电流。 

通过施加依据时间而变的由V(t)界定的已知电压脉冲，可利用任何适宜的测量设备测量经过干涉式调制器202的依据时间而变的电流I(t)，所述测量设备可利用相对于图13A-13C描述的电路中的一者。干涉式调制器上依据时间而变的电荷Q(t)可通过将依据时间而变的电流进行积分来确定，从而得到以下关系： 

Q(t)＝∫I(t)dt                          (4) 

在许多实施例中，干涉式调制器在阻尼条件下操作，其中位于两个层之间的空气将对干涉式调制器的运动具有阻尼效应。然而，在其它实施例中，干涉式调制器可大体上在真空中操作，使得阻尼效应可忽略。当干涉式调制器上的电压增加时，初始电流取决于干涉式调制器的初始状态。随后，在干涉式调制器的状态改变期间，电流响应于干涉 式调制器装置的状态改变而改变。 

图14是说明驱动电压信号222和如示波器上测得的针对干涉式调制器的测得的电流响应224的曲线220。为了更好地说明信号的形状，测得的电流响应224的垂直比例尺相对于驱动信号222垂直延伸，使得每一垂直增量表示驱动信号222的每分区2V，同时每一垂直增量表示电流响应224的每分区0.5V。每一水平增量表示针对两个信号的0.1ms。驱动电压信号222包括阶跃函数电压变化。驱动电压信号222的初始应用致使测得的电流响应224中的快速且较强尖峰。干涉式调制器的激活在测得的电流响应224中的第一下降226处发生。 

如下文进一步描述，在干涉式调制器开始移动之前将所述时间周期的电流积分因此给出干涉式调制器的初始状态的量度。此外，在干涉式调制器正在移动的时间期间将电流积分给出干涉式调制器的动态机械响应的量度。同样，将整个时间周期的电流积分给出干涉式调制器的最终状态的量度。 

更一般来说，给定Q(t)与I(t)之间的以上关系，依据时间而变的干涉式调制器的电容由下式给出： 

$C\left(t\right)=\frac{Q\left(t\right)}{V\left(t\right)}.---\left(5\right)$

因此，通过除以依据时间而变的电压，可确定依据时间而变的电容。这可用于使用以下关系来计算依据时间而变的薄膜的位置x(t)，其中ε₀是自由空间的电容率，A是干涉式调制器的面积，且d_e界定为d/k，其中d是电介质层的高度且k是电介质层的介电常数： 

$x\left(t\right)=\frac{{\mathrm{A\ϵ}}_0}{C\left(t\right)}-d_e=\frac{{\mathrm{A\ϵ}}_{0}V\left(t\right)}{\∫I\left(t\right)\mathrm{dt}},---\left(6\right)$

最后，关于干涉式调制器对所施加信号的动态响应的以上信息可用于确定阻尼力，其由以下等式(7)给出，其中可移动层相对于电介质层或光学堆叠的上表面的位置由g(t)给出，其中g(t)通过考虑上覆于固定电极的电介质层的厚度d而与相对于固定电极的位置x(t)相关，使得x(t)＝g(t)+d。另外，V_offset是偏移电压(如果存在的话)，K是可移动薄膜的弹簧常数，g_off是当施加偏移电压时电介质层与可移动层之间的距离，且m是 可移动薄膜的质量： 

$F_{\mathrm{damping}\↑}=\frac{{\mathrm{A\ϵ}}_0(V\left(t\right)-V_{\mathrm{offset}})}{2{(g\left(t\right)+d_e)}^2}-K(g_{\mathrm{off}}-g\left(t\right))+m\frac{d^{2}g\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2},---\left(7\right)$

因此，仅利用测得的电流I(t)和已知驱动信号V(t)以及干涉式调制器的某些其它已知或可容易确定的物理参数，可准确地确定干涉式调制器的动态特性。举例来说，可利用依据时间而变的位置来确定(例如)干涉式调制器的激活时间。可以此方式确定广泛多种其它参数。 

频率分析 

在其它实施例中，可对当由输入电压驱动干涉式调制器时产生的测得的电流执行频率分析。在某些实施例中，可利用与图13B和13C的那些布置类似的实验电路布置来驱动干涉式调制器并测量所得电流，但可利用广泛多种适宜的电路。测得的电流的分析可在一些实施例中使得能够确定MEMS装置的转变电压，且在其它实施例中使得能够确定作用于MEMS装置内的可移动层上的回复力。 

理想的固定电容器将产生对正弦输入的线性响应。当在实际固定电容器上施加(例如)正弦电压时，通过电荷移位产生的所得电流将为大体上正弦信号。这可例如通过执行快速傅里叶变换(FFT)以将当前信号转换到频域来校验。如果响应中存在显著谐波失真，那么固定电容器以稍许非线性方式工作。如果响应大部分处于驱动频率而在其它频率处具有很少能量，那么固定电容器以主导线性方式操作。 

对于由具有在滞后窗内或附近的范围的正弦电压驱动的干涉式调制器，驱动电压可由于可移动薄膜随电压变化的移动而产生非线性响应。当所施加电压范围显著高于或低于干涉式调制器的滞后窗时，干涉式调制器的响应可大体上为线性的。 

图15A是说明连接到适当的测试电路的示波器的输出的曲线230，其展示驱动正弦电压232和测得的电流响应234。在曲线图上方说明由示波器执行的测得的电流响应的FFT 236。可看出，FFT 226包含驱动频率处的大峰值238a和驱动频率的第三谐波处的相对小的峰值238b。因为驱动频率的谐波处的频率响应与大峰值238a相比相对较小或大体上不存在，所以干涉式调制器的响应大体上为线性的并具有很少失真，且可确定驱动信号的电压范围在干涉式调制器的滞后范围之外。 

图15B是说明当使用另一驱动正弦电压242驱动相对于图15A使用的相同测试电路时示波器输出的输出的曲线240，其说明测得的电流响应244。可看出，与具有平滑正 弦形状的图15A的电流响应234相反，图15B的电流响应244展示显著失真。此失真在测得的电流响应244的所计算的FFT 246中较明显，所计算的FFT 246不仅含有驱动频率处的预期峰值248a，而且含有驱动频率的谐波中的每一者处的若干大体上较大峰值248b、248c、248d、248e、248f、248g、248h。此非线性响应指示驱动电压的范围的至少一部分在干涉式调制器的滞后窗内。 

第二和更高谐波峰值的高度提供干涉式调制器的电流响应的非线性的可计量的测量。在某些实施例中，干涉式调制器的滞后窗可通过施加处于不同电压电平的一系列正弦驱动电压并执行测得的电流的FFT来近似。在某些实施例中，驱动电压的某些谐波处的谐波失真可经确定并与阈值电平进行比较。将谐波失真与阈值电平进行比较可用于确定驱动电流的电压范围是否在干涉式调制器的滞后窗内。 

在其它实施例中，可利用测得的电流的频率分析来确定干涉式调制器的自然谐振频率。这又可用于确定干涉式调制器的可移动层的回复力。 

作为对理解其动态行为的一阶近似，干涉式调制器可经建模为附接到电容器的顶板的弹簧。图16示意说明此模型250，其中在电阻器254和干涉式调制器256上施加电压源252，干涉式调制器256的可移动薄膜由具有弹簧常数K_s的弹簧258支撑。从电容器的底板到顶板的距离界定为x，设定顶板与底板之间的所述最小间隙的电介质层(未图示)的厚度界定为d，且从顶板到底板的最大距离界定为D。当施加电压V时依据顶板的位置而变的力F(x)由以下等式给出： 

$F\left(x\right)=-\frac{1}{2}{\mathrm{\ϵ}}_{0}A\frac{V^2}{[d(\frac{1}{k}-1)+x]}+K_s(D-x).---\left(8\right)$

如果以上等式的泰勒级数计算为约能量平衡的最小值x_min且将项仅保持直到阶(D-x)，那么获得F(x)的以下近似： 

$F\left(x\right)\≈-{(K_s-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{AV}}^2}{[d(\frac{1}{k}-1)+x_{\min }]})}_s(x-x_{\min })---\left(9\right)$

对于给定V，可从以下等式中获得x_min： 

$V^2=\frac{2K_s}{{\mathrm{\ϵ}}_{0}A}(D-x_{\min }){[d(\frac{1}{k}-1)+x_{\min }]}^2.---\left(10\right)$

利用F(x)的以上近似，约x_min的顶板的小振幅自然频率振动f可如下界定，其中m表示顶板的质量： 

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{K_s}{m}-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{AV}}^2}{m{[d(\frac{1}{k}-1)+x_{\min }]}^3}}.---\left(11\right)$

在顶板与底板之间的腔中不存在空气(或其它流体)阻尼的情况下，顶板的运动和干涉式调制器上的电荷Q(t)的等式可经由以下两个耦合的微分等式而相关： 

$-\frac{1}{2}{\mathrm{\ϵ}}_{0}A\frac{{(V\left(t\right)-R\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}})}^2}{{(d(\frac{1}{k}-1)+x\left(t\right))}^2}+K_s(D-x\left(t\right))=m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}---\left(12\right)$

$Q\left(t\right)={\mathrm{\ϵ}}_{0}A\frac{(V\left(t\right)-R\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}})}{(d(\frac{1}{k}-1)+x\left(t\right))}.---\left(13\right)$

对于t＝0处无电压施加的未激活的干涉式调制器，以下初始条件可适用：Q(0)＝0；x(0)＝D；以及x′(0)＝0。如相对于以下图式将看出，电压施加的速率可影响干涉式调制器的响应。 

图17A描绘依据时间而变的驱动电压。可看出，电压在大致5μs内从0增加到5伏。在一个实施例中，干涉式调制器系统具有以下近似参数：D＝2,800 k＝4.75，A＝1200μm²，d＝500 m＝1.4x10^-12kg以及R＝10,000Ω。当图17A的驱动电压施加到此干涉式调制器时，依据时间而变的位置经计算为图17B所示的位置，依据时间而变的调制器上的电荷经计算为图17C所示的电荷，依据时间而变的电流经计算为图17D所示的电流，且干涉式调制器上的电压经计算为图17E所示的电压。可看出，干涉式调 制器上的电压大体类似于所施加的电压，且干涉式调制器移动到稳定位置x_min，如可通过等式(10)计算，即使在无阻尼的情况下也是如此。还可看出，干涉式调制器行进的距离仅是距离D的一小部分，因此干涉式调制器未完全激活。 

图18A描绘依据时间而变的替代性驱动电压。如可看出，尽管电压增加到与图17A的驱动电压相同的电平，但图18A的电压在较短时间周期内(在大致0.5μs内)从0增加到5伏。图18B说明干涉式调制器上的所计算的电压，其与之前一样大致与驱动电压相同。图18C说明依据时间而变的所计算的位置，图18D说明依据时间而变的所计算的电荷，且图18E说明依据时间而变的所计算的电流。可看出，尽管电压保持恒定，干涉式调制器仍在x_min的任一侧在两个位置之间振荡，且由于缺乏阻尼而继续如此。图18F说明电流的傅里叶变换，从其可容易确定此振荡的频率，且其近似等于通过等式(11)预测的频率。 

在另一实施例中，电阻可从10,000Ω增加到10MΩ。在图19A中，展示干涉式调制器上的驱动电压260和测得的电压262。可看出，尽管驱动电压类似于图18A的驱动电压，但图19A中的测得的电压现由于电阻的增加和电路的RC时间常数的因此增加而落后于驱动电压。图19B说明依据时间而变的所计算的位置，图19C说明依据时间而变的电荷，且图19D说明依据时间而变的电流。除了围绕平衡状态x_min振荡外，还可看出，干涉式调制器即使当其正初始朝平衡状态移动时也振荡。图19E所示的电流的傅里叶变换再次允许频率f的确定。 

图20A描绘在两个不同压力下的激活过程期间依据时间而变的经过干涉式调制器的电流。线266a展示3x10^-5托的压力下经抽空的腔室中的干涉式调制器的电流响应，且线268a展示760托的压力下腔室中的干涉式调制器的电流响应。线266a的显著振动由于干涉式调制器的可移动机械元件上的腔室内的大气压力空气的阻尼效应而不如线268a中那么显著。通过执行任一测得的电流的傅里叶变换，可获得关于干涉式调制器的谐振频率的信息并将其用于确定干涉式调制器的可移动机械元件的回复力。 

图20B描绘在两个不同压力下的从激活位置松弛的过程期间依据时间而变的经过干涉式调制器的电流。线266b展示3x10^-5托的压力下的电流响应，且线268b展示一个大气压力下的电流响应。以与相对于图20A展示的方式类似的方式，线266b的显著振动由于干涉式调制器的可移动机械元件上的腔室内的大气压力空气的阻尼效应而不如线268b中那么显著。通过执行任一测得的电流的傅里叶变换，可获得关于干涉式调制器的谐振频率的信息并将其用于确定干涉式调制器的可移动机械元件的回复力。 

在某些实施例中，经配置以执行以上分析的电路可与干涉式调制器装置(例如，干 涉式调制器显示器或其它基于MEMS的显示器模块)的驱动器电路集成。此显示器模块可包括基于MEMS的显示器(例如，干涉式调制器)以及驱动器电路和测试或监视电路，所述测试或监视电路经配置以执行例如上文描述的方法等测试和/或性能表征方法。干涉式调制器的谐振频率的分析可作为初始质量控制测量来执行，且/或可用于干涉式调制器的动态特性的进行中的监视，因为回复力和谐振频率可由于操作条件的变化而随时间变化，可在阵列内的干涉式调制器之间或在不同的干涉式调制器阵列上不同，等等。所述分析可经由测试突发执行，或可在显示器装置的正常激活期间执行。在某些实施例中，可以此方式分析阵列中的一个或较小数目的干涉式调制器。也可作出对以上方法的其它改变。 

电容测量 

在另一实施例中，可测量干涉式调制器或干涉式调制器阵列的电容。在某些实施例中，用于进行此类测量的电路可集成到干涉式调制器装置(例如，基于干涉式调制器的显示器)的驱动器电路中，但此测量可经由任何其它适宜的电路进行，且无需集成到驱动器电路中。 

在一个特定实施例中，在干涉式调制器上施加例如正弦电压波形等周期性电刺激。此信号可单独地施加，或可替代地添加到规则驱动波形，所述规则驱动波形在某些实施例中可为DC电压，或任何其它适宜的干涉式调制器驱动方案。此周期性正弦电压V_IMOD可如下表示： 

V_IMOD＝V₀sin(2πft)。                              (14) 

因为干涉式调制器充当可变电容器，所以依据时间而变的经过干涉式调制器的电流I(t)可如下界定，其中C_IMOD是干涉式调制器的电容且V_IMOD是干涉式调制器上的电压： 

$I_{\mathrm{IMOD}}=C_{\mathrm{IMOD}}\frac{d{V}_{\mathrm{IMOD}}}{\mathrm{dt}}.---\left(15\right)$

因此，从干涉式调制器之上的周期性输入电压的施加得到的输出电流将为： 

I_IMOD＝2πfC_IMODV₀cos(2πft)。                     (16) 

所得的电流为周期性的，具有与输入电压相同的频率，但与输入信号异相90°。 

还使用第二信号，其形状类似于输入电压。在特定实施例中，第二信号还包括余弦项，这与输出电流信号中一样，使得第二信号还正交于周期性输入电压。在某些实施例中，可明确地产生具有所需性质的适当信号。在其它实施例中，此信号可例如通过在具有已知值的参考电容器上施加周期性输入电压并测量参考电容器上的所得输出而使用输入信号本身来产生。在此实施例中，电压相关信号V_CORR可由下式给出： 

V_CORR＝V₁cos(2πft)。                       (17) 

第二信号可接着与经过干涉式调制器的测得的输出电流相关以产生指示干涉式调制器的电容的信号。在某些实施例中，所述相关可通过使用混频器电路或乘法器进行，且在特定实施例中，使用混频器将两个信号相乘，但其它实施例可视需要利用不同的操作。在此实施例中，混频器具有已知增益k，且来自混频器的电压输出因此由下式给出： 

V_MIXER＝kI_IMODV_CORR。                       (18) 

在输入电压和相关电压信号由以上等式给出的情况下，理想情况下来自混频器的电压输出由下式给出： 

$V_{\mathrm{MIXER}}=2\mathrm{\π}{\mathrm{fC}}_{\mathrm{IMOD}}{\mathrm{kV}}_0{V}_1{\cos }^2\left(2\mathrm{\πft}\right)=2\mathrm{\π}{\mathrm{fC}}_{\mathrm{IMOD}}{\mathrm{kV}}_0{V}_1\left(\frac{1+{\cos }^2\left(4\mathrm{\πft}\right)}{2}\right).---\left(19\right)$

在以上等式中，可看出，来自混频器的电压输出含有常数项和时变项两者。来自混频器的电压输出可经滤波以便简化或消除时变项，从而得出下式： 

V_FILTER＝πfC_IMODkV₀V₁。                    (20) 

来自滤波器的所得电压输出因此与干涉式调制器的电容成比例。因为以上等式中的剩余项是已知的，所以可基于来自滤波器的电压输出确定干涉式调制器的电容。 

当(如上文)相关波形正交于输入电压信号时，输出与电容成比例，即使当测得的干涉式调制器为“泄漏的”且因此在其阻抗中具有电阻分量时也是如此。在相关信号具 有与输入波形相同的形状的实施例中，输出与干涉式调制器的阻抗的电阻分量成比例。 

通过利用各种相关信号，可测量干涉式调制器阻抗的电阻和电抗测量两者。在某些实施例中，通过使用多个相关电路，可同时测量干涉式调制器阻抗的电阻和电抗分量。 

如上所述，周期性输入电压可结合任何驱动信号应用，且可在多个DC电压值处例如结合DC电压扫描进行测量，以便确定各个电压电平处的电容或阻抗。因为例如电容等干涉式调制器性质可依据干涉式调制器的状态改变，所以可进行多种DC电压电平上的电容测量，且接着使用所述电容测量来通过注意归因于干涉式调制器的激活或释放的电容变化而识别转变电压。 

在其它实施例中，输入和相关电压可能不是正弦信号，而是可为任何其它类型的信号，包含(但不限于)方形波或三角波。明确地说，当利用方形波时，可仅利用开关提供适当的混频器，从而简化电路设计。 

图21示意描绘将相关电路与驱动器电路集成的示范性电路270。此电路可(例如)形成基于MEMS的显示器模块的一部分。尽管此处相对于干涉式调制器阵列来论述，但也可利用其它MEMS装置和/或装置阵列。电路270包括干涉式调制器阵列272，连同经配置以驱动干涉式调制器阵列272的驱动器电路。数字逻辑274控制数/模转换器276a和276b，其经配置以向干涉式调制器阵列提供静态(或准静态)驱动电压。在某些实施例中，干涉式调制器阵列的个别行和列可经由开关278a和278b寻址。 

除了驱动器电路外，电路270还包括额外电路，其可用于(例如)执行上文论述的方法。例如上文论述的输入信号等额外信号可经由可用于产生额外信号的直接数字合成块280a产生，所述直接数字合成块280a可结合额外数/模转换器276c使用。可经由跨阻抗放大器282测量经过干涉式调制器的电流，所述跨阻抗放大器282可结合数/模转换器276d使用。来自跨阻抗放大器的输出可经由混频器284a与由直接数字合成块280b或由数/模转换器产生的相关信号混频。如上文所论述，滤波器286a可用于对所得信号的周期性部分滤波，且数/模转换器288可用于数字化经滤波或未经滤波的所得信号。在其它实施例中，混频器284b可用于将测得的电流与(例如)输入信号混频，且滤波器286b可用于对信号滤波。 

还可使用来自混频器284b的输出进行其它测量。举例来说，来自混频器的输出乘以电流将得到指示正由干涉式调制器使用的总功率的值。如果来自滤波器286b的输出乘以电流，那么结果将是指示干涉式调制器阵列272的一个或一个以上装置所利用的平均功率的值。经配置以确定实际或平均功率使用的测量电路可集成到装置(明确地说，移动装置或其中功率消耗较重要的其它装置)中，以便提供关于功率使用的此信息的确 定。 

噪声减小 

在另一实施例中，可在干涉式调制器的电容的测量中利用扩展频谱技术，但这些技术也可用于其它干涉式调制器特性的测量中。可向系统施加已知输入参数，且所得输出信号可用于确定输出参数。输出信号不仅取决于已知输入参数，而且还取决于此系统中的任何不合乎需要的噪声或干扰，从而使输出参数的测量变复杂。 

如上文所描述，可通过电流的测量进行干涉式调制器的电容的测量，且从所得电流计算电容。所得电容可用于确定(例如)干涉式调制器的滞后曲线。因为测得的电流可能受噪声或干扰影响，所以可利用扩展频谱技术来使此噪声或干扰对测得的电流的影响最小化。使用测得的电流确定的输出参数将不合乎需要地受此噪声或干扰影响，从而使所确定的输出参数不太准确。 

在一个实施例中，用施加到干涉式调制器的驱动电压来调制具有大量随机性的已知信号。在某些实施例中，已知信号可为已知伪随机信号。在其它实施例中，已知信号可为经测量以获得已知信号的纯随机信号。图22A说明将在干涉式调制器上施加的经调制驱动电压290，其中驱动电压已用已知随机或伪随机信号来调制。 

在存在大体上很少或无噪声或干扰的理想情况下，当在干涉式调制器上施加经调制驱动电压290时经过干涉式调制器的所得电流可由图22B的理想所得电流292给出。然而，在噪声或干扰对信号具有影响的实施例中，所得电流可由图22B的所得电流294给出。在所描绘的实施例中，呈DC电压和正弦电压的形式的人为噪声已用作加性噪声。可看出，所得电流294具有正弦形状和归因于噪声或干扰的相对于理想电流292的DC偏移。给定实施例中的特定失真可依据噪声或干扰的起因以多种方式改变所得电流的形状，且可在形状和影响上更随机。 

所得电流可接着经解调以便移除已知随机或伪随机信号的影响，并获得指示在假如未用已知随机或伪随机信号调制驱动电压的情况下的输出的经解调信号。因为用于调制驱动电压的随机或伪随机调制信号是已知的(不论依据设计还是测量)，所以可基于调制信号确定解调信号，所述解调信号可用于移除调制信号的影响。在此情况下，因为电容与电压和电流的时间积分相关，所以调制信号的时间积分可经确定并用作解调信号。 

图22D展示使用调制信号的时间积分作为解调信号从理想所得电流292的解调获得的理想的经解调电流296。图22E展示从所得电流294的解调获得的有噪声的经解调电流298，以及有噪声的经解调电流298的时间均值299。可看出，时间均值299非常接近理想的经解调电流296，而与加性噪声的引入无关。经解调电流298的时间均值299 提供可用于确定干涉式调制器的电容的测量。 

与同调制信号直接相关的经解调信号的使用结合使用已知调制信号提供对随机噪声明显不太敏感的所得测量。此所得电流可结合驱动电压使用以用与上文论述的方式类似的方式确定干涉式调制器的电容，以及确定干涉式调制器的其它性质。 

如上文所论述，此方法可经由与干涉式调制器阵列(例如，干涉式调制器显示器装置)的驱动器电路集成的组件执行。另外，应用不相关的伪随机函数进行调制和解调不会导致输出的变化。因此，如果使用不同的正交伪随机函数在相同系统内同时执行多个此类测量，那么其不会彼此干扰，从而允许在相同系统上进行多个同时测量。举例来说，可同时测量阵列内的多个干涉式调制器像素的电容。 

预期上文论述的以上实施例和方法的各种组合。举例来说，扩展频谱技术可结合广泛多种其它测量使用以使噪声或干扰的影响最小化。另外，本文描述的测试方法可与其它测试MEMS装置的方法组合使用。 

还应认识到，依据实施例而定，除非本文另外明确且清楚地陈述，否则本文描述的任何方法的动作或事件可以其它次序执行，可添加、合并或一起省去(例如，所述方法的实践并非必需所有动作或事件)。 

虽然以上详细描述内容已展示、描述并指出适用于各种实施例的新颖特征，但可进行对所说明的过程的装置的形式和细节上的各种省略、替代和改变。可作出不提供本文陈述的所有特征和益处的一些形式，且一些特征可与其它特征分开使用或实践。 

Claims (30)

1.一种识别MEMS装置中的转变电压的方法，所述方法包括：

提供包括MEMS装置的电路，所述电路经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗；

向所述电路施加恒定电压持续一时间周期，其中所述恒定电压的施加引起所述MEMS装置的状态变化，并且其中所述电路的阻抗在状态变化前后基本相同；

测量所述MEMS装置上的依据时间而变的电压；以及

基于对所述依据时间而变的电压的所述测量而识别所述MEMS装置状态变化的转变电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻抗独立于所述MEMS装置的状态而保持大体上恒定。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路进一步包括与所述MEMS装置串联的电阻，其中所述串联电阻大于所述MEMS装置的电阻。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述串联电阻至少为1MΩ。

5.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述转变电压包括识别所测量的电压在一时间周期大体上保持恒定的电压的期间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述MEMS装置包括并联布置的多个MEMS装置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中MEMS装置的数目足够使得所述MEMS装置之间的寄生电容在所述多个MEMS装置从第一状态转变到第二状态期间将所述MEMS装置上的所述电压维持在大体上恒定的电平。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述MEMS装置的数目大于100。

9.根据权利要求1所述的方法，其中向所述电路施加恒定电压持续一时间周期包括施加保持大体上恒定持续一时间周期的周期性电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述周期性电压包括方形波。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述周期性电压在至少3个电压电平之间交替。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述周期性电压至少跨越所述MEMS装置的预定滞后窗。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述MEMS装置包括干涉式调制器。

14.一种识别MEMS装置阵列中的转变电压的方法，所述方法包括：

向并联布置的MEMS装置阵列施加保持大体上恒定持续一时间周期的驱动电压，其中经由包括与所述MEMS装置阵列串联的电阻的电路来施加所述驱动电压，且其中与所述MEMS装置阵列串联的所述电阻大于所述MEMS装置阵列的电阻，其中施加所述驱动电压引起所述MEMS装置阵列的状态变化，并且其中所述电路的阻抗在施加所述驱动电压期间基本上保持恒定；

测量所述MEMS装置阵列上的依据时间而变的所得电压；以及

识别在所述阵列内的MEMS装置从第一状态转变到第二状态期间所述所得电压保持大体上恒定持续一时间周期所处的转变电压。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述所施加的驱动电压包括大体上方形波形。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述电路的所述电阻相对于所述MEMS装置阵列的所述电阻足够大而使得阻抗保持大体上恒定。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述阵列内的MEMS装置包括干涉式调制器。

18.根据权利要求17所述的方法，所述第一状态对应于所述干涉式调制器的松弛状态，且所述第二状态对应于所述干涉式调制器的崩溃状态。

19.根据权利要求17所述的方法，所述第一状态对应于所述干涉式调制器的崩溃状态，且所述第二状态对应于所述干涉式调制器的松弛状态。

20.一种确定MEMS装置中的转变电压的方法，所述方法包括：

使用经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗的电路来向所述MEMS装置施加包括大体上方形波形的驱动电压，其中施加所述驱动电压引起所述MEMS装置的状态变化，并且其中所述电路的阻抗在状态变化前后基本相同；

测量所述MEMS装置上的依据时间而变的电压；以及

确定所述MEMS装置上的所述电压保持大体上恒定持续一时间周期在所述MEMS装置的状态变化期间所处的至少第一转变电压。

21.根据权利要求20所述的方法，其额外包括确定所述MEMS装置上的所述电压保持大体上恒定持续一时间周期在所述MEMS装置的状态变化期间所处的第二转变电压，其中所述第二转变电压不同于所述第一转变电压。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一转变电压表示所述MEMS装置的激活电压，且所述第二转变电压对应于所述MEMS装置的释放电压。

23.一种配置为确定MEMS装置中的转变电压的装置，其包括：

包括MEMS装置的第一电路，其中所述电路经配置以针对所施加的电压提供大体上恒定的阻抗；以及

经配置以进行以下操作的测量电路：向所述MEMS装置施加恒定电压持续一时间周期；测量所述MEMS装置上的依据时间而变的电压；以及基于对所述依据时间而变的电压的所述测量而识别所述MEMS装置从第一状态转变为第二状态的转变电压，其中所述恒定电压的施加引起所述MEMS装置从所述第一状态转变为所述第二状态，并且其中所述第一电路的阻抗不管所述MEMS装置的状态而保持基本恒定。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述测量电路经配置以识别对应于所述MEMS装置上的所述电压保持大体上恒定持续一时间周期所处的电压的转变电压。

25.根据权利要求23所述的装置，其中MEMS装置包括干涉式调制器。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述转变电压包括所述干涉式调制器的激活电压。

27.根据权利要求25所述的装置，其中所述转变电压包括所述干涉式调制器的释放电压。

28.一种配置为确定MEMS装置中的转变电压的装置，其包括：

用于针对所施加的电压维持恒定阻抗的装置，该装置包括所述MEMS装置；

用于向所述MEMS装置施加电压以引起所述MEMS装置的状态变化的装置，其中所述电压保持大体上恒定持续一时间周期，并且其中所述阻抗不管所述MEMS装置的状态变化而保持恒定；

用于测量所述MEMS装置上的电压的装置；以及

用于基于所述测得的电压识别所述MEMS装置状态发生变化的转变电压的装置。

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于针对所施加的电压维持恒定阻抗的装置包括包含与所述MEMS装置串联的电阻的电路，其中与所述MEMS装置串联的所述电阻大于MEMS装置的电阻。

30.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于识别所述转变电压的装置包括经配置以识别对应于所述MEMS装置上的所述测得的电压保持大体上恒定持续一时间周期所处的电压的转变电压的电路。