KR20060092870A

KR20060092870A - 간섭 변조기의 히스테리시스를 전자 광학적으로 측정하는방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20060092870A
Application number: KR1020050084149A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 제이. 쿠밍스; 브라이언 제임스 갈리
Original assignee: 아이디씨 엘엘씨
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-08-23
Also published as: US7359066B2; US20080180680A1; US7894076B2; BRPI0503891A; SG155972A1; SG121044A1; US20060066863A1; EP1640769A1; RU2005129947A; TW200619130A; MXPA05010241A; JP2006098391A; CA2514344A1; AU2005203320A1

Abstract

간섭 변조기를 테스트하는 방법 및 장치를 개시한다. 시변하는 전압 자극을 인가하고 간섭 변조기로부터의 결과 반사율을 측정함으로써 간섭 변조기를 테스트할 수 있다.

간섭 변조기, 테스트, 전압 자극, 반사율, 히스테리시스

Description

간섭 변조기의 히스테리시스를 전자 광학적으로 측정하는 방법 및 시스템 {ELECTRO-OPTICAL MEASUREMENT OF HYSTERESIS IN INTERFEROMETRIC MODULATORS}

도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.

도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.

도 3은, 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.

도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.

도5a는, 도 2의 3x3 간섭 변조기 디스플레이의 디스플레이 데이터의 프레임의 일례를 나타낸 것이다.

도 5b는, 도 5a의 프레임을 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 신호와 수직열 신호의 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다.

도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.

도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.

도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.

도 7 은 삼각형 전압 파형이 간섭 변조기에 인가될 때, 시간의 함수인 인가된 전압과 반사 응답의 선도(plot)이다.

도 8은 인가된 전압의 함수인 간섭 변조기로부터의 반사율의 선도이다.

도 9는 시변하는 전압 자극을 인가하고 반사 응답을 측정함으로써 간섭 변조기를 테스트하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 10 은 반사율을 정규화함으로써 간섭 변조기의 작동 전압 및 해방 전압을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 11은 전압 자극을 인가하고 반사 응답을 측정함으로써 간섭 변조기를 테스트하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 12는 전압 자극을 인가하고 인라인 조명 및 검출을 사용하여 반사 응답을 측정함으로써 간섭 변조기를 테스트하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 13은 식별되는 테스트 영역을 구비한 간섭 변조기 어레이를 나타낸 도면이다.

본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템(Micro Elelcro-Mechanical Systems, MEMS)에 관련된다.

미소 기전 시스템(MEMS)은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포 함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는 기판의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기(interferometric modulator)가 있다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 하나의 플레이트는 기판 상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 기기들은 응용 범위가 넓으며, 이러한 형태의 기기의 특성을 이용 및/또는 변경하여 이들의 특성을 기존 제품을 개선하고 새로운 제품을 창출하는 데에 이용할 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다. 고품질을 보증하기 위하여, 이러한 MEMS 기기의 동작을 테스트하는 정확하고 편리한 방법이 제조 공정에 사용될 수 있다. 또한 그러한 방법의 개발이 필요하다.

본 발명은 고품질을 보증하기 위하여 제조 공정에 사용될 수 있는 MEMS 기기의 동작을 테스트하는 정확하고 편리한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시태양을 가지고 있고, 그들 중 하나가 단독으로 모든 바람직한 특성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 점을 고려하여, "발명의 상세한 설명"을 읽고 나면, 본 발명의 특징적 구성이 어떻게 다른 디스플레이 기기에 비해 더 나은 장점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.

일실시예는 복수의 간섭 변조기를 테스트하는 방법을 포함한다. 이 테스트 방법은 상기 간섭 변조기에 삼각형 전압 파형을 인가하는 단계 및 상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예는 복수의 간섭 변조기를 구동하기 위한 전기적 파라미터들을 결정하는 방법을 포함한다. 이 결정 방법은 간섭 변조기에 시변하는 전압 자극을 인가하는 단계, 상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계, 및 상기 시변하는 전압 자극에 응답하는 상기 광 반사율로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 전기적 파라미터는 상기 간섭 변조기의 상태를 변화시키기에 충분한 전기적 파라미터를 나타낸다.

또 다른 실시예는 복수의 간섭 변조기 구조를 테스트하는 방법을 포함한다. 이 테스트 방법은 간섭 변조기에 시변하는 전압 자극을 인가하는 단계, 상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계, 전압의 함수로서 광 반사율을 결정하는 단계, 및 상기 결정에 기초하여 상기 복수의 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기 충분한 품질인지를 식별하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예는 복수의 간섭 변조기를 테스트하는 시스템을 포함한다. 이 테스트 시스템은 상기 복수의 간섭 변조기에 입사광을 제공하도록 된 조명 소스(illumination source), 상기 간섭 변조기의 상태가 변화하도록, 상기 간섭 변조기에 충분한 전압을 인가하도록 된 전압 소스(voltage source), 및 상기 복수의 간섭 변조기로부터 반사된 광을 검출하도록 된 광학 검출기(optical detector)를 포함한다.

또 다른 실시예는 복수의 간섭 변조기를 테스트하는 방법을 포함한다. 이 테스트 방법은 간섭 변조기에 시변하는 전압 자극을 인가하는 단계, 상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계, 상기 인가하는 단계와 상기 검출하는 단계를 한 번 이상 반복하는 단계, 상기 검출된 광 반사율의 적어도 일부의 평균을 구하는 단계, 및 상기 평균 반사율로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예는 컬러 간섭 변조기 디스플레이를 테스트하는 방법을 포함하고, 상기 디스플레이는 각각의 서브 픽셀 타입이 상이한 컬러에 대응하는 복수의 서브 픽셀 타입을 포함한다. 이 테스트 방법은 하나의 서브 픽셀 타입에 시변하는 전압 파형을 인가하는 단계, 상기 서브 픽셀 타입으로부터의 광 반사율을 검출하는 단계, 상기 검출 결과로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계, 및 다른 서브 픽셀 타입에 대해 상기 인가하는 단계, 상기 검출하는 단계, 및 상기 결정하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예는 복수의 간섭 변조기를 테스트하는 시스템을 포함한다. 이 테스트 시스템은 간섭 변조기에 시변하는 전압 파형을 인가하는 수단, 상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 수단, 및 상기 검출된 광 반사율에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 결정하는 수단을 포함한다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하에 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 간섭 변조기는, 간섭 변조기가 구동될 수 있는 방식에 영향을 미치는 히스테리시스 특성(hysteresis characteristic)을 나타낸다. 따라서, 제조된 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기 적합한지를 테스트하는 한 방법은, 원하는 히스테리시스 특성을 보이는지 여부를 결정하는 것이다. 또한, 간섭 변조기의 히스테리시스 특성의 측정은 간섭 변조기의 구동에 사용하기 위한 적절한 전기적 파라미터를 제공할 수 있다. 따라서, 시변하는 전압 자극을 간섭 변조기에 인가하고 상기 간섭 변조기로부터의 반사 응답을 검출함으로써, 간섭 변조기의 히스테리시스 특성을 테스트하는 방법 및 기기에 대해 이하에 설명한다.

다음의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시예들은 동적(예: 비디오) 또는 정적(예: 스틸 이미지)으로, 그리고 텍스트 형태 또는 그림 형태로 이미지를 표시하도록 구성된 모든 기기에 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 실시예들은 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나(hand-held) 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플 레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진 액자, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에 또는 이와 관련하여 구현될 수 있는 것을 의도하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.

간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.

도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행 렬 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 "해방 상태"라고 한다), 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.

도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.

고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트 (18)와 이 포스트(18)들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층 또는 금속층들로 된(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는) 일련의 병렬 스트립으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형가능한 금속층이 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.

전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.

도 2 내지 도 5b는 디스플레이 응용예에에 간섭 변조기의 어레이를 사용하는 공정 및 시스템의 일례를 나타낸 것이다. 도 2는 디스플레이 응용예의 양상들을 구체화할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예 에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium^® Pentium II^® Pentium III^® Pentium IV^® Pentium^®Pro, 8051, MIPS^® Power PC^® ALPHA^®등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.

일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 픽셀 어레이(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 간섭 변조기를 작동시키는 데 요구되는 전위차를 "작동 전위(actuation potential)"라고 할 수 있다. 전압이 그 값으로부터 감소하는 경우에, 그 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이 하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 작동 상태의 간섭 변조기를 해방 상태로 만드는 전위차는 "해방 전위(release potential)"로 알려져 있을 수 있다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 영역(hysteresis window)" 또는 "안정 영역(stability window)"이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은 수평열 스토로브(row strobe)가 인가되는 동안에, 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영) 볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차(steady state voltage difference)를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.

전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따 라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 디스플레이 프레임을 생성하기 위해 픽셀 어레이의 수평열 전극과 수직열 전극을 구동하는 다양한 프로토콜도 또한 공지되어 있으며, 간섭 변조기 디스플레이와 함께 사용될 수 있다.

도 4, 도 5a, 및 도 5b는 도 2의 3x3 어레이에서 디스플레이 프레임을 생성하는 하나의 가능한 구동 프로토콜을 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +V_bias이든 -V_bias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.

도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.

//도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간(line time)" 동안, 수직열 1과 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀 들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것을 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변화될 수 있으며, 위의 예는 단지 예시일 뿐이며, 작동 전압 방법은 간섭 변조기 디스플레이와 함께 사용될 수 있다.

위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되 어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝 및 에칭 단계들을 포함하여, 상술한 구조를 제조하기 위해 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 간섭 변조기의 히스테리시스 특성은 간섭 변조기를 구동할 수 있는 방식에 영향을 미치고, 간섭 변조기가 거의 전력을 소비하지 않고 그 상태를 유지할 수 있는 안정 영역 또는 "메모리" 전압 영역을 제공한다. 따라서, 제조된 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기 적절한지를 테스트하는 한 방법은, 소정의 히스테리시스 특성이 관찰되는지를 결정하는 것이다. 또한, 간섭 변조기의 히스테리시스 특성의 측정은 간섭 변조기의 구동에 사용하기 위한 적절한 전기적 파라미터들을 제공할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 간섭 변조기의 구동에 사용하는 적절한 바이어스 전위, V_bias(여기서는 "V_b"라 한다), 를 히스테리시스 특성을 측정함으로써 결정할 수 있다. 게다가, 일단 간섭 변조기 어레이의 히스테리시스 특성을 알게 되면, 전술한 것 이외에 적합한 구동 기법을 공식화할 수 있다.

따라서, 이하에서는 간섭 변조기의 히스테리시스 특성을 테스트하는 방법 및 기기에 대해 설명한다.

일실시예에서, 히스테리시스 특성은 간섭 변조기에 인가된 시변하는 전압 자극에 응답하는 하나 이상의 간섭 변조기의 반사율을 측정함으로써 결정할 수 있다. 전압 자극은 간섭 변조기가 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 변화하게 하는 것일 수 있다. 따라서, 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 간섭 변조기의 반사율이 상이하기 때문에, 간섭 변조기로부터의 반사율의 검출은 간섭 변조기가 어떤 상태에 있는지를 나타낼 것이다. 일실시예에서, 작동 상태에서는 반사율이 낮고, 비작동 상태에서는 반사율이 높다.

일실시예에서, 시변하는 전압 자극은 삼각형 전압 파형이다. 간섭 변조기의 작동을 유발하기 위해 필요한 전압을 초과하도록 삼각형 전압 파형의 진폭을 선택하는 것이 유리하다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 진폭은 간섭 변조기 작동을 유발하기 위해 필요한 전압의 약 1.0 내지 약 2.0 배이다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 진폭은 간섭 변조기 작동을 유발하기 위해 필요한 전압의 약 1.25 배이다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 주파수는 간섭 변조기 응답이 DC 전압 응답에 가깝게 되기에 충분한 만큼 느리다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 주파수는 약 20 Hz 미만이다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 주파수는 약 1 Hz와 약15 Hz 사이이다. 일실시예에서, 삼각형 전압 파형의 주파수는 약 2.5 Hz이다. 해당 기술 분야의 당업자라면 간섭 변조기의 히스테리시스 특성을 결정하기 위해 삼각형 이외의 시변하는 전압 파형을 인가할 수도 있다는 것을 알 것이다.

도 7에 삼각형 전압 파형의 인가 및 반사 응답의 일례를 나타낸다. 도 7은 간섭 변조기에 인가한 삼각형 전압 파형의 선도(100)과 간섭 변조기의 결과 반사율의 선도(102)를 시간의 함수로 나타낸다. 삼각형 전압 파형을 인가하기 이전에(예컨대, 도 7에서 0 내지 150 ms), 전압은 거의 0이고 간섭 변조기로부터의 반사율은 높다. 이 높은 반사율은 간섭 변조기가 비작동상태에 있기 때문이다. 삼각형 전압 파형의 인가를 시작하면, 전압은 포지티브 방향으로 경사진다(예컨대, 도 7의 150 ms에서 시작). 초기에, 반사율은 높은 상태로 유지되고, 전압이 경사지더라도 비교적 일정하다. 충분히 높은 전압(예컨대, 도 7에서 대략7.3 V)에 도달하면, 간섭 변조기가 작동 상태로 전환되기 때문에 반사율 레벨이 갑자기 떨어진다. 이러한 변화가 발생하는 지점의 전압을 포지티브 작동 전위(V_pa)(104)라고 부를 수 있다. 전압이 더욱 증가함에 따라, 반사율의 변화는 관찰되지 않는다.

이어서, 전압은 네가티브 방향으로 경사진다(예컨대, 도 7의 350 ms에서 시작). 간섭 변조기가 비작동 상태로 돌아감에 따라 반사율이 갑자기 고레벨로 올라가면(예컨대, 도 7의 대략 4.3 V에서), 반사율은 낮게 유지되고 전압이 충분히 낮아질 때까지 비교적 일정하다. 이러한 변화가 발생하는 지점의 전압을 포지티브 해방 전위(V_pr)(106)라고 부를 수 있다. 이 전압은 반사율을 거의 변화시키지 않으면서 네가티브 값으로 더욱 감소될 수 있다. 전압이 충분히 네가티브 값(예컨대, 도 7의 대략 -7.8 V)에 도달하면, 간섭 변조기가 다시 작동되기 때문에 반사율에 갑자스런 감소가 나타난다.

이러한 변화가 발생하는 지점의 전압을 네가티브 작동 전위(V_na)(108)라고 부를 수 있다. 전압이 더 감소함에 따른 반사율의 변화는 나타나지 않는다.

끝으로, 전압이 다시 포지티브 방향으로 경사진다(예컨대, 도 7의 750 ms에서 시작). 간섭 변조기가 비작동 상태로 변화하여 반사율이 갑자기 증가하는 지점에서의 전압이 충분한 레벨로 증가될 때까지(예컨대, 도 7의 대략 -5 V), 반사율에 의미있는 변화는 관찰되지 않는다. 이러한 변화가 발생하는 지점의 전압을 네가티브 해방 전위(V_nr)(110)라고 부를 수 있다. 도 7은 두 개의 메모리 영역(112, 114)의 존재를 설명한다. 두 개의 메모리 영역(112, 114) 내에 인가된 전압은 간섭 변조기 상태를 변화시키지 않는다.

간섭 변조기의 히스테리시스 특성을 특징짓는 4개의 파라미터, V_pa, V_pr, V_na, 및 V_nr 는, 간섭 변조기를 구동하는 데 필요한 전기적 파라미터들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 간섭 변조기를 작동시키기 위해, V_pa 초과 또는 V_na 미만의 전압이 되도록 펄스를 인가하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 간섭 변조기를 해방시키기 위해, V_pr과 V_nr 사이의 전압을 갖는 펄스를 인가하는 것이 바람직하다. 다른 모든 시간에서는, 간섭 변조기의 상태가 변화하지 않도록 두 개의 메모리 영역 내에서 구동 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

전술한 네 개의 파라미터에 대신에, 바이어스 전위(V_b), 오프셋 전위(V_off), 및 단일 메모리 영역(ΔV_mem)을 사용하여 간섭 변조기의 히스테리시스 특성을 규정할 수 있다. 간섭 변조기의 히스테리시스 특성은 포지티브 전위와 네가티브 전위 사이에서 실질적으로 대칭이지만, 이 대칭성(symmetry)은 대개 완전하지는 않다. 예컨대, 도 7에서, V_pa 는 대략 7.3 V이고 V_na 는 대략 -7.8 V. 이러한 불일치는오프셋 전위(V_off)로 인한 특징일 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되지는 않지만, 오프셋 전위는 간섭 변조기를 제조하는 동안에 일부 필름 침적 단계에서 생성된 내재된 전하(embedded charge)에 기인한 것일 수 있다. 오프셋 전위를 간단히 V_pa와 V_na의 평균으로 규정할 수 있다(예컨대, 도 7에서 대략 -0.25 V):

V _off = (V _pa + V _na )/2

다르게는, 오프셋 전위를 메모리 영역들의 중앙의 평균으로 규정할 수 있다:

V _off = [((V _pa + V _pr )/2) +((V _na + V _nr )/2)]/2

해당 기술분야의 당업자는 오프셋 전위의 개념을 표현하는 다른 방법들을 알 것이다. 비록, 히스테리시스 특성에서 두 개의 메모리 영역이 존재하지만, 간섭 변조기를 구동하기 위해 단일 파라미터, Δ_mem, 를 규정할 수 있다. 유리하게는, Δ_mem이내에 들어가는 전압이 두 개의 메모리 영역 중 하나 내에 있도록 Δ_mem를 규정할 수 있다. 따라서, 예컨대, 두 개의 메모리 영역 중에서 가장 작은 것을 Δ_mem에 사용할 수 있다:

Δ _mem = Min[(V _pa - V _pr ),(-(V _na - V _nr )]

바이어스 전위, V_b, 는 메모리 영역 중앙에서의 전압의 진폭으로 규정될 수 있다. 따라서, V_b는 0 V로부터의 메모리 영역의 변위를 규정한다. 두 개의 메모리 영역이 있기 때문에, 단일 파라미터 V_b를 두 개의 메모리 영역의 중앙의 진폭에 대한 평균으로 규정할 수 있다:

V _b = [((V _pa + V _pr )/2) - (V _na + V _nr )/2)]/2

도 8 은, 도 7에 나타낸 히스테리시스 곡선의 다른 도면을 나타낸 것이다. 도 8에서는 반사율(정규화된 광 응답)이 구동 전압의 함수로 나타내어 진다. 전술한 모든 파라미터가 도 8에 나타나 있다. 예컨대, 전압축에는 V_pa(104), V_pr(106), V_na(108), 및 V_nr(110)가 나타나 있다. Δ_mem은 포지티브 메모리 영역(112) 및 네가티브 메모리 영역(114)에 대해 나타나 있다. 히스테리시스 곡선의 비대칭성으로 인해, 오프셋 전위 V_off는 0 V 로부터의 작은 네가티브 오프셋(128)으로 나타나 있다. 끝으로, 바이어스 전위 V_b는 0 V로부터의 메모리 영역의 오프셋(130)으로 나타나 있다. 일실시예에서, 작동 상태의 간섭 변조기로부터 관찰된 평균 반사율을 고정된 포지티브 값(예컨대, 도 8에서 0.25)으로 정규화하고, 비작동 상태의 간섭 변조기로부터 관찰된 평균 반사율을 고정된 네가티브 값(예컨대, 도 8에서 -0.75)으로 정규화함으로써 반사율을 정규화할 수 있다. 그런 다음, 작동 전위 V_pa(104), V_pr(106), V_na(108), 및 V_nr(110)를 정규화된 반사율이 0(영)이었던 전위로 결정할 수 있다.

전술한 파라미터들을 사용하여 간섭 변조기의 적절한 전압 구동 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 오프셋 전위 V_off를 사용하여 모든 구동 전압으로 인가될 DC 오프셋 전위를 규정할 수 있다. 바이어스 전위 V_b를 사용하여 간섭 변조기의 상태를 변화시키지 않고 간섭 변조기에 인가될 수 있는 전압 파형(예컨대, 메모리 파형)의 진폭을 규정할 수 있다. 간섭 변조기를 구동함에 있어 바이어스 전위의 용도 중 하나를 도 4를 참조하여 설명한다. 해당 기술분야의 당업자는 여기에 기술 된 측정 방법에 의해 결정된 파라미터들을 사용하는 다른 구동 기법을 알 수 있을 것이다. 이런 목적의 테스트는 간섭 변조기 디스플레이의 해방 이후에 수행되거나 구동 특성을 조절하기 위한 디스플레이의 동작중에 주기적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 내의 적어도 일부의 간섭 변조기로부터 반사되는 광을 검출하기 위해 광학 검출기를 간섭 변조기 디스플레이 내에 결합할 수 있다.

또한 품질 관리 목적으로 전술한 파라미들을 사용하여 간섭 변조기를 테스트할 수 있다.. 예컨대, 테스트한 간섭 변조기를 디스플레이에 사용할 수 있는지를 여부를 결정하는 파라미터들의 일부 또는 모두에 대해 임계치 및 허용치를 규정할 수 있다. 디스플레이에 간섭 변조기를 사용하는 데 따른 유리한 특성은 오프셋 전위가 낮고, 메모리 영역이 우발적이 작동 또는 해방을 방지할 수 있을 정도로 크며, 바이어스 전위가 두 개의 메모리 영역 사이를 분리할 수 있을 정도로 높다는 것이다. 요구되는 정밀치(precise value) 및 허용치는 간섭 변조기의 특정 응용예에 따라 달라진다. 일실시예에서, 메모리 함수(memory function)는 다음과 같이 정의될 수 있다:

Δ _mem /(V _pa - V _off )

일부 디스플레이 응용예에서, 메모리 함수가 약 0.2 정도의 값을 가지는 것이 바람직하다. 만약, 메모리 함수가 소정의 값에서 상당히 벗어나게 되면, 테스트받는 간섭 변조기는 디스플레이에 사용하기 불충분한 것으로 간주되어 그 테스트는 불합격된다. 다른 바람직한 실시예에서는, 간섭 변조기 어레이를 구동 장치 (drive electronics)에 결합하기 전에 테스트하여, 테스트에 불합격한 간섭 변조기 어레이를 페기하여 비용을 줄인다.

또한, 전술한 파라미터들을 사용하여 간섭 변조기의 물리적인 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 작동 전압은 이동가능한 미러의 장력(tension) 및 스프링 상수(spring constant)와 관련이 있을 수 있다. 따라서, 테스트로 얻은 파라미터들은 히스테리시스 특성이 적합하지 않은 경우에 어떠한 형태의 고장이 발생하였는지를 나타낼 수 있다.

몇몇 실시예에서는, 복수의 간섭 변조기를 테스트하는 방법을 제공한다. 도 9는 가능한 방법의 단계를 나타낸 흐름도이다. 특정 실시예에 따라서는, 도 9에 도시된 단계들에 새로운 단계들을 추가하거나 일부 단계들을 삭제할 수도 있다. 또, 응용예에 따라서는 단계들의 순서를 다시 배치할 수도 있다. 단계 150에서, 시변하는 전압 파형을 간섭 변조기에 인가한다. 전술한 바와 같이, 일실시예에서는 시변하는 전압 파형은 삼각 파형이다. 이 전압 파형을 동시에 복수의 간섭 변조기에 인가할 수 있다. 일실시예에서, 복수의 간섭 변조기는 디스플레이 내의 간섭 변조기 전부보다는 수가 적다.

일실시예에서, 간섭 변조기의 서브 세트만을 테스트하더라도, 모든 간섭 변조기에 전압 파형을 인가한다.

계속하여 단계 152에서, 복수의 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출한다. 디스플레이 내의 모든 간섭 변조기로부터의 반사율을 검출하거나, 또는 디스플레이 내의 간섭 변조기의 서브 세트만의 반사율을 검출할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 디스플레이의 해당 부분만의 반사율을 검출할 목적으로 디스플레이의 일부를 현미경을 사용하여 확대한다. 간섭 변조기를 광원에 노출시키고 반사된 광의 강도를 측정함으로써 반사율을 편리하게 측정한다. 몇몇 실시예에서는, 광 검출기(photo detector)를 사용하여 반사된 광의 강도를 측정한다. 몇몇 실시예에서는, 작동 상태와 비작동 상태에서 관찰되는 반사율의 차이를 증가시키기 위해 광 검출기 앞에 필터를 삽입한다.

단계 152에서 광 반사율을 측정한 후에, 테스트의 목표가 구동 파라미터들을 결정하기 위한 것인지 품질 관리를 목적으로 디스플레이를 테스트하는 것인지에 따라 공정은 다르게 진행될 수 있다. 테스트가 구동 파라미터들을 결정하기 위한 것이면, 분기선 154를 따라 공정을 진행할 수 있다. 테스트가 품질 관리를 위한 것이면, 분기선 156을 따라 공정을 진행할 수 있다. 분기선 154에서는, 하나 이상의 전기적 파라미터를 단계 158에서 결정할 수 있다. 이들 파라미터는 전술한 파라미터 중의 어느 것이거나 또는 간섭 변조기의 적절한 구동 특성을 결정하는데 사용하기에 적합한 임의의 다른 파라미터일 수 있다. 이들 파라미터는 간섭 변조기의 반사율이 갑자기 변화하는 지점의 전압들을 검출함으로써 결정될 수 있다. 이들 전압을 직접 사용하거나 또는 전술한 바와 같이 이들 전압을 사용하여 계산한 다른 파라미터들을 사용할 수 있다. 다르게는, 적절한 알고리즘을 사용하여 히스테리시스 또는 유사한 반사율-전압 곡선을 측정하고 분석할 수 있다. 예컨대, 반사율이 소정의 임계치에 도달한 때의 전압이 결정될 수 있는 곡선이라면 히스테리시스 모델에 적합할 수 있다.

다시 분기선 156을 참조하면, 전압의 함수로서 반사율이 단계 160에서 결정된다. 몇몇 실시예에서는, 단계 160은 단계 158을 참조하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 단계 160에서 이루어진 결정을 사용하여, 단계 162에서 간섭 변조기를 디스플레이에 사용하는 것을 허용하거나 거부할 수 있다. 이러한 허용 또는 거부의 기준은 전술한 바와 같이, 특정 파라미터들에 대한 값과 허용치에 기초하거나 도 8에 나타낸 히스테리시스 특성을 관찰하는 등의 반사율-전압 곡선의 일반적인 형상에 기초할 수 있다.

분기선 154과 분기선 156 은 다음에 임의로 추가의 간섭 변조기를 테스트하여야 하는지 여부를 결정하는 결정 단계 164로 진행한다. 추가의 간섭 변조기는 동일한 어레이 상의 간섭 변조기일 수 있다. 예컨대, 디스플레이 상의 간섭 변조기의 다른 서브 세트를 테스트할 수 잇다. 만일 추가의 간섭 변조기를 테스트해야 한다면, 공정은 추가의 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계 152로 돌아간다. 추가의 간섭 변조기를 데스트할 필요가 없으면, 단계 166에서 공정을 종료한다.

일실시예에서, 도 9에 나타나 있는 단계 150-152-158 또는 150-152-160의 순서는 도 10에 나타낸 흐름도에 따라 처리할 수 있다. 도 10의 단계 150에서, 시변하는 전압을 도 9에서 설명한 바와 같이 인가한다. 단계 170에서, 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 측정하고, 동시에 간섭 변조기에 인가된 전압을 측정한다. 결정 단계 172에서, 시변하는 전압을 인가하는 동안에 아무때나 반사율에 갑작스런 변화가 관찰되었는지를 결정한다. 반사율에 갑자스런 변화가 없다는 것은, 인가된 전압이 간섭 변조기의 작동을 유발시킬 정도로 충분히 높은 레벨에 도달하지 않았다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 반사율에 갑자스런 변화가 없는 것으로 관찰되면, 공정은 단계 174로 진행하여 시변하는 전압의 최대 전압을 증가시키고, 공정은 단계 10을 다시 시작한다. 결정 단계 172에서 반사율에 갑자스런 변화가 관찰되면, 공정은 단계 176로 진행하여 작동 상태의 간섭 변조기로부터 측정된 반사율의 평균을 소정의 포지티브한 고정 값으로 정규화한다. 다음에, 단계 178에서 비작동(예컨대, 0 V) 상태의 간섭 변조기로부터 측정된 반사율을 소정의 네가티브한 고정된 값으로 정규화한다. 끝으로, 단계 180에서, 정규화된 반사율이 0(영)이 되는 전위를 결정함으로써 작동 및 해방 전위를 결정한다. 그 후에, 테스트 공정은 도 9의 단계 164 또는 단계 162로 진행될 수 있다.

일실시예에서는, 시변하는 전압 자극을 주기적으로 인가한다. 따라서, 예컨대, 일련의 복수의 삼각 파형을 간섭 변조기에 인가할 수 있다. 이 일련의 삼각 파형을 사용하여 일련의 히스테리시스 곡선을 검출할 수 있다. 이들 히스테리시스 곡선을 사용하여 다수의 파라미터를 계산할 수 있다. 이들 통계 자료는 구동 파라미터들을 결정하거나 품질 관리에 관한 결정을 하는데 사용할 수 있다. 다르게는, 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 증가시키기 위해 파라미터들을 결정하기 이전에 다수의 히스테리시스 곡선을 평균화한다.

몇몇 실시예에서는, 테스트 공정을 자동화할 수 있다. 따라서, 예컨대, 인가된 전압 자극의 함수인 반사율의 검출을 간섭 변조기 어레이 상의 소정의 영역에서 자동으로 수행할 수 있다. 파라미터들의 계산 및 품질 관리 결정을, 연산 기기 상에서 실행되는 적합한 알고리즘를 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 간섭 변조기 디스플레이의 대량 생산을 높은 처리량으로 달성할 수 있도록 테스트 장치 내에서 간섭 변조기 어레이의 배치(positioning)를 자동화할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 품질 관리 목적으로, 선택된 비율로 대량 생산된 디스플레이의 샘플을 테스트한다.

도 11에 전술한 테스트를 수행하는 데 적합한 장치의 일실시예를 나타낸다. 간섭 변조기 어레이(200)는 전압 구동 소스(202)에 전기적으로 연결되어 있다. 전압 구동 소스(202)는 삼각형 전압 파형과 같은 시변하는 전압 자극을 어레이에 인가한다. 전압 신호는 어레이 내의 모든 간섭 변조기에 동시에 인가될 수 있다. 다르게는, 전압 신호를 반사율을 측정하는 간섭 변조기에만 인가할 수도 있다. 광원(204)은 간섭 변조기를 조명한다. 일실시예에서, 광원(204)으로서 표준 D65 광원을 사용한다. 광원(204)이 간섭 변조기 어레이(200)에 광(206)을 공급하면, 광(206)은 위쪽으로 반사된다. 간섭 변조기 어레이(200)로부터 반사된 광(206)의 강도를 검출하기 위해 광 검출기(208)가 사용될 수 있다. 확산 필름(210)은 선택적으로 간섭 변조기 어레이(200) 위에 배치될 수 있다. 확산 필름(210)이, 간섭 변조기 어레이(200)로 전송되어 간섭 변조기 어레이(200)로부터 반사되는 광(206)을 산란시킨다. 이러한 산란은 광원(204)과 광 검출기(208)를 간섭 변조기 어레이(200)에 대해 소정의 각도(212, 214)로 배치할 수 있도록 해준다.

간섭 변조기 어레이(200)로부터의 반사율은 각도 212와 각도 214가 상보적일 때 최고이지만, 확산 필름(210)의 용도는 정반사 각도를 벗어나는지를 검출할 수 있도록 하는 것이다. 확산 필름(210)을 사용하지 않으면, 광(206 )이 간섭 변조기 어레이(200)에 수직에 가까운 각도로 간섭 변조기 어레이(200)에 입사하고 간섭 변조기 어레이(200)로 반사되는 이점이 있다. 이러한 구성은 간섭 변조기가 전형적으로 좁은 시야각을 가지기 때문에 바람직하다. 보다 넓은 각도에서는 반사 광의 강도가 급격히 저하된다. 적절한 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터(216)를 사용하여 반사율 대 전압 특성(예컨대, 히스테리시스 곡선)을 기록하고 전기적 파라미터들을 계산할 수 있다. 또한 컴퓨터(216)를 사용하여 자동화된 간섭 변조기의 테스트를 제어할 수도 있다.

도 12는 확산 필름을 사용하지 않고, 인라인 조명과 간섭 변조기의 반사율 측정을 위한 검출이 가능한 장치를 나타낸 것이다. 도 12의 구성에서는, 도 11에 나타낸 각도 212 와 각도 214가 사실상 0(영)으로 감소 되었다. 도 12에서, 광원(204)은 빔 스플리터(220)에 광(206)을 공급한다. 광(206)의 일부는 빔 스플리터(220)에서 아래쪽의 간섭 변조기 어레이(200)로 반사된다. 간섭 변조기 어레이(200)는 전압 소스(202)에 의해 구동된다. 간섭 변조기 어레이(200)로부터 다시 반사되어 온 광(206)의 일부는 빔 스플리터(220)를 통과하여 광 검출기(208)로 입사한다. 광 검출기(208)는 전술한 바와 같이 컴퓨터(216)와 연결될 수 있다. 선택적으로, 미소 렌즈(222)를 사용하여 입사광 및 간섭 변조기 어레이(200)의 일부 간섭 변조기 상의 검출 영역에 초점을 맞출 수 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 인라인 조명 및 검출을 실현하기 위한 다른 수단을 잘 알고 있을 것이다. 예컨대, 그 일부는 입사광을 공급하고 나머지는 반사된 광을 검출하는 광섬유 다발을 간섭 변조기 어레이(200)의 소정의 영역 위에 정렬시킬 수 있다.

도 13는 복수의 간섭 변조기 소자(250)를 포함하는 간섭 변조기 어레이(200) 를 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, 미소 렌즈를 사용하여 간섭 변조기 어레이(200)의 일부에 반사율의 검출을 위해 초점을 맞출 수 있다. 따라서, 예컨대, 영역(252)가 테스트 중에 검출되는 영역일 수 있다. 테스트되는 영역(252)은 임의의 적합한 크기일 수 있다. 일실시예에서, 몇몇 간섭 변조기 소자(250)만이 포함된다. 일실시예에서, 대략 1 mm 직경의 스폿(spot)이 측정된다. 몇몇 실시예에서는, 동일 간섭 변조기 어레이(200) 상에서 영역(252, 254, 256, 258, 260)과 같은 다수의 영역을 순차 측정한다. 영역의 수와 영역의 위치는 소정의 테스트 기준에 기초하여 선택할 수 있다. 예컨대, ANSI 또는 VESA가 디스플레이 테스트용으로 권고한 제안된 수의 스폿 측정 및 그 위치를 사용할 수 있다. 일실시예에서, 간섭 변조기 어레이(200)의 중앙 근처의 단일 영역(252)를 측정한다.

일실시예에서는, 컬러 간섭 변조기를 테스트한다. 본 실시예에서, 컬러 각각의 반사율을 개별적으로 테스트 한다는 점에서 유리하다. 따라서, 각각의 서브 픽셀 세트를 개별적으로 구동하여 개별적으로 반사율을 측정할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 내의 모든 적색 서브 픽셀을 시변하는 전압 자극으로 구동하고 녹색 및 청색 서브 픽셀을 작동(예컨대, 어두운) 상태로 구동할 수 있다. 따라서, 오직 적색 서브 픽셀로부터의 반사율만을 측정한다. 청색 및 녹색 서브 픽셀의 개별 히스테리시스 특성도 유사하게 측정될 수 있다.

전술한 예들은 일정한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 해당 분야의 당업자 에게는 다른 실시예들도 명백할 것이다. 또한, 여기에서의 개시 내용을 고려하면, 해당 분야의 당업자에게는 다른 결합, 생략, 대체 및 변형도 또한 명백할 것이다. 본 발명의 권리범위는 이하의 청구범위에 의해서만 제한된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 따른 MEMS 기기의 동작을 테스트하는 정확하고 편리한 방법 및 시스템을 제조 공정에 이용함으로써 제조된 MEMS 기기의 고품질을 보증할 수 있다.

Claims

복수의 간섭 변조기를 테스트하는 방법으로서,

상기 간섭 변조기에 삼각형 전압 파형을 인가하는 단계; 및

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계

를 포함하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형을 인가하는 단계가 상기 간섭 변조기를 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형이 약 20 Hz 미만의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제3항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형이 약 1 Hz 내지 약 15 Hz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 삼각형 파형의 진폭이 상기 간섭 변조기의 포지티브 또는 네가티브로 가는 작동을 일으키는 데 필요한 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제5항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형의 진폭이 상기 간섭 변조기의 포지티브 또는 네가티브로 가는 작동을 일으키는 데 필요한 전압의 약 1.5배보다 작은 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형이 반사성 디스플레이 내의 모든 간섭 변조기에 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 검출하는 단계가 반사형 디스플레이 내의 간섭 변조기 전부보다 적은 수의 간섭 변조기로부터의 반사율을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 검출하는 단계가 광 검출기를 사용하여 반사율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 검출하는 단계가 상기 간섭 변조기 앞에 배치된 확산기를 통해 반사율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제1항에 있어서,

상기 검출하는 단계가 상기 간섭 변조기에 실질적을 수직인 각도에서 반사율을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
복수의 간섭 변조기를 구동하기 위한 전기적 파라미터들을 결정하는 방법으로서,

간섭 변조기에 시변하는 전압 자극을 인가하는 단계;

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계; 및

상기 시변하는 전압 자극에 응답하는 상기 광 반사율로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계

를 포함하며,

상기 전기적 파라미터들은 상기 간섭 변조기의 상태를 변화시키기에 충분한 전기적 파라미터들을 나타내는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가 상기 간섭 변조기를 비작동 상태에서 작동 상태로 변화시키는 데 필요한 전압을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가 상기 간섭 변조기를 작동 상태에서 비작동 상태로 변화시키는 데 필요한 전압을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가 상기 간섭 변조기의 바이어스 전압의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가 상기 간섭 변조기의 오프셋 전압의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가 상기 간섭 변조기의 메모리 영역의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
제12항에 있어서,

상기 결정하는 단계가,

상기 반사율을 하나 이상의 소정의 값으로 정규화하는 단계; 및

상기 정규화된 반사율이 0(영)이 되는 전위를 결정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 파라미터의 결정 방법.
복수의 간섭 변조기 구조를 테스트하는 방법으로서,

간섭 변조기에 시변하는 전압 파형을 인가하는 단계;

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계;

전압의 함수로서 광 반사율을 결정하는 단계; 및

상기 결정 결과에 기초하여 상기 복수의 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기에 충분한 품질인지를 식별하는 단계

를 포함하는 테스트 방법.
제19항에 있어서,

전압의 함수인 상기 광 반사율이 소정의 히스테리시스 특성을 보이면, 상기 복수의 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기에 충분한 품질인 것으로 식별하는 단계를 더 포함하는 테스트 방법.
제19항에 있어서,

전압의 함수로서의 상기 광 반사율이, 상기 간섭 변조기의 메모리 영역(memory window)의 진폭이 소정의 임계 영역(threshold window) 내에 있다는 것을 나타내는 경우에, 상기 복수의 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기에 충분한 품질인 것으로 식별하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
제19항에 있어서,

전압의 함수로서의 상기 광 반사율이, 상기 간섭 변조기의 바이어스 전압의 진폭이 소정의 임계 영역 내에 있다는 것을 나타내는 경우에, 상기 복수의 간섭 변조기가 디스플레이에 사용하기에 충분한 품질인 것으로 식별하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
복수의 간섭 변조기를 테스트 하는 시스템으로서,

복수의 간섭 변조기에 입사광을 공급하도록 된 조명 소스;

상기 간섭 변조기의 상태가 변화하도록 상기 간섭 변조기에 충분한 전압을 인가하도록 된 전압 소스 ; 및

상기 복수의 간섭 변조기로부터 반사된 광을 검출하기 적합한 광학 검출기(optical detector)

를 포함하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 조명 소스가 상기 간섭 변조기에 실질적으로 수직인 각도로 입사광을 공급하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 조명 소스가 반사성 디스플레이 내의 모든 간섭 변조기에 전기적으로 동시에 접속되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 전압 소스가 시변하는 전압 파형을 인가하도록 된 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제26항에 있어서,

상기 전압 소스가 삼각형 전압 파형을 인가하도록 된 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광학 검출기는 광 검출기(photo detector)인 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광학 검출기가 반사성 디스플레이 내의 간섭 변조기 전부보다 적은 수의 간섭 변조기로부터의 광을 검출하도록 된 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광학 검출기가 상기 간섭 변조기에 실질적으로 수직인 각도에서 광을 검출하도록 된 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광학 검출기가 확산기를 통해 광을 검출하도록 된 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광학 검출기 앞에 배치된 필터를 더 포함하는 테스트 시스템.
복수의 간섭 변조기를 테스트하는 방법으로서,

상기 간섭 변조기에 시변하는 전압 파형을 인가하는 단계;

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계;

상기 인가하는 단계와 상기 검출하는 단계를 1번 이상 반복하는 단계;

상기 검출된 반사율의 적어도 일부에 대한 평균을 구하는 단계; 및

상기 평균 반사율로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계

를 포함하는 테스트 방법.
각각의 서브 픽셀 타입이 상이한 컬러에 대응하는 복수의 서브 픽셀 타입을 포함하는 컬러 간섭 변조기 디스플레이를 테스트하는 방법으로서,

하나의 서브 픽셀 타입에 시변하는 전압 파형을 인가하는 단계;

상기 서브 픽셀 타입으로부터의 광 반사율을 검출하는 단계;

상기 검출로부터 하나 이상의 전기적 파라미터를 결정하는 단계; 및

다른 서브 픽셀 타입에 대해 상기 인가하는 단계, 상기 검출하는 단계, 및 상기 결정하는 단계를 반복하는 단계

를 포함하는 테스트 방법.
복수의 간섭 변조기를 테스트하는 시스템으로서,

간섭 변조기에 시변하는 전압 파형을 인가하는 수단;

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 수단; 및

상기 검출된 반사율에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 결정하는 수단

을 포함하는 테스트 시스템.
제35항에 있어서,

상기 시변하는 전압 파형을 인가하는 수단이 전압 소스인 것을 특징으로 하 는 테스트 시스템.
제35항에 있어서,

상기 반사율을 검출하는 수단이 광 검출기인 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
제35항에 있어서,

상기 하나 이상의 파라미터를 결정하는 수단이 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
복수의 간섭 변조기를 검사하는 시스템을 제조하는 방법으로,

복수의 간섭 변조기에 입사광을 공급하도록 구성된 조명 소스를 결합시키는 단계;

테스트할 상기 간섭 변조기의 상태를 변화시키기 위해 상기 간섭 변조기에 충분한 전압을 인가하도록 구성된 전압 소스를 결합시키는 단계; 및

상기 복수의 간섭 변조기로부터 반사된 광을 검출하도록 구성된 광학 검출기를 결합시키는 단계

를 포함하는 테스트 시스템의 제조 방법.
제39항에 있어서,

테스트할 상기 간섭 변조기에 실질적으로 수직인 각도록 입사광을 공급하도록 구성된 광원 소스를 결합시키는 단계를 더 포함하는 테스트 시스템의 제조 방법.
제39항에 있어서,

상기 전압 소스를 반사형 디스플레이 내의 테스트할 간섭 변조기 전부와 동시에 전기적으로 접속되도록 구성하는 단계를 더 포함하는 테스트 시스템의 제조 방법.
제39항에 있어서,

시변하는 전압 파형을 인가하게 구성되도록 상기 전압 소스를 적응시키는 단계를 더 포함하는 테스트 시스템의 제조 방법.
테스트 방법을 사용하여 테스트된 간섭 변조기로서,

상기 테스트 방법이,

상기 간섭 변조기에 삼각형 전압 파형을 인가하는 단계; 및

상기 간섭 변조기로부터의 광 반사율을 검출하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
제43항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형을 인가하는 단계가 상기 간섭 변조기를 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 변화시키는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
제43항에 있어서,

상기 삼각형 전압 파형이 반사성 디스플레이 내의 모든 간섭 변조기에 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
제43항에 있어서,

상기 반사율을 검출하는 단계가 광 검출기를 사용하는 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
제43항에 있어서,

상기 검출하는 단계가 상기 간섭 변조기에 실질적으로 수직인 각도에서 반사율 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.