TW201519201A - 閉迴路動態電容量測 - Google Patents

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James Steven Edgar
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Abstract

本發明提供用於量測諸如一干涉調變器(IMOD)之一顯示單元的電容之系統、方法及裝置。在一個實例中，一電路可包括一運算放大器(op-amp)、一電壓控制電流源及來自該op-amp之一輸出作為至該電壓控制電流源之一輸入的回饋。該電壓控制電流源之一輸出可經提供至一顯示單元以及該op-amp之一輸入端。可向該op-amp之一第二輸入端提供一斜升參考電壓。

Description

閉迴路動態電容量測 優先權資料
本專利文獻主張2014年4月4日申請且名為「CLOSED LOOP DYNAMIC CAPACITANCE MEASUREMENT」之共同未決且共同讓渡之美國專利申請案第14/245,881號(代理人案號QUALP213/134027)的優先權，該申請案主張Van Lier等人於2013年10月21日申請之名為「Closed Loop Dynamic Capacitance Measurement」之美國臨時專利申請案第61/893,808號(代理人案號134027P1/QUALP213P)的優先權，該等申請案之內容全文皆特此以引用之方式併入且用於任何目的。
本發明係關於機電系統及器件。更具體言之，本發明係關於判定與機電系統器件(諸如，干涉調變器(IMOD))相關聯之電容。
機電系統(EMS)包括具有電元件及機械元件、致動器、轉換器、感測器、光學組件(諸如，鏡子及光學薄膜)及電子器件之器件。可以多種尺度(包括(但不限於)微尺度及奈米尺度)來製造EMS器件或元件。舉例而言，微機電系統(MEMS)器件可包括具有範圍為約一微米至數百微米或更大之大小的結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包括具有小於一微米之大小(包括(例如)小於數百奈米之大小)的結構。可使用沈積、蝕刻、微影及/或蝕刻掉基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電器件及機電器件的其他微機械加工製程來產生機電元 件。
一種類型之EMS器件被稱為干涉調變器(IMOD)。術語IMOD或干涉光調變器係指使用光學干涉之原理選擇性吸收及/或反射光之器件。在一些實施中，IMOD顯示元件可包括一對導電板，該對導電板中之一或兩者可為整體或部分透明的及/或反射的，且能夠在施加適當電信號之後進行相對運動。舉例而言，一個板可包括沈積於基板上方、基板之上或由基板支撐的靜止層，且另一板可包括與靜止層相隔一氣隙之反射膜。一個板相對於另一板之位置可改變入射於IMOD顯示元件上之光的光學干涉。基於IMOD之顯示器件具有廣泛範圍之應用，且預期在改良現有產品及產生新產品(尤其具有顯示能力之產品)中使用。
在一些實施中，IMOD之可移動元件可自起點且在電壓至IMOD之電極之特定施加下移動至特定位置。然而，另一IMOD之可移動元件可自相同起點且在相同的電壓施加下移動至略有不同之位置。可移動元件可包括基於可移動元件之位置以波長反射光的鏡子。因此，IMOD可以不同波長反射光，此係因為可移動元件可在略有不同之位置處。
本發明之系統、方法及器件各自具有若干創新態樣，該等態樣中無單一態樣單獨負責本文中所揭示之所要屬性。
本發明中描述之標的物之一個創新態樣可在一種電路中實施，該電路包括：放大器，其具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端，該放大器之該第一輸入端與電壓參考源耦接；電流源，其具有輸入端及輸出端，該電流源之該輸入端與放大器之輸出端耦接，該電流源之該輸出端與放大器之第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制；及一或多個顯示單元，其具有第一端子，該第一端子與放大器之第二輸入端耦 接且與電流源之輸出端耦接，其中電流源基於與放大器之輸出端相關聯之電壓提供電流，電流增加直至與一或多個顯示單元之第一端子相關聯之電壓等於與電壓參考源相關聯之電壓為止。
在一些實施中，電路可包括回饋電容器，其具有第一端子及第二端子，該回饋電容器之該第一端子與電流源之輸出端耦接，該回饋電容器之該第二端子與放大器之輸出端耦接。
在一些實施中，回饋電容器之電容小於或等於一或多個顯示單元之電容。
在一些實施中，電路可包括類比數位轉換器，其具有與放大器之輸出端耦接之輸入端。
在一些實施中，一或多個顯示單元具有經設置為第一固定電壓之第二端子。
在一些實施中，一或多個顯示單元具有經設置為第一固定電壓之第三端子。
在一些實施中，一或多個顯示單元具有經設置為第二固定電壓之第三端子。
在一些實施中，顯示單元之第一端子與可移動元件相關聯。
在一些實施中，電壓參考源斜升穿過與可移動元件之行進範圍相關聯之電壓範圍。
在一些實施中，可移動元件之行進範圍在顯示單元之第二端子與第三端子之間。
在一些實施中，電流源具有線性增益。
在一些實施中，與一或多個顯示單元之第一端子相關聯的可移動元件經組態以移動至在一或多個顯示單元之第二端子與第三端子之間的位置，直至與顯示單元之第一端子相關聯之電壓等於與電壓參考源相關聯之電壓為止。
本發明中描述之標的物之另一創新態樣可在一種系統中實施，該系統具有：一量測電路，其包括放大器，該放大器具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端，該放大器之該第一輸入端與電壓參考源耦接；及電流源，該電流源具有輸入端及輸出端，該電流源之該輸入端與放大器之輸出端耦接，該電流源之該輸出端與放大器之第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制；一或多個顯示單元，其具有第一端子，該第一端子與放大器之第二輸入端耦接且與電流源之輸出端耦接，其中該電流源基於與放大器之輸出端相關聯之電壓提供電流，電流增加直至與一或多個顯示單元之第一端子相關聯之電壓等於與電壓參考源相關聯之電壓為止；類比數位轉換器(ADC)，其具有與放大器之輸出端耦接之輸入端及提供量測資料之輸出端；及記憶體，其經組態以儲存量測資料。
在一些實施中，微控制器可經組態以分析量測資料。
本發明中描述之標的物之另一創新態樣可在一種用於判定一或多個顯示單元之群組之電容的方法中實施。參考電壓可斜升。參考電壓可與放大器之第一輸入端相關聯，該放大器具有第二輸入端及輸出端。電流源可產生電流。電流源可具有輸入端及輸出端，該電流源之該輸入端與放大器之輸出端耦接，該電流源之該輸出端與放大器之第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制。可提供與一或多個顯示單元之群組之第一端子相關聯的電壓。第一端子可與放大器之第二輸入端耦接且與電流源之輸出端耦接，其中電流源基於與放大器之輸出端相關聯之電壓提供電流，該電流增加直至與一或多個顯示單元之第一端子相關聯之電壓等於與電壓參考源相關聯之電壓為止。
在一些實施中，回饋電容器具有與電流源之輸出端耦接之第一端子及與放大器之輸出端耦接之第二端子。
在一些實施中，基於一或多個顯示單元之群組中之顯示單元的 數目可改變回饋電容器之電容。
在隨附圖式及以下描述中闡述本發明中描述之標的物之一或多個實施的細節。儘管主要在基於EMS之顯示器及基於MEMS之顯示器方面來描述本發明中提供之實例，但本文提供之概念可適用於其他類型之顯示器，諸如，液晶顯示器、有機發光二極體(「OLED」)顯示器及場發射顯示器。其他特徵、態樣及優勢自描述、圖式及申請專利範圍將變得顯而易見。應注意，以下諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
12‧‧‧干涉調變器(IMOD)顯示元件
13‧‧‧光
14‧‧‧可移動反射層
15‧‧‧光
16‧‧‧光學堆疊
18‧‧‧柱
19‧‧‧間隙
20‧‧‧透明基板
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
24‧‧‧列驅動器電路
26‧‧‧行驅動器電路
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧圖框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列/面板/顯示器
36‧‧‧機電系統(EMS)元件陣列
40‧‧‧顯示器件
41‧‧‧外殼
43‧‧‧天線
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧麥克風
47‧‧‧收發器
48‧‧‧輸入器件
50‧‧‧電源供應器
52‧‧‧調節硬體
60a‧‧‧第一線時間
60b‧‧‧第二線時間
60c‧‧‧第三線時間
60d‧‧‧第四線時間
60e‧‧‧第五線時間
62‧‧‧高區段電壓
64‧‧‧低區段電壓
70‧‧‧釋放電壓
72‧‧‧高保持電壓
74‧‧‧高定址電壓
76‧‧‧低保持電壓
78‧‧‧低定址電壓
91‧‧‧EMS封裝
92‧‧‧背板
93‧‧‧凹部
94a‧‧‧背板組件
94b‧‧‧背板組件
96‧‧‧導電通孔
97‧‧‧機械支座
98‧‧‧電觸點
710‧‧‧顯示模組
720‧‧‧開關
750‧‧‧顯示單元
810‧‧‧n型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體M1
820‧‧‧Vcolumn
830‧‧‧Vrow
855‧‧‧Vbias電極
860‧‧‧Vd電極
865‧‧‧Vcom電極
870‧‧‧可移動元件
875‧‧‧介電質
885‧‧‧氣隙
890‧‧‧氣隙
950‧‧‧電容C1
960‧‧‧電容C2
1000‧‧‧量測電路
1010‧‧‧運算放大器
1020‧‧‧電壓控制電流源
1030‧‧‧電容器
1040‧‧‧輸出
1050‧‧‧輸入
1060‧‧‧輸出
1070‧‧‧回饋電容器
1075‧‧‧組態
1080‧‧‧組態
1085‧‧‧電壓源
1110‧‧‧量測
1120‧‧‧量測
1150‧‧‧曲線
1160‧‧‧曲線
1210‧‧‧類比數位轉換器
1220‧‧‧微控制器
1230‧‧‧記憶體
1310‧‧‧群組
1320‧‧‧群組
1330‧‧‧群組
1340‧‧‧群組
1350‧‧‧群組
1360‧‧‧群組
1400‧‧‧方法
1410‧‧‧區塊
1420‧‧‧區塊
1430‧‧‧區塊
1440‧‧‧區塊
1500‧‧‧互連件佈局
1510‧‧‧互連件
1520‧‧‧互連件
1530‧‧‧開關
1600‧‧‧方法
1610‧‧‧區塊
1620‧‧‧區塊
1630‧‧‧區塊
1640‧‧‧區塊
1650‧‧‧區塊
1660‧‧‧區塊
圖1為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個相鄰IMOD顯示元件的等距視圖說明。
圖2為說明併入有基於IMOD的顯示器之電子器件的系統方塊圖，該基於IMOD的顯示器包括IMOD顯示元件之三個元件乘三個元件陣列。
圖3為說明可移動反射層位置對IMOD顯示元件的施加電壓的曲線圖。
圖4為說明在施加各種共同電壓及區段電壓時IMOD顯示元件之各種狀態的表。
圖5A為顯示影像的IMOD顯示元件之三個元件乘三個元件陣列中之顯示資料之圖框的說明。
圖5B為可用於將資料寫入圖5A中所說明之顯示元件之共同信號及區段信號之時序圖。
圖6A及圖6B為包括EMS元件陣列及背板之機電系統(EMS)封裝之一部分的示意性分解部分透視圖。
圖7為說明併入有基於IMOD之顯示器之電子器件的系統方塊圖之實例。
圖8為三端IMOD之實例的電路示意圖。
圖9A、圖9B及圖9C為可移動元件處於不同位置的實例。
圖9D為IMOD中之電容之說明的實例。
圖10A為說明閉迴路量測電路之實例之電路示意圖。
圖10B為說明與圖10A之閉迴路量測電路耦接之三端IMOD的實例之電路示意圖。
圖11A為與IMOD相關聯之電流對電壓之實例的說明。
圖11B為與IMOD相關聯之電容對電壓之實例的說明。
圖12為併入有圖10A之量測電路之系統的系統方塊圖的實例。
圖13說明六乘六顯示陣列之實例。
圖14為說明用於量測電容之方法的流程圖。
圖15為使用圖10A之量測電路量測洩漏之系統方塊圖的實例。
圖16為說明一種用於量測洩漏之方法的流程圖。
圖17A及圖17B為說明包括複數個IMOD顯示元件之顯示器件的系統方塊圖。
各圖式中相同元件符號及名稱均指示相同元件。
以下描述係針對用於描述本發明之創新態樣之目的之某些實施。然而，一般熟習此項技術者將易於認識到，可以眾多不同方式來應用本文中之教示。所描述之實施可在可經組態以顯示影像之任何器件、裝置或系統中實施，不論影像是運動的(諸如視訊)還是靜止的(諸如靜態影像)且不論影像是文本的、圖形的還是圖解的。更特定言之，預期所描述實施可包括在多種電子器件中或與多種電子器件相關聯，該等電子器件諸如(但不限於)：行動電話、具備多媒體網際網路功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型電話、藍芽®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或攜帶 型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧本、平板電腦、印表機、影印機、掃描儀、傳真機、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、攝影機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、腕錶、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(包括里程計顯示器及速度計顯示器等)、駕駛艙控制件及/或顯示器、攝影機景觀顯示器(諸如，車輛中之後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標識、投影儀、建築結構、微波爐、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、攜帶型記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣機/乾衣機、停車計時器、封裝(諸如，在包括微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(諸如，關於一件珠寶或衣物之影像顯示)及各種EMS器件。本文中之教示亦可用於非顯示器應用中，諸如(但不限於)：電子開關器件、射頻濾波器、感測器、加速計、迴轉儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子器件之慣性組件、消費型電子產品之零件、可變電抗器、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造製程及電子測試設備。因此，該等教示並不意欲限於僅在諸圖中描繪之實施，而實情為，具有如一般熟習此項技術者將易於顯見之廣泛適用性。
干涉調變器(IMOD)顯示器可包括具有鏡子之可移動元件，該可移動元件可經定位於各個點處以特定波長反射光。在一些實施中，IMOD之可移動元件可自起點且在電壓至IMOD之電極之特定施加下移動至特定位置。然而，另一IMOD之可移動元件可自相同起點且在對電壓之相同施加下移動至略有不同之位置。本文中所描述之標的物之一些實施包括閉迴路動態電容量測電路以判定與IMOD相關聯之電容，該電容可提供關於可移動元件之位置的指示。因此，可判定待應用於將IMOD移動至相同位置所需之電壓的偏移。在一些實施中，閉 迴路動態電容量測電路可包括運算放大器(op-amp)，其輸出端耦接至電壓控制電流源之輸入端。電壓控制電流源可基於由op-amp之輸出端提供之電壓提供電流以為一或多個IMOD充電。電壓控制電流源之輸出端亦可與op-amp之輸入端耦接。斜升電壓可經提供作為op-amp之第二輸入。op-amp之輸出端亦可與類比數位轉換器耦接。
可實施本發明中所描述的標的物之特定實施以實現以下潛在優勢中之一或多者。閉迴路動態電容量測電路可提供IMOD之可移動元件可移動至錯誤位置且因此以非預期波長反射光之指示。若IMOD經指示為偏離其預期效能，則可向施加至IMOD之電壓提供偏移，以使得可移動元件可移動至預期位置，且因此以預期波長反射光。閉迴路動態電容量測電路亦可具有低信雜比以量測電容之小改變。此外，可藉由將三端IMOD之單一端子耦接至閉迴路動態電容量測電路來獲得量測。
所描述實施可適用之合適EMS或MEMS器件或裝置的實例為反射式顯示器件。反射式顯示器件可併入有干涉調變器(IMOD)顯示元件，該等顯示元件可經實施以使用光學干涉原理選擇性吸收及/或反射入射於其上之光。IMOD顯示元件可包括部分光學吸收器、可相對於該吸收器移動之反射器及經界定在吸收器與反射器之間的光學諧振腔。在一些實施中，反射器可移動至兩個或兩個以上不同位置，此可改變光學諧振腔之大小且藉此影響IMOD之反射率。IMOD顯示元件之反射光譜可產生相當寬的光譜帶，其可跨越可見波長移位以產生不同色彩。可藉由改變光學諧振腔之厚度來調整光譜帶之位置。改變光學諧振腔之一個方式為藉由改變反射器相對於吸收器之位置。
圖1為描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個相鄰IMOD顯示元件的等距視圖說明。IMOD顯示器件包括一或多個干涉EMS(諸如，MEMS)顯示元件。在此等器件 中，干涉MEMS顯示元件可以明亮或黑暗狀態組態。在明亮(「鬆弛」、「打開」或「接通」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「斷開」等)狀態下，顯示元件反射極少可見入射光。MEMS顯示元件可經組態以主要在光之特定波長處進行反射，從而允許除黑色及白色之外的色彩顯示。在一些實施中，藉由使用多個顯示元件，可達成不同強度之色彩基色及灰色調。
IMOD顯示器件可包括可按列及行配置之IMOD顯示元件的陣列。陣列中之每一顯示元件可包括至少一對反射層及半反射層，諸如，可移動反射層(亦即，可移動層，亦稱為機械層)及固定部分反射層(亦即，靜止層)，該等層彼此相距可變及可控之距離定位以形成氣隙(亦稱為光學間隙、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。舉例而言，在第一位置(亦即，鬆弛位置)中，可移動反射層可距固定部分反射層一距離而定位。在第二位置(亦即，致動位置)中，可移動反射層可較接近於部分反射層而定位。自兩個層反射之入射光可取決於可移動反射層之位置及入射光之波長而相長及/或相消地干涉，從而針對每一顯示元件產生全反射狀態或非反射狀態。在一些實施中，顯示元件可在未經致動時處於反射狀態，從而反射可見光譜內之光，且顯示元件可在經致動時處於黑暗狀態，從而吸收及/或相消地干涉可見範圍內之光。然而，在一些其他實施中，IMOD顯示元件可在未經致動時處於黑暗狀態，且在經致動時處於反射狀態。在一些實施中，所施加之電壓的引入可驅動顯示元件改變狀態。在一些其他實施中，所施加之電荷可驅動顯示元件改變狀態。
圖1中之陣列之經描繪部分包括呈IMOD顯示元件12之形式的兩個相鄰干涉MEMS顯示元件。在右邊(如所說明)的顯示元件12中，說明可移動反射層14處於靠近、鄰近或接觸光學堆疊16之致動位置中。跨越右邊的顯示元件12施加之電壓Vbias足以使可移動反射層14移動且 亦將其維持在致動位置中。在左邊(如所說明)的顯示元件12中，說明可移動反射層14處於距包括部分反射層之光學堆疊16一距離(其可基於設計參數預定)之鬆弛位置中。跨越左邊的顯示元件12施加之電壓V0不足以導致可移動反射層14致動至致動位置(諸如，右邊的顯示元件12之致動位置)。
在圖1中，一般用指示入射在IMOD顯示元件12上之光13及自左邊的顯示元件12反射之光15的箭頭來說明IMOD顯示元件12之反射性質。入射在顯示元件12上之光13的大部分可經由透明基板20朝向光學堆疊16透射。入射在光學堆疊16上之光的一部分可經透射穿過光學堆疊16之部分反射層，且一部分將經由透明基板20反射回來。光13的經透射穿過光學堆疊16之部分可自可移動反射層14向後朝向(及穿過)透明基板20反射。自光學堆疊16之部分反射層反射之光與自可移動反射層14反射之光之間的(相長及/或相消)干涉將部分地判定自器件之觀看側或基板側上之顯示元件12反射的光15之波長的強度。在一些實施中，透明基板20可為玻璃基板(有時稱為玻璃板或面板)。玻璃基板可為或包括(例如)硼矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃、石英、派熱司(Pyrex)或其他合適的玻璃材料。在一些實施中，玻璃基板可具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米之厚度，但在一些實施中，玻璃基板可更厚(諸如，數十毫米)或更薄(諸如，小於0.3毫米)。在一些實施中，可使用非玻璃基板，諸如，聚碳酸酯、丙烯酸系物、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)基板。在此實施中，非玻璃基板將很可能具有小於0.7毫米之厚度，但基板可視設計考慮而更厚。在一些實施中，可使用非透明基板，諸如，基於金屬箔片或不鏽鋼之基板。舉例而言，包括固定反射層及部分透射且部分反射之可移動層的基於反向IMOD之顯示器可經組態以看作圖1之顯示元件12(自基板之相對側看)，且可由非透明基板支撐。
光學堆疊16可包括單一層或若干層。該(等)層可包括電極層、部分反射且部分透射之層及透明介電層中之一或多者。在一些實施中，光學堆疊16係導電的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)藉由將以上層中之一或多者沈積至透明基板20上而製造。可由諸如各種金屬(例如，氧化銦錫(ITO))之多種材料形成電極層。部分反射層可由部分反射之各種材料(諸如各種金屬(例如，鉻及/或鋁)、半導體及介電質)形成。部分反射層可由一或多個材料層形成，且該等層中之每一者可由單一材料或材料之組合形成。在一些實施中，光學堆疊16之某些部分可包括單一半透明厚度之金屬或半導體，其充當部分光學吸收器及電導體兩者，而(例如，光學堆疊16或顯示元件之其他結構之)不同的更導電之導電層或部分可用以在IMOD顯示元件之間匯通信號。光學堆疊16亦可包括覆蓋一或多個導電層之一或多個絕緣或介電層或一導電/部分吸收層。
在一些實施中，光學堆疊16之至少一些層可經圖案化為平行條帶，且可形成如下文進一步描述之顯示器件中之列電極。如一般熟習此項技術者將理解，術語「經圖案化」在本文中用以指代遮蔽以及蝕刻製程。在一些實施中，可將高度導電且反射之材料(諸如，鋁(Al))用於可移動反射層14，且此等條帶可形成顯示器件中之行電極。可移動反射層14可形成為經沈積的一或多個金屬層之一系列平行條帶(與光學堆疊16之列電極正交)以形成沈積於支撐件(諸如所說明之柱18及位於柱18之間的介入犧牲材料)之上的行。當蝕刻掉犧牲材料時，界定之間隙19或光學腔可形成在可移動反射層14與光學堆疊16之間。在一些實施中，柱18之間的間隔可為約1μm至1000μm，而間隙19可約小於10,000埃(Å)。
在一些實施中，每一IMOD顯示元件(無論處於致動狀態或鬆弛狀態)可視為由固定反射層及移動反射層形成之電容器。當不施加電壓 時，可移動反射層14保持處於機械鬆弛狀態，如藉由圖1之左邊的顯示元件12所說明，其中間隙19處於可移動反射層14與光學堆疊16之間。然而，當將一電位差(亦即，電壓)施加至選定列及行中之至少一者時，形成於對應顯示元件處之列電極與行電極之相交處的電容器變為帶電，且靜電力將電極牽拉在一起。若所施加電壓超出臨限值，則可移動反射層14可變形且移動靠近或抵靠光學堆疊16。如由圖1中之右邊的經致動顯示元件12所說明，光學堆疊16內之介電層(未圖示)可防止短路且控制層14與層16之間的分離距離。不管所施加之電位差的極性，該行為可係相同的。雖然陣列中之一系列顯示元件可在一些例子中被稱為「列」或「行」，但一般熟習此項技術者將易於理解，將一個方向稱為「列」且將另一方向稱為「行」係任意的。再聲明，在一些定向上，可將列視為行，且將行視為列。在一些實施中，列可稱為「共同」線，且行可稱為「區段」線，或反之亦然。此外，顯示元件可均勻地配置於正交的列及行(「陣列」)中，或以非線性組態配置，例如，具有相對於彼此之某些位置偏移(「馬賽克」)。術語「陣列」及「馬賽克」可指代任何組態。因此，雖然將顯示器稱為包括「陣列」或「馬賽克」，但在任何例子中元件自身不需要彼此正交地配置，或按均勻分佈安置，而可包括具有不對稱形狀及不均勻分佈之元件的配置。
圖2為說明併入有基於IMOD的顯示器之電子器件的系統方塊圖，該基於IMOD的顯示器包括IMOD顯示元件之三個元件乘三個元件陣列。該電子器件包括可經組態以執行一或多個軟體模組之處理器21。除執行作業系統外，處理器21可經組態以執行一或多個軟體應用程式，包括網頁瀏覽程式、電話應用程式、電子郵件程式或任何其他軟體應用程式。
處理器21可經組態以與陣列驅動器22通信。陣列驅動器22可包 括將信號提供至(例如)顯示陣列或面板30之列驅動器電路24及行驅動器電路26。圖1中說明之IMOD顯示器件之橫截面由圖2中之線1-1來展示。儘管圖2為了清晰起見而說明IMOD顯示元件之3x3陣列，但顯示陣列30可含有極大數目之IMOD顯示元件，且可在列中具有與行中不同數目的IMOD顯示元件，且反之亦然。
圖3為說明可移動反射層位置對IMOD顯示元件的施加電壓的曲線圖。對於IMOD，列/行(亦即，共同/區段)寫入程序可利用如圖3中說明之顯示元件的滯後性質。在一個實例實施中，IMOD顯示元件可使用約10伏特之電位差以使可移動反射層或鏡子自鬆弛狀態變成致動狀態。當電壓自彼值減小時，隨著電壓降回至低於(在此實例中)10伏特，可移動反射層維持其狀態；然而，可移動反射層並未完全鬆弛，直至電壓降至低於2伏特為止。因此，存在一電壓範圍(在圖3之實例中，近似3伏特至7伏特)，在該範圍中，存在元件在鬆弛或致動狀態下均穩定的所施加電壓的窗。此窗在本文中被稱為「滯後窗」或「穩定窗」。對於具有圖3之具有滯後性質之顯示陣列30，列/行寫入程序可經設計以一次定址一或多個列。因此，在此實例中，在給定列之定址期間，在經定址列中待致動之顯示元件可曝露至約10伏特之電壓差，且待鬆弛之顯示元件可曝露至接近零伏特之電壓差。在定址之後，顯示元件可曝露至穩定狀態或在此實例中近似5伏特之偏壓電壓差，以使得該等顯示元件保持處於先前選通或寫入之狀態中。在此實例中，在經定址之後，每一顯示元件經歷約3伏特至7伏特之「穩定窗」內的電位差。此滯後性質特徵使IMOD顯示元件設計能夠在相同的施加電壓條件下在預先存在之致動狀態或鬆弛狀態下均保持穩定。由於每一IMOD顯示元件(無論在致動狀態下還是鬆弛狀態下)可充當由固定反射層及移動反射層形成之電容器，故此穩定狀態可在不實質上消耗或損耗功率之情況下在滯後窗內保持於一穩定電壓。此外，若 所施加之電壓電位保持實質上固定，則基本上極少或無電流流至顯示元件中。
在一些實施中，可藉由根據給定列中之顯示元件之狀態的所要改變(若存在)沿著行電極之集合施加呈「區段」電壓形式之資料信號來產生影像之圖框。可依次定址陣列之每一列，使得一次一列地寫入圖框。為了將所要資料寫入至第一列中之顯示元件，可將對應於第一列中之顯示元件之所要狀態的區段電壓施加於行電極上，且可將呈特定「共同」電壓或信號之形式的第一列脈衝施加至第一列電極。接著可改變區段電壓之集合以對應於第二列中之顯示元件之狀態的所要改變(若存在)，且可將第二共同電壓施加至第二列電極。在一些實施中，第一列中之顯示元件不受沿著行電極施加的區段電壓之改變影響，且保持處於其在第一共同電壓列脈衝期間所設定之狀態中。對於整個系列之列(或者行)，可以順序方式重複此程序以產生影像圖框。可藉由以每秒某一所要數目個圖框不斷地重複此程序而用新影像資料再新及/或更新圖框。
跨越每一顯示元件施加之區段信號及共同信號之組合(亦即，跨越每一顯示元件或像素之電位差)判定每一顯示元件之所得狀態。圖4為說明在施加各種共同電壓及區段電壓時IMOD顯示元件之各種狀態的表。如一般熟習此項技術者將易於理解，可將「區段」電壓施加至行電極或列電極，且可將「共同」電壓施加至行電極或列電極中之另一者。
如圖4中所說明，當沿共同線施加釋放電壓VCREL時，沿共同線之所有IMOD顯示元件將被置於鬆弛狀態(或稱為釋放狀態或未致動狀態)中，而與沿區段線施加之電壓(亦即，高區段電壓VSH及低區段電壓VSL)無關。特定言之，當沿共同線施加釋放電壓VCREL時，跨越調變器顯示元件或像素之電位電壓(或稱為顯示元件或像素電壓)可在沿 彼顯示元件之對應區段線施加高區段電壓VSH及低區段電壓VSL時皆在鬆弛窗(參見圖3，亦稱為釋放窗)內。
當將保持電壓(諸如，高保持電壓VCHOLD_H及低保持電壓VCHOLD_L)施加於共同線上時，IMOD顯示元件沿彼共同線之狀態將保持恆定。舉例而言，鬆弛的IMOD顯示元件將保持處於鬆弛位置中，且經致動IMOD顯示元件將保持處於致動位置中。可選擇保持電壓，使得顯示元件電壓在沿著對應區段線施加高區段電壓VSH及低區段電壓VSL時皆將保持在穩定窗內。因此，在此實例中，區段電壓擺動為高VSH與低區段電壓VSL之間的差，且小於正穩定窗或負穩定窗之寬度。
當在共同線上施加定址或致動電壓(諸如，高定址電壓VCADD_H或低定址電壓VCADD_L)時，可藉由沿著各別區段線施加區段電壓而將資料選擇性地寫入至沿彼共同線之調變器。可選擇區段電壓，以使得致動取決於所施加之區段電壓。當沿共同線施加定址電壓時，一個區段電壓之施加將導致在穩定窗內之顯示元件電壓，從而使顯示元件保持未致動。相比之下，另一區段電壓之施加將導致在穩定窗外之顯示元件電壓，從而導致顯示元件之致動。引起致動之特定區段電壓可取決於使用哪一定址電壓而變化。在一些實施中，當沿共同線施加高定址電壓VCADD_H時，高區段電壓VSH之施加可使調變器保持於其當前位置中，而低區段電壓VSL之施加可引起調變器之致動。作為推論，當施加低定址電壓VCADD_L時，區段電壓之效應可相反，其中高區段電壓VSH引起調變器之致動，且低區段電壓VSL實質上不影響調變器之狀態(亦即，保持穩定)。
在一些實施中，可使用跨越調變器產生相同極性電位差的保持電壓、定址電壓及區段電壓。在一些其他實施中，可使用時常使調變器之電位差的極性交替的信號。跨越調變器之極性之交替(亦即，寫 入程序之極性之交替)可減少或抑制在單一極性之重複寫入操作之後可能發生之電荷積聚。
圖5A為顯示影像的IMOD顯示元件之三個元件乘三個元件陣列中之顯示資料之圖框的說明。圖5B為可用於將資料寫入圖5A中所說明之顯示元件之共同信號及區段信號之時序圖。圖5A中由暗黑網紋圖案展示之經致動IMOD顯示元件處於黑暗狀態(亦即，其中反射光的實質部分係在可見光譜外)中以便導致向(例如)檢視者顯現為黑暗。未致動之IMOD顯示元件中之每一者反射對應於其干涉腔間隙高度之色彩。在寫入圖5A中所說明之圖框之前，顯示元件可處於任何狀態中，但圖5B之時序圖中所說明之寫入程序假定每一調變器在第一線時間60a之前已被釋放且駐留於未致動狀態下。
在第一線時間60a期間：將釋放電壓70施加於共同線1上；施加於共同線2上之電壓自高保持電壓72開始且移動至釋放電壓70；且沿共同線3施加低保持電壓76。因此，沿共同線1之調變器(共同1，區段1)、(共同1，區段2)及(共同1，區段3)保持於鬆弛或未致動之狀態中歷時第一線時間60a的持續時間，沿共同線2之調變器(共同2，區段1)、(共同2，區段2)及(共同2，區段3)將移動至鬆弛狀態，且沿共同線3之調變器(共同3，區段1)、(共同3，區段2)及(共同3，區段3)將保持處於其先前狀態中。在一些實施中，因為共同線1、2或3中無一者曝露於導致線時間60a期間之致動之電壓位準(亦即，VCREL-鬆弛，及VCHOLD_L-穩定)，所以沿區段線1、2及3施加之區段電壓將對IMOD顯示元件之狀態無影響。
在第二線時間60b期間，共同線1上之電壓移動至高保持電壓72，且沿共同線1之所有調變器保持於鬆弛狀態中而與所施加之區段電壓無關，此係因為無定址或致動電壓施加於共同線1上。沿共同線2之調變器歸因於釋放電壓70之施加而保持於鬆弛狀態中，且當沿共同 線3之電壓移動至釋放電壓70時，沿共同線3之調變器(共同3，區段1)、(共同3，區段2)及(共同3，區段3)將鬆弛。
在第三線時間60c期間，藉由將高定址電壓74施加於共同線1上來定址共同線1。因為在此定址電壓之施加期間沿區段線1及2施加低區段電壓64，所以跨越調變器(共同1，區段1)及(共同1，區段2)之顯示元件電壓大於調變器之正穩定窗(亦即，電壓差超過一特性臨限值)之高端，且調變器(共同1，區段1)及(共同1，區段2)經致動。相反地，因為沿區段線3施加高區段電壓62，所以跨越調變器(共同1，區段3)之顯示元件電壓小於調變器(共同1，區段1)及(共同1，區段2)之顯示元件電壓，且保持在調變器之正穩定窗內；調變器(共同1，區段3)因此保持鬆弛。又，在線時間60c期間，沿共同線2之電壓減小至低保持電壓76，且沿共同線3之電壓保持在釋放電壓70，從而使沿共同線2及3之調變器處於鬆弛位置中。
在第四線時間60d期間，共同線1上之電壓返回至高保持電壓72，從而使沿共同線1之調變器處於其各別經定址狀態中。共同線2上之電壓降低至低定址電壓78。因為沿區段線2施加高區段電壓62，所以跨越調變器(共同2，區段2)之顯示元件電壓低於調變器之負穩定窗之較低端，從而使調變器(共同2，區段2)致動。相反地，因為沿區段線1及3施加低區段電壓64，所以調變器(共同2，區段1)及(共同2，區段3)保持處於鬆弛位置中。共同線3上之電壓增加至高保持電壓72，從而使沿共同線3之調變器處於鬆弛狀態中。接著，共同線2上之電壓轉變回至低保持電壓76。
最後，在第五線時間60e期間，共同線1上之電壓保持在高保持電壓72，且共同線2上之電壓保持在低保持電壓76，從而使沿著共同線1及2之調變器處於其各別經定址狀態中。共同線3上之電壓增加至高定址電壓74以定址沿共同線3之調變器。由於低區段電壓64施加於區段 線2及3上，所以調變器(共同3，區段2)及(共同3，區段3)致動，同時沿區段線1施加之高區段電壓62使得調變器(共同3，區段1)保持於鬆弛位置中。因此，在第五線時間60e之末尾，3×3顯示元件陣列處於圖5A中所展示之狀態中，且將保持處於彼狀態下，只要沿著共同線施加保持電壓即可，而與當正定址沿著其他共同線(未圖示)之調變器時可發生的區段電壓之變化無關。
在圖5B之時序圖中，給定寫入程序(亦即，線時間60a至60e)可包括高保持電壓及定址電壓或低保持電壓及定址電壓之使用。一旦已完成針對給定共同線之寫入程序(且將共同電壓設定至具有與致動電壓相同極性之保持電壓)，則顯示元件電壓保持處於給定穩定窗內，且直至將釋放電壓施加於該共同線，方穿過該鬆弛窗。此外，當在定址調變器之前作為寫入程序的部分而釋放每一調變器時，調變器之致動時間而非釋放時間可判定線時間。具體言之，在調變器之釋放時間大於致動時間之實施中，可施加釋放電壓持續長於單一線時間的時間，如圖5A中所描繪。在一些其他實施中，沿著共同線或區段線施加之電壓可變化以慮及不同調變器(諸如，不同色彩之調變器)之致動電壓及釋放電壓的變化。
圖6A及圖6B為包括EMS元件陣列36及背板92之EMS封裝91之一部分的示意性分解部分透視圖。圖6A展示切除背板92之兩個隅角以更好地說明背板92之某些部分，而圖6B展示沒有切除隅角的情況。EMS陣列36可包括基板20、支撐柱18及可移動層14。在一些實施中，EMS陣列36可包括IMOD顯示元件陣列，其具有在透明基板上之一或多個光學堆疊部分16，且可移動層14可實施為可移動反射層。
背板92可為基本上平坦的或可具有至少一個波狀表面(例如，背板92可形成有凹部及/或凸部)。背板92可由任何合適材料(無論是透明還是不透明、導電還是絕緣的材料)製成。用於背板92之合適材料包 括(但不限於)玻璃、塑膠、陶瓷、聚合物、層壓板、金屬、金屬箔片、科伐合金(Kovar)或電鍍科伐合金。
如圖6A及圖6B中所示，背板92可包括一或多個背板組件94a及94b，該等背板組件可部分或整體嵌入背板92中。如圖6A中可見，背板組件94a嵌入背板92中。如圖6A及圖6B中可見，背板組件94b安置在形成於背板92之表面中之凹部93內。在一些實施中，背板組件94a及/或94b可自背板92之表面突出。儘管背板組件94b安置在背板92之面向基板20之側面上，但在其他實施中，該等背板組件可安置在背板92之相對側上。
背板組件94a及/或94b可包括一或多個主動或被動電氣組件，諸如，電晶體、電容器、電感器、電阻器、二極體、開關及/或諸如封裝、標準或離散積體電路(IC)之IC。可用於各種實施中之背板組件之其他實例包括天線、電池及感測器(諸如，電感測器、觸控感測器、光學感測器或化學感測器)或薄膜沈積之器件。
在一些實施中，背板組件94a及/或94b可與EMS陣列36之部分電通信。諸如跡線、凸塊、柱或通孔之導電結構可形成於背板92或基板20中之一或兩者上，且可彼此接觸或接觸其他導電組件以在EMS陣列36與背板組件94a及/或94b之間形成電連接。舉例而言，圖6B包括在背板92上之一或多個導電通孔96，該一或多個導電通孔可與在EMS陣列36內自可移動層14向上延伸之電觸點98對準。在一些實施中，背板92亦可包括使背板組件94a及/或94b與EMS陣列36之其他組件電隔絕的一或多個絕緣層。在背板92由透氣材料形成的一些實施中，背板92之內表面可塗佈有蒸氣障壁(未圖示)。
背板組件94a及94b可包括用以吸收可進入EMS封裝91之任何濕氣的一或多種乾燥劑。在一些實施中，乾燥劑(或其他吸濕材料(諸如，除氣劑))可(例如)作為用黏著劑安裝至背板92(或形成於背板92中之凹 部中)之薄片與任何其他背板組件分開地提供。或者，乾燥劑可整合至背板92中。在一些其他實施中，乾燥劑可(例如)藉由噴塗、網版印刷或任何其他合適方法直接或間接塗覆於其他背板組件上。
在一些實施中，EMS陣列36及/或背板92可包括機械支座97以維持背板組件與顯示組件之間的距離，且藉此防止彼等組件之間的機械干涉。在圖6A及圖6B中所說明之實施中，機械支座97形成為自背板92突出的與EMS陣列36之支撐柱18對準之柱。或者或另外，諸如軌條或柱之機械支座可沿EMS封裝91之邊緣提供。
儘管在圖6A及圖6B中未說明，但可提供部分或完全包圍EMS陣列36之密封件。密封件可與背板92及基板20一起形成封閉EMS陣列36之保護腔。密封件可為半封閉密封件，諸如習知環氧基黏著劑。在一些其他實施中，密封件可為封閉式密封件，諸如薄膜金屬焊件或玻璃料。在一些其他實施中，密封件可包括聚異丁烯(PIB)、聚胺基甲酸酯、液態旋塗式玻璃、焊料、聚合物、塑膠或其他材料。在一些實施中，加強型密封劑可用於形成機械支座。
在替代實施中，密封環可包括背板92或基板20中之一或兩者的延伸件。舉例而言，密封環可包括背板92之機械延伸件(未圖示)。在一些實施中，密封環可包括分離部件，諸如，O形環或其他環形部件。
在一些實施中，EMS陣列36及背板92係在附接或耦接在一起之前單獨地形成。舉例而言，基板20之邊緣可附接且密封至背板92之邊緣，如上文所論述。或者，EMS陣列36及背板92可形成且結合在一起以作為EMS封裝91。在一些其他實施中，EMS封裝91可以任何其他合適方式製造，諸如藉由在EMS陣列36上方藉由沈積來形成背板92之組件。
圖7為說明併入有基於IMOD之顯示器之電子器件的系統方塊圖 之實例。此外，圖7描繪陣列驅動器22之將信號提供至(例如)顯示陣列或面板30之列驅動器電路24及行驅動器電路26的實施，如先前所論述。
作為實例，第四列中之顯示模組710可包括開關720及顯示單元750。可自列驅動器電路24向顯示模組710提供列信號及共同信號。亦可自行驅動器電路26向顯示模組710提供行信號。顯示模組710之實施可包括各種不同設計。在一些實施中，顯示單元750可與開關720耦接，該開關諸如其閘極耦接至提供至汲極之列信號及行信號之電晶體。每一顯示單元750可包括作為像素之IMOD顯示元件。
圖8為三端IMOD之實例的電路示意圖。在一些實施中，圖8之電路可包括圖4之顯示單元750(例如，IMOD)。圖8之電路包括圖7之經實施為n型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體M1810的開關720。電晶體M1 810之閘極耦接至可由圖7之列驅動器電路24提供之Vrow 830。電晶體M1 810亦耦接至可由圖7之行驅動器電路26提供之Vcolumn 820。特定言之，若對Vrow 830加偏壓以接通電晶體M1 810，則可將Vcolumn 820上之電壓施加至Vd電極860。
在實施中，顯示單元750可為包括以下三個端子或電極之三端IMOD：Vbias電極855、Vd電極860及Vcom電極865。顯示單元750亦可包括可移動元件870及介電質875。可移動元件870可包括鏡子。可移動元件870可與Vd電極860耦接。另外，在一些實施中，氣隙885可在Vbias電極855與Vd電極860之間。氣隙890可在Vd電極860與Vcom電極865之間。在一些實施中，顯示單元750亦可包括一或多個電容器。舉例而言，一或多個電容器可耦接在Vd電極860與Vcom電極865之間或耦接在Vbias電極855與Vd電極860之間。
可移動元件870可定位於Vbias電極855與Vcom電極865之間的各個點處，以便以特定波長反射光。特定言之，Vbias電極855、Vd電極860 及Vcom電極865之施加之電壓偏壓可判定可移動元件870之位置。可移動元件870之位置亦可判定氣隙885及氣隙890之大小。
製程變化、溫度梯度及其他效應可導致個別顯示單元(諸如，IMOD)之效能不同。亦即，相同的電壓施加可允許兩個不同IMOD之可移動元件870自一致起點移動至兩個稍微不同之位置。舉例而言，圖9A、圖9B及圖9C為可移動元件870在不同位置中的實例。在圖9A中，可移動元件870定位於重設位置中，例如，抵靠介電質875且朝向Vbias電極855。因此，氣隙885不可用且氣隙890較大。在圖9B中，可移動元件870定位於Vbias電極855與Vcom電極865之間的不同點處。舉例而言，圖9B之可移動元件可自圖9A中所展示之重設位置移動。在圖9B中，氣隙885因為可移動元件870例如藉由將電壓施加至Vbias電極855、Vd電極860及Vcom電極865中之一或多者而遠離介電質875及Vbias電極855(亦即，重設位置)定位而出現。此外，氣隙890之大小小於圖9A中之氣隙890之大小。
然而，在相同的電壓施加下且自相同位置(例如，重設位置)移動可移動元件870的另一IMOD可將可移動元件870定位至稍微不同之位置。在圖9C中，可移動元件870可自圖9A之重設位置定位。然而，在圖9C中，可移動元件870在與圖9B之可移動元件870不同之位置處。圖9C中之可移動元件870遠離圖9B中之可移動元件870之位置△d 960而定位。另外，氣隙885及890之大小與圖9B之氣隙885及890不同。
因此，圖9B及圖9C中表示之IMOD兩者以不同波長反射光。舉例而言，圖9B之IMOD可處於預期位置，但圖9C之IMOD位於非預期位置，且因此以非預期波長反射光。
圖9D為IMOD中之電容之說明的實例。在圖9D中，電容C1 950可為Vbias電極855與Vd電極860之間的等效電容。舉例而言，電容C1 950可為氣隙885及介電質875之等效串聯電容。電容C2 960可為Vd電極 860與Vcom電極865之間的等效電容。舉例而言，電容C2 960可為氣隙890及可移動元件870之等效串聯電容。氣隙885及890可影響電容C1 950及電容C2 960之電容值。因此，當可移動元件870經定位時，氣隙885及890之大小可改變，且因此改變電容C1 950及電容C2 960之值。
圖10A為說明閉迴路量測電路之實例之電路示意圖。圖10A之量測電路1000可用於提供關於顯示單元(諸如，IMOD)之電容(例如，電容C1 950及電容C2 960)的量測，且因此提供關於可移動元件870之位置的指示。
在圖10A之量測電路1000中，運算放大器(op-amp)1010提供輸出Vin 1060，該輸出為至電壓控制電流源1020之輸入。電壓控制電流源1020提供輸出Iout 1040作為至op-amp 1010之輸入。Op-amp 1010亦可包括另一輸入Vref 1050。Iout 1040亦可經提供至一或多個顯示單元，諸如，模型化為電容器1030及回饋電容器1070之IMOD。回饋電容器1070亦可與Vin 1060耦接。在一些實施中，回饋電容器1070可包括提供等效電容之多個電容器。
圖10B為說明與圖10A之閉迴路量測電路耦接之三端IMOD的實例之電路示意圖。如先前所論述，當氣隙885及氣隙890之大小改變(亦即，自定位可移動元件870改變)時，IMOD之電容值亦可改變。在圖10A中，一或多個IMOD可模型化為電容器1030，其中電容基於氣隙885及/或890之大小而改變。在一些實施中，三端IMOD中之每一者之端子可耦接至固定電壓，諸如0V。第二端子可與Iout1040耦接。端子可與Vbias電極855、Vd電極860及/或Vcom電極865相關聯。因此，可量測電容C1 950(亦即，Vbias電極855與Vd電極860之間的電容)及電容C2 960(亦即，Vd電極860與Vcom電極865之間的電容)。舉例而言，若Vd電極860與Iout 1040耦接，且Vcom電極865為另一端子(例如，在圖10A中接地)，則電容器1030可模型化電容C2 960。同樣，若Vd電極860與 Iout 1040耦接，且Vbias電極855為另一端子(例如，在圖10A中接地)，則電容器1030可模型化電容C1 950。電容C1 950及電容C2 960亦可經並行量測。作為實例，在圖10B之組態1075中，Vbias電極855及Vcom電極865兩者可例如接地，且Vd電極860可與Iout 1040耦接。亦即，Vbias電極855及Vcom電極865可與同一電壓源耦接且經施加相同電壓偏壓。作為另一實例，在圖10B之組態1080中，Vd電極860可與Iout 1040耦接，且可對Vbias電極855及Vcom電極865兩者加偏壓至不同電壓。在組態1080中，Vcom電極865與接地耦接，且Vbias電極855與另一電壓源1085耦接。在圖10B中，三端IMOD之端子可與電壓源耦接，以使得當量測係由量測電路1000提供時端子不浮動。然而，在另一實施中，組態可包括浮動端子(例如，Vbias電極855或Vcom電極865)。在一些情境中，組態1080可提供量測，該等量測提供對可移動元件870之位置之更好指示。組態1075或具有浮動電極之組態可提供更好靈敏度(例如，電容變化可為較高比例之經量測電容)。
圖10A中之Vref 1050可提供電壓斜升(例如，0至14V)作為至op-amp 1010之輸入。0至14V之電壓範圍可與將可移動元件870在其整個行進範圍中移動相關聯。舉例而言，若可移動元件870處於重設位置(例如，圖9A)中，0至14V之電壓範圍可提供可移動元件870自重設位置移動至其行進範圍之端點的位置，例如，抵靠或朝向Vcom電極865。
電壓控制電流源1020可經組態以提供特定增益，例如，每1毫伏(mV)1奈安培(nA)(亦即，線性增益)。亦即，對於由op-amp 1010之輸出Vin 1060提供之每一毫伏，電壓控制電流源1020可提供1nA。大體而言，具有敏感增益之電壓控制電流源可提供低信雜比，使得可量測具有低電容變化之少量顯示單元。在其他實施中，電壓控制電源流1020可提供非線性增益。在一些情境中，提供線性增益可允許根據由 量測電路1000提供之電流量測更容易進行電容計算。
因此，op-amp 1010之輸出(亦即，Vin 1060)提供輸入Vref 1050之間的差分輸入電壓及模型化為電容器1030之顯示單元(例如，IMOD在與Iout 1040耦接時之Vd電極860)上之電壓。由於將Vin 1060作為回饋提供至電壓控制電流源1020，故電壓控制電流源1020之輸出(亦即，Iout 1040)將提供電流增加，直至與Iout 1040耦接之IMOD之端子上的電壓匹配Vref 1050上之電壓為止。亦即，Vin 1060可保持上升，直至Iout 1040足夠高以將電容器1030充電至匹配Vref 1050之電壓。因此，IMOD之可移動元件870可在Vref 1050之電壓斜升時移動貫穿其行進範圍。由於可移動元件870在Vref 1050之電壓斜升時移動，故氣隙885及氣隙890之大小可改變，且因此，電容C1 950及電容C2 960亦可改變。
因此，關於Vin 1060(亦即，op-amp 1010之輸出端)之量測資料與用於為與Iout 1040耦接之電極(例如，與可移動元件870相關聯之Vd電極860)充電之電流成比列。由於Vin 1060上之電壓與提供至Vd電極860以使可移動元件870移動貫穿整個行進範圍之電流成比列，故電容可由自Vin 1060收集之資料計算。因此，由op-amp 1010提供之Vin 1060上之電壓可用於產生IMOD之電容資料。電容資料可用於判定可移動元件870之位置。如本文中隨後所論述，類比數位轉換器可用於收集Vin 1060上之資料。資料可儲存於記憶體中且由微控制器分析。
在一些實施中，回饋電容器1070可與Iout 1040及Vin 1060耦接。回饋電容器1070可藉由降低Vin 1060(亦即，op-amp 1010之輸出端)上之振盪而幫助維持op-amp之穩定操作。在一些實施中，回饋電容器1070之電容可等於或小於電容器1030之電容。舉例而言，電容器1070之電容可在2.7微微法拉(pF)至10pF之間。在一些實施中，若25個IMOD經模型化為電容器1030，則電容器1070可具有2.7pF之電容。
圖11A為與顯示單元(諸如，IMOD)相關聯之電流對電壓之實例的說明。在圖11A中，量測1110可與第一IMOD或IMOD群組相關聯。量測1120可與第二IMOD或IMOD群組相關聯。x軸可表示電壓例如自2V斜升至14V之Vref 1050。y軸可表示與Iout 1040相關聯之電流(亦即，由電壓控制電流源1020基於Vin 1060所提供之電壓而產生的電流)。
如前文所論述，製程變化導致之偏差、溫度梯度及其他效應可使IMOD或IMOD群組具有不同特性，且因此具有不同效能。因此，量測1110及量測1120與不同曲線相關聯。
基於Vin 1060量測資料，可獲得電容值。圖11B為與IMOD相關聯之電容對電壓之實例的說明。在圖11B中，曲線1150可與有關於量測1110之第一IMOD或IMOD群組相關聯。曲線1160可與有關於量測1120之第二IMOD或IMOD群組相關聯。x軸可表示電壓斜升之Vref 1050。y軸可表示當Vref 1050電壓斜升時與IMOD相關聯之電容。因為電容與氣隙885及/或890之不同大小相關聯，所以y軸上之電容值表示可移動元件870之不同位置。因此，若與曲線1150及1160相關聯之IMOD及IMOD群組執行相同，則相同的電壓施加將導致相同電容值，此係因為可移動元件870將移動至同一預期位置。因此，曲線1150及曲線1160將為相同的。然而，在圖11B中，相同的電壓施加導致針對曲線1150及1160之不同電容值，此係歸因於不同之效能特性，如前文所論述。因此，曲線1150及1160不同。
舉例而言，將8V施加至第一IMOD之IMOD群組可提供1.85e至10法拉(F)之電容值。1.85e至10F之電容可與某一大小之氣隙相關聯(亦即，可移動元件870已自起始位置定位至特定位置，以使得特定大小之氣隙亦形成在可移動元件870及IMOD之電極之間)。然而，在可移動元件870自相同起始位置移動之情況下，第二IMOD及IMOD群組可針對在Vref 1050上施加8V而提供1.80e至10F之電容值。亦即，對於 第二IMOD及IMOD群組，可移動元件870可移動至與第一IMOD或IMOD群組不同之位置。因此，當各別可移動元件870需移動至相同位置時，可提供偏移(例如，基於由圖10A中之電路1000提供之量測判定之偏移)，以使得可施加稍微不同之電壓，以便使可移動元件870移動至相同位置，且因此以相同波長反射光。
圖12為併入有圖10A之量測電路之系統的系統方塊圖的實例。如先前所論述，量測電路1000可提供關於顯示器30中之一或多個IMOD之量測資料。在一些實施中，由量測電路1000產生之量測資料可提供至類比數位轉換器(ADC)1210。亦即，Vin 1060(亦即，op-amp 1010之輸出)可為至ADC 1210之輸入。
在實施中，ADC 1210可數位化資料且將其提供至可將量測資料儲存於記憶體1230中之微控制器1220。在其他實施中，ADC 1210可將量測資料儲存於記憶體1230中。
微控制器1220可分析記憶體1230中之量測資料且判定待提供至用於對Vbias電極855、Vd電極860及Vcom電極865加偏壓之驅動器電路(例如，列驅動器電路24及行驅動器電路26)之偏移。如先前所論述，偏移可用於判定適當電壓偏壓以將可移動元件870定位至預期位置。
微控制器1220亦可分析記憶體1230中之量測資料，或在自ADC 1210接收資料時，且改變與量測電路1000或顯示器30相關聯之各種參數。舉例而言，微控制器1220可基於量測資料改變(例如，提高或降低)電壓控制電流源1020基於正被量測之顯示單元(例如，IMOD)之數目的增益，如下所論述。另外，微控制器1220可藉由改變電壓範圍或斜升速率改變Vref 1050之斜升。改變斜升速率亦可用於控制電壓控制電流源1020之增益，此係因為較高斜升速率允許較高回應。舉例而言，Vref 1050行進穿過電壓範圍之時間可自2.5ms變至3.0ms，或反之亦然。另外，可改變電壓範圍。舉例而言，量測資料可在不同Vref 1050電壓範圍處獲得，諸如，自1V斜升至15V、自15V斜降至1V、以負電壓自-1V斜降至-15V且以負電壓自-15V斜升至-1V。因此，在不同斜升速率及/或電壓範圍處之各種量測可由量測電路1000產生。
微控制器1220亦可改變一次量測之IMOD之數目。亦即，與Iout 1040耦接之IMOD之數目亦可由微控制器1220改變。圖13說明六乘六顯示陣列30之實例。
作為實例，量測電路1000可首先一次量測一列中之六個IMOD。因此，IMOD群組1310可包括六個IMOD，其具有與如在群組1310中之Iout 1040耦接之端子。在下一列中，微控制器1220可組態顯示陣列30，以使得僅三個IMOD與Iout 1040耦接。因此，群組1320及1330可獨立地與Iout 1040耦接且提供單獨的Vin 1060量測。接著，可選擇包括兩個單獨列中之十二個IMOD之群組1340。群組1350及1360亦可由微控制器1220組態。
在一些實施中，若群組中之IMOD之數目增加，則Vref 1050之斜升速率可降低，以使得在不改變電壓控制電流源1020之增益的情況下，op-amp 1010之輸出回應可保持近似相似。舉例而言，當微控制器1220組態IMOD自群組1330(亦即，三個IMOD)至群組1340(亦即，十二個IMOD)之選擇時可降低Vref 1050之斜升速率。
在實施中，若群組中之顯示單元之數目改變，則電容器1070(例如，單一電容器或電容器群組)之電容亦可由微控制器1220動態地改變。舉例而言，若群組中之顯示單元之數目增加，則電容器1070之電容可增加。若群組中之顯示單元之數目降低，則電容器1070之電容可降低，以使得電容器1070之總電容小於或等於與群組中之顯示單元相關聯之電容。
電容器1070之電容可經由各種機構改變。舉例而言，大量電容 器可經由開關彼此串聯及/或並聯耦接。微控制器1220可控制開關且接通或斷開特定開關，以使得由多個電容器提供等效電容。其他實例包括可變電抗器(例如，變容二極體)、基於MEMS或NEMS之可變或調諧電容器或任何其他可變電容器或機構以提供可變電容。
在另一實施中，群組中之IMOD之數目可因微控制器1220分析量測資料而改變。例如，若大部分或大量IMOD經指示為偏離預期電容值，則較少量之IMOD可經分組在一起以提供Vin 1060量測。
在一些實施中，微控制器1220亦可改變與IMOD或IMOD群組相關聯之端子，該端子與Iout 1040耦接且用於提供Vin 1060。舉例而言，微控制器1220可組態IMOD，以使得量測Vbias電極855與Vd電極860之間的電容C1 950。微控制器1220亦可組態IMOD，以使得量測Vd電極860與Vcom電極865之間的電容C2 960。
圖14為說明用於量測電容之方法的流程圖。在方法1400中，在區塊1410處，作為輸入提供至op-amp之參考電壓可在與貫穿可移動元件870之行進範圍中定位該可移動元件相關聯的電壓下斜升。在區塊1420處，可將op-amp之輸出作為回饋提供至電壓控制電流源以根據增益產生電流，如先前所論述。因此，電流可經提供至顯示單元或顯示單元群組(例如，IMOD或IMOD群組)，且因此，亦可產生電壓。在區塊1430處，電壓可經提供至op-amp。因此，op-amp可提供輸出作為參考電壓之差分輸入電壓及與顯示單元或顯示單元群組相關聯之電壓。該方法結束於區塊1440。
圖15為使用圖10A之量測電路或與其相似之實施量測洩漏之系統方塊圖的實例。在圖15中，互連件佈局1500可表示用於顯示單元(諸如，IMOD)之電極的互連件。舉例而言，在一個實施中，垂直互連件可與Vd電極860相關聯，且水平互連件可與Vbias電極855及/或Vcom電極865相關聯。因此，互連件佈局1500中之每一相交點可表示IMOD。
在圖15中，互連件1510可例如在0V處加偏壓。互連件1520可與圖14中之量測電路1000之Iout 1040耦接。互連件佈局1500中之另一互連件可在相同電壓(例如，1V)處加偏壓。另外，量測電路1000可經由開關1530與互連件1520耦接。此外，量測電路1000之Vref 1050可經設置為固定電壓(諸如，1V)而非斜升電壓源。
若Vref 1050經設置為1V且互連件1510與互連件1520之間不存在洩漏，則量測電路1000之輸出應為0V，因為Iout 1040應遵循來自Vref 1050的1V，且因此，量測電路1000之輸出將為0V。然而，若互連件1520與互連件1510之間存在洩漏，則電壓可偏離0V，因為Iout 1040可不遵循Vref 1050。亦即，若在0V處加偏壓之互連件1510與耦接Iout 1040之互連件1520之間存在洩漏，則Iout 1040上之電壓可由於洩漏至互連件1510而不為1V(亦即，Vref 1050之電壓)，且因此，量測電路1000之輸出可不為0V。
在一些實施中，可量測顯示單元之多個群組的洩漏，類似於量測與顯示單元群組之電容相關聯之Vin 1060，如先前所論述。舉例而言，一次可量測與25個顯示單元相關聯之洩漏。因此，Vref 1050可經設置為1V以施加1V至Vd電極860，且顯示單元之其他側(諸如，IMOD之電極855及電極865)可經設置為0V。
在實施中，量測電路1000可經由開關1530與互連件佈局1500中之一或多個垂直互連件耦接。接著可逐一以來自互連件佈局1500中之其餘者的另一電壓對互連件佈局1500中之每一水平互連件加偏壓。當以另一電壓對所有水平互連件加偏壓時，開關1530可經組態以將量測電路1000與另一垂直互連件耦接，且又可逐一以另一電壓對水平互連件加偏壓。可重複該程序直至判定與每一顯示單元相關聯之洩漏為止。
圖16為說明用於量測洩漏之方法的流程圖。在方法1600中，在 區塊1610處，量測電路可耦接至第一互連件群組中之第一互連件。舉例而言，在圖15之實例中，量測電路可耦接至與顯示單元之電極相關聯之垂直互連件。在區塊1620中，可對來自第二互連件群組之第二互連件加偏壓至第一電壓。舉例而言，可對與顯示單元之另一電極相關聯之互連件(並非第一互連件)加偏壓至0V。在區塊1630處，可以第二電壓(諸如，1V)對第一及第二群組中之剩餘互連件加偏壓，以使得可產生洩漏電流。在區塊1640中，量測電路中之參考電壓可經設置為第二電壓。舉例而言，Vref 1050亦可經設置為1V。在區塊1650中，可產生量測電路之電壓。若電壓為0V，則與第一互連件及第二互連件相關聯之電極之間不存在洩漏。在區塊1660處，方法結束。
圖17A及圖17B為說明包括複數個IMOD顯示元件之顯示器件40的系統方塊圖。顯示器件40可為(例如)智慧型手機、蜂巢式或行動電話。然而，顯示器件40之相同組件或其輕微變化亦說明各種類型之顯示器件，諸如電視機、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持型器件及攜帶型媒體器件。
顯示器件40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入器件48及麥克風46。外殼41可由各種製造程序(包括射出模製及真空成形)中之任一者形成。此外，外殼41可由各種材料中之任一者製成，該等材料包括(但不限於)：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。外殼41可包括可與不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。
顯示器30可為如本文中所描述之多種顯示器中之任一者，包括雙穩態或類比顯示器。顯示器30亦可經組態以包括：平板顯示器，諸如，電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或非平板顯示器，諸如，CRT或其他管式器件。此外，顯示器30可包括如本文中所描述之基於IMOD之顯示器。
顯示器件40之組件示意性地說明於圖17A中。顯示器件40包括外殼41且可包括至少部分圍封於其中之額外組件。舉例而言，顯示器件40包括網路介面27，其包括可耦接至收發器47之天線43。網路介面27可為可在顯示器件40上顯示之影像資料的來源。因此，網路介面27為影像源模組之一個實例，但處理器21及輸入器件48亦可起影像源模組之作用。收發器47連接至處理器21，該處理器連接至調節硬體52。調節硬體52可經組態以調節信號(諸如，濾波或以其他方式操縱信號)。調節硬體52可連接至揚聲器45及麥克風46。處理器21亦可連接至輸入器件48及驅動器控制器29。驅動器控制器29可耦接至圖框緩衝器28且耦接至陣列驅動器22，該陣列驅動器又可耦接至顯示陣列30。顯示器件40中之一或多個元件(包括圖17A中未具體描繪之元件)可經組態以充當記憶體器件且經組態以與處理器21通信。在一些實施中，電源供應器50可向特定顯示器件40設計中之實質上所有組件提供電力。
網路介面27包括天線43及收發器47，以使得顯示器件40可經由網路與一或多個器件通信。網路介面27亦可具有降低(例如)處理器21之資料處理要求之一些處理能力。天線43可傳輸及接收信號。在一些實施中，天線43根據IEEE 16.11標準(包括IEEE 16.11(a)、IEEE 16.11(b)或IEEE 16.11(g))或IEEE 802.11(包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n)及其另外實施來傳輸及接收RF信號。在一些其他實施中，天線43根據藍芽®標準來傳輸及接收RF信號。在蜂巢式電話之情況下，天線43可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、陸地集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、 高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用於在無線網路(諸如，利用3G、4G或5G技術之系統)內通信之其他已知信號。收發器47可預先處理自天線43接收之信號，以使得該等信號可由處理器21接收及進一步操縱。收發器47亦可處理自處理器21接收之信號，以使得該等信號可經由天線43自顯示器件40傳輸。
在一些實施中，收發器47可用接收器替換。此外，在一些實施中，網路介面27可由影像源替換，該影像源可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料。處理器21可控制顯示器件40之總操作。處理器21自網路介面27或影像源接收資料(諸如壓縮影像資料)及將該資料處理為原始影像資料或處理為可易於處理為原始影像資料之格式。處理器21可發送經處理之資料至驅動器控制器29或至圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常係指識別一影像內之每一位置處之影像特性的資訊。舉例而言，此等影像特性可包括色彩、飽和度及灰度階。
處理器21可包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯示器件40之操作。調節硬體52可包括用於將信號傳輸至揚聲器45及用於接收來自麥克風46之信號的放大器及濾波器。調節硬體52可為顯示器件40內之離散組件，或可併入處理器21或其他組件內。
驅動器控制器29可直接自處理器21抑或自圖框緩衝器28獲取由處理器21產生之原始影像資料，且可適當地重新格式化該原始影像資料以用於高速傳輸至陣列驅動器22。在一些實施中，驅動器控制器29可將該原始影像資料重新格式化為具有光柵狀格式之資料流，以使得其具有適合於跨越顯示陣列30掃描之時間次序。接著，驅動控制器29將經格式化之資訊發送至陣列驅動器22。儘管諸如LCD控制器之驅動器控制器29常常作為獨立積體電路(IC)而與系統處理器21相關聯，但可以許多方式來實施此等控制器。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入 處理器21中、作為軟體嵌入處理器21中，或以硬體與陣列驅動器22完全整合。
陣列驅動器22可自驅動器控制器29接收經格式化之資訊，且可將視訊資料重新格式化為一組平行之波形，該組波形被每秒許多次地施加至來自顯示器之x-y顯示元件矩陣之數百且有時數千個(或更多)引線。
在一些實施中，驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適用於本文中所描述之任何類型的顯示器。舉例而言，驅動器控制器29可為習知顯示控制器或雙穩態顯示控制器(諸如，IMOD顯示元件控制器)。另外，陣列驅動器22可為習知驅動器或雙穩態顯示驅動器(諸如，IMOD顯示元件驅動器)。此外，顯示陣列30可為習知顯示陣列或雙穩態顯示陣列(諸如，包括IMOD顯示元件陣列之顯示器)。在一些實施中，驅動控制器29可與陣列驅動器22整合。此實施可用於高度整合系統(例如，行動電話、攜帶型電子器件、手錶或小面積顯示器)中。
在一些實施中，輸入器件48可經組態以允許(例如)使用者控制顯示器件40之操作。輸入器件48可包括小鍵盤(諸如，QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、搖桿、觸敏螢幕、與顯示陣列30整合之觸敏螢幕或壓敏或熱敏膜。麥克風46可組態為用於顯示器件40之輸入器件。在一些實施中，經由麥克風46之語音命令可用於控制顯示器件40之操作。
電源供應器50可包括多種能量儲存器件。舉例而言，電源供應器50可為可再充電電池，諸如，鎳鎘電池或鋰離子電池。在使用可再充電電池之實施中，可再充電電池可使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件或陣列之電力而充電。或者，可再充電電池可為可無線充電的。電源供應器50亦可為再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠 太陽能電池或太陽能電池漆)。電源供應器50亦可經組態以自壁式插座接收電力。
在一些實施中，控制可程式性駐留於可位於電子顯示系統中之若干處的驅動器控制器29中。在一些其他實施中，控制可程式性駐留於陣列驅動器22中。以上所描述之最佳化可實施於任何數目個硬體及/或軟體組件中且以各種組態來實施。
如本文中所使用，指代項目清單「中之至少一者」的短語係指彼等項目之任何組合，包括單一成員。作為實例，「a、b或c中之至少一者」意欲涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
可將結合本文中所揭示之實施而描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已經大體按功能性描述，且說明於上述各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中。將此功能性實施於硬體抑或軟體中取決於特定應用及強加於整個系統上之設計約束。
用以實施結合本文中所揭示之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可使用通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經設計以執行本文中所描述之功能的任何組合來實施或執行。通用處理器可為微處理器、或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合，諸如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此類組態。在一些實施中，特定步驟及方法可由特定用於給定功能之電路執行。
在一或多個態樣中，所描述之功能可實施於硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括在此說明書中揭示之結構及其結構等效物) 或其任何組合中。此說明書中所描述之標的物之實施亦可實施為編碼於電腦儲存媒體上的一或多個電腦程式(亦即，電腦程式指令之一或多個模組)以供資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作。
本發明中所描述之實施之各種修改對熟習此項技術者而言可易於顯見，且本文中所界定之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。因此，申請專利範圍不意欲限於本文中所展示之實施，而應符合與本文中揭示之本發明、原理及新穎特徵相一致之最廣泛範疇。另外，一般熟習此項技術者將易於瞭解，術語「上」及「下」有時為便於描述諸圖而使用，且指示對應於在適當定向之頁面上的圖之定向的相對位置，且可能不反映(例如)如所實施之IMOD顯示元件之適當定向。
在此說明書中在單獨實施之上下文中描述之某些特徵亦可在單一實施中以組合實施。相反，在單一實施之上下文中描述之各種特徵亦可單獨地在多個實施中或以任何合適子組合而實施。此外，雖然上文可將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張，但來自所主張之組合之一或多個特徵在一些情況下可自該組合刪除，且所主張之組合可針對子組合或子組合之變化。
相似地，儘管在圖式中以特定次序來描繪操作，但一般熟習此項技術者將易於認識到，此等操作無需以所示之特定次序或以依序次序執行，或所有所說明操作經執行以達成合乎需要的結果。另外，圖式可按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例製程。然而，未描繪之其他操作可併入於示意性說明之實例製程中。舉例而言，可在所說明之操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情況下，多任務及並行處理可為有利的。此外，不應將在上述實施中之各種系統組件的分離理解為在所有實施中需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統可大體上在單一軟體產品中整合 在一起或經封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施在以下申請專利範圍之範疇內。在一些情況下，申請專利範圍中所引證之動作可以不同次序執行且仍達成所要結果。
本文中所揭示之電路及技術利用僅出於說明之目的而提供之值(例如，電壓、電容、尺寸等)的實例。其他實施可涉及不同值。
1000‧‧‧量測電路
1010‧‧‧運算放大器
1020‧‧‧電壓控制電流源
1030‧‧‧電容器
1040‧‧‧輸出
1050‧‧‧輸入
1060‧‧‧輸出
1070‧‧‧回饋電容器

Claims (21)

  1. 一種電路，其包含：一放大器，其具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該放大器之該第一輸入端與一電壓參考源耦接；一電流源，其具有一輸入端及一輸出端，該電流源之該輸入端與該放大器之該輸出端耦接，該電流源之該輸出端與該放大器之該第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制；及一或多個顯示單元，其具有一第一端子，該第一端子與該放大器之該第二輸入端耦接且與該電流源之該輸出端耦接，其中該電流源基於與該放大器之該輸出端相關聯之一電壓提供一電流，該電流增加直至與該一或多個顯示單元之該第一端子相關聯之一電壓等於與該電壓參考源相關聯之一電壓為止。
  2. 如請求項1之電路，其進一步包含：一回饋電容器，其具有一第一端子及一第二端子，該回饋電容器之該第一端子與該電流源之該輸出端耦接，該回饋電容器之該第二端子與該放大器之該輸出端耦接。
  3. 如請求項2之電路，其中該回饋電容器之一電容小於或等於該一或多個顯示單元之一電容。
  4. 如請求項1之電路，其進一步包含：一類比數位轉換器，其具有與該放大器之該輸出端耦接之一輸入端。
  5. 如請求項1之電路，其中該一或多個顯示單元具有經設置為一第一固定電壓之一第二端子。
  6. 如請求項5之電路，其中該一或多個顯示單元具有經設置為該第一固定電壓之一第三端子。
  7. 如請求項5之電路，其中該一或多個顯示單元具有經設置為一第二固定電壓之一第三端子。
  8. 如請求項1之電路，其中該顯示單元之該第一端子與一可移動元件相關聯。
  9. 如請求項8之電路，其中該電壓參考源斜升穿過與該可移動元件之一行進範圍相關聯之一電壓範圍。
  10. 如請求項9之電路，其中該可移動元件之該行進範圍在該顯示單元之一第二端子與一第三端子之間。
  11. 如請求項1之電路，其中該電流源具有一線性增益。
  12. 如請求項1之電路，其中與該一或多個顯示單元之該第一端子相關聯的一可移動元件經組態以移動至在該一或多個顯示單元之一第二端子與一第三端子之間的位置，直至與該等顯示單元之該第一端子相關聯之該電壓等於與該電壓參考源相關聯之該電壓為止。
  13. 如請求項1之電路，其進一步包含：一顯示器，其包括複數個顯示單元；一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經組態以處理影像資料；及一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。
  14. 如請求項13之電路，其進一步包含：一驅動器電路，其經組態以將至少一信號發送至該顯示器；及一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  15. 如請求項13之電路，其進一步包含：一影像源模組，其經組態以將該影像資料發送至該處理器， 其中該影像源模組包含一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
  16. 如請求項13之電路，其進一步包含：一輸入器件，其經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
  17. 一種系統，其包含：一量測電路，其包括：一放大器，其具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該放大器之該第一輸入端與一電壓參考源耦接；及一電流源，其具有一輸入端及一輸出端，該電流源之該輸入端與該放大器之該輸出端耦接，該電流源之該輸出端與該放大器之該第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制；一或多個顯示單元，其具有一第一端子，該第一端子與該放大器之該第二輸入端耦接且與該電流源之該輸出端耦接，其中該電流源基於與該放大器之該輸出端相關聯之一電壓提供一電流，該電流增加直至與該一或多個顯示單元之該第一端子相關聯之一電壓等於與該電壓參考源相關聯之一電壓為止；一類比數位轉換器(ADC)，其具有與該放大器之該輸出端耦接之一輸入端及提供量測資料之一輸出端；及一記憶體，其經組態以儲存該量測資料。
  18. 如請求項17之系統，其進一步包含：一微控制器，其經組態以分析該量測資料。
  19. 一種用於判定一或多個顯示單元之一群組之電容的方法，該方法包含：使與一放大器之一第一輸入端相關聯之一參考電壓斜升，該放大器具有一第二輸入端及一輸出端； 自一電流源產生一電流，該電流源具有一輸入端及一輸出端，該電流源之該輸入端與該放大器之該輸出端耦接，該電流源之該輸出端與該放大器之該第二輸入端耦接，該電流源經電壓控制；及提供與一或多個顯示單元之該群組之一第一端子相關聯的一電壓，該第一端子與該放大器之該第二輸入端耦接且與該電流源之該輸出端耦接，其中該電流源基於與該放大器之該輸出端相關聯之一電壓提供一電流，該電流增加直至與該一或多個顯示單元之該第一端子相關聯之該電壓等於與該電壓參考源相關聯之一電壓為止。
  20. 如請求項19之方法，該方法進一步包含：提供一回饋電容器，該回饋電容器具有與該電流源之該輸出端耦接之一第一端子及與該放大器之該輸出端耦接之一第二端子。
  21. 如請求項20之方法，該方法進一步包含：基於該一或多個顯示單元之該群組中之顯示單元的一數目改變該回饋電容器之一電容。
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