[发明专利]使用微机电系统装置的压力测量

说明书

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、发射且/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，其中的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。这些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性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。

当前发明的装置希望测量所述装置周围的压力，且尽管其具有与干涉式调制器相类似的结构，但其可具有或者可不具有典型的干涉调制器的光学特性。

发明内容

本发明的一个方面是用于测量压力的装置，所述装置包括：至少一个包括由空间分离的两个层的元件，其中所述空间的尺寸在可变的时间周期中响应于施加在所述两个层上的电压而改变；以及测量模块，其经配置以测量所述时间周期，其中所述时间周期指示所述装置周围的环境压力。

本发明的另一方面是一种测量环境压力的方法，其包括将电压施加在MEMS装置的两个层上，测量所述装置的响应时间的值特征，以及基于所测得的值来确定所述装置周围的压力。

本发明的又一方面是一种用于测量压力的装置，所述装置包括：至少一个包括由空间分离的两个导电层的元件，其中所述空间的尺寸在可变的时间周期中响应于施加在所述两个层上的电压的变化而改变；测量模块，其经配置以当施加在所述两个导电板之间的电压存在改变时测量随着时间而变在两个导电层之间流动的电流；以及处理器，其经配置以确定施加电压脉冲时与发生运动电流的局部最大值时之间的时间差，其中所述处理器进一步经配置以使所述时间差与环境压力相关联。

附图说明

图1A展示处于释放状态的本发明的实施例。

图1B展示处于激活状态的本发明的实施例。

图1C展示施加电压和归因于所述施加电压的本发明的一个实施例的电流响应。

图2是展示根据本发明的一个实施例的测量压力的方法的流程图。

图3是MEMS装置的一个示范性实施例的可移动镜位置对施加电压的图表。

图4是描绘作为干涉式调制器显示器的本发明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第一层(可移动反射层)处于松弛位置，且第二干涉式调制器的第一层处于激活位置。

图5是本发明的示范性实施例。

具体实施方式

对干涉式光调制器的典型使用涉及利用所述装置的光学特性。在一些实施例中，所述干涉式光调制器是具有两个状态的双稳装置，每一状态具有不同的光学特性。特定调制器所处的状态可通过施加适当的电信号来控制。因此，干涉式光调制器较好地适合于显示器应用。然而，具有与干涉式光调制器类似的结构的MEMS装置的其它特性可用于其它目的，例如，对所述装置周围的环境压力进行的测量。

图1A展示在第一时间处于松弛状态的本发明的实施例，且图1B展示在第二时间处于激活状态的同一MEMS装置。图1C展示能够导致激活的施加电压和归因于所述施加电压的本发明的一个实施例的电流响应。图1A和图1B中所示的MEMS装置包括第一层24和第二层26。所述两个层可由支撑件28分离。当电压立即施加到装置的所述两个层上时，所述装置需要一些时间使状态从图1A中所示的松弛状态改变到图1B中所示的激活状态。应了解，所述装置可设计为不具有支撑件28，或两个层可在施加电压后即刻向彼此移动。

此MEMS装置激活或释放所花的时间取决于所述装置的设计、电压信号和环境压力。在一个实施例中，所述调制器的激活时间是环境压力的线性函数。如此，在适当的控制和测量电路的情况下，MEMS装置可用作压力传感器。

在一个实施例中，施加电压30从第一值32改变到第二值34导致第一层24开始向第二层26移动。所得电流响应36可展现多个峰，如由在第一层24与第二层26之间连接的电流表22所测得的。一般来说，可通过以下等式来描述电流响应36：