特許第6076504号(P6076504)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6076504リキッド・クリスタル・オン・シリコン・チップにおける画素テスト
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6076504
(24)【登録日】2017年1月20日
(45)【発行日】2017年2月8日
(54)【発明の名称】リキッド・クリスタル・オン・シリコン・チップにおける画素テスト
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/26 20140101AFI20170130BHJP
   G02F 1/133 20060101ALI20170130BHJP
【FI】
   G01R31/26 F
   G02F1/133 550
   G01R31/26 B
【請求項の数】20
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-555366(P2015-555366)
(86)(22)【出願日】2014年1月24日
(65)【公表番号】特表2016-516175(P2016-516175A)
(43)【公表日】2016年6月2日
(86)【国際出願番号】US2014013053
(87)【国際公開番号】WO2014117026
(87)【国際公開日】20140731
【審査請求日】2015年8月27日
(31)【優先権主張番号】13/749,525
(32)【優先日】2013年1月24日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500078303
【氏名又は名称】フィニサー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】アシュブルック、ジョナサン ビー.
(72)【発明者】
【氏名】リー、ライオネル
(72)【発明者】
【氏名】ケアリー、ブライアン アール.
【審査官】 深田 高義
(56)【参考文献】
【文献】 特開2004−061243(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2005/0024081(US,A1)
【文献】 特開2009−266364(JP,A)
【文献】 特表平04−506167(JP,A)
【文献】 特開2007−333823(JP,A)
【文献】 特表2008−501994(JP,A)
【文献】 特開平09−152629(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01R 31/26
G02F 1/133
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
画素導通テストシステムを有するリキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路における画素の導通テスト方法であって、前記画素導通テストシステムは複数の画素を有し、同複数の画素はそれぞれNMOS/PMOS相補型スイッチと金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシタとを有する方法であって、
前記方法は、
前記複数の画素のうちの第1の画素に対して第1の電圧を書き込む工程であって、同第1の電圧を書き込む工程は、前記第1の画素を配線に選択的に接続する第1の画素スイッチを閉じるとともに、前記配線を第1の電圧源に接続するヤンク・アップ・スイッチを閉じ、それにより、前記第1の電圧源の電圧が前記ヤンク・アップ・スイッチと第1の画素スイッチとを介して、前記第1の画素に印加される工程と、
前記第1の画素を隔離する工程と、
前記第1の画素に選択的に接続される前記配線を、前記第1の画素スイッチを介して放電する工程と、
前記配線上の電圧を感知するように構成されているセンス・アンプをイネーブルする工程と、
前記配線を前記複数の画素のうちの前記第1の画素以外の全ての画素から隔離しつつ、前記第1の画素を前記配線に電気的に接続する工程と、
前記配線上において、生じた電圧を感知する工程とを備える、導通テスト方法。
【請求項2】
前記第1の画素を隔離する工程は前記第1の画素スイッチを開く工程を含み、前記第1の画素スイッチはイネーブル・アンプによって制御される、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項3】
前記第1の画素と前記複数の画素のうちの第2の画素とが第1の電圧に書き込まれるように、前記第2の画素を前記配線に電気的に接続する工程をさらに備える、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項4】
前記配線は列配線を含み、前記列配線は前記第1の画素及び前記第2の画素と列ドライバとを電気的に接続するように構成されている、請求項3に記載の導通テスト方法。
【請求項5】
前記生じた電圧をスキャン・レジスタに蓄積する工程、又は前記生じた電圧を前記リキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路から送り出す工程をさらに備える、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項6】
前記第1の画素が前記配線に電気的に結合される時に電荷共有が生じるように、前記第1の画素の画素電気容量が前記配線の配線電気容量よりも小さい、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項7】
前記センス・アンプがPVT(プロセス、電圧、温度)変化を補償するためのしきい値をプログラミングする工程と、
前記センス・アンプ用の捕捉時間をプログラミングする工程をさらに備える、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項8】
前記配線を放電する工程は、前記配線を電気接地に接続するヤンク・ダウン・スイッチを閉じることを含む、請求項1に記載の導通テスト方法。
【請求項9】
リキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路の画素導通テスト・システムであって、
第1の画素と、第2の画素とであって、同第1の画素および第2の画素のそれぞれは、NMOS/PMOS相補型スイッチと金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシタとを有する、第1の画素と、第2の画素と、
第1の画素スイッチを介して前記第1の画素に選択的に接続される第1の配線と、
ヤンク構造であって、前記第1の配線を第1の電圧源に接続するように構成されているヤンク・アップ・スイッチと、前記第1の配線を第2の電圧源に接続するように構成されているヤンク・ダウン・スイッチとを備えるヤンク構造と、
センス・アンプであって、センス・アンプ・スイッチを介して前記第1の配線に選択的に接続されるように構成され、
前記第1の画素スイッチ閉じられることに続いて、前記第1の画素からの前記第1の配線上における第1の生じた電圧を感知し、
前記第2の画素スイッチが閉じられることに続いて、前記第2の画素からの前記第1の配線上における第2の生じた電圧を感知するように構成されているセンス・アンプとを備える、画素導通テスト・システム。
【請求項10】
前記第2の電圧源は電気接地を含む、請求項9に記載の画素テスト・システム。
【請求項11】
前記第1の生じた電圧および前記第2の生じた電圧を蓄積するスキャン・レジスタをさらに備える、請求項9に記載の画素テスト・システム。
【請求項12】
前記第1の画素スイッチの状態を制御するように構成されている第1のイネーブル・アンプと、
前記第2の画素スイッチの状態を制御するように構成されている第2のイネーブル・アンプと
をさらに備える、請求項9に記載の画素テスト・システム。
【請求項13】
前記第1の配線は第1の列配線を含む、請求項12に記載の画素テスト・システム。
【請求項14】
前記画素テスト・システムはさらに、
第3の画素と、
第4の画素と、
第3の画素スイッチを介して前記第3の画素に選択的に接続される第2の列配線であって、同第2の列配線はまた、第4の画素スイッチを介して前記第4の画素に選択的に接続される、第2の列配線とを有し、
前記第1のイネーブル・アンプは、前記第3の画素スイッチの状態を制御するように構成されており、前記第2のイネーブル・アンプは、前記第4の画素スイッチの状態を制御するように構成されている、請求項13に記載の画素テスト・システム。
【請求項15】
ヤンク配線をさらに備え、前記ヤンク配線は、
前記第1の列配線を前記ヤンク構造に選択的に接続するように構成されている第1の列ヤンク・スイッチと、
前記第2の列配線を前記ヤンク構造に選択的に接続するように構成されている第2の列ヤンク・スイッチとを備える、請求項14に記載の画素テスト・システム。
【請求項16】
前記第1の画素に対して画像を書き込む前記第1の配線に接続されている列ドライバをさらに備える、請求項9に記載の画素テスト・システム。
【請求項17】
前記センス・アンプは、
センス回路と、
プログラミング可能なしきい値を含むトリガとを備える、請求項9に記載の画素テスト・システム。
【請求項18】
リキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路であって、
第1の画素、第2の画素、第3の画素、および第4の画素を有する複数の画素であって、同第1の画素、同第2の画素、同第3の画素、および同第4の画素のそれぞれは、NMOS/PMOS相補型スイッチと金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシタとを有する、複数の画素と、
第1の列配線であって、第1の画素スイッチを介して前記第1の画素に選択的に接続されるとともに、第2の画素スイッチを介して前記第2の画素に選択的に接続される第1の列配線と、
第2の列配線であって、第3の画素スイッチを介して前記第3の画素に選択的に接続されるとともに、第4の画素スイッチを介して前記第4の画素に選択的に接続される第2の列配線と、
ヤンク構造であって、前記第1の列配線と前記第2の列配線とを第1の電圧源に接続するように構成されているヤンク・アップ・スイッチと、前記第1の列配線と前記第2の列配線とを電気接地に接続するように構成されているヤンク・ダウン・スイッチとを備える、ヤンク構造と、
第1の行配線であって、前記第1の画素スイッチに選択的に接続されるとともに、前記第3の画素スイッチに選択的に接続される第1の行配線と、
第2の行配線であって、前記第2の画素スイッチに選択的に接続されるとともに、前記第4の画素スイッチに選択的に接続される第2の行配線と、
第1のセンス・アンプであって、前第1の列配線の上において生じた電圧を感知するように構成されている、第1のセンス・アンプと
第2のセンス・アンプであって、前記第2の列配線の上において生じた電圧を感知するように構成されている、第2のセンス・アンプと、
を備える、リキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路。
【請求項19】
前記第1の行配線を介して前記第1の画素スイッチと前記第3の画素スイッチの状態を制御するように構成された第1の行イネーブル・アンプをさらに備える、請求項18に記載のリキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路。
【請求項20】
前記第1のセンス・アンプおよび前記第2のセンス・アンプのそれぞれ、前記複数の画素の内の1つの画素から生じた電圧を感知するように構成されている、請求項19に記載のリキッド・クリスタル・オン・シリコン集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載の実施形態は、一般に光学スイッチに関する。特に、例示の実施形態は、光学スイッチの中に含まれ得るリキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)集積回路(IC)に関する。
【背景技術】
【0002】
光学ファイバの容量を増加させ、及び/又は双方向伝送を可能にさせるために、信号を運ぶ光は光学ファイバ上で合波され得る。光学スイッチは一般に、その信号を運ぶ光の特定のチャネルについて合波、分波、又は動的ルーティングを行うために使用される。光学スイッチの1つの種類は、特定のチャネルについて、その特定のチャネルの波長に基づいてルーティングを行う波長選択スイッチ(WSS)である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
一部のWSSでは、シリコン上の液晶技術は、特定のチャネルの波長を偏向させるディスプレイ・エンジンを作成することに使用される。LCOS技術において、液晶はシリコン・チップの表面に載せられ得る。このシリコン・チップは、反射層によって覆われ得る。例えば、その反射層はアルミニウム化層を含んでもよい。これに加えて、LCOS技術において、ディスプレイ・エンジンは複数の画素を含んでよい。画素に印加される電圧の導入及び変更を通して、それらの画素は、偏向した方向に特定のチャネルのルーティングを行う電気的に制御された格子を作成する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本明細書に記載の実施形態は、一般に光学スイッチに関する。特に、例示の実施形態は、光学スイッチに含まれ得るリキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)ICに関する。
【0005】
例示の実施形態は、LCOS ICにおける画素の導通テスト方法を含む。その方法は、画素に対して第1の電圧を書き込む工程を備える。画素は隔離され、その画素に選択的に接続される配線は放電される。その方法は、また、配線上の電圧を感知するように構成されているセンス・アンプをイネーブルする工程を備える。画素はその配線に電気的に結合され、配線上において、生じた電圧が感知される。
【0006】
他の例示の実施形態は、LCOS IC上の画素導通テスト・システムを含む。テスト・システムは、第1の画素、第1の配線、ヤンク構造及びセンス・アンプを備える。第1の配線は、第1の画素スイッチを介して第1の画素に選択的に接続される。ヤンク構造は、第1の画素を第1の電圧源に接続するように構成されているヤンク・アップ・スイッチと、第1の配線を第2の電圧源に接続するように構成されているヤンク・ダウン・スイッチとを備える。センス・アンプは、センス・アンプ・スイッチを介して第1の配線に選択的に接続されるように構成されるとともに、第1の画素の第1の電圧源に対する接続に続いて、第1の配線上において第1の生じた電圧を感知するように構成される。
【0007】
他の実施形態は、LCOS ICを含む。LCOS ICは、複数の画素、ヤンク構造及び複数のセンス・アンプを備える。画素は画素列と画素行とに配置され、画素列は列配線を介して電気的に接続される。ヤンク構造は、画素列を第1の電圧源に接続するように構成されているヤンク・アップ・スイッチと、画素列を電気接地に接続するように構成されているヤンク・ダウン・スイッチとを備える。各々のセンス・アンプは、1つ以上の列
配線上において、生じた電圧を感知するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本明細書に記載の実施形態が実施され得る、一例のリキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)システムのブロック図。
図2図1のLCOSシステムに組込まれ得る、画素導通テスト・システム(テスト・システム)のブロック図。
図3図2のテスト・システムにおいて実施され得る、一例のセンス・アンプのブロック図。
図4図2のテスト・システムの一例のシーケンスを図示する、一例の信号図。
図5図1のLCOSシステムにおいて実施され得る、一例の画素導通テスト方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書に記載の主題は、前述の欠点を解決する実施形態や、前述の環境においてのみ作動する実施形態に限られない。むしろ、本背景技術は、本明細書に記載のいくつかの実施形態が実施される技術分野の一つの例を説明するために提供されているにすぎない。
【0010】
本概要は、詳細を「発明を実施するための形態」に後述する着想の一部を簡単に紹介するものである。本概要は、本発明の主題に関する重要な特色や本質的特徴を特定することを意図したものでもなく、本発明の特許請求の範囲を決定する際の補助として用いられることを意図したものでもない。
【0011】
本発明の付加的な特徴及び利点は後述の説明に示されており、ある程度は説明により明らかであるが、発明を実施することにより確認される場合もある。本発明の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に示される手段や組み合わせによって実現及び達成できる。本発明の前述の及び他の特徴は、後述の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかとなるが、後述の発明の実施によって確認される場合もある。
【0012】
本発明の前述の及び他の利点と特徴をさらに明確にするために、添付の図面に示された本発明の具体的な実施形態を参照することによって、本発明についてより詳細に説明する。これらの図面は本発明の典型的な実施形態を示したものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされない。添付の図面によって、本発明をさらに具体的にかつ詳細に説明する。
【0013】
本明細書に記載の実施形態は、一般に光学スイッチに関する。特に、例示の実施形態は、光学スイッチに含まれ得るリキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)ICに関する。例示の一実施形態は、LCOS IC用の画素導通テスト・システムを含む。テスト・システムは、画素スイッチを介して画素に選択的に接続される配線を備える。配線は、また、センス・アンプ・スイッチを介してセンス・アンプに選択的に接続される。ヤンク・アップ・スイッチは、画素を第1の電圧に接続する。ヤンク・ダウン・スイッチは、配線を第2の電圧に接続する。センス・アンプは、配線が第1の画素に接続される際に、第1の配線上において、生じた電圧を感知する。本発明の追加の例示の実施形態のいくつかについて、添付の図面によって説明する。
【0014】
図1は、本明細書に記載の実施形態が実施され得る、一例のリキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)システム100のブロック図である。一般に、LCOSシステム100は、光学信号を運ぶ光(光信号)の波長又はチャネルを選択するために使用される画像を書き込む。このLCOSシステム100は、リキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)IC124を制御するFPGA(現場でプログラミング可能なゲート・
アレイ)102などのドライバ・チップを備える。LCOS IC124を制御するのに、FPGA102はコマンド、同期信号、デジタル・データ、変化するアナログ信号、デジタル信号、又はこれらの組合せを通信する。これに加えて、FPGA102はLCOS
IC124から、様々な信号及び/又はデジタル・データ信号、出力同期信号、その他を受信し得る。
【0015】
FPGA102は論理ブロックを備える集積回路(IC)であり、LCOS IC124の1つ以上の制御機能を実行するように構成され得る。FPGA102は、LCOSシステム100がユーザに届けられた後に、又はそのFPGA102の製造に続いて、構成及び/又はプログラミングが行われ得る。いくつかの代替的な実施形態において、ドライバ・チップはASIC(特定用途向け集積回路)又はFPGA102と実質的に同等の性能を有する他の適切なドライバ・チップを備えてもよい。
【0016】
FPGA102は、LCOS IC124に含まれる分波モジュール116と通信可能なデジタル・ポート142を備え得る。デジタル・ポートの一例は、一対のLVDS(低電圧差動信号)を含んでもよい。FPGA102は、このデジタル・ポート142を通して分波モジュール116に対してデジタル・データを通信し得る。図1において、矢印132は分波モジュール116に対するデジタル・データの通信を表す。デジタル・データは、LCOS IC124に備えられる1つ以上の画素126A〜126I(一般に、1つの画素126又は複数の画素126)用の同期信号及びデジタル画像データとして使用可能なデジタル・クロック信号を含み得るが、これに限定されない。デジタル画像データは、LCOS IC124が表示する画像のデジタル表現を含む。デジタル画像データは、例えば1画素当たり6ビット、1画素当たり7ビット、又は1画素当たり8ビットでフォーマットされ得る。デジタル・データ、又はその一部分は、1つ以上の列ドライバ112A〜112C(一般に、1つの列データ112又は複数の列データ112)に対して通信されることが可能であり、その後、画素126に対して通信されることが可能である。
【0017】
FPGA102のいくつかの実施形態は複数のデジタル・ポート142を備えてもよく、LCOS IC124は複数の分波モジュール116を備えてもよく、その両方であってもよい。FPGA102が複数のデジタル・ポート142を備える実施形態において、FPGA102は、特定量又は設定量のデジタル・データを、デジタル・ポート142の各々を通して並列式に通信し得る。例えば、いくつかの実施形態において、FPGA102は32個のデジタル・ポート142を備える。32個のデジタル・ポート142の各々は60列の画素126を有し、画素126のバンク用のデジタル画像データを通信してもよい。
【0018】
FPGA102は、また、コマンド・デコーダ108に対してコマンドを通信するコマンド・ポート144を備え得る。図1において、矢印136はコマンド・デコーダ108に対するコマンドの通信を表す。そのコマンドは、LCOS IC124の実行用の1つ以上のアクション及び/又は機能を備え得る。例えば、コマンドは1行の画素126を書き込む動作のタイミングを含んでよい。タイミング・コマンドは、コマンド・ポート144を介してFPGA102によって制御され得る。これに加えて、又はこれに代えて、コマンドは、同期信号として使用可能なデジタル・クロック信号を含んでもよい。いくつかの実施形態において、FPGA102は複数のコマンド・ポート144を備えてもよい。
【0019】
コマンド・デコーダ108及びコマンド・ポート144は、また、追加の信号を通信してもよい。図1において、両方向の矢印134は、コマンド・ポート144とコマンド・デコーダ108との間の追加の信号の通信を表す。例えば、追加の信号は、補助的なデジタル・データ信号、リセット信号、LCOS IC124からのデータ・アウト信号、及びLCOS IC124からの出力クロック信号を含み得るが、これらに限定されない。
リセット信号と補助的なデジタル・データ信号とは、同期信号としてデジタル・クロック信号を含み得る。データ・アウト信号と出力クロック信号とは、LCOS IC124の同期と作動状況とに関する情報を、FPGA102に対して通信し得る。
【0020】
FPGA102は、また、LCOSアナログ・モジュール118とアナログ信号を通信するアナログ・モジュール104を備え得る。図1において、両方向の矢印146は、アナログ・モジュール104とLCOSアナログ・モジュール118との間の通信を表す。
【0021】
FPGA102は、また、デジタル・アナログ変換器(DAC)106に対してデジタル・ランプ信号を通信し得る。図1において、矢印138は、DAC106に対するデジタル・ランプ信号の通信を表す。DAC106はそのデジタル・ランプ信号を受信し、そのデジタル・ランプ信号に関係したアナログ・ランプ信号を出力する。デジタル・ランプ信号は、DAC106から出力されるアナログ・ランプ信号のアナログ電圧を表して該アナログ電圧に比例する2進数である。
【0022】
いくつかの実施形態において、デジタル・ランプ信号は一連の2進数を含み、その一連の2進数は、初期電圧から終止電圧までのランプを示す単調に変化する電圧へ変換される。用語「ランプ」は、定義された速度で増加的に変化する挙動を指す。つまり、いくつかの実施形態において、デジタル・ランプ信号の初期の2進数は、およそ12ボルト(V)と同じ高さであり得る初期電圧へと変換される。このデジタル・ランプ信号は、続いて、終止電圧まで単調に段階的に低下するアナログ・ランプ信号を生じる2進数を含み得る。これに代えて、デジタル・ランプ信号の初期2進数は、0Vと同じ低さである初期電圧に変換されることもできる。そのデジタル・ランプ信号は、続いて、終止電圧まで単調に段階的に上昇する電圧を生じる2進数を含み得る。いくつかの実施形態において、各段階は、デジタル・ランプ信号が電圧における所定の変化を生じる2進数を含む所定の時間間隔であってもよい。これに加えて、デジタル・ランプ信号は、LCOS材料の非線形光学応答を補正できるガンマ曲線に従って変化してもよい。
【0023】
デジタル・ランプ信号は、単調に段階的に上昇する電圧を生じる一連の2進数に限定されない。デジタル・ランプ信号は一連の2進数を含むことができ、この一連の2進数は電圧の複数のパターン、すなわち列を生じる。例えば、デジタル・ランプ信号は、一組の増加する電圧及びそれに続く一組の減少する電圧、若しくはその逆の組合せを生じる2進数を含むか、又はLCOS IC124Aの画素126を駆動する電圧の範囲にわたる電圧を生じる他の適切なパターンを含み得る。
【0024】
前述されるように、DAC106は、デジタル・ランプ信号をそのデジタル・ランプ信号に含まれる2進数を表すアナログ・ランプ信号に変換する。したがって、そのアナログ・ランプ信号は、そのデジタル・ランプ信号のアナログ表現である。そのアナログ・ランプ信号は、そのデジタル・ランプ信号と同等か、又はそれに関係した増加的に変化する挙動を示し得る。このように、いくつかの実施形態において、アナログ・ランプ信号は初期電圧から終止電圧まで単調に変化し、変化する電圧信号を画素126に対して供給する。より詳細には、アナログ・ランプ信号は画素126に対して目標電圧を供給する。目標電圧は、アナログ・ランプ信号の初期電圧から終止電圧まで境界を含む範囲内にある定義された電圧である。LCOS IC124Aは、少なくとも部分的に、目標電圧を画素126に対して駆動することによって作動する。
【0025】
画素126の明度(brightness)は画素126に対して供給されている目標電圧の振幅によって定義され得る。ひいては、画素126の明度は、アナログ・ランプ信号の目標電圧が所望の明度に相当する電圧と等しい時間にわたってアナログ・ランプ信号を駆動することによって制御される。画素126は複数のレベルの明度を含んでもよい。
例えば、いくつかの実施形態において、画素126が256通り以上のレベルの明度を表示するようにプログラミングすることもできる。画素126に対して目標電圧を供給するプロセスは、「画像の書き込み」と示され得る。
【0026】
これに加えて、アナログ・ランプ信号は、画素126の書き込み周期あたりに1度、初期電圧から終止電圧まで単調に変化する。この初期電圧と終止電圧とは、定期的に変化するか、入れ替わるか、又は繰り返してもよい。つまり、第1の書き込み周期において、終止電圧は初期電圧よりも高くあり得る。第2の書き込み周期において、この初期電圧は、該終止電圧よりも高くてもよい。第3の書き込み周期において、該終止電圧は、再び該初期電圧よりも高くてもよい。該初期電圧と該終止電圧とは、このパターンで変化し続けてよい。
【0027】
アナログ・ランプ信号を画素126に対して供給するタイミングを決定するために、FPGA102は、また、ランプ・カウンタ・イネーブル信号をLCOS IC124に備えられるランプ・カウンタ114に通信し得る。図1において、矢印140は、ランプ・カウンタ・イネーブル信号のランプ・カウンタ114に対する通信を表す。一般に、ランプ・カウンタ114は、FPGA102からランプ・カウンタ・イネーブル信号を受信し、これによってランプ・カウンタ114がイネーブルされる、すなわち、オンとされる。イネーブルされると、ランプ・カウンタ114は、ランプ・カウンタ・イネーブル信号を受信することによって生じているデジタル・ランプ信号の所定の時間間隔の数をカウントするか、追跡する。デジタル・ランプ信号の所定の時間間隔の数は、アナログ・ランプ信号の所定の時間間隔の数と同等であるか、又はそれに関し得る。より詳細には、いくつかの実施形態において、デジタル・ランプ信号はランプ・クロック信号を含んでもよい。ランプ・クロック信号は、同期信号として機能し得る。ランプ・カウンタ114は、ランプ・カウンタ・イネーブル信号の受信に続くランプ・クロック信号に含まれる所定の時間間隔の数を追跡しても、カウントしてもよい。ランプ・カウンタ114は所定の時間間隔の数を示すランプ・ステップ信号を出力しても、さもなければ、それを利用可能にしてもよい。
【0028】
ランプ・カウンタ114は、列ドライバ112に接続され得る。このランプ・カウンタ114は、ランプ・ステップ信号を列ドライバ112に通信し得る。これによって、ランプ・カウンタ114とランプ・ステップ信号とが特定の時間におけるアナログ・ランプ信号の電圧を決定することに使用され得る。つまり、デジタル・ランプ信号の初期の2進数に起因する初期電圧、所定の時間間隔あたりの所定の電圧変化、及びランプ・ステップ信号が分かっている場合に、アナログ・ランプ信号の電圧は算出され得る。
【0029】
再びDAC106に言及すると、DAC106を出るアナログ・ランプ信号(線148によって示される)は、外部バッファ150に入る。外部バッファ150は、LCOS IC124からDAC106及び/又はFPGA102をバッファリングし得る。アナログ・ランプ信号は、外部バッファ150からLCOS IC124に入り、列ドライバ112に対して供給され、その後、アレイ・コア120に備えられる画素126又はこれらの何らかの一部に対して供給される。
【0030】
各々の画素126は、NMOS/PMOS相補型スイッチ、金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシタ、及び上層金属(top−layer metal)の一部分を備え得る。相補型スイッチは、列ドライバ112によって供給されている電圧を線形に伝達し画素126に入力することを可能とする。MIMキャパシタは、フィールド時間における電荷漏れを制限するべく十分な容量性記憶領域を提供するために備えられ得る。図示される実施形態において、アレイ・コア120は9個の画素126を備える。しかしながら、その図示は限定的なものではない。アレイ・コア120が9個以上の画素126を備え得るこ
とを説明するために、楕円が含められる。いくつかの実施形態において、アレイ・コア120は複数の列バンクへと分離されてもよく、その列バンクはデジタル・ポート142の1つに接続され得る(前述に詳しい)。
【0031】
本実施形態及び他の実施形態において、アレイ・コア120は列と行とに編成可能な画素126を備える。各行の画素126は、行配線128A〜128C(一般に、行配線128)を介して行デコード110に電気的に接続され得る。行デコード110はコマンド・デコーダ108からコマンドを受信し得る。詳細には、行デコード110は、1つの行の画素126の起動に関するコマンドを受け取り得る。その行デコード110は、その後、行イネーブル・アンプ122A〜122C(一般に、行イネーブル・アンプ122)を通して行配線128の1つに沿って、その行の画素126に対して起動に関するコマンドを通信し得る。起動信号は、受信画素(つまり、行イネーブル・アンプ122に接続されている行の画素126)を、その画素126が列ドライバ112の1つによって供給される1つ以上の信号を受信するべくアクティブ化されるように、イネーブル、すなわち、トリガする。
【0032】
いくつかの実施形態において、画素126は1行ずつアクティブ化されてもよい。つまり、第1の行イネーブル・アンプ122Aは、第1の画素126A、第2の画素126B及び第3の画素126Cに第1の行配線128Aを通して起動信号を通信する。第1の画素126A、第2の画素126B及び第3の画素126Cが書き込まれた後に、第2の行イネーブル・アンプ122Bが、それから第4の画素126D、第5の画素126E及び第6の画素126Fに第2の行配線128Bを通して起動信号を通信する。
【0033】
各列内の画素126は、1つ以上の列配線130A〜130C(一般に、列配線130)を介して列ドライバ112の1つに対して電気的に接続され得る。各々の列ドライバ112は、その列配線130を介して、1つの列の画素126に対して1つ以上の信号を供給する。
【0034】
図2は、図1のLCOSシステムに組込まれ得る、画素導通テスト・システム(テスト・システム)200のブロック図である。一般に、テスト・システム200は、画素202A〜202D(一般に、画素202)に対して導通テストを実行し得る。導通テストは、例えば、損傷されている及び/又は機能していない画素を検出し得る。図2に図示されるテスト・システム200は、4つの画素202(第1の画素202A、第2の画素202B、第3の画素202C及び第4の画素202D)を含む。しかしながら、図2におけるテスト・システム200は、テスト・システム200の簡略版を表しているに過ぎない。テスト・システム200について開示される原理は、4つ以上の画素202を含んでいるテスト・システムに組み込まれるように調節されてよい。
【0035】
一般に、画素202は、図1において記述される画素126と実質的に類似し得るか、相当し得るか、又はその両方であってよく、画素202の各々は本質的に同一であってよい。画素202は、ヤンク配線236、行配線228A及び228B、及び列配線222A及び222Bを有して列と行とに編成され得る。行配線228A及び228Bは図1において説明される行配線128と実質的に類似しており、列配線222A及び222Bは図1において説明される列配線130と実質的に類似している。第1の画素202Aと第3の画素202Cとは、第1の列配線222Aに選択的に接続されてよく、第2の画素202Bと第4の画素202Dとは、第2の列配線222Bに選択的に接続されてよい。各画素202は、対応する画素スイッチ218A〜218Dの作動を通して列配線222A又は222Bの一方に選択的に接続される。画素スイッチ218A〜218Dは、行配線228A及び228Bの各々の端に位置する1つ以上の行イネーブル・アンプ230A及び230Bによって作動され得る。
【0036】
図2に図示されるように、行イネーブル・アンプ230A及び230Bは、オペアンプである。しかしながら、その図示は限定することを意図するものではない。行イネーブル・アンプ230A及び230Bは、例を挙げると、スイッチや他の適切な構造であってもよい。
【0037】
例えば、第1の画素202Aは、第1の画素スイッチ218Aを閉じるための信号を通信している第1の行イネーブル・アンプ230Aによって、第1の列配線222Aに接続され得る。同じようにして、第4の画素202Dは、第4の画素スイッチ218Dを開くための信号を通信している第2の行イネーブル・アンプ230Bによって、第2の列配線222Bから隔離され得る。同様に、第2の画素202Bと第3の画素202Cとは、第1の列配線222Aと第2の列配線222Bとにそれぞれ選択的に接続され得る。本明細書で使用される用語「開」は、スイッチ又はアンプにおいて電気の流れが止まっている状態を指す。反対に、用語「閉」は、スイッチ又はアンプにおいて電気が流れている状態を指す。
【0038】
ヤンク配線236は、第1の列配線222Aと第2の列配線222Bとをヤンク構造232に選択的に接続する。より詳細には、第1の列ヤンク・スイッチ226Aの作動がヤンク構造232を第1の列配線222Aに選択的に接続し、第2の列ヤンク・スイッチ226Bがヤンク構造232を第2の列配線222Bに選択的に接続する。ヤンク構造232のさらなる詳細について、以下に示す。
【0039】
いくつかの実施形態において、テスト・システム200は、また、図1において記述される列ドライバ112に類似する及び/又は対応する列ドライバ204A及び204Bを備え得る。つまり、列ドライバ204A及び204Bは、1つ以上の画素202に対して画像を書き込み得る。第1の列ドライバ204Aは、第1の列ドライバ・スイッチ224Aを介して第1の列配線222Aに選択的に接続されてよく、第2の列ドライバ204Bは、第2の列ドライバ・スイッチ224Bを介して第2の列配線222Bに選択的に接続されてよい。したがって、列ドライバ204A及び204Bは、列ドライバ・スイッチ224A及び224Bを開くことによって、列配線222A及び222Bから隔離され得る。
【0040】
テスト・システム200は、また、1つ以上のセンス・アンプ300A及び300B(一般に、センス・アンプ300)を備え得る。第1のセンス・アンプ300Aは、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aを介して第1の列配線222Aに選択的に接続され得る。例えば、第1のセンス・アンプ300Aは、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aを開くことによって、第1の列配線222Aから隔離され得る。これに加えて、テスト・システム200は、第2のセンス・アンプ・スイッチ220Bを介して第2の列配線222Bに選択的に接続可能な第2のセンス・アンプ300Bを備え得る。例えば、第2のセンス・アンプ300Bは、第2のセンス・アンプ・スイッチ220Bを開くことによって、第2の列配線222Bから隔離され得る。
【0041】
いくつかの実施形態において、第2のセンス・アンプ300Bを備える代わりに、第1のセンス・アンプ300Aが第2の列配線222Bに選択的に接続されてもよい。これらの及び他の実施形態において、テスト・システム200は、第1のセンス・アンプ300Aを第2の列配線222Bから隔離する追加のセンス・アンプ・スイッチ(図示せず)を備えてもよい。
【0042】
図3は、図2に記載のテスト・システム200において実施され得る、一例のセンス・アンプ300のブロック図である。図2図3とを組み合わせて参照すると、センス・ア
ンプ300は、センス・アンプ300を列配線222A及び222Bの一方に対して選択的に接続するセンス・アンプ・スイッチ220を備え得る。センス・アンプ・スイッチ220は、図2及び図3の両方に図示される。
【0043】
図3に言及すると、センス・アンプ300は一般に、差動アンプ・センス回路302、サンプル・スイッチ304及び1つ以上の反転アンプ310を備え得る。一般に、フィードバック・レッグのサンプル・スイッチ304が閉である時に、センス回路302は入力部308における電圧を得る。センス回路302は、反転アンプ310をトリガするために電圧の増幅及び充電を行う。サンプル・スイッチ304が開である時、センス回路302はコンパレータ回路となり、それによってセンス回路302をリセットする。
【0044】
図2図3とを組み合わせて参照すると、センス・アンプ300は、センス・アンプ・スイッチ220A又は220Bを介して列配線222A及び222Bの一方に選択的に接続され得る。センス・アンプ・スイッチ220A又は220Bが閉である場合に、列配線222A又は222Bはセンス回路302の入力部308に電気的に接続される。サンプル・スイッチ304が閉じる時、センス・アンプ300は列配線222A又は222B上の電圧を感知し得る。
【0045】
いくつかの実施形態において、センス・アンプ300はプログラミング可能なしきい値を含んでいるトリガ(図示せず)を備えてもよい。トリガのしきい値は、PVT(プロセス、電圧、温度)変化に適応し得る。これに加えて、又はこれに代えて、いくつかの実施形態において、捕捉時間はプログラミング可能であってよい。
【0046】
再び図2に言及すると、ヤンク構造232はヤンク・ダウン・スイッチ210及びヤンク・アップ・スイッチ212を備えてよく、ヤンク・ダウン・スイッチ210及びヤンク・アップ・スイッチ212は、列配線222A及び222Bを第2の電圧源214及び第1の電圧源206にそれぞれ選択的に接続する。第1の列配線222Aを第2の電圧源214に接続するために、ヤンク・ダウン・スイッチ210と第1の列ヤンク・スイッチ226Aとが閉じられてよい。第1の列配線222Aが第2の電圧源214に接続されるとき、テスト・システム200の他の部分は第2の電圧源214から隔離され得る。詳細には、第2の列ヤンク・スイッチ226Bと、第1の画素スイッチ218Aと、第3の画素スイッチ218Cと、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aと、第1の列ドライバ・スイッチ224Aとが開であってよい。
【0047】
同じように第2の列配線222Bを第2の電圧源214に接続するために、ヤンク・ダウン・スイッチ210と第2の列ヤンク・スイッチ226Bとが閉じられてよい。第2の列配線222Bが第2の電圧源214に接続されるとき、テスト・システム200の他の部分は第2の電圧源214から隔離され得る。これに加えて、第1の列ヤンク・スイッチ226Aと、第2の画素スイッチ218Bと、第4の画素スイッチ218Dと、第2のセンス・アンプ・スイッチ220Bと、第2の列ドライバ・スイッチ224Bとは、開であってよい。
【0048】
同様に、ヤンク・アップ・スイッチ212と第1及び第2の列ヤンク・スイッチ226A及び226Bとの作動を通して、列配線222A及び222Bは第1の電圧源に選択的に接続され得る。第1の電圧源206は、ヤンク・アップ・スイッチ212と第1の列ヤンク・スイッチ226Aを閉じることによって、第1の列配線222Aに接続され得る。同じようにして、第1の電圧源206は、ヤンク・アップ・スイッチ212と第2の列ヤンク・スイッチ226Bを閉じることによって、第2の列配線222Bに接続され得る。例えば、第1の電圧源206が第1の列配線222A又は第2の列配線222Bに接続されるどちらの構成においても、テスト・システム200の他の部分は第1の電圧源206
から隔離され得る。
【0049】
いくつかの実施形態において、第1の電圧源206は第2の電圧源214よりも高くてよい。例えば、いくつかの実施形態において、第1の電圧源206は約10Vに等しくてよく、第2の電圧源214は電気接地であってよい。
【0050】
テスト・システム200は、列配線222A又は222Bと画素202とを第1の電圧源206と第2の電圧源214とに順次接続するために、ヤンク構造232と列ヤンク・スイッチ226A及び226Bとを備える。列配線222A又は222Bと画素202とを第1の電圧源206と第2の電圧源214とに順次接続することの結果、列配線222A及び222B上に電圧(図示せず)が生成され得る。生じた電圧はセンス・アンプ300によって感知され得る。生じた電圧は、画素202の導通の指標であり得る。画素導通テストは、各々の画素202に生じた電圧を感知して解析する工程を備え得る。テスト・システム200において、特定のシーケンスで前述されているスイッチ(例えば、212,210,226A,226B,218A〜218D,220A,220B及び224A〜224D)の状態を変化させることによって、センス・アンプ208A及び208Bが各々の画素202に生じた電圧を感知し得る。
【0051】
これに加えて、いくつかの実施形態において、テスト・システム200はスキャン・レジスタ216を備えてよい。スキャン・レジスタ216は、第1のセンス・アンプ208Aと第2のセンス・アンプ208Bとに選択的に接続され得る。第1のセンス・アンプ208A又は第2のセンス・アンプ208Bに接続される時、スキャン・レジスタ216は、センス・アンプ208A及び208Bによって感知される生じた電圧の記録又は蓄積を行い得る。代替的な実施形態において、生じた電圧は遠隔の蓄積構成要素に対して送り込まれてよい。
図4は、図2に記載のテスト・システム200の一例のシーケンスを図示する、一例の信号図400である。図2図4とを組み合わせて参照すると、信号図400は、第1の画素202Aに生じた電圧を感知するシーケンスを示す。図示される実施形態においては第1の画素202Aがテストされるが、何れの画素202も類似のシーケンスによってテストされ得る。
【0052】
図4において、5つの信号線は、図2に記載のテスト・システム200における様々なスイッチの状態と図3に記載のセンス・アンプ300とを表す。また、図4において、13本の破線の垂直線402〜426は例示のシーケンスの含む時点を表す。信号線が高(high)であるときにスイッチの状態は閉であり、信号線が低(low)であるときにスイッチの状態は開である。詳細には、図2図4を組み合わせて参照すると、第1の信号428はヤンク・ダウン・スイッチ210の状態を表す。第2の信号430は、サンプル・スイッチ304の状態を表す。第3の信号432は、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aの状態を表す。第4の信号434は、第1の画素スイッチ218Aの状態を表す。第5の信号436は、ヤンク・アップ・スイッチ212の状態を表す。
【0053】
例示のシーケンスの間中、第1の列ヤンク・スイッチ226Aは閉のままであり、第1の画素スイッチ218Aの状態は、行イネーブル・アンプ230Aによって制御される。例示のシーケンスの間、図2に記載の他のスイッチ(例えば、224B,218B,218D,220B,226B,218C及び224A)は開のままである。
【0054】
第1の時点426に始まって、ヤンク・ダウン・スイッチ210は閉、サンプル・スイッチ304は開、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aは開、第1の画素スイッチ218Aは開、ヤンク・アップ・スイッチ212は開である。
【0055】
第2の時点424で、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aが閉じる。したがって、この時点において第1の列配線222Aと第1のセンス・アンプ208Aとは第2の電圧源214に接続される。第2の電圧源214が電気接地である実施形態において、第1の列配線222Aは接地される。
【0056】
時点422〜416において、一連のスイッチは状態を変化させ、第1の画素202Aに対して書き込まれる画像を生じさせる。まず、第3の時点422でヤンク・ダウン・スイッチが開く。第4の時点420で、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aが開く。第5の時点418で、第1の画素スイッチ218Aが閉じる。第6の時点416で、ヤンク・アップ・スイッチが閉じる。この構成において、第1の電圧源206からの電圧は、ヤンク・アップ・スイッチ212を通して第1の画素202Aに対して印加される。第1の画素202Aに対して印加されている電圧は、第1の画素202Aに対して画像を書き込む。
【0057】
これに加えて、いくつかの実施形態において、第1の行イネーブル・アンプ230Aが第2の画素スイッチ218Bを制御することにより、第1の電圧源206は第2の画素にも同様に接続され得る。第1の画素202Aに対して書き込まれる画像は、第2の画素202Bに対して書き込まれる画像と同一であり得る。
【0058】
時点414〜412において、一連のスイッチは状態を変化させて第1の画素202Aを隔離し、それによって第1の画素202Aに電荷を蓄積する。第7の時点414で、第1の画素スイッチ218Aが開く。第8の時点412で、ヤンク・アップ・スイッチ212が開く。この構成において、第1の画素202Aは第1の列配線222Aから隔離される。
【0059】
時点408〜410において、一連のスイッチは状態を変化させ、第1の列配線222Aを第2の電圧源214に接続する。第9の時点410で、ヤンク・ダウン・スイッチ210が閉じる。第10の時点408で、第1のセンス・アンプ・スイッチ220Aが閉じる。再び、この構成において、第1の列配線222Aと第1のセンス・アンプ208Aとが第2の電圧源214に接続される。第2の電圧源214が電気接地である実施形態において、この構成における第1の列配線222Aは放電される。
【0060】
第11の時点406で、ヤンク・ダウン・スイッチ210が開く。第12の時点404で、サンプル・スイッチ304が閉じ、第1のセンス・アンプ208Aは第1の列配線222A上の電圧を感知し得る。第13の時点402で、第1の画素202Aを第1の列配線222Aに接続している第1の画素スイッチ218Aが閉じる。第1の画素202Aに蓄積されている電荷は、第1の列配線222Aと共有される。第1のセンス・アンプ208Aは、第1の列配線222A上において生じた電圧を感知し得る。いくつかの実施形態において、画素202は、列配線電気容量とは異なり得る画素電気容量を備えてもよい。電気容量の差は、前述の電荷共有を生じ得る。
【0061】
図5は、一例の画素導通テスト方法(方法)500のフローチャートである。いくつかの実施形態において、方法500は図2のテスト・システム200で実施され得る。本明細書で開示されるこの、及び他のプロセスと方法に関して、このプロセス及び方法において実行される機能は異なる順番で実施されてよいことを、当業者は理解するだろう。さらに、本明細書に記載の実施形態から逸脱することなく、アウトライン化されたステップ及び動作は任意であるか、より少ないステップ及び動作に統合されるか、または追加のステップ及び動作に拡張されてもよい。
【0062】
方法500は、画素に対して第1の電圧を書き込むことによって工程502から始まり
得る。いくつかの実施形態において、画素に対して第1の電圧を書き込む工程は、第1の電圧源に接続されているヤンク・アップ・スイッチを閉じることを含んでもよい。
【0063】
工程504で、方法500は画素を隔離する工程を備え得る。画素を隔離する工程は、イネーブル・アンプによって制御可能な画素スイッチを開くことを含み得る。画素を隔離することによって、画素に対して書き込まれている第1の電圧が電荷としてその画素に蓄積され得る。
【0064】
工程506で、方法500は画素に選択的に接続される配線を放電する工程を備え得る。配線を放電する工程は、電気接地に接続されているヤンク・ダウン・スイッチを閉じることを含み得る。いくつかの実施形態において、配線は画素と第2の画素とに選択的に接続される列配線である。本実施形態及び他の実施形態において、配線は画素スイッチと第2の画素スイッチとを介して、それぞれ画素と第2の画素とに選択的に接続され得る。
【0065】
工程508で、方法500は配線上の電圧を感知するセンス・アンプをイネーブルする工程を備え得る。センス・アンプは、しきい値を有するトリガを含んでいるセンス回路を備え得る。いくつかの実施形態において、センス・アンプのトリガのしきい値はPVT(プロセス、電圧、温度)変化を補償するようにプログラミングされ得る。これに加えて、又はこれに代えて、センス回路はセンス・アンプによって感知されている電圧を保持する捕捉時間を含み得る。これらの実施形態のいくつかにおいて、捕捉時間はプログラミングされてもよい。
【0066】
工程510で、方法500は画素を配線に電気的に結合する工程を備えてよく、画素を配線に結合する工程は、画素に蓄積されている電荷を配線と共有するために画素スイッチを閉じることを含んでよい。電荷共有は、画素の画素電気容量と配線の配線電気容量との間の差の結果であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、画素電気容量は配線電気容量よりも小さい。
【0067】
工程512で、方法500は配線上において生じた電圧を感知する工程を備え得る。生じた電圧は、画素と配線との間で共有されている電荷を含み得る。生じた電圧は、画素の適した導通を示し得る。いくつかの実施形態において、一部のシーケンスで1つのセンス・アンプが複数の列及び/又は複数の画素に選択的に接続されてもよい。これによって、1つのセンス・アンプに複数の画素に生じた電圧を感知させ得る。1つのセンス・アンプを備えているいくつかの実施形態において、方法500は各々の画素に対して個別に実行されてよい。
【0068】
これに加えて、いくつかの実施形態において、LCOS ICは方法500を実施する図2のテスト・システム200などのシステムを含んでよい。LCOS ICは、例を挙げると、スキャン・レジスタに生じた電圧を記録又は蓄積してよい。これに代えて、生じた電圧はLCOS ICから送り出されるか、遠隔的に蓄積されるか、その両方であってもよい。
【0069】
本発明は、本発明の本質又は主要な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態によって具体化されてもよい。本明細書に記載の実施形態は、説明の目的においてのみ示されるものであり、本発明の実施形態に限定することを意図するものではない。そのため、本発明の主題は、前述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示されるものである。特許請求の範囲と同等の意味及び範囲におけるいかなる変更も、本明細書に記載の発明の本質から逸脱しない。
図1
図3
図4
図2
図5