熱膨張平衡層又は補強層を備えた微小電気機械デバイス

专利摘要:
干渉型変調器が、可動反射体の反対側の、可動柔軟層の一側上に、熱膨張平衡層を備え、温度が変化した場合に、可動反射体と光学積層体との間の距離が、大きく変化せず、これにより、安定したカラーを生じる。さらに、干渉型変調デバイスが、可動柔軟層と可動反射体との間に補強層、及び少なくとも一つの空間を備え、この空間は、可動反射体と補強層とが互いに接触する表面上に存在し、可動反射体が、曲げに対してさらに堅固なものとなり、これにより、可動反射体の感温性を低減させる。
公开号:JP2011516908A
申请号:JP2010547692
申请日:2009-02-11
公开日:2011-05-26
发明作者:クラレンス・チュイ；サウリ・グドラヴァッレティ
申请人:クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド；
IPC主号:G02B26-02

专利说明:

[0001] 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータおよび電子機器を含む。]
背景技術

[0002] 微小機械素子は、堆積、エッチング、及び／又は、基板及び／又は堆積された材料層の部分をエッチング除去するかあるいは電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成するために層を追加する他の微小機械加工プロセスを使用して作られてもよい。本明細書で使用されるように、干渉型変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して、光を選択的に吸収する及び／又は反射するデバイスを指す。ある実施形態では、干渉型変調器は、一対の導電性板を備えてもよく、導電性板の一方または両方は、全体的にまたは部分的に透過性があり及び／又は反射型であり、適切な電気信号の印加によって相対運動が可能である。特定の実施形態では、一方の板は、基板上に堆積された固定層を備えてもよく、他の板は、空隙によって固定層から分離された金属膜を備えてもよい。本明細書でより詳細に述べるように、一方の板の別の板に対する位置は、干渉型変調器に入射する光の光学干渉を変化させることが出来る。こうしたデバイスは、広い範囲の用途を有し、また、既存の製品を改良し、未だ開発されていない新しい製品を作るときにそれらの特徴が活用され得るように、これらのタイプのデバイスの特性を利用し及び／又は修正することが、当技術分野で有利となる。]
課題を解決するための手段

[0003] ある実施形態では、デバイスが、電極、少なくとも一部が反射型である固定反射体、可動柔軟層、可動柔軟層に結合された少なくとも一部が反射型である可動反射体を備える。干渉型変調キャビティが、可動反射体及び固定反射体により画定される。可動反射体が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動することが可能である。また、このデバイスが、可動反射体の反対側の、可動柔軟層の一側上に熱膨張平衡層を備える。可動反射体の熱膨張係数が可動柔軟層のそれよりも大きい場合、熱膨張平衡層が、可動柔軟層のそれ以上の熱膨張係数を有する、又は可動反射体の熱膨張係数が可動柔軟層のそれ未満である場合、熱膨張平衡層が、可動柔軟層のそれ以下の熱膨張係数を有する。]
[0004] ある実施形態では、デバイスが、電極、少なくとも一部が反射型である固定反射体、可動柔軟素子、少なくとも一部が反射型である可動反射体、及び補強層を備える。補強層が、可動柔軟素子に結合される。可動反射体及び補強層が互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間（ｈｏｌｌｏｗ ｖｏｉｄ）が存在する。干渉型変調キャビティが、可動反射体及び固定反射体によって画定される。]
[0005] ある実施形態において、デバイスが、光を反射する第一手段、光を反射する第二手段、柔軟性の移動手段を備える。第二反射手段が、移動手段に結合される。干渉型変調キャビティが、第二反射手段及び第一反射手段によって画定される。第二反射手段が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動することが可能である。また、このデバイスが、第二反射手段と反対側の、移動手段の一側上に設けられた熱膨張を平衡させる手段を備える。第二反射手段の熱膨張係数が移動手段のそれよりも大きい場合、熱膨張を平衡させる手段が、移動手段のそれ以上の熱膨張係数を有する、又は第二反射手段の熱膨張係数が移動手段のそれ未満である場合、熱膨張を平衡させる手段が、移動手段のそれ以下の熱膨張係数を有する。]
[0006] ある実施形態では、デバイスが、光を反射する第一手段、光を反射する第二手段、第二反射手段を動作可能なように移動させる手段、及び第二反射手段を補強する手段を備える。補強手段が、移動手段に結合される。第二反射手段及び補強手段が互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間が存在する。干渉型変調キャビティが、第二反射手段及び第一反射手段によって画定される。]
[0007] ある実施形態では、光変調デバイスを製造する方法が、少なくとも一部が反射型である第一反射体を形成するステップと、可動柔軟層を形成するステップと、可動柔軟層に結合された少なくとも一部が反射型である可動反射体を形成するステップとを含む。干渉型変調キャビティが、可動反射体及び第一反射体によって画定される。可動反射体が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動することが可能である。また、この方法が、可動反射体の反対側の、可動柔軟層の一側上に熱膨張平衡層を形成するステップを含む。可動反射体の熱膨張係数が可動柔軟層のそれよりも大きい場合、熱膨張平衡層が、可動柔軟層のそれ以上の熱膨張係数を有する、又は可動反射体の熱膨張係数が可動柔軟層のそれ未満である場合、熱膨張平衡層が、可動柔軟層のそれ以下の熱膨張係数を有する。]
[0008] ある実施形態において、光変調デバイスを製造する方法が、少なくとも一部が反射型である第一反射体を形成するステップと、少なくとも一部が反射型である可動反射体を形成するステップと、補強層を形成するステップと、可動柔軟素子を形成するステップを含む。補強層が、可動柔軟素子と結合される。可動反射体及び補強層が互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間が存在する。干渉型変調キャビティが、可動反射体及び第一反射体により画定される。]
図面の簡単な説明

[0009] 第１干渉型変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２干渉型変調器の可動反射層が作動位置にある、干渉型変調器ディスプレイの一実施形態の一部分を示す等角図である。
３×３干渉型変調器ディスプレイを組込む電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
図１の干渉型変調器の１つの例示的な実施形態についての、可動ミラー位置対印加電圧の図である。
干渉型変調器ディスプレイを駆動するのに使用されてもよい行電圧および列電圧の組の図である。
図２の３×３干渉型変調器ディスプレイ内の表示データの１つの例示的なフレームを示す図である。
図５Ａのフレームを書込むのに使用されてもよい行信号および列信号についての、１つの例示的なタイミング図である。
複数の干渉型変調器を備える視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
複数の干渉型変調器を備える視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
図１のデバイスの断面図である。
干渉型変調器の代替の実施形態の断面図である。
干渉型変調器の別の代替の実施形態の断面図である。
干渉型変調器のさらに別の代替の実施形態の断面図である。
干渉型変調器のさらなる代替の実施形態の断面図である。
干渉型変調器のさらに別の例示的な実施形態の断面図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器を作る方法の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図８に図示された干渉型変調器上に製造されることが可能な熱膨張平衡層を示す図である。
干渉型変調器のさらに別の例示的な実施形態の断面図である。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の例示的な実施形態についての、可変チャートを示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の例示的な実施形態についての、可変チャートを示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
異なる厚さのキャップを備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。
補強層及び空間を備えた干渉型変調器の実施例の温度に対する感度を示すものである。] 図１ 図２ 図５Ａ 図８
実施例

[0010] 本特許又は出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも一つの図面を含む。カラー図面を含むこの特許又は特許出願公開のコピーが、依頼及び必要な手数料の支払いにより、特許庁によって提供されるだろう。]
[0011] 以下の詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態を対象とする。しかしながら、本発明は、複数の異なる方法で具現化されることが可能である。本説明では、同じ部品が全体を通して同じ参照符号で指定される図面を参照する。以下の説明から明らかになるように、実施形態は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、また、テキストであろうと、図であろうと、画像を表示するよう構成されている任意のデバイスにおいて実施されてもよい。より詳細には、実施形態は、限定はしないが、移動体電話、無線デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）、手持ち式またはポータブルコンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、クロック、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（たとえば、オドメータディスプレイなど）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（たとえば、車両のリアビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボードまたはサイン、投影器、建築構造、パッケージングおよび美的構造（たとえば、１個の宝石上への画像の表示）などの種々の電子デバイス内で、または、それに関連して実施されてもよいことが意図される。本明細書で述べる構造と類似の構造のＭＥＭＳデバイスはまた、電子スイッチングデバイスなどの非ディスプレイ用途で使用されることが可能である。]
[0012] 一実施形態は、少なくとも一部が反射型である可動反射体と反対側の、可動柔軟層の一側上に熱膨張平衡層を備えた干渉型変調器デバイスを含む。この熱膨張平衡層が、可動反射体のそれと適合する熱膨張係数を有し、温度が変化した時に、可動反射体と光学積層体との間の距離が、大きく変化せず、これによって、結果として安定した色を生じる。別の実施形態は、可動柔軟層と可動反射体との間の補強層を備え、可動反射体と補強層とが互いに接触する表面上の少なくとも１つの空間を備える、干渉型変調デバイスを含む。補強層と空間が、可動反射体の剛性を増加させ、この結果、曲げに対して可動反射体をさらに堅固にし、これによって、可動反射体の温度に対する感度を低下させる。]
[0013] 干渉型ＭＥＭＳディスプレイ素子を備える１つの干渉型変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示される。これらのデバイスでは、画素は、明るい状態かまたは暗い状態にある。明るい（「オン」または「オープン」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザに反射する。暗い（「オフ」または「クローズ」）状態にあるとき、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザにほとんど反射しない。実施形態に応じて、「オン」状態および「オフ」状態の光反射特性が逆になってもよい。ＭＥＭＳ画素は、選択されたカラーにおいて主として反射するよう構成することができ、白黒ディスプレイに加えてカラーディスプレイを可能にする。] 図１
[0014] 図１は、各画素がＭＥＭＳ干渉型変調器を備える視覚ディスプレイの一連の画素内の２つの隣接画素を示す等角図である。いくつかの実施形態では、干渉型変調器ディスプレイは、これらの干渉型変調器の行／列アレイを備える。各干渉型変調器は、少なくとも１つの可変寸法を有する共振光ギャップを形成するために、互いから可変でかつ制御可能な距離に配置された一対の反射層を含む。一実施形態では、反射層の一方は、２つの位置の間で移動してもよい。本明細書で緩和位置と呼ばれる第１位置では、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的遠い距離に配置される。本明細書で作動位置と呼ばれる第２位置では、可動反射層は、部分反射層にさらに密接に隣接して配置される。２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて建設的にまたは破壊的に干渉し、各画素について全体的な反射状態または非反射状態を生成する。] 図１
[0015] 図１の画素アレイの示す部分は、２つの隣接する干渉型変調器１２ａおよび１２ｂを含む。左の干渉型変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは、部分反射層を含む光学積層体１６ａから所定距離の緩和位置に示される。右の干渉型変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは、光学積層体１６ｂに隣接する作動位置に示される。] 図１
[0016] 本明細書で参照される、（集合的に、光学積層体１６と呼ばれる）光学積層体１６ａおよび１６ｂは、通常、いくつかの融合層を備え、融合層は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層および透明誘電体を含むことが出来る。そのため、光学積層体１６は、導電性があり、部分的に透明であり、部分的に反射型であり、たとえば上記層の１つまたは複数を透明基板２０上に堆積することによって作製されてもよい。部分反射層は、種々の金属、半導体および誘電体などの部分的に反射型である種々の材料から形成されることが出来る。部分反射層は、１つまたは複数の材料層で形成され、層はそれぞれ、単一材料または材料の組合せで形成されることが出来る。]
[0017] いくつかの実施形態では、光学積層体１６の層は、平行ストリップにパターニングされ、以下でさらに述べるように、ディスプレイデバイス内に行電極を形成してもよい。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８の上部およびポスト１８間に堆積される介在する犠牲材料上に堆積される（１６ａ、１６ｂの行電極に垂直な）１つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成されてもよい。犠牲材料がエッチング除去されると、可動反射層１４ａ、１４ｂは、画定されたギャップ１９によって光学積層体１６ａ、１６ｂから分離される。アルミニウムなどの導電性が高くかつ反射性が大きい材料が、反射層１４のために使用され、これらのストリップは、ディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。]
[0018] 電圧が印加されない場合、ギャップ１９は、可動反射層１４ａと光学積層体１６ａとの間に留まり、そのとき、可動反射層１４ａは、図１の画素１２ａで示すように、機械的に緩和状態にある。しかし、選択された行および列に電位差が印加されると、対応する画素の行電極と列電極の交差部に形成されたキャパシタが充電され、静電力が電極を引寄せあう。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４は、変形し、光学積層体１６に押しつけられる。光学積層体１６内の誘電性層（この図では示さず）は、短絡を防止し、図１の右の画素１２ｂで示すように、層１４と１６との間の分離距離を制御してもよい。挙動は、印加される電位差の極性によらず同じである。こうして、反射画素状態対非反射画素状態を制御することが出来る行／列作動は、従来のＬＣＤおよび他のディスプレイ技術で使用される行／列作動と多くの点で類似する。] 図１
[0019] 図２〜５Ｂは、ディスプレイ用途において干渉型変調器のアレイを使用する１つの例示的なプロセスおよびシステムを示す。] 図２ 図３ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ
[0020] 図２は、本発明の態様を組込んでもよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。例示的な実施形態では、電子デバイスは、プロセッサ２１を含み、プロセッサ２１は、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ Ｐｒｏ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）若しくはＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用シングルチップまたはマルチチップマイクロプロセッサ、又は、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ若しくはプログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサであってよい。当技術分野で慣例であるように、プロセッサ２１は、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するよう構成されてもよい。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、ｅｍａｉｌプログラムまたは任意の他のソフトウェアアプリケーションを含む１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。] 図２
[0021] 一実施形態では、プロセッサ２１はまた、アレイドライバ２２と通信するよう構成される。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を供給する行駆動回路２４および列駆動回路２６を含む。図１に示すアレイの断面は、図２のライン１−１によって示される。ＭＥＭＳ干渉型変調器の場合、行／列作動プロトコルは、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用してもよい。これは、可動層が緩和状態から作動状態に変形するようにさせるために、たとえば１０ボルト電位差を必要としうる。しかし、電圧がその値から減少すると、電圧が１０ボルト未満に低下するため、可動層はその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルト未満に低下するまで、完全には緩和しない。そのため、図３に示す実施例では、デバイスが、その中で緩和状態または作動状態で安定である、印加電圧のウィンドウ、約３〜７Ｖが存在する。これは、本明細書では、「ヒステリシスウィンドウ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｗｉｎｄｏｗ）」または「安定性ウィンドウ（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｎｄｏｗ）」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイの場合、行／列作動プロトコルは、行ストローブ中に、作動されるはずのストローブされた行の画素が、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるはずの画素が、ゼロボルトに近い電圧差にさらされるように設計され得る。ストローブ後、行ストローブが画素をどの状態に置こうともその状態に画素が留まるように、画素は、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書込まれた後、各画素は、この実施例では、３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を受ける。この特徴は、前もって存在する作動または緩和の状態における同じ印加電圧条件下で、図１に示す画素デザインを安定にさせる。干渉型変調器の各画素が、作動状態であれ、緩和状態であれ、本質的に固定反射層と移動反射層によって形成されるキャパシタであるため、この安定状態は、電力消費がほとんど全くない状態で、ヒステリシスウィンドウ内の電圧に保持されることが出来る。本質的に、印加電位が一定である場合、電流は画素内に流れない。] 図１ 図２ 図３
[0022] 通常の用途では、ディスプレイフレームは、第１行内の作動画素の所望の組に従って列電極の組をアサートすることによって作られてもよい。行パルスが、次に、行１電極に印加され、アサートされた列線に相当する画素を作動する。列電極のアサートされたセットは、次に、第２行内の作動画素の所望の組に対応するように変更される。パルスは、次に、行２電極に印加され、アサートされた列電極に従って行２の適切な画素を作動する。行１の画素は、行２パルスによって影響を受けず、行１パルス中にセットされた状態のまま留まる。これは、フレームを生成するために、逐次方式で行の全シリーズについて繰返されてもよい。一般に、フレームは、１秒当たりある所望のフレーム数でこのプロセスを連続して繰返すことによって、リフレッシュされ及び／又は新しいディスプレイデータで更新される。ディスプレイフレームを生成するための、画素アレイの行および列電極を駆動するいろいろなプロトコルが、同様によく知られており、また、本発明と関連して使用されてもよい。]
[0023] 図４、５Ａ、および５Ｂは、図２の３×３アレイ上にディスプレイフレームを作るための１つの可能な作動プロトコルを示す。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素について使用されてもよい列および行電圧レベルの可能な組を示す。図４の実施形態では、画素を作動させることは、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を＋ΔＶにセットすることを含み、両者は、それぞれ、−５ボルトおよび＋５ボルトに相当してもよい。画素を緩和させることは、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を同じ＋ΔＶにセットすることによって達成され、画素にわたるゼロボルト電位差を生成する。行電圧がゼロボルトに保持されるこれらの行では、列が＋Ｖバイアスであるか、または、−Ｖバイアスであるかによらず、画素は、画素が元々どの状態にあってもその状態で安定である。図４に同様に示すように、上述した電圧と逆極性の電圧が使用されることが出来、たとえば、画素を作動させることが、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含むことが可能であることが理解されるであろう。この実施形態では、画素をリリースすることは、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を同じ−ΔＶにセットし、画素にわたってゼロボルト電位差を生成することによって達成される。] 図２ 図３ 図４
[0024] 図５Ｂは、作動画素が非反射型である図５Ａに示すディスプレイ配置をもたらすことになる図２の３×３アレイに印加される一連の行および列信号を示すタイミング図である。図５Ａに示すフレームを書込む前に、画素は、任意の状態であることが可能であり、この実施例では、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧によって、全ての画素が、既存の作動状態または緩和状態で安定である。] 図２ 図５Ａ 図５Ｂ
[0025] 図５Ａのフレームでは、画素（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）および（３，３）が作動される。これを達成するために、行１用の「ラインタイム（ｌｉｎｅ ｔｉｍｅ）」中に、列１および２が−５Ｖにセットされ、列３が＋５ボルトにセットされる。これは、全ての画素が３〜７ボルト安定性ウィンドウ内に留まるため、いずれの画素の状態も変更しない。行１は、次に、０ボルトから５ボルトまで上がり、再びゼロに下がるパルスでストローブされる。これは、（１，１）および（１，２）画素を作動し、（１，３）画素を緩和させる。アレイ内の他の画素は影響を受けない。行２を所望の状態にセットするために、列２が−５Ｖにセットされ、列１および３が＋５ボルトにセットされる。次に、行２に印加される同じストローブが、画素（２，２）を作動し、画素（２，１）および画素（２，３）を緩和させることになる。やはり、アレイの他の画素は影響を受けない。行３は、列２および３を−５Ｖにセットし、列１を＋５ボルトにセットすることによって同様にセットされる。行３ストローブは、図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームに書込んだ後、行電位はゼロであり、列電位は＋５ボルトまたは−５ボルトに留まることができ、ディスプレイは、そのため、図５Ａの配置において安定である。同じ手順が、何十または何百もの行および列のアレイについて使用され得ることが理解されるであろう。行および列作動を実施するのに使用されるタイミング、シーケンスおよび電圧レベルは、先に概説した一般的な原理内で幅広く変わることができ、上記例は例示に過ぎず、本明細書で述べるシステムおよび方法に関して任意の作動電圧法が使用され得ることも理解されるであろう。] 図５Ａ
[0026] 図６Ａおよび６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、携帯電話または移動体電話であることが可能である。しかし、ディスプレイデバイス４０の同じコンポーネントまたはそのわずかの変形体もまた、テレビおよび可搬型メディアプレーヤなどの種々のタイプのディスプレイデバイスの実例となる。] 図６Ａ
[0027] ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力装置４８およびマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、一般に、射出成形および真空成形を含む、当業者によく知られている種々の製造プロセスの任意のプロセスから形成される。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミックまたはその組合せを含む種々の材料の任意の材料から作られてもよい。一実施形態では、ハウジング４１は、異なるカラーの他の取外し可能部分と交換されてもよい、または、異なるロゴ、絵またはシンボルを含む取外し可能部分（図示せず）を含む。]
[0028] 例示的なディスプレイデバイス４０のディプレイ３０は、本明細書で述べるように、双安定ディスプレイを含む種々のディスプレイの任意のディスプレイであってよい。他の実施形態では、ディプレイ３０は、上述したように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ若しくはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、又は、当業者によく知られているように、ＣＲＴ若しくは他の真空管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含む。しかし、本実施形態を述べる目的で、ディプレイ３０は、本明細書で述べるように、干渉型変調器ディスプレイを含む。]
[0029] 例示的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントは、図６Ｂに概略的に示される。図示された例示的なディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、また、ハウジング４１内に少なくとも部分的に閉囲されるさらなるコンポーネントを含むことが可能である。たとえば、一実施形態では、例示的なディスプレイデバイス４０は、送受信機４７に結合されるアンテナ４３を含むネットワークインタフェース２７を含む。送受信機４７は、調整用ハードウェア５２に接続されるプロセッサ２１に接続される。調整用ハードウェア５２は、信号を調節する（たとえば、信号をフィルタリングする）ように構成されてもよい。調整用ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１はまた、入力装置４８およびドライバコントローラ２９に接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合され、順に、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合される。電力供給装置５０は、特定の例示的なディスプレイデバイス４０の設計による要求に応じて全てのコンポーネントに電力を供給する。] 図６Ｂ
[0030] ネットワークインタフェース２７は、アンテナ４３および送受信機４７を含むため、例示的なディスプレイデバイス４０は、ネットワークを通じて１つまたは複数のデバイスと通信することが出来る。一実施形態では、ネットワークインタフェース２７はまた、プロセッサ２１の要求を軽減するためのある程度の処理能力を有してもよい。アンテナ４３は、信号を送受信するための当業者に知られている任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）または（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ信号、ＧＳＭ信号、ＡＭＰＳ信号、または無線携帯電話ネットワーク内で通信するのに使用される他の周知の信号を受信するよう設計される。送受信機４７は、アンテナ４３から受信される信号が、プロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作されるように、信号を前処理する。送受信機４７はまた、プロセッサ２１から受信される信号が、アンテナ４３を介して例示的なディスプレイデバイス４０から送信されうるように、信号を処理する。]
[0031] 代替の実施形態では、送受信機４７は受信機で置換されることが可能である。なお別の代替の実施形態では、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１に送出される画像データを格納するかまたは生成することが可能である画像源で置換されることが可能である。たとえば、画像源は、画像データを収容するデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）若しくはハードディスクドライブ又は画像データを生成するソフトウェアモジュールであることが可能である。]
[0032] プロセッサ２１は、一般に、例示的なディスプレイデバイス４０の全体の動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインタフェース２７または画像源から圧縮画像データなどのデータを受信し、データを処理して、未処理画像データに、または、未処理画像データになるように容易に処理されるフォーマットにする。プロセッサ２１は、次に、処理済みデータを、ドライバコントローラ２９にまたは格納のためにフレームバッファ２８に送出する。未処理データは、通常、画像内の各位置において画像特性を識別する情報を指す。たとえば、こうした画像特性は、カラー、彩度およびグレースケールレベルを含み得る。]
[0033] 一実施形態では、プロセッサ２１は、例示的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロコントローラ、ＣＰＵまたは論理ユニットを含む。調整用ハードウェア５２は、一般に、スピーカ４５に信号を送信し、マイクロフォン４６から信号を受信するためのフィルタ及び増幅器を含む。調整用ハードウェア５２は、例示的なディスプレイデバイス４０内の個別のコンポーネントであってよく、または、プロセッサ２１または他のコンポーネント内に組込まれてもよい。]
[0034] ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された未処理画像データを、プロセッサ２１から直接的に、または、フレームバッファ２８から取得し（ｔａｋｅ）、未処理画像データを、アレイドライバ２２への高速伝送のために適切にリフォーマットする。具体的には、未処理画像データが、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに適した時間順序を有するように、ドライバコントローラ２９は、未処理画像データをラスタ様のフォーマットを有するデータフローにリフォーマットする。次に、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送出する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンド−アローン型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に連結されるが、こうしたコントローラは、多くの方法で実施されてもよい。コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋めこまれてもよく、ソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋めこまれてもよく、または、ハードウェアでアレイドライバ２２と完全に一体化されてもよい。]
[0035] 通常、アレイドライバ２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ２９から受信し、ビデオデータをリフォーマットして、ディスプレイの画素のｘ−ｙマトリクスから出てくる何百もの、時として何千ものリードに対して、１秒当たり多数回印加される波形の並列な組にする。]
[0036] 一実施形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で述べる任意のタイプのディスプレイに対して適切である。たとえば、一実施形態では、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（たとえば、干渉型変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（たとえば、干渉型変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化される。こうした実施形態は、携帯電話、腕時計および他の小面積ディスプレイなどの高集積化システムにおいて一般的である。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、通常のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（たとえば、干渉型変調器のアレイを含むディスプレイ）である。]
[0037] 入力装置４８は、ユーザが例示的なディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にする。一実施形態では、入力装置４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボード若しくは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチ感応スクリーン又は感圧膜若しくは感熱膜を含む。一実施形態では、マイクロフォン４６は、例示的なディスプレイデバイス４０用の入力装置である。マイクロフォン４６が、デバイスにデータを入力するために使用されるとき、例示的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するための音声コマンドが、ユーザによって提供されてもよい。]
[0038] 電力供給装置５０は、当技術分野でよく知られているように、種々のエネルギー貯蔵デバイスを含むことが可能である。たとえば、一実施形態では、電力供給装置５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電力供給装置５０は、再生可能なエネルギー源、キャパシタ、または、プラスチック太陽電池を含む太陽電池、および太陽電池ペイントである。別の実施形態では、電力供給装置５０は、壁コンセントから電力を受取るよう構成される。]
[0039] いくつかの実施形態では、制御のプログラム可能性は、上述したように、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置することが可能であるドライバコントローラ内に存在する。いくつかの実施形態では、制御のプログラム可能性はアレイドライバ２２内に存在する。上述した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントにおいて、また、種々の構成で実施されてもよいことを当業者が認識するであろう。]
[0040] 上述した原理に従って動作する干渉型変調器の構造の詳細は幅広く変わってもよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４およびその支持構造の５つの異なる実施形態を示す。図７Ａは、図１の実施形態の断面であり、金属材料のストリップ１４が、垂直に延在する支持体１８上に堆積される。図７Ｂでは、可動反射層１４は、テザー３２上で、角だけで支持体に取り付けられる。図７Ｃでは、可動反射層１４は、柔軟性金属を含んでもよい変形可能層３４から懸垂保持される。変形可能層３４は、変形可能層３４の外周の周りで直接的にまたは間接的に基板２０に接続される。これらの接続は、本明細書で支持ポストと呼ばれる。図７Ｄに示す実施形態は、変形可能層３４がその上に載置される支持ポストプラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃのように、ギャップ上に懸垂保持されたままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学積層体１６との間の穴を充填することによる支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するのに使用される平坦化材料で形成される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示す実施形態に基づくが、図７Ａ〜７Ｃに示す実施形態のうちの任意の実施形態及び図示されないさらなる実施形態と共に働くように適応されてもよい。図７Ｅに示す実施形態では、金属または他の導電性材料の追加の層が、バス構造４４を形成するのに使用された。これは、干渉型変調器の背面に沿う信号のルーティングを可能にし、別の方法では基板２０上に形成されなければならないいくつかの電極を無くすことを可能にする。] 図１ 図７Ａ 図７Ｂ 図７Ｃ 図７Ｄ 図７Ｅ
[0041] 図７に示すような実施形態では、干渉型変調器は、直視デバイスとして機能し、直視デバイスでは、画像が、透明基板２０の前側から観察され、その対向側には、変調器が配列される。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む、基板２０と反対の反射層の側で干渉型変調器の部分を光学的に遮蔽する。これは、遮蔽される領域が、画質に悪い影響を与えることなく、構成され、動作することを可能にする。こうした遮蔽は、図７Ｅのバス構造４４を可能にし、アドレス指定およびアドレス指定から生じる運動などの変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を分離する能力を提供する。この分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械的態様および光学的態様のために使用される構造設計および材料が、互いに独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示す実施形態は、変形可能層３４によって実施される、反射層１４の機械特性からの反射層１４の光学特性の分離により得られるさらなる利益を有する。これは、反射層１４のために使用される構造設計および材料が光学特性に関して最適化され、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料が所望の機械特性に関して最適化されることを可能にする。] 図７Ｃ 図７Ｄ 図７Ｅ
[0042] 図８は、干渉型変調器のさらに他の例示的な実施形態の断面である。図８において、同様な部分は、先の図面に対するものと同様な番号が付されている。図８に示されるように、少なくとも一部が反射型である可動反射層１４が、変形可能層（又は「可動柔軟層」）３４と結合される。さらに、説明を容易にするために、電極及び光学積層体１６が、省略されている。上記のように、光学積層体１６が、少なくとも一部が反射型でもある固定反射体を備える。] 図８
[0043] 可動反射体１４及び可動柔軟層３４に使用される材料及び構造設計の最適化が、可動反射体１４と可動柔軟層３４への異なる材料の使用をもたらし得る。異なる材料が、可動反射体１４における屈曲及び／又は傾斜を生じることが可能である残留応力などの異なる特性を有してよい。例えば、可動柔軟層３４が、約３５０メガパスカル（ＭＰａ）の固有（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）結晶格子応力を有するニッケル薄膜により構成されてよく、可動反射体１４が、約５０ＭＰａの固有結晶格子応力を有するアルミニウム薄膜により構成されてよい。残留応力が異なるため、ニッケルとアルミニウムとの間の界面が、引張又は圧縮力を与える応力勾配を有し、これによって、さらに成形されやすい又はコンプライアントな構造の最終的な変位及び／又は屈曲及び／又は傾斜を生じる（例えば、柔軟層と比較した反射体）。さらに、例えば、それぞれ、アルミニウム及びニッケルである可動反射体１４及び可動柔軟層３４に対するミスマッチな結晶格子を有する異なる材料間の界面が、可動反射体１４の変位及び／又は屈曲及び／又は傾斜を生じることが可能である。]
[0044] 異なる材料間で異なりうる他の特性が、熱膨張係数である。可動反射体１４及び可動柔軟層３４に対して異なる材料を有するデバイスが加熱又は冷却された時、可動反射体１４及び可動柔軟層３４に対して使用される材料間における異なる量の熱膨張又は収縮による熱応力が、可動反射体１４の屈曲及び／又は傾斜を与えることが可能である。従って、いくつかの実施形態における変位及び／又は屈曲及び／又は傾斜の大きさが、温度に応じて変化する。]
[0045] 可動反射体１４の最終的な変位、屈曲及び／又は傾斜が、可動反射体１４の光学特性及びヒステリシスウィンドウの大きさに影響を及ぼし得る。上記のように、行／作動プロトコルが、ヒステリシスウィンドウに従って設定されてよく、ヒステリシスウィンドウの変化により、デバイスが不適切に機能し又は機能しなくなりうる。]
[0046] デバイスが、所定のヒステリシスウィンドウ内で動作していたとしても、変化した光学特性が、デバイスを含むディスプレイの性能に不利に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、基板２０に面した可動反射体１４の表面が、実質的に、光学積層体１６に平行であるが、可動反射体１４の屈曲及び／又は傾斜により、基板２０に面した可動反射体１４の一部の又は全ての表面が、光学積層体１６に非−平行になりうる。いくつかの他の実施形態では、また、基板２０に面した可動反射体１４の表面が、実質的に、光学積層体１６に平行であるが、可動反射体１４の最終的な変位により、可動反射体１４が、光学積層体１６から異なる距離にそらされ、この結果、“アップ”状態のカラーを変化させうる。従って、変位され及び／又は屈曲され及び／又は傾斜された可動反射体１４が、その領域にわたって、異なる量の可視光を反射し、可動反射体１４が“オン”又は“オフ”位置のいずれかに変形させ、及び／又は変調器のカラーを変えうる。]
[0047] また、ポスト１８（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む）及び変形可能層３４（例えば、ニッケル（Ｎｉ）を含む）の熱膨張係数間のミスマッチが、ある動作温度にて、不安定なカラーを生じ得る。例えば、α−ＳｉＯ２が約２．３×１０−６／Ｋの熱膨張係数を有し、一方、ニッケルが、約１３×１０−６／Ｋの熱膨張係数を有する。干渉型変調器が加熱又は冷却される時、可変層３４とポスト１８との間の応力差により、可動反射部１４と光学積層体１６との間の距離が、増加又は減少し、これにより、温度が変化するにつれて不安定なカラーを生じうる。制限するものではないが、他の熱膨張係数の適切な材料は、約０．５×１０−６／Ｋの石英ガラス−ＳｉＯ２、約３．７×１０−６／Ｋのガラス−ＳｉＯ２（例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ提供のディスプレイガラス）、及び約４×１０−６／Ｋの窒化ケイ素（ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４など）を含む。]
[0048] 図９Ａ−９Ｇが、図８に示されたような干渉型変調器を製造する方法の例示的な実施形態を概略的に示す。図９Ａは、基板９０２（例えば、ガラス、プラスチックを含む）、電極９０４（例えば、ＩＴＯを含む）、第一反射層（又は、「少なくとも一部が反射型の固定反射体」）９０５（例えば、クロムを含む）、絶縁層９０６（例えば、ＳｉＯ２を含む）、酸化物層９０８（例えば、Ａｌ２Ｏ３を含む）、第一犠牲層９１０（例えば、モリブデンを含む）、及び反射素子９１２（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金などの約２，０００から２０，０００Åの間の反射材料を含む）を備えた構造９０１を示す。反射素子９１２をパターニングするためのマスク９１４（例えば、フォトレジストを含む）が、反射素子９１２上に形成される。] 図８ 図９Ａ
[0049] 図９Ｂでは、反射素子９１２が、エッチングによりパターン化されている。例として、反射素子９１２が、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む場合、酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）を加えたＨ３ＰＯ４（“ＰＡ”とともに）、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等が、アルミニウムを含む反射素子９１２を選択的にエッチングするが、モリブデンを含む第一犠牲層９１０を選択的にエッチングしないように使用されてよい。] 図９Ｂ
[0050] 図９Ｂに図示されるように、反射素子９１２をエッチングすることで、反射素子９１２のエッジが形成される。ある実施形態において、テーパー角９１６が、反射素子９１２の底部と反射素子９１２のエッチングされた側との間に形成される。いくつかの実施形態において、このテーパー角９１６の制御が、デバイス９００の正確な形成を補助する。いくつかの実施形態において、テーパー角９１６が、基板９０２に対して約３０°から６５℃の間である。例えば、７０°から９０°の高角度が使用されてもよいが、後のプロセスに対して質の悪い措置対象を生じうる。例えば、約３０°未満の低角度が使用されてよいが、反射素子９１２の小さな限界寸法を生じ、曲線因子（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を増加させるように反射素子９１２の面積が大きい実施形態に対して欠点となりうる。あるプロセスに対しては他のテーパー角９１６が適切なものとなりうる（例えば、高テーパー角９１６にもかかわらず、連続的に堆積された層が良好な措置対象をもたらすプロセスに対しては、高角度が使用されてよい）。反射素子９１２をパターニングするためにウェットエッチングが使用される実施形態では、エッジが、曲面となりうる（例えば、ワイングラスのエッジのように成形される）。さらに、ウェットエッチングが、通常、マスク９１４の下をカットする。それに反して、通常、ドライエッチングが、マスク９１４の下をカットすることなく、（例えば、図９Ｂに図示されるような）真っすぐなテーパーエッジを生じる。] 図９Ｂ
[0051] ある実施形態において、反射素子９１２の堆積条件が修正されてよく、異なる特性を有する多数の層が、堆積される。このような実施形態が、反射素子９１２のテーパー角９１６の制御を可能にし、例えば、その厚さにわたって異なるエッチング速度を提供する（例えば、反射素子９１２の上端では遅いエッチング速度であり、次に、反射素子９１２の底部では早いエッチング速度である）。あるいは、反射素子９１２のエッジのプロファイルを変化させるために、又は所定のテーパー角９１６を形成するために、エッチング条件が、エッチングステップの間に修正されてよい。ある実施形態では、堆積条件とエッチング条件の両方が修正される。他の実施形態も可能である。]
[0052] 反射素子９１２を形成した後で、マスク９１４が、（例えば、マスク９１４がフォトレジストを含む実施形態においては、アッシング又は化学的ストリッピングにより）除去される。次に、第二犠牲層９１８が堆積される。第二犠牲層９１８が、第一犠牲層９１０と同じ材料を含んでよく、又は、第一犠牲材料９１０と異なる材料を含んでよい。例えば、いくつかの実施形態では、第一及び第二犠牲材料９１０，９１８の両方が、モリブデンを含む。図９Ｃに示されるように、第一犠牲層９１０及び第二犠牲層９１８が、次にパターン化される。ある実施形態では、第一犠牲層９１０及び第二犠牲層９１８のパターニングが、独立して実施されるが、パターニングが同時に行われてもよい。例えば、第一犠牲層９１０及び第二犠牲層９１８の両方がモリブデンを含む実施形態では、アルミニウム及びＡｌ２Ｏ３に選択的である、酸素（Ｏ２）を加えた六フッ化硫黄（ＳＦ６）を使用するエッチングが、使用されてよい。フッ素を含む他のエッチャントも可能であるが、当然のことながら、ＣＦ４のようなエッチャントは、通常、モリブデンと緩やかに反応する。塩素を含むエッチャントが、使用されてよいが、このようなエッチャントは、アルミニウム及びＡｌ２Ｏ３に十分に選択的ではない。あるいは、第二犠牲層９１８及び第一犠牲層９１０が、異なるエッチャント、一連の異なるパターニングマスク等を使用して、順次にパターン化されてよい。] 図９Ｃ
[0053] 図９Ｄに示されるように、次に、誘電体層１８（例えば、ＳｉＯ２を含む）が、第二犠牲層９１８上に形成される。次に、誘電体層１８の一部が、エッチング除去され、図９Ｅにおいて９５０として示されるように、第二犠牲層９１８が、露出される。次に、第二犠牲層９１８の露出部の一部が、エッチング除去され、図９Ｆにおいて９６０として示されるように、反射素子９１２が露出される。その後、変形可能層３４（例えば、ニッケルを含む）が、誘電体層１８、第二犠牲層９１８の露出部、及び反射素子９１２の露出部上に堆積される。部分９７０において、変形可能層３４が、反射素子９１２と機械的に結合される。図９Ｇに示されるように、構造９０１から、（例えば、第一及び第二犠牲層９１０，９１８がモリブデンを含む実施形態では、ＸｅＦ２でエッチングされることにより）第一犠牲層９１０及び第二犠牲層９１８が除去された後、図８に示されたような干渉型変調器が得られる。] 図８ 図９Ｄ 図９Ｅ 図９Ｆ 図９Ｇ
[0054] 上記のように、ポスト（例えば、ＳｉＯ２を含む）及び可動柔軟層（例えば、ニッケルを含む）の熱膨張係数間のミスマッチが、設定目的とは異なるカラー又はある動作温度にて不安定なカラーを生じうる。さらに、可動柔軟層（例えば、ＳｉＯ２を含む）及び少なくと一部が反射型の可動反射体（例えば、アルミニウムを含む）の熱膨張係数間のミスマッチが、ある動作温度にて不安定なカラーを生じうる。例えば、α−ＳｉＯ２が２．３×１０−６／Ｋの熱膨張係数を有し、一方、アルミニウムが、約２５×１０−６／Ｋの熱膨張係数を有する。このようなデバイスが加熱又は冷却された時、可動柔軟層と少なくとも一部が反射型の可動反射体との間の応力勾配により、少なくとも一部が反射型の可動反射体と光学積層体との間の距離が、増加又は減少し、これにより、温度が変化するにつれて不安定なカラーを生じうる。]
[0055] 図１０は、図８に示されたような干渉型変調器上に製造されることが可能である熱膨張平衡層１００１を示す。熱膨張平衡層１００１が、可動反射体１４と反対側の、可動柔軟層３４の一側上に堆積される。干渉型変調器が加熱又は冷却された時に、熱膨張平衡層１００１と可動柔軟層３４との間の応力勾配、及び可動反射体１４と可動柔軟層３４との間の応力勾配が、実質的には同じであるが、反対方向であるように、熱膨張平衡層１００１の厚さ及び熱膨張係数が設定されてよい。従って、可動反射体１４と光学積層体１６との間の距離が、大きく変化せず、これにより、温度が変化するにつれて安定したカラーを生じる。] 図１０ 図８
[0056] 上記のように、可動反射体１４（例えば、アルミニウムを含む）の材料が、可動柔軟層３４（例えば、ＳｉＯ２又はニッケルを含む）よりも大きな熱膨張係数を有してよい。この場合、熱膨張平衡層１００１が、可動柔軟層３４よりも大きな熱膨張係数を有し、好ましくは、可動反射体１４よりも大きな熱膨張係数を有する。このような材料の１つが、ポリマーフォトレジストであってよい。しかしながら、ポリマーフォトレジストが、低い剛性を有する。従って、ポリマーフォトレジストの熱膨張平衡層１００１が、可動反射体１４よりも数倍厚くてもよい。]
[0057] あるいは、可動反射体１４の材料が、可動柔軟層３４よりも小さな熱膨張係数を有してもよい。仮にそうならば、熱膨張平衡層１００１が、可動柔軟層３４よりも小さな熱膨張係数を有してよい。]
[0058] 熱膨張平衡層１００１及び可動反射体１４が、実施的に同じ熱膨張係数を有してもよい。例えば、熱膨張平衡層１００１及び可動反射体１４が、同じ材料を有してよい。仮にそうならば、熱膨張平衡層１００１が、可動反射体１４と実質的に同じ厚さを有してよい。]
[0059] さらに、可動反射体１４が可動柔軟層３４と結合される部位に対して反対側の可動柔軟層３４上のみで、熱膨張平衡層１００１が、可動柔軟層３４と接触するように、熱膨張平衡層１００１が、パターン化され、エッチングされてもよい。]
[0060] 図１１は、干渉型変調器のさらに他の例示的な実施形態の断面である。図１１では、先の図面に関し、同様な部分は、同様な符号が付されている。説明を容易にするために、電極及び光学積層体１６が省略されている。上記のように、光学積層体１６は、少なくとも一部が反射型でもある固定反射体を備える。図１１に示されるように、少なくとも一部が反射型である可動反射体１４が、直接的には、可動柔軟層３４と結合されず、補強層１１０２を介して結合される。反射体１４及び補強層１１０２が互いに接触する少なくとも１つの表面上に、少なくとも１つの空間１１０１が存在する。] 図１１
[0061] 補強層１１０２の熱膨張係数が、可動反射体１４のそれと実質的に同じであってよい。しかしながら、たとえ、可動反射体１４の熱膨張係数が、補強層１１０２のそれよりも大きい場合であっても、可動反射体１４と補強層１１０２との間の空間１１０１が、可動反射体１４の剛性を過度に高め、従って、可動反射体１４を曲げに対してさらに堅固なものとし、これによって、可動反射体１４の感温性を低減させうる。]
[0062] 補強層１１０２を備えた干渉型変調器デバイスの製造では、例えば、図９Ａ−９Ｇに示されるような、補強層１１０２を有さない干渉型変調器デバイスの製造に対するわずかな補正のみが必要とされうる。図１１に示された実施例では、補強層１１０２の追加は、可動反射体１４の上部上に犠牲層（図１１には図示しない）を堆積するステップ、可動反射体１４の上部上において犠牲層を適切にパターニングするステップ、可動反射体１４を補強層１１０２に結合させるように補強層１１０２を堆積するステップ、並びに、補強層１１０２、犠牲層、及びポスト１８の上部上に可動柔軟層３４を堆積するステップを必要としうる。] 図１１ 図９Ａ
[0063] さらに、補強層１１０２が、可動柔軟層３４の一体化された部分であってよい。可動反射体１４と可動柔軟層３４との間の空間１１０１が、可動反射体１４の剛性を過度に増加させ、従って、可動反射体１４を曲げに対してさらに堅固なものとし、これによって、可動反射体１４の感温性を低減させうる。このような場合、干渉型変調器デバイスの製造は、補強層１１０２を堆積するステップと可動柔軟層３４を堆積するステップとを１つのステップに組み合わせることにより単純化されてよい。]
[0064] 図１２Ａ−１２Ｂは、異なるウェハ上に異なる厚さの熱膨張平衡層（あるいは、簡潔には、「キャップ」と称する）を備えた干渉型変調器の例示的な実施形態に対する可変チャートを示す。異なる設計Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ｂ１，Ｂ２，．．．，及びＥ５の各々は、ウェハ上の干渉型変調器に対する設計のタイプを示す。従って、図１２Ａ−１２Ｂは、４つの異なるウェハ上における１８の設計の実験結果を示す。各ウェハが、選択されたキャップ厚さを有する異なる干渉型変調器を有する。各設計の干渉型変調器が、図１０に示されたものと同じ構造を有するが、干渉型変調器が、特定のカラーの光を反射し、特定の作動電圧で作動するように、層の材料及び／又は厚さ及び／又はパターン形状が、具体的に修正される。図１２Ａでは、設計Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ｂ１，Ｂ２，．．．，及びＥ５上の全ての可動反射体１４が、１５，０００Åの厚さを有し、これらの設計上の全てのポスト１８が、１５，０００Åの厚さを有する。熱膨張平衡層１００１の厚さがゼロである場合（キャップＡ１＝０）、これらの設計上での、温度に伴う干渉型変調キャビティ内の平均の空隙の変化率、ｄＧ／ｄＴは、−０．６から−０．４ナノメートル／ケルビンの間である。ここで、この空隙は、可動反射体の反射表面と、固定反射体上の誘電酸化物層の対向表面との間の距離である。しかしながら、熱膨張平衡層１００１の厚さが、５，０００Å、７，５００Å、又は１０，０００Åである場合（それぞれ、図１２Ａにおける、Ａ１ キャップ＝５，７．５，及び１０）、変化率ｄＧ／ｄＴが、−０．１から０．２ナノメートル／ケルビンの間となる。すなわち、熱膨張平衡層１００１に対してゼロでない厚さを有する設計において、変化率ｄＧ／ｄＴの絶対値が大きく低減される。例えば設計Ｄ５である、いくつかの設計では、熱膨張平衡層１００１の厚さが７，５００Åである場合、変化率ｄＧ／ｄＴが、さらには、ゼロと同じまで低くなる。] 図１０ 図１２Ａ
[0065] 図１２Ｂでは、設計Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ｂ１，Ｂ２，．．．，Ｅ５上の全ての可動反射体１４が、１５，０００Åの厚さを有し、これらの設計上の全てのポスト１８が、１５，０００Åの厚さを有する。熱膨張平衡層１００１の厚さがゼロである場合、これらの設計上における、温度に伴う作動電圧の変化率，ｄＶａ／ｄＴは、−０．０７から−０．０３ボルト／ケルビンの間である。しかしながら、熱膨張平衡層１００１の厚さが、５，０００Å、７，５００Å、又は１０，０００Åである場合、変化率ｄＶａ／ｄＴが、−０．０３から−０．０１ボルト／ケルビンの間となる。すなわち、熱膨張平衡層１００１を有する設計において、変化率ｄＶａ／ｄＴの絶対値が大きく低減される。結論として、図１２Ａ−１２Ｂは、熱膨張平衡層１００１が、干渉型変調器に対する温度の効果を低減させることを示す。] 図１２Ａ 図１２Ｂ
[0066] 図１３Ａ−１３Ｈは、異なる厚さのキャップを有する干渉型変調器の実施例の感温性を示す。図１３Ａ及び１３Ｂは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏７０度である場合の、熱膨張平衡層１００１を有さない（すなわち、キャップの厚さがゼロである）干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１３Ｃ及び１３Ｄは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏７０度である場合の、５，０００Åの厚さの熱膨張平衡層１００１を有する干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１３Ｅ及び１３Ｆは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏７０度である場合の、７，５００Åの厚さの熱膨張平衡層１００１を有する干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１３Ｇ及び１３Ｈは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏７０度である場合の、１０，０００Åの厚さの熱膨張平衡層１００１を有する干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１３Ａ及び１３Ｂに示されるように、温度が、摂氏２０度から摂氏７０度まで変化した場合、熱膨張平衡層１００１を有さない干渉型変調器の実施例の写真が、大きな光学性能の変化を示す。しかしながら、図１３Ｃから１３Ｈにおいて観察される低減された光学的変化に示されるように、温度が、摂氏２０度から摂氏７０度まで変化した場合、熱膨張平衡層１００１を有する干渉型変調器の実施例の写真が、それほど変化しない。従って、キャップを有さない干渉型変調器と比較して、熱膨張平衡層１００１を有する干渉型変調器の実施例が、温度の変化に伴う反射体の変位及び／又は屈曲及び／又は傾斜により、より十分に安定した光学性能を示す。] 図１３Ａ 図１３Ｃ 図１３Ｅ 図１３Ｇ
[0067] 図１４Ａ−１４Ｆが、図１１に図示された外形の空間及び補強層を有する干渉型変調器の実施例の感温性を示す。図１４Ａ及び１４Ｂは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏６０度である場合の、補強層１１０２及び空間１１０１を有さない干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１４Ｃ及び１４Ｄは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏６０度である場合の、補強層１１０２及び空間１１０１を有する一実施形態の干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１４Ｅ及び１４Ｆは、温度が、各々、摂氏２０度及び摂氏６０度である場合の、補強層１１０２及び空間１１０２を有する他の実施形態の干渉型変調器の実施例の写真を示す。図１４Ｃ及び１４Ｄの干渉型変調器と、図１４Ｅ及び１４Ｆの干渉型変調器と、の両方が、図１１に示されたものと同じ構造を有する。しかしながら、図１４Ｃ及び１４Ｄの干渉型変調器と比較すると、図１４Ｅ及び１４Ｆの干渉型変調器の層の材料及び／又は厚さが、特定のカラーの光を反射し、特定の作動電圧にて作動するように、具体的に修正されている。図１４Ａ及び１４Ｂに示されるように、温度が、摂氏２０度から摂氏６０度まで変化した場合、補強層１１０２及び空間１１０１を有さない干渉型変調器の実施例の写真が、干渉型変調器における大きな光学性能の変化を示す。しかしながら、図１４Ｃから１４Ｆに示されるように、温度が、摂氏２０度から摂氏６０度まで変化した場合、補強層１１０２及び空間１１０１を有する干渉型変調器の実施例の写真が、干渉型変調器における大きな光学性能の変化を示さない。従って、補強層１１０２及び空間１１０１を有さない干渉型変調器と比較して、補強層１１０２及び空間１１０１を有する干渉型変調器の実施例が、温度の変化に伴う反射体の変位及び／又は屈曲及び／又は傾斜により、より十分に安定した光学性能を示す。] 図１１ 図１４Ａ 図１４Ｃ 図１４Ｅ
[0068] 上記のように、干渉型変調デバイスにおいて、熱膨張平衡層（キャップ）が、可動反射体と反対側の、可動柔軟層の一側上に、追加されてよい。温度が変化した場合に、可動反射体と光学積層体との間の距離が、大きく変化せず、これにより、温度を通して安定したカラーを生じるように、熱膨張平衡層が、可動反射体のそれと適合する熱膨張係数を有してよい。さらに、干渉型変調器デバイスにおいて、可動柔軟層と可動反射体との間に、補強層が追加されてよく、少なくとも一つの空間が、可動反射体と補強層とが互いに接触する表面上に存在してよい。補強層及び空間が、可動反射体の剛性を増加させ、従って、可動反射体を曲げに対してさらに堅固なものとし、これによって、干渉型変調器デバイスの感温性を低減させる。]
[0069] 本発明が、ある実施形態及び実施例との関連で開示されたが、本発明は、具体的に開示された実施形態を超え、他の代替の実施形態及び／又は使用及び明らかな変更及びそれと同等なものにまで拡大される。さらに、いくつかのバリエーションが示され、詳細に説明されたが、本開示の範囲内の他の変更が、容易に明らかとなる。実施形態の特定の特徴及び態様の様々な組合せ又は副次的組合せが行われてよいことも意図される。開示された実施形態の変化したやり方をなすように、開示された実施形態の様々な特徴及び態様が、互いに、組み合わされ、又は置換されることが可能であることが理解されるべきである。従って、本明細書に開示された本発明の範囲が、上記の特定の開示された実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲によってのみ決定されることが意図される。]
[0070] １２ａ、１２ｂ干渉型変調器
１４、１４ａ、１４ｂ可動反射層
１６、１６ａ、１６ｂ光学積層体
１８ポスト
１９ギャップ
２０基板
２１プロセッサ
２２アレイドライバ
２４行駆動回路
２６列駆動回路
２７ネットワークインタフェース
２８フレームバッファ
２９ドライバコントローラ
３０ディスプレイアレイ
３２テザー
３４ 変形可能層
４０ディスプレイデバイス
４１ハウジング
４２支持ポストプラグ
４３アンテナ
４４バス構造
４５スピーカ
４６マイクロフォン
４７送受信機
４８入力装置
５０電力供給装置
５２調整用ハードウェア
９０１ 構造
９０２ 基板
９０４電極
９０５ 第一反射層
９０６絶縁層
９０８酸化物層
９１０ 第一犠牲層
９１２反射素子
９１４マスク
９１６テーパー角
９１８ 第二犠牲層
１００１熱膨張平衡層
１１０１ 空間
１１０２ 補強層]

权利要求:

請求項1
電極と、少なくとも一部が反射型である固定反射体と、可動柔軟層と、前記可動柔軟層に結合された少なくとも一部が反射型である可動反射体と、前記可動反射体と反対側の前記可動柔軟層の一側上の熱膨張平衡層と、を備え、少なくとも一部が反射型である前記可動反射体と、少なくとも一部が反射型である前記固定反射体とによって干渉型変調キャビティが画定され、少なくとも一部が反射型である前記可動反射体が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動可能であり、前記可動反射体の熱膨張係数が、前記可動柔軟層の熱膨張係数よりも大きい場合、前記熱膨張平衡層が、前記可動柔軟層の熱膨張係数以上の熱膨張係数を有し、又は、前記可動反射体の熱膨張係数が、前記可動柔軟層の熱膨張係数未満である場合、前記熱膨張平衡層が、前記可動柔軟層の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有することを特徴とするデバイス。
請求項2
前記熱膨張平衡層が、前記可動反射体と前記可動柔軟層とが結合される部位に対して反対側の前記可動柔軟層上のみで、前記可動柔軟層と接触することを特徴とする請求項１記載のデバイス。
請求項3
前記熱膨張平衡層と前記可動反射体とが、実質的に同じ熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１記載のデバイス。
請求項4
前記熱膨張平衡層が、前記可動反射体と、実質的に同じ厚さを有することを特徴とする請求項３記載のデバイス。
請求項5
ディスプレイと、前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、をさらに備え、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
請求項6
少なくとも一つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成された駆動回路をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のデバイス。
請求項7
前記画像データの少なくとも一部を前記駆動回路に送信するように構成されたコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のデバイス。
請求項8
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成された画像源モジュールをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のデバイス。
請求項9
前記画像源モジュールが、受信機、送受信機、及び送信機の少なくとも一つを備えたことを特徴とする請求項８記載のデバイス。
請求項10
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力装置をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のデバイス。
請求項11
電極と、少なくとも一部が反射型である固定反射体と、可動柔軟素子と、少なくとも一部が反射型である可動反射体と、補強層と、を備え、前記補強層が、前記可動柔軟素子に結合されており、前記可動反射体と前記補強層とが互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間が存在し、前記可動反射体と、前記固定反射体とによって干渉型変調キャビティが画定されることを特徴とするデバイス。
請求項12
前記少なくとも一つの空間が、前記可動反射体内に存在することを特徴とする請求項１１記載のデバイス。
請求項13
前記可動反射体が、前記可動柔軟素子と接触しないことを特徴とする請求項１１記載のデバイス。
請求項14
前記補強層が、前記可動柔軟素子の一体化された部分であることを特徴とする請求項１１記載のデバイス。
請求項15
ディスプレイと、前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、をさらに備え、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成されたことを特徴とする請求項１１記載のデバイス。
請求項16
少なくとも一つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成された駆動回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１５記載のデバイス。
請求項17
前記画像データの少なくとも一部を前記駆動回路に送信するように構成されたコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項１６記載のデバイス。
請求項18
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成された画像源モジュールをさらに備えたことを特徴とする請求項１５記載のデバイス。
請求項19
前記画像源モジュールが、受信機、送受信機、及び送信機の少なくとも一つを備えたことを特徴とする請求項１８記載のデバイス。
請求項20
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１５記載のデバイス。
請求項21
光を反射する第一反射手段と、光を反射する第二反射手段と、前記第二反射手段の移動手段と、前記第二反射手段と反対側の前記移動手段の一側上に設けられた熱膨張を平衡させる熱膨張平衡手段と、を備え、前記第二反射手段と前記第一反射手段とによって、干渉型変調キャビティが画定され、前記第二反射手段が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動可能であり、前記第二反射手段が、前記移動手段と結合され、前記第二反射手段の熱膨張係数が、前記移動手段の熱膨張係数よりも大きい場合、前記熱膨張平衡手段が、前記移動手段の熱膨張係数以上の熱膨張係数を有し、又は、前記第二反射手段の熱膨張係数が、前記移動手段の熱膨張係数未満である場合、前記熱膨張平衡手段が、前記移動手段の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有することを特徴とするデバイス。
請求項22
前記熱膨張平衡手段が、前記第二反射手段と前記移動手段とが結合される部位に対して反対側の前記移動手段上のみで、前記移動手段と接触することを特徴とする請求項２１記載のデバイス。
請求項23
前記熱膨張平衡手段と前記第二反射手段とが、実質的に同じ熱膨張係数を有することを特徴とする請求項２１記載のデバイス。
請求項24
前記熱膨張平衡手段が、前記第二反射手段と、実質的に同じ厚さを有することを特徴とする請求項２３記載のデバイス。
請求項25
光を反射する第一反射手段と、光を反射する第二反射手段と、前記第二反射手段を動作可能なように移動させる移動手段と、前記第二反射手段を補強する補強手段と、を備え、前記補強手段が、前記移動手段に結合されており、前記第二反射手段と前記補強手段とが互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間が存在し、前記第二反射手段と、前記第一反射手段とによって干渉型変調キャビティが画定されることを特徴とするデバイス。
請求項26
前記少なくとも一つの空間が、前記第二反射手段内に存在することを特徴とする請求項２５記載のデバイス。
請求項27
前記第二反射手段が、前記移動手段と接触しないことを特徴とする請求項２５記載のデバイス。
請求項28
前記補強手段が、前記移動手段の一体化された部分であることを特徴とする請求項２５記載のデバイス。
請求項29
光を変調するデバイスの製造方法であって、少なくとも一部が反射型である第一反射体を形成するステップと、可動柔軟層を形成するステップと、前記可動柔軟層に結合された少なくとも一部が反射型である可動反射体を形成するステップと、前記可動反射体と反対側の前記可動柔軟層の一側上に熱膨張平衡層を形成するステップと、を備え、前記可動反射体と、前記第一反射体とによって干渉型変調キャビティが画定され、前記可動反射体が、少なくとも第一位置と第二位置との間を移動可能であり、前記可動反射体の熱膨張係数が、前記可動柔軟層の熱膨張係数よりも大きい場合、前記熱膨張平衡層が、前記可動柔軟層の熱膨張係数以上の熱膨張係数を有し、又は、前記可動反射体の熱膨張係数が、前記可動柔軟層の熱膨張係数未満である場合、前記熱膨張平衡層が、前記可動柔軟層の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有することを特徴とする方法。
請求項30
前記熱膨張平衡層が、前記可動反射体と前記可動柔軟層とが結合される部位に対して反対側の前記可動柔軟層上のみで、前記可動柔軟層と接触することを特徴とする請求項２９記載の方法。
請求項31
前記熱膨張平衡層と前記可動反射体とが、実質的に同じ熱膨張係数を有することを特徴とする請求項２９記載のデバイス。
請求項32
前記熱膨張平衡層が、前記可動反射体と、実質的に同じ厚さを有することを特徴とする請求項３１記載のデバイス。
請求項33
光を変調するデバイスの製造方法であって、少なくとも一部が反射型である第一反射体を形成するステップと、少なくとも一部が反射型である可動反射体を形成するステップと、補強層を形成するステップと、可動柔軟素子を形成するステップと、を備え、前記補強層が、前記可動柔軟素子に結合されており、前記可動反射体と前記補強層とが互いに接触する少なくとも一つの表面上に少なくとも一つの空間が存在し、前記可動反射体と、前記第一反射体とによって干渉型変調キャビティが画定されることを特徴とする方法。
請求項34
前記少なくとも一つの空間が、前記可動反射体内に存在することを特徴とする請求項３３記載の方法。
請求項35
前記可動反射体が、前記可動柔軟素子と接触しないことを特徴とする請求項３３記載の方法。
請求項36
前記補強層が、前記可動柔軟素子の一体化された部分であることを特徴とする請求項３３記載の方法。