機械的及び電気的機能と分離された光学的機能を有する微小電気機械デバイス
【課題】微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置（１３００）が、基板（２０）、該基板（２０）上の可動素子（１３４０）、及び該可動素子（１３４０）上の作動電極（１４２）を備える。
【解決手段】可動素子（１３４０）が、可変層（１３０２）及び反射素子（１３１４）を備える。可変層（１３０２）が、反射素子（１３１４）から分離される。
【解決手段】可動素子（１３４０）が、可変層（１３０２）及び反射素子（１３１４）を備える。可変層（１３０２）が、反射素子（１３１４）から分離される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）が、微小機械素子、アクチュエーター、及び電子機器を含む。
【背景技術】
【０００２】
微小機械素子が、堆積、エッチング及び／又は他のマイクロマシニングプロセスを使用して形成されてよく、このマイクロマシニングプロセスが、基板及び／若しくは堆積材料層の部分をエッチングし、又は電気及び電気機械デバイスを形成するように層を追加する。あるタイプのＭＥＭＳ装置が、干渉型（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ）変調器と呼ばれる。本願明細書に使用されるものとして、干渉型変調器又は干渉型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及び／又は反射するデバイスについて言及したものである。ある実施形態において、干渉型変調器が、一組の導電板を備えてよく、この伝導板の一方又は両方が、その全体又は一部が透明である及び／又は反射するものであってよく、適切な電気信号を印加すると相対運動することが可能であってよい。特定の実施形態において、一方の板が、基板上に堆積された固定層を備えてよく、他方の板が、空隙によって固定層から分離された金属膜を備えてよい。本願明細書においてさらに詳しく記載されているように、他方に対しての一方の板の位置により、干渉型変調器上への入射光の光学干渉を変化させることが可能である。このようなデバイスが、広範囲の用途を有し、当業界において、これらのタイプのデバイスの特徴を活用する及び／又は変更するのに役立ち、これらの特徴が、既存製品の改善及び未だ開発されていない新規な製品の製造に利用されることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９８６７９６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のシステム、方法及び装置の各々が、いくつもの態様を有し、その単一の１つが、単に、その所望の特性に関与するものではない。本発明の範囲を制限することなく、そのより優れた特徴が、以下において、簡潔に議論される。この議論を検討した後で、及び、特に、“発明を実施するための形態”の部分を読んだ後で、他の表示装置に対し、本発明の特徴が提供する利点がどのようなものかを理解するだろう。
【０００５】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置が、基板、該基板上の可動素子、及び該可動素子上の作動電極を備える。可動素子が、可変層及び反射素子を備える。可変層が、反射素子から分離される。
【０００６】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置が、装置の一部を移動させるための手段、移動手段を支持するための手段、及び移動手段を作動させるための手段を備える。作動手段が、移動手段上にある。移動手段が、変形のための手段及び反射のための手段を備える。変形手段が、反射手段から分離される。
【０００７】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置の製造方法が、基板上に第１犠牲層を形成する段階、第１犠牲層上に反射素子を形成する段階、反射素子上に第２犠牲層を形成する段階、第２犠牲層上に可変層を形成する段階、可変層上に第３犠牲層を形成する段階、第３犠牲層上に作動電極を形成する段階、及び第１，第２，第３犠牲層を除去する段階を含む。可変層が、反射素子と機械的に結合される。
【０００８】
ある実施形態において、光を調節する方法が、基板、該基板上の可動素子、及び作動電極を備える表示素子を提供する段階を含む。可動素子が、可変層及び反射素子を備える。可変層が、反射素子から分離される。作動電極が、可動素子上にある。この方法が、作動電極に電圧を加える段階をさらに含む。電圧が、可動素子への引力を形成し、これによって、可動素子の基板から離れる移動が引き起こされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある実施形態の干渉型変調器ディスプレイの一部を図示した等角図であって、第１干渉型変調器の可動反射層が緩和位置（ｒｅｌａｘｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）内にあり、第２干渉型変調器の可動反射層が作動位置内にある。
【図２】ある実施形態の３×３干渉型変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを図示したシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉型変調器のある例示的な実施形態に対して加えられた電圧対可動ミラー位置の図である。
【図４】干渉型変調器ディスプレイを駆動するために使用されうる行及び列の電圧の組の図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉型変調器ディスプレイにおける表示データのある例示的なフレームを図示したものである。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書くために使用されうる行及び列の信号に対するある例示的なタイミング図を図示したものである。
【図６Ａ】複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１の装置の断面図である。
【図７Ｂ】他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｃ】さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｄ】さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｅ】付加的な他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図８】生成された光のスペクトル特性を示す例示的な干渉型変調器の垂直断面図である。
【図９】様々な例示的な干渉型変調器のミラーに対する波長対反射率のグラフ図である。
【図１０】赤、緑、及び青の干渉型変調器の例示的な組を含むカラーディスプレイによって生成されることが可能な色を説明する色度図である。
【図１１】例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ａ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ｂ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ｃ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１３Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１３Ｂ】作動状態における図１３ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１３Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ｂ】作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ｃ】作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１５Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するＭＥＭＳ装置用の作動電極の実施形態の引き伸ばした断面図である。
【図１５Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するＭＥＭＳ装置用の作動電極の実施形態の引き伸ばした断面図である。
【図１６Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１６Ｂ】作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１６Ｃ】作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１７Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｅ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｆ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｇ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｈ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｅ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｆ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｇ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な記載は、本発明のある特定の実施形態を対象とするものである。しかしながら、本発明が、多数の異なる方法で具体化されることが可能である。この記載において、全体を通して、同種の部品が、同種の参照符号で示される図面を参照する。以下の記載から明らかになるように、動く（例えばビデオ）又は動かない（例えば静止像）、及びテキスト又は画像の像を表示するように構成されたいずれの装置において、本実施形態が、実施されてよい。特に、制限するものではないが、携帯電話、ワイヤレス機器、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）、ハンドヘルド又はポータブルコンピューター、ＧＰＳ受信機／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビ用モニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューター用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計用ディスプレイ等）、コックピットコントロール及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車内における後方確認用カメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板又はサイン、プロジェクター、建築物、パッケージング、並びに、芸術的建造物（例えば、宝石類上の像のディスプレイ）のような、様々な電子デバイス内で又はこれと結合されて本実施形態が実施されうると考えられる。本願明細書に記載されたそれらと同様な構造のＭＥＭＳ装置が、電子スイッチ装置のような非−ディスプレイ用途に使用されることも可能である。さらに、全ての本図面が、ある素子の間の関係を表現するために描かれ、このため、極めて概略的であり、縮尺通りであると考えられるべきではない。
【００１１】
ある実施形態において、反射素子上に配置された作動電極及び可動素子の可変層が設けられる。作動電極が、光学経路内になく、これにより、これが、非−透明導電体を備え、厚くなることが可能となり、これによって、電力消費を改善する。いくつかの実施形態において、反射表面よりはむしろ、可変層が、作動中のＭＥＭＳ装置の固定部と接触し、順に、静摩擦、バネ定数、静電力、及びコンデンサ領域を減少させ、この結果、速くかつ低い動力操作が可能となる。いくつかの実施形態において、光学的性能に影響を与えることなく、粗面処理及び他の反−静摩擦機構が、作動電極と可変層との間に形成されうるが、これは、この機構が、光学経路内にないためである。いくつかの実施形態において、反射表面が、作動時にいずれとも接触せず、これにより、静摩擦の危険を伴わずに、これが、実質的に滑らかかつ平坦になることが可能となる。いくつかの実施形態において、第二作動電極が、可動素子の下に、又は可変層と反射表面との間に設けられ、反射表面が、少なくとも３つの状態に安定する。
【００１２】
干渉型ＭＥＭＳ表示素子を備えたある干渉型変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらの装置において、ピクセルが、明るい又は暗い状態のいずれかである。明るい（“オン”又は“オープン”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光の大部分を反射する。暗い（“オフ”又は“クローズ”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光をほとんど反射しない。実施形態により、“オン”及び“オフ”状態の光の反射率特性が反対になってもよい。ＭＥＭＳピクセルが、選択された色において大部分を反射するように構成されることが可能であり、黒及び白に加え、カラー表示を可能とする。
【００１３】
図１は、画像表示の一連のピクセル内における２つの隣接するピクセルを描いた等角図であり、各ピクセルが、ＭＥＭＳ干渉型変調器を備える。ある実施形態において、干渉型変調器ディスプレイが、これらの干渉型変調器の行／列アレイを備える。各干渉型変調器が、互いの距離が可変かつ制御可能に位置された一組の反射層を含み、少なくとも１つの可変寸法を持つ共振光キャビティを形成する。ある実施形態において、反射層のひとつが、２つの位置の間を移動しうる。本願明細書において緩和位置と呼ばれる第１位置において、可動反射層が、固定された部分的反射層から比較的に大きく離れて位置される。本願明細書において作動位置と呼ばれる第２位置において、可動反射層が、部分的反射層とより密接に隣接して位置される。２つの層から反射する入射光が、可動反射層の位置により、発展的に又は破壊的に干渉し、各ピクセルに対し全体的な反射型又は非−反射型状態のいずれかを形成する。
【００１４】
図１におけるピクセルアレイの示された部分が、２つの隣接する干渉型変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左の干渉型変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａが、複数の反射層を含むオプティカルスタック（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｃｋ）１６ａから所定の距離だけ離れた緩和位置に示されている。右の干渉型変調器１２ｂにおいて、可動反射層１４ｂが、オプティカルスタック１６ｂに隣接する作動位置に示されている。
【００１５】
本願明細書において参照されるオプティカルスタック１６ａ及び１６ｂ（合わせてオプティカルスタック１６と呼ぶ）が、通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような電極層、クロムのような部分的反射層、及び透明誘電体を含むことが可能ないくつかの融合（ｆｕｓｅｄ）層を含む。従って、オプティカルスタック１６が、導電性であり、部分的に透明であり、及び部分的に反射型であり、例えば、透明基板２０の上に１つ又はそれ以上の上位層を堆積することにより、製造されてよい。部分的反射層が、様々な金属、半導体及び誘電体のような部分的に反射型である様々な材料から形成されることが可能である。部分的反射層が、材料の１つまたはそれ以上の層から形成されることが可能であり、各層が、単一の材料又は材料の組み合わせにより形成されることが可能である。
【００１６】
ある実施形態において、オプティカルスタック１６の層が、縞模様にパターン化され、以下にさらに記載されるように、表示装置内の行電極を形成してよい。可動反射層１４ａ、１４ｂが、柱１８の上端に堆積された堆積金属層又は層（複数）（行電極１６ａ、１６ｂと直交する）及び柱１８間に堆積された中間（ｉｎｔｅｒｖｅｎｉｎｇ）犠牲材料の一連の縞模様に形成されてよい。犠牲材料が、エッチングされた場合、可変金属層１４ａ、１４ｂが、定義された間隙１９だけ、オプティカルスタック１６ａ、１６ｂから分離される。反射層１４に対し、アルミニウムのような高導電性かつ反射性材料が、使用されてよく、これらのストリップが、表示装置内の列電極を形成してよい。
【００１７】
図１のピクセル１２ａによって示されるように、電圧をかけない場合、間隙１９が、可動反射層１４ａとオプティカルスタック１６ａとの間に残り、可動反射層１４ａが機械的に緩和状態にある。しかしながら、選択された行及び列に電位差が与えられた場合、対応するピクセルにおいて行及び列電極の交点に形成されたコンデンサが、帯電され、静電力により、電極を引き合わせる。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４が変形され、オプティカルスタック１６に押し付けられる。図１の右側のピクセル１２ｂによって示されるように、オプティカルスタック１６内の誘電層（この図には示さない）が、短絡を防ぎ、層１４と１６の間の分離距離を制御しうる。与えられた電位差の極性にかかわらず、この挙動は同じである。このように、反射型対非−反射型ピクセル状態を制御することが可能な行／列作動が、多くの点において従来型のＬＣＤ及び他のディスプレイ技術のそれと類似している。
【００１８】
図２から５が、ディスプレイ用途における干渉型変調器のアレイを使用するためのある例示的なプロセス及びシステムを示す。
【００１９】
図２は、本発明の態様を組み込みうるある実施形態の電子デバイスを示すシステムブロック図である。例示的な実施形態において、電子デバイスが、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）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）のようないずれの汎用シングル−又はマルチ−チップマイクロプロセッサ、又は、デジタルシングルプロセッサ、マイクロコントローラー、若しくはプログラマブル ゲート アレイのようないずれの特殊用途マイクロプロセッサでありうるプロセッサ２１を含む。当業界において従来と同じように、プロセッサ２１が、１つ又はそれ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されてよい。オペレーティングシステムを実行するのに加え、プロセッサが、ウェブブラウザ、テレフォンアプリケーション、電子メールプログラム、又はいずれの他のソフトウェアアプリケーションを含む１つ又はそれ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてよい。
【００２０】
ある実施形態において、プロセッサ２１が、アレイドライバ２２と通信するように構成されてもよい。ある実施形態において、アレイドライバ２２が、ディスプレイアレイ又はパネル３０に信号を提供する行駆動回路２４及び列駆動回路２６を含む。図１に示されたアレイの断面が、図２における線１−１によって示される。ＭＥＭＳ干渉型変調器に対し、行／列作動プロトコルが、図３に示されたこれらの装置のヒステリシス特性を利用する。例えば、可動層が緩和状態から作動状態に変形するためには、１０ボルトの電位差を必要としうる。しかしながら、電圧がこの値から減らされた場合、電圧が、１０ボルト以下に戻るにつれて、可動層が、その状態を維持する。図３の例示的な実施形態において、電圧が２ボルト以下に下がるまで、可動層が、完全には緩和しない。このため、装置が、緩和又は作動状態のいずれかで安定する範囲内である、図３に示された実施例における約３から７Ｖの電圧範囲が存在する。本願明細書において、これは、“ヒステリシスウインドウ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｗｉｎｄｏｗ）”又は“スタビリティウインドウ（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に対し、行ストロービング（ｓｔｒｏｂｉｎｇ）の間、作動されるストローブ行におけるピクセルが、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるピクセルが、ゼロボルトに近い電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルが、設計されることが可能である。ストローブの後で、ピクセルが、約５ボルトの電圧差の定常状態にさらされ、これらが、行ストローブがそれらをいずれの状態に位置させるように維持される。書き込まれた後、各ピクセルに、この実施例においては３−７ボルトの“スタビリティウインドウ”内の電圧差が与えられる。この特徴により、これまでの作動又は緩和状態のいずれかと同じ印加電圧条件下において、図１において示された画素設計が安定化される。作動又は緩和状態のいずれかにおける干渉型変調器の各ピクセルが、本質的に、固定された及び反射層を移動させることによって形成されたコンデンサであるため、この安定状態が、ほぼ電力消費のないヒステリシスウインドウ内の電圧に維持されることが可能である。印加電位が固定される場合、本質的に、ピクセル内に電流が流れない。
【００２１】
主な用途において、第１行における所望の組の作動ピクセルに従い、表示フレームが、列電極の組をアクティブな状態にすることにより形成されてよい。次に、行パルスが、行１電極に印加され、アクティブ化された列ラインに対応するピクセルを作動させる。次に、第２行における所望の組の作動ピクセルに対応して、列電極のアクティブ化された組が、変化させられる。次に、パルスが、行２電極に印加され、アクティブ化された列電極に従い、行２における適当なピクセルが作動される。行１ピクセルが、行２パルスによる影響を受けず、行１パルスの間にこれらが設定される状態に維持する。フレームを形成するために、順次的な方法で、全体の一連の行に対して、これが、繰り返されてよい。通常、フレームが、リフレッシュされる及び／又は毎秒ある所望の数のフレームにおいてこのプロセスを連続的に繰り返すことにより新たな表示データで更新される。また、表示フレームを形成するピクセルアレイの行及び列電極を駆動するための多くの種類のプロトコルが、周知であり、本発明とともに使用されてよい。
【００２２】
図４、５Ａ及び５Ｂが、図２の３×３アレイ上の表示フレームを形成するためのある実行可能な作動プロトコルを示す。図４が、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用されうる列及び行電圧レベルの実行可能な組を示す。図４の実施形態において、ピクセルを作動させる段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を＋ΔＶに設定する段階を含み、これらは、それぞれ−５ボルト及び＋５ボルトに対応しうる。ピクセルを緩和する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を同じ＋ΔＶに設定する段階により達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。列が＋Ｖバイアス又は−Ｖバイアスのいずれであるにもかわらず、行電圧がゼロボルトに維持されているこれらの行において、これらがはじめにいずれの状態にあったにせよピクセルが安定している。また、図４に示されているように、上記のそれらと異極性の電圧が使用されることが可能であると理解され、例えば、ピクセルを作動する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を−ΔＶに設定する段階を含む。この実施形態において、ピクセルを緩和する段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を同じ−ΔＶに設定する段階によって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。また、図４に示されているように、上記のそれらと異極性の電圧が使用されることが可能であると理解され、例えば、ピクセルを作動する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を−ΔＶに設定する段階を含む。この実施形態において、ピクセルを緩和する段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を同じ−ΔＶに設定する段階によって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。
【００２３】
図５Ｂは、図５Ａに示された表示配置を生じる図２の３×３アレイに与えられた一連の行及び列信号を示すタイミング図であり、ここで、作動ピクセルが、非−反射型である。図５Ａに示されたフレームを書き込む前に、ピクセルがいずれの状態にあることが可能であり、この実施例においては、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧を備え、それらが存在する作動又は緩和状態において、全てのピクセルが安定である。
【００２４】
図５Ａのフレームにおいて、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）が作動されている。これを達成するために、行１に対する“ラインタイム（ｌｉｎｅ ｔｉｍｅ）の間、列１及び２が、−５ボルトに設定され、列３が、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが、３−７ボルトのスタビリティウインドウに維持されるため、これが、いずれのピクセルの状態を変化させない。次に、行１が、０から最大５ボルトに達し、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これが、ピクセル（１，１）、（１，２）を作動し、ピクセル（１，３）を緩和する。アレイの他のピクセルは影響を受けない。要求どおりに行２を設定するために、列２が−５ボルトに設定され、列１及び３が＋５ボルトに設定される。次に、同じストローブが行２に適用され、ピクセル（２，２）が作動され、ピクセル（２，１）及び（２，３）が緩和される。同様に、アレイの他のピクセルは影響を受けない。列２及び３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトに設定することにより、行３が同様に設定される。図５Ａに示されるように、行３ストローブが、行３ピクセルを設定する。フレームに書き込んだ後、行電位がゼロであり、列電位が、＋５又は−５ボルトのいずれかのまま維持されることが可能であり、次に、ディスプレイが図５Ａの配置に安定する。同じ方法が、数十又は数百の行及び列のアレイに対して使用されることが可能であると考えられる。また、行及び列の作動を行うために使用される電圧のタイミング、順番、及びレベルが、上記のように一般的原理の範囲内において広く変更されることが可能であると考えられるが、上記実施例は、例示のみを目的とするものであり、本願明細書に記載されたシステム及び方法とともに、いずれの作動電圧法が、使用されることが可能である。
【００２５】
図６Ａ及び６Ｂが、表示装置４０の実施形態を示すシステムブロック図である。表示装置４０が、例えば、セル方式（ｃｅｌｌｕｌａｒ）携帯無線電話又は携帯電話であることが可能である。しかしながら、表示装置４０又はそれをわずかに変形させたものの同じ部品も、テレビ受信機及びポータブルメディアプレイヤーのような様々なタイプの表示装置の実例である。
【００２６】
表示装置４０が、ハウジング４１，ディスプレイ３０，アンテナ４３，スピーカー４５、入力装置４８、及びマイクロホン４６を含む。ハウジング４１が、通常、当業者に周知であるいずれの様々な製造プロセスから形成され、射出成形及び真空成形を含む。さらに、ハウジング４１が、いずれの様々な材料から形成されてよく、制限するものではないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミック、又はこれらの組み合わせを含む。ある実施形態において、ハウジング４１が、可動部（示さない）を含み、この可動部が、異なる色の、又は異なるロゴ、図、若しくはシンボルを含む他の可動部と交換されうる。
【００２７】
例示的な表示装置４０のディスプレイ３０が、本願明細書に記載されたような、双安定（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）ディスプレイを含むいずれの様々なディスプレイであってよい。他の実施形態において、ディスプレイ３０が、上記のような、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、若しくはＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、又は、当業者に周知であるような、ＣＲＴ若しくは他のチューブデバイスのような非−フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を記載する目的のために、ディスプレイ３０が、本願明細書に記載したような干渉型変調器ディスプレイを含む。
【００２８】
ある実施形態の例示的な表示装置４０の部品が、図６Ｂに概略的に示されている。示された例示的な表示装置４０が、ハウジング４１を含み、その中に少なくとも部分的に含まれた付加的な部品を含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、例示的な表示装置４０が、トランシーバ４７とつながれるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７が、調整用ハードウェア５２と接続されるプロセッサ２１と接続される。調整用ハードウェア５２が、信号を調整するように構成されてよい（例えば、信号をフィルターする）。調整用ハードウェア５２が、スピーカー４５及びマイクロホン４６と接続される。プロセッサ２１が、入力装置４８及びドライバコントローラー２９にも接続される。ドライバコントローラー２９が、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２と連結され、アレイドライバ２２が、順にディスプレイアレイ３０と連結される。特定の例示的な表示装置４０の設計によって必要とされる通り、電力供給装置５０が、全ての部品に電力を提供する。
【００２９】
例示的な表示装置４０が、ネットワーク上の１つ又はそれ以上の装置と通信できるように、ネットワークインターフェース２７が、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含む。ある実施形態において、プロセッサ２１の要求を軽減するように、ネットワークインターフェース２７が、いくつかの処理機能を有してもよい。アンテナ４３が、信号を送信及び受信するための、当業者に周知であるいずれのアンテナである。ある実施形態において、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）又は（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。他の実施形態において、ブルートゥース規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。セル方式携帯無線電話の場合、アンテナが、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、又は無線セル方式携帯無線電話ネットワーク内において通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７が、アンテナ４３から受信した信号を前処理し、これらが、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうる。また、トランシーバ４７が、プロセッサ２１から受信した信号を処理し、これらが、アンテナ４３を介して、例示的な表示装置４０から送信されうる。
【００３０】
代替の実施形態において、トランシーバ４７が、レシーバによって置換されることが可能である。さらに他の代替の実施形態において、ネットワークインターフェース２７が、プロセッサ２１に送られる画像データを保存する又は生成することが可能な画像ソースによって置換されることが可能である。例えば、画像ソースが、画像データを含むハードディスクドライブ若しくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、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。
【００３１】
プロセッサ２１が、通常、例示的な表示装置４０の全体のオペレーションを制御する。プロセッサ２１が、ネットワークインターフェース２７又は画像ソースからの圧縮画像データのようなデータを受信し、データが原（ｒａｗ）画像データ又は原画像データに容易に処理されるフォーマットに処理される。次に、プロセッサ２１が、処理データをドライバコントローラー２９に、又は保存のためのフレームバッファ２８に送る。通常、原データが、画像内における各位置の画像特性を識別する情報を参照する。例えば、このような画像特性が、色、彩度及びグレースケールレベルを含むことが可能である。
【００３２】
ある実施形態において、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御するために、プロセッサ２１が、マイクロコントローラー、ＣＰＵ、又は論理演算装置を含む。信号をスピーカー４５に送信し、マイクロホン４６からの信号を受信するために、調整用ハードウェア５２が、通常、増幅器及びフィルターを含む。調整用ハードウェア５２が、例示的な表示装置４０内において、個別部品であってよく、プロセッサ２１又は他の部品内に組み込まれてもよい。
【００３３】
ドライバコントローラー２９が、プロセッサ２１によって生成された原画像データを、プロセッサ２１から直接的に又はフレームバッファ２８から取り込み、アレイドライバ２２に高速で送信するために、原画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラー２９が、原画像データを、ラスタ（ｒａｓｔｅｒ−ｌｉｋｅ）のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットし、これが、ディスプレイアレイ３０にわたるスキャンニングに適したタイムオーダーを有する。次に、ドライバコントローラー２９が、フォーマット化された情報を、アレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラーのようなドライバコントローラー２９が、しばしば、スタンド−アローン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と連結されるが、このようなコントローラーが、多くの方法で実現されてよい。これらが、ハードウェアとしてプロセッサ２１に内蔵され、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に内蔵されてよく、又はハードウェア内にアレイドライバ２２と完全に統合されてよい。
【００３４】
通常、アレイドライバ２２が、ドライバコントローラー２９からフォーマット化された情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙマトリックスから生じる数百及びときには数千のリードに毎秒何度も適応されるパラレルセット（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｅｔ）の波形に再フォーマットする。
【００３５】
ある実施形態において、ドライバコントローラー２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０が、本願明細書に記載されたいずれのタイプのディスプレイに適している。例えば、ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、従来型のディスプレイコントローラー又は双安定ディスプレイコントローラーである（例えば、干渉型変調器コントローラー）。他の実施形態において、アレイドライバ２２が、従来型のドライバ又は双安定ディスプレイドライバである（例えば、干渉型変調器ディスプレイ）。ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、アレイドライバ２２と統合される。このような実施形態が、セル方式の携帯無線電話、腕時計、及び他の狭い面積のディスプレイのような高度に統合されたシステムによく見られる。さらに他の実施形態において、ディスプレイアレイ３０が、標準的なディスプレイアレイ又は双安定ディスプレイアレイである（例えば、干渉型変調器のアレイを含むディスプレイ）。
【００３６】
入力装置４８により、ユーザが、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御することが可能となる。ある実施形態において、入力装置４８が、ＱＷＥＲＴＹキーボード又は電話キーボードのようなキーボード、ボタン、スイッチ、タッチセンサースクリーン、又は感圧若しくは感熱膜を含む。ある実施形態において、マイクロホン４６が、例示的な表示装置４０用の入力装置である。マイクロホン４６が、装置にデータを入力するために使用される場合、例示的な入力装置４０のオペレーションを制御するために、音声命令が、ユーザによって与えられてよい。
【００３７】
電力供給装置５０が、当業界において周知であるような様々なエネルギーストレージデバイスを含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、電力供給装置５０が、ニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池のような充電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、再生可能エネルギー源、コンデンサ、又はプラスチック太陽電池及び太陽電池ペイント（ｐａｉｎｔ）を含む太陽電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、壁コンセントから電力を受け取るように構成される。
【００３８】
ある実施形態において、上記のような、プログラム可能性の制御が、電子表示システムの様々な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ーに備わっている。いくつかの実施形態において、プログラム可能性の制御が、アレイドライバ２２に備わっている。当業者は、上記の最適化が、いずれの数のハードウェア及び／又はソフトウェア部品、並びに様々な機器構成において実現されうることを理解するだろう。
【００３９】
上記に説明した原理に従って作動する干渉型変調器の構造の詳細が、大きく変更されてもよい。例えば、図７Ａ−７Ｅが、移動ミラー構造の５つの異なる実施形態を示す。図７Ａが、図１の実施形態の断面であり、金属材料１４のストリップが、直交してのびる支持体１８上に堆積される。図７Ｂにおいて、可動反射層１４が、その角のみで支持体に取り付けられ、テザー（ｔｅｔｈｅｒ）３２に取り付けられている。図７Ｃにおいて、可動反射層１４が、柔軟性金属を備えうる可変層３４からつるされている。可変層３４が、直接的に又は間接的に可変層３４の周辺の基板２０と接続される。これらの接続部を、本願明細書において、支柱と呼ぶ。図７Ｄにおいて示された実施形態が、支柱プラグ４２を有し、可変層３４が、それ上に配置される。図７Ａ−７Ｃのように、可動反射層１４が、間隙上につるされたまま維持されるが、可変層３４とオプティカルスタック１６との間のホールで満たすことにより、可変層３４が、支柱を形成しない。正しくは、支柱が、支柱プラグ４２を形成するために使用される平坦化材料から形成される。図７Ｅに示された実施形態が、図７Ｄに示された実施形態をベースとしているが、また、図７Ａ−７Ｃ示されたいずれかの実施形態、及び示されない付加的な実施形態と連携するように適応されてよい。図７Ｅに示された実施形態において、金属又は他の導電材料の追加層が、バス構造４４を形成するために使用される。これにより、信号が、干渉型変調器の背面に沿ってルーティングされることが可能となり、別な方法で基板２０上に形成されうる多くの電極を排除する。
【００４０】
図７に示されたそれらのような実施形態において、干渉型変調器が、直視型（ｄｉｒｅｃｔ−ｖｉｅｗ）装置として機能し、画像が、透明基板２０の前側から見られ、この面が、変調器が配置される側と対向する。これらの実施形態において、反射層１４が、基板２０と対向する反射層の側面上の干渉型変調器の部分を光学的にシールドし、可変層３４を含む。これにより、画質に悪影響を与えることなく、シールド領域が、構成され、操作される。このようなシールディングが、図７Ｅにおけるバス構造４４を可能とし、アドレッシング及びそのアドレッシングの結果として生じる動作のような、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により、変調器の電気機械的観点及び光学的観点のために使用される材料及び構造設計が、選択され、及び互いに独立して機能することが可能となる。さらに、図７Ｃ−７Ｅに示された実施形態が、可変層３４によって実行されるその機械的特性からの反射層１４の光学特性のデカップリングから生じる付加的な利点を有する。これにより、反射層１４のために使用される構造設計及び材料が、光学特性に関して最適化されることが可能となり、可変層３４のために使用される構造設計及び材料が、所望の機械的特性に関して最適されることが可能となる。
【００４１】
上記の実施形態の干渉型変調器が、１つの反射状態において作動し、白色光、又はミラー１４とオプティカルスタック１６の部分的な反射層との間の距離によって決まる色の光を生成する、又は例えば黒、状態の非−反射状態において作動する。他の実施形態において、例えば、特許文献１に開示された実施形態では、共振ギャップ１９のサイズを変化させ、及びその結果としての反射光の色を変化させるように、可動ミラー１４が、オプティカルスタック１６における部分的反射層と相対的な位置の範囲に位置されてよい。
【００４２】
図８は、例示的な干渉型変調器１２の垂直断面図であり、１１１〜１１５の位置の範囲に可動ミラー１４を配置することによって生成される光のスペクトル特性を説明する。上記のように、行及び列電極の間の電位差が、可動ミラー１４にたわみを引き起こす。変調器１２が、列電極として機能するインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の導電層１０２を含む。この実施例の変調器１２において、ミラー１４が、行電極を含む。
【００４３】
ある実施形態において、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３又は“アルミナ”）のような材料の誘電層１０６が、オプティカルスタック１６の反射面を形成する部分的反射材料層１０４（例えばクロムを含む）上に配置される。図１を参照する上記のように、ミラー１４がたわみを生じる場合に、誘電層１０６が、短絡を抑制し、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の分離距離を制御する。従って、ミラー１４と部分的反射層１０４との間に形成された光キャビティが、誘電層１０６を含む。都合良く変調器１２を説明することを目的とし、図８における部品の相対的サイズが選択されている。従って、このような距離及び厚さが、縮尺通りではなく、変調器１２のいずれの特定の実施形態を表すことを意図するものではない。
【００４４】
図９が、様々な厚さの誘電層１０６を有するいくつかの実施例のオプティカルスタック１６に対する波長対反射率のグラフ図である。横軸が、オプティカルスタックに入射する可視光の波長範囲を表す。縦軸が、特定波長における一定の割合の入射光としての各オプティカルスタック１６の反射率を表す。オプティカルスタック１６が、誘電層１０６を含まない実施形態において、クロム層を含むオプティカルスタック１６の反射率が、約７５％である。１００Åの厚さのアルミナ層を備えた誘電層１０６を含むオプティカルスタック１６が、約６５％の反射率を有し、２００Åの厚さのアルミナ層を備えた誘電層１０４を含むオプティカルスタック１６が、約５５％の反射率を有するという結果になる。図のように、これらの特定に実施形態において、反射率が、波長によって変化しない。従って、Ａｌ２Ｏ３層１０６の厚さを調節することによって、干渉型変調器１２の特定の特性が選択されるように、オプティカルスタック１６の反射率が、可視スペクトルにわたって一貫して制御されることが可能である。ある実施形態において、誘電層１０６が、約５０から２５０Åの間の厚さを有するＡｌ２Ｏ３層を含む。ある他の実施形態において、誘電層１０６が、約５０から１００Åの間の厚さを有するＡｌ２Ｏ３層、及び約４００から２，０００Åの間の厚さを有するバルクＳｉＯ２層を含む。
【００４５】
上記のように、変調器１２が、ミラー１４とオプティカルスタック１６の反射表面との間に形成された光キャビティを含む。光キャビティの特性距離又は有効光路長Ｌが、光キャビティ１９の共振波長λ、従って干渉型変調器１２の共振波長λを決定する。通常、干渉型変調器１２の共振波長λが、変調器１２によって反射された光の知覚色と対応する。数学的には、距離Ｌ＝１／２×Ｎ×λであり、Ｎが、整数である。従って、所定の共振波長λが、λ／２（Ｎ＝１）、λ（Ｎ＝２）、３λ／２（Ｎ＝３）等の距離Ｌを有する干渉型変調器１２によって反射される。整数Ｎが、反射光の干渉の“オーダー”と呼ばれうる。本願明細書において使用されるものとして、ミラー１４が、少なくとも１つの位置にある場合、変調器１２のオーダーも、変調器１２によって反射された光のオーダーＮを参照する。例えば、第１オーダーの赤干渉型変調器１２が、約６５０ｎｍの波長λに対応する約３２５ｎｍの距離Ｌを有してよい。従って、第２オーダーの赤干渉型変調器１２が、約６５０ｎｍの距離Ｌを有してよい。通常、高いオーダーの変調器１２が、狭い範囲の波長にわたって光を反射し、従って、より飽和した着色光を生成する。
【００４６】
ここで留意すべきなのは、ある実施形態において、距離Ｌが、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離と実質的に等しいことである。ミラー１４と部分的反射層１０４との間の空間が、約１の屈折率を有するガス（例えば、空気）を含み、有効光路長が、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離Ｌと実質的に等しい。１よりも大きな屈折率を有する誘電層１０６を含む実施形態において、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離を選択し、誘電層１０６の、又はミラー１４と部分的反射層１０４との間のいずれの他の層の屈折率及び厚さを選択することによって、光キャビティ１９が、所望の光路長を有するように形成される。ある実施形態において、ミラー１４が、対応する範囲の色を出力するような位置の範囲内における１つ以上の位置にたわみを生じてよい。例えば、行及び列電極の間の電位差が、ミラー１４を部分的反射層１０４に関連する位置範囲の１つにたわみを生じるように調節されてよい。通常、電圧を調節することによるミラー位置制御の最も大きなレベルが、ミラー１４の経路のたわみを生じていない位置に近い（例えば、ミラー１４のたわみを生じていない位置からの最大たわみの約１／３以内のたわみのような小さなたわみ）。
【００４７】
可動ミラー１４の特定の群の位置１１１−１１５の各々が、図８において、部分的反射層１０４から位置１１１−１１５を示す矢印点にむかって伸びる線によって示されている。従って、距離１１１−１１５が、誘電層１０６の屈折率及び厚さを計上するように選択される。可動ミラー１４が、各々異なる距離Ｌに対応する各位置１１１−１１５にたわむ場合、変調器１２が、変調器１２によって反射される異なる色の入射光に対応することなるスペクトル感度を有する観察位置１０１に光を出力する。さらに、位置１１１において、可動ミラー１４が、部分的反射層１０４と十分に近く（例えば、約２００Å以下、好ましくは約１００Å以下）、干渉効果が、ごくわずかであり、変調器１２が、例えば白色光のような、実質的に同等な実質的に全ての色の入射可視光を反射するミラーとして機能する。可視帯における光学共鳴に対し、距離Ｌが、極めて小さいため、広帯域のミラー効果が、生じる。従って、ミラー１４が、単に、可視光に対する反射表面として機能する。
【００４８】
ギャップ１９が、位置１１２まで増加するにつれて、変調器１２が、グレーの色合いを示し、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の増加したギャップ１９の距離が、ミラー１４の反射率を減少させる。位置１１３において、距離Ｌは、キャビティ１９が干渉的に機能するが実質的に可視波長の光を反射しないものであるが、これは、共振波長が、可視帯の外側であり、これによって、黒を形成するためである。
【００４９】
距離Ｌが、さらに増加するにつれて、変調器１２のピークスペクトル感度が、可視波長内に移動する。従って、可動ミラー１４が、位置１１４にある場合、変調器１２が、青色光を反射する。可動ミラー１４が、位置１１５にある場合、変調器１２が、緑色光を反射する。可動ミラー１４が、非−たわみ位置１１６にある場合、変調器１２が、赤色光を反射する。
【００５０】
干渉型変調器１２を使用したディスプレイの設計において、変調器１２が、反射光の彩度を増加させるように形成されてよい。彩度が、着色光の色相の明度を参照する。高度に飽和した色相が、明るく、強い色を含み、一方、飽和の少ない色相が、さらに落ち着いたグレーに見える。例えば、極めて狭い範囲の波長を生成するレーザーが、高度に飽和した光を形成する。反対に、通常の白熱電球が、彩度を減じた赤又は青色を有しうる白色光を形成する。いくつかの実施形態において、反射着色光の彩度を増加させるために、変調器１２が、例えば、第二又は第三オーダーの高いオーダーの干渉に対応する距離Ｌを有して形成される。
【００５１】
例示的なカラーディスプレイが、赤、緑、及び青色ディスプレイ素子を含む。このようなディスプレイにおいて、赤、緑及び青色素子によって生成された光の相対的な明度を変化させることによって、他の色が形成されることが可能である。赤、緑及び青色のような原色の混合が、人間の目には他の色として認識される。このようなカラーシステムにおける赤、緑及び青色の相対値が、人間の目の赤、緑及び青色光感知部の刺激に関する三刺激値と呼ばれうる。通常、原色がさらに飽和するにつれて、ディスプレイによって形成されることが可能な色の範囲が広くなる。他の実施形態において、ディスプレイが、赤、緑及び青色以外の原色の組（例えば、赤、黄、及び青；マゼンタ、黄及びシアン）に関して他のカラーシステムを定義する色の組を有する変調器１２を含んでよい。
【００５２】
図１０が、赤、緑及び青色干渉型変調器の２つの組の実施例を含むカラーディスプレイによって形成されることが可能な色を説明する色度図である。横及び縦軸が、スペクトル三刺激値が表現される色度座標系を定義する。特に、点１２０が、赤、緑及び青色干渉型変調器１２の実施例によって反射された光の色を説明する。白色光が、点１２２によって示される。各点１２０から白色光の点１２２までの距離、例えば、白色の点１２２と緑色光の点１２０との間の距離１２４が、対応する変調器１２によって形成された光の彩度の指標となる。三角形のトレース１２６によって囲まれた領域が、点１２０において生成された光の混合によって生成されることが可能な色の範囲に対応する。この色の範囲が、ディスプレイの“色域”と呼ばれうる。
【００５３】
点１２８が、変調器１２の他の組の実施例のスペクトル感度を示す。点１２０と点１２２との間よりも小さな点１２８と白色点１２２との間の距離によって示されるように、点１２８に対応する変調器１２が、点１２０と対応する変調器１２よりも飽和の少ない光を生成する。トレース１３０が、点１２８の光を混合することによって生成されることが可能な色の範囲を示す。図１０に示されるように、トレース１２６が、トレース１３０が囲むよりも大きな領域を囲み、ディスプレイの色域のサイズとディスプレイ素子１２の彩度との間の関係を図式的に説明する。
【００５４】
反射ディスプレイにおいて、白色光を形成するために、小さな範囲の入射波長のみが反射されるため、このような飽和した干渉型変調器１２を使用して生成された白色光が、観察者に対し相対的に低い明度を有する傾向がある。反対に、大きな範囲の入射波長が反射されるため、例えば、実質的に全ての入射波長である、広帯域の白色光を反射するミラーが、高い明度を有する。従って、通常、白色光を生成するために、原色の組み合わせを使用する反射ディスプレイを設計が、ディスプレイによって出力された白色光の輝度、ディスプレイの色域、彩度の間のトレードオフとなる。
【００５５】
図１１が、ある状態の高度に飽和した色の光と他の状態の相対的に強い白色光を生成することが可能な多状態干渉型変調器１４０の実施例の垂直断面図である。従って、変調器１４０の実施例が、出力白色光の明度から彩度を分離する。変調器１４０が、２つの電極１０２と１４２の間に配置された可動ミラー１４を含む。また、変調器１４０が、柱１８としてミラー１４の反対側に形成された第２の組の柱１８ａを含む。
【００５６】
ある実施形態において、ミラー１４と部分的反射層１０４の各々が、反射器又は光を反射する以外の機能を行う反射部材を定義するスタック層の一部であってよい。例えば、図１１の変調器の実施例において、ミラー１４が、アルミニウムのような反射材料及び導電材料の１つ以上の層から形成される。従って、電極１０２の機能を行うように、ミラー１４が、導体として機能してもよい。同様に、部分的反射層１０４が、１つ以上の反射材料層及び１つ以上の導電性材料層から形成されてよい。さらに、ミラー１４のたわみに作用する機械的特性を制御するように、ミラー１４及び部分的反射層１０４の各々が、他の機能を有する１つ以上の層を含んでもよい。ある実施形態において、可動ミラー１４が、図７Ｃ−７Ｅに関連して記載されるような付加的な変形可能な層からつるされる。
【００５７】
赤、緑、及び青色光を反射する変調器１２を含むある実施形態において、このような変調器１２のスペクトル感度を改善するように、異なる反射材料が、異なる色を反射する変調器１２のミラー１４に使用される。例えば、可動ミラー１４が、赤色光を反射するように構成された変調器１２内に金を含んでよい。
【００５８】
ある実施形態において、誘電層１４４，１４４ａが、導体１４２の両側上に配置されてよい。誘電層１４４ａ及び１０６が、有利に、ミラー１４の導電性部と変調器１４０の他の部分との間の電気的短絡を抑制する。ある実施形態において、部分的反射層１０４及び電極１０２が、集合的に反射部材を形成する。
【００５９】
ある実施形態において、その非駆動位置における部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の距離が、光路長Ｌと対応し、変調器１４０が、非−反射又は“黒”である。ある実施形態において、部分的反射層１０４に向かって駆動された場合、部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の光路長Ｌが、変調器１４０が白色光を反射する光路長Ｌに対応する。例示的な実施形態において、導体１４２に向かって駆動された場合、部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の距離が、変調器１４０が赤、青又は緑のような色の光を反射する光路長Ｌに対応する。ある実施形態において、非駆動可動ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離Ｌが、非駆動可動ミラー１４と電極１４２との間の距離Ｌと実質的に等しい。このような実施形態が、単一の可動ミラー１４の周囲に配置された２つの変調器と考えられてよい。
【００６０】
ミラー１４と、電極１０２又は電極１４２のいずれかとの間に電位差を与えない、又はわずかに与える場合、非駆動状態と対応する第１光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４に対してたわみを生じない。第１電位差が、ミラー１４と電極１０２との間に与えられた場合、第１駆動状態に対応する第２光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４に向かってたわみを生じる。この第１駆動状態において、可動ミラー１４が、非駆動状態における場合よりも、部分的反射層１０４に近い。第２電位差が、ミラー１４と電極１４２との間に与えられた場合、第２駆動状態に対応する第３光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４から離れてたわみを生じる。この第２駆動状態において、可動ミラー１４が、非駆動状態における場合よりも、部分的反射層１０４から遠い。ある実施形態において、第１駆動状態及び第２駆動状態の少なくとも１つが、ミラー１４と電極１０２との間、ミラー１４と電極１４２との間の両方に電位差を与えることによって達成される。ある実施形態において、ミラー１４の所望のたわみを提供するように第２電位差が選択される。
【００６１】
図１１に図示されているように、第１駆動状態において、ミラー１４が、破線１５９によって示された位置にたわむ。例示的な変調器１４０において、この第１駆動状態でのミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離が、誘電層１０６の厚さと対応する。例示的な変調器１４０において、ミラー１４が、この駆動位置における広帯域ミラーとして機能し、実質的に全ての可視波長の光を反射する。そのようなものとして、広帯域白色光によって照射された場合、変調器１４０が、広帯域白色光を生成する。
【００６２】
第２駆動状態において、ミラー１４が、破線１５８によって示された位置にたわむ。例示的な変調器１４０において、この距離が、例えば青色光の光の色と対応する。非駆動状態において、ミラー１４が、図１１に示されるように配置される。実質的に可視光が反射されない、例えば“オフ”又は非−反射状態となるように、非たわみ位置において、ミラー１４が、部分的反射層１０４から離れて配置される。従って、変調器１４０が、少なくとも３つの別個の状態を有する干渉型変調器を定義する。他の実施形態において、所望の、黒及び白を含む異なる色の組を生成するように、３つの状態における可動ミラー１４の位置が選択されてよい。
【００６３】
ある実施形態において、光が、基板２０を介して変調器１２に入り、観察位置１４１に出力される。他の実施形態において、図１１に図示された層のスタックが反対になり、層１０２よりも基板２０に最も近い層１４４を含む。このようなある実施形態において、変調器１２が、基板２０を介してというよりはむしろ、基板２０からスタックの反対側を介して見られうる。このようなある実施形態において、二酸化ケイ素の層が、ＩＴＯ層１０２上に形成され、ＩＴＯ層１０２と電気的に絶縁される。
【００６４】
上記のように、変調器１４０内に白色光を出力するための分離状態を有することで、白色出力の輝度に影響を及ぼす変調器の特性と、彩度を制御する変調器の特性の選択を分離する。従って、変調器１４０の距離及び他の特性が、第１状態において生成された白色光の輝度に影響を及ぼすことなく高度に飽和した色を提供するように選択されてよい。例えば、例示的なカラーディスプレイにおいて、赤、緑及び青色変調器１４０の１つ以上が、高いオーダーの干渉と対応する光路長を有して形成されてよい。
【００６５】
変調器１４０が、当業界において周知の、及び変調器１２に関して上に記載されたような、リソグラフィー技術を使用して形成されてよい。例えば、部分的反射層１０４が、実質的に透明な基板２０上に１つ以上のクロム層を堆積することによって形成されてよい。電極１０２が、基板２０上にＩＴＯのような１つ以上の透明導体層を堆積することによって形成されてよい。導体層が、縞模様にパターン化され、電極の列が形成されてよい。可動ミラー１４が、柱１８の上端及び柱１８の間に堆積された仲介犠牲材料上に堆積された堆積金属層（複数可）の一連の縞模様として形成されてよい（例えば、列電極１０２と実質的に直交して配向される）。犠牲層がモリブデンを含む実施形態において、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）のようなエッチャントガスが、犠牲層に届くことが可能となるように、上記の１つ以上の層を介したビアが提供されてよい。犠牲材料が、エッチングされた場合、可変金属層が、空隙によってオプティカルスタック１６から分離される。アルミニウムのような高度に導電性でありかつ反射性の材料が、可変層用に使用されてよく、これらのストリップが、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成してよい。導体１４２が、可動ミラー１４上に柱１８ａを堆積し、柱１８ａの間に仲介犠牲材料を堆積し、柱１８ａの上端上にアルミニウムのような１つ以上の導体層を堆積し、犠牲材料上に導体層を堆積することによって形成されてよい。犠牲材料がエッチングされる場合、導体層が、第２空隙によってミラー１４から分離される電極１４２として機能することが可能である。各空隙が、上記の各々の状態を達成するように、ミラー１４が移動しうるキャビティを提供する。
【００６６】
図１１においてさらに図示されているように、例示的な変調器１４０において、導電性ミラー１４が、アレイコントローラー１５２の行ドライバ１５４と接続されている。例示的な変調器１４０において、導体１０２及び１４２が、列ドライバ１５６内における別の列に接続されている。ある実施形態において、図３及び４を参照して記載された方法により、ミラー１４と列導体１０２，１４２との間に適切な電位差を与えることにより、変調器１４０の状態が、選択される。
【００６７】
図１２Ａ−１２Ｃが、２つ以上の状態を提供する他の例示的な干渉型変調器１５０を図示している。例示的な変調器１５０において、図１１の電極１０２の機能を果たすように、オプティカルスタック１５０が、反射層及び導電層の両方を含む。また、導電層１４２が、第２誘電層１４４ａによって保護され、第２の組の支持体１８ａを介して可動ミラー１４上である距離で維持される支持表面１４８によって支持されることが可能である。
【００６８】
図１２Ａが、非駆動状態の変調器１５０を図示する。図１１の変調器１４０と同様に、図１２Ａ−１２Ｃの例示的な変調器１５０のミラー１４が、図１２Ｂに図示された駆動状態のように、誘電層１０４に向かって（例えば、下向き）たわむことが可能であり、図１２Ｃに図示されたように、反対の又は逆方向に（例えば、上向き）たわむことが可能である。この“上方へ”のたわみ状態が、“逆駆動状態”と呼ばれうる。
【００６９】
当業者が理解するように、この逆駆動状態が、数多くの方法で達成されることが可能である。ある実施形態において、逆駆動状態が、図１２Ｃに描かれているような上向き方向にミラー１４を静電的に引くことが可能である導電層１４２又は付加的な荷電板の使用を通して達成される。例示的な変調器１５０が、単一の可動ミラー１４の周囲において対称的に配置された基本的に２つの干渉型変調器を含む。この構成により、オプティカルスタック１６の導電層及び導電層１４２の各々が、反対方向にミラー１４を引き付けることが可能となる。
【００７０】
ある実施形態において、付加的な導電層１４２が、ミラー１４が、誘電層１０６とごく接近する又は接触する場合に生じうる静摩擦力（静止摩擦）を乗り越える電極として有用となりうる。これらの力が、ファンデルワールス力又は静電力、及び当業者が理解するような他の可能性のあるものを含む。ある実施形態において、オプティカルスタック１６の導電層に加えられた電圧パルスが、可動ミラー１４を、図１２Ｂの“ノーマル”駆動状態にしうる。同様に、次の電圧パルスが、導電層１４２に加えられることが可能であり、オプティカルスタック１６から離れて可動ミラー１４を引き付ける。ある実施形態において、導電層１４２に加えられたこのような電圧パルスが、可動ミラー１４を逆駆動状態に向かって駆動することにより、図１２Ｂに図解された駆動状態から、図１２Ａに図解された非駆動状態に戻る可動ミラー１４の回復を促進するために使用されることが可能である。従って、ある実施形態において、変調器１５０が、図１２Ａの非駆動状態及び図１２Ｂの駆動状態の２つの状態のみを操作しうるものであり、静摩擦力を乗り越えるために役立つ電極として導電層１４２を利用することが可能である。ある実施形態において、変調器１５０が、図１２Ｂの駆動位置から図１２Ａの非駆動位置に変わるたびに、導電層１４２が、上記のように駆動されてよい。
【００７１】
当業者が理解するように、これらの素子の全てが、全ての実施形態に必要とされない。例えば、（例えば、図１２Ｃに示されるような）上向きのたわみの正確な相対量が、このような実施形態の操作に関連するものではない場合、この結果、導電層１４２が、可動ミラー１４から様々な距離に配置されることが可能である。従って、支持素子１８ａ、誘電層１４４ａ、又は分離した支持表面１４８が必要とされなくてよい。これらの実施形態において、可動ミラー１４がどれぐらい上向きにたわみを生じるかは、必ずしも重要ではないが、むしろ変調器１２を引き離すなど、適切な時間でミラー１４を引き付けるように、導電層１４２が配置される。他の実施形態において、図１２Ｃに示されたような可動ミラー１４の位置が、干渉型変調器１５０に対し、変化した及び望ましい光学特性を生じうる。これらの実施形態において、上向き方向における可動ミラー１４のたわみの正確な距離が、デバイスの画質の改善に関連する。
【００７２】
当業者が理解するように、層１４２，１４４ａ及び支持表面１４８を形成するために使用される材料が、それぞれ、対応する層１０２，１０４及び２０を形成するために使用される材料と同様である必要はない。例えば、光が、層１４８を通過する必要はない。さらに、導電層１４２が、その変形した上向き位置において可動ミラー１４のリーチを超えて配置された場合、変調器１５０が、誘電層１４４ａを含まなくて良い。さらに、導電層１４２と可動ミラー１４に加えられた電圧が、上記差異に基づき、それに応じて異なるものとすることが出来る。
【００７３】
当業者が理解するように、図１２Ｂの駆動状態から、図１２Ａの非駆動状態にもどるように可動ミラー１４を駆動するために加えられた電圧が、図１２Ａの非駆動状態から、図１２Ｃの上向き又は逆駆動状態に可動ミラー１４を駆動するために必要とされるそれと異なっていてよいが、これは、導電層１４２と可動ミラー１４の間の距離が、２つの状態で異なりうるためである。このような要求が、求められる用途及びたわみ量によって決まり、本願の開示の範囲において、当業者によって、決定されることが可能である。
【００７４】
いくつかの実施形態において、力が導電層１４２と可動ミラー１４との間に加えられる持続時間又は力の量は、干渉型変調器１５０が駆動状態と非駆動状態との間を移動する速度を増加させるのみのものである。可動ミラー１４が、可動ミラー１４の両側に配置された導電層１４２又はオプティカルスタック１６の導電層のいずれかに引き付けられることが可能であるので、可動ミラー１４の対向する層との相互作用を弱めるために、極めて短時間の間駆動力が提供されることが可能である。例えば、可動ミラー１４が、オプティカルスタック１６と相互作用するように駆動されるため、対向する導電層１４２に対するエネルギーのパルスが、可動ミラー１４及びオプティカルスタック１６の相互作用を弱めるために使用されることが出来、これによって、可動ミラー１４の非駆動状態への移動が容易となる。
【００７５】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、基板、基板上の可動素子、及び作動電極を備える。可動素子が、可変層及び可変層から分離された反射素子を備える。上記のように、ある実施形態において、可動素子の光学特性が、可動素子の機械的特性から分離される（例えば、可変層及び反射層を提供することによって）。このようなある実施形態において、可動素子上に作動電極を配置することによって、可動素子の光学特性が、可動素子の機械的特性及び可動素子の電気的特性から分離される。
【００７６】
図１３Ａが、非作動（又は“緩和”）状態におけるＭＥＭＳ装置１３００の実施形態を図解する。ＭＥＭＳ装置１３００が、基板２０上の可動素子１３４０を備える。可動素子１３４０が、反射表面１３０１を有する反射素子１３１４及び可変層１３０２を備える。ＭＥＭＳデバイス１３００が、さらに、可動素子１３４０上の作動電極１４２を備える。ある実施形態において、可変層１３０２が、作動電極１４２に向かって可変層１３０２を引く静電力によって作動電極１４２に向かって引き付けられる。反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、可変層１３０２が、作動電極１４２に向かって移動し、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、いくつかの実施形態において基板２０上に形成される第１反射表面１０４と相対し及び離れた対応する距離だけ移動する。上記のように、反射表面１３０１の移動が、ＭＥＭＳ装置１３００を“オン”又は“オフ”を切り替える。光学的機能から電気的機能を切り離すことにより、可動素子１３４０の電気的活性部の領域が減少し、可動素子１３４０の光学的部分の領域よりも小さくなる。
【００７７】
図１３Ｂが、作動状態における図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００を図解する。作動電極１４２に電圧を加えることにより生じた静電引力が、可変層１３０２に作用する。矢印１３２０によって示されるように、作動電極１４２に向かう方向に移動することにより、可動素子１３４０が、引力に応答する。可変層１３０２の上部表面が、ＭＥＭＳ装置１３００の固定部（例えば、絶縁層１４４ａ）に接触し、可動素子１３４０の移動が停止する。
【００７８】
ＭＥＭＳ装置１３００が、基板２０と可変層１３０２との間に第１支持構造１８（又は“柱”）、可変層１３０２と作動電極１４２との間に第２支持構造１８ａ、及び絶縁層１０６，１４４ａをさらに備える。他の構成も可能である。例えば、図解された実施形態が、支持構造１８によって支持された可変層１３０２を有するが、（例えば、上記のような図７Ｃ−７Ｅに図解されたような）他の実施形態も可能である。他の例として、絶縁層１０６，１４４ａの一方又は両方が、いくつかの実施形態では省略されてよい。
【００７９】
ＭＥＭＳ装置１３００が、光学層（第１反射層）１０４をさらに備える。ある実施形態において、基板２０が、光学層１０４を備える（例えば、第１反射層１０４が、基板２０上に形成される実施形態において）。反射素子１３１４に入射する光が、反射素子から反射される。入射光及び反射光が、光学層１０４を介して伝播されるが、（例えば、作動電極１４２が、反射素子１３１４上に配置されるため）作動電極１４２を介して伝播されない。従って、干渉型変調器１４０，１５０と対称的に、ＭＥＭＳ装置１３００が、光路内に電極を有さない。
【００８０】
いくつかの実施形態において、可動素子１３４０が、可変層１３０２と反射素子１３１４とを機械的に連結させる結合素子１３１８を備える。結合素子１３１８が、導電性であり、可変層１３０２と反射素子１３１４とを電気的に連結させる実施形態において、反射素子１３１４に形成されるいずれの電位が、可変層１３０２を介して放電されることが可能である。このような放電が、異なる電位において２つの導体（例えば、反射素子１３１４及び第１反射層１０４）から生じるアーク放電を減少させることが可能である。ある実施形態において、図１３Ａ−１３Ｃに図式的に示されるように、可動素子が、結合素子１３１９をさらに備える。結合素子１３１９が、絶縁性（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３を含む）又は導電性（例えば、ニッケル，アルミニウム等を含む）であってよい。結合層１３１９が導電性のある実施形態では、有利に、反射素子１３１４の傾き及び／又は曲率の大きさが減少しうる（例えば、可変層１３０２及び反射素子１３１４用の材料が、異なる内部応力及び／又は熱膨張係数を有する実施形態では、結合素子１３１９が、応力を減少させ及び／又は吸収しうる）。
【００８１】
ＭＥＭＳ装置１３００が、第１層１３０８及び反射層１３０９を備えたブラックマスク１３１０をさらに含む。ブラックマスク１３１０に入射した光が、反射層１３０９と第１反射層１０４との間の領域１３１１内で反射し、これにより、ＭＥＭＳ装置１３００によって、反射されるというよりはむしろ、吸収される。このように、ブラックマスク１３１０を含むＭＥＭＳ装置１３００の部分が、ＭＥＭＳ装置１３００の観察者には黒く見える。ブラックマスクが、ＭＥＭＳ装置１３００の他の部分に使用されてもよく、例えば、光を変調させない領域の反射率を最小化する及び／又は光の望ましくない変調を防ぎ、これによって、コントラスト比を改善する。
【００８２】
図１３Ａに図解されるように、ある実施形態では、作動電極１４２に電圧が加えられていない場合、基板２０の上面１３０６が、反射素子１３１４から離れている。ある代替の実施形態において、作動電極１４２に電圧が加えられていない場合、基板２０の上面１３０６が、反射素子１３１４と接触する。図１３Ｃは、可動素子１３４０が、緩和状態に（例えば、基板２０に向かって）負に“ランチ（ｌａｕｎｃｈ）”するように、可変層１３０２が構成されるＭＥＭＳ装置１３０５の実施形態を図解する。例えば、犠牲層を取り除くと、可変層１３０２が下向きにたわむように、可変層１３０２と支持構造１８及び／又は支持構造１８ａの間の残留応力が設計されてよい。図１３ＣのＭＥＭＳ装置１３０５の作動状態が、図１３Ｂに示されたものと実質的に同じであってよい。
【００８３】
ＭＥＭＳ装置の応答時間が、製品のキャパシタンス及び導体の抵抗に比例する。可動素子１３４０上の作動電極１４２を含むＭＥＭＳ装置が、有利に、キャパシタンス及び／又は抵抗を減少させ、これによって、応答時間を減少させうる。応答時間を減少させることで、スクリーンリフレッシュ速度を増加させ、時間的な調節を向上させる。応答時間の減少に加え、ＭＥＭＳ装置のキャパシタンスの減少により、ＭＥＭＳ装置の電力消費を減少させることが可能である。
【００８４】
（例えば、図８に示されるように）作動電極１０２が、ＭＥＭＳ装置の光路内にある実施形態では、これが、光に対し透明な材料を含み、この材料が、例えば、制限するものではないが、ＩＴＯ、ＺｎＴＯ、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）及びインジウム酸化物（ＩＯ）である。通常、透明な導体が、透明な作動電極１０２を含むＭＥＭＳ装置に対し悪い電力消費（ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）及び高い電気的時定数をもたらすことが可能である透明でない導体と比較して、悪い電気抵抗を有する。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、光路内にないことで、作動電極１４２が、アルミニウム、銅、銀、金等のような透明でない導体、及び透明な導体を含むことが可能となる。透明でない導体が、透明な導体よりも低い抵抗を有することが可能であるため、透明でない作動電極１４２を含むあるＭＥＭＳ装置が、有利に、透明な作動電極１０２を含むＭＥＭＳ装置よりも、低い電力消費及び／又は短い電気的応答時間を有することが可能である。
【００８５】
ＩＴＯのようなある透明な導体が、高温プロセスに敏感であり、作動電極１０２の形成後に、ＭＥＭＳ装置の最大プロセス温度が、制限される。例えば、ＩＴＯが、約３５０℃及びそれ以上の温度で劣化し、ＩＴＯを含む作動電極１０２の抵抗性が増加する。このような、あるプロセス（例えば、３５０℃以上での化学的気相成長法（ＣＶＤ））が、通常、ＩＴＯを含む構造に行われない。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２を含むＭＥＭＳ装置が、高温プロセスに耐えることが可能な様々な導体を含む作動電極１４２を有してよく、ＭＥＭＳ装置の部品に対するプロセス柔軟性を増加させる。例えば、ある堆積が、高温で行われることが可能である。他の実施例では、ある堆積プロセスが、物理的気相成長法（ＰＶＤ）（例えば、スパッタ）よりもむしろＣＶＤであってよく、堆積適合性及び均一性を高めることが可能である。さらに、作動電極１４２が、可動素子１３４０上に存在するある実施形態において、作動電極１４２が、製造プロセスの終盤に形成されてよい（例えば、高温プロセスが行われた後）。
【００８６】
ＭＥＭＳ装置の光学特性に不利に影響を与えることを回避するために、光路内の作動電極１０２の厚さが制限されるが、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、光路内に存在しないため、作動電極１４２が、様々な厚さを有してよい。例えば、作動電極１４２の厚さが増加することで、有利に、伝導性が増加し、これによって、ＭＥＭＳ装置の応答時間及び／又は電力消費を減少させることが可能である。さらに、厚い作動電極１４２が、製造コストを下げることが可能な代替の堆積方法（例えば、コーティング，インクジェット印刷，印刷導体）の使用を可能にする。
【００８７】
作動電極１０２が、ＭＥＭＳ装置の光路内に存在し、これが、基板２０に向かってミラー１４を引き付ける実施形態において、通常、ミラー１４が、ミラー１４の移動に対する“停止部”として機能する基板２０の上面１３０６を有する基板２０の上表面１３０６（例えば、基板２０上の絶縁層１０６の上表面）と接触する。基板２０の上表面１３０６及びミラー１４の反射表面が、平面である実施形態において（例えば、色域を増加させる）、表面間の静摩擦が、これらが接触する場合におけるＭＥＭＳ装置の操作に、不利に影響を及ぼしうる。粗面処理及び反−静摩擦層のようなある特徴が、このような静摩擦を減らすために使用されてよいが、これらの特徴が、ＭＥＭＳ装置の光学的性能に不利に影響を及ぼすことがある。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、可動素子１３４０の一部が作動電極１４２と接触するような構成のＭＥＭＳ装置を可能とし、基板２０の上表面１３０６よりもむしろ、可動素子１３４０の移動に対する停止部として機能する。これが、光路内にないため、可動素子１３４０と作動電極１４２とが接触する部分の接触面が、光学的性能に影響を及ぼすことなく、有利に、静摩擦を減らすように適合されることが可能である。例えば、絶縁層１４４ａの表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、作動電極１４２上に反−静摩擦層が形成されてよい。
【００８８】
通常、作動電極１０２に電圧を加えることによって形成された静電力が、ＭＥＭＳ装置を作動するために十分であるように、透明作動電極１０２が、ミラー１４の反射表面全体の下にある（例えば、図８に示される）。従って、ＭＥＭＳ装置のキャパシタが、ミラー１４及び作動電極１０２を含む実施形態において、キャパシタの領域及びＭＥＭＳ装置のキャパシタンスが大きい。（例えば、フィルファクタを高めるために）大きなミラー１４を使用する実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、さらに高いキャパシタンスを有することが可能である。キャパシタが作動電極１４２及び可変層１３０２の上表面の部分を備えるＭＥＭＳ装置１３００が（例えば、図１３Ａに示される）、有利に、キャパシタの領域を減らし、ＭＥＭＳ装置１３００のキャパシタンスを減らすことが可能である。
【００８９】
機械的機能が、光学的機能から少なくとも部分的に分離されているため、キャパシタが、作動電極１４２及び可変層１３０２の上表面の部分を備えるＭＥＭＳ装置１３００が（例えば、図１３Ａに示される）、有利に、ＭＥＭＳ装置を操作するために使用される機械的力を減らし、可変層１３０２のある寸法を減少させることも可能である。ＭＥＭＳ装置の作動電極１４２が、可変層１３０２と反射素子１３１４との間にあり、可変層１３０２又は反射素子１３１４に対する停止部として機能するある実施形態において、接触領域が、反射表面１３０１の領域よりも小さいことが可能である。この小さな接触領域が、より小さな静摩擦を生じ、小さな機械的力が使用されてよく、可変層１３０２の寸法を減らすことを可能にする。キャパシタが、可変層１３０２及び作動電極１４２を含む実施形態において、可変層１３０２の寸法の減少により、キャパシタの領域が減少し、これによって、有利に、ＭＥＭＳ装置１３００の電力消費及びキャパシタンスを減少させることが可能である。
【００９０】
ＭＥＭＳ装置の第１及及び第２反射層間の距離がわずかである場合（例えば、約１００Å未満）、高反射率の広帯域の白色は、絶縁層１０６が薄い場合であって、作動電極１０２が光路内にあり、電気的短絡が作動電極１０２とミラー１４との間に生じうる実施形態では、可能ではない。また、ＭＥＭＳ装置の第１及及び第２反射層間の距離が、約９０から１１０ｎｍの間（例えば、約１００ｎｍ）である場合の低い反射率の黒色、及び、ある色（例えば、赤、緑、青等）は、（例えば、図９に関する上記のように）絶縁層１０６が、反射率を下げるため、作動電極１０２が、光路内に存在する実施形態では、可能ではない。
【００９１】
上記のように、図８に図解される実施形態において、ミラー１４が、絶縁層１０６によって、第１反射層１０４及び作動電極１０２から電気的に絶縁される。ＭＥＭＳ装置が、可動素子１３４０上に作動電極１４２を備えたある実施形態において、絶縁層１０６が、ＭＥＭＳ装置から任意に除去され、例えば、反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６と接触しない実施形態（例えば、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００によって示されるように、緩和状態が、基板２０の上部上である）、及び、反射素子１３１４が、第１反射層１０４と接触する（例えば、図１３ＣのＭＥＭＳ装置１３００によって示されるような、負のランチングによる）実施形態がある。絶縁層１０６の除去により、反射素子１３１４の反射表面１３０１及び第１反射表面１０４が、わずかな距離で分離されることが可能となる（例えば、約１００Å未満、又は接触する）。反射ＭＥＭＳ装置の各接触面が、いくらかの反射率を生じ、絶縁層１０６を含まない実施形態が、絶縁層１０６を含む実施形態よりも優れた色（例えば、優れた黒）を形成しうる。また、反射素子１３１４の反射表面１３０１を、第１反射層１０４から、約１００Åから１００ｎｍの間だけ離隔させることにより、時間変調なしに、グレーが形成されうる。
【００９２】
再度図１３Ｃを参照すると、緩和状態が、（例えば、第１反射層１０４を接触させる、又は第１反射層１０４から約１００Å未満だけ離隔させることによって）高反射率広帯域の白色を、（例えば、約１００ｎｍだけ第１反射層１０４から離隔させることによって）低反射率の黒色を、（例えば、約１００Åから１００ｎｍだけ第１反射層１０４から離隔させることによって）グレーを、又は、色（例えば、黄色、赤、青等）を形成しうる。
【００９３】
広帯域白色を形成するために、反射素子１３１４及び第１反射層１０４が接触する又は近接するようにＭＥＭＳ装置１３００が構成される実施形態において、アーク放電を引き起こしうるそれらの間の電界又は静電力を減少させるために、反射素子１３１４及び第１反射層１０４が、好ましくは同じ電位である。ある実施形態において、反射素子１３１４が、可変層１３０２を介して第１反射層１０４と電気的に接続され、これらが、同じ電位である。ある実施形態において、反射素子１３１４が、可変層１３０２から電気的に絶縁され（例えば、誘電性結合素子１３１９を使用する）、第１反射層１０４も、電気的に絶縁され、これらが、同じ電位である。これらが接触する実施形態における反射素子１３１４と第１反射層１０４との間の静摩擦を減少させるために、伝導性の特徴（例えば、バンプ（ｂｕｍｐｓ））が、第１反射層１０４及び／又は反射表面１３０１に加えられてよいが、このような特徴が、ＭＥＭＳ装置の光学的性能に不利に影響を及ぼしうる。
【００９４】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、可動素子上の作動電極１４２及び第２作動電極を備える。上記のように、可動素子が、通常、第１方向に移動することによって可動素子上の作動電極１４２に加えられる電圧に応答する。可動素子が、通常、第１方向と実質的に反対である第２方向に移動することによって第２作動電極に加えられる電圧にさらに応答する。従って、ＭＥＭＳ装置が、少なくとも３つの色、緩和状態における第１の色，第１方向の作動状態における第２の色，及び第２方向の作動状態における第３の色を安定して形成することが可能である。
【００９５】
図１４Ａに、基板２０上の可動素子１４４０を含むＭＥＭＳ装置１４００を図解されている。可動素子１４４０が、可変層１３０２及び可変層１３０２から離隔され反射表面１３０１を有する反射素子１３１４を含む。ＭＥＭＳ装置１４００が、可動素子１４４０上の作動電極１４２、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の第２作動電極９０２をさらに備える。図１４Ａにおいて、第２作動電極９０２が、支持構造１８によって支持される。ある代替の実施形態において、第２作動電極９０２が、他の支持構造（例えば、支持構造１８から離隔される）によって支持される。しかしながら、このようなある実施形態では、反射素子１３１４に対しさらに有利に使用されることが可能なＭＥＭＳ装置の部分を占めることによって、ＭＥＭＳ装置のフィルファクタを減少させうる。
【００９６】
可変層１３０２が、反射素子１３１４と電気的に接続されている実施形態において（例えば、伝道性結合素子１４１８及び／又はそれらの間の伝導性結合素子（図示しない）によって）、可変層１３０２及び反射素子１３１４が、同じ電位である。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２に、電圧が加えられた場合、第１方向における第１引力（例えば、反射素子１３１４に向かう）が、可動素子１４４０の第１部分（例えば、可変層１３０２）に作用し、第２方向における第２引力（例えば、反射素子１３１４から離れる）が、可動素子１４４０の第２部分（例えば、反射素子１３１４）に作用する。このようなある他の実施形態において、第２作動電極９０２に、電圧が加えられた場合、第１方向における第１引力（例えば、反射素子１３１４から離れる）が、可動素子１４４０の第１部分（例えば、反射素子１３１４）に作用し、第２方向における第２引力（例えば、反射素子１３１４に向かう）が、可動素子１４４０の第２部分（例えば、可変層１３０２）に作用する。第２方向が、第１方向と実質的に反対である。第１引力が、第２引力よりも大きい実施形態において、可動素子１４４０が、例えば、通常、基板２０に垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に反応する。
【００９７】
図１４Ｂには、第１作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００の実施形態が図解されている。第１引力が、可変層１３０２に作用し、第２引力が、反射素子１３１４に作用する。矢印１４２０によって図解されているように、可動素子１３４０が、例えば、通常、基板２０に垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に反応する。可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、第２作動電極９０２）と接触する。このようなある実施形態において、反射素子１３１４が、作動状態において、基板２０の上表面１３０６（例えば、絶縁層１０６の上表面１３０６、又は第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触しない。他の実施形態も可能である。例えば、可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部と接触する前に、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、基板２０の上表面１３０６）と接触してよい。
【００９８】
図１４Ｃには、第２状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００の実施形態を図解する。矢印１４２２によって示されるように、作動電極１４２に電圧を加えることにより形成された引力に、可動素子１４４０が、作動電極１４２に向かう方向に移動することによって反応する。可変層１３０２の上表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、絶縁層１４４ａ）と接触する。ある実施形態において、反射素子１３１４が、作動状態において、第２作動電極９０２と接触しない。他の実施形態も可能である。例えば、可変層１３０２が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部と接触する前に、反射素子１３１４の上表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、第２作動電極９０２）と接触してよい。
【００９９】
第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間に加えられた電圧に応じた移動が、実質的に（例えば、可変層１３０２の変形により）可動素子１４４０のみにおいて生じ、実質的に第２作動電極９０２には生じないことを確保するために、第２作動電極９０２が、好ましくは、硬い。層の剛性が、層の厚さの三乗に比例する。ある実施形態において、第２作動電極９０２が、実質的に変形しない厚さを有する。例えば、第２作動電極９０２が、アルミニウムを含む実施形態において、作動電極が、可変層１３０２の厚さの約２．１５倍以上の厚さを有してよい。他の寸法（例えば、長さ及び幅）も、第２作動電極９０２の剛性に影響を及ぼしうると考えられる。
【０１００】
図１４Ａを再び参照すると、ある実施形態において、緩和状態では、可変層１３０２が、第２作動電極９０２から距離Ｄ１だけ離隔され、反射素子１３１４が、第２作動電極９０２から距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２だけ離隔される。２つの導電層の間で異なる電位を有する２つの導電層間の静電力が、２つの導電層の間の距離と反比例する。従って、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の一部との間の距離が小さくなるにつれ、可動素子１４４０の部分に作用する静電力が大きくなる。距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも大きい場合、可変層１３０２に作用する単位面積あたりの静電力が、反射素子１３１４に作用する単位面積あたりの静電力よりも大きい。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０に向かう方向への移動を引き起こす。距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも大きい場合、反射素子１３１４に作用する単位面積あたりの静電力が、可変層１３０２に作用する単位面積あたりの静電力よりも大きい。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０から離れる方向への移動を引き起こす。可動素子１４４０の基板２０から離れる方向への移動を引き起こす作動電極１４２を備える実施形態において、距離Ｄ２が、好ましくは、距離Ｄ１よりも大きく、作動電極１４２，９０２が、異なる方向のたわみを引き起こす。
【０１０１】
ある実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２間の差の割合が、約５％以上であり、約１０％以上であり、約１５％以上であり、又は約２０％以上である。距離Ｄ１、Ｄ２間の差が、ある他の要因、例えば、光学干渉特性（例えば、反射色）、及びＭＥＭＳ装置の厚さと釣り合いをとるようにされるべきであり、また、距離Ｄ１、Ｄ２に依存する。一旦いくらかの不均衡が生じると（即ち、距離Ｄ１、Ｄ２間の適切な差）、第２作動電極９０２への電圧の印加が、作動電極９０２に向かう短い距離だけ可動素子１４４０の部分を引き付け、これによって、その距離が減少し、また、大きな距離で可動素子１４４０の部分からの距離が増加する。従って、（例えば、約１０％以下の距離の差により）小さな量の不均衡を有する実施形態でさえも、静電力が、適切に可動素子１４４０の作動を引き起こすことが可能である。
【０１０２】
第２作動電極９０２と可動素子１４４０の第１，第２部分との間の距離にかかわらず、静電力が、作動電極９０２と可動素子１４４０との間の電圧差の少なくとも一部をシールドする導電層によって、少なくとも部分的に減らされる。例えば、第２作動電極９０２から可動素子１４４０の第１部分をシールドすることで、静電力が、実質的に、可動素子１４４０の第２部分にさらに作用することが可能となる。作動電極９０２から少なくとも部分的にシールドする可動素子１４４０の第１部分が、反射素子１３１４を備える場合、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０に向かう移動を生じる。作動電極９０２から少なくとも部分的にシールドする可動素子１４４０の第１部分が、可変層１３０２を備える場合、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０から離れる移動を生じる。可動素子１４４０の基板２０から離れる移動を引き起こす作動電極１４２を備える実施形態において、以下において詳細に記載されるように、第２導電層１５５８が、好ましくは、第１導電層１５５２の側面上にあり、作動電極１４２，９０２が、異なる方向のたわみを引き起こす。このようなある実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２間の差が必要とされないため、シールディングにより、ＭＥＭＳ装置１４００を含むディスプレイ装置の厚さを減らすことが可能であるが、また、シールディングが、設計の複雑さ及び製造コストを増加させうる。
【０１０３】
図１５Ａでは、第２作動電極９０２が、絶縁層１５５４及び導電層１５５２を含む多層スタック構造を備えた実施形態の一部を図解している。ある実施形態において、導電層１５５２が、電圧が印加される導電材料を備え、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２に所望の剛性を提供し、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ。例えば、約１，５００Å以上の厚さのＳｉＯ２層が、十分に硬い。ある代替の実施形態において、導電層１５５２が、電圧が印加される導電材料を備え、第２作動電極９０２に所望の剛性を提供し、絶縁層１５５４が、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、絶縁層１５５４が、好ましくは、導電層１５５２上にある（例えば、図１５Ａに図解される）。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０から離れて移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、反射素子１３１４の上表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、絶縁層１５５４が、好ましくは、導電層１５５２下にある。多層構造第２作動電極９０２の他の構成も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、導電材料の単一剛体層を含んでよく、絶縁層が、可変層１３０２の下表面上及び／又は反射素子１３１４の上表面上に形成されてよい。他の多層スタック構造も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、絶縁層１５５４と反対の導電層１５５２の側面上の第２絶縁層をさらに備えてよく、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の他の部分との間の短絡を防ぐ。
【０１０４】
絶縁層１５５４の厚さが、第２作動電極９０２の導電部１５５２から、可変層１３０２への距離，Ｄ１（例えば、図１５Ａに示されるように導電部１５５２上に形成された場合）、又は、反射素子１３１４への距離，Ｄ２（例えば、導電部１５５２の下に形成された場合）に含まれる。ある実施形態において、絶縁層２２５４が、所望の誘電体誘電率を提供するように選択され、可動素子１４４０と作動電極９０２との間の静電力を調整する。
【０１０５】
図１５Ｂでは、第２作動電極９０２が多層スタック構造を備える他の実施形態を図解する。第２作動電極９０２が、作動電圧が加えられる第１導電層１５５２、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ第１絶縁層１５５４、静電力から可動素子１４４０の層をシールドする第２導電層１５５８、及び第２導電層１５５８から第１導電層１５５２を絶縁する第２絶縁層１５５６を備える。第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の第１絶縁層１５５４と反対側上に存在する。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、第１絶縁層１５５４が、第１導電層１５５２上にあり（例えば、図１５Ｂに図解される）、第２導電層１５５８によって、反射素子１３１４が、静電力から少なくとも部分的にシールドされるため、第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の下にある。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０から離れて移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、反射素子１３１４の上表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、第１絶縁層１５５４が、第１導電層１５５２下にあり、第２導電層１５５８によって、可変層１３０２が、静電力から少なくとも部分的にシールドされるため、第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の上にある。このようなある実施形態において、層１５５２，１５５４，１５５６，１５５８を備える第２作動電極９０２の寸法（例えば、厚さ）が、第２作動電極９０２が実質的に変形しないように十分に硬いものとなる。他の多層スタック構造も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、第１導電層１５５２と反対の第２導電層１５５８の側面上の第３絶縁層をさらに備えてよく、絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の他の部分との間の短絡を防ぐ。
【０１０６】
可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２により、可動素子１４４０の一部が作動電極９０２と接触するようなＭＥＭＳ装置１４００の構成が可能となる（即ち、基板２０の上表面１３０６又は絶縁層１４４ａの下表面よりもむしろ、作動電極９０２が、可動素子１４４０の移動に対する停止部として機能する）。これが、光路内に存在しないため、可動素子１４４０の部分が作動電極９０２と接触する接触面が、光学的性能に影響を及ぼすことなく静摩擦を減らすように、有利に適合されることが可能である。例えば、絶縁層１５５４の表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、作動電極９０２上に反−静摩擦層が形成されてよい。他の実施例において、反射素子１３１４の上表面又は可変層１３０２の下表面の表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、反射素子１３１４の上表面若しくは可変層１３０２の下表面上に反−静摩擦層が形成されてよい。
【０１０７】
静電力は、電位差によるものである。可動素子１４４０が、絶縁結合素子（図示しない）を含む実施形態において、可変層１３０２の電位が、ゼロではない場合、反射素子１３１４の電位が、約ゼロとなることが可能である。このようなある実施形態において、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて可変層１３０２に作用する静電力が、選択的に、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて反射素子１３１４に作用する静電力よりも大きくてよい。従って、可動素子１４４０が、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて基板２０にむかって作動されるように構成されてよい。さらに、キャパシタの領域（例えば、第２作動電極９０２と可変層１３０２との間）を、有利に小さくすることが可能であり、これによって、大きなキャパシタよりも放電に時間を要さず（例えば、光路内における反射素子と作動電極との間）、応答時間を減少させることが可能である。しかしながら、反射素子１３１４が、可変層１３０２又は他の構造から電気的に絶縁される実施形態において、反射素子１３１４が、充電され、これによって、それ自身で静電力を形成しうる。いくつかの実施形態において、反射素子１３１４が、（例えば、プラスチックで）コーティングされ、選択的に、静電放電を分散させる。
【０１０８】
第２作動電極９０２に電圧が加えられた場合、静電力が、可動素子１４４０に作用する。それに応じて、可変層１３０２への引力が、反射素子１３１４への引力よりも大きい場合、可変層１３０２が、第２作動電極９０２に向かって曲がる。可変層１３０２が、第２作動電極９０２に向かって移動するように、反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、反射素子１３１４が、基板２０に対して対応する距離だけ基板２０に向かって移動する。ＭＥＭＳ装置１４００の固定部が、可動素子１４４０の移動に対する固定部として機能する。
【０１０９】
ある実施形態において（例えば、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触する）、作動電極９０２が、固定部を備える（例えば、図１４Ｂに図解される）。このようなある実施形態において、可動素子１４４０が、基板２０の上表面１３０６と接触しないため、絶縁層１０６は、任意である。ＭＥＭＳ装置が、光路内の作動電極１０４及び絶縁層１０６を備える、及び、ミラー１４が、作動状態において、絶縁層１０６の上表面と接触する上記のある実施形態において、接触領域が、誘電層を含む。誘電層に電荷がトラッピングされることを回避するために、作動電極１０４及びミラー１４に加えられる電圧の極性が、交互にスイッチされることが可能である。極性をスイッチングすることで、電荷を放出するが、電力を消費する。しかしながら、ＭＥＭＳ装置１４００が絶縁層１０６を備えない及び反射素子１３１４の反射表面１３０１が、作動状態において、第１反射層１０４の上表面１３０６と接触するある実施形態において、接触部に、有利に、電界が生じない。このように、第２作動電極９０２及び可動素子１４４０に加えられた電圧が、同じままで維持されてよく、有利に、電力をセーブする。
【０１１０】
いくつかの実施形態において、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２から可動素子１４４０を絶縁する。いくつかの実施形態において、可変層１３０２の下表面上に形成された絶縁層が（図示しない）、第２作動電極９０２から可動素子１４４０を絶縁する。ある代替の実施形態において、基板２０の上表面１３０６が、固定部を備える。いくつかの実施形態において、絶縁層１０６が、第１反射層１０４から可動素子１４４０を絶縁する。
【０１１１】
上記のように、可動素子１４４０が、通常、第１方向に移動することによって、作動電極１４２に加えられた電圧に応答する。作動電極１４２が、可動素子１４４０を基板２０から離れるように移動させる力を提供する実施形態において、電圧が、第２作動電極９０２に加えられた場合に、（例えば、反射素子１３１４よりも、第２作動電極９０２を、可変素子１３０２の近くに配置することにより，反射素子１３１４を導電層１５５８でシールドすることにより，等）可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するように第２作動電極９０２が構成される。
【０１１２】
第２作動電極９０２が、好ましくは、例えば、上記の電気的特性に対し、非−透明導電性材料を備える。第２作動電極９０２が、ＭＥＭＳ装置１４００の光路内に存在しないように、第２作動電極９０２が、反射素子１３１４の反射表面１３０１上に配置され、これが、非−透明導電性材料を備えてよい。このように、ＭＥＭＳ装置１４００が、速い応答時間及び低い電力消費を可能にする。
【０１１３】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、可変層１３０２と反射素子１３１４と第２作動電極との間の作動電極９０２を備える。上記のように、可変素子が、通常第１方向に移動することにより、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２に加えられた電圧に応答する。可動素子が、実質的に第１方向と反対である通常第２方向に移動することにより、第２作動電極に加えられた電圧にさらに応答する。従って、ＭＥＭＳ装置が、少なくとも３つの色、緩和状態における第１の色，第１方向の作動状態における第２の色，及び第２方向の作動状態における第３の色を安定して形成することが可能である。いくつかの実施形態において、可動素子１４４０上の作動電極１４２が、“第２”作動電極と特徴づけられてよい（例えば、図１４Ａ−１４Ｃに図解される）。
【０１１４】
図１６Ａでは、基板２０上の可動素子１６４０を備えたＭＥＭＳ装置１６００が図解される。可動素子１６４０が、反射表面１３０１を有する反射素子１３１４及び可変層１３０２を備える。ＭＥＭＳ装置１６００が、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２をさらに備え、オプティカルスタック２０が、第２作動電極１０２を備える。図１６Ａにおいて、第２作動電極１０２が、基板２０上に形成される。
【０１１５】
図１６Ｂでは、第１作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００の実施形態が図解される。第１引力によって作用される可動素子１６４０の第１部分が、可変層１３０２を含み、第２引力によって作用される可動素子１６４０の第２部分が、反射素子１３１４を含む。可動素子１６４０が、例えば、矢印１６２０によって図解されるような、通常、基板２０と垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に応答する。ある実施形態では、作動状態（例えば、図１６Ｂに図解される）において、反射素子１３１４の上表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、作動電極９０２）と接触する。ある代替の実施形態において、可変層１３０２の上表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、可変素子１６４０上の層）と接触する。
【０１１６】
図１６Ｃでは、第２作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００の実施形態が図解される。電圧が、第２作動電極１０２に加えられた場合、静電力が、可動素子１４４０に作用する。これに応じて、可変層１３０２が、第２作動電極１０２に向かう。可変層１３０２が、第２作動電極１０２に向かって移動するように、反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、反射素子１３１４が、第２作動電極１０２に対して、第２作動電極１０２に向かって、対応する距離だけ移動する。矢印１６２２によって示されるように、第２作動電極１０２に電圧を加えることにより形成された引力に対し、可動素子１６４０が、第２作動電極１０２に向かう方向に移動することによって応答する。ある実施形態では、作動状態（例えば、図１６Ｃに図示される）において、反射素子１３１４が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、基板２０の上表面１３０６）と接触する。ある代替の実施形態において、可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、作動電極９０２）と接触する。このようなある実施形態では、作動状態において、反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６（例えば、絶縁層１０６の上表面１３０６又は第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触しない。可動素子１６４０が基板２０から離れて移動するような力を、作動電極９０２が提供する実施形態において、電圧が、第２作動電極１０２に加えられた場合、可動素子１６４０が、基板２０に向かって移動するように第２作動電極１０２が構成される。
【０１１７】
第１及び第２作動電極を備えたＭＥＭＳ装置の他の実施形態も可能である。例えば、ＭＥＭＳ装置が、可変層１３０２及び反射素子１３１４を含む可動素子上の第１作動電極１４２、並びに、可動素子の下の第２作動電極１０２を備えてよい。さらに、図１４Ａ，１５Ａ及び１６Ａに示されていないが、ＭＥＭＳ装置のある部分が、ある他の部分と電気的に接続されてよい。例えば、反射素子１３１４及び／又は可変層１３０２が、第１反射層１０４と電気的に接続されてよい。
【０１１８】
図１７Ａ−１７Ｈでは、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１７Ａに図解されたＭＥＭＳ構造１７００が、基板２０（例えば、ガラス，プラスチックを含む）、第１反射層１０４（例えば、クロムを含む）、任意の絶縁層１０６（例えば、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を含む）、第１犠牲層１７０２、及び反射表面１３０１を有する反射素子１３１４（例えば、アルミニウムを含む）を含む。上記のように、絶縁層１０６が、いくつかの実施形態では、省略されてよい。いくつかの実施形態において、第１犠牲層１７０２の厚さが、緩和状態におけるＭＥＭＳ装置１３００の色に影響を及ぼす。
【０１１９】
ある実施形態において、１つ以上の開口部１７０４が、反射素子１３１４を通して形成され、第１犠牲層１７０２のエッチングを容易にする。反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間の距離の大きさが、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間のキャビティ内の流体（例えば、空気）の量に比例する。反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６と接触しないＭＥＭＳ装置１３００のある実施形態において、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間の距離が、極めて小さくなる。例えば、（例えば、この距離が、約１００Å未満であるので）高反射率広帯域の白色を形成することが可能な実施形態において、この距離が、通常、小さい。いくつかの流体が、反射素子１３１４の両側の周囲を移動するための十分な空間を有さず、或いは、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間で圧縮されるようになるため、このようなある小さな距離が、移動の間（例えば、緩和）、反射素子９１４の周囲の流体（例えば、空気）の流れに影響を及ぼす。ある実施形態において、反射素子１３１４内の開口部１７０４が、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間のキャビティを占有する流体用の付加的な経路を提供し、移動（例えば、緩和）の間に、反射素子１３１４の下から反射素子１３１４の上に流れる。従って、少なくとも１つの開口部１７０４が、ＭＥＭＳ装置１３００のスピードを増加させることが可能である。しかしながら、少なくとも１つの開口部１７０４を有する反射素子１３１４の部分が、反射型でなく、ＭＥＭＳ装置１３００のフィルファクタを減らす。
【０１２０】
反射素子が、基板２０の上表面１３０６と接触しない実施形態において、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、好ましくは、実質的に、滑らかかつ平坦であり、例えば、色域を増加させる。いくつかの実施形態において、反射素子１３１４の形成前に、第１犠牲層１７０２を研磨することにより（例えば、モリブデンを含む）、又は滑らかかつ平坦な第１犠牲層１７０２上に反射素子１３１４を形成することにより（例えば、フォトレジストを含む）、反射表面１３０１が、実質的に、滑らかかつ平坦に形成される。反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６（例えば、黒を形成するような１００ｎｍの厚さの絶縁層１０６の上表面１３０６、又は、広帯域白色を形成するような第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触する実施形態では、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、滑らかかつ平坦であってもよいが、静摩擦の推定される影響が、このような実施形態において考えられる（例えば、絶縁又は導電性バンプを追加することによる）。
【０１２１】
ある実施形態において、ブラックマスク１３１０が、第１層１３０８としての第１犠牲層１７０２、及び反射層１３０９としての反射素子１３１４用の材料を使用することによって、形成される。ある代替の実施形態において、ブラックマスク１３１０が、１つ以上の他の層を使用して形成される。いくつかの実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、ブラックマスクを有さない。
【０１２２】
図１７Ｂでは、第２犠牲層１７０６（例えば、モリブデンを含む）が、反射素子１３１４上に形成された後における、図１７ＡのＭＥＭＳ構造１７００が図解されている。第２犠牲層１７０６が、可変層１３０２から反射素子１３１４を離隔させる。第２犠牲層１７０６が、第１犠牲層１７０２と同じ材料、又は第１犠牲層１７０２と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第２犠牲層１７０６の形成が、第２犠牲層１７０６を通り抜ける開口部１７１０を形成する。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成された実施形態において、付加的なパターニング段階なしに、開口部１７１０が、このような層の除去を可能にしうる。
【０１２３】
図１７Ｃでは、支持構造１８が形成された後における、図１７ＢのＭＥＭＳ装置１７００が図解される。ブラックマスク１３１０を含む実施形態において、支持構造１８が、ブラックマスク１３１０の周囲に形成されてよく、導電層１３０９を絶縁する。ある代替の実施形態では、支持構造１８が、第２犠牲層１７０６の前に、形成される。
【０１２４】
図１７Ｄでは、結合素子１３１９が、第２犠牲層１７０６上であって、少なくとも部分的に開口部１７１０内に形成された後における、図１７ＣのＭＥＭＳ装置１７００が図解される。結合素子１３１９が、開口部１７１０を介して反射素子１３１４と機械的に結合される。ある代替の実施形態において、支持構造１８が、結合素子１３１９の後に形成される。
【０１２５】
図１７Ｅでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）、が、支持構造１８、結合素子１３１９、及び第２犠牲層１７０６上に形成された後における、図１７ＤのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。可変層１３０２が、結合素子１３１９を介した結合素子１３１８によって、反射素子１３１４と機械的に結合される。ある実施形態において、１つ以上の開口部１３０３が、可変層１３０２を通して形成され、第２犠牲層１７０６のエッチングを容易にする。
【０１２６】
図１７Ｆでは、第３犠牲層１７０８（例えば、モリブデンを含む）が、可変層１３０２上に形成された後における、図１７ＥのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。第３犠牲層１７０８が、作動電極１４２から可変層１３０２を離隔させる。第３犠牲層１７０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。ある実施形態では、作動状態において、第２犠牲層１７０６及び第３犠牲層１７０８の厚さが、ＭＥＭＳ装置１３００の色に影響を及ぼす。
【０１２７】
図１７Ｇでは、可変層１３０２上の支持構造１８ａ、第３犠牲層１７０８上の絶縁層１４４ａ、及び絶縁層１４４ａ上の作動電極１４２の形成後における、図１７ＦのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。いくつかの実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１７０８の前に形成される。ある実施形態において、絶縁層１４４ａの形成段階の間に（例えば、ＳｉＯ２の堆積及びＳｉＯ２のパターニングによる）、支持構造１８ａが、形成される。いくつかの実施形態において、作動電極１４２及び絶縁層１４４ａが、少なくとも１つの開口部１３１６を備え、第３犠牲層１７０８のエッチングを容易にする。
【０１２８】
図１７Ｈでは、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２、１７０６、１７０８が除去された後の、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００をもたらす、図１７ＧのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。各犠牲層１７０２、１７０６、１７０８が、モリブデンを含む実施形態において、例えば、ＸｅＦ２を用いたエッチングによって、これらが除去されうる。犠牲層が、フォトレジストを含む実施形態において、例えば、アッシングによって（例えば、Ｏ２及び／又はＨ２Ｏを用いてエッチングすることにより）、これが除去されうる。エッチャントが反射素子１３１４の下の第１犠牲層１７０２を除去するために、図１７Ａに図解された開口部１７０４が役立つ。エッチャントが可変層１３０２の下の第２犠牲層１７０６を除去するために、図１７Ｅに図解された開口部１３０３が役立つ。エッチャントが作動電極１４２の下の第３犠牲層１７０８を除去するために、図１７Ｇに図解された開口部１３１６が役立つ。犠牲層を除去すると、可動素子１３４０が、作動電極１４２に加えられた電圧に応じて移動することが可能である。
【０１２９】
図１８Ａ−１８Ｇでは、図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１８Ａでは、第２犠牲層１７０６上に第２作動電極９０２を形成した後における、図１７ＢのＭＥＭＳ構造１７００が図解されている。上記のように、第２作動電極９０２が、多層スタック構造を含んでよい。このような実施形態において、第２作動電極９０２の形成段階が、一連のパターニング段階（例えば、多層スタック構造の各層に対する、堆積、マスク形成、エッチング、及びマスク除去）、又は、多重エッチを含む単一のパターニング段階（例えば、多層スタック構造の各層の堆積、マスク形成、多層スタック構造の各層のエッチング、マスク除去）を含んでよい。他の順序も可能である（例えば、多層スタック構造の各層の堆積、マスク形成、多層スタック構造の最上層のエッチング、及び１つ以上の下部層に対するマスクとしての１つ以上の上部層の使用）。多層スタック構造の層の厚さが、変化してよいが、結果として生じる第２作動電極９０２が、好ましくは、実質的に変形しないほど十分に硬いものとなる。
【０１３０】
第２作動電極９０２に電圧を加えた場合、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するように構成された実施形態において、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２の導電部１５５２の上端上に形成されてよく、可変層１３０２の下表面と接触する（例えば、図１５Ａ及び１５Ｂに図解される）。このようなある実施形態において、可変層１３０２との静摩擦を減少させるために、第２作動電極９０２の上表面が、粗面化されてよく、接触点の数が減少する。他の層（例えば、反−静摩擦層）が、第２作動電極９０２の上面上に形成されてもよい。
【０１３１】
図１８Ｂでは、第２作動電極９０２上に、第３犠牲層１８０８（例えば、モリブデンを含む）が形成された後における、図１８ＡのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。第３犠牲層１８０８が、可変層１３０２から第２作動電極９０２を離隔させる。第３犠牲層１８０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第３犠牲層１８０８の形成により、第３犠牲層１８０８を通り抜ける開口部１８１０が形成される。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成される実施形態において、開口部１８１０が、付加的なパターニング段階なしに、このような層の除去を可能にしうる。
【０１３２】
図１８Ｃでは、支持構造１８が形成された後における図１８ＢのＭＥＭＳ装置１８００が図解される。作動電極９０２が、支持構造１８と機械的に結合されうるように、第２作動電極９０２の一部が、好ましくは、露出される。ある実施形態において、支持構造１８が、１つ以上の第２作動電極９０２の層を含む（例えば、電気的ルーティングを可能とするため）。
【０１３３】
図１８Ｄでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）が、支持構造１８及び第３犠牲層１８０８上に形成された後における、図１８ＣのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。結合素子１４１８により、可変層１３０２が、反射素子１３１４と機械的に結合される。ある実施形態において、結合素子が、結合素子１４１８と反射素子１３１４との間に形成されてよい。
【０１３４】
図１８Ｅでは、第４犠牲層１８１２（例えば、モリブデンを含む）が、可変層１３０２上に形成された後における、図１８ＤのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。第４犠牲層１８１２が、作動電極１４２から、可変層１３０２を離隔させる。第４犠牲層１８１２が、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８の１つ以上と同じ材料を含んでよく、又は第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８の１つ以上と異なる材料を含んでよい。
【０１３５】
図１８Ｆでは、可変層１３０２上の支持構造１８ａ、第４犠牲層１８１２上の絶縁層１４４ａ、及び絶縁層１４４ａ上の作動電極１４２の形成後における、図１８ＥのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。いくつかの代替の実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１８０８の前に、形成される。いくつかの実施形態において、絶縁層１４４ａの形成段階の間に（例えば、ＳｉＯ２の堆積及びＳｉＯ２のパターニングによる）、支持構造１８ａが、形成される。いくつかの実施形態において、作動電極１４２及び絶縁層１４４ａが、少なくとも１つの開口部１３１６を備え、第４犠牲層１８１２のエッチングを容易にする。
【０１３６】
図１８Ｇでは、第１、第２、第３、及び第４犠牲層１７０２，１７０６，１８０８，１８１２が、除去された後であって、図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００がもたらされる、図１８ＦのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。犠牲層を取り除くと、作動電極１４２及び第２作動電極９０２に加えられた電圧に応じて、可動素子１４４０が、移動することが可能となる。
【０１３７】
図１９Ａ−１９Ｄでは、図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１９Ａでは、支持構造１８が形成された後における図１８ＡのＭＥＭＳ構造１８００が図解されているが、開口部１７１０が、第２犠牲層１７０６内に形成されていない。
【０１３８】
作動電極９０２に電圧を加えると、基板２０から離れて移動するように、可動素子１６４０が構成された実施形態において、絶縁層１５５４が、作動電極９０２の導電部１５５２の底部上に形成されてよく、反射素子９１４の上表面と接触する。あるこのような実施形態において、反射素子９１４との静摩擦を減少させるために、作動電極９０２の底表面が、粗面化されてよく、接触点の数が減少する。他の層（例えば、反−静摩擦層）が、作動電極９０２の底部上に形成されてもよい。
【０１３９】
図１９Ｂでは、作動電極９０２上に、第３犠牲層１８０８（例えば、モリブデンを含む）が形成された後における、図１９ＡのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。第３犠牲層１８０８が、可変層１３０２から第２作動電極９０２を離隔させる。第３犠牲層１８０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第３犠牲層１８０８の形成により、第２及び第３犠牲層１７０６，１８０８を通り抜ける開口部１８１０が形成される。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成される実施形態において、開口部１８１０が、付加的なパターニング段階なしに、このような層の除去を可能にしうる。いくつかの代替の実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１８０８の前に、形成される。
【０１４０】
図１９Ｃでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）が、支持構造１８及び第３犠牲層１８０８上に形成された後における、図１９ＣのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。結合素子１４１８により、可変層１３０２が、反射素子１３１４と機械的に結合される。
【０１４１】
図１９Ｄでは、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８が、除去された後であって、図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００がもたらされる、図１９ＣのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。犠牲層を取り除くと、作動電極９０２及び第２作動電極１０２に加えられた電圧に応じて、可動素子１６４０が、移動することが可能となる。
【０１４２】
上記の詳細な記載が示され、記載され、及び、様々な実施形態に適用されるような本発明の新規な特徴が示されたが、説明された装置又はプロセスの詳細及びその形式が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者により、様々な省略、置換、及び変更がなされうると理解されるだろう。認識されるように、いくつかの特徴が、他のものから独立して使用され又は実施されうるため、本願明細書において説明された全ての特徴及び利点を提供しない形式内で、本発明が、具体化されてよい。本発明の範囲は、上記記載よりもむしろ、特許請求の範囲によって示される。請求項と同等の範囲及び請求項と同等の意義の範囲内となる全ての変更が、それらの範囲内に包含されるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１２ 干渉型変調器
１４ 可動反射層
１６ オプティカルスタック
１８ 柱
１９ 間隙、キャビティ
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ーフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラー
３０ ディスプレイ
４０ 表示装置
４１ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ トランシーバ
４８ 入力装置
５０ 電力供給装置
５２ 調整用ハードウェア
【技術分野】
【０００１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）が、微小機械素子、アクチュエーター、及び電子機器を含む。
【背景技術】
【０００２】
微小機械素子が、堆積、エッチング及び／又は他のマイクロマシニングプロセスを使用して形成されてよく、このマイクロマシニングプロセスが、基板及び／若しくは堆積材料層の部分をエッチングし、又は電気及び電気機械デバイスを形成するように層を追加する。あるタイプのＭＥＭＳ装置が、干渉型（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ）変調器と呼ばれる。本願明細書に使用されるものとして、干渉型変調器又は干渉型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及び／又は反射するデバイスについて言及したものである。ある実施形態において、干渉型変調器が、一組の導電板を備えてよく、この伝導板の一方又は両方が、その全体又は一部が透明である及び／又は反射するものであってよく、適切な電気信号を印加すると相対運動することが可能であってよい。特定の実施形態において、一方の板が、基板上に堆積された固定層を備えてよく、他方の板が、空隙によって固定層から分離された金属膜を備えてよい。本願明細書においてさらに詳しく記載されているように、他方に対しての一方の板の位置により、干渉型変調器上への入射光の光学干渉を変化させることが可能である。このようなデバイスが、広範囲の用途を有し、当業界において、これらのタイプのデバイスの特徴を活用する及び／又は変更するのに役立ち、これらの特徴が、既存製品の改善及び未だ開発されていない新規な製品の製造に利用されることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９８６７９６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のシステム、方法及び装置の各々が、いくつもの態様を有し、その単一の１つが、単に、その所望の特性に関与するものではない。本発明の範囲を制限することなく、そのより優れた特徴が、以下において、簡潔に議論される。この議論を検討した後で、及び、特に、“発明を実施するための形態”の部分を読んだ後で、他の表示装置に対し、本発明の特徴が提供する利点がどのようなものかを理解するだろう。
【０００５】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置が、基板、該基板上の可動素子、及び該可動素子上の作動電極を備える。可動素子が、可変層及び反射素子を備える。可変層が、反射素子から分離される。
【０００６】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置が、装置の一部を移動させるための手段、移動手段を支持するための手段、及び移動手段を作動させるための手段を備える。作動手段が、移動手段上にある。移動手段が、変形のための手段及び反射のための手段を備える。変形手段が、反射手段から分離される。
【０００７】
ある実施形態において、微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置の製造方法が、基板上に第１犠牲層を形成する段階、第１犠牲層上に反射素子を形成する段階、反射素子上に第２犠牲層を形成する段階、第２犠牲層上に可変層を形成する段階、可変層上に第３犠牲層を形成する段階、第３犠牲層上に作動電極を形成する段階、及び第１，第２，第３犠牲層を除去する段階を含む。可変層が、反射素子と機械的に結合される。
【０００８】
ある実施形態において、光を調節する方法が、基板、該基板上の可動素子、及び作動電極を備える表示素子を提供する段階を含む。可動素子が、可変層及び反射素子を備える。可変層が、反射素子から分離される。作動電極が、可動素子上にある。この方法が、作動電極に電圧を加える段階をさらに含む。電圧が、可動素子への引力を形成し、これによって、可動素子の基板から離れる移動が引き起こされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある実施形態の干渉型変調器ディスプレイの一部を図示した等角図であって、第１干渉型変調器の可動反射層が緩和位置（ｒｅｌａｘｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）内にあり、第２干渉型変調器の可動反射層が作動位置内にある。
【図２】ある実施形態の３×３干渉型変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを図示したシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉型変調器のある例示的な実施形態に対して加えられた電圧対可動ミラー位置の図である。
【図４】干渉型変調器ディスプレイを駆動するために使用されうる行及び列の電圧の組の図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉型変調器ディスプレイにおける表示データのある例示的なフレームを図示したものである。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書くために使用されうる行及び列の信号に対するある例示的なタイミング図を図示したものである。
【図６Ａ】複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉型変調器を含むある実施形態の画像表示装置を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１の装置の断面図である。
【図７Ｂ】他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｃ】さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｄ】さらに他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図７Ｅ】付加的な他の実施形態の干渉型変調器の断面図である。
【図８】生成された光のスペクトル特性を示す例示的な干渉型変調器の垂直断面図である。
【図９】様々な例示的な干渉型変調器のミラーに対する波長対反射率のグラフ図である。
【図１０】赤、緑、及び青の干渉型変調器の例示的な組を含むカラーディスプレイによって生成されることが可能な色を説明する色度図である。
【図１１】例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ａ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ｂ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１２Ｃ】他の例示的な多状態干渉型変調器の垂直断面図である。
【図１３Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１３Ｂ】作動状態における図１３ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１３Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ｂ】作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１４Ｃ】作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１５Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するＭＥＭＳ装置用の作動電極の実施形態の引き伸ばした断面図である。
【図１５Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するＭＥＭＳ装置用の作動電極の実施形態の引き伸ばした断面図である。
【図１６Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の例示的な実施形態のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１６Ｂ】作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１６Ｃ】作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図１７Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｅ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｆ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｇ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１７Ｈ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｅ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｆ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１８Ｇ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有する他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ａ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｂ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｃ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【図１９Ｄ】電気的機能及び機械的機能から分離された光学的機能を有するさらに他の実施形態のＭＥＭＳ装置を形成するための例示的な一連の処理段階を概略的に説明するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な記載は、本発明のある特定の実施形態を対象とするものである。しかしながら、本発明が、多数の異なる方法で具体化されることが可能である。この記載において、全体を通して、同種の部品が、同種の参照符号で示される図面を参照する。以下の記載から明らかになるように、動く（例えばビデオ）又は動かない（例えば静止像）、及びテキスト又は画像の像を表示するように構成されたいずれの装置において、本実施形態が、実施されてよい。特に、制限するものではないが、携帯電話、ワイヤレス機器、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）、ハンドヘルド又はポータブルコンピューター、ＧＰＳ受信機／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビ用モニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューター用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計用ディスプレイ等）、コックピットコントロール及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車内における後方確認用カメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板又はサイン、プロジェクター、建築物、パッケージング、並びに、芸術的建造物（例えば、宝石類上の像のディスプレイ）のような、様々な電子デバイス内で又はこれと結合されて本実施形態が実施されうると考えられる。本願明細書に記載されたそれらと同様な構造のＭＥＭＳ装置が、電子スイッチ装置のような非−ディスプレイ用途に使用されることも可能である。さらに、全ての本図面が、ある素子の間の関係を表現するために描かれ、このため、極めて概略的であり、縮尺通りであると考えられるべきではない。
【００１１】
ある実施形態において、反射素子上に配置された作動電極及び可動素子の可変層が設けられる。作動電極が、光学経路内になく、これにより、これが、非−透明導電体を備え、厚くなることが可能となり、これによって、電力消費を改善する。いくつかの実施形態において、反射表面よりはむしろ、可変層が、作動中のＭＥＭＳ装置の固定部と接触し、順に、静摩擦、バネ定数、静電力、及びコンデンサ領域を減少させ、この結果、速くかつ低い動力操作が可能となる。いくつかの実施形態において、光学的性能に影響を与えることなく、粗面処理及び他の反−静摩擦機構が、作動電極と可変層との間に形成されうるが、これは、この機構が、光学経路内にないためである。いくつかの実施形態において、反射表面が、作動時にいずれとも接触せず、これにより、静摩擦の危険を伴わずに、これが、実質的に滑らかかつ平坦になることが可能となる。いくつかの実施形態において、第二作動電極が、可動素子の下に、又は可変層と反射表面との間に設けられ、反射表面が、少なくとも３つの状態に安定する。
【００１２】
干渉型ＭＥＭＳ表示素子を備えたある干渉型変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらの装置において、ピクセルが、明るい又は暗い状態のいずれかである。明るい（“オン”又は“オープン”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光の大部分を反射する。暗い（“オフ”又は“クローズ”）状態において、表示素子が、ユーザに入射する可視光をほとんど反射しない。実施形態により、“オン”及び“オフ”状態の光の反射率特性が反対になってもよい。ＭＥＭＳピクセルが、選択された色において大部分を反射するように構成されることが可能であり、黒及び白に加え、カラー表示を可能とする。
【００１３】
図１は、画像表示の一連のピクセル内における２つの隣接するピクセルを描いた等角図であり、各ピクセルが、ＭＥＭＳ干渉型変調器を備える。ある実施形態において、干渉型変調器ディスプレイが、これらの干渉型変調器の行／列アレイを備える。各干渉型変調器が、互いの距離が可変かつ制御可能に位置された一組の反射層を含み、少なくとも１つの可変寸法を持つ共振光キャビティを形成する。ある実施形態において、反射層のひとつが、２つの位置の間を移動しうる。本願明細書において緩和位置と呼ばれる第１位置において、可動反射層が、固定された部分的反射層から比較的に大きく離れて位置される。本願明細書において作動位置と呼ばれる第２位置において、可動反射層が、部分的反射層とより密接に隣接して位置される。２つの層から反射する入射光が、可動反射層の位置により、発展的に又は破壊的に干渉し、各ピクセルに対し全体的な反射型又は非−反射型状態のいずれかを形成する。
【００１４】
図１におけるピクセルアレイの示された部分が、２つの隣接する干渉型変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左の干渉型変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａが、複数の反射層を含むオプティカルスタック（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｃｋ）１６ａから所定の距離だけ離れた緩和位置に示されている。右の干渉型変調器１２ｂにおいて、可動反射層１４ｂが、オプティカルスタック１６ｂに隣接する作動位置に示されている。
【００１５】
本願明細書において参照されるオプティカルスタック１６ａ及び１６ｂ（合わせてオプティカルスタック１６と呼ぶ）が、通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような電極層、クロムのような部分的反射層、及び透明誘電体を含むことが可能ないくつかの融合（ｆｕｓｅｄ）層を含む。従って、オプティカルスタック１６が、導電性であり、部分的に透明であり、及び部分的に反射型であり、例えば、透明基板２０の上に１つ又はそれ以上の上位層を堆積することにより、製造されてよい。部分的反射層が、様々な金属、半導体及び誘電体のような部分的に反射型である様々な材料から形成されることが可能である。部分的反射層が、材料の１つまたはそれ以上の層から形成されることが可能であり、各層が、単一の材料又は材料の組み合わせにより形成されることが可能である。
【００１６】
ある実施形態において、オプティカルスタック１６の層が、縞模様にパターン化され、以下にさらに記載されるように、表示装置内の行電極を形成してよい。可動反射層１４ａ、１４ｂが、柱１８の上端に堆積された堆積金属層又は層（複数）（行電極１６ａ、１６ｂと直交する）及び柱１８間に堆積された中間（ｉｎｔｅｒｖｅｎｉｎｇ）犠牲材料の一連の縞模様に形成されてよい。犠牲材料が、エッチングされた場合、可変金属層１４ａ、１４ｂが、定義された間隙１９だけ、オプティカルスタック１６ａ、１６ｂから分離される。反射層１４に対し、アルミニウムのような高導電性かつ反射性材料が、使用されてよく、これらのストリップが、表示装置内の列電極を形成してよい。
【００１７】
図１のピクセル１２ａによって示されるように、電圧をかけない場合、間隙１９が、可動反射層１４ａとオプティカルスタック１６ａとの間に残り、可動反射層１４ａが機械的に緩和状態にある。しかしながら、選択された行及び列に電位差が与えられた場合、対応するピクセルにおいて行及び列電極の交点に形成されたコンデンサが、帯電され、静電力により、電極を引き合わせる。電圧が十分に高い場合、可動反射層１４が変形され、オプティカルスタック１６に押し付けられる。図１の右側のピクセル１２ｂによって示されるように、オプティカルスタック１６内の誘電層（この図には示さない）が、短絡を防ぎ、層１４と１６の間の分離距離を制御しうる。与えられた電位差の極性にかかわらず、この挙動は同じである。このように、反射型対非−反射型ピクセル状態を制御することが可能な行／列作動が、多くの点において従来型のＬＣＤ及び他のディスプレイ技術のそれと類似している。
【００１８】
図２から５が、ディスプレイ用途における干渉型変調器のアレイを使用するためのある例示的なプロセス及びシステムを示す。
【００１９】
図２は、本発明の態様を組み込みうるある実施形態の電子デバイスを示すシステムブロック図である。例示的な実施形態において、電子デバイスが、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）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）のようないずれの汎用シングル−又はマルチ−チップマイクロプロセッサ、又は、デジタルシングルプロセッサ、マイクロコントローラー、若しくはプログラマブル ゲート アレイのようないずれの特殊用途マイクロプロセッサでありうるプロセッサ２１を含む。当業界において従来と同じように、プロセッサ２１が、１つ又はそれ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されてよい。オペレーティングシステムを実行するのに加え、プロセッサが、ウェブブラウザ、テレフォンアプリケーション、電子メールプログラム、又はいずれの他のソフトウェアアプリケーションを含む１つ又はそれ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてよい。
【００２０】
ある実施形態において、プロセッサ２１が、アレイドライバ２２と通信するように構成されてもよい。ある実施形態において、アレイドライバ２２が、ディスプレイアレイ又はパネル３０に信号を提供する行駆動回路２４及び列駆動回路２６を含む。図１に示されたアレイの断面が、図２における線１−１によって示される。ＭＥＭＳ干渉型変調器に対し、行／列作動プロトコルが、図３に示されたこれらの装置のヒステリシス特性を利用する。例えば、可動層が緩和状態から作動状態に変形するためには、１０ボルトの電位差を必要としうる。しかしながら、電圧がこの値から減らされた場合、電圧が、１０ボルト以下に戻るにつれて、可動層が、その状態を維持する。図３の例示的な実施形態において、電圧が２ボルト以下に下がるまで、可動層が、完全には緩和しない。このため、装置が、緩和又は作動状態のいずれかで安定する範囲内である、図３に示された実施例における約３から７Ｖの電圧範囲が存在する。本願明細書において、これは、“ヒステリシスウインドウ（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｗｉｎｄｏｗ）”又は“スタビリティウインドウ（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に対し、行ストロービング（ｓｔｒｏｂｉｎｇ）の間、作動されるストローブ行におけるピクセルが、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるピクセルが、ゼロボルトに近い電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルが、設計されることが可能である。ストローブの後で、ピクセルが、約５ボルトの電圧差の定常状態にさらされ、これらが、行ストローブがそれらをいずれの状態に位置させるように維持される。書き込まれた後、各ピクセルに、この実施例においては３−７ボルトの“スタビリティウインドウ”内の電圧差が与えられる。この特徴により、これまでの作動又は緩和状態のいずれかと同じ印加電圧条件下において、図１において示された画素設計が安定化される。作動又は緩和状態のいずれかにおける干渉型変調器の各ピクセルが、本質的に、固定された及び反射層を移動させることによって形成されたコンデンサであるため、この安定状態が、ほぼ電力消費のないヒステリシスウインドウ内の電圧に維持されることが可能である。印加電位が固定される場合、本質的に、ピクセル内に電流が流れない。
【００２１】
主な用途において、第１行における所望の組の作動ピクセルに従い、表示フレームが、列電極の組をアクティブな状態にすることにより形成されてよい。次に、行パルスが、行１電極に印加され、アクティブ化された列ラインに対応するピクセルを作動させる。次に、第２行における所望の組の作動ピクセルに対応して、列電極のアクティブ化された組が、変化させられる。次に、パルスが、行２電極に印加され、アクティブ化された列電極に従い、行２における適当なピクセルが作動される。行１ピクセルが、行２パルスによる影響を受けず、行１パルスの間にこれらが設定される状態に維持する。フレームを形成するために、順次的な方法で、全体の一連の行に対して、これが、繰り返されてよい。通常、フレームが、リフレッシュされる及び／又は毎秒ある所望の数のフレームにおいてこのプロセスを連続的に繰り返すことにより新たな表示データで更新される。また、表示フレームを形成するピクセルアレイの行及び列電極を駆動するための多くの種類のプロトコルが、周知であり、本発明とともに使用されてよい。
【００２２】
図４、５Ａ及び５Ｂが、図２の３×３アレイ上の表示フレームを形成するためのある実行可能な作動プロトコルを示す。図４が、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用されうる列及び行電圧レベルの実行可能な組を示す。図４の実施形態において、ピクセルを作動させる段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を＋ΔＶに設定する段階を含み、これらは、それぞれ−５ボルト及び＋５ボルトに対応しうる。ピクセルを緩和する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を同じ＋ΔＶに設定する段階により達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。列が＋Ｖバイアス又は−Ｖバイアスのいずれであるにもかわらず、行電圧がゼロボルトに維持されているこれらの行において、これらがはじめにいずれの状態にあったにせよピクセルが安定している。また、図４に示されているように、上記のそれらと異極性の電圧が使用されることが可能であると理解され、例えば、ピクセルを作動する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を−ΔＶに設定する段階を含む。この実施形態において、ピクセルを緩和する段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を同じ−ΔＶに設定する段階によって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。また、図４に示されているように、上記のそれらと異極性の電圧が使用されることが可能であると理解され、例えば、ピクセルを作動する段階が、適切な列を＋Ｖバイアスに、適切な行を−ΔＶに設定する段階を含む。この実施形態において、ピクセルを緩和する段階が、適切な列を−Ｖバイアスに、適切な行を同じ−ΔＶに設定する段階によって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を形成する。
【００２３】
図５Ｂは、図５Ａに示された表示配置を生じる図２の３×３アレイに与えられた一連の行及び列信号を示すタイミング図であり、ここで、作動ピクセルが、非−反射型である。図５Ａに示されたフレームを書き込む前に、ピクセルがいずれの状態にあることが可能であり、この実施例においては、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧を備え、それらが存在する作動又は緩和状態において、全てのピクセルが安定である。
【００２４】
図５Ａのフレームにおいて、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）が作動されている。これを達成するために、行１に対する“ラインタイム（ｌｉｎｅ ｔｉｍｅ）の間、列１及び２が、−５ボルトに設定され、列３が、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが、３−７ボルトのスタビリティウインドウに維持されるため、これが、いずれのピクセルの状態を変化させない。次に、行１が、０から最大５ボルトに達し、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これが、ピクセル（１，１）、（１，２）を作動し、ピクセル（１，３）を緩和する。アレイの他のピクセルは影響を受けない。要求どおりに行２を設定するために、列２が−５ボルトに設定され、列１及び３が＋５ボルトに設定される。次に、同じストローブが行２に適用され、ピクセル（２，２）が作動され、ピクセル（２，１）及び（２，３）が緩和される。同様に、アレイの他のピクセルは影響を受けない。列２及び３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトに設定することにより、行３が同様に設定される。図５Ａに示されるように、行３ストローブが、行３ピクセルを設定する。フレームに書き込んだ後、行電位がゼロであり、列電位が、＋５又は−５ボルトのいずれかのまま維持されることが可能であり、次に、ディスプレイが図５Ａの配置に安定する。同じ方法が、数十又は数百の行及び列のアレイに対して使用されることが可能であると考えられる。また、行及び列の作動を行うために使用される電圧のタイミング、順番、及びレベルが、上記のように一般的原理の範囲内において広く変更されることが可能であると考えられるが、上記実施例は、例示のみを目的とするものであり、本願明細書に記載されたシステム及び方法とともに、いずれの作動電圧法が、使用されることが可能である。
【００２５】
図６Ａ及び６Ｂが、表示装置４０の実施形態を示すシステムブロック図である。表示装置４０が、例えば、セル方式（ｃｅｌｌｕｌａｒ）携帯無線電話又は携帯電話であることが可能である。しかしながら、表示装置４０又はそれをわずかに変形させたものの同じ部品も、テレビ受信機及びポータブルメディアプレイヤーのような様々なタイプの表示装置の実例である。
【００２６】
表示装置４０が、ハウジング４１，ディスプレイ３０，アンテナ４３，スピーカー４５、入力装置４８、及びマイクロホン４６を含む。ハウジング４１が、通常、当業者に周知であるいずれの様々な製造プロセスから形成され、射出成形及び真空成形を含む。さらに、ハウジング４１が、いずれの様々な材料から形成されてよく、制限するものではないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミック、又はこれらの組み合わせを含む。ある実施形態において、ハウジング４１が、可動部（示さない）を含み、この可動部が、異なる色の、又は異なるロゴ、図、若しくはシンボルを含む他の可動部と交換されうる。
【００２７】
例示的な表示装置４０のディスプレイ３０が、本願明細書に記載されたような、双安定（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）ディスプレイを含むいずれの様々なディスプレイであってよい。他の実施形態において、ディスプレイ３０が、上記のような、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、若しくはＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、又は、当業者に周知であるような、ＣＲＴ若しくは他のチューブデバイスのような非−フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を記載する目的のために、ディスプレイ３０が、本願明細書に記載したような干渉型変調器ディスプレイを含む。
【００２８】
ある実施形態の例示的な表示装置４０の部品が、図６Ｂに概略的に示されている。示された例示的な表示装置４０が、ハウジング４１を含み、その中に少なくとも部分的に含まれた付加的な部品を含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、例示的な表示装置４０が、トランシーバ４７とつながれるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７が、調整用ハードウェア５２と接続されるプロセッサ２１と接続される。調整用ハードウェア５２が、信号を調整するように構成されてよい（例えば、信号をフィルターする）。調整用ハードウェア５２が、スピーカー４５及びマイクロホン４６と接続される。プロセッサ２１が、入力装置４８及びドライバコントローラー２９にも接続される。ドライバコントローラー２９が、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２と連結され、アレイドライバ２２が、順にディスプレイアレイ３０と連結される。特定の例示的な表示装置４０の設計によって必要とされる通り、電力供給装置５０が、全ての部品に電力を提供する。
【００２９】
例示的な表示装置４０が、ネットワーク上の１つ又はそれ以上の装置と通信できるように、ネットワークインターフェース２７が、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含む。ある実施形態において、プロセッサ２１の要求を軽減するように、ネットワークインターフェース２７が、いくつかの処理機能を有してもよい。アンテナ４３が、信号を送信及び受信するための、当業者に周知であるいずれのアンテナである。ある実施形態において、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）又は（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。他の実施形態において、ブルートゥース規格に従い、アンテナが、ＲＦ信号を送信及び受信する。セル方式携帯無線電話の場合、アンテナが、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、又は無線セル方式携帯無線電話ネットワーク内において通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７が、アンテナ４３から受信した信号を前処理し、これらが、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうる。また、トランシーバ４７が、プロセッサ２１から受信した信号を処理し、これらが、アンテナ４３を介して、例示的な表示装置４０から送信されうる。
【００３０】
代替の実施形態において、トランシーバ４７が、レシーバによって置換されることが可能である。さらに他の代替の実施形態において、ネットワークインターフェース２７が、プロセッサ２１に送られる画像データを保存する又は生成することが可能な画像ソースによって置換されることが可能である。例えば、画像ソースが、画像データを含むハードディスクドライブ若しくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、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。
【００３１】
プロセッサ２１が、通常、例示的な表示装置４０の全体のオペレーションを制御する。プロセッサ２１が、ネットワークインターフェース２７又は画像ソースからの圧縮画像データのようなデータを受信し、データが原（ｒａｗ）画像データ又は原画像データに容易に処理されるフォーマットに処理される。次に、プロセッサ２１が、処理データをドライバコントローラー２９に、又は保存のためのフレームバッファ２８に送る。通常、原データが、画像内における各位置の画像特性を識別する情報を参照する。例えば、このような画像特性が、色、彩度及びグレースケールレベルを含むことが可能である。
【００３２】
ある実施形態において、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御するために、プロセッサ２１が、マイクロコントローラー、ＣＰＵ、又は論理演算装置を含む。信号をスピーカー４５に送信し、マイクロホン４６からの信号を受信するために、調整用ハードウェア５２が、通常、増幅器及びフィルターを含む。調整用ハードウェア５２が、例示的な表示装置４０内において、個別部品であってよく、プロセッサ２１又は他の部品内に組み込まれてもよい。
【００３３】
ドライバコントローラー２９が、プロセッサ２１によって生成された原画像データを、プロセッサ２１から直接的に又はフレームバッファ２８から取り込み、アレイドライバ２２に高速で送信するために、原画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラー２９が、原画像データを、ラスタ（ｒａｓｔｅｒ−ｌｉｋｅ）のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットし、これが、ディスプレイアレイ３０にわたるスキャンニングに適したタイムオーダーを有する。次に、ドライバコントローラー２９が、フォーマット化された情報を、アレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラーのようなドライバコントローラー２９が、しばしば、スタンド−アローン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と連結されるが、このようなコントローラーが、多くの方法で実現されてよい。これらが、ハードウェアとしてプロセッサ２１に内蔵され、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に内蔵されてよく、又はハードウェア内にアレイドライバ２２と完全に統合されてよい。
【００３４】
通常、アレイドライバ２２が、ドライバコントローラー２９からフォーマット化された情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙマトリックスから生じる数百及びときには数千のリードに毎秒何度も適応されるパラレルセット（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｅｔ）の波形に再フォーマットする。
【００３５】
ある実施形態において、ドライバコントローラー２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０が、本願明細書に記載されたいずれのタイプのディスプレイに適している。例えば、ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、従来型のディスプレイコントローラー又は双安定ディスプレイコントローラーである（例えば、干渉型変調器コントローラー）。他の実施形態において、アレイドライバ２２が、従来型のドライバ又は双安定ディスプレイドライバである（例えば、干渉型変調器ディスプレイ）。ある実施形態において、ドライバコントローラー２９が、アレイドライバ２２と統合される。このような実施形態が、セル方式の携帯無線電話、腕時計、及び他の狭い面積のディスプレイのような高度に統合されたシステムによく見られる。さらに他の実施形態において、ディスプレイアレイ３０が、標準的なディスプレイアレイ又は双安定ディスプレイアレイである（例えば、干渉型変調器のアレイを含むディスプレイ）。
【００３６】
入力装置４８により、ユーザが、例示的な表示装置４０のオペレーションを制御することが可能となる。ある実施形態において、入力装置４８が、ＱＷＥＲＴＹキーボード又は電話キーボードのようなキーボード、ボタン、スイッチ、タッチセンサースクリーン、又は感圧若しくは感熱膜を含む。ある実施形態において、マイクロホン４６が、例示的な表示装置４０用の入力装置である。マイクロホン４６が、装置にデータを入力するために使用される場合、例示的な入力装置４０のオペレーションを制御するために、音声命令が、ユーザによって与えられてよい。
【００３７】
電力供給装置５０が、当業界において周知であるような様々なエネルギーストレージデバイスを含むことが可能である。例えば、ある実施形態において、電力供給装置５０が、ニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池のような充電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、再生可能エネルギー源、コンデンサ、又はプラスチック太陽電池及び太陽電池ペイント（ｐａｉｎｔ）を含む太陽電池である。他の実施形態において、電力供給装置５０が、壁コンセントから電力を受け取るように構成される。
【００３８】
ある実施形態において、上記のような、プログラム可能性の制御が、電子表示システムの様々な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ーに備わっている。いくつかの実施形態において、プログラム可能性の制御が、アレイドライバ２２に備わっている。当業者は、上記の最適化が、いずれの数のハードウェア及び／又はソフトウェア部品、並びに様々な機器構成において実現されうることを理解するだろう。
【００３９】
上記に説明した原理に従って作動する干渉型変調器の構造の詳細が、大きく変更されてもよい。例えば、図７Ａ−７Ｅが、移動ミラー構造の５つの異なる実施形態を示す。図７Ａが、図１の実施形態の断面であり、金属材料１４のストリップが、直交してのびる支持体１８上に堆積される。図７Ｂにおいて、可動反射層１４が、その角のみで支持体に取り付けられ、テザー（ｔｅｔｈｅｒ）３２に取り付けられている。図７Ｃにおいて、可動反射層１４が、柔軟性金属を備えうる可変層３４からつるされている。可変層３４が、直接的に又は間接的に可変層３４の周辺の基板２０と接続される。これらの接続部を、本願明細書において、支柱と呼ぶ。図７Ｄにおいて示された実施形態が、支柱プラグ４２を有し、可変層３４が、それ上に配置される。図７Ａ−７Ｃのように、可動反射層１４が、間隙上につるされたまま維持されるが、可変層３４とオプティカルスタック１６との間のホールで満たすことにより、可変層３４が、支柱を形成しない。正しくは、支柱が、支柱プラグ４２を形成するために使用される平坦化材料から形成される。図７Ｅに示された実施形態が、図７Ｄに示された実施形態をベースとしているが、また、図７Ａ−７Ｃ示されたいずれかの実施形態、及び示されない付加的な実施形態と連携するように適応されてよい。図７Ｅに示された実施形態において、金属又は他の導電材料の追加層が、バス構造４４を形成するために使用される。これにより、信号が、干渉型変調器の背面に沿ってルーティングされることが可能となり、別な方法で基板２０上に形成されうる多くの電極を排除する。
【００４０】
図７に示されたそれらのような実施形態において、干渉型変調器が、直視型（ｄｉｒｅｃｔ−ｖｉｅｗ）装置として機能し、画像が、透明基板２０の前側から見られ、この面が、変調器が配置される側と対向する。これらの実施形態において、反射層１４が、基板２０と対向する反射層の側面上の干渉型変調器の部分を光学的にシールドし、可変層３４を含む。これにより、画質に悪影響を与えることなく、シールド領域が、構成され、操作される。このようなシールディングが、図７Ｅにおけるバス構造４４を可能とし、アドレッシング及びそのアドレッシングの結果として生じる動作のような、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により、変調器の電気機械的観点及び光学的観点のために使用される材料及び構造設計が、選択され、及び互いに独立して機能することが可能となる。さらに、図７Ｃ−７Ｅに示された実施形態が、可変層３４によって実行されるその機械的特性からの反射層１４の光学特性のデカップリングから生じる付加的な利点を有する。これにより、反射層１４のために使用される構造設計及び材料が、光学特性に関して最適化されることが可能となり、可変層３４のために使用される構造設計及び材料が、所望の機械的特性に関して最適されることが可能となる。
【００４１】
上記の実施形態の干渉型変調器が、１つの反射状態において作動し、白色光、又はミラー１４とオプティカルスタック１６の部分的な反射層との間の距離によって決まる色の光を生成する、又は例えば黒、状態の非−反射状態において作動する。他の実施形態において、例えば、特許文献１に開示された実施形態では、共振ギャップ１９のサイズを変化させ、及びその結果としての反射光の色を変化させるように、可動ミラー１４が、オプティカルスタック１６における部分的反射層と相対的な位置の範囲に位置されてよい。
【００４２】
図８は、例示的な干渉型変調器１２の垂直断面図であり、１１１〜１１５の位置の範囲に可動ミラー１４を配置することによって生成される光のスペクトル特性を説明する。上記のように、行及び列電極の間の電位差が、可動ミラー１４にたわみを引き起こす。変調器１２が、列電極として機能するインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の導電層１０２を含む。この実施例の変調器１２において、ミラー１４が、行電極を含む。
【００４３】
ある実施形態において、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３又は“アルミナ”）のような材料の誘電層１０６が、オプティカルスタック１６の反射面を形成する部分的反射材料層１０４（例えばクロムを含む）上に配置される。図１を参照する上記のように、ミラー１４がたわみを生じる場合に、誘電層１０６が、短絡を抑制し、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の分離距離を制御する。従って、ミラー１４と部分的反射層１０４との間に形成された光キャビティが、誘電層１０６を含む。都合良く変調器１２を説明することを目的とし、図８における部品の相対的サイズが選択されている。従って、このような距離及び厚さが、縮尺通りではなく、変調器１２のいずれの特定の実施形態を表すことを意図するものではない。
【００４４】
図９が、様々な厚さの誘電層１０６を有するいくつかの実施例のオプティカルスタック１６に対する波長対反射率のグラフ図である。横軸が、オプティカルスタックに入射する可視光の波長範囲を表す。縦軸が、特定波長における一定の割合の入射光としての各オプティカルスタック１６の反射率を表す。オプティカルスタック１６が、誘電層１０６を含まない実施形態において、クロム層を含むオプティカルスタック１６の反射率が、約７５％である。１００Åの厚さのアルミナ層を備えた誘電層１０６を含むオプティカルスタック１６が、約６５％の反射率を有し、２００Åの厚さのアルミナ層を備えた誘電層１０４を含むオプティカルスタック１６が、約５５％の反射率を有するという結果になる。図のように、これらの特定に実施形態において、反射率が、波長によって変化しない。従って、Ａｌ２Ｏ３層１０６の厚さを調節することによって、干渉型変調器１２の特定の特性が選択されるように、オプティカルスタック１６の反射率が、可視スペクトルにわたって一貫して制御されることが可能である。ある実施形態において、誘電層１０６が、約５０から２５０Åの間の厚さを有するＡｌ２Ｏ３層を含む。ある他の実施形態において、誘電層１０６が、約５０から１００Åの間の厚さを有するＡｌ２Ｏ３層、及び約４００から２，０００Åの間の厚さを有するバルクＳｉＯ２層を含む。
【００４５】
上記のように、変調器１２が、ミラー１４とオプティカルスタック１６の反射表面との間に形成された光キャビティを含む。光キャビティの特性距離又は有効光路長Ｌが、光キャビティ１９の共振波長λ、従って干渉型変調器１２の共振波長λを決定する。通常、干渉型変調器１２の共振波長λが、変調器１２によって反射された光の知覚色と対応する。数学的には、距離Ｌ＝１／２×Ｎ×λであり、Ｎが、整数である。従って、所定の共振波長λが、λ／２（Ｎ＝１）、λ（Ｎ＝２）、３λ／２（Ｎ＝３）等の距離Ｌを有する干渉型変調器１２によって反射される。整数Ｎが、反射光の干渉の“オーダー”と呼ばれうる。本願明細書において使用されるものとして、ミラー１４が、少なくとも１つの位置にある場合、変調器１２のオーダーも、変調器１２によって反射された光のオーダーＮを参照する。例えば、第１オーダーの赤干渉型変調器１２が、約６５０ｎｍの波長λに対応する約３２５ｎｍの距離Ｌを有してよい。従って、第２オーダーの赤干渉型変調器１２が、約６５０ｎｍの距離Ｌを有してよい。通常、高いオーダーの変調器１２が、狭い範囲の波長にわたって光を反射し、従って、より飽和した着色光を生成する。
【００４６】
ここで留意すべきなのは、ある実施形態において、距離Ｌが、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離と実質的に等しいことである。ミラー１４と部分的反射層１０４との間の空間が、約１の屈折率を有するガス（例えば、空気）を含み、有効光路長が、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離Ｌと実質的に等しい。１よりも大きな屈折率を有する誘電層１０６を含む実施形態において、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離を選択し、誘電層１０６の、又はミラー１４と部分的反射層１０４との間のいずれの他の層の屈折率及び厚さを選択することによって、光キャビティ１９が、所望の光路長を有するように形成される。ある実施形態において、ミラー１４が、対応する範囲の色を出力するような位置の範囲内における１つ以上の位置にたわみを生じてよい。例えば、行及び列電極の間の電位差が、ミラー１４を部分的反射層１０４に関連する位置範囲の１つにたわみを生じるように調節されてよい。通常、電圧を調節することによるミラー位置制御の最も大きなレベルが、ミラー１４の経路のたわみを生じていない位置に近い（例えば、ミラー１４のたわみを生じていない位置からの最大たわみの約１／３以内のたわみのような小さなたわみ）。
【００４７】
可動ミラー１４の特定の群の位置１１１−１１５の各々が、図８において、部分的反射層１０４から位置１１１−１１５を示す矢印点にむかって伸びる線によって示されている。従って、距離１１１−１１５が、誘電層１０６の屈折率及び厚さを計上するように選択される。可動ミラー１４が、各々異なる距離Ｌに対応する各位置１１１−１１５にたわむ場合、変調器１２が、変調器１２によって反射される異なる色の入射光に対応することなるスペクトル感度を有する観察位置１０１に光を出力する。さらに、位置１１１において、可動ミラー１４が、部分的反射層１０４と十分に近く（例えば、約２００Å以下、好ましくは約１００Å以下）、干渉効果が、ごくわずかであり、変調器１２が、例えば白色光のような、実質的に同等な実質的に全ての色の入射可視光を反射するミラーとして機能する。可視帯における光学共鳴に対し、距離Ｌが、極めて小さいため、広帯域のミラー効果が、生じる。従って、ミラー１４が、単に、可視光に対する反射表面として機能する。
【００４８】
ギャップ１９が、位置１１２まで増加するにつれて、変調器１２が、グレーの色合いを示し、ミラー１４と部分的反射層１０４との間の増加したギャップ１９の距離が、ミラー１４の反射率を減少させる。位置１１３において、距離Ｌは、キャビティ１９が干渉的に機能するが実質的に可視波長の光を反射しないものであるが、これは、共振波長が、可視帯の外側であり、これによって、黒を形成するためである。
【００４９】
距離Ｌが、さらに増加するにつれて、変調器１２のピークスペクトル感度が、可視波長内に移動する。従って、可動ミラー１４が、位置１１４にある場合、変調器１２が、青色光を反射する。可動ミラー１４が、位置１１５にある場合、変調器１２が、緑色光を反射する。可動ミラー１４が、非−たわみ位置１１６にある場合、変調器１２が、赤色光を反射する。
【００５０】
干渉型変調器１２を使用したディスプレイの設計において、変調器１２が、反射光の彩度を増加させるように形成されてよい。彩度が、着色光の色相の明度を参照する。高度に飽和した色相が、明るく、強い色を含み、一方、飽和の少ない色相が、さらに落ち着いたグレーに見える。例えば、極めて狭い範囲の波長を生成するレーザーが、高度に飽和した光を形成する。反対に、通常の白熱電球が、彩度を減じた赤又は青色を有しうる白色光を形成する。いくつかの実施形態において、反射着色光の彩度を増加させるために、変調器１２が、例えば、第二又は第三オーダーの高いオーダーの干渉に対応する距離Ｌを有して形成される。
【００５１】
例示的なカラーディスプレイが、赤、緑、及び青色ディスプレイ素子を含む。このようなディスプレイにおいて、赤、緑及び青色素子によって生成された光の相対的な明度を変化させることによって、他の色が形成されることが可能である。赤、緑及び青色のような原色の混合が、人間の目には他の色として認識される。このようなカラーシステムにおける赤、緑及び青色の相対値が、人間の目の赤、緑及び青色光感知部の刺激に関する三刺激値と呼ばれうる。通常、原色がさらに飽和するにつれて、ディスプレイによって形成されることが可能な色の範囲が広くなる。他の実施形態において、ディスプレイが、赤、緑及び青色以外の原色の組（例えば、赤、黄、及び青；マゼンタ、黄及びシアン）に関して他のカラーシステムを定義する色の組を有する変調器１２を含んでよい。
【００５２】
図１０が、赤、緑及び青色干渉型変調器の２つの組の実施例を含むカラーディスプレイによって形成されることが可能な色を説明する色度図である。横及び縦軸が、スペクトル三刺激値が表現される色度座標系を定義する。特に、点１２０が、赤、緑及び青色干渉型変調器１２の実施例によって反射された光の色を説明する。白色光が、点１２２によって示される。各点１２０から白色光の点１２２までの距離、例えば、白色の点１２２と緑色光の点１２０との間の距離１２４が、対応する変調器１２によって形成された光の彩度の指標となる。三角形のトレース１２６によって囲まれた領域が、点１２０において生成された光の混合によって生成されることが可能な色の範囲に対応する。この色の範囲が、ディスプレイの“色域”と呼ばれうる。
【００５３】
点１２８が、変調器１２の他の組の実施例のスペクトル感度を示す。点１２０と点１２２との間よりも小さな点１２８と白色点１２２との間の距離によって示されるように、点１２８に対応する変調器１２が、点１２０と対応する変調器１２よりも飽和の少ない光を生成する。トレース１３０が、点１２８の光を混合することによって生成されることが可能な色の範囲を示す。図１０に示されるように、トレース１２６が、トレース１３０が囲むよりも大きな領域を囲み、ディスプレイの色域のサイズとディスプレイ素子１２の彩度との間の関係を図式的に説明する。
【００５４】
反射ディスプレイにおいて、白色光を形成するために、小さな範囲の入射波長のみが反射されるため、このような飽和した干渉型変調器１２を使用して生成された白色光が、観察者に対し相対的に低い明度を有する傾向がある。反対に、大きな範囲の入射波長が反射されるため、例えば、実質的に全ての入射波長である、広帯域の白色光を反射するミラーが、高い明度を有する。従って、通常、白色光を生成するために、原色の組み合わせを使用する反射ディスプレイを設計が、ディスプレイによって出力された白色光の輝度、ディスプレイの色域、彩度の間のトレードオフとなる。
【００５５】
図１１が、ある状態の高度に飽和した色の光と他の状態の相対的に強い白色光を生成することが可能な多状態干渉型変調器１４０の実施例の垂直断面図である。従って、変調器１４０の実施例が、出力白色光の明度から彩度を分離する。変調器１４０が、２つの電極１０２と１４２の間に配置された可動ミラー１４を含む。また、変調器１４０が、柱１８としてミラー１４の反対側に形成された第２の組の柱１８ａを含む。
【００５６】
ある実施形態において、ミラー１４と部分的反射層１０４の各々が、反射器又は光を反射する以外の機能を行う反射部材を定義するスタック層の一部であってよい。例えば、図１１の変調器の実施例において、ミラー１４が、アルミニウムのような反射材料及び導電材料の１つ以上の層から形成される。従って、電極１０２の機能を行うように、ミラー１４が、導体として機能してもよい。同様に、部分的反射層１０４が、１つ以上の反射材料層及び１つ以上の導電性材料層から形成されてよい。さらに、ミラー１４のたわみに作用する機械的特性を制御するように、ミラー１４及び部分的反射層１０４の各々が、他の機能を有する１つ以上の層を含んでもよい。ある実施形態において、可動ミラー１４が、図７Ｃ−７Ｅに関連して記載されるような付加的な変形可能な層からつるされる。
【００５７】
赤、緑、及び青色光を反射する変調器１２を含むある実施形態において、このような変調器１２のスペクトル感度を改善するように、異なる反射材料が、異なる色を反射する変調器１２のミラー１４に使用される。例えば、可動ミラー１４が、赤色光を反射するように構成された変調器１２内に金を含んでよい。
【００５８】
ある実施形態において、誘電層１４４，１４４ａが、導体１４２の両側上に配置されてよい。誘電層１４４ａ及び１０６が、有利に、ミラー１４の導電性部と変調器１４０の他の部分との間の電気的短絡を抑制する。ある実施形態において、部分的反射層１０４及び電極１０２が、集合的に反射部材を形成する。
【００５９】
ある実施形態において、その非駆動位置における部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の距離が、光路長Ｌと対応し、変調器１４０が、非−反射又は“黒”である。ある実施形態において、部分的反射層１０４に向かって駆動された場合、部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の光路長Ｌが、変調器１４０が白色光を反射する光路長Ｌに対応する。例示的な実施形態において、導体１４２に向かって駆動された場合、部分的反射層１０４と可動ミラー１４との間の距離が、変調器１４０が赤、青又は緑のような色の光を反射する光路長Ｌに対応する。ある実施形態において、非駆動可動ミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離Ｌが、非駆動可動ミラー１４と電極１４２との間の距離Ｌと実質的に等しい。このような実施形態が、単一の可動ミラー１４の周囲に配置された２つの変調器と考えられてよい。
【００６０】
ミラー１４と、電極１０２又は電極１４２のいずれかとの間に電位差を与えない、又はわずかに与える場合、非駆動状態と対応する第１光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４に対してたわみを生じない。第１電位差が、ミラー１４と電極１０２との間に与えられた場合、第１駆動状態に対応する第２光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４に向かってたわみを生じる。この第１駆動状態において、可動ミラー１４が、非駆動状態における場合よりも、部分的反射層１０４に近い。第２電位差が、ミラー１４と電極１４２との間に与えられた場合、第２駆動状態に対応する第３光路長を定義するように、ミラー１４が、部分的反射層１０４から離れてたわみを生じる。この第２駆動状態において、可動ミラー１４が、非駆動状態における場合よりも、部分的反射層１０４から遠い。ある実施形態において、第１駆動状態及び第２駆動状態の少なくとも１つが、ミラー１４と電極１０２との間、ミラー１４と電極１４２との間の両方に電位差を与えることによって達成される。ある実施形態において、ミラー１４の所望のたわみを提供するように第２電位差が選択される。
【００６１】
図１１に図示されているように、第１駆動状態において、ミラー１４が、破線１５９によって示された位置にたわむ。例示的な変調器１４０において、この第１駆動状態でのミラー１４と部分的反射層１０４との間の距離が、誘電層１０６の厚さと対応する。例示的な変調器１４０において、ミラー１４が、この駆動位置における広帯域ミラーとして機能し、実質的に全ての可視波長の光を反射する。そのようなものとして、広帯域白色光によって照射された場合、変調器１４０が、広帯域白色光を生成する。
【００６２】
第２駆動状態において、ミラー１４が、破線１５８によって示された位置にたわむ。例示的な変調器１４０において、この距離が、例えば青色光の光の色と対応する。非駆動状態において、ミラー１４が、図１１に示されるように配置される。実質的に可視光が反射されない、例えば“オフ”又は非−反射状態となるように、非たわみ位置において、ミラー１４が、部分的反射層１０４から離れて配置される。従って、変調器１４０が、少なくとも３つの別個の状態を有する干渉型変調器を定義する。他の実施形態において、所望の、黒及び白を含む異なる色の組を生成するように、３つの状態における可動ミラー１４の位置が選択されてよい。
【００６３】
ある実施形態において、光が、基板２０を介して変調器１２に入り、観察位置１４１に出力される。他の実施形態において、図１１に図示された層のスタックが反対になり、層１０２よりも基板２０に最も近い層１４４を含む。このようなある実施形態において、変調器１２が、基板２０を介してというよりはむしろ、基板２０からスタックの反対側を介して見られうる。このようなある実施形態において、二酸化ケイ素の層が、ＩＴＯ層１０２上に形成され、ＩＴＯ層１０２と電気的に絶縁される。
【００６４】
上記のように、変調器１４０内に白色光を出力するための分離状態を有することで、白色出力の輝度に影響を及ぼす変調器の特性と、彩度を制御する変調器の特性の選択を分離する。従って、変調器１４０の距離及び他の特性が、第１状態において生成された白色光の輝度に影響を及ぼすことなく高度に飽和した色を提供するように選択されてよい。例えば、例示的なカラーディスプレイにおいて、赤、緑及び青色変調器１４０の１つ以上が、高いオーダーの干渉と対応する光路長を有して形成されてよい。
【００６５】
変調器１４０が、当業界において周知の、及び変調器１２に関して上に記載されたような、リソグラフィー技術を使用して形成されてよい。例えば、部分的反射層１０４が、実質的に透明な基板２０上に１つ以上のクロム層を堆積することによって形成されてよい。電極１０２が、基板２０上にＩＴＯのような１つ以上の透明導体層を堆積することによって形成されてよい。導体層が、縞模様にパターン化され、電極の列が形成されてよい。可動ミラー１４が、柱１８の上端及び柱１８の間に堆積された仲介犠牲材料上に堆積された堆積金属層（複数可）の一連の縞模様として形成されてよい（例えば、列電極１０２と実質的に直交して配向される）。犠牲層がモリブデンを含む実施形態において、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）のようなエッチャントガスが、犠牲層に届くことが可能となるように、上記の１つ以上の層を介したビアが提供されてよい。犠牲材料が、エッチングされた場合、可変金属層が、空隙によってオプティカルスタック１６から分離される。アルミニウムのような高度に導電性でありかつ反射性の材料が、可変層用に使用されてよく、これらのストリップが、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成してよい。導体１４２が、可動ミラー１４上に柱１８ａを堆積し、柱１８ａの間に仲介犠牲材料を堆積し、柱１８ａの上端上にアルミニウムのような１つ以上の導体層を堆積し、犠牲材料上に導体層を堆積することによって形成されてよい。犠牲材料がエッチングされる場合、導体層が、第２空隙によってミラー１４から分離される電極１４２として機能することが可能である。各空隙が、上記の各々の状態を達成するように、ミラー１４が移動しうるキャビティを提供する。
【００６６】
図１１においてさらに図示されているように、例示的な変調器１４０において、導電性ミラー１４が、アレイコントローラー１５２の行ドライバ１５４と接続されている。例示的な変調器１４０において、導体１０２及び１４２が、列ドライバ１５６内における別の列に接続されている。ある実施形態において、図３及び４を参照して記載された方法により、ミラー１４と列導体１０２，１４２との間に適切な電位差を与えることにより、変調器１４０の状態が、選択される。
【００６７】
図１２Ａ−１２Ｃが、２つ以上の状態を提供する他の例示的な干渉型変調器１５０を図示している。例示的な変調器１５０において、図１１の電極１０２の機能を果たすように、オプティカルスタック１５０が、反射層及び導電層の両方を含む。また、導電層１４２が、第２誘電層１４４ａによって保護され、第２の組の支持体１８ａを介して可動ミラー１４上である距離で維持される支持表面１４８によって支持されることが可能である。
【００６８】
図１２Ａが、非駆動状態の変調器１５０を図示する。図１１の変調器１４０と同様に、図１２Ａ−１２Ｃの例示的な変調器１５０のミラー１４が、図１２Ｂに図示された駆動状態のように、誘電層１０４に向かって（例えば、下向き）たわむことが可能であり、図１２Ｃに図示されたように、反対の又は逆方向に（例えば、上向き）たわむことが可能である。この“上方へ”のたわみ状態が、“逆駆動状態”と呼ばれうる。
【００６９】
当業者が理解するように、この逆駆動状態が、数多くの方法で達成されることが可能である。ある実施形態において、逆駆動状態が、図１２Ｃに描かれているような上向き方向にミラー１４を静電的に引くことが可能である導電層１４２又は付加的な荷電板の使用を通して達成される。例示的な変調器１５０が、単一の可動ミラー１４の周囲において対称的に配置された基本的に２つの干渉型変調器を含む。この構成により、オプティカルスタック１６の導電層及び導電層１４２の各々が、反対方向にミラー１４を引き付けることが可能となる。
【００７０】
ある実施形態において、付加的な導電層１４２が、ミラー１４が、誘電層１０６とごく接近する又は接触する場合に生じうる静摩擦力（静止摩擦）を乗り越える電極として有用となりうる。これらの力が、ファンデルワールス力又は静電力、及び当業者が理解するような他の可能性のあるものを含む。ある実施形態において、オプティカルスタック１６の導電層に加えられた電圧パルスが、可動ミラー１４を、図１２Ｂの“ノーマル”駆動状態にしうる。同様に、次の電圧パルスが、導電層１４２に加えられることが可能であり、オプティカルスタック１６から離れて可動ミラー１４を引き付ける。ある実施形態において、導電層１４２に加えられたこのような電圧パルスが、可動ミラー１４を逆駆動状態に向かって駆動することにより、図１２Ｂに図解された駆動状態から、図１２Ａに図解された非駆動状態に戻る可動ミラー１４の回復を促進するために使用されることが可能である。従って、ある実施形態において、変調器１５０が、図１２Ａの非駆動状態及び図１２Ｂの駆動状態の２つの状態のみを操作しうるものであり、静摩擦力を乗り越えるために役立つ電極として導電層１４２を利用することが可能である。ある実施形態において、変調器１５０が、図１２Ｂの駆動位置から図１２Ａの非駆動位置に変わるたびに、導電層１４２が、上記のように駆動されてよい。
【００７１】
当業者が理解するように、これらの素子の全てが、全ての実施形態に必要とされない。例えば、（例えば、図１２Ｃに示されるような）上向きのたわみの正確な相対量が、このような実施形態の操作に関連するものではない場合、この結果、導電層１４２が、可動ミラー１４から様々な距離に配置されることが可能である。従って、支持素子１８ａ、誘電層１４４ａ、又は分離した支持表面１４８が必要とされなくてよい。これらの実施形態において、可動ミラー１４がどれぐらい上向きにたわみを生じるかは、必ずしも重要ではないが、むしろ変調器１２を引き離すなど、適切な時間でミラー１４を引き付けるように、導電層１４２が配置される。他の実施形態において、図１２Ｃに示されたような可動ミラー１４の位置が、干渉型変調器１５０に対し、変化した及び望ましい光学特性を生じうる。これらの実施形態において、上向き方向における可動ミラー１４のたわみの正確な距離が、デバイスの画質の改善に関連する。
【００７２】
当業者が理解するように、層１４２，１４４ａ及び支持表面１４８を形成するために使用される材料が、それぞれ、対応する層１０２，１０４及び２０を形成するために使用される材料と同様である必要はない。例えば、光が、層１４８を通過する必要はない。さらに、導電層１４２が、その変形した上向き位置において可動ミラー１４のリーチを超えて配置された場合、変調器１５０が、誘電層１４４ａを含まなくて良い。さらに、導電層１４２と可動ミラー１４に加えられた電圧が、上記差異に基づき、それに応じて異なるものとすることが出来る。
【００７３】
当業者が理解するように、図１２Ｂの駆動状態から、図１２Ａの非駆動状態にもどるように可動ミラー１４を駆動するために加えられた電圧が、図１２Ａの非駆動状態から、図１２Ｃの上向き又は逆駆動状態に可動ミラー１４を駆動するために必要とされるそれと異なっていてよいが、これは、導電層１４２と可動ミラー１４の間の距離が、２つの状態で異なりうるためである。このような要求が、求められる用途及びたわみ量によって決まり、本願の開示の範囲において、当業者によって、決定されることが可能である。
【００７４】
いくつかの実施形態において、力が導電層１４２と可動ミラー１４との間に加えられる持続時間又は力の量は、干渉型変調器１５０が駆動状態と非駆動状態との間を移動する速度を増加させるのみのものである。可動ミラー１４が、可動ミラー１４の両側に配置された導電層１４２又はオプティカルスタック１６の導電層のいずれかに引き付けられることが可能であるので、可動ミラー１４の対向する層との相互作用を弱めるために、極めて短時間の間駆動力が提供されることが可能である。例えば、可動ミラー１４が、オプティカルスタック１６と相互作用するように駆動されるため、対向する導電層１４２に対するエネルギーのパルスが、可動ミラー１４及びオプティカルスタック１６の相互作用を弱めるために使用されることが出来、これによって、可動ミラー１４の非駆動状態への移動が容易となる。
【００７５】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、基板、基板上の可動素子、及び作動電極を備える。可動素子が、可変層及び可変層から分離された反射素子を備える。上記のように、ある実施形態において、可動素子の光学特性が、可動素子の機械的特性から分離される（例えば、可変層及び反射層を提供することによって）。このようなある実施形態において、可動素子上に作動電極を配置することによって、可動素子の光学特性が、可動素子の機械的特性及び可動素子の電気的特性から分離される。
【００７６】
図１３Ａが、非作動（又は“緩和”）状態におけるＭＥＭＳ装置１３００の実施形態を図解する。ＭＥＭＳ装置１３００が、基板２０上の可動素子１３４０を備える。可動素子１３４０が、反射表面１３０１を有する反射素子１３１４及び可変層１３０２を備える。ＭＥＭＳデバイス１３００が、さらに、可動素子１３４０上の作動電極１４２を備える。ある実施形態において、可変層１３０２が、作動電極１４２に向かって可変層１３０２を引く静電力によって作動電極１４２に向かって引き付けられる。反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、可変層１３０２が、作動電極１４２に向かって移動し、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、いくつかの実施形態において基板２０上に形成される第１反射表面１０４と相対し及び離れた対応する距離だけ移動する。上記のように、反射表面１３０１の移動が、ＭＥＭＳ装置１３００を“オン”又は“オフ”を切り替える。光学的機能から電気的機能を切り離すことにより、可動素子１３４０の電気的活性部の領域が減少し、可動素子１３４０の光学的部分の領域よりも小さくなる。
【００７７】
図１３Ｂが、作動状態における図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００を図解する。作動電極１４２に電圧を加えることにより生じた静電引力が、可変層１３０２に作用する。矢印１３２０によって示されるように、作動電極１４２に向かう方向に移動することにより、可動素子１３４０が、引力に応答する。可変層１３０２の上部表面が、ＭＥＭＳ装置１３００の固定部（例えば、絶縁層１４４ａ）に接触し、可動素子１３４０の移動が停止する。
【００７８】
ＭＥＭＳ装置１３００が、基板２０と可変層１３０２との間に第１支持構造１８（又は“柱”）、可変層１３０２と作動電極１４２との間に第２支持構造１８ａ、及び絶縁層１０６，１４４ａをさらに備える。他の構成も可能である。例えば、図解された実施形態が、支持構造１８によって支持された可変層１３０２を有するが、（例えば、上記のような図７Ｃ−７Ｅに図解されたような）他の実施形態も可能である。他の例として、絶縁層１０６，１４４ａの一方又は両方が、いくつかの実施形態では省略されてよい。
【００７９】
ＭＥＭＳ装置１３００が、光学層（第１反射層）１０４をさらに備える。ある実施形態において、基板２０が、光学層１０４を備える（例えば、第１反射層１０４が、基板２０上に形成される実施形態において）。反射素子１３１４に入射する光が、反射素子から反射される。入射光及び反射光が、光学層１０４を介して伝播されるが、（例えば、作動電極１４２が、反射素子１３１４上に配置されるため）作動電極１４２を介して伝播されない。従って、干渉型変調器１４０，１５０と対称的に、ＭＥＭＳ装置１３００が、光路内に電極を有さない。
【００８０】
いくつかの実施形態において、可動素子１３４０が、可変層１３０２と反射素子１３１４とを機械的に連結させる結合素子１３１８を備える。結合素子１３１８が、導電性であり、可変層１３０２と反射素子１３１４とを電気的に連結させる実施形態において、反射素子１３１４に形成されるいずれの電位が、可変層１３０２を介して放電されることが可能である。このような放電が、異なる電位において２つの導体（例えば、反射素子１３１４及び第１反射層１０４）から生じるアーク放電を減少させることが可能である。ある実施形態において、図１３Ａ−１３Ｃに図式的に示されるように、可動素子が、結合素子１３１９をさらに備える。結合素子１３１９が、絶縁性（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３を含む）又は導電性（例えば、ニッケル，アルミニウム等を含む）であってよい。結合層１３１９が導電性のある実施形態では、有利に、反射素子１３１４の傾き及び／又は曲率の大きさが減少しうる（例えば、可変層１３０２及び反射素子１３１４用の材料が、異なる内部応力及び／又は熱膨張係数を有する実施形態では、結合素子１３１９が、応力を減少させ及び／又は吸収しうる）。
【００８１】
ＭＥＭＳ装置１３００が、第１層１３０８及び反射層１３０９を備えたブラックマスク１３１０をさらに含む。ブラックマスク１３１０に入射した光が、反射層１３０９と第１反射層１０４との間の領域１３１１内で反射し、これにより、ＭＥＭＳ装置１３００によって、反射されるというよりはむしろ、吸収される。このように、ブラックマスク１３１０を含むＭＥＭＳ装置１３００の部分が、ＭＥＭＳ装置１３００の観察者には黒く見える。ブラックマスクが、ＭＥＭＳ装置１３００の他の部分に使用されてもよく、例えば、光を変調させない領域の反射率を最小化する及び／又は光の望ましくない変調を防ぎ、これによって、コントラスト比を改善する。
【００８２】
図１３Ａに図解されるように、ある実施形態では、作動電極１４２に電圧が加えられていない場合、基板２０の上面１３０６が、反射素子１３１４から離れている。ある代替の実施形態において、作動電極１４２に電圧が加えられていない場合、基板２０の上面１３０６が、反射素子１３１４と接触する。図１３Ｃは、可動素子１３４０が、緩和状態に（例えば、基板２０に向かって）負に“ランチ（ｌａｕｎｃｈ）”するように、可変層１３０２が構成されるＭＥＭＳ装置１３０５の実施形態を図解する。例えば、犠牲層を取り除くと、可変層１３０２が下向きにたわむように、可変層１３０２と支持構造１８及び／又は支持構造１８ａの間の残留応力が設計されてよい。図１３ＣのＭＥＭＳ装置１３０５の作動状態が、図１３Ｂに示されたものと実質的に同じであってよい。
【００８３】
ＭＥＭＳ装置の応答時間が、製品のキャパシタンス及び導体の抵抗に比例する。可動素子１３４０上の作動電極１４２を含むＭＥＭＳ装置が、有利に、キャパシタンス及び／又は抵抗を減少させ、これによって、応答時間を減少させうる。応答時間を減少させることで、スクリーンリフレッシュ速度を増加させ、時間的な調節を向上させる。応答時間の減少に加え、ＭＥＭＳ装置のキャパシタンスの減少により、ＭＥＭＳ装置の電力消費を減少させることが可能である。
【００８４】
（例えば、図８に示されるように）作動電極１０２が、ＭＥＭＳ装置の光路内にある実施形態では、これが、光に対し透明な材料を含み、この材料が、例えば、制限するものではないが、ＩＴＯ、ＺｎＴＯ、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）及びインジウム酸化物（ＩＯ）である。通常、透明な導体が、透明な作動電極１０２を含むＭＥＭＳ装置に対し悪い電力消費（ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）及び高い電気的時定数をもたらすことが可能である透明でない導体と比較して、悪い電気抵抗を有する。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、光路内にないことで、作動電極１４２が、アルミニウム、銅、銀、金等のような透明でない導体、及び透明な導体を含むことが可能となる。透明でない導体が、透明な導体よりも低い抵抗を有することが可能であるため、透明でない作動電極１４２を含むあるＭＥＭＳ装置が、有利に、透明な作動電極１０２を含むＭＥＭＳ装置よりも、低い電力消費及び／又は短い電気的応答時間を有することが可能である。
【００８５】
ＩＴＯのようなある透明な導体が、高温プロセスに敏感であり、作動電極１０２の形成後に、ＭＥＭＳ装置の最大プロセス温度が、制限される。例えば、ＩＴＯが、約３５０℃及びそれ以上の温度で劣化し、ＩＴＯを含む作動電極１０２の抵抗性が増加する。このような、あるプロセス（例えば、３５０℃以上での化学的気相成長法（ＣＶＤ））が、通常、ＩＴＯを含む構造に行われない。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２を含むＭＥＭＳ装置が、高温プロセスに耐えることが可能な様々な導体を含む作動電極１４２を有してよく、ＭＥＭＳ装置の部品に対するプロセス柔軟性を増加させる。例えば、ある堆積が、高温で行われることが可能である。他の実施例では、ある堆積プロセスが、物理的気相成長法（ＰＶＤ）（例えば、スパッタ）よりもむしろＣＶＤであってよく、堆積適合性及び均一性を高めることが可能である。さらに、作動電極１４２が、可動素子１３４０上に存在するある実施形態において、作動電極１４２が、製造プロセスの終盤に形成されてよい（例えば、高温プロセスが行われた後）。
【００８６】
ＭＥＭＳ装置の光学特性に不利に影響を与えることを回避するために、光路内の作動電極１０２の厚さが制限されるが、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、光路内に存在しないため、作動電極１４２が、様々な厚さを有してよい。例えば、作動電極１４２の厚さが増加することで、有利に、伝導性が増加し、これによって、ＭＥＭＳ装置の応答時間及び／又は電力消費を減少させることが可能である。さらに、厚い作動電極１４２が、製造コストを下げることが可能な代替の堆積方法（例えば、コーティング，インクジェット印刷，印刷導体）の使用を可能にする。
【００８７】
作動電極１０２が、ＭＥＭＳ装置の光路内に存在し、これが、基板２０に向かってミラー１４を引き付ける実施形態において、通常、ミラー１４が、ミラー１４の移動に対する“停止部”として機能する基板２０の上面１３０６を有する基板２０の上表面１３０６（例えば、基板２０上の絶縁層１０６の上表面）と接触する。基板２０の上表面１３０６及びミラー１４の反射表面が、平面である実施形態において（例えば、色域を増加させる）、表面間の静摩擦が、これらが接触する場合におけるＭＥＭＳ装置の操作に、不利に影響を及ぼしうる。粗面処理及び反−静摩擦層のようなある特徴が、このような静摩擦を減らすために使用されてよいが、これらの特徴が、ＭＥＭＳ装置の光学的性能に不利に影響を及ぼすことがある。しかしながら、可動素子１３４０上の作動電極１４２が、可動素子１３４０の一部が作動電極１４２と接触するような構成のＭＥＭＳ装置を可能とし、基板２０の上表面１３０６よりもむしろ、可動素子１３４０の移動に対する停止部として機能する。これが、光路内にないため、可動素子１３４０と作動電極１４２とが接触する部分の接触面が、光学的性能に影響を及ぼすことなく、有利に、静摩擦を減らすように適合されることが可能である。例えば、絶縁層１４４ａの表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、作動電極１４２上に反−静摩擦層が形成されてよい。
【００８８】
通常、作動電極１０２に電圧を加えることによって形成された静電力が、ＭＥＭＳ装置を作動するために十分であるように、透明作動電極１０２が、ミラー１４の反射表面全体の下にある（例えば、図８に示される）。従って、ＭＥＭＳ装置のキャパシタが、ミラー１４及び作動電極１０２を含む実施形態において、キャパシタの領域及びＭＥＭＳ装置のキャパシタンスが大きい。（例えば、フィルファクタを高めるために）大きなミラー１４を使用する実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、さらに高いキャパシタンスを有することが可能である。キャパシタが作動電極１４２及び可変層１３０２の上表面の部分を備えるＭＥＭＳ装置１３００が（例えば、図１３Ａに示される）、有利に、キャパシタの領域を減らし、ＭＥＭＳ装置１３００のキャパシタンスを減らすことが可能である。
【００８９】
機械的機能が、光学的機能から少なくとも部分的に分離されているため、キャパシタが、作動電極１４２及び可変層１３０２の上表面の部分を備えるＭＥＭＳ装置１３００が（例えば、図１３Ａに示される）、有利に、ＭＥＭＳ装置を操作するために使用される機械的力を減らし、可変層１３０２のある寸法を減少させることも可能である。ＭＥＭＳ装置の作動電極１４２が、可変層１３０２と反射素子１３１４との間にあり、可変層１３０２又は反射素子１３１４に対する停止部として機能するある実施形態において、接触領域が、反射表面１３０１の領域よりも小さいことが可能である。この小さな接触領域が、より小さな静摩擦を生じ、小さな機械的力が使用されてよく、可変層１３０２の寸法を減らすことを可能にする。キャパシタが、可変層１３０２及び作動電極１４２を含む実施形態において、可変層１３０２の寸法の減少により、キャパシタの領域が減少し、これによって、有利に、ＭＥＭＳ装置１３００の電力消費及びキャパシタンスを減少させることが可能である。
【００９０】
ＭＥＭＳ装置の第１及及び第２反射層間の距離がわずかである場合（例えば、約１００Å未満）、高反射率の広帯域の白色は、絶縁層１０６が薄い場合であって、作動電極１０２が光路内にあり、電気的短絡が作動電極１０２とミラー１４との間に生じうる実施形態では、可能ではない。また、ＭＥＭＳ装置の第１及及び第２反射層間の距離が、約９０から１１０ｎｍの間（例えば、約１００ｎｍ）である場合の低い反射率の黒色、及び、ある色（例えば、赤、緑、青等）は、（例えば、図９に関する上記のように）絶縁層１０６が、反射率を下げるため、作動電極１０２が、光路内に存在する実施形態では、可能ではない。
【００９１】
上記のように、図８に図解される実施形態において、ミラー１４が、絶縁層１０６によって、第１反射層１０４及び作動電極１０２から電気的に絶縁される。ＭＥＭＳ装置が、可動素子１３４０上に作動電極１４２を備えたある実施形態において、絶縁層１０６が、ＭＥＭＳ装置から任意に除去され、例えば、反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６と接触しない実施形態（例えば、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００によって示されるように、緩和状態が、基板２０の上部上である）、及び、反射素子１３１４が、第１反射層１０４と接触する（例えば、図１３ＣのＭＥＭＳ装置１３００によって示されるような、負のランチングによる）実施形態がある。絶縁層１０６の除去により、反射素子１３１４の反射表面１３０１及び第１反射表面１０４が、わずかな距離で分離されることが可能となる（例えば、約１００Å未満、又は接触する）。反射ＭＥＭＳ装置の各接触面が、いくらかの反射率を生じ、絶縁層１０６を含まない実施形態が、絶縁層１０６を含む実施形態よりも優れた色（例えば、優れた黒）を形成しうる。また、反射素子１３１４の反射表面１３０１を、第１反射層１０４から、約１００Åから１００ｎｍの間だけ離隔させることにより、時間変調なしに、グレーが形成されうる。
【００９２】
再度図１３Ｃを参照すると、緩和状態が、（例えば、第１反射層１０４を接触させる、又は第１反射層１０４から約１００Å未満だけ離隔させることによって）高反射率広帯域の白色を、（例えば、約１００ｎｍだけ第１反射層１０４から離隔させることによって）低反射率の黒色を、（例えば、約１００Åから１００ｎｍだけ第１反射層１０４から離隔させることによって）グレーを、又は、色（例えば、黄色、赤、青等）を形成しうる。
【００９３】
広帯域白色を形成するために、反射素子１３１４及び第１反射層１０４が接触する又は近接するようにＭＥＭＳ装置１３００が構成される実施形態において、アーク放電を引き起こしうるそれらの間の電界又は静電力を減少させるために、反射素子１３１４及び第１反射層１０４が、好ましくは同じ電位である。ある実施形態において、反射素子１３１４が、可変層１３０２を介して第１反射層１０４と電気的に接続され、これらが、同じ電位である。ある実施形態において、反射素子１３１４が、可変層１３０２から電気的に絶縁され（例えば、誘電性結合素子１３１９を使用する）、第１反射層１０４も、電気的に絶縁され、これらが、同じ電位である。これらが接触する実施形態における反射素子１３１４と第１反射層１０４との間の静摩擦を減少させるために、伝導性の特徴（例えば、バンプ（ｂｕｍｐｓ））が、第１反射層１０４及び／又は反射表面１３０１に加えられてよいが、このような特徴が、ＭＥＭＳ装置の光学的性能に不利に影響を及ぼしうる。
【００９４】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、可動素子上の作動電極１４２及び第２作動電極を備える。上記のように、可動素子が、通常、第１方向に移動することによって可動素子上の作動電極１４２に加えられる電圧に応答する。可動素子が、通常、第１方向と実質的に反対である第２方向に移動することによって第２作動電極に加えられる電圧にさらに応答する。従って、ＭＥＭＳ装置が、少なくとも３つの色、緩和状態における第１の色，第１方向の作動状態における第２の色，及び第２方向の作動状態における第３の色を安定して形成することが可能である。
【００９５】
図１４Ａに、基板２０上の可動素子１４４０を含むＭＥＭＳ装置１４００を図解されている。可動素子１４４０が、可変層１３０２及び可変層１３０２から離隔され反射表面１３０１を有する反射素子１３１４を含む。ＭＥＭＳ装置１４００が、可動素子１４４０上の作動電極１４２、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の第２作動電極９０２をさらに備える。図１４Ａにおいて、第２作動電極９０２が、支持構造１８によって支持される。ある代替の実施形態において、第２作動電極９０２が、他の支持構造（例えば、支持構造１８から離隔される）によって支持される。しかしながら、このようなある実施形態では、反射素子１３１４に対しさらに有利に使用されることが可能なＭＥＭＳ装置の部分を占めることによって、ＭＥＭＳ装置のフィルファクタを減少させうる。
【００９６】
可変層１３０２が、反射素子１３１４と電気的に接続されている実施形態において（例えば、伝道性結合素子１４１８及び／又はそれらの間の伝導性結合素子（図示しない）によって）、可変層１３０２及び反射素子１３１４が、同じ電位である。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２に、電圧が加えられた場合、第１方向における第１引力（例えば、反射素子１３１４に向かう）が、可動素子１４４０の第１部分（例えば、可変層１３０２）に作用し、第２方向における第２引力（例えば、反射素子１３１４から離れる）が、可動素子１４４０の第２部分（例えば、反射素子１３１４）に作用する。このようなある他の実施形態において、第２作動電極９０２に、電圧が加えられた場合、第１方向における第１引力（例えば、反射素子１３１４から離れる）が、可動素子１４４０の第１部分（例えば、反射素子１３１４）に作用し、第２方向における第２引力（例えば、反射素子１３１４に向かう）が、可動素子１４４０の第２部分（例えば、可変層１３０２）に作用する。第２方向が、第１方向と実質的に反対である。第１引力が、第２引力よりも大きい実施形態において、可動素子１４４０が、例えば、通常、基板２０に垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に反応する。
【００９７】
図１４Ｂには、第１作動状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００の実施形態が図解されている。第１引力が、可変層１３０２に作用し、第２引力が、反射素子１３１４に作用する。矢印１４２０によって図解されているように、可動素子１３４０が、例えば、通常、基板２０に垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に反応する。可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、第２作動電極９０２）と接触する。このようなある実施形態において、反射素子１３１４が、作動状態において、基板２０の上表面１３０６（例えば、絶縁層１０６の上表面１３０６、又は第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触しない。他の実施形態も可能である。例えば、可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部と接触する前に、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、基板２０の上表面１３０６）と接触してよい。
【００９８】
図１４Ｃには、第２状態における図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００の実施形態を図解する。矢印１４２２によって示されるように、作動電極１４２に電圧を加えることにより形成された引力に、可動素子１４４０が、作動電極１４２に向かう方向に移動することによって反応する。可変層１３０２の上表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、絶縁層１４４ａ）と接触する。ある実施形態において、反射素子１３１４が、作動状態において、第２作動電極９０２と接触しない。他の実施形態も可能である。例えば、可変層１３０２が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部と接触する前に、反射素子１３１４の上表面が、ＭＥＭＳ装置１４００の固定部（例えば、第２作動電極９０２）と接触してよい。
【００９９】
第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間に加えられた電圧に応じた移動が、実質的に（例えば、可変層１３０２の変形により）可動素子１４４０のみにおいて生じ、実質的に第２作動電極９０２には生じないことを確保するために、第２作動電極９０２が、好ましくは、硬い。層の剛性が、層の厚さの三乗に比例する。ある実施形態において、第２作動電極９０２が、実質的に変形しない厚さを有する。例えば、第２作動電極９０２が、アルミニウムを含む実施形態において、作動電極が、可変層１３０２の厚さの約２．１５倍以上の厚さを有してよい。他の寸法（例えば、長さ及び幅）も、第２作動電極９０２の剛性に影響を及ぼしうると考えられる。
【０１００】
図１４Ａを再び参照すると、ある実施形態において、緩和状態では、可変層１３０２が、第２作動電極９０２から距離Ｄ１だけ離隔され、反射素子１３１４が、第２作動電極９０２から距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２だけ離隔される。２つの導電層の間で異なる電位を有する２つの導電層間の静電力が、２つの導電層の間の距離と反比例する。従って、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の一部との間の距離が小さくなるにつれ、可動素子１４４０の部分に作用する静電力が大きくなる。距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも大きい場合、可変層１３０２に作用する単位面積あたりの静電力が、反射素子１３１４に作用する単位面積あたりの静電力よりも大きい。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０に向かう方向への移動を引き起こす。距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも大きい場合、反射素子１３１４に作用する単位面積あたりの静電力が、可変層１３０２に作用する単位面積あたりの静電力よりも大きい。このようなある実施形態において、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０から離れる方向への移動を引き起こす。可動素子１４４０の基板２０から離れる方向への移動を引き起こす作動電極１４２を備える実施形態において、距離Ｄ２が、好ましくは、距離Ｄ１よりも大きく、作動電極１４２，９０２が、異なる方向のたわみを引き起こす。
【０１０１】
ある実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２間の差の割合が、約５％以上であり、約１０％以上であり、約１５％以上であり、又は約２０％以上である。距離Ｄ１、Ｄ２間の差が、ある他の要因、例えば、光学干渉特性（例えば、反射色）、及びＭＥＭＳ装置の厚さと釣り合いをとるようにされるべきであり、また、距離Ｄ１、Ｄ２に依存する。一旦いくらかの不均衡が生じると（即ち、距離Ｄ１、Ｄ２間の適切な差）、第２作動電極９０２への電圧の印加が、作動電極９０２に向かう短い距離だけ可動素子１４４０の部分を引き付け、これによって、その距離が減少し、また、大きな距離で可動素子１４４０の部分からの距離が増加する。従って、（例えば、約１０％以下の距離の差により）小さな量の不均衡を有する実施形態でさえも、静電力が、適切に可動素子１４４０の作動を引き起こすことが可能である。
【０１０２】
第２作動電極９０２と可動素子１４４０の第１，第２部分との間の距離にかかわらず、静電力が、作動電極９０２と可動素子１４４０との間の電圧差の少なくとも一部をシールドする導電層によって、少なくとも部分的に減らされる。例えば、第２作動電極９０２から可動素子１４４０の第１部分をシールドすることで、静電力が、実質的に、可動素子１４４０の第２部分にさらに作用することが可能となる。作動電極９０２から少なくとも部分的にシールドする可動素子１４４０の第１部分が、反射素子１３１４を備える場合、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０に向かう移動を生じる。作動電極９０２から少なくとも部分的にシールドする可動素子１４４０の第１部分が、可変層１３０２を備える場合、第２作動電極９０２への電圧の印加が、可動素子１４４０の基板２０から離れる移動を生じる。可動素子１４４０の基板２０から離れる移動を引き起こす作動電極１４２を備える実施形態において、以下において詳細に記載されるように、第２導電層１５５８が、好ましくは、第１導電層１５５２の側面上にあり、作動電極１４２，９０２が、異なる方向のたわみを引き起こす。このようなある実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２間の差が必要とされないため、シールディングにより、ＭＥＭＳ装置１４００を含むディスプレイ装置の厚さを減らすことが可能であるが、また、シールディングが、設計の複雑さ及び製造コストを増加させうる。
【０１０３】
図１５Ａでは、第２作動電極９０２が、絶縁層１５５４及び導電層１５５２を含む多層スタック構造を備えた実施形態の一部を図解している。ある実施形態において、導電層１５５２が、電圧が印加される導電材料を備え、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２に所望の剛性を提供し、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ。例えば、約１，５００Å以上の厚さのＳｉＯ２層が、十分に硬い。ある代替の実施形態において、導電層１５５２が、電圧が印加される導電材料を備え、第２作動電極９０２に所望の剛性を提供し、絶縁層１５５４が、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、絶縁層１５５４が、好ましくは、導電層１５５２上にある（例えば、図１５Ａに図解される）。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０から離れて移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、反射素子１３１４の上表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、絶縁層１５５４が、好ましくは、導電層１５５２下にある。多層構造第２作動電極９０２の他の構成も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、導電材料の単一剛体層を含んでよく、絶縁層が、可変層１３０２の下表面上及び／又は反射素子１３１４の上表面上に形成されてよい。他の多層スタック構造も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、絶縁層１５５４と反対の導電層１５５２の側面上の第２絶縁層をさらに備えてよく、電気的絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の他の部分との間の短絡を防ぐ。
【０１０４】
絶縁層１５５４の厚さが、第２作動電極９０２の導電部１５５２から、可変層１３０２への距離，Ｄ１（例えば、図１５Ａに示されるように導電部１５５２上に形成された場合）、又は、反射素子１３１４への距離，Ｄ２（例えば、導電部１５５２の下に形成された場合）に含まれる。ある実施形態において、絶縁層２２５４が、所望の誘電体誘電率を提供するように選択され、可動素子１４４０と作動電極９０２との間の静電力を調整する。
【０１０５】
図１５Ｂでは、第２作動電極９０２が多層スタック構造を備える他の実施形態を図解する。第２作動電極９０２が、作動電圧が加えられる第１導電層１５５２、第２作動電極９０２と可動素子１４４０との間の短絡を防ぐ第１絶縁層１５５４、静電力から可動素子１４４０の層をシールドする第２導電層１５５８、及び第２導電層１５５８から第１導電層１５５２を絶縁する第２絶縁層１５５６を備える。第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の第１絶縁層１５５４と反対側上に存在する。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、第１絶縁層１５５４が、第１導電層１５５２上にあり（例えば、図１５Ｂに図解される）、第２導電層１５５８によって、反射素子１３１４が、静電力から少なくとも部分的にシールドされるため、第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の下にある。作動時に、可動素子１４４０が、基板２０から離れて移動するようにＭＥＭＳ装置１４００が設計される実施形態において、ＭＥＭＳ装置１４００が作動状態にある場合、反射素子１３１４の上表面が、第２作動電極９０２と接触しうるため、第１絶縁層１５５４が、第１導電層１５５２下にあり、第２導電層１５５８によって、可変層１３０２が、静電力から少なくとも部分的にシールドされるため、第２導電層１５５８が、第１導電層１５５２の上にある。このようなある実施形態において、層１５５２，１５５４，１５５６，１５５８を備える第２作動電極９０２の寸法（例えば、厚さ）が、第２作動電極９０２が実質的に変形しないように十分に硬いものとなる。他の多層スタック構造も可能である。例えば、第２作動電極９０２が、第１導電層１５５２と反対の第２導電層１５５８の側面上の第３絶縁層をさらに備えてよく、絶縁を提供し、第２作動電極９０２と可動素子１４４０の他の部分との間の短絡を防ぐ。
【０１０６】
可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２により、可動素子１４４０の一部が作動電極９０２と接触するようなＭＥＭＳ装置１４００の構成が可能となる（即ち、基板２０の上表面１３０６又は絶縁層１４４ａの下表面よりもむしろ、作動電極９０２が、可動素子１４４０の移動に対する停止部として機能する）。これが、光路内に存在しないため、可動素子１４４０の部分が作動電極９０２と接触する接触面が、光学的性能に影響を及ぼすことなく静摩擦を減らすように、有利に適合されることが可能である。例えば、絶縁層１５５４の表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、作動電極９０２上に反−静摩擦層が形成されてよい。他の実施例において、反射素子１３１４の上表面又は可変層１３０２の下表面の表面トポグラフィーが、接触点の数を減らすように粗面化されてよく、又は、反射素子１３１４の上表面若しくは可変層１３０２の下表面上に反−静摩擦層が形成されてよい。
【０１０７】
静電力は、電位差によるものである。可動素子１４４０が、絶縁結合素子（図示しない）を含む実施形態において、可変層１３０２の電位が、ゼロではない場合、反射素子１３１４の電位が、約ゼロとなることが可能である。このようなある実施形態において、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて可変層１３０２に作用する静電力が、選択的に、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて反射素子１３１４に作用する静電力よりも大きくてよい。従って、可動素子１４４０が、作動電極９０２に加えられた電圧に応じて基板２０にむかって作動されるように構成されてよい。さらに、キャパシタの領域（例えば、第２作動電極９０２と可変層１３０２との間）を、有利に小さくすることが可能であり、これによって、大きなキャパシタよりも放電に時間を要さず（例えば、光路内における反射素子と作動電極との間）、応答時間を減少させることが可能である。しかしながら、反射素子１３１４が、可変層１３０２又は他の構造から電気的に絶縁される実施形態において、反射素子１３１４が、充電され、これによって、それ自身で静電力を形成しうる。いくつかの実施形態において、反射素子１３１４が、（例えば、プラスチックで）コーティングされ、選択的に、静電放電を分散させる。
【０１０８】
第２作動電極９０２に電圧が加えられた場合、静電力が、可動素子１４４０に作用する。それに応じて、可変層１３０２への引力が、反射素子１３１４への引力よりも大きい場合、可変層１３０２が、第２作動電極９０２に向かって曲がる。可変層１３０２が、第２作動電極９０２に向かって移動するように、反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、反射素子１３１４が、基板２０に対して対応する距離だけ基板２０に向かって移動する。ＭＥＭＳ装置１４００の固定部が、可動素子１４４０の移動に対する固定部として機能する。
【０１０９】
ある実施形態において（例えば、可変層１３０２の下表面が、第２作動電極９０２と接触する）、作動電極９０２が、固定部を備える（例えば、図１４Ｂに図解される）。このようなある実施形態において、可動素子１４４０が、基板２０の上表面１３０６と接触しないため、絶縁層１０６は、任意である。ＭＥＭＳ装置が、光路内の作動電極１０４及び絶縁層１０６を備える、及び、ミラー１４が、作動状態において、絶縁層１０６の上表面と接触する上記のある実施形態において、接触領域が、誘電層を含む。誘電層に電荷がトラッピングされることを回避するために、作動電極１０４及びミラー１４に加えられる電圧の極性が、交互にスイッチされることが可能である。極性をスイッチングすることで、電荷を放出するが、電力を消費する。しかしながら、ＭＥＭＳ装置１４００が絶縁層１０６を備えない及び反射素子１３１４の反射表面１３０１が、作動状態において、第１反射層１０４の上表面１３０６と接触するある実施形態において、接触部に、有利に、電界が生じない。このように、第２作動電極９０２及び可動素子１４４０に加えられた電圧が、同じままで維持されてよく、有利に、電力をセーブする。
【０１１０】
いくつかの実施形態において、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２から可動素子１４４０を絶縁する。いくつかの実施形態において、可変層１３０２の下表面上に形成された絶縁層が（図示しない）、第２作動電極９０２から可動素子１４４０を絶縁する。ある代替の実施形態において、基板２０の上表面１３０６が、固定部を備える。いくつかの実施形態において、絶縁層１０６が、第１反射層１０４から可動素子１４４０を絶縁する。
【０１１１】
上記のように、可動素子１４４０が、通常、第１方向に移動することによって、作動電極１４２に加えられた電圧に応答する。作動電極１４２が、可動素子１４４０を基板２０から離れるように移動させる力を提供する実施形態において、電圧が、第２作動電極９０２に加えられた場合に、（例えば、反射素子１３１４よりも、第２作動電極９０２を、可変素子１３０２の近くに配置することにより，反射素子１３１４を導電層１５５８でシールドすることにより，等）可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するように第２作動電極９０２が構成される。
【０１１２】
第２作動電極９０２が、好ましくは、例えば、上記の電気的特性に対し、非−透明導電性材料を備える。第２作動電極９０２が、ＭＥＭＳ装置１４００の光路内に存在しないように、第２作動電極９０２が、反射素子１３１４の反射表面１３０１上に配置され、これが、非−透明導電性材料を備えてよい。このように、ＭＥＭＳ装置１４００が、速い応答時間及び低い電力消費を可能にする。
【０１１３】
ある実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、可変層１３０２と反射素子１３１４と第２作動電極との間の作動電極９０２を備える。上記のように、可変素子が、通常第１方向に移動することにより、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２に加えられた電圧に応答する。可動素子が、実質的に第１方向と反対である通常第２方向に移動することにより、第２作動電極に加えられた電圧にさらに応答する。従って、ＭＥＭＳ装置が、少なくとも３つの色、緩和状態における第１の色，第１方向の作動状態における第２の色，及び第２方向の作動状態における第３の色を安定して形成することが可能である。いくつかの実施形態において、可動素子１４４０上の作動電極１４２が、“第２”作動電極と特徴づけられてよい（例えば、図１４Ａ−１４Ｃに図解される）。
【０１１４】
図１６Ａでは、基板２０上の可動素子１６４０を備えたＭＥＭＳ装置１６００が図解される。可動素子１６４０が、反射表面１３０１を有する反射素子１３１４及び可変層１３０２を備える。ＭＥＭＳ装置１６００が、可変層１３０２と反射素子１３１４との間の作動電極９０２をさらに備え、オプティカルスタック２０が、第２作動電極１０２を備える。図１６Ａにおいて、第２作動電極１０２が、基板２０上に形成される。
【０１１５】
図１６Ｂでは、第１作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００の実施形態が図解される。第１引力によって作用される可動素子１６４０の第１部分が、可変層１３０２を含み、第２引力によって作用される可動素子１６４０の第２部分が、反射素子１３１４を含む。可動素子１６４０が、例えば、矢印１６２０によって図解されるような、通常、基板２０と垂直な方向である、通常、第１方向に移動することにより、第１及び第２引力に応答する。ある実施形態では、作動状態（例えば、図１６Ｂに図解される）において、反射素子１３１４の上表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、作動電極９０２）と接触する。ある代替の実施形態において、可変層１３０２の上表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、可変素子１６４０上の層）と接触する。
【０１１６】
図１６Ｃでは、第２作動状態における図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００の実施形態が図解される。電圧が、第２作動電極１０２に加えられた場合、静電力が、可動素子１４４０に作用する。これに応じて、可変層１３０２が、第２作動電極１０２に向かう。可変層１３０２が、第２作動電極１０２に向かって移動するように、反射素子１３１４が、可変層１３０２と機械的に結合され、反射素子１３１４が、第２作動電極１０２に対して、第２作動電極１０２に向かって、対応する距離だけ移動する。矢印１６２２によって示されるように、第２作動電極１０２に電圧を加えることにより形成された引力に対し、可動素子１６４０が、第２作動電極１０２に向かう方向に移動することによって応答する。ある実施形態では、作動状態（例えば、図１６Ｃに図示される）において、反射素子１３１４が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、基板２０の上表面１３０６）と接触する。ある代替の実施形態において、可変層１３０２の下表面が、ＭＥＭＳ装置１６００の固定部（例えば、作動電極９０２）と接触する。このようなある実施形態では、作動状態において、反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６（例えば、絶縁層１０６の上表面１３０６又は第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触しない。可動素子１６４０が基板２０から離れて移動するような力を、作動電極９０２が提供する実施形態において、電圧が、第２作動電極１０２に加えられた場合、可動素子１６４０が、基板２０に向かって移動するように第２作動電極１０２が構成される。
【０１１７】
第１及び第２作動電極を備えたＭＥＭＳ装置の他の実施形態も可能である。例えば、ＭＥＭＳ装置が、可変層１３０２及び反射素子１３１４を含む可動素子上の第１作動電極１４２、並びに、可動素子の下の第２作動電極１０２を備えてよい。さらに、図１４Ａ，１５Ａ及び１６Ａに示されていないが、ＭＥＭＳ装置のある部分が、ある他の部分と電気的に接続されてよい。例えば、反射素子１３１４及び／又は可変層１３０２が、第１反射層１０４と電気的に接続されてよい。
【０１１８】
図１７Ａ−１７Ｈでは、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１７Ａに図解されたＭＥＭＳ構造１７００が、基板２０（例えば、ガラス，プラスチックを含む）、第１反射層１０４（例えば、クロムを含む）、任意の絶縁層１０６（例えば、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を含む）、第１犠牲層１７０２、及び反射表面１３０１を有する反射素子１３１４（例えば、アルミニウムを含む）を含む。上記のように、絶縁層１０６が、いくつかの実施形態では、省略されてよい。いくつかの実施形態において、第１犠牲層１７０２の厚さが、緩和状態におけるＭＥＭＳ装置１３００の色に影響を及ぼす。
【０１１９】
ある実施形態において、１つ以上の開口部１７０４が、反射素子１３１４を通して形成され、第１犠牲層１７０２のエッチングを容易にする。反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間の距離の大きさが、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間のキャビティ内の流体（例えば、空気）の量に比例する。反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６と接触しないＭＥＭＳ装置１３００のある実施形態において、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間の距離が、極めて小さくなる。例えば、（例えば、この距離が、約１００Å未満であるので）高反射率広帯域の白色を形成することが可能な実施形態において、この距離が、通常、小さい。いくつかの流体が、反射素子１３１４の両側の周囲を移動するための十分な空間を有さず、或いは、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間で圧縮されるようになるため、このようなある小さな距離が、移動の間（例えば、緩和）、反射素子９１４の周囲の流体（例えば、空気）の流れに影響を及ぼす。ある実施形態において、反射素子１３１４内の開口部１７０４が、反射素子１３１４と基板２０の上表面１３０６との間のキャビティを占有する流体用の付加的な経路を提供し、移動（例えば、緩和）の間に、反射素子１３１４の下から反射素子１３１４の上に流れる。従って、少なくとも１つの開口部１７０４が、ＭＥＭＳ装置１３００のスピードを増加させることが可能である。しかしながら、少なくとも１つの開口部１７０４を有する反射素子１３１４の部分が、反射型でなく、ＭＥＭＳ装置１３００のフィルファクタを減らす。
【０１２０】
反射素子が、基板２０の上表面１３０６と接触しない実施形態において、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、好ましくは、実質的に、滑らかかつ平坦であり、例えば、色域を増加させる。いくつかの実施形態において、反射素子１３１４の形成前に、第１犠牲層１７０２を研磨することにより（例えば、モリブデンを含む）、又は滑らかかつ平坦な第１犠牲層１７０２上に反射素子１３１４を形成することにより（例えば、フォトレジストを含む）、反射表面１３０１が、実質的に、滑らかかつ平坦に形成される。反射素子１３１４が、基板２０の上表面１３０６（例えば、黒を形成するような１００ｎｍの厚さの絶縁層１０６の上表面１３０６、又は、広帯域白色を形成するような第１反射層１０４の上表面１３０６）と接触する実施形態では、反射素子１３１４の反射表面１３０１が、滑らかかつ平坦であってもよいが、静摩擦の推定される影響が、このような実施形態において考えられる（例えば、絶縁又は導電性バンプを追加することによる）。
【０１２１】
ある実施形態において、ブラックマスク１３１０が、第１層１３０８としての第１犠牲層１７０２、及び反射層１３０９としての反射素子１３１４用の材料を使用することによって、形成される。ある代替の実施形態において、ブラックマスク１３１０が、１つ以上の他の層を使用して形成される。いくつかの実施形態において、ＭＥＭＳ装置が、ブラックマスクを有さない。
【０１２２】
図１７Ｂでは、第２犠牲層１７０６（例えば、モリブデンを含む）が、反射素子１３１４上に形成された後における、図１７ＡのＭＥＭＳ構造１７００が図解されている。第２犠牲層１７０６が、可変層１３０２から反射素子１３１４を離隔させる。第２犠牲層１７０６が、第１犠牲層１７０２と同じ材料、又は第１犠牲層１７０２と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第２犠牲層１７０６の形成が、第２犠牲層１７０６を通り抜ける開口部１７１０を形成する。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成された実施形態において、付加的なパターニング段階なしに、開口部１７１０が、このような層の除去を可能にしうる。
【０１２３】
図１７Ｃでは、支持構造１８が形成された後における、図１７ＢのＭＥＭＳ装置１７００が図解される。ブラックマスク１３１０を含む実施形態において、支持構造１８が、ブラックマスク１３１０の周囲に形成されてよく、導電層１３０９を絶縁する。ある代替の実施形態では、支持構造１８が、第２犠牲層１７０６の前に、形成される。
【０１２４】
図１７Ｄでは、結合素子１３１９が、第２犠牲層１７０６上であって、少なくとも部分的に開口部１７１０内に形成された後における、図１７ＣのＭＥＭＳ装置１７００が図解される。結合素子１３１９が、開口部１７１０を介して反射素子１３１４と機械的に結合される。ある代替の実施形態において、支持構造１８が、結合素子１３１９の後に形成される。
【０１２５】
図１７Ｅでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）、が、支持構造１８、結合素子１３１９、及び第２犠牲層１７０６上に形成された後における、図１７ＤのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。可変層１３０２が、結合素子１３１９を介した結合素子１３１８によって、反射素子１３１４と機械的に結合される。ある実施形態において、１つ以上の開口部１３０３が、可変層１３０２を通して形成され、第２犠牲層１７０６のエッチングを容易にする。
【０１２６】
図１７Ｆでは、第３犠牲層１７０８（例えば、モリブデンを含む）が、可変層１３０２上に形成された後における、図１７ＥのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。第３犠牲層１７０８が、作動電極１４２から可変層１３０２を離隔させる。第３犠牲層１７０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。ある実施形態では、作動状態において、第２犠牲層１７０６及び第３犠牲層１７０８の厚さが、ＭＥＭＳ装置１３００の色に影響を及ぼす。
【０１２７】
図１７Ｇでは、可変層１３０２上の支持構造１８ａ、第３犠牲層１７０８上の絶縁層１４４ａ、及び絶縁層１４４ａ上の作動電極１４２の形成後における、図１７ＦのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。いくつかの実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１７０８の前に形成される。ある実施形態において、絶縁層１４４ａの形成段階の間に（例えば、ＳｉＯ２の堆積及びＳｉＯ２のパターニングによる）、支持構造１８ａが、形成される。いくつかの実施形態において、作動電極１４２及び絶縁層１４４ａが、少なくとも１つの開口部１３１６を備え、第３犠牲層１７０８のエッチングを容易にする。
【０１２８】
図１７Ｈでは、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２、１７０６、１７０８が除去された後の、図１３ＡのＭＥＭＳ装置１３００をもたらす、図１７ＧのＭＥＭＳ構造１７００が図解される。各犠牲層１７０２、１７０６、１７０８が、モリブデンを含む実施形態において、例えば、ＸｅＦ２を用いたエッチングによって、これらが除去されうる。犠牲層が、フォトレジストを含む実施形態において、例えば、アッシングによって（例えば、Ｏ２及び／又はＨ２Ｏを用いてエッチングすることにより）、これが除去されうる。エッチャントが反射素子１３１４の下の第１犠牲層１７０２を除去するために、図１７Ａに図解された開口部１７０４が役立つ。エッチャントが可変層１３０２の下の第２犠牲層１７０６を除去するために、図１７Ｅに図解された開口部１３０３が役立つ。エッチャントが作動電極１４２の下の第３犠牲層１７０８を除去するために、図１７Ｇに図解された開口部１３１６が役立つ。犠牲層を除去すると、可動素子１３４０が、作動電極１４２に加えられた電圧に応じて移動することが可能である。
【０１２９】
図１８Ａ−１８Ｇでは、図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１８Ａでは、第２犠牲層１７０６上に第２作動電極９０２を形成した後における、図１７ＢのＭＥＭＳ構造１７００が図解されている。上記のように、第２作動電極９０２が、多層スタック構造を含んでよい。このような実施形態において、第２作動電極９０２の形成段階が、一連のパターニング段階（例えば、多層スタック構造の各層に対する、堆積、マスク形成、エッチング、及びマスク除去）、又は、多重エッチを含む単一のパターニング段階（例えば、多層スタック構造の各層の堆積、マスク形成、多層スタック構造の各層のエッチング、マスク除去）を含んでよい。他の順序も可能である（例えば、多層スタック構造の各層の堆積、マスク形成、多層スタック構造の最上層のエッチング、及び１つ以上の下部層に対するマスクとしての１つ以上の上部層の使用）。多層スタック構造の層の厚さが、変化してよいが、結果として生じる第２作動電極９０２が、好ましくは、実質的に変形しないほど十分に硬いものとなる。
【０１３０】
第２作動電極９０２に電圧を加えた場合、可動素子１４４０が、基板２０に向かって移動するように構成された実施形態において、絶縁層１５５４が、第２作動電極９０２の導電部１５５２の上端上に形成されてよく、可変層１３０２の下表面と接触する（例えば、図１５Ａ及び１５Ｂに図解される）。このようなある実施形態において、可変層１３０２との静摩擦を減少させるために、第２作動電極９０２の上表面が、粗面化されてよく、接触点の数が減少する。他の層（例えば、反−静摩擦層）が、第２作動電極９０２の上面上に形成されてもよい。
【０１３１】
図１８Ｂでは、第２作動電極９０２上に、第３犠牲層１８０８（例えば、モリブデンを含む）が形成された後における、図１８ＡのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。第３犠牲層１８０８が、可変層１３０２から第２作動電極９０２を離隔させる。第３犠牲層１８０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第３犠牲層１８０８の形成により、第３犠牲層１８０８を通り抜ける開口部１８１０が形成される。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成される実施形態において、開口部１８１０が、付加的なパターニング段階なしに、このような層の除去を可能にしうる。
【０１３２】
図１８Ｃでは、支持構造１８が形成された後における図１８ＢのＭＥＭＳ装置１８００が図解される。作動電極９０２が、支持構造１８と機械的に結合されうるように、第２作動電極９０２の一部が、好ましくは、露出される。ある実施形態において、支持構造１８が、１つ以上の第２作動電極９０２の層を含む（例えば、電気的ルーティングを可能とするため）。
【０１３３】
図１８Ｄでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）が、支持構造１８及び第３犠牲層１８０８上に形成された後における、図１８ＣのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。結合素子１４１８により、可変層１３０２が、反射素子１３１４と機械的に結合される。ある実施形態において、結合素子が、結合素子１４１８と反射素子１３１４との間に形成されてよい。
【０１３４】
図１８Ｅでは、第４犠牲層１８１２（例えば、モリブデンを含む）が、可変層１３０２上に形成された後における、図１８ＤのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。第４犠牲層１８１２が、作動電極１４２から、可変層１３０２を離隔させる。第４犠牲層１８１２が、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８の１つ以上と同じ材料を含んでよく、又は第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８の１つ以上と異なる材料を含んでよい。
【０１３５】
図１８Ｆでは、可変層１３０２上の支持構造１８ａ、第４犠牲層１８１２上の絶縁層１４４ａ、及び絶縁層１４４ａ上の作動電極１４２の形成後における、図１８ＥのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。いくつかの代替の実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１８０８の前に、形成される。いくつかの実施形態において、絶縁層１４４ａの形成段階の間に（例えば、ＳｉＯ２の堆積及びＳｉＯ２のパターニングによる）、支持構造１８ａが、形成される。いくつかの実施形態において、作動電極１４２及び絶縁層１４４ａが、少なくとも１つの開口部１３１６を備え、第４犠牲層１８１２のエッチングを容易にする。
【０１３６】
図１８Ｇでは、第１、第２、第３、及び第４犠牲層１７０２，１７０６，１８０８，１８１２が、除去された後であって、図１４ＡのＭＥＭＳ装置１４００がもたらされる、図１８ＦのＭＥＭＳ構造１８００が図解される。犠牲層を取り除くと、作動電極１４２及び第２作動電極９０２に加えられた電圧に応じて、可動素子１４４０が、移動することが可能となる。
【０１３７】
図１９Ａ−１９Ｄでは、図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００を製造する方法の例示的な実施形態が図解されている。図１９Ａでは、支持構造１８が形成された後における図１８ＡのＭＥＭＳ構造１８００が図解されているが、開口部１７１０が、第２犠牲層１７０６内に形成されていない。
【０１３８】
作動電極９０２に電圧を加えると、基板２０から離れて移動するように、可動素子１６４０が構成された実施形態において、絶縁層１５５４が、作動電極９０２の導電部１５５２の底部上に形成されてよく、反射素子９１４の上表面と接触する。あるこのような実施形態において、反射素子９１４との静摩擦を減少させるために、作動電極９０２の底表面が、粗面化されてよく、接触点の数が減少する。他の層（例えば、反−静摩擦層）が、作動電極９０２の底部上に形成されてもよい。
【０１３９】
図１９Ｂでは、作動電極９０２上に、第３犠牲層１８０８（例えば、モリブデンを含む）が形成された後における、図１９ＡのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。第３犠牲層１８０８が、可変層１３０２から第２作動電極９０２を離隔させる。第３犠牲層１８０８が、第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と同じ材料を含んでよく、又は第１及び第２犠牲層１７０２，１７０６の一方又は両方と異なる材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第３犠牲層１８０８の形成により、第２及び第３犠牲層１７０６，１８０８を通り抜ける開口部１８１０が形成される。絶縁又は他の層が、反射素子１３１４の上表面上に形成される実施形態において、開口部１８１０が、付加的なパターニング段階なしに、このような層の除去を可能にしうる。いくつかの代替の実施形態において、支持構造１８ａが、第３犠牲層１８０８の前に、形成される。
【０１４０】
図１９Ｃでは、可変層１３０２（例えば、ニッケルを含む）が、支持構造１８及び第３犠牲層１８０８上に形成された後における、図１９ＣのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。結合素子１４１８により、可変層１３０２が、反射素子１３１４と機械的に結合される。
【０１４１】
図１９Ｄでは、第１、第２、及び第３犠牲層１７０２，１７０６，１８０８が、除去された後であって、図１６ＡのＭＥＭＳ装置１６００がもたらされる、図１９ＣのＭＥＭＳ構造１９００が図解される。犠牲層を取り除くと、作動電極９０２及び第２作動電極１０２に加えられた電圧に応じて、可動素子１６４０が、移動することが可能となる。
【０１４２】
上記の詳細な記載が示され、記載され、及び、様々な実施形態に適用されるような本発明の新規な特徴が示されたが、説明された装置又はプロセスの詳細及びその形式が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者により、様々な省略、置換、及び変更がなされうると理解されるだろう。認識されるように、いくつかの特徴が、他のものから独立して使用され又は実施されうるため、本願明細書において説明された全ての特徴及び利点を提供しない形式内で、本発明が、具体化されてよい。本発明の範囲は、上記記載よりもむしろ、特許請求の範囲によって示される。請求項と同等の範囲及び請求項と同等の意義の範囲内となる全ての変更が、それらの範囲内に包含されるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１２ 干渉型変調器
１４ 可動反射層
１６ オプティカルスタック
１８ 柱
１９ 間隙、キャビティ
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ーフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラー
３０ ディスプレイ
４０ 表示装置
４１ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ トランシーバ
４８ 入力装置
５０ 電力供給装置
５２ 調整用ハードウェア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板；
作動電極；および
前記基板と前記作動電極との間の可動素子；
を備え、
前記可動素子が、可変層と反射素子とを備え、
前記可変層と反射素子との各々が、前記基板と前記作動電極との間にあり、
前記反射素子にほぼ垂直な方向に沿って、前記可変層が、前記反射素子から分離され、
前記反射素子によって反射された光が、前記作動電極を介して伝播しないことを特徴とする電気機械装置。
【請求項２】
前記基板が、光学層を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記作動電極が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記非−透明導電体が、アルミニウム、銅、銀、および金の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記基板が、第２作動電極を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記基板と前記可変層との間に、支持構造をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記作動電極に電圧が加えられていない場合、前記基板の上表面が、前記反射素子から分離されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記可動素子の移動に対する停止部として構成された固定素子をさらに備え、
前記固定素子が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記固定素子が、前記可変層と反射層との間にあることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定素子が、前記可変層と前記作動電極との間に絶縁層を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記可動素子が、前記可変層を前記反射素子に機械的に連結する結合素子を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記結合素子が、電気伝導性であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記結合素子が、電気絶縁性であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ディスプレイ；
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であって、画像データを処理するように構成されたプロセッサ；および
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；
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送信するように構成された駆動回路をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動回路に前記画像データの少なくとも一部を送信するように構成されたコントローラーをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像ソースモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記画像ソースモジュールが、レシーバ、トランシーバ、及びトランスミッタの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力装置をさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
電気機械装置であって、
前記装置の一部の移動手段；
前記移動手段の支持手段；および
前記移動手段の作動手段；
を備え、
前記移動手段が、変形手段及び反射手段を備え、
前記反射手段にほぼ垂直な方向に沿って、前記変形手段が、前記反射手段から分離され、
前記移動手段が、前記変形手段と前記反射手段の両方を備え、前記変形手段と前記反射手段の各々が、前記支持手段と前記作動手段との間にあり、
前記反射手段によって反射された光が、前記作動手段を介して伝播しないことを特徴とする電気機械装置。
【請求項２１】
前記支持手段が、基板を備えるか、
前記移動手段が、可動素子を備えるか、
前記変形手段が、可変層を備えるか、
前記反射手段が、反射素子を備えるか、または、
前記作動手段が、作動電極を備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記作動手段が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記支持手段が、前記移動手段の第２作動手段を備えることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２作動手段が、第２作動電極を備えることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記移動手段の移動停止手段をさらに備え、
前記停止手段が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記停止手段が、前記変形手段と前記反射手段との間に固定素子を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記停止手段が、前記変形手段と前記作動手段との間に絶縁層を備えることを特徴とする請求項２５または２６に記載の装置。
【請求項２８】
基板と、可動素子と、作動電極とを備えた表示素子を提供する段階；および
前記作動電極に電圧を加える段階；
を含み、
前記可動素子が、可変層と反射素子とを備え、前記可変層と反射素子との各々が、前記基板と前記作動電極との間にあり、
前記反射素子にほぼ垂直な方向に沿って、前記可変層が、前記反射素子から分離され、
前記電圧が、前記可動素子への引力を形成し、
前記反射素子によって反射された光が、前記作動電極を介して伝播しないことを特徴とする光を調節する方法。
【請求項２９】
前記作動手段が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記表示素子が、第２作動電極を備え、
前記方法が、前記第２作動電極に第２電圧を加える段階をさらに含み、
前記第２電圧が、前記可動素子への第２引力を形成し、これによって、前記可動素子を前記基板に向かって移動させることを特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２電圧を加える段階が、前記電圧を加える段階の後であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記表示素子が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備える固定素子を備え、
前記方法が、前記固定素子を接触させる段階と、前記可動素子の移動を停止する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記固定素子を接触させる段階が、前記可変層を、前記固定素子に触れさせる段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記固定素子を接触させる段階が、前記反射素子を、前記固定素子に触れさせる段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項１】
基板；
作動電極；および
前記基板と前記作動電極との間の可動素子；
を備え、
前記可動素子が、可変層と反射素子とを備え、
前記可変層と反射素子との各々が、前記基板と前記作動電極との間にあり、
前記反射素子にほぼ垂直な方向に沿って、前記可変層が、前記反射素子から分離され、
前記反射素子によって反射された光が、前記作動電極を介して伝播しないことを特徴とする電気機械装置。
【請求項２】
前記基板が、光学層を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記作動電極が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記非−透明導電体が、アルミニウム、銅、銀、および金の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記基板が、第２作動電極を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記基板と前記可変層との間に、支持構造をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記作動電極に電圧が加えられていない場合、前記基板の上表面が、前記反射素子から分離されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記可動素子の移動に対する停止部として構成された固定素子をさらに備え、
前記固定素子が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記固定素子が、前記可変層と反射層との間にあることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定素子が、前記可変層と前記作動電極との間に絶縁層を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記可動素子が、前記可変層を前記反射素子に機械的に連結する結合素子を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記結合素子が、電気伝導性であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記結合素子が、電気絶縁性であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ディスプレイ；
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であって、画像データを処理するように構成されたプロセッサ；および
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；
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送信するように構成された駆動回路をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動回路に前記画像データの少なくとも一部を送信するように構成されたコントローラーをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像ソースモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記画像ソースモジュールが、レシーバ、トランシーバ、及びトランスミッタの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力装置をさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
電気機械装置であって、
前記装置の一部の移動手段；
前記移動手段の支持手段；および
前記移動手段の作動手段；
を備え、
前記移動手段が、変形手段及び反射手段を備え、
前記反射手段にほぼ垂直な方向に沿って、前記変形手段が、前記反射手段から分離され、
前記移動手段が、前記変形手段と前記反射手段の両方を備え、前記変形手段と前記反射手段の各々が、前記支持手段と前記作動手段との間にあり、
前記反射手段によって反射された光が、前記作動手段を介して伝播しないことを特徴とする電気機械装置。
【請求項２１】
前記支持手段が、基板を備えるか、
前記移動手段が、可動素子を備えるか、
前記変形手段が、可変層を備えるか、
前記反射手段が、反射素子を備えるか、または、
前記作動手段が、作動電極を備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記作動手段が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記支持手段が、前記移動手段の第２作動手段を備えることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２作動手段が、第２作動電極を備えることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記移動手段の移動停止手段をさらに備え、
前記停止手段が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記停止手段が、前記変形手段と前記反射手段との間に固定素子を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記停止手段が、前記変形手段と前記作動手段との間に絶縁層を備えることを特徴とする請求項２５または２６に記載の装置。
【請求項２８】
基板と、可動素子と、作動電極とを備えた表示素子を提供する段階；および
前記作動電極に電圧を加える段階；
を含み、
前記可動素子が、可変層と反射素子とを備え、前記可変層と反射素子との各々が、前記基板と前記作動電極との間にあり、
前記反射素子にほぼ垂直な方向に沿って、前記可変層が、前記反射素子から分離され、
前記電圧が、前記可動素子への引力を形成し、
前記反射素子によって反射された光が、前記作動電極を介して伝播しないことを特徴とする光を調節する方法。
【請求項２９】
前記作動手段が、非−透明導電体を備えることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記表示素子が、第２作動電極を備え、
前記方法が、前記第２作動電極に第２電圧を加える段階をさらに含み、
前記第２電圧が、前記可動素子への第２引力を形成し、これによって、前記可動素子を前記基板に向かって移動させることを特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２電圧を加える段階が、前記電圧を加える段階の後であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記表示素子が、粗面化表面及び反−静摩擦層の少なくとも１つを備える固定素子を備え、
前記方法が、前記固定素子を接触させる段階と、前記可動素子の移動を停止する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記固定素子を接触させる段階が、前記可変層を、前記固定素子に触れさせる段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記固定素子を接触させる段階が、前記反射素子を、前記固定素子に触れさせる段階を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１７Ｄ】
【図１７Ｅ】
【図１７Ｆ】
【図１７Ｇ】
【図１７Ｈ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１８Ｄ】
【図１８Ｅ】
【図１８Ｆ】
【図１８Ｇ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図１９Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１７Ｄ】
【図１７Ｅ】
【図１７Ｆ】
【図１７Ｇ】
【図１７Ｈ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１８Ｄ】
【図１８Ｅ】
【図１８Ｆ】
【図１８Ｇ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図１９Ｄ】
【公開番号】特開２０１２−２３０４０７（Ｐ２０１２−２３０４０７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４８３３９（Ｐ２０１２−１４８３３９）
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【分割の表示】特願２０１０−５１５０４３（Ｐ２０１０−５１５０４３）の分割
【原出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０８０９５３３７）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 (133)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４８３３９（Ｐ２０１２−１４８３３９）
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【分割の表示】特願２０１０−５１５０４３（Ｐ２０１０−５１５０４３）の分割
【原出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０８０９５３３７）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 (133)
【Ｆターム（参考）】
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