(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の少なくとも一部上の複数の可動素子と、
前記可動素子を動作可能に支持し、前記基板と前記可動素子の間に１つまたは複数のキャビティを形成するように構成されている、前記基板上の１つまたは複数の屈曲コントローラとを備えた電気機械装置であって、
前記屈曲コントローラが、前記可動素子に接触するウィング部を備え、
前記屈曲コントローラが緩和位置にある際に、少なくとも一つのキャビティが、前記屈曲コントローラが解放されていない位置において前記基板に略平行である際の前記基板と垂直に測定されたキャビティの深度よりも３０パーセント以上大きな第一の深度を有するように、前記複数の屈曲コントローラが前記可動素子の変位を引き起こし、
前記複数の屈曲コントローラのうち少なくとも２つの屈曲コントローラのウィング部が、異なる長さのウィング部を有し、
前記１つまたは複数の屈曲コントローラが、前記可動素子を上方から支持するリベット構造である、電気機械装置。
【請求項２】
各可動素子と接触するウィング部が、１μｍから６μｍの間の距離で前記可動素子と重なる、請求項１に記載の電気機械装置。
【請求項３】
前記複数の屈曲コントローラが、５００Åから５５００Åの間の量で前記可動素子を変位させる、請求項１または２に記載の電気機械装置。
【請求項４】
前記１つまたは複数の屈曲コントローラは引張または圧縮応力で形成され、前記屈曲コントローラの組合せ応力は、前記可動素子の偏向を生じさせることによって、前記屈曲コントローラが解放されていない位置にある際のキャビティの深度よりも３０パーセント以上大きい深度を有するキャビティを形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機械装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板の少なくとも一部上の複数の可動素子と、
前記可動素子を動作可能に支持し、前記可動素子に接触するウィングを備えた、前記基板上の１つまたは複数の屈曲コントローラと、
前記基板と前記可動素子との間に形成された１つまたは複数のキャビティとを備えた電気機械装置であって、
前記屈曲コントローラが緩和位置にある際に、少なくとも一つのキャビティが、前記屈曲コントローラが解放されていない位置において前記基板に略平行である際のキャビティの深度よりも３０パーセント以上大きな第一の深度を有するように、前記複数の屈曲コントローラが前記可動素子の変位を引き起こし、
前記複数の屈曲コントローラのうち少なくとも２つの屈曲コントローラの少なくとも一部が、異なる長さを有し、
前記１つまたは複数の屈曲コントローラが、前記可動素子を上方から支持するリベット構造である、電気機械装置。
【請求項６】
前記複数の屈曲コントローラの厚さが、１０００μｍから２０００μｍの間で選択されている、請求項５に記載の電気機械装置。
【請求項７】
前記複数の屈曲コントローラのうち少なくとも２つの屈曲コントローラが、異なる材料を備える、請求項５または６に記載の電気機械装置。
【請求項８】
基板と、
前記基板の少なくとも一部上の複数の可動素子であって、各可動素子がキャビティによって前記基板から分離されている、複数の可動素子と、
前記可動素子を動作可能に支持するように構成されている、前記基板上の複数の屈曲コントローラとを備えた電気機械装置であって、
前記屈曲コントローラがウィング部を備え、
各ウィング部が、該ウィング部が支持する可動素子の一部に接続されていて、
前記複数の屈曲コントローラが、異なる長さのウィング部を有する少なくとも二つの屈曲コントローラを備え、
前記複数の屈曲コントローラが、前記可動素子を上方から支持するリベット構造である、電気機械装置。
【請求項９】
前記複数の屈曲コントローラが、窒化ケイ素（ＳｉＮ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうち一種以上で形成されている、請求項８に記載の電気機械装置。
【請求項１０】
前記複数の可動素子の少なくとも一部が反射面を備える、請求項８または９に記載の電気機械装置。
【請求項１１】
各可動素子と接触する前記複数の屈曲コントローラのウィング部が、１μｍから６μｍの間の距離で前記可動素子と重なる、請求項８から１０のいずれか一項に記載の電気機械装置。
【請求項１２】
基板と、
前記基板上の複数の可動素子であって、各可動素子がキャビティによって前記基板から分離されている、複数の可動素子と、
前記可動素子を動作可能に支持するように構成されている、前記基板上の複数の屈曲コントローラとを備えた電気機械装置であって、
前記屈曲コントローラがウィング部を備え、
各ウィング部が、該ウィング部が支持する可動素子の一部に接続されていて、
前記複数の屈曲コントローラのうち少なくとも２つの屈曲コントローラの少なくとも一部が、異なる厚さのウィング部を備え、
前記複数の屈曲コントローラが、前記可動素子を上方から支持するリベット構造である、電気機械装置。
【請求項１３】
前記複数の屈曲コントローラの厚さが、１０００μｍから２０００μｍの間で選択されている、請求項１２に記載の電気機械装置。
【請求項１４】
前記複数の屈曲コントローラのうち少なくとも２つの屈曲コントローラが、異なる材料を備える、請求項１２または１３に記載の電気機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉変調器として使用するマイクロ電気機械システムに関する。より詳細には、可動素子と基板の間に異なる寸法のキャビティを有するマイクロ電気機械システム装置を製造する改良型の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、マイクロ機械素子、アクチュエータ、および電子部品を備えている。マイクロ機械システム素子は、蒸着、エッチング、および／または基板の部分、および／または蒸着材料層をエッチングする、または電気および電気機械装置を形成するために層を加える他のマイクロ機械過程を使用して作り出すことができる。ＭＥＭＳ装置の１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で使用するように、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原則を使用して光を選択的に吸収かつ／または反射する装置のことを言う。特定の実施形態では、干渉変調器は、１対の導電性プレートを備えることができ、その一方または両方が全体的にまたは部分的に透明である、かつ／または反射性であり、適当な電気信号を加える際に相対的動作が可能である。特定の一実施形態では、一方のプレートは基板上に蒸着された固定層を備えることができ、もう一方のプレートは空隙によって固定層から分離された金属膜を備えることができる。本明細書により詳細に記載するように、一方のプレートの別のプレートに対する位置は、干渉変調器に入射する光の光干渉を変えることができる。このような装置は、幅広い範囲の応用例を有し、これらのタイプの装置の特徴を利用かつ／または変更することが当技術分野では有利であり、それによってその特性は既存の製品を改良し、まだ開発されていない新しい製品を作り出すのに利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２６０７７号公報
【特許文献２】特開２００６−０５５９９１号公報
【特許文献３】特開２００６−５１４７５６号公報
【特許文献４】特開２００４−３５４９７７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態は、少なくとも２つのタイプのマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置を作る方法を提供し、少なくとも２つのタイプのＭＥＭＳ装置は犠牲材料の除去後の異なる解放状態を有し、この方法は基板を提供するステップと、基板の少なくとも一部の上に第１の導電層を形成するステップと、第１の導電層の少なくとも一部の上に第１の犠牲層を形成するステップと、第１の犠牲層の上に複数の導電性可動素子を形成するステップと、犠牲層が除去された場合に導電性可動素子を動作可能に支持するように構成された、基板上の複数の屈曲コントローラを形成するステップとを含んでおり、第１の犠牲層は除去可能であり、それによってＭＥＭＳ装置を解放し、第１の導電層と可動素子の間に少なくとも２つの間隙寸法を有するキャビティを形成する。
【０００５】
別の実施形態は、少なくとも２つのタイプの干渉変調器を作る方法を提供し、少なくとも２つのタイプの干渉変調器は、犠牲材料の除去後に異なるキャビティ深度を有し、この方法は基板を提供するステップと、基板の少なくとも一部の上に光学スタックを形成するステップと、光学スタックの少なくとも一部の上に第１の犠牲材料を形成するステップであって、犠牲材料が除去可能であり、それによってキャビティを形成するステップと、第１の犠牲材料の部分の上に第２の導電層を形成するステップと、基板上に少なくとも２つのタイプの屈曲コントローラを形成するステップであって、屈曲コントローラは第２の導電層を動作可能に支持するように構成され、少なくとも２つのタイプの屈曲コントローラが異なる寸法の構成部品を備えており、異なる寸法の構成部品は第１の犠牲層の除去後に第２の導電層の部分の下に異なる深度のキャビティを形成するように構成されているステップとを含んでいる。
【０００６】
別の実施形態は、基板と、それぞれキャビティによって基板から分離された、基板上の複数の可動素子と、可動素子を動作可能に支持するように構成された基板上の複数の屈曲コントローラとを備えたマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置を提供し、複数の屈曲コントローラは選択した屈曲を制御するように異なる寸法の部分を備えている。選択した屈曲は、基板と複数の可動素子の間に少なくとも２つの間隙寸法を有するキャビティを形成するように働く。
【０００７】
別の実施形態は、１つまたは複数の薄膜層を備えた装置の２つの層の間のキャビティの深度を制御する方法を提供し、この方法は基板を提供するステップと、基板の少なくとも一部の上に犠牲層を形成するステップと、犠牲層の少なくとも一部の上に第１の層を形成するステップと、基板の上に１つまたは複数の屈曲コントローラを形成するステップであって、屈曲コントローラは、第１の層を動作可能に支持し、犠牲層の深度より略３０％以上大きいキャビティを犠牲層の除去の際に形成するように構成され、深度は基板と垂直に測定されるステップとを含んでいる。
【０００８】
別の実施形態は、基板と、基板の少なくとも一部の上の犠牲層と、犠牲層の上の可動素子と、可動素子を動作可能に支持し、基板と垂直に測定された犠牲層の深度より略３０パーセント以上大きい深度のキャビティを基板と可動素子の間に犠牲層の除去の際に形成するように構成された、基板上の１つまたは複数の屈曲コントローラとを備えた未解放のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置であって、犠牲層はエッチングによって除去可能である装置を提供する。
【０００９】
別の実施形態は、１つまたは複数の薄膜層を備えた装置の２層の間のキャビティの深度を制御する方法を提供し、この方法は基板を提供するステップと、基板の少なくとも一部の上に犠牲層を形成するステップであって、犠牲層はエッチングによって除去可能であるステップと、犠牲層の少なくとも一部の上に第１の薄膜層を形成するステップと、基板の上に１つまたは複数の屈曲コントローラを形成するステップであって、屈曲コントローラは第１の薄膜層を動作可能に支持し、犠牲層の除去の際に、基板に向かって薄膜層を変位させるように構成されたステップとを含んでいる。
【００１０】
別の実施形態は、基板と、基板の少なくとも一部の上の犠牲層と、犠牲層の上の可動素子と、可動素子を動作可能に支持し、犠牲層の除去の際に基板に向かって可動素子を変位させるように構成された、基板の上の１つまたは複数の屈曲コントローラであって、犠牲層はエッチングによって除去可能であるコントローラとを備えた未解放のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある、干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を示す等角図である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉変調器の例示的な一実施形態の可動ミラー位置対加えた電圧の図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用することができる、１式の行列電圧を示す図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイの表示データの１つの例示的なフレームを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書き込むために使用することができる、行列信号の１つの例示的なタイミング図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備えた画像ディスプレイ装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を備えた画像ディスプレイ装置の一実施形態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】干渉変調器の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８】干渉変調器を作る方法の一実施形態の特定のステップを示す流れ図である。
【図９Ａ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｂ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｃ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｄ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｅ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｆ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図９Ｇ】ポスト支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図１０Ａ】リベット支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図１０Ｂ】リベット支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図１０Ｃ】リベット支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図１０Ｄ】リベット支持構造を有する干渉変調器を製造する過程の特定のステップを示す略断面図である。
【図１１】屈曲コントローラを有する干渉変調器を製造するための一実施形態の特定のステップを示す流れ図である。
【図１２Ａ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｃ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｄ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｅ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｆ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｇ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｈ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｉ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｊ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１２Ｋ】図１１の方法を使用して製造することができる異なる屈曲コントローラを有する干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図１３Ａ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【図１３Ｂ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【図１３Ｃ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【図１３Ｄ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【図１３Ｅ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【図１３Ｆ】装置の解放の際に支持された層の偏向を有することができる、屈曲コントローラ構造の特徴を変更する効果を示すように設計された分析研究の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、発明の特定の実施形態を対象としている。しかし、本発明は多数の異なる方法で実施することができる。この明細書では、同様の部品は全体を通して同様の番号で示した図面に言及する。以下の説明から明らかなように、実施形態は、移動（例えば、映像）または固定（例えば、静止画）であるかに関わらず、テキストまたは画像であるかに関わらず、画像を表示するように構成されたあらゆる装置で実施することができる。特に、実施形態はこれに限らないが、携帯電話、無線装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、手持ち式または持ち運び可能コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、ビデオカメラ、ゲームコンソール、腕時計、置時計、計算機、テレビモニタ、平面パネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、車両の後方視野カメラのディスプレイ）  、電子写真、電光掲示板またはサイン、投影機、アーキテクチャ構造物、パッケージ、および審美構造物（例えば、１片の宝石上の画像のディスプレイ）などの様々な電子装置内で実施することができる、またはこれに関連させることができると考えられる。本明細書で記載したのと同様の構造のＭＥＭＳ装置はまた、電子切換装置などの非ディスプレイ応用例で使用することもできる。
【００１３】
一実施形態は、基板上の複数の屈曲コントローラを備えたＭＥＭＳ装置を作る方法を提供する。屈曲コントローラは、導電性可動素子を動作可能に支持し、犠牲層が除去された場合に複数の選択した屈曲を与えるように構成されている。犠牲層は除去可能であり、それによってＭＥＭＳ装置を解放し、少なくとも２つの間隙寸法を有するキャビティを形成する。屈曲コントローラは、間隙寸法の増加と、間隙寸法の減少を生じさせることができる。その結果、多数の蒸着、マスキングおよびエッチングステップは、より少ない蒸着、マスキングおよびエッチングステップで置き換えることができ、それによってＭＥＭＳ装置の製造の時間および資金を節約することができる。
【００１４】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらの装置では、ピクセルは明るいまたは暗い状態のいずれかである。明るい（「オン」または「開」）状態では、ディスプレイ素子は入射する可視光の大部分をユーザに反射させる。暗い（「オフ」または「閉」）状態では、ディスプレイ素子は入射する可視光をユーザにほとんど反射させない。実施形態によって、「オン」および「オフ」状態の光反射性状を逆転させることができる。ＭＥＭＳピクセルは、選択した色で優先的に反射するように構成することができ、白黒に加えてカラー表示を可能にする。
【００１５】
図１は、画像ディスプレイの一連のピクセルの２つの隣接するピクセルを示す等角図であり、各ピクセルはＭＥＭＳ干渉変調器を含んでいる。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、行／列アレイのこれらの干渉変調器を備えている。各干渉変調器は、少なくとも１つの可変寸法の共鳴光キャビティを形成するように、互いに可変および制御可能距離に位置決めされた１対の反射層を備えている。一実施形態では、反射層の一方は２つの位置の間で移動させることができる。本明細書では緩和位置と呼ばれる第１の位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置決めされている。本明細書では作動位置と呼ばれる第２の位置では、可動反射層は部分反射層により密接して位置決めされている。２層から反射する入射光は、可動反射層の位置によって強めあうように、または弱めあうように干渉して、各ピクセルに対して全反射または非反射状態のいずれかを作り出す。
【００１６】
図１に示したピクセルアレイの部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａおよび１２ｂを備えている。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは図では、部分反射層を含む光学スタック１６ａから所定の距離の緩和位置にある。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは図では光学スタック１６ｂに隣接した作動位置にある。
【００１７】
本明細書で言及するような、光学スタック１６ａおよび１６ｂ（集合的に、光学スタック１６と呼ぶ）は典型的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含むことができるいくつかの溶融層からなっている。光学スタック１６はしたがって、導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射性であり、例えば透明基板２０の上に上記層の１つまたは複数を蒸着させることによって製造することができる。部分反射層は、様々な金属、半導体、および誘電体などの、部分的に反射性のある様々な材料から形成することができる。部分反射層は、１層または複数層の材料で形成することができ、各層は単一の材料または材料の組み合わせで形成することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、光学スタックの層は平行ストリップにパターン化され、以下にさらに説明するようなディスプレイ装置内に行電極を形成することができる。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８の上部に蒸着された１つまたは複数の蒸着金属層（１６ａ、１６ｂの行電極と垂直である）およびポスト１８の間に蒸着された介在犠牲材料の一連の平行ストリップとして形成することができる。犠牲材料がエッチングされると、可動反射層１４ａ、１４ｂは規定の間隙１９によって光学スタック１６ａ、１６ｂから離される。アルミニウムなどの高い導電性および反射性材料は、反射層１４に使用することができ、これらのストリップはディスプレイ装置内に列電極を形成することができる。
【００１９】
電圧が加えられない状態では、キャビティ１９は可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にあるままであり、可動反射層１４ａは図１のピクセル１２ａで示すように、機械的に緩和状態にある。しかし、電位差が選択した行列に加えられると、対応するピクセルでの行および列電極の交点に形成されたコンデンサは充電され、静電力が電極を互いに引っ張る。電圧が十分高い場合、可動反射層１４は変形され、光学スタック１６に対して押される。光学スタック１６内の誘電層（この図には図示せず）は、図１の右側のピクセル１２ｂで示すように、短絡を防ぎ、層１４と１６の間の分離距離を制御することができる。挙動は、加えられた電位差の極性に関わらず同じである。このように、反射性対非反射性ピクセル状態を制御することができる行／列作動は、従来のＬＣＤおよび他の表示技術で使用されるものと多くの方法で同様である。
【００２０】
図２から５Ｂは、ディスプレイ応用例での一列の干渉変調器を使用する１つの例示的な過程およびシステムを示している。
【００２１】
図２は、本発明の態様を組み込むことができる電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。例示的な実施形態では、電子装置は、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）  ＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）  ＩＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）  ＩＶ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などのあらゆる汎用単一または多チップマイクロプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、またはプログラム可能ゲートアレイなどのあらゆる専用マイクロプロセッサであってもよいプロセッサ２１を含んでいる。当技術分野では、従来にあるように、プロセッサ２１は１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成することができる。オペレーティングシステムを実行するのに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、ｅメールプログラム、またはあらゆる他のソフトウェアアプリケーションを含む１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成することができる。
【００２２】
一実施形態では、プロセッサ２１はまた、アレイドライバ２２と通信するように構成することができる。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を提供する、行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を備えている。図１に示すアレイの断面は、図２の線１−１で示されている。ＭＥＭＳ干渉変調器では、行／列作動プロトコルは、図３に示すこれらの装置のヒステリシス特性を利用することができる。例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるには、１０ボルトの電位差が必要である可能性がある。しかし、電圧がその値から小さくなると、可動層は電圧が１０ボルトより下に低下したときにその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は電圧が２ボルトより下に低下するまで完全には緩和しない。したがって、図３に示す例では略３から７Ｖまでの電圧範囲があり、装置が緩和または作動状態のいずれかにある印加電圧のウィンドウが存在する。これは本明細書では、「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特徴を有するディスプレイアレイでは、行／列作動プロトコルは、行ストロボ撮影中に、作動されるストロボ撮影行内のピクセルは略１０ボルトの電圧差に曝され、緩和されるピクセルはゼロボルトに近い電圧差に曝される。ストロボの後に、ピクセルは行ストロボが置かれるどんな状態にも留まるように、略５ボルトの定常電圧差に曝される。書き込まれた後に、各ピクセルはこの例では３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。この特性は、図１に示すピクセル設計を作動または緩和された既存の状態のいずれかで同じ印加電圧状態で安定させる。干渉変調器の各ピクセルは作動または緩和状態であるかどうかに関わらず、基本的に固定および移動反射層によって形成されたコンデンサであるので、この安定状態はほぼ電力損失がない状態でヒステリシスウィンドウ内にある電圧で保持することができる。基本的に、印加電位が固定されている場合、電流はピクセル内に流れない。
【００２３】
典型的な応用例では、ディスプレイフレームは、第１の行内の所望のセットの作動ピクセルにより列電極のセットをアサート（ａｓｓｅｒｔ）することによって作り出すことができる。行パルスはその後、行１電極に加えられて、アサートされた列ラインに対応するピクセルを作動させる。アサートされたセットの列電極は、第２の行内の所望のセットの作動ピクセルに対応するように変更される。パルスはその後、行２電極に加えられて、アサートされた列電極内の行２内の適当なピクセルを作動させる。行１ピクセルは、行２パルスによって影響を受けず、行１パルス中に設定された状態に留まる。これは、フレームを作り出すように連続した方法で一連の行全体で繰り返すことができる。普通、フレームは、この過程をいくつかの所望の数のフレーム毎秒で断続的に繰り返すことによって、新しい表示データでリフレッシュかつ／または更新される。表示フレームを作り出すようにピクセルアレイの行および列電極を駆動する幅広いプロトコルがまた、よく知られており、本発明と合わせて使用することができる。
【００２４】
図４、５Ａおよび５Ｂは、図２の３×３アレイ上に表示フレームを作り出す１つの可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルに使用することができる可能なセットの列および行電圧レベルを示している。図４の実施形態では、ピクセルを作動させることは、それぞれ−５ボルトおよび＋５ボルトに対応する可能性がある、−Ｖｂｉａｓに対する適当な列および＋ΔＶに対する適当な行を設定することが必要である。ピクセルを緩和することは、＋Ｖｂｉａｓに対する適当な列および同じ＋ΔＶに対する適当な行を設定することによって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を作り出す。行電圧がゼロボルトに保持されたこれらの行では、ピクセルは列が＋Ｖｂｉａｓまたは−Ｖｂｉａｓであるかどうかに関わらず、元にあったあらゆる状態で安定している。また、図４に示すように、上記以外の反対の極性の電圧を使用することができる、例えばピクセルを作動させることは、＋Ｖｂｉａｓに対する適当な列および−ΔＶに対する適当な行を設定することが必要である可能性がある。この実施形態では、ピクセルを解放することは、−Ｖｂｉａｓに対する適当な列および同じ−ΔＶに対する適当な行を設定することによって達成され、ピクセルにわたってゼロボルトの電位差を作り出す。
【００２５】
図５Ｂは、作動ピクセルが非反射性である、図５Ａに示すディスプレイ配置につながる、図２の３×３アレイに加えられた一連の行および列信号を示すタイミング図である。図５Ａに示すフレームに書き込む前に、ピクセルをあらゆる状態にすることができ、この例では、行は全て０ボルトであり、列は全て＋５ボルトである。これらの印加電圧では、全てのピクセルはその既存の作動または緩和状態で安定している。
【００２６】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１、１）、（１、２）、（２、２）、（３、２）および（３、３）が作動される。これを達成するために、行１に対する「ライン時間」中に、列１および２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。これは、いかなるピクセルの状態も変更しない。というのは、ピクセルは全て３〜７ボルト安定性ウィンドウ内に留まっているからである。行１はその後、０から、最大５ボルトに達し、ゼロに戻るパルスでストロボ撮影される。これは、（１、１）および（１、２）ピクセルを作動させ、（１、３）ピクセルを緩和する。アレイ内の他のピクセルは影響を受けない。行２を所望の通り設定するためには、列２は−５ボルトに設定され、列１および３は＋５ボルトに設定される。行２に加えられた同じストロボがその後、ピクセル（２、２）を作動させ、ピクセル（２、１）および（２、３）を緩和する。また、アレイの他のピクセルは影響を受けない。行３も同様に列２および３を−５ボルト、列１を＋５ボルトに設定することにより設定される。行３ストロボは、図５Ａに示すように行３ピクセルを設定する。フレームに書き込んだ後に、行電位はゼロであり、列電位は＋５または−５ボルトのいずれかに留まることができ、ディスプレイはその後、図５Ａの配置で安定している。同じ手順を、数十または数百の行および列のアレイに利用できることが分かるだろう。また、行および列作動を行うのに使用されるタイミング、シーケンス、および電圧のレベルは、上に概略を説明した原則内で幅広く変えることができ、上の例は単に例示的なものであり、あらゆる作動電圧方法は本明細書に記載したシステムおよび方法で使用できることが分かるだろう。
【００２７】
図６Ａおよび６Ｂは、ディスプレイ装置４０の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイ装置４０は例えば、携帯電話であってもよい。しかし、ディスプレイ装置４０の同じ構成部品、またはその僅かな変更はまた、テレビおよび携帯メディアプレーヤなどの様々なタイプのディスプレイ装置を示すものである。
【００２８】
ディスプレイ装置４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力装置４８、およびマイク４６を備えている。ハウジング４１は普通、射出成形、および真空成形を含む、当業者によく知られている様々な製造過程のいずれかで形成されている。加えて、ハウジング４１はこれに限らないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミックを含む様々な材料のいずれか、またはその組み合わせで作ることができる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、図柄、または記号を含む他の除去可能部分と交換することができる除去可能部分（図示せず）を含んでいる。
【００２９】
例示的なディスプレイ装置４０のディスプレイ３０は、本明細書に記載するように、双安定ディスプレイを含む、様々なディスプレイのいずれかであってもよい。他の実施形態では、ディスプレイ３０は、上に記載するようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなどの平面パネルディスプレイ、または当業者によく知られているようなＣＲＴまたは他の管装置などの非平面パネルディスプレイを備えている。しかし、本実施形態を説明する目的で、ディスプレイ３０は本明細書に記載するように、干渉変調器ディスプレイを備えている。
【００３０】
例示的なディスプレイ装置４０の一実施形態の構成部品が、図６Ｂに略図的に示されている。図示した例示的なディスプレイ装置４０は、ハウジング４１を備えており、少なくとも部分的に中に囲まれた追加の構成部品を備えることができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイ装置４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を備えたネットワークインターフェイス２７を備えている。トランシーバ４７は、調整ハードウェア５２に接続された、プロセッサ２１に接続されている。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルタリングする）ように構成することができる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイク４６に接続されている。プロセッサ２１はまた、入力装置４８およびドライバコントローラ２９に接続されている。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８、およびその後ディスプレイアレイ３０に結合されるアレイドライバ２２に結合されている。電力供給装置５０は、特定の例示的なディスプレイ装置４０の設計が必要とするような構成部品全てに電力を与える。
【００３１】
ネットワークインターフェイス２７は、アンテナ４３およびトランシーバ４７を備えており、それによって例示的なディスプレイ装置４０はネットワーク上の１つまたは複数の装置と通信することができる。一実施形態では、ネットワークインターフェイス２７はまた、プロセッサ２１の要件を緩和するいくつかの処理能力を有することができる。アンテナ４３は、信号を送受信するための、当業者に知られているあらゆるアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（ａ）、（ｂ）または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準によりＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ標準によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線携帯電話ネットワーク内で通信するのに使用される、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳまたは他の知られている信号を受信するように設計されている。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信した信号を予め処理し、それによってプロセッサ２１によって受信することができ、さらに操作することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号を処理し、それによってアンテナ４３を介して例示的なディスプレイ装置４０から伝達することができる。
【００３２】
代替実施形態では、トランシーバ４７は受信機に置き換えることができる。さらに別の代替実施形態では、ネットワークインターフェイス２７は、プロセッサ２１に送信する画像データを記憶または生成することができる、画像源に置き換えることができる。例えば、画像源は、画像データを含むデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）またはハードディスクドライブなどのメモリ装置、または画像データを生成するソフトウェアモジュールであってもよい。
【００３３】
プロセッサ２１は普通、例示的なディスプレイ装置４０の全体動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェイス２７または画像源から圧縮画像データなどのデータを受信し、データを生画像データ、または生画像データに簡単に処理されるフォーマットに処理する。プロセッサ２１はその後、ドライバコントローラ２９、または記憶のためにフレームバッファ２８に処理データを送信する。生データは普通、画像内の各位置で画像特徴を特定する情報のことを言う。例えば、このような画像特徴は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００３４】
一実施形態では、プロセッサ２１は、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを備えている。調整ハードウェア５２は普通、信号をスピーカ４５に伝達し、信号をマイク４６から受信する増幅器およびフィルタを備えている。調整ハードウェア５２は、例示的なディスプレイ装置４０内の別個の構成部品であってもよい、またはプロセッサ２１または他の構成部品内に組み込むことができる。
【００３５】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１またはフレームバッファ２８のいずれかから直接プロセッサ２１によって生成された生画像データを取り、アレイドライバ２２への高速伝達のために適当に生画像データを再フォーマット化する。特に、ドライバコントローラ２９は、ディスプレイアレイ３０にわたる走査に適切な時間順序を有するように、生画像データをラスター状フォーマットを有するデータフローに再フォーマット化する。その後、ドライバコントローラ２９はフォーマット化した情報をアレイドライバ２２に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９はしばしば、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に結合されるが、このようなコントローラは多くの方法で実施することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込むことができる、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込むことができる、またはアレイドライバ２２とハードウェア内で完全に一体化させることができる。
【００３６】
普通、アレイドライバ２２はドライバコントローラ２９からフォーマット化した情報を受信し、ディスプレイのｘ−ｙ行列のピクセルから来る数百および時に数千のリードに多数回毎秒加えられる並列セットの波形に映像データを再フォーマット化する。
【００３７】
一実施形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で記載するディスプレイのタイプのいずれかに適当である。例えば、一実施形態では、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化される。このような実施形態は、携帯電話、腕時計、および他の小面積ディスプレイなどの高集積システムで一般的である。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００３８】
入力装置４８は、ユーザが例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御することを可能にする。一実施形態では、入力装置４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話機キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンサ画面、感圧または感熱膜を備えている。一実施形態では、マイク４６は例示的なディスプレイ装置４０用の入力装置である。マイク４６を装置にデータを入力するのに使用する場合、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するために、音声コマンドをユーザによって与えることができる。
【００３９】
電力供給装置５０は、当技術分野でよく知られているように、様々なエネルギー貯蔵装置を備えることができる。例えば、一実施形態では電力供給装置５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電力供給装置５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電力供給装置５０は壁コンセントから電力を受けるように構成されている。
【００４０】
いくつかの実施では、制御プログラムの可能性が、上に記載するように、電子ディスプレイシステム内のいくつかの位置に配置することができるドライバコントローラ内にある。いくつかの場合では、制御プログラムの可能性が、アレイドライバ２２内にある。当業者は、上記最適化をあらゆる数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成部品内、および様々な構成内で実施することができることが分かるだろう。
【００４１】
上に記載した原理により動作する干渉変調器の構造の詳細は、幅広く変更することができる。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４およびその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属材料１４のストリップが垂直に延びる支持体１８上に蒸着されている。図７Ｂでは、可動反射層１４は、テザー３２上で隅部だけの支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４は、可撓性金属を含むことができる変形可能層３４から懸架されている。変形可能層３４は、変形可能層３４の周面周りで基板２０に直接または間接的に連結している。これらの連結部は、本明細書では支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示す実施形態は、変形可能層３４が上に載る支持ポストプラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃと同様に、キャビティの上に懸架されたままであるが、変形可能層３４は変形可能層３４と光学スタック１６の間の孔を充填することによって支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するのに使用される、平坦化材料でできている。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示す実施形態に基づいているが、図７Ａ〜７Ｃに図示する実施形態のいずれかと、図示しない追加の実施形態と協働するようにすることもできる。図７Ｅに示す実施形態では、金属または他の導電性材料の余分な層が、バス構造４４を形成するのに使用されていた。これにより、干渉変調器の背面に沿った信号ルーティングを可能にして、別の方式では基板２０上に形成しなければならなかったような、いくつかの電極を取り除くことができる。
【００４２】
図７に示すものなどの実施形態では、干渉変調器は直視型装置として機能し、画像は変調器が上に配置されるのと反対側の透明基板２０の正面側から見られる。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む、基板２０と反対側の反射層の側で干渉変調器の部分を光学的に遮蔽する。これにより、画質に悪影響を与えることなく、遮蔽領域を構成および作動させることが可能になる。このような遮蔽により、アドレス指定およびそのアドレス指定により生じる動作などの変調器の電気機械性から変調器の光学性状を分離させることを可能にする、図７Ｅのバス構造４４が可能になる。このような分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械態様および光学態様に使用される構造設計および材料を互いに独立して選択し、機能することが可能になる。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示す実施形態は、変形可能層３４によって行われる、反射層１４の光学性状のその機械性状との分離に由来する追加の利点を有する。これにより、反射層１４に使用される構造的設計および材料を光学性状に関して最適化することが可能になり、変形可能層３４で使用される構造的設計および材料を所望の機械的性状に関して最適化することが可能になる。
【００４３】
図８は、干渉変調器の製造過程８００の一実施形態の特定のステップを示すフロー図である。このようなステップは、図８に示さない他のステップと共に、例えば図１および７に示す普通のタイプの干渉変調器を製造する過程に存在する可能性がある。図１、７および８を参照すると、過程８００は基板２０の上に光学スタック１６を形成するステップ８０５で始まる。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明な基板であってもよく、光学スタック１６の効率的な形成を容易にするように、（１つまたは複数の）前の準備ステップ、例えば洗浄が行われた。上に論じるように、光学スタック１６は導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射性があり、例えば、透明な基板２０の上に層の１つまたは複数を蒸着させることによって製造することができる。いくつかの実施形態では、層は平行ストリップにパターン化され、ディスプレイ装置内に行電極を形成することができる。いくつかの実施形態では、光学スタック１６は、１つまたは複数の金属層（例えば、反射および／または導電層）の上に蒸着された絶縁または誘電層を含んでいる。
【００４４】
図８に示す過程８００は、光学スタック１６の上に犠牲層を形成するステップ８１０に進む。犠牲層はその後、以下に論じるようにキャビティ１９を形成するように除去され（例えば、ステップ８２５で）、したがって、犠牲層は図１および７に示す得られる干渉変調器１２には示されていない。光学スタック１６の上の犠牲層の形成は、その後の除去の後に、所望の寸法を有するキャビティ１９を提供するために選択された厚さでのモリブデンまたはアモルファスシリコンなどのＸｅＦ２−エッチング可能材料の蒸着を含むことができる。犠牲材料の蒸着は、物理的気相成長法（ＰＶＤ、例えばスパッタリング）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相成長法（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなどの蒸着技術を使用して行うことができる。
【００４５】
図８に示す過程８００は、支持構造物、例えば図１および７に示すようなポスト１８、または以下に論じるようなリベットを形成するステップ８１５に進む。ポスト１８の形成は、支持構造物開口を形成するように犠牲層をパターン化するステップと、その後、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤまたはスピンコーティングなどの蒸着方法を使用して、材料（例えば、ポリマーまたは二酸化ケイ素）を開口内に形成してポスト１８を形成するステップとを含むことができる。いくつかの実施形態では、犠牲層内に形成された支持構造物は、犠牲層および光学スタック１６の両方を通って下にある基板２０まで延びており、それによってポスト１８の下端部が図７Ａに示すように基板２０に接触する。他の実施形態では、犠牲層内に形成された開口は、光学スタック１６ではなく犠牲層を通して延びている。例えば、図７Ｃは光学スタック１６と接触している支持ポストプラグ４２の下端部を示している。ポストおよびリベットの形成を行う他の実施形態のより詳細な説明が、以下に提示されている。
【００４６】
図８に示す過程８００は、図１および７に示す可動反射層１４などの可動反射層を形成するステップ８２０に進む。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターン化、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、１つまたは複数の蒸着ステップ、例えば反射層（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金）蒸着を利用することによって形成することができる。上に論じたように、可動反射層１４は典型的には導電性であり、本明細書では導電層と呼ぶことができる。犠牲層が過程８００のステップ８２０で形成された部分的に製造された干渉変調器内に存在するので、可動反射層１４は普通はこの段階では移動可能ではない。犠牲層を含む部分的に製造された干渉変調器は本明細書では、「未解放の」干渉変調器と呼ぶことができる。
【００４７】
図８に示す過程８００は、図１および７に示すように、キャビティ、例えばキャビティ１９を形成するステップ８２５に進む。キャビティ１９は、犠牲材料（ステップ８１０で蒸着された）をエッチャントに曝すことによって形成することができる。例えば、モリブデンまたはアモルファスシリコンなどのエッチング可能な犠牲材料は、ドライ化学エッチングによって、例えば典型的には選択的にキャビティ１９を囲む構造に対して、所望の量の材料を除去するのに効果的な期間だけ、固体二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）から生じる蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層を曝すことによって除去することができる。他のエッチング方法、例えばウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングを使用することもできる。犠牲層は過程８００のステップ８２５中で除去されるので、可動反射層１４は典型的にはこの段階の後に移動可能である。犠牲材料の除去後に、得られる完全にまたは部分的に製造された干渉変調器は、本明細書では「解放」干渉変調器と呼ぶことができる。
【００４８】
一実施形態では、支持構造は可動層の下にあるポスト構造（例えば、図１および７に示すポスト１８）の形をとることができる。支持ポストを備えた干渉変調器を製造する例示的な過程を、図９Ａ〜９Ｇを参照して論じる。様々な実施形態では、干渉変調器を製造するステップは、光透過基板であってもよく、別の実施形態では透明な基板である、基板上に光学スタックを形成するステップを含んでいる。光学スタックは、基板上にまたはこれに隣接して電極層を形成する導電層と、一部の光が干渉変調器素子の他の構成部品に到達することを可能にしながら、一部の入射光を反射させる部分反射層と、干渉変調器の他の構成部品から下にある電極層を絶縁する誘電層とを備えることができる。図９Ａでは、透明な基板１００が設けられ、導電層１０２および部分反射層１０４が基板１００の上に蒸着されていることが分かる。誘電層１０６がその後、部分反射層１０４の上に蒸着される。いくつかの実施形態では、導電層１０２は透明であり、ＩＴＯを含んでおり、部分反射層１０４はクロム（Ｃｒ）などの金属の半反射厚さを含み、誘電層１０６は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含んでいる。誘電層はまた、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３を含むスタックであってもよい。この過程中のいくつかの点では、少なくとも導電層１０２はパターン化されて（図示せず）、干渉変調器の行にアドレス指定するのに使用される行電極を形成する。一実施形態では、このパターン化は、導電層１０２および部分反射層１０４の蒸着後であるが、誘電層１０６の蒸着の前に起こる。層１０２、１０４および１０６の組み合わせは、光学スタック１１０と呼ばれ、便宜上後の図では単一層によって示すことができる。光学スタック１１０の構成は、層の数およびこれらの層の構成部品の両方を変更することができ、上に論じる層は単に例示的なものであることが分かるだろう。
【００４９】
様々な方法を使用して、本明細書に開示する様々な実施形態に関して論じたパターン化およびエッチング過程を行なうことができる。使用するエッチは、ドライエッチまたはウェットエッチのいずれかであり、等方性または異方性であってよい。適切なドライエッチングとしては、これに限らないが、ＳＦ６／Ｏ２、ＣＨＦ３／Ｏ２、ＳＦ２／Ｏ２、ＣＦ４／Ｏ２、およびＮＦ３／Ｏ２が挙げられる。普通、これらのエッチは、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、スピンオンガラス、Ｎｉｓｓａｎ  Ｈａｒｄコート、およびＴａＯｘの１つまたは複数をエッチングするのに適しているが、この過程によって他の材料をエッチングすることもできる。これらのエッチの１つまたは複数に耐性があり、したがってエッチバリア層として使用することができる材料としては、これに限らないが、Ａｌ、Ｃｒ、ＮｉおよびＡｌ２Ｏ３が挙げられる。加えて、これに限らないがＰＡＤエッチ、ＢＨＦ、ＫＯＨ、およびリン酸を含むウェットエッチは、本明細書に記載した過程で利用することができる。普通、これらのエッチは等方性であるが、エッチ化学物質をイオン化し、基板上にイオンを発射することによって、反応性イオンエッチ（ＲＩＥ）の使用により異方性とすることができる。パターン化としては、その後にマスクを形成するのに使用される、フォトレジスト（ＰＲ）層（ポジ型またはネガ型フォトレジスト）の蒸着が挙げられる。別の方法では、ハードマスクを利用することができる。いくつかの実施形態では、ハードマスクは金属またはＳｉＮｘを含むことができるが、ハードマスクの構成はエッチングされる下にある材料および使用されるエッチの選択性によることが分かるだろう。ハードマスクは普通、その後に除去されるＰＲ層を使用してパターン化され、ハードマスクは下にある層をエッチングするためにマスクとして使用される。ハードマスクの使用は、ウェットエッチが使用されている場合に、またはＰＲマスクを処理することができない状態での（高温時、または酸素系エッチを使用している場合など）マスクによる処理の時に特に有利である可能性がある。アッシングエッチまたはリフトオフ過程などの、層を除去する代替方法も利用することができる。
【００５０】
図９Ｂでは、犠牲材料の層１１２が光学スタック１１０の上に蒸着されていることが分かる。一実施形態では、この犠牲層１１２はモリブデン（Ｍｏ）を含んでいるが、他の実施形態では、犠牲層１１２は例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などの他の材料を含むことができる。図９Ｃでは、犠牲層１１２は、ポストまたは支持領域の位置に対応する、テーパ状開口１１４を形成するようにパターン化およびエッチングされている。これらの開口１１４は有利には、上にある層の連続的および等角蒸着を容易にするために、テーパ状になっている。
【００５１】
図９Ｄでは、ポスト材料の層１１８がパターン化された犠牲層１１４の上に蒸着されており、それによってポスト層１１８はまたテーパ状開口１１４の側壁および基部を被覆している。特定の実施形態では、ポスト層１１８は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）またはＳｉＯ２を含むことができるが、幅広い他の材料を使用することもできる。図９Ｅでは、ポスト層１１８はポスト１２０を形成するようにパターン化およびエッチングされる。図９Ｅでは、ポスト１２０の縁部はテーパ状になっていることが好ましく、それにより開口１１４のテーパ状のまたは傾斜した側壁が、上にある層の連続したおよび等角蒸着を容易にすることが分かる。
【００５２】
図９Ｆでは、高反射層１２２が、ポスト１２０および犠牲層１１２の露出部分に蒸着されている。機械層１２４はその後、高反射層１２２の上に蒸着される。便宜上、高反射層１２２および機械層１２４は、後の図では、機械層１２４が高反射層１２２の上に直接蒸着されている場合には、変形可能な反射層１３０（図９Ｇ参照）と呼び、示すことができる。代替実施形態では、変形可能な反射層１３０は、所望の光学および機械性状を有する単一層を含むことができる。例えば、機械スイッチ用の機械または移動層は、反射層を含んでいる必要はない。犠牲層１１２はまだ過程２００のこの段階で存在しているので、機械層または変形可能な反射層１３０は普通、まだ移動可能ではない。部分的に製造されたＭＥＭＳ装置１３５、例えば犠牲層（この実施形態では層１１２）を含む部分的に製造された干渉変調器は、本明細書では「未解放の」ＭＥＭＳ装置と呼ぶことができる。
【００５３】
図９Ｇでは、犠牲層１１２を除去するために解放エッチングが行なわれて、解放された干渉変調器素子１４０によって反射される色を変えるために、これにより変形可能な反射層１３０を移動させることができる干渉キャビティ１９を有する干渉変調器素子１４０が形成される。解放エッチングの前に、変形可能な反射層１３０は列（図示せず）を形成するためにパターン化されることが好ましく、有利には、解放エッチによる犠牲層へのアクセスを容易にするエッチ孔（図示せず）を形成するためにさらにパターン化することができる。
【００５４】
別の実施形態では、支持構造は、機械的または変形可能な反射層１３０の上にあるリベット構造の形をとることができる。上にあるリベット構造を形成する過程を、図１０Ａ〜１０Ｄを参照して論じて、示す。一実施形態では、この過程は図９Ａ〜９Ｃのステップを含んでいる。図１０Ａでは、機械層または変形可能な反射層１３０はパターン化された犠牲層１１２の上に蒸着され、それによって変形可能な反射層１３０がテーパ状開口１１４の側壁および基部を被覆することが分かる。
【００５５】
図１０Ｂでは、リベット層１４２は変形可能な反射層１３０の上に蒸着されている。リベット層１４２は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、またはＮｉを含むことができるが、幅広い代替材料をリベット層１４２に利用することができる。次に、図１０Ｃでは、リベット層はリベット構造１５０を形成するようにパターン化およびエッチングされる。犠牲層１１２は過程２００のこの段階でまだ存在しているので、機械層または変形可能な反射層１３０は普通はまだ移動可能ではない。部分的に製造されたＭＥＭＳ装置１３５、例えば犠牲層（この実施形態では層１１２）を含む部分的に製造された干渉変調器は、本明細書では「未解放の」ＭＥＭＳ装置と呼ぶことができる。図１０Ｄでは、犠牲層１１２は解放エッチングにより除去されて、変形可能な反射層１３０を解放された干渉変調器１４０の干渉キャビティ１９を通して移動することを可能にすることが分かる。
【００５６】
追加の支持を、ポスト１２０（図９Ｇ）およびリベット１５０（図１０Ｄ）の組み合わせにより行うことができることが分かるだろう。例えば、リベット１５０を干渉変調器内のいくつかの位置に形成することができ、ポスト１２０を他の位置に形成することができる、またはリベット１５０をポスト１２０の上に形成することができる。
【００５７】
図９Ａ〜９Ｇに関して記載した過程では、犠牲層１１２には、無機ポスト１２０（図９Ｅ参照）をパターン化するエッチング過程が行なわれ、支持ポスト１２０には同様に犠牲層１１２（図９Ｇ参照）を除去する解放エッチングが行なわれることが分かる。過程フローに変更が加えられない限り、支持ポスト材料１１８は犠牲材料に対して選択的にエッチング可能であり、また逆も同様であるべきである。加えて、一方をもう一方に対して選択的にエッチングするエッチが存在する場合でも、選択的でない代替エッチが他の理由で好ましい可能性がある。
【００５８】
支持構造および機械層の屈曲は、支持構造および機械層内の不均衡な応力の結果生じる可能性がある。いくつかの状況では、これらの不均衡な応力は、これらの層を含む材料の作用である、支持構造および機械層を形成する材料内の固有応力の結果である。不均衡応力の追加の原因は、２つの異なる材料の熱膨張係数の不一致、ＭＥＭＳ装置の作動温度、材料の弾性係数、および材料蒸着条件の作用であり、層の熱膨張である。隣接する層が異なる熱膨張係数を有する場合、隣接する層の寸法の相対変化によって偏向は生じないが、作動温度により全偏向が変化する可能性がある。このような偏向により干渉キャビティの高さが変化し、それによって干渉変調器素子によって反射される色に影響を与えるので、異なるキャビティ高さを有する干渉変調器素子を製造する際にこの屈曲を考慮することが望ましい。一実施形態では、多数のキャビティ高さに対応する犠牲材料の多数の蒸着ではなく、単一厚さ犠牲層が塗布され、異なる屈曲を示すポストおよび／またはリベットは、干渉変調器の解放の際に多数のキャビティ高さを作り出す。
【００５９】
図１１は、キャビティを有するＭＥＭＳ装置などの装置を作る方法の一実施形態における特定のステップを示すフロー図である。このようなステップは、図１１に示さない他のステップと共に、例えば図１および７に示す普通のタイプの干渉変調器を製造する過程に存在する可能性がある。図１１の過程のステップの多くは、図９および１０に略図的に示したステップと同様である。図１１の過程を使用して、図１２Ａから１２Ｋに示す様々な未解放および解放干渉変調器などのＭＥＭＳ装置を製造することができる。図１２で示す装置は、より少ない蒸着、マスキングおよびエッチングステップを必要としながら、多数の干渉キャビティ高さを作り出す屈曲コントローラを備えている。図９、１０、１１および１２を参照すると、過程２００は、基板１００が与えられるステップ２０５で始まる。一実施形態では、基板１００はガラスまたはプラスチックなどのあらゆる透明材料を含むことができる。
【００６０】
過程２００は、図９Ａに示すように、基板１００の上に第１の導電層１０２を形成するステップ２１０に進む。第１の導電層１０２は、上に記載したように、単一層構造または多数のサブ層構造であってもよい。
【００６１】
過程２００は、図９Ａに示すように、導電層１０５の少なくとも一部の上に１つまたは複数の他の層、例えば部分反射層１０４および誘電層１０６を形成するステップ２１５に進む。層１０２、１０４および１０６の組み合わせは、図９Ｂおよび図１２に示すように、光学スタック１１０と呼ばれる。
【００６２】
過程２００は、図９Ｂに示すように、犠牲層１１２を形成するステップ２２０に進む。図９、１０、および１２Ａから１２Ｈでは、単一の犠牲層が変形可能な反射層１３０（例えば、高反射層１２２および機械層１２４の両方を含む）と光学スタック１１０の間に形成されている。図１２Ｉ、１２Ｊおよび１２Ｋに示す干渉変調器では、第１の犠牲層１１２Ａが、ステップ２２５で可動反射層１４（高反射層１２２を含む）の形成の前に光学スタック１１０の上に形成される。図１２Ｉ、１２Ｊ、および１２Ｋに示す実施形態では、可動反射層１４は機械層３４によって基板の上に懸架される可動素子と考えることができる。一般性を喪失することなく、可動素子という用語は本明細書では、ＭＥＭＳ装置内のあらゆる可動素子、例えば図９および１０に示すような可動または変形可能な反射層１３０、図１および７に示すような可動反射層１４、１４ａまたは１４ｂのいずれか、または図１２Ｉ、１２Ｊおよび１２Ｋに示すような可動素子１４を記載するために使用される。可動素子１４はパターン化およびエッチングを行った後に蒸着によって形成することができる。可動素子１４を形成した後に、第２の犠牲層１１２Ｂが可動素子１４の上に蒸着される。図９Ｃおよび１０Ａに示すような支持構造開口１１４と、図１２に示すような可動素子１４に機械層３４を取り付けるための開口を形成するために、第２の犠牲層１１２Ｂ（または、単一犠牲層１１２）のその後のパターン化およびエッチングを行なうことができる。好ましい一実施形態では、可動反射層１４（図１２に示す）または変形可能な反射層１３０（図９および１０に示す）と基板の間に犠牲層１１２（または１１２Ａ）を形成する際に、一回の蒸着のみが行なわれる。
【００６３】
干渉変調器の一実施形態では、その後の除去の際に、図１、７および１２の可動層１４または変形可能な反射層１３０と光学スタック１６の間に、略１０００オングストロームから略５０００オングストロームの範囲の厚さの干渉キャビティを形成するように、犠牲層が蒸着される。
【００６４】
図１２Ｉ、１２Ｊおよび１２Ｋに示す二重犠牲層実施形態では、過程２００は、犠牲層１１２Ｂの少なくとも一部および可動素子１４の少なくとも一部の上に機械層３４を形成するステップ２３０に進む。図９および１０の単一犠牲層実施形態では、機械層３４は、高反射層１２２の上に形成された機械層１２４に代えられる。機械層３４および１２４は、同じまたは異なる材料でなっていてもよい。
【００６５】
過程は、屈曲コントローラが形成されるステップ２３５に進む。図１１に示す例示的な過程２００では、犠牲層の除去後に、多数のキャビティ寸法を提供するために、異なる寸法を有する複数の屈曲コントローラが形成される。別の実施形態では、犠牲層の除去の前に、キャビティより小さいかまたは大きいかのいずれかである所望のキャビティ寸法を与えるように、屈曲コントローラが形成される。屈曲コントローラ、例えばポスト構造および／またはリベット構造は、（１つまたは複数の）犠牲層１１２の除去の後に、屈曲コントローラが取り付けられる膜（例えば、変形可能な反射層１３０）の変位を引き起こす。いくつかの例示的な屈曲コントローラの詳細を以下に論じる。
【００６６】
過程２００は、図１０Ｇに示すように、犠牲層１１２が（例えば、エッチングによって）除去されてキャビティ１９を形成するステップ２４０に進む。犠牲層の除去は、例えばＸｅＦ２、Ｆ２またはＨＦなどのエッチャントへの単独のまたは組み合わせての露出によって達成することができる。好ましい一実施形態では、犠牲層１１２のほとんど全てがエッチング過程で除去される。一実施形態では、キャビティ１９は光学スタック１１０と変形可能な反射層１３０の間の干渉キャビティである。キャビティ１９の形成後、得られたＭＥＭＳ装置、例えば干渉変調器は「解放」状態にある。
【００６７】
次に、過程２００のステップ２３５で形成することができる屈曲コントローラのいくつかの例を論じる。例えば、図１２Ａは、基板１００および変形可能な反射層１３０とほぼ平行な寸法１２２のウィング部を有するポスト１２０を備えた未解放の装置、例えば干渉変調器を示している。犠牲層１１２は、基板１００および光学スタック１１０と垂直に測定した厚さ１２６を有する。図１２Ｂは、キャビティ１９を形成する犠牲層１１２の除去後の装置を示している。図１２Ｂの解放された装置は、基板１００および光学スタック１１０と垂直に測定した１２８Ａのキャビティ深度を有する。解放された変形可能層１３０と光学スタック１１０との間のキャビティの深度（参照番号１２８Ａで示す）は、この例では、図１２Ａに示す１２６の未解放のキャビティ深度よりある程度大きい。キャビティ深度の差は、ポスト１２０および変形可能な反射層１３０の組合せ応力によって制御された屈曲によるものである。
【００６８】
図１２Ｃは、基板１００および変形可能な反射層１３０とほぼ平行な寸法１２４のウィング部を有するポスト１２０を備えた、未解放の装置、例えば干渉変調器の第２の例を示している。この例では、犠牲層１１２は、図１２Ａに示す装置と同様に、基板１００および光学スタック１１０と垂直に測定したほぼ同じ厚さ１２６を有する。しかし、図１２Ｃの重なり部分１２４は、図１２Ａの重なり部分１２２より大きい。ポスト１２０の重なり部分１２２および１２４は、上に論じ、図９Ｅに示すようなパターン化およびエッチングステップの結果である。図１２Ｄは、キャビティ１９を形成する犠牲層１１２の除去後の、図１２Ｃの装置を示している。図１２Ｄの解放装置は、基板１００および光学スタック１１０と垂直に測定した１２８Ｂのキャビティ深度を有する。解放された変形可能層１３０と光学スタック１１０の間のキャビティの深度（参照番号１２８Ｂで示す）は、この例では、図１２Ａおよび１２Ｃに示す１２６の未解放のキャビティ深度よりある程度大きく、図１２Ｂに示す解放キャビティ深度１２８Ａより大きい。キャビティ深度の差は、ポスト１２０（図１２Ａの重なり部分１２２に比べると、重なり部分１２４を有する）および変形可能な反射層１３０の組合せ応力によって制御された屈曲によるものである。
【００６９】
図１２Ｅおよび１２Ｇは、屈曲コントローラが変形可能な反射層１３０の上に重なるリベット１５０（上で論じ、図１０に示した）を備えている装置の例を示している。図１２Ｅのリベット１５０は、図１２Ｇのリベット１５０より小さい重なり部分（または、ウィング）を有する（寸法１２３および１２５を参照）。この例では、犠牲層１１２の深度１２７は両方の装置に対してほぼ同じである。しかし、装置の解放後、対応するキャビティ深度は、図１２Ｆの深度１２９Ａおよび図１２Ｈの深度１２９Ｂによって示されるようにかなり変わる可能性がある。
【００７０】
図１２Ｉ、１２Ｊおよび１２Ｋは、様々な屈曲制御ポスト構造１２０およびリベット構造１５０を備えた未解放の干渉変調器の例を示している。図１２Ｉは、機械層３４の上に重なるリベット構造１５０、および機械層３４の下にあるポスト構造を有し、リベット１５０およびポスト１２０は同様の重なり部分を有する。図１２Ｊのリベット構造１５０は、はるかに少ない重なりを示し、ポスト構造１２０はより多い重なりを示す。図１２Ｋは、リベット構造がポスト構造１２０より明らかに多い重なり部分を有する装置を示している。
【００７１】
干渉変調器の製造中、装置の解放の際に（図１２Ｂおよび１２Ｄに示す）、略５００オングストローム以下の可動反射層の上向き屈曲が観察された。しかし、装置の解放の際に（図１２Ｆおよび１２Ｉに示す）、可動反射層の下向き屈曲は普通は起こらない。屈曲コントローラ、例えばポストおよび／またはリベットの寸法および／または材料を変えることによって、膜の大きな上向き屈曲および／または下向き屈曲を得ることができる。例えば、より薄いポストおよび／またはリベット層を蒸着させることにより、より小さな上向き屈曲または大きな下向き屈曲につながる可能性がある。より剛性のある材料で屈曲コントローラを形成することにより、より小さな屈曲につながる可能性がある。上にある屈曲コントローラ、例えばリベットの引張応力を減少させることにより、上向き屈曲が小さくなる可能性がある。下にある屈曲コントローラ、例えばポストの引張応力を減少させることにより、上向き屈曲が小さくなる可能性がある。引張応力は、含まれる装置の一部を収縮させる傾向がある。これに対して、圧縮応力は含まれる装置の一部を膨張させる傾向がある。当業者は、ポスト１２０および／またはリベット１５０の相対寸法を変えることによって、またポスト１２０および／またはリベット１５０の材料を変えることによって、明らかに異なる解放キャビティ深度を得ることができることが分かるだろう。略５０から１００、略１００から１５０、略１５０から２００、略２００から２５０、略２５０から３００、略３００から３５０、略３５０から４００、略４００から４５０、略４５０から５００、略５００から５５０、略５５０から６００、略６００から６５０、略６５０から７００、略７００から７５０、略７５０から８００、略８００から８５０、略８５０から９００、略９００から９５０、略９５０から１０００、略１０００から１０５０、略１０５０から１１００、略１１００から１１５０、略１１５０から１２００オングストローム以上を含む、屈曲、上向きまたは下向きの範囲は、上に論じたように屈曲コントローラの寸法および／または材料性状を変えることによって得ることができる。加えて、略５、１０、１５、２０および２５オングストロームのこれらの範囲へのインクリメントまたはデクリメントが可能である。
【００７２】
本明細書に記載したＭＥＭＳ装置のキャビティ深度を制御する方法は、キャビティを備えたＭＥＭＳ装置、例えば干渉変調器を含む様々な装置の製造にプラスの効果を与える可能性がある。例えば、表１は、様々なポスト構造重なり部が同様の未解放の犠牲層深度を有する干渉変調器内で製造された、一式の実験の結果を要約したものである。それぞれ図１２Ａおよび１２Ｃに示した重なり部１２２および１２４と同様のポスト構造重なり部は、２２２ミクロン×２２２ミクロンである干渉変調器ピクセルに対して１ミクロンから３ミクロンまで変化させた。これらの実験の犠牲層の厚さは、略１１５０オングストロームであった。干渉変調器を解放した後、可動素子と光学スタックの間の（基板と垂直に測定した）未駆動キャビティ深度は、かなり変化した。
【００７３】
【表１】
0005520898.tif 000002
【００７４】
ポスト重なり部の比較的小さい変化は、表１に示す最も浅い場合から最も深い場合までの未駆動キャビティ深度の５０％より大きい変化となった。上に論じるようにポストおよび／またはリベットの寸法および／または材料を変えることによって、さらに大きい変更を示すことができる。検査で使用されたポスト構造により、ポスト構造内の引張応力による間隙寸法の増加につながった（図１２Ｂおよび１２Ｄ参照）。しかし、ポストおよびリベット構造のリベット構造および／または組合せを利用することによって、変形可能な反射層の減少またはたるみ（図１２Ｆおよび１２Ｈに示す）を実現することもできる。上に論じるように、略１０００オームストロングから略５０００オームストロングのキャビティ深度が、干渉変調器には望ましい。略２０００オームストロングから略４０００オームストロングまでのキャビティ寸法の範囲が、可視光を変調するのに好ましく、より小さいかつ／またはより大きいキャビティ寸法をハイパースペクトル光、紫外線光および／または赤外線光を変調するのに使用することができる。略３０％から４０％、略４０％から５０％、略５０％から６０％、略６０％から７０％、略７０％から８０％、略８０％から９０％、略９０％から１００％以上のキャビティ深度の増加を達成することができる。加えて、略１％、２％、３％、４％および５％のこれらの範囲に対するインクリメントまたはデクリメントを得ることができる。
【００７５】
屈曲コントローラの様々な構造がキャビティ深度に与える影響を示した、上に論じた実験に加えて、実験をシミュレーションし、キャビティ深度を制御する追加の能力を与えることもできることを示す分析研究も行なわれた。図１３Ａ〜１３Ｆは、屈曲コントローラ構造の特徴を変更することが装置の解放の際に支持された層の偏向に与える影響を示すように設計された分析研究の結果を示している。研究で使用された分析方程式は、支持している層に含まれた応力と組み合わせた場合に、様々なリベットおよび／またはポスト構造内に含まれた、引張応力および圧縮応力両方の影響をモデル化している。支持構造および支持された層に含まれたモデル化応力は、異なる層が形成される条件によって生じる可能性がある応力を示している。研究では負の応力レベルで示された圧縮応力は、含まれる装置の一部を膨張させる傾向がある。研究では正の応力レベルで示された引張応力は、含まれる装置の一部を収縮させる傾向がある。研究は、ポストおよび／またはリベット構造の様々な組合せを調査した。研究はまた、屈曲コントローラ構造の異なる部分の特定の寸法および／または特徴の範囲が得られる偏向に与える影響をモデル化した。分析された屈曲コントローラ構造の寸法および特徴としては、層厚さ、重なり部長さ、装置の様々な部分の応力レベルが挙げられる。分析は、屈曲コントローラポストおよび／またはリベットと、片持ち梁としての支持された層をモデル化した。分析で使用された構造は、これに限らないが、ＭＥＭＳ装置、光変調装置、および薄膜層の１枚と基板の間、および／または薄膜層の２枚の間にキャビティを有する１枚または複数の薄膜層を備えたあらゆる装置を含むいくつかのタイプの装置のいずれかを代表するものである。
【００７６】
図１３Ａ〜１３Ｆに示された結果は、図１２に示す干渉変調器実施形態に関連して論じる。干渉変調器は、ここで示した分析方法を使用してモデル化することができる装置の一例であり、上に記載した様々な方法を使用して他の装置を分析および製造することもできることに留意すべきである。
【００７７】
第１の例で分析した装置の構成は、Ｎｉからなる１０００オングストローム厚さ（基板１００と垂直に測定）の変形可能な反射層１３０を含んでいる。Ｎｉ層は、典型的な蒸着条件で見られる応力レベルのタイプを代表する４００ＭＰａ引張応力でモデル化されている。装置はまた、２０００オングストローム厚さ（基板と垂直に測定）の酸化物ポスト構造１２０を含んでいる。分析でモデル化された酸化物ポスト構造は、ＳｉＯ２からなっている。ポスト構造は、変形可能な反射層１３０の上に３μｍだけ重なり、重なり部は図１２Ａおよび１２Ｃに示す寸法１２２および１２４によって示すように測定される。ポスト構造は、−４００ＭＰａの圧縮応力でモデル化されている。装置はまた、酸化物リベット構造１５０を含んでおり、リベット構造の厚さ（基板と垂直に測定）は、図１３Ａでは１０００オングストロームであり、図１３Ｂでは水平軸上で可変である。リベット構造は、変形可能な反射層１３０に３μｍだけ重なり、重なり部は図１２Ｅおよび１２Ｇに示す寸法１２３および１２５に示すように測定される。リベット構造の応力は、図１３Ｂに示す分析結果では水平軸上で可変であり、図１３Ｂに示す分析結果では−４００ＭＰａである。図１３Ａおよび１３Ｂは、キャビティ１９につながる犠牲層１１２の解放の際の、変形可能な反射層１３０の得られる偏向を示している。正の偏向値は、図１２Ｂおよび１２Ｄに示すように、基板１００から離れる偏向を示している。負の偏向値は、図１２Ｆおよび１２Ｈに示すように、基板１００に向かう偏向を示している。
【００７８】
図１３Ａの結果は、大きな圧縮応力（より負の値）では、偏向がより小さいことを示しており、−５００ＭＰａ酸化物リベット応力ではちょうど３００オングストロームを超える推定偏向を示している。圧縮応力がゼロまで小さくなると、偏向は大きくなり、ゼロＭＰａ応力レベルでは８００オングストロームより大きい推定偏向を示す。引張応力レベル（負の応力）のリベット構造を形成することによって、さらに大きい値の偏向を得ることができる。全ての偏向が図１３Ａの例では正である（基板から離れる）理由は、−４００ＭＰａの組合せ酸化物ポスト応力、および４００ＭＰａの変形可能な反射層応力は両方とも、分析した酸化物リベット応力レベルが克服しない正の偏向の一因となることである。負の偏向値を含む、より小さい偏向値は、より負の圧縮リベット応力レベルを加えるステップ、圧縮した酸化物ポストの厚さを小さくするステップ、酸化物ポストの圧縮応力を小さくするステップ、圧縮した酸化物ポストの厚さを大きくするステップ、圧縮した酸化物リベットの厚さを大きくするステップ、圧縮した酸化物ポストの重なり長さを小さくするステップ、圧縮したリベットの重なり長さを大きくするステップ、および当業者に知られている他の方法を含むいくつかの方法によって得ることができる。これらの方法は全て、上向き偏向の一因である装置の部分（例えば、圧縮したポスト１２０および伸ばした変形可能な反射層１３０）のエネルギーレベルを小さくする、かつ／または下向き偏向の一因である装置の部分（例えば、圧縮したリベット１５０）のエネルギーレベルを大きくするように働く。
【００７９】
図１３Ｂの結果は、圧縮した酸化物リベット１５０の厚さが大きくなる（下向き偏向の一因であるエネルギーが大きくなる）と、犠牲層１１２の解放の際に偏向が小さくなり、さらに略２０００オームストロングより大きいリベット厚さでは負の値になることを示している。
【００８０】
次の例は、−４００ＭＰａの圧縮応力を有する２０００オームストロング厚さの酸化物ポスト１２０と、−４００ＭＰａの圧縮応力を有する１０００オームストロング厚さの酸化物リベット１５０と、４００ＭＰａの引張応力を有する１０００オームストロング厚さの変形可能な反射Ｎｉ層１３０とを含んでいる。ポスト１２０（図１２Ａおよび１２Ｃの寸法１２２および１２４を参照）およびリベット１５０（図１２Ｅおよび１２Ｇの寸法１２３および１２５を参照）の重なり長さは等しく、略２μｍから略６μｍまで変化する。図１３Ｃは、犠牲層１１２の解放の際の変形可能な反射層１３０の推定偏向を示している。ポスト１２０およびリベット１５０の両方の重なり長さを大きくすることにより、基板１００から離れる偏向が大きくなる。上記の場合と同様に、圧縮されたポスト１２０および伸ばされた変形可能な反射層１３０は両方とも上向き偏向の一因となり、圧縮されたリベット１５０は下向き偏向の一因となる。この場合、層１３０およびポスト１２０の組合せエネルギーはリベット１５０のエネルギーより大きく、偏向は全て正である。酸化物ポスト１２０および酸化物リベット１５０の重なり長さを略２μｍから略６μｍまで変えることによって、層１３０の偏向を略２００オームストロングから略１７００オームストロングまで変えることができる。
【００８１】
図１３Ｄは、酸化リベットがないことを除いて、図１３Ｃと同様の場合に対する、犠牲層１１２の解放の際の変形可能な反射層１３０の偏向を示している。この例では、変形可能な反射層１３０の正の偏向はリベットのないものよりはるかに大きい。というのは、圧縮されたリベットはポスト１２０および偏向可能な反射層１３０によって生じる上向き偏向に対して作用していないからである。酸化物ポスト１２０の重なり長さを略２μｍから略６μｍまで変えることによって、層１３０の偏向を略５００オームストロングから略５５００オームストロングまで変えることができる。
【００８２】
図１３Ｅは、３μｍの固定酸化物ポスト１２０（図１２Ａおよび１２Ｃの寸法１２２および１２４を参照）および様々な酸化物ポスト応力レベルを備えた、図１３Ｄ（酸化物リベットを備えていない）ものと同様の場合に対する、犠牲層１１２の解放の際の変形可能な反射層１３０の偏向を示している。この例では、変形可能な反射層１３０の正の偏向は、酸化物ポスト応力のより負の値（より低い圧縮応力レベル）に対して減少する。５００ＭＰａの圧縮酸化物ポスト応力レベルでは、犠牲層１１２の解放の際の変形可能な反射層１３０の上向き偏向は略１６００オームストロングであり、ゼロ応力レベルでは略３５０オームストロングである。
【００８３】
最後の例は、−４００ＭＰａの圧縮応力を有する２０００オームストロング厚さの酸化物ポスト１２０と、−２００ＭＰａの圧縮応力を有する１０００オームストロング厚さの酸化物リベット１５０と、４００ＭＰａの引張応力を有する１０００オームストロング厚さの変形可能な反射Ｎｉ層１３０とを含んでいる。ポスト１２０（図１２Ａおよび１２Ｃの寸法１２２および１２４を参照）およびリベット１５０（図１２Ｅおよび１２Ｇの寸法１２３および１２５を参照）の重なり長さは等しく、略２μｍから略６μｍまで変化する。図１３Ｆは、犠牲層１１２の解放の際の変形可能な反射層１３０の推定偏向を示している。ポスト１２０およびリベット１５０の両方の重なり長さを大きくすることにより、基板１００から離れる偏向が大きくなる。上記の場合と同様に、圧縮されたポスト１２０および伸ばされた変形可能な反射層１３０は両方とも上向き偏向の一因となり、圧縮されたリベット１５０は下向き偏向の一因となる。この場合、層１３０およびポスト１２０の組合せ応力レベルはリベット１５０の応力レベルより大きく、偏向は全て正である。酸化物ポスト１２０および酸化物リベット１５０の重なり長さを略２μｍから略６μｍまで変えることによって、層１３０の偏向を略２５０オームストロングから略２５００オームストロングまで変えることができる。
【００８４】
上に論じた例の分析研究は、屈曲コントローラ構造および／または他の層を作り出す様々な部分の寸法および／または特徴の変更が、装置の解放の際の支持された層の偏向に影響を与える可能性があることを示している。当業者は、解放された装置のキャビティ深度を変更するために、同様のタイプの装置の部分を変更する他の方法を認識することができるだろう。
【００８５】
未解放の干渉変調器の一実施形態は、光を反射させる第１の手段と、光を反射させる第２の手段と、エッチングによって除去可能である、第２の反射手段を支持する第１の手段と、第２の反射手段を支持し、第１の支持手段の除去の際に第１の反射手段と第２の反射手段の間に第１の支持手段の深度より略３０パーセント以上大きい深度のキャビティを形成する第２の手段とを含んでおり、深度は第１の反射手段と垂直に測定される。図９および１２を参照すると、この実施形態の態様は、第１の反射手段が部分反射層１０４である場合、第２の反射手段が可動反射層１４である場合、第１の支持手段が犠牲層１１２である場合、および第２の支持手段がポスト構造１２０およびリベット構造１５０の少なくとも一方である場合を含んでいる。
【００８６】
未解放の干渉変調器の別の実施形態は、光を反射させる第１の手段と、光を反射させる第２の手段と、第２の反射手段を支持する第１の手段と、第２の反射手段を支持し、第１の支持手段の除去の際に第１の反射手段に向かう第２の反射手段の変位に影響を与える第２の手段とを含んでおり、第１の支持手段がエッチングによって除去可能である。図９および１２を参照すると、この実施形態の態様は、第１の反射手段が部分反射層１０４である場合、第２の反射手段が可動反射層１４である場合、第１の支持手段が犠牲層１１２である場合、および第２の支持手段がポスト構造１２０およびリベット構造１５０の少なくとも一方である場合を含んでいる。
【００８７】
上記の詳細な説明は、様々な実施形態に適用したように本発明の新規の特性を示し、記載し、指摘しているが、例示した装置または過程の形および詳細の様々な省略、置換および変更を、当業者が本発明の精神から逸脱することなく加えることができることが分かるだろう。分かるように、本発明は、いくつかの特性を互いに別個に使用または実施することができるので、本明細書に記載した特性および利点の全てを提供しない形で実施することもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１２ａ  干渉変調器
１２ｂ  干渉変調器
１４  可動反射層、可動素子
１４ａ  可動反射層
１４ｂ  可動反射層
１６ａ  光学スタック
１６ｂ  光学スタック
１８  ポスト、支持体
１９  間隙、キャビティ
２０  透明基板
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２４  行ドライバ回路
２６  列ドライバ回路
２７  ネットワークインターフェイス
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイまたはパネル
３２  テザー
３４  変形可能層
４０  ディスプレイ装置
４１  ハウジング
４２  支持ポストプラグ
４３  アンテナ
４４  バス構造
４５  スピーカ
４６  マイク
４７  トランシーバ
４８  入力装置
５０  電力供給装置
５２  調整ハードウェア
１００  基板
１０２  導電層
１０４  部分反射層
１０５  導電層
１０６  誘電層
１１０  光学スタック
１１２  犠牲層
１１２Ａ  第１の犠牲層
１１２Ｂ  第２の犠牲層
１１４  開口
１１８  ポスト層、支持ポスト材料
１２０  ポスト
１２２  高反射層
１２３  寸法
１２４  機械層
１２５  寸法
１２６  厚さ
１２７  深度
１２８Ａ  深度
１２８Ｂ  深度
１２９Ａ  深度
１２９Ｂ  深度
１３０  変形可能な反射層
１３５  ＭＥＭＳ装置
１４０  干渉変調器素子
１４２  リベット層
１５０  リベット構造
８００  製造過程
【図１】
0005520898.tif 000003
【図２】
0005520898.tif 000004
【図３】
0005520898.tif 000005
【図４】
0005520898.tif 000006
【図５Ａ】
0005520898.tif 000007
【図５Ｂ】
0005520898.tif 000008
【図６Ａ】
0005520898.tif 000009
【図６Ｂ】
0005520898.tif 000010
【図７Ａ】
0005520898.tif 000011
【図７Ｂ】
0005520898.tif 000012
【図７Ｃ】
0005520898.tif 000013
【図７Ｄ】
0005520898.tif 000014
【図７Ｅ】
0005520898.tif 000015
【図８】
0005520898.tif 000016
【図９Ａ】
0005520898.tif 000017
【図９Ｂ】
0005520898.tif 000018
【図９Ｃ】
0005520898.tif 000019
【図９Ｄ】
0005520898.tif 000020
【図９Ｅ】
0005520898.tif 000021
【図９Ｆ】
0005520898.tif 000022
【図９Ｇ】
0005520898.tif 000023
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１２Ｉ】
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【図１２Ｊ】
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【図１２Ｋ】
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