(57)【要約】【課題】モジュレータ内における熱反応を処理するためのデバイス及び方法【解決手段】インターフェロメトリックモジュレータは、一方の表面が他方の表面の前部に蒸着されている２つの表面の間の間隔を変えることによって、該２つの表面から反射される光波の間において建設的な及び／又は破壊的な干渉を選択的に作り出す。該希望される間隔は、一方の表面又は両方の表面を変形させることによって達成させることができる。特定の表面に関わる加熱素子は、該表面のうちの１方の表面又は両方の表面を形成する材料を加熱することによって変形を引き起こす。該変形量は、加えられる熱量を変えることによって変えられ、その結果該表面間の距離を制御することが可能になり、それによって希望される建設的な及び／又は破壊的な干渉が作り出される。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉型光変調デバイスであって、
部分的反射部と、
温度変化に反応して前記部分的反射部に関して移動する熱反応性移動可能部と、
前記部分的反射部と前記移動可能部との間の距離を変えるために前記移動可能部を加熱するように構成された熱源と、を具備する干渉型光変調デバイス。
【請求項２】
前記熱源は、前記移動可能部と接触している、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。  
【請求項３】
前記熱源は、抵抗加熱器である、請求項２に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項４】
前記抵抗加熱器は、金属ワイヤを具備する、請求項３に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項５】
前記熱源は、間に配置されておりさらに前記金属ワイヤを前記移動可能部から電気的に絶縁させる誘電材料を具備する、請求項４に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項６】
前記誘電材料は、酸化物である、請求項５に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項７】
前記金属は、ニッケル、クロム、ニッケル合金、クロム合金及びニッケル−クロム合金を具備するグループから選択される、請求項５に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項８】
前記移動可能部は、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金、アルミ合金、ニッケル−アルミ合金、金、プラチナ、ロジウム、銅及び銀を具備するグループから選択された熱反応性材料を具備する、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項９】
前記移動可能部は、前記熱反応性材料層を具備する、請求項８に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１０】
前記移動可能部は、少なくとも２つの材料層を具備し、前記材料層は、異なった熱膨張係数を有する、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１１】
前記移動可能部は、バイメタルサンドイッチ構造を具備する、請求項１０に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１２】
前記バイメタルサンドイッチ構造は、ニッケル又は銅を具備する層及び鉄又はチタンを具備するもう１つの層を具備する、請求項１１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１３】
前記移動可能部は、熱反応性材料を具備する支持体に一定の間隔を持たせて取り付けられている鏡である、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１４】
前記部分的反射部は、固定された位置を有する、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１５】
前記熱源と電気的に通じている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ているプロセッサと、
前記プロセッサと電気的に通じているメモリ装置と、をさらに具備する、請求項１に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１６】
少なくとも１つの信号を前記熱源に送るように構成された第１のコントローラと、
前記画像データの少なくとも一部分を前記第１のコントローラに送るように構成された第２のコントローラと、をさらに具備する、請求項１５に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１７】
前記画像データを前記プロセッサに送るように構成された画素ソースモジュールをさらに具備する、請求項１５に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１８】
前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、及び送信機のうちの少なくとも１つを具備する、請求項１７に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項１９】
入力データを受け取りさらに前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスをさらに具備する、請求項１５に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項２０】
複数の微小機械表示素子を具備するディスプレイデバイスであって、各表示素子は、
透過層と、
前記透過層と平行でありさらに熱反応性材料によって前記透過層から一定の間隔を持たせて支持されている反射層と、
前記熱反応性材料と熱的に通じている加熱素子と、を具備する、ディスプレイデバイス。
【請求項２１】
前記加熱素子は、抵抗加熱器である、請求項２０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２２】
各表示素子は、前記加熱器に電気的に結合されたスイッチをさらに具備し、前記スイッチは、前記加熱器内を流れる電流を調整し、それによって前記加熱器の温度を調節する、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２３】
前記スイッチは、トランジスタである、請求項２２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２４】
各表示素子に関する前記スイッチは、独立して制御可能である、請求項２２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２５】
前記表示素子は、グループ別に構成されており、各グループに関する前記加熱器に電気的に結合されたスイッチは、前記加熱器内を流れる電流を調整し、それによって前記加熱器の温度を調節するように構成されている、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２６】
前記グループは、表示素子ロー又は表示素子コラムを具備する、請求項２５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２７】
前記加熱素子に熱エネルギーを提供するための熱源をさらに具備し、前記加熱素子は、熱吸収材料を具備する、請求項２０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２８】
電磁放射線を変調する方法であって、
温度変化に反応して移動する熱反応性部と、温度モジュレータと、第１の部分的反射面と、前記第１の反射面から一定の間隔を持たせて配置され、前記第１の表面に概して平行な第２の表面と、を具備する微小機械デバイスであって、前記熱反応性部の移動は、前記第１の表面と前記第２の表面との間の距離を変化させる微小機械デバイス、を提供することと、
前記温度モジュレータを調整して前記熱反応性部の温度を変化させ、それによって前記第１の表面と前記第２の表面との間の距離を変えること、とを具備する方法。
【請求項２９】
前記距離を変えることは、前記第１の表面及び前記第２の表面に当たる電磁波の干渉挙動を変える、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記電磁波は、可視光波である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記距離を変えることは、希望される光周波数を中心とする建設的干渉を作り出す、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記距離を変えることは、複数の希望される光周波数を中心とする建設的干渉を作り出すために前記第１の表面を前記第２の表面から複数の距離の地点に配置することを具備する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記温度を変化させることは、前記温度モジュレータから前記熱反応性部に熱を伝えることを具備する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記熱を伝えることは、前記熱反応性部を熱伝導により加熱することを具備し、前記温度モジュレータは、抵抗加熱器である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記温度モジュレータを調整することは、前記抵抗加熱器に流れる電流レベルを３つ以上のレベルの間で変えることを具備する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
微小機械デバイスを製造する方法であって、
第１の反射層を形成することと、
前記第１の反射層から一定の間隔を持たせて配置された第２の反射層を形成することと、
前記第２の反射層と熱的に通じている加熱素子を形成すること、とを具備する方法。
【請求項３７】
前記第２の反射層は、熱膨張性金属を具備する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記加熱素子と前記熱膨張性金属との間に電気的絶縁体を形成することをさらに具備する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記加熱素子を形成することは、金属ワイヤを形成することを具備する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の反射層及び前記第２の反射層のうちの少なくとも１つは、部分的に透明である、請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法によって形成されたインターフェロメトリックモジュレータ。
【請求項４２】
インターフェロメトリックモジュレータであって、
透過層と、
反射層と、
熱エネルギーを用いて前記反射層の移動を行うための手段と、を具備するインターフェロメトリックモジュレータ。
【請求項４３】
干渉型光変調デバイスであって、
光を部分的に反射させるための第１の手段と、
温度変化に反応して前記第１の部分的反射手段に関して移動するように構成された、光を反射させるための第２の手段と、
前記第１の部分的反射手段と前記第２の反射手段との間の距離を変化させるために前記第２の反射手段を加熱するための手段と、を具備する干渉型光変調デバイス。
【請求項４４】
前記第１の部分的反射手段は、部分的反射面を具備する、請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４５】
前記第２の反射手段は、反射面を具備する、請求項４３に記載の干渉型光変調デバイス。
【請求項４６】
前記加熱するための手段は、熱源を具備する、請求項４３に記載の干渉型光変調デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関するものである。本発明は、より具体的には、光波の建設的干渉及び／又は破壊的干渉を選択的に作り出すためのデバイス及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械要素、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械要素は、基板及び／又は蒸着させた材料層の一部をエッチングによって除去するか又は材料層を追加することによって電気デバイス及び電気機械デバイスを形成する、蒸着、エッチング、及び／又はその他のマイクロ加工プロセスを用いて製作することができる。ＭＥＭＳデバイスの１つの型はインターフェロメトリックモジュレータ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ばれている。本出願明細書において用いられているインターフェロメトリックモジュレータ又はインターフェロメトリック光モジュレータ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）という用語は、光学干渉原理を用いて選択的に光を吸収する及び／又は反射させるデバイスを指している。いくつかの実施形態においては、インターフェロメトリックモジュレータは、一対の伝導性プレートを具備しており、これらのプレートの１方又は両方は、全体又は一部が透明及び／又は反射性であり、適切な電気信号を加えると相対運動をすることができる。１つの特定の実施形態においては、１方のプレートは、基板上に蒸着された静止層を具備しており、他方のプレートは、エアギャップによって該静止層から分離された金属膜を具備している。本出願明細書においてさらに詳細に説明されているように、１つのプレートを基準にしたもう１つのプレートの位置は、インターフェロメトリックモジュレータ上への入射光の光学上の干渉を変化させることができる。これらのデバイスは非常に広範な用途を有しており、当業においては、既存製品を改良する際に及びまだ開発されていない新製品を製造する際にこれらの型のデバイスの特長を活用できるようにするためにこれらの型のデバイスの特性を利用及び／又は変更することが有益になる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの側面においては、本発明は、干渉型光変調デバイス（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を提供する。該干渉型光変調デバイスは、部分的反射部と、熱に反応する移動可能部と、熱源と、を含む。該熱に反応する移動可能部は、温度変化に反応して、該部分的反射部に関して移動する。該熱源は、該部分的反射部と該移動可能部との間の距離を変化させるために該移動可能部を加熱するように構成されている。本発明のもう１つの側面においては、該干渉型光変調デバイスは、該熱源と電気的に通じておりさらに画像データを処理するように構成されたプロセッサ、及び、該プロセッサと電気的に通じているメモリ装置を含む。
【０００４】
さらにもう１つの側面においては、本発明は、複数の微小機械表示素子を有するディスプレイデバイスを提供する。各表示素子は、透過層と、反射層と、加熱素子と、を含む。該反射層は、該透過層と平行であり、さらに、熱反応性材料によって、該透過層から一定の間隔を持たせて支持されている。該加熱素子は、該熱反応性材料と熱的に通じている。
【０００５】
もう１つの側面においては、本発明は、電磁放射線を変調するための方法を提供する。該方法は、熱反応性部と、温度モジュレータと、第１の部分的反射面と、該第１の部分的反射面から一定の間隔を持たせて配置されかつ該第１の部分的反射面と概して平行に配置された第２の表面と、を含む微小機械デバイスを提供することを含む。該熱反応性部は、温度変化に反応して移動する。該方法は、さらに、該温度モジュレータを調整して該熱反応性部の温度を変化させ、それによって該第１の表面と該第２の表面との間の距離を変化させることを含む。
【０００６】
さらにもう１つの側面においては、本発明は、微小機械デバイスを生産するための方法を提供する。該方法は、第１の反射層を形成することと、該第１の反射層から一定の間隔で配置された第２の反射層を形成することと、該第２の反射層と熱的に通じている加熱素子を形成すること、とを含む。もう１つの側面においては、本発明は、この方法によって形成されたインターフェロメトリックモジュレータを提供する。
【０００７】
さらにもう１つの側面においては、本発明は、インターフェロメトリックモジュレータを提供する。該インターフェロメトリックモジュレータは、透過層と、反射層と、熱エネルギーを用いて該反射層の移動を作動させるための手段と、を含む。
【０００８】
さらにもう１つの側面においては、本発明は、光を部分的に反射させるための第１の手段を具備するインターフェロメトリックモジュレータデバイスを提供する。該デバイスは、温度変化に反応して該第１の部分的反射手段に関して移動するように構成された光を反射させるための第２の手段をさらに具備する。該デバイスは、該第１の部分的反射手段と該第２の反射手段との間の距離を変化させるために該第２の反射手段を加熱するための手段をさらに具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に示した詳細な説明は、本発明のいくつかの具体的な実施形態を対象にしたものである。しかしながら、本発明は、数多くの異なった形で具体化することが可能である。本説明では図面を参照しており、同一のものについては図面全体に渡って同一の参照数字を付してある。以下の説明から明らかになるように、本実施形態は、動画（映像、等）又は静止画（静止画像、等）のいずれであるかにかかわらず、さらに、テキスト又は絵のいずれであるかにかかわらず、画像を表示するように構成されているあらゆる装置において実装することができる。さらに具体的には、本実施形態は、非常に様々な電子機器、例えば、移動電話、無線装置、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、携帯式コンピュータ、ポータブルコンピュータ、ＧＰＳ受信装置／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲームコンソール、腕時計、柱時計、計算器、テレビモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、自動車の表示盤（オドメーターの表示盤、等）、コックピットの制御盤及び／又は表示盤、カメラのディスプレイ(車両内のリアビューカメラのディスプレイ、等)、電子写真、電子広告掲示板又は看板、プロジェクター、建築構造物、梱包、美的構造物（宝石上におけるイメージの表示、等）（但し、これらの電子機器に限定するものではない）の内部に又はこれらの電子機器と関連させて実装することができるようにすることが企図されている。さらに、本出願明細書において説明されているＭＥＭＳデバイスと同様の構造を有するＭＥＭＳデバイスは、電子式開閉装置等の表示以外の用途においても使用することができる。
【００１０】
以下においてさらに詳細に説明されているように、インターフェロメトリックモジュレータにおける光の吸収又は反射の知覚は、一般的には、一対の伝導性プレート間における静電引力を変化させることによって変えられる。該静電引力は、該伝導性プレートにおいて発生する電圧に起因する。該インターフェロメトリックモジュレータに関して生じる可能性がある状態は、１）静電引力が存在しない状態、又は２）静電引力が存在する状態の２つの状態であることが高く評価されることになる。該第１の状態においては、これらの２つのプレート間の間隔は、解放状態にある該プレートによって決定される。該第２の状態においては、該プレートは、一般的には、互いに接触するまで又はこれらのプレートのうちの１方のプレートが物理的な止め部に当たるまで互いに近づく。インターフェロメトリックモジュレータは、一般的には、これらの２つの状態を交互させることによってバイナリ方式又はデジタル方式で機能し、ある所定の周波数において、破壊的干渉又は建設的干渉を作り出すか又は該干渉を作り出さない。これらのインターフェロメトリックモジュレータ内のプレートは、互いを基準にした２つの距離の間を交互するため、該プレートがいずれかの状態にある場合における特定の破壊的干渉周波数又は建設的干渉周波数は、一般的には、これらの相対的距離に基づいて決定されることが高く評価されることになる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態においては、透過層に関する反射層の移動は、熱エネルギーによって作動される。該透過層は、部分的反射性であり、さらに、光が透過して該反射層まで達することも可能にする。好ましいことに、これらの層のうちの１つの層または両層を形成する材料、又は、これらの層のうちの１つの層または両層を支持する材料は、温度の関数として収縮すること、膨張すること、又はその他の原理で形状を変えることができる熱反応性材料を含む。いくつかの好ましい実施形態においては、該透過層は、好ましいことに、該反射層が該透過層に関して移動可能である間は静止状態を維持する。又、熱エネルギーが該熱反応性材料の形状の変化を作動させ、該形状の変化が該反射層を動かす。好ましいことに、該熱反応性材料の温度を調節することによって該材料の形状の変化量を調節することができ、それによって該透過層と該反射層との間の間隔を希望に応じて変化させることが可能になる。従って、該熱反応性材料に加えられる熱エネルギーを変化させることによって、アナログ方式による破壊的／建設的干渉周波数の制御を達成させることができる。
【００１２】
該熱反応性材料の温度は、熱エネルギーを加えることによって調節され、この場合には、好ましいことに該材料と接触している加熱素子（例えば、抵抗加熱器、等）からの伝導性の熱移動であり、この伝導性の熱移動は好ましいことである。さらに、該熱反応性材料への熱移動は、その他の形態の熱移動（例えば、赤外線光源からの放射熱の移動、等）も可能であることが高く評価されることになる。いくつかの実施形態においては、熱エネルギーは、様々な介在導体を通じて該熱反応性材料まで移動させることができる。例えば、赤外線光源等からの熱エネルギーを吸収し次に該熱エネルギーを該熱反応性材料まで移動させるために該加熱素子を使用することができる。
【００１３】
静電引力によって制御される透過層及び反射層を有するインターフェロメトリックＭＥＭＳ表示素子を備えたインターフェロメトリックモジュレータディスプレイの１つの実施形態が図１に例示されている。これらのデバイスにおいて、画素は、明るい状態又は暗い状態のいずれかである。明るい（「オン」又は「開いた」）状態においては、該表示素子は、入射可視光の大部分をユーザーに対して反射させる。暗い（「オフ」又は「閉じた」）状態においては、該表示素子は、ユーザーに対して入射可視光をほとんど反射させない。該「オン」状態及び「オフ状態」の光反射特性は反転させることができ、実施形態に依存する。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラーディスプレイを考慮して、主に選択された色において反射するように構成させることができる。
【００１４】
図１は、ビジュアルディスプレイの一連の画素内の２個の隣接する画素を描いた等大図であり、各画素は、ＭＥＭＳインターフェロメトリックモジュレータを具備している。いくつかの実施形態においては、インターフェロメトリックモジュレータディスプレイは、これらのインターフェロメトリックモジュレータのロー／コラムアレイ（横列／縦列）を具備している。各インターフェロメトリックモジュレータは、一対の反射層を含んでいる。これらの一対の反射層は、可変でかつ制御可能な距離に互いに配置されており、少なくとも１つの可変寸法を有する共鳴光学空洞を形成している。１つの実施形態においては、該反射層のうちの１つは、２つの位置の間を移動させることができる。第１の位置（本出願明細書では解放状態と呼んでいる）においては、該移動可能な反射層は、固定された部分的反射層から相対的に遠く離れた距離に配置されている。第２の位置においては、該移動可能な層は、該部分的反射層のほうにより近づけて配置されている。これらの２つの層から反射された入射光は、該移動可能な反射層の位置に依存して建設的に又は破壊的に干渉し、各画素に関して全体的な反射状態又は非反射状態を作り出す。
【００１５】
図１において、画素アレイのうちの描かれた部分は、２つの隣接するインターフェロメトリックモジュレータ１２ａ及び１２ｂを含む。左側のインターフェロメトリックモジュレータ１２ａにおいては、移動可能で反射能力が高い反射層１４ａが、固定された部分的反射層１６ａから予め決められた距離にある位置において解放状態になっている。右側のインターフェロメトリックモジュレータ１２ｂにおいては、移動可能で反射能力が非常に高い反射層１４ｂが、固定された部分的反射層１６ｂに隣接した作動位置にある。
【００１６】
上記の固定層１６ａ及び１６ｂは、電導性で、部分的に透明でさらに部分的反射性であり、例えば、各々がクロム及びインジウム−スズ酸化物から成る１つ以上の層を透明な基板２０上に蒸着することによって製作する。後述するように、これらの層は、平行なストリップから成るパターンが付けられており、ディスプレイデバイス内においてロー電極を形成している。移動可能層１４ａ及び１４ｂは、ポスト１８の頂部に蒸着した（ロー電極１６ａ及び１６ｂと直交の）蒸着金属層の一連の平行ストリップとして及びポスト１８間に蒸着した介在犠牲材料として形成することができる。該犠牲材料をエッチングによって取り除くと、変形可能な金属層が定められたエアギャップ１９よって固定金属層から分離される。変形可能な層には伝導性が高い反射性材料（アルミニウム、等）を用いることができ、これらのストリップは、ディスプレイデバイス内においてコラム電極を形成する。
【００１７】
図１において画素１２ａによって例示されているように、電圧が印加されていない状態では、空洞１９は層１４ａ及び１６ａの間にとどまっており、変形可能層は、機械的に解放された状態になっている。しかしながら、選択したロー及びコラムに電位差を印加すると、対応する画素におけるロー電極及びコラム電極の交差部において形成されているコンデンサが荷電され、静電力がこれらの電極を引き寄せる。図１内の右側の画素１２ｂによって例示されているように、電圧が十分に高い場合は、移動可能層が変形されて固定層に押しつけられる（本図に示していない誘電材料を固定層に蒸着することによって短絡を防止すること及び分離距離を制御することができる）。この挙動は、印加した電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射性対非反射性画素状態を制御することができるロー／コラム作動は、従来のＬＣＤ及びその他の表示技術において用いられている作動と多くの点で類似している。
【００１８】
図２乃至５は、表示用途においてインターフェロメトリックモジュレータアレイを用いるための１つの典型的なプロセス及びシステムを例示した図である。
【００１９】
図２は、本発明のいくつかの側面を組み入れることができる電子デバイスの１つの実施形態を例示したシステムブロック図である。この典型的実施形態においては、該電子デバイスはプロセッサ２１を含んでおり、該プロセッサ２１は、あらゆる汎用の単チップ又は多チップのマイクロプロセッサ（例えば、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＩ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＩＩ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  Ｐｒｏ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、ＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）、等）、又は、あらゆる専用マイクロプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイ、等）にすることができる。当業においては従来の方法であるが、プロセッサ２１は、１つ以上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。プロセッサ２１は、オペレーティングシステムを実行することに加えて、１つ以上のソフトウェアアプリケーション（例えば、ウェブブラウザー、電話に関するアプリケーション、電子メールプログラム、又はその他のあらゆる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。
【００２０】
１つの実施形態においては、プロセッサ２１は、アレイコントローラ２２と通信するようにも構成されている。１つの実施形態においては、アレイコントローラ２２は、表示アレイ又はパネル３０に信号を提供するロードライバ回路２４及びコラムドライバ回路２６を含む。図１に示した該アレイの横断面は、図２では線１−１によって示してある。ＭＥＭＳインターフェロメトリックモジュレータにおいては、ロー／コラム作動プロトコルは、図３に示したこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。例えば、移動可能層を解放状態から作動状態に変形させるためには１０Ｖの電位差が必要である。しかしながら、同値から電圧を減じたときには、移動可能層は、電圧が低下して再び１０Ｖよりも低くなる間にその状態を維持する。図３に示した典型的実施形態においては、移動可能層は、電圧が２Ｖよりも低くなるまで完全には解放されない。このため、図３に示した例においては、約３乃至７Ｖの電圧範囲が存在しており、デバイスが解放された状態又は作動された状態において安定している印加電圧の窓が存在している。本出願明細書では、この窓を「ヒステリシスウインドー」又は「安定ウインドー」と呼んでいる。図３に示したヒステリシス特性を有する表示アレイの場合は、ローストローブ中に、ストローブされたロー内の作動対象画素が約１０Ｖの電圧差にさらされ、さらに、解放対象画素が約ゼロＶの電圧差にさらされることになるように、ロー／コラム作動プロトコルを設計することができる。ストローブ後は、画素は、約５Ｖの定常状態電圧差にさらされ、このため、ローストローブによって置かれたあらゆる状態にとどまる。本例においては、各画素は、書かれた後には、３乃至７Ｖの「安定ウインドー」内において電位差にさらされる。この特長は、図１に示した画素設計を、作動状態又は先在する解放状態のいずれであるかにかかわらず同じ印加電圧状態の下で安定させることになる。インターフェロメトリックモジュレータの各画素は、作動状態又は解放状態のいずれであるかにかかわらず、本質的には、固定反射層及び移動可能反射層によって形成されたコンデンサであるため、この安定状態は、電力散逸がほとんどゼロの状態でヒステリシスウインドー内のある１つの電圧において保持することができる。本質的に、印加電位が固定されている場合は、画素内には電流は流れ込まない。
【００２１】
典型的な用途においては、第１のロー内の所望の作動画素の組に従ってコラム電極の組を選択することによって表示フレームを製造する。次に、ローパルスをロー１電極に加え、選択されたコラムラインに対応する画素を作動させる。次に、選択されたコラム電極の組を変更し、第２ロー内の希望される作動画素の組に対応させる。次に、ロー２電極にパルスを加え、選択されたコラム電極に従ってロー２内の該当画素を作動させる。この際、ロー１の画素は、ロー２のパルスによる影響を受けず、ロー１のパルス中に設定された状態にとどまる。このプロセスが一連のロー全体に関して逐次的に繰り返されることによって表示フレームが製造される。一般的には、これらの表示フレームは、所望の何らかの１秒当たりのフレーム数の時点において、該プロセスを連続的に繰り返すことによって一新されるか及び／又は新しい表示データによって更新される。画素アレイのロー電極及びコラム電極を駆動して表示フレームを製造するためのプロトコルは非常に様々であることがよく知られており、これらのプロトコルを、インターフェロメトリックモジュレータを利用するディスプレイとともに使用することができる。
【００２２】
図４、図５Ａ及び図５Ｂは、図２の３ｘ３のアレイ上において表示フレームを製造するための１つの可能な作動プロトコルを例示した図である。図４は、図３のヒステリシス曲線を示している画素に関して使用することができる一組のコラム／ロー電圧レベルを示した図である。図４の実施形態において、画素を作動させることは、該当するコラムを−Ｖｂｉａｓに設定すること及び該当するローを＋ΔＶに設定することが関わっており、これらの電圧は、−５Ｖ及び＋５Ｖにそれぞれ該当する。画素の解放は、該当するコラムを＋Ｖｂｉａｓに設定してさらに該当するローを同じ＋ΔＶに設定し、該画素においてゼロボルトの電位差を作り出すことによって達成させる。ロー電圧がゼロボルトに保持されているローにおいては、画素は、コラムが＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓのいずれであるかにかかわらず、最初に置かれていた状態において安定している。同じく図４において例示されているように、上述した電圧と反対の極性を有する電圧を使用可能であること、例えば、画素を作動させることは、該当するコラムを＋Ｖｂｉａｓに設定すること及び該当するローを−ΔＶに設定することを含めることが可能である点が高く評価されることになる。この実施形態においては、画像の解放は、該当するコラムを−Ｖｂｉａｓに設定して該当するローを同じ−ΔＶに設定し、該画素においてゼロボルトの電位差を作り出すことによって達成させる。
【００２３】
図５Ｂは、図２の３ｘ３のアレイに加えた一連のロー信号及びコラム信号を示したタイミング図であり、結果的には、図５Ａに示した表示配置になる（同図における作動画素は非反射性である）。図５Ａに示したフレームを書く前においては、画素はあらゆる状態になることが可能であり、本例では、すべてのローが０Ｖ、すべてのコラムが＋５Ｖである。これらの電圧を印加した状態では、すべての画素は、印加以前における作動状態又は解放状態で安定している。
【００２４】
図５Ａのフレームにおいては、画素（１、１）、（１、２）、（２、２）、（３、２）及び（３、３）を作動させる。該作動させるためには、ロー１に関する「ラインタイム」中に、コラム１及び２を−５Ｖに設定し、コラム３を＋５Ｖに設定する。この場合、すべての画素が３Ｖ乃至７Ｖの安定ウインドー内にとどまっているためいずれの画素の状態も変化しない。次に、パルスを用いてロー１をストローブし、０から最高５Ｖまで上昇させて０に戻る。この動作は、画素（１、１）及び（１、２）を作動させ、画素（１、３）を解放する。画素アレイ内のその他の画素は影響を受けない。ロー２を希望どおりに設定するためには、コラム２を−５Ｖに設定し、コラム１及び３を＋５Ｖに設定する。これで、ロー２に加えられた同じストローブが、画素（２、２）を作動させ、画素（２，１）及び（２、３）を解放する。この場合も、画素アレイ内のその他の画素は影響を受けない。同様に、コラム２及び３を−５Ｖに設定し、コラム１を＋５Ｖに設定することによってロー３を設定する。ロー３のストローブは、ロー３の画素を図５Ａに示したように設定する。表示フレームを書いた後は、ロー電位はゼロであり、コラム電位は、＋５Ｖ又は−５Ｖのいずれかにとどまることができ、従って、図５Ａに示した配置において表示が安定する。この手順は、何十ものローとコラムのアレイさらには何百ものローとコラムのアレイに関しても採用できるという点が高く評価されることになる。さらに、ロー及びコラムの作動を実施するために用いるタイミング、順序、及び電圧レベルは、上述した一般原理内において大きく変化させることが可能である点、及び、上例は典型的な例であるにすぎず、インターフェロメトリックモジュレータ内の移動可能層を移動させるために静電引力を採用しているシステムとともにあらゆる作動電圧方法を用いることができる点が高く評価されることになる。
【００２５】
上記のように、いくつかのインターフェロメトリックモジュレータ内の移動可能層（即ち、反射層）は、該層と固定層（即ち透過層）との間において静電引力を作り出すことによって作動される。この方法は、インターフェロメトリックモジュレータの状態を２つの状態（一般的には、暗い状態及び明るい状態）の間で切り換える。好ましい実施形態においては、移動可能層の移動を作動させるために熱エネルギーが加えられる。有利なことに、該熱エネルギーは、インターフェロメトリックモジュレータの状態を暗い状態と明るい状態の間で切り換えるために使用することができ、又は、インターフェロメトリックモジュレータは、白黒に加えて色を表示させることを考慮して、主に選択された光周波数において反射するように構成させることができる。この色は、インターフェロメトリックモジュレータの反射層と透過層との間の距離を変化させ、それによって建設的干渉及び／又は破壊的干渉が発生する光周波数を変化させることによって選択することができる。
【００２６】
図６においては、ビジュアルディスプレイ１００のうちで、２つの隣接するインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂを有する部分が示されている。インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、各々が、例示されたデバイス１００において１つの画素を形成しており、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａは、固定層（即ち、透過層）１６ａと移動可能層（即ち、反射層）１４ａを含み、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ｂは、固定層（即ち、透過層）１６ｂと移動可能層（即ち、反射層）１４ｂを含む。図内の左側に示されているインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａは、解放された状態であり、図内の右側に示されているインターフェロメトリックモジュレータ１４ｂは、作動された状態である。好ましいことに、上述されているように、層１６ａ及び１６ｂは、部分的反射性であり、層１４ａ及び１４ｂは、反射能力が高い。
【００２７】
移動可能層１４ａ及び１４ｂは、好ましいことに固定層１６ａ及び１６ｂから離れる方向に移動するのを防止する曲げガイド１１２ａ及び１１２ｂによって１つの方向に曲がるように好ましくも強制されることが高く評価されることになる。ガイド１１２ａ及び１１２ｂは、層１４ａ及び１４ｂの移動に関する機械的止め部として働くことができるあらゆる構造にすることができる。例えば、ガイド１１２ａ及び１１２ｂは、１つの相対的に柔軟性がない材料層にすることができる。
【００２８】
移動可能層１４ａ及び１４ｂは、その他の様々な手段によって、１つの特定の方向に移動するように一方に偏った状態にすることができる点が高く評価されることになる。例えば、移動可能層１４ａ及び１４ｂは、希望される移動方向にわずかに湾曲した状態（例えば、例示されている実施形態におけるギャップ１９内に向かって湾曲した状態）で成形することができる。もう１つの例においては、以下においてさらに詳細に説明されているように、移動可能層１４ａ及び１４ｂは、温度変化に反応して予め定められている形で形状を変えるか又は膨張する１つ以上の材料で形成させることができる。
【００２９】
引き続き図６において、例示されている実施形態においては、移動可能層１４ａ及び１４ｂは、熱によって加熱されたときに移動可能層１４ａ及び１４ｂが第１の位置と第２の位置の間を移動することを可能にする熱反応性材料によって形成されている。移動可能層１４ａ及び１４ｂの材料として適している熱反応性材料例は、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金、アルミ合金、ニッケル−アルミ合金、金、プラチナ、ロジウム、銅、銀、及び形状記憶材料（例えば、ニッケルとチタンの合金であるニチノール、等の金属）を含む（但し、これらの材料例に限定するものではない）。形状記憶材料は、特に明るい状態と暗い状態を交互に切り換えるインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂに関して特に有利になることができる。これらの材料は、相対的に小さい温度変化に応じて該材料の寸法が大きくかつ相対的に突然に変化することが考慮されている。材料の寸法をより連続的に制御し、そしてこのため移動可能層１４ａ及び１４ｂの位置をさらに微妙に制御するため、これらの熱反応性材料は、好ましいことに、温度変化に応じて予測可能な形でかつ相対的に連続的に変化する寸法を有している。有利なことに、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金、アルミ合金、金、プラチナ、ロジウム、銅、及び銀等の金属は、その膨張度が、人間によるインターフェロメトリックモジュレータ使用時の温度範囲に該当する温度範囲における温度の関数として実質上線形であるため、上記の目的に適している。さらに、該熱反応性材料は、好ましいことに、放射線（例えば、光学波長の光、等）のあらゆる希望される周波数に関して、製作の単純化を可能しさらに層１４ａと１４ｂの反射面のための材料として使用することを可能にするような高い反射性を有している。その他の実施形態においては、希望されるレベルの反射性を達成させるために、反射能力が非常に高くさらに層１４ａ及び１４ｂと同じ材料又は異なった材料で形成させることができるもう１つの層を、層１４ａ及び１４ｂの上に重ねるか又はその他の形で付着させることができる。この追加の鏡面は、熱反応性材料の反射能力が高くない場合に特に望ましいものとなる。
【００３０】
移動可能層１４ａ及び１４ｂは、２つ以上の材料層によって形成させることができることが高く評価されることになる。例えば、移動可能層１４ａは、好ましいことに異なった熱膨張係数を有する２種類の金属の層から成るバイメタルサンドイッチ構造によって形成させることができる。これらの２つの層に関する金属の組合せ例は、１方の層がニッケル又は銅で、他方の層が鉄又はチタンである組合せを含む。好ましいことに、熱に反応して他方の材料よりも大きく膨張する材料は、固定層１６ａ及び１６ｂに面する状態で配置され、他方の材料によって形成された第２の層は、より大きく膨張する層の裏側に配置される。膨張率がより大きい層が膨張するのに応じて、この膨張に起因して発生した応力及び第２の層の膨張が相対的に小さいことに起因して、該サンドイッチ構造が外側に（固定層１６ａ及び１６ｂの方向に）曲がる。有利なことに、バイメタルサンドイッチ構造は、加熱されると予め定められた方向に曲がる傾向があるため、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、ガイド１１２ａ及び１１２ｂなしで形成させることができる。
【００３１】
引き続き図６において、各インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、好ましいことに、自己の加熱素子１２０を備えている。加熱素子１２０は、選択されたインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ又は１１０ｂを解放状態から作動状態に切り換えるために、選択された層１４ａ又は１４ｂに熱を提供する。例示されている実施形態においては、加熱素子１２０は、加熱素子１２０の内部を流れる電流に対する電気的抵抗の結果熱を発生させる抵抗加熱器である。該抵抗加熱器は、例えばインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）又は抵抗加熱に適するその他のあらゆる材料によって形成される例えばワイヤを具備することができる。好ましいことに、該加熱素子が（例えば該ワイヤを用いて）電流の流れを用いて熱を発生させる場合でさらに層１４ａ及び１４ｂが伝導性である場合において、該ワイヤ又は該加熱素子自体は、層１４ａ及び１４ｂから電気的に絶縁されている。例えば、該ワイヤは、誘電材料（例えば、各種酸化物、等）の中に埋め込むことができ、又は、該誘電材料は、加熱素子１２０と層１４０ａ、１４０ｂの間の層内において形成させることができる。好ましいことに、該絶縁材料は、電気的な絶縁性及び高い伝熱性の両方を有している。
【００３２】
引き続き図６において、電流の流れ、従って発熱は、加熱素子１２０と電流源との間の電気的接続部に蒸着されたスイッチ１３０ａ及び１３０ｂによって制御される。層１４ａ及び１４ｂは、スイッチ１３０ａ及び１３０ｂのうちの１つのスイッチを閉じることによって作動される。インターフェロメトリックモジュレータ１１０ｂの加熱素子は、閉じられたスイッチ１３０ｂに接続されており、閉じられたスイッチ１３０は、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ｂ内の加熱素子（図示されていない）に電流を流し、それによって熱を発生させて層１４ｂを移動させ、従ってインターフェロメトリックモジュレータ１１０ｂを作動状態にする。層１４ａ及び１４ｂを有効に加熱するために、加熱素子１２０によって生成された熱は、好ましいことに、層１４ａによって散逸される熱より多い量の熱が選択される。熱は、例えば、隣接するインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂへの伝熱、層１４ａ及び１４ｂの前面及び裏面からの熱対流、及び放射損によって散逸される可能性がある。
【００３３】
ディスプレイ１００に適合するあらゆる切り換えデバイスをスイッチ１３０ａ及び１３０ｂとして使用できることが高く評価されることになる。例えば、スイッチ１３０ａ及び１３０ｂは、伝導部が移動して伝導素子に接触することによって電気的接続を形成する機械的スイッチであることができる。その他の実施形態においては、これらのスイッチは、トランジスタであることができる。
【００３４】
有利なことに、各層１４ａ及び１４ｂと関係するスイッチを有することは、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂを該当する補助制御システムに接続時に個々に制御することを可能にする。例えば、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、能動的マトリクス液晶ディスプレイのインターフェロメトリックモジュレータと同様の方法で制御すること及びディスプレイ内に実装することができる。当業において既知であるように、画素を個別に制御することは、有利なことに、画素間の漏話を減少させることによって高質画像を形成させることを可能にする。
【００３５】
その他の実施形態においては、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、ひとつにまとめて１つのグループとして作動させることができる。例えば、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、ロー（横列）又はコラム（縦列）に配置させて同時に作動されるように構成させることができる。このようなインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、スイッチ１３０ａ、スイッチ１３０ｂ、及びインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａと１１０ｂを同時に同じ状態にするように構成されたコントローラ、を各々が有することができる。これよりもさらに好ましいことに、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂのグループの加熱素子１２０は、例えば直列又は並列で電気的に接続されており、さらに、該グループ全体が単一のスイッチに接続されている。
【００３６】
上述されているように、移動可能層１４ａ及び１４ｂは、バイナリ方式で移動させることができ、又は、該移動度は、測定された量の熱を加えることによって制御することができる。いくつかの場合においては、加熱素子１２０に加えられる熱量の微調整を行う必要がないため、バイナリ動作方式が望ましい。固定層１６ａ及び１６ｂは、機械的止め部として機能するため、層１４ａ及び１４ｂは特定の地点を越えて移動することができないので、余分の熱を加えても層１４ａ及び１４ｂの位置に対して影響を及ぼさない。
【００３７】
その他の実施形態においては、層１４ａ及び１４ｂの温度は、これらの層の位置をより微妙に制御できるようにするためにより微妙な調節を行うことができる。好ましいことに、これらの場合においては、スイッチ１３０ａ及び１３０ｂに流れる電流は、スイッチ１３０ａ及び１３０ｂの切り換えと同期で、希望に応じて変化させ、それによって加熱素子１２０の温度を希望に応じて変化させる。層１４ａ及び１４ｂの温度は、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂ内の温度センサー１４０を用いて調節することができ、さらにより好ましいことに、層１４ａ及び１４ｂの各々の内部において直接調節できることが高く評価されることになる。その他の実施形態においては、加熱器１２０に加えられる電流量は、希望される温度を生み出すために、例えば実験を通じて校正することができる。例えば、３つ以上の異なったレベルのうちの１つのレベルの電流を加熱素子１２０に流すことによって３つ以上の温度を実現させることができる。上述されているように、移動度は、層１４ａと層１６ａの間及び層１４ｂと層１６ｂの間の希望される間隔に基づいて選択することができ、該間隔は、希望される色を得るために必要な間隔に基づいて選択することができる。
【００３８】
インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂは、図１を参照した上記の説明に従い、加熱素子１２０が層１４ａ及び１４ｂと熱的に通じた状態で製造することができる。その他の実施形態においては、各種部分１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂ及び１２０は、予め製作することができ、これらの部分を形成させることは、単に、これらの部分を提供すること及びこれらの部分を組み立ててインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａ及び１１０ｂを製造することを含んでいるだけである。
【００３９】
図７Ａ乃至７Ｃに関して、加熱素子は、好ましいことに、一様な上下動を促すために移動可能層内の熱反応性材料を均一に加熱するように配置されている。図７Ａは、図１のインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａの側部断面図であり、直交的に延びている支持体１８上に細長い金属材料１４ａが蒸着されている。図７Ｂ及び図７Ｃは、頂部から下方を見た（図７Ａにおけるインターフェロメトリックモジュレータ１１０ａの方位を基準した頂部から下方を見た）図であり、様々な典型的実施形態における加熱素子１２０の位置を示している。好ましいことに、図７Ｂにおいて示されているように、加熱素子１２０は、移動可能層１４ａの中心を基準にして対称的な温度勾配を確立させるために、移動可能層１４ａ内の中心に配置されている。
【００４０】
その他の実施形態においては、図７Ｃにおいて示されているように、加熱素子１２０は、層１４ａのうちで材料の形状又は寸法の変化が希望される部分に熱エネルギーをよりいっそう集中させるためにより集中した場所に配置された複数の領域を含むことができる。これらの様々な部分は、ひとつに結合させて単一の主体として制御できること、又は互いに独立して制御できることが高く評価されることになる。有利なことに、加熱素子１２０が配線によって形成された抵抗加熱器である場合は、層１４ａは、加えられる熱を特定の箇所に集中させるために可変の配線密度で形成させることができる。例えば、該配線密度は、より多くの熱エネルギーが望まれる箇所においてより高くすることができる。
【００４１】
加熱及び冷却のいずれの方法であるかにかかわらず、移動可能層１４ａの温度を変化させるために要求される時間は、該層を用いるディスプレイのリフレッシュ速度に対して影響を与えることが高く評価されることになる。例えば、温度変化に対する移動可能層１４ａの反応時間を速くすることは、ディスプレイがより短い時間でリフレッシュすることを可能にする。代替として、移動可能層１４ａは、加熱速度又は冷却速度をより速くしてリフレッシュ速度をより高速にするように最適化することができる。より高速のリフレッシュ速度は、ビデオディスプレイ内の連続するフレーム間での目立つ移行時間を短縮させることを可能にする。
【００４２】
いくつの事例においては、移動可能層１４ａに関する材料及び該層と接触している様々な部分に関する材料は、希望される加熱特性及び冷却特性が得られ、従ってリフレッシュ速度に影響を与える材料を選択することができる。例えば、移動可能層１４ａ及び／又は該移動可能層と接触している様々な部分は、熱が伝導によって移動可能層１４ａから逃げる速度を上昇させてその結果冷却速度を上昇させることができる高い熱係数を有する材料によって形成させることができる。代替として、移動可能層１４ａ及び／又は該層と接触している様々な部分は、熱が伝導によって移動可能層１４ａから逃げる速度を低下させてその結果冷却速度を低下させることができる低い熱係数を有する材料によって形成させることができる。
【００４３】
層１４ａは、例えば加熱素子１２０への電流の流れを止めることによって冷却することが可能になった時点で、解放状態に反転する。移動可能層１４ａが解放状態に戻る動きは、熱が移動可能層１４ａから散逸する速度の関数である。有利なことに、層１４ａの小さい熱質量は、層１４ａが急速に冷却することを可能にする。その他の実施形態においては、リフレッシュ速度を上昇させるために、冷却速度は、例えばヒートシンク又は能動的冷却システムを用いることによって上昇させることができる。
【００４４】
冷却が希望されない場合における移動可能層１４ａの冷却を最小にするため、移動可能層１４ａは、周囲の構造物から熱的に隔離させることができる。例えば、インターフェロメトリックモジュレータ１１０ａは、好ましいことに、止め層１７を備えている。止め層１７は、作動状態において層１４ａと層１６ａとの間の距離を希望される距離に適切に維持する働きをし、さらに、好ましいことに、層１４ａが作動されて層１７と接触したときに失われる熱を最小限に抑える断熱体でもある、
上記の原理に従って動作するインターフェロメトリックモジュレータの構造の詳細は、大きく変わることができる。例えば、図８Ａ及び図８Ｂは、図７Ａの移動可能層１４ａの一部である移動可能鏡構造物の２つの典型的な代替実施形態を例示した図である。図８Ａにおいて、移動可能反射材料１４は、本出願明細書において説明されているように、好ましいことに熱反応性材料によって形成された支持体の角のみに（テザー３２上に）取り付けられている。
【００４５】
図８Ｂにおいて、移動可能反射材料１４は、熱反応性材料を含む変形可能層３４から吊り下げられている。反射材料１４は、支持柱３８によって支持されさらに透過層１６との間で一定の間隔を有している。好ましいことに、変形可能層３４は、変形可能層３４から反射材料１４への熱の移動を抑止する断熱体３６によって反射材料１４に接続されている。断熱体３６は、有利なことに、反射材料１４に熱が移動することによる望ましくない熱の損失を最小限に抑え、さらに、変形可能層３４からの熱移動に起因する望ましくなくかつ一様でない可能性がある反射材料１４の膨張を防止する。図８Ｂに示されている実施形態は、反射材料１４に関して用いられる構造設計及び材料を光学的性質に関して最適化することができ、さらに、変形可能層３４に関して用いられる構造設計及び材料を所望の機械的性質に関して最適化することができるため、いくつかの利点を有している。様々な出版物（例えば、U.S. Published Application ２004/005１9２9、等）において様々な型の干渉デバイスの生産に関する説明が行われている。さらに、材料蒸着、パターン形成、及びエッチングの一連の手順が関わる上記の構造物は、非常に様々なよく知られた技術を用いて生産することができる。
【００４６】
例えば、支持柱３８及び変形可能層３４は、単一の材料層であることができ、支持柱３８は、孔内への蒸着によって形成させ、変形可能層３４は、平面上への蒸着によって形成させることができる。その他の実施形態においては、支持柱３８は、例えば、孔に充填し、その結果得られた構造物を平面化し、次に該平面化された表面上に変形可能層３４を蒸着することによって別個に形成させることができる。さらに、追加の構造物を支持柱３８上に形成させることができる。例えば、追加の伝導性構造物を支持柱３４上に形成させて伝導性母線構造物を形成させることができる。この構造物は、インターフェロメトリックモジュレータの背面に沿って電気回路を通すために用いることができる。
【００４７】
図９Ａ及び９Ｂにおいて、支持柱３８は、上述されている方法と異なる様々な方法で変形可能層３４及び反射層１４ａを支持することができる。例えば、図９Ａにおいて、大きな中央裏側支持体７４の形のパターンが、４つの小さい支持体７６ａ乃至７６ｄによって囲まれている。中央裏側支持体７４及び４つの小さい支持体７６ａ乃至７６ｄは、変形可能層３４を支持する働きをする。変形可能層３４は、パターンが形成されて膜の縁から取り除かれ、隣接するインターフェロメトリックモジュレータ素子から分離された状態が示されている。図９Ｂにおいて示されているその他の実施形態においては、変形可能層３４は、パターンが形成されて薄い線形の帯７８ａ乃至７８ｄが形成され、これらの帯が各支持柱３８ａ乃至３８ｄに接続されている。これらの帯は、中央支持体７８によって反射層１４ａ（図８Ｂ）に取り付けられている。その他の数多くの実施形態の中のこれらの２つの代替実施形態は、鏡の移動自由度及び該移動の詳細な機械的特性に対して影響を与え、このため、該移動自由度及び該機械的特性を最適化するために用いることができる。
【００４８】
層１４ａと層１６ａの分離を様々に制御することに加えて、カラー画素を形成させる１つの方法は、層１４ａと層１６ａとの間の間隔が異なっているインターフェロメトリックモジュレータを構築し、これらのインターフェロメトリックモジュレータにおいて達成された干渉によって赤、緑及び青の各色が作り出されるようにすることである。図１０は、３ｘ３のインターフェロメトリックモジュレータアレイを示した配置図であり、各インターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉは、互いに同じ又は異なった構成を有することができる１つ以上の加熱素子１２０を有している。これらのインターフェロメトリックモジュレータは、側面を約２５乃至６０ミクロンにし、その結果１インチ当たりのドット数が約４００乃至１０００になるようにすることができる。さらに、数多くのインターフェロメトリックモジュレータを１つのグループに分け、モノクロディスプレイ内、カラーディスプレイ内、又はグレースケールディスプレイ内における１つの画素として又は副画素として駆動させることができる。例えば、各インターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉは、モノクロディスプレイ内の単一の表示画素に対応させることができる。カラーディスプレイ又はグレースケールディスプレイの場合は、各インターフェロメトリックモジュレータの色又は輝度は、光学層と機械層との間のエアギャップの大きさによって決定される。異なった輝度又は色を有する複数の副素子が、１つのグレースケール画素又はカラー画素を形成する。さらに、フラットパネルディスプレイを製造するために、１つの大きなアレイのインターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉが希望されるフォーマットで製作されて実装される。
【００４９】
図１０は、９つの素子を示した図であり、赤、緑及び青の各々の色ごとに３つの素子が存在している。モジュレータ４（ａ）、４（ｄ）及び４（ｇ）は青に対応し、４（ｂ）、４（ｅ）及び４（ｈ）は緑に対応し、４（ｃ）、４（ｆ）及び４（ｉ）は赤に対応している。これらの３種類の色は、作動位置にある反射層１４ａと透過層１６ａの間の距離及び反射層１４ｂ及と透過層１６ｂの間の距離（図６）を変化させることによって達成させることができる。反射層１４ａ及び１４ｂが加熱されて膨脹すると、反射層１４ａ及び１４ｂは、すべてが、透過層１６ａ及び１６ｂから等しい距離だけ移動することができ、又は、透過層１６ａ及び１６ｂから異なった距離だけ移動することができる。実際には、９つのすべてのモジュレータは、空洞全体を横断し、基板と直接接触する近位置にまで移動する。支持体の機械的性質及び／又は物理的制約を制御することで、層１４ａと層１６ａとの間及び層１４ｂと層１６ｂとの間において３つの異なった分離距離を得ることができ、従って、３種類の画素色を作り出すことができる。好ましいことに、インターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉは、各々が、作動位置にある層１４ａと層１６ａとの間及び層１４ｂと層１６ｂとの間を所望の距離だけあけるように構成された止め層（図７Ａ）を有している。
【００５０】
いくつかの実施形態においては、反射層１４ａ及び１４ｂを支持する熱反応性材料の特性、又は加熱素子１２０の特性は、同じ量の電力が該加熱器に加えられた時点で鏡３８が異なった距離を移動するように操作することができる。例えば、加熱素子１２０の配線密度を異なった配線密度にすることができ、又は、異なった熱膨張係数を有する異なった材料を異なった鏡３８とともに用いることができる。もう１つの代替実施形態においては、これらのモジュレータは、同じ構造を有することができる。しかしながら、例えば異なった量の電流を異なった加熱素子１２０に供給することによって達成された異なった量の熱エネルギーを反射層１４ａ及び１４ｂに加えることによって、異なった色を得ることができる。
【００５１】
図１０において例示されている実施形態においては、加熱素子１２０への電流の印加を調整するために、インターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉを組み入れたディスプレイの縁にドライバチップ（図示されていない）を取り付けることができる。例えば、ローデバイスドライバをディスプレイの各ローに接続し、該ローデドライバが各ローを選択的に付勢できるようにする。同様に、コラムドライバをディスプレイの各コラムに接続し、該コラムドライバが各コラムを選択的に付勢できるようにする。これらのコラムドライバ及びロードライバのタイミングは、各インターフェロメトリックモジュレータを熱加熱する時点を決定する。副素子又は副画素を含むディスプレイの場合には、該画素の個々の副素子を制御するために伝導性母線を利用することができる。
【００５２】
コラムドライバ及びロードライバは、ロー及び／又はコラムを独立して付勢させ、それによって各インターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉをリフレッシュさせる。上述されているように、１つの画素は、単一のインターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉ又はインターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉのアレイを含むことができる。画素が複数のインターフェロメトリックモジュレータ４ａ乃至４ｉ又は副素子を含むときには、これらの副素子は、ディスプレイの設計に依存して、ドライバによって個々に制御すること又はいっしょに制御することができる。これらの副素子又は副画素の個々の制御は、伝導性母線を用いることによって容易に行うことができる。
【００５３】
図１１Ａ及び１１Ｂは、本出願明細書において説明されているインターフェロメトリックモジュレータがディスプレイデバイス４０内に組み入れられている実施形態を例示したシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、例えば携帯電話であることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素又はわずかに変形させた構成要素は、テレビ及び携帯式メディアプレーヤー等の様々な型のディスプレイデバイスも可能であることを例示するものである。
【００５４】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４４、入力デバイス４８、及びマイク４６を含む。ハウジング４１は、一般的には、当業者によく知られている様々な製造プロセス（例えば、射出成形、及び真空成形、等）のうちのいずれかの製造プロセスによって成形される。さらに、ハウジング４１は、様々な材料（例えば、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、セラミック、又はその組合せを含むが、これらの材料に限定するものではない）によって製造することができる。１つの実施形態においては、ハウジング４１は、異なった色を有するか又は異なったロゴ、絵、又は記号を有するその他の取り外し可能な部分と互換可能である取り外し可能な部分（図示されていない）を含む。
【００５５】
典型的ディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、本出願明細書において説明されているように、双安定表示ディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかのディスプレイであることができる。その他の実施形態においては、ディスプレイ３０は、当業者によく知られている上述のフラットパネルディスプレイ（例えば、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、又はＴＦＴ  ＬＣＤ、等）、又は非フラットパネルディスプレイ（例えば、ＣＲＴ又はその他の管デバイス）を含む。しかしながら、本実施形態について説明する目的上、ディスプレイ３０は、本出願明細書において説明されているインターフェロメトリックモジュレータディスプレイを含む。
【００５６】
典型的ディスプレイデバイス４０の１つの実施形態の構成要素が図６Ｂにおいて概略的に例示されている。例示されている典型的ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、さらに、その中に少なくとも部分的に内蔵されているさらなる構成要素を含むことができる。例えば、１つの実施形態においては、典型的ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインタフェース２７を含んでいる。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続されており、プロセッサ２１は、コンディショニングハードウェア５２に接続されている。コンディショニングハードウェア５２は、信号のコンディショニング（信号のフィルタリング、等）を行うように構成することができる。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４４及びマイク４６に接続されている。プロセッサ２１は、入力デバイス４８及びドライバコントローラ２９にも接続されている。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２に結合されており、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０に結合されている。電源５０は、典型的ディスプレイデバイス４０の特定の設計上の必要に応じて全構成要素に電力を供給する。
【００５７】
ネットワークインタフェース２７は、典型的ディスプレイデバイス４０がネットワーク上の１つ以上のデバイスと通信できるようにするために、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含む。１つの実施形態においては、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１に対する要求を緩和するためのいくつかの処理能力を有することもできる。アンテナ４３は、当業者によく知られているいずれかの信号送受信用アンテナである。１つの実施形態においては、該アンテナは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格（ＩＥＥＥ  ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、又は（ｇ）を含む）に準拠してＲＦ信号を送受信する。もう１つの実施形態においては、該アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格に準拠してＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合は、該アンテナは、無線携帯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ＣＤＭＡ信号、ＧＳＭ信号、ＡＭＰＳ信号、又はその他の既知の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プロセッサ２１が受け取ってさらなる処理を行うことができるようにこれらの受信信号を前処理する。さらに、トランシーバ４７は、プロセッサ２１から受け取った信号をアンテナ４３を通じて典型的ディスプレイデバイス４０から送信できるようにするための処理も行う。
【００５８】
代替実施形態においては、トランシーバ４７は、受信機に代えることができる。さらに別の代替実施形態においては、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１に伝送する画像データを保存又は生成することができる画像ソースに代えることができる。例えば、該画像ソースは、画像データを内蔵するデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）又はハードディスクドライブ、若しくは、画像データを生成するソフトウェアモジュールにすることができる。
【００５９】
プロセッサ２１は、一般的には、典型的ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御する。プロセッサ２１は、データ（圧縮画像データ、等）をネットワークインタフェース２７又は画像ソースから受け取り、該データを処理して生画像データにするか、又は、簡単に処理して生画像データにすることができるフォーマットにする。次に、プロセッサ２１は、処理したデータをドライバコントローラ２９に送るか又はフレームバッファ２８に送って保存する。生データとは、一般的には、１つの画像内の各記憶場所における画像の特徴を識別する情報である。例えば、画像に関するこれらの特徴は、色、飽和、及びグレースケールレベルを含むことができる。
【００６０】
１つの実施形態においては、プロセッサ２１は、典型的ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、又は論理装置を含む。コンディショニングハードウェア５２は、一般的には、スピーカー４４に信号を送信するための及びマイク４６から信号を受信するための増幅器及びフィルタを含む。コンディショニングハードウェア５２は、典型的ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素にすること、又は、プロセッサ２１又はその他の構成要素の中に組み入れることができる。
【００６１】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生の画像データを、プロセッサ２１から直接受け取るか又はフレームバッファ２８から受け取り、アレイドライバ２２に高速伝送するのに適した再フォーマット化を該生画像データに対して行う。具体的には、ドライバコントローラ２９は、生画像データを再フォーマット化し、ラスターに似たフォーマットを有するデータ流にする。このため、該データ流は、ディスプレイアレイ３０全体を走査するのに適した時間的順序を有している。次に、ドライバコントローラ２９は、フォーマット化された情報をアレイドライバ２２に送る。ドライバコントローラ２９（例えば、ＬＣＤコントローラ、等）は、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関係していることがしばしばあるが、これらのコントローラは、数多くの方法で実装することができる。例えば、これらのコントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込むこと、ソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込むこと、又は、アレイドライバ２２とともにハードウェア内に完全に組み込むことができる。
【００６２】
一般的には、アレイドライバ２２は、フォーマット化された情報をドライバコントローラ２９から受け取り、映像データを再フォーマット化して平行する一組の波形にする。これらの波形は、ディスプレイのｘ−ｙ画素行列から来る何百ものそして時には何千ものリード線に対して１秒間に何回も加えられる。  
１つの実施形態においては、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０は、本出願明細書において説明されているあらゆる型のディスプレイに関して適している。例えば、１つの実施形態においては、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又は双安定表示ディスプレイコントローラ（インターフェロメトリックモジュレータコントローラ、等）である。もう１つの実施形態においては、アレイドライバ２２は、従来のドライバ又は双安定表示ディスプレイドライバ（インターフェロメトリックモジュレータディスプレイ、等）である。１つの実施形態においては、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化されている。該１つの実施形態は、携帯電話、腕時計、及びその他の小型ディスプレイ等のような高度に一体化されたシステムにおいて共通する実施形態である。さらに別の実施形態においては、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイ又は双安定表示ディスプレイアレイ（インターフェロメトリックモジュレータアレイを含むディスプレイ、等）である。
【００６３】
入力デバイス４８は、ユーザーが典型的ディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にするデバイスである。１つの実施形態においては、入力デバイス４８は、キーパッド（ＱＷＥＲＴＹキーボード又は電話のキーパッド、等）、ボタン、スイッチ、タッチ画面、感圧膜、感熱膜、等を含む。１つの実施形態においては、マイク４６は、典型的ディスプレイデバイス４０に関する入力デバイスである。データをデバイスに入力するためにマイク４６を使用時には、ユーザーは、典型的ディスプレイデバイス４０の動作を制御するための音声コマンドを使用することができる。
【００６４】
電源５０は、当業界においてよく知られている様々なエネルギー貯蔵装置を含むことができる。例えば、１つの実施形態においては、電源５０は、充電可能な電池（例えば、ニッカド電池又はリチウムイオン電池、等）である。もう１つの実施形態においては、電源５０は、再生可能なエネルギー源、コンデンサ、又は太陽電池（例えば、プラスチック太陽電池、太陽電池塗料、等）である。別の実施形態においては、電源５０は、コンセントから電力を受け取るように構成されている。
【００６５】
いくつかの実装においては、制御プログラマビリティは、上述したように、電子ディスプレイシステム内の数カ所に配置することができるドライバコントローラ内に常駐する。いくつかの事例においては、制御プログラマビリティは、アレイドライバ２２内に常駐する。当業者は、上述した最適化はあらゆる数のハードウェア及び／又はソフトウェアコンポーネントにおいて及び様々なコンフィギュレーションで実装できることを認識することになる。
【００６６】
さらに、本出願明細書において説明されているインターフェロメトリックモジュレータは様々な変形を行うことができる。例えば、本実施形態においては、例示及び説明を容易にするために、固定された透過層に関して移動する移動可能な反射層が示されているが、その他の実施形態においては、該固定層を加熱して移動させることができる。さらに、両層を移動可能にし、熱反応性材料及び加熱素子を備えることができる。
【００６７】
さらに、熱は、伝導、放射又は対流を含む既知のあらゆる熱輸送方法によって熱反応性材料に提供することができる。例えば、加熱素子は、赤外線が当てられる移動可能層の単なる一部にすることができる。
【００６８】
従って、上述されている方法及び構造物は、本発明の適用範囲から逸脱せずにその他の様々な省略、追加及び修正を行うことができることが当業者によって高く評価されることになる。さらに、該修正及び変更は、添付されている請求項によって定められた本発明の適用範囲内であることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】インターフェロメトリックモジュレータを有するインターフェロメトリックモジュレータディスプレイの一部分を描いた等大図であり、静電引力が固定層に関して移動可能層を移動させる。
【図２】図１のインターフェロメトリックモジュレータを用いて形成された、３ｘ３インターフェロメトリックモジュレータディスプレイを組み込んだ電子デバイスを例示したシステムブロック図である。
【図３】図１に示されているインターフェロメトリックモジュレータに関する移動可能な鏡の位置及び印加電圧の関係を示したグラフである。
【図４】図２に示されているインターフェロメトリックモジュレータディスプレイを駆動するために使用される一組のロー電圧及びコラム電圧の例を示した図である。
【図５Ａ】図２に示されている３ｘ３インターフェロメトリックモジュレータディスプレイ内における１つの典型的な表示データフレームを例示した図である。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書くために使用されるロー信号及びコラム信号に関する１つの典型的なタイミング図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に従い、熱エネルギーを用いて作動させるように構成されたインターフェロメトリックモジュレータを有するインターフェロメトリックモジュレータディスプレイの一部分を描いた等大図である。
【図７Ａ】本発明の好ましい実施形態に従い、図６のインターフェロメトリックモジュレータに関する様々な加熱素子構成を例示した図である（その１）。
【図７Ｂ】本発明の好ましい実施形態に従い、図６のインターフェロメトリックモジュレータに関する様々な加熱素子構成を例示した図である（その２）。
【図７Ｃ】本発明の好ましい実施形態に従い、図６のインターフェロメトリックモジュレータに関する様々な加熱素子構成を例示した図である（その３）。
【図８Ａ】本発明の好ましい実施形態に従い、図１のインターフェロメトリックモジュレータをさらに詳細に示した側部断面図である（その１）。
【図８Ｂ】本発明の好ましい実施形態に従い、図１のインターフェロメトリックモジュレータをさらに詳細に示した側部断面図である（その２）。
【図９Ａ】本発明の様々な実施形態に従った、インターフェロメトリックモジュレータの反射面に関する支持構造体を頂部から下方に見た図である（その１）。
【図９Ｂ】本発明の様々な実施形態に従った、インターフェロメトリックモジュレータの反射面に関する支持構造体を頂部から下方に見た図である（その２）。
【図１０】本発明の様々な好ましい実施形態に従った、３ｘ３インターフェロメトリックモジュレータアレイを有するディスプレイの一部分を示した図である。
【図１１Ａ】本発明の好ましい実施形態に従ったディスプレイデバイスを描いたシステムブロック図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示されているディスプレイデバイスの一部の構成要素をさらに詳細に例示したシステムブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【外国語明細書】
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