(57)【要約】【課題】フォトニックＭＥＭＳ及びその構造【解決手段】光デバイスは、非透明基板を含む。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して少なくとも部分的に透過性で、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層を含む。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性である第２の光層を含む。前記第２の光層は、前記第１の光層から離間している。前記第１の光層及び第２の光層の少なくとも一方は、前記第１の光層と第２の光層との間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の光層と第２の光層との間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である。前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記第１の光層及び第２の光層の少なくとも一方の動きは、前記デバイスの反射性を変調させる。【選択図】      図１Ａ
2006133744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非透明基板と、
入射光に対して、少なくとも部分的に透過性でかつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層と、
入射光に対して、少なくとも部分的に反射性であり、前記第１の光層から離間している第２の光層とを備える光デバイスであって、
前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方は、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動であり、前記第１の位置と前記第２の位置との間の、前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方の動きが、前記デバイスの反射性を変調させる、光デバイス。
【請求項２】
前記第１の光層は、前記基板から離間しており、前記第２の光層は、前記基板と前記第１の光層との間にあり、前記第２の光層は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で可動である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板は、前記第２の光層を備え、前記第１の光層は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で可動である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記基板は金属を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記基板はスチールを備える、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記基板はアルミニウムを備える、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記基板は金属箔を備える、請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
前記基板はプラスチック材を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記基板はフレキシブルである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記基板はセラミック材を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記基板はシリコンを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記基板は回路要素を備え、前記基板は、前記回路要素を光から遮るのに十分な非透過性である、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記回路要素は、前記デバイスのための制御回路を備える、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
照明源をさらに備えるデバイスであって、前記基板は、前記基板を通る前記照明源からの光の損失を低減するのに十分な反射性である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記基板はプリント回路基板を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記基板は導電層を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第２の光層は、前記導電層に印加された電圧に応答して、前記第１の位置と前記第２の位置との間で動く、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１の光層は、前記導電層に印加された電圧に応答して、前記第１の位置と前記第２の位置との間で動く、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記導電層に電気的に結合された導電トレースをさらに備えるデバイスであって、前記基板は、前記導電トレースの光の様子と調和する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスは、色を有する暗状態を有し、前記基板は前記色に調和する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記デバイスは、前記デバイスが実質的に非反射性である暗状態を有し、前記基板は、実質的に非反射性である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記基板は、導電層と、前記導電層上の絶縁層とを備え、前記導電層と絶縁層の少なくとも一方は非透過性である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記基板は、約０．１ｍｍから約１．０ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記基板と電気的につながっており、イメージ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つながっている記憶装置とをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２５】
少なくとも１つの信号を前記基板へ送るように構成された駆動回路をさらに備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記イメージデータの少なくとも一部を前記駆動回路へ送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記イメージデータを前記プロセッサへ送るように構成されたイメージソースモジュールをさらに備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記イメージソースモジュールは、レシーバ、トランシーバ及びトランスミッタのうちの少なくとも１つを備える、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２９】
入力データを受取るように構成され、かつ前記入力データを前記プロセッサへ伝送するように構成された入力装置をさらに備える、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３０】
光を反射し、入射光に対して、少なくとも部分的に透過性で、かつ少なくとも部分的に反射性である、第１の反射手段と、
光を反射し、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性であり、前記第１の反射手段から離間している第２の反射手段であって、前記第１の反射手段及び前記第２の反射手段の少なくとも一方が、前記第１の反射手段と前記第２の反射手段との間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の反射手段と前記第２の反射手段との間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動であり、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記第１の反射手段及び前記第２の反射手段の少なくとも一方の動きが、デバイスの反射性を変調させる、第２の反射手段と、
前記第１の反射手段及び前記第２の反射手段の少なくとも一方を支持し、非透過性である支持手段とを備える、光デバイス。
【請求項３１】
前記支持手段は基板を備える、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記第１の反射手段は光層を備える、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記第２の反射手段は光層を備える、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３４】
非透過性基板を設けることと、
１つ以上の層を前記非透過性基板上に形成することとを備える、光デバイスを製造する方法であって、前記１つ以上の層は、
入射光に対して、少なくとも部分的に透過性で、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層と、
入射光に対して、少なくとも部分的に反射性であり、前記第１の光層から離間している第２の光層であって、前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方が、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動であり、前記第１の位置と前記第２の位置との間の、前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方の動きが、前記デバイスの反射性を変調させる、第２の光層とを含む、方法。
【請求項３５】
前記基板は金属箔を備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板はプラスチックを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記基板はシリコンを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記１つ以上の層を形成することは、フォトリソグラフィを備え、前記基板は、前記フォトリソグラフィ中に用いられる光に対して実質的に非透過性である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記１つ以上の層を形成することは、半導体処理装置を用いることを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
請求項３４に記載の方法によって形成された、光デバイス。
【請求項４１】
光を変調させる方法であって、
非透過性基板と、
入射光に対して、少なくとも部分的に透過性で、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層と、
入射光に対して、少なくとも部分的に反射性であり、前記第１の光層から離間している第２の光層であって、前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方が、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の光層と前記第２の光層との間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である、第２の光層とを備える光デバイスを形成することと、
前記第１の光層及び前記第２の光層の少なくとも一方を動かすと共に、前記デバイスに光を照射することとを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。
【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、蒸着、エッチングおよびまたは、基板および／または堆積材料層の部分をエッチング除去する、あるいは、層を加えて電気及び電気機械デバイスを形成する他の微小機械加工プロセスを用いて形成することができる。ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、干渉変調装置（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ばれる。干渉変調装置または干渉光変調装置という用語は、本願明細書において用いる場合、光干渉の原理を用いて、選択的に光を吸収し、および／または光を反射するデバイスを指す。ある実施形態において、干渉変調装置は、その一方または両方が、その全体または一部において透過性および／または反射性であってもよく、かつ適当な電気信号を印加したときに相対運動が可能な、１対の導電性プレートを備えてもよい。特定の実施形態において、一方のプレートは、基板上に付着された固定層を備えてもよく、他方のプレートは、前記固定層からエアギャップ分だけ離された金属膜を備えてもよい。本願明細書においてより詳細に説明するように、他方のプレートに対する一方のプレートの位置は、前記干渉変調装置に対する入射光の光干渉を変えることができる。このようなデバイスは、広範囲の用途を有しており、当技術分野においては、それらのタイプのデバイスの特徴を利用しおよび／または変更することが有益であるため、既存の製品を改良する際、およびまだ開発されていない新しい製品を考案する際に、それらの特徴を利用することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ある実施形態において、光デバイスは、非透明基板を備える。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に透過性であり、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層を備える。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性である第２の光層を備える。前記第２の光層は、前記第１の光層から離間している。前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方は、前記第１及び第２の光層間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１及び第２の光層間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である。前記第１の位置と前記第２の位置との間での、前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方の動きは、前記デバイスの反射性を調節する。
【０００４】
ある実施形態において、光デバイスは、光を反射する第１の手段を備える。前記第１の反射手段は、入射光に対して、少なくとも部分的に透過性であり、かつ少なくとも部分的に反射性である。前記光デバイスは、さらに、光を反射する第２の手段を備える。前記第２の反射手段は、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性である。前記第２の反射手段は、前記第１の反射手段から離間している。前記第１の反射手段及び第２の反射手段のうちの少なくとも一方は、前記第１の反射手段及び第２の反射手段間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１の反射手段及び第２の反射手段間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である。前記第１の位置と前記第２の位置との間での、前記第１の反射手段及び第２の反射手段のうちの少なくとも一方の動きは、前記デバイスの反射性を調節する。前記光デバイスは、さらに、前記第１及び第２の反射手段のうちの少なくとも一方を支持する手段を備え、前記支持手段は、非透過性である。
【０００５】
ある実施形態において、一方法は光デバイスを製造する。前記方法は、非透過性基板を設けることを含む。前記方法は、さらに、１つ以上の層を前記非透過性基板上に形成することを含む。前記１つ以上の層は、入射光に対して、少なくとも部分的に透過性で、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層を含む。前記１つ以上の層は、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性である第２の光層を含む。前記第２の光層は、前記第１の光層から離間している。前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方は、前記第１及び第２の光層間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１及び第２の光層間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である。前記第１の位置と前記第２の位置との間での、前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方の動きは、前記デバイスの反射性を調節する。
【０００６】
ある実施形態において、一方法は、光を調節する。前記方法は、光デバイスを形成することを含む。前記光デバイスは、非透過性基板を備える。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に透過性であり、かつ少なくとも部分的に反射性である第１の光層を備える。前記光デバイスは、さらに、入射光に対して、少なくとも部分的に反射性である第２の光層を備える。前記第２の光層は、前記第１の光層から離間している。前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方は、前記第１及び第２の光層間に第１の距離を有する第１の位置と、前記第１及び第２の光層間に第２の距離を有する第２の位置との間で可動である。前記方法はさらに、前記第１の光層及び第２の光層のうちの少なくとも一方を動かすと共に、前記デバイスに光を照射することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態を対象とする。しかし、本発明は、多くの異なる方法で実施することができる。この説明においては、図面に関して説明し、同様の部分は、全体を通して、同じ数字を用いて表わすことにする。以下の説明から容易に理解できるように、前記実施形態は、動いていようと（例えば、ビデオ）、静止していようと（例えば、静止イメージ）、およびテキストであろうと写真であろうと、イメージを表示するように構成されている、いかなるデバイスでも実施することができる。より具体的には、前記実施形態を、限定するものではないが、移動電話、無線装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ＧＰＳレシーバ／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カメラ一体型ＶＴＲ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、オートディスプレイ（例えば、走行距離計等）、コックピット制御部および／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、自動車のリアビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子掲示板または電子サイン、プロジェクタ、建築構造物、パッケージング及び審美的構造（例えば、宝石に関するイメージの表示）等の様々な電子デバイスで、または前記様々な電子デバイスに付随して実施してもよいことが意図されている。また、本願明細書中で説明したのと同様の構造のＭＥＭＳデバイスは、電子スイッチングデバイスにおける等の非表示用途で用いることもできる。
【０００８】
（反射防止膜）
上述した干渉変調装置設計の特質は、前記干渉変調装置に対する入射光である光の９９．７％程度を吸収することができる、その暗状態の効率である。この高い暗状態効率は、反射ディスプレイに有用である。記載した設計において、前記干渉変調装置は、非作動状態において、ある色の光を反射し、作動状態において光を吸収する。
【０００９】
前記干渉変調装置アレイは、基板上にあるため、吸収のポテンシャルは、前記基板の固有反射によって減少する。ガラス基板の場合、反射の量は、可視スペクトルにおいて、一般に約４％である。従って、前記干渉変調装置構造の吸収能力にもかかわらず、暗状態を、前記基板からの前面反射を可能にするほど単に暗くすることができる。
【００１０】
干渉変調装置をベースとするディスプレイの全体の能力を改善する１つの方法は、反射防止膜（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇｓ；ＡＲ膜）の組込みである。前記膜は、基板の表面に堆積された絶縁膜からなる１つ以上の層を備えることができ、かつ前記表面からの反射を低減するように設計される。このような膜に対しては、多くの異なる可能な構成があり、それらの設計及び製造は、公知の技術である。１つの単純な膜設計は、当該光の波長の約４分の１の厚さを有するフッ化マグネシウムからなる単一の膜である。別の実施例は、フッ化マグネシウムからなる４分の１波長膜に随伴して、前記ガラス上に堆積されたフッ化鉛からなる４分の１波長膜を用い、また第３の実施例は、前記２つの膜の間に、硫化亜鉛からなる膜を挿入している。
【００１１】
図１Ａは、ディスプレイシステムの性能を改善するために、ＡＲ膜を干渉変調ディスプレイに組み込むことができる例示的な方法を示す。図１Ａにおいて、上述したように、１つ以上の薄い膜を備えることができるＡＲ膜１００は、ガラス基板１０６に結合されるガラス層１０２の表面に成膜され、前記ガラス基板の反対側には、干渉変調装置アレイ１０８が形成される。ある実施形態におけるＡＲ膜１００の存在は、より多くの入射光をガラス層１０２に結合することにより、前記表面から反射される入射光１０９の量を低減する。その結果として、より多くの入射光１０９が、前記干渉変調装置アレイ１０８によって作用し、前記干渉変調装置が吸収モードで作動しているときに、暗いディスプレイ状態を得ることができる。また、ある実施形態におけるＡＲ膜１００は、干渉変調装置アレイ１０８の反対側の面において、ガラス基板１０６の表面に直接成膜することもできる。
【００１２】
（一体化ライティング）
また、図１Ａは、ある実施形態において、補足照射源をそのようなディスプレイにどのように供給することができるかを示す。図１Ａの例示的な実施形態において、微小アークランプ１０４からなるアレイがガラス層１０２に形成されている。アークランプは、光の有効な供給体である。アークランプは、歴史的に、普通の白熱電球の製造に関連する技術を用いて製造されてきた。そのようなランプの典型的な説明は、米国特許第４，９８７，４９６号明細書に記載されている。ガラス管が形成され、別に形成された電極が前記管内に封入される。適当なガスが充填された後、前記管は密封される。このような電球は、十分小さく形成することができるが、その製造方法は、そのような電球からなる大きなモノリシックアレイの製造に適していない可能性がある。
【００１３】
微小機械構造の製造に用いる技術は、微小放電ランプまたは微小アークランプの製造に適用することができる。それらの「マイクロランプ」の微小サイズのため、ある実施形態における前記ランプを駆動する電圧及び電流は、従来の手段及びサイズを用いて製造されたアークランプを供給するのに必要な電圧及び電流より著しく低い。図１Ａの実施例において、前記アレイは、ランプ１０４によって放射された光１１３が、以下に説明する固有反射層１１１によって、干渉変調装置アレイ１０８の方へ行くように形成される。
【００１４】
図２は、フラットパネルディスプレイ用に最適化された１つのそのような例示的なランプが、どのように製造されるかに関する詳細を説明するものである。前記シーケンスを次に説明する。工程１を見て分かるように、反射ボウル２０１を形成するために、ウェットまたはドライ化学エッチングを用いて、ガラス層２００がエッチングされる。前記ボウルの深さ及び形状は、各ランプに必要な照射面積によって決まる。浅いボウルは、広い反射ビーム拡散を生じ、放物線状のボウルは、前記反射光を平行にする傾向がある。前記ボウルの直径は、１０から数１００ミクロンの範囲で変化させることができる。この寸法は、ある実施形態において、観察者の視点から良好に隠すことができる表示領域の量によって決まる。また、前記寸法は、マイクロランプからなるアレイの密度の関数でもある。工程２において、反射体／メタルハロゲン化物層２０４及び犠牲層２０２は、一般的な成膜技術、例えば、スパッタリング、および一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、成膜され、パターニングされる。前記反射体／金属ハロゲン化物層は、アルミニウム（前記反射体）と、ヨウ化タリウム、ヨウ化カリウム及びヨウ化インジウム等の金属ハロゲン化物を含む積層膜とすることができる。前記金属ハロゲン化物は、本質的ではないが、生成される光の特性を強めることができる。前記犠牲層は、例えば、シリコン等の層とすることができる。
【００１５】
次に、工程３において、２つの独立した電極を形成するために、電極層２０６が堆積されて、パターニングされる。この材料は、タングステン等の耐熱性金属とすることができ、また、およそ数千オングストロームの、機械的支持を可能にするのに十分な厚さを有する。そして、犠牲層２０２は、ドライ剥離技術を用いて除去される。（このようなランプからなるアレイの形の）アセンブリは、ある実施形態において、前記反射体が前記プレートと対向するように、（図１Ａに示す）ガラスプレート状基板１０６に結合することにより、シールされる。前記シーリングプロセス中に前記ランプによって形成される空洞を埋めるために、約１気圧までのキセノン等のガスが用いられる。このことは、前記シーリングプロセスを、キセノンがすでに充填されている気密チャンバ内で実行することによって実現することができる。
【００１６】
工程４において、各ランプの電極に対する十分な電圧の印加が、前記電極の端部間のガス中での放電と、反射体２０４から離れる方向への光２０５の放射とを生じることとなる。この電圧は、ギャップ間隔が、およそ数１００ミクロン以下である場合、数１０ボルト程度まで低くすることができる。前記電極材料が、最小限の応力で堆積された場合、犠牲層２０２は、上記ボウル内での前記電極の位置を決定することになる。この場合、前記厚さは、ある実施形態において、前記ボウルの焦点に前記放電を位置させるように選定される。解放時に前記電極を動かす可能性のある残留応力がある場合、前記厚さは、ある実施形態において、この動きを補正するように選定される。一般に、前記厚さは、前記ボウルの深さの数分の１、数ミクロンから数１０ミクロンになる。
【００１７】
再び図１Ａを参照すると、光は、経路１１３に沿って進んで示されている。すなわち、光は、上記干渉変調装置アレイに向かって放射されており、前記光は前記アレイに対して作用して、その後、前記アレイにより経路１１０に沿って反射し、インタフェース１０７及び観察者１１５に向かう。
【００１８】
上記ランプは、光を全方向に放射しないように、前記反射層を含むことなく形成してもよい。
【００１９】
上記反射体を備えてまたは備えることなく形成されたランプは、微小光源または微小光源アレイを要する様々な用途で用いることができる。前記ランプは、投影ディスプレイ、放射フラットパネルディスプレイ用バックライト、または、室内（家庭、建物）用または室外（自動車、フラッシュ）用の通常光源を含むことができる。
【００２０】
図１Ｂを参照すると、代替の例示的な補足照明源アプローチが示されている。光ガイド１１８は、基板１１２にすでに結合されているガラスまたはプラスチック層を備える。蛍光灯、ＬＥＤアレイ、または上述したマイクロランプアレイ等のいくつかの放射源を備えることができる光源１１６が、前記光ガイドの両端部に設けられている。光１２２は、前記光のほとんどが、内部全反射によって前記ガイド内に捕えられるように、コリメータ１２０を用いて前記光ガイドに結合される。散乱パッド１２４は、ウェットまたはドライ化学手段を用いて粗面化されている前記光ガイドの領域である。前記散乱パッドは、基板１１２に対して反射面を呈し、かつ観察者１２８に対して吸収面を呈する、材料または薄膜積層物１２６で被覆されている。
【００２１】
前記ガイド内に捕えられた光が前記散乱パッドに入射すると、内部全反射の条件が乱されて、前記光のある部分１２９が全方向に散乱する。通常、周囲の媒体中へ漏れて観察者１２８に向かっていくであろう散乱光は、被覆１２６の反射面の存在により、基板１１２中へ反射する。上述したマイクロランプと同様に、ある実施形態の前記散乱パッドは、直視を妨げる前記ディスプレイの部分が目立たないように、各パッドの寸法を決めて、アレイ内に形成される。これらの寸法は、およそ数１０ミクロンと小さく、前記寸法は、下にある干渉変調装置アレイ１１４の固有の光効率のため、十分な補足ライティングを実現できる。前記散乱パッドの形状は、円形、矩形、または前記観察者による認知を最小化する任意の形状とすることができる。
【００２２】
（アレイ内の要素の処理）
ある実施形態においては、表示目的のための調整された方法で、干渉変調装置からなるアレイを作動させるために、「行単位」方式として一般に知られているもので前記アレイの列及び行に電圧のシーケンスが印加される。基本的なコンセプトは、選択された行に印加された電圧が、選択された列の対応する要素を、前記行電圧により、作動または解放させるように、十分な電圧を特定の列に印加することである。ある実施形態のしきい値電圧及び印加電圧は、選択された列の要素のみが、前記行電圧の印加によって作用するようでなければならない。アレイ全体は、上記ディスプレイを構成する列からなるセットを連続的に選択することにより、一定期間、処理することができる。
【００２３】
このことを実現する１つの例示的で単純な方法を図３に示す。ヒステリシス曲線３００は、反射干渉変調装置の電気光学応答を理想化したものである。ｘ軸は印加電圧を示し、ｙ軸は、反射光の振幅を示す。ある実施形態の前記干渉変調装置は、プルインしきい値を越えて電圧が増加した場合、前記干渉変調装置構造が作動して高い吸収性を持つため、ヒステリシスを呈する。前記印加電圧が減少すると、前記印加電圧は、前記構造を非作動状態に戻すために、解放しきい値以下にしなければならない。前記プルインしきい値と解放しきい値との差は、ヒステリシスウィンドウを生成する。前記ヒステリシス効果及び代替の処理スキームは、米国特許第５，９８６，７９６号明細書に記載されている。前記ヒステリシスウィンドウは、ある実施形態において、前記干渉変調装置が駆動されているまたは解放されている、どのような状態にも前記干渉変調装置をいつでも保つように、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを維持することにより活用することができる。電圧Ｖｏｆｆ及びＶｏｎは、前記干渉変調装置構造を作動または解放するのに必要な電圧に相当する。上記アレイは、ある実施形態において、行及び例ドライバとして知られている電子装置を用いて、前記行及び列に電圧を印加することによって駆動される。干渉変調装置は、６ボルトのプルインしきい値及び３ボルトの解放しきい値を用いて製造されてきている。このようなデバイスの場合、Ｖｂｉａｓ、Ｖｏｆｆ及びＶｏｎの典型的な値は、それぞれ、４．５ボルト、０ボルト及び９ボルトである。
【００２４】
図３において、タイミング図３０２は、曲線３００に似ているヒステリシス曲線を呈する干渉変調装置からなるアレイを作動させるのに印加することができる波形の種類を示す。全体で、５つの電圧、２つの行電圧及び３つの列電圧が、ある実施形態において用いられる。前記電圧は、ある実施形態において、Ｖｃｏｌ１が、Ｖｂｉａｓの値のちょうど２倍になるように、およびＶｃｏｌ０が０ボルトになるように選択される。列電圧は、ある実施形態において、Ｖｓｅｌ  Ｆ０とＶｃｏｌ０との差がＶｏｎに等しく、かつＶｓｅｌ  Ｆ０とＶｃｏｌ１との差がＶｏｆｆに等しくなるように選択される。逆に、ある実施形態においては、Ｖｓｅｌ  Ｆ１とＶｃｏｌ１との差がＶｏｎに等しく、かつＶｓｅｌ  Ｆ１とＶｃｏｌ０との差がＶｏｆｆに等しい。
【００２５】
上記処理は、フレーム０及び１を交互にして行われる。例示的な処理シーケンスにおいて、列０のデータは、フレーム０の間に、前記行ドライバにロードされ、その結果として、前記データがそれぞれバイナリ１か０かにより印加されるＶｃｏｌ１またはＶｃｏｌ０の電圧レベルのいずれかが生じる。前記データが確定されると、列ドライバ０は、Ｖｓｅｌ  Ｆ０の値を有する選択パルスを印加する。このことは、Ｖｃｏｌ０を有する行のいずれかの干渉変調装置を作動させ、かつＶｃｏｌ１を有する行の干渉変調装置を解放させることになる。次の列のデータは前記行にロードされ、選択パルスがその列に印加され、以下同様に、上記ディスプレイの端部に達するまで続く。そして、処理は、再び列０で始まるが、このとき、前記処理は、フレーム１内で行われる。
【００２６】
前記フレーム間の違いは、データと行電圧との間の対応が切り替わり、バイナリ０が、ここでＶｃｏｌ０で表わされ、列選択パルスが、ここでＶｓｅｌ  Ｆ１のレベルになっているということである。この方法を用いて、前記ディスプレイアレイに印加される電圧の全体の極性は、ある実施形態において、各フレームを用いて交番される。このことは、単一極性の電圧のみが印加されたときに発生する可能性があるＤＣレベルの充電立上りの補正を可能にするため、特に、ＭＥＭＳをベースとするディスプレイに有用である。上記構造内での充電の立上りは、前記干渉変調装置または他のＭＥＭＳデバイスの電気光学曲線を著しくオフセットする可能性がある。
【００２７】
（カラー表示スキーム）
上記干渉変調装置は、様々なポテンシャル光応答を有する汎用性のあるデバイスであるため、異なる特性を有する多数の異なるカラー表示スキームが可能である。１つの可能性のあるスキームは、カラー状態、暗または黒状態及び白状態を同じ干渉変調装置で実現することが可能なバイナリ干渉変調装置設計があるという事実を利用する。この能力は、「ベース＋着色」として説明することができるカラースキームを実現するのに用いることができる。前記アプローチが、ホワイトベースに着色を加えて所望の色を実現することによりペイントカラーが生成される方法と似ているため、この用語を用いる。このアプローチを用いると、特定のペイントは、前記ベースに加えられる着色の内容及び量を制御することにより、どのようなスペクトルの色でも、およびどのようなレベルの彩度でも実現することができる。カラー画素および黒及び白の画素を含むディスプレイの場合も同じことが言える。
【００２８】
図４Ａに示すように、例示的なピクセル４００は、それぞれ、赤、緑、青及び白を反射することが可能な、５つのサブピクセル要素４０２、４０４、４０６及び４０８を備える。前記サブピクセルの全ては、暗状態が可能である。各サブピクセルの輝度に関する制御は、米国特許第５，８３５，２５５号明細書に記載されているパルス幅変調関連技術を用いて実施することができる。このことは、適切に選択された相対サブピクセルサイズとともに、輝度及び彩度に関して、非常に大きな制御を行うことができるピクセルをもたらす。例えば、白のサブピクセルの全体の輝度を最小化することにより、高い彩度の色を実現することができる。逆に、カラーサブピクセルの輝度を最小化することにより、または、白のサブピクセルとともに、前記カラーサブピクセルの輝度を最大化することにより、明るい黒及び白モードを実現することができる。また、間にある全ての変形例は、明らかに実現可能である。
【００２９】
（カラースキームのユーザ制御）
上述したカラースキームに関するある実施形態、および解像度、濃淡階調深度及びリフレッシュ速度に関する、干渉変調装置をベースとするディスプレイの固有の特性は、ディスプレイ性能の柔軟性をもたらす。この範囲内においては、一般的な特性に対してこのような表示制御を含む製品をユーザに与えることが有用である。別法として、前記ディスプレイを、異なる視野の必要性に自動的に適応させることが有利である可能性もある。
【００３０】
例えば、ユーザは、ある状況において、テキストのみを見る場合、黒及び白モードで製品を使用したい可能性もある。しかし、別の状況において、前記ユーザは、高品質のカラー静止イメージを見たい可能性があり、あるいは、また別のモードでライブビデオを見たい可能性もある。これらのモードの各々は、所定の干渉変調装置のディスプレイ構成の範囲内に潜在的にあることとともに、特定の特性において折り合いを必要とする。この折り合いは、高解像度イメージが必要な場合の低リフレッシュ速度の必要性、または、黒及び白のみが必要な場合に、高濃淡深度を実現する能力を含む。
【００３１】
ユーザに、この種のオンデマンド柔軟性を与えるため、ある実施形態の制御部のハードウェアは、ある程度変更可能にしてもよい。折り合いは、どのようなディスプレイも、ピクセル要素の応答時間によって基本的に制限され、それに伴って、一定時間に表示することができる情報量が決まる、一定の帯域幅のみを有しているということの結果である。
【００３２】
このような柔軟性をもたらす１つの例示的なディスプレイ構造を図４Ｂに示す。このブロック図において、制御部論理４１２は、前記コンポーネントが工場から出荷された後に、前記コンポーネントの機能性を変更または再構成することが可能な、プログラマブル論理素子（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ；ＰＬＡ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ；ＦＰＧＡ）を含む、様々なＩＣ（集積回路）技術のうちの１つを用いて実施される。従来は、ディジタル信号処理またはイメージ圧縮等の特定の用途に用いられていたこのようなデバイスは、そのような処理に必要な高性能を実現することができるとともに、このようなデバイスを含む製品の設計段階において、柔軟性を与えることができる。
【００３３】
ある実施形態の制御部４１２は、ディスプレイ４１８を処理するドライバ電子装置４１４及び４１６に信号及びデータを供給する。従来の制御部は、製造中の設計によって有効に「プログラムされている」ＩＣまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に基づいている。ある実施形態の制御部４１２は、多数の基本的かつ高度なレベルの論理コンポーネント（論理ゲート及び論理モジュールまたはゲートからなるアセンブリ）を備える内部チップレイアウトを備える。ＰＬＡまたはＦＰＧＡ等のフィールドプログラマブル素子を使用することにより、異なるディスプレイ構成を、記憶装置または従来のマイクロプロセッサ及び記憶装置とすることができるコンポーネント４１０から、ハードウェアアプリケーションまたは「ハードアプス（ｈａｒｄａｐｐｓ）」の形で、前記表示制御部コンポーネントにロードすることができる。前記記憶装置は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ）または他の再プログラム可能なストレージデバイスの形態とすることができ、また、前記マイクロプロセッサは、プロセッサに関連付けられている前記製品のどのような一般的な機能性によっても実行されない限り、前記マイクロプロセッサの機能が、記憶装置からのハードウェアアプリケーション（ｈａｒｄａｐｐ）を前記ＦＰＧＡにロードすることである、単純なマイクロコントローラの形態をとることができる。このアプローチは、比較的単純な回路構成を用いて、幅広い異なる表示動作構成、混成表示スキャンレート及びこれらを組み合わせるポテンシャルを実現することが可能であるため有利である。
【００３４】
スクリーンの一部は、例えば、低解像度のテキストエントリ領域として作動し、他の部分が、受信したＥメールの高品質翻訳を実行してもよい。このことは、前記ディスプレイの異なるセグメントに対するリフレッシュ速度及びスキャン回数を変えることにより、前記ディスプレイの全体の帯域幅制限の範囲内で実現することができる。前記低解像度のテキスト領域は、１または２ビットの濃淡階調深度に対応して、迅速に、かつ１度または２度だけスキャンすることができる。前記高品質翻訳Ｅメール領域は、３ビットまたは４ビットの濃淡階調深度に対応して、迅速に、かつ３回または４回の通過によってスキャンすることができる。
【００３５】
（構成可能な電子製品）
このアイデアは、ある実施形態において、前記ディスプレイ制御部の機能性だけではなく、製品全体の機能性も含むように一般化することができる。図４Ｃは、プログラマブル論理素子または等価物をこのコア４２０に有する、包括的なポータブル電子製品４１８の例示的な構成を示す。ＰＤＡ（携帯情報端末）や電子手帳等の、多くのディスプレイ中心のパーソナル電子製品においては、前記中央プロセッサは、縮小命令セットを使用するＲＩＳＣ（縮小命令セットコンピュータ）プロセッサの変形である。ＲＩＳＣプロセッサは、たいていのパーソナルコンピュータを動かすＣＰＵのより有効なバージョンであるが、前記ＲＩＳＣプロセッサは、記憶装置からの検索命令等の繰り返しタスクを実行する多くのエネルギを消費する汎用プロセッサでもある。
【００３６】
パーソナルコンピュータにおいては、電力消費は問題ではなく、前記ユーザは、典型的には、大量の複雑なソフトウェアアプリケーションを実行することを望んでいる。典型的なディスプレイ中心のパーソナル電子製品に関しては逆である。前記ディスプレイ中心のパーソナル電子製品は、電力をあまり消費しないことを必要とし、かつ比較的小数の比較的単純なプログラムを要する。このような形態は、ウェブブラウザ、カレンダー機能、製図プログラム、電話／アドレスデータベース及び手書き／スピーチ認識をハードウェアアプリケーションとして含むことができる、特定目的のプログラムを実装するのに有利である。従って、機能、例えば、プログラムの特定のモードが前記ユーザに必要な場合はいつでも、前記コアプロセッサは、適当なハードウェアアプリケーションを用いて再構成されて、前記ユーザは、前記製品と情報を交換する。それに伴って、前記ハードウェアアプリケーションプロセッサ、すなわちフィールドプログラマブルゲートアレイの変形は、新たなハードウェアアプリケーションがロードされるたびに再配置及び再配線される内部論理及び接続に明示されている、ハードウェアアプリケーションを有する。それらのコンポーネントの多数のサプライヤも、専用プログラミング言語（ハードウェア記述言語）を、適当なプロセッサを形成する論理表現に変換することができるアプリケーション開発システムを提供する。また、プロセスを単純化する、あるいは、高水準プログラム言語をこの形に変換する多くの努力が進行中である。このようなプロセッサを実現する１つのアプローチは、Ｋｏｕｉｃｈｉ  Ｎａｇａｍｉらの「汎用再構成可能演算のためのプラスチックセルアーキテクチャ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｃｅｌｌ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ：Ｔｏｗａｒｄｓ  Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ）」１９９８年、ＦＰＧＡベースのカスタム演算マシンに関するＩＥＥＥの研究集会会報に詳説されている。
【００３７】
再び、図４Ｃを参照すると、ある実施形態において、ハードウェアアプリケーションプロセッサ４２０は、Ｉ／Ｏデバイスの集合の中心にあり、前記プロセッサが利用し、変更し、又は無視する周辺装置は、現在ロードされている前記ハードウェアアプリケーションの性質及び機能に基づいている。前記ハードウェアアプリケーションは、ある実施形態において、前記製品中の記憶装置４２２から、または、ＲＦまたはＩＲインタフェースを介して外部ソースからロードすることができ、前記インタフェースは、インターネット、セルラーネットワーク、または他の電子装置から、特定のハードウェアアプリケーションの内容とともに、ハードウェアアプリケーションを持ってくることができる。ハードウェアアプリケーションの他の実施例は、オーディオインタフェース４３２のための音声認識アルゴリズムまたは音声合成アルゴリズム、ペン入力４２６のための手書き認識アルゴリズム、およびディスプレイ４２８及びイメージ入力装置４３０のためのイメージ圧縮及び処理モードを含む。このような製品は、その主要コンポーネント、すなわち、１次ユーザインタフェースとしてのディスプレイ及び再構成可能コアプロセッサによって、多くの機能を実行することができる。このような装置の総消費電力は、およそ数１０ミリワットであり、一方、既存の製品の消費電力は、数１００ミリワットである。
【００３８】
（光学的態様から電気機械的態様への減結合）
米国特許第６，６７４，５６２号明細書は、干渉変調装置の光学的性能から前記干渉変調装置の電気機械的性能を減結合することをもくろむ、例示的な干渉変調装置設計を記載している。本願明細書に記載したある実施形態は、光学的性能から電気機械的性能を少なくとも部分的に減結合する反転形干渉変調装置構成を用い、前記構成の実施例を図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、２２Ａ及び２２Ｂに示す。多くの他の干渉変調装置設計と同様に、前記反転形干渉変調装置設計は、静電力を用いて、干渉空洞の形態を変える。本願明細書に記載したある実施形態は、前記干渉変調装置の光学的作用から前記干渉変調装置の電気機械的作用を減結合し、それにより、前記干渉変調装置のある構成要素に使用される構造的設計及び材料を、前記材料の光学的特性と無関係に選択できるようにする。
【００３９】
図５Ａ及び図５Ｂに示す例示的な干渉変調装置において、電極５０２は、基板５００上に形成され、絶縁膜５０４によって膜／ミラー５０６と電気的に絶縁されている。電極５０２は、観察面と反対側に堆積されており、電極としてだけ機能し、ミラーとしては機能しない。光空洞５０５は、膜／ミラー５０６と第２のミラー５０８との間に形成されている。第２のミラー５０８に対する支持は、透明上部構造５１０によって実現することができ、前記上部構造は、ＳＵ−８、ポリイミドまたは無機材料等の厚い堆積有機膜とすることができる。
【００４０】
ある実施形態において、電圧が印加されない状態で、膜／ミラー５０６は、製造中に堆積した犠牲層の厚さによって決まるような、第２のミラー５０８に対して図５Ａに示すある位置を維持する。約４ボルトの作動電圧の場合、数１０００オングストロームの厚さが適当であろう。前記第２のミラーが適当な材料、例えば、クロムで形成されており、かつ前記ミラー／膜が反射性材料、例えばアルミニウムで形成されている場合、前記構造は、観察者５１２が知覚することができるある周波数の光５１１を反射することになる。具体的には、前記クロムは、半透明になるのに十分な薄さ、すなわち、約４０オングストロームであり、前記アルミニウムが、不透明になるように十分厚い、すなわち少なくとも５００オングストロームである場合、前記構造は、広範囲の光学的応答を有する可能性がある。図５Ｃ及び図５Ｄは、それぞれ、図５Ａ及び図５Ｂの例示的な干渉変調装置に対する、黒、白及びカラーの応答の実施例を示す。このようなある実施形態において、前記光応答は、前記空洞の長さ及び前記構成層の厚さによって決まる。
【００４１】
図５Ｂは、図５Ａの例示的な干渉変調装置の１次電極５０２と膜／ミラー５０６との間に電圧を印加した結果を示す。図５Ｂに示すように、膜／ミラー５０６は、垂直方向に変位し、それに伴って、前記光空洞の長さが変化するため、前記干渉変調装置の光学特性も変化する。図５Ｃは、前記デバイスが完全に作動している暗状態５２１と、前記デバイスが完全に作動していない白状態５２３とを示す、２つの状態に関して可能な１つの例示的な反射光応答を示す。図５Ｄは、それぞれ、青、緑及び赤のカラーに対応する、カラーピーク５２５、５２７及び５２９を有する例示的な光応答を示す。ある実施形態における前記デバイスの電気機械的作用は、前記光性能とは無関係に制御することができる。ある実施形態において、基板５００、１次電極５０２または絶縁膜５０４の材料及び構成は、前記干渉変調装置の電気機械的構造に影響を及ぼすが、前記干渉変調装置の光学性能にはさほど影響を及ぼさない。このようなある実施形態においては、構成要素の１つ以上は、前記２次ミラーを構成する材料とは無関係に選択することができる。
【００４２】
図２２Ａに示す反転形干渉変調装置の他の実施例においては、変調装置２２００は、不透明基板２２０２と、保護不活性化層２２２２と、導体２２０４と、絶縁体２２０６と、第１の支持ポスト２２０８と、メカニカル／ミラー層２２１０と、第２の支持ポスト２２１２と、金属ミラー２２１４と、透明層２２１６とを備える。第１の空洞２２１８は、絶縁体２２０６とメカニカル／ミラー層２２１０との間に形成されており、第２の空洞２２２０は、メカニカル／ミラー層２２１０と金属ミラー２２１４との間に形成されている。メカニカル／ミラー層２２１０は、第１の支持ポスト２２０８によって支持されており、透明層２２１６は、第２の支持ポスト２２１２によって支持されている。ある実施形態において、導体２２０４は、駆動メカニズムに接続されており、メカニカル／ミラー層２２１０の静電変位に用いられる。図２２Ａのメカニカル／ミラー層２２１０の実線は、非駆動状態または非変位状態を示し、一方、図２２Ａのメカニカル／ミラー層２２１０の点線は、駆動状態または変位状態を示す。メカニカル／ミラー層２２１０は、一般に、前記層が絶縁体２２０６に接触したときに、入射光に対して所望の光応答を生じるように選定される。
【００４３】
ある実施形態において、観察者２２０１は、基板２２０２の反対側面からイメージを見る。メカニカル／ミラー層２２１０が、ある実施形態において、静電変位をうけている場合、第１の空洞２２１８はつぶれ、かつ第２の空洞２２２０が拡大し、その結果、金属ミラー層２２１４とメカニカル／ミラー層２２１０との間のギャップが増加する。米国特許第６，０５５，０９０号明細書に記載されているのと同様の、他の例示的な単純な干渉変調装置設計は、吸収による干渉及び暗状態を用いて、反射性カラー状態を実現する。結果として生じる定在波のピークは、吸収を最大化するように、第２の空洞２２２０内で最適に位置するため、前記暗状態は、このようなある例示的な干渉変調装置において実現される。メカニカル／ミラー層２２１０が絶縁体２２０６と接触するか、あるいは前記絶縁体２２０６にかなり近づくと、前記定在波は、定位置から外れて、絶縁体２２０６とメカニカル／ミラー層２２１０との間の所定の間隔により、青、緑または赤の光を反射する。金属ミラー層２２１４とメカニカル／ミラー層２２１０との間隔を狭めることにより、前記変調装置は、可視スペクトル内の実質的に全ての波長を反射して、反射白状態を生じることができる。上述したように、ある実施形態において、反転形干渉変調装置の観察者２２０１は、前記基板を通さずに、前記基板の反対側からイメージを見る。
【００４４】
ある実施形態において、前記基板は、可動ミラーの表示面と反対側に配置され、かつ変調される光と実質的に反応しない、前記反転形干渉変調装置の一部を備える。本願明細書において使用する場合、「表示面」という用語は、前記観察者が、そこから前記変調光を見る前記反転形干渉変調装置の面を指すのに用いられる。図２２Ａの基板２２０２、導体２２０４及び絶縁体２２０６は、それぞれメカニカル／ミラー層２２１０の下にあり、それにより、メカニカル／ミラー層２２１０の表示面とは反対側に配置されている。メカニカル／ミラー層２２１０が実質的に非透明（例えば、完全に反射性）である実施形態においては、前記表示面から変調装置２２００に突き当たって、変調装置２２００によって変調される光は、基板２２０２、導体２２０４または絶縁体２２０６の光学特性による影響を実質的にうけない。そのため、ある実施形態において、基板２２０２、導体２２０４及び絶縁体２２０６のうちの少なくとも１つは、光に対して実質的に非透明（例えば、不透明、高い反射性、または半透明）となるように選択することができる。ある実施形態において、基板２２０２は、導体２２０４及び絶縁体２２０６を、あるいは、導体２２０４及び絶縁体２２０６の両方を備える。
【００４５】
上記反転形干渉変調装置の上記基板、導体及び絶縁層のうちの少なくとも１つが非透明である実施形態は、他の反転形干渉変調装置にはない効果をもたらす。例えば、典型的な反転形干渉変調装置は、前記基板の上または基板内に導電トレースを有しており、それらの導電トレースは、前記導電体に電気的に結合されている。前記基板が実質的に透明な場合、これらの導電トレースは、目に見えるいかなる支持構造も要することなく、「浮いて」前記表示面から見えてくる。前記反転形干渉変調装置を前記表示面から見た場合、前記導電トレースと前記透明基板の組合せは、灰色に見えるまたは波形模様を有する、変調装置間の周縁部を生成することができる。また、（例えば、前記基板の透明部分を通って）下から前記変調装置に入ってくる光は、前記表示面から見ることができる。従って、透明基板を有する反転形干渉変調装置を用いるディスプレイは、前記表示面から見た場合、低減されたコントラストを呈する可能性がある。
【００４６】
光マスクまたは光マットは、この低減されたコントラストを回避するのに用いることができるが、このようなマスキングは、前記反転形干渉変調装置に付加される追加的な構造及び処理工程を要する。ある実施形態において、前記基板は、前記導電トレースの光学現象に合うように、非透明（例えば、不透明、高い反射性、または半透明）になるように選定され、それによって、前記表示面から見た場合に、均一な周辺部をもたらす。ある他の実施形態においては、前記基板は、前記変調装置が暗状態にあるときに、前記反転形干渉変調装置のカラーに合うように、非透明かつ非反射的（例えば、暗）になるように選定される。ある別の実施形態においては、前記基板は、マスク構造または処理工程を用いることを回避するように選定される。
【００４７】
ある実施形態においては、非透明基板を有することにより、フォトリソグラフィ中の光散乱による問題を処理することが有利に回避される。ある実施形態において、前記反転形干渉変調装置の製造中には、前記変調装置の様々な形状構成を形成するために、フォトリソグラフィ技術が用いられる。前記構造の前記基板上へのフォトリソグラフィ製造の場合、前記基板が、フォトリソグラフィに用いられる光（例えば、紫外光）に対して実質的に透過性であると、前記基板の下にある形状構成または表面による前記光の散乱は、前記フォトリソグラフィ光の拡散を生じる可能性がある。この光散乱は、結果として生じるフォトリソグラフィで形成した構造物の寸法に影響を及ぼす（例えば、鋭さ、精度または最小サイズを制限する）可能性がある。同様に、透明導体または透明絶縁層は、フォトリソグラフィ光の好ましくない散乱を生じて、それによって上に重なるフォトリソグラフィで形成した構造物の寸法に影響を及ぼす可能性がある。本願明細書に記載したある実施形態において、このような散乱は、フォトリソグラフィ光に対して実質的に非透過性である基板を用いることにより低減され、あるいは排除される。
【００４８】
ある実施形態においては、非透明基板を有することにより、下にある回路構成が迷光から有利に遮断される。ある実施形態において、上記反転形干渉変調装置は、半導体基板（例えば、シリコン）上に形成され、前記半導体基板は、限定するものではないが、受動構成要素（例えば、薄膜抵抗器、コンデンサ、インダクタ）及び能動構成要素（例えば、ダイオード、トランジスタ、集積回路）を含む回路構成を備える。例えば、シリコン基板は、前記干渉変調装置アレイのサイズに対して一定の割合で形成することができる容量性検知回路構成を有するように製造することができる。ある実施形態において、このような検知回路構成は、前記アレイ内の各干渉変長装置の状態をモニタするために（例えば、メモリ性能を与えるために）、または前記基板に加わる外力を検知するために（例えば、タッチスクリーン性能を与えるために）用いることができる。ある他の実施形態においては、前記基板は、制御部回路構成を備える。
【００４９】
前記基板が透明である場合、迷光は、前記基板の回路構成に入る可能性がある。前記迷光は、前記回路構成にダメージを与え、または、前記回路構成内に充電キャリアを生成し、それにより、前記回路構成によって生成された信号のノイズ及び精度に影響を及ぼす可能性がある。非透明基板を用いることにより、前記基板の下にある回路構成は、迷光から実質的に保護される。
【００５０】
ある実施形態においては、非透明基板を有することは、上記干渉変調装置を製造するのに標準的な半導体処理装置を使用することを有利に可能にする。例えば、シリコン基板を使用するフラットパネルディスプレイ製造の場合、様々な製造工程は、前記シリコンウェハのオリエンテーションに依存する。前記シリコンウェハの上面は、典型的には、前記処理された上面の光学特性が、前記シリコンウェハの処理されていない底面の光学特性とは異なるように、種々の構造物をこの上に形成させる。既存の処理装置は、前記処理されていない底面とは異なる前記処理された上面の光学特性を用いて、前記シリコンウェハのオリエンテーションを決める。
【００５１】
この既存の処理装置を用いて、透明ガラス基板を有する干渉変調装置を製造するのは大変困難である。前記上面の光学特性は、前記上面に形成された構造物が両面から見えるため、前記底面の光学特性と実質的に等しいと思われる。そのため、ガラス基板は、既存の処理装置が前記ウェハのオリエンテーションを決めるために用いる、前記２つの面の異なる光学特性を生成しない。ガラス基板を使用する際のこの困難性を克服するにあたっては、前記２つの面を差別化するために、様々な技術が必要となる。しかし、それらの技術は、他の製造技術と統合するのに扱い難く、かつ難しい可能性がある。ある実施形態においては、非透明基板（例えば、シリコン）を用いることにより、前記上面に形成される構造物が前記底面からもはや見えないため、前記基板上に前記干渉変調装置を形成するのに、標準的半導体処理装置を容易に用いることができる。
【００５２】
ある実施形態においては、非透明基板を有することは、前記干渉変調装置の製造と、下にある制御回路要素の製造との統合を、有利に可能にする。例えば、半導体（例えば、シリコン）基板内に制御回路要素を形成し、かつ前記基板上に前記干渉変調装置を形成するのに、標準的な半導体処理装置を用いることができる。
【００５３】
ある実施形態においては、非透明基板を有することにより、制御回路要素のための領域が有利に増加し、かつ制御回路を前記干渉変調装置内に一体化することに関連する制約が有利に減る。制御回路要素をその中に有する干渉変調装置の場合、前記制御回路要素は、変調光に用いることができる領域もとり、それにより、光学的にアクティブである前記表示の領域が制限される。従って、前記制御回路要素にとられる前記表示領域の部分を減らすことが望ましい。前記制御回路要素を、前記干渉変調装置の光コンポーネントの下の前記基板内または前記基板上に配置することにより、本願明細書に記載したある実施形態は、前記表示領域から前記制御回路要素を有利に取り除き、かつ前記制御回路要素を形成するための大きな領域を与える。
【００５４】
ある実施形態においては、非透明基板を有することは、前記干渉変調装置アレイに一体化された照明源を用いることを有利に容易にする。照明源を干渉変調装置アレイに組み込むことは、すでに説明してきた。例えば、反転形干渉変調装置の場合、前記照明源（例えば、有機発光ダイオード）を、前記干渉変調装置に組み込んで、前記ディスプレイから照明光を生成することができる。しかし、透明基板は、前記ディスプレイの輝度に寄与することなく抜け出るために、前記照明源からの光のための経路を形成するであろう。ある実施形態において、前記基板の少なくとも一部は、前記基板を通過する前記照明源からの光の損失を低減するために、高い反射性を有する。
【００５５】
ある実施形態においては、代替の反転形干渉変調装置構造を、反射性基板を用いて形成することができる。図２２Ｂは、基板２２０２が高反射性である別の例示的な反転形干渉変調装置２２００を概略的に示す。図２２Ｂのメカニカル／ミラー層２２１０は、部分的に透明であり、かつ部分的に反射性である。例えば、ある実施形態において、メカニカル／ミラー層２２１０は、光を部分的に透過させかつ反射させる薄いクロム層と、干渉変調装置２２００を作動させる適当な電圧の印加のための透明ＩＴＯ層とを備える。図２２Ｂの基板２２０２は、高反射性であり、固定反射体として作用する。ある実施形態において、干渉変調装置２２００は、さらに、基板２２０２上の不活性化層２２２２と、不活性化層２２２２上の導体２２０４と、導体２２０４上の絶縁体２２０６とを備える。ある実施形態において、導体２２０４は透明ＩＴＯ層を備えるが、ある他の実施形態においては、導体２２０４は、不活性化層を有するメタルを備える。適当な電圧をメカニカル／ミラー層２２１０及び導体２２０４に印加することによる干渉変調装置２２００の作動は、メカニカル／ミラー層２２１０を基板２２０２に対して動かし、それにより、前記層と前記基板間の光空洞のサイズが変化する。ある他の実施形態においては、導体２２０４は、高反射性であり、固定反射体として作用する。
【００５６】
上述したように、前記干渉変調装置の光性能及び電気機械的性能を減結合することによって、ある実施形態においては、反転形構成は、基板２２０２、導体２２０４及び絶縁体２２０６を、透明観察面２２１６およびそれに伴って、前記干渉変調装置と相互に作用する光の光学経路の外側から、反射メカニカルミラー２２１０の反対面に配置する。従って、他の干渉変調装置設計の場合とは異なり、基板２２０２、導体２２０４及び絶縁体２２０６を製造するのに用いる材料物質は、特定の光学特性を有する必要はなく、どのような適当な材料物質で構成してもよい。
【００５７】
ある実施形態において、基板２２０２、絶縁体２２０６及び導体２２０４を形成するのに用いる材料物質の選択の自由は、限定するものではないが、サイズ、物理的耐久性、強度、重量、柔軟性、コスト、製造時間／資源及び電気機械的性能を含む、前記干渉変調装置の１つ以上の特性の改良を有利に可能にする。例えば、ある実施形態において、基板２２０２、絶縁体２２０６および／または導体２２０４は、従来の干渉変調装置構造に必要な透明材料物質に対する優れた構造特性を有する、不透明材料を含むことができる。例えば、材料物質は、従来必要であった透明材料物質よりも大きな密度および／またはヤング率を有する基板２２０２、絶縁体２２０６および／または導体２２０４に用いることができ、より強固でより小さなコンポーネントを前記干渉変調装置に使用することができる。例えば、金属基板を使用することにより、前記基板の厚さ、すなわち、前記干渉変調装置の全体の厚さを有利に低減することができる。また、フラットスクリーンディスプレイのフィールドリターンに対する共通の理由は、これらのディスプレイのガラス基板の破損である。より強くかつより耐久性のある材料物質を前記基板に使用することにより、前記ディスプレイの寿命は有利に延びる。ある実施形態においては、基板２２０２、絶縁体２２０６および／または導体２２０４は、２．５ｇ／ｃｍ３、３．０ｇ／ｃｍ３、３．５ｇ／ｃｍ３、４．０ｇ／ｃｍ３、５．０ｇ／ｃｍ３、６．０ｇ／ｃｍ３または７．０ｇ／ｃｍ３より大きい密度を有し、および／または６０ギガパスカル、７０ギガパスカル、８０ギガパスカル、９０ギガパスカル、１００ギガパスカル、１５０ギガパスカル、２００ギガパスカルまたは３００ギガパスカルより大きいヤング率を有する、材料物質で構成されている。
【００５８】
反転形干渉変調装置の前記基板は、不透明及び半透明の材料物質を含む、任意の適当な材料物質で構成することができる。適当な基板材料は、限定するものではないが、金属（例えば、ステンレススチール、アルミニウム）、陽極酸化した金属、シリコン（例えば、シリコンウェハ）、ポリシリコン、プラスチック、セラミック、ポリマー（例えば、ポリイミド、ＭＹＬＡＲ（登録商標））、カーボン（例えば、グラファイト）、ガラス及び石英、および合金及びそのような材料物質からなる合成物を含む。前記基板が、柔軟なプラスチックまたは金属箔材料を含むある実施形態において、前記基板は、電子回路要素（例えば、薄膜トランジスタ、抵抗器、コンデンサ）が（例えば、堆積またはフォトリソグラフィ技術によって）前記基板上に形成される、「ロール・トゥ・ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）」または「ウェブ」処理に用いられる十分な柔軟性を有する。このようなある実施形態において、前記回路要素は、大きな領域（例えば、１メートル以上の長さ）にわたって製造することができ、大きな干渉変調ディスプレイの後に続く製造と両立できる。一実施形態において、前記基板は、不活性化プリント回路基板を含む不透明プラスチック基板である。このような実施形態において、前記不活性化プリント回路基板は、所望の回路要素を含むように製造することができ、前記干渉変調装置を前記不活性化プリント回路基板上に製造するのに薄膜処理を用いることができる。このような実施形態は、前記回路要素の製造を前記干渉変調装置の製造から有利に独立させる。また、前記基板は、複数の基板材料からなる積層体を含んでもよい。前記基板は、固くするまたは柔軟にすることができる。例えば、柔軟基板は、薄膜金属またはプラスチック箔を含んでもよい。本願明細書に列挙した厚さ範囲に限定するものではないが、前記基板は、約０．１ｍｍから約１．０ｍｍ、より好ましくは、約０．３ｍｍから約０．７ｍｍの厚さを有してもよい。薄い不透明基板は、引き伸ばし（例えば、少なくとも１つのダイの上でまたは前記ダイを介して金属シートを引き伸ばして、前記シートを薄くすること）等の金属フォーミング工程によって得ることができる。
【００５９】
上記基板は、好ましくは、湿気に対して不透過性であり、かつ適切に不活性化されている。様々な実施形態において、保護不活性化層が、不透明基板の表面に形成されている。ある実施形態においては、前記不活性化層を形成することが、後の処理（例えば、上記導体または絶縁層の形成）のために前記基板を準備することになる。金属基板が用いられるある実施形態においては、前記不活性化層は、電気的絶縁を形成して、他の構造物が前記金属基板に対して短絡しないようにする。前記保護不活性化層は、独立した層とする必要はなく、予備的な不活性化処理によって、前記不透明基板の上面に形成することができる。ある実施形態の前記不活性化処理は、限定するものではないが、化学溶解による、最も典型的には、表面汚染物を除去するが、前記不透明基板自体には著しい影響を及ぼさない酸性溶液を用いた処理による、表面からの外因性鉄または鉄化合物の除去を含む。このような処理は、保護不活性化層の自発的な形成を強めるために、硝酸溶液等のマイルドな酸化体を有する不透明基板の化学的処理を含む。また、前記不活性化工程は、酸化物堆積と、有機平坦化層のスピンコーティングとを含むことができる。
【００６０】
上記反転干渉変調装置の絶縁層は、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウムまたは二酸化シリコン）、窒化シリコン等の、当技術分野では公知である、任意の適当な材料物質を含むことができる。上述したように、前記反転干渉変調装置の絶縁層は、特定の光特性を有する必要はなく、およびそれに伴って、前記絶縁層の構造設計及び材料物質は、これの電気的特性を最適化するように選定することができる。例えば、前記絶縁層は、他の干渉変調装置設計には用いることができない非透明材料（例えば、不透明、高反射性、または半透明材料）で構成することができる。また、反転干渉変調装置の前記絶縁層は、前記絶縁層が光性能に影響を及ぼす干渉変調装置における同じ材料物質からなる絶縁層よりも、かなり厚くすることができる。厚みが増加した絶縁層は、電気的特性及び製造コスト等の、前記絶縁層および／または干渉変調装置の様々な態様を改善することができる。また、より厚い絶縁層は、材料物質、構成、および前記基板および前記導体を含む、前記観察面と反対側の前記絶縁層の面上の前記干渉変調装置の他の層に用いることができる製造方法の範囲で、改善をもたらすことが可能である。例えば、電気化学めっき法を、厚みの増した絶縁層の堆積が後続する、前記基板上への前記導体の形成に用いることができる。様々な実施形態において、反転干渉変調装置の前記絶縁層は、約２００オングストローム、約３００オングストローム、約４００オングストローム、約５００オングストローム、約６００オングストローム、約７００オングストローム、約８００オングストローム、約９００オングストローム、約１０００オングストローム、約２０００オングストローム、または数１０００オングストロームより大きい厚さを有する。
【００６１】
反転形干渉変調装置は、様々な方法で製造することができ、また、様々な構造及び構成に適用することができる。例えば、反転形干渉変調装置は、フォトリソグラフィ、堆積（例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）等の「ドライ」法やスピンコーティング等のウェット法）、マスキング、シャドーマスキング、リフトオフ処理及びエッチング（例えば、プラズマエッチ及びウェット法等のドライ法）等の半導体製造技術を用いて、製造することができる。本願明細書に記載した実施形態と両立できる適当な技術の実施例は、米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されている。
【００６２】
一実施形態において、図２２Ａに示すような反転形干渉変調装置は、不透明基板２２０２上に保護不活性化層２２２２を形成した後、電極材料の堆積により導体２２０４を形成し、パターニング及びエッチングを施すことにより形成される。前記導体材料は、導電性であり、金属、あるいは、（インジウムスズ酸化物等の）所望の導電性を有するようにドープした（シリコン等の）半導体等の、当技術分野において公知である、任意の適当な材料物質を含んでもよい。いくつかの実施形態においては、前記導体及び基板は、プリント回路基板を構成する。そして、絶縁体２２０６が、堆積により、好ましくは、化学気相成長（ＣＶＤ）によって導体２２０４上に形成される。その後、後のエッチング工程で除去される犠牲層（図示せず）が堆積される。前記犠牲層は、限定するものではないが、モリブデン、シリコン、タングステンまたはチタンを含む、当技術分野では公知である、任意の適当な材料物質であってもよい。前記犠牲層の上面には、好ましくは、エッチングストップが用いられ、前記エッチングストップは、前記犠牲層よりも後のエッチング工程に対してより耐性があり、また、金属（例えば、チタン、アルミニウム、銀、クロム）、絶縁材料、好ましくは、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム）、または当技術分野では公知である、任意の他の適当な材料物質とすることができる。前記犠牲層は、第１の支持ポスト２２０８を形成するマスクを用いてパターニングされ、エッチングされて、その後、任意の平坦化が続く。そして、メカニカル／ミラー層２２１０が（任意の平坦化が後に続く）堆積によって形成される。いくつかの実施形態においては、前記メカニカル／ミラー層は、この上に、アルミニウム、銀、またはいくつかの金属等の金属膜が数１００オングストローム程度で形成される基板として、窒化シリコン、二酸化シリコン、フッ化マグネシウムまたはフッ化カルシウムを含んでもよい。これらの材料物質は、スペクトル特性や抵抗特性等に基づいて選択することができ、また、当技術分野において公知で従来用いられているどのような材料物質も含むことができる。必要に応じて、絶縁体および／または金属酸化物等の反射強化膜を形成することができる。
【００６３】
エッチングストップは、メカニカル／ミラー層２２１０の上面に形成してもよい。第２の支持ポスト２２１２を形成するために（後に任意の平坦化が続く）、別の犠牲層が堆積され、パターニングされ、エッチングされる。Ｃｒまたは当技術分野では公知である、任意の適当な材料物質を含んでもよい金属ミラー層２２１４が堆積され、透明層２２１６が前記ミラー層の上に堆積される。上記の製造の後、例えば、ＸｅＦ２を用いたエッチングが、前記犠牲層を除去するために実施される。ＸｅＦ２は、Ｆ２ガスの有利なソースである。Ｆ２等の他の当技術分野では公知である、任意のエッチング剤を、ＸｅＦ２の代わりに、またはＸｅＦ２に加えて用いてもよい。
【００６４】
反転形干渉変調装置の他の実施例を図６Ａに示す。図５に示す実施形態と同様に、基板６００上に形成された電極６０２は、絶縁膜６０４により膜／ミラー６０８と電気的に絶縁されている。電極６０２は、観察面と反対側に堆積されており、電極としてだけ機能し、ミラーとしては機能しない。図５に示す実施形態とは異なり、膜／ミラー６０８を支持する支持構造６０６は、膜／ミラー６０８によって隠されるように設けられている。このように、観察者６１４は、膜／ミラー６０８によって被覆された前記領域と、隣接する干渉変調装置間の最小スペースのみを見るため、不活性化領域の量が有効に低減される。このことは、前記膜支持体が見え、かつカラーの見地から、不活性かつ不正確な領域を構成する、図５の構造とは異なる。図６Ａは、非作動状態の構造を示し、膜／ミラー６０８は、透明上部構造６１０によって支持されている第２のミラー６１２と接触している。図６Ｂは、作動状態の同じ構造を示し、膜／ミラー６０８は、絶縁膜６０４、電極６０２及び基板６００の方へ向かって変形している。
【００６５】
図７Ａにおいては、干渉変調装置構造にて用いるための別の形態構造が示されている。この設計は、米国特許第５，６３８，０８４号明細書に示されているものと同様である。前記設計は、本質的に湾曲状態にあるように、非等方的に応力が加えられている不透明プラスチック膜を基にしている。電圧の印加は、前記膜を平坦化して、ＭＥＭＳをベースとする光シャッタを形成する。
【００６６】
前記デバイスの機能性は、前記デバイスを干渉性にすることによって改善することができる。干渉変調装置の変形例を図７Ａに示し、薄膜積層体７０４は、米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されている誘導吸収体干渉変調装置設計の基本である誘電体／導体／絶縁体積層体と同様である。
【００６７】
ある実施形態において、アルミニウム膜７０２と積層体７０４との間への電圧の印加は、膜７０２を前記積層体に対して平坦な状態にさせる。ある実施形態においては、製造中に、他の反射性金属（銀、銅、ニッケル）、誘電体、または、すでに反射性金属がアンダーコートされている有機材料を含むこともできるアルミニウム膜７０２は、ウェットエッチング、または気相剥離技術を用いて剥離することができるように、薄い犠牲層（図示せず）上に堆積されている。アルミニウム膜７０２はさらに、光積層体７０４上に直接堆積されている支持タブ７１６により基板７００に機械的に固着されている。このため、前記タブと前記積層体とが重なっている領域に入射する光が吸収されて、この機械的に不活性な領域をさらに光学的にも不活性にする。この技術は、これ及び他の干渉変調装置設計における独立した黒マスクの必要性をなくす。
【００６８】
ある実施形態において、入射光７０６は、完全に吸収されるか、あるいは、特定の周波数の光７０８が、上記積層体からなる層の間隔により反射される。前記光学的作用は、米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されている誘導吸収体干渉変調装置のものと同様である。
【００６９】
図７Ｂは、電圧が印加されていないときのデバイス構造を示す。ある実施形態において、膜７０２における残留応力は、前記膜をきつく巻かれたコイル状に巻き上げる。前記残留応力は、（図７Ａに示す）材料物質７１８からなる薄い層の堆積によって、膜７０２の上面へ伝えることができ、前記膜は、極端に高い残留引っ張り応力を有する。クロムは、数１００オングストロームほどの薄い膜厚によって、高い応力を実現することができる１つの実例である。膜７０２がもはやその経路を妨げない状態で、光ビーム７０６は、（図７Ａに示す）積層体７０４を通過することができる。そして、光ビーム７１２は、プレート７１０と交わる。プレート７１０は、光ビーム７１２が吸収される高吸収状態か、あるいは、光ビーム７１２が反射７１４される（特定の色または白の）高反射状態のいずれかに存することができる。反射性ディスプレイに用いられる変調装置の場合、光積層体７０４は、前記デバイスが作動したときに、（プレート７１０が吸収している場合）前記デバイスが特定の色を反射し、あるいは、（プレート７１０が反射性の場合）吸収することになるように設計される。
【００７０】
（回転動作）
図８Ａに示すように、別の干渉変調装置構造は、回転動作を基にしている。米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されている例示的なプロセスを用いて、電極８０２と、約１０００オングストローム厚のアルミニウム膜と、絶縁体８０６とが基板８００上に形成される。支持ポスト８０８及び回転ヒンジ８１０は、反射膜８１３のセットがこの上にすでに堆積されているシャッタ８１２を支持する。前記支持シャッタは、数１０００オングストローム厚のアルミニウム膜とすることができる。このＸ−Ｙ寸法は、およそ数１０から数１００ミクロンとすることができる。前記膜は、干渉性とすることができ、かつ特定の色を反射するように設計することができる。米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されているのと同様の誘導吸収体の形の固着された干渉積層体が十分であろう。また、前記膜は、色素が注入されたポリマーを含んでもよく、あるいは、前記膜は、広帯域の反射を可能にするアルミニウムまたは銀とすることができる。ある実施形態の電極８０２及びシャッタ８１２は、これら２つの間への電圧（例えば、１０ボルト）の印加が、シャッタ８１２をヒンジ８１０の軸周りに部分的にまたは完全に回転させるように設計される。シャッタ８１８のみを回転した状態で図示しているが、典型的には、所定の画素に対する全ての前記シャッタが、共通バス電極８０４上の信号によって同時に駆動されることになる。このようなシャッタは、前記ヒンジと電極の距離が、前記電極の静電引力が前記回転中のいくつかの箇所における前記ヒンジのばね張力に勝るように設計されている場合、電気機械ヒステリシスの形態をとる。従って、前記シャッタは、２つの電気機械的安定状態を有することになる。
【００７１】
透過可能モードの動作時、上記シャッタは、入射光を遮断するか、あるいは、前記入射光を通過できるようにすることになる。図８Ａは、入射光８２２が観察者８２０の方へ戻って反射される反射モードを示す。このモードにおいて、および１つの状態において、シャッタ８１２は、シャッタ８１２がメタライズされている場合には白光を反射し、あるいは、前記シャッタが干渉性膜または色素で被覆さている場合には、特定の色または色のセットを反射する。干渉性積層体の典型的な厚さ及び結果として生じる色は、米国特許第６，０４０，９３７号明細書にも記載されている。他方の状態においては、光は、シャッタ８１２を通過できるようになっており、この場合、基板８００の表面が１つ又は複数の吸収性膜（図示せず）で被覆されている場合には、前記光を基板８００で吸収することができる。これらの膜は、別の色素が注入された有機膜、または、吸収性となるように設計された誘導吸収積層体を備えることができる。逆に、シャッタ８１２は、高吸収性（例えば、黒）であってもよく、基板８００の表面は、高反射膜８２４で被覆してもよく、あるいは、色素または上述したカラー反射膜のような色を反射する干渉膜で、選択的に被覆してもよい。
【００７２】
上記デバイスの動作は、ある実施形態において、追加電極８１４の追加によってさらに向上させることができ、前記追加電極は、追加電極８１４とシャッタ８１２との間に静電引力を誘導する電位が充電されたときに、シャッタに追加的なトルクを生成する。追加電極８１４は、導体８１４と支持構造８１６との組合せを備える。前記電極は、約１０００オングストローム厚とすることができるＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導体を含んでもよい。全ての構造物及び関連する電極は、好ましくは、単一の基板の表面に一体に堆積される材料物質から機械加工され、そのため、容易に製造され、かつ電極ギャップ空間に対する良好な制御により確実に作動する。例えば、このような電極が、反対側の基板に設けられた場合、前記デバイス基板及び反対側の基板の両方の表面のバリエーションは、数ミクロン以上のずれをもたらすように組み合わせることができる。従って、作用の特定の変化に影響を及ぼすのに必要な電圧は、数１０ボルト以上ほどの電圧によって変化させることができる。一体となっている構造物は、厳密に基板表面の変化に追従し、かつそのような変化をほとんどうけない。
【００７３】
図８Ｂの工程１から工程７は、回転変調体の場合の例示的な製造シーケンスを示す。工程１において、基板８３０は、電極８３４及び絶縁体８３２で被覆されている。典型的な電極及び絶縁体の材料は、アルミニウム及び二酸化シリコンであり、これらの厚さは、それぞれ１０００オングストロームである。これらは、工程２においてパターニングされる。犠牲スペーサ８３６、すなわち、数ミクロンの厚さのシリコン等の材料物質が、工程３においてすでに堆積され、パターニングされており、工程４において、ポスト／ヒンジ／シャッタ材料８３８で被覆される。これは、約１０００オングストローム厚のアルミニウム合金またはチタン／タングステン合金とすることができる。工程５においては、材料物質８３８がすでにパターニングされて、バス電極８４４、支持ポスト８４０及びシャッタ８４２が形成されている。シャッタ反射体８４６は、工程６において、堆積され、パターニングされている。工程７においては、前記犠牲スペーサがすでにエッチング除去されており、完成した構造が形成されている。また、工程７は、支持ポスト８４８、トーションアーム８５０及びシャッタ８５２を備える上記ヒンジの詳細を示す、前記構造の平面図も示す。
【００７４】
（スイッチング素子）
バイナリデバイスである干渉変調装置を備えるある実施形態の場合、単に、小電圧レベルが、ディスプレイを処理するのに必要となる。前記駆動電子装置は、濃淡階調動作を実現するのに必要なアナログ信号を生成する必要はない。
【００７５】
従って、前記電子装置は、他の手段を用いて実施してもよい。具体的には、前記駆動電子装置及び論理機能は、ＭＥＭＳをベースとするスイッチ素子をを用いて実施することができる。
【００７６】
図９Ａから図９Ｅは、ある実施形態のコンセプトを示す。図９Ａは、制御信号９０２の印加によって、出力９０４への接続を形成する入力９００を有する、基本的なスイッチ確立ブロックの図である。図９Ｂは、列ドライバをどのように実施することができるかを示す。上述した処理スキームのための前記列ドライバは、３つの電圧レベルからなる出力を要する。前記列ドライバへの適切な制御信号の印加は、前記入力電圧レベルのうちの１つを、出力９１２に対して選択できるようにする。前記入力電圧は、図９Ｂの９０６、９０８及び９１０に対応してＶｃｏｌ１、Ｖｃｏｌ０及びＶｂｉａｓである。同様に、図９Ｃに示す行ドライバの場合、適切な制御信号は、出力９２０への供給のための一方または他方の入力電圧レベルの選択をもたらす。前記入力電圧は、図９Ｃの９１４、９１６及び９１８に対応してＶｓｅｌ  Ｆ１、Ｖｓｅｌ  Ｆ０及びアースである。図９Ｄは、論理素子９３２、この場合ＮＡＮＤゲートを、基本的なスイッチ確立ブロック９３４、９３６、９３８及び９４０を用いてどのように実施することができるかを示す。これら全ての構成要素は、図９Ｅに示すディスプレイサブシステムの製造を可能にする方法で構成し、かつ組み合わせることができる。前記サブシステムは、制御部論理９２６、列ドライバ９２４、行ドライバ９２８及び表示アレイ９３０を備え、図３で説明した処理スキームを用いる。
【００７７】
ＭＥＭＳデバイスとしてのスイッチ素子の製造は、単一のプロセスを用いたディスプレイ装置全体の製造を可能にする。前記スイッチ製造プロセスは、上記干渉変調装置の製造プロセスのサブプロセスになり、図１０Ａから図１０Ｈに示す。
【００７８】
工程１を図１０Ａ及び図１０Ｂに示し、これらの図は、それぞれ、初期段階の側面図及び平面図を示す。矢印１００４は、前記側面図の視点の方向を示す。基板１０００は、約２０００オングストローム厚のシリコン層である犠牲スペーサ１００２を、前記基板の表面に堆積させてパターニングしている。（図１０Ａ及び図１０Ｂと同じ視点から見た）図１０Ｃ及び図１０Ｄに示す工程２においては、構造材料である数ミクロン厚のアルミニウム合金が堆積され、パターニングされて、ソースビーム１０１０、ドレイン構造１００８及びゲート構造１００６が形成されている。前記スイッチの寿命を通して低接触抵抗を維持するために、この時点で、金、イリジウムまたはプラチナ等の数１００オングストロームの非腐食性金属を前記構造材料上にめっきしてもよい。前記基板の面と平行な面内での前記ビームの動きを容易にするために、ノッチ１０１２がソースビーム１０１０にエッチングされている。工程３を図１０Ｅから図１０Ｈに示す。図１０Ｅ及び図１０Ｇは、前面図を示し、矢印１０１６は、前記視点の方向を示し、図１０Ｆ及び図１０Ｈは平面図を示す。工程３においては、前記犠牲材料がすでにエッチング除去されており、ソースビーム１０１０がそっくり残っており、自由に動けるようになっている。
【００７９】
図１０Ｆは、非作動状態１０１４のスイッチを示す。図１０Ｈに示す作動状態１０１８においては、電圧源１０１７が、（図１０Ｄに示す）ソースビーム１０１０とゲート構造１００６との間に電圧を印加し、ソースビーム１０１０は、ドレイン１００８に接触するまで、ゲート１００６の方へ反り、それにより、ソースビーム１０１０とドレイン１００８との間に電気的接触が確立される。作動の様態は、前記基板の表面と平行であり、そのため、上記干渉変調装置の主製造プロセスと両立することができる製造プロセスが可能になる。また、ある実施形態において、このプロセスは、前記基板表面と垂直な方向に作動させるスイッチを製造するのに用いられるプロセスよりも少ない工程を要する。
【００８０】
図１０Ｉ及び図１０Ｊは、平面ＭＥＭＳスイッチの２つの代替設計を示す。図１０Ｉのスイッチは、スイッチビーム１０２８とゲート構造１０２２との間に電圧を印加したときに、スイッチビーム１０２８が、ドレイン１０２４とソース１０２６との間に接触を形成するように作用する点が異なる。図１０Ａから図１０Ｈのスイッチにおいては、前記ソースビームを通って前記ドレインへ流れなければならない電流が、スイッチングしきい値をもたらす可能性があり、回路設計を複雑化する。このことは、図１０Ｉに示すスイッチを用いた場合ではない。図１０Ｊのスイッチは、さらなる性能向上を示す。この場合、絶縁体１０４０は、スイッチビーム１０４２と接触ビーム１０３８とを電気的に絶縁し、前記接触ビームは、ゲート構造１０３２とスイッチビーム１０４２との間に電圧を印加したときに、ドレイン１０３４とソース１０３６との接触を可能にする。絶縁体１０４０は、従来技術を用いて堆積し、かつパターニングすることができる、ＳｉＯ２等の材料物質とすることができる。このようなスイッチの使用は、これらのスイッチを備える回路において、スイッチ駆動電圧と論理信号とを電気的に絶縁する必要性を排除する。
【００８１】
（多次元フォトニック構造）
一般に、干渉変調装置は、有用な光特性を有し、かつ作動手段によって、それ自体に対して、あるいは、他の電気的、機械的または光学的要素に対して可動である要素を特徴としている。
【００８２】
干渉性積層体を生成する薄膜のアセンブリは、多次元フォトニック構造と呼ばれるより大きなクラスの構造のサブセットである。概して、発明者等は、フォトニック構造を、前記形態、および前記構造の屈折率の関連する変化により、電磁波の伝播を変更させる能力を有するものとして定義する。このような構造は、主として１つ以上の軸に沿って光と相互に作用するため、次元的様相を有する。また、多次元的である構造は、フォトニックバンドギャップ構造（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ＰＢＧ）またはフォトニッククリスタルとも呼ばれている。Ｊｏｈｎ  Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓらによる「フォトニッククリスタル（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ）」という論文は、周期的なフォトニッククリスタルについて記述している。
【００８３】
１次元ＰＢＧは、薄膜積層体の形で生じることが可能である。例証として、図１６は、絶縁ファブリペローフィルタの形の干渉変調装置の製造及び最終製品を示す。各々が４分の１波長の厚さである、シリコン及び二酸化シリコンからなる層を１つおきに設けた膜積層体１６１４及び１６１８が基板１６００上に製造されて、中央空洞１６１６を含む干渉変調装置構造が形成されている。一般に、前記積層体はＸ及びＹ方向に連続しているが、前記材料物質が、高屈折率及び低屈折率を有する１つおきの層で構成されているため、前記材料物質の屈折率の変化による、Ｚ方向の光学的周期性を有している。この構造は、前記周期性の効果が、この場合Ｚ軸である１つの軸に沿って伝播する波に対して最大化されるため、１次元と考えることができる。
【００８４】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、２次元フォトニック構造の２つの図である。図１１Ａにおいて、マイクロリング共振器１１０２は、公知の技術を用いて、多数の公知の材料物質のうちの１つ、例えば、５酸化タンタルと二酸化シリコンとの合金で製造することができる。１．５５μｍの範囲の波長に対して最適化したデバイスの場合、典型的な寸法は、ｗ＝１．５μｍ、ｈ＝１．０μｍ、ｒ＝１０μｍである。
【００８５】
基板１１００上に製造した場合（ガラスは１つの可能性であるが、他にも多くのものがある）、前記構造は、本質的に、前記屈折率及び寸法ｗ、ｒ及びｈが、円形導波管内で伝播する光の周波数及びモードを前記導波管に対して決める、円形導波管である。このような共振器は、正しく設計された場合、前記共振器に結合される幅広い放射のための周波数選択フィルタとして作用することができる。この場合、前記放射は、一般に、方向シンボル１１０１で示すようなＸＹ面内で伝播する。このデバイスの１次元類似物は、単一の層ミラーを用いて形成したファブリペローフィルタである。どちらのデバイスも、単一の層である、前記ミラーによって形成された「境界線」により、高次の光学的周期性を呈さないが、これらのデバイスは、広い意味でフォトニック構造とみなすことができる。
【００８６】
従来のＰＢＧを図１１Ｂに示す。基板１１０４上に形成された柱状アレイ１１０６は、Ｘ及びＹの両方向において、屈折率の周期的変化を示す。この媒質を通って伝播する電磁放射は、前記放射が、方向符号１１０３で示されるＸＹ面内で伝播した場合に、最も顕著に影響を受ける。
【００８７】
その周期的性質のため、図１１Ｂのアレイは、これのより高次の次元性を除いて、１次元薄膜積層体と特性を共有する。前記アレイは、前記ＸＹ面内で、前記アレイを通るある軸に沿って、前記屈折率は、前記柱状材料の屈折率と、一般に空気である周囲の物質の屈折率との間で変化する、という意味で周期的である。薄膜積層体の設計に適用される同じ原理に対する変形例を用いる、このアレイの適当な設計は、前記ＸＹ面で動く放射に作用する幅広い光応答の製造（ミラー、帯域フィルタ、エッジフィルタ等）を可能にする。図１１Ｂのアレイ１１０６は、その寸法および／または屈折率が異なる柱状体の形の特異体または欠損部１１０８を含む。例えば、この柱状体の直径は、（約４分の１波長の直径とすることができる）残りの柱状体よりもわずかに大きくまたは小さくしてもよく、または異なる材料物質（おそらくは、空気対二酸化シリコン）からなっていてもよい。前記アレイの全体のサイズは、処理する必要がある光学系またはコンポーネントのサイズによって決まる。また、前記欠損部は、所望の作用により、１つ又は複数の柱状体（列）がない形で生じてもよい。この構造は、図１６の絶縁体ファブリペローフィルタと類似しているが、前記構造は、２次元のみで機能する。この場合、前記欠損部は、（図１６に示す）空洞１６１６と類似している。前記残りの柱状体は、隣接する２次元積層体と類似している。
【００８８】
図１１Ｂの構造の関連する寸法は、柱状体ｘ間隔ｓｘ、柱状体ｙ間隔ｓｙ（これらのうちのいずれかは、格子定数とみなすことができる）、柱状体の直径ｄ及びアレイの高さｈによって表わされる。上記４分の１波積層体と同様に、１次元の同等の柱状体の直径及び間隔は、約４分の１波とすることができる。前記高さｈは、単一モード伝播に用いられる半波長よりもわずかに大きい、所望の伝播モードによって決まる。前記構造の関連するサイズと、光に対するそれらの効果の等式は公知であり、Ｊｏｈｎ  Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓらによる「フォトニッククリスタル（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ）」という論文に記載されている。
【００８９】
また、この種の構造は、（図１１Ａに示す）共振器１１０２を製造するのに用いられるのと同じ材料及び方法を用いて製造することができる。例えば、シリコンからなる単一の膜は、従来の技術を用いて、ガラス基板上に堆積させて、パターニングすることができ、反応性イオンエッチングを用いてエッチングして、高アスペクト比の柱状体を形成することができる。１．５５μｍの波長の場合、前記柱状体の直径及び間隔は、それぞれ、約０．５μｍ及び０．１μｍとすることができる。
【００９０】
また、フォトニック構造は、放射を、限定的幾何学的制約の下で方向付けることも可能にする。すなわち、前記フォトニック構造は、次元的制約が厳しい場合に、光の周波数のある周波数または帯域を再び方向付けおよび／または選択するのが好ましい用途において非常に有用である。光の波長よりも小さい空間内で光を９０度回転させることができる、前記ＸＹ面内を伝播する光を導く導波管を製造することができる。これは、例えば、前記柱状欠陥部を、前記導波管として作用することができる線型列の形で形成することによって実現することができる。
【００９１】
３次元構造を図１２に示す。基板１２００上に形成された３次元周期構造１２０２は、ＸＹ、ＹＺ及びＸＺ面内で伝播する放射に対して作用する。様々な光応答を、前記構造の適当な設計及びその構成材料の選択によって得ることができる。同じ設計ルールを適用することもできるが、ここでは、３次元的に適用する。欠損部は、周りの媒質とはサイズおよび／または屈折率が異なる、ポイント、ライン、ポイント及びラインの形で存在する。図１２において、欠損部１２０４は、単一のポイント要素であるが、線型または線型及びポイント要素または領域の組合せとしてもよい。例えば、ポイント欠損部の「線型」または「蛇行」アレイは、上記ＰＢＧを通る任意の３次元経路をたどり、かつ導波管内を伝播する光のための厳しく制限された導波管として作用するように製造することができる。前記欠損部は、通常、内部に設けられるが、説明のため表面に図示してある。この構造の関連する寸法を図に示す。前記ＰＢＧの直径、間隔及び材料は、完全に用途次第であるが、上述した設計ルール及び等式も適用できる。
【００９２】
３次元ＰＢＧは、形成するのがより煩雑である。１次元または２次元形状構成を製造する従来の手段は、３次元に適用した場合、前記３次元を前記構造内に実現するために、堆積、パターン及びエッチサイクルに関して多くの応用を伴うことになる。周期的３次元構造を形成するための製造技術は、感光材料が、定常波にさらされて、前記材料自体の指数変化の形で前記波が繰り返されるホログラフィー技術と、前記材料物質の堆積中に、柱状または球状構造からなるアレイを形成する、ある共重合性材料物質の本質的な付着力と指向性とに依存する自己組織性有機材料または自己集合性材料の使用と、いったん凝固すると、前記構造を組織化し、かつ溶解または高温により除去することができる液体懸濁液への、制御された寸法からなる球状構造の装備の組込みを含むことができるセラミックアプローチと、これらのアプローチの組合せと、公知の他の技術とを含む。
【００９３】
共重合自己集合性技術は、低温であり、かつ最小限のフォトリソグラフィを要するか、またはフォトリソグラフィを必要としないため、特に興味深いものである。一般に、この技術は、二硫化炭素等の溶媒へのポリマーの溶解を含み、ＰＰＱｍＰＳｎ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｑｕｉｎｏｉｎｅ−ｂｌｏｃｋ−ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）は１つの実例である。前記溶液を基板上に塗布して、前記溶液が蒸発できるようになった後、空気が充填されたポリマー球体の密集六辺形配列が生じる。このプロセスは、多層を形成するために、多数回繰り返すことができ、前記配列の周期は、前記ポリマーの成分（ｍ及びｎ）の繰り返し単位の数を操作することによって制御することができる。金属、酸化物、または半導体を含むナノメータサイズのコロイドの導入は、前記配列の周期をさらに小さくするとともに、前記ポリマーの屈折率を増加させるという効果を持たせることができる。
【００９４】
欠損部は、収束ビームまたは原子間力顕微鏡等の手段を用いて、サブミクロンスケールの前記材料物質の直接的操作によって導入してもよい。前者は、非常に小さな選択領域内の材料物質を除去するのに、または前記領域に材料物質を付加するのに、あるいは、前記材料物質の光学特性を変更するのに用いることができる。材料物質の除去は、収束イオンビーム装置によって用いられるビーム等の強力な粒子ビームが、この経路内の材料物質を吹き飛ばしたときに行われる。材料物質の付加は、前記収束ビームが、六フッ化タングステン（タングステン導体の場合）または四フッ化シリコン（絶縁二酸化シリコンの場合）等の揮発性金属を含有するガス中を通過したときに生じる。前記ガスが分解されて、その成分が、前記ビームが前記基板に接触した箇所に付着される。原子間力顕微鏡は、分子レベルの極小サイズで材料物質を除去するのに用いることができる。
【００９５】
別のアプローチは、米国特許第５，６４１，３９１号明細書に詳細に説明されているマイクロ電着と呼ぶことができる方法の使用を含む。このアプローチにおいては、様々な材料物質及び構造を用いて、サブミクロン分解能の３次元形状構成を画成するのに、単一の微小電極を用いることができる。このようにして付着させた金属「欠損部」は、後に酸化させて、上述した技術を用いて、上記ＰＢＧ配列をその周囲に形成することができる絶縁欠損部を形成することができる。
【００９６】
上記ＰＢＧがこの上に形成される前記基板上での、他の材料物質のパターンの形での表面形状構成の存在は、前記ＰＢＧの形成中の前記ＰＢＧ内での欠損部の形成のための枠組としても作用する。このことは、特に、基板状態に敏感であるＰＢＧプロセス、主に自己集合性アプローチに関連性がある。これらの特徴は、前記プロセスの特定の性質により、前記シードの周囲の高度に局在化された領域内での前記ＰＢＧの「成長」を促進または抑制する可能性がある。このようにして、欠損部の「シード」のパターンを生成することができ、その後、前記ＰＢＧを、前記ＰＢＧ形成プロセス中に、前記欠損部を中に形成した状態で形成することができる。
【００９７】
従って、干渉変調装置として知られているデバイスの種類は、多次元フォトニック構造のより大きなファミリーを前記変調装置自体に組み込むことにより、さらに広げることができる。本質的に静的なデバイスであるどのような種類のフォトニック構造も、その幾何図形的配列を変更することによりおよび／または他の構造物に対するその近接性を変えることにより、動的に形成することができる。同様に、各々が１次元フォトニック構造である２つのミラーを具備する（図１６に示す）微小機械ファブリペローフィルタは、前記空洞幅を静電的に変更することにより調整することができる。
【００９８】
図１３は、２次元ＰＢＧを含む干渉変調装置設計の２つの実施例を示す。図１３Ａにおいて、カッタウェイ図１３００は、自己支持膜１３０４を示し、前記膜は、基板１３０３と対向する面上に設けられたマイクロリング共振器１３０６を用いて形成されている。基板１３０３のかさの中に存在している導波管１３０１及び１３０２は、平面的でかつ平行であり、公知の技術を用いて形成することができる。図１３Ａにおいて、前記干渉変調装置は、前記マイクロリングと前記基板との間に限定的なエアギャップ（部材）を有した非駆動状態で示されている。前記マイクロリングは、その位置が、下の前記基板内の１対の導波管に重なりかつ前記１対の導波管と整列するように形成される。前記マイクロリングの寸法は、図１１Ａで説明した実施例と同じである。断面１３０５は、ｗ＝１μｍ、ｈ＝０．５μｍ、及びｔ＝１００ｎｍとすることができる前記導波管の寸法を示す。前記非駆動状態において、光１３０８は、妨げられることなく導波管１３０２内を伝播し、出力ビーム１３１０は、入力１３０８とスペクトル的に同一である。
【００９９】
上記干渉変調装置を駆動して、前記マイクロリングを前記基板及び導波管と密接に接触させると、前記デバイスの光学的作用が変わる。導波管１３０２内での光の伝播は、消失現象により、前記マイクロリングに結合する。前記マイクロリングは、適切な大きさに形成されている場合、導波管１３０２からの選択された周波数を結合し、かつ前記周波数を導波管１３０１に注入する光共振器として作用する。このことを図１３ｂに示し、入力ビーム１３０８及び出力ビーム１３１０の方向とは反対側の方向に伝播する光ビーム１３１２が図示されている。このようなデバイスは、前記構造を、下にある導波管と密接に接触させるのに必要な電圧の印加または他の駆動手段によって、特定の波長を導波管から選び出す周波数選択スイッチとして機能することができる。この構造の静的バージョンは、Ｂ．Ｅ．Ｌｉｔｔｌｅ等の研究論文「垂直結合マイクロリング共振器チャネルドロッピングフィルタ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｄｒｏｐｐｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ」、ＩＥＥＥのフォトニクステクノロジー通信、ｖｏｌ．１１、ｎｏ．２、１９９９年に説明されている。
【０１００】
他の実施例を図１３Ｃに示す。この場合、１対の導波管１３３２及び１３３０と共振器１３１４とが前記基板上に、柱状ＰＢＧの形で形成されている。前記ＰＢＧは、均一な配列であり、前記導波管は、２つの列（各導波管に対して１つ）を取り除くことによって画成され、前記共振器は、２つの行を取り除くことによって画成されている。平面図１３３３は、導波管１３３０及び１３３２、及び共振器１３１４の構造の詳細を示す。寸法は、当該導波管及び使用する材料物質による。１．５５μｍの波長の場合、前記柱状体の直径及び間隔は、それぞれ、約０．５μｍ及び１μｍとすることができる。高さｈは、単一モードのみを伝播すべき場合にサポートされ、かつ、半波長よりもわずかに大きくすべきである伝播モードを決める。
【０１０１】
膜１３１５の内面には、２つの絶縁柱状体１３１１が形成されており、前記２つの絶縁柱状体は、下方に向けられており、かつ前記基板上の柱状体と同じ寸法を有し、前記基板上の柱状体と同じ材料物質（または光学的に等価な材料物質）からなる。前記共振器及び柱状体は、互いに補完するように設計されており、前記膜上の前記柱状体が配置されている箇所の前記共振器内には、それに対応して柱状体が存在していない。
【０１０２】
上記干渉変調装置が非駆動状態にあるとき、上記ＰＢＧと、膜柱状体との間には、少なくとも数１００ナノメータの限定された垂直方向のエアギャップ１３１２があり、そのため光相互作用は起きない。上記共振器内に柱状体がないことが欠損部のように作用し、導波管１３３０と導波管１３３２との間に結合が生じさせる。この状態で、前記デバイスは、図１３Ｂに示したのものと同じように作用し、導波管１３３０に沿って伝播する光１３２８の選択された周波数が導波管１３３２に注入され、入力ビーム１３２８及び出力ビーム１３２６の反対方向１３２９に伝播する。
【０１０３】
しかし、上記干渉変調装置を上記ＰＢＧに接触させることは、上記柱状体を上記共振器内に置くことになる。前記共振器の欠損部は、前記膜柱状体の配置によってなくなる。この状態の前記デバイスは、図１３Ａに示したものと同様に作用し、光１３２８は干渉なしに伝播する。
【０１０４】
この構成の静的バージョンは、Ｈ．Ａ．Ｈａｕｓの論文「フォトニッククリスタルにおけるチャネルドロップフィルタ（Ｃｈａｎｎｅｌ  ｄｒｏｐ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌｓ」光学エクスプレス、ｖｏｌ．３、ｎｏ．１、１９９８年に記載されている。
【０１０５】
（光スイッチ）
図１４Ａにおいて、誘導吸収体をベースとするデバイスは、材料物質の積層体１４０２の上に浮遊している、数１０から数１００平方ミクロン程度の自己支持性アルミニウム膜１４００を含み、前記積層体は、透明基板１４０４上にパターニングされた金属と酸化物との組み合わせを備える。米国特許第６，０４０，９３７号明細書に記載されている、前記誘導吸収体変調装置に用いられる膜は、この目的のために機能することができる。また、前記基板上の前記膜は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導体を含んでもよい。前記構造は、その下面に、厚さが数１００オングストロームの、モリブデン又はタングステン等の光沢性金属膜を備えてもよい。
【０１０６】
ある実施形態の材料物質は、非駆動状態において、前記デバイスが、特定の波長領域で反射するが、前記膜が接触したときには、高吸収性になるように構成される。側面図１４１０は、基板１４１２の側面を見た前記デバイスの図である。光ビーム１４０８は、基板１４１２を通るある任意の角度で伝播し、前記非駆動状態で示す干渉変調装置１４０６に入射する。前記光の周波数が、非駆動状態の前記干渉変調装置の反射領域と調和すると仮定すると、前記光は、余角１４１１で反射して伝播していく。側面図１４１４は、駆動状態における同じ干渉変調装置を示す。前記デバイスは、このとき、高吸収性であるため、前記干渉変調装置に入射する光は、もはや反射せずに、前記材料物質によって前記干渉変調装置の積層体に吸収される。
【０１０７】
従って、この構成において、前記干渉変調装置は、前記基板が形成されたときに前記基板内で伝播する光に対して光スイッチとして作用する。前記基板は、高度に研磨され、（当該光の波長の１／１０以内に）高度に平行であり、かつ前記光の波長の多数倍の厚さ（少なくとも数１００ミクロン）である表面を形成するように機械加工される。このことは、前記基板が、光ビームが、概して前記基板と平行であるが、一方の面から他方への多数の反射をうける方向に伝播する基板／導波管として機能することを可能にする。このような構造における光波は、基板導波と呼ばれることもある。
【０１０８】
図１４Ｂは、このテーマに関する変形例を示す。膜１４２２は、膜１４２２がもはや矩形状ではなく、一端部１４２０に向かって先細りになっているように、基板１４２６上で、光積層体１４２４を覆ってパターニングされている。前記構造の機械的ばね定数は、その長さに沿って一定であるが、電極領域は減少する。従って、静電的に印加することができる力の量は、前記先細り部分の狭い方の端部よりも小さい。徐々に増加する電圧を印加すると、膜１４２２は、まず、幅広の方の端部で作動し、動作は、前記電圧が増加するにつれて、矢印１４２８に沿って進んでいく。
【０１０９】
上記干渉変調装置は、入射光に対して、前記印加電圧の値に依存する領域を有する吸収性領域として作用する。側面図１４３４は、電圧を印加しない場合の、基板伝播ビームに関する効果を示す。前記入射ビームの視点から前記干渉変調装置を示す図１４３５における対応する反射領域１４２９は、反射領域１４２９上に重ね合わされた前記ビームの「足跡」１４３１を示す。反射領域１４２９全体は非吸収性であるため、ビーム１４３０は、ビーム１４３２の形で（最小限の損失で）干渉変調装置１４２８から反射される。
【０１１０】
側面図１４３６においては、中間の電圧値が印加され、図１４３７に示す反射領域１４２９が部分的に吸収性であるため、反射ビーム１４４０は、ある程度減衰されている。図１４３８及び図１４３９は、反射領域１４２９が完全に吸収性であるため、前記ビームの完全な作用及び完全な減衰の結果を示す。
【０１１１】
従って、先細りの外形構造を用いることにより、可変光アッテネータを形成することができ、その応答は、前記印加電圧の値に直接的に関連する。
【０１１２】
光スイッチの他の種類を図１５Ａに示す。支持フレーム１５００は、ミラー１５０２に電気的に接続されるように、厚さ数１０００オングストロームのアルミニウム等の金属で形成されている。ミラー１５０２は、透明光スタンドオフ１５０１上にあり、前記スタンドオフは、支持フレーム１５００に接合されている。ミラー１５０２は、単一の金属膜、又は、金属、酸化物及び半伝導性膜の組み合わせを備えてもよい。
【０１１３】
スタンドオフ１５０１は、基板１５０４の屈折率と同じか、又はそれ以上の屈折率を有する材料物質で形成されている。これは、ＳｉＯ２（同じ屈折率）又は可変屈折率を有するポリマーとすることができる。スタンドオフ１５０１は、ミラー１５０２が、４５度の角度で支持されるように機械加工されている。スタンドオフ１５０１の機械加工は、光密度によって連続的に変化することが可能な形状構成を有するフォトマスクを基にしたアナログリソグラフィーとして知られている技術を用いて実現することができる。特定の形状構成に対するこの密度の適当な変化により、３次元形状を、このマスクを用いてさらされるフォトレジストに形成することができる。そして、前記形状は、反応性イオンエッチングによって、他の材料物質に転写することができる。全体のアセンブリは、さえぎるもののない「ウィンドウ」を下にある基板１５０４に設けるようにパターニングされている導体１５０３の上に浮遊している。換言すれば、導体１５０３のかさは、むきだしのガラスからなるウィンドウ１５０５が露出するようにエッチング除去されている。前記スイッチは、他の干渉変調装置と同様に、前記アセンブリ全体を前記基板／導波管に接触させるように作動させることができる。ビーム１５１０は、前記基板内で、前記ビームが前記基板の境界線を越えて伝播するのを防ぐために、垂直から４５度の角度で伝播する。このことは、４５度が前記角度以上であるため、前記ビームを、全内部反射（ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；ＴＩＲ）の原理により、前記基板と外側の媒質との間の境界において、最小限の損失で、又は損失なしで、反射させる１５０８ことを可能にする臨界角度として知られている。
【０１１４】
ＴＩＲの原理は、スネルの法則に従属するが、基本的な必要条件は、前記基板の外側の媒質が、前記基板の屈折率よりも低い屈折率を有していなければならないということである。側面図１５１２において、前記デバイスは、非駆動状態のスイッチ１５０６と、妨げられない状態で伝播しているビーム１５１０とを有して示されている。側面図１５１４に示すように、スイッチ１５０６が作動して基板１５１６に接触すると、前記ビームの経路１５１８は変更される。上記スタンドオフは、基板１５１６の屈折率以上の屈折率を有しているため、前記ビームはもはや前記境界においてＴＩＲをうけない。
【０１１５】
前記ビームは、基板１５１６から出て前記光スタンドオフ内に伝播していき、そこで前記ミラーにより反射される。前記ミラーは、４５度の角度がつけられており、そのため、反射ビーム１５１８は、前記基板の面と垂直な角度で伝わっていく。その結果、前記光は、もはやＴＩＲの基準に合わないため、前記基板の境界を通過して伝播し、かつ前記基板／導波管の反対側に設けられているファイバカプラ１５２０によって捕捉することができる。同様のコンセプトは、Ｘ．Ｚｈｏｕ等の論文、「電気機械的空間変調器を用いた導波管パネルディスプレイ（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）」、ＳＩＤダイジェスト、ｖｏｌ．ＸＸＩＸ、１９９８年に記載されている。この特定のデバイスは、放射性表示用途のために設計されていた。また、前記ミラーは、反射格子の形で実施することもでき、前記格子は、従来のパターニング技術を用いて、前記スタンドオフの表面にエッチングすることができる。しかし、このアプローチは、波長依存状態を呈し、かつ薄膜ミラーに関しては問題とはならない多くの回折傾向により損失を伴う。また、代替の光構造は、各々の特徴及び欠点を伴って、前記ミラーと置き換えることができる。これらは、屈折性、反射性及び回折性として類別することができ、（透過性及び反射性の）マイクロレンズと、凹状又は凸状ミラーと、回折光素子、ホログラフィック光素子、プリズム、及びミクロ製造技術を用いて形成することができる他の形態の光素子とを含むことができる。代替の光素子を用いた場合、上記スタンドオフ及び前記光学素子に伝わる角度は、前記微小光学系の性質により必要ない。
【０１１６】
上記干渉変調装置に関するこの変形例は、光に対して減結合スイッチとして作用する。前記ミラーが適当に設計されている場合の広範囲の放射又は特定の周波数は、随意に、前記基板／導波管の外に結合することができる。側面図１５２６は、４５度の角度が付けられた追加的な固定ミラー１５２８が、減結合スイッチ１５０６の面とは反対側の、基板１５２４の面上に形成されている、より複雑な実施を示す。このミラーは、作動させることができない点が前記スイッチとは異なる。両構造に対する前記ミラーの角度の注意深い選択により、スイッチ１５０６により前記基板１５２４の外部に有効に減結合されている光１５２２を、再結合ミラー１５２８によって、前記基板内に再結合（点線）することができる。しかし、再結合ミラー１５２８を、前記ＸＹ面内に異なる方向で形成することにより、前記ミラーの組み合わせは、光を、前記基板／導波管内のどのような新たな方向にも再指向させるのに用いることができる。これら２つの構造の組み合わせは、指向性スイッチと呼ぶことにする。また、再結合ミラーは、前記基板内を伝播するどのような光も、前記表面に対して垂直な方向に結合するのに用いることができる。
【０１１７】
図１５Ｂは、指向性スイッチからなる配列の実施を示す。基板１５３５を見下ろすと、リニアアレイ１５３６は、光を、前記ＸＹ面に対して垂直な角度で基板１５３５内へ向けるファイバカプラの配列である。再結合ミラー（図には見えない）の配列は、光を基板１５３５内へ結合するために、前記ファイバカプラアレイのちょうど反対側に配置されている。基板１５３５の表面には、指向性スイッチからなる配列が配置されており、各スイッチ１５３１は、典型的な実施例である。これらのスイッチは、入力ファイバカプラ１５３６のいずれか１つから前記基板内に結合された光を、出力ファイバカプラ１５３２のいずれか１つに向けることができるように配置されている。このようにして、前記デバイスは、ある数の異なる入力のうちのいずれか１つを、ある数の異なる出力のいずれか１つに切り替えることができるＮ×Ｎ光スイッチとして作用することができる。
【０１１８】
（調節可能フィルタ）
図１６を見ると、調節可能なファブリペローフィルタの形の干渉変調装置が示されている。この場合、導電接触パッド１６０２が、絶縁ミラー１６０４及び１６０８と、犠牲層１６０６と共に、基板１６００上に堆積されパターニングされている。これは、半波長の何倍かの厚さを有するシリコン膜で構成してもよい。前記ミラーは、高屈折率と低屈折率とを１つおきにした、材料物質、すなわち、２つの実施例であるＴｉＯ２（高屈折率）及びＳｉＯ２（低屈折率）からなる積層体を備えてもよい。これらの層のうちの１つは、空気でもよい。絶縁層１６１０は、第２の接触パッド１６１２がミラー１６０８のみに接触するように堆積され、かつパターニングされている。ミラー１６０８は、その後、パターニングされて、支持体１６１５によって接続されたミラー「アイランド」１６１４が残される。前記アイランドの横方向の寸法は、主に、前記アイランドがそれと相互に作用する光ビームのサイズによって決まる。前記寸法は、一般に、およそ数１０から数１００ミクロンである。犠牲層１６０６は、化学的に、しかし、物理的安定性をもたらす十分なサイズの、好ましくは、およそ数１０平方ミクロンのスタンドオフ１６１３を残すように、部分的にエッチングされる。ミラー１６０８の上部層及びミラー１６０４の底部層が、導電性になるように軽くドープされている場合、接触パッド１６０２と接触パッド１６１２との間への電圧の印加は、前記ミラーアイランドをずらすことになる。従って、前記構造の光応答を調節することができる。
【０１１９】
図１７Ａは、この調節可能フィルタの応用を示す。基板１７１４の上面には、調節可能フィルタ１７０４と、ミラー１７１６と、反射防止膜１７１２とが形成されている。また、ミラー１７１７が、少なくとも１００ｎｍ厚の金等の金属によって、前記基板の底面に形成されている。前記基板の上面には、光上部構造１７０６が設けられており、前記上部構造の内面は、例えば、反射性金膜の追加によって、少なくとも９５％の反射性になっており、また、角度が付けられたミラー１７１０を支持している。このデバイスにおいて、光ビーム１７０２は、ガラス基板及び空気の媒質に対して約４１度である臨界角度よりも大きいある角度で、前記基板内を伝播する。そのため、ミラー１７１６は、前記基板／導波管の領域内にビーム１７０２を閉じ込めることを要する。この構造は、前記光が伝播する角度の選択において、大きな柔軟性をもたらす。
【０１２０】
ビーム１７０２は、ファブリペローフィルタ１７０４に入射し、前記フィルタは、光の特定の周波数１７０８を透過させると共に、その残り１７０９を反射させる。透過した周波数１７０８は、反射性上部構造１７０６に入射した後、前記上部構造から反射され、ミラー１７１６によって再び反射されて、角度の付いたミラー１７１０に入射する。ミラー１７１０は、フィルタ１７０４によって透過された光が、基板１７１４に対して垂直な角度で反射防止膜１７１２の方へ向けられ、その後、基板１７１４を通過して外部の媒質に達するように、傾けられている。反射した周波数１７０９は、ミラー１７１７とミラー１７１６との間の基板１７１４内で反射し、最終的に基板１７１４を通過して反射され１７１８、外部媒質に達する。従って、前記デバイスは、全体として、波長選択フィルタとして作用する。
【０１２１】
上記上部構造は、多数の技術を用いて製造することができる。その１つは、精密な深さ、例えば、およそ前記基板の厚さで、かつ少なくとも数１００ミクロンの空洞を形成するための、シリコンのスラブのバルク微小機械加工を含むであろう。前記角度の付いたミラーは、前記空洞のエッチング後に形成され、前記アセンブリ全体は、例えば、多くのシリコン／ガラス接合技術のうちのいずれか１つを用いて、前記基板、すなわちガラスに接合される。
【０１２２】
図１７Ｂは、より複雑なバージョンである。この実施例においては、第２の調節可能なフィルタ１７３９が、追加的な周波数選択チャネルを設けるために付加されており、前記フィルタは、２つの別々の周波数を独立して選択できるようにする。ビーム１７３０は、基板１７４４を通過して、第１のファブリペローフィルタ１７３２に入射し、前記フィルタは、光の特定の周波数１７３４を透過させると共に、その残りを反射させる。透過した周波数１７３４は、ミラー１７３６に入射した後、前記ミラーから反射し、第２のミラーにより再び反射されて、２つの検出器１７３８のうちの一方に入射する。反射した周波数は、ミラー１７４０と追加的なミラーとの間の基板１７４４内で反射されて、第２のファブリペローフィルタ１７３９に入射し、前記フィルタは、光の特定の周波数を透過させ、その残りを反射させて基板１７４４を通過させ、外部の媒質に入れる。第２のフィルタ１７３９によって透過された周波数は、反射性上部構造１７４２と追加的なミラーとの間で反射されて検出器１７３８に達する。検出器１７３８は、高度の統合機能性を可能にする。
【０１２３】
図１７Ｃは、集積回路を含む。光ビーム１７５０が基板１７７０に結合されており、調節可能フィルタ１７５２に入射している。このフィルタは、前記フィルタの可動ミラーの表面に形成されている再結合ミラー１７５６を含む点で図１７Ａ及び図１７Ｂのフィルタとは異なっている。前記ミラーの角度は、フィルタ１７５２により選択された周波数が、ここで再び、光ビーム１７５８の形で垂直に、前記基板に直接結合されるようになっている。光ビーム１７５０に含まれる残りの周波数は、伝播するビームに対して垂直な面を呈するような角度になっている再結合ミラー１７６０に達するまで伝播する。従って、前記ビームは、その経路を逆に再トレースして前記デバイスから出ていき、そこで、光学的に接続されている他のデバイスによって用いることができる。光ビーム１７５８は、前記ビームに含まれる情報を検出して、デコードすることができるＩＣ１７６４に入射する。ＩＣ１７６４は、ＦＰＧＡ又は他のシリコン、シリコン／ゲルマニウム、又は、情報伝達光に直接結合されることによって利益を得ることができるヒ化ガリウムをベースとする集積回路の形とすることができる。例えば、高帯域幅光相互配線を、双方向光経路１７７２によって、ＩＣ１７６４とＩＣ１７６２との間に形成することができる。これは、ミラー１７７６、ミラー１７７８及び再結合ミラー１７６８の組合せによって形成されている。光は、ＶＣＳＥＬＳ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒｓ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）等のいずれかのコンポーネントを含むＩＣによって放射することができる。光は、前記ＩＣを製造するのに用いられる半導体技術に依存する前記コンポーネントの性質を用いて、いくつかの光感知コンポーネントによって検知することができる。また、前記ＩＣに入射する光は、基板伝播光にさらされる前記ＩＣの表面に製造されている干渉変調装置によって変調することができる。
【０１２４】
（基板導波管を用いた光ミキサー）
図１８Ａ及び図１８Ｂは、基板／導波管のＴＩＲバージョンを用いて実施した２チャネル光ミキサーの図である。図１８Ａは、前記デバイスの概略図である。多数の波長を含む光は、分離されて、２つの独立した可変アッテネータ１８０５へ向けられる２つの特定の波長１８０１、１８０３を有する。そして、前記２つの波長は、いくつかの可能なチャネル１８０７又は光ストップ１８１３へ出力される。
【０１２５】
図１８Ｂは実施を示す。前記入力光は、前記デバイスに注がれて、ファイバカプラ１８００、反射防止膜１８０２を通過して、再結合ミラー１８０６を用いて基板１８０４に結合される。前記再結合ミラーは、前記光を調節可能フィルタ１８０８に向けて、周波数λ１を分離し、全ての非選択周波数１８１４を第２の調節可能フィルタ１８０９へ向け、前記第２の調節可能フィルタは、周波数λ２を分離し、残りの周波数（ビーム１８１９）をＴＩＲによってさらに下流へ伝播させる。調節可能フィルタ１８０８によって伝達された周波数λ１の経路に続いて、前記光は、ミラー１８１０によって再び前記基板導波管へ向けられ（ビーム１８１５）、ＡＲ膜を通過し、再結合ミラー１８１１により再び基板１８０４へ再結合され、前記ミラーは、ビーム１８１５をアッテネータ１８１２へ向ける。第２の調節可能フィルタ１８０９によって伝達された周波数λ２は、ミラー１８１０と同様に配置されたミラーによって基板１８０４内へ再び向けられ（ビーム１８１７）、そこで前記ビームは、ビーム１８１５と平行な経路をたどる。ビーム１８１５及び１８１７は、ＴＩＲにより基板１８０４内を伝播し、ビームリポジショナ（ｂｅａｍ  ｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒ）１８１６によって位置がずらされる。
【０１２６】
ビームリポジショナ１８１６は、再結合ミラーが、前記基板の表面と平行であることを除いて、前記再結合ミラーと同じ結果を生じる。前記ミラーは、前記基板表面を越える固定距離に懸下されているため、反対側の基板境界面への入射点の位置は、右側へずれる。このずれは、前記リポジショナの高さによって直接決まる。また、第２の調節可能フィルタ１８０９により選択されなかった波長を含むビーム１８１９も、リポジショナ１８１８によってずらされる。その結果は、３つのビーム１８１５、１８１７及び１８１９全てが、減結合スイッチ１８２０及び１８２４のアレイに入射したときに、均一に離れているということである。前記スイッチは、前記ビームを、２つの光コンバイナ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１８２８のうちの一方へ、又は、検出器／吸収体１８３０へ再び選択的に向けるように作用する。前記光コンバイナは、光を、それぞれ、減結合スイッチ１８２０及び１８２４から出力ファイバカプラ１８２２及び１８２６へ向ける。前記光コンバイナは、様々な方法を用いて製造することができる。反応性イオンエッチングを用いて、その上面をレンズ状に形成した柱（ｐｉｌｌａｒ）の形にパターニングした重合膜は、１つのアプローチである。前記基板に接合されている半導体デバイスを備える前記吸収体／検出器は、前記ミキサーの出力の測定を可能にするように作用する。光上部構造１８２９は、外部の光コンポーネントをサポートし、前記ミキサーのための密封パッケージを形成する。
【０１２７】
平面干渉変調装置と基板導波管との組合せは、光デバイスが、導波管及び／又は前記上部構造の上にあり、かつ前記導波管内を伝播し、かつ前記導波管と前記上部構造との間を伝播する光に対して作用することが可能であるため、容易に製造、構成され、容易に外部に対して結合される光デバイスからなるファミリーを形成する。全てのコンポーネントは、平面状に形成されるため、大面積への大量製造により、スケールメリットが得られ、異なるピースを容易かつ正確に整列及び接合することができる。また、全ての能動コンポーネントは、前記基板に対して垂直方向への作用を呈するため、前記コンポーネントは、より複雑な非平面状ミラー及びビームと比較して、比較的簡単に製造することができる。能動電子コンポーネントは、機能性を高めるために、前記上部構造又は前記基板／導波管のいずれかに接合してもよい。別法として、能動素子は、特に、シリコン又はヒ化ガリウム等の半導体である場合には、前記上部構造の一部として製造してもよい。
【０１２８】
（印刷式製造プロセス）
上記能動コンポーネントは平面状であり、また、前記層のほとんどは、専用の基板を必要とする半伝導性の電気的特性を要しないため、干渉変調装置や多くの他のＭＥＭＳ構造は、印刷産業の製造技術に似た製造技術を利用することができる。それらのプロセスは、典型的には、フレキシブルで、例えば、紙やプラスチックからなる連続シート状の「基板」を必要とする。ウェブ送給プロセスと呼ばれるものは、一般に、一連のツールに送給される基板材料の連続ロールを必要とし、各ツールは、フルカラーグラフィックイメージを連続的に形成するために、前記基板をインクで選択的にコートする。このようなプロセスは、製品をその速度で製造することができる高速度のため重要である。
【０１２９】
図１９は、単一の干渉変調装置の製造、ひいては、干渉変調装置のアレイ又は他の微小電気機械構造の製造に適用されるそのようなシーケンスの説明図である。ウェブソース１９００は、透明プラスチック等の基板材料からなるロールである。前記ロールからの材料部分の典型的な領域１９０２は、この説明のため、単一のデバイスのみを含んでいる。エンボス加工ツール１９０４は、くぼみのパターンを前記プラスチックシートに押しつける。このことは、上にエッチングされた隆起部からなる適当なパターンを有するメタルマスタによって実現することができる。
【０１３０】
前記メタルマスタは、十分な圧力で前記シートに対して押圧されて、前記プラスチックを変形させて前記くぼみを形成するドラム上に設けられる。図１９０６はこのことを示す。コータ１９０８は、スパッタリング又は蒸着等の公知の薄膜堆積プロセスを用いて、材料物質からなる薄い層を付着させる。その結果として生じるのが、酸化物、金属、酸化物及び犠牲層を含む４つの膜からなる積層物１９１０である。これらの材料物質は、誘導吸収体干渉変調装置設計に相当する。ツール１９１２は、それらの層をパターニングするフォトレジストを一定量供給し、硬化させて露光させる。前記パターンが一旦、画成されると、前記膜のエッチングがツール１９１４で行われる。別法として、パターニングは、レーザアブレーションとして知られているプロセスを用いて実行してもよい。この場合、レーザは、動く基板と同期できるような方法で、前記材料物質上で走査される。前記レーザの周波数及びパワーは、当該材料物質を、ミクロン単位の特徴寸法まで蒸発させることができるようになっている。前記レーザの周波数は、前記基板自体とではなく、前記基板上の材料物質とのみ反応するように調整される。蒸発は急速に行われるため、前記基板は、最小限度加熱されるだけである。
【０１３１】
このデバイスの実施例においては、全ての膜は、同じパターンを用いてエッチングされる。このことは、ツール１９１６の適用後に、フォトレジストが除去されている１９１８を見れば分かる。ツール１９２０は、前記干渉変調装置の構造層になるものを堆積させる別の堆積ツールである。アルミニウムは、この層１９２２の１つの候補である。この材料物質は、最小限の残留応力を呈し、かつ様々なＰＶＤ及びＰＥＣＶＤ技術を用いて堆積させることができる有機材料を含んでもよい。この層は、その後、それぞれツール１９２４、１９２６及び１９２８を用いて、パターニングされ、エッチングされて、フォトレジストが除去される。ツール１９３０は、前記犠牲層をエッチング除去するのに用いられる。前記層がシリコンである場合、これは、ＸｅＦ２、すなわち、このような目的のために用いられる気相エッチング液を用いて実行することができる。この結果として生じるのが、前記干渉変調装置を構成する自己支持性膜構造１９３２である。
【０１３２】
結果として生じるデバイスのパッケージングは、フレキシブルシート１９３３を、前記基板シートの上面に接着することによって実現される。これは、コーティングツール１９３４を用いて、金属等の密封膜がコーティングされている連続ロール１９３６によっても供給される。前記２つのシートは、接着ツール１９３７を用いて接合され、その結果として、パッケージされたデバイス１９４０が形成される。
【０１３３】
（応力測定）
残留応力は、ＭＥＭＳ構造の設計及び製造における１つの要素である。干渉変調装置、及び、構造部材が、製造プロセス中に物理的に剥離されている他の構造においては、前記残留応力は、前記部材の結果として生じる構造を決める。
【０１３４】
干渉変調デバイスとしての前記干渉変調装置は、前記可動膜の結果として生じる構造の変化に敏感である。反射した、又は他の設計において透過した、カラーは、前記空洞のエアギャップ間隔の直接機能である。したがって、空洞の長さに沿ったこの距離の変化は、カラーの許容できない変化を生じる可能性がある。一方、この特性は、カラーの変化を、前記膜の変化及び変形の程度を決めるのに用いることができるため、前記構造自体の残留応力を決める際に、有用な手段である。材料物質の変形した状態を知ることは、前記材料物質の残留応力の判断を可能にする。コンピュータモデリングプログラム及びアルゴリズムは、このことを判断するために、前記変形状態に関する２次元データを用いることができる。従って、前記干渉変調装置構造は、この評価を実行するツールを形成することができる。
【０１３５】
図２０Ａから図２０Ｆは、干渉変調装置を、どのようにこの様式で用いることができるかの実施例を示す。図２０Ａの干渉変調装置２０００、２００２、図２０Ｃの干渉変調装置２００４、２００６、及び図２０Ｅの干渉変調装置２００８、２０１０は、側面図を示し、同じ干渉変調装置が、それぞれ図２０Ｂ、図２０Ｄ及び図２０Ｆに基板を通した底面図で示されている。左側の前記干渉変調装置は、２重カンチレバー形態であり、右側の前記干渉変調装置は、シングルカンチレバー形態である。図２０Ａの場合、その構造材料は、残留応力を有しておらず、両膜は、変形を呈していない。図２０Ｂに示すように、前記デバイスは、前記基板を通して見た場合、前記デバイスがその上に形成されるスペーサ層の厚さによって決まる一様なカラーを呈している。図２０Ｃの干渉変調装置２００４及び２００６は、底部よりも上部の方が圧縮性のある応力傾斜を有して示されている。前記構造膜は、その結果として変形を呈し、カラー変化の性質は、図２０Ｄの底面図に明示されている。干渉変調装置２００４の前記膜の中間領域に相当するカラー領域２０１８は、前記膜の側面に位置する領域２０１８の領域よりも前記基板から離れているため、赤になる可能性がある。逆に、干渉変調装置２００６の左側の膜の部分に相当するカラー領域２０１６が緑である場合には、干渉変調装置２００６の右側の膜の部分に相当するカラー領域２０１４は、前記基板に近いため、青となる可能性がある。
【０１３６】
図２０Ｅの干渉変調装置２００８及び２０１０は、応力傾斜が、底部よりも上部の方が高い引っ張り応力を呈する状態を示す。前記構造部材は、それに応じて変形し、図２０Ｆの底部に示すような色変化を生じる。この場合、前記基板から離れているため、干渉変調装置２００８の膜の中間部に相当する領域２０２４は青となり、干渉変調装置２００８の膜の外側部に相当する膜側面領域２０２４の部分は緑となる。同様に、前記基板から離れているため、干渉変調装置２０１０の膜の左側に相当する領域２０２０は赤であり、干渉変調装置２０１０の膜の右側に相当する膜側面領域２０２２は青となる。
【０１３７】
図２０Ｇには、堆積膜の残留応力状態を迅速かつ正確に評価するのに用いることができるシステムが示されている。ウェハ２０３０は、可変長さ及び幅を有するシングル及び２重の両カンチレバー膜からなる干渉変調装置構造からなるアレイを備える。前記構造膜は、物理的特性及び残留応力特性が良好に特徴付けられている材料物質から形成されている。この場合の前記干渉変調装置は、表示目的のために使用しないと仮定した場合、かなり低くすることができる必要な反射性の制限を受ける多くの材料物質が可能である。良好な候補は、製造の観点から両立的に形成することができ、ある程度の反射性を呈し、高度な精度に特徴付けることができる物理的特性を有する結晶形の材料物質（例えば、シリコン、アルミニウム、ゲルマニウム）を含むであろう。これらの「テスト構造」は、独立しているように製造され、解放される。前記材料物質が応力を伴わない場合、前記構造は、色変化を呈しないことになる。このことは問題にならないであろうが、前記色状態又はカラーマップは、光学装置２０３２を介して高倍率のイメージを得ることができる高解像度イメージング装置２０３４の使用によって記録することができる。
【０１３８】
前記イメージング装置は、前記イメージデータを記録及び処理可能なハードウェアに属するコンピュータシステム２０３６に接続されている。前記ハードウェアは、多数の演算を高速で実行する容易に使用可能な高速処理ボードを備えることができる。ソフトウェアは、色情報を集めて、表面変形を計算する収集ルーチンで構成することができる。コアルーチンは、変形データを用いて、全体形状を形成することが可能な、前記膜の厚さの全域にわたる均一な応力と応力傾斜との最適な組合せを決定する。
【０１３９】
使用の１つの態様は、後の利用のために保存しておく、非堆積応力状態の詳細な記録を有する「バージンの」検査ウェハの収集を生成することができる。堆積膜の残留応力を決める必要が生じた場合、検査ウェハが選択され、前記膜が前記ウェハの上面に堆積される。前記堆積膜は、前記構造形態を変え、その結果として、前記構造のカラーマップも変える。前記コンピュータシステムに常駐するソフトウェアを用いると、前記検査ウェハの検査前後のカラーマップを比較することができ、また、形成された前記堆積膜の残留応力の評価を正確にすることができる。また、前記検査構造は、堆積後に作動するように設計することもできる。新たに堆積された膜に対する、作動中の前記膜の作用の観察は、前記残留応力状態に関するより多くの情報、及び多数の作動周期にわたる前記膜特性の変化を提供することができる。
【０１４０】
この方法は、前記膜が堆積されたときの前記膜の応力を判断するのに用いることもできる。前記堆積装置の適当な変更を用いて、光経路を形成して、前記イメージングシステムが、前記構造を観察し、かつ前記構造のカラーマップの変化を実時間で追跡することを可能にすることができる。このことは、このように残留応力を制御する試みにおいて、堆積パラメータを制御する実時間フィードバックシステムを容易にするであろう。前記ソフトウェア及びハードウェアは、前記検査ウェハに対して定期的に質問してもよく、前記堆積ツールのオペレータが、前記膜が成長するにつれて条件を変更できるようにしてもよい。全般的に、このシステムは、電気機械的作用のみに基づいている、あるいは、形成された構造の変形を測定する高価で複雑な干渉変調システムを用いる、残留応力を測定する他の方法よりも優れている。前者は、前記デバイスからなる大きなアレイに対する駆動電子装置を設ける必要性があり、また、ずれを電気的に測定する際の不正確さがある。後者は、観察時の前記膜の光特性及び必要な外部光学系及びハードウェアの複雑性に従属する。
【０１４１】
（不連続膜）
興味ある特性を有する材料物質の他のクラスは、その構造が同質ではない膜である。それらの膜は、いくつかの形態で生じることが可能であり、それらをまとめて不連続膜と呼ぶことにする。図２１Ａは、不連続膜の１つの形態を示す。基板２０００は、輪郭２１０４、２１０６及び２１０８を前記基板にエッチング形成した、金属、絶縁体又は半導体とすることができる。当該光の波長の数分の１の高さ２１１０を有する個々の構造断面を備える前記輪郭は、２１０４（三角形）、２１０６（円筒型）及び２１０８（クロプフェンシュタイン・テーパー）によって示されるものと同様の断面を実現するフォトリソグラフィ及び化学エッチング技術を用いてエッチングされる。個々の断面のいずれかのベース２１０２の有効径も、前記パターンの高さ程度である。各輪郭はわずかに異なっているが、これらは全て、１つが入射から前記基板内を横切ったとき、有効な屈折率が、前記入射媒質の屈折率から膜基板２０００自体の屈折率まで徐々に傾斜していく特性を共通に共有している。この種の構造は、角度的な依存性からさほど影響を受けないため、薄膜の組合せから形成された構造と比較して、優れた反射防止膜として作用する。従って、前記構造は、幅広い入射角から高度に反射防止性のままである。
【０１４２】
図２１Ｂは、基板２１２２上に付着しており、かつ金属、絶縁体又は半導体とすることができる被覆２１２０を示す。前記膜は、この場合、まだ約１０００オングストローム厚以下の形成の初期段階である。ほとんどの堆積プロセス中、前記膜は、漸進的な核形成プロセスを受け、前記膜同士がある時点で接合して、不連続膜を形成するまで、どんどん大きく成長する材料物質の局所性を形成する。図２１Ｃは、膜２１２４の平面図を示す。前記初期段階の膜の光特性は、連続膜の特性とは異なる。金属の場合、不連続膜は、連続的な等価物よりも高い損失を呈する傾向がある。
【０１４３】
図２１Ｄは、不連続膜の第３の形態を示す。この場合、膜２１３０は、連続的とみなされるように、少なくとも１０００オングストロームの厚さで基板２１３２上に堆積されている。（当該波長よりも小さな径を有する）「サブ波長」ホール２１３４のパターンが、上述した自己組織化アプローチと同様の技術を用いて、前記材料物質中に形成されている。この場合、前記ポリマーは、前記エッチングパターンを下にある材料物質に転写するマスクとして作用することができ、また、前記ホールは、反応性イオンエッチング技術を用いてエッチングすることができる。前記材料物質は、連続的であるが、穴があるため、図２１Ｂの初期段階の膜と同じようには作用しない。その代わり、その光特性は、入射放射が、低損失をうけ、かつ表面のプラズモンに基づいて透過ピークを呈する可能性があるという点で、非エッチング膜とは異なる。また、前記ホールの構造、及び入射角及び前記入射媒質の屈折率は、透過する光のスペクトル特性を制御するために操作することができる。図２１Ｅは、穴が開いた膜２１３６の平面図を示す。このような膜は、Ｔａｅ  Ｊｉｎ  Ｋｉｍの「サブ波長ホールアレイによって穴が開けられた金属を通る光伝送の制御（Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｍｅｔａｌｓ  ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｈｏｌｅ  ａｒｒａｙｓ）」という論文に記載されている。これらは規則的な構造であるが、ＰＢＧとは異なっている。
【０１４４】
これら３種類全ての不連続膜は、干渉変調装置構造への包含の候補である。換言すれば、これらの不連続膜は、干渉変調装置構造の静止及び／又は可動部分において、１つ以上の材料物質膜として作用することができる。前記３種類全ては、可変厚みを有する膜の組合せの代わりに、個々の膜の構造及び外形に主に基づく方法で操作することができる固有の光特性を呈する。これらは、これらが備えることができる、干渉変調装置の他の電子的、光学的及び機械的要素と共に用いることができる。非常に単純な場合においては、これらの膜の各々の光特性は、これらの膜を、表面伝導又は光干渉によって、他の膜に直接接触させるか又は近づけることによって変化させることができる。このことは、前記膜の伝導性を直接変更することにより、及び／又はその周囲の媒質の有効屈折率を変更することにより行える。従って、個々の干渉変調装置におけるより複雑な光応答を、より複雑でない製造プロセスを有するより単純な構造を用いて得ることができる。
【０１４５】
（視覚的表示装置）
本発明の追加の実施形態は、反射性ディスプレイ内にピクセルを形成するために、大きなアレイ状に形成された複数の干渉変調デバイスを備える視覚的表示装置を含む。図２３Ａ及び図２３Ｂは、表示装置４０の一実施形態を示すシステムブロック図である。表示装置４０は、例えば、携帯電話又は移動電話とすることができる。しかし、表示装置４０又は、そのわずかな変形例の同じ構成要素も、テレビ及びポータブルメディアプレーヤ等の様々なタイプの表示装置の例証である。
【０１４６】
表示装置４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカ４４と、入力装置４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、一般に、射出成形及び真空成形を含む、当業者によく知られているような種々の製造プロセスのうちのいずれかによって形成されている。また、ハウジング４１は、限定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合せを含む様々な材料のうちのいずれかから形成することができる。一実施形態において、ハウジング４１は、異なる色の、又は、異なるロゴ、写真又はシンボルを含む他の取外し可能な部分と交換することができる取外し可能な部分（図示せず）を含む。
【０１４７】
例示的な表示装置４０は、本明細書で説明したようなバイステイブル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であってもよい。他の実施形態においては、ディスプレイ３０は、上述したように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ又はＴＦＴ  ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイ、あるいは、当業者にはよく知られているようなＣＲＴ又は他のブラウン管装置等の非フラットパネルディスプレイを含む。しかし、本実施形態を説明するために、ディスプレイ３０は、本明細書に記載したように、干渉変調ディスプレイを含む。
【０１４８】
例示的な表示装置４０の一実施形態の構成要素を図２３Ｂに概略的に示す。図示した例示的な表示装置４０は、ハウジング４１を含み、また、前記ハウジングの中に少なくとも部分的に閉じ込められた追加的な構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態において、例示的な表示装置４０は、トランシーバ４７に結合されているアンテナ４３を含むネットワークインタフェース２７を含む。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続されており、前記プロセッサは、調整ハードウェア５２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）ように構成してもよい。調整ハードウェア５２は、スピーカ４４及びマイクロフォン４６に接続されている。また、プロセッサ２１は、入力装置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、前記アレイドライバは、ディスプレイアレイ３０にも結合されている。電源５０は、特定の例示的な表示装置４０設計に要求される全ての構成要素に電力を供給する。
【０１４９】
ネットワークインタフェース２７は、例示的な表示装置４０が、ネットワークを介して１つ以上のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含む。一実施形態において、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１の要求を軽減するためのいくつかの処理能力も有してもよい。アンテナ４３は、当業者に知られている、信号を送受信するいずれかのアンテナである。一実施形態において、前記アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）又は（ｇ）を含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号を送受信する。別の実施形態においては、前記アンテナは、ブルートゥース規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、前記アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、又は、無線セル電話ネットワーク内で通信するのに用いられる他の公知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受取った信号を、プロセッサ２１によって受取り、かつ前記プロセッサによってさらに処理できるように、前記信号を前処理する。また、トランシーバ４７は、プロセッサ２１から受取った信号を、アンテナ４３を介して例示的な表示装置４０から送信できるように、前記信号を処理する。
【０１５０】
代替の実施形態においては、トランシーバ４７は、レシーバと置き換えることができる。また別の代替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、イメージソースと置き換えることができ、前記イメージソースは、プロセッサ２１へ送るべきイメージデータを格納又は生成することができる。例えば、前記イメージソースは、イメージデータを含むＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｉｄｅｏ  ｄｉｓｃ）又はハードディスクドライブ、あるいは、イメージデータを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【０１５１】
プロセッサ２１は、一般に、例示的な表示装置４０の全体の動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインタフェース２７又はイメージソースからの圧縮されたイメージデータ等のデータを受取り、前記データを処理して生イメージデータに、又は生イメージデータに容易に処理されるフォーマットにする。そして、プロセッサ２１は、前記処理されたデータをドライバコントローラ２９又は格納のためにフレームバッファ２８へ送る。生データは、典型的には、イメージ内の各位置におけるイメージ特性を識別する情報を指す。例えば、そのようなイメージ特性は、色、飽和及び濃淡階調レベルを含むことができる。
【０１５２】
一実施形態において、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、又は、例示的な表示装置４０の動作を制御する論理ユニットを含む。調整ハードウェア５２は、一般に、信号をスピーカ４５へ転送し、かつマイクロフォン４６から信号を受取る増幅器及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、例示的な表示装置４０内の個別の構成要素であってもよく、あるいは、プロセッサ２１又は他の構成要素に組み込んでもよい。
【０１５３】
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イメージデータを、プロセッサ２１から直接、又はフレームバッファ２８から取得して、アレイドライバ２２への高速転送に適した生イメージデータに再フォーマット化する。具体的には、ドライバコントローラ２９は、表示アレイ３０の全域を走査するのに適した時間順序を有するように、前記生イメージデータを、ラスタ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。そして、ドライバコントローラ２９は、前記フォーマット化した情報をアレイドライバ２２へ送る。ＬＣＤコントローラ等のドライバコントローラ２９は、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関連付けられる場合があるが、そ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。前記コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込んでもよく、又は、ハードウェア内で、アレイドライバ２２と完全に一体化してもよい。
【０１５４】
典型的には、アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９から上記フォーマット化された情報を受取って、前記ビデオデータを、上記ディスプレイの画素のｘ−ｙマトリックスからくる何１００及び時には何１０００ものリードに毎秒多数回印加される波形の並行セットに再フォーマット化する。
【０１５５】
一実施形態において、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２及び表示アレイ３０は、本明細書に記載したいずれかの種類のディスプレイに適している。例えば、一実施形態において、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バイステイブルディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調コントローラ）である。別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バイステイブルディスプレイドライバ（例えば、干渉変調ディスプレイ）である。一実施形態において、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。そのような実施形態は、携帯電話、時計及び他の小面積ディスプレイ等の高度に一体化されたシステムにおいては共通である。また別の実施形態においては、表示アレイ３０は、典型的な表示アレイ又はバイステイブルディスプレイアレイ（例えば、干渉変調装置からなるアレイを含むディスプレイ）である。
【０１５６】
入力装置４８は、ユーザが例示的な表示装置４０の動作を制御できるようにする。一実施形態において、入力装置４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボード又は電話キーパッド、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、圧力又は熱センシティブ膜等のキーパッドを含む。一実施形態において、マイクロフォン４６は、例示的な表示装置４０のための入力装置である。マイクロフォン４６を、前記装置にデータを入力するのに使用する場合、例示的な表示装置４０の動作を制御するために、ユーザがボイスコマンドを与えてもよい。
【０１５７】
電源５０は、公知の様々なエネルギストレージデバイスを含むことができる。例えば、一実施形態において、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池等の充電可能な電池である。別の実施形態において、電源５０は、回復可能なエネルギ源、コンデンサ、又は、プラスチックソーラーセル及びソーラーセルペイントを含む太陽電池である。別の実施形態において、電源５０は、壁コンセントから電力を受取るように構成される。
【０１５８】
いくつかの実施においては、制御プログラム性は、上述したように、電子表示システムのいくつかの箇所に配置することができるドライバコントローラに存する。制御プログラム性は、アレイドライバ２２に存する場合もある。当業者は、上述した最適化を、多数のハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素のどれでも、及び様々な構成で実施することができることを認識するであろう。
【０１５９】
その他の実施形態は、特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１Ａ】反射防止膜及び一体化した補足光を含む例示的なディスプレイ基板の概略断面図である。
【図１Ｂ】補足光の別のスキームを概略的に示す図である。
【図２】微小機械加工したアーク光源の例示的な製造プロセスの詳細を概略的に示す図である。
【図３】ディスプレイの干渉変調装置のアレイに対する例示的なバイアス中心駆動スキームを示す図である。
【図４Ａ】「ベース＋着色」コンセプトに基づく例示的なカラー表示スキームを示す図である。
【図４Ｂ】フィールド変更可能ディスプレイ中心製品を可能にする例示的な装置のブロック図である。
【図４Ｃ】例示的な汎用ディスプレイ中心製品を概略的に示す図である。
【図５Ａ】非作動状態を示す、電気機械的作用から光学的作用を分断する例示的な干渉変調装置構造を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】作動状態の図５Ａの干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図５Ｃ】白及び黒状態における図５Ａ及び図５Ｂの干渉変調装置設計の動作を示すプロットである。
【図５Ｄ】いくつかのカラー状態における図５Ａ及び図５Ｂの干渉変調装置設計の動作を示すプロットである。
【図６Ａ】電気機械的作用から光学的作用を分断し、かつ支持構造を隠し、非作動状態を示す別の例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図６Ｂ】作動状態の図６Ａの干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図７Ａ】１つの状態において、異方性応力膜を用いる例示的な干渉変調装置設計を概略的に示す図である。
【図７Ｂ】別の状態における、図７Ａの干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図８Ａ】回転動作を用いる例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａの干渉変調装置の例示的な製造順序を概略的に示す図である。
【図９Ａ】例示的なＭＥＭＳスイッチのブロック図である。
【図９Ｂ】ＭＥＭＳスイッチに基づく例示的な列ドライバのブロック図である。
【図９Ｃ】ＭＥＭＳスイッチに基づく例示的な行ドライバのブロック図である。
【図９Ｄ】ＭＥＭＳスイッチに基づく例示的なＮＡＮＤゲートのブロック図である。
【図９Ｅ】ＭＥＭＳをベースとする論理及びドライバコンポーネントを含む例示的なディスプレイシステムのブロック図である。
【図１０Ａ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｂ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｃ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｄ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｅ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｆ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｇ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｈ】例示的なＭＥＭＳスイッチの構造、製造及び動作を概略的に示す図である。
【図１０Ｉ】代替の例示的なスイッチ設計を示す図である。
【図１０Ｊ】代替の例示的なスイッチ設計を示す図である。
【図１１Ａ】例示的なマイクロリングをベースとする２次元フォトニック構造を概略的に示す図である。
【図１１Ｂ】例示的な周期的２次元フォトニック構造を概略的に示す図である。
【図１２】例示的な３次元フォトニック構造を概略的に示す図である。
【図１３Ａ】非作動状態のマイクロリング構造を含む例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図１３Ｂ】作動状態の図１３Ａの干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図１３Ｃ】周期的２次元フォトニック構造を含む例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図１４Ａ】光スイッチとして機能する例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図１４Ｂ】光減衰器として機能する、図１４Ａの干渉変調装置の例示的な変形例を概略的に示す図である。
【図１５Ａ】光スイッチ又は光減結合器として機能する例示的な干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図１５Ｂ】Ｎ×Ｎ光スイッチとして機能する干渉変調装置の組合せを概略的に示す図である。
【図１６】調節可能な干渉変調装置構造の例示的な製造順序を概略的に示す図である。
【図１７Ａ】波長選択スイッチに組込んだ例示的な調節可能干渉変調装置構造を概略的に示す図である。
【図１７Ｂ】固体素子をさらに組込んだ、図１７Ａの波長選択スイッチを概略的に示す図である。
【図１７Ｃ】波長選択スイッチと一体化したバンプ結合コンポーネントを概略的に示す図である。
【図１８Ａ】例示的な２チャネルイコライザ／ミキサーの概略図である。
【図１８Ｂ】干渉変調装置をベースとしたコンポーネントを用いた、図１８Ａのイコライザ／ミキサーの例示的な実施を概略的に示す図である。
【図１９】連続的なウェブをベースとした製造プロセスを概略的に示す図である。
【図２０Ａ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｂ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｃ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｄ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｅ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｆ】干渉変調装置によって表示される色の変化をもたらす、干渉変調装置の膜層の変形を概略的に示す図である。
【図２０Ｇ】堆積膜の残留応力状態を評価するのに用いることができる例示的なシステムを概略的に示す図である。
【図２１Ａ】固有の反射防止特性を有する不連続膜の例示的な構成を概略的に示す図である。
【図２１Ｂ】形成時の初期段階における例示的な不連続膜を概略的に示す図である。
【図２１Ｃ】形成時の初期段階における例示的な不連続膜を概略的に示す図である。
【図２１Ｄ】例示的な穿孔した不連続膜を概略的に示す図である。
【図２１Ｅ】例示的な穿孔した不連続膜を概略的に示す図である。
【図２２Ａ】前記構成が、デバイスの光特性と電気機械的特性とを減結合する、逆形干渉変調装置の実施例を概略的に示す図である。
【図２２Ｂ】基板が高反射性である、別の例示的な逆形干渉変調装置を概略的に示す図である。
【図２３Ａ】干渉変調装置を備える例示的なディスプレイデバイスを示すシステムブロック図である。
【図２３Ｂ】干渉変調装置を備える例示的なディスプレイデバイスを示すシステムブロック図である。
【図１Ａ】
2006133744.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
2006133744.tif 000005
【図３】
2006133744.tif 000006
【図４Ａ】
2006133744.tif 000007
【図４Ｂ】
2006133744.tif 000008
【図４Ｃ】
2006133744.tif 000009
【図５Ａ】
2006133744.tif 000010
【図５Ｂ】
2006133744.tif 000011
【図５Ｃ】
2006133744.tif 000012
【図５Ｄ】
2006133744.tif 000013
【図６Ａ】
2006133744.tif 000014
【図６Ｂ】
2006133744.tif 000015
【図７Ａ】
2006133744.tif 000016
【図７Ｂ】
2006133744.tif 000017
【図８Ａ】
2006133744.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2006133744.tif 000020
【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
2006133744.tif 000025
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
2006133744.tif 000033
【図１０Ｊ】
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【図１１Ａ】
2006133744.tif 000035
【図１１Ｂ】
2006133744.tif 000036
【図１２】
2006133744.tif 000037
【図１３Ａ】
2006133744.tif 000038
【図１３Ｂ】
2006133744.tif 000039
【図１３Ｃ】
2006133744.tif 000040
【図１４Ａ】
2006133744.tif 000041
【図１４Ｂ】
2006133744.tif 000042
【図１５Ａ】
2006133744.tif 000043
【図１５Ｂ】
2006133744.tif 000044
【図１６】
2006133744.tif 000045
【図１７Ａ】
2006133744.tif 000046
【図１７Ｂ】
2006133744.tif 000047
【図１７Ｃ】
2006133744.tif 000048
【図１８Ａ】
2006133744.tif 000049
【図１８Ｂ】
2006133744.tif 000050
【図１９】
2006133744.tif 000051
【図２０Ａ】
2006133744.tif 000052
【図２０Ｂ】
2006133744.tif 000053
【図２０Ｃ】
2006133744.tif 000054
【図２０Ｄ】
2006133744.tif 000055
【図２０Ｅ】
2006133744.tif 000056
【図２０Ｆ】
2006133744.tif 000057
【図２０Ｇ】
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【図２１Ａ】
2006133744.tif 000059
【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
2006133744.tif 000066
【図２３Ｂ】
2006133744.tif 000067
【外国語明細書】
2006133744000001.pdf