(57)【要約】  少なくとも一部が光を透過させる或いは開口した基板表面を有した基板と、基板に取り付けられ、各々が１ｍｍよりも小さい最大寸法を有した対象物のアレイであって、当該対象物が回転可能な軸を有した対象物のアレイとを具備し、対象物が、２つの安定位置であり、当該対象物が基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分を覆う第１の安定位置と、光を透過させる部分が少なくとも部分的に覆われない第２の安定位置とを有した装置である。
2005512119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が光を透過させる或いは開口した基板表面を有した基板と、
基板に取り付けられ、各々が１ｍｍよりも小さい最大寸法を有した対象物のアレイであって、当該対象物が回転可能な軸を有した対象物のアレイと、
を具備し、
対象物が、２つの安定位置であり、当該対象物が基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分を覆う第１の安定位置と、光を透過させる部分が少なくとも部分的に覆われない第２の安定位置とを有した装置。
【請求項２】
基板が、第１の安定位置において対象物によって覆われる及び第２の安定位置において対象物によって覆われない領域の少なくとも一部にわたって光を透過させる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
基板が光を透過させる材料によって形成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１の安定位置において対象物によって覆われない基板の領域が、実質的に光を透過させない材料で覆われる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
光を透過させない材料で基板が形成され、第１の安定位置において覆われた領域の少なくとも一部には開口部が形成された、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
対象物の最大範囲が２００μｍより小さい、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
対象物の最大範囲が９０μｍより小さい、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
対象物の最大範囲が５０μｍより小さい、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
対象物の最大範囲が２０μｍより小さい、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
対象物の最大範囲が１０μｍである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
対象物が対象物本体を有した、前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
対象物本体が、第１の安定位置において光を透過させる領域を覆うパネルを有した、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
パネルが、第１の安定位置において基板表面に実質的に平行であり、第２の安定位置において基板に実質的に垂直である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
対象物本体が、少なくともある波長の帯域に対して光を実質的に透過させない、請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
ある波長の帯域が可視光の帯域を含んだ、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
対象物が、
対象物本体に取り付けられた回転軸と、
基板に取り付けられ、支持表面を有する回転支持体と、
を具備し、
回転軸が、製造された状態で丸められた断面を有し、
表面に対する垂線に対し零でない角度を形成し、
対象物が軸について回転するように回転可能である、請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
回転軸が前記回転させる軸に沿った、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
回転軸が軸に対してある角度を成す、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
回転軸が、対象物が回転するように回転支持体表面に沿って転がる、請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
内側で回転軸が回転する少なくとも１つのソケットを含んだ、請求項１６から請求項１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
ソケットが回転支持体表面を覆い、回転軸が、支持体表面、エッジ拘束体、及びトップ拘束体の間で拘束される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
サイド拘束体の間の距離が回転軸の直径よりも大きく、回転軸がサイド支持体表面の間でソケットによって拘束されない、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
回転軸が２つの軸方向に分離された部分で構成され、対象物が２つの部分の間で回転軸に取り付けられる、請求項１６から請求項２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
対象物が回転軸の両サイドに延在する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
回転支持体表面が基板表面と概ね平行である、請求項１６から請求項２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
回転軸の軸が基板表面と実質的に平行である、請求項１６から請求項２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
対象物が回転軸と平行な平坦面を有した、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
平坦な対象物が、軸の一方のサイドで第１の範囲に延在し、第２のサイドでそれより小さな範囲に延在する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
平坦な対象物が、その範囲の少なくとも一部にわたって電気的に導通した、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
平坦な対象物が、より小さな範囲の少なくとも一部にわたって導通した、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
少なくとも一部が、ある波長の帯域を透過させる部分又は開口した部分である基板と、
基板に取り付けられ、基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分が覆われる第１の位置から前記光を透過させる部分が覆われない第２の位置に回転可能なパネル型の対象物のアレイと、
軸についてパネルが回転するような、回転可能なパネルに取り付けられた回転軸と、
回転の範囲を実質的に９０°に制限する拘束体とを有した装置。
【請求項３２】
回転する軸が回転軸の軸である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
パネルが、基板のうちの光を透過させる部分を覆う回転軸の一方のサイドに第１の部分と、軸の他方のサイドに末端である第２の部分とを有した、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
拘束体が、基板の表面から突出した、パネルが約９０°回転したときに末端部を拘束する対象物を有した、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
拘束体が、回転軸に近接したパネルの平面上にある、パネルが約９０°回転したときにパネルを拘束する対象物を有した、請求項３１から請求項３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも一部が、ある波長の帯域を透過させる部分又は開口した部分である基板と、
基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分である第１の位置から前記光を透過させる部分が覆われない第２の位置に回転可能なパネル型の対象物のアレイと、
パネルが、基板のうちの光を透過させる部分を覆う回転軸の一方のサイドに第１の部分と、軸の他方のサイドに末端である第２の部分とを有し、軸についてパネルが回転するような、回転可能なパネルに取り付けられた回転軸と、
第２の部分と軸のある部分の下にある基板上の開放した第１の電極と、
パネルが第１の位置にあるときに第２の部分の外側寄りの基板上にある閉鎖した第２の電極と、
第１及び第２の電極を通電する為の電力供給部とを有した装置。
【請求項３７】
回転する軸が回転軸の軸である、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
パネルが第１の位置にあるときに、末端をそれに引き寄せる為に、前記第２の位置に末端を反転させることにより、開放電極に通電するよう機能する制御部を含んだ、請求項３６又は請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
パネルの回転を約９０°に制限する為の拘束体を含んだ、請求項３６から請求項３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
拘束体が、パネルが約９０°回転したときにそれを拘束する対象物を含んだ、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
対象物とパネルとの間の静止摩擦が前記第２の位置にパネルを保持する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
制御部が、パネルが第２の位置にあるときに、末端をそれに引き寄せる為に、第２の位置から第１の位置に電極を移動させ、閉鎖電極に通電するよう機能する、請求項３９から請求項４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
第１の位置でパネルより上に位置した浮上電極と、第１の位置から第２の位置及び第２の位置から第１の位置にパネルの可動部の少なくとも１つを補助する為に選択的に当該浮上電極を通電する制御部とを含んだ、請求項３６から請求項４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
第１の位置においてパネル近傍に配置された少なくとも１つの保持電極を含み、少なくとも１つの保持電極が通電されることにより、第１から第２の位置へのパネルの移動が抑制される、請求項３６から請求項４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
アレイがパネルのローとカラムから成る矩形状に配列されたアレイであり、各パネルが２つの保持電極を有し、保持電極の１つがパネルのカラムにある別の同様の電極と電気的に接続され、保持電極がパネルのローにある同様の別の電極と電気的に接続されることにより、パネルと関連するカラムとローの電極の両方を通電しなくとも各画素がそれぞれ第１の位置から第２の位置に切り替わることができる、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
対象物の最大範囲が１ｍｍより小さい、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
対象物の最大範囲が２００μｍより小さい、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
対象物の最大範囲が９０μｍより小さい、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
対象物の最大範囲が５０μｍより小さい、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項５０】
対象物の最大範囲が２０μｍより小さい、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項５１】
対象物の最大範囲が１０μｍである、請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の装置。
【請求項５２】
前記請求項のいずれかに記載の装置と、
装置を照明する光源と、
装置を通過する光で画像を形成する為に前記第１及び第２の位置で前記対象物を選択的に位置決めする制御部とを有した投写型ディスプレイ。
【請求項５３】
制御部が、前記光の輝度と比例した時間中、前記第２の位置における所定の対象物の位置決めにより、前記対象物に一致した画素を通過する前記輝度をコントロールするよう機能する、請求項５２に記載のディスプレイ。
【請求項５４】
所定のフレームの為に、制御部が、画像フレーム中のそれぞれ異なった時間で第２の位置において対象物を位置決めし、同時に第１の位置において全ての対象物を位置決めできる、請求項５３に記載のディスプレイ。
【請求項５５】
各々が異なった色の別々の光源によって照明された、請求項５２から請求項５４のいずれかに記載の複数のディスプレイと、
アレイを通過した光を結合する結合器とを有したマルチカラーディスプレイ。
【請求項５６】
装置が異なる色の光によって連続的に照明されるように光源からの光の色を周期的に変化させる手段を含んだ、請求項５２から請求項５４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項５７】
周期的に変化させる手段がカラーホイールを有した、請求項５６に記載のディスプレイ。
【請求項５８】
対象物と色を変化させる手段との位置決めが同期される、請求項５６又は請求項５７に記載のディスプレイ。
【請求項５９】
表面上に装置を通過した光を投影する為の投影レンズを含んだ、請求項５２から請求項５８のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項６０】
対象物の位置が、動画を生成する為に周期的に変更される、請求項５２から請求項５９のいずれかに記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００１年１２月３日出願の米国仮出願６０／３３４，５８９、及び２００２年３月４日出願の米国仮出願６０／３６１，３２１の利益を主張する。本出願は、一般に、１９９９年９月８日に出願されてＷＯ００／５２６７４として公開されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＩＬ９９／００４８８、１９９９年３月４日に出願されてＷＯ９９／４５４２３として公開されたＰＣＴ／ＩＬ９９／００１３０、２０００年８月６日に出願されてＷＯ０２／１３１６８として公開されたＰＣＴ／ＩＬ００／００４７５、及び２００１年１１月２２日に出願されてＷＯ０２／４２８２６として公開されたＰＣＴ／０１／０１０７６に関連する。それらの全ての開示は、参照によりにここに包含される。
【０００２】
これらの出願の主題の中には、本発明を実施する際の最良の形態に関連するものもある。これは、全ての或いはたとえ一部であっても、その主題を利用する実施形態に本発明を限定するものとして解釈するべきではない。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、マイクロマシニングによって製造されたディスプレイに対する特有の適用性を有するマイクロマシンデバイスやマイクロフォームデバイス、他のアプリケーションであるマイクロマシンシャッタ、シャッタアレイの分野に関する。
【背景技術】
【０００４】
マイクロディスプレイデバイスには、表示する為に光学的に投影される画像を形成するものがある。現在、マイクロディスプレイデバイスには、透過型液晶デバイスや、反射型液晶デバイス（ＬＣＯＳ）、或いは反射型マイクロミラーデバイスが採用されている。これらの各々では、コスト及び性能に限界があり、特にスクリーン上における光の強度及び明状態と暗状態との差異に関して限界がある。また、マイクロディスプレイデバイスは、空間光変調器の為の画像形成以外にも適用して使用されている。より高性能且つ製造コストの安いマイクロディスプレイデバイスの需要が恒常的にある。
【０００５】
その需要に応えて、新しいタイプのマイクロディスプレイデバイスが、ＭＥＭＳ技術に基づいて開発されている。ＭＥＭＳ技術は、数ミクロンのオーダーの形態を有するマイクロ構造を、適当なシリコン基板やその他の基板上に形成することを可能にする。従って、この技術は、光を操作することができるシリコン上においてピクセルアレイデバイスを形成する為に使用することができる。これらのデバイスのアレイは、高品質な画像を提供するマイクロディスプレイデバイスを構成する為に使用するのに適している。
【０００６】
現在、ＭＥＭＳ技術を使用して形成されるマイクロディスプレイデバイスのほとんどが、
Ａ．マイクロミラーが切り替えられる位置に応じて僅かに異なる角度で光を反射するマイクロミラー
Ｂ．回折格子を形成することによって反射光をコントロールする反射リボン
のいずれか一方の反射型デバイスである。
【０００７】
これら両方の技術の反射型の種類では、投影光学系を、透過型の投影光学系に対して扱い難く且つ高価なものにしてしまう。また、集光光学系の耐久性とマイクロディスプレイデバイスの耐久性との固有のミスマッチの為に、このようなデバイスでは集光損失が発生する。加えて、これらのデバイスの多くでは、ビームが、画像の歪みによってアレイに対して斜めに入射する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの実施形態の一態様は、微小なディスプレイ素子を有したエレクトロメカニカルディスプレイに関する。
【０００９】
本発明の実施形態では、ディスプレイは、それが形成された面と平行な閉位置（CLOSED position）又はその面に対して垂直に近い開位置（OPEN position）のいずれか一方に、各々が機械的に反転されるパネルを有した画素を備えている。本発明の実施形態では、パネルは、選択的に丸められた（rounded）（丸（rounded）である必要はない）回転軸（axle）を形成した軸（axis）について回転する。本発明の例示的な実施形態では、回転軸は水平軸である。選択的に、パネルは、ディスプレイのビューイング面と実質的に平行（或いは比較的小さな鋭角）である位置（閉位置）からその面と実質的に垂直（或いは比較的大きな鈍角）である別の位置（開位置）に反転する。基板に対して実質的に平行であるときのパネルの下の領域は、そのパネルが光弁として機能するよう、光を透過させる。
【００１０】
ここで使用されるように、語句「丸い」は、シリンダー又は概ね丸い形を有するエッジを意味する。この語句は広く円状の形状を含む。それはまた、広く、楕円状の形状と、六角形、五角形、若しくは八角形の全て、或いは一部、又はより大きい数の辺を有する形状とを含む。それはまた、広く、丸い輪郭を有する段差のある層として形成された形状を含む。
【００１１】
ここで使用されるように、実質的に垂直であるという語句は基板表面に対して９０°±１０°を成す角度を意味し、実質的に水平であるという語句は基板表面に対して１５°より小さく成される角度を意味する。
【００１２】
本発明の実施形態では、パネルには、それが回転するときの軸に沿った回転軸が形成されている。その回転軸は、丸くても良く、また四角であっても良い。その軸は、基板表面に対して実質的に水平である。選択的には、回転軸は、基板表面に実質的に平行である少なくとも１つの回転面に沿って転がる。本発明の例示的な実施形態では、対象物、軸、及び回転面は、ＭＥＭＳ技術によって形成される。
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態の一態様は、マイクロディスプレイデバイスにおけるパネルの反転方法に関する。本発明の実施形態では、選択的に表面仕上げされるパネルは、２つの安定位置を有する為に拘束される。パネルには、通常その回りを回転する（幾つかの横向きの移動もあるが）回転軸が形成されている。その回転軸は、パネルのエッジから間隔を空けて配置されており、パネルの主要部から軸の別のサイドに電気的に導通する「末端」を置く。パネルを反転する為に末端下方の電極に電圧を印加すると、末端が引き寄せられ、この作用によって回転軸についてパネルを回転させることにより反転動作が始まる。パネルが鉛直位置（すなわち、それが搭載されている表面に垂直）に到達すると、電圧が切られ、パネルが、機械的に係止するように機能する面に当たる。
【００１４】
選択的には、表面と平行な安定位置でのパネルのエッジの外側寄りの表面上方に浮上電極が与えられる。浮上電極は、閉位置から開位置（以下、開放（opening））に反転されるとき、（１）反転前に静止摩擦を取り消すようにパネルが載置されている基台からパネルを上げる、（２）反転動作を妨げる、のいずれか一方又は両方の機能を有する。これらの機能は、反転電極によってパネルの回転を妨げると同時に、パネルを引き寄せてそれを上げる浮上電極で電圧を与えることによって達成される。浮上電極がオフされるとき、反転電極はパネルを反転する。選択的には、浮上電極は、垂直位置から平行位置へのパネルの移動を補助する為に開位置から閉位置（以下、閉鎖（closing））に反転するときに印加される。
【００１５】
本発明の実施形態に係る、このように与えられる装置は、
少なくとも一部が光を透過させる或いは開口した基板表面を有した基板と、
基板に取り付けられ、各々が１ｍｍよりも小さい最大寸法を有した対象物のアレイであって、当該対象物が回転可能な軸を有した対象物のアレイと、
を具備し、
対象物が、２つの安定位置であり、当該対象物が基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分を覆う第１の安定位置と、光を透過させる部分が少なくとも部分的に覆われない第２の安定位置とを有する。
【００１６】
本発明の実施形態では、基板が、第１の安定位置において対象物によって覆われる及び第２の安定位置において対象物によって覆われない領域の少なくとも一部にわたって光を透過させる。選択的には、基板が光を透過させる材料によって形成される。選択的には、第１の安定位置において対象物によって覆われない基板の領域が、実質的に光を透過させない材料で覆われる。
【００１７】
本発明の実施形態によると、基板は光を透過させない材料で形成され、第１の安定位置において覆われた領域の少なくとも一部には開口部が形成されている。
【００１８】
選択的には、対象物の最大範囲は、２００μｍより小さく、９０μｍより小さく、５０μｍより小さく、２０μｍより小さく又は１０μｍ程度である。
【００１９】
本発明の実施形態では、対象物は、第１の安定位置において光を透過させる領域を覆う、選択的にパネルである対象物本体を具備する。選択的には、パネルは、第１の安定位置において基板表面に実質的に平行であり、第２の安定位置において基板に実質的に垂直である。
【００２０】
選択的には、対象物本体は、少なくともある波長の帯域に対して光を実質的に透過させない。選択的に、ある波長の帯域は可視光の帯域を含む。
【００２１】
本発明の実施形態では、対象物は、
対象物本体に取り付けられた回転軸と、
基板に取り付けられ、支持表面を有する回転支持体と、
を具備し、
回転軸は、製造された状態で丸められた断面を有し、
表面に対する垂線に対し零でない角度を形成し、
対象物が軸について回転するように回転可能である。
【００２２】
選択的には、回転軸は前記回転させる軸に沿っている。選択的には、回転軸は軸に対してある角度を成す。
【００２３】
選択的には、回転軸は、対象物が回転するように回転支持体表面に沿って転がる。選択的には、装置は、内側で回転軸が回転する少なくとも１つのソケットを含む。選択的には、ソケットは回転支持体表面を覆い、回転軸が、支持体表面、エッジ拘束体、及びトップ拘束体の間で拘束される。選択的には、サイド拘束体の間の距離は回転軸の直径よりも大きく、回転軸はサイド支持体表面の間でソケットによって拘束されない。
【００２４】
選択的には、回転軸は２つの軸方向に分離された部分で構成され、対象物は２つの部分の間で回転軸に取り付けられる。選択的には、対象物は回転軸の両サイドに延在する。選択的には、回転支持体表面は基板表面と概ね平行である。選択的には、回転軸の軸は、基板表面と実質的に平行である。選択的には、対象物は、回転軸と平行な平坦面を有している。選択的には、平坦な対象物は、軸の一方のサイドで第１の範囲に延在し、第２のサイドでそれより小さな範囲に延在する。
【００２５】
選択的には、平坦な対象物は、その範囲の少なくとも一部にわたって電気的に導通している。選択的には、平坦な対象物は、より小さな範囲の少なくとも一部にわたって導通している。
【００２６】
本発明の実施形態に係る、さらに提供される装置は、
少なくとも一部が、ある波長の帯域を透過させる部分又は開口した部分である基板と、
基板に取り付けられ、基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分が覆われる第１の位置から前記光を透過させる部分が覆われない第２の位置に回転可能なパネル型の対象物のアレイと、
軸についてパネルが回転するような、回転可能なパネルに取り付けられた回転軸と、
回転の範囲を実質的に９０°に制限する拘束体と、を具備する。
【００２７】
選択的には、回転する軸は回転軸の軸である。選択的には、パネルは、基板のうちの光を透過させる部分を覆う回転軸の一方のサイドに第１の部分と、軸の他方のサイドに末端である第２の部分を具備する。選択的には、拘束体は、基板の表面から突出した、パネルが約９０°回転したときに末端部を拘束する対象物を具備する。
【００２８】
選択的には、拘束体は、回転軸に近接したパネルの平面上にある、パネルが約９０°回転したときにパネルを拘束する対象物を具備する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る、さらに提供される装置は、
少なくとも一部が、ある波長の帯域を透過させる部分又は開口した部分である基板と、
基板のうちの光を透過させる部分又は開口した部分である第１の位置から前記光を透過させる部分が覆われない第２の位置に回転可能なパネル型の対象物のアレイと、
パネルが、基板のうちの光を透過させる部分を覆う回転軸の一方のサイドに第１の部分と、軸の他方のサイドに末端である第２の部分とを有し、軸についてパネルが回転するような、回転可能なパネルに取り付けられた回転軸と、
第２の部分と軸のある部分の下にある基板上の開放した第１の電極と、
パネルが第１の位置にあるときに第２の部分の外側寄りの基板上にある閉鎖した第２の電極と、
第１及び第２の電極を通電する為の電力供給部と、を具備する。
【００３０】
選択的には、回転する軸は回転軸の軸である。
【００３１】
選択的には、装置は、パネルが第１の位置にあるときに、末端をそれに引き寄せる為に、前記第２の位置に末端を反転させることにより、開放電極に通電するよう機能する制御部を含む。
【００３２】
選択的には、装置は、パネルの回転を約９０°に制限する為の拘束体を含む。選択的には、拘束体は、パネルが約９０°回転したときにそれを拘束する対象物を含む。選択的には、対象物とパネルとの間の静止摩擦は前記第２の位置にパネルを保持する。
【００３３】
選択的には、制御部は、パネルが第２の位置にあるときに、末端をそれに引き寄せる為に、第２の位置から第１の位置に電極を移動させ、閉鎖電極に通電するよう機能する。
【００３４】
本発明の実施形態では、装置は、第１の位置でパネルより上に位置した浮上電極と、第１の位置から第２の位置及び第２の位置から第１の位置にパネルの可動部の少なくとも１つを補助する為に選択的に当該浮上電極を通電する制御部とを含む。
【００３５】
本発明の実施形態では、装置は、第１の位置においてパネル近傍に配置された少なくとも１つの保持電極を含み、少なくとも１つの保持電極が通電されることにより、第１から第２の位置へのパネルの移動が抑制される。選択的には、アレイはパネルのロー（row：行）とカラム（column：列）から成る矩形状に配列されたアレイであり、各パネルが２つの保持電極を有し、保持電極の１つがパネルのカラムにある別の同様の電極と電気的に接続され、保持電極がパネルのローにある同様の別の電極と電気的に接続されることにより、パネルと関連するカラムとローの電極の両方を通電しなくとも各画素がそれぞれ第１の位置から第２の位置に切り替わることができる。
【００３６】
本発明の実施形態では、パネルの最大範囲は、１ｍｍより小さく、２００μｍより小さく、９０μｍより小さく、５０μｍより小さく、２０μｍより小さく又は１０μｍ程度である。
さらに提供される投写型ディスプレイは、
本発明に係る装置と、
装置を照明する光源と、
装置を通過する光で画像を形成する為に前記第１及び第２の位置で前記対象物を選択的に位置決めする制御部と、を具備する。
【００３７】
選択的には、制御部は、前記光の輝度と比例した時間中、前記第２の位置における所定の対象物の位置決めにより、前記対象物に一致した画素を通過する前記輝度をコントロールするよう機能する。選択的には、制御部は、画像フレーム中のそれぞれ異なった時間で第２の位置において対象物を位置決めし、同時に第１の位置において全ての対象物を位置決めできる。
本発明の実施形態に係る、さらに提供されるマルチカラーディスプレイは、
本発明に係る、各々が異なった色の別々の光源によって照明された複数のディスプレイと、
アレイを通過した光を結合する結合器と、を具備する。
【００３８】
選択的には、ディスプレイは、カラーホイールのように、装置が異なる色の光によって連続的に照明されるよう、光源からの光の色を周期的に変化させる手段を含む。
【００３９】
好ましくは、対象物と色を変化させる手段との位置決めは同期される。
【００４０】
選択的には、ディスプレイは、表面上に装置を通過した光を投影する為の投影レンズを含む。
【００４１】
選択的には、対象物の位置は、動画を生成する為に周期的に変更される。
【００４２】
例示的に、本発明の非制限的な実施形態は、ここに添付された図面に関して読み取られる以下の記述で記載されている。図面において、一つの図よりも多くに現れるそれらの同一及び同様の構造、要素又は部分は、通常それらが現れる図面において同一又は同様の参照番号で表示される。図面に示された部品及び形態の寸法は、説明の便宜及び明確の為に第一に選ばれており、概して比べる為のものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
パネルの概略構造
図１Ａから図１Ｄは、本発明の実施形態に係る例示的な画素１０の概観を示している。この構造を例として示す一方で、示された多くの要素は異なる構成を有し得る。そして幾つかの構造は完全に削除され得る。
【００４４】
画素１０は、主な部品として、反転パネル１２、閉鎖電極１０１、開放電極１０２、クラッチ電極１０３、停止ナブ（stopping nub）１０４、ローの固定電極１０５、カラムの固定電極１０６、浮上電極１８、及び一対のソケット２１を有している。パネルには、好ましくはソケット２１内に固定された丸められた回転軸２６が形成されている。ソケットは、関連する回転軸が回転する上端に形成された、選択的に楔状である低部素子３０（ここでは「ナイフ３０」と称することもある）、一対のサイド動き拘束体２２、及び上部拘束体２４を含む。それぞれの電極には、パネルと下地構造との間の接触領域を最小にする選択的に絶縁性を有したナブ（nub）２８が選択的に形成されている。
【００４５】
図１Ａはある位置における画素の等角図を示し、図１Ｂはパネル１２の下の構造を示す為に当該パネル１２を除去して示した等角図である。図１Ｃは上部拘束体２４が除去された状態のソケット２１の図を示し、図１Ｄはナイフ３０がその上にあるポリ０層３４と、機械的に及び電気的に部品に接続するバイアス３６、４０とを含むソケット２１の断面を示す。
【００４６】
以下に記述された構成の方法において、基底構造は、主として、互いに連結した（指定された）層であり、石英上に、シリカ又はガラス基板８に溶解された金属１（Ｍ１）と金属２（Ｍ２）で作られる。幾つかの実施形態の為に、透明なプラスチック基板を使用しても良い。記述された構造では、カラム及びローアドレスは金属１と金属２に内在する。また、電極１０１と１０２の為の指定アドレスラインは、カラムの指定された層に内在し、カラムアドレスラインの間に位置するラインを有する。指定されたロー及びカラムアドレスラインは、酸化ケイ素と窒化ケイ素で被膜されている。使用する介在ライン又は層を保護することは選択的にもたらされる。
【００４７】
バイアホールは、指定アドレスライン（と電極１０１と１０２の為の電圧）をポリシリコン構造上に接続する。ポリシリコン構造は、ポリ０、ポリ１及びポリ２で指定された３つの層が堆積したものである。別の実施形態では、その構造は、金属、場合によってはプラスチック（他の手段により金属化（metalized）され又は導電性になる）であり得る。見易くする為に、その層は、右に傾く斜線を有する層０と層２、及び左に傾く斜線を有する層１を用いて同じタイプの斜線の断面ハッチングで示される。一般に、全てのポリシリコンは導電性を有する。
【００４８】
本発明の実施形態では、電極１０１、１０２、１０３、１０５、１０６（ナブ２８、ナイフ３０、及び停止ナブ１０４を含む）、及びサイド動き拘束体２２の基底部は、ポリ０に配置されている。パネル１２（回転軸２６を含む）とサイド動き拘束体２２はポリ１に配置され、浮上電極１８と上部拘束体２４はポリ２に配置されている。さらにポリ２には、浮上電極の為の通電ラインとヒンジの為のグランドが与えられている。
【００４９】
当然のことながら、ポリシリコン材によって被膜されていない領域は、パネル１２が基板８表面に対して実質的に垂直（開位置）であるときのように光を透過させる。そして画素（より厳密に言えば、閉位置におけるパネルの下の部分）が透明であり、パネルがその表面と実質的に平行であるとき、その画素は光を透過させない。本発明の幾つかの実施形態では、パネルの一面又は両面が、反射及び透過を軽減する、光を吸収するコーティングで被膜されている。追加的には若しくは代替的には、露出される全ての表面（閉位置におけるパネル１２の直下の表面を除く）は、光を反射する材料で被膜されている。選択的には、反射光は、システム内の別の箇所に吸収される。また、吸収材を使用することもできる。しかしながら吸収される光によってマイクロディスプレイが過度に発熱する可能性がある。
【００５０】
例示的な実施形態では、パネルは８５×８５μｍであり、回転軸は２μｍの直径を有する。４０×８５μｍ（結果として４０×８５の長方形の画素となる）、又はそれよりも大きいサイズ（０．２×０．２ｍｍが意図されるが、１×１ｍｍも可能である）、及び１０×１０μｍ又はそれよりも小さいサイズを有するパネルの代替のデザインもまた本発明の範囲内である。サイズをより小さくする為に回転軸のサイズを縮小しても良い。非常に大きいパネルの為に回転軸のサイズを拡大しても良い。
【００５１】
パネルの開放
本発明の実施形態では、任意のクラッチ電極１０３は、共に通電され、回転軸を引き下げ、回転軸２６とナイフ３０との間で適当な電気的接続を確保する。回転軸２６は、ナイフ３０の上部のエッジ（グランドである）に接触し、パネル１２がそれらに接地される為に、ナブ２８（ポリ０におけるライン寄り、図示略）にも接触している。任意の浮上電極１８は、別々に通電される（ポリ２において高いラインを経由し、カラムにおいて全ての浮上電極を互いに接続する）。開放電極１０２も別々に通電される。当然のことながら、指定電極の１つ又は両方が正極であれば、浮上電極も開放電極も開位置にパネルを反転するように作用しない。開位置の理解を簡単にする為に、図１Ｅに、電極１０１と１０２に対して垂直方向に切断されたヒンジの間の画素構造の断面を示す。この断面では、開放電極１０２、閉鎖電極１０１、及びパネル１２のみが切断されている。停止ナブ１４は図示されているが切断されていない。
【００５２】
図示されているように、パネル１２には回転軸２６（その位置を示すために図１Ｅにおいて白で示される）を越えて延在する末端１３が形成されている。長いスロット又は一連のスロット１５は、末端から回転軸の反対側でパネル１２に選択的に形成される。末端１３及びスロット１５の機能は、以下の説明で明らかになるであろうし、ＷＯ０２／４２８２６に記載されている。
【００５３】
図２Ａから図２Ｃはパネルを開放する方法を示している。第１の動作（図２Ａ）として、浮上電極１８が通電される。浮上電極がポリ２であり、パネル１２がポリ１であり、ナイフ３０とナブ１８がポリ０である為、浮上電極の通電がパネルを持ち上げてナブから外そうと作用する（静止摩擦低減）。パネル、ナイフ、及びナブは、全て同電位（この場合接地されている）である。ローの固定電極１０５とカラムの固定電極１０６の両方もまた選択された１つの画素或いは選択された画素群に接地されている。その為、パネルと固定電極との間で電気的引力は働かない。一方、末端１３がその方向に引き寄せられるように開放電極１０２は通電されている。スロット１５は、パネルに切り込まれており、開放電極１０２に実質的に引き寄せられる回転軸２６の右のパネルの部分を削減させている。電極１８にパネル１２が引き寄せられることによるさらなる効果は、ナイフ３０及び拘束素子２２、２４によって形成されたスロットの右で回転軸２６を位置決めすることである。これは図３Ａに示されている。図３Ｂは、開位置における回転軸の位置を示している。ナイフ３０は、動き及び回転、又は少なくともその開始を抑制することができる静止摩擦を低減する為に薄くなっている。
【００５４】
図２Ｂにおいて示すように、電極１８上の電圧が切られ、末端１３と開放電極１０２との間の引力の作用は、末端１３を引き下げ、パネル１２の残りを上げるようなてこの力を与えることである。この上昇動作の間に発生した勢いは、垂直（図２Ｃ）及び停止ナブ１０４に向けてパネルを持っていく。選択的に、開放電極１０２の電圧は、その動作が開始し、末端１３が停止ナブに接触するまで慣性によってパネル１２が続いた後、低下されても良い。
【００５５】
パネルの閉鎖
図４Ａから図４Ｃはパネルの閉鎖の為の手順を示している。パネル１２を閉鎖する為に、閉鎖電極１０１は、短い時間通電され、接地されたパネル１２の末端１３を引き寄せる。これは、停止ナブ１０４から、静止摩擦によって取り付けられたパネル１２の末端１３を取り外すのに充分である（図４Ａ）。同一時間又は短い時間の前後に、浮上電極１８は、通電され、ナブ２８に向けて回転軸２６上を回転し続けるパネル１２を引き寄せる（図４Ｂ）。パネルが浮上電極１８に接近するとき、その電圧は、パネルがナブ２８に向かって落ち続け得る為に当該浮上電極から除去される（図４Ｃ）。
【００５６】
電圧が正として示されるが、反転は、特にパネルがグランド電位である場合、電圧が正であろうと負であろうと全く同じように機能することに留意されたい。またさらに、電圧レベルは電極（電圧供給における幾つかの付加的な複雑なものを有する）によって異なったものにしても良く、また、ＡＣ電極を用いても良い。
【００５７】
図５は、開放したパネル及び閉鎖したパネルの為の予想されるタイミング図を示している。図５では、ｔ０でシステムは停止しており、浮上電極が通電される。クラッチ電極１０３は常時通電されている。開放電極はオンされる（図２Ａ）。ｔ１で浮上電極１８はオフされる（図２Ｂ）。ｔ３で開放電極１０２はオフされる（図２Ｃ）。パネルは、停止ナブ１０４に当たるまで回転し続ける（図２Ｃ）。選択されたパネルの為に、固定電極は、反転を妨げないように両方０ボルトである。しかしながらフリッパは、浮上電極によってパネルから保護されている為、浮上電極を通過した後に逆戻りし得る。
【００５８】
代替的には又は追加的には、末端部及びパネルの反対側のエッジ部は導電される（両回転軸にそれらを接続する導電性の細片を有する）これは、切り抜き１５を不要とする。
【００５９】
本発明の例示的な形態の実施に際して、画素は、各々が、図１Ａのローの固定電極１０５と図１Ａのカラムの固定電極１０６に接続された、図６の指定アドレスライン１０７と１０９を有したローとカラムに配列されている。全ての浮上電極１８は、互いに接続されている為、共に通電される。全ての閉鎖電極１０１は、互いに接続されている為、共に通電される。全ての開放電極１０２は、全てのクラッチ電極１０３がそうであるように、互いに接続されているため共に通電される。上述した開放手順が実行されるとき、ロー及びカラムの両固定電極が接地されたそれらの画素だけを開放しても良い。いずれかの固定電極を有した画素がその位置に留まるであろう。
【００６０】
開放画素の安定性
固定電極は、覆い被さった浮上電極によってその効力がシールドされている為、画素を閉鎖又は開放させることができない。浮上電極は、開位置におけるパネルからの距離のためにその効力が停止ナブ１０４の静止摩擦力と比べて弱い為、画素を閉鎖又は開放させることができない。
【００６１】
パネル１２とナブ２８との間の静止摩擦が位置にパネルを保持するのに多くの場合充分であることが、実際に見出されている。さらなる効果として、閉鎖電極１０１に対するパネルの引力は、閉鎖の為に用意された位置においてナイフ上にパネルを位置合わせする為に役立つ。
【００６２】
構成及び反転手法の変形例は当業者には明らかであろう。幾つかの反転方法は上述した原理を利用する（末端を電極に引き寄せ、浮上電極を用いて反転を制御することにより反転する）。しかしながら、関連出願における公報において記述されたもののような他の方法が反転に使用され得る。
【００６３】
丸められた回転軸が好ましい一方、高い印加電圧、概して低い切り替え速度及び潜在的に低減した信頼性の下ではあるが、矩形の回転軸も上記手法を使用して反転され得ることに留意すべきである。
【００６４】
画素の製造
図６は、本発明の実施形態に係る、図１に示されたような画素の例示的な製造方法の第１段階を示す。言うまでもなく、図１０及び図１１に一部示されたような画素から成るアレイ全体が単一の基板上にその方法によって製造され得る。
【００６５】
以下は、そのプロセスにおける処理である。一般に、酸化物又はガラス層のそれぞれの被着の後にアニール（anneal）が行われる。記述した方法は特定の製造工場によって使用されたプロセス技術に基づいており、同じプロセス手法に対してであっても詳細が変更し得ることに留意すべきである。幾つかの酸化物のエッチングに対しては、覆った窒化物層がマスクとして使用され、少なくとも幾つかのポリシリコンのエッチングに対しては、窒化物及び／又は酸化物層がマスクとして使用される。
Ａ−基板開始；
Ｂ−第１金属層被着；
Ｃ−指定アドレスラインを規定する為の金属エッチング；
Ｄ−酸化物被着；
Ｅ−第２金属層被着；
Ｆ−指定アドレスラインを規定する為の金属エッチング；
Ｇ−酸化物被着及び（選択的に）研磨；
Ｈ−シリコン窒化物被着；
Ｉ−窒化物及びバイアスを規定する為の酸化物エッチング；
Ｊ−ポリ０（ポリシリコン）被着；
Ｋ−ナブ、ナイフ、及び停止ナブを形成する為のポリエッチング；
Ｌ−ポリドーピング；
Ｍ−電極を規定する為のポリエッチング；
Ｎ−酸化物被着；
Ｏ−選択的研磨；
Ｐ−アンカーを規定する為のポリエッチング；
Ｑ−ポリ１（ポリシリコン）被着；
Ｒ−リンを含むシリコンガラス被着及びアニール；
Ｓ−ガラスを除去する為のバッファ酸化物エッチング；
Ｔ−低温酸化物被着；
Ｕ−シリコン窒化物被着；
Ｖ−パネル、サイド動き拘束体を形成する為のポリ１エッチング；
Ｗ−バッファ酸化物のエッチング５００オングストローム；
Ｘ−低温酸化物被着；
Ｙ−シリコン窒化物被着；
Ｚ−水平窒化物の反応性イオンエッチング；
ＡＡ−バッファ酸化物のエッチング３２００オングストローム；
ＢＢ−ウェットポリエッチング８００オングストローム；
ＣＣ−バッファ酸化物のエッチング５００オングストローム；
ＤＤ−ウェットポリエッチング８００オングストローム；
ＥＥ−バッファ酸化物のエッチング１０００オングストローム；
ＦＦ−ポリ酸化；
ＧＧ−バッファ酸化物エッチング；
ＨＨ−ウェット窒化物エッチング；
ＩＩ−犠牲酸化物２被着；
ＪＪ−アニール；
ＫＫ−化学的機械的研磨；
ＬＬ−ソケット及び浮上電極用のアンカー２エッチング（酸化物エッチング）；
ＭＭ−ポリ２（ポリシリコン）被着；
ＮＮ−リンを含むシリコンガラス被着及びアニール；
ＯＯ−リンを含む被着ガラスを除去する為のバッファ酸化物エッチング
ＰＰ−上方回転軸拘束体及び浮上電極を形成する為のポリ２エッチング；
ＱＱ−犠牲酸化物除去
【００６６】
ＡからＪの処理の手順に関するものを除き、このプロセスは、ＷＯ０２／４２８２６で示されたものに非常に類似しており、ここでは繰り返さない。主な相違は、以下に示すようにポリ２におけるアドレスラインの供給である。
【００６７】
図６は、プロセスＡからＥの後の基板を示している。この基板は５２で示される（Ａ）。金属１（Ｍ１）層（場合により、チタンタングステン、又は他の耐熱性のある金属、又は金属ケイ化物）は１０７で示される。それは通常０．２５ミクロン厚である。（Ｂ）この層は、アドレスラインの第１のセットを形成する為にエッチングされる。（Ｃ）第２の金属（Ｍ２）層は（場合により、チタンタングステン、又は他の耐熱性のある金属）は１０９で示される。それは通常０．２５ミクロン厚である。（Ｅ）２つの金属層の間には絶縁された酸化物層があり、１０８で示される（Ｄ）。それは通常０．２５ミクロン厚である。そしてＭ２は、指定アドレスラインの第２のセットを形成する為にエッチングされる。（Ｆ）通常、ラインの１つのセットはカラムアドレスラインであり、第２のセットはローアドレスラインである。第２の金属は、通常１ミクロン厚の（選択的に研磨された）酸化物層によって被膜されている。（Ｇ）酸性防食と絶縁シリコン窒化物層（Ｈ）は５４で示される。それは通常０．６ミクロン厚である。ポリシリコンのレイダウン、ドーピング及びアニールは高温プロセスである為、耐熱性のある伝導体が用いられる。
【００６８】
バイアス１１１は、窒化物層５４の上に形成される選択された要素と接触して金属層を持っていく為の酸化物層（Ｉ）に形成されている。好ましくは、イオン又はプラズマエッチングが用いられる。そして５６を参照することによって示された通常２ミクロンのポリ０被着（Ｊ）は下に置かれる。ポリ０材は、バイアスを満たし、選択的に金属層をポリ０層に取り付ける。
【００６９】
そしてポリ０被着はナブ１８、ナイフ３０、停止ナブ１０４、電極１０１、１０２、１０３、１０５、１０６を形成する為にエッチングされる。（Ｋ）ポリ０層はプロセスＬによって導電性となる。このエッチングの働きの詳細は上述で参照されたＷＯ０２／４２８２６で見つけられる。
【００７０】
選択的には、ＷＯ０２／４２８２６の図８Ａから８Ｄに関する開示で記載されているように、回転軸は丸められている。ここでは繰り返されない詳細についてはその公報で参照される。
【００７１】
画素がポリシリコン以外の材料で作られ得ることは明らかである。特に、ポリ層の代わりに、金属層が被着され得、適当なポリマー犠牲層やエッチャントが使用され得る。必要な全てのプロセスは比較的低温で行うことができる為、非耐熱性の金属又は低温でメッキする金属を使用することができる。これは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌから成る、アドレス指定された金属層とパネル、電極等の両方、又は適当な合金、或いは適当な金属が可能にする。さらに、酸化物は犠牲層に必要とされない為、フッ化水素酸を使用する必要がなくなり、石英又はガラス基板を損傷させる危険が回避される。最後に、適当なプラスチック材料は、選択的に金属及び／又はポリシリコン材料と共にプロセスにおいて使用され得る。
【００７２】
図７は、回転軸２６とナイフ３０の為の代替の構成を示している。図示されるように、軸はパネルの中央線に対して垂直でない。回転用の軸を有した回転軸の角度は、明確にする為に誇張されており、一般に図１に示された通常例から±１０°の間である。この構成は、回転軸が丸くなく且つナイフが鋭くない場合であっても２つの間の接触が一点に削減されるように、開位置における回転軸とナイフの間の接触領域を最小にする。
【００７３】
図７において、ナイフは、回転軸に対して垂直であるとして示されているが、２０°程度若しくはそれよりも傾斜しても良いことが知られている。
【００７４】
停止ナブ１０４に対する代替品として、ポリ２での梁が、ソケット２１の上部の間に形成されても良い。この梁は、パネルが垂直方向に通過するのを防止する。このような梁が与えられた場合、停止ナブ１０４は省いても良い。
【００７５】
図８は、停止ナブ１０４を形成する為の代替の方法を示している。先に示したように、停止ナブ１４はポリ０で形成され、反転パネルはポリ１で形成されている。従って、２つの層の間のずれは、軸に近い又は軸からより離れた停止エッジにおいて現れるであろう。しかしながら停止ナブの位置は非常に重要である。その位置が、回転軸に対して近すぎる場合にはフリッパがより小さな角度でしか開放しないと考えられ、回転軸に対して離れすぎている場合にはパネルの末端が停止ナブに当たらないと考えられるからである。
【００７６】
示された構成では、フリッパ（ポリ１）は、下にある酸化物を露出する穴８０でエッチングされる。窓９０はフォトレジスト材で形成されている。酸化及びポリエッチングの処理が続き、停止ナブ１０４の最終的な停止面を形成するエッジ８１で停止ナブは精密にカットされる。この方法では、反転パネルと平面、停止の為の精密なエッジに対して停止電極が精密に位置決めされる。
【００７７】
図９Ａは、ナブ２８を不要とするパネル１２の構造を示している。関連出願の欄で上げられた文献で記載されているように、ナブは、閉位置において静止摩擦の量を低減する為に存在する。パネルのエッジが基板に接触する余地のある場合、その接触領域は非常に高く位置する為、パネルを持ち上げる為に非常に高い電圧が必要とされる。
【００７８】
図９Ａの構造では、２つの付属物９２は、パネル１２の端部に与えられている。これらの付属物は、パネルと基板の間の接触が最小となるような小さな先端９３を有している。これは、静止摩擦を低減し且つナブ２８を不要としつつ、より大きな開放領域を提供する。
【００７９】
図９Ｂは、単一の付属物９２、取り外しを容易とする為の傾斜したエッジ９４を有した、図９Ａの変形例を示している。これは、基板からの取り外しを引き剥がし動作によって行う為、静止摩擦を低減させることができる。
【００８０】
閉位置で、図９Ａと図９Ｂの両方のパネル１２は、ナブ２８上で静止しているときよりも低く位置する為、浮上電極はポリ２よりむしろポリ１で生成され得る。これは、パネルに対する電極のより正確な位置決めに、より有利である。付加されたポリ２の浮上電極は、電極の作用を増大する為に、ポリ１の浮上電極の上に組み立てられても良い。
【００８１】
図１０は、本発明の実施形態に係る、アドレス及び固定ラインのレイアウトを示している。明確にする為に、ソケット２１は図示せず、パネル１２は参照の為に図示する。
【００８２】
金属層の１つ（Ｍ１又はＭ２のいずれか一方）はローライン（図示）を有し、もう一方はカラムラインを有する。カラム或いはローが与えられた金属層の選択は任意である。図１０に示されたように、画素は、パネルが反対方向に隣接したカラムの開放と関連するように選択的に構成される。これは、単一のラインが２つのカラムにおいてより接近した全ての電極に使用され得る為、必要とされるラインの数を減少させる。同一ラインがクラッチ電極１０３を通電する。示された実施形態では、各カラムにおける開放電極１０２は、共通のカラムライン１００２によって給電される。（説明を簡単にする為、開放電極は、図１のように分離して示されるよりも、単一の電極として示されている。）カラムに隣接した閉鎖電極１０１とクラッチ電極１０３は、示された構成で隣接している為、共通ライン１００４から給電される。各カラムにおける全てのカラムの固定電極１０６は共通ライン１００８によって給電され、各ローにおける全てのローの固定電極１０５は共通ライン１００６によって給電される。
【００８３】
再び図５を参照すると、上側４本のグラフの開放のサイクルで示された電圧は、図示されるように、各開放のサイクルにおいて各々の電極に対して印加される。固定電極の１つ（ロー又はカラムの一方、又はその両方）が通電される場合、特定の画素は開放されないであろう。従って、画素は、ローを読み取り且つ特定のサイクルにおいて開放されるべき画素を選択する為のカラムの電極を選択することにより、読み取られる。
【００８４】
実際には、本発明の実施形態によれば、フレーム時間は、多くのサイクル時間に分割され、表示される輝度レベルの数に等しくなる。各サイクルに関して、各画素を開放すべき時間の比率は、表示させる輝度レベルの数から決定する。フレームの開始時点で、全ての画素は閉位置にある。それから最初のサイクルの間、高い輝度レベルを有した全ての画素は開放される。これらは、フレーム全体に関して開放したままである。次のサイクルにおいて、より低い輝度レベルを有した画素が開放される。これらもまた、残りのフレームに関して開放したままである。このプロセスは、全ての輝度レベルが読み取られるまで続く。フレームの終了時点で、単一の閉鎖のサイクルが実行される。この方法は、過度なエネルギーを使用することなく且つ画素を極めて劣化させることなく大きな数の輝度レベルを見込む。
【００８５】
図１１は、１つの例示的な実施形態における、ソケット２１（そしてそれ故にナイフ３０、パネル１２、及びナブ２８）が接地される方法と、浮上電極１８が通電する方法を示している。図示されるように、浮上ライン１１０２及びヒンジライン１１０４が与えられている。本質的に、隣接したカラムにおける全てのソケット２１は、ポリ２において共通ライン１１０４を使用する為に接地されており、カラムにおける全ての浮上電極１８は、ポリ２において浮上ライン１００２を利用する為に共に接続されている。実際には、浮上電極は、ポリ２において単一の長い棒として形成されており、浮上電圧を供給することとパネルを持ち上げることの両方に役立つ。説明を簡単にする為に、浮上電極と隣接画素のソケットが分離されて図示しない幾つかの手段によって印加又は接地されていることが上述されている。
【００８６】
透過型ディスプレイには主に２つの種類が知られている。これらの１つでは、１つの光源が、それぞれＲ（red）光、Ｇ（green）光、Ｂ（blue）光で、分離された３つのマイクロディスプレイを照射する。その次に、３つのマイクロディスプレイからのモジュール光は、いずれかに結合して投射、或いはスクリーン上を覆った画像として投射される。共通の光源が使用されて３色に分割され得るか、或いは別々の光源が各周波数帯に関して使用され得る。図１２は、上述したような光を調節する為のＬＣＤの代わりに用いられる、シャッタアレイマイクロディスプレイを除く先行技術のデバイス（例えば、http://www/projectorpeople.com/news_info/lcd-view.asp）に類似した投射デバイス１２００を示している。
【００８７】
ディスプレイ１２００において、白色光源１２０２からの光は、そのビームがＲビーム１２０６とＢ及びＧビーム１２０８とに分割されるように、Ｒダイクロイックミラー１２０４に入射する。ビーム１２０８は、それがＧビーム１２１２とＢビーム１２１４とに分割されるように、Ｂダイクロイックミラー１２１０に入射する。本発明の実施形態によれば、ビーム１２０６、１２１２、及び１２１４は、（ミラー１２１５を経由して）３種類の透過型マイクロディスプレイ１２１６、１２１８、及び１２２０に入射し、光は、マイクロディスプレイを通過し、それぞれ赤、緑、青の画像を形成する為に空間的に変調される。マイクロディスプレイからの光は、ダイクロイックコンバイナキューブ１２２２で結合され、スクリーン上に投影レンズ１２２４によって投影される。
【００８８】
別の種類である共通の投写型ディスプレイには、異なる色の分離画像を順次生成する為に、周期的に光の色を変化させるカラーホイールが用いられたものである。このようなデバイスにも本発明のマイクロディスプレイを利用できる。図１３は、光源１３０２がレンズ系１３０６によってカラーホイール１３０４上に焦点合わせされた、投影システム１３００を示している。光源の焦点合わせは、画像全体が常に同一色を有する為に望ましい。カラーホイールからの光は、光学系１３０８によって平行にされ、本発明に係るマイクロディスプレイ１３１０に入射する。マイクロディスプレイを通過した光は、投影光学系１３１２によってスクリーン上に投影される。
【００８９】
一般に、ここに記載されたシャッタアレイは、画像生成機構、又は、シャッタアレイと取り替えることができるＬＣＤ（又は透過型マイクロディスプレイ）を利用するオプティカルスイッチと併用（compatible）できる。
【００９０】
図１２と図１３の両方におけるマイクロディスプレイ、電源の為のドライバと、図１３に関する同期システムは、図示しないが、言うまでもなくそれらは存在する。図１２と図１３の両方は、静止画と動画の両方を投影することができる。
【００９１】
当然のことながら、透明なアレイの領域の割合は、高くされる可能性があり、領域全体の６０、７０、７５、場合によっては８０％に達する。言うまでもなく、図面は、測定する為のものではなく、本発明の原理の説明の便宜の為に描かれている。
【００９２】
またさらに、ＭＥＭＳ技術を使用してサイズを最小にする為に、何千、又は百万、場合によっては数百万のアドレスできる画素のアレイが可能であり、結果として高解像度ディスプレイとなる。しかしながら、多くの輝度レベルを表示すべき場合、指定速度は、多くのアレイに対して引き上げても良い。その速度を増加する為に、並列に指定されたサブアレイにアレイを分割するよう、付加したアドレスラインを与えても良い。
【００９３】
上述したものと類似した構造は、結像系又は別の受像系に入射する光をフィルタリングする為のフィルタとして使用され得る。構成の変形例には、特定波長の帯域に対して、パネルが、光を透過させないというよりもむしろ透過させるものがある。例えば、上述したようにアレイが結像系の前方に配置され、パネルが可視光を透過させずＩＲを透過させる場合、パネルが開位置にあるとき、全ての光が透過し、可視光の画像が結像器によって生み出されるであろう。全てのパネルが閉位置にある場合、アレイはＩＲのみを通過させ、結像器によって生み出された画像がＩＲの画像となる。フィルタは、可視光からＩＲに非常に速く変化され得る。そして望ましい場合、アパーチャの一部はＩＲを通過させ得、一部は可視光を同様に通過させ得る。アレイ全体が共に切り替えられるべき場合、ロー及びカラムの固定電極（そしてアドレスライン）を省くことができる。本発明に係る切替可能なフィルタのサイズが先行技術のメカニカルデバイスのサイズよりも小さく且つ速いことが知られている。
【００９４】
本出願は、とりわけ丸められた（丸い）水平回転軸（又は他の素子）、回転軸、位置を速く変えるパネルを有する及び／又は低電圧を用いる画素、パネルの反転方法、並びに製造方法を含む、数の異なる要素を記述することは明らかである。本発明を実施する為に発明者に既知な最良の形態を知らせるために、これらの要素がディスプレイの状態で記述されているが、上述したそれぞれの要素は、他のデバイスにおいて広い用途を有すると思われることを理解されたい。さらに、要素は、それらが単一のデバイスにおいて共に機能する状態で記述されているが、本発明の幾つかの実施の形態において、これらの新規な要素の多くが如何なる（及び確実に全てのものなしで）他のものがなくても使用され得ることが明確にされるべきである。例えば、示した反転方法は、回転軸が丸められない又は部分的にのみ丸められた画素で動作するであろう。丸められた回転軸は、従来技術及び関連出願の欄で挙げられた参照文献において記述された反転方法で使用され得る。
【００９５】
さらに、上述した要素もまた、閉位置にあるときに基板上の２つの接触子（ＲＦ端子）の間にパネルが接続するＲＦ（又は別のもの）スイッチを生成する為に使用され得る。この構造は、パネルが開位置にあるとき、パネルがこの位置における接触子から比較的離れているため非常に低いＲＦの行路を与える。
【００９６】
本発明は、例示された、そして発明の範囲を限定する目的ではない、例示的実施例についての非限定的な詳細な説明によって記載されていることが明らかである。種々の実施の形態の特徴の組み合わせを含む本発明の変形例が、当業者によって考えられるであろう。例えば、画素が、透明基板上で与えられるのではなく、アパーチャが形成された不透明な基板に与えられ得る。このように、本発明の範囲は、請求項の範囲よってのみ定められる。さらに、請求項の範囲に関するいかなる疑問をも避けるために、語句、「有する（comprise, comprising）」、「含む（include, including）などが請求項において使用される場合、それらは「含むが必ずしも限定されない」を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る、ディスプレイにおける画素の概略概観図である。
【図１Ｂ】パネルが取り外された、図１Ａの画素の概略概観図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に係る、回転軸が回転するソケットの切り離しヴァージョンと共に、ディスプレイにおけるパネルが回転する回転軸の詳細を示す図である。
【図１Ｄ】本発明の実施形態に係る、回転軸及びソケットの断面を示す図である。
【図１Ｅ】本発明の実施形態に係る、閉鎖電極及び開放電極並びにパネルの末端の簡略断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る、開放の手順を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る、開放の手順を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係る、開放の手順を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る、拘束体に対するパネルの位置を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る、拘束体に対するパネルの位置を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る、閉鎖の手順を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る、閉鎖の手順を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係る、閉鎖の手順を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、反転の為の電圧のタイミング図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、画素の形成における初期工程処理の結果を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る、パネルの代替の構造を概略的に示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る、停止ナブを形成する代替の方法を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に係る、ナブの設置を不要とし、より大きく効果的な開放領域となるパネルの代替の構造を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に係る、ナブの設置を不要とし、より大きく効果的な開放領域となるパネルの代替の構造を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、アドレスライン及び固定ラインのレイアウトを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る、浮上ライン及びグランドラインのレイアウトを示す図である。
【図１２】本発明のマイクロディスプレイを利用した透過型の投影システムを概略的に示した図である。
【図１３】本発明のマイクロディスプレイを利用した透過型の投影システムを概略的に示した図である。
【符号の説明】
【００９８】
８、５２  基板
１０  画素
１２  反転パネル
１３  末端
１４、１０４  停止ナブ
１５  スロット
１８  浮上電極
２１  ソケット
２２  サイド動き拘束体
２４  上部拘束体
２６  回転軸
２８  ナブ
３０  ナイフ
３４  ポリ０層
３６、４０、１１１  バイアス
５４  窒化物層
８０  穴
８１、９４  エッジ
９０  窓
９２  付属物
９３  先端
１０１  閉鎖電極
１０２  開放電極
１０３  クラッチ電極
１０５  ローの固定電極
１０６  カラムの固定電極
１０７  Ｍ１層
１０９  Ｍ２層
１００２  カラムライン
１００４、１００６、１００８  共通ライン
１１０２  浮上ライン
１１０４  ヒンジライン
１２００  ディスプレイ
１２０２  白色光源
１２０４  Ｒダイクロイックミラー
１２０６  Ｒビーム
１２０８、１２１２  Ｇビーム
１２１０  Ｂダイクロイックミラー
１２１４  Ｂビーム
１２１５  ミラー
１２１６、１２１８、１２２０  透過型マイクロディスプレイ
１２２２  ダイクロイックコンバイナキューブ
１２２４  投影レンズ
１３００  投影システム
１３０２  光源
１３０４  カラーホイール
１３０６  レンズ系
１３０８  光学系
１３１０  マイクロディスプレイ
１３１２  投影光学系
【図１Ａ】
2005512119.tif 000003
【図１Ｂ】
2005512119.tif 000004
【図１Ｃ】
2005512119.tif 000005
【図１Ｄ】
2005512119.tif 000006
【図１Ｅ】
2005512119.tif 000007
【図２Ａ】
2005512119.tif 000008
【図２Ｂ】
2005512119.tif 000009
【図２Ｃ】
2005512119.tif 000010
【図３Ａ】
2005512119.tif 000011
【図３Ｂ】
2005512119.tif 000012
【図４Ａ】
2005512119.tif 000013
【図４Ｂ】
2005512119.tif 000014
【図４Ｃ】
2005512119.tif 000015
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
2005512119.tif 000020
【図９Ｂ】
2005512119.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
2005512119.tif 000026
2005512119.tif 000027
2005512119.tif 000028
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