(57)【要約】  機械層および機械層を成形する方法が開示される。一実施形態では、方法は、支持層（８５）、犠牲層（８４）および機械層（３４）を基板（２０）上に堆積する段階と、前記支持層から支持柱（６０）を形成する段階と、を含む。キンク（９０）は前記機械層における前記支持柱に隣接して形成される。前記キンクは、上昇端（９１）と落下端（９２）とを含み、前記キンクは、前記犠牲層の除去における前記機械層の成形および湾曲を制御するように構成される。
2013529140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
作動位置および緩和位置を有する機械層と、
前記機械層を支えるための前記基板上の支持構造体であって、前記支持構造体は、折り畳みギャップを規定するために、前記機械層が前記基板から間隔を置かれるように構成され、前記ギャップは前記機械層が前記作動位置にあるとき折り畳まれた状態であり、前記機械層が前記緩和位置にあるとき折り畳まれていない状態である、支持構造体と、を含み、
前記機械層は、前記支持構造体と隣接したキンクを含み、前記キンクは、上昇部分および落下部分を含み、前記上昇部分は前記ギャップから離れて広がり、前記落下部分は前記ギャップに向かって広がる、電気機械システムデバイス。
【請求項２】
前記キンクは、略５μm未満、前記支持構造体から間隔を置かれる、請求項１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３】
前記基板と前記折り畳みギャップとの間に配置された静止電極をさらに含む、請求項２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４】
前記静止電極は光学積層である、請求項３に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項５】
前記機械層は、前記ギャップに面する底部反射面をさらに含み、前記光学積層および前記機械層の前記底部反射面は干渉変調器を形成する、請求項３に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項６】
バイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに含み、前記バイアス電圧が印加されるとき、前記機械層の少なくとも一部が前記基板と実質的に平行である、請求項５に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項７】
前記キンクは前記基板から離れて広がる、請求項２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項８】
前記キンクは前記機械層を第１部分と第２部分とに分け、前記第１部分は前記支持構造体と前記キンクの上昇部分との間に配置され、前記上昇部分、前記落下部分、前記第１部分、および前記第２部分に沿った前記機械層の厚さは実質的に等しい、請求項７に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項９】
前記キンクの上昇部分は、略5μm未満の幅によって前記キンクの落下部分から間隔を置かれる、請求項８に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１０】
前記上昇部分は、第１接合点で前記第１部分と接触し、前記落下部分は、第２接合点で前記第２部分と接触し、前記第１接合点と前記第２接合点を通る線は、前記機械層が緩和位置にあるとき、前記第１部分および前記第２部分に対して実質的に平行である、請求項８に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１１】
前記キンクの第１部分は、前記支持構造体の第１側面に沿って引き伸ばされ、前記第１側面は前記支持構造体の周辺に沿っている、請求項２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１２】
一つ以上の追加のキンクをさらに含み、前記キンクおよび前記一つ以上の追加のキンクは、前記支持構造体の周辺の略２５パーセントを超えて取り囲む、請求項１１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１３】
前記キンクは閉鎖形状を含み、前記閉鎖形状の側面は、前記機械層と接触する前記支持構造体の前記第１側面と実質的に平行である、請求項１１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１４】
前記機械層は第１導電層と、第２導電層と、支持層とを含み、前記支持層は前記第１および第２導電層の間に配置される、請求項２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１５】
前記キンクは、前記基板に向かって広がる、請求項２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１６】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成される、プロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、
をさらに含む、請求項１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１７】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに含む、請求項１６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１８】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送るように構成されたコントローラをさらに含む、請求項１７に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項１９】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含む、請求項１８に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２０】
前記キンクは、前記支持構造体の幅未満、前記支持構造体から間隔を置かれる、請求項１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２１】
基板手段と、
緩和および作動位置を有する変形可能手段と、
前記変形可能手段を支え、折り畳みギャップによって前記基板から前記変形可能手段の間隔を置くための支持手段であって、前記折り畳みギャップは、前記変形可能手段が前記作動位置にあるとき折り畳まれた状態であり、前記変形可能手段が前記緩和位置にあるとき折り畳まれていない状態である、支持手段と、を含み、
前記変形可能手段は、前記変形可能手段の湾曲を方向付けするための成形手段を含む、電気機械システムデバイス。
【請求項２２】
前記成形手段は、略５μｍ未満、前記支持構造体から間隔を置かれる、請求項２１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２３】
前記成形手段は、前記支持手段の幅未満、前記支持手段から間隔を置かれる、請求項２１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２４】
前記成形手段は、前記変形可能手段が前記緩和位置にあるとき、前記変形可能手段の湾曲を前記基板手段から離れて方向付けるように適合される、請求項２１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２５】
前記成形手段は、前記支持手段の側面に沿って伸びる細長いレールを含み、前記側面は前記支持手段の周辺に沿っている、請求項２１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２６】
前記成形手段は、前記基板から離れて広がるキンクを含む、請求項２５に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２７】
前記基板手段と前記折り畳みギャップとの間に配置された固定電極と、前記固定電極と前記変形可能手段との間にバイアス電圧をかけるためのバイアス手段と、をさらに含み、前記成形手段はさらに、前記バイアス電圧がかけられるとき、前記変形可能手段の少なくとも一部の平坦性を保証するように構成される、請求項２１に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項２８】
基板を提供する段階と、
前記基板の少なくとも一部上に支持層を堆積する段階と、
少なくとも前記支持層から支持柱を形成する段階と、
前記支持柱に隣接するキンクを有する機械層を提供する段階であって、前記キンクは上昇端および落下端を含む、段階と、
前記基板上に折り畳みギャップを規定するために、前記支持柱を有する前記機械層を支える段階と、
を含む、電気機械システムデバイスにおいて機械層を成形する方法。
【請求項２９】
前記キンクを有する前記機械層を提供する段階は、前記基板の少なくとも一部上に成形層を堆積する段階を含み、前記成形層の形状は、突起が形成されるように構成され、前記キンクを有する前記機械層を提供する段階はさらに、前記機械層が堆積されるときに前記キンクが前記突起上の前記機械層に形成されるように、前記突起上に等角的機械層を堆積する段階を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板の少なくとも一部上にブラックマスクを堆積する段階をさらに含み、前記成形層の一部および前記ブラックマスクの一部は、前記突起を形成するために重なるように構成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記突起は、前記成形層の一部上に前記ブラックマスクの一部を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記突起は、前記ブラックマスクの一部上に前記成形層の一部を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記支持層に隣接して、かつ前記成形層および前記ブラックマスクの少なくとも一部上に犠牲層を堆積する段階であって、前記犠牲層を堆積する段階は、前記機械層を堆積する段階の前に実施される、段階と、
前記犠牲層を除去する段階と、
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械システムデバイス、より具体的には、このようなデバイスおよびシステムにおける機械層の成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電子機械システム(MEMS)などの電気機械システムは、微小機械要素、アクチュエータおよび電子機器を含む。微小機械要素は、堆積、エッチングおよび／または他の微小機械加工プロセスを用いて作り出すことができ、これらのプロセスでは、基板および／または堆積材料層の一部分をエッチング除去し、または層を追加して電気デバイスおよび電子機械デバイスを形成する。電気機械システムデバイスの１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で、干渉変調器または干渉型光変調器との用語は、光学干渉の原理を用いて光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。特定の実施形態では、干渉変調器は１対の導電プレートを含むことができ、この導電プレートの一方または両方の全体または一部を透過性および／または反射性にすることができ、適切な電気信号の印加により相対運動をすることができる。特定の実施形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含むことができ、他方のプレートは、固定層からエアギャップで分離された柔軟膜を含むことができる。本明細書でより詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置関係により、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変えることができる。このようなデバイスには広範囲の用途があり、既存の製品の改善と、まだ開発されていない新製品の創出とにデバイスの特徴を活用できるように、これらのタイプのデバイスの特性を利用および/または修正することは、当技術分野で有益である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態では、電気機械システムデバイスは、基板と、支持構造体と、作動位置および緩和位置を有する機械層とを含む。支持構造体は基板上にあり、機械層を支え、折り畳みギャップ（collapsible gap）を規定するために、機械層が基板から間隔を置かれるように構成される。そのギャップは、機械層が作動位置にあるとき折り畳まれた状態であり、機械層が緩和位置にあるとき折り畳まれていない状態である。機械層は、支持構造体に隣接するキンク（kink）を含む。キンクは、上昇部分（rising portion）および落下部分（falling portion）を含み、機械層が緩和位置にあるとき、上昇部分はギャップから離れて広がり、落下部分はギャップに向かって広がる。
【０００４】
別の実施形態では、電気機械システムデバイスは、基板手段と、緩和および作動位置を有する変形可能手段と、支持手段とを含む。支持手段は、変形可能手段を支え、折り畳みギャップによって基板から変形可能手段を分離する。折り畳みギャップは、変形可能手段が作動位置にあるとき折り畳まれた状態であり、変形可能手段が緩和位置にあるとき折り畳まれていない状態である。変形可能手段は、変形可能手段の湾曲を方向付けるための成形手段を含む。
【０００５】
別の実施形態では、電気機械システムデバイスにおいて機械層を成形するための方法が提供される。その方法は、基板を提供する段階と、基板の少なくとも一部の上に支持層を堆積する段階とを含む。その方法はさらに、少なくとも支持層から支持柱を形成する段階と、支持柱に隣接するキンクを有する機械層を提供する段階であって、キンクが上昇端（rising edge）および落下端（falling edge）を含む段階とを含む。さらに、その方法は、支持柱で機械層を支え、基板上に折り畳みギャップを規定する段階を含む。
【０００６】
本発明および従来技術を超えて達成される利点を要約する目的で、本発明の任意の目的および利点が上記に記載された。もちろん、このような目的および利点の全てが本発明の何れかの特定の実施形態に従って達成され得る必要はないことは、理解されよう。従って、例えば、本発明は、必ずしも本明細書で教示または示唆され得るような他の目的または利点を達成することなく、本明細書で教示または示唆された１つの利点または利点の群を達成または最適化する方法で具現化または実行し得ることを、当業者ならば認識するだろう。
【０００７】
これらの全ての実施形態は、本明細書で開示された本発明の範囲内であることが意図される。これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照した以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになるであろうが、本発明は、開示された何れかの特定の好ましい実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部分を示す等角投影図である。
【図２】3×3干渉変調器ディスプレイを組み込む電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図１の干渉変調器の例示的な一実施形態での、印加電圧に対する可動鏡位置の線図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用できる行電圧と列電圧のセットの図表である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイに１フレームの表示データを書き込むために使用できる、行信号および列信号の例示的なタイミング図である。
【図５Ｂ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイに１フレームの表示データを書き込むために使用できる、行信号および列信号の例示的なタイミング図である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を含む画像ディスプレイデバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を含む画像ディスプレイデバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の一代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｆ】干渉変調器の別の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８】干渉変調器に対する製造プロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【図９Ａ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｂ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｃ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｄ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｅ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｆ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｇ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｈ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｉ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｊ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図９Ｋ】一実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスの断面概略図である。
【図１０Ａ】図９Ａから９Ｋのプロセスによる干渉デバイスアレイの上平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿った、図１０Ａの干渉デバイスアレイの１つの干渉デバイスの断面図である。
【図１０Ｃ】バイアス下の、図１０Ｂの干渉デバイスの断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ａの線１０Ｄ−１０Ｄに沿った、図１０Ａの干渉デバイスアレイの２つの干渉デバイスの境界における断面図である。
【図１０Ｅ】別の実施形態による図９Ａから９Ｋのプロセスによる干渉デバイスアレイの上平面図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅの線１０Ｆ−１０Ｆに沿った、図１０Ｅの干渉デバイスアレイの干渉デバイスの断面図である。
【図１１Ａ】別の実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１１Ｂ】別の実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１１Ｃ】別の実施形態による干渉変調器に対する製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１２Ａ】犠牲層の解放後の図１１Ｃの干渉デバイスの断面図である。
【図１２Ｂ】バイアス下の、図１２Ａの干渉デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、いくつかの具体的実施形態を対象とする。しかし、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用することができる。本明細書では、同じ部品が全体を通して同じ数字で示されている図面を参照する。各実施形態は、動いていようと（例えば映像）静止していようと（例えば静止画）、また文字であろうと図形であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施することができる。より具体的には、各実施形態は、それだけには限らないが、携帯電話、無線デバイス、携帯情報端末（PDA）、手持ち型または携帯型コンピュータ、GPS受信機／ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カメラ一体型ビデオ、ゲーム機、腕時計、置き時計、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、自動車ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピット制御盤および／またはディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、車両のリアビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子屋外広告板または電子標識、プロジェクタ、建築構造物、パッケージング、および美的構造物（例えば、１個の宝石上の画像のディスプレイ）など、様々な電子デバイスにおいて実施またはそれらに付随できることが期待されている。本明細書で説明するものと類似の構造の電気機械システムデバイスもまた、電子スイッチングデバイスなどの非ディスプレイ用途に使用することができる。
【００１０】
支持柱の少なくとも一部の周辺および周囲にある機械層から形成された一つ以上のキンクを有し、湾曲を制御するように構成され、解放後に機械層を成形するデバイスが開示される。キンクは、機械層の支持柱に対する移動が制御されるように、かつ、機械層が解放後に所望の湾曲を有するように構成され得る。加えて、キンクは、作動中にバイアス電圧が機械層に印加されるとき、可動反射層が実質的に平坦であるように構成され得る。キンクはまた、作動（閉）および緩和（開）位置の間で遷移するとき、デバイスのスイッチング特性を改善するように構成され得る。特に、作動および緩和位置の間の遷移が電圧の狭帯域にわたって生じることが望ましいことがある。従って、キンクは、作動位置からの機械層の緩和を手助けするために成形され得、故に、デバイスのスイッチング特性を改善させる。
【００１１】
ここで図面が参照される。
【００１２】
干渉型電気機械システムディスプレイ要素を含む干渉変調器ディスプレイの一実施形態が図１に示されている。これらのデバイスでは、各画素は明状態または暗状態の何れかにある。明（「緩和」または「開」）状態では、ディスプレイ要素は、入射する可視光の大部分をユーザの方へ反射する。暗（「作動」または「閉」）状態のときは、ディスプレイ要素は、入射する可視光をユーザの方へほとんど反射しない。実施形態に応じて、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は反対にすることができる。電気機械システム画素は、選択された色にて主に反射するように構成することができ、それによって、白黒に加えてカラー表示が可能になる。
【００１３】
図１は、画像ディスプレイの一連の画素の中の隣接する２つの画素を示す等角投影図であり、各画素が電気機械システム干渉変調器を含む。このようなデバイスが数十ミクロンから数百ミクロン程度の寸法で形成されるとき、当技術分野においてそれは大抵、微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイスと呼ばれる。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行／列アレイを含む。各干渉変調器は、少なくとも１つの可変寸法を有する共振光ギャップを形成するように、可変で制御可能な距離に互いに位置決めされた１対の反射層を含む。一実施形態では、反射層の一方は、２つの位置の間で移動させることができる。本明細書で緩和位置と呼ばれる第１の位置では、可動反射層は、固定された部分反射層から相対的に大きく隔てたところに位置決めされる。本明細書で作動位置と呼ばれる第２の位置では、可動反射層は、部分反射層により近く隣接して位置決めされる。これら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合って、または弱め合って干渉し、それによって、画素ごとに全反射状態または非反射状態の何れかが生じる。
【００１４】
図１に示された画素アレイの部分は、隣接する２つの干渉変調器12aおよび12bを含む。左側の干渉変調器12aでは、可動反射層14aが、部分反射層を含む光学積層16aから所定の距離にある緩和位置に示されている。右側の干渉変調器12bでは、可動反射層14bが、光学積層16bに隣接する作動位置に示されている。
【００１５】
本明細書で参照する光学積層16aおよび16b（一括して光学積層16と呼ぶ）は、一般にいくつかの融合層（fused layer）を含み、これは、インジウムスズ酸化物（ITO）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含むことができる。従って光学積層16は、導電性で、部分的に透明かつ部分的に反射性であり、例えば上記の層のうちの１つまたは複数を透明基板20の上に堆積させることによって、製造することができる。部分反射層は、様々な金属、半導体および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成することができる。部分反射層は、諸材料の１つまたは複数の層で形成することができ、各層は、単一材料または諸材料の組合せで形成することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、光学積層16の層は平行ストリップの形にパターニングされ、以下でさらに説明するように、ディスプレイデバイスで行電極を形成することができる。可動反射層14a、14bは、柱18の上部と、柱18の間に堆積された介在犠牲材料の上とに堆積される列電極を形成するように、１つまたは複数の堆積金属層からなる一連の平行ストリップ（16aおよび16bの行電極と直交）として形成することができる。犠牲材料が解放またはエッチング除去されると、可動反射層14a、14bは、画定されたギャップ19によって光学積層16a、16bから分離される。アルミニウムなどの高導電性および高反射性の材料を可動反射層14a、14bに使用することができ、これらのストリップは、ディスプレイデバイスで列電極を形成することができる。図１は原寸に比例していないことがあり得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、柱18の間の間隔は10〜100μm程度とすることができ、ギャップ19は＜1000オングストローム程度とすることができる。
【００１７】
印加電圧が無い場合、図1の画素12aで示されるように、ギャップ19は可動反射層14aと光学積層16aの間に存続し、可動反射層14aは機械的に緩和状態にある。しかし、選択された行および列に電位（電圧）差が印加されると、対応する画素の行電極と列電極の交点に形成されたコンデンサが充電され、静電力で各電極が引き合う。電圧が十分に高い場合、可動反射層14は変形され、光学積層16に強制的に押し付けられる。光学積層16内の誘電体層（この図には示されていない）は短絡を防止し、図１の右側の作動された画素12bで示されるように、作動された可動反射層14と光学積層16の導電層との間の分離距離を制御することができる。その挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じである。
【００１８】
図２から図５までは、ディスプレイ用途に干渉変調器のアレイを使用するための１つの例示的なプロセスおよびシステムを示す。
【００１９】
図２は、干渉変調器を組み込むことができる電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。電子デバイスはプロセッサ21を含み、このプロセッサは、ARM（登録商標）、Pentium（登録商標）、8051、MIPS（登録商標）、Power PC（登録商標）またはALPHA（登録商標）など任意の汎用の単一チップまたは複数チップのマイクロプロセッサとすることができ、あるいはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラまたはプログラマブルゲートアレイなど任意の特殊目的マイクロプロセッサとすることができる。当技術分野では従来からそうであるように、プロセッサ21は、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成することができる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他の任意のソフトウェアアプリケーションを含む１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成することができる。
【００２０】
一実施形態では、プロセッサ21はまた、アレイドライバ22と通信するように構成される。一実施形態では、アレイドライバ22は、ディスプレイアレイまたはパネル30に信号を供給する行ドライバ回路24および列ドライバ回路26を含む。図１に示されたアレイの断面は、図２の線１−１で示されている。図２は、分かりやすくするために干渉変調器の3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は非常に多数の干渉変調器を含むことができ、行と列の数が異なる干渉変調器を有することもできることに留意されたい（例えば、１行当たり300画素×１列当たり190画素）。
【００２１】
図３は、図１の干渉変調器の例示的な一実施形態の、印加電圧に対する可動鏡位置の線図である。電気機械システム干渉変調器では、行／列作動プロトコルは、これらのデバイスの図３に示されたヒステリシス特性を利用することができる。干渉変調器では、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるために、例えば10ボルトの電位差が必要になり得る。しかし、この値から電圧が低減される場合、可動層は、電圧が10ボルトより下に低下するときにもその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が2ボルト未満に低下するまで完全には緩和しない。従って、デバイスが緩和状態または作動状態のどちらでも安定している印加電圧の窓が存在し、図３に示された例ではその電圧の範囲は略3〜7Vである。これは、本明細書では「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイでは、行／列作動プロトコルは、行ストローブ時に、作動されるべきストローブ行の画素に約10ボルトの電圧差がかけられ、緩和されるべき画素に0ボルトに近い電圧差がかけられるように設計することができる。ストローブ後、画素には、行ストローブで設定したどの状態にも画素がとどまるように、約5ボルトの安定状態電圧差またはバイアス電圧差がかけられる。書き込まれた後、各画素には、この例では3〜7ボルトの「安定窓」の範囲内の電位差が認められる。この特徴により、図１に示された画素の設計は、作動状態または緩和状態のどちらが既存状態でも同じ印加電圧条件下で安定になる。干渉変調器の各画素が、作動状態であろうと緩和状態であろうと、本質的に固定反射層と可動反射層で形成されるコンデンサであるので、この安定状態は、ほとんど電力浪費を伴わずにヒステリシス窓の範囲内の電圧で保持することができる。印加電圧が固定されている場合には、本質的に電流が画素に流れ込まない。
【００２２】
以下でさらに説明するように、典型的な応用例では、画像のフレームは、第１の行内の所望の作動画素のセットに応じて列電極のセットに（それぞれ特定の電圧レベルを有する）データ信号のセットを送ることによって、作り出すことができる。次に、行パルスが第１の行の電極に印加され、それによって、データ信号のセットに対応する画素が作動される。次に、データ信号のセットは、第２の行の所望の作動画素のセットに対応するように変更される。次に、パルスが第２の行の電極に印加され、それによって、データ信号に応じて第２の行の該当する画素が作動される。第１の行の画素は、第２の行のパルスの影響を受けず、第１の行のパルスの間に設定された状態にとどまる。これを全一連の行について順次に繰り返して、フレームを生成することができる。一般に、フレームは、このプロセスをある所望の１秒当たりのフレーム数で連続して繰り返すことによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新される。画素アレイの行電極および列電極を駆動して画像フレームを生成するための多種多様なプロトコルを使用することができる。
【００２３】
図４および図５は、図２の3×3アレイ上に表示フレームを作り出すための１つの実現可能な作動プロトコルを示す。図４は、図３のヒステリシス曲線を呈する画素に対し使用できる実行可能な列電圧レベルと行電圧レベルのセットを示す。図４の実施形態において、ある画素の作動には、その該当する列を−Vbiasに設定し、その該当する行を＋ΔVに設定することが含まれ、それらはそれぞれ−5ボルトおよび＋5ボルトに相当し得る。この画素を緩和することは、その該当する列を＋Vbiasに設定し、その該当する行を同じ＋ΔVに設定し、それによって画素の両端に0ボルトの電位差が生じることによって実現される。行電圧が0ボルトに保持されている行では、各画素は、その列が＋Vbiasまたは−Vbiasであるかどうかにかかわらず、当初どの状態であっても安定している。図４にも示されているように、上記とは反対の極性の電圧を使用することもでき、例えば、ある画素を作動させるには、その該当する列を＋Vbiasに設定し、その該当する行を−ΔVに設定することを含むことができる。この実施形態では、その画素を解放することは、その該当する列を−Vbiasに設定し、その該当する行を同じ−ΔVに設定し、それによって画素の両端に0ボルトの電位差が生じることで実現される。
【００２４】
図５Ｂは、図２の3×3アレイに印加される一連の行信号および列信号を示すタイミング図であり、このアレイは、結果として図５Ａに示されたディスプレイ配置になり、作動画素は非反射性になる。図５Ａに示されたフレームを書き込む前に画素はどの状態にあってもよく、この例では、すべての行が最初0ボルトにあり、すべての列が＋5ボルトにある。これらの印加電圧により、すべての画素が、それらの現在の作動状態または緩和状態で安定している。
【００２５】
図５Ａのフレームでは、画素（1,1）、（1,2）、（2,2）、（3,2）および（3,3）が作動されている。この状態を実現するために、行１の「ライン時間」の間、列１および２が−5ボルトに設定され、列３が＋5ボルトに設定される。この設定では、すべての画素が3〜7ボルトの安定窓の中にとどまっているので、どの画素の状態も全く変化しない。次に行１が、0から5ボルトに上昇しゼロに戻るパルスでストローブされる。これにより（1,1）および（1,2）の画素が作動され、(1,3)の画素が緩和される。アレイの他の画素は影響を受けない。所望通りに行２を設定するために、列２が−5ボルトに設定され、列１および３が＋5ボルトに設定される。次に、行２に印加される同じストローブで画素（2,2）が作動され、画素（2,1）および（2,3）が緩和される。やはりアレイの他の画素は影響を受けない。行３は同様に、列２および３を−5ボルト、列１を＋5ボルトに設定することによって設定される。行３のストローブにより、行３の画素が図５Ａに示されるように設定される。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋5または−5ボルトにとどまることができ、従ってディスプレイは、図５Ａの配置で安定している。同じ手順を数十または数百の行および列からなるアレイでも使用することができる。行および列を作動させるために使用される電圧のタイミング、シーケンスおよびレベルは、上記で概説した一般原理の範囲内で広く変えることができ、上記の例は例示的なものにすぎず、任意の作動電圧の方法を本明細書で説明するシステムおよび方法と共に使用することができる。
【００２６】
図６Ａおよび図６Ｂは、ディスプレイデバイス40の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス40は、例えば携帯電話または移動電話であり得る。しかし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素、またはその若干の変形物もまた、テレビジョンおよび携帯型メディアプレーヤなど様々なタイプのディスプレイデバイスを例示するものである。
【００２７】
ディスプレイデバイス40は、ハウジング41、ディスプレイ30、アンテナ43、スピーカ45、入力デバイス48、およびマイクロフォン46を含む。ハウジング41は一般に、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのいずれかにより形成される。さらに、ハウジング41は、それだけには限らないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはこれらの組合せを含む様々な材料のいずれからでも作製することができる。一実施形態では、ハウジング41は取り外し可能部分（図示せず）を含み、これは、異なる色の、または異なるロゴ、絵もしくは記号を含む、他の取り外し可能部分と交換することができる。
【００２８】
例示的なディスプレイデバイス40のディスプレイ30は、本明細書で説明するように、双安定ディスプレイを含む様々なディスプレイのいずれでもよい。他の実施形態では、ディスプレイ30は、上述のプラズマ、EL、OLED、STN LCDまたはTFT LCDなどのフラットパネルディスプレイ、あるいは、CRTまたは他の管デバイスなど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目的で、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含む。
【００２９】
例示的なディスプレイデバイス40の一実施形態の構成要素が、図６Ｂに概略的に示されている。図示の例示的なディスプレイデバイス40はハウジング41を含み、その中に少なくとも部分的に封入される付加的な構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイデバイス40はネットワークインターフェース27を含み、これは、トランシーバ47に結合されているアンテナ43を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21はコンディショニングハードウェア52に接続される。コンディショニングハードウェア52は、信号をコンディショニングする（例えば、信号をフィルタリングする）ように構成することができる。コンディショニングハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21はまた、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次いでディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定の例示的なディスプレイデバイス40の設計上の必要に応じて、すべての構成要素に電力を供給する。
【００３０】
ネットワークインターフェース27は、例示的なディスプレイデバイス40がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信できるように、アンテナ43およびトランシーバ47を含む。一実施形態では、ネットワークインターフェース27はまた、プロセッサ21の要件を軽減するためのいくつかの処理機能を有することもできる。アンテナ43は、信号を送受信するための任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、IEEE 802.11(a)、(b)または(g)を含むIEEE 802.11規格に従うRF信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナは、BLUETOOTH規格に従うRF信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、CDMA、GSM、AMPS、W-CDMAまたは他の既知の、無線携帯電話ネットワーク内で通信するために使用される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により受信された信号をプロセッサ21で受け取ってそこでさらに操作できるように、その信号を事前処理する。トランシーバ47はまた、プロセッサ21により受け取られた信号を、アンテナ43を介して例示的なディスプレイデバイス40から送信できるように、その信号を処理する。
【００３１】
一代替実施形態では、トランシーバ47は受信器で置き換えることができる。さらに別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成できる画像源で置き換えることができる。例えば、この画像源は、画像データを収容するデジタルビデオディスク（DVD）またはハードディスクドライブ、あるいは画像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。
【００３２】
プロセッサ21は一般に、例示的なディスプレイデバイス40の動作全体を制御する。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像源から圧縮画像データなどのデータを受け取り、そのデータを生画像データに、または簡単に生画像データに処理できるフォーマットに処理する。次に、プロセッサ21は、その処理されたデータをドライバコントローラ29、または記憶用のフレームバッファ28まで送る。生データとは通常、画像内の各位置の画像特徴を識別する情報を指す。例えば、このような画像特徴は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００３３】
一実施形態では、プロセッサ21は、例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御するマイクロコントローラ、CPUまたは論理ユニットを含む。コンディショニングハードウェア52は一般に、スピーカ45に信号を送信し、マイクロフォン46から信号を受け取るための増幅器およびフィルタを含む。コンディショニングハードウェア52は、例示的なディスプレイデバイス40内の個別構成要素とすることができ、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込むことができる。
【００３４】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21で生成された生画像データを直接プロセッサ21から、またはフレームバッファ28から取り込み、その生画像データをアレイドライバ22への高速伝送のために適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラ29は、生画像データを、それがディスプレイアレイ30の全体にわたり走査するのに適した時間順序を有するように、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットする。次に、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、単独型の集積回路（IC）としてシステムプロセッサ21に付随することが多いが、このようなコントローラは多くの方法で実施することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ21に埋め込むこと、ソフトウェアとしてプロセッサ21に埋め込むこと、あるいはアレイドライバ22と共にハードウェアと完全に一体化することができる。
【００３５】
通常では、アレイドライバ22は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ29から受け取り、その映像データを並列組の波形に再フォーマットし、これらの波形は、ディスプレイのx−yマトリクスの画素から来る数百の、場合により数千のリード線に１秒につき何度も印加される。
【００３６】
一実施形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するどのタイプのディスプレイにも適合する。例えば、一実施形態では、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラ、または双安定ディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバ22は、従来のドライバ、または双安定ディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバコントローラ29は、アレイドライバ22と一体化される。このような実施形態は、携帯電話、時計、および他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ30は、典型的なディスプレアレイ、または双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００３７】
入力デバイス48により、ユーザが例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御することが可能になる。一実施形態では、入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧膜または感熱膜を含む。一実施形態では、マイクロフォン46は、例示的なディスプレイデバイス40の入力デバイスである。マイクロフォン46を使用してデバイスにデータを入力する場合、ユーザが音声コマンドを与えて例示的なディスプレイデバイス40の動作を制御することができる。
【００３８】
電源50は、当技術分野でよく知られているように、様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。例えば、一実施形態では、電源50は、ニッケル−カドミウム電池またはリチウムイオン電池などの再充電可能電池である。別の実施形態では、電源50は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗料を含む太陽電池である。別の実施形態では、電源50は、壁付きコンセントから電力を受け取るように構成される。
【００３９】
いくつかの実施では、上述のように制御プログラミング性は、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に設置できるドライバコントローラに存在する。場合により、制御プログラミング性はアレイドライバ22に存在する。上述の最適化を任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素で、また様々な構成で実施できる。
【００４０】
上記の原理により動作する干渉変調器の構造の細部は、広範にわたって異なることがある。例えば、図７Ａ〜７Ｆは、可動反射層14およびその支持構造物の６つの異なる実施形態を示す。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、可動反射層14が、直交して延びる柱18の上に堆積されている。この例において、電気機械的動作のための可動電極は、機械層である。図７Ｂでは、各干渉変調器の可動反射層14は、形状が正方形または長方形であり、角部のみで支持物に、繋ぎ線（tether）32で取り付けられている。この例において、可動電極は概念的に機械層から分離され得るか、または機械層の硬い部分と見なされ得る。図７Ｃでは、可動反射層14は、形状が正方形または長方形であり、可撓性金属を含むことができる変形可能または機械層34からつり下げられる可動電極として機能する。機械層34は、直接または間接的に基板20に機械層34の周辺部で接続している。これらの接続部を本明細書では支持物18と呼ぶ。図７Ｄに示された実施形態は、機械層34を上に載せたプラグ42によって形成された支持物18を有する。可動反射層14は、図７Ａ〜７Ｃのようにギャップの上方につり下げられたままであるが、機械層34は、機械層34と光学積層16の間の穴を充填することによっては支持物18を形成しない。むしろ、支持物18は、プラグ42を形成するために使用される平坦化材料で形成される。図７Ｅに示される実施形態は、図７Ｄに示された実施形態をベースとするが、図７Ａ〜７Ｃに示された実施形態、並びに図示されていない付加的な実施形態のどれとでも機能するように適合させることもできる。図７Ｅに示された実施形態では、金属または他の導電性材料の追加層を使用してバス構造物44を形成している。これにより干渉変調器の裏面に沿った信号ルーティングが可能になり、それによって、他の方法では基板20上に形成しなければならない多数の電極を取り除くことができる。
【００４１】
図７Ｆは別の実施形態を示し、機械層34は可動反射層14を含む。機械層34は支持柱60上に載り、ギャップ61によって光学積層16から分離される。図示された機械層34はまた、電極として機能するように構成され得る導電層36と、支持層35とを含む。一実施形態では、支持層は、例えばSiONなどの誘電体層である。可動反射層14および導電層36は、例えばAlCuを含むことができる。誘電体支持層35の上部および下部に導体14、36を採用することは、応力のバランスを取り、向上された導通を提供することができる。例示された実施形態はまた、ブラックマスク構造体62を含み、それは、光を吸収するなどの様々な目的のために適合され得る。実施形態では、ブラックマスク62は、下部の静止電極間の信号を追加的にバス（bus）できる導電吸収体を含む、エタロンまたは干渉積層構造であり得る。図７Ｃおよび７Ｆに見られるように、機械層は可動電極に対する支持物として機能するか、または可動電極自体として機能することができる。従って、幾つかの実施形態では、可動電極および機械層は、同一の物理層であり得る。
【００４２】
図７Ａから７Ｆに示されるような実施形態では、干渉変調器は、変調器が配置される側とは反対側である透明基板20の前側から画像を見る直視デバイスとして機能する。これらの実施形態では、可動反射層14は、基板20とは反対の反射層側の干渉変調器の一部分を、機械層34を含めて光学的に遮蔽する。これにより、画像品質に悪影響を及ぼすことなく遮蔽領域を構成し動作させることが可能になる。例えば、このような遮蔽により図７Ｅのバス構造物44が可能になり、このバス構造物により、アドレス指定、およびこのアドレス指定の結果生じる移動などの変調器の電気機械特性から変調器の光学特性を分離することが可能になる。この分離可能な変調器の構成により、変調器の電気機械的態様および光学的態様のために用いられる構造設計および材料が、互いに独立して選択され機能することが可能になる。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示された実施形態は、可動反射層14の光学特性をその機械的特性から分離することにより導出される付加的な利益を有するが、それは機械層34によって行われる。これにより、可動反射層14に用いられる構造設計および材料が光学特性に関して最適化され、機械層34に用いられる構造設計および材料が所望の機械的特性に関して最適化されることが可能になる。
【００４３】
図８は、干渉変調器などの光学変調器に対する製造プロセスの一実施形態を示す。図示された全ての段階が必要とされるわけではなく、この方法が本発明の精神および範囲を逸脱することなく修正され得ることが理解されよう。このような段階は、図１および７に示される干渉変調器などを製造するためのプロセスに存在し得る。
【００４４】
図１、７および８に関して、プロセス70は、71で開始する。次の段階72では、光学積層16などの静止電極が基板20上に形成される。基板20は、ガラスまたはプラスチックを含む透明基板であり得る。プロセス70は71で開始すると示されているが、基板20は、例えば、光学積層16の効率的な形成を促進する洗浄段階などの、一つ以上の事前準備段階にさらされ得る。加えて、幾つかの実施形態では、基板20上に光学積層16を形成する前に、一つ以上の層が提供される。例えば、図７Ｆに関して、一実施形態では、光学積層16を形成する前に、ブラックマスク62が提供される。上記のように、干渉変調器のための光学積層16は、導電性、部分的に透明性、および部分的に反射性であり得、例えば、透明基板20上に一つ以上の層を堆積することによって、作られ得る。幾つかの実施形態では、層は平行ストリップにパターニングされ、ディスプレイデバイスの行電極を形成することができる。本明細書では、当業者には理解され得るように、「パターニングされる（patterned）」との用語は、本明細書ではマスキングおよびエッチングプロセスを呼ぶのに使用される。幾つかの実施形態では、光学積層16は、単数または複数の導電層を覆う絶縁または誘電体層を含む。
【００４５】
図８に示されるプロセス70では、段階73が続き、犠牲層が光学積層16上に形成される。犠牲層は、以下で説明されるように、ギャップを形成するために後に除去される（例えば、図７Ｆの61）。従って、犠牲層は、図７Ｆに図示される結果として生じる干渉変調器には示されない。光学積層16上への犠牲層の形成は、後続の除去後に所望のサイズを有するギャップ61を提供するために選択された厚さでの、モリブデン(Mo)または非晶質シリコンなどのフッ素でエッチング可能な材料の堆積を含むことができる。犠牲材料の堆積は、物理蒸着（PVD、例えばスパッタリングなど）、プラズマ化学気相蒸着（PECVD）、熱的化学気相蒸着（熱的CVD）、またはスピンコーティングなどの堆積技術を用いて実施され得る。
【００４６】
図８に示されるプロセス70では、段階74が続き、図７Ｆで示される支持柱60などの支持構造物が形成される。支持柱60の形成は、犠牲層をパターニングし、支持構造物の開口部を形成し、次いで材料（例えば、ポリマーまたは酸化ケイ素）を開口部に、PECVD、熱的CVD、またはスピンコーティングなどの堆積方法を用いて堆積する段階を含むことができる。幾つかの実施形態では、犠牲層に形成された支持構造物の開口部は、犠牲層および光学積層16の両方を貫通し、下部基板20まで広がり、故に支持柱60の下端は基板20に接触する。他の実施形態では、犠牲層に形成された開口部は、犠牲層を貫通するが、光学積層16は貫通せずに広がる。例えば、図７Ｄは、光学積層16と接触するプラグ42の下端を示す。
【００４７】
図８に示されるプロセス70では、段階75が続き、図７Ｆで示される機械層34などの機械層が形成される。機械層34は、一つ以上のパターニング、マスキング、および／またはエッチング段階とともに、例えば反射層（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など）の堆積などの一つ以上の堆積段階を採用することによって形成され得る。上記のように、機械層は導電性であり得、幾つかの実施形態では、可動電極として機能することができる（例えば、可動反射層14が機械層である図７Ａなど）。しかしながら、例えば、図７Ｄにおける可動反射層14のように、他の実施形態では、機械層34以外の別の層が可動電極として機能することができる。犠牲層は依然として、プロセス70の段階75で形成された部分的に作られた干渉変調器に存在するため、機械層34は典型的に、この段階では可動性ではない。犠牲層を含む部分的に作られた干渉変調器は、本明細書では、「解放されていない」干渉変調器と呼ぶことができる。
【００４８】
図８に示されるプロセス70では、段階76が続き、図７Ｆで示されるギャップ61などのギャップが形成される。ギャップ61は、段階73で堆積された犠牲材料などの犠牲材料をエッチャントにさらすことによって形成され得る。例えば、Mo、W、Taまたは多結晶若しくは非晶質シリコンなどのエッチング可能な犠牲材料は、ドライ化学エッチングによって、例えば、固体の二フッ化キセノン（XeF2）から生じた蒸気などのフッ素ベースの気体または蒸気のエッチャントに犠牲層をさらすことによって、除去され得る。当業者ならば認識するであろうが、犠牲層は、ギャップ61の周囲の構造物に対して典型的に選択的な材料を除去するのに効果的な時間にわたってさらされ得る。例えばウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなどの、他の選択的エッチング方法もまた使用され得る。犠牲層はプロセス70の段階76の間に除去されるため、可動反射層14および／または機械層34はこの段階で解放され、機械層34は機械的応力による打ち上げ高さ（launch height）によって、基板から離れて移動し始めることができる。加えて、機械層は、このような機械的応力などの様々な原因に応じて、このポイントで成形または湾曲を変化できる。結果として生じる、完全にまたは部分的に作られた干渉変調器は、本明細書では「解放された」または「打ち上げられた（launched）」干渉変調器と呼ぶことができる。示された方法は77で終わる。当業者は、多くの追加の段階が、示された手順の前、中間、または後に採用され得るが、簡便性のため省略していることを容易に理解するであろう。
【００４９】
解放時の機械層の打ち上げ高さを制御する能力が必要とされる。機械層は機械的応力により、解放時に基板から離れて移動し始めることができる。バイアス電圧が、機械層34を平坦化する手助けをするために、機械層34と光学積層16との間に印加され得るが、機械層34は、バイアスの印加後であっても、大体打ち上げ高さに等しい距離、基板から離れて移動した状態であり得る。従って機械層34は、バイアス下において、犠牲層の厚さプラス打ち上げ高さにほぼ等しいギャップ高さを有することができる。干渉変調器（IMOD）の実施形態では、ギャップ高さは特定の反射色に対応することがあるため、特定のギャップサイズに必要な犠牲層の厚さが製造および光学特性の観点から望ましくなるように、打ち上げ高さを制御することが望ましいことがある。例えば、厚い犠牲層は堆積するコストが高く、残留物なくエッチングするのが困難であり得、一方、薄い犠牲層は、均一に堆積するのが困難であり得る。加えて、大きな犠牲層の厚さは、作動位置にあるときに大きな機械層34の曲げ高さ（bending height）を作ることができ、それは、作動中に光学積層16と接触していない機械層の部分の明るさを増加させることができ、故に黒状態（black state）を低下させ、ディスプレイのコントラスト比、色域（gamut）、および色の飽和度を低減させる。従って、特定のギャップサイズに必要な犠牲層の厚さが望ましくないほど厚いときには打ち上げ高さを選択的に増加させる必要があり、特定のギャップサイズに必要な犠牲層の厚さが望ましくないほど薄いときには打ち上げ高さを選択的に減少させる必要がある。
【００５０】
加えて、解放後の機械層の成形および湾曲の改善された制御が必要である。図３を参照して上記で述べたように、干渉デバイスは、デバイスが状態を保持するように、バイアス電圧差にさらされ得る。バイアス電圧が機械層34と光学積層16との間に印加される実施形態において、バイアス電圧は、光学積層16に向かって機械層34を引き出すように働く静電気力を作る。好ましい実施形態では、緩和または開状態にある干渉デバイスは、バイアス下のとき、デバイスの光学特性が緩和状態で最適であるように、実質的に平坦である。従って、解放前に機械層を成形し、解放後およびバイアスの印加時に可動反射層14の成形および湾曲を制御する必要性が存在する。
【００５１】
さらに、可動機械層の成形および湾曲を制御し、作動位置と緩和位置との間で遷移するときに干渉デバイスのスイッチング特性を改善させる必要性がある。特に、図３に示すように、安定窓を増大させるように状態間で遷移するときにヒステリシス曲線において鋭い傾きを有すること、および作動および緩和状態における光学特性を改善させることが望ましい。IMODの一実施形態において、機械層は、画素の側面、中央および角に沿った機械層の一部分が実質的に同一の電圧で基板から解放され、故に作動位置から緩和するのを手助けするように成形される。
【００５２】
図９Ａから９Ｋは、一実施形態による、制御された機械層34の成形および湾曲を有する電気機械システムデバイスを形成するプロセスを示す。特定の部分および段階が干渉変調器の実施に適切であるとして記載されているが、他の電気機械システムの実施に対して、異なる材料が使用され、または一部分が修正され、省略され、または加えられ得ることが理解されよう。
【００５３】
図９Ａでは、ブラックマスク構造体62が基板20上に提供されている。基板20は、基板20を介して画像を見ることを可能にするガラスまたは透明ポリマー材料を含む様々な材料を含むことができる。ブラックマスク構造体62は、光学的に不活性な領域（例えば支持物の下または画素間など）において周辺光または迷光を吸収するように構成され、コントラスト比を増大させることによってディスプレイデバイスの光学特性を改善することができる。加えて、ブラックマスク構造体62は導電性であり得、電気的バス層（electrical bussing layer）として機能するように構成され得る。一実施形態では、行電極がブラックマスク構造体62に接続され、接続された行電極の抵抗を低下させる。
【００５４】
ブラックマスク構造体62は、図８に関連して上記で述べたように、堆積およびパターニング技術を含む様々な方法を用いて形成され得る。ブラックマスク構造体62は、一つ以上の層を含み得る。一実施形態では、ブラックマスク構造体62は、光吸収体として機能するMoCr層、SiO2層、反射体およびバス層（bussing layer）として機能するアルミニウム合金を含み、それぞれ、略30−80Å、500−1000Å、および500−5000Åの範囲の好ましい厚さを有する。層は、フォトリソグラフィ、および例えば、MoCrおよびSiO2層に対してはCF4および／またはO2、アルミニウム合金層に対してはCl2および／またはBC13から成るドライエッチを含む様々な技術を用いてパターニングされ得る。
【００５５】
図９Ａから９Ｋはブラックマスク構造体62を含むとして示されているが、当業者ならば、これが例示の目的にすぎず、本明細書に記載の機械層の湾曲および成形を制御する方法がブラックマスク構造体62を欠くプロセスにも同等に適用可能であることを認識するであろう。特に、さらに詳細に以下で説明されるように、解放後の機械層34の成形および湾曲を制御するために、機械層においてキンクを形成する様々な方法が存在する。しかしながら、示した方法では従来的に、キンクを規定するために、別個のパターニング段階の代わりに他の機能層を採用する。
【００５６】
図９Ｂは、基板20上に成形構造体80を提供する段階を示す。成形構造体80は、SiO2などのバッファ酸化物を含むことができるが、それは、バス（bussing）またはブラックマスク構造体62間のギャップを充填することによって、基板を横切って相対的に平坦なプロファイルを維持する手助けをする。一実施形態では、成形構造体80は、略100−6000Åの範囲の厚さを有する。成形構造体80の厚さは、解放されていない機械層において応力を作るために選択され得るが、それは、解放時に所望の打ち上げ高さを作る。上記のように、所与の所望のギャップ高さに対する犠牲層に必要な厚さは、解放時の機械層の打ち上げ高さを調整することによって制御され得るが、それは代わりに、成形構造体80によって影響を受け得る。特に、成形構造体80は、以下で詳細に説明するように、機械層におけるキンクを形成するために使用され得る。成形構造体80の厚さは、キンクの相対的な上昇および落下部分の高さを調整するのに使用され得、故に機械層における応力を制御し、所望の打ち上げ高さを達成する。示された例では、成形構造体80の厚さは、上昇部分91に影響を与え（図9K参照）、一方、ブラックマスク62の厚さは、落下部分92に影響を与える（図9K参照）。従って、容易に堆積され得、機械層34の大きな曲げ高さを作らない犠牲層の厚さが選択され得る。機械層の大きな曲げ高さは、作動中に光学積層16と接触していない機械層の部分の明るさを増加させることができ、故に黒状態（black state）を低下させ、ディスプレイのコントラスト比、色域（gamut）、および色の飽和度を低減させる。成形構造体80は、図８に関して上記で詳細に説明したように、堆積およびパターニングなどによる様々な技術を用いて形成され得る。
【００５７】
成形構造体80は、以下に説明するように、機械層34にキンクを形成するために使用され得る。特に、機械層を含む一つ以上の層は、成形構造体80上に堆積され得、故に成形構造体80の一つ以上の幾何学的特徴を実質的に複製する。例えば、図９Ｂに示すように、成形構造体80はブラックマスク構造体62に重なることができ、故に突起81を形成する。突起81は、以下でさらに詳細に述べるように、続いて堆積された機械層34などの等角層において上方へ広がるウェーブまたはキンクを作ることができる。
【００５８】
図９Ｃおよび９Ｄは、誘電体構造82の提供段階およびパターニング段階を示す。誘電体構造82は、例えば、SiONおよび／または窒化ケイ素または酸化ケイ素などの別の誘電体材料などを含むことができる。一実施形態では、誘電体構造82の厚さは、略3000−5000Åの範囲にある。しかしながら、当業者は認識し得るように、誘電体構造82は所望の光学特性に応じた様々な厚さを有することができる。幾つかの実施形態では、例えばブラックマスク構造体62がバス信号として機能する実施形態において、誘電体構造は、例えばルーティングおよび行電極層がブラックマスク構造体62に到達できるように、ブラックマスク構造体62上の一部分が除去され得る。図９Ｄに示すように、誘電体構造は、突起81が誘電体層においてキンクを作るように等角であり、それは、図９Ｆ−９Ｋに示されるように、続いて堆積される層まで伝播することができる。
【００５９】
図９Ｅは、誘電体構造82上への光学積層16の提供段階を示す。図１に関して上記で述べたように、光学積層16は典型的に幾つかの層を含み、それは、インジウムスズ酸化物（ITO）などの光学的透明導体、クロムなどの部分的反射光吸収体層、および透明誘電体を含むことができる。一実施形態では、光学積層16は、略30−80Åの範囲にある厚さを有するMoCr層、略50−150Åの範囲にある厚さを有するAlOx層、および略250−500Åの範囲にある厚さを有するSiO2層を含む。別個の透明導体は、薄い半透明吸収層が光学積層16に十分な導電性を提供する働きをし、静電操作に対する静止電極として機能するように、ブラックマスク構造体62をアレイの画素内のバス信号に採用することを容認して省略され得る。光学積層16は故に、導電性、部分的に透明性、および部分的に反射性であり得る。吸収層は、様々な金属、半導体、および誘電体などの部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分的反射層は、一つ以上の層から形成され得、各層は、単一の材料または材料の組み合わせから形成され得る。幾つかの実施形態では、光学積層16の層は平行ストリップの形にパターニングされ、図１に関して上記で述べたように、ディスプレイデバイスで行電極を形成することができる。図９Ｅに示すように、光学積層16の一つ以上の層は、ブラックマスク62に物理的かつ電気的に接触し得る。
【００６０】
図９Ｆ−９Ｇは、光学積層16上への犠牲層84の提供段階およびパターニング段階を示す。犠牲層84は典型的に、後に除去され、ギャップ（例えば、図７Ｆの61）を形成する。光学積層16への犠牲層84の形成は、図８に関して上述したように、堆積段階を含むことができる。加えて、犠牲層84は、一つ以上の層を含むように、または異なる厚さの層を含むように選択され得、多数の共鳴光ギャップを有するディスプレイデバイスの形成を手助けする。IMODアレイに対し、各ギャップサイズは異なる反射光を示すことができる。さらに、幾つかの実施形態では、異なる機能の多数の層は、犠牲層（例えば、図７Ｄにおける可動反射層14）の上または間に提供され得る。図９Ｇに示すように、犠牲層は、以下で説明するように、支持柱の形成を手助けするために、ビア83を形成するようにパターニングされ得る。
【００６１】
図９Ｈ−９Ｉは、支持柱60を形成するための支持層85の提供段階およびパターニング段階を示す。支持層85は、例えばSiO2および／またはSiONを含むことができ、支持層85は、CF4を含むドライエッチを用いるなどの様々な技術によって、ビア83に支持柱60を形成するようにパターニングすることができる。
【００６２】
図９Ｊ−９Ｋは、犠牲層上に機械層34を提供する段階および機械層をパターニングする段階を示す。機械層34は、一つ以上の層を含むことができ、例えば、導電層36、支持層35、可動反射層14である。一実施形態では、支持層は例えばSiONの誘電体層である。可動反射層14および導電層36は、例えば金属材料（例えば、略0.5重量%のCuを有するAlCu）を含むことができる。誘電体支持層35の上部および下部の導体14、36は、応力のバランスを取り、向上された導通を提供することができる。しかしながら、機械層は、可動反射層14などの単一層を含むことができる（例えば図７Ａ）。当業者は、機械層34が電気機械システムデバイス機能に応じて様々な層を含み得ることを認識するだろう。例えば機械層は、可動電極として機能するか（例えば図７Ａ）、または可動電極を支持する（例えば図７Ｄ）ように構成され得る。
【００６３】
当業者ならば、シーケンスおよび図面の例示の目的が単純化のためであり、本明細書で教示される原理および利点に関連しない幾つかの詳細を省略していることを認識するであろう。例えば、色干渉ディスプレイシステムにおいて、多数の異なるデバイスは、例えば、赤、緑および青を干渉的に高めるために、異なるギャップサイズを有することができる。同様に、３つの異なる機械層の材料または厚さは、３つの異なるギャップサイズにおいて機械層を折り畳むための同一の作動電圧の使用を可能にするために採用され得る。
【００６４】
図９Ｋは、犠牲層84の除去前の干渉デバイスを示す。犠牲層は、図８に関連して上述したように、このポイントで様々な方法を用いて除去され得る。解放の後、機械層34は打ち上げ高さによって基板から離れて移動し始めることができ、このポイントで機械的応力などの様々な原因に応じ、成形および湾曲を変化することができる。等角的に形成された介在層とともに、成形構造体80上に、特に突起81上に機械層34を提供することによって、キンク90が機械層34に形成される。キンク90の幾何学的特徴は、成形構造体80の形状を変えることによって制御され得る。
【００６５】
本発明の一実施形態では、キンク90は、機械層34の解放時の「打ち上げ」効果を制御するために成形される。成形構造体80の形状を選択することによって、キンクの上昇および落下部分の高さおよび形状が操作され得、故に機械層34における応力を制御する。従ってキンク90は、解放時の機械層の打ち上げ高さを制御するために成形され得る。打ち上げ高さの制御により、製造および光学特性の観点から望ましい特定のギャップサイズに必要な犠牲層の厚さの選択が可能になる。
【００６６】
加えて、キンク90は、バイアス下のとき機械層34を成形するのに採用され得る。上記のように、干渉デバイスは、デバイスが状態を維持するように、バイアス電圧差にさらされ得る。一実施形態では、キンク90は解放後の機械層の湾曲を制御するために成形され、故に機械層がバイアス下のとき実質的に平坦になる。
【００６７】
別の実施形態では、キンク90は、機械層の湾曲を制御するように成形され、作動位置と緩和位置との間で遷移するときに干渉デバイスのスイッチング特性を改善させる。特に、図３に示すように、ディスプレイの実施形態において、状態間で遷移するときにヒステリシス曲線において鋭い傾きを有することが望ましく、安定窓を増大させ、作動および緩和状態における光学特性を改善させる。従って、機械層34は、画素の側面、中央および角に沿った機械層34の一部分が実質的に同一の電圧で基板から解放され、故に作動位置から緩和するのを手助けするように成形され得る。好ましい実施形態では、機械層がバイアス下にないとき、鏡湾曲が下に凹になるように選択される。特定のプロセスに対し、下に凹の湾曲は作動位置から機械層が緩和する手助けをすることができ、機械層がバイアス下にないとき、平坦または上に凹の湾曲を有する機械層と比較して、ヒステリシス曲線において改善された傾きを有することができる。
【００６８】
図示されたキンク90は、上昇部分91および落下部分92を含む。機械層34が緩和位置にあるとき、上昇部分91はギャップ61から離れて広がり、落下部分92はギャップ62に向かって広がる。上昇部分91の高さおよび落下部分92の高さは、解放前の機械層34における機械的応力を制御するように選択され得る。例えば、上昇部分91および落下部分92は、接触点を通って引かれた線が実質的に機械層34と平行であるように、機械層34が緩和位置にあるときと等しい高さの点において機械層34と接触することができる。一実施形態では、上昇部分91は、落下部分92から略5μm未満の厚さの間隔を置かれる。別の実施形態では、キンク90は、上昇部分91、落下部分92、およびキンク90と隣接した機械層の部分に沿って実質的に等しい機械層の厚さを有する。さらに別の実施形態では、上昇および落下部分の高さは実質的に等しくなるように選択され、故に解放されていない機械層34におけるエッジ応力のバランスを取る。上昇部分91および落下部分92は接触していないように示されるが、幾つかの実施形態では、上昇および落下部分は介在平坦域なく接触できる。
【００６９】
以下で説明される図１０Ａおよび１０Ｅにおける平面図から明らかになるように、キンク90は、一つ以上の支持柱60の一部分を集合的に囲むように構成され得る。例えば、一つ以上のキンク90の部分は、一つ以上の支持柱60に非常に接近して、例えば、略5μm未満、または支持柱の略幅未満で、デバイス（例えば、IMODディスプレイのための画素）のエッジ付近に配置され得、支持柱60の一つ以上の側面を囲むように構成され得る。
【００７０】
一実施形態では、キンク90の高さは、略100−6000Å、より具体的には400−5000Åの範囲になるように選択される。別の実施形態では、キンクの幅は、略0.2μm−5μm、より具体的には略0.5μm−2μmの範囲になるように選択される。
【００７１】
図９Ａ−９Ｋに記載されたプロセスは、機械層34におけるキンク90の１つの形成方法を示す。図９Ａ−９Ｋに示された方法は、下層における突起上に機械層を堆積することによって機械層34にキンクを形成する段階を記載するが、当業者ならば、キンクを形成する多くの代替的な方法が可能であることを認識するであろう。一実施形態では、成形構造体が初めに活性デバイス領域に形成され、例えばブラックマスク構造体などの別の層が、続いて成形層のエッジに重なるように形成され、故に図９Ａ−９Ｋの突起と同じ位置に突起を形成する。別の実施形態では、成形構造体（例えば、図１１Ａ−１１Ｃにおける102）とブラックマスク構造体62との間のギャップは、以下で図１１Ａ−１１Ｃに関連して詳細に説明されるように、続いて堆積される機械層に、下方に広がるキンクを作ることができる。さらに別の実施形態では、２つ以上の層の重なりまたはギャップが用いられるのではなく、例えば犠牲層などの単一層が堆積されパターニングされ得る。さらに別の実施形態では、機械層がパターニングされてキンクを形成する。当業者ならば、キンクが本明細書に記載されたものと実質的に同様の形状を有して形成される多種多様の方法が存在することを認識するであろう。
【００７２】
図１０Ａは、一実施形態による干渉デバイスアレイの上面図を示す。図示されたデバイスアレイ96は、支持柱60と、機械層から形成された列電極97とを含む。支持柱60の幅、位置、および密度は、様々な因子に応じて変化することができる。一実施形態では、支持柱60は略5−20μmの幅を有する。加えて、支持柱間の間隔は、所望の光学特性およびプロセスノードを含む様々な因子に応じて変化することができる。一実施形態では、隣接する支持柱間の間隔は、略20−300μmの範囲になるように選択される。
【００７３】
列電極97は、図１に関連して上述したように、アレイのアドレス指定に使用され得る。加えて、列電極97はスロット99を含むことができるが、それは、同一列内で隣接するIMODデバイス（例えば画素またはサブ画素）との接続を機械的に切るために使用され得る。デバイスアレイ96に対する行電極は、列電極97と交差して伸び、図９Ｅ−９Ｋに見られる光学積層16によって形成される。列電極と行電極との交差点は、個々の電気機械システムデバイスの境界または活性領域を規定することができ、IMODの具現化に対し画素を表示する。図１０Ａに示されるように、列電極97は、キンク90などのキンクを含むことができる機械層34から形成され得る。
【００７４】
キンク90は、支持柱60に対して様々な距離および方向で配置され得る。一実施形態では、キンク90は、略5μm未満、支持柱60から間隔を置かれる。別の実施形態では、キンク90は、支持柱60の略最短横寸法未満、支持柱60から間隔を置かれる。キンク90は、離散形状のセットを含むことができるか、または図１０Ａに示されるように、キンク90は、支持柱60の側面に沿った細長いレールの形状をとることができる。一実施形態では、一つ以上のキンクは、支持柱60の周辺の略25パーセントを超えて、集合的に囲む。図10Aに示されるように、一実施形態では、キンク90は、各画素に対する機械層部分の周辺の周りの閉鎖形状を含むことができる。別の実施形態では、キンク90は、線、曲線、折れた形状、または離散点のセットを含む。
【００７５】
一実施形態では、キンク90はブラックマスク構造体62（図９Ｋ）上に形成される。より具体的には、キンクはブラックマスク構造体62のエッジの略5μm内に形成される。例示の実施形態では、キンク90はブラックマスク構造体62のエッジをまたぐ。
【００７６】
図１０Ｂは、図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿った図１０Ａの干渉デバイスアレイの干渉デバイスの断面図を示す。図示される干渉デバイス100は、支持柱60と、機械層34と、キンク90と、基板20上に形成された光学積層16とを含む。図９Ｋに示される機械層34と対照的に、図示された機械層34は解放されている、つまり、犠牲層が除去されている。キンク90の成形は、解放時に下に凹の湾曲を有する機械層34をもたらす結果となる。加えて、図示された干渉デバイス100では、上昇部分91および落下部分92の高さは実質的に等しくなるように選択され、故にキンク90の反対エッジ間のエッジ応力のバランスを取る。
【００７７】
図１０Ｃは、バイアス下の図１０Ｂの干渉デバイスの断面図を示す。図３に関連して上述したように、開または非作動状態において、電気機械システムデバイス（例えば干渉変調器デバイス）がバイアス電圧にさらされ得る。図示された可動反射層14は、バイアス下のとき緩和状態において実質的に平坦であり、故にデバイスの光学特性は緩和または閉状態で最適になる。可動反射層14の実質的な平坦性は、キンク90によってもたらされた成形の結果である。キンク90がない場合、機械層34の湾曲は解放時に上に凹であり得、故にバイアスの印加によって修正可能でない。従って、キンク90は、例えば干渉デバイスの光学特性などを改善するために採用され得る。
【００７８】
図１０Ｄは、図１０Ａの線１０Ｄ−１０Ｄに沿った図１０Ａの干渉デバイスアレイの２つの干渉デバイスの境界における断面図を示す。図のように、第１干渉デバイス100aは、機械層34に形成されたキンク90aを含む。機械層34は、光学積層16上につるされ、ギャップ61aを形成する。同様に、第２干渉デバイス100bは、機械層34に形成されたキンク90bを含むことができ、それはギャップ61bによって光学積層上につるされ得る。図示されるキンク90a、90bは、例えば成形層80およびブラックマスク62の重なりから、図９Ａ−９Ｋに関連して上述されたのと同様の方法で形成され得る。従って、支持柱から離れた領域であっても、例えば、解放時の機械層の打ち上げ高さおよび湾曲の制御を手助けするために、一つ以上のキンクが機械層に形成され得る。
【００７９】
図１０Ｅは、一実施形態による干渉デバイスアレイの上面図を示す。図示されたデバイスアレイ96は、支持柱60と、機械層から形成された列電極97およびスロット99とを含む。支持柱60の幅、位置および密度は、図10Aに関連して上述されたように、様々な因子に応じて変化することができる。機械層はさらに、以下でさらに詳細に説明されるように、キンクおよびエッジ93を含む。
【００８０】
図１０Ｅに示されるように、一つ以上のキンクは支持柱60の周辺を集合的に囲むことができる。例えば、第１キンク90c、第２キンク90d、第３キンク90e、および第４キンク90fが支持柱60の周辺を囲むことができる。第１、第２、第３、および第４キンク90c−fが支持柱の周辺の略50％を囲むように示されているが、キンクのサイズまたは数は、より多くの支持柱の周辺を囲むか、またはほとんど囲まないように変化され得る。図１０Ａに関連して上述したように、キンクは、線、曲線、折れた形状、または離散点のセットを含むことができる。
【００８１】
図１０Ｆは、図１０Ｅの線１０Ｆ−１０Ｆに沿った図１０Ｅの干渉デバイスアレイの２つの干渉デバイスの境界における断面図を示す。図のように、第１干渉デバイス100cは、ギャップ61cを形成するために光学積層16上につるされた機械層34の一部を含み、第２干渉デバイス100dは、ギャップ61dを形成するために光学積層16上につるされた機械層34の一部を有する。図１０Ｄに示された干渉デバイスと対照的に、干渉デバイス100c、l00dの図示された部分はキンクを含まない。むしろ、デバイス100c、100dはそれぞれ、下層の加工から生じる落下エッジ93のみを含む（成形層80はこの領域で画素を横切って広がる）。
【００８２】
図１１Ａ−１１Ｃは、別の実施形態による制御された機械層34の成形および湾曲を有する干渉デバイスを形成するためのプロセスを示す。図１１Ａ−１１Ｃのプロセスから生じる機械層34の上に凹の形状は幾つかの光学的用途において最適とはなり得ないが、この方法で機械層の湾曲を成形する能力が有益であり得る。例えば、幾つかの用途では、上に凹の機械層の成形が望ましいことがある。加えて、材料および／またはプロセスノードの特性が解放後に機械層に下に凹となる動きをもたらす場合、下方に広がるキンク106の包含は、その動きを相殺することがある。下に凹の動きを修正するのに必要なバイアス電圧が回路またはシステムレベルの観点から望ましくないほどに大きいとき、これは望ましくあり得る。さらに、下方に広がるキンク106は、解放時の機械層の移動を制御するのに利用され得るが、それは上述したように、特定のギャップ高さに必要な犠牲層の厚さに影響を与えることができる。
【００８３】
図１１Ａでは、成形構造体102が堆積されパターニングされている。成形構造体102は形成されパターニングされ得、図９Ｂに関連して上述された成形構造体80と同様の構造的および材料特性を有する。成形構造体102は、以下でさらに詳細に説明されるように、機械層34において下方に広がるキンクを形成するために使用され得る。図１１Ａには示されていないが、一実施形態では、略50−150Åの範囲の厚さを有するA1Ox層などの追加層が、成形構造体102を提供する前に堆積される。追加層は例えば、成形構造体102のパターニングにおいてエッチストップとして機能する。図１１Ａにはまた、基板20および成形構造体102上に堆積された層102が示される。その層は例えば、A1Oxを含むことができ、例えば略50−150Aの厚さを有することができ、また、上部層のパターニングにおいてエッチストップとして機能することができる。
【００８４】
図１１Ｂでは、ブラックマスク構造体62が基板20上に提供されている。この加工段階の詳細は、図９Ａに関連して上述されたものと同様である。ブラックマスク構造体62は、ディスプレイデバイスの光学特性を改善させるために周辺光または迷光を吸収するように構成され得、および／またはその構造体は、電気的バス層として機能するように構成され得る。一実施形態では、ブラックマスク構造体62の厚さは、アレイの大部分が平坦面を有するように、成形構造体102の厚さと実質的に等しい。
【００８５】
図１１Ｂに示すように、成形構造体102およびブラックマスク構造体62は、横方向のギャップまたはバリー101によって間隔を置かれ得る。ギャップ101は、図９Ａ−９Ｋに関連して上述されたものと同様の方法で、機械層において下方に広がるキンクを形成するために使用され得る。特に、機械層34が形成される機械層を含む一つ以上の層は、成形構造体102およびブラックマスク構造体62上に堆積され得、故に成形またはブラックマスク構造体の一つ以上の幾何学的特徴を実質的に複製する。
【００８６】
図１１Ｃでは、干渉デバイスが、図９Ｂ−９Ｋに関連して上述されたものと同様の段階を用いて図１１Ｂで示された点から作られている。図のように、下方に広がるキンク106が解放されていない機械層34に形成されている。キンク106は、機械層34の湾曲を制御し、解放時の支持柱60のチップに対して機械層34の垂直の移動量を低減するように成形され得る。キンク106は、上昇部分107および落下部分108を含む。
【００８７】
図１２Ａは、解放後、つまり犠牲層の除去後の図１１Ｃの干渉デバイスの断面図である。示された干渉デバイスは、支持柱60と、機械層34と、キンク106と、基板20上に形成された光学積層16とを含む。図１１Ｃに示された機械層34とは対照的に、図示された機械層34が解放されている。キンク106の成形は、解放時に上に凹の湾曲を有する機械層34をもたらしている。加えて、図示された干渉デバイス100では、上昇部分107および落下部分108の高さは実質的に等しくなるように選択され得、故にキンクの反対端間のエッジ応力のバランスを取り、支持柱60のチップに対する機械層34の移動を最小化させる。
【００８８】
図１２Ｂは、バイアス下の図１２Ａの干渉デバイスの断面図を示す。図示された機械層34は、バイアス電圧の印加後に上に凹である。機械層の成形は幾つかの光学用途において最適ではないことがあるが、下向きの鏡（mirror）を成形する能力は、上記で詳細に説明したように有益であり得る。
【００８９】
記載された実施形態は、干渉変調器デバイスとの関連で示されていることが多いが、当業者には、本明細書の教示が多種多様の電気機械システムデバイスに適用可能であることが認識されよう。
【００９０】
様々な他の省略、追加および修正が本発明の範囲を逸脱することなく上記の方法および構造に対してなされ得ることが、当業者には認識されよう。添付の特許請求の範囲によって規定されるように、全てのこのような修正および変更は本発明の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
12、12a、12b  干渉変調器
14、14a、14b  可動反射層
16、16a、16b  光学積層
18  柱
19  ギャップ
20  基板、透明基板
21  プロセッサ
22  アレイドライバ
24  行ドライバ回路
26  列ドライバ回路
27  ネットワークインターフェース
28  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイアレイ、パネル
32  繋ぎ線
34  機械層
35  支持層
36  導電層
40  ディスプレイデバイス
41  ハウジング
42  プラグ
43  アンテナ
44  バス構造物
45  スピーカ
46  マイクロフォン
47  トランシーバ
48  入力デバイス
50  電源
52  コンディショニングハードウェア
60  支持柱
61、61a、61b、61c、61d  ギャップ
62  ブラックマスク構造体
80、102  成形構造体
81  突起
82  誘電体構造
83  ビア
84  犠牲層
85  支持層
90、90a、90b、90c、90d、90e、90f、106  キンク
91、107  上昇部分
92、108  落下部分
93  エッジ
96  デバイスアレイ
97  列電極
99  スロット
100、100a、100b、100c、100d  干渉デバイス
101  バリー
【図１】
2013529140.tif 000003
【図２】
2013529140.tif 000004
【図３】
2013529140.tif 000005
【図４】
2013529140.tif 000006
【図５Ａ】
2013529140.tif 000007
【図５Ｂ】
2013529140.tif 000008
【図６Ａ】
2013529140.tif 000009
【図６Ｂ】
2013529140.tif 000010
【図７Ａ】
2013529140.tif 000011
【図７Ｂ】
2013529140.tif 000012
【図７Ｃ】
2013529140.tif 000013
【図７Ｄ】
2013529140.tif 000014
【図７Ｅ】
2013529140.tif 000015
【図７Ｆ】
2013529140.tif 000016
【図８】
2013529140.tif 000017
【図９Ａ】
2013529140.tif 000018
【図９Ｂ】
2013529140.tif 000019
【図９Ｃ】
2013529140.tif 000020
【図９Ｄ】
2013529140.tif 000021
【図９Ｅ】
2013529140.tif 000022
【図９Ｆ】
2013529140.tif 000023
【図９Ｇ】
2013529140.tif 000024
【図９Ｈ】
2013529140.tif 000025
【図９Ｉ】
2013529140.tif 000026
【図９Ｊ】
2013529140.tif 000027
【図９Ｋ】
2013529140.tif 000028
【図１０Ａ】
2013529140.tif 000029
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2013529140.tif 000032
【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2013529140.tif 000036
【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の光吸収構造体と、
作動位置および緩和位置を有する可動層と、
前記可動層を支えるための前記基板上の支持構造体であって、前記支持構造体は、折り畳みギャップを規定するために、前記可動層が前記基板から間隔を置かれるように構成される、支持構造体と、を含み、
前記可動層は、前記支持構造体と隣接したキンクを含み、前記キンクは、上昇部分および落下部分を含み、前記上昇部分は前記ギャップから離れて広がり、前記落下部分は前記ギャップに向かって広がり、前記キンクは前記光吸収構造体と重なる、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項２】
前記キンクは、略５μm未満、前記支持構造体から間隔を置かれる、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記基板と前記折り畳みギャップとの間に配置された静止電極をさらに含む、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記静止電極は光学積層である、請求項３に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記可動層は、前記ギャップに面する底部反射面をさらに含み、前記光学積層および前記可動層の前記底部反射面は干渉変調器（ＩＭＯＤ）を形成する、請求項３に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項６】
バイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに含み、前記バイアス電圧が印加されるとき、前記機械層の少なくとも一部が前記基板と実質的に平行である、請求項５に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記キンクは前記基板から離れて広がる、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記キンクは前記可動層を第１部分と第２部分とに分け、前記第１部分は前記支持構造体と前記キンクの上昇部分との間に配置され、前記上昇部分、前記落下部分、前記第１部分、および前記第２部分に沿った前記可動層の厚さは実質的に等しい、請求項７に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記キンクの上昇部分は、略5μm未満の幅によって前記キンクの落下部分から間隔を置かれる、請求項８に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記上昇部分は、第１接合点で前記第１部分と接触し、前記落下部分は、第２接合点で前記第２部分と接触し、前記第１接合点と前記第２接合点を通る線は、前記可動層が緩和位置にあるとき、前記第１部分および前記第２部分に対して実質的に平行である、請求項８に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１１】
前記キンクの第１部分は、前記支持構造体の第１側面に沿って引き伸ばされ、前記第１側面は前記支持構造体の周辺に沿っている、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１２】
一つ以上の追加のキンクをさらに含み、前記キンクおよび前記一つ以上の追加のキンクは、前記支持構造体の周辺の略２５パーセントを超えて取り囲む、請求項１１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１３】
前記キンクは閉鎖形状を含み、前記閉鎖形状の側面は、前記可動層と接触する前記支持構造体の前記第１側面と実質的に平行である、請求項１１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１４】
前記可動層は第１導電層と、第２導電層と、支持層とを含み、前記支持層は前記第１および第２導電層の間に配置される、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１５】
前記キンクは、前記基板に向かって広がる、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１６】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成される、プロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、
をさらに含む、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１７】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送るように構成されたコントローラと、
をさらに含む、請求項１６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１８】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含む、請求項１７に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１９】
前記キンクは、前記支持構造体の幅未満、前記支持構造体から間隔を置かれる、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２０】
前記光吸収構造体はブラックマスクを含む、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２１】
前記キンクは、前記光吸収構造体と部分的に重なる、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２２】
基板と、
前記基板手段上の光吸収手段と、
緩和および作動位置を有する変形可能手段と、
前記変形可能手段を支え、折り畳みギャップによって前記基板から前記変形可能手段の間隔を置くための支持手段と、を含み、
前記変形可能手段は、前記変形可能手段の湾曲を方向付けするための手段を含み、前記湾曲を方向付けするための手段は前記光吸収手段と重なる、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項２３】
前記湾曲を方向付けするための手段は、略５μｍ未満、前記変形可能手段を支えるための手段から間隔を置かれる、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２４】
前記湾曲を方向付けするための手段は、前記変形可能手段を支えるための手段の幅未満、前記変形可能手段を支えるための手段から間隔を置かれる、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２５】
前記湾曲を方向付けするための手段は、前記変形可能手段が前記緩和位置にあるとき、前記変形可能手段の湾曲を前記基板手段から離れて方向付けるように適合される、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２６】
前記湾曲を方向付けするための手段は、前記変形可能手段を支えるための手段の側面に沿って伸びる細長いレールを含み、前記側面は前記変形可能手段を支えるための手段の周辺に沿っている、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２７】
前記湾曲を方向付けするための手段は、前記基板から離れて広がるキンクを含む、請求項２６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２８】
前記基板と前記折り畳みギャップとの間に配置された固定電極と、前記固定電極と前記変形可能手段との間にバイアス電圧をかけるための手段と、をさらに含み、前記湾曲を方向付けするための手段はさらに、前記バイアス電圧がかけられるとき、前記変形可能手段の少なくとも一部の平坦性を保証するように構成される、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２９】
前記湾曲を方向付けするための手段は、前記光吸収手段と部分的に重なる、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３０】
前記光吸収手段はブラックマスクを含む、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３１】
前記変形可能手段を支えるための手段は支持構造体を含み、
前記変形可能手段は可動層を含み、
前記湾曲を方向付けするための手段はキンクを含み、上昇部分および落下部分を含み、前記上昇部分は前記ギャップから離れて広がり、前記落下部分は前記ギャップに向かって広がる、請求項２２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３２】
基板を提供する段階と、
前記基板の少なくとも一部上に光吸収構造体を堆積する段階と、
前記基板の少なくとも一部上に支持層を堆積する段階と、
少なくとも前記支持層から支持柱を形成する段階と、
前記支持柱に隣接するキンクを有する可動層を提供する段階であって、前記キンクは上昇端および落下端を含み、前記キンクは前記光吸収構造体と重なる、段階と、
前記基板上にギャップを規定するために、前記支持柱を有する前記可動層を支える段階と、
を含む、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスにおいて可動層を成形する方法。
【請求項３３】
突起を形成するために、前記基板の少なくとも一部上に成形層を堆積する段階をさらに含み、前記可動層が堆積されるときに前記キンクが前記突起上の前記可動層に形成されるように、前記突起上に等角的可動層を堆積する段階をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記成形層の一部および前記光吸収構造体の一部は、前記突起を形成するために重なるように構成される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記突起は、前記成形層の一部上に前記光吸収構造体の一部を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記突起は、前記光吸収構造体の一部上に前記成形層の一部を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記支持層に隣接して、かつ前記成形層および前記光吸収構造体の少なくとも一部上に犠牲層を堆積する段階であって、前記犠牲層を堆積する段階は、前記可動層を堆積する段階の前に実施される、段階と、
前記犠牲層を除去する段階と、
をさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記光吸収構造体はブラックマスクを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記キンクは前記ブラックマスクと部分的に重なる、請求項３８に記載の方法。
【国際調査報告】
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