(57)【要約】本開示は、投影ディスプレイ用の高速スイッチングミラーアレイを製作する方法を示す。ミラーは、下地のスプリング支持体に接続された中間にビア(via)を有していないため、既存の技術のように、脚またはビアからの光散乱を有していないことに起因して、改善したコントラスト比が得られる。支持コンタクトが存在しないため、ミラーはより小型に製作でき、より高密度のディスプレイを製作するために使用できるより小型な画素を製作できる。さらに、支持するスプリング支持体からの復元力が存在しないため、ミラーは、定位置のままで、付着に起因して一方向または他の方向に向く。このことは、ミラーを定位置に保持するための電圧を使用する必要がないことを意味する。このことは、ディスプレイを動作させるのに必要な電力が少ないことを意味する。
2013502622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳデバイスをＳＲＡＭメモリセルの上に製造する方法であって、
導電層を、第１犠牲層および１つ又はそれ以上の導電電極の上に堆積することと、
第２犠牲層を導電層の上に堆積することと、
第１犠牲層、導電層および第２犠牲層を空洞内に包囲することと、
第２犠牲層および第１犠牲層を除去して、導電層を空洞内で解放し、その結果、導電層は、支柱の上に載った状態で１つ又はそれ以上の導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーを形成することと、
空洞を封止することと、を含む方法。
【請求項２】
空洞は、透明ウインドウと境界を接している請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１窒化チタン層を基板の上に堆積することと、
第１窒化チタン層をパターニングすることと、
第１窒化チタン層をエッチングすることとと、
第２窒化チタン層を、エッチングした第１窒化チタン層の上に堆積することと、
第２窒化チタン層をパターニングすることと、
第２窒化チタン層をエッチングして、該１つ又はそれ以上の導電電極を形成することと、
第１犠牲層を、該１つ又はそれ以上の導電電極の上に堆積することと、
第１犠牲層をパターニングすることと、
第１犠牲層をエッチングすることと、
導電層を、エッチングした第１犠牲層の上に堆積することと、
第２犠牲層を導電層の上に堆積することと、
透明層を第２犠牲層の上に堆積して、第２犠牲層、導電層、第１犠牲層および該１つ又はそれ以上の導電電極を封入することと、
透明層を通る孔をエッチングすることと、
第２犠牲層および第１犠牲層をプラズマエッチングして、分離した浮動ロッカーを形成することと、
孔を充填して空洞を封止することと、をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
導電層は、窒化チタンを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
窒化チタンの上にアルミニウムをさらに含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
該１つ又はそれ以上の導電電極は、窒化チタンを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
該１つ又はそれ以上の導電電極は、透明導電材料を含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
導電層を、第１犠牲層および複数の導電電極の上に堆積することと、
導電層をパターニングして、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントを形成することと、
第２犠牲層を、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントの上に堆積することと、
第１犠牲層、第１ミラーエレメント、第２ミラーエレメントおよび第２犠牲層を、隣接する空洞内に包囲することと、
第２犠牲層および第１犠牲層を除去して、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントを空洞内で解放し、その結果、第１ミラーエレメントは、第１支柱の上に載った状態で、複数の導電電極のうちの第１導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーとなり、そして、第２ミラーエレメントは、第２支柱の上に載った状態で、複数の導電電極のうちの第２導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーとなることと、
空洞を封止することと、を含む方法。
【請求項９】
第１窒化チタン層を基板の上に堆積することと、
第１窒化チタン層をパターニングすることと、
第１窒化チタン層をエッチングすることとと、
第２窒化チタン層を、エッチングした第１窒化チタン層の上に堆積することと、
第２窒化チタン層をパターニングすることと、
第２窒化チタン層をエッチングして、該複数の導電電極を形成することと、
第１犠牲層を、該複数の導電電極の上に堆積することと、
第１犠牲層をパターニングすることと、
第１犠牲層をエッチングすることと、
第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントを形成することと、
第２犠牲層を、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントの上に堆積することと、
透明層を第２犠牲層の上に堆積して、第２犠牲層、第１ミラーエレメント、第２ミラーエレメント、第１犠牲層、および１つ又はそれ以上の電極を封入することと、
透明層を通る孔をエッチングすることと、
第２犠牲層および第１犠牲層をプラズマエッチングして、分離した第１浮動ロッカーおよび分離した第１浮動ロッカー形成することと、
孔を充填して空洞を封止することと、をさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
導電層は、窒化チタンを含む請求項８記載の方法。
【請求項１１】
窒化チタンの上にアルミニウムをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
該複数の導電電極は、窒化チタンを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
該複数の導電電極は、透明導電材料を含む請求項８記載の方法。
【請求項１４】
空洞は、透明ウインドウと境界を接している請求項８記載の方法。
【請求項１５】
第１電流を１つ又はそれ以上の電極に印加して、１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントを支柱の上で旋回させることと、
第１レンズを通じて１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントに光を照射することと、
反射した光を第２レンズを通じてスクリーンに照射することと、を含む方法。
【請求項１６】
第２電流を１つ又はそれ以上の電極に印加して、１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントを支柱の上で旋回させることと、
第１レンズを通じて１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントに光を照射することと、
反射した光を光シンクに照射し、反射光を捕獲することと、をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントは、複数のミラーエレメントを含み、
個別のミラーは、１つ又はそれ以上のＬＥＤの赤色、青色、黄色および白色のセクタを用いて、時間でディザ処理され、正しい色をスクリーン上に生成するようにした請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
１つ又はそれ以上のＬＥＤからの光に加えて、白色光が光るようにした請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
複数の分離ミラーエレメントは、色がスクリーン上に投影可能なように適切な点滅色で、時間で旋回するようにした請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
複数の分離ミラーエレメントは、アルミニウムでコートされた窒化チタンを含む請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで議論する実施形態は、解放プロセス時に解き放たれるマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）における自由浮動(floating)エレメントの製造および使用を網羅している。
【０００２】
該実施形態は、ロッカー(rocker)設計において使用可能であり、自由浮動エレメントが揺動支柱に着地して、２つの安定位置を有し、左に傾斜したり右に傾斜したりする。こうした構造は、光学応用のための双安定スイッチとして使用できる。これらの浮動ロッカーのアレイが、ビデオプロジェクタに使用できる。これらのプロジェクタは、プレゼンテーション用コンピュータと関連して、またはビデオ娯楽用として、または映画プロジェクタとしての高解像度用途に使用できる。同じ技術は背面投射型ＴＶにも使用できる。それは、カンチレバーや繋留ロッカーのように機械的に連結されていないため、浮動ロッカーは、付着力(adhesion force)によっていずれかの安定位置に保持されるだけである。浮動ロッカーは、慣性力、磁力および静電気力からの何らかの力を用いてスイッチ可能である。カンチレバー取付のように、スプリングを有しない利点は、浮動ロッカーが１つの安定状態と次の状態との間を極めて素早く移動できることを意味する。カンチレバーからの復元力のように、打ち勝つべきスプリングが存在しないためである。
【０００３】
これによってより高速なディザリングが可能になり、フリッカがほぼ認識されないより良好な画像を提供し、色およびグレースケールのより良好な制御が可能になる。それは、ゲーム用途やスポーツ番組にとっても良好である。復元スプリングを有しないことは、製造コストを削減し、デバイスを製造するために用いる処理ステップが少なくなり、スプリングアームの製造での変動が排除される。また、アームのような復元スプリングを有しないため、温度変動がスイッチング特性を変化させず、スイッチング特性が温度変動の影響を受けないようにできる。この段階でミラーが装着されていないため、そのエリアの多くを反射のために使用できる。繋留する場合に必要とされるように、ミラーを基板にビア(via)を用いて連結する必要がないためである。
【背景技術】
【０００４】
ＭＥＭＳデバイスの製造にしばしば遭遇する１つの課題は、カンチレバーとして設計した場合、カンチレバーでの幅、厚さ、長さそして付着力の変動に起因して、カンチレバーの復元力に変動が存在することである。スプリング状のロッカーを所定位置で保持するために通常用いられる、アームのようなスプリングは、浮動ロッカーの場合には除去される。このスプリング状のアームは、スイッチングに必要な電圧を設定し、リソグラフの幅および長さなど、処理パラメータの変動に対して敏感である。
【０００５】
ロッカーが着地した場合、付着の変動も関与するようになる。ディスプレイを製作する場合、各画素を接近した間隔とし、高い集積密度にすることが重要である。このことは、復元アームを、反射画素材料と同じ金属層の中に取り付ける余地がないことを意味する。また、反射画素材料は、高い反射率に最適化する必要があり、柔軟にするために薄くする必要があるスプリングアームと同じ時間に製作することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自由浮動エレメントの使用は、以前に米国特許第６４４１４０５号において検討している。この特許は、自由浮動エレメントの使用と、カンチレバーと比べてどのように利点を有するかを議論したが、温度変動に起因したスイッチ動作を行わない双安定ロッカーディスプレイを製作するためにどのように使用できるについて完全には開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
浮動ロッカーを使用した場合、復元アームのようなスプリングでの変動が除去され、付着は、一方向または他の方向に揺動するロッカーを保持するために用いられる。スイッチとしての通常の動作では、浮動ロッカーは、ロッカーの片面または他の面の下方にある電極に電圧を印加することによって動作するであろう。浮動ロッカーの上方に透明パッケージを用いると、このデバイスは、投影ディスプレイチップでの画素として使用できるであろう。ロッカーが一端から他端へ旋回する際に電気抵抗を測定することによって、ロッカーの位置が連続的に監視できる。
【０００８】
本開示は、投影ディスプレイ用の高速スイッチングミラーアレイを製作する方法を示している。ミラーは、下地のスプリング支持体に接続された中間にビア(via)を有していないため、既存の技術のような脚またはビアからの光散乱を有していないことに起因して、改善したコントラスト比が得られる。
【０００９】
支持コンタクトが存在しないため、ミラーはより小型に製作でき、より高密度のディスプレイを製作するために使用できるより小型な画素を製作できる。さらに、支持するスプリング支持体からの復元力が存在しないため、ミラーは、定位置のままで、付着に起因して一方向または他の方向に向く。このことは、ミラーを定位置に保持するための電圧を使用する必要がないことを意味する。このことは、ディスプレイを動作させるのに必要な電力が少ないことを意味する。
【００１０】
ディスプレイを動作させるために、各画素をＳＲＡＭメモリセルと対にすることができ、画素の次の動作に必要な情報がＳＲＡＭの中に保存される。復元力が存在しないことは、張り付き(stiction)をベースとした完全な機械的ラッチングを意味する。これにより画素のデータがリセット前に書き込み可能になり、より良好なメモリ効率およびより良好な全体的な光学効率が図られる。ＳＲＡＭのメモリ状態が変化する場合、画素はそれに追従しないであろう。リセットパルスが印加されるまで、付着がそれを定位置に維持するためである。このリセットパルスは、付着力に打ち勝つのに充分大きいものである。
【００１１】
一実施形態では、浮動ロッカーＭＥＭＳデバイス製造方法が開示される。該方法は、第１窒化チタン層を基板の上に堆積することと、第１窒化チタン層をパターニングすることと、第１窒化チタン層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、第２窒化チタン層を、エッチングした第１窒化チタン層の上に堆積することと、第２窒化チタン層をパターニングすることと、第２窒化チタン層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、第１犠牲層を、エッチングした第２窒化チタン層の上に堆積することと、第１犠牲層をパターニングすることと、第１犠牲層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、ミラー層を、エッチングした第１犠牲層の上に堆積することと、第２犠牲層をミラー層の上に堆積することと、透明層を第２犠牲層の上に堆積して、第２犠牲層、ミラー層、エッチングした第１犠牲層、エッチングした第２窒化チタン層、およびエッチングした第１窒化チタン層を封入することとを含む。該方法はまた、透明層を通る孔をエッチングすることと、第２犠牲層およびエッチングした第１犠牲層をプラズマエッチングして、分離した(discrete)浮動ロッカーを形成することと、金属および誘電体材料からなるグループから選択される材料で孔を充填することとを含む。
【００１２】
他の実施形態では、浮動ロッカーＭＥＭＳデバイス製造方法が開示される。該方法は、第１窒化チタン層を基板の上に堆積することと、第１窒化チタン層をパターニングすることと、第１窒化チタン層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、第２窒化チタン層を、エッチングした第１窒化チタン層の上に堆積することと、第２窒化チタン層をパターニングすることと、第２窒化チタン層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、第１犠牲層を、エッチングした第２窒化チタン層の上に堆積することと、第１犠牲層をパターニングすることと、第１犠牲層をエッチングすることとを含む。該方法はまた、ミラー層を、エッチングした第１犠牲層の上に堆積することと、第２犠牲層をミラー層の上に堆積することと、透明層を第２犠牲層の上に堆積して、第２犠牲層、ミラー層、エッチングした第１犠牲層、エッチングした第２窒化チタン層、およびエッチングした第１窒化チタン層を封入することとを含む。該方法はまた、透明層をパターニングすることと、第２犠牲層およびエッチングした第１犠牲層をプラズマエッチングして、分離した浮動ロッカーを形成することと、分離した浮動ロッカーをパッケージすることとを含む。
【００１３】
他の実施形態では、浮動ロッカーＭＥＭＳデバイス製造方法が開示される。該方法は、導電層を第１犠牲層および１つ又はそれ以上の導電電極の上に堆積することと、第２犠牲層を導電層の上に堆積することとを含む。該方法はまた、第１犠牲層、導電層および第２犠牲層を空洞内に包囲することを含む。該方法はさらに、第２犠牲層および第１犠牲層を除去して、導電層を空洞内で解放することを含み、その結果、導電層は、支柱(fulcrum)の上に載った状態で１つ又はそれ以上の導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーを形成する。そして、空洞は封止される。
【００１４】
他の実施形態では、浮動ロッカーＭＥＭＳデバイス製造方法が開示される。該方法は、導電層を第１犠牲層および複数の導電電極の上に堆積することと、導電層をパターニングして、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントを形成することと、第２犠牲層を第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントの上に堆積することとを含む。該方法はまた、第１犠牲層、第１ミラーエレメント、第２ミラーエレメントおよび第２犠牲層を空洞内に包囲することと、第２犠牲層および第１犠牲層を除去して、第１ミラーエレメントおよび第２ミラーエレメントを空洞内で解放することを含み、その結果、第１ミラーエレメントは、第１支柱の上に載った状態で、複数の導電電極のうちの第１導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーとなり、そして、第２ミラーエレメントは、第２支柱の上に載った状態で、複数の導電電極のうちの第２導電電極と接触したり離れたり旋回する、分離した浮動ロッカーとなる。そして、空洞は封止される。
【００１５】
他の実施形態では、ある方法が、第１電流を１つ又はそれ以上の電極に印加して、１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントを支柱の上で旋回させることと、第１レンズを通じて１つ又はそれ以上の分離ミラーエレメントに光を照射することと、反射した光を第２レンズを通じてスクリーンに照射することとを含む。
【００１６】
第１犠牲層、反射金属層（またミラー層）および、第２または上部犠牲層は、同じエッチャントを用いて同じステップで同じプロセスで一緒にエッチングできることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の上述した特徴が詳細に理解できるように、上では簡潔に要約した発明についてのより特定した説明が実施形態への参照によってなされており、これらの幾つかは添付図面に図示している。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を図示しているだけであり、その範囲を限定するものとして考えるべきでなく、本発明では、同等に有効な他の実施形態も許容されることに留意すべきである。
【００１８】
【図１Ａ】分図ｉ〜ｖｉｉは、製造プロセスの一部を示す
【図１Ｂ】分図ｉ〜ｉｖは、製造プロセスの後半を示す。
【図１Ｃ】分図ｉ〜ｉｖは、後に管理雰囲気中で透明な上部ウインドウでパッケージされる代替の製造プロセスを示す。
【図２】一実施形態に係る浮動ロッカー配置を示す。
【図３】他の実施形態に係る浮動ロッカー配置を示す。
【図４Ａ】スイッチング電極（Ｐ１，Ｐ２）、着地電極（Ｄ，Ｃ）および支柱Ｇを製造した後の４画素の平面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの上に堆積し、そして犠牲層の側方タブが現れるようにエッチングした、パターン化した上部キャップ１４を示す。
【図４Ｃ】除去した、図４Ｂの犠牲材料を示す。
【図５】レンズＬ１および回転カラーホイールを通じて照射され集光される光を示す。
【図６】３色（赤色、黄色、青色）ＬＥＤ光源からレンズＬ１を通って傾斜ミラーアレイ上に入射する光を示す。
【００１９】
理解促進のため、図面で共通する同一要素を指定するために、可能な限り同一の参照符号を使用している。一実施形態で開示した要素が、特別の説明なしで他の実施形態でも有効に利用できることは想定されよう。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１Ａは、浮動ロッカーデバイスがどのように製造されるかを示す。最初に、基板材料には、金属トラック２から、二酸化シリコンや窒化シリコン、または他の絶縁または半絶縁層などの絶縁層を通って上方に導くビア(via)３が用意される。これは、ＣＭＯＳデバイスの層間誘電体とすることができ、ミラーアレイのアドレス指定を行うアクティブＣＭＯＳが下部で規定される。堆積する第１ＭＥＭＳ層は、ＴｉＮ層とすることができ、ロッカーが解放時に着地する支柱６のための基部の一部として使用される。第１ＭＥＭＳ層は、半導体処理工場で通常見られる光学リソグラフプロセスを用いてパターン化される。光学リソグラフプロセスは、パターン化したレジスト層の下に位置する金属層のウェットエッチング、またはプラズマエッチングプロセスを用いた当該層のドライエッチングを含んでもよい。
【００２１】
支柱６の基部を残すように第１ＭＥＭＳ層をエッチングした後、ＴｉＮでも構わない第２層を堆積する。そして、第２層は、パターン化されエッチングされて、着地電極８，１０、スイッチング電極７，９、および支柱６の上部を形成する。次に、犠牲層１１を配置する。犠牲層１１は、ＳｉＮ層、スピンオングラス、または反応性イオンエッチングを用いて除去できる他の犠牲層とすることができる。そして、犠牲層１１は、横方向突部（後の図を参照）を有する形状にパターン化され、これは、ミラーを取り囲む側壁にある孔を通じて犠牲層１１をエッチング除去できる横方向解放チャネルを提供できる。
【００２２】
そして、ミラー層１２が犠牲層１１の上に堆積される。ミラー層１２は、極めて円滑な反射面を確保するために加熱処理された厚いＡｌ層で覆われた、中央柱との良好な電気コンタクトを提供する薄いＴｉＮ基部で構成してもよい。
【００２３】
そして、第２犠牲層１３が該ウエハ上に堆積され、適切な形状にパターン化される。第２犠牲層１３は、犠牲層１１と同じ犠牲材料でもよく、あるいは異なる材料でもよい。マイクロ封入される設計では、透明層１４が第２犠牲層１３の上に堆積されない。第２犠牲層１３は、二酸化シリコンや窒化シリコンでもよく、機械強度を提供しつつ、著しい光学吸収を生じさせない厚さにする。２つの犠牲層の厚さおよび柱高さは、ロッカーが、上部ウインドウと接触しないように旋回できるように選択される。上部犠牲層および上部ウインドウは、ロッカーが旋回する場合、ロッカーから反射した光とウインドウの内側で反射した光とが干渉するファブリーペロ共振を生じさせないように選択する必要がある。そして、孔が、図示のように上部からまたは側部から、上部犠牲層をコーティングする材料を通過するようにエッチングされる。そして犠牲層は、プラズマエッチングプロセスを用いてエッチング除去される。エッチング孔は、支柱電極および着地電極の周りにある第１犠牲層をエッチング除去するように位置決めされる。これは、犠牲層の残りを除去する前に、清浄化され、ロッカーがファン・デル・ワールス力によって基板に引き下げられことを確保している。下部犠牲層に対する上部犠牲層の割合は、付着力が、ロッカーの下方において、上方にあるものより大きくなるように選択される。このことは、ロッカーは、解放時に常に引き下げられることを確保する。
【００２４】
幾つかの実施形態では、上部ウインドウとして、インジウム・スズ酸化物、または他の導電性透明電極を使用することが有用であろう。これは、ロッカーが外部電界によって妨害されないことを確保する。最後に、金属層（または誘電体層）１６が、犠牲材料を除去するのに用いた孔を充填するように堆積される。そして、金属層または誘電体層１６は、ロッカーミラーが存在するウインドウの上部について除去される。金属層または誘電体層１６は、犠牲層を除去した、クラスターツールの同じチャンバ内で堆積すべきである。これは、各ミラーのための空洞を生成する解放および封止プロセスの際に、低圧に管理された雰囲気を有する空気に、デバイスを決して曝さないことを確保している。
【００２５】
デバイスは、図１Ｃに示すように、上部ウインドウ無しで製作することもできる。この場合、製造プロセスは、図１Ｂの位置ｉｉにおいて停止する。そして、キャップ層が上部犠牲層の上に追加される。これは、透明絶縁体または反射金属層とすることができる。そしてキャップ層は、パターン化され、大きな孔をミラー上方に開ける。キャップ層は、可能な限り大きな孔を有し、そして、犠牲層を除去したときにミラーが孔を通って出てくるのを防止する程度に小さくなるように設計される。図１Ｃのｉｉは、犠牲層の除去および、支柱上に落下するミラーを示す。
【００２６】
次のプロセスでは、デバイスは、管理された雰囲気および透明な光学ウインドウを持つパッケージの中に収納される。パッケージプロセスは、現行のＭＥＭＳパッケージで用いられもののと類似した後処理プロセスである。デバイスは、ダイスカットおよびパッケージ化の前に検査され、そして、ミラーを定位置で保持する犠牲層を用いてコートされる。これは、図１Ｃのｉｖに層１７として示している。第１犠牲層、反射金属層（またはミラー層）および、第２または上部犠牲層は、同じ工程および同じプロセスで同じエッチャントを用いて一緒にエッチングしても構わないと理解すべきである。さらに、ＭＥＭＳ層、着地電極およびミラー層の説明は窒化チタンに関して説明したが、材料の反射率を増加させるアルミニウム・オーバーコートを含んでもよいと理解すべきである。使用可能な他の適切な導電材料は、ＴｉＡｌＮである。ＭＥＭＳ層、着地電極およびミラー層としてどの材料を使用するかに関わらず、材料には、アルミニウムなどの反射材料を用いてオーバーコートを施してもよい。
【００２７】
図２は、カプセル封入した状態の２つのロッカーミラーを示す。ロッカーＡは、支柱Ｇの上に位置し、電極Ｐ１，Ｐ２を用いて左から右へスイッチ可能である。ロッカーは、電極Ｃ，Ｄに着地する。ロッカーの状態は、ＣとＧの間の抵抗値を測定することによって推定できる。本実施形態では、各エレメントが、透明材料で製作された個々の空洞内に収納される。
【００２８】
ミラーは、２つの安定状態を有し、左側に揺動して、支柱Ａに着地したロッカーが着地電極Ｄと接触したり、あるいは、右側に傾斜して、支柱Ａに着地したロッカーが着地電極Ｃと接触する。ロッカーは、引き寄せ(pull in)電極Ｐ１を用いて左から右へ動き、引き寄せ電極Ｐ２を用いて右から左へ動く。ディスプレイの効率的な動作のため、画素は、ＳＲＡＭメモリセルの上方に位置決め可能である。次の画素動作に必要なデータは、ＳＲＡＭセルに格納され、そして、電圧パルスが画素へ送られて、次の状態にスイッチする。スイッチング電圧は、付着力に打ち勝つことが必要であるため、ＳＲＡＭに印加される漂遊電圧は、通常、ミラーを僅かに動かであろう。これは、付着していないミラーの場合には問題でない。それは、付着力によって定位置で保持されているためである。
【００２９】
図３は、処理時にマイクロカプセル封入する代わりに、上部ウインドウを用いてパッケージ化された実施形態を示す。ロッカーＡは、支柱Ｇの上に位置し、電極Ｐ１，Ｐ２を用いて左から右へスイッチ可能である。ロッカーは、電極Ｃ，Ｄに着地する。ロッカーの状態は、ＣとＧの間の抵抗値を測定することによって推定できる。本実施形態では、各エレメントが、透明材料で製作された個々の空洞内に収納される。
【００３０】
パッケージ化されたロッカーは、より広範囲の角度で動くように設計できるが、製造するのがより高価である。こうしたデバイスを用いた２つの可能な実用例を図５と図６に示す。図５において、アレイは左側に示しており、ミラー画素が完全に左側にある場合は光が光学シンク(sync)に入射し、右側にある場合はレンズＬ３を通ってスクリーン上に焦点が合うように位置決めされている。
【００３１】
図４Ａ〜図４Ｃは、製造プロセスのいろいろな時点での４つの画素のアレイの平面図を示す。パターン化した第１犠牲層１１，１３（透明に図示）および、点線のエッジ１２またはＡを用いて透明グレーで示す浮動画素ロッカー。
【００３２】
図４Ｂは、その上に堆積し、そして犠牲層の側方タブが現れるようにエッチングした、パターン化した上部キャップ１４を示す。側方タブは、同じチャンバ内の上部キャップの下にある犠牲材料をエッチング除去するためのチャネルを提供する。そして、封止材料を、図４Ｃに示すように堆積する。
【００３３】
図４Ｃにおいて、犠牲層は、ロッカーの下方および上方から除去され、封止層１６が付与され、スイッチング電極および着地電極の上方に揺動支柱の上に載った浮動ロッカーの上に、封止した透明空洞を提供する。
【００３４】
図５において、光が、レンズＬ１を通って、回転カラーホイールを通って焦点を結ぶ。そして、光は、レンズＬ２を通って傾斜ミラーアレイ上に焦点を結ぶ。ミラーが一方向に傾斜した場合、カラーホイールからの光はレンズＬ３を通ってスクリーンに向く。ミラーが他の方向に傾斜した場合、光は、それが捕獲される光シンク(sync)に焦点を結ぶ。個別のミラーは、光ホイールの赤色、青色、黄色および白色のセクタを用いて、時間でディザ処理(dither)され、正しい色をスクリーン上に生成する。色は、眼が見えるより高速に変調することによって混合され、その結果、短期間に、各画素がいろいろな期間でいろいろな色を投影して、複合色を提供できる。図５の場合、白色光がカラーホイールとの組合せで使用され、赤色、黄色、青色および白色のストロボを生成する。適切なフラッシュ色でミラーを時間で回転させることによって、その色はスクリーン上に投影できる。
【００３５】
代替の手法を図６に示しており、カラーホイールおよび白色ランプは、異なる色で光る発光ダイオード（ＬＥＤ）で置換される。これらは極めて高速に電気的にスイッチング可能であり、高速にスイッチングすることが容易になり、これらの自由浮動ロッカーの高速スイッチング速度とうまく適合している。
【００３６】
図６において、光は、３色（赤色、黄色、青色）ＬＥＤ光源からレンズＬ１を通って傾斜ミラーアレイに入射する。ミラーが一方向に傾斜した場合、カラーＬＥＤからの光は、レンズＬ３を通ってスクリーンに向かう。ミラーが他の方向に傾斜した場合、光は、それが捕獲される光シンク(sync)に焦点を結ぶ。個別のミラーは、赤色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを用いて、時間でディザ処理され、正しい色をスクリーン上に生成する。色は、眼が見えるより高速に変調することによって混合され、その結果、短期間に、各画素がいろいろな期間でいろいろな色を投影して、複合色を提供できる。
【００３７】
ここで説明した浮動ロッカーデバイスは、不揮発性画素モードで使用でき、静電電圧によってラッチされる画素状態を保持することは必要ではない。ディスプレイの状態は、追加の電力を消費せずに持続するであろう。浮動ロッカーデバイスは、変化するデータのみをアレイに送信し、データバンド帯域の要求を低減できるモードで動作する不揮発性画素で使用してもよい。変化しないデータは、その状態を失わないであろう。浮動ロッカーデバイスは、ディスプレイ全体が暗状態で待機し（アレイ中の全画素が待機し、反射した光コーンはディスプレイアパーチャから外れる）、そして、明状態のビットだけが更新されるモードで動作する不揮発性画素で使用してもよく、データバンド帯域の要求を低減できる。
【００３８】
浮動ロッカーデバイスは、明状態のための単一トランジスタが変化し、オフ状態の電極がアレイ幅のクリアまたはブロック単位のクリアのために駆動されるようにした不揮発性画素で使用してもよい。浮動ロッカーデバイスは、交点でアドレス指定される不揮発性画素で使用してもよく、これはカプセル封入されておらず、従来の手段を用いてパッケージ化され、これは電源異常の後または大惨事の際に、メモリビット状態を光学的に読み出すために用いられ、これはＵＶ光を結像するために用いられ（印刷）、これはコヒーレントＩＲ光を結像するために用いられ（通信）、画素当り２つのメモリセルを使用し、到来するデータが、状態変化の前にキャッシュに格納でき、これによりオフチップフレーム保存の必要性を排除している。こうして、ここで検討した浮動ロッカーデバイスを用いた不揮発性画素が、デジタルディスプレイの頭上にある電子回路を最小化するのに極めて有用である。
【００３９】
ここで検討した浮動ロッカーデバイスは、ディスクリートである。浮動ロッカーデバイスがディスクリートであるため、浮動ロッカーは、デバイス内の他のエレメントから個々に区別される別個の実在物である。換言すると、浮動ロッカーは、非連結の別々のピースである別個の実在物を構成する。実際、浮動ロッカーは、その解放後は、空洞内のいずれにも付着していない。浮動ロッカーは、単に支柱の上に載る。
【００４０】
前述のものは本発明の実施形態に関連しているが、本発明の他の追加の実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案してもよく、その範囲は、後述の請求項によって決定される。
【図１Ａ】
2013502622.tif 000003
【図１Ｂ】
2013502622.tif 000004
【図１Ｃ】
2013502622.tif 000005
【図４Ａ】
2013502622.tif 000006
【図４Ｂ】
2013502622.tif 000007
【図４Ｃ】
2013502622.tif 000008
【図５】
2013502622.tif 000009
【図６】
2013502622.tif 000010
【図２】
2013502622.tif 000011
【図３】
2013502622.tif 000012
【国際調査報告】
2013502622.tif 000013
2013502622.tif 000014
2013502622.tif 000015