(57)【要約】  本明細書には、デバイスに印加される圧力を検出する方法及びデバイスが説明されている。一実施形態において、前記デバイスは、第一の層と、前記第一の層の下部に位置する第二の層とを備える。前記第一の層及び前記第二の層はキャビティを形成する。前記デバイスは、前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子をさらに備える。前記デバイスは、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定するように構成されたセンサをさらに備える。他の一実施形態において、前記デバイスは音波を検出しうる。
2013517477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムと、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項２】
前記ダイアフラム及び前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記第一の層がガラス層である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記第二の層がガラス層である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムと、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイス。
【請求項８】
前記ダイアフラムと前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路をさらに備える、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスが、音波を検出するように構成された、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第一の層がガラス層である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第二の層がガラス層である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１３】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定するように構成されたセンサと、を備えるディスプレイ。
【請求項１４】
前記センサが、前記第一の層及び前記第二の層の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記センサが、前記第一の層の中央部および前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第一の層がガラス層である、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記第二の層がガラス層である、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムを提供する段階と、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイの製造方法。
【請求項２０】
前記ダイアフラム及び前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路を提供する段階をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムを提供する段階と、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイスの製造方法。
【請求項２４】
前記ダイアフラムと前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路を提供する段階をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記デバイスが、音波を検出するように構成された、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定するように構成されたセンサを提供する段階と、を備えた、ディスプレイの製造方法。
【請求項２８】
前記センサが、前記第一の層及び前記第二の層の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記センサが、前記第一の層の中央部および前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記第一の層がガラス層である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記第二の層がガラス層である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置される表示する手段と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置される移動する手段と、を備え、
前記移動する手段が、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記移動する手段が、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項３４】
前記移動する手段及び前記第二の層の間の静電容量を測定する手段をさらに備える、請求項３３に記載のディスプレイ。
【請求項３５】
前記移動する手段の第一の面が前記キャビティに露出され、前記移動する手段の第二の面が前記キャビティの外部環境に露出される、請求項３３に記載のディスプレイ。
【請求項３６】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項３３に記載のディスプレイ。
【請求項３７】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置された移動する手段と、を備え、
前記移動する手段が、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記移動する手段が、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイス。
【請求項３８】
前記移動する手段及び前記第二の層の間の静電容量を測定する手段をさらに備える、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記移動する手段の第一の面が前記キャビティに露出され、前記移動する手段の第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項４０】
前記デバイスが音波を検出するように構成された、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項４１】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された表示する手段と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定する手段と、を備える、ディスプレイ。
【請求項４２】
前記測定する手段が、前記第一の層及び前記第二の層の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項４１に記載のディスプレイ。
【請求項４３】
前記測定する手段が、前記第一の層の中央部および前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するようにさらに構成された、請求項４２に記載のディスプレイ。
【請求項４４】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項４１に記載のディスプレイ。
【請求項４５】
前記第一の層がガラス層である、請求項４１に記載のディスプレイ。
【請求項４６】
前記第二の層がガラス層である、請求項４１に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１月１５日出願の特許文献１の権利を主張するものであり、参照によってその内容の全てが本明細書に援用されている。
【０００２】
本開示は、概して、圧力検出に関するものであり、さらに具体的には、ディスプレイを用いた圧力検出に関する。
【背景技術】
【０００３】
微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ：ＭＥＭＳ）のような電気機械システム（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ：ＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ及び電子部品を含む。ＥＭＳデバイスは簡便のため以下ＭＥＭＳデバイスとして称される。微小機械素子は、電気及び電気機械デバイスを形成するために、成膜、エッチング及び／または、基板及び／または成膜された材料層から部品を除去しまたは層を付加するその他のマイクロマシニングプロセスを用いて作り出しうる。あるタイプのＭＥＭＳデバイスは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で用いられるように、干渉変調器または干渉光変調器という語句は、光学的な干渉の原理を用いて光を選択的に吸収及び／または反射するデバイスを指し示す。特定の実施形態において、干渉変調器は一対の導電性平板を備えてもよく、そのうち一方または両方は全体または一部が透明及び／または反射性であり、適切な電気信号の印加によって相対的に動作することができるものでありうる。ある特定の実施形態において、一つの平板は基板上に成膜された固定された層からなってもよく、他方の平板はギャップによって、固定された層から離隔された金属からなるメンブレンを備えていてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許仮出願公開第６１／２９５６１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書でより詳細に説明するように、一方の平板のもう一方に対する位置関係は、干渉変調器に入射する光の光学的な干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは幅広い領域で応用することができ、既存の製品を改良し、これまで開発されていない新しい製品の創出にその特徴が利用できるように、これらのタイプのデバイスの特性を利用可能とし及び／または改良することは、当技術分野にとって有益であろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第一の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第二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を示す等角図である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ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における印加電圧に対する可動鏡の位置の図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するのに用いうる行および列の電圧の組み合わせを示す。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイに表示データのフレームを書き込むのに用いうる行および列の信号の例示的な一タイミング図を示す。
【図５Ｂ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイに表示データのフレームを書き込むのに用いることができる行および列の信号の例示的な一タイミング図を示す。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備える視覚ディスプレイデバイスの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備える視覚ディスプレイデバイスの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】干渉変調器の代替的な一実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の他の代替的な一実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器のさらに他の代替的な一実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の追加的な代替的な一実施形態の断面図である。
【図８】圧力を検出する一例示的なデバイスの等角図である。
【図９】図８の一例示的なデバイス８００の平面図である。
【図１０Ａ】図８の一例示的なデバイス８００の断面図を示す。
【図１０Ｂ】図８の一例示的なデバイス８００の断面図を示す。
【図１１】圧力を測定する他の一例示的なデバイスの平面図である。
【図１２Ａ】図１１に示された圧力を測定する一例示的なデバイスの断面図を示す。
【図１２Ｂ】図１１に示された圧力を測定する一例示的なデバイスの断面図を示す。
【図１３】圧力を測定する他の一例示的なデバイスの断面図を示す。
【図１４】図８から図１２に示されたデバイス８００を校正するプロセスのフロー図である。
【図１５】図８から図１３に示されたデバイス８００を利用して圧力の変化を検出するプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の詳細な説明は特定の具体的な実施形態に向けられたものである。しかしながら、本明細書で示される内容は多数の異なる方法で応用することができる。この説明において、図面において類似した部品は類似した符号で一貫して参照される。実施形態は動画（例えばビデオ）、静止画（例えば写真画像）及び文字または図表のどちらかのような画像を表示するように構成されたどのようなデバイスにも実装されうる。より具体的には、実施形態は様々な電子デバイスの内部にあるいは関連して実装されてもよく、携帯電話、無線デバイス、個人データ端末（ＰＤＡ）、携帯型コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレイヤー、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータ用モニタ、自動車の表示（例えば距離計表示など）、コックピット制御デバイス及び／またはディスプレイデバイス、カメラビューディスプレイデバイス（例えば自動車における後方視界カメラのディスプレイ）、電子写真、電子掲示板または電子看板、プロジェクタ、建築構造物、パッケージ、美的構造物（例えば、宝石片上への画像の表示）に実装されてもよいが、これに限定されるものではない。本明細書で説明したものに類似した構造のＭＥＭＳデバイスを、電子スイッチデバイスのようなディスプレイ以外の応用にも用いることができる。
【０００８】
本明細書において、ディスプレイを用いて圧力及び／または運動を検出することに関する方法及びデバイスが説明される。ディスプレイ（例えば、フラットパネルモニタ）は、前面ガラスと背面ガラスとを備え、その間にはディスプレイ素子が配置されている。前面ガラスに印加される力または圧力によって、ガラスは背面ガラスに対して運動しうる。例えば、音波が前面ガラスに接触して、前面ガラスを振動または運動させうる。本明細書において説明される方法及びデバイスは、その相対的な運動を検出し、それを前面ガラスに印加された圧力の変化に対応させるように構成されうる。例えば、本明細書で説明されるように、ディスプレイはマイクまたは加速度計として用いられうる。本明細書において説明される方法及びデバイスは、干渉変調器を用いるディスプレイに関して説明される。しかしながら、当業者であれば類似した方法及びデバイスが他の適切なディスプレイ技術とともに用いられうることを理解するであろう。
【０００９】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備える干渉変調器ディスプレイの一実施形態は、図１に示される。このようなデバイスでは、画素は明状態または暗状態のいずれかにある。明状態（「緩和状態」または「開状態」）では、ディスプレイ素子は使用者に対して入射可視光の大部分を反射する。暗状態（「作動状態」または「閉状態」）では、ディスプレイ素子は使用者に対して入射可視光を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」の光の反射率特性は反対でありうる。ＭＥＭＳ画素は黒及び白に加えて、カラーディスプレイが実現できるように選択された色を主に反射するように構成することもできる。
【００１０】
図１は視覚ディスプレイの一連の画素のうち二つの隣接した画素を示す等角図であり、それぞれの画素はＭＥＭＳ干渉変調器を備える。ある実施形態において、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行／列アレイを備える。それぞれの干渉変調器は、少なくとも一つの可変な大きさを有する光学共振ギャップを形成するようにたがいに対して可変かつ制御可能な距離に位置させられる一対の反射層を含む。一実施形態において、反射層のうち一つは二つの位置の間を動くものでありうる。本明細書では緩和位置として称される第一の位置において、可動反射層は固定された部分的に反射性の層から相対的に大きな距離を取って位置させられる。本明細書では作動位置として称される第二の位置において、可動反射層は部分的に反射性の層とより近接して位置される。二つの層から反射された入射光は可動反射層の位置によって強めあいまたは弱めあって干渉し、それぞれの画素に対して全反射または非反射のいずれかの状態となる。
【００１１】
図１の画素アレイの示された部分は、二つの隣接した干渉変調器１２ａ、１２ｂを含む。左側に位置する干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａが部分的に反射性の層を含む光学積層体１６ａから所定の距離で緩和位置にある状態が示されている。右側に位置する干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂが光学積層体１６ｂに対して近接した作動位置にある状態が示されている。
【００１２】
光学積層体１６ａ、１６ｂ（まとめて光学積層体１６と称する）は、本明細書に示すように、典型的にはいくつかの融合した層を備え、融合した層はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような電極層と、クロムのような部分的に反射性の層と、透明の誘電体と、を含んでもよい。従って光学積層体１６は導電性であり、部分的に透明かつ部分的に反射性である。また光学積層体１６は例えば、透明な基板２０上に上述の層の一つまたは複数を成膜することにより形成されうる。部分的に反射性の層は、様々な金属や半導体や誘電体のような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。部分的に反射性の層は、一つまたは複数の材料の層から形成することができ、層のそれぞれは単一の材料または複数の材料の組み合わせで形成されてもよい。
【００１３】
ある実施形態において、光学積層体１６の層は、平行な帯状にパターニングされ、さらに後述するようにディスプレイデバイスにおいて行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ、１４ｂは成膜された金属の単一または複数の層の平行な一連の帯状（行電極１６ａ、１６ｂと直交する）として形成され、ポスト１８の頂部及びポスト１８の間に成膜された中間犠牲材料の上に成膜されて列を形成しうる。犠牲材料が除去されると、可動反射層１４ａ、１４ｂは光学積層体１６ａ、１６ｂから所定のギャップ１９だけ離隔される。アルミニウムのような導電性及び反射性の高い材料が反射層１４として用いられてもよく、このような帯状パターンはディスプレイデバイスの列電極を形成しうる。図１は必ずしも正しいスケールではないことに注意しなければならない。ある実施形態において、ポスト１８の間の間隔は１０〜１００μｍのオーダーであってよく、一方ギャップ１９は１０００Åよりも小さなオーダーでありうる。
【００１４】
電圧が印加されていない状態では、図１の画素１２ａに示されるように、ギャップ１９は可動反射層１４ａ及び光学積層体１６ａの間に存在し、可動反射層１４ａは機械的に緩和状態にある。しかしながら、電位差（電圧）が選択された行および列に印加されると、対応する画素の行電極と列電極との交差位置に形成されるキャパシタは充電され、静電引力が電極を互いに引き付ける。電圧が十分高いと、可動反射層１４は変形し、光学積層体１６に押し付けられる。図１の右側に位置する作動した画素１２ｂによって示されるように、光学積層体１６に含まれる誘電体層（この図には図示されない）は、層１４と１６の間のショートを防ぎ、層の間の離隔距離を制御しうる。印加された電位差の極性に係わらず、動作は同一である。
【００１５】
図２から図５は、ディスプレイへの応用における干渉変調器アレイを用いるための例示的な一プロセス及びシステムを示す。
【００１６】
図２は、干渉変調器を組み込みう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、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）のようなどのような汎用の単一またはマルチチップマイクロプロセッサでもありうるプロセッサ２１、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラやプログラマブルゲートアレイのようなどのような特殊用途のマイクロプロセッサでもありうるプロセッサ２１を含む。当技術分野で従来用いられるように、プロセッサ２１は一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されうる。オペレーティングシステムの実行に加えて、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、またはその他どのようなソフトウェアアプリケーションであっても含む一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されうる。
【００１７】
一実施形態において、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。一実施形態において、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へ信号を提供する行駆動回路２４及び列駆動回路２６を含む。図１に示されるアレイの断面図は、図２の１−１線で示される。図２は明瞭化のために、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備えていてもよく、列と比べて行が異なる数の干渉変調器を有しうる（例えば、行あたり３００画素、列あたり１９０画素）ことに注意しなければならない。
【００１８】
図３は、図１の干渉変調器の例示的な一実施形態において、印加される電圧に対する可動鏡の位置の図である。ＭＥＭＳ干渉変調器において、行／列作動プロトコルは、図３に示すようなこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用しうる。干渉変調器は例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるために１０ボルトの電位差を必要としうる。しかしながら、その値から電圧を下げると、電圧が１０ボルト以下に落ちても可動層はその状態を保つ。図３の例示的な実施形態においては、可動層は電圧が２ボルト以下に下がるまで完全には緩和しない。従って図３に示された例においては約３Ｖから７Ｖの電圧範囲があり、そこではデバイスが緩和状態または作動状態のいずれかで安定であるような印加電圧のウィンドウが存在する。これを本明細書では、「ヒステリシスウィンドウ」または「安定ウィンドウ」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイにおいて、行／列作動プロトコルは、行のストローブの間、作動させるべきストローブされる行の画素に約１０ボルトの電圧が印加され、緩和させるべき画素に０ボルト近い電圧が印加さ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、画素が行ストローブによって置かれたどのような状態であれ維持するような、安定状態または約５ボルトのバイアス電圧が印加される。書き込み後、画素のそれぞれは、この例では３から７ボルトの「安定ウィンドウ」内の電位差におかれる。この特徴により、図１に示す画素の設計を、作動または緩和の既存状態のいずれかの状態で、同一の印加電圧状態で安定であるようにする。干渉変調器の画素それぞれは、作動状態であれ緩和状態であれ、本質的には固定反射層及び可動反射層によって形成されるキャパシタなので、この安定な状態はほとんど電力を散逸することなく、ヒステリシスウィンドウの範囲内の電圧において保持することができる。印加された電位が固定されていれば、本質的に画素へ電流が流入することはない。
【００１９】
さらに後述するように、典型的な応用例においては、画像のフレームは（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、第一の行の作動される画素の所定のセットに従って列電極のセットに渡って送信することにより生成されうる。次いで、行パルスが第一の行電極に印加され、データ信号のセットに対応する画素を作動させる。次いで、データ信号のセットは第二の行の作動される画素の所定のセットに対応するように変更される。次いで、パルスが第二の行電極に印加され、データ信号に従って第二の行の適切な画素を作動する。画素の第一の行は第二の行パルスには影響されず、第一の行パルスで設定された状態を保つ。これが順に一連の行全体に対して繰り返され、フレームを生成しうる。一般に、毎秒ある所定のフレーム数についてこのプロセスを連続的に繰り返すことにより、フレームは新しい画像データに更新及び／または上書きされる。画像フレームを生成するために、画素アレイの行および列電極を駆動する幅広い様々なプロトコルが使用されうる。
【００２０】
図４及び５は、図２の３×３アレイにおいて表示フレームを生成するための可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に対して用いられうる可能な列電圧及び行電圧レベルの組を示している。図４の実施形態において、画素の作動には、適切な列に−Ｖｂｉａｓを設定し、適切な行に、それぞれ−５ボルトまたは＋５ボルトに対応しうる＋ΔＶを設定することを含む。画素の緩和には、適切な列に＋Ｖｂｉａｓを印加し、適切な行に同じ＋ΔＶを印加して、画素に０ボルトの電位差を与えることによって達成される。行電圧が０ボルトに保たれた行において、画素はもともとどのような状態であれ、列が＋Ｖｂｉａｓか−Ｖｂｉａｓかにかかわらず安定である。また図４に示されるように、上述したのとは反対の極性の電圧が用いられてもよく、例えば、画素の作動は適切な列に＋Ｖｂｉａｓを印加し、適切な行に−ΔＶを印加することを含むことも可能である。本実施形態では、画素の開放は、適切な列を−Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定し、画素に０ボルトの電位差を作り出すことによって達成される。
【００２１】
図５Ｂは、図２の３×３アレイに印加される一連の行信号及び列信号を示すタイミング図であり、その結果、図５Ａに示される表示状態が得られ、作動した画素は非反射性である。図５Ａに示されたフレームを書き込む前には、画素はどのような状態であってもよく、本例では、全ての行が初期状態において０ボルトであり、全ての列が＋５Ｖである。この印加電圧で、全ての画素は既存の作動状態または緩和状態で安定となる。
【００２２】
図５Ａのフレームにおいて、（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）及び（３，３）の画素が作動状態である。この状態を達成するためには、行１の「ライン時間」の間に、列１及び２が―５Ｖに設定され、列３は＋５Ｖに設定される。すべての画素が３ボルトから７ボルトの安定ウィンドウ内にあるため、この動作によって、どの画素の状態も変化しない。その後、０ボルトから５ボルトに上がり、０ボルトに戻るパルスで行１がストローブされる。これによって（１，１）及び（１，２）の画素が作動し、（１，３）の画素が緩和される。アレイ中のその他の画素はいずれも影響されない。行２を所定の状態に設定するためには、列２は−５ボルトに設定され、列１及び列３は＋５ボルトに設定される。行２に同様のストローブが印加され、画素（２，２）が作動し、画素（２，１）及び画素（２，３）が緩和される。再び、アレイ中のその他の画素はいずれも影響されない。同様に、列２及び列３が−５ボルトに設定され、列１が＋５ボルトに設定されて行３が設定される。図５Ａに示されるように、行３をストローブし、行３の画素を設定する。フレームを書き込むと、行の電位は０となり、列の電位は＋５Ｖまたは−５Ｖのいずれの状態のままでも良く、このとき表示は図５Ａの配置で安定となる。同じ手順が、何ダースの、あるいは何百の行および列のアレイに対しても適用することができる。行および列の作動に用いられる時間、順序、電圧レベルは、上述した一般的な原理内で幅広く変化させることができる。また、上述した例は単に例示的なものにすぎず、本明細書において説明されたシステムや方法とともに、どのような作動電圧の方法が用いられてもよい。
【００２３】
図６Ａおよび図６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の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、携帯電話であってよい。しかしながら、ディスプレイデバイス４０と同じ要素や、そのわずかに変形した例もまた、例えばテレビや携帯メディアプレーヤーのような様々な種類のディスプレイデバイスの例として適用することができる。
【００２４】
ディスプレイデバイス４０は、筐体４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力装置４８と、マイク４６と、を含む。筐体４１は、一般にどのような種々の製造方法から形成されてもよく、射出成形や真空成形が含まれる。さらに、筐体４１は、どのような種々の材料から形成されてもよく、プラスチックや、金属や、ガラスや、ゴムや、セラミックや、それらを組み合わせた材料を含んでもよいが、それに限定されることはない。一実施形態において、筐体４１は、（図示されない）取り外し可能な部品を含み、その部品は、様々な色を備え、様々なロゴや絵、シンボルなどを含む他の取り外し可能な部品と交換できるものでありうる。
【００２５】
例示的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書において説明されるような２状態安定ディスプレイを含むどのような種々なディスプレイでもありうる。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ディスプレイやＥＬディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、ＳＴＮ  ＬＣＤディスプレイ、ＴＦＴ  ＬＣＤディスプレイのようなフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴディスプレイや他のブラウン管装置のような非平面パネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態の説明の目的のために、ディスプレイ３０は本明細書で説明するように干渉変調ディスプレイを含む。
【００２６】
図６Ｂに、例示的なディスプレイデバイス４０の一実施形態の部品の概略図を示す。図示された例示的なディスプレイデバイス４０は筐体４１を含み、その内部に少なくとも部分的に収容された付加的な部品を含んでもよい。例えば、一実施形態において、例示的なディスプレイデバイス４０は送受信部４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。送受信部４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整用ハードウェア５２に接続される。調整用ハードウェア５２は信号を調整する（例えば信号のフィルタ）ように構成されうる。調整用ハードウェア５２はスピーカー４５およびマイク４６に接続される。プロセッサ２１はまた入力装置４８およびドライバコントローラ２９に接続される。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に接続され、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に接続される。電源部５０は具体例のディスプレイデバイス４０の設計によって要求されるすべての部品に電力を供給する。
【００２７】
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一つまたは複数の装置と通信可能なように、アンテナ４３と送受信部４７とを含む。一実施形態において、ネットワークインターフェース２７はまたプロセッサ２１の要求を支援するデータ処理能力を有しうる。アンテナ４３は、信号を送受信するどのようなアンテナであってもよい。一実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、（ｇ）を含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＲＦ信号を送受信する。他の一実施形態においては、アンテナはブルートゥース（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合には、アンテナはＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＡＭＰＳ、Ｗ−ＣＤＭＡまたは無線携帯電話ネットワーク内で通信するために用いられる他の既知の信号を受信できるように設計される。送受信部４７はアンテナ４３から受信した信号を事前処理し、プロセッサ２１が受け取り、またさらに処理できるようにする。送受信部４７はまた、例示的なディスプレイデバイス４０からアンテナ４３を介して送信されうるように、プロセッサ２１から受信した信号を処理する。
【００２８】
他の代替的な一実施形態において、送受信部４７を受信器に置き換えてもよい。またさらに他の代替的な一実施形態において、ネットワークインターフェース２７は画像供給部によって置き換えられてもよい。画像供給部は、プロセッサ２１に送られる画像データを蓄積または生成することができる。例えば、画像供給部は画像データを含む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、または画像データを生成するソフトウェアモジュールであってよい。
【００２９】
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のすべての動作を制御する。プロセッサ２１はネットワークインターフェース２７や画像供給部から圧縮された画像データのようなデータを受信し、データを元画像データまたはすでに元画像データに処理されたフォーマットに処理する。その後、プロセッサ２１は処理されたデータをドライバコントローラ２９または蓄積のためにフレームバッファ２８に送信する。元データは典型的には、画像内の各位置の画像の特性を特定する情報を示す。例えば、そのような画像の特性は、色や、彩度や、階調を含んでもよい。
【００３０】
一実施形態において、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、またはロジックユニットを含む。調整用ハードウェア５２は一般にスピーカー４５に信号を送信し、マイク４６からの信号を受信するための増幅器やフィルタを含む。調整用ハードウェア５２は例示的なディスプレイデバイス４０に含まれるディスクリート部品でありえ、またはプロセッサ２１や他の部品に組み込まれたものでありうる。
【００３１】
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元画像データを、直接プロセッサ２１またはフレームバッファ２８のどちらかから取得し、元画像データをアレイドライバ２２に高速転送するのに適するように変換する。具体的には、ドライバコントローラ２９は、元画像データを、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順を有するような、ラスター状のフォーマットを有するデータフローに変換する。その後、ドライバコントローラ２９は変換された情報をアレイドライバ２２に送信する。液晶ディスプレイコントローラのようなドライバコントローラ２９は、しばしば独立した集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と統合されるが、このようなコントローラは様々な方法で実装されうる。コントローラはハードウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれてもよく、ソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれうる。またハードウェア内でアレイドライバ２２と完全に統合されうる。
【００３２】
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からフォーマットされた情報を受信し、動画データを波形の平行したセットに変換する。変換された波形の平行セットは、ディスプレイのｘｙ画素配列から延びる数百、時には数千のリード線へ毎秒何度も適用される。
【００３３】
一実施形態においては、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０は本明細書において説明されたどのような型のディスプレイにも適している。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または２状態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。他の一実施形態において、アレイドライバ２２は従来のドライバまたは２状態安定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と統合される。このような実施形態は、携帯電話や、時計や、その他の小さな領域を占めるディスプレイのような高度に統合されたシステムでは一般的である。また他の一実施形態においては、ディスプレイアレイ３０は典型的なディスプレイアレイまたは２状態安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器アレイを含むディスプレイ）である。
【００３４】
入力装置４８を用いれば、使用者は例示的なディスプレイデバイス４０の操作を制御することができる。一実施形態において、入力装置４８はＱＷＥＲＴＹキーボードや電話のキーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンサスクリーン、感圧メンブレンまたは感熱メンブレンを含む。一実施形態において、マイク４６は例示的なディスプレイデバイス４０の入力装置である。マイク４６がデバイスへデータを入力するのに用いられる場合、例示的なディスプレイデバイス４０の操作を制御するために声による命令が使用者から供されうる。
【００３５】
電源部５０は、当業者に周知の様々なエネルギー貯蔵装置を含んでもよい。例えば、一実施形態において、電源部５０はニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池のような充電池である。他の一実施形態においては、電源部５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池や塗布型太陽電池を含む太陽電池である。他の一実施形態においては、電源部５０はコンセントからの電力を受電するように構成される。
【００３６】
ある実装例においては、上述のように、電子表示システム内の幾つかの場所に置かれるドライバコントローラ内に制御プログラム機能が存在する。幾つかの場合、制御プログラム機能はアレイドライバ２２内に存在する。上述した最適化はハードウェア及び／またはソフトウェアコンポーネントがどのような数であっても、また様々な構成においても実装されうる。
【００３７】
上述した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、幅広く変化させうる。例えば、図７Ａから図７Ｅは、可動反射層１４および支持構造の５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、金属材料１４の帯状構造が支持体１８に直交した延長上に成膜される。図７Ｂにおいて、各干渉変調器の可動反射層１４は正方形または長方形であり、テザー３２によって頂点の部分のみが支持体に取り付けられている。図７Ｃにおいて、可動反射層１４は正方形または長方形であり、変形可能な層３４から吊り下げられている。変形可能な層３４は、柔軟な金属を備えるものでありうる。変形可能な層３４は、変形可能な層３４の周辺部において基板２０に直接または間接的に接続される。このような接続は本明細書では支持ポストとして示される。図７Ｄに示される実施形態は、支持ポストプラグ４２を備え、その上に変形可能な層３４が載せられる。可動反射層１４は図７Ａから図７Ｃに示すようにギャップ上に吊られているが、変形可能な層３４は、変形可能な層３４と光学積層体１６の間の穴を埋めることにより支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは平面状の材料から形成され、支持ポストプラグ４２の形成に用いられる。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示される実施形態に基づくが、図示されない付加的な実施形態と同様に、図７Ａから図７Ｃに示されたどの実施形態とも共働するように適合されうる。図７Ｅに示された実施形態においては、金属または他の導電材料からなる付加層がバス構造４４の形成に用いられている。このことにより、干渉変調器の背後に沿って信号を通すことができ、そうでなければ基板２０上に形成されなければならなかったであろう電極の数を減ずることができる。
【００３８】
図７に示されるような実施形態においては、画像は変調器が配置される面と反対側の面である透過性の基板２０の前面から見るので、干渉変調器は、直視装置としての機能を果たす。これらの実施形態においては、反射層１４は、基板２０に対して反対側にある反射層の側の、変形可能な層３４を含む干渉変調器の一部分を光学的に遮蔽する。これにより、画質に悪影響を及ぼすことなく構成され動作される遮蔽領域を得ることができる。例えば、このような遮蔽により、図７Ｅに示されるバス構造４４は、アドレス指定やアドレス指定の結果としての動作のような変調器の電気機械的な特性から、変調器の光学特性を分離することができる。この変調器の分離構成により、変調器の構造設計や電気機械的側面および光学的な側面から用いられる材料を互いに独立して選択し、機能させることができるようになる。さらには、図７Ｃから図７Ｅに示すような実施形態は、反射層１４の光学特性を変形可能な層３４によってもたらされる機械的な特性から分離する、という副次的な効果を持つ。このことにより、反射層１４のための構造設計及び用いられる材料を光学的な特性について最適化し、変形可能な層３４のための構造設計及び用いられる材料を望ましい機械特性となるように最適化することができる。
【００３９】
本明細書において説明されるデバイスおよび方法は、圧力及び／または運動の検出に関する。例えば、一実施形態において、本明細書で説明されるデバイスは、デバイスに接触する力からの圧力の変化を検出するのに用いられうる。一実施形態において、接触は、デバイスと相互作用する音波に対応しうる。従って、デバイスは、検出面に衝突する音波の力を感知することにより、マイクとして用いられうる。他の一実施形態において、デバイスは、ディスプレイデバイスに対応しうる。上述した干渉変調器は、そのようなディスプレイデバイス（例えば、フラットパネルディスプレイ）の一部として用いられうる。従って、本明細書で説明される方法及びデバイスは、マイクとして用いられるディスプレイデバイスを可能にしうる。好適には、このことは従来のディスプレイデバイスと比較して、マイクとしての付加的なハードウェアが必要でなくなる。
【００４０】
図８は、圧力を検出する例示的なデバイスの等角図である。デバイス８００は、第一の層８０５を備える。一実施形態において、第一の層または前面層８０５は、ガラス層を備える。デバイス８００は、さらに第二の層または背面層８１５を備える。「前面」及び「背面」という語句は、便宜的に用いられているのみであり、それぞれの層の位置を空間的に制限することが意図されるべきでないことに注意すべきである。一実施形態において、背面層８１５もまた、ガラス層を備える。前面層８０５は、図示されるように背面層８１５の上部に積層される。従って、前面層８０５及び背面層８１５は、互いにほぼ平行である。前面層８０５及び背面層８１５は、前面層８０５と背面層８１５の間に配置されたシール８２０によって離隔されている。一実施形態において、シールは、前面層８０５と背面層８１５の外周部に沿って延設されている。外周部は、前面層８０５及び背面層８１５の最外縁部でありうる。他の一実施形態において、外周部は、前面層８０５の中央部と前面層８０５の最外縁部の間の領域でありうる。他の一実施形態において、外周部は、背面層８１５の中央部と背面層８１５の最外縁部の間の領域でありうる。
【００４１】
前面層８０５、背面層８１５及びシール８２０は、キャビティ８３０を形成し、デバイス８００の外部環境からキャビティ８３０を離隔する。従って、キャビティ８３０は、デバイス８００の外部環境から離隔されたデバイス８００の内部環境に対応する。一実施形態において、干渉変調器のアレイが、キャビティ８３０の内部に位置されうる。従って、デバイス８００は、ディスプレイとして用いられうる。ここで、干渉変調器は、画像を表示するディスプレイ素子として用いられる。干渉変調器は、図１から７を参照して上述されたシステムおよび方法に従って駆動されうる。干渉変調器を駆動するのに用いられる回路は、キャビティ８３０の内部、キャビティ８３０の外部、またはその二つの組み合わせで配置されうる。さらに、回路は、干渉変調器と接続されうる。
【００４２】
デバイス８００の背面層８１５は、固定されたものでありうる。従って、背面層８１５は、デバイス８００の他の構成部品に対して相対的に運動しない。前面層８０５は、背面層８１５に対して相対的に運動するように構成されうる。前面層８０５は、デバイス８００の外部環境とキャビティ８３０の内部環境との間の圧力差に応じて運動するように構成されうる。前面層８０５は、さらに、前面層８０５に直接印加された圧力に応じて運動するように構成されうる。前面層８０５が背面層８１５に対して運動する量または程度は、デバイス８００に作用する圧力量に相関しうる。
【００４３】
図９は、図８の例示的なデバイス８００の平面図である。デバイス８００（並びにそれぞれ層８０５及び８１５）の長さは、図９に示されるように、ｙ軸に沿って測定されうる。図示されるようにシール８２０によって結合された第一の層８０５の部分の長さは、２ｂに等しい。さらに、デバイス８００（並びにそれぞれ層８０５及び８１５）の幅は、図９に示されるように、ｘ軸に沿って測定されうる。図示されるようにシール８２０によって結合された第一の層８０５の部分の幅は、２ａに等しい。ｘｙ平面における点（０，０）は、デバイス１００の中心に対応しうる。
【００４４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図８の例示的なデバイス８００の断面図を示す。図１０Ａにおいて、デバイス８００は初期状態にあり、前面層８０５はいかなる外力によっても移動されていない。図１０Ｂにおいて、前面層８０５は、初期状態から移動されていることが示されている。初期状態に対する前面層８０５の移動は、前面層８０５のどの点でも測定され、前面層８０５に印加された圧力に関連付けられうる。例えば、点（０，０）における移動は、図１０Ｂにおいて、距離１００５として示されている。下記の数式１は、初期位置からの移動に基づいて印加された圧力を計算するのに用いられうる。
【００４５】
【数１】
2013517477.tif 000003
【００４６】
ここで、ｗ（ｘ，ｙ）は、初期位置からの前面層８０５の移動量、ｐは前面層８０５に印加された圧力、νはポアソン比、ａはシール８２０の範囲内における前面層８０５の部分の幅の半分、ｂはシール８２０の範囲内の、前面層８０５の部分の長さの半分、ｘは移動量ｗが測定された位置の、前面層８０５の中心からのｘ軸に沿った距離、ｙは移動量ｗが測定された位置の、前面層８０５の中心からのｙ軸に沿った距離、Ｅはヤング率、ｈは前面層８０５の厚さである（ガラスの場合、Ｅ＝６８ＧＰａ、ν＝０．１９６）。
【００４７】
従って、前面層８０５の移動は、前面層８０５に印加された圧力を直接計算するのに用いることができる。
【００４８】
さらに、前面層８０５の移動は、前面層８０５と背面層８１５の間の静電容量の変化を測定することにより、間接的に計算されうる。例えば、前面層８０５及び背面層８１５は、それぞれ、キャビティ８３０に露出された層の表面に位置する導電体８４０を備えうる。前面層８０５及び背面層８１５の（ｘ，ｙ）平面の範囲内のどこでも導電体は配置されることができ、静電容量が測定されうる。導電体８４０は、さらに、導電体８４０の間の静電容量を測定するように構成された回路に接続されうる。例えば、導電体８４０は、ＡＮＡＬＯＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ（登録商標）のＩＣであるＡＤ７７４７や、ＡＮＡＬＯＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ（登録商標）のＩＣであるＡＤ７７４６のような集積回路（ＩＣ）に接続されうる。静電容量が測定される前面層８０５の（ｘ，ｙ）座標は、数式１のｘ及びｙの値として用いられうる。静電容量と、背面層８１５に対する相対的な前面層８０５の移動の間の関係は、下記の数式２によって表されうる。
【００４９】
【数２】
2013517477.tif 000004
【００５０】
これは（Ｃ−Ｃ０）／Ｃ０＝ｗ（ｘ，ｙ）／ｗ０として近似することができ、ここで、ε０はキャビティ内の空気の誘電率、ｗ（ｘ，ｙ）は初期位置からの前面層８０５の移動量、ｗ０は初期位置にあるときの前面層８０５と背面層８１５の間隔、ａはシール８２０の範囲内の前面層８０５の一部の幅の半分、ｂはシール８２０の範囲内の前面層８０５の一部の長さの半分、Ｃはたわみ後に測定された静電容量、Ｃ０はたわみ前に測定された静電容量である。
【００５１】
他の一実施形態において、静電容量と、背面層８１５に対する前面層８０５の移動との間の関係は、ファイル内に値のセットとして保管されうるか、または図１４に関して後述されるプロセスによって生成されうる他の数式に対応しうる。
【００５２】
図１１は、圧力を測定する他の例示的なデバイスの平面図である。図１１において、デバイス８００は、図８に示された実施形態に類似した前面層８０５、背面層８１５及びシール８２０を備える。さらに、デバイス８００は、キャビティ８３０内にアレイとして配置された干渉変調器１１０５を備える。デバイス８００はさらに、ダイアフラム１１１０を備える。ダイアフラム１１１０は、圧力検出に関するデバイス８００の感度を向上させるように構成されうる。一実施形態において、ダイアフラム１１１０は、シール８２０の近傍である、デバイス８００の外周部に配置されうる。ダイアフラム１１１０は、前面層８０５と背面層８１５の間に配置されうる。一実施形態において、ダイアフラム１１１０は、前面層８０５及び背面層８１５に対してほぼ平行でありうる。さらに、シール８２０は、ダイアフラム１１１０の位置において切断されてもよく、ダイアフラム１１１０の第一の面１１１５は、キャビティ８３０に露出され、ダイアフラム１１１０の第二の面１１２０は外部環境に露出される。例えば、ダイアフラム１１１０の位置において、空気の溝１１２５（例えば、穴）が、ダイアフラム１１１０と前面層８０５及び背面層８１５のうち一つとの間で、シール８２０内に形成されうる。さらに、第二のシール１１２０が、ダイアフラム１１１０の３つの端部におけるダイアフラム１１１０の外周部に、シール８２０及び空気の溝１１２５が配置されるダイアフラム１１１０の残りの端部を残して囲んで配置されてもよい。第二のシール１１２０は、シール８２０に空気の溝１１２５が設けられていても、外部環境からキャビティ８３０を離隔したままでありうる。ダイアフラム１１１０の一辺をキャビティ８３０に露出し、他の辺を外部環境に露出することにより、ダイアフラム１１１０は、キャビティ８３０と外部環境の間の圧力差に応じて運動することとなる。
【００５３】
図１２Ａ及び１２Ｂは、図１１に示された圧力を測定するための例示的なデバイスの断面図を示す。図８に関して上述したように、デバイス８００に印加された圧力は、背面層８１５に対して前面層８０５の移動を引き起こす。さらに、前面層８０５の移動は、ダイアフラム１１１０の移動を引き起こす。これにより、前面層に印加された圧力はキャビティ８３０内の圧力を増加させる。この圧力は、キャビティ８３０に露出した全ての平面に作用する。ダイアフラム１１１０は、キャビティ８３０に露出されているので、圧力の変化に従って移動する。従って、前面層８０５に印加された圧力は、ダイアフラム１１１０の移動に基づいて計算されうる。例えば、点（０，０）における移動は、図１０Ｂの距離１２０５として示される。印加された圧力は、以下に議論するように、初期位置からのダイアフラム１１１０の移動に基づいて計算されうる。
【００５４】
前面層８０５と背面層８１５の間の相対的な運動は、ボイルの法則に従って、キャビティ８３０の内部の圧力を変化させる。
【００５５】
【数３】
2013517477.tif 000005
【００５６】
ここで、Ｐｉｎｉｔｉａｌは前面層８０５に圧力が印加される前のキャビティ８３０の内部の初期圧力、Ｖｉｎｉｔｉａｌは前面層８０５に圧力が印加される前のキャビティ８３０の内部の初期体積、Ｐｆｉｎａｌは前面層８０５に圧力が印加された後のキャビティ８３０の内部の最終的な圧力、Ｖｆｉｎａｌは前面層８０５に圧力が印加された後のキャビティ８３０の内部の最終的な体積である。
【００５７】
従って、キャビティ８３０内部の圧力の変化は、前面層８０５に印加された圧力によるものであり、その圧力に等しい。さらに、前面層に印加された圧力による圧力の変化は、下記の数式４に基づいてダイアフラム１１１０の移動から計算することができる。
【００５８】
【数４】
2013517477.tif 000006
【００５９】
ｗ（ｘ，ｙ）は初期位置からのダイアフラム１１１０の移動量、ｐは前面層８０５に印加された圧力、νはポアソン比、ａはシール１１２０内のダイアフラム１１１０の部分の幅の半分、ｂはシール１１２０内のダイアフラム１１１０の部分の長さの半分、ｘは移動量ｗが測定される位置のダイアフラム１１１０の中心からのｘ軸に沿った距離、ｙは移動量ｗが測定される位置のダイアフラム１１１０の中心からのｙ軸に沿った距離、Ｅはヤング率、ｈはダイアフラム１１１０の厚さである。
【００６０】
さらに、ダイアフラム１１１０の移動は、ダイアフラム１１１０と背面層８０５の間の静電容量の変化を決定することにより間接的に測定されうる。一実施形態において、導電体１１４０はダイアフラム１１１０上及び背面層８１５上に適切に位置されうる。導電体１１４０はさらに、導電体１１４０の間の静電容量を測定するように構成された回路に接続されうる。例えば、導電体８４０は、ＡＮＡＬＯＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ（登録商標）のＩＣであるＡＤ７７４７やＡＮＡＬＯＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ（登録商標）のＩＣであるＡＤ７７４６のような集積回路（ＩＣ）に接続されうる。静電容量とダイアフラム１１１０の背面層８１５に対する移動の間の関係は、下記の数式５で表されうる。
【００６１】
【数５】
2013517477.tif 000007
【００６２】
ｗ（ｘ，ｙ）は初期位置からのダイアフラム１１１０の移動量、ｗ０は初期位置にあるときのダイアフラム１１１０と背面層８１５の間隔、Ｃはたわみ後の測定された静電容量、Ｃ０はたわみ前の測定された静電容量である。
【００６３】
他の一実施形態において、静電容量と背面層８１５に対するダイアフラム１１１０の移動の間の関係は、ファイル内に値のセットとして保管されてもよく、また、図１４に従って後述するようなプロセスによって生成されうる他の数式に対応しうる。
【００６４】
ダイアフラム１１１０を備えるデバイス８００の実施形態は、より高い感度で圧力を測定することができうる。一実施形態において、ダイアフラムは、前面層８０５よりも薄い材料からなる。例えば、ダイアフラム１１１０は、アルミニウム、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などからなりうる。ダイアフラム１１１０の材料および大きさのために、同じ量の圧力が印加されると前面層８０５よりもダイアフラム１１１０の方が大きく運動しうるため、ダイアフラム１１１０の移動量は、前面層８０５の移動よりも大きいものでありうる。ダイアフラム１１１０がより大きく動くことは、前面層８０５と背面層８１５の間の静電容量の変化と比較して、ダイアフラム１１１０と背面層８１５の間の静電容量の変化が、より大きいことに対応する。さらに、ダイアフラムは、前面層８０５よりも背面層８０５に近づけうる。従って、数式５のｗ０の値が数式２のｗ０の値よりも小さく、それゆえダイアフラム１１１０と背面層８１５の間の静電容量の変化が大きくなる。静電容量を測定するために用いられる回路は、限られた精度の水準を有するものでありうる。例えば、回路は、ただｐＦの大きさの静電容量変化を測定するように構成されたものでありうる。そのため、印加された圧力の変化は、少なくとも１ｐＦの静電容量の変化が存在するかどうかを検出するだけでよい。従って、ある所定の圧力の変化に対する静電容量の変化を増大することにより、圧力のより小さな変化が検出されうる。例えば、図８に関して説明された実施形態において、Ｘの圧力の変化は１ｐＦよりも小さな静電容量の変化に対応しうる。従って、図８に関して説明された実施形態は、Ｘの圧力変化を検出するように構成されていないものでありうる。しかしながら、同じＸの圧力の変化が、図１２の実施形態では１ｐＦより大きな静電容量の変化を引き起こしうる。従って、図１２の実施形態は、Ｘの圧力変化を検出するように構成されたものでありうる。当業者であれば、前面層８０５について材料、形状及び大きさの選択が、デバイス８００の感度を変更するのに用いられうることを理解するであろう。さらに、ダイアフラムについて材料、形状及び大きさの選択が、デバイス８００の感度の変更に用いられうる。加えて、静電容量を測定するための感知回路の選択が、デバイス８００の感度を変更するために用いられうる。
【００６５】
図１３は、圧力を測定する他の例示的なデバイスの断面図を示す。図１３において、デバイス８００はキャビティ８３０内にアレイ状に配置された干渉変調器１１０５を含まない点を除けば、図１１及び１２のデバイス８００に類似している。そのため、当業者に理解されるように、図１３のデバイス８００は本明細書で説明されたデバイス８００の他の実施形態と類似して機能する。
【００６６】
図１４は、図８から１２に示されたデバイス８００を校正するプロセスのフロー図である。プロセス１４００は、段階１４０５から始まり、そこでは既知の圧力量がデバイス８００の前面層８０５に印加される。段階１４１０に進むと、導電体８４０または１１４０の間の静電容量変化が、適切な回路を用いて測定される。さらに段階１４１５において、追加的な圧力で静電容量を測定することが判断される。もし追加的な静電容量レベルが追加的な圧力で測定されるときには、プロセスは段階１４０５に戻る。追加的な静電容量レベルが追加的な圧力で測定されないときには、プロセス１４００は終了する。
【００６７】
圧力と静電容量の対に対応する測定されたデータの点は、一実施形態において、ファイルを生成するのに用いられうる。従って、ある所定の時間にデバイス８００に印加された圧力は、所定の時間でファイル内においてデバイス８００の静電容量に対応する最も近い静電容量値を検索することによって決定されうる。次いで圧力は最も近い静電容量値に関連する圧力として評価されうる。他の一実施形態において、データの点は圧力に静電容量を関連付ける当業界に周知の方法（例えば、最適フィット曲線）に基づく数式を生成するのに用いられうる。
【００６８】
図１５は、図８から１３に示されたデバイス８００を用いる、圧力変化を検出するプロセスのフロー図である。段階１５０５から始めると、デバイス８００の静電容量を測定する回路は、デバイス８００の静電容量を測定する。さらに、段階１５１０において、デバイス８００は、デバイス８００に印加される圧力を決定する。一実施形態において、デバイス８００は、数式１から４のような数式の一つまたは複数を用いて、デバイス８００に印加される圧力を計算する。他の一実施形態において、デバイス８００は、ファイルの検索を用いて、測定された静電容量に対応する圧力を発見する。次の段階１５１５において、デバイス８００は、印加された圧力を再び測定するか否かを決定する。もしデバイス８００が印加された圧力を再び測定すると決定すれば、プロセスは段階１５０５に戻る。もしデバイス８００が印加された圧力を再び測定しないと決定すれば、プロセス１５００は終了する。
【００６９】
上述したプロセス１４００及び１５００は、特定の段階を含むものとして詳細に説明され、特定の順序で説明されたが、これらのプロセスは、追加的な段階を含み説明された段階のいくつかを省略しうることが理解されるべきである。さらに、プロセスの段階のそれぞれは、説明された順序で必ずしも実行されなくてもよい。
【００７０】
上述の詳細な説明が、様々な実施形態に適用されるものとして本発明の新しい特徴を示し、説明し、指摘したが、示された変調器またはプロセスの形状や詳細に様々な省略、置換及び変更が、本発明の思想を逸脱することなく当業者によってなされうることは理解されるであろう。理解されるように、本発明は、本明細書において示された全ての特徴及び利点を提供しない形態で実施されてもよく、いくつかの特徴は互いに別個に用いられまたは実施されうる。
【００７１】
本明細書において開示された実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムの段階は、ハードウェア内に直接実施されてもよく、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内に実施されてもよく、その二つを組み合わせて実施されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、または当業者に知られたその他どのような形状の記憶媒体にも格納しうる。例示的な記憶媒体は、プロセッサに接続され、プロセッサは記憶媒体から情報を読み込み、記憶媒体に情報を書き込むことができる。代替的には、記憶媒体は、プロセッサに統合されうる。プロセッサ及び記憶媒体は一つのＡＳＩＣ内に格納しうる。ＡＳＩＣは使用者の端末内に格納しうる。代替的には、プロセッサ及び記憶媒体は、使用者の端末内に個別の部品として格納しうる。
【符号の説明】
【００７２】
１２ａ、１２ｂ  干渉変調器
１４ａ、１４ｂ  可動反射層
１６ａ、１６ｂ  光学積層体
１８  ポスト
１９  ギャップ
２０  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
３２  テザー
３４  変形層
４０  ディスプレイデバイス
４１  筐体
４２  支持ポストプラグ
４３  アンテナ
４４  バス構造
４５  スピーカー
４６  マイク
４７  送受信部
４８  入力装置
５０  電源部
５２  調整用ハードウェア
８００  デバイス
８０５  前面層
８１５  背面層
８２０  シール
８３０  キャビティ
８４０  導電体
１００５  距離
１１０５  干渉変調器
１１１０  ダイアフラム
１１１５  ダイアフラムの第一の面
１１２０  ダイアフラムの第二の面
１１２５  空気の溝
１１４０  導電体
１４００  校正プロセス
１４０５、１４１０、１４１５  校正プロセスの各段階
１５００  圧力変化検出プロセス
１５０５、１５１０、１５１５  圧力変化検出プロセスの各段階
【図１】
2013517477.tif 000008
【図２】
2013517477.tif 000009
【図３】
2013517477.tif 000010
【図４】
2013517477.tif 000011
【図５Ａ】
2013517477.tif 000012
【図５Ｂ】
2013517477.tif 000013
【図６Ａ】
2013517477.tif 000014
【図６Ｂ】
2013517477.tif 000015
【図７Ａ】
2013517477.tif 000016
【図７Ｂ】
2013517477.tif 000017
【図７Ｃ】
2013517477.tif 000018
【図７Ｄ】
2013517477.tif 000019
【図７Ｅ】
2013517477.tif 000020
【図８】
2013517477.tif 000021
【図９】
2013517477.tif 000022
【図１０Ａ】
2013517477.tif 000023
【図１０Ｂ】
2013517477.tif 000024
【図１１】
2013517477.tif 000025
【図１２Ａ】
2013517477.tif 000026
【図１２Ｂ】
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【図１３】
2013517477.tif 000028
【図１４】
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【図１５】
2013517477.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月11日(2012.9.11)
【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】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムと、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項２】
前記ダイアフラム及び前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記第一の層がガラス層である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記第二の層がガラス層である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムと、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイス。
【請求項８】
前記ダイアフラムと前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路をさらに備える、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスが、音波を検出するように構成された、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第一の層がガラス層である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第二の層がガラス層である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１３】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定するように構成されたセンサと、を備え、
前記センサが、前記第一の層の中央部及び前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項１４】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記第一の層がガラス層である、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記第二の層がガラス層である、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムを提供する段階と、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイの製造方法。
【請求項１８】
前記ダイアフラム及び前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路を提供する段階をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ディスプレイが、音波を検出するように構成された、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置されたダイアフラムを提供する段階と、を備え、
前記ダイアフラムが、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記ダイアフラムが、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイスの製造方法。
【請求項２２】
前記ダイアフラムと前記第二の層の間の静電容量を測定するように構成された処理回路を提供する段階をさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ダイアフラムの第一の面が前記キャビティに露出され、前記ダイアフラムの第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記デバイスが、音波を検出するように構成された、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
第一の層を提供する段階と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層を提供する段階と、
前記キャビティ内に配置された複数のディスプレイ素子を提供する段階と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定するように構成されたセンサを提供する段階と、を備え、
前記センサが、前記第一の層の中央部及び前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するように構成された、ディスプレイの製造方法。
【請求項２６】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第一の層がガラス層である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記第二の層がガラス層である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置される表示する手段と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置される移動する手段と、を備え、
前記移動する手段が、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記移動する手段が、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項３０】
前記移動する手段及び前記第二の層の間の静電容量を測定する手段をさらに備える、請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３１】
前記移動する手段の第一の面が前記キャビティに露出され、前記移動する手段の第二の面が前記キャビティの外部環境に露出される、請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３３】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記第一の層及び前記第二の層の間に配置された移動する手段と、を備え、
前記移動する手段が、前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動に基づいて移動するように構成され、
前記移動する手段が、前記キャビティ内の内部圧力及び前記キャビティ外の外部圧力の間の圧力差を測定するように構成された、デバイス。
【請求項３４】
前記移動する手段及び前記第二の層の間の静電容量を測定する手段をさらに備える、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記移動する手段の第一の面が前記キャビティに露出され、前記移動する手段の第二の面が前記キャビティの外部環境に露出された、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記デバイスが音波を検出するように構成された、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３７】
第一の層と、
前記第一の層の下部に位置し、前記第一の層とともにキャビティを形成する第二の層と、
前記キャビティ内に配置された表示する手段と、
前記第一の層及び前記第二の層の間の相対的な運動を測定する手段と、を備え、
前記相対的な運動を測定する手段が、前記第一の層の中央部及び前記第二の層の中央部の間の静電容量を測定するように構成された、ディスプレイ。
【請求項３８】
前記ディスプレイが音波を検出するように構成された、請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項３９】
前記第一の層がガラス層である、請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項４０】
前記第二の層がガラス層である、請求項３７に記載のディスプレイ。
【国際調査報告】
2013517477.tif 000031
2013517477.tif 000032
2013517477.tif 000033