(57)【要約】【解決手段】統合ポストおよび変形可能層８７０を備えるＭＥＭＳデバイス８００が提供される。いくつかの実施形態では、ポストと変形可能層との間の移行部は、実質的に単一の弓形又は凸形状の表面を備えており、これによって、機械的にロバストな構造を提供する。いくつかの実施形態は、その上に比較的一様な変形可能層を形成することに役立つ面を提供する自己平坦化犠牲材料の使用を含むＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。【選択図】      図８Ｇ
2008514993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システムデバイスを製造する方法であって、
第１の犠牲層の上に電導層の形成することと、
前記電導層から可動コンダクターをパターン化することと、
前記可動コンダクター及び第１の犠牲層の上に第２の犠牲層からなる平坦層を形成することとを備える方法。
【請求項２】
前記第２の犠牲層を形成することは、前記層をリフローすること、前記層の非均一露光、非最適波長における前記層の露光、前記層の加圧、またはこれらの組み合わせを備える請求項１の方法。
【請求項３】
前記第２の犠牲層を形成する前に前記第１の犠牲層に、前記可動コンダクターに隣接した開口部を形成することを更に備える請求項１の方法。
【請求項４】
前記第２の犠牲層に、前記可動コンダクターに隣接し、前記第１の犠牲層の開口部と実質的に揃っている第１の開口部を形成することを更に備える請求項３の方法。
【請求項５】
前記第２の犠牲層に、実質的に前記可動コンダクター上の中心にある第２の開口部を形成することを更に備える請求項４の方法。
【請求項６】
前記第２の犠牲層の前記第１の開口部は、前記可動コンダクター及び前記第１の犠牲層を実質的に覆う実質的に滑らかなステップを形成する請求項４の方法。
【請求項７】
前記第２の犠牲層の上に変形可能層を形成することを更に備える請求項６の方法。
【請求項８】
前記変形可能層は、前記滑らかなステップと実質的に一致する請求項７の方法。
【請求項９】
前記変形可能層を形成した後に、実質的に前記第２の犠牲層の全体を除去することを更に備える請求項７の方法。
【請求項１０】
前記第２の犠牲材料は、自己平坦化材料である請求項１の方法。
【請求項１１】
前記自己平坦化材料は、レジスト、フォトレジスト、スピンオングラス、スピンオン誘電体、あるいはそれらの組み合わせを備える請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記微小電気機械システムデバイスは、光学変調器である請求項１の方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちの何れかの方法によって製造される干渉変調器。
【請求項１４】
第１の犠牲層の上に形成された可動コンダクターと、
前記可動コンダクターおよび前記第１の犠牲層の上に形成された平坦な第２の犠牲層とを備える微小電気機械システムデバイス。
【請求項１５】
ミラーに隣接し、前記第１の犠牲材料内にある第１の開口部を更に備える請求項１４の微小電気機械システムデバイス。
【請求項１６】
前記ミラーに隣接し、前記第２の犠牲材料内にある第２の開口部を更に備える請求項１５の微小電気機械システムデバイス。
【請求項１７】
前記第２の犠牲材料の上に形成された変形可能層を更に備える請求項１６の微小電気機械システムデバイス。
【請求項１８】
前記第２の犠牲層は、自己平坦化材料を備える請求項１４の微小電気機械システムデバイス。
【請求項１９】
前記自己平坦化材料は、レジスト、フォトレジスト、スピンオングラス、スピンオン誘電体、あるいはこれらの組み合わせを備える請求項１８の微小電気機械システムデバイス。
【請求項２０】
光学変調器である請求項１４の微小電気機械システムデバイス。
【請求項２１】
干渉変調器を製造する方法であって、
第１の犠牲層を形成することと、
前記第１の犠牲層の上にミラー層を形成することと、
反射層をパターニングしてミラーを形成することと、
前記ミラー及び前記第１の犠牲層の上に第２の犠牲層をスピンオンンすることとを備える方法。
【請求項２２】
前記第２の犠牲層は、レジスト、フォトレジスト、スピンオングラス、スピンオン誘電体、あるいはそれらの組み合わせを備える請求項２１の方法、
【請求項２３】
前記パターニングされた電導層に隣接した第１の開口部を、前記第２の犠牲層内に形成することを更に備える請求項２１の方法。
【請求項２４】
前記第２の犠牲層内の第１の開口部は、前記可動コンダクター及び前記第１の犠牲層を実質的に覆う実質的に平滑なステップを形成する請求項２３の方法。
【請求項２５】
前記第２の犠牲層の上に変形可能層を形成することを更に備える請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記変形可能層は、前記滑らかなステップに実質的に一致する請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記変形可能層は、少なくとも部分的に、前記第２の犠牲層内の前記第１の開口部を埋め、これによって、前記変形可能層と統合された支持ポストを形成する請求項２５の方法。
【請求項２８】
前記第２の犠牲層をエッチング除去することを更に備える請求項２１の方法。
【請求項２９】
請求項２１乃至２８のうちのいずれかの方法によって製造された干渉変調器。
【請求項３０】
基板と、
変形可能層と、
前記基板と前記変形可能層との間に伸びており、前記変形可能層と統合された複数のポストと、
前記変形可能層の近傍であって、前記基板上に形成された光学スタックと、
前記光学スタックと前記変形可能層との間に配置された可動ミラーと、
前記可動ミラーを前記変形可能層へ固定するコネクターと、
実質的に単一の弓形表面を備えた、前記変形可能層とポストとの間の移行部とを備える装置。
【請求項３１】
前記光学スタック及び前記可動ミラーのうちの少なくとも１つと電気的に通信し、イメージデータを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと電気的に通信するメモリ素子とを更に備える請求項３０の装置。
【請求項３２】
少なくとも１つの信号を、前記光学スタック及び前記可動ミラーのうちの少なくとも１つへ送るように構成された駆動回路を更に備える請求項３１の装置。
【請求項３３】
前記イメージデータのうちの少なくとも一部を前記駆動回路へ送るように構成されたコントローラを更に備える請求項３２の装置、
【請求項３４】
前記イメージデータを前記プロセッサへ送るように構成されたイメージソースモジュールを更に備える請求項３１の装置。
【請求項３５】
前記イメージソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える請求項３４の装置。
【請求項３６】
入力データを受け取り、かつ前記入力データを前記プロセッサへ通信するように構成された入力デバイスを更に備える請求項３１の装置。
【請求項３７】
基板手段と、
装置内の動作を制御する変形可能手段と、
前記変形可能手段と統合され、前記変形可能手段を支持する支持手段と、
前記支持手段を前記変形可能手段と、予め定めた機械特性を持つ物理的にロバストな構造で統合する移行手段と、
前記装置をアクチュエートし、前記基板と前記変形可能層との間に配置された可動手段と、
前記可動手段を前記変形可能手段に固定する接続手段とを備える装置。
【請求項３８】
前記基板手段はガラス基板を備える請求項３７の装置。
【請求項３９】
前記変形可能手段は、変形可能層を備える請求項３７又は請求項３８の装置。
【請求項４０】
前記支持手段は複数のポストを備える請求項３７又は３８又は３９の装置。
【請求項４１】
前記移行手段は、単一のアーチ形表面を備える請求項３７又は３８又は３９又は４０の装置。
【請求項４２】
前記移行手段を形成する手段を更に備える請求項４１の装置。
【請求項４３】
前記移行手段を形成する手段は、前記可動手段の上に形成された平坦な犠牲層を備える請求項４２の装置。
【請求項４４】
前記可動手段は、可動コンダクターを備える請求項３７又は３８又は３９又は４０又は４１の装置。
【請求項４５】
前記接続手段はコネクターを備える請求項３７又は３８又は３９又は４０又は４１又は４２の装置。
【請求項４６】
干渉変調器を操作する方法であって、
前記干渉変調器は、
基板と、
変形可能層と、
前記基板と前記変形可能層との間に伸びており、前記変形可能層と統合された複数のポストと、
前記変形可能層の近傍であって、前記基板上に形成された光学スタックと、
前記光学スタックと前記変形可能層との間に配置され、少なくとも弛緩位置とアクチュエート位置との間で移動可能なミラーと、
前記可動ミラーを前記変形可能層へ固定するコネクターと、
実質的に単一の弓形表面を備えた、前記変形可能層とポストとの間の移行部とを備え、
前記方法は、前記可動ミラーを前記弛緩位置から前記アクチュエート位置へ移動させるのに十分な電圧を前記可動ミラーに加える方法。
【請求項４７】
前記第１の電圧は約＋５ボルトである請求項４６の方法。
【請求項４８】
第２のミラーを前記アクチュエート位置から前記弛緩位置へ移動させるのに十分な電圧を前記可動コンダクターに加えることを更に備える請求項４６の方法。
【請求項４９】
前記第２の電圧は約−５ボルトである請求項４８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、微小電気機械システムに関し、特に光学変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及びその他の微小機械加工処理を用いて生成される。この微小機械加工処理は、基板及び／又は堆積した材料層の部分をエッチング除去したり、あるいは、層を追加して、電子デバイス及び電気機械デバイスを形成する。ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で用いられるように、干渉変調器又は干渉光変調器という用語は、光干渉の原理を用いて、光を選択的に吸収及び／又は反射するデバイスを称する。ある実施形態では、干渉変調器は、一対の電導性プレートからなる。この片方あるいは両方は、全体又は部分的に透過及び／又は反射し、適切な電気信号が加えられると、関連動作を行うことができる。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からなり、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された金属膜を備えている。本明細書でより詳細に記載されるように、他のプレートに対する１つのプレートの位置は、干渉変調器に入射した光の光学干渉を変える。そのようなデバイスは、幅広い範囲の用途を持ち、これらのタイプのデバイスの特性を利用及び／又は変えることは、当該技術分野において有益であろう。これによって、これら特性が、既存の製品の改良や、未開発の新製品の創造に活用できるようになる。
【発明の開示】
【０００３】
本発明のシステム、方法、及びデバイスは、それぞれ幾つかの局面を持ち、そのうちの１つが単独で望ましい特性をもたらしているのではない。本発明の範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴が手短に説明される。この記述を考慮した後に、また、特に、実施形態を読んだ後に、本発明の特徴が、他のディスプレイデバイスよりも優れた点を、どのようにして提供するのかが理解されるであろう。
【０００４】
本明細書で開示されたいくつかの実施形態は、第１の犠牲層の上に電導層を形成することと、前記電導層から、可動コンダクターをパターン化することと、前記可動コンダクター及び第１の犠牲層の上に、第２の犠牲層からなる平坦層を形成することとを備えた微小電気機械システムデバイスを製造する方法を提供する。
【０００５】
他の実施形態は、第１の犠牲層の上にミラー層を形成することと、前記ミラー層から、ミラーをパターン化することと、前記ミラー及び第１の犠牲層の上に、自己平坦化材料を備える第２の犠牲層からなる層を形成することとを備える方法によって製造される干渉変調器を提供する。
【０００６】
他の実施形態は、第１の犠牲層の上に形成された可動コンダクターと、前記可動コンダクター及び前記第１の犠牲層の上に形成され、自己平坦化材料を備える第２の犠牲層とを備える微小電気機械システムデバイスを提供する。
【０００７】
他の実施形態は、第１の犠牲層を形成することと、前記第１の犠牲層の上にミラー層を形成することと、反射層をパターン化してミラーを形成することと、前記ミラー及び前記第１の犠牲層の上に、第２の犠牲層をスピンオンすることとを備える干渉変調器の製造方法を提供する。
【０００８】
他の実施形態は、基板と、変形可能層と、前記基板と前記変形可能層との間に伸びており、前記変形可能層と統合された複数のポストと、前記変形可能層に近接し、前記基板上に形成された光学スタックと、前記光学スタックと前記変形可能層との間に配置された可動ミラーと、前記可動ミラーを前記変形可能層へ固定するコネクターと、実質的に単一の弓形表面を備えた、前記変形可能層とポストとの間の移行部とを備える干渉変調器を提供する。
【０００９】
他の実施形態は、基板と、変形可能層と、前記変形可能層と統合され、前記変形可能層を支持する手段と、前記基板と前記変形可能層の間に配置された可動コンダクターと、前記可動コンダクターを前記変形可能層へ固定するコネクターとを備える装置を提供する。
【００１０】
他の実施形態は、基板手段と、装置内の移動を制御する変形可能手段と、前記変形可能手段と統合され、前記変形可能手段を支持する支持手段と、予め定めた機械特性を持つ物理的にロバストな構造で、前記支持手段を前記変形可能手段と統合する移行手段と、前記基板と前記変形可能層との間に配置され、前記装置をアクチュエートさせる可動手段と、前記可動手段を前記変形可能手段に固定するコネクター手段とを備える装置を提供する。以下で明らかになるであろうが、これらの実施形態は、リリースされたＭＥＭＳデバイス及びリリースされていないＭＥＭＳデバイスを含んでいる。いくつかの実施形態は更に、移行部手段を形成する手段を備える。
【００１１】
他の実施形態は、干渉変調器を操作する方法を提供する。ここでは干渉変調器は、基板及び変形可能層を含む。この実施形態では、干渉変調器は、基板と変形可能層との間に伸びる複数のポストを持っている。ここではポスト及び変形可能層は統合される。また、変形可能層に近接し、基板上に形成された光学スタックと、少なくとも弛緩位置とアクチュエート位置との間で移動可能な変形可能層と光学スタックとの間に配置されたミラーとが存在する。干渉変調器は更に、可動ミラーを変形可能層に固定するコネクターと、実質的に単一の弓形表面を備えた、前記変形可能層とポストとの間の移行部とを提供する。この実施形態における方法は、前記弛緩位置から前記アクチュエート位置へ前記可動ミラーを移動させるのに十分な第１の電圧を前記可動ミラーへ印加することを備える方法を提供する。
【００１２】
他の実施形態は、基板手段と、微小電気機械システムデバイスにおける移動を制御する変形可能手段と、前記変形可能層と統合され、前記基板と前記変形可能層との間に伸びる支持手段と、前記基板と前記変形可能層との間に配置され、前記微小電気機械システムデバイスをアクチュエートする可動手段と、前記可動ミラーを前記変形可能手段へ固定する固定手段とを備えるリリースされていない微小電気機械システムデバイスを提供する。
【００１３】
本発明のこれら及び他の局面は、本発明を例示することが意図され、限定することが意図されていない以下の説明、及び添付図面から容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、本発明のある具体的な実施形態に向けられる。しかしながら、本発明は、複数の別の方法でも具体化することができる。この記述では、同一部位が、全体を通じて同一符号で示されている図面が参照される。以下の記述から明らかになるように、本実施形態は、動画（例えばビデオ）あるいは静止画（例えば、静止画像）、及びテキストや写真であろうとも、イメージを表示するように構成された任意のデバイス内で実現される。本実施形態は、限定される訳ではないが、例えば、モバイル電話、無線デバイス、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドあるいはポータブルコンピュータ、ＧＳＰ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（例えば、走行距離ディスプレイ等）、コクピットコントロール及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車の後方ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子広告板又はサイン、プロジェクタ、建築物、パッケージ、及び芸術的構造物（例えば、宝石片のイメージのディスプレイ）において、又はこれら種々の電子デバイスと関連して実現される。ここで記述されたものと同様の構造のＭＥＭＳデバイスはまた、例えば電子スイッチングデバイスのようなディスプレイではない用途にも使用されうる。
【００１５】
例えば干渉変調器のような本明細書で開示されるＭＥＭＳデバイスの実施形態は、ポストと変形可能層とを統合した構成を備える。いくつかの実施形態では、ポストと変形可能層との間の移行部は、実質的に単一の弓形又は凸形状の表面を備える。いくつかの実施形態では、ポスト及び変形可能層からなる構造の厚さは、本質的に一定であり、それによって、予め定めた機械特性を持つ物理的にロバストな構成を提供する。さらに、例えば干渉変調器のようなＭＥＭＳデバイスを製造する方法が提供される。この方法の実施形態は、本質的に一様なポスト−変形可能層構造の形成に役立つ自己平坦化犠牲材料からなる層を形成する。自己平坦化犠牲材料からなるこの層は、パターン化された可動コンダクター又はミラーの上に形成される。いくつかの実施形態では、可動コンダクター又はミラーに隣接し、自己平坦化犠牲材料からなる層に第１の開口部が形成され、前記第１の開口部の少なくとも一部を埋め、前記自己平坦化犠牲材料からなる層の上に変形可能層が形成される。
【００１６】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらデバイスでは、ピクセルが、明るい状態、あるいは暗い状態かの何れかにある。明るい（「オン」または「オープンな」）状態では、ディスプレイ素子が、入射可視光の大部分をユーザに反射する。暗い（「オフ」または「クローズな」）状態では、ディスプレイ素子が、入射可視光をほとんどユーザに反射しない。この実施形態によれば、「オン」状態と、「オフ」状態とで、光反射特性は逆転する。ＭＥＭＳピクセルは、選択された色を主に反射するように構成されている。これによって、黒と白だけではなく、カラー表示が可能となる。
【００１７】
図１は、ビジュアルディスプレイの一連のピクセルにおける隣接した２つのピクセルを示す等測図である。ここでは、各ピクセルが、ＭＥＭＳ干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これら複数の干渉変調器の行／列アレイからなる。各干渉変調器は、互いに可変であり制御可能な距離に位置した一対の反射層を含み、少なくとも１つの可変寸法を持つ共鳴光学キャビティを形成する。１つの実施形態では、反射層の一方が、２つの位置の間を移動することができる。弛緩位置とここで称する第１の位置では、可動反射層が、固定された部分反射層から相対的に大きく離れた距離に位置される。本明細書でアクチュエート位置と称される第２の位置では、可動層が、部分反射層により近くに隣接するように位置している。この２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に依存して、強めあうように又は弱めあうように干渉する。これによって、各ピクセルについて、全体的に反射的な状態になるか、あるいは非反射的な状態になるかの何れかとなる。
【００１８】
図１のピクセルアレイの図示された部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａ，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スタック１６ａから予め定めた距離である弛緩位置にあるように示されている。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂが、光学スタック１６ｂに隣接したアクチュエート位置にあるように示されている。
【００１９】
本明細書で参照される光学スタック１６ａ，１６ｂ（集合的に光学スタック１６と称される）は、一般的に、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）のような電極層、クロムのような部分反射層、及び透明誘電体を含む幾つかの溶融（ｆｕｓｅｄ）層からなる。光学スタック１６は電導性であり、部分的に透過性であり、部分的に反射性である。そして、例えば、上記層からなる１つ又は複数の層を、透明基板２０上に堆積することによって製造される。いくつかの実施形態では、これら層は、平行なストリップにパターニングされ、以下に記述するようにディスプレイデバイス内に行電極を形成する。可動反射層１４ａ，１４ｂは、支柱１８の頂上及び複数の支柱１８の間に介在する犠牲材料上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）１層又は複数の金属層の一連の平行なストリップとして形成されることができる。犠牲材料がエッチング除去されると、可動反射層１４ａ，１４ｂは、決められたエアギャップ１９まで光学スタック１６ａ，１６ｂから分離される。アルミニウムのように非常に電導性があり反射性の材料が、反射層１４として使用されることができ、そして、これらストリップは、ディスプレイデバイスにおいて列電極を形成する。
【００２０】
印加電圧がないと、キャビティ１９が、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間に維持され、可動反射能層１４ａが、図１のピクセル１２ａに例示するように機械的に弛緩された状態にある。しかしながら、電位差が、選択された行及び列に印加されると、対応するピクセルにおける行電極及び列電極の交点に形成されたキャパシタが充電され、静電力がこれら電極を強制的に引きつける。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形され、光学スタック１６に対して押し付けられる。光学スタック１６内の誘電層（図示せず）は、短絡を防止し、図１の右側のピクセル１２ｂに例示するように、層１４と層１６との間の隔離距離を制御する。この動作は、印加された電位差の極性に拘わらず同じである。このように、反射ピクセル状態対非反射ピクセル状態を制御できる行／列アクチュエーションは、従来のＬＣＤ及びその他のディスプレイ技術において使用される多くの方法に類似している。
【００２１】
図２から図５Ｂは、ディスプレイ用途において干渉変調器のアレイを使用するための一つの典型的なプロセス及びシステムを示している。
【００２２】
図２は、本発明の局面を具体化することができる電子デバイスの１つの実施形態を示すシステムブロック図である。典型的な実施形態において、この電子デバイスは、プロセッサ２１を含む。このプロセッサ２１は、例えば、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）のような任意の汎用シングルチップ又はマルチチップのマイクロプロセッサであるか、又は例えばディジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイのような特殊用途マイクロプロセッサでありうる。当該技術分野において従来からあるように、プロセッサ２１は、１つ又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、若しくはその他何れかのソフトウェアアプリケーションを含む１つ又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。
【００２３】
１つの実施形態では、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ている。１つの実施形態では、このアレイドライバ２２は、パネル又はディスプレイアレイ（ディスプレイ）３０に信号を供給する行ドライバ回路２４及び列ドライバ回路２６を含む。図１に示されたアレイの断面は、図２内の線１−１により示される。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列アクチュエーションプロトコルは、図３に例示するようなデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。例えば、弛緩状態からアクチュエート状態へと可動層を変形させるために、１０ボルトの電位差を必要とするかもしれない。
【００２４】
しかしながら、電圧がその値から減少する場合、この電圧降下が１０ボルト以下に戻ると、可動層はその状態を維持する。図３に示す典型的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより下に降下するまで完全には弛緩しない。したがって、図３に例示する例では、約３Ｖから７Ｖの電圧範囲に、デバイスが弛緩状態又はアクチュエート状態のいずれかで安定である印加電圧のウィンドウが存在する。これは、「ヒステリシスウィンドウ」、または「安定ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイの場合、行／列アクチュエーションプロトコルは、行ストローブの間、アクチュエートされるストローブ行におけるピクセルが、約１０ボルトの電圧差を受け、弛緩されるピクセルが、零ボルトに近い電圧差を受けるように設計することができる。ストローブの後、ピクセルは、約５ボルトの定常状態電圧差を受け、その結果、ピクセルは、行ストローブが立ち寄ったどんな状態にでもとどまることができる。書き込まれた後、各ピクセルは、この例では電位差が３〜７ボルトの「安定ウィンドウ」の範囲内であることが分かる。この特徴は、事前に存在するアクチュエート状態、又は弛緩状態かのいずれかに同様に印加された電圧条件の下で、図１に例示したピクセル設計を安定にする。アクチュエート状態又は弛緩状態であるかに拘わらず、干渉変調器の各ピクセルは、本質的には、固定反射層と移動反射層とにより形成されたキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力消費なしにヒステリシスウィンドウ内の電圧に保持されることができる。印加された電位が一定であるならば、実質的に電流は、ピクセルに流れ込まない。
【００２５】
典型的な用途では、ディスプレイフレームは、第１行内のアクチュエートされたピクセルの所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることによって生成される。その後、行パルスが行１の電極に印加され、アサートされた列ラインに対応するピクセルをアクチュエートする。その後、列電極のアサートされたセットが、第２行内のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに対応するように変更される。その後、パルスが行２の電極に印加され、アサートされた列電極にしたがって行２内の適切なピクセルをアクチュエートする。行１ピクセルは、行２パルスに影響されず、行１パルスの間に設定された状態にとどまる。これが、連続した方式で一連の行全体に対して繰り返され、フレームが生成される。一般に、１秒当たり所望数のフレームでこの処理を連続的に繰り返すことにより、フレームは、新たなディスプレイデータでリフレッシュ及び／又は更新される。ディスプレイフレームを生成するためにピクセルアレイの行電極及び列電極を駆動するための広範なプロトコルもまた周知であり、本発明とともに使用されうる。
【００２６】
図４、図５Ａ、及び図５Ｂは、図２の３×３アレイでディスプレイフレームを生成するための１つの可能なアクチュエーションプロトコルを示している。図４は、列電圧レベル及び行電圧レベルの可能なセットを示している。このセットは、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルのために使用されうる。図４の実施形態では、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓに、適切な行＋ΔＶに設定することを含む。これらはそれぞれ−５Ｖ及び＋５Ｖかもしれない。ピクセルを弛緩することは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶに設定することにより達成され、これによって、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成する。行電圧が零ボルトに保持される行では、列が＋Ｖｂｉａｓ又は−Ｖｂｉａｓであるかに拘らず、ピクセルが元々どの状態にあろうとも、ピクセルはその状態で安定である。図４にも示すように、上述したものとは異なる逆の極性の電圧が用いられることも認められよう。例えば、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を＋Ｖｂｉａｓに設定し、適切な行を−ΔＶに設定することを含む。この実施形態では、ピクセルをリリースすることは、適切な列を−Ｖｂｉａｓを、適切な行を同じ−ΔＶに設定することにより達成され、これによって、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成する。
【００２７】
図５Ｂは、図２の３×３アレイに加えられる一連の行信号及び列信号を示すタイミング図である。図２の３×３アレイは、結果的に、アクチュエートされたピクセルが非反射性である図５Ａに示すディスプレイ配列となる。図５Ａに示すフレームを書き込む前に、ピクセルは、任意の状態にあることができ、この例では、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧で、全てのピクセルが、自身の現在のアクチュエート状態又は弛緩状態で安定である。
【００２８】
図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１），（１，２），（２，２），（３，２）及び（３，３）がアクチュエートされる。これを実現するために、行１に対する”ライン時間”中に、列１及び列２は、−５ボルトに設定され、列３は、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが３〜７ボルトの安定ウィンドウの中にとどまるため、これは、どのピクセルの状態も変えない。行１は、その後、０から最大５ボルトまで上がり、零に戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）及び（１，２）ピクセルをアクチュエートし、（１，３）ピクセルを弛緩する。アレイ内のその他のピクセルは、影響されない。望まれるように行２を設定するために、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に印加された同じストローブは、その後、ピクセル（２，２）をアクチュエートし、ピクセル（２，１）及び（２，３）を弛緩する。同様に、アレイのその他のピクセルは、影響されない。行３は、列２及び列３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することより同様に設定される。行３ストローブは、図５Ａに示されたように行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後、行電位は零に、そして列電位は＋５又は−５ボルトのいずれかにとどまることができ、ディスプレイは、その後、図５Ａの配列で安定する。同じ手順が数十から数百の行及び列のアレイに対して採用することが可能であることが認識されるであろう。しかも、行及び列アクチュエーションを実行するために使用される電圧のタイミング、シーケンス、及びレベルは、上記に概説された一般的原理において広範に変形でき、上記例は、典型例にすぎず、任意のアクチュエーション電圧方法が、ここで記載されたシステム及び方法とともに使用可能であることが認識されるであろう。
【００２９】
図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を説明する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、セルラ電話又はモバイル電話でありうる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素又はそのわずかな変形も、例えばテレビ及び携帯型メディアプレーヤのような種々のタイプのディスプレイデバイスを示している。
【００３０】
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、及びマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、射出成型、及び真空形成を含み、一般に当業者に周知の各種の製造技術の何れかで形成される。更に、ハウジング４１は、限定される訳ではないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミックス、又はこれらの組み合わせを含む種々の材料から形成することができる。１つの実施形態では、ハウジング４１は、取り外し可能部（図示せず）を含む。この部分は、異なる色からなるか、又は異なるロゴ、絵柄、又はシンボルを含む別の取り外し可能部と交換することができる。
【００３１】
典型的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書で説明したように、バイステイブルディスプレイを含む種々のディスプレイのうちの何れかでありうる。その他の実施形態では、当業者に周知であるように、ディスプレイ２０３０は、上記に説明したように、例えばプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、又はＴＦＴ  ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、若しくはＣＲＴ又はその他の真空管デバイスのような、非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を説明する目的のために、ディスプレイ３０は、本明細書で説明した干渉変調器ディスプレイを含む。
【００３２】
典型的なディスプレイデバイス４０の１つの実施形態の構成要素が、図６Ｂに模式的に図示される。図示された典型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閉じ込められた付加的な構成要素を含むことができる。例えば、１つの実施形態では、典型的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に接続されたアンテナ４３を含むネットワークインタフェース２７を含む。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルタする）ように構成されうる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５及びマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８及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、及びアレイドライバ２２に接続される。また、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０にも接続されている。電源５０は、特定の典型的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるような全ての構成要素に電力を供給する。
【００３３】
ネットワークインタフェース２７は、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含んでいる。これによって、典型的なディスプレイデバイス４０は、ネットワークを介して１又は複数のデバイスと通信することができる。１つの実施形態では、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１の要求を低減させるための処理能力を持つことができる。アンテナ４３は、信号を送受信するために当業者に周知な何れかのアンテナである。１つの実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ），（ｂ），又は（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１規格にしたがってＲＦ信号を送信し、受信する。他の１つの実施形態では、アンテナは、ブルートゥース（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））規格にしたがってＲＦ信号を送信し、受信する。セルラ電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、又は無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるその他の公知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を前処理する。これによって、信号がプロセッサ２１によって受信され、更に操作されるようになる。またトランシーバ４７は、プロセッサ２１から受信された信号を処理する。これによって、信号はアンテナ４３を経由して、典型的なディスプレイデバイス４０から送信されるようになる。
【００３４】
代替実施形態では、トランシーバ４７は、受信機によって置き換えることが可能である。更に、別の代替実施形態では、ネットワークインタフェース２７は、イメージソースによって置き換えられることができる。イメージソースは、プロセッサ２１に送られるべきイメージデータを記憶又は生成することができる。例えば、イメージソースは、イメージデータを含むディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）又はハードディスクドライブであるか、あるいはイメージデータを生成するソフトウェアモジュールでありうる。
【００３５】
プロセッサ２１は、典型的なディスプレイデバイス４０の全体動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインタフェース２７又はイメージソースからの圧縮イメージデータのようなデータを受信し、このデータを、生のイメージデータ、又は生のイメージデータに容易に処理できるフォーマットに処理する。プロセッサ２１は、その後、この処理されたデータをドライバコントローラ２９へ、又は記憶するためにフレームバッファ２８へ送る。生のデータは、一般に、イメージ内の各位置におけるイメージ特性を識別する情報を称する。例えば、そのようなイメージ特性は、色彩、彩度、及びグレースケールレベルを含むことができる。
【００３６】
１つの実施形態では、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、若しくは論理ユニットを含み、典型的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５に信号を送信するために、及びマイクロフォン４６から信号を受信するために、一般に増幅器及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、典型的なディスプレイデバイス４０内部のディスクリートな構成要素、若しくは、プロセッサ２１又はその他の構成要素の内部に組み込まれることができる。
【００３７】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１により生成された生のイメージデータをプロセッサ２１から又はフレームバッファ２８から直接的に取得し、アレイドライバ２２への高速送信に適切であるように生のイメージデータを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、生のイメージデータを、ラスタ状の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。これによって、ディスプレイアレイ３０全体をスキャンするための適切な時間順を有するようになる。そして、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へ送る。ＬＣＤコントローラのようなドライバコントローラ２９が、スタンドアローンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１にしばしば関連付けられるが、そのようなコントローラは、多くの方法で実現することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に搭載されたり、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に組み込まれたり、あるいはアレイドライバ２２と共にハードウェアに完全に統合されうる。
【００３８】
一般に、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から取得し、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から到来する数百本、ときには数千本の導線に毎秒何回も適用される波形のパラレルセットに、ビデオデータを再フォーマットする。
【００３９】
１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０は、本明細書に記載した何れのタイプのディスプレイに対しても適切である。例えば、１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９は、従来型のディスプレイコントローラ又はバイステイブルディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来型のドライバ又はバイステイブルディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と統合される。そのような実施形態は、例えばセルラ電話、時計、及びその他の小面積ディスプレイのような高度に集積されたシステムにおいて一般的である。更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イアレイ又はバイステイブルディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含んでいるディスプレイ）である。
【００４０】
入力デバイス４８によって、ユーザは、典型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となる。１つの実施形態では、入力デバイス４８は、クワーティ（ＱＷＥＲＴＹ）キーボード又は電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、接触感応スクリーン、感圧又は感熱膜を含む。１つの実施形態では、マイクロフォン４６は、典型的なディスプレイデバイス４０のための入力デバイスである。マイクロフォン４６がこのデバイスにデータを入力するために使用される時、典型的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、ユーザによって音声命令が与えられる場合がある。
【００４１】
電源５０は、当該技術分野において周知の各種のエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。例えば、１つの実施形態では、電源５０は、例えばニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池のような、充電可能な電池である。別の実施形態では、電源５０は、キャパシタ、若しくはプラスチック太陽電池、及びソーラーセル塗料を含む太陽電池や、キャパシタ、あるいは再充電可能なエネルギー源である。別の実施形態では、電源５０は、壁のコンセントから電力を受け取るように構成される。
【００４２】
いくつかの実施では、上述したように、制御プログラム機能が、電子ディスプレイシステム内の幾つかの場所に位置することができるドライバコントローラ内に常駐する。いくつかの場合では、制御プログラム機能が、アレイドライバ２２内に常駐する。当業者であれば、上述した最適化が、任意の数のハードウェア及び／又はハードウェア構成要素において、種々の構成で実施されうることを認識するであろう。
【００４３】
上述された原理にしたがって動作する干渉変調器の構造の詳細は、広範に変形可能である。例えば、図７Ａ乃至図７Ｅは、可動反射層１４及びその支持構造の５つの異なる実施形態を図示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面であり、金属材料１４のストリップが、直交して延びている支柱１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４は、連結部３２において、そのコーナのみが支柱に固定される。図７Ｃでは、可動反射層１４は、フレキシブルな金属からなる変形可能層３４から吊り下げられている。変形可能層３４は、変形可能層３４の周辺まわりにおいて、基板２０に直接的又は間接的に接続している。これらの接続部は、本明細書では、支持ポスト１８と称される。図７Ｄで例示する実施形態は、変形可能層３４が載る支持ポストプラグ４２を含む支持ポスト１８を有している。図７Ａ乃至図７Ｃのように、可動反射層１４は、キャビティ上に吊るされたままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６との間のホールを満たすことにより、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するために使用される平坦化材料から形成される。図７Ｅに例示する実施形態は、図７Ｄで示される実施形態に基づくが、図示されていない追加の実施形態に加えて、図７Ａ乃至図７Ｃに例示される実施形態の任意と機能するように適応されうる。図７Ｅに示す実施形態では、金属あるいは他の導電材料からなる追加層が、バス構造４４を形成するために用いられた。これは、干渉変調器の裏側に沿った信号ルーティングを可能にし、基板２０上に形成されねばならない多くの電極を削減する。
【００４４】
図７で示されるような実施形態では、干渉変調器は、透明基板２０の正面側からイメージを見ることができ、その反対側には変調器が構成される直接表示デバイスとして機能する。これら実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４及びバス構造４４を含む基板２０の反対側である反射層側上の干渉変調器のある部分を光学的にシールドする。これは、シールドされた領域が、イメージ品質に悪影響を与えずに構成され作動されることを可能にする。この分離可能な変調器アーキテクチャによって、この変調器の電気機械的局面及び光学的局面のために使用される構造設計及び材料が選択され、互いに独立して機能することを可能にする。更に、図７Ｃ乃至図７Ｅに示す実施形態は、反射層１４の光学特性を、その機械特性から切り離すことに由来する更なる利点を有している。これらは、変形可能層３４によって実行される。これは、反射層１４のために使用される構造設計及び材料が、光学特性の観点から最適化されることと、変形可能層３４のために使用される構造設計及び材料が、所望の機械特性の観点から最適化されることとを可能にする。
【００４５】
図８Ａは、図７Ｃに例示する干渉変調器に類似した微小電気機械システムデバイス（ＭＥＭＳ）８００の実施形態の断面図を例示する。当業者には明らかになるであろうが、本明細書で提供されるある教示はまた、例えば図７Ｄ及び図７Ｅに例示するような干渉変調器のようなその他のＭＥＭＳデバイスにも利用可能である。本明細書で開示するデバイス８００は、基板８１０、可動コンダクター８４０、変形可能層８７０、及び複数の支持ポスト８８０を含む。例示する実施形態では、コネクター８７２が、可動コンダクター８４０を変形可能層８７０へ固定する。「メカニカル層」、「フレックス層」という用語はまた、変形可能層８７０を称するためにも使用される。また、本明細書において、支持ポスト８８０は、「サポート」あるいは「ポスト」とも称される。いくつかの構成では、サポートは、孤立したカラムではなく、部分的にあるいは完全に取り囲む壁を含むことに留意されたい。ＭＥＭＳデバイス８００が干渉変調器である実施形態では、このデバイスは、上述したように、更に基板８１０上に形成された光学スタック８２０を備えており、可動コンダクター８４０はミラーである。また、当業者によって理解されるように、ＭＥＭＳデバイス、及び干渉変調器を製造するための方法について本明細書で提供された説明は、他のタイプのＭＥＭＳデバイスに対しても適用可能である。
【００４６】
再び図８Ａに示すように、変形可能層８７０及び少なくとも１つのポスト８８０は統合される。いくつかの実施形態では、変形可能層８７０と全てのポスト８８０とが統合される。以下により詳しく説明するように、いくつかの実施形態では、統合された変形可能層８７０及びポスト８８０は、同じステップで形成される。説明した実施形態は、統合された変形可能層とポスト８８０との間であって、（上から見た場合）実質的に単一の弓形又は凸形状の表面を有する移行部８９０を備える。そのような移行部８９０を製造する方法の実施形態を、以下により詳細に説明する。
【００４７】
図９は、例えば図８Ａに示すように、ＭＥＭＳデバイスが光学変調器であるＭＥＭＳデバイス８００の実施形態を製造する方法の実施形態９００を例示するフローチャートである。この記述は、図８Ｂ乃至図８Ｇに例示するある中間構造を参照する。当業者であれば、選択された具体的な材料に依存して、本方法の幾つかの実施形態が、例えば、エッチングストップ及び／又はハードマスクを形成する追加ステップを含むことを理解するであろう。当業者であれば、幾つかの実施形態では、幾つかのステップが異なる順序及び／又は組み合わされた順序で実現されることを理解するであろう。
【００４８】
ステップ９１０では、上述したように、光学スタック８２０が基板８１０上に形成される。いくつかの実施形態では、図８Ｂで例示されるように、光学スタック８２０は、電極層８２２、部分反射層８２４、及び誘電層８２６を含む。例示した実施形態では、電極層８２２および部分反射層８２４は、基板８２０上に形成され、パターン化され、その上に誘電層８２６が形成される。
【００４９】
ステップ９２０では、図８Ｃに例示されるように、第１の犠牲層８３０が光学スタック８２０の上に形成される。例示された実施形態では、第１の犠牲層８３０は、約３００Åから約１０，０００Åの厚みであり、更に好適には、約１０００Åから約３０００Åの厚みである。いくつかの実施形態では、第１の犠牲層８３０の厚みは本質的に一定である。第１の犠牲層８３０は、第１の犠牲材料を含む。適切な犠牲材料は、例えば、無機犠牲材料及び有機犠牲材料のように当該技術分野で知られている。適切な無機犠牲材料の一例は、シリコン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタル、ニオブ、モリブデン、およびタングステンを含む。適切な有機犠牲材料の一例は、光反応性ポリマー、フォトレジスト、およびポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のようなポリマーを含む当該技術で既知の高分子材料を含んでいる。第１の犠牲層８３０は、選択された具体的な犠牲材料に基づいて、スピンオン、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、スパッタリング、化学気相堆積、原子層成長法、及びこれらの変形を含む当該技術で周知の方法を用いて形成される。
【００５０】
いくつかの好適な実施形態では、例えば、第１の犠牲材料であるモリブデンは、ＸｅＦ２を用いてエッチングすることができる。
【００５１】
ステップ９３０では、図８Ｃに示すように、第１の犠牲層８３０の上に電導層８４０’が形成される。ＭＥＭＳデバイスが干渉変調器である実施形態では、電導層８４０’はまた、「反射層」あるいは「ミラー層」とも称される。これらの実施形態では、電導層は、例えばアルミニウム、チタン、クロム、銀、あるいは金のような反射面を含む。結果として生じる構造は、図８Ｃに例示されている。電導層８４０’を形成する方法は、例えばＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、およびこれらの変形のように当該技術で知られている。いくつかの実施形態では、電導層８４０’は約０．５μｍ厚から約１．５μｍ厚であり、好適には１μｍ厚である。いくつかの実施形態では、電導層８４０’は複数のサブレイヤを含む合成物である。合成電導層８４０’のいくつかの実施形態は、例えば反射率、剛性、重量、製造の容易さ等のような改良された性質を示す。
【００５２】
ステップ９４０では、電導層８４０’がパターン化され、図８Ｄに例示するように、可動コンダクター８４０が形成される。上述したように、例示する実施形態では、可動コンダクター８４０は、可動ミラーである。例示した実施形態では、電導層８４０’および第１の犠牲層８３０は、同じマスクを用いてパターン化される。他の実施形態では、電導層８４０’および第１の犠牲層８３０は、別々にパターン化される。例えば、いくつかの実施形態では、電導層８４０’がパターン化され、可動コンダクター８４０が形成された後、可動コンダクター８４０は、それ自身が、第１の犠牲層８３０をパターン化するハードマスクとして作用する。いずれの場合も、第１の犠牲材料内に、可動コンダクター８４０すなわちミラーに隣接した１又は複数の開口部８４２が形成される。特に、第１の犠牲層８３０と可動コンダクター８４０との間にステップまたは棚８４４が形成される。この重要性については以下に述べる。結果として得られる構造を図８Ｄに例示する。
【００５３】
ステップ９５０では、可動コンダクター８４０と、第１の犠牲層の開口部８４２において露出された第１の犠牲層８３０および光学スタック８２０の一部との上に第２の犠牲層８５０が形成され、図８Ｅに例示するような構造が提供される。例示する実施形態では、第２の犠牲層８５０は、可動コンダクター８４０と同様に、ステップすなわち棚８４４をも実質的に覆う。例示する実施形態では、第２の犠牲層８５０は、実質的に、第１の犠牲材料内の開口部８４２をも満たす。第２の犠牲層８５０は、第２の犠牲材料を含む。いくつかの好適な実施形態では、この第２の犠牲材料は、第１の犠牲材料とは異なる。いくつかの実施形態では、この第２の犠牲層８５０は、平坦層である。本明細書で用いられているように、用語「平坦」（planar）は、その通常の意味で使用され、特に、その上に形成された面よりも比較的平滑である面を称するために使用される。平坦層の表面は必ずしも、完全には平滑ではない。いくつかの好適な実施形態では、この第２の犠牲材料は、例えばフォトレジストのような光反応性材料である。いくつかの好適な実施形態では、第２の犠牲材料は、例えばレジスト、フォトレジスト、又は平坦化材料のような自己平坦化材料を含む。平坦化材料の一例は、スピンオングラス（ＳＯＧ：spin-on glass）、又はスピンオン誘電体（ＳＯＤ：spin-on dielectric）を含む。本明細書で使用されるように、用語「自己平坦化」は、通常の意味で使用され、特に、平面が配置される材料を称するために称される。第２の犠牲層８５０は、選択された犠牲材料に依存して、当該技術における周知の方法を用いて形成される。いくつかの好適な実施形態では、第２の犠牲層８５０は、スピンコーティングによって形成される。いくつかの実施形態では、第２の犠牲層８５０の厚みの一様性及び／又は厚みは重要ではない。第２の犠牲層８５０の厚みは、具体的な用途に依存する。いくつかの好適な実施形態では、第２の犠牲層は、約０．２μｍから約３μｍの厚みである。他の実施形態では、第２の犠牲層８５０は、堆積されたほど平坦ではなく、例えば、研磨、エッチング、リフロー、及び／又は当該技術で周知の他の堆積後処理による個別のステップで平坦化される。
【００５４】
ステップ９６０では、当該技術で周知の方法を用いて第２の犠牲層８５０がパターン化され、第２の犠牲層の中に１又は複数の第１の開口部８５２が形成され、図８Ｆに例示するような構造が提供される。第１の開口部８５２は、実質的に、（図８Ｄに示すような）第１の犠牲層における開口部８４２と実質的に揃っているか、及び／又は同じ位置内にある。例示する実施形態では、第１の開口部の壁８５４は、第２の犠牲材料と並んでいる。例示する実施形態では、光学スタック８２０は、第２の開口部の底８５６の少なくとも一部を形成する。（例示しない）他の実施形態では、別の層（例えば、基板８１０、あるいは反射低減層の場合には、例えば基板８１０上に形成された黒いマスク）が、第２の開口部の底８５６の少なくとも一部を形成する。第２の犠牲層の上面８５８と、第１の開口部の壁８５４との間の移行部は、単一のステップすなわち棚８６２を備える。例示された実施形態では、第１の開口部の壁８５４を形成する第２の犠牲材料は、実質的に、可動コンダクター８４０と、第１の犠牲層８３０とを覆う。例示した実施形態はまた、第２の犠牲層内の第２の開口部８６６を備える。いくつかの実施形態では、第２の開口部８６６は、実質的に可動コンダクター８４０すなわちミラー上の中心にある。以下に更に詳しく説明するように、いくつかの実施形態では、コネクター（図８Ａにおける８７２）は、第２の開口部８６６によって形成される。
【００５５】
ステップ９６０で形成された壁８５４、及び／又はステップすなわち棚８６２は、第２の犠牲層８５０の上に、比較的一様な変形可能層／ポスト構造（図８Ａにおける８７０及び８８０）を形成する際の助けになる。そのような層形成の助けになる表面トポロジーは、当該技術で周知である。いくつかの実施形態では、壁８５４は、実質的に滑らかに傾斜しており、これによって、例えば例示した実施形態の例では、滑らかなステップを形成する。いくつかの実施形態では、ステップ８６２は、急ではなくて、丸いか緩やかである。そのような特徴の形成にふさわしい処理は当該技術で知られている。いくつかの実施形態では、この処理は、第２の犠牲層８５０の堆積されたままのトポロジーを再形成する。例えば、第２の犠牲材料が、光反応性材料を備える実施形態では、ステップ９６２のいくつかの実施形態は、光反応性材料の改良された露光、例えば、非均一な露光、非最適な波長における露光、又は照射のうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、この処理は、第２の犠牲層８５０のパターニング後のトポロジーを再形成する。例えば、いくつかの実施形態では、第２の犠牲層８５０は、例えば加熱することによって、エッチング後に、リフローされる。
【００５６】
ステップ９７０では、変形可能層８７０が、当該技術で周知の方法を用いて第２の犠牲層８５０の上に形成され、図８Ｇに例示するような構造が提供される。例示する実施形態では、コネクター８７２及びポスト８８０が、変形可能層８７０と一体的に形成される。
【００５７】
いくつかの実施形態では、変形可能層８７０は共形である。例えば、例示された実施形態では、変形可能層８７０とポスト８８０との間の移行部８９０は、実質的に、第２の犠牲層８５０内のステップすなわち棚８６２によって形成された単一のステップを備えている。
【００５８】
ステップ９８０では、第２の犠牲材料が実質的に完全に除去及び／又はエッチング除去される。当業者であれば、特定のエッチング条件は、第２の犠牲材料が何であるかに依存することを理解するであろう。いくつかの実施形態では、第２の犠牲材料は、例えば図８Ａに例示するような構造であるデバイス内の他の構造に対して選択的に除去される。いくつかの実施形態では、第２の犠牲材料が、灰化によって除去される。ここでは、例えば第２の犠牲材料は、レジスト、フォトレジスト、あるいは平坦化材料である。他の実施形態では、第２の犠牲材料が、例えば、反応性イオンエッチング及び／又はガス層エッチング液（例えばＸｅＦ２）のような当該技術で知られた別の方法によってエッチング除去される。いくつかの実施形態では、第１の犠牲の材料が、同じステップで除去される。他の実施形態では、第１の犠牲材料が、異なるステップで除去される。第１及び第２の犠牲材料の両方を除去して得られる構造が、図８Ａで例示される。
【００５９】
図１０Ａは、図８Ｅで例示される構造に対応する構造を例示する。ここでは、自己平坦化ではない材料が、ステップ９５０において第２の犠牲層１０５０を形成するために使用される。一例は、堆積条件の下で共形層を形成する材料である。図８Ｅに例示する実施形態のように、ステップ１０４４を覆うのではなく、第２の犠牲層１０５０は、下にあるトポロジーと一致し、従って、それ自体が、第１のステップすなわち棚１０６４を備える。
【００６０】
例えば上記ステップ９６０に記載したように、第２の犠牲層１０５０を通り抜ける第１の開口部１０５２を形成することによって、図１０Ｂに例示するように、第２の犠牲層内の第２のステップすなわち棚１０６２となる。例示する実施形態では、第２のステップ１０６２は、図８Ｆに例示する緩やかなステップ８６２に比べて急である。第２の開口部１０５２の壁１０５４もまた、図８Ｆに例示する傾斜した壁８５４と比べて急である。
【００６１】
図１０Ｃに例示する実施形態では、例えばステップ９７０で上述したような第２の犠牲層１０５０の上に形成された変形可能層１０７０は、第２の開口部の壁１０５４及びその周りにおける凹凸な堆積から生じる非均一領域１０７４を含む。例示された実施形態では、薄い領域又は厚い領域の何れかである変形可能層１０７０における非均一は、例えば、不十分な剛性、強すぎる剛性、あるいは欠陥のような変形可能層１０７０における望まれない及び／又は予測できない機械的特性となる。更に、例示する実施形態では、第２の犠牲層１０５０における第１及び第２のステップすなわち棚１０６４，１０６２は、支持ポスト１０８０と変形可能層１０７０との間の移行部を形成する。これは、少なくとも２つのアーチ型又は凸形状の面１０９０ａ，１０９０ｂを備える。この構成もまた、完成したデバイスにおける予測不能な特性をもたらす。いくつかの実施形態では、第２の犠牲層における第１のステップ１０６４は、変形可能層に、第１の開口部１０５２を埋めさせず、代わりに「ブリッジ」１０７６を形成させる。変形可能層１０７０は支持されていないので、この種の欠陥の結果、機能を持たないデバイスとなる。
【００６２】
当業者であれば、例えば、コンポーネント及び／又はステップの追加及び／又は削除、及び／又はそれらの順番の変更によって、上述した装置及び製造プロセスを変更することが可能であることを理解するであろう。更に、本明細書に記載の方法、構造、及びシステムは、例えば、他のタイプの光学変調器のような他のタイプのＭＥＭＳデバイスを含む他の電子デバイスの製造に役に立つ。
【００６３】
更に、上記例示した記載が、様々な実施形態に適用される本発明の顕著な特徴を示し、説明し、指摘した一方、例示されたデバイス又はプロセスの形態及び詳細における様々な省略、代用、及び変更が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者によってなされることが理解されるであろう。認識されるように、いくつかの特徴は、他のものとは別々に使用されるか又は実行されうるので、本発明は、本明細書で記載した特徴及び利益の全てを提供しない形態内で具体化されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、干渉変調器ディスプレイの１つの実施形態の一部を示す等測図であり、第１の干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層がアクチュエート位置にある図である。
【図２】図２は、３×３の干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの１つの実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す干渉変調器の１つの典型的な実施形態における印加電圧に対する可動ミラー位置の図である。
【図４】図４は、干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用される行電圧と列電圧のセットを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図２の３ｘ３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータの１つの典型的なフレームを例示する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａのフレームに書き込むために使用されうる行信号及び列信号の１つの典型的なタイミング図を例示する。
【図６Ａ】図６Ａは、複数の干渉変調器を備えるビジュアルディスプレイデバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、複数の干渉変調器を備えるビジュアルディスプレイデバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図１に示すデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、干渉変調器の別の代替実施形態を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、干渉変調器の更に別の代替実施形態を示す断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、干渉変調器の追加代替実施形態を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｆ】図８Ｆは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図８Ｇ】図８Ｇは、開示されたＭＥＭＳデバイスの実施形態の断面図と、その製造の実施形態における中間段階とを示す。
【図９】図９は、図８Ａで例示されたＭＥＭＳデバイス製造方法の実施形態のフローチャートである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ＭＥＭＳデバイスの別の実施形態における製造の断面中間段階を例示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ＭＥＭＳデバイスの別の実施形態における製造の断面中間段階を例示する。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、ＭＥＭＳデバイスの別の実施形態における製造の断面中間段階を例示する。
【図１】
2008514993.tif 000003
【図２】
2008514993.tif 000004
【図３】
2008514993.tif 000005
【図４】
2008514993.tif 000006
【図５Ａ】
2008514993.tif 000007
【図５Ｂ】
2008514993.tif 000008
【図６Ａ】
2008514993.tif 000009
【図６Ｂ】
2008514993.tif 000010
【図７Ａ】
2008514993.tif 000011
【図７Ｂ】
2008514993.tif 000012
【図７Ｃ】
2008514993.tif 000013
【図７Ｄ】
2008514993.tif 000014
【図７Ｅ】
2008514993.tif 000015
【図８Ａ】
2008514993.tif 000016
【図８Ｂ】
2008514993.tif 000017
【図８Ｃ】
2008514993.tif 000018
【図８Ｄ】
2008514993.tif 000019
【図８Ｅ】
2008514993.tif 000020
【図８Ｆ】
2008514993.tif 000021
【図８Ｇ】
2008514993.tif 000022
【図９】
2008514993.tif 000023
【図１０Ａ】
2008514993.tif 000024
【図１０Ｂ】
2008514993.tif 000025
【図１０Ｃ】
2008514993.tif 000026
【国際調査報告】
2008514993.tif 000027
2008514993.tif 000028
2008514993.tif 000029
2008514993.tif 000030
2008514993.tif 000031