(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械システム（ＥＭＳ）アセンブリであって、
基板と、
前記基板上に配設されたアンカと、
前記アンカに接続されたビームによって前記基板の上方で支えられた懸架平面物体と
を含み、前記懸架平面物体は、前記懸架平面物体の平面を貫通する第１の開口および第２の開口を画定し、
前記懸架平面物体の前記平面の外に延びる少なくとも１つの窪みと、
前記少なくとも１つの窪みのギャップに対応する実質的に水平な部分と
を含み、前記実質的に水平な部分は、前記懸架平面物体の第１の辺から前記懸架平面物体の対向する第２の辺まで、前記懸架平面物体の前記平面に沿って延び、前記第１の辺は、前記第１の開口の外周の少なくとも一部分を形成し、前記第２の辺は、前記第２の開口の外周の少なくとも一部分を形成する、ＥＭＳアセンブリ。
【請求項２】
前記第１の辺における前記懸架平面物体の厚さは、前記第２の辺における前記懸架平面物体の厚さと実質的に同じである、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項３】
前記実質的に水平な部分は、前記基板に背を向けている、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項４】
前記実質的に水平な部分は、単一の連続窪みの部分の間に配設される、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項５】
前記懸架平面物体は、シャッター式光変調器のシャッターである、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項６】
前記ギャップの程度は、少なくとも１つの窪みの幅よりも小さい、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項７】
前記実質的に水平な部分は、前記懸架平面物体の幾何学的中心と重なる、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【請求項８】
前記第１の辺および前記第２の辺は、前記懸架平面物体の運動の方向に対して実質的に直角である、請求項１に記載のＥＭＳアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、「Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題する２０１１年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／５２７，８４３号、および「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｒｉｂｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｇａｐｓ」と題する２０１２年８月２２日に出願された米国特許出願第１３／５９１，８４２号の利益を主張する。先願の開示は、本特許出願の一部と見なされ、その全体が参照により本特許出願に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、電気機械システム（ＥＭＳ）に関する。具体的には、本開示は、応力緩和および局所的変形をもたらすギャップを有するリブを伴うＥＭＳ構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
ある種のディスプレイは、シャッターを使用して光を変調することによって画像を生成するように設計される。これらのシャッターは、シャッターアセンブリによって支えられ、作動し、シャッターアセンブリは、シャッターに加えて、シャッターを作動させるためのアクチュエータ、および基板の上方でシャッターを支えるためのアンカを含む。そのようなシャッターは、それらの望ましい構成から外れて変形する傾向を有する。この傾向は、シャッターにわたって延びるリブを含めることによって除去され得る。リブを含めることにより、シャッターが補強されるが、補強されたシャッターに課される応力は、シャッター全体の面外変形を生じさせ得る。そのような大域的変形は、シャッターアセンブリの製造性に悪影響を及ぼすほか、シャッターアセンブリの適切な機能に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示のシステム、方法およびデバイスはそれぞれ、いくつかの発明的態様を有し、これらのうちの１つが、本明細書で開示する望ましい属性に対して単独で責任を負うことはない。
【０００５】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、基板、基板上に配設されたアンカ、およびアンカによって基板の上方で支えられた懸架平面物体を含むＥＭＳアセンブリで実施され得る。懸架平面物体は、懸架平面物体の平面の外に延び、基板の方に突出した少なくとも１つの窪みを含む。懸架平面物体はまた、少なくとも１つの窪みのギャップに対応する実質的に水平な部分を含む。実質的に水平な部分は、懸架平面物体の第１の辺から懸架平面物体の対向する第２の辺まで、懸架平面物体の平面に沿って延び、ギャップの程度は、懸架平面物体の長さの２０％が上限である。
【０００６】
いくつかの実装形態では、第１の辺および第２の辺は、懸架平面物体の運動の方向に対して実質的に直角である。いくつかの実装形態では、第１の辺における懸架平面物体の厚さは、第２の辺における懸架平面物体の厚さと実質的に同じである。いくつかの実装形態では、懸架平面物体は、開口を有して形成され、第１の辺は、懸架平面物体の外側の周縁部の少なくとも一部分を形成し、第２の辺は、開口の外周の少なくとも一部分を形成する。
【０００７】
いくつかの実装形態では、実質的に水平な部分は基板に背を向けている。いくつかの実装形態では、実質的に水平な部分は、単一の連続窪みの部分の間に配設される。他の実装形態では、実質的に水平な部分は、複数の異なる窪みの間に配設される。いくつかの実装形態では、懸架平面物体は、シャッター式光変調器のシャッターである。
【０００８】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板、基板上に配設されたアンカ、およびアンカによって基板の上方で支えられた懸架平面物体を含むＥＭＳアセンブリで実施され得る。懸架平面物体は、第１の開口および第２の開口を画定し、懸架平面物体の平面の外に延びる少なくとも１つの窪みを含む。懸架平面物体はまた、少なくとも１つの窪みのギャップに対応する実質的に水平な部分を含む。実質的に水平な部分は、懸架平面物体の第１の辺から懸架平面物体の対向する第２の辺まで、懸架平面物体の平面に沿って延び、第１の辺は、第１の開口の外周の少なくとも一部分を形成し、第２の辺は、第２の開口の外周の少なくとも一部分を形成する。
【０００９】
いくつかの実装形態では、ギャップの程度は、少なくとも１つの窪みの幅よりも小さい。いくつかの実装形態では、実質的に水平な部分は、懸架平面物体の幾何学的中心と重なる。いくつかの実装形態では、第１の辺および第２の辺は、懸架平面物体の運動の方向に対して実質的に直角である。
【００１０】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板、基板上に配設されたアンカ、およびアンカによって基板の上方で支えられた懸架平面物体を含むＥＭＳアセンブリで実施され得る。懸架平面物体は、懸架平面物体の平面の外に延びる少なくとも１つの窪みを含む。懸架平面物体はまた、少なくとも１つの窪みのギャップに対応する実質的に水平な部分を含む。実質的に水平な部分は、懸架平面物体の第１の辺から懸架平面物体の対向する第２の辺まで、懸架平面物体の平面に沿って延びる。第１の辺および第２の辺のうちの少なくとも１つは、懸架平面物体の長さに対して実質的に直角であり、ギャップの程度は、懸架平面物体の長さの２０％が上限である。
【００１１】
いくつかの実装形態では、第１の辺および第２の辺のうちの少なくとも１つは、懸架平面物体の運動の方向に対して実質的に平行である。いくつかの実装形態では、ギャップの程度は、懸架平面物体の長さの１０％が上限である。いくつかの実装形態では、懸架平面物体は、開口を有して形成され、第１の辺は、懸架平面物体の側辺の少なくとも一部分を形成し、第２の辺は、開口の側辺の少なくとも一部分を形成する。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、バックライトおよびバックライトの前面に配置され、複数の開口を画定する開口層を含むディスプレイ装置で実施され得る。ディスプレイ装置はまた、ディスプレイ装置上に画像を形成するために、開口を通るバックライトによって発せられた光を変調するように構成されたＥＭＳ光変調器を含む。ＥＭＳ光変調器はシャッターを含む。シャッターは、開口層の方を向いている第１の表面および開口層に背を向けている第２の表面を含む。シャッターはまた、シャッターにおいて形成された少なくとも１つの窪み、および少なくとも１つの窪みのギャップを含む。ギャップは、第１の表面の第１の実質的に水平な部分および第２の表面の第２の実質的に水平な部分によって画定される。第１の実質的に水平な部分および第２の実質的に水平な部分の各々は、シャッターの第１の辺からシャッターの対向する第２の辺まで延び、ギャップの程度は、シャッターの長さの２０％が上限である。
【００１３】
いくつかの実装形態では、第１の辺および第２の辺の各々は、シャッターの運動の方向に対して実質的に直角である。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは開口層から突出している。いくつかの実装形態では、第１の辺におけるシャッターの厚さは、第２の辺におけるシャッターの厚さと実質的に同じである。
【００１４】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示す。本概要で提供する例は、主にマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）方式ディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、他のタイプのディスプレイ、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、電界放出ディスプレイ、ならびに他の非ディスプレイＭＥＭＳデバイス、たとえば、ＭＥＭＳマイクロフォン、センサ、および光スイッチに適用することができる。他の特徴、態様および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになろう。以下の図の相対寸法は、一定の縮尺で描かれてはいない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置の例示的な概略図である。
【図１Ｂ】ホストデバイスの例示的なブロック図である。
【図２】例示的なシャッター式光変調器の例示的な透視図である。
【図３Ａ】制御マトリクスの例示的な概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの制御マトリクスに接続されたシャッター式光変調器アレイの例示的な透視図である。
【図４Ａ】デュアルアクチュエータシャッターアセンブリの例示的な図である。
【図４Ｂ】デュアルアクチュエータシャッターアセンブリの例示的な図である。
【図５】シャッター式光変調器を組み込むディスプレイ装置の例示的な断面図である。
【図６Ａ】例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｂ】例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｃ】例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｄ】例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｅ】例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図７Ａ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｂ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｃ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｄ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図８】ループ状駆動ビームを組み込む例示的なシャッターアセンブリの平面図である。
【図９】３マスクプロセスに従って構築された例示的なシャッターアセンブリの等角図である。
【図１０】図９のシャッターアセンブリの製造に適した例示的な型を示す図である。
【図１１Ａ】例示的なシャッターアセンブリの等角図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａのシャッターアセンブリの一部分の拡大図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂのシャッターアセンブリの一部分の断面図である。
【図１２】図１１Ａおよび図１１Ｂのシャッターアセンブリの製造に適した例示的な型を示す図である。
【図１３】別の例示的なシャッターアセンブリの等角図である。
【図１４】図１３のシャッターアセンブリの製造に適した例示的な型を示す図である。
【図１５】別の例示的なシャッターアセンブリの等角図である。
【図１６】例示的なディスプレイ装置の一部分の断面図である。
【図１７Ａ】１組のディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【図１７Ｂ】１組のディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図面における同じ参照符号および記号は、同じ要素を示している。
【００１７】
ＥＭＳ構造体の大域的変形を軽減するために、単一の連続リブもしくは窪みのうちの１つもしくは複数の部分において、または複数のリブもしくは窪みにおいて、応力緩和形状が提供される。構造体は、ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）、またはより大きい規模の構造体であり得る。いくつかの実装形態では、ＥＭＳアセンブリは基板、基板上に配設されたアンカ、およびアンカによって基板の上方で支えられた懸架平面物体を含む。懸架平面物体は、たとえば、ＥＭＳ光変調器のシャッターであり得る。懸架平面物体は、懸架平面物体の平面の外に延びる少なくとも１つの窪み、および少なくとも１つの窪みのギャップに対応する実質的に水平な部分を含む。実質的に水平な部分は、局所的変形を促進する曲げ領域を提供し、懸架平面物体に対する応力を緩和する。いくつかの実装形態では、ギャップの程度は、懸架平面物体の長さの２０％が上限、たとえば１０％が上限である。いくつかの実装形態では、実質的に水平な部分は、懸架平面物体のビーム取付け位置に隣接する。他の実装形態では、実質的に水平な部分は、懸架平面物体に形成された開口間に延びている。他の実装形態では、実質的に水平な部分は、懸架平面物体の側辺に隣接する。
【００１８】
本開示で説明する主題の特定の実装形態は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実装され得る。１つもしくは複数のリブもしくは窪みの間に、またはこれらに沿ってギャップを含めることにより、製造中または作動中にＥＭＳ構造体に課せられる応力ならびに温度変動または他の外部条件によってＥＭＳ構造体に課せられる応力などの応力の緩和がもたらされる。そうすることで、それらの応力の影響が、ＥＭＳアセンブリの適切な機能ならびに製造性に悪影響を及ぼし得る大域的変形の代わりに、ＥＭＳ構造体の局所的変形に限定される。そのようにして、１つまたは複数のリブによってＥＭＳ構造体が補強され得る一方、リブの間の、またはリブに沿った１つまたは複数のギャップによって応力緩和がもたらされ得る。
【００１９】
図１Ａは、直視型マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）方式ディスプレイ装置１００の概略図を示している。ディスプレイ装置１００は、行および列に配列された複数の光変調器１０２ａ〜１０２ｄ（全体として「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは開状態にあり、光を通させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を選択的にセットすることによって、ディスプレイ装置１００は、１つのランプまたは複数のランプ１０５で照射された場合、バックライト付きディスプレイ用の画像１０４を形成するのに利用することができる。別の実装形態では、装置１００は、装置の前面から発する周辺光の反射によって、画像を形成することができる。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前面に配置された１つのランプまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわちフロントライトを使用して、画像を形成することができる。
【００２０】
いくつかの実装形態では、各光変調器１０２は、画像１０４中の画素１０６に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、複数の光変調器を利用して、画像１０４中の画素１０６を形成することができる。たとえば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含み得る。特定の画素１０６に対応する色固有光変調器１０２のうちの１つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中のカラー画素１０６を生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中の輝度レベルを提供するために、画素１０６ごとに２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、「画素」は、画像の解像度によって定義される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造構成要素に関して、「画素」という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに使用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。
【００２１】
ディスプレイ装置１００は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、ユーザは、光変調器を含み、場合によってはディスプレイ上で見られる輝度および／またはコントラストを増強するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって、画像を見る。
【００２２】
直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置された１つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングし、または選択的に遮断する。場合によっては、各画素を均一に照明できるように、ランプからの光は、光ガイドまたは「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイは、光変調器を含む一方の基板がバックライトのすぐ上に配置されるサンドイッチアセンブリ配列を円滑にするように、透明基板またはガラス基板の上に構築されることが多い。
【００２３】
各光変調器１０２は、シャッター１０８および開口１０９を含むことができる。画像１０４中の画素１０６を照明するために、シャッター１０８は、見ている人に向かって光が開口１０９を通るように配置される。画素１０６を未点灯のまま保つために、シャッター１０８は、光が開口１０９を通過するのを妨げるように配置される。開口１０９は、各光変調器１０２中の反射材料または光吸収材料を通じてパターニングされた開放部によって画定される。
【００２４】
ディスプレイ装置は、シャッターの移動を制御するための、基板と、光変調器とに接続された制御マトリクスも含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに、少なくとも１つの書込み許可相互接続１１０（「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる）と、各画素列に対する１つのデータ相互接続１１２と、すべての画素に、または少なくとも、ディスプレイ装置１００中の複数の列と複数の行の両方にある画素に共通電圧を与える１つの共通相互接続１１４とを含む、一連の電気的相互接続（たとえば、相互接続１１０、１１２および１１４）を含む。適切な電圧（「書込み許可電圧、ＶＷＥ」）の印加に応じて、所与の画素行に対する書込み許可相互接続１１０は、行中の画素を、新規シャッター移動命令を受諾するように準備する。データ相互接続１１２は、新規移動命令を、データ電圧パルスの形で伝達する。データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態において、シャッターの静電的な移動に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、スイッチ、たとえばトランジスタ、または、データ電圧よりも通常、大きさが高い別個の作動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する他の非線形回路要素を制御する。次いで、これらの作動電圧を印加した結果、シャッター１０８の静電駆動移動が生じる。
【００２５】
図１Ｂは、ホストデバイス（すなわち、セルフォン、スマートフォン、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、タブレット、電子リーダーなど）のブロック図１２０の一例を示している。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８、ホストプロセッサ１２２、環境センサ１２４、ユーザ入力モジュール１２６、および電源を含む。
【００２６】
ディスプレイ装置１２８は、複数のスキャンドライバ１３０（「書込み許可電圧源」とも呼ばれる）、複数のデータドライバ１３２（「データ電圧源」とも呼ばれる）、コントローラ１３４、共通ドライバ１３８、ランプ１４０〜１４６、およびランプドライバ１４８を含む。スキャンドライバ１３０は、スキャンライン相互接続１１０に書込み許可電圧を印加する。データドライバ１３２は、データ相互接続１１２にデータ電圧を印加する。
【００２７】
ディスプレイ装置のいくつかの実装形態において、データドライバ１３２は、特に画像１０４の輝度レベルがアナログ方式で導出されるべきである場合、光変調器にアナログデータ電圧を提供するように構成される。アナログ動作において、光変調器１０２は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続１１２を通して印加されると、シャッター１０８における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、ある範囲の中間照明状態または画像１０４における輝度レベルが生じるように設計される。他の場合には、データドライバ１３２は、２つ、３つまたは４つのデジタル電圧レベルの縮小セットのみをデータ相互接続１１２に印加するように構成される。これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター１０８の各々に対して、開状態、閉状態、または他の個別の状態をセットするように設計される。
【００２８】
スキャンドライバ１３０およびデータドライバ１３２は、デジタルコントローラ回路１３４（「コントローラ１３４」とも呼ばれる）に接続される。コントローラはデータを、行および画像フレームでグルーピングされた所定のシーケンスに編成されて、ほぼ直列方式でデータドライバ１３２に送る。データドライバ１３２は、直列並列データコンバータと、レベルシフティングと、一部のアプリケーション向けにはデジタルアナログ電圧コンバータとを含み得る。
【００２９】
ディスプレイ装置は、場合によっては、共通電圧源とも呼ばれる１組の共通ドライバ１３８を含む。いくつかの実装形態において、共通ドライバ１３８は、たとえば、一連の共通相互接続１１４に電圧を供給することによって、光変調器アレイ内のすべての光変調器にＤＣ共通電位を提供する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ１３８は、コントローラ１３４からのコマンドに従って、光変調器アレイに対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイの複数の行および列中のすべての光変調器の同時作動を駆動および／または開始することが可能であるグローバル作動パルスを出す。
【００３０】
異なるディスプレイ機能のためのドライバ（たとえば、スキャンドライバ１３０、データドライバ１３２、および共通ドライバ１３８）はすべて、コントローラ１３４によって時間同期される。コントローラからのタイミングコマンドが、ランプドライバ１４８と、画素アレイ内の特定の行の書込み許可およびシーケンシングと、データドライバ１３２からの電圧の出力と、光変調器作動を可能にする電圧の出力とにより、赤、緑および青および白色ランプ（それぞれ１４０、１４２、１４４、および１４６）の照明を調整する。
【００３１】
コントローラ１３４は、シャッター１０８の各々が、新規画像１０４に適した照明レベルにリセットされ得るためのシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新規画像１０４は、周期的間隔でセットされ得る。たとえば、ビデオディスプレイの場合、カラー画像１０４またはビデオフレームは、１０〜３００ヘルツ（Ｈｚ）の範囲の周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態において、アレイへの画像フレームの設定は、交替画像フレームが、赤、緑および青など、交替する一連の色で照射されるように、ランプ１４０、１４２、１４４、および１４６の照明と同期される。それぞれの色のための画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが、２０Ｈｚを超過する周波数で交替される場合、人間の脳は、交替するフレーム画像を、広い連続する範囲の色を有する画像の知覚に平均する。代替実装形態では、原色をもつ４つ以上のランプが、ディスプレイ装置１００において利用されてよく、赤、緑、および青以外の原色を利用する。
【００３２】
ディスプレイ装置１００が、開状態と閉状態との間のシャッター１０８のデジタル切替えのために設計されるいくつかの実装形態において、コントローラ１３４は、前述のように、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、画素ごとに複数のシャッター１０８を使用することによって、グレースケールを提供することができる。
【００３３】
いくつかの実装形態において、画像状態１０４についてのデータは、コントローラ１３４によって、変調器アレイに、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によりロードされる。シーケンス中の行またはスキャンラインごとに、スキャンドライバ１３０は、アレイのその行について、書込み許可相互接続１１０に書込み許可電圧を印加し、続いて、データドライバ１３２が、選択された行中の各列について、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このプロセスは、アレイ中のすべての行についてデータがロードされるまで繰り返す。いくつかの実装形態において、データローディングのための選択された行のシーケンスは、線形であり、アレイ中の上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、選択された行のシーケンスは、視覚的アーティファクトを最小限にするために擬似ランダム化される。また、いくつかの他の実装形態では、シーケンシングはブロックで編成され、この場合、ブロックに対して、画像状態１０４の特定の一部のみについてのデータが、たとえば、シーケンス中のアレイの５行おきにのみアドレス指定することによってアレイにロードされる。
【００３４】
いくつかの実装形態において、アレイに画像データをロードするためのプロセスは、シャッター１０８を作動させるプロセスとは、時間的に分離される。これらの実装形態において、変調器アレイは、アレイ中の各画素に対するデータメモリ要素を含むことができ、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されたデータに従って、シャッター１０８の同時作動を開始するためのトリガ信号を、共通ドライバ１３８から搬送するためのグローバル作動相互接続を含み得る。
【００３５】
代替実装形態では、画素アレイと、画素を制御する制御マトリクスとが、方形の行および列以外の構成で構成され得る。たとえば、画素は、六角形アレイまたは曲線をなす行および列で構成され得る。概して、本明細書で使用するスキャンラインという用語は、書込み許可相互接続を共有する、任意の複数の画素を指すものである。
【００３６】
ホストプロセッサ１２２は全般的に、ホストの動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ１２２は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサであり得る。ホストデバイス１２０内に含まれるディスプレイ装置１２８に対して、ホストプロセッサ１２２は、画像データならびにホストに関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、ホストに関する情報、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／または画像を選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。
【００３７】
ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザの個人的好みをコントローラ１３４に直接、またはホストプロセッサ１２２を介して伝える。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしているソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ１３４への複数のデータ入力はコントローラ１３４に対し、最適な画像化特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８および１４８にデータを提供するように指示する。
【００３８】
環境センサモジュール１２４も、ホストデバイスの一部として含まれ得る。環境センサモジュール１２４は、温度および／または環境光条件など、周辺環境に関するデータを受信する。センサモジュール１２４は、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい昼光の中の屋外環境で動作しているのか、夜間の屋外環境で動作しているのかを区別するようにプログラムされ得る。センサモジュール１２４は、コントローラ１３４が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ１３４に通信する。
【００３９】
図２は、例示的なシャッター式光変調器２００の透視図を示している。シャッター式光変調器２００は、図１Ａの直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００への組込みに適している。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッター２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成され得る。シャッター２０２は、一方では、アクチュエータ２０５に結合する。アクチュエータ２０５は、表面２０３に対して実質的に平行である運動面における表面２０３の上方で、シャッター２０２を横方向に移動する。シャッター２０２の反対側は、アクチュエータ２０４によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング２０７に結合する。
【００４０】
各アクチュエータ２０５は、シャッター２０２をロードアンカ２０８に接続するコンプライアントロードビーム２０６を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とともに、機械的サポートとして働き、シャッター２０２を、表面２０３に近接して懸架されたまま保つ。表面２０３は、光を通過させるための１つまたは複数の開口穴２１１を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とシャッター２０２とを表面２０３に物理接続し、ロードビーム２０６を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気的に接続する。
【００４１】
基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴２１１が形成される。基板がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板に成膜された遮光材料の層に開口穴２１１が形成される。開口穴２１１は概して、円形、楕円、多角形、蛇状、または形状が不規則でよい。
【００４２】
各アクチュエータ２０５は、各ロードビーム２０６に隣接して配置されたコンプライアント駆動ビーム２１６も含む。駆動ビーム２１６は、一方の端部において、駆動ビーム２１６の間で共有される駆動ビームアンカ２１８に結合する。各駆動ビーム２１６の他端は、自由に移動する。各駆動ビーム２１６は、駆動ビーム２１６の自由端と、ロードビーム２０６の固定端との近くで、ロードビーム２０６に最接近するように湾曲される。
【００４３】
動作時、光変調器２００を組み込むディスプレイ装置は、駆動ビームアンカ２１８を介して駆動ビーム２１６に電位を印加する。第２の電位が、ロードビーム２０６に印加され得る。駆動ビーム２１６とロードビーム２０６との間の得られる電位差は、駆動ビーム２１６の自由端を、ロードビーム２０６の固定端の方に引き付け、ロードビーム２０６のシャッター端を、駆動ビーム２１６の固定端の方に引き付け、そうすることによって、シャッター２０２を、駆動アンカ２１８に向かって横に駆動する。コンプライアント部材２０６は、ビーム２０６および２１６の電位にわたる電圧が除去されたとき、ロードビーム２０６がシャッター２０２をその初期位置に押し戻すように、スプリングとして働き、ロードビーム２０６に蓄えられた応力を解放する。
【００４４】
光変調器２００などの光変調器は、電圧が除去された後にシャッターをその休止位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、「開」および「閉」アクチュエータの２種セット、ならびにシャッターを開状態または閉状態のいずれかに移動させるための「開」および「閉」電極の別個のセットを組み込むことができる。
【００４５】
適切な輝度レベルで画像を移動させる多くの場合、制御マトリクスによりシャッターおよび開口のアレイを制御して、画像が生じるようにする様々な方法がある。一部の場合、制御は、ディスプレイの周縁部にあるドライバ回路に接続された行および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて遂行される。その他の場合、速度、ディスプレイの輝度レベルおよび／または電力消費性能を向上させるために、切替えおよび／またはデータ記憶要素を、アレイの各画素中に含めること（いわゆるアクティブマトリクス）が適切である。
【００４６】
図３Ａは、制御マトリクス３００の例示的な概略図を示している。制御マトリクス３００は、図１ＡのＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図３Ｂは、図３Ａの制御マトリクス３００に接続されたシャッター式光変調器アレイ３２０の透視図を示している。制御マトリクス３００は、画素アレイ３２０（「アレイ３２０」）をアドレス指定することができる。各画素３０１は、アクチュエータ３０３によって制御される、図２のシャッターアセンブリ２００などの弾性シャッターアセンブリ３０２を含み得る。各画素は、開口３２４を含む開口層３２２も含み得る。
【００４７】
制御マトリクス３００は、シャッターアセンブリ３０２が形成される基板３０４の表面に、拡散または薄膜成膜電気回路として組み立てられる。制御マトリクス３００は、制御マトリクス３００中の画素３０１の各行に対するスキャンライン相互接続３０６と、制御マトリクス３００中の画素３０１の各列に対するデータ相互接続３０８とを含む。各スキャンライン相互接続３０６は、書込み許可電圧源３０７を、対応する画素３０１の行中の画素３０１に電気的に接続する。各データ相互接続３０８は、データ電圧源３０９（「Ｖｄソース」）を、対応する画素の列中の画素３０１に電気的に接続する。制御マトリクス３００中で、Ｖｄソース３０９は、シャッターアセンブリ３０２の作動に使用されるエネルギーの大部分を提供する。このように、データ電圧源、Ｖｄソース３０９は、作動電圧源としても働く。
【００４８】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、画素アレイ３２０中の各画素３０１または各シャッターアセンブリ３０２に対して、制御マトリクス３００は、トランジスタ３１０とキャパシタ３１２とを含む。各トランジスタ３１０のゲートは、画素３０１が置かれているアレイ３２０中の行のスキャンライン相互接続３０６に電気的に接続される。各トランジスタ３１０のソースは、それに対応するデータ相互接続３０８に電気的に接続される。各シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３は、２つの電極を含む。各トランジスタ３１０のドレインは、対応するキャパシタ３１２の１つの電極、および対応するアクチュエータ３０３の電極のうちの１つと並列に電気的に接続される。シャッターアセンブリ３０２内のキャパシタ３１２の他方の電極およびアクチュエータ３０３の他方の電極は、共通または接地電位に接続される。代替実装形態では、トランジスタ３１０は、半導体ダイオードおよび／または金属絶縁体金属サンドイッチ型スイッチ素子で置き換えることができる。
【００４９】
動作時、画像を形成するために、制御マトリクス３００は、各スキャンライン相互接続３０６にＶｗｅを順に印加することによって、シーケンス中のアレイ３２０中の各行を書込み可能にする。書込み可能にされた行に対して、行中の画素３０１のトランジスタ３１０のゲートへのＶｗｅの印加により、トランジスタ３１０を通してデータ相互接続３０８に電流が流れて、シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３に電位が印加される。行が書込み可能にされている間、データ電圧Ｖｄが、データ相互接続３０８に選択的に印加される。アナロググレースケールを与える実装形態では、各データ相互接続３０８に印加されるデータ電圧は、書込み可能にされたスキャンライン相互接続３０６とデータ相互接続３０８との交差位置に置かれた画素３０１の所望の輝度との関係で変えられる。デジタル制御方式を提供する実装形態では、データ電圧は、比較的大きさの低い電圧（すなわち、グランドに近い電圧）になるように、またはＶａｔ（作動閾電圧）を満たし、もしくは超えるように選択される。データ相互接続３０８へのＶａｔの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ内のアクチュエータ３０３が作動し、シャッターアセンブリ３０２内のシャッターを開く。データ相互接続３０８に印加された電圧は、制御マトリクス３００が行にＶｗｅを印加するのをやめた後でも、画素３０１のキャパシタ３１２に蓄えられたまま留まる。したがって、シャッターアセンブリ３０２が作動するのに十分な程長い時間、行において電圧Ｖｗｅを待ち、保持する必要はなく、そのような作動は、書込み許可電圧が行から除去された後も進行し得る。キャパシタ３１２は、アレイ３２０内のメモリ要素としても機能し、画像フレームの照明のために作動命令を記憶する。
【００５０】
アレイ３２０の画素３０１ならびに制御マトリクス３００は、基板３０４上に形成される。アレイ３２０は、基板３０４上に配設された開口層３２２を含み、開口層３２２は、アレイ３２０中のそれぞれの画素３０１に対する１組の開口３２４を含む。開口３２４は、各画素中のシャッターアセンブリ３０２と整列される。いくつかの実装形態では、基板３０４は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板３０４は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口３２４を形成する。
【００５１】
シャッターアセンブリ３０２は、アクチュエータ３０３とともに、双安定にされ得る。すなわち、シャッターは、いずれかの位置にシャッターを保持するための電力がほとんどまたはまったく要求されることなく、少なくとも２つの均衡位置（たとえば開または閉）に存在し得る。より具体的には、シャッターアセンブリ３０２は、機械的に双安定であり得る。シャッターアセンブリ３０２のシャッターが正しい位置でセットされると、その位置を維持するのに、電気エネルギーまたは保持電圧は要求されない。シャッターアセンブリ３０２の物理要素に対する機械的圧力が、シャッターを所定の場所で保持し得る。
【００５２】
シャッターアセンブリ３０２はまた、アクチュエータ３０３とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッターアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、（シャッターが開または閉のいずれかの状態で）閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向する力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のまま、かつシャッターを所定の位置で保持する。対向する力は、図２Ａに示すシャッター式光変調器２００内のスプリング２０７などのスプリングによって加えることができ、または対向する力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。
【００５３】
光変調器アレイ３２０は、画素ごとに単一のＭＥＭＳ光変調器を有するものとして示されている。各画素中に複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられる他の実装形態も可能であり、そうすることによって、各画素中の単なる２値の「オン」または「オフ」光学状態以上のものを可能にする。画素中の複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられ、光変調器の各々に関連付けられた開口３２４が不等面積をもつ符号化面積分割グレースケールのいくつかの形が可能である。
【００５４】
図４Ａおよび図４Ｂは、デュアルアクチュエータシャッターアセンブリ４００の例示的な図を示している。図４Ａに示すデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ４００は、開状態にある。図４Ｂは、閉状態にあるデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ４００を示している。シャッターアセンブリ２００とは対照的に、シャッターアセンブリ４００は、シャッター４０６の両側にアクチュエータ４０２および４０４を含む。各アクチュエータ４０２および４０４は、独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ４０２は、シャッター４０６を開くのを担当する。第２の対向アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ４０４は、シャッター４０６を閉じるのを担当する。アクチュエータ４０２および４０４は両方とも、コンプライアントビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ４０２および４０４は、シャッターがその上方で懸架されている開口層４０７に対して実質的に平行な平面にあるシャッター４０６を駆動することによって、シャッター４０６を開閉する。シャッター４０６は、アクチュエータ４０２および４０４に取り付けられたアンカ４０８によって、開口層４０７の上方で小さな間隔で懸架される。シャッター４０６の移動軸に沿って、シャッター４０６の両端に取り付けられたサポートを含むことにより、シャッター４０６の面外運動が低減され、運動が基板に対して実質的に平行な平面へ閉じ込められる。図３Ａの制御マトリクス３００との類似性によって、シャッターアセンブリ４００とともに使用するのに適した制御マトリクスは、対向するシャッター開アクチュエータ４０２およびシャッター閉アクチュエータ４０４の各々につき、１つのトランジスタおよび１つのキャパシタを含み得る。
【００５５】
シャッター４０６は、光が通り得る２つのシャッター開口４１２を含む。開口層４０７は、３つの開口４０９からなるセットを含む。図４Ａにおいて、シャッターアセンブリ４００は開状態にあり、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２は作動しており、シャッター閉アクチュエータ４０４はその弛緩位置にあり、シャッター開口４１２の中心線が開口層の開口４０９のうちの２つの中心線と一致する。図４Ｂにおいてシャッターアセンブリ４００は閉状態に移されており、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２はその弛緩位置にあり、シャッター閉アクチュエータ４０４は作動しており、シャッター４０６の遮光部分はこの場合、開口４０９（点線として示す）を通る光の透過を遮断するための所定の位置にある。
【００５６】
各開口は、その周縁部に、少なくとも１つの辺をもつ。たとえば、方形開口４０９は、４つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が開口層４０７に形成される代替実装形態では、各開口は、単一辺のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数学的な意味において分離され、または独立する必要はなく、連結されてよい。すなわち、開口の一部または成形断面が、各シャッターとの対応を維持し得る間、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続外周が複数のシャッターによって共有されるように連結され得る。
【００５７】
様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口４１２および４０９に通すために、開口層４０７中の開口４０９の対応する幅またはサイズよりも大きい幅またはサイズをシャッター開口４１２に与えることが有利である。閉状態において光が漏れるのを効果的に阻止するために、シャッター４０６の遮光部分が開口４０９と重なるのが好ましい。図４Ｂは、シャッター４０６内の遮光部分の辺と、開口層４０７内に形成される開口４０９の１つの辺との間の所定の重複部４１６を示す。
【００５８】
静電アクチュエータ４０２および４０４は、その電圧変位挙動により、シャッターアセンブリ４００に双安定特性が与えられるように設計される。シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータの各々について、作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、そのアクチュエータが閉状態である（シャッターは開または閉のいずれかである）間に印加されると、対向アクチュエータに作動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉じたまま、かつシャッターを所定の位置に保持する。そのような対向する力に対してシャッターの位置を維持するのに必要とされる最小電圧は、維持電圧Ｖｍと呼ばれる。
【００５９】
図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込むディスプレイ装置５００の例示的な断面図を示している。各シャッターアセンブリ５０２は、シャッター５０３とアンカ５０５とを組み込む。アンカ５０５とシャッター５０３との間で接続されると、表面の上で短い距離でシャッター５０３を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ５０２は、たとえばプラスチックまたはガラスで作られた、透明基板５０４上に配設される。基板５０４上に配設された後ろ向きの反射開口層５０６が、シャッターアセンブリ５０２のシャッター５０３の閉位置の下に置かれた複数の表面開口５０８を画定する。反射開口層５０６は、表面開口５０８を通らない光を、ディスプレイ装置５００の後ろに向かって反射して戻す。反射開口層５０６は、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、レーザアブレーション、または化学成膜（ＣＶＤ）を含む多数の成膜技法によって薄膜方式で形成された含有物をもたない微粒金属膜であり得る。いくつかの実装形態では、反射開口層５０６は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折率の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として組み立てられ得る。シャッターが自由に移動する反射開口層５０６からシャッター５０３を分離する垂直ギャップは、０．５〜１０ミクロンの範囲内である。垂直ギャップの大きさは、図４Ｂに示す重複部４１６など、閉状態における、シャッター５０３の辺と、開口５０８の辺との間の横の重複よりも小さいのが好ましい。
【００６０】
ディスプレイ装置５００は、基板５０４を平面光ガイド５１６から分離する随意の拡散体５１２および／または随意の輝度増強膜５１４を含む。光ガイド５１６は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、１つまたは複数の光源５１８によって照射され、バックライト５１５を形成する。光源５１８は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）（全体的に「ランプ」と呼ぶ）でよい。反射体５１９は、光源５１８から光ガイド５１６に光を向けるのを助ける。前向き反射膜５２０が、バックライト５１５の後ろに配設され、シャッターアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ５０２のうちの１つを通らない、バックライト５１５からの光線５２１などの光線は、バックライト５１５に戻され、膜５２０から再度反射される。この方式において、第１の通過経路上に画像を形成するためにディスプレイ装置５００を離れることができない光は、再利用され、シャッターアセンブリアレイ５０２中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光の再利用は、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。
【００６１】
光ガイド５１６は、光源５１８から開口５０８の方に、したがってディスプレイ装置５００の前面の方に光を向け直す１組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム５１７を含む。光リダイレクタ５１７は、代替可能に断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド５１６のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム５１７の密度は概して、光源５１８からの距離とともに増大する。
【００６２】
いくつかの実装形態では、開口層５０６は、光吸収材料で作ることができ、代替実装形態では、シャッター５０３の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングすることができる。いくつかの他の実装形態では、開口層５０６は、光ガイド５１６の表面に直接成膜され得る。いくつかの実装形態では、開口層５０６は、（後で説明するＭＥＭＳダウン構成の場合のように）シャッター５０３およびアンカ５０５と同じ基板上に配設される必要はない。
【００６３】
いくつかの実装形態では、光源５１８は、異なる色、たとえば、赤、緑、および青色のランプを含み得る。人間の脳が、異なる色の画像を単一の多色画像に平均するのに十分なレートで、異なる色のランプで画像を連続して照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターアセンブリアレイ５０２を使って形成される。別の実装形態では、光源５１８は、３つよりも多い異なる色をもつランプを含む。たとえば、光源５１８は、赤、緑、青および白色ランプまたは赤、緑、青および黄色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、シアン、マゼンタ、黄色および白色ランプまたは赤、緑、青および白色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源５１８に含まれ得る。たとえば、５つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアンおよび黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、白、オレンジ、青、紫および緑色ランプまたは白、青、黄色、赤およびシアン色ランプを含み得る。６つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアン、マゼンタおよび黄色ランプまたは白、シアン、マゼンタ、黄色、オレンジおよび緑色ランプを含み得る。
【００６４】
カバープレート５２２は、ディスプレイ装置５００の前面を形成する。カバープレート５２２の後ろ側は、コントラストを増すために、ブラックマトリクス５２４でカバーされ得る。代替実装形態では、カバープレートは、カラーフィルタ、たとえば、シャッターアセンブリ５０２のうちの異なるものに対応する、固有の赤、緑、および青フィルタを含む。カバープレート５２２は、シャッターアセンブリ５０２から所定の距離だけ離れて支えられ、ギャップ５２６を形成する。ギャップ５２６は、機械的サポートもしくはスペーサ５２７によって、かつ／またはカバープレート５２２を基板５０４に付着させる粘着シール５２８によって維持される。
【００６５】
粘着シール５２８は、流体５３０を封じ込める。流体５３０は、好ましくは約１０センチポアズを下回る粘度、好ましくは約２．０を上回る比誘電率、および約１０４Ｖ／ｃｍを上回る誘電破壊強度で作製される。流体５３０は、潤滑油としても働き得る。いくつかの実装形態では、流体５３０は、高い表面濡れ性をもつ疎水性液体である。代替実装形態では、流体５３０は、基板５０４の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率をもつ。
【００６６】
機械的光変調器を組み込むディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスでは、要素が移動するたびに、静止摩擦が要素のうちの１つまたは複数を無効にする機会が生じる。この移動は、（流体５３０とも呼ばれる）流体にすべての部品を浸漬し、ＭＥＭＳディスプレイセルの流体空間またはギャップ内に（たとえば接着剤で）流体を密閉することによって、促進される。流体５３０は通常、摩擦係数が低く、粘度が低く、長期的に劣化の影響が最小である。ＭＥＭＳ方式ディスプレイアセンブリが流体５３０用に液体を含むとき、液体は少なくとも部分的に、ＭＥＭＳ方式光変調器の可動部のうちのいくつかを囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を下げるために、液体は、７０センチポアズを下回る粘度を有する。いくつかの他の実装形態では、液体は、１０センチポアズを下回る粘度を有する。７０センチポアズを下回る粘度を有する液体は、４，０００グラム／モルを下回るか、または場合によっては４００グラム／モルを下回る低分子量を有する材料を含み得る。そのような実装形態に好適であり得る流体５３０は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコンオイル、フッ化シリコーンオイル、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑油を含む。有用な流体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサン、またはアルキルメチルシロキサン、たとえば、ヘキシルペンタメチルジシロキサンであり得る。有用な流体はアルカン、たとえば、オクタンまたはデカンであり得る。有用な流体はニトロアルカン、たとえば、ニトロメタンであり得る。有用な流体は芳香族化合物、たとえば、トルエンまたはジエチルベンゼンであり得る。有用な流体はケトン、たとえば、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンであり得る。有用な流体はクロロカーボン、たとえば、クロロベンゼンであり得る。有用な流体はクロロフルオロカーボン、たとえば、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンであり得る。これらのディスプレイアセンブリについて考えられる他の流体には、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含まれる。これらのディスプレイアセンブリについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデカフルオロヘキサンが含まれる。
【００６７】
薄板金属または成形プラスチックアセンブリブラケット５３２は、カバープレート５２２と、基板５０４と、バックライト５１５と、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット５３２は、複合ディスプレイ装置５００に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブで取り付けられる。いくつかの実装形態において、光源５１８は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体５３６は、光ガイド５１６の辺から漏れた光を光ガイド５１６に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ５０２および光源５１８に制御信号ならびに電力を与える電気的相互接続は、図５に示していない。
【００６８】
ディスプレイ装置５００は、ＭＥＭＳアップ構成と呼ばれ、ＭＥＭＳ方式光変調器が、基板５０４の前面、すなわち見ている人の方を向く表面に形成される。シャッターアセンブリ５０２は、反射開口層５０６のすぐ上に構築される。ＭＥＭＳダウン構成と呼ばれる代替実装形態において、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。ＭＥＭＳダウン構成において、ＭＥＭＳ方式光変調器を積載する基板は、ディスプレイ装置５００におけるカバープレート５２２に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド５１６の方を向く表面にＭＥＭＳ方式光変調器が配置されるように配向される。ＭＥＭＳ方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層５０６にあるギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、ＭＥＭＳ変調器が形成される基板とを接続する一連のスペーサポストによって維持することができる。いくつかの実装形態において、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素の間に配設される。ＭＥＭＳ光変調器を、それに対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは１０ミクロン未満、または重複部４１６など、シャッターと開口との間の重複よりも小さい距離である。
【００６９】
図６Ａ〜図６Ｅは、例示的な合成シャッターアセンブリの構築の段階の断面図を示している。図６Ａは、完成された合成シャッターアセンブリ６００の例示的な断面図を示している。シャッターアセンブリ６００は、シャッター６０１、２つのコンプライアントビーム６０２、ならびに基板６０３および開口層６０６の上に構築されたアンカ構造体６０４を含む。合成シャッターアセンブリ６００の要素は、第１の機械層６０５、導体層６０７、第２の機械層６０９、および封入誘電体６１１を含む。機械層６０５または６０９の一方または両方は、シャッターアセンブリ６００の主要ロードベアリングおよび機械的作動部材として働くので、機械層６０５または６０９のうちの少なくとも１つは、０．１５ミクロンを上回る厚さで成膜され得るが、いくつかの実装形態では、機械層６０５および６０９はより薄い場合がある。機械層６０５および６０９の材料の候補として、限定はしないが、金属、たとえばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、もしくはそれらの合金、誘電体材料、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、もしくは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、または半導体材料、たとえばダイヤモンドライクカーボン、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）もしくはそれらの合金がある。導体層６０７などの層のうちの少なくとも１つは、作動要素に電荷を付与し、作動要素の電荷を除去するように導電性であるべきである。材料の候補として、限定はしないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄもしくはそれらの合金、または半導体材料、たとえば、ダイヤモンドライクカーボン、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅもしくはそれらの合金が含まれる。いくつかの実装形態では、半導体層を用いて、半導体にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ホウ素（Ｂ）、またはＡｌなどの不純物をドープする。図６Ａは、同様の厚さおよび機械的特性を有する機械層６０５および６０９が導体層６０７の両側に成膜された合成物のサンドイッチ構成を示している。いくつかの実装形態では、サンドイッチ構造は、成膜後に残っている応力および／または温度変動によって課せられる応力がシャッターアセンブリ６００の曲げ、反りまたは他の変形を引き起こさないようにするのを助ける。
【００７０】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００の外側が導体層から形成される一方、シャッターアセンブリ６００の内側が機械層から形成されるように、合成シャッターアセンブリ６００における層の順序は逆になってよい。
【００７１】
シャッターアセンブリ６００は、封入誘電体６１１を含み得る。いくつかの実装形態では、シャッター６０１、アンカ６０４およびビーム６０２のすべての露出した下面、上面および側面が均一にコーティングされるように、誘電体コーティングはコンフォーマルに適用されてよい。そのような薄膜は、熱酸化によって、かつ／またはＡｌ２Ｏ３、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２もしくはＳｉ３Ｎ４などの絶縁体のコンフォーマルＣＶＤによって、または原子層成膜を通じて同様の材料を成膜することによって成長し得る。誘電体コーティング層は、１０ｎｍ〜１ミクロンの範囲内の厚さで加えられ得る。いくつかの実装形態では、誘電体コーティングを側壁に成膜するために、スパッタリングおよび蒸着が使用され得る。
【００７２】
図６Ｂ〜図６Ｅは、図６Ａに示すシャッターアセンブリ６００を形成するために使用される例示的なプロセスのいくつかの中間製造段階の結果の例示的な断面図を示している。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００は、図３Ａおよび図３Ｂに示す制御マトリクスのような薄膜トランジスタのアクティブマトリクスアレイなどの既存の制御マトリクスの上に構築される。
【００７３】
図６Ｂは、シャッターアセンブリ６００を形成する例示的なプロセスにおける第１の段階の結果の断面図を示している。図６Ｂに示すように、犠牲層６１３が成膜され、パターニングされる。いくつかの実装形態では、犠牲層材料としてポリイミドが使用される。他の犠牲層材料の候補として、限定はしないが、ポリマー材料、たとえばポリアミド、フルオロポリマー、ベンゾシクロブテン、ポリフェニルキノキシレン、パリレン、またはポリノルボルネンがある。これらの材料は、粗い表面を平坦化し、２５０℃を上回る処理温度で機械的完全性を維持する能力、ならびにエッチングおよび／または除去中の熱分解の容易さを理由に選ばれる。他の実装形態では、犠牲層６１３は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエチレンおよびフェノール樹脂またはノボラック樹脂などのフォトレジストから形成される。いくつかの実装形態で使用される代替犠牲層材料としてＳｉＯ２があり、これは、その除去に使用されるフッ化水素酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。１つのそのような適した耐性材料として、Ｓｉ３Ｎ４がある。別の代替犠牲層材料としてＳｉがあり、これは、大半の金属およびＳｉ３Ｎ４など、その除去に使用されるフッ素プラズマまたはフッ化キセノン（ＸｅＦ２）に対して電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。さらに別の代替犠牲層材料としてＡｌがあり、これは、濃縮水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液など、強力なアルカリ溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。適した材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＴａおよびＳｉがある。さらに別の代替犠牲層材料としてＣｕがあり、これは、硝酸溶液または硫酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。そのような材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、およびＳｉがある。
【００７４】
次に犠牲層６１３は、アンカ領域６０４に穴またはビアを露出させるようにパターニングされる。ポリイミドまたは他の非感光性材料を犠牲層材料として用いる実装形態では、犠牲層材料は感光剤を含むように作られてよく、それにより、ＵＶフォトマスクを通じて露光された領域を現像液中で優先的に除去することができる。他の材料から形成された犠牲層は、フォトレジストの追加層において犠牲層６１３をコーティングし、フォトレジストをフォトパターニングし、最後にフォトレジストをエッチングマスクとして使用することによってパターニングされ得る。犠牲層６１３は、代替的に、ＳｉＯ２またはＣｒなどの金属の薄層であり得るハードマスクにより犠牲層６１３をコーティングすることによってパターニングされ得る。次いでフォトパターンが、フォトレジストおよび湿式化学エッチングによってハードマスクに転写される。ハードマスクに現像されるパターンは、深くて狭いアンカ穴を犠牲層６１３に与えるために使用され得る技法である乾式化学エッチング、異方性エッチング、またはプラズマエッチングに対して耐性があり得る。
【００７５】
アンカ領域６０４が犠牲層６１３中に開かれた後、表面の酸化物層を除去するために、露出した下にある導電面６１４を化学的に、またはプラズマのスパッタリング効果によってエッチングすることができる。そのようなコンタクトエッチング段階により、下にある導電面６１４とシャッター材料とのオーム接触を改善することができる。犠牲層６１３のパターニングの後、フォトレジスト層またはハードマスクが、溶剤洗浄法または酸エッチング法のいずれかを使用して除去され得る。
【００７６】
次に、図６Ｃに示すように、シャッターアセンブリ６００を構築するためのプロセスにおいて、シャッター材料が成膜される。シャッターアセンブリ６００は、複数の薄膜、すなわち第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９から構成される。いくつかの実装形態では、第１の機械層６０５はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層であり、導体層６０７はＡｌであり、第２の機械層６０９はａ−Ｓｉである。第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９は、犠牲層６１３に物理的劣化が生じる温度を下回る温度で成膜される。たとえば、ポリイミドは約４００℃を上回る温度で分解する。したがって、いくつかの実装形態では、第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９は、約４００℃を下回る温度で成膜され、ポリイミドを犠牲層材料として使用することを可能にする。いくつかの実装形態では、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）は、約２５０〜約３５０℃の範囲の温度でシランガスからプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、応力が比較的少ない状態において、約０．１５〜約３ミクロンの範囲の厚さに成長可能であるので、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９にとって有用な機械材料である。そのような実装形態のうちのいくつかでは、ａ−Ｓｉが約１オームｃｍを下回る抵抗率で成長し得るように、ドーパントとしてホスフィンガス（ＰＨ３）が使用される。代替実装形態では、同様のＰＥＣＶＤ技法が、第１の機械層６０５としてＳｉ３Ｎ４、シリコンリッチなＳｉ３Ｎ４もしくはＳｉＯ２材料の成膜に、または第１の機械層６０５のためにダイヤモンドライクカーボン、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＣｄＴｅもしくは他の半導体材料の成膜に使用され得る。ＰＥＣＶＤ成膜技法の利点として、成膜が非常にコンフォーマルになり得る、すなわち、様々な傾斜面または狭いビアホールの内面をコーティングし得る。犠牲層材料に切り込まれたアンカまたはビアホールがほぼ垂直な側壁を呈しているとしても、ＰＥＣＶＤ技法は、アンカの下水平面と上水平面との間に実質的に連続したコーティングを実現することができる。
【００７７】
ＰＥＣＶＤ技法に加えて、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９の成長のために利用可能な代替の適した技法には、ＲＦまたはＤＣスパッタリング、金属有機ＣＶＤ、蒸着、電気めっきまたは無電解めっきが含まれる。
【００７８】
導体層６０７には、いくつかの実装形態では、Ａｌなどの金属薄膜が利用される。いくつかの他の実装形態では、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、またはＴａなどの代替金属が選択され得る。そのような導電性材料を含めることは、２つの目的を果たす。それは、シャッター６０１の全体的なシート抵抗を軽減するほか、ａ−Ｓｉは、シャッター６０１のいくつかの実装形態で使用され得るように、約２ミクロン未満の厚さである場合に、可視光をある程度透過し得るので、シャッター６０１を可視光が通るのを妨げるのを助ける。導電性材料は、スパッタリングによって、またはよりコンフォーマルに、ＣＶＤ技法、電気めっきもしくは無電解めっきによって、成膜され得る。
【００７９】
図６Ｄは、シャッターアセンブリ６００の形成に使用される次の１組の処理段階の結果を示している。第１の機械層６０５、導体層６０７、および第２の機械層６０９がフォトマスクされ、エッチングされる一方、犠牲層６１３は依然として基板６０３上にある。第１に、フォトレジスト材料が適用され、次いでフォトマスクを通して露光され、次いで現像されてエッチマスクが形成される。次いでアモルファスシリコン、Ｓｉ３Ｎ４、およびＳｉＯ２が、フッ素ベースのプラズマ化学でエッチングされ得る。ＳｉＯ２機械層はまた、ＨＦ湿式化学を使用してエッチングでき、導体層６０７におけるいずれの金属も、湿式化学または塩素ベースのプラズマ化学反応のいずれかを使用してエッチングできる。
【００８０】
フォトマスクを通じて付与されるパターン形状は、シャッターアセンブリ６００のアクチュエータおよびシャッター６０１における剛性、コンプライアンス、電圧応答などの機械的特性に影響を及ぼし得る。シャッターアセンブリ６００は、断面で示すコンプライアントビーム６０２を含む。各コンプライアントビーム６０２は、幅がシャッター材料の全体的な高さまたは厚さを下回るように形成される。いくつかの実装形態では、ビーム寸法比は約１．４：１以上に、コンプライアントビーム６０２が幅よりも高くまたは厚くなるように維持される。
【００８１】
シャッターアセンブリ６００を構築するための例示的な製造プロセスの後続段階の結果が、図６Ｅに示されている。犠牲層６１３が除去されて、アンカポイントを除いて基板６０３からすべての可動部が解放される。いくつかの実装形態では、ポリイミド犠牲材料が酸素プラズマにおいて除去される。犠牲層６１３に使用された他のポリマー材料も、酸素プラズマにおいて、または場合によっては熱分解によって除去され得る。いくつかの犠牲層材料（ＳｉＯ２など）は、湿式化学エッチングによって、または気相エッチングによって除去され得る。
【００８２】
図６Ａに結果が示されている最終プロセスにおいて、封入誘電体６１１がシャッターアセンブリ６００のすべての露出面に成膜される。いくつかの実装形態では、シャッター６０１およびビーム６０２のすべての下面、上面および側面がＣＶＤを使用して均一にコーティングされるように、封入誘電体６１１はコンフォーマルに施されてよい。いくつかの他の実装形態では、シャッター６０１の上面および側面のみがコーティングされる。いくつかの実装形態では、Ａｌ２Ｏ３が封入誘電体６１１に使用され、約１０〜約１００ナノメートルの範囲内の厚さで原子層成膜によって成膜される。
【００８３】
最後に、スティクション防止コーティングがシャッター６０１およびビーム６０２の表面に施され得る。これらのコーティングは、アクチュエータの２つの独立したビーム間の不要な貼り付きまたは粘着を防止する。適したコーティングは、炭素膜（グラファイトとダイヤモンド状の両方）ならびにフルオロポリマーおよび／または低蒸気圧潤滑油ならびにクロロシラン、炭化水素クロロシラン、フッ化炭素クロロシラン、たとえばメトキシ終端化シラン、パーフルオロ化、アミノシラン、シロキサンおよびカルボン酸ベースのモノマーおよび化学種を含む。これらのコーティングは、分子蒸気への露出、またはＣＶＤによる前駆体化合物の分解のいずれかによって施され得る。スティクション防止コーティングは、絶縁表面のフッ化、シラン化、シロキサン化、または水素化におけるような、シャッター表面の化学変換によって作成されてもよい。
【００８４】
ＭＥＭＳ方式シャッターディスプレイにおいて使用するのに適したアクチュエータの種類の１つとして、ディスプレイ基板に対して横であるか、またはディスプレイ基板の面内であるシャッター運動を制御するためのコンプライアントアクチュエータビームが含まれる。そのようなシャッターアセンブリの作動に用いられる電圧は、アクチュエータビームがよりコンプライアントになるにつれて低下する。作動している運動の制御はまた、面外運動に対して面内運動が好適または促進されるようにビームが形成される場合に改善する。それによって、いくつかの実装形態では、コンプライアントアクチュエータビームは、ビームが幅よりも高くまたは厚くなるような方形断面を有する。
【００８５】
特定の平面内の曲げに対する長い方形ビームの剛性は、その平面におけるそのビームの最も薄い寸法の３乗に比例する。したがって、面内運動の作動電圧を下げるためにコンプライアントビームの幅を縮小することは有利である。しかしながら、従来型のフォトリソグラフィ機器を使用してシャッターおよびアクチュエータ構造体を画定し、製造するとき、ビームの最小幅は光学系の解像度に限定され得る。そして、細い形状を有するフォトレジストにおいてパターンを画定するようにフォトリソグラフィ機器が開発されてきたものの、そのような機器は高価であり、単一の露出においてパターニングが達成され得る領域は限られている。ガラスまたは他の透明基板の大型パネルでの経済的フォトリソグラフィでは、パターニング解像度または最小形状サイズは通常、数ミクロンに限定される。
【００８６】
図７Ａ〜図７Ｄは、狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリ７００の構築の段階の等角図である。この代替プロセスは、コンプライアントアクチュエータビーム７１８および７２０ならびにコンプライアントスプリングビーム７１６（「側壁ビーム７１６、７１８および７２０」と総称される）をもたらし、側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、大きいガラスパネルに対する従来型のリソグラフィの限度を大きく下回る。図７Ａ〜図７Ｄに示すプロセスでは、シャッターアセンブリ７００のコンプライアントビームは、犠牲材料から作られる型上の側壁形状として形成される。このプロセスは側壁ビームプロセスと呼ばれる。
【００８７】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を有するシャッターアセンブリ７００を形成するプロセスは、図７Ａに示すように、第１の犠牲材料７０１の成膜およびパターニングで始まる。第１の犠牲材料７０１において画定されるパターンは、開口またはビア７０２を作り、最終的には開口またはビア７０２の中に、シャッターアセンブリ７００のアンカが形成される。第１の犠牲材料７０１の成膜およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅに関して説明した成膜およびパターニングについて述べたものと概念的に類似しており、類似の材料および技法を使用する。
【００８８】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５の成膜およびパターニングで続く。図７Ｂは、第２の犠牲材料７０５のパターニング後に作られた型７０３の形状を示している。型７０３はまた、第１の犠牲材料７０１およびその以前に画定されたビア７０２を含む。図７Ｂにおける型７０３は、２つの別個の水平レベルを含む。型７０３の下水平レベル７０８は、第１の犠牲材料７０１の上面によって確立されており、第２の犠牲材料７０５がエッチング除去されているエリアにおいてアクセス可能である。型７０３の上水平レベル７１０は、第２の犠牲材料７０５の上面によって確立されている。図７Ｂに示す型７０３はまた、実質的に垂直な側壁７０９を含む。第１の犠牲材料７０１および第２の犠牲材料７０５として使用するための材料は、図６Ａ〜図６Ｅの犠牲層６１３に関して上述している。
【００８９】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、図７Ｃに示すように、犠牲型７０３の露出面のすべてへのシャッター材料の成膜およびパターニングで続く。シャッター７１２を形成する際に使用するのに適した材料については、図６Ａ〜図６Ｅの第１の機械層６０５、導体層６０７、および第２の機械層６０９に関して上述している。シャッター材料は、約２ミクロン未満の厚さで成膜される。いくつかの実装形態では、シャッター材料は、約１．５ミクロン未満の厚さを有するように成膜される。いくつかの他の実装形態では、シャッター材料は、約１．０ミクロン未満の厚さを有するように、また約０．１０ミクロンほどの薄さで成膜される。成膜後、シャッター材料（上述したように、いくつかの材料の複合材であり得る）は、図７Ｃに示すようにパターニングされる。第１に、シャッター材料上にフォトレジストが成膜される。次いでフォトレジストはパターニングされる。フォトレジストに現れるパターンは、シャッター材料が後続のエッチング段階の後、シャッター７１２の領域に、かつアンカ７１４に留まるように設計される。
【００９０】
製造プロセスは、異方性エッチングを施すことで継続し、その結果、図７Ｃに示す構造が生じる。シャッター材料の異方性エッチングは、基板７２６に対して、または基板７２６に近接した電極に対して電圧バイアスがかけられたプラズマ環境において実行される。バイアスされた基板７２６（電界が基板７２６の表面に対して直角である）により、基板７２６に対してほぼ直角な角度で基板７２６の方へイオンが加速する。そのような加速したイオンとエッチング化学物質とが相まって、エッチング速度は、基板７２６の平面に垂直である方向において、基板７２６に対して平行な方向と比較して格段に速くなる。フォトレジストによって保護された領域におけるシャッター材料のアンダーカットエッチングは、それによって大幅に防止される。加速したイオンの軌道に対して実質的に平行である型７０３の垂直な側壁７０９に沿って、シャッター材料は異方性エッチングからもかなり保護される。そのような保護された側壁シャッター材料は、シャッター７１２を支えるための側壁ビーム７１６、７１８、および７２０を形成する。上水平面７１０または下水平面７０８などの型７０３の他の（フォトレジストで保護されていない）水平面に沿って、シャッター材料は、エッチングによって実質的に完全に除去されている。
【００９１】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するために使用される異方性エッチングは、基板７２６の電気バイアスまたは基板７２６に極めて近接した電極の電気バイアスの提供が供給される限り、ＲＦまたはＤＣのいずれかのプラズマエッチングデバイスで達成され得る。ＲＦプラズマエッチングの場合、励起回路の接地板から基板ホルダを切り離すことによって、基板電位がプラズマにおいて浮動可能になり、等価セルフバイアスを得ることができる。いくつかの実装形態では、炭素と水素の両方および／または炭素とフッ素の両方がエッチングガス中の成分であるトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、パーフルオロブテン（Ｃ４Ｆ８）、またはクロロホルム（ＣＨＣｌ３）などのエッチングガスを提供することが可能である。再び基板７２６の電圧バイアスを通じて達成される、方向性プラズマと組み合わされたとき、解放された炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および／またはフッ素（Ｆ）の原子が、受動型または保護型の準ポリマーコーティングを作り上げる場所となる垂直な側壁７０９の方へ移動することができる。この準ポリマーコーティングはさらに、側壁ビーム７１６、７１８および７２０をエッチングまたは化学攻撃から保護する。
【００９２】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５および第１の犠牲材料７０１の残余を除去することで完了する。その結果は図７Ｄに示されている。犠牲材料を除去するプロセスは、図６Ｅに関して説明したプロセスと同様である。型７０３の垂直な側壁７０９上に成膜された材料は、側壁ビーム７１６、７１８および７２０として留まる。側壁ビーム７１６は、アンカ７１４をシャッター７１２に機械的に接続するスプリングとして働くとともに、受動的復元力をもたらし、コンプライアントビーム７１８および７２０から形成されたアクチュエータによって加えられた力に対抗する。アンカ７１４は、開口層７２５に接続する。側壁ビーム７１６、７１８および７２０は、高く、狭い。型７０３の表面から形成される側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、成膜されたシャッター材料の厚さと同程度である。いくつかの実装形態では、側壁ビーム７１６の幅は、シャッター７１２の厚さと同じになる。いくつかの他の実装形態では、ビーム幅は、シャッター７１２の厚さの約１／２となる。側壁ビーム７１６、７１８および７２０の高さは、第２の犠牲材料７０５の厚さによって、または言い換えれば、図７Ｂに関して説明したパターニング動作中に作成された型７０３の深さによって決定される。成膜されたシャッター材料の厚さが約２ミクロン未満になるように選択される限り、図７Ａ〜図７Ｄに示すプロセスは、狭いビームの作成に好適である。実際、多くの適用例では、０．１〜２．０ミクロンの範囲の厚さが非常に適している。従来型のフォトリソグラフィは、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示すパターニングされる形状を、格段に大きい寸法に限定し、たとえば、許容される最小分解形状は２ミクロンまたは５ミクロン以上となる。
【００９３】
図７Ｄは、上述のプロセスにおける解放動作後に形成されたシャッターアセンブリ７００の等角図を示しており、高いアスペクト比の断面を有するコンプライアントビームがもたらされている。第２の犠牲材料７０５の厚さが、たとえば、シャッター材料の厚さの約４倍よりも大きい限り、結果的に、ビーム高とビーム幅の比は同様の比、すなわち、約４：１よりも大きくなる。
【００９４】
上記には示していないが、図７Ｃに至るプロセスの一部として含まれる随意の段階は、コンプライアントロードビーム７２０をコンプライアント駆動ビーム７１８から分離または分断するための側壁ビーム材料の等方性エッチングを伴う。たとえば、ポイント７２４におけるシャッター材料が、等方性エッチングを使用して側壁から除去されている。等方性エッチングでは、エッチング速度がすべての方向において実質的に同じであるので、ポイント７２４などの領域における側壁材料はもはや保護されない。等方性エッチングは、バイアス電圧が基板７２６に印加されない限り、通常のプラズマエッチング機器において達成され得る。等方性エッチングはまた、湿式化学または気相エッチング技法を使用して達成され得る。この随意の第４のマスキングおよびエッチング段階に先立って、側壁ビーム材料は、型７０３における凹部形状の外周に基本的に連続して存在する。第４のマスキングおよびエッチング段階を使用して、側壁材料を分離、分割し、別個のビーム７１８および７２０を形成する。ポイント７２４におけるビーム７１８および７２０の分離は、フォトレジストの供給およびマスクを通じた露光の第４のプロセスを通じて達成される。この場合におけるフォトレジストパターンは、分離ポイント７２４を除くすべてのポイントで等方性エッチングに対して側壁ビーム材料を保護するように設計される。
【００９５】
側壁プロセスの最終段階として、封入誘電体が側壁ビーム７１６、７１８および７２０の外面の周りに成膜される。
【００９６】
型７０３の垂直な側壁７０９上に成膜されたシャッター材料を保護するために、また実質的に均一の断面の側壁ビーム７１６、７１８および７２０を作るために、いくつかの特定のプロセスガイドラインに従い得る。たとえば、図７Ｂにおいて、側壁７０９は、できるだけ垂直に作られ得る。垂直な側壁７０９および／または露出面における傾斜は、異方性エッチングの影響を受けやすくなる。いくつかの実装形態では、垂直な側壁７０９は、異方性方式による第２の犠牲材料７０５のパターニングなど、図７Ｂにおけるパターニング動作によって作られ得る。第２の犠牲層７０５のパターニングとともに追加のフォトレジストコーティングまたはハードマスクを使用することにより、フォトレジストの過度の損耗を軽減しつつ、第２の犠牲材料７０５の異方性エッチングにおいて強いプラズマおよび／または高い基板バイアスを使用することができるようになる。垂直な側壁７０９はまた、ＵＶ露光中に焦点深度を制御するように注意され、レジストの最終硬化中に過度の収縮が回避される限り、フォトイメージ可能な犠牲材料において作られ得る。
【００９７】
側壁ビーム処理中に役立つ別のプロセスガイドラインは、シャッター材料の成膜のコンフォーマル性に関係する。型７０３の表面は、垂直か水平かを問わず、それらの表面の方位に関係なく、同様の厚さのシャッター材料で覆われ得る。そのようなコンフォーマル性は、ＣＶＤにより成膜するときに達成され得る。具体的には、次のコンフォーマル技法が用いられ得る。ＰＥＣＶＤ、低圧化学成膜（ＬＰＣＶＤ）、および原子層または自己限定層成膜（ＡＬＤ）。上記のＣＶＤ技法では、薄膜の成長速度は、ソース原子の方向性フラックスに表面を露出させるのとは対照的に、表面の反応速度によって制限され得る。いくつかの実装形態では、垂直面上で成長する材料の厚さは、水平面上で成長する材料の厚さの少なくとも５０％である。代替的に、シャッター材料は、めっきの前に表面をコーティングする金属シード層が提供された後、無電解めっきまたは電気めっきによって溶液からコンフォーマルに成膜され得る。
【００９８】
図７Ｄのシャッターアセンブリ７００に至るプロセスは、４マスクプロセスであり、これはプロセスが、フォトマスクを通じて所望のパターンを照明することによって感光性ポリマーが露光される４つの別個のフォトリソグラフィ段階を組み込んでいることを意味する。フォトリソグラフィ段階は、マスキング段階とも呼ばれ、ＭＥＭＳデバイスの製造において最も高価なものの１つであり、したがって、マスキング段階の数を減らした製造プロセスを作るのが望ましい。
【００９９】
図８は、ループ状駆動ビームを組み込む例示的なシャッターアセンブリ８５２の平面図を示している。ループ状駆動ビームは、デュアルコンプライアントアクチュエータアセンブリ８５４の一部を形成する。デュアルコンプライアントアクチュエータアセンブリ８５４は、図４Ａおよび図４Ｂのシャッターアセンブリ４００向けに設計されたアクチュエータ４０４と同様に機能する。アクチュエータアセンブリ８５４は、コンプライアント駆動ビーム８５６および８５７のほか、コンプライアントロードビーム８５８および８５９を含む。ロードビーム８５８および８５９は、一方の端部でシャッター８６０を支え、他端においてロードビームアンカ８６２および８６３にそれぞれ取り付けられる。駆動ビーム８５６および８５７はループとして形成される。駆動ビーム８５６および８５７の各端部は、共通アンカ８６４に取り付けられる。ループに沿って、外向きビームのセクションであって、同じビームの戻りセクションに対して実質的に平行であるセクションがある。これらの２つのループセクションの長さは、実質的に等しい。駆動ビーム８５６および８５７の外向きセクションを変形する傾向がある応力は、側壁ビームプロセス中に形成されたとき、ビーム８５６および８５７の戻りセクションに沿った応力をミラーリングするか、または応力に対向する。
【０１００】
駆動ビーム８５６および８５７を構成するコンプライアントビームは、図７Ａ〜図７Ｄに示すシャッターアセンブリ７００に関して説明した最初の３つのマスク段階のみを使用して、完全に画定され得る。駆動ビームがロードビームから分離される第４のフォトリソグラフィ段階が、ビーム８５６および８５７を製造するために使用されることはない。ループは、空間の境界の周囲を完全に包囲または形成する。（包囲された空間の周りの境界に予想されるように）ループには終端がないので、第４のフォトリソグラフィ段階は必要とされない。
【０１０１】
第４のマスクを完全に除去するために、構造体における他のコンプライアントビームにも、ループに類似した形状を組み込ませる方法が求められる。側壁ビームの終端は、空間を完全に包囲する境界を当該ビームが形成する限り、必要ない。シャッターアセンブリ８５２におけるロードビーム８５８は、ロードビームアンカ８６２で終端するので、本実装形態では、ビーム８５８がアンカ８６２で終端するように第４のマスキング段階が使用される。
【０１０２】
図９は、３マスクプロセスに従って構築された例示的なシャッターアセンブリ９００の等角図を示している。すなわち、シャッターアセンブリ９００は、３つのマスキング段階のみを使用して製造され得る。それらの３つのマスキング段階は、アンカ画定段階、型画定段階、およびシャッター画定段階と呼ばれ、これらの段階を使用して、それぞれ第１の犠牲層、第２の犠牲層、およびシャッター材料にパターンを現像する。シャッターアセンブリ７００に関して説明したように、コンプライアントビームが、第２の犠牲層とも呼ばれる型の側壁に形成される。シャッターアセンブリ９００は、型の形状の周囲を包囲する閉じた境界としてビームが設計されるので、３マスクプロセスを使用して組み立てられ得る。
【０１０３】
シャッターアセンブリ９００は、シャッター９０２、補強用リブ９０３、ロードビーム９０４、ロードビームアンカ９０６、駆動ビーム９０８、および駆動ビームアンカ９１０を含む。駆動ビーム９０８はループへと形成され、これはアンカ９１０において基板に取り付けられる。駆動ビーム９０８は、ループ内の空間を包囲する。シャッターアセンブリ９００はさらに、周辺ビーム９１２ならびに周辺アンカ９１４を含む。ロードビーム９０４および駆動ビーム９０８は合わさって、１組のコンプライアントアクチュエータビームを形成する。これらの２つのビーム間に電圧が課せられたとき、シャッター９０２は開位置と閉位置との間で動かされる。
【０１０４】
ロードビーム９０４はシャッター９０２からロードビームアンカ９０６まで延びる。周辺ビーム９１２は、ロードビームアンカ９０６から周辺アンカ９１４まで延びる。周辺ビーム９１２はまた、周辺アンカ９１４に連結される。いくつかの実装形態では、周辺ビーム９１２は、シャッターアセンブリ９００内ではアクティブな機械的機能または光学的機能を働かせない。周辺ビーム９１２は、ロードビーム９０４の幾何学的形状を拡張するように働き、それにより、これらのコンプライアントビームは接続され得る。ロードビーム９０４と周辺ビーム９１２とが合わさって、空間を完全に包囲する境界を形成する。
【０１０５】
図１０は、図９のシャッターアセンブリ９００の製造に適した例示的な型１０００を示している。型１０００は、１組の犠牲材料から形成され、シャッターアセンブリ９００の組立てにおける２Ｄフォトリソグラフィ段階の一部としてパターニングされる。図１０は、シャッター材料が成膜される前の型１０００を示している。したがって、シャッター９０２の外形は図１０に示されていない。しかしながら、型１０００は、シャッターアセンブリ９００に示す補強用リブを形成するために使用されることになる凹部１００３を含む。
【０１０６】
型１０００は一般に、３種類の表面を含む。型１０００は、コンプライアントビームが形成される側壁ならびに上側面および下側面を含む。型の下側面は、型１０００を形成する第１の犠牲材料と第２の犠牲材料との間の界面によって形成された水平面である。型の上側面は、下にある基板から最も離れた平面にある水平面である。
【０１０７】
型１０００は一般に、２種類の形状を画定し、それらの両方が、コンプライアントビームが形成され得る側壁によって包囲または区画されている。本明細書で使用するメサは、型側壁によって包囲された型材料の存在によって画定される空間である。本明細書で使用する凹部は、型側壁によって包囲された型材料不在の空間によって画定される。
【０１０８】
型１０００は、メサ形状１００８を含む。メサ１００８を包囲する側壁を使用して、駆動ビーム９０８を形成する。それによって、駆動ビーム９０８は、終端のないループの形状を有することになる。
【０１０９】
型１０００はまた、凹部１００４を含む。この凹部１００４を包囲する側壁を使用して、ロードビーム９０４を形成する。
【０１１０】
型１０００はまた、ロードビームアンカ穴１００６を含む。ロードビームアンカ穴１００６は、第１の犠牲層の一部として先行段階で形成されている。型１０００はまた、駆動ビームアンカ穴１０１０を含む。
【０１１１】
したがって、シャッターアセンブリ９００におけるロードビーム９０４と駆動ビーム９０８の両方が、空間を完全に包囲する境界として形成される。空間が型１０００におけるメサ形状または凹部形状のいずれか１つから形成される。ロードビーム９０４および駆動ビーム９０８を形成する形状の境界は、交差しない。駆動ビーム９０８のループは、ロードビーム９０４を形成するループ内に完全に包囲される。
【０１１２】
いくつかの実装形態では、シャッター中に形成された１つもしくは複数のリブの間に、または当該リブに沿ってギャップを設けて、シャッターの大域的変形を低減することができる。ギャップは、応力がシャッターの残余に移転するのを軽減するために、柔軟性がより大きい領域を提供し、それにより、ギャップにおける、またはギャップの周りの局所的変形として、それらの応力の影響を制限する。そのようにして、１つまたは複数のリブによってシャッターが補強され得る一方、リブの間の、またはリブに沿った１つまたは複数のギャップによって応力緩和がもたらされ得る。
【０１１３】
図１１Ａは、例示的なシャッターアセンブリ１１００の等角図を示しており、図１１Ｂは、図１１Ａのシャッターアセンブリ１１００の一部分の拡大図を示している。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１１００は、ディスプレイ用の光変調器として使用され得る。プレビューによって、シャッターアセンブリ１１００は、シャッター１１０２の局所的変形を大域的変形の代わりに許容する応力緩和形状を有するシャッター１１０２を含む。これらの形状は、ＭＥＭＳシャッターアセンブリについて（たとえば、ＭＥＭＳ光変調器について）説明されているが、そのような形状は、他のＭＥＭＳアセンブリにおいて利用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、そのような形状は、他のＭＥＭＳデバイスに加えて、ＭＥＭＳ音叉加速度計またはジャイロスコープにおけるプルーフマスなど、基板の上方で支えられた懸架平面物体を含む他のＭＥＭＳアセンブリに組み込まれる。
【０１１４】
シャッターアセンブリ１１００は、シャッターアセンブリ１１００が配設された一次水平面を有する基板１１０１を含む。シャッターアセンブリ１１００はまた、基板１１０１上に配設されたアンカ１１０６およびロードビーム１１０４を含む。ロードビーム１１０４はそれぞれ、アンカ１１０６のうちの１つに接続された第１の端部１１０７を有する。図１１Ａに示すように、各ロードビーム１１０４は、対応するアンカ１１０６のシャッター側、すなわちアンカ１１０６の、シャッター１１０２の方を向いた側から延び、かかる側に接続される。そのような接続は、「南」アンカ実装と呼ぶことができ、応力の鈍感性を高め、シャッターアセンブリ１１００の製造性を促進する。各ロードビーム１１０４の第２の端部１１０９は、ビーム取付け位置１１６１においてシャッター１１０２に接続され、基板１１０１の上方でシャッター１１０２を支える。シャッター１１０２は、通光部分１１５６および遮光部分１１５８を含む。通光部分１１５６は、遮光部分１１５８におけるシャッター開口として形成される。いくつかの実装形態では、通光部分１１５６は、誘電材料などの透明材料によって部分的にまたは完全に充填され得る。遮光部分１１５８は、前述のように少なくとも１つの不透過性材料を含むように形成され得る。
【０１１５】
シャッター１１０２は、補強用リブまたは窪み１１２０および１１２２を含み、補強用リブまたは窪み１１２０および１１２２は、補強用リブまたは窪み１１２０および１１２２が延びているシャッター１１０２の領域におけるシャッター１１０２の曲げを制限する。補強用リブ１１２０および１１２２は、リブ１１２０および１１２２の側壁に対応する実質的に水平でない部分１１５０および１１９０、ならびに実質的に水平でない部分１１５０および１１９０に隣接し、リブ１１２０および１１２２の下部に対応する実質的に水平な部分１１５２および１１９２で形成される。図１１Ａに示すように、補強用リブ１１２０および１１２２は、シャッター１１０２の平面の外に延び、シャッターが支えられる基板１１０１から離れて開いている。言い換えれば、リブ１１２０および１１２２の実質的に水平な部分１１５２および１１９２は、シャッター１１０２の上側面から垂直に変位し、リブ１１２０および１１２２は、下にある基板１１０１に向かって突出している。下にある基板１１０１へのリブ１１２０および１１２２の突出は、シャッター１１０２の製造性を促進し、たとえば、シャッター１１０２が閉状態にあるときに遮光する点で、シャッター１１０２の光学性能を改善する。
【０１１６】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、シャッター１１０２は、シャッター１１０２の上側面に沿って配設された少なくとも１つの実質的に水平な部分１１６０を含む。実質的に水平な部分１１６０は、補強用リブ１１２０および１１２２の実質的に水平でない部分１１５０および１１９０の間に配設される。同様に、実質的に水平な部分１１６０は、補強用リブ１１２０および１１２２の実質的に水平な部分１１５２および１１９２の間に配設される。実質的に水平な部分１１６０は、補強用リブ１１２０および１１２２のギャップまたは断絶部に対応し、ある程度またはある距離（ｍ）だけリブ１１２０および１１２２を分離する。実質的に水平な部分１１６０を含むことにより、シャッター１１０２の局所的変形を促進する曲げ領域がシャッター１１０２にもたらされ、シャッター１１０２の製造または作動中にシャッター１１０２に課される応力が緩和される。いくつかの実装形態では、シャッター１１０２は、シャッター１１０２の運動１１７０の方向に対して実質的に直角である長さ（ｎ）（すなわち、最も長い側の寸法）を有し、リブ１１２０とリブ１１２２との間のギャップの程度は、シャッター１１０２の長さの約５０％が上限、たとえば、約４０％が上限、約３０％が上限、約２０％が上限、約１５％が上限、約１０％が上限、約５％が上限、かつ約２％が下限、約１％が下限、約０．５％が下限、またはそれ未満であり得る。いくつかの実装形態では、シャッター１１０２の長さは、約５０μｍから約３００μｍまでの範囲、たとえば、約１００μｍから約２５０μｍまで、または約１００μｍから約２００μｍまでの範囲にあり、リブ１１２０とリブ１１２２との間のギャップの程度は、約６０μｍが上限、たとえば、約４５μｍが上限、約３０μｍが上限、または約１５μｍが上限、かつ約５μｍが下限、約２μｍが下限、約１μｍが下限、またはそれ未満であり得る。いくつかの実装形態では、リブ１１２０および１１２２は幅（ｏ）を有し、リブ１１２０とリブ１１２２との間のギャップの程度は、リブ１１２０および１１２２の幅の約５倍が上限、たとえば、約４倍が上限、約３倍が上限、約２倍が上限、または約１．５倍が上限であり得る。そのような実装形態では、ギャップの程度は、リブ１１２０および１１２２の幅と実質的に同じであるか、またはリブ１１２０および１１２２の幅よりもいくらか大きい場合があり、またはリブ１１２０および１１２２の幅よりも小さく、たとえば、リブ１１２０および１１２２の幅の約３／４が上限、リブ１１２０および１１２２の幅の約１／２が上限、リブ１１２０および１１２２の幅の約４／１０が上限、リブ１１２０および１１２２の幅の約３／１０が上限、リブ１１２０および１１２２の幅の約２／１０が上限、リブ１１２０および１１２２の幅の約１／１０が上限、かつ製造プロセスのパターニング可能な最小寸法が下限であり得る。
【０１１７】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、実質的に水平な部分１１６０は、シャッター１１０２の第１の辺１１６２から、直接対向する第２の辺１１６４まで延び、ビーム取付け位置１１６１とリブ１１２２の実質的に水平でない部分１１５０との間に配設される。本明細書で使用する「直接対向する」辺は、図１１Ａのシャッターアセンブリ１１００において点線で示されているように、実質的に水平な部分１１６０が、２つの直接対向する辺１１６２および１１６４ならびに辺１１６２および１１６４と交差する２つの直線（これらの直線は、辺１１６２および１１６４と直角に交差することがあるが、必ずしもそうなるとは限らない）によって区画されるような、１組の直線によって接続され得る辺を指すことができる。第１の辺１１６２は、シャッター１１０２の外側の周縁部１１５４の少なくとも一部分を形成し、第２の辺１１６４は、遮光部分１１５８における開口１１５６の外周の少なくとも一部分を形成する。より詳細には、第１の辺１１６２は、シャッター１１０２の長辺（すなわち、その長さに沿って延びるシャッター１１０２の辺）の少なくとも一部分を形成し、第２の辺１１６４は、シャッター開口１１５６の長辺（すなわち、その長さに沿って延びるシャッター開口１１５６の辺）の少なくとも一部分を形成する。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第１の辺１１６２および第２の辺１１６４は、実質的に直線であり、互いに実質的に平行である。いくつかの他の実装形態では、第１の辺１１６２および第２の辺１１６４は、直線または平行である必要はない。
【０１１８】
図１１Ｃは、図１１Ｂのシャッターアセンブリ１１００の一部分の断面図を示している。断面図は、図１１Ｂの線Ｂ〜Ｂ’で取られている。図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｃを参照すると、補強用リブ１１２０と補強用リブ１１２２との間のギャップは、実質的に水平な部分１１６０およびシャッター１１０２の下側面に沿って配設された別の実質的に水平な部分１１８０によって画定される。実質的に水平な部分１１６０は、下にある基板１１０１に背を向けており、一方で実質的に水平な部分１１８０は、下にある基板１１０１の方を向いている。実質的に水平な部分１１６０のように、実質的に水平な部分１１８０は、シャッター１１０２の第１の辺１１６２から第２の辺１１６４まで延びている。実質的に水平な部分１１６０および１１８０のペアは、局所的柔軟性を拡大するために、突出または他の垂直変位を実質的に欠いている曲げ領域を画定する。そのようにして、ビーム取付け位置１１６１を通じてシャッター１１０２に課せられる応力が、柔軟性が拡大したこの領域の局所的曲げを通じて制限され得る。図１１Ｃに示すように、この曲げ領域におけるシャッター１１０２の厚さは、第１の辺１１６２から第２の辺１１６４まで実質的に均一である。言い換えれば、第１の辺１１６２におけるシャッター１１０２の厚さｔ１は、第２の辺１１６２におけるシャッター１１０２の厚さｔ２と実質的に同じである。
【０１１９】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、第１の辺１１６２と第２の辺１１６４の両方は、シャッター１１０２の運動１１７０の方向に対して実質的に直角である。シャッター１１０２の運動は、ロードビーム１１０４が、ロードビーム１１０４を動かし、その結果、取り付けられたシャッター１１０２を動かす（たとえば、駆動ビーム１１０３に印加された電圧に起因する）静電力を受けたときに実現される。シャッター１１０２の運動は、実質的に基板１１０１の面内である。
【０１２０】
図１１Ａに示すように、補強用リブ１１２２は、シャッター１１０２の実質的部分にわたって延びる単一の連続構造体として形成され、（実質的に水平な部分１１６０によって分離された）リブ１１２２の左部分および右部分は、シャッター１１０２に沿った１つまたは複数の位置における他の場所に接続される。リブ１１２０および１１２２の少なくとも１つは、シャッター１１０２の外側の周縁部１１５４の少なくとも一部分に隣接するか、または当該部分に近いシャッター１１０２上のある位置まで延びる。シャッター１１０２の外側の周縁部１１５４上の１つまたは複数の位置の近くまで延びることによって、リブ１１２０および１１２２は、リブ１１２０および１１２２が延びているシャッター１１０２の領域における構造的完全性を高めることができる。まとめて、いくつかの実装形態では、リブ１１２０および１１２２は、シャッター１１０２の遮光部分１１５８の全エリア（すなわち、シャッター開口１１５６を除くシャッター１１０２のエリア）の実質的部分を占めることができる。いくつかの実装形態では、リブ１１２０および１１２２は、シャッター１１０２の遮光部分１１５８のエリアの少なくとも約５０％を占めることができる。いくつかの他の実装形態では、リブ１１２０および１１２２は、シャッター１１０２の遮光部分１１５８のエリアの少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、またはそれよりも多くの割合を占めることができる。そのようにして、シャッター１１０２の実質的部分は、リブ１１２０および１１２２によって補強されてよく、一方で応力緩和は、リブ１１２０とリブ１１２２との間の、またはリブ１１２０および１１２２に沿ったギャップに対応する１つまたは複数の実質的に水平な部分（たとえば、部分１１６０）によって提供されてよい。補強用リブ１１２２は、単一の連続構造体として示されているが、他の実装形態では、リブ１１２２は、複数の、別個のリブに区分され得る。そのような別個のリブは、部分１１６０と同様に構成される、シャッター１１０２の実質的に水平な部分によって分離され得る。
【０１２１】
上記の文は、実質的に水平な部分１１６０に言及しているが、シャッター１１０２は、応力緩和をもたらす２つ以上のそのような部分を含み得ることを諒解されたい。具体的には、図１１Ａに示すシャッター１１０２は、シャッター１１０２の対向する長辺における２つのビーム取付け位置１１６１に隣接して位置する４つのそのような実質的に水平な部分を含む。
【０１２２】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１１００は、凹部および少なくとも１つの実質的に水平な部分によりパターニングされた型を使用して製造される。さらなるパターニング段階が後に続く、パターニングされた型上のシャッター材料の成膜により、補強用リブ１１２０および１１２２ならびに実質的に水平な部分１１６０を含むシャッター１１０２が生じる。
【０１２３】
図１２は、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃのシャッターアセンブリ１１００の製造に適した例示的な型１２００を示している。型１２００は、図７Ａ〜図７Ｄに関して前述したような１組の犠牲材料から形成され、シャッターアセンブリ１１００の組立てにおけるフォトリソグラフィ段階の一部としてパターニングされる。図１２は、シャッター材料が成膜される前の型１２００を示している。したがって、シャッター１１０２の外形は図１２に示されていない。しかしながら、型１２００は、シャッターアセンブリ１１００に示す補強用リブ１１２０および１１２２を形成するために使用されることになる凹部１２０３および１２０４を含む。型１２００のいくつかの態様は、図７Ａ〜図７Ｄおよび図１０の型７０３および１０００に関して前述したのと同様に実装される。
【０１２４】
型１２００は一般に、５種類の表面を含む。型１２００は、コンプライアントビームならびにリブ１１２０および１１２２の水平でない表面が形成されることになる側壁、ならびに上側水平面および中間水平面を含む。型１２００の中間面は、型１２００を形成する第１の犠牲材料と第２の犠牲材料との間の界面によって形成された水平面である。型１２００の上側面は、下にある基板から最も離れた平面にある水平面である。型１２００の上側面は、シャッター材料の成膜後、シャッターアセンブリ１１００の実質的に水平な部分１１６０の形成をもたらす実質的に水平な部分１２６０を含む。
【０１２５】
型１２００はまた、側壁および下側水平面によって画定されるロードビームアンカ穴１２０６を含む。ロードビームアンカ穴１２０６は、第１の犠牲層の一部として組立てプロセスの先行段階で形成されている。型１２００はまた、駆動ビームアンカ穴１２１０を含む。
【０１２６】
図１２は、シャッターアセンブリ１１００を形成するための３マスクプロセスで使用する型１２００を示しているが、シャッターアセンブリ１１００を形成するために、４マスクプロセスまたは任意の他の適切なプロセスを用いてもよい。
【０１２７】
図１３は、別の例示的なシャッターアセンブリ１３００の等角図である。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１３００は、前述のようにディスプレイ用の光変調器として使用され得る。シャッターアセンブリ１３００は、シャッター１３０２を含む。
【０１２８】
図１１Ａに示すシャッター１１０２の実質的部分にわたって延びる単一の連続リブまたは窪みを含む代わりに、ギャップまたは断絶部によって分離された２つの別個のリブ１３２０および１３２２によりシャッター１３０２が形成される点を除いて、シャッターアセンブリ１３００は、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに関して説明したシャッターアセンブリ１１００と同様である。図１３に示すように、シャッター１３０２は、２つの別個のリブ１３２０および１３２２の側壁に対応する２つの実質的に水平でない部分１３５０および１３５１を含む。シャッター１３０２はまた、２つの別個のリブ１３２０および１３２２の第１の実質的に水平でない部分１３５０と第２の実質的に水平でない部分１３５１とを分離する実質的に水平な部分１３５５を含む。実質的に水平な部分１３５５は、シャッター１３０２の局所的変形を促進する曲げ領域をシャッター１３０２にもたらし、応力を緩和する。シャッター１３０２は、そのビーム取付け位置に隣接する追加のギャップまたは断絶部とともに示されているが、いくつかの他の実装形態では、そのような追加のギャップまたは断絶部は省略され得る。実質的に水平な部分１３５５のいくつかの態様は、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃの実質的に水平な部分１１６０に関して前述したのと同様に実装される。
【０１２９】
図１３に示す例では、実質的に水平な部分１３５５は、シャッター１３０２の第１の辺１３８２から直接対向する第２の辺１３８４まで延びており、実質的にシャッター１３０２の幾何学的中心に位置する。いくつかの実装形態では、実質的に水平な部分１３５５は、シャッター１３０２の幾何学的中心と重なるか、または幾何学的中心を包含することがある。シャッター１３０２は、シャッター開口として形成される通光部分１３５６を含む。第１の辺１３８２は、シャッター１３０２に形成される第１のシャッター開口１３５６の外周の少なくとも一部分を形成する。第２の辺１３８４は、シャッター１３０２に形成される異なる第２のシャッター開口１３５６の外周の少なくとも一部分を形成する。より詳細には、第１の辺１３８２は、第１のシャッター開口１３５６の長辺（すなわち、その長さに沿って延びる第１のシャッター開口１３５６の辺）の少なくとも一部分を形成し、第２の辺１３８４は、第２のシャッター開口１３５６の長辺（すなわち、その長さに沿って延びる第２のシャッター開口１３５６の辺）の少なくとも一部分を形成する。図１３に示すように、第１の辺１３８２と第２の辺１３８４の両方は、シャッター１３０２の運動１３７０の方向に対して実質的に直角である。シャッター１３０２の運動は、実質的に基板の面内である。
【０１３０】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１３００は、凹部および少なくとも１つの実質的に水平な部分によりパターニングされる型を使用して製造される。さらなるパターニング段階が後に続く、パターニングされた型上のシャッター材料の成膜により、補強用リブ１３２０および１３２２ならびに実質的に水平な部分１３５５を含むシャッター１３０２が生じる。
【０１３１】
図１４は、図１３のシャッターアセンブリ１３００の製造に適した例示的な型１４００を示している。型１４００は、図７Ａ〜図７Ｄに関して前述したような１組の犠牲材料から形成され、シャッターアセンブリ１３００の組立てにおけるフォトリソグラフィ段階の一部としてパターニングされる。図１４は、シャッター材料が成膜される前の型１４００を示している。したがって、シャッター１３０２の外形は図１４に示されていない。しかしながら、型１４００は、シャッターアセンブリ１３００に示す補強用リブ１３２０および１３２２を形成するために使用されることになる凹部１４０３および１４０５を含む。
【０１３２】
型１４００は一般に、５種類の表面を含む。型１４００は、コンプライアントビームならびにリブ１３２０および１３２２の水平でない表面が形成されることになる側壁、ならびに上側水平面および中間水平面を含む。型１４００の中間面は、型１４００を形成する第１の犠牲材料と第２の犠牲材料との間の界面によって形成された水平面である。型１４００の上側面は、下にある基板から最も離れた平面にある水平面である。型１４００の上側面は、シャッター材料の成膜後、シャッターアセンブリ１３００の実質的に水平な部分１３５５の形成をもたらす実質的に水平な部分１４６１を含む。
【０１３３】
型１４００はまた、側壁および下側水平面によって画定されるロードビームアンカ穴１４０６を含む。ロードビームアンカ穴１４０６は、第１の犠牲層の一部として組立てプロセスの先行段階で形成されている。型１４００はまた、駆動ビームアンカ穴１４１０を含む。
【０１３４】
図１４は、シャッターアセンブリ１３００を形成するための３マスクプロセスで使用する型１４００を示しているが、シャッターアセンブリ１３００を形成するために、４マスクプロセスまたは任意の他の適切なプロセスを用いてもよい。
【０１３５】
図１５は、別の例示的なシャッターアセンブリ１５００の等角図である。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１５００は、前述のようにディスプレイ用の光変調器として使用され得る。シャッターアセンブリ１５００は、シャッター１５０２を含む。
【０１３６】
シャッターアセンブリ１５００は、シャッター１５０２が側面部分を含むリブ１５２０および１５２２により形成される点を除いて、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１３に関して説明したシャッターアセンブリ１１００および１３００と同様である。１つまたは複数のギャップまたは断絶部が、リブ１５２０および１５２２のそれらの側面部分においてもたらされる。図１５に示すように、リブ１５２０および１５２２は、シャッター１５０２の側辺とシャッター開口１５５６の側辺との間に延びる部分を含む。リブ１５２０および１５２２のそれらの側面部分は、１つまたは複数の実質的に水平な部分によって分離される。たとえば、シャッター１５０２は、リブ１５２０の第１の側面部分とリブ１５２０の第２の側面部分とを分離する実質的に水平な部分１５５５を含む。（実質的に水平な部分１５５５によって分離される）リブ１５２０の側面部分は、シャッター１５０２に沿った１つまたは複数の位置における他の場所に接続される。実質的に水平な部分１５５５は、シャッター１５０２の局所的変形を促進する曲げ領域をシャッター１５０２にもたらし、応力を緩和する。シャッター１５０２は、そのビーム取付け位置およびその幾何学的中心に隣接する追加のギャップまたは断絶部とともに示されているが、いくつかの他の実装形態では、そのような追加のギャップまたは断絶部は省略され得る。実質的に水平な部分１５５５のいくつかの態様は、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１３の実質的に水平な部分１１６０および１３５５に関して前述したのと同様に実装される。
【０１３７】
図１５に示す例では、実質的に水平な部分１５５５は、シャッター１５０２の第１の辺１５８２から直接対向する第２の辺１５８４まで延びている。第１の辺１５８２は、シャッター１５０２の外側の周縁部の少なくとも一部分を形成し、第２の辺１５８４は、シャッター開口１５５６の外周の少なくとも一部分を形成する。より詳細には、第１の辺１５８２は、シャッター１５０２の側辺（すなわち、その幅に沿って、またはその長さに対して直角に延びるシャッター１５０２の辺）の少なくとも一部分を形成し、第２の辺１５８４は、シャッター開口１５５６の側辺（すなわち、その幅に沿って、またはその長さに対して直角に延びるシャッター開口１５５６の辺）の少なくとも一部分を形成する。図１５に示すように、第１の辺１５８２と第２の辺１５８４の両方は、シャッター１５０２の運動１５７０の方向に対して実質的に平行である。
【０１３８】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１５００は、凹部および少なくとも１つの実質的に水平な部分によりパターニングされる型を使用して製造される。さらなるパターニング段階が後に続く、パターニングされた型上のシャッター材料の成膜により、補強用リブ１５２０および１５２２ならびに実質的に水平な部分１５５５を含むシャッター１５０２が生じる。
【０１３９】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１３および図１５に関して説明した応力緩和形状は、様々なＭＥＭＳ方式ディスプレイおよびＭＥＭＳ方式ディスプレイアセンブリに組み込まれ得る。本明細書で説明する応力緩和形状は、ＭＥＭＳ方式ディスプレイに加えて、他のタイプのＭＥＭＳアセンブリにも組み込まれ得る。たとえば、いくつかの実装形態では、そのような形状は、基板の上方で支えられた懸架平面物体を含む他のＭＥＭＳアセンブリに組み込まれる。
【０１４０】
図１６は、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃのシャッターアセンブリ１１００を含む例示的なディスプレイ装置１６００の一部分の断面図を示している。ＭＥＭＳダウン構成に従って構築されたディスプレイ装置１６００は、閉位置にある。断面図は、図１１Ａの線Ａ〜Ａ’で取られている。
【０１４１】
図１６を参照すると、ディスプレイ装置１６００は、開口プレート１６５０、バックライト１６５２、および光をバックライト１６５２に導入するための光源１６５４を含む。開口プレート１６５０は開口層１６５６を含み、開口層１６５６は開口１６５８を画定し、光は開口１６５８を通じて、ディスプレイ装置１６００の前面に向かってバックライト１６５２から抜け出すことができ、シャッターアセンブリ１１００によって変調される。いくつかの実装形態では、開口層１６５６は、後ろ向き反射層および前向き光吸収層を含む。シャッターアセンブリ１１００は、開口層１６５６からのギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレート１６５０と、シャッターアセンブリ１１００が形成される基板１１０１とを接続する一連のスペーサポストによって維持され得る。いくつかの実装形態では、ギャップ中に流体が配設される。
【０１４２】
ディスプレイ装置１６００では、シャッター１１０２の補強用リブ１１２２は、リブ１１２２が開口層１６５６の方に開くように、基板１１０１の方に突出している。図１６において破線によって示されるように、実質的に水平な部分１１６０は、リブ１１２２に沿ったギャップまたは断絶部として提供され、開口層１６５６の方を向いている。
【０１４３】
他の実装形態では、ディスプレイ装置がＭＥＭＳアップ構成で構築され得る。すなわち、そのようなディスプレイ装置に含まれるシャッターアセンブリが、図１６に示すように、対向する基板ではなく、開口プレートのすぐ上に形成され得る。
【０１４４】
上述の応力緩和形状は、様々なタイプのディスプレイに組み込まれ得る。図１７Ａおよび図１７Ｂは、１組のディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス４０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、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、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異なる形態はまた、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイス、およびポータブルメディアデバイスなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１４５】
図１７Ａに示すように、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、射出成形および真空成形などを含む、様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、セラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから形成され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャもしくはシンボルを含む他の取外し可能な部分と交換され得る取外し可能な部分（図示せず）を含み得る。
【０１４６】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明したように、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む様々なデバイスのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤもしくはＴＦＴ  ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他のチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。
【０１４７】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は、図１７Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に包囲された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、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を含んでおり、ネットワークインターフェース２７はアンテナ４３を含んでおり、アンテナ４３はトランシーバ４７に結合され得る。ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０に表示されることが可能である画像データのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も、画像ソースモジュールの働きをすることができる。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、（信号をフィルタリングするか、あるいは操作するなど）信号を調整するように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続され得る。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に結合されてよく、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０に結合され得る。図１７Ｂに明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０における１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計における実質的にすべての構成要素に電力を提供することができる。
【０１４８】
ネットワークインターフェース２７は、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。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を緩和するためのいくつかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は、信号を送信および受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ  １６．１１規格、たとえばＩＥＥＥ  １６．１１（ａ）、（ｂ）、もしくは（ｇ）、またはＩＥＥＥ  ８０２．１１規格、たとえばＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、およびそのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）、ＧＳＭ／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋：Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇ技術を利用するシステムなど、ワイヤレスネットワークと通信するために使用される他の既知の信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を、プロセッサ２１によって受信でき、さらにプロセッサ２１によって操作できるように前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号を、アンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信できるように処理することができる。
【０１４９】
いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は、受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られることになる画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作全体を制御することができる。プロセッサ２１は、圧縮された画像データなどのデータを、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから受信し、そのデータを生の画像データへ、または生の画像データに素早く変換できるフォーマットへと処理する。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に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは通常、画像内の各位置における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、彩度およびグレースケールレベルを含み得る。
【０１５０】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵまたは論理ユニットを含み得る。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の、またマイクロフォン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイ４０内の個別構成要素であってよく、またはプロセッサ２１もしくは他の構成要素に組み込まれてもよい。
【０１５１】
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から取得でき、生画像データをアレイドライバ２２への高速送信に向けて適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ディスプレイアレイ３０でスキャンするのに適した時間的順序を有するように、ラスタ状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とができる。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、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは、多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれること、またはアレイドライバ２２とハードウェアで完全に統合されることがある。
【０１５２】
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から受信することができ、ビデオデータを、ディスプレイ要素のディスプレイのｘ−ｙマトリクスから来る数百、場合によっては数千（またはそれよりも多く）のリード線に１秒当たり多数回適用される波形の並列セットに再フォーマットすることができる。
【０１５３】
いくつかの実装形態では、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タイプのデバイスのいずれにも適している。たとえば、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または双安定ディスプレイコントローラであり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来型のドライバまたは双安定ディスプレイドライバであり得る。さらに、ディスプレイアレイ３０は、従来型のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイであり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と統合され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計または小面積ディスプレイにおいて有用であり得る。
【０１５４】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーパッドもしくは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ３０と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧性もしくは感熱性の膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０の入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロフォン４６を介した音声命令が、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。
【０１５５】
電源５０は、様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。充電式バッテリーを使用した実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントまたは光起電デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーは無線充電可能であり得る。電源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もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池であってもよい。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１５６】
いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置し得るドライバコントローラ２９において、制御プログラム可能である。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ２２において制御プログラム可能である。上述の最適化は、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において、かつ様々な構成で実施され得る。
【０１５７】
本明細書で開示した実装形態に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムのプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１５８】
本明細書で開示した態様に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチッププロセッサもしくは汎用マルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せでも、実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１５９】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示した構造およびそれらの構造の同等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実装され得る。
【０１６０】
ソフトウェアで実装される場合、機能を１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶すること、またはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示した方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得るプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含み、これらは、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にし得る任意の媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を含むことができる。また、あらゆる接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多目的ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上に１つまたは任意の組合せまたはコードおよび命令のセットとして存在し得る。
【０１６１】
本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れることなく他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１６２】
さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。
【０１６３】
個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる１つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にし得る。
【０１６４】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、１つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、１つまたは複数の追加の動作は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、説明されるプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載の動作は、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
２１  プロセッサ、システムプロセッサ
２２  アレイドライバ
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、ディスプレイアレイ
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
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  調整ハードウェア
１００  直視型マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置、装置
１０２  光変調器、色固有光変調器
１０２ａ  光変調器
１０２ｂ  光変調器
１０２ｃ  光変調器
１０２ｄ  光変調器
１０４  画像、新規画像、カラー画像、画像状態
１０５  ランプ
１０６  画素、カラー画素
１０８  シャッター
１０９  開口
１１０  書込み許可相互接続、相互接続、スキャンライン相互接続
１１２  データ相互接続、相互接続
１１４  共通相互接続、相互接続
１２０  ブロック図、ホストデバイス
１２２  ホストプロセッサ
１２４  環境センサ、環境センサモジュール、センサモジュール
１２６  ユーザ入力モジュール
１２８  ディスプレイ装置
１３０  スキャンドライバ、ドライバ
１３２  データドライバ、ドライバ
１３４  コントローラ、デジタルコントローラ回路
１３８  共通ドライバ、ドライバ
１４０  ランプ
１４２  ランプ
１４４  ランプ
１４６  ランプ
１４８  ランプドライバ、ドライバ
２００  シャッター式光変調器、光変調器、シャッターアセンブリ
２０２  シャッター
２０３  表面
２０４  アクチュエータ
２０５  コンプライアント電極ビームアクチュエータ、アクチュエータ
２０６  コンプライアントロードビーム、ロードビーム、コンプライアント部材、ビーム
２０７  スプリング
２０８  ロードアンカ
２１１  開口穴
２１６  コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
２１８  駆動ビームアンカ、駆動アンカ
３００  制御マトリクス
３０１  画素
３０２  弾性シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
３０３  アクチュエータ
３０４  基板
３０６  スキャンライン相互接続
３０７  書込み許可電圧源
３０８  データ相互接続
３０９  データ電圧源、Ｖｄソース
３１０  トランジスタ
３１２  キャパシタ
３２０  シャッター式光変調器アレイ、画素アレイ、アレイ、光変調器アレイ
３２２  開口層
３２４  開口
４００  デュアルアクチュエータシャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
４０２  アクチュエータ、シャッター開アクチュエータ、静電アクチュエータ
４０４  アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
４０６  シャッター
４０７  開口層
４０８  アンカ
４０９  開口、方形開口
４１２  シャッター開口、開口
４１６  重複部
５００  ディスプレイ装置、複合ディスプレイ装置
５０２  シャッター式光変調器、シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリアレイ
５０３  シャッター
５０４  透明基板、基板
５０５  アンカ
５０６  後ろ向き反射開口層、反射開口層、開口層
５０８  表面開口、開口
５１２  拡散体
５１４  輝度増強膜
５１５  バックライト
５１６  平面光ガイド、光ガイド
５１７  光リダイレクタまたはプリズム
５１８  光源
５１９  反射体
５２０  前向き反射膜、膜
５２１  光線
５２２  カバープレート
５２４  ブラックマトリクス
５２６  ギャップ
５２７  スペーサ
５２８  粘着シール
５３０  流体
５３２  板金または成形プラスチックアセンブリブラケット、アセンブリブラケット
５３６  反射体
６００  合成シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
６０１  シャッター
６０２  コンプライアントビーム、ビーム
６０３  基板
６０４  アンカ構造体、アンカ、アンカ領域
６０５  第１の機械層、機械層
６０６  開口層
６０７  導体層
６０９  第２の機械層、機械層
６１１  封入誘電体
６１３  犠牲層
６１４  下にある導電面
７００  シャッターアセンブリ
７０１  第１の犠牲材料
７０２  開口またはビア
７０３  型、犠牲型
７０５  第２の犠牲材料
７０８  下水平レベル、下水平面
７０９  側壁
７１０  上水平レベル、上水平面
７１２  シャッター
７１４  アンカ
７１６  コンプライアントスプリングビーム、側壁ビーム
７１８  コンプライアントアクチュエータビーム、側壁ビーム、コンプライアントビーム、コンプライアント駆動ビーム、ビーム
７２０  コンプライアントアクチュエータビーム、側壁ビーム、コンプライアントビーム、コンプライアントロードビーム、ビーム
７２４  ポイント、分離ポイント
７２５  開口層
７２６  基板
８５２  シャッターアセンブリ
８５４  デュアルコンプライアントアクチュエータアセンブリ、アクチュエータアセンブリ
８５６  コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
８５７  コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
８５８  コンプライアントロードビーム、ロードビーム、ビーム
８５９  コンプライアントロードビーム、ロードビーム
８６０  シャッター
８６２  ロードビームアンカ、アンカ
８６３  ロードビームアンカ
８６４  共通アンカ
９００  シャッターアセンブリ
９０２  シャッター
９０３  補強用リブ
９０４  ロードビーム
９０６  ロードビームアンカ
９０８  駆動ビーム
９１０  駆動ビームアンカ、アンカ
９１２  周辺ビーム
９１４  周辺アンカ
１０００  型
１００３  凹部
１００４  凹部
１００６  ロードビームアンカ穴
１００８  メサ形状、メサ
１０１０  駆動ビームアンカ穴
１１００  シャッターアセンブリ
１１０１  基板
１１０２  シャッター
１１０３  駆動ビーム
１１０４  ロードビーム
１１０６  アンカ
１１０７  第１の端部
１１０９  第２の端部
１１２０  補強用リブまたは窪み、リブ
１１２２  補強用リブまたは窪み、リブ
１１５０  実質的に水平でない部分
１１５２  実質的に水平な部分
１１５４  外側の周縁部
１１５６  通光部分、開口、シャッター開口
１１５８  遮光部分
１１６０  実質的に水平な部分、部分
１１６１  ビーム取付け位置
１１６２  第１の辺、辺
１１６４  第２の辺、辺
１１７０  運動
１１８０  実質的に水平な部分
１１９０  実質的に水平でない部分
１１９２  実質的に水平な部分
１２００  型
１２０３  凹部
１２０４  凹部
１２０６  ロードビームアンカ穴
１２６０  実質的に水平な部分
１３００  シャッターアセンブリ
１３０２  シャッター
１３２０  リブ、補強用リブ
１３２２  リブ、補強用リブ
１３５０  実質的に水平でない部分、第１の実質的に水平でない部分
１３５１  実質的に水平でない部分、第２の実質的に水平でない部分
１３５５  実質的に水平な部分
１３５６  通光部分、第１のシャッター開口、第２のシャッター開口
１３７０  運動
１３８２  第１の辺
１３８４  第２の辺
１４００  型
１４０３  凹部
１４０５  凹部
１４０６  ロードビームアンカ穴
１４１０  駆動ビームアンカ穴
１４６１  実質的に水平な部分
１５００  シャッターアセンブリ
１５０２  シャッター
１５２０  リブ、補強用リブ
１５２２  リブ、補強用リブ
１５５５  実質的に水平な部分
１５５６  シャッター開口
１５７０  運動
１５８２  第１の辺
１５８４  第２の辺
１６００  ディスプレイ装置
１６５０  開口プレート
１６５２  バックライト
１６５４  光源
１６５６  開口層
【図１Ａ】
0005788601.tif 000002
【図２】
0005788601.tif 000003
【図３Ｂ】
0005788601.tif 000004
【図４Ａ】
0005788601.tif 000005
【図４Ｂ】
0005788601.tif 000006
【図６Ａ】
0005788601.tif 000007
【図６Ｂ】
0005788601.tif 000008
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図５】
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【図１７Ｂ】
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