(57)【要約】  本開示は、可動層を制御するためのシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、電気機械システムデバイスは、基板と、ギャップを画定するために基板の上に配置された可動層とを含む。可動層は、ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動であり、ミラー層と、キャップ層と、ミラー層とキャップ層との間に配設された誘電体層とを含む。可動層は、可動層が緩和位置にあるとき、基板から離れる方向に湾曲を有するように構成される。いくつかの実施態様では、可動層は、犠牲層が除去されるときに可動層の湾曲を上方へ向けることができる、基板のほうへ向けられた正の応力勾配を有するように形成され得る。
2014531614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に配置され、前記基板から離間され、可動層と前記基板との間のギャップの１つの側面を画定する可動層であって、前記ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動である可動層と、
を備え、
前記可動層は、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層は前記ギャップに面し、
前記可動層は、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記基板から離れる方向に湾曲を有するように構成される、電気機械システムデバイス。
【請求項２】
前記ミラー層および前記キャップ層が、引張応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記引張応力が、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ミラー層の厚さ寸法が、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ミラー層厚さ寸法が、略１．０倍から略１．２倍の間にわたって前記キャップ層厚さ寸法よりも大きい、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ミラー層厚さ寸法が、略５０Åから略１００Åだけ前記キャップ層厚さ寸法よりも大きい、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
前記ミラー層厚さ寸法が、略２５０Åと略６５０Åとの間であり、前記キャップ層厚さ寸法が、略２００Åと略６００Åとの間である、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスのピクセルの中心の上の前記可動層の一部分が、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記ピクセルの光学活性エリアの上の前記可動層と前記基板との間の平均距離よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍだけ大きく前記基板から変位させられるように、前記可動層が構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記ミラー層および前記キャップ層が、実質的に同じ材料から形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
反射層および前記キャップ層のうちの少なくとも１つが、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記誘電体層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記キャップ層が引張応力を有し、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、前記キャップ層の前記引張応力を低減するための切れ目を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ミラー層が圧縮応力を有し、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさを低減するための切れ目を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスの光学活性領域の上の前記可動層の最小ギャップ高さと最大ギャップ高さとの間の差が、略３０ｎｍから略１００ｎｍの範囲内である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基板と前記ギャップとの間に配置された静止電極をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記静止電極および前記可動層の両端間にバイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに備える、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記ミラー層および前記キャップ層が、圧縮応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさが、前記キャップ層の前記圧縮応力の大きさよりも小さい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記誘電体層が、第１の誘電体副層と、前記第１の誘電体副層の上に配設された第２の誘電体副層とを含み、前記第１の誘電体副層が、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の誘電体副層の応力よりも大きい応力を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１の誘電体副層が、前記第２の誘電体副層の応力よりも略＋１０ＭＰａから略＋２００ＭＰａ大きい応力を有する、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１の誘電体副層の厚さが、略２００Åから略５，０００Åの範囲内であり、前記第２の誘電体副層の厚さが、略２００Åから略５，０００Åの範囲内である、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記電気機械システムデバイスのうちの１つまたは複数を含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、
をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラと、
をさらに備える、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２３】
電気機械システムデバイスにおいて可動層を製造する方法であって、前記可動層は作動位置と緩和位置とを有し、前記方法は、
基板の上に支持構造を形成するステップと、
前記支持構造および前記基板の上に可動層を形成するステップであって、前記可動層を形成するステップは、ミラー層を形成するステップと、前記ミラー層の上に誘電体層を形成するステップと、前記誘電体層の上にキャップ層を形成するステップとを含み、前記ミラー層は、前記基板に面する前記可動層の側面上にあるステップと、
を含み、
前記可動層を形成するステップは、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記基板から離れる方向に湾曲を有するように、前記可動層を構成するステップを含む、方法。
【請求項２４】
前記可動層を形成するステップが、前記ミラー層および前記キャップ層が引張応力をそれぞれ有するように、前記ミラー層および前記キャップ層を形成するステップを含み、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記引張応力が、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きい、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の応力と比較して前記キャップ層の応力を低減するために、前記キャップ層中に切れ目を形成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層の前記構成が前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法で前記ミラー層を形成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記ミラー層が、略１．０倍と略１．２倍との間にわたって前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ミラー層の厚さ寸法が、略５０Åから略１００Åだけ前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記ミラー層が、略２５０Åと略６５０Åとの間の厚さ寸法を有し、前記キャップ層が、略２００Åと略６００Åとの間の厚さ寸法を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
反射層および前記キャップ層が、実質的に同じ材料から形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
反射層および前記キャップ層のうちの少なくとも１つが、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記誘電体層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記可動層を形成するステップが、圧縮応力を有するように前記ミラー層を形成するステップを含み、前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさを低減するために、前記ミラー層中に切れ目を形成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記可動層を形成するステップが、前記ミラー層および前記キャップ層が圧縮応力をそれぞれ有するように、前記ミラー層および前記キャップ層を形成するステップを含み、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさが、前記キャップ層の前記圧縮応力の大きさよりも小さい、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記可動層を形成する前に前記基板の上に犠牲層を設けるステップと、ギャップを形成するためにエッチャントを使用して前記犠牲層を除去するステップとをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
電気機械システムデバイスであって、
基板と、
前記基板から離間され、可動層と前記基板との間のギャップの１つの側面を画定する可動層とを備え、前記可動層は、前記ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動であり、前記可動層は、前記デバイスのピクセルの中心の上の前記可動層の一部分が、前記デバイスの光学活性エリアの上の前記可動層と前記基板との間の平均距離よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍだけ大きく前記基板から変位させられるように、前記可動層が前記緩和位置にあるときに前記可動層の湾曲を前記基板から離れる方向に向けるための手段を含む、電気機械システムデバイス。
【請求項３７】
前記湾曲を向ける手段が、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層が前記基板に面し、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項３６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３８】
前記ミラー層が、略１．０倍と略１．２倍との間にわたって前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項３７に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３９】
前記ミラー層の厚さ寸法が、略５０Åから１００Åだけ前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項３７に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４０】
前記ミラー層が、略２５０Åと略６５０Åとの間の厚さ寸法を有し、前記キャップ層が、略２００Åと略６００Åとの間の厚さ寸法を有する、請求項３７に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４１】
前記湾曲を向ける手段が、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記キャップ層が、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、反射層の応力と比較して前記キャップ層の応力を低減するための切れ目を含む、請求項３６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４２】
前記湾曲を向ける手段が、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層が前記基板に面し、前記ミラー層および前記キャップ層が、引張応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記引張応力が、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きい、請求項３６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４３】
前記電気機械システムデバイスが、前記基板の上に配設された静止電極をさらに備え、前記可動層が、前記静止電極と前記可動層との間の電圧の印加によって、前記ギャップ中で前記作動位置と前記緩和位置との間で可動である、請求項３６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４４】
前記湾曲を向ける手段が、第１の層と第２の層とを含み、前記第２の層が、前記基板の反対側の前記第１の層の側面上に配設され、前記第１の層が、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の層の応力よりも大きい応力を有する、請求項３６に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４５】
前記第１の層が、前記可動層の第１の誘電体副層であり、前記第２の層が、前記可動層の第２の誘電体副層である、請求項４４に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４６】
電気機械システムデバイスにおいて可動層を製造する方法であって、
基板の上に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層および前記基板の上に可動層を形成するステップであって、前記可動層を形成するステップは、前記犠牲層の上に第１の層と、前記第１の層の上に第２の層とを形成するステップを含み、前記第１の層は、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の層の応力よりも大きい応力を有する、ステップと、
を含む方法。
【請求項４７】
前記方法が、前記犠牲層を除去するステップをさらに含み、前記可動層が、前記応力勾配に基づいて、前記犠牲層が除去されるときに前記基板から離れる方向に湾曲するように構成される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１の層が、前記可動層の第１の誘電体副層であり、前記第２の層が、前記可動層の第２の誘電体副層である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記可動層を形成するステップが、前記第２の誘電体副層の上に第３の誘電体副層を形成するステップをさらに含み、前記第３の誘電体副層が、前記第２の誘電体副層の前記応力よりも小さい応力を有する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記可動層を形成するステップが、前記第１の層を形成する前のミラー層を形成するステップと、前記第２の層を形成した後のキャップ層を形成するステップとをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１の層がミラー層であり、前記第２の層がキャップ層である、請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１の層が、金属層および誘電体層のうちの一方であり、前記第２の層が、前記金属層および前記誘電体層のうちの他方である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記可動層を形成するステップが、前記第１の層と前記第２の層との間に第３の層を形成するステップをさらに含み、前記第３の層が、前記第２の層の前記応力よりも大きいが前記第１の層の前記応力よりも小さい応力を有する、請求項４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電気機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、（ミラーを含む）光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、略１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
１つのタイプのＥＭＳデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、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反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【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、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【０００５】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、基板と、基板の上に配置された機械層とを含む、電気機械システムデバイスにおいて実施され得る。機械層は、基板から離間され、機械層と基板との間のギャップの１つの側面を画定し、機械層は、ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で移動可能である。機械層は、ミラー層と、キャップ層と、ミラー層とキャップ層との間に配設された誘電体層とを含む。ミラー層は、ギャップに面する。機械層は、機械層が緩和位置にあるとき、基板から離れる方向に湾曲を有するように構成される。
【０００６】
いくつかの実施態様では、ミラー層厚さ寸法は、略１．１倍から略１．２倍の間にわたってキャップ層厚さ寸法よりも大きい。いくつかの実施態様では、キャップ層は、機械層が基板から離れる方向に湾曲するように、反射層の応力と比較してキャップ層の応力を低減するための切れ目を含む。
【０００７】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システムデバイスにおいて機械層を製造する方法として実施され得、機械層は作動位置と緩和位置とを有する。この方法は、基板の上に支持構造を形成するステップと、支持構造および基板の上に機械層を形成するステップとを含む。機械層を形成するステップは、ミラー層を形成するステップと、ミラー層の上に誘電体層を形成するステップと、誘電体層の上にキャップ層を形成するステップとを含む。ミラー層は、基板に面する機械層の側面上にある。機械層を形成するステップは、機械層が緩和位置にあるとき、基板から離れる方向に湾曲を有するように、機械層を構成するステップを含む。
【０００８】
いくつかの実施態様では、機械層を形成するステップは、ミラー層およびキャップ層が引張応力をそれぞれ有するように、ミラー層およびキャップ層を形成するステップを含み、機械層が緩和位置にあるとき、機械層を基板から離れる方向に湾曲させるように、ミラー層の引張応力が、キャップ層の引張応力よりも大きい。いくつかの実施態様では、ミラー層厚さ寸法は、略５０Åから１００Åだけキャップ層厚さ寸法よりも大きい。
【０００９】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板と、基板から離間され、機械層と基板との間のギャップの１つの側面を画定する機械層とを含む、電気機械システムデバイスとして実施され得る。機械層は、ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動であり、機械層は、デバイスのピクセルの中心の上の機械層の一部分が、デバイスの光学活性エリアの上の機械層と基板との間の平均距離よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍだけ大きく基板から変位させられるように、機械層が緩和位置にあるときに機械層の湾曲を基板から離れる方向に向けるための手段を含む。
【００１０】
いくつかの実施態様では、湾曲を向ける手段は、ミラー層と、キャップ層と、ミラー層とキャップ層との間に配設された誘電体層とを含む。ミラー層は、基板に面し、キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する。
【００１１】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システムデバイスにおいて機械層を製造する方法として実施され得る。この方法は、基板の上に犠牲層を形成するステップと、犠牲層および基板の上に機械層を形成するステップとを含む。機械層を形成するステップは、犠牲層の上に第１の層と、第１の層の上に第２の層とを形成するステップを含み、第１の層は、機械層が基板に向かう方向に増す応力勾配を有するように、第２の層の応力よりも大きい応力を有する。
【００１２】
いくつかの実施態様では、第１の層は、機械層の第１の誘電体副層（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）であり、第２の層は、機械層の第２の誘電体副層である。
【００１３】
いくつかの実施態様では、機械層を形成するステップは、第１の層を形成する前にミラー層を形成するステップと、第２の層を形成した後にキャップ層を形成するステップとをさらに含む。
【００１４】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実施態様の詳細を、添付の図面および以下の説明において示す。本開示で提供する例は、主に、電気機械システム（ＥＭＳ）およびマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの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、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用され得る。他の特徴、態様、および利点は、明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかとなろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。
【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を示すシステムブロック図の一例である。
【図３】図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。
【図５Ａ】図２の３×３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フレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｃ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｄ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｅ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図７】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図９】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図１０Ａ】干渉変調器デバイスの一例についての機械層位置対電圧のグラフである。
【図１０Ｂ】干渉変調器デバイスの一例についての機械層位置対電圧のグラフである。
【図１１Ａ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｂ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｃ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｄ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｅ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｆ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｇ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｈ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｉ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｊ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｋ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１１Ｌ】一実施態様による、干渉変調器を製作する方法におけるある段階の断面概略図の一例である。
【図１２Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図１２Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図における同様の参照番号および記号は、いくつかの実施態様によるいくつかの構造上の違いまたは特徴的な違いを有することがある、同様の要素を示す。
【００１７】
以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用されてもよいことを、当業者は容易に認識されよう。説明する実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成され得る任意のデバイスまたはシステムにおいて実施され得る。より詳細には、説明する実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（すなわち、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、（電気機械システム（ＥＭＳ）、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および非ＭＥＭＳ用途などにおける）パッケージング、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、様々な電子デバイス中に含まれるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ用途において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１８】
基板上に配設された光学スタックから離れて湾曲する機械層を有する、電気機械デバイスを開示する。機械層は、基板に面する反射層と、反射層の上の誘電体層と、誘電体層の上のキャップ層とを含み得る。デバイスの製造中に、機械層は、犠牲層の上に堆積され得、犠牲層は、ギャップを形成するために後に除去され得る。いくつかの実施態様では、機械層の一部分は、犠牲層が除去される前に実質的に平坦であり得るが、機械層は、犠牲層の除去後、光学スタックおよび基板から離れて湾曲するように構成され得る（機械層の「立ち上げ（ｌａｕｎｃｈ）」と呼ばれ得る）。上方への、かつ基板から離れる機械層の立ち上げは、たとえば、機械層の各層のいくつかの材料、厚さ、応力、および／またはジオメトリを選択することによることを含む、任意の好適な方法で制御され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、機械層は、犠牲層が除去されるときに機械層の湾曲を上方へ向けることができる、基板のほうへ向けられた正の応力勾配を有するように形成され得る。機械層の湾曲を基板から離れるように向けることは、そのようなデバイスを含むディスプレイのパネルマージン、コントラスト比、色域（ｇａｍｕｔ）、および／または色飽和度の改善につながり得る。たとえば、機械層の中心から平均機械層位置まで画定された、略１０ｎｍから略３０ｎｍの範囲内で、犠牲層の除去時に基板から離れるように機械層を変位させることは、犠牲層が除去された後に平坦であるか、または基板に向かって下方へ湾曲する機械層と比較して、改善された性能を実現し得ることがわかっている。
【００１９】
本開示で説明する主題の特定の実施態様は、犠牲層の除去後に機械層の湾曲および／または形状を制御するために実施され得る。加えて、いくつかの実施態様は、機械層を作動位置と緩和位置との間で切り替えるために必要とされる電圧を低減するために使用され得る。さらに、いくつかの実施態様は、機械層と基板との間の静摩擦を低減し、かつ／またはパネルマージンを改善することができる。その上、いくつかの実施態様によれば、ディスプレイの光学的特性が、たとえば、暗状態、コントラスト比、色域、および／または色飽和度の改善を含めて改善され得る。
【００２０】
説明する実施態様が適用され得る好適なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調整され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、反射体の位置を変更することによる方法である。
【００２１】
図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において反射するように構成され得る。
【００２２】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００２３】
図１中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖ０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
【００２４】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光１３と左側のピクセル１２から反射する光１５とを示す、矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過することになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過した光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ピクセル１２から反射される光１５の波長を決定することになる。
【００２５】
光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、クロム（Ｃｒ）などの様々な金属、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と電気導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の厚さ部分（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで運ぶ（ｂｕｓ）ように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または電気伝導性／光吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２６】
いくつかの実施態様では、光学スタック１６の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔は略１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は略１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００２７】
いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のピクセル１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ピクセル１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００２８】
図２は、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を示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。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２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００２９】
プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示したＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。
【００３０】
図３は、図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込みプロシージャが、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーを緩和状態から作動状態に変更させるために、例示的な一実施態様では、略１０ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３に示すように、この例では、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、略３〜７ボルトで存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、この例では、略１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、この例では略５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、略３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、図１に示したピクセル設計などのピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくＩＭＯＤピクセルに流れ込まない。
【００３１】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００３２】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ピクセルの両端間の電位差）は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３３】
図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧（ｒｅｌｅａｓｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿った干渉変調器の機械層は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、変調器ピクセルの両端間の潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照、開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【００３４】
高い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｈまたは低い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｌなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤは緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｎｇ）、すなわち、高いＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３５】
高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈまたは低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳＨの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳＬの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳＨは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳＬは変調器の状態に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００３６】
いくつかの実施態様では、変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、時間ごとに変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番（すなわち、書込みプロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００３７】
図５Ａは、図２の３×３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フレームを示す図の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図２の３×３アレイに印加され得、これは、図５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図５Ａ中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に暗い外観をもたらすように、可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００３８】
第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣＲＥＬ−緩和、およびＶＣＨＯＬＤ＿Ｌ−安定）、セグメントライン１、２および３に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
【００３９】
第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定されず、または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。
【００４０】
第３のライン時間６０ｃ中に、コモンライン１は、コモンライン１上に高いアドレス電圧７４を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および２に沿って印加されるので、変調器（１，１）および（１，２）の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく（すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた）、変調器（１，１）および（１，２）は作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメントライン３に沿って印加されるので、変調器（１，３）の両端間のピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００４１】
第４のライン時間６０ｄ中に、コモンライン１上の電圧は、高い保持電圧７２に戻り、コモンライン１に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン２上の電圧は低いアドレス電圧７８に減少される。高いセグメント電圧６２がセグメントライン２に沿って印加されるので、変調器（２，２）の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部（ｌｏｗｅｒ  ｅｎｄ）を下回り、変調器（２，２）の作動を引き起こす。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および３に沿って印加されるので、変調器（２，１）および（２，３）は緩和位置にとどまる。コモンライン３上の電圧は、高い保持電圧７２に増加し、コモンライン３に沿った変調器を緩和状態のままにする。
【００４２】
最後に、第５のライン時間６０ｅ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２にとどまり、コモンライン２上の電圧は低い保持電圧７６にとどまり、コモンライン１および２に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン３上の電圧は、コモンライン３に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧７４に増加する。低いセグメント電圧６４がセグメントライン２および３上に印加されるので、変調器（３，２）および（３，３）は作動するが、セグメントライン１に沿って印加された高いセグメント電圧６２は、変調器（３，１）が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第５のライン時間６０ｅの終わりに、３×３ピクセルアレイは、図５Ａに示す状態にあり、他のコモンライン（図示せず）に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００４３】
図５Ｂのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ（すなわち、ライン時間６０ａ〜６０ｅ）は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると（また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると）、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００４４】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ａ〜図６Ｅは、可動反射層１４とその支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図６Ａは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層１４が、基板２０から直角に延在する支持体１８上に堆積される、図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図６Ｂでは、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー（ｔｅｔｈｅｒ）３２に接して支持体に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図６Ｃに示す実施態様は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４のその機械的機能からの光学的機能の分離に由来する追加の利益を有する。この分離は、反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００４５】
図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）１４ａを含む、ＩＭＯＤの別の例を示している。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるように、下側静止電極（すなわち、図示のＩＭＯＤにおける光学スタック１６の一部）からの可動反射層１４の分離を可能にする。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る伝導性層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、伝導性層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配設され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａは、伝導性であることがあり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと伝導性層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、略０．５％の銅（Ｃｕ）を有するアルミニウム（Ａｌ）合金、または別の反射金属材料を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で伝導性層１４ａ、１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａおよび伝導性層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００４６】
図６Ｄに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造２３をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、（ピクセル間にまたはポスト１８の下になどの）光学不活性領域において形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過することを抑止し、それによりコントラスト比を上げることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造２３は、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層と、反射体およびバス層として働くアルミニウム合金とを含み、それぞれ、略３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さを有する。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ２層の場合にはカーボンテトラフルオロメタン（ＣＦ４）および／または酸素（Ｏ２）、アルミニウム合金層の場合には塩素（Ｃｌ２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク２３はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層３５が、ブラックマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００４７】
図６Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤの別の例を示している。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実施態様は支持ポスト１８を含まない。代わりに、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック１６は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁薄くなり得る。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【００４８】
図６Ａ〜図６Ｅに示す実施態様などの実施態様では、ＩＭＯＤは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板２０の正面、すなわち、変調器が形成された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば図６Ｃに示す、変形可能層３４を含む可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａ〜図６Ｅの実施態様は、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００４９】
図７は、干渉変調器のための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａ〜図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス８０は、図１および図６に示した一般的なタイプの干渉変調器などの電気機械システムデバイスを製造するために実施され得る。電気機械システムデバイスの製造は、図７に示されていない他のブロックをも含むことができる。図１、図６および図７を参照すると、プロセス８０はブロック８２において開始し、基板２０の上への光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０の上に形成されたそのような光学スタック１６を示している。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック１６の効率的な形成を可能にするために、洗浄などの事前準備プロセスにかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図８Ａに示す実施態様では、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と電気伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の金属層（たとえば、１つまたは複数の反射層および／または伝導性層）上に堆積された副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００５０】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６の上への犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で除去され（ブロック９０参照）、したがって、犠牲層２５は、図１に示した得られた干渉変調器１２には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図１および図８Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理気相堆積（スパッタリングなど、多くの異なる技法を含むＰＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相堆積（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００５１】
プロセス８０はブロック８６において続き、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８などの支持構造の形成を伴う。ポスト１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングすること、および次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト１８を形成するために開口中に（酸化ケイ素など、ポリマーまたは無機材料などの）材料を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト１８の下側端部が図６Ａに示すように基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在し得る。代替的に、図８Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通るが、光学スタック１６を通らずに延在し得る。たとえば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図８Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００５２】
プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図６および図８Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、たとえば、（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射性材料など）反射層堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップを採用することによって形成され得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層１４は、図８Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実施態様では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放（ｕｎｒｅｌｅａｓｅｄ）」ＩＭＯＤと呼ばれることもある。図１に関して上記で説明したように、可動反射層１４は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００５３】
プロセス８０はブロック９０において続き、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９などのキャビティの形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、所望の量の材料を除去するのに有効である時間期間の間、固体ＸｅＦ２から生じた蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層２５をさらすことによって、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料がドライ化学エッチングによって除去され得る。犠牲材料は、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなど、他のエッチング方法も使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【００５４】
基板から離れて湾曲する機械層を有する電気機械デバイスを開示する。いくつかの実施態様では、機械層は、反射層と、キャップ層と、ミラー層とキャップ層との間に配設された誘電体層とを含む。機械層は、第１の高さを画定するために、犠牲層の上に堆積され得る。犠牲層の除去時に、機械層は、機械層が第１の高さよりも大きい第２の高さだけ基板から変位されるように、基板から離れて湾曲するように構成され得る。上方への機械層の立ち上げは、たとえば、機械層の各層の材料、厚さ、応力、および／またはジオメトリを含む、機械層のいくつかの特徴を選択することによって制御され得る。
【００５５】
図９は、干渉変調器のための製造プロセス１００を示す流れ図の一例を示す。図９に示すプロセス１００は、光学スタックが基板上に（ｏｎ）形成されるブロック１０２において開始し、このことはまた本明細書では、基板「の上に（ｏｖｅｒ）」光学スタックを形成する、と呼ぶこともある。基板は、たとえば、ガラスまたはプラスチックを含む透明基板であってよい。プロセス１００は、ブロック１０２において開始するように示されているが、基板は、たとえば、光学スタックの効率的な形成を容易にするための洗浄ステップなど、１つまたは複数の事前準備ステップを受けてもよい。加えて、いくつかの実施態様では、基板の上に光学スタックを形成する前に、１つまたは複数の層が基板上に設けられ得る。たとえば、ブラックマスクが、光学スタックを形成する前に基板の一部分上に配設され得る。
【００５６】
上記で説明したように、干渉変調器の光学スタックは、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり得、たとえば、基板上に１つまたは複数の層を堆積させることによって作製され得る。いくつかの実施態様では、光学スタックは、干渉変調器の静止電極として機能するように構成される伝導性層を覆う、絶縁層または誘電体層を含む。静止電極層は、平行ストリップにパターニングされて、ディスプレイデバイス中に行電極を形成することができる。本明細書で使用するように、また当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。
【００５７】
図９に示すプロセス１００は、犠牲層が光学スタックの上に形成されるブロック１０４において継続する。光学スタックの上への犠牲層の形成は、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などのフッソ系エッチング可能（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｅｔｃｈａｂｌｅ）材料の堆積を含み得る。ブロック１１０を参照して以下で説明するように、犠牲層は後に除去されて、ギャップが形成される。いくつかの実施態様では、複数の犠牲層が堆積されて、様々な干渉変調器において様々なギャップサイズが達成され得る。いくつかの実施態様では、各ギャップサイズは、異なる反射色を表すことができる。
【００５８】
図９に示すプロセス１００は、基板の上への支持構造の形成に関するブロック１０６において継続する。支持構造は、干渉変調器の光学活性エリアの周囲に、たとえば、干渉変調器のアレイのピクセルのコーナーにおいて配設された、複数の支持ポストを含み得る。支持構造の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層をパターニングするステップと、次いで、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなどの堆積方法を使用して、開口中に材料（酸化ケイ素など）を堆積させるステップとを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、犠牲層と光学スタックの両方を通って、基板またはブラックマスクなど、下にある構造まで延在し、それにより支持ポストの下側端部が下にある層と接触する。いくつかの他の実施態様では、犠牲層中に形成された開口は、犠牲層を通るが、光学スタックを通らずに延在する。
【００５９】
プロセス１００は、機械層の形成に関するブロック１０８において継続する。機械層は、支持構造および犠牲層の上に形成され得、いくつかの実施態様では、反射層またはミラー層と、キャップ層と、ミラー層とキャップ層との間に配設された誘電体層とを含み得る。機械層は、アレイのピクセルの光学的不活性部分の上で、ブロック１０６において形成された支持構造に接触し得る。機械層は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、１つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、（アルミニウム、またはアルミニウム合金などの）反射層の堆積を採用することによって形成され得る。犠牲層は、ブロック１０８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、機械層は一般にこの段階では可動でない。
【００６０】
図９に示すプロセス１００は、機械層と光学スタックとの間にキャビティまたはギャップを形成するための、犠牲層の除去に関するブロック１１０において継続する。ギャップは、ブロック１０４において堆積された犠牲材料などの犠牲材料をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などのエッチング可能な犠牲材料は、ドライ化学エッチングによって、たとえば、固体二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）から導出された蒸気などのフッ素ベースの気体エッチャントまたは蒸気エッチャントに犠牲層をさらすことによって除去され得る。犠牲材料をエッチングするために、エッチャントが埋込まれた犠牲材料に達するための経路が設けられ得る。いくつかの実施態様では、支持構造中に、またはその周囲にエッチング開口が設けられて、犠牲層へのアクセスが与えられ得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングも使用され得る。
【００６１】
犠牲層の除去前に、犠牲層は、機械層の１つまたは複数の副層中の残留応力から生じる機械力などの力の影響下で機械層がたわむ（または移動する）ことを防止し得る反力（ｃｏｕｎｔｅｒｆｏｒｃｅ）を与えることができる。しかしながら、犠牲層の除去時に、機械層の応力が引き起こす力が、機械層を犠牲層上のその前の位置から移動させ得る。
【００６２】
犠牲層が（任意の好適な方法で）除去され、機械層が開放されるとき、機械層は、光学スタックおよび基板から離れて上方へ向けられ得る。たとえば、反射層およびキャップ層は、引張応力を有する材料から形成されるように選択され得、反射層が、基板から離れる方向に機械層上の機械力を働かせるように、反射層の厚さは、キャップ層の厚さよりも大きくなるように選択され得る。
【００６３】
いくつかの実施態様では、開放された機械層の湾曲は、キャップ層、誘電体層、および／またはミラー層の選択された応力特性によって制御される。たとえば、キャップ層およびミラー層が一定の引張応力を有する材料から形成されるとき、反射層をより大きい引張応力を有するように構成することで、機械層を上方へたわませることができる。ミラー層、誘電体層、および／またはキャップ層の応力は、たとえば、プラズマ出力、圧力、プロセスガス組成、プラズマガス比、および／または温度を含む、いくつかの処理パラメータを制御することによって、作製中に制御され得る。いくつかの実施態様では、反射層および／またはキャップ層の応力は、堆積後に反射層および／またはキャップ層をアニールすることによって、圧縮から引張へと変更され得る。いくつかの実施態様では、機械層の誘電体層の応力は、たとえば、化学気相堆積（ＣＶＤ）を使用するときのガス組成およびガス比の選択によって調整され得る。
【００６４】
プロセス１００を、図９ではブロック１１０において終了するものとして示すが、図示したシーケンスの前、途中、または後で、追加のステップが採用されてもよい。
【００６５】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、干渉変調器デバイスの２つの例についての機械層位置対電圧のグラフである。
【００６６】
図１０Ａは、干渉変調器デバイスの一例についての、機械層と静止電極との間の電圧差に応じたギャップ高さ（機械層位置と光学スタックとの間の距離）のグラフ１１５の一例を示す。グラフ１１５は、機械層および静止電極の電圧がほぼ同じである、すなわち、電圧差が略０Ｖに等しいとき、機械層が緩和した非作動位置にあり、比較的大きいギャップ高さを有し得ることを示す。機械層と静止電極との間の電圧差が増すにつれて、静電力が機械層を静止電極のほうへ引っ張る。作動電圧ＶＡに達するとき、印加電圧によって発生された静電力は、機械層をコラプス（ｃｏｌｌａｐｓｅ）（または作動）させることができ、機械層は略０ｎｍのギャップ高さを有し得る。
【００６７】
機械層は、機械層と静止電極との間の電圧差がほぼ開放電圧ＶＲよりも大きい限り、コラプスされた位置に残り得る。しかしながら、電圧差が開放電圧ＶＲよりも下に降下するとき、機械層の弾性ばね力などの機械力が、印加電圧に関連する静電力よりも大きくなり得る。したがって、機械層は、機械層と静止電極との間の電圧差がほぼ開放電圧ＶＲよりも小さくなるとき、開放し、緩和状態に入り得る。グラフ１１５の領域１１７に示すように、機械層は、作動位置と非作動位置との間で比較的急な移行を有し得る。
【００６８】
グラフ１１５は、機械層が開放電圧ＶＲと作動電圧ＶＡとの間の電圧の範囲によって画定された安定性ウィンドウ内でバイアスされるとき、緩和状態または作動状態の両方において安定している、ヒステリシス効果を示す。機械層のヒステリシスは、図３に関して前に説明したように、干渉変調器デバイスのアレイをアドレス指定するときに利用され得る。干渉変調器を、比較的小さいピクセルごとの変動を有する、比較的幅広い安定性ウィンドウを有するように構成することは、有用であり得る。幅広い安定性ウィンドウは、パネルマージン、または、機械層をその現在の状態に保持するために使用され得るバイアス電圧のウィンドウを改善する助けとなり得る。
【００６９】
図１０Ｂは、干渉変調器デバイスの別の例についての、静止電極と機械層との間の電圧差に応じたギャップ高さ（機械層位置）のグラフ１１６の一例を示す。図示したグラフ１１６は、図１０Ｂのデバイスが作動位置と緩和（非作動）位置との間で急に移行しないことを除いて、図１０Ａのグラフ１１５と同様である。むしろ、グラフ１１６の領域１１８によって示すように、図１０Ｂのデバイスは、作動状態と緩和状態との間で滑らかに移行しない。いくつかの構成では、干渉変調器デバイスを作動位置と緩和位置との間で切り替えるとき、機械層のエッジは、機械層の中心とは異なる電圧で開放し得る。たとえば、機械層のエッジは、電圧がほぼ最大開放電圧ＶＲ−ｍａｘよりも下に降下するとき、開放を開始し得るが、機械層は、電圧がほぼ最小開放電圧ＶＲ−ｍｉｎよりも下に降下するまで、完全に開放し得ない。この現象は、「ソフト開放（ｓｏｆｔ−ｒｅｌｅａｓｅ）」と呼ばれることがあり、グラフ１１５に示した特性をもつデバイスと比較して、グラフ１１６に示した特性をもつデバイスの、非理想的な切替え性能と、安定性ウィンドウの低減と、パネルマージンの低減とにつながり得る。ソフト開放の問題がある干渉変調器デバイスのアレイをバイアスするとき、バイアス電圧は、いくつかの作動ピクセルのエッジが作動の暗状態にとどまるために十分大きくないことがあり、このことは、暗（オフ、作動）状態にあるか、またはそうであるべきいくつかのピクセルでは、有色のリング（ｃｏｌｏｒｅｄ  ｒｉｎｇ）の生成につながり得る。
【００７０】
改善された光学的性能のために、緩和位置で開放された機械層は、（光学活性領域中の機械層の中心が、光学活性領域中の機械層のエッジ部分よりも光学スタックから遠くに離れている、湾曲形状である）上方への湾曲を有するべきであることがわかっている。言い換えれば、機械層の立ち上げは、立ち上げがほとんどまたはまったくない「平坦な」機械層と比較すると、ソフト開放の出現率を下げることがわかっている。したがって、本明細書で説明するいくつかの実施態様は、機械層の湾曲が上方であるか、または基板から離れるように、犠牲層の除去（「開放」）後に機械層を構成（または成形）しようと努める。たとえば、いくつかの実施態様では、光学スタックからの機械層の平均変位よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍ大きい、光学スタックからの最大変位を有する機械層は、開放時に平坦であるか、または下方に湾曲する機械層と比較して、改善された性能を実現し得ることがわかっている。本明細書で使用する、機械層の「平均変位」という用語は、機械層が開放されており、緩和位置になった後の、ピクセルの光学活性エリアの上の機械層と光学スタックとの間の平均距離を指す。いくつかの実施態様では、デバイスは、機械層が緩和（または、非作動）状態にあるときのデバイスの光学活性領域の上の機械層の最小ギャップ高さと最大ギャップ高さとの間の差が、略３０ｎｍから略１００ｎｍの範囲内であるように構成される。機械層のそのような実施態様は、機械層の各層のいくつかの材料、応力特性、構造上の厚さ、および／または作製プロセスの斟酌および選択によって達成され得る。
【００７１】
上方への湾曲をもつ機械層を有する電気機械デバイスは、上方への湾曲を有していない他のデバイスと比較して、作動位置で光学スタックとのより大きい接触面積を有し得る。上方への湾曲を有する機械層では、デバイスの光学活性エリア上のエッジ上の支持ポストに隣接して配設された機械層の比較的小さい部分が、作動中に光学スタックと接触しなくなり得る。したがって、上方へ湾曲した機械層を有する電気機械デバイスは、改善された暗状態を有し得る。加えて、基板から離れて曲がる機械層は、比較的より小さい開放電圧を使用して作動位置と緩和位置との間で切り替えられ得、このことは、そのようなデバイスを採用するピクセルアレイにおける動的な電力消費の低減につながり得る。さらに、上方へ湾曲した機械層を有する電気機械デバイスは、改善されたパネルマージンを有し得る。
【００７２】
図１１Ａ〜図１１Ｌは、様々な実施態様による、干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の例を示す。特定の部品およびステップを、干渉変調器の実施態様に適切であるように説明するが、他の電気機械システムまたはマイクロ電気機械システムの実施態様に対して、異なる材料が使用されてよく、または部品が修正、省略、もしくは追加されてもよいことは、当業者には容易に理解されよう。
【００７３】
図１１Ａでは、ブラックマスク構造２３が、基板２０上に設けられ、パターニングされている。基板２０は、基板２０を通して画像を見ることを可能にするガラス、プラスチック、または任意の透明な高分子材料を含む、様々な材料を含み得る。ブラックマスク構造２３は、コントラスト比を上げることによってディスプレイデバイスの光学的特性を改善するために、光学不活性領域（たとえば、支持体の下またはピクセル間）中の周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。加えて、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。
【００７４】
ブラックマスク構造２３は、図９を参照して上記で説明したように、堆積およびパターニングの技法を含む、様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は、フォトリソグラフィおよびエッチングを含む様々な技法を使用してパターニングされ得る、１つまたは複数の層を含み得る。
【００７５】
図１１Ａ〜図１１Ｌはブラックマスク構造２３を含むものとして示されるが、本明細書で説明するような機械層の湾曲を上方へ向ける方法は、ブラックマスク構造２３を形成することを含まないプロセスに等しく適用可能であり得る。
【００７６】
図１１Ｂは、スペーサまたは誘電体構造３５を設けてパターニングすることを示す。誘電体構造３５は、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、および／または窒化ケイ素もしくは酸化ケイ素などの別の誘電材料を含み得る。いくつかの実施態様では、誘電体構造３５の厚さは、略３，０００〜５，０００Åの範囲内である。しかしながら、誘電体構造３５は、所望の光学的特性に応じて様々な厚さを有することができる。図１１Ｂに示すように、誘電体構造３５は、ブラックマスク構造２３の上の部分の上で除去され得る。誘電体構造３５の一部分をこのようにして除去することは、ブラックマスク構造２３が信号をバスで運ぶように働く実施態様などにおいて、ルーティングと行電極層とがブラックマスク構造２３に達することを可能にする。しかしながら、いくつかの実施態様では、誘電体構造３５の一部分がブラックマスク構造２３の上で除去される必要はない。
【００７７】
図１１Ｃは、誘電体構造３５の上に光学スタック１６を設けることを示す。図１に関して上述したように、光学スタック１６は、たとえば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの静止電極または透明導体層、クロム（Ｃｒ）などの部分反射性の光吸収層、および透明誘電体を含む、いくつかの層を含み得る。図１１Ｃに示すように、光学スタック１６の１つまたは複数の層は、物理的かつ電気的にブラックマスク構造２３と接触し得る。
【００７８】
図１１Ｄは、光学スタック１６の上に犠牲層２５を設けてパターニングすることを示す。犠牲層２５は、一般に、後で除去されてギャップが形成される。光学スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、図９を参照しながら上記で説明したように、堆積ステップを含み得る。加えて、犠牲層２５は、アレイの様々なサブピクセルの中で多数の共振光学ギャップを有するディスプレイデバイスの形成を助けるために、２つ以上の層を含むように、または可変厚さの層を含むように選択され得る。干渉変調器アレイに対して、各ギャップサイズは、異なる反射色を表すことができる。その上、いくつかの実施態様では、異なる機能の多層が、犠牲層の上または間に設けられてよい。図１１Ｄに示すように、支持ポストを形成するために使用され得る開口を形成するために、犠牲層２５が、ブラックマスク構造２３の上でパターニングされ得る。
【００７９】
以下で後述するように、機械層が後に犠牲層２５の上に堆積され得、その後、犠牲層２５が除去され得る。犠牲層２５が除去されるとき、機械層は、上方へ移動、または「立ち上がる」ように構成され得る。したがって、犠牲層２５の厚さｈ１は、緩和位置の機械層のギャップ高さ未満であり得る。いくつかの実施態様では、犠牲層２５は、略１０ｎｍから略４５０ｎｍの範囲内の厚さｈ１を有し得る。たとえば、赤色、緑色、および青色の干渉変調器の実施態様では、高さｈ１は、それぞれ略５０〜３５０ｎｍ、略１０〜２５０ｎｍ、および略５０〜４５０ｎｍの範囲内であり得る。
【００８０】
図１１Ｅは、支持ポスト１８を形成するために、支持層を設けてパターニングすることを示す。支持ポスト１８は、以下で説明するように、後に堆積される機械層を支持するために使用され得る。いくつかの実施態様（図示せず）では、機械層１４は、自立した機械層であり、その場合、支持ポスト１８は、機械層１４の堆積より前に堆積されない。支持ポスト１８は、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、および／または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含み得る。支持層は、カーボンテトラフルオロメタン（ＣＦ４）を含むドライエッチングを使用するなど、任意の好適な技法によって、支持ポスト１８を形成するようにパターニングされ得る。
【００８１】
次に、図１１Ｆおよび図１１Ｇを参照する。図１１Ｆは、犠牲層２５および支持ポスト１８の上に機械層１４を設けてパターニングすることを示す。図示のように、機械層１４は、３つの副層を含む。機械層１４を設けてパターニングすることは、第１の層（ミラー層１２０など）を堆積させること、第２の層（誘電体層１２１など）を堆積させること、および第３の層（キャップ層１２２など）を堆積させることを含み得る。各層１２０、１２１、および１２２は、別々に、または一緒にパターニングされ得る。いくつかの層は、互いとは異なるようにパターニングされ得る。機械層１４が自立している実施態様では、層のうちのいくつかが図示のようにピクセルの端部で切断されるようにパターニングされたままとなり得るが、少なくとも１つの層、たとえば、誘電体層１２１は、機械層１４のための支持を与えるために、光学スタック１６またはブラックマスク構造２３に接触するために下へ湾曲し得る。図１１Ｇは、ギャップ１９を形成するために図１１Ｆの犠牲層２５を除去した後の干渉デバイスを示す。ギャップ１９は、除去された犠牲層２５の高さよりも大きいように示される。
【００８２】
機械層１４は、犠牲層２５の上に配設されたミラー層１２０と、ミラー層１２０の上に配設された誘電体層１２１と、誘電体層１２１の上に配設されたキャップ層１２２とを含む。ミラー層１２０は、たとえば、アルミニウム合金などの金属を含む、任意の好適な反射性材料から形成され得る。誘電体層１２１は、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の誘電体層であり得る。誘電体層１２１の厚さは、たとえば、機械層１４の所望の剛性を含む様々な要因に基づいて判断され得る。キャップ層１２２は、金属材料を含み得、ミラー層１２０と実質的に同じ組成を有する材料から形成されるように選択され得る。一実施態様では、ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、たとえば、略０．５％など、略０．３％から１．０％の範囲内の重量で銅を有する、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）をそれぞれ含む。
【００８３】
図１１Ｇに示すように、犠牲層２５は、機械層１４の形成後に除去され得る。犠牲層２５は、図９を参照しながら前に説明したように、様々な技法を使用して除去され得る。犠牲層２５の除去後、機械層１４は、立ち上げ高さｈ２だけ基板２０から離れて変位するようになり得、その湾曲を変化させ得る。いくつかの実施態様では、立ち上げ高さｈ２は、略５０ｎｍから略２００ｎｍの範囲内になるように選択されて、機械層の最上部から平均機械層位置までの距離として画定された、得られた湾曲が、略１０ｎｍから３０ｎｍであるようにする。本明細書で使用する、機械層１４の「平均変位」という用語は、機械層１４が開放されており、緩和位置になった後、ピクセルの光学活性エリアの上の機械層１４と光学スタック１６との間の平均距離を指す。
【００８４】
いくつかの実施態様では、機械層１４の立ち上げは、キャップ層１２２よりも大きい厚さを有するようにミラー層１２０の厚さを選択することによって制御され得る。ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、機械層１４上で内側に向かって引っ張るように作用する引張応力をそれぞれ有し得るので、キャップ層１２２の厚さよりも大きい厚さを有するようにミラー層１２０を形成することは、犠牲層２５の除去時に光学スタック１６から離れるように機械層１４を向けることができる、機械層１４上の正味の力を発生させる助けとなり得る。たとえば、ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、圧縮応力を有するように構成され得、ミラー層１２０およびキャップ層１２２の相対厚さは、機械層１４の立ち上げを調整して、それにより機械層１４の立ち上げおよび湾曲を所望の程度に増加させるように選択され得る。たとえば、ミラー層１２０およびキャップ層１２２の厚さは、機械層１４の正味の内部応力に影響を及ぼし得る。犠牲層２５の除去時に、内部応力が機械層１４上に力を働かせ、それにより機械層１４を上方にたわませることができる。
【００８５】
いくつかの実施態様では、ミラー層１２０は、略２５０〜６５０Åの範囲内、たとえば、略４３０Åの厚さを有し、キャップ層１２２は、略２００〜６００Åの範囲内、たとえば、略３７０Åの厚さを有し、ミラー層１２０の厚さは、キャップ層１２２の厚さよりも略５０から１５０Å大きくなるように選択される。しかしながら、ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、任意の好適な厚さを有してもよく、ミラー層１２０は、キャップ層１２２の厚さに関連して大きさが決定された厚さを有し得る。たとえば、ミラー層１２０は、略１．０倍から略１．２倍の間にわたってキャップ層１２２の厚さよりも大きい厚さを有し得る。
【００８６】
いくつかの実施態様では、ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、同じ材料を含む。たとえば、ミラー層１２０およびキャップ層１２２は、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）をそれぞれ含み得る。ミラー層１２０およびキャップ層１２２が実質的に等しい厚さであり、それ以外は類似の方法で作製されるとき、ミラー層１２０およびキャップ層１２２に対して同じ材料を選択することで、機械層１４がバランスのとれた力を有する結果となり得る。ミラー層１２０およびキャップ層１２２をこのようにして構成することによって、ミラー層１２０の厚さは、機械層立ち上げに対する比較的微調整された制御を行うために、キャップ層１２２の厚さに関連して変更され得る。このようにして、対称的な構造を採用することで、ミラー層１２０とキャップ層１２２との間の相対的な差が、機械層の所望の変位を有するように立ち上げを調整するために使用されることを可能にし、それによって、プロセス変動によってデバイスごとに達成することが困難であり得る、特定の値の絶対応力をもつ単一の層を作製する必要性を回避する。
【００８７】
図１１Ｈは、別の実施態様による干渉デバイスを示す。図１１Ｇの干渉デバイスが、ミラー層１２０およびキャップ層１２２が等しい厚さである機械層１４を含むことを除いて、図１１Ｈの干渉デバイスは図１１Ｇの干渉デバイスと同様である。いくつかの実施態様では、機械層１４は、ミラー層１２０およびキャップ層１２２の厚さ以外のパラメータを制御することによって、上方へ湾曲するように構成され得る。
【００８８】
いくつかの実施態様では、機械層１４は、機械層１４の開放後、機械層１４と光学スタック１６との間のギャップを制御するために使用され得る、一定の応力を有するように構成される。たとえば、機械層１４は、略＋１００ＭＰａから略＋３００ＭＰａの範囲内、たとえば、略＋２００ＭＰａの正味応力を有するように構成され得、応力に関連する機械力が機械層を、基板から離れて（「上方に」）移動するか、または変位されるように向けるようにする。いくつかの実施態様では、機械層の湾曲は、ミラー層１２０の応力特性に対して選択されたキャップ層１２２の応力特性によって制御される。たとえば、キャップ層１２２およびミラー層１２０が引張応力を有する材料から形成されるとき、キャップ層１２２よりも大きい引張応力を有するようにミラー層１２０を選択することで、機械層１４を上方にたわませることができる。キャップ層１２２およびミラー層１２０が圧縮応力を有する材料から形成されるとき、ミラー層１２０よりも大きい圧縮応力を有するようにキャップ層１２２を構成することで、機械層１４を上方へたわませることができる。ミラー層１２０およびキャップ層１２２の応力は、任意の好適な方法で、たとえば、プラズマ出力、圧力、プロセスガス組成、プラズマガス比、および／または温度を含むいくつかの処理パラメータを、たとえば制御することによって、制御され得る。
【００８９】
いくつかの実施態様では、ミラー層１２０の応力が、略＋１００ＭＰａから略＋４００ＭＰａの範囲内、たとえば、略＋３００ＭＰａになるように選択され、キャップ層１２２の応力が、略＋１００ＭＰａから略＋４００ＭＰａの範囲内、たとえば、略＋２００ＭＰａになるように選択される。いくつかの他の実施態様では、ミラー層１２０の応力が、略−１００ＭＰａから略−４００ＭＰａの範囲内、たとえば、略−２００ＭＰａになるように選択され、キャップ層１２２の応力が、略−１００ＭＰａから略−４００ＭＰａの範囲内、たとえば、略−３００ＭＰａになるように選択される。正の応力が引張応力に関連付けられ得、負の応力が圧縮応力に関連付けられ得ることは、当業者には諒解されよう。
【００９０】
図１１Ｉは、別の実施態様による干渉デバイスを示す。図１１Ｉの干渉デバイスは、図１１Ｈの干渉デバイスと同様である。ただし、図１１Ｇの干渉デバイスとは対照的に、図１１Ｉの干渉デバイスは、切れ目またはパターン１５０を有するキャップ層１２２を含む。いくつかの実施態様では、機械層１４は、機械層１４の１つまたは複数の層上にパターニングを含めることによって、上方へ湾曲するように構成され得る。たとえば、キャップ層１２２は、引張応力を有し得、機械層１４の正味応力を制御するようにキャップ層１２２の引張応力を低減するために、切れ目１５０を含み得る。いくつかの実施態様では、切れ目１５０は、犠牲層の除去後の機械層１４の所望の上方への変位に対応する機械層１４の所望の正味応力を得るように選択された数およびサイズを有する。
【００９１】
切れ目１５０は、たとえば、均一または不均一なパターンを含む、機械層１４の所望の応力を達成するように選択された任意の好適なパターンを有し得る。いくつかの実施態様では、切れ目１５０は、切れ目１５０が基板２０の上方から見られるとき、ピクセルの中心に対して放射対称性を有する。切れ目１５０は、機械層１４の所望の正味応力を達成するために、互いから離間し得る。たとえば、切れ目１５０の数および／またはサイズを増やすことで、機械層１４中の引張りを低減することによってキャップ層１２２の応力を低減することができる。切れ目１５０は、たとえば、フォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを含む、任意の好適なプロセスを使用して形成され得る。いくつかの実施態様では、切れ目１５０は、ピクセルエッジの近くに位置する。たとえば、機械層１４は、ポスト１８の近くで比較的高い応力を有することがあり、したがって、切れ目１５０をポスト１８の近くに設けることで、犠牲層の除去後に機械層１４の立ち上げに比較的大きい影響を有することができる。
【００９２】
図１１Ｊは、別の実施態様による干渉デバイスを示す。図１１Ｊの干渉デバイスは、図１１Ｉの干渉デバイスと同様である。ただし、図１１Ｉの干渉デバイスとは対照的に、図１１Ｊの干渉デバイスは、切れ目またはパターン１５０を有するミラー層１２０を含む。いくつかの実施態様では、機械層１４は、ミラー層１２０上にパターニングを含めることによって、上方へ湾曲するように構成され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、ミラー層１２０は、圧縮応力を有し得、切れ目１５０は、犠牲層の除去後に機械層１４が上方への変位を有することを引き起こすように、ミラー層１２０の圧縮応力を低減するために含まれ得る。切れ目１５０は、たとえば、均一または不均一なパターンを含む、任意の好適なパターンを有し得る。切れ目１５０の追加の詳細は、図１１Ｉを参照して上記で説明したようなものであり得る。
【００９３】
図１１Ｋは、別の実施態様による干渉デバイスを示す。図１１Ｋの干渉デバイスは、図１１Ｈの干渉デバイスと同様である。ただし、図１１Ｈの干渉デバイスとは対照的に、図１１Ｋの干渉デバイスの機械層１４は、ミラー層１２０と、第１の誘電体副層１２１ａと、第２の誘電体副層１２１ｂと、キャップ層１２２とを含む。
【００９４】
第１および第２の誘電体副層１２１ａ、１２１ｂは、犠牲層が除去されるとき、機械層１４の湾曲を制御するために使用され得る機械層１４中の応力勾配を作り出すために使用され得る。たとえば、第１の誘電体副層１２１ａは、機械層１４が基板２０のほうへ向けられた正の応力勾配を有するように、第２の誘電体副層１２１ｂの応力よりも大きい応力を有するように構成され得る。機械層１４のエッジは、犠牲層が除去されるとき、正の応力勾配の方向に湾曲し得るので、第２の誘電体副層１２１ｂよりも大きい応力をもつ第１の誘電体副層１２１ａを形成することで、機械層１４を開放時に上方へ立ち上がらせることができる。
【００９５】
いくつかの実施態様では、第１および第２の誘電体副層１２１ａ、１２１ｂは、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）など、実質的に同じ材料から形成されるが、第１の誘電体副層１２１ａは、第２の誘電体副層１２１ｂの応力よりも大きい応力を有するように構成される。たとえば、第１の誘電体副層１２１ａは、第２の誘電体副層１２１ｂの応力よりも略＋１０ＭＰａから略＋２００ＭＰａ大きい応力を有し得る。たとえば、いくつかの実施態様では、第１の誘電体副層１２１ａは、略１００ＭＰａから略５００ＭＰａの範囲内、たとえば、略２５０ＭＰａの応力を有し、第２の誘電体副層１２１ｂは、略２０ＭＰａから略１００ＭＰａの範囲内、たとえば、略６０ＭＰａの応力を有する。
【００９６】
第１および第２の誘電体副層１２１ａ、１２１ｂの応力は、任意の好適な技法を使用して制御され得る。たとえば、第１および第２の誘電体副層１２１ａ、１２１ｂの応力は、誘電体副層を堆積させるとき、ガス組成、使用されるガス比、堆積パワー（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｏｗｅｒ）、堆積圧、およびこれらのパラメータの組合せの選択によって制御され得る。第１および第２の誘電体副層１２１ａ、１２１ｂは、同じまたは異なる厚さを有し得る。たとえば、いくつかの実施態様では、第１の誘電体副層１２１ａは、略２００〜５，０００Åの範囲内、たとえば、略１，３００Åの厚さを有し得、第２の誘電体副層１２１ｂは、略２００〜５，０００Åの範囲内、たとえば、略１，０００Åの厚さを有し得る。
【００９７】
図１１Ｌは、別の実施態様による干渉デバイスを示す。図１１Ｌの干渉デバイスの機械層１４が、ミラー層１２０と、第１の誘電体副層１２１ａと、第２の誘電体副層１２１ｂと、第３の誘電体副層１２１ｃと、キャップ層１２２とを含むことを除いて、図１１Ｌの干渉デバイスは図１１Ｋの干渉デバイスと同様である。
【００９８】
いくつかの実施態様では、機械層１４は、機械層１４の立ち上げを制御するために選択された応力を有する、３つ以上の誘電体副層を含み得る。たとえば、第１の誘電体副層１２１ａは、第２の誘電体副層１２１ｂの応力よりも大きい応力を有するように構成され得、第２の誘電体副層１２１ｂは、第３の誘電体副層１２１ｃの応力よりも大きい応力を有するように構成され得る。第１から第３の誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃをこのようにして形成することによって、機械層１４は、犠牲層が除去されるとき、機械層１４の湾曲を上方へ向けることができる、基板２０のほうへ向けられた正の応力勾配を有するように形成され得る。
【００９９】
たとえば、いくつかの実施態様では、第１から第３の誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃは、実質的に同じ材料から形成され、第１の誘電体副層１２１ａは、略２００ＭＰａから略３００ＭＰａの範囲内、たとえば、略２５０ＭＰａの応力を有し、第２の誘電体副層１２１ｂは、略１５０ＭＰａから略２５０ＭＰａの範囲内、たとえば、略２００ＭＰａの応力を有し、第３の誘電体副層１２１ｃは、略１００ＭＰａから略２００ＭＰａの範囲内、たとえば、略１５０ＭＰａの応力を有する。第１から第３の誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃの応力は、たとえば、誘電体副層の堆積中に処理パラメータを選択することによって制御され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、第１の誘電体副層１２１ａは、略２００〜５，０００Åの範囲内、たとえば、略１，３００Åの厚さを有し、第２の誘電体副層１２１ｂは、略２００〜５，０００Åの範囲内、たとえば、略１，０００Åの厚さを有し、第３の誘電体副層１２１ｃは、略２００〜５，０００Åの範囲内、たとえば、略１，０００Åの厚さを有する。図１１Ｌは、３つの誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃが使用される構成を示すが、機械層１４の応力勾配および立ち上げをさらに制御するために、追加の誘電体副層が含まれ得る。さらに、図１１Ｋおよび図１１Ｌに関する上記の説明は、主に誘電体副層の応力勾配の制御に焦点を合わせたが、機械層１４中の応力勾配はまた、ミラー層１２０と誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃのうちの１つまたは複数との間で応力勾配を作り出すこと、および／または、誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃのうちの１つまたは複数とキャップ層１２２との間で応力勾配を作り出すことによっても達成され得ることを理解されたい。いくつかの実施態様では、機械層１４の立ち上げは、ミラー層１２０、誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃ、およびキャップ層１２２のうちの任意の２つ以上の間で応力勾配を作り出すことによって制御される。様々な実施態様では、応力勾配は、ミラー層１２０、誘電体副層１２１ａ〜１２１ｃ、およびキャップ層１２２を含む、副層のすべての間で応力の段差を有することによって作り出される。
【０１００】
図１１Ｋおよび図１１Ｌは、機械層１４が２つの誘電体副層、および３つの誘電体副層をそれぞれ含む構成を示すが、いくつかの実施態様では、機械層１４は、追加の誘電体副層を含み得る。たとえば、いくつかの実施態様では、機械層１４は、応力勾配に対する追加の制御を行うために、４つ以上の誘電体副層を含み得る。
【０１０１】
基板から離れる機械層の立ち上げは、２つ以上のパラメータまたは技法を使用することによって制御され得る。たとえば、機械層の１つまたは複数の副層の厚さ、応力、パターニング、組成、および／またはジオメトリのうちの１つまたは複数は、機械層の立ち上げを所望の値へ導くように構成され得る。したがって、いくつかの実施態様では、機械層１４の立ち上げは、ミラー層１２０の厚さに関連するキャップ層１２２の厚さの選択によって、かつ／または、異なる応力をもつ複数の副層（誘電体および／または金属）を堆積させることによって機械層１４の応力勾配を制御することによって、制御される。さらに、いくつかの実施態様では、機械層１４の立ち上げは、ミラーおよび／またはキャップ層を、切れ目１５０を含むようにパターニングすることによって、かつ／または、異なる応力をもつ複数の副層（誘電体および／または金属）を堆積させることによって機械層１４の応力勾配を制御することによって、制御される。したがって、いくつかの実施態様では、複数の立ち上げ制御技法が、機械層１４の所望の立ち上げ特性を達成するために組み合わせられ得る。
【０１０２】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、複数の干渉変調器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の例を示す。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ディスプレイデバイス４０の軽微な変形も、テレビジョン、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プレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１０３】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形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、およびセラミック、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製作され得る。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んでいる、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）を含むことができる。
【０１０４】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイ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、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、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。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【０１０５】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１２Ｂ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を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉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、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。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（たとえば、信号をフィルタ処理する）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。いくつかの実施態様では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。
【０１０６】
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することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。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軽減するための、何ら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。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実施態様に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、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、３Ｇまたは４Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、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）（登録商標）、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、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＋）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、その信号を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がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【０１０７】
いくつかの実施態様では、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、いくつかの実施態様では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成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の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、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、一般に、画像内の各ロケーション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、飽和およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１０８】
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むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン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、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１０９】
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プロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、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、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。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中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。
【０１１０】
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することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も適用される。
【０１１１】
いくつかの実施態様では、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ディスプレイのタイプのうち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（ＩＭＯＤコントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイドライバなど）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来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（ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイなど）であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実施態様は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であることがある。
【０１１２】
いくつかの実施態様では、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キーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、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と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱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のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１１３】
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する実施態様では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまた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ワイヤレス充電可能であり得る。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。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。
【０１１４】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、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、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１１５】
本明細書で開示する実施態様に関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ステップは、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施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、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。
【０１１６】
本明細書で開示する態様に関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、および回路を実施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または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）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるい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を用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるい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、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せなどのコンピューティングデバイスの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施され得る。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１１７】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造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、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、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、実施され得る。
【０１１８】
ソフトウェアで実施する場合、機能は、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上に記憶するか、あるい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。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、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、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。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り得る。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もしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続も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）（登録商標）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）（登録商標）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、データをレーザーで光学的に再生する。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得る。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のコードおよび命令の、１つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【０１１９】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という用語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明するいかなる実施態様も、必ずしも他の可能性または実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきであるとは限らない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたＩＭＯＤの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１２０】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１２１】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないことを、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１２  干渉変調器、ＩＭＯＤ、ピクセル
１３、１５  光
１４  可動反射層、層、反射層、機械層
１４ａ  反射副層、伝導性層、副層
１４ｂ  支持層、誘電支持層、副層
１４ｃ  伝導性層、副層
１６  光学スタック、層
１６ａ  吸収層、光吸収体、副層、導体／吸収体副層
１６ｂ  誘電体、副層
１８  ポスト、支持体、支持ポスト
１９  ギャップ、キャビティ
２０  透明基板、基板
２１  プロセッサ、システムプロセッサ
２２  アレイドライバ
２３  ブラックマスク構造、ブラックマスク、干渉スタックブラックマスク構造
２４  行ドライバ回路
２５  犠牲層、犠牲材料
２６  列ドライバ回路
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ、パネル、ディスプレイ
３２  テザー
３４  変形可能層
３５  スペーサ層、誘電体構造
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカー
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
６０ａ  第１のライン時間、ライン時間
６０ｂ  第２のライン時間、ライン時間
６０ｃ  第３のライン時間、ライン時間
６０ｄ  第４のライン時間、ライン時間
６０ｅ  ライン時間、第５のライン時間
６２  高いセグメント電圧
６４  低いセグメント電圧
７０  開放電圧
７２  高い保持電圧
７４  高いアドレス電圧
７６  低い保持電圧
７８  低いアドレス電圧
１２０  ミラー層
１２１  誘電体層
１２１ａ  第１の誘電体副層
１２１ｂ  第２の誘電体副層
１２１ｃ  第３の誘電体副層
１２２  キャップ層
１５０  切れ目、パターン
【図１】
2014531614.tif 000003
【図２】
2014531614.tif 000004
【図３】
2014531614.tif 000005
【図４】
2014531614.tif 000006
【図５Ａ】
2014531614.tif 000007
【図５Ｂ】
2014531614.tif 000008
【図６Ａ】
2014531614.tif 000009
【図６Ｂ】
2014531614.tif 000010
【図６Ｃ】
2014531614.tif 000011
【図６Ｄ】
2014531614.tif 000012
【図６Ｅ】
2014531614.tif 000013
【図７】
2014531614.tif 000014
【図８Ａ】
2014531614.tif 000015
【図８Ｂ】
2014531614.tif 000016
【図８Ｃ】
2014531614.tif 000017
【図８Ｄ】
2014531614.tif 000018
【図８Ｅ】
2014531614.tif 000019
【図９】
2014531614.tif 000020
【図１０Ａ】
2014531614.tif 000021
【図１０Ｂ】
2014531614.tif 000022
【図１１Ａ】
2014531614.tif 000023
【図１１Ｂ】
2014531614.tif 000024
【図１１Ｃ】
2014531614.tif 000025
【図１１Ｄ】
2014531614.tif 000026
【図１１Ｅ】
2014531614.tif 000027
【図１１Ｆ】
2014531614.tif 000028
【図１１Ｇ】
2014531614.tif 000029
【図１１Ｈ】
2014531614.tif 000030
【図１１Ｉ】
2014531614.tif 000031
【図１１Ｊ】
2014531614.tif 000032
【図１１Ｋ】
2014531614.tif 000033
【図１１Ｌ】
2014531614.tif 000034
【図１２Ａ】
2014531614.tif 000035
【図１２Ｂ】
2014531614.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月2日(2013.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に配置され、前記基板から離間され、可動層と前記基板との間のギャップの１つの側面を画定する可動層であって、前記ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動である可動層と、
を備え、
前記可動層は、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層は前記ギャップに面し、
前記可動層は、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記基板から離れる方向に湾曲を有するように構成され、
前記ミラー層および前記キャップ層は、引張応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記引張応力は、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きいか、または、前記ミラー層および前記キャップ層は、圧縮応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさは、前記キャップ層の前記圧縮応力の大きさよりも小さい、電気機械システムデバイス。
【請求項２】
前記ミラー層の厚さ寸法が、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ミラー層厚さ寸法が、略１．０倍から略１．２倍の間にわたって前記キャップ層厚さ寸法よりも大きい、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ミラー層厚さ寸法が、略５０Åから略１００Åだけ前記キャップ層厚さ寸法よりも大きい、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ミラー層厚さ寸法が、略２５０Åと略６５０Åとの間であり、前記キャップ層厚さ寸法が、略２００Åと略６００Åとの間である、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスのピクセルの中心の上の前記可動層の一部分が、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記ピクセルの光学活性エリアの上の前記可動層と前記基板との間の平均距離よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍだけ大きく前記基板から変位させられるように、前記可動層が構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ミラー層および前記キャップ層が、実質的に同じ材料から形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
反射層および前記キャップ層のうちの少なくとも１つが、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記誘電体層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記キャップ層が引張応力を有し、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、前記キャップ層の前記引張応力を低減するための切れ目を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記ミラー層が圧縮応力を有し、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさを低減するための切れ目を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記デバイスの光学活性領域の上の前記可動層の最小ギャップ高さと最大ギャップ高さとの間の差が、略３０ｎｍから略１００ｎｍの範囲内である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記基板と前記ギャップとの間に配置された静止電極をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記静止電極および前記可動層の両端間にバイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに備える、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記誘電体層が、第１の誘電体副層と、前記第１の誘電体副層の上に配設された第２の誘電体副層とを含み、前記第１の誘電体副層が、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の誘電体副層の応力よりも大きい応力を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第１の誘電体副層が、前記第２の誘電体副層の応力よりも略＋１０ＭＰａから略＋２００ＭＰａ大きい応力を有する、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第１の誘電体副層の厚さが、略２００Åから略５，０００Åの範囲内であり、前記第２の誘電体副層の厚さが、略２００Åから略５，０００Åの範囲内である、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記電気機械システムデバイスのうちの１つまたは複数を含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、
をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラと、
をさらに備える、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２１】
電気機械システムデバイスにおいて可動層を製造する方法であって、前記可動層は作動位置と緩和位置とを有し、前記方法は、
基板の上に支持構造を形成するステップと、
前記支持構造および前記基板の上に可動層を形成するステップであって、前記可動層を形成するステップは、ミラー層を形成するステップと、前記ミラー層の上に誘電体層を形成するステップと、前記誘電体層の上にキャップ層を形成するステップとを含み、前記ミラー層は、前記基板に面する前記可動層の側面上にある、ステップと、
を含み、
前記可動層を形成するステップは、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記基板から離れる方向に湾曲を有するように、前記可動層を構成するステップを含み、
前記可動層を形成するステップは、前記ミラー層および前記キャップ層が引張応力をそれぞれ有するように、前記ミラー層および前記キャップ層を形成するステップを含み、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記引張応力は、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きいか、または、前記可動層を形成するステップは、前記ミラー層および前記キャップ層が圧縮応力をそれぞれ有するように、前記ミラー層および前記キャップ層を形成するステップを含み、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさは、前記キャップ層の前記圧縮応力の大きさよりも小さい、方法。
【請求項２２】
前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の応力と比較して前記キャップ層の応力を低減するために、前記キャップ層中に切れ目を形成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層の前記構成が前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法で前記ミラー層を形成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ミラー層が、略１．０倍と略１．２倍との間にわたって前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ミラー層の厚さ寸法が、略５０Åから略１００Åだけ前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ミラー層が、略２５０Åと略６５０Åとの間の厚さ寸法を有し、前記キャップ層が、略２００Åと略６００Åとの間の厚さ寸法を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
反射層および前記キャップ層が、実質的に同じ材料から形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
反射層および前記キャップ層のうちの少なくとも１つが、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記誘電体層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記可動層を形成するステップが、圧縮応力を有するように前記ミラー層を形成するステップを含み、前記可動層を形成するステップが、前記可動層が前記緩和位置にあるとき、前記可動層を前記基板から離れる方向に湾曲させるように、前記ミラー層の前記圧縮応力の大きさを低減するために、前記ミラー層中に切れ目を形成するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記可動層を形成する前に前記基板の上に犠牲層を設けるステップと、ギャップを形成するためにエッチャントを使用して前記犠牲層を除去するステップとをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
電気機械システムデバイスであって、
基板と、
前記基板から離間され、可動層と前記基板との間のギャップの１つの側面を画定する可動層とを備え、前記可動層は、前記ギャップ中で作動位置と緩和位置との間で可動であり、前記可動層は、前記デバイスのピクセルの中心の上の前記可動層の一部分が、前記デバイスの光学活性エリアの上の前記可動層と前記基板との間の平均距離よりも略１０ｎｍから略３０ｎｍだけ大きく前記基板から変位させられるように、前記可動層が前記緩和位置にあるときに前記可動層の湾曲を前記基板から離れる方向に向けるための手段を含み、
前記湾曲を向ける手段は、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層は前記基板に面し、前記ミラー層および前記キャップ層は、引張応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記引張応力は、前記キャップ層の前記引張応力よりも大きいか、または、前記湾曲を向ける手段は、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層は前記基板に面し、前記ミラー層および前記キャップ層は、圧縮応力をそれぞれ有し、前記ミラー層の前記圧縮応力は、前記キャップ層の前記圧縮応力よりも小さい、電気機械システムデバイス。
【請求項３３】
前記湾曲を向ける手段が、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記ミラー層が前記基板に面し、前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項３２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３４】
前記ミラー層が、略１．０倍と略１．２倍との間にわたって前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい厚さ寸法を有する、請求項３３に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３５】
前記ミラー層の厚さ寸法が、略５０Åから１００Åだけ前記キャップ層の厚さ寸法よりも大きい、請求項３３に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３６】
前記ミラー層が、略２５０Åと略６５０Åとの間の厚さ寸法を有し、前記キャップ層が、略２００Åと略６００Åとの間の厚さ寸法を有する、請求項３３に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３７】
前記湾曲を向ける手段が、ミラー層と、キャップ層と、前記ミラー層と前記キャップ層との間に配設された誘電体層とを含み、前記キャップ層が、前記可動層が前記基板から離れる方向に湾曲するように、反射層の応力と比較して前記キャップ層の応力を低減するための切れ目を含む、請求項３２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３８】
前記電気機械システムデバイスが、前記基板の上に配設された静止電極をさらに備え、前記可動層が、前記静止電極と前記可動層との間の電圧の印加によって、前記ギャップ中で前記作動位置と前記緩和位置との間で可動である、請求項３２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項３９】
前記湾曲を向ける手段が、第１の層と第２の層とを含み、前記第２の層が、前記基板の反対側の前記第１の層の側面上に配設され、前記第１の層が、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の層の応力よりも大きい応力を有する、請求項３２に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４０】
前記第１の層が、前記可動層の第１の誘電体副層であり、前記第２の層が、前記可動層の第２の誘電体副層である、請求項３９に記載の電気機械システムデバイス。
【請求項４１】
電気機械システムデバイスにおいて可動層を製造する方法であって、
基板の上に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層および前記基板の上に可動層を形成するステップであって、前記可動層を形成するステップは、前記犠牲層の上に第１の層と、前記第１の層の上に第２の層とを形成するステップを含み、前記第１の層は、前記可動層が前記基板に向かって増す応力勾配を有するように、前記第２の層の応力よりも大きい応力を有する、ステップと、
を含み、
前記犠牲層を除去するステップをさらに含み、前記可動層は、前記応力勾配に基づいて、前記犠牲層が除去され、かつ前記可動層が緩和位置にあるときに、前記基板から離れる方向に湾曲するように構成される、方法。
【請求項４２】
前記第１の層が、前記可動層の第１の誘電体副層であり、前記第２の層が、前記可動層の第２の誘電体副層である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記可動層を形成するステップが、前記第２の誘電体副層の上に第３の誘電体副層を形成するステップをさらに含み、前記第３の誘電体副層が、前記第２の誘電体副層の前記応力よりも小さい応力を有する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記可動層を形成するステップが、前記第１の層を形成する前のミラー層を形成するステップと、前記第２の層を形成した後のキャップ層を形成するステップとをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の層がミラー層であり、前記第２の層がキャップ層である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の層が、金属層および誘電体層のうちの一方であり、前記第２の層が、前記金属層および前記誘電体層のうちの他方である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記可動層を形成するステップが、前記第１の層と前記第２の層との間に第３の層を形成するステップをさらに含み、前記第３の層が、前記第２の層の前記応力よりも大きいが前記第１の層の前記応力よりも小さい応力を有する、請求項４１に記載の方法。
【国際調査報告】
2014531614.tif 000037
2014531614.tif 000038
2014531614.tif 000039