(57)【要約】【課題】複数のマイクロメカニカルデバイスを備えた装置、ならびに装置における複数のマイクロメカニカルデバイスを駆動する方法を提供すること。【解決手段】複数のマイクロメカニカルデバイスと、第１の電気回路と、第２の電気回路とを備えた装置。各マイクロメカニカルデバイスは、基板上の第１の構造部分と、第１の構造部分に接続された第２の構造部分であって、第２の構造部分は、導電性部分を備えており、電圧パルスとバイアス電圧とに応答して、運動するように構成されている、第２の構造部分と、基板上の電極であって、第２の構造部分の導電性部分の下にある、電極とを備えている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロメカニカルデバイスであって、各マイクロメカニカルデバイスは、
基板上の第１の構造部分と、
該第１の構造部分に接続された第２の構造部分であって、該第２の構造部分は、導電性部分を備えており、電圧パルスとバイアス電圧とに応答して、運動するように構成されている、第２の構造部分と、
該基板上の電極であって、該電極は、該第２の構造部分の該導電性部分の下にある、電極と
を備えている、複数のマイクロメカニカルデバイスと、
第１の電気回路であって、該第１の電気回路は、該複数のマイクロメカニカルデバイスの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第２の構造部分のうちのいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加するように構成されている、第１の電気回路と、
第２の電気回路であって、該第２の電気回路は、該複数のマイクロメカニカルデバイスに該バイアス電圧を印加するように構成されており、該バイアス電圧は、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第２の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に印加される、第２の電圧回路と
を備えた装置であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、該バイアス電圧に関連して該第２の構造部分を運動させるために必要な該電圧パルスの最小の電圧であり、該バイアス電圧と該パルス振幅を有している該電圧パルスとは、異なる該閾値振幅のうちの高い方の該閾値振幅を有している該マイクロメカニカルデバイスの該第２の構造部分を運動させることが可能である、装置。
【請求項２】
前記パルス振幅は、前記高い方の閾値電圧と該高い方の閾値電圧よりも１０Ｖまたは５０％高い電圧との間に存在するように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の電気回路は、前記第２の構造部分の前記導電性部分に前記バイアス電圧を印加するように構成されており、前記第２の電気回路は、前記少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける前記電極に前記電圧パルスを印加するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の電気回路は、前記電極に前記バイアス電圧を印加するように構成されており、前記第２の電気回路は、前記少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける前記第２の構造部分の前記導電性部分に前記電圧パルスを印加するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記バイアス電圧は、第１の電気的極性を有しており、前記電圧パルスは、該第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記バイアス電圧は、複数の前記電圧パルスを含む持続時間を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の構造部分は、反射性の上表面を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
装置における複数のマイクロメカニカルデバイスを駆動する方法であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
該複数のマイクロメカニカルデバイスにバイアス電圧を印加するステップであって、該バイアス電圧は、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に印加される、ステップと
を包含する方法であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、該バイアス電圧に関連して該第１の構造部分を運動させるために必要な該電圧パルスの最小の電圧であり、該バイアス電圧と該パルス電圧を有している該電圧パルスとは、異なる該閾値振幅のうちの高い方の該閾値振幅を有している該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分を運動させることが可能である、方法。
【請求項９】
前記パルス振幅は、前記高い方の閾値電圧と該高い方の閾値電圧よりも１０Ｖまたは５０％高い電圧との間に存在するように選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記バイアス電圧は、第１の極性を有しており、前記電圧パルスは、該第１の極性とは反対の第２の極性を有している、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の構造部分は、反射性の上表面を備えている、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするバイアス電圧を選択する方法であって、
少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、電圧パルスを印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
バイアス電圧を印加するステップであって、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該マイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に該バイアス電圧を印加する、ステップと、
該バイアス電圧を変動させ、該マイクロメカニカルデバイスの閾値バイアス電圧を決定するステップであって、該閾値バイアス電圧は、印加された該電圧パルスに関連して該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分の運動を引き起こす最小のバイアス電圧である、ステップと、
該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、該変動させるステップを繰り返し、該アレイにおける該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、閾値バイアス電圧を決定するステップと、
該バイアス電圧のアドレッシング電圧を選択するステップであって、該アドレッシング電圧は、該マイクロメカニカルデバイスに対する該閾値バイアス電圧のうちの最大の閾値バイアス電圧とほぼ等しいか、あるいは該最大の閾値バイアス電圧よりも所定の値だけ上に存在する、ステップと
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記アドレッシング電圧は、前記閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲内に存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記所定の値は、前記最大の閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、３０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖだけ上に存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記バイアス電圧は、前記第１の構造部分に印加され、前記電圧パルスは、前記電極に印加される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記バイアス電圧は、前記電極に印加され、前記電圧パルスは、前記第１の構造部分に印加される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記バイアス電圧は、第１の極性を有しており、前記電圧パルスは、該第１の極性とは反対の第２の極性を有している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の構造部分は、反射性の上表面を備えている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするための電圧パルスの振幅を選択する方法であって、
マイクロメカニカルデバイスの該アレイの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、バイアス電圧を印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
電圧パルスを印加するステップであって、該バイアス電圧を印加するステップにおいて、該マイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該バイアス電圧が印加されていない方に該電圧パルスを印加する、ステップと、
該電圧パルスの振幅を変動させ、該電圧パルスの閾値振幅を決定するステップであって、該閾値振幅は、印加された該バイアス電圧に関連して該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分の少なくとも一部分の運動を引き起こす該電圧パルスの最小の電圧である、ステップと、
該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、変動させるステップを繰り返し、該アレイにおける各マイクロメカニカルデバイスに対して、該電圧パルスの閾値振幅を決定するステップと、
該電圧パルスのアドレッシング振幅を選択するステップであって、該アドレッシング振幅は、該マイクロメカニカルデバイスに対する該電圧パルスのうちの最大の閾値振幅よりも上の所定の値である、ステップと
を包含する、方法。
【請求項２０】
前記アドレッシング振幅は、前記閾値振幅の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲内に存在する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定の値は、前記電圧パルスの前記最大の閾値振幅の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖだけ上に存在する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロメカニカルデバイス（「ＭＥＭＳ」）に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロミラーは、マイクロメカニカルデバイスである。マイクロミラーは、異なる位置に傾斜し得るミラープレートを含み得る。ミラープレートの傾斜運動は、ミラープレートとミラープレートの下の基板の上の電極との間の電位差によって生成され得る静電気力によって駆動され得る。ミラープレートは、「オン」位置および「オフ」位置に傾斜され得る。「オン」位置において、ミラープレートは、表示画像の画像ピクセルを生成するように入射光を配向し得る。「オフ」位置において、ミラープレートは、入射光を表示画像から離れるように配向し得る。ミラープレートは、適切に定義された位置に、機械的停止部によって停止され得る。空間的光変調器（ＳＬＭ）は、マイクロミラーのアレイを含み得、マイクロミラーのアレイは、入射光を投影して表示画像内の画像ピクセルを生成するように、選択的に傾斜され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（概要）
１つの一般的な局面において、本明細書は、複数のマイクロメカニカルデバイスを含んでいる装置に関連し、その各々は、基板上の第１の構造部分と、第１の構造部分と関連する第２の構造部分とを含んでいる。第２の構造部分は、導電性部分を備えており、第２の構造部分は、電圧パルスとバイアス電圧とに応答して運動するように構成されている。電極は、基板上にあり、かつ第２の構造部分の導電性部分の下にある。装置はまた、第１の電気回路であって、複数のマイクロメカニカルデバイスの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第２の構造部分のうちのいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加するように構成されている、第１の電気回路と、第２の電気回路であって、複数のマイクロメカニカルデバイスにバイアス電圧を印加するように構成されている、第２の電気回路とを含んでいる。バイアス電圧は、電圧パルスを印加するステップにおいて、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第２の構造部分のうちの電圧パルスが印加されていない方に印加される。複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、異なる閾値振幅のうちの高い方の閾値振幅を有しているマイクロメカニカルデバイスの第２の構造部分を運動させることが可能なパルス振幅を有している電圧パルスの最小の電圧である。
【０００４】
別の一般的な局面において、本明細書は、装置における複数のマイクロメカニカルデバイスを駆動する方法に関する。上記方法は、複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加することを含んでいる。第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、上記電極は、第１の構造部分の下で基板上に存在している。バイアス電圧が、複数のマイクロメカニカルデバイスに印加され、バイアス電圧は、電圧パルスを印加するステップにおいて、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちの電圧パルスが印加されていない方に印加される。複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、バイアス電圧に関連して第１の構造部分を運動させるために必要な電圧パルスの最小の電圧である。バイアス電圧とパルス振幅を有している電圧パルスとは、異なる閾値振幅のうちの高いほうの閾値振幅を有しているマイクロメカニカルデバイスの第１の構造部分を運動させることが可能である。
【０００５】
別の一般的な局面において、本明細書は、マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするバイアス電圧を選択する方法に関する。上記方法は、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、電圧パルスを印加することを含んでおり、第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、電極は、第１の構造部分の下で基板上に存在している。バイアス電圧は、電圧パルスを印加するステップにおいて、マイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちの電圧パルスが印加されていない方に印加される。バイアス電圧は、マイクロメカニカルデバイスの閾値バイアス電圧を決定するために、変動され、閾値バイアス電圧は、印加された電圧パルスに関連してマイクロメカニカルデバイスの第１の構造部分の運動を引き起こす最小のバイアス電圧である。変動させるステップは、アレイにおけるマイクロメカニカルデバイスの各々に対する閾値バイアス電圧を決定するために、マイクロメカニカルデバイスの各々に対して繰り返される。バイアス電圧のアドレッシング電圧は、上記アドレッシング電圧が、マイクロメカニカルデバイスに対する閾値バイアス電圧のうちの最大の閾値バイアス電圧とほぼ等しいか、あるいは最大の閾値バイアス電圧よりも所定の値だけ上に存在するように、選択される。
【０００６】
別の一般的な局面において、本明細書は、マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするための電圧パルスの振幅を選択する方法に関する。上記方法は、マイクロメカニカルデバイスのアレイの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、バイアス電圧を印加することを含んでおり、第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、電極は、第１の構造部分の下で基板上に存在している。電圧パルスは、バイアス電圧を印加するステップにおいて、マイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのバイアス電圧が印加されていない方に印加される。電圧パルスの振幅は、電圧パルスの閾値振幅を決定するために、変動され、閾値振幅は、印加されたバイアス電圧に関連してマイクロメカニカルデバイスの第１の構造部分の少なくとも一部分の運動を引き起こす電圧パルスの最小の電圧である。変動させるステップは、アレイにおける各マイクロメカニカルデバイスに対する電圧パルスの閾値振幅を決定するために、マイクロメカニカルデバイスの各々に対して繰り返される。アドレッシング振幅は、マイクロメカニカルデバイスに対する電圧パルスのうちの最大の閾値振幅とほぼ等しいか、あるいは最大の閾値振幅よりも所定の値だけ上に存在するように、選択される。
【０００７】
システムの実装は、以下の１つ以上を含み得る。電圧パルスの電圧は、異なる閾値電圧のうちの高い方の閾値電圧とほぼ等しいか、あるいは高い方の閾値電圧よりも０．１Ｖまたは５％だけ高く選択され得る。第１の電気回路は、第２の構造部分の導電性部分にバイアス電圧を印加するように構成され得、第２の電気回路は、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける電極に電圧パルスを印加するように構成され得る。第１の電気回路は、電極にバイアス電圧を印加するように構成され得、第２の電気回路は、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける第２の構造の導電性部分に、電圧パルスを印加するように構成され得る。バイアス電圧は、第１の電気的極性を有し得、電圧パルスは、第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有し得る。バイアス電圧と電圧パルスの少なくとも一部分とは、同じ電気的極性を有し得る。バイアス電圧は、複数の電圧パルスを含む持続時間を有し得る。装置はさらに、少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける第２の構造部分の運動を停止させるために、第２の構造部分に接触するように構成された機械的停止部を含み得る。第２の構造部分は、反射性の上表面を含み得る。装置はさらに、第１の電気回路および第２の電気回路に接続されたメモリデバイスを含み得、メモリデバイスは、バイアス電圧と電圧パルスの振幅とを格納するように構成されている。所定の値は、最大の閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖだけ上に存在し得る。アドレッシング電圧は、閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲に存在し得る。アドレッシング振幅は、閾値振幅の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲に存在し得る。マイクロメカニカルデバイスは、アレイにおける全てのマイクロメカニカルデバイスを含み得る。バイアス電圧は、第１の構造部分に印加され得、電圧パルスは、電極に印加され得る。バイアス電圧は、電極に印加され得、電圧パルスは、第１の構造部分に印加され得る。バイアス電圧は、第１の極性を有し得、電圧パルスは、第１の極性とは反対の第２の極性を有し得る。あるいは、バイアス電圧および電圧パルスは、同じ極性を有し得る。第１の構造部分は、下部の導電性の表面を含み得る。第１の構造部分は、反射性の上表面を含み得る。
【０００８】
実装は、以下の１つ以上の利点を含み得る。バイアス電圧が、マイクロメカニカルデバイスに提供され得、その結果、マイクロメカニカルデバイスは、バイアス電圧の不在下で要求される電圧パルスよりも小さな振幅を有している電圧パルスによって駆動され得る。様々なタイプの回路が、デバイスと共に用いられ得る。加えて、電圧パルスを駆動するための回路は、単純化され得る。空間的光変調器のマイクロミラーの各々における傾斜可能なマイクロミラープレートは、ミラープレートと基板上の電極との間の電位差によって生成された静電気力によって傾斜され得る。バイアス電圧をミラープレートに印加することにより、ミラープレートを傾斜させるために印加された電圧パルスは、バイアス電圧の不在下でのピーク電圧よりも、低いピーク電圧を有し得る。このようにして、電圧パルスを駆動するための回路は、単純化され得る。
【０００９】
本明細書は、複数の実施形態に関連して、特に示され、記載されているが、当業者は、本明細書の精神および範囲から逸れることなしに、形態および詳細に関する様々な変更がなされ得ることを理解し得る。
【００１０】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１１】
（項目１）  
複数のマイクロメカニカルデバイスであって、各マイクロメカニカルデバイスは、
基板上の第１の構造部分と、
該第１の構造部分に接続された第２の構造部分であって、該第２の構造部分は、導電性部分を備えており、電圧パルスとバイアス電圧とに応答して、運動するように構成されている、第２の構造部分と、
該基板上の電極であって、該電極は、該第２の構造部分の該導電性部分の下にある、電極と
を備えている、複数のマイクロメカニカルデバイスと、
第１の電気回路であって、該第１の電気回路は、該複数のマイクロメカニカルデバイスの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第２の構造部分のうちのいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加するように構成されている、第１の電気回路と、
第２の電気回路であって、該第２の電気回路は、該複数のマイクロメカニカルデバイスに該バイアス電圧を印加するように構成されており、該バイアス電圧は、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第２の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に印加される、第２の電圧回路と
を備えた装置であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、該バイアス電圧に関連して該第２の構造部分を運動させるために必要な該電圧パルスの最小の電圧であり、該バイアス電圧と該パルス振幅を有している該電圧パルスとは、異なる該閾値振幅のうちの高い方の該閾値振幅を有している該マイクロメカニカルデバイスの該第２の構造部分を運動させることが可能である、装置。
【００１２】
（項目２）  
上記パルス振幅は、上記高い方の閾値電圧と該高い方の閾値電圧よりも１０Ｖまたは５０％高い電圧との間に存在するように選択される、項目１に記載の装置。
【００１３】
（項目３）  
上記第１の電気回路は、上記第２の構造部分の上記導電性部分に上記バイアス電圧を印加するように構成されており、上記第２の電気回路は、上記少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける上記電極に上記電圧パルスを印加するように構成されている、項目１に記載の装置。
【００１４】
（項目４）  
上記第１の電気回路は、上記電極に上記バイアス電圧を印加するように構成されており、上記第２の電気回路は、上記少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスにおける上記第２の構造部分の上記導電性部分に上記電圧パルスを印加するように構成されている、項目１に記載の装置。
【００１５】
（項目５）  
上記バイアス電圧は、第１の電気的極性を有しており、上記電圧パルスは、該第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有している、項目１に記載の装置。
【００１６】
（項目６）  
上記バイアス電圧は、複数の上記電圧パルスを含む持続時間を有している、項目１に記載の装置。
【００１７】
（項目７）  
上記第２の構造部分は、反射性の上表面を備えている、項目１に記載の装置。
【００１８】
（項目８）  
装置における複数のマイクロメカニカルデバイスを駆動する方法であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、パルス振幅を有している電圧パルスを印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
該複数のマイクロメカニカルデバイスにバイアス電圧を印加するステップであって、該バイアス電圧は、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に印加される、ステップと
を包含する方法であって、
該複数のマイクロメカニカルデバイスのうちの少なくとも２つのマイクロメカニカルデバイスは、異なる閾値振幅を有しており、各閾値振幅は、該バイアス電圧に関連して該第１の構造部分を運動させるために必要な該電圧パルスの最小の電圧であり、該バイアス電圧と該パルス電圧を有している該電圧パルスとは、異なる該閾値振幅のうちの高い方の該閾値振幅を有している該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分を運動させることが可能である、方法。
【００１９】
（項目９）  
上記パルス振幅は、上記高い方の閾値電圧と該高い方の閾値電圧よりも１０Ｖまたは５０％高い電圧との間に存在するように選択される、項目８に記載の方法。
【００２０】
（項目１０）  
上記バイアス電圧は、第１の極性を有しており、上記電圧パルスは、該第１の極性とは反対の第２の極性を有している、項目８に記載の方法。
【００２１】
（項目１１）  
上記第１の構造部分は、反射性の上表面を備えている、項目８に記載の方法。
【００２２】
（項目１２）  
マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするバイアス電圧を選択する方法であって、
少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、電圧パルスを印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
バイアス電圧を印加するステップであって、該電圧パルスを印加するステップにおいて、該マイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該電圧パルスが印加されていない方に該バイアス電圧を印加する、ステップと、
該バイアス電圧を変動させ、該マイクロメカニカルデバイスの閾値バイアス電圧を決定するステップであって、該閾値バイアス電圧は、印加された該電圧パルスに関連して該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分の運動を引き起こす最小のバイアス電圧である、ステップと、
該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、該変動させるステップを繰り返し、該アレイにおける該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、閾値バイアス電圧を決定するステップと、
該バイアス電圧のアドレッシング電圧を選択するステップであって、該アドレッシング電圧は、該マイクロメカニカルデバイスに対する該閾値バイアス電圧のうちの最大の閾値バイアス電圧とほぼ等しいか、あるいは該最大の閾値バイアス電圧よりも所定の値だけ上に存在する、ステップと
を包含する、方法。
【００２３】
（項目１３）  
上記アドレッシング電圧は、上記閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲内に存在する、項目１２に記載の方法。
【００２４】
（項目１４）  
上記所定の値は、上記最大の閾値バイアス電圧の１％、５％、１０％、２０％、３０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖだけ上に存在する、項目１２に記載の方法。
【００２５】
（項目１５）  
上記バイアス電圧は、上記第１の構造部分に印加され、上記電圧パルスは、上記電極に印加される、項目１２に記載の方法。
【００２６】
（項目１６）  
上記バイアス電圧は、上記電極に印加され、上記電圧パルスは、上記第１の構造部分に印加される、項目１２に記載の方法。
【００２７】
（項目１７）  
上記バイアス電圧は、第１の極性を有しており、上記電圧パルスは、該第１の極性とは反対の第２の極性を有している、項目１２に記載の方法。
【００２８】
（項目１８）  
上記第１の構造部分は、反射性の上表面を備えている、項目１２に記載の方法。
【００２９】
（項目１９）  
マイクロメカニカルデバイスのアレイにアドレスするための電圧パルスの振幅を選択する方法であって、
マイクロメカニカルデバイスの該アレイの少なくとも１つのマイクロメカニカルデバイスの電極または第１の構造部分のうちのいずれか一方に、バイアス電圧を印加するステップであって、該第１の構造部分は、基板上の第２の構造部分に接続されており、該電極は、該第１の構造部分の下で該基板上に存在している、ステップと、
電圧パルスを印加するステップであって、該バイアス電圧を印加するステップにおいて、該マイクロメカニカルデバイスの該電極または該第１の構造部分のうちの該バイアス電圧が印加されていない方に該電圧パルスを印加する、ステップと、
該電圧パルスの振幅を変動させ、該電圧パルスの閾値振幅を決定するステップであって、該閾値振幅は、印加された該バイアス電圧に関連して該マイクロメカニカルデバイスの該第１の構造部分の少なくとも一部分の運動を引き起こす該電圧パルスの最小の電圧である、ステップと、
該マイクロメカニカルデバイスの各々に対して、変動させるステップを繰り返し、該アレイにおける各マイクロメカニカルデバイスに対して、該電圧パルスの閾値振幅を決定するステップと、
該電圧パルスのアドレッシング振幅を選択するステップであって、該アドレッシング振幅は、該マイクロメカニカルデバイスに対する該電圧パルスのうちの最大の閾値振幅よりも上の所定の値である、ステップと
を包含する、方法。
【００３０】
（項目２０）  
上記アドレッシング振幅は、上記閾値振幅の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖの範囲内に存在する、項目１９に記載の方法。
【００３１】
（項目２１）  
上記所定の値は、上記電圧パルスの上記最大の閾値振幅の１％、５％、１０％、２０％、４０％、５０％、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、または１５Ｖだけ上に存在する、項目１９に記載の方法。
【００３２】
（摘要）
装置内の複数のＭＥＭＳデバイスを駆動する方法が記載されている。電圧パルスが、ＭＥＭＳデバイスの電極または構造部分に印加される。電極は、構造部分の下の基板上に存在し得る。複数のＭＥＭＳデバイスのうちの少なくとも２つのＭＥＭＳデバイスは、異なる閾値電圧を有しており、閾値電圧は、構造部分を運動させるために必要な最小電圧である。バイアス電圧が、ＭＥＭＳデバイスの電極または構造部分のうちの電圧パルスが印加されていない方に印加される。バイアス電圧および電圧パルスは、異なる閾値電圧のうちの高い方の閾値電圧を有しているＭＥＭＳデバイスの構造部分を運動させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（詳細な説明）
図１は、複数の低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂを備えた装置１００の接続図を示している。低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂは、導電性のワードラインＮ１、複数の導電性のビットラインＭ１およびＭｉ、およびバイアス回路１２０によってアドレスおよび駆動され得る。メモリ１３０は、バイアス電圧の値、低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂにアドレスするための電圧パルスの振幅および持続時間の値を格納し得る。メモリ１３０は、バイアス回路１２０ならびに装置１００内のその他のアドレッシング電子回路または制御電子回路に接続されている。メモリ１３０は、分離型のデバイスであるか、あるいは集積デバイスのコンポーネントであり得、該集積デバイスまた、バイアス回路１２０ならびに装置１００内のその他のアドレッシング電子回路または制御電子回路を含んでいる。低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂは、複数の行および列を有する行列に配置され得る。低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂは、電気的相互接続１１１Ａ〜１１１Ｂを介してワードラインＮ１に接続されている。各低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ〜１１０Ｂはまた、電気的相互接続１１２Ａ〜１１２Ｂによって、それぞれ少なくとも１つのビットラインＭ１またはＭｉに接続されている。
【００３４】
図２Ａは、低電圧ＭＥＭＳデバイスのうちの１つ、例えばデバイス１００Ａに対する例示的なデバイスの断面図を示している（例えばデバイス１１０Ｂのような行列内のその他のデバイスは、同様に構成され得る）。低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａは、基板１２０Ａ、支柱１１３Ａ、カンチレバー１１４Ａ、ならびに基板１２０Ａ上の電極１１５Ａを含んでいる。電極１１５Ａは、図２Ｂに示されているように、カンチレバー１１４Ａが電極１１５Ａに向けて屈曲させられたときに、電極１１５Ａがカンチレバー１１４Ａの下表面の近くに居続けることができるように、複数のステップ（図示されず）を含み得る。低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａはまた、基板１２０Ａ上に機械的停止部１１６Ａをも含んでいる。機械的停止部１１６Ａは、カンチレバー１１４Ａの下表面に向けて上方向を指す細長い形状を有し得る。カンチレバー１１４Ａは、機械的停止部１１６Ａの上のチップ１１９Ａを含み得る。カンチレバー１１４Ａは、反射性の上表面１１７Ａを含み得る。
【００３５】
支柱１１３Ａおよび機械的停止部１１６Ａは、導電性である。一部の実施形態において、支柱１１３Ａおよび機械的停止部１１６Ａは、相互接続１１１Ａを介してワードラインＮ１に電気的に接続されている。カンチレバー１１４Ａの少なくとも一部分は、導電性であり、支柱１１３Ａと接続されている。したがって、機械的停止部１１６Ａは、カンチレバー１１４Ａの導電性部分と同じ電位に維持され得る。電極１１５Ａは、相互接続１１２Ａを介してビットラインＭ１に電気的に接続されている。
【００３６】
図２Ｂは、低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａの断面図を示している。正のバイアス電圧が、ワードラインＮ１から、電気的相互接続１１１Ａを介して、カンチレバー１１４Ａおよび機械的停止部１１６Ａに印加される。負の電圧パルスが、ビットラインＭ１から、電気的相互接続１１２Ａを介して、電極１１５Ａに印加される。電圧パルスのピーク電圧の大きさはまた、「アドレッシング電圧」とも呼称され得る。例えば、バイアス電圧は、＋１０Ｖであり得る。負の電圧パルスのピーク電圧は、−１０Ｖであり得る。カンチレバー１１４Ａと電極１１５Ａとの間の反対の電位は、カンチレバー１１４Ａと電極１１５Ａとの間の静電引力によって生成し、カンチレバー１１４Ａを電極１１５Ａに向けて屈曲させ得る。カンチレバー１１４Ａの下方向の運動は、チップ１１９Ａが機械的停止部１１６Ａの上部チップと接触するときに停止される。チップ１１９Ａは、静電気力の下でわずかに屈曲され得る。電圧信号が低減されるかまたは除去された後に、復元力が、カンチレバー１１４Ａを機械的停止部１１６Ａから容易に分離し得る。上述のように、機械的停止部１１６Ａは、カンチレバー１１４Ａと同じ電位に維持されるので、カンチレバー１１４Ａの電位は、カンチレバー１１４Ａが機械的停止部１１６Ａと接触するときに、変化しない。
【００３７】
機械的停止部１１６Ａは、カンチレバー１１４Ａを最大かつ正確に定義された角度に停止させ得る。カンチレバー１１４Ａの偏向角「Φ」は、カンチレバー１１４Ａが機械的停止部１１６Ａによって停止されるとき、すなわち、カンチレバー１１４Ａおよび機械的停止部１１６が互いに接触するときに、最大に達する。カンチレバーが光を特定の位置に偏向させるように用いられるときに、正確な偏向の角度が所望され得る。入射光は、反射性の上表面１１７Ａによって反射され得る。反射された光の方向は、カンチレバー１１４Ａがその向きを変化させるに伴い、変動し得る。例えば、入射光は、カンチレバー１１４Ａが機械的停止部１１６Ａによって最大の偏向角に停止されるときに、１つの方向に偏向され得る。入射光は、カンチレバー１１４Ａが静止状態または実質的に水平方向にあるときに、別の方向に偏向され得る。
【００３８】
相互接続１１１Ａに印加されるバイアス電圧の極性と電気的相互接続１１２Ａに印加される電圧パルスの極性とは、変化され得るということに留意されたい。例えば、電気的相互接続１１１Ａに印加されるバイアス電圧は、−１０Ｖであり得る。電気的相互接続１１２Ａに印加される電圧は、＋１０Ｖのピーク電圧であり得る。加えて、バイアス電圧の極性と同じ極性を有する電圧パルスが印加され得、機械的停止部１１６Ａから離すように、カンチレバー１１４Ａを押しやり得る。
【００３９】
図３は、バイアス電圧の不在下で、電圧パルスの振幅の関数として、低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ（または１１０Ｂ）の偏向角「Φ」の典型的な応答を示している。電圧パルスの振幅が増加されるに伴い、カンチレバー１１４Ａは、電極１１５Ａに向けた、増加された静電引力を受ける。偏向角は、最初は、応答曲線２０５に沿って増加する。電圧パルスの振幅が、電圧パルスの閾値振幅Ｖ０（すなわち、作動を引き起こす最小振幅）に到達すると、偏向角は、カンチレバー１１４Ａが機械的停止部１１６Ａに接触するときの最大偏向角Φｍａｘに偏向角が到達するまで、急な応答曲線２１０に沿って増加を開始する。電圧パルスの振幅が低減されると、カンチレバー１１４Ａは、機械的停止部１１６Ａに対する静止摩擦が原因で偏向角が応答曲線２０５まで低減する前は、最初は最大偏向角Φｍａｘに留まり得る。
【００４０】
図４は、異なるバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３、Ｖｂｉａｓ４において、アドレッシング電圧の関数として、カンチレバー１１４Ａの偏向角「Φ」を示している。ここに、Ｖｂｉａｓ１＞Ｖｂｉａｓ２＞Ｖｂｉａｓ３＞Ｖｂｉａｓ４である。バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３、Ｖｂｉａｓ４の各々に対し、偏向角「Φ」は、最初は、偏向応答曲線２０５にしたがって、アドレッシング電圧の関数として、低速度で増加する。バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１に対し、アドレッシング電圧が作動アドレッシング電圧Ｖ１を超えるときに、アドレッシング電圧の関数としての偏向角「Φ」の変化率は、より急に増加する応答曲線２１０Ｄにしたがう。同様に、アドレッシング電圧が、作動アドレッシング電圧Ｖ２〜Ｖ４のそれぞれを超えるときに、偏向角「Φ」の変化率は、より急に増加する偏向応答曲線２１０Ａ〜２１０Ｃのそれぞれに切り替わる。すなわち、バイアス電圧が高くなると、カンチレバーを急に偏向させるのに必要な作動アドレッシング電圧が低くなる。例えば、Ｖ１〜Ｖ４の中では、最大のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１に対する作動アドレッシング電圧Ｖ１が最も低い。言い換えると、高いバイアス電圧でカンチレバー１１４Ａを作動させるために、小さな振幅の電圧パルスが取られる。
【００４１】
図５は、バイアス電圧に対する作動アドレッシング電圧の依存性を示している。作動アドレッシング電圧は、低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａを作動させるのに必要な作動アドレッシング電圧である。作動アドレッシング電圧Ｖ０は、図３に示されるような、バイアス電圧が一切印加されていない状況に対応している。作動アドレッシング電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４は、バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３、およびＶｂｉａｓ４が、カンチレバー１１４Ａおよび機械的停止部１１６Ａに印加される状況にそれぞれ対応している。上述のように、作動アドレッシング電圧は、バイアス電圧の関数として減少する。低減された作動アドレス電圧は、カンチレバー１１４Ａを作動させるために印加されることが必要な電気的パルスのピーク電圧を低下させ得、このことは、アドレッシング電圧パルスを生成する駆動回路の必要条件とコストとを低下させ得る。
【００４２】
図６は、装置１００の低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａの別の実装の断面図を示している。図２Ａにおける構成とは対照的に、電極１１５Ａは、相互接続１１１Ａを介してワードラインＮ１に電気的に接続されている。支柱１１３Ａおよび機械的停止部１１６Ａは、電気的相互接続１１２Ａを介してビットラインＭ１に電気的に接続されている。機械的停止部１１６Ａは、カンチレバー１１４Ａの導電性部分と実質的に同じ電位に維持されるので、カンチレバー１１４Ａの電位は、カンチレバー１１４Ａが屈曲して機械的停止部１１６Ａと接触するときに、維持され得る。
【００４３】
図７は、装置１００内の低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａに適切なアクティブ低電圧ＭＥＭＳデバイスを示している。増幅器１１８は、電気的相互接続１１２Ａから低電圧の電圧信号（例えば、−２．５Ｖの電圧パルス）を受信し、増幅された電圧信号（例えば、−１０Ｖの電圧パルス）を電極１１５Ａに送信し得る。増幅器１１８は、１つ以上のトランジスタを含み得る。アクティブ低電圧ＭＥＭＳデバイスの利点は、装置１００内のビットラインＭ１〜Ｍｉに低電圧信号が印加され得るという点である。低電圧ＭＥＭＳデバイスは、高い応答速度で駆動され得る。なぜならば、低電圧ＭＥＭＳデバイスは、通常、電気的デバイスにおいて低電圧にするためには、同じ電気的デバイスにおいて高電圧にするよりも、短い時間しか要さないからである。さらに、低電圧信号はまた、駆動電圧信号によって生成されるビットラインＭ１またはＭｉの間の電子的な干渉を低減させ得る。
【００４４】
別の局面において、バイアス回路１２０によって生成されたバイアス電圧は、低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ、１１０Ｂにおける変動性を補償するために選択され得る。ＭＥＭＳデバイスの特性における変動性は、装置に固有のものである。例えば、変動性は、装置内のＭＥＭＳデバイスの製造の際の一様ではない処理条件によって引き起こされ得る。図８Ａは、バイアス電圧の不在下で、装置１００内のＭＥＭＳデバイス１１０Ａおよび１１０Ｂの作動アドレッシング電圧Ｖ０が、ＶｍａｘとＶｍｉｎによって定義される範囲において変動し得るということを示している。実際の装置において、変動性の範囲は、アドレッシング作動電圧の絶対値のうちの僅かな部分であり得る。例えば、Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎは、装置１００内の平均の作動アドレッシング電圧の５％〜１０％であり得る。言い換えると、装置１００内の低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ，１１０Ｂを作動させるためには、僅かに異なる作動アドレッシング電圧が取られ得る。
【００４５】
装置１００内の低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ、１１０Ｂが、ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ，１１０Ｂの特性における変動性に関わらず、作動電圧信号によって適切にアドレスおよび作動され得るように、バイアス電圧が選択されるべきである。装置１００内の全てのＭＥＭＳデバイスに対するアドレッシング電圧は、最大作動アドレッシング電圧Ｖｍａｘを必要とするＭＥＭＳデバイスを作動させるように選択され得る。
【００４６】
図８Ｂは、装置１００内のＭＥＭＳデバイスを作動させるのに必要なバイアス電圧を示している。複数の曲線８１１〜８１３の各々は、各低電圧ＭＥＭＳデバイス１１０Ａ、１１０Ｂのバイアス電圧に対する作動アドレッシング電圧の依存性を示している。曲線８１１は、ゼロバイアスで最大の作動アドレッシング電圧を要求する低電圧ＭＥＭＳデバイスに対応している。曲線８１３は、ゼロバイアスで最小の作動アドレッシング電圧を要求する低電圧ＭＥＭＳデバイスに対応している。上述のように、バイアス回路１２０に対するバイアス電圧は、曲線８１１を用いて選択されるべきである。例えば、アドレッシング信号に対する作動アドレッシング電圧がＶｓｅｌｅｃｔに設定される場合、バイアス電圧は、Ｖｂｉａｓ＿ｓｅｌｅｃｔよりも所定の値（例えば、０．１Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、７Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１５Ｖ）だけ上に選択され、使用中のＭＥＭＳデバイス１１０Ａ、１１０Ｂの作動特性におけるドリフトに対し、安全マージンを提供する。バイアス回路１２０に対するバイアス電圧はまた、Ｖｂｉａｓ＿ｓｅｌｅｃｔよりも所定の割合、例えば約１％、５％、または１０％だけ上に選択され得る。
【００４７】
同様に、最適なアドレッシング電圧は、曲線８１１を用いることにより、固定バイアス電圧で選択され得る。例えば、バイアス電圧がＶｂｉａｓ＿ｓｅｌｅｃｔに設定される場合、装置１００に対する最適なアドレッシング電圧は、ＶｓｅｌｅｃｔまたはＶｓｅｌｅｃｔよりも上の所定の値に選択され得る。
【００４８】
選択されたバイアス電圧と電圧パルスに対する振幅とは、メモリ１３０に格納され得る。選択されたバイアス電圧の値と電圧パルスの振幅とは、メモリ１３０から、これらの値を用いて装置１００が動作することを可能にするフィールドに取り出され得る。最適なバイアス電圧と電圧パルスの閾値振幅との選択および設定は、デバイスの較正の一部分として、工場または現場で行われ得る。
【００４９】
図９は、複数の低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂを備えた空間的光変調器３００の接続図を示している。各低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂは、電気的相互接続３１１Ａ〜３１１Ｂを介してワードラインＮ１に接続されている。各低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂはまた、電気的相互接続３１２Ａ〜３１２Ｂならびに電気的相互接続３１３Ａ〜３１３Ｂを介することにより、２つのビットラインＭ１およびＭ２、あるいは２つのビットラインＭｉおよびＭｉ＋１にそれぞれ接続されているので、低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂは、時計回りおよび反時計回りの、軸回りの静電気力によって、傾斜され得る。空間的光変調器３００はまた、ワードラインＮ１にバイアス電圧を提供し得るバイアス回路１２０をも含んでいる。
【００５０】
正のバイアス電圧は、ワードラインＮ１に印加され、負の電圧パルスは、ビットラインＭ１、Ｍ２、ＭｉまたはＭｉ＋１に選択的に印加され得る。例えば、低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａは、ワードラインＮ１に＋１０Ｖのバイアス電圧が印加されるときに、ビットラインＭ１における−２０Ｖの電圧パルスによって駆動され得る。駆動電圧の多くの枠組みが、本明細書に記載されているデバイスと適合し得ることに、留意されたい。例えば、バイアス電圧は負であり、電圧パルスは正であり得る。別の例において、低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａは、＋１０Ｖのバイアス電圧がワードラインＮ１に印加されるときに、ビットラインＭｉにおける−１０Ｖの電圧パルスと、ビットラインＭｉ＋１における同時の＋１０Ｖの電圧パルスとによって駆動され得る。図７における回路と同様に、低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａは、１つ以上の増幅器またはトランジスタを含み得るので、低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａは、ビットラインから低電圧パルスを受信し得、傾斜可能なミラープレートを駆動するために、低電圧パルスを局所的に増幅し得る。
【００５１】
図１０は、空間的光変調器３００内の低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂと適合する、例示的な低電圧傾斜可能マイクロミラー４１０の断面図を示している。低電圧傾斜可能マイクロミラー４１０は、ミラープレート４０２を含んでおり、ミラープレート４０２は、ミラー表面を提供する平坦な反射性の上層４０３ａと、ミラープレートに機械的強度を提供する中間層４０３ｂと、底層４０３ｃとを有している。反射性の上層４０３ａは、約２００〜１０００オングストロームの範囲（例えば、６００オングストローム）の厚さの層の、金属性材料（例えば、アルミニウム、銀、または金）の薄層によって形成され得る。中間層４０３ｂは、約２０００〜約５０００オングストロームの範囲の厚さを有するアモルファスシリコンのようなシリコンベースの材料から構成され得る。底層４０３ｃは、導電性の材料から構成され得、上記導電性の材料は、ステップ電極４２１ａおよび４２１ｂに対し、底層４０３ｃの電位が制御されることを可能にする。例えば、底層４０３ｃは、チタンから構成され得、約２００〜１０００オングストロームの範囲の厚さを有し得る。
【００５２】
ミラープレート４０２は、１つまたは２つのヒンジ４０６を含んでおり、ヒンジ４０６は、底層４０３ｃに接続されており（接続は、観察平面の外にあるので、図１０には示されていない）、基板３５０にしっかりと接続されたヒンジ支持ポスト４０５（想像線で示されている）によって支持されている。ミラープレート４０２は、底層４０３ｃに接続された２つのヒンジ４０６を含み得る。各ヒンジ４０６は、ミラープレート４０２の傾斜運動に対するピボットポイントを定義する。２つのヒンジ４０６は、軸を定義し得、上記軸の回りで、ミラープレート４０２が傾斜され得る。ヒンジ４０６は、ミラープレート４０２の下部分の空洞の中に延びている。製造を容易にするために、ヒンジ４０６は、底層４０３ｃの一部分として製造され得る。
【００５３】
ステップ電極４２１ａおよび４２１ｂ、ランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂ、および支持フレーム４０８もまた、基板３５０上に製造され得る。ステップ電極４２１ａおよび４２１ｂの高さは、約０．２〜０．３ミクロンの範囲であり得る。電極４２１ａおよび４２１ｂの電位は、外部電気信号によって独立に制御され得る。ステップ電極４２１ａは、ビットラインＭ１と接続された電気的相互接続３１２Ａに電気的に接続されている。ステップ電極４２１ｂは、ビットラインＭ２と接続された電気的相互接続３１３Ａに電気的に接続されている。ミラープレート４０２の底層４０３ｃとランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂとは、電気的相互接続３１１Ａに接続されている。電気的相互接続３１１Ａは、ワードラインＮ１に接続されており、バイアス回路１２０からバイアス電圧を受ける。
【００５４】
低電圧傾斜可能マイクロミラー４１０は、電気的相互接続３１２Ａに印加される負の電圧パルスと、電気的相互接続３１１Ａに印加される正のバイアス電圧とによって、選択的に傾斜され得る。静電気力が、負の電気的電圧パルスとバイアス電圧とによって、ミラープレート４２０上に生成される。ミラープレート４０２の２つの側への静電気力の間の不均衡は、ミラープレート４０２を、それがランディングチップ４２２ａによって停止されるまで、ミラープレート４２１ａに向けて傾斜させ得る。図１０に示されているように、ミラープレート４０２が「オン」位置に傾斜されるときに、平坦な反射性の上層４０３ａは、入射光３３０を反射し、「オン」方向に沿って反射光３４０を生成する。入射光３３０は、ミラープレート４０２が「オフ」位置に傾斜されるときに、「オフ」方向に反射され得る。
【００５５】
製造を単純にするために、ランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂは、ステップ電極４２１ａおよび４２１ｂにおける第２のステップと同じ高さを有し得る。ランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂは、各傾斜運動の後に、ミラープレート４０２に対して緩やかな機械的停止を提供する。ランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂは、ミラープレート４０２を正確な傾斜角に停止させ得る。加えて、ランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂは、それらが静電気力によって変形されたときに、弾性歪みエネルギーを蓄積し、静電気力が除去されたときに、弾性歪みエネルギーを運動エネルギーに変換して、ミラープレート４０２を押しやり得る。ミラープレート４０２の押し戻し（ｐｕｓｈ−ｂａｃｋ）は、ミラープレート４０２とランディングチップ４２２ａおよび４２２ｂとを分離することを助け得る。
【００５６】
空間的光変調器３００内の低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂの各々は、ワードラインとビットラインとに選択的に印加されたバイアス電圧と電圧パルスとの組み合わせにより、選択的にアドレスされ、作動され得る。低電圧傾斜可能マイクロミラー３１０Ａ〜３１０Ｂは、「オン」位置または「オフ」位置に選択的に傾斜され、光を「オン」方向または「オフ」方向に反射し得る。「オン」方向に反射された光は、表示画像を生成し得る。ビデオ画像クリップは、一連の画像フレームを含んでおり、その各々は、フレーム時間の間に表示される。典型的に、低電圧傾斜可能マイクロミラーに印加されるバイアス電圧は、多くの画像フレームにわたって、実質的に一定に維持され得る。例えば、低電圧傾斜可能マイクロミラーに印加されるバイアス電圧は、ビデオクリップ全体にわたって、あるいは空間的光変調器３００が電源投入されている間に、実質的に一定に留まり得る。対照的に、アドレッシング電圧パルスは、典型的には、ビデオ画像のフレーム時間よりも実質的に狭いパルス幅を有している。例えば、６０ＭＨｚ（または１６．７ｍｓフレーム時間）のビデオ画像に対し、電圧パルスは、１μｓ〜５ｍｓの範囲のパルス幅を有し得る。言い換えると、バイアス電圧の持続時間は、複数の電圧パルスを含み得る。一部の実施形態において、バイアス電圧の持続時間は、１０フレーム時間よりも長い。電圧パルスの幅は、上記フレーム時間の半分未満である。一部の実施形態において、バイアス電圧の持続時間は、１００フレーム時間よりも長い。電圧パルスの幅は、上記フレーム時間の半分未満である。
【００５７】
低電圧傾斜可能マイクロミラーを作動させる電圧信号は、複数の電圧パルスを含み得る。上述のように、電圧パルスは、バイアス電圧の極性と反対の極性を有し得る。さらに、作動パルスの一部分は、バイアス電圧の極性と同じ極性を有し得る。パルスの極性がバイアス電圧の極性と同じであり、ほとんど同じ電圧である場合、ミラープレートのいずれか一方の側への静電気力が低減され得る。このことは、ミラープレートと電極との間の引力を低減させ、ミラープレートがステップ電極４２１ａまたは４２１ｂから離れるように傾斜することを可能にする。
【００５８】
再び図９を参照すると、傾斜可能マイクロミラー３１０Ａおよび３１０Ｂは、それぞれワードラインＮ１を介して正のバイアス電圧によってアドレスされている。バイアス電圧は、ミラープレート４２０の底層４０３ｃと、ランディングチップ４２１ａおよび４２１ｂとに印加され得る。負の電圧パルスは、ビットラインＭｉとステップ電極４２１ａとに印加される。正の電圧パルスは、ビットラインＭｉ＋１とステップ電極４２１ｂとに印加される。印加された２つの電圧パルスは、ステップ電極４２１ｂの側のミラープレート４０２の上よりも、ステップ電極４２１ａの側のミラープレート４０２の上に、強い静電引力を形成することを助ける。相対的な引力であり、反発力ではない。
【００５９】
上述のシステムおよび方法は、本明細書の精神から逸れることなしに、多くのバリエーションを含み得ることに留意されたい。例えば、作動アドレッシング電圧およびバイアス電圧は、各低電圧ＭＥＭＳデバイスの固有の寸法と物理的特性とにしたがって、変動し得る。上述のマイクロミラーおよびカンチレバーに加え、上述のシステムおよび方法は、例えばアクチュエータ、マイクロバイブレータのような、広範囲のマイクロメカニカルデバイスと適合する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
図面は、詳細な説明と共に、本明細書の実施形態を例示し、本明細書の原理を説明する役目を担っている。
【図１】図１は、複数の低電圧ＭＥＭＳデバイスを含む装置の接続図を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、例示的な低電圧ＭＥＭＳデバイスの断面図を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、バイアス電圧の下でアドレッシング電圧パルスによって低電圧ＭＥＭＳデバイスが作動されたときの、図２Ａの低電圧ＭＥＭＳデバイスの断面図を示している。
【図３】図３は、バイアス電圧の不在下で、アドレッシング電圧の関数として、低電圧ＭＥＭＳデバイスの偏向角を示している。
【図４】図４は、異なるバイアス電圧において、アドレッシング電圧の関数として、低電圧ＭＥＭＳデバイスの偏向角を示している。
【図５】図５は、バイアス電圧の関数として低電圧ＭＥＭＳデバイスを作動させるために必要なアドレッシング電圧を示している。
【図６】図６は、図１の装置内の低電圧ＭＥＭＳデバイスの別の実装の断面図を示している。
【図７】図７は、図１の装置に対する別の例示的な低電圧ＭＥＭＳデバイスの断面図を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、装置内のＭＥＭＳデバイスの作動アドレッシング電圧の変動性を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示されているＭＥＭＳデバイスにおける作動アドレッシング電圧の変動性を補償するバイアス電圧の選択を示している。
【図９】図９は、複数の低電圧傾斜可能マイクロミラーを備えた空間的光変調器の接続図を示している。
【図１０】図１０は、図９の空間的光変調器における低電圧傾斜可能マイクロミラーの断面図を示している。
【符号の説明】
【００６１】
１００  装置
１１０Ａ、１１０Ｂ  低電圧ＭＥＭＳデバイス
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ  電気的相互接続
１２０  バイアス回路
１３０  メモリ
Ｎ１  ワードライン
Ｍ１、Ｍｉ  ビットライン
１１３Ａ  支柱
１１４Ａ  カンチレバー
１１５Ａ  電極
１１６Ａ  機械的停止部
１１７Ａ  反射性の上表面
１１９Ａ  チップ
１２０Ａ  基板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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