(57)【要約】  ディスプレイ装置は、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マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)光変調器を含む。ＭＥＭＳ光変調器は、開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分ならびに遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みを有するシャッターを含む。少なくとも１つの窪みの幅は、シャッターの２つの辺を分離する距離の５０％以上１００％未満を占める。
2015519607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、
開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分と、
前記遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みと
を有し、前記少なくとも１つの窪みの幅は、前記シャッターの２つの辺を分離する距離の５０％以上１００％未満を占める、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層の方に開いている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記シャッターは、開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口をさらに含み、
前記シャッターの前記２つの辺は、前記シャッターの外周囲辺および前記シャッター開口の辺を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記シャッターは、前記シャッターの前記外周囲辺と前記シャッター開口の前記辺との間に少なくとも２つの窪みを含む、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記シャッターは、開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口と、
前記窪みの長さが前記シャッター開口の長さに対して直角になるように前記シャッター開口と前記シャッターの側面との間に配置された側面窪みと
をさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記シャッターは、少なくとも約２０度である前記ディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ディスプレイの法線に対する前記周囲面の前記角度は約７０度未満である、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層における対応する開口よりも広い、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、
開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分と、
開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口と、
前記遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みと
を有し、前記少なくとも１つの窪みは、前記開口と前記シャッターの第１の側面との間に、前記窪みの長さが前記シャッター開口の長さに対して直角になるように配置される、ディスプレイ装置。
【請求項１２】
第２の窪みの長さが前記開口の長さに対して平行になるように、前記開口と前記第１の側面に接続された前記シャッターの第２の側面との間に配置された少なくとも前記第２の窪みを含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの窪みの幅は、前記シャッターの前記遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記シャッターの前記遮光部分における前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層の方に開いている、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層における対応する開口よりも広い、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記シャッターは、少なくとも約２０度の前記ディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記ディスプレイの法線に対する前記周囲面の前記角度は約７０度未満である、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、
開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分と、
前記遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みと
を有し、前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層における対応する開口よりも広い、ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの窪みは、幅が深さの少なくとも１.５倍になるように長さ、幅および深さを有する、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの窪みの幅は、前記シャッターの前記遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記シャッターは、少なくとも約２０度の前記ディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記ディスプレイの法線に対する前記周囲面の前記角度は約７０度未満である、請求項２４に記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、ディスプレイの法線に対して概ね直角であり、ディスプレイの法線に対して２０度〜７０度の間で曲げられた少なくとも１つの周囲面を有する遮光部分を有する、ディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記シャッターの外周囲のすぐ隣にある表面を含む、請求項２６に記載のディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記シャッターは、シャッター開口周囲を有するシャッター開口を含み、前記少なくとも１つの周囲面は、前記シャッター開口周囲のすぐ隣にある表面を含む、請求項２７に記載のディスプレイ装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記開口層の方に曲げられている、請求項２６に記載のディスプレイ装置。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記開口層に背を向けて曲げられている、請求項２６に記載のディスプレイ装置。
【請求項３１】
前記窪みが前記シャッターの前記２つの辺のうちの一方に、前記２つの辺の他方よりも近くなるように、前記窪みは前記シャッターの前記２つの辺の間の中心位置から外れている、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項３２】
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
を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３３】
前記ＭＥＭＳ光変調器および前記バックライトのうちの１つに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路
をさらに含み、
前記プロセッサは、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さらに構成される、請求項３２に記載のディスプレイ装置。
【請求項３４】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイス
をさらに含む、請求項３２に記載のディスプレイ装置。
【請求項３５】
前記窪みは、シャッター開口辺と前記シャッターの周囲辺との間の中心位置から外れている、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、「Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題する２０１２年６月１日に出願された米国非仮出願第１３/４８６,７２２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、参照により本特許出願に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＭＥＭＳは、有用な機能を達成するためにマイクロメートルサイズの構造体の機械的運動が利用され得る様々なアプリケーションに組み込まれている。興味深い例として、液晶ディスプレイの魅力的な代替である機械的光変調器から作られたディスプレイがある。機械的光変調器は、良好な視角で、また幅広い色およびグレースケールでビデオコンテンツを表示するのに十分な速さを示す。
【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寄与することはない。
【０００５】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、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有する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少なくとも１つのＭＥＭＳ光変調器を含む。ＭＥＭＳ光変調器は、開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分ならびに遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みを有するシャッターを含む。少なくとも１つの窪みの幅は、シャッターの２つの辺を分離する距離の５０％以上１００％未満を占める。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは開口層の方に開いている。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する。
【０００６】
いくつかの実装形態では、シャッターは、開位置にあるときに光がシャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口をさらに含み、シャッターの２つの辺は、シャッターの外周囲辺およびシャッター開口の辺を含む。いくつかの実装形態では、シャッターは、シャッターの外周囲辺とシャッター開口の辺との間に少なくとも２つの窪みを含む。いくつかの実装形態では、シャッターは、開位置にあるときに光がシャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口、および側面窪みの長さがシャッター開口の長さに対して直角になるようにシャッター開口とシャッターの側面との間に配置された側面窪みを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む。いくつかの実装形態では、シャッターは、少なくとも約２０度であるディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む。いくつかの実装形態では、シャッター周囲面は、開口層の方に曲げられている。いくつかの実装形態では、シャッター周囲面は、開口層に背を向けて曲げられている。いくつかの実装形態では、ディスプレイの法線に対する周囲面の角度は約７０度未満である。いくつかの実装形態では、遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みは、開口層における対応する開口よりも広い。
【０００７】
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、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、および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少なくとも１つのＭＥＭＳ光変調器を有するディスプレイ装置で実施され得る。ＭＥＭＳ光変調器は、開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分、開位置において光がシャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口、ならびに遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みを有するシャッターを含む。少なくとも１つの窪みは、開口とシャッターの第１の側面との間に、窪みの長さがシャッター開口の長さに対して直角になるように配置される。いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置は、第２の窪みの長さが開口の長さに対して平行になるように、開口と第１の側面に接続されたシャッターの第２の側面との間に配置された少なくとも第２の窪みを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みの幅は、シャッターの遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する。
【０００８】
いくつかの実装形態では、シャッターの遮光部分における窪みは、開口層の方に開いている。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む。いくつかの実装形態では、遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みは、開口層における対応する開口よりも広い。いくつかの実装形態では、シャッターは、少なくとも約２０度のディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む。いくつかの実装形態では、シャッター周囲面は、開口層の方に曲げられている。いくつかの実装形態では、シャッター周囲面は、開口層に背を向けて曲げられている。いくつかの実装形態では、ディスプレイの法線に対する周囲面の角度は約７０度未満である。
【０００９】
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、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、および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少なくとも１つのＭＥＭＳ光変調器を含むディスプレイ装置で実施され得る。ＭＥＭＳ光変調器は、開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分ならびに遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みを有するシャッターを含む。少なくとも１つの窪みは、開口層における対応する開口よりも広い。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも少なくとも大きくなるように長さ、幅および深さを有する。
【００１０】
いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、シャッターの遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む。いくつかの実装形態では、シャッターは、少なくとも約２０度であるディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイの法線に対する周囲面の角度は約７０度未満である。
【００１１】
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、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、および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ＭＥＭＳ光変調器を含むディスプレイ装置で実施され得る。ＭＥＭＳ光変調器は、ディスプレイの法線に対して概ね直角であり、ディスプレイの法線に対して２０度〜７０度の間で曲げられた少なくとも１つの周囲面を有する遮光部分を有するシャッターを含む。
【００１２】
いくつかの実装形態では、シャッターは、シャッター開口周囲を有するシャッター開口を含み、少なくとも１つの周囲面は、シャッター開口周囲のすぐ隣にある表面を含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの周囲面は、シャッターの外周囲のすぐ隣にある表面を含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの周囲面は、開口層の方に曲げられている。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの周囲面は、開口層に背を向けて曲げられている。
【００１３】
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、ＬＣＤ、  ＯＬＥＤ、電気泳動ディスプレイおよび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。他の特徴体、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】
【００１４】
【図１Ａ】直視マイクロ電気機械システム(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透視図である。
【図４Ａ】二重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】二重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１１】別の例示的なシャッターアセンブリの俯瞰図である。
【図１２】別の例示的なシャッターアセンブリの等角図である。
【図１３】例示的なディスプレイ装置の一部分の断面図である。
【図１４】別の例示的なディスプレイ装置の一部分の断面図である。
【図１５Ａ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｂ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｃ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｄ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｅ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｆ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｇ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｈ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１５Ｉ】シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示す図である。
【図１６Ａ】曲げられた周囲面を有する例示的なシャッターの俯瞰図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのシャッターの断面図である。
【図１７】曲げられた周囲面を有するシャッターを形成するための例示的な型の断面図である。
【図１８】曲げられた周囲面を有するシャッターを含む例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図１９】曲げられた周囲面を有するシャッターを含む別の例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図２０】曲げられた周囲面を有するシャッター２００２を含む別の例示的なディスプレイ装置２０００の一部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ある種のディスプレイ装置は、機械的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。しかしながら、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３次元特徴体を組み込むことによって対処され得る。そのような３次元特徴体の一例に、シャッターの平面から外に延び、発光開口の方に開いているリブまたは窪みがある。
【００１６】
さらに、いくつかのシャッターアセンブリは、閉位置にある間でも光が開口から意図せずに漏れうる傾向を示す。この光漏れは３つの要素に帰せられ得る。第一に、シャッターの遮光部分によって遮断された光は、シャッターに、次いで、バックライトから光を発する下にある開口層に、そして最後にディスプレイの外に反射し得る。第二に、光は、近接している遮光面で、シャッター開口内に位置するいくつかの垂直補強用壁が終端する場所において、シャッターを通って漏れることが可能である。第三に、高角度で開口層中の開口を通る光は、シャッターの辺に当たり、その結果、ディスプレイの法線の方に戻って、そしてディスプレイの外に屈折することがある。
【００１７】
光漏れのこれらの原因の各々は、シャッターの剛性を高め、シャッターが変形する傾向に対抗する同じ３次元特徴体の変更によって、部分的に対処され得る。上記の反射現象から生じる光漏れは、シャッターの遮光部分のサイズおよび/または開口のサイズに対して比較的大きいリブまたは窪みを含むシャッターによって軽減され得る。シャッターの長さに沿って延びるリブまたは窪みを使用することによって、光漏れを軽減することができ、シャッター剛性を高めることができる。屈折に起因する光漏れは、ディスプレイの法線に対して平行にも垂直にもならないようにシャッターの様々な周囲面を曲げることによって軽減され得る。
【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。シャッターの遮光部分に比較的広い横窪みを含めることで、シャッターをさらに補強し、その望ましい形状が保持される可能性が増す。そのような窪みはまた、閉じられることが意図されている画素からディスプレイの外に光が漏れるのを防ぐのを助け、それによりディスプレイのコントラスト比を改善する。シャッターの側面に沿った窪みも同様に、光漏れを防ぎ、さらに補強するのを助ける。シャッターの周囲面を曲げることで、光漏れの別の原因、すなわちシャッター辺での屈折を軽減し、場合によってはなくし、コントラスト比をさらに改善することができる。
【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、規模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配列され得る。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配列され得る。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は、温度および/または周辺の採光条件など、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。センサモジュールは、コントローラ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２０４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２０４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２０３に堆積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】
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し、多くの場合、適切な輝度レベルで画像を移動させるための様々な方法がある。一部のケースでは、制御は、ディスプレイの周囲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。他のケースでは、速度、ディスプレイの輝度レベルおよび/または電力消散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(いわゆるアクティブマトリクス)の各画素中に含めることが適切である。
【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、拡散または薄膜堆積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、比較的低規模の電圧(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。対向力は、図２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、二重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に示す二重アクチュエータシャッターアセンブリは、開状態にある。図４Ｂは、閉状態にある二重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、その周囲に、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、好ましくは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、または化学気相堆積を含む多数の堆積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。垂直ギャップの規模は、図４Ｂに示す重複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ディフューザ５１２および/または随意の輝度増強膜５１４を含む。光ガイドは、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のパス上に画像を形成するためにディスプレイを離れることができない光は、リサイクルし、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。そのような光リサイクルは、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の表面に直接堆積され得る。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に含まれ得る。たとえば、５つの色を使用する場合、光源は、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、シリコーンオイル、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、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、バックライト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堆積され得るが、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含まれる。導体層６０７などの層のうちの少なくとも１つは、作動要素との間で電荷を授受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ある。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)、またはアルミニウム(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の両側に堆積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、堆積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、シャッターの外側が導電層から形成される一方、シャッター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、シャッターおよびビームのすべての下面、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/または酸化アルミニウム(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)、五酸化タンタル(Ｔａ２Ｏ５)、酸化ケイ素(ＳｉＯ２)もしくは窒化ケイ素(Ｓｉ３Ｎ４)などの絶縁体のコンフォーマルコンフォーマル化学気相堆積によって、または原子層堆積を通じて同様の材料を堆積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堆積するために、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６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が堆積され、パターニングされる。いくつかの実装形態では、犠牲材料としてポリイミドが使用される。他の犠牲材料の候補として、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)に対して他の電子層および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、非常に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乾式化学エッチング技法、異方性エッチング技法、またはプラズマエッチング技法に対して非常に耐性があり得る。
【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、下にある導体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、シャッター材料が堆積される。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堆積される。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、４００℃を下回る温度で堆積され、ポリイミドを犠牲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２５０〜３５０℃の範囲の温度でシランガスからプラズマ支援化学気相成長法(ＰＥＣＶＤ)によって、応力が比較的少ない状態において、約０.１５〜３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材料の堆積に、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堆積に使用され得る。ＰＥＣＶＤ堆積技法の利点として、堆積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、金属有機化学気相成長法、蒸着、電気めっきまたは無電解めっきが含まれる。
【００７８】
導電層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、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、化学気相堆積技法、電気めっきもしくは無電解めっきによって、堆積され得る。
【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、導電層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施され、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ＳｉＯ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、導電層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す。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。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６０１のすべての露出面に堆積される。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、上面および側面が化学気相堆積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堆積によって堆積される。
【００８３】
最後に、反スティクション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、または化学気相堆積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優先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、組み立てるとき、ビームの最小幅は光学素子の解像度に限定され得る。そして、１５ナノメートルという狭い特徴体により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エリアは限られている。ガラス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特徴体サイズは通常、１ミクロンまたは２ミクロン以上に限定される。
【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特徴体として形成される。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の堆積およびパターニングで始まる。第１の犠牲材料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、シャッターのアンカが形成される。第１の犠牲材料７０１の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅに関して説明した堆積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の堆積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の犠牲層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の犠牲層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。
【００８９】
第１の犠牲層７０１および第２の犠牲層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。
【００９０】
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、型７０３の露出面のすべてへのシャッター材料の堆積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、導電層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堆積される。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堆積される。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堆積される。堆積後、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マスクが堆積される。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。
【００９１】
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、基板に対して、または基板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(電界が基板の表面に対して直角である)により、基板に対してほぼ直角な角度で基板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、基板の平面に垂直である方向において、基板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の側壁面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完全に除去されている。
【００９２】
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、基板の電気バイアスまたは基板に極めて近接した電極の電気バイアスのための設備が供給される限り、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が取得され得る。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。
【００９３】
側壁ビームを形成するプロセスは、第２の犠牲層７０５および第１の犠牲層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の側壁７０９上に堆積された材料は、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、堆積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のみとなる。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段階中に作成された型７０３の深さによって決定される。堆積されたシャッター材料の厚さが２ミクロン未満になるように選択される限り、図７Ａ〜図７Ｄに示す方法は、非常に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特徴体を、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特徴体は２ミクロンまたは５ミクロン以上となる。
【００９４】
図７Ｄは、上述のプロセスにおける解放段階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の犠牲層の厚さが、たとえば、シャッター材料の厚さの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、４:１よりも大きくなる。
【００９５】
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における凹部特徴体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。
【００９６】
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の外面の周りに堆積される。
【００９７】
型７０３の側壁７０９上に堆積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。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、図７Ｂにおけるパターニング段階、すなわち異方性方式による第２の犠牲材料７０５のパターニング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懸念することなく、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。
【００９８】
側壁ビーム処理中に役立つ別のプロセス仕様は、シャッター材料の堆積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ることが好ましい。そのようなコンフォーマル性は、化学気相堆積技法(ＣＶＤ)により堆積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。プラズマ化学気相堆積(ＰＥＣＶＤ)、低圧化学気相堆積(ＬＰＣＶＤ)、および原子層または自己限定層堆積(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堆積され得る。
【００９９】
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。
【０１００】
図８は、ループ状駆動ビームを組み込む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、二重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。二重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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図９は、３マスクプロセスに従って構築された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、型の特徴体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。
【０１０４】
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、シャッターは開位置と閉位置との間で動かされる。
【０１０５】
ロードビーム９０４はシャッターからロードビームアンカ９０６まで延びる。周辺ビームは、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。
【０１０６】
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、第２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、シャッター材料が堆積される前の型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リブへこみ１００３を含む。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、駆動ビームは、終端のないループの形状を有することになる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
上述のように、シャッターアセンブリ９００などのいくつかのシャッターアセンブリは、閉位置にある間でも光が開口から意図せずに漏れうる傾向を示す。上記で識別された光漏れの原因は、シャッター設計の変更によって部分的に対処され得る。図１１〜図１４に関して説明するように、閉じたシャッターの下側からの光の反射から生じる光漏れは、シャッターの遮光部分のサイズおよび/または対応する開口層の開口のサイズに対して比較的大きいリブまたは窪みをシャッターに導入することによって軽減され得る。これらのリブはまた、有利にシャッターをさらに補強し、曲げを防止する。図１１〜図１４にも示されているように、シャッター開口内の垂直壁を、シャッターの長さに沿って延びるリブに置き換えることによって、シャッターの剛性を犠牲にすることなく光漏れが軽減され得る。図１６Ａ〜図１９に関して説明するように、屈折に起因する光漏れは、ディスプレイの法線に対して平行にも垂直にもならないようにシャッターの様々な周囲面を曲げることによって軽減され得る。
【０１１４】
図１１は、別の例示的なシャッターアセンブリ１１００の俯瞰図を示している。シャッターアセンブリ１１００は、シャッター１１０２と、２つの静電アクチュエータ１１０４と、基板１１０８の上方でシャッター１１０２およびアクチュエータ１１０４を支えるアンカ１１０６とを含む。シャッター９０３と同様に、シャッター１１０２は、窪みとも呼ばれるリブへこみのセットを含む。より具体的には、シャッター１１０２は４つの横窪み１１１０および２つの縦窪み１１１２を含む。
【０１１５】
横窪み１１１０は、シャッター１１０２にわたって延び、シャッター１１０２の運動の方向に対して直角である長さを有する。それらの長さは、シャッター１１０２が開位置にあるときに光が通ることを可能にするためにシャッター１１０２に形成されたシャッター開口１１１４のセットに対して平行に延びている。シャッター開口１１１４は、シャッターの実質的な平面１１１５に形成される。実質的な平面１１１５は、対応する型の最外面上に形成されたシャッターの部分に対応する。
【０１１６】
図９のシャッター９０２のリブへこみ９０３とは対照的に、シャッター１１０２の横窪み１１１０は、シャッターの近接している辺の間の距離の実質的部分にわたって延びている。いくつかの実装形態では、横窪み１１１０は、シャッター１１０２の外周囲辺と、最も近いシャッター開口１１１４の辺との間の距離ｄ１、または近接しているシャッター開口の辺の間の距離ｄ２など、シャッター辺の間の距離の少なくとも約５０％を占める。いくつかの他の実施形態では、横窪み１１０８の幅は、シャッター辺の間の距離の少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％を占める。横窪み１１１０および１１１２とは、それらの深さ対幅のアスペクト比によってさらに特徴体付けられ得る。いくつかの実施形態では、横窪み１１１０および１１１２の深さ対幅は、少なくとも約１:１、約２:３未満、または１:２未満である。以下でさらに説明するように、比較的広い窪みは、閉位置にある間にシャッターの下側に反射している光が、シャッター１１０２を組み込んだディスプレイの前面の方に戻って、また場合によってはディスプレイの外に反射するのを防ぐ役割を果たす。
【０１１７】
縦窪み１１１２は、シャッター１１０２の運動の方向に対して平行である長さを有する。それらは、シャッター１１０２の側辺とシャッター開口１１１２の側辺との間に位置し、したがって、「側面リブ」または「側面窪み」と呼ばれ得る。横窪み１１１０と同様に、縦窪み１１１０の幅は、シャッターの辺とシャッター開口１１１４の辺との間の距離の実質的部分を占める。いくつかの実施形態では、縦窪み１１１２は実質的に、シャッター１１０２の長さ全体に延びている。いくつかの他の実施形態では、縦窪み１１１２はより短い。いくつかの他の実施形態では、シャッターは、シャッター１１０２の長さに沿って次々に、所与の側面に複数の縦窪み１１１２を含み得る。
【０１１８】
概して、縦窪み１１１２はシャッター１１０２をさらに補強し、シャッター１１１２の変形を防ぐのを助ける。同様の補強は、シャッターアセンブリ９００のシャッター９０２において、シャッター開口９０５を通る垂直壁９０９によってもたらされている。しかしながら、これらの垂直壁９０９の土台には、閉位置でも、より高い角度の光がシャッター９０２を通って漏れる機会をもたらす開口が見出されている。縦窪み１１１２の形態で開口の外側に垂直壁を動かすことによって、シャッター１１０２は、光漏れの可能性を回避しつつ、同程度の補強を実現することが可能である。
【０１１９】
上述のように、個別的に、各窪みは、シャッター辺の間の距離の実質的部分を占める。まとめて、いくつかの実装形態では、窪みはまた、シャッターの遮光部分の全エリア(すなわち、シャッター開口１１１２を除くシャッター１１０２のエリア)の実質的部分を占める。いくつかの実装形態では、窪みは、シャッター１１０２の遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める。いくつかの他の実装形態では、窪み１１１０および１１１２は、シャッター１１０２の遮光部分のエリアの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、またはそれよりも多くの割合を占める。
【０１２０】
図１２は、別の例示的なシャッターアセンブリ１２００の等角図である。シャッターアセンブリ１２００は、シャッター１２０２と、２つの静電アクチュエータ１２０４と、基板１２０８の上方でシャッター１２０２およびアクチュエータ１２０４を支えるアンカ１２０６とを含む。図１２では、図１１に示すシャッター１１０２と異なり、シャッター１２０２は、３つのシャッター開口１２１２を囲む１つの連続窪み１２０７を含む。別個の横窪みおよび縦窪みを有しないが、連続窪み１２０７は、横窪み部分および縦窪み部分を有すると見なされ得る。図１１に示すシャッター１１０２の別個の横窪み１１１０および縦窪み１１１２と同様に、連続窪み１２０７の横部分および縦部分の各々は、シャッターの近接している辺の間の距離の実質的部分を占める。様々な実施形態では、窪み部分は、近接しているシャッター辺の間の距離の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、またはそれよりも多くの割合を占めることができる。さらに、いくつかの実装形態では、連続窪み１２０７の横部分のアスペクト比は、約１:１未満、約２:３未満、または約１:２未満である。
【０１２１】
図１３は、図１２のシャッターアセンブリ１２００を含む例示的なディスプレイ装置１３００の一部分の断面図を示している。ディスプレイ装置１３００はＭＥＭＳダウン構成に従って構築され、シャッターアセンブリ１２００は閉位置にある。断面図は、図１２の線Ａ〜Ａ'で取られている。
【０１２２】
図１２および図１３を参照すると、ディスプレイ装置１３００は、開口プレート１３５０、バックライト１３５２、および光をバックライト１３５２に取り込むための光源１３５４を含む。さらに、コントラストを改善するために(図１２に示されていない)ブラックマトリクスが基板１２１０上に堆積されている。開口プレート１３５０は開口層１３５６を含み、開口層１３５６は開口１３５８を画定し、光は開口１３５８を通じてディスプレイの前面に向かってバックライト１３５２から抜け出すことができ、シャッターアセンブリ１２００によって変調される。いくつかの実装形態では、開口層１３５６は、後ろ向き反射層および前向き光吸収層を含む。
【０１２３】
ディスプレイ装置１３００では、シャッターアセンブリ１２００の連続窪み１２０７は、連続窪み１２０７が開口層１３５６の方に開くように、土台にされた基板１２１０の方に突出している。この構成では、シャッター１２０２が閉位置にあるとき、たいていの角度で開口層１３５６を通じて抜け出す光は、連続窪み１２０７の内面でシャッター１２０２に衝突する。したがって、この光は、ディスプレイ装置１３００の前面の方に戻って反射され得る前に、窪み１２０７の２つではないにせよ少なくとも１つの追加の内面に反射する可能性が高い。シャッター１２０２が反射性の高い材料から製造されていなければ、各反射は、残りの光エネルギーの実質的部分を吸収し、それにより、ディスプレイ装置１３００の外に漏れる可能性のある光の量を大幅に減らす。
【０１２４】
図１３に示すように、連続窪み１２０７の幅(Ｗｄ)は、開口の幅(Ｗａ)に対して比較的大きい。図示のように、ＷｄはＷａよりも大きい。いくつかの他の実装形態では、ＷｄはＷａのサイズの少なくとも５０％である。いくつかの他の実装形態では、ＷｄはＷａの少なくとも６０％、少なくとも７０％、または少なくとも８０％である。Ｗａに対して比較的大きいサイズのＷｄは、開口を通る光が窪み１２０７の内面に衝突するのを促す。
【０１２５】
図１４は、別の例示的なディスプレイ装置１４００の一部分の断面図を示している。ディスプレイ装置１４００は、図１４００のディスプレイ装置１４００と実質的に同様であるが、ディスプレイ装置１４００は、ＭＥＭＳアップ構成で構築される。すなわち、ディスプレイ装置１４００に含まれるシャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ１４０２が、図１４に示すように、対向する基板上ではなく、開口プレート１４０４のすぐ上に形成される。シャッターアセンブリ１４０２は、シャッターアセンブリ１２００と同様に、いくつかのシャッター開口１４０８を囲む横窪み部分および縦窪み部分を有する連続窪みを有するシャッター１４０６を含む。図１４に示す断面図では、横窪み部分１４１０のみが見える。
【０１２６】
図１１〜図１４では、シャッターアセンブリの各々に含まれる窪みは実質的に垂直の側壁を、土台にされた基板の表面に平行または垂直である表面とともに含んでいた。いくつかの他の実装形態では、他の窪みの形状が採用され得る。さらに、図示されたシャッターアセンブリの各々は、近接しているシャッター辺の任意のペアの間に、単一の窪み(または窪み部分)のみを含んでいる。いくつかの他の実装形態では、シャッターは、近接しているシャッター辺の間に複数の窪みを含み得る。いくつかの他の実装形態では、窪みは、シャッターの辺の間の距離の、上記の提案よりも小さい割合を占める。
【０１２７】
図１５Ａ〜図１５Ｉは、シャッター窪みに適した例示的な選択的断面形状を示している。図１５Ａ〜図１５Ｉに示す断面形状の各々は、図１１に示す断面Ｂ〜Ｂ'の形状に対応する。
【０１２８】
図１５Ａは、傾斜壁を有するシャッター窪み１５００の断面図を示している。図１５Ｂは、凹角傾斜壁を有するシャッター窪み１５１０の断面図を示している。図１５Ｃは、実質的に円形の窪み１５２０を含む。
【０１２９】
図１５Ｄおよび図１５Ｅは、Ｖ字形窪み１５３０を示している。図１５Ｃに示すＶ字形窪み１５３０は、シャッター辺の間の距離の実質的部分を占めていないが、いくつかの他の実装形態では、はるかに浅い角度を有するＶ字形窪みが形成され得る。そのような浅いＶ字形窪みは、そのような距離の実質的部分を占め得る。代替として、図１５Ｅに示すように、シャッターは、２つの近接しているシャッター辺の間に複数のＶ字形窪み１５３０を含み得る。図１５Ｅでは、全部で３つのＶ字形窪み１５３０が、シャッター辺の間の距離の実質的部分を占める。
【０１３０】
図１５Ｆ〜図１５Ｉは、選択的シャッター断面形状を示しているが、実質的に水平な表面および実質的に垂直な表面を保持し、方形窪み１５４０をもたらしている。図１５Ｆは、複数の、比較的低いアスペクト比の方形窪み１５４０を含むシャッターの一部分を示している。図１５Ｇは、シャッター部分の中心から外れた方形窪み１５４０を有するシャッターの一部分を示している。すなわち、方形窪み１５４０は、シャッター辺の一方に、他方よりも近い。図１５Ｈは、シャッター部分のいずれの辺にも垂直側壁を有する、中心の方形窪み１５４０を有するシャッター部分を示している。図１５Ｉは、シャッター部分のいずれの端部にも２つの方形窪み１５４０を有するシャッター部分を示している。実質的な平面が方形窪み１５４０を分離している。
【０１３１】
図１５Ａ〜図１５Ｉに示す選択的シャッター断面形状の各々は、図７Ａ〜図７Ｄに関して上述した製造プロセスと同様の製造プロセスを使用して達成され得る。具体的には、いくつかの実装形態では、図示のシャッター部分を含むシャッターは、２つの層状の型に堆積された構造材料をパターニングしエッチングすることによって形成される。型の最上側面に堆積された材料は、ＭＥＭＳダウン構成方位に(すなわち、図１５Ａ〜図１５Ｉに示された方位に)配置されたときにシャッター部分の下側面としての役割を果たす。それぞれの窪みの底は、２つの型層の間の界面に堆積された材料から形成されている。型に形成される形状は、標準的なフォトパターニングおよびエッチングのプロセスを使用して形成され得る。たとえば、傾斜壁窪み１５００またはＶ字形窪み１５３０の曲げられた表面は、型材料への露光の侵入を変化させるためにハーフトーンまたは高エネルギービーム感応型グラスマスクを使用して上側型層をパターニングすることによって達成され得る。凹角壁を有するシャッター窪み１５１０などの他の形状は、リフトオフプロセスで通常使用される凹角型材料を使用して達成され得る。
【０１３２】
１５Ｈに示すシャッター部分は、バックライトから抜け出す光の直接経路の外にシャッター部分の辺があるという点で、さらなる利点をもたらす。上記で示したように、いくつかの実装形態では、本明細書で開示するシャッターは、内部金属層を含む材料の複数の層から形成される。そのようなシャッターの辺が、上側または下側の型層に実質的に平行である場合、シャッターの製造で使用される異方性エッチングプロセスおよび/またはリリースプロセスは、それらの辺における外側シャッター層の部分を除去し、下にある内部金属層を露出させることができる。
【０１３３】
露出したシャッター辺は、ディスプレイ装置の前面の方に高角度入射光を屈折させ得る。この屈折現象は図１４に示されている。図１４では、光１４５０は、ディスプレイ装置１４００の前面の方に、シャッター１４０２の最右部分の辺で屈折する。そのような光がディスプレイから抜け出し、それによりディスプレイのコントラスト比が低下するのを防ぐために、重複Ｏによってシャッター１４０２の辺が実質的に重複するように、ディスプレイ装置１４００のブラックマトリクス１４６０が適用される。この重複は、屈折現象から生じる光漏れを防ぐが、開口比およびディスプレイから発せられ得る角度の範囲を縮小させる。図１５Ｈに示すように、高角度の光の経路の外にシャッター辺を位置付けることで、シャッター辺での屈折による光漏れの可能性を低減し、場合によってはなくし、それにより、ブラックマトリクスの重複の理由を除去することができる。したがって、そのようなシャッターを含むディスプレイは、ブラックマトリクスにおける開口を拡大して、視野角を拡大し、ディスプレイの輝度を上げることができる。
【０１３４】
図１６Ａは、曲げられた周囲面を有する例示的なシャッター１６００の俯瞰図を示している。図１６Ｂは、図１６Ａのシャッター１６００の断面図を示している。断面図は、図１６Ａの線Ｃ〜Ｃ'で取られている。図１６Ａおよび図１６Ｂを参照すると、シャッター１６００は、２つのシャッター開口１６０４を囲む連続窪み１６０２を含む。シャッター１６００は、２つのタイプの曲げられた周囲面、すなわち、１つの曲げられた外周囲面１６０６および２つ(各シャッター開口１６０４の周りに１つ)の曲げられたシャッター開口周囲面１６０８(合わせて「曲げられた周囲面１６０６および１６０８」)を含む。曲げられた周囲面１６０６および１６０８は、連続窪み１６０２と同じ方向で、シャッターの最上側面１６１０に背を向けて下に曲がっている。図１６Ａと図１６Ｂの両方で、シャッター１６００は、型にシャッターが形成される方法の観点から示されている。したがって、ディスプレイ装置に導入されるとき、いくつかの実装形態では、連続窪み１６０２がディスプレイ装置の後面の方に開き、曲げられた周囲面１６０６および１６０８がディスプレイ装置の前面の方に延びるように、シャッター１６００はひっくり返される。
【０１３５】
いくつかの実装形態では、曲げられた周囲面１６０６および１６０８は、シャッター１６００の平面の約２０度〜約７０度の間で曲げられる。いくつかの実装形態では、曲げられた周囲面１６０６および１６０８は、シャッターの平面の約４０度〜約５０度の間で曲げられる。いくつかの他の実装形態では、曲げられた周囲面１６０６および１６０８は、シャッターの平面の４５度で曲げられる。総じて、選択される角度は、連続窪み１６０２の幅、シャッター１６００が閉位置にある間に曲げられた周囲面１６０６および１６０８が開口層の対応する部分と重複する度合い、および付随するブラックマトリクスの寸法のうちの１つまたは複数の関数である。いくつかの実装形態では、外周囲面１６０６は、シャッター開口周囲面１６０８と同じ角度で曲げられる。いくつかの他の実装形態では、外周囲面１６０６は、シャッター開口周囲面１６０８とは異なる角度で曲げられる。シャッター１６００のさらにいくつかの他の実装形態では、外周囲面１６０６のみ、またはシャッター開口周囲面１６０８のみが曲げられる。
【０１３６】
この実装形態では、連続窪み１６０２の壁は、シャッター１６００の平面に対して実質的に垂直または直角である。いくつかの実装形態では、連続窪み１６０２の壁も曲げられている。
【０１３７】
図１７は、曲げられた周囲面を有する例示的なシャッターを形成するための型１７００の例示的な断面図を示している。たとえば、型１７００は、図１６Ａおよび図１６Ｂのシャッター１６００を形成するために使用され得る。図１６Ａ、１６Ｂおよび図１７を参照すると、たとえば、２つのレベルで水平面を含む図７Ａ〜図７Ｃまたは図１０に関して上述した型とは異なり、型１７００は３つのレベルで水平面を含む。しかしながら、型１７００は、依然として型材料の２つの層のみから作られ、したがって依然として２つのパターニング段階のみを使用して十分にパターニングされ得る。下側レベル水平面１７０２は、下側型材料１７０４と上側型材料１７０６との間の界面１７０３に対応する。これらの下側レベル水平面１７０２上で、シャッター１６００の連続窪み１６０２の底が形成される。中間レベル水平面１７０８は、シャッター開口１６０４およびシャッターの間の空間を形成するためにエッチングされることになるエリアに対応する。最上側水平面１７１０は、シャッター１６００の最上側面１６１０が形成されるエリアに対応する。
【０１３８】
図１８は、曲げられた周囲面を有するシャッター１８０２を含む例示的なディスプレイ装置１８００の一部分の断面図である。ディスプレイ装置１８００は、シャッター１８０２を閉位置にしてＭＥＭＳアップ構成に従って構築される。
【０１３９】
シャッター１８０２は、開口プレート１８５０上に形成されたシャッターアセンブリ１８０３の一部である。ディスプレイ装置１８００はまた、バックライト１８５２、および光をバックライト１８５２に取り込むための光源１８５４を含む。さらに、コントラストを改善するためにブラックマトリクス１８５５がカバープレート１８１０上に堆積されている。開口プレート１８５０は開口層１８５６を含み、開口層１８５６は開口１８５８を画定し、光は開口１８５８を通じて、シャッターアセンブリ１８０３によって変調されるためにディスプレイ装置１８００の前面に向かってバックライト１８５２から抜け出すことができる。いくつかの実装形態では、開口層１８５６は、後ろ向き反射層および前向き光吸収層を含む。
【０１４０】
ディスプレイ装置１８００では、シャッター１８０２は連続窪み１８０７を含み、連続窪み１８０７は、窪み１８０７が開口層１８５６の方に開くように、カバープレート１８１０の方に突出している。この構成では、シャッター１８０６が閉じているとき、たいていの角度で開口層１８５６を通じて抜け出す光は、連続窪み１８０７の内面でシャッター１８０２に影響を与える。したがって、この光は、ディスプレイ装置１８００の前面の方に戻って反射され得る前に、連続窪み１８０７の２つではないにせよ少なくとも１つの追加の内面に反射する可能性が高い。
【０１４１】
図１８に示されているように、連続窪みの幅(Ｗｄ)は、開口の幅(Ｗａ)に対して比較的大きい。図示の実装形態では、ＷｄはＷａよりも小さいが、Ｗｄは依然として、Ｗａのサイズの少なくとも８０％である。いくつかの他の実装形態では、ＷｄはＷａのサイズの少なくとも５０％である。いくつかの他の実装形態では、ＷｄはＷａの少なくとも６０％、または少なくとも７０％である。さらに他の実装形態では、ＷｄはＷａよりも大きい。Ｗａに対して比較的大きいサイズのＷｄは、開口を通る光が窪み１８０７の内面に衝突するのを促す。
【０１４２】
図１４のディスプレイ装置１４００とは対照的に、ディスプレイ１８００のシャッターアセンブリ１８０３は、曲げられた周囲面１８１２を有するシャッター１８０２を含む。したがって、シャッター１８０２の辺は、図１４のディスプレイ装置におけるシャッター１３０７の辺で屈折した高角度の光の経路の外にある。その結果、ディスプレイ装置１８００は、ブラックマトリクス１８５５とシャッター１８０２の辺との間の重複を解消する。代わりに、いくつかの実装形態では、ブラックマトリクス１８５５の辺は、シャッター１８０２の辺と実質的に整合する。
【０１４３】
図１９は、曲げられた周囲面を有するシャッター１９０２を含む別の例示的なディスプレイ装置１９００の一部分の断面図を示している。ディスプレイ装置１９００は、シャッター１９０２を閉位置にしてＭＥＭＳアップ構成に従って構築されている。図１８のディスプレイ装置１８００のシャッター１８０２とは対照的に、シャッター１９０２は２つの連続窪み１９０４を含む。さらに、各窪み１９０４の１つの壁は、窪みがちょうどシャッター１９０２の辺にちょうど一致して延びているので、曲げられた周囲面としての役割を果たしている。その上、シャッター１９０２の曲げられた表面は、ディスプレイ装置１９００の前面の方ではなく後面の方に延びている。窪みは、シャッターの辺に一致して配置されており、光を捕捉するのに非常に効果的である。その上、曲げられた周囲面を形成するようにシャッター１９０２の辺を曲げることによって、光がディスプレイ装置１９００の前面の方に屈折する可能性がより小さくなる。
【０１４４】
図２０は、曲げられた周囲面を有するシャッター２００２を含む別の例示的なディスプレイ装置２０００の一部分の断面図を示している。ディスプレイ装置２０００は、シャッター２００２を閉位置にしてＭＥＭＳアップ構成に従って構築されている。図１９のディスプレイ装置１９００のシャッター１９０２とは対照的に、シャッター２００２は、シャッターの外壁を形成し、シャッター開口を囲む曲げられた周囲面２００６によって境界が示されたただ１つのより大きい連続窪み２００４のみを含む。図１９のシャッター１９０２と同様に、シャッター２００２の曲げられた表面２００６は、ディスプレイ装置２０００の前面の方ではなく後面の方に延びている。窪み２００４は、シャッターの辺に一致して延びており、光を捕捉するのに非常に効果的である。その上、曲げられた周囲面２００６を形成するようにシャッター２００２の辺を曲げることによって、光がディスプレイ装置２０００の前面の方に屈折する可能性がより小さくなる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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体と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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体は、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体は、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、特徴体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体は、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。
【０１５１】
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】
【０１５２】
１００  ディスプレイ装置
１０２  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
１０５  ランプ
１０６  画素
１０８  シャッター
１０９  開口
１１０  書込み許可相互接続
１１２  データ相互接続
１１４  共通相互接続
１２０  ブロック図
１２２  ホストプロセッサ
１２４  環境センサ
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
１３２  データドライバ
１３４  コントローラ
１３８  共通ドライバ
１４０  ランプ
１４２  ランプ
１４４  ランプ
１４６  ランプ
１４８  ランプドライバ
２００  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
２０６  コンプライアントロードビーム
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
２１８  駆動ビームアンカ
３００  制御マトリクス
３０１  画素
３０２  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
３１０  トランジスタ
３１２  キャパシタ
３２０  光変調器アレイ
３２２  開口層
３２４  開口
４００  二重アクチュエータシャッターアセンブリ
４０２  シャッター開アクチュエータ
４０４  シャッター閉アクチュエータ
４０６  シャッター
４０７  開口層
４０８  アンカ
４０９  開口
４１２  シャッター開口
４１６  重複
５００  ディスプレイ装置
５０２  シャッターアセンブリ
５０３  シャッター
５０４  基板
５０５  アンカ
５０６  反射開口層
５０８  表面開口
５１２  ディフューザ
５１４  輝度増強膜
５１５  バックライト
５１６  光ガイド
５１７  光リダイレクタ
５１８  光源
５１９  反射体
５２０  前向き反射膜
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  アセンブリブラケット
５３６  反射体
６００  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
６０３  基板
６０４  アンカ
６０５  第１の機械層
６０６  開口層
６０７  導体層、導電層
６０９  第２の機械層
６１１  封入誘電体
６１３  犠牲層
６１４  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
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
７１８  コンプライアントアクチュエータビーム
７２０  コンプライアントアクチュエータビーム
７２４  分離ポイント
７２５  開口層
８５２  シャッターアセンブリ
８５４  二重コンプライアント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
８５７  コンプライアント駆動ビーム
８５８  コンプライアントロードビーム
８５９  コンプライアントロードビーム
８６０  シャッター
８６２  ロードビームアンカ
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  リブへこみ
９０４  ロードビーム
９０５  シャッター開口
９０６  ロードビームアンカ
９０８  駆動ビーム
９０９  垂直壁
９１０  駆動ビームアンカ
９１２  周辺ビーム
９１４  周辺ビームアンカ
１０００  型
１００３  リブへこみ
１００４  凹部
１００６  ロードビームアンカ穴
１００８  メサ形状
１０１０  駆動ビームアンカ穴
１１００  シャッターアセンブリ
１１０２  シャッター
１１０４  静電アクチュエータ
１１０６  アンカ
１１０８  基板
１１１０  横窪み
１１１２  縦窪み
１１１４  シャッター開口
１１１５  平面
１２００  シャッターアセンブリ
１２０２  シャッター
１２０４  静電アクチュエータ
１２０６  アンカ
１２０７  連続窪み
１２０８  基板
１２１０  基板
１２１２  シャッター開口
１３００  ディスプレイ装置
１３５０  開口プレート
１３５２  バックライト
１３５４  光源
１３５６  開口層
１３５８  開口
１４００  ディスプレイ装置
１４０２  シャッターアセンブリ
１４０４  開口プレート
１４０６  シャッター
１４０８  シャッター開口
１４１０  横窪み部分
１４５０  光
１４６０  ブラックマトリクス
１５００  シャッター窪み
１５１０  シャッター窪み
１５２０  円形の窪み
１５３０  Ｖ字形窪み
１５４０  方形窪み
１６００  シャッター
１６０２  連続窪み
１６０４  シャッター開口
１６０６  外周囲面
１６０８  シャッター開口周囲面
１６１０  最上側面
１７００  型
１７０２  下側レベル水平面
１７０３  界面
１７０４  下側型材料
１７０６  上側型材料
１７０８  中間レベル水平面
１７１０  最上側水平面
１８００  ディスプレイ装置
１８０２  シャッター
１８０３  シャッターアセンブリ
１８０７  連続窪み
１８１０  カバープレート
１８１２  曲げられた周囲面
１８５０  開口プレート
１８５２  バックライト
１８５４  光源
１８５５  ブラックマトリクス
１８５６  開口層
１８５８  開口
１９００  ディスプレイ装置
１９０２  シャッター
１９０４  連続窪み
２０００  ディスプレイ装置
２００２  シャッター
２００４  連続窪み
２００６  曲げられた周囲面
【図１Ａ】
2015519607.tif 000003
【図１Ｂ】
2015519607.tif 000004
【図２】
2015519607.tif 000005
【図３Ａ】
2015519607.tif 000006
【図３Ｂ】
2015519607.tif 000007
【図４Ａ】
2015519607.tif 000008
【図４Ｂ】
2015519607.tif 000009
【図５】
2015519607.tif 000010
【図６Ａ】
2015519607.tif 000011
【図６Ｂ】
2015519607.tif 000012
【図６Ｃ】
2015519607.tif 000013
【図６Ｄ】
2015519607.tif 000014
【図６Ｅ】
2015519607.tif 000015
【図７Ａ】
2015519607.tif 000016
【図７Ｂ】
2015519607.tif 000017
【図７Ｃ】
2015519607.tif 000018
【図７Ｄ】
2015519607.tif 000019
【図８】
2015519607.tif 000020
【図９】
2015519607.tif 000021
【図１０】
2015519607.tif 000022
【図１１】
2015519607.tif 000023
【図１２】
2015519607.tif 000024
【図１３】
2015519607.tif 000025
【図１４】
2015519607.tif 000026
【図１５Ａ】
2015519607.tif 000027
【図１５Ｂ】
2015519607.tif 000028
【図１５Ｃ−１５Ｄ】
2015519607.tif 000029
【図１５Ｅ】
2015519607.tif 000030
【図１５Ｆ】
2015519607.tif 000031
【図１５Ｇ】
2015519607.tif 000032
【図１５Ｈ】
2015519607.tif 000033
【図１５Ｉ】
2015519607.tif 000034
【図１６Ａ】
2015519607.tif 000035
【図１６Ｂ】
2015519607.tif 000036
【図１７】
2015519607.tif 000037
【図１８】
2015519607.tif 000038
【図１９】
2015519607.tif 000039
【図２０】
2015519607.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月29日(2015.1.29)
【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】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、
開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分と、
前記遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みと
を有し、前記少なくとも１つの窪みの幅は、前記シャッターの２つの辺を分離する距離の５０％以上１００％未満を占め、
前記遮光部分は、前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みに背を向けて、前記遮光部分に画定されたシャッター開口の方に延びるシャッター開口周囲面を含み、それにより前記シャッター開口周囲面は、前記シャッター開口と前記少なくとも１つの窪みとの間に配置される、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層の方に開いている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記シャッター開口は、開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするように構成され、
前記シャッターの前記２つの辺は、前記シャッターの外周囲辺および前記シャッター開口の辺を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記シャッターは、前記シャッターの前記外周囲辺と前記シャッター開口の前記辺との間に少なくとも２つの窪みを含む、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記シャッター開口は、開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするように構成され、
前記シャッターは、前記窪みの長さが前記シャッター開口の長さに対して直角になるように前記シャッター開口と前記シャッターの側面との間に配置された側面窪みをさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記シャッターは、少なくとも約２０度である前記ディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ディスプレイの法線に対する前記周囲面の前記角度は約７０度未満である、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層における対応する開口よりも広い、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、
開口層向き表面および前向き表面を有する遮光部分と、
開位置において光が前記シャッターを通ることを可能にするためのシャッター開口と、
前記遮光部分に形成された少なくとも１つの窪みと
を有し、前記少なくとも１つの窪みは、前記シャッター開口と前記シャッターの第１の側面との間に、前記第１の側面および前記窪みの長さが前記シャッター開口の長さに対して直角になるように配置され、前記少なくとも１つの窪みは、開口と前記シャッターの前記第１の側面との間の距離全体よりも小さい幅を有し、
前記遮光部分は、前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みに背を向けて、前記シャッター開口の方に延びるシャッター開口周囲面を含み、それにより前記シャッター開口周囲面は、前記シャッター開口と前記少なくとも１つの窪みとの間に配置される、ディスプレイ装置。
【請求項１２】
第２の窪みの長さが前記開口の長さに対して平行になるように、前記開口と前記第１の側面に接続された前記シャッターの第２の側面との間に配置された少なくとも前記第２の窪みを含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの窪みの幅は、前記シャッターの前記遮光部分のエリアの少なくとも５０％を占める、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの窪みは、幅が深さよりも大きくなるように長さ、幅および深さを有する、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記シャッターの前記遮光部分における前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層の方に開いている、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの窪みは、少なくとも１つの縦窪み部分および少なくとも１つの横窪み部分を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記遮光部分に形成された前記少なくとも１つの窪みは、前記開口層における対応する開口よりも広い、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記シャッターは、少なくとも約２０度の前記ディスプレイの法線に対する角度を有する周囲面を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記ディスプレイの法線に対する前記周囲面の前記角度は約７０度未満である、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
ディスプレイ装置であって、
バックライトと、
複数の開口を画定する、前記バックライトの前面に配置された開口層と、
前記ディスプレイ装置上に画像を形成するために、前記開口を通る前記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マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と
を含み、前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッターを含み、前記シャッターは、ディスプレイの法線に対して概ね直角であり、ディスプレイの法線に対して２０度〜７０度の間で曲げられた少なくとも１つの周囲面を有する遮光部分を有する、ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記シャッターの外周囲のすぐ隣にある表面を含む、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記シャッターは、シャッター開口周囲を有するシャッター開口を含み、前記少なくとも１つの周囲面は、前記シャッター開口周囲のすぐ隣にある表面を含む、請求項２１に記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記開口層の方に曲げられている、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの周囲面は、前記開口層に背を向けて曲げられている、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記窪みが前記シャッターの前記２つの辺のうちの一方に、前記２つの辺の他方よりも近くなるように、前記窪みは前記シャッターの前記２つの辺の間の中心位置から外れている、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
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
を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記ＭＥＭＳ光変調器および前記バックライトのうちの１つに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路
をさらに含み、
前記プロセッサは、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さらに構成される、請求項２６に記載のディスプレイ装置。
【請求項２８】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイス
をさらに含む、請求項２６に記載のディスプレイ装置。
【請求項２９】
前記窪みは、シャッター開口辺と前記シャッターの周囲辺との間の中心位置から外れている、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2015519607.tif 000041
【国際調査報告】
2015519607.tif 000042
2015519607.tif 000043
2015519607.tif 000044
2015519607.tif 000045
2015519607.tif 000046