(57)【要約】  本開示は、設置面積が低減された垂直に配向された電気相互接続を使用することによって、ディスプレイがより高速な切替えの速さとより大きい開口率とを有することを可能にするための、システム、方法、および装置を提供する。一態様では、ディスプレイ装置は、表示素子のアレイと、表示素子のアレイ中の少なくとも１つの表示素子に接続された電気相互接続とを含む。電気相互接続の断面アスペクト比は、最大で１：１であってよく、または１：１より大きくてよい。
2015535347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示要素のアレイと、
表示要素の前記アレイ中の少なくとも１つの表示要素に接続される電気相互接続とを含み、
前記電気相互接続の少なくとも一部分が、１：１よりも大きい断面アスペクト比を有する、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記電気相互接続の前記断面アスペクト比が少なくとも２：１である、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記電気相互接続の前記断面アスペクト比が少なくとも３：１である、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
上に表示素子の前記アレイが形成される基板をさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記基板が透明な基板である、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記基板に沿って互いに離間された少なくとも２つのアンカをさらに含み、前記電気相互接続が、前記アンカによって前記基板の上に懸架される、請求項４に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記電気相互接続の下に、かつ前記アンカの間に配設される、支持材料をさらに含む、請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記電気相互接続が第１の電気相互接続であり、前記第１の電気相互接続に対して交差するように延びる第２の電気相互接続をさらに含み、前記第２の電気相互接続が、前記第１の電気相互接続の下を、かつ前記アンカの間のギャップを通って延びる、請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記電気相互接続が、２ミクロン未満の断面の厚みを有する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記電気相互接続が、１ミクロン以下の断面の厚みを有する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
表示素子の前記アレイに接続される薄膜トランジスタのアレイをさらに含み、前記電気相互接続が、薄膜トランジスタの前記アレイ中の少なくとも１つの薄膜トランジスタを通って前記少なくとも１つの表示素子に接続される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
表示素子の前記アレイがＭＥＭＳ光変調器を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記電気相互接続の少なくとも過半が、１：１よりも大きい前記断面アスペクト比を有する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
表示素子の前記アレイおよび前記電気相互接続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含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されたドライバ回路と、
前記画像データの少なくとも一部分を前記ドライバ回路に送信するように構成されたコントローラとをさらに含む、請求項１４に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成された画像源モジュールをさらに含み、前記画像源モジュールが、受信機、送受信機、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
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１４に記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
基板と、
前記基板の上に形成された画素のアレイと、
画素の前記アレイ中の少なくとも２つの画素に接続される電気相互接続と、
前記基板に沿って連続的に配列され前記基板に沿って互いに離間された、少なくとも３つのアンカとを含み、
前記電気相互接続が、前記３つの連続するアンカによって前記基板の上の持ち上げられた面で懸架され、前記３つの連続するアンカが、前記電気相互接続の前記持ち上げられた面の下で、互いに実質的に電気的に絶縁される、ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記基板が透明な基板である、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記電気相互接続が、２ミクロン未満の断面の厚みを有する、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記電気相互接続が、１：１よりも大きい断面アスペクト比を有する、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記電気相互接続が、最大で１：１である断面アスペクト比を有する、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
画素の前記アレイがシャッター方式光変調器を含む、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記電気相互接続の少なくとも１つの層が、前記シャッター方式光変調器の対応する層と同じ材料から形成される、請求項２３に記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記電気相互接続および前記シャッター方式光変調器が、前記基板の上で実質的に同じ高さで懸架される、請求項２３に記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
前記電気相互接続が、
画素の前記アレイ中の画素の行と、
画素の前記アレイ中の画素の列との少なくとも１つに接続される、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記電気相互接続の下に、かつ前記アンカの連続するペアの間に配設される、支持材料をさらに含む、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記電気相互接続が第１の電気相互接続であり、前記第１の電気相互接続に対して交差するように延びる第２の電気相互接続をさらに含み、前記第２の電気相互接続が、前記第１の電気相互接続の下を、かつ前記アンカの連続するペアの間のギャップを通って延びる、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２９】
透明な基板と、
前記透明な基板の上に配設される複数のＭＥＭＳデバイスと、
前記複数のＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つに接続される電気相互接続とを含み、
前記電気相互接続が、１：１よりも大きい断面アスペクト比と、２ミクロン未満の断面の厚みとを有する、装置。
【請求項３０】
前記複数のＭＥＭＳデバイスが光変調器のアレイを含み、前記電気相互接続が光変調器の前記アレイ中の少なくとも２つの光変調器に接続される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記電気相互接続の前記断面アスペクト比が少なくとも２：１である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記電気相互接続の前記断面の厚みが１ミクロン以下である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
アンカをさらに含み、前記電気相互接続が前記アンカによって前記透明な基板の上に懸架される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
前記電気相互接続の少なくとも１つの層が、前記ＭＥＭＳデバイスの対応する層と同じ材料から形成される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
ディスプレイアセンブリを製造する方法であって、
基板の上に型を形成するステップであって、前記型が側壁と下面とを有する溝によって形成される、ステップと、
前記溝の前記下面および前記側壁に隣接して相互接続材料を堆積するステップと、
前記側壁に隣接して堆積された前記相互接続材料の少なくとも一部分を残しながら、前記溝の前記下面に隣接して堆積された前記相互接続材料を除去して、電気相互接続を形成するステップとを含む、方法。
【請求項３６】
前記相互接続材料が、１ミクロン以下の厚みを有するように、前記側壁に隣接して堆積される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記相互接続材料を除去するステップが、前記相互接続材料に異方性エッチングを適用するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記異方性エッチングを適用するステップが、前記基板に電圧バイアスを印加するステップを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記相互接続材料が、前記側壁の下側部分に隣接して配設されるアンカ材料と接触するように堆積される、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
ディスプレイアセンブリを製造する方法であって、
型を基板の上に形成するステップであって、前記型が互いに離間された複数の開口によって形成される、ステップと、
前記複数の開口の中に、かつ前記型の上に導電性材料を堆積して、前記複数の開口の中に複数のアンカを形成するステップと、
前記複数のアンカの間を延びる電気相互接続を形成するように、前記型の上に堆積された前記導電性材料をパターニングするステップと、
前記電気相互接続が前記複数のアンカによって前記基板の上に懸架されるように前記型を除去するステップであって、前記電気相互接続の下に、かつ前記複数のアンカの間に配設される、前記型の少なくとも一部分を残しながら、前記型が除去される、ステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２０１２年９月１３日に出願された「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＩＮＧ  ＶＥＲＴＩＣＡＬＬＹ  ＯＲＩＥＮＴＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＳ」と題する米国特許出願第１３／６１５，０９１号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示はディスプレイに関し、具体的には、ディスプレイのための電気相互接続に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレイ中の電気相互接続の性質は、ディスプレイが状態を切り替えることができる速さと、ディスプレイにより達成可能である全体的な明るさとの両方に、影響を与え得る。より具体的には、切替えの速さは、信号が到達することになっている特定の画素へと信号が相互接続の長さを伝播するのにかかる時間の長さに、一部依存し得る。伝播の速さは、相互接続の断面積と、隣の相互接続に起因するあらゆる静電容量とを含む因子に、依存し得る。加えて、電気相互接続は、ディスプレイにおいて貴重な空間を占めることがある。透過型ディスプレイでは、相互接続によりさらなる空間が占められることで、光透過領域に利用可能な空間の量が減る。結果として、相互接続の空間の増大は、開口率を低下させ、ディスプレイをより暗くさせ得る。
【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革新的態様を有し、それらの態様のうちのいずれの１つも、本明細書で開示されている望ましい属性に単独で関与することはない。
【０００５】
本開示で説明される主題の１つの革新的態様は、表示素子のアレイと、表示素子のアレイ中の少なくとも１つの表示素子に接続された電気相互接続とを含む、ディスプレイ装置において実装され得る。電気相互接続の少なくとも一部分は、１：１よりも大きい断面アスペクト比を有する。いくつかの実装形態では、電気相互接続の断面アスペクト比は、少なくとも２：１、たとえば少なくとも３：１である。いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置はさらに、上に表示素子のアレイが形成される基板を含む。これらの実装形態のいくつかでは、基板は透明な基板であり得る。またいくつかの実装形態では、ディスプレイ装置は、基板に沿って互いに離間された少なくとも２つのアンカを含んでよく、電気相互接続は、アンカによって基板の上に懸架され得る。支持材料が、電気相互接続の下に、かつアンカの間に配設され得る。その電気相互接続は第１の電気相互接続であってよく、第２の電気相互接続は、第１の電気相互接続に対して交差するように、たとえば、第１の電気相互接続の下を、かつアンカの間のギャップを通って延び得る。いくつかの実装形態では、電気相互接続は、２ミクロン未満、たとえば１ミクロン以下の断面の厚みを有する。いくつかの実装形態では、薄膜トランジスタのアレイが表示素子のアレイに接続され、電気相互接続が、薄膜トランジスタのアレイ中の少なくとも１つの薄膜トランジスタを通って少なくとも１つの表示素子に接続される。いくつかの実装形態では、表示素子のアレイは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器を含む。
【０００６】
本開示で説明される主題の別の革新的態様は、基板と、基板の上に形成された画素のアレイと、画素のアレイ中の少なくとも２つの画素に接続された電気相互接続とを含む、ディスプレイ装置において実装され得る。ディスプレイ装置はまた、基板に沿って連続的に配列され基板に沿って互いに離間された、少なくとも３つのアンカを含む。電気相互接続は、３つの連続するアンカによって基板の上の持ち上げられた面で懸架され、３つの連続するアンカは、電気相互接続の上記の持ち上げられた面の下で、互いに実質的に電気的に絶縁される。
【０００７】
いくつかの実装形態では、基板は透明な基板である。そのような実装形態では、電気相互接続は、２ミクロン未満の断面の厚みを有し得る。いくつかの実装形態では、電気相互接続は、１：１よりも大きい断面アスペクト比を有する。いくつかの実装形態では、画素のアレイはシャッター方式光変調器を含み、電気相互接続の少なくとも１つの層はシャッター方式光変調器の対応する層と同じ材料から形成される。他の実装形態では、電気相互接続は、画素のアレイ中の画素の行、画素のアレイ中の画素の列、またはこれら両方に接続される。支持材料が、電気相互接続の下に、かつアンカの連続するペアの間に配設され得る。その電気相互接続は第１の電気相互接続であってよく、第２の電気相互接続は、第１の電気相互接続に対して交差するように、たとえば、第１の電気相互接続の下を、かつアンカの連続するペアの間のギャップを通って延び得る。
【０００８】
本開示で説明される主題の別の革新的態様は、透明な基板と、透明な基板の上に配設された複数のＭＥＭＳデバイスと、ＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つに接続される電気相互接続とを含む、装置において実装され得る。電気相互接続は、１：１よりも大きい断面アスペクト比と、２ミクロン未満の断面の厚みとを有する。いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳデバイスは光変調器のアレイを含み、電気相互接続は光変調器のアレイ中の少なくとも２つの光変調器に接続される。いくつかの実装形態では、電気相互接続の断面アスペクト比は、少なくとも２：１である。いくつかの実装形態では、電気相互接続の断面の厚みは、１ミクロン以下である。いくつかの実装形態では、装置はさらにアンカを含み、電気相互接続はアンカによって透明な基板の上に懸架される。いくつかの実装形態では、電気相互接続の少なくとも１つの層は、ＭＥＭＳデバイスの対応する層と同じ材料から形成される。
【０００９】
本開示で説明されている主題の別の革新的態様は、ディスプレイアセンブリを製造する方法において実施され得る。型が基板の上に形成され、この型は、側壁と下面とを有する溝によって形成される。相互接続材料は、溝の下面および側壁に隣接して堆積され、側壁に隣接して堆積された相互接続材料の少なくとも一部分を残しながら、次いで溝の下面に隣接して堆積された相互接続材料が除去されて、電気相互接続を形成する。いくつかの実装形態では、相互接続材料は、１ミクロン以下の厚みを有するように、側壁に隣接して堆積される。いくつかの実装形態では、相互接続材料は、相互接続材料に異方性エッチングを適用することによって除去される。そのような実装形態では、異方性エッチングを適用するステップは、基板、またはエッチングプロセスの間に基板が配置される面に、電圧バイアスを印加するステップを含み得る。いくつかの実装形態では、相互接続材料は、側壁の下側部分に隣接して配設されるアンカ材料と接触するように堆積される。
【００１０】
本開示で説明されている主題の別の革新的態様は、ディスプレイアセンブリを製造する方法において実施され得る。型が基板の上に形成され、この型は、互いに離間された複数の開口によって形成される。導電性材料が、開口の中に、かつ型の上に堆積されて、開口の中に複数のアンカを形成する。型の上に堆積された導電性材料は、アンカの間を延びる電気相互接続を形成するようにパターニングされる。いくつかの実装形態では、電気相互接続がアンカによって基板の上に懸架されるように、型が除去される。そのような実装形態では、電気相互接続の下に、かつアンカの間に配設された型の少なくとも一部分を残しながら、型が除去され得る。
【００１１】
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、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ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、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】
【００１２】
【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例示的な透視図である。
【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】例示的な複合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】例示的な複合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】例示的な複合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】例示的な複合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】例示的な複合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】本明細書で説明される、従来の低アスペクト比の相互接続と高アスペクト比の相互接続との差を例示するための、ディスプレイアセンブリの例示的な斜視図である。
【図９】高アスペクト比の相互接続を組み込む直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置の例示的な概略図である。
【図１０】高アスペクト比の相互接続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１１】高アスペクト比の相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な斜視図である。
【図１２】懸架された相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な斜視図である。
【図１３Ａ】懸架された相互接続を組み込むＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置の例示的な斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのディスプレイ装置の一部分の断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａのディスプレイ装置の別の部分の断面図である。
【図１４】高アスペクト比の相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な製造プロセスのフロー図である。
【図１５Ａ】高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１５Ｂ】高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１５Ｃ】高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１５Ｄ】高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１５Ｅ】高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ａ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ｂ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ｃ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ｄ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ｅ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１６Ｆ】懸架された高アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１７】懸架された相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な製造プロセスのフロー図である。
【図１８Ａ】懸架された低アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１８Ｂ】懸架された低アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１８Ｃ】懸架された低アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１８Ｄ】懸架された低アスペクト比の相互接続を組み込む例示的なディスプレイアセンブリの構築の段階を示す図である。
【図１９】構築の中間段階におけるディスプレイアセンブリの例示的な斜視図である。
【図２０】ディスプレイアセンブリに含まれる懸架された相互接続の例示的な斜視図である。
【図２１】高アスペクト比の相互接続を組み込むＬＣＤアセンブリの例示的な斜視図である。
【図２２Ａ】表示素子のセットを含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【図２２Ｂ】表示素子のセットを含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【００１４】
切替えがより速く、開口率の大きいディスプレイを提供するために、垂直な配向と縮小された設置面積とを有するように、電気相互接続が組み込まれる。いくつかの実装形態では、少なくとも１：１である、またはそれより大きい断面アスペクト比を有する相互接続を構成することによって、電気相互接続の垂直な配向が達成される。すなわち、相互接続の高さは、少なくとも相互接続の幅と同じである。たとえば、相互接続の断面アスペクト比は、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、または少なくとも約５：１であり得る。そのような高アスペクト比の相互接続の断面の厚みまたは幅は、ディスプレイを製造するために使用されるフォトリソグラフィプロセスによって達成可能であるパターニングの分解能または最小の特徴体サイズより小さくでき、いくつかの実装形態では、それより十分に小さくでき、これによって、縮小された設置面積を達成する。高アスペクト比の相互接続は、側壁製造プロセスを使用して形成されてよく、側壁製造プロセスでは、相互接続材料が型の露出した側壁へとコンフォーマルに堆積され、続いて、相互接続を側壁特徴体として生成するために異方性エッチングが行われる。
【００１５】
いくつかの実装形態では、電気相互接続の垂直な配向は、アンカによって基板の上に相互接続を懸架することによって達成される。懸架された相互接続は、高アスペクト比の相互接続または低アスペクト比の相互接続であり得る。アンカによる相互接続の持ち上げにより、アンカにより占められる領域に対する基板表面上の相互接続の設置面積がさらに減る。懸架された相互接続は、製造プロセスを使用して形成されてよく、その製造プロセスでは、アンカ材料が基板の上に堆積され、続いてアンカ材料の上に相互接続材料が堆積されて、アンカによって基板の上に懸架される相互接続が得られる。製造プロセスのいくつかの実装形態では、相互接続およびアンカは側壁特徴体として形成され、懸架された高アスペクト比の相互接続が得られる。製造プロセスのいくつかの他の実装形態では、懸架された低アスペクト比の相互接続は、側壁プロセスの代わりにフォトリソグラフィパターニングプロセスによって形成される。
【００１６】
本開示で説明される主題の特定の実装形態は、次の潜在的な利点の１つまたは複数を実現するように実装され得る。アスペクト比をより高くするように、アンカによって懸架されるように、またはこれら両方を実現するように相互接続を製造することで、電気相互接続を垂直に配向することによって、より多くの相互接続材料が、下の導電層からさらに離間される。そうすることで、そうしなければ相互接続の信号伝播速度に悪影響を与え得る、容量性結合が減る。結果として、相互接続は、より高速な信号伝播速度を、したがって、ディスプレイのより高速な切替えの速さを実現することができる。また、電気相互接続の設置面積を減らすことによって、そのような設置面積が減らされた相互接続を組み込むディスプレイは、基板上の画像形成向けの空間がより多くなり、開口率を増大させディスプレイをより明るくすることが可能になる。そのような性質を有する電気相互接続は、有利には、ＭＥＭＳ方式ディスプレイのような電気機械システム（ＥＭＳ）ディスプレイ、さらには、ＬＣＤおよびＯＬＥＤディスプレイのような他のタイプのディスプレイにおいて、データ相互接続として組み込まれ得る。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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）のブロック図の一例を示している。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８、ホストプロセッサ１２２、環境センサ１２４、ユーザ入力モジュール１２６、および電源を含む。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ホストプロセッサ１２２は全般的に、ホストの動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ１２２は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサであり得る。ホストデバイス１２０内に含まれるディスプレイ装置１２８に対して、ホストプロセッサ１２２は、画像データならびにホストに関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、ホストに関する情報、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／または画像を選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。
【００３５】
ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザの個人的好みをコントローラ１３４に直接、またはホストプロセッサ１２２を介して伝える。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしているソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ１３４への複数のデータ入力はコントローラ１３４に対し、最適な画像化特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８および１４８にデータを提供するように指示する。
【００３６】
環境センサモジュール１２４も、ホストデバイスの一部として含まれ得る。環境センサモジュール１２４は、温度および／または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１２４は、コントローラ１３４が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ１３４に通信する。
【００３７】
図２は、例示的なシャッター式光変調器２００の透視図を示している。シャッター式光変調器２００は、図１Ａの直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００への組込みに適している。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッター２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成され得る。シャッター２０２は、一方では、アクチュエータ２０５に結合する。アクチュエータ２０５は、表面２０３に対して実質的に平行である運動面における表面２０３の上方で、シャッター２０２を横方向に移動する。シャッター２０２の反対側は、アクチュエータ２０４によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング２０７に結合する。
【００３８】
各アクチュエータ２０５は、シャッター２０２をロードアンカ２０８に接続するコンプライアントロードビーム２０６を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とともに、機械的サポートとして働き、シャッター２０２を、表面２０３に近接して懸架されたまま保つ。表面２０３は、光を通過させるための１つまたは複数の開口穴２１１を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とシャッター２０２とを表面２０３に物理接続し、ロードビーム２０６を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気接続する。
【００３９】
基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴２１１が形成される。基板がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板に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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
アレイ３２０の画素３０１ならびに制御マトリクス３００は、基板３０４上に形成される。アレイ３２０は、基板３０４上に配設された開口層３２２を含み、開口層３２２は、アレイ３２０中のそれぞれの画素３０１に対する１組の開口３２４を含む。開口３２４は、各画素中のシャッターアセンブリ３０２と整列される。いくつかの実装形態では、基板３０４は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板３０４は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口３２４を形成する。
【００４９】
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。
【００５０】
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２Ａに示すシャッター式光変調器２００内のスプリング２０７などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「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。
【００５１】
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。
【００５２】
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４００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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込むディスプレイ装置５００の例示的な断面図を示している。各シャッターアセンブリ５０２は、シャッター５０３とアンカ５０５とを組み込む。アンカ５０５とシャッター５０３との間で接続されると、表面の上で短い距離でシャッター５０３を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ５０２は、プラスチックまたはガラスなどで作られた、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（ＣＶＤ）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。
【００５８】
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５１６は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、１つまたは複数の光源５１８によって照射され、バックライト５１５を形成する。光源５１８は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）（全体的に「ランプ」と呼ぶ）でよい。反射体５１９は、光源５１８から光ガイド５１６に光を向けるのを助ける。前向き反射膜５２０が、バックライト５１５の後ろに配設され、シャッターアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ５０２のうちの１つを通らない、バックライト５１５からの光線５２１などの光線は、バックライト５１５に戻され、膜５２０から再度反射される。この方式において、第１のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置５００を離れることができない光は、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。
【００５９】
光ガイド５１６は、光源５１８から開口５０８の方に、したがってディスプレイ装置５００の前面の方に光を向け直す１組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム５１７を含む。光リダイレクタ５１７は、代替可能に断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド５１６のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム５１７の密度は概して、光源５１８からの距離とともに増大する。
【００６０】
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。
【００６１】
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有し得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源５１８に含まれ得る。たとえば、５つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアンおよび黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、白、オレンジ、青、紫および緑色ランプまたは白、青、黄色、赤およびシアン色ランプを含み得る。６つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアン、マゼンタおよび黄色ランプまたは白、シアン、マゼンタ、黄色、オレンジおよび緑色ランプを含み得る。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含まれる。これらのディスプレイアセンブリについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデカフルオロヘキサンが含まれる。
【００６５】
薄板金属または成形プラスチックアセンブリブラケット５３２は、カバープレート５２２と、基板５０４と、バックライト５１５と、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット５３２は、複合ディスプレイ装置５００に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブで取り付けられる。いくつかの実装形態において、光源５１８は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体５３６は、光ガイド５１６の辺から漏れた光を光ガイド５１６に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ５０２および光源５１８に制御信号ならびに電力を与える電気相互接続は、図５に示していない。
【００６６】
ディスプレイ装置５００は、ＭＥＭＳアップ構成と呼ばれ、ＭＥＭＳ方式光変調器が、基板５０４の前面、すなわち見ている人の方を向く表面に形成される。シャッターアセンブリ５０２は、反射開口層５０６のすぐ上に構築される。ＭＥＭＳダウン構成と呼ばれる代替実装形態において、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。ＭＥＭＳダウン構成において、ＭＥＭＳ方式光変調器を積載する基板は、ディスプレイ装置５００におけるカバープレート５２２に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド５１６の方を向く表面にＭＥＭＳ方式光変調器が配置されるように配向される。ＭＥＭＳ方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層５０６にあるギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、ＭＥＭＳ変調器が形成される基板とを接続する一連のスペーサポストによって維持することができる。いくつかの実装形態において、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素の間に配設される。ＭＥＭＳ光変調器を、それに対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは１０ミクロン未満、または重複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。
【００６７】
図６Ａ〜図６Ｅは、例示的な複合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、完成された複合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。複合シャッターアセンブリ６００の要素は、第１の機械層６０５、導体層６０７、第２の機械層６０９、および封入誘電体６１１を含む。機械層６０５または６０９の一方または両方は、シャッターアセンブリ６００の主要ロードベアリングおよび機械的作動部材として働くので、機械層６０５または６０９のうちの少なくとも１つは、０．１５ミクロンを上回る厚さで堆積され得るが、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複合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。
【００６８】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００の外側が導体層から形成される一方、シャッターアセンブリ６００の内側が機械層から形成されるように、複合シャッターアセンブリ６００の層の順序が逆にされ得る。
【００６９】
シャッターアセンブリ６００は、封入誘電体６１１を含み得る。いくつかの実装形態では、シャッター６０１、アンカ６０４、およびビーム６０２のすべての露出した下面、上面、および側面が均一にコーティングされるように、誘電体のコーティングがコンフォーマルに適用され得る。そのような薄膜は、熱酸化によって、かつ／またはＡｌ２Ｏ３、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２もしくはＳｉ３Ｎ４などの絶縁体のコンフォーマルＣＶＤによって、または原子層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。
【００７０】
図６Ｂ〜図６Ｅは、図６Ａに示すシャッターアセンブリ６００を形成するために使用される例示的なプロセスのいくつかの中間製造段階の結果の例示的な断面図を示している。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００は、図３Ａおよび図３Ｂに示す制御マトリクスのような薄膜トランジスタのアクティブマトリクスアレイなどの既存の制御マトリクスの上に構築される。
【００７１】
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の最初の段階の結果の断面図を示す。図６Ｂに示されるように、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、ポリイミドが犠牲層材料として使用される。他の犠牲層材料の候補には、限定はされないが、ポリアミド、フルオロポリマー、ベンゾシクロブテン、ポリフェニルキノキシレン、パリレン、またはポリノルボルネンがある。これらの材料は、粗い表面を平坦化し、２５０℃を上回る処理温度で機械的完全性を維持する能力、ならびにエッチングおよび／または除去中の熱分解の容易さを理由に選ばれる。他の実装形態では、犠牲層６１３は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエチレンおよびフェノール樹脂またはノボラック樹脂などのフォトレジストから形成される。いくつかの実装形態で使用される代替犠牲層材料としてＳｉＯ２があり、これは、その除去に使用されるフッ化水素酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。１つのそのような適した耐性材料として、Ｓｉ３Ｎ４がある。別の代替犠牲層材料としてＳｉがあり、これは、大半の金属およびＳｉ３Ｎ４など、その除去に使用されるフッ素プラズマまたはフッ化キセノン（ＸｅＦ２）に対して電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。さらに別の代替犠牲層材料としてＡｌがあり、これは、濃縮水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液など、強力なアルカリ溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。適した材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＴａおよびＳｉがある。さらに別の代替犠牲層材料としてＣｕがあり、これは、硝酸溶液または硫酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。そのような材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、およびＳｉがある。
【００７２】
次に犠牲層６１３は、アンカ領域６０４に穴またはビアを露出させるようにパターニングされる。ポリイミドまたは他の非感光性材料を犠牲層材料として用いる実装形態では、犠牲層材料は感光剤を含むように作られてよく、それにより、ＵＶフォトマスクを通じて露光された領域を現像液中で優先的に除去することができる。他の材料から形成された犠牲層は、フォトレジストの追加層において犠牲層６１３をコーティングし、フォトレジストをフォトパターニングし、最後にフォトレジストをエッチングマスクとして使用することによってパターニングされ得る。犠牲層６１３は、代替的に、ＳｉＯ２またはＣｒなどの金属の薄層であり得るハードマスクにより犠牲層６１３をコーティングすることによってパターニングされ得る。次いでフォトパターンが、フォトレジストおよび湿式化学エッチングによってハードマスクに転写される。ハードマスクに現像されるパターンは、深くて狭いアンカ穴を犠牲層６１３に与えるために使用され得る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耐性があり得る。
【００７３】
アンカ領域６０４が犠牲層６１３中に開かれた後、表面の酸化物層を除去するために、露出した下にある導電面６１４を化学的に、またはプラズマのスパッタリング効果によってエッチングすることができる。そのようなコンタクトエッチング段階により、下にある導電面６１４とシャッター材料とのオーム接触を改善することができる。犠牲層６１３のパターニングの後、フォトレジスト層またはハードマスクが、溶剤洗浄法または酸エッチング法のいずれかを使用して除去され得る。
【００７４】
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、約４００℃を下回る温度で堆積され、ポリイミドを犠牲層材料として使用することを可能にする。いくつかの実装形態では、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）は、約２５０〜約３５０℃の範囲の温度でシランガスからプラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、応力が比較的少ない状態において、約０．１５〜約３ミクロンの範囲の厚さに成長可能であるので、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９にとって有用な機械材料である。そのような実装形態のうちのいくつかでは、ａ−Ｓｉが約１オームｃｍを下回る抵抗率で成長し得るように、ドーパントとしてホスフィンガス（ＰＨ３）が使用される。代替実装形態では、同様のＰＥＣＶＤ技法が、第１の機械層６０５としてＳｉ３Ｎ４、シリコンリッチなＳｉ３Ｎ４もしくはＳｉＯ２材料の堆積に、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。犠牲層材料に切り込まれたアンカまたはビアホールがほぼ垂直な側壁を呈しているとしても、ＰＥＣＶＤ技法は、アンカの下水平面と上水平面との間に実質的に連続したコーティングを実現することができる。
【００７５】
ＰＥＣＶＤ技法に加えて、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９の成長のために利用可能な代替の適した技法には、ＲＦまたはＤＣスパッタリング、金属有機ＣＶＤ、蒸着、電気めっきまたは無電解めっきが含まれる。
【００７６】
導体層６０７には、いくつかの実装形態では、Ａｌなどの金属薄膜が利用される。いくつかの他の実装形態では、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、またはＴａなどの代替金属が選択され得る。そのような導電性材料を含めることは、２つの目的を果たす。それは、シャッター６０１の全体的なシート抵抗を軽減するほか、ａ−Ｓｉは、シャッター６０１のいくつかの実装形態で使用され得るように、約２ミクロン未満の厚さである場合に、可視光をある程度透過し得るので、シャッター６０１を可視光が通るのを妨げるのを助ける。導電性材料は、スパッタリングによって、またはよりコンフォーマルに、ＣＶＤ、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。
【００７７】
図６Ｄは、シャッターアセンブリ６００の形成に使用される次の１組の処理段階の結果を示している。第１の機械層６０５、導体層６０７、および第２の機械層６０９がフォトマスクされ、エッチングされる一方、犠牲層６１３は依然として基板６０３上にある。第１に、フォトレジスト材料が施され、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ＳｉＯ２が、フッ素ベースのプラズマ化学でエッチングされ得る。ＳｉＯ２機械層はまた、ＨＦ湿式化学を使用してエッチングでき、導体層６０７におけるいずれの金属も、湿式化学または塩素ベースのプラズマ化学反応のいずれかを使用してエッチングできる。
【００７８】
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場合がある。シャッターアセンブリ６００は、断面で示すコンプライアントビーム６０２を含む。各コンプライアントビーム６０２は、幅がシャッター材料の全体的な高さまたは厚さを下回るように形成される。いくつかの実装形態では、ビーム寸法比は約１．４：１以上に、コンプライアントビーム６０２が幅よりも高くまたは厚くなるように維持される。
【００７９】
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。
【００８０】
図６Ａに結果が示されている最終プロセスにおいて、封入誘電体６１１がシャッターアセンブリ６００のすべての露出面に堆積される。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ＣＶＤを使用して均一にコーティングされるように、封入誘電体６１１はコンフォーマルに施されてよい。いくつかの他の実装形態では、シャッター６０１の上面および側面のみがコーティングされる。いくつかの実装形態では、Ａｌ２Ｏ３が封入誘電体６１１に使用され、約１０〜約１００ナノメートルの範囲内の厚さで原子層堆積によって堆積される。
【００８１】
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、過フッ化炭化水素クロロシラン、たとえばメトキシ終端化シラン、パーフルオロ化、アミノシラン、シロキサンおよびカルボン酸ベースのモノマーおよび化学種を含む。これらのコーティングは、分子蒸気への露出、またはＣＶＤによる前駆体化合物の分解のいずれかによって施され得る。スティクション防止コーティングは、絶縁表面のフッ化、シラン化、シロキサン化、または水素化におけるような、シャッター表面の化学変換によって作成されてもよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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、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。ガラスまたは他の透明基板の大型パネルでの経済的フォトリソグラフィでは、パターニング解像度または最小特徴体サイズは通常、数ミクロンに限定される。
【００８４】
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。
【００８５】
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７０１において画定されるパターンは、開放部またはビア７０２を作り、最終的には開放部またはビア７０２の中に、シャッターアセンブリ７００のアンカが形成される。第１の犠牲材料７０１の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、類似の材料および技法を使用する。
【００８６】
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の犠牲材料７０５がエッチング除去されているエリアにおいてアクセス可能である。型７０３の上水平レベル７１０は、第２の犠牲材料７０５の上面によって確立されている。図７Ｂに示す型７０３はまた、実質的に垂直な側壁７０９を含む。第１の犠牲材料７０１および第２の犠牲材料７０５として使用するための材料が、図６Ａ〜図６Ｅの犠牲層６１３に関して上で説明されている。
【００８７】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、図７Ｃに示すように、犠牲型７０３の露出面のすべてへのシャッター材料の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、導体層６０７、および第２の機械層６０９に関して上述している。シャッター材料は、約２ミクロン未満の厚さで堆積される。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物であり得る）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。
【００８８】
製造プロセスは、異方性エッチングを施すことで継続し、その結果、図７Ｃに示す構造が生じる。シャッター材料の異方性エッチングは、基板７２６に対して、または基板７２６に近接した電極に対して電圧バイアスがかけられたプラズマ環境において実行される。バイアスされた基板７２６（電界が基板７２６の表面に対して直角である）により、基板７２６に対してほぼ直角な角度で基板７２６の方へイオンが加速する。そのような加速したイオンとエッチング化学物質とが相まって、エッチング速度は、基板７２６の平面に垂直である方向において、基板７２６に対して平行な方向と比較して格段に速くなる。フォトレジストによって保護された領域におけるシャッター材料のアンダーカットエッチングは、それによって大幅に取り除かれる。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７０３の他の（フォトレジストで保護されていない）水平面に沿って、シャッター材料は、エッチングによって実質的に完全に除去されている。
【００８９】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するために使用される異方性エッチングは、基板７２６の電気バイアスまたは基板７２６に極めて近接した電極の電気バイアスの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７２６の電圧バイアスを通じて達成される、方向性プラズマと組み合わされたとき、解放された炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および／またはフッ素（Ｆ）の原子が、受動型または保護型の準ポリマーコーティングを作り上げる場所となる側壁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。
【００９０】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５および第１の犠牲材料７０１の残余を除去することで完了する。その結果は図７Ｄに示されている。犠牲材料を除去するプロセスは、図６Ｅに関して説明したプロセスと同様である。型７０３の側壁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７１４は、開口層７２５に接続する。側壁ビーム７１６、７１８および７２０は、高く、狭い。型７０３の表面から形成される側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、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動作中に作成された型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約２ミクロン未満になるように選択される限り、図７Ａ〜図７Ｄに示すプロセスは、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。
【００９１】
図７Ｄは、上述のプロセスにおける解放動作後に形成されたシャッターアセンブリ７００の等角図を示しており、高いアスペクト比の断面を有するコンプライアントビームがもたらされている。第２の犠牲材料７０５の厚さが、たとえば、シャッター材料の厚さの約４倍よりも大きい限り、結果的に、ビーム高とビーム幅の比は同様の比、すなわち、約４：１よりも大きくなる。
【００９２】
上記には示していないが、図７Ｃに至るプロセスの一部として含まれる随意の段階は、コンプライアントロードビーム７２０をコンプライアント駆動ビーム７１８から分離または分断するための側壁ビーム材料の等方性エッチングを伴う。たとえば、ポイント７２４におけるシャッター材料が、等方性エッチングを使用して側壁から除去されている。等方性エッチングでは、エッチング速度がすべての方向において実質的に同じであるので、ポイント７２４などの領域における側壁材料はもはや保護されない。等方性エッチングは、バイアス電圧が基板７２６に印加されない限り、通常のプラズマエッチング機器において達成され得る。等方性エッチングはまた、湿式化学または気相エッチング技法を使用して達成され得る。この随意の第４のマスキングおよびエッチング段階に先立って、側壁ビーム材料は、型７０３における凹部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７１８および７２０の分離は、フォトレジストの供給およびマスクを通じた露光の第４のプロセスを通じて達成される。この場合におけるフォトレジストパターンは、分離ポイント７２４を除くすべてのポイントで等方性エッチングに対して側壁ビーム材料を保護するように設計される。
【００９３】
側壁プロセスの最終段階として、封入誘電体が側壁ビーム７１６、７１８および７２０の外面の周りに堆積される。
【００９４】
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、異方性方式による第２の犠牲材料７０５のパターニングなどの図７Ｂにおけるパターニング動作によって作られ得る。第２の犠牲層７０５のパターニングとともに追加のフォトレジストコーティングまたはハードマスクを使用することにより、フォトレジストの過度の損耗を軽減しながら、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。
【００９５】
側壁ビーム処理中に役立つ別のプロセスガイドラインは、シャッター材料の堆積の共形性に関係する。型７０３の表面は、垂直か水平かを問わず、それらの表面の方位に関係なく、同様の厚さのシャッター材料で覆われ得る。そのような共形性は、ＣＶＤにより堆積するときに達成され得る。具体的には、次の共形技法が用いられ得る。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。
【００９６】
下の層との容量性結合を減らすために、電気相互接続は、垂直な配向を有するように形成され得る。電気相互接続の垂直な配向は、下の層に対する相互接続材料の離隔をより大きくする。結果として、電気相互接続は、より高速な信号伝播速度を、したがって、ディスプレイのより高速な切替えの速さを実現することができる。いくつかの実装形態では、少なくとも１：１である、またはそれより大きい断面アスペクト比を有する相互接続を構成することによって、電気相互接続の垂直な配向が達成される。すなわち、相互接続の高さは、少なくとも相互接続の幅と同じである。そのような高アスペクト比の相互接続の断面の厚みまたは幅は、ディスプレイを製造するために使用されるフォトリソグラフィプロセスによって達成可能であるパターニングの分解能または最小の特徴体サイズより小さくでき、いくつかの実装形態では、それより十分に小さくでき、これによって、縮小された設置面積を達成する。他の実装形態では、電気相互接続の垂直な配向は、アンカによって基板の上に相互接続を懸架することによって達成される。懸架された相互接続は、高アスペクト比の相互接続または低アスペクト比の相互接続であり得る。アンカによる相互接続の持ち上げにより、アンカにより占められる領域に対する基板表面上の相互接続の設置面積がさらに減る。
【００９７】
高アスペクト比の相互接続は、側壁製造プロセスを使用して形成されてよく、側壁製造プロセスでは、相互接続材料が型の露出した側壁へとコンフォーマルに堆積され、続いて、相互接続を側壁特徴体として生成するために異方性エッチングが行われる。懸架された相互接続は、製造プロセスを使用して形成されてよく、その製造プロセスでは、アンカ材料が基板の上に堆積され、続いてアンカ材料の上に相互接続材料が堆積されて、アンカによって基板の上に懸架される相互接続が生じる。製造プロセスのいくつかの実装形態では、相互接続およびアンカは側壁特徴体として形成され、懸架された高アスペクト比の相互接続が生じる。製造プロセスの他の実装形態では、懸架された低アスペクト比の相互接続は、側壁プロセスの代わりにフォトリソグラフィパターニングプロセスによって形成される。
【００９８】
図８は、本明細書で説明される、従来の低アスペクト比の相互接続と高アスペクト比の相互接続との差を例示するための、ディスプレイアセンブリ８００の例示的な斜視図を示す。アセンブリ８００は、上に開口層８０４が形成される基板８０２を含む。図８に示されるように、基板８０２は、たとえばガラスまたはプラスチックで形成される、透明な基板であるが、いくつかの実装形態では、不透明な材料も基板８０２の適切な材料の候補である。開口層８０４に加えて、１つまたは複数の導電層が基板８０２の上に堆積され、電気相互接続のネットワークを形成するようにパターニングされる。図８に示されるように、電気相互接続の少なくとも１つの層が、開口層８０４および電気相互接続の任意の下の層の上に形成される。基板８０２の左手側は、各々が１：１未満の断面アスペクト比を有する、４つの従来の相互接続８０６を含む。言い換えると、基板８０２の上面に実質的に直角である方向に沿った、各々の従来の相互接続８０６の断面の高さ（図８では「Ｈ１」と標識される）は、基板８０２の上面に実質的に平行である方向に沿った、各々の従来の相互接続８０６の断面の厚みまたは幅（図８では「Ｔ１」と標識される）より小さいので、Ｈ１／Ｔ１：１は１：１より小さい。基板８０２の右手側は、各々が少なくとも１：１である、またはそれより大きい断面アスペクト比を有する、高アスペクト比の相互接続８０８の２つのペア（全体では４つ）を含む。言い換えると、基板８０２の上面に実質的に直角である方向に沿った、各々の高アスペクト比の相互接続８０８の断面の高さ（図８では「Ｈ２」と標識される）は、基板８０２の上面に実質的に平行である方向に沿った、各々の高アスペクト比の相互接続８０８の断面の厚みまたは幅（図８では「Ｔ２」と標識される）より大きくないとしても、少なくとも同じ大きさであるので、Ｈ２／Ｔ２：１は少なくとも１：１であり、またはそれより大きい。
【００９９】
一般に、ガラスパネル、プラスチックパネル、または他の透明な基板上に回路をパターニングするために使用される薄膜パターニング技法は、数ミクロンのオーダーの分解能を有し得る。対照的に、そのような用途に使用される薄膜堆積の厚みは、数十ミクロンのオーダーの分解能で制御され得る。たとえば、図８に示されるように、従来の相互接続８０６と高アスペクト比の相互接続８０８の両方が、約３ミクロンのパターニング分解能を有するフォトリソグラフィ装置を使用して、基板８０２の上に形成される。すなわち、フォトリソグラフィパターニングによって形成される最小の特徴体サイズは、材料が存在するか存在しないかにかかわらず、少なくとも幅が約３ミクロンである。したがって、図８に示されるように、４つの従来の相互接続８０６を形成すると、約２１ミクロンの空間が占められ、このとき、各相互接続８０６に対して約３ミクロンの空間、相互接続８０６の間の各ギャップに対して約３ミクロンの空間が占められる。
【０１００】
４つの従来の相互接続８０６が約２１ミクロンの空間を占めるのとは対照的に、４つの高アスペクト比の相互接続８０８は約９．４ミクロンの空間を占める。たとえば、図８に示されるように、相互接続８０８の各々を形成する相互接続材料は、３ミクロンの分解能のパターニングプロセスを使用して形成される型８１０の上に、約０．２ミクロンの厚みまで堆積される。型８１０の持ち上げられた部分またはメサ領域は約３ミクロンの幅であり、持ち上げられた部分の間のギャップも同じである。従来のフォトリソグラフィパターニングプロセスの代わりに側壁製造プロセスを使用してパターニングされる相互接続８０８は、型８１０の持ち上げられた部分から両方向に約０．２ミクロン延び、幅がさらに０．４ミクロン長くなる。そのような実装形態では、高アスペクト比の相互接続８０８の組込みにより、４つの相互接続８０８全体で約１２ミクロンが節約され、相互接続８０８当たり追加の３ミクロンの空間が生まれる。別の方法で述べると、図８の右手側に示される高アスペクト比の相互接続８０８は、従来の相互接続８０６の約２倍の密度で形成され、または、従来の相互接続８０６により占められる空間の約半分を占める。そのような設置面積が減らされた相互接続８０８を組み込むディスプレイ装置は、たとえば、ディスプレイ装置がより大きい開口率を利用するのを可能にすることによって、基板８０２上で画像形成向けのより大きい空間を有する。図８に示される具体的な寸法が例として提供されることに留意されたい。高アスペクト比の相互接続８０８は、他の相互接続の密度および設置面積を実現するように他の寸法によって実装されてよく、上で述べられたものよりも大きい、または小さい空間を節約する。
【０１０１】
加えて、より高いアスペクト比に従って垂直に相互接続８０８を配向することによって、相互接続材料のより多くが、従来の相互接続８０６と比較して開口層８０４および電気相互接続の任意の下の層からさらに離隔され、これによって、そうされなければ信号伝播速度に悪影響を与え得る容量性結合が減る。高アスペクト比の相互接続８０８の断面積は従来の低アスペクト比の相互接続８０６の断面積よりも小さく図示されているが、高アスペクト比の相互接続８０８の垂直な配向は、面積の減少が信号伝播速度に与え得るあらゆる有害な影響を軽減またはオフセットするのに十分な程度、下の導電層により加えられる相互接続８０８上の容量性結合を低減する。結果として、高アスペクト比の相互接続８０８は、より大きい信号伝播速度を、したがって、そのような相互接続８０８を組み込むディスプレイ装置のより高速な切替えの速さを実現する。その上、製造コストの低減のために相互接続材料の量を減らしつつ、高アスペクト比の相互接続８０８によって、所望の信号伝播億度が達成され得る。
【０１０２】
具体的な断面の寸法および比が図８の例で示されるが、高アスペクト比の相互接続は、より一般的には、少なくとも１：１かそれより大きく、たとえば、少なくとも約１．３：１かそれより大きく、少なくとも約１．５：１かそれより大きく、少なくとも約１．８：１かそれより大きく、少なくとも約２：１かそれより大きく、少なくとも約２．３：１かそれより大きく、少なくとも約２．５：１かそれより大きく、少なくとも約２．８：１かそれより大きく、少なくとも約３：１かそれより大きく、少なくとも約３．３：１かそれより大きく、少なくとも約３．５：１かそれより大きく、少なくとも約３．８：１かそれより大きく、少なくとも約４：１かそれより大きく、少なくとも約４．３：１かそれより大きく、少なくとも約４．５：１かそれより大きく、少なくとも約４．８：１かそれより大きく、または少なくとも約５：１かそれより大きく、最大で約６：１であり、最大で約７：１であり、最大で約８：１であり、最大で約９：１であり、最大で約１０：１であり、またはそれより大きい、断面アスペクト比を有する少なくとも１つの部分を含み得る。いくつかの実装形態では、電気相互接続のうちの少なくともある部分または割合、たとえば電気相互接続の長さのうちの少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、または少なくとも過半は、上で述べられたような断面アスペクト比を有し得る。電気相互接続の断面アスペクト比は、その長さにわたって均一または不均一であってよく、いくつかの実装形態では、電気相互接続は、１：１よりも大きい断面アスペクト比を有する第１の部分と、１：１以下の断面アスペクト比を有する第２の部分とを含む。高アスペクト比の相互接続の断面の厚みまたは幅は、ディスプレイアセンブリ８００の残りを製造するために使用されるフォトリソグラフィプロセスによって達成可能なパターニング分解能または最小の特徴体サイズより小さくでき、いくつかの実装形態ではそれより十分小さくでき、たとえば、約２ミクロン以下、約１．８ミクロン以下、約１．５ミクロン以下、約１．３ミクロン以下、約１ミクロン以下、約０．８ミクロン以下、約０．５ミクロン以下、または約０．３ミクロン以下であり、最低で約０．２ミクロン、最低で約０．１ミクロン、またはそれ未満である。
【０１０３】
図９は、高アスペクト比の相互接続を組み込む直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置９００の例示的な概略図を示す。ディスプレイ装置９００は、行および列へと配列されたＭＥＭＳ光変調器９０２ａ〜９０２ｄ（一般に「光変調器９０２」）のアレイを含む。いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳ光変調器９０２ａ〜９０２ｄのアレイは、画素のアレイに対応し得る。図９に示される例では、各光変調器９０２は、シャッター９０８および開口９０９を含む、シャッター方式光変調器である。ディスプレイ装置９００のいくつかの態様は、図１Ａに示されるディスプレイ装置１００に関して前に説明されたものと同様に実装され、それらの態様は以下で繰り返されない。
【０１０４】
図９に示されるように、ディスプレイ装置９００はまた、画素の各行に接続され各行により共有される少なくとも１つの書込み許可相互接続９１０（「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる）、画素の各列に接続され各列により共有される１つのデータ相互接続９１２、および、すべての画素、または少なくともディスプレイ装置９００中の複数の列と複数の行の両方からの画素に共通の電圧を与える１つの共通相互接続９１４を含む、電気相互接続（たとえば、相互接続９１０、９１２、および９１４）のネットワークを含む。図９の例では、相互接続９１０および９１４の各々は高アスペクト比の相互接続として実装され、一方、データ相互接続９１２は低アスペクト比の相互接続として実装される。いくつかの他の実装形態では、データ相互接続９１２は、高アスペクト比の相互接続として実装されてよく、図３Ａおよび図３Ｂに示されるような薄膜トランジスタに接続されてよい。そのような実装形態では、相互接続９１０および９１４は、高アスペクト比の相互接続または低アスペクト比の相互接続として実装され得る。
【０１０５】
図１０は、高アスペクト比の相互接続を組み込むディスプレイ装置１０００の例示的な断面図を示す。ディスプレイ装置１０００は、カバープレート１０２２、透明な基板１００４、任意選択のディフューザ１０１２、および任意選択の輝度増強膜１０１４を含み、輝度増強膜１０１４は基板１００４を平面光ガイド１０１６から分離する。ディスプレイ装置１０００のいくつかの態様は、図５に示されるディスプレイ装置５００に関して前に説明されたものと同様に実装され、それらの態様は以下で繰り返されない。
【０１０６】
図１０に示されるように、ディスプレイ装置１０００は、シャッター方式光変調器（シャッターアセンブリ）１００２のアレイを含む。各シャッターアセンブリ１００２は、シャッター１００３およびアンカ１００５を組み込む。スキャンライン相互接続１００６は、高アスペクト比の相互接続として実装され、各スキャンライン相互接続１００６は、シャッターアセンブリ１００２の対応する行に、書込み許可電圧信号を電気的に接続する。データ相互接続および共通の相互接続は示されておらず、これらも高アスペクト比の相互接続として実装され得る。図１０はＭＥＭＳディスプレイに関するが、高アスペクト比の相互接続は、液晶セル、光タップ、またはエレクトロウェッティングセルを使用して光を変調することによって画像を生成するディスプレイ、さらには、プラズマ、ＯＬＥＤディスプレイのような、光を選択的に放出することによって画像を生成するディスプレイなどの、他のタイプのディスプレイに組み込まれ得る。
【０１０７】
図１１は、高アスペクト比の相互接続を組み込む別のディスプレイアセンブリ１１００の例示的な斜視図を示す。アセンブリ１１００は、上に開口層１１０４が形成される基板１１０２を含む。図１１に示されるように、基板１１０２は、たとえばガラスまたはプラスチックで形成される、透明な基板であるが、他の実装形態では、不透明な材料も基板１１０２の適切な材料の候補である。開口層１１０４に加えて、１つまたは複数の導電層が基板１１０２の上に堆積され、電気相互接続のネットワークを形成するようにパターニングされる。図１１に示されるように、電気相互接続１１０８の少なくとも１つの層が、開口層１１０４および電気相互接続の任意の下の層の上に形成される。具体的には、相互接続１１０８は高アスペクト比の相互接続として実装され、断面の寸法および比は図８に示される相互接続８０８と同様である。
【０１０８】
図１１に示されるように、高アスペクト比の相互接続１１０８は、アンカ１１１０によって、下の基板１１０２の上の持ち上げられた面で懸架されまたは支持される。図１１に示される例では、アンカ１１１０は、基板１１０２の上面に実質的に平行である方向に沿って互いに離間された個別の構造であり、行および列へと配列される。相互接続１１０８の各々は、アンカ１１１０のグループによって懸架され、そのグループの上で実質的に直線的に延び、アンカ１１１０のグループは、特定の行または列を形成するように連続的に配列される。図１１の例では、特定の行または列に沿った少なくとも２つ（または少なくとも３つ）の連続するアンカ１１１０が、相互接続１１０８の持ち上げられた面の下で実質的に互いに電気的に絶縁される。別の方法で述べると、連続するアンカ１１１０の間の電気的な経路は、持ち上げられた面において相互接続１１０８を通るように発生し、相互接続１１０８の下の下側の面には、アンカ１１１０の間の追加の電気的な経路がほとんどまたはまったくない。相互接続１１０８およびアンカ１１１０の配列は、他の実装形態では変化してよく、たとえば他の実装形態では、相互接続１１０８およびアンカ１１１０が曲げられ、ノコギリ波状にされ、もしくは不規則なパターンに較正され、または、アンカ１１１０の一部が統合もしくは結合される。
【０１０９】
開口層１１０４および電気相互接続の任意の下の層の上に相互接続１１０８を持ち上げることによって、そのような層との容量性結合がさらに減らされ、相互接続１１０８の信号伝播速度がさらに上がる。また、アンカ１１１０による相互接続１１０８の持ち上げにより、アンカ１１１０により占められる領域に対する、基板の表面上での相互接続１１０８の設置面積がさらに減り、これによって、相互接続１１０８の下、かつアンカ１１１０の間の空間を、追加の相互接続または他の用途のために確保することが可能になる。図１１に示されるように、従来の低アスペクト比の相互接続として実装される追加の相互接続１１０６は、相互接続１１０８に対して交差するように延び、相互接続１１０８の下を、アンカ１１１０の間のギャップを通って延びる。図１１に示される例では、相互接続１１０６は、相互接続１１０８に実質的に直角であるが、約１°から約９０°、約５°から約９０°、約２０°から約９０°、約４５°から約９０°、約９０°から約１７９°、約９０°から約１７５°、約９０°から約１６０°、または約９０°から約１３５°のような、他の交差角が考慮される。いくつかの他の実装形態では、相互接続１１０６の少なくとも１つは、高アスペクト比の相互接続として実装され得る。
【０１１０】
アンカ１１１０は、相互接続１１０８と同じまたは同様の材料で形成されてよく、これによって、下の相互接続への、または基板１１０２に接して、もしくはその上に形成された他の構成要素、たとえば薄膜トランジスタもしくは光変調器への、アンカ１１１０を通じた電気的接続の形成を可能にする。他の実装形態では、アンカ１１１０の少なくともいくつかは、機械的特性または耐荷重性により選択された材料のような、様々な材料で形成され得る。ディスプレイ装置に組み込まれる場合、相互接続１１０８は、たとえば、ＭＥＭＳ光変調器の様々な構造的な構成要素と同じまたは同様の高さに、配置され得る。いくつかの実装形態では、相互接続１１０８は、ＭＥＭＳシャッター方式光変調器を作動させるために使用されるアクチュエータビームと、同じまたは同様の高さに懸架され得る。そのような実装形態では、相互接続１１０８は、たとえば、光変調器の列にわたってデータを搬送する列相互接続、または光変調器の行にわたって書込み許可信号を搬送する行相互接続として機能し得る。相互接続１１０８はまた、たとえば、光変調器の複数の行および複数の列の間で共通の相互接続として機能し得る。
【０１１１】
図１１に示されるように、アンカ１１１０自体の断面アスペクト比（図１１で標識されるようなＨ３／Ｔ３：１に対応する）は、少なくとも１：１かそれより大きく、たとえば、少なくとも約１．３：１かそれより大きく、少なくとも約１．５：１かそれより大きく、少なくとも約１．８：１かそれより大きく、少なくとも約２：１かそれより大きく、少なくとも約２．３：１かそれより大きく、少なくとも約２．５：１かそれより大きく、少なくとも約２．８：１かそれより大きく、少なくとも約３：１かそれより大きく、少なくとも約３．３：１かそれより大きく、少なくとも約３．５：１かそれより大きく、少なくとも約３．８：１かそれより大きく、少なくとも約４：１かそれより大きく、少なくとも約４．３：１かそれより大きく、少なくとも約４．５：１かそれより大きく、少なくとも約４．８：１かそれより大きく、または少なくとも約５：１かそれより大きく、最大で約６：１であり、最大で約７：１であり、最大で約８：１であり、最大で約９：１であり、最大で約１０：１であり、またはそれより大きい。アンカ１１１０の断面の厚みまたは幅（図１１で「Ｔ３」と標識される）は、ディスプレイアセンブリ１１００の残りを製造するために使用されるフォトリソグラフィプロセスによって達成可能なパターニング分解能または最小の特徴体サイズより小さくでき、いくつかの実装形態ではそれより十分小さくでき、たとえば、約２ミクロン以下、約１．８ミクロン以下、約１．５ミクロン以下、約１．３ミクロン以下、約１ミクロン以下、約０．８ミクロン以下、約０．５ミクロン以下、または約０．３ミクロン以下であり、最低で約０．２ミクロン、最低で約０．１ミクロン、またはそれ未満である。アンカ１１１０の断面の寸法および比は他の実装形態では変化してよく、たとえば他の実装形態では、アンカ１１１０の少なくとも一部の断面アスペクト比は１：１未満であり、またはアンカ１１１０の少なくとも一部の断面の厚みもしくは幅は約２ミクロンより大きい。
【０１１２】
図１２は、懸架された相互接続を組み込む別のディスプレイアセンブリ１２００の例示的な斜視図を示す。アセンブリ１２００は、上に開口層１２０４が形成される基板１２０２を含む。図１２に示されるように、基板１２０２は、たとえばガラスまたはプラスチックで形成される、透明な基板であるが、他の実装形態では、不透明な材料も基板１２０２の適切な材料の候補である。開口層１２０４に加えて、１つまたは複数の導電層が基板１２０２の上に堆積され、電気相互接続のネットワークを形成するようにパターニングされる。図１２に示されるように、電気相互接続１２０８の少なくとも１つの層が、開口層１２０４および電気相互接続１２０８の任意の下の層の上に形成される。具体的には、図１１に示される相互接続１１０８と同様に、相互接続１２０８は、図１１に示されるアンカ１１１０に関して前に説明された特性と同様の特性を有するアンカ１２１０によって、下の基板１２０２の上に懸架されまたは支持される。
【０１１３】
図１１に示される懸架された高アスペクト比の相互接続１１０８とは対照的に、図１２に示される懸架された相互接続１２０８は低アスペクト比の相互接続として実装される。相互接続１２０８の断面の比（図１２で標識されるようなＨ４／Ｔ４：１に対応する）が１：１以下であっても、たとえば、約０．８：１未満、約０．５：１未満、約０．３：１未満、または約０．１：１未満であっても、アンカ１２１０による相互接続１２０８の持ち上げにより、下の導電層によって与えられる相互接続１２０８上の容量性結合が減る。結果として、従来のフォトリソグラフィパターニングプロセスによって形成され得る低アスペクト比の相互接続１２０８により、所望の信号伝播速度が達成され得る。また、アンカ１２１０による相互接続１２０８の持ち上げにより、アンカ１２１０により占められる領域に対する、基板の表面上での相互接続１２０８の設置面積が減り、相互接続１２０８の下、かつアンカ１２１０の間の空間を、追加の相互接続または他の用途のために確保することが可能になる。図１２に示されるように、追加の相互接続１２０６は、相互接続１２０８の下を、アンカ１２１０の間のギャップを通って延びる。図１２に示される例では、相互接続１２０６は、相互接続１２０８に実質的に直角であるが、約１°から約９０°、約５°から約９０°、約２０°から約９０°、約４５°から約９０°、約９０°から約１７９°、約９０°から約１７５°、約９０°から約１６０°、または約９０°から約１３５°のような、他の交差角が考慮される。
【０１１４】
図８〜図１２に関して説明された高アスペクト比の相互接続および懸架された相互接続は、図１Ａ〜図７Ｄに関して説明されたような、種々のＭＥＭＳ方式ディスプレイおよびＭＥＭＳ方式ディスプレイアセンブリに組み込まれ得る。ＭＥＭＳ方式ディスプレイに加えて、本明細書で説明される相互接続は、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どの、他のタイプのディスプレイにも組み込まれ得る。たとえば、ＬＣＤセルにわたって電界を印加する電極は通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明な導電性材料で形成されるが、そのような電極をドライバに接続する相互接続は通常、従来の不透明な金属線として形成される。そのような従来の低アスペクト比の相互接続を、本明細書で説明される高アスペクト比の相互接続または懸架された相互接続で置き換えることによって、かなりの空間を節約することができ、これによって、より大きいカラーフィルタ、より高い開口率、およびより明るいディスプレイが可能になる。
【０１１５】
図１３Ａは、懸架された相互接続を組み込むＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１３００の例示的な斜視図を示す。ディスプレイ装置１３００は、基板１３１０の上で行および列へと配列されたＭＥＭＳ光変調器１３０２（一般に「光変調器１３０２」）のアレイを含む。図１３Ａに示される例では、各光変調器１３０２は、ビーム１３０６およびアンカ１３０８によって基板１３１０の上に支持されるシャッター１３０４を含む、シャッター方式光変調器である。
【０１１６】
ディスプレイ装置１３００はまた、光変調器１３０２の行に接続されそれにより共有される少なくとも１つの行相互接続１３１２と、光変調器１３０２の列に接続されそれにより共有される少なくとも１つの列相互接続１３１４とを含む、電気相互接続のネットワークを含む。いくつかの実装形態では、行相互接続１３１２は、スキャンライン相互接続または共通の相互接続に対応し得るが、列相互接続１３１４はデータ相互接続に対応し得る。図１３Ａの例では、列相互接続１３１４は、アンカ１３１６および１３１８によって下の基板１３１０の上に支持される、懸架された相互接続として実装される。アンカ１３１６は、図１１に示されるアンカ１１１０に関して前に説明されたものと同様の特性を有する。アンカ１３１８は、列相互接続１３１４の端部を支持し、接触抵抗を低減するための基板１３１０の上またはその中の回路への複数の接触１３２０を伴う延長されたアンカとして実装される。いくつかの実装形態では、回路は、データドライバ、スキャンドライバ、または共通ドライバなどの、１つまたは複数のドライバに接続され得る。
【０１１７】
図１３Ａを参照すると、列相互接続１３１４は、光変調器１３０２の様々な構成要素と同じまたは同様の高さに配置される。たとえば、少なくとも１つの列相互接続１３１４の上面が少なくとも１つのシャッター１３０４の上面と実質的に揃うように、または同一平面上にあるように、列相互接続１３１４はシャッター１３０４と同じまたは同様の高さに懸架され得る。列相互接続１３１４およびシャッター１３０４のそのような配置は、基板１３１０へと近づく、またはそれから離れる、シャッター１３０４の垂直方向のずれの確率を下げることができ、このずれは、そのような配置がなければ、列相互接続１３１４とシャッター１３０４との間の静電的な相互作用または他の相互作用により起こり得る。基板１３１０および電気相互接続の任意の下の層の上に列相互接続１３１４を持ち上げることによって、列相互接続１３１４とそのような層との間の容量性結合が減る。図１３Ａに示されるように、行相互接続１３１２は、列相互接続１３１４に対して交差するように延び、列相互接続１３１４の下を、アンカ１３１６の間のギャップを通って延びる。いくつかの他の実装形態では、行相互接続１３１２は懸架された相互接続として実装され得るが、列相互接続１３１４は行相互接続１３１２の下を延び得る。いくつかの他の実装形態では、行相互接続１３１２と列相互接続１３１４の少なくとも１つが、図８に関して説明されたような高アスペクト比の相互接続として実装され得る。
【０１１８】
図１３Ａの例では、列相互接続１３１４ならびにアンカ１３１６および１３１８は、図６Ａ〜図６Ｅおよび図７Ａ〜図７Ｄに関して説明されたような、共通の製造プロセスを使用して、光変調器１３０２の様々な構成要素とともに形成される。いくつかの実装形態では、列相互接続１３１４、アンカ１３１６および１３１８、ならびに光変調器１３０２は、少なくとも１つの共通の堆積およびパターニングの段階を使用して形成される。そのような実装形態では、各々の列相互接続１３１４の少なくとも１つの層および各光変調器１３０２の少なくとも１つの対応する層は、基板１３１０の上に堆積されパターニングされるのと同じ材料から形成される。同様に、各アンカ１３１６または１３１８の少なくとも１つの層は、列相互接続１３１４および光変調器１３０２の対応する層を形成するために使用されるのと同じ材料から形成される。同じ材料を共有することに加えて、列相互接続１３１４、アンカ１３１６および１３１８、ならびに光変調器１３０２の対応する層は、他の特性を共有してよく、たとえば、実質的に同じ厚み、実質的に同じ表面粗さなどを有してよい。
【０１１９】
図１３Ｂおよび図１３Ｃは、図１３Ａのディスプレイ装置１３００の部分の断面図を示す。図１３Ｂの断面は、図１３Ａの線Ａ−Ａ’で、列相互接続１３１４およびシャッター１３０４の側面部分を切った断面である。図１３Ｃの断面は、図１３Ａの線Ｂ−Ｂ’で、アンカ１３１６（列相互接続１３１４を支持する）を切った断面である。
【０１２０】
図１３Ｂおよび図１３Ｃを参照すると、列相互接続１３１４、シャッター１３０４、およびアンカ１３１６は、機械層１３２２の対応する部分を形成するように堆積されパターニングされるものと同じ材料から形成される。機械層１３２２の材料の候補には、図６Ａ〜図６Ｅの機械層６０５および６０９に関して説明されたものを含む。加えて、列相互接続１３１４、シャッター１３０４、およびアンカ１３１６は、導体層１３２４の対応する部分を形成するように堆積されパターニングされるものと同じ材料から形成される。導体層１３２４の材料の候補には、図６Ａ〜図６Ｅの導体層６０７に関して説明されたものを含む。２層の積層物または複合物が図１３Ｂおよび図１３Ｃに示されるが、より多数または少数の層が、列相互接続１３１４と、シャッター１３０４と、アンカ１３１６との間で共有され得る。
【０１２１】
図１４は、高アスペクト比の相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な製造プロセスのフロー図を示す。ブロック１４００において、型が基板の上に形成され、この型は、側壁と下面とを有する溝によって形成される。ブロック１４０２において、溝の下面および側壁に隣接して相互接続材料が堆積される。ブロック１４０４において、側壁に隣接して堆積された相互接続材料の少なくとも一部分を残しながら、溝の下面に隣接して堆積された相互接続材料が除去されて、電気相互接続を形成する。いくつかの実装形態では、図１４のプロセスは、シャッター方式光変調器のような、光変調器の形成とともに実行され得る。そのような実装形態では、電気相互接続および光変調器は、同じ相互接続材料から形成される少なくとも１つの共通の層を共有し得る。製造プロセスのさらなる態様は、図１５Ａ〜図１５Ｅおよび図１６Ａ〜図１６Ｆに関して以下で説明される。
【０１２２】
図１５Ａ〜図１５Ｅは、例示的なディスプレイアセンブリ１５００の構築の段階を示す。図示されたプロセスは、大きいガラスパネルまたは他の透明な基板に対する従来のリソグラフィの限界を十分下回る厚みを有する、高アスペクト比の相互接続１５０２を生む。図１５Ａ〜図１５Ｅに示されるプロセスでは、高アスペクト比の相互接続１５０２は、型１５０４上に側壁特徴体として形成される。このプロセスは、側壁相互接続プロセスと呼ばれる。
【０１２３】
ディスプレイアセンブリ１５００の形成のプロセスは、図１５Ａ〜図１５Ｃおよび図１４のブロック１４００に示されるように、基板１５０６の上に型１５０４を形成することで始まる。型１５０４の形成は、図１５Ａに示されるように、基板１５０６上への型材料１５０８の堆積によって実行され、それに続いて、図１５Ｂおよび図１５Ｃに示されるように、フォトマスク１５１０を使用した型材料１５０８のパターニングが行われる。図１５Ａ〜図１５Ｃには示されないが、１つまたは複数の追加の層が、基板１５０６と型材料１５０８との間に配設され得る。型材料１５０８で定義される、得られるパターンは、細長い開口または溝１５１２を作成し、その開口または溝１５１２の中で、ディスプレイアセンブリ１５００のための相互接続１５０２が最終的に形成される。型材料１５０８の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅおよび図７Ａ〜図７Ｄに関して説明された犠牲層材料の堆積およびパターニングについて説明されたものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。
【０１２４】
図１５Ｃは、型材料１５０８のパターニングの後に作成される型１５０４の形状を示す。型１５０４は溝１５１２を含み、溝１５１２は、下の基板１５０６を露出させ、メサ領域１５１４によって分離される。他の実装形態では、型材料１５０８のパターニングは、溝１５１２が下の基板１５０６を露出させることなく型材料１５０８を部分的に貫通するように、制御され得る。図１５Ｃの型１５０４は、２つの別個の水平方向の水準もしくは面を含み、またはこれを確立する。水平方向の下面１５１６は、溝１５１２によって露出された位置において下の基板１５０６の上面によって確立され、水平方向の上面１５１８は、メサ領域１５１４に対応する位置において型材料１５０８の上面によって確立される。図１５Ｃに示される型１５０４はまた、溝１５１２と境界を接する実質的に垂直な側壁１５２０を含む。いくつかの他の実装形態では、側壁１５２０の外形は、先細り形、曲線形、またはくぼみ形などの、他の形状であってよい。
【０１２５】
図１５Ｄおよび図１４のブロック１４０２に示されるように、相互接続１５０２を形成するプロセスは、型１５０４の露出された表面への相互接続材料１５２２の堆積に続く。相互接続材料１５２２の１つの層が図１５Ｄに示されるが、他の実装形態では、同じ材料または異なる材料の複数の層が堆積され得る。相互接続材料１５２２の適切な候補は、図６Ａ〜図６Ｅの導体層６０７に関して上で説明されている。図１５Ｄに示されるように、相互接続材料１５２２は、水平方向の下面１５１６および側壁１５２０を覆うように、型１５０４の水平方向の上面１５１８に、さらには溝１５１２の中に堆積される。相互接続材料１５２２は、約２ミクロン未満の厚みで堆積される。いくつかの実装形態では、相互接続材料１５２２は、約１．５ミクロン以下の厚みを有するように堆積される。他の実装形態では、相互接続材料１５２２は、約１ミクロン以下の厚み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、相互接続材料１５２２は、約０．８ミクロン以下の厚みを有するように堆積され、いくつかの実装形態では、約０．１０ミクロン以下の薄さとなるように堆積される。
【０１２６】
図１４のブロック１４０４に従って、製造プロセスは、異方性エッチングを適用することによって、相互接続材料１５２２の部分を優先的または選択的に除去することへと続き、図１５Ｅに示される構造をもたらす。相互接続材料１５２２の異方性エッチングは、図７Ａ〜図７Ｄに関して説明されたものと概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。たとえば、相互接続材料１５２２の異方性エッチングは、基板１５０６または基板１５０６の近くの電極に印加される電圧バイアスによって、プラズマ雰囲気中で実行され得る。型１５０４の側壁１５２０に沿って、相互接続材料１５２２は実質的に異方性エッチングから保護される。相互接続材料１５２２のそのような保護される部分が、高アスペクト比の相互接続１５０２を形成する。水平方向の上面１５１８または水平方向の下面１５１６などの、他の水平方向の面に沿って、相互接続材料１５２２は、エッチングによって、大部分が、または実質的に完全に除去される。
【０１２７】
型１５０４の側壁１５２０に隣接して形成されるような相互接続１５０２の断面の厚みは、堆積された相互接続材料１５２２の厚みと同様である。いくつかの実装形態では、相互接続１５０２の断面の厚みは、堆積された相互接続材料１５２２の厚みより小さくてよい。相互接続１５０２の断面の高さは、堆積された型材料１５０８の厚み、または言い換えると、図１５Ｂおよび図１５Ｃに関して説明されるパターニング動作の間に作成されるような溝１５１２の深さによって決定される。相互接続材料１５２２の厚みが約２ミクロン未満となるように選ばれる限り、図１５Ａ〜図１５Ｅに示されるプロセスは、幅が狭い高アスペクト比の相互接続の生成に良く適している。従来のフォトリソグラフィは、パターニングされる特徴体をはるかに大きい寸法で生成し、たとえば、最小の分解能が約２ミクロンまたは約５ミクロン以上である特徴体が可能である。
【０１２８】
いくつかの実装形態では、任意選択の段階は型１５０４の除去を伴い、これによって、相互接続１５０２を型１５０４から独立の構造として解放する。いくつかの他の実装形態では、型１５０４は、相互接続１５０２を支持するために、たとえばメサ領域１５１４を残すことなどによって、少なくとも部分的に残される。
【０１２９】
図１６Ａ〜図１６Ｆは、例示的なディスプレイアセンブリ１６００の構築の段階を示す。図示されるプロセスは、アンカ１６０４によって懸架される高アスペクト比の相互接続１６０２を生成する。図１６Ａ〜図１６Ｆに示されるプロセスでは、高アスペクト比の相互接続１６０２とアンカ１６０４の両方が、側壁相互接続プロセスに従って側壁特徴体として形成される。
【０１３０】
プロセスは、図１６Ａに示されるような段階においてディスプレイアセンブリ１６００へと続き、堆積およびパターニングによって基板１６０８の上に形成される第１の型の層１６０６を伴う。第１の型の層１６０６において画定される、得られるパターンは、開口またはビア１６１０を作成し、この開口またはビア１６１０の中で、アンカ材料１６１２が側壁プロセスによって配設される。図１６Ａに示されるような段階でのディスプレイアセンブリ１６００の形成は、図１５Ａ〜図１５Ｅに関してディスプレイアセンブリ１５００の形成のために説明されたようなものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。１つの違いは、図１６Ａに示されるアンカ材料１６１２が、より長い長さに沿って延びる単一の連続的な構造ではなく、ページの中へと延びる方向に沿った個別の構造として区分されるということである。いくつかの実装形態では、アンカ材料１６１２のより短い区分は、開口１６１０が対応する区分された構成を有するように、第１の型の層１６０６をパターニングすることによって形成され得る。いくつかの他の実装形態では、アンカ材料１６１２のより短い区分は、たとえば、アンカ材料１６１２の介在する部分を除去することによって、複数の区分を互いに分離または分断するようにエッチングすることによって、形成され得る。
【０１３１】
ディスプレイアセンブリ１６００を形成するプロセスは次に、図１６Ｂに示されるように、第１の型の層１６０６の上への第２の型の層１６１６の堆積へと続き、それに続いて、フォトマスク１６１８を使用した第２の型の層１６１６のパターニングが行われる。第２の型の層１６１６と第１の型の層１６０６の得られる結合は、図１６Ｃに示されるような、基板１６０８の上に型１６１４を形成する。第２の型の層１６１６において定義されるパターンは、細長い開口または溝１６２０を作成し、この開口または溝１６２０は、第１の型の層１６０６の開口１６１０と揃えられる。第２の型の層１６１６の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅおよび図７Ａ〜図７Ｄに関して説明された犠牲層材料の堆積およびパターニングについて説明されたものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。図１６Ｃに示されるように、型１６１４は、開口１６１０および１６２０と境界を接する実質的に垂直な側壁１６２２を含み、アンカ材料１６１２は側壁１６２２の下側部分に隣接して配設される。いくつかの他の実装形態では、側壁１６２２の外形は、先細り形、曲線形、またはくぼみ形などの、他の形状であってよい。
【０１３２】
図１６Ｄに示されるように、プロセスは、型１６１４の露出された表面への相互接続材料１６２４の堆積に続く。相互接続材料１６２４の適切な候補は、図６Ａ〜図６Ｅの導体層６０７に関して上で説明されている。図１６Ｄに示されるように、相互接続材料１６２４が、アンカ材料１６１２、さらには側壁１６２２の上側部分を覆うように、開口１６１０および１６２０の中で堆積される。
【０１３３】
次に、製造プロセスは、異方性エッチングを適用することによって、相互接続材料１６２４の部分を優先的または選択的に除去することへと続き、図１６Ｅに示される構造をもたらす。型１６１４の側壁１６２２の上側部分に沿って、相互接続材料１６２４は実質的に異方性エッチングから保護される。相互接続材料１６２４のそのような保護される部分が、高アスペクト比の相互接続１６０２を形成する。型１６１４の側壁１６２２の下側部分に沿って、相互接続材料１６２４およびアンカ材料１６１２はまた、実質的に異方性エッチングから保護される。相互接続材料１６２４およびアンカ材料１６１２のそのような保護される部分が、アンカ１６０４を形成する。相互接続材料１６２４の堆積および異方性エッチングは、図７Ａ〜図７Ｄおよび図１５Ａ〜図１５Ｅに関して説明されたものと概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。
【０１３４】
懸架された相互接続１６０２の形成のプロセスは、型１６１４の除去によって完了し、結果が図１６Ｆに示されている。他の実装形態では、型１６１４は少なくとも部分的に残される。
【０１３５】
図１７は、懸架された相互接続を組み込むディスプレイアセンブリの例示的な製造プロセスのフロー図を示す。図示されるプロセスは、アンカによって懸架される低アスペクト比の相互接続を生成する。ブロック１７００において、型が基板の上に形成され、この型は、互いに離間された開口によって形成される。ブロック１７０２において、アンカ材料が開口の中に堆積され、アンカを形成する。ブロック１７０４において、相互接続材料が型およびアンカの上に堆積される。ブロック１７０６において、相互接続材料が、アンカの間を延びる電気相互接続を形成するようにパターニングされる。いくつかの実装形態では、図１７のプロセスは、シャッター方式光変調器のような、光変調器の形成とともに実行され得る。そのような実装形態では、電気相互接続および光変調器は、同じアンカ材料または同じ相互接続材料から形成されるもののような、少なくとも１つの共通の層を共有し得る。製造プロセスのさらなる態様は、図１８Ａ〜図１８Ｄ、図１９、および図２０に関して以下で説明される。
【０１３６】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、例示的なディスプレイアセンブリ１８００の構築の段階を示す。図示されるプロセスは、アンカ１８０４によって懸架される低アスペクト比の相互接続１８０２を生成する。
【０１３７】
ディスプレイアセンブリ１８００の形成のプロセスは、図１８Ａおよび図１７のブロック１７００に示されるように、基板１８０６の上に型１８０８を形成することで始まる。型１８０８の形成は、基板１８０６上への型材料１８１０の堆積によって実行され、それに続いて、型材料１８１０のパターニングが行われる。型材料１８１０で定義される、得られるパターンは、開口またはビア１８１２を作成し、その開口またはビア１８１２の中で、ディスプレイアセンブリ１８００のためのアンカ１８０４が最終的に形成される。型材料１８１０の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅおよび図７Ａ〜図７Ｄに関して説明された犠牲層材料の堆積およびパターニングについて説明されたものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。
【０１３８】
図１９は、図１８Ａに対応する、構築の中間段階におけるディスプレイアセンブリ１８００の例示的な斜視図である。図１９に示されるように、型１８０８の開口１８１２は、基板１８０６に沿って互いに離間される。開口１８１２の区分された配置は、互いに離間された個別の構造としてアンカ１８０４を続いて形成することを可能にする。
【０１３９】
図１８Ｂに戻ると、プロセスは、型１８０８の開口１８１２の中でのアンカ材料１８１４の堆積へと続き、これによって、図１８Ｂに示されるように、かつ図１７のブロック１７０２に従って、アンカ１８０４を形成する。図１８Ｂには示されていないが、アンカ材料１８１４はまた、型１８０８の他の露出された面に堆積されてよく、これに続いて、アンカ１８０４の間のアンカ材料１８１４の部分を除去するためのパターニングが行われる。アンカ材料１８１４の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅに関して説明されたシャッター材料の堆積およびパターニングについて説明されたものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。
【０１４０】
プロセスは次に、図１８Ｃおよび図１７のブロック１７０４において示されるような、型１８０８およびアンカ１８０４の露出された面への相互接続材料１８１６の堆積へと進み、それに続いて、図１８Ｄおよび図１７のブロック１７０６において示されるような、相互接続１８０２を形成するための相互接続材料１８１６のパターニングが行われる。相互接続材料１８１６の堆積およびパターニングは、図６Ａ〜図６Ｅに関して説明されたシャッター材料の堆積およびパターニングについて説明されたものと、概念上同様であり、同様の材料および技法を使用する。いくつかの実装形態では、アンカ１８０４および相互接続１８０２の形成は、単一の堆積動作を通じて結合され得る。たとえば、導電性材料が、開口１８１２および型１８０８の他の露出された面において堆積されてよく、それに続いて、開口１８１２の中のアンカ１８０４とアンカ１８０４によって支持される相互接続１８０２とを形成するための導電性材料のパターニングが行われる。
【０１４１】
いくつかの実装形態では、任意選択の段階は型１８０８の除去を伴い、これによって、懸架される相互接続１８０２を型１８０８から独立の構造として解放する。いくつかの他の実装形態では、たとえば、エッチングマスクとして相互接続１８０２を使用して、相互接続１８０２の下にありアンカ１８０４の間にある型１８０８の部分を保護して残すことによって、型１８０８は少なくとも部分的に残される。
【０１４２】
図２０は、ディスプレイアセンブリ１８００に含まれる懸架された相互接続１８０２の１つの例示的な斜視図を示す。図２０に示されるように、相互接続１８０２は、アンカ１８０４によって、さらには、相互接続１８０２の下に、かつアンカ１８０４の間に配設される型材料１８１０の残りの部分によって、支持される。型材料１８１０のこの残りの部分は、より大きい機械的な完全性を与えて、曲げ、反り、または相互接続１８０２の他の変形を軽減するための、構造的な材料として機能する。
【０１４３】
上で述べられたように、高アスペクト比の懸架された相互接続は、様々なタイプのディスプレイに組み込まれ得る。図２１は、本明細書で説明される高アスペクト比の相互接続を組み込むＬＣＤアセンブリ２１５０の例示的な斜視図を示す。アセンブリ２１５０は、上にカラーフィルタ２１５４、２１５６、２１５８、および２１６０が形成される基板２１５２を含む。図２１に示されるように、基板２１５２は、たとえばガラスまたはプラスチックで形成される、透明な基板であるが、他の実装形態では、他の材料の候補が基板２１５２に適切である。カラーフィルタ２１５４、２１５６、２１５８、および２１６０に加えて、１つまたは複数の導電層が基板２１５２の上に堆積され、電気相互接続のネットワークを形成するようにパターニングされる。いくつかの他の実装形態では、電気相互接続およびカラーフィルタ２１５４、２１５６、２１５８、および２１６０は、別個の基板に形成され得る。図２１に示されるように、アセンブリ２１５０は、カラーフィルタのそれぞれのペアを分離する、高アスペクト比の相互接続の２つのペアを含む。１つのペア、すなわち相互接続２１６２および２１６４は、赤（Ｒ）フィルタ２１５４を緑（Ｇ）フィルタ２１５６から分離する。第２のペア、すなわち相互接続２１６６および２１６８は、青（Ｂ）フィルタ２１５８を白（Ｗ）フィルタ２１６０から分離する。図２１に示される例では、相互接続２１６２、２１６４、２１６６、および２１６８は、図８に示される相互接続８０８に関して以前に説明されたものと、同様の断面の寸法および比で実装される。上で述べられたように、高アスペクト比の相互接続２１６２、２１６４、２１６６、および２１６８の組込みにより、画素ごとに約１２ミクロンが節約され、各画素においてフィルタごとに追加の３ミクロンのフィルタ幅が可能となり、これは、解像度が３２０ｐｐｉである従来のＬＣＤ画素と比較して、約１０％以上の画素密度の向上をもたらす。同様の相互接続が、ＯＬＥＤディスプレイのような他のディスプレイアーキテクチャにおける画素または表示素子に対処するために使用され得る。
【０１４４】
図２２Ａおよび図２２Ｂは、表示素子のセットを含むディスプレイデバイス４０を示す例示的なシステムブロック図である。このディスプレイデバイス４０はたとえば、スマートフォン、携帯電話またはモバイル電話であってもよい。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形は、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子書籍端末、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアデバイスのような様々なタイプのディスプレイデバイスも例示している。
【０１４５】
ディスプレイデバイス４０は、筐体４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカ４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。筐体４１は、射出成形および真空成形を含む種々の製造プロセスのいずれかによって形成され得る。加えて、筐体４１は、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がそれらに限らない種々の材料のいずれかから作られ得る。筐体４１は、異なる色の、または異なるロゴ、絵、もしくは記号を含む、他の取外し可能な他の部分と交換され得る取外し可能な部分（図示せず）を含み得る。
【０１４６】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明されるように、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む種々のディスプレイのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、もしくはＴＦＴ  ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の管デバイスのようなノンフラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。
【０１４７】
ディスプレイデバイス４０の構成要素が図２２Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、筐体４１を含み、ディスプレイデバイス４０内に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含み得る。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、送受信機４７に結合され得るアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０に表示され得る画像データの源であり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像源モジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も画像源モジュールとして機能し得る。送受信機４７は、調整用ハードウェア５２に接続されたプロセッサ２１に接続されている。調整用ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタリングする、または別様に操作する）ように構成され得る。調整用ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９に接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合されてよく、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合されてよい。図２２Ｂで特に示されない要素を含む、ディスプレイデバイス４０の中の１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように、かつプロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計において実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。
【０１４８】
ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを通じて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と送受信機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いくつかの処理機能を有し得る。アンテナ４３は、信号を送受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、ＩＥＥＥ１６．１１（ｂ）、またはＩＥＥＥ１６．１１（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１標準、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１標準、およびそのさらなる実装形態に従ってＲＦ信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナ４３は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＧＳＭ）、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  （ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  （ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ  （ＴＥＴＲＡ）、Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ  （Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  （ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＰＡ）、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＤＰＡ）、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＵＰＡ）、Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  （ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇ、もしくは５Ｇ技術を利用するシステムのような、ワイヤレスネットワーク内で通信するのに使用される他の公知の信号を受信するように設計され得る。送受信機４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信されさらに操作され得るように、受信された信号を前処理することができる。送受信機４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がディスプレイデバイス４０からアンテナ４３を介して送信され得るように、受信された信号を処理することができる。
【０１４９】
いくつかの実装形態では、送受信機４７は受信機と置き換えられ得る。加えて、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送信すべき画像データを記憶または生成することのできる画像源と置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作全体を制御し得る。プロセッサ２１は、圧縮された画像データなどのデータをネットワークインターフェース２７または画像源から受信し、データを処理して生画像データまたは生の画像データへと容易に処理され得るフォーマットへ処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータを、記憶するためにドライバコントローラ２９またはフレームバッファ２８に送ることができる。生データは通常、画像内の各位置での画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含み得る。
【０１５０】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含み得る。調整用ハードウェア５２は、信号をスピーカ４５に送信し、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。調整用ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別の構成要素であってもよく、プロセッサ２１もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【０１５１】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接取り込むことができ、またはフレームバッファ２８から取り込むことができ、かつ生画像データをアレイドライバ２２への高速送信のために適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データをラスタ状フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、したがって、ドライバコントローラ２９は、ディスプレイアレイ３０全体をスキャンするのに適した時間順を有する。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、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてのシステムプロセッサ２１と関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは多数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に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれても、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てもよい。
【０１５２】
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、ディスプレイの表示素子のｘ−ｙマトリクスからの数百本、場合によっては数千本（またはそれよりも多く）のリード線に１秒当たりに何度も印加される波形の並列のセットへと、ビデオデータを再フォーマットすることができる。
【０１５３】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明されるいずれの種類のディスプレイにも適切である。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であり得る。加えて、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であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化されてもよい。そのような実装形態は、高度に集積されたシステム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計または小面積ディスプレイにおいて有益であり得る。
【０１５４】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえばユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にするように構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチ感知スクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチ感知スクリーン、または圧力感知膜もしくは熱感知膜を含み得る。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０用の入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロフォン４６を通じた音声コマンドが、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。
【０１５５】
電源５０は、種々のエネルギー貯蔵デバイスを含み得る。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような再充電が可能な電池であり得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセント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、再生可能なエネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池もしくは塗料型太陽電池を含む太陽電池であってもよい。電源５０はまた、壁付きコンセントから電力を受けるように構成され得る。
【０１５６】
いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置され得るドライバコントローラ２９に制御プログラム性が存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ２２に制御プログラム性が存在する。上で説明された最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１５７】
本明細書で開示した実装形態に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムのプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１５８】
本明細書で開示した態様に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチッププロセッサもしくは汎用マルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１５９】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示した構造およびそれらの構造の同等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実装され得る。
【０１６０】
ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令もしくはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶され、または、コンピュータ可読媒体を介して送信され得る。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送が可能にされ得る任意の媒体を含むコンピュータ通信媒体との両方を含む。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記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得るとともに、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。本明細書で使用される場合、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、磁気的にデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。加えて、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／または命令の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。
【０１６１】
本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れることなく他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴体と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１６２】
さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。
【０１６３】
個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる１つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にし得る。
【０１６４】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、１つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、１つまたは複数の追加の動作は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、説明されるプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載の動作は、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ
４０  ディスプレイデバイス
４１  筐体
４３  アンテナ
４５  スピーカ
４６  マイクロフォン
４７  送受信機
４８  入力デバイス
５０  電源
５２  調整用ハードウェア
１００  直視型マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）方式ディスプレイ装置
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  ホストデバイス
１２２  ホストプロセッサ
１２４  センサモジュール
１２６  ユーザ入力モジュール
１２８  ディスプレイ装置
１３０  スキャンドライバ
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  シャッター式光変調器
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  弾性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  シャッター式光変調器アレイ
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  シャッター式光変調器
５０３  シャッター
５０４  透明基板
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  平面光ガイド
５１７  光リダイレクタまたはプリズム
５１８  光源
５１９  反射体
５２０  前向き反射膜
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  複合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  アンカ構造体
６０５  第１の機械層
６０６  開口層
６０７  導体層
６０９  第２の機械層
６１１  封入誘電体
６１３  犠牲層
６１４  下にある導電面
７００  シャッターアセンブリ
７０１  第１の犠牲材料
７０２  開放部またはビア
７０３  型
７０５  第２の犠牲材料
７０８  下水平レベル
７０９  側壁
７１０  上水平レベル
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
７２６  基板
８００  ディスプレイアセンブリ
８０２  基板
８０４  開口層
８０６  従来の相互接続
８０８  高アスペクト比の相互接続
８１０  型
９００  ディスプレイ装置
９０２  光変調器
９０２ａ  ＭＥＭＳ光変調器
９０２ｂ  ＭＥＭＳ光変調器
９０２ｃ  ＭＥＭＳ光変調器
９０２ｄ  ＭＥＭＳ光変調器
９０８  シャッター
９０９  開口
９１０  書込み許可相互接続
９１２  データ相互接続
９１４  共通相互接続
１０００  ディスプレイ装置
１００２  シャッター方式光変調器（シャッターアセンブリ）
１００３  シャッター
１００４  透明な基板
１００５  アンカ
１００６  スキャンライン相互接続
１０１２  ディフューザ
１０１４  輝度増強膜
１０１６  平面光ガイド
１０２２  カバープレート
１１００  ディスプレイアセンブリ
１１０２  基板
１１０４  開口層
１１０６  追加の相互接続
１１０８  電気相互接続
１１１０  アンカ
１２００  ディスプレイアセンブリ
１２０２  基板
１２０４  開口層
１２０６  追加の相互接続
１２０８  電気相互接続
１２１０  アンカ
１３００  ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置
１３０２  ＭＥＭＳ光変調器
１３０４  シャッター
１３０６  ビーム
１３０８  アンカ
１３１０  基板
１３１２  行相互接続
１３１４  列相互接続
１３１６  アンカ
１３１８  アンカ
１３２０  回路への複数の接触
１３２２  機械層
１３２４  導体層
１５００  ディスプレイアセンブリ
１５０４  型
１５０６  基板
１５０８  型材料
１５１０  フォトマスク
１５１２  細長い開口、溝
１５１４  メサ領域
１５１６  水平方向の下面
１５１８  水平方向の上面
１５２０  実質的に垂直な側壁
１５２２  相互接続材料
１６００  ディスプレイアセンブリ
１６０２  高アスペクト比の相互接続
１６０４  アンカ
１６０６  第１の型の層
１６０８  基板
１６１０  開口
１６１２  アンカ材料
１６１４  型
１６１６  第２の型の層
１６１８  フォトマスク
１６２０  細長い開口
１６２２  側壁
１６２４  相互接続材料
１８００  ディスプレイアセンブリ
１８０２  低アスペクト比の相互接続
１８０４  アンカ
１８０６  基板
１８０８  型
１８１０  型材料
１８１２  開口
１８１４  アンカ材料
２１５０  ＬＣＤアセンブリ
２１５２  基板
２１５４  カラーフィルタ
２１５６  カラーフィルタ
２１５８  カラーフィルタ
２１６０  カラーフィルタ
２１６２  相互接続
２１６４  相互接続
２１６６  相互接続
２１６８  相互接続
【図１Ａ】
2015535347.tif 000003
【図１Ｂ】
2015535347.tif 000004
【図２】
2015535347.tif 000005
【図３Ａ】
2015535347.tif 000006
【図３Ｂ】
2015535347.tif 000007
【図４Ａ】
2015535347.tif 000008
【図４Ｂ】
2015535347.tif 000009
【図５】
2015535347.tif 000010
【図６Ａ】
2015535347.tif 000011
【図６Ｂ】
2015535347.tif 000012
【図６Ｃ】
2015535347.tif 000013
【図６Ｄ】
2015535347.tif 000014
【図６Ｅ】
2015535347.tif 000015
【図７Ａ】
2015535347.tif 000016
【図７Ｂ】
2015535347.tif 000017
【図７Ｃ】
2015535347.tif 000018
【図７Ｄ】
2015535347.tif 000019
【図８】
2015535347.tif 000020
【図９】
2015535347.tif 000021
【図１０】
2015535347.tif 000022
【図１１】
2015535347.tif 000023
【図１２】
2015535347.tif 000024
【図１３Ａ】
2015535347.tif 000025
【図１３Ｂ】
2015535347.tif 000026
【図１３Ｃ】
2015535347.tif 000027
【図１４】
2015535347.tif 000028
【図１５】
2015535347.tif 000029
【図１６】
2015535347.tif 000030
【図１７】
2015535347.tif 000031
【図１８Ａ】
2015535347.tif 000032
【図１８Ｂ】
2015535347.tif 000033
【図１８Ｃ】
2015535347.tif 000034
【図１８Ｄ】
2015535347.tif 000035
【図１９】
2015535347.tif 000036
【図２０】
2015535347.tif 000037
【図２１】
2015535347.tif 000038
【図２２Ａ】
2015535347.tif 000039
【図２２Ｂ】
2015535347.tif 000040
【国際調査報告】
2015535347.tif 000041
2015535347.tif 000042
2015535347.tif 000043
2015535347.tif 000044
2015535347.tif 000045