(57)【要約】  本開示は、１つまたは複数の蓄積キャパシタを含む電気機械システムデバイスのためのシステム、方法および装置を提供する。一態様では、デバイスは、基板構造と、基板構造に対して移動するように構成された可動要素と、少なくとも１つのスイッチとを含む。可動要素は、蓄積キャパシタを形成する第１の導電層と第２の導電層とを含む。スイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される。
2015531891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止電極を有する基板構造と、
前記基板に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素と、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、
ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成された少なくとも１つのスイッチと、
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、前記蓄積キャパシタが前記可動要素に電気的に結合され、少なくとも前記可動要素が作動されたときに、前記可動要素に電圧を与えるように構成された、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記可動要素と前記基板構造との間に配置された光学的スタックをさらに備え、前記光学的スタックが部分反射および部分透過層を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光学的スタックと前記可動要素とが干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を形成する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第２の導電層が前記薄膜トランジスタのドレインと前記静止電極とに接続された、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記可動要素が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置された誘電体層を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記誘電体層が酸窒化ケイ素を含む、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記誘電体層が２０ｎｍから４０００ｎｍの間の厚さ寸法を有する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第１の導電層が電気接地に接続された、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記可動要素が、前記静止電極と前記第１の導電層との間に印加された電圧差に応答して移動するように構成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
ディスプレイと、ここにおいて、前記ディスプレイが前記可動要素を含む、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成される、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、
をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記可動要素に少なくとも１つの信号を送ることと、前記少なくとも１つのスイッチを使用可能にするための信号を送ることとを行うように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
デバイスを形成する方法であって、前記方法は、
基板構造を形成することと、
前記基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素を形成することと、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、
少なくとも１つのスイッチを形成することと、前記スイッチが、ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される、
を備える方法。
【請求項１８】
光学的スタックを形成することをさらに備え、前記光学的スタックが前記可動要素と前記基板構造との間に配置された、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのスイッチを形成することが、薄膜トランジスタを形成することを含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
基板構造と、
電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段を含むディスプレイ要素と、前記光反射電荷蓄積手段が、少なくとも第１の作動位置および緩和位置まで前記基板構造に対して概して直角な方向に駆動されるように構成され、前記光反射電荷蓄積手段は、前記可動手段が作動されている間、前記可動手段の少なくとも１つの導電層に電圧を与えるようにさらに構成される、
を含む、電気機械システムと、
ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するための手段と
を備えるディスプレイデバイス。
【請求項２１】
電荷を蓄積し、光を反射するための前記可動手段が、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の誘電体層とを含み、ここにおいて、前記第１および第２の導電層と前記誘電体層とが可動蓄積キャパシタを形成する、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記電荷制御手段が少なくとも１つのスイッチを含む、請求項２０または２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含む、請求項２２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は電気機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
[0002]電気機械システム（ＥＭＳ：electromechanical system）は、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、ミラーおよび光学フィルムなどの光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたは要素は、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、メムス（ＭＥＭＳ：microelectromechanical system）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：nanoelectromechanical system）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
[0003]１つのタイプのＥＭＳデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：interferometric modulator）と呼ばれる。ＩＭＯＤまたは干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素が導電性プレートのペアを含み得、導電性プレートの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明および／または反射性であり、適切な電気信号の印加時に相対運動が可能であり得る。たとえば、一方のプレートが、基板の上に堆積されたか、基板上に堆積されたか、または基板によって支持された固定層を含み得、他方のプレートが、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、ＩＭＯＤディスプレイ要素に入射する光の光学干渉を変化させることができる。ＩＭＯＤベースのディスプレイデバイスは、広範囲の適用例を有しており、既存の製品を改善し、新しい製品、特にディスプレイ能力をもつ製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００４】
[0004]ＥＭＳデバイスでは、反射膜は、反射膜に結合された電極と静止電極との間の電圧の印加によって作動位置と緩和位置との間で移動され得る。しかしながら、可動反射膜からの電荷リークがＥＭＳデバイスの性能に影響を及ぼすことがある。たとえば、デバイスのリフレッシュレートは電荷リークによって影響を及ぼされることがある。したがって、電荷リークの影響を低減し、ＥＭＳデバイスの動作性能を改善する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、本明細書で開示する望ましい属性を単独で担当するとは限らない。
【０００６】
[0006]本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、基板構造と、可動要素と、少なくとも１つのスイッチとを含むデバイスにおいて実装され得る。可動要素は第１の導電層と第２の導電層とを含み、可動要素は、基板に対して概して直角な方向に移動するように構成される。第１および第２の導電層は蓄積キャパシタを形成する。少なくとも１つのスイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される。
【０００７】
[0007]いくつかの実装形態では、本デバイスは、蓄積キャパシタが可動要素に電気的に結合され、少なくとも可動要素が作動されたときに、可動要素に電圧を与えるように構成され得る。いくつかの実装形態では、本デバイスは、可動要素と基板構造との間に配置された光学的スタックを含むことができる。光学的スタックは部分反射および部分透過層を含むことができる。光学的スタックと可動要素とは干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を形成することができる。
【０００８】
[0008]いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは薄膜トランジスタを含むことができる。可動要素は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された誘電体層、たとえば、２０ｎｍから４０００ｎｍの間の厚さ寸法を有する酸窒化ケイ素（silicon oxy-nitride）を含むことができる。
【０００９】
[0009]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、デバイスを形成する方法において実装され得る。本方法は、基板構造を形成することと、可動要素を形成することと、少なくとも１つのスイッチを形成することとを含む。可動要素は、基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成され、蓄積キャパシタを形成する第１の導電層と第２の導電層とを含む。スイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される。
【００１０】
[0010]いくつかの実装形態では、本方法は、光学的スタックを形成することを含むことができ、光学的スタックは可動要素と基板構造との間に配置される。少なくとも１つのスイッチを形成することは、いくつかの態様では、薄膜トランジスタを形成することを含むことができる。
【００１１】
[0011]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板構造と、電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段を含むディスプレイ要素とを含む電気機械システムを含むデバイスにおいて実装され得る。光反射電荷蓄積手段は、少なくとも第１の作動位置および緩和位置まで基板構造に対して概して直角な方向に駆動されるように構成される。光反射電荷蓄積手段は、可動手段が作動されている間、可動手段の少なくとも１つの導電層に電圧を与えるように構成される。本デバイスはまた、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するための手段を含む。
【００１２】
[0012]いくつかの実装形態では、電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段は、第１の導電層と、第２の導電層と、第１の導電層と第２の導電層との間の誘電体層とを含むことができる。第１および第２の導電層と誘電体層とは可動蓄積キャパシタを形成することができる。いくつかの実装形態では、電荷制御手段は、少なくとも１つのスイッチ、たとえば、薄膜トランジスタを含むことができる。
【００１３】
[0013]本開示で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載されている。本開示で与える例は、主にＥＭＳおよびＭＥＭＳベースのディスプレイに関して説明されるが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用され得る。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[0014]干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図。
【図２】[0015]ＩＭＯＤディスプレイ要素の３要素×３要素アレイを含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図。
【図３】[0016]ＩＭＯＤディスプレイ要素についての可動反射層の位置対印加電圧を示すグラフ。
【図４】[0017]様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な状態を示す表。
【図５Ａ】[0018]ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図６】[0019]ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素のための製造プロセスを示す流れ図。
【図７Ａ】[0020]ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図８】[0021]アクティブマトリックスＩＭＯＤアレイの一例のための回路図。
【図９】[0022]ディスプレイ要素のアクティブマトリックスアレイの一例の概略平面図。
【図１０Ａ】[0023]線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｂ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｃ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｄ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｅ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｆ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｇ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｈ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｉ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｊ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｋ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｌ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｍ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｎ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｏ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｐ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１１】[0024]デバイスを形成する方法を示す流れ図の一例を示す図。
【図１２Ａ】[0025]蓄積キャパシタを含む可動要素と蓄積キャパシタなしの可動要素とについての時間に対する電圧の一例を示す図。
【図１２Ｂ】[0026]静止電極に対して測定される、図１２Ａの可動要素についての時間に対する位置の一例を示す図。
【図１３Ａ】[0027]複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図。
【図１３Ｂ】複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0028]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。
【００１６】
[0029]以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いていようと（ビデオなど）、静止していようと（静止画像など）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成され得る任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。より詳細には、説明する実施形態は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（ＭＰ３プレーヤなど）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、（マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ）適用例、ならびに非ＥＭＳ適用例などにおける）パッケージング、審美構造物（１つの宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなど）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、様々な電子デバイス中に含まれるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者に容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１７】
[0030]いくつかの実装形態では、アクティブマトリックスＥＭＳデバイスは少なくとも１つの蓄積キャパシタを含む。本明細書で使用する「アクティブマトリックス」という用語は、各ピクセル、サブピクセル、またはデバイスの要素が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのアクティブスイッチを使用して個々に制御（または駆動）される、ＥＭＳデバイスを指すことがある。言い換えれば、各ピクセル、サブピクセル、または要素の作動状態は、アクティブスイッチを使用して個々に制御され得る。ＥＭＳデバイスは、基板の上に配置された光学的スタックと、ギャップを画定するために光学的スタックの上に配置された可動反射膜（本明細書では機械層または可動要素とも呼ぶ）とを含むことができる。光学的スタックは、静止電極と１つまたは複数の誘電体層とを含むことができる。可動要素は、電極を含むことができ、可動要素と静止電極との間に印加された電圧に応答してギャップ内で可動である。たとえば、可動要素の１つまたは複数の導電性部分は可動電極を形成することができる。可動電極は導電層の可動部分を含むことができ、導電層は、可動要素を別の非可動電気的構成要素に電気的に結合する非可動部分をも有する。可動要素を移動することができる静電力を発生させるために可動電極と静止電極との間の電圧差が使用され得る。いくつかの実装形態では、可動要素は、第２の導電層からオフセットされた第１の導電層を含む。そのような実装形態では、第１または第２の導電層は可動電極を形成することができる。
【００１８】
[0031]いくつかの実装形態では、電気的および／または光学的性能を改善するために、ＥＭＳデバイスは、１つまたは複数の蓄積キャパシタと、少なくとも部分的にデバイスの光学的非アクティブ領域中に形成されたアクティブスイッチとを含むことができる。そのような非アクティブ領域は、光を与えるために使用されないデバイス中のディスプレイ要素の領域、たとえば、光を受信することからマスキングされた領域、および反射構造の後ろにある領域を含む。一体型蓄積キャパシタを含むＥＭＳデバイスは、ピクセルに関連するキャパシタンスを増加させ、それによって、ピクセルリークを低減し、駆動電圧を低減し、および／またはディスプレイの画像リフレッシュを改善することができる。そのような蓄積キャパシタは、第１のプレートまたは層と、第２のプレートまたは層と、たとえば、第１の層と第２の層との間に配置された誘電体層であり得る、スペーサ層とを含むことができる。いくつかの実装形態では、可動要素は蓄積キャパシタの第１および第２の層とスペーサ層とを含む。いくつかの実装形態では、可動層の第１および第２の導電層の一方は可動電極と蓄積キャパシタの１つの端子とを形成することができ、第１および第２の導電層の他方は、スイッチに電気的に結合され得る蓄積キャパシタの第２の端子を形成することができる。蓄積キャパシタを形成するために可動要素の層を使用することは、複数の光学的および／または電気的機能を実行するためにＥＭＳデバイスの既存の構成要素を利用することによってピクセルアレイの統合を改善し、それによってピクセルアレイフットプリントを低減することができる。いくつかの実装形態では、アクティブスイッチは、ディスプレイ統合をさらに向上させるために光マスク構造の上にも形成される。
【００１９】
[0032]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。たとえば、本開示で説明するいくつかの実装形態は、蓄積キャパシタを省略した他のアクティブマトリックスディスプレイなど、ディスプレイのいくつかの他の構成に対してディスプレイの駆動電圧を低減し、および／またはピクセル電流リークの影響を低減する。さらに、いくつかの実装形態は、蓄積キャパシタなしのアクティブマトリックスディスプレイと比較して、ディスプレイの画像リフレッシュレートを改善する（すなわち、ディスプレイ上の画像が劣化し始める前にその画像がリフレッシュされなければならない時間までの時間の長さを増加させる）。すなわち、リークを低減することによって、蓄積キャパシタは、ディスプレイ要素が、リフレッシュを必要とせずに、ディスプレイ要素に書き込まれた色または画像データを維持することを可能にし得る。その上、いくつかの実装形態はディスプレイの構成要素の統合を改善し、それによって、蓄積キャパシタが、それの構造のために既存の層のいずれをも使用しない別個の構成要素として追加される設計と比較して、より小さいダイ面積を使用してディスプレイが作製されることを可能にする。さらに、いくつかの実装形態は、ディスプレイのピクセルに関連するキャパシタンスを増加させるために使用され得る。いくつかの実装形態は、蓄積キャパシタを形成するために、ピクセルを形成する際にすでに使用された層を使用することによって、作製複雑さを低減するために使用され得る。いくつかの実装形態は、アレイの電力消費を低減し、および／またはさもなければアレイの性能を改善するために使用され得る。さらに、可動要素の一部として形成された蓄積キャパシタを駆動電圧と直列に入れることによって、可動要素と静止電極との間の電気的ギャップが、可動電極と静止電極との間の光学的または物理的ギャップを超えて拡大され得る。安定した移動範囲ＥＭＳデバイスは電気的ギャップの１／３に限定され得るので、いくつかの実装形態では、光学的または物理的ギャップを通した安定した移動範囲が拡大され得る。このようにして、本明細書で説明する実装形態は、電荷リーク影響を埋め合わせるための蓄積キャパシタを含まない他のデバイス、またはピクセルのアクティブ領域を低減する個別蓄積キャパシタを含む他のデバイスと比較して、デバイスのフィルファクタ（fill factor）に悪影響を及ぼさずに、ディスプレイデバイスのリフレッシュレート、電力消費、および色変化への電荷リークの影響を改善することができる。
【００２０】
[0033]説明する実装形態が適用され得る好適なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスまたは装置の一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために実装され得る干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を組み込むことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、部分光吸収体（absorber）、吸収体に対して可動である反射体（reflector）、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。いくつかの実装形態では、反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それによってＩＭＯＤの反射率（reflectance）に影響を及ぼすことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反射スペクトルは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得るかなり広いスペクトルバンドをもたらすことができる。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調整され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、吸収体に関して反射体の位置を変更することによる方法である。
【００２１】
[0034]図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図である。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＥＭＳ（ＭＥＭＳなど）ディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素は、明状態または暗状態のいずれかに構成され得る。明（「緩和」、「開」または「オン」など）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」など）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。ＭＥＭＳディスプレイ要素は、黒および白に加えて、主にカラーディスプレイを可能にする光の特定の波長で反射するように構成され得る。いくつかの実装形態では、複数のディスプレイ要素を使用することによって、原色の様々な強度およびグレーの様々な濃淡が達成され得る。
【００２２】
[0035]ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、行と列に構成され得るＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むことができる。アレイ中の各ディスプレイ要素は、（光ギャップ、キャビティまたは光共振キャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された、可動反射層（すなわち、機械層とも呼ばれる可動層）と固定部分反射層（すなわち、固定層）など、少なくとも反射層と半反射層のペアを含むことができる。可動反射層は少なくとも２つの位置間で移動され得る。たとえば、第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それらの２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置と入射光の（１つまたは複数の）波長とに応じて、強め合うようにおよび／または弱め合うように干渉し、各ディスプレイ要素について全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素は、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。いくつかの他の実装形態では、印加電荷が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。
【００２３】
[0036]図１中のアレイの図示の部分は、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の形態の２つの隣接する干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。（図示のような）右側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、光学的スタック１６の近くの、それに隣接する、またはそれに接触する作動位置に示されている。右側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧Ｖbiasは、可動反射層１４を移動させ、またそれを作動位置に維持するのに十分である。（図示のような）左側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む光学的スタック１６から（設計パラメータに基づいてあらかじめ決定され得る）ある距離をおいた緩和位置に示されている。左側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧Ｖ0は、右側のディスプレイ要素１２の作動位置などの作動位置への可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。
【００２４】
[0037]図１では、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の反射特性が、概して、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２に入射する光１３を示す矢印と、左側のディスプレイ要素１２から反射する光１５とを用いて示されている。ディスプレイ要素１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過し、光学的スタック１６に向かい得る。光学的スタック１６に入射する光の一部分は光学的スタック１６の部分反射層を透過し得、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学的スタック１６を透過した光１３の部分は、可動反射層１４から反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻り得る。光学的スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うおよび／または弱め合う）干渉が、デバイスの閲覧側または基板側のディスプレイ要素１２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長の強度を部分的に決定することになる。いくつかの実装形態では、透明基板２０は（ガラスプレートまたはパネルと呼ばれることがある）ガラス基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英、パイレックス（登録商標）、または他の好適なガラス材料であるかまたはそれらを含み得る。いくつかの実装形態では、ガラス基板は、０．３、０．５または０．７ミリメートルの厚さを有し得るが、いくつかの実装形態では、ガラス基板は（数十ミリメートルなど）より厚いことも（０．３ミリメートル未満など）より薄いこともある。いくつかの実装形態では、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）基板など、非ガラス基板が使用され得る。そのような実装形態では、非ガラス基板は０．７ミリメートル未満の厚さを有する可能性があるが、基板は設計考慮事項に応じてより厚いことがある。いくつかの実装形態では、金属箔またはステンレス鋼ベースの基板など、不透明基板が使用され得る。たとえば、固定反射層と、部分に透過性で、部分的に反射性である可動層とを含む逆方向（reverse）ＩＭＯＤベースのディスプレイは、図１のディスプレイ要素１２として基板の反対側から閲覧されるように構成され得、不透明基板によってサポートされ得る。
【００２５】
[0038]光学的スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その（１つまたは複数の）層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属（たとえば、クロムおよび／またはモリブデン）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６のいくつかの部分は、部分光吸収体と電気導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜（thickness）を含むことができるが、（たとえば、光学的スタック１６の、またはディスプレイ要素の他の構造の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤディスプレイ要素間のバス信号に役立ちうる。光学的スタック１６は、１つまたは複数の導電層または電気伝導性／部分吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２６】
[0039]いくつかの実装形態では、光学的スタック１６の（１つまたは複数の）層の少なくともいくつかは、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語を、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用する。いくつかの実装形態では、アルミニウム（Ａｌ）などの高導電性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学的スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の平行ストリップのシリーズとして形成されて、図示されたポスト１８など、支持体の上に堆積された列と、ポスト１８間に位置する介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学的スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実装形態では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は約１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００２７】
[0040]いくつかの実装形態では、各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタと見なされ得る。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のディスプレイ要素１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学的スタック１６との間にギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するディスプレイ要素における行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学的スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学的スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ディスプレイ要素１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じであり得る。いくつかの事例ではアレイ中のディスプレイ要素のシリーズが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。いくつかの実装形態では、行は「コモン」ラインと呼ばれることがあり、列は「セグメント」ラインと呼ばれることがあり、その逆も同様である。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指すことがある。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配置される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００２８】
[0041]図２は、ＩＭＯＤディスプレイ要素の３要素×３要素アレイを含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図である。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００２９】
[0042]プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえばディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示されたＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤディスプレイ要素の３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤディスプレイ要素の数とは異なる数のＩＭＯＤディスプレイ要素を行において有し得、その逆も同様である。
【００３０】
[0043]図３は、ＩＭＯＤディスプレイ要素についての可動反射層位置対印加電圧を示すグラフである。ＩＭＯＤの場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込みプロシージャが、図３に示されているディスプレイ要素のヒステリシス特性（hysteresis property）を利用し得る。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、可動反射層またはミラーを緩和状態から作動状態に変更させるために、例示的な一実装形態では、約１０ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３の例では、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内で要素は緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これを本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得る。したがって、この例では、所与の行のアドレス指定中に、アドレス指定された行における作動されるべきディスプレイ要素は、約１０ボルトの電圧差にさらされ得、緩和されるべきディスプレイ要素は、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされ得る。アドレス指定後に、それらのディスプレイ要素は、それらが前にストローブされたかまたは書き込まれた状態にとどまるような、この例では約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。この例では、アドレス指定された後に、各ディスプレイ要素は、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、ＩＭＯＤディスプレイ要素設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタとして働くことができるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくディスプレイ要素に流れ込まない。
【００３１】
[0044]いくつかの実装形態では、所与の行におけるディスプレイ要素の状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるディスプレイ要素に所望のデータを書き込むために、第１の行におけるディスプレイ要素の所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるディスプレイ要素の状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実装形態では、第１の行におけるディスプレイ要素は、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのディスプレイ要素が設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、行のシリーズ全体、または代替的に、列のシリーズ全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００３２】
[0045]各ディスプレイ要素の両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ディスプレイ要素またはピクセルの両端間の電位差）は、各ディスプレイ要素の得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な状態を示す表である。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３３】
[0046]図４に示されているように、開放電圧（release voltage）ＶＣRELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべてのＩＭＯＤディスプレイ要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳHおよび低いセグメント電圧ＶＳLにかかわらず、代替的に開放（released）または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣRELがコモンラインに沿って印加されると、そのディスプレイ要素のための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳLが印加されたときも、変調器ディスプレイ要素またはピクセルの両端間の潜在的な電圧（代替的にディスプレイ要素またはピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にあり得る。
【００３４】
[0047]高い保持電圧ＶＣHOLD_Hまたは低い保持電圧ＶＣHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、そのコモンラインに沿ったＩＭＯＤディスプレイ要素の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤディスプレイ要素は緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤディスプレイ要素は作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳLが印加されたときも、ディスプレイ要素電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように選択され得る。したがって、この例におけるセグメント電圧スイング（voltage swing）は、高いＶＳHと低いセグメント電圧ＶＳLとの間の差であり、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３５】
[0048]高いアドレス指定電圧ＶＣADD_Hまたは低いアドレス指定電圧ＶＣADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のディスプレイ要素電圧をもたらし、ディスプレイ要素が非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを超えるディスプレイ要素電圧をもたらし、ディスプレイ要素の作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することがある。いくつかの実装形態では、高いアドレス指定電圧ＶＣADD_Hがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳHの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳLの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣADD_Lが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳLは変調器の状態に実質的に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００３６】
[0049]いくつかの実装形態では、変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実装形態では、時間ごとに変調器の電位差の極性を交替する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交替（すなわち、書込みプロシージャの極性の交替）は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００３７】
[0050]ＩＭＯＤディスプレイおよびディスプレイ要素の構造の詳細は大きく異なり得る。図５Ａ〜図５Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図である。図５Ａは、金属材料のストリップが、基板２０から概して直角に伸びるする支持体１８上に堆積されて、可動反射層１４を形成する、ＩＭＯＤディスプレイ要素の断面図である。図５Ｂでは、各ＩＭＯＤディスプレイ要素の可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図５Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続を、本明細書では「一体型」支持体または支持ポスト１８の実装形態と呼ぶ。図５Ｃに示された実装形態は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、可動反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００３８】
[0051]図５Ｄは、可動反射層１４が反射副層（reflective sub-layer）１４ａを含む、ＩＭＯＤディスプレイ要素の別の断面図である。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、図示のＩＭＯＤディスプレイ要素における光学的スタック１６の一部であり得る下側静止電極からの可動反射層１４の分離を可能にする。たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学的スタック１６との間にギャップ１９が形成される。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る導電層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、導電層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配置され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配置される。いくつかの実装形態では、反射副層１４ａは、導電性であることがあり、支持層１４ｂと光学的スタック１６との間に配置され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ2／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ2３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと導電層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射性金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で導電層１４ａおよび１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実装形態では、反射副層１４ａおよび導電層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００３９】
[0052]図５Ｄに示されているように、いくつかの実装形態はブラックマスク（black mask）構造２３または暗フィルム層をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、（ディスプレイ要素間にまたは支持ポスト１８の下になど）光学不活性領域中に形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過することを抑止し、それによってコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３の少なくともいくつかの部分は、導電性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実装形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、ブラックマスク構造２３はエタロン（etalon）または干渉スタック（interferometric stack）構造であり得る。たとえば、いくつかの実装形態では、干渉スタックブラックマスク構造２３は、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ2層と、反射体およびバス層として働くアルミニウム合金とを含む。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ2層の場合は、テトラフルオロメタン（または四フッ化炭素、ＣＦ4）および／または酸素（Ｏ2）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ2）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、導電性吸収体は、各行または列の光学的スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ層３５が、ブラックマスク構造２３中の導電層から（吸収層１６ａなどの）光学的スタック１６中の電極（または導体）を概して電気的に絶縁するように働くことができる。
【００４０】
[0053]図５Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤディスプレイ要素の別の断面図である。図５Ｄは、構造的におよび／または物質的に可動反射層１４とは別個である支持ポスト１８を示しているが、図５Ｅの実装形態は、可動反射層１４と一体化された支持ポストを含む。そのような実装形態では、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学的スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、ＩＭＯＤディスプレイ要素の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図５Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。このようにして、基板または光学的スタック１６に接触するように下に湾曲するかまたは曲がる可動反射層１４の部分は「一体型」支持ポストと見なされ得る。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学的スタック１６の一実装形態は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは、静止電極としても、部分反射層としても働き得る。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁薄いことがある。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【００４１】
[0054]図５Ａ〜図５Ｅに示された実装形態などの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は直視型（direct-view）デバイスの一部分を形成し、直視型デバイスでは、画像が、この例ではＩＭＯＤディスプレイ要素がその上に形成された面の反対の面である透明基板２０の正面から閲覧され得る。これらの実装形態では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図５Ｃに示された変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える可動反射層１４の背後にバス構造（図示せず）が含まれ得る。
【００４２】
[0055]図６は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素のための製造プロセス８０を示す流れ図である。図７Ａ〜図７Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するための製造プロセス８０における様々な段階の断面図である。いくつかの実装形態では、製造プロセス８０は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素など、１つまたは複数のＥＭＳデバイスを製造するために実装され得る。そのようなＥＭＳデバイスの製造は、図６に示されていない他のブロックをも含むことができる。たとえば、プロセス８０は、図１０Ａ〜図１０Ｐを参照しながら以下で説明するように、関連する蓄積キャパシタをもつディスプレイ要素を製造するために利用され得る。プロセス８０は、ブロック８２において、基板２０の上への光学的スタック１６の形成から始まる。図７Ａは、基板２０の上に形成されたそのような光学的スタック１６を示している。基板２０は、図１に関して上記で説明した材料など、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得る。基板２０は、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学的スタック１６の効率的な形成を可能にするために、洗浄などの事前準備プロセスにかけられていることがある。上記で説明したように、光学的スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性で、部分的に吸収性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。
【００４３】
[0056]図７Ａでは、光学的スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実装形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と電気伝導特性の両方で構成され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂの一方は、モリブデンクロム（モリクロム（molychrome）またはＭｏＣｒ）、または好適な複素屈折率をもつ他の材料を含むことができる。さらに、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、下にある１つまたは複数の金属層および／または酸化物層（１つまたは複数の反射層および／または導電層など）の上に堆積された上側の副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学的スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。図７Ａ〜図７Ｅでは、副層１６ａおよび１６ｂはやや厚く示されているが、いくつかの実装形態では、光吸収層など、光学的スタックの副層のうちの少なくとも１つは（たとえば、本開示で示される他の層と比較して）極めて薄いことがある。
【００４４】
[0057]プロセス８０は、ブロック８４において、光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成を続ける。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で除去される（ブロック９０参照）ので、犠牲層２５は、得られたＩＭＯＤディスプレイ要素には示されていない。図７Ｂは、光学的スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図７Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理蒸着（スパッタリングなど、多くの異なる技法を含むＰＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、熱化学蒸着（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００４５】
[0058]プロセス８０は、ブロック８６において、支持ポスト１８などの支持構造の形成を続ける。支持ポスト１８の形成は、支持構造開口（aperture）を形成するために犠牲層２５をパターニングすることと、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、支持ポスト１８を形成するために開口中に（酸化ケイ素のような、ポリマーまたは無機材料などの）材料を堆積させることとを含み得る。いくつかの実装形態では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、支持ポスト１８の下側端部が基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学的スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在することができる。代替的に、図７Ｃに示されているように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通って伸びることはできるが、光学的スタック１６を通って伸びることはできない。たとえば、図７Ｅは、光学的スタック１６の上側表面と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。支持ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５の上に支持構造材料の層を堆積させることと、犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることとによって形成され得る。支持構造は、図７Ｃに示されているように、開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に犠牲層２５の一部分の上に伸びることもできる。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、マスキングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替パターニング方法によっても実行され得る。
【００４６】
[0059]プロセス８０は、ブロック８８において、図７Ｄに示されている可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を続ける。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキングおよび／またはエッチングステップとともに、たとえば、（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射性材料などの）反射層堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップを採用することによって形成され得る。可動反射層１４は、たとえば、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、可動反射層１４は、図７Ｄに示されているように複数の副層１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを含み得る。いくつかの実装形態では、副層１４ａおよび１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。いくつかの実装形態では、機械的副層は誘電体材料を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素を、本明細書では「非開放（unreleased）」ＩＭＯＤと呼ぶこともある。
【００４７】
[0060]プロセス８０は、ブロック９０において、キャビティ１９の形成を続ける。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチング液にさらすことによって形成され得る。たとえば、所望の量の材料を除去するのに有効である時間期間の間、固体ＸｅＦ2から生じた蒸気など、気体または蒸気エッチング液に犠牲層２５をさらすことによって、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料がドライ化学エッチングによって除去され得る。犠牲材料は、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなど、他のエッチング方法も使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般にこの段階後に可動になる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素を、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ぶことがある。
【００４８】
[0061]いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤベースのディスプレイなど、ＥＭＳ構成要素またはデバイスのパッケージングは、（機械的干渉または潜在的に損害を与える物質からなど）損傷からＥＭＳ構成要素を保護するように構成され得るバックプレート（代替的にバックプレーン、バックガラスまたは凹形ガラスと呼ばれる）を含むことができる。バックプレートはまた、限定はしないが、ドライバ回路、プロセッサ、メモリ、相互接続アレイ、蒸気バリア、製品ハウジングなどを含む広範囲の構成要素のための構造的支持を与えることができる。いくつかの実装形態では、バックプレートの使用は、構成要素の統合を可能にし、それによってポータブル電子デバイスの体積、重量、および／または製造コストを低減することができる。
【００４９】
[0062]図８に、アクティブマトリックスＩＭＯＤアレイ１００の一例のための回路図を示す。図示したＩＭＯＤアレイ１００は、第１のデータライン１０２ａと、第２のデータライン１０２ｂと、第１のスキャンライン１０４ａと、第２のスキャンライン１０４ｂと、第１のピクセル１０６ａと、第２のピクセル１０６ｂと、第３のピクセル１０６ｃと、第４のピクセル１０６ｄとを含む。ピクセル１０６ａ、１０６、１０６ｃ、および１０６ｄがサブピクセルをも表し得ることを理解されたい。ＩＭＯＤアレイ１００は、説明の明快のために、４つのピクセル１０６を含むものとして示されているが、ＩＭＯＤアレイ１００の実装形態は、たとえば、様々な色のピクセルならびに／あるいは数百個または数千個、さらには何百万個ものピクセルを含む、追加のピクセルを含むことができる。
【００５０】
[0063]図８に示された例では、第１〜第４のピクセル１０６の各々は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０８と、蓄積キャパシタ１１０と、ＩＭＯＤ要素１１２とを含む。たとえば、第１のピクセル１０６ａは、第１のＴＦＴ１０８ａと、第１の蓄積キャパシタ１１０ａと、第１のＩＭＯＤ要素１１２ａとを含む。同様に、第２のピクセル１０６ｂは、第２のＴＦＴ１０８ｂと、第２の蓄積キャパシタ１１０ｂと、第２のＩＭＯＤ要素１１２ｂとを含む。同様に、第３のピクセル１０６ｃは、第３のＴＦＴ１０８ｃと、第３の蓄積キャパシタ１１０ｃと、第３のＩＭＯＤ要素１１２ｃとを含む。さらに、第４のピクセル１０６ｄは、第４のＴＦＴ１０８ｄと、第４の蓄積キャパシタ１１０ｄと、第４のＩＭＯＤ要素１１２ｄとを含む。
【００５１】
[0064]この実装形態では、第１のＴＦＴ１０８ａは、第１のデータライン１０２ａに電気的に結合されたソースと、第１のスキャンライン１０４ａに電気的に結合されたゲートと、第１の蓄積キャパシタ１１０ａの第１のプレートと第１のＩＭＯＤ要素１１２ａの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第２のＴＦＴ１０８ｂは、第２のデータライン１０２ｂに電気的に結合されたソースと、第１のスキャンライン１０４ａに電気的に結合されたゲートと、第２の蓄積キャパシタ１１０ｂの第１のプレートと第２のＩＭＯＤ要素１１２ｂの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第３のＴＦＴ１０８ｃは、第１のデータライン１０２ａに電気的に結合されたソースと、第２のスキャンライン１０４ｂに電気的に結合されたゲートと、第３の蓄積キャパシタ１１０ｃの第１のプレートと第３のＩＭＯＤ要素１１２ｃの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第４のＴＦＴ１０８ｄは、第２のデータライン１０２ｂに電気的に結合されたソースと、第２のスキャンライン１０４ｂに電気的に結合されたゲートと、第４の蓄積キャパシタ１１０ｄの第１のプレートと第４のＩＭＯＤ要素１１２ｄの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。
【００５２】
[0065]図８に概略的に示された実装形態では、第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、たとえば、接地電圧であり得る第１のコモン電圧基準ＶCOM1に電気的に接続された第２のプレートまたは層をそれぞれ含む。さらに、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄは、たとえば、接地電圧であり得る第２のコモン電圧基準ＶCOM2にそれぞれ電気的に結合される。いくつかの実装形態では、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第２の電極が第２のコモン電圧基準ＶCOM2に電気的に結合される。しかしながら、他の実装形態が可能である。たとえば、第１および第２のキャパシタ１１０ａおよび１１０ｂの第２の端部は第１のコモン電圧基準に電気的に接続され得、第３および第４のキャパシタ１１０ｃおよび１１０ｄの第２の端部は第２のコモン電圧基準または第３のコモン電圧基準に電気的に接続され得る。さらに、第１および第２のＩＭＯＤ１１２ａおよび１１２ｂの第２の電極は第２のコモン電圧基準に電気的に接続され得、第３および第４のＩＭＯＤ１１２ｃおよび１１２ｄの第２の電極は第３または第４のコモン電圧基準に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第１の電極は可動電極であり、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第２の電極は静止電極である。
【００５３】
[0066]いくつかの実装形態では、図８に示された蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、約１０ｆＦ〜約１，０００ｆＦ、たとえば、約６０ｆＦの範囲内にあるように選択されたキャパシタンスを有することができる。蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄのキャパシタンスはまた、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄのキャパシタンスに対して選択され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、各蓄積キャパシタは、関連するＩＭＯＤ要素が非作動または非駆動状態にあるとき、そのＩＭＯＤ要素のキャパシタンスの約１倍〜約３倍であるキャパシタンスを有する。キャパシタンス値は、エアギャップ、ピクセルサイズ、駆動電圧要件、電力消費など、多くのファクタに依存することがあることを、当業者は容易に理解されよう。
【００５４】
[0067]第１および第２のデータライン１０２ａおよび１０２ｂならびに第１および第２のスキャンライン１０４ａおよび１０４ｂは、図８のＩＭＯＤアレイ１００に画像データを書き込むために使用され得る。たとえば、ドライバ回路が、ＴＦＴ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄなどのスイッチをオンにするためにイネーブル信号を与えることができる。イネーブル信号は、第１および第２のピクセル１０６ａおよび１０６ｂに関連するＩＭＯＤアレイ１００の第１の行をアドレス指定するために、第１のスキャンライン１０４ａ上に与えられ得る。イネーブル信号はまた、第２のスキャンライン１０４ｂ上に与えられ得、第３および第４のピクセル１０６ｃおよび１０６ｄに関連するＩＭＯＤアレイ１００の第２の行をアドレス指定するために使用され得る。さらに、第１および第２のデータライン１０２ａおよび１０２ｂに与えられる電圧は、選択された行においてＩＭＯＤ要素１１２の状態を設定するように制御され得る。たとえば、所与の行をアドレス指定するとき、作動されるべきアドレス指定された行中のピクセル１０６は、作動に好適なデータラインとコモン電圧基準ＶCOM1およびＶCOM2との間の電圧差にさらされ得、緩和（または非作動に）されるべきピクセル１０６は、ＩＭＯＤ要素１１２の機械層または可動要素を緩和状態に移動させるのに好適なデータラインとコモン電圧基準ＶCOM1およびＶCOM2との間の電圧差にさらされ得る。いくつかの実装形態では、作動電圧は約１０Ｖ〜１６Ｖの範囲内にあり、たとえば、約１２Ｖであり、緩和電圧は約０Ｖ〜８Ｖの範囲内にあり、たとえば、約０Ｖまたは１Ｖである。
【００５５】
[0068]式１は、関連する蓄積キャパシタを有するＩＭＯＤ要素１１２の可動要素を安定的に駆動するために必要な駆動電圧または作動電圧を与える。駆動電圧Ｖdriveは、可動要素に存在する機械力と、存在する電気力とのバランスをとることによって決定される。式１において、Ｖpiは可動要素のプルイン電圧であり、Ｃoffは非作動状態での可動要素のキャパシタンスであり、Ｃstorageは蓄積キャパシタのキャパシタンスである。式１は、可動要素がある電圧まで駆動されたとき、可動要素が嵌合するか、または作動状態まで移動するように、十分な電荷を与えるのに必要な蓄積キャパシタのサイズを決定するように操作され得ることを、当業者は容易に諒解されよう。
【数１】
2015531891.tif 000003
【００５６】
[0069]さらに図８を参照すると、第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを含むことは、各ＩＭＯＤ要素１１２の両端間の所与の量の電圧に関して蓄積される電荷量を増加させることができる。たとえば、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々に蓄積された電荷量は、約ＶIMOD＊（ＣIMOD＋Ｃstorage）に等しくなり得、ここで、ＶIMODは、ＩＭＯＤ要素１１２の第１の電極と第２の電極との間の電圧差であり、ＣIMODは、ＩＭＯＤ要素１１２が非作動または非駆動状態にあるときのＩＭＯＤ要素１１２のキャパシタンスであり、これは、ＩＭＯＤ要素１１２と蓄積キャパシタ１１０の両方を充電するためにパルスが印加される時間の間一定であると仮定され得、Ｃstorageは蓄積キャパシタ１１０のキャパシタンスである。蓄積キャパシタ１１０を含むことは、ピクセル電荷蓄積を増加させることができ、ピクセル電流リークの影響を低減することができる。たとえば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネルリークに関連するリークなど、電荷リークは、ピクセル１０６の電圧を時間とともに変化させ得、ピクセル１０６が十分に速いレートでリフレッシュされない場合、またはピクセル１０６が十分な量の蓄積された電荷を有しない場合、ピクセル１０６の状態が変化することになり得る。
【００５７】
[0070]したがって、図８の第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、ピクセルリークが時間とともに第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの電極の両端間の電圧を変化させるのを防ぐことを助け、それによって画像リフレッシュレートを改善し、ピクセルアレイ１００の駆動電圧と電力消費とを低減することができる。このようにして、駆動電圧が維持されることになるので、静止画像について画像がより少ないリフレッシュを必要とすることになるので、画像リフレッシュレートが改善されることになる。以下で説明するように、いくつかの実装形態では、一体型蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの可動要素の導電層から形成され得る。蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを全体的にまたは部分的に形成するためにＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの可動要素の層を使用することは、ピクセルアレイ１００の設計を統合するのを助け、それによって、光マスク構造および蓄積キャパシタが別個の実装面積または空間を必要とするであろう設計と比較して、アレイの面積（またはフットプリント）を低減することができる。ピクセルアレイ１００は、蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを使用するのに好適な１つの構成を示しているが、一体型蓄積キャパシタは、たとえば、アクティブまたはアナログＩＭＯＤアレイの他の実装形態を含む、任意の好適なピクセルアレイにおいて使用され得る。
【００５８】
[0071]上記で説明したように、いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤデバイスは、導電性材料を含むことができる反射副層と導電層とを含む、可動要素または可動反射層を含むことができる。可動要素は、基板構造および／または光学的スタックに対して移動するように構成され得る。いくつかの実装形態では、反射副層は、誘電体支持層または何らかの他のスペーサ層によって導電層から電気的に絶縁され得る。このようにして、反射副層と導電層とは一体型蓄積キャパシタを形成することができる。そのようなＩＭＯＤデバイスはアクティブマトリックスピクセルアレイ中に含まれ得、蓄積キャパシタは、アクティブマトリックスピクセルアレイの性能を改善するために使用され得る。たとえば、蓄積キャパシタは、アレイの画像リフレッシュレートを改善し、および／またはアレイの駆動電圧または電力消費を低減することができる。さらに、蓄積キャパシタを形成するために可動要素の層を使用することは、ピクセルアレイの統合を改善し、それによってピクセルアレイフットプリントを低減することができる。
【００５９】
[0072]図９に、ディスプレイ要素１２のアクティブマトリックスアレイ１５５の一例の概略平面図を示す。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素またはピクセル１２は、第１の導電層と、第２の導電層と、それらの間に配置された誘電体支持層とを含む可動要素１４をそれぞれ有するＩＭＯＤディスプレイ要素を含むことができる。いくつかの実装形態では、第１の導電層は反射層を含むことができ、可動要素は基板構造および／または光学的スタックに対して移動することができる。アクティブマトリックスアレイ１５５は、ＴＦＴ１６２として概略的に示される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とビア１６０とをも含む。アレイ１５５は、隣接するディスプレイ要素１２間に少なくとも部分的に配置された多層光マスク構造２３をさらに含む。
【００６０】
[0073]明快のために図９に示されていないが、アレイ１５５は他の構造を含むことができる。また、図示したディスプレイ要素１２は、アレイで構成されており、同様に構成されたディスプレイ要素のはるかに大きいアレイを表すことができる。この例におけるディスプレイ要素１２の各々はＴＦＴ１６２およびビア１６０に関連し、ビア１６０は、ＴＦＴ１６２をディスプレイ要素１２に関連する電極に電気的に接続するために使用され得る。
【００６１】
[0074]多層可動要素１４は、アレイ１５５のディスプレイ要素１２の各々のための蓄積キャパシタを形成するために利用され得る。たとえば、蓄積キャパシタは、可動要素１４の第１の導電層と第２の導電層とが重複する、アレイ１５５の領域中に形成され得る。たとえば、これらの層の各々が設けられた領域では、第１および第２の導電層は、蓄積キャパシタの電極、プレートまたは層として動作することができ、誘電体支持層は、これらの電極、プレートまたは層を互いから電気的に絶縁することができる。たとえば、第１の蓄積キャパシタＣS1は、アレイ１５５の左上ディスプレイ要素１２とともに示されており、それに関連し、第２の蓄積キャパシタＣS2は、アレイ１５５の右下ディスプレイ要素１２とともに示されており、それに関連する。以下で説明するように、可動要素１４によって形成される各蓄積キャパシタは、ソースと関連するディスプレイ要素１２との間の電荷の流れを制御するように構成された、少なくとも１つのスイッチ、たとえば、ＴＦＴに電気的に結合され得る。
【００６２】
[0075]図１０Ａ〜図１０Ｐに、線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイ１５５を製作する方法における様々な段階の断面概略図の例を示す。特定の部品およびステップについて、アレイのいくつかの実装形態を作製するのに好適なものとして説明するが、他の実装形態では、異なる部品およびステップならびに材料が使用され得るか、あるいは部品は変更、省略、または追加され得る。
【００６３】
[0076]図１０Ａおよび図１０Ｂでは、基板構造または基板２０上に光マスク構造２３が設けられている。基板２０は、ガラス、プラスチック、または光が基板２０を通過することを可能にする任意の透明ポリマー材料を含むことができる。「逆（inverse）」または「逆方向」ＩＭＯＤ構成では、基板２０はまた不透明であり得る。図示した光マスク構造２３は、第１の導電層２３ａと、スペーサ層２３ｂと、第２の導電層２３ｃとを含む多層構造である。第１の導電層２３ａ、第２の導電層２３ｃおよびスペーサ層２３ｂは、任意の好適な材料を含むことができる。光マスク構造２３の少なくとも１つの層は、アレイの光学不活性領域中で周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。ただし、光マスク構造２３の各層が光を吸収する必要はない。
【００６４】
[0077]いくつかの実装形態では、第１の導電層２３ａは、部分反射性、部分透過性、および部分吸収性材料、たとえば、ＭｏＣｒを含むことができ、約３０〜８０Åの範囲内の厚さを有することができる。スペーサ層２３ｂは、約５００〜１０００Åの範囲内の厚さを有する、非導電性または誘電体材料、たとえば、ＳｉＯ2を含むことができる。第２の導電層２３ｃは、反射性材料、たとえば、ＡｌまたはＭｏを含むことができ、約５００〜６０００Åの範囲内の厚さを有することができる。いくつかの実装形態では、反射性の第２の導電層２３ｃは第１の導電層２３ａよりも高い反射率を有し、第２の導電層２３ｃは第１の導電層２３ａよりも低い吸収係数を有する。
【００６５】
[0078]図１０Ｃは、スペーサまたはバッファ層３５を設けることを示している。バッファ層３５は、たとえば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate）（ＴＥＯＳ）、および／または他の好適な（１つまたは複数の）誘電体材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、バッファ層３５の厚さは約１，０００〜１０，０００Åの範囲内にあるが、バッファ層３５は、所望の光学的特性に応じて様々な厚さを有することができる。バッファ層３５の一部分は、以下でさらに詳細に説明するように、光マスク構造２３をＴＦＴとディスプレイ要素の電極とに電気的に接続するためのビアの形成を可能にするように、第１の導電層２３ａの上で除去され得る（ここで「上」は、基板２０の反対側の第１の導電層２３ａの側を指す）。たとえば、バッファ層３５は、後に堆積される導体がそれを通して第２の導電層２３ｃに接触することができる開口１７２を形成するために、バッファ層３５の一部分を除去してパターニングされている。そのような実装形態では、光マスク構造中の導電層は、ＴＦＴにルーティングされる信号のためのバスとして働き得る。このようにして、光マスク構造２３は、光マスク構造の上に配置された別の構造に電気的に接続され得る。たとえば、光マスク構造２３はＴＦＴと可動要素の電極とに電気的に結合され得る。
【００６６】
[0079]図１０Ｄでは、バッファ層３５上に活性層１３１が設けられ、パターニングされている。いくつかの実装形態では、活性層１３１は、シリコン（Ｓｉ）、および／またはＴＦＴデバイスのチャネル領域を形成するのに好適な他の半導体材料を含む。活性層１３１は、所望のチャネル導電率を達成するために、たとえば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、またはヒ素（Ａｓ）を含む、ｎ形またはｐ形ドーパントを使用してドープされ得る。ドーピングは、たとえば、イオン注入を含む、何らかの好適なプロセスを使用して達成され得る。
【００６７】
[0080]図１０Ｅでは、図１０Ｄのデバイスの上にゲート誘電体層１３２が設けられ、パターニングされている。図１０Ｆでは、ＴＦＴ１６２のゲート構造を形成するためにゲート誘電体層１３２の上にゲート層１３３が設けられている。いくつかの実装形態では、ゲート誘電体層１３２およびゲート層１３３は、それぞれ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）およびたとえばモリブデンを含むことができる。図１０Ｅおよび図１０Ｆに示されているように、ゲート誘電体層１３２は、後に堆積される層が光マスク構造２３の第２の導電層２３ｃに物理的におよび電気的に接触することを可能にするために、開口１７２がバッファ層３５とゲート誘電体層１３２の両方を通って伸びるようにパターニングされ得る。
【００６８】
[0081]図１０Ｇでは、ゲート層１３３の上にスペーサ誘電体層１３４が形成される。スペーサ誘電体層１３４は、後に堆積される導電層から、図１０Ｆにおいて形成されたゲート層１３３を電気的に絶縁し、および／または加工中にゲート層１３３を保護するために使用され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ誘電体層１３４は二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含む。スペーサ誘電体層１３４およびゲート誘電体層１３２は、活性層１３１に接触するために使用され得る開口など、開口を含むようにパターニングされ得る。さらに、スペーサ誘電体層１３４は、開口１７２がスペーサ誘電体層１３４をも通って伸びるするようにパターニングされ得る。
【００６９】
[0082]図１０Ｈは、スペーサ誘電体層１３４の上にソース／ドレイン導電層またはトランジスタコンタクト層１３５を形成することを示している。ソース／ドレイン導電層１３５は、アルミニウム（Ａｌ）などの任意の好適な導体を含むことができ、ＴＦＴ１６２のソースおよびドレインのための所望の金属接続性を形成するためにパターニングされ得る。図示した構成では、ソース／ドレイン導電層１３５は、ビア１６０を形成するために図１０Ｇの開口１７２の上に形成されている。ビア１６０は、ＴＦＴ１６２と、光マスク構造２３と、後に堆積される可動要素の電極との間の電気的接続性を与えるために使用され得る。以下で説明するように、可動要素は蓄積キャパシタＣs1を含むことができる。このようにして、光マスク構造２３と、ＴＦＴ１６２と、可動要素の蓄積キャパシタＣ  s1とは電気的に接続され得る。図示した構成では、ビア１６０は、ソース／ドレイン導電層１３５を光マスク構造２３の第２の導電層２３ｃに電気的に接続するために使用される。しかしながら、以下で説明するように、ビア１６０は、ソース／ドレイン導電層１３５と第１の導電層２３ａとの間に接続を与えるなどのために他の方法で構成され得る。
【００７０】
[0083]図１０Ｉでは、スペーサ誘電体層１３４およびソース／ドレイン導電層１３５の上に平坦化層１３６が形成されている。平坦化層１３６は、ディスプレイ要素がその上に形成され得る表面として使用され得、いくつかの実装形態では二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含むことができる。
【００７１】
[0084]図１０Ｊに示されているように、平坦化層１３６の上に光学的スタック１６が形成され得る。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、静止電極１１６ａと、第１の誘電体層１１６ｂと、第２の誘電体層１１６ｃとを含むことができる。図示のように、静止電極１１６ａは、アレイのピクセルまたはディスプレイ要素間の電気的絶縁を可能にするようにパターニングされ得る。いくつかの実装形態では、静止電極１１６ａは、モリブデンクロム（ＭｏＣｒ）など、光学的に部分反射性、部分透過性、および部分吸収性の電気導体を含むことができる。いくつかの実装形態では、第１の誘電体層１１６ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および／または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含むことができ、第２の誘電体層１１６ｃはアルミニウム三酸化物（Ａｌ2Ｏ3）を含むことができる。光学的スタック１６は、図示した構成では２つの誘電体層を含むが、いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、より多いまたはより少ない誘電体層を含むことができ、および／または他の層（たとえば、１つまたは複数の非誘電体層）を含むように変更され得る。さらに、第１の誘電体層１１６ｂと第２の誘電体層１１６ｃとは同じパターンを有するものとして示されているが、他の構成が可能である。
【００７２】
[0085]図９中の線１０−１０はディスプレイ要素１２を通って伸びない、しかし、次に、図１０Ｌ〜図１０Ｐを参照しながら、図９の線１０−１０を通る断面に隣接するディスプレイ要素１２の形成について説明する。したがって、これらの図はアレイ１５５を通る断面図として特徴づけられるが、ＴＦＴ１６２と、光マスク構造２３と、ディスプレイ要素１２との間の関係を示すために、たとえば、線１０−１０を通る断面図の一部でないディスプレイ要素１２の部分を含む、アレイ１５５の部分が図示されていることが、当業者には容易に明らかになるであろう。さらに、便宜上、ＴＦＴ１６２および他の構成要素は一定の縮尺で図示されていない。たとえば、ＴＦＴ１６２は、ＴＦＴ１６２とアレイ１５５の形成とを適切に図示するために、ディスプレイ要素１６２の幅に対してより大きく示されている。
【００７３】
[0086]図１０Ｋは、光学的スタック１６の上に犠牲層２５を設け、パターニングすることを示している。犠牲層２５は、ディスプレイ要素中にギャップまたはキャビティを形成するために、後で除去または開放され得る。光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、上記で説明したように堆積ステップを含むことができる。さらに、犠牲層２５は、異なるディスプレイ要素間に多数の共振光ギャップを有するディスプレイデバイスの形成を助けるために、２つ以上の層を含むように、または様々な厚さの層を含むように選択され得る。ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイでは、各ギャップサイズは異なる反射色を表すことができる。
【００７４】
[0087]図１０Ｌは、支持ポスト１８を形成するために、犠牲層２５の上に支持層を設け、パターニングすることを同じく示している。支持ポスト１８は、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および／または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）から形成され得、支持層は、カーボンテトラフルーライド（ＣＦ4）および／または酸素（Ｏ2）を含むドライエッチを使用することなど、様々な技法によって、支持ポスト１８を形成するためにパターニングされ得る。図１０Ｌに示されているように、いくつかの実装形態では、支持ポスト１８はピクセルコーナーに配置され得る。
【００７５】
[0088]図１０Ｍは、犠牲層２５の上にディスプレイ要素の可動要素または機械層１４を設け、パターニングすること、ならびに静止電極１１６ａへのビア１７４を開けることを示している。図示のように、可動要素１４は、反射性であり得る第１の導電層１４ａと、第２の導電層１４ｃと、それらの間に配置された誘電体支持層１４ｂとを含む。第１の導電層１４ａと第２の導電層１４ｃとの重複部分は、蓄積キャパシタＣs1を形成するために使用され得る。たとえば、第１および第２の導電層１４ａおよび１４ｃは蓄積キャパシタＣs1のプレートまたは電極として動作することができ、誘電体支持層１４ｂは蓄積キャパシタＣs1のプレートまたは電極を電気的に絶縁することができる。図示のように、第１の導電層１４ａは、第１の導電層１４ａへの電気的接続または信号のルーティングを可能にするために、ＩＭＯＤディスプレイ要素の一方の側で他の層を越えて伸びる。たとえば、第１の導電層は、接地され得るか、または電圧（図８に示されたＶｃｏｍ１など）に接続され得る。そのような実装形態では、蓄積キャパシタの電極のうちの１つとＩＭＯＤディスプレイ要素の電極のうちの１つとは同じ層であり、すなわちここでは、第１の導電層１４ａである。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反対側で、導電層１４ｃは、ＴＦＴ１６２のドレインへのおよび静止電極１１６ａへの接続を可能にするために、他の層を越えて伸びる。
【００７６】
[0089]第１の導電層１４ａと第２の導電層１４ｃとは誘電体支持層１４ｂによって互いから電気的に絶縁され、可動要素１４を蓄積キャパシタＣs1として動作させるために所望の電位に電気的に接続され得る。たとえば、第２の導電層１４ｃは、ＴＦＴ１６２を通して接地などの基準電圧に電気的に接続され得、第１の導電層１４ａはドライバに電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、誘電体支持層１４ｂは、３０ｎｍから７０ｎｍの間、たとえば、５０ｎｍの電気的厚さを有することができる。いくつかの実装形態では、誘電体支持層１４ｂは、酸窒化ケイ素を含み、２０ｎｍから４０００ｎｍの間の、たとえば、２００ｎｍから２５０ｎｍの間の物理的厚さを有することができる。誘電体支持層１４ｂの電気的厚さおよび得られた物理的厚さは、蓄積キャパシタＣs1のキャパシタンスが、必要とされるときに可動要素１４を駆動するのに十分であるように選択され得る。
【００７７】
[0090]図１０Ｏは、開口１９１が、ポスト１８、静止電極１１６ａ、第１の誘電体層１１６ｂ、第２の誘電体層１１６ｃ、および平坦化層１３６を通して形成された後のアクティブマトリックスアレイを示している。そのようなパターニングは、コンタクト層１３５を露出させ、開口１９１を介したコンタクト層１３５への電気的結合を可能にする。
【００７８】
[0091]図１０Ｐは、導電層１９９の堆積およびパターニングと、ギャップ１９を形成するための図１０Ｍの犠牲層２５の除去との後のディスプレイ要素１２を示している。図１０Ｐに示されているように、導電層１９９は、可動要素１４の第２の導電層１４ｃと静止電極１１６ａとをＴＦＴ１６２に電気的に接続する。このようにして、蓄積キャパシタＣs1の１つの端子、たとえば、可動要素１４の第２の導電層１４ｃがＴＦＴ１６２に電気的に接続され得る。犠牲層２５は、前に説明したように、様々な方法を使用してこの時点で除去され得る。犠牲層２５が除去されると、可動要素１４は、静止電極１１６ａと可動要素１４との間に電圧が印加されたとき、少なくとも作動位置と緩和位置との間で静止電極１１６ａのほうへギャップ１９を通って移動し得る。
【００７９】
[0092]図１０Ｐに示されたディスプレイ要素は、高フィルファクタピクセルアレイにおいて使用され得る。図示のように、可動要素１４は、静止電極１１６ａと、たとえば第１の導電層１４ａとの間に印加された電圧に応答して移動するように構成される。図１０Ｐは図８の回路図の一実装形態として示されているが、ＴＦＴ１６２と、静止電極１１６ａと、第１の導電層１４ａと、第２の導電層１４ｃとは、図８において示す回路を実装するために異なる方法で相互接続され得ることを理解されたい。
【００８０】
[0093]図１０Ｏおよび図１０Ｐを参照すると、ピクセルアレイ１５５の各ピクセルまたはディスプレイ要素１２は、可動要素１４から形成された蓄積キャパシタＣsを含み、それによって、設計の統合を改善することができる。さらに、各ＴＦＴ１６２が光マスク構造２３の上に形成されており、蓄積キャパシタＣsとＴＦＴ１６２との間に電気的接続性を与えるために一体型ビア１６０が使用されている。
【００８１】
[0094]アレイ中の各ディスプレイ要素のために蓄積キャパシタを設けることによって、アレイのフィルファクタに影響を及ぼさずに性能が改善され得る。たとえば、以下で説明するように、可動要素１４が静止電極１１６ａに近づくとき、可動要素１４と静止電極１１６ａとの間のキャパシタンスの増加にもかかわらず、駆動電圧が可動要素１４を移動するのに十分なレベルに維持され得るので、蓄積キャパシタを設けることは、可動要素１４が、蓄積キャパシタを含まない実装形態よりも、静止電極１１６ａのほうへさらに移動することを可能にすることができる。
【００８２】
[0095]図１１に、デバイスを形成する方法１１００を示す流れ図の一例を示す。例示的な方法１１００のブロック１１０１は、基板構造を形成することを含む。いくつかの実装形態では、基板構造は、ガラス、プラスチック、または光が基板を通過することを可能にする任意の透明ポリマー材料を含むことができる。いくつかの「逆」または「逆方向」ＩＭＯＤアーキテクチャでは、基板構造は透明である必要がなく、不透明でもよい。いくつかの実装形態では、基板構造は、図１０Ａ〜図１０Ｐを参照しながら上記で説明した基板２０に対して構成され得る。
【００８３】
[0096]例示的な方法１１００はまた、ブロック１１０３によって示されるように、蓄積キャパシタを含む可動要素を形成することを含む。可動要素は、基板構造に対して直角な方向に移動するように構成され得る。いくつかの実装形態では、可動要素は、図１０Ｐを参照しながら上記で説明した可動要素１４と同様に構成され得、蓄積キャパシタを形成する第１の導電層と第２の導電層とを含むことができる。たとえば、可動要素は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された誘電体支持層を含むことができる。誘電体支持層は、可動要素１４のために機械的機能を提供すると同時に、第１の導電層と第２の導電層との間の誘電体として電気的機能をも提供することができる。
【００８４】
[0097]例示的な方法１１００はまた、ブロック１１０５によって示されるように、少なくとも１つのスイッチを形成することを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成され得る。少なくとも１つのスイッチを形成することは、上記で説明したＴＦＴ構造１６２と同様の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成することを含むことができる。
【００８５】
[0098]いくつかの実装形態では、例示的な方法１１００は、可動要素と基板構造との間に光学的スタックを形成することを含むことができる。光学的スタックは、上記で説明した静止電極１１６ａならびに第１および第２の誘電体層１１６ｂ、１１６ｃと同様の静止電極および１つまたは複数の誘電体層を含むことができる。多くの追加のステップが、図示のシーケンスの前、途中、または後に採用され得るが、そのようなステップは、ここでは説明の明快のために省略されている。
【００８６】
[0099]図１２Ａに、蓄積キャパシタを含む可動要素と蓄積キャパシタなしの可動要素とについての時間に対する電圧の一例を示す。上記で説明したように、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、光学的スタックに対して可動要素の位置を変更することによって、および／またはそれらの間に画定される光共振キャビティの厚さを変更することによって、可視光の１つまたは複数の波長を反射することができる。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素によって反射されるスペクトルバンドの位置は、静止電極に対して可動要素を駆動するために可動要素と静止電極との間に電圧を印加することによって調整され得る。図１２Ａの曲線１２０４、１２１４、および１２２４は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成された、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素についての時間に対する電圧のプロットを示す。図１２Ａの曲線１２０２、１２１２、および１２２２は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成された、蓄積キャパシタを含むディスプレイ要素についての時間に対する電圧のプロットを示す。曲線１２０４、１２１４、および１２２４を曲線１２０２、１２１２、および１２２２と比較することによって示されるように、可動要素が静止電極のほうへ駆動されるとき、可動要素と静止電極との間のキャパシタンスが増加するので、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素についての可動要素と静止電極との間の電圧は、蓄積キャパシタを含むディスプレイ要素と比較して、時間とともにより急速に減少する。
【００８７】
[0100]図１２Ｂに、静止電極に対して測定される、図１２Ａの可動要素についての時間に対する位置の一例を示す。この例では、曲線１２０３、１２１３、および１２２３は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成されたディスプレイ要素についての、蓄積キャパシタを含む可動要素の位置のプロットを示す。曲線、１２０５、１２１５、および１２２５は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成されたディスプレイ要素についての、蓄積キャパシタなしの可動要素の位置のプロットを示す。曲線１２０３、１２１３、および１２２３を曲線１２０５、１２１５、および１２２５と比較することによって、可動要素と静止電極との間のキャパシタンスが増加するとき、可動要素と静止電極との間の電圧が可動要素を駆動するのに十分高く維持され得るので、蓄積キャパシタを含む可動要素は、関連する静止電極のより近くに移動することができることがわかり得る。したがって、図１２Ａおよび図１２Ｂは、蓄積キャパシタを組み込んだ可動要素が、静止電極に対して、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素よりも大きい安定した移動範囲を通して駆動され得ることを示す。
【００８８】
[0101]図１３Ａおよび図１３Ｂは、複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはそれの軽微な変形は、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアデバイスなど、様々なタイプのディスプレイデバイスをも示す。
【００８９】
[0102]ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む、様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、またはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【００９０】
[0103]ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む、様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、一体型蓄積キャパシタをもつＩＭＯＤベースのディスプレイを含むことができる。
【００９１】
[0104]ディスプレイデバイス４０の構成要素が図１３Ａに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合され得るアンテナ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上に表示され得る画像データのためのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も画像ソースモジュールとして働き得る。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、（信号をフィルタ処理するかまたはさもなければ操作するなど）信号を調整するように構成され得る。調整ハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロフォン４６とに接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８とドライバコントローラ２９とに接続され得る。ドライバコントローラ２９はフレームバッファ２８とアレイドライバ２２とに結合され得、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合され得る。図１３Ａに特に示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０中の１つまたは複数の要素が、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。
【００９２】
[0105]ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇ、４Ｇまたは５Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標）：Global System for Mobile communications）、ＧＳＭ／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：General Packet Radio Service）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Terrestrial Trunked Radio）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶ−ＤＯ：Evolution Data Optimized）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＡ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＢ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：High Speed Packet Access）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：High Speed Downlink Packet Access）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋：Evolved High Speed Packet Access）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、それらの信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、それらの信号を処理することができる。
【００９３】
[0106]いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理され得るフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００９４】
[0107]プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【００９５】
[0108]ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９（またはドライバ回路）は、可動要素１４（たとえば、図１および図１０Ｎ）に少なくとも１つの信号を送るように構成され得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９（またはドライバ回路）は、少なくとも１つのスイッチを使用可能にするための信号を送るように構成され得る。そのような可動要素の例は、本明細書で説明および／または図示された可動要素の実装形態のうちのいずれかを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは、たとえば、図８に示された薄膜トランジスタ１０８、または別のタイプのスイッチであり得る。
【００９６】
[0109]アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのディスプレイ要素のｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も印加される。
【００９７】
[0110]いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（ＩＭＯＤディスプレイ要素コントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイ要素ドライバなど）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイなど）であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化され得、一方または両方、あるいは両方が組み合わせられ得、ドライバ回路と呼ばれることがある。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であり得る。
【００９８】
[0111]いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【００９９】
[0112]電源５０は様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセント（wall socket）あるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１００】
[0113]いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得るドライバコントローラ２９中に制御プログラマビリティが存在する。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実装され得る。
【０１０１】
[0114]本明細書で使用する、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す句は、単一部材を含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含するものとする。
【０１０２】
[0115]本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその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が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、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。
【０１０３】
[0116]本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実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またはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せなどのコンピューティングデバイスの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１０４】
[0117]１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。また、本明細書で説明した主題の実装形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実装され得る。
【０１０５】
[0118]本開示で説明した実装形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、たとえば、実装されたＩＭＯＤディスプレイ要素の適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１０６】
[0119]また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明された様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実装され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１０７】
[0120]同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明したプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【図１】
2015531891.tif 000004
【図２】
2015531891.tif 000005
【図３】
2015531891.tif 000006
【図４】
2015531891.tif 000007
【図５Ａ】
2015531891.tif 000008
【図５Ｂ】
2015531891.tif 000009
【図５Ｃ】
2015531891.tif 000010
【図５Ｄ】
2015531891.tif 000011
【図５Ｅ】
2015531891.tif 000012
【図６】
2015531891.tif 000013
【図７Ａ】
2015531891.tif 000014
【図７Ｂ】
2015531891.tif 000015
【図７Ｃ】
2015531891.tif 000016
【図７Ｄ】
2015531891.tif 000017
【図７Ｅ】
2015531891.tif 000018
【図８】
2015531891.tif 000019
【図９】
2015531891.tif 000020
【図１０Ａ】
2015531891.tif 000021
【図１０Ｂ】
2015531891.tif 000022
【図１０Ｃ】
2015531891.tif 000023
【図１０Ｄ】
2015531891.tif 000024
【図１０Ｅ】
2015531891.tif 000025
【図１０Ｆ】
2015531891.tif 000026
【図１０Ｇ】
2015531891.tif 000027
【図１０Ｈ】
2015531891.tif 000028
【図１０Ｉ】
2015531891.tif 000029
【図１０Ｊ】
2015531891.tif 000030
【図１０Ｋ】
2015531891.tif 000031
【図１０Ｌ】
2015531891.tif 000032
【図１０Ｍ】
2015531891.tif 000033
【図１０Ｎ】
2015531891.tif 000034
【図１０Ｏ】
2015531891.tif 000035
【図１０Ｐ】
2015531891.tif 000036
【図１１】
2015531891.tif 000037
【図１２Ａ】
2015531891.tif 000038
【図１２Ｂ】
2015531891.tif 000039
【図１３Ａ】
2015531891.tif 000040
【図１３Ｂ】
2015531891.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月28日(2015.4.28)
【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】
静止電極を有する基板構造と、
前記基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素と、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、
ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成された少なくとも１つのスイッチと、ここにおいて、前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含み、ここにおいて、前記第２の導電層が前記薄膜トランジスタのドレインと前記静止電極とに接続される、
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、前記蓄積キャパシタが前記可動要素に電気的に結合され、少なくとも前記可動要素が作動されたときに、前記可動要素に電圧を与えるように構成された、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記可動要素と前記基板構造との間に配置された光学的スタックをさらに備え、前記光学的スタックが部分反射および部分透過層を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光学的スタックと前記可動要素とが干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を形成する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記可動要素が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置された誘電体層を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記誘電体層が酸窒化ケイ素を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記誘電体層が２０ｎｍから４０００ｎｍの間の厚さ寸法を有する、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の導電層が電気接地に接続された、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記可動要素が、前記静止電極と前記第１の導電層との間に印加された電圧差に応答して移動するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
ディスプレイと、ここにおいて、前記ディスプレイが前記可動要素を含む、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成される、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記可動要素に少なくとも１つの信号を送ることと、前記少なくとも１つのスイッチを使用可能にするための信号を送ることとを行うように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
デバイスを形成する方法であって、前記方法は、
静止電極を含む基板構造を形成することと、
前記基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素を形成することと、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、
少なくとも１つのスイッチを形成することと、前記スイッチが、ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成され、ここにおいて、前記少なくとも１つのスイッチを形成することが、薄膜トランジスタを形成することを含む、
前記第２の導電層を前記薄膜トランジスタのドレインと前記静止電極とに接続することと、
を備える、方法。
【請求項１６】
光学的スタックを形成することをさらに備え、前記光学的スタックが前記可動要素と前記基板構造との間に配置された、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
静止電極を含む基板構造と、
電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段を含むディスプレイ要素と、光反射電荷蓄積手段が、少なくとも第１の作動位置および緩和位置まで前記基板構造に対して概して直角な方向に駆動されるように構成され、前記光反射電荷蓄積手段は、前記可動手段が作動されている間、前記可動手段の少なくとも１つの導電層に電圧を与えるようにさらに構成され、ここにおいて、電荷を蓄積し、光を反射するための前記可動手段が第１の導電層と第２の導電層とを含む、
を含む、電気機械システムと、
ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するための手段と、ここにおいて、電荷制御手段が少なくとも１つのスイッチを含み、ここにおいて、前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含み、ここにおいて、前記第２の導電層が前記薄膜トランジスタのドレインと前記静止電極とに接続される、
を備えるディスプレイデバイス。
【請求項１８】
電荷を蓄積し、光を反射するための前記可動手段が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の誘電体層を含み、ここにおいて、前記第１および第２の導電層と前記誘電体層とが可動蓄積キャパシタを形成する、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのスイッチがブラックマスク構造の上に配置された、請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第１の導電層を電気接地に接続することをさらに備える、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのスイッチを形成することが、ブラックマスク構造の上で行われる、請求項１５、１６、および２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の導電層が電気接地に接続された、請求項１７または１８に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記電荷制御手段がブラックマスク構造の上に配置された、請求項１７、１８、および２２のいずれか一項に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
[0120]同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明したプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］静止電極を有する基板構造と、前記基板に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素と、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成された少なくとも１つのスイッチとを備える、デバイス。
［Ｃ２］前記デバイスは、前記蓄積キャパシタが前記可動要素に電気的に結合され、少なくとも前記可動要素が作動されたときに、前記可動要素に電圧を与えるように構成された、Ｃ１に記載のデバイス。
［Ｃ３］前記可動要素と前記基板構造との間に配設された光学スタックをさらに備え、前記光学スタックが部分反射および部分透過層を含む、Ｃ２に記載のデバイス。
［Ｃ４］前記光学スタックと前記可動要素とが干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を形成する、Ｃ３に記載のデバイス。
［Ｃ５］前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含む、Ｃ１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ６］前記第２の導電層が前記薄膜トランジスタのドレインと前記静止電極とに接続された、Ｃ５に記載のデバイス。
［Ｃ７］前記可動要素が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配設された誘電体層を含む、Ｃ１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ８］前記誘電体層が酸窒化ケイ素を含む、Ｃ７に記載のデバイス。
［Ｃ９］前記誘電体層が２０ｎｍから４０００ｎｍの間の厚さ寸法を有する、Ｃ８に記載のデバイス。
［Ｃ１０］前記第１の導電層が電気接地に接続された、Ｃ１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ１１］前記可動要素が、前記静止電極と前記第１の導電層との間に印加された電圧差に応答して移動するように構成された、Ｃ１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ１２］ディスプレイと、ここにおいて、前記ディスプレイが前記可動要素を含む、前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサが、画像データを処理するように構成される、前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに備える、Ｃ１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ１３］前記可動要素に少なくとも１つの信号を送ることと、前記少なくとも１つのスイッチを使用可能にするための信号を送ることとを行うように構成されたドライバ回路をさらに備える、Ｃ１２に記載のデバイス。
［Ｃ１４］前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、Ｃ１３に記載のデバイス。
［Ｃ１５］前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、Ｃ１４に記載のデバイス。
［Ｃ１６］入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイスをさらに備える、Ｃ１３から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
［Ｃ１７］デバイスを形成する方法であって、前記方法は、基板構造を形成することと、前記基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成された可動要素を形成することと、前記可動要素が第１の導電層と第２の導電層とを含み、前記第１および第２の導電層が蓄積キャパシタを形成する、少なくとも１つのスイッチを形成することと、前記スイッチが、ソースと前記蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される、を備える方法。
［Ｃ１８］光学スタックを形成することをさらに備え、前記光学スタックが前記可動要素と前記基板構造との間に配設された、Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ１９］前記少なくとも１つのスイッチを形成することが、薄膜トランジスタを形成することを含む、Ｃ１７または１８に記載の方法。
［Ｃ２０］基板構造と、電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段を含むディスプレイ要素と、前記光反射電荷蓄積手段が、少なくとも第１の作動位置および緩和位置まで前記基板構造に対して概して直角な方向に駆動されるように構成され、前記光反射電荷蓄積手段は、前記可動手段が作動されている間、前記可動手段の少なくとも１つの導電層に電圧を与えるようにさらに構成される、を含む、電気機械システムと、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するための手段とを備えるディスプレイデバイス。
［Ｃ２１］電荷を蓄積し、光を反射するための前記可動手段が、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の誘電体層とを含み、ここにおいて、前記第１および第２の導電層と前記誘電体層とが可動蓄積キャパシタを形成する、Ｃ２０に記載のデバイス。
［Ｃ２２］前記電荷制御手段が少なくとも１つのスイッチを含む、Ｃ２０または２１に記載のデバイス。
［Ｃ２３］前記少なくとも１つのスイッチが薄膜トランジスタを含む、Ｃ２２に記載のデバイス。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月21日(2015.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は電気機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
[0002]電気機械システム（ＥＭＳ：electromechanical system）は、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、ミラーおよび光学フィルムなどの光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたは要素は、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、メムス（ＭＥＭＳ：microelectromechanical system）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：nanoelectromechanical system）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
[0003]１つのタイプのＥＭＳデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：interferometric modulator）と呼ばれる。ＩＭＯＤまたは干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素が導電性プレートのペアを含み得、導電性プレートの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明および／または反射性であり、適切な電気信号の印加時に相対運動が可能であり得る。たとえば、一方のプレートが、基板の上に堆積されたか、基板上に堆積されたか、または基板によって支持された固定層を含み得、他方のプレートが、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、ＩＭＯＤディスプレイ要素に入射する光の光学干渉を変化させることができる。ＩＭＯＤベースのディスプレイデバイスは、広範囲の適用例を有しており、既存の製品を改善し、新しい製品、特にディスプレイ能力をもつ製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００４】
[0004]ＥＭＳデバイスでは、反射膜は、反射膜に結合された電極と静止電極との間の電圧の印加によって作動位置と緩和位置との間で移動され得る。しかしながら、可動反射膜からの電荷リークがＥＭＳデバイスの性能に影響を及ぼすことがある。たとえば、デバイスのリフレッシュレートは電荷リークによって影響を及ぼされることがある。したがって、電荷リークの影響を低減し、ＥＭＳデバイスの動作性能を改善する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、本明細書で開示する望ましい属性を単独で担当するとは限らない。
【０００６】
[0006]本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、基板構造と、可動要素と、少なくとも１つのスイッチとを含むデバイスにおいて実装され得る。可動要素は第１の導電層と第２の導電層とを含み、可動要素は、基板に対して概して直角な方向に移動するように構成される。第１および第２の導電層は蓄積キャパシタを形成する。少なくとも１つのスイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される。
【０００７】
[0007]いくつかの実装形態では、本デバイスは、蓄積キャパシタが可動要素に電気的に結合され、少なくとも可動要素が作動されたときに、可動要素に電圧を与えるように構成され得る。いくつかの実装形態では、本デバイスは、可動要素と基板構造との間に配置された光学的スタックを含むことができる。光学的スタックは部分反射および部分透過層を含むことができる。光学的スタックと可動要素とは干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を形成することができる。
【０００８】
[0008]いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは薄膜トランジスタを含むことができる。可動要素は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された誘電体層、たとえば、２０ｎｍから４０００ｎｍの間の厚さ寸法を有する酸窒化ケイ素（silicon oxy-nitride）を含むことができる。
【０００９】
[0009]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、デバイスを形成する方法において実装され得る。本方法は、基板構造を形成することと、可動要素を形成することと、少なくとも１つのスイッチを形成することとを含む。可動要素は、基板構造に対して概して直角な方向に移動するように構成され、蓄積キャパシタを形成する第１の導電層と第２の導電層とを含む。スイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成される。
【００１０】
[0010]いくつかの実装形態では、本方法は、光学的スタックを形成することを含むことができ、光学的スタックは可動要素と基板構造との間に配置される。少なくとも１つのスイッチを形成することは、いくつかの態様では、薄膜トランジスタを形成することを含むことができる。
【００１１】
[0011]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、基板構造と、電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段を含むディスプレイ要素とを含む電気機械システムを含むデバイスにおいて実装され得る。光反射電荷蓄積手段は、少なくとも第１の作動位置および緩和位置まで基板構造に対して概して直角な方向に駆動されるように構成される。光反射電荷蓄積手段は、可動手段が作動されている間、可動手段の少なくとも１つの導電層に電圧を与えるように構成される。本デバイスはまた、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するための手段を含む。
【００１２】
[0012]いくつかの実装形態では、電荷を蓄積し、光を反射するための可動手段は、第１の導電層と、第２の導電層と、第１の導電層と第２の導電層との間の誘電体層とを含むことができる。第１および第２の導電層と誘電体層とは可動蓄積キャパシタを形成することができる。いくつかの実装形態では、電荷制御手段は、少なくとも１つのスイッチ、たとえば、薄膜トランジスタを含むことができる。
【００１３】
[0013]本開示で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載されている。本開示で与える例は、主にＥＭＳおよびＭＥＭＳベースのディスプレイに関して説明されるが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用され得る。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[0014]干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図。
【図２】[0015]ＩＭＯＤディスプレイ要素の３要素×３要素アレイを含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図。
【図３】[0016]ＩＭＯＤディスプレイ要素についての可動反射層の位置対印加電圧を示すグラフ。
【図４】[0017]様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な状態を示す表。
【図５Ａ】[0018]ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図５Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図。
【図６】[0019]ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素のための製造プロセスを示す流れ図。
【図７Ａ】[0020]ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図７Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図。
【図８】[0021]アクティブマトリックスＩＭＯＤアレイの一例のための回路図。
【図９】[0022]ディスプレイ要素のアクティブマトリックスアレイの一例の概略平面図。
【図１０Ａ】[0023]線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｂ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｃ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｄ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｅ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｆ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｇ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｈ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｉ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｊ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｋ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｌ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｍ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｎ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｏ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１０Ｐ】線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。
【図１１】[0024]デバイスを形成する方法を示す流れ図の一例を示す図。
【図１２Ａ】[0025]蓄積キャパシタを含む可動要素と蓄積キャパシタなしの可動要素とについての時間に対する電圧の一例を示す図。
【図１２Ｂ】[0026]静止電極に対して測定される、図１２Ａの可動要素についての時間に対する位置の一例を示す図。
【図１３Ａ】[0027]複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図。
【図１３Ｂ】複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0028]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。
【００１６】
[0029]以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いていようと（ビデオなど）、静止していようと（静止画像など）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成され得る任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。より詳細には、説明する実施形態は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（ＭＰ３プレーヤなど）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、（マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ）適用例、ならびに非ＥＭＳ適用例などにおける）パッケージング、審美構造物（１つの宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなど）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、様々な電子デバイス中に含まれるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者に容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１７】
[0030]いくつかの実装形態では、アクティブマトリックスＥＭＳデバイスは少なくとも１つの蓄積キャパシタを含む。本明細書で使用する「アクティブマトリックス」という用語は、各ピクセル、サブピクセル、またはデバイスの要素が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのアクティブスイッチを使用して個々に制御（または駆動）される、ＥＭＳデバイスを指すことがある。言い換えれば、各ピクセル、サブピクセル、または要素の作動状態は、アクティブスイッチを使用して個々に制御され得る。ＥＭＳデバイスは、基板の上に配置された光学的スタックと、ギャップを画定するために光学的スタックの上に配置された可動反射膜（本明細書では機械層または可動要素とも呼ぶ）とを含むことができる。光学的スタックは、静止電極と１つまたは複数の誘電体層とを含むことができる。可動要素は、電極を含むことができ、可動要素と静止電極との間に印加された電圧に応答してギャップ内で可動である。たとえば、可動要素の１つまたは複数の導電性部分は可動電極を形成することができる。可動電極は導電層の可動部分を含むことができ、導電層は、可動要素を別の非可動電気的構成要素に電気的に結合する非可動部分をも有する。可動要素を移動することができる静電力を発生させるために可動電極と静止電極との間の電圧差が使用され得る。いくつかの実装形態では、可動要素は、第２の導電層からオフセットされた第１の導電層を含む。そのような実装形態では、第１または第２の導電層は可動電極を形成することができる。
【００１８】
[0031]いくつかの実装形態では、電気的および／または光学的性能を改善するために、ＥＭＳデバイスは、１つまたは複数の蓄積キャパシタと、少なくとも部分的にデバイスの光学的非アクティブ領域中に形成されたアクティブスイッチとを含むことができる。そのような非アクティブ領域は、光を与えるために使用されないデバイス中のディスプレイ要素の領域、たとえば、光を受信することからマスキングされた領域、および反射構造の後ろにある領域を含む。一体型蓄積キャパシタを含むＥＭＳデバイスは、ピクセルに関連するキャパシタンスを増加させ、それによって、ピクセルリークを低減し、駆動電圧を低減し、および／またはディスプレイの画像リフレッシュを改善することができる。そのような蓄積キャパシタは、第１のプレートまたは層と、第２のプレートまたは層と、たとえば、第１の層と第２の層との間に配置された誘電体層であり得る、スペーサ層とを含むことができる。いくつかの実装形態では、可動要素は蓄積キャパシタの第１および第２の層とスペーサ層とを含む。いくつかの実装形態では、可動層の第１および第２の導電層の一方は可動電極と蓄積キャパシタの１つの端子とを形成することができ、第１および第２の導電層の他方は、スイッチに電気的に結合され得る蓄積キャパシタの第２の端子を形成することができる。蓄積キャパシタを形成するために可動要素の層を使用することは、複数の光学的および／または電気的機能を実行するためにＥＭＳデバイスの既存の構成要素を利用することによってピクセルアレイの統合を改善し、それによってピクセルアレイフットプリントを低減することができる。いくつかの実装形態では、アクティブスイッチは、ディスプレイ統合をさらに向上させるために光マスク構造の上にも形成される。
【００１９】
[0032]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。たとえば、本開示で説明するいくつかの実装形態は、蓄積キャパシタを省略した他のアクティブマトリックスディスプレイなど、ディスプレイのいくつかの他の構成に対してディスプレイの駆動電圧を低減し、および／またはピクセル電流リークの影響を低減する。さらに、いくつかの実装形態は、蓄積キャパシタなしのアクティブマトリックスディスプレイと比較して、ディスプレイの画像リフレッシュレートを改善する（すなわち、ディスプレイ上の画像が劣化し始める前にその画像がリフレッシュされなければならない時間までの時間の長さを増加させる）。すなわち、リークを低減することによって、蓄積キャパシタは、ディスプレイ要素が、リフレッシュを必要とせずに、ディスプレイ要素に書き込まれた色または画像データを維持することを可能にし得る。その上、いくつかの実装形態はディスプレイの構成要素の統合を改善し、それによって、蓄積キャパシタが、それの構造のために既存の層のいずれをも使用しない別個の構成要素として追加される設計と比較して、より小さいダイ面積を使用してディスプレイが作製されることを可能にする。さらに、いくつかの実装形態は、ディスプレイのピクセルに関連するキャパシタンスを増加させるために使用され得る。いくつかの実装形態は、蓄積キャパシタを形成するために、ピクセルを形成する際にすでに使用された層を使用することによって、作製複雑さを低減するために使用され得る。いくつかの実装形態は、アレイの電力消費を低減し、および／またはさもなければアレイの性能を改善するために使用され得る。さらに、可動要素の一部として形成された蓄積キャパシタを駆動電圧と直列に入れることによって、可動要素と静止電極との間の電気的ギャップが、可動電極と静止電極との間の光学的または物理的ギャップを超えて拡大され得る。安定した移動範囲ＥＭＳデバイスは電気的ギャップの１／３に限定され得るので、いくつかの実装形態では、光学的または物理的ギャップを通した安定した移動範囲が拡大され得る。このようにして、本明細書で説明する実装形態は、電荷リーク影響を埋め合わせるための蓄積キャパシタを含まない他のデバイス、またはピクセルのアクティブ領域を低減する個別蓄積キャパシタを含む他のデバイスと比較して、デバイスのフィルファクタ（fill factor）に悪影響を及ぼさずに、ディスプレイデバイスのリフレッシュレート、電力消費、および色変化への電荷リークの影響を改善することができる。
【００２０】
[0033]説明する実装形態が適用され得る好適なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスまたは装置の一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために実装され得る干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を組み込むことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、部分光吸収体（absorber）、吸収体に対して可動である反射体（reflector）、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。いくつかの実装形態では、反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それによってＩＭＯＤの反射率（reflectance）に影響を及ぼすことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反射スペクトルは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得るかなり広いスペクトルバンドをもたらすことができる。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調整され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、吸収体に関して反射体の位置を変更することによる方法である。
【００２１】
[0034]図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のシリーズまたはアレイ中の２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を示す等角図である。
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＥＭＳ（ＭＥＭＳなど）ディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素は、明状態または暗状態のいずれかに構成され得る。明（「緩和」、「開」または「オン」など）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」など）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。
ＭＥＭＳディスプレイ要素は、黒および白に加えて、主にカラーディスプレイを可能にする光の特定の波長で反射するように構成され得る。いくつかの実装形態では、複数のディスプレイ要素を使用することによって、原色の様々な強度およびグレーの様々な濃淡が達成され得る。
【００２２】
[0035]ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、行と列に構成され得るＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むことができる。アレイ中の各ディスプレイ要素は、（光ギャップ、キャビティまたは光共振キャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された、可動反射層（すなわち、機械層とも呼ばれる可動層）と固定部分反射層（すなわち、固定層）など、少なくとも反射層と半反射層のペアを含むことができる。可動反射層は少なくとも２つの位置間で移動され得る。たとえば、第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それらの２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置と入射光の（１つまたは複数の）波長とに応じて、強め合うようにおよび／または弱め合うように干渉し、各ディスプレイ要素について全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素は、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。
ただし、いくつかの他の実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。いくつかの他の実装形態では、印加電荷が、状態を変更するようにディスプレイ要素を駆動することができる。
【００２３】
[0036]図１中のアレイの図示の部分は、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の形態の２つの隣接する干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。（図示のような）右側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、光学的スタック１６の近くの、それに隣接する、またはそれに接触する作動位置に示されている。右側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧Ｖbiasは、可動反射層１４を移動させ、またそれを作動位置に維持するのに十分である。（図示のような）左側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む光学的スタック１６から（設計パラメータに基づいてあらかじめ決定され得る）ある距離をおいた緩和位置に示されている。左側のディスプレイ要素１２の両端間に印加された電圧Ｖ0は、右側のディスプレイ要素１２の作動位置などの作動位置への可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。
【００２４】
[0037]図１では、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の反射特性が、概して、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２に入射する光１３を示す矢印と、左側のディスプレイ要素１２から反射する光１５とを用いて示されている。ディスプレイ要素１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過し、光学的スタック１６に向かい得る。光学的スタック１６に入射する光の一部分は光学的スタック１６の部分反射層を透過し得、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学的スタック１６を透過した光１３の部分は、可動反射層１４から反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻り得る。光学的スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うおよび／または弱め合う）干渉が、デバイスの閲覧側または基板側のディスプレイ要素１２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長の強度を部分的に決定することになる。いくつかの実装形態では、透明基板２０は（ガラスプレートまたはパネルと呼ばれることがある）ガラス基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英、パイレックス（登録商標）、または他の好適なガラス材料であるかまたはそれらを含み得る。いくつかの実装形態では、ガラス基板は、０．３、０．５または０．７ミリメートルの厚さを有し得るが、いくつかの実装形態では、ガラス基板は（数十ミリメートルなど）より厚いことも（０．３ミリメートル未満など）より薄いこともある。いくつかの実装形態では、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）基板など、非ガラス基板が使用され得る。そのような実装形態では、非ガラス基板は０．７ミリメートル未満の厚さを有する可能性があるが、基板は設計考慮事項に応じてより厚いことがある。いくつかの実装形態では、金属箔またはステンレス鋼ベースの基板など、不透明基板が使用され得る。たとえば、固定反射層と、部分に透過性で、部分的に反射性である可動層とを含む逆方向（reverse）ＩＭＯＤベースのディスプレイは、図１のディスプレイ要素１２として基板の反対側から閲覧されるように構成され得、不透明基板によってサポートされ得る。
【００２５】
[0038]光学的スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その（１つまたは複数の）層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。
電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属（たとえば、クロムおよび／またはモリブデン）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６のいくつかの部分は、部分光吸収体と電気導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜（thickness）を含むことができるが、（たとえば、光学的スタック１６の、またはディスプレイ要素の他の構造の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤディスプレイ要素間のバス信号に役立ちうる。光学的スタック１６は、１つまたは複数の導電層または電気伝導性／部分吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００２６】
[0039]いくつかの実装形態では、光学的スタック１６の（１つまたは複数の）層の少なくともいくつかは、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語を、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用する。いくつかの実装形態では、アルミニウム（Ａｌ）などの高導電性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学的スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の平行ストリップのシリーズとして形成されて、図示されたポスト１８など、支持体の上に堆積された列と、ポスト１８間に位置する介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学的スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実装形態では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は約１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００２７】
[0040]いくつかの実装形態では、各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタと見なされ得る。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のディスプレイ要素１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学的スタック１６との間にギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するディスプレイ要素における行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学的スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学的スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ディスプレイ要素１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。
その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じであり得る。いくつかの事例ではアレイ中のディスプレイ要素のシリーズが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。いくつかの実装形態では、行は「コモン」ラインと呼ばれることがあり、列は「セグメント」ラインと呼ばれることがあり、その逆も同様である。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指すことがある。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配置される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００２８】
[0041]図２は、ＩＭＯＤディスプレイ要素の３要素×３要素アレイを含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図である。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００２９】
[0042]プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえばディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示されたＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤディスプレイ要素の３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤディスプレイ要素の数とは異なる数のＩＭＯＤディスプレイ要素を行において有し得、その逆も同様である。
【００３０】
[0043]図３は、ＩＭＯＤディスプレイ要素についての可動反射層位置対印加電圧を示すグラフである。ＩＭＯＤの場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込みプロシージャが、図３に示されているディスプレイ要素のヒステリシス特性（hysteresis property）を利用し得る。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、可動反射層またはミラーを緩和状態から作動状態に変更させるために、例示的な一実装形態では、約１０ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３の例では、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内で要素は緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これを本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得る。したがって、この例では、所与の行のアドレス指定中に、アドレス指定された行における作動されるべきディスプレイ要素は、約１０ボルトの電圧差にさらされ得、緩和されるべきディスプレイ要素は、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされ得る。アドレス指定後に、それらのディスプレイ要素は、それらが前にストローブされたかまたは書き込まれた状態にとどまるような、この例では約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。この例では、アドレス指定された後に、各ディスプレイ要素は、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、ＩＭＯＤディスプレイ要素設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタとして働くことができるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくディスプレイ要素に流れ込まない。
【００３１】
[0044]いくつかの実装形態では、所与の行におけるディスプレイ要素の状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるディスプレイ要素に所望のデータを書き込むために、第１の行におけるディスプレイ要素の所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるディスプレイ要素の状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実装形態では、第１の行におけるディスプレイ要素は、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのディスプレイ要素が設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、行のシリーズ全体、または代替的に、列のシリーズ全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００３２】
[0045]各ディスプレイ要素の両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ディスプレイ要素またはピクセルの両端間の電位差）は、各ディスプレイ要素の得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な状態を示す表である。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３３】
[0046]図４に示されているように、開放電圧（release voltage）ＶＣRELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべてのＩＭＯＤディスプレイ要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳHおよび低いセグメント電圧ＶＳLにかかわらず、代替的に開放（released）または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣRELがコモンラインに沿って印加されると、そのディスプレイ要素のための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳLが印加されたときも、変調器ディスプレイ要素またはピクセルの両端間の潜在的な電圧（代替的にディスプレイ要素またはピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にあり得る。
【００３４】
[0047]高い保持電圧ＶＣHOLD_Hまたは低い保持電圧ＶＣHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、そのコモンラインに沿ったＩＭＯＤディスプレイ要素の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤディスプレイ要素は緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤディスプレイ要素は作動位置にとどまることになる。
保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳHが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳLが印加されたときも、ディスプレイ要素電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように選択され得る。したがって、この例におけるセグメント電圧スイング（voltage swing）は、高いＶＳHと低いセグメント電圧ＶＳLとの間の差であり、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３５】
[0048]高いアドレス指定電圧ＶＣADD_Hまたは低いアドレス指定電圧ＶＣADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のディスプレイ要素電圧をもたらし、ディスプレイ要素が非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを超えるディスプレイ要素電圧をもたらし、ディスプレイ要素の作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することがある。いくつかの実装形態では、高いアドレス指定電圧ＶＣADD_Hがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳHの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳLの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣADD_Lが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳLは変調器の状態に実質的に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００３６】
[0049]いくつかの実装形態では、変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実装形態では、時間ごとに変調器の電位差の極性を交替する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交替（すなわち、書込みプロシージャの極性の交替）は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００３７】
[0050]ＩＭＯＤディスプレイおよびディスプレイ要素の構造の詳細は大きく異なり得る。図５Ａ〜図５Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイ要素の様々な実装形態の断面図である。図５Ａは、金属材料のストリップが、基板２０から概して直角に伸びるする支持体１８上に堆積されて、可動反射層１４を形成する、ＩＭＯＤディスプレイ要素の断面図である。図５Ｂでは、各ＩＭＯＤディスプレイ要素の可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図５Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続を、本明細書では「一体型」支持体または支持ポスト１８の実装形態と呼ぶ。図５Ｃに示された実装形態は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、可動反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００３８】
[0051]図５Ｄは、可動反射層１４が反射副層（reflective sub-layer）１４ａを含む、ＩＭＯＤディスプレイ要素の別の断面図である。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、図示のＩＭＯＤディスプレイ要素における光学的スタック１６の一部であり得る下側静止電極からの可動反射層１４の分離を可能にする。たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学的スタック１６との間にギャップ１９が形成される。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る導電層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、導電層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配置され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配置される。いくつかの実装形態では、反射副層１４ａは、導電性であることがあり、支持層１４ｂと光学的スタック１６との間に配置され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ2／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ2３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと導電層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射性金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で導電層１４ａおよび１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。
いくつかの実装形態では、反射副層１４ａおよび導電層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００３９】
[0052]図５Ｄに示されているように、いくつかの実装形態はブラックマスク（black mask）構造２３または暗フィルム層をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、（ディスプレイ要素間にまたは支持ポスト１８の下になど）光学不活性領域中に形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過することを抑止し、それによってコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３の少なくともいくつかの部分は、導電性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実装形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、ブラックマスク構造２３はエタロン（etalon）または干渉スタック（interferometric stack）構造であり得る。たとえば、いくつかの実装形態では、干渉スタックブラックマスク構造２３は、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ2層と、反射体およびバス層として働くアルミニウム合金層とを含む。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ2層の場合は、テトラフルオロメタン（または四フッ化炭素、ＣＦ4）および／または酸素（Ｏ2）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ2）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、導電性吸収体は、各行または列の光学的スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ層３５が、ブラックマスク構造２３中の導電層から（吸収層１６ａなどの）光学的スタック１６中の電極（または導体）を概して電気的に絶縁するように働くことができる。
【００４０】
[0053]図５Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤディスプレイ要素の別の断面図である。図５Ｄは、構造的におよび／または物質的に可動反射層１４とは別個である支持ポスト１８を示しているが、図５Ｅの実装形態は、可動反射層１４と一体化された支持ポストを含む。そのような実装形態では、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学的スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、ＩＭＯＤディスプレイ要素の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図５Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。このようにして、基板または光学的スタック１６に接触するように下に湾曲するかまたは曲がる可動反射層１４の部分は「一体型」支持ポストと見なされ得る。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学的スタック１６の一実装形態は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは、静止電極としても、部分反射層としても働き得る。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁薄いことがある。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【００４１】
[0054]図５Ａ〜図５Ｅに示された実装形態などの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は直視型（direct-view）デバイスの一部分を形成し、直視型デバイスでは、画像が、この例ではＩＭＯＤディスプレイ要素がその上に形成された面の反対の面である透明基板２０の正面から閲覧され得る。これらの実装形態では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図５Ｃに示された変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える可動反射層１４の背後にバス構造（図示せず）が含まれ得る。
【００４２】
[0055]図６は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素のための製造プロセス８０を示す流れ図である。図７Ａ〜図７Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素を製作するための製造プロセス８０における様々な段階の断面図である。いくつかの実装形態では、製造プロセス８０は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ要素など、１つまたは複数のＥＭＳデバイスを製造するために実装され得る。そのようなＥＭＳデバイスの製造は、図６に示されていない他のブロックをも含むことができる。たとえば、プロセス８０は、図１０Ａ〜図１０Ｐを参照しながら以下で説明するように、関連する蓄積キャパシタをもつディスプレイ要素を製造するために利用され得る。プロセス８０は、ブロック８２において、基板２０の上への光学的スタック１６の形成から始まる。図７Ａは、基板２０の上に形成されたそのような光学的スタック１６を示している。基板２０は、図１に関して上記で説明した材料など、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得る。基板２０は、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学的スタック１６の効率的な形成を可能にするために、洗浄などの事前準備プロセスにかけられていることがある。上記で説明したように、光学的スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性で、部分的に吸収性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。
【００４３】
[0056]図７Ａでは、光学的スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実装形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。
いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と電気伝導特性の両方で構成され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂの一方は、モリブデンクロム（モリクロム（molychrome）またはＭｏＣｒ）、または好適な複素屈折率をもつ他の材料を含むことができる。さらに、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、下にある１つまたは複数の金属層および／または酸化物層（１つまたは複数の反射層および／または導電層など）の上に堆積された上側の副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学的スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。図７Ａ〜図７Ｅでは、副層１６ａおよび１６ｂはやや厚く示されているが、いくつかの実装形態では、光吸収層など、光学的スタックの副層のうちの少なくとも１つは（たとえば、本開示で示される他の層と比較して）極めて薄いことがある。
【００４４】
[0057]プロセス８０は、ブロック８４において、光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成を続ける。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で除去される（ブロック９０参照）ので、犠牲層２５は、得られたＩＭＯＤディスプレイ要素には示されていない。図７Ｂは、光学的スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図７Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理蒸着（スパッタリングなど、多くの異なる技法を含むＰＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、熱化学蒸着（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００４５】
[0058]プロセス８０は、ブロック８６において、支持ポスト１８などの支持構造の形成を続ける。支持ポスト１８の形成は、支持構造開口（aperture）を形成するために犠牲層２５をパターニングすることと、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、支持ポスト１８を形成するために開口中に（酸化ケイ素のような、ポリマーまたは無機材料などの）材料を堆積させることとを含み得る。いくつかの実装形態では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、支持ポスト１８の下側端部が基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学的スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在することができる。代替的に、図７Ｃに示されているように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通って伸びることはできるが、光学的スタック１６を通って伸びることはできない。たとえば、図７Ｅは、光学的スタック１６の上側表面と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。支持ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５の上に支持構造材料の層を堆積させることと、犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることとによって形成され得る。支持構造は、図７Ｃに示されているように、開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に犠牲層２５の一部分の上に伸びることもできる。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、マスキングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替パターニング方法によっても実行され得る。
【００４６】
[0059]プロセス８０は、ブロック８８において、図７Ｄに示されている可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を続ける。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキングおよび／またはエッチングステップとともに、たとえば、（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射性材料などの）反射層堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップを採用することによって形成され得る。可動反射層１４は、たとえば、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、可動反射層１４は、図７Ｄに示されているように複数の副層１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを含み得る。いくつかの実装形態では、副層１４ａおよび１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。いくつかの実装形態では、機械的副層は誘電体材料を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素を、本明細書では「非開放（unreleased）」ＩＭＯＤと呼ぶこともある。
【００４７】
[0060]プロセス８０は、ブロック９０において、キャビティ１９の形成を続ける。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチング液にさらすことによって形成され得る。たとえば、所望の量の材料を除去するのに有効である時間期間の間、固体ＸｅＦ2から生じた蒸気など、気体または蒸気エッチング液に犠牲層２５をさらすことによって、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料がドライ化学エッチングによって除去され得る。犠牲材料は、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなど、他のエッチング方法も使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般にこの段階後に可動になる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ要素を、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ぶことがある。
【００４８】
[0061]いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤベースのディスプレイなど、ＥＭＳ構成要素またはデバイスのパッケージングは、（機械的干渉または潜在的に損害を与える物質からなど）損傷からＥＭＳ構成要素を保護するように構成され得るバックプレート（代替的にバックプレーン、バックガラスまたは凹形ガラスと呼ばれる）を含むことができる。バックプレートはまた、限定はしないが、ドライバ回路、プロセッサ、メモリ、相互接続アレイ、蒸気バリア、製品ハウジングなどを含む広範囲の構成要素のための構造的支持を与えることができる。いくつかの実装形態では、バックプレートの使用は、構成要素の統合を可能にし、それによってポータブル電子デバイスの体積、重量、および／または製造コストを低減することができる。
【００４９】
[0062]図８に、アクティブマトリックスＩＭＯＤアレイ１００の一例のための回路図を示す。図示したＩＭＯＤアレイ１００は、第１のデータライン１０２ａと、第２のデータライン１０２ｂと、第１のスキャンライン１０４ａと、第２のスキャンライン１０４ｂと、第１のピクセル１０６ａと、第２のピクセル１０６ｂと、第３のピクセル１０６ｃと、第４のピクセル１０６ｄとを含む。ピクセル１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、および１０６ｄがサブピクセルをも表し得ることを理解されたい。ＩＭＯＤアレイ１００は、説明の明快のために、４つのピクセル１０６を含むものとして示されているが、ＩＭＯＤアレイ１００の実装形態は、たとえば、様々な色のピクセルならびに／あるいは数百個または数千個、さらには何百万個ものピクセルを含む、追加のピクセルを含むことができる。
【００５０】
[0063]図８に示された例では、第１〜第４のピクセル１０６の各々は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０８と、蓄積キャパシタ１１０と、ＩＭＯＤ要素１１２とを含む。たとえば、第１のピクセル１０６ａは、第１のＴＦＴ１０８ａと、第１の蓄積キャパシタ１１０ａと、第１のＩＭＯＤ要素１１２ａとを含む。同様に、第２のピクセル１０６ｂは、第２のＴＦＴ１０８ｂと、第２の蓄積キャパシタ１１０ｂと、第２のＩＭＯＤ要素１１２ｂとを含む。同様に、第３のピクセル１０６ｃは、第３のＴＦＴ１０８ｃと、第３の蓄積キャパシタ１１０ｃと、第３のＩＭＯＤ要素１１２ｃとを含む。さらに、第４のピクセル１０６ｄは、第４のＴＦＴ１０８ｄと、第４の蓄積キャパシタ１１０ｄと、第４のＩＭＯＤ要素１１２ｄとを含む。
【００５１】
[0064]この実装形態では、第１のＴＦＴ１０８ａは、第１のデータライン１０２ａに電気的に結合されたソースと、第１のスキャンライン１０４ａに電気的に結合されたゲートと、第１の蓄積キャパシタ１１０ａの第１のプレートと第１のＩＭＯＤ要素１１２ａの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第２のＴＦＴ１０８ｂは、第２のデータライン１０２ｂに電気的に結合されたソースと、第１のスキャンライン１０４ａに電気的に結合されたゲートと、第２の蓄積キャパシタ１１０ｂの第１のプレートと第２のＩＭＯＤ要素１１２ｂの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第３のＴＦＴ１０８ｃは、第１のデータライン１０２ａに電気的に結合されたソースと、第２のスキャンライン１０４ｂに電気的に結合されたゲートと、第３の蓄積キャパシタ１１０ｃの第１のプレートと第３のＩＭＯＤ要素１１２ｃの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。第４のＴＦＴ１０８ｄは、第２のデータライン１０２ｂに電気的に結合されたソースと、第２のスキャンライン１０４ｂに電気的に結合されたゲートと、第４の蓄積キャパシタ１１０ｄの第１のプレートと第４のＩＭＯＤ要素１１２ｄの第１の電極とに電気的に結合されたドレインとを含む。
【００５２】
[0065]図８に概略的に示された実装形態では、第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、たとえば、接地電圧であり得る第１のコモン電圧基準ＶCOM1に電気的に接続された第２のプレートまたは層をそれぞれ含む。さらに、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄは、たとえば、接地電圧であり得る第２のコモン電圧基準ＶCOM2にそれぞれ電気的に結合される。いくつかの実装形態では、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第２の電極が第２のコモン電圧基準ＶCOM2に電気的に結合される。しかしながら、他の実装形態が可能である。たとえば、第１および第２のキャパシタ１１０ａおよび１１０ｂの第２の端部は第１のコモン電圧基準に電気的に接続され得、第３および第４のキャパシタ１１０ｃおよび１１０ｄの第２の端部は第２のコモン電圧基準または第３のコモン電圧基準に電気的に接続され得る。さらに、第１および第２のＩＭＯＤ１１２ａおよび１１２ｂの第２の電極は第２のコモン電圧基準に電気的に接続され得、第３および第４のＩＭＯＤ１１２ｃおよび１１２ｄの第２の電極は第３または第４のコモン電圧基準に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第１の電極は可動電極であり、第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々の第２の電極は静止電極である。
【００５３】
[0066]いくつかの実装形態では、図８に示された蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、約１０ｆＦ〜約１，０００ｆＦ、たとえば、約６０ｆＦの範囲内にあるように選択されたキャパシタンスを有することができる。蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄのキャパシタンスはまた、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄのキャパシタンスに対して選択され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、各蓄積キャパシタは、関連するＩＭＯＤ要素が非作動または非駆動状態にあるとき、そのＩＭＯＤ要素のキャパシタンスの約１倍〜約３倍であるキャパシタンスを有する。キャパシタンス値は、エアギャップ、ピクセルサイズ、駆動電圧要件、電力消費など、多くのファクタに依存することがあることを、当業者は容易に理解されよう。
【００５４】
[0067]第１および第２のデータライン１０２ａおよび１０２ｂならびに第１および第２のスキャンライン１０４ａおよび１０４ｂは、図８のＩＭＯＤアレイ１００に画像データを書き込むために使用され得る。たとえば、ドライバ回路が、ＴＦＴ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄなどのスイッチをオンにするためにイネーブル信号を与えることができる。イネーブル信号は、第１および第２のピクセル１０６ａおよび１０６ｂに関連するＩＭＯＤアレイ１００の第１の行をアドレス指定するために、第１のスキャンライン１０４ａ上に与えられ得る。イネーブル信号はまた、第２のスキャンライン１０４ｂ上に与えられ得、第３および第４のピクセル１０６ｃおよび１０６ｄに関連するＩＭＯＤアレイ１００の第２の行をアドレス指定するために使用され得る。さらに、第１および第２のデータライン１０２ａおよび１０２ｂに与えられる電圧は、選択された行においてＩＭＯＤ要素１１２の状態を設定するように制御され得る。たとえば、所与の行をアドレス指定するとき、作動されるべきアドレス指定された行中のピクセル１０６は、作動に好適なデータラインとコモン電圧基準ＶCOM1およびＶCOM2との間の電圧差にさらされ得、緩和（または非作動に）されるべきピクセル１０６は、ＩＭＯＤ要素１１２の機械層または可動要素を緩和状態に移動させるのに好適なデータラインとコモン電圧基準ＶCOM1およびＶCOM2との間の電圧差にさらされ得る。いくつかの実装形態では、作動電圧は約１０Ｖ〜１６Ｖの範囲内にあり、たとえば、約１２Ｖであり、緩和電圧は約０Ｖ〜８Ｖの範囲内にあり、たとえば、約０Ｖまたは１Ｖである。
【００５５】
[0068]式１は、関連する蓄積キャパシタを有するＩＭＯＤ要素１１２の可動要素を安定的に駆動するために必要な駆動電圧または作動電圧を与える。駆動電圧Ｖdriveは、可動要素に存在する機械力と、存在する電気力とのバランスをとることによって決定される。
式１において、Ｖpiは可動要素のプルイン電圧であり、Ｃoffは非作動状態での可動要素のキャパシタンスであり、Ｃstorageは蓄積キャパシタのキャパシタンスである。式１は、可動要素がある電圧まで駆動されたとき、可動要素が嵌合するか、または作動状態まで移動するように、十分な電荷を与えるのに必要な蓄積キャパシタのサイズを決定するように操作され得ることを、当業者は容易に諒解されよう。
【数１】
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【００５６】
[0069]さらに図８を参照すると、第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを含むことは、各ＩＭＯＤ要素１１２の両端間の所与の量の電圧に関して蓄積される電荷量を増加させることができる。たとえば、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの各々に蓄積された電荷量は、約ＶIMOD＊（ＣIMOD＋Ｃstorage）に等しくなり得、ここで、ＶIMODは、ＩＭＯＤ要素１１２の第１の電極と第２の電極との間の電圧差であり、ＣIMODは、ＩＭＯＤ要素１１２が非作動または非駆動状態にあるときのＩＭＯＤ要素１１２のキャパシタンスであり、これは、ＩＭＯＤ要素１１２と蓄積キャパシタ１１０の両方を充電するためにパルスが印加される時間の間一定であると仮定され得、Ｃstorageは蓄積キャパシタ１１０のキャパシタンスである。蓄積キャパシタ１１０を含むことは、ピクセル電荷蓄積を増加させることができ、ピクセル電流リークの影響を低減することができる。たとえば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネルリークに関連するリークなど、電荷リークは、ピクセル１０６の電圧を時間とともに変化させ得、ピクセル１０６が十分に速いレートでリフレッシュされない場合、またはピクセル１０６が十分な量の蓄積された電荷を有しない場合、ピクセル１０６の状態が変化することになり得る。
【００５７】
[0070]したがって、図８の第１〜第４の蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、ピクセルリークが時間とともに第１〜第４のＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの電極の両端間の電圧を変化させるのを防ぐことを助け、それによって画像リフレッシュレートを改善し、ピクセルアレイ１００の駆動電圧と電力消費とを低減することができる。このようにして、駆動電圧が維持されることになるので、静止画像について画像がより少ないリフレッシュを必要とすることになるので、画像リフレッシュレートが改善されることになる。以下で説明するように、いくつかの実装形態では、一体型蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄは、ＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの可動要素の導電層から形成され得る。蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを全体的にまたは部分的に形成するためにＩＭＯＤ要素１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄの可動要素の層を使用することは、ピクセルアレイ１００の設計を統合するのを助け、それによって、光マスク構造および蓄積キャパシタが別個の実装面積または空間を必要とするであろう設計と比較して、アレイの面積（またはフットプリント）を低減することができる。
ピクセルアレイ１００は、蓄積キャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃおよび１１０ｄを使用するのに好適な１つの構成を示しているが、一体型蓄積キャパシタは、たとえば、アクティブまたはアナログＩＭＯＤアレイの他の実装形態を含む、任意の好適なピクセルアレイにおいて使用され得る。
【００５８】
[0071]上記で説明したように、いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤデバイスは、導電性材料を含むことができる反射副層と導電層とを含む、可動要素または可動反射層を含むことができる。可動要素は、基板構造および／または光学的スタックに対して移動するように構成され得る。いくつかの実装形態では、反射副層は、誘電体支持層または何らかの他のスペーサ層によって導電層から電気的に絶縁され得る。このようにして、反射副層と導電層とは一体型蓄積キャパシタを形成することができる。そのようなＩＭＯＤデバイスはアクティブマトリックスピクセルアレイ中に含まれ得、蓄積キャパシタは、アクティブマトリックスピクセルアレイの性能を改善するために使用され得る。たとえば、蓄積キャパシタは、アレイの画像リフレッシュレートを改善し、および／またはアレイの駆動電圧または電力消費を低減することができる。さらに、蓄積キャパシタを形成するために可動要素の層を使用することは、ピクセルアレイの統合を改善し、それによってピクセルアレイフットプリントを低減することができる。
【００５９】
[0072]図９に、ディスプレイ要素１２のアクティブマトリックスアレイ１５５の一例の概略平面図を示す。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素またはピクセル１２は、第１の導電層と、第２の導電層と、それらの間に配置された誘電体支持層とを含む可動要素１４をそれぞれ有するＩＭＯＤディスプレイ要素を含むことができる。いくつかの実装形態では、第１の導電層は反射層を含むことができ、可動要素は基板構造および／または光学的スタックに対して移動することができる。アクティブマトリックスアレイ１５５は、ＴＦＴ１６２として概略的に示される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とビア１６０とをも含む。アレイ１５５は、隣接するディスプレイ要素１２間に少なくとも部分的に配置された多層光マスク構造２３をさらに含む。
【００６０】
[0073]明快のために図９に示されていないが、アレイ１５５は他の構造を含むことができる。また、図示したディスプレイ要素１２は、アレイで構成されており、同様に構成されたディスプレイ要素のはるかに大きいアレイを表すことができる。この例におけるディスプレイ要素１２の各々はＴＦＴ１６２およびビア１６０に関連し、ビア１６０は、ＴＦＴ１６２をディスプレイ要素１２に関連する電極に電気的に接続するために使用され得る。
【００６１】
[0074]多層可動要素１４は、アレイ１５５のディスプレイ要素１２の各々のための蓄積キャパシタを形成するために利用され得る。たとえば、蓄積キャパシタは、可動要素１４の第１の導電層と第２の導電層とが重複する、アレイ１５５の領域中に形成され得る。たとえば、これらの層の各々が設けられた領域では、第１および第２の導電層は、蓄積キャパシタの電極、プレートまたは層として動作することができ、誘電体支持層は、これらの電極、プレートまたは層を互いから電気的に絶縁することができる。たとえば、第１の蓄積キャパシタＣS1は、アレイ１５５の左上ディスプレイ要素１２とともに示されており、それに関連し、第２の蓄積キャパシタＣS2は、アレイ１５５の右下ディスプレイ要素１２とともに示されており、それに関連する。以下で説明するように、可動要素１４によって形成される各蓄積キャパシタは、ソースと関連するディスプレイ要素１２との間の電荷の流れを制御するように構成された、少なくとも１つのスイッチ、たとえば、ＴＦＴに電気的に結合され得る。
【００６２】
[0075]図１０Ａ〜図１０Ｐに、線１０−１０に沿って取られた図９のアクティブマトリックスアレイ１５５を製作する方法における様々な段階の断面概略図の例を示す。特定の部品およびステップについて、アレイのいくつかの実装形態を作製するのに好適なものとして説明するが、他の実装形態では、異なる部品およびステップならびに材料が使用され得るか、あるいは部品は変更、省略、または追加され得る。
【００６３】
[0076]図１０Ａおよび図１０Ｂでは、基板構造または基板２０上に光マスク構造２３が設けられている。基板２０は、ガラス、プラスチック、または光が基板２０を通過することを可能にする任意の透明ポリマー材料を含むことができる。「逆（inverse）」または「逆方向」ＩＭＯＤ構成では、基板２０はまた不透明であり得る。図示した光マスク構造２３は、第１の導電層２３ａと、スペーサ層２３ｂと、第２の導電層２３ｃとを含む多層構造である。第１の導電層２３ａ、第２の導電層２３ｃおよびスペーサ層２３ｂは、任意の好適な材料を含むことができる。光マスク構造２３の少なくとも１つの層は、アレイの光学不活性領域中で周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。ただし、光マスク構造２３の各層が光を吸収する必要はない。
【００６４】
[0077]いくつかの実装形態では、第１の導電層２３ａは、部分反射性、部分透過性、および部分吸収性材料、たとえば、ＭｏＣｒを含むことができ、約３０〜８０Åの範囲内の厚さを有することができる。スペーサ層２３ｂは、約５００〜１０００Åの範囲内の厚さを有する、非導電性または誘電体材料、たとえば、ＳｉＯ2を含むことができる。第２の導電層２３ｃは、反射性材料、たとえば、ＡｌまたはＭｏを含むことができ、約５００〜６０００Åの範囲内の厚さを有することができる。いくつかの実装形態では、反射性の第２の導電層２３ｃは第１の導電層２３ａよりも高い反射率を有し、第２の導電層２３ｃは第１の導電層２３ａよりも低い吸収係数を有する。
【００６５】
[0078]図１０Ｃは、スペーサまたはバッファ層３５を設けることを示している。バッファ層３５は、たとえば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、オルトケイ酸テトラエチル（tetraethyl orthosilicate）（ＴＥＯＳ）、および／または他の好適な（１つまたは複数の）誘電体材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、バッファ層３５の厚さは約１，０００〜１０，０００Åの範囲内にあるが、バッファ層３５は、所望の光学的特性に応じて様々な厚さを有することができる。バッファ層３５の一部分は、以下でさらに詳細に説明するように、光マスク構造２３をＴＦＴとディスプレイ要素の電極とに電気的に接続するためのビアの形成を可能にするように、第１の導電層２３ａの上で除去され得る（ここで「上」は、基板２０の反対側の第１の導電層２３ａの側を指す）。たとえば、バッファ層３５は、後に堆積される導体がそれを通して第２の導電層２３ｃに接触することができる開口１７２を形成するために、バッファ層３５の一部分を除去してパターニングされている。そのような実装形態では、光マスク構造中の導電層は、ＴＦＴにルーティングされる信号のためのバスとして働き得る。このようにして、光マスク構造２３は、光マスク構造の上に配置された別の構造に電気的に接続され得る。たとえば、光マスク構造２３はＴＦＴと可動要素の電極とに電気的に結合され得る。
【００６６】
[0079]図１０Ｄでは、バッファ層３５上に活性層１３１が設けられ、パターニングされている。いくつかの実装形態では、活性層１３１は、シリコン（Ｓｉ）、および／またはＴＦＴデバイスのチャネル領域を形成するのに好適な他の半導体材料を含む。活性層１３１は、所望のチャネル導電率を達成するために、たとえば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、またはヒ素（Ａｓ）を含む、ｎ形またはｐ形ドーパントを使用してドープされ得る。ドーピングは、たとえば、イオン注入を含む、何らかの好適なプロセスを使用して達成され得る。
【００６７】
[0080]図１０Ｅでは、図１０Ｄのデバイスの上にゲート誘電体層１３２が設けられ、パターニングされている。図１０Ｆでは、ＴＦＴ１６２のゲート構造を形成するためにゲート誘電体層１３２の上にゲート層１３３が設けられている。いくつかの実装形態では、ゲート誘電体層１３２およびゲート層１３３は、それぞれ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）およびたとえばモリブデンを含むことができる。図１０Ｅおよび図１０Ｆに示されているように、ゲート誘電体層１３２は、後に堆積される層が光マスク構造２３の第２の導電層２３ｃに物理的におよび電気的に接触することを可能にするために、開口１７２がバッファ層３５とゲート誘電体層１３２の両方を通って伸びるようにパターニングされ得る。
【００６８】
[0081]図１０Ｇでは、ゲート層１３３の上にスペーサ誘電体層１３４が形成される。スペーサ誘電体層１３４は、後に堆積される導電層から、図１０Ｆにおいて形成されたゲート層１３３を電気的に絶縁し、および／または加工中にゲート層１３３を保護するために使用され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ誘電体層１３４は二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含む。スペーサ誘電体層１３４およびゲート誘電体層１３２は、活性層１３１に接触するために使用され得る開口など、開口を含むようにパターニングされ得る。さらに、スペーサ誘電体層１３４は、開口１７２がスペーサ誘電体層１３４をも通って伸びるするようにパターニングされ得る。
【００６９】
[0082]図１０Ｈは、スペーサ誘電体層１３４の上にソース／ドレイン導電層またはトランジスタコンタクト層１３５を形成することを示している。ソース／ドレイン導電層１３５は、アルミニウム（Ａｌ）などの任意の好適な導体を含むことができ、ＴＦＴ１６２のソースおよびドレインのための所望の金属接続性を形成するためにパターニングされ得る。図示した構成では、ソース／ドレイン導電層１３５は、ビア１６０を形成するために図１０Ｇの開口１７２の上に形成されている。ビア１６０は、ＴＦＴ１６２と、光マスク構造２３と、後に堆積される可動要素の電極との間の電気的接続性を与えるために使用され得る。以下で説明するように、可動要素は蓄積キャパシタＣs1を含むことができる。このようにして、光マスク構造２３と、ＴＦＴ１６２と、可動要素の蓄積キャパシタＣ  s1とは電気的に接続され得る。図示した構成では、ビア１６０は、ソース／ドレイン導電層１３５を光マスク構造２３の第２の導電層２３ｃに電気的に接続するために使用される。しかしながら、以下で説明するように、ビア１６０は、ソース／ドレイン導電層１３５と第１の導電層２３ａとの間に接続を与えるなどのために他の方法で構成され得る。
【００７０】
[0083]図１０Ｉでは、スペーサ誘電体層１３４およびソース／ドレイン導電層１３５の上に平坦化層１３６が形成されている。平坦化層１３６は、ディスプレイ要素がその上に形成され得る表面として使用され得、いくつかの実装形態では二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含むことができる。
【００７１】
[0084]図１０Ｊに示されているように、平坦化層１３６の上に光学的スタック１６が形成され得る。いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、静止電極１１６ａと、第１の誘電体層１１６ｂと、第２の誘電体層１１６ｃとを含むことができる。図示のように、静止電極１１６ａは、アレイのピクセルまたはディスプレイ要素間の電気的絶縁を可能にするようにパターニングされ得る。いくつかの実装形態では、静止電極１１６ａは、モリブデンクロム（ＭｏＣｒ）など、光学的に部分反射性、部分透過性、および部分吸収性の電気導体を含むことができる。いくつかの実装形態では、第１の誘電体層１１６ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および／または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含むことができ、第２の誘電体層１１６ｃはアルミニウム三酸化物（Ａｌ2Ｏ3）を含むことができる。光学的スタック１６は、図示した構成では２つの誘電体層を含むが、いくつかの実装形態では、光学的スタック１６は、より多いまたはより少ない誘電体層を含むことができ、および／または他の層（たとえば、１つまたは複数の非誘電体層）を含むように変更され得る。さらに、第１の誘電体層１１６ｂと第２の誘電体層１１６ｃとは同じパターンを有するものとして示されているが、他の構成が可能である。
【００７２】
[0085]図９中の線１０−１０はディスプレイ要素１２を通って伸びない、しかし、次に、図１０Ｌ〜図１０Ｐを参照しながら、図９の線１０−１０を通る断面に隣接するディスプレイ要素１２の形成について説明する。したがって、これらの図はアレイ１５５を通る断面図として特徴づけられるが、ＴＦＴ１６２と、光マスク構造２３と、ディスプレイ要素１２との間の関係を示すために、たとえば、線１０−１０を通る断面図の一部でないディスプレイ要素１２の部分を含む、アレイ１５５の部分が図示されていることが、当業者には容易に明らかになるであろう。さらに、便宜上、ＴＦＴ１６２および他の構成要素は一定の縮尺で図示されていない。たとえば、ＴＦＴ１６２は、ＴＦＴ１６２とアレイ１５５の形成とを適切に図示するために、ディスプレイ要素１２の幅に対してより大きく示されている。
【００７３】
[0086]図１０Ｋは、光学的スタック１６の上に犠牲層２５を設け、パターニングすることを示している。犠牲層２５は、ディスプレイ要素中にギャップまたはキャビティを形成するために、後で除去または開放され得る。光学的スタック１６の上への犠牲層２５の形成は、上記で説明したように堆積ステップを含むことができる。さらに、犠牲層２５は、異なるディスプレイ要素間に多数の共振光ギャップを有するディスプレイデバイスの形成を助けるために、２つ以上の層を含むように、または様々な厚さの層を含むように選択され得る。ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイでは、各ギャップサイズは異なる反射色を表すことができる。
【００７４】
[0087]図１０Ｌは、支持ポスト１８を形成するために、犠牲層２５の上に支持層を設け、パターニングすることを同じく示している。支持ポスト１８は、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）および／または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）から形成され得、支持層は、カーボンテトラフルーライド（ＣＦ4）および／または酸素（Ｏ2）を含むドライエッチを使用することなど、様々な技法によって、支持ポスト１８を形成するためにパターニングされ得る。図１０Ｌに示されているように、いくつかの実装形態では、支持ポスト１８はピクセルコーナーに配置され得る。
【００７５】
[0088]図１０Ｍは、犠牲層２５の上にディスプレイ要素の可動要素または機械層１４を設け、パターニングすること、ならびに静止電極１１６ａへのビア１７４を開けることを示している。図示のように、可動要素１４は、反射性であり得る第１の導電層１４ａと、第２の導電層１４ｃと、それらの間に配置された誘電体支持層１４ｂとを含む。第１の導電層１４ａと第２の導電層１４ｃとの重複部分は、蓄積キャパシタＣs1を形成するために使用され得る。たとえば、第１および第２の導電層１４ａおよび１４ｃは蓄積キャパシタＣs1のプレートまたは電極として動作することができ、誘電体支持層１４ｂは蓄積キャパシタＣs1のプレートまたは電極を電気的に絶縁することができる。図示のように、第１の導電層１４ａは、第１の導電層１４ａへの電気的接続または信号のルーティングを可能にするために、ＩＭＯＤディスプレイ要素の一方の側で他の層を越えて伸びる。たとえば、第１の導電層は、接地され得るか、または電圧（図８に示されたＶｃｏｍ１など）に接続され得る。そのような実装形態では、蓄積キャパシタの電極のうちの１つとＩＭＯＤディスプレイ要素の電極のうちの１つとは同じ層であり、すなわちここでは、第１の導電層１４ａである。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反対側で、導電層１４ｃは、ＴＦＴ１６２のドレインへのおよび静止電極１１６ａへの接続を可能にするために、他の層を越えて伸びる。
【００７６】
[0089]第１の導電層１４ａと第２の導電層１４ｃとは誘電体支持層１４ｂによって互いから電気的に絶縁され、可動要素１４を蓄積キャパシタＣs1として動作させるために所望の電位に電気的に接続され得る。たとえば、第２の導電層１４ｃは、ＴＦＴ１６２を通して接地などの基準電圧に電気的に接続され得、第１の導電層１４ａはドライバに電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、誘電体支持層１４ｂは、３０ｎｍから７０ｎｍの間、たとえば、５０ｎｍの電気的厚さを有することができる。いくつかの実装形態では、誘電体支持層１４ｂは、酸窒化ケイ素を含み、２０ｎｍから４０００ｎｍの間の、たとえば、２００ｎｍから２５０ｎｍの間の物理的厚さを有することができる。誘電体支持層１４ｂの電気的厚さおよび得られた物理的厚さは、蓄積キャパシタＣs1のキャパシタンスが、必要とされるときに可動要素１４を駆動するのに十分であるように選択され得る。
【００７７】
[0090]図１０Ｏは、開口１９１が、ポスト１８、静止電極１１６ａ、第１の誘電体層１１６ｂ、第２の誘電体層１１６ｃ、および平坦化層１３６を通して形成された後のアクティブマトリックスアレイを示している。そのようなパターニングは、コンタクト層１３５を露出させ、開口１９１を介したコンタクト層１３５への電気的結合を可能にする。
【００７８】
[0091]図１０Ｐは、導電層１９９の堆積およびパターニングと、ギャップ１９を形成するための図１０Ｍの犠牲層２５の除去との後のディスプレイ要素１２を示している。図１０Ｐに示されているように、導電層１９９は、可動要素１４の第２の導電層１４ｃと静止電極１１６ａとをＴＦＴ１６２に電気的に接続する。このようにして、蓄積キャパシタＣs1の１つの端子、たとえば、可動要素１４の第２の導電層１４ｃがＴＦＴ１６２に電気的に接続され得る。犠牲層２５は、前に説明したように、様々な方法を使用してこの時点で除去され得る。犠牲層２５が除去されると、可動要素１４は、静止電極１１６ａと可動要素１４との間に電圧が印加されたとき、少なくとも作動位置と緩和位置との間で静止電極１１６ａのほうへギャップ１９を通って移動し得る。
【００７９】
[0092]図１０Ｐに示されたディスプレイ要素は、高フィルファクタピクセルアレイにおいて使用され得る。図示のように、可動要素１４は、静止電極１１６ａと、たとえば第１の導電層１４ａとの間に印加された電圧に応答して移動するように構成される。図１０Ｐは図８の回路図の一実装形態として示されているが、ＴＦＴ１６２と、静止電極１１６ａと、第１の導電層１４ａと、第２の導電層１４ｃとは、図８において示す回路を実装するために異なる方法で相互接続され得ることを理解されたい。
【００８０】
[0093]図１０Ｏおよび図１０Ｐを参照すると、ピクセルアレイ１５５の各ピクセルまたはディスプレイ要素１２は、可動要素１４から形成された蓄積キャパシタＣsを含み、それによって、設計の統合を改善することができる。さらに、各ＴＦＴ１６２が光マスク構造２３の上に形成されており、蓄積キャパシタＣsとＴＦＴ１６２との間に電気的接続性を与えるために一体型ビア１６０が使用されている。
【００８１】
[0094]アレイ中の各ディスプレイ要素のために蓄積キャパシタを設けることによって、アレイのフィルファクタに影響を及ぼさずに性能が改善され得る。たとえば、以下で説明するように、可動要素１４が静止電極１１６ａに近づくとき、可動要素１４と静止電極１１６ａとの間のキャパシタンスの増加にもかかわらず、駆動電圧が可動要素１４を移動するのに十分なレベルに維持され得るので、蓄積キャパシタを設けることは、可動要素１４が、蓄積キャパシタを含まない実装形態よりも、静止電極１１６ａのほうへさらに移動することを可能にすることができる。
【００８２】
[0095]図１１に、デバイスを形成する方法１１００を示す流れ図の一例を示す。例示的な方法１１００のブロック１１０１は、基板構造を形成することを含む。いくつかの実装形態では、基板構造は、ガラス、プラスチック、または光が基板を通過することを可能にする任意の透明ポリマー材料を含むことができる。いくつかの「逆」または「逆方向」ＩＭＯＤアーキテクチャでは、基板構造は透明である必要がなく、不透明でもよい。いくつかの実装形態では、基板構造は、図１０Ａ〜図１０Ｐを参照しながら上記で説明した基板２０に対して構成され得る。
【００８３】
[0096]例示的な方法１１００はまた、ブロック１１０３によって示されるように、蓄積キャパシタを含む可動要素を形成することを含む。可動要素は、基板構造に対して直角な方向に移動するように構成され得る。いくつかの実装形態では、可動要素は、図１０Ｐを参照しながら上記で説明した可動要素１４と同様に構成され得、蓄積キャパシタを形成する第１の導電層と第２の導電層とを含むことができる。たとえば、可動要素は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された誘電体支持層を含むことができる。誘電体支持層は、可動要素１４のために機械的機能を提供すると同時に、第１の導電層と第２の導電層との間の誘電体として電気的機能をも提供することができる。
【００８４】
[0097]例示的な方法１１００はまた、ブロック１１０５によって示されるように、少なくとも１つのスイッチを形成することを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは、ソースと蓄積キャパシタとの間の電荷の流れを制御するように構成され得る。少なくとも１つのスイッチを形成することは、上記で説明したＴＦＴ構造１６２と同様の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成することを含むことができる。
【００８５】
[0098]いくつかの実装形態では、例示的な方法１１００は、可動要素と基板構造との間に光学的スタックを形成することを含むことができる。光学的スタックは、上記で説明した静止電極１１６ａならびに第１および第２の誘電体層１１６ｂ、１１６ｃと同様の静止電極および１つまたは複数の誘電体層を含むことができる。多くの追加のステップが、図示のシーケンスの前、途中、または後に採用され得るが、そのようなステップは、ここでは説明の明快のために省略されている。
【００８６】
[0099]図１２Ａに、蓄積キャパシタを含む可動要素と蓄積キャパシタなしの可動要素とについての時間に対する電圧の一例を示す。上記で説明したように、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、光学的スタックに対して可動要素の位置を変更することによって、および／またはそれらの間に画定される光共振キャビティの厚さを変更することによって、可視光の１つまたは複数の波長を反射することができる。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素によって反射されるスペクトルバンドの位置は、静止電極に対して可動要素を駆動するために可動要素と静止電極との間に電圧を印加することによって調整され得る。図１２Ａの曲線１２０４、１２１４、および１２２４は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成された、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素についての時間に対する電圧のプロットを示す。図１２Ａの曲線１２０２、１２１２、および１２２２は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成された、蓄積キャパシタを含むディスプレイ要素についての時間に対する電圧のプロットを示す。曲線１２０４、１２１４、および１２２４を曲線１２０２、１２１２、および１２２２と比較することによって示されるように、可動要素が静止電極のほうへ駆動されるとき、可動要素と静止電極との間のキャパシタンスが増加するので、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素についての可動要素と静止電極との間の電圧は、蓄積キャパシタを含むディスプレイ要素と比較して、時間とともにより急速に減少する。
【００８７】
[0100]図１２Ｂに、静止電極に対して測定される、図１２Ａの可動要素についての時間に対する位置の一例を示す。この例では、曲線１２０３、１２１３、および１２２３は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成されたディスプレイ要素についての、蓄積キャパシタを含む可動要素の位置のプロットを示す。曲線、１２０５、１２１５、および１２２５は、それぞれ、緑色光、青色光、および赤色光を反射するように構成されたディスプレイ要素についての、蓄積キャパシタなしの可動要素の位置のプロットを示す。曲線１２０３、１２１３、および１２２３を曲線１２０５、１２１５、および１２２５と比較することによって、可動要素と静止電極との間のキャパシタンスが増加するとき、可動要素と静止電極との間の電圧が可動要素を駆動するのに十分高く維持され得るので、蓄積キャパシタを含む可動要素は、関連する静止電極のより近くに移動することができることがわかり得る。したがって、図１２Ａおよび図１２Ｂは、蓄積キャパシタを組み込んだ可動要素が、静止電極に対して、蓄積キャパシタなしのディスプレイ要素よりも大きい安定した移動範囲を通して駆動され得ることを示す。
【００８８】
[0101]図１３Ａおよび図１３Ｂは、複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはそれの軽微な変形は、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアデバイスなど、様々なタイプのディスプレイデバイスをも示す。
【００８９】
[0102]ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む、様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、またはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【００９０】
[0103]ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む、様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、一体型蓄積キャパシタをもつＩＭＯＤベースのディスプレイを含むことができる。
【００９１】
[0104]ディスプレイデバイス４０の構成要素が図１３Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合され得るアンテナ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上に表示され得る画像データのためのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も画像ソースモジュールとして働き得る。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、（信号をフィルタ処理するかまたはさもなければ操作するなど）信号を調整するように構成され得る。調整ハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロフォン４６とに接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８とドライバコントローラ２９とに接続され得る。ドライバコントローラ２９はフレームバッファ２８とアレイドライバ２２とに結合され得、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合され得る。図１３Ａに特に示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０中の１つまたは複数の要素が、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。
【００９２】
[0105]ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇ、４Ｇまたは５Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標）：Global System for Mobile communications）、ＧＳＭ／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：General Packet Radio Service）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Terrestrial Trunked Radio）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶ−ＤＯ：Evolution Data Optimized）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＡ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＢ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：High Speed Packet Access）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：High Speed Downlink Packet Access）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋：Evolved High Speed Packet Access）、
ロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、それらの信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、それらの信号を処理することができる。
【００９３】
[0106]いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理され得るフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００９４】
[0107]プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【００９５】
[0108]ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。
次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９（またはドライバ回路）は、可動要素１４（たとえば、図１および図１０Ｎ）に少なくとも１つの信号を送るように構成され得る。
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９（またはドライバ回路）は、少なくとも１つのスイッチを使用可能にするための信号を送るように構成され得る。そのような可動要素の例は、本明細書で説明および／または図示された可動要素の実装形態のうちのいずれかを含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つのスイッチは、たとえば、図８に示された薄膜トランジスタ１０８、または別のタイプのスイッチであり得る。
【００９６】
[0109]アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのディスプレイ要素のｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も印加される。
【００９７】
[0110]いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（ＩＭＯＤディスプレイ要素コントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイ要素ドライバなど）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイなど）であり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化され得、一方または両方、あるいは両方が組み合わせられ得、ドライバ回路と呼ばれることがある。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であり得る。
【００９８】
[0111]いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【００９９】
[0112]電源５０は様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセント（wall socket）あるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１００】
[0113]いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得るドライバコントローラ２９中に制御プログラマビリティが存在する。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実装され得る。
【０１０１】
[0114]本明細書で使用する、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す句は、単一部材を含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含するものとする。
【０１０２】
[0115]本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその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が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、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。
【０１０３】
[0116]本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実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またはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せなどのコンピューティングデバイスの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１０４】
[0117]１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。また、本明細書で説明した主題の実装形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実装され得る。
【０１０５】
[0118]本開示で説明した実装形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、たとえば、実装されたＩＭＯＤディスプレイ要素の適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１０６】
[0119]また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明された様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実装され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１０７】
[0120]同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明したプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【国際調査報告】
2015531891.tif 000043
2015531891.tif 000044