(57)【要約】  本開示は、流体充填プロセス中のスティクションを低減するデバイスおよび方法を提供する。デバイスは、基板のうちの少なくとも１つの上に可動ＭＥＭＳ構成要素をもつ２つの基板を含むことができる。本デバイスは、２つの基板間の、可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲むか、またはそれを少なくとも部分的に取り囲む流体を含むことができ、ここで、流体は、可動ＭＥＭＳ構成要素のための潤滑剤として働くことができる。流体は、表面エネルギー調節剤をドープされた溶液であり得、ここで、表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含む。いくつかの実装形態では、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択され得る。【選択図】図４
2018527198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスであって、
第１の基板と、
前記第１の基板の反対側の第２の基板と、
前記第２の基板上の複数の可動ＭＥＭＳ構成要素と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の、前記可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲む流体と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを結合することおよび前記デバイス中に前記流体を封止することを行うためのシール、ここにおいて、前記流体は、表面エネルギー調節剤を含み、前記表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含む、と
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記表面エネルギー調節剤は、ケイ素原子と、前記無極性官能基Ｒと、加水分解性基Ｒ’とを含み、前記加水分解性基Ｒ’は、アルコキシと、アシルオキシと、アミンと、塩素とからなるグループから選択される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記表面エネルギー調節剤は、フェニルエチルトリメトキシシラン（ＰＥＴＭＳ）と、オクチルトリメトキシシラン（ＯＴＭＳ）と、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＳ）と、ドデシルトリメトキシシラン（ＤＤＴＭＳ）と、ドデシルトリエトキシシラン（ＤＤＴＥＳ）と、フェネチルアルコール（ＰＥＡ）と、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）と、トリクロロシクロヘキシルシランと、ジイソプロピルジメチルアミノオクチルシランとからなるグループから選択される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記表面エネルギー調節剤は、前記流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の基板は、開口プレートを含み、前記第２の基板は、ＭＥＭＳ基板を含み、前記ＭＥＭＳ基板の内部表面は、前記開口プレートの内部表面よりも高い表面エネルギーを有する、
請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記表面エネルギー調節剤は、前記ＭＥＭＳ基板の前記表面エネルギーを低減することができる、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記可動ＭＥＭＳ構成要素の表面は、シリコンと、ニトリドと、酸化物と、金属とのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記流体は、有機溶剤を含む、
請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記表面エネルギー調節剤は、前記有機溶剤に溶解される、
請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記表面エネルギー調節剤は、前記有機溶剤と前記可動ＭＥＭＳ構成要素の表面との間の界面層を形成し、前記界面層は、前記有機溶剤と前記可動ＭＥＭＳ構成要素の前記表面との間の摩擦を低減することができる、
請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記界面層は、前記可動ＭＥＭＳ構成要素の前記表面に面する極シラノールと前記有機溶剤に面する無極性官能基Ｒとを含む、
請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記可動ＭＥＭＳ構成要素の各々は、シャッターベースのＭＥＭＳ光変調器中にシャッターを含む、
請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信することができるプロセッサ、前記プロセッサは、画像データを処理することができる、と、
前記プロセッサと通信することができるメモリデバイスと
をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１５】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイへ送ることができるドライバ回路と、
前記画像データの少なくとも一部分を前記ドライバ回路へ送ることができるコントローラと
をさらに備える、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記画像データを前記プロセッサへ送ることができる画像ソースモジュールをさらに備え、前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
入力データを受信し前記入力データを前記プロセッサへ通信することができる入力デバイスをさらに備える、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
デバイスであって、
第１の基板と、
前記第１の基板の反対側の第２の基板と、
前記第２の基板上の複数の可動ＭＥＭＳ構成要素、ここにおいて、前記可動ＭＥＭＳ構成要素の表面の表面エネルギーは、前記第１の基板の表面エネルギーよりも大きい、と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の、前記可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲む流体、ここにおいて、前記流体は、
溶媒と、
前記可動ＭＥＭＳ構成要素の前記表面の表面エネルギーを調節するための手段、前記表面エネルギー調節手段は、無極性官能基Ｒを含む、と
を含む、と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを結合することおよび前記デバイス中に前記流体を封止することを行うためのシールと
を備える、デバイス。
【請求項１９】
前記無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される、
請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記表面エネルギー調節手段は、ケイ素原子と、前記無極性官能基Ｒと、加水分解性基Ｒ’とを含み、前記加水分解性基Ｒ’は、アルコキシと、アシルオキシと、アミンと、塩素とからなるグループから選択される、
請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記表面エネルギー調節手段は、フェニルエチルトリメトキシシラン（ＰＥＴＭＳ）と、オクチルトリメトキシシラン（ＯＴＭＳ）と、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＳ）と、ドデシルトリメトキシシラン（ＤＤＴＭＳ）と、ドデシルトリエトキシシラン（ＤＤＴＥＳ）と、フェネチルアルコール（ＰＥＡ）と、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）と、トリクロロシクロヘキシルシランと、ジイソプロピルジメチルアミノオクチルシランとからなるグループから選択される、
請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記表面エネルギー調節手段は、前記流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある、
請求項１８から２１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２３】
デバイスを製造する方法であって、
第１の基板を設けることと、
第２の基板を設けること、前記第２の基板は、前記第１の基板の反対側にある、と、
前記第２の基板上に複数の可動ＭＥＭＳ構成要素を形成することと、
前記第１の基板を前記第２の基板に結合することと、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の流体で前記デバイスを充填すること、ここにおいて、前記流体は、前記可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲み、表面エネルギー調節剤を含み、前記表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含む、と
を備える、方法。
【請求項２４】
前記無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記表面エネルギー調節剤は、前記流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記流体中の前記表面エネルギー調節剤が、充填中に前記可動ＭＥＭＳ構成要素と前記第１の基板または前記第２の基板との間のスティクションを防止する、請求項２３から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
約１００℃よりも高い温度に前記デバイスをアニールすること
をさらに備える、請求項２３から２５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権主張】
【０００１】
[0001]本出願は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年７月２日に出願された、「ＳＩＬＡＮＥ  ＭＯＤＩＦＩＥＤ  ＦＬＵＩＤ  ＦＯＲ  ＭＥＭＳ  ＳＴＩＣＴＩＯＮ  ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願番号第１４／７９０，６３３号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本開示は、流体で充填されたＭＥＭＳデバイスに関し、より詳細には、流体充填プロセス中にスティクションの効果を低減するために表面エネルギー調節剤をドープされた流体をもつＭＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]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、ミラーおよび光学膜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、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上の範囲の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）デバイスは、たとえば数百ナノメートルより小さいサイズなど、１ミクロンより小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに／あるいは基板および／もしくは堆積材料層の一部をエッチング除去する、または電気的および電気機械デバイスを形成するために層を追加する他の微細加工プロセスを使用して作成され得る。
【０００４】
[0004]いくつかのＭＥＭＳベースのデバイスは、基板上に配置され、アレイに配列された複数の可動ＭＥＭＳ構成要素を含むＭＥＭＳベースのディスプレイデバイスである。可動ＭＥＭＳ構成要素の一例としては、シャッターがあり、ここで、シャッターは、ＭＥＭＳベースのディスプレイデバイスを通した光の通過を変調するように機能することができる。いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳベースのデバイスは、可動ＭＥＭＳ構成要素のための潤滑剤として働くことができる流体で充填され得る。いくつかの実装形態では、流体はまた、ＭＥＭＳベースのデバイスにいくつかの光学的および電気的特性を与えるのに役立つことができる。しかしながら、シャッターなどの可動ＭＥＭＳ構成要素は、流体充填プロセス中にスティクションの影響を受けやすいことがあり、ここで、可動ＭＥＭＳ構成要素は、ＭＥＭＳベースのデバイス中の別の表面に付着し、「張りつく」ことがある。
【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、いくつかの革新的な態様をそれぞれ有し、それらの態様は、１つとして、本明細書に開示される望ましい属性を単独で担うものではない。
【０００６】
[0006]本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、一デバイスにおいて実装され得る。本デバイスは、第１の基板と、第１の基板の反対側の第２の基板と、第２の基板上の複数の可動ＭＥＭＳ構成要素と、第１の基板と第２の基板との間の、可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲む流体と、第１の基板と第２の基板とを結合することおよびデバイス中に流体を封止することを行うためのシールと、ここで、流体は、無極性官能基Ｒを含む表面エネルギー調節剤を含む、を含む。
【０００７】
[0007]いくつかの実装形態では、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、ケイ素原子と、無極性官能基Ｒと、加水分解性基Ｒ’とを含み、ここで、加水分解性基Ｒ’は、アルコキシと、アシルオキシと、アミンと、塩素とからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある。いくつかの実装形態では、第１の基板は開口プレートを含み、第２の基板はＭＥＭＳ基板を含み、ここで、ＭＥＭＳ基板の内部表面は、開口プレートの内部表面よりも高い表面エネルギーを有する。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、ＭＥＭＳ基板の表面エネルギーを低減することができる。いくつかの実装形態では、流体は、有機溶剤を含む。表面エネルギー調節剤は、有機溶剤に溶解される。いくつかの実装形態では、可動ＭＥＭＳ構成要素の各々は、シャッターベースのＭＥＭＳ光変調器中にシャッターを含む。
【０００８】
[0008]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、一デバイスにおいて実装され得る。本デバイスは、第１の基板と、第１の基板の反対側の第２の基板と、第２の基板上の複数の可動ＭＥＭＳ構成要素と、ここで、可動ＭＥＭＳ構成要素の表面の表面エネルギーは、第１の基板の表面エネルギーよりも大きい、第１の基板と第２の基板との間の、可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲む流体とを含む。流体は、溶媒と、可動ＭＥＭＳ構成要素の表面の表面エネルギーを調節するための手段と、ここで、表面エネルギー調節手段は、無極性官能基Ｒを含む、を含む。本デバイスは、第１の基板と第２の基板とを結合することおよびデバイス中に流体を封止することを行うためのシールをさらに含む。
【０００９】
[0009]いくつかの実装形態では、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節手段は、ケイ素原子と、無極性官能基Ｒと、加水分解性基Ｒ’とを含み、ここで、加水分解性基Ｒ’は、アルコキシと、アシルオキシと、アミンと、塩素とからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節手段は、流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある。
【００１０】
[0010]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、一方法において実装され得る。本方法は、第１の基板を設けることと、第１の基板の反対側にある第２の基板を設けることと、第２の基板上に複数の可動ＭＥＭＳ構成要素を形成することと、第１の基板を第２の基板に結合することと、第１の基板と第２の基板との間の流体でデバイスを充填することと、ここで、流体は、可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲み、表面エネルギー調節剤を含む、表面エネルギー調節剤は無極性官能基Ｒを含む、を含む。
【００１１】
[0011]いくつかの実装形態では、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある。いくつかの実装形態では、流体中の表面エネルギー調節剤は、充填中に可動ＭＥＭＳ構成要素と第１の基板または第２の基板との間のスティクションを防止する。いくつかの実装形態では、本方法は、約１００℃よりも高い温度にデバイスをアニールすることをさらに含む。
【００１２】
[0012]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。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。以下の図面の相対的な寸法は、縮尺通りに描かれていないこともあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】例示的な直視型微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイ装置の概略図。
【図１Ｂ】例示的なホストデバイスのブロック図。
【図２Ａ】例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリの図。
【図２Ｂ】例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリの図。
【図３】いくつかの実装形態による、例示的なシャッターアセンブリの透視図。
【図４】流体で充填された例示的なＭＥＭＳデバイスの断面概略図。
【図５Ａ】ＭＥＭＳデバイスが流体で充填された後のスティクションの効果を示す例示的なＭＥＭＳデバイス中のＭＥＭＳ要素のアレイの画像。
【図５Ｂ】ＭＥＭＳデバイスが流体で充填された後の表面エネルギー調節剤によるスティクション低減の効果を示す例示的なＭＥＭＳデバイス中のＭＥＭＳ要素のアレイの画像。
【図６Ａ】表面ヒドロキシル基をもつ例示的なＭＥＭＳ表面を示す断面概略図。
【図６Ｂ】流体と相互作用する調節表面をもつ例示的なＭＥＭＳ表面を示す断面概略図。
【図６Ｃ】アニールプロセスの後の調節表面をもつ例示的なＭＥＭＳ表面を示す断面概略図。
【図７】デバイスを製造するための例示的なプロセスを示す流れ図。
【図８Ａ】複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図。
【図８Ｂ】複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0025]様々な図面における同じ参照番号および呼称は、同じ要素を示す。
【００１５】
[0026]以下の説明は、本開示の革新的な態様を説明するための特定の実装態様を対象としたものである。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、画像を表示することができる任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。本開示において提供される概念および例は、１つまたは複数のディスプレイ技術からの機能を搭載するディスプレイに加えて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ、ならびに電気機械システム（ＥＭＳ）および微小電気機械（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイなどの、様々なディスプレイに適用可能であり得る。
【００１６】
[0027]説明する実装態様は、限定はされないが、モバイル電話、マルチメディアのインターネットへの接続が可能なセルラー電話、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、ゲームコンソール、腕時計、ウェアラブルデバイス、置き時計、計算機、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス（電子リーダーなど）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなど）、コックピット制御装置および／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両のバックミラーカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子掲示板または標識、プロジェクタ、建築構造物、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、洗濯乾燥機、パーキングメータ、パッケージング（非ＥＭＳの適用例に加えて、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の適用例を含む電気機械システム（ＥＭＳ）の適用例などにおける）、美的構造（宝石または服の上の画像の表示など）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどの、様々な電子デバイスに含まれ得、または関連付けられ得る。
【００１７】
[0028]本明細書の教示はまた、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、これらの教示は、図面のみに示される実装形態に限定されるように意図されているのではなく、当業者には容易に明らかになるように、幅広い適用性を有する。
【００１８】
[0029]デバイスは、デバイス中の可動ＭＥＭＳ構成要素を潤滑化するのに役立つ流体で充填され得る。流体は、流体充填プロセス中にスティクションの効果を低減するために表面エネルギー調節剤とともにドープされ得る。表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含むことができる。表面エネルギー調節剤は、可動ＭＥＭＳ構成要素の表面など、デバイス中の表面の表面エネルギーを低減することができ得る。いくつかの実装形態では、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、ケイ素原子と、無極性官能基Ｒと、加水分解性基Ｒ’とを含み、ここで、加水分解性基Ｒ’は、アルコキシと、アシルオキシと、アミンと、塩素とからなるグループから選択される。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある。たとえば、流体と表面エネルギー調節剤との体積パーセント比は、２０：１、５０：１、１００：１、または１００：１よりも大きいものになり得る。
【００１９】
[0030]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。デバイスの流体中の表面エネルギー調節剤は、流体充填プロセス中にデバイス中の表面間に発生し得るスティクションを緩和する。これにより、通常ならばデバイスの性能劣化、さらにはデバイスの故障をもたらし得る「張りついた」可動ＭＥＭＳ構成要素が少なくなり得る。表面エネルギー調節剤をもつ流体は、デバイスの性能を改善することができるだけでなく、「張りついた」ＭＥＭＳ構成要素を解放することに関連するであろうコストおよび遅延を低減することもできる。また、低エネルギー表面を獲得するために薄膜または自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：self-assembled monolayer）コーティングを堆積するのではなく、表面エネルギー調節剤は、可動ＭＥＭＳ構成要素上の表面エネルギーを低減し、低エネルギー表面コーティングと同様に機能することができる。薄膜およびＳＡＭコーティングを堆積することは、追加の製造ステップおよび機器を伴うことがあり、これにより、そのような薄膜またはコーティングの堆積が煩雑で、時間およびコストがかかるものになり得る。しかしながら、表面エネルギー調節剤をもつ流体は、薄膜およびＳＡＭコーティングを堆積することに関連するコストなしに低エネルギー表面コーティングを機能的に獲得することができる。たとえば、表面エネルギー調節剤を準備し、流体中に表面エネルギー調節剤を溶解するプロセスは、薄膜およびＳＡＭコーティングを準備し、堆積するプロセスと比較して比較的単純であり得る。
【００２０】
[0031]図１Ａは、例示的な直視型ＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００の概略図を示す。ディスプレイ装置１００は、行および列に配列された複数の光変調器１０２ａ〜１０２ｄ（全体として、光変調器１０２）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは開状態にあり、光を通過させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を選択的に設定することによって、ディスプレイ装置１００は、１つのランプまたは複数のランプ１０５によって照明される場合、バックライト付きディスプレイ用の画像１０４を形成するために利用され得る。別の実装形態では、装置１００は、装置の前方から発する周辺光の反射によって画像を形成し得る。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前方に配置された１つのランプまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわち、フロントライトの使用によって画像を形成し得る。
【００２１】
[0032]いくつかの他の実装形態では、各光変調器１０２は、画像１０４の中の画素１０６に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４の中の画素１０６を形成するために、複数の光変調器を利用し得る。たとえば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含み得る。特定の画素１０６に対応する色固有光変調器１０２のうちの１つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は、画像１０４の中のカラー画素１０６を生成し得る。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４の中に輝度レベルを形成するために、画素１０６あたり２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、画素は、画像の解像度によって定義される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造的な構成要素に関して、画素という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するために利用される、組み合わされた機械的および電気的な構成要素を指す。
【００２２】
[0033]ディスプレイ装置１００は、投影用途において一般に見られる結像光学素子を含まないことがあるという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面の上に形成された画像は、スクリーンの上にまたは壁の上に投影される。ディスプレイ装置は、投影される画像よりも実質的に小さい。直視型ディスプレイでは、画像は、ディスプレイ装置を直接注視することによって見られ得、ディスプレイ装置は、ディスプレイ上で見られるブライトネスおよび／またはコントラストを高めるために、光変調器およびオプションとしてバックライトまたはフロントライトを含む。
【００２３】
[0034]直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透視型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後方に配置された１つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングまたは選択的に遮断する。ランプからの光は、各画素が一様に照明され得るように、ライトガイドまたはバックライトへオプションとして注入される。透視直視型ディスプレイは、光変調器を含む１つの基板がバックライトにわたって配置されるサンドイッチ組立方式を容易にするために、しばしば、透明基板の上に作られる。いくつかの実装形態では、透明基板は、ガラス基板（時々、ガラスプレートまたはガラスパネルと呼ばれる）またはプラスチック基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ワインガラス、融解石英、ソーダ石灰ガラス、水晶、人工水晶、パイレックス（登録商標）、または他の適当なガラス材料であってよく、またはそれらを含んでもよい。
【００２４】
[0035]各光変調器１０２は、シャッター１０８と、開口１０９とを含むことができる。画像１０４の中の画素１０６を照明するために、シャッター１０８は、光が開口１０９を通過することを可能にするように配置される。画素１０６を未点灯のまま保つために、シャッター１０８は、開口１０９を通る光の通路を妨げるように配置される。開口１０９は、各光変調器１０２において、反射型材料または吸光型材料を通してパターニングされた開口部によって画定される。
【００２５】
[0036]ディスプレイ装置はまた、シャッターの動作を制御するための、基板および光変調器に連結された制御マトリクスを含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに少なくとも１つの書込み許可相互接続部１１０（スキャンライン相互接続部とも呼ばれる）と、画素の各列に対して１つのデータ相互接続部１１２と、ディスプレイ装置１００の中のすべての画素または少なくとも複数の列と複数の行の両方からの画素に共通電圧を供給する１つの共通相互接続部１１４とを含む、一連の電気相互接続部（相互接続部１１０、１１２および１１４などの）を含む。適切な電圧（書込み許可電圧、ＶWE）の印加に応答して、画素の所与の行に対する書込み許可相互接続部１１０は、行の中の画素を、新しいシャッター動作命令を受諾するように準備する。データ相互接続部１１２は、新しい動作命令をデータ電圧パルスの形態で通信する。データ相互接続部１１２に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態では、シャッターの静電動作に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、通常はデータ電圧よりも値が大きい別個の駆動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する、トランジスタまたは他の非線形回路要素などのスイッチを制御する。これらの駆動電圧の印加は、シャッター１０８の静電駆動された動作をもたらす。
【００２６】
[0037]制御マトリクスはまた、それだけに限らないが、各シャッターアセンブリと関連したトランジスタやキャパシタなどの回路を含むことがある。いくつかの実装形態では、各トランジスタのゲートは、スキャンライン相互接続部に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのソースは、対応するデータ相互接続部に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのドレインは、対応するキャパシタの電極および対応するアクチュエータの電極と並列に、電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各シャッターアセンブリと関連したキャパシタおよびアクチュエータの他の電極は、共通電位または接地電位に接続され得る。いくつかの他の実装形態では、トランジスタは、半導体ダイオード、または金属絶縁体金属スイッチング要素と置き換えられてよい。
【００２７】
[0038]図１Ｂは、例示的なホストデバイス１２０（すなわち、セルフォン、スマートフォン、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、タブレット、電子リーダー、ネットブック、ノートブック、時計、ウェアラブルデバイス、ラップトップ、テレビジョン、または他の電子デバイス）のブロック図を示す。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８（図１Ａに示すディスプレイ装置１００などの）と、ホストプロセッサ１２２と、環境センサー１２４と、ユーザ入力モジュール１２６と、電源とを含む。
【００２８】
[0039]ディスプレイ装置１２８は、複数のスキャンドライバ１３０（書込み許可電圧源とも呼ばれる）と、複数のデータドライバ１３２（データ電圧源とも呼ばれる）と、コントローラ１３４と、共通ドライバ１３８と、ランプ１４０〜１４６と、ランプドライバ１４８と、図１Ａに示す光変調器１０２などの表示要素のアレイ１５０とを含む。スキャンドライバ１３０は、書込み許可電圧をスキャンライン相互接続部１３１に印加する。データドライバ１３２は、データ電圧をデータ相互接続部１３３に印加する。
【００２９】
[0040]ディスプレイ装置のいくつかの実装形態では、データドライバ１３２は、特に画像の輝度レベルがアナログ方式で引き出されるべき場合、アナログデータ電圧を表示要素のアレイ１５０に供給することができる。アナログ動作において、表示要素は、中間的な電圧の範囲がデータ相互接続部１３３を通じて印加されるとき、その結果得られる画像の中に中間的な照明状態または輝度レベルの範囲を生じるように設計される。いくつかの他の実装形態では、データドライバ１３２は、デジタル電圧レベルとしての２、３または４などの、低減されたセットのみをデータ相互接続部１３３に印加することができる。表示要素が図１Ａに示す光変調器１０２などのシャッターベースの光変調器である実装形態では、これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター１０８の各々に対して開状態、閉状態、または他の離散的な状態が設定されるように設計される。いくつかの実装形態では、ドライバは、アナログモードとデジタルモードとの間で切り替わることができる。
【００３０】
[0041]スキャンドライバ１３０およびデータドライバ１３２は、デジタルコントローラ回路１３４（コントローラ１３４とも呼ばれる）に接続される。コントローラ１３４は、いくつかの実装形態では、前もって決定され得るとともに行によって、また画像フレームによってグループ化され得るシーケンスに編成されたデータを、たいていはシリアル方式でデータドライバ１３２へ送る。データドライバ１３２は、直列並列データ変換器（series-to-parallel data converters）、レベルシフティング、およびいくつかの適用例に対してデジタルアナログ電圧変換器を含むことができる。
【００３１】
[0042]ディスプレイ装置は、共通電圧源とも呼ばれる１組の共通ドライバ１３８をオプションとして含む。いくつかの実装形態では、共通ドライバ１３８は、たとえば一連の共通相互接続部１３９に電圧を供給することによって、表示要素のアレイ１５０内のすべての表示要素にＤＣ共通電位を供給する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ１３８は、コントローラ１３４からのコマンドに従って、電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイの複数の行および列の中のすべての表示要素の同時作動を駆動および／または起動することができるグローバルな作動パルスを、表示要素のアレイ１５０に発行する。
【００３２】
[0043]異なるディスプレイ機能のためのドライバの各々（スキャンドライバ１３０、データドライバ１３２および共通ドライバ１３８などの）は、コントローラ１３４によって時間同期され得る。コントローラ１３４からのタイミングコマンドは、ランプドライバ１４８を介した赤色、緑色、青色および白色のランプ（それぞれ、１４０、１４２、１４４および１４６）の照明、表示要素のアレイ１５０内の特定の行の書込み許可および順序付け、データドライバ１３２からの電圧の出力、ならびに表示要素の作動をもたらす電圧の出力を調整する。いくつかの実装形態では、ランプは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００３３】
[0044]コントローラ１３４は、それによって表示要素の各々が新しい画像１０４に対して適切な照明レベルにリセットし得る順序付け、すなわちアドレッシング方式を決定する。新しい画像１０４は、周期的な間隔において設定され得る。たとえば、ビデオディスプレイ用に、ビデオのカラー画像またはフレームは、１０〜３００ヘルツ（Ｈｚ）にわたる周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態では、画像フレームの表示要素のアレイ１５０への設定は、交互の画像フレームが赤色、緑色、青色および白色などのカラーの交替する系列を用いて照明されるように、ランプ１４０、１４２、１４４および１４６の照明と同期される。各それぞれのカラーに対する画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが２０Ｈｚを越える周波数で交替される場合、人間の視覚系（ＨＶＳ）は、交替するフレーム画像を、広くて連続した範囲のカラーを有する画像の知覚へ平均する。いくつかの他の実装形態では、ランプは、赤色、緑色、青色および白色以外の原色を採用することができる。いくつかの実装形態では、原色を用いる４つよりも少ない、または４つよりも多いランプが、ディスプレイ装置１２８において採用されてよい。
【００３４】
[0045]ディスプレイ装置１２８が図１Ａに示すシャッター１０８のような開状態と閉状態との間でのシャッターのデジタルスイッチング向けに設計されるいくつかの実装形態では、コントローラ１３４は、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１２８は、画素あたり複数の表示要素の使用を通じてグレースケールを形成することができる。
【００３５】
[0046]いくつかの実装形態では、画像状態のためのデータが、コントローラ１３４によって表示要素のアレイ１５０に、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次的なアドレッシングによってロードされる。シーケンスの中の各行すなわちスキャンラインに対して、スキャンドライバ１３０は、表示要素のアレイ１５０のその行に対する書込み許可相互接続部１３１に書込み許可電圧を印加し、その後、データドライバ１３２は、アレイの選択された行の中の各列に対して、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このアドレッシングプロセスは、表示要素のアレイ１５０の中のすべての行に対してロードされるまで反復することができる。いくつかの実装形態では、データローディングのために選択された行のシーケンスは線形であり、表示要素のアレイ１５０の中の最上部から最下部へ進む。いくつかの他の実装形態では、潜在的な視覚的アーティファクトを低減するために、選択された行のシーケンスは、擬似ランダム化される。いくつかの他の実装形態では、順序付けはブロックによって編成され、その場合、ブロックに対して画像のいくつかの断片に関するデータが、表示要素のアレイ１５０にロードされる。たとえば、シーケンスは、表示要素のアレイ１５０の５つの行ごとに順々にアドレス指定するように実施され得る。
【００３６】
[0047]いくつかの実装形態では、画像データを表示要素のアレイ１５０にロードするためのアドレッシングプロセスは、表示要素を作動させるプロセスから時間的に分離される。そのような実装形態では、表示要素のアレイ１５０は、各表示要素のためのデータメモリ要素を含み得、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されているデータに従って表示要素の同時作動を起動するために、共通ドライバ１３８からのトリガ信号を搬送するためのグローバルな作動相互接続部を含み得る。
【００３７】
[0048]いくつかの実装形態では、表示要素のアレイ１５０および表示要素を制御する制御マトリクスは、方形の行および列以外の構成で配列されてよい。たとえば、表示要素は、六角形アレイまたは曲線的な行および列で配列されてよい。
【００３８】
[0049]ホストプロセッサ１２２は、概して、ホストデバイス１２０の動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ１２２は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用のプロセッサであり得る。ホストデバイス１２０内に含まれるディスプレイ装置１２８のために、ホストプロセッサ１２２は、画像データ、およびホストデバイス１２０に関するさらなるデータを出力する。そのような情報は、周辺光もしくは温度などの環境センサー１２４からのデータ、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストデバイスの電源の中に残っている電力の量を含むホストデバイス１２０に関する情報、画像データのコンテンツに関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／またはイメージングモードを選択する際に使用するためのディスプレイ装置１２８のための命令を含んでよい。
【００３９】
[0050]いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、直接またはホストプロセッサ１２２を介してのいずれかで、ユーザの個人的な選好のコントローラ１３４への伝達を可能にする。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが個人的な選好、たとえば、カラー、コントラスト、電力、ブライトネス、コンテンツ、ならびに他のディスプレイ設定およびパラメータ選好を入力するソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが個人的な選好を入力するハードウェアによって制御される。いくつかの実装形態では、ユーザは、これらの選好を、音声コマンド、１つまたは複数のボタン、スイッチもしくはダイヤルを介して、またはタッチ機能を用いて入力し得る。コントローラ１３４への複数のデータ入力は、最適なイメージング特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８および１４８にデータを提供するように、コントローラに指示する。
【００４０】
[0051]環境センサーモジュール１２４はまた、ホストデバイス１２０の一部として含まれ得る。環境センサーモジュール１２４は、温度およびまたは周囲の照明状態などの周囲環境に関するデータを受信することが可能であり得る。センサーモジュール１２４は、たとえば、デバイスが、屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい日光の中での屋外環境で動作しているのか、それとも夜間の屋外環境で動作しているのかを識別するようにプログラムされ得る。コントローラ１３４が周囲環境に応じて視聴状態を最適にすることができるように、センサーモジュール１２４は、この情報をディスプレイコントローラ１３４へ通信する。
【００４１】
[0052]図２Ａおよび図２Ｂは、例示的なデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００の図を示す。デュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００は、図２Ａに示すように開状態にある。図２Ｂは、閉状態でのデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００を示す。シャッターアセンブリ２００は、シャッター２０６の両側にアクチュエータ２０２および２０４を含む。各アクチュエータ２０２および２０４は、独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッターオープンアクチュエータ２０２は、シャッター２０６を開く働きをする。第２の対向するアクチュエータ、シャッタークローズアクチュエータ２０４は、シャッター２０６を閉じる働きをする。アクチュエータ２０２および２０４の各々は、柔軟ビーム電極アクチュエータとして実装され得る。アクチュエータ２０２および２０４は、実質的に、シャッターがその上に浮遊する、開口レイヤ２０７と平行な面でシャッター２０６を駆動することによって、シャッター２０６を開き、閉じる。シャッター２０６は、アクチュエータ２０２および２０４に取り付けられたアンカー２０８によって、開口レイヤ２０７の上の短い距離に浮遊する。アクチュエータ２０２および２０４を、それの動作の軸に沿ったシャッター２０６の対向する端部に付着させることは、シャッター２０６の面外移動を低減し、基板（図示せず）と平行な面への移動を大幅に制限する。
【００４２】
[0053]示される実装形態では、シャッター２０６は、光がそこを通って通過することができる２つのシャッター開口２１２を含む。開口レイヤ２０７は、３つの開口２０９のセットを含む。図２Ａでは、シャッターアセンブリ２００は開状態にあり、したがって、シャッターオープンアクチュエータ２０２が作動しており、シャッタークローズアクチュエータ２０４がその緩和位置にあり、シャッター開口２１２の中心線が開口レイヤの開口２０９のうちの２つの中心線に一致する。図２Ｂでは、シャッターアセンブリ２００は閉状態に移されており、したがって、シャッターオープンアクチュエータ２０２がその緩和位置にあり、シャッタークローズアクチュエータ２０４が作動しており、シャッター２０６の遮光部分は今や開口２０９を通る光の送信（点線として図示される）を遮断するための位置にある。
【００４３】
[0054]各開口は、その周辺部を囲むように少なくとも１つの縁部を有する。たとえば、方形開口２０９は４つの縁部を有する。円形、楕円形、卵形、または他の曲線状の開口が開口レイヤ２０７において形成されるいくつかの実装形態では、各開口は単一の縁部を有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数理的な意味で分離または解体される必要はないが、代わりに接続され得る。すなわち、開口の部分または整形されたセクションは、各シャッターへの対応を維持し得るが、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続的な外辺部が複数のシャッターによって共有されるように接続され得る。
【００４４】
[0055]様々な出口角を有する光が開状態において開口２１２および２０９を通過することを可能にするために、シャッター開口２１２の幅またはサイズは、開口レイヤ２０７の中の開口２０９の、対応する幅またはサイズよりも大きくなるように設計され得る。閉状態で光が洩れることを効果的に遮断するために、シャッター２０６の遮光部分は、開口２０９の縁部にオーバーラップするように設計され得る。図２Ｂは、シャッター２０６の中の遮光部分の縁部と、開口レイヤ２０７の中に形成される開口２０９の１つの縁部との間の、いくつかの実装形態では前もって定義され得るオーバーラップ２１６を示す。
【００４５】
[0056]静電アクチュエータ２０２および２０４は、それらの電圧変位挙動が双安定特性をシャッターアセンブリ２００にもたらすように設計される。シャッターオープンアクチュエータおよびシャッタークローズアクチュエータに関して、たとえ駆動電圧が対向するアクチュエータに印加された後であっても、そのアクチュエータが閉状態にある間に印加される場合（シャッターが開または閉のいずれかであって）、アクチュエータを閉じシャッターを定位置に保持する作動電圧よりも低い電圧の範囲が存在する。そのような対向する力に対してシャッターの位置を維持するために必要な最小電圧は、維持電圧Ｖmと呼ばれる。
【００４６】
[0057]図３は、いくつかの実装形態による、例示的なシャッターアセンブリの透視図を示す。シャッターアセンブリ３００は、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら図示し説明したシャッターアセンブリ２００と同様のものであり得る。ただし、シャッターアセンブリ３００中のシャッター３０２は、光が通過することができる少なくとも３つの開口３１２を含む。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ３００は、単一のアクチュエータを有する単一アクチュエータシャッターアセンブリの一例であり得る。
【００４７】
[0058]シャッターアセンブリ３００は、ＭＥＭＳベースのデバイスに組み込まれ得る。シャッターアセンブリ３００は、アクチュエータ３０４に結合されたシャッター３０２を含むことができる。アクチュエータ３０４は、２つの別個の柔軟ビームアクチュエータ３０５（「アクチュエータ３０５」）から形成され得る。シャッター３０６は、アクチュエータ３０５の片側に結合する。アクチュエータ３０５は、表面３０３に実質的に平行である運動面にある表面３０３上を横方向にシャッター３０２を移動する。シャッター３０２の反対側は、アクチュエータ３０４によって加えられた力に対向する復元力を与えるばね３０７に結合する。
【００４８】
[0059]各アクチュエータ３０５は、ロードアンカー３０８にシャッター３０２を接続する柔軟ロードビーム３０６を含む。柔軟ロードビーム３０６とともにロードアンカー３０８は、機械的支持体として働き、シャッター３０２を表面３０３に近接して吊り下げられた状態に保つ。表面３０３は、光の通過を許すための１つまたは複数の開口穴３１１を含む。ロードアンカー３０８は、柔軟ロードビーム３０６とシャッター３０２とを表面３０３に物理的に接続し、ロードビーム３０６をバイアス電圧、いくつかの例では、接地に電気的に接続する。
【００４９】
[0060]シリコンなど基板が不透明である場合、開口穴３１１は、基板を通って穴のアレイをエッチングすることによって基板中に形成される。基板がガラスまたはプラスチックなど透過的である場合、開口穴３１１は、基板上に堆積された遮光材料のレイヤ中に形成される。開口穴３１１は、概して、円形であるか、楕円形であるか、多角形であるか、蛇状であるか、または不規則形状であり得る。
【００５０】
[0061]各アクチュエータ３０５はまた、各ロードビーム３０６に隣接して配置された柔軟駆動ビーム３１６を含む。駆動ビーム３１６は、駆動ビーム３１６の間で共有される駆動ビームアンカー３１８に一端で結合する。各駆動ビーム３１６の他端は、自由に移動することができる。各駆動ビーム３１６は、それが駆動ビーム３１６の自由端とロードビーム３０６のアンカリングされた端との近くのロードビーム３０６に最も近くなるように湾曲される。
【００５１】
[0062]動作中、光変調器３００を組み込んだディスプレイ装置は、駆動ビームアンカー３１８を介して駆動ビーム３１６に電位を印加する。ロードビーム３０６に第２の電位が印加され得る。ドライブビーム３１６とロードビーム３０６との間の得られた電位差は、ロードビーム３０６のアンカリングされた端のほうへ駆動ビーム３１６の自由端を引っ張り、駆動ビーム３１６のアンカリングされた端のほうへロードビーム３０６のシャッター端を引っ張り、それによって、ドライブアンカー３１８のほうへ横方向にシャッター３０２を駆動する。柔軟メンバ３０６はばねとして働き、したがって、ビーム３０６とビーム３１６との間の電圧電位が除去されると、ロードビーム３０６は、シャッター３０２をそれの初期位置に押し戻し、ロードビーム３０６中に蓄積された応力を解放する。
【００５２】
[0063]光変調器３００などの光変調器は、電圧が除去された後、シャッターをそれの休止位置に戻すためのばねなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、シャッターを開状態または閉状態に移動するための「開」アクチュエータと「閉」アクチュエータとのデュアルセットと「開」電極と「閉」電極との別個のセットとを組み込むことができる。
【００５３】
[0064]図４は、流体で充填された例示的なＭＥＭＳデバイスの断面概略図を示す。ＭＥＭＳデバイス４００は、第１の基板４２２と第１の基板４２２の反対側の第２の基板４０４とを含むことができる。第１の基板４２２は、カバープレートまたは開口プレートと呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、第１の基板４２２は、透明カバーとして働くことができる。第２の基板４０４は、様々な表示要素、可動ＭＥＭＳ構成要素、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および他のデバイス構成要素が構築、取り付け、配置または形成アポンされ得る表面を与え得る。第２の基板は、バックプレートまたはＭＥＭＳ基板と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、第１の基板４２２と第２の基板４０４とは、同じ材料から製造され得る。たとえば、第１の基板４２２と第２の基板４０４とはそれぞれ、プラスチック、ガラスまたは他の好適な透明材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、第２の基板４０４は、シリコンなどの不透明または半透明材料を含むことができる。
【００５４】
[0065]ＭＥＭＳデバイス４００は、複数のＭＥＭＳ要素またはＭＥＭＳ表示要素４０２を含むことができる。複数のＭＥＭＳ表示要素４０２は、表示要素のアレイとして配列され得、これらは、ディスプレイ中のピクセルを表すことができる。数百、数千または数百万のピクセルが、数百または数千の行と数百または数千の列とに配列され得る。ＭＥＭＳ表示要素４０２の各々は、１つまたは複数のＴＦＴによって駆動され得る。いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳ表示要素４０２は、シャッターベースの光変調器（シャッターアセンブリ）を含むことができる。シャッターベースの光変調器の例は、図１Ａ中の光変調器１０２、図１Ｂ中の表示要素１５０、図２Ａおよび図２Ｂ中のデュアルアクチュエータシャッターアセンブリ２００、ならびに図３中のシャッターアセンブリ３００を参照しながら説明した。
【００５５】
[0066]複数のＭＥＭＳ要素４０２は、複数の可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を含むことができ、ここで、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３は、第２の基板４０４の上に配置され得る。可動ＭＥＭＳ構成要素４０３の各々は、印加電圧に応答して作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ＭＥＭＳ構成要素４０３は、各ＭＥＭＳ表示要素４０２のための開位置、閉位置および中間位置に作動可能であり得る。
【００５６】
[0067]ＭＥＭＳデバイス４００は、流体４３０で充填されるか、または少なくとも部分的に充填され得る。流体４３０は、第１の基板４２２と第２の基板４０４との間に含まれ得る。流体４３０は、ＭＥＭＳデバイス４００内で可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を取り囲むか、または可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を少なくとも部分的に取り囲むことができる。ＭＥＭＳデバイス４００は、流体４３０のための溶液を含み、ここで、溶液は、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３の表面を湿らすかまたは実質的に湿らす。溶液は、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３のための潤滑剤として働くことができる。
【００５７】
[0068]ＭＥＭＳデバイス４００が封止されるとき、流体４３０は、ＭＥＭＳデバイス４００中で２つの基板４２２および４０４の間に封入され得る。ＭＥＭＳデバイス４００は、流体４３０中で封止するシール４２８を含むことができる。シール４２８は、２つの基板４２２および４０４が互いに結合または接続され得るように２つの基板４２２および４０４の間に配置され得る。いくつかの実装形態では、シール４２８は、ＭＥＭＳデバイス４００の外周に沿って与えられ得る。シール４２８を形成するために異なるタイプのシールが適用され得る。いくつかの実装形態では、シール４２８は、エポキシ接着剤などの非密封または半密封シールを含むことができる。いくつかの実装形態では、シール４２８は、ガラスフリットまたははんだなどの気密シールを含むことができる。いくつかの実装形態では、ギャップ４２６は、２つの基板４２２および４０４の間に画定され、ここで、ギャップ４２６は、機械的支持体またはスペーサ４２７によってならびにシール４２８によって維持される。
【００５８】
[0069]図４では、ＭＥＭＳデバイス４００は、複数のシャッターベースの光変調器４０２を組み込んだＭＥＭＳディスプレイデバイスであり得る。各シャッターベースの光変調器４０２は、シャッター４０３とアンカー４０５とを含むことができる。柔軟ビームアクチュエータを図示していないが、これらは、アンカー４０５とシャッター４０３との間に接続されると、表面のわずかな上にシャッター４０３を吊るすのに役立つ。シャッターベースの光変調器４０２は、第２の基板４０４上に配置され、ここで、そのような基板は、プラスチック、ガラスまたは任意の他の好適な基板材料から製造され得る。第２の基板４０４の上に配置された反射膜４０６などの後ろ向き反射レイヤは、シャッター４０３が閉位置にあるとき、シャッター４０３の下方に位置する複数の表面開口４０８を画定する。シャッター４０３の閉位置は、表面開口４０８を通した光の通過を実質的にブロックするように構成されたシャッター４０３の位置を表すことができる。反射膜４０６は、表面開口４０８を通過しない光を、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００の後部に向かって戻して反射する。反射膜４０６は、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、レーザーアブレーション、または化学蒸気堆積（ＣＶＤ）を含むいくつかの蒸着技法によって薄膜方式で形成された、含有物を有しないきめの細かい金属膜であり得る。いくつかの実装形態では、後ろ向き反射膜４０６は、誘電体ミラーなどのミラーから形成され得る。誘電体ミラーは、高屈折率の材料と低屈折率の材料との間で交互に並ぶ誘電体薄膜のスタックとして製作され得る。シャッター４０３を反射膜４０６から分離し、その中でシャッター４０３が自由に移動する垂直ギャップは、０．５ミクロン〜１０ミクロンの範囲の範囲にある。たとえば、垂直ギャップは、１ミクロン、２ミクロン、５ミクロン、または５ミクロンよりも大きいものであり得る。垂直ギャップの大きさは、閉状態でのシャッター４０３の縁部と表面開口４０８の縁部との間の横方向のオーバーラップよりも小さくなり得る。
【００５９】
[0070]いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００は、第２の基板４０４を平面状の光ガイド４１６から分離するオプションの拡散体４１２および／またはオプションのブライトネス増強膜４１４を含むことができる。光ガイド４１６は、透明な材料を含むことができる。光ガイド４１６は、１つまたは複数の光源４１８によって照明され、バックライトを形成し得る。光源４１８は、たとえば、それだけに限らないが、白熱ランプ、蛍光ランプ、レーザーまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。反射体４１９は、光源４１８から光ガイド４１６に向かって光を導くのを助けることができる。前向き反射膜４２０は、光ガイド４１６の後方に配置され、シャッターベースの光変調器４０２に向かって光を反射することができる。シャッターベースの光変調器４０２のうちの１つを通過しない光ガイド４１６からの光線４２１のような光線は、光ガイド４１６へ戻され、前向き反射膜４２０から再び反射されることになる。この方式では、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００に最初の通過で画像を形成させない光は再生利用され得、シャッターベースの光変調器４０２のアレイの中の他の開いている開口を通る伝達のために利用可能にされ得る。そのような光の再生利用は、ディスプレイの照明効率を増大させることが示されている。
【００６０】
[0071]光ガイド４１６は、光源４１８から開口４０８に向かって、したがって、ディスプレイの前部に向かって光を方向変換させる、１組の幾何学的光リダイレクタすなわちプリズム４１７を含むことができる。光リダイレクタ４１７は、光ガイド４１６のプラスチック本体へと成形され得、断面において交互に、三角形、台形、または湾曲されてもよい形状を有する。光リダイレクタ４１７の密度は、概して光源４１８からの距離とともに増大する。
【００６１】
[0072]いくつかの実装形態では、反射膜４０６は、光吸収材料から作られてよく、いくつかの他の実装形態では、シャッター４０３の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングされ得る。いくつかの他の実装形態では、反射膜４０６は、光ガイド４１６の表面の上に直接堆積され得る。いくつかの実装形態では、反射膜４０６は、シャッター４０３およびアンカー４０５と同じ基板の上に配置される必要はない。
【００６２】
[0073]いくつかの実装形態では、光源４１８は、異なる色、たとえば、赤色、緑色、および青色のランプを含んでよい。異なって着色された画像を人間の脳が単一の多色画像へと平均するために十分なレートで、異なる色のランプを用いて画像を連続的に照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターベースの光変調器４０２を使用して形成される。いくつかの他の実装形態では、光源４１８は、３つを超える異なる色を有するランプを含む。たとえば、光源４１８は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、および白色（Ｗ）のランプ、または赤色、緑色、青色、および黄色（Ｙ）のランプを有してよい。いくつかの他の実装形態では、光源４１８は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色および白色のランプ、または赤色、緑色、青色および白色のランプを含んでよい。いくつかの他の実装形態では、さらなるランプが、光源４１８に含まれてよい。たとえば、５つの色を使用する場合、光源４１８は、赤色、緑色、青色、シアン、および黄色のランプを含んでよい。いくつかの他の実装形態では、光源４１８は、白色、橙色（Ｏ）、青色、紫色（Ｐ）および緑色のランプ、または白色、青色、黄色、赤色およびシアンのランプを含んでよい。６つの色を使用する場合、光源４１８は、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンタおよび黄色のランプ、または白色、シアン、マゼンタ、黄色、橙色および緑色のランプを含んでよい。
【００６３】
[0074]第１の基板またはカバープレート４２２は、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００の前部を形成することができる。カバープレート４２２の背面は、コントラストを増大させるためにブラックマトリクス４２４で覆われ得る。いくつかの他の実装形態では、カバープレート４２２は、シャッターベースの光変調器４０２の相異なるものに対応するカラーフィルタ、たとえば、別個の赤色、緑色、および青色のフィルタを含む。カバープレート４２２は、ギャップ４２６を形成するシャッターベースの光変調器４０２からある距離だけ離れて支持され得る。ギャップ４２６は、カバープレート４２２を第２の基板４０４に取り付ける機械的支持体すなわちスペーサ４２７によって、および／または接着シール４２８によって維持され得る。
【００６４】
[0075]接着シール４２８は、流体４３０を封止することができる。流体４３０は、約１０センチポアズを下回る粘性で、ならびに約２．０を上回る比誘電率および約１０4Ｖ／ｃｍを上回る絶縁破壊強度で設計され得る。流体４３０はまた、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００中の可動部のための潤滑剤などの潤滑剤として働くことができる。いくつかの実装形態では、流体４３０は、高い表面湿潤能力をもつ疎水性の液体である。いくつかの実装形態では、流体４３０は、第２の基板４０４の屈折率よりも大きいか、あるいはそれよりも小さい屈折率を有する。
【００６５】
[0076]ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００は、数百、数千、または、場合によっては、何百万の可動部を組み込むことができる。いくつかの実装形態では、可動部のすべての動作は、静止摩擦が可動部のうちの１つまたは複数を動かなくさせる機会をもたらす。この動作は、流体４３０中にすべての可動部を浸し、接着シール４２８を使用して２つの基板４２２と基板４０４との間のギャップ４２６内の流体を封止ことによって容易にされ得る。流体４３０は、通常、長期的に低い係数の摩擦、低い粘度、および最低限の劣化効果を有する流体である。ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００が、流体４３０の溶液を含むとき、溶液は、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００の可動部を取り囲むか、または少なくとも部分的にそれを取り囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を低減するために、液体は、約７０センチポアズを下回る粘性を有することができる。いくつかの実装形態では、液体は、約１０センチポアズを下回る粘性を有することができる。７０センチポアズを下回る粘性をもつ液体は、分子量が低い、４０００グラム／モルを下回るか、場合によっては４００グラム／モルを下回る材料を含むことができる。そのような実装形態に同じく好適であり得る流体４３０は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコンオイル、フッ化シリコンオイルあるいは他の天然または合成溶剤または潤滑剤を含む。有用な流体は、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサンなどのポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）またはヘキシルペンタメチルジシロキサンなどのアルキルメチルシロキサンであり得る。有用な流体は、オクタンまたはデカンなどのアルカンであり得る。有用な流体は、ニトロメタンなどのニトロアルカンであり得る。有用な流体は、トルエンまたはジエチルベンゼンなどの芳香族化合物であり得る。有用な流体は、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトンであり得る。有用な流体は、クロロベンゼンなどのクロロカーボンであり得る。有用な流体は、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンなどのクロロフルオロカーボンであり得る。これらのディスプレイアセンブリのために検討される他の流体は、酢酸ブチルとジメチルホルムアミドとを含む。これらのディスプレイのためのさらに他の有用な流体は、ハイドロフルオロエーテルと、パーフルオロポリエーテルと、ハイドロフルオロポリエーテルと、ペンタノールと、ブタノールとを含む。例示的な好適なハイドロフルオロエーテルは、エチルノナフルオロブチルエーテルと２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデカフルオロヘキサンとを含む。
【００６６】
[0077]板金または成形プラスチックのアセンブリブラケット４３２は、第１の基板４２２と、第２の基板４０４と、光ガイド４１６と、他の構成要素部分とを、縁部を囲んで一緒に保持することができる。アセンブリブラケット４３２は、ＭＥＭＳディスプレイデバイス４００に剛性を加えるために、ねじまたはインデントタブを用いて固定され得る。いくつかの実装形態では、光源４１８は、エポキシ埋込用樹脂によって定位置に成形され得る。反射体４３６は、光ガイド４１６の縁部から洩れる光を、光ガイド４１６へと戻すのを助けることができる。シャッターベースの光変調器４０２および光源４１８に制御信号ならびに電力を供給する電気的な相互接続部は、図４に示されていない。
【００６７】
[0078]前に説明したように、流体４３０は、シャッターベースの光変調器４０２のシャッター４０３など、ＭＥＭＳデバイス４００の可動機械部のための潤滑剤として働くことができる。潤滑剤として、流体４３０の化学的性質は、可動機械部との相互作用を最小化するために低い表面エネルギーを有するように選択され得る。たとえば、流体４３０は、シリコンオイルまたは他の有機溶剤を含むことができる。いくつかの実装形態では、流体４３０は、ＭＥＭＳデバイス４００にいくつかの光学的および電気的特性を与えることができる。
【００６８】
[0079]いくつかの実装形態では、流体４３０に面する第１の基板４２２の表面は、流体４３０に面する第２の基板４０４の表面とは異なる表面エネルギーを有することができる。たとえば、第１の基板４２２の表面エネルギーは、比較的低くなり得るが、第２の基板４０４の表面エネルギーは、比較的高くなり得る。いくつかの実装形態では、第１の基板４２２の内部表面は、金属酸化物を含むことができる。いくつかの実装形態では、第２の基板４０４の内部表面は、シリコンと、窒化物（ＳｉＮｘ、ＡｌＮなど）と、酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3など）と、金属（Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔなど）とのうちの少なくとも１つを含むことができる。第２の基板４０４の内部表面は、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３のうちの少なくとも１つのレイヤを含むことができ、ここで、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３のレイヤは、流体４３０と相互作用することができる。いくつかの実装形態では、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３の各々は、シャッターベースのＭＥＭＳ光変調器中にシャッターを含むことができる。
【００６９】
[0080]ＭＥＭＳデバイス４００を流体４３０で充填するプロセス中に、流体４３０のいくつかの部分中で電荷を高めることができる。これは、第１の基板４２２と、流体４３０と、第２の基板４０４との表面エネルギーの差に一部起因して生じることがある。ＭＥＭＳデバイス４００が流体４３０で充填されるとき、電荷は、ＭＥＭＳデバイス４００のいくつかの部分から、流体４３０に移動することができる。そのような電荷の移行はまた、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３と流体４３０との間の摩擦による摩擦電気効果から生じ得る。たとえば、摩擦は、開位置と閉位置との間のシャッター４０３の移動から生じることがある。低い表面エネルギーを有する流体４３０と高い表面エネルギーを有する可動ＭＥＭＳ構成要素４０３のレイヤとの間の摩擦を含む荷電表面間の摩擦は、流体４３０のいくつかの部分中に電荷を移動させ、その中で電荷を高めさせることができる。いくつかの実装形態では、荷電表面の摩擦に関係しない電荷移行が、電荷を高めさせることがある。
【００７０】
[0081]流体４３０が、基板４２２と基板４０４との間のＭＥＭＳデバイス４００中に与えられるとき、基板４２２および４０４の内部表面を横切る流体４３０の移動は、異なる速度で行われ得る。いくつかの実装形態では、第１の基板４２２の内部表面を横切る流体４３０の速度は、第２の基板４０４の内部表面を横切る流体４３０の速度よりも速いことがある。流体４３０と第２の基板４０４の内部表面との間に生じる摩擦は、電荷を、流体４３０に移動させ、第１の基板４２２の内部表面に向かって移動させ得る。
【００７１】
[0082]原因にかかわらず、電荷ビルドアップは、ＭＥＭＳデバイス４００の動作において望ましくない影響を生じさせることがある。特に、電荷ビルドアップは、ＭＥＭＳデバイス４００の様々な部分の間に静電気力を生み出し得る。電荷ビルドアップは、様々な可動ＭＥＭＳ構成要素４０３の望ましくない動作を引き起こし得る。電荷ビルドアップが、第１の基板４２２の近くに発生する場合、電荷ビルドアップは、第１の基板４２２の内部表面に向かって可動ＭＥＭＳ構成要素４０３に静気電力を加え得る。したがって、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３は、第１の基板４２２に向かって引っ張られる。可動ＭＥＭＳ構成要素４０３が横方向に移動するように構成される場合、電荷ビルドアップは、可動ＭＥＭＳ構成要素の目的とする運動の平面から外れた方向で可動ＭＥＭＳ構成要素４０３に静気電力を加え得る。
【００７２】
[0083]可動ＭＥＭＳ構成要素４０３が第１の基板４２２に向かって引っ張られるとき、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３は、第１の基板４２２の内部表面に張りつくかまたは付着し得る。たとえば、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３は、望まれない開位置、閉位置または中間位置に張りつき得る。この現象は、「充填材スティクション」と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、電荷ビルドアップが十分に大きい場合、静気電力は、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を曲げるか、または不可逆的に損傷させるのに十分な力で可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を引っ張ることがある。このことは、可動ＭＥＭＳ構成要素４０３を永続的に損傷させ、動作不可能にさせることがある。
【００７３】
[0084]図５Ａは、ＭＥＭＳデバイスが流体で充填された後のスティクションの効果を示す例示的なＭＥＭＳデバイス中のＭＥＭＳ要素のアレイの画像を示す。流体は、シリコンオイルを含むことができる。ＭＥＭＳデバイス５００ａは、ＭＥＭＳ要素５０１のアレイを含むことができ、ここで、ＭＥＭＳ要素５０１のアレイは、ディスプレイを形成することができる。ＭＥＭＳデバイス５００ａが流体で充填されるとき、流体充填プロセスは比較的激しくなることがあり、したがって、流体前面の速度が、ＭＥＭＳデバイス５００ａの表面と流体との間に摩擦を生じる。摩擦は、ＭＥＭＳ要素５０１の表面とＭＥＭＳデバイス５００ａの別の表面との間の電荷親和力が発現するように摩擦電気力を生じる。これにより、ＭＥＭＳデバイス５００ａの表面への１つまたは複数のＭＥＭＳ要素５０１の張りつきが生じ、望まれない開状態、閉状態または中間状態にある「張りついた」ＭＥＭＳ要素５０２が生じることがある。張りついたＭＥＭＳ要素５０２は、ディスプレイ中の動作不可能なピクセルをもたらし得る。図５Ａに示すように、そのようなピクセルは、黒点または滅点として見え得る。
【００７４】
[0085]充填中のスティクションの効果を低減するために、いくつかの手法は、ＭＥＭＳデバイス中の基板の内部表面に薄膜またはＳＡＭコーティングを適用し得る。薄膜またはＳＡＭコーティングは、低表面エネルギーコーティングが流体と相互作用するように内部表面の表面エネルギーを低減し得る。低表面エネルギーコーティングは、スティクションの可能性を低減するためにＭＥＭＳデバイス中の表面全体をコーティングすることができる不動態、有機コーティングを含むことができる。
【００７５】
[0086]図４に戻ると、ＳＡＭコーティングが、第１の基板４２２と第２の基板４０４との内部表面の一方または両方に堆積された場合、ＳＡＭコーティングは、第１の基板４２２および／または第２の基板４０４と相互作用する流体４３０から生じる電荷ビルドアップを低減することになる。したがって、第１の基板４２２と第２の基板４０４との内部表面の一方または両方の表面エネルギーの低減は、充填材スティクション問題を緩和することができる。しかしながら、ＭＥＭＳデバイス４００へのＳＡＭコーティングの堆積は、追加のコーティングプロセスを必要とし、これは、追加の処理機器と追加の時間およびコストとを必要とし得る。さらに、追加の時間は、ＭＥＭＳベースのディスプレイの場合はかなりの長さになり、ここで、ＳＡＭコーティングを堆積するための時間は、５．１インチのディスプレイの場合、数時間になり得る。いくつかの実装形態では、結合線が形成された後（エポキシ充填材ロケーションなどの）結合線を囲んでＳＡＭコーティングを堆積すること、または結合線が形成される前にＳＡＭコーティングを堆積するが、結合線をその後形成すべき場合、ＳＡＭコーティングを除去すること、を行うのにより多くの時間が費やされ得る。
【００７６】
[0087]充填材スティクションの効果を低減するために薄膜またはＳＡＭコーティングを堆積する代わりに、流体は、表面エネルギー調節剤をドープされ得る。表面エネルギー調節剤は、流体と混合されるか、あるいはそれと組み合わされ得、ここで、表面エネルギー調節剤は、ＭＥＭＳデバイス中の基板の一方または両方の内部表面の表面エネルギーを低減することが可能であり得る。表面エネルギー調節剤は、流体充填プロセスと同時にＭＥＭＳデバイス中の基板の一方または両方の表面の表面エネルギーを低減し得る。したがって、表面エネルギー調節剤は、流体とＭＥＭＳデバイスの内部表面との間の摩擦を低減することができる。表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含むことができる。官能基Ｒは、有機化合物内に発生する原子のグループであり得る。無極性官能基Ｒは、双極子モーメントがない原子のグループであり得る。たとえば、無極性官能基Ｒは、極性結合の対称的な配列または実質的に対称的な配列を有することができる。無極性官能基の例について、以下でより詳細に説明する。いくつかの実装形態では、流体中に表面エネルギー調節剤を組み合わせることは、薄膜またはＳＡＭコーティングを堆積することに関連するコストを回避するかまたは緩和しながら充填材スティクションの効果を低減することができる。
【００７７】
[0088]図５Ｂは、ＭＥＭＳデバイスが流体で充填された後の表面エネルギー調節剤によるスティクション低減の効果を示す例示的なＭＥＭＳデバイス中のＭＥＭＳ要素のアレイの画像を示す。流体は、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＭＳ）などの表面エネルギー調節剤をもつシリコンオイルを含むことができ、ここで、シリコンオイルとＯＴＭＳとの体積パーセント比は１００：１である。とはいえ、シリコンオイルとＯＴＭＳとの体積パーセント比は、２０：１、５０：１、１００：１、または１００：１よりも大きい体積パーセント比など、スティクション低減を達成するために任意の好適な量になり得ることを理解されよう。図５Ａ中のＭＥＭＳデバイス５００ａと同様に、ＭＥＭＳデバイス５００ｂは、ＭＥＭＳ要素５０３のアレイを含むことができる。流体が、ＯＴＭＳなどの表面エネルギー調節剤を含むとき、より少ないＭＥＭＳ要素５０３が「張りつき」得る。実際は、ＭＥＭＳ要素５０３のいずれもＭＥＭＳデバイス５００ｂ中で黒点または滅点として見えず、それによって、表面エネルギー調節剤の組合せを用いた充填材スティクションの低減の改善を示す。
【００７８】
[0089]表１〜表３に、シリコンオイルのみをもつ流体、ＯＴＭＳをもつ流体、およびフェニルエチルトリメトキシシラン（ＰＥＴＭＳ）をもつ流体と比較した充填材スティクションの効果を示す。６４０×４８０ピクセルのディスプレイ中のいくつかのピクセルが、望まれない開状態または閉状態にあり得る。流体充填プロセスの結果として望まれない開状態または閉状態にあるピクセルの数が決定され得るように、充填の前後のピクセルディスプレイの画像が撮影され得る。スティクション割合は、前後での差をとり、ピクセルディスプレイ中のピクセルの総数でそれを除算することによって計算され得る。
【００７９】
【表１】
2018527198.tif 000003
【００８０】
【表２】
2018527198.tif 000004
【００８１】
【表３】
2018527198.tif 000005
【００８２】
[0090]表１からのデータは、表面エネルギー調節剤なしのものを示し、０．７％を超えるピクセルが、流体充填プロセスの結果としてスティクションを受ける。表２からのデータは、１体積パーセントのＯＴＭＳをシリコンオイルと組み合わせることによるものを示し、約０．２％のピクセルが、流体充填プロセスの結果としてスティクションを受ける。さらに、表３からのデータは、１体積パーセントのＰＥＴＭＳをシリコンオイルと組み合わせることによるものを示し、０．１％未満のピクセルが、流体充填プロセスの結果としてスティクションを受ける。これは、表面エネルギー調節剤の包含が、充填材スティクションの効果を実質的に低減することができることを示す。
【００８３】
[0091]充填材スティクションの低減は、ＭＥＭＳデバイスの動作電圧および寿命に有害に影響を及ぼすことなしに表面エネルギー調節剤をドープされた流体を使用して行うことができる。シャッターベースの光変調器のアレイの場合、誘電率、密度、動的粘性およびスイッチ時間などのパラメータは、表４に示すように、ＯＴＭＳまたはＰＥＴＭＳの追加で実質的に変化しなかった。さらに、シリコンオイルのみ、ＯＴＭＳをもつシリコンオイル、およびＰＥＴＭＳをもつシリコンオイルをもつディスプレイパネルに対して実行されたテストは、６０℃および９０％の相対湿度で０時間、４８時間、７２時間および１３２時間の経過後に実行されたテストについて引き込み電圧および最良降伏電圧が互いに関して実質的に変化しなかったことを明らかにした。引き込み電圧は、シャッターを完全に開閉するための電圧を指すことができ、最良降伏電圧は、できるだけ多くの数のシャッターを機能させるための電圧を指すことができる。
【００８４】
【表４】
2018527198.tif 000006
【００８５】
[0092]図６Ａ〜図６Ｃは、可動ＭＥＭＳ構成要素の例示的な表面と表面エネルギー調節剤を有する流体とのその後の相互作用を示す断面概略図を示す。いかなる理論にも限定されることなく、断面概略図は、分子レベルで、表面エネルギー調節剤が可動ＭＥＭＳ構成要素の表面エネルギーをどのように変更することができるのかについて説明することができる。特に、図６Ａ〜図６Ｃは、表面エネルギー調節剤を使用することによって高い表面エネルギーを有することから低い表面エネルギーを有することにＭＥＭＳ表面を変更する化学的性質を示し、ここで、ＭＥＭＳ表面は、低い表面エネルギーの流体と相互作用する。
【００８６】
[0093]図６Ａは、表面ヒドロキシル基をもつ例示的なＭＥＭＳ表面を示す断面概略図を示す。ＭＥＭＳ表面６０１は、可動ＭＥＭＳ構成要素の表面を含むことができ、ここで、ＭＥＭＳ表面６０１は、シリコンと、窒化物と、酸化物と、金属とを含むことができる。いくつかの実装形態では、ＭＥＭＳ表面６０１は、表面ヒドロキシル基６０２を生成するために大気中の水と反応することができるダングリングボンドを含むことができる。表面ヒドロキシル基６０２は、ＭＥＭＳデバイス中の流体とインターフェースすることができ、ここで、表面ヒドロキシル基６０２は、ＭＥＭＳ表面６０１の表面エネルギーを増加させることができる。
【００８７】
[0094]表面エネルギー調節剤は、流体に組み込まれることができ、ここで、流体は、有機溶剤などの低表面エネルギー流体を含むことができる。そのような有機溶剤の一例としては、シリコンオイルがあり得る。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、有機溶剤に溶解され得る。表面エネルギー調節剤は、比較的低い濃度で流体中に含まれ得、ここで、表面エネルギー調節剤は、流体の約０．５体積パーセントと約５．０体積パーセントとの間にあり得る。いくつかの実装形態では、流体と表面エネルギー調節剤との体積パーセント比は、２０：１、５０：１、１００：１、または１００：１よりも大きいものになり得る。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含むことができ、ここで、無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択される。アルキル基は、ＣnＨ2n+1という一般式を有する。例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソヘキシル基、ｔ−ブチル基などがある。アルキル基は、直鎖アルキル基と、分岐アルキル基と、シクロアルキル（脂環式）基と、アルキル置換シクロアルキル基と、シクロアルキル置換アルキル基とを含む飽和脂肪族基の遊離基を指すことができる。アリール基は、芳香環から導出される任意の官能基または置換基である。例としては、フェニル、ベンジル、ナフチル、チエニル、インドリル、キノリル、キシリル、トリルなどがある。芳香環は、１つまたは複数の環位置において、本質的に疎液性である置換基と置換され得る。ナフテン基は、一般式ＣnＨ2nを有するシクロアルカン炭化水素を指す。例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの誘導体がある。アルキル基、アリール基およびナフテン基のための好適な置換基は、たとえば、アルキルカルボニルオキシ部分、アリールカルボニルオキシ部分、アルコキシカルボニルオキシ部分、アリールオキシカルボニルオキシ部分、アラルキル部分、あるいは芳香族部分またはヘテロ芳香族部分を含むことができる。好適な置換はまた、ペルフルオレーションが化学的に実現可能な場合、ペルフルオレーテッドアルキル基、ペルフルオレーテッドアリール基およびペルフルオレーテッドナフテン基を含むことができる。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、加水分解性シラン分子を含むことができ、ここで、加水分解性シラン分子は、アルコキシ、アシルオキシ、アミンおよび塩素からなるグループから選択される加水分解性基Ｒ’を含む。したがって、いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、シリコン原子と、官能基Ｒと、官能基Ｒ’とを含むことができる。表面エネルギー調節剤が流体と組み合わされると、表面エネルギー調節剤は、環境水中に溶解され、シラノールに加水分解され得る。表面エネルギー調節剤のシラノールへの加水分解は、以下の化学反応で示され得る。
Ｒ−（Ｓｉ−Ｒ’）3＋３Ｈ2Ｏ→Ｒ−（Ｓｉ−ＯＨ）3＋３Ｒ’−ＯＨ。
【００８８】
[0095]表面エネルギー調節剤の例としては、限定はしないが、ＰＥＴＭＳ、ＯＴＭＳ、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＳ）、ドデシルトリメトキシシラン（ＤＤＴＭＳ）、ドデシルトリエトキシシラン（ＤＤＴＥＳ）、フェネチルアルコール（ＰＥＡ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、トリクロロシクロヘキシルシランおよびジイソプロピルジメチルアミノオクチルシランがあり得る。そのような調節剤の化学構造は、長炭化水素鎖または長鎖のパーフルオロカーボンなど、無極性官能基を含むことができる。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒに結合される極性シラノールを生成するために、上記の化学反応に従って加水分解され得る。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、低温での水なしの開環反応を経験する環状分子を含むことができる。開環は、一端にシラノールをもつ無極性鎖になる。例としては、ｎ−ブチル−アザ−２，２−ジメトキシシラシクロペンタンおよびｎ−メチル−アザ−２，２，４−トリメチルシラシクロペンタンなどの環状アザシランがある。いくつかの実装形態では、調節剤は、ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランなど、分子の両端に２つ以上の加水分解性官能基Ｒ’をもつ長鎖ポリオレフィンを含むことができる。
【００８９】
[0096]図６Ｂは、流体と相互作用する調節表面をもつ例示的なＭＥＭＳ表面を示す断面概略図を示す。表面ヒドロキシル基６０２は、ＭＥＭＳ表面６０１に高表面エネルギーを与えることができる。表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒ６０４を有する極性シラノール６０３を形成するために環境水によって分解され得る加水分解性シラン分子を含むことができる。極性シラノール６０３は、弱水素結合によって表面ヒドロキシル基６０２と相互作用することができ、無極性官能基Ｒ６０４は、低表面エネルギー流体６０５とインターフェースすることができる。いくつかの実装形態では、低表面エネルギー流体６０５は、シリコンオイルなどの有機溶剤であり得る。低表面エネルギー流体６０５とＭＥＭＳ表面６０１との間の界面層が形成され得、ここで、界面層は、低表面エネルギー流体６０５とＭＥＭＳ表面６０１との間の摩擦を低減することができる。界面層は、無極性官能基Ｒ６０４を含むことができ、ここで、無極性官能基Ｒ６０４は、低表面エネルギー流体６０５との低表面エネルギーインターフェースを与える。極性シラノール６０３は、ＭＥＭＳ表面６０１に界面層を保持するための弱い力を介して表面ヒドロキシル基６０２に引きつけられ得る１つまたは複数のヒドロキシル基を有する。低表面エネルギー流体６０５とＭＥＭＳ表面６０１との間の界面層を形成するこの反応は、流体充填プロセス中に自発的に起こり得る。
【００９０】
[0097]図６Ｃは、アニールプロセスの後の調節表面をもつＭＥＭＳ表面を示す断面概略図を示す。アニールプロセスは、水を沸騰させて除去する縮合反応を誘起するために、約１００℃よりも高い温度にＭＥＭＳデバイスを加熱することができる。所定の位置に界面層を保持するための水素原子間の弱い結合ではなく、縮合反応は、シリコン原子と酸素原子との間のより強い共有結合を形成するために水分子を除去することができる。アンカリングされた界面層６０６は、縮合反応に続いてＭＥＭＳ表面６０１上に形成され得る。アンカリングされた界面層６０６は、低表面エネルギー流体６０５とインターフェースするために低表面エネルギー表面を与える。いくつかの実装形態では、アンカリングされた界面層６０６は、ＭＥＭＳの運動のための潤滑層として働くことができる。アンカリングされた界面層６０６は、ＭＥＭＳデバイスの通常動作中を含む流体充填プロセスの後にスティクションの効果を低減することができる。さらに、アニールプロセスは、通常、ＭＥＭＳデバイスを作製する過程で行われ得、それによって、ＭＥＭＳデバイスの長期安定性を増加させることができるより安定した層を与える。
【００９１】
[0098]図７は、デバイスを製造するための例示的なプロセスを示す流れ図を示す。プロセス７００は、異なる順序で、または異なるより少数のまたは追加の動作で実行され得る。
【００９２】
[0099]ブロック７１０において、第１の基板が設けられる。いくつかの実装形態では、第１の基板は、ガラスなどの実質的に透明な材料を含むことができる。本明細書で使用する実質的透明性度は、約７０％以上、約８０％以上、またはさらに約９０％以上の可視光の透過率のように定義され得る。（ガラスプレートまたはパネルと呼ばれることがある）ガラス基板は、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、フォトガラス、石英、パイレックス、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、第１の基板は、開口プレートまたはカバープレートと呼ばれることがある。デバイスがディスプレイデバイスである場合、ディスプレイのための画像は、第１の基板を通して与えられ得る。
【００９３】
[0100]ブロック７２０において、第２の基板が設けられる。いくつかの実装形態では、第２の基板は、ガラスなどの実質的に透明な材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、第２の基板は、シリコンなどの不透明または半透明材料を含むことができる。いくつかの実装形態では、第２は、バックプレートまたはＭＥＭＳ基板と呼ばれることがある。第２の基板は第１の基板の反対側に設けられ得る。
【００９４】
[0101]ブロック７３０において、複数の可動ＭＥＭＳ構成要素が第２の基板上に形成される。いくつかの実装形態では、可動ＭＥＭＳ構成要素は、ディスプレイデバイスのためのアレイに配列され得る。可動ＭＥＭＳ構成要素は、バイアスの印加時に移動することができる可動機械部を含むことができる。いくつかの実装形態では、可動ＭＥＭＳ構成要素は、シャッターを含み得、ここで、シャッターは、シャッターベースの光変調器の一部であり得る。シャッターベースの光変調器の例について、図１Ａ〜図４を参照しながら説明した。
【００９５】
[0102]可動ＭＥＭＳ構成要素が第２の基板上に形成されると、可動ＭＥＭＳ構成要素の構成物は、高表面エネルギーを有する表面を与え得る。たとえば、可動ＭＥＭＳ構成要素の表面は、シリコン、窒化物、酸化物および金属のうちの少なくとも１つを含むことができる。したがって、第２の基板上の可動ＭＥＭＳ構成要素の表面は、可動ＭＥＭＳ構成要素に面する第１の基板の表面よりも高い表面エネルギーを有し得る。
【００９６】
[0103]ブロック７４０において、第１の基板は、第２の基板に結合される。いくつかの実装形態では、シーリング材は、デバイスの周辺部を囲んで与えられ得る。いくつかの実装形態では、シーリング材は、第１の基板と第２の基板との一方または両方上に設けられ得る。シーリング材は、限定はしないが、エポキシ接着剤、フリットまたははんだを含むことができる。シーリング材は、第１の基板と第２の基板との両方に接触することができ、ここで、第１の基板と第２の基板とは、接触の前に整列され得る。シーリング材は、デバイスのための気密シール、半気密シールまたは非気密シールを形成するように構成され得る。いくつかの実装形態では、エポキシ接着剤が投入されると、エポキシ接着剤は、熱または紫外線（ＵＶ）硬化の後に第１の基板を第２の基板に接合することができる。ギャップは、２つの基板の間に存在することができ、ここで、ギャップは、２つの基板の間のシーリング材によって維持され得る。
【００９７】
[0104]ブロック７５０において、デバイスは、第１の基板と第２の基板との間の流体で充填される。流体は、可動ＭＥＭＳ構成要素を取り囲み、流体充填によって誘発されるスティクションを低減するために表面エネルギー調節剤を含む。いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、無極性官能基Ｒを含む。いくつかの実装形態では、デバイスは、流体が２つの基板の間のギャップを充填するように流体中に沈められ得る。空気または他のガスは、流体中への浸漬より前に２つの基板の間のギャップから除去され得る。デバイスは、流体がシーリング材内に封入されるようにシーリング材によって封入され得る。いくつかの実装形態では、デバイスが流体で充填された後、充填穴がシーリング材で塞がれ得る。
【００９８】
[0105]いくつかの実装形態では、表面エネルギー調節剤は、流体の約０．５容量パーセントと約５．０容量パーセントとの間にある。たとえば、流体と表面エネルギー調節剤との体積パーセント比は、２０：１、５０：１、１００：１、または１００：１よりも大きいものになり得る。流体中の表面エネルギー調節剤は、デバイスを流体で充填する動作中の可動ＭＥＭＳ構成要素と第１の基板または第２の基板との間のスティクションを防止することができる。無極性官能基Ｒは、アルキルと、アリールと、ナフテンとからなるグループから選択され得る。いくつかの実装形態では、本方法は、約１００℃よりも高い温度にデバイスをアニールすることをさらに含むことができる。アニールプロセスは、デバイスの動作中のスティクションを低減する可動ＭＥＭＳ構成要素の表面の安定界面層を与えることができる。
【００９９】
[0106]図８Ａおよび図８Ｂは、複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイス４０のシステムブロック図を示す。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話、またはモバイル電話であり得る。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。
【０１００】
[0107]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、および真空成型を含む様々な製造プロセスのいずれかから形成され得る。加えて、ハウジング４１は、それだけには限らないが、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、様々な材料のいずれかから作られ得る。ハウジング４１は、異なる色の、あるいは異なるロゴ、写真、またはシンボルを含む、他の取外し可能部分と交換され得る、取外し可能部分（図示せず）を含むことができる。
【０１０１】
[0108]ディスプレイ３０は、本明細書で説明されるような双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む、様々なディスプレイのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、エレクトロルミネセント（ＥＬ）ディスプレイ、ＯＬＥＤ、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）ディスプレイ、ＬＣＤ、もしくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、または、陰極線管（ＣＲＴ）もしくは他のチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含むことが可能であり得る。加えて、ディスプレイ３０は、本明細書で説明されるような機械的な光変調器ベースのディスプレイを含むことができる。
【０１０２】
[0109]ディスプレイデバイス４０の構成要素が、図８Ｂに概略的に示される。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、少なくとも部分的にそこに封入されたさらなる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、信号を調整するように構成され得る（信号をフィルタ処理または他の方法で操作するような）。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９に接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合され得、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８Ａに特に示されない要素を含むディスプレイデバイス４０の中の１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能することが可能であり得、プロセッサ２１と通信することが可能であり得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計において、実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。
【０１０３】
[0110]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緩和するためのいくつかの処理機能を有してよい。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規格のいずれか、またはＩＥＥＥ８０２．１１規格のいずれかに従って、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もしくは５Ｇ、またはそれらのさらなる実装の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（登録商標） 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（登録商標）：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、それらがプロセッサ２１によって受信され、さらに操作され得るように、アンテナ４３から受信される信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、それらがディスプレイデバイス４０からアンテナ４３を介して送信され得るように、プロセッサ２１から受信される信号を処理することができる。
【０１０４】
[0111]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てよい。加えて、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１へ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てよい。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へ、または記憶のためにフレームバッファ２８へ送ることができる。生データは、通常、画像内の各ロケーションにおいて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、カラー、サチュレーションおよびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１０５】
[0112]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へ信号を送信するために、またマイクロフォン４６から信号を受信するために、増幅器とフィルタとを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別の構成要素であってよく、またはプロセッサ２１内もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【０１０６】
[0113]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、直接プロセッサ２１から、またはフレームバッファ２８からのいずれかで取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために生画像データを適切に再フォーマッティングすることができる。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ティングして、ディスプレイアレイ３０にわたるスキャンに適した時間順序を有するようにすることができる。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマッティングされた情報をアレイドライバ２２へ送る。ドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関連するが、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、プロセッサ２１の中にハードウェアとして組み込まれてよく、プロセッサ２１の中にソフトウェアとして組み込まれてよく、またはアレイドライバ２２とともにハードウェアの中に完全に統合されてもよい。
【０１０７】
[0114]アレイドライバ２２は、フォーマッティングされた情報をドライバコントローラ２９から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ティングすることができ、波形の並列セットは、表示要素のディスプレイのｘ−ｙマトリクスから来る、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。いくつかの実装形態では、アレイドライバ２２およびディスプレイアレイ３０は、ディスプレイモジュールの一部である。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、ディスプレイモジュールの一部である。
【０１０８】
[0115]いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明されるディスプレイのタイプのいずれかにとって適切である。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（機械的な光変調器表示要素コントローラなどの）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（機械的な光変調器表示要素コントローラなどの）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（機械的な光変調器表示要素のアレイを含むディスプレイなどの）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と統合され得る。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、時計、小エリアディスプレイにおいて有用であり得る。
【０１０９】
[0116]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キーボードもしく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と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧膜もしく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、マイクロフォン４６を通じた音声コマンドは、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。さらに、いくつかの実装形態では、音声コマンドは、ディスプレイパラメータと設定とを制御するために使用され得る。
【０１１０】
[0117]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、壁コンセントまたは光起電性デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。あるいは、充電式バッテリーは、ワイヤレスに充電可能であり得る。電源５０はまた、再生可能なエネルギーソース、キャパシタ、またはプラスチックの太陽電池もしくは太陽電池ペイント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信するように構成され得る。
【０１１１】
[0118]いくつかの実装形態では、制御プログラマビリティは、電子ディスプレイシステムの中のいくつかの場所に位置し得るドライバコントローラ２９の中に存在する。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティは、アレイドライバ２２の中に存在する。上記で説明された最適化は、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で、また様々な構成で実施され得る。
【０１１２】
[0119]本明細書で使用される品目のリスト「のうちの少なくとも１つ」という文句は、個々のメンバも含めて、それらの品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と、ｂと、ｃと、ａ−ｂと、ａ−ｃと、ｂ−ｃと、ａ−ｂ−ｃとを包含することが意図されている。
【０１１３】
[0120]本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１１４】
[0121]本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連付けられた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など、コンピューティングデバイスの組合せとして実装され得る。いくつかの実施態様では、特定のプロセスおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１１５】
[0122]１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１１６】
[0123]本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。
【０１１７】
[0124]加えて、「上側」および「下側」、「前」および「後ろ」、「上記」および「下記」ならびに「上」および「下」という用語は、時々図の説明を簡単にするために使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対的位置を示し、実装されたときに任意のデバイスの適切な配向を反映しない場合があることを、当業者なら容易に諒解されよう。
【０１１８】
[0125]別個の実装形態の文脈で本明細書で説明された特定の特徴はまた、単一の実装形態において組合せで実装され得る。逆に、単一の実装形態という文脈で記載される様々な特徴も、複数の実装形態で、別個に、または任意の適当な部分的組合せで、実装され得る。さらに、特徴が特定の組合せで作用するものとして上記に記載され、最初にそのように請求されることもあるが、請求される組合せの１つまたは複数の特徴は、場合によっては、その組合せから切り離されることもあり、請求される組合せは、部分的組合せ、または部分的組合せの変形を対象とすることもある。
【０１１９】
[0126]同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。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。しかしながら、示されていない他の動作も、概略的に図示されたそれらの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、図示の動作のいずれかの前または後に、それと同時に、またはそれらの間に、実行され得る。特定の状況では、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、上で説明した実装態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明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。加えて、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に含まれる。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実施され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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