(57)【要約】  本開示は、画像を表示するためのシステム、方法、および装置を提供する。ディスプレイ装置は、透明基板上に形成される表示要素を含む。高設開口層（ＥＡＬ）は、表示要素の上に製作される。対向する基板は、表示要素およびＥＡＬが２つの基板の間に配置される状態で、透明基板に結合される。対向する基板がＥＡＬと接触し、ＥＡＬまたは表示要素に潜在的に損傷を与えるのを防止するために、スペーサは、表示要素およびＥＡＬを形成するために使用される同じ材料から構築される。スペーサは、ＥＡＬの上側表面を超えて、透明基板よりも上に、ある距離延び、ＥＡＬのための金型を作製する際に使用されるポリマー材の層を封入する。
2017519234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の基板と、
前記第１の基板上の電気機械システム（ＥＭＳ）光変調器と、前記光変調器が構造材料の第１の層を含む、
前記第１の基板上のスペーサと、前記スペーサが、構造材料の前記第１の層と構造材料の第２の層との間に封入されたポリマー材の少なくとも２つの別々に堆積された層を含み、前記スペーサが、構造材料の前記第１の層の最も高い部分の高さを超える前記基板よりも上の高さを有する、
を備える装置。
【請求項２】
構造材料の前記第２の層が、前記光変調器の上に高設開口層（ＥＡＬ）を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の基板に関して前記光変調器の反対側に配置される第２の基板をさらに備え、前記スペーサが、前記第２の基板が前記光変調器に変形するのを防止するのに十分高い、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スペーサが、前記光変調器の一部を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スペーサが、前記第１の基板の上に前記光変調器を支持する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記光変調器が、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）シャッターベースの光変調器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
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と、前記プロセッサが画像データを処理することができる、
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に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送ることができるドライバ回路をさらに備え、ここにおいて、
前記プロセッサはさらに、前記画像データの少なくとも一部分を前記ドライバ回路に送ることができる、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記画像データを前記プロセッサに送ることができる画像ソースモジュールをさらに備え、ここにおいて、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７に記載の装置。
【請求項１０】
入力データを受信することができ、前記入力データを前記プロセッサに通信するための入力デバイスをさらに備える、
請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
ディスプレイ装置であって、
第１の基板と、
前記第１の基板上の電気機械システム（ＥＭＳ）光変調器と、
光変調器の上に延びる前記第１の基板上の高設開口層（ＥＡＬ）と、
前記第１の基板から前記高設開口層よりも上の高さに上方に延びるスペーサと、ここにおいて、前記スペーサが、構造材料の下位層と構造材料の上位層との間にポリマー材を封入する、
を備えるディスプレイ装置。
【請求項１２】
構造材料の前記上位層も、前記ＥＡＬの一部を形成する、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
構造の前記下位層から形成された前記スペーサの前記部分が、前記第１の基板の上に前記ＥＡＬを物理的に支持する、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記ポリマー材が、少なくとも２層のポリマー材を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記ＥＡＬが、第１の基板から離れて、前記高設開口層の大部分よりも上であり、しかし、前記スペーサの高さよりも低い高さまで延びるコルゲーションを含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
ディスプレイ装置であって、
第１の基板と、
前記第１の基板上の光を変調するための手段と、
光を変調するための前記手段の上に支持される高設開口層（ＥＡＬ）と、
第２の基板が前記高設開口層と接触するのを防止するためのスペーシング手段と、ここにおいて、前記スペーシング手段が、前記光変調手段および前記高設開口層と同じ材料から形成される、
を備えるディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記スペーシング手段が、機械的圧力に対する前記スペーシング手段の弾性を増加させるための手段を封入する、請求項１６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記スペーシング手段が、前記基板の上に前記光変調器の一部を支持する、請求項１６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記スペーシング手段が、表示要素の上に前記ＥＡＬを支持する、請求項１６に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２０１４年４月１８日に出願された、「ＥＮＣＡＰＳＵＬＡＴＥＤ  ＳＰＡＣＥＲＳ  ＦＯＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する、米国出願第１４／２５６，５２８号の優先権を主張する。
【０００２】
[0002]本開示は、電気機械システム（ＥＭＳ）の分野に関し、特に、ディスプレイ装置において使用するための一体型高設開口層（integrated elevated aperture layer）に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスは、アクチュエータ、（ミラー、シャッター、および／または光学フィルム層などの）光学的構成要素、および電子装置などの、電気的要素と機械的要素とを有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスは、限定はしないが、マイクロスケールとナノスケールとを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（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）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。電気機械要素は、電気デバイスと電気機械デバイスとを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィ、および／または、堆積材料層の一部をエッチング除去するか、もしくは層を追加する、他のマイクロマシニングプロセスを使用して作成され得る。
【０００４】
[0004]遮光層を貫通して画定される開口を通る光路の内外に遮光構成要素を選択的に移動させることによって光を変調するディスプレイ要素を含む、ＥＭＳベースのディスプレイ装置が提案されている。そうすることにより、画像を形成するために、バックライトからの光を選択的に通過させるか、または周囲光もしくはフロントライトからの光を反射する。
【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だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【０００６】
[0006]本開示で説明する主題の１つの革新的態様は、第１の基板と、第１の基板上の電気機械システム（ＥＭＳ）光変調器とを含む装置に実装され得る。光変調器は、構造材料の第１の層を含む。この装置は、第１の基板上のスペーサも含み、スペーサは、構造材料の第１の層と構造材料の第２の層との間に封入されるポリマー材の少なくとも２つの別々に堆積された層を含む。スペーサは、構造材料の第１の層の最も高い部分の高さを超える基板よりも上の高さを有することができる。
【０００７】
[0007]いくつかの実装形態では、構造材料の第２の層は、光変調器の上に高設開口層（ＥＡＬ）を形成する。いくつかの実装形態では、装置は、第１の基板に関して光変調器の反対側に配置される第２の基板を含み、スペーサは、第２の基板が光変調器に変形するのを防止するのに十分高い。
【０００８】
[0008]いくつかの実装形態では、スペーサは、光変調器の一部を形成する。そのようないくつかの実装形態では、スペーサは、第１の基板の上に光変調器を支持する。いくつかの実装形態では、光変調器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）シャッターベースの光変調器を含む。
【０００９】
[0009]いくつかの実装形態では、装置は、ディスプレイと、ディスプレイと通信することができるプロセッサと、ここにおいて、プロセッサは、画像データを処理することができ、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含む。いくつかのそのような実装形態では、ディスプレイは、ディスプレイに少なくとも１つの信号を送ることができるドライバ回路と、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送ることができるコントローラとをさらに含む。いくつかの実装形態では、装置は、画像データを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含み、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。いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイスは、入力データを受信することができ、プロセッサに入力データを通信するための入力デバイスをさらに含む。
【００１０】
[0010]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ装置において実装され得、ディスプレイ装置は、第１の基板と、第１の基板上のＥＭＳ光変調器と、光変調器の上に延びる第１の基板上のＥＡＬと、第１の基板から高設開口層よりも上の高さに上方に延びるスペーサとを含む。スペーサは、構造材料の下位層と構造材料の上位層との間にポリマー材を封入する。いくつかの実装形態では、ポリマー材は、少なくとも２層のポリマー材を含む。
【００１１】
[0011]いくつかの実装形態では、構造材料の上位層も、ＥＡＬの一部を形成する。いくつかの実装形態では、構造の下位層から形成されたスペーサの部分は、第１の基板の上にＥＡＬを物理的に支持する。いくつかの実装形態では、ＥＡＬは、第１の基板から離れて、ＥＡＬの大部分よりも上であり、しかし、スペーサの高さよりも低い高さまで延びるコルゲーションを含む。
【００１２】
[0012]本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ装置において実装され得、ディスプレイ装置は、第１の基板と、第１の基板上に形成される光を変調するための手段と、光を変調するための手段の上に支持されるＥＡＬと、第２の基板が高設開口層と接触するのを防止するためのスペーシング手段とを含む。スペーシング手段は、光変調手段およびＥＡＬと同じ材料から形成される。
【００１３】
[0013]いくつかの実装形態では、スペーシング手段は、機械的圧力に対するスペーシング手段の弾性を増加させるための手段を封入する。いくつかの実装形態では、スペーシング手段は、基板の上に光変調器の一部を支持する。いくつかの実装形態では、スペーシング手段は、光変調器の上にＥＡＬを支持する。
【００１４】
[0014]本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に示されている。本概要で提供する例は主に、ＭＥＭＳ方式ディスプレイに関して説明されるが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなどの他のタイプのディスプレイ、ならびに、ＭＥＭＳマイクロフォン、センサー、および光スイッチなどの他の非ディスプレイＭＥＭＳデバイスに適用され得る。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ろう。以下の図の相対的な寸法は、一定の縮尺で描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】[0015]例示的な直視型ＭＥＭＳベースのディスプレイ装置の概略図。
【図１Ｂ】[0016]例示的なホストデバイスのブロック図。
【図２Ａ】[0017]例示的なシャッターベースの光変調器の図。
【図２Ｂ】例示的なシャッターベースの光変調器の図。
【図３Ａ】[0018]２つの例示的な制御マトリックスの部分を示す図。
【図３Ｂ】２つの例示的な制御マトリックスの部分を示す図。
【図４】[0019]可撓性導電スペーサを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図５Ａ】[0020]一体型高設開口層（ＥＡＬ）を組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図５Ｂ】[0021]図５Ａに示されるＥＡＬの例示的な部分の平面図。
【図６Ａ】[0022]一体型ＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図６Ｂ】[0023]図６Ａに示されるＥＡＬの例示的な部分の平面図。
【図７】[0024]ＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図８】[0025]例示的なＭＥＭＳダウン（MEMS-down）ディスプレイ装置の一部分の断面図。
【図９】[0026]ディスプレイ装置を製造するための例示的なプロセスの流れ図。
【図１０Ａ】[0027]図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｂ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｃ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｄ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｅ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｆ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｇ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｈ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１０Ｉ】図９に示される製造プロセスによる例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１１Ａ】[0028]封入されたＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図１１Ｂ】[0029]図１１Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１１Ｃ】図１１Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１１Ｄ】図１１Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１２Ａ】[0030]リブ付きＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図１２Ｂ】[0031]図１２Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１２Ｄ】図１２Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１２Ｅ】図１２Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１２Ｆ】[0032]例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図１３Ａ】[0033]拡張された封入されたスペーサ（extended encapsulated spacer）によって支持されるＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図１３Ｂ】[0034]図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｄ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｅ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｆ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｇ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｈ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｉ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｊ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１３Ｋ】図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図。
【図１４Ａ】[0035]拡張された封入されたスペーサを含む別の例示的なディスプレイ装置の断面図。
【図１４Ｂ】[0036]図１４Ａに示される例示的なディスプレイ装置の製造の２つの段階を示す図。
【図１４Ｃ】図１４Ａに示される例示的なディスプレイ装置の製造の２つの段階を示す図。
【図１５】[0037]ディスプレイ装置を製作する例示的なプロセスの流れ図。
【図１６Ａ】[0038]複数の表示要素を含む例示的なディスプレイデバイスを示すシステムブロック図。
【図１６Ｂ】複数の表示要素を含む例示的な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】
【００１６】
[0039]様々な図面における同様の参照番号および記号は、同様の要素を示す。
【００１７】
[0040]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形態を対象としたものである。しかしながら、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、当業者なら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、グラフィック、または絵であろうと、画像を表示することができ得る、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。より具体的には、記載される実装形態は、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、ハンドヘルドコンピュータ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、（ＭＰ３プレーヤなどの）デジタルメディアプレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、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、（走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなどを含む）自動車用ディスプレイ、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、（車両内の後部ビューカメラのディスプレイなどの）カメラビューディスプレイ、電子写真、電子広告板または電子掲示板、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カセットプレーヤ、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、（宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなどの）美的構造物、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るか、またはそれらに関連付けられる場合があると考えられる。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、動き検知デバイス、磁力計、コンシューマエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマ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の、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、単に図に描写される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。
【００１８】
[0041]ディスプレイ装置は、透明基板上に形成される表示要素を含むことができる。高設開口層（ＥＡＬ）は、ディスプレイのコントラスト比を改善するのを助けるために、表示要素の上に製作され得る。対向する基板は、表示要素およびＥＡＬが２つの基板の間に配置される状態で、透明基板に結合される。対向する基板がＥＡＬと接触し、ＥＡＬまたは表示要素に潜在的に損傷を与えるのを防止するために、スペーサは、対向する基板をＥＡＬの上面から少なくとも最小の距離離しておくように表示要素およびＥＡＬを形成するために使用される同じ材料から構築され得る。そのために、スペーサは、ＥＡＬの上側表面を超えて、透明基板よりも上に、ある距離延びることができる。機械的な力に対する弾性を増加させるために、ＥＡＬのための金型を作製する際に使用されるポリマー材の層を封入するために、スペーサが製作され得る。いくつかの実装形態では、スペーサの下側部分は、表示要素の部分として働くことができる。いくつかの実装形態では、スペーサは、表示要素とは別個である。
【００１９】
[0042]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。ＥＡＬと同じ基板に結合し、ＥＡＬよりも上に延びるスペーサを含むディスプレイ装置は、対向する基板上に対向するスペーサなしにディスプレイが製作されることを可能にする。したがって、対向する基板間のアライメント許容量が実質的に低減される。ディスプレイ装置を製造する際の製作段階の数も低減され得る。
【００２０】
[0043]ＥＡＬおよび表示要素と同じ構造材料を使用してスペーサを製造することによって、スペーサは、さらに少ない製造ステップを使用して製作することができる。そのようなスペーサで封入されるポリマー材は、スペーサの機械的強度を実質的に増加させることができる。
【００２１】
[0044]いくつかの実装形態では、スペーサは、表示要素と一体化することができる。たとえば、スペーサの下部は、表示要素の浮遊した要素のためのアンカーとして働くことができる。そのような実装形態は、追加の表示要素のための追加の基板実装面積を残しておき、それによって、よりディスプレイのインチ当たりの画素（ＰＰＩ）密度を可能にする。
【００２２】
[0045]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形態を対象としたものである。しかしながら、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、当業者なら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、グラフィック、または絵であろうと、画像を表示することができ得る、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。より具体的には、記載される実装形態は、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、ハンドヘルドコンピュータ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、（ＭＰ３プレーヤなどの）デジタルメディアプレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、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、（走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなどを含む）自動車用ディスプレイ、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、（車両内の後部ビューカメラのディスプレイなどの）カメラビューディスプレイ、電子写真、電子広告板または電子掲示板、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カセットプレーヤ、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、（宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなどの）美的構造物、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るか、またはそれらに関連付けられる場合があると考えられる。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、動き検知デバイス、磁力計、コンシューマエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマ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の、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、単に図に描写される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。
【００２３】
[0046]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。
【００２４】
[0047]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を生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４における輝度レベルを提供するために、画素１０６当たり２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、ピクセルは、画像の解像度によって規定された最も小さい画素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造的構成要素に関して、画素という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに利用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。
【００２５】
[0048]ディスプレイ装置１００は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、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、光変調器および随意にバックライトまたはフロントライトを含む。
【００２６】
[0049]直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置された１つまたは複数のランプから発する光をフィルタ処理するか、または選択的に遮断する。ランプからの光は、各ピクセルが一様に照明され得るように、場合によってはライトガイドまたはバックライトに注入される。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、人口水晶、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。
【００２７】
[0050]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。
【００２８】
[0051]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ックスを含む。制御マトリックスは、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（走査線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。
【００２９】
[0052]制御マトリックスはまた、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、走査線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。
【００３０】
[0053]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。
【００３１】
[0054]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、書込み許可電圧を走査線相互接続部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。
【００３２】
[0055]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。
【００３３】
[0056]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、シリーズパラレルデータ変換器、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。
【００３４】
[0057]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を随意に含む。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。
【００３５】
[0058]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。
【００３６】
[0059]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。
【００３７】
[0060]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。
【００３８】
[0061]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、走査線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走査線に対して、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データが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のみに関するデータが、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つの行ごとだけに順々にアドレス指定するように実施され得る。
【００３９】
[0062]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、制御マトリックスは、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。
【００４０】
[0063]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ックスは、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。
【００４１】
[0064]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。
【００４２】
[0065]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。
【００４３】
[0066]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。
【００４４】
[0067]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、開口層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、開口層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。
【００４５】
[0068]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。開口層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の中心線が開口層の開口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。
【００４６】
[0069]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層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のみを有し得る。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。
【００４７】
[0070]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、開口層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、開口層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。
【００４８】
[0071]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。
【００４９】
[0072]図３Ａおよび図３Ｂは、２つの例示的な制御マトリックス８００および８６０の部分を示す。上述したように、制御マトリックスは、ディスプレイの表示要素をアドレス指定し、作動させるために使用される相互接続部および回路の集合である。いくつかの実装形態では、制御マトリックス８００は、図１Ｂに示されるディスプレイ装置１２８において使用するために実装され得、たとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの薄膜構成要素および他の薄膜構成要素を使用して形成される。
【００５０】
[0073]制御マトリックス８００は、画素８０２のアレイ、画素８０２の行ごとの走査線相互接続部８０６、画素８０２の列ごとのデータ相互接続部８０８、および各々同時に信号を画素の複数の行および複数の列に運ぶいくつかの共通相互接続部を制御する。共通相互接続部は、作動電圧相互接続部８１０と、グローバル更新相互接続部８１２と、共通ドライブ相互接続部８１４と、シャッター共通相互接続部８１６とを含む。
【００５１】
[0074]制御マトリックスにおける各画素は、光変調器８０４と、データ記憶回路８２０と、作動回路８２５とを含む。光変調器８０４は、少なくとも閉塞状態と非閉塞状態との間で、たとえばシャッター８０７など、光を遮る構成要素を移動させるための第１のアクチュエータ８０５ａと第２のアクチュエータ８０５ｂ（全体として、「アクチュエータ８０５」）とを含む。いくつかの実装形態では、閉塞状態は、バックライトからディスプレイの前面の方に行き、それを通過して閲覧者の方に行く光の経路をシャッター８０７が遮る光吸収暗状態に対応する。非閉塞状態は、シャッター８０７が光の経路の外にあり、バックライトによって発せられた光がディスプレイの前面を通過して出力できるようにする、透過または光状態に対応し得る。いくつかの他の実装形態では、閉塞状態は、反射状態であり、非閉塞状態は、光吸収状態である。
【００５２】
[0075]また、データ記憶回路８２０は、書込み可能トランジスタ８３０と、データ記憶キャパシタ８３５とを含む。データ記憶回路８２０は、走査線相互接続部８０６およびデータ相互接続部８０８によって制御される。より詳細には、走査線相互接続部８０６は、それぞれの画素作動回路８２５の書込み可能トランジスタ８３０のゲートに電圧を供給することによって、選択的に、ある行の画素８０２にデータをロードすることを可能にする。データ相互接続部８０８は、走査線相互接続部８０６が作動中である行におけるその対応する列の画素８０２にロードされるべきデータに対応するデータ電圧を供給する。そのために、データ相互接続部８０８は、書込み可能トランジスタ８３０のソースを結合する。書込み可能トランジスタ８３０のドレインは、データ記憶キャパシタ８３５に結合する。走査線相互接続部８０６が作動中である場合、データ相互接続部８０８に印加されるデータ電圧は、書込み可能トランジスタ８３０を通過し、データ記憶キャパシタ８３５に記憶される。
【００５３】
[0076]画素作動回路８２５は、更新トランジスタ８４０と充電トランジスタ８４５とを含む。更新トランジスタ８４０のゲートは、データ記憶キャパシタ８３５と、書込み可能トランジスタ８３０のドレインとに結合される。更新トランジスタ８４０のドレインは、グローバル更新相互接続部８１２に結合される。更新トランジスタ８４０のソースは、充電トランジスタ８４５のドレインと第１のアクティブノード８５２とに結合され、これは、第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａに結合される。充電トランジスタ８４５のゲートおよびソースは、作動電圧相互接続部８１０に接続される。
【００５４】
[0077]第２のアクチュエータ８０５ｂの駆動電極８０９ｂは、第２のアクティブノード８５４において共通ドライブ相互接続部８１４に結合される。また、シャッター８０７は、シャッター共通相互接続部８１６に結合され、これは、いくつかの実装形態において、接地に維持される。シャッター共通相互接続部８１６は、画素８０２のアレイにおけるシャッターの各々に結合されるように構成される。このようにして、シャッターのすべてが同じ電圧電位に維持される。
【００５５】
[0078]制御マトリックス８００は、３つの一般的な段階で動作することができる。最初に、データローディング段階において、一度に１行、画素ごとにディスプレイにおける画素のデータ電圧がロードされる。次に、プリチャージ段階で、共通ドライブ相互接続部８１４が接地され、作動電圧相互接続部８１０が高くなる。そうすることは、画素の第２のアクチュエータ８０５ｂの駆動電極８０９ｂにおける電圧を下げ、画素８０２の第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａに高電圧を印加する。これによって、シャッター８０７のすべては、それらがすでにその位置にない場合、第１のアクチュエータ８０５の方に移動する。次に、グローバル更新段階において、画素８０２は（必要に応じて）、データローディング段階において画素８０２にロードされたデータ電圧によって示される状態に移動される。
【００５６】
[0079]データローディング段階は、走査線相互接続部８０６を介して画素８０２のアレイの第１の行に書込み可能電圧Ｖweを印加することを続行する。上述したように、ある行に対応する走査線相互接続部８０６への書込み可能電圧Ｖweの印加は、その行におけるすべての画素８０２の書込み可能トランジスタ８３０をオンにする。次いで、データ電圧が各データ相互接続部８０８に印加される。たとえば約３Ｖと約７Ｖの間など、データ電圧は高くなる、または、たとえば、接地もしくはほぼ接地など、低くなり得る。各データ相互接続部８０８におけるデータ電圧は、書込み可能にされた行におけるそのそれぞれの画素のデータ記憶キャパシタ８３５に記憶される。
【００５７】
[0080]その行におけるすべての画素８０２がひとたびアドレス指定されると、制御マトリックス８００は、走査線相互接続部８０６から書込み可能電圧Ｖweを取り除く。いくつかの実装形態では、制御マトリックス８００は、走査線相互接続部８０６を接地する。次いで、制御マトリックス８００におけるアレイの後続の行のために、データローディング段階が繰り返される。データローディングシーケンスの終わりに、画素８０２の選択されたグループにおけるデータ記憶キャパシタ８３５の各々は、次の画像状態のセッティングに適したデータ電圧を記憶する。
【００５８】
[0081]次いで、制御マトリックス８００は、プリチャージ段階に移る。プリチャージ段階において、各画素８０２で、第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａは作動電圧にチャージされ、第２のアクチュエータ８０５ｂの駆動電極８０９ｂは接地される。画素８０２におけるシャッター８０７が前の画像のために第１のアクチュエータ８０５ａの方にすでに移動していない場合、このプロセスは、シャッター８０７にそうさせる。作動電圧を作動電圧相互接続部８１０に供給し、グローバル更新相互接続部８１２において高電圧を供給することによって、プリチャージ段階が開始する。作動電圧は、いくつかの実装形態では、約２０Ｖと約５０Ｖとの間とすることができる。グローバル更新相互接続部８１２に印加される高電圧は、約３Ｖと約７Ｖとの間とすることができる。そうすることによって、作動電圧相互接続部８１０からの作動電圧は、充電トランジスタ８４５を通過することができ、第１のアクティブノード８５２および第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａを作動電圧に上げる。その結果、シャッター８０７は、第１のアクチュエータ８０５ａに引きつけられたままである、または、第２のアクチュエータ８０５ｂから第１のアクチュエータの方に移動する。
【００５９】
[0082]次いで、制御マトリックス８００は、共通ドライブ相互接続部８１４を起動させる。これによって、第２のアクティブノード８５４および第２のアクチュエータ８０５ｂの駆動電極８０９ｂが作動電圧になる。次いで、作動電圧相互接続部８１０は、たとえば接地など、低電圧まで下げられる。この段階で、作動電圧は、両方のアクチュエータ８０５の駆動電極８０９ａおよび８０９ｂに記憶される。しかしながら、シャッター８０７は、第１のアクチュエータ８０５ａの方にすでに移動されているので、第１のアクチュエータの駆動電極８０９ａの電圧が下げられるまで、その位置のままである。次いで、制御マトリックス８００は、進む前に、シャッター８０７のすべてが第１のアクチュエータ８０５ａに隣接する位置に確実に達するように十分な時間待つ。
【００６０】
[0083]次に、制御マトリックス８００は、更新段階に移る。この段階で、グローバル更新相互接続部８１２は、低電圧になる。グローバル更新相互接続部８１２を下げることは、更新トランジスタ８４０が、データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータ電圧に応答することを可能にする。データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータ電圧の電圧に応じて、更新トランジスタ８４０は、オンに切り替わるか、または切り替えられたオフのままである。データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータ電圧が高い場合、更新トランジスタ８４０は、オンに切り替わり、結果として、接地まで急落するために、第１のアクティブノード８５２における電圧、および第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａの電圧になる。第２のアクチュエータ８０５ｂの駆動電極８０９ｂにおける電圧は高いままであるので、シャッター８０７は、第２のアクチュエータ８０５ｂの方に移動する。逆に、データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータ電圧が低い場合、更新トランジスタ８４０は切り替えられたオフのままである。その結果、第１のアクティブノード８５２、および第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａにおける電圧は、作動電圧レベルのままであり、シャッターを所定の位置に保つ。すべてのシャッター８０７がそれらの意図された位置に確実に移動したことを確実にするために十分な時間が過ぎた後、ディスプレイは、画素８０２のアレイにロードされたシャッター状態から生じる画像を表示するために、そのバックライトを照らすことができる。
【００６１】
[0084]上述したプロセスにおいて、制御マトリックス８００が表示する画素状態の組ごとに、制御マトリックス８００は、シャッター８０７が適切な位置に終わることを確実にするために、シャッター８０７が状態間を移動するために必要な時間の少なくとも２倍かかる。すなわち、すべてのシャッター８０７は、最初に第１のアクチュエータ８０５ａの方に近づき、あるシャッター移動時間を要し、その後、次いで、選択的に第２のアクチュエータ８０５ｂの方に移動することができ、第２のシャッター移動時間を要する。グローバル更新段階があまりに急に始まる場合、シャッター８０７は、第１のアクチュエータ８０５ａに達するのに十分な時間がない可能性がある。その結果、シャッターは、グローバル更新段階の間、誤った状態の方に移動する可能性がある。
【００６２】
[0085]シャッターが共通電圧に維持され、対向するアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの駆動電極８０９ａおよび８０９ｂに印加される電圧を変えることによって駆動される、図３Ａに示される制御マトリックス８００など、シャッターベースのディスプレイ回路とは対照的に、シャッター自体がアクティブノードに結合されるディスプレイ回路が実装され得る。制御マトリックス８００に関して説明したように、そのような回路によって制御されるシャッターは、最初にすべて共通位置に移動される必要なく、それらのそれぞれの所望の状態に直接駆動され得る。その結果、そのような回路は、アドレス指定し、作動するのに必要な時間がより少なく、シャッターがそれらの所望の状態に正しく入らないリスクを低下させる。
【００６３】
[0086]図３Ｂは、制御マトリックス８６０の一部を示す。制御マトリックス８６０は、作動電圧を、駆動電極８０９の代わりに、各アクチュエータ８０５の負荷電極８１１に選択的に印加することができる。負荷電極８１１は、シャッター８０７に直接結合される。これは、シャッター８０７が定電圧に保たれた図３Ａに表される制御マトリックス８００とは対照的である。
【００６４】
[0087]図３Ａに示される制御マトリックス８００と同様に、制御マトリックス８６０は、図１Ｂに示されるディスプレイ装置１２８において使用するために実装され得る。いくつかの実装形態では、制御マトリックス８６０は、後述する、図４、図５Ａ、図６Ａ、図７、図８、図１１Ａ、図１２Ａ、図１２Ｆ、図１３Ａ、および図１４Ａに示されるディスプレイ装置において使用するためにも実装され得る。制御マトリックス８６０の構造について、すぐ下で説明する。
【００６５】
[0088]制御マトリックス８００のように、制御マトリックス８６０は、画素８６２のアレイを制御する。各画素８６２は、光変調器８０４を含む。各光変調器は、シャッター８０７を含む。シャッター８０７は、第１のアクチュエータ８０５ａに隣接した位置と第２のアクチュエータ８０５ｂに隣接した位置との間でアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂによって駆動される。各アクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂは、負荷電極８１１と駆動電極８０９とを含む。一般に、本明細書で使用されるとき、静電アクチュエータの負荷電極８１１は、アクチュエータによって移動される負荷に結合されるアクチュエータの電極に対応する。したがって、アクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂに関して、負荷電極８１１は、シャッター８０７に結合するアクチュエータの電極を指す。駆動電極８０９は、アクチュエータを形成するために、負荷電極８１１と対をなし、それに対向する電極を指す。
【００６６】
[0089]制御マトリックス８６０は、制御マトリックス８００のものに似たデータローディング回路８２０を含む。しかしながら、制御マトリックス８６０は、制御マトリックス８００とは異なる共通相互接続部と、かなり異なる作動回路８６１とを含む。
【００６７】
[0090]制御マトリックス８６０は、図３Ａの制御マトリックス８００に含まれていない３つの共通相互接続部を含む。具体的には、制御マトリックス８６０は、第１のアクチュエータ駆動相互接続部８７２と、第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７４と、共通接地相互接続部８７８とを含む。いくつかの実装形態では、第１のアクチュエータ駆動相互接続部８７２は、高電圧に維持され、第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７４は、低電圧に維持される。いくつかの他の実装形態では、電圧は逆にされ、すなわち、第１のアクチュエータ駆動相互接続部は、低電圧に維持され、第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７４は、高電圧に維持される。制御マトリックス８６０の以下の説明は、（上記のように）第１および第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７２および８７４に定電圧が印加されていることを前提としているが、いくつかの他の実装形態では、アクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの電極上の充電の蓄積を回避するために、第１のアクチュエータ駆動相互接続部８７２および第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７４における電圧、ならびに入力データ電圧が定期的に逆にされる。
【００６８】
[0091]共通接地相互接続部８７８は、単に、データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータのための基準電圧を供給するよう働くだけである。いくつかの実装形態では、制御マトリックス８６０は、共通接地相互接続部８７８をやめ、代わりに、第１または第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７２および８７４に結合されるデータ記憶キャパシタを有することができる。アクチュエータ駆動相互接続部８７２および８７４の機能について、以下でさらに説明する。
【００６９】
[0092]制御マトリックス８００のように、制御マトリックス８６０の作動回路８６１は、更新トランジスタ８４０と、充電トランジスタ８４５とを含む。しかしながら、対照的に、充電トランジスタ８４５および更新トランジスタ８４０は、第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａの代わりに、光変調器８０４の第１のアクチュエータ８０５ａの負荷電極８１１に結合される。その結果、充電トランジスタ８４５が起動すると、作動電圧は、アクチュエータ８０５ａと８０５ｂの両方の負荷電極８１１、ならびにシャッター８０７に記憶される。したがって、更新トランジスタ８４０は、記憶キャパシタ８３５に記憶された画像データに基づいて、第１のアクチュエータ８０５ａの駆動電極８０９ａを選択的に放電する代わりに、アクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの負荷電極８１１、ならびにシャッター８０７を選択的に放電し、構成要素における電位を取り除く。
【００７０】
[0093]上述したように、第１のアクチュエータ駆動相互接続部８７２は、高電圧に維持され、第２のアクチュエータ駆動相互接続部８７４は、低電圧に維持される。したがって、作動電圧がシャッター８０７、ならびにアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの負荷電極８１１に記憶されている間に、シャッター８０７は、第２のアクチュエータ８０５ｂに移動し、その駆動電極８０９ｂが低電圧に維持される。シャッター８０７、ならびにアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの負荷電極８１１が低くなると、シャッター８０７は、第１のアクチュエータ８０５ａの方に移動し、その駆動電極８０９ａが高電圧に維持される。
【００７１】
[0094]制御マトリックス８６０、２つの一般的な段階で動作することができる。最初に、データローディング段階において、一度に１つまたは複数の行、画素８６２ごとにディスプレイにおける画素８６２のデータ電圧がロードされる。データ電圧は、図３Ａに関して上記で説明したものと同様の方法でロードされる。加えて、グローバル更新相互接続部８１２は、データローディング段階の間に、更新トランジスタ８４０がオンに切り替わるのを防止するために、高電圧電位に維持される。
【００７２】
[0095]データローディング段階が完了した後、作動電圧を作動電圧相互接続部８１０に供給することによって、シャッター作動段階が開始する。作動電圧を作動電圧相互接続部８１０に供給することによって、充電トランジスタ８４５は、オンに切り替えられ、電流が充電トランジスタ８４５を流れることができ、シャッター８０７をおよそ作動電圧に上げる。作動電圧をシャッター８０７に記憶できるようにするために十分な時間期間が過ぎた後、作動電圧相互接続部８１０が下げられる。これが行われるために必要な時間量は、シャッター８０７が状態を変えるために必要な時間よりも実質的に少ない。更新相互接続部８１２は、その後直ちに下げられる。データ記憶キャパシタ８３５に記憶されたデータ電圧に応じて、更新トランジスタ８４０は、オフのままか、オンに切り替わる。
【００７３】
[0096]データ電圧が高い場合、更新トランジスタ８４０はオンに切り替わり、シャッター８０７、ならびにアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの負荷電極８１１を放電する。その結果、シャッターは、第１のアクチュエータ８０５ａに引きつけられる。反対に、データ電圧が低い場合、更新トランジスタ８４０はオフのままである。その結果、作動電圧は、シャッター、ならびにアクチュエータ８０５ａおよび８０５ｂの負荷電極８１１にとどまる。シャッターは、その結果、第２のアクチュエータ８０５ｂに引きつけられる。
【００７４】
[0097]作動回路８６１のアーキテクチャのため、更新トランジスタ８４０がオンにされたとき、シャッター８０７がいかなる状態でも、あいまいな状態でさえ、許容される。これは、作動電圧相互接続部８１０が下げられるとすぐに、更新トランジスタ８４０の即時の切替えを可能にする。制御マトリックス８００の動作とは対照的に、制御マトリックス８６０では、シャッター８０７が任意の特定の状態に移動するのを可能にするために時間が確保される必要はない。さらに、シャッター８０７の初期状態がその最終的な状態にほとんど影響を及ぼさないので、シャッター８０７が間違った状態に入るリスクが実質的に低下する。
【００７５】
[0098]図３Ａに表される制御マトリックス８００と類似の制御マトリックスを使用するシャッターアセンブリは、基板上の充電の蓄積により、それらのそれぞれのシャッターが対向する基板の方に引かれるリスクに直面する。充電の蓄積が十分に大きい場合、得られた静電力は、対向する基板と接触するようにシャッターを引き込むことができ、ここで、それは、スティクションのために、時として永続的に付着する可能性がある。このリスクを低下させるために、さもなければ蓄積する可能性がある充電を放散するために、対向する基板の表面にわたって、実質的に連続的な導電層が堆積され得る。いくつかの実装形態では、シャッター８０７および導電層を共通の電位に保つのを助けるために、そのような導電層は、（図３Ａに示されるように）制御マトリックス８００のシャッター共通相互接続部８１６に電気的に結合され得る。
【００７６】
[0099]図３Ｂの制御マトリックス８６０と類似の制御マトリックスを使用するシャッターアセンブリは、対向する基板へのシャッタースティクションの追加のリスクを負う。しかしながら、そのようなシャッターアセンブリに対するリスクは、対向する基板に堆積されている類似の実質的に連続的な導電層を使用して軽減することはできない。制御マトリックス８６０と類似の制御マトリックスを使用する際、シャッターは、異なる時間に異なる電圧に駆動される。したがって、所与のときに、対向する基板が共通の電位に保たれた場合、シャッターの中には、ほとんど静電力に遭遇しないものもあり、一方、大きい静電力に遭遇するものもある。
【００７７】
[0100]したがって、図３Ｂに示される制御マトリックス８６０と類似の制御マトリックスを使用するディスプレイ装置を実装するために、ディスプレイ装置は、画素化された導電層を組み込むことができる。そのような導電層は、複数の電気的に絶縁された領域に分けられ、各領域は、垂直に隣接するシャッターアセンブリのシャッターに対応し、それに電気的に結合されている。図３Ｂに表される制御マトリックス８６０と類似の制御マトリックスとともに使用するのに好適な１つのディスプレイ装置アーキテクチャが図４に示される。
【００７８】
[0101]図４は、可撓性導電スペーサを組み込む例示的なディスプレイ装置９００の断面図を示す。ディスプレイ装置９００は、ＭＥＭＳアップ（MEMS-up）構成で構築される。すなわち、複数のシャッター９２０を含むシャッターベースの表示要素のアレイは、ディスプレイ装置９００の後部の方に配置される透明基板９１０上に製作され、ディスプレイ装置９００の正面を形成するカバーシート９４０の方に向く。透明基板９１０は、光吸収層９１２で被覆され、上にあるシャッター９２０に対応する後部開口９１４がそこを貫通して形成される。透明基板９１０は、バックライト９５０の前に配置される。バックライト９５０によって発せられる光は、シャッター９２０によって変調されるように開口９１４を通過する。
【００７９】
[0102]表示要素は、たとえばディスプレイ装置９００のアクチュエータを構成する駆動電極９２４および負荷電極９２６など１つまたは複数の電極を支持するように構成されるアンカー９０４を含む。
【００８０】
[0103]ディスプレイ装置９００は、導電層９２２が形成されるカバーシート９４０も含む。導電層９２２は、下にあるシャッター９２０の各々に対応する複数の電気的に絶縁された導電性領域を形成するために画素化される。カバーシート９４０上に形成された電気的に絶縁された導電性領域の各々は、下にあるシャッター９２０と垂直に隣接しており、それに電気的に結合される。カバーシート９４０は、複数の前部開口９４４が形成される光遮断層９４２をさらに含む。前部開口９４４は、カバーシート９４０の反対側の透明基板９１０上の光吸収層９１２を貫通して形成される後部開口９１４に整合される。
【００８１】
[0104]カバーシート９４０は、カバーシート９４０と透明基板９１０との間に含まれる流体が低温で、または、たとえばユーザのタッチなどの外圧に応答して収縮するとき、弛緩状態から透明基板９１０の方に変形することができるフレキシブル基板（たとえばガラス、プラスチック、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリイミドなど）とすることができる。通常のまたは高い温度で、カバーシート９４０は、弛緩状態に戻ることができる。温度変化に応答する変形は、低温でディスプレイ装置９００内での気泡形成を防止するのを助けるが、導電層９２２の電気的に絶縁された領域とそれらの対応するシャッター９２０との間の電気接続を維持することに関して問題を提起する。具体的には、カバーシート９４０の変形に適応するために、ディスプレイ装置は、同様にカバーシート９４０と垂直に変形することができる電気接続を含まなければならない。
【００８２】
[0105]したがって、カバーシート９４０は、可撓性導電スペーサ９０２ａ〜９０２ｄ（全体として、「可撓性導電スペーサ９０２」）によって、透明基板９１０の上に支持される。可撓性導電スペーサ９０２は、ポリマーから作られ、導電層で被覆され得る。可撓性導電スペーサ９０２は、透明基板９１０上に形成され、対応するシャッター９２０をカバーシート９４０上の対応する導電性領域に電気的に結合する。いくつかの実装形態では、可撓性導電スペーサ９０２は、セルギャップ、すなわち、それらの端部におけるカバーシート９４０と透明基板９１０との間の距離よりもわずかに高くなるようにサイズ設定され得る。可撓性導電スペーサ９０２は、カバーシート９４０が透明基板９１０の方に変形すると、カバーシート９４０によって圧縮され、カバーシート９４０が弛緩状態に戻ると、元の状態に戻るように、圧縮可能に構成される。このようにして、可撓性導電スペーサ９０２の各々は、カバーシートが変形し、弛緩するときでさえ、カバーシート９４０上の導電性領域と対応するシャッター９２０との間の電気接続を維持する。いくつかの実装形態では、可撓性導電スペーサ９０２を、約０．５〜約５．０マイクロメートル（ミクロン）だけセルギャップよりも高くすることができる。
【００８３】
[0106]図４は、ディスプレイ装置９００が、たとえば約０度などの低温環境で動作され得ることを示す。そのような温度で、図４に表されるように、カバーシート９４０は、透明基板９１０の方に変形することができる。変形のため、可撓性導電スペーサ９０２ｂおよび９０２ｃは、可撓性導電スペーサ９０２ａおよび９０２ｄよりも圧縮される。たとえば室温など、より高い温度条件の下で、カバーシート９４０は、弛緩状態に戻ることができる。カバーシート９４０が弛緩状態に戻るにつれて、可撓性導電スペーサ９０２も、カバーシート９４０上に形成された光遮断層９４２の対応する導電性領域との電気的接続を維持しながら、元の状態に戻る。
【００８４】
[0107]前部開口９４４とそれらの対応する後部開口９１４との間の距離は、ディスプレイ装置の表示特性に影響を及ぼし得る。特に、前部開口９４４と対応する後部開口９１４との間のより大きい距離は、ディスプレイの視野角に悪影響を与える可能性がある。前部開口と対応する後部開口との間の距離を低減することが望ましいが、前部の光遮断層９４２が形成されるカバーシート９４０の変形可能な性質のため、そうすることは困難である。具体的には、距離は、カバーシート９４０がシャッター９２０、アンカー９０４、または駆動もしくは負荷電極９２４および９２６と接触することなく変形することができるように、十分大きく設定される。これは、ディスプレイの物理的な完全性を維持するが、それは、ディスプレイの光学性能に関して非理想的である。
【００８５】
[0108]カバーシート上に形成される導電性領域と下にあるシャッターとの間の電気接続を維持するために、たとえば図４に示される可撓性導電スペーサ９０２などの可撓性導電スペーサを使用する代わりに、ディスプレイ装置のシャッターとカバーシートとの間に画素化された導電層が配置され得る。この層は、シャッターを含むシャッターアセンブリと同じ基板上に製作され得る。導電層をカバーシートから切り離して再配置することによって、カバーシートは、導電層とシャッターとの間の電気接続に影響を与えることなく、自由に変形することができる。
【００８６】
[0109]いくつかの実装形態では、この介在する導電層は、高設開口層（ＥＡＬ）の形をとるか、その一部として含まれる。ＥＡＬは、下にある基板上に堆積される後部光遮断層において形成される後部開口に対応する、その表面にわたってそれを貫通して形成される開口を含む。ＥＡＬは、図４に示されるカバーシート９４０上に形成される画素化された導電層と類似の電気的に絶縁された導電性領域を形成するために画素化され得る。ＥＡＬの使用は、変形可能なカバーシート上に堆積される表面との電気接続を維持する必要をなくし、後部の開口の組により近い前部の開口の組を配置することができ、画質が向上する。
【００８７】
[0110]変形する必要はないＥＡＬに前部開口を再配置することは、前部開口が後部開口のより近くに配置されることを可能にし、それによって、ディスプレイの視野角特性を強化する。さらに、前部開口はもはやカバーシートの一部でないので、カバーシートを、ディスプレイのコントラスト比または視野角に影響を及ぼすことなく、透明基板からさらに離れて配置することができる。
【００８８】
[0111]図５Ａは、ＥＡＬ１０３０を組み込む例示的なディスプレイ装置１０００の断面図を示す。ディスプレイ装置１０００は、ＭＥＭＳアップ構成で構築される。すなわち、シャッターベースの表示要素のアレイは、ディスプレイ装置１０００の後部の方に配置される透明基板１００２上に製作される。図５Ａは、１つのそのようなシャッターベースの表示要素、すなわち、シャッターアセンブリ１００１を示す。透明基板１００２は、光遮断層１００４で被覆され、後部開口１００６がそこを貫通して形成される。光遮断層１００４は、基板１００２の背後に配置されたバックライト１０１５の方を向く反射層と、バックライト１０１５とは反対側の光吸収層とを含むことができる。バックライト１０１５によって発せられる光は、シャッターアセンブリ１００１によって変調されるように後部開口１００６を通過する。
【００８９】
[0112]シャッターアセンブリ１００１の各々は、シャッター１０２０を含む。図５Ａに示されるように、シャッター１０２０は、二重作動シャッターである。すなわち、シャッター１０２０は、第１のアクチュエータ１０１８によって一方向に駆動され、第２のアクチュエータ１０１９によって第２の方向に駆動され得る。第１のアクチュエータ１０１８は、ともに第１の方向にシャッター１０２０を駆動するように構成される第１の駆動電極１０２４ａと第１の負荷電極１０２６ａとを含む。第２のアクチュエータ１０１９は、ともに第１の方向の反対の第２の方向にシャッター１０２０を駆動するように構成される第２の駆動電極１０２４ｂと第２の負荷電極１０２６ｂとを含む。
【００９０】
[0113]複数のアンカー１０４０は、透明基板１００２上に構築され、透明基板１００２の上にシャッターアセンブリ１００１を支持する。アンカー１０４０は、シャッターアセンブリの上にＥＡＬ１０３０も支持する。したがって、シャッターアセンブリは、ＥＡＬ１０３０と透明基板１００２との間に配置される。いくつかの実装形態では、ＥＡＬ１０３０は、約２〜約５ミクロンの距離だけ、下にあるシャッターアセンブリから分離される。
【００９１】
[0114]ＥＡＬ１０３０は、ＥＡＬ１０３０を貫通して形成される複数の開口層開口（aperture layer aperture）１０３６を含む。開口層開口１０３６は、光遮断層１００４を貫通して形成される後部開口１００６に整合される。ＥＡＬ１０３０は、１つまたは複数の材料の層を含むことができる。図５Ａに示されるように、ＥＡＬ１０３０は、導電性材料１０３４の層の上部に形成される導電性材料１０３４の層と光吸収層１０３２とを含む。光吸収層１０３２は、いくつかの実装形態では、光吸収粒子を組み込む、たとえば弱め合う干渉または絶縁ポリマーマトリックスをもたらすことができる、たとえば誘電体スタックなどの電気絶縁材料とすることができる。いくつかの実装形態では、絶縁ポリマーマトリックスは、光吸収粒子と混合され得る。いくつかの実装形態では、導電性材料１０３４の層は、複数の電気的に絶縁された導電性領域を形成するために画素化され得る。電気的に絶縁された導電性領域の各々は、下にあるシャッターアセンブリに対応することができ、アンカー１０４０を介して下にあるシャッター１０２０に電気的に結合され得る。したがって、シャッター１０２０、およびＥＡＬ１０３０上に形成される対応する電気的に絶縁された導電性領域は、同じ電圧電位に維持され得る。絶縁された導電性領域およびそれらのそれぞれの対応するシャッターを共通電圧に維持することは、ディスプレイ装置１０００が、シャッタースティクションのリスクを実質的に増加させることなく、異なる電圧が異なるシャッターに印加される、たとえば図３Ｂに表される制御マトリックス８６０などの制御マトリックスを含むことを可能にする。いくつかの実装形態では、導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロミウム（ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、もしくはそれらの合金、またはダイヤモンド様炭素のような半導体材料、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、もしくはそれらの合金である、またはそれらを含み得る。半導体層を使用するいくつかの実装形態では、半導体は、たとえばリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ホウ素（Ｂ）、またはＡｌなどの不純物でドープされる。
【００９２】
[0115]ＥＡＬ１０３０は、ディスプレイ装置１０００の前面を形成するカバーシート１００８の方を向く。カバーシート１００８は、ガラス、プラスチック、または反射防止および／もしくは光吸収材料の１つまたは複数の層で被覆される他の好適な実質的に透明な基板とすることができる。いくつかの実装形態では、光遮断層１０１０は、ＥＡＬ１０３０の方を向くカバーシート１００８の表面上に被覆される。いくつかの実装形態では、光遮断層１０１０は、光吸収材料から形成される。複数の前部開口１０１２は、光遮断層１０１０を貫通して形成される。前部開口１０１２は、開口層開口１０３６および後部開口１００６に整合される。このようにして、ＥＡＬ１０３０において形成される開口層開口１０３６を通過するバックライト１０１５からの光は、画像を形成するために、上にある前部開口１０１２も通過することができる。
【００９３】
[0116]カバーシート１００８は、ディスプレイ装置１０００の周辺部に沿って形成されるエッジシール（図示せず）を介して透明基板１００２の上に支持される。エッジシールは、ディスプレイ装置１０００のカバーシート１００８と透明基板１００２との間の流体を密封するように構成される。いくつかの実装形態では、カバーシート１００８は、透明基板１００２上に形成されるスペーサ（図示せず）によっても支持され得る。スペーサは、カバーシート１００８がＥＡＬ１０３０の方に変形することができるように構成され得る。さらに、スペーサは、カバーシートが開口層と接触するのに十分に変形するのを防止するのに十分高くすることができる。このようにして、ＥＡＬ１０３０に影響を与えるカバーシート１００８によって生じるＥＡＬ１０３０への損傷が回避され得る。いくつかの実装形態では、カバーシート１００８が弛緩状態にあるとき、カバーシート１００８は、少なくとも約２０ミクロンのギャップだけＥＡＬから分離される。いくつかの他の実装形態では、ギャップは、約２ミクロンと約３０ミクロンとの間である。このようにして、ディスプレイ装置１０００に含まれる流体の収縮または外圧の加圧によりカバーシート１００８が変形した場合であっても、カバーシート１００８がＥＡＬ１０３０に接触する可能性が低減する。
【００９４】
[0117]図５Ｂは、図５Ａに示されるＥＡＬ１０３０の例示的な部分の平面図を示す。図５Ｂは、光吸収層１０３２および導電性材料１０３４の層を示す。導電性材料１０３４の層は、光吸収層１０３２の下に配置されているので、破線で示される。導電性材料１０３４の層は、複数の電気的に絶縁された導電性領域１０５０ａ〜１０５０ｎ（全体として、導電性領域１０５０と呼ばれる）を形成するために画素化される。導電性領域１０５０の各々は、ディスプレイ装置１０００の特定のシャッターアセンブリ１００１に対応する。１組の開口層開口１０３６は、各開口層開口１０３６が後部光遮断層１００４に形成されたそれぞれの後部開口１００６と整合するように、光吸収層１０３２を貫通して形成され得る。いくつかの実装形態では、たとえば、導電性材料１０３４の層が非透明材料から形成されるとき、開口層開口１０３６は、光吸収層１０３２、および導電性材料１０３４の層を貫通して形成される。さらに、導電性領域１０５０の各々は、それぞれの導電性領域１０５０のコーナーあたりで、４つのアンカー１０４０によって支持される。いくつかの他の実装形態では、ＥＡＬ１０３０は、導電性領域１０５０当たりより少ないまたはより多いアンカー１０４０によって支持され得る。
【００９５】
[0118]いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置１０００は、たとえば図２Ａおよび図２Ｂに示されるシャッター２０６など、スロット付きシャッターを含み得る。いくつかのそのような実装形態では、ＥＡＬ１０３０は、スロット付きシャッターの各々の複数の開口層開口を含み得る。
【００９６】
[0119]いくつかの他の実装形態では、ＥＡＬ１０３０は、光遮断導電性材料の単一の層を使用して実装され得る。そのような実装形態では、各電気的に絶縁された導電性領域１０５０は、その隣接する導電性領域１０５０から物理的に分離されたその対応するシャッターアセンブリ１００１より上に立ち得る。例として、平面図から、ＥＡＬ１０３０は、テーブルのアレイと類似しているように見え得、導電性材料１０３４の層がテーブルトップを形成し、アンカー１０４０がそれぞれのテーブルの脚部を形成する。
【００９７】
[0120]上述したように、ＥＡＬを組み込むことは、駆動電圧がディスプレイ装置シャッターに選択的に印加される図３Ｂの制御マトリックス８６０と類似の制御マトリックスを利用するディスプレイ装置において特に有益である。ＥＡＬの使用は、すべてのシャッターが共通電圧に維持される制御マトリックスを組み込むディスプレイ装置についてのいくつかの利点を依然として提供する。たとえば、いくつかのそのような実装形態では、ＥＡＬは、画素化される必要はなく、ＥＡＬ全体を、シャッターと同じ共通電圧に維持することができる。
【００９８】
[0121]図６Ａは、ＥＡＬ１１３０を組み込む例示的なディスプレイ装置１１００の断面図を示す。たとえば図５Ｂに示される電気的に絶縁された導電性領域１０５０など、電気的に絶縁された導電性領域を形成するために、ディスプレイ装置１１００のＥＡＬ１１３０が画素化されていないことを除いて、ディスプレイ装置１１００は、図５Ａに示されるディスプレイ装置１０００と実質的に同様である。
【００９９】
[0122]ＥＡＬ１１３０は、透明基板１００２上の光遮断層１００４を貫通して形成される、下にある後部開口１００６に対応する複数の開口層開口１１３６を画定する。ＥＡＬ１１３０は、シャッター１０２０によって変調を不注意に回避する、または、シャッター１０２０からはね返る光が遮断されている間に、開口層開口１１３６の方に向けられたバックライト１０１５からの光が通過するように、光遮断材料の層を含むことができる。その結果、シャッターによって変調され、開口層開口１０３６を通過する光のみが画像に貢献し、ディスプレイ装置１１００のコントラスト比を強化する。
【０１００】
[0123]図６Ｂは、図６Ａに示されるＥＡＬ１１３０の例示的な部分の平面図を示す。上述したように、ＥＡＬ１１３０が画素化されないことを除いて、ＥＡＬ１１３０は、図５ＡのＥＡＬ１０３０と同様である。すなわち、ＥＡＬ１１３０は、電気的に絶縁された導電性領域を含まない。
【０１０１】
[0124]図７は、ＥＡＬ１２３０を組み込む例示的なディスプレイ装置１２００の断面図を示す。ディスプレイ装置１２００がディスプレイ装置１２００の後部の方に配置される透明基板１２０２上に製作される複数のシャッター１２２０を含むシャッターベースの表示要素のアレイを含むという点で、ディスプレイ装置１２００は図６Ａに示されるディスプレイ装置１１００と実質的に同様である。透明基板１２０２は、光遮断層１２０４で被覆され、後部開口１２０６がそこを貫通して形成される。透明基板１２０２は、バックライト１２１５の前に配置される。バックライト１２１５によって発せられる光は、シャッター１２２０によって変調されるように後部開口１２０６を通過する。
【０１０２】
[0125]ディスプレイ装置１２００は、図６Ａに示されるＥＡＬ１１３０と同様のＥＡＬ１２３０も含む。ＥＡＬ１２３０は、ＥＡＬ１２３０を貫通して形成され、それぞれの下にあるシャッター１２２０に対応する複数の開口層開口１２３６を含む。ＥＡＬ１２３０は、透明基板１２０２上に形成され、透明基板１２０２およびシャッター１２２０の上に支持される。
【０１０３】
[0126]しかしながら、ディスプレイ装置１２００は、下にあるシャッターアセンブリを支持しないアンカー１２５０を使用して透明基板１２０２の上にＥＡＬ１２３０が支持されるという点で、ディスプレイ装置１１００と異なる。むしろ、シャッターアセンブリは、アンカー１２５０とは別個のアンカー１２２５によって支持される。
【０１０４】
[0127]図５Ａ、図６Ａ、および図７に示されるディスプレイ装置は、ＭＥＭＳアップ構成でＥＡＬを組み込む。ＭＥＭＳダウン構成のディスプレイ装置も、類似のＥＡＬを組み込むことができる。
【０１０５】
[0128]図８は、例示的なＭＥＭＳダウンディスプレイ装置の一部分の断面図を示す。ディスプレイ装置１３００は、開口１３０６が形成される反射開口層１３０４を有する基板１３０２を含む。いくつかの実装形態では、光吸収層は、反射開口層１３０４の上部に堆積される。シャッターアセンブリ１３２０は、反射開口層１３０４が形成される基板１３０２とは別個の前部基板１３１０上に配置されている。複数の開口１３０６を画定する、反射開口層１３０４が形成される基板１３０２は、本明細書ではアパーチャプレートとも呼ばれる。ＭＥＭＳダウン構成では、ＭＥＭＳベースのシャッターアセンブリ１３２０を担持する前部基板１３１０は、図５Ａに示されるディスプレイ装置１０００のカバーシート１００８に取って代わり、ＭＥＭＳベースのシャッターアセンブリ１３２０が、前部基板１３１０の裏面１３１２、すなわち、閲覧者の反対側で、バックライト１３１５の方に向く面上に配置されるように配向される。光遮断層１３１６は、前部基板１３１０の裏面１３１２上に形成され得る。いくつかの実装形態では、光遮断層１３１６は、光吸収、または暗い金属から形成される。いくつかの他の実装形態では、光遮断層は、非金属の光吸収材料から形成される。複数の開口１３１８は、光遮断層１３１６を貫通して形成される。
【０１０６】
[0129]ＭＥＭＳベースのシャッターアセンブリ１３２０は、反射開口層１３０４の反対側に直接、および反射開口層１３０４からギャップを介して配置される。シャッターアセンブリ１３２０は、複数のアンカー１３４０によって前部基板１３１０から支持される。
【０１０７】
[0130]また、アンカー１３４０は、ＥＡＬ１３３０を支持するように構成され得る。ＥＡＬは、光遮断層１３１６を貫通して形成される開口１３１８、および光反射開口層１３０４を貫通して形成される開口１３０６に整合される複数の開口層開口１３３６を画定する。図５Ａに示されるＥＡＬ１０３０と同様、ＥＡＬ１３３０も、電気的に絶縁される導電性領域を形成するために画素化され得る。いくつかの実装形態では、基板１３１９上のその位置に関して以外、ＥＡＬ１３３０は、図６Ａに示されるＥＡＬ１１３０と構造的に実質的に同様であり得る。
【０１０８】
[0131]いくつかの他の実装形態では、反射開口層１３０４は、基板１３０２上の代わりに、ＥＡＬ１３３０の裏面上に堆積される。いくつかのそのような実装形態では、基板１３０２は、実質的に整合なしに前部基板１３１０に結合され得る。いくつかの他のそのような実装形態では、たとえば、エッチング穴がＥＡＬを貫通して形成されるいくつかの実装形態で、反射開口層は、依然として基板１３０２上に適用され得る。しかしながら、この反射開口層は、エッチング穴を通過する光を遮断するだけでよく、したがって、比較的大きい開口を含むことができる。そのような大きい開口は、基板１３０２と１３１０との間のアライメント許容量のかなりの増加をもたらすことになる。
【０１０９】
[0132]図９は、ディスプレイ装置を製造するための例示的なプロセス１４００の流れ図を示す。ディスプレイ装置は、基板上に形成され得、同じくアンカーによって支持されるシャッターアセンブリよりも上に形成されるＥＡＬを支持するアンカーを含む。手短に言えば、プロセス１４００は、基板上に第１の金型部分を形成することを含む（段階１４０１）。第２の金型部分が第１の金型部分の上に形成される（段階１４０２）。次いで、金型を使用して、シャッターアセンブリが形成される（段階１４０４）。次いで、第３の金型部分がシャッターアセンブリならびに第１および第２の金型部分の上に形成され（段階１４０６）、ＥＡＬの形成が続く（段階１４０８）。次いで、シャッターアセンブリおよびＥＡＬが解放される（段階１４１０）。これらの処理段階の各々ならびに製造プロセス１４００のさらなる態様について、図１０Ａ〜図１０Ｉおよび図１１Ａ〜図１１Ｄに関して後述する。いくつかの実装形態では、追加の処理段階は、ＥＡＬの形成（段階１４０８）と、ＥＡＬおよびシャッターアセンブリの解放（段階１４１０）との間に実施される。より詳細には、いくつかの実装形態では、解放段階（段階１４１０）の前に、ＥＡＬの上部に１つまたは複数の電気相互接続が形成される（段階１４０９）。
【０１１０】
[0133]図１０Ａ〜図１０Ｉは、図９に示される製造プロセス１４００による例示的なディスプレイ装置の構造の段階の断面図を示す。このプロセスは、基板上に形成され得、同じくアンカーによって支持されるシャッターアセンブリよりも上に形成される一体型ＥＡＬを支持するアンカーを含むディスプレイ装置をもたらす。図１０Ａ〜図１０Ｉに示されるプロセスでは、ディスプレイ装置は、犠牲材料から製造される金型上に形成される。
【０１１１】
[0134]図９および図１０Ａ〜図１０Ｉを参照すると、ディスプレイ装置を形成するためのプロセス１４００は、図１０Ａに示されるように、基板の上部への第１の金型部分の形成で開始する（段階１４０１）。第１の金型部分は、下にある基板１５０２の光遮断層１５０３の上部に第１の犠牲材料１５０４を堆積させ、パターニングすることによって形成される。犠牲材料１５０４の第１の層は、ポリイミド、ポリアミド、フルオロポリマー、ベンゾシクロブテン、ポリフェニルキノキシレン、パリレン、ポリノルボルネン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエチレン、およびフェノール樹脂もしくはノボラック樹脂、または、犠牲材料として使用するのに好適なものとして本明細書において識別された他の材料のいずれかとする、またはそれを含み得る。犠牲材料１５０４の第１の層として使用するために選択された材料に応じて、犠牲材料１５０４の第１の層は、たとえば、（感光性犠牲材料のための）直接のフォトパターニング、またはフォトリソグラフ的にパターニングされたレジストから形成されるマスクを介した化学的またはプラズマエッチングによってなど、様々なフォトリソグラフィ技法およびプロセスを使用してパターニングされ得る。
【０１１２】
[0135]ディスプレイ制御マトリックスを形成する材料の層を含む追加の層は、光遮断層１５０３の下、および／または光遮断層１５０３と第１の犠牲材料１５０４との間に堆積され得る。光遮断層１５０３は、複数の後部開口１５０５を画定する。第１の犠牲材料１５０４において画定されるパターンは、シャッターアセンブリのためのアンカーが最終的に形成される凹部１５０６を作る。
【０１１３】
[0136]ディスプレイ装置を形成するプロセスは、第２の金型部分の形成を続ける（段階１４０２）。第２の金型部分は、第１の犠牲材料１５０４から形成された第１の金型部分の上部に第２の犠牲材料１５０８を堆積させ、パターニングすることから形成される。第２の犠牲材料は、第１の犠牲材料１５０４と同じタイプの材料とすることができる。
【０１１４】
[0137]図１０Ｂは、第２の犠牲材料１５０８をパターニングした後の第１および第２の金型部分を含む金型１５９９の形状を示す。第２の犠牲材料１５０８は、第１の犠牲材料１５０４に形成された凹部１５０６を露出させるために凹部１５１０を形成するためにパターニングされる。凹部１５１０は、ステップ様構造が金型１５９９に形成されるように、凹部１５０６よりも広い。金型１５９９は、以前画定された凹部１５０６を有する第１の犠牲材料１５０４も含む。
【０１１５】
[0138]ディスプレイ装置を形成するプロセスは、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示されるように、金型を使用したシャッターアセンブリの形成を続ける（段階１４０４）。シャッターアセンブリは、図１０Ｃに示されるように、金型１５９９の露出面上に構造材料１５１６を堆積させ、続いて構造材料１５１６をパターニングすることによって形成され、結果として図１０Ｄに示される構造になる。構造材料１５１６は、十分に導電性のある層として機械的を含む１つまたは複数の層を含むことができる。適切な構造材料１５１６は、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄ、もしくはそれらの合金などの金属、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）、タンタル五酸化物（Ｔａ2Ｏ5）、もしくは窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）などの誘電材料、または、たとえばダイヤモンド様炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、もしくはそれらの合金などの半導性材料を含む。いくつかの実装形態では、構造材料１５１６は、多くの材料を含む。たとえば、導電性構造材料の層は、２つの非導電層の間に堆積され得る。いくつかの実装形態では、非導電層は、２つの導電層の間に堆積される。いくつかの実装形態では、そのような「サンドイッチ」構造は、堆積の後残っている応力、および／または温度変化によって加えられる応力が構造材料１５１６の屈曲原因、反り、または他の変形を行わないのを確実にするのに役立つ。構造材料１５１６は、約２ミクロン未満の厚さに堆積される。いくつかの実装形態では、構造材料１５１６は、約１．５ミクロン未満の厚さを有するように堆積される。
【０１１６】
[0139]堆積後、図１０Ｄに示されるように、構造材料１５１６（上述したようにいくつかの材料の複合物とすることができる）がパターニングされる。最初に、フォトレジストマスクが構造材料１５１６上に堆積される。次いで、フォトレジストがパターニングされる。構造材料１５１６が、次のエッチング段階の後、シャッター１５２８、アンカー１５２５を形成し、２つの対向するアクチュエータの光線１５２６および１５２７を駆動し、ロードするために残るように、フォトレジストに発展するパターンが設計される。構造材料１５１６のエッチングは、異方性エッチとすることができ、電圧バイアスが基板に、または基板に近接した電極に適用される状態で、プラズマ環境で実施したことができる。
【０１１７】
[0140]ディスプレイ装置のシャッターアセンブリがひとたび形成されると、製造プロセスは、ディスプレイのＥＡＬの製作を続ける。ＥＡＬを形成するプロセスは、シャッターアセンブリの上部に第３の金型部分の形成で開始する（段階１４０６）。第３の金型部分は、第３の犠牲材料層１５３０から形成される。図１０Ｅは、第３の犠牲材料層１５３０を堆積した後に作成される金型１５９９（第１、第２、および第３の部分を含む）の形状を示す。図１０Ｆは、第３の犠牲材料層１５３０をパターニングした後に作成される金型１５９９の形状を示す。特に、図１０Ｆに示される金型１５９９は、下にあるシャッターアセンブリの上にＥＡＬを支持するためにアンカーの一部が形成される凹部１５３２を含む。第３の犠牲材料層１５３０は、本明細書で開示する犠牲材料のいずれかとすることができ、またはそれを含み得る。
【０１１８】
[0141]次いで、図１０Ｇに示されるように、ＥＡＬが形成される（段階１４０８）。最初に、開口層材料１５４０の１つまたは複数の層が金型１５９９上に堆積される。いくつかの実装形態では、開口層材料は、たとえば金属もしくは導電性酸化物などの導電性材料または半導体の１つもしくは複数の層とすることができ、またはそれを含み得る。いくつかの実装形態では、開口層は、非導電性であるポリマーでできている、またはそれを含み得る。適切な材料のいくつかの例が、図５Ａに関して上記で提供された。
【０１１９】
[0142]段階１４０８は、堆積された開口層材料１５４０（図１０Ｇに示される）のエッチングを続け、結果として、図１０Ｈに示されるように、ＥＡＬ１５４１が得られる。開口層材料１５４０のエッチングは、異方性エッチとすることができ、電圧バイアスが基板に、または基板に近接した電極に適用される状態で、プラズマ環境で実施することができる。いくつかの実装形態では、異方性エッチの適用は、図１０Ｄに関して記載される異方性エッチと同様の方法で実行される。いくつかの他の実装形態では、開口層を形成するために使用される材料のタイプに応じて、開口層は、他の技法を使用してパターニングされ、エッチングされ得る。エッチングを適用すると、光遮断層１５０３を貫通して形成される開口１５０５に整合されるＥＡＬ１５４１の一部に、開口層開口１５４２が形成される。
【０１２０】
[0143]ディスプレイ装置１５００を形成するプロセスは、金型１５９９の除去により終了する（段階１４１０）。図１０Ｉに示される結果は、同じくアンカー１５２５によって支持されるシャッター１５２８を含む下にあるシャッターアセンブリの上にＥＡＬ１５４１を支持するアンカー１５２５を含む。アンカー１５２５は、構造材料１５１６の層および上記のパターニング段階の後残された開口層材料１５４０の部分から形成される。
【０１２１】
[0144]いくつかの実装形態では、金型は、たとえば、金型を酸素プラズマにさらすこと、ウェット化学エッチング、または気相式エッチングを含む標準ＭＥＭＳ解放方法使用して除去される。しかしながら、ＥＡＬを作成するために金型を形成するために使用される犠牲層の数が増加するにつれて、大量の材料が除去される必要があり得るので、犠牲材料の除去は困難になる可能性がある。さらに、ＥＡＬの追加は、離型剤によって材料への直接のアクセスを実質的に妨げる。その結果、解放プロセスは、より長くかかる可能性がある。最終的なディスプレイアセンブリにおいて使用するために選択される構造材料の全部ではないとしてもほとんどが離型剤に耐性を示すように選択されるが、そのような薬品に長期にわたってさらされることは、依然として、様々な材料への損害をもたらし得る。したがって、いくつかの他の実装形態では、様々な代替の解放技法が使用され得、そのいくつかについてさらに後述する。
【０１２２】
[0145]いくつかの実装形態では、犠牲材料を除去するという難題は、ＥＡＬを貫通するエッチング穴を形成することによって対処される。エッチング穴は、下にある犠牲材料に対する離型剤が有するアクセスを増加させる。エッチング穴は、ＥＡＬの光遮断領域の外にあるエリアに形成され得る。いくつかの実装形態では、エッチング穴のサイズは、流体（たとえば液体、ガス、またはプラズマ）エッチング剤が金型を形成する犠牲材料を除去できるようにするために十分に大きく、同時に、光学性能に悪影響を与えないほど十分に小さいままである。
【０１２３】
[0146]いくつかの他の実装形態では、化学エッチング剤の使用を必要とすることなく、固体からガスに昇華させることによって分解することができる犠牲材料が使用される。いくつかのそのような実装形態では、犠牲材料は、金型を使用して形成されるディスプレイ装置の一部を焼くことによって昇華することができる。いくつかの実装形態では、犠牲材料は、ノルボルネンまたはノルボルネン誘導体から構成される、またはそれを含み得る。犠牲金型においてノルボルネンまたはノルボルネン派生物を使用するいくつかのそのような実装形態では、シャッターアセンブリを含むディスプレイ装置の部分、ＥＡＬ、およびそれらの支持金型は、約１時間の間、約４００度の範囲の温度で焼かれ得る。いくつかの他の実装形態では、犠牲材料は、約２００〜３００度の間の温度で（または酸の存在下の低い温度で分解することができる、たとえばポリカーボネートなど、約５００度よりも低い温度で昇華する他の任意の犠牲材料から構成され得る、またはそれを含み得る。
【０１２４】
[0147]いくつかの他の実装形態では、多相解放プロセスが使用される。たとえば、いくつかのそのような実装形態では、多相解放プロセスは、液体エッチング、続いて、ドライプラズマエッチングを含む。一般に、ディスプレイ装置の構造的および電気的構成要素が、解放プロセスを達成するために使用されるエッチング剤に耐性があるように選択される場合であっても、いくつかのエッチング剤、特にドライプラズマエッチング剤に長期にさらされることは、依然として、そのような構成要素に損傷を与える可能性がある。したがって、ディスプレイ装置がドライプラズマエッチング剤にさらされる時間を制限することが望ましい。しかしながら、液体エッチング剤は、ディスプレイ装置を完全に解除するのにあまり効果的でない傾向がある。多相解放プロセスを使用することは、両方の問題に効果的に対処する。最初に、液体エッチングは、開口層開口およびＥＡＬに形成される任意のエッチング穴を介して直接アクセス可能な金型の部分を除去し、金型材料のＥＡＬの下に空洞を作る。その後、ドライプラズマエッチングが適用される。空洞の最初の形成は、ドライプラズマエッチングが相互作用することができる表面積を増加させ、解放プロセスを促進し、それによって、ディスプレイ装置がプラズマにさらされる時間量を制限する。
【０１２５】
[0148]本明細書で説明するように、製造プロセス１４００は、シャッターベースの光変調器の形成に関連して実施される。いくつかの他の実装形態では、ＥＡＬを製造するためのプロセスは、発光体、たとえばＯＬＥＤ、または他の光変調器を含む他のタイプの表示要素の形成によって実施され得る。
【０１２６】
[0149]図１１Ａは、封入されたＥＡＬを組み込む例示的なディスプレイ装置１６００の断面図を示す。ディスプレイ装置１６００は、同じくアンカー１６４０によって支持される下にあるシャッター１５２８の上にＥＡＬ１６３０を支持するアンカー１６４０を含むディスプレイ装置も含むという点で、ディスプレイ装置１６００は、図１０Ｉに示されるディスプレイ装置１５００と実質的に同様である。しかしながら、ＥＡＬ１６３０が構造材料１６５６によって封入されるポリマー材１６５２の層を含むという点で、ディスプレイ装置１６００は、図１０Ｉに示されるディスプレイ装置１５００と異なる。いくつかの実装形態では、構造材料１６５６は、金属とすることができる。構造材料１６５６でポリマー材１６５２を封入することによって、ＥＡＬ１６３０は、外力に構造的に弾性がある。したがって、ＥＡＬ１６３０は、下にあるシャッターアセンブリを保護するためのバリアとして働き得る。そのような追加の弾性は、たとえば、子供、建設業、および軍事、または堅牢化された機器の他のユーザを対象としたデバイスなど、増加したレベルの濫用を被る製品で特に望ましい可能性がある。
【０１２７】
[0150]図１１Ｂ〜図１１Ｄは、図１１Ａに示される例示的なディスプレイ装置１６００の構造の段階の断面図を示す。封入されたＥＡＬを組み込むディスプレイ装置１６００を形成するために使用される製造プロセスは、図９および図１０Ａ〜図１０Ｉに関して上記で説明したものと同様の方法で、シャッターアセンブリおよびＥＡＬを形成することから開始する。図９ならびに図１０Ｇおよび図１０Ｈに示される、プロセス１４００の段階１４０８に関して上記で説明したように開口層材料１５４０を堆積させ、パターニングした後、図１１Ｂに示されるように、封入されたＥＡＬを形成するプロセスは、ＥＡＬ１５４１の上部へのポリマー材１６５２の堆積を続ける。堆積されたポリマー材１６５２は、開口層材料１５４０に形成された開口１５４２に整合される開口部１６５４を形成するためにパターニングされる。開口部１６５４は、開口１５４２を囲む、下にある開口層材料１５４０の一部を露出させるのに十分広くされる。このプロセス段階の結果が図１１Ｃに示される。
【０１２８】
[0151]図１１Ｄに示されるように、ＥＡＬを形成するプロセスは、パターニングされたポリマー材１６５２の上部への開口層材料１６５６の第２の層の堆積およびパターニングを続ける。開口層材料１６５６の第２の層は、第１の開口層材料１５４０と同じ材料とすることができ、または、ポリマー材１６５２の封入に好適ないくつかの他の構造材料とすることができる。いくつかの実装形態では、開口層材料１６５６の第２の層は、異方性エッチを適用することによってパターニングされ得る。図１１Ｄに示されるように、ポリマー材１６５２は、開口層材料１６５６の第２の層によって封入されたままである。
【０１２９】
[0152]ＥＡＬおよびシャッターアセンブリを形成するプロセスは、犠牲材料１５０４、１５０８、および１５３０の第１、第２、および第３の層から形成される金型の残りの除去によって完了する。結果が図１１Ａに示される。犠牲材料を除去するプロセスは、図１０Ｉに関して上記で説明したものと同様である。アンカー１６４０は、下にある基板１５０２の上にシャッターアセンブリを支持し、下にあるシャッターアセンブリの上に封入された開口層１６３０を支持する。
【０１３０】
[0153]追加のＥＡＬの弾性は、代替的に、補強リブをＥＡＬの表面に導入することによって得られ得る。補強リブをＥＡＬに含めることは、ポリマー層の封入を利用したＥＡＬに加える、またはその代わりとすることができる。
【０１３１】
[0154]図１２Ａは、リブ付きＥＡＬ１７４０を組み込む例示的なディスプレイ装置１７００の断面図を示す。ディスプレイ装置１７００は、複数のアンカー１７２５によって基板１７０２および下にあるシャッター１５２８の上に支持されるＥＡＬ１７４０も含むという点で、ディスプレイ装置１７００は、図１０Ｉに示されるディスプレイ装置１５００と同様である。しかしながら、ＥＡＬ１７４０がＥＡＬ１７４０を強化するためのリブ１７４４を含むという点で、ディスプレイ装置１７００はディスプレイ装置１５００と異なる。ＥＡＬ１７４０内にリブを形成することによって、ＥＡＬ１７４０は、外力に対する構造的な弾性がより高くなり得る。したがって、ＥＡＬ１７４０は、シャッター１５２８を含む、表示要素を保護するためのバリアとして働き得る。
【０１３２】
[0155]図１２Ｂ〜図１２Ｄは、図１２Ａに示される例示的なディスプレイ装置１７００の構造の段階の断面図を示す。ディスプレイ装置１７００は、同じくアンカー１７２５によって支持される複数のシャッター１５２８の上にリブ付きＥＡＬ１７４０を支持するためのアンカー１７２５を含む。そのようなディスプレイ装置を形成するために使用される製造プロセスは、図１０Ａ〜図１０Ｉに関して上記で説明したものと同様の方法で、シャッターアセンブリおよびＥＡＬを形成することから開始する。しかしながら、図１０Ｇに関して上記で説明したように３つの犠牲材料層１５３０を堆積させ、パターニングした後、リブ付きＥＡＬ１７４０を形成するプロセスは、図１２Ｂに示されるように、第４の犠牲層１７５２の堆積を続ける。次いで、第４の犠牲層１７５２は、高設開口に最終的に形成されるリブを形成するための複数の凹部１７５６を形成するために、パターニングされる。第４の犠牲層１７５２のパターニングの後に作成される金型１７９９の形状が図１２Ｃに示される。金型１７９９は、第１の犠牲材料１５０４と、第２の犠牲材料１５０８と、構造材料１５１６のパターン層と、第３の犠牲材料層１５３０と、第４の犠牲層１７５２とを含む。
【０１３３】
[0156]リブ付きＥＡＬ１７４０を形成するプロセスは、金型１７９９の露出面のすべての上への開口層材料１７８０の層の堆積を続ける。開口層材料１７８０の層を堆積させると、図１２Ｄに示されるように、開口層開口（または「ＥＡＬ開口」）１７４２として働く開口部を形成するために、開口層材料１７８０の層がパターニングされる。
【０１３４】
[0157]リブ付きＥＡＬ１７４０を含むディスプレイ装置を形成するプロセスは、金型１７９９の残り、すなわち、犠牲材料１５０４、１５０８、１５３０、および１７５２の第１、第２、第３、および第４の層の残りの除去によって完了する。金型１７９９を除去するプロセスは、図１０Ｉに関して説明したものと同様である。得られたディスプレイ装置１７００が図１２Ａに示される。
【０１３５】
[0158]図１２Ｅは、アンチスティクションバンプを有するＥＡＬ１７８５を組み込む例示的なディスプレイ装置１７６０の断面図を示す。ディスプレイ装置１７６０は、図１２Ａに示されるディスプレイ装置１７００と実質的に同様であるが、ＥＡＬ１７８５が、ＥＡＬ１７４０のリブ１７４４が形成される領域に複数のアンチスティクションバンプを含むという点で、ＥＡＬ１７４０と異なる。
【０１３６】
[0159]アンチスティクションバンプは、ディスプレイ装置１７００を製作するために使用される製作プロセスと同様の製作プロセスを使用して形成され得る。図１２Ｄに示されるように、ＥＡＬ開口１７４２のための開口部を形成するために、開口層材料１７８０の層をパターニングするとき、開口層材料１７８０の層は、リブ１７４４のベース部分１７４６（図１２Ｄに示される）を形成する開口層材料を除去するためにもパターニングされる。残ったものは、リブ１７４４の側壁１７４８である。側壁１７４８の底面１７４９は、アンチスティクションバンプとして働くことができる。アンチスティクションバンプをＥＡＬ１７８５の底面に形成することによって、シャッターがＥＡＬ１７８５に固着するのが防止される。
【０１３７】
[0160]図１２Ｆは、別の例示的なディスプレイ装置１７７０の断面図を示す。リブ付きＥＡＬ１７７２を含むという点で、ディスプレイ装置１７７０は、図１２Ａに示されるディスプレイ装置１７００と同様である。ディスプレイ装置１７００とは対照的に、ディスプレイ装置１７７０のリブ付きＥＡＬ１７７２は、リブ付きＥＡＬ１７７２の下にあるシャッターアセンブリから離れて上方に延びるリブ１７７４を含む。
【０１３８】
[0161]リブ付きＥＡＬ１７７２を製作するためのプロセスは、ディスプレイ装置１７００のリブ付きＥＡＬ１７４０を製作するために使用されるプロセスと同様である。唯一の違いは、金型１７９９に堆積される第４の犠牲層１７５２のパターニングにある。リブ付きＥＡＬ１７４０を生成する際に、第４の犠牲層１７５２の大部分は、金型の一部として残され、（図１２Ｃに示されるように）リブ１７４４用の金型を形成するために、凹部１７５６はその中に形成される。対照的に、ＥＡＬ１７７２を形成する際、第４の犠牲層１７５２の大部分は除去され、次いでリブ１７７４がその上に形成されるメサを残す。
【０１３９】
[0162]図１３Ａは、拡張された封入されたスペーサ１８０４によって支持されるＥＡＬ１８４０を組み込む例示的なディスプレイ装置１８００の断面図を示す。ディスプレイ装置１８００は、基板１８０２の上、およびシャッターアセンブリ１８０３の下に支持されるＥＡＬ１８４０も含むという点で、ディスプレイ装置１８００は、図１２Ａに示されるディスプレイ装置１７００と同様である。ディスプレイ装置１７００のように、ディスプレイ装置１８００のＥＡＬ１８４０も、ＥＡＬを補強するために、リブ１８７４を含む。
【０１４０】
[0163]しかしながら、ＥＡＬ１８４０が拡張された封入されたスペーサ１８０４によって基板１８０２の上に支持されるという点で、ディスプレイ装置１８００はディスプレイ装置１７００と異なる。拡張された封入されたスペーサ１８０４は、アンカー１７２５と異なり、いくつかの層のポリマー１８１０を封入する構造材料１８０６および１８０８の２つの層から形成される。構造材料１８０６および１８０８の各層それ自体は、たとえばａ−Ｓｉ、金属（ＴｉまたはＡｌなど）、および／または誘電体など、複数の材料の層から形成され得る。対照的に、図１２Ｃに示されるディスプレイ装置１７００のアンカー１７２５は、上部で開いており、任意のポリマー材も封入しない。
【０１４１】
[0164]加えて、拡張された封入されたスペーサ１８０４は、補強リブ１８７４の高さを超えて基板の上の高さまで延びる。ポリマー材のそれらの余分の高さおよびそれらの封入のため、拡張された封入されたスペーサ１８０４は、ＥＡＬ１８４０のためのアンカーとして働くことができるだけでなく、スペーサとしても働くことができ、対向する基板、たとえば、アパーチャプレート１８１２が、ＥＡＬ１８４０またはアパーチャプレート１８１２の変形のために、ＥＡＬ１８４０と接触することを防止する。アパーチャプレート１８１２は、複数の開口１３０６を画定する、反射開口層１３０４が形成される、図８に示される基板１３０２と同様とすることができる。拡張された封入されたスペーサ１８０４の拡張された高さは、アパーチャプレート１８１２がＥＡＬ１８４０の前にスペーサと接触することを確実にし、封入されたポリマーは、拡張された封入されたスペーサ１８０４に、追加の強さを与え、それらがそのような接触によって課される負荷に耐えることを可能にする。
【０１４２】
[0165]さらに、ＥＡＬ１８４０は、１つまたは複数の解放穴１８１４を含む。解放穴１８１４は、ディスプレイ装置１８００の画像形成光路の外のＥＡＬを通る穴である。解放穴１８１４によって、離型剤（すなわち、ディスプレイ装置１８００の部分が製作される犠牲金型を除去するために使用されるエッチング剤）はＥＡＬ１８４０を通過することができ、シャッターアセンブリ１８０３の解放を容易にする。解放穴は、直径約１〜約１５ミクロン、たとえば、直径約３〜約５ミクロンとすることができ、ＥＡＬ１８４０の周辺部あたりに分散され得る。
【０１４３】
[0166]上記のように、ディスプレイ装置１８００は、シャッターアセンブリ１８０３を含み、これは、透明基板１８０２上に形成される。複数の電気相互接続部、トランジスタ、キャパシタ、および他の電子構成要素を含む制御マトリックスは、基板１８０２上に、シャッターアセンブリより下に形成され得る。図１３Ａは、制御マトリックスをシャッターアセンブリ１８０３に結合する２つの相互接続部１８１３およびいくつかのコンタクトパッド１８１５を示す。
【０１４４】
[0167]図１３Ｂ〜図１３Ｋは、図１３Ａに示される例示的なディスプレイ装置１８００の構造の段階の断面図を示す。図１３Ｂは、ディスプレイ装置１８００の構造の第１の段階の断面図を示す。この段階で、制御マトリックスは、基板１８０２上に形成されている。したがって、図１３Ａは、図１３Ａに示される２つの相互接続部１８１３ならびに４つのコンタクトパッド１８１５を示す。相互接続部は、基板１８０２の表面の上にＡｌのような導体を堆積させることによって形成され得、その後、Ａｌは、相互接続部の層を得るためにパターニングされる。いくつかの実装形態では、相互接続部は、互いの上部に堆積される複数の導体の層によって形成される。たとえば、相互接続部は、Ａｌの層およびＴｉ、Ｍｏ、窒化チタン（ＴｉＮｘ）、モリブデン窒化物（ＭｏＮｘ）、Ｔａの１つまたは複数の層から形成され得る。誘電体１８１７の層はパターニングされた相互接続部の上に堆積され、後続の層からそれらを電気的に絶縁する。次いで、開口部は、相互接続部が所望の位置でその後堆積される構造への電気接続を形成できるようにするために、誘電層を介してパターニングされる。コンタクトパッドは、ＩＴＯ層の部分が開口部から露出されたＡｌの層と接触した状態で、パターニングされた誘電層の上に堆積されるＩＴＯの層によって形成される。いくつかの実装形態では、コンタクトパッドは、代わりに、Ｔｉ、Ｍｏ、ＭｏＮｘ、ＴｉＮｘ、Ｔａまたは他の導体のうちの１つまたは複数の単層または多層によって形成される。次いで、ＩＴＯは、コンタクトパッド１８１５を残すためにパターニングされる。
【０１４５】
[0168]図１３Ｃは、図１３Ａに示されるディスプレイ装置１８００の製造の第２の段階の断面図を示す。図１３は、第１の金型層１８１９の堆積およびフォトパターニングの結果を示す。第１の犠牲材料層１８１９は、上述した犠牲材料のいずれかから形成することができる。いくつかの実装形態では、犠牲材料は、ひだ付き金型層１８１９を直接フォトパターニングできるようにする、感光性樹脂とすることができる、またはそれを含み得る。シャッターアセンブリ１８０３および拡張された封入されたスペーサ１８０４の下側部分がコンタクトパッド１８１５と電気的に接触して形成され得るように、第１の金型層１８１９は、コンタクトパッド１８１５の上に開口部を作るためにパターニングされる。パターニングの後、第１の金型層の残りが硬化される。
【０１４６】
[0169]図１３Ｄは、ディスプレイ装置１８００の製造の次の段階の断面図を示す。図１３Ｄに示される段階では、第２の金型層１８２１がパターニングされた第１の金型層１８１９の上に堆積されている。第２の金型層は、シャッターアセンブリ１８０３に含まれるアンカー、シャッターアセンブリアクチュエータ、およびシャッターアセンブリシャッターの部分のための金型を形成するためにパターニングされている。第２の金型層１８２１は、第１の金型層１８１９を形成するために使用される同じ材料から形成され得る、またはそれを含み得、同様にしてパターニングされ得る。
【０１４７】
[0170]図１３Ｅは、ディスプレイ装置１８００の製造の別の段階を示す。図１３Ｅは、第１および第２の金型層１８１９および１８２１の上への構造材料１８０６の第１の層の堆積の結果を示す。図１３Ｅに示される構造材料１８０６の第１の層は、互いの上部に堆積される３層の材料、すなわち、ａ−Ｓｉ、Ｔｉ、およびＳｉＮｘを含む。いくつかの他の実装形態では、構造材料の層において使用するのに好適な上述した他の材料のいずれかが、ａ−Ｓｉ、Ｔｉ、およびＳｉＮの代わりに使用され得る。たとえば、限定はしないが、いくつかの実施形態では、構造材料１８０６の第１の層は、ＳｉＮｘ／Ａｌ／ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２／Ａｌ／ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ／Ｔｉ／ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘ／Ｔｉ／Ａｌ／ＳｉＮｘ、ＡｌＯｘ／Ａｌ／ＡｌＯｘ、またはＡｌＯｘ／Ｔｉ／ＡｌＯｘから形成される。
【０１４８】
[0171]堆積後、拡張された封入されたスペーサ１８０４のシャッターアセンブリ１８０３および下側部分１８２３の構成要素を画定するために、構造材料１８０６の第１の層がエッチングされる。エッチングは、図９に示される方法１４００の段階１４０４に関して上述したように実施され得る。エッチングは、複数の位相において実施され得る。たとえば、第１の位相では、シャッターアセンブリ１８０３の構造全体が画定される。後続のエッチング位相において、ＳｉＮｘおよびＴｉ層の部分は、アクチュエータからエッチング除去され、ＳｉＮｘ層の部分は、拡張された封入されたスペーサ１８０４の下側部分１８２３の外側エッジからエッチング除去される。アクチュエータから誘電体および金属層を除去することは、アクチュエータ梁をより細く、より準拠させるようにし、作動のために必要とされる電圧を低減する。拡張された封入されたスペーサ１８０４の下側部分１８２３の外側エッジから材料を除去することは、下側部分１８２３の残りと、下側部分１８２３の上部の（拡張された封入されたスペーサ１８０４の上側部分１８２９ならびにＥＡＬ１８４０を形成する）構造材料１８１０の第２の層との間の電気伝導を容易にする。
【０１４９】
[0172]構造材料１８０６の第１の層がパターニングされた後、第３の金型層１８３１は、得られた構造の上に堆積され、その後パターニングされる。これらの段階の結果が図１３Ｆに示される。その後、図１３Ｇおよび図１３Ｈに示されるように、第４および第５の金型層１８３３および１８３５が堆積され、パターニングされる。パターニングプロセスの後に残る第３および第４の金型層１８３１および１８３３の部分は、ＥＡＬ１８４０のための金型として働く。第３および第４の金型層１８３１および１８３３の追加の部分は、拡張された封入されたスペーサ１８０４内に封入されないままである。パターニング後、残る第５の金型層１８３５の部分が、拡張された封入されたスペーサ１８０４の下側部分１８２３の上にある残りの金型層材料のスタックの上部にある。（図１３Ｉおよび１３Ｊに示すように）拡張された封入されたスペーサ１８０４の上側部分１８２９およびＥＡＬ１８４０を形成するために、構造材料１８０８の第２の層が堆積され、パターニングされた後、第５の金型層１８３５の保持された部分は、拡張された封入されたスペーサ１８０４の上部を、ＥＡＬリブ１８７４の高さを超える基板１８０２よりも上の高さに上げるように働く。構造材料１８０６の第１の層のように、構造材料１８０８の第２の層は、ａ−Ｓｉ、Ｔｉ、およびＳｉＮｘの層、または構造材料の層に好適であるとして上記で識別された他の材料のうちの任意の１つもしくは組合せから形成され得る。
【０１５０】
[0173]構造材料１８０８の第２の層がパターニングされた後、図１３Ｊに示されるように、第１〜第５の金型層１８１９、１８２１、１８３１、１８３３、および１８３５の残りの部分を除去することによって、シャッターアセンブリ１８０３およびＥＡＬ１８４０が解放される。上述したように、解放プロセスは、ＥＡＬ１８４０を介してエッチングされる解放穴１８１４によって容易にされる。残りの金型材料の大部分が除去されるが、拡張された封入されたスペーサ１８０４の下側部分１８２３と上側部分１８２９との間に封入された第３、第４、および第５の金型層からの金型材料は、スペーサ内に取り残され、それらに追加の強度および弾性を提供する。解放プロセスが完了した後、パッシベーション層１８３７は、たとえばＡＬＤ、ＣＶＤ、またはＰＥＣＶＤプロセスを使用して、ディスプレイ装置の露出面のすべての上に堆積される。結果が図１３Ｋに示される。その後、基板１８０２は、アパーチャプレート１８１２に結合され、図１３Ａに示されるディスプレイ装置１８００を得る。
【０１５１】
[0174]図１４Ａは、拡張された封入されたスペーサ１９０４を含む別の例示的なディスプレイ装置１９００の断面図を示す。図１４に示される拡張された封入されたスペーサ１９０４が、ＥＡＬ１９４０に対するアンカー、シャッターアセンブリアンカー、ならびアパーチャプレート１９０６がＥＡＬ１９４０と接触するのを防止するためのスペーサとして働くということ以外、ディスプレイ装置１９００は、ディスプレイ装置１８００と同様である。図１３Ａに示される拡張された封入されたスペーサ１８０４のように、図１４Ａに示される拡張された封入されたスペーサ１９０４は、ディスプレイ装置１９００の形成において使用されるポリマー金型材料１９１２、１９１４、および１９１６のいくつかの層を封入する構造材料１９０８および１９１０の２つの層から形成される。説明の明快のために、図１３Ａに示される構造材料１８０６および１８０８の第１および第２の層に関して上述したように、構造材料１９０８および１９１０の２つの層が一体の層として示されているが、構造材料１９０８および１９１０の２つの層は、半導体、金属、および／または誘電体を含む、そのような層に好適なものとして上記に記載した材料のうちの任意のものから選択される構造材料の２つ以上の層から形成されてもよい。
【０１５２】
[0175]図１４Ｂおよび図１４Ｃは、図１４Ａに示される例示的なディスプレイ装置１９００の製造の２つの段階を示す。図１４Ｂは、構造材料１９０８の第１の層をパターニングした後のディスプレイ装置１９００の製造の段階を示す。構造材料１９０８のパターニングされた第１の層は、そのうちの２つが図１４Ｂに示される、２つのアクチュエータ１９２０、シャッター１９２２、および１組のアンカー１９２４を含むシャッターアセンブリ１９１８を形成する。図１４Ｂに示される２つのアンカー１９２４は、拡張された封入されたスペーサ１９０４の下側部分としても働く。シャッターアセンブリは、金型として金型材料１９２６および１９２８の２つのパターニングされた層を使用して製作される。
【０１５３】
[0176]図１４Ｃは、解放段階の直前の、ディスプレイ装置１９００の製造の後の段階を示す。図１４Ｃに示されるように、ＥＡＬ１９４０のための金型を形成するため、ならびに拡張された封入されたスペーサ１９０４の内側コアとして働くために、金型材料１９１２、１９１４、および１９１６のさらに３つの層が堆積され、パターニングされる。構造材料１９１０の第２の層も、堆積され、パターニングされ、ＥＡＬ１９４０を形成し、拡張された封入されたスペーサ１９０４をシーリング封止する。次いで、解放プロセスによって、残りの露出した金型材料が除去され、その後パシベーション層が適用され、シャッターアセンブリ１９１８、拡張された封入されたスペーサ１９０４、およびＥＡＬ１９４０が形成される基板１９０２が対向するアパーチャプレート１９３０に結合される。
【０１５４】
[0177]図１５は、ディスプレイ装置を製作する例示的なプロセス２０００の流れ図を示す。たとえば、図１３Ａおよび図１４Ａに示されるディスプレイ装置１８００および１９００は、プロセス２０００に従って製作され得る。プロセス２０００は、構造材料の第１の層から表示要素およびスペーサの下側部分を基板上に製作することを含む（段階２００２）。そのような製作プロセスの例は、図１３Ｃ〜図１３Ｆに関して、および図１４Ｂにおいて示され、述べられる。プロセス２０００は、製作された表示要素およびスペーサの下側部分の上に金型材料の少なくとも１つの層を堆積させることをさらに含む（段階２００４）。プロセス段階２００４の例は、図１３Ｆ〜図１３Ｈに関して、および図１４Ｃにおいて示され、述べられる。次いで、同じく図１３Ｆ〜図１３Ｈおよび図１４Ｃに示され、述べられるように、堆積された金型材料の少なくとも１つの層がパターニングされる（段階２００６）。次いで、図１３Ｉおよび図１４Ｃに示されるように、構造材料の第２の層が金型材料の少なくとも１つの層の上に堆積される（段階２００８）。プロセス２０００は、ＥＡＬおよびスペーサの上側部分を形成するために構造材料の第２の層をパターニングし、スペーサは、ＥＡＬの高さよりも大きい基板よりも上の高さを有し、金型材料の少なくとも１つの層の部分を封入することをさらに含む（段階２０１０）。この処理段階の例は、図１３Ｊおよび図１４Ｃに関して示され、述べられている。
【０１５５】
[0178]図１６Ａおよび図１６Ｂ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、携帯電話、またはモバイル電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはそのわずかな変形形態は、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の、様々なタイプのディスプレイデバイスも示す。
【０１５６】
[0179]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、限定されないが、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で構成され得る。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。
【０１５７】
[0180]ディスプレイ３０は、本明細書で説明するように、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、エレクトロルミネセント（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、超ねじれネマチック液晶ディスプレイ（ＳＴＮ  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。
【０１５８】
[0181]ディスプレイデバイス４０の構成要素が、図１６Ｂ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はその中に封入された追加の構成要素を含むこともできる。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に表示される可能性があ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くことができる。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に接続されている。調整ハードウェア５２は、（信号をフィルタ処理するか、または場合によっては操作するなど）信号を調整するように構成される場合がある。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１６Ａ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の設計では、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。
【０１５９】
[0182]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緩和するための、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標準、あるいはＩＥＥＥ８０１．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、およびそれらのさらなる実装形態を含むＩＥＥＥ８０１．１１標準に従って、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。携帯電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇ、４Ｇ、または５Ｇ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））、ＧＳＭ／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ）、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）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＡ、ＥＶ−ＤＯ  ＲｅｖＢ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ（登録商標））、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から受信される信号がプロセッサ２１によって受信され、さらに操作され得るように、それらの信号を事前処理することができる。トランシーバ４７は、プロセッサ２１から受信される信号がアンテナ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もできる。
【０１６０】
[0183]いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は、受信機で置換され得る。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に送信される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で置換され得る。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、または記憶する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、通常は、画像内の各位置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。
【０１６１】
[0184]プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、またはディスプレイデバイス４０の動作を制御するための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内の個別構成要素であってもよいし、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ていてもよい。
【０１６２】
[0185]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にわたってスキャン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、フォーマット化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、独立型集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは、多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中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれること、またはアレイドライバ２２とハードウェアで完全に統合されることがある。
【０１６３】
[0186]アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ディスプレイ要素のディスプレイのｘ−ｙ行列から来る、数百、および時には数千（またはより多く）のリード線に毎秒何回も印加される波形の並列セットに、ビデオ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、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。
【０１６４】
[0187]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タイプのディスプレイのうちのいずれかに適している。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（図１Ｂに関して上記で説明したコントローラ１３４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であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイであり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実装形態は、たとえばモバイル電話、ポータブル電子デバイス、腕時計、または小面積ディスプレイなど、高度に集積されたシステムで有用であり得る。
【０１６５】
[0188]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と一体化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を通した音声コマンドが、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。
【０１６６】
[0189]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電池またはリチウムイオン電池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、壁ソケッ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。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、または、プラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０は、壁付きコンセントから電力を受けるようにも構成され得る。
【０１６７】
[0190]いくつかの実装形態では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、ドライバコントローラ２９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。いくつかの他の実装形態では、制御のプログラム可能性は、アレイドライバ２２にある。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実装され得る。
【０１６８】
[0191]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とを包含するものとする。
【０１６９】
[0192]本明細書で開示された実装形態に関して記載され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装される場合がある。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、上述され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ている。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。
【０１７０】
[0193]本明細書に開示する態様に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書に記載する機能を実行するように設計された、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、あるいはそれらの任意の組合せによっ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、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つ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、特定のプロセスおよび方法が、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１７１】
[0194]１つまたは複数の態様では、記載された機能は、本明細書で開示された構造とそれらの構造的均等物とを含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せにおいて実装される場合がある。本明細書に記載する対象の実装は、データ処理装置によって実行されるように、またはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち１つまたは複数のコンピュータプログラム命令のモジュールとして実装され得る。
【０１７２】
[0195]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、本明細書に示す実装形態に限定されるように意図されたものではなく、本開示ならびに本明細書に開示する原理および新規の特徴と矛盾しない最も広い範囲が認められるものとする。
【０１７３】
[0196]加えて、「上側」および「下側」という用語は、時として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、実装されたときの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、当業者は容易に諒解されよう。
【０１７４】
[0197]別個の実装形態という文脈において本明細書で説明したいくつかの特徴はまた、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において説明した様々な特徴はまた、複数の実装形態において別個に、または任意の好適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。
【０１７５】
[0198]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図示し得る。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。さらに、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、説明する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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
2017519234.tif 000019
【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
2017519234.tif 000024
【図１０Ｉ】
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【図１１Ａ】
2017519234.tif 000026
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
2017519234.tif 000028
【図１１Ｄ】
2017519234.tif 000029
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
2017519234.tif 000033
【図１２Ｅ】
2017519234.tif 000034
【図１２Ｆ】
2017519234.tif 000035
【図１３Ａ】
2017519234.tif 000036
【図１３Ｂ】
2017519234.tif 000037
【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
2017519234.tif 000041
【図１３Ｇ】
2017519234.tif 000042
【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
2017519234.tif 000045
【図１３Ｋ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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