(57)【要約】  本開示は、ディスプレイ上に画像を形成するために光を変調するためのシステム、方法および装置、ならびにそのような装置を製造する方法を提供する。ディスプレイ装置は、二重レベルシャッターアセンブリを含む。二重レベルシャッターアセンブリの各々は、前方および後方光遮断層にそれぞれ隣接して配置された前方および後方光遮断レベルを含む。前方および後方光遮断層は、バックライトからディスプレイの前面までの光路を与える開口を画定する。二重レベルシャッターは、画像を生成するためにこれらの光路を選択的に遮る。
2016513823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光遮断層であって、前記第１の光遮断層内に形成された第１の開口を含む、第１の光遮断層と、
前記第１の光遮断層の上に懸架されたシャッターとを備え、前記シャッターが、
前記第１の光遮断層に実質的に垂直に配向された側壁と、
前記第１の光遮断層に近接して置かれた前記側壁の第１の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む、近位の光遮断レベルと、
前記近位の光遮断レベルに対する前記第１の光遮断層の遠位に置かれた前記側壁の第２の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む、遠位の光遮断レベルとを含む、装置。
【請求項２】
前記シャッターが、
前記遠位の光遮断レベルを通して画定された遠位のシャッター開口と、
前記近位の光遮断レベルを通して画定された近位のシャッター開口とを含み、前記近位のシャッター開口が前記遠位のシャッター開口と整列される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記近位の光遮断レベルおよび前記遠位の光遮断レベルのうちの１つの一部が、前記近位の光遮断レベルまたは前記遠位の光遮断レベルの別の部分より実質的に厚い、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記近位の光遮断レベルまたは前記遠位の光遮断レベルのより厚い前記部分が、前記シャッターが閉位置にあるときに、より厚い前記部分が前記第１の光遮断層によって画定される前記第１の開口と一直線上にあるように、前記シャッター内のある位置にある、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
閉位置において、前記近位の光遮断レベルの一部が前記第１の光遮断層内に画定された前記第１の開口の端部に重なり、前記遠位の光遮断レベルの一部が第２の光遮断層内に画定された第２の開口の端部に重なるように、前記シャッターが構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の光遮断層が、前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対側に配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記遠位の光遮断レベルが前記第２の光遮断層から離隔される距離とほぼ同じ距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対に配置された第２の光遮断層から前記遠位の光遮断レベルが離隔される前記距離と約３ミクロン未満異なる距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記シャッターを、前記開口を通る光路の中におよび外に移動させるための静電アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記静電アクチュエータが、前記シャッターに隣接して配置された少なくとも１つのビーム電極を含み、前記近位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の近位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記遠位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の遠位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記シャッターを含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備え、
前記プロセッサが、前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備え、前記画像ソースモジュールが、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つを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
ディスプレイ要素を作製するための方法であって、
基板の上に犠牲材料の第１の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第１の層の上に構造材料の第１の層を堆積するステップと、
シャッターの近位の光遮断レベルを画定するため、および第１のシャッター開口を画定するために、構造材料の前記第１の層をパターニングするステップと、
構造材料の前記パターニングされた第１の層の上に犠牲材料の第２の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第２の層の上に構造材料の第２の層を堆積するステップと、
前記シャッターの遠位の光遮断レベルを画定するために構造材料の前記第２の層をパターニングするステップとを含む、方法。
【請求項１７】
犠牲材料の前記第２の層をパターニングするステップが、前記シャッターの前記近位の光遮断レベルを形成する構造材料の前記第１の層の一部に向けて下に延びる、犠牲材料の前記第２の層内の凹部を形成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
構造材料の前記第２の層を堆積するステップが、構造材料の前記第１の層の一部の上に構造材料の前記第２の層の一部を直接堆積するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
第２のシャッター開口が構造材料の前記第１の層内に画定された前記第１のシャッター開口と整列するように、構造材料の前記第２の層内に第２のシャッター開口を画定するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のシャッター開口が、前記基板と、犠牲材料の前記第１の層と、犠牲材料の前記第２の層とを含む材料積層体の上部に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２のシャッター開口が、犠牲材料の前記第２の層内にパターニングされた凹部の底に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記近位および前記遠位の光遮断レベルを解放するために、犠牲材料の前記第１および前記第２の層を除去するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記近位の光遮断レベルおよび前記シャッター開口を画定するステップが、前記近位の光遮断レベルの第２の対向する端部より前記近位の光遮断レベルの第１の端部により近く、前記シャッター開口を画定するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のシャッター開口と前記第１の端部との間の距離が、前記第１のシャッター開口と前記第２の対向する端部との間の前記距離の約半分となるように、前記近位の光遮断レベルおよび前記第１のシャッター開口が画定される、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、本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、２０１３年３月１３日に出願された「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＩＮＧ  ＤＵＡＬ−ＬＥＶＥＬ  ＳＨＵＴＴＥＲＳ」と題する米国特許出願第１３／８００，４００号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、電気機械システム（ＥＭＳ）に関する。特に、本開示は、ＥＭＳシャッター設計に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレイにおける改善されたコントラスト比に対する要求は、増加し続けている。いくつかのシャッター式ＥＭＳディスプレイデバイスは、それらが含む光変調シャッター付近に漏れる光に起因する低下したコントラスト比を経験する。たとえば、いくつかのシャッター式ＥＭＳディスプレイは、２つの対向する光遮断層の間を横に移動するシャッターを含む。光遮断層は、シャッターが光を変調するために選択的に遮る開口を含む。しかしながら、一般的なシャッター設計は、光遮断層のうちの一方を通過する光の方が他方を通過する光より、遮ることにおいてより効率的である。他方の光遮断層内の開口の不十分な遮断は、低下したコントラスト比に寄与することがある。
【０００４】
その上、完全な暗状態と完全な明状態との間で個別の部分透過状態を確実に達成し得るＥＭＳ方式光変調器は、たとえあるとしてもごく少ない。したがって、ＥＭＳ方式光変調器を組み込むディスプレイは、光変調器を一連のサブフレーム内の明状態または暗状態に駆動することによって時分割の原理を使用して様々なグレースケール値を生成する傾向がある。たとえ、そのようなサブフレームが重み付けされるとしても、そのようなディスプレイは、依然として、所望のグレースケール細分性のレベルを得るために、画像フレームごとに多数のサブフレームを生成する必要があることがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【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革新的態様を有し、それらの態様のうちのいずれの１つも、本明細書で開示されている望ましい属性に単独で関与することはない。
【０００６】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、第１の光遮断層およびシャッターを含む装置内に実装され得る。第１の光遮断層は、その中に形成された第１の開口を含む。シャッターは、第１の光遮断層の上に懸架され、側壁、近位の光遮断レベル、および遠位の光遮断レベルを含む。側壁は、第１の光遮断層に実質的に垂直に配向される。近位の光遮断レベルは、第１の光遮断層に近接して置かれた側壁の第１の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む。遠位の光遮断レベルは、近位の光遮断レベルに対する第１の光遮断層の遠位に置かれた側壁の第２の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む。
【０００７】
いくつかの実装形態では、シャッターは、遠位の光遮断レベルを介して画定される遠位のシャッター開口と、近位の光遮断レベルを介して画定される近位のシャッター開口とを含む。いくつかの実装形態では、近位のシャッター開口は、遠位のシャッター開口と整列され得る。
【０００８】
いくつかの実装形態では、近位および遠位の光遮断レベルのうちの１つの一部は、近位または遠位の光遮断レベルの別の部分より実質的に厚い。いくつかのそのような実装形態では、近位または遠位の光遮断レベルのより厚い部分は、シャッターが閉位置にあるときに、より厚い部分が第１の光遮断層によって画定される第１の開口と一直線上にあるように、シャッター内のある位置にある。
【０００９】
いくつかの他の実装形態では、シャッターは、閉位置において、近位の光遮断レベルの一部が第１の光遮断層内に画定された第１の開口の端部に重なり、遠位の光遮断レベルの一部が第２の光遮断層内に画定された第２の開口の端部に重なる。いくつかのそのような実装形態では、第２の光遮断層が、シャッターの、第１の光遮断層と反対側に配置される。遠位の光遮断レベルが第２の光遮断層から離隔される距離とほぼ同じ距離だけ、近位の光遮断レベルが、第１の光遮断層から離隔され得る。いくつかの他の実装形態では、シャッターの、第１の光遮断層と反対に配置された第２の光遮断層から遠位の光遮断レベルが離隔される距離と約３ミクロン未満異なる距離だけ、近位の光遮断レベルが、第１の光遮断層から離隔され得る。
【００１０】
いくつかの実装形態では、装置は、シャッターを、開口を通る光路の中におよび外に移動させるための静電アクチュエータを含む。いくつかの実装形態では、静電アクチュエータは、シャッターに隣接して配置された少なくとも１つのビーム電極を含み、近位の光遮断レベルは、基板の上に、ビーム電極の近位端とほぼ同じ高さに配置される。いくつかの実装形態では、遠位の光遮断レベルは、基板の上に、ビーム電極の遠位端とほぼ同じ高さに配置される。
【００１１】
いくつかの実装形態では、装置は、ディスプレイと、プロセッサと、メモリデバイスとを含む。ディスプレイは、シャッターを含み得る。プロセッサは、ディスプレイと通信し、画像データを処理するように構成され得る。メモリデバイスは、プロセッサと通信するように構成される。いくつかの実装形態では、装置はまた、ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路を含み、プロセッサは、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成される。いくつかの実装形態では、装置は、プロセッサに画像データを送るように構成された画像源モジュールを含む。画像源モジュールは、受信機、送受信機、および送信機のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実装形態では、装置はまた、入力データを受信し、入力データをプロセッサに通信するように構成された入力デバイスを含み得る。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ要素を作製するための方法で実施され得る。方法は、基板の上に犠牲材料の第１の層を堆積およびパターニングするステップと、犠牲材料のパターニングされた第１の層の上に構造材料の第１の層を堆積するステップと、シャッターの近位の光遮断レベルを画定するためおよび第１のシャッター開口を画定するために構造材料の第１の層をパターニングするステップとを含む。方法は、構造材料のパターニングされた第１の層の上に犠牲材料の第２の層を堆積およびパターニングするステップと、犠牲材料のパターニングされた第２の層の上に構造材料の第２の層を堆積するステップと、シャッターの遠位の光遮断レベルを画定するために構造材料の第２の層をパターニングするステップとをさらに含む。
【００１３】
いくつかの実装形態では、犠牲材料の第２の層をパターニングするステップは、シャッターの近位の光遮断レベルを形成する構造材料の第１の層の一部に向けて下に延びる、犠牲材料の第２の層内の凹部を形成するステップを含む。いくつかの実装形態では、構造材料の第２の層を堆積するステップは、構造材料の第１の層の一部の上に構造材料の第２の層の一部を直接堆積するステップを含む。
【００１４】
いくつかの実装形態では、方法は、第２のシャッター開口が構造材料の第１の層内に画定された第１のシャッター開口と整列するように、構造材料の第２の層内に第２のシャッター開口を画定するステップをさらに含む。いくつかのそのような実装形態では、第２のシャッター開口は、基板と、犠牲材料の第１の層と、犠牲材料の第２の層とを含む材料積層体の上部に配置された構造材料の第２の層の一部の中に画定される。いくつかの他の実装形態では、第２のシャッター開口は、犠牲材料の第２の層内にパターニングされた凹部の底部に配置された構造材料の第２の層の一部の中に画定される。
【００１５】
いくつかの実装形態では、方法は、近位および遠位の光遮断レベルを解放するために、犠牲材料の第１および第２の層を除去するステップをさらに含む。いくつかの他の実装形態では、近位の光遮断レベルおよびシャッター開口を画定するステップは、近位の光遮断レベルの第２の対向する端部より近位の光遮断レベルの第１の端部により近くなるように、シャッター開口を画定するステップを含む。いくつかの他の実装形態では、第１のシャッター開口と第１の端部との間の距離が、第１のシャッター開口と第２の対向する端部との間の距離の約半分となるように、近位の光遮断レベルおよび第１のシャッター開口が画定される。
【００１６】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示す。本概要で提供する例は、主にＭＥＭＳ方式ディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、他のタイプのディスプレイ、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイおよび電界放出ディスプレイ、ならびに他の非ディスプレイＭＥＭＳデバイス、たとえば、ＭＥＭＳマイクロフォン、センサ、および光スイッチに適用することができる。他の特徴、態様および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになろう。以下の図の相対寸法は、一定の縮尺で描かれてはいない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】例示的な直視ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置の概略図である。
【図１Ｂ】例示的なホストデバイスのブロック図である。
【図２】例示的なシャッター式光変調器の透視図である。
【図３Ａ】例示的な制御マトリクスの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの制御マトリクスに接続された例示的なシャッター式光変調器アレイの透視図である。
【図４Ａ】例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。
【図４Ｂ】例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。
【図５】シャッター式光変調器を組み込む例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図６Ａ】例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｂ】例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｃ】例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｄ】例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図６Ｅ】例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図である。
【図７Ａ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｂ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｃ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図７Ｄ】狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリの構築の段階の等角図である。
【図８Ａ】例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す例示的なディスプレイ装置内に組み込まれたシャッターアセンブリの斜視図である。
【図９】図８Ａおよび図８Ｂに示すシャッターアセンブリを作製するための例示的な方法のフロー図である。
【図１０Ａ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｂ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｃ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｄ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｅ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｆ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｇ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１０Ｈ】図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図である。
【図１１Ａ】別の例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図１１Ｂ】別の例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図１１Ｃ】別の例示的なディスプレイ装置の断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａから図１１Ｃに示すディスプレイ装置内に組み込まれたシャッターアセンブリの例示的な斜視図である。
【図１１Ｅ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリに類似する別の例示的なシャッターアセンブリの斜視図である。
【図１２Ａ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｂ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｃ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｄ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｅ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｆ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｇ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１２Ｈ】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリの作製の例示的な段階の断面図である。
【図１３】図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリを製造する方法の別の表現のフロー図である。
【図１４】表示素子のセット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である。
【図１５】表示素子のセット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である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【００１９】
以下の説明は、本開示の発明的態様を説明するためのいくつかの実装形態を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の様々な方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識するであろう。説明する実装形態は、動いている（ビデオなど）か静止している（静止画像）かにかかわらず、またテキストか、グラフィックか、図かにかかわらず、画像を表示するように構成され得る任意のデバイス、装置またはシステム内に実装され得る。より詳細には、説明する実装形態は、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携帯電話、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、パーソナルデータアシスタント（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、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、電子読み取りデバイス（電子書籍など）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（走行距離計および速度計のディスプレイなどを含む）、コックピット制御機器および／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両内のリアビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子掲示板または看板、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、（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）用途を含む電気機械システム（ＥＭＳ）用途ならびに非ＥＭＳ用途などにおけるような）パッケージ化、美的構造（一片の宝石または衣服の上への画像の表示など）、および多様なＥＭＳデバイスなど、多様な電子デバイスに含まれ得るかまたは関連付けられ得ることが考えられる。本明細書の教示はまた、限定はしないが、電子スイッチデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動作検知デバイス、磁力計、家庭用電子機器のための慣性コンポーネント、家庭用電子機器製品のパーツ、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、および電子試験機器など、非ディスプレイ用途において使用され得る。したがって、教示は、図に示される実装形態だけに限定されることを意図されているのではなく、当業者に容易に明らかとなる広い利用可能性を有することを意図されている。
【００２０】
ディスプレイのコントラスト比は、前方光遮断レベルと後方光遮断レベルの両方を有するシャッターを組み込むことによってシャッター式ＥＭＳディスプレイにおいて改善され得る。光遮断レベルの一方は、シャッターが作製される基板に近接して置かれる。他方の光遮断レベルは、他方の光遮断レベルに対して基板から遠位に置かれる。各光遮断レベルは、隣接する光遮断層の比較的近くに配置される。光遮断レベルと、隣接する光遮断層との間に比較的小さい距離を仮定すれば、シャッターは、両方の光遮断層を通して画定された開口を通過する光をより効率的に遮断することができる。
【００２１】
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。前方遮断レベルと後方遮断レベルの両方を有するシャッターを組み込むシャッターアセンブリは、改善された光管理能力を提供する。シャッターの両側に置かれた光遮断層内に形成された開口に極めて近接して光遮断レベルを配置することによって、シャッターは、基板に対して低い角度でバックライトを出る光の望ましくない漏れを効率的に防止し得る。シャッターはまた、周辺光反射を効率的に低減し得る。この改善された光管理の結果として、ディスプレイのコントラスト比が向上する。
【００２２】
加えて、いくつかの実装形態では、二重光遮断レベルシャッターを製造するためのプロセスは、シャッターの他の部分と比較して実質的に増加した厚さを有するシャッターのいくつかの部分をもたらす。光遮断層内に画定された開口間の光路内にそのような部分を直接配置することによって、シャッターはまた、基板に対して実質的に垂直な角度でバックライトを出る光の経路をより効率的に遮ることができる。これは、ディスプレイのコントラスト比をさらに改善し得る。
【００２３】
図１Ａは、例示的な直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００の概略図を示している。ディスプレイ装置１００は、行および列に配列された複数の光変調器１０２ａから１０２ｄ（一般的に「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは開状態にあり、光を通させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器１０２ａから１０２ｄの状態を選択的にセットすることによって、ディスプレイ装置１００は、１つのランプまたは複数のランプ１０５で照射された場合、バックライト付きディスプレイ用の画像１０４を形成するのに利用することができる。別の実装形態では、装置１００は、装置の前面から発する周辺光の反射によって、画像を形成することができる。別の実装形態では、装置１００は、ディスプレイの前面に配置された１つのランプまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわちフロントライトを使用して、画像を形成することができる。
【００２４】
いくつかの実装形態では、各光変調器１０２は、画像１０４中の画素１０６に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、複数の光変調器を利用して、画像１０４中の画素１０６を形成することができる。たとえば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含み得る。特定の画素１０６に対応する色固有光変調器１０２のうちの１つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中のカラー画素１０６を生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４中の輝度レベルを提供するために、画素１０６ごとに２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関して、「画素」は、画像の解像度によって定義される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造構成要素に関して、「画素」という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに使用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。
【００２５】
ディスプレイ装置１００は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、ユーザは、光変調器を含み、場合によってはディスプレイ上で見られる輝度および／またはコントラストを増強するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって、画像を見る。
【００２６】
直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置された１つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングし、または選択的に遮断する。場合によっては、各画素を均一に照明できるように、ランプからの光は、光ガイドまたは「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイは、光変調器を含む一方の基板がバックライトのすぐ上に配置されるサンドイッチアセンブリ配列を円滑にするように、透明基板またはガラス基板の上に構築されることが多い。
【００２７】
各光変調器１０２は、シャッター１０８および開口１０９を含むことができる。画像１０４中の画素１０６を照明するために、シャッター１０８は、見ている人に向かって光が開口１０９を通るように配置される。画素１０６を未点灯のまま保つために、シャッター１０８は、光が開口１０９を通過するのを妨げるように配置される。開口１０９は、各光変調器１０２中の反射材料または光吸収材料を通じてパターニングされた開口部によって画定される。
【００２８】
ディスプレイ装置は、シャッターの移動を制御するための、基板と、光変調器とに接続された制御マトリクスも含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに、少なくとも１つの書込み許可相互接続１１０（「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる）と、各画素列に対する１つのデータ相互接続１１２と、すべての画素に、または少なくとも、ディスプレイ装置１００中の複数の列と複数の行の両方にある画素に共通電圧を与える１つの共通相互接続１１４とを含む、一連の電気相互接続（たとえば、相互接続１１０、１１２および１１４）を含む。適切な電圧（「書込み許可電圧、ＶＷＥ」）の印加に応じて、所与の画素行に対する書込み許可相互接続１１０は、行中の画素を、新規シャッター移動命令を受諾するように準備する。データ相互接続１１２は、新規移動命令を、データ電圧パルスの形で伝達する。データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態において、シャッターの静電的な移動に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、スイッチ、たとえば、トランジスタ、または、データ電圧よりも通常、規模が高い別個の作動電圧の、光変調器１０２への印加を制御する他の非線形回路要素を制御する。次いで、これらの作動電圧を印加した結果、シャッター１０８の静電駆動移動が生じる。
【００２９】
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、ノートブックなど）のブロック図を示している。ホストデバイス１２０は、ディスプレイ装置１２８、ホストプロセッサ１２２、環境センサ１２４、ユーザ入力モジュール１２６、および電源を含む。
【００３０】
ディスプレイ装置１２８は、複数のスキャンドライバ１３０（「書込み許可電圧源」とも呼ばれる）、複数のデータドライバ１３２（「データ電圧源」とも呼ばれる）、コントローラ１３４、共通ドライバ１３８、ランプ１４０から１４６、ランプドライバ１４８、および、図１Ａに示す光変調器１０２などの表示素子のアレイ１５０を含む。スキャンドライバ１３０は、スキャンライン相互接続１１０に書込み許可電圧を印加する。データドライバ１３２は、データ相互接続１１２にデータ電圧を印加する。
【００３１】
ディスプレイ装置のいくつかの実装形態において、データドライバ１３２は、特に画像１０４の輝度レベルがアナログ方式で導出されるべきである場合、表示素子のアレイ１５０にアナログデータ電圧を提供するように構成される。アナログ動作において、光変調器１０２は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続１１２を通して印加されると、シャッター１０８における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、ある範囲の中間照明状態または画像１０４における輝度レベルが生じるように設計される。他の場合には、データドライバ１３２は、２つ、３つまたは４つのデジタル電圧レベルの縮小セットのみをデータ相互接続１１２に印加するように構成される。これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター１０８の各々に対して、開状態、閉状態、または他の個別の状態をセットするように設計される。  
【００３２】
スキャンドライバ１３０およびデータドライバ１３２は、デジタルコントローラ回路１３４（「コントローラ１３４」とも呼ばれる）に接続される。コントローラはデータを、行および画像フレームでグルーピングされた所定のシーケンスに編成されて、ほぼ直列方式でデータドライバ１３２に送る。データドライバ１３２は、直列並列データコンバータと、レベルシフティングと、一部のアプリケーション向けにはデジタルアナログ電圧コンバータとを含み得る。
【００３３】
ディスプレイ装置は、場合によっては、共通電圧源とも呼ばれる１組の共通ドライバ１３８を含む。いくつかの実装形態において、共通ドライバ１３８は、たとえば、一連の共通相互接続１１４に電圧を供給することによって、表示素子のアレイ１５０内のすべての表示素子にＤＣ共通電位を提供する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ１３８は、コントローラ１３４からのコマンドに従って、表示素子のアレイ１５０に対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイ１５０の複数の行および列中のすべての表示素子の同時作動を駆動および／または開始することが可能であるグローバル作動パルスを出す。
【００３４】
異なるディスプレイ機能のためのドライバ（たとえば、スキャンドライバ１３０、データドライバ１３２、および共通ドライバ１３８）はすべて、コントローラ１３４によって時間同期される。コントローラからのタイミングコマンドが、ランプドライバ１４８と、表示素子のアレイ１５０内の特定の行の書込み許可およびシーケンシングと、データドライバ１３２からの電圧の出力と、表示素子作動を可能にする電圧の出力とにより、赤、緑および青および白色ランプ（それぞれ１４０、１４２、１４４、および１４６）の照明を調整する。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。
【００３５】
コントローラ１３４は、シャッター１０８の各々が、新規画像１０４に適した照明レベルにリセットされ得るためのシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新規画像１０４は、周期的間隔でセットされ得る。たとえば、ビデオディスプレイの場合、カラー画像１０４またはビデオフレームは、１０から３００ヘルツ（Ｈｚ）の範囲の周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態において、アレイ１５０への画像フレームの設定は、交替画像フレームが、赤、緑および青など、交替する一連の色で照射されるように、ランプ１４０、１４２、１４４、および１４６の照明と同期される。それぞれの色のための画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが、２０Ｈｚを超過する周波数で交替される場合、人間の脳は、交替するフレーム画像を、広い連続する範囲の色を有する画像の知覚に平均する。代替実装形態では、原色をもつ４つ以上のランプが、ディスプレイ装置１００において利用されてよく、赤、緑、および青以外の原色を利用する。
【００３６】
ディスプレイ装置１００が、開状態と閉状態との間のシャッター１０８のデジタル切替えのために設計されるいくつかの実装形態において、コントローラ１３４は、前述のように、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置１００は、画素ごとに複数のシャッター１０８を使用することによって、グレースケールを提供することができる。
【００３７】
いくつかの実装形態において、画像状態１０４についてのデータは、コントローラ１３４によって、表示素子アレイ１５０に、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によりロードされる。シーケンス中の行またはスキャンラインごとに、スキャンドライバ１３０は、アレイ１５０のその行について、書込み許可相互接続１１０に書込み許可電圧を印加し、続いて、データドライバ１３２が、選択された行中の各列について、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このプロセスは、アレイ１５０中のすべての行についてデータがロードされるまで繰り返す。いくつかの実装形態において、データローディングのための選択された行のシーケンスは、線形であり、アレイ１５０中の上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、選択された行のシーケンスは、視覚的アーティファクトを最小限にするために擬似ランダム化される。また、いくつかの他の実装形態では、シーケンシングはブロックで編成され、この場合、ブロックに対して、画像状態１０４の特定の一部のみについてのデータが、たとえば、シーケンス中のアレイ１５０の５行おきにのみアドレス指定することによってアレイ１５０にロードされる。
【００３８】
いくつかの実装形態において、アレイ１５０に画像データをロードするためのプロセスは、アレイ１５０中の表示素子を作動させるプロセスとは、時間的に分離される。これらの実装形態において、表示素子アレイ１５０は、アレイ１５０中の各表示素子に対するデータメモリ要素を含むことができ、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されたデータに従って、シャッター１０８の同時作動を開始するためのトリガ信号を、共通ドライバ１３８から搬送するためのグローバル作動相互接続を含み得る。
【００３９】
代替実装形態では、表示素子のアレイ１５０と、表示素子を制御する制御マトリクスとが、方形の行および列以外の構成で配列され得る。たとえば、表示素子は、六角形アレイまたは曲線をなす行および列で配列され得る。概して、本明細書で使用するスキャンラインという用語は、書込み許可相互接続を共有する、任意の複数の表示素子を指すものである。
【００４０】
ホストプロセッサ１２２は全般的に、ホストの動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ１２２は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサであり得る。ホストデバイス１２０内に含まれるディスプレイ装置１２８に対して、ホストプロセッサ１２２は、画像データならびにホストに関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、ホストに関する情報、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および／または画像を選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。
【００４１】
ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザの個人的好みをコントローラ１３４に直接、またはホストプロセッサ１２２を介して伝える。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール１２６は、ユーザが「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしているソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ１３４への複数のデータ入力はコントローラに対し、最適な画像化特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８および１４８にデータを提供するように指示する。
【００４２】
環境センサモジュール１２４も、ホストデバイス１２０の一部として含まれ得る。環境センサモジュール１２４は、温度および／または周辺の採光条件など、周辺環境に関するデータを受信する。センサモジュール１２４は、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい昼光の中の屋外環境で動作しているのか、夜間の屋外環境で動作しているのかを区別するようにプログラムされ得る。センサモジュール１２４は、コントローラ１３４が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ１３４に通信する。
【００４３】
図２は、例示的なシャッター式光変調器２００の透視図を示している。シャッター式光変調器２００は、図１Ａの直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００への組込みに適している。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッター２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成され得る。シャッター２０２は、一方では、アクチュエータ２０５に結合する。アクチュエータ２０５は、表面２０３に対して実質的に平行である運動面における表面２０３の上方で、シャッター２０２を横方向に移動する。シャッター２０２の反対側は、アクチュエータ２０４によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング２０７に結合する。
【００４４】
各アクチュエータ２０５は、シャッター２０２をロードアンカ２０８に接続するコンプライアントロードビーム２０６を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とともに、機械的サポートとして働き、シャッター２０２を、表面２０３に近接して懸架されたまま保つ。表面２０３は、光を通過させるための１つまたは複数の開口穴２１１を含む。ロードアンカ２０８は、コンプライアントロードビーム２０６とシャッター２０２とを表面２０３に物理接続し、ロードビーム２０６を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気接続する。
【００４５】
基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴２１１が形成される。基板がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板に堆積された遮光材料の層に開口穴２１１が形成される。開口穴２１１は概して、円形、楕円、多角形、蛇行状、または形状が不規則でよい。
【００４６】
各アクチュエータ２０５は、各ロードビーム２０６に隣接して配置されたコンプライアント駆動ビーム２１６も含む。駆動ビーム２１６は、一方の端部において、駆動ビーム２１６の間で共有される駆動ビームアンカ２１８に結合する。各駆動ビーム２１６の他端は、自由に移動する。各駆動ビーム２１６は、駆動ビーム２１６の自由端と、ロードビーム２０６の固定端との近くで、ロードビーム２０６に最接近するように湾曲される。
【００４７】
動作時、光変調器２００を組み込むディスプレイ装置は、駆動ビームアンカ２１８を介して駆動ビーム２１６に電位を印加する。第２の電位が、ロードビーム２０６に印加され得る。駆動ビーム２１６とロードビーム２０６との間の得られる電位差は、駆動ビーム２１６の自由端を、ロードビーム２０６の固定端の方に引き付け、ロードビーム２０６のシャッター端を、駆動ビーム２１６の固定端の方に引き付け、そうすることによって、シャッター２０２を、駆動アンカ２１８に向かって横に駆動する。コンプライアント部材２０６は、ビーム２０６および２１６の電位にわたる電圧が除去されたとき、ロードビーム２０６がシャッター２０２をその初期位置に押し戻すように、スプリングとして働き、ロードビーム２０６に蓄えられた応力を解放する。
【００４８】
光変調器２００などの光変調器は、電圧が除去された後にシャッターをその休止位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、「開」および「閉」アクチュエータの２種セット、ならびにシャッターを開状態または閉状態のいずれかに移動させるための「開」および「閉」電極の別個のセットを組み込むことができる。
【００４９】
制御マトリクスによりシャッターおよび開口のアレイを制御して、画像が生じるようにし、多くの場合、適切な輝度レベルで画像を移動させるための様々な方法がある。一部のケースでは、制御は、ディスプレイの周囲にあるドライバ回路に接続された行および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて遂行される。他のケースでは、速度、ディスプレイの輝度レベルおよび／または電力消散性能を向上させるために、切替えおよび／またはデータ記憶要素を、アレイ（いわゆるアクティブマトリクス）の各画素中に含めることが適切である。
【００５０】
図３Ａは、例示的な制御マトリクス３００の概略図を示している。制御マトリクス３００は、図１ＡのＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置１００に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図３Ｂは、図３Ａの制御マトリクス３００に接続された例示的なシャッター式光変調器アレイ３２０の透視図を示している。制御マトリクス３００は、画素アレイ３２０（「アレイ３２０」）をアドレス指定することができる。各画素３０１は、アクチュエータ３０３によって制御される、図２のシャッターアセンブリ２００などの弾性シャッターアセンブリ３０２を含み得る。各画素は、開口３２４を含む開口層３２２も含み得る。
【００５１】
制御マトリクス３００は、シャッターアセンブリ３０２が形成される基板３０４の表面に、拡散または薄膜堆積電気回路として組み立てられる。制御マトリクス３００は、制御マトリクス３００中の画素３０１の各行に対するスキャンライン相互接続３０６と、制御マトリクス３００中の画素３０１の各列に対するデータ相互接続３０８とを含む。各スキャンライン相互接続３０６は、書込み許可電圧源３０７を、対応する画素３０１の行中の画素３０１に電気接続する。各データ相互接続３０８は、データ電圧源３０９（「Ｖｄソース」）を、対応する画素の列中の画素３０１に電気接続する。制御マトリクス３００中で、Ｖｄソース３０９は、シャッターアセンブリ３０２の作動に使用されるエネルギーの大部分を提供する。このように、データ電圧源、Ｖｄソース３０９は、作動電圧源としても働く。
【００５２】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、画素アレイ３２０中の各画素３０１または各シャッターアセンブリ３０２に対して、制御マトリクス３００は、トランジスタ３１０とキャパシタ３１２とを含む。各トランジスタ３１０のゲートは、画素３０１が置かれているアレイ３２０中の行のスキャンライン相互接続３０６に電気接続される。各トランジスタ３１０のソースは、それに対応するデータ相互接続３０８に電気接続される。各シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３は、２つの電極を含む。各トランジスタ３１０のドレインは、対応するキャパシタ３１２の１つの電極、および対応するアクチュエータ３０３の電極のうちの１つと並列に電気接続される。シャッターアセンブリ３０２内のキャパシタ３１２の他方の電極およびアクチュエータ３０３の他方の電極は、共通または接地電位に接続される。代替実装形態では、トランジスタ３１０は、半導体ダイオードおよび／または金属絶縁体金属サンドイッチ型スイッチ素子で置き換えることができる。
【００５３】
動作時、画像を形成するために、制御マトリクス３００は、各スキャンライン相互接続３０６にＶｗｅを順に印加することによって、シーケンス中のアレイ３２０中の各行を書込み可能にする。書込み可能にされた行に対して、行中の画素３０１のトランジスタ３１０のゲートへのＶｗｅの印加により、トランジスタ３１０を通してデータ相互接続３０８に電流が流れて、シャッターアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３に電位が印加される。行が書込み可能にされている間、データ電圧Ｖｄが、データ相互接続３０８に選択的に印加される。アナロググレースケールを与える実装形態では、各データ相互接続３０８に印加されるデータ電圧は、書込み可能にされたスキャンライン相互接続３０６とデータ相互接続３０８との交差位置に置かれた画素３０１の所望の輝度との関係で変えられる。デジタル制御方式を提供する実装形態では、データ電圧は、比較的低規模の電圧（すなわち、グランドに近い電圧）になるように、またはＶａｔ（作動閾電圧）を満たし、もしくは超えるように選択される。データ相互接続３０８へのＶａｔの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ内のアクチュエータ３０３が作動し、シャッターアセンブリ３０２内のシャッターを開く。データ相互接続３０８に印加された電圧は、制御マトリクス３００が行にＶｗｅを印加するのをやめた後でも、画素３０１のキャパシタ３１２に蓄えられたまま留まる。したがって、シャッターアセンブリ３０２が作動するのに十分な程長い時間、行において電圧Ｖｗｅを待ち、保持する必要はなく、そのような作動は、書込み許可電圧が行から除去された後も進行し得る。キャパシタ３１２は、アレイ３２０内のメモリ要素としても機能し、画像フレームの照明のために作動命令を記憶する。
【００５４】
アレイ３２０の画素３０１ならびに制御マトリクス３００は、基板３０４上に形成される。アレイ３２０は、基板３０４上に配設された開口層３２２を含み、開口層３２２は、アレイ３２０中のそれぞれの画素３０１に対する１組の開口３２４を含む。開口３２４は、各画素中のシャッターアセンブリ３０２と整列される。いくつかの実装形態では、基板３０４は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板３０４は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口３２４を形成する。
【００５５】
シャッターアセンブリ３０２は、アクチュエータ３０３とともに、双安定にされ得る。すなわち、シャッターは、いずれかの位置にシャッターを保持するための電力がほとんどまたはまったく要求されることなく、少なくとも２つの均衡位置（たとえば、開または閉）に存在し得る。より具体的には、シャッターアセンブリ３０２は、機械的に双安定であり得る。シャッターアセンブリ３０２のシャッターが正しい位置でセットされると、その位置を維持するのに、電気エネルギーまたは保持電圧は要求されない。シャッターアセンブリ３０２の物理要素に対する機械的圧力が、シャッターを所定の場所で保持し得る。
【００５６】
シャッターアセンブリ３０２はまた、アクチュエータ３０３とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッターアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、（シャッターが開または閉のいずれかの状態で）閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のまま、かつシャッターを所定の位置で保持する。対向力は、図２Ａに示すシャッター式光変調器２００内のスプリング２０７などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。
【００５７】
光変調器アレイ３２０は、画素ごとに単一のＭＥＭＳ光変調器を有するものとして示されている。各画素中に複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられる他の実装形態も可能であり、そうすることによって、各画素中の単なる２値の「オン」または「オフ」光学状態以上のものを可能にする。画素中の複数のＭＥＭＳ光変調器が設けられ、光変調器の各々に関連付けられた開口３２４が不等面積をもつ符号化面積分割グレースケールのいくつかの形が可能である。
【００５８】
図４Ａおよび図４Ｂは、例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００の図を示している。図４Ａに示す二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００は、開状態にある。図４Ｂは、閉状態にある二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００を示している。シャッターアセンブリ２００とは対照的に、シャッターアセンブリ４００は、シャッター４０６の両側にアクチュエータ４０２および４０４を含む。各アクチュエータ４０２および４０４は、独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ４０２は、シャッター４０６を開くのを担当する。第２の対向アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ４０４は、シャッター４０６を閉じるのを担当する。アクチュエータ４０２および４０４は両方とも、コンプライアントビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ４０２および４０４は、シャッターがその上方で懸架されている開口層４０７に対して実質的に平行な平面にあるシャッター４０６を駆動することによって、シャッター４０６を開閉する。シャッター４０６は、アクチュエータ４０２および４０４に取り付けられたアンカ４０８によって、開口層４０７の上方で小さな間隔で懸架される。シャッター４０６の移動軸に沿って、シャッター４０６の両端に取り付けられたサポートを含むことにより、シャッター４０６の面外運動が低減され、運動が基板に対して実質的に平行な平面へ閉じ込められる。図３Ａの制御マトリクス３００との類似性によって、シャッターアセンブリ４００とともに使用するのに適した制御マトリクスは、対向するシャッター開アクチュエータ４０２およびシャッター閉アクチュエータ４０４の各々につき、１つのトランジスタおよび１つのキャパシタを含み得る。
【００５９】
シャッター４０６は、光が通り得る２つのシャッター開口４１２を含む。開口層４０７は、３つの開口４０９からなるセットを含む。図４Ａにおいて、シャッターアセンブリ４００は開状態にあり、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２は作動しており、シャッター閉アクチュエータ４０４はその弛緩位置にあり、シャッター開口４１２の中心線が開口層の開口４０９のうちの２つの中心線と一致する。図４Ｂにおいてシャッターアセンブリ４００は閉状態に移されており、したがって、シャッター開アクチュエータ４０２はその弛緩位置にあり、シャッター閉アクチュエータ４０４は作動しており、シャッター４０６の遮光部分はこの場合、開口４０９（点線として示す）を通る光の透過を遮断するための所定の位置にある。
【００６０】
各開口は、その周囲に、少なくとも１つの辺をもつ。たとえば、方形開口４０９は、４つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が開口層４０７に形成される代替実装形態では、各開口は、単一辺のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数学的な意味において分離され、または独立する必要はなく、連結されてよい。すなわち、開口の一部または成形断面が、各シャッターとの対応を維持し得る間、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続外周が複数のシャッターによって共有されるように連結され得る。
【００６１】
様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口４１２および４０９に通すために、開口層４０７中の開口４０９の対応する幅またはサイズよりも大きい幅またはサイズをシャッター開口４１２に与えることが有利である。閉状態において光が漏れるのを効果的に阻止するために、シャッター４０６の遮光部分が開口４０９と重なるのが好ましい。図４Ｂは、シャッター４０６内の遮光部分の辺と、開口層４０７内に形成される開口４０９の１つの辺との間の所定の重複４１６を示す。
【００６２】
静電アクチュエータ４０２および４０４は、その電圧変位挙動により、シャッターアセンブリ４００に双安定特性が与えられるように設計される。シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータの各々について、作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、そのアクチュエータが閉状態である（シャッターは開または閉のいずれかである）間に印加されると、対向アクチュエータに作動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉じたまま、かつシャッターを所定の位置に保持する。そのような対向力に対してシャッターの位置を維持するのに必要とされる最小電圧は、維持電圧Ｖｍと呼ばれる。
【００６３】
図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込む例示的なディスプレイ装置５００の断面図を示している。各シャッターアセンブリ５０２は、シャッター５０３とアンカ５０５とを組み込む。アンカ５０５とシャッター５０３との間で接続されると、表面の上で短い距離でシャッター５０３を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ５０２は、プラスチックまたはガラスで作られた基板などの、透明基板５０４上に配設される。基板５０４上に配設された後ろ向き反射層、反射膜５０６が、シャッターアセンブリ５０２のシャッター５０３の閉位置の下に置かれた複数の表面開口５０８を画定する。反射膜５０６は、表面開口５０８を通らない光を、ディスプレイ装置５００の後ろに向かって逆反射して戻す。反射開口層５０６は、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、レーザアブレーション、または化学気相堆積（ＣＶＤ）を含むいくつかの堆積技術によって薄膜方式で形成された含有物をもたない微粒金属膜であり得る。いくつかの他の実装形態では、後ろ向き反射層５０６は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折率の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として組み立てられ得る。シャッターが自由に移動する反射膜５０６からシャッター５０３を分離する垂直ギャップは、０．５から１０ミクロンの範囲内である。垂直ギャップの規模は、図４Ｂに示す重複４１６など、閉状態における、シャッター５０３の辺と、開口５０８の辺との間の横の重複よりも小さいのが好ましい。
【００６４】
ディスプレイ装置５００は、基板５０４を平面光ガイド５１６から分離する随意のディフューザ５１２および／または随意の輝度増強膜５１４を含む。光ガイド５１６は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、１つまたは複数の光源５１８によって照射され、バックライトを形成する。光源５１８は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）でよい。反射体５１９は、ランプ５１８から光ガイド５１６に光を向けるのを助ける。前向き反射膜５２０が、バックライト５１６の後ろに配設され、シャッターアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ５０２のうちの１つを通らない、バックライトからの光線５２１などの光線は、バックライトに戻され、膜５２０から再度反射される。この方式において、第１のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置５００を離れることができない光は、リサイクルし、シャッターアセンブリアレイ５０２中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光リサイクルは、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。
【００６５】
光ガイド５１６は、ランプ５１８から開口５０８の方に、したがってディスプレイの前面の方に光を向け直す１組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム５１７を含む。光リダイレクタ５１７は、代替可能に断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド５１６のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム５１７の密度は概して、ランプ５１８からの距離とともに増大する。
【００６６】
いくつかの実装形態では、開口層５０６は、光吸収材料で作ることができ、代替実装形態では、シャッター５０３の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングすることができる。いくつかの他の実装形態では、開口層５０６は、光ガイド５１６の表面に直接堆積され得る。いくつかの実装形態では、開口層５０６は、（後で説明するＭＥＭＳダウン構成の場合のように）シャッター５０３およびアンカ５０５と同じ基板上に配設される必要はない。
【００６７】
いくつかの実装形態では、光源５１８は、異なる色、たとえば、赤、緑、および青色のランプを含み得る。人間の脳が、異なる色の画像を単一の多色画像に平均するのに十分なレートで、異なる色のランプで画像を連続して照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターアセンブリアレイ５０２を使って形成される。別の実装形態では、光源５１８は、３つよりも多い異なる色をもつランプを含む。たとえば、光源５１８は、赤、緑、青および白色ランプまたは赤、緑、青および黄色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、シアン、マゼンタ、黄色および白色ランプまたは赤、緑、青および白色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源５１８に含まれ得る。たとえば、５つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアンおよび黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源５１８は、白、オレンジ、青、紫および緑色ランプまたは白、青、黄色、赤およびシアン色ランプを含み得る。６つの色を使用する場合、光源５１８は、赤、緑、青、シアン、マゼンタおよび黄色ランプまたは白、シアン、マゼンタ、黄色、オレンジおよび緑色ランプを含み得る。
【００６８】
カバープレート５２２は、ディスプレイ装置５００の前面を形成する。カバープレート５２２の後ろ側は、コントラストを増すために、ブラックマトリクス５２４でカバーされ得る。代替実装形態では、カバープレートは、カラーフィルタ、たとえば、シャッターアセンブリ５０２のうちの異なるものに対応する、固有の赤、緑、および青フィルタを含む。カバープレート５２２は、シャッターアセンブリ５０２から所定の距離だけ離れて支えられ、ギャップ５２６を形成する。ギャップ５２６は、機械的サポートもしくはスペーサ５２７によって、かつ／またはカバープレート５２２を基板５０４に付着させる粘着シール５２８によって維持される。
【００６９】
粘着シール５２８は、流体５３０を封じ込める。流体５３０は、好ましくは約１０センチポアズを下回る粘度、好ましくは約２．０を上回る比誘電率、および約１０４Ｖ／ｃｍを上回る誘電破壊強度で作製される。流体５３０は、潤滑油としても働き得る。いくつかの実装形態では、流体５３０は、高い表面濡れ性をもつ疎水性液体である。代替実装形態では、流体５３０は、基板５０４の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率をもつ。
【００７０】
機械的光変調器を組み込むディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスでは、要素が移動するたびに、静止摩擦が要素のうちの１つまたは複数を無効にする機会が生じる。この移動は、（流体５３０とも呼ばれる）流体にすべての部品を浸漬し、ＭＥＭＳディスプレイセルの流体空間またはギャップ内に（たとえば、接着剤で）流体を密閉することによって、促進される。流体５３０は通常、摩擦係数が低く、粘度が低く、長期的に劣化の影響が最小である。ＭＥＭＳ方式ディスプレイアセンブリが流体５３０用に液体を含むとき、液体は少なくとも部分的に、ＭＥＭＳ方式光変調器の可動部のうちのいくつかを囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を下げるために、液体は、７０センチポアズを下回る粘度を有する。いくつかの他の実装形態では、液体は、１０センチポアズを下回る粘度を有する。７０センチポアズを下回る粘度を有する液体は、４，０００グラム／モルを下回るか、または場合によっては４００グラム／モルを下回る低分子量を有する材料を含み得る。そのような実装形態に好適であり得る流体５３０は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコーンオイル、フッ化シリコーンオイル、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑油を含む。有用な流体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサン、またはアルキルメチルシロキサン、たとえば、ヘキシルペンタメチルジシロキサンであり得る。有用な流体はアルカン、たとえば、オクタンまたはデカンであり得る。有用な流体はニトロアルカン、たとえば、ニトロメタンであり得る。有用な流体は芳香族化合物、たとえば、トルエンまたはジエチルベンゼンであり得る。有用な流体はケトン、たとえば、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンであり得る。有用な流体はクロロカーボン、たとえば、クロロベンゼンであり得る。有用な流体はクロロフルオロカーボン、たとえば、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンであり得る。これらのディスプレイアセンブリについて考えられる他の流体には、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含まれる。これらのディスプレイアセンブリについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび２−トリフルオロメチル−３−エトキシドデカフルオロヘキサンが含まれる。
【００７１】
薄板金属または成形プラスチックアセンブリブラケット５３２は、カバープレート５２２と、基板５０４と、バックライトと、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット５３２は、複合ディスプレイ装置５００に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブで取り付けられる。いくつかの実装形態において、光源５１８は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体５３６は、光ガイド５１６の辺から漏れた光を光ガイド５１６に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ５０２およびランプ５１８に制御信号ならびに電力を与える電気相互接続は、図５に示していない。
【００７２】
いくつかの他の実装形態では、図２Ａから図２Ｄに示すように、ローラー式光変調器２２０、光タップ２５０、またはエレクトロウェッティング式光変調アレイ２７０、ならびに他のＭＥＭＳ方式光変調器が、ディスプレイ装置５００内のシャッターアセンブリ５０２の代わりに用いられ得る。
【００７３】
ディスプレイ装置５００は、ＭＥＭＳアップ構成と呼ばれ、ＭＥＭＳ方式光変調器が、基板５０４の前面、すなわち見ている人の方を向く表面に形成される。シャッターアセンブリ５０２は、反射開口層５０６のすぐ上に構築される。ＭＥＭＳダウン構成と呼ばれる代替実装形態において、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。ＭＥＭＳダウン構成において、ＭＥＭＳ方式光変調器を収容する基板は、ディスプレイ装置５００におけるカバープレート５２２に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド５１６の方を向く表面にＭＥＭＳ方式光変調器が配置されるように配向される。ＭＥＭＳ方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層５０６にあるギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、ＭＥＭＳ変調器が形成される基板とを接続する一連のスペーサポストによって維持することができる。いくつかの実装形態において、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素の間に配設される。ＭＥＭＳ光変調器を、それに対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは１０ミクロン未満、または重複４１６など、シャッターと開口との間の重複よりも小さい距離である。
【００７４】
図６Ａから図６Ｅは、例示的な複合シャッターアセンブリの構築の段階の断面図を示している。図６Ａは、完成された複合シャッターアセンブリ６００の例示的な断面図を示している。シャッターアセンブリ６００は、シャッター６０１、２つのコンプライアントビーム６０２、ならびに基板６０３および開口層６０６の上に構築されたアンカ構造体６０４を含む。複合シャッターアセンブリ６００の要素は、第１の機械層６０５、導体層６０７、第２の機械層６０９、および封入誘電体６１１を含む。機械層６０５または６０９の一方または両方は、シャッターアセンブリ６００の主要ロードベアリングおよび機械的作動部材として働くので、機械層６０５または６０９のうちの少なくとも１つは、０．１５ミクロンを上回る厚さで堆積され得るが、いくつかの実装形態では、機械層６０５および６０９はより薄い場合がある。機械層６０５および６０９の材料の候補として、限定はしないが、金属、たとえばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、もしくはそれらの合金、誘電体材料、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、もしくは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、または半導体材料、たとえばダイヤモンドライクカーボン、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）もしくはそれらの合金が含まれる。導体層６０７などの層のうちの少なくとも１つは、作動要素との間で電荷を授受するように導電性であるべきである。材料の候補として、限定はしないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄもしくはそれらの合金、または半導体材料、たとえば、ダイヤモンドライクカーボン、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅもしくはそれらの合金がある。いくつかの実装形態では、半導体層を用いて、半導体にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ホウ素（Ｂ）、またはＡｌなどの不純物をドープする。図６Ａは、同様の厚さおよび機械的特性を有する機械層６０５および６０９が導体層６０７の両側に堆積された複合物のサンドイッチ構成を示している。いくつかの実装形態では、サンドイッチ構造は、堆積後に残っている応力および／または温度変動によって課せられる応力がシャッターアセンブリ６００の曲げ、反りまたは他の変形を引き起こさないようにするのを助ける。
【００７５】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００の外側が導体層から形成される一方、シャッターアセンブリ６００の内側が機械層から形成されるように、複合シャッターアセンブリ６００の層の順序が逆にされ得る。
【００７６】
シャッターアセンブリ６００は、封入誘電体６１１を含み得る。いくつかの実装形態では、シャッター６０１、アンカ６０４、およびビーム６０２のすべての露出した下面、上面、および側面が均一にコーティングされるように、誘電体のコーティングが共形に適用され得る。そのような薄膜は、熱酸化によって、かつ／またはＡｌ２Ｏ３、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２もしくはＳｉ３Ｎ４などの絶縁体のコンフォーマルＣＶＤによって、または原子層堆積を通じて同様の材料を堆積することによって成長し得る。誘電体コーティング層は、１０ｎｍから１ミクロンの範囲内の厚さで加えられ得る。いくつかの実装形態では、誘電体コーティングを側壁に堆積するために、スパッタリングおよび蒸着が使用され得る。
【００７７】
図６Ｂから図６Ｅは、図６Ａに示すシャッターアセンブリ６００を形成するために使用される例示的なプロセスのいくつかの中間製造段階の結果の例示的な断面図を示している。いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ６００は、図３Ａおよび図３Ｂに示す制御マトリクスのような薄膜トランジスタのアクティブマトリクスアレイなどの既存の制御マトリクスの上に構築される。
【００７８】
図６Ｂは、シャッターアセンブリ６００を形成する例示的なプロセスの最初の段階の結果の断面図を示す。図６Ｂに示されるように、犠牲層６１３が堆積されパターニングされる。いくつかの実装形態では、ポリイミドが犠牲層材料として使用される。他の犠牲層材料の候補には、限定はされないが、ポリアミド、フルオロポリマー、ベンゾシクロブテン、ポリフェニルキノキシレン、パリレン、またはポリノルボルネンがある。これらの材料は、粗い表面を平坦化し、２５０℃を上回る処理温度で機械的完全性を維持する能力、ならびにエッチングおよび／または除去中の熱分解の容易さを理由に選ばれる。他の実装形態では、犠牲層６１３は、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルエチレンおよびフェノール樹脂またはノボラック樹脂などのフォトレジストから形成される。いくつかの実装形態で使用される代替犠牲層材料としてＳｉＯ２があり、これは、その除去に使用されるフッ化水素酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。１つのそのような適した耐性材料として、Ｓｉ３Ｎ４がある。別の代替犠牲層材料としてＳｉがあり、これは、大半の金属およびＳｉ３Ｎ４など、その除去に使用されるフッ素プラズマまたはフッ化キセノン（ＸｅＦ２）に対して電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。さらに別の代替犠牲層材料としてＡｌがあり、これは、濃縮水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液など、強力なアルカリ溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。適した材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＴａおよびＳｉがある。さらに別の代替犠牲層材料としてＣｕがあり、これは、硝酸溶液または硫酸溶液に対して他の電子層または構造層が耐性を有する限り、優先的に除去され得る。そのような材料には、たとえば、Ｃｒ、Ｎｉ、およびＳｉがある。
【００７９】
次に犠牲層６１３は、アンカ領域６０４に穴またはビアを露出させるようにパターニングされる。ポリイミドまたは他の非感光性材料を犠牲層材料として用いる実装形態では、犠牲層材料は感光剤を含むように作られてよく、それにより、ＵＶフォトマスクを通じて露光する領域を現像液中で優先的に除去することができる。他の材料から形成された犠牲層は、フォトレジストの追加層において犠牲層６１３をコーティングし、フォトレジストをフォトパターニングし、最後にフォトレジストをエッチングマスクとして使用することによってパターニングされ得る。犠牲層６１３は、代替的に、ＳｉＯ２またはＣｒなどの金属の薄層であり得るハードマスクにより犠牲層６１３をコーティングすることによってパターニングされ得る。次いでフォトパターンが、フォトレジストおよび湿式化学エッチングによってハードマスクに転写される。ハードマスクに現像されるパターンは、深くて狭いアンカ穴を犠牲層６１３に与えるために使用され得る乾式化学エッチング技術、異方性エッチング技術、またはプラズマエッチング技術に対して耐性があり得る。
【００８０】
アンカ領域６０４が犠牲層６１３中に開かれた後、表面の酸化物層を除去するために、露出した下にある導電面６１４を化学的に、またはプラズマのスパッタリング効果によってエッチングすることができる。そのようなコンタクトエッチング段階により、下にある導電面６１４とシャッター材料とのオーム接触を改善することができる。犠牲層６１３のパターニングの後、フォトレジスト層またはハードマスクが、溶剤洗浄法または酸エッチング法のいずれかを使用して除去され得る。
【００８１】
次に、図６Ｃに示すように、シャッターアセンブリ６００を構築するためのプロセスにおいて、シャッター材料が堆積される。シャッターアセンブリ６００は、複数の薄膜、すなわち第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９から構成される。いくつかの実装形態では、第１の機械層６０５はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層であり、導体層６０７はＡｌであり、第２の機械層６０９はａ−Ｓｉである。第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９は、犠牲層６１３に物理的劣化が生じる温度を下回る温度で堆積される。たとえば、ポリイミドは約４００℃を上回る温度で分解する。したがって、いくつかの実装形態では、第１の機械層６０５、導体層６０７および第２の機械層６０９は、約４００℃を下回る温度で堆積され、ポリイミドを犠牲層材料として使用することを可能にする。いくつかの実装形態では、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）は、約２５０から約３５０℃の範囲の温度でシランガスからプラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、応力が比較的少ない状態において、約０．１５から約３ミクロンの範囲の厚さに成長可能であるので、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９にとって有用な機械材料である。そのような実装形態のうちのいくつかでは、ａ−Ｓｉが約１オームｃｍを下回る抵抗率で成長し得るように、ドーパントとしてホスフィンガス（ＰＨ３）が使用される。代替実装形態では、同様のＰＥＣＶＤ技術が、第１の機械層６０５としてＳｉ３Ｎ４、シリコンリッチなＳｉ３Ｎ４もしくはＳｉＯ２材料の堆積に、または第１の機械層６０５のためにダイヤモンドライクカーボン、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＣｄＴｅもしくは他の半導体材料の堆積に使用され得る。ＰＥＣＶＤ堆積技術の利点として、堆積が非常に共形になり得る、すなわち、様々な傾斜面または狭いビアホールの内面をコーティングし得る。犠牲層材料に切り込まれたアンカまたはビアホールがほぼ垂直な側壁を呈しているとしても、ＰＥＣＶＤ技術は、アンカの下水平面と上水平面との間に実質的に連続したコーティングを実現することができる。
【００８２】
ＰＥＣＶＤ技術に加えて、第１の機械層６０５および第２の機械層６０９の成長のために利用可能な代替の適した技術には、ＲＦまたはＤＣスパッタリング、金属有機ＣＶＤ、蒸着、電気めっきまたは無電解めっきが含まれる。
【００８３】
導体層６０７には、いくつかの実装形態では、Ａｌなどの金属薄膜が利用される。いくつかの他の実装形態では、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、またはＴａなどの代替金属が選択され得る。そのような導電性材料を含めることは、２つの目的を果たす。それは、シャッター６０１の全体的なシート抵抗を軽減するほか、ａ−Ｓｉは、シャッター６０１のいくつかの実装形態で使用され得るように、約２ミクロン未満の厚さである場合に、可視光をある程度透過し得るので、シャッター６０１を可視光が通るのを妨げるのを助ける。導電性材料は、スパッタリングによって、またはより共形に、ＣＶＤ、電気めっきもしくは無電解めっきによって、堆積され得る。
【００８４】
図６Ｄは、シャッターアセンブリ６００の形成に使用される次の１組の処理段階の結果を示している。第１の機械層６０５、導体層６０７、および第２の機械層６０９がフォトマスクされ、エッチングされる一方、犠牲層６１３は依然として基板６０３上にある。第１に、フォトレジスト材料が施され、次いでフォトマスクを通して露出され、次いで現像されてエッチマスクが形成される。次いでアモルファスシリコン、Ｓｉ３Ｎ４、およびＳｉＯ２が、フッ素ベースのプラズマ化学でエッチングされ得る。ＳｉＯ２機械層はまた、ＨＦ湿式化学を使用してエッチングでき、導体層６０７におけるいずれの金属も、湿式化学または塩素ベースのプラズマ化学反応のいずれかを使用してエッチングできる。
【００８５】
フォトマスクを通じて付与されるパターン形状は、シャッターアセンブリ６００のアクチュエータおよびシャッター６０１における剛性、コンプライアンス、電圧応答などの機械的特性に影響を及ぼす場合がある。シャッターアセンブリ６００は、断面で示すコンプライアントビーム６０２を含む。各コンプライアントビーム６０２は、幅がシャッター材料の全体的な高さまたは厚さを下回るように形成される。いくつかの実装形態では、ビーム寸法比は約１．４：１以上に、コンプライアントビーム６０２が幅よりも高くまたは厚くなるように維持される。
【００８６】
シャッターアセンブリ６００を構築するための例示的な製造プロセスの後続段階の結果が、図６Ｅに示されている。犠牲層６１３が除去されて、アンカポイントを除いて基板６０３からすべての可動部が解放される。いくつかの実装形態では、ポリイミド犠牲材料が酸素プラズマにおいて除去される。犠牲層６１３に使用された他のポリマー材料も、酸素プラズマにおいて、または場合によっては熱分解によって除去され得る。いくつかの犠牲層材料（ＳｉＯ２など）は、湿式化学エッチングによって、または気相エッチングによって除去され得る。
【００８７】
図６Ａに結果が示されている最終プロセスにおいて、封入誘電体６１１がシャッターアセンブリ６００のすべての露出面に堆積される。いくつかの実装形態では、シャッター６０１およびビーム６０２のすべての下面、上面および側面がＣＶＤを使用して均一にコーティングされるように、封入誘電体６１１は共形に施されてよい。いくつかの他の実装形態では、シャッター６０１の上面および側面のみがコーティングされる。いくつかの実装形態では、Ａｌ２Ｏ３が封入誘電体６１１に使用され、約１０から約１００ナノメートルの範囲内の厚さで原子層堆積によって堆積される。
【００８８】
最後に、反スティクションコーティングがシャッター６０１およびビーム６０２の表面に施され得る。これらのコーティングは、アクチュエータの２つの独立したビーム間の不要な貼り付きまたは粘着を防止する。適したコーティングは、炭素膜（グラファイトとダイヤモンド状の両方）ならびにフルオロポリマーおよび／または低蒸気圧潤滑油ならびにクロロシラン、炭化水素クロロシラン、過フッ化炭化水素クロロシラン、たとえばメトキシ終端化シラン、パーフルオロ化、アミノシラン、シロキサンおよびカルボン酸ベースのモノマーおよび化学種を含む。これらのコーティングは、分子蒸気への露出、またはＣＶＤによる前駆体化合物の分解のいずれかによって施され得る。スティクション防止コーティングは、絶縁表面のフッ化、シラン化、シロキサン化、または水素化におけるような、シャッター表面の化学変換によって作成されてもよい。
【００８９】
ＭＥＭＳ方式シャッターディスプレイにおいて使用するのに適したアクチュエータの種類の１つとして、ディスプレイ基板に対して横であるか、またはディスプレイ基板の面内であるシャッター運動を制御するためのコンプライアントアクチュエータビームが含まれる。そのようなシャッターアセンブリの作動に用いられる電圧は、アクチュエータビームがよりコンプライアントになるにつれて低下する。作動している運動の制御はまた、面外運動に対して面内運動が優先または促進されるようにビームが形成される場合に改善する。それによって、いくつかの実装形態では、コンプライアントアクチュエータビームは、ビームが幅よりも高くまたは厚くなるような方形断面を有する。
【００９０】
特定の平面内の曲げに対する長い方形ビームの剛性は、その平面におけるそのビームの最も薄い寸法の３乗に比例する。したがって、面内運動の作動電圧を下げるためにコンプライアントビームの幅を縮小することは有利である。しかしながら、従来型のフォトリソグラフィ機器を使用してシャッターおよびアクチュエータ構造体を画定し、組み立てるとき、ビームの最小幅は光学素子の解像度に限定され得る。そして、狭い特徴体によりフォトレジストにおいてパターンを画定するようにフォトリソグラフィ機器が開発されてきたものの、そのような機器は高価であり、単一の露出においてパターニングが達成され得るエリアは限られている。ガラスまたは他の透明基板の大型パネルでの経済的フォトリソグラフィでは、パターニング解像度または最小特徴体サイズは通常、数ミクロンに限定される。
【００９１】
図７Ａから図７Ｄは、狭い側壁ビームを有する例示的なシャッターアセンブリ７００の構築の段階の等角図である。この代替プロセスは、コンプライアントアクチュエータビーム７１８および７２０ならびにコンプライアントスプリングビーム７１６（「側壁ビーム７１６、７１８および７２０」と総称される）をもたらし、側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、大きいガラスパネルに対する従来型のリソグラフィの限度を大きく下回る。図７Ａから図７Ｄに示すプロセスでは、シャッターアセンブリ７００のコンプライアントビームは、犠牲材料から作られる型上の側壁特徴体として形成される。このプロセスは側壁ビームプロセスと呼ばれる。
【００９２】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を有するシャッターアセンブリ７００を形成するプロセスは、図７Ａに示すように、第１の犠牲材料７０１の堆積およびパターニングで始まる。第１の犠牲材料７０１において画定されるパターンは、開口部またはビア７０２を作り、最終的には開口部またはビア７０２の中に、シャッターアセンブリ７００のアンカが形成される。第１の犠牲材料７０１の堆積およびパターニングは、図６Ａから図６Ｅに関して説明した堆積およびパターニングについて述べたものと概念的に類似しており、類似の材料および技術を使用する。
【００９３】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５の堆積およびパターニングで続く。図７Ｂは、第２の犠牲材料７０５のパターニング後に作られた型７０３の形状を示している。型７０３はまた、第１の犠牲材料７０１およびその以前に画定されたビア７０２を含む。図７Ｂにおける型７０３は、２つの別個の水平レベルを含む。型７０３の下水平レベル７０８は、第１の犠牲材料７０１の上面によって確立されており、第２の犠牲材料７０５がエッチング除去されているエリアにおいてアクセス可能である。型７０３の上水平レベル７１０は、第２の犠牲材料７０５の上面によって確立されている。図７Ｂに示す型７０３はまた、実質的に垂直な側壁７０９を含む。第１の犠牲材料７０１および第２の犠牲材料７０５として使用するための材料が、図６Ａから図６Ｅの犠牲層６１３に関して上で説明されている。
【００９４】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、図７Ｃに示すように、犠牲型７０３の露出面のすべてへのシャッター材料の堆積およびパターニングで続く。シャッター７１２を形成する際に使用するのに適した材料については、図６Ａから図６Ｅの第１の機械層６０５、導体層６０７、および第２の機械層６０９に関して上述している。シャッター材料は、約２ミクロン未満の厚さで堆積される。いくつかの実装形態では、シャッター材料は、約１．５ミクロン未満の厚さを有するように堆積される。いくつかの他の実装形態では、シャッター材料は、約１．０ミクロン未満の厚さを有するように、また約０．１０ミクロンほどの薄さで堆積される。堆積後、シャッター材料（上述したように、いくつかの材料の複合物であり得る）は、図７Ｃに示すようにパターニングされる。第１に、シャッター材料上にフォトレジストマスクが堆積される。次いでフォトレジストはパターニングされる。フォトレジストに現れるパターンは、シャッター材料が後続のエッチング段階の後、シャッター７１２の領域に、かつアンカ７１４に留まるように設計される。
【００９５】
製造プロセスは、異方性エッチングを施すことで継続し、その結果、図７Ｃに示す構造が生じる。シャッター材料の異方性エッチングは、基板７２６に対して、または基板７２６に近接した電極に対して電圧バイアスがかけられたプラズマ環境において実行される。バイアスされた基板７２６（電界が基板７２６の表面に対して直角である）により、基板７２６に対してほぼ直角な角度で基板７２６の方へイオンが加速する。そのような加速したイオンとエッチング化学物質とが相まって、エッチング速度は、基板７２６の平面に垂直である方向において、基板７２６に対して平行な方向と比較して格段に速くなる。フォトレジストによって保護された領域におけるシャッター材料のアンダーカットエッチングは、それによって大幅に取り除かれる。加速したイオンの軌道に対して実質的に平行である型７０３の垂直な側壁７０９に沿って、シャッター材料は異方性エッチングからもかなり保護される。そのような保護された側壁シャッター材料は、シャッター７１２を支えるための側壁ビーム７１６、７１８、および７２０を形成する。上水平面７１０または下水平面７０８などの型７０３の他の（フォトレジストで保護されていない）水平面に沿って、シャッター材料は、エッチングによって実質的に完全に除去されている。
【００９６】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するために使用される異方性エッチングは、基板７２６の電気バイアスまたは基板７２６に極めて近接した電極の電気バイアスのための設備が供給される限り、ＲＦまたはＤＣのいずれかのプラズマエッチングデバイスで達成され得る。ＲＦプラズマエッチングの場合、励起回路の接地板から基板ホルダを切り離すことによって、基板電位がプラズマにおいて浮動可能になり、等価セルフバイアスが取得され得る。いくつかの実装形態では、炭素と水素の両方および／または炭素とフッ素の両方がエッチングガス中の成分であるトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、パーフルオロブテン（Ｃ４Ｆ８）、またはクロロホルム（ＣＨＣｌ３）などのエッチングガスを提供することが可能である。再び基板７２６の電圧バイアスを通じて達成される、方向性プラズマと組み合わされたとき、解放された炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および／またはフッ素（Ｆ）の原子が、受動型または保護型の準ポリマーコーティングを作り上げる場所となる垂直な側壁７０９の方へ移動することができる。この準ポリマーコーティングはさらに、側壁ビーム７１６、７１８および７２０をエッチングまたは化学攻撃から保護する。
【００９７】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５および第１の犠牲材料７０１の残余を除去することで完了する。その結果は図７Ｄに示されている。犠牲材料を除去するプロセスは、図６Ｅに関して説明したプロセスと同様である。型７０３の垂直な側壁７０９上に堆積された材料は、側壁ビーム７１６、７１８および７２０として留まる。側壁ビーム７１６は、アンカ７１４をシャッター７１２に機械的に接続するスプリングとして働くとともに、受動的復元力をもたらし、コンプライアントビーム７１８および７２０から形成されたアクチュエータによって加えられた力に対抗する。アンカ７１４は、開口層７２５に接続する。側壁ビーム７１６、７１８および７２０は、高く、狭い。型７０３の表面から形成される側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、堆積されたシャッター材料の厚さと同程度である。いくつかの実装形態では、側壁ビーム７１６の幅は、シャッター７１２の厚さと同じになる。いくつかの他の実装形態では、ビーム幅は、シャッター７１２の厚さの約１／２のみとなる。側壁ビーム７１６、７１８および７２０の高さは、第２の犠牲材料７０５の厚さによって、または言い換えれば、図７Ｂに関して説明したパターニング動作中に作成された型７０３の深さによって決定される。堆積されたシャッター材料の厚さが約２ミクロン未満になるように選択される限り、図７Ａから図７Ｄに示すプロセスは、非常に狭いビームの作成に好適である。実際、多くの適用例では、０．１から２．０ミクロンの範囲の厚さが非常に適している。従来型のフォトリソグラフィは、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示すパターニングされる特徴体を、格段に大きい寸法に限定し、たとえば、許容される最小分解特徴体は２ミクロンまたは５ミクロン以上となる。
【００９８】
図７Ｄは、上述のプロセスにおける解放動作後に形成されたシャッターアセンブリ７００の等角図を示しており、高いアスペクト比の断面を有するコンプライアントビームがもたらされている。第２の犠牲材料７０５の厚さが、たとえば、シャッター材料の厚さの約４倍よりも大きい限り、結果的に、ビーム高とビーム幅の比は同様の比、すなわち、約４：１よりも大きくなる。
【００９９】
上記には示していないが、図７Ｃに至るプロセスの一部として含まれる随意の段階は、コンプライアントロードビーム７２０をコンプライアント駆動ビーム７１８から分離または分断するための側壁ビーム材料の等方性エッチングを伴う。たとえば、ポイント７２４におけるシャッター材料が、等方性エッチングを使用して側壁から除去されている。等方性エッチングでは、エッチング速度がすべての方向において実質的に同じであるので、ポイント７２４などの領域における側壁材料はもはや保護されない。等方性エッチングは、バイアス電圧が基板７２６に印加されない限り、通常のプラズマエッチング機器において達成され得る。等方性エッチングはまた、湿式化学または気相エッチング技術を使用して達成され得る。この随意の第４のマスキングおよびエッチング段階に先立って、側壁ビーム材料は、型７０３における凹部特徴体の外周に基本的に連続して存在する。第４のマスキングおよびエッチング段階を使用して、側壁材料を分離、分割し、別個のビーム７１８および７２０を形成する。ポイント７２４におけるビーム７１８および７２０の分離は、フォトレジストの供給およびマスクを通じた露光の第４のプロセスを通じて達成される。この場合におけるフォトレジストパターンは、分離ポイント７２４を除くすべてのポイントで等方性エッチングに対して側壁ビーム材料を保護するように設計される。
【０１００】
側壁プロセスの最終段階として、封入誘電体が側壁ビーム７１６、７１８および７２０の外面の周りに堆積される。
【０１０１】
型７０３の垂直な側壁７０９上に堆積されたシャッター材料を保護するために、また実質的に均一の断面の側壁ビーム７１６、７１８および７２０を作るために、いくつかの特定のプロセスガイドラインに従い得る。たとえば、図７Ｂにおいて、側壁７０９は、できるだけ垂直に作られ得る。垂直な側壁７０９および／または露出面における傾斜は、異方性エッチングの影響を受けやすくなる。いくつかの実装形態では、垂直な側壁７０９は、異方性方式による第２の犠牲材料７０５のパターニングなどの図７Ｂにおけるパターニング動作によって作られ得る。第２の犠牲層７０５のパターニングとともに追加のフォトレジストコーティングまたはハードマスクを使用することにより、フォトレジストの過度の損耗を軽減しながら、第２の犠牲材料７０５の異方性エッチングにおいて強いプラズマおよび／または高い基板バイアスを使用することができるようになる。垂直な側壁７０９はまた、ＵＶ露光中に焦点深度を制御するように注意され、レジストの最終硬化中に過度の収縮が回避される限り、フォトイメージ可能な犠牲材料において作られ得る。
【０１０２】
側壁ビーム処理中に役立つ別のプロセスガイドラインは、シャッター材料の堆積の共形性に関係する。型７０３の表面は、垂直か水平かを問わず、それらの表面の方位に関係なく、同様の厚さのシャッター材料で覆われ得る。そのような共形性は、ＣＶＤにより堆積するときに達成され得る。具体的には、次の共形技術が用いられ得る。ＰＥＣＶＤ、低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）、および原子層または自己限定層堆積（ＡＬＤ）。上記のＣＶＤ技術では、薄膜の成長速度は、ソース原子の方向性フラックスに表面を露出させるのとは対照的に、表面の反応速度によって制限され得る。いくつかの実装形態では、垂直面上で成長する材料の厚さは、水平面上で成長する材料の厚さの少なくとも５０％である。代替的に、シャッター材料は、めっきの前に表面をコーティングする金属シード層が提供された後、無電解めっきまたは電気めっきによって溶液から共形に堆積され得る。
【０１０３】
図８Ａは、例示的なディスプレイ装置８００の断面図を示す。図８Ｂは、例示的なディスプレイ装置８００内に組み込まれたシャッターアセンブリ８０１の斜視図を示す。図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、ディスプレイ装置８００は、２つの光遮断層８０８と８１０との間のアクチュエータ８０４およびアンカ８０６によって支えられるシャッター８０２を含む。後方光遮断層８０８が、基板８１２上に形成され、基板８１２上に、シャッター８０２、アクチュエータ８０４、およびアンカ８０６が、同様に形成される。前方光遮断層８１０が、ディスプレイのカバーシート８１４上に形成される。光遮断層８０８および８１０の各々は、それらを通して画定された開口８１６を含み、基板８１２の後ろに配置されたバックライト８１１から、対向する開口８１６のペアを通り、ディスプレイ装置８００の前面の外への光路を形成する。アクチュエータ８０４は、光路に沿った光の経路を遮るために、これらの光路の中におよび外にシャッター８０２を選択的に移動させ、それによって画像を形成する。
【０１０４】
シャッター８０２は、前方光遮断レベル８２０および後方光遮断レベル８２２の２つの光遮断レベルを含む。前方光遮断レベル８２０および後方光遮断レベル８２２は、側壁８２４によって接続される。前方光遮断レベル８２０は、前方光遮断層８１０から約２ミクロンと約１０ミクロンとの間の比較的短い距離だけ離れて離隔され、概してアクチュエータ８０４の端部と整列される。距離は、基板８１２をカバーシート８１４から分離するスペーサ（図示せず）のセットによって維持される。後方光遮断レベル８２２は、同様に、後方光遮断層８０８から約２ミクロンと約１０ミクロンとの間の比較的短い距離だけ離れて離隔される。この距離は、アンカ８０６によって維持される。いくつかの実装形態では、前方光遮断レベル８２０は、前方光遮断層８１０から、後方光遮断レベル８２２が後方光遮断層８０８から離隔される距離とほぼ同じ距離に配置される。いくつかの他の実装形態では、分離距離は異なるが、互いに約３ミクロン以内にある。これらの類似する分離距離の結果、シャッター８０２の光遮断部は、後方光遮断層８０８と前方光遮断層８１０の両方の中に形成された開口８１６を通る光の経路に近接し、その光の経路を実質的に遮ることができる。
【０１０５】
前方光遮断レベル８２０および後方光遮断レベル８２２は、シャッター開口８２３のペアを画定する。シャッター開口８２３は互いに整列され、それによって、シャッター８０２が開位置にあるときに、後方光遮断層８０８および前方光遮断層８１０の中の開口８１６の対応するペアを通る光路が開かれる。次に、光は、後方光遮断層８０８内の開口８１６を通過し、シャッター開口８２３を通過し、前方光遮断層８１０内の開口８１６を通過してディスプレイ装置８００の外に進むことができる。
【０１０６】
２つの光遮断レベル８２０および８２２の利点は、２つの例示的な光線８５０ａおよび８５２ａに関して見ることができる。図８Ａでは、シャッター８０２は閉位置にあり、その結果、後ろ開口８１６を通過する実質的にすべての光を遮断する。光線８５０ａは、後方光遮断レベル８２２がいかにして、角度のずれた光がシャッター８０２をバイパスしてディスプレイの外に漏れるのを防止するのを助け得るかを例証する。破線８５０ｂは、後方光遮断レベル８２２が含まれない場合に光線８５０ａが取ったであろう経路を示す。光線８５２ａは、シャッター８０２の前方光遮断レベル８２０がいかにして、光が後方光遮断レベル８２２に反射し、後方光遮断層８０８の前面に戻る光がディスプレイ装置８００を不必要に離れるのを防止するのを助け得るかを例証する。線８５２ｂは、前方光遮断レベル８２０がシャッター８０２から省略された場合の光線８５２ａの経路を示す。
【０１０７】
その上、シャッターアセンブリ８０１を作製するために使用された作製プロセスの結果として、シャッター８０２の後方光遮断レベル８２２の一部８２５は、後方光遮断レベル８２２の残余より実質的に厚くなる。図８Ａに示すように、いくつかの実装形態では、シャッター８０２が閉位置にあるとき、これらのより厚い部分８２５は、対向する開口８１６のペアの間に直接整列される。余分の厚さは、シャッター８０２の光遮断能力を向上させ、ディスプレイ装置８００のコントラスト比をさらに改善させる。
【０１０８】
いくつかの他の実装形態では、シャッターアセンブリ８０１は、カバーシート８１４が図８Ａに示されるディスプレイの前面に置かれた基板上に（すなわち、ＭＥＭＳダウン構成にて）作製される。そのような実装形態におけるシャッターアセンブリ８０１は、後方光遮断層がその上に形成され、基板８１２が図８Ａに示される位置に置かれる、開口プレートに向かって下に延びる。いくつかの他の実装形態では、シャッターアセンブリ８０１の方位に応じて前方光遮断層８１０または後方光遮断層８０８のいずれかが、持ち上げられた開口層と置き換えられる。持ち上げられた開口層は、シャッターアセンブリ８０１と同じ基板上に作製される。そのような持ち上げられた開口層は、光遮断層８０８または８１０によって画定された開口８１６と一直線上に配置された開口を画定する光遮断層を含む。
【０１０９】
図９は、図８Ａおよび図８Ｂに示すシャッターアセンブリ８０１を作製するための例示的な方法９００のフロー図を示す。簡単に概観すると、方法９００は、犠牲材料の第１の層を堆積およびパターニングする（段階９０２）ステップと、犠牲材料のパターニングされた第１の層の上に構造材料の第１の層を堆積する（段階９０４）ステップと、シャッターの近位の光遮断レベルおよびシャッター開口を画定するために構造材料の第１の層をパターニングする（段階９０６）ステップとを含む。方法９００は、構造材料のパターニングされた第１の層の上に犠牲材料の第２の層を堆積およびパターニングする（段階９０８）ステップと、犠牲材料のパターニングされた第２の層の上に構造材料の第２の層を堆積する（段階９１０）ステップと、シャッターの遠位の光遮断レベルを画定するために構造材料の第２の層をパターニングする（段階９１２）ステップとをさらに含む。図１０Ａから図１０Ｈは、図９に示す方法に含まれる処理段階の各々の結果の断面図を示す。
【０１１０】
図８Ａ、図８Ｂ、図９および図１０Ａから図１０Ｈを参照すると、方法９００は、犠牲材料の第１の層１００２を堆積およびパターニングする（段階９０２）ステップから始まる。より詳細には、犠牲材料の第１の層１００２は、図８Ａに示す後方光遮断層８０８のような光遮断層１００４の上部に堆積される。犠牲材料の第１の層１００２を堆積する前に、後方光遮断層１００４が、同じく図８Ａに示す開口８１６のような開口を形成するためにパターニングされている。犠牲材料は、犠牲材料として使用するために適するとして図６Ｂに関して上記で説明した材料のいずれかであってよい。犠牲材料の第１の層１００２は、実質的に平らな上面をもたらすためにスピンオンプロセスを介して塗布され得る。いくつかの実装形態では、犠牲材料の第１の層１００２は、約１ミクロンから約１０ミクロンの厚さに堆積される。いくつかの実装形態では、犠牲材料の第１の層１００２は、約３ミクロンから約５ミクロンの厚さに堆積される。このプロセスは、図１０Ａに示す構造をもたらす。
【０１１１】
次に、犠牲材料の第１の層１００２は、図８Ａおよび図８Ｂに示すアンカ８０６などのアンカの下部に対する型として働くことになる凹部１００６を形成するためにパターニングされる。犠牲材料の第１の層１００２は、使用される材料に応じていくつかの方法でパターニングされ得る。より詳細には、犠牲材料の第１の層１００２は、図６Ｂに関して上記で説明した犠牲層パターニングプロセスのいずれかによってパターニングされ得る。たとえば、感光性の犠牲材料に対して、犠牲材料の第１の層１００２は、フォトマスクを介して直接露出され、現像されて、不要な犠牲材料が除去され得る。他のタイプの犠牲材料に対して、個別のレジストが、最初に、犠牲材料の第１の層１００２上に堆積される。次に、レジストは、パターニングされたレジストを介して露出された犠牲材料の層１００２の一部を除去するエッチングプロセスにおけるエッチマスクとしてパターニングされ、使用される。このプロセスの結果を、図１０Ｂに示す。
【０１１２】
図示しないが、いくつかの実装形態では、金属層および金属間誘電体層を含むいくつかの追加の層が、光遮断層１００４の上面に堆積され、犠牲材料の第１の層１００２の堆積の前にパターニングされる。これらの追加の層は、完成するとシャッターアセンブリを制御することになる制御マトリクスを形成するかまたは含む。いくつかの他の実装形態では、追加の金属層および金属間誘電体層が、透明基板８１２上に堆積され、光遮断層１００４の堆積の前にパターニングされる。
【０１１３】
次に、構造材料の第１の層１００８が、犠牲材料のパターニングされた層１００２の上部に堆積される（段階９０４）。構造材料は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤまたはＡＬＤプロセスを使用して堆積され、犠牲材料の第１の層１００２の露出した表面および凹部１００６を通して露出した任意の他の表面を実質的にコンフォーマルにコーティングする。構造材料は、適したシャッター材料であるとして図６Ｃに関して上記で説明した金属およびまたは半導体材料の１つまたは複数の層を含み得る。構造材料は、約２．０ミクロン未満の全厚さを有するように堆積され得る。この堆積段階（段階９０４）の結果を、図１０Ｃに示す。
【０１１４】
構造材料の第１の層１００８は、シャッターアセンブリ８０１の近位の光遮断レベル１０１０を形成するためにパターニングされる（段階９０６）。本明細書で使用する近位のという用語は、シャッターアセンブリ８０１が作製されている基板に対して使用される。図８Ａに示すディスプレイ装置８００に対して、近位の光遮断レベル１０１０は、後方光遮断レベル８２２に対応する。基板８１２から遠い前方光遮断レベル８２０は、遠位の光遮断レベルと見なされる。
【０１１５】
構造材料の第１の層１００８は、１つまたは複数のエッチプロセスを使用してパターニングされ得る。たとえば、いくつかの実装形態では、構造材料の第１の層１００８は、最初に、不要な構造材料を図１０Ｃに示す構造の水平面から除去するために、異方性エッチを使用してエッチングされる。次に、第２の等方性エッチが、垂直面上の不要な構造材料を除去するために使用され得る。いくつかの他の実装形態では、単一の等方性エッチが、構造の水平面と垂直面の両方の上の材料を同時に除去するために使用され得る。
【０１１６】
いくつかの実装形態では、一緒に、１つまたは複数のエッチングプロセスが、図１０Ｄに示す近位の光遮断レベル１０１０を形成することになる材料以外の、構造材料の第１の層１００８のすべてを除去する。そのようなエッチングは、近位の光遮断レベル１０１０の外周ならびに近位のシャッター開口１０１１を画定する。いくつかの他の実装形態では、構造材料はまた、凹部１００６の１つまたは複数の表面上に残される。
【０１１７】
次に、犠牲材料の第２の層１０１２が、堆積され、パターニングされる（段階９０８）。犠牲材料の第２の層１０１２は、たとえば、図１０Ｅに示す構造をもたらすスピンオンプロセスを使用して図１０Ｄに示す構造の上に堆積される。犠牲材料の第２の層１０１２は、犠牲材料の第１の層１００２用に使用されるものと同じ材料であり得または含み得、あるいは犠牲材料の第２の層１０１２は、犠牲材料として使用するのに適するとして上記で特定された他の材料のいずれかを含み得る。犠牲材料の第２の層１０１２は、約１ミクロンと約１０ミクロンとの間の厚さに堆積される。いくつかの実装形態では、犠牲材料の第２の層１０１２は、約３ミクロンと約５ミクロンとの間の厚さに堆積される。
【０１１８】
犠牲材料の第２の層１０１２は、いくつかの追加の凹部を形成するためにパターニングされる。特に、パターニングは、アンカ８０６用の型として働くために、犠牲材料の第１の層１００２内に形成された凹部１００６の上に配置された２つの新しいアンカ凹部１０１４をもたらす。２つのアクチュエータ凹部１０１６が形成される。アクチュエータ凹部１０１６の側壁は、静電アクチュエータ８０４のビーム用の型を画定する。アクチュエータ凹部１０１６は、犠牲材料の第１の層１００２の上面に向けて下に延びる。その結果、基板８１２に近接するこの型を使用して形成されたアクチュエータビームの端部は、近位の光遮断レベル１０１０とほぼ同じ距離だけ基板８１２から離れる。加えて、２つのシャッター凹部１０１８が、犠牲材料の第２の層１０１２内に形成される。シャッター凹部１０１８は、シャッター８０２の側壁８２４に対する型を画定し、近位の光遮断レベル１０１０を形成する、構造材料の第１の層１００８から残存する構造材料に向けて下に延びる。その結果得られた構造を、図１０Ｆに示す。
【０１１９】
次に、構造材料の第２の層１０２０が、図１０Ｆに示す構造の上に堆積される（段階９１０）。構造材料は、図１０Ｇに示すように、構造の露出面を実質的にコンフォーマルにコーティングする。構造材料の第２の層１０２０は、構造材料の第１の層１００８用に使用されるのと同じ材料を含む、上記で言及した構造材料のいずれかであり得る。また、構造材料の第２の層１０２０は、約２ミクロン未満の厚さに堆積され得る。
【０１２０】
次に、構造材料の第２の層１０２０が、図１０Ｈに示すように、遠位の光遮断レベル１０２２を画定するためにパターニングされる（段階９１２）。図８Ａおよび図８Ｂに示す前方光遮断レベル８２０は、遠位の光遮断レベル１０２２の一例である。より詳細には、構造材料の第２の層１０２０が、遠位の光遮断層１０２２の外周を画定するために、ならびに遠位の光遮断層１０２２内の遠位のシャッター開口１０２４を画定するためにパターニングされる。遠位のシャッター開口１０２４は、近位のシャッター開口１０１１と一直線上に画定される。
【０１２１】
このパターニング段階（段階９１２）はまた、アンカ８０６および静電アクチュエータ８０４のビームを画定する。前方光遮断レベル１０２０は、基板８１２の上で、静電アクチュエータ８０４のビームの遠位端とほぼ同じ距離だけ離隔される。いくつかの実装形態では、パターニングプロセスは、アクチュエータビームの最遠位端から構造材料のごく一部を除去し得る。したがって、シャッター８０２の前方光遮断レベル１０２０は、基板８１２の上で、アクチュエータビームの遠位端よりわずかに遠くに離隔され得る一方で、依然としてほぼ同じ距離だけ離隔される。前の構造材料パターニング段階（段階９０６）と同様に、構造材料の第２の層１０２０が、異方性エッチおよび／または等方性エッチを含む１つまたは複数のエッチングプロセスを使用して、同様にパターニングされ得る。このパターニング段階（段階９１２）の結果を、図１０Ｈに示す。次に、この構造が解放され、図８Ａおよび図８Ｂに示すシャッターアセンブリ８０１がもたらされる。
【０１２２】
上記で説明したように、近位のシャッター開口１０１１と遠位のシャッター開口１０２４の両方が、エッチングされるとき、エッチングされる材料積層体の最も上のレベルにある表面を介してエッチングされる。すなわち、シャッター開口１０１１または１０２４のいずれも、材料積層体内に形成された凹部の底における材料を介してエッチングされない。これは、エッチングプロセスのより正確な制御を可能にする。凹部の底の上に置かれた構造材料をエッチングするとき、凹部の側壁は、側壁付近を正確にパターニングすることを制限するシャドーイング効果をもたらすことがある。そのようなシャドーは、材料積層体の上部の材料のエッチングと干渉し得ない。凹部の底におけるレジスト層を効果的に堆積およびパターニングすることが、課題をもたらすこともあるが、その課題は材料積層体の上部における材料をエッチングすることによって回避される。
【０１２３】
図１１Ａから図１１Ｃは、別の例示的なディスプレイ装置１１００の断面図を示す。より詳細には、図１１Ａから図１１Ｃは、シャッターアセンブリが切り替えられ得る３つの別個の状態の各々において、ディスプレイ装置１１００に組み込まれるシャッターアセンブリ１１０２を示す。シャッターアセンブリ１１０２は、図１１Ａに示す閉状態、または図１１Ｂに示す部分開状態、図１１Ｃに示す開状態に入ることができる。図１１Ｄは、図１１Ａから図１１Ｃに示す、ディスプレイ装置１１００内に組み込まれたシャッターアセンブリ１１０２の例示的な斜視図を示す。
【０１２４】
図１１Ａから図１１Ｄを参照すると、ディスプレイ装置は、前方光遮断層１１０４と後方光遮断層１１０６との間に配設されたシャッターアセンブリ１１０２を含む。開口１１０８のペアは、前方光遮断層１１０４および後方光遮断層１１０６を通して画定される。シャッターアセンブリ１１０２は、前方光遮断層１１０４および後方光遮断層１１０６の中に形成された開口１１０８のペアを通して形成された光路の中におよび外に、静電アクチュエータ１１１２ａおよび１１１２ｂによって移動されるシャッター１１１０を含む。
【０１２５】
シャッターアセンブリ１１０２は、シャッター１１１０の非対称的形状による３つの別個の光変調状態を達成し得る。特に、シャッター１１１０は、短い光遮断部１１１４および長い光遮断部１１１６の２つの光遮断部を含む。シャッター１１１０の進行方向に沿った、短い光遮断部１１１４の長さは、長い光遮断部１１１６の長さより実質的に短い。いくつかの実装形態では、短い光遮断部１１１４は、長い光遮断部１１１６の約半分の長さを有する。他の実装形態では、短い光遮断部１１１４は、長い光遮断部１１１６の約１／４、３／４または他の分数の長さを有し得る。
【０１２６】
動作中、シャッターアセンブリ１１０２は、シャッター１１１０の両側の前方光遮断層１１０４および後方光遮断層１１０６の中に形成された開口１１０８に対して横にシャッター１１１０を移動させる。長い光遮断部１１１６は、シャッターアセンブリ１１０２が（図１１Ａに示すように）閉状態にあるとき、長い光遮断部１１１６が開口１１０８を通過する光１１１８を完全に遮るように、十分に長い。この状態では、第１の静電アクチュエータ１１１２ａは、シャッター１１１０を、シャッターアセンブリ１１０２の片側の最後まで移動させる。
【０１２７】
短い光遮断部１１１４は、シャッターアセンブリ１１０２が（図１１Ｂに示す）部分開状態にあるとき、短い光遮断部１１１４が開口１１０８を一部だけ遮るように、十分に短い。たとえば、いくつかの実装形態では、短い光遮断部１１１４は、開口１１０８の約１／４、約半分、約３／４、または任意の他の分数の面積を遮るのに十分に長いものであり得る。この状態では、第２の静電アクチュエータ１１１２ｂは、シャッター１１１０を、シャッターアセンブリ１１０２の他端の最後まで移動させる。
【０１２８】
光遮断部１１１４および１１１６は、シャッター１１１０を通して形成されたシャッター開口１１１９によって分離される。シャッターアセンブリ１１０２が（図１１Ｃおよび図１１Ｄに示す）開状態にあるとき、シャッター開口１１１９は、前方光遮断層１１０４および後方光遮断層１１０６の中に形成された開口１１０８と実質的な一直線上にある。静電アクチュエータ１１１２ａおよび１１１２ｂは、この状態において、ともに弛緩され（または非作動であり）、シャッター１１１０を、シャッターアセンブリ１１０２のほぼ中央にあるままにする。いくつかの実装形態では、光遮断部１１１４および１１１６は、それぞれ、この状態において開口１１０８をわずかに遮るが、著しい程度ではない。
【０１２９】
光遮断部１１１４および１１１６の各々は、前方光遮断レベル１１２０と後方光遮断レベル１１２２の両方を含む。前方光遮断レベル１１２０および後方光遮断レベル１１２２は、シャッター開口１１１９を取り巻く側壁１１２４によって接続される。いくつかの実装形態では、前方光遮断レベル１１２０は、前方光遮断層１１０４から、後方光遮断レベル１１２２が後方光遮断層１１０６から離隔される距離とほぼ同じ距離に配置される。いくつかの他の実装形態では、分離距離は異なるが、互いに約３ミクロン以内にある。その結果、シャッター１１１０の光遮断レベルは、前方光遮断層１１０４と後方光遮断層１１０６の両方の中に形成された開口１１０８を通る光の経路に近接し、その光の経路を実質的に遮ることができる。
【０１３０】
シャッターアセンブリ１１０２はＭＥＭＳアップ構成において示されるが、いくつかの他の実装形態では、シャッターアセンブリ１１０２は、ＭＥＭＳダウン構成におけるディスプレイ装置内に一体化され得る。いくつかの他の実装形態では、シャッターアセンブリ１１０２の方位（すなわち、ＭＥＭＳアップまたはＭＥＭＳダウン）に応じて前方光遮断層１１０４または後方光遮断層１１０６のいずれかが、持ち上げられた開口層と置き換えられる。持ち上げられた開口層は、シャッターアセンブリ８０１と同じ基板上に作製される。そのような持ち上げられた開口層は、光遮断層１１０４または１１０６によって画定された開口１１０８と一直線上に配置された開口を画定する光遮断層を含む。加えて、いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１１０２は、１つだけの光遮断レベルを含むシャッターを含み得る。そのようなシャッターアセンブリの一例を、図１１Ｅに示す。
【０１３１】
図１１Ｅは、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１０２に類似する別の例示的なシャッターアセンブリ１１５０の例示的な斜視図を示す。より詳細には、シャッターアセンブリ１１５０は、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッター１１１０内に含まれる個別の前方光遮断レベル１１２０および後方光遮断レベル１１２２を有するのではなく、単一の光遮断レベルだけを有するシャッター１１６０を含む。しかし、シャッター１１１０と同様に、シャッター１１６０は、短い遮光部１１１４と長い遮光部１１１６の両方を含む。シャッター１１６０はまた、対向するアクチュエータ１１１２ａおよび１１１２ｂによって支えられ、アンカ１１２８によって光遮断層１１０６の上で支えられる。シャッターアセンブリ１１５０は、シャッターアセンブリ１１０２と同じように動作され得、シャッター１１６０を図１１Ａから図１１Ｃに示す３つの状態の間で移動させる。
【０１３２】
図１２Ａから図１２Ｈは、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１０２の作製の例示的な段階の断面図を示す。図８に示すシャッターアセンブリ８０１と同様に、シャッターアセンブリ１１０２は、図９に示すのと同じ概略的作製プロセス９００を使用して作製され得る。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すようにシャッターアセンブリ１１００の作製は、犠牲材料の第１の層１２０２を堆積およびパターニングする（段階９０２）ステップから始まる。特に、犠牲材料の第１の層１２０２は、基板１２０４上およびパターニングされた光遮断層１２０６の上に堆積される。光遮断層１２０６は、上記で説明した光路の一部を形成する開口１１０８を形成するためにパターニングされている。犠牲材料の第１の層１２０２は、上記で説明した犠牲材料のいずれかであり得、またはいずれかを含み得る。犠牲材料の第１の層１２０２は、図１１Ａから図１１Ｄに示すアンカ１１２８の基部に対する型として働くことになる凹部１２０８を形成するためにパターニングされる。
【０１３３】
次に、構造材料の第１の層１２１０が、犠牲材料のパターニングされた第１の層１２０２の上に堆積される（段階９０４）。構造材料の第１の層１２１０は、いくつかの実装形態では、そのような材料の多層積層体を含む、上記で説明した構造材料のいずれかであり得、またはいずれかを含み得る。構造材料の第１の層１２１０は、約２．０ミクロン未満の厚さに堆積され得る。そのような堆積の結果を、図１２Ｃに示す。
【０１３４】
構造材料の第１の層１２１０は、シャッター１１１０の近位の光遮断レベル、すなわち、後方光遮断レベル１１２２およびシャッター開口１１１８を画定するためにパターニングされる（段階９０６）。このパターニングプロセスでは、構造材料の第１の層１２１０は、それが後方光遮断レベル１１２２を形成することになる場所を除いて除去される。シャッター開口１１１９は、後方光遮断レベル１１２２の長さに対して中心を外れるようにパターニングされ、それによって、短い遮光部１１１４および長い遮光部１１１６のサイズが画定される。いくつかの実装形態では、パターニングは、構造の水平面上の不要な構造材料を除去するための異方性エッチと、凹部１２０８の側壁など、構造の垂直面上の不要な構造材料を除去するための等方性エッチとの２つのエッチを使用して遂行される。このパターニングプロセスの結果を、図１２Ｄに示す。
【０１３５】
近位の光遮断レベルおよびシャッター開口が画定された（段階９０６）後、犠牲材料の第２の層１２１２が、（図１２Ｅに示すように）構造材料のパターニングされた第１の層１２１０の上に堆積されてパターニングされ（段階９０８）、図１２Ｆに示す構造がもたらされる。特に、犠牲材料の第２の層１２１２が、アンカ凹部１２１４、アクチュエータ凹部１２１６、およびシャッター開口凹部１２１８を形成するためにパターニングされる。
【０１３６】
次に、構造材料の第２の層１２２０が、犠牲材料のパターニングされた第２の層１２１２の上に堆積される（段階９１０）。構造材料の第２の層１２２０は、犠牲材料の第２の層１２１２の上面ならびに凹部１２１４、１２１６、および１２１８の側壁および底をコーティングする。構造材料の第２の層１２２０は、構造材料の第１の層１２１０と同じ材料であり得または同じ材料を含み得、その第１の層と実質的に同じ厚さであり得る。この堆積の結果を、図１２Ｇに示す。
【０１３７】
次に、構造材料の第２の層１２２０が、シャッター１１１０の遠位の光遮断レベル、すなわち前方光遮断レベル１１２０を画定するためにパターニングされる（段階９１２）。同時に、構造材料の第２の層１２２０は、アンカ１１２８、アクチュエータ１１１２ａおよび１１２ｂを画定するため、および構造材料の第２の層によって覆われたシャッター開口１１１９を再び開口させるためにパターニングされる。以前の構造材料パターニング段階と同様に、構造材料の第２の層１２２０が、単一の等方性エッチ、または異方性エッチおよび等方性エッチを含む２段階エッチプロセスを使用してパターニングされ得る。その結果得られた構造を、図１２Ｈに示す。パターニング段階（段階９１２）の後、構造が解放され、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１００がもたらされる。
【０１３８】
図１３は、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１００を製造する方法１３００の別の表現のフロー図を示す。方法は、第１の光遮断層内に第１の開口を画定する（段階１３０２）ステップと、第１の光遮断層の上に犠牲材料の第１の層を堆積する（段階１３０４）ステップと、犠牲材料の第１の層の上に構造材料の少なくとも第１の層を堆積する（段階１３０６）ステップとを含む。方法１３００は、シャッターの外周およびシャッターを通るシャッター開口を画定するために構造材料の少なくとも第１の層をパターニングするステップであって、シャッターの（図１１Ａから図１１Ｃに示す）運動軸１１３０に沿ってシャッター開口の両側に配置された非対称の第１および第２の光遮断部をシャッターが含むようにシャッター外周およびシャッター開口が構成される、パターニングする（段階１３０８）ステップと、運動軸に沿ってシャッターを、第１および第２の光遮断部のいずれもが第１の開口を通過する光を実質的に遮らない弛緩状態、第１の光遮断部が第１の開口を通過する光の一部を遮る第１の作動状態、および第２の光遮断部が第１の開口を通過する光の実質的にすべてを遮る第２の作動状態に移動させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを画定するために構造材料の少なくとも第１の層をパターニングするステップ（段階１３１０）とをさらに含む。
【０１３９】
上記に記載したように、方法１３００は、図１２Ａに示す光遮断層１２０６など、第１の光遮断層（段階１３０２）内に、図１１Ａから図１１Ｃおよび図１２Ａから図１２Ｈに示す、開口１１０８など、第１の開口を画定するステップを含む。たとえば、開口は、光遮断層を通る開口部をエッチングするためのいくつかの一般的なフォトリソグラフィプロセスのうちの１つを使用して画定され得る。いくつかの実装形態では、第１の光遮断層は光を吸収する。いくつかの他の実装形態では、第１の光吸収層は反射性である。いくつかの他の実装形態では、第１の光遮断層は、一方向に反射性であり、反対方向に吸収性である。
【０１４０】
次に、犠牲材料の第１の層が、第１の光遮断層の上に堆積される（段階１３０４）。このプロセスは、図１２Ａに示すプロセスと同様である。次に、構造材料の少なくとも第１の層が、犠牲材料の第１の層の上に堆積される（段階１３０６）。いくつかの実装形態では、構造材料の２つ以上の層が堆積される。いくつかのそのような実装形態では、犠牲材料の第２の層が構造材料の第１の層の上に堆積される前、および構造材料の第２の層が堆積される前に、以下でさらに説明されるように、構造材料の第１の層がパターニングされる。構造材料層堆積プロセスは、図１２Ｃおよび図１２Ｇに関して上記でさらに説明されている。
【０１４１】
方法１３００は、構造材料の堆積された層をパターニングする（段階１３０８および１３１０）ステップをさらに含む。より詳細には、構造材料の層は、図１１Ａから図１１Ｅに示すシャッター１１１０などのシャッターを画定するためにパターニングされ（段階１３０８）、同じく図１１Ａから図１１Ｅに示すアクチュエータ１１１２ａおよび１１１２ｂなど、少なくとも１つのアクチュエータを画定するためにパターニングされる（段階１３１０）。シャッターは、図１１Ａから図１１Ｅに示す、シャッターの外周ならびにシャッター開口１１１９などのシャッター開口をパターニングすることによって画定される。シャッターの運動軸に沿ったシャッター開口の両側に、シャッターが非対称の第１および第２の光遮断部を含むように、外周およびシャッター開口がパターニングされる。図１１に示すシャッター１１１０の短い遮光部１１１４および長い遮光部１１１６は、そのような非対称の第１および第２の遮光部の例である。
【０１４２】
アクチュエータが３つの状態の間で運動軸に沿ってシャッターを移動させ得るように、少なくとも１つのアクチュエータが画定される。弛緩状態では、段階１３０２において第１の光遮断層内に画定された開口を通過する光を、第１および第２の遮光部のいずれもが実質的に遮らない。第１の作動状態では、第１の光遮断部が、第１の開口を通過する光の実質的に全部ではなく一部を遮る位置に、少なくとも１つのアクチュエータがシャッターを移動させる。第２の作動状態では、第２の光遮断部が、第１の開口を通過する光の実質的に全部を遮る位置に、少なくとも１つのアクチュエータがシャッターを移動させる。上記で説明したシャッターおよび少なくとも１つのアクチュエータをもたらすパターニングプロセスを、図１２Ｄおよび図１２Ｈに関連して上記で説明している。少なくとも１つのアクチュエータの動作を、図１１Ａから図１１Ｃに示す。
【０１４３】
図１４および図１５は、表示素子のセット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している。このディスプレイデバイス４０はたとえば、スマートフォン、携帯電話またはモバイル電話であってもよい。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形は、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子書籍端末、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアデバイスのような様々なタイプのディスプレイデバイスも例示している。
【０１４４】
ディスプレイデバイス４０は、筐体４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカ４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。筐体４１は、射出成形および真空成形を含む種々の製造プロセスのいずれかによって形成され得る。加えて、筐体４１は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含むがそれらに限らない種々の材料のいずれかから作られ得る。筐体４１は、異なる色の、または異なるロゴ、絵、もしくは記号を含む、他の取外し可能な他の部分と交換され得る取外し可能な部分（図示せず）を含み得る。
【０１４５】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明されるように、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む種々のディスプレイのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、エレクトロルミネセント（ＥＬ）ディスプレイ、ＯＬＥＤ、スーパーツイストネマティック（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、またはブラウン管（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ように構成され得る。加えて、ディスプレイ３０は、本明細書で説明するように、機械的光変調器方式ディスプレイを含み得る。
【０１４６】
ディスプレイデバイス４０の構成要素が図１４に概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、筐体４１を含み、ディスプレイデバイス４０内に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含み得る。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、送受信機４７に結合され得るアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０に表示され得る画像データの源であり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像源モジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８も画像源モジュールとして機能し得る。送受信機４７は、調整用ハードウェア５２に接続されたプロセッサ２１に接続されている。調整用ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタリングする、または別様に操作する）ように構成され得る。調整用ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９に接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合されてよく、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合されてよい。図１４で特に示されない要素を含む、ディスプレイデバイス４０の中の１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように、かつプロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計において実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。
【０１４７】
ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを通じて１つまたは複数のデバイスと通信することができるようにアンテナ４３と送受信機４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえばプロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するいくつかの処理機能を有し得る。アンテナ４３は、信号を送受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、ＩＥＥＥ１６．１１（ｂ）、またはＩＥＥＥ１６．１１（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１標準、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１標準、およびそのさらなる実装形態に従ってＲＦ信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナ４３は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＧＳＭ）、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  （ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  （ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ  （ＴＥＴＲＡ）、Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ  （Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  （ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＰＡ）、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＤＰＡ）、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＵＰＡ）、Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  （ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇ、もしくは５Ｇ技術を利用するシステムのような、ワイヤレスネットワーク内で通信するのに使用される他の公知の信号を受信するように設計され得る。送受信機４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信されさらに操作され得るように、受信された信号を前処理することができる。送受信機４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がディスプレイデバイス４０からアンテナ４３を介して送信され得るように、受信された信号を処理することができる。
【０１４８】
いくつかの実装形態では、送受信機４７は受信機と置き換えられ得る。加えて、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送信すべき画像データを記憶または生成することのできる画像源と置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作全体を制御し得る。プロセッサ２１は、圧縮された画像データなどのデータをネットワークインターフェース２７または画像源から受信し、データを処理して生画像データまたは生の画像データへと容易に処理され得るフォーマットへ処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータを、記憶するためにドライバコントローラ２９またはフレームバッファ２８に送ることができる。生データは通常、画像内の各位置での画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含み得る。
【０１４９】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含み得る。調整用ハードウェア５２は、信号をスピーカ４５に送信し、マイクロフォン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含み得る。調整用ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別の構成要素であってもよく、プロセッサ２１もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。
【０１５０】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接取り込むことができ、またはフレームバッファ２８から取り込むことができ、かつ生画像データをアレイドライバ２２への高速送信のために適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データをラスタ状フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、したがって、ドライバコントローラ２９は、ディスプレイアレイ３０全体をスキャンするのに適した時間順を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてのシステムプロセッサ２１と関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは多数の方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれても、ハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化されてもよい。
【０１５１】
アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ディスプレイの表示素子のｘ−ｙマトリクスからの数百本、場合によっては数千本（またはそれよりも多く）のリード線に１秒当たりに何度も印加される波形の並列なセットへと、ビデオデータを再フォーマットすることができる。
【０１５２】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明されるいずれの種類のディスプレイにも適切である。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラであり得る。加えて、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバであり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイであり得る。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化されてもよい。そのような実装形態は、高度に集積されたシステム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計または小面積ディスプレイにおいて有益であり得る。
【０１５３】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえばユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にするように構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチ感知スクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチ感知スクリーン、または圧力感知膜もしくは熱感知膜を含み得る。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０用の入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロフォン４６を通じた音声コマンドが、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用され得る。
【０１５４】
電源５０は、種々のエネルギー貯蔵デバイスを含み得る。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような再充電が可能な電池であり得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電源５０は、再生可能なエネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池もしくは塗料型太陽電池を含む太陽電池であってもよい。電源５０はまた、壁付きコンセントから電力を受けるように構成され得る。
【０１５５】
いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置され得るドライバコントローラ２９に制御プログラム性が存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ２２に制御プログラム性が存在する。上で説明された最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１５６】
本明細書で使用するように、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」に関する語句は、単一のメンバーを含めて、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含することを意図している。
【０１５７】
本明細書で開示した実装形態に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムのプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１５８】
本明細書で開示した態様に関連して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチッププロセッサもしくは汎用マルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路によって実行され得る。
【０１５９】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示した構造およびそれらの構造の同等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実装され得る。
【０１６０】
ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令もしくはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶され、または、コンピュータ可読媒体を介して送信され得る。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送が可能にされ得る任意の媒体を含むコンピュータ通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得るとともに、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用される場合、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、磁気的にデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。加えて、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体および／またはコンピュータ可読媒体上のコードおよび／または命令の１つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【０１６１】
本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れることなく他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴と合致する最大の範囲を認めるものである。
【０１６２】
さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。
【０１６３】
個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる１つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にし得る。
【０１６４】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、１つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、１つまたは複数の追加の動作は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、説明されるプログラム構成要素およびシステムは一般に単一のソフトウェア製品への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載の動作は、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ
４０  ディスプレイデバイス
４１  筐体
４３  アンテナ
４５  スピーカ
４６  マイクロフォン
４７  送受信機
４８  入力デバイス
５０  電源
５２  調整用ハードウェア
１００  直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置
１０２  光変調器、色固有光変調器
１０２ａ  光変調器
１０２ｂ  光変調器
１０２ｃ  光変調器
１０２ｄ  光変調器
１０４  画像
１０５  ランプ
１０６  画素
１０８  シャッター
１０９  開口
１１０  書込み許可相互接続
１１２  データ相互接続
１１４  共通相互接続
１２０  ホストデバイス
１２２  ホストプロセッサ
１２４  環境センサ
１２６  ユーザ入力モジュール
１２８  ディスプレイ装置
１３０  スキャンドライバ
１３２  データドライバ
１３４  コントローラ
１３８  共通ドライバ
１４０  ランプ
１４２  ランプ
１４４  ランプ
１４６  ランプ
１４８  ランプドライバ
１５０  表示素子アレイ
２００  シャッター式光変調器
２０２  シャッター
２０３  表面
２０４  アクチュエータ
２０５  コンプライアント電極ビームアクチュエータ
２０６  コンプライアントロードビーム
２０７  スプリング
２０８  ロードアンカ
２１１  開口穴
２１６  コンプライアント駆動ビーム
２１８  駆動ビームアンカ
２２０  ローラー式光変調器
２５０  光タップ
２７０  エレクトロウェッティング式光変調アレイ
３００  制御マトリクス
３０１  画素
３０２  弾性シャッターアセンブリ
３０３  アクチュエータ
３０４  基板
３０６  スキャンライン相互接続
３０７  書込み許可電圧源
３０８  データ相互接続
３０９  データ電圧源
３１０  トランジスタ
３１２  キャパシタ
３２０  シャッター式光変調器アレイ
３２２  開口層
３２４  開口
４００  二重アクチュエータシャッターアセンブリ
４０２  アクチュエータ、シャッター開アクチュエータ
４０４  アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ
４０６  シャッター
４０７  開口層
４０８  アンカ
４０９  開口
４１２  シャッター開口
４１６  重複
５００  ディスプレイ装置
５０２  シャッター式光変調器
５０３  シャッター
５０４  透明基板
５０５  アンカ
５０６  後ろ向き反射層
５０８  表面開口
５１２  ディフューザ
５１４  輝度増強膜
５１６  バックライト
５１７  光リダイレクタまたはプリズム
５１８  ランプ、光源
５１９  反射体
５２０  前向き反射膜
５２１  光線
５２２  カバープレート
５２４  ブラックマトリクス
５２６  ギャップ
５２７  スペーサ
５２８  粘着シール
５３０  流体
５３２  薄板金属または成形プラスチックアセンブリブラケット
５３６  反射体
６００  複合シャッターアセンブリ
６０１  シャッター
６０２  コンプライアントビーム
６０３  基板
６０４  アンカ構造体
６０５  第１の機械層
６０６  開口層
６０７  導体層
６０９  第２の機械層
６１１  封入誘電体
６１３  犠牲層
６１４  下にある導電面
７００  シャッターアセンブリ
７０１  第１の犠牲材料
７０２  開口部またはビア
７０３  型
７０５  第２の犠牲材料
７０８  下水平レベル
７０９  垂直な側壁
７１０  上水平レベル
７１２  シャッター
７１４  アンカ
７１６  コンプライアントスプリングビーム
７１８  コンプライアントアクチュエータビーム
７２０  コンプライアントアクチュエータビーム
７２４  ポイント
７２５  開口層
７２６  基板
８００  ディスプレイ装置
８０１  シャッターアセンブリ
８０２  シャッター
８０４  アクチュエータ
８０６  アンカ
８０８  後方光遮断層
８１０  前方光遮断層
８１１  バックライト
８１２  基板
８１４  カバーシート
８１６  開口
８２０  前方光遮断レベル
８２２  後方光遮断レベル
８２３  シャッター開口
８２４  側壁
８２５  後方光遮断レベルの部分
８５０ａ  光線
８５０ｂ  光線
８５２ａ  光線
８５２ｂ  光線
１００２  犠牲材料の第１の層
１００４  後方光遮断層
１００６  凹部
１００８  構造材料の第１の層
１０１０  近位の光遮断レベル
１０１１  近位のシャッター開口
１０１２  犠牲材料の第２の層
１０１４  アンカ凹部
１０１６  アクチュエータ凹部
１０１８  シャッター凹部
１０２０  構造材料の第２の層
１０２２  遠位の光遮断レベル
１０２４  遠位のシャッター開口
１１０２  シャッターアセンブリ
１１０４  前方光遮断層
１１０６  後方光遮断層
１１０８  開口
１１１０  シャッター
１１１２ａ  静電アクチュエータ
１１１２ｂ  静電アクチュエータ
１１１４  短い光遮断部
１１１６  長い光遮断部
１１１９  シャッター開口
１１２０  前方光遮断レベル
１１２２  後方光遮断レベル
１１２４  側壁
１１２８  アンカ
１１３０  運動軸
１１５０  シャッターアセンブリ
１１６０  シャッター
１２０２  犠牲材料の第１の層
１２０４  基板
１２０６  光遮断層
１２０８  凹部
１２１０  構造材料の第１の層
１２１２  犠牲材料の第２の層
１２１４  アンカ凹部
１２１６  アクチュエータ凹部
１２１８  開口凹部
１２２０  構造材料の第２の層
【図１Ａ】
2016513823.tif 000003
【図１Ｂ】
2016513823.tif 000004
【図２】
2016513823.tif 000005
【図３Ａ】
2016513823.tif 000006
【図３Ｂ】
2016513823.tif 000007
【図４Ａ】
2016513823.tif 000008
【図４Ｂ】
2016513823.tif 000009
【図５】
2016513823.tif 000010
【図６Ａ】
2016513823.tif 000011
【図６Ｂ】
2016513823.tif 000012
【図６Ｃ】
2016513823.tif 000013
【図６Ｄ】
2016513823.tif 000014
【図６Ｅ】
2016513823.tif 000015
【図７Ａ】
2016513823.tif 000016
【図７Ｂ】
2016513823.tif 000017
【図７Ｃ】
2016513823.tif 000018
【図７Ｄ】
2016513823.tif 000019
【図８Ａ】
2016513823.tif 000020
【図８Ｂ】
2016513823.tif 000021
【図９】
2016513823.tif 000022
【図１０Ａ】
2016513823.tif 000023
【図１０Ｂ】
2016513823.tif 000024
【図１０Ｃ】
2016513823.tif 000025
【図１０Ｄ】
2016513823.tif 000026
【図１０Ｅ】
2016513823.tif 000027
【図１０Ｆ】
2016513823.tif 000028
【図１０Ｇ】
2016513823.tif 000029
【図１０Ｈ】
2016513823.tif 000030
【図１１Ａ】
2016513823.tif 000031
【図１１Ｂ】
2016513823.tif 000032
【図１１Ｃ】
2016513823.tif 000033
【図１１Ｄ】
2016513823.tif 000034
【図１１Ｅ】
2016513823.tif 000035
【図１２Ａ】
2016513823.tif 000036
【図１２Ｂ】
2016513823.tif 000037
【図１２Ｃ】
2016513823.tif 000038
【図１２Ｄ】
2016513823.tif 000039
【図１２Ｅ】
2016513823.tif 000040
【図１２Ｆ】
2016513823.tif 000041
【図１２Ｇ】
2016513823.tif 000042
【図１２Ｈ】
2016513823.tif 000043
【図１３】
2016513823.tif 000044
【図１４】
2016513823.tif 000045
【図１５】
2016513823.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月17日(2015.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光遮断層であって、前記第１の光遮断層内に形成された第１の開口を含む、第１の光遮断層と、
前記第１の光遮断層の上に懸架されたシャッターとを備え、前記シャッターが、
前記第１の光遮断層に実質的に垂直に配向された側壁と、
前記第１の光遮断層に近接して置かれた前記側壁の第１の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む、近位の光遮断レベルと、
前記近位の光遮断レベルに対する前記第１の光遮断層の遠位に置かれた前記側壁の第２の端部に結合され、その端部から外に延び、その端部を囲む、遠位の光遮断レベルとを含み、前記近位および前記遠位の光遮断レベルのうちの１つの一部が、前記近位または前記遠位の光遮断レベルの別の部分より実質的に厚く、前記近位または前記遠位の光遮断レベルのより厚い前記部分が、前記シャッターが閉位置にあるときに、より厚い前記部分が前記第１の光遮断層によって画定された前記第１の開口と一直線にあるように、前記シャッター内のある位置にある、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記シャッターが、
前記遠位の光遮断レベルを通して画定された遠位のシャッター開口と、
前記近位の光遮断レベルを通して画定された近位のシャッター開口とを含み、前記近位のシャッター開口が前記遠位のシャッター開口と整列される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３】
閉位置において、前記近位の光遮断レベルの一部が前記第１の光遮断層内に画定された前記第１の開口の端部に重なり、前記遠位の光遮断レベルの一部が第２の光遮断層内に画定された第２の開口の端部に重なるように、前記シャッターが構成される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記第２の光遮断層が、前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対側に配置される、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記遠位の光遮断レベルが前記第２の光遮断層から離隔される距離とほぼ同じ距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対に配置された第２の光遮断層から前記遠位の光遮断レベルが離隔される前記距離と約３ミクロン未満異なる距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記シャッターを、前記開口を通る光路の中におよび外に移動させるための静電アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記静電アクチュエータが、前記シャッターに隣接して配置された少なくとも１つのビーム電極を含み、前記近位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の近位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項７に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記遠位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の遠位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記シャッターを含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備え、
前記プロセッサが、前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成される、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備え、前記画像ソースモジュールが、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つを備える、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１３】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１４】
ディスプレイ要素を作製するための方法であって、
基板の上に犠牲材料の第１の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第１の層の上に構造材料の第１の層を堆積するステップと、
シャッターの近位の光遮断レベルを画定するため、および第１のシャッター開口を画定するために、構造材料の前記第１の層をパターニングするステップと、
構造材料の前記パターニングされた第１の層の上に犠牲材料の第２の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第２の層の上に構造材料の第２の層を堆積するステップと、
前記シャッターの遠位の光遮断レベルを画定するために構造材料の前記第２の層をパターニングするステップとを含む、方法。
【請求項１５】
犠牲材料の前記第２の層をパターニングするステップが、前記シャッターの前記近位の光遮断レベルを形成する構造材料の前記第１の層の一部に向けて下に延びる、犠牲材料の前記第２の層内の凹部を形成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
構造材料の前記第２の層を堆積するステップが、構造材料の前記第１の層の一部の上に構造材料の前記第２の層の一部を直接堆積するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
第２のシャッター開口が構造材料の前記第１の層内に画定された前記第１のシャッター開口と整列するように、構造材料の前記第２の層内に第２のシャッター開口を画定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のシャッター開口が、前記基板と、犠牲材料の前記第１の層と、犠牲材料の前記第２の層とを含む材料積層体の上部に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のシャッター開口が、犠牲材料の前記第２の層内にパターニングされた凹部の底に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記近位および前記遠位の光遮断レベルを解放するために、犠牲材料の前記第１および前記第２の層を除去するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記近位の光遮断レベルおよび前記シャッター開口を画定するステップが、前記近位の光遮断レベルの第２の対向する端部より前記近位の光遮断レベルの第１の端部により近く、前記シャッター開口を画定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のシャッター開口と前記第１の端部との間の距離が、前記第１のシャッター開口と前記第２の対向する端部との間の前記距離の約半分となるように、前記近位の光遮断レベルおよび前記第１のシャッター開口が画定される、請求項２１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
シャッターアセンブリ３０２はまた、アクチュエータ３０３とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッターアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、（シャッターが開または閉のいずれかの状態で）閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のまま、かつシャッターを所定の位置で保持する。対向力は、図２に示すシャッター式光変調器２００内のスプリング２０７などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
ディスプレイ装置５００は、基板５０４を平面光ガイド５１６から分離する随意のディフューザ５１２および／または随意の輝度増強膜５１４を含む。光ガイド５１６は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、１つまたは複数の光源５１８によって照射され、バックライトを形成する。光源５１８は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）でよい。反射体５１９は、ランプ５１８から光ガイド５１６に光を向けるのを助ける。前向き反射膜５２０が、光ガイド５１６の後ろに配設され、シャッターアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ５０２のうちの１つを通らない、バックライトからの光線５２１などの光線は、バックライト５１５に戻され、膜５２０から再度反射される。この方式において、第１のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置５００を離れることができない光は、リサイクルし、シャッターアセンブリアレイ５０２中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光リサイクルは、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
側壁ビーム７１６、７１８および７２０を形成するプロセスは、第２の犠牲材料７０５および第１の犠牲材料７０１の残余を除去することで完了する。その結果は図７Ｄに示されている。犠牲材料を除去するプロセスは、図６Ｅに関して説明したプロセスと同様である。型７０３の垂直な側壁７０９上に堆積された材料は、側壁ビーム７１６、７１８および７２０として留まる。側壁ビーム７１６は、アンカ７１４の１つをシャッター７１２に機械的に接続するスプリングとして働くとともに、受動的復元力をもたらし、コンプライアントビーム７１８および７２０から形成されたアクチュエータによって加えられた力に対抗する。アンカ７１４は、開口層７２５に接続する。側壁ビーム７１６、７１８および７２０は、高く、狭い。型７０３の表面から形成される側壁ビーム７１６、７１８および７２０の幅は、堆積されたシャッター材料の厚さと同程度である。いくつかの実装形態では、側壁ビーム７１６の幅は、シャッター７１２の厚さと同じになる。いくつかの他の実装形態では、ビーム幅は、シャッター７１２の厚さの約１／２のみとなる。側壁ビーム７１６、７１８および７２０の高さは、第２の犠牲材料７０５の厚さによって、または言い換えれば、図７Ｂに関して説明したパターニング動作中に作成された型７０３の深さによって決定される。堆積されたシャッター材料の厚さが約２ミクロン未満になるように選択される限り、図７Ａから図７Ｄに示すプロセスは、非常に狭いビームの作成に好適である。実際、多くの適用例では、０．１から２．０ミクロンの範囲の厚さが非常に適している。従来型のフォトリソグラフィは、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示すパターニングされる特徴体を、格段に大きい寸法に限定し、たとえば、許容される最小分解特徴体は２ミクロンまたは５ミクロン以上となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
このパターニング段階（段階９１２）はまた、アンカ８０６および静電アクチュエータ８０４のビームを画定する。前方光遮断レベル１０２２は、基板８１２の上で、静電アクチュエータ８０４のビームの遠位端とほぼ同じ距離だけ離隔される。いくつかの実装形態では、パターニングプロセスは、アクチュエータビームの最遠位端から構造材料のごく一部を除去し得る。したがって、シャッター８０２の前方光遮断レベル１０２２は、基板８１２の上で、アクチュエータビームの遠位端よりわずかに遠くに離隔され得る一方で、依然としてほぼ同じ距離だけ離隔される。前の構造材料パターニング段階（段階９０６）と同様に、構造材料の第２の層１０２０が、異方性エッチおよび／または等方性エッチを含む１つまたは複数のエッチングプロセスを使用して、同様にパターニングされ得る。このパターニング段階（段階９１２）の結果を、図１０Ｈに示す。次に、この構造が解放され、図８Ａおよび図８Ｂに示すシャッターアセンブリ８０１がもたらされる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
図１２Ａから図１２Ｈは、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１０２の作製の例示的な段階の断面図を示す。図８に示すシャッターアセンブリ８０１と同様に、シャッターアセンブリ１１０２は、図９に示すのと同じ概略的作製プロセス９００を使用して作製され得る。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すようにシャッターアセンブリ１１０２の作製は、犠牲材料の第１の層１２０２を堆積およびパターニングする（段階９０２）ステップから始まる。特に、犠牲材料の第１の層１２０２は、基板１２０４上およびパターニングされた光遮断層１２０６の上に堆積される。光遮断層１２０６は、上記で説明した光路の一部を形成する開口１１０８を形成するためにパターニングされている。犠牲材料の第１の層１２０２は、上記で説明した犠牲材料のいずれかであり得、またはいずれかを含み得る。犠牲材料の第１の層１２０２は、図１１Ａから図１１Ｄに示すアンカ１１２８の基部に対する型として働くことになる凹部１２０８を形成するためにパターニングされる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
構造材料の第１の層１２１０は、シャッター１１１０の近位の光遮断レベル、すなわち、後方光遮断レベル１１２２およびシャッター開口１１１９を画定するためにパターニングされる（段階９０６）。このパターニングプロセスでは、構造材料の第１の層１２１０は、それが後方光遮断レベル１１２２を形成することになる場所を除いて除去される。シャッター開口１１１９は、後方光遮断レベル１１２２の長さに対して中心を外れるようにパターニングされ、それによって、短い遮光部１１１４および長い遮光部１１１６のサイズが画定される。いくつかの実装形態では、パターニングは、構造の水平面上の不要な構造材料を除去するための異方性エッチと、凹部１２０８の側壁など、構造の垂直面上の不要な構造材料を除去するための等方性エッチとの２つのエッチを使用して遂行される。このパターニングプロセスの結果を、図１２Ｄに示す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
次に、構造材料の第２の層１２２０が、シャッター１１１０の遠位の光遮断レベル、すなわち前方光遮断レベル１１２０を画定するためにパターニングされる（段階９１２）。同時に、構造材料の第２の層１２２０は、アンカ１１２８、アクチュエータ１１１２ａおよび１１１２ｂを画定するため、および構造材料の第２の層によって覆われたシャッター開口１１１９を再び開口させるためにパターニングされる。以前の構造材料パターニング段階と同様に、構造材料の第２の層１２２０が、単一の等方性エッチ、または異方性エッチおよび等方性エッチを含む２段階エッチプロセスを使用してパターニングされ得る。その結果得られた構造を、図１２Ｈに示す。パターニング段階（段階９１２）の後、構造が解放され、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１０２がもたらされる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
図１３は、図１１Ａから図１１Ｄに示すシャッターアセンブリ１１０２を製造する方法１３００の別の表現のフロー図を示す。方法は、第１の光遮断層内に第１の開口を画定する（段階１３０２）ステップと、第１の光遮断層の上に犠牲材料の第１の層を堆積する（段階１３０４）ステップと、犠牲材料の第１の層の上に構造材料の少なくとも第１の層を堆積する（段階１３０６）ステップとを含む。方法１３００は、シャッターの外周およびシャッターを通るシャッター開口を画定するために構造材料の少なくとも第１の層をパターニングするステップであって、シャッターの（図１１Ａから図１１Ｃに示す）運動軸１１３０に沿ってシャッター開口の両側に配置された非対称の第１および第２の光遮断部をシャッターが含むようにシャッター外周およびシャッター開口が構成される、パターニングする（段階１３０８）ステップと、運動軸に沿ってシャッターを、第１および第２の光遮断部のいずれもが第１の開口を通過する光を実質的に遮らない弛緩状態、第１の光遮断部が第１の開口を通過する光の一部を遮る第１の作動状態、および第２の光遮断部が第１の開口を通過する光の実質的にすべてを遮る第２の作動状態に移動させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを画定するために構造材料の少なくとも第１の層をパターニングするステップ（段階１３１０）とをさらに含む。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｃ】
2016513823.tif 000047
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｄ】
2016513823.tif 000048
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１Ａ】
2016513823.tif 000049
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１Ｂ】
2016513823.tif 000050
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１Ｃ】
2016513823.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月16日(2015.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光遮断層であって、前記第１の光遮断層内に形成された第１の開口を含む、第１の光遮断層と、
前記第１の光遮断層の上に懸架されたシャッターとを備え、前記シャッターが、
共に前記第１の光遮断層に実質的に垂直に配向された第１の側壁及び第２の側壁と、
前記第１の光遮断層に近接して置かれた前記第１及び第２の側壁の両方の第１の端部に結合され、その端部から外に延びる、近位の光遮断レベルと、
前記近位の光遮断レベルに対する前記第１の光遮断層の遠位に置かれた前記第１及び第２の側壁の両方の第２の端部に結合され、その端部から外に延びる、遠位の光遮断レベルとを含み、
前記第１及び第２の側壁の間に位置する前記近位の光遮断レベルの一部が、前記第１及び第２の側壁の外側に位置する前記近位の光遮断レベルの別の部分より実質的に厚く、
前記近位の光遮断レベルのより厚い前記部分が、前記シャッターが閉位置にあるときに、より厚い前記部分が前記第１の光遮断層によって画定された前記第１の開口と一直線にあるように、前記シャッター内のある位置にある、装置。
【請求項２】
前記シャッターが、
前記遠位の光遮断レベルを通して画定された遠位のシャッター開口と、
前記近位の光遮断レベルを通して画定された近位のシャッター開口とを含み、前記近位のシャッター開口が前記遠位のシャッター開口と整列される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
閉位置において、前記近位の光遮断レベルの一部が前記第１の光遮断層内に画定された前記第１の開口の端部に重なり、前記遠位の光遮断レベルの一部が第２の光遮断層内に画定された第２の開口の端部に重なるように、前記シャッターが構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の光遮断層が、前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対側に配置される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記遠位の光遮断レベルが前記第２の光遮断層から離隔される距離とほぼ同じ距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記シャッターの、前記第１の光遮断層と反対に配置された第２の光遮断層から前記遠位の光遮断レベルが離隔される前記距離と約３ミクロン未満異なる距離だけ、前記近位の光遮断レベルが、前記第１の光遮断層から離隔される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記シャッターを、前記開口を通る光路の中におよび外に移動させるための静電アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記静電アクチュエータが、前記シャッターに隣接して配置された少なくとも１つのビーム電極を含み、前記近位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の近位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記遠位の光遮断レベルが、基板の上に、前記ビーム電極の遠位端とほぼ同じ高さに配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャッターを含むディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備え、
前記プロセッサが、前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備え、前記画像ソースモジュールが、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つを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
ディスプレイ要素を作製するための方法であって、
基板の上に犠牲材料の第１の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第１の層の上に構造材料の第１の層を堆積するステップと、
シャッターの近位の光遮断レベルを画定するために、構造材料の前記第１の層をパターニングするステップと、
構造材料の前記パターニングされた第１の層の上に犠牲材料の第２の層を堆積およびパターニングするステップと、
犠牲材料の前記パターニングされた第２の層の上に構造材料の第２の層を堆積するステップと、
前記シャッターの遠位の光遮断レベルと、第１の側壁と、第２の側壁と、を画定するために構造材料の前記第２の層をパターニングするステップとを含み、前記第１及び第２の側壁の両方が基板に対して実質的に垂直に配向され、前記第１及び第２の側壁の間に位置する前記近位の光遮断レベルの一部が、前記第１及び第２の側壁の外側に位置する前記近位の光遮断レベルの別の部分より実質的に厚く、前記近位の光遮断レベルのより厚い前記部分が、前記シャッターが閉位置にあるときに、より厚い前記部分が前記第１の光遮断層によって画定される前記第１の開口と一直線上にあるように、前記シャッター内のある位置にある、方法。
【請求項１５】
犠牲材料の前記第２の層をパターニングするステップが、前記シャッターの前記近位の光遮断レベルを形成する構造材料の前記第１の層の一部に向けて下に延びる、犠牲材料の前記第２の層内の凹部を形成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
構造材料の前記第２の層を堆積するステップが、構造材料の前記第１の層の一部の上に構造材料の前記第２の層の一部を直接堆積するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記近位および前記遠位の光遮断レベルを解放するために、犠牲材料の前記第１および前記第２の層を除去するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
第１のシャッター開口を画定するために、犠牲材料の前記第１の層をパターニングするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
第２のシャッター開口が、構造材料の前記第１の層内に画定された前記第１のシャッター開口と整列するように、構造材料の前記第２の層内に第２のシャッター開口を画定するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のシャッター開口が、前記基板と、犠牲材料の前記第１の層と、犠牲材料の前記第２の層とを含む材料積層体の上部に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２のシャッター開口が、犠牲材料の前記第２の層内にパターニングされた凹部の底に配置された構造材料の前記第２の層の一部の中に画定される、請求項１９に記載の方法。
【国際調査報告】
2016513823.tif 000052
2016513823.tif 000053
2016513823.tif 000054