(57)【要約】  本開示は、１つまたは複数の突出部がＥＭＳデバイスの表面に接続された電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスのためのシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、ＥＭＳデバイスは、基板と、基板の上の静止電極と、静止電極の上の可動電極とを含む。可動電極は、可動電極と静止電極との間の静電作動によって、ギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成される。突出部が、ギャップにわたる位置のうちの１つにおいてＥＭＳデバイスのいずれかの表面と接触すると、突出部は、ＥＭＳデバイスの剛性を変える。１つまたは複数の突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つは非剛性である。いくつかの実装形態では、突出部は約２０ｎｍよりも大きい高さを有する。
2016502469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
前記基板の上の静止電極と、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、前記静止電極の上の可動電極と、
前記ＥＭＳデバイスの表面に接続された突出部とを備え、前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるように前記突出部が構成され、前記突出部と接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項２】
前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部をさらに備え、前記突出部が複数の突出部の一部であり、前記突出部の各々が前記連結部の各々に接続される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記基板の上に複数の支柱をさらに備え、前記可動電極が複数の連結部によって前記複数の支柱に接続される、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記可動電極が、剛性の表面を有する反射層を含み、前記複数の連結部が、非剛性の表面をそれぞれ有する複数の蝶番を含む、請求項２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記突出部が、前記静止電極に対向する前記可動電極の表面に接続される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記突出部が、前記可動電極に対向する前記基板の表面に接続される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記突出部が、前記可動電極の中心周りに対称的に配設された複数の突出部の一部である、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記ＥＭＳデバイスが光デバイスの一部である、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記ＥＭＳデバイスがアナログ干渉変調器（ＡＩＭＯＤ）の一部である、請求項８に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記ギャップにわたる前記３つ以上の位置が、前記位置の各々において異なる可視波長に対応し、前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つが、少なくとも部分的に前記突出部の高さによって規定される、請求項９に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１１】
前記突出部が前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに、前記突出部が、安定色範囲に対応する、前記ギャップにわたる複数の位置を規定する、請求項９に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１２】
前記突出部が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１３】
前記突出部が、約１００ｎｍと約２００ｎｍとの間の高さを有する、請求項１２に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１４】
前記突出部が複数の突出部の一部であり、前記突出部の各々が異なる高さを有する、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１５】
前記可動電極の上に上部電極をさらに備え、前記可動電極が、前記可動電極と前記上部電極との間の静電作動によって上部ギャップにわたって移動するように構成される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１６】
前記ＥＭＳデバイスがディスプレイを形成し、前記ディスプレイが、
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含む、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１７】
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と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラとをさらに備える、請求項１６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１８】
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１６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１９】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを伝達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１６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２０】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
前記基板の上の静止電極と、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、前記静止電極の上の可動電極と、
前記ＥＭＳデバイスの表面に接続された前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるための手段とを含み、前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触するように前記剛性を変える手段が構成され、前記剛性を変える手段と接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項２１】
前記基板の上の前記可動電極を支持するための手段と、
前記可動電極を前記支持手段に連結するための手段であって、前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設される手段とをさらに含み、前記剛性を変える手段が前記連結手段に接続される、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２２】
前記剛性を変える手段が、前記静止電極に対向する前記可動電極の表面に接続される、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２３】
前記剛性を変える手段が、前記可動電極に対向する前記基板の表面に接続される、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２４】
前記ＥＭＳデバイスがアナログ干渉変調器の一部である、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２５】
前記剛性を変える手段が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２６】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、
基板を設けるステップと、
前記基板の上に静止電極を形成するステップと、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によって、ギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された可動電極を、前記静止電極の上に形成するステップと、
前記ＥＭＳデバイスの表面に突出部を形成するステップとを含み、前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるように前記突出部が構成され、前記突出部と接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、方法。
【請求項２７】
前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部を形成するステップをさらに含み、前記突出部が複数の突出部の一部であり、前記突出部の各々が前記連結部の各々に接続される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記突出部が、前記静止電極に対向する前記可動電極の表面に接続される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記突出部が、前記可動電極に対向する前記基板の表面に接続される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記突出部が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権データ
本開示は、参照によりその全体がすべての目的のために本明細書に組み込まれている、２０１２年１０月１日に出願された、「ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＴＲＵＳＩＯＮＳ  ＴＯ  ＰＲＯＶＩＤＥ  ＡＤＤＩＴＩＯＮＡＬ  ＳＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＴＥＳ」と題する、同時係属米国特許出願第１３／６３２，９５９号（代理人整理番号第１２０７００／ＱＵＡＬＰ１６２号）の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、電気機械システム（ＥＭＳ）およびデバイスに関し、より詳細には、干渉変調器（ＩＭＯＤ）内の可動構成要素を安定化するための工学的構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気的および機械的な要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサと、ミラーおよび光学フィルムなどの光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたはＥＭＳ要素は、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、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：ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００４】
ＥＭＳデバイスの１種は干渉変調器（ＩＭＯＤ）と呼ばれる。ＩＭＯＤまたは干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ素子は、導電性プレートの対を含み得、その対の一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明および／または反射性であり、適切な電気信号を印加すると相対運動が可能であり得る。たとえば、一方のプレートは、基板よりも上もしくは基板上に堆積され、または基板によって支持された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。一方のプレートの別のプレートに対する位置は、ＩＭＯＤディスプレイ素子に入射する光の光学干渉を変化させることがある。ＩＭＯＤベースのディスプレイデバイスは、広範囲の適用例を有しており、特に表示能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作製する際に使用されることが予期される。
【０００５】
多くのＥＭＳデバイスおよびＭＥＭＳデバイスは、２つの電極間に静電引力を生成して、一方の電極を他方の電極に対して移動させるために電圧を印加する。電極間の静電力は、電極間の距離が減少するにつれて二次関数的に増加するので、一方または両方の電極の位置が不安定になることがある。ＥＭＳデバイスまたはＭＥＭＳデバイス内の動き範囲を安定化するために、構造または突出部が設計され、ＥＭＳデバイスまたはＭＥＭＳデバイスの部分に接続され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のシステム、方法、およびデバイスは、各々いくつかの革新的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、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。
【０００７】
本開示で説明する主題の発明的一態様は、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスにおいて実装され得る。ＥＭＳデバイスは、基板と、基板の上の静止電極と、可動電極と静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、静止電極の上の可動電極と、ＥＭＳデバイスの表面に接続された突出部とを含み得る。突出部が、ギャップにわたる位置のうちの１つにおいてＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときにＥＭＳデバイスの剛性を変えるように構成され、ここで突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つは非剛性である。
【０００８】
いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは、可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部をさらに含み得、ここで突出部は複数の突出部の一部であり、突出部の各々は連結部の各々に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は、静止電極に対向する可動電極の表面に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は、可動電極に対向する基板の表面に接続される。いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは光デバイスである。ＥＭＳデバイスは、アナログ干渉変調器（ＡＩＭＯＤ）の一部であってよい。いくつかの実装形態では、突出部は約２０ｎｍよりも大きい高さを有する。いくつかの実装形態では、突出部は複数の突出部の一部であり、ここで突出部の各々は異なる高さを有する。
【０００９】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスにおいて実施され得る。ＥＭＳデバイスは、基板と、基板の上の静止電極と、可動電極と静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、静止電極の上の可動電極と、ＥＭＳデバイスの表面に接続された、ＥＭＳデバイスの剛性を変えるための手段とを含み得る。剛性を変える手段は、ギャップにわたる位置のうちの１つにおいてＥＭＳデバイスの別の表面と接触するように構成され、ここで剛性を変える手段と接触している表面のうちの少なくとも１つは非剛性である。
【００１０】
いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは、基板の上の可動電極を支持するための手段と、可動電極を支持手段に連結するための手段であって、可動電極の縁部の周りに対称的に配設され、剛性を変える手段が連結手段に接続される、連結するための手段とをさらに含み得る。いくつかの実装形態では、剛性を変える手段は、静止電極に対向する可動電極の表面に接続される。いくつかの実装形態では、剛性を変える手段は、可動電極に対向する基板の表面に接続される。いくつかの実装形態では、剛性を変える手段は、約２０ｎｍよりも大きい高さを有する。
【００１１】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスを製造する方法において実装され得る。方法は、基板を設けるステップと、基板の上に静止電極を形成するステップと、可動電極と静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された可動電極を静止電極の上に形成するステップと、ＥＭＳデバイスの表面に突出部を形成するステップとを含み得る。ＥＭＳデバイスの表面の突出部が、ギャップにわたる位置のうちの１つにおいてＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときにＥＭＳデバイスの剛性を変えるように構成され得、ここで突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つは非剛性である。
【００１２】
いくつかの実装形態では、方法は、可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部を形成するステップをさらに含み得、ここで突出部は複数の突出部の一部であり、突出部の各々は連結部の各々に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は、静止電極に対向する可動電極の表面に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は、可動電極に対向する基板の表面に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は約２０ｎｍよりも大きい高さを有する。
【００１３】
本開示で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示されている。本開示において提供されている例は主にＥＭＳベースディスプレイおよびＭＥＭＳベースディスプレイに関して説明しているが、本明細書で提供される概念は、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、および電界放出ディスプレイなどの他の種類のディスプレイ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るであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＩＭＯＤディスプレイデバイスのディスプレイ素子の系列または配列内の２つの隣接する干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ素子を示す等角図である。
【図２】ＩＭＯＤディスプレイ素子の３つの素子×３つの素子配列を含むＩＭＯＤベースディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図である。
【図３Ａ】ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。
【図３Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。
【図３Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。
【図３Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。
【図３Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。
【図４】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子に対する製造プロセスを示す流れ図である。
【図５Ａ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図５Ｂ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図５Ｃ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図５Ｄ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図５Ｅ】ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図６Ａ】ＥＭＳ要素の配列とバックプレートとを含む電気機械システム（ＥＭＳ）パッケージの一部分の概略分解部分斜視図である。
【図６Ｂ】ＥＭＳ素子の配列とバックプレートとを含む電気機械システム（ＥＭＳ）パッケージの一部分の概略分解部分斜視図である。
【図７】可動電極のたわみを印加電圧の関数として示すグラフの一例である。
【図８】光ＥＭＳデバイス内のギャップ距離に沿った安定範囲と黒色状態とを示す色スペクトルの一例である。
【図９】ギャップをそれらの間に有する可動電極と静止電極とを有するＥＭＳデバイスの一例の斜視図である。
【図１０Ａ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスの可動電極の一例の上面斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＥＭＳデバイスの可動電極の一例の底面斜視図である。
【図１０Ｃ】可動電極上に複数の突出部を有するＥＭＳデバイスの可動電極の一例の底面斜視図である。
【図１０Ｄ】連結部のうちの１つと接触する基板上に少なくとも１つの突出部を有するＥＭＳデバイスの概略断面図の一例である。
【図１１Ａ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図１１Ｂ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図１１Ｃ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図１１Ｄ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図１１Ｅ】複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【図１２】可動電極の位置に対するヒステリシス曲線をＥＭＳデバイスの印加電圧の関数として示すグラフの一例である。
【図１３】ＥＭＳデバイスを製造する方法を示す流れ図である。
【図１４Ａ】複数のＩＭＯＤディスプレイ素子を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図である。
【図１４Ｂ】複数のＩＭＯＤディスプレイ素子を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
【００１６】
以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用されてもよいことを、当業者は容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いていようと（ビデオなど）静止していようと（静止画像など）、および文字であろうと図であろうと絵であろうと、画像を表示するように構成可能ないかなるデバイス、装置、またはシステムでも実装され得る。より具体的には、説明する実装形態は、携帯電話、マルチメディアインターネットに対応したセルラー電話、携帯型テレビ受像機、無線デバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線電子メール受信機、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、ノート型コンピュータ、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（ＭＰ３プレーヤなど）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子書籍端末（たとえば電子書籍リーダー）、コンピュータ用モニタ、自動車のディスプレイ（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）、コックピット制御装置および／またはディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ（乗り物の後方監視カメラのディスプレイなど）、電子写真、電子広告板または電光サイン、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、包装（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アプリケーションを含む電気機械システム（ＥＭＳ）アプリケーションならびに非ＥＭＳアプリケーションにおいてなど）、芸術的構造（宝石または衣服への画像の表示など）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどであるがこれらに限定されない様々な電子デバイスに含まれても、関連付けられもよいことが企図されている。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、運動検知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイアプリケーションにおいて使用することもできる。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１７】
本明細書で説明するいくつかの実装形態は、ＥＭＳデバイスの表面に接続された１つまたは複数の突出部を有するＥＭＳデバイスに関する。ＥＭＳデバイスは、基板と、基板の上の静止電極と、静止電極の上の可動電極とを含み得る。可動電極は、可動電極と静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成され得る。ギャップにわたる位置のうちの１つにおいて突出部がＥＭＳデバイスの別の表面と接触すると、突出部は、１つまたは複数の突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つが非剛性であるＥＭＳデバイスの剛性を変え得る。突出部は、それぞれ、約２０ｎｍと約４０００ｎｍとの間、および約１００ｎｍと２００ｎｍとの間など、約２０ｎｍより大きい高さを有し得る。ＥＭＳデバイスは、可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部を含み得る。突出部の各々は、連結部の各々に接続され得るか、または静止電極に対向する可動電極の表面に接続され得る。
【００１８】
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ために実装することができる。ＥＭＳデバイスの表面の突出部は、突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つが非剛性であるとき、作動中にＥＭＳデバイスの総合的剛性を変えるためにＥＭＳデバイスの別の表面と接触し得、スナップスルーの影響を無効にするために、より高い復元力をもたらす。結果として、突出部は、少なくとも付加的な動作の安定領域をもたらし得る。実際、異なる高さの複数の突出部は、さらなる動作の安定領域をもたらし得る。付加的な動作の安定領域によって、光ＥＭＳデバイスを含むいくつかのＥＭＳデバイスは、黒を含む付加的な安定色範囲をもたらし得る。さらに、突出部はまた、突出部が接触しているときの可動電極と静止電極との間の静止摩擦の影響を克服するために、より大きい復元力をもたらし得る。
【００１９】
説明する実装形態が適用され得る好適なＥＭＳデバイスもしくは装置またはＭＥＭＳデバイスもしくは装置の一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するように実装され得る干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ素子を組み込み得る。ＩＭＯＤディスプレイ素子は、部分光吸収体、吸収体に対して可動である反射体、および吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。いくつかの実装形態では、反射体は、２つ以上の異なる位置に移動でき、これによって光共振キャビティのサイズを変更でき、それによりＩＭＯＤの反射率に影響を及ぼす。ＩＭＯＤディスプレイ素子の反射率スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、様々な色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調整され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、吸収体に対する反射体の位置を変更することによるものである。
【００２０】
図１は、ＩＭＯＤディスプレイデバイスのディスプレイ素子の系列または配列内の２つの隣接する干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ素子を示す等角図である。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の、ＭＥＭＳなどの干渉ＥＭＳディスプレイ素子を含む。これらのデバイスでは、干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子が、明状態または暗状態のいずれかで構成され得る。明（「緩和」、「オープン」、または「オン」など）状態では、ディスプレイ素子は入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「クローズ」、または「オフ」など）状態では、ディスプレイ素子は入射可視光をほとんど反射しない。ＭＥＭＳディスプレイ素子は、黒および白に加えて、カラーディスプレイを可能にする光の特定の波長で主として反射するように構成することができる。いくつかの実装形態では、複数のディスプレイ素子を使用することによって、様々な原色の明度およびグレーの色合いを実現することができる。
【００２１】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、行と列に配置される場合があるＩＭＯＤディスプレイ素子の配列を含むことができる。配列内の各ディスプレイ素子は、エアギャップ（光学ギャップ、キャビティ、または光共振キャビティとも呼ばれる）を形成するために互いから可変および制御可能な距離のところに配置された可動反射層（すなわち、機械層とも呼ばれる可動層）および固定部分反射層（すなわち固定層）などの反射層および半反射層からなる少なくとも１対を含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。たとえば、第１の位置、すなわち緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から、ある距離に配置され得る。第２の位置、すなわち作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置および入射光の波長に応じて、強め合うようにおよび／または弱め合うように干渉し、各ディスプレイ素子について全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実装形態では、ディスプレイ素子は、作動されていないとき反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し、かつ作動されているとき暗状態にあり、可視域内で光を吸収するおよび／または弱め合うように干渉することができる。しかし、他のいくつかの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ素子は、作動されていないときは暗状態になり、作動されているときは反射状態になることができる。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入により、ディスプレイ素子を駆動して状態を変更させることができる。他のいくつかの実装形態では、電荷の印加により、ディスプレイ素子を駆動して状態を変更させることができる。
【００２２】
図１の配列の図示された部分は、ＩＭＯＤディスプレイ素子１２の形態で、２つの隣接する干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を含む。（図示のような）右側のディスプレイ素子１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、光学スタック１６に隣接する、または光学スタック１６に接触した作動位置に示されている。右側のディスプレイ素子１２にわたって印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を移動させるにも、作動位置に維持するにも十分である。（図示のような）左側のディスプレイ素子１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む光学スタック１６からの、（設計パラメータに基づいてあらかじめ決定され得る）ある距離における緩和位置に示されている。左側のディスプレイ素子１２にわたって印加された電圧Ｖ０は、右側のディスプレイ素子１２の位置などの作動位置まで可動反射層１４を作動させるには不十分である。
【００２３】
図１では、ＩＭＯＤディスプレイ素子１２の反射特性が、概して、ＩＭＯＤディスプレイ素子１２に入射する光１３と、左側のディスプレイ素子１２から反射する光１５とを示す矢印を用いて示されている。ディスプレイ素子１２に入射する光１３の大部分は、透明基板２０を通して、光学スタック１６の方に透過され得る。光学スタック１６に入射する光の一部は、光学スタック１６の部分反射層を透過され得、一部は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の一部は、可動反射層１４から反射され得、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻り得る。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の干渉（強め合うおよび／または弱め合う）が、デバイスの視点側または基板側のディスプレイ素子１２から反射される光１５の波長の強度を部分的に決定することになる。いくつかの実装形態では、透明基板２０は、ガラス基板（カラスプレートまたはパネルと呼ばれることもある）であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英、パイレックス（登録商標）、または他の好適なガラス材料であるか、または、それらを含み得る。いくつかの実装形態では、ガラス基板は、０．３、０．５、または０．７ミリメートルの厚さを有し得るが、いくつかの実装形態では、ガラス基板は、より厚い（数十ミリメートルなど）か、またはより薄い（０．３ミリメートル未満など）可能性がある。いくつかの実装形態では、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）基板などの、非ガラス基板が使用され得る。そのような実装形態では、非ガラス基板は、０．７ミリメートル未満の厚さを有する可能性があるが、基板は、設計考慮事項に応じてより厚くなり得る。いくつかの実装形態では、金属箔またはステンレス鋼ベースの基板などの不透明基板が使用され得る。たとえば、固定反射層と部分的に透過性および部分的に反射性である可動層とを含む逆ＩＭＯＤベースのディスプレイは、基板の反対側から図１のディスプレイ素子１２として見られるように構成され得、不透明基板によって支持され得る。
【００２４】
光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、導電性であり、部分的に透明で部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、種々の金属（たとえばクロムおよび／またはモリブデン）、半導体、および誘電体などの部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、層のそれぞれは、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実装形態では、光学スタック１６の特定の部分は、部分光吸収体と導電体の両方の役割を果たす半透明の単一厚の金属または半導体を含むことができるが、より導電性の高い異なる層または（たとえば、光学スタック１６またはディスプレイ素子の他の構造の）部分がＩＭＯＤディスプレイ素子間で信号をバスで送る（ｂｕｓ）役割を果たすことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の導電層または導電／部分吸収層を覆う１つまたは複数の絶縁層または誘電体層を含むこともできる。
【００２５】
いくつかの実装形態では、光学スタック１６の層のうちの少なくともいくつかは、以下でさらに記載されるように、平行ストリップにパターン化することができ、ディスプレイデバイス内の行電極を形成することができる。当業者によって理解されるように、「パターン化」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実装形態では、アルミニウム（Ａｌ）などの高い導電性および反射性の材料が可動反射層１４に使用される場合があり、これらのストリップはディスプレイデバイス内の列電極を形成することができる。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、図示された支柱１８などの担体の上に堆積された列と、支柱１８間に配置された介在する犠牲材料とを形成することができる。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実装形態では、支柱１８間のスペースは、約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は、約１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００２６】
いくつかの実装形態では、各ＩＭＯＤディスプレイ素子は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタとして考えることができる。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１の左側のディスプレイ素子１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するディスプレイ素子における行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形して光学スタック１６の近くに移動するかまたは光学スタック１６と逆の方向に移動することができる。図１の右側の作動ディスプレイ素子１２によって示されるように、光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）は、短絡を防止し、層１４と１６の間の分離距離を制御することができる。この挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じであり得る。アレイ内の一連のディスプレイ素子は、いくつかの例では「行」または「列」と呼ばれることがあるが、一方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは任意であることが、当業者には容易に理解されよう。言い換えると、いくつかの向きでは、行は列と見なされ、列は行と見なされ得る。いくつかの実装形態では、行が「コモン」ラインと呼ばれることがあり、列が「セグメント」ラインと呼ばれることがあり、またはその逆もある。その上、ディスプレイ素子は、直交する行と列（「配列」）に均等に構成されても、またはたとえば互いに対してある特定の位置のオフセットを有する（「モザイク」）非線形構成に構成されてもよい。「配列」および「モザイク」という用語は、どちらも構成を指すことができる。したがって、ディスプレイは「配列」または「モザイク」を含むと言及されるが、素子自体は、どのような場合でも、互いに直交するように構成されたり均一な分布に配置されたりする必要はないが、非対称の形状および不均一に分布された素子を有する構成を含むことができる。
【００２７】
図２は、ＩＭＯＤディスプレイ素子の３つの素子×３つの素子配列を含むＩＭＯＤベースディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図である。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他の任意のソフトウェアアプリケーションを含む１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００２８】
プロセッサ２１は、配列ドライバ２２と通信するように構成され得る。配列ドライバ２２は、たとえばディスプレイ配列またはパネル３０に信号を提供する行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を含むことができる。図１に示されるＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面は、図２では線１−１によって示される。図２は、わかりやすくするためにＩＭＯＤディスプレイ素子の３×３配列を示しているが、ディスプレイ配列３０は、非常に多数のＩＭＯＤディスプレイ素子を含むことができ、列と異なる数のＩＭＯＤディスプレイ素子を行に有してもよいし、行と異なる数のＩＭＯＤディスプレイ素子を列に有してもよい。
【００２９】
ＩＭＯＤディスプレイおよびディスプレイ素子の構造の詳細は大きく変化し得る。図３Ａ〜図３Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイ素子の様々な実装形態の断面図である。図３Ａは、可動反射層１４を形成する基板２０と略直交して延びる支持体１８に金属材料のストリップが堆積される、ＩＭＯＤディスプレイ素子の断面図である。図３Ｂでは、各ＩＭＯＤディスプレイ素子の可動反射層１４は、略正方形または略長方形の形状をしており、連結部３２において、隅部においてまたはその近くで支持体に取り付けられる。図３Ｃでは、可動反射層１４は、形状が略正方形または略長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の周辺を囲んで基板２０に直接的または間接的に接続することができる。これらの接続は、本明細書では、「一体型」支持体または支持支柱１８の実装形態と呼ばれる。図３Ｃに示される実装形態は、可動反射層１４の光学的機能の、その機械的機能からの分離に由来する追加の利点を有し、機械的機能は変形可能層３４によって実行される。この分離により、可動反射層１４に使用される構造設計および材料ならびに変形可能層３４に使用される構造設計および材料は、互いに独立して最適化可能である。
【００３０】
図３Ｄは、可動反射層１４が反射副層１４ａを含むＩＭＯＤディスプレイ素子の別の断面図である。可動反射層１４は、支持支柱１８などの支持構造上に載る。支持支柱１８は、可動反射層１４の、下方の静止電極からの分離をもたらし、下方の静止電極は、図示のＩＭＯＤディスプレイ素子内の光学スタック１６の一部とすることができる。たとえば、可動反射層１４が弛緩位置にあるとき、ギャップ１９が可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成される。可動反射層１４は、電極として作用するように構成され得る導電層１４ｃと、支持層１４ｂとを含むこともできる。この例では、導電層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの片側に配置され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の側に配置される。いくつかの実装形態では、反射副層１４ａは、導電性とすることができ、支持層１４ｂと光学スタック１６の間に配置可能である。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、支持層１４ｂは、たとえばＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２の３層スタックなどの層のスタックとすることができる。反射副層１４ａと導電層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電体支持層１４ｂの上下に導電層１４ａおよび１４ｃを用いることにより、応力のバランスをとり、導電性の向上をもたらすことができる。いくつかの実装形態では、反射副層１４ａおよび導電層１４ｃは、特定の応力プロファイルを可動反射層１４内で達成するなどの様々な設計目的のために、異なる材料から形成されてよい。
【００３１】
図３Ｄに示されるように、いくつかの実装形態は、黒色マスク構造２３または暗膜層も含むことができる。この黒色マスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、光学的に不活性な領域（たとえば、ディスプレイ素子の間または支持支柱１８の下）に形成され得る。黒色マスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性な部分から反射されるかまたはディスプレイの不活性な部分を透過するのを阻止することによってディスプレイデバイスの光学的特性を向上させ、それによりコントラスト比を増加させることができる。さらに、黒色マスク構造２３の少なくともいくつかの部分は、導電性とすることができ、電気ブッシング層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｂｕｓｓｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）として機能するように構成可能である。いくつかの実装形態では、行電極は、接続された行電極の抵抗を減少させるために黒色マスク構造２３に接続され得る。黒色マスク構造２３は、堆積技法およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。黒色マスク構造２３は、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装形態では、黒色マスク構造２３は、エタロン構造であっても、または干渉スタック構造であってもよい。たとえば、いくつかの実装形態では、干渉スタックの黒色マスク構造２３は、光吸収体の役割を果たすモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ２層と、反射体およびブッシング層の役割を果たすアルミニウム合金とを含み、それぞれ約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲の厚さを有する。１つまたは複数の層は、たとえばＭｏＣｒ層およびＳｉＯ２層の場合はテトラフルオロメタン（すなわち四フッ化炭素、ＣＦ４）および／または酸素（Ｏ２）ならびにアルミニウム合金層の場合は塩素（Ｃｌ２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む様々な技法を使用してパターニングされ得る。このような干渉スタックの黒色マスク構造２３では、導電性吸収体は、各行または各列の光学スタック１６内の下方の静止電極の間で信号を伝送するかまたはバスで送るために使用され得る。いくつかの実装形態では、スペーサ層３５は、概して光学スタック１６内の電極（すなわち導体）（吸収体層１６ａなど）を黒色マスク構造２３内の導電層から電気的に分離する役割を果たすことができる。
【００３２】
図３Ｅは、可動反射層１４が自己支持性であるＩＭＯＤディスプレイ素子の別の断面図である。図３Ｄでは、可動反射層１４と構造的および／または物質的に異なる支持支柱１８が示されているが、図３Ｅの実装形態は、可動反射層１４と一体化された支持支柱を含む。そのような一実装形態では、可動反射層１４は、下にある光学スタック１６と複数の場所で接触し、可動反射層１４の湾曲は、ＩＭＯＤディスプレイ素子にかかる電圧が作動を引き起こすのに不十分なときに可動反射層１４が図３Ｅの非作動位置に戻るのに十分な支持を提供する。このようにして、可動反射層１４の、基板または光学スタック１６と接触するように下方に湾曲または屈曲する部分は、「一体型」支持支柱と見なされ得る。光学スタック１６の一実装形態は、複数の異なる層を含むことができ、本明細書では明確にするために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含むように示されている。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは、静止電極と部分反射層の両方の役割を果たすことができる。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは、可動反射層１４よりも一桁薄い厚さとすることができる。いくつかの実装形態では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【００３３】
図３Ａから図３Ｅに示される実装形態などの実装形態では、ＩＭＯＤディスプレイ素子は、透明基板２０の前側、この例ではＩＭＯＤディスプレイ素子が形成される側とは反対の側から画像が見られる直視型デバイスの一部を形成する。これらの実装形態では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図３Ｃに示す変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、バス構造（図示されていない）は、電圧アドレス指定およびこのようなアドレス指定から生じる動きなどの変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する機能を提供する可動反射層１４の後ろに含まれ得る。
【００３４】
図４は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子に対する製造プロセス８０を示す流れ図である。図５Ａ〜図５Ｅは、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子を製作するための製造プロセス８０における様々な段階の断面図である。いくつかの実装形態では、製造プロセス８０は、ＩＭＯＤディスプレイまたはディスプレイ素子など、１つまたは複数のＥＭＳデバイスを製造するために実装され得る。そのようなＥＭＳデバイスの製造はまた、図４に示されていない他のブロックをも含み得る。プロセス８０は、ブロック８２において、基板２０の上に光学スタック１６を形成することによって始まる。図５Ａは、基板２０上で形成されたそのような光学スタック１６を示している。基板２０は、図１を参照して上記で説明した材料のようなガラスまたはプラスチックなどの透明基板であってよい。基板２０は、フレキシブルであってよくまたは比較的固くて屈曲しなくてもよく、光学スタック１６の効率的な形成を容易にするために、洗浄などの事前準備プロセスにかけられていてもよい。上記で説明したように、光学スタック１６は、導電性、部分的透明性、部分的反射性、および部分的吸収性であり得、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって作製され得る。
【００３５】
図５Ａでは、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実装形態では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、組み合わされた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と導電特性の両方で構成され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂの一方は、クロムモリブデン（モリクロム（ｍｏｌｙｃｈｒｏｍｅ）またはＭｏＣｒ）、または好適な複素屈折率を有する他の材料を含み得る。さらに、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の下のある金属層および／または酸化物層（１つまたは複数の反射層および／または導電層など）の上に堆積された上部副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。いくつかの実装形態では、副層１６ａおよび１６ｂは図５Ａ〜図５Ｅにおいていくぶん厚く見えるが、光吸収層など、光学スタックの副層のうちの少なくとも１つは、（たとえば、本開示に示す他の層に対して）極めて薄くてよい。
【００３６】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６の上の犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で除去される（ブロック９０参照）ので、犠牲層２５は、得られたＩＭＯＤディスプレイ素子には示されていない。図５Ｂは、光学スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック１６上での犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図５Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）など、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理気相堆積（スパッタリングなど、多くの異なる技法を含むＰＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相堆積（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００３７】
プロセス８０はブロック８６において続き、支持支柱１８など支持構造の形成を伴う。支持支柱１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングし、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなどの堆積方法を使用して、支持支柱１８を形成するために開口中に材料（ポリマー、または酸化ケイ素などの無機材料など）を堆積させることを含み得る。いくつかの実装形態では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、支持支柱１８の下側端部が基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在し得る。代替的に、図５Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５を通るが、光学スタック１６を通らずに延在し得る。たとえば、図５Ｅは、光学スタック１６の上側表面と接触している支持支柱１８の下側端部を示している。支持支柱１８、または他の支持構造は、犠牲層２５の上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図５Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持支柱１８のパターニングは、マスキングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替パターニング方法によっても実行され得る。
【００３８】
プロセス８０はブロック８８において続き、図５Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、たとえば、（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射性材料など）反射層堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップを採用することによって形成され得る。可動反射層１４は、たとえば、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。可動反射層１４は、導電性であり、導電層と呼ばれることがある。いくつかの実装形態では、可動反射層１４は、図５Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂおよび１４ｃを含み得る。いくつかの実装形態では、副層１４ａおよび１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。いくつかの実装形態では、機械的副層は誘電材料を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ素子内に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動ではない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ素子は、本明細書では「非開放（ｕｎｒｅｌｅａｓｅｄ）」ＩＭＯＤと呼ばれることもある。
【００３９】
プロセス８０は、ブロック９０において続き、キャビティ１９の形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体ＸｅＦ２から生じる蒸気など、気体または蒸気のエッチャントに犠牲層２５をさらすことによって除去され得る。犠牲材料は、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなどの他のエッチング方法も使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤディスプレイ素子は、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【００４０】
いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤベースのディスプレイなど、ＥＭＳコンポーネントまたはデバイスのパッケージングは、ＥＭＳコンポーネントを損傷から（機械的干渉または潜在的に損傷を引き起こす物質などから）保護するように構成され得るバックプレート（あるいは、バックプレーン、バックガラス、または埋め込みガラスと称される）を含み得る。バックプレートは、限定はしないが、ドライバ回路、プロセッサ、メモリ、相互接続配列、防湿材、製品ハウジング、および同様のものを含む、様々なコンポーネントに対する構造的支持も提供し得る。いくつかの実装形態では、バックプレートの使用により、コンポーネントの集積化が容易になり、それにより、携帯型電子デバイスの容積、重量、および／または製造原価が低減され得る。
【００４１】
図６Ａおよび図６Ｂは、ＥＭＳ要素およびバックプレート９２の配列３６を含む、ＥＭＳパッケージ９１の一部の概略分解部分斜視図である。図６Ａは、バックプレート９２のいくつかの部分をわかりやすく示すためにバックプレート９２の２隅を切り取って示されているが、図６Ｂは、隅を切り取らずに示されている。ＥＭＳ配列３６は、基板２０、支持支柱１８、および可動層１４を含み得る。いくつかの実装形態では、ＥＭＳ配列３６は、透明基板上の１つまたは複数の光学スタック部分１６を有するＩＭＯＤディスプレイ素子の配列を含むことができ、可動層１４は、可動反射層として実装され得る。
【００４２】
バックプレート９２は、本質的に平坦であるか、または少なくとも１つの起伏のある表面を有することができる（たとえば、バックプレート９２は、陥凹部および／または突起部を有するように形成され得る）。バックプレート９２は、透明であろうと不透明であろうと、導電性であろうと絶縁性であろうと、任意の適切な材料から作成され得る。バックプレート９２に適した材料としては、ガラス、プラスチック、セラミック、ポリマー、積層体、金属、金属泊、コバール、およびめっきコバールがあるが、これらに限定されない。
【００４３】
図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、バックプレート９２は、バックプレート９２内に部分的にまたは全体的に埋め込まれ得る、１つまたは複数のバックプレート構成要素９４ａおよび９４ｂを含み得る。図６Ａでわかるように、バックプレート構成要素９４ａは、バックプレート９２に埋め込まれている。図６Ａおよび図６Ｂでわかるように、バックプレート構成要素９４ｂは、バックプレート９２の表面に形成された陥凹部９３内に配設される。いくつかの実装形態では、バックプレート構成要素９４ａおよび／または９４ｂは、バックプレート９２の表面から突き出る可能性がある。バックプレート構成要素９４ｂは、基板２０に面するバックプレート９２の側面に配設されるが、他の実装形態では、バックプレート構成要素は、バックプレート９２の反対側に配設され得る。
【００４４】
バックプレート構成要素９４ａおよび／または９４ｂは、トランジスタ、キャパシタ、インダクタ、抵抗器、ダイオード、スイッチ、および／またはパッケージ化されたＩＣ、標準ＩＣ、もしくはディスクリートＩＣなどの集積回路（ＩＣ）などの、１つまたは複数の能動電気構成要素または受動電気構成要素を含み得る。様々な実装形態で使用され得るバックプレート構成要素の他の例には、アンテナ、電池、および電気的、接触式、光学的、もしくは化学的なセンサまたは薄膜堆積デバイスなどのセンサがある。
【００４５】
いくつかの実装形態では、バックプレート構成要素９４ａおよび／または９４ｂは、ＥＭＳ配列３６の一部分と導通することができる。トレース、バンプ、支柱、またはビアなどの導電性構造は、バックプレート９２または基板２０の一方または両方に形成され得、互いにまたは他の導電性構成要素と接触して、ＥＭＳ配列３６とバックプレート構成要素９４ａおよび／または９４ｂとの間に電気接続を形成し得る。たとえば、図６Ｂは、ＥＭＳ配列３６内の可動層１４から上方に延びる電気接点９８と整列可能な、バックプレート９２上の１つまたは複数の導電性ビア９６を含む。いくつかの実装形態では、バックプレート９２は、バックプレート構成要素９４ａおよび／または９４ｂをＥＭＳ配列３６の他の構成要素から電気的に絶縁する１つまたは複数の絶縁層も含み得る。バックプレート９２が蒸気透過性材料から形成されるいくつかの実装形態では、バックプレート９２の内表面は、蒸気バリア（図示せず）で被覆され得る。
【００４６】
バックプレート構成要素９４ａおよび９４ｂは、ＥＭＳパッケージ９１に入り得る湿気を吸収するように作用する１つまたは複数の乾燥剤を含み得る。いくつかの実装形態では、乾燥剤（またはゲッターなどの他の吸湿材料）は、たとえば接着材によりバックプレート９２に装着された（またはその中に形成された凹部内の）シートとして、任意の他のバックプレート構成要素とは別に提供され得る。あるいは、乾燥剤はバックプレート９２に統合されてよい。いくつかの他の実装形態では、乾燥剤は、たとえばスプレー塗装、スクリーン印刷、または任意の他の適切な方法によって、他のバックプレート構成要素の上で直接的にまたは間接的に適用され得る。
【００４７】
いくつかの実装形態では、ＥＭＳ配列３６および／またはバックプレート９２は、バックプレート構成要素とディスプレイ素子との間の距離を維持するために機械的スタンドオフ９７を含み、それによって、それらの構成要素間の機械的干渉を防止することができる。図６Ａおよび図６Ｂに示される実装形態では、機械的スタンドオフ９７は、ＥＭＳ配列３６の支持支柱１８と整列したバックプレート９２から突き出す支柱として形成される。代替的に、またはそれに加えて、レールまたは支柱などの機械的スタンドオフは、ＥＭＳパッケージ９１の縁に沿って設けることができる。
【００４８】
図６Ａおよび図６Ｂに示されていないが、ＥＭＳ配列３６を部分的または完全に取り巻くシールを設けることができる。バックプレート９２および基板２０とともに、シールはＥＭＳ配列３６を囲む保護キャビティを形成することができる。シールは、従来のエポキシベースの接着剤などの、半気密シールとすることができる。いくつかの他の実装形態では、シールは、薄膜金属溶接またはガラスフリットなどの密閉シールであってよい。いくつかの他の実装形態では、シールの材料として、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、ポリウレタン、液体スピンオンガラス、ハンダ、ポリマー、プラスチック、または他の材料が挙げられる。いくつかの実装形態では、機械的スタンドオフを形成するために、強化されたシール材が使用され得る。
【００４９】
代替実装形態では、シールリングは、バックプレート９２または基板２０の一方または両方のいずれかの延長部を含み得る。たとえば、シールリングは、バックプレート９２の機械的延長部（図示せず）を含み得る。いくつかの実装形態では、シールリングは、Ｏリングまたは他の環状部材などの別個の部材を含むことができる。
【００５０】
いくつかの実装形態では、ＥＭＳ配列３６とバックプレート９２は、互いに取り付けられるまたは結合される前に別個に形成される。たとえば、基板２０の縁は、上記で説明したように、バックプレート９２の縁に取り付けられ、これに対してシール可能である。代替として、ＥＭＳ配列３６およびバックプレート９２は、ＥＭＳパッケージ９１として形成され、互いに接合可能である。いくつかの他の実装形態では、ＥＭＳパッケージ９１は、堆積によってＥＭＳ配列３６の上でバックプレート９２の構成要素を形成することによるなど、任意の他の適切な方法で作製され得る。
【００５１】
多くのＭＥＭＳデバイスおよびＥＭＳデバイスが、２つの電極間に静電引力を生成するために電圧を印加する。２つの電極間の静電引力は、非線形静電力を含むことがある。静電力は、２つの電極間の距離が減少するにつれて二次関数的に増加し得る。
【００５２】
図７は、可動電極のたわみを印加電圧の関数として示すグラフの一例である。可動電極は、ＭＥＭＳデバイスまたはＥＭＳデバイスの一部であり得る。下式は、２つの電極間の静電力を測定するために使用され得る：
Ｆ＝（Ｖ２ε０ＡＥ）／（２Ｄ２）
ここで、ＡＥは２つの電極間の共通表面積であり、Ｖは２つの電極間の電位（ｖｏｌｔａｇｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）であり、ε０は自由空間の誘電率であり、Ｄは２つの電極間の離間距離である。Ｄ＝（ｚ０−ｄ）であり、ｚ０は初期の離間距離であり、ｄは偏位距離（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）である。
【００５３】
図７の例では、可動電極は、マイクロミラープレートまたはミラープレートを有するＭＥＭＳの一部である。図７のグラフに対するデータは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている刊行物、Ｄａｖｉｄ  Ｍ．  ＢｕｒｎｓおよびＶｉｃｔｏｒ  Ｍ．  Ｂｒｉｇｈｔの「Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｆｌｅｘｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ｓｔａｂｌｅ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｕａｔｅｄ  ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ」、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．３２２６、１２５〜１３６頁（２０１１年４月）において提供されている。Ｂｕｒｎｓの刊行物におけるＭＥＭＳデバイスは、８．８５４×１０−１４Ｆ／ｃｍの自由空間の誘電率ε０と、５２５２μｍ２の２つの電極間の共通表面積ＡＥと、２．０９μｍの初期の電極間隔ｚ０とを有する。
【００５４】
静電力は、２つの電極間の離間距離に反比例し、離間距離が減少するにつれて二次関数的に増加するので、電極の一方の位置は、電極が離間距離にわたって進むにつれて不安定になることがある。たとえば、電極間の離間距離が約３分の１だけ減少した後、電極の相対位置は不安定となり、電極が残りの離間距離を急速に進むことがある。この現象は、「スナップスルー」と呼ばれ、ＭＥＭＳデバイスまたはＥＭＳデバイスにおける有効な動き範囲を制限することがある。
【００５５】
その上、可動電極が、ごく微小な角度だけでも傾くと、傾いた領域に電荷が蓄積して、傾斜不安定性をもたらす正の強化メカニズムとして働くことがある。傾斜不安定性は、不釣り合いな連結、電極の形状、または不均等な初期の離間距離を含む、ＭＥＭＳデバイスまたはＥＭＳデバイスにおける何らかの非対称性に起因することがある。静電トルクと機械的復元トルクとの比に依存する、ある臨界の進行範囲または傾斜角度を超えると、傾きは不安定になり、デバイスの一側または一角がスナップダウンすることになる。これらの突出部はまた、機械的復元トルクを増加させることによって傾斜安定範囲を拡大し得る。
【００５６】
いくつかのＭＥＭＳデバイスまたはＥＭＳデバイスは、本明細書で前に説明したように、ＩＭＯＤなどの光デバイスを含み得る。可動電極は、静電引力によって吸収層を有する静止電極に向かってギャップにわたって移動するように構成された反射層を有し得る。可動電極は、ギャップのサイズに少なくとも部分的に基づく特定の波長の光を干渉的に変調するように構成され得る。一般に、ＩＭＯＤは、約５４０ｎｍ（たとえば、緑）における初期の電気的ギャップから約３６０ｎｍ（たとえば、赤）までの安定範囲を有し得る。したがって、ＩＭＯＤは、約３６０ｎｍから約５４０ｎｍまでの赤−緑−青（ＲＧＢ）色スペクトルの中で連続的に調整し得る。アナログＩＭＯＤ（ＡＩＭＯＤ）において、反射層を有する可動電極は、吸収層を有する静止電極から３つ以上の異なる距離に移動するように構成され得る。言い換えれば、反射層は、吸収層から３つの以上の異なる位置に移動して停止することができる。
【００５７】
しかしながら、可動電極がある臨界の進行範囲または傾斜角度を超えると、可動電極は不安定になり、静止電極に向かってスナップスルーすることがある。これが、黒を含む様々な波長の光に対して不安定領域を生じることがある。いくつかのＡＩＭＯＤは、電圧の代わりに電荷で駆動することによって、またはキャパシタを直列に追加することによって、電気的ギャップの安定領域を拡大することを試みる。しかしながら、ＡＩＭＯＤのそのような構成は、依然として傾斜不安定性の影響下にあり、可動電極におけるごく微小な傾斜でさえも、静電荷を局所に集中させ、可動電極上の静電力を指数関数的に増加させることがある。
【００５８】
図８は、光ＥＭＳデバイス内のギャップ距離に沿った安定範囲と黒色状態とを示す色スペクトルの一例である。様々な実装形態では、光ＥＭＳデバイスはＩＭＯＤを含み得る。ナノメートルで測定されたギャップ距離は、静止電極から可動電極までの距離を表す。いくつかの実装形態では、可動電極は反射層を含み、静止電極は吸収層を有する光学スタックを含み得る。
【００５９】
所望の色域（たとえば、赤−緑−青の色スペクトル）を達成するために、初期のギャップ距離は、約４５０ｎｍと約６５０ｎｍとの間など、約４００ｎｍと約７００ｎｍとの間になるように選択され得る。たとえば、図８の例では、初期のギャップ距離は、約５４０ｎｍになるように選択されている。初期のギャップ距離は、所望の色域が、スナップスルーの前の安定な動作範囲内にあるように選択され得る。
【００６０】
図８の例に示されているように、光ＥＭＳデバイスに対する黒色状態は、安定範囲の外側にあり得る。図８では、黒色状態は、約１４０ｎｍなど、約１００ｎｍと約２００ｎｍとの間であり得る。いくつかの実装形態では、光ＥＭＳデバイスが黒色状態に安定に到達するために、光ＥＭＳデバイスの安定範囲が増大されることがある。
【００６１】
図９は、ギャップをそれらの間に有する可動電極と静止電極とを有するＥＭＳデバイスの一例の斜視図である。静止電極１６０は、基板２００上に形成され得る。複数の支持支柱１８０が、静止電極１６０の上でかつ少なくとも基板２００の隅に近接して配設され得る。可動電極１４０の周りに対称的に配設された複数の連結部１５０または蝶番を介して、可動電極１４０が支持支柱１８０に接続され得る。
【００６２】
いくつかの実装形態では、連結部１５０は可動電極１４０にわずかに触れる程度であり、ＥＭＳデバイス内の残留応力を低減し得る。連結部１５０に対する、直線、湾曲または屈曲を含む他の構成もまた可能である。可動電極１４０の静止電極１６０に向かうたわみは、連結部１５０の柔軟性（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）が増加するにつれて増加し得る。特に、連結部１５０の柔軟性は、その幅の逆数に対して線形に変化し、その長さの３乗に正比例して変化し得る。したがって、連結部１５０は、可動電極１４０のたわみを増大させるために、より長くかつより薄くなり得る。その上、連結部１５０は、同じ材料から製作され、実質的に同じ柔軟性を有し、そのことで、可動電極１４０に対する実質的に均一なたわみがもたらされ得る。たとえば、連結部１５０の各々は、アルミニウム（Ａｌ）およびチタン（Ｔｉ）などの金属から製作されてよく、またはシリコン（Ｓｉ）、酸化物、窒化物、および酸窒化物などの他の材料から製作されてもよい。
【００６３】
いくつかの実装形態では、基板２００は、ガラス、プラスチック、または他の透明材料などの透明基板であってよい。いくつかの実装形態では、基板２００は、少なくとも７００μｍの厚さを有するガラス基板であってよい。静止電極１６０は、基板２００の上に形成され得る。静止電極１６０は、光学スタック（図示せず）を含み得る。光学スタックは、吸収層および／または複数の他の層を含み得、図３Ａ〜図３Ｅの光学スタック１６と同様に構成され得る。吸収層は、約２０Åと約１００Åとの間の厚さを有し、ＭｏＣｒなどの導電性材料から作製され得る。
【００６４】
いくつかの実装形態では、可動電極１４０は、実質的に正方形または長方形であってよく、静止電極１６０の真上に設置され得る。いくつかの実装形態では、可動電極１４０は、約４０００Åと約６００００Åとの間の厚さであり得る。図９に示す例では、可動電極１４０を有するＥＭＳデバイスは、ディスプレイデバイス内でピクセルの一部を形成し得る。
【００６５】
可動電極１４０は、限定はしないが、反射層および変形可能層を含む複数の層（図示せず）を含み得る。そのような構成では、可動電極１４０の光学的性質は、その機械的性質から切り離され得る。反射層は、複数の副層（図示せず）を含み得る。たとえば、反射層は、可動電極１４０に構造的堅さを与えるために約４０００Åと約４００００Åとの間の厚さを有する誘電体副層と、約１００Åと約５００Åとの間の厚さを有する金属副層と、約１００Åと約５００Åとの間の厚さを有する反射副層とを含み得る。さらに、変形可能層は、複数の副層（図示せず）を含み得る。変形可能層は、約２０００Åと約２００００Åとの間の厚さを有し、１つまたは複数の誘電体副層と、約１００Åと約５００Åとの間の厚さを有する導電性副層とを含み得る。上記で説明した誘電体副層の各々は、亜酸化窒素、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、および窒化ケイ素などの誘電体材料を含み得る。上記で説明した金属副層または導電性副層の各々は、アルミニウム、銅、アルミニウム−銅合金、または他の導電性材料を含み得る。上記で説明した反射副層の各々は、Ａｌ、Ａｌ合金、または他の反射材料を含み得る。いくつかの実装形態では、可動電極１４０の反射層および変形可能層は、ＡＩＭＯＤの一部を形成する。
【００６６】
可動電極１４０に電圧が印加されると、可動電極１４０は、静止電極１６０に向かって静電的に作動するように構成される。連結部１５０の各々は屈曲し得、可動電極１４０は静止電極１６０に向かってたわむことができる。可動電極１４０が反射層と変形可能層とを含む場合、周辺領域の屈曲による反射層内のひずみを低減するために、作動に対するたわみは変形可能層によって行われ得る。可動電極１４０は、作動中、静止電極１６０に実質的に平行のままである。しかしながら、可動電極１４０への印加電圧が増大するにつれて、ＥＭＳデバイスは、スナップスルーまでに限られた安定範囲を有する。
【００６７】
可動電極１４０および静止電極１６０はそれらの間にギャップを画定し、それによって、いくつかの実装形態では、可動電極１４０と静止電極１６０との間のギャップ距離が、ＥＭＳデバイスの反射特性に影響を与え得る。ＥＭＳデバイスは、ＡＩＭＯＤにおけるように、静電作動時にギャップにわたって３つ以上の位置に移動し得る。ＡＩＭＯＤは、ＡＩＭＯＤの基板２００の側から見られるように設計され得、入射光が、基板２００を通ってＡＩＭＯＤに入ることを意味する。可動電極１４０の位置に応じて、異なる波長の光が反射されて基板２００を通って戻り、これによって異なる色の外観が与えられる。
【００６８】
図１０Ａは、複数の突出部を有するＥＭＳデバイスの可動電極の一例の上面斜視図を示す。図１０Ｂは、図１０ＡのＥＭＳデバイスの可動電極の一例の底面斜視図を示す。突出部１００はまた、「くぼみ」と呼ばれることもある。図１０Ａおよび図１０Ｂの例に示すように、いくつかの実装形態では、突出部１００は、可動電極１４０の周りに対称的に配設された連結部１５０上に設置され得る。突出部１００は、図９の静止電極１６０または基板２００に対向する連結部１５０の表面に接続しかつ連結部１５０の表面から延在することができる。
【００６９】
連結部１５０は可動電極１４０の周りに対称的に配設され得るので、突出部１００もまた、可動電極１４０の周りに対称的に配設され得る。突出部１００は、可動電極１４０の中心周りに回転対称であり得る。突出部１００の各々は、連結部１５０が可動電極１４０に到達する場所に近接して設置され得る。図１０Ａおよび図１０Ｂの例では、連結部１５０上の４つの突出部１００が、可動電極１４０の周辺に配設されている。しかしながら、より少ない突出部１００またはより多い突出部１００が、可動電極１４０の周辺に配設され得ることが理解される。
【００７０】
突出部１００は、連結部１５０に搭載、付着、連結、接続、形成、またはそれ以外で設置され得る。突出部１００は、連結部１５０自体の一部としてかつ連結部１５０自体からの延長部として形成され得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の突出部１００は、図１０Ｃでより詳細に説明するように、可動電極１４０の表面に、静止電極１６０に対向して設置され得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の突出部は、図１０Ｄでより詳細に説明するように、基板２００または静止電極１６０の表面に設置され得る。
【００７１】
いくつかの実装形態では、突出部１００は、連結部１５０ではなく、または連結部１５０に加えて、可動電極１４０上に設置され得る。図１０Ｃは、可動電極上に複数の突出部を有するＥＭＳデバイスの可動電極の一例の底面斜視図を示す。図１０の４つの突出部１００の各々は、可動電極１４０の隅に近接して設置され得る。可動電極１４０は、突出部１００の間の領域内で屈曲し得る。いくつかの実装形態では、突出部１００は、可動電極１４０の中心周りに設置され得、それによって、突出部１００は、可動電極１４０の中心周りに枢動することができる。３つ以上の突出部１００が、可動電極１４０に対して増大された安定性を提供し得るが、より少ない突出部が、可動電極１４０上に設置され得ることが理解される。たとえば、１つの突出部１００が、可動電極１４０の底面の中心に設置され得る。いくつかの実装形態では、突出部１００は、可動電極１４０および連結部１５０の上に設置され得る。
【００７２】
いくつかの実装形態では、突出部１００は、静止電極１６０または基板２００の上に設置され得る。図１０Ｄは、連結部のうちの１つと接触する基板上に少なくとも１つの突出部を有するＥＭＳデバイスの概略断面図の一例を示す。図１０Ｄの例では、２つの突出部１００が、基板２００上に形成される。可動電極１４０が基板２００に向かって作動するにつれて、突出部１００のうちの少なくとも１つが、連結部１５０のうちの１つと接触する。可動電極１４０が移動を継続するにつれて、連結部１５０のうちの１つが基板２００上の第２の突出部１００と接触し得る。連結部１５０は、非剛性の表面を有し得、それによって、少なくとも１つの突出部１００が接触すると、少なくとも１つの突出部１００と支持支柱１８０との間の領域が屈曲し得る。いくつかの実装形態では、突出部１００は、連結部１５０ではなく、または連結部１５０に加えて、可動電極１４０と接触し得る。
【００７３】
本明細書で前に説明したように、可動電極１４０が図９または図１０Ｄの静止電極１６０に向かって静電的に作動されるときに、可動電極１４０は、安定範囲を超えて移動すると、静止電極１６０に向かってスナップスルーすることがある。しかしながら、連結部１５０の底面上、基板２００もしくは静止電極１６０上、または可動電極１４０上に設けられた突出部１００によって、突出部１００は、可動電極１４０の作動中にＥＭＳデバイスのいずれかの表面と接触し得る。ＥＭＳデバイスの任意の表面には、限定はしないが、基板２００の上面、静止電極１６０の上面、可動電極１４０の底面、連結部１５０の底面、および支持支柱１８０の表面のうちのいずれかが含まれ得る。
【００７４】
突出部１００のうちのいずれかがＥＭＳデバイスの表面と接触すると、１つまたは複数の突出部１００は、ＥＭＳデバイスの総合的剛性を増すことができる。突出部１００が連結部１５０または可動電極１４０の有効長さを短縮するので、ＥＭＳデバイスの剛性は事実上増加する。本明細書で前に説明したように、剛性は、有効長さのほぼ３乗である。結果として、連結部１５０または可動電極１４０に対する突出部１００の配置によって、接触時のＥＭＳデバイスの剛性が変更され得る。加えて、突出部１００の相対サイズによっても、接触時のＥＭＳデバイスの剛性が変更され得る。１つまたは複数の突出部１００は、連結部１５０または可動電極１４０の変形に対して増大した抵抗をもたらす。いくつかの実装形態では、たとえば、突出部１００は、連結部１５０または可動電極１４０の柔軟性を変更し、それによって、可動電極１４０は、スナップスルーの影響を低減しながら静止電極１６０に向かって移動を継続する。
【００７５】
突出部１００は、ＥＭＳデバイスの非剛性の表面に接続され得るかまたは接触することができる。たとえば、いくつかの実装形態では、突出部１００は、可動電極１４０または連結部１５０の非剛性の表面に接続され得る。突出部１００はＥＭＳデバイスの別の表面と接触するので、突出部１００は、非剛性の表面を収縮させ得る。したがって、可動電極１４０が移動を継続するにつれて、突出部１００が接触していない連結部１５０上または可動電極１４０上の領域が効果的に屈曲することになる。
【００７６】
いくつかの実装形態では、突出部１００は、可動電極１４０または連結部１５０の非剛性の表面と接触し得る。突出部１００は、基板２００もしくは静止電極１６０に接続され得るか、またはさもなければ設置され得、非剛性の表面に接続される必要はない。作動中、突出部１００は、可動電極１４０または連結部１５０の非剛性の表面と接触して、非剛性の表面を収縮させる。したがって、可動電極１４０が移動を継続するにつれて、突出部１００が接触していない連結部１５０上または可動電極１４０上の領域が効果的に屈曲することになる。
【００７７】
突出部１００自体は、柔軟材料またはフレキシブル材料から製作される必要はないが、突出部１００は、ＥＭＳデバイスの柔軟なまたは非剛性の表面に接続され得るかまたは接触することができる。したがって、突出部１００は、ＥＭＳデバイスのいずれかの表面と接触するとき、ＥＭＳデバイスを全体的に停止させることなく、ＥＭＳデバイスの総合的剛性を増大させ得る。可動電極１４０が静止電極１６０と接触するのを突出部１００に防止させるのではなく、突出部１００がＥＭＳデバイスの表面と接触した後でも、可動電極１４０が移動を継続することを可能にしながら、突出部１００は、可動電極１４０および／または連結部１５０の柔軟性を変える。それゆえ、ＥＭＳデバイスの別の表面と接触すると、突出部１００は、可動電極１４０および／または連結部１５０を力に対してより抵抗させることによって、スナップスルーの影響を遅延させ得る。一般的に、静電力が連結部１５０および可動電極１４０の機械的復元力より大きいとき、可動電極１４０は、静止電極１６０に向かって崩落する。突出部１００がＥＭＳデバイスのいずれかの表面と接触すると機械的復元力が増大し、それによって、静電力は、復元力に打ち勝つために、より大きく増大される必要がある。突出部１００のサイズおよび数に応じて、機械的復元力はいっそう大きくなり得る。したがって、突出部１００は、システムの総合的剛性を増大させてスナップスルーの影響を遅延させ得、電気的ギャップにわたって付加的な安定領域を可能にする。
【００７８】
いくつかの実装形態では、突出部１００の厚さまたは高さｈは約２０ｎｍよりも大きくてよい。一般的に、突出部１００は、電極の本来の表面粗さまたはトポグラフィーより大きい高さを有し得る。同じく、突出部１００は、主に静止摩擦防止のために一般に設けられるバンプの寸法より大きい高さを有し得る。いくつかの実装形態では、突出部１００の高さは、約１００ｎｍと約２００ｎｍとの間など、約２０ｎｍと約４０００ｎｍとの間（初期のギャップ距離によって制限される）であり得る。
【００７９】
突出部１００の高さは、可動電極１４０と静止電極１６０との間のギャップの所望の安定領域に応じて決まる。具体的には、所望のギャップ距離は、突出部１００の高さを相応に調整することによって安定化され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、突出部１００の高さが約１４０ｎｍである場合、ＥＭＳデバイスは、約１４０ｎｍのギャップ距離において安定化され得る。したがって、突出部１００の存在で、ＥＭＳデバイスのギャップにわたって付加的な安定状態が生み出され得る。
【００８０】
いくつかの実装形態では、突出部１００の各々が異なる高さを有し得る。したがって、突出部１００の各々は、ＥＭＳデバイスの表面に次々と接触し得、それによって、動作の付加的な安定状態がもたらされ得る。たとえば、第１の高さを有する突出部１００のうちの１つが第１の安定状態をもたらすことができ、第１の高さと異なる第２の高さを有する突出部１００のうちの別の１つが第１の安定状態と異なる第２の安定状態をもたらすことができ、以下同様である。したがって、より高い突出部１００がＥＭＳデバイスと最初に接触し、次に、より短い突出部１００がＥＭＳデバイスと２番目に接触し、それによって少なくとも２つの安定状態がもたらされ得る。これにより、ＥＭＳデバイスのよりデジタルな動作のために、可動電極１４０への印加電圧が増大するにつれて「階段応答」がもたらされ得る。
【００８１】
いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは、２端子デバイスまたは３端子デバイス（図示せず）であってよい。３端子デバイスでは、ＥＭＳデバイスは、複数の電極と複数のギャップとを含み得る。いくつかの実装形態では、３端子デバイスは、可動電極が２つの異なる電極に向かって２つの異なる方向に作動することを可能にし、それによってＥＭＳデバイスの動作の安定領域が増大される。たとえば、ＥＭＳデバイスは、可動電極の上に上部電極を、可動電極の下に底部電極を含み得、それによって可動電極は、可動電極と上部電極との間の静電作動によって上部ギャップにわたって移動し、可動電極と底部電極との間の静電作動によって下部ギャップにわたって移動するように構成される。
【００８２】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、複数の突出部を有するＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々な段階の断面図である。
【００８３】
図１１Ａの例では、基板２００を有するＥＭＳデバイスの実装形態が提供され得る。基板２００は、光学スタックおよび導電層など、１つまたは複数の層および副層を含み得ることが理解される。ＥＭＳデバイスの層および副層の各々は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学的気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ促進化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、およびスピンコーティングなどの当技術分野で知られている技法を使用して堆積され得る。さらに、層および副層の各々が、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングのプロセスによってパターニングされ得る。
【００８４】
図１１Ａの例は、基板２００上の犠牲層２５０ａの堆積を示す。犠牲層２５０ａは、本明細書で前に説明した堆積技法のいずれかを使用して堆積され得る。犠牲層２５０ａの形成は、ＭｏまたはアモルファスＳｉなど、エッチング可能な材料の堆積を含み得る。犠牲層２５０ａの厚さは、１つまたは複数の突出部の所望の高さに構成され得る。
【００８５】
図１１Ｂの例では、犠牲層２５０ａの一部分がエッチングされ得る。エッチングプロセスは、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングのプロセスで実行され得る。パターニングおよびマスキングの技法はフォトリソグラフィを含み、エッチング技法はウェットエッチングまたはドライエッチングを含むことができる。エッチングされる犠牲層２５０ａの一部分は、１つまたは複数の突出部が設置されるべき場所に対応する１つまたは複数のキャビティを画定する。したがって、犠牲層２５０は、１つまたは複数の突出部に対する鋳型として働く。図１１Ｂの例に、２つだけのキャビティが描かれているが、より少ないかまたはより多いキャビティが、犠牲層２５０ａ内に形成されてよいことが理解される。
【００８６】
図１１Ｃの例は、犠牲層２５０ａ上への犠牲層２５０ｂの堆積を示す。いくつかの実装形態では、犠牲層２５０ｂの材料は、犠牲層２５０ａと同じ材料であってよい。犠牲層２５０ｂは、本明細書で前に説明した堆積技法のいずれかを使用して堆積され得る。犠牲層２５０ｂの厚さは、犠牲層２５０ａおよび２５０ｂの組み合わされた厚さが、可動電極１４０から基板２００までの所望の初期のギャップ距離を達成するように構成され得る。
【００８７】
図１１Ｄの例は、犠牲層２５０ｂの上の可動電極１４０の堆積を示す。可動電極１４０は、本明細書で前に説明した堆積技法のいずれかを使用して堆積され得る。可動電極１４０は、限定はしないが、反射（たとえば、ミラー）層および変形可能層を含む１つまたは複数の層および副層から製作され得る。いくつかの実装形態では、図１１Ｄの例に示すように、可動電極１４０は、可動電極１４０の表面から基板２００に面して延在する突出部１００を含み得る。したがって、突出部１００は、可動電極１４０と同じ材料から製作され得る。いくつかの実装形態では、たとえば、突出部１００および可動電極１４０は、ＡｌまたはＡｌ合金から製作され得る。可動電極１４０の柔軟性は、設計された幅、長さ、および突出部１００の位置に応じて変わり得る。
【００８８】
図１１Ｅの例は、可動電極１４０を自由にするための犠牲層２５０ａおよび２５０ｂの除去を示す。キャビティ１９０は、犠牲層２５０ａおよび２５０ｂをエッチャントにさらすと形成される。キャビティ１９０は、可動電極１４０と基板２００との間に、所望の初期のギャップ距離を有する。犠牲層２５０ａおよび２５０ｂを除去した後、可動電極１４０は、キャビティ１９０にわたって移動可能である。可動電極１４０が基板２００に向かってキャビティ１９０にわたって進むにつれて、突出部１００が基板２００と接触し、それによって突出部１００の高さが、可動電極１４０を安定状態に位置決めする。
【００８９】
図１２は、可動電極の位置に対するヒステリシス曲線をＥＭＳデバイスの印加電圧の関数として示すグラフの一例である。いくつかの実装形態では、ＥＭＳデバイスは光デバイスの一部である。ＥＭＳデバイスは、本明細書で前に説明したように１つまたは複数の突出部を有し得る。突出部は、突出部の高さに少なくとも部分的に対応する安定色範囲を提供するように構成され得る。図１２は、印加電圧（Ｖ）の関数としての、ＩＭＯＤの可動電極と静止電極との間のギャップ距離の一例である。ヒステリシス曲線に設けられたデータ点の各々は、異なる色状態に対応し得る。
【００９０】
ＩＭＯＤは、ＩＭＯＤが安定である範囲をもたらすヒステリシス特性を有する。約０Ｖと６Ｖとの間で、ギャップは約５４０ｎｍと約３６０ｎｍとの間で比較的安定している。この比較的安定な範囲は、ＩＭＯＤに対して赤−緑−青の色スペクトルを含む広い色域へのアクセスを提供し得る。しかしながら、約６Ｖが印加されると、ギャップ距離は実質的に約１４０ｎｍまで減少する。約６Ｖと１３Ｖとの間で、ＩＭＯＤは、安定した黒色状態をもたらすこの範囲で比較的安定したままである。言い換えれば、可動電極は、この範囲内の電圧の変化に対してあまり敏感ではない。この範囲では、ＩＭＯＤの可動電極または連結部上に設けられた１つまたは複数の突出部が、基板または静止電極の上面など、ＩＭＯＤの表面と接触している。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の突出部は、可動電極または連結部の表面と接触するように、基板または静止電極上に設けられ得る。１３Ｖを超えると、ギャップ距離は、実質的に、ＩＭＯＤが、白色状態である別の安定状態に到達するまで減少する。この状態において、可動電極および静止電極は、ギャップ距離がほぼまたは約０ｎｍになるように実質的に閉じられ得る。
【００９１】
電圧がその値から引き下げられると、可動電極は、電圧が低下して約１０Ｖ未満に戻るまでこの安定状態（白色状態など）のままである。電圧が約１０Ｖから引き下げられると、約９Ｖと約２Ｖとの間で、可動電極は、黒色状態であり得る別の安定状態において安定化される。印加電圧が約２Ｖ未満に引き下げられると、ギャップ距離は、実質的に、約５４０ｎｍであり得る初期のギャップ距離付近に可動電極が到達するまで増大する。
【００９２】
図１３は、ＥＭＳデバイスを製造する方法を示す流れ図である。追加のプロセスが存在し得ることが理解されよう。たとえば、付加的な下部の層または上部の層の堆積は、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、ＡＬＤ、スピンオンコーティング、および電気めっきなどの、様々な膜堆積プロセスによって実現され得る。マスク上のパターンを材料層に転写するために、フォトリソグラフィなどのパターニング技法が使用され得る。不要な材料を除去するために、パターニング後に、エッチングプロセスが実行され得る。さらに処理するために、ほぼ平坦な表面をもたらすように、「エッチバック」および化学機械研磨（ＣＭＰ）などの平坦化プロセスが使用され得る。
【００９３】
プロセス１３００は、基板が設けられる、ブロック１３１０において開始する。本明細書で前に説明したように、基板は、ガラスまたはプラスチックなどの実質的に透明な材料から形成され得る。いくつかの実装形態では、基板２００は、少なくとも７００μｍの厚さを有するガラス基板であってよい。
【００９４】
プロセス１３００は、静止電極が基板の上に形成されるブロック１３２０において継続する。いくつかの実装形態では、静止電極は、光学スタックを含み得る。光学スタックは、吸収体ならびに／あるいは複数の他の層および／または副層を含み得る。吸収体は、導電材料を含み得る。
【００９５】
プロセス１３００は、可動電極が静止電極の上に形成されるブロック１３３０において継続する。可動電極は、可動電極と静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成される。いくつかの実装形態では、可動電極の縁部の周りに対称的に配設された、複数の連結部が形成され得る。
【００９６】
プロセスは、突出部がＥＭＳデバイスの表面に形成されるブロック１３４０において継続する。突出部は、ギャップにわたる位置のうちの１つにおいてＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときにＥＭＳデバイスの剛性を変えるように構成される。突出部と接触している表面のうちの少なくとも１つは非剛性である。いくつかの実装形態では、突出部は、連結部のうちの少なくとも１つに接続され得る。いくつかの実装形態では、突出部は複数の突出部の一部であり得、突出部の各々は連結部の各々に接続される。いくつかの実装形態では、突出部は、可動電極の表面に接続され得る。いくつかの実装形態では、突出部は、基板または静止電極上に接続され得るかまたはそうでなければ設置され得る。いくつかの実装形態では、突出部は、約２０ｎｍよりも大きい高さを有し得る。一般に、突出部は、電極の本来の表面粗さより大きくかつ主に静止摩擦防止の目的で設けられたバンプの寸法より大きい高さを有し得る。
【００９７】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、複数のＩＭＯＤディスプレイ素子を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。しかし、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も、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子書籍リーダー、ハンドヘルドデバイスおよび携帯型メディアデバイスなどの種々のタイプのディスプレイデバイスを例示するものである。
【００９８】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【００９９】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書において説明するように、ＩＭＯＤベースのディスプレイを含むことができる。
【０１００】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１４Ａに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０はネットワークインターフェース２７を含んでおり、ネットワークインターフェース２７はアンテナ４３を含んでおり、アンテナ４３はトランシーバ４７に結合され得る。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に表示されることのある画像データ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の働きをすることができる。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に接続される。調整ハードウェア５２は、（信号をフィルタリングするか、または別の方法で操作するなど）信号を調整するように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５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、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８および配列ドライバ２２に結合されてよく、配列ドライバ２２は、次いでディスプレイ配列３０に結合され得る。図１４Ａに明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０における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構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計における実質的にすべての構成要素に電力を提供することができる。
【０１０１】
ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は、信号を送信および受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、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（登録商標））、ＧＳＭ（登録商標）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ（登録商標）環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、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＋：Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、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など、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他の既知の信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を、プロセッサ２１によって受信でき、さらにプロセッサ２１によって操作できるように前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号を、アンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信できるように処理することができる。
【０１０２】
いくつかの実装形態では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、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または画像ソースから受信し、そのデータを生の画像データへ、または生の画像データに素早く変換できるフォーマットへと処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１０３】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１０４】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、配列ドライバ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、ディスプレイ配列３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報を配列ドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。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中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいて配列ドライバ２２と完全に一体化され得る。
【０１０５】
配列ドライバ２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ２９から受信でき、ディスプレイのディスプレイ素子のｘｙ行列から来る、数百、場合によっては数千（またはそれ以上）のリード線に毎秒多数回印加される波形の並列の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。
【０１０６】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、配列ドライバ２２、およびディスプレイ配列３０は、本明細書に記載されたディスプレイのタイプ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（ＩＭＯＤディスプレイ素子コントローラなど）とすることができる。さらに、配列ドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイ素子ドライバなど）とすることができる。さらに、ディスプレイ配列３０は、従来のディスプレイ配列または双安定ディスプレイ配列（ＩＭＯＤディスプレイ素子の配列を含むディスプレイなど）とすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は配列ドライバ２２と一体化することができる。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であることがある。
【０１０７】
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することができる。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話機のキーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー（ｒｏｃｋｅｒ）、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイ配列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のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１０８】
電源５０は様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリまたはリチウムイオンバッテリなどの充電式バッテリとすることができる。充電式バッテリを使用する実装形態では、充電式バッテリは、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配列から来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的には、充電式バッテリはワイヤレス充電可能とすることができる。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池とすることもできる。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成することもできる。
【０１０９】
いくつかの実装形態では、制御プログラマビリティは、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置することができるドライバコントローラ２９内に存在する。いくつかの他の実装形態では、制御プログラマビリティが配列ドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１１０】
本明細書で使用する、項目のリストの「少なくとも１つ」を参照するフレーズは、単一のメンバを含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含するものである。
【０１１１】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１１２】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲート配列（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、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などのコンピューティングデバイスの組合せとして実施することもできる。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１１３】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実装形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実装され得る。
【０１１４】
本開示で説明した実装形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。さらに、「上の（ｕｐｐｅｒ）」および「下の（ｌｏｗｅｒ）」という用語が、図を説明しやすく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向きに対応する相対的位置を示し、たとえば、実施されるＩＭＯＤディスプレイ素子の適切な向きを反映しなくてもよいことは、当業者には容易に理解されるであろう。
【０１１５】
また、別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実装形態に関して説明した様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１１６】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、またはすべての例示される動作が実行される必要があるとは限らないことは、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明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。さらに、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１２  干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ素子
１３  入射する光
１４  可動反射層
１４ａ  反射副層、導電層
１４ｂ  反射副層、誘電体支持層
１４ｃ  反射副層、導電層
１５  反射する光
１６  光学スタック
１６ａ  吸収体層
１６ｂ  誘電体
１８  支柱
１９  ギャップ
２０  基板
２１  プロセッサ
２２  配列ドライバ
２３  黒色マスク構造
２４  行ドライバ回路
２５  犠牲層
２６  列ドライバ回路
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、ディスプレイ配列
３２  連結部
３４  変形可能層
３５  スペーサ層
３６  ＥＭＳ配列
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカー
４６  マイクロフォン
４７  トランシーバ
４８  入力デバイス
５０  電源
５２  調整ハードウェア
９１  ＥＭＳパッケージ
９２  バックプレート
１００  突出部
１４０  可動電極
１５０  連結部
１６０  静止電極
１８０  支持支柱
１９０  キャビティ
２００  基板
２５０  犠牲層
２５０ａ  犠牲層
２５０ｂ  犠牲層
【図１】
2016502469.tif 000003
【図２】
2016502469.tif 000004
【図３Ａ】
2016502469.tif 000005
【図３Ｂ】
2016502469.tif 000006
【図３Ｃ】
2016502469.tif 000007
【図３Ｄ】
2016502469.tif 000008
【図３Ｅ】
2016502469.tif 000009
【図４】
2016502469.tif 000010
【図５Ａ】
2016502469.tif 000011
【図５Ｂ】
2016502469.tif 000012
【図５Ｃ】
2016502469.tif 000013
【図５Ｄ】
2016502469.tif 000014
【図５Ｅ】
2016502469.tif 000015
【図６Ａ】
2016502469.tif 000016
【図６Ｂ】
2016502469.tif 000017
【図７】
2016502469.tif 000018
【図８】
2016502469.tif 000019
【図９】
2016502469.tif 000020
【図１０Ａ】
2016502469.tif 000021
【図１０Ｂ】
2016502469.tif 000022
【図１０Ｃ】
2016502469.tif 000023
【図１０Ｄ】
2016502469.tif 000024
【図１１Ａ】
2016502469.tif 000025
【図１１Ｂ】
2016502469.tif 000026
【図１１Ｃ】
2016502469.tif 000027
【図１１Ｄ】
2016502469.tif 000028
【図１１Ｅ】
2016502469.tif 000029
【図１２】
2016502469.tif 000030
【図１３】
2016502469.tif 000031
【図１４Ａ】
2016502469.tif 000032
【図１４Ｂ】
2016502469.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月6日(2014.8.6)
【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】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
前記基板の上の静止電極と、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、前記静止電極の上の可動電極と、
前記ＥＭＳデバイスの表面に接続された複数の突出部であって、前記可動電極の作動中に前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるように前記突出部の各々が構成され、前記可動電極の作動中に前記突出部のうちの少なくとも１つと接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、複数の突出部と、
前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部とを備え、前記突出部の各々が前記連結部の各々に接続される、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項２】
前記基板の上に複数の支柱をさらに備え、前記可動電極が前記複数の連結部によって前記複数の支柱に接続される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記可動電極が、剛性の表面を有する反射層を含み、前記複数の連結部が、非剛性の表面をそれぞれ有する複数の蝶番を含む、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記複数の突出部が、前記可動電極の中心周りに対称的に配設される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記ＥＭＳデバイスが光デバイスの一部として好適である、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記ＥＭＳデバイスがアナログ干渉変調器（ＡＩＭＯＤ）の一部として好適である、請求項５に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記ギャップにわたる前記３つ以上の位置が、前記位置の各々において異なる可視波長に対応し、前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つが、少なくとも部分的に前記突出部のうちの１つの高さによって規定される、請求項６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記突出部の各々が前記可動電極の作動中に前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに、前記複数の突出部が、安定色範囲に対応する、前記ギャップにわたる複数の位置を規定する、請求項６に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記突出部の各々が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記突出部の各々が、約１００ｎｍと約２００ｎｍとの間の高さを有する、請求項９に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１１】
前記突出部の各々が異なる高さを有する、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１２】
前記可動電極の上に上部電極をさらに備え、前記可動電極が、前記可動電極と前記上部電極との間の静電作動によって上部ギャップにわたって移動するように構成される、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１３】
前記ＥＭＳデバイスがディスプレイを形成し、前記ディスプレイが、
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含む、請求項１に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１４】
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と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラとをさらに備える、請求項１３に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１５】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備え、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１３に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１６】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを伝達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１３に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１７】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
前記基板の上の静止電極と、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によってギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された、前記静止電極の上の可動電極と、
前記ＥＭＳデバイスの表面に接続された前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるための手段であって、前記可動電極の作動中に前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触するように前記剛性を変える手段が構成され、前記可動電極の作動中に前記剛性を変える手段と接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、剛性を変えるための手段と、
前記基板の上の前記可動電極を支持するための手段と、
前記可動電極を前記支持手段に連結するための手段であって、前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設される手段とを含み、前記剛性を変える手段が前記連結手段に接続される、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイス。
【請求項１８】
前記ＥＭＳデバイスがアナログ干渉変調器の一部として好適である、請求項１７に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項１９】
前記剛性を変える手段が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項２０に記載のＥＭＳデバイス。
【請求項２０】
電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、
基板を設けるステップと、
前記基板の上に静止電極を形成するステップと、
可動電極と前記静止電極との間の静電作動によって、ギャップにわたって３つ以上の位置に移動するように構成された可動電極を、前記静止電極の上に形成するステップと、
前記ＥＭＳデバイスの表面に複数の突出部を形成するステップであって、前記可動電極の作動中に前記ギャップにわたる前記位置のうちの１つにおいて前記ＥＭＳデバイスの別の表面と接触しているときに前記ＥＭＳデバイスの剛性を変えるように前記突出部の各々が構成され、前記可動電極の作動中に前記突出部と接触している前記表面のうちの少なくとも１つが非剛性である、ステップと、
前記可動電極の縁部の周りに対称的に配設された複数の連結部を形成するステップとを含み、前記突出部の各々が前記連結部の各々に接続される、方法。
【請求項２１】
前記突出部の各々が約２０ｎｍよりも大きい高さを有する、請求項２０に記載の方法。
【国際調査報告】
2016502469.tif 000034
2016502469.tif 000035