(57)【要約】  本開示は、シャッターアセンブリのアクチュエータ内に先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）を組み込むためのシステム、方法および装置を提供する。ＴＧＡＦは、型の上にシャッターアセンブリを形成する間にアクチュエータの駆動ビーム内に組み込まれる。ＴＧＡＦは、それらが機械的応力または応力勾配を発生するように構成される。シャッターアセンブリが型から解放されると、アクチュエータの駆動ビームとロードビームとの間の先端ギャップが低減するように、ＴＧＡＦ内の応力または応力勾配が駆動ビームを屈曲する。低減された先端ギャップは、ひいては、シャッターアセンブリを作動させるのに必要な作動電圧を低減する。
2016517540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に結合された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記基板が、
光変調器に結合されたロードビーム電極と、
前記ロードビームに隣接して配置された第１の部分、前記ロードビームに対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分、および前記第１の部分を前記第２の部分に接続する終端部を有する駆動ビーム電極とを備え、前記第２の部分の厚さがその長さに沿って変化する、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記駆動ビーム電極の前記第２の部分が、第１の概ねＵ字型のセグメントを含み、前記第１の概ねＵ字型のセグメントに沿った前記駆動ビーム電極の前記厚さが、前記第１の概ねＵ字型のセグメントに隣接する前記ビームの前記厚さと異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動ビーム電極の前記第２の部分が、第２の概ねＵ字型のセグメントを含み、前記第１および前記第２の概ねＵ字型のセグメントに沿った前記駆動ビーム電極の前記厚さが、前記第２の部分の残余部の前記厚さと異なる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のＵ字型のセグメントが、前記第２のＵ字型のセグメントに隣接する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記駆動ビーム電極の前記第１の部分が、前記第２の部分の前記第１のＵ字型のセグメントより小さい第３の概ねＵ字型のセグメントを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記駆動ビーム電極の前記第２の部分のセグメントが、前記基板に対する前記駆動ビーム電極の前記第２の部分の残余部によって形成される角度より浅い、前記基板に対する角度を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記基板に対して前記より浅い角度を有する前記駆動ビーム電極の前記第２の部分の前記セグメントが、前記基板の前記第２の部分の前記残余部より薄い、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
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さらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されたドライバ回路と、
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信す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９に記載の装置。
【請求項１１】
前記画像データを前記プロセッサに送信す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９に記載の装置。
【請求項１２】
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９に記載の装置。
【請求項１３】
基板と、
前記基板に結合された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記基板が、
光変調器に結合されたロードビーム電極と、
前記ロードビーム電極に隣接して配置された第１の部分、
前記ロードビーム電極に対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分、
前記第１の部分を前記第２の部分に接続する終端部、および
前記基板の上で駆動ビームを支えるアンカから分離し、前記基板に実質的に平行であり、前記駆動ビームの前記第２の部分に結合された第１の平らな表面を有する棚構造
を有する前記基板に結合された駆動ビーム電極とを備える、ディスプレイ要素。
【請求項１４】
前記第１の平らな表面が、前記基板に実質的に垂直な前記駆動ビームの前記第２の部分の側面に配置される、請求項１３に記載のディスプレイ要素。
【請求項１５】
前記第１の平らな表面が、前記基板に背を向ける前記駆動ビームの前記第２の部分の一端に配置される、請求項１３に記載のディスプレイ要素。
【請求項１６】
前記棚構造が、前記基板に実質的に平行であり、前記駆動ビームの前記第２の部分に結合された第２の平らな表面を含む、請求項１３に記載のディスプレイ要素。
【請求項１７】
前記第１の平らな表面および前記第２の平らな表面が、前記基板に対して実質的に垂直な前記第２の部分の側面の両端に配置される、請求項１６に記載のディスプレイ要素。
【請求項１８】
前記棚構造が、前記駆動ビームの前記第１の部分から物理的に分離される、請求項１３に記載のディスプレイ要素。
【請求項１９】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項１３に記載のディスプレイ要素。
【請求項２０】
基板の上に型を形成するステップと、
前記型の表面の上に光変調器を形成するステップと、
前記型の第１の側壁上に前記光変調器に結合されたロードビームを形成するステップと、
前記第１の側壁に面する前記型の第２の側壁上に駆動ビームの第１の部分を形成するステップと、
第２の部分の厚さが前記第２の部分の長さに沿って変化するように、前記第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に前記駆動ビームの第２の部分を形成するステップとを含む、方法。
【請求項２１】
前記第３の側壁がＵ字型の部分を含み、前記第２の部分を形成するステップが、前記第３の側壁の前記Ｕ字型の部分に沿って前記第２の部分内に概ねＵ字型のセグメントを形成するステップをさらに含み、それによって、前記Ｕ字型のセグメントに沿った前記第２の部分の厚さが、前記概ねＵ字型のセグメントに隣接する前記第２の部分の厚さと異なる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記型を形成するステップが、前記基板に対して、前記第２の側壁によって形成される角度より浅い角度で前記第３の側壁の一部分を形成するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記より浅い角度を有する前記第３の側壁の前記部分の上に形成された前記第２の部分のセグメントが、前記第２の部分の残余部より薄い、請求項２２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、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２０１３年３月１３日に出願された「Ｄｉｓｐｌａｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｗｉｔｈ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｇａｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」と題する米国実用新案出願第１３／８００，１５１号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、イメージングディスプレイの分野に関し、詳細には、静電ディスプレイ要素アクチュエータを使用するイメージングディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータは、基板の上で支えられる対向するビームを含む。そのようなアクチュエータを作動させるのに必要な電圧は、ビーム間の最小距離に一部依存する。たとえば、アクチュエータを作動させるのに必要な電圧は、対向するビーム間の最小距離の減少とともに減少する。そのようなアクチュエータのいくつかの実装形態では、アクチュエータを作動させるのに必要な電圧は、ビーム材料を堆積中にビーム材料内に増大する固有の応力の結果として低減され、ビームのうちの少なくとも１つの先端が他のビームの方に自然に内発的に屈曲する結果をもたらし、ビーム間の最小距離を低減する。
【０００４】
しかしながら、いくつかの製造プロセスは、ビームが、この曲げをもたらすのに十分な内部応力を増大する結果をもたらさない。その結果、そのようなアクチュエータを作動させるために追加の電圧が必要となることがあり、消費電力がより大きくてより遅いディスプレイが生じる。
【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発明的な一態様は、基板と、基板に結合された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを有する装置内に実装され得る。静電アクチュエータは、光変調器に結合されたロードビーム電極を含み得る。静電アクチュエータはまた、ロードビームと隣接して配置された第１の部分と、ロードビームに対して第１の部分の後ろに配置された第２の部分と、第１の部分と第２の部分とを接続する終端部とを有する駆動ビーム電極を含み得、第２の部分の厚さは、その長さに沿って変化する。
【０００７】
いくつかの実装形態では、駆動ビーム電極の第２の部分は、第１の概ねＵ字型のセグメントを含み、第１の概ねＵ字型のセグメントに沿った駆動ビーム電極の厚さは、第１の概ねＵ字型のセグメントに隣接するビームの厚さと異なる。これらの実装形態のいくつかでは、駆動ビーム電極の第２の部分は、第２の概ねＵ字型のセグメントを含み、第１および第２の概ねＵ字型のセグメントに沿った駆動ビーム電極の厚さは、第２の部分の残余部の厚さと異なる。いくつかの実装形態では、第１のＵ字型のセグメントは、第２のＵ字型のセグメントに隣接する。
【０００８】
いくつかの実装形態では、駆動ビーム電極の第１の部分は、第２の部分の第１のＵ字型のセグメントより小さい、第３の概ねＵ字型のセグメントを含む。いくつかの実装形態では、駆動ビーム電極の第２の部分のセグメントは、基板に対する駆動ビーム電極の第２の部分の残余部によって形成される角度より浅い、基板に対する角度を有する。いくつかの実装形態では、基板に対してより浅い角度を有する駆動ビーム電極の第２の部分のセグメントは、基板の第２の部分の残余部より薄い。いくつかの実装形態では、駆動ビームの第１の部分、終端部、および第２の部分は、ループを形成する。
【０００９】
いくつかの実装形態では、装置は、ディスプレイと、ディスプレイと通信し、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとをさらに含む。いくつかの実装形態では、装置は、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、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構成されたコントローラとをさらに含み得る。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さらに含み得、ただし、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つを含む。いくつかの実装形態では、装置は、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さらに含む。
【００１０】
本開示で説明する主題の別の発明的な態様は、基板と、基板に結合された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを有するディスプレイ要素内に実装され得る。静電アクチュエータは、光変調器に結合されたロードビーム電極と、基板に結合された駆動ビーム電極とを含む。駆動ビーム電極は、ロードビーム電極と隣接して配置された第１の部分と、ロードビーム電極に対して第１の部分の後ろに配置された第２の部分と、第１の部分と第２の部分とを接続する終端部とを含む。ビーム電極はまた、基板の上で駆動ビームを支えるアンカから分離し、基板に実質的に平行であり、駆動ビームの第２の部分に結合された第１の平らな表面を有する、棚構造を含む。
【００１１】
いくつかの実装形態では、第１の平らな表面は、基板に実質的に垂直な駆動ビームの第２の部分の側面に配置される。いくつかの他の実装形態では、第１の平らな表面は、基板に背を向ける駆動ビームの第２の部分の一端に配置される。いくつかの実装形態では、棚構造は、基板に実質的に平行であり、駆動ビームの第２の部分に結合される第２の平らな表面を含む。いくつかの実装形態では、第１の平らな表面および第２の平らな表面は、基板に対して実質的に垂直な第２の部分の側面の両端に配置される。いくつかの実装形態では、棚構造は、駆動ビームの第１の部分から物理的に分離される。いくつかの実装形態では、駆動ビームの第１の部分、終端部、および第２の部分は、ループを形成する。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的な態様は、基板の上に型を形成するステップと、型の表面の上に光変調器を形成するステップと、型の第１の側壁上に光変調器に結合されたロードビームを形成するステップと、第１の側壁に面する型の第２の側壁上に駆動ビームの第１の部分を形成するステップと、第２の部分の厚さが第２の部分の長さに沿って変化するように、第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に駆動ビームの第２の部分を形成するステップとを含む方法において実施され得る。
【００１３】
いくつかの実装形態では、第３の側壁はＵ字型の部分を含み、第２の部分を形成するステップは、Ｕ字型のセグメントに沿った第２の部分の厚さが、概ねＵ字型のセグメントに隣接する第２の部分の厚さと異なるように、第３の側壁のＵ字型の部分に沿って第２の部分内に概ねＵ字型のセグメントを形成するステップをさらに含む。
【００１４】
いくつかの実装形態では、型を形成するステップは、基板に対してある角度で第３の側壁の一部分を形成するステップをさらに含み、その角度は第２の側壁によって形成される角度より浅い。いくつかのそのような実装形態では、より浅い角度を有する第３の側壁の部分の上に形成された第２の部分のセグメントは、第２の部分の残余部より薄い。
【００１５】
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】
【００１６】
【図１Ａ】直視ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置の例示的な概略図である。
【図１Ｂ】ホストデバイスの例示的なブロック図である。
【図２】例示的なシャッター式光変調器の例示的な透視図である。
【図３Ａ】制御マトリクスの例示的な概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの制御マトリクスに接続されたシャッター式光変調器アレイの例示的な透視図である。
【図４Ａ】二重アクチュエータシャッターアセンブリの例示的な図である。
【図４Ｂ】二重アクチュエータシャッターアセンブリの例示的な図である。
【図５】シャッター式光変調器を組み込むディスプレイ装置の例示的な断面図である。
【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】第１の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図８Ｂ】第１の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図８Ｃ】第１の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図８Ｄ】第１の先端ギャップ調整特徴を含む別の例示的なシャッターアセンブリの上面図である。
【図９Ａ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｂ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｃ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｄ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｅ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｆ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｇ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図９Ｈ】第２の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図１０Ａ】第３の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図１０Ｂ】第３の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図１０Ｃ】第３の先端ギャップ調整特徴を有する例示的なシャッターアセンブリの図である。
【図１１】先端ギャップ調整特徴を有するシャッターアセンブリを形成するための例示的なプロセスのフロー図である。
【図１２Ａ】表示素子のセットを含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【図１２Ｂ】表示素子のセットを含むディスプレイデバイスを示す例示的なシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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、（マイクロ電気機械システム（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（ａｅｓｔｈｅｔｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（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（ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、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、ドライブ方式（ｄｒｉｖｅ  ｓｃｈｅｍｅ）、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。
【００１９】
電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータの２つの対向するビーム電極間の最小分離距離は、ビームの１つの上に機械的応力を導入し、そのビームをその対向するビームの方に屈曲させることによって低減され得る。いくつかの実装形態では、ビーム電極の１つは、細長いループの形状に形成される。すなわち、第１の部分がアンカから離れて延び、ある距離の後、後方に曲がり、それによって第２の部分がアンカの方に戻って延びてアンカに結合する。第２の部分（すなわち、対向するビームから先の部分）に応力または応力勾配を導入することによって、ビームは、対向するビームの方に屈曲させられ得る。
【００２０】
いくつかの実装形態では、この応力または応力勾配は、第２の部分の厚さがその長さに沿って変化するようにビームを形成することによって導入され得る。いくつかの実装形態では、ビームの第２の部分の厚さの変化は、基板上に構築された型の側壁上に第２の部分を形成することによって達成される。型のいくつかの側壁は、型の残りの側壁によって形成される角度より浅い、基板に対する角度を有するように構成される。これは、これらの浅い角度の側壁上に形成された第２の部分の一部が、第２の部分の残りの部分より薄くなる結果をもたらす。厚さのこの変化により、第２の部分は、一定量の応力または応力勾配を発生する（ｄｅｖｅｌｏｐ）ことができる。その結果、ビームが型から解放されると、この応力または応力勾配は、ビームを対向するビームの方に屈曲させる。
【００２１】
いくつかの他の実装形態では、ビームの第２の部分は、１つまたは複数の概ねＵ字型のビーム領域を含む。これらの概ねＵ字型のビーム領域に沿ったビーム材料は、これらのＵ字型のビーム領域に隣接するビーム材料より薄い。これは、Ｕ字型のビーム領域の膨張をもたらし得る応力または応力勾配を結果としてもたらす。Ｕ字型のビーム領域の膨張は、対向するビームの方にビームの端部が屈曲する結果をもたらす。
【００２２】
いくつかの他の実装形態では、応力または応力勾配は、ビームの第２の部分の一部を機械的応力を受けている別の表面に結合することによって導入される。たとえば、いくつかの製造プロセスでは、下にある基板に平行な表面上に堆積された材料が、表面の平面内に機械的応力または応力勾配を発生し得る。この応力または応力勾配は、表面を、基板に平行な方向に膨張させ得る。表面をビームの第２の部分に結合することによって、表面の膨張が、ビームを対向するビームの方に屈曲させ得る。
【００２３】
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。アクチュエータの駆動ビーム電極の一部分の中に機械的応力または応力勾配を導入することによって、駆動ビーム電極と対向するロードビーム電極との間の先端ギャップが、低減され得る。先端ギャップのこの低減は、アクチュエータを含むシャッターアセンブリを作動させるのに必要な作動電圧の低減を可能にする。いくつかの実装形態では、作動電圧の低減は、最大約５０％であり得る。作動電圧の低減は、シャッターアセンブリを動作させるのに必要な電力の低減を可能にする。
【００２４】
図１Ａは、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〜１０２ｄ（全体として「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは開状態にあり、光を通させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を選択的に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。
【００２５】
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中のルミナンス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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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きによって画定される。
【００２９】
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（相互接続１１０、１１２および１１４など）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、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などの、スイッチを制御する。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。
【００３０】
図１Ｂは、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）のブロック図の一例を示している。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。
【００３１】
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１４０〜１４６、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。
【００３２】
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のルミナンス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におけるルミナンス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、または他の不連続状態（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｓｔａｔｅ）をセットするように設計される。
【００３３】
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、いくつかの実装形態では所定であり得る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。
【００３４】
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。
【００３５】
異なるディスプレイ機能のためのドライバ（スキャンドライバ１３０、データドライバ１３２、および共通ドライバ１３８など）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。
【００３６】
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、１０〜３００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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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」、「生のアクション」、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。
【００４３】
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。
【００４４】
図２は、例示的なシャッター式光変調器２００の例示的な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、基板２０３に対して実質的に平行である運動面における基板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。
【００４５】
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、基板２０３に近接して懸架されたまま保つ。基板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とを基板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。
【００４６】
基板２０３がシリコンのような不透過性のものである場合、基板２０３を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板２０３に開口穴２１１が形成される。基板２０３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２０３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、蛇状、または形状が不規則でよい。
【００４７】
各アクチュエータ２０４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の固定端との近くのロードビーム２０６に最接近するように湾曲される。
【００４８】
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、駆動ビームアンカ２１８に向かって横に駆動する。コンプライアントロードビーム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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、適切なルミナンス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、ディスプレイのルミナンスレベルおよび／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。
【００５１】
図３Ａは、制御マトリクス３００の例示的な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に接続されたシャッター式光変調器アレイ３２０の例示的な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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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（開または閉など）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。
【００５７】
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。
【００５８】
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進「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。
【００５９】
図４Ａおよび図４Ｂは、二重アクチュエータシャッターアセンブリ４００の例示的な図を示している。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の少し上方で懸架される。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の含有により、シャッター４０６の面外運動が低減され、基板に対して実質的に平行な平面への運動が制限される。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。
【００６０】
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の遮光部分は今では、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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内の遮光部分の端部と開口層４０７内に形成された開口４０９の一端との間の、あらかじめ規定され得る重複４１６を示す。
【００６３】
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。
【００６４】
図５は、シャッター式光変調器（シャッターアセンブリ）５０２を組み込むディスプレイ装置５００の例示的な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、表面の少し上でシャッター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または反射膜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する。反射膜５０６は、スパッタリング、蒸着、イオンめっき、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法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、反射膜５０６は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折指数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、０．５〜１０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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、交替で断面が三角形、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。
【００６７】
いくつかの実装形態では、反射膜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、反射膜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、反射膜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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、いくつかの実装形態ではあらかじめ規定され得るある距離だけシャッターアセンブリ５０２から離れて支えられ、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。
【００７０】
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工作される。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、高い表面湿潤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の屈折指数よりも大きい、または小さい屈折指数をもつ。
【００７１】
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（接着剤などで）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、シリコンオイル、フッ素化シリコンオイル、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、ペル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（２−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ−３−ｅｔｈｏｘｙｄｏｄｅｃａｆｌｕｏｒｏｈｅｘａｎｅ）が含まれる。
【００７２】
板金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。
【００７３】
いくつかの他の実装形態では、図２Ａ〜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。
【００７４】
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、反射膜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、反射膜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。
【００７５】
図６Ａ〜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）、ニオビウム（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ある。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（ｃａｒｒｙ  ｃｈａｒｇｅ  ｏｎ  ｔｏ  ａｎｄ  ｏｆｆ  ｏｆ）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。
【００７６】
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。
【００７７】
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などの絶縁体の共形の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〜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発が使用され得る。
【００７８】
図６Ｂ〜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。
【００７９】
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サリン、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、濃縮苛性ソーダ（ＮａＯＨ）溶液など、強力な基礎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。
【００８０】
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出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移される。ハードマスクに現れるパターンは、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法、異方性エッチング技法、またはプラズマエッチング技法に対して耐性があり得る。
【００８１】
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。
【００８２】
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〜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〜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技法が、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堆積技法の利点として、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提示したとしても、ＰＥＣＶＤ技法は、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。
【００８３】
ＰＥＣＶＤ技法に加えて、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法には、ＲＦまたはＤＣスパッタリング、金属有機ＣＶＤ、蒸発、電気めっきまたは無電解めっきが含まれる。
【００８４】
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、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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〜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。
【００８９】
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粘性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、たとえばメトキシ末端シラン（ｍｅｔｈｏｘｙ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ  ｓｉｌａｎｅ）、ペルフルオロ化、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種（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｂａｓｅｄ  ｍｏｎｏｍｅｒｓ  ａｎｄ  ｓｐｅｃｉｅｓ）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。反スティクションコーティングは、絶縁表面のフッ素化、シラン化、シロキサン化（ｓｉｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、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。
【００９０】
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ある。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の準拠性が高ま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。
【００９１】
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（ｓｃａｌｅ  ｗｉｔｈ）。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サイズは通常、数ミクロンに限定される。
【００９２】
図７Ａ〜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〜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。
【００９３】
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、開きまたはビア７０２を作り、最終的には開きまたはビア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〜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法を使用する。
【００９４】
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〜図６Ｅの犠牲層６１３に関して上で説明されている。
【００９５】
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〜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。
【００９６】
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。
【００９７】
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）、ペルフルオロブテン（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。
【００９８】
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を含む。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じくらいである。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〜図７Ｄに示すプロセスは、とても狭いビームの作成に好適である。実際、多くの適用例では、０．１〜２．０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は２ミクロンまたは５ミクロン以上となる。
【００９９】
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。
【０１００】
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法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、フォトレジスト分配およびマスクを通じた露出の第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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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アグレッシブなプラズマおよび／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露出中に焦点深度を制御するように注意され、抵抗の最終硬化（ｃｕｒｅ）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。
【０１０３】
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、次の共形技法が用いられ得る。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技法では、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。
【０１０４】
図８Ａ〜図８Ｃは、第１の先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）を有する例示的なシャッターアセンブリ８００の様々な図を示す。特に、図８Ａはシャッターアセンブリ８００の上面図を示し、図８Ｂは第１のＴＧＡＦの断面図を示し、図８Ｃは、ＴＧＡＦの結果もたらされた先端ギャップの縮小を示す、解放後のシャッターアセンブリ８００の上面図を示す。
【０１０５】
図８Ａは、第１のＴＧＡＦ  ８０２を有するシャッターアセンブリ８００を示す。具体的に言うと、図８Ａは、シャッターアセンブリ８００の開放の前であるが、シャッターアセンブリ８００がパターニングされた段階の後である、製造の段階におけるシャッターアセンブリ８００を示す。シャッターアセンブリ８００は、犠牲型８０４によって支えられる。犠牲型８０４は、上記の図７Ｂに関して説明した第２の犠牲型７０３と同様であり得る。そのようにして、犠牲型８０４はまた、同じく図７Ｂに示す第１の犠牲層７０１および第２の犠牲材料７０５に類似する２つ以上の犠牲材料層を含み得る。犠牲型８０４は、実質的に垂直な側壁を有し、狭い駆動ビームおよびロードビームを形成するために使用される、隆起した型メサを形成するためにパターニングされる。
【０１０６】
犠牲型８０４は、第１の型メサ８０６および第２の型メサ８０８と呼ばれる隆起部を含む。細長いループした駆動ビーム８０７が、第１の型メサ８０６の側壁上に形成される一方で、ロードビーム８０９、シャッター８１０およびスプリングビーム８１２が、第２の型メサ８０８の側壁および上面の上に形成される。周辺ビーム８１３がまた、ロードビーム８０９、スプリングビーム８１２および周辺ビーム８１３の間で第２の型メサ８０８を囲むために設けられる。周辺ビーム８１３の一端がロードアンカ８２２に結合される一方で、他端がスプリングアンカ８２４に結合される。
【０１０７】
第１の型メサ８０６の側壁上に形成されたループした駆動ビーム８０７は、第１の部分８１４、第２の部分８１６、および第１の部分８１４を第２の部分８１６に接続する接続部分８１８を含む。第１の部分８１４は、ロードビーム８０９に隣接する駆動アンカ８２０から離れて延びる。ロードビーム８０９に対して第１の部分８１４の後ろに配置される第２の部分８１６もまた、駆動アンカ８２０から離れて延びる。接続部分８１８は、ループした駆動ビーム８０７を完成するために第１の部分８１４と第２の部分８１６とを接続する湾曲部分である。
【０１０８】
第２の型メサ８０８の側壁上に形成されたロードビーム８０９は、ロードアンカ８２２から離れて延び、シャッター８１０に接続する。ロードビーム８０９は、ループした駆動ビーム８０７に極めて近接して設置される。シャッター８１０の他端は、スプリングアンカ８２４から離れて延びるスプリングビーム８１２に接続される。
【０１０９】
ループした駆動ビーム８０７は、第１の型メサ８０６によって形成される空間の境界を全体的に囲む。同様に、周辺ビーム８１３の組込みは、ロードビーム８０９、スプリングビーム８１２および周辺ビーム８１３の組合せが、第２の型メサ８０８によって形成された空間の境界を、ともに全体的に囲むことを可能にする。これは、型７０３のどの部分も全体的に囲むことのない、図７Ｃに示す駆動ビーム７１８と対照的である。代わりに、所望の動作を達成するために、図７Ｃにすべてを示すように、駆動ビーム７１８は、終端領域７２４においてアンカ７１４からの分離を必要とする。分離は、一般的に、高価であり得る追加のフォトリソグラフィプロセスによって達成される。しかし、図８Ａのシャッターアセンブリ８００は、その所望の動作を実行するために、ループした駆動ビーム８０７のそのような分離を必要としない。したがって、シャッターアセンブリ８００の特徴が型８０４によって形成される空間の境界を全体的に囲むような方法で、シャッターアセンブリ８００を構築することによって、追加の高価なフォトリソグラフィプロセスが回避される。
【０１１０】
ループした駆動ビーム８０７およびロードビーム８０９はアクチュエータ８２６を形成し、アクチュエータ８２６は、作動されると、シャッターアセンブリ８００の正常動作の間に、ロードビーム８０９をループした駆動ビーム８０７の方に引っ張る静電力を結果としてもたらす。これは、シャッター８１０を、基板に実質的に平行に、ループした駆動ビーム８０７の方に移動させる。アクチュエータ８２６が弛緩されると、スプリングビーム８１２は、シャッター８１０を反対方向に引っ張り戻す。
【０１１１】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ８００は、図８Ａに示すアクチュエータ８２６に加えて第２のアクチュエータを含み得る。そのような実装形態では、スプリングビーム８１２の代わりに、第２のアクチュエータが、第１のアクチュエータ８２６がシャッター８１０を引っ張るのと反対の方向にシャッター８１０を引っ張るために使用され得る。第２のアクチュエータが、同じく、ループした駆動ビームと、ロードビーム８０９がシャッターに結合されるのと反対側でシャッター８１０に結合されるロードビームとを含み得る点で、第２のアクチュエータはアクチュエータ８２６と同様であり得る。さらに、第２のアクチュエータのループした駆動ビームはまた、ループした駆動ビーム８０７上に示すＴＧＡＦ  ８０２と同様のＴＧＡＦを含み得る。第２のアクチュエータのループした駆動ビームは、ループした駆動ビーム８０７が上に形成される型メサ８０６と同様の型メサ上に形成され得る一方で、第２のアクチュエータのロードビームは、第２の型メサ８０８の側壁上に形成され得る。アクチュエータ８２６の作動および弛緩と連動した第２のアクチュエータの適切な作動および弛緩が、シャッター８１０を所望の位置に移動させるために使用され得る。
【０１１２】
アクチュエータ８２６は、ループした駆動ビーム８０７およびロードビーム８０９にわたって作動電圧を印加することによって作動される。シャッターアセンブリ８００を効率的に動作させるのに必要な作動電圧の大きさは、部分的に、先端ギャップとしても知られている、ループした駆動ビーム８０７の先端とロードビーム８０９との間の距離の関数である。特に、必要な作動電圧は、先端ギャップの減少につれて減少する。図８Ａに示すように、ループした駆動ビーム８０７とロードビーム８０９との間の先端ギャップは、第１の先端ギャップＴＧ１によって示される。
【０１１３】
ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６は、第１の先端ギャップＴＧ１の低減に使用される第１のＴＧＡＦ  ８０２を含む。第１のＴＧＡＦ  ８０２は、第１の型メサ８０６から外に延びる複数の突起８０６ａの側壁上に形成される複数のＵ字型のビーム領域を含む。より詳細には、ＴＧＡＦ  ８０２は、突起８０６ａと、最外側の突起８０６ａの外側に形成された外部ビーム領域８１６ｂとの間に置かれる狭いチャネル内に形成された概ねＵ字型のビーム領域８１６ａを含む。ＴＧＡＦ  ８０２、および突起８０６ａと外部ビーム領域８１６ｂとの間の狭いチャネルのいくつかの例示的な寸法が、以下の図８Ｂの説明の中で与えられる。
【０１１４】
図８Ｂは、図８Ａに示す第１のＴＧＡＦ  ８０２の軸Ａ−Ａに沿った断面図を示す。断面図は、第１の犠牲層８６１が上に堆積される基板８６０を示す。基板８６０および第１の犠牲層８６１は、図７Ａおよび図７Ｂに関して上記で説明した、基板７２６および第１の犠牲層７０１と同様であり得る。図８Ｂはまた、第１の型メサ８０６の突起８０６ａと、Ｕ字型のビーム領域８１６ａと、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の外部ビーム領域８１６ｂとの断面を示す。上述のように、Ｕ字型のビーム領域８１６ａは、突起８０６ａの間の狭いチャネル内の突起８０６ａの側壁上に形成される一方で、外部ビーム領域８１６ｂは、図８Ａに示すように、最外側の突起８０６ａの外側に形成される。
【０１１５】
隣接する突起８０６ａの対向する壁の間のギャップｄｕは比較的狭く、突起８０６ａの間に深くて狭いチャネルを結果としてもたらす。そのような幾何形状によって、ビーム材料が突起８０６ａの側壁上に堆積されるとき、堆積材料のより少ない堆積イオンが、これらの深くて狭いチャネル内で突起８０６ａの側壁に到達して側壁をコーティングする。その結果、これらのチャネル内のＵ字型のビーム領域８１６ａの厚さｔ１は、チャネルの外側で、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の残余部の上に形成された外部ビーム領域８１６ｂの厚さｔ２より小さい。
【０１１６】
より薄いＵ字型のビーム領域８１６ａは、それらの幾何形状および厚さの変化のために、一定量の応力または応力勾配を発生する。シャッターアセンブリ８００が解放されるとき、すなわち犠牲型８０４が除去されるとき、この応力または応力勾配は、概ねＵ字型のビーム領域８１６ａを広くさせる。図８Ｃは、犠牲型８０４から解放された後のシャッターアセンブリ８００を示す。第１のＴＧＡＦ  ８０２内の応力は、第１のＴＧＡＦ  ８０２を広くさせる。この広がりの結果、ループした駆動ビーム８０７は、ロードビーム８０９のより近くに屈曲し、先端ギャップをＴＧ２まで低減する結果をもたらす。比較のために、開放前のループした駆動ビーム８０７の元の位置を破線で示す。
【０１１７】
いくつかの実装形態では、先端ギャップの低減は、約０．１〜２ミクロン、またはＴＧＡＦがない先端ギャップの約５０％である。先端ギャップの低減は、シャッターアセンブリ８００を動作させるためにアクチュエータ８２６によって必要とされる作動電圧の低減を結果としてもたらす。たとえば、先端ギャップを３ミクロンから２ミクロンに低減すると、作動電圧の約２５Ｖから約１５Ｖへの低減（または、最大約５０％の低減）が結果としてもたらされ得る。
【０１１８】
いくつかの実装形態では、第１のＴＧＡＦ  ８０２のＵ字型のビーム領域８１６ａの間のチャネル幅（図８Ｂにｄｃで示す）は、約３〜６ミクロンであり得る。フォトリソグラフィプロセスが改善するにつれて、これらのチャネル幅は一層低減することができる。いくつかの実装形態では、基板に平行な平面内のＵ字型のビーム領域８１６ａの、図８ＡのＬで示す長さは、約４〜８ミクロンであり得る。
【０１１９】
いくつかの実装形態では、第１のＴＧＡＦ  ８０２のＵ字型のビーム領域８１６ａは、図８Ａに示すように互いに隣接することが、ないことがある。代わりに、Ｕ字型のビーム領域８１６ａは、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の長さにわたって分散されることがある。いくつかの実装形態では、これは、第１の型メサ８０６から外に延びる突起の間の代わりに、第１の型メサ８０６の本体内に狭いチャネルを形成することによって達成され得る。これらの狭いチャネル内の第１の型メサ８０６の側壁上に堆積されたビーム材料は、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の残余部より薄いＵ字型のビーム領域を形成する。そのような実装形態では、分散されたＵ字型のビーム領域の組み合わされたアクションが、ループした駆動ビーム８０７をロードビーム８０９の方に屈曲させ得る。そのような実装形態では、Ｕ字型のビーム領域に沿った第２の部分８１６の厚さは、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の残余部の厚さより薄い。
【０１２０】
図８Ｄは、第１のＴＧＡＦ  ８０２を含む別の例示的なシャッターアセンブリ８５０の上面図を示す。シャッターアセンブリ８５０は、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６に組み込まれた第１のＴＧＡＦ  ８０２に加えて、ループした駆動ビーム８０７の第１の部分８１４内に概ねＵ字型のセグメント８２８を含む。いくつかの実装形態では、Ｕ字型のセグメント８２８は、第１のＴＧＡＦ  ８０２の単一のＵ字型のビーム領域８１６ａの寸法より比較的小さい寸法を有し得る。上記で説明したように、第１のＴＧＡＦ  ８０２の広がりが、ループした駆動ビーム８０７をロードビーム８０９の方に屈曲させる。ループした駆動ビーム８０７の曲げはまた、第１の部分８１４をロードビーム８０９の方に屈曲させる。Ｕ字型のセグメント８２８は、第１の部分８１４がＵ字型のセグメント８２８においてより容易に屈曲することを可能にする。したがって、Ｕ字型のセグメント８２８は、第１の部分８１４が沿って屈曲し得るヒンジとして働くことができる。したがって、第１の部分８１４がより容易に屈曲することを可能にすることによって、Ｕ字型のセグメント８２８は、第１の部分８１４の剛性を低減する。第１の部分８１４におけるこの低減された剛性は、ループした駆動ビーム８０７がロードビーム８０９の方になお一層の屈曲することを可能にし、したがって先端ギャップＴＧ２をさらに低減する。いくつかの実装形態では、第１の部分８１４は、２つ以上のＵ字型のセグメント８２８を含み得る。
【０１２１】
図９Ａ〜図９Ｈは、第２の先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）９０２を有する例示的なシャッターアセンブリ９００の様々な図を示す。特に、図９Ａはシャッターアセンブリ９００の上面図を示し、図９Ｂ〜図９Ｇは型９０４およびシャッターアセンブリ９００の断面図を示し、図９Ｈは、ＴＧＡＦ  ９０２による先端ギャップの縮小を示す、解放後のシャッターアセンブリ９００の上面図を示す。
【０１２２】
図８Ａと同様に、図９Ａは、シャッターアセンブリ９００の犠牲型９０４からの開放に先行する製造の段階におけるシャッターアセンブリ９００を示す。シャッターアセンブリ９００は、ループした駆動ビーム９０７およびロードビーム９０９を含むアクチュエータ９２６を含む。ループした駆動ビーム９０７は、駆動アンカ９２０に結合され、第１の型メサ９０６を囲む。ループした駆動ビーム９０７は、第１の部分９１４と、第２の部分９１６と、接続部分９１８とを含む。ロードビーム９０９は、ロードアンカ９２２に結合された一端と、シャッター９１０に結合された他端とを有する。ループした駆動ビーム９０７およびロードビーム９０９は、ＴＧ３で示す先端ギャップを有する。
【０１２３】
型９０４はまた、ロードビーム９０９、スプリングビーム９１２、および周辺ビーム９１３が上に形成される側壁を有する第２の型メサ９０８を含む。スプリングビーム９１２は、シャッター９１０に結合された一端と、スプリングアンカ９２４に結合された他端とを有する。シャッター９１０は、第２の型メサ９０８の上面上に形成される。周辺ビーム９１３は、ロードアンカ９２２に結合された一端と、スプリングアンカ９２４に結合された他端とを有する。図８Ａに示すシャッターアセンブリ８００と同様に、シャッターアセンブリ９００は、シャッターアセンブリ９００が上に構築される型メサを全体的に囲む。たとえば、ループした駆動ビーム９０７は、第１の型メサ９０６を全体的に囲み、ロードビーム９０９、スプリングビーム９１２、および周辺ビーム９１３の組合せは、第２の型メサ９０８を全体的に囲み、シャッターアセンブリ９００を構築するために必要なフォトリソグラフィ段階の数が低減される。
【０１２４】
ループした駆動ビーム９０７は、第２のＴＧＡＦを含む。特に、ループした駆動ビーム９０７の第２の部分９１６は、第２の部分９１６と駆動アンカ９２０との間に浅い角度のセグメント９０２を含む。浅い角度のセグメント９０２は、アンカ９２０に近接する第１の型メサ９０６の一部分９０６ａ（以下、「近位のメサ部分９０６ａ」と呼ぶ）を部分的に囲む。浅い角度のセグメント９０２は、第２の部分９１６の少なくとも一部より薄くなるように構成される。浅い角度のセグメント９０２と第２の部分９１６の残余部との間の厚さのこの変化は、ループした駆動ビーム９０７内に応力または応力勾配を結果としてもたらし、それによって、開放後に、ループした駆動ビーム９０７の先端がロードビーム９０９の方に屈曲して、先端ギャップＴＧ３が低減される。
【０１２５】
いくつかの実装形態では、より薄い、浅い角度のセグメント９０２は、ループした駆動ビーム９０７の第２の部分９１６の残余部を形成するビーム材料のエッチングと比較して、浅い角度のセグメント９０２を形成するビーム材料の不均衡なエッチングの結果である。浅い角度のセグメント９０２は、近位のメサ部分９０６ａの側壁上に形成される。この近位のメサ部分９０６ａは、第１の型メサ９０６の遠位のメサ部分９０６ｂよりも面積が比較的大きい。いくつかの実装形態では、型メサのいくつかの部分は、ビーム材料を堆積する前に、型を硬化させるプロセスの間に収縮する。ある部分が収縮する程度は、部分的に、その部分の面積の関数である。たとえば、より大きい面積を有する部分は、比較的小さい面積を有する部分より多く収縮する。したがって、第１の型メサ９０６の硬化プロセスの間、遠位のメサ部分９０６ｂより大きい面積を有する近位のメサ部分９０６ａが、遠位のメサ部分９０６ｂより多く収縮する。さらに、第１の型メサ９０６は、下にある型層（図９Ｂ〜図９Ｄに示す第１の犠牲層９６１）に結合されているので、第１の型メサ９０６の底における型材料が収縮する能力は制約される。したがって、近位のメサ部分９０６ａは、その底面におけるよりもその上面においてより多く収縮する。これは、近位のメサ部分９０６ａの側壁が、遠位のメサ部分９０６ｂの側壁より、基板に対してより浅い角度を有する結果をもたらす。
【０１２６】
図９Ｂ〜図９Ｇは、軸Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃ（図９Ａに示す）に沿った第１の型メサ９０６の断面図を示す。特に、図９Ｂ、図９Ｄおよび図９Ｆは近位のメサ部分９０６ａの断面図を示し、図９Ｃ、図９Ｅおよび図９Ｇは遠位のメサ部分９０６ｂの断面図を示す。図９Ｂおよび図９Ｃは、型９０４がパターニングされて硬化された後の、近位のメサ部分９０６ａおよび遠位のメサ部分９０６ｂの断面図をそれぞれ示す。遠位のメサ部分９０６ｂおよび近位のメサ部分９０６ａを含む第１の型メサ９０６は、第１の犠牲層９６１および基板９６０の上に形成される。第１の犠牲層９６１は、図８Ｂのシャッターアセンブリ８００に関して上記で説明した第１の犠牲層８６１と同様であり得る。上記で説明したように、近位のメサ部分９０６ａは、遠位のメサ部分９０６ｂより基板に対して浅い角度を形成する。これは、図９Ｂおよび図９Ｃに示しており、そこでは、近位のメサ部分９０６ａの側壁は、遠位のメサ部分９０６ｂの側壁によって形成される角度と比較して、基板に対してより浅い角度を形成する。その後、図９Ｄおよび図９Ｅに示すように、ビーム材料９５０は、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤなどの方法を使用して第１の型メサ９０６全体の上に堆積される。その結果、ビーム材料９５０は、近位のメサ部分９０６ａと遠位のメサ部分９０６ｂの両方の側壁の上に堆積される。ビーム材料９５０を堆積した後、ビーム材料９５０は、ループした駆動ビーム９０７を形成するためにパターニングされる。一般的に、異方性エッチングプロセスが、ビーム材料９５０をパターニングするために使用される。例示的な異方性エッチングプロセスは、図７Ｃに関して上記で説明されている。異方性エッチングプロセスは、基板に実質的に垂直の方向にビーム材料９５０をエッチングする。近位のメサ部分９０６ａの側壁に沿ったビーム材料９５０は、（図９Ｅに示す）遠位のメサ部分９０６ｂの側壁に沿ったビーム材料９５０の角度より、（図９Ｄに示すように）基板に対して浅い角度にあるので、近位のメサ部分９０６ａに沿ったビーム材料は、より多くエッチングされる。その結果、図９Ｆおよび図９Ｇに示すように、近位のメサ部分９０６ａ上に形成された浅い角度のセグメント９０２および第１の部分９１４の厚さは、遠位のメサ部分９０６ｂの上に形成された第１の部分９１４および第２の部分９１６の厚さより薄くなる。
【０１２７】
図９Ｈは、型９０４から解放された後のシャッターアセンブリ９００を示す。特に、図９Ｈは、ループした駆動ビーム９０７の浅い角度のセグメント９０２が、いかにしてループした駆動ビーム９０７をロードビーム９０９のより近くに屈曲させるかを示す。これは、図９Ａに示す先端ギャップＴＧ３より小さい、ＴＧ４の先端ギャップを結果としてもたらす。先端ギャップにおけるこの低減は、アクチュエータ９２６を作動させるのに必要な作動電圧における低減をもたらす。
【０１２８】
いくつかの実装形態では、近位のメサ部分９０６ａは、図９Ａに示す比較的方形のコーナーとは対照的に、湾曲したまたは丸みのあるコーナーを有することがある。これは、ループした駆動ビーム９０７の第２の部分９１６内に、湾曲したまたは丸みのある浅い角度のセグメントを結果としてもたらすことになる。
【０１２９】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ９００はまた、図８Ｄに示すシャッターアセンブリ８００のループした駆動ビーム８０７の第１の部分８１４上のＵ字型のセグメント８２８と同様の、ループした駆動ビーム９０７の第１の部分９１４上の概ねＵ字型のセグメントを含み得る。第１の部分９１４上のＵ字型のセグメントは、第１の部分９１４の剛性を低減し、ループした駆動ビーム９０７がロードビーム９０９の方になお一層の屈曲することを可能にし、先端ギャップをなお一層低減することができる。
【０１３０】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ９００のスプリングビーム９１２は、アクチュエータ９２６に対向する第２のアクチュエータによって置き換えられ得る。そのような実装形態では、シャッター９１０は、アクチュエータ９２６および対向する第２のアクチュエータの組み合わされたアクションに基づいて開位置と閉位置との間を移動するように動作され得る。第２のアクチュエータはまた、シャッター９１０に取り付けられたループした駆動ビームとロードビームとを含み得る。第２のアクチュエータのループした駆動ビームは、ループした駆動ビーム９０７が上に形成された第１の型メサ９０６と同様の型メサ上に形成され得る。さらに、第２のアクチュエータのループした駆動ビームはまた、図９Ａに示す第２のＴＧＡＦ  ９０２と同様のＴＧＡＦ  ９０２を含み得る。
【０１３１】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、第３の先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）１００２を有する例示的なシャッターアセンブリ１０００の様々な図を示す。特に、図１０Ａはシャッターアセンブリ１０００の上面図を示し、図１０Ｂは第３のＴＧＡＦ  １００２の等角図を示し、図１０Ｃは、第３のＴＧＡＦ  １００２の結果としてもたらされた先端ギャップの低減を示す、解放後のシャッターアセンブリ１０００の上面図を示す。
【０１３２】
図１０Ａのシャッターアセンブリ１０００は、シャッターアセンブリ１０００もまた、型１００４などの型を使用する側壁ビームプロセスを使用して形成される点で、図８Ａおよび図９Ａに示すシャッターアセンブリ８００および９００と同様である。図１０Ａは、シャッターアセンブリ１０００の開放に先行する製造の段階におけるシャッターアセンブリ１０００を示す。すなわち、図１０Ａは、シャッターまたはビーム材料が型１００４の上にパターニングされた後の段階を示す。シャッターアセンブリ１０００は、アクチュエータ１０２６を含み、アクチュエータ１０２６は、ループした駆動ビーム１００７およびロードビーム１００９を含む。ループした駆動ビーム１００７は、駆動アンカ１０２０に結合され、第１の型メサ１００６を囲む。ループした駆動ビーム１００７は、第１の部分１０１４と、第２の部分１０１６と、接続部分１０１８とを含む。ロードビーム１００９は、ロードアンカ１０２２に結合された一端と、シャッター１０１０に結合された他端とを有する。ループした駆動ビーム１００７およびロードビーム１００９は、ＴＧ５で示す先端ギャップを有する。
【０１３３】
型１００４はまた、ロードビーム１００９、スプリングビーム１０１２、および周辺ビーム１０１３が上に形成される側壁を有する第２の型メサ１００８を含む。スプリングビーム１０１２は、シャッター１０１０に結合された一端と、スプリングアンカ１０２４に結合された他端とを有する。シャッター１０１０は、第２の型メサ１００８の上面上に形成される。周辺ビーム１０１３は、ロードアンカ１０２２に結合された一端と、スプリングアンカ１０２４に結合された他端とを有する。周辺ビーム１０１３は、図８Ａおよび図９Ａにそれぞれ示す周辺ビーム８１３および９１３と同じ目的を果たす。特に、周辺ビーム１０１３を組み込むことで、シャッターアセンブリが第２の型メサ１００８を全体的に囲むことが可能になり、その結果、追加の高価なフォトリソグラフィプロセスを使用することによってアクチュエータ構成要素を分離する必要性が回避される。
【０１３４】
ループした駆動ビーム１００７は、第３のＴＧＡＦ  １００２を含む。特に、ループした駆動ビーム１００７の第２の部分１０１６は、棚構造１００２を含む。棚構造は、第１の棚要素１００２ａと第２の棚要素１００２ｂとを含む。以下で説明するように、棚要素１００２ａおよび１００２ｂは、いくらかの量の応力または応力勾配を有し得る。いくつかの実装形態では、応力は、約＋／−１００ＭＰａ〜約＋／−２００ＭＰａの範囲内にあり得る。いくつかの実装形態では、応力勾配は、約＋／−４００ＭＰａ／ミクロンであり得る。この応力または応力勾配は、ループした駆動ビーム１００７のロードビーム１００８の方への曲げに寄与する。この曲げは、ループした駆動ビーム１００７とロードビーム１００８との間の先端ギャップを減少させ、ひいては、シャッターアセンブリ１０００を動作させるのに必要な作動電圧の減少を結果としてもたらす。
【０１３５】
図１０Ｂは、棚構造１００２の等角図を示す。ループした駆動ビーム１００７の第２のセクション１０１６は、第１の型セクション１００６の側壁上に形成される。第１の棚要素１００２ａと第２の棚要素１００２ｂの両方は、シャッターアセンブリ１０００が上に構築される基板に実質的に水平または平行な、実質的に平らな構造である。第１の棚要素１００２ａは、第２のセクション１０１６の垂直面の基部に置かれる一方で、第２の棚要素１００２ｂは、第２のセクション１０１６の垂直面の上部に置かれる。棚構造１００２は、型９０４の上に堆積されたシャッターおよびビーム材料のパターニングの間に形成され得る。
【０１３６】
いくつかの製造プロセスでは、下にある基板に実質的に平行な表面上に堆積された材料が、表面の平面内に機械的応力または応力勾配を発生し得る。したがって、シャッターアセンブリ１００２が上に構築された基板に実質的に平行な、第１および第２の棚要素１００２ａおよび１００２ｂは、それらが堆積する間に応力または応力勾配を発生し得る。この応力または応力勾配は、シャッターアセンブリ１０００の開放時に、棚要素１００２ａおよび１００２ｂが基板に平行な方向に膨張することを引き起こす。棚要素１００２ａおよび１００２ｂの膨張は、ループした駆動ビーム１００７を屈曲させ、先端１０１８をロードビーム１００９により接近させ得る。
【０１３７】
図１０Ｃは、シャッターアセンブリが解放された後の、図１０Ａのシャッターアセンブリ１０００の上面図を示す。すなわち、第１の型メサ１００６と第２の型メサ１００８とを含む型１００４が除去される。シャッターアセンブリ１０００が解放された後、棚構造１００２内の応力または応力勾配は、ループした駆動ビーム１００７をロードビーム１００９の方に屈曲させ得る。ループした駆動ビーム１００７の曲げによって、先端ギャップが、ＴＧ６で示すように低減される。図１０Ｃに見られるように、ＴＧ６は、先端ギャップ調整なしにループした駆動ビームが有する先端ギャップであるＴＧ５より小さい。
【０１３８】
いくつかの実装形態では、ループした駆動ビーム１００７の第２の部分１０１６は、２つではなく唯一の棚要素を含み得る。いくつかの他の実装形態では、ループした駆動ビーム１００７の第２の部分１００６は、３つ以上の棚要素を含み得る。いくつかの実装形態では、ループした駆動ビーム１００７の第２の部分１０１６は、各々が１つまたは複数の棚要素を有する２つ以上の棚構造１００２を含み得る。
【０１３９】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１０００はまた、図８Ｄに示すシャッターアセンブリ８００のループした駆動ビーム８０７の第１の部分８１４上のＵ字型のセグメント８２８と同様の、ループした駆動ビーム１００７の第１の部分１０１４上の概ねＵ字型のセグメントを含み得る。第１の部分１０１４上のＵ字型のセグメントは、第１の部分１０１４の剛性を低減し、ループした駆動ビーム１００７がロードビーム１００９の方になお一層の屈曲することを可能にし、先端ギャップＴＧ６をなお一層低減することができる。
【０１４０】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリ１０００のスプリングビーム１０１２は、アクチュエータ１０２６に対向する第２のアクチュエータによって置き換えられ得る。そのような実装形態では、シャッター１０１０は、アクチュエータ１０２６および対向する第２のアクチュエータの組み合わされたアクションに基づいて開位置と閉位置との間を移動するように動作され得る。第２のアクチュエータはまた、シャッター１０１０に取り付けられたループした駆動ビームとロードビームとを含み得る。第２のアクチュエータのループした駆動ビームは、ループした駆動ビーム１００７が上に形成された第１の型メサ１００６と同様の型メサ上に形成され得る。さらに、第２のアクチュエータのループした駆動ビームはまた、図１０Ａに示す第３のＴＧＡＦ  １００２と同様のＴＧＡＦを含み得る。
【０１４１】
いくつかの実装形態では、シャッターアセンブリの駆動ビームは、第１のＴＧＡＦ  ８０２（図８Ａに示す）と、第２のＴＧＡＦ  ９０２（図９Ａに示す）と、第３のＴＧＡＦ  １００２（図１０Ａに示す）と、Ｕ字型のセグメント８２８（図８Ｄに示す）のうちの２つ以上の組合せを含み得る。
【０１４２】
図１１は、先端ギャップ調整特徴を有するシャッターアセンブリを形成するための例示的なプロセス１１００のフロー図を示す。特に、プロセス１１００は、基板の上に型を形成する（段階１１０２）ステップと、型の表面の上に光変調器を形成する（段階１１０４）ステップと、型の第１の側壁上に光変調器に結合されたロードビームを形成する（段階１１０６）ステップと、第１の側壁に面する型の第２の側壁上にループした駆動ビームの第１の部分を形成する（段階１１０８）ステップと、第２の部分の厚さが第２の部分の長さに沿って変化するように、第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に駆動ビームの第２の部分を形成する（段階１１１０）ステップとを含む。
【０１４３】
プロセス１１００は、基板上に型を形成する（段階１１０２）ステップから始まる。基板上に型を形成するステップは、基板の上に犠牲材料を堆積およびパターニングするステップを含む。この処理段階（段階１１０２）の一例は、犠牲材料の層が基板８６０の上に堆積される図８Ａおよび図８Ｂに関して上記で説明している。次に、犠牲材料の層は、第１の型メサ８０６および第２の型メサ８０８を形成するためにパターニングされる。この処理段階（段階１１０２）の別の例は、犠牲材料の層が基板９６０の上に堆積される図９Ａおよび図９Ｂに関して上記で説明している。次に、犠牲材料の層は、第１の型メサ９０６および第２の型メサ９０８を形成するためにパターニングされる。
【０１４４】
プロセス１１００はまた、型の上に光変調器を形成する（段階１１０４）ステップを含む。型の上に形成された光変調器の一例が、第２の型メサ８０８の上面の上にシャッター８１０が形成される図８Ａに示されている。プロセス１１００はまた、型の第１の側壁上に光変調器に結合されたロードビームを形成する（段階１１０６）ステップを含む。これはまた、たとえば、上記で説明した図８Ａに示されている。より詳細には、図８Ａは、第２の型メサ８０８の側壁上に形成されたロードビーム８０９を示す。ロードビームはまた、シャッター８１０にも結合される。型の上に形成された光変調器および第１の側壁上に形成されたロードビーム（段階１１０４および１１０６）の別の例は、図９Ａに関して上記で説明されている。図９Ａに示すように、シャッター９１０およびロードビーム９０９は、第２の型メサ９０８の上面および側壁のそれぞれの上に形成される。図９Ａはまた、ロードビーム９０９がシャッター９１０に結合されることを示す。
【０１４５】
さらに、プロセス１１００は、第１の側壁に面する型の第２の側壁上に駆動ビームの第１の部分を形成する（段階１１０８）ステップを含む。この処理段階（段階１１０８）の例は、図８Ａおよび図９Ａに示されている。図８Ａでは、ループした駆動ビーム８０７の第１の部分８１４は、第１の型メサ８０６の側壁上に形成される。第１の部分８１４が上に形成された側壁は、ロードビーム８０９が上に形成された側壁に面する。同様に、図９Ａは、ロードビーム９０９が上に形成された側壁に面する第１の型メサ９０６の側壁上に形成されたループした駆動ビーム９０７の第１の部分９１４を示す。
【０１４６】
最後に、プロセス１１００は、第２の部分の厚さが第２の部分の長さに沿って変化するように、第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に駆動ビームの第２の部分を形成する（段階１１１０）ステップを含む。この処理段階（段階１１１０）の一例が、図８Ａに示される。より詳細には、図８Ａは、ロードビーム８０９が上に形成された第２の型メサ８０８上の側壁に背を向ける第１の型メサ８０６の側壁上に形成されたループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６を示す。さらに、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６は、ループした駆動ビーム８０７の厚さが、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の残余部の厚さより薄い、第１のＴＧＡＦ  ８０２を含む。図８Ａに関して上記で説明したように、ＴＧＡＦ  ８０２は、第１の型メサ８０６から外に延び、狭いチャネルを間に有するいくつかの突起８０６ａの側壁の上に形成されたＵ字型のビーム領域８１６ａを含む。これらの狭いチャネル内に形成されたＵ字型のビーム領域８１６ａは、図８Ｂに示すように、ループした駆動ビーム８０７の第２の部分８１６の残余部より薄い。この処理段階（段階１１１０）の別の例が、ループした駆動ビーム９０７の第２の部分９１６が、ロードビーム９０９が上に形成された第２の型メサ９０８上の側壁に背を向ける第１の型メサ９０６の側壁上に形成される図９Ａに示されている。さらに、ループした駆動ビーム９０７の第２の部分９１６は、第２の部分９１６の残余部より薄い、浅い角度のセグメント９０２を含む。図９Ａに関して上記で説明したように、浅い角度のセグメント９０２は、第１の型メサ９０６の近位のメサ部分９０６ａの上に形成される。ビーム材料が堆積される前に、近位のメサ部分９０６ａの側壁が硬化されるとき、図９Ｂおよび図９Ｃに示すように、これらの側壁は、遠位のメサ部分９０６ｂの側壁より、基板に対してより浅い角度を形成することができる。これらのより浅い角度の側壁上に堆積されたビーム材料を異方性エッチングするステップは、図９Ｆに示すように、より薄い、浅い角度のセグメント９０２を結果としてもたらす。
【０１４７】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、表示素子のセットを含むディスプレイデバイス４０を示す例示的なシステムブロック図である。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、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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、超ねじれネマティック（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。
【０１５０】
ディスプレイデバイス４０の構成要素が図１２Ａ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、条件付けハードウェア５２に接続されたプロセッサ２１に接続されている。条件付けハードウェア５２は、信号を条件付ける（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。条件付けハードウェア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１２Ａ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。
【０１５１】
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（登録商標））、ＧＳＭ（登録商標）／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  （ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  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。
【０１５２】
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変換する。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。
【０１５３】
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。条件付けハードウェア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。条件付けハードウェア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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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類似したセットへと、ビデオデータを再フォーマットすることができる。
【０１５６】
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タイプ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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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可能電池であり得る。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、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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」に関するフレーズは、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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せなどのコンピューティングデバイスの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つ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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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（登録商標）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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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、請求項に記載のアクションは、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】
【０１６９】
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  条件付けハードウェア
１００  直視型ＭＥＭＳ方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置、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、新規画像、カラー画像、画像状態
１０５  ランプ
１０６  画素、カラー画素
１０８  シャッター
１０９  開口
１１０  書込み許可相互接続、相互接続、スキャンライン相互接続
１１２  データ相互接続、相互接続
１１４  共通相互接続、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、環境センサモジュール、センサモジュール
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、ドライバ、書込み許可電圧源
１３２  データドライバ、ドライバ、データ電圧源
１３４  コントローラ、デジタルコントローラ回路
１３８  共通ドライバ、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、ドライバ
１５０  表示素子アレイ、アレイ
２００  シャッター式光変調器、光変調器、シャッターアセンブリ
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、アクチュエータ
２０６  コンプライアントロードビーム、ロードビーム、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、駆動ビーム、ビーム
２１８  駆動ビームアンカ、駆動アンカ
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、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、Ｖｄソース
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、画素アレイ、アレイ、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、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、静電アクチュエータ
４０４  アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
４０６  シャッター
４０７  開口層
４０８  アンカ
４０９  開口、方形開口
４１２  シャッター開口、開口
４１６  重複
５００  ディスプレイ装置、複合ディスプレイ装置
５０２  シャッター式光変調器、シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリアレイ
５０３  シャッター
５０４  透明基板、基板
５０５  アンカ
５０６  反射膜
５０８  表面開口、開口
５１２  ディフューザ
５１４  輝度増強膜
５１６  バックライト、平面光ガイド、光ガイド
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、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  板金または成形プラスチックアセンブリブラケット、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、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、ビーム
６０３  基板
６０４  アンカ構造体、アンカ、アンカ領域
６０５  第１の機械層、機械層
６０６  開口層
６０７  導体層
６０９  第２の機械層、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  開きまたはビア
７０３  型、犠牲型
７０５  第２の犠牲材料
７０８  下水平レベル、下水平面
７０９  垂直な側壁
７１０  上水平レベル、上水平面
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、側壁ビーム
７１８  コンプライアントアクチュエータビーム、側壁ビーム、コンプライアントビーム、コンプライアント駆動ビーム、ビーム
７２０  コンプライアントアクチュエータビーム、側壁ビーム、コンプライアントビーム、コンプライアントロードビーム、ビーム
７２４  ポイント、分離ポイント
７２５  開口層
７２６  基板
８００  シャッターアセンブリ
８０２  第１のＴＧＡＦ
８０４  犠牲型
８０６  第１の型メサ
８０６ａ  突起
８０７  ループした駆動ビーム
８０８  第２の型メサ
８０９  ロードビーム
８１０  シャッター
８１２  スプリングビーム
８１３  周辺ビーム
８１４  ループした駆動ビームの第１の部分
８１６  ループした駆動ビームの第２の部分
８１６ａ  Ｕ字型のビーム領域
８１６ｂ  外部ビーム領域
８１８  ループした駆動ビームの接続部分
８２０  駆動アンカ
８２２  ロードアンカ
８２４  スプリングアンカ
８２６  アクチュエータ
８５０  シャッターアセンブリ
８６０  基板
８６１  第１の犠牲層
９００  シャッターアセンブリ
９０２  第２の先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）
９０４  犠牲型
９０６  第１の型メサ
９０６ａ  第１の型メサの近位のメサ部分
９０６ｂ  第１の型メサの遠位のメサ部分
９０７  ループした駆動ビーム
９０８  第２の型メサ
９０９  ロードビーム
９１０  シャッター
９１２  スプリングビーム
９１３  周辺ビーム
９１４  ループした駆動ビームの第１の部分
９１６  ループした駆動ビームの第２の部分
９１８  ループした駆動ビームの接続部分
９２０  駆動アンカ
９２２  ロードアンカ
９２４  スプリングアンカ
９２６  アクチュエータ
９５０  ビーム材料
９６０  基板
９６１  第１の犠牲層
１０００  シャッターアセンブリ
１００２  第３の先端ギャップ調整特徴（ＴＧＡＦ）
１００２ａ  第１の棚要素
１００２ｂ  第２の棚要素
１００４  型
１００６  第１の型メサ
１００７  ループした駆動ビーム
１００８  第２の型メサ
１００９  ロードビーム
１０１０  シャッター
１０１２  スプリングビーム
１０１３  周辺ビーム
１０１４  ループした駆動ビームの第１の部分
１０１６  ループした駆動ビームの第２の部分
１０１８  ループした駆動ビームの接続部分
１０２０  駆動アンカ
１０２２  ロードアンカ
１０２４  スプリングアンカ
１０２６  アクチュエータ
【図１Ａ】
2016517540.tif 000003
【図１Ｂ】
2016517540.tif 000004
【図２】
2016517540.tif 000005
【図３Ａ】
2016517540.tif 000006
【図３Ｂ】
2016517540.tif 000007
【図４Ａ】
2016517540.tif 000008
【図４Ｂ】
2016517540.tif 000009
【図５】
2016517540.tif 000010
【図６Ａ】
2016517540.tif 000011
【図６Ｂ】
2016517540.tif 000012
【図６Ｃ】
2016517540.tif 000013
【図６Ｄ】
2016517540.tif 000014
【図６Ｅ】
2016517540.tif 000015
【図７Ａ】
2016517540.tif 000016
【図７Ｂ】
2016517540.tif 000017
【図７Ｃ】
2016517540.tif 000018
【図７Ｄ】
2016517540.tif 000019
【図８Ａ】
2016517540.tif 000020
【図８Ｂ】
2016517540.tif 000021
【図８Ｃ】
2016517540.tif 000022
【図８Ｄ】
2016517540.tif 000023
【図９Ａ】
2016517540.tif 000024
【図９Ｂ】
2016517540.tif 000025
【図９Ｃ】
2016517540.tif 000026
【図９Ｄ】
2016517540.tif 000027
【図９Ｅ】
2016517540.tif 000028
【図９Ｆ】
2016517540.tif 000029
【図９Ｇ】
2016517540.tif 000030
【図９Ｈ】
2016517540.tif 000031
【図１０Ａ】
2016517540.tif 000032
【図１０Ｂ】
2016517540.tif 000033
【図１０Ｃ】
2016517540.tif 000034
【図１１】
2016517540.tif 000035
【図１２Ａ】
2016517540.tif 000036
【図１２Ｂ】
2016517540.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月31日(2015.3.31)
【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】
基板と、
前記基板に機械的に結合され、光変調器を前記基板の表面に平行な方向に移動させるように構成された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記アクチュエータが、
前記光変調器に機械的に結合された第１の端部と、前記基板に機械的に結合されたロードビームアンカに機械的に結合された第２の端部とを有するロードビーム電極と、
前記ロードビームに隣接して配置された第１の部分であって、前記第１の部分の第１の端部が、前記基板に機械的に結合された駆動ビームアンカに機械的に結合される、第１の部分、
前記ロードビームに対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分であって、前記第２の部分の第１の端部が、前記駆動ビームアンカに機械的に結合される、第２の部分、および
前記第１の部分の第２の端部を前記第２の部分の第２の端部に接続する終端部
を有する駆動ビーム電極とを備え、前記第２の部分が、複数のチャネルを画定する複数のＵ字型のセグメントを有し、前記複数のチャネル内のビーム領域が、前記基板の前記表面に平行な方向に測定された、前記チャネルの外側に形成された外部ビーム領域の厚さより薄い厚さを有し、前記チャネルが、３ミクロンと６ミクロンとの間の幅を有する、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記駆動ビーム電極の前記第１の部分が、前記複数のＵ字型のセグメントの第１のＵ字型のセグメントより比較的小さい寸法を有する、第２の概ねＵ字型のセグメントを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
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さらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されたドライバ回路と、
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信す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４に記載の装置。
【請求項６】
前記画像データを前記プロセッサに送信す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４に記載の装置。
【請求項７】
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４に記載の装置。
【請求項８】
基板と、
前記基板に機械的に結合され、光変調器を前記基板の表面に平行な方向に移動させるように構成された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記アクチュエータが、
光変調器に結合されたロードビーム電極と、
前記ロードビーム電極に隣接して配置された第１の部分、
前記ロードビーム電極に対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分、
前記第１の部分を前記第２の部分に接続する終端部、および
前記基板の上で駆動ビームを支えるアンカから分離し、前記駆動ビームの前記第２の部分に沿って配置されて機械的に結合され、前記基板に実質的に平行な第１の平らな表面を有する棚構造
を有する前記基板に結合された駆動ビーム電極とを備え、前記棚構造の前記第１の平らな表面が、前記第１の平らな表面に平行な平面内に応力勾配を有する、ディスプレイ要素。
【請求項９】
前記第１の平らな表面が、前記基板に実質的に垂直な前記駆動ビームの前記第２の部分の側面に配置される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１０】
前記第１の平らな表面が、前記基板に背を向ける前記駆動ビームの前記第２の部分の一端に配置される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１１】
前記棚構造が、前記基板に実質的に平行であり、前記駆動ビームの前記第２の部分に結合され、前記駆動ビームの前記第２の部分に沿って配置されて機械的に結合された第２の平らな表面を含む、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１２】
前記第１の平らな表面および前記第２の平らな表面が、前記基板に対して実質的に垂直な前記第２の部分の側面の両端に配置される、請求項１１に記載のディスプレイ要素。
【請求項１３】
前記棚構造が、前記駆動ビームの前記第１の部分から物理的に分離される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１４】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１５】
基板の上に型を形成するステップと、
前記型の表面の上に光変調器を形成するステップと、
前記型の第１の側壁上に前記光変調器に結合されたロードビームを形成するステップと、
前記第１の側壁に面する前記型の第２の側壁上に駆動ビームの第１の部分を形成するステップと、
第２の部分が、複数のチャネルを画定する複数のＵ字型のセグメントを有するように、前記第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に前記駆動ビームの第２の部分を形成するステップとを含み、前記複数のチャネル内のビーム領域が、前記基板の表面に平行な方向に測定された、前記チャネルの外側に形成された外部ビーム領域の厚さより薄い厚さを有し、前記チャネルが３ミクロンと６ミクロンとの間の幅を有する、方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月18日(2015.11.18)
【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】
基板と、
前記基板に機械的に結合され、光変調器を前記基板の表面に平行な方向に移動させるように構成された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記アクチュエータが、
前記光変調器に機械的に結合された第１の端部と、前記基板に機械的に結合されたロードビームアンカに機械的に結合された第２の端部とを有するロードビーム電極と、
前記ロードビームに隣接して配置された第１の部分であって、前記第１の部分の第１の端部が、前記基板に機械的に結合された駆動ビームアンカに機械的に結合される、第１の部分、
前記ロードビームに対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分であって、前記第２の部分の第１の端部が、前記駆動ビームアンカに機械的に結合される、第２の部分、および
前記第１の部分の第２の端部を前記第２の部分の第２の端部に接続する終端部
を有する駆動ビーム電極とを備え、前記第２の部分が、複数のチャネルを画定する複数のＵ字型のセグメントを有し、前記複数のチャネル内のビーム領域が、前記基板の前記表面に平行な方向に測定された、前記チャネルの外側に形成された外部ビーム領域の厚さより薄い厚さを有し、前記チャネルが、３ミクロンと６ミクロンとの間の幅を有する、ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記駆動ビーム電極の前記第１の部分が、前記複数のＵ字型のセグメントの第１のＵ字型のセグメントより比較的小さい寸法を有する、第２の概ねＵ字型のセグメントを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
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さらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されたドライバ回路と、
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信す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４に記載の装置。
【請求項６】
前記画像データを前記プロセッサに送信す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４に記載の装置。
【請求項７】
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４に記載の装置。
【請求項８】
基板と、
前記基板に結合された電気機械システム（ＥＭＳ）静電アクチュエータとを備え、前記基板が、
光変調器に結合されたロードビーム電極と、
前記ロードビーム電極に隣接して配置された第１の部分、
前記ロードビーム電極に対して前記第１の部分の後ろに配置された第２の部分、
前記第１の部分を前記第２の部分に接続する終端部、および
前記基板の上で駆動ビームを支えるアンカから分離し、前記駆動ビームの前記第２の部分に沿って配置されて機械的に結合され、前記基板に実質的に平行な第１の平らな表面を有する棚構造
を有する前記基板に結合された駆動ビーム電極とを備える、ディスプレイ要素。
【請求項９】
前記第１の平らな表面が、前記基板に実質的に垂直な前記駆動ビームの前記第２の部分の側面に配置される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１０】
前記第１の平らな表面が、前記基板に背を向ける前記駆動ビームの前記第２の部分の一端に配置される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１１】
前記棚構造が、前記基板に実質的に平行であり、前記駆動ビームの前記第２の部分に結合され、前記駆動ビームの前記第２の部分に沿って配置されて機械的に結合された第２の平らな表面を含む、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１２】
前記第１の平らな表面および前記第２の平らな表面が、前記基板に対して実質的に垂直な前記第２の部分の側面の両端に配置される、請求項１１に記載のディスプレイ要素。
【請求項１３】
前記棚構造が、前記駆動ビームの前記第１の部分から物理的に分離される、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１４】
前記駆動ビームの前記第１の部分、前記終端部、および前記第２の部分が、ループを形成する、請求項８に記載のディスプレイ要素。
【請求項１５】
基板の上に型を形成するステップと、
前記型の表面の上に光変調器を形成するステップと、
前記型の第１の側壁上に前記光変調器に結合されたロードビームを形成するステップと、
前記第１の側壁に面する前記型の第２の側壁上に駆動ビームの第１の部分を形成するステップと、
第２の部分が、複数のチャネルを画定する複数のＵ字型のセグメントを有するように、前記第１の側壁に背を向ける第３の側壁上に前記駆動ビームの第２の部分を形成するステップとを含み、前記複数のチャネル内のビーム領域が、前記基板の表面に平行な方向に測定された、前記チャネルの外側に形成された外部ビーム領域の厚さより薄い厚さを有し、前記チャネルが３ミクロンと６ミクロンとの間の幅を有する、方法。
【請求項１６】
前記第３の側壁が複数のＵ字型の部分を含み、前記第２の部分を形成するステップが、前記第３の側壁の前記複数のＵ字型の部分に沿って前記第２の部分内に複数のＵ字型のセグメントを形成するステップをさらに含み、それによって、前記複数のＵ字型のセグメントに沿った前記第２の部分の厚さが、前記複数のＵ字型のセグメントに隣接する前記第２の部分の厚さと異なる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記型を形成するステップが、前記基板に対して、前記第２の側壁によって形成される角度より浅い角度で前記第３の側壁の一部分を形成するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記より浅い角度を有する前記第３の側壁の前記部分の上に形成された前記第２の部分のセグメントが、前記第２の部分の残余部より薄い、請求項１７に記載の方法。
【国際調査報告】
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