CN103502874A - 用于在干涉式调制器中实现非接触白色态的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于以减小的粘滞可能性从机电系统EMS装置提供白色光色彩输出的系统、方法及设备。在一个方面中，干涉式调制器经配置以在具有非零调制器间隙尺寸时提供白色色彩输出。此特征可减少与零调制器间隙尺寸相关联的问题，例如粘滞。可使用各种方法来产生此非零调制器间隙及白色色彩输出。举例来说，在一些实施方案中，使用引入波长相依相移的光学元件。在一些实施方案中，此波长相依相移光学元件包含以下各项的堆叠：滤色器、全息图、衍射光栅或具有特定厚度及波长相依折射率的材料层。

Description

用于在干涉式调制器中实现非接触白色态的装置及方法

技术领域

本发明一般来说涉及机电系统及显示技术领域，且(举例来说)涉及用于在干涉式调制器中实现非接触的白色及其它色彩态的装置及方法。

背景技术

机电系统包含具有电及机械元件、致动器、转换器、传感器、光学组件(例如，镜)以及电子装置的装置。可以各种级别制造机电系统，包含但不限于微米级及纳米级。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从约一微米到数百微米或数百微米以上的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(举例来说，包含小于数百纳米的大小)的结构。机电元件可使用沉积、蚀刻、光刻及／或蚀刻掉衬底及／或所沉积材料层的若干部分或添加若干层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺来形成。

一种类型的机电系统装置称作干涉式调制器(IMOD)。如本文中所用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为整体或部分透明的及／或反射的，且能够在施加适当电信号后即刻相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含与所述固定层分离一气隙的反射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。干涉式调制器装置具有宽广范围的应用，且期望将其用于改进现有产品及形成新产品，尤其是具有显示能力的产品。

一种类型的干涉式调制器(称为双稳态或二进制IMOD)具有两个状态。举例来说，在一个状态中，反射隔膜或镜可比在另一状态中更靠近衬底(及沉积于所述衬底上的吸收器层)。当IMOD处于两个不同状态中时，结果可为来自IMOD的不同光学输出。举例来说，IMOD可在一个状态中输出一种色彩且在另一状态中输出另一色彩。举例来说，在一个实施方案中，IMOD可在一个状态中输出白色且在另一状态中输出红色。在另一实施方案中，IMOD可在一个状态中输出黑色且在另一状态中输出绿色。不同色彩输出的其它组合为可能的。

模拟干涉式调制器(IMOD)具有能够从单个调制器显示较大数目个不同色彩(包含黑色及白色)的所要性质。举例来说，实例性模拟IMOD可通过取决于反射隔膜靠近衬底的程度而输出红色、绿色、蓝色、黑色或白色。与具有产生两个不同光学输出的两个状态相比来说，模拟IMOD可以电子方式控制以提供许多不同光学输出中的一者。

在特定IMOD中，可通过使两个表面(例如吸收器层及镜)彼此非常靠近或甚至彼此接触而实现白色反射。然而，特定模拟IMOD以及特定二进制IMOD有时经受其中两个表面可能接触或充分靠近所述触点的条件。此接触可导致可影响可靠性的称为“粘滞”的条件。在一些情况下，两个表面可粘滞在一起，此损坏IMOD。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的任一单个方面均不单独地决定本文中所揭示的合意的属性。

本发明中所描述的标的物的一个创新性方面可实施于一种光学装置中，所述光学装置包括经配置以反射光的反射器、吸收器及光学元件。所述吸收器相对于所述反射器定位以便在所述反射器与所述吸收器之间提供间隙。所述反射器及所述吸收器中的至少一者可相对于另一者移动。所述光学元件相对于所述反射器及所述吸收器安置使得在所述吸收器与所述反射器分离在所述吸收器与所述反射器之间提供所述间隙的非零距离z₀时，透射穿过所述吸收器且从所述反射器反射的入射白色光返回到所述吸收器且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收器。

所述反射器可经配置以随着向所述光学装置施加电信号而移动。所述反射器及所述吸收器可包含金属。

在一些实施方案中，所述光学元件包含至少一个波长选择性反射滤波器。在各种实施方案中，所述光学元件包含全息图。在特定实施方案中，所述光学元件包含衍射光栅，例如反射光栅。在一些实施方案中，所述光学元件包含具有随波长而变化的折射率的多个材料层。在一些实施方案中，所述光学元件包含包括复折射率的至少一个材料层。

所述光学元件可安置于所述吸收器与所述反射器之间。所述间隙可包含气隙。举例来说，所述气隙可为至少约50nm使得所述吸收器与所述反射器分离至少约50nm。在另一实例中，所述气隙可为至少约100nm使得所述吸收器与所述反射器分离至少约100nm。

当所述吸收器与所述反射器分离z_Bhck+z₀的距离时，可获得所述光学装置的实质上黑色色彩输出。当所述吸收器与所述反射器分离大于z_Bhck+z₀的距离时，可获得所述光学装置的不同色彩输出。

在一些实施方案中，所述光学装置包含干涉式调制器。特定实施方案可包含具有干涉式调制器阵列的显示器。举例来说，所述显示器可进一步包含：处理器，其经配置以与所述阵列通信，其中所述处理器经配置以处理图像数据；及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于一种干涉式调制器中，所述干涉式调制器包含：吸收器，其经配置以接收光且使所述光的至少一部分通过；及一个或一个以上光学元件，其包含经配置以从所述吸收器接收光且将所述光往回反射到所述吸收器的反射表面。所述一个或一个以上光学元件经配置以针对往回反射到所述吸收器的所述光的不同波长分量提供不同相移，使得多个波长分量实质上通过所述吸收器以在所述吸收器与所述反射表面间隔开一间隙时从所述干涉式调制器产生实质上白色色彩输出。举例来说，通过所述吸收器且包含于所述白色输出中的所述波长分量可对应于红色、绿色及蓝色色彩光。

在一些实施方案中，所述一个或一个以上光学元件包含至少一个薄膜反射滤波器，所述至少一个薄膜反射滤波器经配置以选择性地反射所述波长分量中的至少一者，使得不同波长分量从所述反射表面到所述吸收器传播不同距离，借此在其间引入不同相移。在特定实施方案中，所述一个或一个以上光学元件还包含具有经配置以使不同波长分量相移不同量的多个相移特征的至少一个全息图。所述全息图可包含所述反射表面以便将所述波分量往回反射到所述吸收器。所述全息图可为其中所述反射表面并非所述全息图的一部分的透射全息图。

在一些实施方案中，所述一个或一个以上光学元件包含多个光学层，每一层具有一厚度及一折射率，以便给通过所述多个光学层且返回到所述吸收器的所述不同波长分量提供所述不同相移。

在一些实施方案中，所述一个或一个以上光学元件包含具有复折射率的电介质层及反射器层中的至少一者以便向往回反射到所述吸收器的不同波长分量提供不同相移。在各种实施方案中，所述一个或一个以上光学元件包含电介质层及反射器层，所述吸收器、所述电介质层及所述反射器层中的每一者具有复折射率使得所述吸收器、所述电介质层及所述反射器层向不同波长分量提供不同相移。举例来说，所述吸收器及所述电介质层中的至少一者可具有随波长而增加的所述复折射率的实数部分。在一些实施方案中，所述一个或一个以上光学元件包含经配置以针对不同波分量提供不同路径长度的衍射光栅，路径长度的差异针对所述不同波长分量提供不同相移。

所述间隙可为至少约50nm使得所述吸收器与所述反射表面分离至少约50nm。所述间隙还可为至少约100nm使得所述吸收器与所述反射表面分离至少约100nm。

本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于一种光学装置中，所述光学装置包括：反射器，其经配置以反射光；及吸收器，其相对于所述反射器定位以便在所述反射器与所述吸收器之间提供间隙。所述反射器及所述吸收器中的至少一者可相对于另一者移动。另外，所述反射器及所述吸收器中的至少一者包含光学元件使得在所述间隙在所述反射器与所述吸收器之间界定非零距离z₀时，透射穿过所述吸收器且从所述反射器反射的入射白色光返回到所述吸收器且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收器。

在一些实施方案中，所述光学元件包含至少一个波长选择性反射滤色器、全息图、衍射光栅、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

各种实施方案包含一种光学装置，其包括：用于反射光的装置；及用于吸收光的装置，其相对于所述反射装置定位以便在所述反射装置与所述吸收装置之间提供间隙。所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者可相对于另一者移动。所述光学装置另外包含光学元件，所述光学元件相对于所述反射装置及所述吸收装置安置使得在所述间隙在所述吸收装置与所述反射装置之间界定非零距离z₀时，透射穿过所述吸收装置且从所述反射装置反射的入射白色光返回到所述吸收装置且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收装置。

所述反射装置可包含反射器，或所述吸收装置包含吸收器。在一些实施方案中，所述光学元件包含至少一个波长选择性反射滤色器、全息图、衍射光栅、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

一些实施方案包含一种光学装置，其包括：用于反射光的装置；及用于吸收光的装置，其相对于所述反射装置定位以便在所述反射装置与所述吸收装置之间提供间隙，其中所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者可相对于另一者移动。所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者包含光学元件使得在所述吸收装置与所述反射装置分离所述间隙时，透射穿过所述吸收装置且从所述反射装置反射的入射白色光返回到所述吸收装置且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收装置。

所述反射装置可包括反射器，或所述吸收装置包括吸收器。在一些实施方案中，所述光学元件包含至少一个波长选择性反射滤色器、全息图、衍射光栅、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

一些实施方案包含一种干涉式调制器，其包括经配置以接收光且使所述所接收光的至少一部分通过的用于吸收光的装置。所述干涉式调制器进一步包括一个或一个以上光学元件，所述一个或一个以上光学元件包含经配置以从所述吸收装置接收光且将所述光往回反射到所述吸收装置的反射表面。所述一个或一个以上光学元件经配置以针对往回反射到所述吸收装置的所述光的不同波长分量提供不同相移，使得多个波长分量实质上通过所述吸收装置以在所述吸收装置与所述反射表面间隔开一间隙时从所述干涉式调制器产生实质上白色色彩输出。

在各种实施方案中，所述吸收装置可包含吸收器。通过所述吸收装置且包含于所述白色输出中的所述波长分量可对应于红色、绿色及蓝色色彩光。在各种实施方案中，所述一个或一个以上光学元件可包含以下各项中的至少一者：薄膜反射滤波器；至少一个全息图；多个光学层；及衍射光栅。在各种实施方案中，所述吸收装置与所述反射表面之间的所述间隙可为至少约50nm使得所述吸收装置与所述反射表面分离至少约50nm。

在所附图式及以下说明中陈述本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。依据说明、图式及权利要求书，其它特征、方面及优点将变得显而易见。注意，所附图的相对尺寸可并不按比例绘制。

附图说明

图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等轴视图的实例。

图2展示图解说明并入3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。

图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图式的实例。

图4展示图解说明在施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。

图5A展示图解说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图式的实例。

图5B展示可用以写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。

图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分截面的实例。

图6B到6E展示干涉式调制器的不同实施方案的截面的实例。

图7展示图解说明干涉式调制器的制造过程的流程图的实例。

图8A到8E展示制作干涉式调制器的方法中的各种状态的截面示意性图解的实例。

图9A示意性地描绘具有不同色彩输出的基于模拟干涉式调制器(IMOD)的像素，其中每一模拟IMOD在吸收器与反射器之间具有经调整间距。

图9B示意性地描绘呈产生黑色及白色输出的配置的图9A的实例性像素。

图10A到10E展示可如何通过调整模拟IMOD的吸收器与反射器之间的间距而调整所述模拟IMOD以产生白色、黑色以及实例性色彩蓝色、绿色及红色的实例。

图11A展示其中模拟IMOD经配置使得在于吸收器与反射器之间存在非零间距时提供白色色彩输出的实例性实施方案。

图11B展示图11A的实例性实施方案还可在将用于白色输出的间距增加选定量时产生黑色输出。

图11C到11E展示图11A及10B的实例性实施方案还可通过从黑色输出间距进一步增加间距而产生选定色彩输出。

图12展示在特定实施方案中，可将图11A到11E的实例性IMOD一般化为经配置以在非零吸收器-反射器间距的情况下提供具有两个或两个以上色彩分量的所要输出的IMOD。针对不同波长引入不同相移的光学组件可用以建立产生此色彩输出的非零吸收器-反射器间距。

图13展示图12的IMOD的更特定实例，其中两个或两个以上色彩分量可对应于红色、绿色及蓝色色彩，借此产生白色光。针对不同波长引入不同相移的光学组件可用以建立产生此白色输出的非零吸收器-反射器间距。

图14展示可提供与图13相关联的输出功能性的实施方案的实例性表示。所述图式展示关联于吸收器与反射器之间的光传播的相移。

图15展示可如何使用反射滤色器的啁啾布拉格堆叠(chirped Bragg stack)或多层堆叠来向不同色彩波提供不同相位以在非零间隙的情况下实现白色输出的实例。所述不同相位可因不同波长从不同位置的反射造成，借此针对不同波长在IMOD的吸收器与反射器之间产生不同路径长度。

图16展示可如何使用全息图来向不同色彩波提供不同相位以在非零间隙的情况下实现白色输出的实例。

图17展示可如何使用N层光学堆叠来向不同色彩波提供不同相位以在非零间隙的情况下实现白色输出的实例。可基于数字计算而确定对N个层的厚度及材料的选择。

图18展示在IMOD中使用的修整材料的复折射率可如何向不同色彩波提供不同相位以在非零间隙的情况下实现白色输出的实例。所述不同相位可因IMOD的吸收器、反射器及具有适当复折射率(举例来说，具有随增加的波长而增加的实数部分及提供低损失的低虚数部分的折射率)的电介质层中的一者或一者以上造成。

图19为具有多个层的实例性薄膜设计的反射率(按百分比)及波长(按纳米)轴上的白色点反射光谱，所述多个层具有适合复折射率以提供与所述白色点反射光谱相关联的20nm气隙分离。

图20展示可经实施以形成例如图13的所述IMOD的IMOD的过程。

图21A及21B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置的系统框图的实例。

在各种图式中，相同元件符号及名称指示相同元件。

具体实施方式

以下详细说明涉及用于描述创新性方面的目的的特定实施方案。然而，本文中的教示可以众多不同方式应用。所描述的实施方案可在经配置以显示图像(无论是动态图像(例如，视频)还是静态(stationary)图像(例如，静止(still)图像)，且无论是文本图像、图形图像还是图片图像)的任一装置中实施。更明确地说，预期所述实施方案可实施于以下各种电子装置中或与其相关联：例如但不限于移动电话、多媒体因特网启用的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、

装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记型计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、GPS接收器／导航仪、照相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制件及／或显示器、照相机景物显示器(例如，交通工具中的后视照相机的显示器)、电子相片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电装置、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机／干衣机、停车计时器、封装(例如，MEMS及非MEMS)、美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)及各种机电系统装置。本文中的教示还可用于非显示应用中，例如但不限于，电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的部件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程及电子测试装备。因此，所述教示并不打算限于仅描绘于图中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将易于明了的宽广适用性。

在如本文中所描述的特定实施方案中，特定显示装置(例如干涉式调制器(IMOD))有时经历称为“粘滞”的效应。当两个表面触碰或彼此紧密接近以便增加接触的可能性时可导致粘滞。此效应可致使所述两个表面不能分离，且在一些情况下损坏IMOD。

在一些IMOD实施方案中，当两个反射表面(例如吸收器与可移动反射器)正触碰时可产生白色光。然而，在此些情形中粘滞可造成问题。

本文中描述各种IMOD实例，包含其中可在IMOD的两个表面(例如吸收器与反射器)不触碰或不可能接触的情况下实现所要输出(例如白色色彩输出)的模拟IMOD。在各种实施方案中，可使用光学元件，例如针对不同波长引入不同相移的光学元件。此光学元件可经配置以针对多个波长(例如红色、绿色及蓝色)提供相移，此在吸收器距可移动反射器非零距离时导致这些波长在吸收器处的低电场振幅。因此，这些波长实质上不被吸收器吸收且由IMOD输出。借此在吸收器与可移动反射器分离时提供白色光输出。

可使用各种不同配置(举例来说，各种不同光学元件)来针对不同波长引入相移。举例来说，IMOD中可包含多个不同反射滤色器层，每一层定位于不同位置处。所述不同反射滤色器层可反射不同色彩，使得由相应层反射的波长在被反射之前及之后行进不同距离。结果为不同光学路径长度，且因此产生针对不同波长中的每一者的不同相移。光学路径长度的差异可经选择以在这些波长到达吸收器时产生适当相位。明确地说，所述相位可使得不同波长的电场强度在吸收器处减小使得这些波长实质上不在吸收器处被吸收。

在另一实例性实施方案中，全息图可经配置以针对不同波长引入不同相位。类似地，通过全息图针对不同波长中的每一者引入的相移可经选择以在这些波长到达吸收器时产生适当相位。

在另一实例性实施方案中，在IMOD内可包含衍射光学元件(例如衍射光栅)，所述衍射光学元件用于以不同角度衍射不同波长。所述不同波长将因此遵循不同光学路径且因此行进不同距离。不同光学路径长度可经选择以在这些波长到达吸收器时产生适当相位。明确地说，所述相位可使得不同波长的电场强度在吸收器处减小使得这些波长实质上不被吸收器吸收。所述衍射光栅可包含反射光栅。

在另一实例性实施方案中，IMOD可包含针对不同波长具有不同折射率的多个层。当光传播穿过所述层时，可对不同波长中的每一者赋予不同相移。可根据所述层的波长相依折射率选择所述层中的每一者的厚度使得不同波长中的每一者在相应波长到达吸收器时具有适当相位。

在另一实例性实施方案中，IMOD包含具有为波长相依的复折射率的至少一个材料层使得不同波长中的每一者在吸收器处具有适当相位。举例来说，在一些实施方案中，所述材料的复折射率的实数部分随波长而增加。

因此，在各种实施方案中，可提供针对不同波长引入不同相移的光学元件使得所述不同波长当在吸收器处时具有适当相位。举例来说，吸收器处的低电场强度可减小吸收使得输出多个不同波长分量，借此在非零距离将可移动镜与吸收器分离的情形中产生白色光。

具有此特征的IMOD可进一步产生除白色之外的其它输出色彩(包含黑色及RGB色彩)以便用作色彩IMOD。

本发明中所描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现一个或一个以上潜在优点。举例来说，与其中通过使可移动镜与吸收器接触而输出白色光的IMOD设计相比，甚至在经配置以产生白色光输出的IMOD中仍可减小粘滞。

所描述的实施方案可应用于其的适合MEMS装置的实例为反射显示装置。反射显示装置可并入用以使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射入射于其上的光的干涉式调制器(IMOD)。IMOD可包含吸收器、可相对于所述吸收器移动的反射器、界定于所述吸收器与所述反射器之间的光学谐振腔。所述反射器可移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学谐振腔的大小且借此影响所述干涉式调制器的反射比。IMOD的反射光谱可形成可跨越可见波长移位以产生不同色彩的相当宽的光谱带。可通过改变所述光学谐振腔的厚度而调整光谱带的位置。改变所述光学谐振腔的一种方式为通过改变所述反射器的位置。

图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等轴视图的实例。所述IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉式MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮状态或暗状态中。在亮(“经松弛”、“敞开”或“接通”)状态中，所述显示元件将大部分入射可见光反射(例如)到用户。相比来说，在暗(“经致动”、“关闭”或“关断”)状态中，所述显示元件几乎不反射入射可见光。在一些实施方案中，可反转接通与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要以特定波长反射，从而允许除黑色及白色之外的色彩显示。

IMOD显示装置可包含一行／列IMOD阵列。每一IMOD可包含一对反射层(即，可移动反射层及固定部分反射层)，所述反射层定位于彼此相距可变且可控制的距离处以形成气隙(还称为光学间隙或腔)。所述可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，经松弛位置)中，所述可移动反射层可定位于距所述固定部分反射层相对大距离处。在第二位置(即，经致动位置)中，所述可移动反射层可定位于更靠近所述部分反射层处。从所述两个层反射的入射光可取决于所述可移动反射层的位置而相长地或相消地干涉，从而产生每一像素的总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD可在不被致动时处于反射状态中，从而反射在可见光谱内的光，且可在不被致动时处于暗状态下，从而吸收及／或相消地干涉在可见范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在不被致动时处于暗状态中且在被致动时处于反射状态中。在一些实施方案中，引入所施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素改变状态。

图1中所描绘的像素阵列的部分包含两个邻近干涉式调制器12。在左侧的IMOD12(如所图解说明)中，可移动反射层14图解说明为处于距光学堆叠16预定距离处的经松弛位置中，光学堆叠16包含部分反射层。跨越左侧IMOD12施加的电压v₀足以致使可移动反射层14致动。在右侧的IMOD12中，可移动反射层14图解说明为处于接近或邻近光学堆叠16的经致动位置中。跨越右侧IMOD12施加的电压V_bias足以时可移动反射层14维持于经致动位置中。

在图1中，大体在左侧用指示入射于像素12上的光13及从像素12反射的光15的箭头图解说明像素12的反射性质。虽然未详细地图解说明，但所属领域的技术人员将理解，入射于像素12上的光13的大部分将穿过透明衬底20朝向光学堆叠16透射。入射于光学堆叠16上的光的一部分将穿过光学堆叠16的部分反射层透射，且一部分将穿过透明衬底20往回反射。光13的穿过光学堆叠16透射的部分将在可移动反射层14处往回朝向(且穿过)透明衬底20反射。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长性的或相消性的)将确定从像素12反射的光15的波长。

光学堆叠16可包含单个层或数个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的，部分透明且部分反射的，且可(举例来说)通过将上述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上而制作。所述电极层可由各种材料形成，例如各种金属，举例来说，氧化铟锡(ITO)。所述部分反射层可由为部分反射的各种材料形成，例如各种金属(例如铬(Cr))、半导体及电介质。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含充当光学吸收器及电导体两者的单个半透明厚度的金属或半导体，而不同更多导电层或部分(例如，光学堆叠16或IMOD的其它结构的导电层或部分)可用以在IMOD像素之间用总线传送(bus)信号。光学堆叠16还可包含一个或一个以上绝缘或电介质层，其覆盖一个或一个以上导电层或导电／光吸收层。

在一些实施方案中，光学堆叠16的所述层可图案化成若干平行条带，且可如下文进一步所描述形成显示装置中的行电极。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用以指遮蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高导电且高反射的材料(例如铝(AB)用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为(一或若干)所沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)以形成沉积于柱18的顶部上的列及沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当蚀刻掉所述牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间距可为大约1um到1000um，而间隙19可小于10,000埃

在一些实施方案中，所述IMOD的每一像素(无论是处于经致动状态还是经松弛状态中)本质上为由固定反射层及移动反射层形成的电容器。当不施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态中，如图1中左侧的像素12所图解说明，其中在可移动反射层14与光学堆叠16之间存在间隙19。然而，当将电位差(电压)施加到选定行及列中的至少一者时，在对应像素处形成于行电极与列电极的交叉点处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉到一起。如果所施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动而接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的经致动像素12所图解说明。无论所施加电位差的极性如何，所述行为为相同的。虽然在一些例子中可将阵列中的一系列像素称为“行”或“列”，但所属领域的技术人员将易于理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”为任意的。重申地，在一些定向中，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行与列(“阵列”)，或布置成非线性配置，举例来说，相对于彼此具有特定位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”及“马赛克”可指任一配置。因此，虽然将显示器称为包含“阵列”或“马赛克”，但在任一例子中，元件本身无需彼此正交地布置或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布的元件的布置。

图2展示图解说明并入3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。这些IMOD可包含如上文所论述以及遍及申请案的其它处所论述的IMOD，包含但不限于产生白色色彩输出同时具有非零调制器间隙尺寸的IMOD。所述电子装置包含可经配置以执行一个或一个以上软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(举例来说)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图2中的线1-1展示图1中所图解说明的IMOD显示装置的截面。虽然为了清晰起见，图2图解说明IMOD的3×3阵列，但显示阵列30可含有非常大的数目个IMOD且可在行中具有与在列中不同数目个IMOD，且反之亦然。

图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图式的实例。对于MEMS干涉式调制器，行／列(即，共用／分段)写入程序可利用如图3中所图解说明的这些装置的滞后性质。在一个实例中，干涉式调制器可使用约10伏电位差来致使可移动反射层(或镜)从经松弛状态改变到经致动状态。当电压从所述值减小时，可移动反射层在电压降回到(在此实例中)10伏以下时维持其状态，然而，可移动反射层在电压降到2伏以下之前不完全松弛。因此，如图3中所展示，存在大约3伏到7伏(在此实例中)的电压范围，在所述电压范围内存在所施加电压窗，在所述窗内装置稳定地处于经松弛状态或经致动状态中。此在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行／列写入程序可经设计以一次对一个或一个以上行寻址，使得在给定行的寻址期间，将经寻址行中的待被致动的像素暴露于约10伏(在此实例中)的电压差，且将待被松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，所述像素暴露于稳定状态或大约5伏(在此实例中)的偏置电压差，使得其保持处于先前选通状态中。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经受在约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使得(例如)图1中所图解说明的像素设计的像素设计能够在相同所施加电压条件下保持稳定地处于经致动或经松弛预先存在的状态中。由于每一IMOD像素(无论是处于经致动状态还是经松弛状态中)本质上为由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此可在实质上不消耗或损失功率的情况下在所述滞后窗内的稳定电压下保持此稳定状态。此外，如果所施加电压电位保持实质上固定，那么本质上有很少或没有电流流动到IMOD像素中。

在一些实施方案中，可通过根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在)沿所述组列电极以“分段”电压的形式施加数据信号而形成图像的帧。可对阵列的每一行依次寻址，使得一次一行地写入所述帧。为将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于所述第一行中的像素的所要状态的分段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共用”电压或信号的形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可使所述组分段电压改变为对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿列电极施加的分段电压改变的影响，且在第一共用电压行脉冲期间保持处于其已被设定到的状态中。可以顺序方式对整个行系列或者对整个列系列重复此过程以产生图像帧。可通过以某一所要帧数目／秒的速度连续重复此过程而用新图像数据刷新及／或更新帧。

跨越每一像素所施加的分段信号与共用信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示图解说明在施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将易于理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极中的任一者，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。

如在图4中(以及在图5B中所展示的时序图中)所图解说明，当沿共用线施加释放电压VC_REL时，将使沿所述共用线的所有干涉式调制器元件置于经松弛状态(或者称为经释放状态或未致动状态)中，而无论沿分段线所施加的电压(即，高分段电压VS_H及低分段电压VS_L)如何。明确地说，当沿共用线施加释放电压VC_REL时，在沿像素的对应分段线施加高分段电压VS_H及低分段电压VS_L的两种情况下，跨越调制器的电位电压(或者称为像素电压)均在松弛窗(参见图3，还称为释放窗)内。

当将保持电压(例如高保持电压VC_{HoLD_H}或低保持电压VC_{HoLD_L})施加于共用线上时，干涉式调制器的状态将保持不变。举例来说，经松弛IMOD将保持处于经松弛位置中，且经致动IMOD将保持处于经致动位置中。可选择保持电压使得在沿对应分段线施加高分段电压VS_H及低分段电压VS_L的两种情况下，像素电压将保持在稳定窗内。因此，分段电压摆幅(即，高VS_H与低分段电压VS_L的差)小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。

当将寻址电压或致动电压(例如高寻址电压VC_{ADD_H}或低寻址电压VC_{ADD_L})施加于共用线上时，可通过沿相应分段线施加分段电压而将数据选择性地写入到沿所述共用线的调制器。可选择分段电压使得致动取决于所施加的分段电压。当沿共用线施加寻址电压时，施加一个分段电压将导致像素电压在稳定窗内，从而致使像素保持未致动。相比来说，施加另一分段电压将导致像素电压超出稳定窗，从而导致像素的致动。致使致动的特定分段电压可取决于使用了哪个寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿共用线施加高寻址电压VC_ADD-H时，施加高分段电压VS_H可致使调制器保持处于其当前位置中，而施加低分段电压VS_L可致使所述调制器的致动。作为推论，当施加低寻址电压VC_{ADD_L}时，分段电压的效应可为相反的，其中高分段电压VS_H致使调制器的致动，且低分段电压VS_L对调制器的状态不具有影响(即，保持稳定)。

在一些实施方案中，可使用跨越调制器产生相同极性电位差的保持电压、寻址电压及分段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性随时间交替的信号。更改跨越调制器的极性(即，更改写入程序的极性)可减小或抑制可能在单个极性的重复写入操作之后发生的电荷积累。

图5A展示图解说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图式的实例。图5B展示可用以写入图5A中所图解说明的所述显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。可将所述信号施加到(举例来说)图2的3×3阵列，此将最终导致图5A中所图解说明的线时间60e显示布置。图5A中的经致动调制器处于暗状态中，即，其中经反射光的一实质部分在可见光谱外部，从而导致呈现给(例如)观看者暗外观。在写入图5A中所图解说明的帧之前，像素可处于任状态中，但图5B的时序图中所图解说明的写入程序假设在第一线时间60a之前每一调制器均被释放且处于未致动状态中。

在第一线时间60a期间：在共用线1上施加释放电压70；施加于共用线2上的电压在高保持电压72处开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持在经松弛或未致动状态中，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到经松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持在其先前状态中。参照图4，沿分段线1、2及3施加的分段电压将对干涉式调制器的状态不具有影响，因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中全部未受到致使致动的电压电平(即，VC_REL-松弛且VC_{HOLD_L}-稳定)。

在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且由于未在共用线1上施加寻址电压或致动电压，因此无论所施加的分段电压如何，沿共用线1的所有调制器均保持处于经松弛状态中。沿共用线2的调制器由于施加释放电压70而保持处于经松弛状态中，且在沿共用线3的电压移动到释放电压70时，沿共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。

在第三线时间60c期间，通过将高寻址电压74施加于共用线1上而对共用线1寻址。由于在施加此寻址电压期间沿分段线1及2施加低分段电压64，因此跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且使调制器(1，1)及(1，2)致动。相比来说，由于沿分段线3施加高分段电压62，因此跨越调制器(1，3)的像素电压小于调制器(1，1)及(1，2)的像素电压且保持在调制器(1，3)的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持经松弛。此外，在线时间60c期间，沿共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿共用线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿共用线2及3的调制器处于经松弛位置中。

在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿共用线1的调制器处于其相应经寻址状态中。将共用线2上的电压减小到低寻址电压78。由于沿分段线2施加高分段电压62，因此跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的较低端，从而致使调制器(2，2)致动。相比来说，由于沿分段线1及3施加低分段电压64，因此调制器(2，1)及(2，3)保持处于经松弛位置中。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿共用线3的调制器处于经松弛状态中。

最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态中。共用线3上的电压增加到高寻址电压74以对沿共用线3的调制器寻址。由于将低分段电压64施加于分段线2及3上，因此调制器(3，2)及(3，3)致动，而沿分段线1所施加的高分段电压62致使调制器(3，1)保持处于经松弛位置中。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态中，且只要沿共用线施加保持电压，所述像素阵列便将保持于所述状态中，而无论在对沿其它共用线(未展示)的调制器进行寻址时可发生的分段电压的变化如何。

在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含高保持电压及寻址电压或低保持电压及寻址电压的使用。一旦针对给定共用线的写入程序已完成(且将共用电压设定为具有与致动电压相同的极性的保持电压)，像素电压便保持在给定稳定窗内，且不通过松弛窗，直到将释放电压施加于所述共用线上为止。此外，由于每一调制器作为写入程序的在对调制器寻址之前的一部分而释放，因此调制器的致动时间而非释放时间可确定所述线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于致动时间的实施方案中，可将释放电压施加达长于单个线时间的时间，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿共用线或分段线所施加的电压可变化以计及不同调制器(例如不同色彩的调制器)的致动电压及释放电压的变化。

根据上文所陈述的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图6A到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的干涉式调制器的不同实施方案的截面的实例。图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交地延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14在形状上为大体正方形或矩形且在拐角处或接近拐角处在系链32上附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14在形状上为大体正方形或矩形且从可变形层34悬吊，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的外围直接地或间接地连接到衬底20。这些连接件在本文中称为支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有从将可移动反射层14的光学功能与其机械功能(由可变形层34实施)解耦得到的额外益处。此解耦允许用于反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料彼此独立地优化。

图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14搁置于支撑结构(例如支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所图解说明IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，使得(举例来说)在可移动反射层14处于经松弛位置中时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含导电层14c及支撑层14b，导电层14c可经配置以充当电极。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上且反射子层14a安置于支撑层14b的接近于衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含一个或一个以上电介质材料(举例来说，氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO₂))层。在一些实施方案中，支撑层14b可为若干层的堆叠，例如(举例来说)SiO₂／SiON／SiO₂三层式堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(举例来说)具有约0.5％铜(Cu)的铝(A1)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的传导性。在一些实施方案中，可出于各种设计目的(例如实现可移动反射层14内的特定的应力分布)而由不同材料形成反射子层14a及导电层14c。

如图6D中所图解说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学无源区域中(例如在像素之间或在柱18下方)以吸收周围光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制从显示器的无源部分反射或透射穿过所述无源部分的光而改进显示装置的光学性质，借此增加对比率。另外，黑色掩模结构23可为导电的且经配置以用作电总线层。在一些实施方案中，可将行电极连接到黑色掩模结构23以减小经连接的行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的各种方法形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、一层以及充当反射器及总线层的铝合金，其分别具有介于约

到

到

及

到

的范围内的厚度。可使用各种技术来图案化所述一个或一个以上层，包含光刻及干式蚀刻，包含(举例来说)用于MoCr及SiO₂层的四氟化碳(CF₄)及／或氧(O₂)，及用于铝合金层的氯(C1₂)及／或三氯化硼(BC1₃)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准量具或干涉式堆叠结构。在此干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用以在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间发射或用总线传送信号。在一些实施方案中，间隔层35可用以将吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体电隔离。

图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够的支撑使得可移动反射层14在跨越干涉式调制器的电压不足以致使致动时返回到6E的未致动位置。为了清晰，此处将可含有多个数种不同层的光学堆叠16展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极及部分反射层两者。在一些实施方案中，光学吸收器16a比可移动反射层14薄一量级(为可移动反射层14的十分之一或十分之一以下)。在一些实施方案中，光学吸收器16a比反射子层14a薄。

在例如图6A到6E中所展示的实施方案的实施方案中，IMOD用作直视式装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可对装置的背部部分(即，显示装置的在可移动反射层14后面的任一部分，包含，举例来说，图6C中所图解说明的可变形层34)进行配置及操作而不对显示装置的图像质量造成影响或负面影响，因为反射层14在光学上遮挡所述装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14后面包含总线结构(未图解说明)，此提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如将电压寻址与由此寻址所形成的移动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理(例如(举例来说)图案化)。

图7展示图解说明干涉式调制器的制造过程80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造过程80的对应阶段的截面示意性图解的实例。在一些实施方案中，制造过程80可经实施以制造例如图1及6中所图解说明的一般类型的干涉式调制器的机电系统装置。机电系统装置的制造可包含图7中未展示的其它框。参考图1、6及7，过程80在框82处以在衬底20上方形成光学堆叠16开始。图8A图解说明在衬底20上方形成的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可为柔性的或相对刚性且不易弯曲的，且可已经历先前制备过程(例如清洁)以促进光学堆叠16的有效形成。如上文所论述，光学堆叠16可为导电的，部分透明且部分反射的且可(举例来说)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上而制作。在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可配置有光学吸收及导电性质两者，例如组合式导体／吸收器子层16a。另外，可将子层16a、16b中的一者或一者以上图案化成若干平行条带，且可形成显示装置中的行电极。可通过遮蔽及蚀刻工艺或此项技术中已知的另一适合工艺而执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘层或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射层及／或导电层)上方的子层16b。另外，可将光学堆叠16图案化成形成显示器的行的个别且平行条带。

过程80在框84处以在光学堆叠16上方形成牺牲层25继续。稍后移除牺牲层25(参见框90)以形成腔19且因此在图1中所图解说明的所得干涉式调制器12中未展示牺牲层25。图8B图解说明包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的经部分制作的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参见图1及8E)的厚度沉积二氟化氙(XeF₂)可蚀刻材料(例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si))。可使用例如物理气相沉积(PVD，举例来说，溅镀)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术实施牺牲材料的沉积。

过程80在框86处以形成支撑结构(例如如图1、6及8C中所图解说明的柱18)继续。形成柱18可包含以下步骤：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂的沉积方法来将材料(例如聚合物或无机材料，例如氧化硅)沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔口可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者以到达下伏衬底20，使得柱18的下部端接触衬底20，如图6A中所图解说明。或者，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔口可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的下部端与光学堆叠16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方且图案化所述支撑结构材料的位于远离牺牲层25中的孔口处的部分来形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内(如图8C中所图解说明)，但还可至少一部分地延伸于牺牲层25的一部分上方。如上文所提及，对牺牲层25及／或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺执行，但还可通过替代蚀刻方法执行。

过程80在框88处以形成可移动反射层或隔膜(例如图1、6及8D中所图解说明的可移动反射层14)继续。可通过采用一个或一个以上沉积步骤(包含(举例来说)反射层(例如铝、铝合金或其它反射层)沉积)以及一个或一个以上图案化、遮蔽及／或蚀刻步骤而形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的，且称为导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含如图8D中所展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质选择的高反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处形成的经部分制作的干涉式调制器中，因此可移动反射层14在此阶段通常不可移动。含有牺牲层25的经部分制作的IMOD在本文中还可称为“未释放”IMOD。如上文连同图1所描述，可将可移动反射层14图案化成形成显示器的列的个别且平行条带。

过程80在框90处以形成腔(例如如图1、6及8E中所图解说明的腔19)继续。可通过将牺牲材料25(在框84处沉积)暴露于蚀刻剂而形成腔19。举例来说，可通过干式化学蚀刻(例如，通过将牺牲层25暴露于气态或气相蚀刻剂(例如从固态XeF₂得到的蒸汽)达有效地移除所要材料量的一段时间)而移除可蚀刻牺牲材料(例如Mo或非晶Si)。通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除牺牲材料。还可使用例如湿式蚀刻及／或等离子蚀刻的其它蚀刻方法。由于在框90期间移除牺牲层25，因此可移动反射层14通常在此阶段之后可移动。在移除牺牲层25之后，所得经完全或部分制作的IMOD在本文中可称为“经释放”IMOD。

如本文中参考图1到8所描述，干涉式调制器可经配置以在两种模式(一种模式用以产生特定色彩(例如，红色、绿色或蓝色经反射光)且另一模式用以产生(举例来说)黑色态)之间操作。对此些色彩特定IMOD(例如，红色、绿色及蓝色)的收集可经布置以形成色彩像素。

如上文所论述，具有两种模式(在一种模式中使可移动镜完全致动且在另一模式中使所述镜松弛)的IMOD的各种实施方案可称为双稳态。其中可将可移动层(反射器或吸收器)设定于经完全致动位置与经松弛位置之间的间隙中的一个或一个以上中间位置处的IMOD的其它实施方案可称为三态IMOD(在其中状态的总数目为三的情形中)以及模拟IMOD。当将可移动层设定于不同中间位置处时，可产生不同色彩输出。

利用与IMOD相关联的色彩对间隙尺寸的相依性，可从其中间隙尺寸可经调整以产生不同色彩的单个调制器构造色彩像素。在一些情形中，此些调制器可称为模拟色彩IMOD。

在特定IMOD(包含模拟IMOD)中，可由与反射器间隔开的吸收器(以便在其间形成间隙)确定输出色彩。举例来说，图9A示意性地描绘接收入射光(箭头102)的显示装置100的两个实例性模拟色彩像素。第一像素被展示为使其吸收器106与反射器104间隔开一间隙z1；且第二像素被展示为使其吸收器110与反射器104间隔开一间隙z2。应注意，所述像素可能或可能不基于相同反射器。

此外，在此实例中，吸收器106及110被描绘为可移动的且反射器104被描绘为固定的。此外，在此实例中，光从吸收器侧(与反射器侧相对)入射于IMOD上。光的至少一部分透射穿过吸收器106及110且从反射器104反射，而另一部分从吸收器106及110反射。结果为在IMOD的吸收器侧上从IMOD反射的输出。此配置在许多方面不同于图1及6A到6E中所展示的IMOD。然而，本文中的论述适用于两种类型的配置以及其它配置。举例来说，在各种实施方案中，反射器为可移动的且吸收器为静止的。

基于不同间隙尺寸z1及z2，所述第一及第二像素被描绘为从输入光102的反射分别产生第一及第二色彩。吸收器106及110及／或反射器104可以若干种方式移动以增加或减小间隙尺寸。

在图9B中，将所述两个实例性色彩像素展示为使其间隙减小到Z_B及Z_w以便产生对输入光102的黑色及白色(箭头114)输出响应。“白色”反射可指具有由人类眼睛感知为白色光的波长分量的光的反射。在一些实施方案中，白色反射包含具有组合以进行与白色相似的色彩反射的波长的宽带的经反射光。在一些实施方案中，白色光包含相异色彩分量(例如红色、绿色及蓝色分量)且具有包含以(举例来说)红色、绿色及蓝色波长为中心的相异色彩峰值的光谱。因此，从图9A及9B，可看出具有能够从单个干涉式调制器显示实质上大量色彩以及黑色及白色的合意的性质的模拟IMOD。

参考图10A到10E描述特定模拟IMOD的光学操作。IMOD可包含反射入射光的镜130(例如金属镜)，如图10A到10E中所展示。波由在振幅上交替的峰值及空值表征，其中振幅表示波的能量(在峰值处能量最大且在空值处实质上无能量)。包含水平线170以提供对波振幅的视觉参考。图10A到10E示意性地图解说明随距镜130的距离而变的各种波长的彩色光的波。所述波为常驻波。在图10A中，各种波长(色彩)的经反射光的波以表示红色光波的R140、表示绿色光波的G150及表示蓝色光波的B160描绘。在镜130的反射表面处，波R140、G150及B160中的每一者具有通过金属镜表面的边界条件强加的基础空值。金属镜表面处的此边界条件一般独立于经反射波的波长。

图10A到10E中所描绘的IMOD进一步包含可调整其相对于镜130的分离距离的吸收器120。吸收器120可经配置以吸收给定波的能量。在与波相关联的能量的上下文中，当在吸收器120处波的振幅高出其空值某一量时，可发生由吸收器120进行的能量吸收。另一方面，在吸收器120处具有实质空值的波的能量一般不被吸收；且因此所述波实质上透射穿过吸收器120。

基于前文，图10A展示其中吸收器120定位于镜130的反射表面处或非常靠近所述反射表面处的配置。由于镜130的金属表面强加其中光的每一波长在镜130处具有基础空值的边界条件，因此波R140、G150及B160中的每一者的振幅在吸收器120处一般为空值。因此，所有三个色彩均透射穿过吸收器120，从而产生IMOD的白色色彩。

在本文中的说明中，白色色彩或条件描述为由红色、绿色及蓝色色彩产生。然而，将理解，两个或两个以上色彩的其它组合还可产生白色色彩或任何其它合意的色彩；且本发明的一个或一个以上特征可适用于此些情况。

在图10B中，将吸收器120展示为与镜130的反射表面分离使得R波、G波及B波中的所有波的振幅(振幅值由箭头142、152及162指示)显著高于空值170。在特定实施方案中，此位置处的吸收器120可从R波、G波及B波吸收大约相等量的能量，使得反射的净效应将似黑色。

在图10C中，将吸收器120展示为与镜130的反射表面进一步分离使得R波140的振幅142及G波150的振幅152显著高于空值水平170；但B波的振幅在实质空值处。因此，R波140及G波150将不同程度地被吸收器120吸收且B波160为透射的，从而导致IMOD显示蓝色色彩。

在图10D中，将吸收器120展示为与镜130的反射表面进一步分离使得R波140的振幅142及B波160的振幅162显著高于空值水平170；但G波150的振幅在实质空值处。因此，R波140及B波160将不同程度地被吸收器120吸收且G波150为透射的，从而导致IMOD显示绿色色彩。

在图10E中，将吸收器120展示为与镜130的反射表面进一步分离使得G波150的振幅152及B波160的振幅162显著高于空值水平170；但R波140的振幅在实质空值处。因此，G波150及B波160将不同程度地被吸收器120吸收且R波140为透射的，从而导致IMOD显示红色色彩。

IMOD可以类似方式显示其它色彩。

在参考图9及10所描述的实例性IMOD中，白色条件(举例来说，在第二像素(图9B及图10A中的右侧的像素)中)通过以下方式实现：吸收器与反射器接触或充分靠近所述触点是不可避免或可能的。当吸收器表面与反射表面接触或充分靠近反射表面时，称为“粘滞”的现象可导致吸收器非合意地粘滞到反射器。具有经粘滞吸收器的此IMOD可永久地被损坏。

因此，一种减小粘滞的途径为将吸收器与反射器分离。举例来说，IMOD可经配置使得在IMOD处于黑色态、色彩态及白色态中时，气隙将吸收器与反射器分离。下文论述在吸收器与反射器之间提供气隙以实现IMOD的各种输出状态的各种实施方案。

在参考图9及10所描述的实例性IMOD中，吸收器处的传入光波的相位一般通过从吸收器到金属反射镜的距离确定。这是因为金属反射器对光波强加边界条件。所述边界条件为针对所有波长，波的振幅在金属反射表面处为空值的条件。因此，无论传入光是相干的还是不相干的，且无论波长如何，从金属镜表面反射的波在金属反射器表面处具有实质空值。同样地，在反射器表面处提供相位参考，此参考对应于零振幅。通过此边界条件所确立的所述相位参考确定IMOD中的不同位置处的波的相位。此外，此相位参考为IMOD确立哪一或哪些波长将在吸收器处具有空值且因此具有减小的吸收。类似地，此相位参考确定哪一或哪些波长将通过吸收器及IMOD显示何种色彩。

另外，由于边界条件需要所有波长在金属反射器表面处为空值，因此确定产生白色IMOD输出的吸收器位置。明确地说，在各种IMOD配置中，白色条件一般在吸收器与金属镜表面接触或非常靠近金属镜表面使得波长在吸收器处为空值时发生。因此，所述波长实质上不被吸收且产生白色光输出。

然而，在本发明的特定实施方案中，可在并非镜表面处的位置处提供其中多个波长为空值的相位参考。而是，可在IMOD中的远离反射器的位置处提供其中多个波长为空值的相位参考。举例来说，在各种实施方案中，吸收器可位于距相位参考位于其中的反射器的非零距离处。假设吸收器在两个方向上实质上相同地操作，那么在吸收器处具有振幅空值的光波借此实质上不被吸收且所述光波被允许通过。

可由一个或一个以上相移光学元件提供其中不同波长在远离反射器的特定位置处为空值的相位参考，如本文中通过非限制性实例的方式所描述。此些光学元件可经配置以赋予或导致入射于IMOD上的不同波长的不同相位。此些光学元件的实例性实施方案包含针对不同波长具有不同折射率的材料层。光穿过这些层的传播致使不同波长经历相移，所述相移针对不同波长为不同的。此些光学元件的其它实例性实施方案包含针对不同波长赋予不同相移的全息图。以不同角度衍射不同波长且因此导致不同波长的不同光学路径距离的光学光栅(例如反射衍射光栅)还导致不同波长的不同相移。举例来说，参见图15到19。还可使用其它类型的光学元件。

在特定实施方案中，此些光学元件可经配置以使不同波长相移，使得吸收器处的经反射波的所得相位对应于振幅空值。举例来说，所述光学元件可经配置以使各种色彩(例如R、G及B)相移，使得在吸收器与反射器的表面间隔开一气隙时，这些色彩在吸收器处具有振幅空值。借此在吸收器与反射器分离一特定距离时形成白色显示输出。此配置可减小或消除上文所论述的与其中通过使吸收器与反射器接触而产生白色的IMOD相关联的粘滞问题。

举例来说，图11A展示在特定实施方案中，IMOD200可包含吸收器220及反射器230。IMOD200可经配置使得因间隙210尺寸z₀造成的经反射波(例如，R波232、G波234及B波236)在吸收器220处具有振幅空值以便通过吸收器220且产生白色显示输出。举例来说，在各种实施方案中，吸收器220及／或反射器230为可移动的且可经移动以在所述吸收器与所述反射器之间建立距离z₀。所述吸收器因此位于R232波长、G234波长及B236波长的空值处且允许这些波长通过所述吸收器。

在特定实施方案中，黑色及各种色彩输出的形成可通过以类似于参考图10B到10E所描述的所述方式的方式使间隙尺寸从z₀(白色输出)增加而实现。更明确地说，在图11B中，将吸收器220展示为与反射器230分离以便界定具有z₀+z_Black的尺寸的间隙252，使得经反射R波232、G波234及B波236中的所有波的振幅显著高于空值240。在特定实施方案中，此位置处的吸收器220可从R波232、G波234及B波236吸收大约相等量的能量，使得来自IMOD200的反射的净效应将似黑色。

在图11C中，将吸收器220展示为与反射器230进一步分离以便界定具有z₀+z_B的尺寸的间隙262，使得经反射R波232及G波234的振幅显著高于空值240；但经反射B波236的振幅在实质空值处。因此，R波232及G波234被吸收器220吸收且B波236为透射的，从而导致IMOD显示蓝色色彩。

在图11D中，将吸收器220展示为与反射器230进一步分离以便界定具有z₀+z_G的尺寸的间隙272，使得经反射R波232及B波236的振幅显著高于空值240；但经反射G波234的振幅在实质空值处。因此，R波232及B波236被吸收器220吸收且G波234为透射的，从而导致IMOD显示绿色色彩。

在图11E中，将吸收器220展示为与反射器230进一步分离以便界定具有z₀+z_R的尺寸的间隙282，使得经反射G波234及B波236的振幅显著高于空值240；但经反射R波232的振幅在实质空值处。因此，G波234及B波236被吸收器220吸收且R波232为透射的，从而导致IMOD显示红色色彩。

IMOD可以类似方式显示其它色彩。

如本文中所描述，可提供其中多个波长为空值的远离反射器的相位参考。接着，可将IMOD的吸收器移动到此相位参考的位置。当吸收器与反射器分离时，IMOD可借此允许形成白色输出。为提供其中多个波长为空值的远离反射器的相位参考，IMOD可经配置以使不同波长的相位移位使得所述不同波长在所述相位参考的位置处为空值。

连同图12一起针对任何所要色彩(与白色不同)论述此特征。图12展示IMOD300，其包含与反射器304分离尺寸z₀的吸收器302。

吸收器302与反射器304分离距离z₀，且间隙将吸收器302与反射器304分离。此间隙可为气隙。此间隙还可填充有惰性气体且可能为真空的。吸收器302与反射器304之间的此开放区域或开放腔的存在减小粘滞问题的可能性。在一些实施方案中，此间隙为至少50纳米或至少100纳米，但所述间隙可为较大或较小的。

如上文所论述，IMOD300可经配置使得吸收器302及反射器304中的一者或两者可经移动以建立此距离z₀。然而，在论述此实例时，吸收器302将称为可移动的。

IMOD300可经配置以使用(举例来说)使不同波长的相位移位不同量的光学元件338来赋予相位。举例来说，此光学元件338可包含使光学相位移位的光学元件，例如图15到18中所展示。光学元件338可针对两个或两个以上不同波长引入相移使得所述两个或两个以上不同波长在与反射器304相距z₀的位置处为空值。IMOD的吸收器302可位于所述位置处使得此两个波长实质上不被吸收器吸收。同样，对应经反射波在实质上不被吸收的情况下往回通过吸收器302且退出IMOD300。IMOD300可因此接收宽带光310且输出光的至少两个或两个以上选定波长(箭头322、324)。此两个或两个以上波长可经选择以产生所要色彩输出。

注意，所述光学元件可位于其它处。另外，在不同实施方案中，可使用一个以上光学元件338且可将其放置于不同位置处。

来自此IMOD的白色色彩输出可视为图12的配置的更特定实例。举例来说，图13展示IMOD330，其可包含与反射器334分离距离z₀的吸收器332。此外，吸收器332与反射器334分离一间隙，借此减小粘滞的发生率。如上文所描述，此间隙可为气隙。此间隙还可填充有惰性气体且可能为真空的。吸收器332与反射器334之间的此开放区域或开放腔的存在减小在输出白色光时的粘滞问题的可能性。在一些实施方案中，此间隙为至少50纳米或至少100纳米，但所述间隙可为较大或较小的。

IMOD330可包含光学元件338，光学元件338经配置以针对不同波长赋予相位使得所述不同波长在距反射器334距离z₀的位置处具有空值或减小的电场强度。在减小的电场且因此在吸收器332处减小的吸收的情况下，经反射波往回通过吸收器且退出IMOD330。因此，IMOD330可接收照明光310且产生光的波长分量(例如R、G、B(箭头342、344、346))，所述波长分量产生白色色彩输出。

如上文所论述，光学元件338可位于其它处。此外，如上文所提及，在不同实施方案中，可使用一个以上光学元件338且可将其放置于不同位置处。

连同图14一起提供对于特定实施方案，IMOD400在吸收器420与反射器425分离一间隙时如何产生所要色彩输出(例如，白色色彩输出)的进一步论述。举例来说，在各种实施方案中，IMOD400在对应于低电场的吸收器420处具有参考相位

为合意的。如图14中所展示，入射于IMOD400上的光410的一部分430透射穿过吸收器420且朝向反射器425传播。此光430的至少一部分440从反射器425往回反射到吸收器420。将具有波长λ的波的相位赋予从IMOD400中的反射器425反射且返回到吸收器420的波：

(方程式1)

(其中z₀表示吸收器420与反射器425之间的给定或所要非零间隙)。在各种实施方案中，吸收器420处的所得相位等于参考相位

使得电场强度为空值或实质上减小。

在特定实施方案中，图14的IMOD400可具备(举例来说)相移光学元件438(以假想线展示)，相移光学元件438可针对不同波长赋予相移使得所述不同波长在距反射器425的位置z₀处具有类似低电场振幅。举例来说，在一些实施方案中，IMOD400经配置以针对至少两个特定波长(且在一些实施方案中，针对至少三个特定波长)赋予适合相移，使得相应电场在距反射器425的位置z₀处减小或实质上为空值。在特定实施方案中，所述至少三个波长包含与红色、绿色及蓝色色彩相关联的波长且吸收器420定位于距反射器425的位置z₀处。

在特定实施方案中，图14的IMOD400可经配置使得通过方程式1引入的所赋予相移在一波长范围内在距反射器425的位置z₀处导致相位在特定实施方案中，此范围可包含与入射照明光410相关联的色彩范围。在特定实施方案中，此范围可包含红色、绿色及蓝色色彩。

在各种实施方案中，可以若干种方式配置具有参考图12到14所描述的一个或一个以上特征的IMOD。图15到18展示此些IMOD的非限制性实例。举例来说，图15到18展示针对不同波长引入不同相移使得不同波长各自在吸收器处具有实质上空值的不同光学元件。

如图15中的实例性配置650中所展示，反射器可包含若干个波长选择性反射元件654a、654b、654c(例如薄膜反射滤波器)。每一膜654a、654b、654c可经调谐以针对特定色彩、波长或波长范围提供相对高反射率而透射其它波长。因此，举例来说，定位于距吸收器652的距离z₀处(且因此提供间隙656)的第一膜654a可经调谐以选择性地反射蓝色光线666且透射其它色彩，例如绿色及红色。类似地，定位于相继较远离吸收器652处的第二膜654b及第三膜654c可经调谐以选择性地反射绿色光线664及红色光线662。绿色反射滤波器654b可至少透射由红色反射滤波器654c反射的红色光。在此实例中，反射较短波长的反射滤波器放置于较靠近吸收器652处且反射较长波长的反射滤波器较远离吸收器652。因此，较长波长的光学路径长度长于较短波长的光学路径长度。同样，较长波长可具有较大相移。

具有受其相应行进距离影响的相位的所得经反射色彩光线676、674及672被展示为到达吸收器652。实例性三个薄膜反射滤色器654的定位可经选择使得经反射色彩光线676、674及672全部在吸收器652处或接近所述吸收器处具有实质空值，借此产生白色色彩态(光线682、684及686)作为输出。

可使用二向色滤波器、干涉滤波器或其它滤波器及滤波器组合。

下文为列示吸收器与红色、绿色及蓝色反射器的反射表面之间的一些实例性间距的表。参考图15，L_R=z₀+z_R，L_G=z₀+z_G且L_B=z₀+z_B。

表1

图16展示实例性配置700，其中反射器704包含与吸收器702间隔开以便界定具有尺寸z₀的间隙706的反射全息图。此全息图可经配置以将不同相位赋予不同色彩。举例来说，入射于全息图704上的红色光线712、绿色光线714及蓝色光线716被展示为经反射成具有由全息图704赋予的不同相位

的光线722、724及726。在一些实施方案中，针对较长波长提供较多相移。

具有其相应相位的所得经反射色彩光线722、724、726被展示为到达吸收器702以便在吸收器702处或接近所述吸收器处具有实质空值，借此产生的白色色彩态(光线732、734、736)作为输出。在例如图16中所展示的实施方案的特定实施方案中，全息图704可自身提供反射功能性使得不需要单独反射器。还可使用一个以上全息图。所述全息图可为表面或体积全息图。光学元件的一些非限制性实例还可包含表面或体积衍射光学元件及具有经布置以提供衍射及角度色散的衍射特征的布拉格层。

图17展示其中横穿间隙756(具有尺寸z₀-d₁-d₂-d₃)通过吸收器752的光线在反射器754之前遇到若干个光学层755a、755b、755c及755d的实例性配置750。光学层755a、755b、755c及755d的此收集可经配置以提供所要反射及相位引入性质。明确地说，用于层755a、755b、755c及755d的材料可具有针对不同波长不同的折射率。因此，当光传播穿过层755a、755b、755c及755d时，对不同波长赋予不同相移。层755a、755b、755c及755d的厚度可经选择以提供适当相移使得不同波长分量在所述吸收器处具有适当相位。举例来说，吸收器752处的相位可给所述吸收器处的多个波长分量提供空值。在特定实施方案中，反射器754可包含镜表面。

因此，在特定实施方案中，每一光学层755a、755b、755c及755d可具有经计算厚度d及经计算折射率n。举例来说，反射器754被展示为在前面具有四个层755a、755b、755c及755d及厚度d₁、d₂、d₃及d₄以及取决于波长λ的折射率n₁(λ)、n₂(λ)、n₃(λ)及n₄(λ)。红色光线762、绿色光线764及蓝色光线766展示为通过四个光学层755a、755b、755c及755d且从反射器754反射。光线762、764及766在其通过四个实例性光学层755a、755b、755c及755d中的一些或所有光学层时经历不同相变(由于相应折射率n₁(λ)、n₂(λ)、n₃(λ)及n₄(λ)以及厚度d₁、d₂、d₃及d₄)。所得经反射色彩光线772、774及776被展示为到达吸收器752以便在吸收器752处或接近所述吸收器处具有实质空值，借此产生白色色彩态(光线782、784、786)输出。

在特定实施方案中，可以若干种方式计算光学层755a、755b、755c及755d的厚度d₁、d₂、d₃及d₄以及折射率n₁(λ)、n₂(λ)、n₃(λ)及n₄(λ)，包含数字计算(举例来说，使用薄膜优化软件)。在一些实施方案中，光学层755a、755b、755c及755d以及其厚度d₁、d₂、d₃及d₄可经选择使得在吸收器752在距反射器754的距离z₀处时，R色彩光线、G色彩光线、B色彩光线的相位在所述吸收器处具有实质空值。借此在吸收器752与反射器754分离(举例来说)一气隙时提供白色色彩态。

虽然在图17中展示四个层755a、755b、755c及755d，但可使用较多或较少层。另外，层755a、755b、755c及755d的位置可为在其它处。举例来说，层755a、755b、755c及755d中的一些或所有层可较靠近吸收器752而非反射器754。

图18展示其中可由所要材料形成吸收器802的一个或一个以上层、一个或一个以上电介质层804及／或反射器806的一个或一个以上层以提供所要光学性质的实例性配置800。明确地说，用于层802、804及806的材料可具有针对不同波长不同的折射率。因此，当光传播穿过层802、804及806时，对不同波长赋予不同相移。所述层的厚度可经选择以提供适当相移使得不同波长分量在吸收器802处具有适当相位。举例来说，吸收器802处的相位可给所述吸收器处的多个波长分量提供空值。

在此实例中，红色光线812、绿色光线814及蓝色光线816被展示为已通过吸收器802且在被反射之前通过在反射器806前面的电介质804。在所展示的实例中，吸收器802与电介质804界定间隙808。在特定实施方案中，电介质804可更朝向吸收器802定位，(举例来说)使得在所述电介质与反射器806之间界定一间隙。

所得经反射光线822、824、826被展示为到达吸收器层802以便在吸收器802从反射器806位移z₀时在所述吸收器处或接近所述吸收器处具有实质空值，借此产生白色色彩态(光线832、834及836)作为输出。

在特定实施方案中，参考图18所描述的前述设计可类似于参考图17所描述的所述设计，共用之处为可利用数字计算。举例来说，所涉及的各种光学层802、804及806的尺寸及材料组合物可经调整以在IMOD处于至少一个状态中时在吸收器位于其中的位置处提供实质空值。然而，在特定实施方案中，图18中所展示的配置可不同于图17的所述配置，不同之处在于图18中所展示的配置可考虑实质上全复折射率。

对于给定光学材料，其复折射率可由

表示，其中实数部分n为表示相位速度的折射率，且虚数部分κ为表示材料中的吸收损失的消光系数。因此，可允许复折射率(在图18的实例中为

)变化以实现所要材料配置。举例来说，在特定实施方案中，吸收器802及电介质层804中的至少一者可拥有随波长而增加的折射率n₁、n₂。此折射率增加不同于其中所述关系相反(其中折射率n随波长而减小)的许多光学材料。

虽然吸收器802、电介质804及反射器806连同图18一起论述为经调谐以针对不同波长分量提供适当相移，但较多或较少层的尺寸及复折射率可经考虑且经设定以实现所要相位。可添加额外层且对于不同实施方案，所述层的位置可变化。

在一种实例性薄膜设计中，具有适合复折射率的多个层提供与图19中所展示的白色点反射光谱相关联的20nm气隙分离。此薄膜设计中所包含的所述层与围绕可见光谱中的中频带来自SOPRA数据库的复折射率的值一起列示于表2中。此处未给出这些材料的色散。

表2

在参考图15到18所描述的各种实例中，将波长相依相位差的引入描述为经由相对于腔定位的元件或组合件实施。对于此些配置中的每一者，将理解还可经由透射及／或反射操作模式中的任一者或两者将此些波长相依相位引入于腔或腔外部的一个或一个以上其它位置处。在一些例子中，光学元件338的引入波长相依相移的部分可分布于两个或两个以上位置中。还将理解，可将提供此些波长相依相位的此些元件或组合件实施为表面或体积元件或组合件。

图20展示可经实施以制作类似于参考图12到18所描述的所述IMOD的IMOD的实例性过程350。如框352中所展示，可提供反射器304及334。如框354中所展示，可相对于反射器304及334安置吸收器302及332以形成IMOD。如框356中所展示，可将调制器配置为在吸收器302及332与反射器304及334分离在其间提供一间隙或开放区域以减小粘滞的发生率的非零距离z₀时产生所要色彩输出(举例来说，白色色彩输出)态。明确地说，可使用一个或一个以上光学元件338，例如上文连同图15到18一起论述的所述光学元件。

图21A及21B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置40的系统框图的实例，所述多个干涉式调制器包含能够在吸收器与反射器分离非零距离z₀时且在实质上白色(宽带)光入射于干涉式调制器上时反射实质上白色色彩的干涉式调制器。显示装置40可为(举例来说)智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其细小变化形式还图解说明各种类型的显示装置，例如电视、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体播放器。

显示装置40包含壳体41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。壳体41可由包含注射模制及真空成型的各种制造工艺中的任一者形成。另外，壳体41可由各种材料中的任一者制成，其包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。壳体41可包含可移除部分(未展示)，所述可移除部分可与具有不同色彩或者含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分交换。

显示器30可为各种显示器中的任一者，包含双稳态显示器或模拟显示器，如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或者非平板显示器(例如CRT或其它电子管装置)。另外，显示器30可包含干涉式调制器显示器，如本文中所描述。

在图21B中示意性地图解说明显示装置40的组件。显示装置40包含壳体41，且可包含至少部分地封围于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器又耦合到显示阵列30。电源50可按照特定显示装置40设计的需要向所有组件提供电力。

网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或者包含IEEE802.11a、b、g或n的IEEE802.11标准发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM／通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包存取(HSPA)、高速下行链路包存取(HSDPA)、高速上行链路包存取(HSUPA)、经演进的高速包存取(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络内(例如利用3G或4G技术的系统)通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号，使得其可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，使得其可经由天线43从显示装置40发射。

在一些实施方案中，可由接收器替代收发器47。另外，可由图像源替代网络接口27，图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28进行存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。

处理器21可包含微控制器、CPU或用以控制显示装置40的操作的逻辑单元。调节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以便以高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有类似光栅的格式的数据流，以使其具有适合于跨越显示阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立式集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但此些控制器可以许多形式实施。举例来说，控制器可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成在一起。

阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格式化成一组平行的波形，所述组平行的波形每秒很多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。

在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此类实施方案在例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成系统中为常见。

在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕或者压敏或热敏隔膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可使用经由麦克风46的语音命令控制显示装置40的操作。

电源50可包含如此项技术中众所周知的各种能量存储装置。举例来说，电源50可为可再充电蓄电池，例如镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。电源50还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。电源50还可经配置以从壁式插座接收电力。

在一些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，所述驱动器控制器可位于电子显示系统中的数个地方。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及／或软件组件实施且可以各种配置实施。

可将连同本文中所揭示的实施方案一起描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体描述硬件与软件的可交换性且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中图解说明硬件与软件的可交换性。此功能性是以硬件还是以软件实施取决于特定应用及对总体系统的设计限制。

可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者经设计以执行本文中所描述的功能的其任何组合来实施或执行用以实施连同本文中所揭示的方面一起描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、连同DSP核心的一个或一个以上微处理器的组合或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过特定用于给定功能的电路来执行特定步骤及方法。

在一个或一个以上方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件、包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物或其任何组合来实施所描述的功能。还可将本说明书中所描述的标的物的实施方案实施为一个或一个以上计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序指令模块。

所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所定义的类属原理应用于其它实施方案。因此，权利要求书并不打算限于本文中所展示的实施方案，而是被授予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。字词“示范性”在本文中专用以意指“充当实例、例子或图解说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案不必解释为优选的或优于其它实施方案。另外，所属领域的技术人员应易于了解，术语“上部”及“下部”有时用于便于描述图，且指示对应于图在适当定向的页面上的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的适当定向。

还可将在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的特定特征以组合形式实施于单个实施方案中。相比来说，还可将在单个实施方案的上下文中描述的各种特征单独地或以任何适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，虽然上文可将特征描述为以特定组合形式起作用且甚至最初如此主张，但在一些情形中，来自所主张组合的一个或一个以上特征可从所述组合去除，且所述所主张组合可涉及子组合或子组合的变化形式。

类似地，尽管在图式中以特定次序描绘操作，但不应将此理解为需要以所展示的特定次序或以顺序次序执行此些操作，或执行所有所图解说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个或一个以上实例性过程。然而，可将未描绘的其它操作并入于示意性地图解说明的实例性过程中。举例来说，可在所图解说明操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或一个以上额外操作。在特定情况下，多任务及并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为需要在所有实施方案中进行此分离，而应理解为所描述的程序组件及系统一般可一起集成于单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案属于所附权利要求书的范围内。在一些情形中，权利要求书中所引用的动作可以不同次序执行且仍实现合意的结果。

Claims (43)

1.一种光学装置，其包括：

反射器，其经配置以反射光；

吸收器，其相对于所述反射器定位以便在所述反射器与所述吸收器之间提供间隙，所述反射器及所述吸收器中的至少一者可相对于另一者移动；及

光学元件，其相对于所述反射器及所述吸收器安置使得在所述吸收器与所述反射器分离在所述吸收器与所述反射器之间提供所述间隙的非零距离z₀时，透射穿过所述吸收器且从所述反射器反射的入射白色光返回到所述吸收器且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收器。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述反射器经配置以随着向所述光学装置施加电信号而移动。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述反射器及所述吸收器包含金属。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件包含衍射光栅。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件包含至少一个波长选择性反射滤波器。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件包含全息图。

7.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件包含具有随波长而变化的折射率的多个材料层。

8.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件包含包括复折射率的至少一个材料层。

9.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学元件安置于所述吸收器与所述反射器之间。

10.根据权利要求1的光学装置，其中所述间隙包含气隙。

11.根据权利要求10所述的光学装置，其中所述气隙为至少约50nm使得所述吸收器与所述反射器分离至少约50nm。

12.根据权利要求10所述的光学装置，其中所述气隙为至少约100nm使得所述吸收器与所述反射器分离至少约100nm。

13.根据权利要求1所述的光学装置，其中在所述吸收器与所述反射器分离z_Black+z₀的距离时获得所述光学装置的实质上黑色色彩输出。

14.根据权利要求13所述的光学装置，其中在所述吸收器与所述反射器分离大于z_Black+Z_O的距离时获得所述光学装置的不同色彩输出。

15.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述光学装置包含干涉式调制器。

16.一种显示器，其具有根据权利要求15所述的干涉式调制器的阵列。

17.根据权利要求16所述的显示器，其进一步包括：

处理器，其经配置以与所述阵列通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

18.一种干涉式调制器，其包括：

吸收器，其经配置以接收光且使所述光的至少一部分通过；及

一个或一个以上光学元件，其包含经配置以从所述吸收器接收光且将所述光往回反射到所述吸收器的反射表面，

其中所述一个或一个以上光学元件经配置以针对往回反射到所述吸收器的所述光的不同波长分量提供不同相移，使得多个波长分量实质上通过所述吸收器以在所述吸收器与所述反射表面间隔开一间隙时从所述干涉式调制器产生实质上白色色彩输出。

19.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中通过所述吸收器且包含于所述白色输出中的所述波长分量对应于红色、绿色及蓝色色彩光。

20.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含至少一个薄膜反射滤波器，所述至少一个薄膜反射滤波器经配置以选择性地反射所述波长分量中的至少一者，使得不同波长分量从所述反射表面到所述吸收器传播不同距离，借此在其间引入不同相移。

21.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含具有经配置以使不同波长分量相移不同量的多个相移特征的至少一个全息图。

22.根据权利要求21所述的干涉式调制器，其中所述全息图包含所述反射表面以便将所述波分量往回反射到所述吸收器。

23.根据权利要求21所述的干涉式调制器，其中所述全息图为透射全息图且所述反射表面并非所述全息图的一部分。

24.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含多个光学层，每一层具有一厚度及一折射率，以便给通过所述多个光学层且返回到所述吸收器的所述不同波长分量提供所述不同相移。

25.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含具有复折射率的电介质层及反射器层中的至少一者以便向往回反射到所述吸收器的不同波长分量提供不同相移。

26.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含电介质层及反射器层，所述吸收器、所述电介质层及所述反射器层中的每一者具有复折射率使得所述吸收器、所述电介质层及所述反射器层向不同波长分量提供不同相移。

27.根据权利要求26所述的干涉式调制器，其中所述吸收器及所述电介质层中的至少一者具有所述复折射率的随波长而增加的实数部分。

28.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含经配置以针对不同波分量提供不同路径长度的衍射光栅，路径长度的差针对所述不同波长分量提供不同相移。

29.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述间隙为至少约50nm使得所述吸收器与所述反射表面分离至少约50nm。

30.根据权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述间隙为至少约100nm使得所述吸收器与所述反射表面分离至少约100nm。

31.一种光学装置，其包括：

反射器，其经配置以反射光；

吸收器，其相对于所述反射器定位以便在所述反射器与所述吸收器之间提供间隙，所述反射器及所述吸收器中的至少一者可相对于另一者移动；且

其中所述反射器及所述吸收器中的至少一者包含光学元件使得在所述间隙在所述反射器与所述吸收器之间界定非零距离z₀时，透射穿过所述吸收器且从所述反射器反射的入射白色光返回到所述吸收器且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收器。

32.根据权利要求31所述的光学装置，其中所述光学元件包含至少一个衍射光栅、全息图、波长选择性反射滤色器、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

33.一种光学装置，其包括：

用于反射光的装置；

用于吸收光的装置，其相对于所述反射装置定位以便在所述反射装置与所述吸收装置之间提供间隙，所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者可相对于另一者移动；及

光学元件，其相对于所述反射装置及所述吸收装置安置使得在所述吸收装置与所述反射装置分离在所述吸收装置与所述反射装置之间提供所述间隙的非零距离z₀时，透射穿过所述吸收装置且从所述反射装置反射的入射白色光返回到所述吸收装置且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收装置。

34.根据权利要求33所述的光学装置，其中所述反射装置包含反射器，或所述吸收装置包含吸收器。

35.根据权利要求33所述的光学装置，其中所述光学元件包含至少一个衍射光栅、全息图、波长选择性反射滤色器、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

36.一种光学装置，其包括：

用于反射光的装置；

用于吸收光的装置，其相对于所述反射装置定位以便在所述反射装置与所述吸收装置之间提供间隙，所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者可相对于另一者移动；且

其中所述反射装置及所述吸收装置中的至少一者包含光学元件使得在所述间隙在所述反射装置与所述吸收装置之间界定非零距离z₀时，透射穿过所述吸收装置且从所述反射装置反射的入射白色光返回到所述吸收装置且作为来自所述光学装置的实质上白色色彩输出通过所述吸收装置。

37.根据权利要求36所述的光学装置，其中所述反射装置包含反射器，或所述吸收装置包含吸收器。

38.根据权利要求36所述的光学装置，其中所述光学元件包含至少一个衍射光栅、全息图、波长选择性反射滤色器、色散材料层或具有复折射率的材料层或者其组合。

39.一种干涉式调制器，其包括：

用于吸收光的装置，其经配置以接收光且使所述所接收光的至少一部分通过；及

一个或一个以上光学元件，其包含经配置以从所述吸收装置接收光且将所述光往回反射到所述吸收装置的反射表面，

其中所述一个或一个以上光学元件经配置以针对往回反射到所述吸收装置的所述光的不同波长分量提供不同相移，使得多个波长分量实质上通过所述吸收装置以在所述吸收装置与所述反射表面间隔开一间隙时从所述干涉式调制器产生实质上白色色彩输出。

40.根据权利要求39所述的干涉式调制器，其中所述吸收装置包含吸收器。

41.根据权利要求39所述的干涉式调制器，其中通过所述吸收装置且包含于所述白色输出中的所述波长分量对应于红色、绿色及蓝色色彩光。

42.根据权利要求39所述的干涉式调制器，其中所述一个或一个以上光学元件包含以下各项中的至少一者：薄膜反射滤波器；至少一个全息图；多个光学层；及衍射光栅。

43.根据权利要求39所述的干涉式调制器，其中所述间隙为至少约50nm使得所述吸收装置与所述反射表面分离至少约50nm。

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