JP2008515150A - 変形する薄膜を備えたｍｅｍｓスイッチ - Google Patents

Abstract

【解決手段】電圧が加えられると変形可能となる薄膜あるいは層を備えたＭＥＭＳスイッチが形成される。いくつかの実施形態では、電圧の印加が、スイッチコンタクトを開く。
【選択図】 図１１Ａ

Description

本発明の分野は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関連する。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及びその他の微小機械加工処理を用いて生成される。この微小機械加工処理は、基板及び／又は堆積した材料層の部分をエッチングにより取り去ったり、又は、層を加えて、電子デバイス及び電気機械デバイスを形成するＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で用いられるように、干渉変調器又は干渉光変調器という用語は、光干渉の原理を用いて、光を選択的に吸収及び／又は反射するデバイスを称する。ある実施形態では、干渉変調器は、一対の電導性プレートからなる。この片方あるいは両方は、全体又は部分的に透過及び／又は反射し、適切な電気信号が加えられると、関連動作を行うことができる。特定の実施形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層からなり、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された金属膜を備えている。本明細書でより詳細に記載されるように、他のプレートに対する１つのプレートの位置は、干渉変調器に入射した光の光学干渉を変える。そのようなデバイスは、幅広い範囲の用途を持ち、これらのタイプのデバイスの特性を利用及び／又は変えることは、当該技術分野において有益であろう。これによって、これら特性が、既存の製品の改良や、未開発の新製品の創造に活用できるようになる。

本発明のシステム、方法、及びデバイスは、それぞれ幾つかの局面を持ち、そのうちの１つが単独で望ましい特性をもたらしているのではない。本発明の範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴が手短に説明される。この記述を考慮した後に、また、特に、実施形態を読んだ後に、本発明の特徴が、他のディスプレイデバイスよりも優れた点を、どのようにして提供するのかが理解されるであろう。

１つの実施形態では、本発明は、少なくとも第１及び第２の端子と、第１の電極とを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを備える。このスイッチは更に、少なくとも第２の電極を形成する部分を含み、印加された電圧に応じて第２の電極と第１の電極との間で移動可能な可動素子を含む。第１の端子及び第２の端子は、この可動素子の位置に依存して、選択的に接続可能となる。そして、第２の電極と第１の電極との間の閾値よりも低い電圧は、第１の端子と第２の端子とが、電気的に接続されるようにする。

別の実施形態は、電流を流すための少なくとも第１及び第２の電導手段と、位置に基づいて、第１の電導手段と第２の電導手段とを選択的に電気的に接続する可動手段と、可動手段を移動させる移動手段とを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含む。可動手段は、可動手段と移動手段との間の電位差に基づいて移動し、かつ、閾値よりも低い電圧が、可動手段と移動手段との間に印加された場合に、第１の電導手段と第２の電導手段とを電気的に接続するように構成されている。

別の実施形態は、第１及び第２の端子と、可動素子とを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを操作する方法を含んでいる。この方法は、可動素子が第１の位置に移動し、かつ第１の端子と第２の端子との間の電気的接続が切断されるように、第１の閾値よりも高い第１の電位差をデバイスに加えることと、可動素子が第２の位置に移動し、かつ第１の端子と第２の端子との間の電気的接続が確立されるように、第２の閾値よりも低い第２の電位差をデバイスに加えることとを含んでいる。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法を含む。この方法は、少なくとも第１の端子及び第２の端子を形成することと、第１の電極を形成することと、少なくとも第２の電極を形成している部分を含み、かつ加えられた電位差に応じて第２の電極と第１の電極との間で移動可能である可動素子を形成することとを含み、可動素子の位置に依存して選択的に電気的に接続可能となるように第１の端子及び第２の端子を構成する。第２の電極と第１の電極との間の閾値よりも低い電圧は、第１の電極及び第２の電極が電気的に接続されるようにする。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、第１の主面及び第２の主面を有する変形可能で電気的に電導性の薄膜と、薄膜の第１の主面の反対にある電極と、変形可能な薄膜を有する移動可能な第１のスイッチ端子と、薄膜の第２の主面の反対にある第２のスイッチ端子とを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、電流を導く第１の電導手段と、第１の電導手段を移動させる移動手段と、移動手段の第１の側に配置され、移動手段を変形させる変形手段と、移動手段の第２の側に配置され、電流を導く第２の電導手段とを含む。

別の実施形態は、第１及び第２のスイッチ端子と、第１及び第２の電極とを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを操作する方法を含む。この方法は、ＭＥＭＳスイッチが機械的弛緩状態にある場合、第１のスイッチ端子と第２のスイッチ端子との間の電気的な接触を維持することと、第１の電極と第２の電極との間の閾値よりも大きな電場を形成することによって、第１のスイッチ端子と第２のスイッチ端子とを切断することとを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法を含んでいる。この方法は、第１の主面と第２の主面とを有する変形可能な電導性の薄膜を形成することと、薄膜の第１の主面の反対にある電極を形成することと、変形可能な薄膜によって移動可能な第１のスイッチ端子を形成することと、薄膜の第２の主面の反対にある第２のスイッチ端子を形成することとを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを開く方法を含んでいる。この方法は、第１のスイッチ端子を、電場によって、第２のスイッチ端子に対して確立された電気的結合から切断することを含む。別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを含んでいる。このスイッチは、ギャップの第１の側に少なくとも第１の電極と第１の端子とを含む可動素子と、第２の端子と、第１及び第２の電極に印加された電位差に基づいて可動素子を移動させ、第１の端子と第２の端子とを選択的に接続するように構成された、ギャップの第２の側の第２の電極とを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、第１の可動素子及び第２の可動端子を含み、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な素子を含む。第１の可動端子と第２の可動端子とは、可動素子とともに協調して移動し、素子が第１の位置にある場合には、第１の可動端子と第２の可動端子とを接続し、素子が第２の位置にある場合には、第１の可動端子と第２の可動端子とを切断する。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、第１の可動端子と第２の可動端子とを第１の位置と第２の位置との間で移動させる手段を含む。第１の可動端子と第２の可動端子とは、移動手段と協調して移動し、移動手段が第１の位置にある場合に、第１の可動端子と第２の可動端子とを接続し、素子が第２の位置にある場合に、第１の可動端子と第２の可動端子とを切断する。

別の実施形態は、第１の可動端子と第２の可動端子とを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを操作する方法を含んでいる。この方法は、第１の可動端子と第２の可動端子とが第１の位置に移動できるように、スイッチに第１の電圧を印加することを含む。第１の可動端子と第２の可動端子との間の電気的接続が確立される。

この方法は更に、第１の可動端子と第２の可動端子とが第２の位置に移動できるように第２の電位差をスイッチに印加することを含む。第２の位置では、第１の可動端子と第２の可動端子との間の電気的な接続が切断されている。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法を含む。この方法は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な素子を形成することと、この可動素子上に第１の可動端子と第２の可動端子とを形成することとを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを含んでいる。このスイッチは、第１のスイッチ端子及び第２スイッチ端子と、ＭＥＭＳスイッチが機械的弛緩状態にある場合、第１のスイッチ端子と第２のスイッチ端子との間の電気的な接触を維持する手段と、閾値よりも大きな電位差をＭＥＭＳスイッチに印加することによって、第１のスイッチ端子と第２のスイッチ端子とを切断する手段とを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法を含む。この方法は、基板に電極と絶縁体を形成することと、絶縁体の上に第１の犠牲層を形成することと、面内張力を備えた可撓層を形成することと、可撓層の上に第１の端子を形成することと、第２の犠牲層を形成することと、第２の犠牲層の上に第２の端子を形成することと、第２の端子をサポートする上部層を形成することと、第１の犠牲層と第２の犠牲層とを除去することとを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法を含んでいる。この方法は、基板に絶縁体及び電極を形成することと、絶縁体上の犠牲層にプレートを形成することと、プレートに接続された層を形成することとを含む。この層、あるいはプレート、あるいはこれら両方は、１つ又は複数の端子を含んでいる。この方法はさらに犠牲層を除去することを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、ギャップの第１の側にあり、１つ又は複数のコンタクトコンダクタ及び第１の電極を含む可動素子と、ギャップの第１の側にある第１の固定端子及び第２の固定端子と、ギャップの第２の側にある第２の電極とを含む。この可動素子は、１つ又は複数のコンタクトコンダクタによって第１及び第２の端子を選択的に接続し、かつ第１及び第２の電極に印加された電位差に基づいて移動するように構成されている。この第１及び第２の端末は、閾値未満の電位差が各電極間に印加された場合に接続される。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、ギャップの第１の側に配置され、電気を導く第１及び第２の固定手段と、第１の固定手段と第２の固定手段との間の電気的な接続を確立する確立手段と、確立手段を変形させる第１の変形手段とを含む。第１及び第２の固定手段は、変形手段に対して閾値未満の電位差が印加された場合に接続される。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、基板と、基板に配置された第１の電極と、基板の上の複数の端子と、上部サポート構造によって第１の電極上に吊るされた可撓性プレートとを含む。可撓性プレートは、コンタクトコンダクタと第２の電極を含んでいる。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを含んでいる。このデバイスは、サポート手段と、サポート手段上に配置され、アクチュエートさせるための第１の手段と、サポート手段上に配置され、電流を導く電導手段と、少なくとも２つの電導手段を電気的に接続する接続手段と、アクチュエートさせるための第２の手段と、接続手段と、第２のアクチュエート手段とを、第１のアクチュエート手段の上に吊るす可撓手段とを含む。

別の実施形態は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法を含んでいる。この方法は、基板を形成することと、基板に第１の電極を配置することと、基板の上に複数の端子を形成することと、コンタクトコンダクタ及び第２の電極を含む可撓性プレートを、第１の電極の上に吊るすこととを含む。

本発明のこれら及び他の局面は、本発明を例示することが意図され、限定することが意図されていない以下の説明、及び添付図面から容易に明らかになるであろう。

以下の詳細な説明は、本発明のある具体的な実施形態に向けられる。しかしながら、本発明は、複数の別の方法でも具体化することができる。この記述では、同一部位が、全体を通じて同一符号で示されている図面が参照される。以下の記述から明らかになるように、本実施形態は、動画（例えばビデオ）あるいは静止画（例えば、静止画像）、及びテキストや写真であろうとも、イメージを表示するように構成された任意のデバイス内で実現される。本実施形態は、限定される訳ではないが、例えば、モバイル電話、無線デバイス、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドあるいはポータブルコンピュータ、ＧＳＰ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（例えば、走行距離ディスプレイ等）、コクピットコントロール及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車の後方ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子広告板又はサイン、プロジェクタ、建築物、パッケージ、及び芸術的構造物（例えば、宝石片のイメージのディスプレイ）において、又はこれら種々の電子デバイスと関連して実現される。ここで記述されたものと同様の構造のＭＥＭＳデバイスはまた、例えば電子スイッチングデバイスのようなディスプレイではない用途にも使用されうる。

そのようないくつかの実施形態が本明細書で記載される。これらのスイッチは、スイッチ加工ステップとディスプレイ加工ステップとの間のオーバラップにより、多くの用途において有利に使用することができる。干渉変調器と同じ基本構造から構成されるＭＥＭＳスイッチは、干渉変調器アレイを用いたロジック及びスイッチング機能の統合を容易にする。例えば、この干渉変調素子の製造に類似していない方法で製造されるスイッチや、ガラス基板上に配置された薄いシリコンフィルムを用いて製造されるより従来式の電気スイッチのような他のタイプのスイッチが統合されうることが可能である。しかしながら、干渉変調器ベースのＭＥＭＳスイッチの製造は、干渉変調器を製造する際に使用される同じ多くの処理ステップを用いて実現されるので、これらのＭＥＭＳスイッチは、例えばディスプレイ用に使用される干渉変調器のアレイと同じ基板上に低コストで統合されうる。

例えば、１つの実施形態では、ＭＥＭＳスイッチ及び干渉変調器は、同じプロセスを用いて製造されうるが、製造プロセスにおいて、更なるステップが、干渉変調器及びＭＥＭＳスイッチ上で実行されうる。例えば、ＭＥＭＳスイッチに端子を加える堆積及びエッチングステップは、干渉変調器の製造には不必要である。そのような実施形態では、例えば、電極を形成するため等のようないくつかの共通ステップが実施されるだろう。そしてＭＥＭＳスイッチ端子が形成されるだろう。これらのステップが、干渉変調器及びＭＥＭＳスイッチの両方に必要な更なるステップの後、統合された干渉変調器及びＭＥＭＳスイッチアレイ配列を提供する。また別の実施形態では、干渉変調器の製造のために使用されるのと同じ処理が、ＭＥＭＳスイッチを製造する際にも使用される。先ず干渉変調器が基板上に加工され、次に、基板上にＭＥＭＳスイッチが加工される。同様に、先ずＭＥＭＳスイッチが基板上に加工され、次に、基板上に干渉変調器が加工される。いずれの場合も、ＭＥＭＳスイッチが、干渉変調器と同じ構造を多く含むので、この製造工程は、著しい変更を必要としない。

いくつかの実施形態は、スイッチが機械的弛緩状態で閉じられる望ましい機能を示す。これらの実施形態では、印加電圧による力が、コンタクトを引き離し、スイッチを開く。これは、閉構成における固着（sticking）の発生を低減する。

可撓性薄膜光変調素子の説明から最初に始めると、干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図１に示されている。これらデバイスでは、ピクセルが、明るい状態、あるいは暗い状態かの何れかにある。明るい（「オン」又は「オープンな」）状態では、ディスプレイ素子が、入射可視光の大部分をユーザに反射する。暗い（「オフ」又は「クローズな」）状態では、ディスプレイ素子が、入射可視光をほとんどユーザに反射しない。この実施形態によれば、「オン」状態と、「オフ」状態とで、光反射特性は逆転する。ＭＥＭＳピクセルは、選択された色を主に反射するように構成されている。これによって、黒と白だけではなく、カラー表示が可能となる。

図１は、ビジュアルディスプレイの一連のピクセルにおける隣接した２つのピクセルを示す等測図である。ここでは、各ピクセルが、ＭＥＭＳ干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これら複数の干渉変調器の行／列アレイからなる。各干渉変調器は、互いに可変であり制御可能な距離に位置した一対の反射層を含み、少なくとも１つの可変寸法を持つ共鳴光学キャビティを形成する。１つの実施形態では、反射層の一方が、２つの位置の間を移動することができる。弛緩位置とここで称する第１の位置では、可動反射層が、固定された部分反射層から相対的に大きく離れた距離に位置される。本明細書でアクチュエート位置と称される第２の位置では、可動層が、部分反射層により近くに隣接するように位置している。この２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に依存して、強めあうように又は弱めあうように干渉する。これによって、各ピクセルについて、全体的に反射的な状態になるか、あるいは非反射的な状態になるかの何れかとなる。

図１のピクセルアレイの図示された部分は、２つの隣接する干渉変調器１２ａ，１２ｂを含む。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａが、部分反射層を含む光学スタック１６ａから予め定めた距離である弛緩位置にあるように示されている。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂが、光学スタック１６ｂに隣接したアクチュエート位置にあるように示されている。

本明細書で参照される光学スタック１６ａ，１６ｂ（集合的に光学スタック１６と称される）は、一般的に、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）のような電極層、クロムのような部分反射層、及び透明誘電体を含む幾つかの溶融（ｆｕｓｅｄ）層からなる。光学スタック１６は電導性であり、部分的に透過性であり、部分的に反射性である。そして、例えば、上記層からなる１つ又は複数の層を、透明基板２０上に堆積することによって製造される。いくつかの実施形態では、これら層は、平行なストリップにパターニングされ、以下に記述するようにディスプレイデバイス内に行電極を形成する。可動反射層１４ａ，１４ｂは、支柱１８の頂上及び複数の支柱１８の間に介在する犠牲材料上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）１層又は複数の金属層の一連の平行なストリップとして形成されることができる。犠牲材料がエッチング除去されると、可動反射層１４ａ，１４ｂは、決められたエアギャップ１９まで光学スタック１６ａ，１６ｂから分離される。アルミニウムのように非常に電導性があり反射性の材料が、反射層１４として使用され、そして、これらストリップは、ディスプレイデバイスにおいて列電極を形成する。

印加電圧がないと、キャビティ１９が、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間に維持され、可動反射層１４ａが、図１のピクセル１２ａに例示するように機械的弛緩状態にある。しかしながら、電位差が、選択された行及び列に印加されると、対応するピクセルにおける行電極及び列電極の交点に形成されたキャパシタが充電され、静電力がこれら電極を強制的に引きつける。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形され、光学スタック１６に対して押し付けられる。光学スタック１６内の誘電層（図示せず）は、短絡を防止し、図１の右側のピクセル１２ｂに例示するように、層１４と層１６との間の隔離距離を制御する。この動作は、印加された電位差の極性に拘わらず同じである。このように、反射ピクセル状態対非反射ピクセル状態を制御できる行／列アクチュエーションは、従来のＬＣＤ及びその他のディスプレイ技術において使用される多くの方法に類似している。

図２から図５は、ディスプレイ用途において干渉変調器のアレイを使用するための１つの典型的なプロセス及びシステムを示している。

図２は、本発明の局面を具体化できる電子デバイスの１つの実施形態を示すシステムブロック図である。典型的な実施形態において、この電子デバイスは、プロセッサ２１を含む。このプロセッサ２１は、例えば、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）のような任意の汎用シングルチップ又はマルチチップのマイクロプロセッサであるか、又は例えばディジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイのような特殊用途マイクロプロセッサでありうる。当該技術分野において従来からあるように、プロセッサ２１は、１つ又は複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成されうる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、若しくはその他何れかのソフトウェアアプリケーションを含む１つ又は複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されうる。

１つの実施形態では、プロセッサ２１はまた、アレイドライバ２２と通信するように構成されている。１つの実施形態では、このアレイドライバ２２は、パネル又はディスプレイアレイ（ディスプレイ）３０に信号を供給する行ドライバ回路２４及び列ドライバ回路２６を含む。図１に示されたアレイの断面は、図２内の線１−１により示される。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列アクチュエーションプロトコルは、図３に例示するようなデバイスのヒステリシス特性を利用することができる。例えば、弛緩状態からアクチュエート状態へと可動層を変形させるために、１０ボルトの電位差を必要とするかもしれない。しかしながら、電圧がその値から減少する場合、電圧が１０ボルト未満に戻ると、可動層はその状態を維持する。図３に示す典型的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルト未満まで降下するまで完全には弛緩しない。したがって、図３に例示する例では、約３Ｖから７Ｖの電圧範囲に、デバイスが弛緩状態又はアクチュエート状態のいずれかで安定である印加電圧のウィンドウが存在する。これは、「ヒステリシスウィンドウ」、又は「安定ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイの場合、行／列アクチュエーションプロトコルは、行ストローブの間、アクチュエートされるストローブ行におけるピクセルが、約１０ボルトの電圧差を受け、弛緩されるピクセルが、零ボルトに近い電圧差を受けるように設計することができる。ストローブの後、ピクセルは、約５ボルトの定常状態電圧差を受け、その結果、ピクセルは、行ストローブが立ち寄ったどんな状態にでもとどまることができる。書き込まれた後、各ピクセルは、この例では電位差が３〜７ボルトの「安定ウィンドウ」の範囲内であることが分かる。この特徴は、事前に存在するアクチュエート状態、又は弛緩状態かのいずれかに同様に印加された電圧条件の下で、図１に例示したピクセル設計を安定にする。アクチュエート状態又は弛緩状態であるかに拘わらず、干渉変調器の各ピクセルは、本質的には、固定反射層と移動反射層とにより形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力消費なしにヒステリシスウィンドウ内の電圧に保持されることができる。印加電位が一定であるならば、実質的に電流は、ピクセルに流れ込まない。

典型的な用途では、ディスプレイフレームは、第１行内のアクチュエートされたピクセルの所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることによって生成される。その後、行パルスが行１の電極に印加され、アサートされた列ラインに対応するピクセルをアクチュエートする。その後、列電極のアサートされたセットが、第２行内のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに対応するように変更される。その後、パルスが行２の電極に印加され、アサートされた列電極にしたがって行２内の適切なピクセルをアクチュエートする。行１ピクセルは、行２パルスに影響されず、行１パルスの間に設定された状態にとどまる。これが、連続した方式で一連の行全体に対して繰り返され、フレームが生成される。一般に、１秒当たり所望数のフレームでこの処理を連続的に繰り返すことにより、フレームは、新たなディスプレイデータでリフレッシュ及び／又は更新される。ディスプレイフレームを生成するためにピクセルアレイの行電極及び列電極を駆動するための広範なプロトコルもまた周知であり、本発明とともに使用されうる。

図４及び図５は、図２の３×３アレイでディスプレイフレームを生成するための１つの可能なアクチュエーションプロトコルを示している。図４は、列電圧レベル及び行電圧レベルの可能なセットを示している。このセットは、図３のヒステリシス曲線を示すピクセルのために使用されうる。図４の実施形態では、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行＋ΔＶに設定することを含む。これらはそれぞれ−５Ｖ及び＋５Ｖかもしれない。ピクセルを弛緩することは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶに設定することにより達成され、これによって、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成する。行電圧が零ボルトに保持される行では、列が＋Ｖ_ｂｉａｓ又は−Ｖ_ｂｉａｓであるかに拘らず、ピクセルが元々どの状態にあろうとも、ピクセルはその状態で安定である。図４にも示すように、上述したものとは異なる逆の極性の電圧が用いられることも認められよう。例えば、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに設定し、適切な行を−ΔＶに設定することを含む。この実施形態では、ピクセルをリリースすることは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓを、適切な行を同じ−ΔＶに設定することにより達成され、これによって、ピクセル間で零ボルトの電位差を生成する。

図５Ｂは、図２の３×３アレイに加えられる一連の行信号及び列信号を示すタイミング図である。図２の３×３アレイは、結果的に、アクチュエートされたピクセルが非反射性である図５Ａに示すディスプレイ配列となる。図５Ａに示すフレームを書き込む前に、ピクセルは、任意の状態にあることができ、この例では、全ての行が０ボルトであり、全ての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧で、全てのピクセルが、自身の現在のアクチュエート状態又は弛緩状態で安定である。

図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１），（１，２），（２，２），（３，２）及び（３，３）がアクチュエートされる。これを実現するために、行１に対する“ライン時間”中に、列１及び列２は、−５ボルトに設定され、列３は、＋５ボルトに設定される。全てのピクセルが３〜７ボルトの安定ウィンドウの中にとどまるため、これは、どのピクセルの状態も変えない。行１は、その後、０から最大５ボルトまで上がり、零に戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）及び（１，２）ピクセルをアクチュエートし、（１，３）ピクセルを弛緩する。アレイ内のその他のピクセルは、影響されない。所望するように行２を設定するために、列２は、−５ボルトに設定され、列１及び列３は、＋５ボルトに設定される。行２に印加された同じストローブは、その後、ピクセル（２，２）をアクチュエートし、ピクセル（２，１）及び（２，３）を弛緩する。同様に、アレイのその他のピクセルは、影響されない。行３は、列２及び列３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することより同様に設定される。行３ストローブは、図５Ａに示されたように行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後、行電位は零に、そして列電位は＋５又は−５ボルトのいずれかにとどまることができ、ディスプレイは、その後、図５Ａの配列で安定する。同じ手順が数十から数百の行及び列のアレイに対して採用することが可能であることが認識されるであろう。しかも、行及び列アクチュエーションを実行するために使用される電圧のタイミング、シーケンス、及びレベルは、上記に概説された一般的原理において広範に変形でき、上記例は、典型例にすぎず、任意のアクチュエーション電圧方法が、ここで記載されたシステム及び方法とともに使用可能であることが認識されるであろう。

図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を説明するシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、例えば、セルラ電話又はモバイル電話でありうる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素又はそのわずかな変形も、例えばテレビ及び携帯型メディアプレーヤのような種々のタイプのディスプレイデバイスを示している。

ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力デバイス４８、及びマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、射出成型、及び真空形成を含み、一般に当業者に周知の各種の製造技術の何れかで形成される。更に、ハウジング４１は、限定される訳ではないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミックス、又はこれらの組み合わせを含む種々の材料から形成することができる。１つの実施形態では、ハウジング４１は、取り外し可能部（図示せず）を含む。この部分は、異なる色からなるか、又は異なるロゴ、絵柄、又はシンボルを含む別の取り外し可能部と交換することができる。

典型的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書で説明したように、バイステイブルディスプレイを含む種々のディスプレイのうちの何れかでありうる。その他の実施形態では、当業者に周知であるように、ディスプレイ３０は、上記に説明したように、例えばプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、又はＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、若しくはＣＲＴ又はその他の真空管デバイスのような、非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を説明する目的のために、ディスプレイ３０は、本明細書で説明した干渉変調器ディスプレイを含む。

典型的なディスプレイデバイス４０の１つの実施形態の構成要素が、図６Ｂに模式的に図示される。図示された典型的なディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、その中に、少なくとも部分的に閉じ込められた付加的な構成要素を含むことができる。例えば、１つの実施形態では、典型的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に接続されたアンテナ４３を含むネットワークインタフェース２７を含む。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルタする）ように構成されうる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５及びマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８及びドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８、及びアレイドライバ２２に接続される。また、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０にも接続されている。電源５０は、特定の典型的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるような全ての構成要素に電力を供給する。

ネットワークインタフェース２７は、アンテナ４３及びトランシーバ４７を含んでいる。これによって、典型的なディスプレイデバイス４０は、ネットワークを介して１又は複数のデバイスと通信することができる。１つの実施形態では、ネットワークインタフェース２７は、プロセッサ２１の要求を低減させるための処理能力を持つことができる。アンテナ４３は、信号を送受信するために当業者に周知な何れかのアンテナである。１つの実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ），（ｂ），又は（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１規格にしたがってＲＦ信号を送信し、受信する。他の１つの実施形態では、アンテナは、ブルートゥース（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））規格にしたがってＲＦ信号を送信し、受信する。セルラ電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、又は無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるその他の公知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を前処理する。これによって、信号がプロセッサ２１によって受信され、更に操作されるようになる。またトランシーバ４７は、プロセッサ２１から受信された信号を処理する。これによって、信号はアンテナ４３を経由して、典型的なディスプレイデバイス４０から送信されるようになる。

代替実施形態では、トランシーバ４７は、受信機によって置き換えることが可能である。更に、別の代替実施形態では、ネットワークインタフェース２７は、イメージソースによって置き換えられることができる。イメージソースは、プロセッサ２１に送られるべきイメージデータを記憶又は生成することができる。例えば、イメージソースは、イメージデータを含むディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）又はハードディスクドライブであるか、あるいはイメージデータを生成するソフトウェアモジュールでありうる。

プロセッサ２１は、典型的なディスプレイデバイス４０の全体動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインタフェース２７又はイメージソースからの圧縮イメージデータのようなデータを受信し、このデータを、生のイメージデータ、又は生のイメージデータに容易に処理できるフォーマットに処理する。プロセッサ２１は、その後、この処理されたデータをドライバコントローラ２９へ、又は記憶するためにフレームバッファ２８へ送る。生のデータは、一般に、イメージ内の各位置におけるイメージ特性を識別する情報を称する。例えば、そのようなイメージ特性は、色彩、彩度、及びグレースケールレベルを含むことができる。

１つの実施形態では、プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、若しくは論理ユニットを含み、典型的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５に信号を送信するために、及びマイクロフォン４６から信号を受信するために、一般に増幅器及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、典型的なディスプレイデバイス４０内部のディスクリートな構成要素、若しくは、プロセッサ２１又はその他の構成要素の内部に組み込まれることができる。

ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１により生成された生のイメージデータをプロセッサ２１から又はフレームバッファ２８から直接的に取得し、アレイドライバ２２への高速送信に適切であるように生のイメージデータを再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラ２９は、生のイメージデータを、ラスタ状の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。これによって、ディスプレイアレイ３０全体をスキャンするための適切な時間順を有するようになる。そして、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へ送る。ＬＣＤコントローラのようなドライバコントローラ２９が、スタンドアローンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１にしばしば関連付けられるが、そのようなコントローラは、多くの方法で実現することができる。これらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に搭載されたり、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に組み込まれたり、あるいはアレイドライバ２２と共にハードウェアに完全に統合されうる。

一般に、アレイドライバ２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ２９から取得し、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から到来する数百本、ときには数千本の導線に毎秒何回も適用される波形のパラレルセットに、ビデオデータを再フォーマットする。

１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、及びディスプレイアレイ３０は、本明細書に記載した何れのタイプのディスプレイに対しても適切である。例えば、１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９は、従来型のディスプレイコントローラ又はバイステイブルディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来型のドライバ又はバイステイブルディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。１つの実施形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と統合される。そのような実施形態は、例えばセルラ電話、時計、及びその他の小面積ディスプレイのような高度に集積されたシステムにおいて一般的である。更に別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイ又はバイステイブルディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含んでいるディスプレイ）である。

入力デバイス４８によって、ユーザは、典型的なディスプレイデバイス４０の動作を制御することが可能となる。１つの実施形態では、入力デバイス４８は、クワーティ（ＱＷＥＲＴＹ）キーボード又は電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、接触感応スクリーン、感圧又は感熱膜を含む。１つの実施形態では、マイクロフォン４６は、典型的なディスプレイデバイス４０のための入力デバイスである。マイクロフォン４６がこのデバイスにデータを入力するために使用される時、典型的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、ユーザによって音声命令が与えられる場合がある。

電源５０は、当該技術分野において周知の各種のエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。例えば、１つの実施形態では、電源５０は、例えばニッケル−カドミウム電池又はリチウムイオン電池のような、充電可能な電池である。別の実施形態では、電源５０は、キャパシタ、若しくはプラスチック太陽電池、及びソーラーセル塗料を含む太陽電池や、キャパシタ、あるいは再充電可能なエネルギー源である。別の実施形態では、電源５０は、壁のコンセントから電力を受け取るように構成される。

いくつかの実施では、上述したように、制御プログラム機能が、電子ディスプレイシステム内の幾つかの場所に位置することができるドライバコントローラ内に常駐する。いくつかの場合では、制御プログラム機能が、アレイドライバ２２内に常駐する。当業者であれば、上述した最適化が、任意の数のハードウェア及び／又はハードウェア構成要素において、種々の構成で実施されうることを認識するであろう。

上述された原理にしたがって動作する干渉変調器の構造の詳細は、広範に変形可能である。例えば、図７Ａ乃至図７Ｅは、可動反射層１４及びそのサポート構造の５つの異なる実施形態を図示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面であり、金属材料１４のストリップが、直交して延びている支柱１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４は、連結部３２において、そのコーナのみが支柱に固定される。図７Ｃでは、可動反射層１４は、可撓性金属からなる変形可能層３４から吊り下げられている。変形可能層３４は、変形可能層３４の周辺において、基板２０に直接的又は間接的に接続している。これらの接続部は、本明細書では、サポートポストと称される。図７Ｄで例示する実施形態は、変形可能層３４が載るサポートポストプラグ４２を有している。図７Ａ乃至図７Ｃのように、可動反射層１４は、キャビティ上に吊るされたままであるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６との間のホールを満たすことにより、サポートポストを形成しない。むしろ、サポートポストは、サポートポストプラグ４２を形成するために使用される平坦化材料から形成される。図７Ｅに例示する実施形態は、図７Ｄで示される実施形態に基づくが、図示されていない追加の実施形態に加えて、図７Ａ乃至図７Ｃに例示される実施形態の任意と機能するように適応されうる。図７Ｅに示す実施形態では、金属あるいは他の電導材料からなる追加層が、バス構造４４を形成するために用いられた。これは、干渉変調器の裏側に沿った信号ルーティングを可能にし、基板２０上に形成されねばならない多くの電極を削減する。

図７で示されるような実施形態では、干渉変調器は、透明基板２０の正面側からイメージを見ることができ、その反対側には変調器が構成される直接表示デバイスとして機能する。これら実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４及びバス構造４４を含む基板２０の反対側である反射層側上の干渉変調器のある部分を光学的にシールドする。これは、シールドされた領域が、イメージ品質に悪影響を与えずに構成され作動されることを可能にする。この分離可能な変調器アーキテクチャによって、この変調器の電気機械的局面及び光学的局面のために使用される構造設計及び材料が選択され、互いに独立して機能することを可能にする。更に、図７Ｃ乃至図７Ｅに示す実施形態は、反射層１４の光学特性を、その機械特性から切り離すことに由来する更なる利点を有している。これらは、変形可能層３４によって実行される。これは、反射層１４のために使用される構造設計及び材料が、光学特性の観点から最適化されることと、変形可能層３４のために使用される構造設計及び材料が、所望の機械特性の観点から最適化されることとを可能にする。

いくつかの修正によって、干渉変調器の基本構造は、ＭＥＭＳスイッチとして使用することができる。図８Ａは、ＭＥＭＳスイッチ７００の側断面図である。図８ＡのＭＥＭＳスイッチ７００は、図７Ａの干渉変調器と同じようなつぶれるキャビティ機能を持っている。ＭＥＭＳスイッチ７００は、更に２つの端子７０６、絶縁層７１０、及び電導性ストリップ７０８を含んでいる。本明細書で使用されるように、スイッチの「端子」という用語は、スイッチからの入出力信号を提供する電導素子を示す。スイッチはそれ自体、その端子間の選択的な電気接続を提供する。以下に示すスイッチの実施形態の説明から分かるように、スイッチは、それ自身は信号の入力点でも出力点でもない電導素子を含んでいるかもしれないが、スイッチ機能を提供するために異なる端子間を選択的にブリッジする。これらの電導素子は、本明細書では、コンタクトコンダクタと呼ばれる。

したがって、ＭＥＭＳスイッチ７００は、２つの端子７０６間の選択的な電気的コンタクトを提供する構造である。更に詳しくは、端子７０６が電気的に接触している場合にはＭＥＭＳスイッチ７００が閉じられ、端子７０６が電気的に接触していない場合にはＭＥＭＳスイッチが開いている。機械的弛緩状態では、端子７０６は電気的に接触していない。したがって、ＭＥＭＳスイッチ７００は開いている。図８Ａに示すように、ＭＥＭＳスイッチ７００は、可動材料７１４と、電導性ストリップ７０８と、可動材料７１４と電導性ストリップ７０８との間の絶縁層７１０とを備える。基板７２０は、電極７０２、及び電極７０２上の絶縁層７０４をサポートする。距離によって分離された２つの端子７０６が、絶縁層７０４上に、及び／又は絶縁層７０４をスルーして配置される。端子７０６は、絶縁層７０４及び／又は電極７０２を介したバイアスを用いて他の回路類に接続しうる。絶縁層７０４及び可動材料７１４は、キャビティ７０７を規定するためにサポート７１８によって機械的に分離される。干渉変調器に関して上述したように、可動材料７１４は変形可能である。これによって、可動材料７１４と電極７０２との間に電位差が印加される場合、可動材料７１４は、基板７２０の方へ変形される。これは、図７Ａの反射材料１４、基板２０、及び電極１６と、図１の反射層１４ａ，１４ｂ、透明基板２０、及び反射層１６ａ，１６ｂとに類似している。可動材料７１４は、その下に電導性ストリップ７０８を持っている絶縁体７１０をその下に持っているかもしれない。上述したように、印加電圧によって可動材料７１４が基板７２０に向かって曲げられる場合、電導性ストリップ７０８が、両方の端子７０６とコンタクトし、もって、端子７０６を電気的にコンタクトさせ、ＭＥＭＳデバイス７００を閉じることができるように電導性ストリップ７０８が揃えられる。したがって、電導性ストリップは、端子が電気的に接続されるコンタクトコンダクタとして作用する。この実施形態では、端子７０６と可動材料７１４との間のコンタクトが、可動材料７１４と電極７０２との間に印加された電圧差を妨害しないように電導性ストリップ７０８は、絶縁体７１０によって、可動材料７１４から電気的に絶縁される。いくつかの実施形態では、そのような絶縁が必要でないところでは、電導性ストリップ７０８及び絶縁体７１０は必要ではないだろう。そして可動材料自体７１４が、２つの端子７０６をブリッジするコンタクトコンダクタとして機能することができる。可動材料７１４と電極７０２との間に印加された電圧が、（上述したように）あるレベルより下に低減する場合、可動材料７１４は、機械的弛緩状態に戻り、ＭＥＭＳスイッチ７００が開かれる。

図８Ｂは、ＭＥＭＳスイッチ７００の平面図である。サポート７１８、電導性ストリップ７０８、及び端子７０６は、可動材料７１４を通じて見たように示される。電導性ストリップ７０８は、可動材料７１４より著しく小さいかもしれない。これは、可動材料７１４と電極７０２との間の起電力が、電導性ストリップ７０８と電極７０２との間の起電力より大きいことを保証するためである。なぜなら、ストリップが電極に一旦コンタクトすると、ストリップ上の電位は、可動材料上の電位と異なるかもしれないからである。可動層が、コンタクトの第１のペアに向かって下へ曲がることができ、コンタクトの別のペアに向かって上に曲がることができる
２重キャビティスイッチ実施形態を製造することが可能である。これらの実施形態では、絶縁体７１０に類似した第２の絶縁体が、可動材料７１４の上に形成され、電導性ストリップ７０８に類似した第２の電導性ストリップが、第２の絶縁体の上に形成される。キャビティ７０７に類似した第２のキャビティが、第２の電導性ストリップと、絶縁層７０４に類似した第２の絶縁層との間に存在する。第２の絶縁層は、サポート７１８に類似した構造によってサポートされ、電極７０２に類似した第２の電極と、端子７０６に類似した第２の端子のセットとを持つであろう。可動材料７１４上の構造は、上述した可動層より下の構造に類似した動作を持つ。十分な電位差が、可動材料７１４と第２の電極との間に加えられる場合、可動材料７１４は、第２の電極に向かう方向に移動できるように構成される。これが生じる場合、第２の電導性ストリップは、端子の第２のセットと接触することができる。可動材料７１４、電極７０２、及び第２の電極に適切な電圧を加えることにより、このスイッチは、端子７０６及び第２のセットの端子と電気的に接続するように動作する。あるいは、どちらとも接続しない。これによって、３状態スイッチを形成する。いくつかの実施形態では、可動材料上の構造は、その構造及び機能において類似しているかもしれない。他の実施形態では、可動材料上の構造は、機能のみが類似しているかもしれない。

図９は、別の実施形態のＭＥＭＳスイッチ８００の側断面図である。ＭＥＭＳスイッチ８００は、図７Ｃの干渉変調器と同様の構造上の特徴を持っている。さらに、図８Ａに示すＭＥＭＳスイッチ７００のものに類似したＭＥＭＳスイッチ機能及び特徴をも持っている。そのような特徴は、図８Ａで使用されているものと同一の参照番号でラベルされる。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳスイッチは、ＭＥＭＳスイッチ９００の側断面３次元図を示す１０Ａ及び図１０Ｂに例示するような特徴を持っている。

図１０Ａ及び図１０ＢのＭＥＭＳスイッチ９００は、図７Ａの干渉変調器と同様のつぶれるキャビティ機能を持っている。ＭＥＭＳスイッチ９００は、２つの端子９０６Ａと９０６Ｂとの間の選択的な電気的コンタクトを提供する構造を持っている。更に詳しくは、端子９０６Ａ及び端末９０６Ｂが電気的にコンタクトしている場合（図１０Ａ）、ＭＥＭＳスイッチ９００は閉じており、端子９０６Ａ及び端末９０６Ｂが電気的にコンタクトしていない場合（図１０Ｂ）、ＭＥＭＳスイッチは開いている。ＭＥＭＳスイッチ９００は、変形可能層９３４と、２つの端子９０６Ａ及び９０６Ｂと、変形可能層９３４と端末９０６Ｂの間の絶縁層９１０と、電極９０２をサポートする基板９２０と、電極９０２上の絶縁層９０４とを備える。絶縁層９０４及び変形可能層９３４は、キャビティ９０７を定義するためにサポート９１８によって分離される。サポート９１８の高さは可変であり、いくつかの実施形態では、サポート９１８は必要ではない。機械的弛緩状態では（図１０Ａ）、端子９０６Ａ及び９０６Ｂは電気的にコンタクトしており、ＭＥＭＳスイッチ９００は閉じている。十分に大きな電圧差が、変形可能層９３４と電極９０２との間に印加される場合、図１０Ｂに示すように、変形可能層９３４は基板９２０の方へそれる。これは、図７Ａの基板２０及び電極１６に対する反射材料１４の動きに類似している。そして、図１の透明基板２０、反射層１６ａ及び１６ｂに対する反射層１４ａ及び１４ｂの動きに類似している。変形可能層９３４が基板９２０の方へそらされる場合、端子９０６Ｂは、端子９０６Ａとコンタクトせず、ＭＥＭＳスイッチ９００を開かせる。同様に、変形可能層９３４と電極９０２との間に印加された電圧は、あるレベル未満に低減された場合、変形可能層９３４は、その機械的弛緩状態に戻り、端子９０６Ｂは、端子９０６Ａとコンタクトし、ＭＥＭＳスイッチ９００は再び閉じる。

端子、コンタクトコンダクタ（もし存在すれば）、及び電極の相対位置、形状、及び柔／剛材料特性は、スイッチを、機械的弛緩状態にある場合には閉に、電圧起動状態にある場合には開に維持する。当業者によって理解されるように、図１０Ａ及び図１０Ｂで示される電導素子のリード及びトレースは、最上層９３６上にあるかもしれない。いくつかの実施形態では、配線は電極９０２の下かもしれない。他の実施形態では、サポート９１８内又は近くに配線があるかもしれない。いくつかの実施形態では、配線は、例えば、層９３４と基板９２０との間のギャップの中のような図示する構造内であるかもしれない。スイッチの中に入る、及びスイッチの外に出る電導性トレースは、絶縁層９０４、変形可能層９３４、及び／又は最上層９３６の中、上、又は下でありうる。いくつかの実施形態では、スイッチの１次元アレイ又は２次元アレイが形成される。このアレイは、端子９０６Ａ及び／又は９０８Ｂが、複数の隣接する又は非隣接するスイッチで接続及び共有されるように構成されうる。端子９０６Ａ及び／又は９０６Ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂの面に入る、又はそこから出る母線であるように構成されうる。変形可能層９３４、及び／又は最上層９３６は、複数の隣接又は非隣接スイッチで共有されうる。変形可能層９３４及び／又は最上層９３６は、図１０Ａ及び図１０Ｂの面内を左右に走る母線であるように構成されうる。

図１０Ａ及び１０Ｂの実施形態と、他の多くのＭＥＭＳスイッチとの間の著しい差は、変形可能層９３４と電極９０２との間に電圧加えられる場合、ＭＥＭＳスイッチは開いた状態になることである。我々はこれをアサートオープンタイプのスイッチと呼ぶ。他のタイプのＭＥＭＳスイッチは、可動材料の両端に電圧が加えられる場合、閉じた状態になる。我々はこれをアサートクローズタイプのスイッチと呼ぶ。アサートクローズスイッチに対するアサートオープンスイッチの利点は、ＭＥＭＳスイッチがクローズ位置で固着する傾向と関係がある。長期間クローズした場合、特に、そこを流れる電流によって、端子の金属と、端子とコンタクトしている金属との間で、機械的な結合に発展する傾向にある。機械的な接合が、ＭＥＭＳスイッチを開くために作動する力より強くなる場合、それはクローズ位置で固着するだろう。アサートオープンスイッチでは、変形可能層９３４を電極９０２に向けて引くことにより、起電力は、スイッチを開くように動作する。現実的な電圧で、機械的結合に逆らう起電力は簡単に、そのようなコンタクト結合を破るのに十分大きくなる。アサートオープンスイッチを開くために作用する起電力は、一般に、アサートクローズドスイッチを開くために作用する機械的な力よりも強い。したがって、アサートオープンスイッチは、アサートクローズドスイッチよりも、固着になりにくい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに例示するスイッチを製造するために、機械的弛緩状態にある場合、変形可能層９３４が上方に曲がっていることが有利である。これは、面内張力の及ぶ範囲にあるように変形可能層９３４を堆積することによって達成される。変形可能層９３４は、長方形状へパターン化されうる。これによって、向かい合う端部の第１のペアにおいてサポート９１８に固定され、向かい合う端部の他のペアにおいて解放されるようになる。従って、面内張力は、解放されている端部よりもサポート９１８間の端部においてより高い。これは、面外ハンプ（hump）を引き起こす。ハンプの方向は、変形可能層９３４の厚さによって、張力内の勾配によって決定される。変形可能層９３４の基板９２０側の方が、端子９０６Ａ側よりも高い張力であれば、端子９０６Ａの方へ曲がるだろう。張力勾配は、単一層で、あるいは合成層として得られるかもしれない。変形可能層９３４の端子９０６Ａ側に穴又は切れ目を配置することによって、曲がり応答が増幅されるだろう。サポート９１８のコンプライアンスを変更することもまた、曲がり応答に影響を与えるだろう。六角形又は三角形のように長方形ではない幾何形状、及びその他のサポート配置構成もまた、結果として生じる薄膜の外形を操作するために使用されうる。

図１０Ａ及び図１０Ｂで示されるようなＭＥＭＳスイッチ用の製造工程では、絶縁体９０４が、電極９０２のまわりの基板９２０上に形成されうる。その後、サポート９１８が、基板９２０上に形成されうる。その後、第１の犠牲層が、絶縁体上で、かつサポート９１８の間に形成されうる。そして、面内張力を有する変形可能層９３４が、サポート９１８及び第１の犠牲層の上に形成される。その後、誘電層９１０、端子９０６Ｂ、及び第２の犠牲層が、変形可能層９３４の上に形成される。その後、端子９０６Ａ及び最上層９３６が形成される。最後に、犠牲層が除去される。その他の方法及びステップもまた使用されうる。

アサートオープンＭＥＭＳスイッチの別の実施形態が、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される。このスイッチの機械的な動作は、以前に説明したものと類似している。印加電圧によってもたらされる静電力は、比較的剛性のある電導プレート４１１を電極４０３の方に引くように作用する一方、上部の可撓性サポート層４０７の変形によって引き起こされる機械的復元力は、電極４０３から電導層４１１を引き離す傾向がある。突起１００１及び１００３は、電導層４１１の上部側にある。突起の形状、位置、及び／又は数は、他の実施形態では異なりうる。図１１Ａに示すように、アサートされていない状態では、上部層４０７は、突起１００１及び１００３によって電導性のプレート４１１に電気的に接続される。この実施形態では、可撓層４０７及びプレート４１１は各々、スイッチの端子を形成し、このプレート４１１は、電極としても機能し、基板上の他の電極４０３とプレート４１１との間の電場が、プレート４１１を下側に引くことによって、端子４１１，４０７を切断させる。アサート状態では、図１１Ｂに示すように、電導層４１１を電極４０３に向けて引くことにより形成された層４０７と突起との間のギャップ、及び誘電体４１５によって、上部層４０７が、電導層４１１から電気的に絶縁される。したがって、ＭＥＭＳデバイス１０００が操作される場合、電導層４１１は、上部層４０７に選択的に接続又は切断される。いくつかの実施形態では、弛緩状態における上部層４０７の曲がりは、図１１Ａに示すよりも小さい。いくつかの実施形態では、上部層４０７は、弛緩状態では曲がらず、本質的に平坦で始まる。これらの実施形態では、下方向への移動は、スイッチを開くために、突起を端子から離す。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すようなＭＥＭＳスイッチの製造工程では、電極４０３のまわりの基板４０１上に絶縁体４０５が形成される。基板上にはサポートが形成され、サポートの間及び絶縁体の上には犠牲層が形成される。その後、プレート４１１を形成する材料が堆積され、その上に形成された追加の犠牲材料とともにエッチングされる。その後、可撓層４０７が、堆積される。その後、犠牲層が除去される。

図１２に例示する実施形態では、突起１００１及び１００３は、図８Ａ及び図８Ｂに示すストリップのようなコンタクトコンダクタとして機能する電導材料４１０の共通ストリップに接続される。これは、電極及び拡張部４１８を形成する電導層から電気的に絶縁されている。電導層４１１及び拡張部４１８は、コンタクトコンダクタ４１０及び絶縁体４１９を介して１つ又は複数のバイアスによって接続される。あるいは、コンタクトコンダクタ４１０及び絶縁体４１９は、拡張部４１８によって形成される中央ポストの周りに配置される。端子１２２０及び１２２２は、屈曲する薄膜４０７を通って伸びており、突起１００１及び１００３と揃っている。電導層４１１の位置は、電導層４１１と電極４０３との間に電圧差を加えることにより制御される。この実施形態では、図１２に示すような非アサート状態の場合、コンタクトコンダクタ４１０は、突起１００１によって１つのコンタクト１２２０に電気的に接続され、突起１００３によって他のコンタクト１２２２に電気的に接続されている。アサートされた状態では、プレート４１１と電極４１３との間に加えられた十分な電位差で、コンタクトコンダクタ４１０は、コンタクト１２２０及び１２２２から引き離される。したがって、ＭＥＭＳデバイスが操作される場合、コンタクト１２２０及び１２２２は、コンタクトコンダクタ４１０によって選択的に接続可能である。図１１に例示するデバイスのように、コンタクト１２２０及び１２２２は、電場によって誘導された力によって開かれ、機械的弛緩状態において接続される。図１２に示される実施形態の電導素子は、誘電材料１２００によって互いに電気的に絶縁される。

図１３に例示する実施形態では、ＭＥＭＳデバイスは、ダブルポール単投スイッチとして操作されるかもしれない。この実施形態では、第１の端子１３２０が上部の可撓層４０７に取り付けられ、第２の端子１３２２が基板４０１上に堆積される。第３の端子１３２４は、機械的弛緩状態において第１の端子１３２０と電気的にコンタクトし、完全にアクチュエートされた状態において第２の端子１３２２とコンタクトするように構成される。この構成は、ダブルポール単投スイッチ構成を提供する。そのような実施形態では、電圧がプレート４１１に加えられると、電極４０３及び変形可能層４０７が適切に制御され、プレート４１１は、第１のコンタクト１３２０と第２のコンタクト１３２２との間で吊るされるように形成される。これは、３状態スイッチを形成する。いくつかの実施形態では、電極４０３は、第２のコンタクト１３２２を含むかもしれない。図１３に示す実施形態の電導素子は、誘電材料１３００によって互いから電気的に絶縁される。他の実施形態と同様に、図１３の実施形態の素子を電気的に接続するために様々な配置構成が用いられる。例えば、電極４０３の下及び／又はそばに配線があるかもしれない。電導性の配線が、サポートポスト１３１８の内部、隣接、又はそばに存在しうる。図示する層の上にも配線があるかもしれない。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、上述したものとは異なる別の構造を備えたＭＳＭＳスイッチの実施形態を示す。この実施形態では、デバイスのギャップを覆う上部サポート構造１４１０は変形可能ではなく、加工された材料、又はその厚み等の何れかによって比較的剛性がある。しかしながら、電導性プレート１４１１は、比較的可撓性がある。本明細書で使用しているように、用語「剛性がある」は、スイッチの一部に適用される場合、通常使用時に電極に印加される電圧によって実質的に影響を受けないことを意味する。用語「可撓性」（flexible）は、スイッチの一部に適用される場合、通常使用時に電極に印加される電圧によって、その形状又は構成が、大きく影響を受けることを意味する。この実施形態では、電位差が、プレート１４１１と電極４０３との間に印加されると、図１４Ｂに例示するように、コンタクトコンダクタ１４２０が端子１４２４及び１４２６とコンタクトするまで、プレート１４１１の端部が下方へ変形される。図１４Ａ及び図１４Ｂに示される電導素子は、誘電材料１４００によって互いに電気的に絶縁される。いくつかの実施形態では、プレート１４１１及びコンタクトコンダクタ１４２０は、電気的に絶縁されず、単一の金属プレートとして形成されうる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、この種のアサートオープンスイッチを例示する。プレート１５１１は、中央ギャップを形成する犠牲材料が取り除かれた後に、機械的弛緩状態において上方向に曲げられるように面内張力を備えて製造される。いくつかの実施形態では、プレート１５１１は、弛緩状態において実質的に平面であり、上述するような突起を含みうる。弛緩状態にある場合、コンタクトコンダクタ１５２０は、端子１５２４及び１５２６と接触する。コンタクトコンダクタ１５２０を通る端子１５２４と１５２６との間の電導経路は、その全体が示されていないことに留意されたい。なぜなら、電導経路の一部は、（図１２に示すのと同様に）この断面図の面の外であるからである。電位差が、プレート１５１１と電極４０３の間に印加される場合、プレート１５１１の端部が下方へ引かれ、コンタクトコンダクタ１５２０と、端子１５２４及び１５２６との間のコンタクトを壊す。いくつかの実施形態では、追加の端子１５２３及び１５２５が含まれているかもしれない。これらの実施形態では、端子１５２３，１５２５が、プレート１５１１によってコンタクト及びブリッジされうる。プレート１５１１から絶縁されるコンタクトコンダクタが望まれる場合、第２のコンタクトコンダクタ（図示せず）が、プレート１５１１自体から絶縁されており、かつ端子１５２３及び１５２５とコンタクトするプレート１５１１の底部に提供される。図１５Ａ及び図１５Ｂに示される電導素子は、誘電材料１５００によって互いから電気的に絶縁される。

いくつかの実施形態では、アサートオープンされたＭＥＭＳスイッチ及びアサートクローズされたＭＥＭＳスイッチの組み合わせが、例えばＡＮＤ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＸＮＯＲ、及びＡＯＩのようなデジタル論理機能を生成するために使用される。更に、他のデジタル論理機能及び組み合わせも可能である。

アサートオープンなＭＥＭＳスイッチ、又はアサートオープンなＭＳＭＳスイッチとアサートクローズされたＭＥＭＳスイッチとの組み合わせを備える論理ブロックが共に構成されて、一般に外部コンポーネントで見られる論理機能が提供される。これによって、システムコストを節約する。例えば、ＭＥＭＳスイッチは、低リークトランジスター、シフトレジスター、あるいはデコーダの容量内で使用されるために構成されうる。干渉変調器ディスプレイに関連して、ＭＥＭＳスイッチは、例えば、行ドライバ又は列ドライバと連携して使用されうる。有利なことに、ＭＥＭＳスイッチは、例えばガラス基板、シリコン又はプラスチック基板のような様々な基板上に製造されうる。大きなガラス基板上にスイッチを配置することは、一般に、シリコン基板ほど高価ではなく、従来式のトランジスターベースのロジックの多くの形態に対する利点を与える。

上記詳細説明が、様々な実施形態に適用される新たな特徴を示し、記述し、指摘した一方、例示されたデバイス又はプロセスの形態又は詳細における様々な省略、代用、及び変更が、本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされることが理解されるであろう。例えば、様々な実施形態は、３、４、あるいは様々な数の端子を持つことができる。上述した多くの実施形態は、電気的に絶縁されたコンタクトコンダクタ、端子、及び電極を含むが、これらの要素のうちの任意のものが、通常動作時に素子に印加される電位差が一貫している場合、単一の素子又は部品に組み合わされうる。いくつかの実施形態では、プレートのある部分が、プレートのその他の部分とは独立して制御可能である。いくつかの実施形態は、２枚以上のプレートを持っている。他の様々な実施形態は、以前に説明した要素の組み合わせ及び代替構成を用いる。

理解されるように、本発明で記載した幾つかの特徴は、他のものとは独立して使用又は実現され、１つの実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされうるので、本発明は、本明細書で記載した特徴及び利点の全ての提供する訳ではない形態内で具体化されうる。

図１は、干渉変調器ディスプレイの１つの実施形態の一部を示す等測図であり、第１の干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層がアクチュエートされた位置にある図である。 図２は、３×３の干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの１つの実施形態を示すシステムブロック図である。 図３は、図１に示す干渉変調器の１つの典型的な実施形態における印加電圧に対する可動ミラー位置の図である。 図４は、干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用される行電圧と列電圧のセットを示す図である。 図５Ａは、ディスプレイデータのフレームを、図２に示す３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用される行信号及び列信号のための１つの典型的なタイミング図を示す。 図５Ｂは、ディスプレイデータのフレームを、図２に示す３×３干渉変調器ディスプレイに書き込むために使用される行信号及び列信号のための１つの典型的なタイミング図を示す。 図６Ａは、複数の干渉変調器を備えるビジュアルディスプレイデバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。 図６Ｂは、複数の干渉変調器を備えるビジュアルディスプレイデバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。 図７Ａは、図１に示すデバイスの断面図である。 図７Ｂは、干渉変調器の代替実施形態を示す断面図である。 図７Ｃは、干渉変調器の別の代替実施形態を示す断面図である。 図７Ｄは、干渉変調器の更に別の代替実施形態を示す断面図である。 図７Ｅは、干渉変調器の追加代替実施形態を示す断面図である。 図８Ａは、可撓性薄膜タイプＭＥＭＳスイッチの実施形態を示す。 図８Ｂは、可撓性薄膜タイプＭＥＭＳスイッチの実施形態を示す。 図９は、可撓性薄膜タイプＭＥＭＳスイッチの別の実施形態を示す。 図１０Ａは、電位差が加えられるとコンタクトを始めるＭＥＭＳスイッチの側断面図である。 図１０Ｂは、電位差が加えられるとコンタクトを始めるＭＥＭＳスイッチの側断面図である。 図１１Ａは、電位差が加えられるとコンタクトを始めるＭＥＭＳスイッチの別の実施形態の側断面図である。 図１１Ｂは、電位差が加えられるとコンタクトを始めるＭＥＭＳスイッチの別の実施形態の側断面図である。 図１２は、電位差が加えられるとコンタクトを始めるＭＥＭＳスイッチの別の実施形態の側断面図である。 図１３は、３状態スイッチとして実施可能なＭＥＭＳデバイスを例示する側断面図である。 図１４Ａは、可撓性薄膜タイプＭＥＭＳスイッチの別の実施形態を例示する。 図１４Ｂは、可撓性薄膜タイプＭＥＭＳスイッチの別の実施形態を例示する。 図１５Ａは、可撓性薄膜タイプの別の実施形態を例示する。 図１５Ｂは、可撓性薄膜タイプの別の実施形態を例示する。

Claims (104)

1. 少なくとも第１の端子及び第２の端子と、
   第１の電極と、
   可動素子とを備え、
   前記可動素子は、第２の電極を形成する部分を少なくとも備え、印加された電位差に応じて前記第２の電極と前記第１の電極との間で移動可能であり、前記第１の端子と第２の端子とは、前記可動素子の位置に依存して、選択的に電気接続可能であり、前記第２の電極と前記第１の電極との間の閾値未満の電圧によって、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続させる微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
2. 前記端子の少なくとも１つは、前記可動素子とともに移動する請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
3. 前記可動素子は基板上にサポートされ、前記第１の電極は前記基板上に配置された請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
4. 前記第１の電極は絶縁材料で覆われている請求項３のＭＥＭＳスイッチ。
5. 前記可動素子は基板上にサポートされ、少なくとも１つの端子が前記基板上に配置される請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
6. 前記第１の電極が前記基板上に配置される請求項５のＭＥＭＳスイッチ。
7. 前記可動素子は、機械的弛緩状態において曲がる可撓性材料を備える請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
8. 前記可動素子は、剛性プレートをサポートする可撓性材料を備える請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
9. 前記可撓性材料は、第１の端子を備え、前記剛性プレートは、第２の端子を備える請求項８のＭＥＭＳスイッチ。
10. 前記剛性プレートは、前記可撓性材料の方へ伸び、かつ機械的弛緩状態において１又は複数の端子とコンタクトする１つ又は複数の部分を備える請求項９のＭＥＭＳスイッチ。
11. 前記１又は複数の剛性プレートの部分は、前記可撓性材料に直接コンタクトする請求項１０のＭＥＭＳスイッチ。
12. 前記１又は複数の剛性プレートの部分は、前記可撓性材料に取り付けられた１又は複数の端子にコンタクトする請求項１０のＭＥＭＳスイッチ。
13. 前記剛性プレートは、前記可撓性材料に取り付けられた１対の端子に電気的に接続するように構成されたコンタクトコンダクタを備える請求項８のＭＥＭＳスイッチ。
14. 前記可動素子は基板上にサポートされ、少なくとも第１の端子が、前記基板の上に配置され、少なくとも第２の端子が、前記可撓性材料に取り付けられ、前記剛性プレートは、前記可動素子の位置に依存して、前記第１の端子又は前記第２の端子とコンタクトするか、又は何れの端子ともコンタクトしない請求項８のＭＥＭＳスイッチ。
15. 前記可動素子は、剛性上部サポート構造からサポートされた可撓性プレートを備える請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
16. 前記可撓性プレートの少なくとも一部は、第２の電極を備える請求項１５のＭＥＭＳスイッチ。
17. 前記可撓性プレートは、前記剛性上部サポート構造に取り付けられた端子にコンタクトするように構成されたコンタクトコンダクタを備えた請求項１５のＭＥＭＳスイッチ。
18. 前記可撓性プレートは、前記上部サポート構造によって、基板の上にサポートされており、１対の端子が、前記基板上に配置され、前記可撓性プレートは、前記基板上に配置された１対の端子を電気的に接続するように構成された第２のコンタクトコンダクタを備える請求項１７のＭＥＭＳスイッチ。
19. 前記可動素子は、基板上にサポートされた可撓性材料を備え、少なくとも第１の端子が、前記基板の反対側において、前記可撓性材料に取り付けられ、第２の端子が、前記第１の端子に隣接した固定位置にサポートされている請求項１のＭＥＭＳスイッチ。
20. 電流を導く少なくとも第１及び第２の電導手段と、
    位置に基づいて、前記第１の電導手段及び第２の電導手段を選択的に電気的に接続する可動手段と、
    前記可動手段を移動させる移動手段とを備え、
    前記可動手段は、前記可動手段と前記移動手段との間の電位差に基づいて移動し、かつ前記可動手段と前記移動手段との間に、閾値未満の電圧が印加された場合に、前記第１の電導手段及び第２の電導手段を電気的に接続するように構成された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
21. 前記少なくとも第１の電導手段及び第２の電導手段はそれぞれ端子を備える請求項２０のデバイス。
22. 前記可動手段は、変形可能な薄膜を備える請求項２０又は２１のデバイス。
23. 前記移動手段は電極を備える請求項２０、２１、あるいは２２のうちの何れかのデバイス。
24. 第１及び第２の端子と可動素子とを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを操作する方法であって、
    第１の閾値よりも高い第１の電位差を前記デバイスに印加することによって、前記可動素子を第１の位置へ移動させ、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電気的な接続を切断することと、
    第２の閾値よりも低い第２の電位差を前記デバイスに印加することによって、前記可動素子を第２の位置へ移動させ、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電気的な接続を確立することと
    を備える方法。
25. 前記第１の電位差を印加することは、前記第１の端子を前記第２の端子から離させる
    請求項２４の方法。
26. 前記第２の電位差を印加することは、機械的弛緩位置に向かって前記可動素子を移動させる請求項２４の方法、
27. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法であって、
    少なくとも第１の端子及び第２の端子を形成することと、
    第１の電極を形成することと、
    第２の電極を形成している部分を少なくとも備え、前記第２の電極と前記第１の電極との間に印加された電位差に応じて移動可能な可動素子を形成することと、
    前記可動素子の位置に依存して選択的に電気的に接続可能となるように前記第１及び第２の端子を構成することとを備え、
    前記第２の電極と前記第１の電極との間の閾値未満の電圧によって、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続させる方法。
28. 前記端子のうちの少なくとも１つが前記可動素子とともに移動するように構成することを更に備える請求項２７の方法。
29. 請求項２７の方法によって製造される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ。
30. 第１及び第２の主面を有する変形可能な電導性の薄膜と、
    前記薄膜の第１の主面の反対側の電極と、
    前記変形可能な薄膜とともに移動可能な第１のスイッチ端子と、
    前記薄膜の第２の主面の反対側の第２のスイッチ端子と
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
31. 印加された電場に応じて前記電極の方へ向かう薄膜変形が、前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子とを更に遠くに離す請求項３０のデバイス。
32. 前記第１のスイッチ端子は、前記変形可能な薄膜である請求項３０のＭＥＭＳスイッチ。
33. 前記第１のスイッチ端子は、絶縁体を介して前記変形可能な薄膜に取り付けられている
    請求項３０のＭＥＭＳスイッチ。
34. 電流を導く第１の電導手段と、
    第１の電導手段を移動させる移動手段と、
    前記移動手段の第１の側に配置され、前記移動手段を変形させる変形手段と、
    前記移動手段の第２の側に配置され、電流を導く第２の電導手段と
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
35. 前記第１の電導手段は、第１のスイッチ端子を備える請求項３４のデバイス。
36. 前記移動手段は、変形可能な電導性薄膜を備える請求項３４又は３５のデバイス。
37. 前記変形手段は、前記移動手段の前記第１の側の反対にある電極を備える請求項３４、３５、又は３６のうちの何れか１つのデバイス。
38. 前記第２の電導手段は、前記移動手段の前記第２の側にある第２のスイッチ端子を備える請求項３４、３５、３６、又は３７のうちの何れか１つのデバイス。
39. 第１及び第２スイッチ端子と、第１及び第２の電極とを備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを操作する方法であって、
    前記ＭＥＭＳスイッチが機械的弛緩状態にある場合、前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子との間の電気的なコンタクトを維持することと、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に、閾値よりも大きな電場を形成することによって、前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子とを切断することと
    を備える方法。
40. 前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子とを切断することは更に、前記第１の端子を前記第２の電極に向かって移動させることを備え、
    前記第２の電極は、前記第１の電極よりも前記第１の端子から離れている請求項３９の方法。
41. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法であって、
    第１及び第２の主面を有する変形可能な電導性の薄膜を形成することと、
    前記薄膜の前記第１の主面の反対側に電極を形成することと、
    前記変形可能な薄膜とともに移動可能な第１のスイッチ端子を形成することと、
    前記薄膜の前記第２の主面の反対側に第２のスイッチ端子を形成することと
    を備える方法。
42. 前記変形可能な薄膜を形成することは、第１のスイッチ端子を形成することを備える請求項４１のＭＥＭＳスイッチ
43. 前記第１のスイッチ端子を形成することは、前記第１のスイッチ端子を、絶縁層を介して前記変形可能な薄膜へ取り付けることを備える請求項４１のＭＥＭＳスイッチ。
44. 請求項４１の方法によって製造された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
45. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを開く方法であって、
    第１のスイッチ端子を、確立された電気的なカップリングから第２のスイッチ端子へと電場によって切断することを備える方法。
46. 前記第１のスイッチ端子は、前記電場に応じて移動する変形可能な薄膜に取り付けられている請求項４５の方法。
47. 前記第２のスイッチ端子は、前記変形可能な薄膜に対して固定されている請求項４６の方法。
48. 前記第２のスイッチ端子は、前記変形可能な薄膜に取り付けられている請求項４６の方法。
49. 前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子とが固定され、前記電場は、可撓性プレートを変形させ、前記可撓性プレートは、前記電場が存在しない場合、前記第１の端子及び第２の端子を電気的に接続するコンタクトコンダクタを備える請求項４５の方法。
50. ギャップの第１の側にあり、少なくとも第１の電極と第１の端子とを備える可動素子と、
    第２の端子と、
    前記ギャップの第２の側にある第２の電極であって、前記第１の端子と前記第２の端子とを選択的に接続するために、前記第１の電極と前記第２の電極とに印加された電位差に基づいて前記可動素子を移動させるように構成された第２の電極と
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ。
51. 前記可動素子は、前記第２の端子を備える請求項５０のＭＥＭＳスイッチ。
52. 前記可動素子は、可撓層と、前記可撓層に取り付けられたプレートとを備える請求項５０のＭＥＭＳスイッチ。
53. 前記プレートは、前記第１の端子と前記第２の端子との各々との電気的なコンタクトを選択的に行うように構成されたコンタクトコンダクタを備える請求項５０のＭＥＭＳスイッチ。
54. 前記コンタクトコンダクタは、前記第１の端子と前記第２の端子との各々と電気的にコンタクトするポイントに突起を備える請求項５３のＭＥＭＳスイッチ。
55. 前記プレートは、前記第１の電極を備える請求項５３のＭＥＭＳスイッチ。
56. 前記コンタクトコンダクタは、前記第１の電極から電気的に絶縁される請求項５５のＭＥＭＳスイッチ。
57. 前記コンタクトコンダクタと前記第１の電極は、単一のコンダクタとして形成される請求項５５のＭＥＭＳスイッチ。
58. 前記第１の端子及び第２の端子は、閾値未満の電位差が印加された場合に接続される請求項５０のＭＥＭＳスイッチ。
59. 第１の可動端子と第２の可動端子とを備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な可動素子を備え、前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とは、前記素子が前記第１の位置にある場合には前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とを接続し、前記素子が前記第２の位置にある場合には前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とを切断するように前記可動素子と協調して移動する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
60. 前記スイッチは第１の電極及び第２の電極を備え、前記第１の位置と第２の位置との間の移動は、前記第１の電極と第２の電極との間に印加された電圧に基づく請求項５９のＭＥＭＳスイッチ。
61. 前記電極間に印加された電圧が閾値未満である場合、前記素子は第１の位置にある請求項６０のＭＥＭＳスイッチ。
62. 第１の可動端子と第２の可動端子とを第１の位置と第２の位置との間で移動させる移動手段を備え、前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とは、前記移動手段が前記第１の位置にある場合には前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とを接続し、前記素子が前記第２の位置にある場合には前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とを切断するように前記移動手段と協調して移動する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
63. 前記移動手段は、変形可能な薄膜を備える請求項６２のデバイス。
64. 前記移動手段は、印加された電圧に応じて、前記第１の位置と第２の位置との間で前記可動端子を移動させ、前記移動手段は、前記印加された電圧が閾値未満である場合には、前記可動端子を前記第１の位置に移動させる請求項６２のＭＥＭＳスイッチ。
65. 第１の可動端子と第２の可動端子とを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを操作する方法であって、
    前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とが第１の位置に移動し、前記第１の可動端子と前記第２の可動端子との間の電気的な接続が確立されるように、第１の電位差を前記スイッチに印加することと、
    前記第１の可動端子と前記第２の可動端子とが第２の位置に移動し、前記第１の可動端子と前記第２の可動端子との間の電気的な接続が切断されるように、第２の電位差を前記スイッチに印加することと
    を備える方法。
66. 前記第１の電位差は、前記第２の電位差未満である請求項６５の方法。
67. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法であって、
    第１の位置と第２の位置との間で移動可能な可動素子を形成することと、
    前記可動素子の上に第１の可動端子及び第２の可動端子を形成することと
    を備える方法。
68. 印加された電位差に基づいて前記可動素子が移動するように構成することを更に備え、前記可動素子は、前記印加された電位差が閾値未満である場合、前記第１の位置に移動する請求項６７の方法。
69. 請求項６７の方法によって製造された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
70. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
    第１のスイッチ端子及び第２のスイッチ端子と、
    前記ＭＥＭＳスイッチが機械的弛緩状態にある場合、前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子との間の電気的コンタクトを維持する手段と、
    閾値よりも大きな電位差を前記ＭＥＭＳスイッチに印加することによって、前記第１のスイッチ端子と前記第２のスイッチ端子とを切断する手段と
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ。
71. 前記電気的なコンタクトを維持する手段は、機械的弛緩状態において曲がる構成を維持する可撓層を備える請求項７０のＭＥＭＳスイッチ。
72. 前記切断する手段は、前記可撓層に関連付けられた少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの他の電極とを備える請求項７０又は７１のＭＥＭＳスイッチ。
73. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法であって、
    基板に電極と絶縁体を形成することと、
    前記絶縁体の上に第１の犠牲層を形成することと、
    面内張力を備えた可撓層を形成することと、
    前記可撓層の上に第１の端子を形成することと、
    第２の犠牲層を形成することと、
    前記第２の犠牲層の上に第２の端子を形成することと、
    前記第２の端子をサポートする上部層を形成することと、
    前記第１の犠牲層と第２の犠牲層とを除去することと
    を備える方法。
74. 請求項７３の方法で製造されたＭＥＭＳスイッチ。
75. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを製造する方法であって、
    基板に絶縁体及び電極を形成することと、
    前記絶縁体の上の犠牲層内にプレートを形成することと、
    前記プレートに接続された層を形成することであって、前記層又は前記プレート又は両者は、１又は複数の端子を備えていることと、
    前記犠牲層を除去することと
    を備える方法。
76. 前記プレートは可撓性である請求項７５の方法。
77. 前記層は可撓性である請求項７５の方法。
78. １又は複数のコンタクトコンダクタと第１の電極とを備え、ギャップの第１の側にある可動素子と、
    前記ギャップの前記第１の側にある第１の固定端子及び第２の固定端子と、
    前記ギャップの第２の側にある第２の電極とを備え、
    前記可動素子は、前記１又は複数のコンタクトコンダクタを介して前記第１の端子と前記第２の端子とを選択的に接続し、かつ前記第１の電極及び前記第２の電極に印加された電位差に基づいて移動し、前記第１の端子及び前記第２の端子は、閾値未満の電位差が前記電極間に印加された場合に接続される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
79. 前記１又は複数のコンタクトコンダクタは、前記第１の電極から電気的に絶縁されている請求項７８のＭＥＭＳスイッチ。
80. 前記ギャップの第２の側にある第３の固定端子及び第４の固定端子とを更に備え、前記第２の電極は更に、前記１又は複数のコンタクトコンダクタを通じて前記第３の端子と前記第４の端子とを電気的に接続できるように、前記可動素子を移動させるように構成されている請求項７８のＭＥＭＳスイッチ。
81. 前記１又は複数のコンタクトコンダクタと前記電極は、共通のコンダクタから形成されている請求項８０のＭＥＭＳスイッチ。
82. ギャップの第１の側に配置され、電気を導く第１の固定手段及び第２の固定手段と、
    前記第１の固定手段と前記第２の固定手段との間に電気的な接続を確立する手段と、
    前記確立する手段を変形させる第１の変形手段とを備え、
    閾値未満の電位差が前記変形手段に印加された場合、前記第１の固定手段と前記第２の固定手段とが接続される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
83. 前記変形手段は、第１の電極及び第２の電極を備える請求項８２のデバイス。
84. 前記確立する手段は可動素子を備える請求項８２又は８３のデバイス。
85. 前記電気を導く第１及び第２の固定手段は、第１及び第２の固定端子を備える請求項８２、８３、あるいは８４のうち何れか１つのデバイス。
86. ギャップの第２の側にあり、電気を導く第３の固定手段及び第４の固定手段を更に備える請求項８２のＭＥＭＳスイッチ。
87. 前記電気を導く第３及び第４の固定手段は、第３及び第４の固定端子を備える請求項８６のＭＥＭＳスイッチ。
88. 基板と、
    前記基板に配置された第１の電極と、
    前記基板の上の複数の端子と、
    上部サポート構造によって前記第１の電極の上に吊るされた可撓性プレートとを備え、
    前記可撓性プレートは、コンタクトコンダクタ及び第２の電極を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
89. 前記複数の端子は、前記基板に配置される請求項８８のＭＥＭＳスイッチ。
90. 前記可撓性プレートは、前記コンタクトコンダクタを介して１対の前記端子を電気的に接続できるように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧に応じて変形する請求項８９のＭＥＭＳスイッチ。
91. 前記複数の端子は、前記上部サポート構造に取り付けられた請求項８８のＭＥＭＳスイッチ。
92. 前記可撓性プレートは、１対の前記端子を電気的に切断できるように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧に応じて変形する請求項９１のＭＥＭＳスイッチ。
93. サポート手段と、
    前記サポート手段に配置された第１のアクチュエート手段と、
    前記サポート手段の上方に配置された電導手段と、
    少なくとも２つの電導手段を電気的に接続する手段と、
    第２のアクチュエート手段と、
    前記接続する手段と、前記第２のアクチュエート手段とを前記第１のアクチュエート手段の上方に吊るす可撓手段と
    を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイス。
94. 前記サポート手段は基板を備える請求項９３のデバイス。
95. 前記第１のアクチュエート手段は、第１の電極を備える請求項９３又は９４のデバイス。
96. 前記電導手段は複数の端子を備える請求項９３、９４、又は９５のうち何れか１項のデバイス。
97. 前記接続する手段はコンタクトコンダクタを備える請求項９３、９４、９５、又は９６のうち何れか１項のデバイス。
98. 前記第２のアクチュエート手段は第２の電極を備える請求項９３、９４、９５、９６、又は９７のうち何れか１項のデバイス。
99. 前記可撓手段は、可撓プレートを備える請求項９３、９４、９５、９６、９７、又は９８のうち何れか１項のデバイス。
100. 前記可撓性プレートは、１対の前記端子を電気的に切断できるように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧に応じて変形する請求項９３のＭＥＭＳスイッチ。
101. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチデバイスを製造する方法であって、
     基板を形成することと、
     前記基板に第１の電極を配置することと、
     前記基板の上に複数の端子を形成することと、
     コンタクトコンダクタと第２の電極とを備える可撓性プレートを前記第１の電極の上に吊るすことと
     を備える方法。
102. 前記複数の端子を形成することは、前記端末を前記上部サポート構造に取り付けることを備える請求項１０１の方法。
103. 前記可撓性プレートを、１対の前記端子を電気的に切断できるように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧に応じて変形するように構成することを更に備える請求項１０２の方法。
104. 請求項１０１の方法によって製造されたＭＥＭＳスイッチデバイス。

Images