JP4463854B2 - ヒステリシスウィンドウの選択的な調節のための方法および装置 - Google Patents

Description

この発明の分野は、微小電気機械システム(microelectromechanical systems)(ＭＥＭＳ）に関する。

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、および電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及び、あるいは、基板及び／又は堆積された材料の一部分をエッチングして取り除く、若しくは電子装置及び電子機械装置を形成するために複数の層を付加する、その他のマイクロマシニング・プロセスを使用して創り出されることができる。ＭＥＭＳ装置の１つのタイプは、干渉変調器と呼ばれる。

ここに使用されるように、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光干渉の原理を用いて選択的に光を吸収および／または反射する装置を指す。ある実施形態において干渉変調器は１対の導電性プレートを含んでいてもよい。１対の導電性プレートの一方または両方は、全体においてまたは一部分において透明および／または反射してもよく、適切な電気信号が印加されると相対的動きが可能である。特定の実施形態において、一方のプレートは、基板上に堆積された静止層を含み、他方のプレートは、エアーギャップにより静止層から分離された金属膜を含んでいてもよい。ここにより詳細に記述されるように、他方に関して一方のプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることができる。そのような装置は広範囲のアプリケーションを有し、それらの特徴が既存の製品を改良しおよびまだ開発されていない新製品を製作するのに利用できるように、これらのタイプの装置の特性を利用および／または変更することは技術的に有益であろう。

発明の概要

この発明のシステム、方法、および装置は、各々いくつかの観点を有し、それらの観点の単一の観点は、もっぱらその望ましい特性に関与しない。この発明の範囲を制限せずに、そのより顕著な特徴について簡潔に議論されるだろう。この議論を考慮した後に、また、特に「ある実施形態の詳細な説明」というタイトがつけられたセクションを読んだ後で、この発明の特徴がどのようにして他のディスプレイ装置に対して利点を提供するかを理解するであろう。

一実施形態は、約２，５００乃至約５，０００オングストロームのレンジの厚みと約３５０乃至７００Ｍパスカル(MPascals)のレンジの引張応力を有する反射可動層と、複数の反射層と、反射可動層と部分反射層との間に位置する誘電体と、反射可動層と誘電体との間に位置し、反射可動層と複数の反射層との間のギャップを定義するように構成される支持材とを含む。

他の実施形態は、光を反射し、約７．５ボルト乃至約８．５ボルトのレンジ可動反射手段の作動しきい値を維持するとともに約５．５ボルト乃至約６．５ボルトのレンジで可動反射手段の弛緩しきい値を維持する手段と、光を部分的に反射する手段と、可動反射手段を部分的反射手段から機械的に分離する手段と、可動反射手段と複数の反射手段との間のギャップを定義する手段を含む表示装置を含む。

他の実施形態は表示装置を製造する方法を含む。この方法は約２，５００乃至約５，０００オングストロームのレンジの厚みを有する反射可動層を形成することを含む。他の実施形態は、オングストロームと、約３５０乃至７００Ｍパスカルのレンジの引張応力と、部分反射層を形成することと、反射可動層と部分反射層との間の誘電体を位置決めすることと、反射可動層と誘電体との間の支持材を位置決めし反射可動層と部分反射層との間にギャップを定義するように構成された支持材を位置決めすることとを含む。

他の実施器形態は、約８００乃至約１，５００オングストロームのレンジの厚みと、約５０乃至３５０Ｍパスカルのレンジの引張応力を有する反射可動層と、部分反射層と、反射可動層と部分反射層との間に位置する誘電体と、反射可動層と誘電体との間に位置し、反射可動層と部分反射層との間のギャップを定義するように構成された支持材とを含む表示装置を含む。

他の実施形態は、光を反射し、約３．５ボルト乃至約４．５ボルトのレンジで可動反射手段の作動しきい値を維持するとともに、約１．５ボルト乃至２．５ボルトのレンジで可動反射手段の弛緩しきい値を維持する手段と、光を部分的に反射する手段と、可動反射手段を部分反射手段から機械的に分離する手段と、可動反射手段と部分反射手段との間のギャップを定義する手段とを含む表示装置を含む。

他の実施形態は表示装置を製造する方法を含む。この方法は約８００乃至約１，５００のレンジのレンジ厚みを有する反射可動層を形成することを含む。他の実施形態は、オングストロームと、約５０乃至約３５０のレンジの引張応力と、部分反射層を形成することと、反射可動層と部分反射層との間の誘電体を位置決めすることと、反射可動層と誘電体との間の支持材であって反射可動層と部分反射層との間のギャップを定義するように構成された支持材とを含む。

他の実施形態は、反射可動層、複数の反射層を含む光学スタック、および電気導電層であって、電気導電層の中央部分は、電気導電層の周辺部分から電気的に絶縁された電気導電層と、反射可動層と部分反射層との間に位置する誘電体と、反射可動層と誘電体との間に位置し、反射可動層と部分反射層との間のギャップを定義するように構成された支持材とを含む表示装置を含む。

他の実施形態は、光を反射する手段と、光を部分的に反射する手段と、可動手段の中心よりも可動手段の周辺部分により強い電界を作成する手段と、可動反射手段を部分反射手段から機械的の分離する手段と、可動反射手段と部分反射手段との間のギャップを定義する手段とを含む表示装置を含む。

他の実施形態はＭＥＭＳ表示装置を製造する方法他の実施形態は、ＭＥＭＳディスプレイ装置を作動する方法を含む。方法は、電導層の周辺部分と可動層との間の第１の電界を適用することを含み、それにより可動層は電導層の方に移動し、電導層の周辺部と可動層との間の第２の電界を適用することにより作動された位置に可動層を保持する。

他の実施形態は表示装置を製造する方法を含む。この方法は、反射可動層を形成することと、部分反射層を含む光学スタックと、電気導電層であって前記導電層の中心部分は前記電導層の周辺部分から電気的に絶縁されている電気導電層を形成することと、反射可動層と部分反射層との間の誘電体を位置決めすることと、反射可動層と誘電体との間の支持材であって反射可動層と部分反射層との間のギャップを定義するように構成される支持材を位置決めすることとを含む。

他の実施形態は、（ａ）低電力消費、（ｂ）速度および（ｃ）製造の容易さのうちの少なくとも１つに最適化された干渉表示エレメントを製造する方法を含む。干渉変調器は、可動反射層と、可動層に接続された反射エレメントと、部分反射層と、可動反射層と部分反射層との間に位置する誘電体層とを含み、可動反射層と誘電体との間に空洞を定義するように１つ以上の支持材により部分反射層から離れて可動反射層は、つるされている。方法は、支持材の厚み、支持材の幅、誘電体層の厚み、可動層の厚み、可動層の幅、可動層の材料、および可動層のストレスレベルの少なくとも１つの１つ以上の特性を選択することを含む。選択された１つ以上の特性は、作動しきい値、弛緩しきい値および干渉表示エレメントの作動しきい値と弛緩しきい値との間の電圧差の１つ以上を定義し、選択された１つ以上の特性を含めるように干渉表示エレメントが製造される。

他の実施形態は、干渉表示エレメントのヒステリシス窓のための特性を定義する方法を含む。この方法は、表示エレメントの可動層部分の厚み、可動層と部分反射層との間に位置する誘電体層の厚み、可動層と部分反射層との間のギャップを定義するように構成された支持材間の間隔、および可動層と部分反射層との間のギャップ距離の少なくとも１つのための値を選択することを含み、その値を有して生産された表示エレメントは定義されたヒステリシス窓特性を提示する。

他の実施形態は、選択された特性を組み込むために干渉変調器を製造する方法を含む。この方法は干渉変調器コンポーネント特性を表す値を選択することを含む。この特性は干渉変調器の予測される弛緩標数および予測される作動しきい値の少なくとも１つを定義し、製造された干渉変調器の弛緩しきい値および作動しきい値がそれぞれ予測される弛緩しきい値および／または作動しきい値に実質的に等しくなるように選択された値を使用して干渉変調器が製造される。

以下の詳細な記載は、この発明のある特定の実施形態に向けられる。しかしながら、発明は、多数の異なる方法で具体化されることができる。この明細書では、参照符合が、図面に与えられ、全体を通して同様の部分が類似の数字を用いて表される。下記の説明から明らかになるように、発明は、動画（例えば、ビデオ）であるか固定画面（例えば、静止画）であるかに係らず、及びテキストであるか画像であるかに係らず、画像を表示するために構成された任意の装置で実行されることができる。より詳しくは、本発明が種々の電子装置で実行される若しくは電子装置に関連付けられることができることが、予想される。電子装置は、携帯電話機、無線装置、パーソナルディジタルアシスタンツ（ＰＤＡｓ）、ハンド−ヘルド又は携帯型コンピュータ、ＧＰＳ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、走行距離計ディスプレイ、等）、コクピット制御装置及び／又はディスプレイ、カメラファインダのディスプレイ（例えば、自動車の後方監視カメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボード又はサイン、プロジェクタ、建築上の構造、パッケージング、及び芸術的な構造（例えば、宝石１個の画像のディスプレイ）のようなものであるが、限定されない。ここに説明されたものに類似の構造のＭＥＭＳ装置も、電子スイッチング装置のような、非−ディスプレイアプリケーションで使用されることもできる。

干渉変調器のヒステリシス窓の幅とロケーションは干渉変調器の種々の物理的特性を調節することにより変更してもよい。従って、干渉変調器が製造される特定のアプリケーションに応じてヒステリシス窓の幅とロケーションを変更してもよい。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて、干渉変調器のアレイを動作させるために必要な電力を低減することは重要な考察であるかもしれない。他のアプリケーションにおいて、干渉変調器の速度はより重要であるかもしれない。この場合ここで使用されるように干渉変調器の速度は、可動鏡を作動し、弛緩する速度を指す。他のアプリケーションにおいて、コストと製造の容易さが最も重要かもしれない。種々の物理的特性を調節することによりヒステリシス窓の幅とロケーションの選択を可能にするシステムおよび方法が導入される。

干渉ＭＥＭＳディスプレイエレメントを含む１つの干渉変調器ディスプレイ実施形態は、図１に図解される。これらのデバイスにおいて、ピクセルは、明または暗状態のいずれかである。明（"オン"又は"開路（open）"）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーに反射する。暗（"オフ"又は"閉路（close）"）状態にある場合は、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーにほとんど反射しない。実施形態に依存して、"オン"及び"オフ"状態の光反射率特性は、逆になることがある。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ることができ、白黒に加えてカラー表示を可能にする。

図１は、視覚によるディスプレイ装置の一連のピクセル中の２つの隣接するピクセルを図示する等測図であり、ここでは、各ピクセルは、ＭＥＭＳ干渉変調器を具備する。複数の実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行／列アレイを具備する。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する１対の反射層を含み、少なくとも１つの可変の大きさを有する共鳴光学的キャビティを形成する。１つの実施形態において、反射層の１つは、２つの位置の間を移動することができる。ここでは弛緩（relaxed）位置と呼ぶ第１の位置では、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的離れた距離に位置する。ここでは作動位置と呼ばれる第２の位置では、可動反射層は、部分反射層により近くに隣接して位置する。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、積極的に（constructively）又は消極的に（destructively）干渉して、各ピクセルに対して全体が反射状態又は非反射状態のいずれかを作る。

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および１２ｂを含む。左側の干渉変調器１２ａにおいて、可動反射層１４ａは部分反射層を含む光学スタック１６ａから所定の距離にある弛緩された位置に図解される。右側の干渉変調器１２ｂにおいて、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に図解される。

ここで参照される光学スタック１６ａおよび１６ｂ（集合的に光学スタック１６と呼ばれる）は典型的にヒューズの付けられたいくつかの層から構成される。ヒューズの付けられたいくつかの層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような電極層、クロミウムのような部分反射層および透明な誘電体を含むことができる。従って、光学スタック１６は電気的に導電性であり、部分的に透明であり、部分的に反射する。そして、例えば１つ以上の上記層を透明基板２０に堆積させることにより組み立ててもよい。いくつかの実施形態において、複数の層は平行なストリップにパターニングされ以下にさらに説明されるようにディスプレイ装置中の行電極を形成してもよい。可動反射層１４ａ、１４ｂは、支柱１８の頂上及び複数の支柱１８の間に堆積された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層の堆積された金属層または複数の層の一連の平行なストリップとして形成されてもよい。犠牲材料がエッチされて除去されるときに、可動反射層１４ａ、１４ｂは定義されたギャップ１９により光学スタック１６ａ、１６ｂから分離される。アルミニウムのような非常に導電性があり反射する材料は反射層１４のために使用されてもよく、これらのストリップは表示装置内の列電極を形成してもよい。

印加電圧がないと、空洞１９は、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間にとどまり、可動反射層１４ａは図１のピクセル１２ａにより図解されるように、機械的に弛緩した状態にある。しかしながら、電位差が選択された行および列に印加されると、対応するピクセルにおいて行および列電極の交差点に形成されたキャパシターは充電され、静電気力が複数の電極を一緒に引き付ける。電圧が十分に高いなら、可動反射層１４は変形され光学スタック１６に対して押し付けられる。図１の右側のピクセル１２ｂにより図解されるように、光学スタック１６内の（この図に示されていない）誘電体層は層１４および層１６の間の短絡を防止し、分離距離を制御してもよい。この動きは、印加される電位差の極性に関わらず同じである。このようにして、反射対非反射ピクセル状態を制御することができる行／列アクチュエーションは、従来のＬＣＤおよ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乃至図５Ｂは、ディスプレイアプリケーションにおいて干渉変調器のアレイを用いるための一例示プロセス及びシステムを図解する。

図２は、この発明の観点を組み込んでもよい電子装置の一実施形態を図解するシステムブロック図である。例示実施形態において、電子装置は、ＡＲＭ、ペンティアム（登録商標）、ペンティアムＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＩＩ（登録商標）、ペンティアムＩＶ（登録商標）、ペンティアム（登録商標）プロ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、パワーＰＣ（登録商標）ＡＬＰＨＡ（登録商標）のような任意の汎用のシングルまたはマルチチップマイクロプロセッサーであってもよいし、またはデジタルシグナルプロセッサー、マイクロコントローラー、またはプログラマブルゲートアレイのような任意のデジタルシグナルプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含む。本技術において通常であるように、プロセッサー２１は、１つ以上のソフトウエアモジュールを実行するように構成されてもよい。オペーレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、ウエブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または任意の他のソフトウエアアプリケーションを含む１つ以上のソフトウエアアプリケーションを実行するように構成されてもよい。

一実施形態において、プロセッサー２１は、また、アレイドライバー２２と通信するように構成される。一実施形態において、アレイドライバー２２は、パネルまた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ー回路２４および列ドライバー回路２６を含む。図１に図示されたアレイの断面は、図２に線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に図解されたこれらの装置のヒステリシス特性を利用してもよい。それは、例えば、可動層を弛緩された状態からアクチュエートされた状態へ変形させるために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される場合に、電圧は１０ボルトを下回って後退するので、可動層はその状態を維持する。図３の例示実施形態において、可動層は電圧が２ボルトを下回るまで完全に弛緩しない。図３に図解された例において約３乃至７Ｖの電圧の範囲がある。この場合、装置が弛緩された状態またはアクチュエートされた状態にある範囲内で印加された電圧のウインドウが存在する。これはここでは、「ヒステリシスウインドウ」または「安定ウインドウ」と呼ばれる。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以下のように設計することができる。すなわち、行ストロービングの期間に、アクチュエートされるべきストローブされた行のピクセルは、約１０ボルトの電圧差を受け、そして弛緩されるべきピクセルは、ゼロボルトに近い電圧差を受ける。ストローブの後で、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、行ストローブがピクセルを置いたどんな状態でも留まる。書き込まれた後で、各ピクセルは、電位差がこの例では３−７ボルトの「安定ウインドウ」内にあると理解する。この特徴は、アクチュエートされたまたは弛緩された事前に存在する状態のいずれかに同じ印加された電圧条件の下で、図１に図解されたピクセル設計を安定にさせる。アクチュエートされた状態又は弛緩された状態であるかに関わらず、干渉変調器の各ピクセルが、必須的に固定反射層および可動反射層により形成されたキャパシターであるので、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インドウ内の電圧に保持されることができる。必須的に、印加された電圧が一定であるならば、電流はピクセルに流れ込まない。

典型的なアプリケーションにおいて、ディスプレイフレームは、第１行中のアクチュエートされたピクセルの所望のセットに従って列電極のセットをアサート（assert)することにより作成されてもよい。次に、行パルスは行１の電極に印加されて、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。列電極のアサートされたセットは第２行中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。次に、パルスは行２の電極に印加されてアサートされた列電極に従って行２中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ピクセルにより影響されず、行１ピクセルは、行１パルスの間に設定された状態に留まる。これは連続した方式で全体のシリーズの行に対して反復されフレームを生成してもよい。一般にフレームは、１秒あたり所望のフレームの数でこのプロセスを連続的に繰り返すことにより新たなディスプレイデータでリフレッシュされおよび／または更新される。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および列電極を駆動するための広範囲なプロトコルも周知であり、この発明と一緒に使用されてもよい。

図４、５Ａおよび５Ｂは、図２の３×３アレイでディスプレイフレームを作成するための１つの可能性のあるアクチュエーションプロトコルを図解する。図４は、図３のヒステリシス曲線を提示するピクセルに使用されてもよい列および行電圧レベルの可能なセットを図解する。図４の実施形態において、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を−Ｖbiasに、そして適切な行を＋ΔＶに設定することを含む。これは、それぞれ−５Ｖ及び＋５Ｖに対応することができる。ピクセルを弛緩させることは、適切な列を＋Ｖbiasに、そして適切な行を＋ΔＶに設定することにより達成され、ピクセル間でゼロボルトの電位差を生成する。行電圧がゼロボルトの保持されるこれらの行において、列が＋Ｖbias又はーＶbiasであるかに関わらず、ピクセルが元々あった状態がどうであろうとも、ピクセルはその状態で安定である。また、図４に図解するように、上に記載した電圧とは反対極性の電圧を使用することができる。たとえば、ピクセルをアクチュエートすることは、適切な列を＋Ｖbiasに、そして適切な行をーΔＶに設定することを含むことができる。この実施形態において、ピクセルをリリースすることは、適切な列を−Ｖbiasに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定し、ピクセルの全域でゼロボルトの電位差を生成することにより達成される。

図５Ｂは、アクチュエートされたピクセルが反射しない図５Ａに図解されるディスプレイ配列に生じるであろう図２の３×３のアレイに印加される一連の行および列信号を示すタイミング図である。図５Ａに図解されたフレームを書く前に、ピクセルは任意の状態であることができ、そしてこの例では、全ての行が０ボルトであり、すべての列が＋５ボルトである。これらの印加電圧で、すべてのピクセルは既存のアクチュエートされた状態または弛緩された状態において安定である。

図５Ａのフレームにおいて、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）および（３，３）がアクチュエートされている。これを実現するために、行１に対する「ライン時間」の期間に列１は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。すべてのピクセルは３−７ボルト安定ウインドウ内に留まるので、これは任意のピクセルの状態を変化させない。行１は、その後、０から５ボルトまで上がり、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これは、（１，１）および（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。アレイ中のその他のピクセルは影響されない。望まれるように行２を設定するために、列２は−５ボルトに設定され、そして列１及び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）および（２，３）を弛緩する。この場合も先と同様に、アレイのその他のピクセルは影響されない。行３は、列２および３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することにより同様に設定される。行３ストローブは図５Ａに示されるように行３ピクセルを設定する。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロであり、列電位は＋５ボルトまたは−５ボルトのいずれかに留まることができ、従って、ディスプレイは図５Ａの配列において安定である。同じ手続は数十から数百の行および列のアレイに対して採用されることができることが理解されるであろう。行および列の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、及びレベルが上で概説した一般的原理内で広範囲に変化することができ、そして上記例は例示に過ぎず、任意のアクチュエーション電圧方法はここに記載されたシステムおよび方法とともに使用することができることが理解されるであろう。

図６Ａおよび６Ｂはディスプレイ装置４０の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイ装置４０は、例えば、セルラーまたはモバイル電話であり得る。

しかしながら、ディスプレイ装置４０の同じコンポーネントまたはその多少の変形物もテレビジョンまたはポータブルメディアプレーヤーのような種々のタイプのディスプレイ装置の例証である。

ディスプレイ装置４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４５、入力装置４８およびマイクロフォン４６を含む。ハウジングは、射出成形および真空成形を含む、当業者によく知られた様々な製造プロセスのいずれかから形成される。

さらに、ハウジング４１は、これらに限定されないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよび陶器またはそれらの組み合わせから形成してもよい。一実施形態において、ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、画像またはシンボルを含む他の取り外し可能な部分と交換してもよい取り外し可能な部分（図示せず）を含む。

例示ディスプレイ装置４０のディスプレイ３０は、ここに記載されるように、双安定ディスプレイを含む様々なディスプレイのいずれかであってよい。他の実施形態において、ディスプレイ３０は、当業者によく知られているように、上述したプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤまたはＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴまたは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、この実施形態を記載する目的のために、ここに記載されるように、ディスプレイ３０は干渉変調器ディスプレイを含む。

例示ディスプレイ装置４０の一実施形態のコンポーネントは、概略的に図６Ｂに図解される。図解される例示ディスプレイ装置４０は、ハウジングを含み、少なくとも一部がその中に入れられるさらなるコンポーネントを含むことができる。例えば、一実施形態において、例示ディスプレイ装置４０はトランシーバー４７に接続されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバー４７はプロセッサー２１に接続され、プロセッサー２１は調整ハードウエア５２に接続される。調整ハードウエア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルターする）ように構成されてもよい。調整ハードウエア５２はスピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。また、プロセッサー２１は入力装置４８およびドライバコントローラー２９にも接続される。ドライバコントローラー２９はフレームバッファ２８およびアレイドライバー２２に接続され、アレイドライバー２２は次にディスプレイアレイ３０に接続される。電源５０は特定の例示ディスプレイ装置４０設計に必要とされるすべてのコンポーネントに電力を供給する。

ネットワークインターフェース２７はアンテナ４３およびトランシーバー４７を含むので、例示ディスプレイ装置４０はネットワークを介して１つ以上の装置と通信することができる。一実施形態において、ネットワークインターフェース２７はまたプロセッサー２１の必要条件を軽減するためにいくつかの処理能力を有していてもよい。アンテナ４３は信号を送信し受信するための当業者に知られた任意のアンテナである。一実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従うＲＦ信号を送信し受信する。他の実施形態において、アンテナはブルートゥース(BLUETOOTH)（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信し受信する。携帯電話の場合に、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳまたは無線携帯電話ネットワーク内で通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信された信号を事前処理するので、信号はプロセッサー２１により受信されさらに操作されてもよい。また、トランシーバー４７はプロセッサー２１から受信された信号を処理するので、信号はアンテナ４３を介して例示ディスプレイ装置４０から送信されてもよい。

他の実施形態において、トランシーバー４７は受信機と交換することができる。さらに他の代替実施形態において、ネットワークインターフェース２７は画像ソースと交換することができる。画像ソースはプロセッサー２１に送信されるデータを記憶しまたは発生することができる。例えば、画像ソースは、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、画像データを含むハードディスクドライブ、または画像データを発生するソフトウエアモジュールであり得る。

プロセッサー２１は一般的に例示ディスプレイ装置４０の全体動作を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７あるいは画像ソースからの圧縮画像データのようなデータを受信し、データを生の画像データまたは生の画像データに直ちに処理できるフォーマットに処理する。次に、プロセッサー２１は処理されたデータを記憶のためにドライバコントローラー２９またはフレームバッファ２８に送信する。生データは典型的に画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。例えば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレイスケールレベルを含むことができる。

一実施形態において、プロセッサー２１は、例示ディスプレイ装置４０の動作を制御するためにマイクロコントローラー、ＣＰＵまたは論理ユニットを含む。調整ハードウエア５２は一般的にスピーカー４５に信号を送信するためのおよびマイクロフォン４６から信号を受信するための増幅器とフィルターを含む。調整ハードウエア５２は例示ディスプレイ装置４０内のディスクリートコンポーネントであってもよいし、またはプロセッサーまたは他のコンポーネントに組み込まれていてもよい。

ドライバコントローラー２９はプロセッサー２１により発生された生の画像データを直接プロセッサー２１からまたはフレームバッファ２８から取得し、アレイドライバー２２への高速送信のために適切に生の画像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ー２９は、ディスプレイアレイ３０全域で操作するのに適した時間オーダーを有するように、ラスター状のフォーマットを持つデータフローへ生の画像データを再フォーマットする。次に、ドライバコントローラー２９はフォーマットされた情報をアレイドライバー２２に送信する。ＬＣＤコントローラーのようなドライバコントローラー２９はしばしばスタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサー２１に関連するけれども、そのようなコントローラーは、多くの方法で実施してもよい。それらはハードウエアとしてプロセッサー２１に埋め込まれてもよいしまたはハードウエアで、アレイドライバー２２に完全に一体化してもよい。

典型的に、アレイドライバー２２は、ドライバコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ディスプレイのｘ−ｙのピクセルのマトリクスから来る何百ときには何千のリード線に毎秒多くの回数印加される波形の並列セットにビデオデータを再フォーマットする。

一実施形態において、ドライバコントローラー２９、アレイドライバー２２およびディスプレイアレイ３０は、ここに記述されたディスプレイのタイプのうちのどれにも適切である。例えば、一実施形態において、ドライバコントローラー２９は従来のディスプレイコントローラーまたは双安定ディスプレイコントローラー（例えば、干渉変調器コントローラー）である。他の実施形態において、アレイドライバー２２は従来のドライバーまたは双安定ディスプレイドライバー（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。

一実施形態において、ドライバコントローラー２９はアレイドライバー２２と一体化される。そのような実施形態は、高度に集積されたシステム、例えば、携帯電話、時計、および他の小型面積のディスプレイに一般的である。さらに他の実施形態において、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定アレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。

入力装置４８は、ユーザーが例示ディスプレイ装置４０の動作を制御することを可能にする。一実施形態において、入力装置４８はＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、圧力または熱感知可能な薄膜のようなキーパッドを含む。一実施形態において、マイクロフォン４６は例示ディスプレイ装置４０のための入力装置である。マイクロフォン４６がデータを装置に入力するために使用されるとき、例示ディスプレイ装置４０の動作を制御するためにユーザーにより音声コマンドが供給されてもよい。

技術的によく知られているように、電源５０は様々なエネルギー記憶装置を含むことができる。例えば、一実施形態において、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充電式バッテリである。他の実施形態において、電源５０は、再生可能エネルギーソース、キャパシター、またはプラスチックソーラーセルおよびソーラーセルペイントを含む太陽電池である。他の実施形態において、電源５０は壁コンセントから電力を受信するように構成される。

いくつかの実施において、上述したように、コントロールプログラマビリティ(control programmability)は、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に位置することができるドライバコントローラー内に存在する。いくつかの場合、コントロールプログラマビリティはアレイドライバー２２に存在する。当業者は、上述した最適化は、任意の数のハードウエアおよび／またはソフトウエアコンポーネントおよび様々な構成において実施してもよいことを認識するであろう。

上で述べた原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、広範囲に変化してもよい。

例えば図７Ａ−７Ｅは可動反射層１４の５つの異なる実施形態およびその支持構造を図解する。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属材料のストリップが直角に延伸する支持材１８上に堆積される。図７Ｂにおいて、可動反射層１４はつなぎ綱(tether)３２を介して隅部のみにおいて支持材に取り付けられている。図７Ｃにおいて、可動反射層１４は変形可能な層３４からサスペンドされる。変形可能な層３４は柔らかな金属を含んでいてもよい。変形可能な層３４は、変形可能な層３４の周囲の支持材に直接的にまたは間接的に接続する。これらの接続はここでは支柱と呼ばれる。図７Ｄに図解された実施形態は支柱プラグ４２を有し、その上に変形可能な層３４が載っている。図７Ａ−７Ｃのように、可動反射層１４は空洞を介してサスペンドされ続けるが、変形可能な層３４は、変形可能な層３４と光学スタック１６との間の穴を充填することにより支柱を形成しない。むしろ、支柱は、支柱プラグ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に図解される実施形態は、図７Ｄに示される実施形態に基づいているが、図７Ａ−７Ｃに図解される実施形態並びに図示していないさらなる実施形態のいずれかと連携するように適合されていてもよい。図７Ｅに示される実施形態において、金属または他の導電材料の余分の層はバス構造４４を形成するために使用された。これは、干渉変調器の後部に沿った信号ルーティングを可能にし、そうでなければ基板２０上に形成しなければならなかった多数の電極を削除することを可能にする。

図７に示される実施形態のような実施形態において、干渉変調器は直視型装置として機能する。直視型装置において、変調器が配置されている側面とは反対の側面である、透明基板２０の正面から画像が見られる。これらの実施形態において、反射層１４は、変形可能な層３４およびバス構造４４を含む、基板２０と反対側の反射層の側面上の干渉変調器のいくつかの部分を光学的にシールドする。これはシールドされたエリアが画像品質に否定的に影響を与えずに構成され、動作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は、変調器の電気機械的観点および光学的観点に対して使用される構造設計および材料を選択可能にし互いに独立して機能することを可能にする。さらに図７Ｃ−７Ｅに示される実施形態は、変形可能な層３４により実施される機械的性質から反射層１４の光学的性質を切り離すことから導き出されるさらなる利点を有する。これは、反射層１４に使用される構造設計および材料を工学的性質に対して最適化することを可能にし、変形可能な層３４に使用される構造設計および材料を所望の機械的性質に対して最適化することを可能にする。

図８−１０は各々３つの例示干渉変調器の安定ウインドウを図解するグラフである。図３を参照して上述したように、安定ウインドウ（またここではヒステリシスウインドウとも呼ばれる）は干渉変調器が弛緩された状態またはアクチュエートされた状態で安定している印加電圧の範囲である。図８−１０において、水平軸は、干渉変調器に印加される列電圧Ｖ２と行電圧Ｖｉとの間の電圧差を表す。ここで使用される「印加電圧」という用語は電圧差Ｖ２−Ｖｊとして定義される。一実施形態において、列電圧Ｖ２は、図１の基板１２のように、干渉変調器の機械層に印加され、行電圧Ｖｉは図１の光学層１６のように、干渉変調器の光学層に印加される。従って、電圧差は空洞１９にわたって作成される。一実施形態において、印加電圧が約ゼロボルトからアクチュエーションしきい値４１０Ａ（図８−１０）に増加すると、可動反射層１４は光学スタック１６（図７Ａ）に向けて変形する。このアクチュエートされた状態は印加電圧が弛緩しきい値４２０Ａを下回って降下するまで維持される。

図８−１０の実施形態に示されるように、肯定極性または否定極性の印加電圧を用いて干渉変調器をアクチュエートおよび弛緩してもよい。例えば、印加電圧が約ゼロボルトからアクチュエーションしきい値４１０Ｂ（図８−１０）に減少すると、可動反射層１４は光学スタック１６（図７Ａ）に向けて変形する。このアクチュエートされた状態は、印加電圧が弛緩されたしきい値４２０Ｂを上回って増加するまで維持される。記載を容易にするために、以下の記述は肯定的なしきい値４１０Ａ、４２０Ａに到達する肯定的印加電圧を指す。しかしながら、否定的印加電圧を用いて類似の結果を作り出してもよいことは明示的に熟考される。

ここに使用されるように、アクチュエーションしきい値と弛緩しきい値という用語は、干渉変調器をそれぞれアクチュエートおよび弛緩させる印加電圧を指す。特に、アクチュエーションしきい値４１０Ａ、４１０Ｂは干渉変調器をアクチュエートするのに必要な印加電圧であり、弛緩しきい値４２０Ａ、４２０Ｂは、干渉変調器を弛緩するのに必要な印加電圧である。干渉変調器のアレイを考察するとき、アクチュエーションしきい値はアレイ内の干渉変調器の１つがアクチュエート（閉じる）を開始する最も低い印加電圧であり、弛緩しきい値は、アレイ内の干渉変調器の１つが弛緩（開く）し始める最も高い印加電圧である。

当業者が認識するであろうように、図３および８−１０のグラフの水平軸上のヒステリシスウインドウの幅とロケーションは干渉変調器の性能に影響を与えてもよい。従って、干渉変調器が製造される特定のアプリケーションに応じて、ヒステリシスウインドウの幅とロケーションを変更してもよい。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて、干渉変調器のアレイを動作させるのに必要な電力を低減することは重要な考察かもしれない。他のアプリケーションにおいて、干渉変調器の速度はより重要かもしれない。この場合、ここで使用されるように、干渉変調器の速度は可動鏡をアクチュエートし弛緩させる速度を指す。他のアプリケーションにおいて、製造のコストと容易さは最も重要かもしれない。従って、干渉変調器が実施される特定のアプリケーションのために選択された弛緩しきい値とアクチュエーションしきい値（集合的に「しきい値］）を有する干渉変調器を製造することは望ましいかもしれない。ここに記載されたシステムと方法に従って、しきい値のロケーション、従ってヒステリシスウインドウの幅とロケーションは、干渉変調器のある物理的特性を調節することにより選択されてもよい。

図８は可動鏡の位置対低減された電力消費のために最適化された例示干渉変調器のための印加電圧の図である。図８に例証されるように、アクチュエーションしきい値４１０Ａは約４Ｖ上回っており、弛緩しきい値４２０Ａは約２Ｖ下回っている。従って、現在弛緩状態にある干渉変調器をアクチュエートするために、少なくとも４Ｖの電圧差が可動鏡と光学スタックとの間に印加されなければならない。少なくともアクチュエーション電圧を印加したあとで、印加された電圧（ΔＶ）が約２−４Ｖの範囲で留まる限り、干渉変調器はアクチュエートされた状態にとどまってもよい。印加電圧が約２Ｖを下回って降下するとき、干渉変調器は弛緩された状態に戻る。印加電圧がアクチュエーション電圧、例えば４Ｖを下回ってとどまっている間干渉変調器は弛緩された状態にとどまるであろう。アクチュエーションしきい値に到達するのに必要な電圧が図３の例示実施形態における場合よりも低いので、および電力に対する電圧の比例関係により（電力＝キャパシタンス＊電圧＊電圧＊周波数）、図８のヒステリシスウインドウを持つ干渉変調器をアクチュエートするのに必要な電力は、図３のヒステリシスウインドウを持つ干渉変調器の場合よりも少ない。以下にさらに詳細に記載するように、しきい値を低減するために、従って低減された電力の干渉変調器を提供するために、種々の製造の考察が実施されてもよい。例示実施形態において、低減された電力のために最適化された干渉変調器は以下の範囲の１つにおいてアクチュエーションしきい値を有する。すなわち、３．８−４．２ボルト、３．５−４．５ボルト、３−５ボルトまたは２．５−５．５ボルトである。また、１．８−２．２ボルト、１．５−２．５ボルト、１−３ボルトの範囲のうちの１つにおいて弛緩しきい値を有する。一実施形態において、速度が最適化された干渉変調器は、約２，５００乃至５，０００オングストロームの範囲の厚みを有する反射可動層と、約３５０乃至７００Ｍパスカルの範囲の引張応力を有する。

図９は、可動鏡位置対速度に最適化された例示干渉変調器のための印加電圧の図である。

図９に図解されるように、アクチュエーションしきい値４１０Ａは約８Ｖを上回り、弛緩しきい値４２０Ａは約６Ｖを下回る。従って、現在弛緩状態にある干渉変調器をアクチュエートするために、少なくとも８Ｖの印加電圧が可動鏡と光学スタックとの間に印加されなければならない。約８Ｖを上回る印加電圧の印加の後に、印加電圧が約６−８Ｖの範囲に留まる限り、干渉変調器はアクチュエート状態に留まってもよい。印加電圧が約６Ｖを下回るとき、干渉変調器は弛緩状態に戻る。次に、印加電圧がアクチュエーションしきい値、例えば８Ｖを下回って留まる間、干渉変調器は弛緩状態に留まるであろう。アクチュエーションしきい値と弛緩しきい値は例示図３のしきい値より高いので、より高い印加電圧を用いて干渉変調器をアクチュエートする。従って、このより高い印加電圧において、増加された力が可動鏡と光学スタックとの間に発生され、可動鏡を図３のヒステリシスウインドウを持つ干渉変調器内の可動鏡より早くアクチュエートさせる。以下にさらに詳細に記載するように、少なくともアクチュエーションしきい値を増加させるために、従って増加されたアクチュエーション速度を有する干渉変調器を提供するために種々の製造考慮を実施してもよい。一実施形態において、速度のために最適化された干渉しきい値のアクチュエーションしきい値は、７．８−８．２ボルト、７．５−８．５ボルト、７−９ボルトまたは６−１０ボルトの範囲内の１つにある。一実施形態において、低減された電力のために最適化された干渉変調器の弛緩しきい値は５．８−６．２ボルト、５．５−６．５ボルトまたは４−８ボルトの範囲の１つにある。一実施形態において、低電力干渉変調器は、８００乃至１，５００オングストロームの範囲内の厚みおよび約５０乃至３５０Ｍパスカルの範囲内の引張応力を有する反射可動層を有する。

図１０は可動鏡位置対製造の容易さのために最適化された例示干渉変調器のための印加電圧の図である。図１０に図解されるように、アクチュエーションしきい値４１０Ａは約８Ｖを上回り、弛緩しきい値４２０Ａは約２Ｖを下回る。従って、現在弛緩状態にある干渉変調器をアクチュエートするために、少なくとも８Ｖの印加電圧が可動鏡と光学スタックとの間に印加されなければならない。約８Ｖを上回る印加電圧の印加の後で、印加電圧が約２−８Ｖの範囲に留まる限り、干渉変調器はアクチュエートされた状態に留まってもよい。印加電圧が約２Ｖの弛緩しきい値４２０Ａを下回って降下するとき、干渉変調器は弛緩状態に戻る。従って、印加電圧がアクチュエーションしきい値、例えば８Ｖを下回って留まる間、干渉変調器は弛緩状態に留まるであろう。

図１０に図解されるように、例示図３の場合よりもアクチュエーションしきい値はより高く、ヒステリシスウインドウはより広い。従って、干渉変調器の状態が留まってもよい印加電圧の範囲は大きい、例えば図１０では６ボルトである。干渉変調器の状態を維持するためのより大きな範囲で、製造プロセスは、より小さなヒステリシスウインドウを有する干渉変調器を製造するのに必要なものよりもより厳しくない製造制約と、より安価な材料を必要とする。従って、製造原価は減少してもよい。一実施形態において、製造の容易さのために最適化されたヒステリシスウインドウの幅は、５．５−６．５ボルト、５−７ボルト、または３-１２ボルトの範囲内の１つであってよい。一実施形態において、製造の容易さのために最適化された干渉変調器は部分反射層と電気導電層から構成される光学スタックを有する。この場合、電極層の中央部分は電極層の周辺部分から電気的に絶縁されている。一実施形態において、絶縁された中央部分の表面領域は電極層の合計表面領域の少なくとも約１／３である。絶縁された中央部分を有する電極層を有する干渉変調器は、図１６Ｂを参照して以下にさらに詳細に述べられる。

記載の容易さのために、図７Ａの可動反射層１４のような可動反射層を有する干渉変調器の多くの実施形態はここに記載される。しかしながら、いくつかの実施形態において、鏡は変形できないが、図７Ｂに図解されたつなぎ綱３２または図７Ｃに図解された変形可能な層３４のような空洞内を鏡が移動することを可能にする別個の機構に取り付けられる。これらの実施形態において、印加電圧がアクチュエーションしきい値に到達するとき、別個の機構は鏡が空洞内を移動することを可能にする。干渉変調器を最適化するためにここに記載されたシステムと方法は、図７Ｂおよび７Ｃに図解された干渉変調器のような他の構成の干渉変調器に等価に適用可能である。

ある実施形態において、干渉変調器のヒステリシスウインドウの幅とロケーションは、干渉変調器の種々のコンポーネントの物理的特性を変更することにより調節されてもよい。例えば、可動鏡の例えば、剛性を変更することにより、可動鏡を変形するのに必要な電力は低減されてもよい。さらに、干渉変調器の他のコンポーネントに対する変更もしきい値の位置と大きさに影響を及ぼしてもよい。特に、図３の支持材１８のような支持材間の厚み（例えば、高さ）、幅、および／または距離差を調節することは調節された干渉変調器に対応するヒステリシスウインドウの位置と幅を変更してもよい。同様に、可動鏡および光学スタックの物理的特性を変更することはアクチュエーションしきい値と弛緩しきい値にも影響を及ぼしてもよい。

図１１−１６は図７Ａの例示干渉変調器７００とは異なる１つ以上の物理的特性を有する例示干渉変調器の断面側面図である。従って、図１１−１６に図解された干渉変調器の各々は、図３に図解されたヒステリシスウインドウとは異なるヒステリシスウインドウを有してもよい。図１１−１６に対して以下に記載された例は、図７Ａの干渉変調器の唯一つの特徴が調節されると仮定する。しかしながら、当業者は、所望のヒステリシスウインドウを達成するために干渉変調器の複数の特徴に対する変更が行われても良いことを認識するであろう。従って、図１１−１６に対して議論された変更は例示であり、１つ以上のアクチュエーションしきい値および弛緩しきい値を調節するために干渉変調器に対して行ってもよいさらなる変更の範囲を限定しない。

図１１は図７Ａの干渉変調器内の支持材より大きな厚み（例えば、高さ）を有する支持材を有する例示干渉変調器１１００の断面図である。図１１に図解されるように、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９は、増加された支持材１８の厚みにより干渉変調器７００（図７Ａ）のギャップに対して増加された。一実施形態において、可動反射層１４と光学スタック１６との間の増加された距離は、干渉変調器７００と比較されたとき、干渉変調器１１００のアクチュエーションしきい値を増加させる。一実施形態において、干渉変調器のアクチュエーションしきい値が変化するにつれ、弛緩しきい値が対応して変化する。従って、すべての他の物理的特性が等しい場合に、他の干渉変調器よりも高い支持材を有する干渉変調器は典型的により高いしきい値を有するであろう。

図１２は干渉変調器７００（図７Ａ）内の支持材よりも大きな幅を有する支持材１８を有する例示干渉変調器１２００の断面図である。支持材１８の増加した主要部により、干渉変調器１２００のためのしきい値は例示干渉変調器７００のしきい値と比べると増加されてもよい。従って、すべての他の物理的特性が等しい場合に、他の干渉変調器よりも広い支持材を有する干渉変調器はより高いしきい値を典型的に有するであろう。

図１３は干渉変調器７００（図７Ａ）内の誘電体層より薄い誘電体層を有する例示干渉変調器１３００の断面図である。特に図７Ａに示されていないけれども、光学スタック層１６は、誘電体層、部分反射器および電極を含んでいてもよい。この場合、誘電体層は、部分反射器と可動鏡との間のギャップ距離を変更することなく、ディスプレイエレメントのキャパシタンスを減少させるために透明導電体と部分反射器との間に位置している。図１３は干渉変調器７００の誘電体層より薄い誘電体層１３を示す。この誘電体層の厚みを減少させることにより、可動反射層１６と光学スタック１６との間の静電気力は増加するかもしれず、従って、弛緩しきい値とアクチュエーションしきい値は低減されるかもしれない。それゆえ、すべての他の物理的特性が等しい状態で、他の干渉変調器よりも薄い誘電体層を有する干渉変調器は典型的により低いしきい値を有するであろう。

一実施形態において、干渉変調器のしきい値および／またはヒステリシスウインドウは異なる誘電体材料を用いて調節してもよい。一般に、両方の極性で電荷を補足することにおいて、誘電体材料が良ければ良いほど、しきい値は高くなり、ヒステリシスウインドウ幅は低くなる。したがって、一実施形態において、最適な正電荷及び負電荷吸収特性を有する誘電体材料を選択することは速度に対して干渉変調器を最大化する。

図１４は干渉変調器７００（図７Ａ）内の可動鏡より厚みのある可動鏡を有する例示干渉変調器１４００の断面図である。従って、可動反射層１４をアクチュエートまたは弛緩するためには、より大きな印加電圧が必要になるかもしれない。従って、干渉変調器１４００のアクチュエーションしきい値は、例示干渉変調器７００のアクチュエーションしきい値より大きいかもしれない。従って、すべての他の物理的特性が等しい状態で、他の干渉変調器よりも厚い可動層を有する干渉変調器は典型的により高いしきい値を有するであろう。

図１５は例示干渉変調器７００（図７Ａ）の支持位置と比べたときに支持材１８間により大きな距離を有する例示干渉変調器１５００の断面図である。同様に、可動反射層１４の幅も増加された。従って、可動反射層１４を崩壊するのに必要な力は減少されてもよく、従ってアクチュエーションしきい値および弛緩しきい値は対応して、干渉変調器７００のアクチュエーションしきい値および弛緩しきい値から減少してもよい。同様の方法で、支持材１８間の距離が減少するなら、アクチュエーションしきい値は増加してもよい。従って、すべての他の物理的特性が等しい状態で、他の干渉変調器よりより大きな距離を支持材間に有する干渉変調器は典型的により低いしきい値を有するであろう。

図１６Ａおよび１６Ｂは図７Ａの実施形態と比べたとき低減された電気的にアクティブなエリアを有する光学スタックを有する例示干渉変調器１６００Ａ、１６００Ｂの断面図である。図１６Ａおよび１６Ｂの例示実施形態において、光学スタック１６は電極層１６０と部分反射層１６２を含む。他の実施形態において、光学スタック１６はより多くのまたはより少ない層を含んでいてもよい。図１６Ａに図解されるように、電極層１６０はパターン化されているので、電極層１６０の合計表面積は、連続する電極層と比べたとき低減される。例えば、電極層１６０の表面積を低減するために、様々な形状およびサイズの穴を電極層１６０を介してあけてもよい。電極層１６０の低減された表面積により、干渉変調器１６００Ａのしきい値は干渉変調器７００のしきい値とくらべると増加される。従って、すべての他の物理特性が等しい状態で、他の干渉変調器より低減された電気的アクティブエリアを有する干渉変調器は典型的により高いアクチュエーションしきい値と弛緩しきい値を有するであろう。

図１６Ｂにおいて、電極層１６０は、中央部分１６１が周辺部分１６３から絶縁されるように切り取られる。図１６Ｂの断面図において、切り込み１６４が図解されている。切り込み１６４は一実施形態において電極層１６０内の環状切り込みの部分である。他の実施形態において、絶縁された中央部分１６１の形状およびサイズは、図１６Ｂに図解されたものと異なる。

一実施形態において、絶縁された中央部分１６１の表面積は電極層１６０の合計表面積の少なくとも約１／３である。一実施形態において、中央部分１６１は周辺部分１６３と電気的に絶縁されているので、中央部分１６１は印加電圧により作成された電界に寄与しない。従って、干渉変調器７００と比較されたとき、干渉変調器１６００Ｂのアクチュエーションしきい値は増加される。しかしながら、電極層１６０の周辺部分１６３は干渉変調器１６００Ｂをアクチュエートされた位置に保持することに主に関与するので、干渉変調器１６００Ｂの弛緩しきい値は、例示干渉しきい値７００と大きく異ならない。それゆえ、全ての他の物理的特性が等しい状態で、電気的に絶縁された中央部分を含む電極層を有する干渉変調器は、連続的な電極層を有した干渉変調器より高いアクチュエーションしきい値を有するであろう。

図１７Ａ−１７Ｄは、干渉変調器１７００の代替実施形態を図解する。特に、図１７Ａおよび１７Ｂは弛緩状態にある干渉変調器１７００のそれぞれ側面図および上面図を図解し、図１７Ｃおよび１７Ｄはアクチュエート状態にある干渉変調器１７００のそれぞれ側面図および上面図を図解する。図１７Ａ−Ｄの実施形態において、機械層５００は、その弾性率を介して機械層の移動のための柔軟性と弾性を供給することに関与する負荷ベアリング部５０６ａと、干渉変調器のための可動鏡として機能する実質的に平面部５０６ｂとを含む。２つの部分５０６ａおよび５０６ｂは接続エレメント３３３を介して互いに接続される。いくつかの実施形態において、負荷ベアリング構造５０６ａよりもむしろ接続エレメント３３３は柔軟性と弾性をシステムに供給する。いくつかの実施形態において、負荷ベアリング構造５０６ａは以前の実施形態において述べられた可動鏡１４より厚い。

図１７Ｂに示されるように、負荷ベアリング部分５０６ａはゴム状弾性を供給するために、４つのコーナー７０、７１、７２、および７３で支持される「Ｘ」形状に構成される。

駆動された状態で、負荷ベアリング部５０６ａは誘電体層５０３に向かって支持されない中央部において下向きに曲がる。従って、平坦部５０６ｂを誘電体層５０３に向けて移動する。従って、材料に基づいて一定である材料の弾性率は干渉変調器の弛緩および／またはアクチュエーションしきい値を設定するために調整されてもよい。一般に、負荷ベアリング部５０６ａの弾性率は増加するので、しきい値は対応して減少する。

図１１−１７に関連して上述された物理的特性の調節に加えて、干渉変調器の他の特性は対応するヒステリシスウインドウの位置および／または大きさを変更するために調節されてもよい。下に提供されるものは、アクチュエーションしきい値及び／又は弛緩しきい値を変更するためにおよび従って干渉変調器のヒステリシスウインドウを変更するために調節されてもよい上述した物理的特性並びに他の特性を要約する表である。以下にリストされた物理的特性のための値は、干渉変調器の電力要件、速度、および／または製造の容易さを最適化するために選択されてもよい。以下の表は、概括のみを表し、ヒステリシスウインドウに影響を及ぼしてもよい調節の総覧として意図されていない。さらに、干渉変調器に対する以下にリストされた調節の組み合わせは、異なる結果を形成してもよい。また、以下にリストされていないさらなる調節は、ヒステリシスウインドウの幅とロケーションに影響を及ぼすために干渉変調器に対して行ってもよい。

上の図の記載と表は、コンポーネントの寸法または値を「増加する」または「減少する」観点では干渉変調器のコンポーネントに対する種々の変更を記載する。特に上の記載した調節に加えて、ここに記載されたシステムと方法は、コンポーネントの寸法を反対方向に調節することにより干渉変調器を最適化することを明示的に熟考する。例えば、上の表は、支持材の厚みの増加はしきい値の増加を生じることを示す。当業者は、支持材の厚みを減少することはまたしきい値に影響を及ぼすことを認識するであろう。例えば、一実施形態において、上に記載されたコンポーネントの寸法または値を反対方向に調節すること（例えば、減少することよりも増加すること）はしきい値に反対の影響を有する（例えば、コンポーネントの値が増加するときしきい値が増加するなら、コンポーネントの値の減少はしきい値を減少させる。）。いくつかの実施形態において、コンポーネントの寸法または値を第１の方向（例えば、増加する）に変更することは、コンポーネントの寸法または値を反対の方向（例えば、減少する）に変更することよりもしきい値に対して大きな影響を及ぼす。

上述した記載は、種々の実施形態に適用されるこの発明の新規な特徴を示し、記載し、指摘したが、フォームにおける種々の省略、代替、および変更、および図解された装置またはプロセスの詳細は、この発明の精神を逸脱することなく当業者により行ってもよいことが理解されるであろう。認識されるように、いくつかの特徴は他とは別個に使用され実施されてもよいので、この発明はここに述べた特徴および利益の全てを提供しないフォーム内に具現化してもよい。

図１は、第１の干渉変調器の移動可能な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作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描画する等角投影図である。 図２は、３ｘ３の干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子装置の一実施形態を図示するシステムブロック図である。 図３は、図１の干渉変調器の一例示実施形態のための印加電圧に対する可動ミラーの図である。 図４は、干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用してもよい行電圧および列電圧のセットの説明図である。 図５Ａは、図２の３×３干渉変調器内のディスプレイデータの一例示フレームを図解する。 図５Ｂは、図５Ａのフレームを書くために使用してもよい、行信号および列信号のための一例示タイミング図を図解する。 図６Ａは複数の干渉変調器を備えた可視表示装置の一実施形態を図解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た可視表示装置の一実施形態を図解するシステムブロック図である。 図７Ａは図１の装置の断面図である。 図７Ｂは、干渉変調器の他の実施形態の断面図である。 図７Ｃは、干渉変調器の他の実施形態の断面図である。 図７Ｄは干渉変調器のさらに他の実施形態の断面図である。 図７Ｅは、干渉変調器のさらなる他の実施形態の断面図である。 図８は低減された電力消費に対して最適化された例示干渉変調器のための可動鏡位置対印加電圧の図である。 図９は速度に対して最適化された例示干渉変調器のための可動鏡位置対印加電圧の図である。 図１０は製造の容易さに対して最適化された例示干渉変調器のための可動鏡位置対印加電圧の図である。 図１１は図７Ａの干渉変調器の支持材よりも大きな厚みを有した支持材を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１２は図７Ａの干渉変調器の支持材よりも大きな幅を有する支持材を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１３は図７Ａの干渉変調器内の誘電体層よりも薄い誘電体層を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１４は図７Ａの干渉変調器内の可動鏡よりも厚い可動鏡を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１５は図７Ａの実施形態において支持材の位置と比べたときに支持材間により大きな距離を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１６Ａは図７Ａの実施形態に比べたときに低減された電気的にアクティブな領域を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１６Ｂは図７Ａの実施形態に比べたときに低減された電気的にアクティブな領域を有する例示干渉変調器の断面図である。 図１７Ａは干渉変調器の代替実施形態を図解する。 図１７Ｂは干渉変調器の代替実施形態を図解する。 図１７Ｃは干渉変調器の代替実施形態を図解する。 図１７Ｄは干渉変調器の代替実施形態を図解する。

Claims (26)

1. 約２，５００オングストローム乃至５、０００オングストロームの範囲内にある厚みと、約３５０Ｍパスカル乃至７００Ｍパスカルの範囲内にある引張応力を有する反射可動層と、
   部分的に反射する層と、
   前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間に位置する誘電体材料と、
   前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間のギャップを定義するように構成された、前記反射可動層と前記誘電体材料との間に位置する支持材と、
   を備えた表示装置。
2. 前記反射可動層は（ａ）アルミニウムとニッケル合金の組み合わせおよび（ｂ）アルミニウムの１つを備えた、請求項１の装置。
3. 前記反射可動層は、約７．５ボルト乃至約８．５ボルトの範囲内にあるアクチュエーションしきい値と、約５．５ボルト乃至約６．５ボルトの範囲内にある弛緩しきい値を有する、請求項１の装置。
4. 前記部分的に反射する層と前記反射可動層の少なくとも１つと電気的に通信しているプロセッサーであって、前記プロセッサーは画像データを処理するように構成されるプロセッサーと、
   前記プロセッサーと電気的に通信しているメモリ装置と、
   をさらに備えた、請求項１の装置。
5. 前記部分的に反射する層と前記反射可動層の少なくとも１つに前記少なくとも１つの信号を送信するように構成されたドライバー回路をさらに備えた、請求項４の装置。
6. 前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバー回路に送信するように構成されたコントローラーをさらに備えた、請求項５の装置。
7. 前記画像データを前記プロセッサー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た、請求項４の装置。
8. 前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバー、および送信機の少なくとも１つを備えた、請求項７の装置。
9. 入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサーに通信するように構成された入力装置をさらに備えた、請求項４の装置。
10. 光を反射し、約７．５ボルト乃至約８．５ボルトの範囲内にある可動反射手段のアクチュエーションしきい値と、約５．５ボルト乃至約６．５ボルトの範囲内にある前記可動反射手段の弛緩しきい値を維持する可動手段と、
    部分的に光を反射するための手段と、
    前記部分的に反射する手段から前記可動反射手段を機械的に分離する手段と、
    前記可動反射手段と前記部分的に反射する手段との間のギャップを定義する手段と、
    を備え、
    前記可動反射手段は、約２,５００オングストローム乃至約５，０００オングストロームの範囲内の厚みと、約３５０Ｍパスカル乃至約７００Ｍパスカルの範囲内の引張応力を有する可動反射層を備えた、表示装置。
11. 前記部分的に反射する手段は部分的に反射する層を備えた、請求項１０の装置。
12. 前記機械的に分離する手段は、前記可動反射手段と前記部分的に反射する手段との間に位置する誘電体材料を備えた、請求項１０の装置。
13. 前記ギャップ定義手段は、前記可動反射手段と前記機械的に分離する手段との間に位置する支持材を備えた、請求項１０の装置。
14. 表示装置を製造する方法において、
    約２，５００オングストローム乃至約５，０００オングストロームの範囲内にある厚みと、約３５０Ｍパスカル乃至約７００Ｍパスカルの範囲内にある引張応力を有する反射可動層を形成することと、
    部分的に反射する層を形成することと、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間に誘電体材料を位置決めすることと、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間のギャップを定義するように構成された支持材を、前記反射可動層と前記誘電体材料との間に位置決めすることと、
    を備えた方法。
15. 請求項１４の方法により製造された干渉変調器。
16. 約８００オングストローム乃至約１，５００オングストロームの範囲内の厚みと、約５０Ｍパスカル乃至約３５０Ｍパスカルの範囲内の引張応力を有する反射可動層と、
    部分的に反射する層と、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間に位置する誘電体材料と、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間のギャップを定義するように構成された、前記反射可動層と前記誘電体材料との間に位置する支持材と、
    を備えた表示装置。
17. 前記支持材間の距離は約４０ミクロンより大きい、請求項１６の装置。
18. 前記表示エレメントは、約３．５ボルト乃至約４．５ボルトの範囲内にあるアクチュエーションしきい値と、約１．５ボルト乃至約２．５ボルトの範囲内にある弛緩しきい値を有する、請求項１６の装置。
19. 前記部分的に反射する層と前記反射可動層の少なくとも１つと電気的に通信しているプロセッサーであって、前記プロセッサーは画像データを処理するように構成されているプロセッサーと、
    前記プロセッサーと電気的に通信しているメモリ装置と、
    をさらに備えた、請求項１６の装置。
20. 前記部分的に反射する層と前記反射可動層の少なくとも１つに少なくとも１つの信号を送信するように構成されるドライバー回路をさらに備えた、請求項１９の装置。
21. 前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバー回路に送信するように構成された、請求項２０の装置。
22. 前記画像データを前記プロセッサー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た、請求項１９の装置。
23. 前記画像ソースモジュールは受信機、トランシーバー、および送信機の少なくとも１つを備えた、請求項２２の装置。
24. 入力データを受信し前記入力データを前記プロセッサーに通信するように構成された入力装置をさらに備えた、請求項１９の装置。
25. 表示装置を製造する方法において、
    約８００オングストローム乃至１,５００オングストロームの範囲内の厚みと、約５０Ｍパスカル乃至約３５０Ｍパスカルの範囲内にある引張応力を有する反射可動層を形成することと、
    部分的に反射する層を形成することと、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間に誘電体材料を位置決めすることと、
    前記反射可動層と前記部分的に反射する層との間のギャップを定義するように構成された支持材を前記反射可動層と前記誘電体材料との間に位置決めすることと、
    を備えた方法。
26. 請求項２５の方法により製造された干渉変調器。

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