JP4550693B2 - マルチステート干渉性光変調のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明の分野は微小電子機械システム（ＭＥＭＳ：micro electro mechanical systems）に関係する。

微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）は微小機械素子、駆動部そして電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、そしてまたは他の微細加工処理を使用して作成することができ、これらの処理は基板および／または堆積された材料層をエッチングして取除き、または電気的および電子機械的装置を形成するための層を追加する。ＭＥＭＳ装置の１つの型式は、干渉性変調器（interferometric modulator）と呼ばれている。干渉性変調器は一対の導電性プレートを含むことができ、これらの一方または双方は全体的にまたは部分的に透明および／または反射性とすることができ、そして適切な電気信号を適用することにより相対的な運動が可能である。一方のプレートは基板上に堆積された静止した層を含むことができ、他方のプレートはエアギャップによりこの静止した層から離れて配置された金属の薄膜（membrane）を含むことができる。かかる装置は広い応用範囲を有しており、既存の製品を改良しおよび未だ開発されたことのない新製品を創作するためにこれらの特長を利用可能にするため、これらの装置の型式の特長を利用しおよび／または変更することはこの技術において有益であろう。

本発明のシステム、方法、および装置はそれぞれいくつかの特徴を有し、望ましい特性に関して、これらのうちの唯一つが単独で寄与するものではない。本発明の範囲を限定することなく、ここでその最も顕著な特徴を簡潔に記述しよう。この記述についての考慮の後、そして特に「発明を実施するための最良の形態」と項目名をつけた部分を読んだ後、本発明の特徴が他の表示装置以上の利益をいかに提供するかが理解されるであろう。

１つの実施の形態においては、第１の反射器、第１の反射器から距離をおいて配置された第１の電極、そして第１の反射器および第１の電極の間に配置された第２の反射器を含む光変調器を提供し、第２の反射器は非駆動位置（undriven position）、第１の駆動位置（driven position）、そして第２の駆動位置の間を移動可能であり、ここで第１の駆動位置は非駆動位置よりも第１の反射器により近接しており、また、第２の駆動位置は非駆動位置よりも第１の反射器からさらに離れている。

他の実施の形態においては、光を反射するための第１の手段と光を反射するための第２の手段とを含み、光を反射する第２の手段は非駆動位置そして非駆動位置の第１および第２の側部のうちの１つに位置するように形成されており、そして非駆動位置、非駆動位置の第１の側部の第１の位置、そして非駆動位置の第２の側部の第２の位置のうちの１つに、第２の反射手段を位置付ける手段を含む。

さらに他の実施の形態は、第１の電極、第２の電極、そして第１の電極および第２の電極の間に配置された移動可能な電極を含み、そして少なくとも３つの位置の間において移動するように形成されたＭＥＭＳ装置を駆動する方法を提供し、この方法は移動可能な電極を第１の電極の方に駆動するために第１の電極および移動可能な電極の間に第１の電位差を適用することを含み、ここで、移動可能な電極と第１の電極との間に第１の引力が生成され、そし移動可能な電極を第１の電極のから離隔しそして第２の電極の方に駆動するために第１の電極と移動可能な電極間に第２の電位差をそして第２の電極と移動可能な電極間の第３の電位差を適用し、ここで第２の電位の適用は移動可能な電極と第１の電極との間に第２の引力を生成し、そして第３の電位の適用は移動可能な電極と第２の電極との間に第３の引力を生成し、そして、第３の引力は第２の引力より大きい。

さなる他の実施の形態は、マルチステート（multi-state）光変調器を製造する方法を提供し、この方法は、第１の反射器を形成すること、第１の反射器から距離をおいて配置された第１の電極を形成すること、そし第１の反射器および第１の電極の間に位置する第２の反射器を形成することを含み、第２の反射器は非駆動位置、第１の駆動位置、そして第２の駆動位置の間で移動可能であり、ここで第１の駆動位置は非駆動位置よりも第１の反射器に近接しており、そしてここで第２の駆動位置は非駆動位置よりも第１の反射器より離れている。

干渉性変調器は３つの位置の間を移動可能な反射器を含む。変調器の非駆動状態（undriven state）においては、移動可能な鏡は非駆動位置にある。変調器の第１の駆動状態（first driven state）において、移動可能な鏡は、固定された鏡の方に、非駆動位置よりも固定された鏡に近接している第１の駆動位置に曲折させられる。変調器の第２の駆動状態において、移動可能な鏡は固定された鏡から離れるよう、非駆動位置よりも固定された鏡からさらに離れている第２の駆動位置に曲折させられる。１つの実施の形態において、変調器は、移動可能な鏡が非駆動位置にある場合、非‐反射性、例えば、黒色であり、移動可能な鏡が第１の駆動位置にある場合、白色光を反射し、そして移動可能な鏡が第２の駆動位置にある場合、選択された色の光を反射する。かかる変調器を含むカラー表示装置は大きな色領域を有すると同時にこのようにして比較的高輝度の白色光を反射する。

以下の詳細な説明は、本発明についてある種の特定の実施の形態について教示する。しかしながら、本発明は多数の異なる方法により具体化することができる。この説明においては全体にわたって、同様の部分は同様の数により図面に対する参照が行われる。以下の説明から明確なように、本発明は、動くもの（例えばビデオ）または静止しているもの（例えば静止画像）であろうと、または文字または画像であろうと、画像を表示するために構成されている如何なる装置においても実施可能である。より特別には、これらに限定されるものではないが、本発明は、移動電話、無線装置、個人データ補助手段（ＰＤＡｓ；personal data assistants）、手で持てるまたは移動可能なコンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、ポータブルビデオカメラ（camcorder）、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビジョモニタ置、フラットパネル表示装置、コンピュータモニタ、自動表示装置（例えば走行距離計表示装置、その他）、操縦席制御装置および／または表示装置、カメラによる視野の表示装置（例えば自動車における後方視野の表示装置）、電子写真、電子掲示板または標識、プロジェクタ、建築上の構造、包装材料、および美的構造物（例えば宝石の一片についての画像表示装置）など、多様な電子装置において実施されまたは組み合わされることが意図される。これらここで記載されたのと同様の構造のＭＥＭＳ装置は電子切換え装置（electronic switching device）のような表示装置ではない応用に使用することができる。

干渉性ＭＥＭＳ表示素子を含む１つの干渉性変調表示装置（interferometric modulator display）の実施の形態が図１に示されている。かかる装置において、画素は明るいまたは暗い状態のいずれかにある。明るい（「オン」または「オープン」）状態において、表示装置の素子は入射した可視光の大部分を使用者の方に反射する。暗い（「オフ」または「クローズ」）状態において、表示装置の素子は入射した可視光を使用者の方に殆ど反射しない。この実施の形態によれば、「オン」および「オフ」状態の光の反射率特性は逆にすることができる。ＭＥＭＳ画素は選択された色について大部分反射するように形成することができ、黒および白に加えて色表示を可能にする。

図１は可視表示装置の一連の画素における２つの隣接する画素について描く等角図であり、ここで各画素はＭＥＭＳ干渉性変調器を含む。ある実施の形態において、干渉性変調表示装置はこれら干渉性変調器の行／列アレイを含む。各干渉性変調器は少なくとも１つの可変の寸法を有する共振する光キャビティを形成するために、互いに可変のそして制御可能な距離で位置する一対の反射層を含む。ある実施の形態において、反射層の一方は２つの位置の間を移動することができる。ここで解放状態（released state）として参照される、第１の位置において、移動可能な層は固定された部分的反射層から比較的大きい距離に位置する。第２の位置において移動可能な層は部分的反射層により接近して近接して位置する。２つの層から反射する入射光は移動可能な反射層の位置に対応して構成的に（constructively）または破壊的（destructively）に干渉し、各画素について全て反射するか非反射状態とするかのいずれかを形成する。

図１における画素アレイについて記載された部分は、２つの隣接する干渉性変調器１２ａおよび１２ｂを含む。左の干渉性変調器１２ａにおける移動可能なそして高度の反射層１４ａが、解放位置である、固定された部分的な反射層１６ａから所定の距離において、図示されている。右の干渉性変調器１２ｂにおいて、移動可能な高度の反射層１４ｂが、駆動された位置において、固定された部分的な反射層１６ｂに近接して、図示されている。

固定された層１６ａ、１６ｂは電気的に導電性であり、部分的に透明（partially transparent）であり、そして部分的に反射性であり、そして例えば透明基板２０にクロムおよびインジウム‐錫-酸化物の１つまたはそれより多い層をそれぞれ堆積することにより製造することができる。この層は平行なストリップにパターン化され、以下でさらに記載するように、表示装置における行電極を形成することができる。移動可能な層１４ａ、１４ｂは堆積された金属層またはポスト１８の頂部に堆積されそしてポスト１８の間に堆積された犠牲部材（sacrificial material）を介在している（行電極１６ａ、１６ｂに直交する）層の一連の並行なストリップとして形成することができる。犠牲部材がエッチングにより取除かれると、変形可能な金属層は間隙（gap）１９を確定することにより固定された金属層から分離される。変形可能な層としてはアルミニウムのような高い導電性および反射性部材を使用することができ、これらのストリップは表示装置における列電極を形成することができる。

電圧が印加されない場合、間隙１９は層１４ａ、１６ａ間にそのまま存在し、変形可能な層は図１の画素１２ａによって示されるように機械的に弛緩された状態（relaxed state）にある。しかしなら、選択された行および列に電位差が与えられると、対応する画素の行および列電極の交差部に形成されたキャパシタは充電されるようになり、そして静電力が電極を互いに引寄せる。電圧が十分に高い場合には、図１における右側の画素１２ｂによって示されているように、移動可能な層は変形させられそして固定された層の方に力が加えられる（固定された層の上に、短絡防止のためおよび離間距離を制御するため、この図には示されていない誘電材料を堆積させることができる。）。この方法による、反射と非‐反射の画素状態の制御が可能な行／列の操作は、従来のＬＣＤおよび他の表示技術に使用される多くの方法と類似する。

図２から５Ｂは表示装置への応用において干渉性変調器のアレイを使用する典型的な工程とシステムについて図示する。図２は本発明の特徴を取入れることのできる電子装置の１つの実施形態について図示するシステムブロック図である。典型的な実施の形態において、電子装置は、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍII（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍIII（登録商標）、ＰｅｎｔｉｕｍIV（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）のような何れか一般的な目的のシングル、またはマルチチップマイクロプロセッサであり、またはディジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、またはプログラム可能なゲートアレイのよう何れか特定目的のマイクロプロセッサである、プロセッサ２１を含む。この技術分野においては通常、プロセッサ２１は１つまたはそれより多いソフトウエアモジュールを実行するように構成することができる。オペレーションシステムの実行に加え、プロセッサはウェブブラウザ、電話アプリケーション、ｅメール プログラム、または何れか他のソフトウエアアプリケーションを含む１つまたはそれより多いソフトウエアアプリケーションを実行するように構成することができる。

１つの実施の形態において、プロセッサ２１はさらにアレイ制御器２２と通信するように構成される。１つの実施の形態において、アレイ制御器２２は画素アレイ３０に信号を提供する行駆動回路２４と列駆動回路２６を含む。図１に示されるアレイの断面は図２においてライン１−１で示されている。ＭＥＭＳ干渉性変調器に関し、行／列動作プロトコル（row/column actuation protocol）は、図３に示されるこれらの装置に関するヒステリシス特性の利点を有することができる。例えば、移動可能な層について、解放された状態（released state）から駆動された状態に変形を生じさせるのに１０Ｖの電位差が要求される。しかし、電圧がこの値から低下する場合、移動可能な層は電圧が１０Ｖ下方に低下して戻る間はその状態に留まる。図３の典型的な実施の形態において、移動可能な層は電圧が２Ｖより下に低下するまでは完全には解放されない。図３に示す例において、このようなおよそ３〜７Ｖの電圧範囲があり、ここに、そこで解放されたまたは駆動された状態のいずれか一方で装置が安定である、適用電圧のウインドウ（window）が存在する。このことはこの明細書において「ヒステリシス ウインドウ（hysteresis window）」または「安定性ウインドウ（stability window）」として参照される。図３のヒステリシス特性を有する表示装置アレイに関し、行／列動作プロトコルは、行がストロボ（strobe）する期間、駆動されるようにストロボされる行の画素は約１０Ｖの電圧差の作用を受け、解放されるべき画素は０Ｖに近い電圧差の作用を受けるように、設計することができる。ストロボの後、画素は約５Ｖの定常状態の電圧差の作用を受け、これらは行ストロボがそれらに与えた何れかの状態に留まる。書込みがされた後、各画素はこの例では３〜７Ｖの「安定性ウインドウ」内の電位差を有する。この特徴は図１に示す画素の構造について、駆動されまたは解放されたいずれか先に存在する状態（pre-existing state）を、同じ適用電圧状態の下で安定化する。干渉性変調器の各画素は、駆動されまたは解放された状態のいずれであっても、本質的に固定されたおよび移動する反射層によって形成されたキャパシタであるので、この安定状態は殆ど電力消費なしにヒステリシス ウインドウ内の電圧で維持することができる。適用される電位が固定されている場合は、本質的に画素には電流は流れない。

典型的な応用において、表示フレームは、第１の行内の駆動される画素の所望の組に対応して、列電極の組をアクティブにする（asserting）ことにより形成することができる。続いてアクティブにされる列ラインに対応する画素を駆動する行パルスが行１の電極に適用される。列電極のアクティブにされる組は続いて第２の行のうち駆動される画素の所望の組に対応して充電される。アクティブにされる列ラインに対応する行２の該当する画素を駆動するパルスが続いて行２の電極に適用される。行１の画素は行２のパルスにより影響を受けず、行１のパルスの間にそれらが設定された状態に留まる。これらはフレームを生成するために行の全てのシリーズについて連続する方式で繰り返され得る。一般に、フレームは新しいディスプレイデータを用いて、秒あたりフレームについていくつかの所望の数で、この工程を連続的に繰り返すことにより再生されそして／または更新される。表示フレームを生成するために、画素アレイの行および列電極を駆動するための広範囲で多様なプロトコルがまた良く知られており、そして本発明と結合して使用することができる。

図４、５Ａおよび５Ｂは、図２の３×３アレイの表示フレームを生成するための１つの可能な操作プロトコルを図示する。図４は図３のヒステリシス曲線を示す画素について使用することのできる列および行電圧レベルについての可能な組について図示する。図４の実施の形態において、画素の駆動は該当する列を−Ｖ_ｂｉａｓに、そして該当する行を＋ΔＶに設定することを含み、このことはそれぞれ−５Ｖおよび＋５Ｖに対応させることができる。画素の解放は該当する列を＋Ｖ_ｂｉａｓにそして該当する行を同じ＋ΔＶに設定し、画素の両端に０Ｖの電位差を生成することにより達成される。行電圧が０Ｖに保持されいるこれらの行においては、列が＋Ｖ_ｂｉａｓまたは−Ｖ_ｂｉａｓのいずれかにかかわらず、画素はそれらが当初置かれたいずれかの状態において安定している。また図４に示すように、反対側の極性の電圧は、上で記載されたものが使用できるのとは異なり、例えば画素を駆動するのに、該当する列を＋Ｖ_ｂｉａｓにそして該当する行を−ΔＶに設定することを含むことができることを認識されるであろう。この実施の形態において、画素の解放は該当する列を−Ｖ_ｂｉａにそして該当する行を同じ−ΔＶに設定し、画素の両端において０Ｖ電位差を生成することにより達成される。

図５Ｂは、結果的に図５Ａに示す表示配置を生ずる図２の３×３アレイに適用される一連の行および列信号を示すタイミング図であり、ここで駆動される画素は非−反射性である。図５Ａに示されるフレームを書き込む前は、画素はいずれの状態にあることもでき、この例では、全ての行が０Ｖであり、そして全ての列が＋５Ｖである。これらの適用電圧において、全ての画素はそれらが現在駆動されまたは解放された状態で安定である。

図５Ａのフレームにおいて、画素（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、そして（３，３）が駆動されている。このことを達成するために、行１、列１および２に関する「ラインタイム(line time)」が係属する間は−５Ｖに設定され、そして列３は＋５Ｖに設定される。このことは、全ての画素が３〜７Ｖの安定性ウインドウ内に留まるので、いずれの画素の状態も変化させない。行１は続いて０から５Ｖに上昇しそして０に戻るパルスを用いてストロボされる。このことは（１，１）および（１，２）画素を駆動し、そして（１，３）画素を解放する。アレイ中の他の画素は影響を受けない。望むように行２を設定するため、列２は−５Ｖに設定され、そして列１および３は＋５Ｖに設定される。行２に対して適用される同じストロボが続いて画素（２，２）を駆動し、そして画素（２，１）および（２，３）を解放する。再度、アレイの他の画素は影響を受けない。行３は同様に列２および５を−５Ｖに、そして列１を＋５Ｖに設定することにより設定される。行３のストロボは行３の画素を図５Ａに示すように設定する。フレーム書込みの後、行電位は０とし、そして列電位は＋５Ｖまたは−５Ｖのいずれにも留めることができ、そしてその場合表示装置は図５Ａの配置で安定である。数ダース(dozen)または数百の行および列のアレイに関しても同じ手順を採用し得ることが理解されるであろう。さらに、行および列の駆動を行うのに使用されるタイミング、シーケンス、および電圧レベルは上で概説した一般的原理内において広い範囲で変化させることができ、上記事例は単なる例示であり、如何なる駆動電圧による方法も本発明として使用可能であることが理解されるであろう。

上で述べた原理に従って動作する干渉性変調器の構造の細部は広範囲に変化させることができる。例えば、図６Ａ〜６Ｃは移動する鏡の構造について３つの異なる実施の形態を示す。図６Ａは図１の実施の形態の断面であり、金属材料１４のストリップが延在する支持部１８上に直交して堆積されている。図６Ｂにおいて、移動可能な反射性材料１４は、支持部に対してコーナ(corner)においてのみ、繋ぎ部（tether）３２に取り付けられている。図６Ｃにおいて、移動可能な反射性材料１４は、変形可能な層３４から吊り下げられている。この実施の形態は、構造上の設計および反射性材料１４として使用される材料が光学的性質に関して最適化することができるため、そして構造上の設計および変形可能な層３４として使用される材料が所望の機械的性質に関して最適化することができるための利点を有する。干渉性装置の種々の型式の製造については、例えばU.S/Published Application 2004/0051929を含む、種々の出版された文書に記載されている。上で記載した構造を製造するためには、一連の金属堆積、パターンニング、およびエッチング工程を含む、良く知られた技術における広範囲の種類を使用することができる。

上に記載した干渉性変調器の実施の形態は、反射性状態の１つにおいて動作し、これは白色光または鏡１４および１６間の距離によって決定される色の光、または非−反射性、例えば黒、の状態を生成する。他の実施の形態において、例えば、米国特許第５、９８６、７９６号において開示された実施の形態において、移動可能な鏡１４は、共振間隙１９の寸法をそしてこのようにして反射された光の色を変化させるために、固定された鏡１６に関係する位置の範囲に配置することができる。

図７は位置１１１〜１１５の範囲において移動可能な鏡１４の位置調整により生成される光のスペクトル特性を示す典型的な干渉性変調器１２の側部の断面図である。上で述べたように、行と列電極との間の電位差は移動可能な鏡１４に対し撓み（deflect）を生じさせる。典型的な変調器は列電極として動作するインジウム‐錫‐酸化物（ＩＴＯ；indium-tin-oxide）の導電層１０２を含む。典型的な変調器において、鏡１４は行導電体を含む。

１つの実施の形態において、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）のような材料の誘電体層１０４は鏡１６の反射面を形成するクロムの層の上に位置付けられる。図１を参照して上で論じたように、誘電体層１０４は短絡を防止し、そして鏡１４が撓んだ場合に鏡１４と１６との間の分離の距離を制御する。鏡１４と１６の間に形成された光キャビティ（optical cavity）はこのように誘電体層１０４を含む。図７における構成要素の相対的な寸法は変調器１２を都合よく図示する目的のために選択された。このように、かかる距離は縮尺するものではなく、そして変調器１２の何れか特定の実施の形態についての代表例であることを意図するものではない。

図８はいくつかの典型的な光積層体の鏡１６に関する、波長に対する反射率の図面による説明図である。水平軸は光積層体に入射する可視光の波長の範囲を表す。垂直軸は特定の波長における入射光に対するパーセンテージによる光積層体の反射率を表す。光積層体が誘電体１０４を含まない１つの実施の形態において、クロムの層として形成された鏡１６の反射率は約７５％である。アルミナの１００Åの層を含む誘電体層１０４を有する光積層体は結果的に６５％の反射率となり、そしてアルミナの２００Åの層を含む誘電体層１０４は結果的に５５％の反射率となる。ここに示されているように、これらの特定の実施の形態においては、反射率は波長に対応しては変化しない。従って、選択された干渉性変調器１２の特定の性質を可能にするため、Ａｌ_２Ｏ_３層の厚さの調整により可視スペクトルの端から端まで鏡１６の反射率を確実に制御することができる。ある実施の形態において、誘電体層１０４はＡｌ_２Ｏ_３の層であり、５０〜２５０Åの範囲の厚さを有する。他の実施の形態においては、誘電体層１０４は５０〜１００Åの範囲の厚さを有するＡｌ_２Ｏ_３の薄い層と４００〜２０００Åの範囲の厚さを有するバルクＳｉＯ_２の層を含む。

上で論じたように、変調器１２は鏡１４と１６との間に形成された光キャビティを含む。光キャビティの固有の間隔、または有効な光路長、Ｌ、は光キャビティの、そしてこのようにして干渉性変調器１２の、共振波長、λ、を決定する。干渉性変調器１２の共振波長、λ、は一般的に変調器１２によって反射される光についての知覚される色に対応する。数学的には、間隔Ｌ＝（１／２）Ｎλであり、ここでＮは整数である。与えられた共振波長、λ、はこのようにして（１／２）λ；｛Ｎ＝１｝、λ；｛Ｎ＝２｝、（３／２）λ；｛Ｎ＝３｝、等々の間隔Ｌを有する干渉性変調器１２により反射される。整数Ｎは反射される光の干渉の次数（order）として参照することができる。ここで使用されるように、変調器１２の次数は、鏡１４が少なくとも１つの位置にある場合に、変調器１２によって反射される光の次数Ｎを表す。例えば、１次の赤の干渉性変調器１２は、約６５０ｎｍの波長λに対応して、約３２５ｎｍの間隔Ｌを有することができる。従って、２次の赤の干渉性変調器１２は約６５０ｎｍの間隔Ｌを有することができる。一般的に、高次の変調器１２は波長のより狭い範囲にわたって光を反射し、かくしてより純色化された着色された光を生成する。

ある実施の形態においては、間隔、Ｌ、は鏡１４と１６との間の間隔に実質的に等しいことに注目されたい。鏡１４と１６との間の空間が約１の屈折率を有するガスのみ（例えば空気）を含む場合には、実効的な光路長は鏡１４と１６との間の間隔に実質的に等しい。１より大きい屈折率を有する誘電体層１０４を含む実施の形態において、光キャビティは鏡１４と１６との間の間隔を選択し、そして誘電体層１０４または鏡１４と１６との間の何れか他の層の厚さおよび屈折率を選択することにより所望の光路長を有するように形成される。１つの実施の形態において、鏡１４は対応する色の範囲を出力するための位置の範囲で１つまたはそれより多い位置に撓むことができる。例えば、行および列電極間の電位差は、鏡１４を鏡１６に関係する位置の範囲の１つに撓ませるように調整することができる。一般的に、電圧を調整することによる鏡の位置の制御の最大のレベルは、鏡１４の経路の撓みの無い位置に近い（例えば、より小さい撓みに関し、鏡１４の撓みの無い位置から最大の撓みの約１／３ｒｄ以内の撓み）。

移動可能な鏡１４の特定のグループの位置１１１〜１１５のそれぞれは、図７において固定された鏡１６から位置１１１〜１１５を示す矢印の先端に延在する線により示されている。このようにして、間隔１１１〜１１５は誘電体層１０４の厚さおよび屈折率を計算するために選択される。移動可能な鏡１４が、それぞれは異なる間隔、Ｌ、に対応する、位置１１１〜１１５のそれぞれに撓んだ場合、変調器は観察位置１０１に対し、変調器１２によって反射されるべく入射した光の異なる色に対応する異なるスペクトル応答を有する光を出力する。さらに、位置１１１において、移動可能な鏡１４は固定された鏡１６に十分に接近し、干渉の効果は無視でき、そして変調器１２は例えば白色光として入射する可視光の全ての色を実質的に反射する鏡として動作する。広帯域の鏡の効果は小さい間隔Ｌが可視帯域における光共振のためにはあまりにも小さいために生ずる。鏡１４はこのように単に可視光に関する反射面として動作する。

間隙が位置１１２に増加すると、鏡１４と１６との間における増加した間隙の間隔が鏡１４の反射率を低下させるので、変調器１２は灰色の濃淡（shade of gray）を示す。位置１１３における間隔Ｌにおいては、間隙は干渉するように動作するが、共振波長が可視範囲の外側にあるため、実質的に可視波長の光を反射しない。

間隔Ｌがさらに増加すると、変調器１２の最高共振スペクトルは可視波長に移る。このようにして移動可能な鏡が位置１１４にある場合、変調器１２は青色を反射する。変調器１２が非‐撓み位置１１６にある場合、変調器１２は赤色光を反射する。
干渉性変調器１２を使用する表示装置の設計において、変調器１２は反射する光の色飽和度（color saturation）を増加するように形成することができる。飽和度は着色光（color light）の色相（hue）の強度に関係する。大きく飽和した色相は鮮やかな高輝度の色を有し、一方より小さく飽和した色相はより弱められそして灰色に見える。例えば、非常に狭い範囲の波長を生成するレーザは大きく飽和した光を生成する。反対に、典型的な白熱光電球は不飽和の赤および青色を有し得る白色光を生成する。１つの実施の形態において、変調器１２は反射される着色光の飽和度を増加するために、高次の干渉、例えば２次または３次、に対応する間隔Ｌを有するように形成される。

典型的なカラー表示装置は赤、緑、そして青の表示素子を含む。かかる表示装置において、他の色は赤、緑、そして青色素子によって生成される光の相対的強度を変えることにより生成される。かかる赤、緑、そして青のような主要な色の混合は、人間の目によって他の色に知覚される。かかるカラーシステムにおける赤、緑、そして青の相対的な値は、人間の目の赤、緑、そして青の光の感知部分への刺激に関する三刺激値（tristimulus value）として参照することができる。一般的に、主要な色がより飽和されると、表示装置によって生成することのできる色の範囲はより大きくなる。他の実施の形態において、表示装置は、赤、緑、そして青とは別の主要な色の組による他の色システムを定める色の組を有する変調器１２を含むことができる。

図９は典型的な赤、緑、そして青の干渉性変調器の２つの組を含むカラー表示装置により生成することのできる色を図示する色度図である。水平および垂直軸はそこにスペクトル三刺激値を示すことのできる色度座表システムを定める。特に点１２０は典型的な赤、緑そして青の干渉性変調器によって反射される光の色を図示する。白色光は点１２２によって示されている。各々の点１２０から白色光の点１２２への間隔、例えば白色光に関する点１２２と緑色光に関する点１２０との間の間隔１２４は、対応する変調器１２によって生成された光の飽和度を表す。三角形の掃引線（trace）１２６によって囲まれた領域は点１２０において生成された光の混合によって生成することのできる色の範囲に対応する。この色の範囲は表示装置の色域（color gamut）として参照することができる。

点１２８は典型的な変調器１２の他の組のスペクトル応答を示す。点１２８と白の点１２２の間が点１２０と点１２２との間よりもより小さい間隔によって図示されているように、点１２８に対応する変調器１２は点１２０に対応する変調器１２が生成するよりもより小さく飽和した光を生成する。掃引線１３０は点１２８の光を混合することにより生成することのできる色の範囲を含む。図９に示すように、掃引線１２６は掃引線１３０が含むよりも大きい領域を含み、表示要素の飽和度の間の関係および表示装置の全体の色範囲の大きさを図面によって図示している。

反射型表示装置において、このような飽和した干渉性変調器を使用して生成された白色光は、白色光を形成するのに入射する波長に対し小さい範囲のみ反射されるため、視聴者に対し比較的低い強度を有する傾向がある。これに対し、鏡により反射する広帯域白色光、例えば実質的に全入射波長、は、入射する波長のより大きい範囲が反射するため、より大きい光度を有する。このように、白色光を生成するために原色の組み合わせを使用する反射型表示装置を設計することは、色飽和度、色域、そして表示装置により出力される白色光の輝度との間に一般的に結果として妥協が生じる。

図１０は、一方のステートにおいて大きく飽和した着色光を、他のステートにおいて比較的高輝度の白色光を生成することの可能な、典型的なマルチステート干渉性変調器（multi-state interferometric modulator）１４０の側部の断面図である。このように典型的な変調器１４０は出力される白色光の輝度から色飽和度を分離する。変調器１４０は２つの電極１０２と１４２との間に位置する移動可能な鏡１４を含む。変調器１４０はさらにポスト１８のような鏡１４の反対側に形成されたポスト１８ａの第２の組を含む。

ある実施の形態において、鏡１４および１６の各々は、反射器および光を反射すること以外の機能を形成する反射性部材を定めている積み重ね層の一部とすることができる。例えば、図１０の典型的な変調器において、鏡１４はアルミニウムのような導電性および反射性材料の１つまたはそれより多い層により形成される。このように、鏡１４はさらに導電体としての機能を果たすことができる。同様に鏡１６は、１つまたはそれより多い反射性材料の層、および電極１０２の機能を形成するように１つまたはそれより多い電気的に導電性の材料の層によりにより形成することができる。その上、鏡１４および１６の各々はさらに、鏡１４の撓みに影響する機械的性質を制御するような、他の機能を有する１つまたはそれより多い層を含むことができる。１つの実施の形態において、移動可能な鏡は図６Ｃに関連して記載したような追加の変形可能な層から吊り下げられている。

赤、緑、そして青色光を反射する変調器を含む１つの実施の形態において、かかる変調器１２のスペクトル応答を改善するため、異なる色を反射する変調器のために異なる反射性材料が使用される。例えば、移動可能な鏡１４は赤色光を反射するように構成された変調器１２において金を含むことができる。

１つの実施の形態において、誘電体層１４４は導電体１４２のいずれの側にも配置することができる。誘導電体層１４４ａおよび１０４は、鏡１４の導電性部分と変調器１４０の他の部分との間の電気的短絡を都合良く阻止する。１つの実施の形態において、鏡１６と電極１０２は反射性部材を共同で形成する。

典型的な実施の形態において、移動可能な鏡１４が駆動されていない位置における固定された鏡１６と移動可能な鏡１４との間の間隔は、変調器１４０が非‐反射性であるかまたは「黒」である光路長Ｌに対応する。典型的な実施の形態において、固定された鏡１６の方に駆動された場合における固定された鏡１６と移動可能な鏡１４との間の光路長は、変調器１４０が白色光を反射する光路長Ｌに対応する。典型的な実施の形態において、移動可能な鏡１４が導電体１４２の方に駆動された場合における固定された鏡１６と移動可能な鏡１４との間の間隔は、変調器１４０が赤、青、または緑のような色の光を反射する光路長Ｌに対応する。ある実施の形態において、駆動されていない移動可能な鏡１４と固定された鏡１６との間の間隔は、駆動されていない移動可能な鏡１４と電極１４２との間の間隔に実質的に等しい。かかる実施の形態は単一の移動可能な鏡１４を囲んで位置する２つの変調器があると考えることができる。

鏡１４と電極１０２との間に第１の電位差が適用された場合、鏡１４は第１の駆動状態に対応する第１の光路長Ｌを定めるために、鏡１６の方に撓む。この第１の駆動状態において、移動可能な鏡１４は非駆動状態におけるよりも鏡１６により近接する。鏡１４と電極１４２との間に第２の電位差が適用された場合、鏡１４は第２の駆動状態に対応する第２の光路長Ｌを定めるために、鏡１６から離れるように撓む。この第２の駆動状態において、移動可能な鏡１４は非駆動状態におけるよりも鏡１６からさらに遠くなる。ある実施の形態において、第１の駆動状態および第２の駆動状態の少なくとも１つは、鏡１４と電極１０２との間および鏡１４と電極１４２との間の双方に電位差を適用することにより達成される。ある実施の形態において鏡１４に所望の撓みを与えるために第２の電位差が選択される。

図１０に示すように、第１の駆動状態において、鏡１４は破線１５２によって示される位置に撓む。典型的な変調器１４０において、この第１の駆動状態における鏡１４と１６との間の間隔は誘電体層１０４の厚さに対応する。典型的な変調器１４０において、鏡１４はこの位置において広帯域の鏡として動作し、実質的に全ての可視波長の光を反射する。このようにして、変調器１４０は広帯域の白色光によって照射された場合に広帯域の白色光を生成する。

第２の駆動状態において、鏡１４は破線１５４によって示される位置に撓む。典型的な変調器１４０において、この間隔は光の色、例えば青色、に対応する。非駆動状態において、鏡１４は図１０に示される位置にある。撓みが無い状態において、鏡１４は鏡１６から実質的に可視光が反射されないような、例えば「オフ」または非‐反射性状態の、間隔で配置される。このようにして、変調器１４０は少なくとも３つの別個の状態を有する干渉性変調器を定める。他の実施の形態において、３つの状態における移動可能な鏡の位置は、所望の場合に黒および白を含む、色について異なる組を生成するように、選択することができる。

１つの実施の形態において、光は基板２０を通って変調器１２に入り、そして観察位置１４１に出力される。他の実施の形態において、図１０に示されている層の積み重ねは逆にされ、層１０２よりもむしろ層１４４が基板２０に最も近くなる。特定のかかる実施の形態において、変調器１２は積み重ねの反対側を通して、基板２０を通すよりもむしろ基板２０から、見ることができる。かかる１つの実施の形態において、二酸化シリコンの層はＩＴＯ層１０２を電気的に絶縁するためにＩＴＯ層１０２の上に形成される。

上に記載したように、変調器１４０において白色光を出力するために別個の状態を有することは、色飽和度を制御する変調器の特性の選択を白出力の輝度に影響する特性から分離させる。変調器１４０の間隔と他の特性は、第１の状態において生成される白色光に影響することなく大きく飽和された色を提供するため、このようにして選択することができる。例えば、典型的なカラー表示装置において、高次の干渉に対応する光路長Ｌを有する１つまたはそれより多い赤、緑、および青の変調器１２を形成することができる。

変調器１４０は、この技術分野では既知の、そして上で変調器１２に関連して記載したような、リソグラフ技術を使用して形成することができる。例えば、固定された鏡１６は１つまたはそれより多いクロムの層を実質的に透明な基板２０の上に堆積することにより形成することができる。電極１０２はＩＴＯのような１つまたはそれより多い透明な導電体の層を基板２０の上に堆積することにより形成することができる。導電体層は平行なストリップにパターン化され、列電極を形成することができる。移動可能な鏡１４は堆積された金属層、またはポスト１８の頂上部に堆積され、そしてポスト１８の間に堆積された犠牲部材が介在する層の、一連の平行なストリップ（列電極１０２に直交する）として形成することができる。二フッ化キセノンのようなエッチング用のガスが犠牲層に到達することができるように、上に記載した１つまたはそれより多い層を通る経路を準備することができる。犠牲部材がエッチングにより取り除かれると、変形可能な金属層は固定された層から空隙によって分離される。アルミニウムのような大きい導電性および反射性材料が変形可能な層として使用することができ、そしてこれらのストリップは表示装置において行電極を形成することができる。導電体１４２は、移動可能な鏡１４の上部にポスト１８ａを堆積し、介在する犠牲部材をポスト１８ａの間に堆積し、ポスト１８ａの頂上部に１つまたはそれより多いアルミニウムのような導電体の層を堆積し、そして犠牲層の上に導電層を堆積することにより形成することができる。犠牲部材がエッチングにより取り除かれると、導電体層は第２の空隙によって鏡１４から分離されている電極１４２として動作することができる。各々の空隙は上で記載した各状態に到達するために鏡１４が動くことのできるキャビティを提供する。

図１０においてさらに示されているように、典型的な変調器１４０において、導電性の鏡１４はアレイ制御器２２の行駆動部２４に接続されている。典型的な変調器１４０において、導電体１０２および１４２は列駆動部２６の別個の列に接続されている。１つの実施の形態において、変調器１４０の状態は、図３および４を参照して記載した方法に従って、鏡１４と列導電体１０２および１４２との間に適切な電位差を適用することにより選択される。

図１１Ａ〜１１Ｃは２つより多い状態を提供する他の典型的な干渉性変調器１５０を示す。典型的な干渉性変調器１５０において、鏡１６は図１０の電極１０２の機能を形成するために反射層と導電層の双方を含む。導電層１４２は第２の誘電体層１４４ａによりさらに保護され、そして移動可能な鏡１４の上部で支持部１８ａの第２の組によって特定の間隔を維持する支持面１４８により支持され得る。

図１１Ａは変調器１５０の非駆動状態を示す。図１０の変調器１４０の場合と同様に、図１１Ａ〜１１Ｃの典型的な変調器１５０の鏡１４は、図１１Ｂに示される駆動状態のように誘電体層１０４の方に（例えば下方に）撓ませることが可能であり、そして図１１Ｃに示されるように、逆にまたは反対側の方向に（例えば上方に）撓ませることが可能である。この「上方に」撓んだ状態を「逆駆動状態（reverse driven state）」と呼ぶことができる。

この技術分野の熟練者により認識されるように、この逆駆動状態は多くの方法で達成することができる。１つの実施の形態において、逆駆動状態は図１１Ｃに描かれているように鏡１４を上方に静電的に引っ張ることのできる追加の充電板または導電層１４２の使用を介して達成される。典型的な変調器１５０は、基本的に単一の移動可能な鏡１４の周囲に対称的に位置する２つの干渉性変調器を含むものである。この構成は鏡１６および導電層１４２の各導電層が鏡１４を反対方向に引き寄せることを可能とする。

ある実施の形態において、追加の導電層１４２は、鏡１４が誘電体層１０４の近くに接近してきた場合または接触した場合に発生可能な静止摩擦力（stictional force）（静摩擦（static friction））に打ち勝つ電極として役立てることができる。これらの力はこの技術分野の熟練者により認識されるような他の可能性と同様に、ファン‐デル‐ワールス(van der Waals)力または静電氣力（electrostatic force）を含むことができる。１つの実施の形態において、鏡１６の導電層に適用される電圧パルスは移動可能な鏡１４を図１１Ｂの「標準的な」駆動状態に向けることができる。同様に、次の電圧パルスは移動可能な鏡１４を鏡１６から離れて引き寄せるために導電層１４２に適用することができる。ある実施の形態において、導電層１４２に適用されるかかる電圧パルスは、移動可能な鏡１４を逆の駆動状態の方に駆動することにより、移動可能な鏡１４を図１１Ｂに示す駆動状態から図１１Ａに示す非駆動状態に戻す回復を加速するために使用することができる。このように、ある実施の形態において、変調器１５０は、図１１Ａの非駆動状態および図１１Ｂの駆動状態の２つの状態のみで動作することができ、導電層１４２は静止摩擦的力に打ち勝つことを助ける電極として採用することができる。１つの実施の形態において、変調器１５０が図１１Ｃの駆動位置から図１１Ａの非駆動位置に変化するそれぞれの時に、導電層１４２を上に記載したように駆動することができる。

この技術分野の熟練者により認識されるであろうように、これらの全の要素があらゆる実施の形態において必要とされるものではない。例えば、かかる実施の形態の動作において、上方への撓み（例えば図１１Ｃに示されているような）に関しもし正確な相対的な量が関連しない場合、導電層１４２は移動可能な鏡１４から種々の間隔で位置することができる。このような場、支持要素１８ａ、誘電体層１４４ａ、または別の支持面１４８は必要としないかもしれない。これらの実施の形態において、移動可能な鏡１４を如何に遠くへ上方に撓ませるかが必然的に重要であるのではなく、むしろ導電層１４２は変調器１２が引き離すような適切な時に鏡１４を引き寄せるため配置される。他の実施の形態において、図１１Ｃに示されているような移動可能な鏡１４の位置は、結果として変更されそして干渉性変調器に関する好ましい光学特性となる。これらの実施の形態において、移動可能な鏡１４の上方への撓みの正確な間隔は、装置の画像の品質を向上させることに関連付けることができる。

この技術分野の熟練者により認識されるであろうように、層１４２、１４４ａ、および支持面１４８を製造するのに使用される材料は、対応する層１６、１０５、および２０に使用される材料と同じである必要はない。例えば、光は層１４８を通過する必要はない。加えて、導電層１４２が移動可能な鏡１４の変形される上方の位置における到達距離を超えて位置する場合、変調器１５０は誘電体層１４４ａを含むことができない。加えて、導電層１４２および移動可能な鏡１４に適用される電圧は上の差に基づきそれに応じて異なるようにすることができる。

この技術分野の熟練者により認識されるであろうように、移動可能な鏡１４を図１１Ｂの駆動状態から図１１Ａの非駆動状態に戻すように駆動するために適用される電圧と、移動可能な鏡１４を図１１Ａの非駆動状態から上方にまたは図１１Ｃの逆駆動状態に駆動するために必要とされる電圧とは、導電層１４２と移動可能な鏡１４との間隔が２つの状態で異なるかもしれないため、異なるかも知れない。かかる要求は所望の適用分野および撓みの量に対応させることができ、そしてこの技術分野の熟練者により現在の開示を考慮して決定することができる。

いくつかの実施の形態において、力の大きさまたは導電層１４２と移動可能な鏡１４との間で力が適用される継続期間は、単に駆動状態と非駆動状態との間において干渉性変調器の移行する速度を増加させるようなものである。移動可能な鏡１４は移動可能な鏡１４の相対する側に配置された導電層１４２または導電性鏡１６のいずれかに引き付けられることができるので、移動可能な鏡１４と相対する層の相互作用を弱めるために極めて短時間の駆動力が提供される。例えば、移動可能な鏡１４が固定された導電性鏡１６と相互作用するために駆動される場合、移動可能な鏡１４と固定された鏡１６との相互作用を弱めるために、相対する導電層１４２に対してエネルギーのパルスを使用することができ、それによって移動可能な鏡１４が非駆動状態に移動するのを容易にする。

図１２Ａおよび１２Ｂは、表示装置２０４０についての実施の形態を示すシステムブロック図である。表示装置２０４０は、例えば、セルラー式電話または移動電話とすることができる。しかしながら、同じ構成要素に係る表示装置２０４０またはそれのわずかな変更もまた、テレビジョンや携帯用メディアプレイヤーのような、表示装置の種々の形式の事例となる。

表示装置２０４０は、表示部２０３０、アンテナ２０４３、スピーカ２０４５、入力装置２０４８、そしてマイクロフォン２０４６を含む。一般的にハウジング２０４１は、射出成形および真空成形を含むこの技術分野の熟練者に良く知られている種々の製造プロセスの何れかによっても形成される。加えて、ハウジング２０４１は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、セラミック、またはこれらの組み合わせを含むがこれに限定されない種々の材料の何れかによって作ることができる。１つの実施の形態において、ハウジング２０４１は、異なる色、異なる文様、絵、また記号を含む他の取り外し可能な部分と交換可能な、取り外し可能な部分（示されていない。）を含む。

典型的な表示装置２０４０の表示部２０３０は、ここで記載したような双安定表示部（bi-stable display）を含む種々の表示部の何れかとすることができる。他の実施の形態において、表示部２０３０は、この技術分野の熟練者に良く知られているような、上で記載したプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤのような平面型表示装置（flat-panel display）、またはＣＲＴまたは他の電子管装置のような非−平面型表示装置を含む。しかしながら、現在の実施の形態を記載する目的は、ここに記載するように干渉性変調器表示部を含む。

典型的な表示装置２０４０の１つの実施の形態の構成要素は図１２Ｂに概略的に図示されている。図示されている典型的な表示装置２０４０はハウジング２０４１を含み、そして少なくとも部分的にここの中に含まれる追加の構成要素を含むことができる。例えば、１つの実施の形態において、典型的な表示装置２０４０は送受信機２０４７に接続されたアンテナ２０４３を含むネットワークインターフェイス２０２７を含む。送受信機２０４７はプロセッサ２０２１に接続され、プロセッサはコンディショニングハードウエア（conditioning hardware）２０５２に接続されている。コンディショニングハードウエア２０５２は信号を調整するように構成することができる（例えば信号を濾波する。）。コンディショニングハードウエア２０５２はスピーカ２０４５およびマイクロフォン２０４６に接続されている。プロセッサ２０２１はさらに入力装置２０４８および駆動回路制御器２０２９に接続されている。駆動回路制御器２０２９はフレームバッファ２０２８にそしてアレイ駆動回路２０２２に接続され、これは同様に表示部アレイ２０３０に接続されている。電力供給装置２０５０は特定の典型的な表示装置２０４０の設計による要求に従い全ての構成要素に電力を提供する。

ネットワークインターフェイス２０２７は、典型的な表示装置２０４０がネットワーク上で１つまたはそれより多くの装置と通信できるように、アンテナ２０４３および送受信機２０４７を含む。１つの実施の形態において、さらにネットワークインターフェイス２０２７はプロセッサ２０２１への要求を軽減するいくつかの処理能力を有することができる。アンテナ２０４３は信号を送信しそして受信するためにこの技術分野の熟練者に知られた何れかのアンテナである。１つの実施の形態において、アンテナはＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１標準に従うＲＦ信号を送信しそして受信する。他の実施の形態において、アンテナは標準ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）に従うＲＦ信号を送信しそして受信する．セルラー電話の場合、アンテナはＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、または無線セルフォンネットワーク内で通信するために使用される他の知られた信号を受信するように設計される。送受信機２０４７は、プロセッサ２０２１により受信されそしてさらに処理されることが可能なように、アンテナ２０４３から受信した信号を前処理する。送受信機２０４７はプロセッサ２０２１から受信した信号をさらに処理し、それらが典型的な表示装置２０４０からアンテナを介して送信可能なようにする。

他の実施の形態において、送受信機２０４７は受信機によって置き換えることができる。なお他の実施の形態において、ネットワークインターフェイス２０２７は、プロセッサ２０２１へ送信される画像データを記憶しまたは発生させることが可能な画像ソース（image source）によって置き換えることができる。例えば、画像ソースは、ディジタル ビデオ ディスク（ＤＶＤ）または画像データまたは画像データを生成するソフトウエアモジュールを含むハード‐ディスク駆動装置とすることができる。

一般にプロセッサ２０２１は典型的な表示装置２０４０の全ての動作を制御する。プロセッサ２０２１はネットワークインターフェイス２０２７または画像ソースから圧縮された画像データのようなデータを受信し、そしてデータを未加工の画像データ（raw image data）にまたは未加工の画像データに容易に処理されるフォーマットに処理する。プロセッサ２０２１は続いて処理されたデータを駆動回路制御器２０２９または記憶のためのフレームバッファ２０２８に送信する。未加工のデータは一般的に画像内の各位置において画像の特徴を識別する情報として参照される。例えば、かかる画像の特徴は色、飽和度、そして濃度階調（gray-scale）レベルを含むことができる。

１つの実施の形態において、プロセッサ２０２１は、典型的な表示装置２０４０の動作を制御するため、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含む。コンディショニングハードウエア２０５２は一般的に信号をスピーカ２０４５に送信しそしてマイクロフォン２０４６から信号を受信するため増幅器および濾波器を含む。コンディショニングハードウエア２０５２は典型的な表示装置２０４０内で個別の構成要素とすることができ、またはプロセッサ２０２１または他の構成要素内に組み入れることができる。

駆動回路制御器２０２９はプロセッサ２０２１によって生成された未加工の画像データをプロセッサ２０２１から直接にまたはフレームバッファ２０２８からのいずれかから得て、アレイ駆動回路２０２２への高速伝送のために、未加工の画像データを適切に再フォーマットする。特に駆動回路制御器２０２９は未加工の画像データを、表示部アレイ２０３０を横切って走査するために時間順適性を有するような、ラスターライクフォーマット（raster-like format）を有するデータフロウに再フォーマットする。続いて駆動回路制御器２０２９はフォーマットされた情報をアレイ駆動回路２０２２へ送信する。例え、ＬＣＤ制御器のように、駆動回路制御器２０２９は独立の集積回路（ＩＣ）としてしばしばシステムプロセッサ２０２１と組み合わされるとしても、かかる制御器は多くの方法によって実施することができる。これらはハードウエアとしてプロセッサ２０２１内に組み込むことができ、ソフトウエアとしてプロセッサ２０２１内に組み込むことができ、またはアレイ駆動回路２０２２と共に完全にハードウエア内に集積化される。

典型的に、アレイ駆動回路２０２２は駆動回路制御器２０２９からフォーマットされた情報を受信し、そしてビデオデータを、表示部の画素のｘ−ｙマトリクスからくる数１００のそして時には数千のリード線（lead）に対し、秒あたり何度も適用される波形の並列の組に再フォーマットする。

１つの実施の形態において、駆動回路制御器２０２９、アレイ駆動回路２０２２そして表示部アレイ２０３０は、ここに記載する表示部の何れのタイプにも適している。例えば、１つの実施の形態において、駆動回路制御器２０２９は従来の駆動回路制御器または双安定表示部制御器（例えば、干渉性変調器制御器）である。他の実施の形態において、アレイ駆動回路２０２２は従来の駆動回路または双安定表示部駆動回路（例えば、干渉性変調器表示部）である。１つの実施の形態において、駆動回路制御器２０２９はアレイ駆動回路２０２２と一体化されている。かかる実施の形態はセルラー電話、時計、および他の小面積表示部のように高い集積化システムにおいて共通している。さらに他の実施の形態において、表示部アレイ２０３０は典型的な表示部アレイであるかまたは双安定表示部アレイ（例えば、干渉性変調器のアレイを含む表示部）である。

入力装置２０４８は使用者が典型的な表示装置２０４０の動作を制御することを可能にする。１つの実施の形態において、入力装置２０４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッド、ボタン、スイッチ、接触画面（touch-sensitive screen）、圧力または熱感知薄膜のようなキーパッドを含む。１つの実施の形態において、マイクロフォン２０４６は典型的な表示装置２０４０に関する入力装置である。マイクロフォン２０４６が装置にデータを入力するために使用された場合、典型的な表示装置２０４０の動作を制御するために、使用者から音声命令を提供することができる。

電力供給装置２０５０はこの技術分野で良く知られている多様なエネルギー蓄積装置を含むことができる。例えば、１つの実施の形態において、電力供給装置２０５０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可能な蓄電池である。他の実施の形態において、電力供給装置２０５０は再生可能なエネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池そして太陽電池ペイント(solar-cell paint)を含む太陽電池である。他の実施の形態において、電力供給装置２０５０は壁付コンセント（wall outlet）から電力を受け取るように構成されている。

ある実施においては、制御プログラミング性は上に記載のように電子表示システム内のいくつかの場所に配置し得る駆動回路制御器に存在する。ある場合において制御プログラミング性はアレイ駆動回路２０２２内に存在する。この技術分野の熟練者は上に記載の最適化は多くのハードウエアおよび／またはソフトウエア成要素および種々の構成で実行することが可能であることを認識するであろう。

上の詳細な記載は本発明の新規な特徴を種々の実施の形態に適用される場合について示し、記載し、指摘したが、装置または工程について説明した形状および詳細について、この技術分野の熟練者により、本発明の精神から逸脱することなく、種々の省略、代替、そして変更を行うことができることが理解されるべきである。認識されるように、本発明はここに述べた特徴および利点の全てを提供するものではない形態において具体化することができ、ある特徴は他とは別個に使用しまたは実行することができる。本発明の範囲は前述の記載によるよりもむしろ添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲に対し同等の意味および範囲内で生ずる全ての変更はこれらの範囲内に含まれる。

図１は干渉性変調表示装置の１つの実施の形態の一部について描く等角図であり、そこでは、第１の干渉性変調器の移動可能な反射層が解放位置にあり、そし第２の干渉性変調器の移動可能な反射層が駆動位置にある。 図２は３×３干渉性変調表示装置を組み込む電子装置の１つの実施の形態について説明するシステムブロック図である。 図３は図１の干渉性変調器の典型的な実施の形態の１つに関し、適用された電圧に対する移動可能な鏡の位置の図である。 図４は干渉性変調表示装置を駆動するのに使用することができる一組の行および列電圧の説明図である。 図５Ａは図２の３×３干渉性変調表示装置の表示装置データの１つの典型的なフレームについて説明する。 図５Ｂは図５Ａのフレームを書き込むために使用することのできる行および列信号について１つの典型的なタイミング図について説明する。 図６Ａは図１の装置の断面図である。 図６Ｂは干渉性変調器の代わりの実施の形態の断面図である。 図６Ｃは干渉性変調器の他の代わりの実施の形態の断面図である。 図７は生成された光のスペクトル特性について説明する典型的な干渉性変調器の側部の断面図である。 図８はいくつかの典型的な干渉性変調器の鏡における、波長に対する反射率のグラフによる説明である。 図９は赤、緑、そして青の干渉性変調器の典型的な組を含むカラー表示装置によって生成することのできる色について説明する色度の図である。 図１０は典型的なマルチステート干渉性変調器の側部の断面図である。 図１１Ａは他の典型的なマルチステート干渉性変調器の側部断面図である。 図１１Ｂは他の典型的なマルチステート干渉性変調器の側部断面図である。 図１１Ｃは他の典型的なマルチステート干渉性変調器の側部断面図である。 図１２Ａは複数の干渉性変調器を含む視覚的な表示装置の実施の形態について説明するシステムブロック図である。 図１２Ｂは複数の干渉性変調器を含む視覚的な表示装置の実施の形態について説明するシステムブロック図である。

符号の説明

１２…干渉性変調器、 １２ａ…干渉性変調器、 １２ｂ…干渉性変調器、 １４ａ…反射層、 １４ｂ…反射層、 １４…金属材料（反射性材料、鏡）、 １６ａ…反射層、 １６ｂ…反射層、 １６…鏡、 １８…ポスト（支持部）、 １８ａ…ポスト、 １９…間隙、 ２０…基板、 ２１…プロセッサ、 ２２…アレイ制御器、 ２４…行駆動部、 ２６…列駆動部、 ３０…画素アレイ、 ３４…変形可能な層、 １０１…観察位置、 １０２…導電層（電極、列導電体）、 １０４…誘電体、 １１１…位置、 １１２…位置、 １１３…位置、 １１４…位置、 １１５…位置、 １１６…撓み位置、 １２０…点、 １２２…点、 １２４…間隔、 １２６…掃引線、 １２８…点、 １３０…掃引線、 １４０…変調器、 １４１…観察位置 １４２…導電体（電極）、 １４４…誘電体層、 １４４ａ…誘導電体層、 １４８…支持面、 １５０…干渉性変調器、 １５２…破線、 １５４…破線、 ２０２１…プロセッサ、 ２０２２…アレイ駆動回路、 ２０２７…ネットワークインターフェイス、 ２０２８…フレームバッファ、 ２０２９…駆動装置制御器、 ２０３０…表示部、 ２０４０…表示装置、 ２０４１…ハウジング、 ２０４３…アンテナ、 ２０４５…スピーカ、 ２０４６…マイクロフォン、 ２０４７…送受信機、 ２０４８…入力装置、 ２０５０…電力供給装置、 ２０５２…コンディショニングハードウエア

Claims (36)

1. 表示装置であって、
   第１の反射器と、
   該第１の反射器から間隔を置いて位置する第１の電極と、そして
   該第１の反射器と該第１の電極との間に位置する第２の反射器とを含み、該第２の反射器は非駆動位置、第１の駆動位置、そして第２の駆動位置の間で移動可能であり、該第１の駆動位置は該非駆動位置よりも該第１の反射器に近接しており、そして該第２の駆動位置は該非駆動位置よりも該第１の反射器からさらに離れており、
   なお該第１の反射器は第２の電極を含み、そして該第２の反射器は第３の電極を含み、なお該第２の電極は該第２および第３の電極の間に適用される電位に対応して該第２の反射器を該第１の駆動位置の方へ駆動するように構成され、なお該第１の電極は該第１および第３の電極の間に適用される電位に対応して該第２の反射器を該第２の駆動位置の方へ駆動するように構成され、そして該第１の電極は該第２の反射器を該第１の電極および該第２の電極の間に適用される電位に対応して該第１の駆動位置から離れるように駆動するように構成される
   装置。
2. 該第１の反射器は少なくとも部分的に透明である請求項１記載の装置。
3. 該第１の反射器は反射性材料の少なくとも１つの層を含む請求項１記載の装置。
4. 該第２および第３の電極はそれぞれ導電性材料の層を含む請求項１記載の装置。
5. 該装置は該第２の反射器が該第１の駆動位置にある場合白色光を反射し、なお該装置は該非駆動位置において可視光を実質的に吸収し、そして該装置は該第２の反射器が該第２の駆動位置にある場合、色に関連する可視波長の範囲の光を選択的に反射する請求項１記載の装置。
6. 該装置は該第２の反射器が該第２の駆動位置にある場合に色に関連する可視波長の範囲の光を選択的に反射する請求項１記載の装置。
7. 該装置は該第２の反射器が該非駆動位置にある場合に入射する可視光を実質的に吸収する請求項１記載の装置。
8. 画像データを処理するように構成されており、該第１の電極、該第１の反射器そして該第２の反射器の少なくとも１つと電気的に通信するプロセッサと、そして
   該プロセッサと電気的に通信する記憶装置とを
   さらに含む請求項１記載の装置。
9. 該第１の電極、該第１の反射器そして該第２の反射器の少なくとも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た駆動回路をさらに含む請求項８記載の装置。
10. 該駆動回路に少なくとも該画像データの一部を送信するように構成された制御器をさらに含む請求項９記載の装置。
11. 該画像データを該プロセッサに送信するように構成された画像ソースモジュールをさらに含む請求項８記載の装置。
12. 該画像ソースモジュールは受信機、送受信機、および送信器の少なくとも１つを含む請求項１１記載の装置。
13. 入力データを受信しそして該入力データをプロセッサに通信するように構成された入力装置をさらに含む請求項８記載の装置。
14. 光変調装置であって、
    光を反射する第１の手段と、
    光を反射する第２の手段と、なお該第２の反射手段は非駆動位置、該非駆動位置の第１の側部における第１の位置、そして該非駆動位置の第２の側部における第２の位置のうちの１つに位置するように構成されており、そして
    該第２の反射手段を、該非駆動位置、該非駆動位置の第１の側部における該第１の位置、そして該非駆動位置の第２の側部における該第２の位置の１つに位置付ける手段と、
    を含み、
    該装置は該第２の反射手段が該第１の位置にある場合に白色光反射し、該装置は該非駆動位置において可視光を実質的に吸収し、そして該装置は該第２の反射手段が第２の位置にある場合に色に関連する可視波長の範囲の光を選択的に反射する
    光変調装置。
15. 該第１および第２の反射手段はそれぞれ反射性の層を含む請求項１４記載の装置。
16. 該位置付ける手段は電極を含む請求項１４記載の装置。
17. 該位置付ける手段は２つの電極を含む請求項１４記載の装置。
18. 該位置付ける手段は３つまたはそれより多い電極を含む請求項１４記載の装置。
19. 該第１および第２の反射手段はそれぞれ位置付ける手段を含む請求項１４記載の装置。
20. 該位置付ける手段は電極を含む請求項１９記載の装置。
21. 該位置付ける手段を動作させる手段をさらに含む請求項１４記載の装置。
22. 該動作させる手段は駆動回路を含む請求項２１記載の装置。
23. 該第１の反射手段は部分的に透明であるように構成されている請求項１４記載の装置。
24. 該第１の反射手段は少なくとも１つの反射性材料の層を含む請求項１４記載の装置。
25. 請求項１４記載の該変調装置を含む表示装置。
26. 第１の電極、第２の電極、そして該第１の電極と該第２の電極の間に位置づけられ、そして少なくとも３つの位置の間で移動するように構成された移動可能な電極を含むＭＥＭＳ装置を駆動する方法であって、この方法は
    該移動可能な電極を該第１の電極の方に誘電体層に実質的に接触する位置に駆動するように、該第１の電極と該移動可能な電極との間に第１の電位差を適用し、なお、該移動可能な電極と該誘電体層との間に第１の引力が生成され、そして
    該移動可能な電極を該第１の電極から離しそして該第２の電極の方に駆動するように、該第１の電極と該移動可能な電極との間に第２の電位差を、そして該第２の電極と該移動可能な電極との間に第３の電位差を適用するステップを含み、なお、該第２の電位差の適用は該移動可能な電極と該第１の電極との間に第２の引力を生成し、該第３の電位差の適用は該移動可能な電極と該第２の電極との間に第３の引力を生成し、そして該第２および該第３の引力は該移動可能な電極を該誘電体層から離れるように駆動するように該移動可能な電極と該誘電体層との間の該第１の引力に打ち勝つ
    方法。
27. 該第１の引力は静止摩擦力を含む請求項２６記載の方法。
28. 該第１の電位差の適用は白色光を反射することをさらに含む請求項２６記載の方法。
29. 該第２および第３の電位差の適用は着色光を反射することをさらに含む請求項２６記載の方法。
30. 該第１の電極と該移動可能な電極との間に第１のしきい値以下の第１の電位差の適用、そして該第２の電極と該移動可能な電極との間に第２のしきい値以下の第２の電位差の適用は、入射光の実質的な吸収を含む請求項２６記載の方法。
31. マルチステート光変調器を製造する方法であって、この方法は、
    第１の反射器を形成し、
    該第１の反射器から間隔を置いて位置する第１の電極を形成し、そして
    該第１の反射器と該第１の電極との間に位置する第２の反射器を形成すステップを含み、該第２の反射器は非駆動位置、第１の駆動位置、そして第２の駆動位置の間で移動可能であり、なお、該第１の駆動位置は該非駆動位置よりも該第１の反射器に近接しており、そして該第２の駆動位置は該非駆動位置よりも該第１の反射器から離れており、
    なお該第１の反射器を形成することは第２の電極を形成することを含み、そしてなお該第２の反射器を形成することは第３の電極を形成することを含み、なお該第２の電極は該第２の反射器を該第２および第３の電極の間に適用される電位に対応して該第１の駆動位置の方に駆動するように形成され、なお該第１の電極は該第２の反射器を該第１および第３の電極の間に適用される電位に対応して該第２の駆動位置の方に駆動するように形成され、そしてなお該第１の電極は該第１の電極および該第２の電極の間に適用される電位に対応して該第２の反射器を該第１の駆動位置から離れるように駆動するように形成される、
    方法。
32. 該第１の反射器を形成することは第２の電極を形成することを含み、そして該第２の反射器を形成することは第３の電極を形成することを含む請求項３１記載の方法。
33. 該第２の電極および該第３の電極をそれぞれの形成することは導電性材料の層を形成することを含む請求項３２記載の方法。
34. 請求項３１記載の方法によって製造される光変調器。
35. 該第１の反射器は該第２の反射器の該第１の駆動位置に近接する誘電体層を含む請求項１の装置。
36. 該第１の反射器を形成することは該第２の反射器の該第１の駆動位置に近接する誘電体層を形成することを含む請求項３１の方法。

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