JP4733135B2 - 光干渉変調器中のミラーの傾斜を抑制するための方法およびデバイス - Google Patents

Description

本発明は、一般に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関し、特に光干渉変調器およびそのような光干渉変調器を備えているディスプレイデバイスに関する。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積およびまたはエッチング、ほかのマイクロマシーニングプロセスを用いて作製しうる。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や干渉計測光変調器との用語は、光干渉の法則を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。ある実施形態では、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態では、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から離れた金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。

本発明のシステムと方法とデバイスのおのおのにはいくつかの観点があり、それらのただ一つが単独でその所望の特質を担うものではない。本発明の要旨を限定するものではなく、その顕著な特徴をいま簡単に説明する。この議論を考慮した後、また特に「発明を実施するための最良の形態」と題した部分を読んだ後、本発明のどのような特徴がほかのディスプレイデバイスに対する利点を提供するか理解できよう。

ある実施形態では、デバイスは基板を備えている。デバイスは、基板の上に位置する光学層をさらに備えている。光学層は、入射光に対し少なくとも部分的に透過性がある。デバイスはさらに、基板の上に位置し、光学層から第一の距離だけ離れた第一の位置と光学層から第二の距離だけ離れた第二の位置との間で移動可能なミラーを備えている。第一の距離は第二の距離よりも大きい。ミラーは基板から離れた表面を有している。デバイスはさらに、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの表面に接触する少なくとも一つの静止部材を備えている。少なくとも一つの静止部材は、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成されている。

ある実施形態では、視覚ディスプレイデバイスが複数のデバイスを備えている。各デバイスは基板を備えている。各デバイスはさらに、基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層を備えている。各デバイスはさらに、基板の上に位置し、光学層から第一の距離だけ離れた第一の位置と光学層から第二の距離だけ離れた第二の位置との間で移動可能なミラーを備えている。第一の距離は第二の距離よりも大きい。ミラーは基板から離れた表面を有している。各デバイスはさらに、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの表面に接触する少なくとも一つの静止部材を備えている。少なくとも一つの静止部材は、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成されている。

ある実施形態では、デバイスが、デバイスを支持するための手段を備えている。デバイスはさらに、入射光を少なくとも部分的に透過するための手段を備えている。少なくとも部分的透過手段は、支持手段の上に位置する。デバイスはさらに、光を反射するための手段を備えている。反射手段は、支持手段の上に位置し、少なくとも部分的透過手段から第一の距離だけ離れた第一の位置と少なくとも部分的透過手段から第二の距離だけ離れた第二の位置との間で移動可能である。第一の距離は第二の距離よりも大きい。反射手段は基板から離れた表面を有している。デバイスはさらに、反射手段を安定化させるための手段を備えている。安定化手段は、静止していて、反射手段が第一の位置にあるときに反射手段を所望の配置状態に維持するように構成されている。安定化手段は、反射手段が第一の位置にあるときに反射手段の表面に接触する。

ある実施形態では、方法が、デバイス中のミラーの動作を低減する。方法は、基板を備えているデバイスを提供することを含む。デバイスはさらに、基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層を備えている。デバイスはさらに、基板の上に位置し、基板から離れた表面を有する可動ミラーを備えている。デバイスはさらに静止部材を備えている。方法は、光学層から第一の距離だけ離れた第一の位置と光学層から第二の距離だけ離れた第二の位置との間でミラーを移動させることを含む。第一の距離は第二の距離よりも大きい。方法は、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの表面を静止部材に接触させ、これによりミラーが第一の位置にあるときにミラーの少なくとも一部の動作を抑制することを含む。

ある実施形態では、方法が、デバイスを形成する。方法は基板を供給することを含む。方法はさらに、基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層を設けることを含む。方法はさらに、基板の上に位置し、基板から離れた表面を有する可動ミラーを設けることを含む。ミラーは、光学層から第一の距離だけ離れた第一の位置と光学層から第二の距離だけ離れた第二の位置との間で移動可能である。第一の距離は第二の距離よりも大きい。方法はさらに、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの表面に接触する静止部材を設けることを含む。静止部材は、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成されている。

ある実施形態では、部材が、デバイス中のミラーの動作を低減する。部材は、ミラーに実質的に平行な方向へのデバイス中のミラーの少なくとも一部の側方動作を抑制するように構成されたシャフト部を備えている。部材はさらに、ミラーにほぼ垂直な方向へのデバイス中のミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成された少なくとも一つのヘッド部を備えている。

ある実施形態では、部材が、デバイス中のミラーの動作を低減する。部材は、ミラーに実質的に平行な方向へのミラーの少なくとも一部の側方動作を抑制するための手段を備えている。部材はさらに、ミラーにほぼ垂直な方向へのミラーの少なくとも一部の動作を抑制するための手段をさらに備えている。

ある実施形態では、方法が、デバイス中のミラーの動作を低減する。方法は、静止部材を備えているデバイスを提供することを含む。静止部材は、ミラーに実質的に平行な方向へのミラーの少なくとも一部の側方動作を抑制するように構成されたシャフト部を備えている。静止部材はさらに、ミラーにほぼ垂直な方向へのミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成された少なくとも一つのヘッド部を備えている。方法は、ミラーが第一の位置にあるときにミラーの表面を静止部材に接触させ、これによりミラーが第一の位置にあるときにミラーの少なくとも一部の動作を抑制することを含む。

ある実施形態では、方法が、デバイスの可動ミラーの動作を抑制するように構成された静止部材を形成する。方法は、可動ミラーを備えているデバイスを提供することを含む。方法はさらに、ミラーに実質的に平行な方向へのミラーの少なくとも一部の側方動作を抑制するように構成されたシャフト部を形成することを含む。方法はさらに、ミラーにほぼ垂直な方向へのミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成された少なくとも一つのヘッド部を形成することを含む。

続く詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、本発明は多くの異なる手法で具体化することができる。この説明では、同様の部材は同様の符号で示す参照符号を図面に付す。続く説明から明らかように、実施形態は、動画（たとえばビデオ）か静止画（たとえばスチル画像）かを問わず、さらに文字か絵かを問わず、画像を表示するように構成されたあらゆるデバイスにおいて実施しうる。特に、実施形態は、これに限定されないが、移動電話や無線デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたは携帯型コンピューター、ＧＰＳレシーバー／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビジョンモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューターモニター、自動ディスプレイ（たとえば走行記録計ディスプレイその他）、コックピットのコントロールやディスプレイ、カメラ視のディスプレイ（たとえば乗り物の背面カメラのディスプレイ）、電子写真、電子の広告板や標識、プロジェクター、建築物、パッケージング、美的構造物（たとえば一つの宝石の画像）など、さまざまな電子デバイスにおいて実施しうるか関連しうることが予想される。ここに説明したものと同様の構造体のＭＥＭＳデバイスは電子スイッチデバイスなどの非ディスプレイ用途において使用することもできる。

干渉計測ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えている一つの光干渉変調器ディスプレイ実施形態を図１に示す。これらのデバイスでは、画素は明暗状態のいずれかにある。明（「オン」または、「開放」）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へ反射する。暗（「オフ」または「閉鎖」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーへほとんど反射しない。実施形態によっては、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は逆であってもよい。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラー表示を考慮し、特定の色で主に反射するように構成することが可能である。

図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の二つの隣接画素を描いた等角投影図であり、各画素はＭＥＭＳ光干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備えている。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含んでおり、少なくとも一つの可変次元をもつ共振光学キャビティを形成している。一実施形態では、一方の反射層が二つの位置の間で移動されうる。第一の位置（ここでは弛緩位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置している。第二の位置（ここでは作動位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層に隣接し密接して位置している。二つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合ってまたは弱め合って干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。

図１の画素アレイの図示部分は二つの隣接する光干渉変調器１２ａと１２ｂを含んでいる。左側の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは光学スタック１６ａからの所定距離の弛緩位置に図示されており、光学スタック１６ａは部分的反射層を含んでいる。右側の光干渉変調器１２ｂでは、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示されている。光学スタック１６ａと１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、ここに参照するように、典型的にはいくつかの融合層を備えており、それらは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分的反射層、透明誘電体を含みうる。したがって、光学スタック１６は、電気的に伝導性で、部分的に透明で、部分的に反射的であり、たとえば透明基板２０上に上記の層の一つ以上を堆積することにより作られてうる。いくつかの実施形態では、層は平行ストリップにパターニングされ、後述するようにディスプレイデバイス中の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ，１４ｂは、ポスト１８の上面およびポスト１８間に堆積された介在犠牲物質の上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）一つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成してもよい。犠牲物質をエッチング除去すると、可動反射層１４ａ，１４ｂが光学スタック１６ａ，１６ｂから規定間隙１９だけ離れる。アルミニウムなどの高伝導反射物質を反射層１４に使用してもよく、これらのストリップがディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。

印加電圧がないとき、図１の画素１２ａに示すように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にキャビティ１９が残り、可動反射層１４ａは機械的弛緩状態にある。しかしながら、選択した行と列に電位差を印加すると、対応する画素の行電極と列電極の交差により形成されたコンデンサーがチャージされ、静電力が電極同士を引き寄せる。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形し、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側の画素１２ｂに示されるように、光学スタック１６内の（この図には示していない）誘電体層が短絡するのを防ぐとともに層１４と層１６の間の分離距離を制御しうる。その振る舞いは印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射対非反射画素状態を制御することができる行／列作動は、従来のＬＣＤやほかのディスプレイ技術で使用される行／列作動に多くの点で類似している。

図２〜５は、表示用途の光干渉変調器のアレイを使用するための一つの代表的なプロセスとシステムを示している。

図２は、本発明の観点を組み込んでよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。この代表的な実施形態では、電子デバイスは、ＡＲＭや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）などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサー、またはデジタルシグナルプロセッサーやマイクロコントローラー、プログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含んでいる。この分野で一般に行なわれているように、プロセッサー２１は一つ以上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、プロセッサーは、ウェブブラウザや電話アプリケーション、電子メールプログラム、ほかのソフトウェアアプリケーションを含め、一つ以上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てもよい。

一実施形態では、プロセッサー２１もアレイドライバー２２と通信するように構成されている。一実施形態では、アレイドライバー２２は、ディスプレイアレイすなわちパネル３０に信号を供給する行ドライバー回路２４と列ドライバー回路２６を含んでいる。図１に示したアレイの断面は図２の１−１線によって示されている。ＭＥＭＳ光干渉変調器については、行／列作動プロトコルは、図３に示したデバイスのヒステリシス特性を利用してよい。可動層を弛緩状態から作動状態まで変形させるにはたとえば１０ボルトの電位差を必要としてよい。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が１０ボルト未満に降下する際、可動層はその状態を維持する。図３の代表的な実施形態では、電圧が２ボルト未満の降下するまで可動層は完全に弛緩しない。したがって、デバイスが弛緩または作動状態で安定している印加電圧の窓が存在する電圧の範囲（図３に示した例では約３〜７Ｖ）がある。ここでは、これを「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイは、行ストロービングのあいだ、ストローブされた行中の作動されるべき画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素が０ボルト近くの電圧差にさらされるように、行／列作動プロトコルを設計することが可能である。ストローブの後、画素は、行ストローブによっておかれた状態のままであるように、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書き込み後、各画素は、この例の３−７ボルトの「安定窓」内の電位差にある。この特徴は、図１に示した画素設計を同じ印加電圧状態の下で作動または弛緩の事前状態のいずれかに安定にする。光干渉変調器の各画素は、作動状態であれ弛緩状態であれ、実質的に固定反射層と可動反射層によって形成されるコンデンサーであるので、この安定状態は、ほとんど消費電力を伴わないヒステリシス窓内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されていれば、実質的に電流は画素に流れ込まない。

代表的アプリケーションでは、表示フレームは、第一行中の作動画素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り作成してよい。次に行パルスを行１電極に印加し、アサートされた列線に対応する画素を作動させる。次に列電極のアサートされたセットを変更し、第二行中の作動画素の所望のセットに対応させる。次にパルスを行２電極に印加し、行２中の適当な画素をアサートされた列電極にしたがって作動させる。行１画素は行２パルスに影響されず、行１パルスのあいだに設定された状態のままである。これを一連の行の完全にわたり順次に繰り返してフレームを生成してよい。一般に、フレームは、毎秒所望のフレーム数でこのプロセスを絶えず繰り返すことにより、新しい表示データでリフレッシュおよび／またはアップデートされる。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極と列電極を駆動するための種々さまざまなプロトコルもまた周知であり、これは本発明と共に使用してよい。

図４と５は、図２の３×３アレイに表示フレームを生成するための一つの可能な作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に使用してよい列と行の電圧レベルの可能なセットを示している。図４の実施形態において、画素を作動させることは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を＋ΔＶにセットすることを含んでおり、それらは、それぞれ、−５ボルトと＋５ボルトに一致していてもよい、画素を弛緩させることは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶにセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生成することより実施する。行電圧がゼロボルトに保持される行では、画素は、列が＋Ｖ_ｂｉａｓか−Ｖ_ｂｉａｓかにかかわらず、それらがもとあった状態で安定している。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を作動させることが適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を開放することは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行に−ΔＶをセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を作動させることが適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を開放することは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行に−ΔＶをセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。

図５Ｂは、図５Ａに示したディスプレイ配列をもたらす図２の３×３アレイに印加する一連の行と列の信号を示しているタイミング図であり、ここで作動画素は非反射である。図５Ａに示したフレームを書き込む前に、画素は任意の状態であってもよく、この例では、すべての行が０ボルト、すべての列が＋５ボルトにある。これらの印加電圧では、すべての画素はそれらの既存の作動状態または弛緩状態で安定している。

図５Ａのフレーム中では、画素（１，１）と（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が作動される。これを実施するため、行１の「線時間」のあいだ、列１と列２は−５ボルトにセットし、列３は＋５ボルトにセットする。これは任意の画素の状態を変更しない。なぜなら、すべての画素は３〜７ボルトの安定窓にあるままであるからである。次に行１を、０から５ボルトまで上がってゼロに戻るパルスでストローブする。これは（１，１）と（１，２）画素を作動させ、（１，３）画素を弛緩させる。アレイ中のほかの画素は影響されない。行２を望むようにセットするため、列２を−５ボルトにセットし、列１と列３を＋５ボルトにセットする。次に行２に印加した同じストローブは、画素（２，２）を作動させ、画素（２，１）と（２，３）を弛緩させる。再び、アレイ中のほかの画素は影響されない。列２と列３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトにセットすることにより行３を同様にセットする。行３のストローブは図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋５または−５ボルトの一方のままとなることが可能であり、ディスプレイは次に図５Ａの配列で安定する。多数すなわち何百もの行と列に対して同じ手順を使用することが可能であることがわかるであろう。行と列の作動を実施するのに使用される電圧のタイミングとシーケンスとレベルは、上に概説した一般的な原理の範囲内で広く変えることが可能であり、上述の例は代表的なだけであり、任意の作動電圧方法もここに説明したシステムと方法で使用することが可能である。

図６Ａと６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０はたとえば携帯（移動）電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０またはそれの少しの変形の同じコンポーネントは、テレビやポータブルメディアプレイヤーなどのさまざまなタイプのディスプレイデバイスの例ともなる。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１とディスプレイ３０とアンテナ４３とスピーカー４４と入力デバイス４８とマイクロホン４６とを含んでいる。ハウジング４１は一般に、射出成形と真空成形を含む、当業者に周知なさまざま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、プラスチックや金属、ガラス、ゴム、陶器、またはそれらの組み合わせを含む、さまざまな物質のいずれかから作られうる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色のまたは異なるロゴや絵や記号を有しているほかの着脱部と交換されてよい（図示しない）着脱部を含んでいる。

代表的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、ここに説明するように、双安定ディスプレイを含むさまざまなディスプレイのいずれかであってもよい。ほかの実施形態では、ディスプレイ３０は、当業者に周知なように、プラズマやＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、上述したＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴやほかのチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含んでいる。しかしながら、本実施形態を説明する目的のため、ディスプレイ３０は、ここに説明するように、光干渉変調器ディスプレイを含んでいる。代表的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントを図６Ｂに概略的に示す。図示の代表的なディスプレイデバイス４０はハウジング４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に囲まれた追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、一実施形態では、代表的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバー４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含んでいる。トランシーバー４７はプロセッサー２１に連結されており、それはコンディショニングハードウェア５２に連結されている。コンディショニングハードウェア５２は信号を整える（たとえば信号をフィルター処理する）ように構成されうる。コンディショニングハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロホン４６に連結されている。プロセッサー２１も入力デバイス４８とドライバーコントローラー２９に連結されている。ドライバーコントローラー２９はフレームバッファ２８とアレイドライバー２２に接続され、これはさらにディスプレイアレイ３０に接続されている。電源５０は、特定の代表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すべてのコンポーネントにパワーを供給する。

ネットワークインターフェース２７は、代表的なディスプレイデバイス４０がネットワーク上の一つ以上のデバイスと通信できるように、アンテナ４３とトランシーバー４７を含んでいる。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７はまたいくつかの処理容量を有し、プロセッサー２１の要件を取り除いてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信用の当業者に周知の任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格によりＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）や（ｂ）や（ｇ）を含むＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、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ＣＤＭＡやＧＳＭ、ＡＭＰＳ、ほかの既知信号を受信するように設計されている。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信した信号を、それらがプロセッサー２１によって受信されさらに操作されうるように前処理する。トランシーバー４７はまたプロセッサー２１から受信した信号を、それらがアンテナ４３を介して代表的なディスプレイデバイス４０から送信されうるように処理する。

代替実施形態では、トランシーバー４７はレシーバーと交換することが可能である。また別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース２７は像源と取り替えることが可能であり、像源はプロセッサー２１に送る画像データを記憶または生成することができる。たとえば、像源は、画像データを収容したデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）やハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。

プロセッサー２１は一般に、代表的なディスプレイデバイス４０の動作全体を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７や像源からの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを行画像データに、または行画像データへ容易に処理されるフォーマットに処理する。次にプロセッサー２１は処理したデータを記憶のためにドライバーコントローラー２９またはフレームバッファ２８へ送る。生データは、典型的には画像内の各場所における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色と彩度とグレースケールレベルを含みうる。

一実施形態では、プロセッサー２１は、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ、論理演算装置を含み、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するために、またマイクロホン４６から信号を受信するために、一般に増幅器とフィルターを含んでいる。コンディショニングハードウェア５２は代表的なディスプレイデバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってもよく、またはプロセッサー２１やほかのコンポーネント内に組み込まれていてもよい。

ドライバーコントローラー２９は、プロセッサー２１によって生成された行画像データをプロセッサー２１から直接またはフレームバッファ２８からとり、アレイドライバー２２への高速伝送に適切な行画像データに再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２９は行画像データを、ラスター状フォーマットを有するデータ流れに再フォーマットし、それは、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順序を有している。次にドライバーコントローラー２９はフォーマットした情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラーなどのドライバーコントローラー２９はしばしばスタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサー２１に付随されるが、そのようなコントローラーは多くの手法によって実現されてよい。それらはハードウェアとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、ソフトとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、アレイドライバー２２にハードウェアに完全に集積されてもよい。

典型的には、アレイドライバー２２はドライバーコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリックスの画素から来る何百もの時には何千ものリードに毎秒何度も印加される波形の並列セットに再フォーマットする。

一実施形態では、ドライバーコントローラー２９とアレイドライバー２２とディスプレイアレイ３０は、ここに説明したディスプレイのどのタイプにも適切である。たとえば、一実施形態では、ドライバーコントローラー２９は、従来のディスプレイコントローラーや双安定ディスプレイコントローラー（たとえば光干渉変調器コントローラー）である。別の実施形態では、アレイドライバー２２は、従来のドライバーや双安定ディスプレイドライバー（たとえば光干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバーコントローラー２９はアレイドライバー２２に集積されている。そのような実施形態は、携帯電話、時計、ほかの小面積ディスプレイなどの高集積システムに共通している。また別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイや双安定ディスプレイアレイ（たとえば光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。

入力デバイス４８は、ユーザーが代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態では、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードや電話キーパッドなどのキーパッドや、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧または感熱膜を含んでいる。一実施形態では、マイクロホン４６は代表的なディスプレイデバイス４０用の入力デバイスである。マイクロホン４６を使用してデバイスにデータを入力するとき、代表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ーがボイスコマンドを与えてもよい。

この分野で周知なように、電源５０はさまざまなエネルギー蓄積装置を含みうる。たとえば、一実施形態では、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源とコンデンサー、プラスチック太陽電池と太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電源５０は壁付コンセントからパワーを受け取るように構成される。

いくつかの実施においては、上述したように、電子ディスプレイシステムのいくつかの場所に配置することが可能であるドライバーコントローラーに、制御プログラム化が存在する。いくつかのケースでは、制御プログラム化はアレイドライバー２２に存在する。たくさんのハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよびさまざまな構成に対して上述した最適化が実現されてよいことは当業者であればわかるであろう。

上述した原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は広く変更されてよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４をその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属物質１４のストリップが直交して延びている支持体１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４がつなぎ３２によってコーナーだけで支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が変形可能層３４からつるされており、変形可能層３４は可撓性金属で構成されうる。変形可能層３４は、直接または間接的に、変形可能層３４の周囲の周りの基板２０に連結している。これらの接続はここでは支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示した実施形態は、その上に変形可能層３４が横たわる支持ポストプラグ４２を有している。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はキャビティの上につるされるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６の間の穴を満たすことにより、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポストは平坦化物質から作られ、それは支持ポストプラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示した実施形態に基づくが、図示しない追加の実施形態と同様に、図７Ａ〜７Ｃに示した実施形態のいずれに適用してもよい。図７Ｅに示した実施形態では、金属またはほかの伝導物質の追加層がバス構造４４を形成するために使用された。これは信号を光干渉変調器の背面に沿って転送するのを可能にし、さもなければ基板２０上に形成されなければならないであろう多くの電極を取り除く。

図７に示した実施形態では、光干渉変調器は直視型デバイスとして機能し、画像は透明基板２０の正面側つまり変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態では、変形可能層３４を含め、反射層１４は、基板２０に対向する反射層の側にある光干渉変調器の部分を光学的に遮へいする。これは、遮へい領域が像品質に悪影響を与えずに構成され動作されることを可能にする。そのような遮へいは図７Ｅのバス構造４４を可能にし、これは変調器の光学的特性をアドレシングとそのアドレシングに起因する動作などの変調器の電気機械の特性から分離する能力を提供する。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と光学的観点のために使用される構造設計と物質が互い独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示した実施形態は、反射層１４の光学的特性の機械的特性からの減結合を得るという追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実現される。これは、反射層１４に使用する構造設計と物質を光学的特性に対して最適化し、また変形可能層３４に使用する構造設計と物質を所望の機械的特性に対して最適化すること可能にする。

変形可能層３４の可能な構成を図８ａと８ｂに示す。これらは、変調器の背面から見た図であり、図１に示した変調器の底と見なしてよい。図８Ａでは、変形可能層３４は、その角が支持ポスト７２ａ〜ｄに支持された可撓性膜の形をとっている。支持ポスト７２ａ〜ｄは基板２０および／または光学スタック１６などの基板２０上の層に固定されている。図７Ｄと７Ｅに示した実施形態では、支持ポスト７２ａ〜ｄは支持ポストプラグ４２の形をとっている。変形可能層３４は、大きい中央背面支持体７４と四つの小さい周辺支持体７６ａ〜ｄとを介して、下に横たわる反射層１４に連結されている。反射層１４はその境界が破線によって定められている。背面支持体７４と周辺支持体７６ａ〜ｄは、支持ポストプラグ４２と同じ平坦化物質、または任意の適切な物質で構成することができる。変形可能層３４は、光学スタック１６の上に反射層１４をつるす。

あるいは、図８Ｂでは、変形可能層３４はパターニングされ、各支持ポスト７２ａ〜ｄに連結された薄い線形のストラップ７８ａ〜ｄを形成している。ストラップは中央支持体７４のそばで反射層１４に取り付けられている。図８Ａと８Ｂの構成は多くの可能性のうちの二つの選択肢である。本発明に有用な光干渉変調器は、反射層１４に所望の動作の自由度およびその動作の所望の機械的特性を与える任意の構成を備えていてもよい。反射層１４の機械的および光学的特性を分離することにより与えられる自由度に加えて、変形可能層３４により反射層１４をつるすことは、追加の挑戦を示すことが可能である。たとえば、つるされた反射層１４は、光干渉変調器の光学的特性に影響する動作および／または変形をこうむるかもしれない。そのような動作は、光干渉変調器を組み込んだディスプレイの品質を低下させるかもしれない。たとえば、反射層１４は、反射層１４が非拘束すなわち静止位置にあるとき、傾斜および／または丸まりをこうむるかもしれない。さらに、反射層１４が静止位置にあるとき反射層１４は側方および／または回転の方向への不所望な動作をこうむるかもしれない。多くの実施形態では、反射層１４は、作動位置において、光学スタック１６に、または直接または間接的に光学スタック１６の上にある層に接する。これらの実施形態では、反射層１４の傾斜および／または丸まりは、一般に静止位置ほど頻繁に起こらないだろう。しかしながら、反射層１４は、作動位置にあるときに、側方動作および／または回転動作など、不所望な動作をまだこうむるかもしれない。さらに、反射層１４は、静止位置と作動位置の間の位置にあるときに、不所望な動作および／または変形をこうむるかもしれない。

これを改善するため、図９と１０に示すように、一つ以上の部材９０を光干渉変調器の構造に組み込んで、所望の光学的出力を許す位置および／または形態に反射層１４を維持してよい。これらの一つ以上の部材はここでは「反傾斜部材９０」と呼ぶ。反傾斜部材９０は、反射層１４を安定させるおよび／または反射層１４の動作範囲を制約する静止橋台または接触点を反射層１４に提供することにより、反射層１４の不所望な動作および／または変形を抑制する。たとえば、いくつかの実施形態では、反射層１４が静止位置にあるときに、橋台は、反射層１４の上面（すなわち基板２０から遠い対向している反射層１４の表面）に接触する。このように、反傾斜部材９０は、反射層１４が静止位置にあるときに基板２０から遠ざかる反射層１４の動作を抑制したり、反射層１４が静止位置にあるときに光学スタック１６に実質的に平行な配置状態に反射層１４を維持したりすることが可能である。ほかの実施形態では、反傾斜部材９０は、反射層１４が静止位置にあるときに、光学スタック１６に対して一定角度（すなわち非平行配置状態）に反射層１４を維持して、静止状態の所望の光学反応を作り出す。

好都合に、反射層１４が静止位置にあるときの反傾斜部材９０と反射層１４との接触は、反射層１４を実質的な平面配置状態に維持し、したがって反射層１４の丸まりおよび／またはほかの不所望な変形を抑制する。いくつかの実施形態では、反傾斜部材９０は、反射層１４が静止位置にあるときに反射層１４を実質的な平面配置状態に維持する反傾斜部材９０の能力を高めるために、反射層１４が静止位置にあるときに反傾斜部材９０に接触する反射層１４の面積の割合を最大限にするように設計されている。本発明の光干渉変調器に利用される反傾斜部材９０の数および／または構成もまた、反射層１４を実質的な平面配置状態に維持することを支援するように設計されてよい。

いくつかの実施形態では、反傾斜部材９０は、一つ以上の反傾斜部材９０によって定められた経路の外側に反射層１４が移動する際に反射層１４に接触することにより反射層１４の動作範囲を定める一つ以上の一定位置を占めてよい。たとえば、反射層１４の周囲に沿って位置した反傾斜部材９０は、光学スタック１６に実質的に平行な方向および／または回転方向の反射層１４の動作を抑制してよい。

反傾斜部材は一般にどのような物質で構成されてもよく、またどのような位置および／または所望の構造的機能を果たしうる構成を占めてもよい。反傾斜部材のいくつかの実施形態をより完全に以下に説明する。

図９は、図７Ｃ〜７Ｅに示したような３×３アレイの光干渉変調器の背面（すなわち基板２０と向かい合う側）の平面図であり、光干渉変調器はディスプレイ中の画素８０を備えている。図示の実施形態では、各光干渉変調器は四つの反傾斜部材（たとえば９０（ａ），９０（ｂ），９０（ｃ），９０（ｄ））を含んでおり、一つの反傾斜部材９０は各光干渉変調器の各辺を実質的に二分している。しかしながら、反傾斜部材の個数および／または配置はどのようなものを使用してもよい。反傾斜部材９０（ｂ）と９０（ｃ）など、隣接する光干渉変調器の間に位置する反傾斜部材９０は、それらの光干渉変調器に共有される。反傾斜部材９０（ａ）と９０（ｄ）など、画素８０の周囲に位置する反傾斜部材は、画素８０内のただ一つの光干渉変調器に利用される。しかしながら、画素８０内の光干渉変調器の位置は、反傾斜部材９０の配置を要求する必要はない。たとえば、追加の反傾斜部材９０を組み込んで特定の用途に合わせることが可能である。先に説明したように、反傾斜部材９０は、光学スタック１６に対してある高さ（間隙）を超える基板に実質的に垂直な方向の動作など、反射層１４の不所望な動作および／または変形を防止することができる。

図９に示した光干渉変調器のおのおのには四つの反傾斜部材９０が付随しているが、いくつかの反傾斜部材９０を使用しても、丸まりと傾斜など、反射層１４の不所望な動作を抑制する所望の利益を提供することができる。たとえば、二つの反傾斜部材９０を（図示しない）光干渉変調器の四つの辺（対辺または隣辺）のうちの二つに配置することができる。別の（図示しない）実施形態では、反傾斜部材９０は、光干渉変調器の角に、たとえば支持ポスト４２（説明の都合上、追加のバス構造４４は図示していない）から延びて配置する。好ましくは、光干渉変調器の周囲の周りの反傾斜部材９０の位置は、角ポスト４２または変形可能機械的層３４と干渉しないように選択する。

さらに、反傾斜部材９０の個数は画素８０のサブ画素すなわち副構成要素について異ならせることが可能であり、それは、たとえば、副構成要素の色、および／または、キャビティの深さ、ディスプレイの外周への副構成要素の近接度、副構成要素の物質特性に基づく。キャビティをさらに横切って延びている反射層１４（たとえば赤色光を反射するそれら）またはディスプレイの周囲に位置する反射層１４は共に、より浅い光学キャビティに関連するかディスプレイの内部に位置する反射層１４よりも丸まりおよび／または傾斜により弱いかもしれない。さらに、ディスプレイ中の各画素８０は、異なる個数の反傾斜部材９０を含むことができる。追加の反傾斜部材９０は、より大きな安定性のために比較的大きな光干渉変調器を固定するのに使用することができる。

図９には反傾斜部材９０はほぼ矩形形状であるとして示している。しかしながら、以下により詳細に説明するように、反傾斜部材はさまざまな形状であってもよい。たとえば、反射層１４に重なる反傾斜部材９０の部分の形状および／または大きさは、反射層１４の不所望な動作および／または変形を防止する反傾斜部材９０の能力を高めるように設計されてよい。

反傾斜部材９０は反射層１４の背後に配置されており、このため反射層１４により得られる光学遮へいのために人間の目には本質的に見えないことを図９において理解することができる。したがって、反傾斜部材は、このような光干渉変調器を組み込んだ光干渉変調器やディスプレイデバイスの光学性能に影響することなく反射層１４全体の動作に影響するようにキャビティの背面を横切って配分することができる。説明の都合上、変形可能層３４は図９に示していない。光干渉変調器の後ろの変形可能層３４の可能な構成の例は、先の図８Ａと８Ｂに示される。

図１０は、反傾斜部材９０のいくつかの実施形態の概略図である。図１０ａと１０ｂは、おのおのが二つの隣接する光干渉変調器に関して機能する、図９中の９０（ｂ）と９０（ｃ）などの反傾斜部材の断面図の概略図である。図１０ｃと１０ｄは、おのおのがただ一つの隣接する光干渉変調器に関して機能する、図９中の９０（ａ）と９０（ｄ）などの反傾斜部材の概略図である。反傾斜部材９０は、ポストやシャンク、シャフト、ほかの構造体９４を有し、これは、ここでは「シャフト部」９４と呼び、シャフト部９４の端部に取り付けられたヘッド部９２とともに基板２０に対して実質的に直立姿勢に配置される。シャフト部９４の末端部９８は、光学スタック１６に、あるいは直接または間接的に光学スタック１６の上または下にある別の静止層（たとえば基板２０）に取り付けられる。シャフト部９４の末端部９８または反傾斜部材９０のほかの部位が、反傾斜部材９０に適切な支持を提供することが可能などのような別の構造体に付けられてもよい。ヘッド部９２は、末端部９８の反対側のシャフト部９４の端部に取り付けられている。ヘッド部の構造と機能について以下にさらに詳細に説明する。シャフト部９４は、角ポスト４２に使用される物質と同じでありうる物質、またはほかの適切な物質で構成されてもよい。シャフト部９４は、その構造的機能を果たすに十分な高さと幅と形状を有している。特定のシャフト部９４の幅は、シャフト部９４用に選んだ物質に依存してよい。多くの適用では、シャフト部９４は、約０．１ミクロンと１０ミクロンとの間の幅、特には約３ミクロンの幅を有している。以下により完全に説明するように、シャフト部９４の高さは、光干渉変調器中の反射層１４と光学スタック１６の間の間隙の高さに依存してよい。いくつかの適用では、シャフト部は約１ミクロンないし約１０ミクロンの高さを有している。図示した実施形態では、シャフト部９４は若干円錐形状をしている。シャフト部９４は、図示した実施形態で示した円錐形状に加えて、特定用途に適した丸形や長方形、正方形、三角形、その他など、どのようなさまざまな長い形状に形成されてもよいことが予想される。どのような形状も使用することが可能であるが、丸形は反傾斜部材９０の製造を簡単にして好適でありうる。

上述したように、図１０に示した反傾斜部材は、反射層が静止位置にあるときに反射層１４に接触するヘッド部９２を備えている。ヘッド部９２は、後述する一つ以上のエレメント、またはその構造的機能を果たしうるどのような構造体を備えてよい。

ヘッド部９２が備えうるエレメントの一つは、シャフト部９４から延びた突部である。図１０に示すように、突部は、光学スタック１６から遠いシャフト部９４の端部に位置する拡大チップまたはほかの構造体を備えていてよい。さまざまな実施形態では、ヘッド部９２の幅の少なくとも一部がシャフト部９４の幅より大きく、シャフト部９４の幅のたとえば約２〜４倍以上の幅を有している。いくつかの実施形態では、ヘッド部の形状と大きさは、反射層１４が静止位置にあるときに、ヘッド部９２と反射層１４の間の接触の表面積を最大にして、反射層１４を平面配置状態に維持するのを助けるように設計されている。ヘッド部９２は、図１０ａ〜１０ｃに示すように、シャフト部９４に実質的に垂直に、またはシャフト部９４に鋭角に、またはシャフト部９４に対して反傾斜部材が意図した機能を果たしうるどのような方向に配置されてもよい。ヘッド部９２は、ヘッド部９２がその構造的機能を果たしうる任意の距離だけシャフト部９４から延びていてもよい。好都合に、ヘッド部９２は、反射層１４が静止位置において反傾斜部材９０に接しているときに反傾斜部材９０が反射層１４を平面配置状態に維持するに十分な距離だけシャフト部９４から延びている。

ヘッド部９２は、さまざまなほかの形状、たとえば、中実または中空の円錐形や、やじり、かえし、球形、キノコ頭、ほかのタイプの突出構造をとりうることが理解されよう。いくつかの実施形態では、シャフト部９４とヘッド部９２は、図１０ｄに示すように、ステッキまたはフックの形状、または反射層１４の上面の上に延びている湾曲部を有するほかの構造をしている。ステッキ形状は、支持ポスト４２と反傾斜部材９０を同一処理ステップの間に機械加工するのを可能にして有利でありうる。ヘッド部９２の比較的鈍い端部は、光干渉変調器の変形可能層３４および／または背面バス４４、ほかの構造部材と、引っかかったり干渉したりしないことが好ましい。いくつかの実施形態では、反射層１４と相互作用する反傾斜部材９０の部分が、相互作用の安定性やほかの性質を促進するために修正される。たとえば、ヘッドの下側９６は、反射層１４が静止位置にあるときに反射層１４の上面に接触して反射層１４の丸まりおよび／または傾斜、ほかの不所望な動作を抑制する橋台を備えていてよい。

図１０からわかるように、下側９６は一般に平面である。しかしながら、下側９６は、反射層１４との接触を促進するために、凹状に湾曲させて反射層１４の一部が収まりうる（図示しない）くぼみを形成するように修正してよい。下側９６はまた、凸状に湾曲させて、（図示しない）反射層１４のくぼみ部と相互作用する突部を形成してもよい。下側９６はまた、反射層１４の安定化を支援するため、粗く処理した面または隆起部や（図示しない）ほかの引っかかりデバイスを付随させた面を有していてもよい。しかしながら、下側９６はまた、製造コスト低減のために、滑らかであってもよい。

ヘッド部９２はまた、図１０ｄに示すように、フックであってもよい。フックは、シャフト９４から外側に延びている放射部を有していてよい。好都合に、フックは、シャフト９４から遠く（図示しない）放射部の末端に向かって位置する湾曲部を有することも可能である。湾曲部は、（図示しない）反射層１４の側方安定性を提供するように反射層１４の上面のくぼみまたはレセプタクルを受ける大きさおよび構成とすることが可能である。くぼみかレセプタクルは、反射層１４のいくつかの実施形態の追加特徴である。望ましくは、湾曲部は遠位の円周に沿った面取り面またはテーパーを有し、湾曲部が反射層１４の上面中のくぼみに容易にはまるのを可能にする。湾曲部のないフックの実施形態においては、放射部が反射層１４の上面に接触してよい。

シャフト部９４とヘッド部９２は、光学スタック１６の面上に、あるいは直接または間接的に光学スタック１６の上または下にあるほかの静止層の面上に形成した（図示しない）クリップの形をとることも可能である。さまざまな実施形態では、クリップは、反射層１４の外周部の周りにはまり、反射層１４がキャビティ内に移るのを可能にする大きさおよび形状となっている。クリップは、その目的を達成するさまざまな手法で構成することが可能である。たとえば、一実施形態では、クリップは実質的にＣ字状をしていて、クリップの凹部がその中に反射層１４を捕らえる部分を形成している。一実施形態では、Ｃ字状のクリップの下部は光学スタック１６に取り付けられ載っている。あるいは、間隔を置いて背中合わせに接近させた一対の半硬質の逆Ｌ字状の部材は、二つの隣接する光干渉変調器の反射層１４の不所望な動作および／または変形を抑制する。当業者であればわかるように、単一Ｌ字状や単一Ｔ字状のクリップなど、さまざまなほかのクリップ形状を反傾斜部材の目的を達成するために使用することが可能である。

図１０ｂは、段差付き上面を有するほぼ矩形形状をしたヘッド部９２を示している。矩形ヘッド部９２の各端部は異なる光干渉変調器に向かって延びている。段差付き上面は、反射層１４が静止位置にあるときの反射層１４と光学スタック１６の間の距離の違いによる隣接する光干渉変調器のキャビティの深さの違いに相当している。たとえば、図１０ｂを参照すると、反傾斜部材９０の左側に合体する光干渉変調器は、反傾斜部材の右側に合体する隣の光干渉変調器のキャビティより浅いキャビティを有している。ほかの実施形態において、平坦ヘッドや多段ヘッド、任意の適切な形状のヘッドもまた使用することが可能である。たとえば、隣接する二つの光干渉変調器のキャビティ深さが同じ実施形態では、図１０ａに示すように、ヘッド部９２は段差がなくてよい。あるいは、図９の反傾斜部材９０（ａ）と９０（ｃ）のように、反傾斜部材９０がただ一つの光干渉変調器に対して機能する場合には、図１０ｃと１０ｄに示すように、シャフト部９４には単一ヘッド部９２だけが取り付けられている。さまざまな実施形態では、ヘッド部９２の厚さはヘッド部９２の物質特性に依存して変更することができる。

図１１を参照すると、図９に示した１１−１１線に沿ったアレイの断面図を示している。反傾斜部材９０は、光学スタック１６から、あるいは直接または間接的に光学スタック１６の上または下にある別の静止層（たとえば基板２０）から真上に延びている。シャフト部９４は、反射層１４を安定させるために相互作用する特定の光干渉変調器および特定用途に応じて、さまざまな長さおよび間隔とすることができる。光干渉変調器の両側に位置するシャフト部９４は、側方に少なくとも、安定させる反射層１４を収容するに十分な幅の間隔を置いて配置されている。望ましくは、シャフト部９４は、反射層１４のクリアランスを提供するために、反射層１４の側辺間の距離よりもわずかに大きい距離だけ離して間隔を置いて配置されている。多くの適用では、シャフト部９４の間の距離は、約１０ミクロンと約２００ミクロンの間に、特に約１００ミクロンである。

図１１に示した三つの光干渉変調器は静止状態にある。図示したように、左端の光干渉変調器は浅い光学キャビティを有している（すなわち反射層１４が静止位置にあるときの反射層１４と光学スタック１６の間の距離が短い）。異なるキャビティ寸法を収容するため、左端と中央の光干渉変調器間に位置する反傾斜部材９０は段差付きヘッド部９２を有し、ヘッド部９２の左側は左端の光干渉変調器の反射層１４の上面に接触し、ヘッド部９２の右側は中央の光干渉変調器の反射層１４の上面に接触している。段差付きヘッド部は、ヘッド部９２の遠位面が変形可能層３４に干渉する機会を減らし、製造を簡単にする。この目的のため、ヘッド部９２の端部の厚さは、反射層１４の上面と変形可能層３４の底面の間に適合するように有利に選択される。

好都合に、シャフト部９４とヘッド部９２のおのおのは、基板２０に実質的に平行な、基板２０に実質的に垂直な方向および／または回転方向への反射層１４の少なくとも一部の動作を抑制する。いくつかの実施形態では、反射層１４の左右や側方や回転の動作は、シャフト部９４と一つ以上の反傾斜部材９０との接触によって抑制され、反傾斜部材９０は、光干渉変調器の光学スタック１６またはほかの構造体に固定されており、横断や側方や回転の方向の反射層１４の動作に対する停止体として働くのに十分に硬質である。横断や側方や回転の方向の反射層１４の動作の抑制は有利である。なぜなら、そのような動作は光学的ひずみに形を変え、ディスプレイの清澄度に強い影響を与えうるからである。この動作はまた、次に、反射層１４をヘッド９２の下から回転させたりスリップさせたりしうる。

いくつかの実施形態では、変形可能層３４は、反射層１４とその下の静止層（光学スタック１６を含む）との間にあらゆる電気的な力がないとき、反射層１４に復元力を与える。好都合に、復元力は、反射層１４が静止位置にあるときに反射層１４を引き上げて反傾斜部材９０に接触させるのに十分である。好ましくは、反射層１４の動作の範囲が動作電圧まで印加されるまで最小となる復元力が選択される。好都合に、復元力を選択することによって、電圧と色が独立に制御されるように光干渉変調器を最適化することができる。

図１２は、図９に示した１２−１２線に沿ったアレイの断面図であり、各光干渉変調器の角に位置する支持ポスト４２とバス構造４４を示している。反傾斜部材は、各光干渉変調器の反射層１４の辺を二分している（１２−１２視は反射層１４の角に対する対角線に沿った断面を示している）ので、図１１では見えない。この構成は、反傾斜部材９０が支持ポスト４２および／またはバス構造４４の機能性に干渉しないように好適でありうる。しかしながら、反傾斜部材は、光干渉変調器の角を含め、支持ポスト４２とバス構造４４に対して任意の位置に配置することができる。

さまざまなタイプの干渉計測デバイスの製造は、たとえば、米国特許出願公開２００４／００５１９２９号を含め、さまざまな公開文献に説明されている。一連の物質堆積とパターニングとエッチングのステップを含め、この技術分野に周知な種々さまざまな技術を使用して上述の構造体を製造してよい。たとえば、反傾斜部材９０は、光干渉変調器のほかの層に使用してよい堆積とリソグラフィーの技術を使用する共通の薄膜プロセス互換物質から作ることができる。反傾斜部材９０の物質は角ポストに使用する物質と同一とすることができる。あるいは、異なる物質を使用することも可能である。反傾斜部材９０を製造する代表的な過程について図１３を参照しながら説明する。

図１３は、図１１に類似する断面図であり、反傾斜部材９０を有する光干渉変調器の製造に適用される物質層をさらに示している。

異なる構成を有するここに説明する実施形態は、反傾斜部材９０の形成に共通するいくつかの処理ステップを有していてよい。光干渉変調器は透明基板２０上に典型的に構築されている。光学スタック１６は基板２０上に堆積され、典型的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの適切な物質からの基板上に形成された（図示しない）電極層、クロムなどの（図示しない）部分的反射層、（図示しない）誘電体を含め、いくつかの融合層を備えている。透明基板の視野面は、基板の「底面」であり、光学スタック１６が形成される側の基板の反対側である。ここに示さないプロセスでは、電極と金属層は、パターニングされエッチングされ、電極列や電極行、ディスプレイ設計に必要なほかの有用な形状を形成する。

光学スタック１６の上に第一の犠牲層１３０（ａ）と反射層１４を形成する。犠牲層１３０は、その上に反射層１４がつるされるキャビティの寸法を決定する。上に論じたように、色変調器は、結果の画像中の各画素に対して三つの変調器素子を使用することによって形成してもよい。光干渉変調器では、キャビティの寸法は、しばしば干渉の性質を決定する。色ピクセルを形成する一つの方法は、三つの異なる深さのキャビティからの結果の静止色が赤と緑と青となるようにキャビティを異なる深さに作ることである。キャビティの干渉特性はそれらの深さに直接影響される。これらのキャビティ寸法の変化を作り出すため、一つまたは二つまたは三つの犠牲層１３０（ａ），１３０（ｂ），１３０（ｃ）をそれぞれ堆積してよい。第一の層１３０（ａ）を堆積し、マスクし、パターニングして各画素を形成する三つの変調器の一つの領域を定め、次に第二の層１３０（ｂ）を堆積する。次に、この層に第二のマスクを塗布し、パターニングして各画素を形成する第二の変調器とともに上で定めた第一の変調器の結合領域を定める。最後に、第三の犠牲層１３０（ｃ）を塗布する。第三の層１３０（ｃ）は、その厚さが各画素を形成する変調器の三つすべてに含まれるので、パターニングする必要はない。

ここに説明した三つの独立の堆積層１３０（ａ）〜１３０（ｃ）は必ずしも同じ厚さではないだろう。したがって、変調器はさまざまな層の合同厚さに相当するキャビティ高さの範囲を有することができる。たとえば、画素内の隣接する光干渉変調器は、三つ層の合同厚さ、および／または、二層の合同厚さ、単一犠牲層の合同厚さに相当するキャビティ高さを有してよい。犠牲層物質を除去するとき、キャビティ寸法は、三つの犠牲層のさまざまな合同層にしたがって変化し、たとえば、赤と緑と青などの三つの異なる色に相当するキャビティ寸法の変化をもたらす。

反傾斜部材９０を形成するため、反射層１４の上にフォトレジスト層を堆積し適切にパターニングする。反射層１４をパターニングした後、第四の犠牲層１３０（ｄ）を追加する。次に、反傾斜部材９０のための穴を、犠牲層１３０を通って光学スタック１６までドリルであける。円形ドリルを使用する実施形態では、結果のシャフトは望ましいことに丸形を有する。次に、ポスト物質を追加し、反射層１４の外周から張り出すようにパターニングする。

選択した変調器に応じて、追加の処理ステップは、角ポスト４２（図１２を参照）、変形可能層３４などを形成することができる。これらの追加のステップは前のステップと組み合わせることが可能である。たとえば、角ポストの高さまで延びている曲がったまたはステッキ形状の反傾斜部材９０は、ポストの機械加工と同時に機械加工することが可能である。最後に、バス層を使用しないならば、犠牲層１３０（ａ）と１３０（ｂ）と１３０（ｃ）と１３０（ｄ）を除去する。結果の変調器は、その中に反射層１４が光学スタック１６の上につるされたキャビティを有する。腐食作用作業はまた反傾斜部材９０を形成する。反射層１４が（図示しない）反傾斜部材９０のヘッド部に接触するとき、光学スタック１６から立ち去る反射層１４の自然な傾向を利用することが可能である。

反射層１４の下と上から犠牲層を除去する際、犠牲層１３０（ａ）と１３０（ｂ）と１３０（ｃ）を除去する前に、犠牲層１３０（ｄ）を除去してよい。犠牲層１３０（ｄ）を除去した状態では、反射層１４を引っ張る犠牲層１３０（ｃ）のために、犠牲層１３０（ｃ）が反射層１４を非分布荷重にさらすかもしれない。反傾斜部材９０なしでは、この非分布荷重は、反射層１４の面の丸まりなど、反射層１４の不所望な動作を招く可能性がある。好都合に、犠牲層１３０の除去の間、反傾斜部材９０が反射層１４の不所望な動作を抑制することができる。

（図示しない）代替アプローチでは、物質層の異なる配置を使用して、反傾斜部材９０を有する光干渉変調器を製造する。このアプローチでは、犠牲層１３０（ａ）と１３０（ｂ）と１３０（ｃ）の堆積は全面的な堆積であり、色画素分離は反傾斜部材９０の高さのパターニングによって得られる。この設計は、所望の最低の間隙から最高の間隙まで幅広く、反射層１４への十分な押上げ力を必要とする。この設計は、異なる色の画素間に段差の高さ差がないので、最終の平坦化ステップにとって顕著な利点を有している。

この手法では、光干渉変調器の製造と動作が改善されてよい。反射層１４の（傾斜や丸まりなどの）不所望な動作を抑制することは表示品質を改善する。電気機械特性から光学的特性を分離することは、変調器の光学的特性から変形可能層３４を分離するため、事前に利用不可能な好機をもたらしてよい。

上記の詳細な説明はさまざまな実施形態に適用した新規な特徴を図示し説明し指摘したが、ここに示したデバイスやプロセスの形態と詳細は実施形態の要旨から逸脱することなくさまざまな省略と置換と変更が当業者によってなしうることが理解されよう。光干渉変調器の上述した特徴を組み込む方法は、この分野において通常の知識を有するものには容易に明白であろう。さらに、これらの特徴の一つ以上は、光干渉変調器のほかの構成はもちろん、どのような実施形態に適用してよい。わかるように、ここに述べた特徴と利点のすべてを含んでいるとは限らない反傾斜部材を提供してもよく、いくつかの特徴をほかから分けて使用し実施してもよい。

第一の光干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第二の光干渉変調器の可動反射層が作動位置にある光干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描く等角投影図である。 ３×３光干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。 図１の光干渉変調器の一つの代表的な実施形態における可動ミラー位置対印加電圧の図である。 光干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用しうる１セットの行および列電圧を示している。 図２の３×３光干渉変調器に表示データのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。 図２の３×３光干渉変調器に表示データのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 図１のデバイスの断面図である。 光干渉変調器の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器のまた別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。 分離可能な光干渉変調器のための背面支持体の実施形態を示す概略図である。 分離可能な光干渉変調器のための背面支持体の代替実施形態を示す概略図である。 ３×３アレイの光干渉変調器からなる画素と反傾斜部材のレイアウトを示す概略図である。 反傾斜部材の実施形態の断面図である。 反傾斜部材の実施形態の断面図である。 反傾斜部材の実施形態の断面図である。 反傾斜部材の実施形態の断面図である。 図９のアレイの隣接する光干渉変調器間の反傾斜部材を示す図９の１１−１１線に沿った断面図である。 図９のアレイの光干渉変調器のためのポスト支持体を示す図９の１２−１２線に沿った対角断面図である。 反傾斜部材を有する光干渉変調器を製造するのに適用される物質層をさらに示す図１１に類似する断面図である。

Claims (44)

1. 基板と、
   前記基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層と、
   前記基板に機械的に接続され前記基板の上に位置し、前記光学層から第一の距離だけ離れた弛緩時の第一の位置と前記光学層から第二の距離だけ離れた作動時の第二の位置との間で移動可能なミラーであって、第一の距離は第二の距離よりも大きく、前記基板から離れた表面を有するミラーと、
   前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの前記表面に接触する少なくとも一つの静止部材とを備え、前記ミラーによって反射された光は光干渉変調され、前記少なくとも一つの静止部材は、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成されている、デバイス。
2. 前記ミラーは、弛緩時の第一の位置にあるとき、前記光学層と実質的に平行である、請求項１のデバイス。
3. 前記ミラーは、弛緩時の第一の位置にあるとき、実質的に平面である、請求項１のデバイス。
4. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーにほぼ垂直な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、請求項１のデバイス。
5. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーにほぼ平行な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、請求項４のデバイス。
6. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の回転動作を抑制する、請求項４のデバイス。
7. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが作動時の第二の位置にあるときに前記ミラーにほぼ平行な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、請求項１のデバイス。
8. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが作動時の第二の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の回転動作を抑制する、請求項７のデバイス。
9. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置と作動時の第二の位置との間の位置を占めるときに前記ミラーにほぼ平行な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、請求項１のデバイス。
10. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置と作動時の第二の位置との間の位置を占めるときに前記ミラーの少なくとも一部の回転動作を抑制する、請求項９のデバイス。
11. 前記少なくとも一つの静止部材が、実質的に曲線のある単一部材で構成されている、請求項１のデバイス。
12. 前記少なくとも一つの静止部材の端部が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部に接触する、請求項１１のデバイス。
13. 前記ミラーがさらに、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記少なくとも一つの静止部材に接触する少なくとも一つのくぼみを備えている、請求項１のデバイス。
14. 前記ミラーが、前記少なくとも一つの静止部材をデバイスへの入射光から遮へいする、請求項１のデバイス。
15. 前記ミラーを前記基板に機械的に接続する機械的層をさらに備え、この機械的層が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーを引き上げて前記少なくとも一つの静止部材に接触させるのに十分である力を前記ミラーに与えるように構成されている、請求項１のデバイス。
16. 前記少なくとも一つの静止部材が、前記ミラーに実質的に垂直なシャフト部と、前記シャフト部に連結されたヘッド部とを備えている、請求項１のデバイス。
17. 前記ヘッド部が前記シャフト部に実質的に垂直である、請求項１６のデバイス。
18. 前記ヘッド部が前記シャフト部に鋭角である、請求項１６のデバイス。
19. 前記シャフト部が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーにほぼ平行な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制し、前記シャフト部は、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーにほぼ垂直な方向への前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、請求項１６のデバイス。
20. 前記ヘッド部が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部に接触する、請求項１６のデバイス。
21. 前記ヘッド部の少なくとも一部はその幅が、前記シャフト部の幅よりも広い、請求項１６のデバイス。
22. 前記ヘッド部の形状が、実質的矩形と実質的円錐形、かえし、実質的球形、楕円形、実質的フック形とから構成されるグループから選ばれる、請求項１６のデバイス。
23. 前記シャフト部の形状が、実質的円錐形か実質的矩形か実質的三角形か実質的丸形である、請求項１６のデバイス。
24. 前記ヘッド部がさらに、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部に接触する凸部を備えている、請求項１６のデバイス。
25. 前記ミラーがさらに、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ヘッド部の前記凸部に接触するくぼみ部を備えている、請求項２４のデバイス。
26. 前記少なくとも一つの静止部材がさらに前記ヘッド部に連結された接触領域を備え、この接触領域が、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの前記表面の少なくとも一部に接触する、請求項１６のデバイス。
27. 前記デバイスが光干渉変調器である、請求項１のデバイス。
28. 複数のデバイスを備えている視覚ディスプレイデバイスであり、各デバイスが、
    基板と、
    前記基板上に配置された、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学スタックと、
    前記基板の上に位置し、前記光学層から第一の距離だけ離れた弛緩時の第一の位置と前記光学層から第二の距離だけ離れた作動時の第二の位置との間で移動可能なミラーであって、第一の距離は第二の距離よりも大きく、前記基板から離れた表面を有するミラーと、
    前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの前記表面に接触する少なくとも一つの静止部材とを備え、前記ミラーによって反射された光は光干渉変調され、前記少なくとも一つの静止部材は、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成されている、視覚ディスプレイデバイス。
29. 各デバイスが光干渉変調器である、請求項２８の視覚ディスプレイデバイス。
30. 前記複数のデバイスと電気的通信状態にある、画像データを処理するように構成されたプロセッサーと、
    前記プロセッサーと電気的通信状態にあるメモリーデバイスとをさらに備えている請求項２８の視覚ディスプレイデバイス。
31. 前記複数のデバイスに少なくとも一つの信号を送るように構成された第一のコントローラーと、
    前記第一のコントローラーに前記画像データの少なくとも一部を送るように構成された第二のコントローラーとをさらに備えている請求項３０の視覚ディスプレイデバイス。
32. 前記プロセッサーに前記画像データを送るように構成された像源モジュールをさらに備えている、請求項３０の視覚ディスプレイデバイス。
33. 前記像源モジュールが、レシーバーとトランシーバーとトランスミッターの少なくとも一つを備えている、請求項３２の視覚ディスプレイデバイス。
34. 入力データを受け取ってこの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デバイスをさらに備えている、請求項３０の視覚ディスプレイデバイス。
35. デバイスを支持するための手段と、
    入射光を少なくとも部分的に透過するための手段と、
    光を反射するための手段と、
    前記反射手段を安定化させるための手段とを備えており、
    前記少なくとも部分的透過手段は前記支持手段の上に位置し、
    前記反射手段は、前記支持手段に機械的に接続されそれの上に位置していて、前記少なくとも部分的透過手段から第一の距離だけ離れた弛緩時の第一の位置と前記少なくとも部分的透過手段から第二の距離だけ離れた作動時の第二の位置との間で移動可能であり、第一の距離は第二の距離よりも大きく、前記反射手段は前記支持手段から離れた表面を有しており、前記反射手段によって反射された光は光干渉変調され、
    前記安定化手段は、静止していて、前記反射手段が弛緩時の第一の位置にあるときに前記反射手段の前記表面を接触させることによって前記反射手段を所望の配置状態に維持するように構成されている、デバイス。
36. 前記支持手段が基板を備えている、請求項３５のデバイス。
37. 前記少なくとも部分的透過手段が光学層を備えている、請求項３５または３６のデバイス。
38. 前記反射手段がミラーを備えている、請求項３５、３６または３７のデバイス。
39. 前記安定化手段が、前記反射手段に実質的に垂直なシャフト部と、このシャフト部に連結されたヘッド部とを有する部材を備えている、請求項３５、３６、３７または３８のデバイス。
40. 前記安定化手段が、前記反射手段が弛緩時の第一の位置にあるときに前記反射手段を実質的に平面の配置状態に維持するように構成されている、請求項３５、３６、３７、３８または３９のデバイス。
41. 前記安定化手段が、前記反射手段が弛緩時の第一の位置にあるときに前記反射手段を前記支持手段に実質的に平行に維持するように構成されている、請求項３５、３６、３７、３８、３９または４０のデバイス。
42. 前記デバイスが光干渉変調器である、請求項３５のデバイス。
43. デバイス中のミラーの動作を低減する方法であり、
    基板と、
    前記基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層と、
    前記基板に機械的に接続されそれの上に位置し、前記基板から離れた表面を有する可動ミラーと、
    静止部材とを備えている
    デバイスを用意し、
    前記光学層から第一の距離だけ離れた弛緩時の第一の位置と前記光学層から第二の距離だけ離れた作動時の第二の位置との間で前記ミラーを移動させ、前記ミラーによって反射された光が光干渉変調されるように第一の距離は第二の距離よりも大きく、
    前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの前記表面を前記静止部材に接触させ、これにより前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制する、方法。
44. デバイスを形成する方法であり、
    基板を設け、
    前記基板の上に位置し、入射光に対し少なくとも部分的に透過性のある光学層を設け、
    前記基板の上に位置し、前記基板に機械的に接続され、前記基板から離れた表面を有し、前記光学層から第一の距離だけ離れた弛緩時の第一の位置と前記光学層から第二の距離だけ離れた作動時の第二の位置との間で移動可能な可動ミラーを設け、前記ミラーによって反射された光が光干渉変調されるように第一の距離は第二の距離よりも大きく、
    前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの前記表面に接触し、前記ミラーが弛緩時の第一の位置にあるときに前記ミラーの少なくとも一部の動作を抑制するように構成された静止部材を設ける、方法。

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