JP5432375B2 - アナログ干渉モジュレータ - Google Patents
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Description
E=V/(δ1+δ2) (1)
ここで、
Eは、電圧Vによる電場である
Vは、制御回路1320により印加された電圧である
δ1は、下部電極1310と中間電極1306との間の実効距離である
δ2は、上部電極1302と中間電極1306との間の実効距離である
実効距離は、二つの電極の間の実際の距離(例えば、d1及びd2)と、パッシベイション層1314及び1303の影響の両方を考慮している。前記パッシベイション層は、実効距離を増大するように働き、及びdε/εとして計算されるが、dεはパッシベイション層の厚さであり、εはパッシベイション層の誘電定数である。それ故、δ1=d1+dε/ε及びδ2=d2+dε/εである。パッシベイション1303及び1314は、異なる厚さを有していてもよく、及び/または異なる材料で作られていてもよいことに注目すべきである。
E2(x)=Q/(ε0*A)*(δ1+x)/(δ1+δ2) (2)
E1(x)=−Q/(ε0*A)*(δ2−x)/(δ1+δ2) (3)
で与えられ、ここで、
E2は、上部電極1302と中間電極1306との間に誘導された電場である
E1は、下部電極1310と中間電極1306との間に誘導された電場である
Aは、電極の面積である
ε0は、真空の誘電体の誘電率である
xは、制御回路によって電圧が印加されていない中間電極1306の平衡位置に対する中間電極1306の位置である。
FE=Q2/(2ε0A)*(δ1−δ2+2x)/(δ1+δ2)
+QV/(δ1+δ2) (4)
で与えられる。
FS=−Kx (5)
で与えられ、ここで、
Kは、ばね定数である。
力のバランス(FSのバランスをとるFE)は、以下の式で与えられる。
CP1は、寄生容量1342の値であり、
CP2は、寄生容量1340の値である。
CP1=CP2=CP>>CSの場合、前記電圧依存電荷QMVは、次式に簡略化される。
Elower=V/(δ1+δ2)−Q/(ε0A) (15)
これは、中間電極1306上に保存された電荷に起因する電場と制御回路1320により印加された電場との和である。
14、14a、14b 可動反射層
16、16a、16b 光学スタック
18 支柱
19 ギャップ
20 基板
21 プロセッサ
22 アレイドライバ
24 行ドライバ回路
26 列ドライバ回路
27 ネットワークインターフェイス
28 フレームバッファ
29 ドライバコントローラ
30 ディスプレイアレイ
32 テザー
34 変形可能層
40 ディスプレイデバイス
41 ハウジング
42 支柱プラグ
43 アンテナ
44 バス構造
45 スピーカ
46 マイクロフォン
47 トランシーバ
48 入力デバイス
50 電源
52 コンディショニングハードウェア
800 アナログ干渉モジュレータ
802 上部電極
803 硬化層
804 絶縁柱
806 中間電極
808 硬化層
810 下部電極
812 基板
814 パッシベイション層
900 アナログ干渉モジュレータ
902 上部電極
903 硬化層
906 中間電極
908 硬化層
910 下部電極
912 基板
914 誘電体パッシベイション
916 抵抗素子
1000 モジュレータ
1100 アナログ干渉モジュレータ
1102 上部電極
1104 絶縁柱
1106 中間電極
1110 下部電極
1118 電荷ポンプ
1120 制御回路
1122 スイッチ
1200 アナログ干渉モジュレータ
1202 上部電極
1206 中間電極
1210 下部電極
1212 基板
1230、1232、1234、1236 位置
1300 アナログ干渉モジュレータ
1302 上部電極
1303 パッシベイション
1306 中間電極
1310 下部電極
1314 パッシベイション層
1320 制御回路
1340 寄生容量
1342 寄生容量
1344 キャパシタ
1400 キャリブレーション工程
1500 干渉モジュレータ
1502 上部電極
1506 中間電極
1510 下部電極
1516 抵抗柱
1520 制御回路
1522 スイッチ
1548 ソース抵抗
Claims (25)
- 光を調整するためのデバイスであって、
第1の層(1102)と、
第2の層(1110)であって、前記第1と第2の層との間にギャップが存在し、及び前記第1及び第2の層が互いに関連して固定されている、第2の層と、
前記第1と第2の層との間の前記ギャップ内に配置された第3の層(1106)と、
前記第1の層と前記第2の層にわたってバイアス電圧を印加することにより、前記第1と第2の層との間に電場を選択的に誘導するように構成された制御回路(1120)と、
前記第3の層に固定電荷を加えるように構成された電荷ポンプ(1118)と、
を備えており、
前記固定電荷が加えられた後で前記第3の層が電気的に分離され、
前記制御回路は、前記バイアス電圧を変化させることにより前記第3の層が前記ギャップ内を移動することを引き起こすように構成されており、前記第3の層の前記移動は、電場と前記第3の層に加えられた固定電荷との間の静電力と、前記第3の層上に作用する機械的復元力とに基づいており、前記デバイスは、前記第3の層(1106)の位置に応じて、異なる波長の光を反射するように構成されているデバイス。 - 少なくとも一つの抵抗素子(916)が前記第1の層の下部に配置されている請求項1に記載のデバイス。
- 前記第3の層を電気的に分離するためのスイッチ(1122)をさらに備えている請求項1または2に記載のデバイス。
- 前記第3の層を電気的に分離するための薄膜半導体またはMEMSスイッチ(1122)をさらに備えている請求項1または2に記載のデバイス。
- 前記第3の層は光学ミラーを備えている請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第2の層は薄い光学吸収体を備えている請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記制御回路は、前記デバイスがキャリブレーションモードにあるとき、前記バイアス電圧として第1の電圧を印加するように構成されている請求項1から6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の電圧が印加された後で、前記静電力は、前記機械的復元力におおよそ等しい請求項7に記載のデバイス。
- 前記制御回路は、前記デバイスがキャリブレーションモードにあるとき、前記バイアス電圧として第1の電圧を印加するように構成されており、前記第1の電圧を印加した後で、前記第3の層が前記第1の層の抵抗素子に接触する請求項2から6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第3の層は、前記バイアス電圧に一次比例して移動するように構成されている請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス。
- アナログ干渉モジュレータをキャリブレーションするための方法であって、
第1の電極(1102)及び第2の電極(1110)を提供する段階であって、前記第1の電極及び第前記2の電極の間にギャップが存在するところの段階と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電場を誘導するために、前記第1の電極及び前記第2の電極にわたってバイアス電圧を印加する段階と、
第3の電極(1106)上に固定電荷を誘導する段階であって、前記固定電荷が加えられた後で前記第3の電極は電気的に分離されている段階と、
前記バイアス電圧を変化させることにより前記ギャップ内で前記第3の電極を移動させる段階と、
を備えており、
前記第3の電極の移動は、電場と前記第3の電極に加えられた固定電荷との間の静電力と、前記第3の電極上に作用する機械的復元力とに基づいており、前記デバイスは、前記第3の電極(1106)の位置に応じて、異なる波長の光を反射するように構成されている方法。 - 固定電荷の量を決定する段階であって、
前記第1の電極上に堆積された少なくとも一つの抵抗素子を提供する段階と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に前記バイアス電圧としてキャリブレーション電圧を印加する段階と、
前記キャリブレーション電圧により誘導された前記電場が、前記第1の電極の少なくとも一つの抵抗素子に前記第3の電極が接触することを引き起こすように、前記第3の電極上の固定電荷を調整する段階と、
を備えている段階、をさらに備えている請求項11に記載の方法。 - 前記静電力が、前記機械的復元力と約等しくなるように、前記第3の電極上の固定電荷を調整する段階をさらに備えている請求項11または12に記載の方法。
- 前記誘導する段階は、前記第3の電極の変位が前記バイアス電圧に一次比例して応答するように、前記第3の電極上に固定電荷を誘導する段階を備えている請求項11から13のいずれか一項に記載の方法。
- 光を調整するためのデバイスであって、
電流を伝導するための第1の手段(1102)と、
電流を伝導するための第2の手段(1110)であって、前記第1の伝導手段及び前記第2の伝導手段との間にギャップが存在する第2の手段と、
前記第1の伝導手段と前記第2の伝導手段との間に電場を誘導するために、前記第1の伝導手段及び前記第2の伝導手段にわたってバイアス電圧を印加するための手段(1120)と、
電流を伝導するための第3の手段(1106)上に固定電荷を誘導するための手段(1118)と、
を備えており、
前記電流を伝導するための第3の手段は、前記固定電荷が加えられた後で、電気的に分離され、
前記バイアス電圧を印加するための手段は、前記バイアス電圧を変化させることにより前記電流を伝導するための第3の手段が前記ギャップ内を移動することを引き起こすように構成されており、前記電流を伝導するための第3の手段の前記移動は、前記電場と前記電流を伝導するための第3の手段に加えられた固定電荷との間の静電力と、前記電流を伝導するための第3の手段上に作用する機械的復元力とに基づいており、前記デバイスは、前記電流を伝導するための第3の手段(1106)の位置に応じて、異なる波長の光を反射するように構成されているデバイス。 - 前記印加手段は、制御回路を備えている請求項15に記載のデバイス。
- 前記誘導手段は、電荷ポンプを備えている請求項15または16に記載のデバイス。
- 前記第3の伝導手段を電気的に分離するための手段(1122)をさらに備えている請求項15から17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記電気的に分離するための手段は、スイッチを備えている請求項18に記載のデバイス。
- 前記電気的に分離するための手段は、薄膜半導体を備えている請求項18に記載のデバイス。
- 前記第2の伝導手段の頂部上に絶縁層が配置されている請求項15から20のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第3の伝導手段上に硬化層(908)が配置されている請求項15から21のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第3の伝導手段にキャパシタ(1344)が連通している請求項15から22のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の伝導手段は電極を備えており、前記第2の伝導手段は電極を備えており、及び前記第3の伝導手段は電極を備えている請求項15から23のいずれか一項に記載のデバイス。
- 誘導するための手段はさらに、前記第3の伝導手段の移動が、前記バイアス電圧に一次比例するように、前記電流を伝導するための第3の手段上に前記電荷を誘導するように構成されている請求項15から24のいずれか一項に記載のデバイス。
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