JP6051422B2 - Ｍｅｍｓアンカー及びスペーサ構造 - Google Patents

Description

本出願は、２０１２年５月１７日に出願された、「ＭＥＭＳアンカー及びスペーサ構造」と題する米国特許出願１３／４７４５３２号及び２０１１年５月２０日に出願された、「ＭＥＭＳ集積スペーサのための装置及び方法」と題する米国特許仮出願第６１／４８８５７４号の優先権を主張する。これらの出願の開示は、本出願の一部として考慮され、参照によって本出願に組み込まれている。

本開示は、ディスプレイの分野に関連する。特に、本開示は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アンカー及びスペーサ構造の製造および使用に関連する。

機械的光変調器を組み込むディスプレイデバイスは、数百、数千、またはある場合には、数百万の可動要素を含むことができる。あるデバイスにおいては、要素の各動作は１つ以上の要素を不可能にする静摩擦の機会を提供する。この動作は、要素の全ての部分を液体中に浸漬し、ＭＥＭＳディスプレイセルの２つの基板間の液体スペースまたは間隙内に液体を封止することによって可能とすることができる。スペーサは、ディスプレイデバイスの光変調器基板及びカバープレートのような２つの基板間の間隙を維持するのに用いることができる。ある実装例においては、別途製造プロセスを必要とするため、スペーサは製造が高価である。

本開示のシステム、方法及びデバイスは、それぞれいくつかの発明の側面を有し、どの１つも単一で本明細書に開示される望ましい特性に貢献しない。

本開示において説明される対象の１つの発明の側面は、第１の基板と、第１の基板に結合された構造的材料から形成された複数のＭＥＭＳ光変調器と、第１の基板から離隔された第２の基板と、を有するディスプレイ装置に実装することが可能である。複数のスペーサーが第１の基板から延設する。スペーサーは、第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、第１のポリマー層を封入する第２のポリマー層と、第２のポリマー層を封入する構造体材料の層と、を含む。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは、第２の基板を複数の光変調器から最低限の距離だけ離隔された状態に保つような大きさである。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は、第１の基板と実質的に接触しない第１のポリマーの全ての面を覆うことによって第１のポリマー層を封入する。いくつかの実装例において、構造的材料層は、第１のポリマー層または基板の外部表面と実質的に接触しない第２のポリマー層の全ての表面を覆うことによって第２のポリマー層を封入する。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジスト層を含む。いくつかの実装例において、光吸収性構造的材料層は、半導体層及び金属層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む。いくつかの実装例において、構造的材料は、光吸収性材料を含み、光吸収性材料上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する。いくつかの実装例において、構造的材料層は、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）で成膜された層である。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板に結合された少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスと、第１の基板から離隔された第２の基板と、を有する装置に実装することができる。複数のスペーサーが、第１の基板から延設する。スペーサーは、第１のポリマー層と、第２のポリマー層と、第１及び第２のポリマー層を実質的に封入するＰＥＣＶＤで成膜された構造的材料層を含む。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは、第２の基板をＭＥＭＳデバイスから最小限の距離だけ離隔された状態に保つような大きさである。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は、第１の基板と実質的に接触しない第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって第１のポリマー層を封入する。いくつかの他の実装例において、構造的材料層は、第１のポリマー層または基板の外部表面と実質的に接触しない第２のポリマー層の全ての表面を覆うことによって第２のポリマー層を封入する。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジスト層を含む。いくつかの実装例において、光吸収性構造的材料層は、半導体層及び金属層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は、Ｓｉ、Ｔｉ、ＳｉＮ及びＯｘＮｙの少なくとも１つを含む。いくつかの実装例において、構造的材料は、光吸収性材料でありえ、光吸収性材料上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、光を吸収する構造的材料から形成され第１の基板によって支持される少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスとを有する装置に実装することができる。第２の基板は第１の基板から離隔される。複数のスペーサーは第１の基板から延設する。スペーサーは、第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層及び第１のポリマー層と接触する表面を有する第２のポリマー層を含む。スペーサーはまた、光吸収性構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収し、第１及び第２のポリマー層を実質的に封入する光吸収性構造的材料層を含む。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジスト層を含む。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは第２の基板をＭＥＭＳデバイスから最小限の距離だけ離隔された状態に保つような大きさである。いくつかの実装例において、光吸収性構造的材料層は半導体層及び金属層を含む。いくつかの実装例において、光吸収性構造的材料層は、Ｓｉ、Ｔｉ、ＳｉＮ及びＯｘＮｙの少なくとも１つを含む。いくつかの実装例において、光吸収性構造的材料層は、ＰＥＣＶＤで成膜された層である。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板によって支持された少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスと、第１の基板から離隔された第２の基板とを有する装置に実装することができる。複数のスペーサーが、第１の基板から延設する。スペーサーは、第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層及び第１のポリマー層と接触する表面を有する第２のポリマー層を含む。スペーサーはまた第１及び第２のポリマー層を封入するＰＥＣＶＤで成膜された層を含む。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは第２の基板をＭＥＭＳデバイスから最小限の距離だけ離隔した状態に保つような大きさである。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は、第１の基板と実質的に接触しない第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって第１のポリマー層を封入する。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジスト層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は半導体層及び金属層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は、Ｓｉ、Ｔｉ、ＳｉＮ及びＯｘＮｙの少なくとも１つを含む。いくつかの実装例において、構造的材料は光吸収性材料を含み、光吸収性構造的材料上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板に結合された構造的材料から形成された複数のＭＥＭＳ光変調器と、第１の基板から離隔された第２の基板と、を有するディスプレイ装置に実装することができる。ディスプレイ装置は第１の基板上に複数のＭＥＭＳ光変調器の少なくとも１つを懸架するための少なくとも１つのアンカーを含む。アンカーは、第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、第１のポリマー層と接触する表面を有する第２のポリマー層と、第１及び第２のポリマー層を封入する構造的材料層と、を含む。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は、第１の基板と実質的に接触しない第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって第１のポリマー層を封入する。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジスト層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は半導体層及び金属層を含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は、Ｓｉ、Ｔｉ、ＳｉＮ及びＯｘＮｙの少なくとも１つを含む。いくつかの実装例において、構造的材料は、光吸収性材料を含み、光吸収性材料上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する。いくつかの実装例において、構造材料層はＰＥＣＶＤで成膜された層である。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板に結合された構造的材料から形成された複数のＭＥＭＳ光変調器と、第１の基板から離隔された第２の基板と、を有するディスプレイ装置に実装することができる。ディスプレイ装置はＭＥＭＳ光変調器のうち１つより多いが全てより少ないＭＥＭＳ光変調器を実質的に閉じ込める液体バリアを含む。液体バリアは第１の基板から延設し、ディスプレイにわたって、閉じ込められたＭＥＭＳ光変調器の方への液体の流動を妨げるように構成されている。いくつかの実装例において、液体バリアは第１の基板からの複数のＭＥＭＳ光変調器の高さと実質的に等しい第１の基板からの高さを有する。いくつかの実装例において、液体バリアは開口部によって離隔された複数の不連続なバリア構造を含む。いくつかの実装例において、複数の不連続なバリア構造の少なくとも１つは、第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、第１のポリマー層と接触する表面を有する第２のポリマー層と、第１及び第２のポリマー層を封入する構造的材料層と、を含む。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板に結合された構造的材料から形成された複数のＭＥＭＳデバイスと、第１の基板から離隔された第２の基板とを有する装置に実装することができる。この装置は複数のスペーサーを含む液体バリアを含む。スペーサーは第１のポリマー層と、第２のポリマー層と、構造的材料層と、を含む。第１のポリマー層は第１の基板及び構造的材料層によって封入される。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの周囲の実質的に連続的なバリアを形成する。いくつかの実装例において、スペーサーは実質的にＭＥＭＳデバイスのうち１つより多いが全てより少ないＭＥＭＳデバイスを封入する。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、第１の基板と、第１の基板によって支持された複数のＭＥＭＳデバイスと、第１の基板から離隔された第２の基板と、を有する装置に実装することができる。この装置はＭＥＭＳデバイスのうち１つより多いが全てより少ないＭＥＭＳデバイスを実質的に閉じ込める複数のスペーサーを含む液体バリアを含む。いくつかの実装例において、複数のスペーサーは少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの周囲に実質的に連続なバリアを形成する。いくつかの実装例において、ＭＥＭＳデバイスは構造的材料から形成され、スペーサーは第１のポリマー層と、第２のポリマー層と、構造的材料層と、を含む。

本開示において説明される対象の他の発明の側面は、構造的材料層によって封入された第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含むアンカー及びスペーサーを形成する段階を含むディスプレイアセンブリを製造するための方法に実装することができ、アンカー及びスペーサーを形成する。アンカー及びスペーサーを形成する段階のプロセスは、第１の透明基板上に第１のポリマー層を成膜する段階及び次いで第１のポリマー層をパターニングし硬化する段階を含む。第１のポリマー層をパターニングし硬化する段階の後、第２のポリマー層が第１の透明基板上及び第１のポリマー層の残りの部分上に成膜される。第２のポリマー層が次いでパターニングされ硬化される。構造的材料層がついで第１のポリマー層及び第２のポリマー層上にＰＥＣＶＤを用いて成膜される。構造的材料層が次いでパターニング及び硬化され、アンカー及びスペーサーを形成する。第１及び第２のポリマー層の残りの部分が次いで除去されてアンカー及びスペーサーがリリースされ、スペーサーは構造的材料層によって実質的に閉じ込められた第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含む。いくつかの実装例において、第１のポリマー層及び第２のポリマー層の少なくとも１つはレジストを含む。いくつかの実装例において、構造的材料層は光吸収性材料を含み、構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は第１のポリマー層の残りの部分上の第１の透明基板上に成膜されることができ、硬化された第１のポリマー層の部分は第２のポリマー層の残りの部分によって封入される。

本明細書において説明される対象の１つ以上の実装例の詳細は、添付される図面及び以下の説明に記述される。このまとめにおいて提供される例は第１にＭＥＭＳベースのディスプレイについて説明されているが、本明細書において提供される概念は他の種類のディスプレイ、例えばＬＣＤ、ＯＬＥＤ、電気泳動、電界放出ディスプレイにも、同様にＭＥＭＳマイク、センサ及び光学スイッチのような非ディスプレイＭＥＭＳデバイスにも適用されうる。他の特徴、側面及び利点は明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な大きさは縮尺通りに描かれていないものでありうる。

直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置の一例の概略図を示す。 ホストデバイスの一例のブロック図を示す。 例示的なシャッタベース光変調器の一例の斜視図を示す。 巻回アクチュエータシャッタベース光変調器の断面図を示す。 例示的な非シャッタベースＭＥＭＳ光変調器の断面図を示す。 エレクトロウェッティングベース光変調アレイの断面図を示す。 制御マトリックスの一例の概略図を示す。 図３Ａの制御マトリックスに接続されるシャッタベース光変調器のアレイの斜視図を示す。 デュアルアクチュエータシャッタアセンブリの例示的な図を示す。 デュアルアクチュエータシャッタアセンブリの例示的な図を示す。 シャッタベース光変調器を組み込むディスプレイ装置の一例の断面図を示す。 ディスプレイの下部ＭＥＭＳの構成に用いられる開口板の構造の一例の断面図を示す。 光変調器基板及びディスプレイの下部ＭＥＭＳの構成に用いられるアパーチャプレートの断面図を示す。 ディスプレイ装置で用いるための基板上にスペーサー及びアンカーを同時に製造するための製造プロセスのフロー図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 図８の製造プロセスを用いる一例のスペーサー及びアンカーアセンブリの製造の各段階の断面図を示す。 アンカー及びシャッタアセンブリを交互配置する構成の一例の断面図を示す。 アンカー及びシャッタアセンブリの他の交互配置する構成の断面図を示す。 ＭＥＭＳデバイスの対応する部分に沿って形成された２つのアンカー及びシャッタアセンブリの一例の断面図を示す。 ＭＥＭＳデバイスの対応する部分に沿って形成された２つのアンカー及びシャッタアセンブリの一例の断面図を示す。 単一の製造プロセスによって基板上に形成されたアンカー及び分離スペーサーの一例の断面図を示す。 ディスプレイ装置に用いるための一例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための一例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための一例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための一例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための追加的な例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための追加的な例の液体バリア構成を示す。 ディスプレイ装置に用いるための追加的な例の液体バリア構成を示す。

この開示はディスプレイ装置に用いるためのＭＥＭＳアンカー及びスペーサー構造の製造に関連する。特に、ＭＥＭＳアンカー及びスペーサー構造は、単一製造プロセスを採用することによってディスプレイ装置の光変調基板上に製造することができる。いくつかの実施形態において、統合されたＭＥＭＳアンカー及びスペーサー構造は、構造的材料層によって封入された第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含むことができる。構造的材料層は、光吸収性であってもよく、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）技術を用いることによって成膜されるものであってもよい。いくつかの実装例において、第２のポリマー層は、第１のポリマー層を封入するものであってもよく、さらに第１のポリマー層は構造的材料層によって封入されることとなる。さらに、アンカー及びスペーサー構造は、統合されたＭＥＭＳアンカー及びスペーサー構造として形成されるものであってもよい。これらの実装例において、アンカーの部分もまたスペーサーとして働く。いくつかの実装例において、スペーサーは液体バリアとして働くものであってもよい。いくつかの実装例において、液体バリアは完全にまたは実質的に１つまたはそれ以上の、しかし全てではないＭＥＭＳデバイスを閉じ込める。ディスプレイ装置に対応する応用例において、ＭＥＭＳデバイスはＭＥＭＳ光変調器であることができる。

本開示において説明される対象の特定の実装例は、以下の潜在的な利点の一つ以上を実現するように実装することができる。本明細書で開示される製造プロセスは、アンカー及びスペーサーを同時に形成することを可能にする。このプロセスは、スペーサーが典型的には分離された追加的なプロセスで製造または追加されるＭＥＭＳディスプレイの製造のコスト及び複雑さを低減する。単一製造プロセスのみを用いることによってコスト低減を達成するのに加えて、単一の製造プロセスを採用することにより、十分に弾力性がありスペーサーとしても働きうるアンカーの製造ができることとなる。さらに、機械的光変調器を取り囲む液体を含むディスプレイ装置における液体バリアとして働くスペーサーの使用は、ディスプレイへの衝撃に起因するディスプレイ装置にわたって液体を通して伝搬する圧力波によって引き起こされうる光変調器への損傷を防ぐ助けとなる。

図１Ａは、直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００の概略図を示す。ディスプレイ装置１００は、行および列に配置された複数の光変調器１０２ａ〜１０２ｄ（一般的に「光変調器１２０」）を含む。ディスプレイ装置１００において、光変調器１０２ａ及び１０２ｄは開状態であり、光を通過させることができる。光変調器１０２ｂ及び１０２ｃは閉状態にあり、光の通過を妨げる。選択的に光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を設定することにより、ディスプレイ装置１００は１つまたは複数のランプ１０５によって照射されている場合には、バックライトディスプレイに関する画像１０４を形成するのに利用することができる。他の実装例では、装置１００は装置前方からの環境光の反射によって画像を形成するものであってよい。他の実装例において、装置１００はディスプレイ前方に位置する１つまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわちフロントライトの使用によって画像を形成するものであってよい。

いくつかの実装例において、光変調器１０２のそれぞれは画像１０４の画素１０６に対応する。いくつかの他の実装例において、ディスプレイ装置１００は画像１０４内の画素１０６を形成するための複数の光変調器を利用するものであってもよい。例えば、ディスプレイ装置１００は、３色個別の光変調器１０２を含むものであってもよい。特定の画素１０６に対応する１つ以上の色別の光変調器１０２を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置１００は画像１０４内のカラー画素１０６を生成することができる。他の例において、ディスプレイ装置１００は、画素１０６ごとに２つ以上の光変調器１０２を含み、画像１０４に輝度階調を提供する。画像に関して、「画素」は画像の解像度によって定義される最小の画像要素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造的構成要素に関して、「画素」という用語は画像の単一の画素を形成する光を変調するのに利用される結合された機械的及び電気的構成要素を指す。

ディスプレイ装置１００は、典型的にはプロジェクション用途で見られる画像光学系を含まないものでありうる直視型ディスプレイである。プロジェクションディスプレイにおいて、ディスプレイ装置の表面上に形成される画像はスクリーン上または壁上に投射される。ディスプレイ装置は投射される画像よりも実質的に小さい。直視型ディスプレイにおいて、使用者は光変調器並びに任意にディスプレイ上の輝度及び／またはコントラストを改善するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって画像を見る。

直視型ディスプレイは、透過または反射モードのいずれかで動作するものであってもよい。透過型ディスプレイにおいて、光変調器はディスプレイの背後に位置する１つまたは複数のランプから発生した光をフィルターしまたは選択的に遮断する。ランプからの光は、任意に光ガイドまたは「バックライト」に導入されて各画素が均一に照射されることができる。透過直視型ディスプレイはしばしば透明またはガラス基板上に形成されて光変調器を含む１つの基板がバックライトの上に直接位置するサンドイッチ型アセンブリ配置を容易にする。

各光変調器１０２はシャッタ１０８及びアパーチャ１０９を含むことができる。画像１０４内の画素１０６を照射するために、シャッタ１０８は光を観察者の方向へアパーチャ１０９を通過できるように位置される。画素１０６を発光しない状態に維持するためには、シャッタ１０８はアパーチャ１０９を通した光の通過を妨げるように位置される。アパーチャ１０９は、各光変調器１０２内の反射性または光吸収性材料を通してパターニングされた開口によって画定される。

ディスプレイ装置はまた基板及び光変調器に接続されてシャッタの移動を制御する制御マトリックスを含む。制御マトリックスは、画素の行ごとの少なくとも１つの書き込み許可相互接続１１０（「走査ライン相互接続」としても参照される）と、画素の列ごとに１つのデータ相互接続１１２と、ディスプレイ装置１００内の全ての画素または少なくとも複数の列および複数の行の両方の画素へ共通電圧を提供する共通相互接続１１４と、を含む一連の電気的相互接続（例えば、相互接続１１０、１１２、１１４）を含む。適切な電圧（「書き込み許可電圧、Ｖ_ＷＥ」）の印加に応じて、所定の画素の行に関する書き込み許可相互接続１１０は行内の画素を新しいシャッタ移動命令を受け入れるように準備する。データ相互接続１１２は、新しい動作命令をデータ電圧パルスの形で伝達する。いくつかの実装例において、データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、直接シャッタの静電的な移動に寄与する。いくつかの他の実装例において、データ電圧パルスは、スイッチ、例えばデータ電圧より典型的には高い個別の作動電圧の光変調器１０２への印加を制御するトランジスタまたは非線形回路素子を制御する。これらの作動電圧の印加はこのときシャッタ１０８の静電的に駆動される移動となる。

図１Ｂは、ホストデバイス（すなわち、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ＭＰ３プレイヤー、タブレット、ｅリーダーなど）のブロック図１２０の一例を示す。ホストデバイスはディスプレイ装置１２８、ホストプロセッサ１２２、環境センサ１２４、ユーザー入力モジュール１２６及び電源を含む。

ディスプレイ装置１２８は、複数の走査ドライバ１３０（「書き込み許可電圧源」としても参照される）、複数のデータドライバ１３２（「データ電圧源」としても参照される）、コントローラ１３４、共通ドライバ１３８、ランプ１４０〜１４６及びランプドライバ１４８を含む。走査ドライバ１３０は、書き込み許可電圧を走査ライン相互接続１１０に印加する。データドライバ１３２はデータ電圧をデータ相互接続１１２に印加する。

ディスプレイ装置のいくつかの実装例において、特に画像１０４の照射レベルがアナログ的に導き出される場合には、データドライバ１３２はアナログデータ電圧を光変調器に提供するように構成される。アナログ動作においては、光変調器１０２は中間電圧の範囲がデータ相互接続１１２を通して印加される場合にはシャッタ１０８の中間開状態の範囲、そのため画像１０４の中間照射状態または照射レベルの範囲となるように設計される。他の場合には、データドライバ１３２はデータ相互接続１１２に２、３または４のデジタル電圧レベルの減少された組み合わせのみを印加するように構成される。これらの電圧レベルはデジタル的に、シャッタ１０８ごとに開状態、閉状態またはその他の個別の状態を設定するように設計される。

走査ドライバ１３０及びデータドライバ１３２は、デジタルコントローラ回路１３４（「コントローラ１３４」としても参照される）に接続される。コントローラはデータをデータドライバ１３２にほとんどの場合、行ごとに及び画像フレームごとにグループ化された所定の順序に編成されてシリアル的に送信する。データドライバ１３２は一連のパラレルデータ変換部、レベル遷移、及びいくつかの応用例に関してはデジタルからアナログへの電圧変換部を含むことができる。

ディスプレイ装置は、任意に共通電圧源としても参照される共通ドライバ１３８を含む。いくつかの実装例において、共通ドライバ１３８は光変調器のアレイ内の全ての光変調器に、例えば一連の共通相互接続１１４に電圧を供給することによってＤＣ共通電位を提供する。いくつかの他の実装例において、コントローラ１３４からのコマンドをフォローする共通ドライバ１３８は、電圧パルスまたは信号、例えばアレイの複数の行および列の全ての光変調器の同時作動を駆動し及び／または初期化することが可能な大域作動パルスを光変調器のアレイに発行する。

異なるディスプレイ機能に関してドライバの全て（例えば走査ドライバ１３０、データドライバ１３２及び共通ドライバ１３８）は、コントローラ１３４によって時間的に同期される。コントローラからのタイミング命令はランプドライバ１４８を介した赤、緑、青及び白色ランプ（それぞれ１４０、１４２、１４４、１４６）の照射、画素のアレイ内の特定の行の書き込み許可及び並び替え、データドライバ１３２からの電圧の出力、並びに光変調器の作動のために提供する電圧の出力を統合する。

コントローラ１３４は、シャッタ１０８のそれぞれが新しい画像１０４に対して適切な照射レベルにリセットされることによって並び替えまたは位置指定の配列を決定する。新しい画像１０４は、周期的な間隔で設定することができる。例えば、ビデオディスプレイについて、ビデオのカラー画像１０４またはフレームは１０から３００ヘルツ（Ｈｚ）の範囲の周波数で更新される。いくつかの実装例において、アレイへの画像フレームの設定は、ランプ１４０、１４２、１４４及び１４６の照射で同期されて、交代する画像フレームは赤、緑、青のような交代する一連の色で照射される。それぞれの色に関する画像フレームは、カラーサブフレームとして参照される。フィールドシーケンシャルカラー法として参照されるこの方法において、カラーサブフレームが２０Ｈｚを超える周波数で交代されると、人間の脳は交代するフレーム画像を幅広く連続的な色の範囲を有する画像の認識に平均化することとなる。代替的な実装例では、原色を有する４つ以上のランプがディスプレイ装置１００に適用されることができ、赤、緑及び青以外の原色を採用する。

ディスプレイ装置１００が開状態及び閉状態の間でシャッタ１０８のデジタル的な切り替えをするように設計されたいくつかの実装例において、コントローラ１３４は、前述のように時間分割されたグレイスケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装例において、ディスプレイ装置１００は画素ごとに複数のシャッタ１０８の使用を通してグレイスケールを提供することができる。

いくつかの実装例において、画像状態１０４に関するデータは、コントローラ１３４によって変調器アレイに走査ラインとしても参照される個別の行の順次位置決定によって読み出される。順序内の各行または走査ラインに関して、走査ドライバ１３０は書き込み許可電圧をアレイのその行に関する書き込み許可相互接続１１０に印加し、次いでデータドライバ１３２は所望のシャッタ状態に対応するデータ電圧を選択された行の各列に対して供給する。このプロセスはデータがアレイの全ての行に関して読み出されるまで繰り返す。いくつかの実装例において、データ読み出しに関して選択された行の順序は線形的であり、アレイの上部から下部まで進行する。いくつかの他の実装例において、選択された行の順序は、視覚アーティファクトを最小化できるように疑似ランダム化されている。またいくつかの他の実装例において順序はブロックによって配列されており、１つのブロックに関して、画像状態１０４の特定の分割のみに関するデータがアレイに、例えば順序内のアレイの５番目の行ごとのみを位置指定することによって読みだされる。

いくつかの実装例において、画像データをアレイに読み込むためのプロセスは、シャッタ１０８を作動するプロセスから時間的に分割されている。これらの実装例において、変調器アレイはアレイ内の画素ごとにデータメモリ素子を含むものであってもよく、制御マトリックスはメモリ素子内に蓄積されたデータに従ってシャッタ１０８の同時作動を初期化するためのトリガ信号を共通ドライバ１３８から実施するための大域作動相互接続を含むものであってもよい。

代替的な実装例において、画素のアレイ及び画素を制御する制御マトリックスは、長方形の行および列以外の構成で配置されてもよい。例えば、画素は六角形アレイまたは曲線状の行および列で配列されることができる。一般的には、本明細書で用いられているように、走査ラインという用語は、書き込み許可相互接続を共有するどの複数の画素も参照するものである。

ホストプロセッサ１２２は一般的にホストの動作を制御する。例えば、ホストプロセッサは携帯電子デバイスを制御するための汎用または特殊用途プロセッサであってもよい。ホストデバイス１２０に含まれるディスプレイ装置１２８に関して、ホストプロセッサは、画像データをホストに関する追加的なデータも同様に出力する。そのような情報は環境光または温度のような環境センサからのデータ、例えばホストの動作モードまたはホストの電源に残る電力量を含むホストについての情報、画像データの内容に関する情報、画像データの種類に関する情報、及び／または画像モードの選択に使用するためのディスプレイ装置に関する命令を含むものであってもよい。

ユーザー入力モジュール１２６は、使用者の個人的な選択をコントローラ１３４に直接またはホストプロセッサ１２２を介して伝達する。いくつかの実装例において、ユーザー入力モジュールは使用者が「より深い色」、「よりよいコントラスト」、「より低電力」、「向上した輝度」、「スポーツ」、「ライブアクション」または「アニメーション」のような個人的な選択をプログラムするソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実施形態において、これらの選択はスイッチやダイアルのようなハードウェアを使用するホストへの入力である。コントローラ１３４への複数のデータ入力は、コントローラに最適な画像特性に対応する様々なドライバ１３０、１３２、１３８及び１４８へデータを提供するように指示する。

環境センサモジュール１２４もまたホストデバイスの部分として含まれることができる。環境センサモジュールは、温度及び／または環境照明条件のような周囲の環境についてのデータを受け取る。センサモジュール１２４は、デバイスが室内または職場環境で動作しているか、明るい日光の外部環境で動作しているか、または夜間の外部環境で動作しているかを判別するようにプログラムすることができる。センサモジュールは、この情報をディスプレイコントローラ１３４に伝達し、コントローラは周囲の環境に応じて視覚条件を最適化することができる。

図２Ａは、例示的なシャッタベースの光変調器２００の斜視図を示す。シャッタベースの光変調器は、図１Ａの直視型ＭＥＭＳベースのディスプレイ装置に組み込むのに適している。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッタ２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２つの分離した柔軟な電極ビームアクチュエータ２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成することができる。シャッタ２０２は、１つの側面でアクチュエータ２０５に結合する。アクチュエータ２０５は表面２０３に実質的に平行な運動の平面内で、表面２０３上を横方向にシャッタ２０２を動かす。シャッタ２０２の反対の側面はアクチュエータ２０４によって発生した力と反対の復元力を提供するバネ２０７と結合する。

各アクチュエータ２０５はシャッタ２０２をロードアンカー２０８に接続する柔軟なロードビーム２０６を含む。柔軟なロードビーム２０６に沿ったロードアンカー２０８は、機械的支持として働き、シャッタ２０２を表面２０３に近接して懸架された状態に保つ。表面は光の通過を認めるための１つ以上のアパーチャ孔２１１を含む。ロードアンカー２０８は、柔軟なロードビーム２０６及びシャッタ２０２を表面２０３に物理的に接続し、ロードビーム２０６をバイアス電圧、いくつかの例ではグラウンドに電気的に接続する。

シリコンのように基板が不透明な場合、アパーチャ孔２１１は基板に基板２０４を貫通する穴のアレイをエッチングすることによって形成される。ガラスやプラスチックのように基板２０４が透明な場合、アパーチャ孔２１１は基板２０３上に成膜された光遮断性材料の層で形成される。アパーチャ孔２１１は一般的には円形、楕円形、多角形、蛇行形、または不規則な形状であることができる。

各アクチュエータ２０５もまた各ロードビーム２０６と隣接して位置する柔軟な駆動ビーム２１６を含む。駆動ビーム２１６は、駆動ビーム２１６間で共有される駆動ビームアンカー２１６に一端で結合する。各駆動ビーム２１６の他端は自由に動く。各駆動ビーム２１６は曲線状であり、駆動ビーム２１６の自由端及びロードビーム２０６のアンカーされた端部に近い側でロードビーム２０６に最も近接する。

動作時には、光変調器２００を組み込むディスプレイ装置は駆動ビーム２１６に駆動ビームアンカー２１８を介して電位を印加する。第２の電位がロードビーム２０６に印加されてもよい。駆動ビーム２１６とロードビーム２０６との間に結果的に生じる電位差は駆動ビーム２１６の自由端をロードビーム２０６のアンカーされた端部の方へ引き寄せ、ロードビーム２０６のシャッタ側端部を駆動ビーム２１６のアンカーされた端部の方へ引き寄せ、それによってシャッタ２０２を駆動アンカー２１８の方へ横方向に駆動する。柔軟な部材２０６はバネとして働き、ビーム２０６、２１６の電圧電位が除去されると、ロードビーム２０６はシャッタ２０２を初期位置に押し戻し、ロードビーム２０６に蓄積された応力を解放する。

光変調器２００のような光変調器は、電圧が除去された後にシャッタを緩和位置に戻すためのバネのような受動復元力を組み込む。その他のシャッタアセンブリは、シャッタを開または閉状態に移動するための「開」及び「閉」アクチュエータの２つの組み合わせ及び「開」及び「閉」電極の分離した組み合わせを組み込むことができる。

シャッタ及びアパーチャのアレイが制御マトリックスを介して画像、多くの場合動画を適切な照明レベルで生成するように制御可能である様々な方法が存在する。いくつかの場合、制御はディスプレイの周辺部上の駆動回路に接続された行および列相互接続の受動マトリックスアレイによって実行される。他の場合、速度、照射レベル及び／またはディスプレイの電力消費性能を改善するためにアレイの画素内にスイッチング及び／またはデータ蓄積素子を含む（いわゆる能動マトリックス）のが好適である。。

代替的な実装例において、ディスプレイ装置１００は、上述したシャッタアセンブリ２００のような横方向へのシャッタベースの光変調器以外の光変調器を含む。例えば、図２Ｂは巻回アクチュエータシャッタベースの光変調器２２０の断面図を示す。巻回アクチュエータシャッタベースの光変調器２２０は、図１ＡのＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００の代替的な実装例に組み込むのに適している。巻回アクチュエータベースの光変調器は、固定電極と対向して配置され、特定の方向に移動するようにバイアスされた、電場の印加によってシャッタとして機能する可動電極を含む。いくつかの実装例において、光変調器２２０は基板２２８と絶縁層２２４との間に配置された平面電極２２６及び絶縁層２２４に取り付けられた固定端２３０を有する可動電極２２２を含む。いかなる電圧も印加されていない場合、可動電極２２２の可動端２３２は固定端２３０の方へ自由に巻回し、巻回状態を生成する。電極２２２、２２６間の電圧の印加は、可動電極２２２を巻回せず絶縁層２２４に対して平らになり、それによって基板２２８を通して伝搬する光を遮るシャッタとして働く。可動電極２２２は電圧除去後は弾性復元力によって巻回状態に戻る。巻回状態へのバイアスは異方性応力状態を含むように可動電極２２２を製造することによって達成されうる。

図２Ｃは、例示的な非シャッタベースのＭＥＭＳ光変調器２５０の断面図を示す。光タップ変調器２５０は図１ＡのＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００の代替的な実装例に組み込むのに適している。光タップは、妨害型内部全反射（ＴＩＲ）の原理に従って働く。すなわち、光２５２は光ガイド２５４内に導入され、妨害がなければ、光２５２はその大部分がＴＩＲによって前面または背面を通して光ガイド２５４から脱出することができない。光タップ２５０は、十分高い屈折率を有するタップ要素２５６を含み、タップ素子２５６が光ガイド２５４に接触するのに応じて、タップ要素２５６に隣接する光ガイド２５４の表面上に入射する光２５２がタップ要素２５６を通して観察者の方へ光ガイド２５４を脱出し、それによって画像の形成に寄与する。

いくつかの実装例において、タップ要素２５６は柔軟な透明材料のビーム２５８の部分として形成される。電極２６０はビーム２５８の一端の部分を覆う。対向電極２６２は光ガイド２５４上に配置される。電極２６０、２６２に電圧を印加することによって、光ガイド２５４に対するタップ要素２５６の位置は光ガイド２５４から選択的に光２５２を抽出するように制御されることが可能である。

図２Ｄは、エレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０の１例の断面図を示す。エレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０は、図１ＡのＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００の代替的な実装例に組み込むのに適している。光変調アレイ２７０は、光学キャビティ２７４上に形成された複数のエレクトロウェッティングベースの光変調セル２７２ａ〜ｄ（一般的に「セル２７２」）を含む。光変調アレイ２７０はまたセル２７２に対応する１組のカラーフィルターを含む。

各セル２７２は、水（またはその他の透明な導電性または極性液体）の層２７８、光吸収性オイルの層２８０、透明電極２８２（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなる）及び光吸収性オイルの層２８０と透明電極２８２との間に位置する絶縁層２８４を含む。本明細書で説明される実装例において、電極はセル２７２の背面の一部を占める。

セル２７２の背面の残りの部分は、光学キャビティ２７４の前面を形成する反射性アパーチャ層２８６から形成される。反射性アパーチャ層２８６は、反射性金属または誘電体ミラーを形成する薄膜の積層のような反射性材料から形成される。それぞれのセル２７２において、アパーチャは反射性アパーチャ層２８６内に形成され、光が通過することができる。セルに関する電極２８２はアパーチャ内及び他の誘電体層によって分離された反射性アパーチャ層２８６を形成する材料の上方に成膜される。

光学キャビティ２７４の残りの部分は反射性アパーチャ層２８６に近接して位置する光ガイド２８８及び反射性アパーチャ層２８６に対向する光ガイド２８８の側部上の第２の反射層２９０を含む。一連の光再偏向部２９１は光ガイドの背面上に形成され、第２の反射層に近接する。光再偏向部２９１は拡散反射部または鏡面反射部であってもよい。ＬＥＤのような１つ以上の光源２９２は光２９４を光ガイド２８８に導入する。

代替的な実装例において、追加的な透明基板（図示されない）が光ガイド２８８及び光変調アレイ２７０の間に位置する。この実装例において、反射性アパーチャ層２８６は光ガイド２８８の表面上ではなく追加的な透明基板上に形成される。

使用時には、セル（例えばセル２７２ｂまたは２７２ｃ）の電極２８２への電圧の印加は、セル内の光吸収性オイル２８０をセル２７２の一部内に集める。結果として、光吸収性オイル２８０は、反射性アパーチャ層２８６内に形成されたアパーチャを通過する光を妨げることはなくなる（例えば、セル２７２ｂ、２７２ｃを参照）。アパーチャの部分でバックライトを脱出する光は、このときセル及び画像内にカラー画素を形成するためのカラーフィルターのセット２７６の対応するカラーフィルター（例えば、赤、緑または青）を通して脱出することができる。電極２８２が接地されている場合、光吸収性オイル２８２は反射性アパーチャ層２８６のアパーチャを覆い、通過しようとするどのような光２９４も吸収する。

電圧がセル２７２に印加されるときにオイル２８０が集まる領域は、画像形成に関して使用されない空間を構成する。この領域は電圧が印加されているか否かにかかわらず非透過性である。そのため、反射性アパーチャ層２８６の反射部を含めない場合、この領域はそうでなければ画像を形成するのに寄与するのに用いられることができた光を吸収する。しかしながら、反射性アパーチャ層２８６を含めることにより、そうでなければ吸収されていたこの光は光ガイド２９０に反射して戻され、その後異なるアパーチャを通して脱出する。エレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０は、本明細書で説明されるディスプレイ装置に含めるのに適した非シャッタベースＭＥＭＳ変調器のただ１つの例ではない。非シャッタベースのＭＥＭＳ変調器の他の形状は、本開示の範囲から逸脱することなく本明細書で説明されたコントローラの機能のうち様々なものによって同様に制御されることができる。

図３Ａは、制御マトリックス３００の一例の概略図を示す。制御マトリックス３００は、図１ＡのＭＥＭＳベースのディスプレイ装置１００に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図３Ｂは、図３Ａの制御マトリックス３００に接続されたシャッタベースの光変調器のアレイ３２０の斜視図を示す。制御マトリックス３００は画素のアレイ３２０（「アレイ３２０」）を位置指定するものであってもよい。各画素３０１は、図２Ａのシャッタアセンブリ２００のようなアクチュエータ３０３で制御される弾性シャッタアセンブリ３０２を含むことができる。各画素はまたアパーチャ３２４を含むアパーチャ層３２２を含むことができる。

制御マトリックス３００は、シャッタアセンブリ３０２が形成された基板３０４の表面上に拡散された電気回路または薄膜成膜された電気回路として製造される。制御マトリックス３００は、制御マトリックス３００内の画素３０１の行ごとの走査ライン相互接続３０６及び制御マトリックス３００内の画素３０１の列ごとのデータ相互接続３０８を含む。各走査ライン相互接続３０６は、書き込み許可電圧源３０７を画素３０１の対応する行内の画素３０１に電気的に接続する。各データ相互接続３０８は、データ電圧源３０９（「Ｖ_ｄ源」）を画素の対応する列内の画素３０１に電気的に接続する。制御マトリックス３００内で、Ｖ_ｄ源３０９はシャッタアセンブリ３０２の作動に用いられるエネルギーの大部分を提供する。そのため、データ電圧源、Ｖ_ｄ源３０９もまた作動電圧源として働く。

画素のアレイ３２０内の各画素３０１または各シャッタアセンブリ３０２に関して図３Ａ及び３Ｂを参照すると、制御マトリックス３００は、トランジスタ３１０及びキャパシタ３１２を含む。各トランジスタ３１０のゲートは画素３０１が位置するアレイ３２０の行の走査ライン相互接続３０６に電気的に接続される。各トランジスタ３１０のソースは対応するデータ相互接続３０８に電気的に接続される。各シャッタアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３は２つの電極を含む。各トランジスタ３１０のドレインは、対応するキャパシタ３１２の電極の１つ及び対応するアクチュエータ３０３の電極の１つに並列に電気的に接続される。キャパシタ３１２の他の電極及びシャッタアセンブリ３０２内のアクチュエータ３０３の他の電極は、共通または接地電位に接続される。代替的な実装例において、トランジスタ３１０は、半導体ダイオード及び／または金属−絶縁体−金属サンドイッチ型スイッチング素子で置き換えることができる。

動作時には、画像を形成するために、制御マトリックス３００は、Ｖ_ｗｅを今度は各走査ライン相互接続３０６に印加することによって順にアレイ３２０の各行を書き込み可能とする。書き込み可能となった行について、行内の画素３０１のトランジスタ３１０のゲートへのＶ_ｗｅの印加は、シャッタアセンブリ３０２のアクチュエータ３０３に電位を印加するためのトランジスタ３１０を通したデータ相互接続３０８を通る電流を可能とする。行が書き込み可能となる間、データ電圧Ｖ_ｄはデータ相互接続３０８に選択的に印加される。アナロググレースケールを提供する実装例において、各データ相互接続３０８に印加されるデータ電圧は、書き込み許可走査ライン相互接続３０６とデータ相互接続３０８との交差部に位置する画素３０１の所望の輝度に関連して変更される。デジタル制御方式を提供する実装例において、データ電圧は比較的低い大きさの電圧（すなわち接地に近い電圧）またはＶ_ａｔ（作動閾電圧）と合致するもしくは超える電圧のいずれかであるように選択される。データ相互接続３０８へのＶ_ａｔの印加に応じて、対応するシャッタアセンブリのアクチュエータ３０３が作動し、シャッタアセンブリ３０２内のシャッタを開ける。データ相互接続３０８に印加される電圧は、制御マトリックス３００が行へのＶ_ｗｅの印加を中断した後でさえも、画素３０１のキャパシタ３１２内に蓄積されたままである。そのため、電圧Ｖ_ｗｅはシャッタアセンブリ３０２が作動するのに十分な長さの時間だけ行を待機し、維持する必要はなく、そのような作動は書き込み許可電圧が行から除去された後でも実行可能である。キャパシタ３１２はまた、画像フレームの照射のための作動命令を蓄積する、アレイ３２０内のメモリ素子としても機能する。

アレイ３２０の制御マトリックス３００と同様に画素３０１も基板３０４上に形成される。アレイは基板３０４上に配置された、アレイ３２０内のそれぞれの画素３０１のためのアパーチャ３２４のセットを含むアパーチャ層３２２を含む。アパーチャ３２４は各画素内のシャッタアセンブリ３０２と位置合わせされる。いくつかの実装例において、基板３０４はガラスやプラスチックのような透明な材料からなる。いくつかの他の実装例において、基板３０４は不透明だが穴がエッチングされてアパーチャ３２４を形成する材料からなる。

シャッタアセンブリ３０２は、アクチュエータ３０３とともに双安定に形成することができる。すなわち、シャッタはいずれかの位置にそれらを維持するのにほとんどまたはまったく電力を必要としない少なくとも２つの平衡な位置（例えば開または閉）で存在可能である。より具体的には、シャッタアセンブリ３０２は機械的に双安定であることができる。シャッタアセンブリ３０２のシャッタが位置にセットされると、その位置を維持するのに電気的なエネルギーまたは維持電圧を全く必要としない。シャッタアセンブリ３２の物理的要素の機械的な応力がシャッタをその位置に維持することができる。

シャッタアセンブリ３０２はアクチュエータ３０３とともに電気的に双安定な状態にすることもできる。電気的に双安定なシャッタアセンブリにおいて、シャッタアセンブリの作動電圧より低い電圧の範囲が存在し、閉じられたアクチュエータ（シャッタは開または閉である）に印加されれば、対向する力がシャッタに加えられていたとしてもアクチュエータを閉じられた状態に保ち、シャッタをその位置に保つ。対向する力は図２Ａに示されたシャッタベースの光変調器におけるバネ２０７のようなバネによって加えられるものであってもよく、または反対方向の力が「開」または「閉」アクチュエータのような対向するアクチュエータによって加えられてもよい。

光変調器アレイ３２０は、画素ごとに単一のＭＥＭＳ光変調器を有するものとして示されている。複数の光変調器が各画素に提供される他の実装例も可能であり、それによって各画素に「オン」または「オフ」の単なる２つの光学状態以上の可能性を提供する。画素内に複数のＭＥＭＳ光変調器が提供され、各光変調器に関連したアパーチャ３２４が等しくない領域を有する、コードされた領域分割グレースケールの特定の形態が可能である。

いくつかの他の実装例において、巻回ベースの光変調器２２０、光タップ２５０、またはエレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０も、他のＭＥＭＳベースの光変調器と同様に、光変調器アレイ３２０内のシャッタアセンブリ３０２と置換することができる。

図４Ａ及び４Ｂは、デュアルアクチュエータシャッタアセンブリ４００の例示的な図を示す。デュアルアクチュエータシャッタアセンブリは、図４Ａに示されるように、開状態にある。図４Ｂは、閉状態にあるデュアルアクチュエータシャッタアセンブリ４００を示す。シャッタアセンブリ２００と対照的に、シャッタアセンブリ４００はシャッタ４０６の各側面にアクチュエータ４０２及び４０４を含む。各アクチュエータ４０２、４０４は独立に制御される。第１のアクチュエータ、シャッタ開アクチュエータ４０２は、シャッタ４０６を開く働きをする。第２の対向するアクチュエータ、シャッタ閉アクチュエータ４０４は、シャッタ４０６を閉じる働きをする。両方のアクチュエータ４０２、４０４は柔軟なビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ４０２及び４０４はシャッタ４０６をシャッタが懸架されるアパーチャ層４０７と実質的に平行な面内に駆動することによってシャッタ４０６を開閉する。シャッタ４０６はアクチュエータ４０２、４０４に取り付けられたアンカー４０８によってアパーチャ層４０７上に短い距離で懸架される。移動軸に沿ってシャッタ４０６の両端に取り付けられた支持部を含めることで、シャッタ４０６の面外への移動を低減し、基板に実質的に平行な面内の動きを確実にする。図３Ａの制御マトリックス３００との類推によって、シャッタアセンブリ４００とともに使用するのに適した制御マトリックスは対向するシャッタ開及びシャッタ閉アクチュエータ４０２、４０４のそれぞれに対して１つのトランジスタ及び１つのキャパシタを含むものであってもよい。

シャッタ４０６は、光が通過できる２つのシャッタアパーチャ４１２を含む。アパーチャ層４０７は３つのアパーチャ４０９の組を含む。図４Ａにおいて、シャッタアセンブリ４００は開状態にあり、シャッタ開アクチュエータ４０２は作動されており、シャッタ閉アクチュエータ４０４は緩和位置にあり、シャッタアパーチャ４１２の中心線は２つのアパーチャ層アパーチャ４０９の中心線と合致する。図４Ｂにおいてシャッタアセンブリ４００は、閉状態に移動しており、シャッタ開アクチュエータ４０２は緩和位置にあり、シャッタ閉アクチュエータ４０４は作動され、シャッタ４０６の光遮断部はこのときアパーチャ４０９（点線で示される）を通る光の透過を遮断する位置にある。

各アパーチャは周囲に少なくとも１つの端部を有する。例えば、長方形のアパーチャ４０９は４つの端部を有する。円形、楕円形、長円形、またはその他の曲線アパーチャがアパーチャ層４０７に形成された代替的な実装例では、各アパーチャは単一の端部のみを有するものでありうる。いくつかの他の実装例において、アパーチャは数学的な意味で分離されまたは非接続の状態である必要はないが、そのかわりに接続されることができる。すなわち、アパーチャの部分またはある形状の区画が各シャッタに対応した状態のままであり得る一方で、これらの区画のいくつかは接続されてもよく、アパーチャの単一の連続する周縁部が複数のシャッタによって共有される。

様々な出射角を有する光が開状態におけるアパーチャ４１２、４０９を通過できるように、アパーチャ層４０７のアパーチャ４０９の対応する幅または大きさよりも大きなシャッタアパーチャ４１２の幅または大きさを提供することは有利である。閉状態において効果的に光が脱出しないようにするために、シャッタ４０６の光遮断部がアパーチャ４０９に重なることは好適である。図４Ｂは、シャッタ４０６内の光遮断部の端部とアパーチャ層４０７に形成されたアパーチャ４０９の１つの端部との間のあらかじめ画定された重畳部４１６を示す。

静電アクチュエータ４０２、４０４は、その電圧偏移の振る舞いがシャッタアセンブリ４００に双安定特性を提供するように設計される。シャッタ開アクチュエータ及びシャッタ閉アクチュエータのそれぞれに関して、作動電圧より低い電圧の範囲が存在し、アクチュエータが閉状態にある（シャッタは開または閉のいずれかである）間に印加されると、作動電圧が対向するアクチュエータに印加された後でさえも、アクチュエータを閉状態に保持し、シャッタをその位置に維持する。そのような対向する力に対してシャッタの位置を維持するのに必要な最小電圧は、維持電圧Ｖ_ｍとして参照される。

図５はシャッタベースの光変調器（シャッタアセンブリ）５０２を組み込むディスプレイ装置５００の一例の断面図を示す。各シャッタアセンブリは、シャッタ５０３及びアンカー５０５を組み込む。アンカー５０５とシャッタ５０３との間を接続する図示されていない柔軟なビームアクチュエータは、シャッタを表面から短い距離だけ懸架する助けとなる。シャッタアセンブリ５０２は好適にはプラスチックまたはガラスからなる透明な基板５０４上に配置される。基板５０４上に配置された背面に面する反射層、反射フィルム５０６は、シャッタアセンブリ５０２のシャッタ５０３の閉位置に隣接して位置する複数の表面アパーチャ５０８を画定する。反射フィルム５０６は、表面アパーチャ５０８を通過しない光をディスプレイ装置５００の背面に向けて反射して戻す。反射性アパーチャ層５０６は、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、レーザーアブレーションまたは化学気相成膜を含む多くの気相成膜技術によって薄膜状態に形成された、含有物のない粒子の小さな金属膜であることができる。他の実装例において、背面に面する反射層５０６は、誘電体鏡のような鏡から形成することができる。誘電体鏡は高い屈折率及び低い屈折率の材料間で交互配置する誘電体薄膜の積層体として形成することができる。シャッタがその中で自由に動くことができるシャッタ５０３を反射フィルム５０６から離隔する垂直な間隙は、０．５から１０ミクロンの範囲である。垂直な間隙の大きさは、好適には図４Ｂに示された重畳部４１６のような閉状態におけるシャッタ５０３の端部とアパーチャ５０８の端部との間の水平方向の重畳部よりも小さい。

ディスプレイ装置５００は基板５０４を平面光ガイド５１６から離隔する光学拡散部５１２及び／または任意の輝度向上フィルム５１４を含む。光ガイドは透明、すなわちガラスまたはプラスチック材料を含む。光ガイド５１６は、バックライトを形成する１つ以上の光源５１８で照射される。光源５１８は、例えば及び限定なく、白熱ランプ、蛍光ランプ、レーザーまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）であることができる。反射部５１９は、ランプ５１８からの光を光ガイド５１６へ向ける助けとなる。前面を向く反射フィルム５２０は、バックライト５１６の背後に配置され、シャッタアセンブリ５０２に向かって光を反射する。シャッタアセンブリ５０２の１つを通過しないバックライトからの光線５２１のような光線はバックライトへ戻され、フィルム５２０から再び反射されることとなる。このようにして、１回目の通過でディスプレイから離れて画像を形成することができない光は再利用することができ、シャッタアセンブリ５０２のアレイ内の他の開アパーチャを通して透過して利用することができる。そのような光の再利用は、ディスプレイの照射効率を向上させることが示されている。

光ガイド５１６は、ランプ５１８からの光をアパーチャ５０８の方へ、すなわちディスプレイの前方へ再び指向する幾何学的光再指向部またはプリズム５１７の組を含む。光再指向部は、光ガイド５１６のプラスチック体内に埋め込むことができ、代替的に三角形、台形または曲線断面が可能な形状を有する。プリズム５１７の密度は一般にランプ５１８からの距離につれて増加する。

いくつかの実装例において、アパーチャ層５０６は、光吸収性材料からなることができ、代替的な実装例においてシャッタ５０３の表面は光吸収性または光反射性の材料のいずれかでコートすることができる。いくつかの他の実装例において、アパーチャ層５０６は、光ガイド５１６の表面上に直接成膜することができる。いくつかの実装例において、アパーチャ層５０６はシャッタ５０３及びアンカー５０５と同じ基板上に配置される必要はない（以下に説明する下部ＭＥＭＳ構成におけるように）。

いくつかの実装例において、光源５１８は異なる色、例えば赤、緑及び青の色のランプを含むことができる。カラー画像は人間の脳が異なる色の画像を単一の複数色の画像に平均化するのに十分な速度で異なる色のランプで画像を順次照射することによって形成することができる。様々な色を有する画像が、シャッタアセンブリ５０２のアレイを用いて形成される。他の実装例において、光源５１８は３色以上の異なる色を有するランプを含む。例えば、光源５１８は赤、緑、青及び白色ランプ、または赤、緑、青及び黄色のランプを有するものであってもよい。

カバープレート５２２は、ディスプレイ装置５００の前面を形成する。カバープレート５２２の背面は、コントラストを向上させるブラックマトリックス５２４で覆うことができる。代替的な実装例において、カバープレートはカラーフィルタ、例えばシャッタアセンブリ５０２のそれぞれに対応する個別の赤、緑、青色のフィルタを含む。カバープレート５２２はシャッタアセンブリ５０２から所定の距離で支持されて間隙５２６を形成する。間隙５２６は機械的支持またはスペーサ５２７によって及び／またはカバープレート５２２を基板５０４に取り付ける接着シール５２８によって維持される。

接着シール５２８は液体５３０を密封する。液体５３０は好適には約１０センチポアズより低い粘度、好適には約２．０より大きな比誘電率及び１０^４Ｖ／ｃｍより大きな誘電破壊強度を有してなされる。液体５３０はまた、潤滑剤としても働くことができる。いくつかの実装例において、液体５３０は高い表面濡れ性を有する疎水性液体である。代替的な実装例において、液体５３０は基板５０４よりも大きなまたは小さな屈折率を有する。

機械的な光変調器を組み込むディスプレイは、数百、数千またある場合には数百万の可動素子を含むことができる。いくつかのデバイスにおいて、素子のどの動きも１つ以上の素子を動作不可能とする静摩擦の可能性を提供する。この動きは全ての部分を液体（液体としても参照される）に浸漬し、ＭＥＭＳディスプレイセル内の液体空間または間隙内に液体を密封する（例えば接着剤で）ことによって可能となる。液体は通常長期間にわたって低い摩擦係数、低粘度、最小の分解効果を有するものである。ＭＥＭＳベースのディスプレイアセンブリが液体５３０として液体を含む場合、液体は少なくとも部分的にＭＥＭＳベースの光変調器の可動部のいくつかを取り囲む。作動電圧を低減するために、液体は好適には７０センチポアズより小さい、より好適には１０センチポアズより小さい粘度を有する。７０センチポアズより小さい粘度を有する液体は、低い分子量、４０００グラム／モルまたはいくつかの場合には４００グラム／モルより小さい材料を含むことができる。適切な液体５３０は、限定するものではなく、脱イオン化水、メタノール、エタノールおよびその他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコーンオイル、フッ化シリコーンオイルまたはその他の自然のまたは合成溶剤または潤滑剤を含む。利用できる液体はヘキサメチルジシロキサンやオクタメチルトリシロキサンのようなポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ヘキシルペンタメチルジシロキサンのようなアルキルメチルシロキサンであることができる。利用可能な液体はオクタンやデカンのようなアルカンであることができる。利用可能な液体はニトロメタンのようなニトロアルカンであることができる。利用可能な液体は、トルエンやジエチルベンゼンのような芳香性化合物であることができる。利用可能な液体はブタノンやメチルイソブチルケトンのようなケトンであることができる。利用可能な液体はクロロベンゼンのようなクロロカーボンであることができる。利用可能な液体はジクロロフルオロエタンやクロロトリフルオロエチレンのようなクロロフルオロカーボンであることができる。またこれらのディスプレイアセンブリのために考えられる他の液体は、ブチルアセテート、ジメチルホルムアミドを含む。さらにこれらのディスプレイのための他の利用可能な液体はハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、ブタノールを含む。例示的な好適なハイドロフルオロエーテルは、エチルノナフルオロブチルエーテルや２トリフルオロメチル３エトキシドデカフルオロヘキサンを含む。

シート金属またはモールドされたプラスチックのアセンブリブラケット５３２は、カバープレート５２２、基板５０４、バックライト５１６及び他の構成要素の部分をエッジ周囲にともに保持する。アセンブリブラケット５３２はネジまたはくぼみのあるタブで締め付けられ、組み合わされたディスプレイ装置５００に剛性を付与する。いくつかの実装例において、光源５１８はエポキシ埋め込み化合物によって定位置に埋め込まれる。反射部５３６は、光ガイド５１６のエッジから脱出する光を光ガイド内に戻す助けとなる。図５には図示されていないが電気的相互接続がシャッタアセンブリ５０２及びランプ５１８への電力と同様に制御信号を提供する。

いくつかの他の実装例において、図２Ａ〜２Ｄに図示されるような巻回ベースの光変調器２２０、光タップ２５０またはエレクトロウェッティングベースの光変調器アレイ２７０も他のＭＥＭＳベースの光変調器と同様に、ディスプレイ装置５００内のシャッタアセンブリ５０２で置き換えることができる。

ディスプレイ装置５００は、上部ＭＥＭＳ構成として参照され、ＭＥＭＳベースの光変調器が基板表面５０４の前面、すなわち観察者の方に面した表面上に形成される。シャッタアセンブリ５０２は、反射性アパーチャ層５０６の上部に直接設けられる。下部ＭＥＭＳ構成として参照される代替的な実装例において、シャッタアセンブリは反射性アパーチャ層が形成される基板から離隔された基板上に配置される。複数のアパーチャを画定する反射性アパーチャ層が形成される基板は、本明細書ではアパーチャプレートとして参照される。下部ＭＥＭＳ構成において、ＭＥＭＳベースの光変調器を載せる基板はディスプレイ装置５００のカバープレート５２２の場所をとり、ＭＥＭＳベースの光変調器が上部基板の背面、すなわち観察者から離れバックライト５１６の方に面する表面上に位置するように方向を向けられる。ＭＥＭＳベースの光変調器はそれによって反射性アパーチャ層に直接対向し反射性アパーチャ層から間隙を隔てて位置する。間隙はアパーチャプレート及びＭＥＭＳ変調器が形成される基板に接続する一連のスペーサーポストによって維持されることができる。いくつかの実装例において、スペーサーはアレイ内の各画素内または間に配置される。ＭＥＭＳ光変調器をその対応するアパーチャから離隔する間隔または距離は好適には１０ミクロンより小さく、または重畳部４１６のようなシャッタとアパーチャの間の重畳部よりも小さい距離である。

図６は下部ＭＥＭＳ構成に用いるためのアパーチャプレートの構造の一例の断面図を示している。アパーチャプレート２７００は、基板２７０２と、誘電的に強化された金属ミラー２７０４と、光吸収層２７０６と、スペーサーポスト２７０８とを含む。誘電的に強化された金属ミラー及び光吸収層はアパーチャ２７０９にパターニングされている。

基板２７０２は好適には透明な材料、例えばガラスまたはプラスチックである。誘電的に強化された金属ミラー２７０４は基板から上方向に、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）の薄膜２７１０、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の薄膜２７１２、さらなるＳｉ_３Ｎ_４の薄膜２７１０、さらなるＳｉＯ_２の薄膜２７１２、及びアルミニウム（Ａｌ）の薄膜２７１４を含む材料の５層積層体を含む。これらの層の相対的な厚さ及び好適な屈折率は、表１に示される。他の適した代替的な誘電体は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）を含む。

光吸収層２７０６は、酸化物または窒化物マトリックス内に保持されたクロム金属粒子の複合物質である黒色クロムの薄膜から形成することができる。例には、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ_２Ｏ_３）マトリックス内のクロム（Ｃｒ）粒子またはＳｉＯ_２マトリックス内のＣｒ粒子を含む。その他の実装例において、黒色クロムは、ＣｒＯ_ｘ（クロムの亜酸化物）薄膜が成長されまたは成膜されるクロムの金属薄膜から形成することができる。黒色クロムの好適な厚さは１５０ｎｍである。その他の好適な光吸収性材料は図９に関連して開示される。

アパーチャウィンドウ２７０９は、フォトリソグラフィ及びエッチングまたはフォトリソグラフィ及びリフトオフのような、既知の技術のプロセスによって材料２７０４及び２７０６の薄膜積層体からパターニングすることができる。エッチングプロセスにおいて、フォトレジストの層は薄膜積層体の最上部に追加され、次いでマスクを通してＵＶ光に露光される。フォトレジストの露光された層内にアパーチャパターンを現像したのち、積層体全体がアパーチャ２７０９の領域内で基板２７０２までエッチングされる。そのようなエッチングは、湿式化学物質内に浸漬することによって、乾式プラズマまたはイオンビームエッチングによって、またはそれらの様々な組み合わせによって実施されうる。リフトオフプロセスにおいて、フォトレジストの層は薄膜積層体の成膜前にガラスに追加され、レジストはエッチングマスクパターンの反対であるパターンに現像されている。薄膜積層体は次いでフォトレジストの頂部上に成膜され、薄膜積層体はアパーチャ２７０９の領域を除いてすべての場所でガラスに接触する。薄膜積層体の成膜が完了したのち、基板はフォトレジストの頂部に成膜されたあらゆる薄膜材料とともにフォトレジストを溶解しまたはリフトオフする化学物質浴内に浸される。

スペーサーポスト２７０８は、光現像可能なエポキシ（例えばノボラックエポキシ）または光現像可能なポリイミド材料のような光現像可能なポリマーから形成される。光現像可能な形に準備可能でありこの用途に有用なその他のポリマー族は、ポリアリレン、パリレン、ベンゾシクロブタン、パーフルオロシクロブタン、シルセスキオキサン、及びシリコーンポリマーを含む。スペーサー用途に有用な具体的な光現像可能なレジストは、マサチューセッツ州ニュートンに本社を置くマイクロケム社から市販されるＮａｎｏ ＳＵ−８材料である。

ポリマースペーサー材料はアパーチャ２７０９がパターニングされた後に、まず薄膜積層体２７０４、２７０６の頂部上に厚い膜として成膜される。光現像可能なポリマーは次いでマスクを通してＵＶ光で露光される。アライメントマスクは、結果物であるスペーサーポスト２７０８がアパーチャ２７０９に対して確実に正しく位置するのを助けることができる。例えば、アライメント基準（すなわち光学アライメントシステムに関する認識マーク）を、アパーチャ２７０９のエッチングプロセスの間、ディスプレイの周辺部上に形成することができる。これらの基準は次いで露光マスク上の対応する１組の基準と位置合わせされてスペーサーポスト２７０８を確実に正確な位置とする。次いで現像プロセスがＵＶ光で露光されていた部分を除いて効果的に全てのポリマーを除去する。代替的な方法では、露光マスク上の特徴体は基板２７０２上のアパーチャ２７０９のようなディスプレイ特徴体に直接位置合わせされるものであってもよい。

いくつかの実装例において、スペーサーポスト２７０８は８ミクロンの高さとすることができる。いくつかの他の実装例において、スペーサーの高さは４または１２ミクロンのような約２ミクロンから約５０ミクロンの範囲とするものであってもよい。基板２７０２の平面で断面とすると、スペーサーは４または１２ミクロンのような２から５０ミクロンの範囲の幅を有する円筒または長方形のような規則的な形状をとりうる。代替的に、これらはアパーチャ２７０９のような基板上の他の構造間に一致する一方でスペーサの接触領域を最大化するように設計された複雑で不規則な断面を有することができる。いくつかの実装例において、スペーサーの大きさ、形状及び位置はスペーサーが能動的なＭＥＭＳ構成要素の移動と干渉しないように決定される。

他の実装例において、スペーサーポスト２７０８はポリマー材料として提供されるのではなくそのかわりにはんだ合金のような熱リフロー可能な接着材料からなる。はんだ合金は、はんだ合金を対向する基板上の合致する表面に濡れさせまたは接合することを可能にする溶融またはリフローブロックを通過することができる。そのためはんだ合金はアパーチャプレートと変調器基板との間の接続材料としての追加的な機能を果たす。リフロープロセスのために、はんだ合金は典型的にははんだバンプとして参照される扁平な形状に緩和する。基板間の所定の間隔は、はんだバンプ内の材料の平均体積を制御することによって維持することができる。はんだバンプは、薄膜成膜によって、ステンシルマスクを通じた厚い膜の成膜によって、または電気めっきによってアパーチャプレート２７００に適用することができる。

他の実装例において、アパーチャプレート２７００は、光学層２７０４、２７０６を形成したのちにサンドブラスト処理を行うことができる。サンドブラストは、選択的にアパーチャ２７０９の領域内の基板表面を粗面化する効果を有する。アパーチャ２７０９の部分で粗面化された表面はディスプレイのより幅広い視野角という利点を提供することができる光学拡散部として働く。他の実装例において、アパーチャ２７０９の拡散表面は、エッチングプロセスによって提供され、エッチングはフォトレジストのフォトマスクへの露光後のアパーチャ２７０９の領域内に選択的に適用される。各ピットまたはトレンチはフォトマスクの適切な設計によって作ることができ、ピットまたはトレンチの側壁の角度または深さはウェットまたはドライエッチングプロセスのいずれかによって制御することができる。このようにして、拡散性の広がる制御された角度を有する光学構造を作ることができる。このようにして、光を好適な光学軸に沿って偏向する異方性拡散部を基板表面に形成することができ、放出光の楕円形及び／または複数の方向の円錐を作り出すことができる。

いくつかの実装例において、エッチングされたトレンチをアパーチャ２７０９のアレイの周辺部に沿って（すなわち能動ディスプレイ領域の周辺部の周囲）ディスプレイを実質的に取り囲む基板２７０２に提供することができる。エッチングされたトレンチは、対向する基板にアパーチャプレート２７００を密封するのに用いられる接着剤の動きまたは流れを制限する機械的な位置決め構造として働く。

いくつかの実装例において、基板２７０２として透明なプラスチック材料を採用することが望ましい。適用可能なプラスチックは、限定することなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリカーボネートを含む。プラスチック材料が用いられる場合、スペーサーポスト２７０８の形成にインジェクションモールディングまたはスタンププロセスを利用することもまた可能となる。そのようなプロセスにおいて、スペーサーポスト２７０８は、誘電的に強化された金属ミラー２７０４の適用前にモールドまたはスタンパー内にまず形成される。誘電的に強化された金属ミラー２７０４の全ての層が次いですでにスペーサーポスト２７０８を含む基板の上部に順次成膜される。光吸収層２７０６は誘電体ミラー２７０４の上部に成膜される。アパーチャウィンドウ２７０９をパターニングすることができるように、特殊なフォトレジストが適用されて薄膜の表面にスペーサーポスト２７０８の存在によって妨げられることなく均一に塗布する。適切なフォトレジストは、スプレーオンフォトレジスト及び電気めっきされたフォトレジストを含む。代替的に、スピンオンレジストが適用され、次いでアパーチャ２７０９の領域において薄膜表面にわたって等しいレジスト厚さを提供するリフローブロックが行われる。レジストの露光、現像、及び薄膜層のエッチングが次いで前述のように実施される。フォトレジストの除去後、プロセスが完了する。リフトオフプロセスも誘電的に強化されたミラーを前述のようにパターニングするために適用することができる。スペーサーポスト２７０８の形成のためのモールディングまたはスタンピングプロセスの使用は、アパーチャプレート２７００の形成に必要な材料のコストを低減する助けとなる。

いくつかのディスプレイ実装例において、アパーチャプレートは光ガイドと結合されて１つの固体部となり、本明細書では単一のまたは複合的なバックライトとして参照される。誘電的に強化された金属ミラー２７０４の形成、光吸収層２７０６及び／またはスペーサーポスト２７０８のための前述のプロセスの全てが光ガイドに接合されたまたは光ガイドから分離できない基板に同様に適用されることがかのうである。薄膜が適用される単一バックライトの表面はガラスとすることができ、またはスペーサーポストを形成するためにモールドされたプラスチックを含むプラスチックとすることができる。

いくつかの実装例において、スペーサーポスト２７０８は、アパーチャプレートが変調器基板に位置合わせされる前にアパーチャプレート２７００に形成されまたは取り付けられる。代替的な実装例において、スペーサーポスト２７０８は、光変調器基板がアパーチャプレートに位置合わせされる前に図５の基板５０４のような光変調器基板の上及び一部として形成される。

図７は、ディスプレイの下部ＭＥＭＳ構成に用いるための光変調器基板及びアパーチャプレートの断面図を示す。ディスプレイアセンブリ２８００は、変調器基板２８０２及びアパーチャプレート２８０４を含む。ディスプレイアセンブリ２８００は、１組のシャッタアセンブリ２８０６及び反射性アパーチャ層２８０８も含む。反射性アパーチャ層２８０５はアパーチャ２８１０を含む。基板２８０２、２８０４間の所定の間隙または分離間隔は、スペーサ２８１２、２８１４の対向するセットによって維持される。スペーサ２８１２は変調器基板２８０２上または変調器基板２８０２の一部として形成される。スペーサ２８１４はアパーチャプレート２８０４上またはアパーチャプレート２８０４の一部として形成される。アセンブリの間、２つの基板２８０２、２８０４は、変調器基板２８０２上のスペーサ２８１２がそれぞれのスペーサ２８１４と接触するように位置合わせされる。

この例示的な例の分離間隔または距離は８ミクロンである。この分離間隔を確立するため、スペーサ２８１２は高さ２ミクロンであり、スペーサ２８１４は高さ６ミクロンである。代替的に、両スペーサ２８１２、２８１４は４ミクロンの高さであることができ、またはスペーサ２８１４が２ミクロンの高さである一方でスペーサ２８１２は６ミクロンの高さであることができる。実際に、スペーサの高さのどのような組み合わせも、その合計の高さが所望の分離間隔Ｈ１２を確立する限り、採用されることができる。

このときアセンブリの間に位置合わせされまたは合致される基板２８０２、２８０４の両方上のスペーサを提供することは、材料及び工程コストに関して利点を有する。８ミクロンのスペーサより大きいような非常に高い構成は、光現像可能なポリマーの硬化、露光及び現像に相対的に長い時間を要する可能性があるため、コストが大きくなる可能性がある。ディスプレイアセンブリ２８００内のように合致するスペーサの使用は、基板それぞれへポリマーのより薄いコーティングの使用を可能とする。

他の実装例において、変調器基板２８０２上に形成されるスペーサ２８１２は、シャッタアセンブリ２８０６を形成するのに用いられたのと同一の材料及びパターニングブロックから形成することができる。例えば、シャッタアセンブリ２８０６に採用されるアンカーもまた、スペーサ２８２と類似した機能を実施することができる。この実装例においてスペーサを形成するためのポリマー材料の個別の適用は必要とされず、スペーサのための個別の露光マスクは必要とされない。

スペーサは典型的にはＭＥＭＳディスプレイ装置の機械的特徴体の残りの部分を製造するのに用いられるものとは分離したプロセスで製造されるため、典型的にはスペーサは製造が高価となる可能性がある。これは、スペーサがＭＥＭＳ光変調器間に位置されるために十分細くなければならず、２つの基板間に十分な間隙を提供するように十分高くなければならないためである。十分高いスペーサを提供することは、光現像可能な犠牲ポリマー材料の硬化、露光及び現像のための長い時間を含む扱いにくい製造プロセスを伴う。スペーサを形成するプロセスの改善及びコスト低減は、スペーサがシャッタアセンブリのようなディスプレイ装置のほかの部分を形成するのに用いられるのと同じ材料及び実質的に類似の工程段階を用いて形成されれば実現可能である。これからさらに以下に説明するように、単一の製造プロセスを、スペーサ及びＭＥＭＳアンカー構造の両方を製造するのに採用することができる。単一の製造工程のみを用いることによってコスト低減を達成するのに加えて、単一の製造工程を採用することは、スペーサとしても働きうる十分に弾力のあるアンカーの製造ができることとなる。

図８は、ディスプレイ装置に用いるために、基板上にスペーサ及びアンカーを同時に製造するための製造プロセス８００のフロー図である。図９Ａ〜９Ｇは、以下に説明される図８の製造プロセス８００を用いる一例のスペーサ及びアンカーアセンブリ９００の製造の各段階の断面図を示す。

ここで図８及び９Ａ〜９Ｇを参照すると、製造プロセス８００は、第１の犠牲ポリマー層９０４を第１の基板９０２上に成膜する（ブロック８０２）ことから始まる。第１の犠牲ポリマー層９０４は、パターニングされ硬化される（ブロック８０４）。第２の犠牲ポリマー層９０６は、第１の犠牲ポリマー層９０４上に成膜される（ブロック８０６）。第２の犠牲ポリマー層９０６は、パターニングされ硬化される（ブロック８０８）。構造的材料層９０８は、第１及び第２の犠牲ポリマー層９０４、９０６上に成膜される（ブロック８１０）。次いで、構造的材料層９０８は、パターニングされエッチングされる（ブロック８１２）。次いで犠牲ポリマー層の残りの部分が除去される（ブロック８１４）。この製造プロセス８００によって、構造的材料層９０８によって封入された第１及び第２の犠牲ポリマー層９０４、９０６の部分を含む統合されたアンカースペーサ構造が第１の基板９０２上に形成される。これらの段階のそれぞれは以下にさらに詳細に説明される。

前述したように、製造プロセス８００は、第１の基板９０２上への第１の犠牲ポリマー層９０４の成膜で始まる（ブロック８０２）。上部ＭＥＭＳ構成で形成されるディスプレイに関して、第１の基板９０２は図５に図示された光変調基板５０４のようなアパーチャ層であることができる。下部ＭＥＭＳ構成で形成されるディスプレイに関して、第１の基板９０２は図７に図示された光変調器基板２８０２であることができる。犠牲ポリマー層９０４は、例えばノボラックエポキシのような光現像可能なエポキシや光現像可能なポリイミド材料のような光現像可能なポリマーレジストから形成することができる。光現像可能なレジスト内に準備することができる、ポリアリレン、パリレン、ベンゾシクロブタン、パーフルオロシクロブタン、シルセスキオキサン、シリコーンポリマーまたはそれらのどのような組み合わせも含む第１の犠牲層として用いられうるその他のポリマー族が形成する。いくつかの実装例において、第１のポリマー層はマサチューセッツ州ニュートンに本社を置くマイクロケム社から市販されるＮａｎｏ ＳＵ−８材料として知られる光現像可能なレジストを含むことができる。インプリントまたはその他のリソグラフィプロセスで使用される熱プラスチックまたは熱硬化ポリマーのような他の非光現像可能なレジストもまた採用されうる。

第１の基板９０２上へ第１の犠牲ポリマー層９０４を成膜（ブロック８０２）した後、成膜された第１の犠牲層９０４がパターニングされ硬化される（ブロック８０４）。いくつかの実装例において、成膜された第１の犠牲層９０４は、乾燥硬化、ＵＶまたは紫外硬化、熱硬化またはマイクロ波硬化を含む多くの代替的な種類の硬化を可能にするよう策定される。いくつかの実装例において、このポリマーのための硬化プロセスは、約２２０℃の温度で実施される。パターニングプロセスの一部として、第１のポリマー層がパターニングされてスペーサ及びアンカーの部分を形成する。パターニング及び硬化段階（ブロック８０４）の結果は図９Ｂに示されており、第１のスペーサー部９４２が形成される。

アセンブリ９００の第１の犠牲ポリマー層９０４をパターニング及び硬化（ブロック８０４）した後、第２の犠牲ポリマー層９０６がアセンブリ９００上に成膜され（ブロック８０６）、その結果のアセンブリ９００は図９Ｃに図示されている。第２の犠牲ポリマー層９０６は、アセンブリ９００の露出された表面を封入するように成膜することができる。第２の犠牲ポリマー層９０６が、第１の犠牲ポリマー層９０４を形成するのに用いられることができるように上に提供される１つ以上のポリマー材料から形成される。いくつかの実装例において、第２のポリマー層９０６は、第１の犠牲ポリマー層９０４を形成するのに用いられるのと同じポリマー材料から形成されるものであってもよい。

次いで成膜された第２の犠牲層ポリマー９０６がパターニングされ硬化される（ブロック８０８）。特に、第２の犠牲ポリマー層９０６がパターニングされて第２のスペーサー部９４４を形成する。第２の犠牲ポリマー層パターニングプロセスのいくつかの実装例において、第２のスペーサー部９４４が、第１のスペーサー部９４２を封入しないように（図９Ｄに示されるように）パターニングされる。このようにして、第１のスペーサー部９４２は露出された少なくとも１つの表面９４３を含む。パターニングプロセスのいくつかの他の実装例において、第２のポリマー層９０６がパターニングされて第２のポリマー層９０６が第１のポリマー層９０４を、図１１に関して図示されるように封入し、これは以下にさらに詳細が説明される。第２の犠牲ポリマー層９０６は、第１の犠牲ポリマー層９０４を硬化するのに採用される硬化技術に類似した硬化技術を用いて硬化されるものであってもよい。

第２の犠牲ポリマー層をパターニング及び硬化（ブロック８０８）した後、構造的材料層９０８が第１及び第２の犠牲層９０４、９０６上に成膜される（ブロック８１０）。図９Ｅはこのプロセスの結果を示している。構造的材料層９０８は、１つの材料の単一の層またはいくつかの異なる材料の複数の層を含むことができる。いくつかの実装例において、構造的材料層９０８は、構造的材料層９０８が第１のスペーサー部９４２の露出された表面９４３及び第２のスペーサーポリマー部９４４の露出された表面９４５に接触し封入するように成膜される。構造的材料層を形成するために用いられる特定の材料に応じて、構造的材料層９０８を形成する材料の層は、原子層成膜（ＡＬＤ）、ＰＥＣＶＤまたはその他の化学気相成膜技術を含む様々な成膜技術を用いて成膜することができる。いくつかの実装例において、構造的材料層は、半導体層及び金属層を含むことができる。より具体的には、いくつかの実装例において、構造的材料層は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の１つ以上を含む。

いくつかの応用例において、ディスプレイのコントラストは、構造的材料層９０８上に入射する環境光の反射を低減することによって改善することができる。そのようにして、いくつかの実装例において、構造的材料層は光吸収性材料から形成することができる。例えば、構造的材料層は、構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収することができる。光を吸収するのに効果的ないくつかの金属合金は、すなわち、限定されることなく、クロム−モリブデン（ＭｏＣｒ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）、モリブデン−チタン（ＭｏＴｉ）、モリブデン−タンタル（ＭｏＴａ）、チタン−タングステン（ＴｉＷ）及びチタン−クロム（ＴｉＣｒ）を含む。上述の合金またはニッケル（Ｎｉ）及びクロム（Ｃｒ）のような単一の金属から形成された粗い表面を有する金属膜もまた光を吸収するのに効果的であることができる。そのような膜は高いガス圧力でのスパッタ成膜（２０ミリトルを超える圧力でのスパッタリング）によって、製造することができる。粗い金属膜はまた、分散された金属粒子の液体スプレーまたはプラズマスプレー及び次いで熱焼結ブロックによって形成することもできる。次いで誘電層４０４のような誘電層が追加されて金属粒子の破片化または剥片化を防止する。アモルファスまたは多結晶シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、コロイド状黒鉛（炭素）及びシリコン−ゲルマニウムのような合金などの半導体材料もまた、光を吸収するのに効果的である。これらの材料は、薄膜を通した光の透過を防ぐために、５００ｎｍを超える厚さを有する薄膜に成膜することができる。限定されることなく、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化銀（ＡｇＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）を含む金属酸化物または窒化物もまた光を吸収するのに効果的であることができる。酸化物が非化学等量的に、しばしばスパッタリングまたは蒸着によって準備されまたは成膜される場合、特に、成膜プロセスが格子内で酸素が不足するようにする場合に、これらの酸化物または窒化物の吸収が向上する。半導体と同様に、金属酸化物は膜を通して光が透過するのを防ぐために、例えば５００ｎｍを超える厚さで成膜されるべきである。さらに、サーメットと呼ばれる種類の材料もまた光を吸収するのに効果的である。サーメットは典型的には酸化物または窒化物マトリックス内に保持された小さな金属粒子の複合物である。例として、Ｃｒ_２Ｏ_３を含む構造的材料内のＣｒ粒子またはＳｉＯ_２を含む構造的材料内のＣｒ粒子を含む。構造的材料層内に保持されるその他の金属粒子は、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）及び炭素（Ｃ）であることができる。その他のマトリックス材料は、酸化スズ（ＴｉＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）を含む。

その成膜後、構造的材料層９０８がパターニング及びエッチング（ブロック８１２）されて、図９Ｆに示されたアセンブリ９００を形成する。いくつかの実装例において、構造的材料層９０８が、強いエッチングプロセスを用いてエッチングされる。

次いで第１及び第２の犠牲ポリマー層９０４、９０６の部分がリリース段階で除去され（ブロック８１４）、図９Ｇに示される統合されたスペーサー及びアンカー構造９６０を形成する。様々な実装例において、第１及び第２の犠牲ポリマー層９０４、９０６がスペーサー及びアンカーアセンブリ９００を酸素プラズマにさらすことによって、またはいくつかの場合には熱分解によって除去される。いくつかの実装例において、ポリマー層は水溶液または溶剤系除去化合物またはプラズマアッシングのいずれかで除去されるものであってもよい。統合されたスペーサー及びアンカー構造９６０（「スペーサー−アンカー９６０」）は、以下で説明される図１２に示されるように、ロードビーム１２５６ａまたは１２５６ｂを介して、１つ以上の駆動ビーム１２５４ａもしくは１２５４ｂまたはシャッタ１２７０を基板９０２上に支持するためのアンカーと同様にスペーサーとしても働く単一構造である。より具体的には、スペーサー−アンカー９６０は、構造的材料層９５０によって封入された第１及び第２のポリマー層９４２、９４４の部分から形成されたスペーサー部９６２を含む。構造的材料９０８の層内に封入されたポリマー材料９４２、９４４は、スペーサー−アンカー９６０の残りの部分へより大きな構造的支持を提供し、ディスプレイの動作の際にまたは物理的なもしくは環境的な応力の結果として曲がるのを防ぐ助けとなる。様々な実装例において、ポリマー材料はアンカーの１つ以上の側部の下で、スペーサーアンカーの位置及びスペーサー−アンカー９６２に取り付けられる１つまたは複数のビームがそれから離れるように延長する方向に応じて封入されうる。例えば、いくつかの実装例において、駆動ビームアンカーは３つの側部（例えば駆動ビームが延設する側部以外の各側部）に沿ってポリマーを封入するを封入する長方形スペーサー−アンカー９６０として形成される。いくつかの他の実装例においてロードビームアンカーは２つの側部（例えば、駆動ビームアンカーに対面する側部及びシャッタから離れる方向に対面する側部）に沿ってポリマーを封入する長方形スペーサー−アンカー９６０として形成される。

図１０は、アンカー及びシャッタアセンブリ１０００の代替的な構成の一例の断面図を示す。アンカー及びシャッタアセンブリ１０００は、統合されたスペーサー及びアンカー構造１０６０を含みこれは図９Ｇに示されたスペーサー部９６２に類似したスペーサー部１０６２及び下部アンカー構造１０６４を含む。アンカー構造９６４は、アンカー及びシャッタアセンブリ１０００とともに形成することが可能である対応するＭＥＭＳ構造（図示されない）を支持することができる。統合されたスペーサー及びアンカー構造１０６０は、統合されたスペーサー及びアンカー構造９６０に含まれる１つのアンカー壁の上部を不要とする。対向する基板から延設するスペーサーが位置合わせに失敗して意図されるようなスペーサー部９６２ではなくアンカー壁に接触するようになる場合に、この壁は、破損する危険性がある。もし破損すれば、この壁はアセンブリ９００の他の構成要素に干渉する可能性がある。図１０に示されるように、この壁を除去することにより、この危険性が軽減される。

図１１は、アンカー及びシャッタアセンブリ１１００の他の代替的な構成の一例の断面図を示す。アンカー及びシャッタアセンブリ１１００は、スペーサー部１１６２を有するアンカー部１１６４を含む統合されたスペーサー及びアンカー構造１１６０（「スペーサー−アンカー１１６０」）を含む。スペーサー部１１６２は、図９Ｇに示されたスペーサー部９６２とは異なり、スペーサー部１１６２は第１のポリマー層９０４から形成された第１のスペーサー部１１４２を封入する第２のポリマー層９０６から形成される第２のスペーサー部１１４４を含む。換言すれば、第２のスペーサー部１１４４は、第１の基板１１０２と接触しない第１のスペーサー部の各表面と接触する。さらに、構造的材料層１１５０は第２のスペーサー部１１４４と接触するが、第１のスペーサ部１１４２のどの表面とも接触しない。特に、このような構成を製造するために、第１のスペーサー部１１４２上に成膜された第２の犠牲ポリマー層１１０６は、第１のスペーサー部１１４２の表面１１４３を露出しないようにパターニングされる。

図１２Ａは、アンカー及びシャッタアセンブリ１２００の一例の断面図を示している。アンカー及びスペーサーアセンブリ１２００は、シャッタアセンブリを支持するように構成された第１の統合されたスペーサー及びアンカー構造１２６０ａ及び第２の統合されたスペーサー及びアンカー構造１２６０ｂ（「スペーサー−アンカー１２６０ａ、１２６０ｂ」）を含む。この構成において、スペーサー−アンカー１２６０ａ、１２６０ｂは、図９Ｇで示されたスペーサー−アンカー９６０と類似している。シャッタアセンブリはシャッタ１２７０、第１の駆動ビーム１２５４ａ及び第１のロードビーム１２５６ａ並びに第２の駆動ビーム１２５４ａ及び第２のロードビーム１２５６ｂを含む。図２Ａに関連して説明された駆動及びロードビームに類似して、駆動及びロードビーム１２５４ａ、１２５４ｂ、１２５６ａ、１２５６ｂは、開位置と閉位置との間でシャッタ１２７０を移動するように構成されている。

図１２Ｂは、アンカー及びシャッタアセンブリ１２１０の一例の断面図を示している。アンカー及びシャッタアセンブリ１２１０は図１２Ａに示されたアンカー及びスペーサーアセンブリ１２００に類似しており、アンカー及びスペーサーアセンブリ１２１０がそれぞれ類似した駆動及びロードビーム１２５４ａ、１２５４ｂ、１２５６ａ、１２５６ｂを含む。しかしながら、アンカー及びシャッタアセンブリ１２１０は、アンカー及びシャッタアセンブリ１２１０が、シャッタ１２７０を含むシャッタアセンブリを支持するように構成された第１の統合されたスペーサー及びアンカーアセンブリ１２８０ａ及び第２の統合されたスペーサー及びアンカーアセンブリ１２８０ｂ（「スペーサー−アンカー１２８０ａ、１２８０ｂ」）を含む点でアンカー及びシャッタアセンブリ１２００と異なる。この構成において、スペーサー−アンカー１２６０ａ、１２６０ｂは図１１に示されたスペーサー−アンカー１１６０と類似している。

図１３は、単一の製造プロセスで基板１３０６上に形成されたアンカー１３０２及び分離したスペーサー１３０４の一例の断面図を示している。図１２Ａ、１２Ｂに関連して説明された統合されたスペーサー及びアンカー構造１２６２、１２８２と対照的に、アンカー１３０２及びスペーサー１３０４は接続されていない。当業者であれば、スペーサー１３０４が図１２Ａに示されたスペーサー部１２６２と類似しているにもかかわらず、スペーサー１３０４が図１２Ｂに示されたスペーサー部１２８２とも類似することが可能であることを容易に了解するであろう。スペーサーがアンカーから離れて位置するようないくつかの実装例において、図１３に示された構成が使用に適しているものであってもよい。

上述のように、液体を、ＭＥＭＳ光変調器のようなＭＥＭＳデバイスの移動する構成要素を浸漬するのに用いることができる。機械的光変調器を取り囲む液体を含むことは、しかしながらいくつかの欠点を導入することになりうる。特に、ディスプレイの表面上への突然の衝撃は、ディスプレイにわたる液体を通して伝搬される液体の流動または圧力波を発生させることになる可能性がある。これらの流動または波は光変調器を損傷する可能性がある。

この危険性から保護するために、液体バリアがディスプレイ内に集積されて光変調器を伝搬する波または液体の流動に対して遮断することができる。いくつかの実装例において、これらの液体バリアは、スペーサーとして働くことによって２次的な目的を果たすことができる。実際に、液体バリアは図８に関して説明されたスペーサーの形成に関して上述したように同一のプロセスで形成することができる。そのため、液体バリアは機械的光変調器のアンカー、アクチュエータまたはその他の構造的構成要素を形成するのに用いられる構造的材料層のような構造的材料層によって封止される、複数のパターニングされたポリマー層から形成することができる。

図１４Ａ〜１４Ｄは、ディスプレイ装置に用いる液体バリア構成の例を示している。図１４Ａ〜１４Ｄに示されるように、シャッタアセンブリ１４００は、アンカー１４０４のような複数のアンカーによって支持されるシャッタ１４０２のようなＭＥＭＳデバイスを含む。ここで特に図１４Ａを参照すると、４つの液体バリア構造１４１０ａ〜１４１０ｄを含む第１の不連続な液体バリア構成が、シャッタアセンブリ１４００の角の部分に位置している。いくつかの他の実装例において、バリア構造１４１２のような交互に配置されたバリア構造は、駆動アンカー１４０４とロードアンカー１４０５のようなロードアンカーとの間に位置することができる。図１４Ｂは、異なる不連続な液体バリア構成を示しており、液体バリア構造１４２０は４つの角の部分であって通常の使用時にシャッタ１４０２の移動方向と平行なシャッタアセンブリ１４００の２つの側部に沿って位置する。図１４Ｃは、さらなる他の不連続な液体バリア構成を示しており、液体バリア構造１４３０は４つの角部であってシャッタアセンブリ１４００の側部の全てに沿って位置する。液体バリア構造１４３０のそれぞれは、隣接する液体バリア構造から、液体が隣接するシャッタアセンブリへ流動することができる開口部によって離隔されている。図１４Ｄは、連続的な液体バリア構成を示しており、単一の連続的な液体バリア構造１４４０が、シャッタアセンブリ１４００を取り囲むように位置している。液体バリアが対向する基板の間の高さ全体にわたって延設する実装例に関して、液体は液体バリア構造１４４０によって画定された領域内に捉えられている。この構造は対向する基板の配置及び位置合わせに先立って構造内に液体を滴下することによって満たされる。いくつかの他の実装例において、液体バリアはシャッタアセンブリの少なくとも高さだけ延設するが、基板間の間隙の高さ全体までは延設しておらず、採用される液体充填プロセスにおいてシャッタアセンブリを依然として保護する一方で、より柔軟性を許容する。さらにいくつかの他の実装例において、液体バリア構造１４１０ａ〜１４１０ｄのような液体バリア構造が、対向する基板（すなわち、シャッタまたは他の光変調器と対向する基板）上に形成され、デバイスの移動する構成要素を超えて延設する。いくつかのそのような実装例において、液体バリア構造は、実質的に基板間の距離全体に延設するものであってもよい。いくつかの他の実装例において、液体バリアは両方の基板から互いに向かって延設するものであってもよい。

図１５Ａ〜１５Ｃは、ディスプレイ装置に用いるための液体バリア構成の例を示している。図１５Ａ〜１５Ｃに示されるように、シャッタアセンブリ１５００は、アンカー１５０４のような複数のアンカーによって支持されるシャッタ１５０２のようなＭＥＭＳデバイスを含む。ここで特に図１５Ａを参照すると、４つの液体バリア構造１５１０ａ〜１５１０ｄを含む第１の不連続な液体バリア構成が、シャッタアセンブリ１５００の角の部分に位置している。液体バリア構造のそれぞれは隣接する液体バリア構造に向かって延設している。例えば、図１５Ａに示されるように、液体バリア構造１５１０ａは液体バリア構造１５１０ｂの方向にシャッタアセンブリ１５００の１つの側部に沿って延設し、液体バリア構造１５１０ｃに向かってシャッタアセンブリ１５００の他の側部に沿って延設している。同様に、液体バリア構造１５１０ｂは、液体バリア構造１５１０ａに向かって、液体バリア構造１５１０ｂに向かって延設する液体バリア構造１５１０ａの同一の側面に沿って延設している。２つの液体バリア構造１５１０ａ、１５１０ｂは液体バリア構造１５１０ａ、１５１０ｂの長さよりも実質的に小さい開口部１５１２ａによって離隔されている。同様に、液体バリア１５１０ａ〜１５１０ｄは、隣接する液体バリア１５１０ａ〜１５１０ｄから開口部１５１２ａ〜１５１２ｄによって離隔されている。

図１５Ｂは、異なる不連続な液体バリア構成を示しており、シャッタアセンブリ１５００ａ、１５００ｂのような２つのＭＥＭＳデバイスを実質的に取り囲んで位置する４つの液体バリア１５２０ａ〜１５２０ｄを含む。図１５Ａに示された液体バリア構成と同様に、液体バリア構造１５２０ａ〜１５２０ｄのそれぞれは、隣接する液体バリア構造１５２０ａ〜１５２０ｄに向かって延設する。例えば、図１５Ｂに示されるように、液体バリア構造１５２０ａは液体バリア構造１５２０ｂに向かってシャッタアセンブリ１５００ａの１つの側部に沿って延設し、液体バリア構造１５２０ｃに向かってシャッタアセンブリ１５００ａの他の側部に沿って延設する。図１５Ａに示された構成と対照的に、液体バリア構造１５２０ａ〜１５２０ｄは液体バリア構造１５１０ａの対応する側部と実質的に等しい第１の側部を有するが、液体バリア構造１５１０ａの対応する側部の長さの実質的に２倍の長さである第２の側部を有する。これは、液体バリア１５２０ａ〜１５２０ｄが２つのシャッタアセンブリ１５２０ａ、１５２０ｂを実質的に取り囲むように構成されているためである。いくつかの他の実装例において、不連続な液体バリア構成は２つより多くの液体バリアを取り囲むように構成することができる。液体バリア１５２０ａ〜１５２０ｄは、開口部１５１２ａ〜１５１２ｄによって隣接する液体バリア１５２０ａ〜１５２０ｄから離隔されている。

図１５Ｃは、ディスプレイ装置に用いるための一例の液体バリア構成を示している。この構成において、液体バリア構造１５３０のような複数の不連続な液体バリア構造が、開口部１５３２のような開口部によって隣接する液体バリア構造から離隔される。領域１５３４ａ及び１５３４ｂは、シャッタアセンブリのようなＭＥＭＳデバイスを、どのような数でも含むものであってもよい。従って、図１５Ａに示されたシャッタアセンブリ１５００及び図１５Ｂに示された１５００ａ〜１５００ｂは、領域１５３４ａ、１５３４ｂの内側に位置するものであってもよい。いくつかの他の実装例において、２つより多いシャッタアセンブリが、領域１５３４ａ、１５３４ｂの内側に位置することができる。

本明細書に開示された実装例に関連して説明される様々な例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、回路及びアルゴリズムプロセスが、電子的なハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両者の結合として実装されてもよい。ハードウェアおよびソフトウェアの相互交換性は一般的に、機能の点で説明されており、上述された様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及びプロセスで示されている。そのような機能がハードウェアで実装されるかソフトウェアで実装されるかは、具体的な用途及びシステム全体にわたって課される設計制約に依存する。

本明細書に開示される側面に結合して説明される様々な例示的なロジック、論理ブロック、モジュール及び回路を実装するのに用いられるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書で説明された機能を発揮するように設計された汎用の単一チップまたは複数のチップのプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラム可能なロジックデバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成要素またはそれらのどのような組み合わせでも実装されまたは実施されうる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサまたはどのような既存のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであってもよい。プロセッサはまたコンピューティングデバイスの組み合わせ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと結合した１つ以上のマイクロプロセッサまたはその他どのような構成として実装されるものであってもよい。いくつかの実装例において、特定のプロセスおよび方法は、所定の機能に特化した回路によって実施されるものであってもよい。

１つ以上の側面において、説明された機能は、本明細書に開示された構造及びそれらと構造的に等価な構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはそれらのどのような組み合わせも含んで実装されるものであってもよい。本明細書で説明される対象の実装例はまた、１つ以上のコンピュータプログラム、すなわちデータ処理装置によってまたはデータ処理装置の動作を制御するための実行のためにコンピュータ蓄積媒体上にエンコードされたコンピュータプログラムの命令の１つ以上のモジュールとして実装することが可能である。

ソフトウェア内に実装される場合、機能はコンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令またはコードとして蓄積されまたは送信されるものであってもよい。本明細書に開示された方法またはアルゴリズムの処理は、コンピュータ可読媒体上に存在しうるプロセッサ実行可能なソフトウェアモジュールに実装されうる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ蓄積媒体及びコンピュータプログラムを１つの場所から他の場所へ送信することを可能にすることができるどのような媒体も含む通信媒体のいずれも含む。蓄積媒体は、コンピュータによってアクセスされうるどのような利用可能な媒体であってもよい。例として、また限定されることなく、そのようなコンピュータ可読媒体はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくはその他の光学ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくはその他の磁気ストレージデバイス、または命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを蓄積するのに用いられコンピュータによってアクセスされうるその他どのような媒体も含みうる。また、どのような接続も適切に名づけられたコンピュータ可読媒体であることができる。ディスク（ｄｉｓｋ）及びディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で用いられるように、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光学ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常データを磁気的に再生するものであり、その一方ディスク（ｄｉｓｃ）はデータを光学的にレーザーで再生するものである。上述の組み合わせもまたコンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、機械可読媒体及びコンピュータ可読媒体上のコード及び命令の１つまたはどのような結合または組み合わせとして存在するものであってもよく、コンピュータプログラム製品に組み込まれたものであってもよい。

本開示で説明された実装例に対する様々な改変が、当業者にとって容易に明らかなものであり得、本明細書で規定される一般的な原理は本開示の思想または範囲から逸脱することなく他の実装例に応用されるものであってもよい。そのため、特許請求の範囲は本明細書に示された実装例に限定されることを意図するものではなく、本開示で構成されるもっとも広い範囲、原理及び本明細書に開示される新規の特徴に一致するものである。

さらに、当業者であれば「上方の」及び「下方の」という用語は図の説明を容易にするために用いられることがあり、適切な方向のページでの図の方向と対応する相対的な位置を示しており、実装されるようなどのようなデバイスの適切な方向も反映しないものでありうる。

個別の実装例の内容で本明細書において説明された特定の特徴は、単一の実装例に組み合わされて実装されることも可能である。反対に、単一の実装例の内容で説明された様々な特徴が、複数の実装例に別々に、またはどのような適切な下位の組み合わせで実装されることも可能である。さらに、特徴が特定の組み合わせで働くように上記で説明されそのように初めに主張されていても、主張された組み合わせからの１つ以上の特徴がいくつかの場合において組み合わせから除外されることが可能であり、主張される組み合わせは下位の組み合わせまたは下位の組み合わせの変形に指向されるものであってもよい。

同様に、動作が特定の順序で図に示されているが、これは所望の結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序でまたは順序通りに実施され、または全ての示された動作が実施されることを必要とするとして理解されるべきではない。さらに、図は１つ以上の例示的なプロセスをフロー図の形で概略的に示しているものでありうる。しかしながら、示されていない他の動作が、概略的に図示された例示的なプロセスに組み込まれることが可能である。例えば、１つ以上の追加的な動作が図示された動作のどれの前、後、同時または間に実施されることも可能である。特定の環境において、マルチタスクおよび並列処理が有利でありうる。さらに、上述された実施形態において様々なシステム構成要素の分離は、全ての実装例においてそのような分離が必要であるとして理解されるべきではなく、示されたプログラム構成要素及びシステムが一般的に単一のソフトウェア製品にともに統合されまたは複数のソフトウェア製品にパッケージされたものとすることが可能である。さらに、他の実装例は以下の特許請求の範囲内にある。いくつかの場合、特許請求の範囲に記載された動作は異なる順序で実施され、依然として所望の結果を達成することが可能である。

１００ 直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置
１０２ａ〜１０２ｄ 光変調器
１０４ 画像
１０６ 画素
１０８ シャッタ
１０９ アパーチャ
１１０ 書き込み許可相互接続
１１２ データ相互接続
１１４ 共通相互接続
１２０ 光変調器
１２２ ホストプロセッサ
１２４ 環境センサ
１２６ ユーザー入力モジュール
１２８ ディスプレイ装置
１３０ 走査ドライバ
１３２ データドライバ
１３４ コントローラ
１３８ 共通ドライバ
１４０〜１４６ ランプ
１４８ ランプドライバ
２００ シャッタベースの光変調器
２０２ シャッタ
２０３ 基板
２０４ アクチュエータ
２０５ 電極ビームアクチュエータ
２０６ ロードビーム
２０７ バネ
２０８ ロードアンカー
２１１ アパーチャ孔
２１６ 駆動ビーム
２１８ 駆動ビームアンカー
２２０ 巻回アクチュエータベースの光変調器
２２２ 可動電極
２２４ 絶縁層
２２６ 平面電極
２２８ 基板
２３０ 固定端
２３２ 可動端
２５０ 非シャッタベースのＭＥＭＳ光変調器
２５２ 光
２５４ 光ガイド
２５６ タップ要素
２５８ ビーム
２６０ 電極
２６２ 対向電極
２７０ エレクトロウェッティングベースの光変調アレイ
２７２ａ〜ｄ 光変調セル
２７４ 光学キャビティ
２７８ 水の層
２８０ 光吸収性オイルの層
２８２ 透明電極
２８４ 絶縁層
２８６ 反射性アパーチャ層
２８８ 光ガイド
２９０ 第２の反射層
２９１ 光再偏向部
２９２ 光源
２９４ 光
３００ 制御マトリックス
３０１ 画素
３０２ 弾性シャッタアセンブリ
３０３ アクチュエータ
３０４ 基板
３０６ 走査ライン相互接続
３０７ 書き込み許可電圧源
３０８ データ相互接続
３０９ データ電圧源
３１０ トランジスタ
３１２ キャパシタ
３２０ アレイ
３２２ アパーチャ層
３２４ アパーチャ
４００ デュアルアクチュエータシャッタアセンブリ
４０２ アクチュエータ
４０４ アクチュエータ
４０６ シャッタ
４０７ アパーチャ層
４０８ アンカー
４０９ アパーチャ
４１２ シャッタアパーチャ
４１６ 重畳部
５００ ディスプレイ装置
５０２ シャッタベースの光変調器
５０３ シャッタ
５０４ 基板
５０５ アンカー
５０６ 反射フィルム
５０８ 表面アパーチャ
５１２ 光学拡散部
５１４ 輝度向上フィルム
５１６ 平面光ガイド
５１７ プリズム
５１８ 光源
５１９ 反射部
５２０ 反射フィルム
５２２ カバープレート
５２４ ブラックマトリックス
５２６ 間隙
５２７ スペーサ
５２８ 接着シール
５３０ 液体
５３２ アセンブリブラケット
８００ 製造プロセス
９００ アンカーアセンブリ
９０２ 基板
９０４ 第１の犠牲ポリマー層
９０６ 第２の犠牲ポリマー層
９０８ 構造的材料層
９４２ 第１のスペーサー部
９４４ 第２のスペーサー部
９４５ 表面
９６０ スペーサー−アンカー
１０００ アンカー及びシャッタアセンブリ
１０６０ スペーサー及びアンカー構造
１０６２ スペーサー部
１０６４ 下部アンカー構造
１１００ アンカー及びシャッタアセンブリ
１１４２ 第１のスペーサー部
１１４３ 表面
１１４４ 第２のスペーサー部
１１５０ 構造的材料層
１１６０ スペーサー及びアンカー構造
１１６２ スペーサー部
１１６４ アンカー部
１２００ アンカー及びシャッタアセンブリ
１２１０ アンカー及びシャッタアセンブリ
１２５４ａ、ｂ 駆動ビーム
１２５６ａ、ｂ ロードビーム
１２６０ａ、ｂ スペーサーおよびアンカー構造
１２７０ シャッタ
１２８０ａ、ｂ スペーサーおよびアンカーアセンブリ
１３０２ アンカー
１３０４ スペーサー
１３０６ 基板
１４００ シャッタアセンブリ
１４０２ シャッタ
１４０４ アンカー
１４０５ ロードアンカー
１４１０ａ〜ｄ 液体バリア構造
１４３０ 液体バリア構造
１４４０ 液体バリア構造
１５００ シャッタアセンブリ
１５０４ アンカー
１５１０ａ〜ｄ 液体バリア構造
１５１２ａ〜ｄ 開口部
１５２０ａ〜ｄ 液体バリア構造
１５３０ 液体バリア構造
１５３２ 開口部
１５３４ａ、ｂ 領域
２７００ アパーチャプレート
２７０２ 基板
２７０４ 金属ミラー
２７０６ 光吸収層
２７０８ スペーサーポスト
２７０９ アパーチャ
２７１０ 窒化シリコンの薄膜
２７１２ 二酸化シリコンの薄膜
２７１４ アルミニウムの薄膜
２８００ ディスプレイアセンブリ
２８０２ 変調器基板
２８０４ アパーチャプレート
２８０６ シャッタアセンブリ
２８０８ 反射性アパーチャ層
２８１０ アパーチャ
２８１２ スペーサ
２８１４ スペーサ

Claims (51)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板と結合された構造的材料から形成される複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と、
   前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
   前記第１の基板から延設する複数のスペーサと、を含むディスプレイ装置であって、
   前記スペーサが、
   前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
   前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する第２のポリマー層と、
   前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する前記構造的材料の層と、を含む、ディスプレイ装置。
2. 前記第２のポリマー層が、実質的に前記第１の基板と接触しない前記第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって前記第１のポリマー層を封入する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記複数のスペーサの少なくとも１つが、前記第１の基板上の前記複数のＭＥＭＳ光変調器の少なくとも１つを懸架するためのアンカーを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
4. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つが、レジスト層として使用可能な材料からなる、請求項１に記載のディスプレイ装置。
5. 前記構造的材料層が、半導体層及び金属層の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
6. 前記構造的材料層が、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
7. 前記構造的材料層が、前記構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
8. 前記構造的材料層が、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって成膜された層である、請求項１に記載のディスプレイ装置。
9. 前記複数のスペーサが、前記第２の基板を、前記複数の光変調器から離隔した状態に保つような大きさである、請求項１に記載のディスプレイ装置。
10. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され前記第１の基板と結合された少なくとも１つの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板から延設する複数のスペーサと、を含む装置であって、
    前記スペーサが、第１のポリマー層と、第２のポリマー層と、前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって成膜された前記構造的材料の層と、を含む、装置。
11. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され前記第１の基板と結合された少なくとも１つの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板から延設する複数のスペーサと、を含む装置であって、
    前記スペーサが、前記第１の基板と接触する表面を含む第１のポリマー層と、前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する第２のポリマー層と、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって成膜された前記構造的材料の層と、を含む、装置。
12. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つが、レジスト層として使用可能な材料からなる、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記構造的材料層が、半導体層及び金属層の少なくとも１つを含む、請求項１０または１１に記載の装置。
14. 前記構造的材料層が、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む、請求項１０または１１に記載の装置。
15. 前記構造的材料層が、前記構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する、請求項１０または１１に記載の装置。
16. 前記複数のスペーサーが、前記第２の基板を前記ＭＥＭＳデバイスから離隔された状態に保つ大きさである、請求項１０または１１に記載の装置。
17. 第１の基板と、
    光吸収性構造的材料から形成され、前記第１の基板上に支持される少なくとも１つの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板から延設する複数のスペーサーと、を含む装置であって、
    前記スペーサーが、
    前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
    第２のポリマー層と、
    前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、光吸収性構造的材料層と、を含み、
    前記光吸収性構造的材料層が、前記光吸収性構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する、装置。
18. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つがレジスト層として使用可能な材料からなる、請求項１７に記載の装置。
19. 前記第２のポリマー層が前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する、請求項１７に記載の装置。
20. 前記光吸収性構造的材料層が、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の装置。
21. 前記光吸収性構造的材料層が、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）で成膜された層である、請求項１７に記載の装置。
22. 前記複数のスペーサーが、前記第２の基板を前記ＭＥＭＳデバイスから離隔された状態に保つような大きさである、請求項１７に記載の装置。
23. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され前記第１の基板と接続された少なくとも１つの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板から延設する複数のスペーサーと、を含む装置であって、
    前記複数のスペーサーが、
    前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
    前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する表面を有する第２のポリマー層と、
    前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって成膜された前記構造的材料の層を含む、装置。
24. 前記第２のポリマー層が、前記第１の基板と実質的に接触しない前記第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって前記第１のポリマー層を封入する、請求項２３に記載の装置。
25. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つがレジスト層として使用可能な材料からなる、請求項２３に記載の装置。
26. 前記構造的材料層が、半導体層及び金属層の少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の装置。
27. 前記構造的材料層が、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の装置。
28. 前記構造的材料層が、前記構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する、請求項２３に記載の装置。
29. 前記複数のスペーサーが、前記第２の基板を前記ＭＥＭＳデバイスから離隔された状態に保つような大きさである、請求項２３に記載の装置。
30. 第１の基板と、
    前記第１の基板と結合された構造的材料から形成された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板上に前記複数のＭＥＭＳ光変調器の少なくとも１つを懸架するための少なくとも１つのアンカーと、を含むディスプレイ装置であって、
    前記アンカーが、
    前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
    前記第１のポリマー層と接触する表面を有する第２のポリマー層と、
    前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、前記構造的材料の層と、を含む、ディスプレイ装置。
31. 第１の基板と、
    前記第１の基板と結合された構造的材料から形成された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記第１の基板上に前記複数のＭＥＭＳ光変調器の少なくとも１つを懸架するための少なくとも１つのアンカーと、を含むディスプレイ装置であって、
    前記アンカーが、
    前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
    前記第１の基板と実質的に接触しない前記第１のポリマー層の全ての表面を覆うことによって前記第１のポリマー層を封入する、第２のポリマー層と、
    前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、前記構造的材料の層と、を含む、ディスプレイ装置。
32. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つがレジスト層として使用可能な材料からなる、請求項３０または３１に記載のディスプレイ装置。
33. 前記構造的材料層が、半導体層及び金属層の少なくとも１つを含む、請求項３０または３１に記載のディスプレイ装置。
34. 前記構造的材料層が、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン（Ｔｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸窒化物（ＯｘＮｙ）の少なくとも１つを含む、請求項３０または３１に記載のディスプレイ装置。
35. 前記構造的材料層が、前記構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する、請求項３０または３１に記載のディスプレイ装置。
36. 前記構造的材料層が、プラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）で成膜された層である、請求項３０または３１に記載のディスプレイ装置。
37. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され、前記第１の基板上に懸架された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記ＭＥＭＳ光変調器のうち１つより多く全てより少ないＭＥＭＳ光変調器を実質的に閉じ込める液体バリアと、を含むディスプレイ装置であって、
    前記液体バリアが、第１のポリマー層と、第２のポリマー層と、前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する、前記構造的材料の層と、を含み、
    前記液体バリアが、前記第１の基板から延設し、前記ディスプレイにわたって前記閉じ込められたＭＥＭＳ光変調器へ向かう液体の流動を妨げるように構成された、ディスプレイ装置。
38. 前記液体バリアが、前記複数のＭＥＭＳ光変調器の前記第１の基板からの高さと実質的に等しい前記第１の基板からの高さを有する、請求項３７に記載のディスプレイ装置。
39. 前記液体バリアが、間に位置する開口部によって離隔された複数の不連続なバリア構造を含む、請求項３７に記載のディスプレイ装置。
40. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され、前記第１の基板上に懸架された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）光変調器と、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記ＭＥＭＳ光変調器のうち１つより多く全てより少ないＭＥＭＳ光変調器を実質的に閉じ込める液体バリアと、を含むディスプレイ装置であって、
    前記液体バリアが、間に位置する開口部によって離隔された複数の不連続なバリア構造を含み、
    前記複数の不連続なバリア構造の少なくとも１つが、
    前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、
    前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する第２のポリマー層と、
    前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマーの全ての表面と接触する構造的材料の層と、を含む、ディスプレイ装置。
41. 第１の基板と、
    前記第１の基板に接続され構造的材料から形成される複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    第１のポリマー層、第２のポリマー層及び、前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する前記構造的材料の層を含む複数のスペーサーを含む液体バリアと、を含む、装置。
42. 前記複数のスペーサーが、少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの周囲に連続的な前記液体バリアを形成する、請求項４１に記載の装置。
43. 前記複数のスペーサーが、前記複数のＭＥＭＳデバイスの１つより多く全てより少ないＭＥＭＳデバイスを実質的に閉じ込めるように構成された、請求項４１に記載の装置。
44. 第１の基板と、
    構造的材料から形成され、前記第１の基板によって支持された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    前記第１の基板から離隔された第２の基板と、
    前記複数のＭＥＭＳデバイスの１つより多く全てより少ないＭＥＭＳデバイスを実質的に閉じ込めるように構成された複数のスペーサーを含む液体バリアと、
    を含む装置であって、
    前記スペーサーが、前記第１の基板と接触する表面を有する第１のポリマー層と、前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する第２のポリマー層と、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する前記構造的材料の層と、を含む、装置。
45. 前記複数のスペーサーが、少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの周囲に連続な前記液体バリアを形成する、請求項４４に記載の装置。
46. 前記複数のＭＥＭＳデバイスが構造的材料から形成され、前記複数のスペーサーの少なくとも１つが、第１のポリマー層、第２のポリマー層及び構造的材料層を含む、請求項４４に記載の装置。
47. 前記第２のポリマー層が、前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触する、請求項４６に記載の装置。
48. 第１の透明基板上に第１のポリマー層を成膜する段階と、
    前記第１のポリマー層をパターニング及び硬化する段階と、
    前記第１のポリマー層のパターニング及び硬化後、前記第１の透明基板上及び前記第１のポリマー層の残された部分上に第２のポリマー層を成膜する段階と、
    前記第２のポリマー層をパターニング及び硬化する段階と、
    前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層上にプラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）を用いて構造的材料層を成膜する段階と、
    前記構造的材料層をパターニング及びエッチングして複合されたアンカー及びスペーサーを形成する段階と、を含む複合されたアンカー及びスペーサーを形成する段階と、
    前記第１及び第２のポリマー層の残りの部分を除去して、複合されたアンカー及びスペーサーのうちスペーサーが、前記第２のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の全ての表面と接触し、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する前記構造的材料層を含むように、複合されたアンカー及びスペーサーをリリースする段階と、によって複合されたアンカー及びスペーサを形成する段階を含む、ディスプレイアセンブリを製造する方法。
49. 前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の少なくとも１つがレジストを含む、請求項４８に記載の方法。
50. 前記構造的材料層が、前記構造的材料層上に入射する光の少なくとも約８０％を吸収する光吸収材料を含む、請求項４８に記載の方法。
51. 第１の透明基板上に第１のポリマー層を成膜する段階と、
    前記第１のポリマー層をパターニング及び硬化する段階と、
    前記第１のポリマー層のパターニング及び硬化後、前記第１の透明基板上及び前記第１のポリマー層の残された部分上に、前記第１の透明基板に対して非接触である前記第１のポリマー層の残りの部分の全てを覆うように、第２のポリマー層を成膜する段階と、
    前記第２のポリマー層をパターニング及び硬化する段階と、
    前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層上にプラズマ化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）を用いて構造的材料層を成膜する段階と、
    前記構造的材料層をパターニング及びエッチングして複合されたアンカー及びスペーサーを形成する段階と、を含む複合されたアンカー及びスペーサーを形成する段階と、
    前記第１及び第２のポリマー層の残りの部分を除去して、複合されたアンカー及びスペーサーのうちスペーサーが、前記第１のポリマー層及び前記第１の基板に対して非接触である前記第２のポリマー層の全ての表面と接触する前記構造的材料層を含むように、複合されたアンカー及びスペーサーをリリースする段階と、によって複合されたアンカー及びスペーサを形成する段階を含む、ディスプレイアセンブリを製造する方法。