KR101299616B1

KR101299616B1 - 커패시터 및 ｒｆ 기기

Info

Publication number: KR101299616B1
Application number: KR1020120078902A
Authority: KR
Inventors: 필립 디. 플로이드
Original assignee: 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-08-23
Also published as: SG121171A1; AU2005211602A1; JP2008147707A; BRPI0503905A; KR20060092925A; SG155978A1; US7653371B2; TW200625356A; EP1645902A2; KR20120102554A; KR101238242B1; US20100117761A1; CA2520457A1; US8340615B2; KR20130030278A; KR20140006746A; EP1645902A3; JP2006100821A; MXPA05010307A; US20060077617A1

Abstract

전압 제어형 커패시터 및 이를 형성하는 방법에 대해 서술한다. 상기 전압 제어형 커패시터의 기계적 도전체 막은 제1 및 제2 위치로 그리고 제1 위치 및 제2 위치로부터 이동가능하다. 상기 기계적 도전체 막의 이동에 따라 용량이 변한다. 미소 기전 시스템 전압 제어 커패시터는 한정되지는 않지만, RF 스위치 및 RF 감쇄기와 같은 다양한 응용분야에 사용될 수 있다.

Description

커패시터 및 ＲＦ 기기{A CAPACITOR AND AN RF DEVICE}

본 발명은 일반적으로 미소 기전 시스템(MEMS: Micro Elelcro-Mechanical Systems)에 관련된다.

미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 미소 기전 시스템 기기는 광학 응용분야나 전기 회로 응용분야와 같이, 여러 가지 응용분야에서 이용될 수 있다.

미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 간섭 변조기 또는 간섭 광 변조기는 광 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 기기를 말한다. 특정의 실시예에서, 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하며, 이 한 쌍의 도전성 플레이트의 하나 또는 모두는 전체적 또는 부분적으로 투과성 및/또는 반사성이며 적절한 전기적 신호를 인가하면 상대적 이동이 가능하다. 하나의 플레이트는 기판 위에 침적된 고정층을 포함하고 다른 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층과 분리되어 있는 금속 막(metallic membrane)을 포함한다. 여기서 상세히 설명하는 바와 같이, 하나의 플레이트에 대한 다른 플레이트의 위치에 따라 간섭 변조기 상에 입사하는 광의 광 간섭을 변경할 수 있다. 이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.

다중 상태 커패시터로서는 다른 유형의 미소 기전 시스템 기기가 사용된다. 예컨대, 이러한 커패시터는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고 적절한 전기적 제어 신호를 인가하면 적어도 하나의 플레이트의 상대적 이동이 가능하다. 이러한 상대적 이동에 의해 커패시터의 용량이 변화하므로, 상기 커패시터는 필터링 회로, 위상-시프팅 회로, 감쇄기 회로 등과 같이 여러 가지 응용분야에서 사용될 수 있다.

본 발명은 용량을 선택적으로 조정할 수 있는 회로 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 커패시터는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고 적절한 전기적 제어 신호를 인가하면 적어도 하나의 플레이트의 상대적 이동이 가능하며, 이러한 상대적 이동에 의해 커패시터의 용량이 변화하므로, 상기 커패시터는 필터링 회로, 위상-시프팅 회로, 감쇄기 회로 등과 같이 여러 가지 응용분야에서 사용될 수 있다.

도 1은 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a는 도 2의 3x3 간섭 변조기 디스플레이의 디스플레이 데이터의 하나의 예시적 프레임을 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a의 프레임의 기록하는데 사용되는 수평열 신호와 수직열 신호에 대한 하나의 예시적인 시간선도를 나타낸 것이다.
도 6a 및 6b는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 7a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 7b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7d는 기계적 도전체 막이 저용량 위치에 있는 미소 기전 시스템 커패시터의 측면도이다.
도 7e는 기계적 도전체 막이 고용량 위치에 있는 도 7d의 미소 기전 시스템 커패시터의 측면도이다.
도 8은 막이 전압 기준과 절연되어 있는 경우의 일실시예에 따른 미소 기전 시스템 커패시터의 측면도이다.
도 9a는 막에 있어서 상대적으로 일정한 포스트 간격을 갖는 미소 기전 시스템 커패시터의 일실시예에 대한 평면도이다.
도 9b은 막의 제1 부분에 대해서는 상대적으로 넓은 포스트 간격을 갖고 제2 부분에 대해서는 상대적으로 좁은 포스트 간격을 갖는 미소 기전 시스템 커패시터의 일실시예에 대한 평면도이다.
도 9c는 막의 제1 부분에 대해서는 상대적으로 넓은 포스트 간격을 갖고 제2 부분에 대해서는 상대적으로 좁은 포스트 간격을 갖는 미소 기전 시스템 커패시터의 다른 실시예에 대한 평면도이다.
도 9d은 2개의 개별 막을 가지되 각각의 막에서의 포스트 간격이 서로 다른 미소 기전 시스템 커패시터의 실시예에 대한 평면도이다.
도 9e는 2개의 개별 막을 가지되 각각의 막에서의 포스트 간격이 서로 다른 미소 기전 시스템 커패시터의 다른 실시예에 대한 평면도이다.
도 9f는 2개의 개별 막을 가지되 도시된 각각의 막에서의 포스트 간격이 서로 동일한 미소 기전 시스템 커패시터의 실시예에 대한 평면도이다.
도 10a는 미소 기전 시스템 커패시터를 사용하는 RF 감쇄기의 예상 복귀 손실에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 10b는 미소 기전 시스템 커패시터를 사용하는 RF 감쇄기의 예상 투입 손실에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 11은 RF 감쇄기에서의 미소 기전 시스템 커패시터의 예를 나타낸 것이다.
도 12a, 12b, 및 12c는 미소 기전 시스템 커패시터를 단순화한 등가 회로도의 예를 나타낸 것이다.
도 13a 내지 13I는 미소 기전 시스템 커패시터의 제조 공정을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시태양을 가지고 있고, 그들 중 하나가 단독으로 모든 바람직한 특성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.

일실시예는 용량 선택가능형 장치이며, 상기 장치는 적어도 두 개의 전극 중 적어도 하나의 전극을 다른 전극에 대해 그 이동을 제어하여 상기 두 개의 전극 사이에 형성되는 갭을 조정하고 상기 적어도 두 개의 전극 중 적어도 하나는 RF 신호를 전송하는, 상기 적어도 두 개의 전극; 및 상기 적어도 두 개의 전극 사이에 배치되어 상기 적어도 두 개의 전극 중 적어도 하나에 장력을 가하도록 구성된 복수의 포스트를 포함한다.

일실시예는 용량 선택가능형 커패시터이고, 상기 커패시터는 RF 신호를 전송하고 조정가능한 캡을 제어할 수 있는 전송 수단; 및 상기 전송 수단의 적어도 일부를 장력을 가하는 장력 수단을 포함한다.

일실시예는 용량을 선택하는 방법이며, 상기 방법은 적어도 두 개의 전극 중 적어도 하나가 RF 신호를 전송하되, 상기 적어도 두 개의 전극 사이의 갭을 조정하는 단계; 및 상기 적어도 두 개의 전극 중 적어도 하나에 장력을 가하는 단계를 포함한다.

일실시예는 용량 선택가능형 커패시터를 제조하는 방법이며, 상기 방법은 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극에 대해 이동가능하도록 제2 전극을 형성하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 갭을 조정할 수 있도록 상기 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 전극 사이에 배치되어 적어도 상기 제2 전극에 장력을 가하도록 구성된 복수의 포스트를 형성하는 단계를 포함한다.

일실시예는 전술한 바에 따라 생성되는 커패시터이다.

일실시예는 RF 기기이며, 상기 RF 기기는 RF 신호를 전송하는 제1 도전체; 및 상기 제1 도전체로부터 거리를 두고 위치하여 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하되, 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하기 위해 적어도 3개의 이산 작동가능 위치를 갖는 변형가능한 막(deformable membrane)을 포함한다.

일실시예는 RF 기기이며, 상기 RF 기기는 RF 신호를 전송하는 수단; 및 상기 RF 신호를 필터링하되, 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하기 위해 3개의 이산 작동가능 위치 중 적어도 한 위치로 변형가능한 필터링 수단을 포함한다.

일실시예는 RF 신호를 필터링하는 방법이며, 상기 방법은 도전성 라인의 RF 신호를 전송하는 단계; 및 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하기 위해, 상기 도전성 라인에 인접하고 적어도 3개의 이산 작동가능 위치를 갖는 변형가능한 막을 이용하여 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하는 단계를 포함한다.

일실시예는 용량 선택가능형 RF 기기를 제조하는 방법이며, 상기 방법은 RF 신호를 전송하는 제1 도전체를 형성하는 단계; 및 상기 제1 도전체로부터 거리를 두고 위치하여 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하되, 상기 RF 신호를 선택적으로 필터링하기 위해 적어도 3개의 이산 작동가능 위치를 갖는 변형가능한 막을 형성하는 단계를 포함한다.

일실시예는 전술한 방법에 따라 생성된RF 기기이다.

일실시예는 전압 제어형 커패시터이며, 상기 전압 제어형 커패시터는 입력 단자, 제어 단자 및 전압 기준 단자를 갖는 기판 어셈블리; 상기 기판 어셈블리 상에 배치되는 전압 기준 라인들로서, 상기 전압 기준 라인들 중 적어도 하나가 상기 전압 기준 단자에 결합되는, 상기 전압 기준 라인들; 상기 기판 어셈블리 위에 거리를 두고 위치하는 기계적 도전체 막으로서 상기 기계적 도전체 막의 양단부에 하나 이상의 상기 전압 기준 라인이 결합되는, 상기 기계적 도전체 막; 상기 기판 어셈블리와 상기 기계적 도전체 막 사이에 배치되어 상기 기계적 도전체 막을 지지하는 하나 이상의 포스트; 상기 기판 어셈블리 위에 배치되고, 상기 제어 단자에 대한 전압이 상기 기계적 도전체 막의 위치를 적어도 부분적으로 제어하는 신호 도전체; 상기 신호 도전체의 상부 표면과 상기 기계적 도전체 막 사이에 배치된 유전체 층; 및 상기 입력 단자에 결합된 제1 단자 및 상기 신호 도전체에 결합된 제2 단자를 갖는 결합 커패시터를 포함한다.

이들 도면(축척되지 않음)과 이와 관련된 상세한 설명을 실시예를 설명하기 위해 제공되지만 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에 특정 실시예를 설명하겠지만 본 명세서에 설명된 이점이나 특징을 모두 제공하지 않는 실시예를 포함하는 다른 실시예를 당업자에게는 분명할 것이다.

선택가능한 용량 회로는 여러 응용분야에 사용될 수 있다. 예컨대, 선택가능한 용량 회로를 RF 감쇄기나 RF 스위치에서 사용될 수 있다. 선택가능한 용량을 RF 감쇄량을 선택하는데 사용하면 RF 스위치의 임피던스 부정합의 양 등을 선택할 수 있다. 미소 기전 시스템 기기로 제조된 감쇄기나 스위치는 다이오드 및 EFT 스위치에 비해 상대적으로 손실이 작고 RF 특성이 우수한 광대역 동작을 상대적으로 이롭게 보인다. 미소 기전 시스템 기기는 또한 통상적으로 상대적으로 낮은 구동 전력을 필요로 하고 상대적으로 낮은 직렬 저항을 나타낸다.

간섭 변조기 디스플레이를 배경으로 도 1 내지 도 6c를 참조하여 일반적으로 설명하지만, 디스플레이용 미소 기전 시스템 기기의 도전성 플레이트나 막의 하나 또는 둘 모두의 상대적 이동 원리는 미소 기전 시스템 커패시터에도 적용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하의 설명에서 명백해질 바와 같이, 실시예는 동영상(예컨대, 비디오)이든 정지화상(예컨대, 스틸 이미지)이든 또는 문자이든 그림이든 간에 이미지를 디스플레이하도록 구성된 어떤 실시예에서도 실행될 수 있다. 보다 상세하게는, 예컨대, 한정되지는 않지만, 한정되지는 않지만, 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고다니거나 휴 대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/내비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진 액자, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에서 실현되거나 관련되는 것으로 고려된다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.

간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.

도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도이다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행렬 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 여기서 이완이라도 부르는, 제1 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 멀리 떨어져 위치하고 있다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.

도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.

고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는)으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형가능한 금속층(14a, 14b)은 정의된 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.

전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.

도 2 내지 도 5b는 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기의 어레이를 이용하기 위한 방법 및 시스템의 일례를 보여준다.

도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium^®, Pentium II^®, Pentium III^®, Pentium IV^®, Pentium^®Pro, 8051, MIPS^®, Power PC^®, ALPHA^® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.

일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나 전압이 그 값으로부터 감소할 때, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압이 존재하는 전압의 범위가 존재한다. 도 3에는 약 3 내지 7 V의 전압 범위가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영)볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.

전형적인 응용예로서, 첫 번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두 번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.

도 4, 5a, 및 5b는 도 2의 3x3 어레이 상에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 구동 프로토콜을 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방하기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +V_bias이든 -V_bias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 또한, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전술한 바와는 다른 반대 극성의 전압을 사용하여, 예컨대 픽셀을 작동시키기 위해 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 -ΔV로 설정하여 픽셀의 작동을 향상시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 실시예에서, 픽셀을 해방하기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다.

도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.

도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방한다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 수행하기 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.

도 6a및 6b는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는 예컨대 셀룰러 또는 이동 전화기일 수 있다. 그렇지만, 디스플레이 기기(40)의 구성요소 또는 이러한 구성요소의 약간의 변형도 텔레비전이나 휴대형 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 디스플레이 기기의 예시가 된다.

디스플레이 기기(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(44), 입력 기기(48), 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(41)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심벌을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.

예시된 디스플레이 기기(40)의 디스플레이(30)는 본 명세서에 서술되는 바와 같은 쌍안정 디스플레이를 포함하는 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 된다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)는 전술한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그렇지만, 본 실시예의 설명의 목적상, 디스플레이(30)는 전술한 바와 같이, 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.

예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예의 구성요소가 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 이 하우징으로 부분적으로 에워싸여진 추가의 구성요소들을 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 예시된 디스플레이 기기(40)는 송수신기(47)에 결합되어 있는 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning 하드웨어)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조정하도록 (예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(44)와 마이크(46)에 접속되어 있다. 프로세서(21)는 또한 입력 기기(48) 및 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)와 어레이 컨트롤러(22)에 접속되어 있고, 차례로 상기 어레이 컨트롤러(22)는 디스플레이 어레이(30)에 접속되어 있다. 전원(50)은 특별히 예시된 디스플레이 기기(40) 설계에 의해 필요한 전력을 모든 구성요소에 공급한다.

네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함하고 있어 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(47)는 안테나(43)로부터 수신한 신호를, 프로세서(21)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(47)는 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.

다른 실시예에서, 송수신기(47)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

프로세서(21)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(40)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 데이터(예컨대, 네트워크 인터페이스(27)나 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터 등과 같은, 이미지 데이터나 오디오 데이터)를 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터로 처리하거나 또는 본래의 이미지 데이터로 신속하게 처리될 수 있는 포맷으로 처리한다. 그런 다음, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29)나 저장을 위한 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.

일실시예에서, 프로세서(21)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 스피커(44)로 신호를 보내고 마이크(46)로부터 신호를 받기 위해 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.

드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(22)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(29)는 디스플레이 어레이(30)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(29)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(22)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(21)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(21)에 하드웨어로서 내장되거나, 프로세서(21)에 소프트웨어로 내장되거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.

전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)로부터 재구성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수백 때로는 수천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.

일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.

입력 기기(48)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크로폰(46)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.

전원(50)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리 등의 재충전 가능한 전지이다. 또 다른 실시예에서, 전원(50)은 재생 가능한 에너지원, 커패시터 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 또 다른 실시예에서, 전원(50)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.

몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(22)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 7a 내지 7c는 이동하는 미러 구조의 세 가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 7b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 7c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝, 및 에칭 단계를 포함하는 전술한 구조를 생성하기 위해 폭넓은 기술을 사용할 수 있다.

미소 기전 시스템 전압 제어 커패시터 및 이를 형성하는 방법에 대해 서술한다. 상기 전압 제어 커패시터의 기계적 도전체 막은 제1 위치 및 제2 위치로 및 제1 위치 및 제2 위치로부터 이동가능하다. 기계적 도전체 막의 이동에 따라 용량이 변할 수 있다. 미소 기전 시스템 전압 제어 커패시터를 RF 감쇄기나 RF 스위치와 같이, 여러 응용분야에서 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

미소 기전 시스템 기기로 제조된 감쇄기나 스위치는 다이오드 및 EFT 스위치에 비해 상대적으로 손실이 작고 RF 특성이 우수한 광대역 동작을 상대적으로 이롭게 보인다. 게다가, 이러한 미소 기전 시스템 기기는 코플래너 도파관(coplanar waveguides)에서 사용되는 경우 상대적으로 낮은 구동 전력 및 상대적으로 낮은 직렬 저항을 달성할 수 있다.

일실시예는 막의 고정점들 사이에 포스트들 사이에 배치된 미소 기전 시스템 커패시터를 포함한다. 포스트의 간격은 막의 위치를 변화하는데 사용되는 풀-인 전압(pull-in voltage)을 결정할 수 있다. 포스트의 간격을 가변할 수 있는 하나 이상의 막으로 커패시터를 형성할 수 있다. 이렇게 하면 풀-인 전압을 막의 대응하는 부분들에 대해 가변할 수 있기 때문에 막이나 그 대응하는 부분을 선택적으로 감쇄할 수 있다. 따라서, 제어 전압에 따라 적어도 부분적으로 용량을 가변할 수 있다.

일실시예는 개별의 제어 바이어스와 결합된 복수의 막을 갖는 커패시터를 포함한다. 이 예에서는 복수의 막을 독립적으로 제어할 수 있어 상대적으로 넓은 범위의 용량을 선택할 수 있다. 예컨대, 복수의 막을 이원 가중치(binary weights)(2의 제곱)로 가중하여 거의 선형의 용량 선택을 제공할 수 있다.

일실시예는 전압 제어형 커패시터이며, 상기 전압 제어형 커패시터는 입력 단자, 제어 단자 및 전압 기준 단자를 갖는 기판 어셈블리; 상기 기판 어셈블리 상에 배치되는 전압 기준 라인들로서, 상기 전압 기준 라인들 중 적어도 하나가 상기 전압 기준 단자에 결합되는, 상기 전압 기준 라인들; 상기 기판 어셈블리 위에 거리를 두고 위치하는 기계적 도전체 막으로서, 상기 기계적 도전체 막의 대향하는 단부에 직접 또는 간접적으로 하나 이상의 상기 전압 기준 라인이 결합되어, 대향하는 기계적 도전체 막이 2 이상의 단부에 고정되고 기계적 도전체 막이 하나 이상의 전압 기준 라인들에 AC 결합되며, 상기 기계적 도전체 막의 적어도 일부는 상기 기판 어셈블리의 표면으로부터 제 1 거리만큼 제1 위치로 이동가능하고 상기 기판 어셈블리의 표면으로부터 제 2 거리만큼 제2 위치로 이동가능한, 상기 기계적 도전체 막; 상기 기판 어셈블리와 상기 기계적 도전체 막 사이에 배치되고 상기 기계적 도전체 막을 고정하는 2 이상의 단부 사이에 배치되어 상기 기계적 도전체 막을 지지하는 하나 이상의 포스트; 상기 기판 위에 배치되고 상기 제어 단자에 DC 결합되어, 상기 제어 단자에 대한 전압이 적어도 부분적으로 상기 기계적 도전체 막의 위치를 제어하는 신호 도전체; 상기 신호 도전체의 상부 표면과 상기 기계적 도전체 막 사이에 배치된 유전체 층으로서, 상기 기계적 도전체 막이 상기 제1 위치에 있을 때는 (a) 상기 기계적 도전체 막과 상기 유전체 층 사이 또는 (b) 상기 유전체 층과 상기 신호 도전체 사이 중 적어도 하나에 갭이 존재하고, 상기 기계적 도전체 막이 상기 제2 위치에 있을 때는 실질적으로 갭이 존재하지 않는, 상기 유전체 층; 및 상기 입력 단자에 결합된 제1 단자 및 상기 신호 도전체에 결합된 제2 단자를 갖는 커플링 커패시터를 포함한다.

일실시예는 용량을 선택할 수 있는 커패시터이며, 상기 커패시터는 기판 어셈블리; 상기 기판 어셈블리 위에 배치되며 상기 커패시터용 제1 전극을 형성하는 신호 도전체; 상기 신호 도전체의 상부 표면을 적어도 커버하는 유전체 층; 및 상기 신호 도전체가 상기 기판 어셈블리와 상기 하나 이상의 기계적 도전체 막 사이에 배치되도록 상기 기판 어셈블리 위에 거리를 두고 위치하여, 상기 커패시터용 제2 전극을 형성하는 하나 이상의 기계적 도전체 막을 포함하며, 상기 하나 이상의 기계적 도전체 막의 적어도 둘 이상의 부분은 저용량 위치와 고용량 위치로부터 적어도 부분적으로 독립적으로 이동가능하며, 이러한 도달가능한 위치는 상기 기계적 도전체 막의 적어도 선택된 두 부분에 대한 개별의 제1 용량 위치와, 상기 개별의 제1 용량 위치보다 더 많은 용량을 갖는, 상기 기계적 도전체 막의 상기 선택된 두 부분에 대한 개별의 제2 용량 위치와, 상기 개별의 제1 용량 위치보다는 더 많은 용량을 가지지만 상기 개별의 제2 용량 위치보다는 더 적은 용량을 갖는 개별의 제3 용량 구성을 포함하며, 상기 개별의 제3 용량 구성에서는 상기 선택된 두 부분 중 하나가 상기 개별의 제2 용량 위치에 있고 다른 하나가 상기 개별의 제1 용량 위치에 있으며, 상기 위치의 선택은 상기 신호 도전체의 전압에 의해 적어도 부분적으로 결정된다.

도 7d는 기계적 도전체 막(702)이 저용량 위치에 있는 미소 기전 시스템 커패시터(700)의 측면도를 도시한다. 도 7e는 고용량 위치에 있는 동일한 미소 기전 시스템 커패시터(700)를 도시한다. 상기 미소 기전 시스템 커패시터(700)를 제조하는 하나의 공정에 대해서는 도 13a 내재 도 13I를 참조하여 나중에 서술한다. 상기 미소 기전 시스템 커패시터(700)는 또한 기판 어셈블리(704), 전압 기준 라인(706, 708), 포스트(710), 신호 도전체(712), 및 상기 신호 도전체(712) 위에 배치된 유전체 층(714)도 포함한다.

도시된 실시예에서, 상기 전압 기준 라인(706, 708)과 상기 신호 도전체(712)는 코플래너 도파관 구성에서는 기판 어셈블리(704) 위에 형성된다. 장벽층과 같은 다른 구조 역시 제공될 수 있음은 물론이다. 물론, 장벽층의 재료는 전압 기준 라인(706, 708)에 사용되는 재료에 따라 다르다. 예컨대, 전압 기준 라인(706, 708)이 구리로 형성되는 경우에는, 탄탈이 확산 장벽으로서 사용될 수 있다. 상기 기판 어셈블리(704)는 유리, 실리콘, 비화 갈륨(gallium arsenide), 니오브산 리튬(lithium niobate), 인화 리튬(indium phosphide) 등과 같은 여러 가지 재료로 형성될 수 있다. 디스플레이 응용분야의 간섭 변조기에서 사용되는 재료와는 달리, 기판 어셈블리(704), 전압 기준 라인(706, 708), 및 신호 도전체(712)에 사용되는 재료는 가시 스펙트럼의 상대적으로 우수한 투과율을 위해 선택될 필요가 없다. 오히려, 상기 재료는 전기적 성능 특성이나 비용 등에 기초하여 선택될 수 있다. 전압 기준 라인(706, 708) 및 신호 도전체(712)에 사용될 수 있는 재료의 예로는 은, 구리, 금, 알루미늄, 또는 이것들의 조합을 들 수 있다. 일실시예에서, 전압 기준 라인(706, 708) 및 신호 도전체(712)에 사용되는 재료는 동일하다. 상기 선택된 재료는 저항율이 1 x 10^-6 오옴-메터(Ω-m) 미만인, 또는 더욱 양호하게는 0.1 x 10^-6 오옴-메터(Ω-m) 미만인 재료인, 비교적 우수한 도전체이다.

전압 기준 라인(706, 708)은 신호 도전체(712)에 의해 전송되는 신호에 신호 접지 기준을 제공한다. 신호 접지는 RF 신호용 접지에 대해 비교적 낮은 임피던스를 제공한다. 이러한 신호 접지는 DC 접지 전위에서 있을 수 있지만 반드시 있는 것은 아님은 물론이다. 도 7d 및 7e에 도시된 실시예에서, 전압 기준 라인(706, 708), 및 기계적 도전체 막(702)은 동일한 DC 전위에 있다. 도 8을 참조하여 나중에 서술될 실시예에서는 다른 DC 전위를 사용한다.

신호 도전체(712)는 선택가능한 용량을 제공하기 위한 신호를 전송한다. 예컨대, 선택가능한 용량을 RF 감쇄기에서 사용하면 신호에 인가되는 감쇄량을 선택할 수 있고, RF 스위치에서 사용하면 신호에 대한 경로를 선택할 수 있다. 커플링 커패시터를 사용하여 RF 신호를 신호 도전체(712)에 의해 마찬가지로 전송되는 제어 전압과 격리할 수 있다. 제어 전압은 도 3을 참조하여 앞에서 서술한 바와 같이 기계적 도전체 막(702)의 위치를 적어도 부분적으로 제어할 수 있다.

도시된 실시예에서, 신호 도전체(712) 위에 유전체 층(714)을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 유전체 층(714)은 기계적 도전체 막(702)의 하부측(신호 도전체(712)에 면하는 측) 위에 배치될 수 있다. 예컨대, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물과 같은 여러 가지 재료를 유전체 층(714)으로 사용할 수 있다. 유전체 층(714)은 기계적 도전체 막(702)과 신호 도전체(712)가 도 7e에 도시된 저용량 위치에 있을 때 전기적으로 단락되는 것을 방지한다.

기계적 도전체 막(702) 역시 도전성 재료로 형성된다. 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 전압 기준 라인(706, 708) 및 신호 도전체(712)에 사용된 것과 동일한 재료를 사용할 수 있다. 또한, 기계적 도전체 막(702)은 또한 응력(stress)과 같은 비교적 우수한 전기적 기계적 속성을 제공하도록 선택되는 다양한 재료로 이루어지는 다중층으로 형성될 수도 있다.

포스트(710)는 폴리머, 금속, 유리, 세라믹 등과 같은 여러 가지 재료(도전체 또는 유전체)로 형성될 수 있다. 일실시예에서, 포스트(710)는 제조의 용이를 위해 광감지 폴리머로 형성된다. 포스트(710)는 저용량 위치에서 기계적 도전체 막(712)이 기판의 표면보다 높은 높이 h 가 되도록 기계적 도전체 막(702)을 지지한다. 포스트(710)의 높이(또는 h), 포스트(710) 사이의 간격, 및 기계적 도전체 막(702)에 대한 인장 응력(tensile stress)을 사용하여 기계적 도전체 막(702)에 적절한 풀-인 전압을 선택할 수 있다.

미소 기전 시스템 커패시터(700)에 사용되는 적절한 재료 및 치수는 비용, 전기적 성능 요건, 유용한 크기, 소망하는 풀-인 전압과 같은 여러 가지 고려사항에 따라 다르다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 일실시예에서, 전압 기준 라인(706, 708) 및 신호 도전체(712)용 도전체의 적절한 두께는 약 0.5 내지 5 마이크로미터의 범위이다. 신호 도전체(712)에 대한 적절한 폭 w 는 약 25 내지 약 75 마이크로미터의 범위이다. 전압 기준 라인(706, 708)에 대한 적절한 폭 L 은 약 50 내지 약 250 마이크로미터의 범위이다. 전압 기준 라인(706, 708) 중 하나와 신호 도전체(712) 사이의 적절한 거리 g 는 약 10 내지 약 50 마이크로미터의 범위이다. 일실시예에서, 유전체 층(714)에 대한 적절한 두께는 약 0.1 내지 0.5 마이크로미터의 범위이다. 당업자는 다른 적절한 치수를 용이하게 결정할 수 있다.

기계적 도전체 막(702)은 제1 및 제2 위치로 그리고 제1 및 제2 위치로부터 이동가능하다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 기계적 도전체 막(702)과 유전체 층(714) 사이에는 갭이 존재한다. 이러한 갭의 존재에 의해 미소 기전 시스템 커패시터(700)에는 도 7d에 도시된 위치에서 상대적으로 저용량이 제공된다. 기계적 도전체 막(702)과 신호 도전체(712) 사이의 적절한 풀-인 전압에 의해 활성화될 때는, 기계적 도전체 막(702)이 도 7e에 도시된 바와 같이 고용량 위치로 이동한다.

도 8은 유전체 층(802)이 기계적 도전체 막(804)을 전압 기준과 격리시키는 경우의 실시예에 따른 미소 기전 시스템 커패시터(800)의 측면도를 도시한다. 유전체 층(802)은 기계적 도전체 막(804)과 전압 기준 라인(706, 708) 사이에 배치된다. 이에 의해 전압 기준 라인(706, 708)은 기계적 도전체 막(804)과는 다른 DC 전위에 있게 된다. 기계적 도전체 막(804)을 연장하면 도 8의 우측에 도시된 바와 같이 DC 바이어스용 소스에 접촉할 수 있다. 그럼에도, 전압 기준 라인(706, 708) 중 하나의 전압 또는 모두의 전압은 비교적 우수한 신호 접지에 결합되어야 한다는 것을 유념해야 한다.

다양한 재료를 유전체 층(802)으로 사용할 수 있다. 예컨대, 유전체 층(802)은 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등으로 형성될 수 있다. 일실시예에서, 전압 기준 라인(708)은 DC 접지에 결합되고, 또한 기계적 도전체 막(804)의 위치를 활성화하기 위해 신호 도전체(712)의 바이어스와 관련해서 기계적 도전체 막(804)은 DC 바이어스에 결합된다. 이에 의해 예컨대, 기계적 도전체 막의 DC 격리부들이 선택적으로 활성화되거나 이동되어, 선택가능한 용량의 범위가 상대적으로 넓어진다. 이것은 RF 감쇄 응용분야에서 유용하다. 일례에서, 신호 도전체 및 기계적 도전체 막은 수평열 및 수직열로 배열되어 도 5a 및 도 5b를 참조하여 위에서 서술된 바와 같이 활성화된다.

도 9a는 포스트 간격의 간격이 상대적으로 일정한 미소 기전 시스템 커패시터(900)의 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 예컨대, 미소 기전 시스템 커패시터(900)의 평면도는 도 8을 참조해서 전술한 미소 기전 시스템 커패시터(800)에 대응한다. 미소 기전 시스템 커패시터(900)는 전압 기준 라인(902, 904), 신호 도전체 906, 및 포스트(908)를 포함한다. 점선 박스(910)는 기계적 도전체 막의 상부를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 점선 박스(910)는 기계적 도전체 막의 바이어싱을 위해 DC 전위원과 결합하는 전압 기준 라인(904)을 넘어 확장하는 것을 도시하고 있다.

일실시예에서, 커패시터가 코플래너 도파관 구성의 RF 감쇄기나 RF 스위치 내에 내장되어 있는 경우, RF 신호는 커패시터를 가로질러 흐르므로 RF 입력 신호 및 RF 출력 신호는 신호 도전체(906)의 대응하는 단부의 단자에 결합될 수 있다. 이러한 결합은 예컨대, 제어 전압원으로부터 DC를 통과시키지 않는 다른 결합의 결합 커패시터를 통해 달성될 수 있다.

상대적으로 일관적이거나 일정한 간격에 의해, 기계적 도전체 막의 전체 이동가능한 부분은 한 위치에서 다른 위치로 자신과 함께 실질적으로 동시에 이동할 것으로 예상된다.

도 9b은 기계적 도전체 막(916)의 제1 부분(912)에서는 포스트 간격이 상대적으로 넓고 제2 부분(914)에서는 포스트 간격이 상대적으로 좁은 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 도 9c는 기계적 도전체 막(916)의 제1 부분(912)에서는 포스트 간격이 상대적으로 넓고 제2 부분(914)에서는 포스트 간격이 상대적으로 좁은 다른 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 점선(918)은 2 부분 사이를 개략적으로 도시한 것이다.

제1 부분(912)과 제2 부분(914)이 동일한 기계적 도전체 막(916)이 되도록 기계적 도전체 막(916)이 하나의 단편 내에 도시되어 있지만 제1 부분(912) 및 제2 부분(914)은 독립적으로 이동할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 높이s (도시되지 않음) 및/또는 포스트 사이의 간격, 필요한 풀-인 전압은 서로 다른 부분들 사이에서 가변한다. 예컨대, 제1 부분(912)과 제2 부분(914) 모두에서 높이가 동일하면, 제1 부분(912)은 제1 부분(914)보다 낮은 작동 전압으로 당겨질 것이다. 도 9b의 실시예에서, 간격은 신호 도전체와 평행한 방향으로 변한다. 도 9c의 실시예에서, 제1 부분(912)에서 포스트(954)의 수직열이 각각의 신호 도전체(956)에 대해 위치하고 있는 것보다 제2 부분(914)에서 포스트(952)의 수직열이 각각의 신호 도전체(956)에 더 가까이 위치한다.

도 9b 및 9c에는 2 부분이 도시되어 있지만, 3, 4 또는 그 이상의 부분이 사용될 수 있음은 물론이다. 일실시예에서, 기계적 도전체 막(16)의 복수의 부분을 소망하는 용량 선택에 따라 배열한다.

도 9d은 2개의 막(922, 924) 가지되 각각의 막에 대해 포스트 간격이 상이한 미소 기전 시스템 커패시터의 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 도 9e는 2개의 막(922, 924) 가지되 각각의 막에 대해 포스트 간격이 상이한 미소 기전 시스템 커패시터의 다른 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 예컨대, 개별의 막(922, 924)을 공통의 전압 기준 라인에 의해 제공되는 동일한 DC 바이어스로 연결하고 있지만, 개별의 막(922, 924)는 상이한 풀-인 전압으로 작동될 수 있으므로 용량값에 대해 복수의 선택을 제공할 수 있다. 추가의 개별적인 막 역시 용량에 대해 추가의 선택을 제공할 수 있다는 것은 물론이다. 도 9e에 도시된 실시예에서, 제1 막(922)의 포스트(964)의 각각의 수직열이 각각의 신호 도전체(966)에 대해 위치하고 있는 것보다 제2 막(924)의 포스트(962)의 각각의 수직열이 각각의 신호 도전체(966)에 더 가까이 위치한다.

도 9f는 2개의 개별적인 기계적 도전체 막(932, 934)을 가지되 도시된 기계적 도전체 막에 대해 포스트 간격이 동일한 미소 기전 시스템 커패시터의 실시예에 대한 평면도를 도시한다. 이러한 구성은 도 9b, 9c, 9d, 및 9e를 참조하여 전술한 구성에 추가의 제어를 제공할 수 있다.

도시된 기계적 도전체 막(932, 934) 각각에 대해 개별의 제어 바이어스를 사용하면, 각각의 기계적 도전체 막(932, 934)은 독립적으로 당겨질 수 있다. 이러한 개별의 제어 바이어스는 신호 도전체에 대한 제어 바이어스의 추가이다. 상기 개별의 제어 바이어스 중 하나가 접지에 대응한다는 것은 물론이다. 이것은 커패시터가 제공하는 선택을 증가시킨다. 예컨대, 다른 기계적 도전체 막(932, 934)은 이원 가중될 수 있는데, 즉 대략 영역의 2의 제곱이다. 이에 의해 용량을 거의 선형적으로 할 수 있다. 일부의 상황에서는 막(932, 934)을 선택된 용량값 사이의 저용량 위치로 반드시 다시 이동시킬 필요가 있다는 것을 유념해야 한다. 개별의 막(932, 934)을 배경으로 설명하였지만, 당업자는 추가의 막을 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

개별의 막(932, 934)을 서로 다른 제어 값으로 격리할 수 있다. 예컨대, 도 8을 참조하여 전술한 구성은 유전체 층(802)을 이용하여 그러한 격리 기술을 나타낸다. 도 9f를 참조하면, 막(932, 934)에 상대적으로 우수한 신호 접지를 제공하면서 유전층(936)은 하부의 전압 기준 라인을 이용하여 막(932, 934) 중 하나 이상을 직류 경로와 격리할 수 있다. 도시된 실시예에서, 유전층(936)은 각각의 하부의 전압 기준 라인 각각들 사이에 배치되는 것으로 도시되어 있다.

막(932, 934)은 예컨대, DC 바이어스, 접지 기준, 또는 제어되었거나 스위치된 신호를 포함할 수 있는 각각의 전압원에 결합된다. 예컨대, 전압 소스는 패드(pad)나 에어브리지(air bridge)를 통한 루팅과 같은, 다양한 상호접속 기술을 이용하여 대응하는 막에 결합될 수 있다. 예컨대, 막(932, 934)의 선택된 부분(938, 940)을 막(932, 934)을 형성할 때와 동일한 시간에 형성할 수 있다. 일실시예에서, DC 제어를 결합하고 기계적 도전체 막에 대한 포스트 간격을 가변하는 미소 기전 시스템 커패시터도 사용할 수 있다.

도 10a는 미소 기전 시스템 커패시터를 사용하는 RF 감쇄기의 예상 복귀 손실에 대한 실시예를 도시한다. 예컨대, 도 9a를 참조하여 전술한 바와 같이, RF 신호를 미소 기전 시스템 커패시터를 가로질러 흐르도록 구성할 수 있다. 수평축은 오른쪽으로 갈수록 증가하는 주파수를 나타낸다. 수직축은 복귀 손실을 나타낸다. 복귀 손실은 반사파의 진폭 대 입사파의 진폭에 대한 비율에 대응하며, 도 10a에 그 비율이 상세히 도시되어 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 궤적(1002)은 RF 감쇄기가 "오프" 위치에 있는, 즉 기계적 도전체 막(702)가 예컨대 도 7d에 도시된 저용량 위치에 있을 때의, RF 감쇄기의 예상 복귀 손실에 대응한다. 궤적(1002)으로 나타난 바와 같이, 감쇄기가 "오프"에 있을 때 예상 복귀 손실이 상대적으로 낮으므로 RF 신호는 감쇄가 상대적으로 낮은 미소 기전 시스템 커패시터를 갖는 RF 감쇄기를 통과한다.

다른 궤적(1004, 1006, 1008)은 기계적 도전체 막(702)이 도 7e에 도시된 바와 같이 상대적으로 고용량 위치로 "당겨진" 미소 기전 시스템 커패시터를 갖는 RF 감쇄기의 복귀 손실에 대응한다. 다른 궤적(1004, 1006, 1008)은 이러한 추정에서 사용된 용량과 관련해서 가변한다. 선택된 용량의 경우, 적어도 부분적으로 독립적으로 작동될 수 있는 복수의 부분 또는 복수의 개별 막을 갖는 커패시터의 기하학적 구조 및/또는 커패시터에 대한 기하학적 구조에 따라 용량이 변할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 궤적(1004)에 대응하는 용량은 궤적(1006)에 사용된 용량보다 크고, 궤적(1006)에 사용된 용량은 차례로 궤적(1008)에 사용된 용량보다 크다. 본 예에서 설명한 바와 같이, 비교적 저용량에서의 감쇄기의 복귀 손실은 그 감쇄기에 의해 나타나는 용량에 따라 변할 수 있다.

도 10b는 미소 기전 시스템 커패시터를 사용하는 RF 감쇄기의 예상 투입 손실에 대한 예를 도시한다. 투입 손실은 RF 감쇄기의 입력 단자에 입력되는 신호 전력 대 RF 감쇄기의 출력 단자에서 제공하는 신호 전력의 비율의 역수에 대응한다. 예컨대, 입력 및 출력 단자는 도 9a를 참조하여 서술된 바와 같이 신호 도전체의 대향하는 단부 상에 있을 수 있다. 수평축은 오른쪽으로 갈수록 증가하는 주파수를 나타낸다. 수직축은 투입 손실을 데시벨로 나타낸다.

궤적(1012)은 예컨대 도 7d에 도시된 상대적으로 저용량 위치에서 기계적 도전체 막(702)을 갖는 미소 기전 시스템 커패시터를 갖는 RF 감쇄기의 예상 투입 손실에 대응한다. 다른 궤적(1014, 1016, 1018)은 기계적 도전체 막(702)이 예컨대 도 7e에 도시된 고용량 위치에 있을 때의, RF 감쇄기의 예상 투입 손실에 대응한다. 여러 가지 궤적(1014, 1016, 1018)은 가변하는 용량에 대한 예상 투입 손실에 대응한다. 궤적(1014)의 대응하는 용량은 궤적(1016)의 대응하는 용량보다 크고, 궤적(1016)의 대응하는 용량은 차례로 궤적(1018)의 대응하는 용량보다 크다. 또한, 도 3b의 예에 의해 설명된 바와 같이, RF 감쇄기의 용량이 변하면, RF 감쇄기의 공진 주파수 f₀ 역시 변하여 RF 감쇄기는 통상적으로 영향을 받게 된다. 이에 의해 미소 기전 시스템 커패시터를 갖는 RF 감쇄기의 투입 손실을 작동된 용량에 따라 선택할 수 있다.

예컨대, RF 감쇄기의 공진 주파수 f₀는 미소 기전 시스템 커패시터의 용량에 적어도 부분적으로 기초한다. RF 감쇄기는 도 11에 도시된 바와 같은 RLC 회로(1102)에 의해 모델화될 수 있다. 예컨대, 제1 단자(1104)는 RF 감쇄기의 입력 단자에 대응한다. 제2 단자(1106)는 출력 단자에 대응한다. 제1 단자(1104) 및 제2 단자(1106)는 신호 도전체의 대향하는 단부일 수 있다. 저항 R은 신호 도전체의 저항을 모델화한다. RLC 회로(1102)는 미소 기전 시스템 커패시터가 제공하는 신호 접지에 대한 선택가능한 용량을 모델화한다.

그에 따라 RF 감쇄기의 용량 변동은 RF 감쇄기의 공진 주파수 f₀를 변화시킨다. 따라서, 가변 감쇄기의 공진 주파수는 RF 감쇄기에 인가된 미소 기전 시스템 커패시터에 따라 제어될 수 있다. 이에 의해 예컨대, 미소 기전 시스템 커패시터를 갖는 RF 감쇄기를 동조가능 필터로서 실행할 수 있으며, 이 동조가능 필터의 공진 주파수는 미소 기전 시스템 커패시터의 막 또는 하나 이상의 부분을 작동시키도록 인가된 하나 이상의 전압 레벨을 제어하는 제어 회로에 의해 수정되거나 선택될 수 있다. 게다가, 서로 다른 공진 주파수를 나타내는 하나 이상의 RF 감쇄기는 대역 필터나 노치 필터(notch filter)로서 실행될 수 있다.

도 12a, 12b, 및 12c는 미소 기전 시스템 커패시터를 간략화한 등가회로의 예를 도시한다. 미소 기전 시스템 커패시터 C_MEMS(1202 )의 막은 도 12a에 도시된 바와 같이 접지에 결합할 수 있다. 제어 바이어스는 막으로 선택적으로 당겨진 미소 기전 시스템 커패시터 C_MEMS(1202)의 용량을 선택적으로 제어한다. 하나 이상의 신호를 결합 커패시터 CC (1204)를 통해 미소 기전 시스템 커패시터 C_MEMS(1202)에 용량적으로 결합할 수 있다. 입력 신호 및 출력 신호를 미소 기전 시스템 커패시터 C_MEMS(1202)에 개별적으로 결합할 수 있다.

도 12b는 미소 기전 시스템 커패시터의 적어도 하나의 막이 DC 접지에 직접 결합되지 않은 경우를 도시한다. 이에 의해 복수의 막을 갖는 미소 기전 시스템 커패시터의 막을 독립적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 도 8a를 참조하여 전술한 구성을 사용하여 막에 대한 제어 바이어스를 대체할 수 있다. 제1 막은 신호 도전체에 대한 제어 바이어스(제어 A) 및 막에 대한 제어 바이어스(제어 B)에 의해 적어도 부분적으로 제어되는 선택가능한 용량 C_MEMS(1212)를 갖는다. 용량 CS (1216)을 사용하여 제1 막에 대한 신호 접지를 제공할 수 있다. 용량 CS (1216)은 직렬 용량 결합이 신호 접지에 상당한 영향을 미치지 않을 정도의 용량이므로, 용량 CS (1216)은 선택가능한 용량 C_MEMS(1212)로부터 선택가능한 용량에 비해 상대적으로 높다는 것은 당연하다.

제2 막은 선택가능한 용량 C_MEMS(1214)을 갖는다. 도시된 회로에서, 제2 막은 접지에 결합되고 작동은 신호 도전체의 제어 바이어스(제어 A)에 의해 제어된다. 하나 이상의 결합 커패시터 CC (1218)을 다시 사용하여 제어 바이어스를 신호로부터 격리시킬 수 있다. 일실시예에서, 상기 신호는 공통인 신호 도전체를 통해 선택가능한 용량 C_MEMS(1212) 및 선택가능한 용량 C_MEMS(1214)에 의해 모델화된 다른 막으로 흐른다. 제2 막 역시 독립적으로 바이어스될 수 있고(제어 C) 도 12c에 도시된 바와 같이 결합 커패시터 CS (1218)를 통해 신호 접지에 AC 결합될 수 있다. 게다가, 독립 제어 바이어스를 갖는 추가의 막이 존재할 수 있다.

도 13a 내지 도 13I는 도 7d 및 7e에 도시된 미소 기전 시스템 커패시터와 같은 미소 기전 시스템 커패시터를 제조하는 공정을 도시한다. 당업자는 도시된 공정이 여러 가지 방식으로 변형될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이롭게도, 반도체 제조 기술을 사용하여 미소 기전 시스템 커패시터를 제조할 수 있다. 예컨대, 또 다른 실시예에서, 도시된 공정의 여러 가지 부분 다른 시퀀스로 재배열할 수도 있고 제거할 수도 있다.

도 13a 내지 도 13I는 제조 시의 여러 단계에서 미소 기전 시스템 커패시터의 단면도를 나타낸다. 도 13a는 신호 도전체(1302)용 도전성 라인과 이 위에 형성된 전압 기준 라인(1304, 1306)을 갖는 기판 어셈블리(1300)를 도시한다. 예컨대, 도전성 라인은 알루미늄과 같은 도전성 재료의 블랭킷 침적에 의하여 그리고 포토레지스트 패터닝 및 에칭에 의해 형성될 수 있다. 게다가, 개별 제어 바이어스에 의한 막의 독립적 작동을 소망하는 경우에는, 전압 기준 라인(1304, 1306) 중 적어도 하나를 개별의 도전성 라인에 더 패터닝할 수 있다.

도 13b는 기판 어셈블리(1300) 상에 절연층(1308)을 형성하는 단계를 도시한다. 절연층(1308)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물 등과 같은 여러 가지 재료로 형성할 수 있다. 도 13d에 도시된 바와 같이 소망하는 경우에는 포토리소그래피 기술을 사용하여 절연층을 패터닝하여 절연층의 부분(1310)을 남긴다. 도 13c에서, 절연층은 신호 도전체(1302) 위에 남기도록 도시되어 있다. 독립적인 막 작동을 소망하는 경우에는 절연층도 전압 기준 라인의 적어도 일부에 대해 남길 수 있다.

희생 재료(1312)의 블랭킷 침적이 도 13d에 도시되어 있다. 이 희생 재료(1312)는 최종적으로는 제거된다. 사용하기에 적절한 희생 재료의 예로는 s that are appropriate to use include 실리콘 및 몰리브덴이 있다. 당업자는 다른 재료를 용이하게 결정할 수 있다. 희생 재료(1312)를 도 13e에 도시된 바와 같이 포스트(1314) 및 막의 고정점(1316)에 대해 패터닝한다.

도 13f는 포스트용 재료(1318)의 블랭킷 침적을 도시한다. 예컨대, 포스트는 광감지 폴리머 재료, 즉, 포토레지스트로 제조할 수 있다. 예컨대, 광감지 폴리머 재료는 포토 마스크를 통한 광 노출 및 화학적 현상(chemical development)에 의해 포스트를 현상하도록 패터닝될 수 있다. 따라서, 포스트 재료(1318)는 제거되거나 및/또는 선택된 영역으로부터 두께가 감소된다. 예컨대, 도 13g는 막용 고정점(1316)으로부터 포스트 재료를 제거하는 것을 도시하고 있다. 선택적으로, 화학 기계적 연마를 수행하여 포스트(1320) 및 희생 재료 (도시되지 않음)의 상부를 편평하게 한다.

도 13h는 기계적 도전성 막을 형성하기 위해 재료(1322)의 블랭킷 침적을 도시하고 있다. 예컨대, 기판 어셈블리 상에 알루미늄을 침적할 수 있다. 재료(1322)를 패터닝하여 개별의 막 등을 형성할 수 있다. 게다가, 재료(1322)에 상대적으로 작은 구멍을 패터닝할 수 있다. 이러한 구멍에 의해 막의 아래로부터 희생 재료(1312)의 나머지 부분에 접근하여 이 나머지 부분을 제거해버림으로써 도 13i에 도시된 구조가 만들어진다.

다양한 실시예에 대해 전술하였다. 이러한 특정한 실시예를 참조하여 설명하였지만 이러한 설명은 실례일 뿐 제한하고자 하는 것이 아니다. 당업자는 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형 및 응용을 수행할 수 있다.

Claims

선택 가능한 커패시터를 가지는 커패시터에 있어서,
기판 어셈블리;
상기 기판 어셈블리 위에 배치되며 상기 커패시터용 제1 전극을 형성하는 신호 도전체;
상기 신호 도전체의 적어도 상부 표면을 커버하는 유전체 층; 및
상기 기판 어셈블리 위에 거리를 두고 위치하는 하나 이상의 이동가능한 도전체 막으로서, 상기 신호 도전체가 상기 기판 어셈블리와 상기 하나 이상의 이동가능한 도전체 막 사이에 배치되어, 상기 커패시터용 제2 전극을 형성하는 하나 이상의 이동가능한 도전체 막
을 포함하며,
상기 하나 이상의 이동가능한 도전체 막의 적어도 둘 이상의 부분은 저용량 위치와 고용량 위치로부터 적어도 부분적으로 독립적으로 이동가능하며,
이러한 도달가능한 위치는, 상기 이동가능한 도전체 막의 적어도 선택된 두 부분에 대한 저 용량 위치, 상기 이동가능한 도전체 막의 적어도 선택된 두 부분에 대한 고 용량 위치, 및 상기 선택된 두 부분 중 한 부분이 상기 고 용량 위치에 있고 다른 부분이 상기 저 용량 위치에 있는 중간 용량 구성을 포함하며,
상기 선택된 위치는 상기 신호 도전체 상의 전압에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
제1항에 있어서,
상기 적어도 둘 이상의 부분은, 상기 이동가능한 도전체 막의 단일의 연속 세그먼트에 대응하며,
상기 적어도 둘 이상의 부분은, (a) 상기 기판 어셈블리와 상기 이동가능한 도전체 막의 세그먼트 사이에 배치되는 포스트의 존재 유무, (b) 포스트들 간의 높이 차, (c) 포스트들 간의 간격 차, 또는 (d) 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 서로 다르게 되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 이동가능한 도전체 막의 적어도 둘 이상의 부분은 상기 이동가능한 도전체 막의 개별적인 세그먼트에 대응하며,
상기 이동가능한 도전체 막의 개별적인 세그먼트는 신호 접지에 결합된 공통 전극을 형성하고, 서로 격리되어 있으며, 개별적인 세그먼트의 독립적인 제어를 위해 개별적인 바이어스에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 커패시터.
제1항에 있어서,
상기 이동가능한 도전체 막의 복수의 다중 세그먼트 및 복수의 신호 도전체가 수평열과 수직열로 배치되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
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선택 가능한 용량을 가지는 커패시터에 있어서,
상기 커패시터는,
갭에 의해 간격을 두고 분리된 적어도 두 개의 전극; 및
상기 용량을 선택하기 위해 상기 갭을 조정하기 위한 수단
을 포함하며,
상기 적어도 두 개의 전극은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분은 제1 포스트 간격을 가지는 제1 복수의 포스트에 의해 장력이 가해지도록 구성되고, 상기 제2 부분은 제2 포스트 간격을 가지는 제2 복수의 포스트에 의해 장력이 가해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.
제13항에 있어서,
상기 갭을 조정하기 위한 수단은,
DC 바이어스를 선택하기 위한 수단; 및
상기 DC 바이어스를 상기 적어도 두 개의 전극에 인가하기 위한 수단
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.
제13항에 있어서,
상기 갭을 조정하기 위한 수단은, RF 신호를 전송하도록 구성된 도전성 라인과 복수의 전극 사이의 복수의 갭을 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.