KR20010072570A - 방사의 인터페로메트릭 변조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개의 벽으로 형성되는 동공을 포함하는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것이다. 적어도 2개의 암은 2개의 벽을 연결하여 이들 벽이 서로에 대하여 운동하는 것을 허용한다. 2개의 암은 제1 벽의 기계적 응력이 기본적으로 제1 벽의 평면 내의 상기 제1 벽의 운동에 의해 완화되도록 하는 방법으로 구성되어 상기 제1 벽에 부착된다.

Description

방사의 인터페로메트릭 변조 {INTERFEROMETRIC MODULATION OF RADIATION}
본 발명은 인터페로메트릭 변조(interferometric modulation)에 관한 것이다.
간섭 변조기(interference modulators; IMods)는 장치의 인터페로메트릭 특성을 변경함으로써 어드미턴스(admittance)를 조종하여 입사 광을 변조하는 많은 종류의 장치이다. 이러한 장치는 디스플레이, 광 처리 및 광학적 정보 저장장치에 적용될 수 있다.
본 출원은 미합중국 특허 출원 번호 제 08/238,750호(출원일: 1994년 5월 5일), 제 08/554,630호(출원일: 1995년 11월 6일) 및 제 08/769,947호(출원일: 1996년 12월 19일)의 부분 계속 출원이며, 이들 출원은 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.
도 1a는 이중 클램핑된 IMod의 사시도.
도 1b는 핀기어 계목(pinwheel tethers) 및 댐핑 홀을 가지는 IMod의 사시도.
도 1c는 핀기어 계목 및 댐핑 홀을 구비하는 IMod의 정면도.
도 1d는 직선형 계목을 가지는 IMod의 정면도.
도 2a는 흑색과 백색 IMod의 사시도.
도 2b는 두 가지 상태의 IMod의 측면도.
도 2c는 IMod의 박막 구조를 예시하는 도면.
도 2d는 두 가지 상태의 IMod의 분광 반사율 함수(spectral reflectance function)를 예시하는 도면.
도 3a는 다중 상태의 IMod의 사시도.
도 3b는 다중 상태의 IMod의 정면도.
도 3c는 3상태의 IMod의 측면도.
도 3d는 IMod의 박막을 예시하는 도면.
도 3e, 3f 및 3g는 청색/백색/흑색 IMod, 적색/백색/흑색 IMod 및 청색/백색/흑색 IMod의 분광 반사율 함수를 각각 예시하는 도면.
도 4a는 다중상태의 IMod 상태와 구동 전압의 관계를 예시하는 도면.
도 4b는 연관된 전자기계적 히스테리시스 곡선(electromechanical hysteresis curves)을 예시하는 도면.
도 4c는 이러한 소자를 동작시키는데 필요한 구동 회로의 일부를 예시하는도면.
도 5a는 비구동 상태의 전하 삽입(charge injection)의 영향을 예시하는 IMod의 도면.
도 5b는 구동 IMod를 예시하는 도면.
도 5c는 전하 이전(charge transfer) 후의 비구동 IMod를 예시하는 도면.
도 5d는 반대 극성(reverse polarity)이 인가된 IMod를 예시하는 도면.
도 5e는 전하 삽입 효과를 감소시키며 전기적 단락에 높은 저항을 제공하는, 감소된 면적의 전극 구성을 예시하는 도면.
도 6은 스프링 정수 변경 메커니즘을 예시하는 두 가지 IMod의 측면도.
도 7a는 단일 재료의 막 계목 지지대를 예시하는 도면.
도 7b는 합금 또는 겹판물 재료의 막 계목 지지대를 예시하는 도면.
도 8a는 MEM 구조를 제조하는 동안 전극을 절연시키기 위한 절차를 예시하는 도면.
도 8b는 MEM 구조를 제조하는 동안 전극을 절연시키기 위한 보다 효과적인 절차를 예시하는 도면.
일반적으로 본 발명의 일 태양은 2개의 벽으로 형성되는 공동(cavity)을 포함하는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것이다. 적어도 2개의 암(arm)이 2개의 벽을 연결하여, 이들 벽이 서로에 대하여 운동하는 것을 허용한다. 제1 벽의 기계적 응력이 기본적으로 제1 벽의 평면 내의 제1 벽의 운동에 의해 완화될 수 있도록, 2개의 암이 형성되어 제1 벽에 부착된다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 가진다. 제1 벽의 운동은 회전 운동이 될 수 있다. 이들 각각의 암은 2개의 단부를 가지는데, 이 중 제1 단부는 제1 벽 및 제2 단부와 연결되며, 제2 단부는 제2 벽에 대하여 고정 위치에 부착된다. 제2 단부의 부착 지점은 제1 벽과 수직인 축을 기준으로 제2 벽에 부착된 단부로부터 오프셋된다. 제1 벽은 2개의 기본적으로 직선형인 에지를 가지며, 암 각각의 제1 단부는 제1 에지의 중앙에 부착되거나 제1 에지의 단부에 부착된다. 또한 제3 암 및 제4 암이 이들 2개의 벽을 각각 연결한다. 암은 핀기어(pinwheel) 구성을 형성한다. 암과 제1 벽 사이의 연결 길이, 두께 및 위치는 원하는 스프링 정수(spring constant)를 구현하도록 이루어진다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 인터페로메트릭 변조기 어레이에 관한 것이다. 인터페로메트릭 변조기 각각은 2개의 벽으로 형성되는 공동(cavity)을 포함하며, 이들 2개의 벽은 적어도 2개의 암(arm)에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있다. 서로 다른 변조기의 벽 및 암은 서로에 대한 벽의 운동과 연관하여 서로 다른 스프링 정수를 구현하도록 이루어진다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 인터페로메트릭 변조기의 제조 방법에 관한 것이다. 인터페로메트릭 변조기는 2개의 벽으로 이루어진 공동을 포함하며, 이들 벽은 적어도 2개의 암으로 연결된다. 공동을 형성한 후에, 제1 벽의 기계적 응력을 완화시키기 위해 제1 벽은 제1 벽의 평면 내에서 암에 대하여 이동하도록 허용된다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 일반적으로 서로에 대하여 평행인 3개의 벽을 포함하는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것이다. 이들 벽은 적어도 하나의 벽이 다른 2개의 벽에 대하여 운동하도록 지지된다. 제어 회로는 적어도 하나의 벽을 변조기의 세 가지 개별 동작 상태를 표시하는 개별 위치로 구동한다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 제1 개별 상태의 경우에는, 제1 벽과 제2 벽 사이 및 제2 벽과 제3 벽 사이에 갭(gap)이 존재한다. 제2 개별 상태의 경우에는, 제1 벽과 제2 벽 사이에는 갭이 존재하지만, 제2 벽과 제3 벽 사이에는 갭이 존재하지 않는다. 제3 개별 상태의 경우에는 제1 벽과 제2 벽 사이 및 제2 벽과 제3 벽 사이에 갭이 존재하지 않는다. 막(membrane) 각각은 유전체, 금속 또는 반도체 막의 합성물을 포함한다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 2개의 벽이 기본적으로 서로 인접한 접촉 위치로부터 접촉 위치로 서로에 대하여 이동이 가능한 2개의 벽에 의해 형성되는 공동을 포함한다. 2개의 벽이 접촉 위치에서 닿는 표면 영역을 감소시키기 위해 제1 벽의 일부를 형성하도록 스페이서(spacer)를 장착한다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 가진다. 스페이서는 전극 및 전극에 전류를 공급하는 도체를 포함한다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 액체로 채워진 갭에 의해 분리되는 2개의 벽으로 형성되는 공동을 포함하는 간섭 변조기에 관한 것이다. 벽이 서로에 대하여 이동하여 갭의 용적을 변경할 수 있다. 제1 벽의 개구부(예를 들어 중앙의 둥근 구멍)는 갭의 용적이 변함에 따라 갭 안으로 또는 갭 외부로 이동하는 액체의댐핑 효과(damping effect)를 제어하도록 형성된다. 본 발명의 구현 시, 개구부는 벽 중앙의 둥근 구멍을 포함한다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 공동을 형성하기 위해 서로에 대하여 운동할 수 있는 적어도 2개의 벽을 포함하는 간섭 변조기에 관한 것이다. 벽의 상대적 위치는 2개의 모드를 형성하는데, 이들 중 하나의 모드에서는 변조기가 입사 광을 반사하고 백색으로 나타나며, 다른 모드에서는 변조기가 입사 광을 흡수하고 흑색으로 나타난다. 이를 구현하는 경우, 제1 벽은 금속 사이에 끼워진 유전체를 포함할 수 있으며 제2 벽은 유전체를 포함할 수 있다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 2개의 벽으로 형성되는 공동을 포함하는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것인데, 이들 벽은 적어도 2개의 암에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있다. 변조기의 응답 시간은 암의 길이, 제1 벽의 두께, 암의 두께, 댐핑 홀의 존재와 크기 및 변조기 부근의 주위 가스 압력 중에서 적어도 2개의 결합에 의해 미리 결정되는 값으로 제어된다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 2개의 벽으로 형성되는 공동을 포함하는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것인데, 이들 벽은 적어도 2개의 암에 의해 서로 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있다. 변조기는 레일을 동작시키거나 교류 전극 구동 전압을 인가하는 것 중에서 적어도 하나를 포함하는 전하 증착 완화 장치(charge deposition mitigating device)를 포함한다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 지지대에 의해 유지되는 적어도 2개의 벽으로 각각 형성되는 하나 이상의 공동을 가지는 인터페로메트릭 변조기에 관한 것이다. 적어도 하나의 벽 또는 지지대는 벽 또는 지지대의 전기적, 기계적 또는 광학적 특성이 벽 또는 지지대 단면의 서로 다른 위치에서 서로 다르도록 하기 위해 적어도 2개의 재료를 포함한다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 가진다. 적어도 하나의 벽 및/또는 지지대는 둘 이상의 개별적인 재료의 적층물(laminate) 또는 겹판물(gradient)을 가진다. 마이크로전자기계 구조가 그 위에 제조되는 기판은 가스상 에칭액(gas phase etchant)의 효과에 대하여 완전한 또는 실질적인 면역성을 가지고 있다. 기판은 불활성 막 도포에 의해 마이크로전자기계 구조와 화학적으로 분리된다. 2개의 재료는 각각 서로 다르며 상보적인 전기적, 기계적 또는 광학적 특성을 나타낸다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 마이크로전자기계적 구조를 제조하는 경우에 사용되는 방법에 관한 것이며, 여기서 가스상 에칭액은 증착된 새크리피셜층을 제거하는데 사용된다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 가진다. MEM은 간섭 변조기(interference modulator)를 구비하는데, 여기서 변조기의 벽은 기판 상에 형성되며, 플라즈마, 액체 또는 가스상 에칭액은 벽 및 기판 사이에 형성된 새크리피셜층을 제거한다. 가스상 에칭액은 XeF2, BrF3, ClF3, BrF5 및 IF5 중에서 하나를 포함한다. 사용된 새크리피셜층은 실리콘, 몰리브덴 및 텅스텐, 탄탈 또는 게르마늄을 포함한다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 마이크로전자기계적 구조의 어레이를 생산 라인 상에서 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 전자기계적 구조는 적어도 크기가 8" ×8"이거나 직경이 8"인 유리 또는 플라스틱 기판의 표면 상에서 마이크로머시닝(micromachining)된다.
본 발명의 구현은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 가진다. 전자회로는 MEMS과 결합하여 제조된다. 마이크로전자기계적 구조는 간섭 변조기를 구비한다. 전자 회로를 형성하는 단계는 구조를 마이크로머시닝하는 단계와 중첩되거나, 다른 경우에는 중첩되지 않는다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 표면 마이크로머시닝된 MEM 구조를 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 새크리피셜층은 단일 단계에서 패턴화되고 에칭되며, 절연층 및 1차 동작 전극(actuating electrode)은 개별 단계에서 패턴화되고 에칭된다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 표면 마이크로머시닝된 MEM 구조를 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 새크리피셜층, 절연층 및 1차 동작 전극은 단일 마스킹 단계에서 패턴화되고 에칭된다.
일반적으로 본 발명의 다른 태양은 MEM 구조를 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 1차 동작 전극 및 2차 동작 전극은 절연층을 덜 에칭하는 것에 의해 화학적으로 분리된다.
본 발명의 다른 이점 및 특징은 다음의 상세한 설명 및 청구의 범위에 명확하게 설명되어 있다.
IMod의 광 임피던스, 가역적(reciprocal) 어드미턴스는 광을 변조하도록 활성적으로 변경될 수 있다.
이를 위한 하나의 방법(이들 특징은 1994년 5월 5일 출원한 미합중국 특허 출원 번호 제 08/238,750호에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이룸)은 변형이 가능한(deformable) 공동을 사용하는 것인데, 여기서 공동의 광 특성은 하나 또는 모든 공동 벽이 정전기적으로 변형됨에 따라 변경될 수 있다. 유전체, 반도체, 또는 금속 막 층을 포함하는 이들 벽의 합성물 및 두께에 의해, 인가된 전압에 대하여 서로 다른 광 반응을 나타내는 다양한 변조기 설계가 가능하다. 이 방식은 마이크로전자기계적 구조/시스템(MEMS; microelectromechanical structure/system)으로 간주될 수 있다.
IMod의 임피던스를 활성적으로 변경하기 위한 다른 방법(이들 특징은 1995년 11월 6일에 출원한 미합중국 특허 출원 번호 제 08/554,630호에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조되어 본 명세서의 일부를 이룸)은 광 반응을 조정하기 위한 유도 흡수체(induced absorber)를 사용하는 것이다. 이러한 IMod는 반사 모드에서 동작할 수 있으며, 간단하게 제조될 수 있으며, 다양한 기판 상에서 제조될 수 있다.
변형가능하며, 유도된 흡수체 방식은 일반적으로 이진 모드에서 동작하며, 2 상태 중에서 하나의 상태에서 동작하거나 아날로그 모드 또는 동조식(tunable) 모드에서 동작하며, 연속 범위의 상태 중에서 하나의 상태에서 동작한다. 이들 2 모드의 차이는 주로 IMod 구조의 기계적 설계에 기초한다.
일부 경우에는 역학(mechanics) 및 구조에 기초하여 둘 이상의 상태에서 동작할 수 있는 다중 상태의 IMod를 사용할 수 있다. 다중 상태의 IMod는 투시적으로 구동하는 광학적 기능 및 디지털에 의한 여러 가지 이점을 가질 수 있다.
MEM의 구조적 구성요소는 잔류 막 스트레스, 알루미늄과 같은 증착된 막의수축 및 균열(인장 응력) 또는 외부로 튀어나오거나 좌굴(buckling)(압축 응력)되는 경향을 나타낸다. 다양한 인자가 응력의 특성 및 크기에 영향을 미친다. 이러한 인자에는 증착 공정 시의 파라미터 및 증착 시의 기판의 온도가 포함된다.
응력을 제어함으로써, 구조의 최종 형태뿐만 아니라 구조를 동작시키는데 필요한 힘을 부분적으로 결정한다. 예를 들어, 매우 높은 잔류 응력을 가지는 자기지지 막(self-supporting membrane)을 동작시키기 위해서는 엄청나게 높은 구동 전압이 필요할 수 있다. 또한 이들 힘 때문에 자기 지지 막이 비틀어지거나 뒤틀릴 수 있다.
동작 전압, 전자기계적 동작 및 최종 형태는 IMod의 중요한 특성이다. 일부 소자의 경우는 전자기계적 특성을 활용한다. 예를 들어 대면적의 디스플레이는 이들 구조의 고유 히스테리시스의 이점을 이용하여, 화소 위치에 "메모리"를 제공한다. 그러나 이는 소정 어레이의 IMod가 거의 동일한 방법으로 동작할 것을 요구한다. 이들의 동작이 재료의 기계적 특성에 의해 결정되기 때문에, 다른 잔류 응력 중에서도, 디스플레이 면적에 대하여 큰 일관성(consistency)을 가지는 막을 증착해야 한다. 이를 구현하는 것이 항상 쉬운 것은 아니다.
도 1a는 전술한 특허 출원에 개시된 IMod의 구조적 설계를 예시하는 도면이다. 이 설계는 양 단부(92) 상에서 지지되거나 클램핑되는 자기 지지 빔(90)으로 이루어진다는 점에서 "이중 클램핑" 빔으로 기술될 수 있다. 이 구조에 잔류 응력이 인가되는 경우, 막(빔)의 높이는 인장 응력 또는 압축 응력에 따라 높아지거나 낮아질 수 있다. 도 1a에 인장 응력 상태의 막(90)이 예시되어 있는데, 이 때 막의 면적은 축소된다. 구조가 지점(92)에서 기판과 결합하기 때문에, 막 높이는 축소에 의해 낮아진다. 이와 반대로 압축 응력 상태의 막(94)은 단부까지 연장되는데, 그 결과 구조의 높이 또는 전체 바우링(bowing)이 정미(net) 증가하거나 감소한다.
도 1b는 이 설계의 개선을 예시한다. 이 경우, 이동식 2차 미러(100)는 계목(102)을 통해 지지용 기둥(104)과 연결된다. IMod는 기판(106) 상에서 제조되며, 스틱션 범프(stiction bump; 108)와 결합한다. 이 구조는 잔류 응력에 대하여 이점을 가진다. 특히 계목(102)이 2차 미러(100)에 접해 있기 때문에, 압축 응력 또는 인장 응력의 경우 거울(100)이 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 비틀리도록 함으로써 재료의 잔류 응력이 완하되는 경향을 가진다.
인장 응력 상태의 비틀림이 도 1c에 예시되어 있다. 인장 막이 수축 경향을 가지고 있기 때문에, 2차 미러(100)의 측면은 연관된 지지 기둥(104)을 향하여 당겨지며, 미러는 원래 평면에 남게된다. 비틀림은 구조의 잔류 응력을 완화시킨다. 이러한 응력 완화는 지지용 새크리피셜 스페이서가 구조 아래로부터 제거되는 IMod 제조의 최종 단계 후에 발생한다. IMod의 전체 설계에 따라, 일정한 양의 구조적 회전이 허용될 수 있다. 따라서 디스플레이 어레이의 팽창에 따른 잔류 응력의 미세한 변동이 완화되거나 제거되는데, 이는 IMod 각각이 개별적인 응력이 완화되는 위치로 회전하며, 광 특성에 영향을 미치지 않기 때문이다.
응력이 완하됨에 따라, 응력은 소자의 전자기계적 동작에 더 이상 영향을 미치지 않거나 영향을 덜 미치게 된다. 따라서 전압 및 공진 주파수와 같은 소자 특성은 주로 탄성 계수 및 막 두께와 같은 요인들에 의해 결정된다. 이들 특성 모두는 증착 시에 보다 쉽게 제어된다.
도 1d는 직선형 계목(102)에 따른 응력 완화 구조의 다른 기하학을 예시한다. 이 경우, 미러는 압축 응력을 완화하기 위해 시계 방향으로 회전한다. 곡선형 또는 폴드형의 다른 계목 구성 또한 가능하다.
도 1b를 다시 참조하여 설명하면, 마이크로전자기계적 구조는 동작 시에 닿는 기판의 표면에 고정되려고 하는 경향이 있다. 이동식 막(100)과 기판 사이의 접촉 면적을 최소화하는 구조는 이러한 현상을 완화시킬 수 있다. 스틱션 범프(108)는 비교적 작은 면적 상에서만 막과 접촉하는 지지대(support)의 기능을 함으로써 이러한 메커니즘을 제공할 수 있다. 이들 구조는 전술한 특허 출원 명세서에 개시된 마이크로머시닝(micromachining) 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 또한 이들은 적당하게 절연되는 경우 하부 전극의 기능을 하며, 전술한 설계에 비해 소정의 이점을 나타내는데, 이에 대해서는 아래에서 설명한다. 이러한 의미에서 이들 구조는 작동 레일(actuation rails)로 지칭될 수 있다. 또한 이들 구조는 이동식 막 상에서 제조될 수 있다.
도 1b를 다시 참조하여 설명하면, 또한 댐핑 홀(110)은 이 구조의 성능을 강화한다. 막이 동작하는 경우, 즉 아랫방향으로 당겨지는 경우, 막과 기판 사이의 공기를 배출해야 한다. 막이 정지 위치(quiescent position)로 구부려지는 것을 허용하는 경우, 동일한 양의 공기를 대체해야 한다. 이 양의 공기를 이동하는데 필요한 에너지는 막의 이동을 저속화하거나 그 동작을 감쇠하는 댐핑 효과(dampingeffect)를 가진다. 댐핑은 문제점과 이점 모두를 가진다. 필요한 디스플레이 데이터 속도를 유지하기 위해 이들 소자의 응답 시간을 최소화하는 것은 중요하며, 댐핑을 최소화해야 한다. 그러나 시간이 지남에 따라 원하는 색상이 아닌 다른 색상의 반사 광의 양을 줄이기 위해, 막을 매우 신속하게 고정된 위치로 이동시키는 것 또한 중요하다. 댐핑이 불충분한 경우, 이러한 막은 비구동 상태가 되면 울림(ringing) 또는 감쇠(decaying) 발진을 경험할 수 있다. 울림 또는 감쇠 발진은 최소화되어야 하며, 이는 또한 부분적으로 댐핑에 의해 결정된다.
댐핑을 최적화하기 위한 하나의 방법은 막의 몸체를 통과하는 댐핑 홀을 제공하는 것이다. 막이 이동하는 동안, 홀은 공기의 부(supplementary) 경로를 제공하도록 기능한다. 따라서 공기를 배출하고 바꾸는데 필요한 힘이 감소하며, 댐핑 효과 또한 감소한다. 따라서 제조 시에 홀의 크기를 선택함으로써, IMod의 울림 또는 감쇠 발진 현상의 양을 조정하고 따라서 그 응답 시간을 조정하기 위한 메커니즘을 제공한다. 스틱션 범프(108)는 댐핑을 최소화하는데 도움이 될 수 있다. 막과 기판 사이에 한정된 거리를 유지함으로써, 따라서 막이 완전히 동작하는 경우 막과 기판 사이에 공기 흐름을 위한 경로가 존재하도록 함으로써 댐핑을 최소화한다.
댐핑을 최적화하기 위한 다른 방법은 주위 가스 압력을 제어하는 것이다. 전술한 특허 출원 명세서에 개시된 임의의 IMod 소자는 불활성 가스를 사용하여 용접 밀폐된 컨테이너 내에서 패키지화된다. 이는 미립자 오염물질(particulate contaminants)뿐만 아니라 물 수증기가 유입되는 것을 방지하는데, 이들은 시간이지남에 따라 IMod의 성능을 열화시킬 수 있다. 이러한 가스의 압력은 패키지화된 소자가 경험하게 되는 댐핑 양과 직접적인 관계를 가진다. 따라서 댐핑 및 응답 시간은 제조 시에 패키지 내의 주위 가스 압력을 결정함으로써 최적화될 수 있다.
반사성 평면 패널 디스플레이 성능을 계량하는 키는 휘도(brightness)이다. 이들 디스플레이의 대부분은 공간적으로 색상을 구현하는데, 화소 각각은 적색, 청색 및 녹색에 해당하는 3개의 부 화소(sub-pixel)로 분할된다. 백색은 3개의 모든 부 화소의 휘도를 최대화함으로써 구현된다. 바람직하지 못하게, 각각의 부 화소가 부 화소에 입사되는 광의 약 1/3만을 활용하기 때문에, 백색 상태의 전체 휘도를 낮출 수 있다.
이는 특정 색상 이외에도 백색 상태를 직접 구현할 수 있는 부 화소 구조를 활용함으로써 해결될 수 있다. 이 방식을 사용하는 디스플레이의 전체 휘도는 증가될 수 있는데, 이는 백색 상태의 부 화소가 부 화소에 입사되는 광의 상당히 높은 부분을 사용하기 때문이다. 전술한 특허 출원 번호 제 08/554,630호에 개시된 IMod는 특정 색상을 반사하거나 "흑색" 또는 흡수 상태를 나타낼 수 있다. 이러한 설계는 다른 상태를 포함하도록 변경될 수 있다.
도 2a는 흑색 상태 및 백색 상태가 가능한 배열의 사시도이며, 전술한 계목 구성을 나타낸다(도 1a의 이중 클램핑된 막 또한 응력에 대한 전술한 감도를 사용하여 사용될 수 있는 기계적 설계이다). 도 2b는 (204)를 비구동 상태로 하고, (206)을 구동 상태로 하는 두 가지 상태의 IMod를 예시한다. 구동 상태에서 IMod는 입사 광을 흡수하고 기판(202)을 바라보는 관찰자에게 흑색을 나타낸다. 비구동 상태에서 IMod는 백색을 나타낸다.
도 2c는 연관된 막을 상세하게 예시한다. 이동식 막(208, 210, 212)은 금속, 유전체 및 금속을 포함하는 3개의 막으로 이루어진다. 하나의 예는 400 나노미터(㎚) 두께의 알루미늄으로 이루어진 금속(208), 50 ㎚의 실리콘 이산화물로 이루어진 유전체(210) 및 14.9 ㎚의 텅스텐으로 이루어진 금속(212)을 사용할 수 있다. 유전체(214)는 기판(26) 상의 54.36 ㎚ 두께의 지르코늄 이산화물(zircomium dioxide) 막을 포함할 수 있다. 도 2d는 두 가지 상태의 IMod 설계의 분광 반사율을 예시한다. 곡선(216, 218)은 백색 상태 및 흑색 상태의 IMod의 반사율을 각각 나타낸다.
도 3a는 세 가지 상태가 가능한 IMod를 예시한다. 이 설계에서 도 2a의 설계의 박막 층은 분리된 이동식 막으로 나누어진다. 이 경우 막(300)은 예를 들어 400 ㎚의 알루미늄으로 이루어진 금속이며, 막(302)은 14 ㎚의 텅스텐으로 이루어진 금속이다. 텅스텐이 박막이기 때문에, 광학적으로 중립인 구조(neutral structure) 막은 필요한 기계적 완전성을 제공하도록 요구될 수 있는데, 여기서 구조 막은 지지용 프레임의 형태가 될 수 있다. 2개의 막 사이의 공기 갭(air gap)은 유전체의 기능을 한다. 도 3b는 동작 방법을 상세하게 나타내는 IMod의 정면도를 예시하는 도면이다. 이러한 설계는 도전성 막(302)이 스틱션/동작 범프에 의해 생성되는 전계로부터 막(300)을 차단한다는 문제점을 가지고 있다. 영역(303, 304)에서의 막(300)의 길이를 막(302)의 풋프린트(footprint)를 넘어 연장시킴으로써, 막(300)은 경로(305, 307)를 통해 전계와 "만나게"되며, 따라서 이들 전계에의해 동작한다.
3개의 가능한 기계적 상태 및 이와 연관된 크기가 도 3c에 예시되어 있다. 공기 갭의 크기(308, 310)는 215 ㎚ 및 135 ㎚가 될 수 있다. 도 3d는 연관된 박막을 상세하게 예시한다. 막(320)은 금속이며, (322)는 유전체의 기능을 하는 공기 갭이며, 막(324)은 금속이며, 막(326)은 유전체이다. 도 3e는 세 가지 상태의 분광 반사율을 나타내는 도표이다. 표시된 크기에 있어서, 흑색 상태(예를 들어 상태 2), 청색 상태(상태 0) 및 백색 상태(상태 1)가 가능하며, 여기서 흑색, 청색 및 백색 상태는 분광 반사율(334, 332, 330)에 해당한다. 도 3f는 녹색 및 백색 상태(336, 334)를 가지는 IMod의 도표를 예시하며, 도 3g는 적색 상태(340) 및 백색 상태(338)를 가지는 IMod의 도표를 예시한다.
모든 IMod와 마찬가지로 이 설계는 전자기계적 히스테리시스를 나타내며, 이는 단지 두 가지 상태만을 가지는 IMod에 비해 훨씬 복잡하다. 막을 이완된(relaxed) 위치로 귀환하려고 하는 기계적 힘에도 불구하고, 인가되는 경우 막을 구동 또는 동작 상태에서 유지하기에 충분한 최소 전압이 존재한다.
도 4a는 인가된 전압과 IMod의 상태 사이의 관계를 나타내는 대표적인 도표이다. IMod를 구동 상태로 유지하기 위한 최소 바이어스 Vbias가 필요하다. 상태 1 및 상태 2는 전압 V3 및 V4를 인가함으로써 구현된다. 연관된 히스테리시스 도표는 도 4b에 예시되어 있으며, 여기서 곡선(400)은 도 3a의 이동식 플레이트(302)의 전자기계적 응답에 해당하며, 곡선(402)은 이동식 플레이트(300)의 전자기계적 응답에 해당한다. 두 가지 곡선의 중심의 평균에 Vbias가 존재한다. 도 4c는 이러한 소자를 동작시키는데 필요한 구동 회로의 일부를 예시한다. 출력단(404)은 3개의 트랜지스터 또는 3개의 서로 다른 전압원과 병렬로 연결된 다른 적당한 스위치, 및 IMod의 2개의 이동식 플레이트로 구성된다. 구동기 논리 회로(406)는 출력단을 통해 IMod(410)의 이동식 막에 인가되는 하나의 특정 전압의 선택을 허용하는 방식으로 입력 신호(408)에 응답한다. 전압이 전혀 인가되지 않는 경우, IMod의 막은 기계적 힘을 통해 이완된 상태로 이동한다.
이동식 막 구조에서 발생할 수 있는 다른 문제는 도 5a - 5c에 예시된 전하 증착 현상이다. 도 5a에서 이동식 플레이트(500)와 고정 플레이트(504) 사이에 전압이 인가된다. 층(502)은 고정 플레이트(504)의 상부에 위치하는 절연막이다. 인가된 전압이 이동식 플레이트를 동작시키기에 충분하고 도 5b에 예시되어 있는 바와 같이 절연체와 접촉하는 경우, 절연체 상에는 전하(506)가 증착될 수 있다. 이에 따라 플레이트(500)와 플레이트(504) 사이의 인력성 힘이 감소하며, 이를 동작시키기 위해서는 높은 전압이 인가되어야 한다(도 5c).
이러한 상태는 구조에 교류 전압을 인가함으로써 해결될 수 있다. 즉 의도된 모든 동작에 있어서, 증착된 전하를 상쇄하거나 실제적으로 활용할 수 있도록 인가된 전압의 극성을 변경한다. 도 5d는 반대 극성을 인가하는 경우의 효과를 예시한다. 다른 방법은 고체 절연체를 제거하거나 이를 공기로 대체하는 것이다. 도 5e는 이러한 목적을 달성하기 위한 스틱션 범프 또는 작동 레일의 사용을 예시한다. 이들 구조 상에도 전하가 축적될 수 있지만, 그 면적은 아주 작으며, 따라서 감소된 전하가 축적된다. 반대 극성 및 스틱션 범프를 함께 사용할 수도 있다.
전기 단락은 이들 소자의 다른 문제점이다. 도 5a를 참조하여 설명하면, 이동식 막(상부 전극; 500)과 하부 전극(504)의 표면 영역은 동일하다. 소자가 동작하는 경우(도 5b), 절연체(502)의 핀홀은 전기적 단락 및 소자 고장을 발생시킨다. 도 5e에 예시된 구성을 활용하는 경우, 표면 전극의 표면 면적을 감소시켜 핀홀에 의해 단락이 발생할 가능성을 감소시킴으로써 이러한 문제점을 완화시킬 수 있다. 표면 전극 또는 스틱선/작동 레일은 또한 전술한 스틱션 완화 기능을 한다. 스틱션 범프와 마찬가지로, 스틱션 범프 대신에 이들을 이동식 막 상에서 제조할 수 있다.
IMod 기초 디스플레이의 제조를 복잡하게 하는 다른 문제점은 전체 색상의 디스플레이를 제조해야 한다는 것이다. IMod의 서로 다른 색상이 IMod의 비구동 공간(spacing)에 의해 구현되기 때문에, 서로 다른 3개의 색상을 가지는 어레이는 서로 다른 3개의 갭 크기를 가지는 IMod의 부 어레이를 가지게 된다. 이에 따라 서로 경쟁하는 전자회로를 구동하기 위해서는 서로 다른 3개의 전자기계적 응답이 존재할 수 있다. 댐핑 홀은 색상마다 다른 전자기계적 응답 변동을 보상하기 위한 하나의 기술이다.
다른 기술은 이중 클램핑된 IMod 막의 두께 또는 계목에 의해 지지되는 IMod의 계목 두께를 다르게 하는 것이다. 후자의 기술을 도 6에 예시한다. IMod(602) 상의 계목(600)은 IMod(606) 상의 계목(604)에 비해 얇게 제조된다. 이들 계목에 동일한 바이어스 전압을 인가함으로써, IMod(602)는 IMod(606)에 비해 추가로 변위되는데 이는 낮은 스프링 정수 때문이다. 이러한 구조를 동작시키기 위해서는 보다 작은 힘이 요구되며, 기계적 응답 시간이 감소되며, 우위를 차지하게 되는 것은 기계적 응답 시간이다. 이는 소자의 전체 전자기계적 응답을 효율적으로 변경하며, 따라서 공간 변동을 보상하기 위한 방법을 제공한다. 단지 전체 막의 두께 또는 막의 주요 부분이 변동되는 경우의 이중 클램핑된 설계에만 동일 기술이 적용된다. 일례로 큰 비구동 공간 때문에, 적색이며 따라서 긴 기계적 응답 시간을 가지는 IMod는 높은 스프링 정수로 제조될 수 있다. 이에 의해 동작 시간을 청색 IMod의 시간과 맞출 수 있다.
계목에 의해 지지되는 IMod에서, 스프링 정수는 계목 암의 길이에 의해 결정될 수 있다. 길이가 긴 계목은 낮은 스프링 정수를 야기하며, 길이가 짧은 계목은 높은 스프링 정수를 야기한다. 이는 동일 양의 전체 소자 공간에서 계목이 부착되는 이동식 막의 에지를 따라 그 부착 위치를 변동시킴으로써 달성될 수 있다. 따라서 막 에지의 중앙에 연결된 계목은 부근의단부에 연결된 계목에 비해 더 높은 스프링 정수를 가지며, 더 멀리 위치한 단부에 연결된 계목에 비해 더 낮은 스프링 정수를 가진다.
구조적 특성에 의해 이동식 막의 광 특성을 완화하는 개념은 전술한 특허 출원 명세서에 개시되어 있다. 기초가 되는 사상은 부재를 개별적으로 설계하고 원하는 기계적 구조적 특성을 제공하고 독립적으로 원하는 광 특성을 제공하도록 최적화된 구조를 제조하는 것이다.
도 7a는 하나의 가능한 접근방법을 보다 상세하게 예시한다. 이 경우 이동식 막(700)은 기계적 특성을 바람직하게 하기 위해 순전히 광 특성 및 막계목(702)에 기초하여 선택된다. 예를 들어 다수의 IMod 설계에 있어서 알루미늄은 광학적 투시로부터 유용하지만 기계적인 피로 및 응력에 의해 파괴되기 쉽다고 알려져 있다. 보다 적당한 재료로는 계목을 구축하는데 사용될 수 있는 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 유전체를 들 수 있다.
도 7b는 계목이 적층물 또는 겹판물 재료로 이루어지는 경우의 방식 변화를 예시한다. 적층물 재료에서, 층(706, 710)은 양호한 기계적 강도를 제공하는 알루미늄 산화물 막을 포함하며, 막(708)은 전기적 도전성을 제공하는 알루미늄이 될 수 있다. 겹판물 재료의 경우, 층(710-706)은 내부 표면은 완전한 알루미늄이고 외부 표면은 완전한 알루미늄 산화물이 되도록 증착되는, 연속적으로 변하는 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 겹판물 재료는 적층물 재료에 비해 기계적으로 훨씬 강하다. 서로 다른 재료를 사용하거나 교체되는 재료로 변화시키는 것을 포함하여 다른 기술적 구현 또한 가능하다.
전술한 특허 출원 명세서에 개시된 일반적인 제조 방법은 새크리피셜층이 증착되고, 새크리피셜층의 상부에 구조가 형성되고, 새크리피셜층이 에칭되는, 표면 마이크로머시닝(surface micromachining) 개념에 기초한다. 플라즈마 에칭은 전술한 접근 방법 중의 하나이다. 특정 이해의 다른 에칭 화학물은 새크리피셜층을 제거하기 위해 가스상 에칭액을 사용한다. XeF2, BrF3, ClF3, BrF5 및 IF5로 알려진 가스가 가능하다. 이들 가스는 실리콘 및 텅스텐과 같은 에칭 재료의 바람직한 특성을 동시에 가지며, 플라즈마에 의해 에칭 공정을 작동시킬 필요가 없다. 가스상 에칭은 습식 에칭과는 달리, 새크리피셜 에칭 단계가 훨씬 복잡하지 않으며, 사용할 수 있는 구조적 재료의 종류도 다양하다. 또한 복잡한 내부 구조를 가지는 보다 복잡한 소자를 쉽게 제조할 수 있다.
일반적으로 디스플레이 소자는 비교적 큰 기판 상에서 제조될 수 있어야 한다. 완성된 다수의 디스플레이 소자가 1 평방 인치보다 작을 수 있지만, 대부분의 직접 뷰 디스플레이(direct view display)는 수 평방 인치에서부터 수백 평방 인치 이상의 크기를 가질 수 있다. 추가로 이들 디스플레이는 종래의 반도체 제조 공장에서는 사용하지 않는 유리 또는 플라스틱 기판을 사용한다. 주로 실리콘에 기초하며 실리콘 기판 상에서 제조되는 MEMS가 오랫동안 반도체 공장에서 제조되었다. 그러나 IMod 기초 디스플레이를 제조하는 경우에 주로 요구되는 큰 어레이의 MEM 소자를 큰 기판 상에서 제조해야 하는 필요성은 종래의 반도체 제조 공정 및 공장을 사용하는 경우에는 충족될 수 없다.
다른 경우, 큰 어레이의 IMod 및 다른 MEMS의 제조에 적용될 수 있는, 크기가 크며 증대하는 설비 베이스가 존재한다. 이러한 설비 베이스는 Active Matrix LCD를 제조하기 위해 현재 사용되는 설비 및 공장을 포함한다. "A Liquid Crystal Flat Panel Displays"(저자 William C. O'Mara)는 본 명세서에 참조되어 본 명세서의 일부를 이룬다. 이들 설비는 대량의 제조 공정이 활성 매트릭스 부재, 즉 LCD를 구동하는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)와 연관되어 있기 때문에 적합하다.
다양한 TFT 제조 공정이 존재하지만, 이들 모두는 큰 면적의 표면 마이크로머시닝 MEMS의 제조에 부합되는 다수의 요소를 공유한다. 첫째, 선택 기판은 유리또는 플라스틱이며, 이는 큰 크기의 포맷인 경우에 쉽게 사용될 수 있다. 제조 전에 금속 산화물과 같은 유기 또는 무기 막을 기판 표면에 증착함으로써, 이들 재료의 불순물을 제조된 구조와 화학적으로 분리할 수 있다. 또한 증착된 중요한 재료는 실리콘, 텅스텐, 몰리브덴, 게르마늄 및 탄탈을 포함하며, 이들 모두는 광학적, 절연성, 구조적, 도전성 재료에 적합한 탄탈 펜톡사이드(tantalum pentoxide), 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물 및 알루미늄뿐만 아니라 가스상 에칭액에 적당한 새크리피셜 재료이다. 일반적으로 모든 포토리소그래피, 공정 도구 및 테스팅은 큰 어레이 및 큰 면적의 소자를 지향하고 있다. 마지막으로 TFT 제조 공정을 사용하여, MEM 소자와 결합된 전자회로를 제조하여 구동기 회로 및 지능형 논리 기능을 제공할 수 있다. 따라서 가스상 에칭과 결합된, Active Matrix LCD 제조 및 이들과 연관된 공정은 구체적으로는 IMod 기초 디스플레이의 경우에 쉽게 사용할 수 있으며 일반적으로는 큰 면적(적어도 8" ×8" 크기 또는 8" 직경)의 MEM 소자의 경우에 쉽게 사용할 수 있는 제조용 매체(vehicle)를 제공한다.
TFT 및 IMod 또는 다른 MEM 소자를 제조하기 위한 2개의 일반적인 접근 방법은 분리(decoupling) 및 중첩(overlapping)이다. 필요한 TFT 기초 회로를 먼저 제조한 후에, IMod를 제조한다. 보다 효율적인 접근방법은 각각의 공정에서 공유 또는 중첩 단계를 허용하는 방식으로 TFT 어레이 및 IMod 어레이를 제조하는 것이다. 대표적인 TFT 공정 시퀀스는 다음과 같다.
1. 게이트 금속(예를 들어 몰리브덴 또는 탄탈)을 증착.
2. 게이트 금속을 패턴화.
3. 절연체 및 비정질 실리콘을 증착.
4. 절연체 및 실리콘을 패턴화.
5. 디스플레이 전극(예를 들어 알루미늄)을 증착.
6. 디스플레이 전극을 패턴화.
7. 소스/드레인/신호 라인 금속(알루미늄)을 증착.
8. 소스/드레인/신호 라인을 패턴화.
9. 실리콘을 패턴화.
10, 패시베이션 막 증착.
대표적인 IMod 공정 시퀀스는 다음과 같다.
1. 유전체/1차 미러(1차 미러용으로 몰리브덴 또는 탄탈)를 증착.
2. 1차 미러를 패턴화.
3. 절연체 및 비정질 실리콘을 증착.
4. 절연체 및 실리콘을 패턴화.
5. 2차 미러(알루미늄)를 증착.
6. 2차 미러를 패턴화.
7. 새크리피셜 재료(실리콘)를 에칭.
이들 2개의 공정 시퀀스를 비교하면, 단계(1-6)는 기초 레벨과 기능적으로 동일하며, 명확하게 이들 각각의 시퀀스 내에서 동일한 위치에 위치한다. 이러한 유사성은 여러 가지 방법으로 분리 및 중첩 공정 모두의 이점을 가진다. 우선 재료의 유사성은 필요한 전용 증착 도구 및 에칭액 화학물질의 전체 수를 최소화한다. 두 번째로 동일한 단계가 동일한 위치에 위치하기 때문에, 전체 공정의 흐름이 능률적으로 된다. 최종적으로 중첩 공정에서 일부 단계를 공유할 수 있다. 따라서 IMod 어레이 및 TFT 회로 모두를 제조하는데 필요한 전체 공정 단계의 개수가 감소되어, 공정의 복잡성과 경비를 감소시킨다. 일반적으로 AMLCD의 활성 매트릭스 구성요소를 제조하기 위한 공정 및 설비는 IMod 제조 시에 이상적으로 적합한 것으로 보인다.
구조의 표면 마이크로머시닝은 도 8a 및 8b에 예시된 공정을 사용하여 단순화될 수 있다. 도 8a는 절연된 1차 전극을 제조하기 위한 하나의 기술을 예시한다. 단계 1에서 1차 전극(800)은 마스크(802)를 사용하여 패턴화되어, 기판(804) 상에서 에칭된다. 단계 2에서 블랭킷 절연층(blanket insulating layer; 806), 새크리피셜 재료(808) 및 마스크(810)가 증착된다. 최종적으로 단계 3에서 새크리피셜층은 패턴화되어 에칭되고, 2차 전극(812)이 그 위에 증착된다. 절연층(806)은 2차 전극(812)과 1차 전극(800) 사이에 전기적 절연을 제공한다. 이 공정은 마스크(802, 810)를 형성하는 2개의 마스킹 단계를 요구한다.
도 8b는 단순화된 시퀀스를 나타낸다. 단계 1에서는 1차 전극(800), 절연체(806) 및 새크리피셜층(808)이 증착되며, 이 때 새크리피셜층(808)은 제 위치의 마스크 층(802)을 사용하여 블랭킷 방식으로 증착된다. 단계 2에서 층(800, 806, 808)을 에칭하고, 마스크(802)는 그 목적을 다 한 후에 박리된다. 1차 전극(800)을 과도하게 에칭함으로써 절연층(806)을 덜 에칭한다는 점에서 이 에칭은 8a의 에칭과 다르다. 이에 따라 절연성 레지(ledge)가 제조된다. 이러한 레지는 재료 및 연관된 에칭액을 적당하게 선택함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어 새크리피셜층(808)이 실리콘으로 이루어지고, 절연층(806)이 실리콘 이산화물로 이루어지고 1차 전극(800)이 텅스텐으로 이루어지는 경우, 텅스텐 층은 실리콘 또는 실리콘 이산화물에 전혀 영향을 미치지 않고 수소 페록사이드(hydrogen peroxide) 용해제(solution)를 사용하여 과도하게 에칭될 수 있다. 단계 3에서 2차 전극(812)이 블랭킷 방식으로 증착된다. 절연층(806)은 1차 전극(800)과 2차 전극(812) 사이에 전기적 절연을 제공하는데, 이는 2차 전극의 증착 시에 절연성 레지에 의해 1차 전극(800)과 2차 전극(812)의 접촉을 방지할 수 있기 때문이다. 이에 따라 전체적으로, 2개의 전극 사이에 절연 장벽층을 형성하는데 필요한 마스크 단계의 수를 하나씩 감소시킬 수 있다. 이는 단일 마스크층이 3개의 층을 형성하기 위해 사용되는 다중 에칭액에 패턴을 제공하기 때문이다.
전술한 실시예 이외에도 다음의 청구의 범위 내에 속하는 다른 실시예 또한 포함될 수 있다.

Claims (48)

  1. 2개의 벽으로 형성되는 공동(cavity)을 포함하며,
    상기 2개의 벽은 적어도 2개의 암(arm)에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있고,
    상기 2개의 암은 제1 벽의 기계적 응력이 기본적으로 제1 벽의 평면 내의 제1 벽의 운동에 의해 완화될 수 있도록 하는 방법으로 형성되는
    인터페로메트릭 변조기(interferometric modulator).
  2. 제1항에 있어서,
    제1 벽의 운동이 회전 운동인 변조기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 암 각각은 2개의 단부(ends)를 가지며,
    상기 단부 중 제1 단부는 제1 벽 및 제2 단부에 부착되고,
    상기 제2 단부는 제2 벽에 대하여 고정된 위치에 부착되며,
    상기 제2 단부의 부착 지점은 제1 벽과 수직인 축을 기준으로 제2 벽에 부착되는 단부로부터 오프셋되는
    변조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 암이 원하는 스프링 정수를 구현하도록 이루어지는 변조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 암의 길이가 원하는 스프링 정수를 구현하도록 이루어지는 변조기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 암의 두께가 원하는 스프링 정수를 구현하도록 이루어지는 변조기.
  7. 제4항에 있어서,
    제1 벽의 에지를 따라 상기 암이 부착되는 위치가 원하는 스프링 정수를 구현하도록 선택되는 변조기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벽은 2개의 기본적으로 직선형인 에지를 가지며,
    상기 암 각각의 제1 단부는 제1 에지의 중앙에 부착되는
    변조기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벽이 2개의 기본적으로 직선형인 에지를 가지며,
    상기 암 각각의 단부는 상기 제1 에지의 단부에 부착되는
    변조기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2개의 벽을 연결하는 제3 암을 포함하는 변조기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 벽을 각각 연결하는 제3 암 및 제4 암을 포함하는 변조기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 암이 핀기어 구성(pinwheel configuration)을 형성하는 변조기.
  13. 인터페로메트릭 변조기 각각이 2개의 벽으로 형성되는 공동을 포함하며,
    상기 벽은 적어도 2개의 암에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있고,
    서로 다른 변조기의 벽 및 암이 서로에 대한 벽의 이동과 연관되어 서로 다른 스프링 정수를 구현하도록 이루어지는
    인터페로메트릭 변조기 어레이.
  14. 제13항에 있어서,
    암 각각은 2개의 단부를 가지며,
    상기 단부 중 제1 단부는 제1 벽 및 제2 단부에 부착되고,
    상기 제2 단부는 제2 벽에 대하여 고정된 위치에 부착되며,
    상기 제2 단부의 부착 지점은 제1 벽과 수직인 축을 기준으로 제2 벽에 부착된 단부로부터 오프셋되는
    변조기 어레이.
  15. 적어도 2개의 암으로 연결되는, 공동의 2개의 벽을 형성하는 단계; 및
    제1 벽의 기계적 응력을 완화시키기 위해 제1 벽이 제1 벽의 평면 내에서 암을 기준으로 회전하는 것을 허용하는 단계
    를 포함하는 인터페로메트릭 변조기의 제조 방법.
  16. 일반적으로 서로 평행인 3개의 벽; 및
    적어도 하나의 벽을 변조기의 3개의 개별 동작 상태를 표시하는 개별 위치로 구동하는 제어 회로
    을 포함하며,
    상기 벽은 적어도 하나의 벽이 다른 2개의 벽에 대하여 이동하도록 지지되는
    인터페로메트릭 변조기의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    3개의 개별 상태 중 제1 상태인 경우, 제1 벽과 제2 벽 사이 및 제2 벽과제3 벽 사이에 갭이 존재하며,
    3개의 개별 상태 중 제2 상태인 경우, 제1 벽과 제2 벽 사이에는 갭이 존재하며 제2 벽과 제3 벽의 사이에는 갭이 존재하지 않으며,
    3개의 개별 상태 중 제3 상태인 경우, 제1 벽과 제2 벽 사이 및 제2 벽과 제3 벽 사이에 갭이 존재하지 않는
    인터페로메트릭 변조기의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    막 각각이 유전체, 금속 또는 반도체 막으로 이루어지는 인터페로메트릭 변조기의 제조 방법.
  19. 서로에 대하여 접촉 위치로부터 접촉 위치로 이동할 수 있는 2개의 벽으로 형성되며, 상기 2개의 벽이 서로에 대하여 기본적으로 인접하여 위치하는 공동; 및
    상기 2개의 벽이 접촉 위치에서 닿는 표면 면적을 감소시키기 위해 제1 벽의 일부를 형성하도록 장착되는 스페이서(spacer)
    를 포함하는 인터페로메트릭 변조기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 스페이서가 전극을 포함하며,
    전극에 전류를 공급하기 위한 도체를 추가로 포함하는
    변조기.
  21. 액체로 채워진 갭에 의해 분리되는 2개의 벽으로 형성되는 공동; 및
    제1 벽 내에 위치하며, 갭의 용적이 변경됨에 따라 갭으로 또는 갭으로부터 이동하는 액체의 댐핑 효과(damping effect)를 제어하도록 구성되는 개구부
    를 포함하며,
    상기 2개의 벽은 갭의 용적을 변경하기 위해 서로에 대하여 운동할 수 있는
    변조기.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 개구부가 벽 중앙의 둥근 구멍을 포함하는 변조기.
  23. 공동을 형성하는 적어도 2개의 벽을 포함하며,
    상기 벽은 서로에 대하여 운동가능하며,
    벽의 상대적 위치는 두 가지 모드를 형성하며,
    상기 두 가지 모드 중에서 제1 모드에서는, 변조기가 입사 광을 반사하고 백색을 나타내고,
    상기 두 가지 모드 중에서 제2 모드에서는, 변조기가 입사 광을 흡수하고 흑색을 나타내는
    인터페로메트릭 변조기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 벽은 금속 사이에 끼워진 유전체를 포함하며,
    다른 벽은 유전체를 포함하는
    변조기.
  25. 2개의 벽으로 형성되는 공동을 포함하며,
    상기 벽은 적어도 2개의 암에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있고,
    그 응답 시간이 암의 길이, 암이 벽에 연결되는 위치, 제1 벽의 두께, 암의 두께, 댐핑 홀의 존재와 크기 및 변조기 부근의 주위 가스 압력 중에서 적어도 2개의 조합에 의해 미리 결정되는 값으로 제어되는
    인터페로메트릭 변조기.
  26. 2개의 벽으로 형성되는 공동; 및
    레일이 작동하거나 또는 교류 전극 구동 전압이 인가되는 것 중에서 적어도 하나를 포함하는 전하 증착 완화 장치(charge deposition mitigating device)
    를 포함하고
    상기 벽은 적어도 2개의 암에 의해 연결되어 서로에 대하여 운동할 수 있는
    인터페로메트릭 변조기.
  27. 지지대(supports)에 의해 유지되는 적어도 2개의 벽으로 각각 형성되는 하나 이상의 공동을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 벽 또는 지지대는 벽 또는 지지대의 전기적, 기계적 또는 광학적 특성이 벽 또는 지지대 단면의 서로 다른 위치에서 서로 다르도록 적어도 2개의 재료를 포함하는
    인터페로메트릭 변조기.
  28. 제23항에 있어서,
    적어도 하나의 벽이 둘 이상의 개별적인 재료의 적층물(laminate)을 포함하는 변조기.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 벽 중에서 적어도 하나의 벽이 둘 이상의 재료의 겹판물(gradient)을 포함하는 변조기.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 지지대가 둘 이상의 개별적인 재료의 적층물을 포함하는 변조기.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 지지대가 둘 이상의 재료의 겹판물을 포함하는 변조기.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 2개의 재료가 각각 서로 다르며 상보적인 전기적, 기계적 또는 광학적 특성을 나타내는 변조기.
  33. 가스상 에칭액을 사용하여 증착된 새크리피셜층을 제거하는 단계를 포함하는 마이크로전자기계적 구조를 제조하는 경우에 사용되는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 마이크로전자기계적 구조가 놓이는 기판이 가스상 에칭액의 효과에 대하여 대체로 면역성이 있는 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 기판이 불활성 막 도포에 의해 마이크로전자기계적 구조로부터 화학적으로 분리되는 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 MEMS가 간섭 변조기(interference modulator)를 포함하며,
    상기 변조기의 벽이 기판 상에 형성되며,
    플라즈마, 액체 또는 가스 상 에칭액이 벽과 기판 사이에 형성된 새크리피셜층을 제거하는
    방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 가스상 에칭액이 XeF2, BrF3, ClF3, BrF5 및 IF5 중에서 하나를 포함하는 방법.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 사용된 새크리피셜층이 실리콘, 몰리브덴 및 텅스텐, 탄탈 또는 게르마늄을 포함하는 방법.
  39. 적어도 크기가 8" ×8"이거나 직경이 8"인 유리 또는 플라스틱 기판의 표면 상의 전자기계적 구조(electromechanical structure)를 마이크로머시닝(micromachining)하는 단계
    를 포함하는 마이크로전자기계적 구조 어레이를 생산 라인에서 제조하는 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    전자회로가 MEM과 결합하여 제조되는 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 마이크로전자기계적 구조가 간섭 변조기를 포함하는 방법.
  42. 제39항에 있어서,
    전자회로를 형성하는 단계가 상기 구조를 마이크로머시닝하는 단계와 중첩되는 방법.
  43. 제39항에 있어서,
    상기 전자회로를 형성하는 단계가 상기 구조를 마이크로머시닝하는 단계와 중첩되지 않는 방법.
  44. 단일 마스킹 단계에서 상기 새크리피셜층 및 1차 동작 전극(actuating electrode)을 패턴화하고 에칭하는 MEM 구조의 제조 방법.
  45. 절연층을 덜 에칭함으로써 1차 동작 전극 및 2차 동작 전극을 절연하는 MEM 구조의 제조 방법.
  46. 새크리피셜층은 단일 단계에서 패턴화되고 에칭되며,
    절연층 및 1차 동작 전극은 개별적인 단계에서 패턴화되고 에칭되는
    표면 마이크로머시닝된 MEM 구조의 제조 방법.
  47. 단일 마스킹 단계에서 새크리피셜층, 절연층 및 1차 동작 전극을 패턴화하고 에칭하는 표면 마이크로머시닝된 MEM 구조의 제조 방법.
  48. 절연층을 덜 에칭함으로써, 1차 동작 전극 및 2차 동작 전극을 전기적으로 절연하는 MEM 구조의 제조 방법.
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