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JP5792373B2 - ピクセルビア(pixelvia)およびそれを形成する方法 - Google Patents

ピクセルビア(pixelvia)およびそれを形成する方法 Download PDF

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Description

本開示は、電気機械システムと、そのようなシステムを有するディスプレイの白色点調整とに関する。
電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS:microelectromechanical system)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS:nanoelectromechanical system)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(IMOD:interferometric modulator)と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および/または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
干渉デバイスアレイは、各ピクセルのコーナーにおいてアンカーされる機械層を含み得る。ブラックマスクは、各ピクセルの光学不活性領域内で光を吸収するために、コーナーにおいて、およびピクセル間に含まれ得る。ブラックマスク領域は、充填率を低減しながらも、ディスプレイのコントラスト比を向上させることができる。機械層のためのより小さいアンカリングエリアと、向上された充填率とを有する、干渉デバイスが必要である。
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担当するとは限らない。
本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、ピクセルのアレイを含むデバイスにおいて実施され得、各ピクセルが、基板と、基板上に配設され、ピクセルの4つのコーナーの各々において、およびピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、電気伝導性ブラックマスクと、ブラックマスクの上に配設された誘電体層と、誘電体層の上に配設された、静止電極を含む光学スタックと、光学スタックの上に配置され、機械層と光学スタックとの間のキャビティを画定する機械層とを有する。機械層は、作動位置と緩和位置との間でキャビティを通して可動であり、機械層は、ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされる。ピクセルのアレイは、静止電極をブラックマスクに電気的に接続する、誘電体層中の伝導性ビアを有する第1のピクセルを含み、伝導性ビアは、第1のピクセルの光学不活性エリアにおける第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設される。伝導性ビアの位置は、第1のピクセルの中心に向かう方向に第1のピクセルのエッジからオフセットされて離間する。
いくつかの実施態様では、ピクセルのアレイは、第1のピクセルのエッジに沿って第1のピクセルに隣接する第2のピクセルをさらに含み、第2のピクセルは、静止電極をブラックマスクに電気的に接続するための、誘電体層中のビアを含まない。いくつかの実施態様によれば、第1のピクセルは高ギャップピクセルであり、第2のピクセルは中ギャップピクセルであり、ピクセルのアレイは、中ギャップピクセルの反対側の高ギャップピクセルの側面で高ギャップピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、低ギャップピクセルは、静止電極をブラックマスクに電気的に接続するための、誘電体層中のビアを含まない。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数のピクセルを有するディスプレイデバイスを形成する方法において実施され得る。この方法は、電気伝導性ブラックマスクを基板上に堆積させることであり、ブラックマスクが、各ピクセルの4つのコーナーの各々において、および各ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、ピクセルの光学不活性部分を遮蔽することを含む。この方法は、誘電体層をブラックマスクの上に堆積させることと、静止電極を含む光学スタックを誘電体層の上に堆積させることと、機械層を光学スタックの上に堆積させることとをさらに含む。機械層は、機械層と光学スタックとの間のキャビティを画定する。この方法は、機械層を、各ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーすることと、伝導性ビアをデバイスの第1のピクセル中に設けることであり、ビアが、誘電体層中に配設され、静止電極をブラックマスクに電気的に接続することとをさらに含む。ビアは、第1のピクセルの光学不活性エリアにおける第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、伝導性ビアの位置は、第1のピクセルの中心に向かう方向に第1のピクセルのエッジからオフセットされて離間する。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数のピクセルを含む電気機械デバイスにおいて実施され得、各ピクセルが、基板と、基板上に配設され、ピクセルの4つのコーナーの各々において、およびピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、光吸収手段と、光吸収手段の上に配設された誘電体層と、誘電体層の上に配設された、静止電極を含む光学スタックと、機械層と光学スタックとの間のキャビティを画定するために、光学スタックの上に配置された機械層とを含む。機械層は、作動位置と緩和位置との間でキャビティを通して可動であり、機械層は、ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされる。ピクセルのアレイは、静止電極を光吸収手段に電気的に接続するための、誘電体層中の手段を有する第1のピクセルを含み、接続手段は、第1のピクセルの光学不活性エリアにおける第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設される。接続手段の位置は、第1のピクセルの中心に向かう方向に第1のピクセルのエッジからオフセットされて離間する。いくつかの実施態様では、ビアの中心から第1のピクセルのエッジまでの距離は、約1μmから約3μmの間の範囲にわたる。いくつかの実施態様では、第1のピクセルは高ギャップピクセルであり、複数のピクセルは、第1のピクセルのエッジに沿って第1のピクセルに隣接する中ギャップピクセルをさらに含み、複数のピクセルは、中ギャップピクセルの反対側で第1のピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、中ギャップピクセルおよび低ギャップピクセルは、静止電極をブラックマスクに電気的に接続するための、誘電体層中の手段を含まない。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ピクセルのアレイを含むデバイスにおいて実施され得、各ピクセルが、基板と、基板上に配設され、ピクセルの4つのコーナーの各々においてピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、電気伝導性ブラックマスクと、ブラックマスクの上に配設された誘電体層と、誘電体層の上に配設された、静止電極を含む光学スタックと、光学スタックの上に配置され、機械層と光学スタックとの間のキャビティを画定する機械層とを含む。機械層は、作動位置と緩和位置との間でキャビティを通して可動であり、機械層は、ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされる。ピクセルのアレイは、静止電極をブラックマスクに電気的に接続する、誘電体層中の伝導性ビアを有する第1のピクセルを含み、ビアは、機械層が第1のピクセルの光学不活性エリアにおいて光学スタックの上にアンカーされるところからオフセットされた、第1のピクセルのコーナーに配設される。
いくつかの実施態様では、ピクセルのアレイは、第1のピクセルに隣接する第2のピクセルをさらに含み、第2のピクセルは、ブラックマスクを静止電極に電気的に接続するための、誘電体層中の伝導性ビアを含まない。いくつかの実施態様によれば、第1のピクセルは高ギャップピクセルであり、第2のピクセルは中ギャップピクセルであり、ピクセルのアレイは、高ギャップピクセルの反対側の中ギャップピクセルの側面で低ギャップピクセルをさらに含み、低ギャップピクセルは、ブラックマスクを静止電極に電気的に接続するための、誘電体層中の伝導性ビアを含まない。いくつかの実施態様では、ビアは、約6μmから約8μmの間の範囲にわたる距離だけ、機械層が光学スタックの上にアンカーされるところから離間する。いくつかの実施態様では、ビアは、ブラックマスクの伝導性バス層を光学スタックの静止電極に電気的に接続するための、誘電体層中の開口である。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数のピクセルを有するデバイスを形成する方法において実施され得る。この方法は、各ピクセルの4つのコーナーの各々においてピクセルの光学不活性部分を遮蔽するために、電気伝導性ブラックマスクを基板上に堆積させることと、誘電体層をブラックマスクの上に堆積させることと、静止電極を含む光学スタックを誘電体層の上に堆積させることと、機械層を光学スタックの上に堆積させることと、機械層を、各ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーすることとを含む。機械層は、機械層と光学スタックとの間のピクセルごとのキャビティを画定する。この方法は、伝導性ビアを複数のピクセルのうちの第1のピクセル中に設けることであり、誘電体層中のビアが、静止電極をブラックマスクに電気的に接続し、ビアが、機械層が第1のピクセルの光学不活性エリアにおいて光学スタックの上にアンカーされるところからオフセットされた、第1のピクセルのコーナーに配設されることをさらに含む。
いくつかの実施態様では、この方法は、機械層を堆積させる前に犠牲層を堆積させることと、機械層を堆積させた後、犠牲層を除去して、キャビティを形成することとをさらに含み、犠牲層は、キャビティの高さを画定するように選択された厚さを有する。いくつかの実施態様によれば、この方法は、犠牲層中にアンカーホールを形成することであり、アンカーホールが、機械層が光学スタックの上にアンカーされるところを画定することをさらに含む。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数のピクセルを含むデバイスにおいて実施され得、各ピクセルが、基板と、基板上に配設され、ピクセルの4つのコーナーの各々においてピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、光を吸収するための手段と、光吸収手段の上に配設された誘電体層と、誘電体層の上に配設された、静止電極を含む光学スタックとを含む。ピクセルのアレイは、誘電体層中で静止電極を光吸収手段に電気的に接続するための手段を有する第1のピクセルを含み、接続手段は、機械層が第1のピクセルの光学不活性エリアにおいて光学スタックの上にアンカーされるところからオフセットされた、第1のピクセルのコーナーに配設される。いくつかの実施態様では、第1のピクセルは高ギャップピクセルであり、ピクセルのアレイは、中ギャップピクセルと低ギャップピクセルとをさらに含み、中ギャップピクセルは高ギャップピクセルに隣接し、低ギャップピクセルは、高ギャップピクセルの反対側の中ギャップピクセルの側面で中ギャップピクセルに隣接し、中ギャップピクセルおよび低ギャップピクセルは、誘電体層中で静止電極を光吸収手段に電気的に接続するための手段を含まない。
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す図。 3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図。 図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す図。 様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示す図。 図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す図。 図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す図。 図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示す図。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図。 様々な干渉変調器アレイの平面概略図の一例を示す図。 様々な干渉変調器アレイの平面概略図の一例を示す図。 様々な干渉変調器アレイの平面概略図の一例を示す図。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。 干渉変調器アレイの平面概略図の一例を示す図。 線13B−13Bに沿って取られた図13Aの干渉変調器アレイの断面概略図の一例を示す図。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図。
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと(たとえば、ビデオ)、静止していようと(たとえば、静止画像)、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より具体的には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Bluetooth(登録商標)デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス(たとえば、電子リーダー)、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ(たとえば、オドメータディスプレイなど)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメーター、パッケージング(たとえば、電気機械システム(EMS)、MEMSおよび非MEMS)、審美構造物(たとえば、1つの宝飾品上の画像のディスプレイ)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、運動感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
向上された充填率を有する電気機械デバイスが開示される。電気機械デバイスの充填率、または、電気機械デバイスの総エリアに対するデバイスの光学活性エリアの比は、ブラックマスクを吸収する光のエリアによって制限され得る。電気機械デバイスは、複数のピクセルと、各ピクセルのコーナーにおいてブラックマスクの上で光学スタックにアンカーされた機械層とを含む、干渉変調器デバイスであり得る。いくつかの実施態様では、伝導性ビアが、デバイスの静止電極をブラックマスクに電気的に接続するために使用される。ビアは、ブラックマスクのエリアを低減することを助けるために、機械層が光学スタックの上にアンカーされるところからオフセットされる。たとえば、アンカリング領域が、ピクセルビアとアンカリング領域との間の不整合を考慮するためのサイズにされる必要はないので、ビアを、機械層をピクセルコーナーにおいて光学スタックの上にアンカーするために使用されたアンカリング領域からオフセットすることは、ピクセルコーナーにおけるブラックマスクのサイズを低減することができる。ピクセルコーナーにおけるブラックマスクのエリアを低減することによって、アレイの光学不活性エリアが低減され、それによって、充填率が向上され得る。いくつかの実施態様では、ビアは、あらゆるピクセルの誘電体層に含まれるとは限らない。むしろ、ビアは、たとえば、ブラックマスクの総エリアを低減するために、および充填率を向上させるために、高いギャップ(または、キャビティ)高さで構成されたピクセルのコーナーの近くに、干渉変調器デバイス全体にわたって周期的に位置してもよい。たとえば、ビアは、様々なギャップ高さを有するピクセル(または、サブピクセル)を含む構成において、最高のギャップを有するピクセル(または、サブピクセル)のコーナーの近くにのみ位置してもよい。
いくつかの他の実施態様では、伝導性ビアが、ピクセルの光学不活性エリアにおけるピクセルのエッジに沿った位置に配設され、ビアは、ピクセルの中心に向かう方向にピクセルのエッジからオフセットされて離間する。ブラックマスクは、ピクセルのエッジに沿ってピクセルのコーナーからビアまで延在するチャネルを含み得る。チャネルの1つの側面は、チャネル幅の残りよりも一般に広い、広げられた部分(または、突出部(bulge))を含み得る。突出部は、ビアのフットプリントを囲み、このことは、プロセスばらつきに対するビアの頑強さを増す助けとなる。いくつかの実施態様では、ビアが各ピクセルの各エッジに沿って含まれる必要はない。むしろ、ビアは、たとえば、ブラックマスクの総エリアを低減するために、高ギャップピクセルと中ギャップピクセルとによって共有されるエッジに沿った高ギャップピクセル内など、いくつかのピクセルのいくつかのエッジのみに対して設けられ得る。
本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するように実施され得る。いくつかの実施態様では、ピクセルアレイは、向上された充填率、および/または、低減されたエリアを有するブラックマスクを含み得る。さらに、いくつかの実施態様は、干渉デバイス内でブラックマスクを静止電極に電気的に接続するために使用されるビアのプロセス頑強さを増すことができる。さらに、いくつかの実施態様は、製造ばらつきに対するデバイスの耐性を向上させることによって、干渉デバイスの歩留まりを向上させることができる。その上、いくつかの実施態様は、ピクセルアレイ中のビアの数を減らすために、および/または、アレイの小部分のみの上にビアを有するピクセルアレイを提供するために使用され得る。
説明する実施態様が適用され得る好適な電気機械システム(EMS)またはMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するために干渉変調器(IMOD)を組み込むことができる。IMODは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和」、「開」または「オン」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」または「オフ」)状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲外の光(たとえば、赤外光)を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、IMODは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、機械層または可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V0は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧Vbiasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。
図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光を示す矢印13と、左側のピクセル12から反射する光15とを用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになる。光学スタック16に入射する光の一部分は光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の(1つまたは複数の)波長を決定することになる。
光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その(1つまたは複数の)層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、より伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または伝導性/吸収層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
いくつかの実施態様では、光学スタック16の(1つまたは複数の)層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が可動反射層14のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層14は、(光学スタック16の行電極に直交する)1つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト18の上に堆積された列とポスト18間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は約1〜1000μmであり得、ギャップ19はおよそ10,000オングストローム(Å)未満であり得る。
いくつかの実施態様では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14は、図1中の左側のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間のギャップ19がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形し、光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1中の右側の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成され得る。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行ドライバ回路24と列ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1−1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含んでいることがあり、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。
図3は、図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書込みプロシージャが、図3に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、たとえば、約10ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、10ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が2ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図3に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約3〜7ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ30の場合、行/列書込みプロシージャは、一度に1つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約10ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ0ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約5ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図1に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各IMODピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくIMODピクセルに流れ込まない。
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に1行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第1の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第1の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第1の行パルスが第1の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第2の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変更され得、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第1の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第1のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新され得る。
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
図4に(ならびに図5Bに示すタイミング図に)示すように、開放電圧(release voltage)VCRELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧VSHおよび低いセグメント電圧VSLにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧(代替的にピクセル電圧と呼ばれる)は緩和ウィンドウ(図3参照。開放ウィンドウとも呼ばれる)内にある。
高い保持電圧VCHOLD_Hまたは低い保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和IMODは緩和位置にとどまることになり、作動IMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いVSHと低いセグメント電圧VSLとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
高いアドレス指定電圧VCADD_Hまたは低いアドレス指定電圧VCADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧VCADD_Hがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧VSHの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧VSLの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧VCADD_Lが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧VSHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VSLは変調器の状態に影響しない(すなわち、安定したままである)ことがある。
いくつかの実施態様では、変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番(すなわち、書込みプロシージャの極性の交番)は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図2の3×3アレイに印加され得、これは、図5Aに示すライン時間60eディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図5A中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図5Aに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図5Bのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第1のライン時間60aの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
第1のライン時間60a中に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、開放電圧70に移動し、低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、(1,2)および(1,3)は、第1のライン時間60aの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図4を参照すると、コモンライン1、2または3のいずれも、ライン時間60a中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので(すなわち、VCREL−緩和、およびVCHOLD_L−安定)、セグメントライン1、2および3に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
第2のライン時間60b中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70に移動するとき、緩和することになる。
第3のライン時間60c中に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1,1)および(1,2)のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、コモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。
第4のライン時間60d中に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン2上の電圧は低いアドレス電圧78に減少される。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部(lower end)を下回り、変調器(2,2)が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は緩和位置にとどまる。コモンライン3上の電圧は、高い保持電圧72に増加し、コモンライン3に沿った変調器を緩和状態のままにする。
最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン3上の電圧は、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧74に増加する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3上に印加されるので、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、セグメントライン1に沿って印加された高いセグメント電圧62は、変調器(3,1)が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第5のライン時間60eの終わりに、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示す状態にあり、他のコモンライン(図示せず)に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
図5Bのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると(また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると)、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図5Bに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図6A〜図6Eは、可動反射層14とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図6Aは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層14が、基板20から直角に延在する支持体18上に堆積される、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー32に接して支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層34から吊るされる。変形可能層34は、可動反射層14の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図6Cに示す実施態様は、変形可能層34によって行われる可動反射層14の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、可動反射層14のために使用される構造設計および材料と、変形可能層34のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
図6Dは、可動反射層14が反射副層(reflective sub-layer)14aを含む、IMODの別の例を示している。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造上に載る。支持ポスト18は、たとえば、可動反射層14が緩和位置にあるとき、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が形成されるように、下側静止電極(すなわち、図示のIMODにおける光学スタック16の部分)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として働くように構成され得る伝導性層14cと、支持層14bとをも含むことができる。この例では、伝導性層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの一方の面に配設され、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層14aは、伝導性であることがあり、支持層14bと光学スタック16との間に配設され得る。支持層14bは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素(SiON)または二酸化ケイ素(SiO2)の、1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層14bは、たとえば、SiO2/SiON/SiO23層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層14aと伝導性層14cのいずれかまたは両方は、たとえば、約0.5%の銅(Cu)または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム(Al)合金を含むことができる。誘電支持層14bの上および下で伝導性層14a、14cを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層14aおよび伝導性層14cは、可動反射層14内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
図6Dに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造23をも含むことができる。ブラックマスク構造23は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において(たとえば、ピクセル間にまたはポスト18の下に)形成され得る。ブラックマスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造23に接続され得る。ブラックマスク構造23は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造23は1つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23は、光吸収器として働くモリブデンクロム(MoCr)層と、二酸化ケイ素(SiO2)層と、反射体およびバス層として働く、アルミニウム合金とを含み、それぞれ、約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さである。1つまたは複数の層は、たとえば、MoCr層およびSiO2層の場合は、カーボンテトラフルオロメタン(CF4)および/または酸素(O2)、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素(Cl2)および/または三塩化ホウ素(BCl3)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク23はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造23では、伝導性反射体は、各行または列の光学スタック16における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層35が、ブラックマスク23中の伝導性層から吸収層16aを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
図6Eは、可動反射層14が自立している、IMODの別の例を示している。図6Dとは対照的に、図6Eの実施態様は支持ポスト18を含まない。代わりに、可動反射層14は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック16に接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック16は、ここでは明快のために、光吸収体16aと誘電体16bとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体16aは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
図6A〜図6Eに示す実施態様などの実施態様では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図6Cに示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図6A〜図6Eの実施態様は、たとえばパターニングなどの処理を簡略化することができる。
図7は、干渉変調器のための製造プロセス80を示す流れ図の一例を示しており、図8A〜図8Eは、そのような製造プロセス80の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス80は、図7に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図1および図6に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施され得る。図1、図6および図7を参照すると、プロセス80はブロック82において開始し、基板20上への光学スタック16の形成を伴う。図8Aは、基板20上で形成されたそのような光学スタック16を示している。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック16の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板20上に、所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、組み合わせられた導体/吸収体副層16aなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層16a、16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または伝導性層)上に堆積された副層16bなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16上への犠牲層25の形成を伴う。犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で(たとえば、ブロック90において)除去され、したがって、犠牲層25は、図1に示した得られた干渉変調器12には示されていない。図8Bは、光学スタック16上で形成された犠牲層25を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック16上での犠牲層25の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ19(図1および図8Eも参照)を与えるように選択された厚さの、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(Si)など、フッ化キセノン(XeF2)エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理蒸着(PVD、たとえば、スパッタリング)、プラズマ強化化学蒸着(PECVD)、熱化学蒸着(熱CVD)、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1、図6および図8Cに示すポスト18の形成を伴う。ポスト18の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層25をパターニングすることと、次いで、PVD、PECVD、熱CVD、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト18を形成するために開口中に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素)を堆積させることとを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト18の下側端部が図6Aに示すように基板20に接触するように、犠牲層25と光学スタック16の両方を通って、下にある基板20まで延在することがある。代替的に、図8Cに示すように、犠牲層25中に形成された開口は、犠牲層25は通るが、光学スタック16は通らないで、延在することがある。たとえば、図8Eは、光学スタック16の上側表面(upper surface)と接触している支持ポスト18の下側端部を示している。ポスト18、または他の支持構造は、犠牲層25上に支持構造材料の層を堆積させることと、パターニングして犠牲層25中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分を除去することとによって形成され得る。支持構造は、図8Cに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層25の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層25および/または支持ポスト18のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
プロセス80はブロック88において続き、図1、図6および図8Dに示す可動反射層14などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、1つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金)堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層14は、電気伝導性であり、電気伝導性層(electrically conductive layer)と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層14は、図8Dに示すように複数の副層14a、14b、14cを含み得る。いくつかの実施態様では、副層14a、14cなど、副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層14bは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層25は、ブロック88において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層14は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層25を含んでいる部分的に作製されたIMODは、本明細書では「非開放(unreleased)」IMODと呼ばれることもある。図1に関して上記で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1、図6および図8Eに示すキャビティ19の形成を伴う。キャビティ19は、(ブロック84において堆積された)犠牲材料25をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(s−Si)などのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ19を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体二フッ化キセノン(XeF2)から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層25をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層25がブロック90中に除去されるので、可動反射層14は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料25の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたIMODは、本明細書では「開放」IMODと呼ばれることがある。
向上された充填率を有する電気機械デバイスが開示される。いくつかの実施態様では、電気機械デバイスは、ピクセルアレイと、各ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされる機械層とを含む、干渉デバイスであり得る。ビアは、ピクセルのコーナーにおいて静止電極をブラックマスクに電気的に接続するために、アレイのピクセル中に設けられ得る。ビアは、機械層がピクセルの光学不活性エリアにおけるピクセルのコーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされるところから、オフセットされ得る。ビアをオフセットすることは、ビアが、機械層を光学スタックの上にアンカーするために使用されたアンカリングホールと重なる設計と比較して、ブラックマスクのエリアを低減することができ、したがって、オフセットビアが、充填率を向上させるためにピクセルアレイにおいて採用され得る。たとえば、ビアをアンカーホールからオフセットすることは、アンカーホールのサイズを低減することができ、それによって、ピクセルコーナーにおけるブラックマスクのエリアが低減されることを可能にする。したがって、ビアをアンカーホールからオフセットすることは、ブラックマスクエリアを低減し、それによって、アレイの総エリアに対するピクセルアレイ中の光学活性エリアの比を増すことによって充填率を向上させることによって、充填率を上げることができる。いくつかの実施態様では、ビアは、ピクセルのいくつか(または、ピクセルの小部分)のみに対して設けられ、それによって、ピクセルアレイの充填率がさらに向上される。たとえば、ビアは、最大ギャップサイズをもつピクセルのコーナーにおいてのみ設けられ得る。
図9は、干渉変調器のための製造プロセス100を示す流れ図の一例を示す。プロセス100は、ブロック102において開始する。ブロック104において、ブラックマスクが基板の上に形成される。基板は、たとえば、ガラスまたはプラスチックを含む透明基板であってよい。ブラックマスクは、基板を通して像を見ることを可能にするガラス、または透明な高分子材料を含めて、様々な材料および/または層を含むことができる。
引き続き図9を参照すると、ブラックマスク構造は、ディスプレイデバイスの光学的特性を向上させるように機械層が屈曲する、ピクセル間の領域、および/またはピクセルコーナーの近くの領域など、光学不活性領域内で周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。さらに、ブラックマスク構造は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。ブラックマスク構造は、上記で説明したように、複数の層を含み得る。
ブロック106において、誘電体層がブラックマスクの上に設けられる。誘電体層は、ブラックマスクの部分を1つまたは複数の後に堆積される層から電気的に絶縁するために使用され得る。誘電体層は、たとえば、二酸化ケイ素(SiO2)、酸窒化ケイ素(SiON)、および/またはオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を含む、任意の好適な電気絶縁体であり得る。
図9に示すプロセス100は、ビアがブラックマスクまで誘電体層中に形成されるブロック108において継続する。ビアは、たとえば、干渉変調器アレイ中の行のための電気的接続を与えることを助けるために、後に堆積される層がブラックマスクに接触することを可能にすることができる。以下でさらに詳細に説明するように、ビアは、干渉変調器アレイのピクセルごとに含まれる必要はない。むしろ、ビアは、充填率を上げることを助けるために、アレイのピクセルの一部分に対してのみ設けられ得る。
ブロック110において、光学スタックが、誘電体層およびビアの上に形成される。光学スタックは、静止電極を含み、ビアの上に設けられた光学スタックの一部分は、静止電極とブラックマスクとの間の電気的接続を作るために使用され得る。
図9に示すプロセス100は、犠牲層が光学スタックの上に形成されるブロック112において継続する。犠牲層は、後で除去されてギャップが形成される。光学スタックの上の犠牲層の形成は、後続の除去後に、所望のサイズを有するギャップを与えるように選択された厚さの中に、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a−Si)など、フッソ系エッチング可能(fluorine-etchable)材料の堆積を含み得る。複数の犠牲層が、複数のギャップサイズを達成するように堆積され得る。たとえば、IMODアレイに対して、各ギャップサイズは、異なる反射色を表すことができる。
ブロック114において、アンカリングホールが、ビアからオフセットされる犠牲層中に形成される。アンカリングホールは、ピクセルのコーナーの近くの犠牲層の一部分を除去することによって、形成され得る。アンカリングホールは、以下で詳細に説明するように、後に堆積される機械層を支持するためのポストを形成するために、ならびに/または、自立した機械層が光学スタックおよび/もしくは別の層に接触することを可能にするために、使用され得る。ブロック114において形成されたアンカリングホールは、ブロック110において形成されたビアと整合されない。むしろ、アンカリングホールおよびビアはオフセットされ、それによって、ビアとの整合を考慮するためにアンカリングホールが追加のマージンを含む必要はないので、ビアおよびアンカリングホールが重なる方式と比較して、アンカリングホールがより小さい寸法を有することが可能となる。アンカリングホールのサイズを低減することは、ピクセルコーナーに配設された光学不活性ブラックマスクのエリアが低減されることを可能にするので、アンカリングホールの寸法を低減することは、干渉変調器アレイの充填率を向上させる助けとなり得る。
図9に示すプロセス100は、機械層の形成に関するブロック116において継続する。機械層は、前に説明したように、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、1つまたは複数の堆積ステップを採用することによって、形成され得る。
図9に示すプロセス100は、キャビティまたはギャップの形成に関するブロック118において継続する。ギャップは、ブロック112において堆積された犠牲材料などの犠牲材料をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)または多結晶シリコン(poly−Si)またはアモルファスシリコン(a−Si)など、エッチング可能な犠牲材料は、ドライ化学エッチングによって除去され得る。
犠牲層が除去された後、機械層は、一般に開放され、静止電極と機械層との間の電圧の印加によって、作動位置と緩和位置との間で静電力によって移動され得る。機械層は、ブロック104において形成されたブラックマスクの一部分の上の光学スタックに、ピクセルのコーナーにおいてアンカーされ得る。
図9に示すプロセス100は、ブロック119において終了する。この方法の追加の詳細は、以下で説明するようなものであり得る。多くの追加のステップが、図示のシーケンスの前、途中、または後に使用され得るが、明快のために省略されている。
図10Aから図10Rは、干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の例を示す。図10Aでは、ブラックマスク構造23が、基板20の上に設けられている。基板20は、上記で説明したように、様々な透明材料を含み得る。1つまたは複数の層が、ブラックマスク構造23を設ける前に基板上に設けられ得る。たとえば、図10Aに示すように、ブラックマスクをパターニングするときにエッチングストップの働きをするために、ブラックマスク構造23を設ける前に、エッチングストップ層122が設けられている。いくつかの実施態様では、エッチングストップ層122は、たとえば、約160Åなど、約50〜250Åの範囲内の厚さを有する酸化アルミニウム層である。
ブラックマスク構造23は、コントラスト比を上げることによってディスプレイデバイスの光学的特性を改善するために、光学不活性領域(たとえば、ピクセルの間)内で周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。
引き続き図10Aを参照すると、ブラックマスク構造23は、1つまたは複数の層を含み得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23は、光吸収体層23aと、誘電体層23bと、バス層23cとを含む。いくつかの実施態様では、MoCr層が光吸収体層23aとして働き、SiO2層が誘電体層23bとして働き、アルミニウム合金層がバス層23cとして働き、たとえば、それぞれ約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さをもつ。
図10Bは、成形構造126を基板20の上に設けることを示す。成形構成126は、二酸化ケイ素(SiO2)など、緩衝酸化物層を含み得る。成形構造126は、たとえば、約500〜6000Åの範囲内の厚さを有し得る。成形構造126は、バスまたはブラックマスク構造23間のギャップを埋めることによって、基板全体で比較的平面的な外形を維持する助けとなり得る。しかしながら、成形構造126は、後で詳細に説明するように、機械層中にキンクを形成することを助けるために、ブラックマスク構造23の一部分に重なり得る。具体的には、機械層を含む1つまたは複数の層が、成形構造126の上に堆積され、これによって、成形構造126の1つまたは複数の幾何学的特徴が実質的に複製され得る。たとえば、図10Bに示すように、成形構造126は、ブラックマスク構造23に重なり、突起部129を形成することができ、突起部129は、機械層など、後に堆積される共形層中に上方に延びるうねりまたはキンクを生成することができる。
本明細書で説明する様々な電気機械システムデバイスを、成形構造126を含むものとして示し、説明するが、本明細書で説明するような機械層を形成する方法は、成形構造126のないプロセスに適用可能であり得ることは、当業者には認識されよう。
図10Cは、スペーサまたは誘電体層35を設けることを示す。誘電体層35は、たとえば、二酸化ケイ素(SiO2)、酸窒化ケイ素(SiON)、および/またはオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を含み得る。いくつかの実施態様では、誘電体層35の厚さは約3000〜6000Åの範囲内であるが、しかしながら、誘電体層35は、所望の光学的特性に応じて様々な厚さを有し得る。以下で図10Eと図10Fとを参照してさらに詳細に説明するように、静止電極をブラックマスク構造23に電気的に接続するためのビアの形成を可能にするように、誘電体層35は、ブラックマスク構造23の上の一部分の上で除去され得る(「上」は、本明細書では、基板20の反対側のブラックマスク構造23の側面を指す)。
図10Dは、色増強構造134を誘電体層35の上に設けることを示す。色増強構造134は、様々なピクセル構造の上に選択的に設けられ得る。たとえば、複数のギャップ高さを採用する多色干渉変調器の実施態様では、色増強構造134は、特定のギャップサイズを有する変調器の上に設けられ得る。いくつかの実施態様では、色増強構造134は、たとえば、約1900Åなど、約1500Åから約2500Åの間の範囲にわたる厚さを有する酸窒化ケイ素(SiON)層である。SiON層は、たとえば、テトラフルオロメタン(CF4)および/または酸素(O2)を採用するエッチングプロセスを含む、任意の好適な技法を使用して、パターニングされ得る。
1つまたは複数の層が、色増強構造134を設ける前に、誘電体層35上に設けられ得る。たとえば、図10Dに示すように、エッチングストップ層135が、色増強層134を設ける前に設けられている。いくつかの実施態様では、エッチングストップ層135は、たとえば、約160Åなど、約50〜250Åの範囲内の厚さを有する酸化アルミニウム層である。
図10Eは、ビア138を誘電体層35中に形成することを示す。ビア138は、以下で詳細に説明するように、後に堆積される層がブラックマスク構造23に接触することを可能にすることができる。図10Eに示すように、ビアは、ブラックマスク23の各領域の上に含まれる必要はない。むしろ、ビアは、アレイの充填率を上げるために、干渉変調器内で周期的に配置され得る。
図10Fおよび図10Gは、光学スタック16を誘電体層35およびビア138の上に形成することを示す。光学スタック16は、複数の層を含み得る。たとえば、光学スタック16は、モリブデンクロム(MoCr)などの静止電極層140と、二酸化ケイ素(SiO2)などの透明誘電体層141と、後続の犠牲層エッチングプロセス中の透明誘電体層141、および/または犠牲層除去プロセス中の腐食を保護するための、酸化アルミニウム(AlOX)などのエッチングストップ層142とを含み得る。エッチングストップ層142は、様々な金属、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、1つまたは複数の副層から形成され得、それらの副層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、たとえば、静止電極140を含む光学スタック16の層の一部または全部は、平行ストリップにパターニングされ、ディスプレイデバイス中に行電極を形成し得る。図10Fおよび図10Gに示すように、光学スタック16のうちの1つまたは複数の層は、物理的かつ電気的にブラックマスク構造23と接触することができる。たとえば、ビア138は、静止電極140がブラックマスク構造23と電気的に接触することを可能にする。
図10Hから図10Jは、光学スタック16の上に複数の犠牲層を設けてパターニングすることを示す。以下で論じるように、犠牲層は後で除去されてギャップまたはキャビティを形成する。複数の犠牲層の使用は、多数の共振光学ギャップを有するディスプレイデバイスの形成の助けとなり得る。たとえば、図示のように、第1の犠牲層144と、第2の犠牲層145と、第3の犠牲層146とを選択的に設けることによって、様々なギャップサイズが作成され得る。これによって、第1の犠牲層144、第2の犠牲層145、および第3の犠牲層146の厚さの合計にほぼ等しい第1のギャップサイズ(または「高ギャップ」)と、第2の犠牲層145および第3の犠牲層146の厚さの合計にほぼ等しい第2のギャップサイズ(または「中ギャップ」)と、第3の犠牲層146の厚さにほぼ等しい第3のギャップサイズ(または「低ギャップ」)とを設けることができる。干渉変調器アレイでは、高ギャップは高ギャップピクセルに対応し得、中ギャップは中ギャップピクセルに対応し得、低ギャップは低ギャップピクセルに対応し得る。異なるギャップサイズで構成されるこれらのピクセルの各々は、異なる反射色を生成することができる。したがって、そのようなピクセルを、本明細書では、高ギャップピクセル、中ギャップピクセル、または低ギャップピクセルと呼ぶことがある。
光学スタック16の上の第1の犠牲層144、第2の犠牲層145、および第3の犠牲層146の形成は、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a−Si)の堆積を含み得る。いくつかの実施態様では、第1の犠牲層144は、たとえば、約400Åなど、約200Åから約1,000Åの間の範囲にわたる厚さを有するモリブデン(Mo)層であり、第2の犠牲層145は、たとえば、約400Åなど、約200Åから約1,000Åの間の範囲にわたる厚さを有するMo層であり、第3の犠牲層146は、たとえば、約1,600Åなど、約600Åから約2,000Åの間の範囲にわたる厚さを有するMo層である。
図10Hから図10Jを、第2の犠牲層145が第1の犠牲層144の上に設けられ、第3の犠牲層146が第1の犠牲層144および第2の犠牲層145の上に設けられる構成について示すが、他の構成が可能である。たとえば、第1の犠牲層144、第2の犠牲層145、および第3の犠牲層146が重なる必要はなく、より多いまたはより少ない犠牲層が、所望のギャップサイズを設けるために形成され得る。
図10Kは、ピクセル間で犠牲層144〜146をパターニングすることを示す。犠牲層は、塩素(Cl2)および/または酸素(O2)などのエッチャントを使用することを含む、様々な方法でパターニングされ得る。ピクセルのコーナーにおいてなど、ピクセル間で除去された犠牲層144〜146の部分は、アンカーホール150を作り出すことができ、アンカーホール150は、以下で説明するように、後に堆積される機械層を支持するためのポストを形成するために、および/または、自立した機械層をアンカーすることを助けるために使用され得る。
図示した、部分的に作製された干渉変調器のアンカーホール150は、ビア138と整合されていない。ビア138との整合を考慮するためにアンカーホール150が追加のマージンを含む必要はないので、これによって、アンカーホール150が、ビア138およびアンカーホール150が重なってアンカービア(anchor via)を形成する方式と比較して、より小さい幅w1を有することを可能にすることができる。さらに、ビア138とアンカーホール150とをオフセットすることによって、アンカーホールおよびビアの不整合に関する、ピクセルにわたる不均一性が回避され得る。
さらに、図10Lに示すように、いくつかの実施態様では、ビア138がブラックマスク23の各領域の上に含まれる必要はない。むしろ、ビアは、アレイのすべてよりも少ないピクセルの上に周期的に設けられ得る。アンカーホール150の幅w1を縮小することによって、および、干渉変調器アレイ中のビア138の総数を減らすことによって、ブラックマスク23の総エリアが低減され、それによって、充填率が向上され得る。
図10Lは、機械層の反射層14aと支持層14bとを設けてパターニングすることを示す。反射層14aは、たとえば、アルミニウム合金を含む反射性材料であり得る。いくつかの実施態様では、反射層14aは、たとえば、約0.5%など、約0.3%から1.0%の範囲内の重量で銅を有する、アルミニウム−銅(AlCu)を含む。反射層14aは、たとえば、約300Åなど、約200Åから約500Åの範囲内の厚さなど、任意の好適な厚さであり得る。
支持層14bは、反射防止層の働きをすることによってフォトリソグラフィプロセスを支援するために、および/または、完全に作製された機械層の所望の機械的柔軟性を得ることを助けるために使用され得る。いくつかの実施態様では、支持層14bは、たとえば、約250Åなど、約50Åから約1,000Åまでの範囲内の厚さを有する酸窒化ケイ素(SiON)層である。
図10Mは、エッチングストップ層154を、支持層14bの上に、アンカーホール150の底部に接した透明誘電体層141の上に、および、アンカーホール150の側壁に接した犠牲層144〜146の上に設けることを示す。エッチングストップ層154は、たとえば、200Åなど、約100Åから約300Åまでの範囲内の厚さを有する、たとえば、酸化アルミニウム(AlOX)層であり得る。エッチングストップ層154は、後続のエッチングステップから干渉デバイスの層を保護するために採用され得る。たとえば、以下で説明するように、犠牲層144〜146が、機械層を開放するために除去されるとき、エッチングストップ層154は、犠牲層144〜146を除去するために使用されるエッチャントから支持層を保護することができる。
図10Nから図10Pは、第1の支持層160と、第2の支持層161と、第3の支持層162とを設けてパターニングすることを示す。第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162は、様々な機能のために使用され得る。たとえば、第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162は、ポストおよび/またはリベットを含む、支持構造を形成するために使用され得る。さらに、第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162は、所望の作動電圧に対応する構造的剛性を達成することを助けるために、および/または、自立した機械層を得ることを助けるために、機械層の全部または一部に組み込まれ得る。
図10Pに示すように、第1の支持層160の一部分160aは、高ギャップピクセルおよび中ギャップピクセルのための支持ポストの働きをすることができるが、第1の支持層160の一部分160bは、低ギャップピクセルの機械層に含まれ得る。第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162を採用して、変化するギャップ高さのピクセルにわたって様々な機能を提供することによって、干渉デバイスの設計における柔軟性が向上され得る。いくつかの実施態様では、機械層は、いくつかのピクセルの上では自立することができ、他のピクセルの上では支持ポストまたは他の構造によって支持され得る。
犠牲層144〜146は、干渉変調器アレイ中に様々なピクセルを形成するために、後で除去され得る。犠牲層の上に形成された機械層の厚さは、アレイの様々なピクセルの上で機械層に第1の支持層160と、第2の支持層161と、第3の支持層162とを選択的に含めることによって、変えることができる。たとえば、第3の支持層162は、高ギャップピクセル、中ギャップピクセル、および低ギャップピクセルの上に設けられ得、第2の支持層161は、中ギャップピクセルおよび低ギャップピクセルの上に設けられ得、第1の支持層160は、低ギャップピクセルの上に設けられ得る。異なるギャップ高さのピクセルにわたって機械層の厚さを変えることによって、機械層の所望の堅さをギャップ高さごとに達成することができ、このことは、カラーディスプレイの適用例では、異なるサイズのエアギャップに対して同じピクセル作動電圧を可能にする助けになり得る。
第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162は、酸窒化ケイ素(SiON)などの誘電材料によって形成され得る。いくつかの実施態様では、第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162の厚さはそれぞれ、たとえば、約1000Åなど、約600Åから約3000Åの範囲内であり得る。
図10Qは、完成された機械層14を形成するために、キャップ層14cを設けてパターニングすることを示す。キャップ層14cは、支持層160〜162の上に共形に設けられ得、反射層14aのパターンと同様のパターンを有し得る。反射層14aのパターンと同様にキャップ層14cをパターニングすることは、機械層14における応力のバランスをとる助けとなり得る。機械層14における応力のバランスをとることによって、以下で説明するように、犠牲層144〜146の除去時に機械層14の成形および曲率が制御され得る。さらに、機械層14における平衡応力は、温度に対する開放された干渉変調器のギャップ高さの感度を下げることができる。
キャップ層14cは、金属材料であってもよく、たとえば、反射層14aと同じ材料であり得る。いくつかの実施態様では、キャップ層14cは、たとえば、約0.5%など、約0.3%から1.0%の範囲内の重量で銅を有するアルミニウム−銅(AlCu)を含み、キャップ層14cの厚さは、たとえば、約300Åなど、約200Åから約500Åの範囲内になるように選択される。
上記で説明したように、機械層14は、干渉変調器アレイの異なるピクセルにわたる様々な層を含み得る。機械層14の追加の詳細は、以下で説明するようなものであり得る。
図10Rは、第1のギャップまたは高ギャップ19aと、第2のギャップまたは中ギャップ19bと、第3のギャップまたは低ギャップ19cとを形成するための、犠牲層144〜146の除去を示す。第1のギャップ19aと、第2のギャップ19bと、第3のギャップ19cとを形成する前に、追加のステップが採用され得る。たとえば、犠牲層開放ホール(sacrificial release holes)が、犠牲層144〜146を除去することを助けるために、機械層14に形成され得る。
ギャップ19a〜19cは、上記で説明したように、犠牲層144〜146をエッチャントにさらすことによって形成され得る。犠牲層は、一般に、ギャップ19a〜19cを取り囲む構造に対して選択的に、材料を除去するのに効果的な時間期間の間、さらされてよい。他の選択的エッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。
エッチングストップ層154は、犠牲層144〜146を除去するために使用される犠牲層開放化学作用(sacrificial release chemistry)から、第1の支持層160を保護することができる。このことは、第1の支持層160が、そうでない場合は犠牲層を除去するために使用される開放化学作用によってエッチングされることになる構造材料であることを可能にすることができる。
誘電体保護層142は、犠牲層144〜146を除去するために使用される犠牲層開放化学作用から、誘電体層141などの光学スタック16の層を保護することができる。誘電体保護層142を含むことで、開放中の光学スタックへの損傷を低減または防止することを助け、それによって光学的性能を向上させることができる。
第1のギャップ19a、第2のギャップ19b、および第3のギャップ19cは、異なる色を干渉的に増強するキャビティに対応し得る。たとえば、第1のギャップ19a、第2のギャップ19b、および第3のギャップ19cは、たとえば、それぞれ青色、赤色、および緑色を干渉的に増強するために選択された高さを有し得る。第1のギャップまたは高ギャップ19aは、第1のギャップピクセルまたは高ギャップピクセル172aに関連付けられ得、第2のギャップまたは中ギャップ19bは、第2のギャップピクセルまたは中ギャップピクセル172bに関連付けられ得、第3のギャップまたは低ギャップ19cは、第3のギャップピクセルまたは低ギャップピクセル172cに関連付けられ得る。
ほぼ同じ作動電圧が各ギャップサイズに対して機械層をコラプスさせることを可能にするために、機械層14は、ギャップ19a〜19cの各々の上に、異なる材料、異なる数の層、または異なる厚さを含み得る。したがって、図10Rに示すように、高ギャップ19aの上の機械層14の一部分は、反射層14aと、支持層14bと、エッチングストップ層154と、第3の支持層162と、キャップ層14cとを含み得るが、中ギャップ19bの上の機械層14の一部分は、第2の支持層161をさらに含み得る。同様に、高ギャップ19aの上の機械層14の一部分とは対照的に、低ギャップ19cの上の機械層14の一部分は、第1の支持層160と第2の支持層161とをさらに含み得る。
上記で説明したように、第1の支持層160、第2の支持層161、および第3の支持層162は、干渉変調器アレイの異なるピクセルにわたって異なる機能を提供することができる。たとえば、第1の支持層160は、高ギャップピクセルおよび中ギャップピクセルの上の機械層14を支持するために、ならびに、低ギャップピクセルの構造的剛性を増すために使用され得る。さらに、第2の支持層161は、高ギャップピクセルの上の機械層14を支持するために、および、中ギャップピクセルの構造的剛性を増すために使用され得、第3の支持層は、低ギャップピクセル、中ギャップピクセル、および高ギャップピクセルの構造的剛性を増すために使用され得る。したがって、第1の支持層160の第1の部分160aは、高ギャップ19aおよび中ギャップ19bの上の機械層14を支持するためのポストの働きをするが、第1の支持層160の第2の部分160bは、低ギャップ19cの上の機械層14に含まれる。複数の支持層を使用することは、ほぼ同じ作動電圧が各ギャップサイズに対して機械層をコラプスさせることを可能にする。
犠牲層144〜146の除去後、機械層14は、立ち上げ高さだけ基板から離されて変位されるようになり得、残留機械的応力など、様々な理由で、この時点で形状または曲率を変え得る。上記で説明したように、キャップ層14cは、開放されたときに機械層における応力のバランスをとる助けとなるように、反射層14aとともに使用され得る。したがって、キャップ層14cは、犠牲層144〜146の除去のときに機械層の立ち上げと曲率とを調整する助けとなるように選択された厚さ、組成、および/または応力を有し得る。さらに、成形構造126の上に、および特に図10Bの突起部129の上に機械層14を設けて、キンク171が機械層14に形成される。キンク171の幾何学的特徴は、成形構造126の厚さを変化させ、それによって機械層14における応力を制御することによって、制御され得る。立ち上げ高さの制御は、作製および光学的性能の観点から望ましい特定のギャップサイズに必要とされる犠牲層の厚さの選択を可能にすることができる。
上記で説明したように、図10Kのアンカーホール150は、ビア138と整合されない。したがって、図10Rに示すように、機械層14は、ビア138からオフセットされた点においてブラックマスク23の上で光学スタック16にアンカーされる。上記で説明したように、機械層14をビア138からオフセットされた点においてアンカーすることは、ビアが配置される領域と同じ領域内でブラックマスク23の上に機械層14がアンカーされる設計と比較して、ブラックマスク23がより小さくなることを可能にすることができる。たとえば、機械層14をアンカーするために使用されるアンカリングホールからビア138をオフセットすることによって、アンカーホールのサイズは、ビア138とのプロセス整合を考慮するために増大されたエリアを有する必要はない。さらに、機械層14を固定するために使用されるアンカーホールからビア138をオフセットすることによって、アンカーホールおよびビアの不整合に関する、ピクセルにわたる不均一性が回避され得る。したがって、ビア138をアンカーホールからオフセットすることによって、干渉変調器アレイの充填率が向上され得る。
さらに、図10Rに示すように、ビア138が各ピクセルに含まれる必要はない。むしろ、ビアは、アレイのすべてよりも少ないピクセルの上に設けられ得る。たとえば、図10Rに示すように、ビア138は、高ギャップピクセル172aのコーナー123の近くに含まれている。さらに、ビアは、中ギャップピクセル172bまたは低ギャップピクセル172cのコーナーには含まれていない。アレイのすべてよりも少ないピクセルに対してビアを設けることによって、干渉変調器アレイ中のビアの総数を減らすことができ、それによって、次にはブラックマスク23の総エリアを低減することができる。ブラックマスク23は光学的に不透明であるので、ブラックマスク23の総エリアを低減することは、ピクセルアレイの充填率を向上させる。
図10Rに示すように、ブラックマスク23は、機械層14を支持するために使用される構造のフットプリントよりも大きいフットプリントを有する。たとえば、第1の支持層160の一部分160aは、高ギャップピクセル172aに関連付けられた機械層14の部分のための支持ポストとして作用し、高ギャップピクセル172aのコーナー123におけるブラックマスク23の幅よりも小さい幅を有する。機械層のアンカリング領域の周りのブラックマスク23の追加の幅は、作動中に機械層14の屈曲部分を遮蔽することができる。たとえば、機械層14が作動されるとき、機械層14の大部分が平面において整合され得、光学スタック16と接触していることができるが、(たとえば、ピクセルのエッジに沿った)機械層14の一部分は、光学スタック16と接触していないことがあり、したがって、追加のブラックマスクが設けられない場合、望ましくない色を干渉的に生成することがある。作動中に光学スタック16と接触しない機械層14の部分は、より大きいギャップ高さを有するピクセルでは増大し得る。たとえば、高ギャップピクセル172aの屈曲領域は、ギャップ19aがギャップ19cよりも大きいので、低ギャップピクセル172cの屈曲領域よりも大きくなり得る。
いくつかの実施態様では、ビア138などのビアが、最大ギャップサイズのピクセルの1つまたは複数のコーナーにおいて含まれる。高ギャップピクセルは、作動状態においてより大きい屈曲領域を有することがあり、したがって、中ギャップピクセルおよび低ギャップピクセルと比較して、ピクセルコーナーにおいてより大きい光学不活性エリアを有することがあるので、ビア138を最大ギャップサイズのピクセルのコーナーの近くに配置することは、有利になり得る。したがって、いくつかの実施態様では、ブラックマスクは、より大きい屈曲領域を考慮するために、およびビアのための場所を設けるために、高ギャップサブピクセルのコーナーにおいてより大きくなり得る。しかしながら、ビアがアレイの各ピクセルに対して含まれる必要はないので、ブラックマスク23の総エリアが低減され得、干渉変調器アレイの充填率が向上され得る。
ビア138などのビアは、様々な形状とサイズとを有し得る。たとえば、ビアは、円、楕円、八角形、および/または任意の他の好適な形状として成形され得る。ビアのサイズは、プロセスによって変わり得る。いくつかの実施態様では、各ビア138は、たとえば、約2.4μmなど、約1.5μmから約3.0μmの範囲内の最大幅を有する。ビアの追加の詳細は、以下で説明するようなものであり得る。
図11Aから図11Cは、様々な干渉変調器アレイの平面概略図の例を示す。図11Aでは、干渉変調器アレイ180を示す。干渉変調器アレイ180は、第1のギャップピクセルまたは高ギャップピクセル174aと、第2のギャップピクセルまたは中ギャップピクセル174bと、第3のギャップピクセルまたは低ギャップピクセル174cとを含む、異なるギャップサイズの複数のピクセルを含む。高ギャップピクセル174a、中ギャップピクセル174b、および低ギャップピクセル174cは、図10Rの高ギャップピクセル172a、中ギャップピクセル172b、および低ギャップピクセル172cと同様であり得る。しかしながら、高ギャップピクセル174a、中ギャップピクセル174b、および低ギャップピクセル174cは、高ギャップピクセル172a、中ギャップピクセル172b、および低ギャップピクセル172cと同一である必要はない。
図11Aに示すように、電気伝導性ブラックマスクが、高ギャップピクセル174a、中ギャップピクセル174b、および低ギャップピクセル174cの各コーナーにおいて基板上に配設される。図11Aには図示されていないが、誘電体層が、ブラックマスクの上に設けられており、静止電極を含む光学スタックが、誘電体層の上に設けられている。ビア138は、光学スタックの静止電極を、ブラックマスク23の様々な部分に電気的に接触させるために使用される。
機械層14は、高ギャップピクセル174a、中ギャップピクセル174b、および低ギャップピクセル174cのギャップ高さを画定するために、光学スタックの上に配置される。機械層14は、高ピクセル174a、中ピクセル174b、および低ピクセル174cのコーナーの各々において、ブラックマスク23の上にアンカーされる。たとえば、高ギャップピクセル174aは、4つのコーナー123a〜123dを含み、機械層は、それぞれアンカリングホール150a、150b、150c、および150dにおいて、4つのコーナー123a、123b、123c、および123dの各々において光学スタックの上にアンカーされる。上記で説明したように、機械層14は、多数の方法でブラックマスクの上にアンカーされ得る。
各ピクセルの各コーナーの周りのブラックマスク23のエリアは、アレイ180の各ピクセルについて同じである必要はない。むしろ、ピクセルコーナーにおけるブラックマスクのエリアは、最大ギャップサイズのピクセルなど、比較的大きいギャップを有するピクセルでは、作動中に増大される機械層屈曲を考慮するために、より大きくなり得る。たとえば、高ギャップピクセル174aのコーナー123a〜123dの各々におけるブラックマスクのエリアは、中ギャップピクセル174bのコーナー123eにおけるブラックマスクのエリア、および、低ギャップピクセル174cのコーナー123fにおけるブラックマスクのエリアよりも大きい。図11Aに示すように、高ギャップピクセル174aのコーナー123aにおけるブラックマスクの増大された部分または突出部は、ビア138を設けるために使用され得る。
引き続き図11Aを参照すると、いくつかの実施態様では、ビア138は、中ギャップピクセルに隣接する高ギャップピクセル174aのコーナーに配置される。しかしながら、以下で図11Bと図11Cとを参照して説明するように、ビア138は、高ギャップピクセルの他のロケーションに、および/または複数のコーナーに設けられ得る。
アンカリングホールの中心からピクセルの中心までの線に沿ったブラックマスクのエッジまでの距離は、ピクセルのギャップ高さに応じて変化し得る。たとえば、高ギャップピクセルのアンカリングホールの中心までの線に沿ったブラックマスクのエッジからの距離d1は、約10μmから約12μmの範囲内であり得るが、低ギャップピクセルまたは中ギャップピクセルのアンカリングホールの中心までの線に沿ったブラックマスクのエッジからの距離d2は、約7μmから約9μmの範囲内であり得る。
引き続き図11Aを参照すると、ブラックマスク23は、ピクセルコーナーに設けられることに加えて、ピクセルエッジに沿ってなど、ピクセルの他の領域に含まれ得る。ピクセルのエッジに沿ったブラックマスク領域はまた、行または列に沿った電気的接続を与えるためにも使用され得、所望の電気的接続性を与えるために、各ピクセルの1つまたは複数のエッジに沿ってブレークを含み得る。たとえば、ブラックマスク23は、高ギャップピクセル174aと低ギャップピクセル174cとに接するエッジに沿ってブレークを含む。いくつかの実施態様では、ブレークは、約2μmから約3μmの範囲内の長さを有する。
上記で説明したように、干渉デバイスアレイ180は、機械層14を固定するために使用されるアンカリングホールまたは他の構造からオフセットされたビアを含む。たとえば、高ギャップピクセル174aのコーナー123aにおけるビア138は、アンカーホール150aからオフセットされる。いくつかの実施態様では、ビアの中心から、機械層が固定される先のアンカリングホールの中心までの距離は、約6μmから約8μmの間の範囲にわたる。
ビア138とアンカーホールとをオフセットすることは、上から見るとき、ビアおよびアンカーホールが重なってアンカービアを形成する方式と比較して、アンカーホールがより小さいエリアを有することを可能にすることができる。たとえば、アンカーホール150aは、高ギャップピクセル174aのコーナー123aに配設されるビア138との整合を考慮するために、追加のマージンを含む必要はない。いくつかの実施態様では、円形のビアと円形のアンカーホールとを採用すると、アンカーホール150aの半径は、約4μmから約7μmの範囲内であり、ビア138の半径は、約2μmから約4μmの範囲内である。
図11Aでは、ビアは、各高ギャップピクセルの1つのコーナーに設けられる。たとえば、高ギャップピクセル174aは、第1のコーナー123aにおいてビア138を含むが、ビアは、高ギャップピクセル174aの第2のコーナー123b、第3のコーナー123c、および第4のコーナー123dにおいて含まれていない。
図11Bは、別の実施態様による干渉変調器アレイ182を示す。図11Bの干渉変調器アレイ182は、干渉変調器アレイ182が各高ギャップピクセルの2つのコーナーにおいてビアを含むことを除いて、図11Aの干渉変調器アレイ180と同様である。たとえば、高ギャップピクセル174aは、第1のコーナー123aおよび第2のコーナー123bにおいてビア138を含むが、ビアは、高ギャップピクセル174aの第3のコーナー123cおよび第4のコーナー123dにおいて含まれていない。
図11Cは、さらに別の実施態様による干渉変調器アレイ184を示す。図11Cの干渉変調器アレイ184は、干渉変調器アレイ184が高ギャップピクセルの4つのコーナーにおいてビアを含むことを除いて、図11Aの干渉変調器アレイ180と同様である。たとえば、高ギャップピクセル174aは、第1のコーナー123a、第2のコーナー123b、第3のコーナー123c、および第4のコーナー123dにおいてビア138を含む。図11Aから図11Cに示す構成に加えて、たとえば、1つの高ギャップピクセルにつき3つのビアをもつ構成、高ギャップピクセルと中ギャップピクセルの両方についてビアが含まれる構成、および/または任意の他の好適な構成を含む、ビア138の他の構成が可能であることは、当業者には諒解されよう。
図12は、干渉変調器のための製造プロセス190を示す流れ図の一例を示す。プロセス190は、ブロック191において開始する。ブロック192において、ブラックマスクが基板の上に形成される。基板は、たとえば、透明基板であり得、ブラックマスク構造は、電気伝導性であり、光学不活性ピクセル領域内で周辺光または迷光を吸収するように構成され得る。ブラックマスクは、干渉変調器のピクセルのアレイ中の各ピクセルの各コーナーを遮蔽することができる。ブラックマスクの追加の詳細は、上記で説明したようなものであり得る。
ブロック193において、誘電体層がブラックマスクの上に設けられる。誘電体層は、ブラックマスクを1つまたは複数の後に堆積される層から電気的に絶縁するために使用され得る。誘電体層は、たとえば、二酸化ケイ素(SiO2)、酸窒化ケイ素(SiON)、およびオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を含む、任意の好適な電気絶縁体であり得る。誘電体層の追加の詳細は、前に説明したようなものであり得る。
図12に示すプロセス190は、光学スタックが誘電体層の上に形成されるブロック194において継続する。上記で説明したように、干渉変調器の光学スタックは、電気伝導性で、部分的に透明でかつ部分的に反射性であり得、干渉変調器デバイスのための静電動作を提供するための静止電極を含み得る。
ブロック195において、機械層が光学スタックの上に形成される。機械層を形成することは、犠牲層を設けることと、1つまたは複数の層を犠牲層の上に堆積させることと、犠牲層を除去して、機械層を開放することとを含み得る。
引き続き図12を参照すると、プロセス190は、機械層がアレイの各ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされるブロック196において継続する。たとえば、支持ポストがピクセルのコーナーに形成され得、機械層をピクセルのコーナーにおいて光学スタックの上にアンカーするために使用され得る。しかしながら、機械層は、上記で説明したように、他の方法でアンカーされ得る。
ブロック198において、伝導性ビアがアレイのピクセル中に設けられる。伝導性ビアは、誘電体層中にあり、静止電極をブラックマスクに電気的に接続する。ビアは、ピクセルのコーナーに配設され、機械層がピクセルの光学不活性エリアにおいて光学スタックの上にアンカーされるところからオフセットされる。ビアを、機械層がピクセルのコーナーにおいてアンカーされるところに対してオフセットすることは、ビアおよび機械層のアンカリング領域が重なる設計と比較して、ブラックマスクをより小さくすることを可能にすることができる。オフセットビアの追加の詳細は、前に説明したようなものであり得る。この方法は、ブロック199において終了する。
図13Aは、干渉変調器アレイ200の平面概略図の一例を示す。図示した干渉デバイスアレイ200は、第1のギャップピクセルまたは高ギャップピクセル202aと、第2のギャップピクセルまたは中ギャップピクセル202bと、第3のギャップピクセルまたは低ギャップピクセル202cと、機械層14と、ブラックマスク23と、アンカリングホール150と、ビア138とを含む。
図の明快さを向上させるために図示されていないが、誘電体層が、ブラックマスク23の上に設けられており、静止電極を含む光学スタックが、誘電体層の上に設けられている。ビア138は、光学スタックの静止電極を、ブラックマスク23の様々な部分に電気的に接触させるために使用される。
ブラックマスク23は、各ピクセルのコーナーにおいて、および、ピクセルエッジの部分に沿って配設される。ブラックマスク23は、行または列に沿った電気的接続を与えるために使用され得、所望の電気的接続性を与えるために、各ピクセルの1つまたは複数のエッジに沿ってブレークを含み得る。たとえば、ブラックマスク23は、高ギャップピクセル202aと中ギャップピクセル202bとに接するエッジに沿ってブレークを含む。いくつかの実施態様では、ブレークは、約2μmから約4μmの範囲内の長さd3を有する。
図11Aから図11Cのピクセルアレイとは対照的に、図13Aのピクセルアレイ200は、ピクセルのエッジに沿って配設されたビアを含む。たとえば、ビア138は、中ギャップピクセル202bに接する高ギャップピクセル202aのエッジに沿った、ブラックマスク23のチャネル204内で、高ギャップピクセル202a中に配設されている。図13Aに示すように、ビアは、この実施態様では、ピクセルコーナーにおいて含まれる必要はない。むしろ、ビア138は、ピクセルのエッジに沿って含まれ得、ピクセルの中心に向かう方向にピクセルのエッジからオフセットされ得る。ピクセルコーナーにおいてではなく、このようにしてピクセルのエッジに沿ってビア138を設けることは、ピクセルコーナーを遮蔽するために使用されるブラックマスクのエリアを低減することによって、干渉デバイスアレイの充填率を向上させる助けとなり得る。
図13Aに示すように、すべてのピクセルエッジがビアを含む必要があるとは限らない。たとえば、図13Aに示すように、ビアは、高ギャップピクセル中にのみ設けられてもよい。いくつかの実施態様では、ビアは、中ギャップピクセルに接する高ギャップピクセルのエッジに沿って、高ギャップピクセルに含まれる。
ビア138は、ピクセルエッジに沿って通るブラックマスクのチャネル内に配設され得、ビア138を含むチャネルの側面は、ビア138のフットプリントの周囲のブラックマスクパッチまたは突出部203を含み得る。突出部203をブラックマスクチャネルに含めることによって、ビア138は、プロセスばらつきに対してより頑強になり得る。たとえば、ブラックマスク突出部203は、各ビア138の周囲のエリアにおけるトポロジーのばらつきを低減し、それによって、ビアの上に共形層を堆積させることに関する製造誤差を低減することができる。図13Aに示すように、ビアおよび突出部は、高ギャップピクセル中に配設され得る。高ギャップピクセルは、低ギャップピクセルおよび中ギャップピクセル未満で、反射への寄与が少なくなり得るので、突出部を高ギャップピクセル中に設けることは、中ギャップピクセルおよび/または低ギャップピクセル中に突出部を有する設計と比較して、輝度に与える影響が少なくなり得る。
図13Aに示す実施態様など、いくつかの実施態様では、ビア138は、高ギャップピクセル202aのピクセルエッジの長さに沿ってほぼ中間に配置される。しかしながら、ビア138は、ピクセルのエッジに沿った他のロケーションに設けられ得る。いくつかの実施態様では、ビア138は、ピクセルエッジの長さに沿って約1/3から約2/3の間に配置される。
図13Bは、線13B−13Bに沿って取られた図13Aの干渉変調器アレイの断面概略図の一例を示す。この断面図は、高ギャップピクセル202aと、中ギャップピクセル202bと、基板20と、ブラックマスクチャネル204と、ブラックマスク突出部203と、ビア138と、エッチングストップ層122と、成形構造126と、誘電体層35と、色増強構造134と、エッチングストップ層135と、光学スタック16と、高ギャップ19aと、中ギャップ19bと、反射層14aと、支持層14bと、エッチングストップ層154と、第2の支持層161と、第3の支持層162と、キャップ層14cとを含む。高ギャップピクセル202aおよび中ギャップピクセル202bの追加の詳細は、前に説明した詳細と同様であり得る。
いくつかの実施態様では、突出部203のエッジから、中ギャップピクセル202bに隣接する高ギャップピクセル202aのエッジまでのブラックマスクの幅d4は、約3μmから約4μmの範囲内であり、ブラックマスクのエッジから、突出部203を有してないブラックマスクの領域内の同じピクセルエッジまでの幅d5は、約2μmから約3μmの範囲内である。突出部203は、任意の好適なエリアを有し得る。突出部が円の一部分である、いくつかの実施態様では、突出部の半径は、約3μmから約5μmの範囲内である。
ビア138のエッジからブラックマスク突出部203のエッジまでの距離d6は、ビア138の周囲のエリアにおけるトポロジーのばらつきを低減するように選択され得る。たとえば、ビア138は、光学スタック16からキャップ14c層までの層など、後に堆積される共形層においてトポロジー変化を引き起こすことがある。距離d6を増すことによって、トポロジーのばらつきが低減され得る。いくつかの実施態様では、距離d6は、約2μmから約3μmの範囲内にあるように選択される。ビア138は、任意の好適な距離だけ、ピクセルの中心に向かう方向にピクセルのエッジからオフセットされ得る。いくつかの実施態様では、ビア138の中心から、中ギャップピクセル202bに接する高ギャップピクセル202aのエッジまでの距離d7は、約1μmから約3μmの範囲内である。
図14は、干渉変調器のための製造プロセス210を示す流れ図の一例を示す。プロセス210は、ブロック211において開始する。ブロック212において、ブラックマスクが基板の上に形成される。基板は、たとえば、透明基板であり得、ブラックマスク構造は、ピクセル間の光学不活性領域など、光学不活性領域内で周辺光または迷光を吸収するように構成され得、電気伝導性であり得る。ブラックマスクは、干渉変調器のピクセルのアレイ中の各ピクセルの各コーナーと少なくとも1つのエッジ領域とを遮蔽することができる。ブラックマスクの追加の詳細は、前に説明したようなものであり得る。
ブロック214において、誘電体層がブラックマスクの上に設けられる。誘電体層は、ブラックマスクを1つまたは複数の後に堆積される層から電気的に絶縁するために使用され得る。誘電体層は、たとえば、二酸化ケイ素(SiO2)、酸窒化ケイ素(SiON)、およびオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を含む、任意の好適な電気絶縁体であり得る。誘電体層の追加の詳細は、前に説明したようなものであり得る。
引き続き図14を参照すると、プロセス210は、光学スタックが誘電体層の上に形成されるブロック216において継続する。上記で説明したように、干渉変調器の光学スタックは、電気伝導性で、部分的に透明でかつ部分的に反射性であり得、干渉変調器デバイスのための静電動作を提供するための静止電極を含み得る。
ブロック218において、機械層が光学スタックの上に形成される。機械層を形成することは、犠牲層を設けることと、1つまたは複数の層を犠牲層の上に堆積させることと、犠牲層を除去して、機械層を開放することとを含み得る。
図14に示すプロセス210は、機械層がアレイの各ピクセルの各コーナーにおいて光学スタックの上にアンカーされるブロック220において継続する。たとえば、支持ポストがピクセルのコーナーに形成され得、機械層をピクセルのコーナーにおいて光学スタックの上にアンカーするために使用され得、および/または、機械層は、上記で説明したように、自立することができる。
ブロック222において、ビアがアレイのピクセル中に設けられる。ビアは、誘電体層中に配設され、静止電極をブラックマスクに電気的に接続する。ビアは、ピクセルのエッジに沿って配設され、ピクセルの中心に向かう方向にピクセルのエッジからオフセットされる。いくつかの実施態様では、ビアは、ピクセルのあるコーナーからピクセルの別のコーナーまでのピクセルのエッジに沿って延在する、ブラックマスクのチャネル内に形成され、チャネルの1つの側面は、ビアのフットプリントの周囲の突出部を含む。突出部を、ビアのフットプリントの周囲のブラックマスクチャネルの1つの側面上に含めることによって、ビアは、プロセスばらつきに対してより頑強になり得る。たとえば、突出部は、ビアの周囲のエリアにおけるトポロジーのばらつきを低減し、それによって、ビアの上に共形層を堆積させることに関する製造誤差を低減することができる。突出部は、たとえば、円、六角形、八角形、長方形、または台形の一部分を含む、任意の好適な形状であり得る。いくつかの実施態様では、突出部は、チャネルの両方の側面に含まれ得る。この方法は、ブロック223において終了する。
図15Aおよび図15Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の例を示している。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形も、テレビジョン、電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカー45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。
ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、またはTFT LCDなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
ディスプレイデバイス40の構成要素は図15Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52に接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタ処理する)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50が、特定のディスプレイデバイス40設計に基づいて必要とされるすべての構成要素に電力を与えることができる。
ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40がネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、b、gまたはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ43は、BLUETOOTH規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM(登録商標))、GSM/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W−CDMA(登録商標))、Evolution Data Optimized(EV−DO)、1xEV−DO、EV−DO Rev A、EV−DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。
いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア52は、スピーカー45に信号を送信するための、およびマイクロフォン46から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接、またはフレームバッファ28から取ることができ、アレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、しばしば、スタンドアロン集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。
アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx−y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であり得る。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが使用され得る。
電源50は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する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、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明するか、または、例として提供するいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたIMODの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1] ピクセルのアレイを備えるデバイスであって、各ピクセルが、
基板と、
前記基板上に配設され、前記ピクセルの4つのコーナーの各々において、および前記ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、電気伝導性ブラックマスクと、
前記ブラックマスクの上に配設された誘電体層と、
前記誘電体層の上に配設された光学スタックであり、静止電極を含む光学スタックと、
前記光学スタックの上に配置され、機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定する機械層であり、作動位置と緩和位置との間で前記キャビティを通して可動であり、前記ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされる、機械層とを有し、
前記ピクセルのアレイが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続する、前記誘電体層中の伝導性ビアを有する第1のピクセルを含み、前記伝導性ビアが、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記伝導性ビアの前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、デバイス。
[C2] 前記ピクセルのアレイが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する第2のピクセルをさらに含み、前記第2のピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、C1に記載のデバイス。
[C3] 前記第1のピクセルの前記キャビティの高さが、前記第2のピクセルの前記キャビティの高さよりも大きい、C2に記載のデバイス。
[C4] 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記第2のピクセルが中ギャップピクセルであり、前記ピクセルのアレイが、前記中ギャップピクセルの反対側の前記高ギャップピクセルの側面で前記高ギャップピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、C3に記載のデバイス。
[C5] 前記ブラックマスクが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記ビアまで延在するチャネルを含む、C3に記載のデバイス。
[C6] 前記チャネルが、前記ビアのフットプリントの周囲の突出部を含む、C5に記載のデバイス。
[C7] 前記突出部を含む前記ブラックマスクの前記チャネルの一部分が、約3μmから約4.5μmの間の範囲にわたる、前記突出部のエッジから前記ピクセルの前記エッジまでの幅を有する、C6に記載のデバイス。
[C8] 前記突出部を含まない前記ブラックマスクの前記第1のチャネルの一部分が、約2μmから約3μmの間の範囲にわたる、前記ブラックマスクの前記チャネルのエッジから前記ピクセルの前記エッジまでの幅を有する、C7に記載のデバイス。
[C9] 前記ビアの中心から前記第1のピクセルの前記エッジまでの距離が、約1μmから約3μmの間の範囲にわたる、C3に記載のデバイス。
[C10] 前記ブラックマスクが、光吸収体層と、誘電体層と、伝導性バス層とのうちの少なくとも1つを含む、C8に記載のデバイス。
[C11] 前記ビアが、前記ブラックマスクの前記伝導性バス層を前記光学スタックの前記静止電極に電気的に接続するための、前記誘電体層中の開口である、C10に記載のデバイス。
[C12] バイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに備え、前記バイアス電圧が印加されるとき、前記機械層の少なくとも一部が前記基板に実質的に平行になる、C11に記載のデバイス。
[C13] ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されるプロセッサであり、画像データを処理するように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されるメモリデバイスとをさらに備える、C1に記載のデバイス。
[C14] 前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラとをさらに備える、C13に記載のデバイス。
[C15] 前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、C14に記載のデバイス。
[C16] 複数のピクセルを有するディスプレイデバイスを形成する方法であって、
電気伝導性ブラックマスクを基板上に堆積させることであり、前記ブラックマスクが、各ピクセルの4つのコーナーの各々において、および各ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、堆積させることと、
誘電体層を前記ブラックマスクの上に堆積させることと、
光学スタックを前記誘電体層の上に堆積させることであり、前記光学スタックが静止電極を含む、堆積させることと、
前記機械層を前記光学スタックの上に堆積させることであり、前記機械層が、前記機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定する、堆積させることと、
前記機械層を、各ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーすることと、
伝導性ビアを前記デバイスの第1のピクセル中に設けることであり、前記ビアが、前記誘電体層中に配設され、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続し、前記ビアが、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記伝導性ビアの前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、設けることとを備える方法。
[C17] 前記機械層を堆積させる前に犠牲層を堆積させることと、前記機械層を堆積させた後、前記犠牲層を除去して、前記キャビティを形成することとをさらに備え、前記犠牲層が、前記キャビティの高さを画定するように選択された厚さを有する、C16に記載の方法。
[C18] 前記第1のピクセルの各コーナーにおいて前記犠牲層中にアンカーホールを形成することであり、各アンカーホールが、前記機械層が前記第1のピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされるところを画定する、形成することをさらに備える、C17に記載の方法。
[C19] 前記機械層を支持するための、各アンカーホール中の支持ポストを形成することをさらに備える、C18に記載の方法。
[C20] 前記ブラックマスクを堆積させることが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記ビアまで延在する、前記ブラックマスクのチャネルを堆積させることをさらに含む、C16に記載の方法。
[C21] 前記ブラックマスクを堆積させることが、前記ビアのフットプリントの周囲の前記チャネル中の突出部を形成することをさらに含む、C20に記載の方法。
[C22] 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記複数のピクセルが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する中ギャップピクセルをさらに含み、前記複数のピクセルが、前記中ギャップピクセルの反対側で前記第1のピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記中ギャップピクセルおよび前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、C16に記載の方法。
[C23] 反射層を、前記キャビティに対向する前記機械層の表面上に形成することであり、前記反射層および前記光学スタックが干渉キャビティを形成する、形成することをさらに備える、C16に記載の方法。
[C24] 前記機械層の少なくとも一部分が前記基板に実質的に平行になるように、バイアス電圧を前記光学スタックに印加することをさらに備える、C23に記載の方法。
[C25] 複数のピクセルを備える電気機械デバイスであって、各ピクセルが、
基板と、
前記基板上に配設され、前記ピクセルの4つのコーナーの各々において、および前記ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、光を吸収するための手段と、
前記光吸収手段の上に配設された誘電体層と、
前記誘電体層の上に配設された光学スタックであり、静止電極を含む光学スタックと、
機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定するために、前記光学スタックの上に配置された機械層であり、作動位置と緩和位置との間で前記キャビティを通して可動であり、前記ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされる、機械層とを含み、
前記ピクセルのアレイが、前記静止電極を前記光吸収手段に電気的に接続するための手段を、前記誘電体層中に有する第1のピクセルを含み、前記接続手段が、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記接続手段の前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、電気機械デバイス。
[C26] 前記光吸収手段が、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記接続手段まで延在するチャネルを含む、C25に記載の電気機械デバイス。
[C27] 前記チャネルが、前記接続手段のフットプリントの周囲の突出部を含む、C26に記載の電気機械デバイス。
[C28] 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記複数のピクセルが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する中ギャップピクセルをさらに含み、前記複数のピクセルが、前記中ギャップピクセルの反対側で前記第1のピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記中ギャップピクセルおよび前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中の手段を含まない、C25に記載の電気機械デバイス。

Claims (28)

  1. ピクセルのアレイを備えるデバイスであって、各ピクセルが、
    基板と、
    前記基板上に配設され、前記ピクセルの4つのコーナーの各々において、および前記ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、電気伝導性ブラックマスクと、
    前記ブラックマスクの上に配設された誘電体層と、
    前記誘電体層の上に配設された光学スタックであり、静止電極を含む光学スタックと、
    前記光学スタックの上に配置され、機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定する機械層であり、作動位置と緩和位置との間で前記キャビティを通して可動であり、前記ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされる、機械層とを有し、
    前記ピクセルのアレイが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続する、前記誘電体層中の伝導性ビアを有する第1のピクセルを含み、前記伝導性ビアが、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記伝導性ビアの前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、デバイス。
  2. 前記ピクセルのアレイが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する第2のピクセルをさらに含み、前記第2のピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記第1のピクセルの前記キャビティの高さが、前記第2のピクセルの前記キャビティの高さよりも大きい、請求項2に記載のデバイス。
  4. 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記第2のピクセルが中ギャップピクセルであり、前記ピクセルのアレイが、前記中ギャップピクセルの反対側の前記高ギャップピクセルの側面で前記高ギャップピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記ブラックマスクが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記ビアまで延在するチャネルを含む、請求項3に記載のデバイス。
  6. 前記チャネルが、前記ビアのフットプリントの周囲の突出部を含前記突出部の高さは、前記機械層に向かって突出する、請求項5に記載のデバイス。
  7. 前記突出部を含む前記ブラックマスクの前記チャネルの一部分が、3μmから4.5μmの間の範囲にわたる、前記突出部のエッジから前記ピクセルの前記エッジまでの幅を有する、請求項6に記載のデバイス。
  8. 前記突出部を含まない前記ブラックマスクの第1のチャネルの一部分が、2μmから3μmの間の範囲にわたる、前記ブラックマスクの前記チャネルのエッジから前記ピクセルの前記エッジまでの幅を有する、請求項7に記載のデバイス。
  9. 前記ビアの中心から前記第1のピクセルの前記エッジまでの距離が、1μmから3μmの間の範囲にわたる、請求項3に記載のデバイス。
  10. 前記ブラックマスクが、光吸収体層と、第2の誘電体層と、伝導性バス層とのうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載のデバイス。
  11. 前記ビアが、前記ブラックマスクの前記伝導性バス層を前記光学スタックの前記静止電極に電気的に接続するための、前記誘電体層中の開口である、請求項10に記載のデバイス。
  12. バイアス電圧を印加するように構成されたバイアス回路をさらに備え、前記バイアス電圧が印加されるとき、前記機械層の少なくとも一部が前記基板に実質的に平行になる、請求項11に記載のデバイス。
  13. ピクセルのアレイと通信するように構成されるプロセッサであり、画像データを処理するように構成されるプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されるメモリデバイスと
    をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
  14. 前記ピクセルのアレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
    前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラと
    をさらに備える、請求項13に記載のデバイス。
  15. 前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項14に記載のデバイス。
  16. 複数のピクセルを有するディスプレイデバイスを形成する方法であって、
    電気伝導性ブラックマスクを基板上に堆積させることであり、前記ブラックマスクが、各ピクセルの4つのコーナーの各々において、および各ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する
    誘電体層を前記ブラックマスクの上に堆積させることと、
    光学スタックを前記誘電体層の上に堆積させることであり、前記光学スタックが静止電極を含む
    前記機械層を前記光学スタックの上に堆積させることであり、前記機械層が、前記機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定する
    前記機械層を、各ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーすることと、
    伝導性ビアを前記デバイスの第1のピクセル中に設けることであり、前記ビアが、前記誘電体層中に配設され、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続し、前記ビアが、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記伝導性ビアの前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、を備える方法。
  17. 前記機械層を堆積させる前に犠牲層を堆積させることと、前記機械層を堆積させた後、前記犠牲層を除去して、前記キャビティを形成することとをさらに備え、前記犠牲層が、前記キャビティの高さを画定するように選択された厚さを有する、請求項16に記載の方法。
  18. 前記第1のピクセルの各コーナーにおいて前記犠牲層中にアンカーホールを形成することをさらに備え、各アンカーホールが、前記機械層が前記第1のピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされるところを画定する、請求項17に記載の方法。
  19. 前記機械層を支持するための、各アンカーホール中の支持ポストを形成することをさらに備える、請求項18に記載の方法。
  20. 前記ブラックマスクを堆積させることが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記ビアまで延在する、前記ブラックマスクのチャネルを堆積させることをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  21. 前記ブラックマスクを堆積させることが、前記ビアのフットプリントの周囲の前記チャネル中の突出部を形成することをさらに含前記突出部の高さは、前記機械層に向けて突出する、請求項20に記載の方法。
  22. 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記複数のピクセルが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する中ギャップピクセルをさらに含み、前記複数のピクセルが、前記中ギャップピクセルの反対側で前記第1のピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記中ギャップピクセルおよび前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記ブラックマスクに電気的に接続するための、前記誘電体層中のビアを含まない、請求項16に記載の方法。
  23. 反射層を、前記キャビティに対向する前記機械層の表面上に形成することをさらに備え、前記反射層および前記光学スタックが干渉キャビティを形成する、請求項16に記載の方法。
  24. 前記機械層の少なくとも一部分が前記基板に実質的に平行になるように、バイアス電圧を前記光学スタックに印加することをさらに備える、請求項23に記載の方法。
  25. 複数のピクセルを備える電気機械デバイスであって、各ピクセルが、
    基板と、
    前記基板上に配設され、前記ピクセルの4つのコーナーの各々において、および前記ピクセルの少なくとも1つのエッジ領域に沿って、前記ピクセルの光学不活性部分を遮蔽する、光を吸収するための手段であって、電気伝送性である、光を吸収するための手段と、
    前記光吸収手段の上に配設された誘電体層と、
    前記誘電体層の上に配設された光学スタックであり、静止電極を含む光学スタックと、
    機械層と前記光学スタックとの間のキャビティを画定するために、前記光学スタックの上に配置された機械層であり、作動位置と緩和位置との間で前記キャビティを通して可動であり、前記ピクセルの各コーナーにおいて前記光学スタックの上にアンカーされる、機械層とを含み、
    前記ピクセルのアレイが、前記静止電極を前記光吸収手段に電気的に接続するための手段を、前記誘電体層中に有する第1のピクセルを含み、前記接続手段が、前記第1のピクセルの光学不活性エリアにおける前記第1のピクセルのエッジに沿った位置に配設され、前記接続手段の前記位置が、前記第1のピクセルの中心に向かう方向に前記第1のピクセルの前記エッジからオフセットされて離間する、電気機械デバイス。
  26. 前記光吸収手段が、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記ピクセルのコーナーから前記接続手段まで延在するチャネルを含む、請求項25に記載の電気機械デバイス。
  27. 前記チャネルが、前記接続手段のフットプリントの周囲の突出部を含前記突出部の高さは、前記機械層に向けて突出する、請求項26に記載の電気機械デバイス。
  28. 前記第1のピクセルが高ギャップピクセルであり、前記複数のピクセルが、前記第1のピクセルの前記エッジに沿って前記第1のピクセルに隣接する中ギャップピクセルをさらに含み、前記複数のピクセルが、前記中ギャップピクセルの反対側で前記第1のピクセルに隣接する低ギャップピクセルをさらに含み、前記中ギャップピクセルおよび前記低ギャップピクセルが、前記静止電極を前記光吸収手段に電気的に接続するための、前記誘電体層中の手段を含まない、請求項25に記載の電気機械デバイス。
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