JP2015508507A - 干渉変調器を駆動するためのシステム、デバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、アナログ干渉変調器の動作を制御するためのシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、電圧は感知電極から決定されてよい。１つまたは複数の電極間の距離が、電圧に基づいて決定されてよい。感知電極は、別の電極に容量結合されてよく、また、干渉変調器の可動層のミラーの中で実施されてよく、または干渉変調器のフローティング固定層の中で実施されてもよい。

Description

本開示は、アナログ干渉変調器のための、および２つの他の導体間に配置された可動導体の位置を検出するための駆動方式および較正方法に関する。

電気機械システム（ＥＭＳ）には、電気的要素および機械的要素を有するデバイス、アクチュエータ、トランスジューサ、センサ、光学構成要素（たとえば、ミラー）、および電子機器が含まれる。電気機械システムは、マイクロスケールおよびナノスケールを含むがそれらに限らない様々なスケールで製造されてもよい。たとえば、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロン〜数１００ミクロン以上の範囲のサイズを有する構造を含んでもよい。ナノエレクトロメカニカルシステム（ＮＥＭＳ）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んでもよい。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに／あるいは基板および／もしくは堆積された材料層の一部をエッチングによって除去するか、または層を追加して電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成する他のマイクロマシーニングプロセスを使用して作製されてもよい。

ある種のＥＭＳは干渉変調器（ＩＭＯＤ）と呼ばれている。本明細書では、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原則を使用して光を選択的に吸収しかつ／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装形態では、干渉変調器は、一方または両方が全体的または部分的に透過性および／または反射性を有してもよく、かつ適切な電気信号が加えられたときに相対運動することができる一対の導電プレートを含んでもよい。一実装形態では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含んでもよく、他方のプレートは、空隙によって固定層から分離された反射膜を含んでもよい。一方のプレートの他方のプレートに対する位置によって、干渉変調器に入射する光の光学干渉が変化することがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の用途を有し、製品、特に表示機能を有する製品に関して、既存の製品を改良し新しい製品を作製するのに使用されることが期待されている。

本発明のシステム、方法、およびデバイスの各々は、いくつかの態様を有し、これらのシステム、方法、およびデバイスのうちで、本明細書において開示されるその望ましい属性を単独で生じさせるものはない。

本開示で説明される主題の一革新的態様は、光を変調するためのデバイスの中で実施することができる。この態様では、デバイスは、第１の電圧源に結合された第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に、それらから間隔を隔てて配置されている可動電極とを含む。可動電極は第３の電極および第４の電極を含んでよく、第３の電極と第４の電極とは容量結合されており、第３の電極および第４の電極は、ギャップによって分離された２つの異なる平行平面に位置している。第３の電極に電圧センサが結合されてよく、第４の電極に第２の電圧源が結合されてよい。第２の電極は第３の電圧源に結合されてよい。いくつかの態様では、電圧センサは、第２の電圧源に対してフィードバックを供給する。

別の革新的態様では、光を変調するためのデバイスを駆動する方法は、第１の電極および第２の電極の間に第１の電圧を印加するステップと、第３の電極に第２の電圧を印加するステップと、第１の平面の、可動電極の一部として構成されている第３の電極に対して第２の電圧を印加するステップとを含む。可動電極は、第１の電極と第２の電極との間に、それらから間隔を隔てて配置されてよく、また、第３の電極に容量結合された第４の電極をさらに含んでもよく、第４の電極は、ギャップによって第３の電極から分離されている、第３の電極に対して平行な別の第２の平面に位置する。この方法は、第４の電極の電圧を感知するステップを含んでよい。

別の革新的態様では、光を変調するためのデバイスは、第１の電極および第２の電極の間に第１の電圧を印加するための手段と、第１の平面の、可動電極の一部として構成されている第３の電極に対して第２の電圧を印加するための手段とを含む。可動電極は、第１の電極と第２の電極との間に、それらから間隔を隔てて配置されてよく、また、第３の電極に容量結合された第４の電極をさらに含んでもよく、第４の電極は、ギャップによって第３の電極から分離されている、第３の電極に対して平行な別の第２の平面に位置する。このデバイスは、第４の電極の電圧の感知するための手段をさらに含んでよい。

別の革新的態様では、光を変調するためのデバイスは、第１の電圧源に結合された第１の電極と、キャパシタに結合された第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に、それらから間隔を隔てて配置され、第３の電極を含んでいる可動電極とを含む。第２の電極に電圧センサが結合されてよく、可動電極に第２の電圧源が結合されてよい。

別の革新的態様では、光を変調するためのデバイスを駆動する方法は、第１の電極に第１の電圧を印加するステップと、キャパシタに結合された第２の電極と第１の電極との間に位置する可動電極に第２の電圧を印加するステップと、第２の電極の電圧を感知するステップとを含む。

別の革新的態様では、光を変調するためのデバイスは、第１の電極に第１の電圧を印加するための手段と、キャパシタに結合された第２の電極と第１の電極との間に位置する可動電極に第２の電圧を印加するための手段とを含む。このデバイスは、第２の電極の電圧を感知するための手段をさらに含んでよい。

本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。本開示で与えた例は、主に電気機械システム（ＥＭＳ）およびマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイに関して説明されているが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイおよび電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用されてもよい。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ろう。以下の図の相対的な寸法が、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。

ある状態における干渉変調器（ＩＭＯＤ）の画素を示す等角図の一例である。 図１Ａとは異なる状態における干渉変調器（ＩＭＯＤ）の画素を示す等角図の一例である。 光学ＭＥＭＳ表示デバイスの駆動回路アレイを示す概略回路図の一例である。 図２の駆動回路の構造および関連する表示素子の一実装形態を示す概略部分断面図の一例である。 干渉変調器および埋め込まれた回路を備えるバックプレートを有する光学ＭＥＭＳ表示デバイスの概略拡大部分斜視図の一例である。 ２つの固定層および第３の可動層を有する干渉変調器の一実装形態の断面図である。 図５の構造を有する光学ＭＥＭＳ表示デバイスのための駆動回路アレイを示す略回路図の一例を示す図である。 材料のスタックを示す、図５の干渉変調器の２つの固定層および可動層の断面図である。 材料のスタックを示す、図５の干渉変調器の２つの固定層および可動層の断面図である。 材料のスタックを示す、図５の干渉変調器の２つの固定層および可動層の断面図である。 図５に示されている干渉変調器および電圧源の略図である。 位置感知のために使用される隔離された電極部分を有する干渉変調器の略図である。 位置感知のために使用される隔離された電極部分を有する別の干渉変調器の略図である。 可動中間層上の隔離された電圧感知電極を有する干渉変調器の斜視概念図である。 ２つの他の電極間に配置された電極の位置を決定するためのプロセスの流れ図である。 固定層上の隔離された電圧感知電極を有する干渉変調器の斜視概念図である。 ２つの他の電極間に配置された電極を所望の位置に配置するためのプロセスの流れ図である。 電圧感知を組み込んだ図１１に示される設計の干渉変調器のアレイを示す図である。 電圧感知を組み込んだ図１３に示される設計の干渉変調器のアレイを示す図である。 複数の干渉変調器を含んだ表示デバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。 複数の干渉変調器を含んだ表示デバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。 光学ＭＥＭＳディスプレイを有する電子デバイスの略分解斜視図の一例を示す図である。

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。

以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用されてもよいことを、当業者は容易に認識されよう。詳細な実装形態は、動いている（たとえば、映像）か静止している（たとえば、静止画像）かにかかわらず、また文字であるか、絵であるか、写真であるかにかかわらず、画像を表示するように構成され得る任意のデバイスまたはシステムにおいて実現されてもよい。特に、詳細な実装形態は、モバイル電話、マルチメディアインターネットによって使用できる携帯電話、モバイルテレビ受像機、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、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータ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、複写機、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、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス（電子書籍端末など）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなどを含む）、コックピット制御機器および／またはディスプレイ、カメラ視野ディスプレイ（車両における後方視野カメラの表示など）、電子写真、街頭ビジョンまたは電子看板、映写機、建築構造、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、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／乾燥機、駐車メータ、パッケージ構造（電気機械システム（ＥＭＳ）、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、および非ＭＥＭＳアプリケーションにおけるものなど）、美的構造（たとえば、宝石上への画像の表示）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどであるがそれらに限らない様々な電子デバイスに含まれるかまたはそれらの電子デバイスに関連付けられてもよい。本明細書の教示は、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動作検知デバイス、磁気計、家庭用電子機器用の慣性構成要素、家庭用電化製品の部品、バラクター、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、および電子試験機器などであるがそれらに限らない非表示用途に使用されてもよい。したがって、この教示は、各図にのみ示されている実装形態に限定されるものではなく、その代わりに当業者に容易に明らかになる広い適用性を有する。

本明細書で説明されるいくつかの方法およびデバイスは、向上した精度を伴って干渉変調器を駆動することに関する。干渉変調器の空隙距離が、老化または生産特性と無関係に正確に制御され得るように、個々の干渉変調器に対して画素レベルの較正が遂行され得る。いくつかの実装形態では、２つの固定層の間に可動層が位置する。可動層は、ギャップによって分離された別々の面に２つの電極を含んでよい。２つの固定層の間の可動層の位置を決定するために、２つの固定層のうちの１つにおいて電圧が感知される。他の実装形態では、固定層のうちの１つは固定キャパシタに結合される。可動層の位置を決定するために、この固定層において電圧が感知される。

本開示で説明される主題の特定の実装形態を実施することにより、以下の複数の可能な利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。本明細書において開示されるシステムおよび方法によれば、変調器の高速で、かつ、正確な位置決めが可能になり、したがってたとえアレイの複数の変調器の物理特性が製造公差に起因する性能の差を含んでいる場合であっても、変調器の高性能アレイを表示デバイス内に生成する能力を高めることができる。さらに、そのようなシステムは、ほとんど複雑さを増すことなく、また、ほとんどフィルファクタの損失なしで製造することができる。

前述の各実装形態を適用することのできる適切なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスの例には反射表示デバイスがある。反射表示デバイスは、光学干渉の原則を使用して変調器自体に入射する光の選択的な吸収および／または反射を行う干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込んでもよい。ＩＭＯＤは、吸収体と、吸収体に対して移動可能なリフレクタと、吸収体とリフレクタとの間に形成された光学共振空洞とを含んでもよい。光学共振空洞のサイズを変更し、それによって干渉変調器の反射に影響を与えることのできる２つ以上の異なる位置にリフレクタを移動させてもよい。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、様々な色を生成するように可視波長全体においてずらすことのできるかなり広いスペクトル帯域を形成することができる。スペクトル帯域の位置は、光学共振空洞の厚さを変更することによって調整することができる。光学共振空洞を変更する方法の１つは、リフレクタの位置を変更することである。

図１Ａおよび図１Ｂは、２つの異なる状態における干渉変調器（ＩＭＯＤ）表示デバイスの画素を示す等角図の例を示している。ＩＭＯＤ表示デバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳ表示素子を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳ表示素子の画素は明状態または暗状態のいずれかであってもよい。明（「緩和」、「開」、または「オン」）状態では、表示素子は入射した可視光の大部分をたとえばユーザに向けて反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」、または「オフ」）状態では、表示素子は入射した可視光をほとんど反射しない。いくつかの実装形態では、オン状態およびオフ状態の光反射特性を逆転してもよい。ＭＥＭＳ画素は、主として、白黒だけでなくカラー表示も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てもよい。

ＩＭＯＤ表示デバイスは、ＩＭＯＤの行列アレイを含んでもよい。各ＩＭＯＤは、一対の反射層、すなわち、空隙（光学ギャップまたは光学空洞とも呼ばれる）を形成するように互いに調節可能な可変距離に位置する可動反射層と固定部分反射層とを含んでもよい。可動反射層を少なくとも２つの位置の間を移動させてもよい。第１の位置、すなわち緩和位置では、可動反射層を固定部分反射層から比較的遠い距離に位置させてもよい。第２の位置、すなわち作動位置では、可動反射層を部分反射層のより近くに位置させてもよい。２つの層から反射した入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合うかまたは弱め合うように干渉することができ、各画素の全体的な反射状態および非反射状態を生成する。いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤは、非作動時には反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射することができ、また、非作動時には暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収および／または弱め合って干渉することができる。しかし、いくつかの他の実装形態では、ＩＭＯＤは、非作動時に暗状態であり、作動時に反射状態であってもよい。いくつかの実装形態では、印加された電圧を導入することによって、画素を駆動して状態を変更してもよい。いくつかの他の実装形態では、電荷を印加することによって画素を駆動して状態を変更してもよい。

図１Ａおよび図１Ｂに示されている画素は、ＩＭＯＤ１２の２つの異なる状態を示している。図１ＡのＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６から所定の距離の緩和位置に示されている。図１ＡではＩＭＯＤ１２の間に電圧が印加されていないので、可動反射層１４は緩和状態または非作動状態のままである。図１ＢのＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は光学スタック１６に隣接した作動位置に示されている。図１ＢのＩＭＯＤ１２の間に印加される電圧Ｖ_{ａｃｔｕａｔｅ}は、可動反射層１４を作動位置まで作動させるのに十分な電圧である。

図１では、画素１２の反射特性は、画素１２に入射した光と左側の画素１２から反射した光１５を示す矢印１３によって概略的に示されている。当業者には、画素１２に入射した光１３の大部分が透明な基板２０を透過して光学スタック１６の方へ送られることが容易に認識されよう。光学スタック１６に入射した光の部分は光学スタック１６の部分反射層を透過し、一部は透明基板２０を通して反射される。光学スタック１６を透過した光１３の部分は、可動反射層１４の所で反射され、透明基板２０の方へ戻る（かつ透過する）。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（強め合うかまたは弱め合う）干渉が、画素１２から反射される光１５の波長を決定する。

光学スタック１６は、単一の層または複数の層を含んでもよい。各層は、電極層、部分反射部分透過層、および透明誘電層のうちの１つまたは複数を含んでもよい。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、導電性を有し、部分的に透過性を有するとともに部分的に反射性を有し、たとえば、上記の層の１つまたは複数を透明基板２０上に堆積することによって製造されてもよい。電極層は、様々な金属、たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような様々な材料から形成されてもよい。部分反射層は、クロム（Ｃｒ）などの様々な金属、半導体、および誘電体のように部分的に反射性を有する様々な材料から形成されてもよい。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層で形成されてもよく、各層は単一の材料または材料の組合せで形成されてもよい。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、光吸収体と導体の両方として働く単一半透過厚さの金属または半導体を含んでもよく、一方、より多くの導電層または導電部分（たとえば、光学スタック１６の導電層もしくは導電部分またはＩＭＯＤの他の構造の導電層もしくは導電部分）がＩＭＯＤ画素同士の間で信号を送る（ｂｕｓ）働きをしてもよい。光学スタック１６は、１つまたは複数の導電層または導電／光吸収層を覆う１つまたは複数の絶縁層または誘電層を含んでもよい。

いくつかの実装形態では、下部電極１６は各画素の所で接地される。いくつかの実装形態では、このことは、連続的な光学スタック１６を基板上に堆積し、シート全体を堆積された層の周囲に接地させることによって実現されてもよい。いくつかの実装形態では、アルミニウム（Ａｌ）のような導電性および反射性の高い材料を可動反射層１４に使用してもよい。可動反射層１４は、ポスト１８の頂部に堆積された金属層およびポスト１８同士の間に堆積された介在犠牲材として形成されてもよい。犠牲材をエッチングによって除去すると、可動反射層１４と光学スタック１６との間に定められたギャップ１９または光学空洞を形成することができる。いくつかの実装形態では、ポスト１８同士の間の間隔は約１ｕｍ〜１０００ｎｍであってもよく、一方、ギャップ１９は約１００００オングストローム（Å）未満であってもよい。

いくつかの実装形態では、ＩＭＯＤの各画素は、作動状態であるか、それとも緩和状態であるかにかかわらず、基本的に、固定反射層および可動反射層によって形成されたキャパシタである。電圧が印加されないと、可動反射層１４ａは、図１Ａの画素１２によって示されているように機械的に緩和した状態のままであり、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が存在する。しかし、可動反射層１４と光学スタック１６の少なくとも一方に電位差、たとえば電圧が印加されると、対応する画素に形成されたキャパシタが充電され、静電力によって電極同士が引っ張り合う。印加された電圧がしきい値を超えると、可動反射層１４は変形し、光学スタック１６に接近するかまたは接触することができる。光学スタック１６内の誘電層（図示せず）は、図１Ｂにおいて作動された画素１２によって示されているように、層１４と層１６との間の短絡を防止し、層１４と層１６との間の離隔距離を調節することができる。この挙動は、印加される電位差の極性にかかわらず同じである。アレイ内の一連の画素はいくつかの例では「行」または「列」と呼ばれることもあるが、当業者には、一方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことが任意であることが容易に理解されよう。言い換えれば、向きによっては、行が列とみなされ、列が行とみなされることがある。また、表示素子は、互いに直交する行と列（「アレイ」）に均等に配置されても、非線形構成として配置され、たとえば互いに対してある位置ずれを有してもよい（「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すことができる。したがって、ディスプレイは「アレイ」または「モザイク」を含むように記載されるが、いずれの例でも、各素子自体を互いに直交するように配置したり、均等に分配して配置したりする必要がなく、各素子は非対称形状および不均等に分配された素子を有する構成を含んでもよい。

いくつかの実装形態では、一連のＩＭＯＤまたはＩＭＯＤのアレイ内の光学スタック１６は、表示デバイスのＩＭＯＤの一方の側に共通の電圧を提供する共通の電極として働くことができる。可動反射層１４は、たとえば、以下でさらに説明するように、マトリクスの形態で配置された個別のプレートのアレイとして形成することができる。これらの個別のプレートには、ＩＭＯＤを駆動するための電圧信号を供給することができる。

上述の原則に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は多様である場合がある。たとえば、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、隅部においてのみ、たとえばテザー上で、支持体に取り付けられてもよい。図３に示されているように、平坦で比較的剛性の高い反射層１４を、可撓性金属から形成されてもよい変形可能な層３４から懸垂させてもよい。この構造は、変調器の電気機械的態様および光学態様に使用される構造設計および材料が選択され、互いに独立に機能するのを可能にする。したがって、可動反射層１４に使用される構造設計および材料を光学特性に関して最適化してもよく、変形可能な層３４に使用される構造設計および材料を所望の機械的特性に関して最適化してもよい。たとえば、反射層１４部分はアルミニウムであってもよく、変形可能な層３４の部分はニッケルであってもよい。変形可能な層３４は、その周囲において基板２０に直接的または間接的に接続されてもよい。これらの接続部は支柱１８を形成してもよい。

図１Ａおよび図１Ｂに示されているような実装形態では、ＩＭＯＤは、画像を透明基板２０の前側、すなわち変調器が配置された側の反対側から見ることになる直視型デバイスとして機能する。これらの実装形態では、デバイスの後部（すなわち、たとえば図３に示されている変形可能な層３４を含む可動反射層１４の後方の、表示デバイスの部分）を表示デバイスの画質に悪影響を与えずに構成し動作させることができる。その理由は、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からである。たとえば、いくつかの実装形態では、変調器の光学特性を、電圧アドレッシングおよびそのようなアドレッシングによる移動のような変調器の電気機械特性から分離するのを可能にするバス構成（図示せず）を可動反射層１４の後方に含めてもよい。

図２は、光学ＭＥＭＳ表示デバイス用の駆動回路アレイ２００を示す概略回路図の一例を示している。駆動回路アレイ２００は、アクティブマトリクスアドレッシング方式を実施してディスプレイアレイアセンブリの表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍｎに画像データを供給するのに使用されてもよい。

駆動回路アレイ２００は、データドライバ２１０と、ゲートドライバ２２０と、第１のデータ線〜第ｍのデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍと、第１のゲート線〜第ｎのゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎと、スイッチまたはスイッチ回路のアレイＳ_１１〜Ｓ_ｍｎとを含む。データ線ＤＬ１〜ＤＬｍの各々は、データドライバ２１０から延びており、それぞれ、スイッチの対応する列Ｓ_１１〜Ｓ_１ｎ、Ｓ_２１〜Ｓ_２ｎ、．．．、Ｓ_ｍ１〜Ｓ_ｍｎに電気的に接続されている。ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎの各々は、ゲートドライバ２２０から延びており、それぞれ、スイッチの対応する行Ｓ_１１〜Ｓ_ｍ１、Ｓ_１２〜Ｓ_ｍ２、．．．、Ｓ_１ｎ〜Ｓ_ｍｎに電気的に接続されている。スイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎは、データ線ＤＬ１〜ＤＬｍのうちの１本と表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍｎにおけるそれぞれの表示素子との間に電気的に結合され、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎの１本を介してゲートドライバ２２０からスイッチング制御信号を受け取る。スイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎは、単一のＦＥＴトランジスタとして示されているが、（両方向の電流用の）２つのトランジスタ伝送ゲートまたは場合によっては機械的ＭＥＭＳスイッチのような様々な形態をとってもよい。

データドライバ２１０は、ディスプレイの外部から画像データを受け取り、その画像データを行ごとに電圧信号の形でデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍを介してスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎに供給してもよい。ゲートドライバ２２０は、表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍ１、Ｄ_１２〜Ｄ_ｍ２、．．．、Ｄ_１ｎ〜Ｄ_ｍｎの選択された行に関連するスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍ１、Ｓ_１２〜Ｓ_ｍ２、．．．、Ｓ_１ｎ〜Ｓ_ｍｎをオンにすることによって表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍ１、Ｄ_１２〜Ｄ_ｍ２、．．．、Ｄ_１ｎ〜Ｄ_ｍｎの特定の行を選択してもよい。選択された行におけるスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍ１、Ｓ_１２〜Ｓ_ｍ２、．．．、Ｓ_１ｎ〜Ｓ_ｍｎがオンになると、データドライバ２１０からの画像データが表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍ１、Ｄ_１２〜Ｄ_ｍ２、．．．、Ｄ_１ｎ〜Ｄ_ｍｎの選択された行に渡される。

動作時には、ゲートドライバ２２０は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎの１本を介して選択された行におけるスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎのゲートに電圧信号を供給し、それによってスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎをオンにしてもよい。データドライバ２１０がすべてのデータ線ＤＬ１〜ＤＬｍに画像データを供給した後、選択された行のスイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎをオンにして表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍ１、Ｄ_１２〜Ｄ_ｍ２、．．．、Ｄ_１ｎ〜Ｄ_ｍｎの選択された行に画像データを供給し、それによって画像の一部を表示してもよい。たとえば、行において作動させる画素に関連するデータ線ＤＬをたとえば１０ボルト（正であっても負であってもよい）に設定してもよく、行において解放される画素に関連するデータ線ＤＬをたとえば０ボルトに設定してもよい。次いで、所与の行のゲート線ＧＬをアサートし、その行のスイッチをオンにし、その行の各画素に選択されたデータ線電圧を印加する。これによって、１０ボルトが印加された画素が充電されて作動し、０ボルトが印加された画素が放電され解放される。次いで、スイッチＳ_１１〜Ｓ_ｍｎをオフにしてもよい。表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍ１、Ｄ_１２〜Ｄ_ｍ２、．．．、Ｄ_１ｎ〜Ｄ_ｍｎは、スイッチがオフにされたときに作動している画素上の電荷が保持されているので画像データを保持することができる。絶縁体およびオフ状態のスイッチからある程度の漏れが生じるが、一般に、この漏れは、別の１組のデータが行に書き込まれるまで画素上に画像データを保持するのに十分なほど少ない。これらのステップを、すべての行が選択され、それらの行に画像データが供給されるまで後続の各行に対して繰り返してもよい。図２の実装形態では、下部電極１６は各画素の所で接地されている。いくつかの実装形態では、このことは、連続的な光学スタック１６を基板上に堆積し、このシート全体を堆積された層の周囲に接地させることによって実現されてもよい。図３は、図２の駆動回路および関連する表示素子の構造の一実装形態を示す概略部分断面図の一例である。

図３は、図２の駆動回路および関連する表示素子の構造の一実装形態を示す略部分断面図の一例を示したものである。駆動回路アレイ２００の部分２０１は、第２の列および第２の行にスイッチＳ_２２を含み、また、関連する表示素子Ｄ_２２を含む。図示の実装形態では、スイッチＳ_２２はトランジスタ８０を含む。駆動回路アレイ２００内の他のスイッチは、スイッチＳ_２２と同じ構成を有してもよい。

図３は、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の一部とバックプレート１２０の一部も含む。ディスプレイアレイアセンブリ１１０のこの部分は、図２の表示素子Ｄ_２２を含む。表示素子Ｄ_２２は、前部基板２０の一部と、前部基板２０上に形成された光学スタック１６の部分と、光学スタック１６上に形成された支持体１８と、支持体１８によって支持された可動電極１４／３４と、可動電極１４／３４をバックプレート１２０の１つまたは複数の構成要素に電気的に接続する相互接触部１２６とを含む。

バックプレート１２０の上記の部分は、バックプレート１２０に埋め込まれた、図２の第２のデータ線ＤＬ２およびスイッチＳ_２２を含む。バックプレート１２０のこの部分は、少なくとも部分的に埋め込まれた第１の相互接続部１２８および第２の相互接続部１２４も含む。第２のデータ線ＤＬ２は、バックプレート１２０内を実質的に水平方向に延びている。スイッチＳ_２２は、ソース８２と、ドレーン８４と、ソース８２とドレーン８４との間のチャネル８６と、チャネル８６と重なり合うゲート８８とを有するトランジスタ８０を含む。トランジスタ８０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であってよい。トランジスタ８０のゲートは、バックプレート１２０内をデータ線ＤＬ２に垂直に延びるゲート線ＧＬ２によって形成されてもよい。第１の相互接続部１２８は、第２のデータ線ＤＬ２をトランジスタ８０のソース８２に電気的に結合する。

トランジスタ８０は、バックプレート１２０内で１つまたは複数のビア１６０を通して表示素子Ｄ_２２に結合されている。ビア１６０には、導電材料が充填され、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の構成要素（たとえば、表示素子Ｄ_２２）とバックプレート１２０の構成要素との電気的接続を実現している。図示の実装形態では、第２の相互接続部１２４は、ビア１６０を通して形成され、トランジスタ８０のドレーン８４をディスプレイアレイアセンブリ１１０に電気的に結合している。バックプレート１２０は、駆動回路アレイ２００の前述の構成要素を電気的に絶縁する１つまたは複数の絶縁層１２９を含んでもよい。

図３に示されているように、表示素子Ｄ_２２は、トランジスタ８０に結合された第１の端子、および光学スタック１６の少なくとも一部によって形成することができる共通電極に結合された第２の端子を有する干渉変調器であってもよい。図３の光学スタック１６は、３つの層、すなわち、上述の頂部誘電層、同じく上述の中央部分反射層（クロムなど）、および透明導体（インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））を含む下部層として示されている。この共通電極は、ＩＴＯ層によって形成され、ディスプレイの周囲で接地するように結合されてもよい。

図４は、干渉変調器アレイと埋め込まれた回路を備えるバックプレートとを有する光学ＭＥＭＳ表示デバイス３０の分解部分斜視図の一例を示す。表示デバイス３０は、ディスプレイアレイアセンブリ１１０とバックプレート１２０とを含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ１１０とバックプレート１２０は、互いに取り付けられる前に別々に事前に形成されてもよい。いくつかの他の実装形態では、表示デバイス３０は、堆積によってディスプレイアレイアセンブリ１１０の上方にバックプレート１２０の構成要素を形成することのような任意の適切な方法で製造されてもよい。

ディスプレイアレイアセンブリ１１０は、前部基板２０と、光学スタック１６と、支持体１８と、可動電極１４と、相互接続部１２６とを含んでもよい。バックプレート１２０は、少なくとも部分的に埋め込まれたバックプレート構成要素１２２と、１つまたは複数のバックプレート相互接続部１２４とを含む。

ディスプレイアレイアセンブリ１１０の光学スタック１６は、前部基板２０の少なくともアレイ領域を覆う実質的に連続的な層であってもよい。光学スタック１６は、グランドに電気的に接続された実質的に透明な導電層を含んでもよい。可動電極１４／３４は、たとえば正方形または長方形の形を有する個別のプレートであってもよい。可動電極１４／３４は、可動電極１４／３４の各々が表示素子の一部を形成することができるよう、行列の形態で配置することができる。図４の実装形態では、可動電極１４／３４は、４つの隅で支持体１８によって支持されている。

ディスプレイアレイアセンブリ１１０の各相互接続部１２６は、それぞれの可動電極１４／３４を１つまたは複数のバックプレート構成要素１２２に電気的に結合する働きをする。図示の実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の相互接続部１２６は、可動電極１４／３４から延び、バックプレート相互接続部１２４に接触するように位置している。別の実装形態では、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の相互接続部１２６、は少なくとも部分的に支持体１８に埋め込まれ、一方、支持体１８の頂面から露出されてもよい。そのような実装形態では、バックプレート相互接続部１２４をディスプレイアレイアセンブリ１１０の相互接続部１２６の露出した部分に接触するように位置させてもよい。さらに別の実装形態では、バックプレート相互接続部１２４は、図４の相互接続部１２６など、可動電極１４への実際のアタッチメントなしに可動電極１４まで延びることができ、かつ、可動電極１４に電気接続することができる。

上で説明した、緩和状態および作動状態を有する双安定干渉変調器に加えて、干渉変調器は、複数の状態を有するように設計することができる。たとえばアナログ干渉変調器（ＡＩＭＯＤ）は、ある範囲の色状態を有することができる。一ＡＩＭＯＤ実装形態では、単一の干渉変調器をたとえば赤状態、緑状態、青状態、黒状態または白状態に駆動することができる。したがって単一の干渉変調器は、広範囲に及ぶ光学スペクトルにわたって異なる光反射率特性を有する様々な状態を有するように構成することができる。ＡＩＭＯＤの光学スタックは、上で説明した双安定表示素子とは異なっていてもよい。これらの相違は、異なる光学結果をもたらすことができる。たとえば上で説明した双安定素子では、閉状態は、双安定素子を黒反射状態にする。しかしながらアナログ干渉変調器は、電極が双安定素子の閉状態と同様の位置に位置している場合に、白反射状態を有することも可能である。

図５は、２つの固定層および第３の可動層を有する干渉変調器の断面図を示したものである。詳細には、図５は、第１の固定層８０２、第２の固定層８０４、および第１の固定層８０２と第２の固定層８０４との間に配置された第３の可動層８０６を有するアナログ干渉変調器の一実装形態を示したものである。これらの層８０２、８０４および８０６の各々は、電極または他の導電材料を含むことができる。たとえば第１の層８０２は、金属でできたプレートを含むことができる。これらの層８０２、８０４および８０６の各々は、それぞれの層の上に形成された、つまりそれぞれの層の上に堆積された硬化層を使用して硬くすることができる。一実装形態では、硬化層は誘電体を含む。この硬化層を使用して、この硬化層に取り付けられる層を剛直に、かつ、実質的に平らに維持することができる。変調器８００のいくつかの実装形態は、３−端子干渉変調器と呼ぶことができる。

３つの層８０２、８０４および８０６は、絶縁ポスト８１０によって電気的に絶縁されている。第３の可動層８０６は、絶縁ポスト８１０から懸垂されている。第３の可動層８０６は、第３の可動層８０６を第１の層８０２に向かって概ね上向きの方向に変位させることができるように、あるいは第２の層８０４に向かって概ね下向きの方向に変位させることができるよう、変形するように構成されている。いくつかの実装形態では、第１の層８０２は、頂部層または頂部電極と呼ぶことも可能である。また、いくつかの実装形態では、第２の層８０４は、底部層または底部電極と呼ぶことも可能である。干渉変調器８００は、基板８２０によって支持することができる。

図５では、第３の可動層８０６は、実線を使用して、平衡位置に位置しているものとして示されている。図５に示されているように、第１の層８０２と第２の層８０４との間に固定電圧差を印加することができる。この実装形態では、層８０２に電圧Ｖ_０が印加され、層８０４は接地されている。第３の可動層８０６に可変電圧Ｖ_ｍが印加されると、電圧Ｖ_ｍがＶ_０に近づくにつれて第３の可動層８０６は、接地された層８０４に向かって静電的に引っ張られることになる。電圧Ｖ_ｍが接地に近づくにつれて第３の可動層８０６は、層８０２に向かって静電的に引っ張られることになる。これらの２つの電圧の中間の電圧（この実装形態ではＶ_０／２）が第３の可動層８０６に印加されると、第３の可動層８０６は、図５に実線で示されているその平衡位置を維持することになる。外側の層８０２の電圧と外側の層８０４の電圧との間である可変電圧を第３の可動層８０６に印加することにより、第３の可動層８０６を外側の層８０２と外側の層８０４との間の所望の位置に配置することができ、それにより所望の光学応答が得られる。外側の層と層との間の電圧差Ｖ_０は、デバイスの材料および構造に応じて広範囲にわたって変化させることができ、多くの実装形態では約５〜２０ボルトの範囲にすることができる。また、第３の可動層８０６がこの平衡位置から遠ざかる方向に移動すると、第３の可動層８０６は変形するか、あるいは湾曲することになることにも留意されたい。そのような変形または湾曲した構成では、弾性ばね力により、第３の可動層８０６が平衡位置に向かって機械的にバイアスされる。この機械力は、電圧Ｖが印加されると、第３の可動層８０６の最終位置に同じく寄与する。

第３の可動層８０６は、基板８２０を透過して干渉変調器８００に入射する光を反射させるためのミラーを含むことができる。ミラーは金属材料を含むことができる。第２の層８０４は、第２の層８０４が吸収層として作用するよう、部分的に吸収する材料を含むことができる。ミラーで反射した光が基板８２０の側から観察されると、観察者は、反射した光を特定の色として知覚することができる。第３の可動層８０６の位置を調整することにより、特定の波長の光を選択的に反射させることができる。

図６は、図５の構造を有する光学ＥＭＳ表示デバイスのための駆動回路アレイを示す略回路図の一例を示したものである。装置全体は、双安定干渉変調器を使用している図２の構造と多くの類似点を共有している。しかしながら図６に示されているように、表示素子ごとに追加上部層８０２が提供されている。この上部層８０２は、図３および図４に示されているバックプレート１２０の下側に堆積させることができ、印加される電圧Ｖ_０を有することができる。これらの実装形態は、図２を参照して上で説明した方法と同様の方法で駆動されるが、データ線ＤＬ１〜ＤＬｎに提供される電圧は、たった２つの異なる電圧のうちの１つにおかれる代わりに、Ｖ_０と接地との間の電圧範囲におくことができる点が異なっている。この方法によれば、行に沿った表示素子の第３の可動層８０６は、それぞれ、その特定の行に対するゲート線を表明することによって行を書き込む際に、上部層と下部層との間の任意の特定の所望の位置に独立して置くことができる。

図７Ａ〜図７Ｃは、材料のスタックを示す、図５の干渉変調器の２つの固定層および可動層の断面図を示したものである。

図７Ａおよび図７Ｂに示されている実装形態では、第３の可動層８０６および第２の層８０４は、それぞれ材料のスタックを含む。たとえば第３の可動層８０６は、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）および二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含んだスタックを含む。第２の層８０４は、たとえばシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、モリブデン−クロム（ＭｏＣｒ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含んだスタックを含む。

図に示されている実装形態では、第３の可動層８０６は、ＡｌＣｕ層１００４ａがその上に堆積されたＳｉＯＮ基板１００２を含む。この実装形態では、ＡｌＣｕ層１００４ａは導電性であり、電極として使用することができる。いくつかの実装形態では、ＡｌＣｕ層１００４は、ＡｌＣｕ層１００４に入射する光に対する反射率を提供する。いくつかの実装形態では、ＳｉＯＮ基板１００２の厚さは約５００ｎｍであり、ＡｌＣｕ層１００４ａの厚さは約５０ｎｍである。ＴｉＯ_２層１００６ａは、ＡｌＣｕ層１００４ａの上に堆積されており、いくつかの実装形態ではＴｉＯ_２層１００６ａの厚さは約２６ｎｍである。ＳｉＯＮ層１００８ａはＴｉＯ_２層１００６ａの上に堆積されており、いくつかの実装形態ではＳｉＯＮ層１００８ａの厚さは約５２ｍである。ＴｉＯ_２層１００６ａの屈折率は、ＳｉＯＮ層１００８ａの屈折率よりも大きい。大きい屈折率と小さい屈折率が交番する材料のスタックをこの方法で形成することにより、スタックに入射する光を反射させることができ、したがって実質的にミラーとして作用させることができる。

図７Ｂからわかるように、第３の可動層８０６は、いくつかの実装形態では、ＳｉＯＮ基板１００２のＡｌＣｕ層１００４ａ、ＴｉＯ_２層１００６ａおよびＳｉＯＮ層１００８ａとは反対側に形成された追加ＡｌＣｕ層１００４ｂ、追加ＴｉＯ_２層１００６ｂおよび追加ＳｉＯＮ層１００８ｂを含むことができる。これらの層１００４ｂ、１００６ｂおよび１００８ｂを形成することにより、第３の可動層８０６の重さをＳｉＯＮ基板１００２の両側でほぼ等しくすることができ、したがって第３の可動層８０６を並進させる際に、第３の可動層８０６の高い位置精度および安定性が得られる。そのような実装形態では、２つのＡｌＣｕ層１００４ａおよび１００４ｂが実質的に等しい電圧を維持するよう、ＡｌＣｕ層１００４ａと１００４ｂとの間にビア１００９または他の電気接続を形成することができる。この方法によれば、これらの２つの層の一方に電圧が印加されると、これらの２つの層のもう一方も同じ電圧を受け取ることができる。ＡｌＣｕ層１００４ａと１００４ｂとの間に追加ビア（図示せず）を形成することも可能である。

図７Ａに示されている実装形態では、第２の層８０４は、ＭｏＣｒ層１０１２がその上に形成されたＳｉＯ_２基板１０１０を含む。この実装形態では、ＭｏＣｒ層１０１２は、蓄積した電荷を放電させるための放電層として作用することができ、また、トランジスタに結合して放電を選択的に実施することができる。また、ＭｏＣｒ層１０１２は、光吸収体として働くことも可能である。いくつかの実装形態では、ＭｏＣｒ層１０１２の厚さは約５ｎｍである。Ａｌ_２Ｏ_３層１０１４は、いくつかの実装形態では、ＭｏＣｒ層１０１２の上に形成され、入射する光のある程度の反射率を提供することができ、また、バッシング層として働くことも可能である。いくつかの実装形態では、Ａｌ_２Ｏ_３層１０１４の厚さは約９ｎｍである。Ａｌ_２Ｏ_３層１０１４の表面に１つまたは複数のＳｉＯＮストッパ１０１６ａおよび１０１６ｂを形成することができる。これらのストッパ１０１６は、第３の可動層８０６が第２の層８０４に向かって完全に偏向する際に、第３の可動層８０６が第２の層８０４のＡｌ_２Ｏ_３層１０１４に接触するのを機械的に防止する。これにより、デバイスの摩擦およびスナップインを低減することができる。さらに、図７に示されているようにＳｉＯ_２基板１０１０の上に電極層１０１８を形成することも可能である。電極層１０１８は、任意の数の実質的に透明な導電材料を含むことができ、酸化インジウムスズは、適切な材料の１つである。

図７Ｃに示されている層８０２は、満たすべき光学的要求事項および機械的要求事項がほとんどないため、単純な構造を使用して構築することができる。この層は、導電ＡｌＣｕ層１０３０および絶縁Ａｌ_２Ｏ_３層１０３２を含むことができる。層８０４の場合と同様、Ａｌ_２Ｏ_３層１０３２の表面に１つまたは複数のＳｉＯＮストッパ１０３６ａおよび１０３６ｂを形成することができる。

図８は、図５に示されている干渉変調器および電圧源の略図を示したものである。この略図では、変調器は、電圧源Ｖ_０およびＶ_ｍに結合されている。第１の層８０２と第３の可動層８０６との間のギャップは、可変キャパシタンスを有するキャパシタＣ_１を形成し、一方、第３の可動層８０６と第２の層８０４との間のギャップは、同じく可変キャパシタンスを有するキャパシタＣ_２を形成していることは当業者には理解されよう。したがって図８に示されているこの略図では、電圧源Ｖ_０は、直列に結合された可変キャパシタＣ_１およびＣ_２の間に接続されており、一方、電圧源Ｖ_ｍは、これらの２つの可変キャパシタＣ_１とＣ_２との間に接続されている。

しかしながら、干渉変調器８００に印加される電圧と、第３の可動層８０６の位置との間の関係は、場合によっては高度に非線形であるため、干渉変調器８００の多くの構成に対して、上で説明した電圧源Ｖ_０およびＶ_ｍを使用して第３の可動層８０６を異なる位置に正確に駆動することは場合によっては困難である。さらに、異なる干渉変調器の可動層に同じ電圧Ｖ_ｍを印加しても、製造差、たとえば表示表面全体に対する第３の可動層８０６の厚さまたは弾性の変化のため、それぞれの可動層を個々の変調器の頂部層および底部層に対して同じ位置に移動させることはできない。上で論じたように、可動層の位置によって干渉変調器で反射する色が決まるため、可動層の位置を検出することができ、かつ、可動層を所望の位置に正確に駆動することができることは有利である。図９および図１０は、そのような感知および制御を可能にする変調器設計の略図を示す。

図９は、位置感知のために使用される隔離された電極部分を有する干渉変調器の略図を示す。図９のデバイスでは、第３の可動層上に配置されている２つの分離されたプレートによって固定キャパシタＣ_０が形成される。２つのプレートの一方に駆動電圧Ｖ_ｍが印加され、他方で感知電圧Ｖ_ｓが検出される。図８の略図に示されたデバイスと同様に、この変調器は、上部層８０２および下部８０４層の間で電圧源Ｖ_０に結合されている。第１の層８０２と、第３の可動層８０６の一方のプレートとの間のギャップが、可変キャパシタンスを有するキャパシタＣ_１を形成し、第３の可動層８０６の他方のプレートと第２の層８０４との間のギャップが、同じく可変キャパシタンスを有するキャパシタＣ_２を形成している。この実装形態は、図１１、図１２、および図１５を参照しながら以下でさらに説明される。

図１０は、位置感知のために使用される隔離された電極部分を有する別の干渉変調器の略図を示す。この実装形態では、干渉変調器構造の外部に固定キャパシタＣ_０が設けられてよく、外部キャパシタＣ_０の一方の側に接続されている層８０４から感知電圧Ｖ_ｓが検出され得る。図１０の実装形態では、上部層８０２および外部キャパシタのもう一方の側の間に電圧源Ｖ_０が接続されている。この実装形態は、図１３、図１４、および図１６を参照しながら以下でさらに説明される。

図１１は、可動中間層上の隔離された電圧感知電極を有する干渉変調器の斜視概念図を示す。図１１に示される実装形態の略図は、図９に示されたようなものになる。詳細には、図１１は、図５（および図１Ａ）に示されたように、第２の固定層８０４（または１６）および第３の可動層８０６（または１４）を有する干渉変調器の実装形態を示す。しかしながら、図１１は、互いに容量結合されている第１の電極９０２と第２の電極９０４とに分離された可動層８０６を示す。いくつかの態様では、第１の電極９０２および第２の電極９０４は、第１の電極９０２と第２の電極９０４との間の誘電体９０６によって容量結合されている。変調器９００がアナログの干渉変調器を有するものなどのいくつかの態様では、固定層８０２も含まれてよい。

図１１に示された可動層８０６は、ビア１００９が省略されることを除けば、図７Ｂに示された可動層８０６に似たものに形成されてよい。このようにして、第１の電極９０２はＡｌＣｕ層１００４ｂによって形成されてよく、第２の電極９０４はＡｌＣｕ層１００４ａによって形成されてよい。同様に、誘電体９０６はＳｉＯＮ基板１００２によって形成されてよい。図７Ｂに示されるように、可動層８０６上に追加の材料が堆積されてよい。

図１１に示されるように、第１の電極９０２が第２の電極９０４に機械的に結合されているために、第１の電極９０２を電圧源Ｖ_ｍで駆動すると、第２の電極９０４は、可動層８０６の残りに沿って移動することになる。第２の電極９０４が移動する個々の異なる位置で、第２の電極９０４に電圧が誘導されることになる。この誘導電圧を電圧Ｖ_ｓとして感知すなわち検出することができる。

図１１に示された可動層８０６の位置は、電圧Ｖ_ｓを測定することによって決定されてよい。図９に示されている回路は分圧器として動作し、電圧Ｖ_ｓは、次の式に従って生成され、
Ｖ_ｓ＝Ｖ_ｍ×Ｃ_０／（Ｃ_２＋Ｃ_０） （１）
式（１）の中のＶ_ｍは、電圧源Ｖ_ｍによって供給される電圧を表すために使用され、また、式（１）の中のＣ_２およびＣ_０は、それぞれキャパシタＣ_２およびＣ_０のキャパシタンスを表すために使用されている。Ｃ_２のキャパシタンスは、第２の電極９０４と固定層８０４との間のギャップの距離Ｇを使用して次のように決定されてよく、
Ｃ_２＝Ａε_０／Ｇ （２）
Ａは、固定層８０４とオーバーラップする第１の電極９０２の面積であり、ε_０は誘電率である。したがって、感知される電圧は次式に従う。

したがって、空隙距離Ｇ、したがって可動層８０６の位置は、感知された電圧Ｖ_ｓと、印加電圧Ｖ_ｍと、可動層８０６上の２つの層のキャパシタンスと、可動層８０６の面積とから決定され得る。いくつかの態様では、感知された電圧Ｖ_ｓおよび／または決定された位置は、可動層８０６を所望の位置に配置するために駆動電圧Ｖ_ｍを調整するためのフィードバックとして使用されてよい。たとえば、感知された電圧Ｖ_ｓはフィードバック回路９２０に入力されてよく、フィードバック回路９２０は、感知された電圧を、第１の電極９０２の位置、したがって第３の可動層８０６の位置を補正するために印加電圧Ｖ_ｍを調整するのに使用することができる。いくつかの態様では、測定されたギャップは、所望の、または意図されたギャップに対して、周期的にまたは連続的に比較されてよい。

図１２は、２つの他の電極間に配置された電極の位置を決定するためのプロセスの流れ図を示す。当業者なら、このプロセスは、図１２に示されたものに対する追加のステップを含んでよく、より少数のステップしか含まなくてもよいことを理解するであろう。

ブロック１２０２で、第１の電極および第２の電極の間に第１の電圧が印加される。これは、図１１の層８０２および８０４の間にＶ_０を印加することに相当し得る。ブロック１２０４で、可動電極の一部として構成されている第３の電極に第２の電圧が印加される。たとえば、干渉変調器の電極９０２に電圧を印加するために電圧源Ｖ_ｍが使用されてよい。これによって、可動層８０６が、固定電極８０２および８０４に対して移動し得る。ステップ１２０６で、やはり可動電極の一部として構成されている第４の電極において電圧が感知される。たとえば、電圧Ｖ_ｓは電極９０４から感知されてよい。上で説明したように、可動層の位置は、感知された電圧に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。いくつかの実装形態では、電圧Ｖ_ｓは、フィードバック回路において、可動層８０６を所望の位置に位置決めするための第２の電圧を制御するように使用されてもよい。感知された電圧は、フィードバックループを閉じることに加えて、後続のデータ書込み動作のために表示デバイスの較正を可能にするための測定データとして収集されてもよい。たとえば、所望の位置と、印加された電圧と、到達した位置とに関するデータが収集されてよい。より多くのデータが収集されるにつれて、デバイスの実際位置対電圧に関する情報が有効になり、表示デバイスの後の操作のための補正された電圧を印加するために、後に使用され得る。

図１３は、固定層上の隔離された電圧感知電極を有する干渉変調器の斜視概念図を示す。詳細には、図１３は、第１の固定層８０２、第２の固定層８０４（または１６）、および第３の可動層８０６（または１４）を有する干渉変調器の実装形態を示す。図１１とは対照的に、第３の可動層８０６は、２つの個別の並列電極ではなく、（たとえば図７Ｂに示されたようにビア１００９が存在する）単一の電極である。第３の可動層８０６の電極は、図１３の電圧源Ｖ_ｍに結合されている。図１３では、固定層８０４と接地との間に外部キャパシタＣ_０が電気的に接続されている。いくつかの態様では、キャパシタＣ_０は、フローティング吸収層に対して直列である。たとえば、キャパシタＣ_０は、図７Ａに示されたＭｏＣｒ層１０１２に結合されてよい。

上で論じたように、可動層８０６と固定層８０４との間のギャップが可変キャパシタＣ_２を形成する。したがって、キャパシタＣ_２はキャパシタＣ_０に対して直列に接続される。上で論じたように、可動層８０６が変位するとき、電圧Ｖ_ｓは、固定層８０４において、たとえば固定層８０４のフローティング吸収材で感知され得る。

図１３に示された可動層８０６の位置は、電圧Ｖ_ｓを測定することによって決定されてよい。図１３に示された回路は分圧器として動作し、電圧Ｖ_ｓは、次の式に従って生成され、
Ｖ_ｓ＝Ｖ_ｍＣ_２／（Ｃ_２＋Ｃ_０） （４）
式（４）の中のＶ_ｍは、電圧源Ｖ_ｍによって供給される電圧を表すために使用され、また、式（４）の中のＣ_２およびＣ_０は、図１０および図１３のキャパシタＣ_２およびＣ_０のキャパシタンスを表すために使用されている。

上で論じたように、Ｃ_２のキャパシタンスは、可動層８０６と固定層８０４の間のギャップの距離Ｇを使用して式（２）に従って決定されてよい。したがって、感知された電圧は、次の式によって決定され得る。

したがって、可動層８０６の位置は、感知された電圧Ｖ_ｓと、印加電圧Ｖ_ｍと、固定キャパシタＣ_０のキャパシタンスと、可動層８０６の面積とから決定され得る。いくつかの態様では、図１１に関して上で論じたように、感知された電圧Ｖ_ｓおよび／または決定された位置は、駆動電圧Ｖ_ｍを調整するためのフィードバックループ９２０への入力として使用されてよい。

図１４は、２つの他の電極間に配置された電極を所望の位置に配置するためのプロセスの流れ図を示す。ブロック１４０２で、第１の電極に第１の電圧が印加される。これは、図１３の層８０２に対するＶ_０の印加に相当し得る。ブロック１４０４で、第１の電極と、固定キャパシタに結合された第２の電極との間に位置する可動電極に第２の電圧が印加される。たとえば、干渉変調器の可動層８０６を形成する電極に電圧を印加するために電圧源Ｖ_ｍが使用されてよい。第２の電極は、キャパシタＣ_０の一方の側に結合されている電極８０４に相当し得る。いくつかの実装形態では、キャパシタＣ_０は固定キャパシタである。ステップ１４０６で、第２の電極で電圧が感知される。たとえば、電圧Ｖ_ｓは電極８０４から感知されてよい。上で説明したように、可動層の位置は、感知された電圧に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。いくつかの実装形態では、電圧Ｖ_ｓは、フィードバック回路において、可動層８０６を所望の位置に位置決めするための第２の電圧を制御するように使用されてよく、また、上で説明したように、較正のためのデータを収集するのに使用されてもよい。

図１５は、電圧感知を組み込んだ図１１に示される設計の干渉変調器のアレイを示す図である。図１５に示された態様では、干渉変調器の各々は、図１１に示された干渉変調器と同様に構成された表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍｎとして示されている。図２および図６に関して上で説明したように、データドライバ回路（図示せず）は、データ電圧Ｖ_ｍ１からＶ_ｍｎの行を供給する。ゲートドライバ回路（図示せず）は、表示素子の選択された行に一組のデータ電圧を印加する行選択電圧ＧＬ１からＧＬｎを供給している。図１５に示された態様では、列の各干渉変調器の電極９０４は、行に対するそれぞれの行ゲートラインに結合されたゲートを有するトランジスタ９１２を介してバス１１０２に接続されている。バス１１０２は、電極９０４に誘導された電圧を、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４内の電圧センサへ運ぶように構成されている。示された態様では、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４は電圧センサを含む。位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４は、たとえば上で論じた式（１）〜（３）に従って、可動層８０６と固定層８０４との間のギャップサイズを決定するように構成されてよい。

たとえば行１の表示素子の位置を設定するために、その行に沿った個々の可動層８０６の所望の位置に従ってＶ_ｍ１からＶ_ｍｎの出力が設定される。行に対する個々のＶ_ｍが適切に設定されたとき、ゲートラインＧＬ１がアサートされ、データラインに印加されている電圧Ｖ_ｍを可動層８０６のそれぞれの電極９０２に接続することにより、可動層８０６が設定される。また、ゲートラインＧＬ１をアサートすると、第１の行に沿った個々の表示素子に関する感知された電圧Ｖ_ｓが、これもゲートがゲートラインに接続されているトランジスタ９２１を介して電圧センサ１１０４に供給される。いくつかの態様では、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４内の電圧センサが、Ｖ_ｍ１からＶ_ｍｎの出力の１つまたは複数を生成するドライバ回路（図２のドライバ回路２１０など）にオフセット電圧をフィードバックして、可動層８０６の位置を調整する。いくつかの態様では、ドライバ回路２１０は、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４内の電圧センサから受け取った可動層８０６の推定位置に基づいてＶ_ｍ１からＶ_ｍｎの出力のうち１つまたは複数を調整する。この調整は、行１に沿った表示素子の設定中に実行されてよく、または行１が設定されたときの次の期間に適用されてもよい。表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍｎを設定するプロセスは、画像データの完全なフレームを書き込むプロセスが完了するまで個々の行に対して繰り返される。

上で論じたように、駆動トランジスタＳ_１１からＳ_ｍｎは、図３に示されたバックプレート１２０に組み込まれてよい。同様に、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４内の、またはその一部である電圧センサは、バックプレート１２０に組み込まれてよい。いくつかの態様では、電圧センサ１１０４は、バックプレートから分離して実施される。すべての干渉変調器が共通の電圧センサを共有する必要があるとは限らないことが当業者には理解されよう。いくつかの態様では、複数の電圧センサが使用される。たとえば、個々の列がそれ自体の電圧センサを有してよく、あるいはアレイ１１００の１つまたは複数の干渉変調器がそれ自体の電圧センサを有してもよい。

図１６は、電圧感知を組み込んだ図１３に示される設計の干渉変調器のアレイを示す図である。図１６に示された態様では、干渉変調器の各々は、図１３に示された干渉変調器と同様に構成された表示素子Ｄ_１１〜Ｄ_ｍｎとして示されている。図２および図６に関して上で説明したように、データドライバ回路は、データ電圧の行Ｖ_ｍ１からＶ_ｍｎを供給する。ゲートドライバ回路は、表示素子の選択された行に一組のデータ電圧を印加する行選択電圧ＧＬ１からＧＬｎを供給している。図１６に示された態様では、列の各干渉変調器の固定層８０４は、行に対するそれぞれの行ゲートラインに結合されたゲートを有するトランジスタ９１４を介してバス１５０２に接続されている。バス１５０２は、電極８０４に誘導された電圧を、電圧センサ１５０４へ運ぶように構成されている。電極８０４は外部の固定キャパシタ９１６の一方の端に接続され、固定キャパシタ９１６の他方の端子は接地接続されている。示された態様では、位置検出ユニット／フィードバックモジュール１１０４は少なくとも１つの電圧センサを含む。位置検出ユニット／フィードバックモジュール１５０４は、たとえば上で論じた式（４）〜（５）に従って、可動層８０６と固定層８０４との間のギャップサイズを決定するように構成されてよい。

アレイ１５００の個々の行の干渉変調器は、図１５に関して上で説明したように設定されてよい。電圧センサ１５０４は、Ｖ_ｍ１からＶ_ｍｎの出力のうち１つまたは複数にオフセット電圧を供給してよく、かつ／または可動層８０６の推定位置をドライバ２１０に供給してもよい。

電圧センサ１５０４は、図３に示されたバックプレート１２０上に実施されるか、または電圧センサ１１０４と同様にバックプレート１２０から分離されてもよい。さらに、単一の電圧センサの代わりに複数の電圧センサが使用されてもよい。

図１７Ａおよび図１７Ｂは、複数の干渉変調器を含む表示デバイス４０を示すシステムブロック図の例を示している。この表示デバイス４０はたとえば、スマートフォン、携帯電話またはモバイル電話であってもよい。しかし、表示デバイス４０の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形例は、テレビジョン、タブレット、電子書籍端末、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアプレーヤのような様々な種類の表示デバイスも例示している。

表示デバイス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いずれかによって形成されてもよい。また、ハウジング４１は、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がそれらに限らない様々な材料のいずれかから作られてもよい。ハウジング４１は、異なる色を有するかまたはそれぞれの異なるロゴ、絵、または記号を含む取外し可能な他の部分と交換されてもよい取外し可能な部分（図示せず）を含んでもよい。

ディスプレイ３０は、本明細書において説明するように双安定ディスプレイ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いずれかであってもよい。ディスプレイ３０は、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、もしくはＴＦＴ ＬＣＤのようなフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他のチューブデバイスのようなノンフラットパネルディスプレイを含むように構成されてもよい。また、ディスプレイ３０は、本明細書において説明するように、干渉変調器ディスプレイを含んでもよい。

表示デバイス４０の構成要素が図１７Ｂに概略的に示されている。表示デバイス４０は、ハウジング４１を含み、表示デバイス４０内に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含んでもよい。たとえば、表示デバイス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、調整ハードウェア５２に接続されたプロセッサ２１に接続されている。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタリングする）ように構成されてもよい。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続されてもよい。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にも接続されている。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合されており、アレイドライバ２２はディスプレイアレイ３０に結合されている。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定の表示デバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。

ネットワークインターフェース２７は、表示デバイス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、たとえばプロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するいくつかの処理機能を有してもよい。アンテナ４３は、信号を送受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、ＩＥＥＥ１６．１１（ｂ）、またはＩＥＥＥ１６．１１（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１標準、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１標準、およびそのさらなる実装形態に従ってＲＦ信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）標準に従ってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナ４３は、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（登録商標）／Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ （ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ（登録商標） Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ （ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ （ＴＥＴＲＡ）、Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ （Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ （ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ａ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ｂ、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ （ＨＳＰＡ）、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ （ＨＳＤＰＡ）、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ （ＨＳＵＰＡ）、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ （ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ技術もしくは４Ｇ技術を利用するシステムのような、ワイヤレスネットワーク内で通信するのに使用される他の公知の信号を受信するように設計されている。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号をプロセッサ２１によって受信しさらに操作することができるように前処理する。トランシーバ４７は、プロセッサ２１から受信された信号を表示デバイス４０からアンテナ４３を介して送信することができるように処理してもよい。

いくつかの実装形態では、トランシーバ４７を受信機と置き換えてもよい。また、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース２７を、プロセッサ２１に送信すべき画像データを記憶または生成することのできる画像源と置き換えてもよい。プロセッサ２１は、表示デバイス４０の動作全体を制御してもよい。プロセッサ２１は、圧縮された画像データなどのデータをネットワークインターフェース２７または画像源から受信し、データを処理して生画像データまたは生の画像データに容易に処理されるフォーマットに変換する。プロセッサ２１は、処理済みのデータを記憶できるようにドライバコントローラ２９またはフレームバッファ２８に送ってもよい。生データは通常、画像内の各位置での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、彩度、およびグレースケールレベルを含んでもよい。

プロセッサ２１は、表示デバイス４０の動作を制御するマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含んでもよい。調整ハードウェア５２は、信号をスピーカ４５に送信し、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んでもよい。調整ハードウェア５２は、表示デバイス４０内の離散構成要素であっても、プロセッサ２１もしくは他の構成要素内に組み込まれてもよい。

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から直接取り込んでも、フレームバッファ２８から取り込んでもよく、かつ生画像データをアレイドライバ２２に高速に送信できるように適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像をラスタ状フォーマットを有するデータフローに再フォーマットしてもよく、したがって、ドライバコントローラ２９は、ディスプレイアレイ３０を横切ってスキャンするのに適した時間順を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマット済みの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、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてのシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いが、そのようなコントローラは多数の方法で実現されてもよい。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に埋め込まれても、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれても、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てもよい。

アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマット済みの情報を受信してもよく、ディスプレイの画素のｘ−ｙマトリクスからの数百本、場合によっては数千本（またはそれよりも多く）のリード線に１秒当たりに何度も印加される互いに平行な１組の波形に、映像データを再フォーマットしてもよい。

いくつかの実装形態では、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、本明細書において説明するディスプレイの種類のうちのいずれにも適切である。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（ＩＭＯＤコントローラなど）であってもよい。また、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（ＩＭＯＤディスプレイドライバなど）であってもよい。さらに、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（ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイなど）であってもよい。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化されてもよい。そのような実装形態は、高集積度システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計またはスモールエリアディスプレイにおいて有益であり得る。

いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえばユーザが表示デバイス４０の動作を制御するのを可能にするように構成されてもよい。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチ感応スクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチ感応スクリーン、または圧力感応膜もしくは熱感応膜を含んでもよい。マイクロフォン４６は、表示デバイス４０用の入力デバイスとして構成されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロフォン４６を通じた音声コマンドを使用して表示デバイス４０の動作を制御してもよい。

電源５０は、様々なエネルギー貯蔵デバイスを含んでもよい。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような再充電可能電池であってもよい。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電源５０は、再生可能なエネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池もしくは塗料型太陽電池を含む太陽電池であってもよい。電源５０は、壁付きコンセントから電力を受けるように構成されてもよい。

いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置されてもよいドライバコントローラ２９に制御プログラム性が存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ２２に制御プログラム性が存在する。上述の最適化は、任意の数のハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素ならびに様々な構成において実施されてもよい。

図１８は、光学ＭＥＭＳディスプレイを有する電子デバイスの略分解斜視図の一例である。図示の電子デバイス４０は、ディスプレイ３０用のくぼみ４１ａを有するハウジング４１を含む。電子デバイス４０は、ハウジング４１のくぼみ４１ａの底部にプロセッサ２１も含む。プロセッサ２１は、ディスプレイ３０とデータ通信するためのコネクタ２１ａを含んでもよい。電子デバイス４０は、少なくとも一部がハウジング４１の内側に位置する他の構成要素を含んでもよい。他の構成要素には、上記に図１６Ｂに関連して説明したような、ネットワーキングインターフェース、ドライバコントローラ、入力デバイス、電源、調整ハードウェア、フレームバッファ、スピーカ、およびマイクロフォンを含めてもよいが、それらに限らない。

ディスプレイ３０は、ディスプレイアレイアセンブリ１１０と、バックプレート１２０と、可撓性の電気ケーブル１３０とを含んでもよい。ディスプレイアレイアセンブリ１１０とバックプレート１２０は、たとえばシーラントを使用して互いに取り付けられてもよい。

ディスプレイアレイアセンブリ１１０は、表示領域１０１と周辺領域１０２とを含んでもよい。周辺領域１０２は、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の上から見たときに表示領域１０１を囲む。ディスプレイアレイアセンブリ１１０は、表示領域１０１を通して画像を表示するように位置しかつ向きを定められた表示素子のアレイも含む。表示素子はマトリクス形に配置されてもよい。一実装形態では、各表示素子は干渉変調器であってもよい。一実装形態では、「表示素子」という用語は「画素」と呼ばれることもある。

バックプレート１２０は、実質的にディスプレイアレイアセンブリ１１０の裏面全体を覆ってもよい。バックプレート１２０は、たとえばガラス、高分子材料、金属材料、セラミック材料、半導体材料、または前述の材料のうちの２つ以上の組合せと、他の同様の材料とから形成されてもよい。バックプレート１２０は、同じ材料またはいくつかの異なる材料の１つまたは複数の層を含んでもよい。バックプレート１２０には、様々な構成要素の少なくとも一部が埋め込まれてもまたは取り付けられてもよい。そのような構成要素の例には、ドライバコントローラ、アレイドライバ（たとえば、データドライバおよびスキャンドライバ）、ルーティング線（たとえば、データ線およびゲート線）、スイッチング回路、プロセッサ（たとえば、画像データ処理プロセッサ）、および相互接続部が含まれるがそれらに限らない。

可撓性の電気ケーブル１３０は、電子デバイス４０のディスプレイアレイ３０と他の構成要素（たとえば、プロセッサ２１）との間にデータ通信チャネルを確立する働きをする。可撓性の電気ケーブル１３０は、ディスプレイアレイアセンブリ１１０の１つもしくは複数の構成要素またはバックプレート１２０から延びてもよい。可撓性の電気ケーブル１３０は、互いに平行に延びる複数の導電ワイヤと、プロセッサ２１のコネクタ２１ａまたは電子デバイス４０の任意の他の構成要素に接続してもよいコネクタ１３０ａとを含む。

本明細書において開示された実装形態に関連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、またはその両方の組合せとして実現されてもよい。ハードウェアとソフトウェアの互換性について、概して機能に関して説明し、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを示した。そのような機能がハードウェアにおいて実現されるかそれともソフトウェアにおいて実現されるかは、システム全体に課される用途および設計上の特定の制約によって決まる。

本明細書において開示された各態様に関連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、および回路を実現するのに使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、本明細書において説明した機能を実行するように設計された、汎用シングルチッププロセッサまたは汎用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）もしくは他のプログラム可能な論理デバイス、離散ゲートもしくはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組合せによって実現または実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、また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、もしくは状態マシンであってもよい。プロセッサは、複数の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の組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはそのような任意の他の構成として実現されてもよい。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法は、所定の機能に特有の回路で実行されてもよい。

１つまたは複数の態様では、前述の機能は、本明細書において開示された構造およびそれらの構造均等物を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて実現されてもよい。本明細書において説明した主題の実装形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行できるようにまたはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された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現されてもよい。

当業者には、本開示において説明した実装形態の様々な修正形態が容易に明らかになろう。本明細書において定められた一般原則は、本開示の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実装形態に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書において示されている実装形態に限定されると意図されておらず、特許請求の範囲、本明細書において開示された原則および新規の特徴に整合した最も広い範囲が与えられるべきである。また、当業者には、「上部」および「下部」という用語が、時には各図の説明を容易にするために使用されており、適切な向きに定められた頁上の図の向きに対応する相対的な位置を示しており、実現されるＩＭＯＤの適切な向きを反映しない場合があることが容易に理解されよう。

本明細書において別々の実装形態の文脈で説明したある特徴は、単一の実装形態において組み合わされて実現されてもよい。逆に、単一の実装形態の文脈で説明した様々な特徴を複数の実装形態において別々に実現しても、任意の適切な部分組合せとして実現してもよい。さらに、各特徴は、上記ではある組合せにおいて働くように記載されており、場合によっては最初からそのように請求されているが、請求された組合せの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実現されてもよく、請求された組合せは、部分組合せまたは部分組合せの変形例を対象とするものであってもよい。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないことを、あるいはすべての図示の動作が実行される必要があるとは限らないことを、当業者は容易に認識されよう。ある状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。さらに、上記で説明した各実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離が必要とされるものと理解されるべきではなく、前述のプログラム構成要素およびシステムが概して単一のソフトウェアプロダクトとして一体化されるかまたは複数のソフトウェアプロダクトとしてパッケージ化されてもよいことを理解されたい。また、他の実装形態も以下の特許請求の範囲の範囲内である。場合によっては、特許請求の範囲に記載された動作を異なる順序で実行してもよく、しかも望ましい結果を実現することができる。

１２ ＩＭＯＤ、画素
１４ 可動反射層、層、反射層
１３、１５ 光
１６ 光学スタック、層
１８ ポスト、支柱、支持体
１９ ギャップ
２０ 基板、透明基板、前部基板
２１ プロセッサ、システムプロセッサ
２１ａ コネクタ
２２ アレイドライバ
２７ ネットワークインターフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラ
３０ 表示デバイス、ディスプレイ、ディスプレイアレイ
３４ 変形可能な層、可動電極
４０ 表示デバイス
４１ ハウジング
４１ａ くぼみ
４３ アンテナ
４５ スピーカ
４６ マイクロフォン
４７ トランシーバ
４８ 入力デバイス
５０ 電源
５２ 調整ハードウェア
８０ トランジスタ
８２ ソース
８４ ドレーン
８６ チャネル
８８ ゲート
１０１ 表示領域
１０２ 周辺領域
１１０ ディスプレイアレイアセンブリ
１２０ バックプレート
１２２ バックプレート構成要素
１２４ 第２の相互接続部、バックプレート相互接続部
１２６ 相互接触部、相互接続部
１２８ 第１の相互接続部
１２９ 絶縁層
１３０ 可撓性の電気ケーブル
１３０ａ コネクタ
１６０ ビア
２００ 駆動回路アレイ
２０１ 駆動回路アレイ２００の部分
２１０ データドライバ
２２０ ゲートドライバ
８０２ 第１の固定層（追加上部層）
８０４ 第２の固定層（固定電極）
８０６ 第３の可動層（第３の可動部分、可動層）
８０８ 固定電極
８１０ 絶縁ポスト
８２０ 基板
９０２ 電極
９０４ 電極
９０６ 誘電体
９１２ トランジスタ
９２０ フィードバック回路
１００２ ＳｉＯＮ基板
１００４ａ ＡｌＣｕ層
１００４ｂ 追加ＡｌＣｕ層
１００６ａ ＴｉＯ_２層
１００６ｂ 追加ＴｉＯ_２層
１００８ａ ＳｉＯＮ層
１００８ｂ 追加ＳｉＯＮ層
１００９ ビア
１０１０ ＳｉＯ_２基板
１０１２ ＭｏＣｒ層
１０１４ Ａｌ_２Ｏ_３層
１０１６ａ、１０１６ｂ、１０３６ａ、１０３６ｂ ＳｉＯＮストッパ
１０１８ 電極層
１０３０ 導電ＡｌＣｕ層
１０３２ 絶縁Ａｌ_２Ｏ_３層
１１００ アレイ
１１０２ バス
１１０４ 位置検出ユニット／フィードバックモジュール

Claims (37)

1. 光を変調するためのデバイスであって、
   第１の電圧源に結合された第１の電極と、
   第２の電極と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間にそれらから間隔を隔てて配置された可動電極であって、第３の電極および第４の電極を含み、前記第３の電極と前記第４の電極とが容量結合されており、前記第３の電極および前記第４の電極が、ギャップによって分離された２つの異なる平行平面に位置している、可動電極と、
   前記第３の電極に結合された電圧センサと、
   前記第４の電極に結合された第２の電圧源であって、前記第２の電極が第３の電圧源に結合されている、第２の電圧源と、を備えるデバイス。
2. 前記電圧センサが前記第２の電圧源にフィードバックを供給する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記可動電極がミラー層を含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記第２の電極が部分的反射層を含む、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記第１の電圧源が実質的に一定の電圧源を含み、前記第３の電圧源が接地である、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記第２の電圧源が可変電圧源を含む、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記第２の電圧源によって供給される電圧を変化させることによって前記可動電極の位置を調整するように構成された駆動回路をさらに含む請求項６に記載のデバイス。
8. 前記駆動回路が、光を変調するための他のデバイスの１つまたは複数の電圧センサに接続された第１のバスに結合されている、請求項７に記載のデバイス。
9. 請求項１に記載のデバイスを備えるディスプレイシステムであって、
   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、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
   前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、をさらに備えるディスプレイシステム。
10. 少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路と、
    前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に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９に記載の装置。
11. 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源モジュールをさらに備える請求項９に記載の装置。
12. 前記画像源モジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の装置。
13. 入力データを受け取り、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスをさらに備える請求項９に記載の装置。
14. 光を変調するためのデバイスを駆動する方法であって、
    第１の電極および第２の電極の間に第１の電圧を印加するステップと、
    可動電極の一部として構成された第１の平面の第３の電極に第２の電圧を印加するステップであって、前記可動電極が、前記第１の電極と前記第２の電極との間にそれらから間隔を隔てて配置されており、且つ、前記第３の電極に容量結合された第４の電極を含み、前記第４の電極が、ギャップによって前記第３の電極から分離され且つ前記第３の電極に対して平行な別の第２の平面に位置している、ステップと、
    前記第４の電極の電圧を感知するステップと、を含む方法。
15. 前記可動電極が、前記第２の電圧の印加に応答して変位する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記印加される第２の電圧が、前記可動電極のオフセットが実質的に所望のオフセットに等しくなるまで、前記感知された電圧を使用して調整される、請求項１５に記載の方法。
17. 光を変調するためのデバイスであって、
    第１の電極および第２の電極の間に第１の電圧を印加するための手段と、
    可動電極の一部として構成された第１の平面の第３の電極に第２の電圧を印加するための手段であって、前記可動電極が、前記第１の電極と前記第２の電極との間にそれらから間隔を隔てて配置されており、且つ、前記第３の電極に容量結合された第４の電極を含み、前記第４の電極が、ギャップによって前記第３の電極から分離され且つ前記第３の電極に対して平行な別の第２の平面に位置している、手段と、
    前記第４の電極の電圧を感知するための手段と、を備えるデバイス。
18. 前記感知された電圧に少なくとも部分的に基づいて前記可動電極の位置を決定するための手段をさらに含む請求項１７に記載のデバイス。
19. 光を変調するためのデバイスであって、
    第１の電圧源に結合された第１の電極と、
    キャパシタに結合された第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間にそれらから間隔を隔てて配置され、第３の電極を含む可動電極と、
    前記第２の電極に結合された電圧センサと、
    前記可動電極に結合された第２の電圧源と、を備えるデバイス。
20. 前記電圧センサが前記第２の電圧源にフィードバックを供給する、請求項１９に記載のデバイス。
21. 前記可動電極がミラー層を含む、請求項１９に記載のデバイス。
22. 前記第２の電極が部分的反射層を含む、請求項２１に記載のデバイス。
23. 前記第１の電圧源が実質的に一定の電圧源を含む、請求項１９に記載のデバイス。
24. 前記第２の電圧源が可変電圧源を含む、請求項１９に記載のデバイス。
25. 前記第２の電圧源によって供給される電圧を変化させることによって前記可動電極の位置を調整するように構成された駆動回路をさらに含む請求項２４に記載のデバイス。
26. 前記駆動回路が、光を変調するための他のデバイスの１つまたは複数の電圧センサに接続された第１のバスに結合されている、請求項２５に記載のデバイス。
27. 請求項２０に記載のデバイスを備えるディスプレイシステムであって、
    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、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと、をさらに備えるディスプレイシステム。
28. 少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路をさらに備える請求項２７に記載の装置。
29. 前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送るように構成されたコントローラをさらに備える請求項２８に記載の装置。
30. 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源モジュールをさらに備える請求項２７に記載の装置。
31. 前記画像源モジュールが、受信機と、トランシーバと、送信機とのうちの少なくとも１つを含む、請求項３０に記載の装置。
32. 入力データを受け取り、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスをさらに備える請求項２７に記載の装置。
33. 光を変調するためのデバイスを駆動する方法であって、
    第１の電極に第１の電圧を印加するステップと、
    前記第１の電極と、キャパシタに結合された第２の電極との間に位置する可動電極に第２の電圧を印加するステップと、
    前記第２の電極の電圧を感知するステップと、を含む方法。
34. 前記可動電極が、前記第２の電圧の印加に応答して変位する、請求項３３に記載の方法。
35. 前記印加される第２の電圧が、前記可動電極のオフセットが実質的に所望のオフセットに等しくなるまで、前記感知された電圧を使用して調整される、請求項３４に記載の方法。
36. 光を変調するためのデバイスであって、
    第１の電極に第１の電圧を印加するための手段と、
    前記第１の電極と、キャパシタに結合された第２の電極との間に位置する可動電極に第２の電圧を印加するための手段と、
    前記第２の電極の電圧を感知するための手段と、を備えるデバイス。
37. 前記感知された電圧に少なくとも部分的に基づいて前記可動電極の位置を決定するための手段をさらに含む請求項３６に記載のデバイス。

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