KR101313117B1 - 간섭 변조기의 미소기전 동작을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

간섭 변조기는 고정층과 상기 고정층에 대향하는 미러에 의해 형성된다. 상기 미러는 비구동 위치와 구동 위치 사이에서 이동가능하다. 랜딩 패드, 범프 또는 스프링 클립이 상기 고정층과 상기 미러 중 적어도 하나 위에 형성된다. 랜딩 패드, 범프 또는 스프링 클립에 의해 상기 미러가 구동 위치에 있을 때 상기 고정층과 상기 미러가 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 상기 스프링 클립은 상기 미러가 구동 위치에 있고 스프링 클립과 접촉하고 있을 때 상기 미러가 상기 비구동 위치쪽으로 이동하도록 힘을 인가한다.

Description

간섭 변조기의 미소기전 동작을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MICRO-ELECTROMECHANICAL OPERATING OF AN INTERFEROMETRIC MODULATOR}

본 출원은 2004년 7월 29일에 출원된 미국출원 제10/909,228호와 2005년 1월 27일에 출원된 미국출원번호 제11/048,662호에 부분적으로 이어지는 것이며, 상기 문헌들은 그 전체 내용이 여기에 원용된다. 본 출원은 또한 2004년 9월 27일에 출원된 미국가출원 제60/613,466호와, 2004년 9월 27일에 출원된 미국가출원 제60/613,499호와, 2005년 3월 4일에 출원된 제60/658,867호의 우선권을 청구하며, 상기 문헌들의 전체 내용은 여기에 원용된다.

본 발명은 간섭 변조기로서 사용하기 위한 미소기전 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 간섭 변조기의 미소기전 동작을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

미소 기전 시스템(MEMS)은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 간섭 변조기 또는 간섭 광변조기는 광 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수하거나 반사하는 기기를 말한다. 특정한 실시예에서, 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 특별한 실시예에서, 하나의 플레이트는 기판상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에 더욱 상세히 기재된 바와 같이, 하나의 플레이트 위치는 다른 하나의 플레이트의 위치와 관련하여 간섭 변조기 상에 입사하는 광의 광 간섭을 변화시킬 수 있다. 이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.

본 발명의 시스템, 방법 및 기기 각각은 몇 가지의 관점을 가지고 있으며, 하나의 관점이 단독으로 그 원하는 특성에 책임이 있는 것은 아니다. 본 발명의 범주에 제한 없이, 그 더욱 현저한 특징들에 대해 요약할 것이다. 본 요약을 고려한 후, 특히 제목이 "Detailed Description of Certain Embodiments"인 장(section)을 읽은 후, 본 발명의 특징들이 다른 디스플레이 기기에 대해 어떻게 이점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.

본 발명의 한 관점은 제1 층, 제2 층 및 부재를 포함하는 간섭 변조기를 제공한다. 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 제2 층은 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 위치는 상기 제1 층으로부터의 제1 거리에 위치한다. 상기 제2 위치는 상기 제1 층으로부터의 제2 거리에 위치한다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크다. 상기 부재는 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치한 표면을 가진다. 상기 부재는 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 다른 관점은 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면을 포함하는 미소 기전 기기를 제공한다. 제2 표면은 상기 제1 표면에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 제2 표면은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 위치는 상기 제1 표면으로부터의 제1 거리에 위치한다. 상기 제2 위치는 상기 제1 표면으로부터의 제2 거리에 위치한다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크다. 상기 제3 표면은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 위치한다. 상기 제3 표면은 상기 제2 표면이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 표면은 상기 제1 표면 및 상기 제3 표면의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 다른 관점은 제1 층, 제2 층 및 복수의 부재를 포함하는 미소 기전 기기를 제공한다. 상기 제2 층은 상기 제1 층에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 제2 층은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 위치는 상기 제1 표면으로부터의 제1 거리이다. 상기 제2 위치는 상기 제1 표면으로부터의 제2 거리이다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크다. 상기 복수의 부재 각각은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치하는 표면을 포함한다. 상기 복수의 부재는 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 복수의 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 또 다른 관점은 제1 표면, 제2 표면, 및 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 중 적어도 하나 위에 있는 적어도 하나의 구조체를 포함하는 미소 기전 기기를 제공한다. 상기 제2 표면은 상기 제1 표면에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 제2 표면은 구동 위치와 비구동 위치 사이에서 상기 제1 표면과 관련해서 이동가능하다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 표면에 더 가깝다. 상기 적어도 하나의 구조체는 상기 제2 표면이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 제1 표면과 상기 제2 표면에 의해 압축된다. 상기 적어도 하나의 구조체는 상기 제2 표면이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 제2 표면에 힘을 제공한다. 상기 힘은 상기 제2 표면이 상기 구동 위치로부터 상기 비구동 위치로 이동하게 원조한다.

본 발명의 또 다른 관점은 간섭 변조기를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 층을 제공하는 단계, 제2 층을 형성하는 단계 및 표면을 포함하는 부재를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 반사 평면부는 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 제2 층은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 위치는 상기 제1 층으로부터의 제1 거리이다. 상기 제2 위치는 상기 제1 층으로부터의 제2 거리이다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크다. 상기 부재의 표면은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치한다. 상기 부재는 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 추가의 관점은 방법에 의해 제조된 미소 기전 기기를 제공한다. 상기 방법은 제1 층을 제공하는 단계, 제2 층을 제공하는 단계 및 표면을 포함하는 부재를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제1 반사 평면부와 상기 제2 반사 평면부 중 하나는 부분적인 반사성이 될 수 있다. 상기 제2 반사 평면부는 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 제2 층은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 위치는 상기 제1 층으로부터의 제1 거리이다. 상기 제2 위치는 상기 제1 층으로부터의 제2 거리이다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크다. 상기 부재의 표면은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치한다. 상기 부재는 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 추가의 관점은 미소 기전 기기를 동작시키는 방법을 제공한다. 여기서, 상기 기기는 제1 층, 제2 층 및 부재를 포함한다. 상기 기기의 제2 층은 상기 제1 층에 실질적으로 평행하게 위치한다. 상기 부재는 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치한 표면을 포함한다. 상기 부재의 표면은 상기 제1 층과 상기 제2 층의 유일한 부분들 사이에 위치한다. 상기 기기를 동작시키는 방법은, 비구동 위치로부터 구동 위치 쪽으로 상기 제1 층에 대해 제2 층을 이동시키는 단계를 포함한다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 층에 더 가깝다. 상기 방법은, 상기 제2 층의 이동을 상기 구동 위치에서 정지시키기 위해 상기 제1 층과 상기 제2 층 중 적어도 하나와 상기 부재를 접촉시키는 단계를 더 포함하며, 상기 부재는 상기 제2 층이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

본 발명의 추가의 관점은 미소 기전 기기를 제공한다. 상기 기기는 입사광을 부분적으로 반사시키고 부분적으로 투과시키는 제1 수단 및 입사광을 실질적으로 반사시키는 제2 수단을 포함한다. 상기 기기는 구동 위치와 비구동 위치 사이에서 상기 제2 수단에 대해 상기 제1 수단을 이동시키는 수단을 더 포함한다. 상기 기기는 상기 제2 수단이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 제1 수단과 상기 제2 수단 사이를 분리하는 수단을 더 포함한다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 수단에 더 가깝다. 상기 제1 수단은 예를 들어 부분 미러 표면을 포함할 수 있다. 상기 제2 수단은 예를 들어 완전 미러 표면을 포함할 수 있다. 상기 이동시키는 수단은 예를 들어 변형가능한 층을 포함할 수 있다. 상기 분리하는 수단은 예를 들어 범프, 랜딩 패드 또는 스프링 클립 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 관점은 미소 기전 기기를 제공한다. 상기 기기는 입사광을 부분적으로 반사시키고 부분적으로 투과시키는 제1 수단 및 입사광을 실질적으로 반사시키는 제2 수단을 포함한다. 상기 기기는

구동 위치와 비구동 위치 사이에서 상기 제2 수단에 대해 상기 제1 수단을 이동시키는 수단 및 상기 제2 수단이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 비구동 위치쪽으로 이동하도록 상기 제2 수단에 힘을 인가하는 수단을 더 포함한다. 상기 제1 수단은 예를 들어 부분 미러 표면을 포함할 수 있다. 상기 제2 수단은 예를 들어 완전 미러 표면을 포함할 수 있다. 상기 이동시키는 수단은 예를 들어 변형가능한 층을 포함할 수 있다. 상기 힘을 인가하는 수단은 예를 들어, 스프링 클립을 포함할 수 있고, 다른 예로서는 탄성 중합체를 포함하는 범프 또는 랜딩 패드를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 추가의 관점은 간섭 변조기를 제공한다. 상기 간섭 변조기는 제1 층, 제2 층 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 중 적어도 하나 위에 적어도 하나의 범프를 포함한다. 상기 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 구동 위치와 비구동 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 층에 더 가깝다. 상기 적어도 하나의 범프는 상기 제1 층과 상기 제2 층이 서로 접촉하는 것을 방지하도록 구성되어 있다.

본 발명의 또 다른 추가의 관점은 제1 층, 제2 층 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 상에 위치하는 적어도 하나의 랜딩 패드를 포함하는 간섭 변조기를 제공한다. 상기 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 구동 위치와 비구동 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 층에 더 가깝다. 상기 적어도 하나의 랜딩 패드는 상기 제2 층이 상기 구동 위치에 있을 때, 상기 제1 층과 상기 제2 층 중 하나가 접촉하고 있지 않은 동안 접촉하는 접촉 영역을 포함한다.

본 발명의 또 다른 추가의 관점은 간섭 변조기를 제공한다. 상기 간섭 변조기는 제1 층, 제2 층 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 중 적어도 하나 사이에 위치하는 적어도 하나의 스프링 부재를 포함한다. 상기 제1 층은 제1 반사 평면부를 포함한다. 상기 제2 층은 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함한다. 상기 제1 반사 평면부와 상기 제2 반사 평면부 중 하나는 부분적인 반사성이 될 수 있다. 상기 제2 층은 구동 위치와 비구동 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 층에 더 가깝다. 상기 적어도 하나의 스프링 부재는 상기 제2 층이 상기 구동 위치로 이동할 때 상기 제1 층 및 상기 제2 층 중 적어도 하나에 의해 압착된다. 상기 적어도 하나의 스프링 부재는 상기 제2 층이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 비구동 위치쪽으로 상기 제2 층에 힘을 가하도록 구성되어 있다.

다른 실시예는 간섭 변조기, 디스플레이, 프로세서 및 메모리 기기를 포함하는 디스플레이 시스템을 제공한다. 상기 프로세서는 상기 디스플레이와 전기적으로 연결되어 있고, 이미지 데이터를 처리하도록 구성되어 있다. 상기 메모리 기기는 상기 프로세서와 전기적 통신 상태에 있다.

다른 실시예는 간섭 변조기를 포함하는 미소 기전 시스템(MEMS) 기기 제조 방법을 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극의 적어도 일부 위에 유전 재료를 침적시키는 단계, 및 가변 두께 유전층을 형성하기 위해 상기 제1 전극 위로부터 상기 유전 재료의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 가변 두께 유전층의 적어도 일부 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. 실시예에서, 상기 제1 전극 위에 있는 상기 유전 재료의 적어도 일부 위에 희생층이 침적된다. 상기 희생층 및 상기 유전 재료의 적어도 일부는 나중의 에칭 단계 동안 제거될 수 있다. 다른 실시예는 이러한 방법에 의해 제조된 간섭 변조기를 제공한다.

다른 실시예는 간섭 변조기를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1 전극의 적어도 일부 위에 유전층을 침적시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 가변 두께 유전층을 형성하기 위해 상기 유전층의 일부를 제거하는 단계, 상기 가변 두께 유전층 위에 희생층을 침적시키는 단계, 상기 희생층을 평탄화하는 단계; 및 상기 희생층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예는 이러한 방법에 의해 제조된 간섭 변조기를 제공한다.

다른 실시예는 간섭 변조기를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1 전극의 적어도 일부 위에 유전층을 침적시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 가변 두께 유전층을 형성하기 위해 상기 유전층의 일부를 제거하는 단계, 상기 가변 두께 유전층 위에 희생층을 침적시키는 단계, 상기 희생층 위에 평탄화 층을 침적시키는 단계, 및 상기 평탄화 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예는 이러한 방법에 의해 제조된 간섭 변조기를 제공한다.

도 1은 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 3x3 간섭 변조기 디스플레이에 디스플레이 데이터 프레임을 기록하는데 사용될 수 있는 수평열 신호와 수직열 신호에 대한 예시적인 시간선도이다.
도 6a 및 도 6b는 복수의 간섭 변조기를 포함하는 비주얼 디스플레이 기기의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 7a는 도 1의 기기의 단면도이다.
도 7b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7d는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7e는 간섭 변조기의 추가의 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 미소 기전 시스템 기술을 사용하는 간섭 변조기 어레이의 투시도이다.
도 9a는 도 7의 선 8A-8A를 따라 절취한 도 7의 간섭 변조기 어레이의 개략 단면도이다.
도 9b는 미소 기전 시스템 기술을 사용하는, 간섭 변조기의 다른 실시예에 대한 개략 단면도이다.
도 10a는 간섭 변조기가 비구동 상태에 있을 때 랜딩 패드를 포함하는 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 10b는 구동 상태에서의 도 9a의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 10c 내지 도 10i는 랜딩 패드의 다양한 구성을 나타내는, 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 10j는 도 9a의 선 9J-9J를 따라 절취하고 랜딩 패드의 다양한 형상을 나타내는 간섭 변조기의 실시예에 대한 상부 단면도이다.
도 11은 가변 두께 유전층을 갖는 MEMS를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 가변 두께 유전층을 갖는 MEMS의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 실시예에 따라 하부 전극(502)의 형성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 13의 고정층(502)과 기판(500) 위에 걸쳐 유전층(540)(하부 부분(550)과 상부 부분(560)을 포함함)의 형성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15 및 도 16은 도 14의 유전층(540)의 상부 부분(560)의 부분들을 제거함으로써 도 13의 고정층(502) 위에 가변 두께 유전층(570)("정지층"(565)을 포함함)의 형성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 17은 간섭 변조기의 희생층(710), 지지 구조체(720) 및 상부 전극(730)의 형성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 18은 희생층의 제거 및 도 17의 유전층(570)의 하부 부분(550)의 부분들의 제거를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 제1 전극(502), 제2 전극(506) 및 상기 제1 전극(502)과 상기 제2 전극(506)이 실질적으로 접촉하는 것을 방지하는 가변 두께 유전층(920)을 포함하는 간섭 변조기(1800)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 간섭 변조기의 희생층, 지지 구조체(720) 및 상부 전극(731)의 형성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 21은 간섭 변조기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 22a는 간섭 변조기가 비구동 상태에 있을 때 범프를 갖는 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 22b는 구동 상태에 있을 때 도 22a의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 22c 내지 도 22e는 다양한 범프 구성을 나타내는 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 23a는 간섭 변조기가 비구동 상태에 있을 때 스프링 클립을 가진 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 23b는 구동 상태에 있을 때 도 23a의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 23c 내지 도 23f는 다양한 스프링 클립 구성을 나타내는 간섭 변조기의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 24a는 비구동 상태에서 3 상태 간섭 변조기의 일실시예에 대한 측 단면도이다.
도 24b는 구동 상태에서 도 24a의 3 상태 간섭 변조기의 측 단면도이다.
도 24c는 역 구동 상태에서 도 24a의 3 상태 간섭 변조기의 측 단면도이다.
도 24d는 비구동 상태에서 간섭 변조기의 다른 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 24e는 비구동 상태에서 간섭 변조기의 다른 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 25a는 비구동 상태에 있는 간섭 변조기의 대안의 실시예에 대한 측 단면도이다.
도 25b는 비구동 상태에 있는, 도 25a의 간섭 변조기의 평면도이다.
도 25c는 비구동 상태에 있는, 도 25a의 간섭 변조기의 측면도이다.
도 25d는 비구동 상태에 있는, 도 20c의 간섭 변조기의 평면도이다.

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

간섭 변조기를 구동하는 것은 변형가능한 층과 고정층 사이에 접촉을 야기할 수 있다. 이러한 접촉은 바람직하지 않으며 기기에 손상을 입힐 수 있고, 잠재적으로 성능 저하를 일으킬 수 있다. 다양한 실시예는 이러한 손상을 감소시키는 (랜딩 패드, 범프 및 스프링 클립과 같은) 구조 및 방법을 제공한다.

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

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

도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능한 반사층(14a)이 광학 스택(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있으며, 이 광학 스택(16a)은 부분적으로 반사층이다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능한 반사층(14b)이 광학 스택(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.

광학 스택(16a, 16b)(광학 스택(16)으로 총칭함)은 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 통상적으로, 인듐주석산화물(ITO)과 같은 전극층을 포함할 수 있는 수개의 기폭층(fused layer), 크롬과 같은 부분 반사층, 및 투명 유전체를 포함한다. 그러므로 광학 스택(16)은 전기적으로 도전성이고 부분적으로 투명하며 또한 부분적으로 반사성이며, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 일부의 실시예에서, 상기 층들을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 상세히 후술하는 바와 같이 디스플레이 기기의 수평열 전극(row elelctode)을 형성할 수 있다. 이동가능한 반사층(14a, 14b)은, 포스트(18)들의 상부와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직)으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동 가능한 반사층(14a, 14b)이 규정된 갭(19)만큼 광학 스택으로부터 이격된다. 반사층(14)들은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것들의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.

전압이 인가되지 않으면, 이동 가능한 반사층(14a)과 광학 스택(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되고, 이동 가능한 층(14a)은 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이, 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동 가능한 반사층(14)이 변형되어 광학 스택에 저항하는 힘을 받게 된다. 광학 스택(16) 내의 유전층(이 도면에는 도시되지 않음)은 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 단락을 방지하고 층들(14 및 16) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다. 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사 대 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.

도 2 내지 도 5는 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기의 어레이를 사용하는 하나의 예시적 공정 및 시스템을 나타낸다.

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

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

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

도 4 및 도 5는 도 2의 3x3 어레이에 디스플레이 프레임을 생성할 수 있는 하나의 구동 프로토콜을 나타낸다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 +△V로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +△V로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +V_bias이든 -V_bias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 도 4에도 도시된 바와 같이, 전술한 것과는 반대 극성의 전압을 사용할 수 있는데, 예컨대, 적절한 수직열을 +V_bias에 설정하고 적절한 수평열을 -△V에 설정하여 픽셀의 작동을 향상시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 실시예에서, 적절한 수직열을 -V_bias에 설정하고 적절한 수평열을 동일한 -△V에 설정하여, 픽셀 양단에서 0(영) 볼트 전위차를 생성함으로써 픽셀의 해방이 수행될 수 있다.

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

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

도 6a 및 6b는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(40)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.

디스플레이 기기(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 기기(48), 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(41)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심벌을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.

본 예의 디스플레이 기기(40)의 디스플레이(30)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(30)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.

예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예에서의 구성요소가 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(40)가 송수신기(47)와 연결된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함할 수 있다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)와 마이크(46)에 연결되어 있다. 프로세서(2021)는 입력 기기(48)와 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)와 어레이 드라이버(22)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 또한 디스플레이 어레이(30)에 연결되어 있다. 전원(50)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.

네트워크 인터페이스(27)는 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(47)는 안테나(43)로부터 수신한 신호를, 프로세서(2021)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(47)는 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.

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

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

일실시예에서, 프로세서(21)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는, 스피커(45)로 신호를 보내고 마이크(46)로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.

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

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

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

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

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

몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(2022)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

전술한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기에 대한 상세한 사항은 폭넓게 변할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동 가능한 반사층(14)과 그것을 지지하는 구조에 대한 5가지 상이한 실시예를 도시하고 있다. 도 7a는 도 1의 실시예의 단면도이며, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 수직으로 연장하는 지지체(18) 위에 침적되어 있다. 도 7b에서, 상기 이동 가능한 반사층(14)은 모서리만 지지되도록 사슬(tether)(32)에 부착되어 있다. 도 7c에서, 상기 이동 가능한 반사층(14)은 유연성 있는 금속을 포함하는 변형 가능한 층(34)으로부터 현수되어 있다. 변형 가능한 층(34)은 그 주위가 기판(20)에 직간접적으로 연결되어 있다. 이러한 연결을 본 명세서에서는 지지 포스트라 칭한다. 도 7d에 도시된 실시예에서는 상기 변형 가능한 층(34)이 얹혀 있는 지지 포스트 플러그(42)가 도시되어 있다. 상기 이동 가능한 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있는 것과 같이 캐비티에 현수된 상태에 있지만, 상기 변형 가능한 층(34)은 그 자신과 광학 스택(16) 사이의 홀을 채움으로써 지지 포스트를 형성하지 않는다. 오히려, 상기 지지 포스트들은 평면화 재료(planarization material)로 형성되는데, 이 평탄화 재료는 지지 포스트 플러그(42)를 형성하는데 사용된다. 도 7e에 도시된 실시예는 도 7d에 도시된 실시예에 기반을 두고 있지만, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 실시예들 중 어느 것뿐만 아니라 도시되지 않은 추가의 실시예에도 적용될 수 있다. 도 7e에 도시된 실시예에서, 금속 또는 다른 도전성 재료로 이루어진 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는데 사용되어 왔다. 이에 따라 신호가 간섭 변조기의 뒤를 따라 루팅될 수 있고, 기판(20) 상에 형성되어야만 하였던 많은 수의 전극이 필요 없어지게 된다.

도 7에 도시된 것과 같은 실시예에서, 간섭 변조기는 다이렉트-뷰 기기(direct-view device)와 같은 기능을 하는데, 이것은 투명 기판(20)의 전면으로부터 이미지가 보이고 그 반대편에 간섭기가 배열되어 있는 구조이다. 이러한 실시예에서, 변형 가능한 층(34)도 포함하여, 기판(20)의 반대편에 있는 반사층 쪽에서 반사층(14)은 간섭 변조기의 부분들을 광학적으로 차폐한다. 이에 의해, 차폐된 영역은 화질에 부정적인 영향을 주지 않으면서 구성되고 동작될 수 있다. 이러한 차폐는 도 7e에 도시된 버스 구조를 가능하게 하는데, 이러한 버스 구조는 변조기의 광학적 특성을, 어드레싱 및 이러한 어드레싱으로 인해 생기는 이동과 같은 변조기의 전자기적 특성과 구별될 수 있게 한다. 이러한 구별 가능한 변조기 아키텍처로 인해, 구조적 설계 및 변조기의 전자기적 관점과 광학적 관점에 사용되는 재료가 선택되고 서로 독립적으로 기능할 수 있다. 또한, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시예들은, 반사층(14)의 광학적 특성을, 변형 가능한 층(34)에 의해 수행되는 그 기계적 특성과는 분리함으로써 생기는 추가의 이점을 갖는다. 이에 의해, 그 구조적 설계 및 반사층(14)에 사용되는 재료를 상기 광학적 특성과 관련해서 최적화할 수 있고, 상기 구조적 설계 및 상기 변형 가능한 층(34)에 사용되는 재료를 원하는 기계적 특성과 관련해서 최적화할 수 있다.

도 8은 예시적 간섭 변조기 어레이(601)의 일부를 개략적으로 도시한다. 간섭 변조기 어레이(601)는 기판(500) 위에 형성되며, 상기 기판(500)은 소정의 광 스펙트럼에 투명하고 하부 표면(400)을 갖는다. 이에 제한되지는 않지만, 기판(500)은 유리로 제조되는 것이 바람직하다. 단일 층(502) 또는 이 단일 층(502)의 스택의 적어도 하나의 서브층(도시되지 않음)은 도전성 재료로 제조된다. 층(502) 또는 서브층은 둘 모두가 입사하는 광의 일부를 반사 및 투과시킬 때 부분 미러로서 기능한다. 편의상, 특정한 용어가 사용되지 않는다면, 상기 단일 층 또는 서브층(502)을 "고정층(502)"이라 한다. 고정층(502) 위에는 변형가능한 층들(506)이 위치한다. 기판(500)과 층들(506) 사이에는 지지 포스트(504)가 형성되어, 변형가능한 층들(506)이 기판(500) 및 고정층(502)과 분리되게 한다. 변형가능한 층들(506)은 고정층(502)의 면에 대해 대체적으로 평행한 면으로 높인다. 고정층(502)과 대향하는 변형가능한 층(506)의 표면은 소정의 광 스펙트럼에 대해 높은 반사성이므로 완전 미러로서 기능한다.

간섭 변조기(501)는 고정층(502)의 도전부와 변형가능한 층들(506) 사이에 전기 전위치를 인가하거나 인가하지 않음으로써 동작한다. 이것들 사이에 소정의 전기 전위차, 예를 들어 7볼트를 인가하면, 변형가능한 층(506)은 간섭 변조기(501b)의 경우에서와 같이 고정층(502) 쪽으로 변형되어 접촉하게 된다. 이러한 구동 상태에서, 간섭 변조기(501b)는 예를 들어 감소된 흡수 모드에 있고, 이러한 모드에서는 입사광의 대부분이 간섭 변조기(501b)에 의해 흡수된다. 간섭 변조기(501b)가 가시광 스펙트럼에서 동작하도록 설계된 경우에는, 간섭 변조기(501b)의 영역에 대응하는 기판(500)의 표면(400)이 구동 상태에서 검게 변한다.

한편, 간섭 변조기(501a)는, 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 전압이 인가되지 않을 때 생성된 구조에서 도시된 것이다. 이러한 구조를 "비구동 상태"라 한다. 이러한 상태에서, 변형가능한 층(506)은 고정층과(502)과는 떨어져서 유지되어, 이들 사이에 "간섭 캐비티(interferometric cavity)"이라 하는 공간(499)을 형성한다. 더 정확하게는, 간섭 캐비티(499)는 변형가능한 층(506)과 반사성 표면과 고정층(502)의 부분 미러 표면 사이의 거리로서 정의된다. 기판(500)을 통해 간섭 변조기(501a)에 입사하는 광은 캐비티(499)를 통해 간섭적으로 변조된다. 고정층(502)의 부분 미러 표면과 변형가능한 층(506)의 완전 미러 표면 사이의 거리인 캐비티(499)의 깊이에 의존하여, 간섭 변조는 소정의 광의 파장을 선택하고, 이 광은 기판(500)의 하부 표면(400)으로부터 반사된다. 선택된 광의 파장이 가시적이면, 기판(500)의 하부 표면(400)은 상기 파장에 대응하는 가시광을 디스플레이한다. 당업자는 간섭 변조기(501)에서 생성된 간섭 변조를 잘 이해할 것이다.

도 9a는 선 9A-9A를 따라 절취한 도 8의 간섭 변조기(501)의 단면도이다. 도 9a는 간섭 변조기(501b)의 측면 방향으로 배열된 추가의 간섭 변조기(501c-501e)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 고정층(502)은 예를 들어 유전층(413), 미러층(415) 및 도전체 층(417)을 포함하는 서브층들로 구성된다. 도시된 바와 같이, 변형가능한 층(506)은 포스트들(504)에 의해 측면으로 떨어져 있고 고정층(502)과는 실질적으로 평행하여, 이들 사이에는 간섭 캐비티(418)가 생긴다. 도시되어 있지는 않지만, 변형가능한 층(506) 위에는 추가의 층들이 형성될 수 있다. 기판(500) 위에 형성된 전체적인 미소-구조는 간섭 변조기의 어레이 또는 어레이(411)를 구성한다. 간섭 변조기(501c)는 간섭 캐비티(418)의 깊이에 의존하여 기판(500)을 통해 소정의 광을 대체적으로 반사하는 비구동 상태로 도시되어 있다. 다시, 이러한 깊이는 기판(400) 상에서 반사된 광의 파장을 결정한다. 간섭 변조기(501b)는 표면(400) 상에 대체적으로 광을 반사하지 않는 구동 상태로 도시되어 있다. 간섭 변조기(501b 및 501c)의 동작은 당업자에 의해 잘 이해될 것이다.

도 9b는 간섭 변조기(501)의 다른 실시예에 대한 미소-구성을 도시한다. 본 실시예에서, 변형가능한 층(50)은 변형 가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 위치하는 미러에 연결되어 있다. 모든 다른 특징은 도 9a의 실시예에 동일하다. 일실시예에서, 미러(419)는 실질적으로 리지드(rigid)이며 고정층(502)에 대향하는 높은 반사성 표면을 갖는다. 변형가능한 층(505)은 고정층(502)과 관련해서 미러(419)의 위치를 제어하는 기능을 하며 리지드 미러(419)는 이 프로세스에서는 어떠한 상당한 구부러짐이나 변형이 이루어지지 않는다. 본 실시예에서, 간섭 캐비티(418)는 미러(419), 더 정확하게는 미러 층(415)과 고정층(502) 사이의 공간에 의해 형성된다. 간섭 변조기(501c)는 비구동 상태로 도시되어 있지만, 간섭 변조기(501b)는 구동 상태로 도시되어 있다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예들에서, 고정층(502)은 도전체와 미러로서 기능하는 단일 층에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 고정층(502)은 예를 들어 미러층과 도전층으로 이루어지는 쌍과, 전극과 미러의 2기능의 층과 유전층으로 이루어지는 쌍의, 2층으로 형성될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 하나 이상의 추가의 층이 고정층(502) 외에 또는 층들(413, 415 및 417) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 도 9a 및 도 9b의 실시예들의 변형가능한 층 및 미러(419)는 적층된 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 유전층은 변형가능한 층(도 9a)의 표면이나 미러(419)(도 9b) 위에 형성될 수 있고, 특히 고정층(502)에 대향하는 표면 위에 형성될 수 있다. 변형가능한 층(506)(도 9a) 또는 미러(419)(도 9b) 위의 유전층은 고정층(502)이 유전층(413)을 포함하지 않는 구조를 가질 때 유용할 수 있다. 당업자는 변형가능한 층(506) 또는 미러(419) 위에 형성될 수 있는 고정층(502) 및/또는 추가의 층들을 제조하는 다양한 막 또는 층의 형성을 이해할 것이다.

전형적인 구성에서, 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 변형가능한 층(506) 또는 미러(419)는 그 동작 동안 특히 간섭 변조기(501)가 그 구동 상태에 있을 때 고정층(502)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 2층간의 물리적 접촉이나 상호작용으로 인해 어떤 역효과가 생길 수 있으며, 특히 간섭 캐비티를 형성하는 표면들 사이에 상호작용이 있으면 역효과가 생기는데, 상기 표면은 고정층(502)과 변형가능한 층(506)(또는 미러 419)의 미러 표면들이다. 미러층(415) 위의 유전층(413)은 간섭 캐비티를 형성하는 표면들 사이의 기계적 및/또는 전기적 상호작용을 최소화 또는 감소시키기 위해 제공된다. 같은 이유로, 유전층(도시되지 않음)은 변형가능한 층(506) 또는 미러(419)의 표면 상에 형성될 수 있다. 그렇지만, 구동 상태와 비구동 상태 사이의 반복된 변화는 결국 이러한 유전층의 기계적 및/또는 전기적 저하를 가져올 수 있다.

또한, 유전층들은 제조 프로세스의 불완전성으로 인해 그 내부에 약간의 전하를 포함할 수 있으며, 이것은 제조 프로세스에 제한되지 않는다. 유전층 내의 전하는 변형가능한 층(506)(또는 미러(419))과 고정층(502) 사이에 인력이 생기게 한다. 간섭 변조기(501)의 유닛이 그 구동 상태에서 비구동 상태로 동작할 때 변형가능한 층(506)(또는 미러(419))을 고정층(502)과 분리시키기 위해서는 약간의 추가적인 힘이 필요하다. 또한, 유전층(413)이 변형가능한 층(또는 미러(419))과 접촉할 때, 이 2개의 접촉하는 층들의 재료 사이에 다른 형태의 인력이 있을 수 있다. 또한, 고정층(502)이 구동 상태에서 변형가능한 층(506)(또는 미러(419))과 접촉하지 않는 실시예에서조차도, 이들 사이의 갭은 일반적으로 매우 작은데, 예를 들어 200Å(20nm) 정도이다. 소정의 조건에서, 주위 환경으로부터의 수분이 이 작은 갭에 밀집되어 액정층을 형성할 수 있다. 상기 층들을 이러한 상태에서 떨어뜨리기 위해서는, 상기 액정층의 표면 장력을 극복할 추가의 힘이 필요하다.

유전층(들)의 저하 및 추가의 힘의 필요성은 랜딩 패드, 범프 및 스프링과 같은 구성요소의 사용을 포함하는, 여기에서 서술한 실시예들의 다양한 기술 및 특징들에 의해 극복될 수 있다. 유전층의 저하 및 추가의 힘의 그 관련 필요성과 관련해서 도입하였지만, 이하에 서술된 기술적 특징들은 그러한 저하나 추가의 힘의 필요성 없이 MEMS 기술을 이용하는 간섭 변조기의 임의의 구성에 사용될 수 있다. 설명의 편의상, 간섭 변조기에 대한 이하의 서술은 도 8 및 도 9a에 도시된 일반적인 아키텍처를 갖는다. 그렇지만, 도 9b에 도시된 실시예를 포함하는, 간섭 변조기의 어떠한 다른 아키텍처에도 모든 특징이 적용될 수 있다.

실시예는 간섭 변조기를 제공하며, 상기 간섭 변조기는 제1 반사 평면부를 포함하는 제1 층; 상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함하고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능한 제2 층으로서, 상기 제1 위치는 상기 제1 층으로부터의 제1 거리이고, 상기 제2 위치는 상기 제1 층으로부터의 제2 거리이며, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 큰, 제2 층; 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치한 표면을 가지며, 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하는 부재를 포함하며, 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는다. 본 실시예의 다양한 관점은 이하에 상세히 서술한다.

랜딩 패드

도 10a 및 도 10b는 랜딩 패드(513)를 포함하는 간섭 변조기(301)의 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 고정층(502)의 상부 표면을 넘어 고정층(502)을 통해 기판(500)으로부터 연장한다. 따라서, 간섭 변조기(301)가 그 비구동 상태(도 10a)로부터 구동 상태(도 10b)로 구동되면, 변형가능한 층(506)의 이동은 랜딩 패드(513)에 의해 방해를 받고, 이에 의해 변형가능한 층(506)이 고정층(502) 쪽으로 더 이동하지 못하게 되어 이 층들(502 및 506) 사이에 물리적 접촉이 일어나지 않게 되며, 층들(506 및 502) 사이의 원하는 분리 거리가 유지된다. 도 9a 및 도 9b를 참조하여 전술한 바와 같이, 고정층(502)은 단일의 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 또한, 고정층(502)은 유전층(413)을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 위치한 표면(514)을 갖는 부재들의 예임을 이해할 수 있을 것이다. 랜딩 패드(513)는 간섭 변조기(301)가 구동 상태(도 10b)에 있을 때 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이의 갭 영역(418a)을 형성한다. 갭 영역(418a) 내의 변형가능한 층(506)은 고정층(502) 및 랜딩 패드(513)의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

도 10c에 도시된 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 고정층(502)의 상부 표면 위에 형성될 수 있다. 도 10d에 도시된 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 하나 이상의 다른 서브층들(413)을 통해 고정층(502)의 서브층(415)으로부터 연장할 수 있다. 도 10e에 도시된 또 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 기판(500)과 일체로 형성되어 고정층(502)을 통해 연장할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 10f에 도시된 바와 같이, 랜딩 패드(513)는 기판(500)과 고정층(502) 사이의 경계 아래로부터 기판(500)과 고정층(502)을 모두를 통해 연장할 수 있다.

도 10g에 도시된 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506) 또는 미러(419)(도시되지 않음) 위에 형성될 수 있다. 도 10h 및 도 10i에 도시된 다른 실시예들에서, 랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 모두의 위에 형성될 수 있다. 하나 이상의 랜딩 패드가 변형가능한 층(506) 위에 형성되는 전술한 실시예들에서, 도시되지는 않았지만, 랜딩 패드(513)가 도 10a - 도 10f에 도시된 고정층(502)의 다양한 서브층 또는 기판(500)으로부터 연장하는 것과 같이, 연장하는 경우가 있다면, 랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506)의 다양한 서브층으로부터 연장할 수 있다.

랜딩 패드(513)는 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506) 위에, 또는 간섭 캐비티(418) 내의, 다양한 위치에 위치할 수 있다. 도 10j는 선 10J-10J(도 10a)을 따라 절취한 도 10a의 실시예의 상부 단면도이다. 도 10j에 도시된 다른 실시예에서, 예를 들어, 랜딩 패드(513)는 일반적으로 간섭 캐비티(418) 내의 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(506)의 주변부 위에 위치한다. 선택적으로, 랜딩 패드(513)의 존재가 간섭 변조기(301)의 광학적 특성에 아무런 영향을 주지 않을 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(506)의 부분들에 랜딩 패드(513)가 위치한다. (도시되지 않은) 다른 실시예에서, 랜댕 패드(513)는 간섭 캐비티(418) 내의 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(513)의 중심부에 위치할 수 있다. (도시되지 않은) 또 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 간섭 캐비티(418) 내의 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(513)의 중심부 및 주변부 모두에 위치할 수 있다. (도시되지 않은) 추가의 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506)이 먼저 고정층(502)에 접촉하는 곳에 위치할 수 있다.

도 10a 및 도 10g를 다시 참조하면, 랜딩 패드가 고정층(도 10a) 또는 변형가능한 층(도 10g)의 표면을 넘어 519로 표시된 높이만큼 연장한다는 것을 알 수 있다. 일실시예에서, 랜딩 패드 높이(519)는 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 물리적 접촉이 이루어지지 않도록 선택된다. 다른 실시예에서, 높이(519)는 그러한 접촉이 이루어지지 않도록 선택될 뿐만 아니라, 간섭 변조기(301)의 원하는 광학적 특성의 생성될 수 있도록 하기 위해, 간섭 변조기(310)의 구동 상태에서 간섭 캐비티(418)의 깊이를 형성하도록 선택된다. 일실시예에서, 랜딩 패드(513)는 2개의 층(506 및 502) 사이의 거리를 정확하게 형성하도록 구성된다. 그러므로 랜딩 패드(513)를 사용하여 간섭 캐비티(418)의 최소 크기를 매우 정확하고 정밀하게 제어할 수 있다.

디스플레이 소자로서 사용하기 위한 간섭 변조기(301)의 일실시예에서, 구동 상태에서의 간섭 캐비티 깊이는 전부는 아니지만 가시광의 대부분을 흡수할 수 있을 정도로 충분히 짧다. 디스플레이 소자로서 사용하기 위한 간섭 변조기(301)의 다른 실시예에서, 구동 상태에서의 간섭 캐비티 깊이는 입사광의 선택된 가시 파장을 반사한다. 구동 상태에서의 간섭 캐비티 깊이가 층들(502 및 506)의 반사 표면들 사이에 위치한 다양한 층들 및/또는 구조의 두께에 의해 결정되기 때문에, 랜딩 패드(513)의 높이(519)는 기판(500) 상에 디스플레이되는 컬러와 관련해서 설계된다. 이러한 디스플레이 실시예에서, 높이(519)는 예를 들어 약 50Å 내지 약 1500Å이며 바람직하게는 약 100Å 내지 약 300Å이다.

일실시예에서, 랜딩 패드(513)의 랜딩 표면(514)은 도 10a에 도시된 바와 같이 실질적으로 평면이다. 또한, 도 10a에 설명된 실시예에서와 같이, 랜딩 표면(514)은 이 랜딩 표면(514) 위에 있는 변형가능한 층(506) 또는 고정층의 표면과 실질적으로 평행하다. 본 실시예에서, 랜딩 표면(514)의 크기는 약 0.1미크론 내지 약 25미크론이며, 바람직하게는 약 3미크론 내지 약 10미크론이다. 도 10c에 설명된 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)의 랜딩 표면(514)은 거칠거나 울퉁불퉁하거나 돋아나 있다. 도 10f에 설명된 바와 같은 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)의 랜딩 표면(514)은 랜딩 표면(514) 위에 있는 대응 표면에 평행한 평면으로부터 경사져 있다. 도 10d에 설명된 바와 같은 다른 실시예에서, 랜딩 표면(514)은 실질적으로 둥글게 되어 있다.

랜딩 패드(513)는 금속, 합금, 유전 재료, 및 탄성 중합체 재료를 포함하는 다양한 재료로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 이러한 재료들은 알루미늄을 포함하는 금속, 반도체, 금속 또는 반도체로 이루어진 산화물, 금속 또는 반도체로 이루어진 질화물, 및 금속 또는 반도체로 이루어진 산화질화물을 포함한다. 양호하게, 랜딩 패드(513)를 형성하는 재료는 간섭 변조기(301)의 전기적 또는 광학적 특성에 영향을 끼치지 않거나 사소하게 끼치는 것들이다.

일실시예에서, 랜딩 패드(513)는 간섭 변조기(301)가 선택할 수 있는 광 스펙트럼에 광학적으로 투명하다. 선택적으로, 광 스펙트럼이 가시광을 포함하는 경우에, 랜딩 패드(513)에 사용될 수 있는 투명 재료는 예를 들어 금속 또는 반도체로 이루어진 산화물, 금속 또는 반도체로 이루어진 질화물, 금속 또는 반도체로 이루어진 산화질화물을 포함한다. 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 간섭 변조기(301)가 선택할 수 있는 광 스펙트럼을 흡수하는 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 광 흡수 재료로 덮일 수 있다. 선택적으로, 광 스펙트럼이 가시광을 포함하는 경우에, 랜딩 패드(513)에 사용될 수 있는 광 흡수 재료는 예를 들어, 크롬, 니켈, 티타늄, 몰리브덴 등과 같은 중합체 재료 또는 금속을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 간섭 변조기(301)가 선택할 수 있는 광 스펙트럼을 반사하는 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 광 반사 재료로 덮일 수 있다. 선택적으로, 광 스펙트럼이 가시광을 포함하는 경우에, 랜딩 패드(513)에 사용될 수 있는 광 반사 재료는 예를 들어 은, 알루미늄, 금, 플래티늄 등과 같은 중합체 재료 또는 금속을 포함한다.

간섭 변조기의 유닛에서, 복수의 랜딩 패드(513)를 사용할 수 있다. 그러므로 간섭 변조기(301)의 층들의 랜딩 표면들을 제공하도록 2, 3, 4, 5, 6 및 그 이상의 랜딩 패드(513)를 제조할 수 있다. 양호하게, 복수의 랜딩 패드(513)는 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506) 위에 서로 가능한 한 떨어지도록 배열된다. 일실시예에서, 간섭 변조기(301)의 유닛 당 단일의 랜딩 패드(513)가 사용될 수 있다.

랜딩 패드(513)는 고정층(502)에 평행한 평면에 높이는 임의의 단면 형상으로 위치할 수 있다. 도 10j에 설명된 실시예에서, 랜딩 패드(513)의 단면 형상은 실질적으로 원형, 타원형, 직사각형 및 오각형일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

랜딩 패드(513)는 다양한 구성으로 제조될 수 있으며 전술한 바와 같이 다양한 구성성분으로 제조될 수 있으며, 재료를 침적시키고 선택적으로 에칭하는 현재의 기술을 이용할 수 있다. 일실시예에서, 랜딩 패드(513)는 또한 간섭 변조기(310)의 층들의 변형으로부터 생성될 수 있다. 다른 실시예에서, 랜딩 패드(513)는 종래의 반도체 제조 기술을 사용하여 생성될 수 있다.

MEMS 기기는 종종 전압 전위의 인가에 의해 활성화되는 개별 소자들의 어레이를 포함한다. 소자들은 미러, 스위치, 기어 모터 등을 포함하는, 많은 서로 다른 유형의 구조체를 포함한다. 전압 전위의 인가는 구조체에 전위를 직접 인가하거나 구조체 주의의 전기장 또는 자기장을 조작함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 어떤 소자와 전압이 인가되는 다른 구조체 사이의 정전기력(electrostatic attraction)에 의해 그 소자는 활성화될 수 있다. 본 설명의 목적상, 전압이 인가되는 구조체를 전극으로 칭하기로 한다.

이러한 유형의 기기에서, 소자와 전극 사이에는 일반적으로 갭이 존재한다. 이러한 갭에 의해 소자와 전극 사이에 용량성 전하(capacitive charge)가 발생한다. 이러한 유형의 구조를 갖는 대부분의 MEMS 구조에 있어서, 그 기기의 성능은 갭에 존재하는 캐패시턴스를 감소시킴으로써 향상된다. 이러한 캐패시턴스의 감소는 더욱 예측가능한 성능을 생성하여, 상기 소자나 주위의 소자들에 손상을 입힐 수 있는 용량성 방전의 위험이 감소된다.

흑과 백 사이를 스위치하는 디스플레이와 같은 2색 디스플레이에서, 하나의 간섭 변조기 소자는 하나의 픽셀에 대응한다. 컬러 디스플레이에서, 3 이상의 간섭 변조기 소자가 각각의 픽셀을 형성하는데, 예를 들어, 각각이 적, 녹, 청을 형성한다. 개별의 간섭 변조기 소자들은 원하는 픽셀 반사성을 생성하도록 개별적으로 제어된다. 통상적으로, 캐비티의 이동가능한 벽(wall) 또는 소자에 전압이 인가되고, 그것이 다른 전극에 정전기적으로 이끌려지게 되어, 뷰어(viewer)에게 보이는 픽셀의 컬러가 변하게 된다.

간섭 변조기는 전극과는 떨어져 있는 소자를 갖는 능동 MEMS 기기의 하나의 유형에 불과하며, 상기 전극은 능동 MEMS 기기를 활성화하는데 사용된다. 다른 예는 MEMS 스위치가 될 수 있다. 이러한 기기들은 그 동작에 영향을 끼치는 높은 캐패시턴스를 겪게 된다. 어떤 기기가 기계적 해방 상태에서 높은 캐패시턴스를 갖는다면, 인력의 전하(attractive charge)가 기기를 활성화하는데 더 오래 걸리게 되어 기기의 응답 시간이 느려질 수 있다.

기기의 캐패시턴스는 C = εA/d와 같이 주어진, 이상적인 평행-플레이트 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 근사될 수 있으며, 여기서 ε는 이동가능한 벽과 전극 사이의 재료의 전기적 허용도(electrical primitivity)이고, A는 전극의 표면 영역이고, d는 이동가능한 벽과 전극 사이의 갭 거리이다. 재료의 전기적 허용도 ε는 진공의 전기적 허용도 ε₀를 곱한 재료의 유전 상수 κ와 같다. 다양한 실시예에서, 이동가능한 벽과 전극 사이의 캐패시턴스는 전극과 이동가능한 벽 사이의 갭의 크기를 감소시키거나 상기 갭 내의 재료의 유전 상수를 낮추면(즉, 상기 식에서 ε를 감소시키면) 감소된다. 예를 들어, 상기 갭은 가스 또는 가스 혼합물(예를 들어 공기)과 같이, 낮은 유전 상수를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 감소된 유전 상수를 갖는 갭 내의 재료의 이러한 사용은 유전 표면의 용량적 충전을 낮추는 효과를 일으키고 이에 캐패시턴스가 낮아진다.

MEMS 기기에 대한 처리 흐름의 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 단계 150에서 기판 위에 전극이 형성된다. 단계 152에서, 다층 유전 스택이 침적되고, 단계 154에서 패턴화된다. 단계 156에서, 다층 유전 스택의 부분들, 예를 들어 얇은 산화 정지층이 제거된다. 그런 다음 단계 158에서, MEMS 기기는 그 적절한 처리가 수행되는데, 상기 처리에는 희생층을 사용하여 갭을 형성하는 것이 포함된다. 단계 160에서, 상기 희생층, 및 산화 정지층 아래에 있지 않은 다층 유전 스택의 일부는 제거된다. 다른 실시예에서, 분류된 유전 재료(graded dielectric material)는 단계 152에서 다층 유전 스택 대신에 침적된다. 도 11에 설명된 처리의 나머지는 유사한 방식으로 계속되고, 단계 156에서 상기 분류된 유전 재료의 상부 부분을 제거하는 단계와, 단계 160에서 상기 분류된 유전 재료의 하부 부분을 상기 희생층과 함께 제거하는 단계를 포함한다.

다층 유전 스택을 갖는 간섭 변조기의 실시예가 도 12에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 제거되지 않은 유전 스택(513)의 부분들은 지지 포스트(18)의 바로 아래가 아닌 기기(140)를 가로질러 나타난다. 상기 산화 정지층을 형성하는 처리는 유전 스택의 부분들을 원하는 곳에 남겨 두기를 원하는 대로 수정될 수 있다.

도 13 내지 도 19는 포토리소그래피, 침적, 마스킹, 에칭(예를 들어, 플라즈마 에칭과 같은 건식 방법 및 습식 에칭) 등과 같은 종래의 반도체 제조 기술을 사용하여, 랜딩 패드(513)를 포함하는 간섭 변조기의 제조를 위한 처리의 실시예를 나타낸다. 침적은 화학적 진공 침적(CVD, 플라즈마-향상 CVD 및 열 CVD를 포함함)및 스퍼터 코팅과 같은 "건식" 방법 및 스핀 코팅과 같은 습식 방법을 포함한다. 도 13은 전술한 바와 같은 단일 층 구조 또는 복수의 서브층 구조가 될 수 있는, 고정층(502)의 형성을 나타낸다. 층(502)이 전극 및 미러의 양쪽 역할을 하는 단일 층 구조에서, 층(502)은 기판(500) 위에 전극 재료(410)를 침적하고 계속해서 패터닝 및 에칭에 의해 형성된다. 전극 재료(410)는 도전성이고 원하는 도전성을 갖기 위해 도핑된 금속 또는 (실리콘과 같은) 반도체가 될 수 있다. (도 13에 도시되지 않은) 일실시예에서, 전극 층(410)(및 대응하는 제1 전극(502))은 (산화 인듐 주석과 같은) 투명한 도전체 및 (크로미늄과 같은) 제1 미러를 포함하는 다층 구조이다.

도 14는 기판(500) 위에 유전층(540)을 형성하고 침적, 양호하게는 CVD에 의해 고정(502)을 형성하는 것을 나타낸다. 유전층(540)의 하부 또는 "벌크(bulk)" 부분(550)은 유전 재료가 될 필요가 없으며 양호하게는 나중의 에칭 단계에서 제거될 재료이며, 따라서 몰리브덴, 실리콘 함유 재료(예를 들어, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘 등), 텅스텐, 또는 티타늄, 양호하게는 산화 실리콘이 될 수 있다. 유전층(540)의 상부 또는 "정지(stop)" 부분(560)은 양호하게 상기 벌크 부분(550)보다는 나중의 에칭 단계에 대해 더 내성이 있는 재료이며, 금속(예를 들어, 티타늄, 알루미늄, 은, 크로미늄) 또는 유전 재료, 양호하게는 산화 금속, 예를 들어 산화 알루미늄이 될 수 있다. 산화 알루미늄은 직접적으로 또는 뒤이어지는 산화에 의한 알루미늄 층의 침적에 의해 침적될 수 있다. 유전층(540)의 상부 및 하부 부분(550, 560)은 동일한 재료로 구성될 수도 있고 또는 다른 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, (도시되지 않은) 실시예에서, 고정층(502)의 적어도 일부 위에 중간층이 형성되고, 상기 유전층은 상기 중간층 위에 그리고 상기 중간층 아래에 있는 고정층(502) 위에 형성된다. 고정층(502)과 유전층(540) 사이에 형성된 이러한 중간층(들)은 다양한 목적을 위해 이용된다. 예를 들어, 상기 중간층은 광학층, 장벽층 및/또는 (제2 유전층과 같은) 비도전층이 될 수 있다. 실시예에서, 임의의 특정한 유전층(540)에서, 부분들(550, 560) 중 적어도 하나는 전기적 유전체이다.

상부 부분(560)은 하부 부분(550)보다 얇거나 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서, 상부 부분(560)은 약 50Å 내지 약 500Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 상부 또는 "정지" 부분(560)은 나중에 에칭 프로세스 동안 에칭 장벽(예를 들어, 포토마스크와 다소 유사한 방식으로 기능함)의 기능을 하고, 하부 부분(550)의 일부는 제거될 "희생"층의 기능을 한다. 본 실시예에서, 상부 부분(560)은 하부 부분(550)보다 (예를 들어, 에칭에 의한) 제거에 더 내성이 있다. 특정한 실시예에서, 상부 부분(560)은 산화 알루미늄이고 하부 부분(550)은 산화 실리콘이다. 상부 및 하부 부분(560, 550)은 별개의 층일 필요는 없으며 따라서 유전층(540)은 분류된 층일 수도 있다. 예를 들어, 유전층(540)은 그 조성이 유전층 내의 위치 기능(예를 들어 도 14에서 수직 위치의 기능)에 따라 변하도록 조성적으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 유전층(540)은 분류된 질화 실리콘층이 될 수 있으며 실리콘과 질소의 상대적 양은 상부 표면(420, 421)으로부터 제1 전극층(502)과 기판(500)과의 경계면(421, 422)으로 갈수록 변한다. 일실시예에서, 예를 들어, 상기 분류된 질화 실리콘의 전체 조성과 관련해서 상기 분류된 질화 실리콘층은 제1 전극(502)과의 경계면(421)에서 실리콘이 풍부하게 된다. 다른 실시예에서, 유전층(540)은 분류된 산화 실리콘 층이 될 수 있으며 실리콘과 질소의 상대적 양은 상부 표면(420, 421)으로부터 제1 전극층(502)과 기판(500)과의 경계면(421, 422)으로 갈수록 변한다. 일실시예에서, 예를 들어, 상기 분류된 산화 실리콘의 전체 조성과 관련해서 상기 분류된 산화 실리콘층은 상기 제1 전극층(502)과의 경계면(421)에서 실리콘이 풍부하게 된다.

도 15는 상부 부분(560)의 부분들을 제거하고 포토마스크(610)를 이용 상부 부분(560)을 마스킹함으로써 "정지"층(565)을 형성한 다음, 선택적으로 에칭하여 유전층(540)의 상부 부분(560)의 노출된 부분을 제거함으로써 도 16에 도시된 바와 같은 가변 두께 유전층(570)을 형성하는 것을 도시하고 있다. 상기 에칭은 상기 유전층(540)의 하부 부분(550)의 상당한 부분이 남도록 제어된다. 예를 들어, 상기 하부 부분(550)의 작은 부분은 에칭 동안 제거되지만 하부 부분(550)의 대부분은 양호하게 후술되는 후속의 처리 동안 제거될 때까지 남고, 이에 의해 유전층의 불균질성이 증가하고 유전층의 평균 피크/밸리 표면 변동이 증가하게 된다.

제조 프로세스는 도 17에 도시된 바와 같이 계속되고, 침적, 패터닝 및 에칭에 의한 희생층(710)의 형성(이것은 나중에 제거되어 간섭 캐비티(418)를 형성함);포스트(504)의 형성; 및 침적, 패터닝 및 에칭에 의한 변형가능한 층(506)의 형성을 포함한다. 실시예에서 변형가능한 층(506)은 상부 전극이다. 이러한 단계들이 가변 두께 유전층(570)에 걸쳐 수행되기 때문에, 희생층(710)과 변형가능한 층(506) 사이의 경계면은 완전하게 편평할 필요는 없다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 변형가능한 층(506)의 하부 표면 윤곽(741, 742)은 가변 두께 유전층(570)의 단계에서, 그 아래에 있는 층들을 실질적으로 평행하게 하는 경향이 있다. 그렇지만, 당업자는 가변 두께 유전층(570)은 단지 100Å의 두께를 가지고 있으며 그러므로 도 17(축척대로 도시되지 않음)은 하부 윤곽(741, 742)에서의 굽이침을 과장한 것임을 이해할 것이다.

도 18은 "희생"층들, 즉 희생층(710)과 하부 부분(550)의 노출된 부분을 제거하기 위해 에칭제로 에칭하는 단계를 나타낸다. 에칭제로서는, XeF₂, F₂ 또는 HF를 단독으로 또는 조합으로 사용할 수 있다. 상부 또는 "정지" 부분(565)은, 그 아래에 있는 하부 부분(550)의 부분이 에칭에 의해 제거되는 것을 실질적으로 방지하고, 포토마스크와 다소 유사한 방식으로 기능한다. 도 19에 도시된 결과적인 간섭 변조기(1800)는 간섭 캐비티(418), (상부 가변 두께 유전층(565) 및 가변 두께 하부 부분(550)을 포함하는) 가변 두께 유전층(920)에 의해 덮이지 않은 고정층(502)의 부분(910)을 포함한다. 하부 부분(550)은 에칭에 의해 완전하게 제거될 필요가 없으며 따라서 하부 부분(550)의 일부는 고정층(502) 위에 유지되며, 여기서 고정층(502)은 양호하게 단일의 도전체 층이다.

본 발명은 이론에 제한되지는 않지만, XeF₂는 F₂ 가스의 편리한 소스로서 기능한다. F₂ 및 HF와 같은 다른 에칭제는 XeF₂ 대신 또는 추가하여 사용될 수 있다. 실시예에서, 에칭제는 상부 부분(565)을 제거하는 에칭 속도보다 빠른 에칭 속도로 하부 부분(550)을 제거한다. 그러므로 실시예에서, 변형가능한 층(506)의 하부 표면 윤곽(741, 742)과 가변 두께 유전층(570)의 상부 윤곽 사이의 평균 두께 변동의 차이는 에칭 속도에 따라, 예를 들어 가변 두께 유전층(570)이 에칭되어 가분 두께 유전층(920)을 형성하는 것에 따라 증가하는 경향이 있다.

가변 두께 유전층(920)은 랜딩 패드(513)를 포함한다. 랜딩 패드(513)는 고정층(502)으로부터 돌출하여, 구동 상태 및 비구동 상태에서, 고정층(502)과 변형가능한 층(506)이 실질적으로 접촉하는 것을 방지한다. 가변 두께 유전층은 예를 들어 도 19의 유전층으로 도시된 바와 같이, 불연속층이 될 수도 있으며, 또는 두께 변동이 층의 표면 위의 피크 및 밸리에 따라 변화하는 연속층이 될 수도 있다.

가변 두께 유전층(920)이, 하부 전극으로부터 돌출하여, 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이, 구동 상태 및 비구동 상태에서, 제1 및 제2 전극이 실질적으로 접촉하는 방지하는 복수의 유전 재료의 컬럼을 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 그러므로 하부 전극의 나머지 표면 영역(예를 들어 그러한 컬럼에 의해 덮이지 않은 표면 부분(910))은 절연층에 의해 코팅되거나 덮일 필요가 없다. 그러므로 상당한 캐패시턴스가 향상되는데, 왜냐하면 공기의 유전 상수(약 1)는 미국 특허 제5,835,255호에 개시된 산화 금속과 같은 유전 재료의 유전 상수보다 작기 때문이다. 가변 두께 유전층은 예를 들어 도 15의 유전층(920)에 도시된 바와 같이, 불연속층이 될 수도 있고, 또는 두께 변동이 층의 표면 위의 피크 및 밸리에 따라 변하는 연속층이 될 수도 있다. 어느 경우이든, 랜딩 패드(513)의 상부와 예를 들어 밸리의 하부 또는 갭(910) 사이의 거리는 예를 들어 약 50Å 이상이고 더 바람직하게는 약 100Å 내지 약 3,000Å의 범위이다.

도 18에 도시되 실시예에서, 하부 또는 "벌크" 부분(550) 위에서 패턴화된 상부 또는 "정지" 부분(565)은 (이전의 층들을 패턴화하기 위해 사용되는 마스킹 정지 부분과 유사하게) 벌크 층이 XeF₂에 의해 완전히 에칭되어 버리는 것을 방지한다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 정지 부분(565)에 의해 보호되지 못하는 벌크 층(550)의 영역은 나중에 제거되는 희생 부분을 형성하고, 정지 부분(565) 아래에 있는 벌크 재료(925)의 부분들은 남아, (상부층(565)과 하부층(925)을 포함하는) 가변 두께 유전층(920)을 형성하고, 제1 및 제2 전극이 실질적으로 접촉하는 것을 방지하는 하나 이상의 아일랜드(island) 또는 복수의 유전 재료의 컬럼을 포함한다. 도 18에 도시된 변형가능한 층(506)의 하부측의 하부 윤곽(741, 742)이 가변 두께 유전층(570)의 상부 윤곽과 실질적으로 평행하게 되는 경향이 있어도, 도 19에 도시된 가변 두께 유전층(920)의 상부 윤곽과는 실질적으로 평행하지 않는데 왜냐하면 가변 두께 유전층(570)의 상부 부분(565)에 의해 보호되지 못하는 하부 부분(550)의 적어도 일부를 에칭으로 제거하기 때문이다. 하부 부분(550)의 노출된 부분을 제거하는 이러한 에칭으로, 변형가능한 층(506)의 하부 윤곽과 고정층(502)의 표면 부분(910) 사이에 여유 공간(extra space)이 생성된다.

도 19는 활성화된 간섭 변조기(1801)를 도시한다. 활성화 동안, 활성화된 변형가능한 층(506a)의 하부 윤곽(741)은 예를 들어 도시된 실시예에서의 랜딩 패드(513)에서 정지 부분(565)의 상부와 접촉하고 이에 의해 변형가능한 층(506)의 하부 윤곽(741)이 하부 전극(502)의 표면 부분(910)과 떨어지게 되는 영역들을 생성한다. 이러한 영역들은 활성화된 변형가능한 층(506a)의 하부 윤곽(742)과 고정층(502)의 표면 부분(910) 사이의 저 유전 일정 갭(418a)을 포함한다. 그러므로 도 19에 도시된 바와 같이, 활성화된 변형가능한 층(506a)의 하부측의 프로파일은 가변 두께 유전층(920)의 하부측의 프로파일과 다르며, 이에 따라 저 유전 상수 갭(418a)은 동작 동안 상기 활성화된 변형가능한 층과 고정층(502) 사이에 존재한다. 그러므로 변형가능한 층(506)의 하부 표면은 가변 두께 유전층(920)의 표면 프로파일 변동보다 작은 표면 프로파일 변동(741, 742)을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 표면 프로파일 변동은 평균 피크/밸리 표면 프로파일 변동과 같다. 상부 전극의 하부 표면의 평균 피크/밸리 표면 프로파일 변동은 약 50Å 내지 약 200Å의 범위에 있을 수 있다. 평균 피크/밸리 표면 프로파일 변동은 전자 현미경 및/또는 원자력 현미경을 스캐닝함으로써 결정될 수 있다. 소정의 실시예에서, 평균 피크/밸리 표면 프로파일 변동은 선택된 영역 위의 층의 평균 피크 높이와 평균 밸리 깊이 사이의 차이이다.

랜딩 패드(513)는 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 위치한 상부 표면을 갖는 부재의 예임을 이해할 것이다. 랜딩 패드(513)는 간섭 변조기(1801)가 구동 상태에 있을 때(도 19), 변형가능한 층(506a)과 고정층(502) 사이의 갭 영역(418a)을 형성한다. 갭 영역(418a) 내의 변형가능한 층(506a)의 하부 표면 윤곽(742)은 고정층(502) 및 랜딩 패드(513)의 어느 것과도 접촉하지 않는다.

도 20은 희생층이 상부 전극의 침적 전에 평탄화된 다른 실시예를 도시한다. 도 20에 도시된 구조체(1900)는 희생층(710)을 평탄화하여 비교적 편평한 표면(746)을 형성함으로써 도 17에 도시된 구조체(1600)로부터 형성될 수 있다. 대안의 실시예(도시되지 않음)에서, 상기 비교적 편평한 표면은 희생층(710)을 평탄화하는 대신에 또는 평탄화하는 것에 추가하여, 희생층(710) 위에 평탄화 층을 침적시킴으로써 형성된다. 그런 다음 변형가능한 층(506)은 도 16에 도시된 바와 같이 표면(746) 위에 형성된다. 실시예에서, 변형가능한 층(506)은 상부 전극이다. 그런 다음 희생층(710)은, 도 18에 도시된 것과 일반적으로 유사한 방식으로 도 21에 도시된 바와 같이 갭(418)을 형성하기 위해 제거될 수 있다. (도 18에 도시된 바와 같은) 가변 두께 절연층의 상부 부부(565)에 의해 보호되지 못하는 하부 부분(550)의 부분의 제거는 도 20 내지 도 21에 도시된 구성에 대해 선택적인데 왜냐하면 변형가능한 층(506)의 하부 윤곽(747)은 비교적 평면이기 때문이다. 그러므로 변형가능한 층(506)의 하부측의 프로파일은 (가변 두께 유전층(570)의 상부 부분(565)에 의해 보호되지 못하는 하부 부분(550)의 부분이 제거되든 제거되지 않은 간에 관계없이) 가변 두께 유전층(570)의 상부측의 프로파일과는 다르므로 저 유전 상수 갭(들)은 동작 동안 변형가능한 층(506)과 저 고정층(502) 사이에 존재한다. 그러므로 변형가능한 층(506)의 하부 윤곽은 가변 두께 유전층(570)의 표면 프로파일 변동보다 작은 표면 프로파일 변동을 갖는다.

도시된 실시예에서, 가변 두께 유전층(920)은 고정층(502) 위에 형성된다(본 문장에서, "위에"는 도 19에 도시된 방향에 있어서 상대적 위치를 말한다). 가변 두께 유전층은 캐비티(418) 내의 다른 곳에 형성될 수 있는데, 예를 들어 변형가능한 층(506) 아래에 형성될 수 있다. 그러므로 예를 들어, 가변 두께 유전층은 간섭 변조기의 제1 전극 및/또는 제2 전극 위에 형성될 수 있다. 간섭 변조기는 3개 이상의 전극을 포함할 수 있고, 따라서 2개 이상의 가변 두께 유전층, 예를 들어 각각의 전극들 사이의 가변 두께 유전층을 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.

도시된 실시예에서, 캐비티의 부분들은 저 유전 상수 재료를 포함할 수 있는데, 예를 들어 캐비티(418)의 내부 벽들(interior walls)의 일부 또는 전부가 저 유전 상수 재료로 코팅되거나 덮일 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 간섭 변조기를 형성하기 위해 에칭한 후, 저 유전 상수 재료의 층(도시되지 않음)은 고정층(502)의 표면 부분(910) 위에 형성될 수 있다. 양호하게, 임의의 이러한 저 유전 상수 재료의 층은 비교적 얇고 따라서 구동 상태와 비구동 상태 동안 상부 전극과 저 유전 상수 재료 사이에 갭이 유지된다. 저 유전 상수 재료로 덮이는 캐비티(418)의 다른 내부 벽들은 (상부 전극이 될 수 있는) 변형가능한 층(506)과 가변 두께 유전층(565)을 포함한다.

이산화 실리콘은 대략 3.8의 유전 상수를 갖는다. 양호한 저 유전 상수 재료는 산화 실리콘의 유전 상수보다 작은, 즉 3.8보다 작은 유전 상수를 갖는다. 여기서 서술하는 실시예들과 양립할 수 있는 예시적 재료들로는 침투성 유전 재료(예를 들어, 에어로겔(aerogels)) 및 변형된 산화 실리콘을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어 미국 특허 제6,171,945호 및 제6,666,656호를 참조하라. 상기 문헌들에는 저 유전 상수 재료 및 이것들을 제조하는 방법에 대해 기재되어 있으며, 상기 제조 방법은 여기서 서술하는 실시예들과 양립할 수 있다. 양호한 저 유전 상수 재료는 약 3.3 이하의 유전 상수를 가지며, 더욱 정확하게는 약 3.0을 가지며, 가장 정확하게는 약 2.0 이하를 갖는다.

다른 실시예(도시되지 않음)에서, 가변 두께 유전층은 제1 및/또는 제2 전극 위에(예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같은 고정층(502) 위에) 비교적 일정한 두께를 갖는 유전층을 침적시키고, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같은 제로 프로세스를 계속 수행하되, 도 15에 도시된 마스킹 단계를 하지 않음으로써 형성된다. 그런 다음, (예를 들어, 도 18 내지 도 19에 도시된 바와 같은) 후속의 에칭 동안, 에칭제의 흐름은, 비교적 일정한 두께를 갖는 유전층이 다른 영역들보다 일부의 영역들에서 더 많이 에칭되고 그 결과 가변 두께 유전층이 생기게 되도록 제어된다.

예를 들어 하부 전극으로부터 위쪽으로 돌출하는 유전 재료의 복수의 컬럼을 포함하는 가변 두께 유전체는 또한 동작 동안 간섭 변조기의 댐핑을 감소시키고 따라서 캐비티로부터 댐핑 매체(예를 들어, 공기)의 배출을 용이하게 함으로써 증가된 기기 스위치 속도를 제공할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 가변 두께 유전층은 이 가변 두께 유전층과 동일한 전체적인 두께의 비교될만한 일정한 두께 유전층에 비해 감소된 유전 상수를 갖는다는 것도 이해할 것이다. 감소된 유전 상수는, 시간 = 저항 x 캐패시턴스 관계에 기초하여, 통합되는 간섭 변조기의 RC 시정수를 이롭게 감소시키며 따라서 기기 스위칭 속도를 증가시킨다. 소정의 실시예들은 여기서 서술하는 프로세스에 의해 제조된 간섭 변조기를 제공하며, 상기 간섭 변조기는 가변 두께 유전층을 포함한다. 이러한 간섭 변조기는 가변 두께 유전층 대신에 일정 두께 유전층을 갖는 비교될만한 간섭 변조기보다 낮은 캐패시턴스를 갖는다. 이러한 간섭 변조기는 또한, 가변 두께 유전층 대신 일정 두께 유전층을 갖는 비교될만한 간섭 변조기보다 증가된 성능(예를 들어 감소된 댐핑으로부터 및/또는 감소된 RC 시정수로부터 이루어지는 향상된 스위칭 속도)을 갖는다. 또한, 여기서 서술하는 바와 같은 가변 두께 유전층의 사용으로, MEMS 기기의 이동하는 부분들 사이의 감소된 접촉 영역, 예를 들어 유전층과 이동가능한 전극 사이에 감소된 접촉 영역이 생긴다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 접촉 영역의 감소로 기계적 신뢰도가 향상되고 및/또는 사용이 감소된다. 상기 이동가능한 전극과 함께 전기적 접촉 영역이 감소하게 되는 가변 두께 유전층의 사용으로 전기적 신뢰도 역시 향상된다. 이러한 전기적 접촉 영역의 감소에 따라 유전층의 전기적 충전이 감소하게 된다.

범프

도 22a 및 22b는 범프(511)를 포함하는 간섭 변조기(401)의 실시예를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 고정층(502)의 상부 표면 위에 복수의 범프(511)가 형성된다. 따라서, 간섭 변조기(401)가 그 비구동 상태(도 22a)에서 그 구동 상태(도 22b)로 구동되면, 변형가능한 층(506)은 범프(511)와 접촉하게 되고, 이것은 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 간의 물리적 접촉을 방지하거나 최소화하게 한다. 범프의 존재로 인해, 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 간의 접촉 영역은 감소될 수 있다.

도 9a 및 9b를 참조하여 설명한 바와 같이, 고정층(502)은 적어도 하나의 도전층을 포함하지만 단일 층 또는 복수의 층을 포함하여 구성될 수 있다. 고정층(502)의 임의의 구성에서, 범프(511)는 고정층(502)의 상부 표면 위에 양호하게 위치한다. 일실시예에서, 상부 표면은 절연 재료로 만들어지며 범프(511)는 절연 표면 위에 위치한다. 다른 실시예에서, 고정층(520)의 상부 표면은 도전층으로 만들어지며, 범프(511)는 도전성 표면 위에 위치한다.

도 22c에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 범프(511)는 변형가능한 층(506) 또는 미러(419)(도시되지 않음) 위에 위치한다. 다시, 변형가능한 층(506)(또는 미러(419))은 복수의 서브층을 포함할 수 있다. 임의의 구성에서, 범프(511)는 고정층(502)에 대향하는 변형가능한 층(506)(또는 미러(419))의 표면 위에 양호하게 위치한다. 도 22d에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 범프(511)는 변형가능한 층 및 고정층(502) 모두 위에 위치할 수 있다.

복수의 범프(511)는 간섭 캐비티(418) 내의 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(506) 위의 다양한 위치에 위치할 수 있다. 일실시예에서, 범프(511)는 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(506)의 표면 위에 걸쳐 위치한다. 다른 실시예에서, 범프(511)는 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506)의 중심부에 우선적으로 위치한다. 범프(511)가 위치하는 영역에서, 범프(511)는 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506)의 표면 위에 규칙적으로, 산발적으로 또는 무작위로 있을 수 있다.

범프(511)는 다양한 형상으로 제조될 수 있다. 도 22e에 도시된 바와 같은 실시예에서, 범프(511)는 일정한 형상을 가질 수도 있고 고정층(502)이나 변형가능한 층(506)으로부터의 불규칙한 돌출부를 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 범프(511)는 도 22a 내지 도 22d에 도시된 바와 같이 하나 이상의 일정한 형상을 가질 수도 있다. 일정한 형상의 범프에 대한 실시예들에서, 범프(511)는 말단 표면(distal surface)(도 22a)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 말단 표면(512)은 실질적으로 평면이고 변형가능한 층(506)의 한쪽 표면(또는 도 22c의 실시예에서의 고정층(502) 또는 도 22d의 실시예에서 한쪽 범프)에 평행하다. 다른 실시예에서, 말단 표면(512)은 편평하지만 상기 한쪽 표면에 대해 경사져 있을 수 있다(도시되지 않음). 또 다른 실시예에서, 범프(511)의 말단 표면은 둥글거나 거칠다(도시되지 않음).

범프(511)는 도 22a의 515로 표시된 높이만큼 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506)으로부터 돌출한다. 범프(511)의 높이(515)는 범프(511)의 말단부(도 22a의 말단 표면(512))와 범프(511)가 돌출하는 표면 사이의 거리로서 정의된다. 범프가 하부 층과 같은 재료로 형성되고 불규칙하게 형상을 이루는 일부의 상황에서는, 기준 표면을 결정하기가 어려울 수 있다. 이러한 경우에, 범프(511)의 높이(515)는 범프의 말단부와 고정층(502) 및/또는 변형가능한 층(506)의 표면 사이의 가장 먼 거리이다. 일부의 실시예에서, 범프(511)는 실질적으로 동일한 높이(515)를 갖는다. 다른 실시예들에서, 각각의 범프(515)는 서로 다른 높이를 갖는다.

일실시예에서, 높이(515)는 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이의 물리적 접촉이 되지 않도록 선택된다. 다른 실시예에서, 높이(515)는 이러한 접촉이 이루어지지 않도록 선택될 뿐만 아니라, 간섭 변조기(401)의 원하는 광학적 특성을 생성하기 위해 간섭 변조기(410)의 구동 상태에서 간섭 캐비티(418)의 깊이를 형성하도록 선택된다. 디스플레이 소자로서 사용하기 위한 간섭 변조기의 실시예들에서, 구동 상태에서의 간섭 캐비티 깊이는 전부는 아니더라도 가시광의 대부분을 충분히 흡수할 만큼 짧게 설계된다. 이렇게 제한되지는 않지만, 범프(511)의 높이(515)는 랜딩 패드(513)의 높이(519)보다 상당히 작을 수 있다. 높이(511)는 약 50Å 내지 500Å이고 양호하게는 약 100Å 내지 약 200Å이다.

간섭 변조기(401)의 유닛에서, 일련의 범프(511)가 제공될 수 있다. 전술한 바와 같이, 범프(511)는 고정층(502)과 변형가능한 층(506)이 서로 직접적으로 접촉하지 않도록 하고, 또한 이러한 2층(502 및 506)의 접촉 영역을 감소시키기 위해 제공되는 것이다. 간섭 변조기(401)의 유닛에서의 범프(511)의 수는 높이(515)와 관련해서 결정된다. 예를 들어, 범프(511)의 높이(515)가 상당히 높으면, 고정층(502)과 변형가능한 층(506) 사이를 효과적으로 방지하는 데는 적은 수의 범프(511)가 필요한데, 왜냐하면 키가 큰 범프(511)와 접촉하는 변형가능한 층(506)은 고정층(502)과도 접촉할 것이기 때문이다. 한편, 범프(511)의 높이(515)가 낮을 때는 더 많은 수의 범프(511)가 필요하다.

복수의 범프(5111)는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 일실시예에서, 범프(511)는 유전 재료로 만들어진다. 범프(511)가 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506)의 절연 표면으로부터 연장하는 경우에, 범프(511)는 동일한 유전 재료로 만들어져도 된다. 대안적으로, 범프(511)는 이 범프들이 연장하는 표면의 다른 유전 재료로 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 범프(511)는 도전성 재료로 만들어진다. 양호하게, 범프(511)를 형성하는데 사용되는 재료는 간섭 변조기의 전기적 또는 광학적 특성에 상당한 영향을 미치지 않는 재료이다. 예를 들어, 범프(511)용 재료는 산화물, 질화물 및 산화질화물을 포함한다. 양호하게, 범프(511)는 소정의 광의 파장에 대해 실질적으로 투명하다.

범프(511)는 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 일실시예에서, 범프(511)는 랜딩 패드(513)의 생성을 위해 전술한 프로세스에 의해 형성된다. 일실시예에서, 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506) 위에 재료가 침적되고, 상기 재료는 에칭되어 층(502 또는 506) 위에 범프(511)가 형성된다. 범프를 형성하기 위해 에칭되는 층은 고정층(502) 또는 변형가능한 층(506)의 상부층 또는 단일층과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정층(502) 위에 형성된 노출된 Si0₂ 층을 에칭제로 에칭하여 거친 표면을 형성하고 이에 의해 범프(511)를 형성할 수 있다. 에칭 프로세스는 무작위일 수 있거나, 또는 특정한 에칭 장벽을 사용하여 특정한 형상이 되도록 더 진행할 수 있다. 이에 의해 범프의 크기 및 형상을 제어할 수 있게 하며, 고정층(502)과 변형가능한 층(506)의 접촉에 의해 생기는 역 충격을 감소시키거나 방지하는데 최적화될 수 있는 패턴을 생성할 수 있다.

스프링 클립

도 23a 내지 23f는 스프링 클립(509)을 포함하는 간섭 변조기(501)의 실시예를 나타낸다. 예를 들어, 도 8, 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 간섭 변조기의 통상적인 구성에서, 변형가능한 층(506)은 그 변형된(구동된) 상태에서 장력을 갖고, 이 장력을 감소시키기 위해 그 비변형된(비구동) 상태로 복원하려는 경향을 갖는다. 그 변형된 상태에서 변형가능한 층(506)의 장력은 고정층(502)으로부터 멀어지려는 방향으로 상기 변형가능한 층(506)에서 발휘되는 기계적 복원력을 생성한다. 상기 기계적 복원력이 상기 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이에 인가된 전위에 의해 생긴 인력을 극복할 때 상기 변형가능한 층(506)은 그 변형된 상태(501b)로부터 비변형된 상태(501c)로 복귀한다. 상세히 후술되는 바와 같이, 스프링 클립(509)은 고정층(502)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 변형가능한 층(506)에 추가의 힘의 요소를 인가함으로써 상기 변형가능한 층(506)이 그 구동 상태로부터 그 비구동 상태로 복귀하는데 원조하기 위해 제공된다. 상기 변형가능한 층(506)의 기계적 복원력과 결합할 때, 상기 추가의 힘의 요소는 상기 복원이 요망될 때 상기 구동 상태로의 상기 변형가능한 층(506)의 복원의 가능성 및/또는 속도를 증가시킬 수 있다.

도 23a 및 23b의 도시된 실시예에서, 스프링 클립(509)은 간섭 변조기(501)의 고정층(502) 위에 제공된다. 비구동 상태를 나타내는 도 23a를 참조하면, 스프링 클립(509)의 일부가 고정층(502)의 상부 표면 위에 위치하고, 스프링 클립(509)의 팁(510)은 간섭 캐비티(418)로 연장해서 변형가능한 층(506) 쪽으로 구부려지도록 되어 있다. 이 비구동 상태에서, 스프링 클립(509)은 힘이 전혀 인가되지 않을 때 그 정상적인 구성에 있게 된다. 상기 변형가능한 층(506)이 그 변형된 상태로 변형될 때, 상기 변형가능한 층(506)은 먼저 상기 스프링 클립(509)의 팁(510)과 접촉하고 상기 팁(510)을 도 23b에 도시된 바와 같이 실질적으로 편평한 구성으로 되도록 억압한다. 이러한 편평한 구성의 스프링 클립(509)은 그 원래의 구성으로 복원하려는 경향이 있다. 이러한 경향은 상기 변형가능한 층(506) 상에서 상기 팁(510)에 의해 발휘되는 힘을 생성한다. 상기 변형가능한 층(506)이 상기 변형된 상태에서 그 편평한 상태로 활성화할 때, 상기 변형가능한 층(506) 상에서 발휘되는 스프링 클립(509의 힘은 상기 활성화를 원조하고 상기 변형가능한 층(506)의 복원 가능성 및/또는 속도를 높인다.

도 23c 및 23d에 도시된 실시예는 상기 스프링 클립(509)이 상기 변형가능한 층(506) 상에 형성된다는 것을 제외하고는 도 23a 및 23b의 실시예와 동일하다. 도 23a 내지 23d의 실시예에서, 스프링 클립(509)은 또한 고정층(502)과 변형가능한 층(506) 사이의 원하는 거리를 유지하는, 전술한 랜딩 패드 및/또는 범프의 역할을 한다.

도 23e 및 23f는 스프링 클립(509)을 포함하는 다른 실시예를 나타낸다. 비구동 상태에서 간섭 변조기(501)를 나타내는 도 23e를 참조하면, 고정층(502)은 리세스(520)를 포함하고 스프링 클립(509)은 상기 리세스(520) 내에 부착된 부분을 갖는다. 상기 스프링 클립(509)의 팁(510)은 상기 리세스(520) 내에 포함된 상기 클립(509)의 상기 부분과 관련해서 구부려져 있고 상기 고정층(502)의 상부 표면을 넘어 위쪽으로 간섭 캐비티 쪽으로 연장한다. 구동 상태를 나타내는 도 23f를 참조하면, 스프링 팁(509)의 팁(510)은 변형가능한 층(506)과 고정층(502)에 의해 실질적으로 편평하게 된다. 다시, 이 팁(510)은 도 23e에 도시된 그 정상적인 구조로 복귀하려는 경향을 가지며 따라서 고정층(502)으로부터 멀어지는 방향에 있는 변형가능한 층(506) 상에서 힘을 발휘한다.

도 23e 및 23f의 실시예에서, 스프링 클립(509)의 두께는 리세스(520)의 깊이와 같거나 얇다. 그 결과, 변형가능한 층(506)은 도 23f에 도시된 바와 같이 구동 상태에서 고정층(502)의 표면과 접촉한다. 다른 실시예에서, 팁(510)에서 및/또는 리세스(520) 내에 포함된 부분에서 스프링 클립(509)의 두께(521)는 리세스(520)의 깊이보다 크다. 이러한 실시예에서, 간섭 변조기(501)의 구동 상태에서, 변형가능한 층(506)은 리세스(520)의 깊이보다 큰 두께(521)를 갖는 영역에서 특히 스프링 클립(509)과 접촉하는 반면 고정층(502)과는 접촉하지 않는다. 이러한 구성에서, 스프링 클립(509)은 전술한 랜딩 패드 및 범프의 역할을 할 뿐만 아니라 스프링 클립(509)은 고정층(502)과 변형가능한 층(506)이 직접 접촉하지 않게 한다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 스프링 클립(509)은 반드시 도 23a 내지 23f에 도시된 바와 같은 구성일 필요는 없다. 또한, 많은 다른 유형의 바이어싱 메커니즘 및 스프링을 클립(509) 대신에 사용할 수 있다. 또한, 바이어싱 특징을 갖는 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어 하나 이상의 탄성 중합체 재료를 포함하는 랜딩 패드를 클립(509) 대신에 사용할 수도 있다. 편의상, 그 구동 상태로의 방향으로 변형가능한 층(506) 상에 힘을 발휘하는 기능을 갖는 임의의 모든 메커니즘을 "스프링 클립"이라고 한다. 2개의 스프링 클립을 도 23a 내지 23f에 도시하였으나, 단일의 스프링 클립이나 3개 이상의 스프링 클립을 사용할 수도 있다. 선택적으로, 2개 이상의 스프링 클립(509)을 간섭 캐비티(418) 내에 배열함으로써 스프링 클립(509)에 의해 변형가능한 층(506) 상에 발휘되는 힘들이, 변형가능한 층(506)의 로컬 영역 상에 그 힘들이 모여지는 것이 아닌, 실질적으로 서로 균형을 이루게 된다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 스프링 또는 바이어싱 소자의 배치 및 세기는 모두 간섭 변조기의 원하는 특성에 따라 변할 수 있다. 스프링이 더 강할수록 변형하능한 층(506)은 더 빠르고 더 신뢰성 있게 그 비구동 평면 위치로 복귀하게 된다. 물론 이것은 또한, 고정층(502) 쪽으로의 접근 동안 변형가능한 층(506)은 스프링 클립(509)에 대항하는 저항력이 커지는 경향이 있기 때문에, 간섭 변조기(501)가 그 완전한 구동 상태로 구동되도록 하기 위해 초기의 전압 입력을 조정할 필요가 있다.

몇몇 실시예에서, 스프링 클립(509)은, 변형가능한 층(506)이 고정층(502)에 가까이 근접하거나 접촉할 때 생길 수 있는 정지 마찰력(stictional forces)(static friction)을 극복하는데 유용하다. 이러한 정지 마찰력은 Vna der Waals 또는 정전기력을 포함할 뿐만 아니라, 당업자가 이해하는 바와 같은 다른 가능성도 포함한다. 자연에서의 정지 마찰력은 변형가능한 층(506)이 고정층(502)으로부터 분리되는 것을 방해한다. 스프링 클립(509)은 변형가능한 층(506)이 고정층(502)으로부터 분리될 수 있도록 추가의 힘을 제공하기 때문에, 스프링 클립(509)의 힘은 정지 마찰력이 균형을 이루게 하거나 극복할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이의 정지 마찰력은, 스프링 클립을 갖거나 갖지 않는 정지 마찰력을 감소시키는 중합체로 이 층들을 덮음으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 변형가능한 층과 고정층을 반정지마찰 중합체 코팅(anti-stiction polymer coating coating)으로 코팅될 수 있는데, 이러한 중합체 코팅으로 변형가능한 층(506)과 고정층(502) 사이의 부착력이 감소할 수 있다. 일실시예에서, 이러한 코팅을 스프링 클립(509), 범프(511) 또는 랜딩 패드(513)와 같은 기기의 다른 관점에 적용한다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 랜딩 패드(513), 범프(511) 또는 스프링 클립(509)은 개별적으로 적용될 수도 있고 하나의 실시예에서 함께 적용될 수도 있다. 예를 들어, 간섭 변조기는 이러한 특징들 중 하나, 둘 또는 셋 모두를 가질 수 있다. 또한, 서술한 바와 같이, 소정의 특징들은, 변형가능한 층(506)의 그 비구동 상태로의 복귀를 원조할 수 있고, 변형가능한 층(506)과 고정층(502)이 랜딩 패드(513)와 스프링 클립(509)이 기능하는 것과 같이, 서로 불리하게 접촉하는 가능성을 감소시킬 수 있다.

다중 상태 간섭 변조기

몇몇 실시예에서, 간섭 변조기는 2 이상의 상태(구동 및 비구동)를 제공한다. 이러한 예가 도 24a 내지 24c의 도면에 도시된 실시예에 나타나 있다. 본 실시예에서, 간섭 변조기는 도 24b에 도시된 바와 같은 구동 상태에서, 변형가능한 층(506)이 층(503) 쪽으로 굴절될 수 있을 뿐만 아니라, 간섭 변조기도 또한 도 24c에 도시된 바와 같이, 반대의 방향으로 층(506)의 방향을 역으로 할 수 있다. "위쪽으로" 굴절된 상태를 "역 구동 상태"라 한다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 이러한 역 구동 상태는 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 일실시예에서, 상기 역 구동 상태는 도 23c에 도시된 바와 같이, 위 방향으로 변형가능한 층(506)을 끌어당길 수 있는 추가의 고정층(502')을 사용하면 달성된다. 이러한 특정한 실시예에서, 기본적으로 단일 층(506)을 중심으로 대칭으로 위치한 2개의 간섭 변조기가 존재한다. 이에 의해 고정층(502 및 502') 각각은 층(506)을 반대의 방향으로 끌어당길 수 있게 된다. 그러므로 초기 전압 명령이 층(506)에 정상 구동 상태(도 24b)로 이동하도록 보내는 반면, 그 다음의 전압 명령은 상기 층을 상기 역 구동 상태로 구동시킴으로써 변형가능한 층(506)의 복원을 가속할 수 있다. 그런 다음 이 모드에서, 변형가능한 층(506)은 반대의 방향으로 고정층(502')에 끌어당겨진다. 본 실시예에서, 고정층(502 및 502')은 본 명세서에서 전술한 바와 같이 다양한 구성이 될 수 있고 동시에 동일한 구성으로 되어서는 안 된다. 예를 들어, 고정층(502 및 502')은 단일 층 구성 또는 복수 서브층 구성으로 될 수 있다. 도시된 실시예에서, 지지 표면(500')은 지지체(504')의 제2의 세트를 통해 변형가능한 층(506) 위에 일정한 거리를 두고 유지된다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 이들 소자들 전부가 모든 실시예에 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 도 24a 또는 24b에 비교되는 도 24c에 도시된 바와 같은 상부 굴절의 정밀한 상대적 양이 기기의 동작에서 관련이 없다면, 고정층(502')은 변형가능한 층(506)으로부터 다양한 거리를 두고 위치할 수 있다. 그러므로 지지 소자(504') 또는 개별의 기판(500')이 필요 없을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 변형가능한 층(506)이 얼마나 위쪽으로 연장하는 것이 반드시 중요한 것이 아니라, 고정층(502')이 적절한 시간에 변형가능한 층(506)을 끌어당기도록 구성되는 것이 중요하다. 다른 실시예들에서, 도 23c에 도시된 바와 같은 변형가능한 층(506)의 위치는 간섭 변조기의 광학적 특성을 바꿀 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 위쪽으로의 층(506)의 굴절의 정밀한 거리는 기기의 화질을 향상시키는데 관련이 있을 수 있다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 고정층(502')(또는 그 서브층)과 기판(500')을 제조하는데 사용되는 재료들은 대응하는 층(502)과 기판(500)을 제조하는데 사용되는 재료와 유사할 필요는 없다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 층(500')을 통해 광이 투과할 필요가 없는 반면 층(500)을 통해서는 광이 투과할 수 있어야 한다. 또한, 층(502')이 그 변형된 위쪽 위치에서 층(506)의 도달 범위를 넘어 위치하는 경우에는, 층(506)이 층(502')의 도전 부분과 접촉할 염려가 거의 없기 때문에 절연 서브층이 고정층(502')에 필요하지 않을 수 있다. 따라서, 층(502' 및 506)에 인가되는 전압은 전술한 차이에 근거하여 다를 수 있다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 도 24b에 도시된 구동 상태로부터 도 24a에 도시된 비구동 상태로 변형가능한 층(506)을 구동시키기 위해 인가되는 전압은, 플레이트(502' 및 506)가 2가지 상태에서 다른 것처럼, 도 24a에 도시된 상태로부터 도 24c에 도시된 위쪽 또는 역 구동 상태로 변형가능한 층(506)을 구동하는데 필요한 전압과는 다를 수 있다. 그러므로 인가되는 전압의 양은 원하는 애플리케이션 및 굴절량에 근거하여 결정된다.

몇몇 실시예에서, 층(502')과 층(506) 사이에 인가되는 힘의 양 또는 힘의 지속 기간은 단순히 간섭 변조기가 구동 상태와 비구동 상태 사이를 천이하는 속도를 증가시키기 위해 필요한 힘으로 제한된다. 변형가능한 층(506)은 층(506)의 대향하는 쪽에 위치하는 층(502 또는 502') 중 어느 하나로 끌어당겨지도록 될 수 있기 때문에, 층(506)과 그 반대의 층과의 상호작용을 약하게 하는데 매우 짧은 구동력이 제공될 수 있다. 예를 들어, 층(506)이 층(506)과의 상호작용을 위해 구동될 때, 대향하는 층(502')에 대한 에너지 펄스를 사용하여 층(506)과 층(502')과의 상호작용을 약할 수 있고 이에 의해 변형가능한 층(506)은 비구동 상태로 더 쉽게 이동할 수 있다.

오프셋 전압 제어

통상적으로, 간섭 변조기 기기는 서로 관련된 최소의, 또는 전혀 없는 고정된 전기 전하(fixed electrical charge)가 존재하도록 설계되어 왔다. 그렇지만, 전류 제조 기술이 "전혀 없는 고정된 전하 표준(no fixed charge standard)"을 달성하지는 못하였기 때문에, 변형가능한 층(506)을 제어하는데 사용되는 동작 전압을 언제 선택할 것인지를 고려하여 보상하는 그 결과적인 고정된 전하를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

층의 다양한 구성을 테스트하는 것과 다양한 침적 기술을 통해, 서로 관련 있는 고정된 전하량은 모델화되어, 간섭 변조기에 부여된 총 오프셋 전압량을 최소화하는 재료 및 층 구성을 선택하기 위한 설계 기준으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전체의 간섭 변조기 기기의 전기적 특성을 변경하기 위해 간섭 변조기 층들에서 하나 이상의 재료를 대체할 수 있다.

도 23d를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 고정층(502)의 절연 서브층(413) 또는 다른 서브층을 충전된 구성성분으로 변화시켜 중립적으로 충전된 시스템을 얻는다. 도시된 실시예에서, 고정층(502)은 2개의 서브층 구성 내에 있고, 절연 서브층(413)은 미러 및 도전 전극으로서 기능하는 서브층(416) 위에 위치하며, 절연 서브층(413)은 충전된 구성성분(514)을 포함한다. 다시, 고정층(502)은 전술한 바와 같이 다양한 구성으로 될 수 있다.

상기 충전된 구성성분(514)의 통합은 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 절연 서브층(413)이 하부 서브층(416) 위에 형성될 때 추가의 충전된 구성성분(514)을 절연 재료에 추가할 수 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 사용될 수 있는 충전된 구성성분은 다양하게 있으며, 이러한 충전된 구성성분의 양 및 특정한 특징은 간섭 변조기의 원하는 특성에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 화학적 진공 침적 프로세스에 비교될 수 있는, (네거티브가 될 수 있는) 스퍼터 툴에 절연층을 형성하는 것, 또는 층의 수소량을 변환시키는 것을 들 수 있다.

몇몇 실시예에서, 간섭 변조기에서 충전된 구성성분(514)의 양에 대한 제어는 층들의 침적 방법을 바꾸거나 전체적으로 새로운 층들을 부가하는 것을 통해 달성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 재료의 전기화확적 특성을 최적화하는 목표를 가지고 특정한 재료를 선택한다. 그러므로 간섭 변조기의 최종 오프셋 전압을 제어하기 위해 다양한 일 함수 차이를 사용할 수 있거나 기기의 동작 동안 기기 내의 전하 누적 속도를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 변형가능한 층(506)은 고정층(502)과 접촉할 수 있는 표면을 가질 수 있고, 상기 표면은 층들 간의 전자 전달을 최소화하기 위해 높은 일 함수를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 희생 재료를 재제거할 때 변형가능한 층(506) 및/또는 고정층(502)에 전하를 부여하지 않도록 간섭 변조기의 제조 시에 사용되는 희생층을 변화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세스 시에 층들(502 및 506)을 연결하는데 사용되는 재료들을 그 일 함수 특성에 근거하여 선택할 수 있다. 다른 실시예에서, 커넥터 로드(333)용으로 선택된 재료(도 25a 및 25b)는 그 일 함수 특성에 근거한다.

일실시예에서, 간섭 변조기의 제조 시, 고정층(502) 및 변형가능한 층(506)은 전기적으로 접속되어 두 층 간의 전하 차이를 최소화한다. 이에 의해 최종적인 간섭 변조기의 생산 수율을 더 높이고 신뢰도를 더 높일 수 있다. 일실시예에서, 상기 두 층들간의 이러한 접속은 변형가능한 층(506)이 생성되는 재료와 동일한 재료로부터 생성된다.

변형가능한 층(506)의 이동을 감소시키기

몇몇 실시예에서, 지지체(504)의 상부 엔드(37)와 층(506)의 하부 표면의 직접 접촉을 통해 지지체(504)는 변형가능한 층(506)과 상호작용한다. 특정한 상황에서, 지지체(504)의 상부 엔드(37)를 따라 변형가능한 층(506)의 슬라이딩 또는 미끄러짐이 일어날 수 있다. 이러한 이동은 다양한 방식으로 감소될 수 있다. 일실시예에서, 상기 이동은 지지체(504)의 상부 엔드(37)의 표면 특성을 바꿈으로써 감소된다. 예를 들어, 도 24d 및 24e에 도시된 바와 같이, 변형가능한 층(506) 및/또는 지지체(504)를 이 두 층이 교차하는 포인트(505)에서 거칠게 할 수 있다. 예를 들어, 이것은 변형가능한 층(506)의 침적 전에 산소 플라즈마 번 다운(oxygen plasma burn down) 또는 스퍼터 에칭에 의해 수행될 수 있다.

구동 상태로부터 복원하기 위한 다른 힘들

몇몇 실시예에서는, 변형가능한 층(506)의 변형 방식을 기능을 향상시키기 위해 변경할 수 있다. 종래의 간섭 변조기(501)에서, 변형가능한 층(506)은 지지 부재들(504)을 걸쳐 팽팽하게 켕긴 단일의 연속적 시트이다. 상기 층은 팽팽하게 켕겨 있기 때문에, 층에 있는 잔류 응력(residual stress)에 의해 상기 층은 구성 상태에서 비구동 상태로 "되튀기(spring)" 또는 "반발(snap back)"될 수 있다. 그렇지만, 이러한 특별한 배치는 가변성(variability) 처리에 민감하다.

변형가능한 층(506)을 (잔영 응력을 생성하기 위해) 팽팽하게 켕겨서 배치하는 것 대신에, 재료가 우선적으로 어떻게 배열되고 처리되는지에 관한 것보다는 재료에 기반한 상수인, 재료의 탄성률에 의지할 수 있다. 그러므로 한 관점에서, 변형가능한 층(506)은 층이 만들어진 재료의 재료 상수를 통해 그 탄성을 유지하고 제공한다. 일실시예에서, 이것은 팽팽하게 켕긴 막보다는 캔틸레버 스프링의 탄성과 유사하다. 이러한 설계의 예가 도 25a 내지 25d에 도시되어 있다. 도 25a는 비구동 상태의 간섭 변조기(501)의 일실시예의 측면을 도시하고 도 25b는 평면을 도시한다. 도 25c는 구동 상태의 간섭 변조기(501)의 일실시예의 측면을 도시하고 도 25b는 평면을 도시한다.

본 실시예에서, 변형가능한 층(506)은 2개의 별개의 부분으로 나누어지는데, 그 탄성률을 통해 층의 이동을 위한 유연성과 탄성을 제공하는 로드 베어링부(506a)와, 간섭 변조기를 위한 제2 미러로서 기능하는 실질적 평면부(506b)이다. 상기 두 부분(506a 및 506b)은 커넥터 로드(333)를 통해 서로 연결되어 있다. 일실시예에서, 상기 커넥터 로드(333)는 로드 베어링부(506a) 및/또는 실질적 평면부(506b)와 동일한 재료로 만들어진다. 다른 실시예에서, 커넥터 로드(333)는 로드 베어링부(506a) 및/또는 실질적 평면부(506b)와 다른 재료로 만들어진다. 몇몇 실시예에서, 커넥터 로드(333)는 로드 베어링부(506a)와는 달리, 시스템에 유연성과 탄성을 제공하는 부품이다. 몇몇 실시예에서, 로드 베어링 구조(506a)는 이전의 실시예에서의 변형가능한 층(506)보다 두껍다.

도 25b에 도시된 바와 같이, 로드 베어링부(506a)는 그 탄성 중합체 특성을 제공하기 위해 그 4개의 코너(70, 71, 72, 73)에서 지지되는 "X"형으로 구성되어 있다. 구동 상태에서, 로드 베이링부(506a)는 변형가능한 층(506)의 평면부(506b)로부터 끌어당겨져서 아래로 고정층(502) 쪽으로 구부려진다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 시스템을 위한 탄성을 제공하는데 사용되는 특별한 재료 또는 재료들은 특별히 원하는 시스템의 특성에 따라 변할 수 있다.

전술한 변형에 의해 프로세스 가변성을 제거할 수 있고 더욱 단단한 설계 및 제조를 유도할 수 있다. 부가적으로, 전술한 관점들은 간섭 변조기의 선택된 실시예들에 관하여 서술하였으나 당업자는 전술한 관점으로부터 많은 다른 간섭 변조기의 실시예들이 이로울 수 있다는 것을 이해할 것이다. 물론, 당업자 이해할 수 있는 바와 같이, 부가의 다른 간섭 변조기의 실시예들도 적용될 수 있다. 간섭 변조기의 다양한 층들은 반도체 및 전자-기계 기기 제조의 분야에서 일반적으로 잘 알려진 폭넓은 도전성 및 비도전성 재료들로부터 제조될 수 있다.

이상의 설명에서는 여러 가지 실시예에 적용된 본 발명의 신규한 특징을 보여주고, 설명하고 또 지적하였지만, 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 예시된 기기 또는 공정의 상세한 구성이나 형태로부터 다양하게 생략하고 대체하고 변경하는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다. 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징은 다른 특징들과 분리되어 사용되거나 실현될 수 있으므로, 본 발명은 여기에 개시된 특징과 장점을 모두 가지고 있지는 않은 형태로 구현될 수도 있다.

Claims (12)

1. 입사광을 부분적으로 반사시키고 부분적으로 투과시키는 제1 수단;
   입사광을 실질적으로 반사시키는 제2 수단;
   구동 위치와 비구동 위치 사이에서 상기 제1 수단에 대해 상기 제2 수단을 이동시키는 수단으로서, 상기 구동 위치는 상기 비구동 위치보다 상기 제1 수단에 더 가까운, 제2 수단을 이동시키는 수단; 및
   상기 제2 수단이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 비구동 위치쪽으로 상기 제2 수단에 힘을 인가하는 수단
   을 포함하고,
   상기 힘을 인가하는 수단은 상기 제2 수단이 상기 구동 위치에 있을 때 상기 제1 수단 및 상기 제2 수단 양쪽과 접촉하는, 미소 기전 기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 힘을 인가하는 수단은 스프링 클립을 포함하는, 미소 기전 기기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 힘을 인가하는 수단은, 탄성 중합체 재료를 포함하는 범프 또는 랜딩 패드를 포함하는, 미소 기전 기기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 수단은 부분 미러 표면(partial mirror surface)을 포함하는, 미소 기전 기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 수단은 완전 미러 표면(full mirror surface)을 포함하는, 미소 기전 기기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 수단을 이동시키는 수단은 변형가능한 층을 포함하는, 미소 기전 기기.
7. 간섭 변조기를 포함하는 디스플레이;
   상기 디스플레이와 전기적으로 연결되어 있고, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
   상기 프로세서와 전기적으로 연결되어 있는 메모리 기기
   를 포함하고,
   상기 간섭 변조기는:
   제1 반사 평면부를 포함하는 제1 층;
   상기 제1 반사 평면부에 실질적으로 평행하게 위치하는 제2 반사 평면부를 포함하고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능한 제2 층으로서, 상기 제1 위치는 상기 제1 층으로부터 제1 거리에 있고, 상기 제2 위치는 상기 제1 층으로부터 제2 거리에 있으며, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 큰, 제2 층; 및
   상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치하는 표면을 포함하며, 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 하나 이상의 갭 영역을 형성하는 복수의 부재
   를 포함하며,
   상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 복수의 부재의 어느 것과도 접촉하지 않으며,
   상기 복수의 부재는 바이어스부, 범프 및 랜딩 패드 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하도록 구성되며, 상기 랜딩 패드 및 상기 범프는 상기 제2 층이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 하나 이상의 갭 영역 내에서 상기 제1 층과 상기 제2 층이 접촉하지 않도록 선택된 높이를 갖는, 디스플레이 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성된 제1 컨트롤러; 및
   상기 제1 컨트롤러에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 송신하도록 구성된 제2 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 디스플레이 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 시스템.
11. 제7항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하여 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
12. 삭제

Images